KR880002521B1 - 진단용 촬영기의 카우치(couch) 제어용 스텝모터 구동회로 - Google Patents

진단용 촬영기의 카우치(couch) 제어용 스텝모터 구동회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

진단용 촬영기의 카우치(couch) 제어용 스텝모터 구동회로
제1도는 본 발명에 따른 카우치 제어용 스텝모터 구동회로도이다.
제2도는 하프스텝(half step) 동작을 만드는 타이밍도이다.
제3도는 풀 스텝(full step) 동작을 만드는 타이밍도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 스위치부 150 : 인코더(encoder)
200 : 디코더(decoder) 250 : 펄스 발생기
300 : D 플립플롭 350 : 업/다운 카운터
400 : 하프/풀스텝 선택스위치 450 : 멀티플렉서(multiplexer)
500 : 게이트 어레이(gate array) 550 : 트랜지스터 어레이
600 : 스텝모터 S1: 상향스위치
S2: 하향스위치 S3: 전진스위치
S4: 후진스위치 S5: 자동스위치
S6: 리세트스위치 S7: 레이저 구동스위치
S8: 보조스위치 A1: OR 게이트
A2: AND 게이트 A9: NAND 게이트
A10: 배타 OR 게이트 HS : 하프 스텝 스위치
FS : 풀 스펩 스위치 M1, M3, M4, M5, : 고정자
R : 회전자
본 발명은 진단용 촬영기의 카우치(couch) 동작을 제어하는 스텝모터의 구동회로에 관한 것이며, 특히 진단용 촬영기의 하나인 NMR(nuclear magnetic resonance : 핵자기 공명)시스템에 있어서 환자 이동장치로 사용되는 카우치의 동작을 제어하고 시스템에 영향을 주는 노이즈(noise)가 제거되도록 되어 있는 하프스텝/풀스텝 겸용 스텝모터의 구동 회로에 관한 것이다.
카우치의 동작을 제어하는 종래의 스텝모터의 구동 회로에는 일반적으로 하프스텝방식과 풀 스텝 방식의 두가지가 있었다.
하프스텝 방식의 구동회로에 의한 스텝모터는 한 펄스에 대하여 0.9°/360°회전하고, 진동이 작으며, 토오크가 크다는 특징이 있었고, 반면에 풀스텝 방식의 구동회로에 의한 스텝모터는 한 펄스에 대하여 1.8°/360°회전하고, 진동이 크며, 토오크가 작다는 특징이 있었다.
본 발명의 목적은 스텝모터를 구동시키는 상기와 같은 각각의 특징을 지닌 하프스텝 방식의 구동회로나 또는 풀스텝 방식의 구동회로 대신에 스텝모터를 하프스텝 및 풀 스텝 방식을 겸용하여 구동시킬 수 있는 하프스텝/풀스텝 겸용 구동회로를 제공하는 데 있다.
또한 종래의 구동회로는 디코더를 통해서 나온 신호에 노이즈가 실려 있기 때문에 카우치를 이동시키는 전원이 ON 상태가 되어 있을때는 NMR 시스템의 영상장치를 동작시킬 수 없었다.
그 이유는 상기 노이즈 NMR 시스템의 영상에 영향을 주기 때문 이었다.
본 발명의 또 다른 목적은 이와같은 영상에 영향을 주는 노이즈를 제거하고 카우치의 전원을 ON 시킨 상태에서도 NMR 시스템의 영상장치를 동작시킬 수 있는 스텝모터 구동회로를 제공하는데 있다.
본 발명의 구성을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도에 도시된 바와같이 카우치의 동작을 지정하는 스위치들이 배열되어 있는 스위치(100)는 상향스위치(S1), 하향스위치(S2), 전진스위치(S3), 후진스위치(S4), 자동스위치(S5), 리세트 스위치(S6), 레이저 구동스위치(S7) 보조스위치(S8)등으로 구성되어 있으며, 이러한 스위치부(100)에 세개의 출력단자(A)(B)(C)를 통해서 2진 신호를 출력시키는 인코더(150)가 연결되어 있고, 상기 인코더(150)의 출력단자(A)(B)(C)는 신호를 디코딩하는 디코더(200)의 입력단자(A')(B')(C')에 연결되어 잇으며, 상기 디코더(200)의 8개의 출력단자 중 6개는 다른 회로에 연결되게 되어 있어서, 제1도에서는 편의상 상기 디코더(200)의 출력단자(O1)O2)를 통해서 후진신호(BWD) 및 전진신호(FWD)만이 나가도록 연결된 상태로 도시하였다.
