KR890007454Y1 - 교류서보 모터의 위상검파 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

교류서보 모터의 위상검파 회로

제1도는 종래의 위상검파 회로도.

제2도는 본 고안에 따른 블럭도.

제3도는 본 고안에 따른 제2도의 구체회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기준클럭 발생회로 20,60 : 제1,2동기 미분회로

30 : 주파수체배 및 상승에지검출회로 40 : 리드/랙 판별회로

50 : 익스클루시브 오아회로 70 : 래치 인에이블신호 발생회로

80 : 카운터 클리어신호 발생회로 90 : 카운터 클럭신호 발생회로

110 : 카운터회로 100 : 래치회로

120 : 분주회로

본 고안은 위상검파 회로에 관한 것으로서, 특히 교류서보모터의 레졸바(RESOLVER)로부터 레졸바 여자신호와 출력신호로부터 양신호의 앞섬(LEAD)과 뒤짐(LAG)을 검출한 후 위상 간격(INTERVAL)을 카운팅하여 정확한 위상을 검출할 수 있는 위상검파 회로에 관한 것이다.

일반적으로 위상검파기(PHASE DETECTOR)는 입력되는 두 신호의 위상을 비교하여 위상차에 비례한 전압을 제1도와 같이 얻어낸다.

위상검파 방식은 양신호의 제로크로싱점을 검출기에 의해 배타적으로 변환한 다음 논리화하여 위상을 검출하는 검출방식(IA)과 , 양신호의 리드와 랙(LEAD.LAG)만을 판별하는 디플립플롭에 의한 방식(IB)과, 두 입력을 멀티플라이어(MULTIPLER)하는 방식(IC)이 있다.

상기 방식에서 위상차를 검출한 후 위상차에 비례하는 직류전압을 구하기 위해서는 저역통과필터(LOW PASS FILTER)를 필수적으로 사용하여 왔었다. 이에 따라 로우패스 필터에 의한 시간 지연이 발생하여 교류서보모터에 최대 토오크를 발생할 수 없는 단점과, 교류서보모터에서 회전각(0<Q<360°)은 항상 교류서보모터의 상대 위치에 있으므로 에러가 계속 누적되는 결점이 있으며, 보상회로를 복잡하게 구성하여 누적에러 및 지연을 보상해줘야 하는 문제점이 있다.

따라서 본 고안의 목적은 교류서보모터의 측에 레졸바를 설치한 후 여자신호와 레졸바 출력신호로부터 위상차에 해당하는 간격을 카운팅하여 정확한 위상을 검출할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 정확한 위상차에러 누적을 없애고 최대의 토로크를 발생할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

이하 본 발명의 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 고안에 따른 블럭도로서, 시스템의 각부에 동기클럭을 공급하는 기준클럭 발생회로(10)와, 레졸바 출력신호(WT+Q)를 2분주하는 분주회로(120)와, 레졸바(도시하지 않음) 회전축의 회전각도를 측정하기 위해서 레졸바 여자신호(WT)를 입력하여 기준 클럭신호 발생회로(10)의 신호에 동기시켜 일정폭의 펄스신호로 입력 여자신호(WT)의 변환분만을 샘플링하는 제1동기 미분회로(20)와, 상기 제1동기 미분회로(20)의 출력을 2분주(WT/2)하여 상승(RISING)에지를 검출하는 주파수 채배 및 상승에지(EDGE) 검출회로(30)와, 상기 주파수 채배 및 상승에지 검출회로(30)의 출력으로부터 여자신호(WT)와 상기 분주회로(120)의 출력신호()중 어느 신호 위상이 앞선 것인가를 판별하는 리이드/랙 판별회로(40)의 출력과 레졸바 2분주 출력신호()의 위상차(Q)의 간격을 출력하는 익스클루시브 오아회로(50)와, 상기 위상차의 간격(INTERVAL)을 카운트하는 카운터회로(110)와, 상기 카운터회로(110)의 출력을 래치하는 래치회로(100)와, 상기 기준클럭 발생회로(10)의 출력동기신호에 따라 상기 익스클루시브 오아회로(50)의 간격 검출신호의 변화분을 샘플링하는 제2동기 미분회로(60)와, 상기 기준클럭 발생회로(10)의 출력과 상기 제2동기 미분회로(60)의 출력에 의해 상기 래치회로(100)에 인에이블신호를 발생하는 래치 인에이블신호 발생회로(70)와, 상기 기준클럭 발생회로(10)의 출력과 산기 제2동기 미분회로(60)의 출력에 의해 상기 카운터회로(110)의 클럭을 발생하는 카운터 클럭신호 발생회로(90)와, 상기 카운터회로(110)의 클리어 신호를 발생하는 클리어 발생회로(80)로 구성된다.

