KR20010026547A - Ｄｃ 스핀들 모터 속도 검출장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 속도 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 DC 스핀들 모터를 사용하는 전자기기에서 별도의 FG 발생장치를 추가하지 않고 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 DC 모터를 채용하는 전자기기에서 FG 발생기를 부가하지 않고 DC 모터에 인가되는 전류를 이용하여 DC 모터의 회전 속도를 검출하고 이에 상응하는 제어를 실행함으로써, 모터의 회전 속도를 감지하기 위한 브러쉬레스 모터를 채용하는 종래의 방식에 비하여 자재비를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 작업성도 향상시키는 효과가 있다.

Description

ＤＣ 스핀들 모터 속도 검출 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting speed of dc spindle motor}
본 발명은 모터 속도 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 DC 스핀들 모터를 사용하는 전자기기에서 별도의 FG 발생장치를 추가하지 않고 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
DVDP, CDP, VCR 등과 같이 스핀들 모터(SPINDLE MOTOR)를 사용하는 전자기기에서 일반적으로 브러쉬레스(Brushless) 모터를 이용한다.
도 1은 일반적인 디스크 드라이브의 구성을 도시한 것이다.
일정 선속도(CLV: Constant Linear Velocity) 방식의 기록 방식을 채용하는 디스크 드라이브에서는 디스크의 회전수가 약 500rpm(최내주)에서 약 200rpm(최외주)까지 픽업의 재생 위치에 따라서 연속적으로 변화시킨다.
이에 따라서, CLV 서보블럭(104)은 스핀들 모터(102)에 초기 속도로 디스크(101)를 회전시키는 전압을 구동부(103)에 인가한다. 이에 따라서 디스크(101)는 회전을 시작하고 픽업(105)에 의하여 디스크에 기록된 정보가 아날로그의 고주파(RF)신호로 변환되어 신호처리블럭(106)으로 출력된다.
그러면, 신호처리블럭(106)에서는 아날로그의 고주파신호를 펄스 파형으로 정형하여 CLV 서보블럭(104)으로 출력한다.
CLV 서보블럭(104)에서는 디지털 PLL회로에 의하여 재생신호와 동기된 비트 클럭을 발생시킨다. 그런 후에 AFC 검출회로 및 위상 비교회로에서 비트 클럭과 시스템 클럭을 비교하여 구동부(103)에 제어 전압을 출력한다. 즉, 비트 클럭 주파수가 시스템 클럭보다 작으면 스핀들 모터(102)에 인가되는 전압을 높여서 회전속도를 높이고, 역으로 높을 경우에는 인가되는 전압을 낮추어 회전속도를 낮추는 제어를 한다.
이에 따라서, 비트 클럭과 시스템 클럭이 일치하면 디스크의 재생속도가 크리스탈의 높은 정밀도로 기록할 때의 선속도와 일치하므로 디스크가 기록될 때의 선속도 범위 내에서 재생되게 된다.
T/F 서보블럭(107)은 트랙킹 및 포커싱 서보를 실행시키는 블럭이다. 즉, 빔 트레이스(Beam Trace) 상태에 대응된 전기신호를 만들고 이 신호를 기본으로 하여 대물렌즈 및 픽업(105) 본체를 레디알 방향으로 움직여서 빔의 위치를 수정하여 소정의 트랙을 추적하게 제어하는 트랙킹 서보를 실행한다. 그리고, 비점수차법, 임계각 검출법 등의 방법을 통하여 대물렌즈의 초점이 디스크의 반사면에 일치하도록 픽업(105)을 제어하는 포커싱 서보를 실행한다.
그런데, 디스크(101)를 한쪽 면으로부터 다른 쪽면으로 절환하여 재생시키는 경우에 스핀들 모터(102)에 재생방향으로 가속시키는 전압을 인가한 후에 픽업(105)이 재생시킬 위치로 이동할 때까지 대기한 후에 CLV 서보를 실행하여 디스크의 회전속도가 일정 속도가 되도록 제어한다.
그런데, 픽업(105)이 정위치에 도달되는 시간이 길어지면 이에 따라서 스핀들 모터(102)의 회전속도는 계속 증가하고 결국에는 규정 속도이상의 속도로 회전하는 폭주현상이 발생하게 된다.
