KR19980051457A

KR19980051457A - 직류모터의 회전속도 제어장치

Info

Publication number: KR19980051457A
Application number: KR1019960070349A
Authority: KR
Inventors: 김병철
Original assignee: 손기락; 엘지정밀 주식회사
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1998-09-15

Abstract

본 발명은 직류모터의 회전속도 제어 장치에 관한 것으로서, 본 발명에서 제공하는 직류모터의 회전속도 제어장치는 모터의 회전 주파수를 감지하는 회전 주파수 감지 수단과, 상기 회전 주파수 감지 수단의 회전 주파수를 이에 비례한 DC전압으로 변환하여 출력하는 주파수/전압 변환 수단과, 원하는 모터의 회전 속도를 설정하기 위한 기준 전압을 출력하는 회전 속도 조정 전압 수단과, 상기 주파수/전압 변환 수단 및 상기 회전 속도 조정 전압 수단의 전압을 비교하여 모터의 정방향 또는 역방향 토크를 발생시키는 명령어를 생성하는 위상 제어 수단과, 상기 위상 제어 수단의 출력 신호를 사용 가능한 전력으로 증폭하여 모터에 적용시키는 전력 증폭 수단으로 구성되어, 모터의 회전 속도를 가속시킬 경우에는 모터에 정방향 전류를 흐르게 하고, 회전 속도를 감소시킬 경우에는 자동으로 모터에 역방향 전류를 흐르게 함으로써, 모터의 회전 속도변화에 대한 응답 특성이 빠르다는 특성이 있다.

Description

직류모터의 회전속도 제어장치

도 1은 종래의 실시예에 따른 직류모터의 회전속도 제어장치의 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류모터의 회전속도 제어장치의 블럭이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상 제어부의 회로도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상 제어부의 출력신호에 대한 타이밍도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위상 제어부의 제어특성 그래프이다.

본 발명은 직류모터의 회전 속도가 회전 속도 제어회로에서 설정된 회전 주파수보다 증가할 경우, 감속회로가 동작하여 직류모터의 회전 속도를 빠른 시간내에 설정된 회전 주파수로 복귀되도록 하는 직류모터의 회전속도 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 직류모터의 회전속도 제어장치에 관한 것으로서, 직류에 의해 구동되는 모터의 경우 계속해서 전류를 제공하여 모터를 회전시키면, 모터 자체의 관성에 의해 모터가 원하는 속도보다 점점 빨리 회전하게 된다.

따라서, 이러한 점을 보완하기 위해, 직류모터의 구동장치에 회전속도제어장치를 두어 모터의 속도를 일정하게 유지시키는 방법이 사용되고 있다.

종래의 직류모터 회전속도 제어장치는 일단, 모터에 일정 전류를 공급하여 모터를 원하는 속도로 구동시킨 후, 모터가 자체의 관성에 의해 점점 빨리 회전하면, 모터로 공급되던 전류를 차단하여, 자체의 관성 또는 부하 특성에 의해 모터의 회전 속도를 감소시키고, 이와 같이 모터의 회전 속도를 감소시키다가, 모터가 원하는 회전 속도보다 느린 속도로 회전하게 되면, 다시 전류를 공급하는 방식을 사용하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 직류모터 회전속도 제어장치를 설명 한다.

도 1은 종래의 실시예에 따른 직류모터의 회전속도 제어장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 제어장치는 모터의 회전 주파수를 감지하는 회전 주파수 감지부(11)와, 상기 회전 주파수 감지부(11)의 주파수를 전압으로 변환하는 주파수/전압(Frequency to VoItage) 변환부(12)와, 모터의 회전 속도를 설정하는 회전 속도 조정 전압부(13)와, 상기 주파수/전압 변환부(12)의 신호를 증폭하여 모터(15)로 출력하는 전력 증폭기(14)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 제어장치는 상기 회전 주파수 감지부(11)에서 모터(15)의 회전 주파수를 감지하여 상기 주파수/전압 변환부(12)출력하면, 상기 주파수/전압 변환부(l2)에서는 상기 회전 주파수에 따른 DC전압을 산출한 후, 이를 상기 회전 속도 조정 전압부(13)에 의해 설정된 회전 주파수의 전압(V_REF)와 비교한다.

상기 비교 결과 상기 주파수/전압 변환부(12)에서 산출된 전압이 V_REF보다 작으면, 모터가 설정된 회전 속도보다 느리게 회전하는 경우이므로, 출력신호를 상기 전력 증폭기(14)로 인가하여 모터(15)에 전류를 흘려서, 모터(15)를 가속시키고, 이에 따라 주파수/전압 변환부(12)에서 출력되는 DC 전압은 점점 증가한다.

한편, 상기 주파수/전압 변환부(12)에서 산출된 전압이 V_REF보다 크면, 모터(15)가 설정된 회전 속도보다 빠르게 회전하는 경우이므로, 상기 전력 증폭기(14)로 신호를 출력하지 않는다.

