KR900005096Y1

KR900005096Y1 - DC motor control circuit using SCR

Info

Publication number: KR900005096Y1
Application number: KR2019850017940U
Authority: KR
Inventors: 김창섭
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 정재은
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1990-06-08
Also published as: KR870011426U

Abstract

내용 없음.No content.

Description

DC motor control circuit using SCR

제1도는 본 고안의 회로도.1 is a circuit diagram of the present invention.

제2도는 제1도에 따른 타이밍 챠트이다.2 is a timing chart according to FIG.

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

1 : 제어신호 발생부 2 : 절연부1: control signal generator 2: insulation

3 : 스위칭부 4 : 모우터 방향 절환부3: switching part 4: motor direction switching part

CLK : 클록신호 입력단 FF₁-FF₃: JK 플립플롭CLK: Clock Signal Input FF ₁ -FF ₃ : JK Flip-Flop

IV₁,IV₂: 인버터 ND₁-ND₄: 낸드 게이트IV ₁ , IV ₂ : Inverter ND ₁ -ND ₄ : NAND Gate

OPTO₁-OPTO₄: 옵토커플러 BAT : 밧데리(직류전원)OPTO ₁ -OPTO ₄ : Optocoupler BAT: Battery (DC Power Supply)

SCR₁-SCR₈: 실리콘 제어정류기(SCR : Silion Controled Rectifier)SCR ₁ -SCR ₈ : Silicon Controlled Rectifier (SCR)

ST : 안정기 T : 트랜스포머ST: Ballast T: Transformer

t₁-t₄: 트랜스포머의 권선 AD₁,AD₂: 앤드게이트t ₁ -t ₄ : winding of transformer AD ₁ , AD ₂ : endgate

EXOR : 배타 논리회로 FW,BW : 정방향, 역방향 절환신호EXOR: Exclusive logic circuit FW, BW: Forward, reverse switching signal

M : 직류 모우터M: DC motor

본 고안은 밧데리 등과 같은 직류전원으로 구동되는 직류모우터의 회전 속도와 방향을 제어하도록 된 직류 모우터 제어회로에 관한 것으로, 특히 다이리스터 소자의 한 종류인 실리콘 제어정류기(SCR : Silion Controled Rectifier)를 이용한 직류전원을 스위칭시켜 주므로써 직류 모우터에 대전력을 공급시킬 수 있도록 된 직류 모우터 제로 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a DC motor control circuit for controlling the rotation speed and direction of a DC motor driven by a DC power source such as a battery, and more particularly, a silicon controlled rectifier (SCR), which is a type of a thyristor element. The present invention relates to a DC motor zero circuit capable of supplying a large amount of power to a DC motor by switching a DC power supply.

무인 반송차와 같은 데에는 밧데리와 같은 직류전원을 가지고 모우터를 구동시키도록 된 직류 모우터가 구동 동력원으로 탑재되어 있는데, 이때의 모우터는 대전력용의 직류모우터를 사용하게 됨에 따라 밧데리의 전원을 가지고 직접 직류모우터를 구동시키게 되면 밧데리의 특성 변화 등으로 말미암아 전원이 불안정하게 되기 때문에 직류모우터 구동에 스위칭에 직류모우터를 구동시켜 주도로된 제어회로를 채용하게 된다.In unmanned carriers, a DC motor that drives the motor with a DC power source, such as a battery, is installed as a driving power source. At this time, the motor is powered by a large power DC motor. If the direct current motor is driven with the power supply, the power becomes unstable due to the change of battery characteristics. Therefore, the direct current control circuit is adopted by driving the direct current motor for switching.

그런데, 종래 대전력용 직류모우터에 공급되는 직류전원을 스위칭하기 위한 모우터 제어회로는 주로 파워트랜지스터와 트랜스 등을 사용하여 구성시키고 있었는데 특히 무인 반송차 등을 구동시키기 위한 직류모우터에서는 수십 암페어 용량의 대전력용을 사용하게 됨에 따라 파워 트랜지스터의 용량을 대단히 큰 것으로 사용하여야만 하였다.By the way, the motor control circuit for switching the DC power supplied to the high-power DC motor is mainly composed of a power transistor and a transformer, especially in the DC motor for driving an unmanned carrier, such as several tens of amps. With the use of large capacity for power, the capacity of the power transistor had to be used very large.

따라서 파워트랜지스터를 용량이 큰 것으로 사용함에 따라 제조원가는 상당히 높아지게 되고, 또한 파워트랜지스터가 크게 발열하게 되므로써 회로적인 면과 기구적인 면에 효과적인 열처리 문제가 대두되게 되었다.Therefore, as the power transistor is used with a large capacity, the manufacturing cost is considerably high, and the power transistor generates a large amount of heat, thereby causing an effective heat treatment problem on the circuit and mechanical aspects.

