KR19980017842A - Safety device and fault response system of electric control lever - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템에 관한 것으로서, 특히 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(A/D 변환기)와, 액츄에이터에 제어신호를 보내는 마이크로프로세서와, 디지탈 신호를 다시 아날로그로 변환하는 디지탈/아날로그 변환기(D/A 변환기)와, 출력된 아날로그 신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭기에서 출력된 전류에 비례하는 유압으로 변환하는 비례밸브와 유압장치 및 액츄에이터로 구성되는 전기식 조작레버에 있어서, 전기식 조작레버 출력신호에 풀업(PULL-UP) 또는 풀다운(PULL-DOWN) 저항을 연결하고, 전기식 조작레버와 A/D 변환기 사이, D/A 변환기와 증폭기 사이, 증폭기와 비례밸브 사이에 절환스위치를 각각 연결함으로써, 전기식 조작레버가 연결되지 않은 상태에서의 액츄에이터의 오동작을 방지함으로써 안전성을 확보할 수 있고, 마이크로프로세서나 A/D 변환기, D/A 변환기가 비정상일 경우에 전기식 조작레버와 증폭기를 직접 연결하여 작업할 수 있으며, 전기식 조작레버나 증폭기의 이상시에도 액츄에이터를 움직일 수 있어서 고장부위의 발견과 장비의 가동시간 연장 등의 효과를 얻을 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a safety device and a failure response system of an electric control lever. The present invention relates to an analog / digital converter (A / D converter) for converting an analog signal into a digital signal, a microprocessor for sending a control signal to an actuator, and a digital signal. Digital / analog converter (D / A converter) for converting the signal back to analog, an amplifier for amplifying the output analog signal, a proportional valve for converting the hydraulic pressure proportional to the current output from the amplifier, and a hydraulic device and actuator In the electric control lever, a pull-up or pull-down resistor is connected to the electric control lever output signal, and between the electric control lever and the A / D converter, between the D / A converter and the amplifier, the amplifier and By connecting the selector switch between the proportional valves, the actuator malfunctions without the electric control lever connected. The safety can be ensured by preventing the damage, and when the microprocessor, the A / D converter, or the D / A converter is abnormal, the electric control lever and the amplifier can be directly connected, and the actuator can be operated even when the electric control lever or the amplifier is abnormal. It can be used to detect faults and extend equipment uptime.
Description
본 발명은 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기식 조작레버의 출력신호에 풀업 혹은 풀다운 저항을 연결하고, 필요한 곳에 절환스위치를 연결함으로써, 오동작을 방지하고, 고장시에도 장비를 구동할 수 있도록 하는 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a safety device and a failure response system of an electric operating lever, and more particularly, by connecting a pull-up or pull-down resistor to an output signal of an electric operating lever, and connecting a switching switch where necessary, to prevent malfunction, The present invention relates to a safety device and a failure response system of an electric operating lever that allow the equipment to be driven even when running.
종래에는 유압식 조작레버를 사용하여 건설중장비 시스템을 설계하였고 지금도 대부분의 장비들은 유압식 조작레버를 사용하지만, 고부가가치의 장비를 목표로 하거나 다기능의 제품을 만들기 위하여는 전기식 조작레버를 사용하는 데, 유압식과는 달리 전기식 조작레버의 경우에는 오동작이나 고장시에는 치명적인 손상을 입는다.Conventionally, the heavy construction system was designed using hydraulic control levers, and most of the equipments still use hydraulic control levers. However, in order to target high value-added equipment or to make multifunctional products, the hydraulic control levers are used. In contrast, in the case of an electric control lever, it is fatally damaged in case of malfunction or failure.
일반적으로 지금까지 사용되던 전기식 조작레버의 동작은 도 1에 도시된 바와 같이 A/D 변환기(11), 마이크로프로세서(12), D/A 변환기(13), 증폭기(14), 비례밸브(15), 유압장치 및 액츄에이터(16)로 구성되어 있다.In general, the operation of the electric control lever used so far is shown in Figure 1 A / D converter 11, microprocessor 12, D / A converter 13, amplifier 14, proportional valve 15 ), Hydraulic device and actuator (16).
