KR102551926B1 - 모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터 - Google Patents

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Abstract

모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터에 관한 것으로서, 해당 방법은, 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 단계(S11); 제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압을 설정하는 단계(S12); 아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 단계(S13); 및 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 단계(S14)를 포함하되, 제1 방향 변환 전압은 상승 에지 트리거 방향 변환 전압이고, 제2 방향 변환 전압은 하강 에지 트리거 방향 변환 전압이다. 이로써, 모터 로터와 대응되는 논리 레벨을 정확하게 인식하여 방향 변환 전압의 균일성을 향상시킴으로써 모터 회전 속도의 불안정 상태를 방지한다.

Description

모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터
본 출원은 모터 분야에 관한 것으로서, 특히 모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터에 관한 것이다.
현재 스마트 홈은 최근 몇 년간의 하나의 "태풍 길목"으로서, 스마트 홈의 발전은 단순한 사물 인터넷의 발전에 그치지 않고, 그의 많은 가전 제품 개체도 지능화되고 소형화되는 추세로 발전하고 있다. 모터는 많은 가전 제품의 핵심 부품으로서, 모터의 소형화 및 지능화가 가능해야만 그 가전 제품의 소형화 및 지능화가 가능하게 되었다.
모터가 작동 중일 때, 위치 센서에 의해 인식되는 홀(Hall) 점프 에지가 모터 로터의 실제 회전에 비해 지연된다. 즉, 인식된 모터 로터와 대응되는 논리 레벨이 로터의 실제 위치와 매칭되지 않아, 칩에 의해 인식된 로터 위치와 실제 로터 위치의 불일치를 야기하게 되어, 방향 변환 전압이 잘못 트리거되고, 방향 변환 전압이 불균일하며, 모터 회전 속도의 불안정이 발생하는 문제를 초래하게 된다.
따라서, 모터 로터와 대응되는 논리 레벨을 정확하게 인식하여 방향 변환 전압의 균일성을 향상시킴으로써, 모터 회전 속도의 불안정을 방지하는 것이 해당 분야에서 시급히 해결해야 할 과제이다.
본 출원은 2018년 10월 12일에 출원된, 출원 번호는 201811188987.9이며, 발명의 명칭은 "모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터"인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 인용되어 본 출원에 통합된다.
본 출원은, 로터와 대응되는 논리 레벨을 정확하게 인식하여 방향 변환 전압의 균일성을 향상시킴으로써 모터 회전 속도의 불안정을 방지하기 위한, 모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 출원의 일 측면에서는, 모터 로터의 논리 레벨을 감지하는 방법으로서,
모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 단계;
제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압을 설정하는 단계;
아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 단계; 및
제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 단계를 포함하되,
제1 방향 변환 전압은 상승 에지 트리거 방향 변환 전압이고, 제2 방향 변환 전압은 하강 에지 트리거 방향 변환 전압인, 모터 로터 논리 레벨 감지 방법을 제공한다.
선택적으로, 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 단계는,
홀 센서에 의해 출력되는 전압 신호에 대한 아날로그 샘플링을 수행하여 아날로그 전압으로 설정하는 단계를 포함하되,
위치 센서는 홀 센서이다.
선택적으로, 아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 단계는,
제1 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨의 상승 에지를 결정하고, 아날로그 전압이 상승 영역에 위치하면, 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 단계; 및/또는
제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨의 하강 에지를 결정하고, 아날로그 전압이 하강 영역에 위치하면, 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 제2 방향 변환 전압은 공급 전압과 같다.
선택적으로, 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 단계는,
논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 각도를 0°로 설정하는 단계; 및
논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도를 180°-X 만큼 앞당기는 단계를 포함하되,
X는 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도이다.
선택적으로, 상기 방법은, 보정된 논리 레벨에 따라 모터 권선에 통전하는 단계를 더 포함한다.
본 출원은 모터 로터의 논리 레벨을 감지하기 위한 시스템으로서,
모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하도록 구성된 획득 유닛;
제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압을 설정하도록 구성된 설정 유닛;
아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하도록 구성된 생성 유닛; 및
제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하도록 구성된 보정 유닛을 포함하되,
제1 방향 변환 전압은 상승 에지 트리거 방향 변환 전압이고, 제2 방향 변환 전압은 하강 에지 트리거 방향 변환 전압인, 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템을 더 제공한다.
