KR20120030527A - 검지 디바이스, 및 엘리베이터 또는 에스컬레이터의 제어 장치 - Google Patents

검지 디바이스, 및 엘리베이터 또는 에스컬레이터의 제어 장치 Download PDF

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KR20120030527A
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Abstract

본 발명은 엘리베이터 및 에스컬레이터의 셀프 테스트 기능을 가지는 속도 및 이동 방향 검지 디바이스를 개시한다. 검지 디바이스는 120도의 (전기)각도만큼 시프트한 3개의 펄스를 생성하는 인크리멘탈 인코더를 포함한다. 속도 신호 생성부는 인코더 신호를 수신하고, 그 주파수가 입력 신호의 주파수에 비례하는 펄스 신호를 생성한다. 인코더 셀프 테스트부는 인코더 상태를 모니터하고, 인코더 신호에 기초하여 인코더 에러를 검출하고, 방향 검출부는 인코더 펄스에 기초하여 방향 신호를 생성한다. 속도가 0인 경우에도, 이 검지 디바이스에 의해, 셀프 테스트를 실시하는 것이 가능하다. 내고장성의 속도 및 이동 방향 검지 디바이스는 종래 기술보다도 높은 신뢰성을 제공하고, 높은 안전성 및 보전성 레벨이 요구되는 운동 제어 시스템에 적용할 수 있다.

Description

검지 디바이스{SENSING DEVICE}
본 발명은 포괄적으로 운동 제어 시스템(엘리베이터, 에스컬레이터, 모터 드라이브 등)에 있어서 속도 및 이동 방향 검지에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전자 부품을 이용하는 것에 의해, 셀프 테스트, 에러 모니터링 및 진단 기능을 가지는, 내고장성이고 고신뢰성의 개선된 속도 및 이동 방향 검지 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 종래 기술을 개량한 것이며, 고신뢰성의 속도 및 이동 방향 검지에 비해 비용 효율이 양호한 해결책이다.
운동 제어 시스템(엘리베이터, 에스컬레이터, 모터 드라이브)의 경우, 속도 및 이동 방향 검지는 통상, 도 1에 나타난 바와 같이, 2개의 시프트한(90도의 전기각을 가진) 펄스를 생성하는 인크리멘탈 인코더(incremental encoder; 광, 자기, 유도 등)를 이용하여 실행한다. 펄스의 주파수를 측정함으로써, 엘리베이터칸 또는 에스컬레이터의 회전 속도 및 주행 속도를 조사할 수 있다. 이동 방향은 여러 가지의 수법을 이용하여 검출할 수 있다. 하나의 수법은 (예를 들어) 신호 A의 하강 엣지(falling edge)에 의해 생성되는 사상(事象)에 있어서, 신호 B의 상태를 조사하는 것이다. 신호 B가 논리 1인 경우에, 이동 방향은 시계 회전(CW, 즉 전방)이다. 다른 수법은 각 인코더 상태에, 도 1에 나타나는 10진 상태(3, 1, 0 및 2)를 할당하는 것이다. 미국 특허 제6,127,948호 「Bidirectional synthesis of pseudorandom sequences for arbitrary encoding resolutions」에 개시된 바와 같이, 상태 천이가 도 1에 나타난 바와 같이, 3, 1, 0, 2인 경우에, 이동 방향은 시계 회전(즉, 전방 또는 상방)이다. 상태 천이가 반대인 경우에(도 1을 참조), 이동 방향은 반시계 회전(CCW, 즉 후방 또는 하방)이다.
다른 인코더 상태 사이의 무효인 천이도 도 1에 나타나 있고, 오류 검출을 위해서 이용할 수 있다. 그렇지만 2개의 펄스를 이용하는 인코더에서 주로, 센서 중 1개가 기능하지 않게 되는 경우에는, 이미 이동 방향을 검출할 수 없게 된다고 하는 문제점이 있다(이동 방향을 검출하기 위해서는 2개의 시프트한 신호가 필요하게 되고, 속도를 측정하는 경우에는 1개의 신호가 필요하게 된다). 또한, 현재 상태에 무효 상태가 존재하지 않기 때문에, 현재 상태에 기초한 오류 검출이 불가능하다고 하는 문제점도 있다. 무효 상태 천이만이 존재하고, 이것을 오류 검출을 위해서 이용할 수 있다.
일반적으로, 운동 제어 시스템에 있어서, 특히 엘리베이터 및 에스컬레이터 업계에서 속도 및 이동 방향 검지의 신뢰성은 중요한 과제이다. 또한, 몇몇의 나라에 있어서 엘리베이터에 관련지어진 현행의 규제에 의하면, 전자 과속도 조속기의 이용이 인정되고 있지만, 부과되는 안전성 및 보전성의 레벨에 의해, 국제 특허 제WO 2007123522호 「Rotary encoder with built-in-self test」및 유럽 특허 제EP 1186432호 「Pinter having fault tolerant encoder wheel」에 의해 개시되는, 셀프 테스트, 및 모니터링 기능을 가지는 시스템이 필요하게 된다. 다른 수법은 비교 기능을 가지는 2개 이상의 채널을 가지는 시스템을 이용하는 것이다.
2개의 시프트한 펄스(도 1에 나타냄)를 가지는 인코더를 이용하는 속도 및 이동 방향 검지의 신뢰성은 시스템 장해를 검출하는 비교 기능(부가적인 논리 회로)을 가지는 듀얼 채널 시스템을 검토함으로써 개선할 수 있다. 엘리베이터의 용도로 이용할 수 있는 듀얼 체널 시스템이 미국 특허 제6,170,614호 「Electronic overspeed governor for elevator」에 의해 개시되어 있다. 그러나 이와 같은 시스템에서는 동일한 샤프트 상에 2개의 동일한 인코더를 장착할 필요가 있기 때문에, 시스템의 비용이 현저하게 증대하게 된다. 또한, 인코더의 정확한 위치 맞춤도 확보되어야 한다.
