KR20110082828A - 모터의 엔코더 신호처리장치 및 방법 - Google Patents

모터의 엔코더 신호처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치 및 방법은, 모터 엔코더로부터 출력되는 A, B상 출력신호가 리사주 파형을 그리기 위한 사인과 코사인 아날로그신호로 입력되며, 상기 사인과 코사인 아날로그신호를 디지털신호로 변환시켜 A, B상 검출신호로 다시 생성하는 AD컨버터 및, 상기 A, B상 검출신호를 기설정된 상기 A, B상 출력신호를 비교연산하며, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하여 재설정하는 제어부를 포함한다.
또한, 모터의 구동종료시 엔코더로부터 출력되는 A, B상 출력신호를 사인과 코사인 아날로그신호로 변환시키는 제1단계와, 상기 사인과 코사인 아날로그신호를 AD컨버터를 통해 디지털신호로 변환시켜 A, B상 검출신호로 생성하는 제2단계와, 상기 A, B상 검출신호를 제어부에 기설정된 A, B상 출력신호와 비교연산하는 제3단계 및, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하여 재설정하는 제4단계를 포함한다.

Description

모터의 엔코더 신호처리장치 및 방법{ encoder signal processing device and method}
본 발명은 엔코더 신호처리장치에 관한 것으로, 특히 모터의 엔코더로부터 출력되는 신호의 오차 값을 자동으로 보상함으로써, 모터의 회전 속도를 용이하게 제어할 수 있으며, 나아가 모터의 동작성능이 향상되는 모터의 엔코더 신호처리장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모터(Motor）의 구동속도 또는 피구동 계의 구동축의 구동속도를 검출할 때, 광학 엔코더(Optical Encoder）를 이용하고 있었다. 이러한, 광학 엔코더 방식은 다수개의 슬릿(Slit)을 원주 방향에 따라 일정간격으로 배치한 디스크(Disk)를 모터의 구동축에 고정하고, 발광부와 수광부를 구비한 엔코더 센서부가 상기 슬릿을 센싱하여 구동속도 또는 피구동 계의 구동축의 구동속도를 검출하고 있었다.
이와 같은 종래의 모터 제어방법에서 모터의 회전방향과 위치를 제어하기 위해서는, “U, V, W, A, B, Z”와 같은 펄스 신호가 모두 필요하며, 모터의 회전방향과 위치를 제어하기 위해서는 제어부로 전달되는 정확한 엔코더 신호 제어가 중요하다.
여기서, 종래의 모터 제어방법에서 엔코더 신호는, 신호를 입력하는 과정에 수동으로 오프셋(offset)과 증폭기(Amp) 값을 입력한 후, 신호의 오차 발생 여부를 스코프(Scope)로 확인하는 작업이 이루어지고 있었다. 즉, 오차가 발생하는 부분을 육안으로 확인하면서 (Min), (Max), (Aver), (Gain), (Offset) 값 등을 이용해 오차를 줄이는 방법을 사용하고 있었다.
그러나 종래의 모터 제어방법은, 제어부 내에 구비된 에러 LED로 펄스 신호에 대한 에러검출을 하고는 있으나, 이는 에러의 유무만 알 수 있을 뿐 에러의 종류에 대한 부분을 정확하게 알 수 없었다.
