JP2006239186A - Motor control circuit for sewing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ミシン用のモータの回転数制御を行うミシンの制御回路に関するもので、特に、ミシン用のモータから、そのモータの回転数を検出し、希望する回転速度に一致させるミシンのモータ制御回路に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sewing machine control circuit for controlling the rotational speed of a sewing machine motor, and more particularly, to detect the rotational speed of the sewing machine from the sewing motor and control the sewing machine to match a desired rotational speed. It relates to the circuit.
従来のミシンのモータ制御回路の基本的な技術思想は、特許文献1、特許文献2に掲載のように、フォトインタラプタとエンコーダディスク(100パルス/1回転)とを組み付け、パルス幅の計測、パルス数の計測によって速度を検出する方法を採用している。
The basic technical idea of a conventional sewing machine motor control circuit is that a photo interrupter and an encoder disk (100 pulses per rotation) are assembled as described in Patent Document 1 and
また、従来のミシンのモータ制御回路において、モータの逆起電力による電圧値から速度を求める方法の基本的な技術思想も、特許文献3に掲載されている。 Also, Patent Document 3 discloses a basic technical idea of a method for obtaining a speed from a voltage value by a counter electromotive force of a motor in a conventional sewing machine motor control circuit.
これらの基本的なモータの速度検出方法は共に公知である。
ところが、特許文献1及び特許文献2等のパルス幅、パルス数の計測によって回転速度を検出する方法は、フォトインタラプタ、エンコーダディスク等の構成部品が必要であり、コスト的に高価とならざるを得ない。また、パルス幅計測用の精度の高いクロックパルスで駆動されるカウンタも必要となり、低速度から高速度まで広い領域で速度を検出するには、それを計数するカウンタ及びメモリの容量が大きくなり、高速処理回路及びメモリが必要不可欠となる。そして、仮に、高速処理機能を有するカウンタ及び高速処理回路を有していても、フォトインタラプタの出力として整形されたパルスが到来しないと実速度が正確に計測できない。
However, the method of detecting the rotation speed by measuring the pulse width and the number of pulses in Patent Document 1 and
また、特許文献3等のモータの逆起電圧から回転数を求める方法は、商用電源からなる構成のため、制御回路は商用電源から電気的に絶縁する絶縁回路の採用が必要となる。したがって、二重絶縁構造(クラスII)の規格等が要求されない日本国内であれば、廉価に
製造できるものの、二重絶縁構造の規格が適用される外国においては、採算上問題がある。
In addition, since the method for obtaining the rotation speed from the back electromotive voltage of the motor disclosed in Patent Document 3 is configured with a commercial power supply, the control circuit needs to employ an insulating circuit that is electrically insulated from the commercial power supply. Therefore, although it can be manufactured at low cost in Japan where the standard of double insulation structure (Class II) is not required, there is a problem in profit in a foreign country where the standard of double insulation structure is applied.
そして、特許文献3等のミシンのモータ制御回路は、ミシンのモータ速度制御が周囲の環境(温度、ミシントルク等)に依存されるため、前者のパルス幅、パルス数の計測によって回転数を検出する方法よりも回転数制御の安定化に劣る。しかし、部品点数が少ない構成で実現できるから、安価な構成とすることができるという利点がある。また、電圧検出のためリアルタイムで計測ができるという利点もある。 The sewing machine motor control circuit disclosed in Patent Document 3, etc., detects the rotational speed by measuring the former pulse width and number of pulses because the motor speed control of the sewing machine depends on the surrounding environment (temperature, sewing machine torque, etc.). It is inferior to stabilization of rotation speed control than the method to do. However, since it can be realized with a configuration with a small number of parts, there is an advantage that an inexpensive configuration can be achieved. Another advantage is that measurement can be performed in real time for voltage detection.
そこで、本発明は、これらの特徴を考慮してなされたもので、モータの回転数の検出を安価で、かつ、安全性を向上した方法で実現できるミシンのモータ制御回路の提供を課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made in consideration of these characteristics, and it is an object of the present invention to provide a motor control circuit for a sewing machine that can realize the detection of the rotational speed of the motor at a low cost and in a manner that improves safety. Is.