이러한 종래의 전기식 조작레버의 동작을 살펴보면, 먼저 전기식 조작레버에서 출력된 전압신호는 A/D 변환기(11)를 거쳐 마이크로프로세서(12)로 입력되고, 마이크로프로세서(12)는 수행하고자 하는 기능에 따라 입력을 그대로 혹은 가공하고 D/A 변환기(13)를 통하여 전압신호를 출력한다. 그리고 증폭기(14) 부분에서는 전압신호에 비례하는 전류를 출력하고 이 전류는 비례밸브(15)에서 유압으로 바뀌어 실제 유압 액츄에이터(16)를 구동하게 된다.Looking at the operation of the conventional electric operation lever, first, the voltage signal output from the electric operation lever is input to the microprocessor 12 via the A / D converter 11, the microprocessor 12 is a function to perform Accordingly, the input is processed as it is, or the voltage signal is output through the D / A converter 13. The amplifier 14 outputs a current proportional to the voltage signal, and the current is converted into hydraulic pressure in the proportional valve 15 to drive the actual hydraulic actuator 16.
그런데 만일 전기식 조작레버를 연결하지 않았거나 중간 라인이 단선되었을 때 A/D 변환기(11)의 입력이 불안정해져 마이크로프로세서(12)가 임의값을 입력하거나, 혹은 전원선이 단락되었을 때 마이크로프로세서가 이를 정상신호로 간주하여 액츄에이터를 작동하게 되면 위험한 상황을 초래하게 된다.However, if the electric control lever is not connected or the middle line is disconnected, the input of the A / D converter 11 becomes unstable and the microprocessor 12 enters a random value or the microprocessor turns off when the power line is shorted. Considering this as a normal signal, operating the actuator will cause a dangerous situation.
또, 전기식 조작레버(10)나 A/D 변환기(11), 마이크로프로세서(12), D/A 변환기(13) 중 하나라도 고장일 경우에는 장비를 움직이지 못하므로 여러 불편한 상황에 직면하게 되는 문제점이 있었다.In addition, if any one of the electric operation lever 10, the A / D converter 11, the microprocessor 12, the D / A converter 13 fails, the equipment cannot be moved, and thus, various inconveniences are encountered. There was a problem.
따라서 본 발명은 상기와 같은 안전상의 문제와 장비를 움직이지 못함으로써 발생하는 불편함과 경제적 손실의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전기식 조작레버의 출력신호에 풀업 혹은 풀다운 저항을 연결하여 오동작을 방지하고, 전기식 조작레버와 A/D 변환기 사이, D/A 변환기와 증폭기 사이, 증폭기와 비례밸브 사이에 절환스위치를 연결함으로써 고장시에도 장비를 구동할 수 있도록 하여 장비의 신뢰성을 증가시키고 장비의 가동시간을 연장할 수 있는 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템을 제공함에 있다.Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned safety problems and problems of inconvenience and economic loss caused by not moving the equipment, an object of the present invention is to connect a pull-up or pull-down resistor to the output signal of the electric control lever This prevents malfunction and increases the reliability of the equipment by connecting the switching switch between the electric control lever and the A / D converter, between the D / A converter and the amplifier, and between the amplifier and the proportional valve. It is to provide a safety device and a failure response system of an electric operating lever which can extend the operation time of the equipment.
도 1은 종래의 기술에 의한 전기식 조작레버 사용의 일실시예를 나타내는 블록도,1 is a block diagram showing an embodiment of the use of the electric control lever according to the prior art;
도 2는 본 발명에 따라 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템을 적용한 일실시예를 나타내는 블록도, 및Figure 2 is a block diagram showing an embodiment in which the safety device and the failure response system of the electric operation lever according to the present invention, and
도 3은 전기식 조작레버의 변위에 따른 A/D 변환기 입력 범위를 예시하는 도면.3 is a diagram illustrating the A / D converter input range according to the displacement of the electric operating lever.
* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 *Explanation of symbols used in the main part of the drawing
20: 절환스위치 A 21: 풀다운(PULL-DOWN) 저항20: selector switch A 21: pull-down resistor
22: 절환스위치 B 23: 절환스위치 C22: selector switch B 23: selector switch C
24: 저항 25: 전원 Vcc24: Resistance 25: Power Vcc
26: 스위치 30: 활성영역26: switch 30: active area
31: 하이(HIGH) 비활성영역 32: 로우(LOW) 비활성영역31: high inactive area 32: low inactive area
X: 전기식 조작레버 변위 Y: A/D 변환기 입력 범위X: Electric control lever displacement Y: A / D converter input range
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,
전기식 조작레버의 출력에 따라 액츄에이터를 조작하는 장치에 있어서:In a device for operating an actuator in accordance with the output of an electric control lever:
전기식 조작레버의 구동에 따라 발생하는 전압신호를 아날로그에서 디지탈로 변환시키는 A/D 변환기와,An A / D converter for converting a voltage signal generated by driving an electric control lever from analog to digital;
상기 A/D 변환기에 접속되어 액츄에이터를 구동하는 신호를 출력하는 마이크로프로세서와,A microprocessor connected to the A / D converter and outputting a signal for driving an actuator;
상기 마이크로프로세서로부터 출력되는 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기와,A D / A converter for converting a digital signal output from the microprocessor into an analog signal;
상기 증폭기로부터 출력된 전류를 액츄에이터를 구동시키기 위한 유압으로 변환시키는 비례밸브와,A proportional valve for converting the current output from the amplifier into a hydraulic pressure for driving an actuator;
상기 전기식 조작레버가 연결되지 않았거나 단선되었을 경우 상기 A/D 변환기의 입력을 비활성화시키는 저항수단과,Resistance means for deactivating an input of the A / D converter when the electric operation lever is not connected or disconnected;
상기 A/D 변환기와, 상기 마이크로프로세서 또는 상기 D/A 변환기가 비정상으로 동작할 경우, 상기 전기식 조작레버의 출력을 상기 증폭기로 직접 입력하는 제1 절환부와,A first switching unit for directly inputting the output of the electric control lever to the amplifier when the A / D converter and the microprocessor or the D / A converter operate abnormally;
상기 전기식 조작레버의 고장으로 인하여 장비를 움직일 수 없는 경우, 전원으로부터 상기 비례밸브로 직접 구동전류를 인가하는 제2 절환부로 구성되는 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템에 있다.When the equipment cannot be moved due to the failure of the electric control lever, there is a safety device and a failure response system of the electric control lever comprising a second switching unit for applying a drive current directly from the power source to the proportional valve.
전술한 본 발명의 특징에 있어서, 전술한 마이크로프로세서는 상기 A/D 변환기의 입력이 비활성영역일 경우 액츄에이터를 구동하지 않는 신호를 출력하여 제어함을 특징으로 하고, 상기 저항수단은 전기식 조작레버 출력신호에 연결된 풀업 또는 풀다운 저항임을 특징으로 한다.In the above-described feature of the present invention, the above-described microprocessor is characterized by outputting and controlling a signal not driving the actuator when the input of the A / D converter is inactive, the resistance means is an electric operation lever output It is characterized by a pull-up or pull-down resistor connected to the signal.
또한, 전술한 상기 제1 절환부는 각각 전기식 조작레버와 A/D 변환기 사이, D/A 변환기와 증폭기 사이에 연결된 스위치로 구성됨을 특징으로 하고, 상기 제2 절환부는 증폭기와 비례밸브 사이에 연결된 스위치로서, 전원, 저항, 그리고 또 다른 스위치에 의해 일정 전류를 발생시키는 회로로 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the above-mentioned first switching unit is characterized in that the switch is connected between the electric control lever and the A / D converter, the D / A converter and the amplifier, respectively, the second switching unit is connected between the amplifier and the proportional valve It is characterized by consisting of a circuit for generating a constant current by a power supply, a resistor, and another switch.
