JP2005204441A - Control unit and instrument for measuring number of revolutions of motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置およびモータの回転数計測装置に関し、たとえばファンモータを含む冷却装置、電車などの車両、および記録媒体の排出機構などに適用される技術に関する。 The present invention relates to a control device and a motor rotation speed measuring device, and relates to a technique applied to, for example, a cooling device including a fan motor, a vehicle such as a train, and a recording medium discharge mechanism.
本発明において、「PWM」はパルス幅変調(Pulse Width Modulation)の略称であり、「略一定電圧」は一定電圧を含む。本発明において、PWM出力は、PWM制御による出力と同義である。 In the present invention, “PWM” is an abbreviation for Pulse Width Modulation, and “substantially constant voltage” includes a constant voltage. In the present invention, PWM output is synonymous with output by PWM control.
ファンを用いた冷却手段が実用に供されている。回転するファンは、その冷却能力に比例して騒音を発生する。従来、騒音低減策として次の2つの技術が提案されている。(1)ファンを駆動するファンモータの駆動電圧を直接可変させる技術(たとえば特許文献1参照)、(2)ファンモータの駆動電圧をPWM制御する技術(たとえば特許文献2参照)。 Cooling means using a fan has been put into practical use. The rotating fan generates noise in proportion to its cooling capacity. Conventionally, the following two techniques have been proposed as noise reduction measures. (1) Technology for directly varying the drive voltage of a fan motor that drives a fan (see, for example, Patent Document 1), (2) Technology for PWM control of the drive voltage of a fan motor (for example, see Patent Document 2).
図12は、従来技術に係り、PWM制御がオフのとき、回転パルスが正しく出力されない例を示すタイミングチャートである。 FIG. 12 is a timing chart illustrating an example in which the rotation pulse is not correctly output when the PWM control is off according to the related art.
(1)ファンモータの駆動電圧を直接可変させる技術では、電圧降下分が熱エネルギーとして損失するので、電力の使用効率が悪い。
(2)ファンモータの駆動電圧をPWM制御する技術では、電力の使用効率を高め、かつ騒音の低減を図ることができるが、次のような問題がある。すなわちファンモータの駆動電圧がPWM制御されるとともに、ファンの回転パルスが周波数カウンターなどで計測される。回転パルスは、ファン1回転につき1あるいは2パルスが出力される。しかしPWM制御がオフのとき、回転パルス発生部への電力も遮断されるため回転パルスが正常に出力されず、ファンモータの駆動状況を監視することができない。モータの回転に伴って、モータ電力供給端子電圧が変化するが、これを利用して回転速度を検出する方法もある。この場合、PWM制御のパルスによる電圧変動とモータによる電圧変動の区別がつきにくくなり、同様に回転速度の検出が困難となる。
(1) In the technology that directly varies the drive voltage of the fan motor, the voltage drop is lost as heat energy, so the power use efficiency is poor.
(2) The technique of PWM controlling the drive voltage of the fan motor can increase the power use efficiency and reduce the noise, but has the following problems. That is, the drive voltage of the fan motor is PWM-controlled and the fan rotation pulse is measured by a frequency counter or the like. One or two rotation pulses are output for each rotation of the fan. However, when the PWM control is off, the power to the rotation pulse generator is also cut off, so that the rotation pulse is not normally output, and the driving status of the fan motor cannot be monitored. As the motor rotates, the motor power supply terminal voltage changes. There is also a method of detecting the rotational speed using this. In this case, it becomes difficult to distinguish between voltage fluctuations due to PWM control pulses and voltage fluctuations due to the motor, and similarly it is difficult to detect the rotational speed.
本発明の目的は、電力の使用効率を高めるとともに、モータの駆動状況を正確に監視することができる制御装置およびモータの回転数計測装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device and a motor rotation speed measuring device capable of improving the power use efficiency and accurately monitoring the driving state of the motor.
本発明は、モータの駆動をPWM制御可能な制御装置であって、
PWM制御のデューティ比および測定されるモータの回転数に基づいて、PWM制御の周期が設定されることを特徴とする制御装置である。
The present invention is a control device capable of PWM control of the motor drive,
The PWM control cycle is set based on the duty ratio of the PWM control and the measured rotation speed of the motor.
