DC 모터의 속도제어

소개글

DC 모터의 속도제어에 대한 보고서 자료입니다.

목차

國文抄錄 ⅲ

제 1 장 서 론 1
1.1 DC모터 1
1.1.1 DC 모터의 강점 1
1.2.1 DC 모터의 약점 2

제 2 장 본 론 3
2.1 DC 모터의 제어방법 3
2.1.1 On/Off 제어방법 3
2.1.2 DC 모터의 정속도 제어 8
2.1.2.1 정속에어 회로의 기본구성 8
2.1.2.2 제어에 의한 정속제어회로 구성 10
2.1.2.3 PLL 제어에 의한 정속제어회로 11
2.1.2.4 서보기술 11

제 3 장 실 험(시뮬레이션) 13
3.1 13
3.2 14

제 4 장 결 론 15

參考文獻 16

본문내용

고 있다.

<그림2-2 트랜지스터 구동(컬렉터 부하) 회로>
③ 역기전력의 처리
트랜지스터가 On으로 되어 모터가 회전하고 있는 동안에는 모터의 코일에 에너지가 축적되어 있다. 그리고 트랜지스터가 Off로 되면 그 에너지를 방출하려고 하기 때문에, 모터 코일의 양단에는 플러스, 마이너스가 역방향의 기전력이 발생한다. 이 전압은 매우 크기 때문에 그대로는 트랜지스터가 파괴되어 버리는 경우도 있다. 이것의 대책으로 코일을 단락시켜 남아 있는 에너지를 순간적으로 전류로 방출시키는 방법을 통해 역기전력을 억제하도록 한다.
이 기능을 하는 것이 <그림2-3>의 다이오드이며, 역방향의 기전력만 단락시키고, 통상적인 전압에 대해서는 매우 큰 저항 값이 되어 전류가 흐르지 않도록 하는 것이다.
<그림2-3 다이오드를 이용한 역기전력의 처리>
2) H 브리지 제어회로
모터의 On/Off 제어는 상기의 회로를 사용해도 문제없이 할 수 있다. 그러나 회전의 방향을 바꾸고 싶을 때 모터에 가하는 전압의 플러스, 마이너스를 반대로 하면 모터는 역회전하지만 위의 회로에서는 그것이 곤란하다. 그래서 단일전원으로 모터에 가하는 전압의 방향을 바꿀 수 있는 회로로 고안된 것이 H 브리지 회로이다. 기본 구성은 아래의 그림과 같이 되어 있으며 H형으로 되어 있어 H브리지 회로로 불리운다.
<그림2-4 H 브리지 회로>
기본동작은 과 의 트랜지스터만 동시에 On으로 하면 청색선과 같이 전류가 흐르고, 모터는 정회전한다. 반대로 와 만 On으로 하면 적색선과 같이 전류가 흐르고, 모터는 역회전하게 된다. 그리고 과 만 동시에 On으로 하면 모터에 브레이크를 거는 동작으로 된다.
3) 모터 드라이버 IC
반도체의 발전과 함께 모터 구동이나 제어 역시 전용 IC가 사용되고 있다. 이런 IC 내부에는 위의 H 브리지가 내장되어 있는 것이 대부분으로 트랜지스터 등의 개별 부품으로 구성할 필요가 없다. 역기전력 흡수용의 다이오드도 내장되어 있으며, 그 외에 열차단 회로나 과전류 보호회로도 내장되어 있다.
<그림2-5 모터 드라이버 IC의 예>
TA7257P(왼쪽)
·출력전류 1.5A(ave) 4.5A(peak)로 대용량
·모드는 정회전, 역회전, 스톱, 브레이크의 4가지 모드
·역기전력 흡수용 다이오드 내장, 열차단, 과전류 보호회로 내장
·동작전원전압 6∼18V
TA7291P(오른쪽)
·최대 전원전압: 4.5∼20V
·출력전류: 1.0A(평균) 1.5A(최대)
·열차단 회로 내장
·출력단자 protector 회로 내장
·역기전력 흡수용 다이오드 내장
·입력 histeresis 회로 내장
·standby 회로 내장
<그림2-6 내부 회로의 모습>
4) 실제 사용 예