선택적으로, 획득 유닛이 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 동작은,
홀 센서에 의해 출력되는 전압 신호에 대한 아날로그 샘플링을 수행하여 아날로그 전압으로 설정하는 동작을 포함하되,
위치 센서는 홀 센서이다.
선택적으로, 생성 유닛이 아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 동작은,
제1 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨의 상승 에지를 결정하고, 아날로그 전압이 상승 영역에 위치하면, 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 동작; 및/또는
제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨의 하강 에지를 결정하고, 아날로그 전압이 하강 영역에 위치하면, 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 동작을 포함한다.
선택적으로, 제2 방향 변환 전압은 공급 전압과 같다.
선택적으로, 보정 유닛이 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 동작은,
논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 각도를 0°로 설정하는 동작; 및
논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도를 180°-X 만큼 앞당기는 동작을 포함하되,
X는 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도이다.
선택적으로, 상기 시스템은, 보정된 논리 레벨에 따라 모터 권선에 통전하도록 구성된 전력 공급 유닛을 더 포함한다.
본 출원은, 프로세서, 메모리, 및 메모리에 저장되어 있고 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램을 포함하되, 프로세서가 프로그램을 실행할 때 본 출원에서 제공된 어느 한 방법의 단계가 실시되는, 모터를 더 제공한다.
본 출원은, 본 출원에서 제공된 어느 한 시스템을 포함하는 모터를 더 제공한다.
본 출원은 모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터를 제공함으로써, 로터와 대응되는 논리 레벨을 정확하게 인식하여 방향 변환 전압의 균일성을 향상시킴으로써 모터 회전 속도의 불안정을 방지한다.
본 출원의 실시예 또는 종래기술에서의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 실시예 또는 종래기술의 설명에 필요한 도면들을 간략히 설명할 것이다. 자명한 점이라면, 이하 설명에서의 도면들은 본 출원의 실시예에 불과하며, 해당 분야의 통상적인 기술자라면 통상적인 창작 능력을 발휘하여, 개시된 도면들에 따라 다른 도면들을 얻을 수 있다.
도 1은 관련 기술에서의 위치 센서 파형, 칩 인식 위치와 모터 로터의 실제 위치 사이의 관계도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에서의 모터 로터 논리 레벨 감지 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 출원에서의 센서 파형, 칩 인식 위치와 모터 로터 실제 위치 사이의 관계도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에서의 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템의 구성도이다.
본 출원의 목적, 기술적 해결수단 및 장점이 보다 명확하게 하기 위해, 이하에서는 본 출원의 구체적인 실시예 및 해당 도면을 결합하여 본 출원의 기술적 해결수단이 명확하고 완전하게 설명될 것이다. 자명한 점이라면, 설명된 실시예는 본 출원의 모든 실시예가 아닌 일부 실시예에 불과하다. 본 출원의 실시예에 기초하여, 해당 분야의 통상적인 기술자가 통상적인 창작 능력을 발휘하여 획득하는 다른 모든 실시예들도 본 출원의 보호 범위 내에 속한다.
설명해야 할 점이라면, 본 출원의 명세서와 특허청구범위 및 상기 도면들에서의 "제1" 및 "제2" 등과 같은 용어들은 유사한 객체를 구별하기 위해 사용된 것이며, 반드시 특정된 순서 또는 선후 순서를 설명하기 위해 사용된 것은 아니다. 이해해야 할 점이라면, 이러한 방식으로 사용된 데이터는, 본 명세서에서 설명된 본 출원의 실시예가 여기서 도시되거나 설명된 것과는 다른 순서로 실시될 수 있도록 적절한 경우에 상호 교환될 수 있다. 또한, "포함하다" 및 "갖는다"와 같은 용어 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도된다. 예를 들어, 일련의 단계들 또는 유닛들을 포함하는 프로세스, 방법, 장치, 제품 또는 전자 기기가 반드시 명확하게 나열된 이러한 단계들 또는 유닛들에 반드시 제한되는 것은 아니며, 명확하게 나열되지 않았거나 또는 이러한 프로세스, 방법, 제품 또는 전자 기기에 고유한 다른 단계들 또는 유닛들이 포함될 수 있다.
