탈조 감지

Stepper Motor가 가동할 때는 각각의 후속 단계에 특성 전류 및 전압 프로파일이 발생하며, 이를 통해 모터의 가동 상태에 대한 결론을 내릴 수 있습니다. 이런 신호를 기록 및 분석하면 센서 없이 모터의 탈조를 감지할 수 있습니다. ELMOS는 이 기능을 IC에 집적할 수 있는 능력을 보유하고 있습니다.

Stepper Motor의 탈조 상태는 모터에 가해진 토크 부하가 모터가 생성할 수 있는 최대 토크를 초과할 때 일어날 수 있습니다. 이런 일이 일어날 수 있는 상황은 두 가지입니다. 첫째는 토크 부하가 정지된 모터의 최대 홀드 토크를 초과하여 모터가 의도하지 않은 상태에서 회전하게 되는 상황입니다. 이런 경우는 여기서 고려하지 않습니다. 가장 중요한 Stepper Motor의 탈조 상황은 모터가 1단계 위치에서 인접 위치로 움직일 때 발생하는 최소 변환 토크보다 토크 부하가 커지는 경우입니다. 이런 상황은 예를 들면 Stepper Motor가 구동하는 기계적 시스템이 차단되거나 기계적인 엔드 스탑에 도달할 때 일어날 수 있습니다. 이 같은 탈조 상황을 모터의 전기적인 움직임을 보고 감지하면 외부 제한 스위치를 대체할 수 있습니다. 탈조 상황을 감지하기 위해, 코일 전류의 변환 단계가 관찰됩니다. 아래 그림에는 이런 전류 변환을 구성하는 3단계가 나와있습니다.

1 단계에는 모터 구동 회로(full bridge)가 모터 코일을 통해 전류를 A0 터미널에서 A1 터미널로 보내고 있습니다. 코일 전류는 고정값에 도달했습니다. 변환은 전에 ON 상태였던 스위치가 OFF로 전환되고 하프 브리지 A0의 하단 스위치가 활성화되는 2단계에 시작되며, 터미널 A0는 접지됩니다. 이 단계에서 모터 코일의 유도자는 전류를 일정하게 유지하려 하게 되며, 전자기계장(BEMF)을 생성하게 됩니다. 그 결과, 하프 브리지 스위치로 제어되지 않는 터미널 A1의 전압은 빠르게 상승하고 최종적으로 공급 전압보다 약 1 다이오드 높은 전압 값에 도달합니다. 이 상태에서는 하프 브리지 A1의 상단 스위치의 역 다이오드가 코일 전류를 전달합니다. 2단계에 도달하면 모터 코일의 유도자 위에 표시되는 전압의 부호가 바뀜에 따라 코일 전류는 감소하기 시작합니다. 이어서, 3단계 그림에는 변환 프로세스 도중에 나타나는 모터 구동 회로의 간소화된 타이밍 도면이 나와 있습니다.