KR950001885B1 - 진공청소기 모터의 과속방지회로 - Google Patents

진공청소기 모터의 과속방지회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

진공청소기 모터의 과속방지회로
제1도는 본 발명의 감지부를 가진 진공청소기 모터의 개략적인 측면도이다.
제2도는 종래의 진공청소기 모터의 제어회로도이다.
제3도는 본 발명이 진공청소기 모터의 과속방지회로도이다.
제4도는 각 부분에서의 출력 파형도이다.
제5도는 모터에 인가된 전압 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 트라이악 12 : 다이악
14 : 가변저항기 16 : 발광부
18 : 수광부 20 : 엔코더
22 : 축 24 : 펌프
26 : F/V 변환기 28 : 비교기
30 : A/D 전환기 32 : 클럭발생기
34 : 카운터 36 : 속도제어부
[발명의 분야]
본 발명은 진공청소기 구동 모터의 제어 회로에 관한 것으로서 더욱 구체적으로는 과전압에 의하거나 진공청소기 먼지 주머니가 가득 채워진 경우에 발생하는 모터의 이상 회전을 제어하기 위한 진공청소기 구동 모터의 과속 방지회로에 관한 것이다.
[발명의 배경]
종래의 진공청소기에서 모터의 수명을 감축시키는 주요한 원인은 열(熱), 과전압, 또는 과전류에 의한 것이었다. 특히 진공청소기의 수명을 단축시키는 원인으로서는 모터의 과속에 의한 발열이나 진동 등이었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 사용된 수단으로서 센서를 사용하여 과부하나 과전압을 검출하는 방식이 있었다. 즉 먼지주머니가 먼지로 차는 경우에 발생하는 경부하로 인한 과속을 방지하기 위하여 먼지주머니 압력의 정도를 측정하는 압력 센서를 설치하고 먼지 압력을 알리도록 하였다.
그러나 상기의 압력 센서를 사용한 압력감지 방식에서는 과전압으로 인한 과속이 발생하는 경우에는 효과적으로 이상 유무를 감지할수 있는 방법이 없으므로 모터의 소손이 발생하는 문제가 있었다.
또한 과전압에 의하지 않고 먼지주머니가 차는 정도에 따라 압력센서의 센싱 작용이 미치지 않는 경우에 센서가 가동되지 않으면서 과속이 발생하는 문제점이 있었다.
[발명의 목적]
본 발명의 목적은 진공청소기 구동모터의 회전을 감지하는 수단을 부착하여 과전압 발생시나 또는 먼지주머니가 채워진 경우에 발생하는 모터의 과속을 방지하는 회로를 제공하는데 있다.
[발명의 요약]
상기의 목적을 위한 본 발명의 진공청소기 모터의 과속 방지회로는, 모터의 속도를 측정하기 위하여 모터의 축상에 설치하는 엔코더, 상기 엔코더에 빛을 조사하기 위한 발광부, 및 상기 엔코더를 통과한 빛을 감지하는 수광부, 상기 엔코더의 신호를 직류 전압을 변환시키기 위한 F/V 변환기, 상기 F/V 변환기의 신호를 설정 전압과 비교하기 위한 비교기, 상기 비교기와 연결된 트랜지스터(Tr1), 상기 F/V 변환기의 출력을 변환하는 A/D 변환기, 상기 변환기의 입력을 측정하여 펄스의 수를 계수하기 위한 카운터, 상기 카운터의 출력과 상기 트랜지스터(Tr1)와 연결된 트랜지스터(Tr2), 상기 트랜지스터(Tr2)와 연결된 트랜지스터(Tr3), 상기 트랜지스터(Tr3)와 연결된 트라이악으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발생을 상세히 설명하면 다음과 같다.
[발명의 상세한 설명]
제2도에 도시된 것은 종래의 모터의 제어회로로서, 트라이악과 저항 및 콘덴서가 병렬 연결되어 있으며 다이액(12)과 가변 저항기(14)로 이루어진 속도제어부가 도시되어 있다.