또한, 에러를 자동으로 교정해주는 시스템이 없어 사용자가 수동으로 조정을 해주어야만 하는 번거로움이 있었으며, 모터에서 발생하는 신호 에러의 정도가 어느 정도인지 정확하게 알 수 없어 교정의 정확성을 확보할 수 없는 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터의 엔코더로부터 출력되는 출력신호의 오차 값을 연산하고, 기설정된 출력신호의 범위 이내가 되도록 오차 값을 자동으로 보상함으로써, 엔코더의 세팅 값을 수동으로 입력해야 하는 번거로움이 없고, 모터의 회전속도를 정확하게 제어할 수 있는 모터의 엔코더 신호처리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치는, 모터 엔코더로부터 출력되는 A, B상 출력신호가 리사주 파형을 그리기 위한 사인과 코사인 아날로그신호로 입력되며, 상기 사인과 코사인 아날로그신호를 디지털신호로 변환시켜 A, B상 검출신호로 다시 생성하는 AD컨버터 및, 상기 A, B상 검출신호를 기설정된 상기 A, B상 출력신호를 비교연산하며, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하여 재설정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 A, B상 출력신호와 상기 A, B상 검출신호의 사인과 코사인 신호가 그리는 각각의 리사주 파형을 비교연산하며, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하는 신호처리부 및, 상기 신호처리부에 의해 보상된 상기 A, B상 출력신호가 재설정되는 인터폴레이터를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 AD컨버터는, 입력되는 상기 사인과 코사인 신호를 증폭시키기 위한 증폭기를 더 포함하고, 상기 제어부에는, 앰프(Amp) 값과 오프셋(Offset) 값이 기설정되며, 상기 제어부에서의 상기 A, B상 검출신호 오차 값 보상은, 상기 제어부에 기설정되는 상기 엠프 값과, 상기 오프셋 값 범위 이내가 되도록 보상하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부의 상기 엠프(Amp) 값 보상은, 오차 값만큼 플러스/마이너스(+/-)하여 상기 제어부에 재설정하고, 상기 오프셋(Offset) 값 보상은, 오차 값만큼 곱(×)하여 상기 제어부에 재설정하는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리방법은, 모터의 구동종료시 엔코더로부터 출력되는 A, B상 출력신호를 사인과 코사인 아날로그신호로 변환시키는 제1단계(S100)와, 상기 사인과 코사인 아날로그신호를 AD컨버터를 통해 디지털신호로 변환시켜 A, B상 검출신호를 생성하는 제2단계(S200)와, 상기 A, B상 검출신호를 제어부에 기설정된 A, B상 출력신호와 비교연산하는 제3단계(S300) 및, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하여 상기 제어부에 재설정하는 제4단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2단계(S200)의 이전에는, 상기 사인과 코사인 아날로그신호를 증폭기로 증폭시켜 상기 AD컨버터로 입력시키는 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제3단계(S300)에서는, 엠프(AMP) 값과 오프셋(Offset) 값을 읽는 단계(S311)와, 상기 제어부에 기설정된 범위 이내에 상기 오프셋 값이 있는가를 연산하는 단계(S312) 및, 상기 제어부에 기설정된 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내에 상기 엠프 값이 있는가를 연산하는 단계(S313)를 포함하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 모터의 엔코더 신호의 오차 값을 리사주 파형을 이용해 자동으로 보상함으로써, 엔코더의 세팅 값을 수동으로 입력해야 하는 번거로움이 없고, 에러의 종류에 대한 부분을 정확하게 알 수 있어 모터의 회전속도를 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치에서 A, B상 출력신호를사인(Sin)과 코사인(Cos) 신호로 변환하여 리사주 파형이 만들어진 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리방법의 각 단계를 순차적으로 도시한 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리방법의 각 단계에 따른 판단 로직을 구체적으로 도시한 블럭도.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치에서 A, B상 출력신호를 사인(Sin)과 코사인(Cos) 신호로 변환하여 리사주 파형이 만들어진 상태를 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리방법의 각 단계를 순차적으로 도시한 블럭도, 도 4는 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리방법의 각 단계에 따른 판단 로직을 구체적으로 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치(100)는, 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 AD컨버터(200)와, 변환된 디지털신호와 기설정된 디지털신호 간의 오차 값을 보상하여 재설정하는 제어부(300)를 포함한다.
상기 AD컨버터(200)는, 모터(10)의 엔코더(11)로부터 출력되는 A, B상 출력신호가 원형의 리사주 파형을 만드는 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호로 변환되어 입력된다. 그리고 상기 AD컨버터(200)는, 상기 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호를 디지털신호로 변환시켜 새로운 A, B상 검출신호를 다시 생성한다.
다시 말해, 도 2에서와 같이 최초에 디지털신호로 입력되는 A, B상 출력신호를 리사주 파형을 그리기 위한 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호로 변경시킨다. 이후, 상기 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호를 디지털신호로 변경시켜 A, B상 출력신호와 같은 A, B상 검출신호를 디지털신호로 다시 생성시키는 것이다.