本発明に従えば、制御装置は、モータの駆動をPWM制御可能である。この制御装置は、PWM制御のデューティ比および測定されるモータの回転数に基づいて、PWM制御の周期を設定する。つまり制御装置はPWM制御のデューティ比(パルスのオン時間とオフ時間との比)からモータの回転周期を推定する。制御装置は、PWM制御の周期を、前記推定される回転周期に基づいて設定する。 According to the present invention, the control device can perform PWM control of the drive of the motor. This control device sets the PWM control cycle based on the duty ratio of the PWM control and the measured rotational speed of the motor. That is, the control device estimates the rotation period of the motor from the duty ratio of PWM control (ratio between the pulse ON time and the OFF time). The control device sets the PWM control cycle based on the estimated rotation cycle.
また本発明は、モータの駆動電圧をPWM制御可能な制御装置を含むモータの回転数計測装置であって、
モータの回転パルスの回転周期を計測可能な計測手段と、
PWM制御が所定のスイッチング状態のとき、前記計測手段によって所期の回転パルスを計測し得るPWM制御の周期に設定する制御装置とを有することを特徴とするモータの回転数計測装置である。
The present invention is also a motor rotation speed measuring device including a control device capable of PWM control of the motor drive voltage,
A measuring means capable of measuring the rotation period of the rotation pulse of the motor;
A motor rotation speed measurement device comprising: a control device configured to set a cycle of PWM control by which the measurement device can measure an intended rotation pulse when the PWM control is in a predetermined switching state.
本発明に従えば、制御装置は、モータの駆動電圧をPWM制御可能である。計測手段は、モータの回転パルスの回転周期を計測可能である。制御装置は、PWM制御が所定のスイッチング状態のとき、前記計測手段によって所期の回転パルスを計測し得るPWM制御の周期に設定する。このように制御装置は、所期の回転パルスを計測することができるように、PWM制御の周期を設定する。 According to the present invention, the control device can perform PWM control on the drive voltage of the motor. The measuring means can measure the rotation period of the rotation pulse of the motor. When the PWM control is in a predetermined switching state, the control device sets the cycle of the PWM control that can measure the intended rotation pulse by the measuring means. As described above, the control device sets the cycle of the PWM control so that the intended rotation pulse can be measured.
また本発明は、制御装置は、所期の回転パルスが発生されているとき、PWM制御の動作を停止させることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the control device stops the operation of the PWM control when a desired rotation pulse is generated.
本発明に従えば、制御装置は、所期の回転パルスが発生されているとき、PWM制御の動作を停止させる。このように計測されるべき所期の回転パルスが発生されているとき、PWM制御の動作を停止させたうえで、モータの回転パルスの回転周期を計測する。 According to the present invention, the control device stops the PWM control operation when a desired rotation pulse is generated. When the desired rotation pulse to be measured is generated in this way, the PWM control operation is stopped and the rotation period of the motor rotation pulse is measured.
また本発明は、制御装置は、PWM出力と、このPWM出力を平均化した平均化出力とを用意し、少なくとも回転パルスを計測する間、モータの駆動電圧を平均化出力で制御することを特徴とする。 According to the present invention, the control device prepares a PWM output and an averaged output obtained by averaging the PWM output, and controls the drive voltage of the motor with the averaged output at least while measuring the rotation pulse. And
本発明に従えば、制御装置は、PWM出力と、このPWM出力を平均化した平均化出力とを用意する。制御装置は、少なくとも回転パルスを計測する間、モータの駆動電圧を平均化出力で制御する。したがって本発明に従えば、連続的な回転パルスの計測を実現することが可能となる。 According to the present invention, the control device prepares a PWM output and an averaged output obtained by averaging the PWM output. The control device controls the drive voltage of the motor with the averaged output at least while measuring the rotation pulse. Therefore, according to the present invention, continuous rotation pulse measurement can be realized.
また本発明は、モータの駆動電圧をPWM制御可能な制御装置を含むモータの回転数計測装置であって、
モータの回転パルスの回転周期を計測可能な計測手段と、
回転パルスの回転周期よりもPWM制御の周期を高速化して、得られる回転パルスを略一定電圧に波形整形する制御装置とを有することを特徴とするモータの回転数計測装置である。
The present invention is also a motor rotation speed measuring device including a control device capable of PWM control of the motor drive voltage,
A measuring means capable of measuring the rotation period of the rotation pulse of the motor;
A motor rotation speed measurement device comprising: a control device that speeds up a PWM control cycle rather than a rotation cycle of a rotation pulse and shapes a waveform of the obtained rotation pulse into a substantially constant voltage.