관련 기술에서는, 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 디지털 샘플링 방식으로 모터 로터의 회전 각도를 획득한다. 도 1에 있어서, 횡좌표는 로터의 회전 각도(미도시)를 표시하고 종좌표는 전압을 표시하며, 전압은 하이 레벨과 로우 레벨로 표시된다. 도 1에서의 위치 센서 파형은 센서에 의해 실제로 감지된 전압 값과 모터 로터의 회전 각도 사이의 대응 관계이다. 도 1에서의 칩에 의해 인식된 로터 위치는, 관련 기술에서 디지털 샘플링 방식을 이용하여 위치 센서에 의해 감지된 전압에 따라 생성된 논리 레벨이며, 관련 기술은 논리 레벨에 따라 로터의 위치를 결정하므로 칩에 의해 인식되는 로터의 위치는 논리 레벨과 일치하다. 관련 기술에 있어서, VDD는 공급 전압이고, VIH는 하이 레벨에 대한 칩의 디지털 인식을 위한 판단 임계값 레벨이다. 즉, 위치 센서에 의해 감지된 전압이 상승 영역, 예를 들어 도 1에서 위치 센서 파형의 가장 왼쪽의 곡선 상승 영역(왼쪽에서 오른쪽으로 상승 추세인 영역)에 위치하는 경우, 위치 센서에 의해 감지된 전압이 VIH 미만이면, 위치 센서 파형에 따라 획득되는 논리 레벨은 로우 레벨에 해당하고, 위치 센서에 의해 감지된 전압이 VIH보다 크면, 위치 센서 파형에 따라 획득되는 논리 레벨은 하이 레벨에 해당하며, VIH는 기존 디지털 샘플링에 의해 결정된 논리 레벨(즉, 전술한 논리 레벨)의 상승 에지와 대응된다. 도 1에서 VIL은 로우 레벨에 대한 칩의 디지털 인식을 위한 판단 임계값 레벨이다. 즉, 위치 센서에 의해 감지된 전압이 하강 영역(왼쪽에서 오른쪽으로 하강 추세인 영역)에 위치하는 경우, VIL은 논리 레벨의 하강 에지와 대응된다. 상승 및 하강 에지는 모터 로터의 회전 주기를 제1 반주기(half cycle)와 제2 반주기로 분할한다. 관련 기술에서 VIH와 VIL은 인위적으로 정의된 값이며 VIH> VIL이다. 상기와 같은 방법으로 논리 레벨이 생성될 수는 있으나 논리 레벨의 상승 및 하강 에지가 모터 로터의 회전과 완전히 일치하지는 않고, 일정한 지연이 있다. 즉, 홀 점프 에지가 지연되어, 도 1에서의 제1 반주기에 해당하는 각도는 180°보다 크고 제2 반주기에 해당하는 각도는 180°보다 작다. 따라서, 관련 기술에서 이러한 논리 레벨에 따라 모터 권선에 대한 통전 제어가 수행되면, 방향 변환 전압이 균일하지 않게 되어, 모터 회전 속도 불안정을 초래한다.
본 출원은 모터 로터 논리 레벨 감지 방법을 제안한다. 모터는 브러시리스 직류 모터일 수 있으며, 본 출원의 방법은 모터가 거의 일정한 속도로 작동하는 경우에 사용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 출원에서 제안되는 방법은 하기와 같은 단계들을 포함한다.
S11: 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득한다.
S12: 제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압을 설정한다.
S13: 아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성한다.
S14: 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행한다.
