KR200178121Y1 - 모터구동 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모터구동 제어회로에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 모터의 정/역 회전방향 및 구동을 제어하기 위한 제1회전제어신호를 생성하는 모터제어신호 발생부;와 상기 모터의 정회전과 역회전에 대응하는 방향지시신호가 동시 출력되는 것을 방지하도록 상기 제1회전제어신호를 논리연산하여 상기 제1회전제어신호에 대응되는 제2회전제어신호를 생성하는 프로그래머블 어레이 로직부와 상기 제2 회전제어신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터구동부와 제1전원공급부로부터 상기 모터구동부에 공급되는 전류를 감시하여 그에 대응되는 신호를 상기 모터제어신호 발생부에 공급하는 구동전류 감시부와 상기 모터제어신호 발생부로부터 출력되는 전원차단제어신호를 입력받아 상기 제1전원공급부로부터 상기 모터구동부로의 전원공급을 차단하는 전원공급제어부를 포함한다. 이와 같은 구성에 의해 대전력용 모터의 구동제어에 적합하고, 오동작에 따른 부품파손을 저감시킬 수 있다.

Description

모터구동 제어회로

본 고안은 모터구동 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 모터구동 제어회로는 모터의 사용목적에 따라 다양하게 구성된다.

반도체 소자의 급진적 발달에 힘입어 모터구동용 드라이버도 집적화된 IC화 되어 시판되어 이용되고 있다.

그러나, 대부분의 모터 구동용 드라이버는 소용량의 모터를 구동하는 용도에 적합하게 제작되어 있어 대전력용 모터 예컨대 1 내지 2KW이상의 모터의 구동제어용으로는 적용하기 어렵다. 특히 대전력용 모터의 경우 오동작에 따른 기기파손이 미치는 영향이 크기 때문에 오동작 발생을 저지시키기 위한 보호장치의 완비가 특별히 요구된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 대전력용 모터의 구동제어에 적합하고, 오동작에 따른 부품파손을 저감시킬 수 있는 모터구동 제어회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 모터구동 제어회로를 나타내보인 블록도.

도 2는 도 1의 모터구동 제어회로의 프로그래머블 로직회로부의 입 출력관계를 설명하기 위한 도면.

도 3은 도 1의 모터구동 제어회로의 부분 블록에 대한 구체적인 실시예에 따라 도시한 회로구성도.

도 4는 도 1의 모터구동 제어회로의 전원공급제어부의 구체적 회로구성을 나타내 보인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 모터제어신호 발생부 20: 프로그래머블 어레이 로직부