이 때, 모터(15)에는 전류가 흐르지 않아, 자체의 부하와 관성에 의해 회전 속도가 점점 감속되고, 모터의 회전 주파수에 따라 주파수/전압 변환부(12)에서 출력되는 DC 전압도 감소한다.

이와 같이 감소 또는 증가된 DC 전압은 다시 V_REF와 비교되어 상기 과정을 반복함으로써, 모터 회전 속도를 제어한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 직류모터의 회전속도 제어장치는 설정된 회전 속도보다 직류 모터의 회전 속도가 증가된 경우에 별도의 감속 회로 없이 관성이나 부하특성에 의해 모터의 회전 속도를 감속시키므로, 설정된 회전 주파수의 V_REF전압이 될 때까지 시간 지연이 발생된다.

특히, 외란의 영향이 많은 환경에 사용되는 모터 속도 제어 회로에서는 가속되어진 속도를 설정된 속도로 제어하는 데에 보다 많은 시간 지연이 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 단점을 보완하기 위해 모터의 회전속도가 설정된 회전 속도보다 증가할 경우 모터에 흐르는 전류의 방향을 자동으로 바꾸어 줌으로서, 종래의 관성이나 부하특성에 의해 복귀되는 회전 속도의 시간 지연을 최소화하하는 직류모터의 회전속도 제어장치를 제공하고자 한다.

본 발명에서 제공하는 직류모터의 회전속도 제어장치는 모터의 회전 주파수를 감지하는 회전 주파수 감지 수단과, 상기 회전 주파수 감지 수단의 회전주파수를 이에 비례한 DC전압으로 변환하여 출력하는 주파수/전압 변환 수단과, 원하는 모터의 회전 속도를 설정하기 위한 기준 전압을 출력하는 회전 속도조정 전압 수단과, 상기 주파수/전압 변환 수단 및 상기 회전 속도 조정 전압수단의 전압을 비교하여 모터의 정방향 또는 역방향 토크를 발생시키는 명령어를 생성하는 위상 제어 수단과, 상기 위상 제어 수단의 출력 신호를 사용 가능한 전력으로 증폭하여 모터에 적용시키는 전력 증폭 수단으로 구성되어, 모터의 회전 속도를 가속시킬 경우에는 모터에 정방향 전류를 흐르게 하고, 회전 속도를 감소시킬 경우에는 자동으로 모터에 역방향 전류를 흐르게 함으로써, 모터의 회전 속도 변화에 대한 응답 특성이 빠르다는 특성이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 직류모터 회전속도 제어장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류모터의 회전속도 제어장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상 제어부의 회로도이고, 도 4는 본발명의 실시예에 따른 위상 제어부의 출력신호에 대한 타이밍도이고, 도 5는 본발명의 실시예에 따른 위상 제어부의 제어특성 그래프이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 장치는 모터의 회전 주파수를 감지하는 회전 주파수 감지부(21)와, 상기 회전 주파수 감지부(21)의 회전 주파수를 이에 비례한 DC전압으로 변환하여 출력하는 주파수/전압 변환부(22)와, 원하는 모터의 회전 속도를 설정하기 위한 기준 전압을 출력하는 회전 속도 조정 전압부(23)와, 상기 주파수/전압 변환부(22) 및 상기 회전 속도 조정 전압부(23)의 전압을비교하여 모터의 정방향 또는 역방향 토크를 발생시키는 명령어를 생성하는 위상 제어부(26)와, 상기 위상 제어부(26)의 출력 신호를 사용 가능한 전력으로 증폭하여 모터(25)에 적용시키는 전력 증폭기(24)로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 장치는 먼저, 상기 회전 주파수 감지부(21)에서 모터(25)의 회전 주파수를 감지하여 출력하면, 상기 주파수/전압변환부(22)에서는 사이 주파수를 DC 전압으로 변환하여 상기 위상 제어부(26)로 출력한다.

이 때, 상기 주파수/전압 변환부(22)는 입력되는 회전 주파수가 증가하면, 출력되는 DC 전압도 증가하고, 회전 주파수가 감소하면, 출력되는 DC 전압도 감소한다.

한편, 상기 회전 속도 조정 전압부(23)에서는 이미 설정된 모터(25)의 회전 주파수 전압(V_REF)을 상기 위상 제어부(26)로 출력한다.

그러면, 상기 위상 제어부(26)에서는 입력된 주파수/전압 변환부(22)의 DC 전압과, 회전 속도 조정 전압부(23)의 V_REF를 비교하여, 상기 DC 전압이 V_REF전압 보다 작으면 상기 전력 증폭기(24)에 정방향 전류를 흐르게 하여 모터(25)의 회전 속도가 설정된 회전 속도가 되도록(DC 전압이 V_REF전압과 같아지도록) 가속시키며, 상기 DC 전압이 V_REF전압과 같으면, 상기 전력 증폭기(24)가 동작하지 않으므로, 직류모터(25)에도 전류가 흐르지 않는다.

