JP2005261134A - Motor rotation information detecting apparatus - Google Patents

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充 高橋
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/0094Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors wherein the position is detected using the ripple of the current caused by the commutator

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor rotation information detecting apparatus having control consistency and reliably detecting motor rotation information even if a filter is used and has a changeable pass frequency band. <P>SOLUTION: A switched capacitor filter (SCF) 7 is used and extracts a ripple component from a motor current i detected by a motor current detecting section 4. The ripple component in the current is converted into a pulse signal by a binarization process of a comparator 8. A counter electromotive voltage estimating section 5 estimates a counter electromotive voltage Vg based on a voltage Vm across terminals of a motor M detected by a section 3 for detecting the voltage across the terminals of the motor and the motor current i detected by the motor current detecting section 4. The pass frequency band of the switched capacitor filter 7 is variably controlled in response to a rotation speed of the motor M based on the counter electromotive voltage Vg by utilizing a proportional relationship between the counter electromotive voltage Vg and the rotation speed of the motor M. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、モータ回転情報検出装置に関し、詳しくはブラシを有する直流モータにあって、該モータに流れる電流、又は該モータの端子間電圧などのモータ駆動波形に基づきその回転情報を検出する装置に関する。   The present invention relates to a motor rotation information detection device, and more particularly to a DC motor having a brush, which detects rotation information based on a motor drive waveform such as a current flowing through the motor or a voltage between terminals of the motor. .

自動車には、快適性や利便性のために、直流ブラシモータを使ったシステムが数多く搭載されている。例えば、空調装置には、吹き出し口やエアミックス量を変えるためのドアを動かす直流モータが幾つか搭載されている。また、ドアミラーの位置やシートの位置の操作、パワーウインドシステムにあっては窓の位置の操作などにも、そのアクチュエータとして直流モータが使われている。さらには、ヘッドライトの光軸をステアリングの切れ角に応じて変更するシステムなど、今後もこうした直流モータが使われる用途は拡大されつつある。   Many systems using DC brush motors are installed in automobiles for comfort and convenience. For example, the air conditioner is equipped with several direct current motors that move the outlet and the door for changing the air mix amount. In addition, a DC motor is used as an actuator for the operation of the position of the door mirror and the seat, and for the operation of the position of the window in the power window system. Furthermore, the applications in which these DC motors are used will continue to expand, such as a system that changes the optical axis of the headlight according to the turning angle of the steering.

このように、これらのシステムでは、ドアの位置、ミラーの位置、シートの位置、窓の位置、ヘッドライトの位置と、それら駆動対象の位置を直流モータによって制御する。このため、何らかの手法で駆動対象の位置、すなわちモータの回転情報を検出することが重要である。   As described above, in these systems, the position of the door, the position of the mirror, the position of the seat, the position of the window, the position of the headlight, and the position of the driving object are controlled by a DC motor. For this reason, it is important to detect the position of the drive target, that is, the rotation information of the motor by some method.

ここで従来、上記駆動対象の位置(モータの回転情報)を検出する方法としては、例えば特許文献1に記載されているように、ホールセンサ等を用いてモータの回転量を計測することによって位置を特定する方法や、ポテンショメータにより位置を特定する方法が知られている。しかし、このような方法では、上記ホールセンサやポテンショメータ等のセンサを必要とするため、センサ自身及びセンサの取り付けによるコストの増大や信号線数の増加、さらにはセンサの寿命による信頼性の低下等が無視できないものとなる。   Heretofore, as a method for detecting the position of the drive target (rotation information of the motor), for example, as described in Patent Document 1, the position is measured by measuring the rotation amount of the motor using a hall sensor or the like. There are known a method for specifying the position and a method for specifying the position with a potentiometer. However, such a method requires a sensor such as the Hall sensor or potentiometer, so that the cost increases due to the sensor itself and sensor mounting, the number of signal lines increases, and the reliability decreases due to the life of the sensor. Cannot be ignored.

そこで従来は、こうしたセンサを不要として、具体的にはモータに流れる電流に含まれるリップル成分を抽出し、この抽出したリップル成分に基づいてモータの回転情報を得る方法なども提案されている(例えば特許文献2参照)。図11及び図12に、こうしてモータの回転情報を検出するための構成、並びにその検出態様について例示する。   Thus, conventionally, a method has been proposed in which such a sensor is not required, specifically, a ripple component included in the current flowing through the motor is extracted, and motor rotation information is obtained based on the extracted ripple component (for example, Patent Document 2). FIG. 11 and FIG. 12 illustrate the configuration for detecting the rotation information of the motor and the detection mode thereof.

すなわち、上記態様でモータの回転情報を得るためには、図11に示すように、モータMへの給電回路中にモータMと直列に抵抗Roを介挿し、この介挿した抵抗Roの端子間電圧を抽出することで、モータMに流れるモータ電流iを検出する。このとき、この検出されるモータ電流iは、図12(a)に示されるように、所定周期のリップル成分に対して、ブラシと整流子の各セグメントとが切り替わる際の不連続性に起因するサージ成分が加わったものとなる。そして、このモータに流れるモータ電流iを上記リップル成分の周期(周波数域)に対応したバンドパスフィルタBPFに通すことにより、そのフィルタ出力BPFoとして、図12(b)に示されるように、上記サージ成分やその他のノイズ成分が除去された信号を得る。すなわち、モータMに流れるモータ電流iのリップル成分に対応した信号を得る。さらに、このモータ電流iのリップル成分に対応した信号BPFoを比較器CPを通じて所定のしきい値電圧Vthのもとに2値化することにより、図12(c)に示される態様でモータの回転角度に対応したパルス信号CPoが得られる。そして、このパルス信号CPoの数を数えることで、モータMの回転数(回転速度)や回転角度等の回転情報が検出されるようになる。このように、モータMに流れるモータ電流iに含まれるリップル成分を抽出することができれば、これに基づいてモータの回転情報が得られるようになる。   That is, in order to obtain the rotation information of the motor in the above mode, as shown in FIG. 11, a resistor Ro is inserted in series with the motor M in the power feeding circuit to the motor M, and between the terminals of the inserted resistor Ro. The motor current i flowing through the motor M is detected by extracting the voltage. At this time, the detected motor current i is caused by discontinuity when the brush and commutator segments are switched with respect to the ripple component of a predetermined period, as shown in FIG. Surge component is added. Then, by passing the motor current i flowing through the motor through a band-pass filter BPF corresponding to the period (frequency range) of the ripple component, as the filter output BPFo, as shown in FIG. A signal from which components and other noise components are removed is obtained. That is, a signal corresponding to the ripple component of the motor current i flowing through the motor M is obtained. Further, the signal BPFo corresponding to the ripple component of the motor current i is binarized under a predetermined threshold voltage Vth through the comparator CP, whereby the rotation of the motor is performed in the manner shown in FIG. A pulse signal CPo corresponding to the angle is obtained. Then, by counting the number of pulse signals CPo, rotation information such as the rotation speed (rotation speed) and rotation angle of the motor M is detected. Thus, if the ripple component contained in the motor current i flowing through the motor M can be extracted, the rotation information of the motor can be obtained based on this.

しかし一方、この方法の場合には上述のように、バンドパスフィルタBPFを用いてモータ電流iのリップル成分を抽出する際に、その周波数域に応じてバンドパスフィルタBPFの周波数通過帯域を設定する必要がある。すなわち、モータ電流iのリップル成分の周波数はモータMの回転数に比例するため、モータMの回転開始時や回転停止直前などの低回転域と、定常回転時などの高回転域とでは、上記リップル成分の周波数も自ずと異なったものとなる。そして通常、バンドパスフィルタBPFとしての十分なフィルタ特性を得るためにはその周波数通過帯域をある程度狭く設定することが望ましいため、同通過帯域をモータMの低速回転時の周波数に合わせると、モータMの高速回転時のリップル成分が抽出できなくなる。逆に、同通過帯域をモータMの高速回転時の周波数通過帯域に合わせると、今度はその低速回転時のリップル成分が抽出できなくなる。他方、このようなバンドパスフィルタBPFによってモータMの低速回転時の周波数から高速回転時の周波数までカバーしようとすると、フィルタ自体の減衰特性が低下し、サージ成分を十分に減衰することができなくなる。すなわち、フィルタ出力BPFoを上記比較器CPにより2値化した場合、その出力CPoとして余分なパルスが観測されるなど、誤った回転情報となりかねない。   However, in the case of this method, as described above, when the ripple component of the motor current i is extracted using the band pass filter BPF, the frequency pass band of the band pass filter BPF is set according to the frequency range. There is a need. That is, since the frequency of the ripple component of the motor current i is proportional to the number of rotations of the motor M, in the low rotation range such as when the motor M starts rotating or immediately before the rotation stops and in the high rotation range such as during steady rotation, the above The frequency of the ripple component is naturally different. Usually, in order to obtain sufficient filter characteristics as the bandpass filter BPF, it is desirable to set the frequency pass band to be narrow to some extent. Therefore, when the pass band is matched with the frequency at the time of low speed rotation of the motor M, the motor M The ripple component at the time of high speed rotation cannot be extracted. On the contrary, if the same pass band is matched with the frequency pass band at the time of high speed rotation of the motor M, the ripple component at the time of the low speed rotation can no longer be extracted. On the other hand, if such a band-pass filter BPF is used to cover the frequency from the low speed rotation of the motor M to the high speed rotation frequency, the attenuation characteristic of the filter itself is lowered, and the surge component cannot be sufficiently attenuated. . That is, when the filter output BPFo is binarized by the comparator CP, an extra pulse may be observed as the output CPo, which may result in erroneous rotation information.

そこで、従来はさらに、このような不都合を回避するために、モータの回転数(回転速度)に応じて周波数通過帯域を変更可能なスイッチトキャパシタフィルタ(SCF)を用いてモータに流れる電流の波形を整形し、そのリップル成分を抽出する装置なども提案されるに至っている(例えば特許文献3参照)。
特開2003−049586号公報 特開2002−010667号公報 特開2000−114962号公報
Therefore, conventionally, in order to avoid such inconvenience, the waveform of the current flowing through the motor using a switched capacitor filter (SCF) whose frequency pass band can be changed according to the rotation speed (rotation speed) of the motor is further shown. An apparatus for shaping and extracting the ripple component has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
JP 2003-049586 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-010667 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-114962

このように、モータの回転数に応じてフィルタとしての周波数通過帯域を可変とすることができれば、基本的に、モータの全ての運転領域においてそのリップル成分を正確に抽出することが可能となり、ひいてはこうしたリップル成分に基づくモータの回転情報の取得も容易となる。しかし、上記特許文献3に記載の装置はあくまで、抽出された電流のリップル成分の周波数とモータの回転数とが比例関係にあることを利用して、抽出されたリップル成分の周波数からスイッチトキャパシタフィルタのクロック周波数を決定する構成である。このため、新たに次のような不都合も招きかねない。すなわち、この構成では、上記リップル成分が抽出できなければスイッチトキャパシタフィルタのクロック周波数も決まらないため、初期値としてのリップルの抽出がより困難になる。このため、何らかの原因でスイッチトキャパシタフィルタの周波数特性自体が誤パルスを生じる特性になってしまうと、このような特性からスイッチトキャパシタフィルタとしてのフィルタ特性の制御が開始され、こうして誤パルスが生じる状態に収束したり、あるいは発散したりするなど、制御上の矛盾を招きかねない。そしてこのような場合には、検出されるモータ回転情報の信頼性自体が大きく低下してしまうことになる。   Thus, if the frequency passband as a filter can be made variable according to the number of rotations of the motor, basically, it becomes possible to accurately extract the ripple component in all operating regions of the motor, and consequently It is also easy to acquire motor rotation information based on such ripple components. However, the apparatus described in Patent Document 3 uses a fact that the frequency of the extracted ripple component of the current and the rotational speed of the motor are in a proportional relationship, and uses the switched capacitor filter from the frequency of the extracted ripple component. The clock frequency is determined. For this reason, the following inconvenience may be newly caused. That is, in this configuration, if the ripple component cannot be extracted, the clock frequency of the switched capacitor filter is not determined, so that it is more difficult to extract the ripple as the initial value. For this reason, if the frequency characteristic of the switched capacitor filter itself becomes a characteristic that causes an erroneous pulse for some reason, the control of the filter characteristic as the switched capacitor filter is started from such a characteristic, and thus an erroneous pulse is generated. It may lead to control contradiction such as convergence or divergence. In such a case, the reliability of the detected motor rotation information itself is greatly reduced.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、周波数通過帯域の変更可能なフィルタを用いる場合であれ、制御上の矛盾を生じることのないより信頼性の高いモータの回転情報を検出することのできるモータ回転情報検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and detects more reliable motor rotation information without causing a control contradiction, even when a filter capable of changing the frequency passband is used. An object of the present invention is to provide a motor rotation information detection device that can perform the above-described operation.

