전자기구동회로

전자기 구동회로

제1도는 본 발명의 한 실시예에 따른 논리회로도.

제2a도 내지 2f도 및 제3도는 제1도의 논리회로의 작동을 설명하기 위한 전압 파형도.

제4도는 종래 기술의 전자기 구동회로의 한 예를 도시하는 전기 회로도.

제5a도 내지 5c도는 영구자석과 코일 사이의 위치관계를 설명하기 위한 도면.

제6a도 및 6b도는 제4도의 전자기 구동회로의 작동을 설명하기 위한 전압 파형도.

본 발명은 진자(pendulum) 혹은 그와 유사한 것을 구동시키기 위해 사용될 전자기 회로에 관한 것이다.

예를들어, 하나의 코일로 시계의 진자를 검출하고 구동시키기 위한 구동회로가 제4도에 도시되어 있다. 상기 구동회로의 작동은 다음에 설명되게 된다. 제5a도에 도시된 바와 같이, 진자의 영구자석 M이 코일 L ₂ 에 접근할 때, 상기 코일 L ₂ 는 영구자석 M을 반발하는 방향으로 전압 V ₁ (제6a도에 도시)을 유도한다. 제5b도에 도시된 바와 같이, 코일 L ₂ 가 자석 M을 마주하게 되면, 전압을 유도하지 않는다. 제5c도에 도시된 바와 같이 코일 L ₂ 가 자석 M을 떠나면, 코일은 자석 M을 흡인하는 방향으로 전압 V ₂ (제6a에 도시)를 유도한다.

그러므로 유도된 전압은 제4도의 단자 P에서 발생한다. 만일 유도 전압이 기준 전압 V _r 을 초과하면, 트랜지스터 T ₂ 는 턴-오프되는 반면에 트랜지스터 T ₂ 는 턴-온되어 코일 L ₂ 에서 구동 전류가 흐른다. 상기 트랜지스터 T ₁ 의 온 타임 t ₄ 는 캐패시터 C와 저항 R1에 의해 결정된다.

자석 M을 효과적으로 구동시키기 위해, 자석 M이 제5a도의 타이밍에서, 즉 제6a도에 도시된 바와 같이 유도 전압 V ₁ 의 최대점에서 구동되는 것이 흡인 구동에 있어서 바람직하다. 그러므로 상기 조건을 만족하기 위해, 기준 전압 V _r 과 구동 타임 t ₄ 가 적합하게 셋트된다. 진자가 구동되는 경우에, 구동 타이밍 및 타임은 통상적으로 진자봉의 길이와 그 스윙각의 크기에 따라 다르게 된다.

그러나 전술한 회로에 있어서, 구동 타임은 캐패시터 C와 저항 R ₁ 에 의해 차례로 결정되는 시정수에 의해 유일하게 결정된다. 이것은 진자봉의 길이 또는 스윙각에 따라 매번 시정수 조정이 필요하도록 만든다.

한편, 구동 타이밍을 변화시키기 위해서는 기준 전압이 적당하게 조정되어야 한다.

예를들어, 만일 스윙각이 제6a도의 경우의 진자와 동일한 진자를 사용함으로써 축소되게 되면, 유도 전압은 축소된 크기를 갖으며 완만하게 변화한다. 이 경우에 있어서, 기준 전압 V _r 은 구동타이밍을 조정하도록 조절되어야 한다. 또한, 유도 전압의 최대점에서 전술한 타임보다 더 긴 타임 t ₅ 동안 구동 전류가 코일에 공급되어야 한다. 상기 필요성을 위해, 캐패시터 C와 저항 R ₁ 의 시정수가 변환되어야 한다.

이 경우에 만일 구동 타임이 제6a도에서 점선으로 표시된 바와 같이 최적의 값 t ₄ 보다 더 큰 값에서 셋트되면, 예를들어, 스윙각이 필요이상으로 커지게 되고, 반대 극성의 유동 전압 V ₂ 의 발생 타이밍에서 구동 전류가 과대하게 흐르게 되며 그래서 쓸모없게 된다.