30: 버퍼 31, 32: 반전소자

40: 제어신호 변환전송부 41, 45, 89: 발광소자

42, 91: 포토트랜지스터 43: 제1저항소자

50: 모터구동부 51: 제1전계효과 트랜지스터

60: 회전속도 가변조정부 70: 구동전류 감시부

80: 전원공급제어부 81: 전원스위치

82: 제2저항소자 83: 접점스위치

84: 릴레이 85: 스위칭소자

86: 지연부 87: 제3저항소자

88: 커패시터 90: 제1전원공급부

100: 모터

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 모터구동 제어회로는 적어도 하나 이상의 모터의 정/역 회전방향 및 구동을 제어하기 위한 제1회전제어신호를 생성하는 모터제어신호 발생부와 상기 모터의 정회전과 역회전에 대응하는 방향지시신호가 동시 출력되는 것을 방지하도록 상기 제1회전제어신호를 논리연산하여 상기 제1회전제어신호에 대응되는 제2회전제어신호를 생성하는 프로그래머블 어레이 로직부와 상기 제2 회전제어신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터구동부와 제1전원공급부로부터 상기 모터구동부에 공급되는 전류를 감시하여 그에 대응되는 신호를 상기 모터제어신호 발생부에 공급하는 구동전류 감시부와 상기 모터제어신호 발생부로부터 출력되는 전원차단제어신호를 입력받아 상기 제1전원공급부로부터 상기 모터구동부에 공급되는 전원을 차단하는 전원공급제어부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기 프로그래머블 어레이 로직부에서 출력된 신호를 전기적으로 분리하여 상기 모터구동부에 전송하도록 상기 제2회전제어신호에 따라 발광되는 발광소자와 상기 발광소자로부터 방사되는 광신호를 수광하여 전기적 도통경로를 제공하는 포토트랜지스터가 마련되되 상기 포토트랜지스터의 컬렉터 단자는 제2전원에 연결되고 에미터 단자는 저항소자와 연결되어 접지되고, 상기 저항소자와 상기 에미터단자의 접속부분의 전압신호가 상기 모터구동부에 출력되도록 마련된 제어신호변환 전송부와 상기 모터의 회전속도를 조정하도록 상기 제어신호변환 전송부로부터 상기 모터구동부에 출력되는 전압레벨을 결정하는 상기 제2전원의 전압레벨을 가변시키는 회전속도 가변조정부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 전원공급제어부는 사용자의 조작에 의해 상기 제1전원공급부로부터의 전원공급라인을 개폐시키는 전원 스위치와 상기 전원공급라인과 상기 모터구동부의 접속라인 사이에 저항소자와 접점스위치가 병렬로 접속되고, 상기 전원스위치를 통과하여 유입되는 전류경로를 상기 저항소자와 상기 접점스위치중 어느 하나로 제어하도록 상기 접점스위치의 개폐를 조작하는 접점스위치 조작부가 구비되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 모터구동 제어회로를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 모터구동 제어회로를 나타내보인 블록도이다.

이를 참조하면, 모터구동 제어회로는 모터제어신호 발생부(10), 프로그래머블 어레이 로직부(20), 버퍼(30), 제어신호변환 전송부(40), 모터구동부(50), 회전속도 가변조정부(60), 구동전류 감지부(70), 전원공급제어부(80) 및 제1전원공급부(90)를 주 구성요소를로 갖는다.

모터제어신호 발생부(10)는 모터(100)의 구동에 필요한 동작, 정지, 정방향 회전, 역방향 회전 등에 관한 제어신호인 제1회전제어신호를 사용자의 조작 또는 접속된 외부장치로부터 전송된 정보를 판독하여 생성하여 프로그래머블 어레이 로직부(20)에 출력한다. 외부장치의 예로서, 위치제어용 외부장치는 소정위치에 마련되어 모터 구동에 대응되어 접촉시 신호를 출력하는 리미트센서 등을 들 수 있다.

도 2는 도 1의 모터구동 제어회로의 프로그래머블 어레이 로직부의 입 출력관계를 설명하기 위한 도면이다.

프로그래머블 어레이 로직부(20)는 모터제어신호 발생부(10)로부터 모터(100)의 구동을 제어하기 위한 제1회전제어신호가 입력되면, 상기 제1회전제어신호를 모터(100)의 정회전과 역회전에 대응하는 방향지시신호가 동시 출력되는 것을 방지하도록 상기 제1회전제어신호를 논리연산하여 상기 제1회전제어신호에 대응되는 제2회전제어신호를 생성한다. 제2회전제어신호의 논리값은 모터구동부(50)의 회로구성과 관련되어 결정된다.

도시된 예에서는 4개의 직류 모터 구동시의 입 출력관계를 표시하였다. 모터제어신호 발생부(10)는 각 모터(100)에 대응되어 두 개의 출력라인을 통해 제1회전제어신호가 출력되고, 여기서 모터의 동작과 정지 지시신호는 각 모터(100)에 일대일 대응되는 4개의 M1-C, M2-C, M3-C, M4-C의 신호로서 출력되고, 정방향과 역방향의 방향신호는 M1-D, M2-D, M3-D, M4-D의 신호로 출력된다. 그리고, 프로그래머블 어레이 로직부(20)는 각 모터(100)에 대응되어 두 개의 출력라인을 통해 제2회전제어신호가 출력되고 모터(100)의 정방향 동작 및 정지신호는 각 모터(100)에 대응되어 M1-A, M2-A, M3-A, M4-A의 신호로서 출력하고, 모터(100)의 역방향 동작 및 정지신호는 각 모터(100)에 대응되어 M1-B, M2-B, M3-B, M4-B 신호로서 출력되도록 구성되어 있다. 정방향 동작신호와 역방향 동작신호가 프로그래머블 어레이 로직부로부터 동시 출력되는 것을 방지하기 위해서 각 모터(100)의 정방향 동작신호와 역방향 동작신호가 논리적으로 상호 반전 대응되는 값 을 갖도록 내부 논리회로가 구성된다.

