KR101981969B1 - Treadmill having footfall detection function - Google Patents

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KR101981969B1
KR101981969B1 KR1020180031491A KR20180031491A KR101981969B1 KR 101981969 B1 KR101981969 B1 KR 101981969B1 KR 1020180031491 A KR1020180031491 A KR 1020180031491A KR 20180031491 A KR20180031491 A KR 20180031491A KR 101981969 B1 KR101981969 B1 KR 101981969B1
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최병인
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Abstract

The present invention relates to a treadmill having a footfall detection function, comprising: an induction motor; a belt moving by the rotation of the induction motor; an inverter converting DC power into an alternating current and outputting the same to the induction motor to drive the induction motor; an inverter controller which controls the output of the inverter by separating stator current of the induction motor into a current component that contributes to magnetic flux generation of the induction motor and a current component that contributes to torque generation of the induction motor; and a footfall detector that detects a footfall each time a foot of a user descends and steps on the belt while the user runs or walks on the belt based on the change in the current component that contributes to torque generation of the induction motor.

Description

풋폴 검출 기능을 갖는 트레드밀 {Treadmill having footfall detection function}Treadmill having footfall detection function

모터의 회전력에 의해 이동하는 벨트 위에서 사용자가 제자리에서 걷거나 달릴 수 있게 하는 트레드밀에 관한 것이다. The present invention relates to a treadmill that allows a user to walk or run in place on a belt moving by the rotational force of a motor.

트레드밀은 모터의 회전력에 의해 이동하는 벨트 위에서 사용자가 제자리에서 걷거나 달릴 수 있게 하는 장치로서 실내 공간에 설치되는 대표적인 유산소 운동 장치이다. 트레드밀의 벨트가 그 위에서 사용자가 걷거나 달리는 속도나 보행 습관과 관계없이 사용자가 설정한 지령 속도에 따라 일정한 속도로 이동하는 것이 사용자의 사고 방지나 운동 효과를 위해 중요하다. 트레드밀의 모터로는 직류 모터가 사용되기도 하나, 벨트의 이동 속도의 정확한 제어를 위해 최근에는 대부분 교류 모터의 일종인 유도전동기가 사용되고 있다. The treadmill is a representative aerobic exercise device installed in the indoor space as a device that allows the user to walk or run in place on the belt moving by the rotational force of the motor. It is important for the user to prevent accidents or to exercise the effect that the belt of the treadmill moves at a constant speed according to the command speed set by the user regardless of the speed at which the user walks or runs or walking habits thereon. DC motors are also used as treadmill motors, but induction motors, which are a kind of alternating current motors, have recently been used for accurate control of the moving speed of belts.

트레드밀의 부가적인 기능으로서 사용자 걸음수를 측정하여 표시하려는 시도가 있다. 대한민국등록특허 제10-0379018호 "걸음수나 달린 횟수가 문자 및 숫자와 음성으로 출력되는 런닝머신"은 구동모터에 연결된 전류값감지센서가 사용자가 벨트 위에서 걷거나 달릴 경우에 구동모터의 전류값이 변화되는 양을 측정하여 사용자의 걸음수 또는 달린 횟수를 카운팅하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이 종래기술은 트레드밀의 사용자간의 몸무게 차이, 보행 습관의 다양성 등으로 인해 구동모터의 부하 변화가 매우 심함을 고려하지 않음에 따라 여러 명의 사용자가 트레드밀을 사용하는 경우에 각 사용자의 걸음수가 정확하게 측정될 수 없다는 문제점이 있었다.An additional feature of the treadmill is an attempt to measure and display user steps. Republic of Korea Patent No. 10-0379018 "Treading machine that outputs the number of steps or the number of runs as letters, numbers and voices" is the current value of the drive motor when the current value sensor connected to the drive motor is walking or running on the belt A technique of counting the number of steps or runs of a user by measuring the amount of the present invention is disclosed. However, this prior art does not consider the change in load of the driving motor due to the weight difference between the users of the treadmill, the variety of walking habits, etc., so that the number of steps of each user when the treadmill is used by multiple users There was a problem that it could not be measured.

사용자의 몸무게 차이, 보행 습관의 다양성 등에 영향을 받지 않고 사용자가 벨트 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 발이 하강하여 벨트를 밟게 되는 순간마다의 풋폴(footfall)을 정확하게 검출할 수 있는 트레드밀을 제공하는데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.It is to provide a treadmill that can accurately detect the footfall of each moment the user's foot descends to step on the belt while the user is running or walking on the belt without being influenced by the user's weight difference and diversity of walking habits. . The present invention is not limited to the above technical problem, and another technical problem may be derived from the following description.

본 발명의 따른 트레드밀은 유도전동기; 상기 유동전동기의 회전에 의해 이동하는 벨트; 직류 전원을 교류로 변환하여 상기 유도전동기로 출력함으로써 상기 유도전동기를 구동시키는 인버터; 상기 유도전동기의 고정자 전류를 상기 유동전동기의 자속 발생에 기여하는 전류 성분과 상기 유동전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분으로 분리하여 독립적으로 제어함으로써 상기 인버터의 출력을 제어하는 인버터제어기; 및 상기 유도전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 변화에 기초하여 사용자가 상기 벨트 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 발이 하강하여 상기 벨트를 밟게 되는 순간마다의 풋폴(footfall)을 검출하는 풋폴검출기를 포함한다.Treadmill according to the present invention is an induction motor; A belt moving by the rotation of the flow motor; An inverter driving the induction motor by converting DC power into AC and outputting the induction motor; An inverter controller controlling the output of the inverter by separating and controlling the stator current of the induction motor into a current component that contributes to the magnetic flux generation of the flow motor and a current component that contributes to the torque generation of the flow motor; And a foot pole detector for detecting a footfall every time the user's foot descends to step on the belt while the user runs or walks on the belt based on a change in a current component that contributes to torque generation of the induction motor. Include.

상기 풋폴검출기는 상기 유동전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 값을 샘플링하고 상기 샘플링된 값들 중 상기 풋폴의 발생을 나타내는 샘플링 값의 개수를 카운트하고 상기 카운트된 개수에 따라 상기 풋폴을 검출할 수 있다. The foot pole detector may sample a value of a current component contributing to torque generation of the flow motor, count the number of sampling values representing the occurrence of the foot pole among the sampled values, and detect the foot pole according to the counted number. have.

상기 인버터제어기는 유동전동기()의 3상 전류값(ia, ib, ic)을 동기좌표계의 자속분 전류값(id)과 토크분 전류값(iq)으로 변환하는 2상 좌표변환기를 포함하고, 상기 풋폴검출기는 상기 토크분 전류값(iq)의 변화에 기초하여 상기 풋폴을 검출할 수 있다.The inverter controller converts the three-phase current values i a , i b , i c of the floating motor into a magnetic flux current value i d and a torque current value i q of the synchronous coordinate system. And a converter, wherein the foot pole detector can detect the foot pole based on a change in the torque component current value i q .

상기 트레드밀은 지령 자속전류(i* d)에 대한 상기 자속분 전류값(id)의 오차를 보상하기 위한 자속분 전압지령값(v* d)을 산출하는 자속제어기; 토크분 전류지령값(i* q)에 대한 상기 토크분 전류값(iq)의 오차를 보상하기 위한 토크분 전압지령값(v* q)을 산출하는 토크제어기; 및 상기 자속분 전압지령값(v* d)과 상기 토크분 전압지령값(v* q)을 정지좌표계의 3상 전압지령값(v* a, v* b, v* c)으로 변환하는 3상 좌표변환기를 더 포함할 수 있다.Flux controller for the treadmill is calculating the flux command current flux minute voltage command value for compensating the error of the minute magnetic flux current (i d) to (i * d) (v * d); A torque controller for calculating a torque voltage command value v * q for compensating for an error of the torque current value i q with respect to the torque current command value i * q ; And 3 converting the magnetic flux voltage command value v * d and the torque voltage command value v * q into a three-phase voltage command value (v * a , v * b , v * c ) of the stationary coordinate system. The phase coordinate converter may further include.

상기 풋폴검출기는 상기 2상 좌표변환기로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)을 일정 간격으로 샘플링하는 샘플러; 상기 샘플러에 의해 샘플링된 값들 중 상기 풋폴의 발생 기준값 이하인 샘플링 값의 개수를 카운트하는 카운터; 및 상기 카운터에 의해 카운트된 개수와 미리 설정된 임계 개수를 비교하고, 상기 카운터에 의해 카운트된 개수가 상기 임계 개수에 도달하면 상기 풋풀의 발생을 나타내는 신호를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. The foot pole detector may include: a sampler for sampling torque current values (i q ) output from the two-phase coordinate converter at regular intervals; A counter for counting the number of sampling values less than or equal to an occurrence reference value of the footfall among the values sampled by the sampler; And a comparator for comparing the number counted by the counter with a preset threshold number, and outputting a signal indicating the occurrence of the footpool when the number counted by the counter reaches the threshold number.

상기 풋폴의 발생 기준값은 상기 벨트()가 무부하 상태로 이동할 때에 상기 2상 좌표변환기로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)일 수 있다.The generation reference value of the foot pole may be a torque component current value (i q ) output from the two-phase coordinate converter when the belt () moves to no load state.