반대로, 상기 DC 전압이 V_REF전압 보다 크면 상기 전력 증폭기(24)에 역방향 전류를 흐르게 하여 모터(25)의 회전 속도가 설정된 회전 속도가 되도록(DC 전압이 V_REF전압과 같아지도록) 감속시킨다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제어 장치에 추가된 위상 제어부(26)는 차동 증폭기(31)와, 연산 증폭기(32)와, 트랜지스터(33)와, 다수의 저항으로 구성되어, 상기 차동 증폭기(31)에서 주파수/전압 변환부(22)의 DC 전압(202)과, 회전속도 조정 전압부(23)의 V_REF전압(203)을 비교하여 결과 신호(V₀)(301)를 출력하면, 상기 연산 증폭기(32)에서는 상기 결과 신호(301)와 트랜지스터의 신호에 의해 반전 증폭기 또는 버퍼로 동작하게 된다.

만약, DC 전압(202)이 V_REF(203)보다 크면, 결과 신호(301)는 '-'가 되고 DC 전압(202)이 V_REF(203)보다 작으면, 결과 신호(301)는 '十'가 되며, DC전압(202)과 V_REF(203)가 같으면, 결과 신호(301)는 '0'이 된다.

한편, 회전 주파수 감지부(21)의 출력 신호(201)를 받아 동작되는 상기트랜지스터(33)의 출력이 'On'이면 상기 연산 증폭기(32)를 반전 증폭기로 동작시켜, 위상 제어부(26)의 최종 출력 신호(206)를 '-Vo' 로 하고, 'Off'이면 상기뒷단의 연산 증폭기(32)를 버퍼로 동작시켜, 위상 제어부(26)의 최종 출력 신호(206)를 '+Vo' 로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기와 같은 위상 제어부(26) 동작시 각 경우에 따른 타이밍 및 제어 특성을 알 수 있다.

도 4를 참조하면, 만약 DC 전압(202)이 V_REF(203)보다 작으면 상기 위상 제어부(26)는 도 4의 (a)와 같이 '+Vo' 를 출력하여 모터의 회전 속도를 가속시키고, DC 전압(202)이 V_REF(203)보다 크면 상기 위상 제어부(26)는 도 4의(c)와 같이 '-V₀' 를 출력하여 모터의 회전 속도를 감속시킨다. 그리고, DC 전압(202)과 V_REF(203)가 같으면, 도 4의 (b)와 같이 '0'값이 출력되어 모터의 회전속도를 그대로 유지시킨다.

도 5를 참조하면, 모터의 속도를 가속시키는 도 4의 (a)인 경우(40l)와, 모터의속도를 유지시키는 도 4의 (b)인 경우(402) 및 모터의 속도를 감속시키는 도 4의 (c) 경우(403)이 나타나 있다.

상기와 같은 본 발명의 직류모터 회전속도 제어장치를 사용하면, 모터의 회전 속도가 미리 설정된 회전 속도 보다 증가할 경우, 위상 제어부 회로에 의해 빠른 시간내에 미리 설정된 회전 속도로 복귀되므로 종래의 관성이나 부하특성에 의해 모터의 회전 속도를 감속시킴으로 인해 발생되는 시간 지연을 최소화 할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 외란이 많은 환경에서 사용되는 모터의 회전 속도 제어에 상당한 효과가 있다.

Claims

모터의 회전 주파수를 감지하는 회전 주파수 감지 수단과, 상기 회전 주파수 감지 수단의 회전 주파수를 이에 비례한 DC전압으로 변환하여 출력하는 주파수/전압 변환 수단과, 원하는 모터의 회전 속도를 설정하기 위한 기준 전압을 출력하는 회전속도 조정 전압 수단과, 상기 주파수/전압 변환 수단과, 상기 회전 속도 조정 전압 수단의 전압을 비교하여 모터의 정방향 또는 역방향 토크를 발생시키는 명령어를 생성하는 위상 제어 수단과, 상기 위상 제어 수단의 출력 신호를 사용가능한 전력으로 증폭하여 모터에 적용시키는 전력 증폭 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 직류모터의 회전속도 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 위상 제어 수단은 상기 주파수/전압 변환 수단의 출력 전압과, 상기 회전 속도 조정 전압수단의 기준 전압을 비교하는 차동 증폭부와, 상기 회전 주파수 감지 수단의 신호에 따라, 상기 제 1 연산 증폭부의 신호를 반전 증폭하는 반전 증폭부 또는 버퍼부로 동작되는 연산 증폭부와, 상기 회전 주파수 감지 수단의 신호를 상기 연산 증폭부로 전달하는 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 직류모터의 회전속도 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위상 제어 수단은 상기 차동 증폭부의 출력신호가 음수이면, 상기 연산 증폭부가 반전 증폭부로 동작하여, 모터의 회전 속도를 감소시키는 역방향 전류를 상기 구동 증폭 수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 직류모터의 회전 속도 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위상 제어 수단은 상기 차동 증폭부의 출력신호가 양수이면, 상기 연산 증폭부가 버퍼부로 동작하여, 모터의 회전 속도를 증가시키는 정방향 전류를 상기 구동 증폭 수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 직류모터의 회전 속도 제어 장치.