이하, 본 발명에 따른 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the safety device and the failure response system of the electric operation lever according to the present invention will be described in detail.
도 2에 제시된 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템의 동작을 살펴보면, 전기식 조작레버(10)의 구동에 의해 발생된 아날로그 신호는 A/D 변환기(11)에 의해 디지탈 신호로 변환되고, 마이크로프로세서(12)에서는 변환된 신호에 따라 액츄에이터(16)를 구동하기 위한 신호를 출력한다. 상기 A/D 변환기(11)에 의해 디지탈로 변환된 신호는 D/A 변환기(13)에 의해 다시 아날로그로 변환되며, 증폭기(14)에 의해 전압신호에 비례하는 전류가 출력된다. 비례밸브(15)에서는 상기 증폭기(14)에 의해 출력된 전류신호를 비례하는 유압으로 변환시켜 유압장치 및 액츄에이터(16)를 구동하게 된다.Looking at the operation of the safety device and the failure response system of the electric control lever shown in Figure 2, the analog signal generated by the drive of the electric control lever 10 is converted into a digital signal by the A / D converter 11, micro The processor 12 outputs a signal for driving the actuator 16 according to the converted signal. The signal converted into digital by the A / D converter 11 is converted into analog again by the D / A converter 13, and a current proportional to the voltage signal is output by the amplifier 14. The proportional valve 15 converts the current signal output by the amplifier 14 into proportional hydraulic pressure to drive the hydraulic device and the actuator 16.
이때, 풀다운 저항(21)은, 전기식 조작레버가 단선되었을 경우 A/D 변환기(11)의 값이 비활성영역의 값이 되도록 하는 안전장치의 역할을 하며, 절환스위치(20,22,23)는 상기에서 설명한 각종 장비의 고장시에도 액츄에이터(16)를 구동할 수 있도록 하여 고장에 대응할 수 있도록 한다.At this time, the pull-down resistor 21 serves as a safety device such that the value of the A / D converter 11 becomes the value of the inactive area when the electric operation lever is disconnected, and the switching switches 20, 22, and 23 The actuator 16 can be driven even in the case of the failure of the above-described equipment so as to cope with the failure.
상기 풀다운 저항(21)은 풀업 저항으로 대치하여 구성하여도 무방하다.The pull-down resistor 21 may be replaced by a pull-up resistor.
도 3의 전기식 조작레버의 변위(X)에 따른 A/D 변환기의 입력 범위(Y)에 관한 예시도를 참조하면, 전기식 조작레버가 정상이고 정상적으로 연결되었을 경우 A/D 변환기를 통해 입력되는 값을 활성영역(30)이라 하고 그 이외의 영역을 비활성영역(31,32)이라 할 때, 활성영역(30)은 전기식 조작레버에 따라 기구적으로 제한되는 값이며 대개의 경우 A/D 변환기 입력값의 로우 부분과 하이 부분을 제외한 영역이 된다. 그러므로 도 2와 같이 풀다운 또는 풀업 저항(21)을 달게 되면 전기식 조작레버와 A/D 변환기가 연결되지 않았거나 단선되었을 경우 풀다운이면 로우 비활성영역(32)의 값을, 풀업이면 하이 비활성영역(31)의 값을 A/D 변환기로 입력하게 된다.Referring to the exemplary diagram of the input range (Y) of the A / D converter according to the displacement (X) of the electric operating lever of Figure 3, the value input through the A / D converter when the electric operating lever is normal and connected normally Is called the active area 30 and other areas are called non-active areas 31 and 32, the active area 30 is mechanically limited according to the electric operating lever, and in most cases, A / D converter input. It is the area excluding the low and high parts of the value. Therefore, when the pull-down or pull-up resistor 21 is attached as shown in FIG. 2, when the electric control lever and the A / D converter are not connected or are disconnected, the value of the low inactive area 32 is pulled down and the high inactive area 31 is pulled up. ) Is entered into the A / D converter.
