KR101325915B1 - 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법에 관한 것으로, 인버터의 속도 측정 시 주기가 같은 타이머 두 개를 이용하여 캡쳐 기능이 없는 CPU에서도 정확하게 MT 모드의 속도를 연산할 수 있도록 한 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법은, 엔코더의 출력을 이용하여 전동기 속도를 측정하기 위한 하기의 식에서,

clock 개수를 나타내는 mc를 구하는 방법은, clock 주파수가 같은 타이머 두 개(T1, T2)를 이용하되, 상기 T1은 리로딩(reloading) 없이 항상 일정하게 증가시켜 "A" 값을 구하고, 상기 T2는 클럭입력시와 샘플링 주기 발생 시 리로딩(reloading)을 시켜 각각 "B" 값 및 "C" 값을 구하여, 상기 mc = A-B+C 값으로 정해지게 된다.

Description

타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법{METHOD FOR MEASURING SPEED OF INVERTER USING BY TIMER}

본 발명은 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동기의 벡터제어 구현 시 CPU의 타이머를 이용하여 매우 간단하면서도 정확하게 실시간으로 속도를 측정할 수 있도록 한 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전동기의 속도를 측정하는데 있어서는 엔코더를 이용하게 되며, 상기 엔코더의 출력(A, B 펄스)을 이용하여 속도를 계산하게 된다.

상기 엔코더의 출력을 이용하여 속도를 계산하는데 있어서는 일정 시간 동안의 펄스 개수를 측정하는 방법(M mode)과, 펄스와 펄스 사이의 시간을 측정하는 방법(T mode) 및 상술한 펄스 개수 측정 방법 및 시간 측정 방법을 혼용해서 사용하는 방법(MT mode) 등이 주로 이용된다.

이때, 엘리베이터 시스템에서와 같이 정확한 토크제어가 필요한 경우에는 정확한 속도의 측정이 필수적이며, 이에 통상적으로 펄스 개수 측정 방법 및 시간 측정 방법을 혼용한 방법(MT mode)이 이용된다.

그러나, 상술한 바와 같은 펄스 개수 측정 방법 및 시간 측정 방법을 혼용한 방법(MT mode)은 CPU의 기능적인 특정이 많이 작용되기 때문에 구현하는데 많은 어려움이 따르게 된다.

한편, 엔코더의 출력을 이용한 속도의 계산은 하기에 기재된 수식을 통해 산출된다.

도 1 및 상기 수식에서, Fc는 clock 주파수를, m은 펄스 개수를, PPR은 엔코더 총 펄스 수를, mc는 clock 개수를, Ts는 속도 측정 샘플링 주기를 각각 나타낸다.

이때, 엔코더 속도의 정확한 측정을 위해서는 도 1에서와 같이 속도 측정 샘플링 주기(Ts)가 펄스와 펄스 사이에 정확하게 맞춰줘야만 한다.

그러나, 속도 측정 샘플링 주기(Ts)는 엔코더 펄스와 전혀 상관없이 발생하기 때문에 자연적으로 맞춰질 수가 없게 되며, 이에 상기 속도 측정 샘플링 주기인 Ts를 T 값으로 변환한 후 속도를 연산하여야만 하는데, 그 과정이 매우 복잡함과 아울러 이를 구현하기 위해서는 CPU에 캡쳐(capture)용 레지스터(register)가 충분히 확보되어야만 하는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 인버터의 속도 측정 시 주기가 같은 타이머 두 개를 이용하여 캡쳐 기능이 없는 CPU에서도 정확하게 MT 모드의 속도를 연산할 수 있도록 한 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법은, 엔코더의 출력을 이용하여 전동기 속도를 측정하기 위한 하기의 식에서,

clock 개수를 나타내는 mc를 구하는 방법은, clock 주파수가 같은 타이머 두 개(T1, T2)를 이용하되, 상기 T1은 리로딩(reloading) 없이 항상 일정하게 증가시켜 "A" 값을 구하고, 상기 T2는 클럭입력시와 샘플링 주기 발생 시 리로딩(reloading)을 시켜 각각 "B" 값 및 "C" 값을 구하여, 상기 mc = A-B+C 값으로 정해지는 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 전동기의 구동을 위한 인버터의 속도 측정에 있어서, 특정한 기능이 내장된 CPU를 사용하지 않고도 주기가 같은 타이머 두 개를 이용하여 간단하고 정확하게 속도를 측정할 수 있는 효과가 있게 된다.