こうした目的を達成するため、請求項1に記載のモータ回転情報検出装置では、直流ブラシモータのモータ駆動波形から周波数通過帯域の変更可能なフィルタによってその周期成分波形を抽出し、この抽出した周期成分波形に基づいて前記モータの回転情報を検出するモータ回転情報検出装置として、前記モータの端子間電圧を検出するモータの端子間電圧検出部と、同モータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、これら検出される端子間電圧及び電流に基づいて前記モータに発生する逆起電圧を推定する逆起電圧推定部とを備え、前記推定される逆起電圧に基づいて前記フィルタの周波数通過帯域を変更するものとして構成する。   In order to achieve such an object, in the motor rotation information detecting device according to claim 1, the periodic component waveform is extracted from the motor driving waveform of the DC brush motor by a filter whose frequency pass band can be changed, and the extracted periodic component As a motor rotation information detection device that detects rotation information of the motor based on a waveform, a motor terminal voltage detection unit that detects a voltage between terminals of the motor, and a motor current detection unit that detects a current flowing through the motor, A counter electromotive voltage estimation unit that estimates a counter electromotive voltage generated in the motor based on the detected inter-terminal voltage and current, and determines a frequency passband of the filter based on the estimated counter electromotive voltage. Configure as something to change.

通常、逆起電圧はモータの回転数に比例する。このため、この逆起電圧に基づいて上記フィルタの周波数通過帯域を変更するようにすれば、モータの低速回転域から高速回転域までの全回転域において、モータ電流から周期成分波形を精度よく抽出することができるようになる。   Usually, the back electromotive force is proportional to the rotation speed of the motor. For this reason, if the frequency pass band of the filter is changed based on the counter electromotive voltage, the periodic component waveform is accurately extracted from the motor current in the entire rotation range from the low-speed rotation range to the high-speed rotation range of the motor. Will be able to.

したがって、このような構成によれば、フィルタによって抽出された周期成分波形から推定されたモータの回転数をフィルタにフィードバックして、その周波数通過帯域を変更する従来の構成と比較して、制御上の矛盾を生じることがなく、より信頼性の高いモータ回転情報を検出することができるようになる。   Therefore, according to such a configuration, the rotational speed of the motor estimated from the periodic component waveform extracted by the filter is fed back to the filter, and compared with a conventional configuration in which the frequency pass band is changed, the control is more efficient. Thus, more reliable motor rotation information can be detected.

また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明の構成において、前記フィルタを、印加されるクロックの周波数に基づいてその周波数通過帯域が可変とされるスイッチトキャパシタフィルタとするとともに、前記印加されるクロックの周波数が前記逆起電圧推定部を通じて推定される逆起電圧に基づいて決定されるものとして構成する。   According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the present invention, the filter is a switched capacitor filter whose frequency pass band is variable based on the frequency of an applied clock. The frequency of the applied clock is determined based on the counter electromotive voltage estimated through the counter electromotive voltage estimation unit.

このような態様で、スイッチトキャパシタフィルタのクロック周波数を制御することで、フィルタの周波数通過帯域をモータの回転速度に応じて容易に変更することができるようになる。   By controlling the clock frequency of the switched capacitor filter in such a manner, the frequency pass band of the filter can be easily changed according to the rotation speed of the motor.

ここで、モータの回転情報を検出するためにモータ駆動波形から抽出する周期成分波形としては、請求項3に記載の発明によるように、モータ駆動波形に含まれるリップル成分波形及びサージ成分波形の一方が有効である。   Here, as the periodic component waveform extracted from the motor drive waveform in order to detect the rotation information of the motor, one of the ripple component waveform and the surge component waveform included in the motor drive waveform is provided, as in the third aspect of the invention. Is effective.

また、請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明の構成において、前記モータ電流検出部としてこれを、前記モータを駆動するモータ駆動トランジスタと並列接続されたカレントミラー構成の電流センストランジスタを有し、該電流センストランジスタに流れる電流に基づいて前記モータに流れる電流を検出するものとして構成する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the present invention, the motor current detector is connected in parallel with a motor driving transistor that drives the motor. A current sense transistor having a current mirror configuration, and detecting the current flowing through the motor based on the current flowing through the current sense transistor.

モータ電流検出部としてのこのような構成によれば、モータに流れる電流は適切なカレントミラー比で縮小されるかたちで検出されるようになる。このため、従来採用されていた抵抗などの電流検出用回路素子による発熱が大幅に低減され、上記各回路素子をICチップ化することが可能になる。すなわち、外付け部品が減少され、よりコンパクトな回路設計が期待できるようになる。   According to such a configuration as the motor current detection unit, the current flowing through the motor is detected in a manner reduced by an appropriate current mirror ratio. For this reason, the heat generation by the current detecting circuit elements such as resistors which have been conventionally used is greatly reduced, and the circuit elements can be formed as IC chips. That is, external parts are reduced, and a more compact circuit design can be expected.

また、請求項5に記載の発明では、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明の構成において、前記逆起電圧推定部としてこれを、前記検出されるモータの端子間電圧をVm、同モータに流れる電流をi、前記モータに固有の内部抵抗をr、同じく前記モータに固有の内部インダクタンスをLとし、前記逆起電圧をVgとするとき、次式の微分方程式

Vg=Vm−r・i−L(di/dt)

の解として前記逆起電圧Vgを推定するものとして構成する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the present invention, the counter electromotive voltage estimation unit is used as the detected terminal voltage of the motor Vm. When the current flowing through the motor is i, the internal resistance specific to the motor is r, the internal inductance specific to the motor is L, and the counter electromotive voltage is Vg, the following differential equation:

Vg = Vm-r.i-L (di / dt)

As a solution, the back electromotive force Vg is estimated.

逆起電圧推定部としてのこのような構成によれば、例えばCPU等の演算装置を用いて逆起電圧Vgを推定することができるため、抵抗等の回路素子の部品数が低減されるとともに、より柔軟性の高い設計が実現可能となる。   According to such a configuration as the back electromotive voltage estimation unit, for example, the back electromotive voltage Vg can be estimated using an arithmetic device such as a CPU, so that the number of parts of circuit elements such as resistors is reduced, and A more flexible design can be realized.

なお、上記微分方程式において、モータの内部インダクタンスLによる電圧降下は十分に小さいため、これを無視することもできる。そこで、請求項6に記載の発明によるように、より簡略化された次式

Vg=Vm−r・i

の解として逆起電圧Vgを求めることもできる。
In the above differential equation, the voltage drop due to the internal inductance L of the motor is sufficiently small and can be ignored. Therefore, as in the sixth aspect of the invention, the following simplified expression

Vg = Vm−r · i

The back electromotive force Vg can also be obtained as a solution of

ここで、上記モータの内部抵抗rは一定の抵抗値を持つものとして扱っているが、実際には、製造ばらつきや温度特性などの影響によって、その抵抗値が変化する可能性がある。   Here, the internal resistance r of the motor is treated as having a constant resistance value, but in reality, the resistance value may change due to the influence of manufacturing variations, temperature characteristics, and the like.

そこで、特に請求項6に記載の発明に関しては、モータの内部抵抗rのばらつきの影響を回避するために、例えば請求項7に記載の発明によるように、
(イ)モータが回転し得ない程度にその端子間電圧が小さい状態。
あるいは請求項8に記載の発明によるように、
(ロ)モータの回転を機械的に停止させた状態。
で、次の演算

r=Vm/i

を実行して、モータの内部抵抗rを求めることが有効である。
Therefore, particularly in the invention described in claim 6, in order to avoid the influence of the variation in the internal resistance r of the motor, for example, according to the invention described in claim 7,
(A) The voltage across the terminals is so small that the motor cannot rotate.
Alternatively, as in the invention according to claim 8,
(B) A state in which the rotation of the motor is mechanically stopped.
In the next operation

r = Vm / i

Is effective to obtain the internal resistance r of the motor.

また、上記請求項6に記載の発明に関してはこれらの他、例えば請求項9に記載の発明によるように、モータの定常回転時での端子間電圧Vm1及びモータ電流i1と、モータの制動運転への切り替え直後における端子間電圧Vm2及びモータ電流i2とをそれぞれ求めて、次式の連立方程式

Vg=Vm1−r・i1
Vg=Vm2−r・i2

の解としてモータの内部抵抗rを求めてもよい。
In addition to the above, the invention described in the sixth aspect, in addition to these, for example, according to the invention described in the ninth aspect, the voltage Vm1 between the terminals and the motor current i1 during the steady rotation of the motor, and the braking operation of the motor. The inter-terminal voltage Vm2 and the motor current i2 immediately after switching are respectively obtained, and the following simultaneous equations

Vg = Vm1-r · i1
Vg = Vm2-r · i2

The internal resistance r of the motor may be obtained as a solution of

これらいずれの手法であれ、モータの内部抵抗rについての抵抗値のばらつきによる影響を好適に回避して、より正確に逆起電圧Vgを求めることができるようになる。
一方、請求項10に記載の発明では、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明の構成において、前記逆起電圧推定部としてこれを、前記モータ電流検出部にて検出される電流に対して前記モータの内部抵抗と同等の電圧降下を生じさせる固定抵抗部と、該固定抵抗部に直列に接続されて、前記モータの定常回転に伴いその端子間に生じる電圧と前記固定抵抗部の端子間電圧との和が前記モータの端子間電圧検出部にて検出される電圧と等しくなるように抵抗値が可変制御される可変抵抗部とを備え、前記可変抵抗部の端子間に生じる電圧に基づいて前記逆起電圧を推定するものとして構成する。
In any of these methods, it is possible to appropriately avoid the influence due to the variation in resistance value with respect to the internal resistance r of the motor, and to obtain the back electromotive voltage Vg more accurately.
On the other hand, in the invention described in claim 10, in the configuration of the invention described in any one of claims 1 to 4, this is detected as the counter electromotive voltage estimation unit by the motor current detection unit. A fixed resistance portion that causes a voltage drop equivalent to the internal resistance of the motor, and a voltage generated between the terminals of the fixed resistance portion connected in series to the fixed resistance portion in accordance with steady rotation of the motor and the fixed resistance portion And a variable resistance unit whose resistance value is variably controlled so that the sum of the voltage and the terminal voltage of the motor becomes equal to the voltage detected by the terminal voltage detection unit of the motor, and is generated between the terminals of the variable resistance unit. The counter electromotive voltage is estimated based on the voltage.

すなわちここでは、逆起電圧推定部が、上記固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路からなり、モータの定常運転時において、
(a)固定抵抗部に生じる電圧降下がモータの内部抵抗に生じる電圧降下とが等しくなる。且つ、
(b)固定抵抗部に生じる電圧降下と可変抵抗部に生じる電圧降下との和(固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路の端子間電圧)がモータの端子間電圧と等しくなる。
といった条件が満たされる態様で、上記可変抵抗部の抵抗値が制御される。そして、このように制御される可変抵抗部の端子間に生じる電圧に基づいて逆起電圧が推定される。モータの定常運転時には、このような回路を採用することにより、同逆起電圧推定部として上記CPU等の演算装置を用いずとも、上記逆起電圧についての精度の高い推定が可能となる。
That is, here, the back electromotive force estimation unit is composed of a series circuit of the fixed resistance unit and the variable resistance unit, and during steady operation of the motor,
(A) The voltage drop generated in the fixed resistance portion is equal to the voltage drop generated in the internal resistance of the motor. and,
(B) The sum of the voltage drop generated in the fixed resistance portion and the voltage drop generated in the variable resistance portion (the voltage across the terminals of the series circuit of the fixed resistance portion and the variable resistance portion) becomes equal to the voltage between the motor terminals.
The resistance value of the variable resistance unit is controlled in such a manner that the above conditions are satisfied. Then, the back electromotive force is estimated based on the voltage generated between the terminals of the variable resistance unit controlled in this way. By adopting such a circuit during steady operation of the motor, it is possible to estimate the back electromotive voltage with high accuracy without using an arithmetic unit such as the CPU as the back electromotive voltage estimation unit.

そして、このためには、請求項11に記載の発明によるように、逆起電圧推定部を構成する上記固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路をモータの駆動回路に対し所定のカレントミラー比を有してカレントミラー接続するとともに、上記固定抵抗部の抵抗値はモータの内部抵抗にこのカレントミラー比を乗じた値に設定することで上記(a)の条件を満たす。さらには、これらカレントミラー構成される固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路の端子電圧とモータの端子電圧とをそれぞれ演算増幅器に入力し、この演算増幅器による仮想接地を利用して上記(b)の条件を満たす構成が、やはりこれら各回路をICチップ化する上で有利である。   For this purpose, according to the invention described in claim 11, a series circuit of the fixed resistor portion and the variable resistor portion constituting the counter electromotive voltage estimating portion is connected to a motor drive circuit with a predetermined current mirror ratio. And the resistance value of the fixed resistor section is set to a value obtained by multiplying the internal resistance of the motor by the current mirror ratio, thereby satisfying the condition (a). Further, the terminal voltage of the series circuit of the fixed resistor part and the variable resistor part constituted by these current mirrors and the terminal voltage of the motor are respectively input to the operational amplifier, and the above-mentioned (b The configuration satisfying the condition (2) is also advantageous in making each of these circuits into an IC chip.