이에 따라서, 제어부(108)에서는 스핀들 모터(102)의 회전속도를 감지하여 규정속도 이상으로 회전하는 경우에 폭주현상으로 판단되면 시스템을 보호하기 위하여 재생을 중지시키는 명령을 CLV 서보블럭(104)에 인가시킨다.
뿐만 아니라, 디스크의 회전 속도를 모드별로 스핀들 모터(102)를 제어하기 위하여 제어부(108)에서는 스핀들 모터(102)의 회전 속도를 감지할 필요가 있다.
이에 따라서, 종래의 기술에 의하면 스핀들 모터(102)로 브러쉬레스 모터를 채용하여, 도 2에 도시된 바와 같은 FG 발생장치에 의하여 스핀들 모터(102)의 회전속도에 비례하는 FG신호를 발생시킨다. 즉, 브러쉬레스 모터 내부의 홀 소자(201)에 의하여 검출된 신호를 비교기(202)에 의하여 펄스신호로 정형하여 FG신호를 발생시킨다.
이러한 브러쉬레스 모터는 DC 모터에 비하여 가격이 비싸고 작업성이 나쁜 단점을 갖고 있다. 그러나, 종래의 기술에 의하면, DC 모터를 스핀들 모터로 채용할 경우에는 홀 소자를 포함하고 있지 않기 때문에 회전 속도를 감지하기 위한 FG신호를 발생시킬 수 없으므로 별도의 FG 발생장치를 채용하여야 하는데, 이 경우에는 가격이 상승하고 기구물이 추가되면서 작업성이 또한 나빠지는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 DC 모터를 디스크 드라이브의 스핀들 모터로 채용하면서 별도의 FG 발생장치를 사용하지 않고 DC 모터의 회전 속도를 검출할 수 있는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 디스크 드라이브의 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 의한 브러쉬레스 모터의 FG 발생장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 DC 스핀들 모터 속도 검출 방법의 흐름도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치는 DC 모터를 채용하는 전자기기에서 회전 속도를 검출하는 장치에 있어서, 상기 DC 모터에 공급되는 전류를 검출하여 전압으로 변환시키는 전류/전압 컨버터, 상기 전류/전압 컨버터에서 변환된 아날로그 전압을 디지털신호로 변환시키는 아날로그/디지털 컨버터 및 상기 아날로그/디지털 컨버터에서 변환된 디지털신호로 상기 DC 모터의 회전 속도를 검출하여 이에 상응하는 모터 제어를 실행하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 DC 스핀들 모터 속도 검출 방법은 DC 모터를 채용하는 전자기기에서 회전 속도를 검출하는 방법에 있어서, (a) 상기 DC 모터에 공급되는 전류를 검출하는 단계, (b) 상기 단계(a)에서 검출된 전류의 크기에 비례하는 디지털신호를 생성시키는 단계 및 (c) 상기 디지털 데이터로 상기 DC 모터의 회전속도를 판단하고, 이에 상응하여 상기 전자기기를 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 단계(b)는 (b1) 상기 단계(a)에서 검출된 전류를 전압으로 변환시키는 단계 및 (b2) 상기 단계(b1)에서 변환된 아날로그 전압을 디지털신호로 변환시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치는 DC 스핀들 모터 구동부(301), DC 스핀들 모터(302), 전류/전압 컨버터(I/V CONVERTER;303), 아날로그/디지털 컨버터(A/D CONVERTER;304), 제어부(305)를 구비한다.
DC 스핀들 모터 구동부(301)는 디스크 드라이브의 서보 블럭(도면에 미도시)으로부터 에러 전압을 입력하여, DC 스핀들 모터(302)를 구동시키는 구동 전류(i1)를 발생시킨다. 구동 전류(i1)는 DC 스핀들 모터(302) 및 전류/전압 인버터(303)에 분기되어 입력된다. 이 때, 전류/전압 인버터(303)의 입력 임피던스를 DC 스핀들 모터(302)에 비하여 상당히 높게 설정하면, DC 스핀들 모터(302)에 인가되는 전류 i2는 전류/전압 컨버터(303)에 인가되는 전류 i3에 비하여 상당히 큰 값을 갖는다.
