KR19990047628A - 모터 구동 시스템의 위치 제어기 - Google Patents

모터 구동 시스템의 위치 제어기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저가의 범용 카운터를 이용하여 상기 모터의 작동 속도와 위치를 제어하기 위한 펄스 신호를 출력하도록 된 모터 구동 시스템의 위치 제어기에 관한 것이다.
본 발명은 마이컴(40)으로부터 출력되는 주파수 가변신호에 의해 제1카운터(11)가 일정 주파수의 펄스 신호를 출력하고 있을 때, 마이컴(40)으로부터 출력되는 게이트 제어 신호와 펄스열 갯수 제어 신호에 의해 제2카운터(12)[또는 제3카운터(13)]가 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호를 계수하여 일정 갯수 만큼의 펄스열을 출력하면, 제1인버터(20)[또는 제2인버터(21)]가 펄스열을 반전시키고 제1난드게이트(30)[또는 제2난드게이트(31)]가 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호와 제2카운터(12)[또는 제3카운터(13)]로부터 출력되는 펄스열을 부정 논리곱하여 모터를 정방향(또는 역방향)으로 일정 위치까지 일정 속도로 작동시키도록 하는 정방향 제어 신호(또는 역방향 제어 신호)를 출력하도록 되어 있다.

Description

모터 구동 시스템의 위치 제어기(Position controller of motor driving systems)
본 발명은 모터 구동 시스템의 위치 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 모터 구동 시스템에 있어서, 위치 제어기는 산업용 로봇이나 공작 기계 등에 사용되는 모터(예컨대, DC 서보모터, AC 서보모터, 스텝핑 모터 등)의 속도 정보 및 위치 정보를 가지고 있는 펄스 신호를 출력하여, 상기 모터를 구동시키는 드라이버(Driver)에 인가시키므로써 상기 모터의 작동 속도와 위치를 제어하도록 된 장치로서, 상기 모터의 작동을 제어하기 위한 펄스 신호를 비교적 쉽게 생성할 수 있는 전용(專用) IC 칩으로 되어 있다.
하지만, 상기와 같이 전용 IC 칩으로 되어 있는 위치 제어기는 가격이 너무 비싸다는 단점이 있을 뿐만 아니라, 상기와 같은 위치 제어기를 사용하여 상기 모터 구동 시스템을 구현하게 되면 시스템의 가격 경쟁력이 저하된다는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 저가의 범용 카운터를 이용하여 상기 모터의 작동 속도와 위치를 제어하기 위한 펄스 신호를 출력하도록 된 모터 구동 시스템의 위치 제어기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 안출된 본 발명은, 기준 클럭 신호를 모터의 작동 속도와 위치를 제어하기 위한 펄스 신호로 변환하여 출력하는 제1카운터와, 상기 제1카운터로부터 출력되어 입력되는 펄스 신호를 계수하는 제2카운터 및, 상기 제1카운터로부터 출력되어 입력되는 펄스 신호를 계수하는 제3카운터로 이루어진 범용카운터부와; 상기 제2카운터에 의해 계수되어 일정 갯수 만큼의 펄스열로 출력되는 펄스 신호를 반전시키는 제1인버터; 상기 제3카운터에 의해 계수되어 일정 갯수 만큼의 펄스열로 출력되는 펄스 신호를 반전시키는 제2인버터; 상기 제1인버터와 상기 제1카운터로부터 출력되는 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 정방향으로 작동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제1난드게이트; 상기 제2인버터와 상기 제1카운터로부터 출력되는 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 역방향으로 작동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제2난드게이트 및; 상기 제1카운터와 상기 제2카운터 및 상기 제3카운터의 게이트를 온/오프시키고, 상기 제1카운터로부터 출력되는 펄스 신호의 주파수를 가변시키며, 상기 제2카운터와 상기 제3카운터로부터 출력되는 펄스열의 갯수를 가변시키기 위한 제어 신호를 데이터 버스를 통해 출력하는 마이컴을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 위치 제어기는, 상기 마이컴으로부터 출력되는 주파수 가변신호에 의해 상기 제1카운터가 일정 주파수의 펄스 신호를 출력하고 있을 때, 상기 마이컴으로부터 출력되는 게이트 제어 신호와 펄스열 갯수 제어 신호에 의해 상기 제2카운터(또는 제3카운터)가 상기 제1카운터로부터 출력되는 펄스 신호를 계수하여 일정 갯수 만큼의 펄스열을 출력하면, 상기 제1인버터(또는 제2인버터)가 상기 펄스열을 반전시키고 상기 