KR100926902B1 - 엔코더 에러 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 구동용 엔코더의 에러를 검출하는데 있어서 종래의 엔코더 에러 검출 방법에서 이상 유무의 판별이 불가능하였던 A, B ,Z상 신호에 대한 에러까지 모두 검출할 수 있는 엔코더 에러 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호 PU, PV, PW, PA, PB, PZ가 정상신호일 경우에 턴온(Turn-On)되며, 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호 PU, PV, PW, PA, PB, PZ가 비정상신호일 경우에 턴오프(Turn-Off)되는 포토커플러; 포토커플러와 연결되어 포토커플러가 턴온된 상태에서 로우 레벨신호를 발생하며, 포토커플러가 턴오프된 상태에서 하이 레벨신호를 발생하는 출력신호 발생회로; 출력신호 발생회로와 연결되어 하이 레벨신호에 의거하여 소정의 경보 신호를 발생하는 경보수단을 포함하여 구성되는 엔코더의 에러 검출 장치를 제공한다. 이러한 본 발명에 따르면, 모터 구동용 엔코더의 이상 유무를 판별함에 있어서 엔코더로부터 출력되는 U, V, W 신호에 대한 이상 유무는 물론 종래의 엔코더 에러 검출 방법에서 검출이 불가능하였던 A, B, Z상 신호에 대한 에러까지 모두 검출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이 과정에서 외부로부터 유입되는 노이즈 신호를 필터링할 수 있게 됨으로써 외부의 노이즈에 의한 오판별을 방지하여 보다 더 정확한 엔코더의 동작 상태를 판별할 수 있는 효과가 있다.

Description

엔코더 에러 검출 장치{APPARATUS FOR DETECTING ERRORS OF AN ENCODER}
도 1은 본 발명에 따른 엔코더 에러 검출 장치에 대한 구성을 도시한 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 엔코더 에러 검출 장치에서 엔코더의 정상 상태시 출력되는 신호를 도시한 파형도.
도 3은 본 발명에 따른 엔코더 에러 검출 장치에서 엔코더의 이상 상태시 출력되는 신호를 도시한 파형도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 ∼ 16 : 포토커플러 30 : 필터링 회로
본 발명은 모터에 장착된 엔코더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔코더의 이상 유무를 자동으로 판별하여 그에 따른 알람신호를 발생할 수 있는 엔코더 에러 검출 장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 모터는 각종 산업용기기나 공작기계에 필수적으로 사용되는 동력발생장치로서, 통상적으로 회전축을 중심으로 회전되는 회전자와 이 회전 자를 감싸도록 설치되는 고정자로 구성된다. 그리고, 회전자의 회전속도 등을 검출하기 위한 엔코더가 추가 장착되며, 이 엔코더는 장착되는 모터의 종류나 엔코더 자체의 구조 등에 따라 다양한 종류로 구분이 된다.
이러한 일반적인 모터 구동용 엔코더에서는 통상적으로 6개의 출력신호를 발생한다. 즉, 발광소자로부터 발생한 광신호가 회전 디스크의 A, B 슬릿을 통과하여 발생하는 A형 신호와 B형 신호, 그리고 회전 디스크의 1회전마다 1개의 펄스를 발생하는 Z형 기준펄스 신호 및 회전자 자극의 절대위치 검출용으로 사용되는 각각의 U, V, W 신호를 갖는다. 여기서, A형 신호와 B형 신호는 전기각 90도의 위상차를 갖으며 U, V, W 자극 위치검출 신호는 모터의 극수에 맞춰 전기각으로 120도씩 순차적으로 어긋난 위상차를 갖는다.
한편, 이러한 모터 구동용 엔코더는 모터의 동작을 제어하는 실질적인 수단이 되기 때문에, 엔코더 자체에 이상이 발생할 경우에는 모터의 정확한 제어가 불가능하거나 모터의 구동 자체가 불가능하게 된다. 따라서, 종래의 일반적인 모터 관련 시스템에서는 엔코더의 이상 유무를 검출하기 위한 장치 및 방법을 내장하고 있다.
이와 관련하여 종래의 일반적인 엔코더 이상 유무 판별 방법에 대해 설명하면, 종래에는 엔코더에서 출력되는 각 상에 대한 u,
Figure 112002042009517-pat00001
와 v,
Figure 112002042009517-pat00002
및 w,
Figure 112002042009517-pat00003
의 신호를 검출하고, 이 검출된 각각의 신호를 라인리시버를 통과하도록 하여 이로부터 출력되는 U, V, W 신호를 가지고 엔코더의 이상유무를 판별하였다. 즉, 엔코더의 최종 출력신호 U, V, W는 각각 120도의 위상차를 가지는 파형이 되며, 이러한 엔코더 출력 신호의 특성상 각각의 U, V, W 신호값이 '111'이나 '000'이 되는 경우는 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 점을 이용하여 각각의 U, V, W 신호값이 '111'이나 '000'이 되는 경우에 엔코더의 이상으로 판별하도록 하고 있다.