모터 제어용 드라이버 IC의 실제 사용 회로 예는 아래의 그림과 같이 된다. PIC에 접속하는 것은 IN1, IN2의 2개의 라인 뿐이며, 이것으로 정/역회전, 스톱을 제어할 수 있다.
<그림2-7>은 무선조정 자동차의 차량 탑재 측의 컨트롤러이며, 2개의 모터를 무선조정 수신기로부터의 시리얼 신호를 해석하여 펄스폭에 따라 전진/후진을 제어한다.
<그림2-7 모터 드라이버 IC 실제 적용의 예>
2.1.2 DC 모터의 정속도 제어
2.1.2.1 정속 제어회로의 기본구성
모터의 정속 회전제어를 하는 경우 간단한 것은 별개로 하고 그 대부분이 피드백 제어에 의한 서보기술이 사용되고 있다. 특히 고정밀도의 정속성을 요구하는 경우는 서보기술이 필수이며 제어나 PLL 제어 등이 있다.
<그림2-8>(a)는 모터를 정속제어하기 위한 기본 구성이다. 그런데 모터의 정속제어를 하기 위해서는 이라는 속도 검출부와 라고하는 기준전압 발생부, 양자를 비교하는 비교부 , 나아가 이 편차 신호를 증폭시키는 전력 증폭부 를 필요로 한다.
<그림2-8 정속 제어계의 기본구성>
모터를 정속제어 하는 경우 다음의 4가지 기본요소를 필요로 한다.
첫째로 기준전압 발생부 S인데 이것은 베교제어의 기준이 되는것으로서 여기에서는 안정화된 직류전압이 부여된다.
둘째로 속도검출부 N인데 이것은 모터의 타코-제네레이터에서 인출된 신호를 조정하여 다른 한쪽의 비교신호로서 이용된다.
셋째로 비교부 C인데 여기에서는 기준전압 와 모터의 회전수에 대응한 전압 를 비교하여 그 편자 신호를 출력한다. 또한 이 부분에는 아날로그 비교회로가 사용되지만 그 내부 회로는 단순한 OP 앰프이다. 이로써 와 가 비교되어 그 편차신호 를 전력증폭부 P에 전달한다.
마지막으로 전력증폭부 P인데 여기에서는 편차 신호를 증폭하여 큰 전력 에너지로서 모터 M에 공급한다. 이들 일련의 동작으로 모터 M은 구동되고, 나아가 동축상의 타코-제네레이터가 이 회전을 감지하여 속도 검출부에 피드백한다.
이 계통에서는 최종적으로 = 의 상태로 제어계의 밸런스가 잡혀 모터를 정속으로 회전시킬 수 있다. 또한 이 제어계에서 타코-제네레이터를 주파수 발생기 FG로 변환하고 제어에 의한 정속제어 회로를 만들 수 있다(그림2-8(b)). 또 기준전압 발생부를 수정발진기로 치환하고 비교부에 위상비교회로를 사용하면 PLL 제어에 의한 정속제어회로를 만들 수도 있다(그림2-8(c)). 이들의 선정은 사용목적, 요구 정밀도에 따라 적절히 구분하여 사용하는 것이 중요하다.
2.1.2.2 제어에 의한 정속제어회로
DC 모터를 정속 회전제어 하는 경우, 어떠한 방법으로든 모터의 회전수를 검지해야 한다. 이 경우 모터에 DC 타코-제네레이터를 부착하거나 AC타코-제네레이터를 부착하는 방법을 상정할 수 있다. 그러나 회전수를 단순히 아날로그 전압으로서 도입하는 방법은 제네레이터의 온도 특성이 직접적인 영향을 미친다. 이렇게 되면 애써 도입한 회전전압이 변동되어 안정된 제어를 얻을 수 없게 된다. 때문에 여기에 주파수 발생기를 설치하여 모터의 회전수를 주파수의 변화로서 잡게 된다. 이렇게 하면 아날로그적인 드리프트를 회피할 수 있으므로 보다 안정된 제어계를 구성할 수 있다.
<그림2-9>는 주파수 발생기를 사용한 변환 방식의 회로 예로서 여기에서는 전용 IC로서 TA7715P를 이용하고 있다. 이 회로에서는 전용 IC 이외에 외장앰프를 사용하여 서보계

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