KR890005109B1 - Integrated circuit for speed controlling of small sized dc motor - Google Patents

Integrated circuit for speed controlling of small sized dc motor Download PDF

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KR890005109B1 KR1019870005664A KR870005664A KR890005109B1 KR 890005109 B1 KR890005109 B1 KR 890005109B1 KR 1019870005664 A KR1019870005664 A KR 1019870005664A KR 870005664 A KR870005664 A KR 870005664A KR 890005109 B1 KR890005109 B1 KR 890005109B1
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Abstract

The IC includes a schmidt trigger circuit (6) for transmitting pulse with a certain pulse width determined by the signal of a speed detecting device (5), a frequency divider (8) for dividig signal of horizontal oscillator (7) into signal with the frequency corresponding to a desired motor speed, an exclusive AND circuit (9) for detecting speed variation by comparing the phase of signal from the schmidt trigger circuit with that of signal from the frequency divider, a low bandpass filter (10) for providing current to control terminal of the speed control circuit according to DC voltage converted from detected speed variation by exclusive AND circuit (9).

Description

소형직류모터의 속도제어 집적회로Speed Control Integrated Circuit of Small DC Motor

제1도는 본 발명의 블럭도.1 is a block diagram of the present invention.

제2도는 제1도의 각부파형도.2 is an angular waveform diagram of FIG.

제3도는 제1도의 외부소자공급용 전원부와 기준증폭회로 및 회전방향전환 스위칭회로와 구동회로의 상세회로도.3 is a detailed circuit diagram of the power supply unit and the reference amplifier circuit, the rotation direction switching switching circuit and the driving circuit of the external element supply of FIG.

제4도는 제1도의 슈미트 트리거회로의 상세회로도.4 is a detailed circuit diagram of the Schmitt trigger circuit of FIG.

제5도는 제1도의 배타적 논리합 회로와 저역통과 필터의 상세회로도.5 is a detailed circuit diagram of the exclusive OR circuit and low-pass filter of FIG.

제6도는 제1도에 도시된 분주기의 상세회로도.6 is a detailed circuit diagram of the frequency divider shown in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 외부소자공급용 전원부 2 : 기준증폭회로1: Power supply unit for external device supply 2: Reference amplifier circuit

3 : 회전방향전환스위칭회로 4 : 구동회로3: rotation direction switching switching circuit 4: drive circuit

5 : 검출소자 6 : 슈미트트리거회로5 detection element 6 Schmitt trigger circuit

7 : 수평발진자 8 : 분주기7: horizontal oscillator 8: divider

9 : 배타적논리합회로 10 : 저역통과필터9: exclusive logic circuit 10: low pass filter

본 발명은 소형 직류모터의 속도제어 집적회로에 관한 것으로, 특히 정밀한 속도제어를 하는 제어회를 집적시킨 소형 직류모터의 속도제어 집적회로에 관한 것이다. 현재, 각 응용분야에서 소형직류모터의 사용이 급격히 증가하는 추세에 있으며, 고정밀도의 속도제어에 대한 요구가 많다.The present invention relates to a speed control integrated circuit of a small DC motor, and more particularly, to a speed control integrated circuit of a small DC motor incorporating a control circuit for precise speed control. At present, the use of small DC motors is rapidly increasing in each application field, and there is a demand for high precision speed control.

종래에는 소형직류모터의 속도를 제어할때, 비례전류제어나, 모터의 역기전압을 이용한 브리지회로와 기타 여러방법을 응용하여 속도제어를 하였는데, 상기 한 방법은 속도제어의 범위가 좁으며, 외부부하에 따른 변동과 회로구성이 복잡한 문제점이 있었다.Conventionally, when controlling the speed of a small DC motor, the speed control is performed by applying a proportional current control, a bridge circuit using a counter electromotive voltage of the motor, and other methods. The above-described method has a narrow range of speed control. There was a complicated problem in the load variation and circuit configuration.