本発明に従えば、制御装置は、PWM出力とこのPWMを平均化した平均化出力とを用意する。計測手段は、モータの回転パルスの回転周期を計測可能である。制御装置は、回転パルスの回転周期よりもPWM制御の周期を高速化する。制御装置は、この高速化して得られる回転パルスを略一定電圧に波形整形する。このように波形整形した後、その回転パルスの回転周期計測を実現することができる。 According to the present invention, the control device prepares a PWM output and an averaged output obtained by averaging the PWM. The measuring means can measure the rotation period of the rotation pulse of the motor. The control device speeds up the PWM control cycle faster than the rotation cycle of the rotation pulse. The control device shapes the rotation pulse obtained by increasing the speed to a substantially constant voltage. After waveform shaping in this way, it is possible to realize rotation period measurement of the rotation pulse.
本発明によれば、制御装置は、PWM制御のデューティ比および測定されるモータの回転数に基づいて、PWM制御の周期を設定する。つまり制御装置はPWM制御のデューティ比からモータの回転周期を推定する。制御装置は、PWM制御の周期を、前記推定される回転周期に基づいて設定する。このようにPWM制御の周期を設定することで、計測されるべきモータの回転パルスを得ることが可能となる。換言すれば、モータの駆動をPWM制御することができるうえ、モータの回転数を正確に計測することが可能となる。したがってモータの駆動電圧を直接変化させる従来技術に比べて、熱エネルギーの損失を伴うことなくモータの駆動を制御することができる。しかもモータの回転数を正確に計測し得るので、本発明の制御装置によれば、電力の使用効率を高めるとともに、モータの駆動状況を正確に監視することが可能となる。 According to the present invention, the control device sets the PWM control cycle based on the duty ratio of the PWM control and the measured rotational speed of the motor. That is, the control device estimates the rotation period of the motor from the duty ratio of PWM control. The control device sets the PWM control cycle based on the estimated rotation cycle. By setting the PWM control cycle in this way, it is possible to obtain a motor rotation pulse to be measured. In other words, the drive of the motor can be PWM controlled, and the rotational speed of the motor can be accurately measured. Therefore, the driving of the motor can be controlled without a loss of heat energy as compared with the conventional technique in which the driving voltage of the motor is directly changed. Moreover, since the rotational speed of the motor can be accurately measured, the control device of the present invention can increase the power use efficiency and accurately monitor the driving status of the motor.
また本発明によれば、制御装置は、PWM制御が所定のスイッチング状態のとき、計測手段によって所期の回転パルスを計測し得るPWM制御の周期に設定する。つまり制御装置は、所期の回転パルスを計測することができるように、PWM制御の周期を設定する。このようにPWM制御の周期を設定することで、PWM制御が所定のスイッチング状態のとき、計測されるべきモータの所期の回転パルスを得ることが可能となる。換言すれば、モータの駆動電圧をPWM制御することができるうえ、モータの回転数を正確に計測することができる。したがってモータの駆動電圧を直接変化させる従来技術に比べて、熱エネルギーの損失を伴うことなくモータの駆動電圧を制御することができる。しかもモータの回転数を正確に計測することができるので、本発明のモータの回転数計測装置によれば、電力の使用効率を高めるとともに、モータの駆動状況を正確に監視することができる。 According to the invention, when the PWM control is in a predetermined switching state, the control device sets the period of the PWM control that can measure the intended rotation pulse by the measuring means. That is, the control device sets the PWM control cycle so that the intended rotation pulse can be measured. By setting the PWM control cycle in this way, it is possible to obtain an intended rotation pulse of the motor to be measured when the PWM control is in a predetermined switching state. In other words, the motor drive voltage can be PWM-controlled and the motor rotation speed can be accurately measured. Therefore, the motor driving voltage can be controlled without any loss of thermal energy, as compared with the conventional technique that directly changes the motor driving voltage. In addition, since the rotational speed of the motor can be accurately measured, the motor rotational speed measuring device of the present invention can increase the power usage efficiency and accurately monitor the driving state of the motor.
また本発明によれば、計測されるべき所期の回転パルスが発生されているとき、PWM制御の動作を停止させたうえで、モータの回転パルスの回転周期を計測することができる。この回転周期を計測後、PWM制御の動作を駆動させ得る。逆に言えば、所期の回転パルスが発生されていない状態では、PWM制御の動作を停止させることなくPWM制御の周期を、所期の回転パルスが発生すべく設定する。所期の回転パルスが発生した時点でPWM制御の動作を停止させることで、回転周期を正確に計測することが可能となる。このように駆動電圧を直接制御する従来技術よりも、消費電力の低減を図ることができるとともに、モータの回転数を正確に計測することができるモータの回転数計測装置を実現することができる。 Further, according to the present invention, when the desired rotation pulse to be measured is generated, the rotation period of the motor rotation pulse can be measured after stopping the PWM control operation. After measuring the rotation period, the PWM control operation can be driven. In other words, in a state where the desired rotation pulse is not generated, the PWM control cycle is set to generate the desired rotation pulse without stopping the PWM control operation. By stopping the operation of the PWM control when a desired rotation pulse is generated, the rotation cycle can be accurately measured. As described above, it is possible to realize a motor rotation speed measuring apparatus that can reduce power consumption and can accurately measure the rotation speed of the motor as compared with the conventional technique that directly controls the drive voltage.