그러므로, 본 발명에 있어서 제안되는 검지 디바이스는 이러한 문제점을 극복하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태 1에 의하면, 속도 및 이동 방향 검지 디바이스는 인코더를 구비하고 있고, 이 인코더는 엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛의 인터페이스인 속도 신호 생성부, 방향 검출부 및 인코더 셀프 테스트부를 위한 신호를 생성한다.
인코더는 120도의 전기각을 이루며 등거리로 배치되는 3개의 센서와, 엘리베이터 모터 샤프트, 조속기 샤프트 또는 조속기 쉬브, 또는 에스컬레이터 모터 샤프트에 기계적으로 접속되는 광학적, 자기적 또는 유도적으로 비대칭인 디스크를 가진다.
그렇지만 인코더에 관련지어진 상태 및 상태 천이가 120도의 (전기)각도만큼 시프트한 3개의 펄스를 이용하는 인코더에 관련지어진 상태 및 상태 천이와 동일하다고 한정하면, 펄스 사이의 시프트는 120도의 (전기)각도와는 다를 수 있다. 120도의 전기각에서 등거리로 배치되는 3개의 센서를 가지는 인코더를 위한 상태 및 상태 천이가 도 6 및 도 7에 나타난다. 속도 신호 생성부가 인코더 신호를 수신하고, 펄스 신호를 생성하며, 그 펄스 신호의 주파수는 입력 신호의 주파수에 동등하다. 방향 검출부는 인코더 펄스에 기초하여 방향 신호를 생성하고, 인코더 셀프 테스트부는 인코더 상태를 모니터하고, 인코더 신호에 기초하여 인코더 에러를 검출한다.
엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛은 속도 신호, 방향 신호, 및 인코더 셀프 테스트 신호를 수신하고, 입력/출력 포트를 통하여 외부와 인터페이스하고, 인코더/센서 장해의 경우에 안전 시스템을 기동할 수 있다.
본 발명의 인코더는 3개의 시프트한 신호에 기초하여 8개의 인코더 상태를 생성하고, 이에 따라 6개의 유효 인코더 상태 및 2개의 무효 인코더 상태가 생성된다. 인코더 셀프 테스트부가 현재의 인코더 상태로부터 무효 상태를 검출하는 경우에는, 엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛에 인코더 에러를 보고한다. 엘리베이터/에스컬레이터의 현재 상태, 및 입력/출력 포트를 통하여 수신한 신호에 기초하여, 제어 유닛은 엘리베이터/에스컬레이터가 운전 휴지 상태로 되는지, 엘리베이터가 다음의 층에 안전하게 이동되거나, 또는 안전 장치가 기동되는지를 판단한다.
셀프 테스트는 현재의 인코더 상태에 기초한 것이며, 이전의 상태를 알 필요가 없기 때문에, 주된 이점은 엘리베이터 또는 에스컬레이터가 이동하기 전에, 속도가 0이어도 인코더 셀프 테스트를 실행할 수 있는 것이다.
또한, 그 인코더는 3개의 시프트한 신호를 준다. 방향을 검출하려면 2개의 시프트한 신호밖에 필요로 하지 않기 때문에, 내고장성의 속도 및 이동 방향 검지가 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태 2에 의하면, 내고장성의 속도 및 이동 방향 검지 디바이스는 120도의 전기각에서 등거리로 배치되는 3개의 센서와, 가동 부품의 샤프트(즉, 엘리베이터 샤프트 또는 에스컬레이터 모터 샤프트, 조속기 샤프트 또는 조속기 쉬브, 모터 드라이브 샤프트 등)에 기계적으로 접속되는, 광학적, 자기적 또는 유도적으로 비대칭인 디스크를 가지는 인코더와, 인코더 상태를 모니터하고, 인코더 신호에 기초하여 인코더 에러를 검출하는 인코더 셀프 테스트부(본 발명의 제1 실시 형태와 완전히 동일한)와, 인코더 신호를 수신하고, 입력 신호에 비례하는 주파수를 가지는 펄스 신호를 생성하는 속도 신호 생성부와, 인코더 입력 신호를 합성하고, 3개의 방향 신호를 생성하는 방향 검출부와, 인코더 신호 장해를 검출하고, 검출 신호를 선택하는(적절한 방향 신호를 선택하는) 신호, 및 주파수 분주기부(分周器部)에 있어서 이용되는 적절한 주파수 분주비를 선택하는 신호를 생성하는 에러 모니터링 및 진단부와, 에러 모니터링 및 진단부에 의해 제공되는 정보에 기초하여, 방향 검출부로부터 수신되는 적절한 방향 신호를 선택하는 방향 신호 선택부와, 속도 신호 생성부로부터의 신호의 주파수를, 에러 모니터링 및 진단부에 의해 지정되는 주파수 분주비로 분주한 후에 속도 신호를 출력하는 주파수 분주기부를 구비한다.
인코더에 관련지어진 상태 및 상태 천이가 120도의 (전기)각도만큼 시프트한 3개의 펄스를 이용하는 인코더에 관련지어진 상태 및 상태 천이와 동일하다고 한정하면, 펄스 사이의 시프트는 120도의 (전기)각도와는 다를 수 있다.
1개의 인코더 신호만이 기능하지 않은 경우에, 검지 디바이스는 마이너 에러를 보고하고, 유효한 방향 및 속도 신호를 준다(1개의 인코더 신호 장해의 경우에는 내고장성이 있다). 2개 이상의 신호가 기능하지 않은 경우에는 메이저 에러가 보고되고, 이 경우에 방향 정보는 이미 유효하지 않고, 2개의 신호가 기능하지 않은 경우에는 속도 정보만이 유효하다.
내고장성을 가지는 검지 디바이스의 주된 이점은 마이너 에러(1개의 인코더 신호의 기능 부전(不全))의 경우에, 유효한 속도 및 방향 정보를 제공하는 것, 및 시스템이 운전 휴지 상태로 되기 전에, 운동 제어 시스템이 그 태스크를 계속 또는 종료할 수 있도록 하는 것(즉, 인코더 장해에 기인하여 운전 휴지 상태로 되기 전에, 엘리베이터 시스템이 안전하게 다음의 층으로 이동하는 것)이다.