またこのときには、請求項12に記載の発明によるように、上記可変抵抗部が電界効果トランジスタを有する構成とし、上記仮想接地される演算増幅器の出力をこの電界効果トランジスタのゲート端子に印加するようにすることで、そのソース・ドレイン間の抵抗値を通じた同可変抵抗部としての抵抗値制御も容易に実現されるようになる。   Also, at this time, as in the invention described in claim 12, the variable resistance section has a field effect transistor, and the output of the virtually grounded operational amplifier is applied to the gate terminal of the field effect transistor. As a result, the resistance value control as the variable resistance part through the resistance value between the source and the drain can be easily realized.

また一方、請求項13に記載の発明では、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明の構成において、前記逆起電圧推定部としてこれを、前記モータ電流検出部にて検出される電流に対して前記モータの内部抵抗と同等の電圧降下を生じさせる固定抵抗部と、該固定抵抗部に直列に接続されて、前記モータの制動運転に伴いその端子間に生じる電圧が前記モータの端子間電圧検出部にて検出される電圧と等しくなるように抵抗値が可変制御される可変抵抗部とを備え、これら固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路の端子間に生じる電圧に基づいて前記逆起電圧を推定するものとして構成する。   On the other hand, in the invention according to claim 13, in the configuration according to any one of claims 1 to 4, this is detected by the motor current detection unit as the counter electromotive voltage estimation unit. A fixed resistance portion that causes a voltage drop equivalent to the internal resistance of the motor with respect to the current, and a voltage generated between terminals of the motor during braking operation of the motor is connected in series to the fixed resistance portion. A variable resistance unit whose resistance value is variably controlled so as to be equal to the voltage detected by the inter-terminal voltage detection unit, and based on the voltage generated between the terminals of the series circuit of these fixed resistance unit and variable resistance unit Thus, the counter electromotive voltage is estimated.

すなわちここでは、逆起電圧推定部が、上記固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路からなり、モータの制動運転状態において、
(a)固定抵抗部に生じる電圧降下がモータの内部抵抗に生じる電圧降下とが等しくなる。且つ、
(b)可変抵抗部の端子間に生じる電圧降下がモータの端子間電圧と等しくなる。
といった条件が満たされる態様で上記可変抵抗部の抵抗値が制御される。そして、上記固定抵抗部とこのように制御される可変抵抗部との直列回路の端子間に生じる電圧に基づいて逆起電圧が推定される。モータの制動運転時には、このような回路を採用することにより、同逆起電圧推定部として上記CPU等の演算装置を用いずとも上記逆起電圧についての精度の高い推定が可能となる。
That is, here, the back electromotive force estimation unit is composed of a series circuit of the fixed resistance unit and the variable resistance unit, and in the braking operation state of the motor,
(A) The voltage drop generated in the fixed resistance portion is equal to the voltage drop generated in the internal resistance of the motor. and,
(B) The voltage drop generated between the terminals of the variable resistance section becomes equal to the voltage between the terminals of the motor.
The resistance value of the variable resistance unit is controlled in such a manner that the above conditions are satisfied. Then, the back electromotive force is estimated based on the voltage generated between the terminals of the series circuit of the fixed resistor and the variable resistor controlled in this way. By adopting such a circuit during the braking operation of the motor, it is possible to estimate the counter electromotive voltage with high accuracy without using an arithmetic unit such as the CPU as the counter electromotive voltage estimation unit.

そしてこの場合も、請求項14に記載の発明によるように、逆起電圧推定部を構成する上記固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路をモータの駆動回路に対し所定のカレントミラー比を有してカレントミラー接続するとともに、上記固定抵抗部の抵抗値はモータの内部抵抗にこのカレントミラー比を乗じた値に設定することで上記(a)の条件を満たす。さらには、これらカレントミラー構成される可変抵抗部の端子電圧とモータの端子電圧とをそれぞれ演算増幅器に入力し、この演算増幅器による仮想接地を利用して上記(b)の条件を満たす構成が、上述と同様、これら各回路をICチップ化する上で有利である。   In this case as well, according to the invention described in claim 14, the series circuit of the fixed resistor and variable resistor constituting the back electromotive force estimation unit has a predetermined current mirror ratio with respect to the motor drive circuit. Thus, the current mirror connection is established, and the resistance value of the fixed resistor section is set to a value obtained by multiplying the internal resistance of the motor by the current mirror ratio, thereby satisfying the condition (a). Furthermore, the configuration in which the terminal voltage of the variable resistor section and the terminal voltage of the motor configured by these current mirrors are respectively input to an operational amplifier, and the above condition (b) is satisfied using virtual grounding by the operational amplifier, As described above, these circuits are advantageous in forming an IC chip.

またこのときも、請求項15に記載の発明によるように、上記可変抵抗部が電界効果トランジスタを有する構成とし、該電界効果トランジスタのドレイン電圧をVd、ソース電圧をVs、モータの端子間電圧をVmとするとき、演算増幅器によるVd−(Vs−Vm)なる出力をこの電界効果トランジスタのゲート端子に印加するようにすることで、そのドレイン・ソース間の抵抗値を通じた同可変抵抗部としての抵抗値制御も容易に実現されるようになる。   Also in this case, as in the invention described in claim 15, the variable resistance portion has a field effect transistor, the drain voltage of the field effect transistor is Vd, the source voltage is Vs, and the voltage between the terminals of the motor is When Vm is applied, an output of Vd− (Vs−Vm) from the operational amplifier is applied to the gate terminal of the field effect transistor, so that the variable resistance portion through the resistance value between the drain and source can be obtained. Resistance value control is also easily realized.

他方、請求項16に記載の発明では、請求項1〜15のいずれか一項に記載の発明の構成において、前記周波数通過帯域の変更可能なフィルタによって抽出される前記電流の周期成分波形が、比較器による2値化処理を通じてパルス化される構成とする。   On the other hand, in the invention according to claim 16, in the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 15, the periodic component waveform of the current extracted by the filter capable of changing the frequency pass band is: It is configured to be pulsed through binarization processing by a comparator.

このように、フィルタによって抽出される電流の周期成分波形を、比較器による2値化処理を通じてパルス信号化することで、モータ回転情報の検出もより容易となる。
なお、以上の各発明において、上述した直流ブラシモータのモータ駆動波形としては、例えば請求項17に記載の発明のように、
・同直流ブラシモータに流れる電流の波形。
あるいは請求項18に記載の発明のように、
・直流ブラシモータの端子間電圧の波形。
などがある。これらいずれも上述した周期成分波形を抽出する上で有効である。
In this way, the motor rotation information can be detected more easily by converting the periodic component waveform of the current extracted by the filter into a pulse signal through the binarization processing by the comparator.
In each of the above inventions, as the motor drive waveform of the DC brush motor described above, for example, as in the invention according to claim 17,
-Waveform of current flowing through the DC brush motor.
Or like invention of Claim 18,
• DC brush motor terminal voltage waveform.
and so on. Both of these are effective in extracting the above-described periodic component waveform.

(第1の実施の形態)
以下、本発明に係るモータ回転情報検出装置を具体化した第1の実施の形態について、図1〜図4に基づき説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a motor rotation information detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、この実施の形態のモータ回転情報検出装置の構成の概略を示すブロック図である。
同図1に示すように、直流モータMは、一対のブラシ2を介してモータ駆動電源E1に接続され、このモータ駆動電源E1によって給電されている。そしてこのモータMには、これと並列にモータの端子間電圧Vmを検出するモータ端子間電圧検出部3が接続されるとともに、同モータMと直列に、モータMに流れる電流iを検出するモータ電流検出部4が接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of the motor rotation information detecting apparatus according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the DC motor M is connected to a motor drive power source E1 through a pair of brushes 2, and is supplied with power by the motor drive power source E1. The motor M is connected to the motor terminal voltage detector 3 for detecting the motor terminal voltage Vm in parallel with the motor M, and the motor M detects the current i flowing through the motor M in series with the motor M. A current detection unit 4 is connected.

本実施の形態では、モータ端子間電圧検出部3で検出されるモータの端子間電圧Vmとモータ電流検出部4で検出されるモータ電流iとは、ともに逆起電圧推定部5に取り込まれ、この逆起電圧推定部5によって、モータMに発生する逆起電圧Vgを算出するようになっている。   In the present embodiment, the motor terminal voltage Vm detected by the motor terminal voltage detector 3 and the motor current i detected by the motor current detector 4 are both taken into the counter electromotive voltage estimation unit 5, The counter electromotive voltage estimation unit 5 calculates a counter electromotive voltage Vg generated in the motor M.

一般に、モータの逆起電圧Vgを検出する方法としては、図2に示すように、モータMと図示するような抵抗値を持つ抵抗とでブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の出力端子間の電圧を検出することで逆起電圧Vgを検出する方法がある。この回路では、モータMが回転していない状態では、ブリッジを構成する両辺の抵抗の分圧値がつり合うため、出力端子間の電圧がゼロになるが、モータMが回転すると逆起電圧Vgが生じるようになるため、ブリッジが不平衡となり、出力端子間にこの逆起電圧Vgに対応した電圧が生じるようになる。すなわち、この出力端子間の電圧からモータの逆起電圧Vgが求められる。   In general, as a method for detecting the back electromotive voltage Vg of a motor, as shown in FIG. 2, a bridge circuit is configured by the motor M and a resistor having a resistance value as shown in the figure, and between the output terminals of the bridge circuit. There is a method of detecting the back electromotive voltage Vg by detecting the voltage. In this circuit, when the motor M is not rotating, the divided voltage values of the resistances on both sides constituting the bridge are balanced, so the voltage between the output terminals becomes zero. However, when the motor M rotates, the counter electromotive voltage Vg is As a result, the bridge becomes unbalanced, and a voltage corresponding to the counter electromotive voltage Vg is generated between the output terminals. That is, the back electromotive voltage Vg of the motor is obtained from the voltage between the output terminals.

ところが、このようにブリッジ回路を構成して逆起電圧Vgを求める場合、少なくともモータ側の抵抗には大電流が流れて、発熱するようになる。このため、このような抵抗はICチップに内蔵することができず、結局は外付け部品数が増加してしまう。   However, when the bridge circuit is configured in this way to obtain the back electromotive voltage Vg, a large current flows through at least the resistance on the motor side and heat is generated. For this reason, such a resistor cannot be built in the IC chip, and the number of external parts increases after all.

そこで、本実施の形態では、逆起電圧Vgの検出方法として、図1に示したように、モータの端子間電圧Vmとモータに流れるモータ電流iとに基づき、CPUなどの演算装置を用いて逆起電圧Vgを求めるようにしている。なお、モータの端子間電圧Vm、モータに流れるモータ電流i、そして逆起電圧Vgとは、図3に示すモータMの等価回路から、次式の関係が成り立つ。

Vm=Vg+L(di/dt)+r・i …(1)

ここで、Lはモータの内部インダクタンス、rはモータの内部抵抗である。したがって、上記モータの端子間電圧Vm及びモータ電流iが検出されれば、この微分方程式の解として上記逆起電圧Vgを算出(推定)することができるようになる。
Therefore, in the present embodiment, as a method for detecting the counter electromotive voltage Vg, as shown in FIG. 1, an arithmetic unit such as a CPU is used based on the motor terminal voltage Vm and the motor current i flowing through the motor. The counter electromotive voltage Vg is obtained. The motor terminal voltage Vm, the motor current i flowing through the motor, and the counter electromotive voltage Vg are represented by the following equation from the equivalent circuit of the motor M shown in FIG.

Vm = Vg + L (di / dt) + r · i (1)

Here, L is the internal inductance of the motor, and r is the internal resistance of the motor. Therefore, if the inter-terminal voltage Vm and the motor current i of the motor are detected, the back electromotive voltage Vg can be calculated (estimated) as a solution of the differential equation.

本実施の形態(図1)では、こうして逆起電圧推定部5で逆起電圧Vgが推定されると、その結果がクロック周波数設定部6に出力される。逆起電圧VgはモータMの回転数に比例するため、このクロック周波数設定部6では、上記推定された逆起電圧Vgの値からモータMの回転数を求め、さらにこの求めたモータMの回転数に基づいてクロック周波数fを設定する。そして、この設定したクロック周波数fに基づいてスイッチトキャパシタフィルタ7の周波数通過帯域を制御する。   In the present embodiment (FIG. 1), when the counter electromotive voltage Vg is thus estimated by the counter electromotive voltage estimation unit 5, the result is output to the clock frequency setting unit 6. Since the counter electromotive voltage Vg is proportional to the rotation speed of the motor M, the clock frequency setting unit 6 calculates the rotation speed of the motor M from the estimated counter electromotive voltage Vg and further determines the rotation of the motor M. The clock frequency f is set based on the number. Based on the set clock frequency f, the frequency pass band of the switched capacitor filter 7 is controlled.

