KR900002511B1 - 속도 검출 방식 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

속도 검출 방식

제 1 도는 종래의 속도 검출 회로의 블록도.

제 2 도는 종래 방식의 결점을 설명하는 설명도.

제 3 도는 본 발명에 관한 속도 검출 회로의 블록도.

제 4 도는 본 발명에 의해 검출된 속도 신호 파형도.

제 5 도는 본 발명에 관한 다른 실시예의 블록도.

본 발명은 속도 검출 방식에 관한 것으로, 특히 저속시에 정밀한 속도 검출을 행할 수 있는 속도 검출 방식에 관한 것이다.

일반적으로 직류 모우터, AC모우터의 제어에 있어서는 실속도가 귀환된다. 예를 들면 디지털 처리에 의하여 3상의 1차 전류 지령을 발생하고 이 1차 전류 지령에 의하여 AC모우터를 구동하는 벡터제어에 있어서는 지령 속도와 실속도와의 속도편차 △v 및 그 실속도 n등을 입력하고 이 △v, n에 의하여 마이크로컴퓨터에 의한 디지탈 처리를 행하여 3상의 1차 전류 지령을 출력한다.

여기에서, AC모우터를 공작 기계의 스핀들 구동용 및 이송축 구동용으로 사용할 경우에는 그 스핀들 및 제어구동축을 저속으로부터 고속까지 넓은 범위에 걸쳐서 회전시킬 필요가 있다. 그러므로 정확한 제어를 행하기 위하여는 저속, 고속시 공히 고정밀도로 회전 속도를 검출하지 않으면 안된다.

그런데 종래의 속도 검출 방식에 있어서는 서로 π/2 위상이 어긋나고 또한 모우터의 회전 속도에 비례한 주파수 4f의 2상 신호를 펄스 코우더로부터 발생하며 이 2상 신호를 4배 회로를 통하여 주파수 4f의 신호로 변환하고 마지막으로 주파수 4f에 비례한 전압을 발생하는 주파수-전압 변환기로부터 회전 속도에 비례한 전압(실속도 전압 TSA)을 출력하는 것이었다. 그러나 이와 같은 방법에 있어서는 모우터 속도가 저속이 되면 주파수-전압 변환기의 출력 전압치가 회전 속도에 비례하지 않게 되어 정밀도가 급속히 저하한다. 또 펄스 코우더부터 발생하는 펄스신호의 주파수를 주파수/전압 변환하는 것보다도 그 펄스 신호를 디지털 량으로서 직접 마이크로컴퓨터에서 판독시키는 편이 LSI화에 있어서 바람직하다. 그러므로 속도를 디지털적으로 판독하는 방법이 여러 가지 제안되고 있다.

제 1 도는 펄스 코우더로부터 발생하는 펄스를 소정시간 계수하여 마이크로컴퓨터에 출력하는 종래예의 설명도이다.

이 방법에 있어서는 펄스 코우더(11)를 설치하여 모우터가 소정량 회전할 때마다 그 펄스 코우더로부터 펄스를 발생시키고 이 펄스를 계수기(12)에 계수시켜서 소정 시간마다 이 계수기의 내용을 레지스터(13)에 전송함과 동시에 리세트하며 이어서 그 레지스터의 내용을 실속도로서 마이크로컴퓨터(14)에 판독시키고 있다. 그리고 이후 상기 동작을 반복하여 실속도를 디지털에 의하여 검출하고 있다. 그러나 이 방법으로서는 고속시에 고정도로 속도 검출을 할 수 있으나 저속시에는 펄스 코우더로부터 발생하는 펄스 주기가 커지므로 고정밀도로 속도 검출을 할 수가 없다. 그런데 저속시의 분해 능력을 높이기 휘하여는 펄스 코우더(11)로부터 발생하는 1회전당의 펄스수를 증가시키든지 또는 판독주기를 길게 하든지 하지 않으면 안된다. 그러나 펄스 코우더(11)로부터 발생하는 펄스수는 1회전당 1만 펄스가 한도로서 이 정도로서는 분해 능력을 높일 수가 없다. 따라서 전자의 수단에 의하여 분해 능력을 높일 수가 없다.