하나의 모터(100)에 관한 로직신호변환의 예로서, M1-A신호는 M1-C와 M1-D의 신호를 앤드 게이트에 의해 논리곱하여 연산된 값을 갖고, M1-B신호는 M1-C와 M1-D의 반전된 신호를 앤드게이트에 의해 논리곱하여 연산된 값을 갖도록 구성되어, M1-A신호 와 M1-B신호가 상호 일치하지 않는 값을 갖게 된다. 따라서, 모터제어신호 발생부로부터 M1-C신호가 모터(100)의 동작과 정지를 각각 1과 0의 값을 갖고, M1-D신호가 정방향과 역방향의 방향신호를 각각 1과 0의 로직값을 갖을 때, M1-A신호가 1이면 M1-B신호는 반드시 0 이되고, 반대로 M1-B신호가 1 이면 M1-A신호는 반드시 0 이되어 정방향 동작신호와 역방향 동작신호중 어느 하나만의 신호에 의해서만 모터(100)의 구동제어가 이루어지게 된다. 마찬가지로 나머지 3개의 모터(100)에 대한 제2회전제어신호의 생성도 동일한 방법으로 구성된다.

도 3은 도 1의 모터구동 제어회로의 부분 블록에 대한 구체적인 실시예에 따라 도시한 회로구성도이다.

제어신호변환 전송부(40)는 정방향 구동신호(M1-A)에 대해 동일한 구성요소로 두 개로 분기되어 출력신호를 발생하고, 역방향 구동신호(M1-B)에 대해 동일한 구성요소로 두 개로 분기되어 출력신호를 각각 발생하도록 구성되며, 각 구성부는 제2회전제어신호에 따라 발광되는 발광소자(41)와 발광소자(41)로부터 방사되는 광신호를 수광하여 전기적 도통경로를 제공하는 포토트랜지스터(42)가 일체로 된 포터커플러 및 포토트랜지스터(42)의 에미터 단자에 접속된 제1저항소자(43) 및 컬렉터 단자 전원을 공급하는 제2전원(V2)을 갖는다.

회전속도 가변조정부(60)는 모터(100)의 회전속도를 조정하도록 제2전원(V2)의 전압레벨을 가변시킬 수 있도록 구성된다. 간단하게는 가변 볼륨저항을 제2전원(V2)라인상에 접속시키게 되면, 상기 가변볼륨저항의 저항값 변동에 따라 포토트랜지스터(42)의 에미터 단자의 전압이 변동되어 변화된 전압신호에 따라 모터(100) 구동전류가 가변됨으로써 회전속도 조정이 가능해진다. 또 다른 방법으로는 제2전원(V2)의 전압을 상승 또는 하강할 수 있는 전압변환기(step-up converter, step-down converter)를 채용하여도 되고 다양한 방법에 의해 출력전압레벨 조정이 가능하다.

모터구동부(50)는 4개의 전계효과 트랜지스터(51 내지 54)가 모터(100)의 회전방향에 대응되도록 연결되어 있다. 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터(51)(52)가 도통되면 제1전원공급부로부터 모터(100)에 제1방향으로 도통경로가 형성되어 정방향 구동이 이루어 지고, 제3 및 제4 전계효과 트랜지스터(53)(54)가 도통되면 제1전원공급부로부터 모터(100)에 제2방향으로 도통경로가 형성되어 역방향 회전이 이루어 진다. 각 전계효과 트랜지스터(51 내지 54)의 드레인과 소오스에 연결된 다이오드는 역전압 인가시 전계효과 트랜지스터(51 내지 54)를 보호하기 위해 채용된 것이다.

다음은 모터 구동을 살펴본다.