인버터제어기는 유도전동기의 고정자 전류를 유동전동기의 자속 발생에 기여하는 전류 성분과 유동전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분으로 분리하여 독립적으로 제어하고, 풋폴검출기는 유도전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 변화에 기초하여 사용자가 벨트 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 발이 하강하여 벨트를 밟게 되는 순간마다의 풋폴(footfall)을 검출함으로써 사용자의 풋폴 검출의 정확도가 매우 높다. 이와 같이 검출된 풋폴이 사용자의 걸음수 측정에 활용될 경우, 유동전동기의 전류값 변화를 측정하여 사용자의 걸음수를 카운팅하는 종래기술에 비해 사용자의 걸음수 측정 정확도가 매우 높아지게 된다.Inverter controller separates stator current of induction motor into current component which contributes to magnetic flux generation of flow motor and current component which contributes to torque generation of flow motor, and controls independently, and foot pole detector is current that contributes to torque generation of induction motor. The accuracy of the footfall detection of the user is very high by detecting a footfall each time the user's foot descends and steps on the belt while the user is running or walking on the belt based on the change of the component. When the detected foot pole is utilized for the user's step measurement, the user's step measurement accuracy becomes very high as compared with the conventional art of measuring the current value of the flow motor and counting the user's step.

풋폴검출기는 유동전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 값을 샘플링하고 샘플링된 값들 중 풋폴의 발생을 나타내는 샘플링 값의 개수를 카운트하고 카운트된 개수에 따라 사용자의 풋폴을 검출함으로써 풋폴검출기 등 풋볼검출에 사용되는 소자로 유입되는 노이즈로 인해 풋폴 검출 결과에 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.The foot pole detector samples the value of the current component contributing to the torque generation of the flow motor, counts the number of sampling values representing the occurrence of the foot pole among the sampled values, and detects the user's foot pole according to the counted number to detect the football such as the foot pole detector. It is possible to prevent an error from occurring in the footfall detection result due to noise flowing into the device used in the system.

풋폴검출기는 2상 좌표변환기로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)을 일정 간격으로 샘플링하는 샘플러, 샘플러에 의해 샘플링된 값들 중 풋폴의 발생 기준값 이하인 샘플링 값의 개수를 카운트하는 카운터, 및 카운터에 의해 카운트된 개수와 미리 설정된 임계 개수를 비교하고, 카운터에 의해 카운트된 개수가 임계 개수에 도달하면 풋풀의 발생을 나타내는 신호를 출력하는 비교기를 포함함에 따라 트레드밀의 사용자간의 몸무게 차이, 보행 습관의 다양성 등에 영향을 받지 않기 때문에 여러 명의 사용자가 본 실시예에 따른 트레드밀을 사용하더라도 각 사용자의 풋폴은 정확하게 검출될 수 있다.The footfall detector includes a sampler that samples the torque current value i q output from the two-phase coordinate converter at regular intervals, a counter that counts the number of sampling values that are less than or equal to the reference value of the footfall among the values sampled by the sampler, and a counter. Weight difference between the users of the treadmill and the variety of walking habits, including a comparator for comparing the number counted by the predetermined threshold number and outputting a signal indicating the occurrence of the footpool when the counted number reaches the threshold number. Since it is not influenced by the back and the like, even if several users use the treadmill according to the present embodiment, the footfall of each user can be detected accurately.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 트레드밀의 구동계 부분의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 인버터제어기(9)의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 유도전동기(5)의 무부하 상태에서의 전류 파형도이다.
도 5는 도 3에 도시된 유도전동기(5)의 부하 상태에서의 전류 파형도이다.
도 6은 도 2-3에 도시된 풋폴검출기(10)의 구성도이다.
도 7은 도 3에 도시된 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)의 파형도이다.
도 8은 도 6에 도시된 카운터(102)의 카운트 개수의 파형도이다.1 is a side view of a treadmill according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a drive system part of the treadmill shown in FIG. 1.
3 is a configuration diagram of the inverter controller 9 shown in FIG. 2.
4 is a current waveform diagram in a no-load state of the induction motor 5 shown in FIG.
FIG. 5 is a current waveform diagram in a load state of the induction motor 5 shown in FIG. 3.
6 is a configuration diagram of the foot pole detector 10 shown in FIGS. 2-3.
FIG. 7 is a waveform diagram of the torque component current i q output from the two-phase coordinate converter 97 shown in FIG. 3.
8 is a waveform diagram of the number of counts of the counter 102 shown in FIG.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예는 사용자의 몸무게 차이, 보행 습관의 다양성 등에 영향을 받지 않고 사용자가 벨트 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 발이 하강하여 벨트를 밟게 되는 순간마다의 풋폴(footfall)을 정확하게 검출할 수 있는 트레드밀에 관한 것으로, 이하에서는 이러한 풋폴 검출 기능을 갖는 트레드밀을 간략하게 "트레드밀"로 호칭할 수도 있다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described an embodiment of the present invention; The embodiment of the present invention described below is a footfall (footfall) every time the user's foot descends to step on the belt while the user is running or walking on the belt without being affected by the weight difference of the user, the variety of walking habits, etc. The present invention relates to a treadmill that can accurately detect a treadmill. Hereinafter, a treadmill having such footfall detection function may be simply referred to as a "treadmill".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 트레드밀의 구동계 부분의 구성도이다. 도 1-2를 참조하면, 본 실시예에 따른 트레드밀은 본체(1), 사용자인터페이스(2), 벨트(3), 두 개의 롤러(4), 유도전동기(5), 컨버터(6), 인버터(7), 주제어기(8), 인버터제어기(9), 및 풋폴검출기(10)로 구성된다. 본 실시예가 쉽게 이해될 수 있도록 하면서 본 실시예의 특징이 흐려짐을 방지하기 위해, 도 1-2에는 본 실시예의 이해에 필요한 트레드밀의 주요 구성이 도시되어 있다. 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 1-2에 도시된 구성 외에 또 다른 구성이 추가되거나 상기된 구성 중 일부가 생략될 수 있음을 이해할 수 있다. 1 is a side view of a treadmill according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of a drive system portion of the treadmill shown in FIG. 1-2, the treadmill according to the present embodiment is a main body 1, a user interface 2, a belt 3, two rollers 4, an induction motor 5, a converter 6, an inverter (7), a main controller 8, an inverter controller 9, and a foot pole detector 10. In order to prevent the present embodiment from becoming blurred while the present embodiment can be easily understood, the main configuration of the treadmill necessary for understanding the present embodiment is shown in FIGS. 1-2. Those skilled in the art to which the present embodiment pertains may understand that other configurations may be added or some of the above-described configurations may be omitted in addition to the configurations shown in FIGS. 1-2.

본체(1)는 사각프레임 형태의 하부프레임(11), 하부프레임의 일측에 상방으로 세워져 결합되는 직립프레임(12), 및 직립프레임(12)의 상단에 결합되는 상부프레임(13)으로 구성된다. 사용자인터페이스(2)는 본체(1)의 상부프레임(13)에 설치되어 벨트(3)의 구동 시작, 이동 속도, 구동 정지 등과 같은 트레드밀 구동에 대한 사용자 지령을 입력받아 주제어기(8)로 출력하고, 주제어기(8)로부터 출력된 상태 데이터에 따라 사용자에게 트레드밀의 구동 상태를 표시한다. 벨트(3)는 본체(1)의 하부프레임(11)에 설치되어 유도전동기(5)의 회전에 의해 무한궤도로 이동한다. 두 개의 롤러(4)는 벨트(3)의 내측에 접촉되도록 본체(1)의 하부프레임(11)에 설치되어 유도전동기(5)의 회전에 의해 회전하면서 벨트(3)를 이동시킨다. 유도전동기(5)는 본체(1)의 하부프레임(11)의 일측에 내장되어 두 개의 롤러(4) 중 어느 하나의 롤러를 회전시킴으로써 벨트(3)를 이동시킨다. The main body 1 is composed of a lower frame 11 of a rectangular frame shape, an upright frame 12 that is vertically coupled to one side of the lower frame, and an upper frame 13 that is coupled to an upper end of the upright frame 12. . The user interface 2 is installed on the upper frame 13 of the main body 1 and receives a user command for treadmill driving such as driving start, moving speed, driving stop, etc. of the belt 3 and outputs it to the main controller 8. Then, the driving state of the treadmill is displayed to the user in accordance with the state data output from the main controller 8. The belt 3 is installed on the lower frame 11 of the main body 1 and moves in an infinite track by the rotation of the induction motor 5. Two rollers 4 are installed on the lower frame 11 of the main body 1 to be in contact with the inside of the belt 3 to move the belt 3 while rotating by the rotation of the induction motor (5). The induction motor 5 is mounted on one side of the lower frame 11 of the main body 1 to move the belt 3 by rotating one of the two rollers 4.

컨버터(6)는 교류 전원을 정류함으로써 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 컨버터(6)는 단상의 교류 전원을 정류한다. 컨버터(6)는 3상의 교류 전원을 정류할 수도 있다. 인버터(7)는 인버터제어기(9)의 제어에 따라 컨버터(6)로부터 출력된 직류를 3상 교류로 변환하여 유도전동기(5)로 출력함으로써 유도전동기(5)를 구동시킨다. 컨버터(6)와 인버터(7) 사이에는 컨버터(6)로부터 출력된 직류를 평활화하여 인버터(7)로 출력하는 커패시터(67)가 삽입될 수 있다. The converter 6 converts AC power into DC power by rectifying AC power. According to the embodiment shown in FIG. 2, the converter 6 rectifies single phase AC power. The converter 6 may rectify three phase AC power supply. The inverter 7 drives the induction motor 5 by converting the direct current output from the converter 6 into three-phase alternating current under the control of the inverter controller 9 and outputting it to the induction motor 5. A capacitor 67 may be inserted between the converter 6 and the inverter 7 to smooth the direct current output from the converter 6 and output the same to the inverter 7.