상기한 문제점을 해결하기 위해 간단한 회로로 구성된 소형직류모터의 속도제어 집적회로를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 이하에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.It is an object of the present invention to provide a speed control integrated circuit of a small direct current motor composed of a simple circuit to solve the above problems. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 소형 직류모터의 속도제어회로의 블럭도가 도시된 제1도를 참조하면, 수정발진자(7)는 기준발진주파수를 만드는 것으로, 어떤상황에서도 정해진 주파수의 신호를 발생시킨다. 수평발진자(7)의 출력신호는 분주기(8)에 인가되어 모터속도에 상응하는 주파수로 분주되는데, 모터(M)의 속도를 변경시킬시 분주기의 분주비를 변경시켜주면된다. 기준증폭회로(2)의 입력(A)에 기준전압(모터회전지시신호)이 인가되면, 저역통과필터(10)의 초기충전전압이 인가되어 있어 기준증폭회로(2)는 소정의 증폭도로 증폭하여, 모터구동회로(4)는 두개의 출력단자를 통해 모터(M)에 회전력을 주게된다. 모터(M)가 회전하면 검출소자(5)는 모터의 회전에 따라 속도를 검출하여 전기적신호를 슈미트트리거회로(6)에 인가하고, 슈미트트리거회로(6)는 분주기(8)의 속도설정신호와 비교하도록 검출소자(5)의 출력신호를 펄스파형으로 변환시켜준다. 슈미트트리거회로(6)의 출력과 분주기(8)의 출력이 배타적 논리합회로(9)에 인가되면, 배타적논리합회로(9)는 속도변동을 저역통과필터(10)에 인가하고, 저역통과필터(10)는 속도변동에 상응하는 전압변동을 출력하여 기준증폭회로(2)의 증폭도를 변화시키므로서 속도제어가 행해진다. 회전방향전환스위칭회로(3)와 기준증폭회로(2)와 외부소자공급용 전원부(1)와 구동회로(4)의 상세회로도가 도시된 제3도를 참조하여 본발명의 동작을 설명하면, 전원전압(Vcc)이 회로에 인가되면 트랜지스터(Q1-Q4)가 동작하여 전류반복기(Current Repeater)인 트랜지스터(Q5, Q6, Q12, Q18, Q48)가 온이되므로 전류가 흐르게 되고, 트랜지스터(Q9)의 에미터에는 제너다이오드(AD1)의 항복전압이 나타나는데, 이 전압은 회로내부의 기준전압(Vreg)으로 사용되고, 또 외부소자공급용 전원이 되어 수정발진자(7)나 검출소자(5)의 전원으로 사용된다.Referring to FIG. 1, which is a block diagram of a speed control circuit of a small DC motor according to the present invention, the crystal oscillator 7 generates a reference oscillation frequency, and generates a signal having a predetermined frequency in any situation. The output signal of the horizontal oscillator 7 is applied to the frequency divider 8 and divided at a frequency corresponding to the motor speed. When the speed of the motor M is changed, the frequency division ratio of the frequency divider may be changed. When a reference voltage (motor rotation instruction signal) is applied to the input A of the reference amplifier circuit 2, the initial charge voltage of the low pass filter 10 is applied so that the reference amplifier circuit 2 is amplified with a predetermined amplification degree. Thus, the motor drive circuit 4 is applied to the motor (M) through the two output terminals. When the motor M rotates, the detection element 5 detects the speed according to the rotation of the motor and applies an electrical signal to the Schmitt trigger circuit 6, and the Schmitt trigger circuit 6 sets the speed of the frequency divider 8. The output signal of the detection element 5 is converted into a pulse waveform so as to be compared with the signal. When the output of the Schmitt trigger circuit 6 and the output of the divider 8 are applied to the exclusive logical sum circuit 9, the exclusive logic circuit 9 applies the speed variation to the low pass filter 10, and the low pass filter. Numeral 10 outputs a voltage change corresponding to the speed change to change the amplification degree of the reference amplifier circuit 2 so that speed control is performed. The operation of the present invention will be described with reference to FIG. 3, which shows a detailed circuit diagram of the rotation direction switching switching circuit 3, the reference amplifier circuit 2, the external power supply unit 1, and the drive circuit 4. When the power supply voltage Vcc is applied to the circuit, the transistors Q1-Q4 operate to turn on the current repeater transistors Q5, Q6, Q12, Q18, and Q48, so that current flows, and the transistor Q9 The breakdown voltage of Zener diode AD1 is displayed on the emitter of the), and this voltage is used as a reference voltage (Vreg) in the circuit, and serves as a power supply for an external device, so that the crystal oscillator 7 or the detection element 5 Used as a power source.