그러나 상기에서 지적한 바와 같이 제2도의 회로에서는 인가된 전압의 크기를 측정하거나 모터(M)의 회전 속도를 측정할 수 있는 방법이 없으므로 모터의 손상을 막을 수 있는 방법이 실질적으로는 없었다.
본 발명에서는 모터의 회전을 측정하기 위한 수단과 이것의 측정치에 따라서 모터의 회전 속도를 제어할 수 있는 수단을 사용하여 진공청소기 모터의 과속을 방지하는 것이다.
모터의 회전 속도를 측정하기 위한 수단은, 제1도를 참고하면, 종래의 구동 모터 시스템에, 빛을 방사하기 위한 발광부(16), 빛을 감지하기 위한 수광부(18) 및 엔코더(20)로 구성된다. 상기 엔코더(20)는 상기 빛발광부(16)로부터 방사된 빛을 단속하기 의한 것으로서 구동모터의 후미로 연장된 축(22)에 고정되어 있다. 따라서 구동모터의 축(22)이 회전하면 발광부(160)에서 조사된 빛은 엔코더(20)에 의하여 단속되므로 펄스 신호가 발생한다.
수광부(18)는 이 펄스화된 빛의 신호를 받아들여 다시 이 신호에 상응하는 전기적 신호를 출력시킨다.
여기에서 발광부(16)는 통상의 전구 등을 사용할 수 있으며 수광부(18)는 광센서를 사용한다. 그러나 마그네트 센서 등도 사용이 가능하다.
또한 센서 설치에 주의할 점은 모터에서 발생되는 강력한 흡인력에 의하여 센서가 소손되므로 흡인력의 영향이 없는 장소에 설치하여야 한다.
따라서 제1도의 점선으로 표시된 부분으로 펌프(24)의 반대편 축을 연장하고 이 위에 엔코더(20)를 설치하였다. 전원이 인가됨에 따라서 아마튜어가 회전하고 이에 따라 축상에 위치한 엔코더(20)가 회전을 하게 된다.
상기의 수광부(18)의 신호를 수신하고 모터의 회전 속도를 조절하기 위한 과부하 제어 회로가 제3도에 도시되어 있다.
모터(M)가 회전함에 따라 모터의 속도는 광센서 또는 마그네트 센서인 수광부(18) 의하여 펄스화된 전기적 신호로 출력된다.
이 펄스 신호는 F/V 변환기(converter)(26)에 의하여 DC 전압화되고 비교기(comparator)(28)의 (+)단에 입력된다. 과전압이나 과속이 되지 않고 정상 상태인 경우에 F/V변환기(26)의 출력은 일정 속도(회로동작속도)에 설정된 전압(ZD1의 양단전압)과 비교된다. 여기에서 전압(ZD1의 양단전압)은 회로설계상 설정된 기준 전압이다.
정상 상태인 경우에 비교기(28)의 출력은 로우(low)가 되며, 트랜지스터(Tr1)의 출력은 오프(off)가 된다. 따라서 트랜지스터(Tr2)의 컬렉터 전압은 0이 되며 카운터(counter)(34)의 하이(high), 로우(low)와는 관계없이 트랜지스터(Tr3)는 오프(off)가 되며 속도제어부(36)의 신호에 따라서 모터의 속도는 가변된다.
한편 F/V 변환기(26)에 의하여 직류 전압을 전환된 전압은 A/D 변환기(30)로 입력되어 디지털화 되어 카운터(34)의 입력차가 되며 엔코더에 의한 펄스를 계수하는 역할을 한다. 미설명 부호 ＂32＂ 는 클럭발생기이다.