請求項1のミシンのモータ制御回路は、電源回路からの出力を駆動回路によってオン・オフ制御してモータを回転させ、そのときのモータの逆起電圧(逆起電力)を逆起電圧検出回路で検出し、前記駆動回路に前記逆起電圧検出回路で検出した実測速度と回転数指示回路に設定された設定速度との差をフィードバックして速度制御するミシンのモータ制御回路において、前記駆動回路は駆動制御回路及び駆動出力回路からなリ、また、前記逆起電圧検出回路は電圧検出回路及び検出制御回路からなると共に、前記電源回路からの出力をスイッチング回路を介して前記モータに供給する前記駆動出力回路と前記モータの逆起電圧を検出する前記電圧検出回路は、前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路と前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の変量とする検出制御回路との間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているものである。 The motor control circuit of the sewing machine according to claim 1 rotates the motor by turning on and off the output from the power supply circuit by the drive circuit, and the counter electromotive voltage (counter electromotive force) of the motor at that time is the counter electromotive voltage detection circuit. In the motor control circuit of a sewing machine that feeds back the difference between the actual speed detected by the back electromotive voltage detection circuit and the set speed set in the rotation speed instruction circuit to the drive circuit and controls the speed, the drive circuit Comprises a drive control circuit and a drive output circuit, and the back electromotive voltage detection circuit comprises a voltage detection circuit and a detection control circuit, and supplies the output from the power supply circuit to the motor via a switching circuit. The voltage detection circuit for detecting a back electromotive voltage of the drive output circuit and the motor generates a control signal for controlling on / off of the switching circuit of the drive output circuit. Between the detection control circuit to the control circuit and the voltage detection circuit variables of the controlled object the detected counter electromotive voltage is capable of signal transmission and those which are electrically insulated.
ここで、上記回転数指示回路は、ミシンの駆動源としてのモータの回転数を指示する機能を有する可変抵抗器、テンキー、切替スイッチ等の入力手段を介して入力する構成とすることができる。そして、前記電源回路は、モータに電力を供給する半波整流回路、全波整流回路または他の回路構成と共に設定することにより交流回路とすることができる。 Here, the rotation speed instruction circuit may be configured to input via an input means such as a variable resistor, a numeric keypad, and a changeover switch having a function of instructing the rotation speed of a motor as a drive source of the sewing machine. And the said power supply circuit can be made into an alternating current circuit by setting with the half wave rectifier circuit which supplies electric power to a motor, a full wave rectifier circuit, or another circuit structure.
また、前記駆動回路は、前記電源回路からの出力をスイッチング回路のオン・オフ制御によって、前記回転数指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御するものであり、交流回路の所定の繰り返し半波のタイミングのみでオン制御した直流とすることができる。半波整流回路、全波整流回路の出力を、所定のタイミングでオン制御する回路とすることができる。 The drive circuit controls the output from the power supply circuit to supply power to the motor in accordance with an instruction from the rotation speed instruction circuit by on / off control of a switching circuit. The direct current can be controlled to be ON only at the timing of a predetermined half-wave of the circuit. The output of the half-wave rectifier circuit or the full-wave rectifier circuit can be a circuit that turns on the output at a predetermined timing.
そして、前記逆起電圧検出回路は、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態にし、モータの端子間電圧によって逆起電圧を検出するものであるが、本発明を実施する場合には、モータの回転を検出する専用のコイルから回転検出することもできる。 The counter electromotive voltage detection circuit detects the counter electromotive voltage based on the voltage between the terminals of the motor by turning off the output from the power supply circuit by the drive circuit. The rotation can also be detected from a dedicated coil for detecting the rotation of the motor.
更に、前記比較回路は、前記回転数指示回路から指示した回転数と、前記逆起電圧検出回路の検出回路から得た回転数とを比較し、例えば、その比較結果が実際の回転数が指示した回転数よりも少ないとき、前記駆動回路に実際の回転数を高めるべくフィードバックするものであり、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。 Further, the comparison circuit compares the number of revolutions instructed from the number of revolutions instruction circuit with the number of revolutions obtained from the detection circuit of the back electromotive voltage detection circuit. For example, the comparison result indicates the actual number of revolutions. When the number of rotations is smaller than that, feedback is provided to the drive circuit to increase the actual number of rotations, and a circuit for analog or digital processing can be obtained.