また本発明によれば、制御装置は、PWM出力と、このPWM出力を平均化した平均化出力とを用意する。制御装置は、少なくとも回転パルスを計測する間、モータの駆動電圧を平均化出力で制御する。したがって本発明に従えば、連続的な回転パルスの計測を実現することが可能となる。 According to the invention, the control device prepares a PWM output and an averaged output obtained by averaging the PWM output. The control device controls the drive voltage of the motor with the averaged output at least while measuring the rotation pulse. Therefore, according to the present invention, continuous rotation pulse measurement can be realized.
また本発明によれば、制御装置は、回転パルスの回転周期よりもPWM制御の周期を高速化する。制御装置は、この高速化して得られる回転パルスを略一定電圧に波形整形する。このように波形整形した後、その回転パルスの回転周期計測を実現することができる。したがってモータの駆動電圧を直接変化させる従来技術に比べて、熱エネルギーの損失を伴うことなくモータの駆動電圧を制御することができる。それ故、本発明のモータの回転数計測装置によれば、電力の使用効率を高めるとともに、モータの駆動状況を正確に監視することができる。 According to the present invention, the control device speeds up the PWM control cycle faster than the rotation cycle of the rotation pulse. The control device shapes the rotation pulse obtained by increasing the speed to a substantially constant voltage. After waveform shaping in this way, it is possible to realize rotation period measurement of the rotation pulse. Therefore, the motor driving voltage can be controlled without any loss of thermal energy, as compared with the conventional technique that directly changes the motor driving voltage. Therefore, according to the motor rotation speed measuring device of the present invention, it is possible to increase the power use efficiency and to accurately monitor the driving state of the motor.
図1は、本発明の第1の実施形態に係るファンモータ1の回転数計測装置2の制御系のブロック図である。本実施形態に係るファンモータ1の回転数計測装置2は、たとえば冷却装置に適用される。第1の実施形態に係る回転数計測装置2は、主に、制御装置3と、計測手段としての周波数カウンタ4とを有する。第1の実施形態に係る回転数計測装置2はさらに温度センサ5を有する。ただしこの温度センサ5を省略することも可能である。温度センサ5を省略しても、本実施形態と同様の効果を奏する。この制御装置3は、ファンモータ1の駆動電圧をPWM制御可能に構成されている。本実施形態においては、モータとして、ファンの駆動源であるファンモータが適用されているが、必ずしもファンモータに限定されるものではなく、種々のDCモータに適用可能である。
FIG. 1 is a block diagram of a control system of a rotation speed measuring device 2 for a
制御装置3は、中央演算処理装置6(略称CPU:Central Processing Unit)とロム7(ROM:Read Only Memory)とラム8(RAM:Random Access Memory)とから成るマイクロコンピュータと、バス9と、入出力インタフェース10と、後述するPWM発生装置11と、駆動回路12とを備えている。CPU6とROM7とRAM8とは、バス9を介して入出力インタフェース10に電気的に接続されている。入出力インタフェース10には、周波数カウンタ4と、温度センサ5とがそれぞれ電気的に接続されている。また入出力インタフェース10には、後述するPWM発生装置11および駆動回路12を介して、ファンモータ1が電気的に接続されている。ROM7には、PWM制御の周期を設定するプログラムなどが格納され、本プログラムはCPU6によって演算実行可能である。
The control device 3 includes a microcomputer composed of a central processing unit 6 (abbreviated as CPU: Central Processing Unit), ROM 7 (ROM: Read Only Memory), and RAM 8 (RAM: Random Access Memory), a
図2は、PWM発生装置11とファンモータ1との関係を概略示す回路図である。図3は、ファン1回転につき2パルスの回転パルスが出力される一例を示すタイミングチャートである。PWM発生装置11によって、ファンモータ1の駆動電圧が制御されるとともに、ファンモータ1の回転パルスがたとえば図示外のフォトトランジスタ、周波数カウンタ4などを用いて計測されるように構成されている。周波数カウンタ4は、常時、回転パルスの回転周期を計測可能である。たとえばファン1回転につき2パルスの回転パルスが出力可能になっている。この周波数カウンタ4で計測された回転周期は、入出力インタフェース10を介してたとえばRAM8に一時的に記憶されて演算に供される。
FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the relationship between the
