KR0122292B1 - 스텝모터의 선형가감속제어장치 및 방법 - Google Patents
스텝모터의 선형가감속제어장치 및 방법Info
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Abstract
제어부에 입력된 이동거리로부터 최고속도, 기동속도, 가속도를 결정하고 이동거리로부터 가속시간에 대한 총이동시간의 비를 구하고 상기의 비가 그보다 큰 경우 상기 최고속도로 구동하고 상기의 비가 2보다 작은 경우 최고속도를 다음식
(여기서, Kf=모터의 해상도, Ku=가속도, ld=이동거리, fl=기동속도)
에 의해 재산출하여 모터를 구동시킨다.
Description
제1도는 본 발명에 의한 스텝모터의 선형가감속제어장치의 구성을 보이는 블록도이다.
제2도는 본 발명에 의해 제어되는 스텝모터의 속도곡선이다.
제3도는 Ka(가속시간에 대한 총이동시간의 비)의 변화에 대한 이동거리의 변화를 보이는 그래프이다.
제4도는 본 발명에 의한 스텝모터의 선형 가감속 제어방법을 보이는 플로우챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제어부 3 : 인터페이스부
4 : 카운터부 5 : 모터구동부
6 : 모터
본 발명은 스텝(step) 모터의 선형 가감속 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 속도값을 입력하지 않고 모터의 사양에 따른 정해진 두개의 상수(기울기, 최고속도)를 정하고 거리를 입력하므로서 스텝모터를 제어하는 장치 및 제어방법에 관한 것이다.
스텝모터는 스텝핑(stepping motor)또는 펄스 모터(Pulse motor)라고 불리우는 것처럼 모터축이 스텝(step)상으로 동작하는 모터이다. 예를 들어, 1회전 200펄스의 스텝핑모터는 구동회로에 1개의 펄스를 주면 기본적으로는 1스텝, 즉 1.8°(360°/200)만 회전한다. 따라서, 이 모터는 가해진 펄스 (Pulse)수를 조절해줌으로써 모터의 회전각을 제어할 수 있다. 또한, 펄스주파수(디지탈 신호에 의해 회전속도가 제어된다.
정지하고 있는 모터를 가속시간 ts사이에 tp(PPS : Pulse Per Second)의 속도로 가속할 때 필요펄스수 n은
n=fn.tn/2
단, fn : 정속주행시의 속도 (PPS)
tn : 정상속도에 이르기까지의 시간 (sec)
다음에 펄스시각 t는
tm=√2mtn/fn=√m t,
단, m : 펄스신호
종래에는 스텝모터 제어시 일정한 속도값을 직접 대입하므로서 최상의 상태에서 운전되도록 최고속도를 사용자가 산출하여야 했으며, 모터의 성능에 관계없이 임의로 최고속도를 입력하는 경우에는 모터가 최상의 상태로 동작하지 않게 되어 속도값을 여러번 변경시켜야 되는 번거로움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이동거리만 주어지면 자동으로 최고속도를 산출하여 스텝모터를 운전하는 스텝모터의 선형가감속제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 갖는 본 발명에 의한 장치는 이동거리를 입력받아 최적최고속도를 산출하여 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 출력데이터를 래치하는 래치부와, 상기 래치부로부터 출력되는 데이터를 받아 소정주파수의 펄스신호를 출력하는 카운터부와, 상기 카운터부에 일정주파수의 펄스신호를 공급하는 발진부와, 상기 카운터부에서 출력되는 펄스신호를 받아 구동신호를 출력하는 모터구동부와, 상기 모터구동부와 카운터로부터 신호를 받아 제어부에 전달하며 상기 제어부로부터 제어신호를 받아 상기 모터구동부와 카운터부에 출력하는 인터페이스부를 구비한다.
상기의 장치는 이동거리를 입력받아 최고속도, 기동속도, 가속도를 결정하고 이동거리로부터 가속시간에 대한 총이동시간의 비를 구하고 상기의 비가 그보다 크거나 같은 경우 상기 최고속도로 모터를 구동시키고, 상기의 비가 그보다 작은 경우 최고속도를 다음식
(여기서, Kf=모터의 해상도, Ku=가속도, ld=이동거리, fl=기동속도)
에 의해 재산출하여 모터를 구동시키는 방법에 의해 제어된다.
