KR930000914Y1

KR930000914Y1 - 모터 보호용 전자 써멀 릴레이 회로

Info

Publication number: KR930000914Y1
Application number: KR2019900005508U
Authority: KR
Inventors: 김형범
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 강진구
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1990-04-30
Publication date: 1993-02-27
Also published as: KR910019098U

Abstract

내용 없음.

Description

모터 보호용 전자 써멀 릴레이 회로

제1도는 본 고안에 따른 구체회로도.

제2도는 제1도의 각 부분의 동작파형도.

제3도는 제1도의 부하전류에 대한 동작시간 관계도.

제4도는 제1도의 평균 부하전류에 의한 전압레벨과 동작시간과 기준전압 레벨과의 관계도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 버퍼회로 20 : 절대값회로

30 : RC적분회로 40 : 정전류회로

50 : 레벨 비교회로 OP1-OP5 : OP앰프

R1-R14 : 저항 C1 : 캐패시터

D1, D2 : 다이오드 ZD1 : 제너다이오드

Q1 : 트랜지스터 VR : 가변저항

본 고안은 모터(Motor) 보호용 전자 써멀(Servp) 릴레이(Relay)회로에 관한 것으로, 특히 DC서어보(Servo)모터를 제어하는 콘트롤러(Controller)의 모터 보호용 써멀 릴레이에 있어서 모터에 과부하 전류가 흐를시 평균 부하전류의 크기에 따라 제어신호를 발생시키는 모터 보호용 전자 써멀 릴레이 회로에 관한 것이다.

모터는 기동시나 급격한 부하가 가해졌을때 또는 모터가 구속(로크)되어 있을때 큰 전류가 흐르게 된다. 또한 상기 기동시나 급격한 부하가 가했을때에는 소정 시간이 지나면 전류가 감소하게 되나, 모터가 구속됨으로써 큰 전류가 흐르게 될때는 계속 과전류가 흐르게 된다. 그리고 상기 과전류에 의해 모터는 심하게 발열되고, 발열의 한계를 초과하면 소손되거나 절연열화등을 포함한 현저한 기능 저하가 생긴다. 그러므로 과전류가 모터에 흘러 소손 또는 기능 저하가 발생하는 것을 방지하기 위하여 통상적으로 기계적으로 써멀릴레이를 사용하여 모터에의 전류공급을 제어하였다.

상기와 같이 모터 보호를 위해 사용하는 기계적인 써멀 릴레이는 사이즈(Size)가 크고 전력 소비가 많아 PCB(Printed Circult Board)에 탑재가 불가능하며 원가 상승의 요인이 되는 문제점이 있었다.

또한 고장시 보수 및 대체하는데 불편함이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 모터의 정격전류에 따라 동작시간을 설정하고, 과부하 전류가 흐를시 평균 부하전류의 크기에 따라 설정된 동작시간에 모터의 전류를 파단하기 위한 제어신호를 발생시킬 수 있는 모터 보호용 전자 써멀 릴레이 회로를 제공함에 있다.

이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 모터 보호용 전자 써멀 릴레이 회로의 구체회로도로서, 부하 전류 입력단자(100)를 통하여 입력되는 부하전류를 버퍼링(Buffering)하고 증폭출력하는 버퍼회로(10)와, 상기 버퍼회로(10)에 접속되어 상기 버퍼링 및 증폭 출력된 부하전류를 양파 정류하여 방향에 무관한 절대값 전류를 출력하는 절대값회로(20)와, 상기 절대값회로(20)에 접속되며 캐패시터와 저항으로 구성되어 상기 절대값회로(20)로 부터 입력되는 절대값 전류를 RC 적분하여 평균 부하전류에 의한 전압레벨을 출력하는 RC적분회로(30)와, 상기 RC적분회로(10)에 접속되어 상기 평균 부하 전류에 의한 상기 캐패시터의 전압 레벨을 소정 기준전압 레벨과 비교하여 소정 기준전압 레벨에 도달시 디지탈 제어신호를 제어신호 출력단자(200)를 통하여 출력하는 레벨 비교회로(40)와, 상기 RC적분회로(10)와 상기 레벨 비교회로(40)의 접속점에 접속되어 상기 RC적분회로(10)에서 적분되는 평균부하 전류의 크기를 설정된 일정 크기의 정전류에 의해 상대적으로 조정하여 상기 레벨 비교회로(40)의 소정기준 전압 레벨에 평균부하 전류에 의한 상기 캐패시터의 전압 레벨이 도달하는 시간을 조정하는 정전류회로(50)로 구성된다.

