JP2001251891A - モータ制御装置 - Google Patents

モータ制御装置

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JP2001251891A
JP2001251891A JP2000055681A JP2000055681A JP2001251891A JP 2001251891 A JP2001251891 A JP 2001251891A JP 2000055681 A JP2000055681 A JP 2000055681A JP 2000055681 A JP2000055681 A JP 2000055681A JP 2001251891 A JP2001251891 A JP 2001251891A
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JP
Japan
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motor
load
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phase angle
time
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JP2000055681A
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Takanori Mizuno
孝則 水野
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Teranishi Electric Works Ltd
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Teranishi Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】より簡単に負荷に応じて直流モータを制御でき
るモータ制御装置を得る。 【解決手段】位相角時間が位相角設定値となったときに
トライアックを点弧して直流モータの駆動を位相制御す
る(ステップ100〜150)。そして、直流モータの
端子間電圧に基づいて、端子間電圧がゼロボルトである
時間の長短に応じて負荷時間を検出する(ステップ16
0,170)。検出した負荷時間と位相角設定値とを比
較して、直流モータの出力と負荷との大小を判断し、出
力が大きいときには、位相角設定値を増加させ、トライ
アックの点弧タイミングを早める(ステップ180〜2
10)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータを負荷
に応じて制御するモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、直流モータに加わる負荷に応
じて、直流モータを制御するモータ制御装置として、直
流モータの回転を検出するエンコーダを取り付けて、エ
ンコーダにより検出された回転数が、設定された回転数
となるように、直流モータに供給する電力をフィードバ
ック制御するものが一般的に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、回転数を検出するためにエンコーダ
を取り付けなければならず、そのための取付部品や取付
作業を必要とし、また、エンコーダと制御回路とを接続
する電気配線も必要とし、更に、装置が大型化するとい
う問題があった。
【0004】本発明の課題は、より簡単に負荷に応じて
直流モータを制御できるモータ制御装置を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、交流電源と直流モータとを整流手段を介して接続す
ると共に、前記直流モータに印加する電圧の波形を制御
して前記直流モータの駆動を制御する駆動制御手段を備
えたモータ制御装置において、前記直流モータの端子間
電圧に基づいて前記直流モータに加わる負荷を検出する
負荷検出手段と、検出された前記負荷の大小に応じて前
記駆動制御手段による前記電圧波形を変更させる波形変
更手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置がそ
れである。
【0006】また、前記負荷検出手段は、前記直流モー
タの端子間電圧に基づいて、前記端子間電圧がローレベ
ルである時間の長短に応じて負荷を検出するものでもよ
い。あるいは、前記駆動制御手段は、位相角制御により
前記直流モータに印加する電圧波形を制御し、前記波形
変更手段は、前記検出した前記負荷の大小に応じて点弧
位相角を変更するものでもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図1に示すように、1はモー
タ制御装置で、モータ制御装置1はCPU、ROM、R
AM等を1チップに納めたマイクロコンピュータ2(以
下、マイコン2という)を中心に構成されている。マイ
コン2には、整流回路4がマイコン電源回路6を介して
接続されている。
【0008】整流回路4は、図示しない交流電源にプラ
グ8を介して接続されており、整流回路4は交流電力を
全波整流して、直流電力を出力するものである。整流回
路4はゼロクロス検出回路10にも接続されており、ゼ
ロクロス検出回路10は、整流された電圧がゼロボルト
となったときに、マイコン2に信号を出力する回路であ
る。
【0009】また、図示しない交流電源には、プラグ8
を介してトライアック11と別の整流回路12とが直列
に接続されており、整流回路12は交流電力を全波整流
して、直流電力を出力するものである。整流回路12の
出力側は、直流モータ14の両端子に接続されている。
