KR102073809B1 - 다채널 모터 구동부용 연결 장치 - Google Patents

Abstract

다채널 모터 구동부의 복수의 특성화된 커넥터 단자 가운데 적어도 하나와 모터의 특성화된 커넥터 단자를 연결하기 위한 연결장치로서, 복수의 특성화된 커넥터 단자 각각을 두 종류 이상의 공통 커넥터 단자 중 하나로 변환할 수 있는 복수의 어댑터와, 일측에는 복수의 어댑터 가운데 하나의 공통 커넥터 단자에 연결될 수 있도록 공통 커넥터 단자의 종류별로 이루어진 케이블용 공통 커넥터 단자를 가지고 타측에는 모터의 특성화된 커넥터 단자와 연결될 수 있는 케이블용 특성화된 커넥터 단자를 가지며 그 중간에는 일측으로 분기되어 각 케이블용 공통 커넥터 단자와 연결되고 타측으로는 모터의 특성화된 커넥터 단자와 연결되는 케이블선을 가진 연결 케이블을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연결장치가 개시된다.
본 발명에 따르면 다양한 형태의 다채널 모터 구동부를 새롭게 개발하고 시험할 때마다 다채널 모터 구동부와 여기에 실제 연결되어야 하는 다수 모터를 준비하는 대신 하나의 시험용 모터를 종래에 비해 단순화된 연결장치를 통해 다양한 경로로 접속시킬 수 있으므로 시험에 필요한 각종 장치 및 장비들을 준비하고 구성하여 검사하는 노력, 시간, 비용을 줄일 수 있다.

Description

다채널 모터 구동부용 연결 장치{apparatus for connection for multi channel motor driver}

본 발명은 다채널 모터 구동부의 복수의 커넥터 단자 가운데 적어도 하나와 모터의 커넥터 단자를 연결하기 위한 다채널 모터 구동부용 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다채널 모터 구동부 시험을 할 때 복수의 특성화된 커넥터 단자 가운데 적어도 하나와 시험에 적합한 모터의 특성화된 커넥터 단자 연결을 다양한 경로로 손쉽게 바꾸면서 할 수 있도록 하여 연결의 편의성을 높이고 비용을 절감할 수 있도록 하는 연결장치에 관한 것이다.

모터는 전기에너지를 직선 혹은 회전운동으로 만들어주는 전자부품이다. 이런 모터를 이용하여 전체 기계장치를 이룰 때 여기에 포함된 모터의 가동 여부뿐만 아니라 회전속도나 방향 등을 세밀하게 제어하는 것이 필요할 수 있고, 전체 기계장치에 포함된 모터 다수가 긴밀하게 협동적으로 구동할 필요가 있는 경우, 이들 모터가 서로 긴밀하게 연관된 상태에서 구동될 수 있도록 전체 모터를 함께 조종하면서 운전할 필요가 있다.

가령 자동화된 포와 같은 무기체계에서 포의 방위각과 고각 등은 각각을 조절할 수 있는 모터 구동을 통해 조종될 수 있으며, 구동의 방향, 속도, 정밀도 등은 이런 자동화된 포 자체나 이를 이루는 다수 모터의 현재 상태값과 목표값 및 변수 파라메터 등의 자체 감지 및 입력에 의한 프로그램화된 구동에 의존하는 바가 크게 된다.

일반적으로 모터에는 전기에너지를 공급하는 단자가 있으며, 가령 직류 모터의 경우, 단자에 +, - 극을 전원 단자와 연결할 경우, 전원으로부터 전류를 통해 전기에너지를 공급받아 모터가 작동하게 된다. 이때 직류 모터는 단자에 전원을 반대로 연결할 경우 반대로 회전하며, 입력되는 전압 혹은 흐르는 전류의 크기에 따라 회전수와 힘이 조절될 수 있다.

조절해야 하는 모터의 숫자가 늘어나고, 모터 구동을 다양하고 정밀하게 조절할 필요가 늘어나면, 이를 위한 회로 구성도 복잡하게 되고, 각 모터의 조절을 위한 신호 제공도 단순한 수동 조작에 따라 이루어지기 보다는 점차 잘 구성된 프로그램에 따라 이루어질 수 있다.