구체적으로, 일 실시예에서, 모터는 모터 권선을 포함하며, 위치 센서는 모터에 설치될 수 있되, 위치 센서는 예를 들어 모터의 홀 센서일 수 있으며, 위치 센서는 모터의 회전 상황을 특성화하기 위한 아날로그 전압을 출력한다. 본 출원에서는 아날로그 샘플링 방식을 사용하여, 위치 센서에 의해 출력되는 실제 전압을 획득한다. 아날로그 전압은 연속적인 전압으로서, 관련 기술에서의 디지털 전압이 아니다. 관련 기술에서 위치 센서에 의해 출력하는 전압은 디지털 전압으로서, 하이 레벨과 로우 레벨로 구성된 펄스 신호, 즉 도 1의 논리 레벨이다. 관련 기술에서는 위치 센서에 의해 감지된 전압을 직접 디지털화하기에, 출력되는 파형이 아날로그 신호가 아닌 디지털 신호이다. 따라서, 사용자가 전압의 구체적인 정보를 확인할 수 없으며, 이로 인해 논리 레벨에 대한 보정도 수행할 수 없게 되므로, 점프 에지, 즉 상승 에지와 하강 에지가 로터 회전 위치와 매칭되지 않는 문제를 해결할 수 없다. 이에, 본 출원은 아날로그 샘플링 방식으로 모터 로터의 위치를 획득함으로써, 전압의 상세 정보를 파악할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 방향 변환 전압은 관련 기술의 VIH와 유사한 상승 에지 트리거 방향 변환 전압으로서, 논리 레벨의 상승 에지와 대응되고, 제2 방향 변환 전압은 관련 기술의 VIL과 유사한 하강 에지 트리거 방향 변환 전압이며, 논리 레벨의 하강 에지와 대응된다. 본 출원에 있어서, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압은 각각 제1 각도 및 제2 각도와 대응되되, 제1 각도 및 제2 각도는 위치 센서에 의해 감지된 실제 각도일 수 있다. 구체적으로, 본 출원에서 제안한 방법은 모터가 거의 안정적으로 회전하는 경우에 사용될 수 있으며, 이때 모터 회전의 각속도는 안정적인 상태에 가깝다. 이때 모터의 각도, 및 제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압 사이의 시간차에 따라, 양자의 제1 각도 및 제2 각도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도를 인위적으로 설정한 다음, 제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압 사이의 시간차에 따라, 로터의 회전 각속도와 결합하여, 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도를 산출할 수 있다. 제1 방향 변환 전압과, 제1 방향 변환 전압의 왼쪽에 인접한 제2 방향 변환 전압의 각도 차이는 제2 반주기의 각도 값에 해당한다. 하나의 완전한 주기는 360도이므로, 제1 반주기의 각도 값을 알 수 있으며, 이어서 제1 각도와 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행한다. 예를 들어, 논리 레벨의 상승 에지 또는 하강 에지를 조정하여, 제1 반주기와 제2 반주기의 각도 모두 180°와 같도록 할 수 있다. 관련 기술에서는, 논리 레벨에 따라 모터에 통전하는 반면, 본 출원에서는 논리 레벨을 조정하므로, 불균일한 방향 변환 전압으로 인한 모터 속도의 변동 문제를 해결한다.
선택적으로, 상기 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 단계는, 홀 센서에 의해 출력되는 전압 신호에 대한 아날로그 샘플링을 수행하여 아날로그 전압으로 설정하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 본 실시예에서 상기 위치 센서는 홀 센서이다. 홀 센서가 자기 전도성 물체에 가까워지는 경우, 홀 센서 내부의 자기장이 변화하여, 홀 효과로 인해 상이한 홀 전압이 생성되며, 이로써 자기 전도성 물체의 접근 여부를 판단할 수 있다. 홀 센서를 사용하여 모터의 회전을 측정하는 경우, 홀 센서를 고정 장착하고, 모터의 회전 부위에 자기 전도성이 좋은 자석강을 설치한 후, 회전 과정에서 자석강이 홀 센서에 접근할 때마다 홀 센서는 모터가 한바퀴 회전한 것으로 간주하여 모터 회전을 모니터링할 수 있다.