주제어기(8)는 사용자인터페이스(2)로부터 출력된 사용자 지령에 따라 인버터제어기(9)를 제어하고 유도전동기(5) 등으로부터 출력된 신호에 따라 트레드밀의 상태를 나타내는 데이터를 생성하여 사용자인터페이스(2)로 출력한다. 예를 들어, 주제어기(8)는 사용자인터페이스(2)로부터 출력된 사용자 지령이 벨트(3)의 구동 시작을 나타내면 유도전동기(5)의 회전이 시작되도록 인버터제어기(9)를 제어한다. 또한, 주제어기(8)는 사용자인터페이스(2)로부터 출력된 사용자 지령이 벨트(3)의 이동 속도를 나타내면 벨트(3)의 이동 속도에 대응하는 사용자의 지령 속도를 나타내는 신호를 생성하여 인버터제어기(9)로 출력한다. 또한, 주제어기(8)는 사용자인터페이스(2)로부터 입력된 사용자 지령이 벨트(3)의 구동 정지를 나타내면 유도전동기(5)의 회전이 정지되도록 인버터제어기(9)를 제어한다. The main controller 8 controls the inverter controller 9 according to the user command output from the user interface 2, and generates data representing the state of the treadmill according to the signal output from the induction motor 5 or the like and generates a user interface ( 2) For example, the master controller 8 controls the inverter controller 9 to start the rotation of the induction motor 5 when the user command output from the user interface 2 indicates the start of the drive of the belt 3. In addition, when the user command output from the user interface 2 indicates the moving speed of the belt 3, the main controller 8 generates a signal indicating the command speed of the user corresponding to the moving speed of the belt 3, thereby inverting the controller. Output to (9). The main controller 8 also controls the inverter controller 9 so that the rotation of the induction motor 5 is stopped when the user command input from the user interface 2 indicates the driving stop of the belt 3.

인버터제어기(9)는 주제어기(8)의 제어에 따라 유도전동기(5)의 고정자 전류를 유도전동기(5)의 자속 발생에 기여하는 전류 성분과 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분으로 분리하여 독립적으로 제어함으로써 인버터(7)의 출력을 제어한다. 풋폴검출기(10)는 인버터제어기(9)에 의한 인버터(7)의 출력 제어에 사용되는 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 변화에 기초하여 사용자가 벨트(3) 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 발이 하강하여 벨트(3)를 밟게 되는 순간마다의 풋폴(footfall)을 검출한다. The inverter controller 9 controls the stator current of the induction motor 5 under the control of the main controller 8 to contribute to the generation of the magnetic flux of the induction motor 5 and the current to contribute to the torque generation of the induction motor 5. The output of the inverter 7 is controlled by separating the components into independent controls. The foot pole detector 10 allows the user to move on the belt 3 based on a change in the current component that contributes to the torque generation of the induction motor 5 used for the output control of the inverter 7 by the inverter controller 9. The footfall is detected every time the user's foot descends to step on the belt 3 while walking or walking.

본 실시예에서의 풋폴은 사용자가 벨트(3) 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 두 발 중 어느 한쪽의 발이 하강하여 벨트를 밟게 되는 순간마다의 사용자 발과 벨트간의 접촉 이벤트를 의미한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 벨트(3) 위에서 사용자가 달리거나 걷게 되면 사용자의 두 발이 번갈아 가면서 반복적으로 벨트(3)에 접촉하게 된다. 이때, 사용자의 어느 한쪽의 발이 벨트(3)를 누르면서 벨트(3)에 가해지게 되는 충격으로 유도전동기(5)의 부하가 일시적으로 변동하게 된다. 인버터제어기(9)는 이와 같이 유도전동기(5)의 부하가 변동되더라도 유도전동기(5)가 일정한 속도로 회전할 수 있도록 인버터(7)의 출력을 제어하는 역할을 한다.The foot pole in the present embodiment means a contact event between the user's foot and the belt at the moment when the user's two feet descend on the belt while the user runs or walks on the belt 3. As shown in FIG. 1, when the user runs or walks on the belt 3, the user's two feet are alternately in contact with the belt 3. At this time, the load of the induction motor 5 is temporarily changed due to the impact that one foot of the user is applied to the belt 3 while pressing the belt 3. The inverter controller 9 controls the output of the inverter 7 so that the induction motor 5 can rotate at a constant speed even when the load of the induction motor 5 changes.

유도전동기(5)의 회전이나 어떤 다른 원인들로 인해 불규칙하게 발생되는 임펄스 형태의 노이즈가 풋폴검출기(10)로 유입될 수 있다. 이러한 노이즈의 전류값이 풋폴 발생으로 판단될 수 있는 정도까지 상승하게 되면 풋폴검출기(10)의 풋폴 검출 결과에 오류가 발생할 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 풋폴검출기(10)는 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 값을 샘플링하고 이와 같이 샘플링된 값들 중 풋폴의 발생을 나타내는 샘플링 값의 개수를 카운트하고 카운트된 개수에 따라 풋폴을 검출한다. 노이즈는 그 특성상 무정형으로 불규칙하게 나타나기 때문에, 풋폴검출기(10) 등 풋볼검출에 사용되는 소자로 유입되는 노이즈로 인해 풋폴 검출 결과에 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 풋폴검출기(10)는 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 값을 그대로 샘플링할 수도 있고, 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 미분 또는 적분 값을 샘플링할 수도 있다. Randomly generated impulse noise may be introduced into the foot pole detector 10 due to rotation of the induction motor 5 or some other cause. If the current value of the noise rises to a level that can be determined as footfall generation, an error may occur in the footfall detection result of the footpole detector 10. According to the present embodiment, the foot pole detector 10 samples the value of the current component contributing to the torque generation of the induction motor 5 and counts the number of sampling values representing the occurrence of the foot pole among the sampled values and counts the number of sampling values. The footfall is detected according to the number. Since noise is irregular in nature due to its characteristics, it is possible to prevent an error from occurring in the footfall detection result due to noise flowing into an element used for football detection, such as the footpole detector 10. The foot pole detector 10 may sample the value of the current component contributing to the torque generation of the induction motor 5 as it is, or may sample the derivative or integral value of the current component contributing to the torque generation of the induction motor 5. have.

도 3은 도 2에 도시된 인버터제어기(9)의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 인버터제어기(9)는 세 개의 감산기(911, 912, 913), 자속제어기(92), 속도제어기(93), 토크제어기(94), 3상 좌표변환기(95), PWM 제어기(96), 2상 좌표변환기(97), 및 속도추정기(98)로 구성된다. 도 3에 도시된 인버터제어기(9)는 센서리스 벡터제어 방식에 따라 인버터(7)의 출력을 제어한다. 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 3에 도시된 바와 같은 구성에 따른 센서리스 벡터제어 방식 외에 다른 종류의 센서리스 벡터제어 방식, 센서를 이용한 벡터제어 방식 등 인버터제어기(9)가 다양한 벡터제어 방식으로 인버터(7)의 출력을 제어할 수 있고, 벡터제어 방식의 변화에 따라 도 3에 도시된 구성 외에 또 다른 구성이 추가되거나 상기된 구성 중 일부가 생략될 수 있음을 이해할 수 있다. 3 is a configuration diagram of the inverter controller 9 shown in FIG. 2. Referring to FIG. 3, the inverter controller 9 illustrated in FIG. 2 includes three subtractors 911, 912, 913, a flux controller 92, a speed controller 93, a torque controller 94, and a three-phase coordinate converter. (95), a PWM controller (96), a two-phase coordinate converter (97), and a speed estimator (98). The inverter controller 9 shown in FIG. 3 controls the output of the inverter 7 according to the sensorless vector control method. Those skilled in the art to which the present embodiment belongs, in addition to the sensorless vector control method according to the configuration as shown in Figure 3 other types of sensorless vector control method, a vector control method using a sensor, such as an inverter controller 9 ) May control the output of the inverter 7 by various vector control schemes, and according to the change of the vector control scheme, another configuration may be added or some of the above-described configurations may be omitted in addition to the configuration illustrated in FIG. 3. I can understand.

제 1 감산기(91)는 지령 자속전류(i* d)로부터 2상 좌표변환기(97)로부터 출력된 유도전동기(5)의 자속분 전류값(id)을 감산함으로써 지령 자속전류(i* d)에 대한 유도전동기(5)의 자속분 전류값(id)의 오차를 산출하여 자속제어기(92)로 출력한다. 지령 자속전류(i* d)는 유도전동기(5)의 정격전압과 정격주파수에 따라 결정되며, 트레드밀의 메모리(미도시)에 저장된다. 자속제어기(92)는 제 1 감산기(911)로부터 출력된 지령 자속전류(i* d)에 대한 유도전동기(5)의 자속분 전류값(id)의 오차를 보상하기 위한 자속분 전압지령값(v* d)을 산출한다. 보다 상세하게 설명하면, 자속제어기(92)는 PI(Proportional Integral) 제어를 기반으로 지령 자속전류(i* d)에 대한 유도전동기(5)의 자속분 전류값(id)의 오차를 "0"에 접근시킴으로써 유도전동기(5)의 자속전류(id)가 지령 자속전류(i* d)를 추종하도록 하기 위한 자속분 전압지령값(v* d)을 산출한다.A first subtractor (91) command magnetic flux current (i * d) from the two-phase coordinate converter the output from (97) derived by subtracting the magnetic flux minute current value (i d) of the motor (5) command magnetic flux current (i * d The error of the magnetic flux component current value i d of the induction motor 5 with respect to) is calculated and output to the magnetic flux controller 92. The command flux current i * d is determined according to the rated voltage and the rated frequency of the induction motor 5 and stored in a memory (not shown) of the treadmill. The flux controller 92 is a flux voltage command value for compensating for an error of the flux current value i d of the induction motor 5 with respect to the command flux current i * d output from the first subtractor 911. Calculate (v * d ). In more detail, the magnetic flux controller 92 is based on PI (Proportional Integral) control, and the error of the flux current value i d of the induction motor 5 with respect to the command magnetic flux current i * d is set to "0."&Quot; to calculate the flux voltage command value v * d for causing the flux current i d of the induction motor 5 to follow the command flux current i * d .