一方、先のモータ電流検出部4で検出されたモータ電流iは、上記スイッチトキャパシタフィルタ7にも入力され、このスイッチトキャパシタフィルタ7によって、その周期成分波形が抽出される。本実施の形態では、このモータ電流iの周期成分波形として、モータMの回転速度に比例して同電流波形に重畳されるリップル成分(図12参照)を抽出するようにしている。   On the other hand, the motor current i detected by the previous motor current detector 4 is also input to the switched capacitor filter 7, and the periodic capacitor waveform is extracted by the switched capacitor filter 7. In the present embodiment, a ripple component (see FIG. 12) superimposed on the current waveform in proportion to the rotational speed of the motor M is extracted as the periodic component waveform of the motor current i.

なお、モータ回転速度が変化すると、上記逆起電圧Vgと共々、モータ電流iに含まれるリップル成分の周期(周波数)も変化する。このため、モータ回転速度に応じてスイッチトキャパシタフィルタ7の周波数通過帯域を変更するべく、上記クロック周波数設定部6からこのスイッチトキャパシタフィルタ7に対して、その時々の逆起電圧Vgに対応した周波数fなるクロックが印加されるようにしている。これにより、スイッチトキャパシタフィルタ7の周波数通過帯域は、常にモータMの回転速度に応じた帯域として設定される。   Note that when the motor rotation speed changes, the cycle (frequency) of the ripple component included in the motor current i also changes together with the back electromotive voltage Vg. Therefore, in order to change the frequency pass band of the switched capacitor filter 7 in accordance with the motor rotation speed, the frequency f corresponding to the back electromotive voltage Vg from the clock frequency setting unit 6 to the switched capacitor filter 7 is changed. A clock to be applied is applied. Thereby, the frequency pass band of the switched capacitor filter 7 is always set as a band corresponding to the rotational speed of the motor M.

こうしてスイッチトキャパシタフィルタ7により抽出されたモータ電流iのリップル成分は比較器8に取り込まれ、この比較器8によって所定のしきい値電圧Vthのもとに2値化されることで、上記リップル成分と同一の周波数を有するパルス信号となる。なお、上述したように、モータ電流iに含まれるリップル成分はモータMの回転速度に比例するため、このパルス信号の周波数もモータMの回転速度に比例したものとなる。   The ripple component of the motor current i thus extracted by the switched capacitor filter 7 is taken into the comparator 8 and is binarized by the comparator 8 under a predetermined threshold voltage Vth. Becomes a pulse signal having the same frequency. As described above, since the ripple component included in the motor current i is proportional to the rotational speed of the motor M, the frequency of this pulse signal is also proportional to the rotational speed of the motor M.

また、こうして比較器8を通じて生成されたパルス信号は回転量算出部9に入力される。この回転量算出部9では、パルス信号の数やその周期時間等に基づいて、モータMの回転速度や回転角度(回転位置)等の回転情報を得る。そして、この回転量算出部9で求められたモータMの回転情報と同モータMの制御目標値とが一致するように、モータ回転制御部10を通じてモータMに対する制御指令が与えられる。   Further, the pulse signal thus generated through the comparator 8 is input to the rotation amount calculation unit 9. The rotation amount calculation unit 9 obtains rotation information such as the rotation speed and rotation angle (rotation position) of the motor M based on the number of pulse signals, the cycle time, and the like. Then, a control command for the motor M is given through the motor rotation control unit 10 so that the rotation information of the motor M obtained by the rotation amount calculation unit 9 matches the control target value of the motor M.

図4は、図1に示した本実施の形態のモータ回転情報検出装置の構成をさらに詳細に示したブロック図である。本実施の形態では、スイッチング素子としての4つの電界効果トランジスタ(FET)M1、M2、M3及びM4を用いて、モータMの駆動回路としてのブリッジ回路(Hブリッジ)を形成している。これらトランジスタM1〜M4の各々は、ゲート駆動回路10Bを通じてその導通状態(オンまたはオフ)が制御される。   FIG. 4 is a block diagram showing in more detail the configuration of the motor rotation information detecting device of the present embodiment shown in FIG. In the present embodiment, a bridge circuit (H bridge) as a drive circuit for the motor M is formed by using four field effect transistors (FETs) M1, M2, M3, and M4 as switching elements. Each of these transistors M1 to M4 is controlled in its conduction state (ON or OFF) through the gate drive circuit 10B.

すなわちここでは、ゲート駆動回路10Bを通じて、トランジスタM2とM3とがオン、そしてトランジスタM1とM4とがオフとされたとき、モータMが正転し、またトランジスタM2とM3とがオフ、トランジスタM1とM4とがオンとされたとき、モータMが逆転するものとする。また、モータMの定常運転状態から、トランジスタM1とM2とがオフ、M3とM4とがオンにされることによって、モータMは制動運転状態となる。   That is, here, when the transistors M2 and M3 are turned on and the transistors M1 and M4 are turned off through the gate drive circuit 10B, the motor M rotates forward, and the transistors M2 and M3 are turned off. It is assumed that the motor M reverses when M4 is turned on. Further, when the transistors M1 and M2 are turned off and M3 and M4 are turned on from the steady operation state of the motor M, the motor M enters the braking operation state.

次に、この図4に示すモータ電流検出部4について詳細に説明する。
本実施の形態で採用するモータ電流検出部4は、カレントミラーC1、C2を利用してモータ電流iを検出するように構成されている。すなわち同図4に示すように、モータ駆動回路に設けられてモータMを駆動するトランジスタM3に対しては、ゲート駆動電圧とソース電圧とがそれぞれ共通化されたセンストランジスタM5が設けられ、このトランジスタM5のドレイン側に抵抗R1が接続されている。また同様に、トランジスタM4に対しても、ゲート駆動電圧とソース電圧とが共通化されたセンストランジスタM6が設けられ、このトランジスタM6のドレイン側に抵抗R2が接続されている。
Next, the motor current detection unit 4 shown in FIG. 4 will be described in detail.
The motor current detection unit 4 employed in the present embodiment is configured to detect the motor current i using the current mirrors C1 and C2. That is, as shown in FIG. 4, the transistor M3 provided in the motor drive circuit and driving the motor M is provided with a sense transistor M5 in which the gate drive voltage and the source voltage are shared, and this transistor A resistor R1 is connected to the drain side of M5. Similarly, a sense transistor M6 in which a gate drive voltage and a source voltage are shared is provided for the transistor M4, and a resistor R2 is connected to the drain side of the transistor M6.

このように、トランジスタM3とM5とでカレントミラーC1が形成され、トランジスタM4とM6とでカレントミラーC2が形成される。そして、これらのカレントミラーC1及びC2によって、モータ電流iが所定のカレントミラー比(例えば1:m)で減少される。例えば、モータMが正回転している状態では、モータ電流iはトランジスタM3のドレイン電流となり、このM3のドレイン電流に対し、トランジスタM5のドレイン電流は「i/m」となる。また同様に、モータMが逆回転している状態では、モータ電流iはトランジスタM4のドレイン電流となり、このトランジスタM4のドレイン電流に対し、トランジスタM6のドレイン電流は「i/m」となる。   Thus, the transistors M3 and M5 form a current mirror C1, and the transistors M4 and M6 form a current mirror C2. These current mirrors C1 and C2 reduce the motor current i at a predetermined current mirror ratio (for example, 1: m). For example, when the motor M is rotating forward, the motor current i is the drain current of the transistor M3, and the drain current of the transistor M5 is “i / m” with respect to the drain current of M3. Similarly, when the motor M is rotating in the reverse direction, the motor current i is the drain current of the transistor M4, and the drain current of the transistor M6 is “i / m” with respect to the drain current of the transistor M4.

すなわち、上記抵抗R1またはR2の両端の電圧を検出することによって、トランジスタM5またはM6のドレイン電流が検出され、その電流のm倍としてモータ電流iが検出されるようになる。なお、カレントミラー比は抵抗R1またはR2を流れる電流が十分に小さければ、適宜任意の値に設定することができる。   That is, by detecting the voltage across the resistor R1 or R2, the drain current of the transistor M5 or M6 is detected, and the motor current i is detected as m times the current. The current mirror ratio can be appropriately set to an arbitrary value as long as the current flowing through the resistor R1 or R2 is sufficiently small.

本実施の形態ではこのように、カレントミラーC1、C2を利用してモータ電流iを検出しているため、抵抗R1、R2での発熱が大幅に低減され、これら抵抗R1、R2をICチップに内蔵することも可能となる。   In this embodiment, since the motor current i is detected using the current mirrors C1 and C2, the heat generation at the resistors R1 and R2 is greatly reduced, and the resistors R1 and R2 are integrated into the IC chip. It can also be built in.

こうして上記抵抗R1及びR2を用いて検出されたモータ電流iは、演算増幅器A3(モータMの正転時)及びA2(モータMの逆転時)によって差動増幅されて、それぞれAD変換器51及びマルチプレクサ41に取り込まれる。   Thus, the motor current i detected using the resistors R1 and R2 is differentially amplified by the operational amplifiers A3 (when the motor M is rotating in the forward direction) and A2 (when the motor M is rotating in the reverse direction). It is taken into the multiplexer 41.

ここで、マルチプレクサ41は、回転制御部10Aを通じて認識されるモータMの回転方向に応じて演算増幅器A2またはA3からの出力信号を選択的にスイッチトキャパシタフィルタ7に出力する。すなわち、モータMが正転している場合は、演算増幅器A3とスイッチトキャパシタフィルタ7とが接続され、モータMが逆転している場合は、演算増幅器A2とスイッチトキャパシタフィルタ7とが接続されるようになる。   Here, the multiplexer 41 selectively outputs the output signal from the operational amplifier A2 or A3 to the switched capacitor filter 7 in accordance with the rotation direction of the motor M recognized through the rotation control unit 10A. That is, when the motor M is rotating forward, the operational amplifier A3 and the switched capacitor filter 7 are connected, and when the motor M is rotating reversely, the operational amplifier A2 and the switched capacitor filter 7 are connected. become.

一方、演算増幅器A2、A3によって出力されるモータ電流iは、演算増幅器A1を通じて検出されるモータMの端子間電圧Vmとともに、AD変換器51に取り込まれ、デジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号に基づき逆起電圧算出部52で上述の逆起電圧Vgが算出される。なお、これらAD変換器51及び逆起電圧算出部52によって、先の逆起電圧推定部5(図1)が構成されている。   On the other hand, the motor current i output from the operational amplifiers A2 and A3 is taken into the AD converter 51 together with the voltage Vm between the terminals of the motor M detected through the operational amplifier A1, and is converted into a digital signal. Based on this digital signal, the counter electromotive voltage calculation unit 52 calculates the above-described counter electromotive voltage Vg. The AD converter 51 and the counter electromotive voltage calculation unit 52 constitute the counter electromotive voltage estimation unit 5 (FIG. 1).

また、この逆起電圧算出部52によって算出された逆起電圧Vgは分周数設定部61と可変分周器62とを備えるクロック周波数設定部6に入力される。このうち、分周数設定部61では、上記逆起電圧Vgに基づいて分周数が設定される。また、可変分周器62では、別途入力される基準クロックをこの設定された分周数に基づき分周して、モータMの回転速度に応じた周波数fを有するクロックを生成する。そして、こうして生成されるクロックによってスイッチトキャパシタフィルタ7の周波数通過帯域がモータMの回転速度に対応した帯域となるように変更される。   The counter electromotive voltage Vg calculated by the counter electromotive voltage calculation unit 52 is input to a clock frequency setting unit 6 including a frequency division number setting unit 61 and a variable frequency divider 62. Among these, the frequency division number setting unit 61 sets the frequency division number based on the back electromotive voltage Vg. Further, the variable frequency divider 62 divides a reference clock input separately based on the set frequency dividing number, and generates a clock having a frequency f corresponding to the rotational speed of the motor M. The frequency pass band of the switched capacitor filter 7 is changed to a band corresponding to the rotation speed of the motor M by the clock thus generated.

なお、このスイッチトキャパシタフィルタ7によってモータ電流検出部4で検出されたモータ電流iに含まれるリップル成分が抽出されること、またこの抽出されたリップル成分が比較器8を通じて2値化されて、パルス信号となることは上述した通りである。そして、このパルス信号がCPUによって実現される上記回転量算出部9に取り込まれて、モータMの回転情報が検出されるようになる。   The switched capacitor filter 7 extracts a ripple component included in the motor current i detected by the motor current detection unit 4, and the extracted ripple component is binarized through the comparator 8 to generate a pulse. As described above, it becomes a signal. Then, the pulse signal is taken into the rotation amount calculation unit 9 realized by the CPU, and rotation information of the motor M is detected.