따라서 상기 구성에 따라 본 고안의 실시예를 기술하면, 기준클럭 발생회로(10)은 소정신호(4,096ZMHZ)를 입력하여 분주한 후 제1,2동기 미분회로(20,60)에 클럭으로 공급하고 방형파의 레졸바 출력신호(WT+Q)가 분주회로(120)로 입력된다.

이때 상기 제1동기 미분회로(20)에서 기준클럭에 동기시켜 여자신호(WT)의 변환에 따라 일정폭의 펄스를 얻어낸다.

즉 기준클럭 발생회로(10)의 클럭에 동기시켜 여자신호(WT)의 변화분만을 샘플링한다.

상기 샘플링 신호를 주파수 채배 및 상승에지 검출회로(30)는 샘플리한 여자신호를 2분주()하고 , 2분주()신호의 상승에지를 검출하여 리이드/랙 판별회로(40)로 입력된다. 리이드/랙 판별회로(40)에서는 상기 여자신호()와 레졸바 출력() 신호의 위상의 리이드(LEAD)와 랙(LAG)을 판단하여 익스클루 오아회로(50)에서 위상차(Q)의 간격을 출력한다. 상기 위상차의 간격을 제2동기 미분회로(60)로 입력하면 기준클럭 발생회로(10)의 동기신호에 따라 위상차의 간격변화분을 샘플링시켜 래치 인에이블 발생회로(70)와, 카운터클럭 및 클리어신호 발생회로(80,90)로 입력하면 상기 기준클럭 발생회로(10)의 출력신호에 의해 래치회로(100)를 인에이블시키고 카운터회로(110)에 클럭 및 클리어 신호를 인가하면 카운터(110)로 입력되는 클럭에 의해 결정된 위상차의 간격만큼 카운트하여 래치회로(100)로 전송(LOAD)된다. 상기 래치회로(100)의 출력이 3위상 롬테이블과 위상제어기(도시하지 않았음)로 입력하여 위상검출에 따른 위상제어 및 교류서보모터에 공급할 전류를 결정한다.

제3도는 본 발명에 따른 제2도의 구체회로도로서, U₁-U₂, U₇, U₁₀, U₁₉-U₂₀, U₁₄는 디플립플롭, U₁₃, U₁₂-U₁₆는 카운터, U₁₉, U₈, U₂₁, U₂₃, U₂₅는 낸드케이트, U₄-U₆, U₉, U₁₃-U₁₆, U₂₄, U₂₆-U₂₇는 인버터, U₁₁, U₁₂는 익스클루시브 오아게이트, U₁₇, U₁₈, U₂₂, U₂₅는 노아게이트, U₂₉-U₃₁는 래치이며 디플립플롭(U₁, U₂), 낸드게이트 (U₃),인버터((U₄)로 구성횐 부분이 제1동기 미분회로(20)에 대응하고, 디플립플롭(U₁₄), 인버터(U₁₅, U₁₆), 노아게이트(U₁₇, U₁₈)로 구성된 부분이 기준 클럭발생회로(10)에 대응하며, 인버터(U₅-U₆, U₉), 디플립플롭(U₇, U₁₀), 낸드게이트(U₈)로 구성된 부분이 주파수 채배 및 상승에지 검출회로(30)에 대응하고, 익스클루시브 오아게이트(U₁₁)가 리드/랙 판별회로에 대응하며, 익스클루시브 오아게이트(U₁₂)는 익스클루시브 오아회로(50)이고, 카운터(U₁₃)는 분주회로(120) 대응하며, 디플립플롭(U₁₉-U₂₀)은 제2동기 미분회로(60)에 대응하고, 인버터(U₂₄, U₂₆-U₂₇), 낸드게이트(U₂₃, U₂₈), 노아게이트(U₂₅)로 구성된 부분은 카운터 클럭 및 클리어신호 발생회로(80)에 대응하며, 낸드게이트(U₂₁), 노아게이트(U₂₂)로 구성된 부분은 래치 인에이블신호 발생회로(70)에 대응하고, 카운터(U₃₂-U₃₄)로 구성된 부분이 카운터회로(110)에 대응하며, 래치(U₂₉-U₃₁)로 구성된 부분은 래치회로(100)에 대응된다.