상기 제1도의 구성중 버퍼회로(10)는 부하전류 입력단자(100)에 비반전단자(+)가 접속된 OP앰프(OP1)와, 상기 OP앰프(OP1)의 반전단자(-)와 접지 사이에 접속되는 저항(R1)과, 상기 OP앰프(OP1)의 반전단자(-)와 출력단 사이에 접속되는 저항(R2)으로 구성된다.

절대값회로(20)는 ○P앰프(OP2-OP3)와 다이오드(D1-D2)와 저항(R3-R7)으로 구성된 절대값 회로로서 교류 입력신호를 양파 정류하여 신호의 절대값을 출력하는 공지의 절대값 회로로 구성된다.

RC적분회로(30)는 상기 절대값회로(20)의 출력단에 일단이 접속된 저항(R8)과, 상기 저항(R8)의 타단과 접지 사이에 접속되는 캐패시터(C1)로 구성된다.

레벨 비교회로(40)는 전원전압(12V)과 접지 사이에 직렬 접속되는 저항(R12-R13)과, 상기 저항(R12-R13)의 접속점에 반전단자(-)가 접속되고 비반전단자(+)가 상기 적분회로(30)의 저항(18)과 캐패시터(Cl)의 접속점에 접속되며 출력단이 제어신호 출력단자(200)에 접속되는 OP앰프(OP5)와, 상기 OP앰프(OP5)의 출력단자 전원전압(12V) 사이에 접속되는 저항(R14)으로 구성된다. 정전류회로(50)는 전원전압(12V)에 일단이 접속되는 저항(R9)과, 상기 저항(R9)의 타단에 캐소드가 접속되고 애노드가 접지되는 제너다이오드(ZD1)와, 상기 제너다이오드(ZD1)의 캐소드와 접지 사이에 접속되는 가변저항(VR)과, 상기 RC적분회로(30)의 저항(R8)과 캐패시터(C1)의 접속점에 콜렉터가 접속되고 에미터가 저항(R11)을 통하여 접지되는 트랜지스터(Q1)와, 상기 가변저항(VR)에 비반전단자(+)가 접속되고 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 반전단자(-)가 접속되며 출력단이 저항(R10)을 통하여 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속되는 OP앰프(OP4)로 구성된다.

제2도는 상기 제1도의 각부분의 동작 파형도이다.

제3도는 상기 제1도의 부하전류에 대한 동작시간 관계도이다.

제4도는 상기 제1도의 평균 부하전류에 의한 전압레벨과 통작시간과 기준전압레벨과의 관계도이다.

이하 본 고안에 따른 제1도의 동작예를 첨부한 제2도 내지 제4도를 참조하여 상세히 설명한다.

지금 부하전류 입력단자(100)를 통하여 도시하지 않은 모터의 제2도(A)와 같은 부하전류가 제1도의 OP앰프(OP1)의 비반전단자(+)에 입력되면, 상기 부하전류는 제2(B)와 같이 버퍼링되고 증폭되어 절대값회로(20)의 OP앰프(OP2-OP3)와 다이오드(D1-D2) 및 저항(R3-R7)에 의해 양파정류됨으로써 제2도 (C)와 같이 입력부하전류의 방향과 무관한 절대값 전류가 출력된다. 즉, 부하인 모터의 방향과 무관하게 전류의 크기만에 의해 본 고안의 회로가 동작되게 된다.

상기 절대값 전류는 RC적분회로(30)의 저항(R8)과 캐패시터(C1)에 의해 적분된다.

한편 정전류회로(50)는 캐패시터(C1)와 저항(R8)의 접속점의 전류(I)를 일정한 크기의 전류 즉, 정전류로 유지시킨다.