また、この図4において、先のモータ回転制御部10(図1)は、それぞれ上述した回転制御部10Aとゲート駆動回路10Bとによって構成されている。このうち、回転制御部10Aは、上記検出されるモータMの回転情報に基づきゲート駆動回路10Bに対してモータMの回転・停止、または正転・逆転等の指令を与える部分である。ゲート駆動回路10Bでは、この与えられた指令に基づいて上述した各トランジスタに対するゲート駆動信号を生成出力することとなる。また、回転制御部10Aでは、上記マルチプレクサ41に対しても、モータMの回転方向に応じて、上記演算増幅器A2またはA3のいずれの出力を選択すべきかを指令をする。   In FIG. 4, the previous motor rotation control unit 10 (FIG. 1) is constituted by the rotation control unit 10A and the gate drive circuit 10B described above. Of these, the rotation control unit 10A is a part that gives a command to the gate drive circuit 10B to rotate or stop the motor M, or to perform forward or reverse rotation based on the detected rotation information of the motor M. The gate drive circuit 10B generates and outputs a gate drive signal for each transistor described above based on the given command. The rotation control unit 10A also instructs the multiplexer 41 which output of the operational amplifier A2 or A3 should be selected according to the rotation direction of the motor M.

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下のような効果が得られるようになる。
(1)スイッチトキャパシタフィルタ7を用いてモータ電流iのリップル成分を抽出し、この電流のリップル成分に基づきモータMの回転情報を検出するに際し、モータMの回転速度に比例する逆起電圧Vgを利用してスイッチトキャパシタフィルタ7の周波数通過帯域を変更することとした。このため、制御上の矛盾がなく、モータ電流iのリップル成分を精度よく抽出することができるようになり、ひいてはより信頼性の高いモータ回転情報を検出することができるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the ripple component of the motor current i is extracted using the switched capacitor filter 7 and the rotation information of the motor M is detected based on the ripple component of the current, the counter electromotive voltage Vg proportional to the rotation speed of the motor M is obtained. The frequency pass band of the switched capacitor filter 7 was changed using this. For this reason, there is no contradiction in control, and the ripple component of the motor current i can be extracted with high accuracy, so that more reliable motor rotation information can be detected.

(2)上記モータ電流iについてはこれを、カレントミラーC1及びC2を用いて抽出するようにした。これにより、電流検出用の抵抗R1及びR2がICチップに内蔵できるようになり、モータ電流検出部4、ひいてはモータ回転情報検出装置全体としての設計のコンパクト化が図られるようになる。   (2) The motor current i is extracted using the current mirrors C1 and C2. As a result, the current detection resistors R1 and R2 can be built in the IC chip, and the design of the motor current detection unit 4 and, consequently, the motor rotation information detection device as a whole can be made compact.

(3)しかも、上記逆起電圧Vgについてはこれを、モータの端子間電圧Vmとモータ電流iとから、CPUなどの演算装置を用いて推定するようにした。このため、従来のように外付けの抵抗などを使う必要がなくなり、この点でも、よりコンパクトな装置設計が実現されるようになる。   (3) In addition, the counter electromotive voltage Vg is estimated from the motor terminal voltage Vm and the motor current i using an arithmetic unit such as a CPU. For this reason, it is not necessary to use an external resistor or the like as in the prior art, and in this respect also, a more compact device design can be realized.

なお、上記実施の形態は、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施の形態では、逆起電圧Vgを算出する際に、モータMの内部抵抗rと内部インダクタンスLとの両方を考慮することとしたが、モータMの内部インダクタンスLによる電圧降下は一般に小さい。このため、上記式(1)においてこの項を省略するようにしてもよい。すなわち、次式(2)

Vg=Vm−r・i …(2)

を実行して逆起電圧Vgを推定するようにしてもよい。これにより、上記逆起電圧Vgの推定もさらに簡略化されるようになる。
In addition, the said embodiment can also be implemented as the following forms, for example.
In the above embodiment, when calculating the back electromotive force Vg, both the internal resistance r and the internal inductance L of the motor M are taken into account, but the voltage drop due to the internal inductance L of the motor M is generally small. . For this reason, this term may be omitted in the above formula (1). That is, the following formula (2)

Vg = Vm−r · i (2)

May be executed to estimate the back electromotive voltage Vg. Thereby, the estimation of the back electromotive voltage Vg is further simplified.

・上記実施の形態では、モータMの内部抵抗rが既知で固定の値として用いることとしたが、実際には、製造のばらつきや抵抗の温度特性等の影響によって、その抵抗値が変動する可能性もある。したがって、こうした抵抗値のばらつきを補正すべく、特に上記式(2)を採用する場合には、この内部抵抗rを個別に求めるようにしてもよい。その具体的な方法としては、
(イ)モータMが回転し得ない程度にその端子間電圧Vmを小さくした状態。あるいは、
(ロ)モータMの回転を機械的に停止させた状態。
で、演算

r=Vm/i …(3)

を実行して上記内部抵抗rを求めるようにする。また、モータの定常回転時での端子間電圧Vm1及びモータ電流i1と、モータの制動運転への切り替え直後における端子間電圧Vm2及びモータ電流i2とをそれぞれ求めて、次式の連立方程式

Vg=Vm1−r・i1
Vg=Vm2−r・i2 …(4)

の解としてモータの内部抵抗rを求めるようにしてもよい。これらにより、同内部抵抗rの抵抗値のばらつきの影響が好適に抑制され、より正確に逆起電圧Vgを求めることができるようになる。しかも、こうしてモータMの内部抵抗rを求めるようにすれば、同一の回転情報検出装置を別のモータにも応用することができるようになる。
In the above embodiment, the internal resistance r of the motor M is known and used as a fixed value. However, in practice, the resistance value may fluctuate due to manufacturing variations, temperature characteristics of resistance, and the like. There is also sex. Therefore, in order to correct such variation in resistance value, particularly when the above equation (2) is employed, the internal resistance r may be obtained individually. As a specific method,
(A) A state where the voltage Vm between the terminals is reduced to such an extent that the motor M cannot rotate. Or
(B) A state in which the rotation of the motor M is mechanically stopped.
And operation

r = Vm / i (3)

To calculate the internal resistance r. Further, the inter-terminal voltage Vm1 and the motor current i1 at the time of steady rotation of the motor and the inter-terminal voltage Vm2 and the motor current i2 immediately after switching to the braking operation of the motor are obtained, respectively, and the following simultaneous equations

Vg = Vm1-r · i1
Vg = Vm2-r · i2 (4)

Alternatively, the internal resistance r of the motor may be obtained. As a result, the influence of variations in the resistance value of the internal resistance r is suitably suppressed, and the back electromotive voltage Vg can be obtained more accurately. In addition, if the internal resistance r of the motor M is obtained in this way, the same rotation information detection device can be applied to another motor.

・上記実施の形態では、モータMの定常運転時において、上記式(1)、あるいは式(2)の解として逆起電圧Vgを推定したが、モータMが定常運転状態にある場合に限らず、制動運転状態にある場合であっても、これらの式を用いて逆起電圧Vgを求めるようにしてもよい。このようなモータMの制動運転時には、図5に示すように、モータに流れる電流iの方向が図中の実線矢印の方向から破線矢印の方向に変化するが、このときには抵抗R1で検出される電流も負の値となるため、上記と同様、式(1)、あるいは式(2)を用いて逆起電圧Vgを算出することができる。   In the above embodiment, the back electromotive voltage Vg is estimated as a solution of the above equation (1) or (2) during the steady operation of the motor M. However, the present invention is not limited to the case where the motor M is in the steady operation state. Even in the braking operation state, the back electromotive voltage Vg may be obtained using these equations. During such braking operation of the motor M, as shown in FIG. 5, the direction of the current i flowing through the motor changes from the direction of the solid line arrow in the figure to the direction of the broken line arrow, but this time is detected by the resistor R1. Since the current also takes a negative value, the back electromotive voltage Vg can be calculated using the formula (1) or the formula (2) as described above.

(第2の実施の形態)
次に、本発明に係るモータ回転情報検出装置を具体化した第2の実施の形態について、図6〜図10を参照して詳細に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the motor rotation information detecting device according to the present invention is embodied will be described in detail with reference to FIGS.

本実施の形態のモータ回転検出装置は、先の第1の実施の形態のようにCPUなどの演算装置を用いずに、純粋にハードウェアを用いて、具体的にはアナログ回路を用いて逆起電圧Vgを求めるように構成されている。   The motor rotation detection device according to the present embodiment is reversely performed using hardware, specifically an analog circuit, without using an arithmetic device such as a CPU as in the first embodiment. The electromotive voltage Vg is obtained.

まず、図6は、モータMが正回転している状態で逆起電圧Vgを推定する回路の概略を示している。
同図6に示すように、本実施の形態で採用する逆起電圧推定部105は、可変抵抗部VR1と固定抵抗部R3との直列回路として構成されている。また、本実施の形態においては、これも同図6に示すように、モータMが等価的に逆起電圧Vgと内部抵抗rとによって表されるものとしている。そして、これらモータMと逆起電圧推定部105とは、モータ駆動用のトランジスタM3及びセンストランジスタM7によってカレントミラー接続されている。このように、カレントミラー接続されることによって逆起電圧推定部105には、該カレントミラーのカレントミラー比(1:m)に応じてモータ電流iの「1/m」の電流が流れるようになる。
First, FIG. 6 shows an outline of a circuit for estimating the counter electromotive voltage Vg in a state where the motor M is rotating forward.
As shown in FIG. 6, the back electromotive voltage estimation unit 105 employed in the present embodiment is configured as a series circuit of a variable resistance unit VR1 and a fixed resistance unit R3. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the motor M is equivalently represented by a back electromotive voltage Vg and an internal resistance r. The motor M and the back electromotive force estimation unit 105 are connected in a current mirror manner by a motor driving transistor M3 and a sense transistor M7. As described above, the current mirror connection causes the counter electromotive voltage estimation unit 105 to flow a current of “1 / m” of the motor current i according to the current mirror ratio (1: m) of the current mirror. Become.

またここで、上記固定抵抗部R3の抵抗値は、モータの内部抵抗rに上記カレントミラー比を乗じた値、すなわち「mr」に設定されている。このため、固定抵抗部R3に生じる電圧降下「mr・i/m=r・i」はモータの内部抵抗rに生じる電圧降下「r・i」と等しくなっている。   Here, the resistance value of the fixed resistor portion R3 is set to a value obtained by multiplying the internal resistance r of the motor by the current mirror ratio, that is, “mr”. Therefore, the voltage drop “mr · i / m = r · i” generated in the fixed resistance portion R3 is equal to the voltage drop “r · i” generated in the internal resistance r of the motor.

一方、本実施の形態では、以下に説明する演算増幅器の仮想接地を利用して、逆起電圧推定部105の端子間電圧(T1−T2間電圧)とモータMの端子間電圧Vm(T3−T4間電圧)とが等しくなるように保持されている。   On the other hand, in the present embodiment, the inter-terminal voltage (voltage between T1 and T2) of the back electromotive force estimation unit 105 and the inter-terminal voltage Vm of the motor M (T3- (Voltage between T4) is held to be equal.

このような回路によれば、逆起電圧推定部105の可変抵抗部VR1に生じる電圧降下がモータの逆起電圧Vgと等しくなるため、この可変抵抗部VR1に生じる電圧を検出すれば、モータの逆起電圧Vgを求める(推定する)ことができるようになる。   According to such a circuit, the voltage drop generated in the variable resistor VR1 of the counter electromotive voltage estimating unit 105 is equal to the motor counter electromotive voltage Vg. Therefore, if the voltage generated in the variable resistor VR1 is detected, The counter electromotive voltage Vg can be obtained (estimated).

図7は、図6にその概要を示したモータMが正回転(定常回転)している状態で上記逆起電圧Vgを推定する回路をより具体的に示したものである。
同図7に示すように、この回路では、モータMの駆動回路中にあるトランジスタM2とM3とに対して、それぞれカレントミラー接続されるトランジスタM9とM7とが設けられている。そして、上記逆起電圧推定部105は、これらトランジスタM9のソース端子とトランジスタM7のドレイン端子との間に接続されている。
FIG. 7 shows more specifically a circuit for estimating the back electromotive voltage Vg in a state where the motor M whose outline is shown in FIG. 6 is rotating forward (steady rotation).
As shown in FIG. 7, in this circuit, transistors M9 and M7 that are current-mirror connected to the transistors M2 and M3 in the drive circuit of the motor M are provided. The back electromotive force estimation unit 105 is connected between the source terminal of the transistor M9 and the drain terminal of the transistor M7.

また、逆起電圧推定部105の端子T1とモータMの端子T3とはそれぞれ演算増幅器(差動増幅器)A4に入力され、この演算増幅器A4の仮想接地を利用して上記端子T1とT3との端子電圧が等しい電圧とされる。また、トランジスタM3とM7とによるカレントミラー構成によって、これらトランジスタM3とM7とのドレイン電圧、すなわち逆起電圧推定部105の端子T2の電圧とモータMの端子T4の電圧とも等しい電圧となる。このようにして、逆起電圧推定部105の端子間電圧とモータMの端子間電圧とはそれぞれ等しい電圧とされる。   Further, the terminal T1 of the back electromotive voltage estimation unit 105 and the terminal T3 of the motor M are respectively input to an operational amplifier (differential amplifier) A4, and the terminals T1 and T3 are connected to each other using the virtual ground of the operational amplifier A4. The terminal voltages are equal. Further, due to the current mirror configuration of the transistors M3 and M7, the drain voltage of these transistors M3 and M7, that is, the voltage at the terminal T2 of the back electromotive force estimation unit 105 and the voltage at the terminal T4 of the motor M are equal. In this way, the terminal voltage of the back electromotive voltage estimation unit 105 and the terminal voltage of the motor M are equal to each other.