제 2 감산기(912)는 주제어기(8)로부터 출력된 신호가 나타내는 사용자의 지령 속도(w* r)로부터 속도추정기(98)로부터 출력된 유도전동기(5)의 속도값(wr)을 감산함으로써 지령 속도(w* r)에 대한 유도전동기(5)의 속도 추정값(wr)의 오차를 산출하여 속도제어기(93)로 출력한다. 속도제어기(93)는 제 2 감산기(912)로부터 출력된 지령 속도(w* r)에 대한 유도전동기(5)의 속도 추정값(wr)의 오차를 보상하기 위한 토크분 전류지령값(i* q)을 산출하여 제 3 감산기(913)로 출력한다. 보다 상세하게 설명하면, 속도제어기(93)는 PI 제어를 기반으로 지령 속도(w* r)에 대한 유도전동기(5)의 속도 추정값(wr)의 오차를 "0"에 접근시킴으로써 유도전동기(5)의 속도 추정값(wr)이 지령 속도(w* r)를 추종하도록 하기 위한 토크분 전류지령값(i* q)을 산출한다.The second subtractor 912 subtracts the speed value w r of the induction motor 5 output from the speed estimator 98 from the command speed w * r of the user indicated by the signal output from the main controller 8. As a result, an error of the speed estimation value w r of the induction motor 5 with respect to the command speed w * r is calculated and output to the speed controller 93. The speed controller 93 is a torque component current command value i * for compensating for an error of the speed estimate value w r of the induction motor 5 with respect to the command speed w * r output from the second subtractor 912. q ) is calculated and output to the third subtractor 913. In more detail, the speed controller 93 approaches the induction motor by bringing the error of the speed estimation value w r of the induction motor 5 with respect to the command speed w * r to "0" based on the PI control. A torque component current command value i * q for calculating the speed estimate value w r of 5) to follow the command speed w * r is calculated.

제 3 감산기(913)는 속도제어기(93)로부터 출력된 토크분 전류지령값(i* q)으로부터 2상 좌표변환기(97)로부터 출력된 유도전동기(5)의 토크분 전류값(iq)을 감산함으로써 토크분 전류지령값(i* q)에 대한 유도전동기(5)의 토크분 전류값(iq)의 오차를 산출하여 토크제어기(94)로 출력한다. 토크제어기(94)는 제 2 감산기(912)로부터 출력된 토크분 전류지령값(i* q)에 대한 유도전동기(5)의 토크분 전류값(iq)의 오차를 보상하기 위한 토크분 전압지령값(v* q)을 산출하여 3상 좌표변환기(95)로 출력한다. 보다 상세하게 설명하면, 토크제어기(94)는 PI 제어를 기반으로 토크분 전류지령값(i* q)에 대한 유도전동기(5)의 토크분 전류값(iq)의 오차를 "0"에 접근시킴으로써 유도전동기(5)의 토크분 전류값(iq)이 토크분 전류지령값(i* q)을 추종하도록 하기 위한 토크분 전압지령값(v* q)을 산출한다.A third subtracter 913 is torque current value of the torque current command value for the induction motor (5) output from (i * q) 2-phase coordinate converter 97 from the output from the speed controller (93) (i q) By subtracting, the error of the torque component current value i q of the induction motor 5 with respect to the torque component current command value i * q is calculated and output to the torque controller 94. The torque controller 94 is a torque component voltage for compensating for the error of the torque component current value i q of the induction motor 5 with respect to the torque component current command value i * q output from the second subtractor 912. The command value v * q is calculated and output to the three-phase coordinate converter 95. More specifically, the torque controller 94 sets the error of the torque component current value i q of the induction motor 5 to the torque component current command value i * q based on the PI control to " 0 ". By approaching, the torque component voltage command value v * q for calculating the torque component current value i q of the induction motor 5 to follow the torque component current command value i * q is calculated.

3상 좌표변환기(95)는 속도추정기(98)로부터 출력된 유도전동기(5)의 자속 회전각(θ)을 기준으로 자속제어기(92)로부터 출력된 자속분 전압지령값(v* d)과 토크제어기(94)로부터 출력된 토크분 전압지령값(v* q), 즉 동기좌표계의 자속분 전압지령값(v* d)과 토크분 전압지령값(v* q)을 정지좌표계의 3상 전압지령값(v* a, v* b, v* c)으로 변환하여 PWM 제어기(96)로 출력한다. 유도전동기(5)의 속도를 정확하게 제어하기 위해서는 토크 제어가 요구된다. 유도전동기(5)의 고정자 전류에는 자속 발생 전류성분과 토크 발생 전류성분이 포함되어 있는데, 이것들을 분리해서 독립적으로 제어하기 위해서는 유도전동기(5)의 회전자의 자속 회전각(θ)을 기준으로 유도전동기(5)의 고정자의 전류, 즉 고정좌표계의 전류와 동기좌표계의 자속분 전류와 토크분 전류 상호간에 좌표 변환이 필요하다. The three-phase coordinate converter 95 is based on the magnetic flux rotation angle θ of the induction motor 5 output from the speed estimator 98 and the magnetic flux component voltage command value v * d outputted from the magnetic flux controller 92. Torque component voltage command value (v * q ) output from torque controller 94, that is, magnetic flux voltage command value (v * d ) and torque component voltage command value (v * q ) of synchronous coordinate system The voltage command value (v * a , v * b , v * c ) is converted into the PWM controller 96 and output. Torque control is required to accurately control the speed of the induction motor 5. The stator current of the induction motor 5 includes a magnetic flux generating current component and a torque generating current component. In order to separate and control them independently, the stator current of the induction motor 5 is based on the magnetic flux rotation angle θ of the rotor of the induction motor 5. Coordinate transformation is necessary between the current of the stator of the induction motor 5, that is, the current of the fixed coordinate system and the flux current and the torque current of the synchronous coordinate system.

PWM 제어기(96)는 3상 좌표변환기(95)로부터 출력된 3상 전압지령값(v* a, v* b, v* c)에 따른 주파수의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하여 인버터(7)로 출력함으로써 인버터(7)의 출력을 제어한다. 인버터(7)의 스위칭 소자가 절연게이트양극성트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)인 경우, PWM 제어기(96)로부터 출력된 PWM 신호는 절연게이트양극성트랜지스터의 게이트로 입력된다. 인버터(7)는 PWM 제어기(96)로부터 출력된 PWM 신호의 주파수에 따라 컨버터(6)로부터 출력된 직류를 스위칭함으로써 컨버터(6)로부터 출력된 직류를 3상 교류로 변환한다. The PWM controller 96 generates a pulse width modulation (PWM) signal having a frequency corresponding to the three-phase voltage command values (v * a , v * b , v * c ) output from the three-phase coordinate converter 95, and then the inverter ( The output of the inverter 7 is controlled by outputting to 7). When the switching element of the inverter 7 is an insulated gate bipolar transistor (IGBT), the PWM signal output from the PWM controller 96 is input to the gate of the insulated gate bipolar transistor. The inverter 7 converts the direct current output from the converter 6 into three-phase alternating current by switching the direct current output from the converter 6 according to the frequency of the PWM signal output from the PWM controller 96.

2상 좌표변환기(97)는 속도추정기(98)로부터 출력된 유도전동기(5)의 자속 회전각(θ)을 기준으로 유도전동기(5)의 3상 전류값(ia, ib, ic), 즉 정지좌표계의 전류값을 동기좌표계의 자속분 전류값(id)과 토크분 전류값(iq)으로 변환하고 자속분 전류값(id)을 제 1 감산기(911)로, 토크분 전류값(iq)을 제 3 감산기(913)와 풋폴검출기(10)로 출력한다. 여기에서, 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 자속분 전류값(id)은 유도전동기(5)의 자속 발생에 기여하는 전류 성분이고, 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)은 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분이다. 인버터제어기(9)는 DSP(Digital Signal Processor)로 구현되기 때문에 유도전동기(5)의 3상 전류값(ia, ib, ic)은 일반적으로 유도전동기(5)에 설치된 전류센서의 출력값을 디지털 값으로 변환하는 방식으로 얻어진다. The two-phase coordinate converter 97 has a three-phase current value i a , i b , i c of the induction motor 5 based on the magnetic flux rotation angle θ of the induction motor 5 output from the speed estimator 98. ), that is, magnetic flux minutes of the current value of the rotating coordinates synchronous coordinate current values (i d) and torque current values (i q) a conversion and the magnetic flux minute current value (i d) as a first subtractor 911, torque The minute current value i q is output to the third subtractor 913 and the foot pole detector 10. Here, the magnetic flux current value i d outputted from the two-phase coordinate converter 97 is a current component contributing to the magnetic flux generation of the induction motor 5, and the torque current output from the two-phase coordinate converter 97. The value i q is the current component that contributes to the torque generation of the induction motor 5. Since the inverter controller 9 is implemented with a DSP (Digital Signal Processor), the three-phase current value i a , i b , i c of the induction motor 5 is generally the output value of the current sensor installed in the induction motor 5. Is obtained by converting to a digital value.