즉 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류가 증가하면 저항(R11)의 양단전압이 커지게 되고, 상기 OP앰프(OP4)의 반전단자(-)에는 상기 저항(R11)에 의한 트랜지스터(Q1)의 에미터 전압이 입력되므로 상기 OP앰프(OP4)의 출력이 감소하게 되어 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류는 감소하게 된다. 또한 만일 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터전류가 감소하게 되면 상기한 바와 반대로 동작하므로 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류는 일정한 크기의 전류인 정전류(I)가 된다.

이때 상기 정전류(I)의 크기는 가변저항(VR)을 조정함으로써 결정된다, 즉, 저항(R9)과 제너다이오드(ZD1)에 의해 결정되는 전압이 상기 가변저항(VR)에 의해 결정되어 OP앰프(OP4)의 비반전단자(-)에 입력되게 되므로 상기 정전류(I)의 크기가 결정된다.

그리고 상기 캐패시터(C1)의 전압(VC1)은 OP앰프(OP5)의 비반전단자(+)에 입력되어, 저항(R12-R13)에 의해 결정되어 상기 OP앰프(OP5)의 반전단자(-)에 입력되는 기준전압(Vref)레벨과 비교된다.

그러므로 캐패시터(C1)의 전압(VC1)레벨이 증가하여 제2도(D)의 P1시점에서 기준전압(Vref)레벨에 다다르면 상기 P1시점에서 상기 OP앰프(OP5)는 전원전압(12V)에 의해 제2도(D)와 같은 디지탈 제어신호를 제어신호 출력단자(200)를 통하여 출력한다.

따라서 도시하지 않는 스위칭회로를 오프시켜 모터에 흐르는 전류를 차단함으로써 모터를 보호하게 된다.

한편 상기 부하전류가 증가하여 제어신호가 출력되는 동작시간과의 관계는 제3도와 같다. 즉 부하전류(i)가 정격전류의 100%이내로 흐르면 동작시간(T)이 아무리 지나도 제어신호는 출력되지 않으며, 부하전류가 150%에 달하면 t1시간에, 200%이면 t1시간에 제어신호가 출력되도록 설정한 예이다.

또한 상기 캐패시터(C1)의 전압(VC1)레벨과 사이 비교 레벨회로(40)의 기준전압(Vref)레벨에 의한 동작시간(T)과의 관계를 제4도와 같다.

상기 제4도에서 곡선(S1, S2, S3)은 각각 상기 제3도에서 부하전류(i)가 정격전류의 100%, 150%, 200%가 될때에 대응한다.

즉 부하 전류가 정격전류의 100%이면 곡선(S1)과 같이 아무리 시간이 지나도 기준전압(Vref) 레벨(비교레벨)에 도달하지 못하므로 상기 비교 레벨회로(40)에서는 제어신호가 출력되지 않는다.

그리고 부하전류가 정격전류의 200%이면 t1시간에 기준전압(Vref)레벨에 도달하여 제어신호가 출력되고, 150%이면 t2시간에 기준전압(Vref) 레벨에 도달하여 제어신호가 출력된다. 이때 상기 t1, t2시간은 제3도의 t1, t2의 동작시간에 해당된다.

그러므로 결과적으로 부하 전류의 크기에 반비례하여 동작시간(T)이 결정된다. 그리고 제4도의 캐패시터(C1)의 전압(VC1)의 크기를 결정하는 것은 정전류회로(50)에서 가변저항(VR)에 의해 결정된 정전류(I)가 일정하게 될때이다.

만일 상기 정전류회로(50)에 의한 정전류(I)가 커지면 부하전류입력단자(100)를 통하여 입력되는 부하전류가 작아진 효과를 회로적으로 준다.

그러므로 본 고안의 회로를 조정하거나 조건이 다른 경우에 적용할때 용이하게 원하는 특성을 얻을 수 있다. 즉 상기 정전류(I)가 작아지면 부하전류가 커진효과를 주기 때문에 기준전압(Vref)레벨에 도달하는 시간을 짧아진다.

상기한 바와 같이 부하 전류 입력단자(100)에 입력되는 부하전류의 크기는 방향에 무관하게 증폭되고 비교되어서, LEVEL비교회로(40)에 의하여 미리 정하여진 기준전압(Verf) 레벨 이하이면 동작하지 않는다. 반대로 기준전압(Vref)레벨 이상이면 그 크기의 반비례하는 시간에 동작하여 제어신호를 출력한다.

