KR200156497Y1 - 모터의 위치검출용 홀센서를 이용한 회전수검출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 회전수검출장치에 관한 것으로, 특히 무정류자 모터의 회전자의 회전위치를 검출하기 위한 홀센서(hall sensor)를 이용하여 3체배된 신호를 발생시킬 수 있는 회전수검출장치에 관한 것이다. 엔코더방식의 회전수 검출장치는 비용이 많이 들고 설치가 까다롭다. 종래의 단순 홀센서방식의 회전수 검출장치는 정도가 떨어진다는 문제점이 있다. 본 고안의 회전수 검출장치는 3개의 홀센서를 이용하여 3체배된 회전수 검출신호를 출력한다. 본 고안의 장치는 모터의 구동속도를 제어하는데 이용된다.

Description

모터의 위치검출용 홀센서를 이용한 회전수검출장치

제1도는 엔코더방식의 회전수검출장치를 설명하기 위한 도면,

제2도는 종래의 단순 홀센서방식의 회전수검출장치를 설명하기 위한 도면,

제3도는 본 고안에 따른 홀센서를 이용한 회전수검출장치를 나타낸 도면이고,

제4도는 제3도장치에서의 출력신호들을 나타낸 도면,

제5도는 제3도 입력값처리부에서의 출력전압을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

116 : 회전자 140 : 마이콤

150 : 홀센서 160 : 제1비교기

170 : 입력값처리부 172 : 제1저항

174 : 전원 176 : 제2저항

180 : 제2 비교기

본 고안은 회전수검출장치에 관한 것으로, 특히 무정류자 모터의 회전자의 회전위치를 검출하기 위한 홀센서(hall sensor)를 이용하여 3체배된 신호를 발생시킬 수 있는 회전수검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터 회전자의 회전수 검출에는 필요에 따라 여러가지 방식이 이용된다. 예를 들어 모터의 구동속도를 정밀하게 제어할 필요가 있는 경우에는 엔코더(encoder)방식이, 그렇지 않은 경우에는 홀센서의 신호를 단순히 로직(logic)처리하는 방식이 이용된다.

제1도는 엔코더방식의 회전수검출장치를 설명하기 위한 도면으로, 전체적인 모양과 중요부분 및 출력신호가 제1(a)도 내지 제1(d)도에 각각 도시되어 있다. 제1(a)도 모터(10)의 모터축(12)에는 엔코더판(20)이 설치되어 있다. 이 엔코더판(20)은 모터축(12)이 회전되면 같은 방향으로 회전된다. 이 엔코더판(20)은 제1(b)도에 도시된 바와같이 일정 각도 간격으로 규칙적으로 배열된 다수의 슬릿(22)을 구비하고 있다. 이 슬릿(22)으로는 빛이 통과되는 부분이다.

엔코더판(20) 부근에는 엔코더검출기(30)가 배치되어 있다. 이 엔코더검출기(30)는 엔코더판(20)의 일측을 수용하고 있으며, 엔코더판(20)의 회전에 따라 소정의 펄스신호를 출력하는 부분이다. 이 엔코더검출기(30)에는 제1(c)도에 나타낸 바와같이 발광소자(32)와 수광소자(34)가 설치되어 있다. 발광소자(32)와 수광소자(34)의 사이에 엔코더판(20)이 위치하고 있다. 발광소자(32)의 빛은 엔코더판(20)에 형성되어 있는 슬릿(22)을 통해 수광소자(34)로 전달되게 된다. 엔코더판(20)이 회전되면 발광소자(32)에서 발생되는 빛은 소정 시간간격으로 수광소자(34)에 전달되게 된다. 즉, 수광소자(34)는 엔코더판(20)의 회전속도에 따른 이진신호를 출력한다. 이러한 엔코더 검출기(30)를 통해 출력되는 이진신호의 일예가 제1(d)도에 도시되어 있다.

엔코더검출기(30)에는 마이콤(40)이 연결되어 있다. 이 마이콤(40)은 모터(10)의 구동속도를 제어하기 위한 것으로 엔코더검출기(30)를 통해 모터(10)의 구동속도정보를 얻는다.

제1도를 통해 설명한 바와같은 엔코더방식에서는 엔코더판, 엔코더검출기 등을 만들기가 힘들고 취급과 설치에 제약이 따르며 비용도 많이 들어간다.

