KR940006136Y1 - 위치 검출 리졸버의 위상 보상 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

위치 검출 리졸버의 위상 보상 회로

제1도는 종래의 위치 검출 리졸버 인터페이스 회로도.

제2도는 본 고안에 따른 위치 검출 리졸버의 위상 보상 회로도.

제3도는 제2도의 일부분의 상세도.

본 고안은 위치 검출 리졸버(Resolver)의 인터페이스 회로에 관한 것으로, 특히 위치 검출 리졸버의 위상을 보상하는 위치 검출 리졸버의 위상 보상 회로에 관한 것이다.

전기 서보에 있어서 직류기기가 대중을 이루고 있으나 점차적으로 교류 전동기로 대치되고 있다. 직류 전동기가 널리 사용되고 있는 이유는 속도제어가 용이하고 전류대 토오크의 비례가 정비례하는 특성 때문이다. 근래들어 교류 전동기도 가속성능, 효율, 토오크 발생면에서 서어보 전동기가 지니는 특성을 만족하게 되었으며, 교류 전동기의 구조를 이용하여 직류 전동기와 같은 특성을 실현하는 것이 가능하게 되었다.

교류 전동기는 정류기(Cammutator)가 필요 없으며, 위치 센서인 리졸버를 사용함으로서 토오크의 리플을 작게 할 수 있다. 따라서 상기와 같은 이점 때문에 교류 전동기는 수치제어기기(NC)가 로보트등의 서보기구에 널리 사용하고 있다.

이와같은 리졸버를 이용하여 위치를 검출하기 위한 종래의 리졸버 인터페이스회로는 제1도에 도시된 회로와 같다.

제1도는 종래의 리졸버 인터페이스 회로도로서, 입력신호(E sin wt)에 대한 위치 검출 신호인 제1신호(E sin wt)와 제2신호(E cos wt)신호를 출력하는 리졸버(12)와, 상기 출력되는 제2신호(E cos wt)와 제1신호(E sin wt)를 각각 입력하여 버퍼링하는 버퍼(14)(16)와, 상기 버퍼(16)로 부터 출력되는 제1신호(E Sin wt)를 클림핑하여 출력하는 리미터(18)와, 상기 버퍼(14)의 출력에 의해 상기 리미터(18)에서 레벨 슬라이싱된 신호를 극성 정렬하여 위치 검출 전압을 출력하는 복조기(20)으로 구성된다.

지금, 정현판(E sin wt)가 제1도의 리졸버(12)의 입력신호로 공급되면, 상기 리졸버(12)는 상기 입력신호에 대한 위치 검출신호인 제1신호(E sin wt)와 제2신호(E cos wt)를 버퍼(16)와 버퍼(14)로 각각 출력한다. 이때 각각의 버퍼(16)(14)는 입력된 제1신호(E sin wt)와 제2신호(Ecos wt)의 정현파 신호를 버퍼링하여 복조기(20)로 출력한다.

상기 복조기(20)의 입력단자에 접속된 리미터(18)는 상기 버퍼(16)에서 출력된 제1신호(E sin wt)이 레벨을 소정레벨로 클램핑하여 복조기(20)에 공급한다. 즉, 버퍼(16)으로 부터 출력되는 정현파 신호의 (+)레벨과 (-)레벨의 진폭 레벨을 미리 결정된 레벨이 되도록 레벨 슬라이싱하여 출력한다.

상기 버퍼(14)로부터 출력되는 제2신호(E cos wt)와 상기 리미트(18)에서 클램핑되어진 제1신호(E sin wt)를 입력하는 복조기(20)는 상기 버퍼(14)로부터 출력되는 상기 제2신호 (E cos wt)에 의해 버퍼(16)로부터 출력되는 제1신호(E sin wt)을 보정한 극성의 신호로 하여 출력한다. 이때 상기 복조기(20)의 출력은 저역 필터(도시하지 않았음)에 인가되어 맥류 성분이 제거된 직류로 변환되며, 이는 위치 검출 전압을 측정하는 측정기에 제공된다.

그러나 제1도와 같은 종래의 회로는 리졸버에 의한 위상 지연으로 인하여 위상 오차가 발생하는 문제가 발생하여 위치 검출을 정확히 할 수 없는 문제가 있었다.

따라서 본 고안의 목적을 위치 검출용 리졸버의 출력 위상 오차를 보상하여 정확한 위치검출을 할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 위치검출용 리졸버의 출력 위상 오차를 보상하여 위치 검출 측정 회로에 정확히 인터페이싱하는 회로를 제공함에 있다.