更にまた、前記駆動回路は、駆動制御回路及び駆動出力回路からなリ、前記駆動出力回路は前記電源回路からの出力をスイッチング回路を介して前記モータに供給する回路であり、前記駆動制御回路は前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する回路である。 Furthermore, the drive circuit is composed of a drive control circuit and a drive output circuit, and the drive output circuit is a circuit that supplies an output from the power supply circuit to the motor via a switching circuit, and the drive control circuit is It is a circuit for generating a control signal for controlling on / off of the switching circuit of the drive output circuit.
そして、前記逆起電圧検出回路は、電圧検出回路及び検出制御回路からなリ、前記電圧検出回路は前記モータの逆起電圧を検出する回路であり、前記検出制御回路は前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の前記モータの速度に比例した変量として用いる回路である。 The back electromotive voltage detection circuit is composed of a voltage detection circuit and a detection control circuit, the voltage detection circuit is a circuit for detecting a back electromotive voltage of the motor, and the detection control circuit is detected by the voltage detection circuit. The counter electromotive voltage is used as a variable proportional to the speed of the motor to be controlled.
加えて、前記信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されるとは、前記駆動回路の電源回路からの出力を前記モータに供給する電力側の回路と、前記駆動回路のオン・オフ制御信号を生成する回路及び逆起電圧検出回路の逆起電圧を検出する回路との間に、電気的導通が形成できないように、電気的不導体からなる絶縁物を介在していることを意味する。 In addition, the signal transmission is possible and electrically insulated means that the circuit on the power side that supplies the output from the power supply circuit of the drive circuit to the motor and the on / off control of the drive circuit This means that an insulator made of an electrically non-conductive material is interposed between the circuit that generates the signal and the circuit that detects the counter electromotive voltage of the counter electromotive voltage detection circuit so that electrical continuity cannot be formed. .
請求項2のミシンのモータ制御回路の前記信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁は、発光素子及び受光素子からなるフォトカプラとして、両者間に絶縁を持たせたものである。
The signal transmission of the motor control circuit of the sewing machine according to
具体的には、前記駆動回路の一部である駆動制御回路で生成されたオン・オフ制御信号は、駆動制御回路の発光素子から、モータの電流を決定するスイッチング回路を駆動する駆動出力回路の受光素子に光結合されている。また、前記モータの逆起電圧は、直接モータに検出回路を接続し、前記検出回路の発光素子と検出制御回路の受光素子とが光結合されている。 Specifically, an on / off control signal generated by a drive control circuit that is a part of the drive circuit is transmitted from a light emitting element of the drive control circuit to a drive output circuit that drives a switching circuit that determines a motor current. It is optically coupled to the light receiving element. The back electromotive force of the motor has a detection circuit directly connected to the motor, and the light emitting element of the detection circuit and the light receiving element of the detection control circuit are optically coupled.
請求項1にかかるミシンのモータ制御回路においては、電源回路からの出力をモータに供給する駆動回路の駆動出力回路と、前記駆動回路のオン・オフ制御信号を生成する駆動制御回路との間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせたものである。また、前記モータの逆起電圧は、前記モータの両端の逆起電圧を検出する電圧検出回路と、前記モータの両端に接続した電圧検出回路から信号を得て検出制御信号とする検出制御回路との間に信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせたものである。 In the motor control circuit of the sewing machine according to claim 1, between the drive output circuit of the drive circuit that supplies the output from the power supply circuit to the motor and the drive control circuit that generates the on / off control signal of the drive circuit. Signal transmission is possible and electrical insulation is provided. Further, the back electromotive voltage of the motor includes a voltage detection circuit for detecting a back electromotive voltage at both ends of the motor, a detection control circuit for obtaining a signal from the voltage detection circuit connected to both ends of the motor and using it as a detection control signal, Signal transmission is possible between the two, and electrical insulation is provided.
したがって、電源回路は通常商用電源から供給される電力をモータに供給しても、駆動回路及び逆起電圧検出回路内の駆動制御回路と駆動出力回路、電圧検出回路と検出制御回路とが互いに絶縁されているので、電力側の回路とマイコン等の制御系回路が接触する可能性がなくなる。また、構成部品が格別増加するものではなく、電子部品の増加のみで対応できるから、廉価に製造できる。 Therefore, the power supply circuit is normally insulated from the drive control circuit and the drive output circuit, and the voltage detection circuit and the detection control circuit in the drive circuit and the back electromotive voltage detection circuit even if the power supplied from the commercial power supply is supplied to the motor. Therefore, there is no possibility that the power circuit and the control system circuit such as a microcomputer come into contact with each other. In addition, the number of components does not increase significantly, and it can be handled only by increasing the number of electronic components.