제4도는 본 발명에 따른 동작파형도로서, (4A) 파형은 0<Q<일때이고, (4B)파형은<Q<2일때이다. (4a)는 여자신호(WT) 신호이고, (4b)는 인버터(U₄)의 출력신호이며, (4c)는 디플립플롭(U₇)의 출력(Q)이고, (4d)는 인버터(U₆)의 출력이며, (4e)는 인버터(U₉)의 출력이고, (4f)는 레졸바(R)의 출력신호(WT+Q)이며, (4g)는 카운터(U₁₃)의 출력 (Q)신호이고, (4h)는 디플립플롭(U₁₀)의 출력(Q)신호이며, (4i)는 익스클루시브 오아게이트(U₁₁)의 출력신호이고, (4j)는 익스쿨루시브 오아게이트(U₁₂)의 출력신호이며, (4k)는 낸드게이트(U₂₁)의 출력신호이고, (4l)는 낸드게이트(U₂₃)의 출력신호이며, (4m)는 노아게이트(U₂₂)의 출력신호이고, (4n)는 노아게이트(U₂₅)의 출력신호이다.

따라서 본 고안의 구체적 일실시예를 제3.4도를 참조하여 상세히 설명하면 간단히 위상검파를 정의해 보면 교류서보모터의 회전축의 회전각도를 측정하는 것이다. 회로각도를 측정하기 위해 레졸바 여자신호[SIN(WT)]와 레졸바 출력신호[SIN(WT+Q)]의 위상차를 비교한다. 따라서 위상검파를 하려면 상기 레졸바 여자신호[SIN(WT)]와 레졸바 출력신호[SIN(WT+Q)]를 구형파로 변환하여(4a)파형과 같이 구형파(WT)로 드플립플롭(U₁)으로 입력하고 (4f)파형과 같이 구형파(WT÷Q)로 카운터(U₁₃)에 입력된다. 여기서 Q는 레졸바 회전측의 회전각도이다. 한편 디플립플롭(U₁₄)의 클럭입력단(CK)으로 발진기에서 발생된 신호(4,096MHZ)가 입력되고 이를 2분주하면 (2,048MHZ)가 되어 드플립플롭(U₁₄)의 출력( t -3 )으로 출력되어 인버터(U₁₅, U₁₆)를 거쳐 노아게이트(U₂₂)로 입력됨과 동시에 노아게이트(U₁₈)로 입력된다. 그리고 디플립플롭(U₁₄)의 출력(Q)은 노아게이트(U₁₇)와 인버터(U₂₄)를 통해 동시에 노아게이트(U₂₅)로 입력된다. 상기 노아게이트(U₁₈)의 출력이 디플립플롭(U₁-U₂, U₁₉-U₂₀)의 클럭입력단(CK)으로 입력되어 디플립플롭(U₁-U₂)의 데이타입력단(D)으로 입력되는 여자신호(WT)는 상기 클럭입력단(CK)의 신호의 기준동기신호에 래치되어 낸드게이트(U₄)를 통과하고 인버터(U₄)에서 반전되면 (4b)와 펄스신호가 출력된다. 즉 디플립플롭(U₁, U₂)은 여자신호(WT)의 상승에지를 검출하여 클럭신호에 동기시켜 한 클럭폭을 갖는 펄스를 발생한다. 상기 펄스신호를 디플립플롭(U₇)에서 2분주하면 (4c) 파형과 같이 출력()된다. 그리고 상기(4b)의 출력을 인버터(U₅, U₆)를 통해 반전되어진 약간의 게이트 지연이 이루워지므로 (4d)와 같은 신호로 출력되고, 상기 발생(4c) 신호와 (4d) 신호는 낸드게이트(U₈)에서 논리화되고 인버터(U₉)를 통과하면 (4e) 파형과 같이 출력된다.