이때의 클럭발생기의 주파수 fc는 다음과 같다.
fc=2*2n*f
(여기에서 n=는 카운터의 bit수 f=전원 전압의 주파수이다)
fc의 상수 2는 매 반주기마다 신호가 변환되므로 주파수가 2배가 되는 것을 나타낸 것이다. 과전압이나 먼지주머니가 채워짐으로서 속도가 빨라져 일정속도 이상이 되는 경우에 비교기(28)의 출력은 하이(high)가 되고 트랜지스터(Tr1)는 온(on)되며 트랜지스터(Tr2)의 컬렉터와 트랜지스터의 베이스는 하이(high) 신호가 인가 된다.
카운터(34)의 MSB 신호가 1이 될 때까지 트랜지스터(Tr2)는 오프(off)되고 트랜지스터(Tr1)는 온(on)되어 트라이악의 게이트에는 로우(low) 신호가 인가된다. 따라서 속도제어부(36)의 속도지정치가 최대일지라도 모터의 속도는 감소한다.
카운터(34)의 MSB가 1이 됨에 따라 트랜지스터(Tr2)는 온(on)되고 트랜지스터(Tr3)는 오프(off)가 되며 속도제어부(36)의 신호에 따라서 모터는 회전을 하게 된다.
저속의 경우에는 카운터(34)의 MSB 신호는 하이(high), 로우(low)로 바뀔지라도 트랜지스터(Tr1)이 오프(off)이므로 회로 동작에는 영향을 미치지 않는다.
비교기(28)의 출력은 제로 크로싱(zero crossing) 신호에 의하여 리셋(reset)되므로 다음 동작에는 영향을 끼치지 않는다. 이에 따른 각 소자에서의 출력 파형이 제4도에 도시되어 있다.
카운터(34)의 출력에 의하여 트랜지스터(Tr2)는 동작을 시작하지만 이것의 출력은 트랜지스터의(Tr1) 출력 신호에 의하여 결정된다. 즉 트랜지스터(Tr2)의 출력은 트랜지스터(Tr1)와 카운터(34)의 곱의 형태로서 출력되므로 트랜지스터(Tr3)의 출력 신호가 하이(high) 일지라도 카운터가 하이(high)인 경우에만 동작하게 된다.
제5도에서는 정상적인 전압 인가시 먼지주머니가 채워졌을때와 그렇지 않은 경우에 있어서의 각각의 동작시와 비동작시의 상태를 비교한 것이다.
회로가 동작하지 않은 경우에 스위칭 시간이 T1에서 T2로 변화된 것을 보여 주며, b)에서는 과전압 인가시 회로가 동작하므로 스위칭 시간이 T1에서 T2로 변화된 것을 보여준다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되지만 본 발명의 수정이나 변형은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며 따라서 그러한 변형이나 수정은 첨부된 특정청구범위에 의하여 제한되어져야 한다.

Claims (3)

  1. 진공청소기 모터의 과속방지회로에 있어서, 모터의 속도를 측정하기 위하여 모터의 축상에 설치하는 엔코더(20), 상기 엔코더(20)에 빛을 조사하기 위한 발광부(16), 및 상기 엔코더(20)를 통과한 빛을 감지하는 수광부(18), 상기 엔코더(20)의 신호를 직류 전압으로 변환시키기 위한 F/V 변환기(26), 상기 F/V 변환기(26)의 신호를 설정 전압과 비교하기 위한 비교기(28), 상기 비교기(28)와 연결된 트랜지스터(Tr1), 상기F/V 변환기(26)의 출력을 변환하는 A/D 변환기(30), 상기 A/D 변환기(30)의 출력 신호를 계수하기 위한 카운터(34), 상기 카운터(34)에 클럭신호를 제공하는 클럭발생기(32), 상기 카운터(34)의 출력과 상기 트랜지스터(Tr1)와, 연결된 트랜지스터(Tr2), 상기 트랜지스터(Tr2)와 연결된 트랜지스터(Tr3), 상기 트랜지스터(Tr3)와 연결된 트라이액(Triac)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공청소기 모터의 과속방지회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광부(16)가 전구인 것을 특징으로 하는 진공청소기 모터의 과속방지회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수광부(18)가 광센서인 것을 특징으로 하는 진공청소기 모터의 과속방지회로.
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