請求項2にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記電気的絶縁をフォトカプラとすることにより、廉価にしかも確実な絶縁を両者間に持たせることができる。 In the motor control circuit of the sewing machine according to the second aspect, the electrical insulation can be provided with a photocoupler, so that the insulation can be provided between the two at a low cost.
次に、本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路について、図を用いて説明する。 Next, a motor control circuit for a sewing machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図、図2は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。また、図3は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図であり、図4は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の逆起電圧検出回路のモータ回転数とモータ逆起電圧信号との特性図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a sewing machine motor control circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a specific circuit configuration diagram showing the configuration of a sewing machine motor control circuit according to an embodiment of the present invention. 3 is a waveform diagram of each circuit signal of the motor control circuit of the sewing machine according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a motor of the counter electromotive voltage detection circuit of the motor control circuit of the sewing machine according to the embodiment of the present invention. It is a characteristic view of a rotation speed and a motor back electromotive force voltage signal.
図1及び図2において、電源回路1は、直流電動機からなるモータ3に電力を供給する商用電源11及びその整流回路10からなる。この整流回路10としては、全波整流回路、半波整流回路の使用が可能である。本発明を実施する場合には、整流回路の使用に限定されるものではなく、後述する駆動回路4に交流のスイッチング特性を持たせれば、交流回路の使用も可能となる。
1 and 2, the power supply circuit 1 includes a commercial power supply 11 that supplies power to a motor 3 that is a DC motor and a rectifier circuit 10 thereof. As the rectifier circuit 10, a full-wave rectifier circuit or a half-wave rectifier circuit can be used. When the present invention is implemented, the present invention is not limited to the use of a rectifier circuit, and an AC circuit can be used if the
逆起電圧検出回路2は、電源回路1からの出力を駆動回路4によってオフ状態のタイミングでモータ3の逆起電圧を検出する回路であり、具体的には、モータ3の逆起電圧を光として検出する電圧検出回路2Aと、電圧検出回路2Aで検出された逆起電圧を制御対象のモータ3の実回転数N(実際の回転数)に比例する変量(アナログ値)を得る検出制御回路2Bからなる。そして、モータ3は、直流電動機でPWM信号等の制御電流によって回転数制御が可能なものである。
The back electromotive
また、駆動回路4は、電源回路1からの出力をオン・オフ制御によって回転数指示回路6からの指示に従った電力をモータ3に供給するように制御するもので、特定のタイミングでオン・オフ制御することができる。この駆動回路4は、電源回路1からの出力をスイッチング素子MOSを介してモータ3に供給する駆動出力回路4Aと、駆動出力回路4Aのスイッチング素子MOSをオン・オフ制御する光制御信号を生成する駆動制御回路4Bからなっている。
The
なお、ここでスイッチング素子MOSは、本発明のスイッチング回路を構成するもので、他にトランジスタ等の素子、アナログゲート等のゲートとすることもできる。 Here, the switching element MOS constitutes the switching circuit of the present invention, and may be an element such as a transistor or a gate such as an analog gate.
回転数指示回路6は、ミシンの駆動源としてのモータ3の目標回転数を可変抵抗器、テンキー、切替スイッチとして入力する入力手段を含む回路である。また、比較回路5は、回転数指示回路6から指示した目標回転数と、逆起電圧検出回路2から得た実回転数Nとを比較し、その比較結果が実際の目標回転数が指示した回転数よりも低いとき、駆動回路4に実回転数Nを高めるべく制御量をフィードバックし、また、その比較結果が目標回転数よりも実回転数Nが高いとき、駆動回路4に実回転数Nを抑えるべく制御量をフィードバックさせる回路である。
The rotation
更に、前述の電源回路1からの出力をスイッチング素子MOSを介してモータ3に供給する駆動出力回路4Aと、モータ3の逆起電圧を検出する電圧検出回路2Aとは、駆動出力回路4Aのスイッチング素子MOSをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路4B及び電圧検出回路2Aで検出された逆起電圧を制御対象のモータ3の回転速度に比例する変量として得る検出制御回路2Bとの間が、フォトカプラ7,8によって信号伝達が自在となっており、かつ、電気的に絶縁された結合状態となっている。
Further, the
更に、主に、図2の本実施の形態のミシンのモータ制御回路の具体的構成に基づき説明する。 Further, the description will be mainly based on the specific configuration of the motor control circuit of the sewing machine according to the present embodiment shown in FIG.