이 전압은 모터의 정/역회전 제어단자(31)가 접지(GND)와 단락되거나 개방되는 것에 상관없이 일정한 전압을 유지하고, 오부소자에 전류를 공급해 줄때도 일정한 전압을 유지해 준다. 모터의 정/역회전 제어단자(31)가 개방되어있는 경우에는, 트랜지스터(Q11,Q13)는 동작불능이므로 전류반복기인 트랜지스터(Q12)의 콜랙터전류는 트랜지스터(Q14, Q15)를 통해서 흐르고, 트랜지스터(Q15)는 포화상태로 되어서 트랜지스터(Q27)의 베이스에는 3VBE( 2.1V), 트랜지스터(Q22)의 베이스에는 VBE+ VCE(sat, Q15) ( 0.8V)의 전압이 걸려서 에미터 결합회로의 특성상 트랜지스터(Q27)의 콜랙터 윗쪽회로가 동작을하게 된다.This voltage maintains a constant voltage regardless of whether the motor forward / reverse control terminal 31 is shorted or opened with ground (GND), and maintains a constant voltage even when a current is supplied to the misleading element. When the forward / reverse rotation control terminal 31 of the motor is open, the transistors Q 11 and Q 13 are inoperable, so that the collector current of the transistor Q 12 which is the current repeater is the transistors Q 14 and Q 15. ), The transistor Q 15 is saturated, and 3 BE BE (2.1 V) at the base of transistor Q 27 and V BE + V CE (sat, Q 15 ) (0.8 at the base of transistor Q22). Due to the voltage of V), the collector upper circuit of transistor Q 27 operates due to the characteristics of the emitter coupling circuit.

이때, 단자(32)에 고전압(3-5V)이 인가되면, 트랜지스터(Q24, Q26, Q31, Q32, Q46, Q36, Q21)와 모터 구동회로(4)의 트랜지스터(Q53-Q55, Q58가 동작하여 단자(34)를 통해 모터구동전류가 단자(35)로 흘러가게 되므로 모터는 정회전을 하게된다. 반면에, 모터의 정/역회전 제어단자(31)가 접지(GND)에 단락되면, 트랜지스터(Q11, Q13)가 동작하여 트랜지스터(Q12)의 콜렉터전류는 트랜지스터(Q13)를 통해서 흐르고, 트랜지스터(Q22)가 온이되어 단자(32)에 전압이 인가되면, 트랜지스터(Q21,Q19,Q35,Q43,Q41,Q49)와 모터구동회로(4)의 트랜지스터(Q56, Q57, Q59, Q60)가 동작되므로 모터구동전류는 단자(35)에서 단자(34)로 흘러 상기한 경우와 반대가 되어 모터(M)을 역회전을 하게된다. 단자(31)는 모터의 회전방향 전환스위치이다. 단자(33)에는 초기에 제5도의 저역통과필터(10)의 출력(제2도의 파형(j))이 인가되어 있어서, 초기상태에서는 필터(10)의 초기전압에 의해 기준 증폭회로(2)의 증폭도를 설정하게 되고, 모터(M)의 회전변동으로 필터(10)의 출력전압(제2도의 파형(j))이 변하면 단자(33)를 흐르는 전류가 변하여 기준증폭회로(2)의 증폭율을 변화시키므로써 모터회전을 일정하게 유지시킨다. 즉, 단자(33)는 기준증폭회로(2)의 증폭율을 변화시키는 제어단자이다.At this time, when a high voltage (3-5V) is applied to the terminal 32, the transistors Q 24 , Q 26 , Q 31 , Q 32 , Q 46 , Q 36 , Q 21 and the transistors of the motor driving circuit 4 ( Q 53 -Q 55 , Q 58 is operated so that the motor drive current flows through the terminal 34 to the terminal 35 so that the motor rotates forward, whereas the motor forward / reverse control terminal 31 ) is when the short-circuit to ground (GND), the transistors (Q 11, Q 13) the collector current of the operation transistor (Q 12) flows through the transistor (Q 13), a transistor (Q 22) is turned on the terminal ( When voltage is applied to 32, the transistors Q 21, Q 19, Q 35 , Q 43 , Q 41 , Q 49 and the transistors Q 56 , Q 57 , Q 59 , Q 60 of the motor drive circuit 4). Since the motor drive current flows from the terminal 35 to the terminal 34, the motor driving current is reversed from the above case and reversely rotates the motor M. The terminal 31 is a rotation direction switching switch of the motor. (33) is initially low Since the output of the pass filter 10 (waveform j in FIG. 2) is applied, in the initial state, the amplification degree of the reference amplifier circuit 2 is set by the initial voltage of the filter 10, and the motor M When the output voltage (waveform j of FIG. 2) of the filter 10 is changed due to the rotational change of, the current flowing through the terminal 33 is changed to change the amplification factor of the reference amplifier circuit 2, thereby keeping the motor rotation constant. That is, the terminal 33 is a control terminal for changing the amplification factor of the reference amplifier circuit 2.