본 고안은 위와 같은 실정에 비추어 안출된 것으로 파워트랜지스터 대신에 대전력용의 스위칭 소자인 SCR을 사용하여 직류모우터 제어회로를 구성하므로써 저렴한 가격으로 직류모우터를 보다 효율적으로 제어할 수 있도록 된 SCR을 이용한 직류모우터 제어회로를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention was conceived in the light of the above situation, and instead of the power transistor, the SCR, which is a high-power switching element, is used to construct a DC motor control circuit so that the DC motor can be more efficiently controlled at a low price The purpose of the present invention is to provide a DC motor control circuit.

이하 본 고안의 구성 및 작용, 효과를 예시 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 고안은 클록 신호 입력단(CLK)에다 클록신호를 분주시키는 JK 플립플롭(FF₁-FF₃)과 상기 JK 플립플롭(FF₁-FF₃)의 출력신호를 조합시키는 낸드게이트(ND₁-ND₄) 및 인버터(IV₁)(IV₂)로 구성되어 순차 제어회로를 발생시키는 제어신호 발생부(1)를 연결하고, 상기 제어신호 발생부(1)에는 옵토 커플러(OPTO₁-OPTO₄)로 구성된 절연부(2)를 연결하며, 상기 절연부(2)에는 SCR(SCR₁-SCR₄)과 밧데리(BAT), 다이오드(D₁-D₄), 콘덴서(C₁)(C₂), 안정기(ST) 및 트랜스포머(T)로 구성되어 상기 제어신호 발생부(1)의 제어신호에 따라 직류 전원의 극성을 절환시키는 스위칭부(3)를 연결하고 상기 스위칭부(3)에는 SCR(SCR₅-SCR₈)과 앤드게이트(AD₁)(AD₂) 및 배타논리회로(FXOR)로 구성되는 모우터 방향 절환부(4)를 매개하여 직류모우터(M)를 연결한 구조로 되어 있다.According to the present invention, a NK gate (ND ₁ -ND) combining a JK flip-flop (FF ₁ -FF ₃ ) for dividing a clock signal into a clock signal input terminal (CLK) and an output signal of the JK flip-flop (FF ₁ -FF ₃ ) ₄ ) and an inverter (IV ₁ ) (IV ₂ ) are connected to the control signal generator (1) for generating a sequential control circuit, the control signal generator 1 is an opto-coupler (OPTO ₁ -OPTO ₄ ) Insulating portion (2) consisting of, and the insulating portion (2) to the SCR (SCR _1- SCR ₄ ) and the battery (BAT), diode (D ₁ -D ₄ ), capacitor (C ₁ ) (C ₂ ) And a ballast (ST) and a transformer (T) are connected to the switching unit (3) for switching the polarity of the DC power source in accordance with the control signal of the control signal generator (1), the SCR (3) to the switching unit (3) SCR _5- SCR ₈ ), DC motor (M) is connected through the motor direction switching unit (4) consisting of the AND gate (AD ₁ ) (AD ₂ ) and exclusive logic circuit (FXOR). have.

미설명 부호 A,B,C,D는 접속전 t₁-t₄는 트랜스포머(T)의 1,2차측 권선 FW,BW는 정방향 및 역방향 제어신호로 나타낸다.Reference numerals A, B, C and D denote t _{1 to} t ₄ before connection, and primary and secondary windings FW and BW of the transformer T are indicated by forward and reverse control signals.

제1도는 위와 같은 구조로 된 본 고안의 회로 결속도를 나타내는 것으로, 클록신호(SLK)는 모우터(M)의 속도에 비례하는 일정한 주파수로서 도시되어 있지 않는 발진회로 등으로부터 공급되고 이 신호가 제어신호 발생부(1)에 공급된다.1 shows a circuit fault of the present invention having the above structure, wherein the clock signal SLK is supplied from an oscillation circuit or the like not shown as a constant frequency proportional to the speed of the motor M, and this signal is controlled. It is supplied to the signal generator 1.

제어신호 발생부(1)에서는 상기 클록신호에 의하여 스위칭부(3)의 SCR(SCR₁-SCR₄)을 순차적으로 동작시키기 위한 제어신호를 출력시킨다.The control signal generator ₁ outputs a control signal for sequentially operating the SCRs SCR _{1 to} SCR ₄ of the switching unit 3 according to the clock signal.