여기에서, 전류/전압 컨버터(303)에 인가되는 전류 i3은 비교적 작은 값을 갖지만 DC 스핀들 모터 구동부(301)에서 공급되는 전류 i1의 크기에 비례하는 값을 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에서는 전류/전압 컨버터(303)를 입력 임피던스를 높게 하여 DC 스핀들 모터(302)와 병렬로 회로 구성하였으나, 전류/전압 컨버터(303)의 임피던스 값을 낮게 하여 DC 스핀들 모터 구동부(301)와 DC 스핀들 모터(302) 사이에 직렬로 회로 구성할 수도 있다.
전류/전압 컨버터(303)에서는 입력되는 전류(i3)를 전압으로 변환시켜 출력한다. 그리고 나서, 이를 아날로그/디지털 컨버터(304)에서 디지털신호(Vd)로 변환시켜 제어부(305)로 출력한다.
제어부(305)에서는 디지털신호(Vd)를 이용하여 도 4의 흐름도와 같은 방법에 의하여 회전 속도를 검출하고 이에 상응하는 서보 제어를 실행한다. 이를 단계별로 설명하면 다음과 같다.
우선, 제어부(305)는 CLV 서보를 채택하는 서보 방식에서 플레이 모드에서의 디스크의 최내주에서의 스핀들 모터(302)가 정상적으로 회전할 수 있는 최대 속도에 대응되는 A/D 컨버팅 값인 b와 최외주에서 스핀들 모터(302)가 정상적으로 회전할 수 있는 최저 속도에 대응되는 A/D 컨버팅 값인 a를 초기 설정한다(단계401).
여기에서, 초기 설정값인 a, b는 실험에 의하여 구할 수 있으며, 또한 시뮬레이션에 의하여 구할 수도 있다.
다음으로, 단계402에서 Vd가 "0"인지를 판단한다.
만일, Vd가 "0"인 경우에는 DC 스핀들 모터에 공급되는 전류가 "0"이므로 정지 모드로 판단한다(단계403).
만일, Vd가 "0"이 아닌 경우에는, Vd가 정상적인 플레이 모드 여부를 결정하는 최소값(a) 및 최대값(b) 사이에 존재하는지를 판단하여(단계404), 최소값(a) 및 최대값(b) 사이에 존재하는 경우에는 현재 DC 스핀들 모터(302)는 정상적인 플레이 모드에서 동작하고 있다고 판단한다(단계405).
그러나, Vd가 최소값(a) 및 최대값(b) 사이에 존재하지 않는 경우에는 Vd가 최대값(b)보다 큰 값을 갖는지를 판단하여(단계406), Vd가 최대값(b)보다 큰 값을 갖는 경우에는 DC 스핀들 모터(302)가 정상적인 플레이 모드보다 빠르게 회전하는 경우에 해당되므로 DC 스핀들 모터(302)가 폭주하는 것으로 판단한다(단계407).
만일, Vd가 최소값(a) 및 최대값(b) 사이에 존재하지 않고 Vd가 최대값(b)보다 큰 값을 갖지 않는 경우에는 Vd가 "0"보다 작은지를 판단하여(단계408), Vd가 "0"보다 작은 경우에는 DC 스핀들 모터(302)가 역회전하는 것으로 판단한다(단계409).
그런데, Vd가 최소값(a) 및 최대값(b) 사이에 존재하지 않고, Vd가 최대값(b)보다 작고, "0"보다 작지 않은 경우에는, 0＜Vd＜a에 해당되므로 정상적인 플레이 모드가 아닌 감속 모드로 판단한다(단계410).
이와 같은, 판단 방법에 의하여 DC 스핀들 모터(302)의 회전 속도를 FG 발생장치를 추가하지 않고 판단할 수 있으며, 판단된 각각의 상태에 따라서 제어부(305)에서 서보를 제어하게 된다(단계411). 예를 들어, 폭주로 판단된 경우에는 DC 스핀들 모터(302)를 보호하기 위하여 정지모드로 변환시켜 서보 블럭을 제어한다.