제2도는 파형(j)은 기준증폭회로(2)의 증폭율을 변화시키는 제어단자(33)에 인가되는 파형이고, 파형(b)은 기준증폭회로(2)에서 증폭된 신호이며 파형(c)은 모터구동회로(4)의 출력전압의 파형이다.2 is a waveform applied to the control terminal 33 for changing the amplification factor of the reference amplifier circuit 2, and a waveform b is a signal amplified by the reference amplifier circuit 2 and a waveform (c). Is a waveform of the output voltage of the motor drive circuit 4.

제4도는 검출소자(5)에서 검출한 제2도의 파형(e)의 신호를 증폭시켜 펄스신호로 변환시켜주는 슈미트트리거회로(6)의 상세회로도이다. 검출소자(5)에서 출력되는 제2도의 파형(e)의 신호가 단자(41)로 입력되면, 입력신호가 상승하는 경우 트랜지스터(Q61, Q66)는 온되고, 트랜지스터(Q62,Q67)는 오프가 되어, 트랜지스터(Q68)가 활성영역에서 동작하므로 트랜지스터(Q7∼)가 포화상태로 동작이 되어 트랜지스터(Q64)를 온시킨다. 이때 트랜지스터(Q76)의 에미터에 접속된 출력단(42)은 제2도의 파형(f)처럼 저잔압상태( OV)가 된다. 단자(41)로 인가되는 입력신호가 증가하여 트랜지스터(Q67)의 베이스전압보다 2VT( 52mV)이상 높아지면 트랜지스터(Q61, Q62, Q66)는 오프되며, 트랜지스터(Q67)가 온이되어 트랜지스터(Q68)는 포화상태가 되고, 트랜지스터(Q70)는 차단상태가 되는 트랜지스터(Q64)의 베이스에 기준전압(Vreg)이 걸리므로 트랜지스터(Q73)는 차단상태가 되어 출력단(42)에는 기준전압(Vreg)이 걸리게 되며, 출력파형은 제2도의 파형(f)과 같다.4 is a detailed circuit diagram of the Schmitt trigger circuit 6 for amplifying and converting the signal of the waveform e of FIG. 2 detected by the detection element 5 into a pulse signal. When the signal of the waveform e of FIG. 2 output from the detection element 5 is input to the terminal 41, when the input signal rises, the transistors Q 61 and Q 66 are turned on and the transistors Q 62 and Q 67 is turned off, and since the transistor Q 68 operates in the active region, the transistors Q 7 to saturate to turn on the transistor Q 64 . At this time, the output terminal 42 connected to the emitter of the transistor Q 76 is in the low residual pressure state OV, as shown by the waveform f in FIG. When the input signal applied to the terminal 41 increases and is higher than the base voltage of the transistor Q 67 by 2V T (52 mV) or more, the transistors Q 61 , Q 62 , Q 66 are turned off, and the transistor Q 67 is turned off. The transistor Q 68 is turned on and the transistor Q 70 is in a saturation state, and the transistor Q 73 is cut off because the reference voltage Vreg is applied to the base of the transistor Q 64 that is in the blocking state. The output terminal 42 receives the reference voltage Vreg, and the output waveform is the same as the waveform f in FIG.