이는 전동기를 구동하는 모든 인버터에 적용하여 사용할 수가 있음은 물론이다.

도 1은 일반적인 엔코더의 출력을 이용한 전동기의 속도 측정 시 MT 모드에서의 속도 측정 방법을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법에서 펄스 입력에 따른 두 개의 타이머의 동작방법을 나타내는 도면이다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법은, 인버터의 속도 측정 시 주기가 같은 타이머 두 개를 사용하여 속도 측정 샘플링 주기 내에서 간단하게 속도 연산이 구현될 수 있게 된다.

주지된 바와 같이, 엔코더의 출력을 이용한 인버터의 속도는 하기의 (식 1)을 통해 구해진다.

... (식 1)

(식 1)에서, Fc, m, PPR, mc는 각각 주파수, 펄스 개수, 엔코더 총 펄스 수, clock 개수를 나타낸다.

여기에서, 본 발명에 따라 CPU의 캡쳐(capture) 기능을 사용하지 않고 속도를 정확하게 측정하는 방법에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에서, n-3, n-2, n-1, n, n+1, n+2, n+3 등은 샘플링 주기를 나타내며, T1 및 T2는 타이머를 나타낸다.

본 발명에서, 주기가 동일한 두 개의 타이머를 사용하여 clock 개수를 나타내는 mc는 다음과 같이 구해진다.

즉, 상기 mc는 clock 주파수가 같은 두 개의 타이머가 이용되는데, 한 개의 타이머 T1은 도 2에 도시된 바와 같이 리로딩(reloading) 없이 항상 일정하게 증가시켜 "A" 값을 구하게 됨과 동시에 다른 한 개의 타이머 T2는 도 2에 도시된 바와 같이 클럭 입력시와 샘플링 주기 발생 시 리로딩(reloading)을 시켜 각각 "B" 값 및 "C" 값을 구하게 된다.

상기 두 개의 타이머를 통해 구해진 A, B, C 값을 통해 clock 개수 mc = A-B+C 값으로 구해지게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 펄스 입력에 따른 두 개의 타이머 T1 및 T2의 관계를 이용하면, 엔코더의 속도를 복잡한 처리과정 없이 속도 샘플링 인터럽터 중에서 간단하고 정확하게 연산할 수가 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법을 통해서는 엔코더의 출력을 매개로 한 전동기의 속도 측정 시 주기가 같은 두 개의 타이머를 이용하여 캡쳐 기능이 없는 CPU에서도 정확하게 MT 모드의 속도를 연산할 수가 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되는 것이다.

Claims (1)

1. 인버터의 속도는 하기의 식을 통해 구해지되,
   

   

   (Wrpm: 측정된 모터의 속도값, fc: 속도 측정을 위해 이용할 2개 타이머의 clock 주파수, m: 속도 측정 주기내에 입력된 언코더 펄스의 개수, PPR: 엔코더 총 펄스 개수, mc: 측정된 타이머의 clock 개수)
   
   상기 식에서 측정된 타이머의 clock 개수를 나타내는 mc는,
   clock 주파수가 같은 타이머 두 개(T1, T2)를 이용하되,
   상기 T1은 리로딩(reloading) 없이 항상 일정하게 증가시켜 "A(속도를 측정할 구간의 타이머 개수)" 값을 구하고,
   상기 T2는 클럭입력시와 샘플링 주기 발생 시 리로딩(reloading)을 시켜 각각 "B(전 속도 측정주기에서 측정된 엔코더 펄스와 동기된 타이머 카운터 개수)" 값 및 "C(현 속도 측정주기에서 측정된 엔코더 펄스와 동기된 타이머 카운터 개수)" 값을 구하여,
   상기 mc = A-B+C 값으로 정해지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 타이머를 이용한 인버터의 속도 측정 방법.

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