また、直流モータ14の両端子間には、抵抗16、整流
器18が接続されている。
【0010】整流器18の出力側には、フォトカプラ2
0が接続されている。フォトカプラ20は、整流器18
の出力側に接続された発光ダイオード20aと、発光ダ
イオード20aと対になるフォトトランジスタ20bと
を備えている。フォトトランジスタ20bのコレクタ側
は、マイコン2に接続されると共に、抵抗22を介して
マイコン電源回路6に接続されている。フォトカプラ2
0は、直流モータ14の端子間電圧がゼロボルトとなっ
たときに、フォトトランジスタ20bがオフとなり、マ
イコン2にハイレベルの信号が入力されるように構成さ
れている。
【0011】トライアック11のゲートには、駆動回路
24が接続されており、駆動回路24はマイコン2から
の信号に応じてトライアック11にゲート信号を出力
し、直流モータ14を位相制御できるように構成されて
いる。尚、位相制御に限らず、パルス幅変調により、直
流モータ14を駆動制御するようにしても同様に実施可
能である。
【0012】次に、マイコン2で行われるモータ制御処
理について、図2によって説明する。まず、ゼロクロス
検出回路10によりゼロボルトが検出されたか否かを判
断する(ステップ100)。ゼロボルトが検出されたと
判断したときには、位相角時間を0にリセットする(ス
テップ110)。そして、駆動回路24からゲート電流
を出力せず、直流モータ14に電力を供給しない(ステ
ップ120)。
【0013】一方、ステップ100の処理により、ゼロ
ボルトでないと判断されたときには、位相角時間に1を
加算する(ステップ130)。本実施例では、図4に示
すように、ゼロボルトとなったときから、次にゼロボル
トとなるまでの整流波形の1つの山を10等分して位相
角時間を表しており、1位相角時間毎に本モータ制御処
理を割り込み実行している。
【0014】ステップ130の処理を実行した後、位相
角時間が位相角設定値と等しいか否かを判断する(ステ
ップ140)。位相角設定値は、初期値として設定され
ると共に、後述するステップ200,240の処理の実
行により変更される。図4に示す場合では、位相角設定
値は「5」に設定されており、位相角時間が位相角設定
値よりも小さいときには、直流モータ14に電力を供給
しない(ステップ120)。
【0015】位相角時間と位相角設定値とが等しいとき
には点弧位相角となったと判断して、駆動回路24を介
してトライアック11にゲート電流を出力する(ステッ
プ150)。これにより、直流モータ14には、図4に
実線で示す電圧が整流回路12を介して印加される。位
相角時間が位相角設定値を超えたときには、トライアッ
ク11にゲート電流が出力されないが(ステップ12
0)、電圧がゼロとなるまではトライアック11はオフ
状態とならない。前述した位相制御が繰り返し実行され
て、直流モータ14が回転駆動される。
【0016】図3に示すように、直流モータ14が無負
荷の状態で駆動されているときには、端子間電圧がゼロ
ボルトとなったときでも慣性により回転を続ける。その
際、直流モータ14は発電機として働き、図3(2)に
示すように、位相角時間が位相角設定値となるまでの電
力が供給されていない間でも、端子間電圧はゼロとなら
ない。
【0017】無負荷時に、整流回路12からの出力電圧
が瞬間的にゼロボルトとなると、端子間電圧がゼロボル
トとなり、発光ダイオード20aが発光を停止するの
で、フォトトランジスタ20bがオフとなり、マイコン
2には、図3(3)に示すように、瞬間的にハイレベル
の信号が入力される。
【0018】直流モータ14に軽負荷が加わっている状
態では、図3(4)に示すように、位相角時間が位相角
設定値となるまでの電力が供給されていない間、整流回
路12からの出力電圧がゼロボルトとなってから、少し
の間、端子間電圧がゼロボルトとなる。直流モータ14
の端子間電圧がゼロボルトとなると、マイコン2には、
図3(5)に示すように、ハイレベルの信号が入力され
る。この信号のパルス幅は、無負荷時の瞬間的なパルス
の幅よりも広くなる。
【0019】直流モータ14が過負荷の状態では、図3
(6)に示すように、位相角時間が位相角設定値となる
までの電力が供給されていない間、整流回路12からの
出力電圧がゼロボルトとなってから、点弧される前まで
の長い間、端子間電圧がゼロボルトとなる。
【0020】直流モータ14の端子間電圧がゼロボルト
となると、マイコン2には、図3(7)に示すように、
ハイレベルの信号が入力される。この信号のパルス幅
は、軽負荷時のパルス幅よりも広くなる。従って、この
パルス幅の大小を検出することにより、直流モータ14
に加わる負荷の大小を判断できる。
【0021】ステップ120,150の処理を実行後、
負荷があるか否かをマイコン2に入力される信号がハイ
レベルか否かにより判断する(ステップ160)。ハイ
レベルであるときには、負荷があると判断して、負荷時
間に1を加算してから(ステップ170)、本制御処理
を繰り返し実行する。繰り返し実行することにより、ハ
イレベルであるパルス幅を負荷時間として算出すること
ができる。
【0022】一方、ステップ160の処理の実行によ
り、負荷が無いと判断されると、即ち、マイコン2に入
力される信号がローレベルであると、下記(1)式によ
り直流モータ14の出力に対して負荷が大きいか否かを
判断する(ステップ180)。位相角設定値<負荷時間
×2…(1)例えば、位相角設定値が「5」で、負荷時
間が「4」であるような、図3(6)、(7)に示す過
負荷時には、位相角設定値が負荷時間の2倍より小さ
く、直流モータ14の出力に対して負荷が大きい状態で
あると判断する。尚、ステップ180において、負荷時
間の2倍と比較しているが、2倍に限らず実験等により
適切な値に設定するとよい。