선택적으로, 상기 아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 단계는, 상기 제1 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 상승 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 상승 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 단계; 및/또는
상기 제2 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 하강 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 하강 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 실시예에서는, 아날로그 전압을 논리 레벨로 전환해야 하되, 아날로그 전압 내 저전압 부분은 논리 레벨의 로우 레벨과 대응되고, 아날로그 전압 내 고전압 부분은 논리 레벨의 하이 레벨 부분과 대응된다. 아날로그 전압 내 저전압에서 고전압으로 상승하는 부분이 상승 영역이다. 예를 들어 도 1의 왼쪽에서 오른쪽으로의 방향은 시간의 증가에 따라 각 파형의 변화 상황이며, 위치 센서 파형에서 VIH가 위치한 상승 호선(arc) 부분이 상승 영역이다. 아날로그 전압 내 하이 레벨에서 로우 레벨로 하강하는 부분이 하강 영역이다. 예를 들어 도 1의 위치 센서 파형에서 VIL가 위치한 하강 호선 부분이 하강 영역이다. 제 1 방향 변환 전압은 논리 레벨의 상승 에지와 대응되고, 제 2 방향 변환 전압은 논리 레벨의 하강 에지와 대응되며, 제 1 방향 변환 전압과 제 2 방향 변환 전압을 설정함으로써 아날로그 전압은 디지털 논리 레벨로 전환될 수 있다. 논리 레벨은 하이 레벨과 로우 레벨만을 포함하며, 로우 레벨에서 하이 레벨로 점프하는 에지는 상승 에지이고, 하이 레벨에서 로우 레벨로 점프하는 에지는 하강 에지이다. 여기서 사용되는 논리 레벨 생성 방법은 관련 기술에서의 논리 레벨 생성 방법과 동일할 수 있다.
선택적으로, 제2 방향 변환 전압은 공급 전압과 같다. 공급 전압은 도 1에서의 VDD로서, 위치 센서에 의해 감지 가능한 최대 전압이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 방향 변환 전압이 공급 전압 VDD로 설정되므로, 본 출원에서 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행한 후, 하강 에지가 실제 로터 위치와 일치하게 되어, 하강 에지와 실제 로터 위치 사이의 불일치로 인해 모터 권선에 대한 통전 제어를 정확하게 수행할 수 없게 됨으로써 모터 회전의 불안정이 초래되는 것이 방지된다.
구체적으로, 상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 상기 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 상기 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 단계는,
상기 논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 각도를 0°로 설정하는 단계; 및
상기 논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도를 180°-X 만큼 앞당기는 단계를 포함하되,
X는 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도이다.
구체적으로, 계속하여 도 3을 참조하면, 본 출원에서는 제2 방향 변환 전압이 작동 전압 VDD로 설정되므로 논리 레벨의 하강 에지가 실제 로터 위치와 일치하도록 보장한다. 논리 레벨의 상승 에지가 실제 로터 위치와 일치하도록 보장하기 위해, 제 1 방향 변환 전압 V1이 설정되되, V1은 관련 기술에서의 VIH보다 작을 수 있다. 논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 모터 로터 각도는 0°이고, V1과 대응되는 각도는 X이므로, 제2 반주기와 제1 각도 사이의 각도 차이는 180°-X이다. 제2 반주기의 각도가 180°와 같도록 하기 위해, 논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도가 180°-X만큼 앞당겨지도록 설정되므로, 논리 레벨의 상승 에지도 실제 로터 위치의 상승 에지와 일치하도록 할 수 있으며, 이로써 제1 반주기와 제2 반주기의 각도 모두 180°와 같게 된다. 선택적으로, 보정된 논리 레벨에 따라 상기 모터 권선에 통전하는 단계를 더 포함한다. 본 출원에서는, 실제 로터 위치와 논리 레벨이 일치하게 됨으로써, 관련 기술에 존재하는 점프 에지 지연으로 인한 불균일한 방향 변환 전압 문제가 해결되어, 모터 회전의 불안정이 방지되며, 균일한 모터 방향 변환 통전 전류가 구현되어, 안정적인 모터 회전 속도가 보장된다.
본 출원은 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템을 더 제안하며, 모터는 브러시리스 직류 모터일 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 출원에서 제안되는 시스템은,
모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하도록 구성된 획득 유닛(10);
제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압을 설정하도록 구성된 설정 유닛(20);
아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하도록 구성된 생성 유닛(30); 및
제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하도록 구성된 보정 유닛(40)을 포함한다.