스위칭부(3)에서 상기 제어신호 발생부(1)의 제어신호를 인가 받게 되면 이에 따라 밧데리(BAT)의 직류 전원을 절환시켜서 트랜스포머(T)를 통하여 직류 모우터(M)에 전원을 공급시키게 되는데, 이때 모우터 방향 절환부(4)에 의해 결정된 방향으로 직류 모우터(M)가 회전하게 되는 것이다.When the control unit 3 receives the control signal of the control signal generator 1, the switching unit 3 switches the DC power of the battery BAT to supply power to the DC motor M through the transformer T. In this case, the DC motor (M) is rotated in the direction determined by the motor direction switching unit (4).

이와 같은 동작을 제2도의 타임챠트에 의거하여 설명하면 다음과 같다.This operation is explained based on the time chart of FIG.

도시되어 있지 않는 발진회로부터 제2도의 (2-1)과 같은 클록신호가 공급되게 제어신호 발생부(1)에서는 JK 플립플롭(FF₁-FF₃)에 의하여 각각 분주되어서 각각 제2도의 (2-2) (2-3) (2-4)와 같이 된다.The control signal generator _{1 is} divided by the JK flip-flops FF _{1 to} FF ₃ so that the clock signal as shown in Fig. 2-1 of Fig. 2 is supplied from the oscillation circuit, not shown. 2-2) (2-3) and (2-4).

상기 JK 플립플롭(FF₁-FF₃)의 출력신호를 인버터(IV₁)(IV₂)를 매개하여 낸드게이트(ND₁-ND₄)에 의해서 각각 조합하게 되면 낸드게이트(ND₁-ND₄)의 출력단에는 각각 제2도의 (2-5) 내지 (2-8)과 같은 신호가 나타나게 된다.When the output signals of the JK flip-flops FF _1- FF ₃ are combined by the NAND gates ND _1- ND ₄ through the inverters IV ₁ and IV ₂ , the NAND gates ND _1- ND ₄ At the output terminal of), signals such as (2-5) to (2-8) in FIG. 2 are displayed.

제어신호 발생부(1)의 출력 신호인 (2-5) 내지 (2-8)과 같은 제어신호는 절연부(2)를 매개하여 스위칭부(3)에 공급되게 되는데, 이는 제어신호 발생부(1)의 로직회로에 사용되는 전원 Vcc와 스위칭부(3)의 대전력 회로를 전기적으로 절연시켜 주기 위함이다.Control signals such as (2-5) to (2-8), which are output signals of the control signal generator 1, are supplied to the switching unit 3 via the insulator 2, which is a control signal generator. This is to electrically insulate the power supply Vcc used in the logic circuit of (1) from the large power circuit of the switching section 3.

이러한 절연 수단으로써 절연부(2)에 옵토커플러(OPTO₁-OPTO₄)를 사용한 것이다.The optocoupler OPTO ₁ -OPTO ₄ is used for the insulation part 2 as such insulation means.

한편, 스위칭부(3)에 (2-5) 내지 (2-8)과 같은 제어신호가 공급되면 순차 제어신호에 따라 우선 SCR(SCR₁)을 턴온시킨다.On the other hand, when a control signal such as (2-5) to (2-8) is supplied to the switching unit 3, the SCR (SCR ₁ ) is _first turned on in accordance with the control signal.

SCR(SCR₁)이 턴온되면 트랜스포머(T)의 1차측 권선(t₁)에 전류가 흐르게 되어 유기전압이 형성된 다이때 상기 유기전압은 2차측 권선(t₂)에도 유기되는 1차측 권선(t₃)에도 유기되어 콘덴서(C₁)를 충진시킨다.When the SCR SCR ₁ is turned on, current flows in the primary winding t ₁ of the transformer T so that when the induced voltage is formed, the induced voltage is also induced in the secondary winding t ₂ . ₃ ) is also induced to fill the capacitor (C ₁ ).

SCR(SCR₁)의 게이트 전압(제2도(2-5)의 제어신호)이 오프되더라도 SCR(SCR₁)은 턴온 상태를 유지하고 있게 되는데, 다음(2-6)의 제어신호가 공급되어 SCR(SCR₁)이 턴온되면 콘덴서(C₁)가 방전되면서 SCR(SCR₁)을 오프시키게 한다.(The control signal of FIG. 2 (2-5)), SCR (SCR ₁₎ even when the gate voltage is turned off so there is the SCR (SCR ₁₎ maintains a turn-on state, a control signal for the following (2-6) are fed When SCR (SCR ₁ ) is turned on, the capacitor (C ₁ ) is discharged to turn off the SCR (SCR ₁ ).