한편, 만일 구동 타임이 제6b도의 경우에서 점선으로 표시된 바와 같이 최적값 t ₅ 보다 더 작은 값에서 셋트되면, 필요한 구동 전력이 잘못 설정되어 진자를 정지시킬 수도 있다.

진자봉이 유사한 결점에 수반되는 상이한 길이를 갖는 경우에도 또한 유사한 조정을 필요로한다.

그러므로 종래 기술의 회로에 있어서, 회로의 시정수와 기준 전압이 모두 진자봉의 스윙각 및 길이에 따라 매번 조정되어야 한다. 또한 만일 상기 조정이 잘못되면, 전류의 낭비적인 소비 및 진자가 정지되는 결점이 생긴다.

종래의 기술 회로 구성에 대해 위에서 장황하게 설명되었지만, 종래 기술 회로의 가장 큰 결점은 회로 구성을 집적화할 수 없다는 것이다.

코일을 제외한 회로 구성이 집적될 수 있는 전자기 구동회로를 제공하는 것이 본 발명의 첫째 목적이다.

그러므로 원하는 진폭을 안정화하도록 전류 소비의 어떤 낭비도 없이 구동을 효과적을 실현할 수 있고, 상이한 스윙 주기의 경우에도 자동적으로 구동을 최적화 할 수 있는 그런, 단일 코일로 영구자석을 검출하고 구동시키기 위한 전자기 구동회로를 제공하는 것이 본 발명의 한 목적이다.

본 발명의 주요 특성에 따라 제공되는 전자기 구동회로는, 영구자석을 검출하고 구동시키기 위한 코일과, 상기 코일의 유도 전압이 기준 전압을 초과할때 출력을 발생시키기 위한 비교기와, 상기 비교기의 출력 발생에 응답하여 구동 펄스열을 발생시키기 위한 펄스 발생기와, 상기 구동 펄스열에 응답하여 구동 펄스열을 발생시키기 위한 펄스 발생기와, 상기 구동펄스열에 응답하여 상기 코일에 구동 전류를 공급하기 위한 구동기와, 상기 비교기의 출력 정지에 응답하여 상기 펄스 발생기의 구동 펄스열의 발생을 정지시키기 위한 제어기를 구비한다.

본 발명의 다른 특성에 따라 제공되는 전자기 구동회로는, 영구자석을 검출하고 구동시키기 위한 코일과, 상기 코일의 유도 전압이 기준 전압을 초과할때 출력을 발생시키기 위한 비교기와, 상기 비교기의 출력 발생에 응답하여 구동 펄스열을 발생시키기 위한 펄스 발생기와, 상기 구동 펄스열에 응답하여 상기 코일에 구동 전류를 공급하기 위한 구동기와, 상기 구동 펄스열의 발생이 시작된 후에, 상기 비교기의 기준 전압을 변환시키기 위한 전환 스위치와, 상기 비교기의 출력 정지에 응답하여 상기 펄스 발생기의 구동 펄스열의 발생을 정지시키기 위한 제어기를 포함한다.

간략하게 말해, 본 발명에 따른 전자기 구동회로는, 영구자석을 검출하고 구동시키기 위한 코일의 유도전압이 기준 전압을 초과할때 출력을 발생기시키기 위한 비교기를 구비하며, 또한 비교기의 출력 발생에 응답하여 구동 펄스열을 발생시키기 위한 펄스 발생기를 구비한다. 구동 전류는 구동 펄스열에 응답하여 코일에 공급되며, 다음에 비교기의 출력 정지에 응답하여 정지된다. 구동 정지에 관한 기준 전압은 보다 적합한 구동을 실행하도록 구동 시작의 기준 전압과 다르게 이루어진다.

본 발명의 특성 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 취해지는 다음 설명으로 명백하게 될 것이다.

이하 본 발명의 첨부한 도면을 참조로 하여 실시예와 관련한여 기술된 것이다.