본 발명의 상기에서 설명된 특징 및 이점, 및 다른 특징 및 이점은 이하의 상세 설명 및 첨부한 도면으로부터 당업자에 의해 평가 및 이해될 것이다.
본 발명에 의하면 전자 부품을 이용하는 것에 의해, 셀프 테스트, 에러 모니터링 및 진단 기능을 가지는, 내고장성이고 고신뢰성의 개선된 속도 및 이동 방향 검지 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 인코더 상태 및 상태 천이를 나타내는, 2개의 시프트한 펄스를 가지는 인코더에 관련하는 설명도이다.
도 2는 시스템 구성 요소 및 상호 접속을 나타내는, 엘리베이터 및 에스컬레이터에 있어서 적용되는 셀프 테스트 기능을 가지는 속도 및 방향 검지 디바이스의 블록도이다.
도 3은 시리얼 통신 인터페이스(RS232, CAN, 또는 LIN)를 구비한, 셀프 테스트 기능을 갖는 속도 및 방향 검지 디바이스의 블록도이다.
도 4는 시스템 구성 요소 및 상호 접속을 나타내는, 엘리베이터 및 에스컬레이터에 있어서 적용되는 2개의 시프트된 신호를 생성하는, 셀프 테스트 기능을 갖는 속도 및 방향 검지 디바이스의 블록도이다.
도 5는 속도 및 방향 검지 디바이스로부터의 신호를 이용하여 어떻게 2개의 신호가 생성됐는지를 나타낸 논리 진리값 및 신호 설명도이다.
도 6은 120도의 (전기)각도만큼 시프트한 3개의 센서를 가지는 인코더의 유효 상태 및 상태 천이를 나타내는 도면이다.
도 7은 마이너 인코더 에러 및 메이저 인코더 에러의 경우에, 120도의 (전기)각도만큼 시프트한 3개의 센서를 가지는 인코더의 무효 상태 천이를 나타내는 도면이다.
도 8은 인코더 셀프 테스트부의 논리 함수 기술이며, 논리 게이트를 이용하는 실시 형태의 일례를 나타낸다.
도 9는 시스템 구성 요소 및 상호 접속을 나타내는 셀프 테스트, 에러 모니터링 및 진단 기능을 가지는 내고장성의 속도 및 방향 검지 디바이스의 블록도이다.
도 10은 내고장성의 속도 및 방향 검지 디바이스에 관련하는, 속도 신호 생성부, 주파수 분주기부 및 방향 검출부를 나타내는 도면이다.
도 11은 상태 천이의 궤도를 나타내며, 방향 신호 선택에 이용되는 인코더 에러 모니터링 및 진단부 상태 기계 기술을 나타내는 도면이다.
도 12는 주파수 분주비 선택에 이용되는 인코더 에러 모니터링 및 진단부의 상태 기계 기술을 나타내는 도면이다.
2개의 센서를 구비하고, 90도만큼 시프트한 2개의 펄스를 생성하는, 인코더의 주된 상태 및 상태 천이의 일 예시(종래 기술)가 본 발명의 배경 기술에 있어서 설명되어 있고, 도 1에 나타난다.
도 1에서는 각 인코더 상태, 즉 10진 상태(3, 1, 0 및 2)가 할당된다. 그 상태 천이가 도 1에 나타난 바와 같이, 3, 1, 0, 2인 경우에, 이동 방향은 시계 회전(CW), 즉 전방 또는 상방이다. 상태 천이가 반대인 경우에(도 1을 참조), 이동 방향은 반시계 회전(CCW), 즉 후방 또는 하방이다.
도 1에는 여러 가지 상태 사이의 무효인 천이도 나타나 있고, 오류 검출을 위해서 이용할 수 있다(종래 기술). 그렇지만 현재 상태에 무효 상태가 존재하지 않기 때문에, 현재 상태에 기초한 오류 검출이 불가능하다(무효 상태 천이에 기초해서만 가능하다)는 주된 문제점이 있다.
현재의 인코더 상태에 기초한 오류 검출을 용이하게 하기 위해서, 셀프 테스트 기능을 가지는 속도 및 방향 검지 디바이스가 이하에 추가로 상세하게 설명된다.
도 2는 시스템 구성 요소 및 상호 접속을 나타내는, 셀프 테스트 기능을 가지는 속도 및 방향 검지 디바이스의 블록도이다. 120도의 전기각에서 등거리로 배치되는 3개의 센서(11, 12, 및 13)와 디스크(14; 광학적, 자기적 또는 유도적으로 비대칭)를 가지는 인코더(10)가 결합 링크(15)를 통하여, 엘리베이터 모터 샤프트 또는 에스컬레이터 모터 샤프트, 조속기 샤프트 또는 조속기 쉬브(70)에 기계적으로 접속된다. 인코더(10)는 예를 들어, 120도의 전기각만큼 시프트한 3개의 펄스(1, 2 및 3)를 생성하고, 그러한 펄스는 속도 신호 생성부(20), 인코더 셀프 테스트부(30) 및 방향 검출부(40)에 의해 수신된다.
속도 신호 생성부(20)는 펄스 신호(1, 2 및 3)에 기초하여, 속도 신호(21)를 생성한다. 속도를 측정하는데는 1개의 신호로 충분하기 때문에, 속도 신호 생성부(20)는 입력 신호 중 1개(1 또는 2 또는 3)를 통하고, 이 경우에 속도 신호(출력 신호; 21)의 주파수는 입력 신호의 주파수에 동등하다. 속도 신호 생성부(20)의 다른 실현 형태에서는 속도 신호(21)를 생성하기 위해서, 배타적 논리합(XOR)을 이용하여 입력 신호를 합성한다. 즉, 모든 3개의 입력 신호(1, 2 및 3)가 XOR 논리를 이용하여 합성되는 경우에, 속도 신호(21)의 주파수는 입력 신호의 주파수의 3배로 된다. XOR 논리를 이용하여 2개의 신호만이 합성되는 경우에, 속도 신호(21)의 주파수는 입력 신호의 주파수의 2배로 된다.