제2회전제어신호인 M1-A가 1 이면 M1-B는 0 이고, 이때 버퍼(30)로 채용된 반전소자(31)에 의해 1신호는 0으로 전환 출력되어, 5V 전원에서 발광소자(41)로 향하는 도통경로가 형성되어 발광소자(41)가 발광됨에 따라, 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터(51)(52)가 도통되어 모터(100)는 정회전 구동된다. M1-B의 0신호는 반전소자(32)를 지나 1신호로 출력되는데, 이 1신호는 논리적 1에 해당하는 5V 전압과 동일하여 발광소자(45)가 턴온되지 않아 모터구동부(50)의 제3 및 제4전계효과트랜지스터(53)(54)의 구동이 차단된다.

도 4는 도1의 모터구동 제어회로의 전원공급제어부의 구체적 회로구성을 나타내 보인 도면이다.

전원공급제어부(80)는 크게 사용자의 조작에 의해 제1전원공급부(90)로부터의 전원공급라인을 개폐시키는 전원 스위치(81)와 전원공급라인과 모터구동부(50)의 전원접속라인 사이에 제2 저항소자(82)와 접점스위치(83)가 병렬로 접속되고, 상기 전원스위치(81)를 통과하여 유입되는 전류경로를 제2저항소자(82)와 접점스위치(83)중 어느 하나로 제어하도록 접점스위치(83)의 개폐를 조작하는 접점스위치 조작부가 마련된다.

접점스위치(83)는 트랜지스터와 같은 스위칭소자 또는 도시된 릴레이와 같은 소자(84)와 같이 입력신호에 따라 스위치의 온 오프 개폐가 가능한 소자이면된다.접점스위치 조작부는 접점스위치(83)의 개폐를 조작하는 것으로서, 그 일단이 제1전원공급부의 전원라인과 접속된 릴레이(84)의 타단과 드레인이 접속된 스위칭소자(85)인 전계효과 트랜지스터 및 전원라인과 스위칭소자(85)의 게이트 단자사이에 전원입력을 지연시키는 지연부(86)가 마련되어 있다.

전원스위치(81)가 턴온될 때 전계효과 트랜지스터(85)의 게이트단자에 전압신호인가를 지연시켜 소정시간이후 접점스위치(83)가 턴온 되도록 구성되고, 본 실시예에서는 제3저항소자(87)와 커패시터(88)가 상호 병렬접속되어 결정된 시정수에 의해 접점스위치(83)가 턴온 된다.

또한, 모터제어신호 발생부(10)는 모터(100)에 인가되는 전류를 감시하는 구동전류감시부(70)로 입력되는 신호를 판단하여 과전류상태가 되면 전원차단제어신호를 발생하고, 이 전원차단제어신호에 따라 전원공급제어부(80)는 모터구동부(50)로의 전원투입을 차단하는데 이를 위해 상기 커패시터(88)의 충전전압을 방전시키는 방전부(93)가 구비된다.

도시된 예에서 상기 방전부(93)는 신호전송이 전기적으로 절연되기 위해 전원차단제어신호를 광신호로 변환하는 발광소자(89)와 상기 커패시터(88) 양단에서 수광된 상기 광신호에 따라 충전된 전압의 방전루프를 제공하는 포토트랜지스터(91) 및 상기 포토트랜지스터(91)와 접속된 제4저항소자(92)로 이루어 진다.

따라서, 초기 모터(100)구동을 위해 전원스위치(81)가 온되면, 고저항 값을 갖는 제2저항소자(82)를 통해 미세한 전류가 모터구동부(50)에 공급되어, 모터(100)의 기동 및 차단시에 발생하는 과도한 역전압에 의한 구성소자의 파괴를 방지하게 되고, 이후 지연부(86)의 시정수에 의해 결정된 시간이 경과하면 스위칭소자(85)가 턴온 되면서 릴레이(84)에 전류가 도통되어 제1전원공급부(90)로부터의 전원도통경로가 제2저항소자(82)에서 접점스위치(83)로 전환된다.

구동전류감지부(70)로부터 출력되는 신호가 과전류상태에 대응하는 신호이면 모터제어신호 발생부(10)에서 긴급전원차단 제어신호가 출력되고, 그에따라 발광다이오드(89)가 발광되고, 이 광신호가 포토트랜지스터(91)에 수광되어 단락경로를 제공하면 커래시터(88)에 충전된 전압이 방전되면서 스위칭소자(85)를 오픈시켜 접점스위치(83)를 오픈시켜 모터(100)의 구동을 중단시키게 된다.