제1도에서 V _r 은 제2a도의 기준 전압 V _r 로 세트되는 기준 전압원을 표시하며, CM은 코일 L ₁ 유도 전압이 기준 전압 V _r 을 초과할때, 출력을 발생시키는 비교기를 표시하고, G ₁ 및 G ₂ 는 게이트를 표시하고, F는 게이트 G ₁ 및 G ₂ 와 함께 제어기를 구성하는 플립플롭을 표시한다. W ₁ 및 W ₂ 는 함께 펄스 발생기를 구성하는 단발 펄스 발생기를 표시한다. 상기 단발 펄스 발생기는 W ₁ , W ₂ 는 각각 출력 펄스폭 t ₁ 및 t ₂ 갖도록 세트된다. IN은 반전기를 표시하며 S는 구동기를 구성하는 트랜지스터를 표시한다.

그러므로, 구성된 회로를 구동시키는 전자계의 동작이 제2도를 참조로 하여 이하 기술될 것이다. 출력이 비교기 CM에 의해서 발생되지 않는 동안, 단발 펄스 발생되지 않는 동안, 단발 펄스 발생기 W ₁ , W ₂ 는 게이트 G ₁ 의 출력에 의해 각각 세트 및 리세트된다.

상기 상태에서, 코일 L1의 유도 전압이 제2a도에 도시된 바와 같이 기준 전압 V _r 을 초과할때, 비교기 CM은 제2b도에 도시된 바와 같이 게이트 G ₁ 을 통하여 그 각각의 세트 및 리세트 상태로부터 단발 펄스 발생기 W ₁ , W ₂ 를 완화시키도록 그 출력을 발생시킨다. 결과로서, 단발 펄스 발생기 W ₁ 의 출력은 제2b도에 도시된 바와 같이 시간 t ₁ 이 경과후 "0"으로 반전되어, 단발 펄스 발생기 W ₂ 가 그것에 출력에서 시간 t2의 폭을 갖는 펄스 열을 발생시키도록 트리거된다. 따라서 단발 펄스 회로 W ₁ , W ₂ 가 발진하여 제2도의 구동 펄스열이 단발 펄스 발생기 W ₁ 의 출력으로부터 발생된다. 이 구동 펄스열의 제1펄스의 상승이 플립플롭 F를 트리거시키므로서, 플립플롭 F의 출력 Q는 제2e도에 도시된 바와 같이 "1"을 유지한다. 결과로서, 제이트 G ₁ 의 출력은 제2c도에 도시된 바와 같이 비교기 CM의 출력 발생때 또는 그후 "1"을 유지한다. 트랜지스터 S는 상기 구동 펄스열에 의해 턴온되어 구동 전류가 코일 L ₁ 내에 흐른다.

상기 구동 펄스열은 플립플롭의 클럭 입력에 공급되어, 비교기 CM의 출력 상태가 구동 펄스열의 상승에 의해 판단되도록 한다. 결과로서 상기 구동 펄스열은 비교기 CM이 비교기의 출력을 발생시키는 동안, 코일 L ₁ 을 구동시키도록 발생되어진다.

역으로, 전술한 유도 전압이 기준 전압 V _r 이하로 떨어져, 비교기 CM이 출력 발생이 정지될때, 플립플롭 F의 출력은 정지후 발생될 구동 펄스의 제1상승에 의해서 "0"으로 반전된다. 그때 코일 L ₁ 의 구동이 중단된다.

상술한 바와 같이, 구동 전류는 유도 전압이 기준 전압 V _r 을 초과하는 동안 코일내에 흐를 것이다. 결과로서, 구동은 항상 유도 전압의 최대점에서 효과적으로 행해질 수 있고 일정한 스윙각으로 안정화될 수 있다. 특히 유도 전압의 곡선을 작은 스윙각에 대해 완만해서 구동시간 ta는 제3도에 A로 표시된 바와 같이 연장되나 제3도에 B로 표시된 바와 같이 더 큰 스윙각에 대해 급경사가 되어 구동시간 tb는 짧아진다. 이런 방법으로, 자동 제어는 일정한 값으로 스윙각을 안정시키도록 행해진다.