제2도는 종래의 단순 홀센서방식의 회전수검출장치를 설명하기 위한 도면으로, 전체적인 모양과 출력신호가 제2(a)도와 제2(b)도에 각각 도시되어 있다. 제2(a)도에는 고정자(14)와 회전자(16)를 갖는 모터(10)가 도시되어 있다. 회전자(16)의 일측면 부근에는 홀센서(50)가 설치되어 있다.

이 홀센서(50)는 회전자(16)의 회전위치를 검출하기 위한 것이다. 이 홀센서(50)는 회전자(16)의 회전속도에 따라 홀신호를 출력한다. 이러한 홀센서(50)에는 비교기(60)가 연결되어 있다. 이 비교기(60)는 홀신호를 기준레벨과 비교하여 제2(b)도에 나타낸 바와 같은 정형화된 이진신호를 출력하기 위한 것이다. 이 비교기(60)에는 마이콤(40)이 연결되어 있다. 마이콤(40)은 회전자(16)의 회전속도를 제어하기 위한 것으로 비교기(60)에서의 이진신호에서 회전자(16)의 위치와 회전속도정보를 얻는다.

제2도를 통해 설명한 바와같은 회전수검출장치에서는 신호검출주기가 느리기 때문에 모터의 구동속도를 정밀하게 제어할 수 없다는 단점이 따르게 된다.

본 고안의 목적은 고정자 및 고정자 내부에 수용되어 전원이 인가되면 회전되는 회전자를 구비하는 모터의 상기 회전자의 회전수를 검출하기 위한 회전수검출장치에 있어서, 상기 회전자 주위에 120도 간격으로 배치되어 상기 회전자의 회전각도에 따라 서로 다른 위상의 홀신호를 각각 출력하여 상기 회전자의 회전위치정보를 제공하는 홀센서들, 상기 홀센서들에서 출력되는 각 홀신호를 제1기준레벨과 비교하여 정형화된 서로 다른 위상의 제1, 제2, 제3이진신호를 각각 출력하는 제1비교기들, 상기 제1, 제2, 제3이진신호의 하이, 로우상태에 따라 소정의 전압을 출력하기 위한 전원전압과 저항들로 구성된 입력값처리부 및 상기 입력값처리부의 출력전압을 제2기준레벨과 비교하여 3체배된 제4이진신호를 출력하는 제2비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전수검출장치에 의해 달성 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제3도는 본 고안에 따른 홀센서를 이용한 회전수검출장치를 나타낸 도면이고, 제4도는 제3도장치에서의 출력신호들을 나타낸 도면이다.

제3도에는 모터의 회전자(116)와 이 회전자(116)의 회전속도를 제어하기 위한 마이콤(140)이 도시되어 있다. 회전자(140) 주위에는 120도 간격으로 3개의 홀센서(150)들이 배치되어 있다. 이 홀센서(150)들은 회전자(116)의 회전위치에 따라 서로 다른 위상의 홀신호를 각각 출력한다. 홀센서(150)들은 마이콤(140)으로 연결되어 있으며, 여기에서 출력되는 각각의 홀신호는 마이콤(140)으로 인가되어 회전자(116)의 회전위치정보를 제공한다.

또한, 홀센서(150)들에는 제1비교기(160)들이 각각의 홀센서(150)에 연결되어 있다. 제1비교기(160)들은 각각의 홀신호들을 제1기준레벨과 비교하여 서로 다른 위상의 제1, 제2, 제3이진신호(s1, s2, s3)를 각각 출력한다. 제1, 제2, 제3이진신호(s1, s2, s3)는 제4(a)도, 제4(b)도, 제4(c)도에 각각 도시되어 있다. 이 제1, 제2, 제3 이진신호(s1, s2, s3)들은 120도의 위상차를 갖는다. 이 제1, 제2, 제3이진신호(s1, s2, s3)들중 2개의 신호가 하이상태이면 나머지 하나의 신호는 로우상태를 유지하게 되고, 2개의 신호가 로우상태이면 나머지 하나의 신호는 하이상태를 유지하게 된다. 여기서, 하이상태라 함은 일정 크기의 전압이 인가됨을 의미하고, 로우상태라 함은 전압이 0이라 것을 의미한다.