구체적으로, 본 출원에서는 아날로그 샘플링 방식을 사용하여, 위치 센서에 의해 출력되는 실제 전압을 획득한다. 아날로그 전압은 연속적인 전압으로서, 관련 기술에서의 디지털 전압이 아니다. 관련 기술에서 위치 센서에 의해 출력되는 전압은 디지털 전압으로서, 하이 레벨과 로우 레벨로 구성된 펄스 신호, 즉 도 1에서 기존 샘플링을 통해 결정되는 논리 레벨이다. 관련 기술에서는 위치 센서에 의해 감지된 전압을 직접 디지털화하기에, 출력되는 파형이 아날로그 신호가 아닌 디지털 신호이다. 따라서, 사용자가 전압의 구체적인 정보를 확인할 수 없으며, 이로 인해 논리 레벨에 대한 보정도 수행할 수 없게 되므로, 점프 에지, 즉 상승 에지와 하강 에지가 로터 회전 위치와 매칭되지 않는 문제를 해결할 수 없다. 이에, 본 출원은 아날로그 샘플링 방식으로 모터 로터의 위치를 획득함으로써, 로터와 대응되는 전압의 상세 정보를 파악할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 방향 변환 전압은 관련 기술의 VIH와 유사한 상승 에지 트리거 방향 변환 전압으로서, 논리 레벨의 상승 에지와 대응되고, 제2 방향 변환 전압은 관련 기술의 VIL과 유사한 하강 에지 트리거 방향 변환 전압이며, 논리 레벨의 하강 에지와 대응된다. 본 출원에 있어서, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압은 각각 제1 각도 및 제2 각도와 대응되되, 제1 각도 및 제2 각도는 위치 센서에 의해 감지된 실제 각도일 수 있다. 구체적으로, 본 출원에서 제안한 방법은 모터가 안정적으로 회전하는 경우에 사용될 수 있으며, 이때 모터 회전의 각속도는 안정적인 상태에 가깝다. 이때 모터의 각도, 및 제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압 사이의 시간차에 따라 양자의 제1 각도 및 제2 각도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도를 인위적으로 설정한 다음, 제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압 사이의 시간차에 따라, 로터의 회전 각속도와 결합하여, 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도를 산출할 수 있다. 제1 각도와 제2 각도의 차는 제2 반주기의 각도 값에 해당한다. 하나의 완전한 주기는 360도이므로, 제1 반주기의 각도 값을 알 수 있으며, 이어서 제1 각도와 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행한다. 예를 들어, 논리 레벨의 상승 에지 또는 하강 에지를 조정하여, 제1 반주기와 제2 반주기의 각도 모두 180°와 같도록 할 수 있다. 관련 기술에서는, 논리 레벨에 따라 모터에 통전하는 반면, 본 출원에서는 논리 레벨을 조정하므로, 불균일한 방향 변환 전압으로 인한 모터 속도가 불안정하는 문제를 해결한다.
선택적으로, 획득 유닛(10)이 상기 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 동작은, 홀 센서에 의해 출력되는 전압 신호에 대한 아날로그 샘플링을 수행하여 아날로그 전압으로 설정하는 동작을 포함한다. 구체적으로, 본 실시예에서 상기 위치 센서는 홀 센서이다. 홀 센서가 자기 전도성 물체에 가까워지는 경우, 홀 센서 내부의 자기장이 변화하며, 홀 효과로 인해 상이한 홀 전압이 생성되며, 이로써 자기 전도성 물체의 접근 여부를 판단할 수 있다. 홀 센서를 사용하여 모터의 회전을 측정하는 경우, 홀 센서를 고정 장착하고, 모터의 회전 부위에 자기 전도성이 좋은 하나의 자석강을 설치한 후, 회전 과정에서 자석강이 홀 센서에 접근할 때마다 홀 센서는 모터가 한바퀴 회전한 것으로 간주하여 모터 회전을 모니터링할 수 있다.
선택적으로, 생성 유닛(30)이 상기 아날로그 전압, 제1 방향 변환 전압 및 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 동작은, 상기 제1 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 상승 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 상승 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 제1 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 동작; 및/또는
상기 제2 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 하강 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 하강 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 동작을 포함한다.