속도추정기(98)는 유도전동기(5)의 3상 전류값(ia, ib, ic), 자속제어기(92)로부터 출력된 자속분 전압지령값(v* d), 및 토크제어기(94)로부터 출력된 토크분 전압지령값(v* q)으로부터 유도전동기(5)의 회전자의 자속 회전각(θ)과 회전 속도값(wr)을 추정하고 유도전동기(5)의 회전자의 자속 회전각(θ)을 3상 좌표변환기(95)와 2상 좌표변환기(97)로, 유도전동기(5)의 회전자의 회전 속도값(wr)을 제 2 감산기(912)로 출력한다. 유도전동기(5)의 회전자의 자속 회전각(θ)과 회전 속도값(wr)의 구체적인 추정 방식은 본 실시예의 특징과는 관련이 없고 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 기술이므로 생략하기로 한다.The speed estimator 98 includes three phase current values i a , i b , i c of the induction motor 5, a magnetic flux voltage command value v * d output from the magnetic flux controller 92, and a torque controller ( From the torque component voltage command value (v * q ) outputted from 94), the magnetic flux rotation angle (θ) and the rotation speed value (w r ) of the rotor of the induction motor 5 are estimated, and the rotor of the induction motor 5 is estimated. Outputs the rotational speed value (w r ) of the rotor of the induction motor (5) to the second subtractor (912) for the three-phase coordinate converter (95) and the two-phase coordinate converter (97). do. The detailed method of estimating the magnetic flux rotation angle θ and the rotation speed value w r of the rotor of the induction motor 5 is not related to the features of the present embodiment, and one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Since the technique is known to the description will be omitted.

상술한 바와 같이, 유도전동기(5)의 고정자에 입력되는 전류를 자속분 전류(id)와 토크분 전류(iq)로 분리하여 독립적으로 제어함으로써 인버터(7)의 출력을 제어하는 방식을 "벡터제어"라고 한다. 이와 같은 벡터제어를 위해서는 유도전동기(5)의 회전자의 자속 회전각(θ)과 회전 속도값(wr)을 알아야 하는데, 벡터제어는 유도전동기(5)에 설치된 엔코더(미도시)를 사용하여 알아내는 방식과 이미 알고 있는 값으로부터 유도전동기(5)의 회전자의 자속 회전각(θ)과 회전 속도값(wr)을 추정해 내는 센서리스 방식으로 분류될 수 있다. 본 실시예는 센서리스 방식으로 구현되어 있으나 유도전동기(5)에 설치된 엔코더를 사용하여 유도전동기(5)의 자속 회전각(θ)과 속도값(wr)을 알아낼 수도 있다.As described above, a method of controlling the output of the inverter 7 by separately controlling the current input to the stator of the induction motor 5 into the magnetic flux current i d and the torque current i q is independently controlled. It is called "vector control". For such vector control, the magnetic flux rotation angle (θ) and the rotational speed value (w r ) of the rotor of the induction motor 5 need to be known. The vector control uses an encoder (not shown) installed in the induction motor 5. Can be classified into a sensorless method of estimating the magnetic flux rotation angle θ and the rotation speed value w r of the rotor of the induction motor 5 from known values. Although the present embodiment is implemented in a sensorless manner, the magnetic flux rotation angle θ and the speed value w r of the induction motor 5 may be determined using an encoder installed in the induction motor 5.

도 4는 도 3에 도시된 유도전동기(5)의 무부하 상태에서의 전류 파형도이다. 도 4의 (a)에는 무부하 상태에서 인버터(7)로부터 유도전동기(5)의 고정자로 입력되는 3상 전류(ia, ib, ic), 즉 정지좌표계의 3상 전류(ia, ib, ic)의 파형이 도시되어 있다. 도 4의 (a)를 참조하면, 무부하 상태에서는 정지좌표계의 3상 전류(ia, ib, ic)가 일정한 진폭으로 진행함을 알 수 있다. 도 4의 (b)에는 무부하 상태에서 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 자속분 전류(id)와 토크분 전류(iq), 즉 동기좌표계의 자속분 전류(id)와 토크분 전류(iq)의 파형이 도시되어 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 무부하 상태에서는 자속분 전류(id)가 일정한 값을 유지하면서 진행하고, 토크분 전류(iq)의 값은 "0"임을 알 수 있다.4 is a current waveform diagram in a no-load state of the induction motor 5 shown in FIG. 4A shows three-phase currents i a , i b , i c input from the inverter 7 to the stator of the induction motor 5 in the no-load state, that is, the three-phase current i a , in the stationary coordinate system. The waveforms of i b , i c ) are shown. Referring to FIG. 4A, it can be seen that in the no-load state, the three-phase currents i a , i b , i c of the stationary coordinate system proceed with a constant amplitude. 4B shows the magnetic flux current i d and the torque current i q output from the two-phase coordinate converter 97 in the no-load state, that is, the magnetic flux current i d and torque in the synchronous coordinate system. The waveform of the current i q is shown. Referring to FIG. 4B, it can be seen that in the no-load state, the flux current i d proceeds while maintaining a constant value, and the value of the torque current i q is “0”.

도 5는 도 3에 도시된 유도전동기(5)의 부하 상태에서의 전류 파형도이다. 도 5의 (a)에는 무부하 상태에서 부하 상태로 전환될 때에 인버터(7)로부터 유도전동기(5)의 고정자로 입력되는 3상 전류(ia, ib, ic), 즉 정지좌표계의 3상 전류(ia, ib, ic)의 파형이 도시되어 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 무부하 상태에서 정지좌표계의 3상 전류(ia, ib, ic)가 일정한 진폭으로 진행하다가 부하가 걸린 시점부터 3상 전류(ia, ib, ic)의 진폭이 증가됨을 알 수 있다. 유도전동기(5)는 무부하 상태에서 인버터(7)로부터 공급되는 전력을 이용하여 사용자의 지령 속도에 해당하는 일정한 속도로 회전하다가 부하가 걸리게 되면 그 회전속도가 떨어지게 된다. 상술한 바와 같이, 인버터제어기(9)는 유도전동기(5)의 회전 속도가 사용자의 지령 속도를 추종하도록 인버터(7)의 출력을 제어하기 때문에 인버터(7)로부터 유도전동기(5)의 고정자로 입력되는 3상 전류(ia, ib, ic)의 값은 부하가 걸린 시점부터 증가하게 된다.FIG. 5 is a current waveform diagram in a load state of the induction motor 5 shown in FIG. 3. FIG. 5A shows three-phase currents i a , i b , i c input from the inverter 7 to the stator of the induction motor 5 when switching from the no-load state to the load state, that is, three of the stationary coordinate system. The waveform of the phase currents i a , i b , i c is shown. Referring to FIG. 5 (a), the three-phase currents i a , i b , i c of the stationary coordinate system in a no load state proceed with a constant amplitude, and then the three-phase currents i a , i b , It can be seen that the amplitude of i c ) is increased. The induction motor 5 rotates at a constant speed corresponding to the command speed of the user using the power supplied from the inverter 7 in a no load state, and when the load is applied, the rotation speed drops. As described above, the inverter controller 9 controls the output of the inverter 7 so that the rotational speed of the induction motor 5 follows the commanded speed of the user, and therefore, from the inverter 7 to the stator of the induction motor 5. The value of the input three-phase current i a , i b , i c increases from the time when the load is applied.

도 5의 (b)에는 무부하 상태에서 부하 상태로 전환될 때에 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 자속분 전류(id)와 토크분 전류(iq), 즉 동기좌표계의 자속분 전류(id)와 토크분 전류(iq)의 파형이 도시되어 있다. 도 5의 (b)를 참조하면, 무부하 상태에서 부하 상태로 전환되더라도 자속분 전류(id)는 유도전동기(5)의 부하 여부와 무관하기 때문에 일정한 값을 유지함을 알 수 있다. 토크분 전류(iq)의 값은 "0"으로 진행하다가 부하가 걸린 시점에 "0"으로부터 급격하게 증가함을 알 수 있다. 도 5의 (a)와 도 5의 (b)를 비교해 보면, 무부하 상태에서 부하 상태로 전환될 때에 정지좌표계의 3상 전류(ia, ib, ic)의 변화보다 동기좌표계의 토크분 전류(iq)의 변화가 훨씬 크게 나타남을 알 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 풋폴검출기(10)는 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)의 변화에 기초하여 사용자의 풋폴을 검출한다. In FIG. 5B, the magnetic flux current i d outputted from the two-phase coordinate converter 97 and the torque current i q , ie, the magnetic flux current of the synchronous coordinate system, when the state is changed from the no-load state to the load state. i d ) and the waveform of the torque component current i q are shown. Referring to FIG. 5 (b), it can be seen that the flux current i d maintains a constant value regardless of whether the induction motor 5 is loaded even when the load state is changed from the no load state to the load state. It can be seen that the value of the torque current i q progresses to “0” and then increases rapidly from “0” at the time when the load is applied. Comparing Fig. 5 (a) and Fig. 5 (b), the torque component of the synchronous coordinate system rather than the change of the three-phase current (i a , i b , i c ) of the stationary coordinate system when switching from the no-load state to the load state It can be seen that the change in the current i q is much larger. As shown in FIG. 3, the foot pole detector 10 detects a user's foot pole based on a change in the torque component current value i q output from the two-phase coordinate converter 97.

