KR20160140160A

KR20160140160A - 다중전원 인코더 신호 검출회로

Info

Publication number: KR20160140160A
Application number: KR1020150076423A
Authority: KR
Inventors: 김운기; 김현준
Original assignee: (주)코엘텍; 김현준; 김운기
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-12-07
Also published as: KR101737999B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로는 서로 다른 전압용 인코더로부터 신호명으로 입력전압을 인가받는 입력부와, 상기 인코더가 오픈 콜렉터인 경우 별도로 풀업을 인가하기 위한 풀업부와, 상기 입력전압의 노이즈와 과전압을 차단하기 위한 보호 회로부와, 상기 보호 회로부로부터 공급된 신호를 OP-AMP로 공급하여 출력에 안정된 논리상태를 유지시키는 슈미트 트리거 회로부 및 상기 슈미트 트리거 회로부로부터 공급된 신호를 마이크로프로세서의 입력으로 전달하는 출력부를 포함한다.

Description

다중전원 인코더 신호 검출회로{CIRCUIT FOR ENCODER USING MULTIPLE SUPPLY}

본 발명은 모터의 회전량을 측정하는 인코더의 신호를 검출하는 회로에 대한 것으로, 특히, 인코더가 사용하는 전원에 관계없이 인코더의 신호를 검출하기 위한, 다중전원 인코더 신호 검출회로에 관한 것이다.

로터리 인코더란 회전각을 검출하거나 변위량을 검출하기 위한 광학식 센서로서 검출방식은 업솔루트형(Absolute type)과 인크리먼트형(Increment type)이 있다. 기본적인 원리는 발광소자로부터 조사된 빛은 회전 디스크와 고정 슬리트를 투과하여 수광소자에 도달된다. 회전디스크와 샤프트는 고정되어 회전하므로 수광소자에 조사된 빛의 조도를 변화시킨다. 수광소자는 광의 조도변화에 따른 정현파 신호를 출력한다. 이 정현파를 구형파로 변환하여 출력하는 장치를 로터리 인코더라한다.

한편, 기존 모터의 회전량을 측정하는 인코더는 전압에 따라 검출회로도 전압에 맞춰 제한적으로 사용이 가능하였다. 5V용 인코더 사용 시 인코더에 5V 전원을 공급 후 신호 검출을 위해 신호검출 회로도 5V로 동작이 될 수 있도록 회로를 설계하여 사용하였으며, 24V용 인코더도 마찬가지로 신호검출을 위해 24V 신호검출 회로를 설계하여 사용하였다.

기존 모터에 부착된 인코더의 종류를 미리 확인하기 어려워 전압이 맞지 않을 경우 인코더를 교체하여 사용하거나 제품을 바꾸어 사용할 수밖에 없는 실정이다.

대한민국 공개특허 1999-0032801호 대한민국 등록특허 10-0787078호

따라서 본 발명의 목적은 전술된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 전원을 사용하는 인코더들에 대해 인코더 전압에 관계없이 인코더의 신호를 검출하는 회로를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로는 서로 다른 전압용 인코더로부터 신호명으로 입력전압을 인가받는 입력부와, 상기 인코더가 오픈 콜렉터인 경우 별도로 풀업을 인가하기 위한 풀업부와, 상기 입력전압의 노이즈와 과전압을 차단하기 위한 보호 회로부와, 상기 보호 회로부로부터 공급된 신호를 OP-AMP로 공급하여 출력에 안정된 논리상태를 유지시키는 슈미트 트리거 회로부 및 상기 슈미트 트리거 회로부로부터 공급된 신호를 마이크로프로세서의 입력으로 전달하는 출력부를 포함한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로는 기존 모터에 부착된 인코더의 사용 전압에 관계없이, 서로 다른 전원용 인코더의 신호를 동일하게 검출함으로써, 인코더 및 주변장치를 교체해야하는 불편함을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로의 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로를 나타내는 회로도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 콜렉터의 구조를 도시하는 회로도.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성 요소들에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로를 나타내는 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중전원 인코더 신호 검출회로는 입력부(110), 풀업부(130), 보호 회로부(150), 슈미트 트리거 회로부(170) 및 출력부(190)를 포함하여 구성된다.

입력부(110)는 인코더의 종류에 따라 서로 다른 전압용 인코더로부터 신호명으로 입력전압을 인가받는다. 본 발명의 실시예에서 입력부(110)는 인코더의 종류에 따라 IS0_24V 또는 ISO_5V를 선택하여 인코더 신호 검출회로에 전압을 공급한다.

즉, ISO_5V를 선택하여 0V/5V 전원을 인가받거나 또는 IS0_24V를 선택하여 0V/24V 전원을 인가받는 예를 들지만, 경우에 따라 이와 다른 전원의 인코더를 이용할 수 있음에 한정하지 않는다.

풀업부(130)는 상기 인코더가 오픈 콜렉터(Open collector)인 경우 별도로 풀업을 인가하기 위한 소자이다. 도 3을 참고하면, 오픈 콜렉터 출력방식은 인코더 출력단에 NPN 트랜지스터를 사용하여 트랜지스터의 이미터(Emitter) 단자를 0V와 연결하고, 콜렉터 단자를 +Vcc와 개방(open) 시키고, 콜렉터 단자를 출력단자로 사용하는 출력형태이다. 이 NPN 트랜지스터의 베이스에 High가 입력되면 트랜지스터가 온(on)이 되면서 아웃풋은 Low(0V)가 된다. 반대로 베이스에 Low가 입력되면 트랜지스터는 오프(off)가 되고, 콜렉터는 Low도 아니고, High도 아닌 오픈 상태(또는 하이 임피던스(high impedance)가 된다. 출력에 대해 High상태가 없기 때문에 High상태로 만들기 위해서, 인코더의 출력단과 연결된 인코더 신호 검출회로의 입력단에 풀업 저항(RE1)을 구비한다. 이 풀업 저항(RE1)에 의해 콜렉터가 오픈일 때 High가 될 수 있다.