PWM発生装置11は、たとえば、図示外の正弦波および三角波発生回路、コンパレータ13、ダイオード14、および複数の抵抗を備えている。コンパレータ13には、正弦波および三角波発生回路が電気的に接続されている。このコンパレータ13によって、正弦波発生回路からの入力値と三角波発生回路からの入力値とを比較した結果を出力するようになっている。出力値として、比較結果に応じてハイレベルかローレベルの信号が出力される。コンパレータ13の出力側端子に、抵抗、NPN型トランジスタ15および駆動回路などを介してファンモータ1が電気的に接続されている。NPN型トランジスタ15がオフの間、ファンモータ1の図示外のコイルに蓄積されたエネルギーは、電流としてダイオード14を流れるように構成されている。換言すれば、ダイオード14によって逆起電力をショートするように構成されているので、NPN型トランジスタ15は所期性能を維持すべく保護される。
The
図4は、所期の回転パルスを計測し得るPWM制御の周期を示すタイミングチャートである。図5は、PWM制御の周期を設定するための制御装置3の動作を示すフローチャートである。ROM7に格納されたプログラムによって、たとえば定期的に本フローチャートは開始される。この制御主体はCPU6である。その他の開始条件として、たとえば冷却装置が作動している状態で所定時間毎に、または温度センサ5からの信号などに基づいて、本フローチャートを開始することも可能である。
FIG. 4 is a timing chart showing a PWM control cycle in which an intended rotation pulse can be measured. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the control device 3 for setting the PWM control cycle. For example, this flowchart is periodically started by the program stored in the
処理開始後ステップs1に移行し、CPU6は、推定されるファンの回転周期に基づいて、PWM制御の周期を設定する。次にステップs2に移行し、CPU6は、ファンモータ1の回転パルスの回転周期を計測可能であるか否かを判断する。ここで回転周期を計測可能であると判断されると、ステップs3に移行する。ステップs3では、CPU6は、PWM制御のオン状態を保つ。その後ステップs4に移行し本フローを終了する。ステップs2において、回転周期を計測不可能であるとCPU6が判断するとステップs1に戻る。
After the processing starts, the process proceeds to step s1, and the
以上説明した第1の実施形態に係る回転数計測装置2によれば、特にPWM制御の周期を設定して、回転パルスの回転周期が計測可能となった状態でその計測に供する期間、PWM制御のオン状態を保つように制御し得るので、次のような効果を奏する。PWM制御がオン状態で、回転パルスの回転周期を計測することができる。換言すれば、PWM制御がオンのとき出力される回転パルスだけを、選択的に用いてその回転周期を計測することができる。前述のPWM制御のオン状態が、所定のスイッチング状態に相当する。前述したようにPWM制御の周期を設定することで、PWM制御がオン状態のとき、計測されるべきファンモータ1の所期の回転パルスを得ることが可能となる。換言すれば、本実施形態に係る回転数計測装置2によれば、ファンモータ1の駆動電圧をPWM制御することができるうえ、ファンモータ1の回転数を正確に計測することができる。
According to the rotational speed measuring apparatus 2 according to the first embodiment described above, the period for PWM measurement is set in a state in which the rotation period of the rotation pulse can be measured, particularly by setting the PWM control period. Therefore, the following effects can be obtained. The rotation period of the rotation pulse can be measured while the PWM control is on. In other words, only the rotation pulse output when the PWM control is on can be selectively used to measure the rotation cycle. The on-state of the aforementioned PWM control corresponds to a predetermined switching state. By setting the PWM control cycle as described above, it is possible to obtain an intended rotation pulse of the
図6は、回転周期を計測し得る制御装置3の動作を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて、前述の制御装置3の動作をさらに具体的に説明する。ROM7に格納されたプログラムによって、定期的に本フローチャートは開始される。その他の開始条件として、たとえば冷却装置の作動状態で所定時間毎に、または温度センサからの信号などに基づいて、本フローチャートを開始することも可能である。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control device 3 that can measure the rotation period. Using the flowchart, the operation of the control device 3 will be described more specifically. This flowchart is periodically started by a program stored in the
処理開始後ステップa1に移行し、CPU6は、PWM制御のデューティ比(たとえばデューティ比50%)をデフォルトで設定する。このステップa1において、CPU6は、設定されるPWM制御のデューティ比によってファンの回転周期を推定する。さらにCPU6は、PWM制御の周期を、推定される回転周期のたとえば4倍以上遅い周期に設定する。次にステップa2に移行し、CPU6は、回転パルスの回転周期を周波数カウンタ4で計測させる。すなわちCPU6は、PWM制御がオンの期間中に、回転パルスの立ち上がりエッジの間隔で回転周期を計測させる。CPU6は、計測された回転周期をRAM8に一時的に記憶させる。
