KR20040031851A - 스텝모터 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스텝모터 제어에 관한 것으로, 상세하게는 마이컴 없이도 스텝모터의 속도를 제어가능하도록 하는 스텝모터의 제어장치에 관한 것이다.

종래의 스텝모터 제어방식은 원하는 속도로 스텝모터가 동작하도록 마이컴에서 그 펄스 레이트를 조절하여 제어하도록 하고 있으나, 고가(High price)의 마이컴을 단순히 펄스 레이트 조절용으로만 사용한다는 비 효율적인 문제점과 함께, 제조비용이 상승하는 경제적인 문제점이 있는 것이다.

상기에서와 같이 본 발명에서는 마이컴 없이도 스텝모터의 초기구동 및 정지시를 제어할 수 있으므로, 고가의 마이컴을 제거하여 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

스텝모터 제어장치{Control apparatus of step motor}

본 발명은 스텝모터 제어에 관한 것으로, 상세하게는 마이컴 없이도 스텝모터의 속도를 제어가능하도록 하는 스텝모터의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 스텝모터는 펄스모터라고도하며, 인가되는 펄스신호에 따라 스텝형으로 움직이는 모터로서 전자토오크나 반작용토오크등의 동기토오크를 이용하여 구동되는데, 일반 동기모터와 다른 것은 정회전과 역회전이 되풀이 될 수 있을 뿐만아니라 그 속도가 서보모터와 같이 가변될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 스텝모터는 일반 모터에서는 볼 수 없는 특징을 많이 가지고 있다.

이들 특징을 아래에 설명한다.

1. 디지털 신호로 직접 오픈 루프를 제어할 수 있고, 시스템 전체가 간단하다.

2. 펄스신호의 주파수에 비례한 회전속도를 얻을 수 있으므로 속도제어가 광범위하다.

3. 기동, 정지, 정,역회전, 변속이 용이하며 응답성도 좋다.

4. 모터의 회전각도와 입력 펄스수가 완전히 비례한다.

5. 각도 오차가 적고, 오차는 누적되지 않는다.

6. 정지시에는 높은 유지 토크로 위치를 유지할 수 있다.

7. 초저속으로 고토오크 운전을 할 수 있다.

8. 브러시가 없는 등 모터 자체의 부품수가 적기 때문에 신뢰성이 높다.

9. 저가격이다.

이상과 같은 특징으로 속도 제어 및 위치제어에 가장 널리 사용되어 진다.

상기와 같은 특징을 갖는 스텝모터는 드라이브 시그널의 펄스에 맞추어 동작하는데, 회전각도는 입력펄스수에 비례하고, 회전속도는 펄스의 펄스 레이트(Pulse rate)에 비례하므로, 입력 펄스 레이트의 간단한 변환에 의해 회전속도를 큰 폭으로 가변제어할 수가 있다.

스텝모터의 초기 동작시 부하의 관성에 의해 원 스텝(One-step)으로 원하는 속도(RPM)에 도달하지 못한다. 따라서, 대부분의 스텝모터는 일반적으로 드라이브시그널의 펄스를 초기 구동시에는 루즈하게 입력하고, 차츰 펄스 레이트를 증가하는 제어를 수행하게 된다. 스텝 모터를 중지시키기 위해서도 드라이브 시그널의 펄스를 바로 중지시켜서는 안되며, 루즈하게 펄스 레이트를 줄임으로써 스텝 모터의 회전동작을 정지하였던 것이다.

도 1은 종래 스텝모터를 제어하기 위한 회로도를 도시한 도면으로, 그 구성과 동작을 간략하게 살펴보면,

스텝모터(4) 제어신호를 출력하는 마이컴(1)과, 상기 마이컴(1)의 모터 제어신호를 입력하여 스텝모터(4)를 구동하여 주기 위한 구동부(2)와, 상기 구동부(2)의 구동신호에 의해 동작하는 스텝모터(4)와, 스텝모터(4)에 동작전원을 공급하기 위한 전원전압(3)으로 구성되어,

마이컴(1)의 제어신호에 의해 구동부(2)가 온동작 함으로써, 전원전압(3)의 동작전원이 스텝모터(4)에 인가되어 스텝모터(4)가 구동되게 하는 것이다.

이때, 마이컴(1)에서 출력하는 제어신호는 펄스폭 변조신호(PWM)로써, 펄스의 레이트를 조절하여 스텝모터(4)를 원하는 속도로 제어하게 되는 것이다.

상기와 같은 종래의 스텝모터 제어방식은 원하는 속도로 스텝모터(4)가 동작하도록 마이컴(1)에서 그 펄스 레이트를 조절하여 제어하도록 하고 있으나,

고가(High price)의 마이컴(1)을 단순히 펄스 레이트 조절용으로만 사용한다는 비 효율적인 문제점과 함께, 제조비용이 상승하는 경제적인 문제점이 있는 것이다.

이에 본 발명에서는 마이컴이 없어도 스텝모터의 속도를 제어가능 하도록 펄스 주기를 조절하여 출력하는 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스텝모터를 제어하기 위한 회로도.

도 2는 본 발명의 스텝모터 제어장치를 보인 블록도.

