KR19980016860A - 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법 및 그 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법 및 그 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동되는 스텝모터에 흐르는 전류값을 검출하고, 검출된 전류값을 기 설정된 기준값과 비교한 후 그 결과를 따라 스텝모터에 소정의 구동신호를 발생시켜 정밀 제어하는 스텝모터의 제어방법 및 그 회로에 관한 것이다.

본 발명에 따른 스텝모터 제어방법은 스텝모터의 구동 전류값과 구동 스텝값을 설정하는 구동값 설정단계와, 상기 구동값 설정단계에서 설정된 구동값에 따라 스텝모터에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가단계와, 상기 구동신호 인가단계에서 인가된 구동신호에 의하여 구동되는 스텝모터에 흐르는 구동 전류값을 검출하는 구동전류 검출단계와, 상기 구동전류 검출단계에서 검출된 검출 전류값과 상기 기준값 설정단계에서 설정된 설정 전류값을 비교하고 그 결과에 따라 스텝모터에 인가하는 구동신호를 조정하는 구동신호 조정단계를 포함하여 구성되며, 본 발명에 따른 스텝모터 제어회로는 상기 스텝모터 제어방법을 수행하여 스텝모터의 구동상태를 파악하고, 조정된 스텝모터 구동신호를 발생시켜 스텝모터를 정밀 제어한다.

Description

피드백(Feed Back)을 이용한 스텝모터(step motor) 제어방법 및 그 회로

본 발명은 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법 및 그 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동되는 스텝모터에 흐르는 전류값을 검출하고, 검출된 전류값을 기 설정된 기준값과 비교한 후 그 결과를 따라 스텝모터에 소정의 구동신호를 발생시켜 정밀 제어하는 스텝모터의 제어방법 및 그 회로에 관한 것이다.

일반적으로 스텝모터는 펄스신호 입력단으로 입력되는 펄스신호에 의하여 여자 상태가 변화할 때마다 일정한 각도만큼 나아가고, 여자 상태가 변화하지 않으면 일정 위치를 유지하여 정지하는 모터로서, 입력되는 펄스신호에 따라 일정 각도 즉 일정 스텝씩 회전한다.

도 1은 일반적인 스텝모터 제어회로를 개략적으로 나타낸 회로도로서, 콘트롤러(controller; 10)에서 스텝모터(20)의 펄스신호 입력단(PA 내지 PD)과 전원 공급단(COM)에 연결된 구동 트랜지스터들(TR1 내지 TR5)의 베이스 단에 소정의 펄스신호(P_A 내지 P_D)와 전원공급 신호(PW_CON)를 인가하면, 각각의 트랜지스터들(TR1 내지 TR5,TRD)이 도통됨에 따라 모터구동용 전원(VDD)으로부터 스텝모터(20)에 전원전압이 인가되어 전원 공급단(COM)으로부터 스텝모터(20) 내부의 각 코일(L1 내지 L4)을 거쳐 펄스신호 입력단(PA 내지 PD)으로 전류가 흐르게 되고, 그에 따라 코일(L1 내지 L4)이 감겨있는 코어(core; 미도시)가 자화되어 자속이 발생하며, 자화된 코어와 스텝모터(20) 내의 영구자석(미도시)이 상호 작용하여 토크(torque)가 발생된다.

이 때, 콘트롤러(10)에서 발생되는 조합된 펄스신호(P_A 내지 P_D)들을 스텝모터(20)의 펄스신호 입력단(PA 내지 PD)에 연결된 구동 트랜지스터(TR1 내지 TR4)들에 선택적으로 인가하여 도통시켜 주면, 스텝모터(20) 내의 각 코일들(L1 내지 L4)에 전류가 선택적으로 흐르게 되어 그에 따라 발생되는 토크와 회전각이 달라진다.