구체적으로, 본 실시예에서는, 아날로그 전압이 논리 레벨로 전환되어야 하되, 아날로그 전압 내 저전압 부분은 논리 레벨의 로우 레벨과 대응되고, 아날로그 전압 내 고전압 부분은 논리 레벨의 하이 레벨 부분과 대응되며, 아날로그 전압 내 저전압에서 고전압으로 상승하는 부분이 상승 영역인바, 예를 들어 도 1의 위치 센서 파형에서 VIH가 위치한 상승 호선(arc) 부분이고, 아날로그 전압 내 하이 레벨에서 로우 레벨로 하강하는 부분이 하강 영역인바, 예를 들어 도 1의 위치 센서 파형에서 VIL가 위치한 하강 호선 부분이다. 제 1 방향 변환 전압은 논리 레벨의 상승 에지와 대응되고, 제 2 방향 변환 전압은 논리 레벨의 하강 에지와 대응되며, 제 1 방향 변환 전압과 제 2 방향 변환 전압을 설정함으로써 아날로그 전압은 디지털 논리 레벨로 전환될 수 있다. 논리 레벨은 하이 레벨과 로우 레벨만 포함하며, 로우 레벨에서 하이 레벨로 점프하는 에지는 상승 에지이고, 하이 레벨에서 로우 레벨로 점프하는 에지는 하강 에지이다. 여기서 사용되는 논리 레벨 생성 방법은 관련 기술에서의 논리 레벨 생성 방법과 일치할 수 있다.
선택적으로, 상기 제2 방향 변환 전압은 공급 전압과 같다. 공급 전압은 도 1에서의 VDD로서, 위치 센서에 의해 감지 가능한 최대 전압이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 방향 변환 전압이 공급 전압 VDD로 설정되므로, 본 출원에서 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행한 후, 하강 에지가 실제 로터 위치와 일치하게 되어, 하강 에지와 실제 로터 위치 사이의 불일치로 인해 모터 권선에 대한 통전 제어를 정확하게 수행할 수 없게 됨으로써 모터 회전의 불안정이 초래되는 것이 방지된다.
구체적으로, 보정 유닛(40)이 상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 상기 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 상기 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 동작은,
상기 논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 각도를 0°로 설정하는 동작; 및
상기 논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도를 180°-X 만큼 앞당기는 동작을 포함하되,
X는 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도이다.
구체적으로, 계속하여 도 3을 참조하면, 본 출원에서는 제2 방향 변환 전압이 작동 전압 VDD로 설정되므로 논리 레벨의 하강 에지가 실제 로터 위치와 일치하도록 보장된다. 논리 레벨의 상승 에지가 실제 로터 위치와 일치하도록 보장하기 위해, 제 1 방향 변환 전압 V1이 설정되되, V1은 관련 기술에서의 VIH보다 작을 수 있다. 논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 모터 로터 각도는 0°이고, V1과 대응되는 각도는 X이므로, 제2 반주기와 제1 각도 사이의 각도 차이는 180°-X이다. 제2 반주기의 각도가 180°와 같도록 하기 위해, 논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도가 180°-X만큼 앞당겨지도록 설정되므로, 논리 레벨의 상승 에지도 실제 로터 위치의 상승 에지와 일치하도록 할 수 있으며, 이로써 제1 반주기와 제2 반주기의 각도 모두 180°와 같게 된다.
선택적으로, 보정된 논리 레벨에 따라 상기 모터 권선에 통전하도록 구성된 전력 공급 유닛(50)을 더 포함한다. 본 출원에서는, 실제 로터 위치와 논리 레벨이 일치하게 됨으로써, 관련 기술에 존재하는 점프 에지 지연으로 인한 불균일한 방향 변환 전압 문제가 해결되어, 모터 회전의 불안정이 방지되며, 균일한 모터 방향 변환 통전 전류가 구현되어, 안정적인 모터 회전 속도가 보장된다.
본 출원은 모터 로터 논리 레벨 감지 방법, 시스템 및 모터를 제공함으로써, 로터와 대응되는 논리 레벨을 정확하게 인식하여 방향 변환 전압의 균일성을 향상시킴으로써 모터 회전 속도의 불안정을 방지한다.
