KR200221756Y1 - 원격제어컨솔 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원격제어컨솔에 관한 것으로, 그 목적은 작업자의 접근이 극히 위험시되는 원격지에서 작업을 수행하는 모터로 구동되는 장치와 유선으로 연결하여 안전지대에서 조이스틱과 토글스위치로 모터구동장치의 작업상태를 원격으로 제어할 수 있는 원격제어컨솔을 제공하는데 있다.

본 고안은 고방사성물질을 취급하는 특수한 공간내에서 작업을 수행하는 모터구동장치를 제어하는 원격제어콘솔에 있어서; 상기 원격제어콘솔은 1:1 반전증폭기를 사용하여 제어하는 스위치제어모드부와, 오피엠프(op amp)를 이용한 가산기와 감산기를 사용하여 제어하는 조이스틱제어모드부로 구성되어 조작자에 의해 입력되는 전압의 가감산으로 증폭기의 동작에 적합한 전원으로 변형하여 원격지에서 작업을 수행하는 모터구동장치에 유선으로 제어전원을 인가할 수 있는 원격제어컨솔을 제공하는데 있다.

Description

원격제어컨솔{Remote control console}

본 고안은 원격제어컨솔에 관한 것으로, 그 목적은 작업자의 접근이 극히 위험시되는 원격지에서 작업을 수행하는 모터구동장치와 유선으로 연결하여 안전지대에서 원격지에 있는 모터구동장치를 제어 할 수 있는 원격제어컨솔에 관한 것이다.

종래에 작업자의 접근이 극히 제한되거나 위험한 원격지에서 사용되고 있는 모터구동장치는 무선 또는 유선방식에 의하여 제어된다. 무선제어방식은 모터구동장치에 밧데리형의 전원공급기가 설치되어 안전지대에서 무선으로 전달된 제어명령에 따라서 모터구동장치에 기 설치된 전원공급기로부터 모터에 제어전원을 인가한다. 이러한 무선제어방식은 전원공급기 및 전원전달메카니즘이 추가로 설치되어야 하므로, 장치의 구조를 크게 하여 용량이 큰 구동모터의 사용에 따른 비용을 증대시키고, 밧데리가 소모되었을 경우, 재충전하는데 어려움이 있으며, 고장 발생시 수리 ·교체 및 전원 공급이 불가능하다.

유선제어방식은 원격지의 장치와 조작자의 제어컨솔을 유선으로 연결하여 제어전원을 통신하므로 무선제어방식의 단점을 보완하였으나, 종래에 사용되고 있는 유선제어방식의 제어컨솔은 원격지의 장치를 기동할때 인가 전압이 작고 모터의 토크가 크기 때문에 어느 정도 전압이 올라간 후 최초 동작 후에 작동하는 단점이 있으며, 어느 정도 전압이 올라간 후에 작동하므로 급작스러운 기동을 방지 할 수 없으며, 정지상태에서 모터에 가해지고 있는 전원을 완전히 차단시킬 수 없어서 모터의 수명을 단축시키고 전력을 많이 소모하는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 작업자의 접근이 극히 위험시되는 원격지에서 작업을 수행하는 모터구동장치와 유선으로 연결하여 안전지대에서 조이스틱과 토글스위치로 원격지에 있는 모터구동장치를 효과적으로 제어 할 수 있는 원격제어컨솔을 제공하는 것이다.

본 고안은 고방사성물질을 취급하는 특수한 공간내에서 작업을 수행하는 모터구동장치를 원격으로 제어하는 원격제어콘솔에 있어서; 상기 원격제어콘솔은 1:1 반전증폭기를 사용하여 제어하는 스위치제어모드부와, 오피엠프를 이용한 가산기와 감산기를 사용하여 제어하는 조이스틱제어모드부로 구성되어 조작자에 의해 입력되는 전압의 가감산으로 증폭기의 동작에 적합한 전원으로 변형하여 원격지에서 작업을 수행하는 모터구동장치에 유선으로 제어전원을 인가할 수 있는 원격제어컨솔을 제공함에 있다.

도 1 은 본 고안의 구성도

도 2 는 본 고안의 구성에 따른 블럭도

도 3 은 스위치제어모드 회로도

도 4 는 조이스틱제어모드 회로도

도 5 는 전압레벨을 조절할 수 있는 레귤레이터 회로도

도 6 는 본 고안의 전체 회로도

도 7 은 컨솔 제어판의 구성도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(A) : 파워 공급단 (B) : 컨트롤러부

(C) : 외부단자 연결부

(10) : 직류 전원부 (20) : 교류 전원부

(30) : 교환스위치 (40) : 조이스틱제어모드

(50) : 스위치제어모드 (60) : 직류 개폐스위치

(70) : 교류 개폐스위치 (80) : 레귤레이터(regullator)

(90) : 서보 엠프 마운팅 카드 (100) : 감속기부착 직류모터

(110) : 직류모터 (120) : 교류모터

(200) : 첫 번째 증폭기(AMP1) (210) : 두 번째 증폭기(AMP2)