図2において、電源回路1は、商用電源11及びその全波整流回路12からなり、モータ3の一方の端子にその電力を供給している。また、モータ3の他方の端子は、駆動出力回路4Aのスイッチング素子MOSに接続されており、スイッチング素子MOSがオンのときに、電力が供給されるようになっている。
In FIG. 2, the power supply circuit 1 includes a commercial power supply 11 and its full-wave rectifier circuit 12, and supplies the power to one terminal of the motor 3. The other terminal of the motor 3 is connected to the switching element MOS of the
なお、光結合している受光素子8b、抵抗R1、スイッチング素子MOSは、駆動出力回路4Aを構成し、光結合している受光素子8bの信号で、抵抗R1の端子電圧を変更させ、スイッチング素子MOSがスイッチング動作を行うように構成されている。
The
また、モータ3の逆起電圧は、モータ3の端子間に接続された制限抵抗R2と直列接続された発光素子7aの光量として検出される。なお、これらモータ3の端子間に接続された制限抵抗R2と直列接続された発光素子7aは、モータ3の逆起電圧を発光素子7aの光量として検出する電圧検出回路2Aを構成する。
Further, the back electromotive voltage of the motor 3 is detected as the light amount of the
発光素子7aは、受光素子7bと共にフォトカプラ7を構成し、発光素子7aの発光は、受光素子7bで検出され、受光タイミングに応じた電流がコンデンサC1に充電される。受光タイミングとは、駆動回路4の出力をオフにしたとき、即ち、比較回路5の出力が“H”になったとき、ベース抵抗R7を介してトランジスタTR2をオンとしたタイミングのときのみ、受光素子7b、トランジスタTR2、コンデンサC1と放電抵抗R3との並列回路に電流が流れ、コンデンサC1の充電は受光素子7bの出力に依存する。なお、コンデンサC1の充電は、放電抵抗R3を介して放電される。
The
したがって、受光素子7b、トランジスタTR2、コンデンサC1と放電抵抗R3の並列回路からなる回路は、電圧検出回路2Aで検出された逆起電圧を制御対象のモータ3の実回転数Nに比例する変量とする検出制御回路2Bを構成している。コンデンサC1の電圧は、比較回路5として機能するマイクロプロセッサのアナログ入力に接続されており、そこでAD変換され、ディジタル処理される。
Therefore, the circuit composed of the
そして、駆動出力回路4Aの受光素子8bは、トランジスタTR1と抵抗R4と直列接続された発光素子8aからの光信号を受光するように光結合されている。なお、この発光素子8aと受光素子8bはフォトカプラ8を構成する。トランジスタTR1はプルアップ抵抗R5及びベース抵抗R6に接続されており、比較回路5として機能するマイクロプロセッサの比較出力が"L"になったとき、トランジスタTR1がオンし、発光素子8aを発光させ、また、比較回路5の比較出力が"H"になったとき、トランジスタTRがオフし、発光素子8aが発光を停止する。
The
ここで、トランジスタTR1と抵抗R4と直列接続された発光素子8a、トランジスタTR1のプルアップ抵抗R5及びベース抵抗R6は、駆動制御回路4Bを構成する。
Here, the
因みに、比較回路5の比較出力が"L"になったとき、トランジスタTR1がオンし、発光素子8aが発光し、受光素子8bによって抵抗R1の電圧降下により、スイッチング素子MOSがオンとなる。同時に、比較回路5の比較出力が"L"になったとき、トランジスタTR2はオフし、発光素子7aの発光はコンデンサC1の充電に無関係となる。比較回路5の比較出力が“H”になったとき、トランジスタTR1がオフし、発光素子8aを消灯し、スイッチング素子MOSがオフとなる。同時に、比較回路5の比較出力が“H”になったとき、トランジスタTR2はオンし、発光素子7aの発光はコンデンサC1の充電に寄与される。
Incidentally, when the comparison output of the comparison circuit 5 becomes "L", the transistor TR1 is turned on, the
回転数指示回路6は、ミシンの駆動源としてのモータ3の目標回転数を指示する機能を有するテンキーを入力手段として含む回路である。比較回路5は、アナログ入力端子を具備するマイコンからなり、コンデンサC1の電圧のディジタル値と回転数指示回路6から入力した目標回転数のディジタル値とをディジタル比較し、その比較結果が回転数指示回路6から入力した目標回転数よりも実回転数Nが低いとき、駆動回路4に実回転数Nを高めるべく比較回路5の比較出力の"H"、“L”の制御量をフィードバックし、また、その比較結果が回転数指示回路6から入力した目標回転数よりも実回転数Nが高いとき、駆動回路4に実回転数Nを抑えるべく比較回路5の比較出力の"H"、“L”の制御量をフィードバックする。
The rotation
比較回路5の入力となっている抵抗R0、コンデンサC0は、電源回路1の波形と駆動回路4の出力のタイミングを一致させるためのタイミング回路である。