한편 상기 레졸바 출력신호(WT+Q)는 (4f) 파형으로 카운터(U₃)의 클럭입력단(CK)으로 입력하여 2분주하면(U₁₃₎출력(Q₁₃)으로 (4g) 파형과 같이 출력()된다.

디플립플롭(U₁₀)에서는 상기 (4e) 신호()와 (4g)신호()를 비교하여 (4g)의 출력위상이 (4c) 출력위상보다 앞서면 (<Q<2) 디플립플롭(U₁₀)의 출력(Q)은 제4도 (4B)의 (4h)와 같이 "하이" 상태가 되고, (4g)의 출력위상이 (4c) 출력위상보다 뒤지면 (0<Q<) 디플립플롭(U₁₀)의 출력은 제4도 (4A)의 (4h)와 같이 '로우' 상태가 된다. 즉 상기 (4h) 파형의 "로우", "하이"가 여자신호()와 레졸바 출력신호()의 위상이 앞서고 뒤진 것을 판정하여 어느 순간부터 카운터(U₃₂-U₃₄)의 카운팅이 시작되는지의 순서를 결정한다.

그러나 상기 (4h) 신호가 제4도의 (4A) 파형도의 (4h)파형과 같이 '로우'일때 익스쿨루시브 오아게이트(U₁₁)의 출력은 (4c) 파형과 같이 배타적 논리합하면 (4i)와 같이 출력되며 이 출력(4i)과 (4g)신호를 익스클루시브 오아게이트(U₁₂)에서 배타적으로 논리합하면 (4j) 파형과 같이 출력되어 소정 펄스폭을 갖고 출력된다. 이 펄스폭이 두 신호의 위상차에 대응한 것으로 카운팅해야 할 간격이 정해지며 상기 신호(4j)를 디플립플롭(U₁₉-U₂₀)을 통해 입력되어 노아게이트(U₁₈)의 발생동기클럭에 동기시키면 디플립플롭(U₂₀)의 출력( t-2 )과 U₁₉의 출력이 낸드게이트(U₂₁)에 입력되어 (4k)파형은 U₇의 출력( t-3 )의 상승에서 "로우"로 떨어져 출력된다.

그리고 상기 디플립플롭(U₂₀)의 출력(Q)과 U₁₉의 출력( t-4 )이 낸드게이트(U₂₃)에 입력되면 (4l)파형과 같이 (4g)파형의 상승에지에서 "로우"로 떨어져 출력된다. 이어서 상기 인버터(U₂₄)의 출력과 낸드게이트(U₂₃)의 출력을 노아게이트(U₂₅)에 입력하면 (4n)과 같이 (4l)파형의 반전출력으로 카운터(U₃₂-U₃₄)의 클리어 신호로 공급하고, 상기 인버터(U₁₆)의 출력과 낸드게이트(U₂₁)의 출력을 노아게이트(U₂₂)에 입력하면 (4m)과 같이 (4k)파형의 반전출력으로 래치(U₂₉-U₃₁)의 래치인에이블(E) 신호로 입력되어 상기 카운터(U₃₂-U₃₄)에서 카운트값을 래치한다.

상기 낸드게이트(25)의 출력은 카운터(U₃₂-U₃₄)를 클리어시키는 신호를 발생하여 이 신호가 "하이"일때 카운터(U₃₂-U₃₄)를 클리어시키고 위상차(Q)를 카운트하기 시작한다. 그리고 낸드게이트(U₂₈) 출력신호를 카운터(U₃₂-U₃₄)의 클럭단(CK)에 소정신호(4,096MHZ)를 카운트 클럭으로 공급한다.