상기한 바와 마찬가지로 (2-7)에 제어신호에 의해 SCR(SCR₁)이 턴온되면 트랜스포머(T)의 1차측권선(t₁)에 유기된 전압이 2차측권선(t₂)에 유기되는 동시에 1차측권선(t₄)에도 유기되어 콘덴서(C₂)를 충전시키다가(2-8)의 제어신호에 의하여 SCR(SCR₁)을 턴온시키면 콘덴서(C₂)의 방전에 의하여 SCR(SCR₁)이 오프된다.As described above, when the SCR (SCR ₁ ) is turned on by the control signal at (2-7), the voltage induced in the primary winding t ₁ of the transformer T is induced at the secondary winding t ₂ . the primary winding (t ₄₎ in the organic capacitor (C ₂₎ to the train (2-8) SCR (SCR ₁ when turning on the SCR (SCR ₁₎ by a control signal by discharge of the capacitor (C ₂₎ of the charge ) Is off.

이상과 같은 반복 동작에 의하여 트랜스포머(T)의 2차측권선(T₃)에 유기되는 전압은 제2도의 (2-9)와 같이 되어 모우터(M)에 공급되게 되는데, 이때 모우터(M)에 공급되는 유기전압은 모우터 방향 절환부(4)에 의한 방향에 따라 양의전압 혹은 음의 전압이 각각 공급되어 정 또는 역회전을 하게 되는 것이다.As a result of the repetitive operation as described above, the voltage induced in the secondary winding T ₃ of the transformer T becomes as shown in (2-9) of FIG. 2 and is supplied to the motor M. At this time, the motor M The induced voltage supplied to) is a positive or negative voltage, respectively, depending on the direction of the motor direction switching unit 4 so as to perform forward or reverse rotation.

즉 (2-10)과 같은 정방향 신호와 (2-11)과 같은 역방향 신호에 띠리 모우터(M)에 직접적으로 인가되는 전압은 제2도의 (2-13)과 같이 되는 것이다.That is, the voltage directly applied to the band motor M in the forward signal as shown in (2-10) and the reverse signal as shown in (2-11) is as shown in (2-13) in FIG.

여기서 제어신호 발생부(1)에 입력되는 클록신호(CLK)의 주파수에 따라 모우터(M)의 구동토오크가 달라지는데, 클록신호(CLK)의 주파수가 높아지면 모우터(M)의 구동토오크도 커지게 되어 회전속도를 빨리 하게된다.Here, the driving torque of the motor M varies according to the frequency of the clock signal CLK input to the control signal generator 1. When the frequency of the clock signal CLK increases, the driving torque of the motor M also increases. The larger the speed becomes.

따라서 제어신호 발생부(1)에 입력되어 클록신호(CLK)의 주파수를 가변시켜 모우터(M)의 회전속도를 결정할 수가 있게 된다.Accordingly, the rotation speed of the motor M can be determined by inputting the control signal generator 1 to vary the frequency of the clock signal CLK.

또한 스위칭부(3)에 트랜스포머(ST)를 설치하여 전압 변동으로부터 보호할 수 있는 안정기로서의 기능을 발휘하게 하므로써 밧데리의 전압 변동이 생기더라도 모우터(M)에는 직접적인 영향을 끼치지 않게 된다.In addition, since the transformer ST is provided in the switching unit 3 to function as a ballast to protect against voltage fluctuations, even if the voltage fluctuations of the battery occur, the motor M is not directly affected.

상기한 바와 같이 본 고안은 대전력용의 스위칭 소자인 SCR을 사용하여 밧데리의 직류 전원을 스위칭시켜서 모우터에 공급하게 하므로써 대전력으로 모우터의 속도를 효과적으로 제어할 수 있고, 밧데리의 전원 변동을 효율적으로 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.As described above, the present invention can effectively control the speed of the motor at high power by switching the DC power supply of the battery to the motor by switching the DC power of the battery using the SCR, which is a high power switching element. There is an advantage that can be effectively prevented.

Claims

An inverter IV ₁ (IV ₂ ) which combines an output signal of the JK flip-flops FF ₁ -FF ₃ and the JK flip-flops FF ₁ -FF ₃ to divide the clock signal into a clock signal input terminal CLK; NAND gates (ND _1- ND ₄ ) is connected to the control signal generator (1) (2) for generating a sequential control signal, the control signal generator 1 is an optocoupler (OPTO _1- OPTO ₄ ) Insulating portion (2) consisting of, and the insulating portion (2) to the SCR (SCR _1- SCR ₄ ) and the battery (BAT), diode (D ₁ -D ₄ ), capacitor (C ₁ ) (C ₂ ) And a ballast (ST) and a transformer (T) are connected to the switching unit (3) for switching the polarity of the DC power source in accordance with the control signal of the control signal generator (1) (2), the switching unit (3) ) Is connected to DC motor (M) via motor direction switching part (4) consisting of SCR (SCR ₅ -SCR ₈ ), AND gate (AD ₁ ) (AD ₂ ) and exclusive logic circuit (EXOR). DC motor control circuit using SCR in.