이와같은 디코더(200)의 출력단자(O1)(O2)에는 노이즈 방지용 OR 게이트(A1)가 연결되어 있으며, 이 OR 게이트(A1)의 출력단자는 펄스발생기(250)에 연결되어 있고, 펄스 발생기(250)의 출력단자 D플립플롭(300)에 연결되어 있다.
또한 상기 디코더(200)의 출력단자(O1)(O2)와 D 플립플롭(300)의 출력단자(Q)는 각각 AND 게이트(A2)(A3)의 입력단자에 연결되어 있으며, 이러한 AND 게이트(A2)(A3)의 출력단자는 업/다운 카운터(350)의 입력단자(UP)(DOWN)에 연결되어 있고, 이 카운터(350)의 출력단자(O0)(O1)(O2)는 멀티플렉서(450)에 연결되도록 되어 있었다
한편 하프/풀 스텝 선택 스위치부(400)도 상기 멀티플렉서(450)의 입력단자에 연결되어 있으며, 여러개의 입력신호를 받아들인 후 셀렉터 단자(SA)를 통해 들어온 신호에 의해 선택된 신호만을 출력시키는 멀티플렉서(450)의 출력단자(2Y)(3Y)(4Y)는 각각 게이트 에러이(500)의 구성소자에 연결되도록 되어있다.
NAND 게이트(A4)(A7), 인버터(I), AND 게이트(A9), 배타 OR 게이트 (A5)(A6)(A8)(A10) 등으로 구성된 게이트 어레이(500)는 역기 전력을 방지하고 신호를 증폭시키는 TR 어레이(550)에 연결되어 있고, 상기 RT 어레이(550)의 출력단자
Figure kpo00001
Figure kpo00002
Figure kpo00003
Figure kpo00004
는 카우치를 풀 스텝 혹은 하프스텝으로 전진시키거나 후진시키는 역할을 하는 스텝모터(600)의 전기자(M1)(M3)(M4)(M5)에 각각 연결되도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작과정 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 스텝 모터의 동작원리 즉 하프스텝 방식 및 풀 스텝방식 스텝모터의 동작과정을 제1도의 스텝모터(600)를 통해서 설명하기로 한다.
고정자(M1)에 전류가 흐르면 고정자는 N극이 되고, 회전자(R)의 S극은 N극을 마주 보고 있다고 가정하면 이때 전류가 흐르지 않는 극들은 극성이 없는 상태가 된다.
(1) 하프스텝 방식 동작과정
Figure kpo00005
(2) 풀 스텝 방식 동작과정
Figure kpo00006
상기와 같이 전류가 스텝모터(600)의 고정자(M1)에 흐르면 회전자(R)의 위치는 ①에 오게 되고, 상기 하프 스텝방식 동작과정 설명에서 "M1, M4"또는"M1, M5"등으로 표기된 상태는 동시에 전류가 흐를때를 가리키는 것이다.
이와같이 스텝모터(600)를 하프스텝 혹은 풀스텝으로 정, 역전할 수 있는 것이 본 발명에 의한 구동 회로의 한 특징이다.
이제 제1도 및 제2도와 제3도의 타이밍도에 의하여 상기 스텝모터(600)의 동작과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 사용자가 스위칭부(100)를 통해서 전진신호나 또는 후진신호를 입력시키면 이 신호는 인코더(150) 및 디코더(200)를 거쳐 디코더(200)의 두개의 출력단자 (O1)(O2)를 통해서 AND 게이트(A2)(A3)의 일측단의 입력단자에 입력된다.
이와 마찬가지로 상기 디코더(200)의 출력단자 (O1)(O2)에서 나온 신호(FWD)(BWD)는 병렬로 연결된 잡음 방지용 OR 게이트(250)에 인가된다.
진단용 촬영기의 하나인 NMR 시스템은 인체내의 헬륨 원자액의 공명에 의해서 발생하는 신호를 받아서 증폭한후 컴퓨터에 의하여 단층영상으로 재 구성하는 장치이다.