대한민국등록특허 제10-0379018호 "걸음수나 달린 횟수가 문자 및 숫자와 음성으로 출력되는 런닝머신"은 본 실시예의 유도전동기(5)에 대응하는 구동모터에 연결된 전류값감지센서가 사용자가 벨트 위에서 걷거나 달릴 경우에 구동모터의 전류값이 변화되는 양을 측정하여 사용자의 걸음수 또는 달린 횟수를 카운팅하는 기술을 개시하고 있다. 상술한 바와 같이, 무부하 상태에서 부하 상태로 전환될 때에 유도전동기(5)에 흐르는 3상 전류(ia, ib, ic)의 변화는 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 변화에 비해 작게 나타나기 때문에 사용자의 걸음수 또는 달린 횟수 정확도가 떨어질 수 있다. 반면, 본 실시예는 유도전동기(5)의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 변화, 즉 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)의 변화에 기초하여 사용자의 발이 하강하여 벨트를 밟게 되는 순간마다의 풋폴을 검출하기 때문에 풋폴 검출의 정확도가 상기된 종래기술에 비해 매우 높다.Republic of Korea Patent No. 10-0379018 "treadmill running number or number of running letters and numbers and voice" is a current value sensor connected to the drive motor corresponding to the induction motor (5) of the present embodiment the user is on the belt The present invention discloses a technique of counting the number of steps or runs of a user by measuring the amount of change in the current value of the driving motor when walking or running. As described above, the change in the three-phase currents i a , i b , i c flowing in the induction motor 5 when switching from the no-load state to the load state contributes to the torque generation of the induction motor 5. Because it appears smaller than the change of, the accuracy of the number of steps or the number of runs of the user may be reduced. On the other hand, in the present embodiment, the user's foot is lowered based on the change in the current component contributing to the torque generation of the induction motor 5, that is, the change in the torque component current value i q output from the two-phase coordinate converter 97. Since the foot poles are detected every time the belt is pressed, the accuracy of the foot pole detection is very high compared to the above-described prior art.

도 6은 도 2-3에 도시된 풋폴검출기(10)의 구성도이다. 도 6을 참조하면, 도 2-3에 도시된 풋폴검출기(10)는 샘플러(101), 카운터(102), 및 비교기(103)로 구성된다. 샘플러(101)는 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)을 일정 간격으로 샘플링한다. 예를 들어, 샘플러(101)는 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)을 10ms 간격으로 샘플링할 수 있다. 카운터(102)는 샘플러(101)에 의해 샘플링된 값들 중 풋폴의 발생 기준값 이하인 샘플링 값의 개수를 카운트한다. 비교기(103)는 카운터(102)에 의해 카운트된 개수와 미리 설정된 임계 개수를 비교하고, 카운터(102)에 의해 카운트된 개수가 임계 개수에 도달하면 풋풀의 발생을 나타내는 신호를 출력한다. 여기에서, 임계 개수는 풋폴검출기(10)가 정확하게 풋폴을 검출할 수 있는 값으로 트레드밀의 설계자에 의해 설정되어 트레드밀의 메모리(미도시)에 저장된다. 6 is a configuration diagram of the foot pole detector 10 shown in FIGS. 2-3. Referring to FIG. 6, the foot pole detector 10 illustrated in FIGS. 2-3 includes a sampler 101, a counter 102, and a comparator 103. The sampler 101 samples the torque current value i q output from the two-phase coordinate converter 97 at regular intervals. For example, the sampler 101 may sample the torque current value i q output from the two-phase coordinate converter 97 at intervals of 10 ms. The counter 102 counts the number of sampling values that are less than or equal to the occurrence reference value of the footfall among the values sampled by the sampler 101. The comparator 103 compares the number counted by the counter 102 with a preset threshold number, and outputs a signal indicating the occurrence of the footpool when the number counted by the counter 102 reaches the threshold number. Here, the threshold number is set by the designer of the treadmill and stored in a memory (not shown) of the treadmill at a value at which the footpole detector 10 can accurately detect the footfall.

도 7은 도 3에 도시된 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)의 파형도이다. 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)는 DSP의 일종인 인버터제어기(9) 내에 흐르는 디지털 신호이기 때문에 그것의 파형을 나타내기 위해 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)를 전압 파형의 아날로그 신호로 변환하여 오실로스코프 상에 표시하였다. 이하에서는 사용자의 두 발 중 어느 한 쪽의 발이 벨트(3)에 접촉했다가 떨어지는 한 사이클을 기준으로 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)의 파형을 설명하기로 한다. FIG. 7 is a waveform diagram of the torque component current i q output from the two-phase coordinate converter 97 shown in FIG. 3. The torque component current i q output from the two-phase coordinate converter 97 is a digital signal flowing in the inverter controller 9, which is a kind of DSP, so it is output from the two-phase coordinate converter 97 to show its waveform. The torque current i q was converted into an analog signal of a voltage waveform and displayed on an oscilloscope. Hereinafter, the waveform of the torque current (i q ) output from the two-phase coordinate converter 97 on the basis of one cycle in which one of two feet of the user contacts the belt 3 and falls will be described. .

사용자가 벨트(3) 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 발이 하강하여 벨트(3)를 밟게 되면 벨트(3)에 그것의 이동을 방해하는 힘이 가해지게 되고, 유도전동기(5)는 인버터(7)로부터 공급되는 전력을 이용하여 사용자의 지령 속도에 해당하는 일정한 속도로 회전하다가 이러한 사용자의 풋폴 순간에 부하 증가로 인해 그 회전속도가 떨어지게 된다. 이때, 인버터제어기(9)는 유도전동기(5)의 회전 속도가 사용자의 지령 속도를 추종하도록 인버터(7)의 출력을 제어하기 때문에 인버터(7)로부터 유도전동기(5)의 고정자로 입력되는 3상 전류(ia, ib, ic)의 토크분 전류(iq)는 증가하게 되고, 그에 따라 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)도 증가하게 된다. 이러한 토크분 전류(iq)의 증가는 도 7에 도시된 토크분 전류(iq)의 파형 중 0v 이상의 영역 중 상승하는 구간의 파형으로 나타난다.If the user's foot descends and steps on the belt 3 while the user runs or walks on the belt 3, a force that impedes its movement is applied to the belt 3, and the induction motor 5 is connected to the inverter 7. Using the power supplied from) rotates at a constant speed corresponding to the user's command speed, the rotation speed drops due to the load increase at the moment of the user's footfall. At this time, since the inverter controller 9 controls the output of the inverter 7 so that the rotational speed of the induction motor 5 follows the commanded speed of the user, the inverter controller 9 is input to the stator of the induction motor 5 from the inverter 7. The torque current i q of the phase currents i a , i b , i c is increased, so that the torque current i q output from the two-phase coordinate converter 97 also increases. This torque current (i q) of the increase is shown as a waveform of the period for the minute torque increase of 0v or more regions of the waveform of the current (i q) shown in FIG.

잠시 후, 사용자의 발이 벨트(3)를 타고 가면서 벨트(3)의 이동을 방해하는 힘이 약화되면서 벨트(3)의 부하가 감소하게 되고, 유도전동기(5)는 부하 감소로 인해 그 회전속도가 올라가게 된다. 이때, 인버터제어기(9)는 유도전동기(5)의 회전 속도가 사용자의 지령 속도를 추종하도록 인버터(7)의 출력을 제어하기 때문에 인버터(7)로부터 유도전동기(5)의 고정자로 입력되는 3상 전류(ia, ib, ic)의 토크분 전류(iq)가 감소하게 되고, 그에 따라 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)가 감소하게 된다. 이러한 토크분 전류(iq)의 감소는 도 7에 도시된 토크분 전류(iq)의 파형 중 0v 이상의 영역 중 하강하는 구간의 파형으로 나타난다.After a while, as the user's foot rides the belt 3, the force that hinders the movement of the belt 3 is weakened, so that the load of the belt 3 decreases, and the induction motor 5 rotates due to the decrease in load. Will go up. At this time, since the inverter controller 9 controls the output of the inverter 7 so that the rotational speed of the induction motor 5 follows the commanded speed of the user, the inverter controller 9 is input to the stator of the induction motor 5 from the inverter 7. The torque component current i q of the phase currents i a , i b , i c is reduced, thereby reducing the torque component current i q output from the two-phase coordinate converter 97. This torque current (i q) of the reduction is represented by the torque current waveform of the period in which the falling of 0v or more regions of the waveform of (i q) shown in FIG.

잠시 후, 사용자는 벨트(3) 위를 달리거나 걷는 동작 과정에서 벨트(3)를 밟은 후에 뒤로 밀게 되는데, 이와 같이 사용자가 벨트(3)를 뒤로 미는 동작에 의해 벨트(3)가 오히려 그 이동 방향으로 힘을 받게 된다. 벨트(3)의 무부하 상태에서는 토크분 전류(iq)의 값은 "0"이므로 벨트(3)가 그 이동 방향으로 힘을 받게 되면 토크분 전류(iq)의 값은 음수값으로 나타나게 된다. 즉, 인버터제어기(9)는 유도전동기(5)의 회전 속도가 사용자의 지령 속도를 추종하도록 인버터(7)의 출력을 제어하기 때문에 인버터(7)로부터 유도전동기(5)의 고정자로 입력되는 3상 전류(ia, ib, ic)의 토크분 전류(iq)는 사용자가 벨트(3)를 뒤로 미는 동작에 저항하기 위해 음수값으로 증가하게 되고, 그에 따라 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)도 음수값으로 증가하게 된다. 이러한 토크분 전류(iq)의 음수값 증가는 도 7에 도시된 토크분 전류(iq)의 파형 중 0v 이하의 영역 중 하강하는 구간의 파형으로 나타난다.After a while, the user pushes back after stepping on the belt 3 in the process of running or walking on the belt 3, and thus the belt 3 is moved by the user pushing the belt 3 back. Strength in the direction. In the no-load state of the belt 3, the value of the torque component current i q is "0", so when the belt 3 is forced in the direction of movement, the value of the torque component current i q is represented as a negative value. . That is, since the inverter controller 9 controls the output of the inverter 7 so that the rotational speed of the induction motor 5 follows the commanded speed of the user, the inverter controller 9 is input to the stator of the induction motor 5 from the inverter 7. The torque current (i q ) of the phase currents i a , i b , i c is increased to a negative value in order to resist the user pushing back the belt 3 and accordingly the two-phase coordinate converter 97 The torque current (i q ) outputted from) also increases to a negative value. This torque current (i q) of the negative value increases when the waveform of the section in which the lowering of the torque minute region below 0v of the waveform of the current (i q) shown in FIG.