한편 판독주기를 길게하는 후자의 수단에 의하여는 제어의 응답성이 나빠진다. 즉 마이크로 프로세서에 의한 전기 레지스터(13)의 판독주기(샘플링 주기)는 속도 제어계의 응답성을 고려하면 1ms 정도로 하지 않으면 안되며 응답성을 양호하게 하지는 못한다. 그리고 다음에 샘플링 주기를 1msec, 펄스 코우더(11)로부터 발생하는 출력펄스 Pc를 10,000(펄스/회전)으로 하고 또 모우터가 1rpm의 최저 속도로 회전하고 있을 경우에 대하여 제 2 도에 따라서 설명한다. 제 2 도에 있어 SPi는 샘플링 펄스이고 PC는 펄스 코우더(11)로 부터 발생하는 펄스이고 CN은 계수기(12)의 계수치이다. 그런데 펄스 코우더(11)로부터의 펄스 PC는 전술한 계수기(12)에 의하여 계수되며 샘플링 펄스 SPi에 동기하여 이 계수기의 내용은 레지스터(13)에 세트됨과 동시에 리세트된 후 이 레지스터의 내용은 마이크로컴퓨터(14)에 의해 판독된다. 그런데 샘플링 주기는 1msec, 펄스 Pc의 주기는 6msec이므로 최초의 샘플링 펄스 SPi가 발생한 시점에서는 계수기(12)의 계수치[CN]는 1이 되어 있으나 이후의 샘플링 펄스

발생기에는 [CN]=0이 되어 있다. 환언하면 마이크로컴퓨터에는 속도 데이터로서 1,0,0,0,0,0과 단속한 데이터가 입력된다. 그러므로 속응성 있는 정확한 속도 제어를 행할 수가 없다.

이상으로써 본 발명의 저속시의 모우터 속도를 모우터의 응답성에 악영향을 줌이 없이 고정밀도로 디지탈량으로서 검출할 수 있는 신규한 속도 검출 방식을 제공함을 목적으로 한다. 또 발명은 초적속으로부터 고속에 이르기까지 고정밀도로 모우터의 회전속도를 검출할 수가 있는 속도 검출방식을 제공함을 목적으로 한다.

다음에 본 발명의 실시예를 도면에 의하여 상세히 설명하겠는데, 먼저 본 발명의 속도 검출의 원리를 간단히 설명한다.

본 발명에 있어서는 저속 회전시에 펄스 코우더로부터 발생하는 펄스 Pc의 주기 T를 개시하고 그 주기 T를 사용하여 속도검출을 행하고 있다. 여기서 펄스 Pc의 1주기 내에 발생하는 클럭펄스 CP의 수를 N, 그 클럭 펄스의 주기를 △T(=0.125μS)라 하면 펄스 코우더로부터 발생하는 펄스 PC의 주파수 f는

f = 1/T

=1/N·△T(Hz/μsec)

=

/N·△T(Hz/sec)

= 60 ×

/N·△T(Hz/min)

이 되면, △T=0.125를 대입하면

f = 480×

/N (Hz/min) (1)

이 된다. 또, 펄스 코우더가 1회전당 발생하는 펄스수를 10,000으로 하면 회전속도 n은

n = 48000/N(rpm) (2)

이 된다. 따라서 본 발명에 있어서는 저속시에 펄스 코우더로부터 발생하는 펄스 Pc의 주기 T, 환언하면 펄스 PC의 1주기 내에 발생하는 클럭펄스 CP의 수 N을 구하고 (1) 또는 (2) 식으로부터 회전속도를 검출하고 있다.

제 3 도는 본 발명의 실시예를 나타내는 블록도이다.