인코더 셀프 테스트부(30)는 입력 신호(1, 2 및 3)를 수신하고, 인코더 상태를 모니터하여, 인코더 에러를 검출한다. 부(負)의 논리에 따라서 인코더 에러 신호(31)가 생성되고, 즉 인코더 에러가 있는 경우에 이 인코더 에러 신호(31)는 논리 0이고, 인코더 에러가 없는 경우에 논리 1이다.
방향 검출부(40)는 3개의 시프트한 펄스 신호에 기초하여, 그 중 어느 2개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 펄스 신호의 천이 상태에 기초하여 상기 회전체의 이동 방향 신호를 생성할 수 있다(방향을 측정하려면, 2개의 신호로 충분하기 때문). 따라서 방향 검출부(40)는 입력 신호 중 2개의 인코더 입력 신호(예를 들어, 신호(1) 및 신호(2))를 합성하여, 방향 신호(41)를 생성한다.
엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛(50)은 속도 신호(21), 인코더 에러 신호(31) 및 방향 신호(41)를 수신한다. 엘리베이터/에스컬레이터의 현재 상태, 및 입력/출력 포트(52)를 통하여 수신된 신호에 기초하여, 제어 유닛(50)은 엘리베이터/에스컬레이터가 운전 휴지 상태로 되는지, 엘리베이터가 다음의 층에 안전하게 이동되거나, 또는 신호(51)를 통하여 안전 장치(60)를 기동하는지를 판단한다.
입력/출력 포트(52)는 소프트웨어 갱신, 초기화, 가동 상태, 경고 상태, 및 제어 유닛(50)과 외부 디바이스 사이의 모니터링 기능을 용이하게 한다.
도 3을 참조하면, 셀프 테스트 기능을 갖는 속도 및 이동 방향 검지 디바이스는 시리얼 통신 라인(101)을 갖는 통신 인터페이스(100)에 접속되어 있다.
또한 도 4를 참조하면, 신호(81(GEN_A))와 신호(82(GEN_B))로 표시된 2개의 시프트된 신호(즉, 90도의 전기각으로 시프트된) 인코더 신호와, 인코더 에러 신호(31)를 생성하는 셀프 테스트 기능을 갖는 속도 및 이동 방향 검지 디바이스는 엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛(50)에 접속되어 있다.
추가로, 도 5는 신호(81(GEN_A))와 신호(82(GEN_B))의 생성에 관한 설명도 및 논리 진리값표이다. 이들 신호(81, 82)는 인코더 신호인 신호 A, 신호 B, 신호 C(도 5에서는 간단히 A, B, C로 나타냄)에 기초하여 생성된다. 또한 도 5에 있어서 A', B', C'는 A, B, C의 논리 보수(補數)를 나타내고 있다.
인코더 셀프 테스트부를 설명하기 위해서, 먼저 인코더(10)의 유효 상태 및 무효 상태, 및 상태 천이가 이하에서 보다 상세하게 설명되며, 도 6 및 도 7에 나타난다.
도 6을 참조하면, 그 도면은 인코더(10)의 유효 상태 및 상태 천이를 나타낸다. 인코더(10)의 6개 유효 상태가 S1, S2, S3, S4, S5 및 S6으로서 부호화된다. 상태 천이가 S1로부터 S2, 또는 S2로부터 S3 등인 경우에, 이동 방향은 시계 회전(즉, 전방 또는 상방)이다. 한편, 상태 천이가 반대인 경우에(도 6을 참조), 이동 방향은 반시계 회전(즉, 후방 또는 하방)이다.
도 7를 참조하면, 그 도면은 인코더(10)의 무효 상태, 및 무효 상태 천이를 나타낸다. 2개의 무효 상태가 S0(000) 및 S7(111)에 부호화되고, 무효 상태 S0을 향하는 무효 상태 천이가 나타난다(상태 S7을 향하는 동일한 천이도 나타낼 수 있다).
상태 S1로부터 S0으로의 천이, 상태 S3으로부터 S0으로의 천이, 상태 S5로부터 S0으로의 천이는 1개의 신호 장해에 관련지어진다. 상태 S2로부터 S0으로의 천이, 상태 S4로부터 S0으로의 천이, 상태 S6으로부터 S0으로의 천이는 2개 동시의 신호 장해에 관련지어진다.
예시로서 본 발명은 인코더 센서가 pnp 출력을 가지고, 통상은 열려 있는(그 pnp 트랜지스터는 출력을 하이로 전환하는) 것으로 가정한다. 센서 장해, 트랜지스터 장해 또는 전원 장해의 경우에, 그 출력은 로우로 전환되고, 로우인 채로 될 것이다. pnp 출력을 가지고 통상 닫혀 있는 센서, npn 출력을 가지고 통상 열려 있거나, 또는 닫혀 있는 센서의 경우에도 동일한 천이를 정의할 수 있다.
정의된 인코더의 유효 상태 및 무효 상태를 이용하여, 인코더 셀프 테스트부(30)가 이하에 상세하게 설명된다.
도 8을 참조하면, 인코더 셀프 테스트부(30)의 논리 함수가 나타나 있다. 무효 인코더 상태는 인코더 에러로서 보고된다. 인코더 에러 신호(31)는 (즉, 부(負)의 논리를 고려하면), 유효 인코더 상태(인코더 에러 없음)의 경우에 논리 1이며, 무효 인코더 상태(인코더 에러)의 경우에 논리 0이다. 상기의 논리 함수는 논리 게이트 및 회로를 이용하여 실장할 수 있고, 일례가 도 8에 나타나 있다. 또한, 필요하게 된 경우에는, 출력 신호를 D 래치에 격납할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 실시 형태 1은 엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛에 접속되는, 셀프 테스트 기능을 가지는 속도 및 이동 방향 검지 디바이스를 설명한다. 인코더(10)가 120도의 전기각만큼 시프트한 3개의 신호를 생성한다. 이동 방향 검지에는 2개의 신호만이 필요하고, 속도 검지에는 1개의 신호만이 필요하기 때문에, 내고장성의 속도 및 이동 방향 검지 디바이스의 실현이 가능하고, 본 발명의 실시 형태 2에 있어서 상세하게 설명된다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 형태 2, 즉 셀프 테스트, 에러 모니터링 및 진단의 기능을 가지는 내고장성의 속도 및 방향 검지 디바이스의 블록도이며, 시스템 구성 요소 및 상호 접속이 나타나 있다.