The resistor R0 and the capacitor C0 which are inputs to the comparison circuit 5 are timing circuits for matching the timing of the waveform of the power supply circuit 1 and the output of the
このタイミング回路は、比較回路5をマイコン等で構成する場合には、自己の電源電圧から検出することもできる。また、電源回路1の整流回路のリップル率を少なくすることにより、省略することもできる。 This timing circuit can also be detected from its own power supply voltage when the comparison circuit 5 is constituted by a microcomputer or the like. Further, it can be omitted by reducing the ripple rate of the rectifier circuit of the power supply circuit 1.
次に、本実施の形態のミシンのモータ制御回路動作について、波形を用いて説明する。 Next, the motor control circuit operation of the sewing machine according to the present embodiment will be described using waveforms.
電源回路1からは、全波整流によって図3(a)に示す出力波形が得られる。回転数指示回路6により目標回転数を入力する。回転数指示回路6で入力された目標回転数は、比較回路5に入力される。また、モータ3には、図3(b)に示すモータ3の端子電圧が発生する。このモータ3の端子電圧は、制限抵抗R2を介してフォトカプラ7の発光素子7a側へ供給され、かつ、モータ3に電力が加えられていないときを選択することにより、モータ3の実回転数Nに応じた逆起電圧をフォトカプラ7の受光素子7b側に与えることができる。
The output waveform shown in FIG. 3A is obtained from the power supply circuit 1 by full-wave rectification. The target rotational speed is input by the rotational
したがって、逆起電圧検出回路2により、モータ3の実回転数Nに応じたコンデンサC1のモータ逆起電圧信号eが比較回路5に入力される。このコンデンサC1のモータ逆起電圧信号eは、図4に示すように、ミシンのモータ3の実回転数Nに応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。このモータ逆起電圧信号eはモータ3の実回転数Nとして与えられる。
Accordingly, the counter electromotive voltage signal e of the capacitor C 1 corresponding to the actual rotational speed N of the motor 3 is input to the comparison circuit 5 by the counter electromotive
ここで、回転数指示信号として与えられる目標回転数と、モータ逆電圧起信号から求めた実回転数Nとの比較を比較回路5で行うことにより、ミシンのモータ3を目標回転数に引き込むために、比較回路5でその出力が決定され、駆動回路4から図3(c)に示すモータ駆動信号が出力される。このモータ駆動信号により、モータ3の回転数を制御して、一定の回転数(目標回転数)とすることができる。なお、図3(c)に示すモータ駆動信号は、タイミングT1が“H”でオフ出力、タイミングT2が“L”でオン出力となる。 Here, the comparison circuit 5 compares the target rotational speed given as the rotational speed instruction signal with the actual rotational speed N obtained from the motor reverse voltage signal so that the sewing machine motor 3 is pulled to the target rotational speed. Further, the output is determined by the comparison circuit 5, and the motor drive signal shown in FIG. With this motor drive signal, the rotational speed of the motor 3 can be controlled to a constant rotational speed (target rotational speed). The motor driving signal shown in FIG. 3C is turned off when the timing T1 is “H” and turned on when the timing T2 is “L”.