다수 모터를 다양한 방식으로 제어하는 것을 편리하게 하기 위해 다채널 모터 구동부가 사용될 수 있다. 도1은 이러한 모터와 다채널 모터 구동부의 연결 형태의 일 예를 나타내는 도면이다.

이런 예에서는 다채널 모터 구동부에는 아두이노 보드와 모터 드라이버가 구비된다. 아두이노 보드는 프로그램으로 전기신호(PWM)를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러 보드로서, 아두이노 보드에 프로그램을 넣어 전기신호를 제어함으로써 모터에 입력되는 전원의 크기를 제어할 수 있으며, 모터의 방향 및 속도를 제어할 수 있다.

모터는 보통 아두이노와 같은 마이크로컨트롤러가 허용하는 전류보다 전류를 많이 사용하기 때문에 적량의 전기를 공급하기 위해 추가적인 회로가 필요할 수 있다. 이 예에서는 별도의 모터 드라이버를 아두이노와 결합 설치하여 모터 드라이버가 모터 구동을 위한 아두이노를 보조하는 역할을 하도록 하고 있다. 이런 구성은 다채널 모터 구동부에서 통상적으로 이루어지고 도1은 이러한 모터와 다채널 모터 구동부의 연결 형태의 일 예를 나타내는 도면이다. .

도1에서 아두이노 보드에서는 다수의 신호선이 모터 드라이버로 연결되고, 모터 드라이버는 신호선의 신호를 받아 외부 전원에서 공급받은 전기를 모터 드라이버의 각 단자와 연결된 복수 모터로 공급하면서 각 모터를 신호에 맞게 구동하도록 이루어짐을 볼 수 있다.

물론, 다채널 모터 구동부는 이상의 예와 다른 여러 형태로 구성될 수도 있고, 가령, 아두이노와 모터 드라이버가 일체로 형성된 형태를 가질 수도 있다.

그런데, 어떤 장치를 위한 새로운 다채널 모터 구동부를 개발하여 그 정상적인 작동 여부와 성능을 시험하려는 경우, 다채널 모터 구동부가 연결되는 실제 장치를 준비하여 그 실제 장치의 각 모터와 다채널 모터 구동부의 해당 단자를 연결한 상태에서 각 단자의 신호 특성과 각 모터의 구동 상태를 모니터하면서 시험 분석하는 것이 가장 이상적일 것이다.

그러나, 다채널 모터 구동부마다 결합되는 모터의 갯수와 그에 따른 다채널 모터 구동부와 모터 사이의 연결 배선 형태가 달라지게 되고, 다채널 모터 구동부 자체의 커넥터 단자와 이에 연결되어야 하는 모터의 커넥터 단자의 형태 및 방식에서도 차이가 발생할 수 있다.

이를 위해 새롭게 연결 구성을 하기 위한 번거로움이 있고, 그에 소요되는 장비나 케이블도 많아지고 복잡하게 되어 시험을 위한 비용 및 시간과 노력이 증가하게 되는 문제가 있었다.

또한, 시험에 사용되는 모터마다 그 모터의 구동 상태를 확인하기 위한 다수의 센서와 분석장비가 필요할 수도 있고 이런 경우, 시험 장비도 늘어나고 시험을 위한 비용과 시간, 노력이 더 많이 필요하게 될 수 있다.