제1비교기(160)들에는 입력값처리부(170)가 연결되어 있다. 입력값처리부(170)는 제1비교기(160)들에 각각 연결된 제1저항(172)들을 구비하고 있다. 이 제1저항(172)들은 모두 동일한 크기의 저항값을 갖는다. 이러한 제1전항(172)들에는 일정 크기의 전압을 갖는 전원(174)과 제2저항(176)이 연결되어 있다. 이러한 입력값처리부(170)는 제1비교기(160)에서 출력되는 제1, 제2, 제3이진신호들의 하이, 로우상태에 따라 소정의 전압을 출력한다. 즉, 제1, 제2, 제3이진신호들중 2개의 신호가 하이상태이고, 나머지 하나의 신호가 로우상태이면 하이신호를 출력한다. 이때의 제1, 제2저항(172, 176)들과 전원(174)의 연결상태는 제5(a)도에 나타낸 바와같은 상태로 된다. 반대로 2개의 신호가 로우상태이고 나머지 하나의 신호가 하이상태이면 로우신호를 출력한다. 이때의 제1, 제2저항(172, 176)들과 전원(174)의 연결상태는 제5(b)도에 나타낸 바와같은 상태로 된다. 이러한 상태는 회전자(116)가 30도 회전될때마다 바뀌게 된다. 이러한 입력값처리부(170)에서의 출력전압에 관해서는 제5도 설명시 더 상세히 설명된다.

입력값처리부(170)에는 제2비교기(180)가 연결되어 있다. 제2비교기(180)는 입력값처리부(170)에서 인가되는 전압을 제2기준레벨과 비교하여 3체배된 제4이진신호(s4)를 출력한다. 제4이진신호(s4)는 제4(d)도에 도시되어 있다. 이러한 제4이진신호(s4)는 마이콤(140)으로 인가되고, 마이콤(140)은 보다 정확한 회전자(116)의 회전수정보를 얻게 된다.

제5도는 제3도 입력값처리부에서의 출력전압을 설명하기 위한 도면으로, 상태에 따라 제5(a)도와 제5(b)도에 각각 도시되어 있다. 제5(a)도는 2상이 하이이고, 1상이 로우일때의 상태를 나타낸 도면이고, 제5(b)도는 2상이 로우이고 1상이 하이일때의 상태를 나타낸 도면이다.

제5(a)도에서 제1저항(172)은 R이고, 제2저항(176)은 3/4·R이다.

여기서,

가 된다.

제5(b)도에서는 다음과 같다.

이러한 두 출력전압값은 제3도 제2비교기에서 제2기준레벨과 비교되고, 제2비교기에서는 제4(d)도와 같은 3체배된 제4이진신호를 출력할 수 있게 된다. 제2기준레벨로는 두 출력전압값의 평균치를 사용하면 된다.

이상, 제3도 내지 제5도를 통해 설명한 바와같은 본 고안에 따른 회전수검출장치는 회전자의 위치를 검출하기 위한 홀센서만을 사용하여 비교적 정도가 뛰어난 회전자의 회전수를 검출할 수 있다.

Claims (4)

1. 고정자 및 상기 고정자 내부에 수용되어 전원이 인가되면 회전되는 회전자를 구비하는 모터의 상기 회전자의 회전수를 검출하기 위한 회전수검출장치에 있어서, 상기 회전자 주위에 120도 간격으로 배치되어 상기 회전자의 회전각도에 따라 서로 다른 위상의 홀신호를 각각 출력하여 상기 회전자의 회전위치정보를 제공하는 홀센서들; 상기 홀센서들에서 출력되는 각 홀신호를 제1 기준레벨과 비교하여 정형화된 서로 다른 위상의 제1, 제2, 제3이진신호를 각각 출력하는 제1 내지 제3 비교기; 기설정된 전원전압과 저항들(R, R_x)을 구비하는 회로로 이루어지며, 상기 제1 내지 제3비교기로부터 각각 입력하는 제1 내지 제3이진신호들중의 두 이진신호들이 하이상태이고 나머지 한 이진신호가 로우상태이면 하이레벨의 전압값을 출력하며, 상기 두 이진신호들이 로우상태이고 상기 나머지 한 이진신호가 하이상태이면 로우레벨의 전압값을 출력하는 입력값처리부; 및 상기 입력값처리부의 출력전압을 제2 기준레벨과 비교한 결과, 상기 제1 내지 제3 이진신호의 주파수에 비해 3체배된 주파수를 갖는 제4 이진신호를 출력하는 제4비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전수검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력값처리부는 상기 제1 내지 제3비교기에 각각 연결되고 동일크기의 저항값을 갖는 제1저항들(R) 및 상기 전원전압과 제1저항사이에 배치된 제2저항(R_x)을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전수검출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제4비교기의 출력신호는 상기 회전자의 회전속도를 조절하기 위한 마이콤에 공급되는 것을 특징으로 하는 회전수검출장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 홀센서들은 마이콤에 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 회전수검출장치.