제5도는 제1도에 도시된 배타적논리합(Exclusive-OR) 회로(9)와 저역통과필터(10)의 상세회로도이다. 배타적논리합회로(9)는 트랜지스터(Q78, Q81)의 베이스에는 슈미트트리거회로(6)의 출력(42), 트랜지스터(Q83)의 베이스에는 분주기(8)의 출력(51)이 각각 인가되어, 멀티플라이어회로를 이용하여 위상을 비교한다. 슈미트트리거회로(6)의 출력(42)인 제2도의 파형(f)과 분주기(8)의 출력(51)인 제2도의 파형(h)을 배타적 논리합회로(9)에서 배타적논리합되어 위상비교된 출력파형은 제2도의 파형(i)과 같다. 배타적 논리합회로(9)에서 위상비교된 출력신호는 저역통과 필터(10)에서 제2도 파형(j)과 같은 직류전압으로 변동되어 저역통과필터(10)의 출력(33)은 기준증폭회로(2)의 제어신호로서 인가된다.FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the exclusive-OR circuit 9 and the low pass filter 10 shown in FIG. The exclusive logic circuit 9 has an output 42 of the Schmitt trigger circuit 6 at the bases of the transistors Q 78 , Q 81 , and an output 51 of the divider 8 at the base of the transistor Q 83 . Applied to compare phases using a multiplier circuit. The waveform f of FIG. 2 as the output 42 of the Schmitt trigger circuit 6 and the waveform h of FIG. The compared output waveform is the same as the waveform (i) of FIG. The output signal compared with the phase in the exclusive OR circuit 9 is changed from the low pass filter 10 to a DC voltage such as the second degree waveform j so that the output 33 of the low pass filter 10 is converted into a reference amplification circuit ( It is applied as a control signal of 2).

제6도는 제1도에 도시된 분주기(8)의 상세회로도이다. 분주기(8)은 저항(R60- R68)과 트랜지스터(Q87- Q92)와 다이오드(D4)를 이용하여 수평발진자(7)에서 발생한 제2도의 파형(g)과 같은 신호를 증폭하고, T플립플롭(T1- Tn)에 인가하여 모터회전속도에 상당하는 주파수로 분주시킨다. 즉, 모터의 회전속도는 플립플롭단수에 의행 결정되고, 플립플롭(T1- Tn)에서 분주된 신호는 트랜지스터(Q93, Q94)와 저항(Q69)으로된 버퍼를 거쳐 제2도의 파형(h)과 같이되어 배타적 논리합회로(9)의 입력(51)에 인가된다.6 is a detailed circuit diagram of the frequency divider 8 shown in FIG. The divider 8 uses a resistor R 60 -R 68 , a transistor Q 87 -Q 92 , and a diode D 4 to output a signal such as waveform g of FIG. 2 generated in the horizontal oscillator 7. Amplify and apply to T flip-flop (T 1 -T n ) and divide at frequency corresponding to motor rotation speed. That is, the rotational speed of the motor is determined by the number of flip-flops, and the signal divided by the flip-flops T 1 -T n passes through a buffer of transistors Q 93 and Q 94 and a resistor Q 69 . It is applied to the input 51 of the exclusive logical sum circuit 9 in the same manner as the waveform h of FIG.