제1난드게이트(또는 제2난드게이트)가 상기 제1카운터로부터 출력되는 펄스 신호와 상기 제2카운터(또는 제3카운터)로부터 출력되는 펄스열을 부정 논리곱하여 상기 모터를 정방향(또는 역방향)으로 일정 위치까지 일정 속도로 작동시키도록 하는 정방향 제어 신호(또는 역방향 제어 신호)를 출력하도록 되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 위치 제어기를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 위치 제어기가 일정한 샘플링 시간 마다 동작하는 과정을 도시한 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 범용카운터부 11: 제1카운터
12: 제2카운터 13: 제3카운터
20: 제1인버터 21: 제2인버터
30: 제1난드게이트 31: 제2난드게이트
40: 마이컴
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 위치 제어기를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 위치 제어기가 일정한 샘플링 시간 내에 동작하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 기준 클럭 신호를 모터의 작동 속도와 위치를 제어하기 위한 펄스 신호로 변환하여 출력하는 제1카운터(11)와, 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 입력되는 펄스 신호를 계수하는 제2카운터(12) 및, 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 입력되는 펄스 신호를 계수하는 제3카운터(13)로 이루어진 범용카운터부(10)와; 상기 제2카운터(12)에 의해 계수되어 일정 갯수 만큼의 펄스열로 출력되는 펄스 신호를 반전시키는 제1인버터(20); 상기 제3카운터(13)에 의해 계수되어 일정 갯수 만큼의 펄스열로 출력되는 펄스 신호를 반전시키는 제2인버터(21); 상기 제1인버터(20)와 상기 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 정방향으로 작동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제1난드게이트(30); 상기 제2인버터(21)와 상기 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 역방향으로 작동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제2난드게이트(31) 및; 상기 제1카운터(11)와 상기 제2카운터(12) 및 상기 제3카운터(13)의 게이트를 온/오프시키고, 상기 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호의 주파수를 가변시키며, 상기 제2카운터(12)와 상기 제3카운터(13)로부터 출력되는 펄스열의 갯수를 가변시키기 위한 제어 신호를 데이터 버스를 통해 출력하는 마이컴(40)을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 실시예의 작용은 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 상기 모터
본 발명에 따른 실시예에 있어서, 상기 범용카운터부(10)의 상기 제1카운터(11)와 상기 제2카운터(12) 및 상기 제3카운터(13)는 각각 상기 마이컴(40)과 데이터 버스를 통해 접속되어 있으며, 상기 제1카운터(11)는 상기 마이컴(40)으로부터 출력되어 데이터 버스를 통해 입력되는 주파수 가변신호에 의해 기준 클럭 신호를 변조함에 따라서 출력 펄스 신호의 주파수를 가변시키도록 되어 있고, 상기 제1카운터(11)의 작동이 온될 때는 상기 마이컴(40)으로부터 게이트를 온시키기 위한 게이트 제어 신호가 출력되어 상기 제1카운터(11)의 게이트 입력단(G)으로 입력된다. 여기서, 상기 제1카운터(11)의 기준 클럭 신호는 임의로 변경이 가능하며, 본 발명에 따른 실시예에서는 1MHz로 지정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2카운터(12)와 상기 제3카운터(13)는 상기 마이컴(40)으로부터 출력되어 데이터 버스를 통해 입력되는 펄스열 갯수 제어 신호에 의해 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 기준 클럭 입력단(CLK)으로 입력되는 일정 주파수의 펄스 신호를 계수하여 일정 갯수의 펄스열을 출력하도록 되어 있으며, 상기 제2카운터(12)와 상기 제3카운터(13)도 상기 제1카운터(11)와 마찬가지로 상기 마이컴(40)으로부터 출력되어 각각의 게이트 입력단(G)으로 입력되는 게이트 제어 신호에 의해 작동이 온/오프된다.