이러한 인체에서 발생하는 신호는 1μ v-100μ v 정도의 신호로써 매우 미약하여 A/D 변환기에 의하여 디지탈 신호로 바꾸려면 신호를 증폭하여 입력시켜야 되는데 인체내에서 발생되는 신호에 노이즈가 섞여 들어가면 양호한 영상을 얻지 못한다.
이와같이 인체에서 발생되는 신호는 안테나(RF코일)로써 받아내는데, 촬영시에 환자 이동장치인 카우치가 이러한 RF 코일에 매우 근접하여 위치하기 때문에 카우치의 전원이 ON 상태에서는 카우치에서 발생되는 노이즈가 인체에서 발생되는 신호에 영향을 준다는 문제점이 있다.
따라서 종래에는 촬영시에 카우치 전원을 반드시 OFF 시켜야만 했는데 본 발명은 상기 한 OR 게이트(A1)를 삽입하여 촬영시에 카우치 전원을 ON 시켜 놓을 수 있게한 특징을 지니고 있다.
먼저 환자를 카우치 위에 눕히고 전진스위치(S3), 후진스위치(S4)등을 이용하여 환부가 RF 코일의 중간에 오도록 스텝모터를 동작시키게 되는데 스텝모터를 동작시키지 않을때에도 OR 게이트(A1)가 없을시에는 제1도의 AND 게이트(A2)(A3)의 입력단자(a)(b)에는 약 500Hz 정도의 클럭이 가해져서 계속적인 노이즈를 발생시키게 된다.
따라서 상기 OR 게이트(A1)는 디코더(200)의 출력단자 (O1)(O2)를 통해 출력신호(FWD)(BWD)중 어느한 신호가 HIGH 상태로 입력되어 지면 그 출력은 HIGH 상태가 되게되고, 결국 펄스 발생기(250)는 인에이블(enable)상태가 되며, 상기 펄스발생기(250)는 펄스를 발생시키게 되고, 이 펄스신호는 D 플립플롭(300)을 거쳐 노이즈가 제거된 상태로 AND 게이트(A2)(A3)의 입력단자(a)(b)로 입력하게 된다.
그리고 전진신호(FWD)와 후진신호(BWD)가 출력되지 않을때는 OR 게이트(A1)의 출력상태가 LOW 상태가 되어 펄스 발생기(250)는 디스에이블(disable) 상태가 되면서 역시 노이즈가 발생되지 않는다.
상기와 같은 과정을 거쳐 AND 게이트(A2)(A3)에서 출력되어 나온 정, 역전신호(CW)(CCW)는 제2도 및 제3도의 파형(CW)(CCW)과 같은 모양을 갖게 된다.
또한 이와같은 파형(CW)(CCW)이 업/다운카운터(350)에 입력되면 업/다운 카운터(350)는 출력단자(Q0)(Q1)(Q2)를 통해서 제2도 및 제3도의 파형(1)(2)(3)과 같은 출력신호가 나오게 된다.
상기 업/다운 카운터(350)에 출력된 파형(1)(2)(3)은 멀티플렉서(450)에 각각 입력되어지고, 이와 동시에 사용자의 선택에 따라 하프/풀스텝 선택 스위치부(400)를 통해서 나온 파형도 상기 멀티플렉서(450)에 입력되게 된다.
먼저 제2도의 파형(4)(5)과 같이 하프스텝 스위치(HS)가 ON 상태, 풀스텝 스위치(FS) 가 OFF 상태가 되면 구동회로는 하프스텝 방식으로 동작하게 된다.
상기 제2도의 파형(4)(5)와 같이 하프스텝 스위치(HS)가 ON 상태이므로 HIGH 상태의 하프스텝 입력이 멀티플렉서(450)에 인가된다.
상기와 같은 과정을 거쳐 멀티플렉서(450)에 출력된 신호는 제2도의 파형(6)(7)(8) 처럼 나타나고, 이러한 각각의 파형은 게이트 어레이(500)의 구성소자인 NAND 게이트(A4)(A7), 인버터(I), 배타 OR 게이트(A5)(A6)에 입력되면 각 게이트를 거쳐 제2도의 파형 (9)(10)(11)(12)(13)이 나오게 되고, 마찬가지로 상기 파형이 배타 OR 게이트(14)(16) 및 AND 게이트(15)를 거치게 되면 파형(14)(15)(16)이 출력되게 된다.