본 발명의 실시 형태 2의 구성 요소 및 상호 접속이 이하에 상세하게 설명된다.
본 발명의 실시 형태 1과 동일하게, 인코더(10)는 120도의 전기각만큼 시프트한 펄스 신호(1, 2 및 3)를 생성하고, 그러한 펄스 신호는 속도 신호 생성부(22), 인코더 셀프 테스트부(30; 본 발명의 실시 형태 1과 동일), 방향 검출부(42), 및 에러 모니터링부 및 진단부(80)에 의해 수신된다.
속도 신호 생성부(22)는 XOR 논리에 의해 입력 신호(1, 2 및 3)를 합성하는 것에 의해 출력 신호(23; 신호 F)를 생성한다.
인코더 셀프 테스트부(30)는 본 발명의 실시 형태 1과 완전히 동일하게 하여, 출력 신호(31)를 생성한다.
방향 검출부(42)는 인코더 입력 신호를 쌍으로 하여(즉, 1 및 2, 2 및 3, 3 및 1을) 합성하고, D1, D2, D3에 의해 나타나는 3개의 방향 신호를 생성한다.
에러 모니터링 및 진단부(80)는 인코더부(10)로부터 입력을 수신하고, S(n)에 의해 나타내는 현재의 인코더 상태, 및 S(n-1), S(n-2) 및 S(n-3)에 의해 나타나는 전(과거)의 인코더 상태에 기초하여, P1, P2, P3 및 메이저 에러에 의해 표시되는 출력 신호(81, 82, 83 및 84)를 생성한다.
신호(81(P1)) 및 신호(82(P2))는 방향 신호 선택부(43)를 통하여, 적절한 방향 신호(41)를 선택한다. 신호(83(P3))는 1개의 신호 장해의 경우에 무효 상태 천이를 모니터하고, 신호(84(메이저 에러로 표시됨))는 메이저 인코더 에러(2개 이상의 인코더 신호 장해)를 모니터한다.
방향 신호 선택부(43)는 에러 모니터링 및 진단부(80)에 의해 생성되는 신호(81(P1)) 및 신호(82(P2))의 함수에 의해, 입력 신호(DL D2 또는 D3) 중 1개를 선택(다중화)함으로써, 방향 출력 신호(41)를 생성한다.
주파수 분주기부(24)는 속도 신호 생성부(22)로부터 입력 신호(23)를 수신하고, 인코더 에러 상태에 따라, 일정한 계수로 입력 신호의 주파수를 분주한다. 일정한 분주비는 신호(83(P3) 및 84(메이저 에러))에 의해 규정된다. 인코더 에러가 없는(신호 장해가 없는) 경우에는, 입력 신호의 주파수를 3분주한다. 마이너 인코더 에러가 생긴(1개의 신호가 기능하지 않은) 경우에, 입력 신호의 주파수는 2분주된다. 메이저 인코더 에러가 생긴(2개 이상의 신호가 기능하지 않은) 경우에, 입력 신호의 주파수는 변경되지 않은 그대로이다.
발명의 실시 형태 2에 의한 신호(33; 마이너 에러)는 정적 에러 모니터링(인코더 셀프 테스트부(30)) 및 동적 에러 모니터링(에러 모니터링 및 진단부(80))을 합성하는, 신호(31)와 신호(83(P3)) 사이의 논리 AND 합성으로서 연산부(32)에 의해 생성된다. 정적 에러 모니터링은 인코더의 현재 상태에 관련지어지고, 동적 에러 모니터링은 인코더 상태 천이에 관련지어진다.
속도 신호 생성부(22), 방향 검출부(42) 및 주파수 분주기부(23)는 이하에 보다 상세하게 설명된다.
도 10을 참조하면, 속도 신호 생성부(22)를 나타내는 도면이며, 출력 신호(23)가 입력 신호(1, 2 및 3)의 XOR 합성으로서 생성된다. 출력 신호(23)는 주파수 분주기부(24)에 의해 수신되고, 주파수 분주기부(24)는 신호(83(P3)) 및 신호(84(메이저 에러))에 의해 선택된 주파수 분주비 1, 2 또는 3으로 주파수를 분주하고, 이에 따라 출력 속도 신호(21)를 생성한다. 방향 검출부(42)는 2개의 시프트한 펄스를 가지는 인코더의 경우와 같이, L1에 의해 나타내는 기존의 방향 검출 논리를 이용하여, 인코더 입력 신호를 쌍으로 해서 (즉, 1 및 2, 2 및 3, 3 및 1을) 합성하고, D1, D2, D3에 의해 나타내는 2개의 방향 신호를 생성한다.
인코더 에러 모니터링 및 진단은 에러 모니터링 및 진단부(80)에 있어서 행해져 방향 신호 선택을 위한 출력 신호(81(P1) 및 82(P2))가 이하에 상세하게 설명되는 상태 기계에 따라서 생성된다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 방향 신호 선택에 이용되는, 인코더 에러 모니터링 및 진단부(80)의 상태 기계 기술(description)을 나타내는 도면이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 현재의 인코더 상태 천이 및 전(前)의(과거 2회분의) 인코더 상태 천이에 기초하여, 어느 인코더 신호가 기능하고 있지 않는지를 검출할 수 있다. 인코더 신호 상태(장해 없음 또는 장해 있음)는 도 11에 따라서 방향 신호를 선택하기 위해서 이용되는 출력 신호(81(P1) 및 82(P2))에 부호화되고, 방향 신호 선택부(43)를 위한 선택 신호를 나타낸다. 이 도 11의 상태 천이표에 있어서는 마이너 에러(1개의 인코더 신호가 기능하지 않음)에 관련지어진 (것이 있는지의 여부를 판단하기 위한) 유효 천이 및 무효 천이가 나타난다. 방향 검출을 위해서는 적어도 2개의 유효 인코더 신호가 필요하게 되기 때문에, 메이저 에러(2개 이상의 신호가 기능하지 않음)의 경우에, 방향 검출은 이미 불가능하다.