이와 같은 동작에 의하여 DC 스핀들 모터(302)에 FG 발생장치를 부가하지 않고 DC 스핀들 모터에 흐르는 전류값을 검출하여 이 값을 토대로 하여 DC 스핀들 모터(302)의 회전 속도를 상대적으로 판단할 수 있으며, 판단된 결과에 의하여 DC 스핀들 모터(302) 및 서보 블럭을 제어할 수 있게 되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 DC 모터를 채용하는 전자기기에서 FG 발생기를 부가하지 않고 DC 모터에 인가되는 전류를 이용하여 DC 모터의 회전 속도를 검출하고 이에 상응하는 제어를 실행함으로써, 모터의 회전 속도를 감지하기 위한 브러쉬레스 모터를 채용하는 종래의 방식에 비하여 자재비를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 작업성도 향상시키는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. DC 모터를 채용하는 전자기기에서 회전 속도를 검출하는 장치에 있어서,
    상기 DC 모터에 공급되는 전류를 검출하여 전압으로 변환시키는 전류/전압 컨버터;
    상기 전류/전압 컨버터에서 변환된 아날로그 전압을 디지털신호로 변환시키는 아날로그/디지털 컨버터; 및
    상기 아날로그/디지털 컨버터에서 변환된 디지털신호로 상기 DC 모터의 회전 속도를 검출하여 이에 상응하는 모터 제어를 실행하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류/전압 컨버터의 입력단자는 상기 DC 모터의 구동 전류 입력단자에서 분기되어 병렬로 접속됨을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전류/전압 컨버터는 상기 DC 모터와 직렬로 접속됨을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 디지털신호가 "0"인 경우에는 상기 DC 모터가 정지한 것으로 판단하고, 양의 값을 갖는 경우에는 정 방향으로 회전하는 것으로 판단하고, 음의 값을 갖는 경우에는 역 방향으로 회전하는 것으로 판단하여 이에 상응하여 실행 모드를 제어함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 디지털신호가 정상 회전 속도의 최대 임계값을 초과하는 경우에는 폭주로 판단하여 상기 DC 모터를 제어함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 디지털신호가 "0"보다는 크고 정상 회전 속도의 최소 임계값보다는 작은 경우에는 감속모드로 판단하여, 상기 디지털신호의 크기에 상응하여 상기 DC 모터의 브레이크 전압을 제어함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 전류/전압 컨버터의 입력 임피던스는 상기 DC 모터의 임피던스에 비하여 높게 설정함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 전류/전압 컨버터의 입력 임피던스는 상기 DC 모터의 임피던스에 비하여 낮게 설정함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 장치.
  9. DC 모터를 채용하는 전자기기에서 회전 속도를 검출하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 DC 모터에 공급되는 전류를 검출하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 검출된 전류의 크기에 비례하는 디지털신호를 생성시키는 단계; 및
    (c) 상기 디지털 데이터로 상기 DC 모터의 회전속도를 판단하고, 이에 상응하여 상기 전자기기를 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 단계(b)는
    (b1) 상기 단계(a)에서 검출된 전류를 전압으로 변환시키는 단계; 및
    (b2) 상기 단계(b1)에서 변환된 아날로그 전압을 디지털신호로 변환시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 디지털신호가 "0"인 경우에는 상기 DC 모터가 정지한 것으로 판단하고, 양의 값을 갖는 경우에는 정 방향으로 회전하는 것으로 판단하고, 음의 값을 갖는 경우에는 역 방향으로 회전하는 것으로 판단하여 이에 상응하여 상기 전자기기의 실행 모드를 제어함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 디지털신호가 정상 회전 속도의 최대 임계값을 초과하는 경우에는 폭주로 판단하여 상기 DC 모터를 제어함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 디지털신호가 "0"보다는 크고 정상 회전 속도의 최소 임계값보다는 작은 경우에는 감속모드로 판단하여, 상기 디지털신호의 크기에 상응하여 상기 DC 모터의 브레이크 전압을 제어함을 특징으로 하는 DC 스핀들 모터 속도 검출 방법.
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