제어부(300)는, 전술한 A, B상 출력신호가 기설정되며, 상기 A, B상 검출신호와 기설정된 A, B상 출력신호를 비교연산한 후, 상기 비교연산 된 오차 값을 보상함으로써, A, B상 검출신호가 A, B상 출력신호의 범위 이내가 되도록 하는 기능을 갖는다.
이를 위해, 상기 제어부(300)는 A, B상 출력신호와 A, B상 검출신호의 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호가 그리는 각각의 리사주 파형을 서로 비교연산하며, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하는 신호처리부(310)와, 상기 신호처리부(310)에 의해 보상된 상기 A, B상 출력신호가 상기 신호처리부(310)에 의해 재설정되는 인터폴레이터(320)를 포함한다.
상기 신호처리부(310)는, 상기 인터폴레이터(320)에 기설정된 A, B상 출력신호의 리사주 파형과, 디지털신호로 다시 변환된 A, B상 검출신호의 리사주 파형을 비교연산하여 오차 값을 산출한다.
즉, 신호처리부(310)는 A, B상 검출신호가 A, B상 출력신호의 범위를 벗어나는 경우, 상기 A, B상 검출신호가 A, B상 출력신호의 범위 이내에 들어오도록 보상하여 인터폴레이터(320)에 재설정하는 기능을 갖는다. 이로써, 모터(10)의 회전 속도는 일정하게 유지될 수 있다.
한편, 상기 AD컨버터(200)는, 입력되는 상기 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호를 증폭시키기 위한 증폭기(400)가 더 포함될 수 있다. 그리고 제어부(300)에는 앰프(Amp) 값과 오프셋(Offset) 값이 기설정될 수 있다.
즉, 상기 제어부(300)에서의 상기 A, B상 검출신호 오차 값 보상은, 상기 제어부(300)에 기설정되는 엠프(Amp) 값과, 오프셋(Offset) 값 범위 이내가 되도록 보상하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제어부(300)의 엠프(Amp) 값 보상은, 오차 값만큼 플러스/마이너스(+/-)하여 제어부(300)의 인터폴레이터(320)에 재설정할 수 있다. 또한, 오프셋(Offset) 값 보상은, 오차 값만큼 곱(×)하여 제어부(300)의 인터폴레이터(320)에 재설정할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리방법의 각 단계를 설명하면 다음과 같다.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 제1단계(S100)는 모터(10)의 구동종료(S110)시 모터(10)의 엔코더(11)로부터 출력되는 A, B상 출력신호를 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호로 변환(S120)시킨다. 여기서, 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호는 원형의 리사주 파형을 그린다.
다음으로, 제2단계(S200)는 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호를 AD컨버터(200)를 통해 디지털신호로 변환시켜 A, B상 검출신호로 생성한다. 즉, A, B상 검출신호를 다시 생성하기 때문에 A, B상 출력신호의 변화된 오차 값을 비교연산할 수 있다.
여기서, 상기 제2단계(S200)의 이전에는, 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호를 증폭기(400)로 증폭시켜 상기 AD컨버터(200)로 입력시키는 단계가 더 포함될 수 있다.
다음으로, 제3단계(S300)는 A, B상 검출신호를 제어부(300)에 기설정된 A, B상 출력신호와 비교연산한다.
즉, 전술한 바와 같이 제어부(300)의 신호처리부(310)는 기설정된 A, B상 출력신호의 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호가 그리는 원형의 리사주 파형과, 변환된 A, B상 검출신호의 사인(Sin)과 코사인(Cos) 아날로그신호가 그리는 원형의 리사주 파형을 비교연산하여 오차 값을 산출한다.
여기서, 상기 제3단계(S300)에서는, 엠프(AMP) 값과 오프셋(Offset) 값을 읽는 단계(S311)와, 제어부(300)에 기설정된 범위 이내에 오프셋(Offset) 값이 있는가를 연산하는 단계(S312) 및, 제어부(300)에 기설정된 범위 이내에 상기 엠프(AMP) 값이 있는가를 연산하는 단계(S313)가 포함될 수 있다.