도 3은 본 발명 펄스 출력수단의 회로 구성을 보인 회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 펄스발생수단 20 : 구동수단

30 : 전원전압 40 : 스텝모터

상기와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은,

동작전원이 입력되면 소정 설정 펄스파를 출력하는 펄스 출력부재와, 상기 펄스 출력부재에 인가되는 동작전원을 단속하기 위한 스위칭 부재와, 상기 펄스 출력부재에 인가되는 동작전원을 소정 설정 시정수에 의해 지연되게 입력되도록 하는 지연부재를 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

상기 펄스 출력부재는 555타이머임을 특징으로 한다.

상기 지연부재는 컨덴서임을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면 2와 3을 참조하여 본 발명의 상세 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 스텝모터 제어장치를 보인 블록도이고, 도 3은 본 발명 펄스 발생수단의 회로 구성을 보인 회로도이다.

펄스 발생수단(10)으로부터 펄스신호를 입력하여 스텝모터(40)를 구동하여 주기 위한 구동부(20)와, 상기 구동부(20)의 구동신호에 의해 동작하는 스텝모터(40)와, 상기 구동부(20)가 온동작 함에 따라 스텝모터(40)에 동작전원을 공급하기 위한 전원전압(30)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 스텝모터 제어장치에 대해 상세 동작설명을 하면 다음과 같다.

펄스 발생수단(10)의 제어신호에 의해 구동부(20)가 온동작 함으로써, 전원전압(30)의 동작전원이 스텝모터(40)에 인가되어 스텝모터(40)가 구동되게 하는 것이다.

상기 펄스 발생수단(10)의 상세 구성은 도 3에 도시된 바와 같이,

펄스 발생수단(10)은 동작전원이 입력되면 소정 설정 펄스파를 출력하는 555타이머(11)와, 상기 555타이머(11)에 인가되는 동작전원을 단속하기 위한 스위칭 부재(12)와, 상기 555타이머(11)에 인가되는 동작전원을 소정 설정 시정수에 의해 지연되게 입력되도록 하는 컨덴서(C1)와, 상기 펄스 발생수단(10)에 동작전원을 인가하기 위한 전원전압(Vcc)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 미 설명 부호 R1,R2,R3는 상기 전원전압(Vcc) 분압용 분압저항이고, C2,C3는 컨덴서이다.

555타이머(11)는 비안정 멀티 바이브레이터 및 단안정 타이머로 애용되고 있는 것으로, 발진 펄스폭이나 펄스 주기의 변화까지도 쉽게 조작 가능하여 널리 이용되고 있는 소자이다.

스위칭 부재(12)의 온동작으로 전원전압(Vcc)이 투입되면, 컨덴서(C1)에 의해 555타이머(11)측으로 천천히 상승되는 전원전압(Vcc)이 투입되게 된다. 즉, 컨덴서(C1)의 정전용량에 의해 컨덴서(C1)가 천천히 충전되면서 555타이머(11)에도 컨덴서(C1)의 충전전위에 대응되는 전원전압(Vcc)가 투입되는 것이다.

분압저항(R1)에 의해 555타이머(11)의 트리거(Tr)단자 측으로 전원전압(Vcc)이 입력되고, 상기 입력되는 전원전압(Vcc)이 소정 설정크기 이상이면555타이머(11)는 발진하여 설정된 펄스를 출력하게 되는 것이다.

즉, 스텝모터(40)의 특성상 초기 컨덴서(C1)의 충전동작에 의해 555타이머(11)는 천천히 상승되는 전원전압(Vcc)을 입력받아 그 출력 또한 상기 상승되는 전원전압(Vcc)에 대응되는 주기를 갖는 펄스를 출력하는 것이다.

이후, 컨덴서(C1)가 충전완료되면 555타이머(11)는 설정된 정격 출력을 발생하게 되는 것이다.

스위칭 부재(12)의 오프시에도 상기 충전된 컨덴서(C1)에 의해 서서히 방전되므로, 555타이머(11)의 출력 또한 방전되는 컨덴서(C1)의 방전전압에 대응되는 주기를 갖는 펄스를 출력하는 것이다.

상기와 같이 동작함으로써, 초기 스텝모터(40)의 구동시 컨덴서(C1)의 충전동작에 의해 회전속도가 천천히 상승하고, 스텝모터(40)의 정지시에도 컨덴서(C2)의 방전동작에 의해 회전속도가 천천히 하강할 수 있게 되는 것이다.

상기에서와 같이 본 발명에서는 마이컴 없이도 스텝모터의 초기구동 및 정지시를 제어할 수 있으므로, 고가의 마이컴을 제거하여 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스텝모터를 구동하여 주기 위한 구동부와, 스텝모터에 동작전원을 공급하기 위한 전원전압으로 구성된 스텝모터 제어장치에 있어서,

   전원이 입력되면 스텝 모터의 회전속도를 제어하기 위한 소정 설정 펄스파를 출력하는 펄스 출력수단과,

   상기 펄스 출력수단에 인가되는 전원을 단속하기 위한 스위칭 수단과,

   상기 펄스 출력수단에 인가되는 전원을 소정 설정 시정수에 의해 지연되게 입력되도록 하는 지연수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스텝모터 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 펄스 출력수단은 555타이머이며,

   상기 지연수단은 컨덴서(C1)임을 특징으로 하는 스텝모터 제어장치.