제1도는 본 발명에 의한 가감속 제어방법에 적용되는 제어장치의 일실시예를 보이는 블록도이다.
1은 제어부이고, 사전에 메모리에 저장된 본 발명에 의한 가감속제어방법에 따라 제어장치의 각부를 제어한다.
2는 데이터 래치부이며, 제어부(1)의 제어신호에 따라 제어신호 및 데이터등을 출력한다. 3은 인터페이스부이며, 제어부(1)로부터 제어신호를 받아, 본 장치의 각부에 출력하고, 또한 각부로부터 데이터를 받아 제어부(1)에 제공한다.
4는 카운터부이며, 데이터 래치부(2)에서 출력되는 제어신호에 의해 발진기(7)에서 발생되는 펄스를 분주하여 CW(Clockwise Pulse)파 또는 CCW(Counter Clockwise Pulse)파를 출력한다. 5는 모터구동부이며, 카운터부(4) 및 인터페이스부(3)에서 가해지는 신호에 따라 모터(6)를 구동한다.
제어부(1)는 주어진 위치데이터와 현재 정지하고 있는 위치와의 차를 계산하고, 가장 빠른 시간에 위치결정을 행할 수 있도록 사전에 작성되어 저장된 소프트웨어에 의해 데이터가 산출되어 모터구동용 신호를 발생한다. 즉, 가동속도, 최고속도 및 가속도를 결정한다. 이 데이터는 데이터래치부(2)에 래치되고, 이어서 카운터부(4)에 출력된다. 카운터부(4)는 발진기(7)에서 발생되는 기본 주파수의 펄스를 분주하여 모터구동용 신호를 생성한다. 이 신호는 모터구동부(5)에 입력되어 스텝모터(6)의 어자전류를 스위칭시켜 모터에 인가되는 펄스의 수와 펄스의 주기가 변화되어 스텝모터가 가감속한다. 제2도는 본 발명에 의해 제어되는 스텝모터의 속도곡선이다. 부하를 정지상태에서 순식간에 고속 회전을 시키려면 막대한 토크(TORQUE)가 필요하며, 스텝모터는 순간고속회전이 불가능하다.
따라서, 모터에서 발생가능한 토크의 범위내에서 가속도를 설정하여 그 가속도에 따라서 스텝모터를 회전시킨다.
이렇게 스톱모터를 제어하려면 제2도와 같이 직선가감속이 좋다.
제2도에 보이는 바와 같이 모터의 회전속도는 가속영역, 정속영역, 감속영역으로 구별된다.
Kf는 스텝당 이동거리, 즉 모터의 해상도(mm/step),
여기서 fp는 부하를 걸때 최대유효 토오크(Torque)에 손상이 가지 않는 최고속도로 설정하며 부하나 모터의 종류 및 특성에 따라 변동된다. Ku는 자기동토오크(Pull-in Torque)에서 최대 토오크(Pull-out Torque)를 얻기 위한 최대기울기로 모터의 특성에 따라 정해지는 값이며, 가속 및 감속구간의 소비시간 ts, ts'는 같도록 정한다.
그러면, Ku-Kd가 되며 전체소비시간 td=to+2ts로 된다. 전체 이동거리를 ld(mm)라 하면 ld는 곡선의 면적 xKf가 된다(제2도 참고)
가 된다.
제3도는 최고속도와 최고의 기울기를 유지하면서 Ka를 변화시킬 때 이동거리의 변화를 보이는 그래프이다.
①, ②, ③의 경우는 fp, fl 이 일정하므로 식(2)에서
를 얻을 수 있으며 목적거리 ld를 입력받을 경우 Ka 값을 알 수 있다. Ka값의 변화에 대하여 이동거리의 변화 상태가 제3도에 도시된다. 이 Ka값이 2보다 작을때는 정속도기간 to가 0보다 작아지기 때문에 불능이 되고, Ka=2로 놓고 fp를 가변하여야 한다.(제3도 ④,⑤,⑥).