대한민국 특허공개 10-2019-0001861 대한민국 특허등록 10-1291657

본 발명은 다양한 형태의 다채널 모터 구동부를 새롭게 개발하고 시험할 때마다 다채널 모터 구동부와 여기에 실제 연결되어야 하는 장치나 그 장치에 설치될 모터를 준비하고, 이들을 적절하게 연결하기 위해 필요한 각종 장치 및 장비들을 준비하여, 직접 연결하고, 각 모터의 구동 상황을 모니터하고 분석하여야 하는 번거로움과, 노력, 시간, 비용을 줄일 수 있는 연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 다양한 형태의 다채널 모터 구동부를 표준 모터에 연결하되 다채널 모터 구동부의 가능한 각종 단자를 다양한 경로로 연결하여 이 다채널 모터 구동부의 각 단자가 그에 맞는 실제 모터에 연결되었을 때 정상적으로 작동하는지, 혹은 어떤 특성을 가지고 작동하게 될지를 시험하고 예상할 수 있는 구성을 가지는 연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연결장치는 다채널 모터 구동부의 복수의 특성화된 커넥터 단자 가운데 적어도 하나와 모터의 특성화된 커넥터 단자를 연결하기 위한 연결장치로서,

상기 복수의 특성화된 커넥터 단자 각각을 두 종류 이상의 공통 커넥터 단자 중 하나로 변환할 수 있는 복수의 어댑터와, 일측에는 상기 복수의 어댑터 가운데 하나의 공통 커넥터 단자에 연결될 수 있도록 상기 공통 커넥터 단자의 종류별로 이루어진 케이블용 공통 커넥터 단자를 가지고 타측에는 모터의 특성화된 커넥터 단자와 연결될 수 있는 케이블용 특성화된 커넥터 단자를 가지며 그 중간에는 일측으로 분기되어 각 케이블용 공통 커넥터 단자와 연결되고 타측으로는 모터의 특성화된 커넥터 단자와 연결되는 케이블선을 가진 연결 케이블을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다양한 형태의 다채널 모터 구동부를 새롭게 개발하고 시험할 때마다 다채널 모터 구동부와 여기에 실제 연결되어야 하는 다수 모터를 준비하고, 이들을 적절하게 연결하기 위해 필요한 각종 장치 및 장비들을 준비하여, 직접 연결하고, 각 모터의 구동 상황을 모니터하고 분석하여야 하는 번거로움과, 노력, 시간, 비용을 줄일 수 있게 된다.

본 발명에 따르면 다양한 형태의 다채널 모터 구동부를 실제 장치의 모든 모터와 연결하는 대신에 하나의 표준 모터에 연결하되 다채널 모터 구동부의 가능한 각종 단자를 다양한 경로로 연결하여 이 다채널 모터 구동부의 각 단자가 그에 맞는 실제 모터에 연결되었을 때 정상적으로 작동하는지, 혹은 어떤 특성을 가지고 작동하게 될지를 쉽게 시험하고 예상할 수 있다.

도1은 종래의 다채널 모터 구동부와 복수 모터가 연결된 한 형태를 나타내는 사진,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따라 다채널 모터 구동부와 모터가 연결장치를 통해 연결, 결합되는 것을 나타내는 구성 개념도
도3 내지 도8은 본 발명의 연결장치의 일 실시예를 이루는 개개의 어댑터의 정면 및 그 양단에서 본 측면을 함께 나타내는 도면들,
도9는 본 발명의 연결장치의 일 실시예를 이루는 하나의 연결 케이블의 정면과, 각 단부에서 본 측면을 함께 나타내는 도면들이다.

이하 도면을 참고하면서 본 발명의 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치(30)가 시험용 다채널 모터 구동부(10)와 시험용 모터(20) 사이에 개재되어 이들을 연결하는 형태를 나타내는 구성 개념도이다.

여기서 다채널 모터 구동부(10)는 개념적으로 기존의 다채널 모터 구동부와 공통된 것이며, 종래의 도1에서 보이는 것과 같은 아두이노와 모터 드라이버의 조합일 수도 있고, 이들이 일체화된 하나의 회로보드 형태를 이루는 것일 수도 있다.

이 다채널 모터 구동부는 J3, J5, J7, J8, J9, J10으로 표시된 6개의 특성화된 커넥터 단자(11)를 구비한다. 각각의 특성화된 커넥터 단자(11)는 하나의 신호 채널로 생각할 수 있다. 각각의 특성화된 커넥터 단자에는 복수의 신호선, 접지선 기타 기능부가 포함될 수 있으며, 여기서는 모두 서로 다른 형태를 가지는 것으로 한다.