따라서 이와 같은 제어회로를 이용하여 스텝모터(20)를 일정한 스텝으로 구동시킬 수 있고, 또한 스텝모터(20)는 콘트롤러(10)에서 발생되는 펄스신호에 따라 회전 스텝수가 결정되기 때문에 개루프 제어(open loop control)가 가능하며, 그에 따라 단순한 형태로 구성된 제어회로로도 제어할 수 있는 장점이 있다.

그러나 전술한 바와 같은 개루프 제어방식에 의한 제어회로는 제어회로의 구성을 간소화할 수는 있으나 콘트롤러로 피드백 되는 신호 없이 단지 가상적인 동작상태에 따라 소정의 펄스신호와 전원공급 신호를 발생시켜 스텝모터를 구동시키기 때문에 스텝모터의 구동상태 및 정상구동 여부를 파악할 수가 없어 스텝모터를 정밀하게 제어할 수는 없었다.

따라서 본 발명은 구동되는 스텝모터에 흐르는 전류값을 검출하여 모터의 구동상태를 파악하고, 그에 따라 스텝모터의 구동을 정밀 제어하는 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법과 그 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 스텝모터 제어회로를 개략적으로 나타낸 회로도.

도 2는 본 발명에 따른 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법의 수순을 도시한 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 피드백을 이용한 스텝모터 제어회로를 개략적으로 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 스텝모터 제어회로의 일실시예를 도시한 블록 회로도.

도면 주요부분에 대한 부호의 설명

10:콘트롤러,20:스텝모터,

30:구동전류 검출수단,30a:A/D변환부,

40:기준값 설정수단,40a:메모리부

50:비교수단,60:제어수단,

L1 내지 L4:코일,TR1 내지 TR5,TRD:구동 트랜지스터.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법의 수순을 도시한 흐름도로서, 본 발명에 따른 스텝모터 제어방법은 스텝모터의 구동 전류값과 구동 스텝값을 설정하는 구동값 설정단계(S10)와, 상기 구동값 설정단계(S10)에서 설정된 구동값에 따라 스텝모터에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가단계(S20)와, 상기 구동신호 인가단계(S20)에서 인가된 구동신호에 의하여 구동되는 스텝모터에 흐르는 구동 전류를 검출하는 구동전류 검출단계(S30)와, 상기 구동전류 검출단계(S30)에서 검출된 구동 전류의 검출 전류값과 상기 구동값 설정단계(S10)에서 설정된 구동 전류의 설정 전류값을 비교하고 그 결과에 따라 스텝모터에 인가하는 구동신호를 조정해 주는 구동신호 조정단계(S40)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 구동신호 조정단계(S40)는 검출된 구동 전류의 위상과 구동펄스 신호의 위상을 비교하는 위상 비교단계(S41)와, 상기 검출 전류값과 설정 전류값의 크기를 비교하는 레벨 비교단계(S42)를 포함하여 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 피드백을 이용한 스텝모터 제어회로를 개략적으로 나타낸 블록도로서, 본 발명에 따른 스텝모터 제어회로는 스텝모터(20)와, 상기 스텝모터(20)에 흐르는 구동 전류를 검출하는 구동전류 검출수단(30)과, 상기 스텝모터(20)에 흘려줄 전류값이 설정되어 있는 기준값 설정수단(40)과, 상기 구동전류 검출수단(30)에서 검출되는 검출 전류값과 상기 기준값 설정수단(40)에 설정된 설정 전류값을 비교하는 비교수단(50)과, 상기 비교수단(50)의 비교 결과에 따라 스텝모터(20)를 제어하기 위한 제어수단(60)을 포함하여 구성한다.

도 4는 본 발명에 따른 스텝모터 제어회로의 일실시예를 도시한 블록 회로도로서, 스텝모터(20)의 구동 전류를 검출하기 위한 구동전류 검출수단(30)인 A/D변환부(Analog/Digital convetor;30a)와, 상기 도 3의 비교수단(50)과 제어수단(60)이 포함된 콘트롤러(10)와, 기준값 설정수단(40)인 메모리부(40a)로 구성되며, 또한 스텝모터(20)에 구동신호를 인가해주기 위한 구동 트랜지스터들(TR1 내지 TR5, TRD)을 더 포함하여 구성된다.