하지만, 이러한 종래의 엔코더 이상 유무 검출 방법에 있어서는 상술한 바와 같이 회전자의 위치 검출을 위한 U, V, W신호에 대한 이상 유무는 검출이 가능하지만, 엔코더에서 발생되는 또 다른 출력신호인 A, B, Z형 신호에 대한 이상유무를 검출할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 종래의 엔코더 에러 검출 방법에서 이상 유무의 판별이 불가능하였던 A, B ,Z상 신호에 대한 에러까지 모두 검출할 수 있는 엔코더 에러 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
모터 구동용 엔코더의 에러 상태를 검출하기 위한 장치에 있어서, 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호 PU, PV, PW, PA, PB, PZ가 정상신호일 경우에 턴온(Turn-On)되며, 상기 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호 PU, PV, PW, PA, PB, PZ가 비정상신호일 경우에 턴오프(Turn-Off)되는 포토커플러; 상기 포토커플러와 연결되어 상기 포토커플러가 턴온된 상태에서 로우 레벨신호를 발생하며, 상기 포토커플러가 턴오프된 상태에서 하이 레벨신호를 발생하는 출력신호 발생회로; 상기 출력신호 발생회로와 연결되어 상기 하이 레벨신호에 의거하여 소정의 경보 신호를 발생하는 경보수단을 포함하여 구성되는 엔코더의 에러 검출 장치를 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 엔코더 에러 검출 장치에 대한 구성을 도시한 회로도로서, 도시 생략된 모터 구동용 엔코더의 각 출력단과 연결되어 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호를 입력신호로 제공받는 제 1 내지 제 6 포토커플러(11 내지 16)와 각각의 포토커플러(11 내지 16)로부터 출력된 출력신호를 필터링하는 필터링 회로(30)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 엔코더로부터 출력되는 6개의 출력신호, 즉 PU, PV, PW, PA, PB, PZ와 이에 각각 대응하는 상반되는 신호
Figure 112002042009517-pat00004
,
Figure 112002042009517-pat00005
,
Figure 112002042009517-pat00006
,
Figure 112002042009517-pat00007
,
Figure 112002042009517-pat00008
,
Figure 112002042009517-pat00009
는 동도면에 도시된 바와 같이 각각 신호쌍을 이루어 제 1 내지 제 6 포토커플러(11 내지 16)에 입력신호로 제공된다. 즉, PU와
Figure 112002042009517-pat00010
신호는 제 1 포토커플러(11)의 입력신호로, PV와
Figure 112002042009517-pat00011
신호는 제 2 포토커플러(12)의 입력신호로, PW와
Figure 112002042009517-pat00012
신호는 제 3 포토커플러(13)의 입력신호로, PA와
Figure 112002042009517-pat00013
신호는 제 4 포토커플러(14)의 입력신호로, PB와
Figure 112002042009517-pat00014
신호는 제 5 포토커플러(15)의 입력신호로, 그리고 PZ와
Figure 112002042009517-pat00015
신호는 제 6 포토커플러(16)의 입력신호로 제공된다.
따라서, 도 1 에 도시된 엔코더 에러 검출 장치에서 각각의 포토커플러(11 내지 16)는 입력되는 각 신호쌍(PU와
Figure 112007089352794-pat00016
, PV와
Figure 112007089352794-pat00017
, PW와
Figure 112007089352794-pat00018
, PA와
Figure 112007089352794-pat00019
, PB와
Figure 112007089352794-pat00020
, PZ와
Figure 112007089352794-pat00021
)이 모두 정상신호일 경우에만 동작하여 그에 따른 출력신호를 발생하도록 구성한다. 만일, 엔코더로부터 출력되는 신호중 임의의 출력신호가 비정상적인 신호인 경우에는 해당 신호를 입력신호로 제공받는 포토커플러는 구동되지 않는다. 예를 들면, 엔코더로부터 출력되는 신호중 PB 신호가 정상적인 신호가 아닌 경우에 제 5 포토커플러(15)의 구동은 불가능하게 된다.