(300) : 키(key)스위치 (310) : 전원램프

(320) : 회전수다이얼 (330) : 속도다이얼

(340) : 스위치모드 차단스위치 (350) : 조이스틱모드 차단스위치

(360) : 토글스위치 (370) : 조이스틱

도 1 은 본 고안의 구성도를, 도 2 는 구성에 따른 블록도로서, 원격제어컨솔은 전원을 공급하는 파워 공급단(A)과, 원격지에 있는 모터구동장치(도시없음)들의 구동을 제어하는 컨트롤러부(B)와, 컨트롤러부와 모터구동장치들을 유선(도시없음)으로 연결시켜주는 외부단자 연결부(C)로 구성된다.

상기 파워 공급단(A)은 디지털 회로와 다수개의 감속기부착직류모터(100)와 직류모터(110)에 전원을 공급하는 직류 전원부(10)와 교류모터(120)를 구동하기 위한 교류 전원부(20)로 구성하고, 상기 컨트롤러부(B)는 모터구동장치를 토글스위치(360)로 조종하는 스위치제어모드 (50)와 조이스틱(370)으로 조종하는 조이스틱제어모드(40)와 제어모드를 선택할 수 있는 교환스위치(30)와 모터에 토크가 증가하면 필요한 만큼의 전류를 보상하여 급작스런 기동을 방지하는 서보엠프 마운팅카드(90)와 조절된 전압레벨을 직류모터(110)에 공급할 수 있는 레귤레이터(80)와 모터에 인가되는 전원을 공급·차단할 수 있는 직류 개폐스위치(60)와 교류 개폐스위치(70)로 구성하고, 상기 외부단자 연결부(C)는 원격제어컨솔의 컨트롤러부(B)와 모터구동장치의 각 모터전원을 유선으로 연결하는 단자로 구성된다.

도 3 은 스위치제어모드(50) 회로도를, 도 4 는 조이스틱제어모드(40) 회로도를 도시한 것으로, 스위치제어모드(50) 회로는 도 3 과 같이 반전 증폭기를 사용하여 전압을 공급하는데 + 전압은 반전증폭기 앞에 가변저항을 두어 그 값을 변화시켜 공급하고, - 전압은 저항 R3과 R4를 같게 하여 + 전압이 1:1 증폭이 되고 위상만 반전이 되어 부전압이 공급된다.

도 3의 스위치제어모드에서 식 (1)은 가변저항 R2에 의해 교류입력전압의 값이 변화되어 공급됨을 보여주고 있고 반전증폭기의 증폭도는로서 교류출력전압의 값이 위상만 반전되어 공급됨을 보여준다.

(R₁=11K, R₂=5k VR) ----------- (1)

∵ e_i= 0V (min) ∼ 4V (max)

e_o= -e_i: 0V (min) ∼ - 4V (max) (R₃= R₄)

조이스틱제어모드(40)는 하나의 스위치로 하나의 모터를 제어하는 스위치제어모드(50)와는 달리 X축이나 Y축 방향성을 가지고 있으므로 조작시 양쪽 모터 모두가 동작되어야 한다. 따라서 각 축에서 생성되는 전압은 도 4 와 같이 오피 엠프 증폭기를 이용한 가산기와 감산기를 거쳐 증폭기인 AMP1(200)과 AMP2(210)에 동작에 알맞은 전압으로 변형되어 모터구동장치의 각 모터에 공급된다.

도 4 의 가산증폭기의 증폭도는으로 AMP1(200)에 입력되는 교류전압은 AMP1 = X_Vout + Y_Vout (∵R₁=R₂=R₃=R₄)이 되고, 감산증폭기의 증폭도는으로 AMP2(210)에 입력되는 교류전압은 AMP2 = Y_Vout - X_Vout (∵R₁=R₂=R₃=R₄)이 되어 조이스틱(370)의 X축과 Y축 좌표에 의해 입력되는 전압의 가감산으로 모터구동장치의 각 모터에 전원을 인가한다. 또한, AMP1(200)과 AMP2(210)로 들어온 아날로그 신호는 모터의 기동에 필요한 전원을 발생시키는데, 모터에 토크가 증가하면 필요한 만큼의 전류를 보상해주는 IR compensation mode를 사용하여 모터의 기동시 인가 전압이 작고 모터의 토크가 크기 때문에 어느 정도 전압이 올라간 후 최초 동작 후에 기동하게 되는 현상과, 이로 인해 발생되는 급작스런 기동을 방지할 수 있다. 스위치제어모드(50), 조이스틱제어모드(40)로의 전환은 교환스위치(30)에 의해 전환되며 각 제어모드에서 발생되는 아날로그 값을 on/off 하게 된다.