그러나 제4도(4B) 파형 여자신호(4a)와 레졸바 출력신호(4f)에서 나타내는 것과 같이 (4f) 신호가 (4a) 신호보다 빠를 때 익스클루시브 오아게이트(U₁₁)를 "하이", 익스클루시브 오아게이트(U₁₂)를 "로우"로 출력되어 상기 출력이 (4h)와 (4i)와 같이 될 때 디플립플롭(U₁₉)의 출력( t-5 )과 드플립플롭(U₂₀)의 출력(Q)에 의해 낸드게이트(U₂₃)의 출력은 레졸파 출력신호()인 (4f)파형의 상승에지에서 "로우"로 떨어져 노아게이트(U₂₅)가 "하이"로 출력한다.

이 때 카운터(U₃₂-U₃₄)는 클리어되어 낸드게이트(U₂₈)의 출력신호를 카운팅한다. 이어서 여자신호()인 (4c) 신호의 상승에지에서 디플립플롭(U₁₉)의 출력(Q)과 디플립플롭(U₂₀)( t-6 )에 의해 낸드게이트(U₂₁)의 출력이 "로우"로 (4k) 파형과 같이 떨어져 노아게이트(U₂₂)에서 반전되어 "하이" 펄스가 래치(U₂₉-U₃₁)의 래치 인에이블단(E)으로 입력되어 래치한다. 상기한 바와 같이 위상차의 간격(Interval)을 카운팅하여 위치제어 및 전류결정부로 전송하므로 위상검출에 따른 보정을 행한다.

상술한 바와 같이 레졸바에 의해 위상차에 따른 간격을 카운팅하여 위상을 검출하므로 에러누적이 없이 정확히 검출되어 교류서보모터 제어의 효율을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 레졸바에 의해 교류서보모터의 위상을 검출하는 회로에 있어서, 시스템의 각 부에 동기클럭을 공급하는 기준클럭 발생회로(50)와, 상기 레졸바 출력신호(WT+Q)를, 2분주하는 분주회로(120)와, 레졸바 회전축의 회전각도를 측정하기 위해서 레졸바 여자신호(WT)를 입력하여 일정폭의 펄스신호로 기준클럭 발생회로(10)의 신호에 동기시켜 입력 여자신호(WT)의 변화발생 샘플링하는 동기미분회로(20)와, 상기 동기미분회로(20)의 출력을 2분주()하여 상승에지를 검출하는 주파수채배 및 상승에지 검출회로(30)와, 상기 주파수채배 및 상승에지 검출회로(30)의 출력으로부터 여자신호()와 상기 2분주회로(120)의 출력신호()중 어느 신호 위상이 앞선 것인가를 판별하는 리이드/랙 판별회로(40)와, 상기 리이드/랙 판별회로(40)의 출력과 레졸바 2분주 출력신호()의 위상차(Q)의 간격을 출력하는 익스클루시브 오아회로(50)와, 상기 위상차의 간격을 카운트하는 카운터회로(110)와, 상기 카운터회로(110)의 출력을 래치하는 래치회로(100)와, 상기 기준클럭 발생회로(10)의 출력동기신호에 따라 상기 익스클루시브 오아회로(50)의 간격검출신호의 변화보를 샘플링하는 제2동기 미분회로(60)와, 상기 기준클럭 발생회로(10)의 출력과 상기 제2동기 미분회로(60)의 출력에 의해 상기 래치회로(100)에 인에이블 신호를 발생하는 래치인에이블신호 발생회로(70)와, 상기 기준 클럭발생회로(10)의 출력과 상기 제2동기 미분회로(60)의 출력에 의해 상기 카운터회로(110)의 클럭신호를 발생하는 클럭발생회로(80)와, 상기 카운터회로(110)의 클리오신호를 발생하는 클리어신호 발생회로(90)으로 구성함을 특징으로 하는 회로.