그리고, 각 포토커플러(11 내지 16)로부터 출력된 각각의 출력신호는 소정의 출력신호 발생회로를 거쳐 도 1에 도시된 바와 같이 에러검출 회로 내의 필터링 회로(30)로 제공되어 필터링 과정을 거치게 된다. 이 경우 출력신호 발생회로는 각 포토커플러(11 내지 16)가 정상 구동되어 턴온(Turn-On)된 상태라면, 각 포토커플러(11 내지 16)로부터 출력되어 필터링 회로(30)에 입력되는 각각의 출력신호는 로우(Low) 레벨의 신호가 되게 한다. 즉, 각 포토커플러(11 내지 16)가 턴온 되면, 포토커플러(11 내지 16)의 출력신호는 하단의 접지부를 통해 소멸되어 필터링 회로(30)에 입력되는 각각의 신호는 로우 레벨의 신호가 된다. 이와는 반대로, 엔코더로부터 출력되는 임의의 출력신호가 비정상신호인 경우에 해당 포토커플러는 턴오프(Turn-Off) 상태가 되고 포토커플러 다음단에 연결된 +5V의 전압이 출력됨으로써 해당 라인을 통해 필터링 회로(30)에 입력되는 신호는 하이 (High) 레벨의 신호가 된다.
한편, 각 포토커플러(11 내지 16)로부터 출력된 신호는 도 1에 도시된 바와 같이 필터링 회로(30) 내의 각 D 플립플롭으로 전달되는데, 이 필터링 회로(30)는 외부 노이즈에 대한 필터링 회로 역할을 하게 된다. 즉, 엔코더가 정상적으로 동작하여 상술한 각 포토커플러(11 내지 16)에 입력되는 신호가 정상적인 신호이더라도 외부로부터 노이즈 신호가 유입되면 엔코더 에러검출 장치에서는 엔코더에 대한 에러 상태로 판별하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위한 수단으로서 도 1에 도시된 바와 같은 필터링 회로(30)를 구성하여 외부의 노이즈 신호를 제거하도록 한다.
따라서, 각 포토커플러(11 내지 16)에서 출력된 신호는 도 1에 도시된 바와 같이 각 D-플립플롭에 제공되며, 각각의 D-플립플롭에서는 클럭신호(CLK)에 의거하여 그에 상응하는 각각의 출력신호 Q0, Q1, Q2, Q3을 발생하게 된다. 그리고, 각 D-플립플롭에서 출력된 출력신호는 AND 게이트(AND3) 및 NOR 게이트(NOR3)를 통해 조합된 다음, JK 플립플롭(Qjk)에 입력신호로 제공되며, JK 플립플롭(Qjk)의 출력단을 통해 출력되는 신호가 엔코더의 이상 유무에 따른 최종 판단신호가 된다.
한편, 도 2는 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호가 정상신호일 경우에 그에 대응하는 각 D-플립플롭의 출력신호(Q1, Q2, Q3, Q4)와 JK 플립플롭(Qjk)에서 출력되는 최종 판단신호에 대한 파형을 예시적으로 도시한 도면으로서, 동도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 엔코더로부터 출력되는 신호가 정상적인 신호이고 외부로부터 유입되는 노이즈가 없는 경우에는 도 2에 도시된 바와는 달리, 각 D-플립플롭의 출력신호 Q1, Q2, Q3, Q4는 모두 로우 레벨 신호가 된다. 하지만, 엔코더로부터 출력되는 신 호가 정상적인 신호이더라도 외부로부터의 노이즈가 유입되는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 D-플립플롭에서는 Q1, Q2, Q3, Q4는 짧은 소정 시간동안 하이 레벨 신호를 출력하게 된다. 하지만, 이 경우에도 JK 플립플롭(Qjk)을 통해 출력되는 최종 판단신호는 로우 레벨 신호로서 엔코더의 이상이 검출되지 않음을 나타내게 된다. 즉, 외부로부터 유입된 노이즈 신호는 필터링 회로(30)에 의해 필터링되어 제거된다.
이와는 반대로, 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호가 비정상적인 신호일 경우, 즉 엔코더가 정상적으로 동작하지 않는 경우에는 JK 플립플롭(Qjk)을 통해 출력되는 최종 판단신호가 상술한 정상상태에서의 하이 레벨 신호보다 상대적으로 긴 시간동안 하이 레벨의 신호가 됨으로써 엔코더의 이상 유무를 통보하게 된다.
도 3은 이와 같이 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호가 비정상적인 신호일 경우에 대응하는 각 D-플립플롭의 출력신호(Q1, Q2, Q3, Q4)와 JK 플립플롭 (Qjk)에서 출력되는 최종 판단신호에 대한 파형을 예시적으로 도시한 도면이다.