도 5 는 전압레벨을 조절하는 레귤레이터(80) 회로도를, 도 6 은 본 고안의 전체 회로도를 도시한 것으로, 도 5 에서 직류모터(110)의 구동은 단방향으로만 회전하게 설치되어서 모터의 회전수를 조절하기 위해 전압 레벨이 조절 가능한 3단자 소자인 IC 레귤레이터(80)를 사용하였고, 컨솔에서 사용되는 최소 회전수가 최대 회전수의 60％정도가 되도록 하기 위해 가변저항 바로 위 교차점 사이에 베이스(Base)저항(1.5K)을 두어 약 16V∼24V 까지의 전원을 조절 할 수 있게 하였으며 그에 따른 레귤레이터(80)에서 출력되는 전압은 식 (2)와 같다.

-------------------- (2)

도 7 은 컨솔 제어판의 구성도로서, 교류모터(120)에 전원을 공급·차단하는 교류개폐스위치(70), 단방향으로 회전하는 직류모터(110)에 전원을 공급 및 차단하는 직류개폐스위치(60)와 모터의 회전수를 조절하는 회전수다이얼(320), 제어컨솔에 주전원을 공급하는 키스위치(300)와 주전원의 동작 상태를 표시하는 전원램프(310), 스위치제어모드(50)에서 감속기부착직류모터(90)의 속도를 조절하는 속도다이얼(330), 스위치제어모드(50)로 변환시 on시켜서 정지상태에서 모터까지 완전히 차단된 전원을 해제하는 스위치모드 차단스위치(340), 조이스틱제어모드(40)로 전환시 on시키서 정지상태에서 모터까지 완전히 차단된 전원을 해제하는 조이스틱모드 차단스위치(350), 스위치제어모드(50)에서 힘을 가하지 않을 시에는 자동으로 가운데 놓여 off 상태가 되는 3단 귀환형 토글스위치(360), 조이스틱제어모드(40)에서 전원을 인가 할 수 있는 조이스틱(370), 제어모드를 선택 할 수 있는 교환스위치(30)로 구성되어있다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 작업자의 접근이 극히 제한되고 위험시되는 핫셀 등과 같은 공간내에 투입되어 특수한 작업을 수행하는 모터구동장치와 유선으로 연결되어 모터의 특성과 종류에 따라 제어모드 교환스위치(30)를 이용하여 원하는 제어모드를 선정한 후 토글스위치(360) 또는 조이스틱(370)을 조작하면서, 모터구동장치의 특성에 따라 고정된 위치에서 모터를 구동하여 일련의 모션을 일으키고, 또는 모터의 구동에 따라 장치를 주행시킨다. 스위치제어모드(50)를 사용할 때는 교환스위치(30)를 왼쪽으로 돌린 후 스위치모드 차단스위치(340)를 on시켜서 차단을 해제한 후 토글스위치(360)를 조종하면서 구동모터장치의 모터를 구동하고, 조이스틱제어모드(40)를 사용할때는 교환스위치(30)를 오른쪽으로 돌린 후 조이스틱모드 차단스위치(350)를 눌러서 on시킨 다음 조이스틱(370)을 조종하면서 구동모터장치의 모터를 구동시킨다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같이 전원을 공급하는 파워 공급단과, 외부장치들의 구동을 제어하는 컨트롤러부와, 컨트롤러부와 외부장치들을 연결시켜주는 외부단자 연결부로 구성되어 기대할 수 있는 본 고안의 효과는 다음과 같다.

모터구동장치의 기동시 인가 전압이 작고 모터의 토크가 크기 때문에 어느 정도 전압이 올라간 후 최초 동작 후에 기동하게 되는 현상과, 이로 인해 발생되는 급작스런 기동을 방지 할 수 있고, 또한 제어모드 전환시 차단스위치를 두어 정지상태에서 모터에 가해지고 있는 전원을 완전히 차단시킴으로서 모터의 수명을 연장하고 전력의 소모를 줄일 수 있으며, 모터구동장치의 특성에 따라 장치의 구동 및 주행에 관한 상태를 효과적으로 원격제어 할 수 있는 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 디지털회로, 감속기 부착 직류모터(100) 및 직류 모터(110)에 전원을 공급하는 직류 전원부 (10)와 교류모터(120)를 구동하기 위한 교류 전원부(20)로 구성된 파워 공급단(A)과,모터 구동장치를 스위치 제어 모드(50)와 조이스틱 제어모드(40)로 토글스위치(360)와조이스틱(370)을 조종하고, 상기 제어모드를 교환 스위치(30)에 의해 선택할 수 있게 하고, 서보엠프 마운팅 카드(90)에 의해 급기동을 방지하며 조절된 전압레벨을 직류모터(110)에 공급하는 레귤레이터(80)및 전원을 직,교류 개폐스위치(60)(70)에의해 공급 및 차단하는 컨트롤러부(B)와, 상기 컨트롤러부(B)와 모터구동장치의 각 모터 전원을 유선으로 연결하는 외부단자 연결부(C)로 구성된 것을 특징으로하는 원격제어컨솔