モータ逆起電圧信号eは、モータ3の端子間に発生する電圧を、フォトカプラ7の発光素子7aと受光素子7bを介して、トランジスタTR2がオンのタイミングのみ充電された並列接続されたコンデンサC1と放電抵抗R3のアナログ電圧として現れ、比較回路5のアナログ端子に入力されている。この並列接続されたコンデンサC1と放電抵抗R3のモータ逆起電圧信号eは、図4に示すように、モータ3の回転数に応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。
The motor back electromotive voltage signal e is a voltage generated between the terminals of the motor 3 and is connected in parallel through the
ここで、高速回転時は、逆起電圧は大きくなり、フォトカプラ7の発光素子7a側の電流は多くなり、フォトカプラ7の受光素子7b側の電流も大きくなり、並列接続されたコンデンサC1と放電抵抗R3の並列接続された電圧は高くなる。逆に、低速回転時は、逆起電圧は小さくなり、フォトカプラ7の発光素子7a側の電流は少なくなり、フォトカプラ7の受光素子7b側の電流も少なくなり、並列接続されたコンデンサC1と放電抵抗R3の電圧は低くなる。即ち、図3(d)に示すタイミングtの繰り返しの積分値によって、モータ3の実回転数Nが出力される。
Here, during high-speed rotation, the back electromotive force increases, the current on the
コンデンサC1のモータ逆起電圧信号eは、比較回路5に入力され、そこで回転数指示回路6で入力された目標回転数と比較され、比較回路5から駆動回路4を介して図3(c)に示すモータ3の実回転数Nを所望の目標回転数にすべくモータ駆動信号が出力される。即ち、モータ駆動信号は、駆動制御回路4BのトランジスタTR1、フォトカプラ8、スイッチング素子MOSと伝達され、スイッチング素子MOSを図3(c)に示すモータ駆動信号でオン・オフ制御し、モータ3への電力の供給を制御し、結果、モータ3の回転数を制御する。ここで、図3の(c)のT1期間中はスイッチング素子FETがオフであり、T2期間中はスイッチング素子MOSがオンとなる。したがって、モータ3の端子間の電圧は、図3(b)のようになる。
The motor back electromotive voltage signal e of the capacitor C1 is input to the comparison circuit 5, where it is compared with the target rotation speed input by the rotation
前述の逆起電圧検出回路2は、スイッチング素子MOSがオフしている図3(c)のT1期間は、モータ3の回転維持状態によってモータ逆起電圧が発生し、図3(d)のt期間の積分値だけ、この電圧を読み取り、ミシンのモータ3の実回転数として回転速度が読み取られる。
The counter electromotive
ここでフォトカプラ7,8は、電圧検出回路2A及び駆動出力回路4Aと検出制御回路2B及び駆動制御回路4Bとを絶縁する構造とすることにより、欧州のクラスIIの絶縁構
造への対応、検出制御回路2B及び駆動制御回路4Bの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。特に、フォトカプラ7,8を使用することによって、比較的低い電圧を使用する検出制御回路2B及び駆動制御回路4Bを絶縁しながら信号のみ伝達することが可能となる。
Here, the
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータ3の回転数を指示する回転数指示回路6と、モータ3に電力を供給する電源回路1と、電源回路1からの出力をオン・オフ制御によって回転数指示回路6からの指示に従った電力をモータ3に供給するように制御する駆動制御回路4B及び駆動出力回路4Aからなる駆動回路4と、電源回路1からの出力を駆動回路4によってオフ状態のときにモータの逆起電圧を検出する電圧検出回路2A及び検出制御回路2Bからなる逆起電圧検出回路2と、回転数指示回路6で指示した目標回転数と逆起電圧検出回路2から得た実回転数Nとを比較し、その比較結果を駆動回路4にフィードバックする比較回路5とを具備し、電源回路1からの出力をスイッチング素子MOSを介してモータ3に供給する駆動出力回路4Aとモータ3の逆起電圧を検出する電圧検出回路2Aは、駆動出力回路4Aのスイッチング素子MOSをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路4B及び電圧検出回路2Aで検出された逆起電圧を制御対象のモータ3の実回転数Nに比例する変量として用いる検出制御回路2Bとの間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているものである。
The motor control circuit of the sewing machine of the above embodiment includes a rotation
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、電源回路1からの出力をスイッチング素子MOSを介してモータ3に供給する駆動出力回路4Aとモータ3の逆起電圧を検出する電圧検出回路2Aと、駆動出力回路4Aのスイッチング素子MOSをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路4B及び電圧検出回路2Aで検出された逆起電圧を制御対象のモータ3の実回転数Nに比例する変量として用いる検出制御回路2Bとの間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているフォトカプラ7,8を接続したものである。したがって、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているフォトカプラ7,8によって、検出制御回路2B及び駆動制御回路4B、比較回路5等のマイコン等を絶縁する構造が維持でき、欧州のクラスIIの絶縁構造への対応、検出制御回路2B及び駆動制御
回路4Bの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。
The motor control circuit of the sewing machine of the above embodiment includes a
上記実施の形態においては、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されている機能を、フォトカプラ7,8でなしているが、本発明を実施する場合には、電磁石とホール素子等の磁気センサの対とすることができる。勿論、分離した発光素子と受光素子として構成することもできる。
In the above-described embodiment, the functions of signal transmission and electrical insulation are performed by the
上記実施の形態においては、スイッチング回路としてスイッチング素子MOSを使用しているが、本発明を実施する場合には、アナログゲート等のゲート回路及びトランジスタ等の半導体素子の使用が可能である。 In the above embodiment, the switching element MOS is used as the switching circuit. However, when the present invention is implemented, a gate circuit such as an analog gate and a semiconductor element such as a transistor can be used.