また、同図7に示すように、本実施の形態において、上記可変抵抗部VR1としては電界効果トランジスタM11が用いられている。すなわちこの可変抵抗部VR1では、トランジスタM11のゲート端子に上記演算増幅器A4の出力電圧(差動電圧)が印加されるようにしており、この印加される差動電圧に基づいてトランジスタM11のドレイン・ソース間の抵抗値が可変制御される。例えば、モータMの回転速度が負荷変動などの何らかの要因で変化する場合、この回転速度に比例して逆起電圧Vgも変化し、これと連動してモータMの端子T3の電圧も変化する。そしていま、モータMの回転速度が例えば上昇する方向に変化したとすると、これに伴って演算増幅器A4の出力電圧は負側に大きくなる。そしてこのときには、上記可変抵抗部VR1を構成するトランジスタM11も、そのドレイン・ソース間の抵抗値が大きくなるため、同トランジスタM11のドレイン・ソース間の電圧降下が増大することとなって、逆起電圧推定部105の端子T1の電圧が再びモータMの端子T3の電圧に等しくなる。   Further, as shown in FIG. 7, in the present embodiment, a field effect transistor M11 is used as the variable resistance portion VR1. That is, in the variable resistance portion VR1, the output voltage (differential voltage) of the operational amplifier A4 is applied to the gate terminal of the transistor M11, and the drain / The resistance value between the sources is variably controlled. For example, when the rotational speed of the motor M changes due to some factor such as load fluctuation, the back electromotive voltage Vg also changes in proportion to this rotational speed, and the voltage at the terminal T3 of the motor M also changes in conjunction with this. Now, assuming that the rotational speed of the motor M has changed, for example, in an increasing direction, the output voltage of the operational amplifier A4 increases to the negative side accordingly. At this time, since the resistance value between the drain and the source of the transistor M11 constituting the variable resistance portion VR1 also increases, the voltage drop between the drain and the source of the transistor M11 increases, and the back electromotive force The voltage at the terminal T1 of the voltage estimation unit 105 becomes equal to the voltage at the terminal T3 of the motor M again.

図7に例示する回路にあってはこの、モータMの回転速度の変化による逆起電圧Vgの変化に追従するように可変抵抗部VR1の抵抗値が可変制御される。そして上述のように、この可変抵抗部VR1に生じる電圧降下、すなわちトランジスタM11のドレイン・ソース間電圧を検出するようにすれば、モータMのその都度の逆起電圧Vgを求める(推定する)ことができるようになる。   In the circuit illustrated in FIG. 7, the resistance value of the variable resistor portion VR1 is variably controlled so as to follow the change in the back electromotive voltage Vg due to the change in the rotation speed of the motor M. As described above, if the voltage drop generated in the variable resistor VR1, that is, the drain-source voltage of the transistor M11 is detected, the counter electromotive voltage Vg of the motor M is obtained (estimated) each time. Will be able to.

なお、図6及び図7に例示した回路は、モータMが正回転する場合に適用されるものであって、モータMが定常回転とはいえ逆回転する場合には、モータMの駆動回路に対して、上記回路と対称となる回路を別途に設ける必要がある。しかし、この場合でも、逆起電圧Vgの検出原理は上述した原理と基本的に同様であるため、その詳細な説明については割愛する。   The circuits illustrated in FIGS. 6 and 7 are applied when the motor M rotates in the forward direction. When the motor M rotates in the reverse direction although it is in a steady rotation, the circuit for the motor M is used. On the other hand, it is necessary to provide a circuit that is symmetrical to the above circuit. However, even in this case, the detection principle of the back electromotive voltage Vg is basically the same as the above-described principle, and the detailed description thereof will be omitted.

次に、モータMが上述した定常回転状態から制動運転状態となった場合において、上記逆起電圧Vgを推定する回路について説明する。
モータMの定常運転(定常回転)状態では、モータの端子間電圧Vmと逆起電圧Vgとの関係は、先の式(2)の通りとなるが、モータMが定常運転状態から制動運転状態に移行した場合は、モータ電流iの方向が反転するため、モータの端子間電圧Vmと逆起電圧Vgとの関係は、

Vm=Vg−r・i …(5)

となる。このためこの場合には、図6及び図7に例示した回路とは異なる逆起電圧Vgの推定回路が必要となる。
Next, a circuit for estimating the back electromotive voltage Vg when the motor M changes from the steady rotation state to the braking operation state will be described.
In the steady operation (steady rotation) state of the motor M, the relationship between the motor terminal voltage Vm and the counter electromotive voltage Vg is as shown in the above equation (2), but the motor M is in the braking operation state from the steady operation state. , The direction of the motor current i is reversed, so the relationship between the motor terminal voltage Vm and the back electromotive voltage Vg is

Vm = Vg−r · i (5)

It becomes. Therefore, in this case, an estimation circuit for the back electromotive voltage Vg different from the circuits illustrated in FIGS. 6 and 7 is required.

図8は、モータMが定常運転状態から制動運転状態に移行した場合において、逆起電圧Vgを推定する回路の概要を示すものである。
モータMの制動運転状態では、先の図7に示した回路でいえば、トランジスタM1とM2とがオフ、トランジスタM3とM4とがオンされることになる。そこでこの場合、本実施の形態では、図8に示すように、上記トランジスタM4に対し、所定のカレントミラー比(1:m)をもってカレントミラー接続されるセンストランジスタM8を設け、このトランジスタM8のドレイン側に逆起電圧推定部205を接続するようにしている。このようなカレントミラー構成により、逆起電圧推定部205には、カレントミラー比「1:m」に応じてモータ電流iの「1/m」の電流が流れるようになる。
FIG. 8 shows an outline of a circuit for estimating the counter electromotive voltage Vg when the motor M shifts from the steady operation state to the braking operation state.
In the braking operation state of the motor M, in the circuit shown in FIG. 7, the transistors M1 and M2 are turned off and the transistors M3 and M4 are turned on. In this case, in this embodiment, as shown in FIG. 8, a sense transistor M8 that is current-mirror connected to the transistor M4 with a predetermined current mirror ratio (1: m) is provided, and the drain of the transistor M8 is provided. The counter electromotive voltage estimation unit 205 is connected to the side. With such a current mirror configuration, a current “1 / m” of the motor current i flows through the back electromotive force estimation unit 205 in accordance with the current mirror ratio “1: m”.

またここでも、逆起電圧推定部205は固定抵抗部R4と可変抵抗部VR2との直列回路として構成されている。そして、上記固定抵抗部R4の抵抗値は、モータの内部抵抗rに上記カレントミラー比を乗じた値、すなわち「mr」に設定されている。このため、固定抵抗部R4に生じる電圧降下「mr・i/m=i・r」は、モータの内部抵抗rに生じる電圧降下「i・r」と等しくなっている。   Again, the back electromotive force estimation unit 205 is configured as a series circuit of a fixed resistor unit R4 and a variable resistor unit VR2. The resistance value of the fixed resistor R4 is set to a value obtained by multiplying the internal resistance r of the motor by the current mirror ratio, that is, “mr”. For this reason, the voltage drop “mr · i / m = i · r” generated in the fixed resistor R4 is equal to the voltage drop “i · r” generated in the internal resistance r of the motor.

そして上述のように、モータMが定常運転状態から制動運転状態に移行した場合には、モータ電流iの方向が反転するため、逆起電圧Vgは上記式(5)に基づいて求められるようになる。しかもここで、逆起電圧推定部205の上記固定抵抗部R4に生じる電圧降下はモータ内部抵抗rに生じる電圧降下と等しいため、上記可変抵抗部VR2に生じる電圧降下とモータの端子間電圧Vmとが等しくなるように回路を構成するようにすれば、逆起電圧推定部205の端子間電圧としてモータMの逆起電圧Vgを求めることができるようになる。   As described above, when the motor M shifts from the steady operation state to the braking operation state, the direction of the motor current i is reversed, so that the counter electromotive voltage Vg is obtained based on the above equation (5). Become. In addition, since the voltage drop generated in the fixed resistor R4 of the back electromotive force estimation unit 205 is equal to the voltage drop generated in the motor internal resistance r, the voltage drop generated in the variable resistor VR2 and the motor terminal voltage Vm If the circuits are configured to be equal to each other, the counter electromotive voltage Vg of the motor M can be obtained as the terminal voltage of the counter electromotive voltage estimation unit 205.

図9は、図8にその概要を示したモータMが制動運転状態にあるときに上記逆起電圧Vgを推定する回路をより具体的に示したものである。
同図9に示すように、この回路では、上記トランジスタM4に対してカレントミラー接続されるセンストランジスタM8のドレイン端子に、可変抵抗として機能するトランジスタM12と上記逆起電圧推定部205とが直列に接続されている。このうち、トランジスタM12のゲート端子には、演算増幅器A5の出力端子が接続され、この演算増幅器A5の非反転入力端子及び反転入力端子には、それぞれトランジスタM4のドレイン端子(モータMの端子T3)及びトランジスタM8のドレイン端子が接続されている。すなわちここでは、この演算増幅器A5の仮想接地を利用して、トランジスタM8とM4との各ドレイン電圧が等しい電圧となるように維持される。またこれにより、トランジスタM4とM8とによって構成されるカレントミラー回路としてのカレントミラー比も一定に維持される。
FIG. 9 shows more specifically a circuit for estimating the back electromotive voltage Vg when the motor M whose outline is shown in FIG. 8 is in a braking operation state.
As shown in FIG. 9, in this circuit, a transistor M12 functioning as a variable resistor and the back electromotive force estimation unit 205 are connected in series to the drain terminal of a sense transistor M8 that is current-mirror connected to the transistor M4. It is connected. Among these, the output terminal of the operational amplifier A5 is connected to the gate terminal of the transistor M12, and the drain terminal (the terminal T3 of the motor M) of the transistor M4 is connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier A5, respectively. And the drain terminal of the transistor M8. That is, here, using the virtual ground of the operational amplifier A5, the drain voltages of the transistors M8 and M4 are maintained to be equal to each other. Thereby, the current mirror ratio as a current mirror circuit constituted by the transistors M4 and M8 is also maintained constant.

一方、この回路では、同図9に示すように、上記可変抵抗部VR2としてPチャンネル型のトランジスタM10が設けられている。このトランジスタM10のソース端子は、モータMの駆動電源E1に直接接続されている。そして、モータMの端子T3の電圧が演算増幅器A6の反転入力端子に入力され、またモータMの端子T4の電圧と上記トランジスタM10のソース電圧Vs(モータMの駆動電源E1)とが同演算増幅器A6の非反転入力端子に入力されている。このため、演算増幅器A6の出力端子には、その出力電圧(差動電圧)として「Vs−Vm」が出力され、この演算増幅器A6の出力電圧(差動電圧)がさらに演算増幅器A7の反転入力端子に入力される。また、この演算増幅器A7の非反転入力端子には、上記トランジスタM10のドレイン端子が接続されており、この演算増幅器A7の出力端子が上記トランジスタM10のゲート端子に接続されている。このため、可変抵抗部VR2では、この演算増幅器A7の仮想接地によって、トランジスタM10のドレイン電圧Vdが、上記演算増幅器A6の出力電圧「VS−Vm」と等しくなるように制御される。すなわち、トランジスタM10のドレイン・ソース端子間の電圧「Vd−Vs」がモータMの端子間電圧Vmに相当する電圧となる。   On the other hand, in this circuit, as shown in FIG. 9, a P-channel transistor M10 is provided as the variable resistor portion VR2. The source terminal of the transistor M10 is directly connected to the drive power supply E1 of the motor M. The voltage at the terminal T3 of the motor M is input to the inverting input terminal of the operational amplifier A6, and the voltage at the terminal T4 of the motor M and the source voltage Vs of the transistor M10 (the driving power supply E1 of the motor M) are the same operational amplifier. It is input to the non-inverting input terminal of A6. Therefore, “Vs−Vm” is output as an output voltage (differential voltage) to the output terminal of the operational amplifier A6, and the output voltage (differential voltage) of the operational amplifier A6 is further input to the inverting input of the operational amplifier A7. Input to the terminal. The drain terminal of the transistor M10 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier A7, and the output terminal of the operational amplifier A7 is connected to the gate terminal of the transistor M10. Therefore, in the variable resistance unit VR2, the drain voltage Vd of the transistor M10 is controlled to be equal to the output voltage “VS−Vm” of the operational amplifier A6 by the virtual ground of the operational amplifier A7. That is, the voltage “Vd−Vs” between the drain and source terminals of the transistor M10 is a voltage corresponding to the terminal voltage Vm of the motor M.