이하 본 발명의 따른 스텝모터의 제어방법 및 제어회로의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 스텝모터 제어회로에 전원이 인가되면, 콘트롤러(10)는 스텝모터(20)를 구동시키기 위한 구동 전류값과 구동 스텝값을 입력받아 기준값 설정수단(40)인 메모리부(40a)에 저장한다(S11,S12; S10).

메모리부(40a)에 스텝모터(20)의 구동값이 설정되면, 콘트롤러(10)는 스텝모터(20)의 각 펄스신호 입력단(PA 내지 PD)에 미리 정해진 펄스신호(P_A 내지 P_D)를 인가하고, 스텝모터(20)의 전원 공급단(COM)에는 전원공급 신호(PW_CON)를 인가한다(S21,S22; S20).

이 때, 구동펄스 신호(P_A 내지 P_D)와 전원공급 신호(PW_CON)는 구동 트랜지스터들(TR1 내지 TR5, TRD)을 통해 스텝모터(20)의 펄스신호 입력단(PA 내지 PD) 및 전원 공급단(COM)에 인가되고, 모터구동용 전원(VDD)으로부터 전원전압이 스텝모터(20)에 인가되어 모터(20) 내의 코일들(L1 내지 L4)에 전류가 흐르게 된다.

코일(L1 내지 L4)에 전류가 흐르게 되면, 코일(L1 내지 L4)이 감겨있는 코어(미도시)가 자화되어 자속이 발생되고, 자화된 코어와 모터(20) 내의 영구자석(미도시)과의 상호 작용으로 토크가 발생하여 회전한다.

이 때, 전원 공급단(COM)으로부터 공급되어 펄스신호 입력단(PA 내지 PD)으로 흐르는 구동 전류는 구동 트랜지스터들(TR1 내지 TR4)의 에미터 단에 연결된 에미터 저항들(RE1 내지 RE4)에도 흐르게 되어 각 에미터 저항(RE1 내지 RE4) 양단에는 흐르는 구동 전류와 비례하여 전위차가 발생하고, 각 에미터 저항(RE1 내지 RE4)에 발생된 전위차는 구동전류 검출수단(30)인 A/D변환부(30a)의 할당된 각 입력단(IA 내지ID)에 입력된다.

A/D변환부(30a)에서는 각 입력단(IA 내지ID)에 입력된 각 전위차를 디지털 값으로 변환시켜 출력단(OA 내지 OD)으로 출력하고, A/D변환부(30a)에서 출력된 디지털 신호(R_PA 내지 R_PD)는 콘트롤러(10)로 입력된다.

콘트롤러(10)는 A/D변환부(30a)에서 출력되는 디지털 형식의 구동 전류값을 메모리부(40a)에 설정되어 있는 구동 전류값과 비교하여 스텝모터(20)의 구동상태를 파악한다(S30,S40).

이 때, 콘트롤러(10)는 먼저 A/D변환부(30a)에서 검출된 구동 전류의 위상과 콘트롤러(10)에서 스텝모터(20)에 발생시킨 구동펄스 신호의 위상이 같은가를 비교하는 위상 비교단계(S41)를 수행하는 데, 검출된 구동 전류의 위상과 발생시킨 구동펄스 신호의 위상이 같지 않으면, 스텝모터(20)에 이상이 있음을 감지하여 에러 메시지를 표시한다(S43,S44).

또한 위상 비교단계(S41)를 수행한 후 콘트롤러(10)는 검출된 구동 전류값이 메모리부(40a)에 설정해 놓은 설정 전류값보다 크거나 같은가를 비교하여 검출 전류값이 설정 전류값에 도달하였는지를 검사하는 레벨 비교단계(S42)를 수행한다.