결과적으로, 본 발명에 따른 엔코더 에러 검출 장치에서는 엔코더로부터 출력되는 각각의 신호에 대한 이상 유무를 판별하여 그에 따른 판단결과를 출력할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 엔코더 에러 검출 장치의 출력단, 즉 JK 플립플롭 (Qjk)의 출력단에 소정의 경보수단(경보음 발생수단 또는 경고등)을 연결함으로써 엔코더의 모든 출력신호에 대한 이상 여부를 용이하게 식별할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 모터 구동용 엔코더의 이상 유무를 판별함에 있어서 엔코더로부터 출력되는 U, V, W 신호에 대한 이상 유무는 물론 종래의 엔코더 에러 검출 방법에서 검출이 불가능하였던 A, B, Z상 신호에 대한 에러까지 모두 검출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이 과정에서 외부로부터 유입되는 노이즈 신호를 필터링할 수 있게 됨으로써 외부의 노이즈에 의한 오판별을 방지하여 보다 더 정확한 엔코더의 동작 상태를 판별할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 모터 구동용 엔코더의 에러 상태를 검출하기 위한 장치에 있어서,
    엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호 PU, PV, PW, PA, PB, PZ가 정상신호일 경우에 턴온(Turn-On)되며, 상기 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호 PU, PV, PW, PA, PB, PZ가 비정상신호일 경우에 턴오프(Turn-Off)되는 포토커플러;
    상기 포토커플러와 연결되어 상기 포토커플러가 턴온된 상태에서 로우 레벨신호를 발생하며, 상기 포토커플러가 턴오프된 상태에서 하이 레벨신호를 발생하는 출력신호 발생회로;
    상기 출력신호 발생회로와 연결되어 상기 하이 레벨신호에 의거하여 소정의 경보 신호를 발생하는 경보수단을 포함하여 구성되는 엔코더의 에러 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔코더로부터 출력되는 각각의 출력신호 PU, PV, PW, PA, PB, PZ와 이에 각각 대응하는 상반되는 신호
    Figure 112009056986322-pat00022
    ,
    Figure 112009056986322-pat00023
    ,
    Figure 112009056986322-pat00024
    ,
    Figure 112009056986322-pat00025
    ,
    Figure 112009056986322-pat00026
    ,
    Figure 112009056986322-pat00027
    를 각각 신호쌍으로 구성하며,
    상기 포토커플러는,
    상기 PU와
    Figure 112009056986322-pat00028
    신호를 입력신호로 제공받아 상기 PU와
    Figure 112009056986322-pat00029
    신호가 정상 신호인 경우에 턴온되고, 상기 PU와
    Figure 112009056986322-pat00030
    신호가 비정상 신호인 경우에 턴오프되는 제 1 포토커플러;
    상기 PV와
    Figure 112009056986322-pat00031
    신호를 입력신호로 제공받아 상기 PV와
    Figure 112009056986322-pat00032
    신호가 정상 신호인 경우에 턴온되고, 상기 PV와
    Figure 112009056986322-pat00033
    신호가 비정상 신호인 경우에 턴오프되는 제 2 포토커플러;
    상기 PW와
    Figure 112009056986322-pat00034
    신호를 입력신호로 제공받아 상기 PW와
    Figure 112009056986322-pat00035
    신호가 정상 신호인 경우에 턴온되고, 상기 PW와
    Figure 112009056986322-pat00036
    신호가 비정상 신호인 경우에 턴오프되는 제 3 포토커플러;
    상기 PA와
    Figure 112009056986322-pat00037
    신호를 입력신호로 제공받아 상기 PA와
    Figure 112009056986322-pat00038
    신호가 정상 신호인 경우에 턴온되고, 상기 PA와
    Figure 112009056986322-pat00039
    신호가 비정상 신호인 경우에 턴오프되는 제 4 포토커플러;
    상기 PB와
    Figure 112009056986322-pat00040
    신호를 입력신호로 제공받아 상기 PB와
    Figure 112009056986322-pat00041
    신호가 정상 신호인 경우에 턴온되고, 상기 PB와
    Figure 112009056986322-pat00042
    신호가 비정상 신호인 경우에 턴오프되는 제 5 포토커플러;
    상기 PZ와
    Figure 112009056986322-pat00043
    신호를 입력신호로 제공받아 상기 PZ와
    Figure 112009056986322-pat00044
    신호가 정상 신호인 경우에 턴온되고, 상기 PZ와
    Figure 112009056986322-pat00045
    신호가 비정상 신호인 경우에 턴오프되는 제 6 포토커플러로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔코더의 에러 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 출력신호 발생회로와 연결되어 상기 각 포토커플러로부터 출력된 출력신호를 조합하고 필터링하여 외부로부터 유입된 노이즈 신호를 제거하는 필터링 회로를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔코더의 에러 검출 장치.
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JP2002350184A (ja) 2001-05-25 2002-12-04 Yaskawa Electric Corp Ａｃサーボ用エンコーダの故障検出方法

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