상기 게이트 어레이(500)를 통해서 나온 최종 출력파형(13)(14)(15)(16)은 역기전력을 방지하고 신호를 증폭시키는 RT 어레이(500)로 인가되고 이러한 어레이(550)의 출력단자(
Figure kpo00007
)(
Figure kpo00008
)(
Figure kpo00009
)(
Figure kpo00010
)를 거쳐나온 출력신호는 제2도의 파형(m1)(m3)(m4)(m5)을 갖게 되고 상기 출력신호 파형(m1)(m3)(m4)(m5)은 카우치가 전진, 후진 동작을 하도록 스텝모터(600)의 각 고정자(M1)(M3)(M4)(M5)에 인가된다.
따라서, 스텝모터의 동작원리에서 설명한 바와같이 스텝모터는 하프스텝 방식으로 정회전 및 역회전운동을 하면서 카우치를 전진, 후진시키게 되는 것이다.
이와 마찬가지로 제3도의 파형(4)(5)과 같이 하프/풀 스텝 선택스위치(400)에서 하프스텝 스위치(HS)는 OFF 상태, 풀 스텝 스위치(FS) 는 ON 상태가 되어 멀티플렉서(450)에 신호가 입력되면, 전술했던 하프스텝 방식과 동일한 과정을 거쳐 제3도의 파형을 갖게 되면서 스텝모터(600)는 풀스텝으로 정회전 및 역회전 하면서 카우치를 전진 또는 후진할 수 있게 한다.
이상과 같이 본 발명인 스텝모터 구동 회로는 종래와는 달리 스텝모터를 하프스텝 방식 및 풀스텝방식을 겸용해서 사용할 수 있게 했을뿐만 아니라, 잡음 방지용 게이트를 부착하여 카우치의 전원이 ON 상태일때에 진단용 촬영기를 동작시켜도 영상에 전혀 무리가 가해지지 않는 효과를 지닌 유용하고도 새로운 발명인 것이다.

Claims (2)

  1. 진단용 촬영기의 카우치 제어용 스텝모터 구동회로에 있어서, 카우치를 이동시키거나 레이저를 구동시키는 스위치로 구성된 스위치부(100)와 이 스위치(100)에 인코더(150)가 연결되어 있으며, 상기 인코더(150)에는 디코더(200)가 연결되어 있고, 이러한 디코더(200)의 전진, 후진운동용 신호 출력단자(O1)(O2)에는 노이즈 방지용 OR 게이트(A1)가 연결되어 있으며, 이와같은 노이즈 방지용 OR 게이트(A1)의 출력단자에는 직렬로 연결된 펄스 발생기(250) 및 D 플립플롭(300)이 연결되어 있고, 상기 디코더(200)의 출력단자(O1)(O2) 및 상기 D 플립플롭(300)의 출력단자(Q)는 각각 AND 게이트(A2)(A3)의 입력단자에 연결되어 있으며, 이러한 AND 게이트(A2)(A3)의 출력단자는 업/다운 카운터(350)에 연결되어 있고, 상기 업/다운 카운터(350)의 출력단자(Q0)(Q1)(Q2)와 하프/풀 스텝 선택스위치부(400)는 멀티플렉서(450)에 연결되어 있으며, 상기 멀티플렉서(450)의 출력단자(6)(7)(8)는 각각 NAND 게이트(A4), (A7), 인버터(I), 배타 OR 게이트(A5)(A6)(A8)(A10) 및 AND 게이트(A9) 등으로 구성된 게이트 어레이(500)에 연결되어 게이트 어레이(500)의 최종출력이 하프/풀 스텝 선택스위치부(400)의 선택에 따라 스텝 모터(600)를 하프스텝 및 풀 스텝방식을 겸용하면서 정회전 또는 역회전 시켜서 카우치를 전진 또는 후진 되도록 하여 이동시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한 진단용 촬용기의 카우치 제어용 스텝모터 구동회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디코더(200)의 출력단자(Q1)(Q2)와 펄스 발생기(250) 사이에 OR 게이트(A1)를 연결하여 노이즈 발생을 막고 카우치의 전원이 ON 상태에서도 진단용 촬영기가 동작할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한 진단용 촬영기의 카우치 제어용 스텝 모터 구동회로.
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