긴급전원차단 제어신호가 계속 온 상태이면, 스위칭소자(85)의 게이트를 턴온 시키지 못하기 때문에 계속적인 전원차단상태가 유지된다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 고안에 따른 모터구동 제어회로가 제공됨으로써, 대전력용 모터의 구동제어에 적합하고, 오동작에 따른 부품파손을 저감시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 적어도 하나 이상의 모터의 정/역 회전방향 및 구동을 제어하기 위한 제1회전제어신호를 생성하는 모터제어신호 발생부;

   상기 모터의 정회전과 역회전에 대응하는 방향지시신호가 동시 출력되는 것을 방지하도록 상기 제1회전제어신호를 논리연산하여 상기 제1회전제어신호에 대응되는 제2회전제어신호를 생성하는 프로그래머블 어레이 로직부;

   상기 제2 회전제어신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터구동부;

   제1전원공급부로부터 상기 모터구동부에 공급되는 전류를 감시하여 그에 대응되는 신호를 상기 모터제어신호 발생부에 공급하는 구동전류 감시부;

   상기 모터제어신호 발생부로부터 출력되는 전원차단제어신호를 입력받아 상기 제1전원공급부로부터 상기 모터구동부로의 전원공급을 차단하는 전원공급제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로그래머블 어레이 로직부에서 출력된 신호를 전기적으로 분리하여 상기 모터구동부에 전송하는 제어신호변환 전송부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어신호변환 전송부는

   상기 제2회전제어신호에 따라 발광되는 발광소자;와

   상기 발광소자로부터 방사되는 광신호를 수광하여 전기적 도통경로를 제공하는 포토트랜지스터가 마련되되 상기 포토트랜지스터의 컬렉터 단자는 제2전원에 연결되고 에미터 단자는 제1저항소자와 연결되어 접지되고, 상기 제1저항소자와 상기 에미터단자의 접속부분의 전압신호가 상기 모터구동부에 출력되는 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 모터의 회전속도를 조정하도록 상기 제어신호변환 전송부로부터 상기 모터구동부에 출력되는 전압레벨을 결정하는 상기 제2전원의 전압레벨을 가변시키는 회전속도 가변조정부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
5. 제2항에 있어서, 상기 프로그래머블 어레이 로직부와 상기 제어신호 변환부 사이에 상기 제2 회전제어신호를 일정레벨범위로 안정화시켜 출력하는 버퍼가 더 구비된 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
6. 제1항에 있어서, 상기 전원공급제어부는

   사용자의 조작에 의해 상기 제1전원공급부로부터의 전원공급라인을 개폐시키는 전원 스위치;와

   상기 전원공급라인과 상기 모터구동부의 접속라인 사이에 제2저항소자와 접점스위치가 병렬로 접속되고, 상기 전원스위치를 통과하여 유입되는 전류경로를 상기 제2저항소자와 상기 접점스위치중 어느 하나로 제어하도록 상기 접점스위치의 개폐를 조작하는 접점스위치 조작부;가 구비된 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
7. 제6항에 있어서, 접점스위치는 릴레이인 것을 특징으로 하는 모터구동제어회로.
8. 제7항에 있어서, 접점스위치 조작부는

   전원공급라인과 일단이 접속된 상기 릴레이의 타단과 드레인이 접속된 스위칭소자;와

   상기 전원공급라인과 상기 스위칭소자의 게이트 단자사이에 상기 제1전원의 전원입력을 지연시키는 지연부;가 접속된 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
9. 제8항에 있어서, 상기 지연부는 제3저항소자와 커패시터가 상호 병렬접속된 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
10. 제9항에 있어서, 상기 전원차단제어신호에 따라 상기 모터에 공급되는 전류를 차단시키도록 상기 커패시터의 충전전압을 방전시키는 방전부가 구비된 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.
11. 제10항에 있어서, 상기 방전부는 상기 전원차단제어신호를 광신호로 변환하는 발광소자;와 상기 커패시터 양단에서 수광된 상기 광신호에 따라 충전된 전압의 방전루프를 제공하는 포토트랜지스터; 및 상기 포토트랜지스터와 접속된 제4저항소자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터구동 제어회로.