전술한 설명은 본 출원의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 출원을 제한하기 위한 것이 아니며, 해당 분야의 통상적인 기술자라면, 본 출원에 대한 다양한 수정 및 변경이 가능하다. 본 출원의 구상과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 교체, 개선 등은 모두 본 출원의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (14)

  1. 모터 로터의 논리 레벨을 감지하는 방법으로서,
    모터 모터 로터의 논리 레벨을 감지하는 방법으로서,
    모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 단계;
    제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압을 설정하는 단계;
    상기 아날로그 전압, 상기 제1 방향 변환 전압 및 상기 제2 방향 변환 전압에 따라 디지털 신호인 논리 레벨을 생성하는 단계 - 상기 논리 레벨은 하이 레벨과 로우 레벨로 구성된 펄스 신호를 포함함; 및
    상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 상기 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 상기 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 방향 변환 전압은 상승 에지 트리거 방향 변환 전압이고, 상기 제2 방향 변환 전압은 하강 에지 트리거 방향 변환 전압인 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 단계는,
    홀 센서에 의해 출력되는 전압 신호에 대한 아날로그 샘플링을 수행하여 아날로그 전압으로 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 위치 센서는 홀 센서인 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 아날로그 전압, 상기 제1 방향 변환 전압 및 상기 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 단계는,
    상기 제1 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 상승 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 상승 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 상기 제1 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 상기 제1 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 단계; 및
    상기 제2 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 하강 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 하강 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 상기 제2 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 제2 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 방향 변환 전압은 공급 전압과 같은 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 상기 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 단계는,
    상기 논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 각도를 0°로 설정하는 단계; 및
    상기 논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도를 180°-X 만큼 앞당기는 단계를 포함하되,
    X는 상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도인 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    보정된 논리 레벨에 따라 상기 모터 권선에 통전하는 단계를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 방법.
  7. 모터 로터의 논리 레벨을 감지하기 위한 시스템으로서,
    모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하도록 구성된 획득 유닛;
    제1 방향 변환 전압과 제2 방향 변환 전압을 설정하도록 구성된 설정 유닛;
    상기 아날로그 전압, 상기 제1 방향 변환 전압 및 상기 제2 방향 변환 전압에 따라 디지털 신호인 논리 레벨을 생성하도록 구성된 생성 유닛 - 상기 논리 레벨은 하이 레벨과 로우 레벨로 구성된 펄스 신호를 포함함; 및
    상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 상기 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 상기 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하도록 구성된 보정 유닛을 포함하되,
    상기 제1 방향 변환 전압은 상승 에지 트리거 방향 변환 전압이고, 상기 제2 방향 변환 전압은 하강 에지 트리거 방향 변환 전압인 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 획득 유닛이 상기 모터 권선 위치 센서에 의해 출력되는 아날로그 전압을 획득하는 동작은,
    홀 센서에 의해 출력되는 전압 신호에 대한 아날로그 샘플링을 수행하여 아날로그 전압으로 설정하는 동작을 포함하되,
    상기 위치 센서는 홀 센서인 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 생성 유닛이 상기 아날로그 전압, 상기 제1 방향 변환 전압 및 상기 제2 방향 변환 전압에 따라 논리 레벨을 생성하는 동작은,
    상기 제1 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 상승 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 상승 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 상기 제1 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 상기 제1 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 동작; 및
    상기 제2 방향 변환 전압에 따라 상기 논리 레벨의 하강 에지를 결정하고, 상기 아날로그 전압이 하강 영역에 위치하면, 상기 아날로그 전압이 상기 제2 방향 변환 전압보다 큰 부분과 대응되는 논리 레벨을 하이 레벨로 설정하고, 상기 아날로그 전압이 상기 제2 방향 변환 전압보다 작은 부분과 대응되는 논리 레벨을 로우 레벨로 설정하는 동작 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 방향 변환 전압은 공급 전압과 같은 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 보정 유닛이 상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도 및 상기 제2 방향 변환 전압과 대응되는 제2 각도에 따라 상기 논리 레벨에 대한 각도 보정을 수행하는 동작은,
    상기 논리 레벨의 하강 에지와 대응되는 각도를 0°로 설정하는 동작; 및
    상기 논리 레벨의 상승 에지와 대응되는 각도를 180°-X 만큼 앞당기는 동작을 포함하되,
    X는 상기 제1 방향 변환 전압과 대응되는 제1 각도인 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템.
  12. 청구항 7에 있어서,
    보정된 논리 레벨에 따라 상기 모터 권선에 통전하도록 구성된 전력 공급 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템.
  13. 프로세서, 메모리, 및 상기 메모리에 저장되어 있으며 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램을 포함하되, 상기 프로세서가 상기 프로그램을 실행할 때 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 모터 로터 논리 레벨 감지 방법의 단계가 실시되는 것을 특징으로 하는 모터.
  14. 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 따른 모터 로터 논리 레벨 감지 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
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