다른 스윙 주기(또는 다른 스윙 막대)를 갖는 진자에 대해서는 최적 구동이 자동적으루 이루어질 수 있다. 부가하여, 단발 펄스 발생기 W ₂ 의 출력폭 t ₂ 는 앞의 설명에서는 생략되었을지라도, 다음과 같이 세트된다. 코일 L ₁ 이 구동 펄스열에 의해서 구동되기 때문에, 링깅 r은 제2도에 도시된 바와 같이 펄스열은 중단되었을때 1㎳ 동안 일어날 것이다. 코일 L ₁ 의 유동 전압은 상기 링깅동안 불안정하기 때문에, 연속적인 구동 펄스가 상기 링깅동안 발생되어 비교기 CM의 출력이 플립플롭 F에 의해서 판단된다. 오작동이 발생할 수도 있다. 따라서, 연속적인 구동 펄스가 유도 전압이 안정되기 전에 발생 안되게 하기 위해 단발 펄스 발생기 W ₂ 의 출력폭 t ₂ 는 몇 밀리세컨드 동안 세트된다.

부가하여 코일이 구동되어지는 경우 영구자석의 에너지화는 반대로 결과되는 것이 아니라 몇 밀리 세컨드의 구동 정지시간의 존재일지라도 무시될 수 있다.

그러므로 기술된 실시예에 있어서, 구동 개시 타이밍과 구동 정지 타이밍을 결정하기 위한 기준 전압은 공통값 V _r 로 세트된다. 그런, 두 타이밍은 구동 종료 타이밍을 조정하도록 상이하게 만들어질 수도 있다.

예를들어, 어떠한 트레일링 구동 펄스도 전압 가변형의 기준 전압원을 이용하고 제2a도에 도시된 것처럼 플립플롭 F의 출력을 가진 값 V _r 에 대한 전압을 절환시키므로써 발생될 수 없다. 구동 시간의 파인더 조정은 실행될 수 있다.

일반적으로, 유기 전압의 진폭은 공급 전압의 변동에 의해 영향을 받는다. 유기 전압 진폭의 어떤 변동은 기준 전압이 초과되는 곳의 타이밍이 구동 타이밍과 시간 주기의 변동을 야기하도록 이동되는 결과이다. 전원 공급 장치의 변동의 영향을 감소시키기 위하여, 기준 전압 V _r 은 비교기의 출력이 지연된 순간으로부터 구동을 개시하도록 지연회로에 의해 일정한 시간을 지연되게 하기 위해 전원 공급 장치의 변동으로부터 적은 영향을 수신하게 비교적 적은 값으로 세트될 것이다. 예를들면, 제2a도에 도시된 바와 같이, 기준 전압은 유기전압이 전압 V _r2 를 초과할때 비교기에 의해 발생된 출력이 지연회로(도시안됨)에 의해 지연되고 지연시간 t ₃ 를 플립플롭 F 및 게이트 G ₁ 에 제공하도록 더 적은 값 V _r2 로 세트한다. 그래서 전압 공급 장치의 전압의 변동으로부터 입수하는 영향을 감소하고 최적의 구동시간 및 최적의 타이밍으로 코일을 구동하는 것이 가능하다.

본 발명에 따라서, 영구자석은 코일의 유기 전압이 기준 전압을 초과할때 출력이 비교기에 의해 발생되도록 단일 코일에 의해 검출되고 구동되며, 구동 펄스열은 코일에 전류를 공급하기 위해 상기 출력의 발생 동안에 발생된다. 그결과, 코일을 제외한 구성은 집적화될 수 있다. 그리고 코일은 유기 전압의 최대점으로 효과적으로 항상 구동될 수 있고, 영구자석은 안정된 진폭으로 구동된다. 다시 말하면, 구동력은 더적은 스윙각을 위해 증가되며 한편 구동 시간은 자동 제어가 일정한 값에 대한 스윙각을 안정화되게 작용하도록 더 큰 스윙각을 위해 짧아진다. 게다가, 진폭은 기준 전압을 전환시키므로써 쉽게 조정될 수 있다.

게다가, 다른 고유 주기를 갖고 있는 추는 최적 타이밍으로 최적 구동시간을 위해 자동적으로 구동될 수 있다.

비교기 출력의 발생후에 기준 전압을 절환시키므로써, 구동 정지의 타이밍을 구동시간의 제어를 정제하기 위해 조정될 수 있다.