다음으로, 제4단계(S400)는 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하여 제어부(300)에 재설정한다.
즉, 전술한 바와 같은 신호처리부(310)는 A, B상 검출신호가 A, B상 출력신호의 범위를 벗어나는 경우, 상기 A, B상 검출신호가 A, B상 출력신호의 범위 이내에 들어오도록 보상하여 제어부(300)의 인터폴레이터(320)에 재설정한다.
따라서, 모터(10)의 엔코더(11)로부터 출력되는 신호의 오차 값을 리사주 파형을 이용해 자동으로 보상함으로써, 모터(10)의 엔코더(11)의 세팅 값을 수동으로 입력해야 하는 번거로움이 없고, 모터의 회전속도를 정확하게 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 모터의 엔코더 신호처리장치(100) 및 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
10: 모터 11: 엔코더
100: 신호처리장치 200: AD컨버터
300: 신호처리부 400: 제어부
500:증폭기

Claims (7)

  1. 모터 엔코더로부터 출력되는 A, B상 출력신호가 리사주 파형을 그리기 위한 사인과 코사인 아날로그신호로 입력되며, 상기 사인과 코사인 아날로그신호를 디지털신호로 변환시켜 A, B상 검출신호로 다시 생성하는 AD컨버터; 및
    상기 A, B상 검출신호를 기설정된 상기 A, B상 출력신호를 비교연산하며, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하여 재설정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 엔코더 신호처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 A, B상 출력신호와 상기 A, B상 검출신호의 사인과 코사인 신호가 그리는 각각의 리사주 파형을 비교연산하며, 상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하는 신호처리부; 및
    상기 신호처리부에 의해 보상된 상기 A, B상 출력신호가 재설정되는 인터폴레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 엔코더 신호처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 AD컨버터는, 입력되는 상기 사인과 코사인 신호를 증폭시키기 위한 증폭기를 더 포함하고, 상기 제어부에는, 앰프(Amp) 값과 오프셋(Offset) 값이 기설정되며,
    상기 제어부에서의 상기 A, B상 검출신호 오차 값 보상은, 상기 제어부에 기설정되는 상기 엠프 값과, 상기 오프셋 값 범위 이내가 되도록 보상하는 것을 특징으로 하는 모터의 엔코더 신호처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부의 상기 엠프(Amp) 값 보상은, 오차 값만큼 플러스/마이너스(+/-)하여 상기 제어부에 재설정하고,
    상기 오프셋(Offset) 값 보상은, 오차 값만큼 곱(×)하여 상기 제어부에 재설정하는 것을 특징으로 하는 모터의 엔코더 신호처리장치.
  5. 모터의 구동종료시 엔코더로부터 출력되는 A, B상 출력신호를 사인과 코사인 아날로그신호로 변환시키는 제1단계(S100);
    상기 사인과 코사인 아날로그신호를 AD컨버터를 통해 디지털신호로 변환시켜 A, B상 검출신호를 생성하는 제2단계(S200);
    상기 A, B상 검출신호를 제어부에 기설정된 A, B상 출력신호와 비교연산하는 제3단계(S300); 및
    상기 A, B상 검출신호가 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내로 들어오도록 오차 값을 보상하여 상기 제어부에 재설정하는 제4단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 엔코더 신호처리방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2단계(S200)의 이전에는, 상기 사인과 코사인 아날로그신호를 증폭기로 증폭시켜 상기 AD컨버터로 입력시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 모터의 엔코더 신호처리방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제3단계(S300)에서는, 엠프(AMP) 값과 오프셋(Offset) 값을 읽는 단계(S311);
    상기 제어부에 기설정된 범위 이내에 상기 오프셋 값이 있는가를 연산하는 단계(S312); 및
    상기 제어부에 기설정된 상기 A, B상 출력신호의 범위 이내에 상기 엠프 값이 있는가를 연산하는 단계(S313);를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 엔코더 신호처리방법.
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