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Togotech: 새 문서: FG 신호분석

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FG 신호분석 - 이 페이지

참조

다각형거울모터 지터측정
2024-12-13T02:39:27Z

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새 문서
FG 신호분석
<ol>
<li> [[전자부품]]
<ol>
<li> [[BLDC모터]]
<ol>
<li> [[FG 신호분석]] - 이 페이지
</ol>
<li>참조
<ol>
<li> [[다각형거울모터 지터측정]]
</ol>
</ol>
<li> [[다각형 거울 모터]]에서
<ol>
<li>측정조건
<ol>
<li>파형 발생기 [[33120A]]에서 나오는 1kHz square wave 0-4V 파형분석
<li>시간 간격 분석기 [[TA720]]로 분석
<ol>
<li>내부 기준 클럭을 사용함
</ol>
<li>계산식 엑셀 테이블
<ol>
<li>1kHz 입력클럭
<ol>
<li>10,000rpm
<li>166.666... rot/sec
<li>360도,1회전 주기 = 6msec
<li>1도 회전주기 = 16.7usec
<li>[[자석]]극수 6쌍이므로 FG 신호주기 = 1msec
</ol>
<li>3kHz 입력 클럭
<ol>
<li>30,000rpm
<li>500 rot/sec
<li>360도,1회전 주기 = 2msec
<li>1도 회전주기 = 5.556usec
<li>[[자석]]극수 6쌍이므로 FG 신호주기 = 333.333...usec
</ol>
</ol>
</ol>
<li>측정 샘플
<ol>
<li>신호추출 방법
<gallery>
image:bldc_fg03_001.jpg
image:bldc_fg03_002.jpg
</gallery>
<li>회전자
<gallery>
image:bldc_fg02_001.jpg | 6극(N-S)이므로 12개 패턴이 보인다.
</gallery>
<li>3kHz 입력에 대한, FG 출력파형(24V 10kΩ연결)
<ol>
<li>그래프
<gallery>
image:bldc_fg04_001.png
image:bldc_fg04_002.png
image:bldc_fg04_003.png
</gallery>
<li>설명
<ol>
<li>출력주파수 3kHz나온다. 측정전압은 오실로스코프 프루브 입력저항 1MΩ에서 11V나온다.
<ol>
<li>입력전압의 약 50% 나오므로, FG센서의 off된 drain 저항은 10kΩ로 추정된다.
</ol>
<li>6극이므로 6개 펄스가 1회전이다.
<li>FG 출력파형 모양. rise time 0.75usec이다. 이는 회전수와 관계없이 항상 일정하다.
<ol>
<li>상승 1us, High, 하강, Low 유지시간을 1us로 보면, 1주기 약 5us이라면, 200kHz 스위칭 속도를 갖는다.
</ol>
</ol>
</ol>
</ol>
<li>10,000rpm에서 측정 결과
<ol>
<li>파형 발생기가 출력하는 원시 신호 품질
<ol>
<li>펄스 주기 그래프(N=6,000), 측정된 평균 주기는 +0.6ppm
<gallery>
image:bldc_fg01_001.png
</gallery>
<li>표준편차 ~10nsec를 보인다.
<ol>
<li>변동계수(CV;Coefficient of Variation)는 0.001% 이다.
</ol>
</ol>
<li>모터에 1kHz 클럭 가해서, 10krpm으로 회전시키면서 FG 신호를 분석함.
<ol>
<li>펄스 주기 그래프(N=60,000)
<gallery>
image:bldc_fg01_002.png
</gallery>
<li>설명
<ol>
<li>측정된 평균 주기는 +0.6ppm 차이난다. 당연히 원시 신호 주기와 같다.
<li>회전자에 [[고무자석]]이 6극(N-S쌍)이다. 그러므로 6개 신호군집으로 구분된다.
<li>6개 군집신호 간 차이가 약 25usec 차이난다. 이는 360도에서 약 1.5도 차이이다. '''착자 위치 오차'''이다.
<ol>
<li>착자 위치는 이 제품에서 제조 때 고정되었기 때문에, 회전속도에 무관하게 항상 일정할 것이다.
<li>즉, 변동계수 0.8%는 정상 회전에서는 항상 일정해야 한다.
</ol>
</ol>
</ol>
<li>6개 군집신호에서, 3번째 신호 분석
<ol>
<li>펄스 주기 그래프(N=10,000, 6만개 펄스에서 6극자석이므로 어느 한 극에서 나오는 신호만 분석하므로 1만개가 된다.)
<gallery>
image:bldc_fg01_003.png
</gallery>
<li>설명
<ol>
<li>P-P 240nsec, 표준편차 26nsec가 회전속도 절대편차이다. 변동계수 0.0026% 이다.
<li>원시 신호 변동보다 약 2.5배 커진다.
</ol>
</ol>
</ol>
<li>30,000rpm에서,
<ol>
<li>6개 파형 모두
<ol>
<li>파형
<gallery>
image:fg_30krpm02_001.png | Y축이 logarithmic scale
image:fg_30krpm02_002.png | Y축이 linear scale
</gallery>
<li>평균: 333.333490us
<ol>
<li>파형발생기와 분석기의 타이밍이 서로 정확히 맞다면, 333.333333us이어야 한다.
<li>0.47ppm(0.014rpm) 늦게 도는 것으로 측정되었다.
</ol>
<li>P-P: 7.46us
<ol>
<li>6개 피크 중심으로 계산하면(아래 6개 그래프의 중심값으로 계산하면) 337.044us-330.141us='''6.9us'''
<li>1 회전하는데 주기가 2ms이다. 6.9us/2ms * 360도 = 1.24도 차이난다.
<li>'''즉, 6개의 N-S 착자 틀어짐은 최대 1.24도이다.'''
</ol>
</ol>
<li>왼쪽부터 차례대로 6개 개별 산포. N=60,000 이므로 2분동안 회전 샘플링하였다.
<ol>
<li>6개 개별 주기 산포
<gallery>
image:fg_30krpm02_003.png
image:fg_30krpm02_004.png
image:fg_30krpm02_005.png
image:fg_30krpm02_006.png
image:fg_30krpm02_007.png
image:fg_30krpm02_008.png
</gallery>
<li>평균, 표준편차, 변동계수
<ol>
<li>330.141us 66.6ns 0.020%
<li>330.971us 47.6ns 0.014%
<li>333.436us 12.4ns 0.0037%
<li>333.761us 11.6ns 0.0035%
<li>334.649us 24.4ns 0.0073%
<li>337.044us 12.7ns 0.0038%
</ol>
<li>평균 최고값 - 최소값 = 337.044us - 330.141us = 6.9us '''착자 각도 오차'''이다.
<li>표준편차
<ol>
<li>6개 표준편차가 다른 이유
<ol>
<li>만약 1회할 때 360도 균일하게 회전한다면, 6개 검출되는 피크에서 표준편차는 일정해야 한다.
<li>11.6ns부터 66.6ns 차이가 나므로, 360도에서도 불균하게 회전한다.
</ol>
<li>가장 작은 표준편차 11.6ns 의미
<ol>
<li>2분간, 총 6만번 회전에서 발생되는 rpm 변동이다.
<li>1회전 주기 2ms이므로, 11.6ns/2ms = 5.8ppm, 3만rpm에서는 표준편차 0.005rpm 이 생긴다.
</ol>
</ol>
</ol>
</ol>
</ol>
</ol>