예컨대, 사용자가 상기 모터를 1000rpm의 속도로 10mm 만큼만 작동시키고자 할 때 본 발명에 따른 위치 제어기의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 조건으로 사용자가 상기 모터를 작동시키고자 하면 상기 마이컴(40)은 매 샘플링 시간마다 드라이버에 전달해 주어야 할 펄스의 개수와 주파수를 산출하며(100단계), 그 산출된 결과에 따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 버스를 통해 상기 제1카운터(11)로는 상기 속도제어용 펄스 신호의 주파수를 나타내는 주파수 가변 신호를 입력시켜 상기 제1카운터(11)가 기준 클럭 신호(예컨대, 1MHz)를 변조하여 1000rpm에 해당하는 속도제어용 펄스 신호를 출력하도록 하고(110단계), 상기 제2카운터(12) 또는 제3카운터(13)로는 위치제어용 펄스열의 갯수를 나타내는 펄스열 갯수 제어 신호를 입력시킨다(120단계).
이때, 사용자가 상기 모터의 작동 방향을 정방향으로 선택하였다면 상기 마이컴(40)은 펄스열 갯수 제어 신호를 출력함과 동시에, 상기 제2카운터(12)의 작동을 온시키기 위한 게이트 제어 신호를 출력하고, 반대로 사용자가 상기 모터의 작동 방향을 역방향으로 선택하였다면 상기 제3카운터(13)의 작동을 온시키기 위한 게이트 제어 신호를 출력하며, 이에 따라서 상기 제2카운터(12)가 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 기준 클럭 입력단(CLK)으로 되는 속도제어용 펄스 신호를 계수하여 일정 갯수를 나타내고 상기 모터를 10mm 만큼만 정방향으로 작동시키기 위한 위치제어용 펄스열을 출력하거나, 상기 제3카운터(13)가 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 기준 클럭 입력단(CLK)으로 되는 속도제어용 펄스 신호를 계수하여 일정 갯수를 나타내고 상기 모터를 10mm 만큼만 역방향으로 작동시키기 위한 위치제어용 펄스열을 출력한다(130단계).
또한, 상기 마이컴(40)은 상기 제2카운터(12) 또는 상기 제3카운터(13)로부터 출력되는 위치제어용 펄스열이 나타내는 펄스의 갯수가 최초에 산출한 값과 일치하는가를 판별하여 일치하지 않으면 지속적으로 상기 제2카운터(12) 또는 상기 제3카운터(13)의 작동을 온시키기 위한 게이트 제어 신호를 출력하고, 상기 제2카운터(12) 또는 상기 제3카운터(13)로부터 출력되는 위치제어용 펄스열이 나타내는 펄스의 갯수가 최초에 산출한 값과 일치하는가를 판별하여 일치하면 상기 제2카운터(12) 또는 상기 제3카운터(13)의 작동을 오프시키기 위한 게이트 제어 신호를 출력한다(140단계,150단계).