이 때, 콘트롤러(10)는 검출 전류값과 설정 전류값을 비교한 결과 검출 전류값이 설정 전류값에 도달하였으면, 스텝모터(20)에 인가해 주었던 전원공급 신호(PW_CON)를 차단하여 구동 전류가 일정레벨 이상되지 않도록 스텝모터(20)를 제어한다(S45,S46).

상기 레벨 비교단계(S42)를 수행한 후 콘트롤러(10)는 구동 스텝수가 메모리부(40a)에 설정된 구동 스텝값에 도달하였는지를 검사하고, 기 설정된 구동 스텝값만큼 스텝모터(10)를 구동시키기 위하여 구동신호 인가단계(S20)로 리턴(return)하여 상기 단계들을 반복 수행한다(S50).

이와 같은 제어방법으로 스텝모터 제어회로는 스텝모터에 흐르는 전류값에 따라 모터의 정상구동 여부를 파악할 수 있으며, 구동전류가 소정 레벨을 유지하도록 스텝모터를 구동시킬 수 있다.

또한 상술한 바와 같은 제어회로의 다른 실시예로서, 기준값 설정수단에 다양한 구동전류값을 설정하고, 구동전류 검출수단에서 검출된 검출 전류값과 비교하여 그 결과에 따라 구동펄스 신호를 스텝모터에 발생시키면, 구동전류에 따라 스텝모터가 최적 상태로 구동되도록 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스텝모터에 흐르는 구동전류를 검출하고, 그에 따라 모터의 정상구동 여부와 모터의 구동상태를 파악하여 스텝모터에 조정된 구동신호를 발생시킴으로써, 스텝모터의 정밀 제어를 가능케 하는 효과를 제공한다.

Claims (7)

1. 스텝모터의 구동 전류값과 구동 스텝값을 설정하는 구동값 설정단계와, 상기 구동값 설정단계에서 설정된 구동값에 따라 스텝모터에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가단계와, 상기 구동신호 인가단계에서 인가된 구동신호에 의하여 구동되는 스텝모터에 흐르는 구동 전류값을 검출하는 구동전류 검출단계와, 상기 구동전류 검출단계에서 검출된 검출 전류값과 상기 기준값 설정단계에서 설정된 설정 전류값을 비교하고 그 결과에 따라 스텝모터에 인가하는 구동신호를 조정하는 구동신호 조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동신호 조정단계는 검출된 구동 전류의 위상을 스텝모터에 발생시킨 구동신호의 위상과 비교하는 위상 비교단계와, 상기 검출 전류값과 설정 전류값의 크기를 비교하는 레벨 비교단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백을 이용한 스텝모터의 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 위상 비교단계는 검출 전류의 위상과 구동펄스 신호의 위상을 비교하고, 상기 비교 결과 검출 전류의 위상과 구동펄스 신호의 위상이 같지 않으면, 스텝모터에 이상이 있음을 알리는 에러 메시지를 표시하는 것을 특징으로 하는 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 레벨 비교단계의 비교 결과 검출 전류값의 레벨이 설정 전류값의 레벨보다 크거나 같으면, 전원공급을 위한 구동신호를 차단시키는 것을 특징으로 하는 피드백을 이용한 스텝모터 제어방법.
5. 스텝모터와, 상기 스텝모터에 흐르는 구동전류를 검출하는 구동전류 검출수단과, 스텝모터에 흘려줄 전류값이 설정되어 있는 기준값 설정수단과, 상기 구동전류 검출수단에서 검출된 검출 전류값과 상기 기준값 설정수단에 설정된 설정 전류값을 비교하는 비교수단과, 상기 비교수단의 비교 결과에 따라 스텝모터를 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백을 이용한 스텝모터 제어회로.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 구동전류 검출수단은 검출된 구동 전류의 크기를 디지털 신호로 변환시키기 위한 A/D 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백을 이용한 스텝모터 제어회로.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 A/D변환부는 스텝모터의 각 펄스신호 입력단에 흐르는 전류값을 입력받아 소정의 디지털 신호로 변환시키는 것을 특징으로 하는 피드백을 이용한 스텝모터 제어회로.