따라서, 본 발명의 집적회로는 소형정밀직류모터의 속도를 제어하는 시스템에 있어서, 기존방식의 속도제어의 비정밀성과 복잡한 회로구성에서 벗어나, 간단한 회로구성으로 정밀한 속도제어를 수행할 수 있다. 또 직류소형모터가 비데오카세트레코더(VCR), 콤팩트디스크플레이어, 플로피디스크등에 응용되고 있어서, 간단한 회로구성에 의한 고정밀도 속도제어시스켐이 요구되므로 본 발명의 시스켐을 집적화하면, 주변회로가 거의 필요하지 않으므로 가격을 절감시킬 수 있을 것이다.Therefore, in the integrated circuit of the present invention, in the system for controlling the speed of a small precision DC motor, it is possible to perform precise speed control with a simple circuit configuration, deviating from the inaccuracy and complicated circuit configuration of the conventional speed control. In addition, since a small DC motor is applied to a video cassette recorder (VCR), a compact disc player, a floppy disk, or the like, a high precision speed control system with a simple circuit configuration is required. You won't need it, so you'll save money.

Claims (1)

직류소형모터의 속도를 정밀하게 제어하도록 모터속도제어시스템을 집적시킨 모터속도제어 집적회로에 있어서, 시스템의 외부소자에 전원을 공급해 주는 외부 소자에 공급용 전원부(1)와, 모터속도제어회로에 기준증폭도를 유지해주는 기준증폭회로(2)와, 모터(M)를 정/역회전시켜주는 회전방향 전환 스위칭회로(3)와, 직류모터(M)에 충분한 전류를 공급하여 모터(M)의 정해진 속도에 대응되는 전류를 공급해주는 모터구동회로(4)와, 모터(M)의 회전에 따라 속도를 검출하는 검출소자(5)의 출력신호를 받아 진폭의 펄스파형을 출력하는 슈미트리거회로(6)와, 수평발진자(7)에서 발생된 일정한 주기의 신호파형을 원하는 모터속도에 상응하는 주파수의 펄스로 분주하는 분주기(8)와, 슈미트트리거회로(6)에서 출력된 속도검출신호의 펄스변환된 신호와 분주기(8)에선 분주된 수평발진자(7)의 출력신호의 위상을 비교하여 속도변동을 검출하는 배타적논리합회로(9)와, 배타적 논리합회로(9)에서 검출된 속도변동을 직류전압으론 바꾸어 속도제어 회로의 제어단자(33)로 전류를 공급해주는 저역통과필터(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 소형직류모터의 속도제어집적회로.A motor speed control integrated circuit incorporating a motor speed control system for precisely controlling the speed of a small DC motor, comprising: a power supply unit (1) for supplying power to an external device for supplying power to an external device of the system, and a motor speed control circuit. The reference amplifier circuit 2 which maintains the reference amplification degree, the rotation direction switching switching circuit 3 which rotates the motor M forward / reversely, and the sufficient current are supplied to the DC motor M to supply A schmitt trigger circuit for outputting a pulse waveform of amplitude upon receiving an output signal from a motor driving circuit 4 for supplying a current corresponding to a predetermined speed and a detection element 5 for detecting the speed according to the rotation of the motor M ( 6) and a frequency divider 8 which divides a signal waveform of a certain period generated in the horizontal oscillator 7 into pulses of a frequency corresponding to a desired motor speed, and a speed detection signal output from the Schmitt trigger circuit 6. Pulse-converted signal and divider ( 8), the exclusive logic sum circuit 9 for detecting the speed variation by comparing the phase of the output signal of the divided horizontal oscillator 7 and the speed fluctuation detected by the exclusive logic sum circuit 9 with a direct current voltage are used for the speed control circuit. Speed control integrated circuit of a small DC motor, characterized in that consisting of a low pass filter for supplying a current to the control terminal (33) of the.
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