(2)식에서 우변을 완전제곱꼴로 고친 후 정리하면
윗식에서 알 수 있는 바와 같이 목표위치가 정해지면 (4) 식에 의해 최대속도도 정해진다(여기서, fl은 모터의 최고기동속도이며 이 값은 일정하다).
이렇게 이동거리가 주어지면, 최고속도, 최고가속도 및 최고기동속도가 자동적으로 설정되어 스텝모터가 제어된다.
제4도는 본 발명에 의한 스텝모터의 선형가감속 제어방법을 보이는 플로우챠트이다.
단계 401에서 조작패널등을 통해 이동거리를 입력받고, 단계 402에서, 가동속도, 최고속도 및 가속도는 모터의 용량에 맞는 범위에서 최대값을 취하여 결정된다.
단계 403에서, 입력된 이동거리로부터 다음식
(여기서, Kf=모터의 해상도, Ku=가속도, ld=이동거리
fp=최고속도, fl=기동속도
Ka=가속시간에 대한 총이동시간의 비)
에 의해 Ka값을 결정한다. 단계 404에서, Ka가 2보다 크거나 같은가를 판단한다.
크거나 같은 경우에는 단계 407로 진행하여 이동거리값으로부터 모터 구동펄스수를 구한다. 크거나 같지 않은 경우에는 Ka=2로 놓고 (4)식에 의해 최대속도를 구하고(단 : 기동속도 fl은 모터의 최고 기동속도로서 항상 일정하다) 단계 407로 진행한다. 단계 408에서 가속도값을 이용하여 가속시의 펄스주파수 변화량 설정하고, 단계 409에서, 앞서 구한 최고속도, 가속도(일정) 기동속도(모터의 최고기동속도)에 의해 모터를 구동하여 물체를 이동하고 본 프로그램을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 이동거리가 주어지면 최고속도가 자동적으로 결정되어 물체가 이동된다.
Claims (3)
- 스텝모터의 선형 가감속 제어장치에 있어서, 이동거리를 입력받아 최고속도 및 가속시간에 대한 총이동시간의 비를 산출하고, 상기의 비가 그보다 작거나 같은 경우 상기 최고속도에 의한 속도데이타를 출력하고, 상기 비가 그보다 작은 경우에는 상기의 비를 2로 놓고 소정의 관계식에 의해 최고속도를 재산출하여 속도데이타를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 출력데이타를 래치하는 래치부와, 상기 래치부로부터 출력되는 데이타를 받아 소정주파수의 펄스신호를 출력하는 카운터부와, 상기 카운터부에 일정주파수의 펄스신호를 공급하는 발진부와, 상기 카운터부에서 출력되는 펄스신호를 받아 구동신호를 출력하는 모터구동부와, 상기 모터구동부와 카운터부로부터 신호를 받아 상기 제어부에 전달하며 상기 제어부로부터 제어신호를 받아 상기 모터구동부와 카운터부에 출력하는 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스텝모터의 선형 가감속 제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 소정의 관계식은(여기서, Kf=모터의 해상도, Ku=가속도, Ka=총이동시간/가속시간,ld=이동거리, fl=기동속도)인 것을 특징으로 하는 스텝모터의 선형가감속 제어장치.
- 스텝모터의 선형가감속 제어방법에 있어서, 이동거리를 입력받아 최고속도, 기동속도, 가속도를 결정하는 단계와, 이동거리로부터 가속시간에 대한 총 이동시간의 비를 구하는 단계와, 상기의 비가 2보다 크거나 같은 경우 상기 최고속도로 모터를 구동시키는 단계와, 상기의 비가 2보다 작은 경우 최고속도를 다음식(여기서, Kf=모터의 해상도, Ku=가속도, ld=이동거리, fl=기동속도)에 의해 재산출하여 모터를 구동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 스텝모터의 선형가감속 제어방법.
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| KR1019940021603A KR0122292B1 (ko) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 스텝모터의 선형가감속제어장치 및 방법 |
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-
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