잠시 후, 사용자의 발이 벨트(3)로부터 서서히 떨어지면서 벨트(3)가 그 이동 방향으로 받게 되는 힘은 약화된다. 이 때, 인버터제어기(9)는 유도전동기(5)의 회전 속도가 사용자의 지령 속도를 추종하도록 인버터(7)의 출력을 제어하기 때문에 인버터(7)로부터 유도전동기(5)의 고정자로 입력되는 3상 전류(ia, ib, ic)의 토크분 전류(iq)는 음수값으로 감소하게 되고, 그에 따라 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)도 음수값으로 감소하게 된다. 이러한 토크분 전류(iq)의 음수값 감소는 도 7에 도시된 토크분 전류(iq)의 파형 중 0v 이하의 영역 중 상승하는 구간의 파형으로 나타난다.After a while, as the user's foot slowly falls off the belt 3, the force exerted by the belt 3 in its moving direction is weakened. At this time, since the inverter controller 9 controls the output of the inverter 7 so that the rotational speed of the induction motor 5 follows the commanded speed of the user, the inverter controller 9 is input from the inverter 7 to the stator of the induction motor 5. The torque component current i q of the three-phase current i a , i b , i c is reduced to a negative value, so that the torque component current i q output from the two-phase coordinate converter 97 is also negative. It will decrease by value. This torque current (i q) of the negative value decreases when the waveform of the period in which the torque increase of the minute area of 0v or less of the waveform of the current (i q) shown in FIG.

이와 같이, 사용자는 벨트(3) 위를 달리거나 걷는 동작 과정에서 벨트(3)에 접촉된 사용자 발의 힘 방향에 따라 벨트(3)의 이동이 방해되기도 하고 벨트(3)가 그 이동 방향으로 오히려 힘을 받기도 한다. 그 결과, 사용자의 각 풋폴마다 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)는 양수값으로 증가하다가 감소하고 음수값으로 증가하다가 감소하는 사이클을 반복하게 된다. 즉, 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류(iq)는 양수값으로 증가하다가 감소하고 음수값으로 증가하다가 감소하는 각 사이클로부터 사용자의 각 풋폴이 검출될 수 있다. 여기에서, 토크분 전류(iq)의 음수값은 엄밀하게는 벨트(3)가 그 이동 방향으로 오히려 힘을 받게 될 때에 벨트(3)의 이동을 저지하려는 방향의 벡터 값을 의미한다. 상술한 바와 같이, 카운터(102)는 샘플러(101)에 의해 샘플링된 값들 중 풋폴의 발생 기준값 이하인 샘플링 값의 개수를 카운트하는 데, 풋폴의 발생 기준값은 벨트(3)가 무부하 상태로 이동할 때에 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)으로 설정될 수 있다.In this way, the user may interfere with the movement of the belt 3 depending on the direction of the force of the user's foot in contact with the belt 3 during the operation of walking or walking on the belt 3, and the belt 3 may move in the direction of movement thereof. You may be encouraged. As a result, the torque current (i q ) output from the two-phase coordinate converter 97 for each footfall of the user increases and decreases to a positive value, increases to a negative value, and then repeats a cycle of decreasing. That is, each footfall of the user may be detected from each cycle in which the torque current (i q ) output from the two-phase coordinate converter 97 increases and decreases to a positive value and increases and decreases to a negative value. Here, the negative value of the torque component current i q means strictly the vector value of the direction which wants to block the movement of the belt 3 when the belt 3 is forced in the direction of its movement. As described above, the counter 102 counts the number of sampling values that are less than or equal to the occurrence reference value of the footfall among the values sampled by the sampler 101, and the occurrence reference value of the footfall is 2 when the belt 3 moves to the no-load state. The torque current value i q output from the phase coordinate converter 97 may be set.

상기된 종래기술은 구동모터의 변화된 전류값이 정류회로를 통해 정류되고, 하이패스 필터링을 통해 고주파영역만이 추출된 뒤에, 소정의 비교기를 통해 기준 전류값과 비교 판단됨으로써, 그 전류값의 변화량이 측정되어 사용자의 걸음수 또는 달린 횟수가 카운팅됨을 개시하고 있다. 트레드밀의 사용자의 몸무게, 보행 습관 등에 따라 유도전동기(5)의 부하가 달라지게 된다. 예를 들어, 트레드밀의 어떤 사용자의 몸무게가 가벼울 경우, 그 사용자의 풋폴 순간에 증가된 유도전동기(5)의 부하는 몸무게가 무거운 다른 사용자의 풋폴 순간에 증가된 유도전동기(5)의 부하보다 매우 클 수 있다. 즉, 트레드밀의 사용자간의 몸무게 차이, 보행 습관의 다양성 등으로 인해 유도전동기(5)의 부하 변화가 매우 심하기 때문에 상기된 바와 같은 종래기술의 기준 전류값은 그 특정이 불가능하며, 그 결과 종래기술에 따른 제품 구현이 불가능하다.In the above-described prior art, since the changed current value of the drive motor is rectified through the rectifier circuit, only the high frequency region is extracted through the high pass filtering, and compared with the reference current value through a predetermined comparator, the amount of change in the current value is determined. This is measured to indicate that the user's steps or runs are counted. The load of the induction motor 5 varies depending on the weight of the user of the treadmill, walking habits, and the like. For example, if the weight of a user of the treadmill is light, the load of the induction motor 5 increased at the moment of the footfall of that user is much greater than the load of the induction motor 5 increased at the moment of the footfall of another user with heavy weight. Can be large. That is, since the load change of the induction motor 5 is very severe due to the weight difference between the users of the treadmill, the diversity of walking habits, and the like, the reference current value of the prior art as described above cannot be specified. Product implementation is impossible.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 풋폴의 발생 기준값은 벨트(3)가 무부하 상태로 이동할 때에 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)으로 설정될 수 있다. 벨트(3)가 무부하 상태로 이동할 때에 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)은 일반적으로 "0"인 값으로 트레드밀의 사용자간의 몸무게 차이, 보행 습관의 다양성 등에 영향을 받지 않기 때문에 여러 명의 사용자가 본 실시예에 따른 트레드밀을 사용하더라도 각 사용자의 풋폴은 정확하게 검출될 수 있다.As described above, the generation reference value of the foot pole of the present embodiment can be set to the torque current value i q output from the two-phase coordinate converter 97 when the belt 3 moves to no load state. The torque component current value i q output from the two-phase coordinate converter 97 when the belt 3 moves in a no-load state is generally "0" and affects the weight difference between the users of the treadmill and the diversity of walking habits. Since multiple users use the treadmill according to the present embodiment, the footfall of each user can be detected accurately.

도 8은 도 6에 도시된 카운터(102)의 카운트 개수의 파형도이다. 카운터(102)의 카운트 개수는 카운터(102)로부터 디지털 신호의 형태로 출력되기 때문에 그것을 파형으로 나타내기 위해 카운터(102)로부터 출력되는 카운트 개수를 전압 파형의 아날로그 신호로 변환하여 오실로스코프 상에 표시하였다. 샘플러(101)는 2상 좌표변환기(97)로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)을 10ms 간격으로 샘플링하고, 카운터(102)는 샘플러(101)에 의해 샘플링된 값들 중 풋폴의 발생 기준값, 즉 "0" 이하인 샘플링 값의 개수를 카운트한다. 이에 따라, 토크분 전류(iq)가 음수값인 구간에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 카운터(102)의 카운트 개수는 계속적으로 증가하게 되고 토크분 전류(iq)가 기준값이 되는 순간에 카운터(102)의 카운트 개수는 "0"으로 초기화된다.8 is a waveform diagram of the number of counts of the counter 102 shown in FIG. Since the count number of the counter 102 is output from the counter 102 in the form of a digital signal, the count number output from the counter 102 is converted into an analog signal of a voltage waveform and displayed on the oscilloscope to represent it as a waveform. . The sampler 101 samples the torque current value i q output from the two-phase coordinate converter 97 at intervals of 10 ms, and the counter 102 generates a foot reference among the values sampled by the sampler 101. That is, the number of sampling values less than or equal to "0" is counted. Accordingly, as shown in FIG. 8, when the torque current i q is a negative value, the count of the counter 102 continuously increases and at a moment when the torque current i q becomes a reference value. The count number of the counter 102 is initialized to "0".