주파수 분주비는 신호(83(P3)) 및 신호(84(메이저 에러))에 의해 지정되고, 에러 모니터링 및 진단부(80)의 출력 신호를 나타낸다. 에러가 없는 경우, 주파수 분주비는 3이어야 하고, 마이너 에러의 경우에는(1개의 인코더 신호가 기능하지 않음) 2이어야 하고, 메이저 에러의 경우에는(2개 이상의 인코더 신호가 기능하지 않음) 1이어야 한다. 에러 검출 및 진단, 및 신호(83(P3)) 및 신호(84(메이저 에러))의 생성은 상태 기계 기술을 이용하여 이하에 상세하게 설명된다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 2에 의한, 주파수 분주비 선택에 이용되는, 인코더 에러 모니터링 및 진단부(80)의 상태 기계 기술을 나타내는 도면이다. 현재의 인코더 상태 천이 및 이전의(과거 3회분의) 인코더 상태 천이(상태 천이표에 나타남)를 이용하여, 인코더 신호 장해가 검출된다. 1개의 인코더 신호 장해는 출력 신호(83(P3))에 의해 모니터되고, 2개의 인코더 신호 장해는 신호(84(메이저 에러))에 의해 모니터 된다. 속도 신호 생성부(22)에 따라서 인코더 신호 장해가 없는 경우에, 출력 신호(23)의 주파수는 입력 신호의 주파수의 3배로 된다(신호(1, 2 및 3)는 동일한 주파수를 가짐). 1개의 인코더 신호가 기능하지 않게 되는 경우에, 출력 신호(23)의 주파수는 입력 신호의 주파수의 2배로 된다. 2개의 인코더 신호가 기능하지 않게 되는 경우에, 출력 신호(23)의 주파수는 입력 신호의 주파수에 동등하게 된다.
그러므로, 신호(83(P3)) 및 신호(84(메이저 에러))에 의해 선택되는 주파수 분주비(즉, 도 12의 상태 천이표의 분주 팩터)는 에러가 없는 경우에 3이며, 마이너 에러(1개의 신호가 기능하지 않음)의 경우에 2이며, 메이저 에러(2개의 신호가 기능하지 않음)의 경우에 1이어야 한다.
내고장성의 속도 및 이동 방향 검지 디바이스에 의해 생성되는 출력 신호(21(속도), 41(방향), 33(마이너 에러) 및 84(메이저 에러))를 운동 제어 유닛에 송신할 수 있다.
본 발명의 실시 형태 1은 엘리베이터 및 에스컬레이터의 셀프 테스트 기능을 가지는 속도, 및 이동 방향 검지 디바이스를 개시한다. 검지 디바이스는 120도의 (전기)각도만큼 시프트한 3개의 펄스를 생성하는 인크리멘탈 인코더를 포함한다. 그렇지만 인코더에 관련지어진 상태 및 상태 천이가 120도의 (전기)각도만큼 시프트한 3개의 펄스를 가지는 인코더에 관련지어진 상태 및 상태 천이와 동일하다고 한정하면, 펄스 사이의 시프트는 120도의 (전기)각도와는 다를 수 있다.
인코더는 모터 샤프트, 조속기 샤프트 또는 조속기 쉬브에 접속되어 있다.
인코더 셀프 테스트부는 인코더 상태를 모니터하고, 인코더 신호에 기초하여 인코더 에러를 검출한다. 속도 신호 생성부는 인코더 신호를 수신하고, 그 주파수가 입력 신호의 주파수에 비례하는 펄스 신호를 생성한다. 방향 검출부는 인코더 펄스에 기초하여 방향 신호를 생성한다.
속도 신호, 인코더 셀프 테스트 신호 및 방향 신호는 엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛에 송신된다.
또한, 2개의 인코더 펄스(90도의 전기각으로 시프트된 2개의 펄스 신호를 갖는 인크리멘탈 인코더 참조), 및 인코더의 자기 진단 에러 신호를 생성할 수 있고, 이 신호는 엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛에 전해진다.
속도가 0인 경우에도, 이 검지 디바이스에 의해, 셀프 테스트를 실시할 수 있게 된다. 즉, 엘리베이터 또는 에스컬레이터가 이동하기 전에, 인코더 에러(장해)를 검출할 수 있고, 이것은 종래 기술과 비해 이점으로 된다.
본 발명의 실시 형태 2는 속도 및 이동 방향을 검지하는 셀프 테스트, 모니터링 및 진단 기능을 가지는 내고장성 인코더를 개시한다. 마이너 인코더 에러의 경우(1개의 인코더 신호가 기능하지 않은 경우)에 있어서, 검지 디바이스는 정확한 속도 및 이동 방향 정보를 제공한다. 또, 메이저 인코더 에러의 경우(2개 이상의 인코더 신호가 기능하지 않은 경우)에 있어서, 검지 디바이스는 메이저 에러를 보고하고, 2개의 인코더 신호가 기능하지 않은 경우에 있어서, 정확한 속도 정보를 제공할 수 있다.
내고장성의 속도 및 이동 방향 검지 디바이스는 종래 기술보다 높은 신뢰성을 제공하고 있고, 높은 안전성 및 보전성 레벨이 요구되는 운동 제어 시스템에 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 1에 의하면, 180도의 전기각마다 온/오프를 반복하는 펄스 신호를, 120도의 전기각만큼 시프트한 3종의 펄스 신호로서 출력하는 인코더를 구비하고 있다. 이에 의해, 3개의 시프트한 펄스 신호에 기초하여, 8개의 인코더 상태를 생성할 수 있다. 또한, 이 8개의 인코더 상태는 6개의 유효 인코더 상태 및 2개의 무효 인코더 상태로 구별할 수 있다(도 6, 도 7 참조).