図9に示す回路にあってはこのように、固定抵抗部R4と可変抵抗部VR2とに生じる電圧降下は、それぞれ「r・i」と「Vm」となり、上記逆起電圧推定部205を構成するこれら固定抵抗部R4と可変抵抗部VR2との直列回路の端子間電圧が逆起電圧Vg(Vg=Vm+r・i)となる。   In the circuit shown in FIG. 9, the voltage drops generated in the fixed resistor portion R4 and the variable resistor portion VR2 are “r · i” and “Vm”, respectively, and the back electromotive force estimating portion 205 is configured. The voltage between the terminals of the series circuit of the fixed resistor portion R4 and the variable resistor portion VR2 is the back electromotive voltage Vg (Vg = Vm + r · i).

次に、この回路において上記可変抵抗部VR2を構成するトランジスタM10の抵抗値制御について説明する。
制動運転状態とはいえ、モータMの回転速度が負荷変動などの何らかの要因で変化する場合には、前述と同様、この回転速度に比例して逆起電圧Vgも変化し、これと連動してモータMの端子T3の電圧も変化する。例えば、負荷の低減などに起因してモータMの回転速度が上昇したときには、それに伴って逆起電圧Vgが高くなり、モータMの端子T3の電圧は上昇する。そしてこのとき、演算増幅器A6の出力電圧は低下し、逆に演算増幅器A7の出力、すなわちトランジスタM10のゲート端子の電圧は増大するようになる。ここで、トランジスタM10は上述のように、Pチャンネル型のトランジスタであるため、ゲート電圧が高くなると、ソース・ドレイン間の抵抗値が増大する。このため、トランジスタM10のソース・ドレイン間の電圧降下も上記逆起電圧Vgの変化に追従して増大するようになる。
Next, resistance value control of the transistor M10 constituting the variable resistance portion VR2 in this circuit will be described.
When the rotational speed of the motor M changes due to some factors such as load fluctuations even though it is in the braking operation state, the back electromotive force Vg also changes in proportion to this rotational speed, as described above. The voltage at the terminal T3 of the motor M also changes. For example, when the rotational speed of the motor M increases due to a load reduction or the like, the back electromotive voltage Vg increases accordingly, and the voltage at the terminal T3 of the motor M increases. At this time, the output voltage of the operational amplifier A6 decreases, and conversely, the output of the operational amplifier A7, that is, the voltage at the gate terminal of the transistor M10 increases. Here, since the transistor M10 is a P-channel transistor as described above, the resistance value between the source and the drain increases as the gate voltage increases. For this reason, the voltage drop between the source and drain of the transistor M10 also increases following the change in the back electromotive voltage Vg.

なお、図8及び図9に例示した回路は、モータMが定常回転のうちの正回転状態から制動運転状態に移行した場合に適用されるものであって、モータMが同じく定常回転とはいえ逆回転状態から制動運転状態に移行した場合には、モータMの駆動回路に対して上記回路と対称となる回路を別途に設ける必要がある。しかし、この場合でも、逆起電圧Vgの検出原理は上述した原理と基本的に同様であるため、その詳細な説明については割愛する。   The circuits illustrated in FIGS. 8 and 9 are applied when the motor M shifts from the normal rotation state to the braking operation state in the normal rotation, and the motor M is also in the normal rotation. When shifting from the reverse rotation state to the braking operation state, it is necessary to separately provide a circuit symmetrical to the above circuit with respect to the drive circuit of the motor M. However, even in this case, the detection principle of the back electromotive voltage Vg is basically the same as the above-described principle, and the detailed description thereof will be omitted.

ただし、図10に、上述した定常回転状態での逆起電圧Vgを求める(推定する)回路も含めて、それぞれ上記対称となる回路をも含めた全体の回路を示す。その構成や動作はすべて上記に準ずるため、ここでの重複する説明は割愛するが、同図10においては、図7及び図9に示した各回路素子と対称となる素子にはそれぞれ同一の符号を付すとともに、それら符号に「’」を付すことで、その対応付けを図っている。   However, FIG. 10 shows the entire circuit including the above-described symmetrical circuits, including the circuit for obtaining (estimating) the back electromotive voltage Vg in the steady rotation state described above. Since all the configurations and operations are the same as those described above, overlapping description is omitted here. In FIG. 10, elements that are symmetrical to the circuit elements shown in FIG. 7 and FIG. Is attached, and “′” is attached to the reference numerals to achieve the correspondence.

また、本実施の形態においては、図7、図9及び図10に示すゲート駆動回路10Bを制御する部分をはじめ、次の部分、すなわち
・上記求めた(推定した)逆起電圧Vgに基づき先の図4に示した可変分周器62の分周数を設定する部分。
・比較器8を通じて得られたモータMの回転情報からその回転量等を算出する部分。
等についても、CPU等の演算装置を用いないハードウェアにて構成するものとする。
Further, in the present embodiment, in addition to the part that controls the gate drive circuit 10B shown in FIGS. 7, 9, and 10, the following part, that is, based on the back electromotive voltage Vg obtained (estimated) above. 4 is a part for setting the frequency division number of the variable frequency divider 62 shown in FIG.
A part for calculating the rotation amount and the like from the rotation information of the motor M obtained through the comparator 8.
Etc. are also configured by hardware that does not use an arithmetic device such as a CPU.

例えば、上記分周数を設定する部分については、上記求められた逆起電圧VgをAD変換した後、その変換したデジタルコードに基づいてその必要とされる分周数をテーブル変換する回路などが採用可能である。また、上記回転量等を算出する部分としては、比較器8から出力されるパルス信号をカウントするカウンタ回路などが採用可能である。そして、上記ゲート駆動回路10Bを制御する部分としても、例えば上記カウンタ回路のカウント値を各々所望とされる値とを比較するデジタルコンパレータ等を備え、それら比較結果に基づいてモータMの正転や逆転、あるいは制動指令を出力する回路等が採用可能である。もっとも、これらの部分は、当該モータ回転情報検出装置として望まれる仕様に応じて柔軟に回路設計される部分であり、それら望まれる仕様に応じたカスタムLSIとして、それら機能が適宜に実現されることとなる。   For example, with respect to the part for setting the frequency dividing number, a circuit for AD converting the obtained counter electromotive voltage Vg and then converting the required frequency dividing number into a table based on the converted digital code, etc. It can be adopted. In addition, a counter circuit that counts the pulse signal output from the comparator 8 can be employed as the part for calculating the rotation amount and the like. As a part for controlling the gate drive circuit 10B, for example, a digital comparator for comparing each count value of the counter circuit with a desired value is provided. A circuit that outputs a reverse or braking command can be employed. However, these parts are parts that are flexibly designed according to the specifications desired as the motor rotation information detection device, and these functions are appropriately realized as custom LSIs according to the desired specifications. It becomes.

以上のように、本実施の形態によっても、先の第1の実施の形態の前記(1)や(2)の効果と同様な効果を得ることができる。さらに、CPU等の演算装置を使用しないことで、より簡易なシステムとしてこのモータ回転情報検出装置を実現することも可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the same effects as the effects (1) and (2) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, this motor rotation information detection device can be realized as a simpler system by not using an arithmetic device such as a CPU.

(その他の実施の形態)
なお、上記各実施の形態は、それぞれ以下のように変更して実施することもできる。
・上記各実施の形態では、モータ電流iから抽出されたリップル成分に基づいてモータ回転情報を検出することとしたが、このリップル成分に限らず、サージ成分など、他の周期成分に基づいてモータ回転情報を検出するようにしてもよい。
(Other embodiments)
It should be noted that each of the above embodiments can be implemented with the following modifications.
In each of the above embodiments, the motor rotation information is detected based on the ripple component extracted from the motor current i. However, the motor is not limited to this ripple component but based on other periodic components such as a surge component. You may make it detect rotation information.

・上記各実施の形態では、モータ電流iから抽出した上記周期成分の波形を比較器を通じて2値化(パルス信号化)することとしたが、アナログ回路等にあって、それら周期成分波形に基づきモータの回転情報を直接把握することができる場合には、上記比較器等の配設を割愛することもできる。もっとも、こうした回転情報をコンピュータ処理する場合や、デジタル処理する場合には、上記2値化を行うことによって、同回転情報の検出もより容易となる。   In each of the above embodiments, the waveform of the periodic component extracted from the motor current i is binarized (converted into a pulse signal) through a comparator. However, in an analog circuit or the like, based on the waveform of the periodic component When the motor rotation information can be directly grasped, the arrangement of the comparator and the like can be omitted. Of course, when such rotation information is computer-processed or digitally processed, the binarization makes it easier to detect the rotation information.

・上記各実施の形態では、モータに流れる電流の波形からリップル成分を抽出し、モータ回転情報を検出することとしたが、これに限らず、モータの端子間電圧など他のモータ駆動波形からリップル成分やサージ成分などの周期成分を抽出してモータ回転情報を検出するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the ripple component is extracted from the waveform of the current flowing through the motor and the motor rotation information is detected. However, the present invention is not limited to this, and ripple from other motor drive waveforms such as the voltage across the motor terminals Periodic components such as components and surge components may be extracted to detect motor rotation information.

本発明にかかるモータ回転情報検出装置の第1の実施の形態についてその構成の概略を示すブロック図。The block diagram which shows the outline of the structure about 1st Embodiment of the motor rotation information detection apparatus concerning this invention. 逆起電圧を検出するブリッジ回路例を示す回路図。The circuit diagram which shows the example of a bridge circuit which detects a back electromotive voltage. 第1の実施の形態の装置において回転情報の検出対象とするモータの等価回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the equivalent circuit of the motor made into the detection object of rotation information in the apparatus of 1st Embodiment. 同第1の実施の形態のモータ回転情報検出装置の構成をより詳細に示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the motor rotation information detection apparatus of the 1st embodiment in detail. 同第1の実施の形態のモータ回転情報検出装置の主にモータ電流検出部についてその構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure about the motor current detection part mainly of the motor rotation information detection apparatus of the said 1st Embodiment. 本発明にかかるモータ回転情報検出装置の第2の実施の形態において、モータの定常運転(定常回転)時の逆起電圧を検出する回路の概要を示す回路図。The circuit diagram which shows the outline | summary of the circuit which detects the back electromotive voltage at the time of steady operation (steady rotation) of a motor in 2nd Embodiment of the motor rotation information detection apparatus concerning this invention. 図6に示した回路の具体例を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example of the circuit shown in FIG. 6. 本発明にかかるモータ回転情報検出装置の第2の実施の形態において、モータの制動運転時の逆起電圧を検出する回路の概要を示す回路図。The circuit diagram which shows the outline | summary of the circuit which detects the back electromotive force at the time of the braking driving | running of a motor in 2nd Embodiment of the motor rotation information detection apparatus concerning this invention. 図8に示した回路の具体例を示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing a specific example of the circuit shown in FIG. 8. 第2の実施の形態のモータ回転情報検出装置について、モータの逆起電圧を推定する部分の全体の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the whole structure of the part which estimates the counter electromotive voltage of a motor about the motor rotation information detection apparatus of 2nd Embodiment. モータ電流からその周期成分を抽出する従来の方法について、その一例を示す回路図。The circuit diagram which shows the example about the conventional method of extracting the periodic component from a motor current. (a)、(b)及び(c)は、図11に例示した回路によるモータ電流からの周期成分の抽出態様を示すタイムチャート。(A), (b) and (c) is a time chart which shows the extraction aspect of the periodic component from the motor current by the circuit illustrated in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

M…モータ、2…ブラシ、3…モータ端子間電圧検出部、4…モータ電流検出部、41…マルチプレクサ、5,105,205…逆起電圧推定部、51…AD変換器、52…逆起電圧算出部、6…クロック周波数設定部、61…分周数設定部、62…可変分周器、7…スイッチトキャパシタフィルタ、8…比較器、9…回転量算出部、10…モータ回転制御部、10A…回転制御部、10B…ゲート駆動回路、M1〜M12…トランジスタ(電界効果トランジスタ)、C1,C2…カレントミラー回路、A1〜A7…演算増幅器、VR1,VR2…可変抵抗部、R3,R4…固定抵抗部。   M: Motor, 2 ... Brush, 3 ... Motor terminal voltage detector, 4 ... Motor current detector, 41 ... Multiplexer, 5, 105, 205 ... Back electromotive force estimator, 51 ... AD converter, 52 ... Back electromotive Voltage calculation unit, 6 ... clock frequency setting unit, 61 ... frequency division number setting unit, 62 ... variable frequency divider, 7 ... switched capacitor filter, 8 ... comparator, 9 ... rotation amount calculation unit, 10 ... motor rotation control unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A ... Rotation control part, 10B ... Gate drive circuit, M1-M12 ... Transistor (field effect transistor), C1, C2 ... Current mirror circuit, A1-A7 ... Operational amplifier, VR1, VR2 ... Variable resistance part, R3, R4 ... fixed resistance part.