After the processing starts, the process proceeds to step a1, and the
その後、ステップa3に移行し、PWM制御の周期が、RAM8に一時的に記憶された回転周期よりも実際に4倍以上遅い周期であるか否かをCPU6が判断する。図6のステップa3においては、「n倍以上の周期か?」と表記しているが、これは、回転周期に乗ずるべき倍数が「4」に限定されるものではないことを示唆するものである。たとえばデューティ比が80%ならば、回転周期に乗ずるべき倍数をたとえば「3」にすることも可能である。逆に回転周期に乗ずるべき倍数を「5」以上の整数にすることも可能である。PWM制御の周期が、RAM8に一時的に記憶された回転周期よりも4倍以上遅い周期であれば、PWM制御がオンの期間中に、回転パルスの立ち上がりエッジの間隔で回転周期を計測することができる。つまりステップa3において、CPU6は、PWM制御の周期がRAM8に一時的に記憶された回転周期よりも4倍以上遅い周期であれば、PWM制御がオンの期間中に計測されるべき回転周期を担保する。
Thereafter, the process proceeds to step a3, and the
PWM制御の周期が回転周期よりも4倍以上遅い周期であると判断されると、ステップa4に移行する。このステップa4において、CPU6はPWM出力を行う。その後ステップa6に移行し本フローを終了する。ステップa3において、PWM制御の周期は回転周期よりも4倍以上遅い周期ではないと、CPU6が判断すると、ステップa5に移行する。このステップa5で、CPU6はPWM制御の周期を調整し、その後ステップa2に戻る。
If it is determined that the PWM control cycle is four or more times slower than the rotation cycle, the process proceeds to step a4. In step a4, the
以上説明した回転数計測装置2によれば、フアンモータ1の駆動電圧をPWM制御することができるうえ、ファンモータ1の回転数を正確に計測することができる。計測された正確なファンモータ1の回転数は、たとえばRAM8に一時的に記憶され、入出力インターフェース10および駆動回路を介して、図示外の表示手段に出力される。したがってファンモータの駆動電圧を直接変化させる従来技術に比べて、熱エネルギーの損失を伴うことなくファンモータ1の駆動電圧を制御することができる。しかもファンモータ1の回転数を正確に計測することができるので、本実施形態に係る回転数計測装置2によれば、電力の使用効率を高めるとともに、ファンモータ1の駆動状況を正確に監視することができる。
According to the rotational speed measuring device 2 described above, the drive voltage of the
図7は、第2の実施形態に係り、PWM制御の動作停止期間と計測されるべき回転パルスとの関係を示すタイミングチャートである。図8は、PWM制御の動作を停止させる制御装置3Aの動作を示すフローチャートである。第2の実施形態に係る回転数計測装置2Aは、前述の第1の実施形態に係る回転数計測装置2と略同様の構成となっている。ただし制御装置3AのうちROM7には、PWM制御の周期を設定して所期の回転パルスが発生されているとき、PWM制御の動作を停止するプログラムなどが格納されている。このプログラムによって、たとえば定期的に本フローチャートは開始される。その他の開始条件として、たとえば冷却装置が作動している状態で所定時間毎に、または温度センサ5からの信号などに基づいて、本フローチャートを開始することも可能である。
FIG. 7 is a timing chart showing the relationship between the PWM control operation stop period and the rotation pulse to be measured according to the second embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the control device 3A for stopping the operation of the PWM control. A rotational speed measurement device 2A according to the second embodiment has substantially the same configuration as the rotational speed measurement device 2 according to the first embodiment described above. However, in the control device 3A, the
処理開始後ステップb1に移行し、ステップa1と同様に、CPU6はPWM制御の周期を設定する。次にステップb2に移行し、CPU6は、所定の計測期間における回転パルスのパルス数を周波数カウンタ4で計測させる。具体的には、CPU6は、回転パルスの立ち上がりエッジの間隔でパルス数を計測させる。CPU6は、この計測結果をRAM8に一時的に記憶させる。次にステップb3に移行し、CPU6は、所定の計測期間において所期の回転パルス(たとえば2つの立ち上がりエッジ)を計測したか否かを判断する。所期の回転パルスが計測されたと判断されると、ステップb4に移行する。
After the start of processing, the process proceeds to step b1, and the
ステップb4において、CPU6はPWM制御の動作を停止させる。次にステップb5に移行し、CPU6は、回転パルスの回転周期を周波数カウンタ4で正式に計測させる。次にステップb6で、回転周期の計測が終了したか否かをCPU6が判断する。計測された回転周期はたとえばRAM8に一時的に記憶され、これによってファンの正確な回転数を入出力インタフェース10および駆動回路を介して、図示外の表示手段に出力することが可能となる。この制御主体もCPU6である。計測終了後、ステップb7に移行し、CPU6はPWM制御の動作をオンにする。その後ステップb10で本フローを終了する。ステップb3において、所期の回転パルスが計測されていないと判断されると、ステップb9に移行する。このステップb9において、CPU6はPWM制御の周期を調整し、その後ステップb2に戻る。ステップb6で計測終了していないと判断されると、ステップb6に戻る。