비교기(103)는 카운터(102)에 의해 카운트된 개수와 임계 개수, 즉 "10"을 비교하고, 카운터(102)에 의해 카운트된 개수가 임계 개수 "10"에 도달하면 풋풀의 발생을 나타내는 신호를 출력한다. 도 8의 예에서는 카운터(102)가 카운트할 때마다 1 볼트씩 증가하는 것으로 카운트 개수의 파형이 도시되어 있다. 여기에서, 임계 개수는 "10" 외의 다른 값으로 설정될 수도 있다. 임계 개수는 너무 작으면 풋폴이 발생하지 않았음에도 노이즈를 풋폴로 검출할 가능성이 있고, 임계 개수가 너무 크면 풋폴이 발생하였음에도 풋폴이 검출되지 않을 수도 있다. 여러 번의 실험을 통해 임계 개수는 풋폴검출기(10)가 정확하게 풋폴을 검출할 수 있는 값으로 설정됨이 바람직하다. The comparator 103 compares the number counted by the counter 102 with a threshold number, i.e., "10", and a signal indicating the occurrence of a footpool when the number counted by the counter 102 reaches the threshold number "10". Outputs In the example of FIG. 8, the waveform of the number of counts is shown by increasing by 1 volt each time the counter 102 counts. Here, the threshold number may be set to a value other than "10". If the threshold number is too small, there is a possibility that noise is detected as a footfall even if no footfall has occurred. If the threshold number is too large, the footfall may not be detected even if a footfall has occurred. Through several experiments, the threshold number is preferably set to a value at which the foot pole detector 10 can accurately detect the foot pole.

본 실시예에 따르면, 사용자의 각 풋폴은 사용자의 두 발 중 어느 한 쪽의 발이 벨트(3)를 밟게 되는 순간에 검출되기 때문에 풋폴검출기(10)에 의해 검출된 사용자의 각 풋풀은 사용자의 걸음수 측정에 활용될 수 있다. 이 경우, 주제어기(8)는 풋폴검출기(10)로부터 출력된 신호에 따라 사용자 걸음수를 나타내는 데이터를 생성하여 사용자인터페이스(2)로 출력하고, 사용자인터페이스(2)는 사용자 걸음수를 표시할 수 있다. 또한, 풋폴검출기(10)에 의해 검출된 사용자의 각 풋풀은 벨트(3)로부터의 사용자 이탈 감지에도 활용될 수 있다. 이 경우, 주제어기(8)는 풋폴검출기(10)로부터 출력된 신호에 기초하여 벨트(3)로부터의 사용자 이탈 여부를 결정하고, 벨트(3)로부터 사용자가 이탈된 것으로 결정되면 인버터제어기(9)를 통해 유도전동기(5)의 구동을 정지시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자의 풋폴이 일정시간 동안 계속적으로 검출되지 않으면 벨트(3)로부터 사용자가 이탈한 것으로 결정될 수 있다.  According to this embodiment, since each footfall of the user is detected at the moment when one of the two feet of the user steps on the belt 3, each footpool of the user detected by the footfall detector 10 is the user's step. Can be used to measure numbers. In this case, the main controller 8 generates data representing the user's steps according to the signal output from the footfall detector 10 and outputs the data to the user interface 2, and the user interface 2 displays the user's steps. Can be. In addition, each foot pool of the user detected by the foot pole detector 10 may be utilized for detecting the user departure from the belt 3. In this case, the main controller 8 determines whether the user is separated from the belt 3 based on the signal output from the foot pole detector 10, and if it is determined that the user is separated from the belt 3, the inverter controller 9. ), The driving of the induction motor 5 can be stopped. For example, if the footfall of the user is not continuously detected for a certain time, it may be determined that the user has left the belt 3.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

1 ... 본체
11 ... 하부프레임 12 ... 직립프레임
13 ... 상부프레임
2 ... 사용자인터페이스
3 ... 벨트
4 ... 롤러
5 ... 유도전동기
6 ... 컨버터
7 ... 인버터
8 ... 주제어기
9 ... 인버터제어기
911, 912, 913 ... 감산기 92 ... 자속제어기
93 ... 속도제어기 94 ... 토크제어기
95 ... 3상 좌표변환기 96 ... PWM 제어기
97 ... 2상 좌표변환기 98 ... 속도추정기
10 ... 풋폴검출기
101 ... 샘플러 102 ... 카운터
103 ... 비교기1 ... main unit
11 ... lower frame 12 ... upright frame
13 ... upper frame
2 ... User Interface
3 ... belt
4 ... roller
5 ... induction motor
6 ... converter
7 ... inverter
8 ... master controller
9 ... inverter controller
911, 912, 913 ... Subtractor 92 ... Flux Controller
93 ... speed controller 94 ... torque controller
95 ... 3-phase coordinate converter 96 ... PWM controller
97 ... two-phase coordinate converter 98 ... velocity estimator
10 ... Footfall Detector
101 ... Sampler 102 ... Counter
103 ... Comparator

Claims (6)

유도전동기;
상기 유도전동기의 회전에 의해 이동하는 벨트;
직류 전원을 교류로 변환하여 상기 유도전동기로 출력함으로써 상기 유도전동기를 구동시키는 인버터;
상기 유도전동기의 고정자 전류를 상기 유도전동기의 자속 발생에 기여하는 전류 성분과 상기 유도전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분으로 분리하여 독립적으로 제어함으로써 상기 인버터의 출력을 제어하는 인버터제어기; 및
상기 유도전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 변화에 기초하여 사용자가 상기 벨트 위를 달리거나 걷는 동안에 사용자의 발이 하강하여 상기 벨트를 밟게 되는 순간마다의 풋폴(footfall)을 검출하는 풋폴검출기를 포함하고,
상기 풋폴검출기는 상기 유도전동기의 토크 발생에 기여하는 전류 성분의 값을 샘플링하고 상기 샘플링된 값들 중 상기 풋폴의 발생을 나타내는 샘플링 값의 개수를 카운트하고 상기 카운트된 개수에 따라 상기 풋폴을 검출하는 것을 특징으로 하는 트레드밀. Induction motor;
A belt moving by the rotation of the induction motor;
An inverter driving the induction motor by converting DC power into AC and outputting the induction motor;
An inverter controller for controlling the output of the inverter by separately controlling the stator current of the induction motor into a current component contributing to the magnetic flux generation of the induction motor and a current component contributing to the torque generation of the induction motor; And
A foot pole detector that detects a footfall every time the user's foot descends and steps on the belt while the user runs or walks on the belt based on a change in the current component contributing to the torque generation of the induction motor and,
The foot pole detector samples a value of a current component contributing to torque generation of the induction motor, counts the number of sampling values representing the occurrence of the foot pole among the sampled values, and detects the foot pole according to the counted number. Featuring a treadmill. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 인버터제어기는
유동전동기()의 3상 전류값(ia, ib, ic)을 동기좌표계의 자속분 전류값(id)과 토크분 전류값(iq)으로 변환하는 2상 좌표변환기를 포함하고,
상기 풋폴검출기는 상기 토크분 전류값(iq)의 변화에 기초하여 상기 풋폴을 검출하는 것을 특징으로 하는 트레드밀.The method of claim 1,
The inverter controller
It includes a two-phase coordinate converter for converting the three-phase current value (i a , i b , i c ) of the floating motor () to the magnetic flux current value (i d ) and torque current value (i q ) of the synchronous coordinate system ,
And the foot pole detector detects the foot pole based on a change in the torque component current value (i q ). 제 3 항에 있어서,
지령 자속전류(i* d)에 대한 상기 자속분 전류값(id)의 오차를 보상하기 위한 자속분 전압지령값(v* d)을 산출하는 자속제어기;
토크분 전류지령값(i* q)에 대한 상기 토크분 전류값(iq)의 오차를 보상하기 위한 토크분 전압지령값(v* q)을 산출하는 토크제어기; 및
상기 자속분 전압지령값(v* d)과 상기 토크분 전압지령값(v* q)을 정지좌표계의 3상 전압지령값(v* a, v* b, v* c)으로 변환하는 3상 좌표변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드밀.The method of claim 3, wherein
A flux controller for calculating a flux component voltage command value v * d for compensating for an error of the flux component current value i d with respect to the command flux current i * d ;
A torque controller for calculating a torque voltage command value v * q for compensating for an error of the torque current value i q with respect to the torque current command value i * q ; And
The three-phase converting the magnetic flux voltage command value (v * d ) and the torque voltage command value (v * q ) into a three-phase voltage command value (v * a , v * b , v * c ) of the stationary coordinate system. A treadmill further comprising a coordinate converter. 제 3 항에 있어서,
상기 풋폴검출기는
상기 2상 좌표변환기로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)을 일정 간격으로 샘플링하는 샘플러;
상기 샘플러에 의해 샘플링된 값들 중 상기 풋폴의 발생 기준값 이하인 샘플링 값의 개수를 카운트하는 카운터; 및
상기 카운터에 의해 카운트된 개수와 미리 설정된 임계 개수를 비교하고, 상기 카운터에 의해 카운트된 개수가 상기 임계 개수에 도달하면 상기 풋폴의 발생을 나타내는 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드밀. The method of claim 3, wherein
The foot pole detector
A sampler sampling the torque current value (i q ) output from the two-phase coordinate converter at a predetermined interval;
A counter for counting the number of sampling values less than or equal to an occurrence reference value of the footfall among the values sampled by the sampler; And
And a comparator for comparing the number counted by the counter with a preset threshold number and outputting a signal indicating the occurrence of the footfall when the number counted by the counter reaches the threshold number. 제 5 항에 있어서,
상기 풋폴의 발생 기준값은 상기 벨트가 무부하 상태로 이동할 때에 상기 2상 좌표변환기로부터 출력되는 토크분 전류값(iq)인 것을 특징으로 하는 트레드밀.The method of claim 5,
And a generation reference value of the foot pole is a torque component current value (i q ) output from the two-phase coordinate converter when the belt moves in a no-load state.
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