이러한 오픈 콜렉터 방식은 다양한 전원전압을 사용하고자 하는 경우에 사용이 용이하다.

예를 들어, 인코더가 5V용이고, 인코더 신호 검출회로의 Vcc가 24V인 경우, 오픈 콜렉터의 콜렉터 전압을 5V(High)로 형성하기 위해 24V(Vcc)를 5V로 전압강하 시켜 전원을 공급하기 위해 저항소자(RE1)를 Vcc와 입력노드 사이에 연결할 수 있다.

한편, 저항소자(RE1)를 가변저항으로 구비하여 오픈 콜렉터의 콜렉터 전압을 다양하게 조절하여 출력되도록 할 수 있고, 이에 따라 인코더의 종류에 따라 인코더 신호 검출회로에 공급되는 전원전압을 조절함으로써, 인코더의 종류와 상관없이 인코더 맞춤형 신호 검출회로를 구현할 수 있다.

보호 회로부(150)는 입력전압의 노이즈와 과전압을 차단하는 역할을 한다. 이를 위해 보호 회로부(150)는 소정의 저항(RE8)에 의해 전류제한이 걸려 OP-AMP(UE1A)로 신호를 공급하고, 캐패시터 소자(CE3)를 통해 고주파 노이즈를 감소시키며, 다이오드(DE1)를 통해 구성된 Vin+/- 0.7V의 클림프 회로를 포함하여 구성된다.

슈미트 트리거 회로부(170)는 보호 회로부(150)로부터 공급된 신호를 OP-AMP(UE1A)로 공급하여 출력에 안정된 논리상태를 유지시키는 역할을 한다. 이를 위해 슈미트 트리거 회로부(170)는 OP-AMP 회로(UE1A)를 이용하여, 입력진폭이 소정의 값을 넘으면 급격히 작동하여 일정한 출력을 얻고, 소정의 값 이하가 되면 즉시 복구하는 동작을 수행한다.

출력부(190)는 신호선 A의 동작이 없을 때 OP-AMP(UE1A)의 - 입력이 ISO_VCC가 됩니다. 반면 +입력은 전압분배 원칙에 따라 RE10/(RE4+RE10)*ISO_VCC로 전압이 걸리게 된다. 현재 OP-AMP(UE1A)가 비교기로 사용되고 있기 때문에 OP-AMP(UE1A)의 - 입력이 높아 출력은 0V 가 되어 발광 다이오드(PCE1)가 동작을 한다. 발광 다이오드의 동작으로 인해 포토 커플러의 수신부가 동작하여 QEP1-A는 High 상태에서 Low 상태로 변화되며, 이 신호를 마이크로 프로세서에 공급한다.

한편, 본 명세서와 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 발명된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

110: 입력부 130: 풀업부
150: 보호 회로부 170: 슈미트 트리거 회로부
190: 출력부

Claims

서로 다른 전압용 인코더로부터 신호명으로 입력전압을 인가받는 입력부;
상기 인코더가 오픈 콜렉터인 경우 별도로 풀업을 인가하기 위한 풀업부;
상기 입력전압의 노이즈와 과전압을 차단하기 위한 보호 회로부;
상기 보호 회로부로부터 공급된 신호를 OP-AMP로 공급하여 출력에 안정된 논리상태를 유지시키는 슈미트 트리거 회로부; 및
상기 슈미트 트리거 회로부로부터 공급된 신호를 마이크로프로세서의 입력으로 전달하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중전원 인코더 신호 검출회로.
제1항에 있어서, 상기 입력부는,
상기 인코더의 종류에 따라 0V/5V 전원을 인가받거나 또는 0V/24V 전원을 인가받는 것을 특징으로 하는, 다중전원 인코더 신호 검출회로.
제2항에 있어서, 상기 풀업부는,
Vcc가 24V인 경우, 상기 오픈 콜렉터의 콜렉터 전압을 5V로 형성하기 위한 저항소자로 구성되는 것을 특징으로 하는, 다중전원 인코더 신호 검출회로.
제3항에 있어서, 상기 풀업부의 저항소자는,
가변저항으로 구성되고, 인코더의 전원전압에 따라 상기 가변저항의 저항이 조절되는 것을 특징으로 하는, 다중전원 인코더 신호 검출회로.
제1항에 있어서,
상기 오픈 콜렉터 출력방식은 상기 인코더 출력단에 NPN 트랜지스터를 사용하여 트랜지스터의 이미터(Emitter) 단자를 0V와 연결하고 콜렉터 단자를 +Vcc와 개방(open) 시키고, 콜렉터 단자를 출력단자로 사용하는 것을 특징으로 하는, 다중전원 인코더 신호 검출회로.
제1항에 있어서, 상기 보호 회로부는,
소정의 저항에 의해 전류제한이 걸려 OP-AMP로 신호를 공급하고, 캐패시터 소자를 통해 고주파 노이즈를 감소시키며, 다이오드를 통해 구성된 Vin+/- 0.7V의 클림프 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중전원 인코더 신호 검출회로.
제1항에 있어서, 상기 슈미트 트리거 회로부는,
상기 OP-AMP 회로를 이용하여, 입력진폭이 소정의 값을 넘으면 급격히 작동하여 일정한 출력을 얻고, 소정의 값 이하가 되면 즉시 복구하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는, 다중전원 인코더 신호 검출회로.