도면중 참고부호 101은 도시하지 않은 모우터가 소정량 회전할때마다. 서로 π/2 위상이 어긋난 2개의 펄스신호 Pc : Pc′를 출력하는 펄스 코우더이고, 참고부호 102는 회전방향 판별 회로로서 펄스 신호 Pc, Pc′중 어느 위상이 앞서고 있는지를 판별하여 회전방향 신호 SGN을 출력한다. 참고부호 103은 계수기로서 클리어 단자(CLR), 계수기 인에이블 단자(EN), 클럭단자(CLK), 캐리 펄스(carry pulse) 발생단자(TC)를 갖고 있다. 클리어 단자(CLR)에는 펄스신호 Pc가 입력되며 계수기 인에이블 단자(EN)에는 항상 "1"이 입력되어 있다. 따라서 계수기(103)는 그 계수치를 펄스신호 Pc가 발생할 때마다 클리어됨과 동시에 다음의 펄스 PC가 발생할때까지 클럭 펄스 CP의 수를 계수하고 있다. 참고부호 104는 플립-플롭으로서 캐리 펄스 OFP가 발생할때마다 세트되며 펄스신호 Pc가 발생할 때마다 리세트된다. 즉 계수기(103)와 플립-플롭(104)으로써 펄스신호 Pc의 1주기 내에 발생하는 클럭펄스 수가 표시된다. 그리고 계수기(103)의 용량이 충분히 클 경우에는 플립-플롭(104)을 설치할 필요가 없다. 참고부호 105는 AND게이트이고, 참고부호 106은 n비트의 레지스터로서, AND게이트(105)의 출력이 "1"이 될 때마다, 환언하면 펄스신호 PC가 발생할 때마다 계수기(103)의 계수치가 세트된다. 참고부호 107은 2비트의 레지스터로서 AND게이트(105)의 출력이 "1"이 될 때마다 플립-플롭(104)의 세트출력과 회전방향 신호 SGN("1"인 때는 정회전 중, "0"인 때는 역회전중)이 설정된다. 참고부호 108은 제산장치로서 레지스터(106), (107)의 내용을 입력하여 2식의 연산을 실행하여 회전속도 n을 연산한다. 그리고 제산장치(108)는 속도 제어를 티지탈 처리하는 마이크로컴퓨터의 제산기능을 사용하여 구서할 수가 있다. 특히 최근의 마이크로컴퓨터에서는 16비트의 제산을 10μs이하에서 행할 수 있는 마이크로컴퓨터가 출현되고 있으므로 이와 같은 마이크로컴퓨터를 사용하면 간단히 제산장치를 구성할 수 있다.

그런데 제 3 도에 있어서는 펄스 코우더(101)로부터 펄스신호 PC가 발생할때마다 계수기(103) 및 플립-플롭(104)은 리세트되며 이후 이들 계수기(103) 및 플립-플롭(104)은 다음에 펄스신호 Pc가 발생할때까지 클럭펄스 CP의 수 N을 계수한다. 이에 의하여 펄스신호 PC의 주기가 측정된다. 그리하여 상기 다음의 펄스신호 PC 발생하면 계수기(103) 및 플립-플롭(104)의 내용 및 회전방향신호 SGN이 레지스터(106), (107)에 세트된다. 또 이와 동시에 계수기(103) 및 플립-플롭(104)은 재리세트되어 클럭펄스 CP의 계수를 개시한다. 그런데 레지스터(106),(107)에 기억된 클럭펄스 CPDML 수 N 은 제산장치(108)에 적의 판독되며 그 제산장치에 의하여 (2)식의 제산연산이 실행되어 회전수 n이 구해진다. 이와 같이 제 3 도에 나타내는 방법에 의하면 제 4 도에 예시한 바와 같이 회전수 n은 초저속이어도 단속적으로 되지않고 고정밀도의 속도 검출을 할 수가 있다. 단, 제 3 도에 나타내는 방법에서는 고속이 되면 펄스신호 Pc의 주기 T가 작아지므로 1식에 따라서 속도 검출을 행하면 검출 오차가 커진다.