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、比較回路5としてマイコン(マイクロプロセッサ)を使用しているが、積極的にAD変換回路、比較回路5、回転数指示回路6は、マイコン内の処理とすることができる。また、マイコン内処理とした場合には、自己でタイミングを得ている信号は外部から入力する必要がなくなる。
The motor control circuit of the sewing machine of the above embodiment uses a microcomputer (microprocessor) as the comparison circuit 5. However, the AD conversion circuit, the comparison circuit 5, and the rotation
本発明は、ミシン用のモータの回転数制御を行うミシンの制御回路として説明したが、本発明はミシン用に限定されるものでなく、一般のモータについても使用することができる。 Although the present invention has been described as a sewing machine control circuit for controlling the rotational speed of a sewing machine motor, the present invention is not limited to a sewing machine and can be used for a general motor.
1 電源回路
2 逆起電圧検出回路
2A 電圧検出回路
2B 検出制御回路
3 モータ
4 駆動回路
4A 駆動出力回路
4B 駆動制御回路
5 比較回路
6 回転数指示回路
7,8 フォトカプラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記モータに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記回転数指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、
前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときに前記モータの逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、
前記回転数指示回路で指示した目標回転数と前記逆起電圧検出回路から得た実回転数とを比較し、その比較結果を前記駆動回路にフィードバックする比較回路とを具備するミシンのモータ制御回路において、
前記駆動回路は駆動制御回路及び駆動出力回路からなり、また、前記逆起電圧検出回路は電圧検出回路及び検出制御回路からなると共に、前記電源回路からの出力をスイッチング素子を介して前記モータに供給する前記駆動出力回路と前記モータの逆起電圧を検出する前記電圧検出回路は、前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路及び前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の前記モータの実回転数に比例する変量として制御量を処理する検出制御回路との間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されていることを特徴とするミシンのモータ制御回路。 A rotation speed instruction circuit for instructing a target rotation speed of a motor serving as a drive source of the sewing machine;
A power supply circuit for supplying power to the motor;
A drive circuit for controlling the output from the power supply circuit to supply power to the motor in accordance with an instruction from the rotation speed instruction circuit by on / off control;
A counter electromotive voltage detection circuit that detects a counter electromotive voltage of the motor when an output from the power supply circuit is in an off state by the drive circuit;
A motor control circuit for a sewing machine comprising a comparison circuit that compares the target rotation speed indicated by the rotation speed instruction circuit with the actual rotation speed obtained from the counter electromotive voltage detection circuit and feeds back the comparison result to the drive circuit. In
The drive circuit includes a drive control circuit and a drive output circuit, and the counter electromotive voltage detection circuit includes a voltage detection circuit and a detection control circuit, and supplies an output from the power supply circuit to the motor via a switching element. The drive output circuit and the voltage detection circuit for detecting a back electromotive voltage of the motor are detected by a drive control circuit for generating a control signal for controlling on / off of a switching circuit of the drive output circuit and the voltage detection circuit. A signal can be transmitted and electrically insulated from a detection control circuit that processes the control amount as a variable proportional to the actual rotational speed of the motor to be controlled. Sewing machine motor control circuit.
2. The sewing machine motor control circuit according to claim 1, wherein the electrical insulation capable of signal transmission is a photocoupler.
Priority Applications (1)
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JP2005059877A JP2006239186A (en) | 2005-03-04 | 2005-03-04 | Motor control circuit for sewing machine |
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