In step b4, the
以上説明した第2の実施形態に係る回転数計測装置2Aによれば、計測されるべき所期の回転パルスが発生されているとき、PWM制御の動作を停止させたうえで、ファンモータ1の回転パルスの回転周期を計測することができる。この回転周期を計測後、PWM制御の動作を駆動させ得る。逆に言えば、所期の回転パルスが発生されていない状態では、PWM制御の動作を停止させることなくPWM制御の周期を、所期の回転パルスが発生すべく設定する。所期の回転パルスが発生した時点でPWM制御の動作を停止させることで、回転周期を正確に計測することが可能となる。このように駆動電圧を直接制御する従来技術よりも、消費電力の低減を図ることができるとともに、ファンモータ1の回転数を正確に計測することができる回転数計測装置2Aを実現することができる。
According to the rotational speed measuring device 2A according to the second embodiment described above, when the desired rotational pulse to be measured is generated, the operation of the PWM motor is stopped after the PWM control operation is stopped. The rotation period of the rotation pulse can be measured. After measuring the rotation period, the PWM control operation can be driven. In other words, in a state where the desired rotation pulse is not generated, the PWM control cycle is set to generate the desired rotation pulse without stopping the PWM control operation. By stopping the operation of the PWM control when a desired rotation pulse is generated, the rotation cycle can be accurately measured. Thus, it is possible to realize a rotation speed measuring device 2A that can reduce power consumption and can accurately measure the rotation speed of the
図9は、本発明の第3の実施形態に係るファンモータ1の回転数計測装置2Bの制御系のブロック図である。図10は、ファンモータ1の駆動電圧をPWM平均化出力で制御する場合を示すタイミングチャートである。ただし第1の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。第3の実施形態に係るファンモータ1の回転数計測装置2Bは、主に、制御装置3Bと、計測手段としての周波数カウンタ4と、温度センサ5とを有する。制御装置3Bは、マイクロコンピュータと、バス9と、入出力インタフェース10と、PWM発生装置11と、スイッチング手段16と、平滑化回路17と、駆動回路12とを備えている。
FIG. 9 is a block diagram of a control system of the rotation
平滑化回路17は、PWM出力を平滑化した信号を出力可能である。前記「平滑化」は、平均化と同義である。また「平滑化出力」は「平均化出力」と同義である。スイッチング手段16は、CPU6からの指令18に基づいて、平滑化回路17を経由する第1経路L1と、この平滑化回路17を経由しない第2経路L2とを選択するように構成されている。このように制御装置3Bには、第2経路L2を経由するPWM出力と、第1経路L1を経由する平滑化出力とが用意されている。特にCPU6は、少なくとも回転パルスを周波数カウンタ4を用いて計測する間、ファンモータ1の駆動電圧を前記平滑化出力で制御する。したがって第3の実施形態に係る回転数計測装置2Bによれば、回転パルスを連続的にかつ正確に計測することができる。それ故、電力の使用効率を高めるとともに、ファンモータ1の駆動状況を正確に監視することができる。
The smoothing
図11は、本発明の第4の実施形態に係り、PWM制御の周期を高速化して、得られる回転パルスが平滑化される一例を示すタイミングチャートである。第4の実施形態に係る回転数計測装置2Cにおいて、制御装置3Cは、回転パルスの回転周期よりもPWM制御の周期を高速化して、得られる回転パルスを略一定電圧に波形整形するようになっている。具体的には制御装置3Cは図示外の波形整形手段を含む。
FIG. 11 is a timing chart according to the fourth embodiment of the present invention, illustrating an example in which the rotation pulse obtained is smoothed by increasing the PWM control cycle. In the rotation
制御装置3CのうちCPU6は、デューティ比が100%のときの回転パルスの回転周期よりも高速なPWM制御の周期でファンモータ1を駆動する。波形整形手段は、PWM制御の周期を高速化して得られる回転パルスを、たとえば包絡線検波するなどして波形を整形する。このように波形整形した後、その回転パルスの回転周期を計測することができる。したがって第4の実施形態に係る回転数計測装置2Cによれば、電力の使用効率を高めるとともに、ファンモータ1の駆動状況を正確に監視することができる。第4の実施形態においては、波形整形手段として、包絡線検波によって波形を整形しているが、この包絡線検波だけに限定されるものではない。たとえば低域通過フィルタによって、波形を整形してもよい。
Of the