만약, 사용자가 상기 모터를 정방향으로 10mm 만큼 1000rpm의 속도로 작동시키고자 하였다면 상기 제3카운터(13)는 위치제어용 펄스열을 출력하지 않고 상기 제2카운터(12)만 위치제어용 펄스열을 출력하게 되는데, 상기 제2카운터(12)로부터 출력되는 위치제어용 펄스열은 상기 제1인버터(20)에 의해 반전되어 상기 제1난드게이트(30)로 입력되며, 이와 같이 상기 제1인버터(20)로부터 출력되는 반전 펄스열이 상기 제1난드게이트(30)로 입력되면 상기 제1난드게이트(30)는 상기 제1인버터(20)에 의해 반전되는 위치제어용 펄스열과 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 입력되는 속도제어용 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 정방향으로 10mm 만큼 1000rpm의 속도로 작동시키도록 하는 정방향 제어 신호를 출력하여 상기 모터를 구동시키는 드라이버(Driver)에 인가시킨다.
반면에, 사용자가 상기 모터를 역방향으로 10mm 만큼 1000rpm의 속도로 작동시키고자 하였다면 상기 제2카운터(12)는 위치제어용 펄스열을 출력하지 않고 상기 제3카운터(13)만 위치제어용 펄스열을 출력하게 되는데, 상기 제3카운터(13)로부터 출력되는 위치제어용 펄스열은 상기 제2인버터(21)에 의해 반전되어 상기 제2난드게이트(31)로 입력되며, 이와 같이 상기 제2인버터(21)로부터 출력되는 반전 펄스열이 상기 제2난드게이트(31)로 입력되면 상기 제2난드게이트(31)는 상기 제2인버터(21)에 의해 반전되는 위치제어용 펄스열과 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 입력되는 속도제어용 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 역방향으로 10mm 만큼 1000rpm의 속도로 작동시키도록 하는 역방향 제어 신호를 출력하여 상기 모터를 구동시키는 드라이버(Driver)에 인가시킨다.
즉, 본 발명에 있어서 상기 제1카운터(11)로부터 출력되는 속도제어용 펄스 신호는 상기 제2카운터(12) 또는 상기 제3카운터(13)로부터 위치제어용 펄스열이 출력될 때만 정상적으로 상기 모터를 구동시키는 드라이버(Driver)로 인가되어 상기 모터의 작동을 제어하도록 되어 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따라서 저가의 범용 카운터를 이용하여 상기 모터의 작동 속도와 위치를 제어하기 위한 펄스 신호를 출력하도록 하면, 상기 모터 구동 시스템의 가격 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 기준 클럭 신호를 모터의 작동 속도와 위치를 제어하기 위한 펄스 신호로 변환하여 출력하는 제1카운터(11)와, 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 입력되는 펄스 신호를 계수하는 제2카운터(12) 및, 상기 제1카운터(11)로부터 출력되어 입력되는 펄스 신호를 계수하는 제3카운터(13)로 이루어진 범용카운터부(10)와;
    상기 제2카운터(12)에 의해 계수되어 일정 갯수 만큼의 펄스열로 출력되는 펄스 신호를 반전시키는 제1인버터(20);
    상기 제3카운터(13)에 의해 계수되어 일정 갯수 만큼의 펄스열로 출력되는 펄스 신호를 반전시키는 제2인버터(21);
    상기 제1인버터(20)와 상기 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 정방향으로 작동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제1난드게이트(30);
    상기 제2인버터(21)와 상기 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호를 부정 논리곱하여 상기 모터를 역방향으로 작동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제2난드게이트(31) 및;
    상기 제1카운터(11)와 상기 제2카운터(12) 및 상기 제3카운터(13)의 게이트를 온/오프시키고, 상기 제1카운터(11)로부터 출력되는 펄스 신호의 주파수를 가변시키며, 상기 제2카운터(12)와 상기 제3카운터(13)로부터 출력되는 펄스열의 갯수를 가변시키기 위한 제어 신호를 데이터 버스를 통해 출력하는 마이컴(40)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 위치 제어기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100812310B1 (ko) * 2005-12-27 2008-03-10 주식회사이에스이 위치제어용 얼라인 장치

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