이 실시예에서 연결장치(30)는 크게 어댑터들(31)과 연결 케이블(33)로 이루어지며, 어댑터(31)는 다채널 모터 구동부의 6개의 특성화된 커넥터 단자(11) 각각을 A1과 A2라는 두 종류의 공통 커넥터 단자(315) 중 하나로 변환할 수 있는 어댑터이다. 도3 내지 도8은 이들 6개의 커넥터의 측면 및 양측 단부 표면을 예시적으로 나타내고 있다.

연결 케이블(33)의 케이블선(335)의 일측은 두 가닥으로 분기되어 있고, 타측은 하나의 가닥으로 통합되어 있다. 분기된 일측의 각 단부에는 도3 내지 도8의 어댑터들 가운데 하나의 공통 커넥터 단자(315)에 연결될 수 있도록 이루어진 케이블용 공통 커넥터 단자(331)가 설치되는데 공통 커넥터 단자(315)의 종류별로 하나씩 존재하여 여기서는 A1용과 A2용으로 모두 2개의 케이블용 공통 커넥터 단자(331)가 설치된다.

케이블선(335)의 타측에는 시험용 모터(20: 표준 모터)의 특성화된 커넥터 단자 J1 (21)과 연결될 수 있는 케이블용 특성화된 커넥터 단자 J1(333)을 가진다.

따라서, 케이블용 공통 커넥터 단자 A1은 여기서 J7용 어댑터 내지 J10용 어댑터(31) 가운데 하나의 공통 커넥터 단자 A1과 선택적으로 연결될 수 있고, 케이블용 공통 커넥터 단자 A2는 여기서 J3용 어댑터와 J5용 어댑터 가운데 하나의 공통 커넥터 단자 A2와 선택적으로 연결될 수 있다.

일반적으로 특성화된 커넥터 단자(J1, J3, J5, J7, J8, J9, J10)는 다채널 모터 구동부와 여기에 연결되는 모터의 특성에 따라 적합하게 공통 커넥터 단자(A1, A2)에 비해 매우 많은 다양한 형태로 만들어질 수 있고, 어댑터(31)는 이렇게 다양한 형태의 특성화된 커넥터 단자(11)를 시험의 편의를 위해 종류가 상대적으로 많지 않고 범용성이 강한 공통 커넥터 단자(315)로 변환시켜 단자의 종류를 단순화시키는 역할을 하게 된다.

그리고 연결 케이블(33)은 이렇게 종류가 단순화된 공통 커넥터 단자(315)와 연결될 수 있는 케이블용 공통 커넥터 단자(331)를 공통 커넥터 단자(315) 종류별로 하나씩 준비하여 모든 형태의 공통 커넥터 단자와 모터의 특성화된 커넥터 단자(21)와 연결하는 것을 가능하게 하며, 따라서 도2의 표준 모터 혹은 시험용 모터(20)가 다채널 모터 구동부(10)의 어떤 단자 조합에 의해 구동되는 실제 모터도 대체하여 모터의 구동여부, 구동방향, 속도, 구동 특성을 검사할 수 있도록 하는 역할을 한다.

도9는 이러한 본 발명의 연결 케이블의 하나의 실시예의 정면 및 양 측 단부모양을 나타내고 있다.

물론, 실제 장치의 모터는 표준 모터와 여러 가지 측면에서 다를 수 있고, 이런 것을 고려하여 실제 장치에 대한 적합한 시뮬레이션이 되도록 하기 위해 실제 장치의 해당 모터와 표준 모터 사이의 특성비, 파라메터 등을 수치화하거나 표나 그래프로 특성을 대비하여 환산 평가하는 방식이 이루어질 수 있고, 이런 환상 평가도 프로그램에 의해 자동적으로 이루어지도록 할 수 있다.

이런 경우, 모터의 동작을 모니터할 수 있는 각종 센서를 모터와 관련하여 설치하고 센서가 감지한 신호를 별도 콘트를러나 컴퓨터에 입력시키는 방법을 사용할 수 있다.