本発明の実施の他の形態として、計測手段を、マイクロコンピュータのインプットキャプチャによって実現することも可能である。回転パルスの回転周期を計測する際、回転パルスの立ち下がりエッジの間隔で回転周期を計測することも可能である。制御装置および回転数計測装置を、電車などの車両、記録媒体の排出機構などに適用することも可能である。特に、制御装置および回転数計測装置を車両に適用した場合には、電力の使用効率を高めるとともに、車両駆動源であるモータの駆動状況を正確に監視することが可能となるので好適である。第1の実施形態において、PWM発生装置は、主に、正弦波発生回路からの入力値と三角波発生回路からの入力値とを比較した結果を出力する回路構成になっているが、PWM発生装置は必ずしもこの構成に限定されるものではない。前記ダイオード(図2参照)の代替手段であって、逆起電力をショートするための代替手段を設けてもよい。 As another embodiment of the present invention, the measuring means can be realized by input capture of a microcomputer. When measuring the rotation period of the rotation pulse, it is also possible to measure the rotation period at the interval between the falling edges of the rotation pulse. The control device and the rotation speed measuring device can also be applied to a vehicle such as a train, a recording medium discharge mechanism, and the like. In particular, when the control device and the rotation speed measuring device are applied to a vehicle, it is preferable because the use efficiency of electric power can be improved and the driving state of a motor that is a vehicle driving source can be accurately monitored. In the first embodiment, the PWM generator mainly has a circuit configuration that outputs a result of comparing the input value from the sine wave generator circuit with the input value from the triangular wave generator circuit. Is not necessarily limited to this configuration. An alternative means for the diode (see FIG. 2) may be provided for short-circuiting the back electromotive force.
1 ファンモータ
2 回転数計測装置
3 制御装置
4 周波数カウンタ
6 CPU
11 PWM発生装置
16 スイッチング手段
17 平滑化回路
DESCRIPTION OF
11
Claims (5)
PWM制御のデューティ比および測定されるモータの回転数に基づいて、PWM制御の周期が設定されることを特徴とする制御装置。 A control device capable of PWM control of motor drive,
A control apparatus, wherein a PWM control cycle is set based on a duty ratio of PWM control and a measured rotation speed of the motor.
モータの回転パルスの回転周期を計測可能な計測手段と、
PWM制御が所定のスイッチング状態のとき、前記計測手段によって所期の回転パルスを計測し得るPWM制御の周期に設定する制御装置とを有することを特徴とするモータの回転数計測装置。 A motor rotation speed measurement device including a control device capable of PWM control of a motor drive voltage,
A measuring means capable of measuring the rotation period of the rotation pulse of the motor;
A motor rotational speed measuring device, comprising: a control device configured to set a period of PWM control capable of measuring an intended rotational pulse by the measuring means when the PWM control is in a predetermined switching state.
モータの回転パルスの回転周期を計測可能な計測手段と、
回転パルスの回転周期よりもPWM制御の周期を高速化して、得られる回転パルスを略一定電圧に波形整形する制御装置とを有することを特徴とするモータの回転数計測装置。 A motor rotation speed measurement device including a control device capable of PWM control of a motor drive voltage,
A measuring means capable of measuring the rotation period of the rotation pulse of the motor;
A motor rotation speed measuring device comprising: a control device that speeds up a PWM control cycle rather than a rotation cycle of a rotation pulse and shapes a waveform of the obtained rotation pulse into a substantially constant voltage.
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