상기 시간에 반비례하는 것은 만일 동작시간전에 부하전류가 정상으로 복귀하면 본 고안의 회로는 동작하지 않는 것으로 시간적인 지연(Delay)를 의미한다. 결국 평균 부하전류에 의하여 본 회로는 동작하며 이는 모터등 기계 부하의 보호회로에 적합한 특성을 지니게 된다.

상술한 바와같이 본 고안은 모터보호용 써멀 릴레이회로에 있어서, 모터의 정격 전류에 따라 동작시간을 설정하고 모터의 평균 부하전류의 크기에 의해 설정된 동작시간에 제어신호를 발생시켜 모터를 보호하는 회로로서 소망하는 제어신호 발생 조건 따라 부하 전류 변동에 의한 모터 제어를 함으로써 모터 보호에 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 종래와 달리 전자 써멀 릴레이회로로 모터 보호용 써멀 릴레이를 구성함으로써, 사이즈를 줄일수 있고 전력소비를 줄일 수 있으며 원가를 낮출수 있다. 또한 고장시 보수 및 대체를 용이하게 할 수 있다.

Claims

모터 보호용 전자 써멀 릴레이 회로의 있어서, 부하 전류 입력단자(100)를 통하여 입력되는 부하전류를 버퍼링하고 증폭출력하는 버퍼회로(10)와, 상기 버퍼회로(10)에 접속되어 상기 버퍼링 및 증폭 출력된 부하전류를 양파 정류하여 방향에 무관한 절대값 전류를 출력하는 절대값회로(20)와, 상기 절대값회로(20)에 접속되며 캐패시터와 저항으로 구성되어 상기 절대값회로(20)로 부터 입력되는 절대값 전류를 RC 적분하여 평균 부하전류에 의한 전압레벨을 출력하는 RC적분회로(30)와, 상기 RC적분회로(10)에 접속되어 상기 평균 부하 전류에 의한 상기 캐패시터의 전압 레벨을 소정 기준전압 레벨과 비교하여 소정 기준전압 레벨에 도달시 디지탈 제어신호를 제어신호 출력단자(200)를 통하여 출력하는 레벨 비교회로(40)와, 상기 RC적분회로(10)와 상기레벨 비교회로(40)의 접속점에 접속되어 상기 RC적분회로(10)에서 적분되는 평균부하 전류의 크기를 설정된 일정 크기의 정전류에 의해 상대적으로 조정하여 상기 레벨 비교회로(40)의 소정기준 전압 레벨에 평균부하전류에 의한 캐패시터의 전압 레벨이 도달하는 시간을 조정하는 정전류회로(50)로 구성됨을 특징으로 하는 모터 보호용 전자 써멀 릴레이회로.
제1항에 있어서, 레벨 비교회로(40)는 전원전압(12V)과 접지 사이에 직렬 접속되는 저항(R12-R13)과, 상기 저항(R12-R13)의 접속점에 반전단자(-)가 접속되고 이반전단자(+)가 상기 적분회로(30)의 출력단에 접속되며 출력단이 제어신호 출력단자(200)에 접속되는 OP앰프(OP5)와, 상기 OP앰프(OP5)의 출력단자 전원전압(12V) 사이에 접속되는 저항(R14)으로 구성됨을 특징으로 하는 모터 보호용 전자 써멀 릴레이회로.
제1항에 있어서, 정전류회로(50)가 전원전압(12V)에 일단이 접속되는 저항(R9)과 상기 저항(R9)의 탄단에 캐소드가 접속되고 애노드가 접지되는 제너다이오드(ZD1)와, 상기 제너다이오드(ZD1)의 캐소드와 접지사이에 접속되는 가변저항(VR)과, 상기 RC적분회로(30)의 저항(R8)과 캐패시터(C1)의 접속점에 콜렉터가 접속되고 에미터가 저항(R11)을 통하여 접지되는 트랜지스터(Q1)와 상기 가전저항(VR)에 비반전단자(+)가 접속되고 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 반전단자(-)가 접속되며 출력단자 저항(R10)을 통하여 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속되는 OP앰프(OP4)로 구성됨을 특징으로 하는 모터 보호용 전자 써멀 릴레이회로.