Claims (18)

直流ブラシモータのモータ駆動波形から周波数通過帯域の変更可能なフィルタによってその周期成分波形を抽出し、この抽出した周期成分波形に基づいて前記モータの回転情報を検出するモータ回転情報検出装置において、
前記モータの端子間電圧を検出するモータの端子間電圧検出部と、同モータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、これら検出される端子間電圧及び電流に基づいて前記モータに発生する逆起電圧を推定する逆起電圧推定部とを備え、前記推定される逆起電圧に基づいて前記フィルタの周波数通過帯域を変更する
ことを特徴とするモータ回転情報検出装置。
In the motor rotation information detecting device for extracting the periodic component waveform from the motor driving waveform of the DC brush motor by a filter capable of changing the frequency pass band, and detecting the rotation information of the motor based on the extracted periodic component waveform.
A motor inter-terminal voltage detection unit that detects a voltage between the terminals of the motor, a motor current detection unit that detects a current flowing through the motor, and a reverse generated in the motor based on the detected inter-terminal voltage and current. A motor rotation information detection device comprising: a counter electromotive voltage estimation unit that estimates an electromotive voltage; and changing a frequency pass band of the filter based on the estimated counter electromotive voltage.
前記フィルタは、印加されるクロックの周波数に基づいてその周波数通過帯域が可変とされるスイッチトキャパシタフィルタであり、前記印加されるクロックの周波数が前記逆起電圧推定部を通じて推定される逆起電圧に基づいて決定される
請求項1に記載のモータ回転情報検出装置。
The filter is a switched capacitor filter whose frequency pass band is variable based on the frequency of the applied clock, and the frequency of the applied clock is changed to a counter electromotive voltage estimated through the counter electromotive voltage estimation unit. The motor rotation information detection device according to claim 1, which is determined based on the determination.
前記スイッチトキャパシタフィルタは、前記モータ駆動波形からその周期成分波形としてリップル成分波形及びサージ成分波形の一方を抽出するものである
請求項1または2に記載のモータ回転情報検出装置。
The motor rotation information detection device according to claim 1, wherein the switched capacitor filter extracts one of a ripple component waveform and a surge component waveform as a periodic component waveform from the motor drive waveform.
前記モータ電流検出部は、前記モータを駆動するモータ駆動トランジスタと並列接続されたカレントミラー構成の電流センストランジスタを有し、該電流センストランジスタに流れる電流に基づいて前記モータに流れる電流を検出する
請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The motor current detection unit includes a current sense transistor having a current mirror configuration that is connected in parallel with a motor drive transistor that drives the motor, and detects a current that flows through the motor based on a current that flows through the current sense transistor. The motor rotation information detection device according to any one of Items 1 to 3.
前記逆起電圧推定部は、前記検出されるモータの端子間電圧をVm、同モータに流れる電流をi、前記モータに固有の内部抵抗をr、同じく前記モータに固有の内部インダクタンスをLとし、前記逆起電圧をVgとするとき、次式の微分方程式

Vg=Vm−r・i−L(di/dt)

の解として前記逆起電圧Vgを推定する
請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The back electromotive force estimation unit is configured such that the detected terminal voltage of the motor is Vm, the current flowing through the motor is i, the internal resistance specific to the motor is r, and the internal inductance specific to the motor is L, When the back electromotive force is Vg, the following differential equation:

Vg = Vm-r.i-L (di / dt)

The motor rotation information detection device according to claim 1, wherein the counter electromotive voltage Vg is estimated as a solution of
前記逆起電圧推定部は、前記検出されるモータの端子間電圧をVm、同モータに流れる電流をi、前記モータに固有の内部抵抗をr、前記逆起電圧をVgとするとき、演算

Vg=Vm−r・i

を実行して前記逆起電圧Vgを推定する
請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The counter electromotive voltage estimation unit calculates the voltage between the terminals of the detected motor as Vm, the current flowing through the motor as i, the internal resistance specific to the motor as r, and the counter electromotive voltage as Vg.

Vg = Vm−r · i

The motor rotation information detecting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the counter electromotive voltage Vg is estimated by executing.
請求項6に記載のモータ回転情報検出装置において、
前記モータに固有の内部抵抗rは、前記モータが回転し得ない程度にその端子間電圧が小さい状態での前記端子間電圧Vmと前記モータ電流iとに基づき、演算

r=Vm/i

を実行して得られる値である
ことを特徴とするモータ回転情報検出装置。
In the motor rotation information detection device according to claim 6,
The internal resistance r inherent to the motor is calculated based on the inter-terminal voltage Vm and the motor current i when the inter-terminal voltage is so small that the motor cannot rotate.

r = Vm / i

This is a value obtained by executing the motor rotation information detecting device.
請求項6に記載のモータ回転情報検出装置において、
前記モータに固有の内部抵抗rは、前記モータの回転を機械的に停止させた状態での前記端子間電圧Vmと前記モータ電流iとに基づき、演算

r=Vm/i

を実行して得られる値である
ことを特徴とするモータ回転情報検出装置。
In the motor rotation information detection device according to claim 6,
The internal resistance r inherent to the motor is calculated based on the voltage Vm between the terminals and the motor current i in a state where the rotation of the motor is mechanically stopped.

r = Vm / i

This is a value obtained by executing the motor rotation information detecting device.
請求項6に記載のモータ回転情報検出装置において、
前記モータに固有の内部抵抗rは、前記検出されるモータの定常回転時での端子間電圧をVm1、同じくそのときモータに流れる電流をi1とするとともに、前記検出されるモータの制動運転時への切り替え直後における端子間電圧をVm2、同じくそのときモータに流れる電流をi2とするとき、次式の連立方程式

Vg=Vm1−r・i1
Vg=Vm2−r・i2

の解として得られる値である
ことを特徴とするモータ回転情報検出装置。
In the motor rotation information detection device according to claim 6,
The internal resistance r inherent to the motor is represented by Vm1 as a voltage across the terminals during steady rotation of the detected motor, i1 as a current flowing through the motor at the same time, and during the braking operation of the detected motor. When the voltage between the terminals immediately after switching is Vm2, and the current flowing through the motor at that time is i2, the following simultaneous equations

Vg = Vm1-r · i1
Vg = Vm2-r · i2

A motor rotation information detection device characterized in that the value obtained as a solution of
前記逆起電圧推定部は、前記モータ電流検出部にて検出される電流に対して前記モータの内部抵抗と同等の電圧降下を生じさせる固定抵抗部と、該固定抵抗部に直列に接続されて、前記モータの定常回転に伴いその端子間に生じる電圧と前記固定抵抗部の端子間電圧との和が前記モータの端子間電圧検出部にて検出される電圧と等しくなるように抵抗値が可変制御される可変抵抗部とを備え、前記可変抵抗部の端子間に生じる電圧に基づいて前記逆起電圧を推定する
請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The back electromotive force estimation unit is connected in series to a fixed resistance unit that generates a voltage drop equivalent to the internal resistance of the motor with respect to the current detected by the motor current detection unit. The resistance value is variable so that the sum of the voltage generated between the terminals during steady rotation of the motor and the voltage between the terminals of the fixed resistance unit is equal to the voltage detected by the voltage detection unit between the terminals of the motor. The motor rotation information detection device according to claim 1, further comprising: a variable resistance unit to be controlled, wherein the counter electromotive voltage is estimated based on a voltage generated between terminals of the variable resistance unit.
前記逆起電圧推定部を構成する前記固定抵抗部と前記可変抵抗部との直列回路は、前記モータの駆動回路に対し所定のカレントミラー比を有してカレントミラー接続されるとともに、前記固定抵抗部の抵抗値は前記モータの内部抵抗に前記カレントミラー比を乗じた値に設定され、これらカレントミラー構成される前記固定抵抗部と前記可変抵抗部との直列回路の端子間電圧と前記モータの端子間電圧とは、前記固定抵抗部と前記可変抵抗部との直列回路の端子電圧と前記モータの端子電圧とがそれぞれ入力される演算増幅器の仮想接地を利用して等しい電圧とされる
請求項10に記載のモータ回転情報検出装置。
A series circuit of the fixed resistor unit and the variable resistor unit constituting the back electromotive voltage estimation unit is connected to the motor drive circuit with a current mirror ratio with a predetermined current mirror ratio, and the fixed resistor unit The resistance value of the unit is set to a value obtained by multiplying the internal resistance of the motor by the current mirror ratio, and the voltage between the terminals of the series circuit of the fixed resistance unit and the variable resistance unit configured by these current mirrors and the motor The inter-terminal voltage is equalized by using a virtual ground of an operational amplifier to which a terminal voltage of a series circuit of the fixed resistance unit and the variable resistance unit and a terminal voltage of the motor are respectively input. The motor rotation information detection device according to 10.
前記可変抵抗部は電界効果トランジスタを有して構成され、前記仮想接地される演算増幅器の出力が前記電界効果トランジスタのゲート端子に印加されることに基づいてそのソース・ドレイン端子間の抵抗値が可変制御される
請求項11に記載のモータ回転情報検出装置。
The variable resistance portion is configured to include a field effect transistor, and the resistance value between the source and drain terminals is based on the fact that the output of the virtual grounded operational amplifier is applied to the gate terminal of the field effect transistor. The motor rotation information detection device according to claim 11, which is variably controlled.
前記逆起電圧推定部は、前記モータ電流検出部にて検出される電流に対して前記モータの内部抵抗と同等の電圧降下を生じさせる固定抵抗部と、該固定抵抗部に直列に接続されて、前記モータの制動運転に伴いその端子間に生じる電圧が前記モータの端子間電圧検出部にて検出される電圧と等しくなるように抵抗値が可変制御される可変抵抗部とを備え、これら固定抵抗部と可変抵抗部との直列回路の端子間に生じる電圧に基づいて前記逆起電圧を推定する
請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The back electromotive force estimation unit is connected in series to a fixed resistance unit that generates a voltage drop equivalent to the internal resistance of the motor with respect to the current detected by the motor current detection unit. A variable resistance unit whose resistance value is variably controlled so that a voltage generated between the terminals in accordance with the braking operation of the motor becomes equal to a voltage detected by the voltage detection unit between the terminals of the motor. The motor rotation information detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the back electromotive force is estimated based on a voltage generated between terminals of a series circuit of a resistance portion and a variable resistance portion.
前記逆起電圧推定部を構成する前記固定抵抗部と前記可変抵抗部との直列回路は前記モータの駆動回路に対し所定のカレントミラー比を有してカレントミラー接続されるとともに、前記固定抵抗部の抵抗値は前記モータの内部抵抗に前記カレントミラー比を乗じた値に設定され、これらカレントミラー構成される前記可変抵抗部の端子間電圧と前記モータの端子間電圧とは、前記可変抵抗部の端子電圧と前記モータの端子電圧とがそれぞれ入力される演算増幅器の仮想接地を利用して等しい電圧とされる
請求項13に記載のモータ回転情報検出装置。
A series circuit of the fixed resistor unit and the variable resistor unit constituting the back electromotive voltage estimating unit is connected to the motor drive circuit with a current mirror ratio with a predetermined current mirror ratio, and the fixed resistor unit The resistance value of the motor is set to a value obtained by multiplying the internal resistance of the motor by the current mirror ratio, and the voltage between the terminals of the variable resistance unit and the voltage between the terminals of the motor configured by these current mirrors are the variable resistance unit. The motor rotation information detection device according to claim 13, wherein the terminal voltage of the motor and the terminal voltage of the motor are equalized by using virtual ground of an operational amplifier to which the terminal voltage is input.
前記可変抵抗部は電界効果トランジスタを有して構成され、この電解効果トランジスタのドレイン電圧をVd、同電界効果トランジスタのソース電圧をVs、前記モータの端子間電圧をVmとするとき、演算増幅器によるVd−(Vs−Vm)なる出力が前記電界効果トランジスタのゲート端子に印加されることに基づいてそのソース・ドレイン端子間の抵抗値が可変制御される
請求項14に記載のモータ回転情報検出装置。
The variable resistance portion is configured to include a field effect transistor. When the drain voltage of the field effect transistor is Vd, the source voltage of the field effect transistor is Vs, and the terminal voltage of the motor is Vm, an operational amplifier is used. The motor rotation information detecting device according to claim 14, wherein a resistance value between the source and drain terminals is variably controlled based on an output of Vd- (Vs-Vm) being applied to a gate terminal of the field effect transistor. .
前記周波数通過帯域の変更可能なフィルタによって抽出される前記電流の周期成分波形は、比較器による2値化処理を通じてパルス化される
請求項1〜15のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The motor rotation information detection according to any one of claims 1 to 15, wherein a periodic component waveform of the current extracted by the filter capable of changing the frequency pass band is pulsed through a binarization process by a comparator. apparatus.
前記直流ブラシモータのモータ駆動波形が、同直流ブラシモータに流れる電流の波形である
請求項1〜16のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The motor rotation information detection device according to any one of claims 1 to 16, wherein a motor driving waveform of the DC brush motor is a waveform of a current flowing through the DC brush motor.
前記直流ブラシモータのモータ駆動波形が、同直流ブラシモータの端子間電圧の波形である
請求項1〜16のいずれか一項に記載のモータ回転情報検出装置。
The motor rotation information detection device according to any one of claims 1 to 16, wherein a motor driving waveform of the DC brush motor is a waveform of a voltage between terminals of the DC brush motor.
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