따라서 인코더 셀프 테스트부(30; 정적 에러 진단부에 상당)는 3개의 시프트한 펄스 신호에 기초하여, 2개의 무효 인코더 상태(도 7에 있어서 S0, S7의 상태에 상당)가 발생하는 것을 감시함으로써, 인코더 에러 상태를 정적으로 검출할 수 있다(도 7, 도 8 참조).
또, 속도 신호 생성부(20)는 3개의 시프트한 펄스 신호에 기초하여, 그 중 중 어느 1개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 펄스 신호의 주파수에 비례하는 펄스 신호를 속도 신호로서 생성할 수 있다(도 6 참조).
또, 방향 검출부(40)는 3개의 시프트한 펄스 신호에 기초하여, 그 중 어느 2개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 펄스 신호의 천이 상태에 기초하여 상기 회전체의 이동 방향 신호를 생성할 수 있다(도 6 참조).
또, 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 2에 의하면, 3개의 시프트한 펄스 신호에 기초하여, 3개 펄스 신호의 현재 상태, 및 현재 상태에 도달할 때까지의 소정의 천이 상태를 모니터링하는 것에 의해, 3개의 펄스 신호 중에서 상태가 천이되지 않은 펄스 신호를 특정할 수 있다(도 11, 도 12 참조).
따라서 에러 모니터링부 및 진단부(80; 동적 에러 진단부에 상당)는 현재 및 과거 3회분의 데이터에 기초하여, 3개 펄스 신호의 천이 상태를 모니터링하는 것에 의해, 제2 인코더 에러 상태를 동적으로 검출할 수 있다(도 9, 도 11, 도 12 참조). 또, 3개의 펄스 신호 중에서, 어느 신호에서 에러가 발생하고 있는지를 특정할 수 있다. 또한, 2개 이상의 펄스 신호로 이상(異常)이 발생하고 있는 메이저 인코더 에러 신호와 1개의 펄스 신호만으로 이상이 발생하고 있는 마이너 인코더 에러 신호를 구별하여 출력할 수 있다(도 12 참조).
또, 연산부(32)는 인코더 셀프 테스트부(30; 정적 에러 진단부에 상당함)에 의한 에러 검출 결과와, 에러 모니터링부 및 진단부(80; 동적 에러 진단부에 상당함)에 의한 에러 검출 결과의 논리 AND 합성을 취하는 것에 의해, 마이너 인코더 에러를 출력할 수 있다(도 9 참조).
또, 속도 신호 생성부(22) 및 주파수 분주기부(24)는 에러 모니터링부 및 진단부(80)에 의한 메이저 인코더 에러 신호 및 마이너 인코더 에러 신호를 포함하는 인코더 에러 상태의 검출 결과에 기초하여, 3개의 펄스 신호 중에서, 정상적으로 동작하고 있는 1개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 펄스 신호의 주파수에 비례하는 펄스 신호를 속도 신호로서 생성할 수 있다(도 9, 도 12 참조).
또, 속도 신호 생성부(22)는 3개 펄스 신호의 배타적 논리합을 합성 신호로서 구할 수 있다(도 10 참조). 그리고 주파수 분주기부(24)는 에러 모니터링부 및 진단부(80)에 의한 인코더 에러 상태의 검출 결과에 기초하여, 이하 3개 방법의 방법에 의해 속도 신호를 생성할 수 있다(도 10, 도 12 참조).
(1) 인코더 에러 상태 신호를 수신하지 않은 경우에는, 합성 신호의 주파수를 3분주하여 속도 신호를 생성한다.
(2) 마이너 인코더 에러 신호를 수신한 경우에는, 합성 신호의 주파수를 2분주하여 속도 신호를 생성한다.
(3) 메이저 인코더 에러 신호를 수신한 경우에는, 합성 신호의 주파수인 채로 분주하지 않고 속도 신호를 생성한다.
또, 방향 검출부(42)는 3개의 시프트한 펄스 신호에 기초하여, 3개 종류의 한 쌍의 신호를 생성할 수 있다(도 10 참조). 또한, 방향 신호 선택부(43)는 에러 모니터링부 및 진단부(80)에 의한 마이너 인코더 에러 신호를 포함하는 인코더 에러 상태의 검출 결과에 기초하여, 3개 종류의 한 쌍의 신호 중에서, 정상적으로 동작하고 있는 2개의 펄스 신호로 이루어진 한 쌍의 신호를 선택하고, 이동 방향 신호를 생성할 수 있다(도 9, 도 11 참조).
또한, 3개의 시프트한 펄스 신호의, 각 펄스 신호 사이의 시프트는 반드시 120도의 전기각일 필요는 없다. 상술한 방법에 의해, 정적인 에러 검출, 동적인 에러 검출, 속도 신호 검출, 및 이동 방향 검출을 행할 수 있으면, 120도 이외의 전기각으로 시프트하고 있어서도 상관없다.