제 5 도는 초저속으로부터 고속도까지 고정밀도로 속도검출을 할 수 있는 본 발명의 블록도이다. 도면 중 참고부호 201은 펄스 코우더이고, 참고부호 202는 제 1 도에 도시한 고속검출 회로이고, 참고부호 203은 제 3 도에 도시한 저속 검출회로이고, 참고부호 204는 절환회로이고, 참고부호 205는 고속/저속 판별 회로로써 속도 검출회로(202 및 203) 또는 그 한쪽에 접속되어 모우터 속도가 고속 영역에 있는지 저속 영역에 있는지를 판별한다.

제 5 도에 의하면 모우터 속도가 고속 영역에 있으면 절환회로(204)로 하여금 고속 검출 회로(202)로부터의 데이터

를 속도 데이터로써 출력하며 또 모우터 속도가 저속영역에 있으면 저속 검출회로(203)로 부터의 데이터

를 속도 데이터로서 출력한다. 그리고 모우터가 고속 회전하고 있을 때 예를 들면 2,000rpm로 회전하고 있을 때 펄스 코우더(201)로부터 발생하는 펄스의 주기는 3μs이므로 1msec의 샘플링 주기로써 충분히 평활화 된 고정도의 속도데이터가 고속도 검출회로(202)로부터 출력된다.

이상 본 발명에 의하면 저속시의 모우터 속도를 모우터의 응답성을 침해함이 없이 고정밀도로 디지털 량으로서 검출할 수 있다. 또 펄스 코우더로부터 발생하는 펄스 PC의 수를 계수하여 속도를 검출하는 방법과 그 펄스의 주기를 계시하여 속도를 검출하는 방법을 모우터 속도에 따라서 절환하고 있으므로 초저속으로부터 고속까지 고정밀도로 속도 검출을 할 수 있다.

Claims (2)

1. 모우터의 회전량 또는 기계 가동부의 이동량에 비례한 수의 펄스를 발생하는 위치 검출기를 갖추고 그 위치 검출기로부터 발생하는 펄스를 사용하여 모우터 또는 기계 가동부의 속도를 검출하는 속도 검출 방식에 있어서, 전기위치 검출기로부터 발생하는 펄스의 주기를 계수하는 계수기와, 전기 펄스에 동기하여 계수기의 내용이 세트되는 레지스터와, 2진 또는 10진의 제산이 가능한 제산수단을 갖추고 전기 레지스터에 기억된 주기를 사용하여 전기 제산수단에 의하여 제산연산을 행하여 모우터 또는 기계 가동부의 속도를 검출함을 특징으로 하는 속도 검출 방식.
2. 모우터의 회전량 또는 기계 가동부의 이동량에 비례한 수의 펄스를 발생하는 위치 검출기를 갖추고 그 위치 검출기로부터 발생하는 펄스를 사용하여 모우터 또는 기계 가동부의 속도를 검출하는 속도 검출 방식에 있어서, 전기위치 검출기로부터 발생하는 펄스의 주기를 계수하는 제 1 계수기와, 전기 펄스에 동기하여 제 1의 계수기의 내용이 세트되는 제 1의 레지스터와, 2진 또는 10진의 제산이 가능한 제산 수단과, 전기 위치 검출기로부터 발생하는 펄스 수를 계수하는 제 2의 계수기와, 일정 주기마다 전기 제 2 계수기의 내용이 세트되는 제 2 레지스터를 갖추고, 저속시에 있어서는 전기 제 1의 레지스터에 기억된 주기를 사용하여 전기 제산수단에 제산 연산을 실행시켜서 속도를 검출하고 고속시에 있어서는 전기 제 2의 레지스터에 기억된 일정 주기마다의 펄스수를 사용하여 속도를 검출하고 저속 및 고속시에 있어서 모우터 또는 기계 가동부의 속도를 검출함을 특징으로 하는 속도 검출 방식.

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