이상의 실시예에서는 특성화된 커넥터 단자가 6개만 표시되지만 본 발명의 연결장치에서 어댑터는 기존에 사용되거나 사용될 수 있는 특성화된 커넥터 단자를 최대한 포함하거나, 적어도 가장 많이 사용하는 형태를 최대한 포함할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 공통 커넥터 단자도 여기서는 2종류만 표시되어 있으나, 가능한 다양한 종류를 포함하고, 필요에 따라 종류별로 적어도 하나씩 포함시키되 많이 사용하는 종류에 대해서는 종류별로 복수 개를 포함시키는 것도 가능할 것이다.

본 발명에서 연결 케이블의 분기된 일측에는 모든 분기된 케이블의 공통 커넥터 단자가 어댑터와 그 어댑터가 연결되는 다채널 모터 구동부의 특성화된 커넥터 단자와 반드시 연결될 필요는 없고, 경우에 따라 분기된 일측의 하나의 분기된 케이블에서만 공통 커넥터 단자 연결이 이루어질 수도 있을 것이다.

본 발명에서 시험용 모터 혹은 표준 모터를 사용할 때 모터는 광범위한 전기 신호 크기 범위에서 안정적이고 균등한 반응성을 가진 것이 바람직하며, 다채널 모터 구동부에서 실제 장치의 특정 모터와 연결되기 위한 특성화된 커네터 단자에서 나오는 신호의 크기는 표준 모터와 해당 특정 모터의 용량이나 특성을 미리 고려하여 일정 파라메터에 의해 보정된 값이 나오도록 다채널 모터 구동부의 신호 인가 프로그램을 구성하고 모터를 모니터하는 센서 신호를 입수하는 컴퓨터의 분석 프로그램에서도 이를 감안하도록 분석 프로그램을 구성하는 것이 바람직하다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10: 다채널 모터 구동부
11: 특성화된 커넥터 단자(구동부용 특성화된 커넥터 단자)
20: 시험용 모터
21: 특성화된 커넥터 단자(모터용 특성화된 커넥터 단자)
30: 연결장치
31: 어댑터
33: 연결 케이블
313: 특성화된 커넥터 단자(어댑터용 특성화된 커넥터 단자)
315: 공통 커넥터 단자(어댑터용 공통 커넥터 단자)
331: 공통 커넥터 단자(케이블용 공통 커넥터 단자)
333: 특성화된 커넥터 단자(케이블용 특성화된 커넥터 단자)
335: 케이블선

Claims (3)

1. 다채널 모터 구동부의 복수의 커넥터 단자 가운데 적어도 하나와 모터의 커넥터 단자를 연결하기 위한 다채널 모터 구동부용 연결장치로서,
   상기 다채널 모터 구동부의 복수의 커넥터 단자 각각을 두 종류 이상의 공통 커넥터 단자 중 하나로 변환할 수 있는 복수의 어댑터와,
   일측에는 상기 복수의 어댑터 가운데 하나의 공통 커넥터 단자에 연결될 수 있도록 상기 공통 커넥터 단자의 종류별로 이루어진 케이블용 공통 커넥터 단자를 가지고, 타측에는 상기 모터의 커넥터 단자와 연결될 수 있는 케이블용 커넥터 단자를 가지며, 중간에는 상기 일측으로 복수로 분기되어 각 케이블용 공통 커넥터 단자와 연결되고 상기 타측으로는 상기 모터의 커넥터 단자와 연결되는 케이블선을 가진 연결 케이블을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다채널 모터 구동부용 연결장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이블선의 복수로 분기된 상기 일측에 같은 종류의 공통 커넥터 단자가 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 다채널 모터 구동부용 연결장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 다채널 모터 구동부와 상기 모터의 커넥터 단자에 직접 연결되는 커넥터 단자는 상기 공통 커넥터 단자에 비해 상대적으로 특성화된 커넥터 단자로 구성되고,
   상기 공통 커넥터 단자는 상기 특성화된 커넥터 단자에 비해 상대적으로 범용성이 큰 커넥터 단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 다채널 모터 구동부용 연결장치.

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