10 인코더
11, 12, 13 센서
14 디스크
15 결합 링크
20 속도 신호 생성부
30 인코더 셀프 테스트부
40 방향 검출부
50 엘리베이터 또는 에스컬레이터 제어 유닛
52 입력/출력 포트
60 안전 장치
70 조속기 샤프트 또는 조속기 쉬브

Claims (9)

  1. 회전체에 장착된 센서로부터의 펄스 출력 신호에 기초하여, 상기 회전체의 속도, 상기 회전체의 이동 방향, 및 상기 펄스 출력 신호의 이상(異常) 상태의 각 검출을 행하는 검지 디바이스로서,
    상기 회전체에 장착된 상기 센서이며, 180도의 전기각마다 온/오프를 반복하는 펄스 신호를, 약 120도의 전기각만큼 시프트한 3종의 펄스 신호로서 출력하는 인코더와,
    상기 3종의 펄스 신호를 수신하고, 수신한 상기 3종의 펄스 신호 중 어느 1개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 상기 1개 펄스 신호의 주파수에 비례하는 펄스 신호를 상기 회전체의 속도 신호로서 생성하는 속도 신호 생성부와,
    상기 3종의 펄스 신호를 수신하고, 수신한 상기 3종의 펄스 신호 중 어느 2개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 상기 2개 펄스 신호의 천이 상태에 기초하여 상기 회전체의 이동 방향 신호를 생성하는 방향 검출부와,
    상기 3종의 펄스 신호를 수신하고, 수신한 상기 3종의 펄스 신호 상태를 모니터링하고, 상기 3종의 펄스 신호의 모두가 온 상태, 또는 모두가 오프 상태인 것을 검출한 경우에는, 어느 1개의 펄스 신호 상태가 천이되지 않은 에러 상태가 발생하고 있다고 판단하고, 인코더 에러 상태 신호를 생성하는 정적 에러 진단부를 구비하는 검지 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 3종의 펄스 신호를 수신하고, 수신한 상기 3종의 펄스 신호의 현재 상태, 및 상기 현재 상태에 도달할 때까지 소정의 천이 상태를 모니터링하는 것에 의해, 상기 3종의 펄스 신호 중에서 상태가 천이되지 않은 펄스 신호를 특정하여, 제2 인코더 에러 상태 신호를 생성하는 동적 에러 진단부를 추가로 구비하는 검지 디바이스.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 동적 에러 진단부는 상기 3종의 펄스 신호 중에서 특정의 2개 펄스 신호, 또는 3종 모든 펄스 신호 상태가 천이되지 않은 상태를 검출한 경우에는, 상기 제2 인코더 에러 상태 신호로서, 메이저 인코더 에러 신호를 출력하고, 상기 3종의 펄스 신호 중에서 특정의 1개 펄스 신호 상태가 천이되지 않은 상태를 검출한 경우에는, 상기 제2 인코더 에러 상태 신호로서 마이너 인코더 에러 신호를 출력하는 검지 디바이스.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 속도 신호 생성부는 상기 동적 에러 진단부에 의한 판정 결과로서 상기 메이저 인코더 에러 신호 또는 상기 마이너 인코더 에러 신호를 수신한 경우에는, 상기 메이저 인코더 에러 신호 또는 상기 마이너 인코더 에러 신호에 기초하여, 상기 3종의 펄스 신호 중에서, 정상적으로 동작하고 있는 1개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 상기 1개 펄스 신호의 주파수에 비례하는 펄스 신호를 상기 속도 신호로서 생성하는 검지 디바이스.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 속도 신호 생성부는 수신한 상기 3종의 펄스 신호 중 어느 1개의 펄스 신호를 선택하는 대신에, 상기 3종의 펄스 신호의 배타적 논리합을 합성 신호로서 구하고, 상기 동적 에러 진단부에 의한 판정 결과에 기초하여, 상기 인코더 에러 상태 신호를 수신하지 않은 경우에는, 상기 합성 신호의 주파수를 3분주(分周)하여 상기 속도 신호를 생성하고, 상기 마이너 인코더 에러 신호를 수신한 경우에는, 상기 합성 신호의 주파수를 2분주하여 상기 속도 신호를 생성하고, 상기 메이저 인코더 에러 신호를 수신한 경우에는, 상기 합성 신호의 주파수인 채로 분주하지 않고 상기 속도 신호를 생성하는 검지 디바이스.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 방향 검출부는 상기 동적 에러 진단부에 의한 판정 결과로서 상기 마이너 인코더 에러 신호를 수신한 경우에는, 상기 마이너 인코더 에러 신호에 기초하여, 상기 3종의 펄스 신호 중에서, 정상적으로 동작하고 있는 2개의 펄스 신호를 선택하고, 선택한 상기 2개 펄스 신호의 천이 상태에 기초하여 상기 이동 방향 신호를 생성하는 검지 디바이스.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 속도 신호 생성부에서 생성된 상기 속도 신호, 상기 방향 검출부에서 생성된 상기 이동 방향 신호, 및 상기 정적 에러 진단부에서 생성된 상기 인코더 에러 상태 신호를 수신하고, 시리얼 신호로서 송신하는 시리얼 인터페이스를 추가로 구비하는 검지 디바이스.
  8. 회전체에 장착된 센서로부터의 펄스 출력 신호에 기초하여, 상기 회전체의 속도, 상기 회전체의 이동 방향, 및 상기 펄스 출력 신호의 이상 상태의 각 검출을 행하는 검지 디바이스로서,
    상기 회전체에 장착된 상기 센서이며, 180도의 전기각마다 온/오프를 반복하는 펄스 신호를, 약 120도의 전기각만큼 시프트한 3종의 펄스 신호로서 출력하는 인코더와,
    상기 3종의 펄스 신호를 수신하고, 수신한 상기 3종의 펄스 신호에 대하여 미리 규정된 진리값표에 기초하여, 상기 3종의 펄스 신호로부터, 속도 및 이동 방향의 정보를 나타내는 2개의 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부와,
    상기 3종의 펄스 신호를 수신하고, 수신한 상기 3종의 펄스 신호 상태를 모니터링하고, 상기 3종의 펄스 신호의 모두가 온 상태, 또는 모두가 오프 상태인 것을 검출한 경우에는, 어느 1개의 펄스 신호 상태가 천이되지 않은 에러 상태가 발생하고 있다고 판단하고, 인코더 에러 상태 신호를 생성하는 정적 에러 진단부를 구비하는 검지 디바이스.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 검지 디바이스와,
    상기 검지 디바이스로부터, 상기 속도 신호, 상기 이동 방향 신호, 및 상기 인코더 에러 상태 신호를 수신하고, 수신 결과에 기초하여 엘리베이터 또는 에스컬레이터의 제어를 행하는 제어 유닛을 구비한 엘리베이터 또는 에스컬레이터의 제어 장치.
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