만일, A/D 변환기의 입력값이 로우 혹은 하이 비활성영역의 값이면 이를 마이크로프로세서(12)는 전기식 조작레버가 연결되지 않았거나 단선되었다고 판단하고 액츄에이터(16)를 움직이지 않는 중립값을 출력하도록 한다.If the input value of the A / D converter is a low or high inactive area, the microprocessor 12 determines that the electric control lever is not connected or is disconnected and outputs a neutral value that does not move the actuator 16. do.
또, 도 2의 A/D 변환기(11), 마이크로프로세서(12), D/A 변환기(13)에 이상이 있을 경우에는 절환스위치 A(20), 절환스위치 B(22)에 의한 수동조작을 수행한다.In addition, when there is an error in the A / D converter 11, the microprocessor 12, and the D / A converter 13 in FIG. 2, manual operation by the switch A 20 and the switch B 22 is performed. Perform.
이는 전기식 조작레버(10)는 정상인데 위의 세부분 중 하나가 비정상이어서 액츄에이터(16)를 움직일 수 없거나 오동작이 일어나는 경우에 대한 대비책이다. 절환스위치 A, B(20,22)에 의하여 전기식 조작레버의 출력신호는 A/D 변환기(11)를 거치지 않고 직접 증폭기(14)로 연결된다. 그러므로 마이크로프로세서에 의한 여러 기능을 수행할 수는 없지만 기존의 유압식 조작레버를 사용할 때와 같은 방식의 조작은 가능해진다.This is a countermeasure for the case where the electric operation lever 10 is normal but one of the above details is abnormal and the actuator 16 cannot be moved or a malfunction occurs. By the switching switches A, B (20, 22), the output signal of the electric operation lever is directly connected to the amplifier 14 without going through the A / D converter (11). Therefore, it is not possible to perform various functions by the microprocessor, but it is possible to operate in the same manner as using a conventional hydraulic control lever.
또 전기식 조작레버 자체의 고장으로 인하여 장비를 움직일 수 없을 경우에는 절환스위치 C(23)와 임의의 전류값을 공급하는 전원(25)과 저항(24) 그리고 스위치(26)를 이용하여 액츄에이터를 조작할 수 있다. 전원 Vcc(25)와 저항(24)에 의하여 고정된 임의의 전류값이 흐르고 절환스위치 C(23)에 의하여 증폭기(14)의 출력은 차단되고 임의의 전류값이 흐를 수 있는 상태에서 이 전류를 유압으로 변환시켜 액츄에이터(16)를 동작시킨다.If the equipment cannot be moved due to a breakdown of the electric control lever itself, the actuator is operated using a switching switch C (23), a power supply 25, a resistor 24, and a switch 26 to supply an arbitrary current value. can do. Any current value fixed by the power supply Vcc 25 and the resistor 24 flows and the output of the amplifier 14 is cut off by the changeover switch C23, and this current is allowed to flow. The actuator 16 is operated by converting it into hydraulic pressure.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전기식 조작레버의 안전장치 및 고장 대응 시스템에 의하면 전기식 조작레버가 연결되지 않은 상태에서의 액츄에이터의 오동작을 방지할 수 있고 단선 여부를 판별할 수가 있으며 마이크로프로세서를 비롯한 A/D 변환기, D/A 변환기가 비정상일 경우에도 전기식 조작레버와 증폭기를 직접 연결하여 기존의 유압식 장비와 같은 작업 성능을 발휘할 수 있으며, 전기식 조작레버의 이상시에도 액츄에이터를 움직이는 것이 가능하므로 고장부위의 발견을 용이하게 하고, 장비의 가동시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the safety device and the failure response system of the electric operating lever according to the present invention, it is possible to prevent the malfunction of the actuator in the state in which the electric operating lever is not connected, to determine whether the wire is disconnected, and to A Even when the / D converter and the D / A converter are abnormal, they can directly connect the electric control lever and the amplifier to perform the same work performance as the existing hydraulic equipment. This makes it easy to discover and increase the uptime of the equipment.
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