이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 위치 검출 리졸버의 위상 보상 회로도로서, 입력신호(E sin wt)에 대한 위치 검출 신호인 제1신호(E sin wt)와 제2신호 (E cos wt)를 출력하는 리졸버(121)와, 상기 리졸버(121)로부터 출력되는 제2신호 (E cos wt)를 버퍼링하여 출력하는 제1버퍼(141)와, 상기 출력된 제1신호 (E sin wt)를 버퍼링하는 제2버퍼(161)와, 상기 제2버퍼(161)의 출력 진폭을 소정 레벨의 신호로 제한하여 출력하는 리미터(181)와, 상기 제1버퍼(141)로부터 버퍼링 출력되는 제2신호 (E cos wt)의 위상을 보상하여 출력하는 위상 보상 회로(221)와, 상기 리미터(181)의 출력과 상기 위상 보상 회로(221)의 출력을 입력하며, 상기 리미터(181)의 출력을 상기 위상 보상 회로(221)의 위상 보정 신호의 제어에 의해 일정한 극성을 가지는 레벨의 신호로 출력하는 복조기(201)로 구성된다.

상기 제2의 구성중 제1버퍼(141)는 상기 리졸버(121)로 부터 출력되는 제2신호(E cos wt)를 저항(R1-R2)를 통해 반전, 비반전단자로 입력하여 증폭 출력하는 증폭기(OP1) 및 출력 저항(R3)로 구성된다. 그리고 제2 버퍼(161)는 상기 리졸버 (121)로 부터 출력되는 제1신호(E sin wt)를 저항(R4-R7)를 통해 입력 증폭 출력하는 증폭기(OP2)와, 상기 증폭기(OP2)의 출력을 버퍼링하는 전압버퍼(OP3)로 구성되며, 리미터(181)은 2개의 제너다이오드(D2-D3)로 구성된다. 그리고, 위상 보상 회로(221)은 상기 제1버퍼(141)의 출력단자와 상기 복조기(201)의 입력단자 사이에 병렬 접속된 캐패시터(C1) 및 저항(R10)과, 상기 캐패시터(C1) 및 저항(R10)의 출력을 소정의 레벨로서 상기 복조기(201)로 출력하는 저항(R11)으로 구성되어 있다.

복조기(201)은 저항(R12-R17)과 다이오드(D1) 전계효과 트랜지스터(Q), 연산증폭기(OP5)로 구성되어 있다.

제3도는 제2도의 위사이 보상 회로(221)의 라플라스 변환 표기법에 의해 도시한 것이다.

이하 본 고안에 따른 제2도의 동작을 상세히 설명 한다.

지금, 제2도의 입력단자(IN)로 정현파 신호(E sin wt)가 입력되면, 리졸버(121)의 출력단자(E1-E2)로는 위치 검출 신호인 제2신호 (E cos wt)가 출력되고 출력단자(E3-E4)로 부터는 제1신호 (E sin wt)가 출력된다.

이와 같은 리졸버(121)는 이미 주지된 바와 같이 통상의 고정자와 회전자를 가지고 있으며, 회전자의 회전위치에 따른 위치 검출 신호인 제1,제2신호가 상기 출력단자들로부터 출력되는 것이다.

상기 리졸버(121)의 출력단자(E1-E2)에서 출력된 제2신호(E cos wt)는 저항(R1-R2)를 통해 증폭기(OP1)에 인가되어 증폭된다. 상기 증폭기(OP1)는 입력된 제2신호(E cos wt)를 증폭저항( R3)에 의해 결정되는 이득값으로 증폭하여 위상 보상 회로(221)에 인가된다. 그리고 리졸버(121)의 출력단자(E3-E4)에서 출력된 제1신호(E sin wt)는 저항(R4-R5)를 통해 증폭기(OP2)에 인가되어 증폭된 후 전압버퍼(OP3)에 인가된다. 상기 전압버퍼(OP3)는 비반전단자(+)로 입력된 제1신호(E sin wt)를 제너다이오드(D2-D3)로 구성된 리미터(181)의 입력단자로 버퍼링한다.

이때 리미터(181)는 상기 전압버퍼(OP3)로 부터 출력되는 제1신호(E sin wt)의 정(+) 주기 진폭 레벨과 부(-)주기 진폭 레벨을 클램핑하여 저항(R15) 및 전계효과 트랜지스터(Q)의 드레인 단자에 입력시킨다.

한편, 전술한 증폭기(OP1)의 출력을 입력하는 위상 보상 회로(221)는 입력신호의 위상을 빠르게 하여 저항(R12)를 통해 증폭기(OP4)의 반전단자(-)에 입력시킨다.

상기에서 캐패시터(C1)와 저항(R10-R11)로 구성된 회로는 진상 보상기이다.

즉, 입력 신호의 위상을 빠르게 하여 출력하는 것으로 이를 제3도를 참조하여 설명하면 하기와 같다.

우선, 라플라스 변한 표기법을 이용하여 제2도의 위상 보상 회로(221)의 캐패시터(C1) 과 저항(R10)의 병렬 임피던스(Z)을 구하여 보면 하기 식(1)과 같다.