【0023】次に、直流モータ14が最高速であるか否
かを判断する(ステップ190)。最高速か否かは、例
えば、位相角設定値に基づいて判断すればよく、位相角
設定値が「0」であるときには、最高速であると判断で
きる。最高速でないときには、位相角設定値から1を減
算して、トライアック11を点弧するタイミングを早め
て、直流モータ14に供給する電力を増加させる(ステ
ップ200)。最高速であると判断された後、あるい
は、ステップ200の処理を実行した後、負荷時間を0
にクリアしてから(ステップ210)、本制御処理を繰
り返し実行して、ステップ170の処理により負荷時間
を新たに計測する。
【0024】一方、ステップ180の処理の実行によ
り、位相角設定値が負荷時間の2倍より大きく、直流モ
ータ14の出力に対して負荷が小さい状態であると判断
されると、次に、下記(2)式により直流モータ14の
出力と負荷との大小を比較判断する(ステップ22
0)。
【0025】位相角設定値<負荷時間×8…(2)例え
ば、位相角設定値が「5」で、負荷時間が「1」である
ような、図3(4)、(5)に示す軽負荷時に、位相角
設定値が負荷時間の8倍より小さいときには、直流モー
タ14の出力に対して負荷がほぼ適正な状態にあると判
断され、位相角設定値を変更することなく、負荷時間を
クリアする(ステップ210)。その後、本制御処理を
繰り返し実行する。尚、ステップ220において、負荷
時間の8倍と比較しているが、8倍に限らず実験等によ
り適切な値に設定するとよい。
【0026】一方、例えば、位相角設定値が「9」で、
負荷時間が「1」であるような、位相角設定値が負荷時
間の8倍より大きいときには、直流モータ14の出力に
対して負荷が小さい状態にあると判断する。そして、最
低速か否かを判断し(ステップ230)、最低速でない
ときには、位相角設定値に1を加算して、トライアック
11を点弧するタイミングを遅くして、直流モータ14
に供給する電力を減少させる(ステップ240)。その
後、負荷時間をクリアし(ステップ210)、本制御処
理を繰り返し実行する。尚、本実施形態では、ステップ
100〜150の処理の実行が、駆動制御手段として働
き、ステップ160,170の処理の実行が負荷検出手
段として働き、ステップ180〜210の処理の実行が
波形変更手段として働く。
【0027】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように本発明のモータ制御
装置は、エンコーダ等の直流モータの回転を検出する機
器を取り付けることなく、直流モータの端子間電圧に基
づいて負荷の大小を判断し、負荷の大小に応じて電圧波
形を変更して直流モータの駆動を制御するので、特別の
電機配線等を必要とせずに、より簡単に直流モータを負
荷に応じて制御できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としてのモータ制御装置の
ブロック図である。
【図2】本実施形態のマイコンにおいて行われるモータ
制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図3】本実施形態の各負荷状態でのモータ端子波形、
フォトトランジスタ出力波形を示すグラフである。
【図4】本実施形態の位相角時間を説明する説明図であ
る。
【符号の説明】
1…モータ制御装置 2…マイコン 4…整流回路 6…マイコン電源回路 10…ゼロクロス検出回路 11…トライアック 12…整流回路 14…直流モータ 20…フォトカプラ 20a…発光ダイオード 20b…フォトトランジスタ 24…駆動回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源と直流モータとを整流手段を介
    して接続すると共に、前記直流モータに印加する電圧の
    波形を制御して前記直流モータの駆動を制御する駆動制
    御手段を備えたモータ制御装置において、 前記直流モータの端子間電圧に基づいて前記直流モータ
    に加わる負荷を検出する負荷検出手段と、 検出された前記負荷の大小に応じて前記駆動制御手段に
    よる前記電圧波形を変更させる波形変更手段とを備えた
    ことを特徴とするモータ制御装置。
  2. 【請求項2】 前記負荷検出手段は、前記直流モータの
    端子間電圧に基づいて、前記端子間電圧がローレベルで
    ある時間の長短に応じて負荷を検出することを特徴とす
    る請求項1記載のモータ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動制御手段は、位相角制御により
    前記直流モータに印加する電圧波形を制御し、前記波形
    変更手段は、前記検出した前記負荷の大小に応じて位相
    角を変更することを特徴とする請求項1又は請求項2記
    載のモータ制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015155656A (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 株式会社テクノ高槻 電磁振動型ダイヤフラムポンプおよびその駆動方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181694A (ja) * 1987-01-22 1988-07-26 Marutaka Iryoki Kk 家庭用マツサ−ジ器のモ−タ−制御回路
JPH04145889A (ja) * 1990-10-03 1992-05-19 Canon Inc 直流モーターの速度制御装置

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