상기 식(1)에서 T는 시정수로서 R10·C1이며, 진행 전달 함수는 TWC이라 하면 이는 하기 식(2)와 같다.

상기 식 (2)에서를 "α"라하면 상기 식(2)는 하기식(3)과 같이 된다.

따라서 제2도의 위상 보상회로(221)의 주파수 특성(S)을 S-jw로 하면 위사이 보상 회로(221)의 진행 전달 함수는 하기식(4)와 같이 된다.

따라서 제2도의 위상 보상 회로(221)는 위식(4)에서 증명되었듯이 비교적 낮은 주파수에서는 분자의 위상각(진상)이 지배적임을 알 수 있고, wt＞1인 고주파에서는 분모의 위상각(지상)의 영향으로 전체의 위상 진상은 "0"으로 됨을 알 수 있다.

그러므로, 상기 위상 보상 회로(221)는 증폭기(OP1)로 부터 출력되는 제2신호(E cos wt)을 상기 식(4)와 같은 특성으로 위상 보상하여 증폭기(OP4)의 반전단자(-)에 입력시킨다. 이때 상기 증폭기(OP4)는 히스테리시스 특성에 의해 저항(R12)를 통한 정현파의 제2신호(E cos wt)를 파형정형하여 다이오드(D1)의 캐소드(Cathode)에 인가한다.

상기 증폭기(OP4)에서 출력되는 신호가 논리 "하이"라면, 다이오드(D1)가 차단 (오프)되어 전계효과 트랜지스터(Q)가 구동된다. 이때 리미트(181)에서 클램핑된 제1신호(E sin wt)의 정(+)주기 신호가 전계효과 트랜지스터(Q)의 드레인-소오스 간을 통해 증폭기(OP5)의 반전단자(+)로 입력된다. 따라서 상기 증폭기(OP5)로부터는 정극성의 신호로서 출력된다.

만약, 상기 증폭기(OP4)의 출력이 논리 "로우"이면 다이오드(D1)이 "온"된다.

이때 전계효과 트랜지스터(Q)가 "오프"되어 지며, 이로인해 리미트(181)로 부터 출력되는 신호는 저항(R16)를 통해 증폭기(OP5)의 반전단자(-)에 인가된다. 따라서 다이오드(D1)가 "오프"되면, 상기 리미트(181)로 부터 출력되는 제1신호 (E sin wt)의 부극성의 신호는 증폭기(OP5)에서 반전되어 출력된다. 그러므로 증폭기(OP5)에서는 일정 레벨의 맥류신호가 출력되며, 이는 저역 필터(도시하지 않았음)에 인가되어 저역 필터링된다. 저역필터링된 신호는 위치 검출전압 측정회로(도시하지 않았음)로 입력된다.

상술한 바와 같이 본 고안은 리졸버의 출력단에서 나오는 위상오차를 보상하여 출력함으로서 위치 검출을 정확히 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 입력신호(E sin wt)에 대한 위치 검출 신호인 제1신호(E sin wt)와 제2신호(E cos wt)를 출력하는 리졸버(121)를 구비한 위치 검출 리졸버의 위상 보상 회로에 있어서, 상리 리졸버(121)로 부터 출력되는 제2신호(E cos wt)를 버퍼링하여 출력하는 제1버퍼(141)와, 상기 출력된 제1신호(E sin wt)를 버퍼링하는 제2버퍼(161)와, 상기 제2버퍼(161)의 출력 진폭을 소정 레벨의 신호로 제한하여 출력하는 리미터(181)와, 상기 제1버퍼(141)로 부터 버퍼링 출력되는 제2신호(E cos wt)가 저주파수인 경우 입력되는 신호를 출력하고, 고주파수인 경우 상기 제2신호(E cos wt)의 진상을 보상하여 출력하는 위상보상 회로(221)와, 상기 리미터(181)의 출력과 상기 위상 보상 회로(221)의 출력을 입력하며, 상기 리미터(181)의 출력을 상기 위상 보상 회로(221)의 위상 보정 신호의 제어에 의해 일정한 극성을 가지는 레벨의 신호로 출력하는 복조기(201)로 구성함을 특징으로 하는 위치 검출 리졸버 위상 보상 회로.
2. 제1항에 있어서, 위상 보상 회로(221)는, 상기 제1버퍼(141)의 출력단자와 상기 복조기(201)의 입력단자 사이에 병렬 접속된 캐패시터(C1) 및 저항(R10)과, 상기 캐패시터(C1) 및 저항(R10)의 출력을 소정의 레벨로서 상기 복조기(201)로 출력하는 저항(R11)으로 구성함을 특징으로 하는 위치 검출 리졸버의 위상 보상 회로.