JP2007121216A - 回転状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波ノイズの影響を抑制し、正確に直流モータの回転状態、特に回転数を検出する回転状態検出装置を提供する。
【解決手段】直流モータの回転に応じて出力される検出パルスＰの内、直流モータの回転数を示す回転パルスを用いて直流モータの回転状態を検出する回転状態検出装置であって、検出パルスＰの周期を計測する周期計測手段１と、検出パルスＰが、回転パルスであるか、回転パルスが分割された分割パルスであるかを、直近の回転パルスの周期と検出パルスＰの周期との周期差に基づいて判定する周期判定手段２と、検出パルスＰが分割パルスである場合には、連続する複数の分割パルスの周期が合算された合算周期を検出パルスＰの周期とし、これら分割パルスを一つの回転パルスに統合する補正手段３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流モータの回転状態、特に回転数を検出する回転状態検出装置に関する。

直流モータは、フレミングの左手の法則で駆動される基本的なモータであり、電流に比例したトルクを発生する使い易いモータである。自動車においても、スタータモータ、ミラー駆動、ワイパー駆動、パワーウィンドゥ駆動、シート駆動などの幅広い用途に使用されている。これら各装置の位置や速度を適切に制御するためには、モータの回転状態を正確に検出する必要がある。直流モータは、ステッピングモータのように回転数に応じた駆動パルスによって駆動されるものではない。従って、回転数を知るためには、何らかの方法によって、回転状態を検出する必要がある。

回転状態の検出には、種々の方法がある。モータの回転軸にスリット板を設け、このスリット板をフォトインタラプタの間で回転させることによるエンコーダはその一つである。また、磁極を持った回転板を設け、磁気センサを用いて磁極の回転を検出する方法もある。また、ブラシと電機子とを有する直流モータの特徴に着目し、前述のような他のセンサを用いずに、モータに流れる電流のリップルから、回転数を検出する方法もある。

図８は、直流モータに流れる電流のリップルから回転数を検出する従来の装置を模式的に示すブロック図である。電源電圧Ｂとグラウンドの間に、直流モータＭと抵抗器Ｒとが直列に接続されている。直流モータＭに流れる電流の脈動（リップル電流）は、グラウンドと抵抗器Ｒとの間のリップル電圧として検出される。このリップル電圧は、ブラシと電機子との接触による高周波成分（多くの場合、リップル周波数の高調波である。）を含む。これはノイズとして作用するため、フィルタ５ａを介してノイズ成分となる高周波成分を除去した後、整形部５ｂにおいてリップルパルスＲＰにパルス化される。このリップルパルスＲＰは、マイクロコンピュータや論理回路などにより構成される制御装置へ入力される。制御装置は、リップルパルスＲＰのパルス数をカウントすることにより、容易に回転数を検出することができる。

下記に出典を示す特許文献１には、図８に示したような直流モータに流れるリップル電流を利用して直流モータの回転数を検出する回転状態検出装置が記載されている。従来、直流モータの高回転時の追従性を良くするためにフィルタの遮断周波数を高くすると、低回転時の安定性が悪くなった。一方、低回転時の安定性を重視して遮断周波数を低くすると高回転時の追従性が悪くなった。特許文献１の回転状態検出装置は、直流モータの回転数、つまりリップル電流の周波数に応じてフィルタの遮断周波数を調整可能に構成し、上記トレードオフを解消している。

特開２００３−９５８５号公報（第４〜１３段落、第１図）

直流モータのリップル電流を利用して回転数を検出する方法は簡単で有効なものである。また、特許文献１のようにフィルタの遮断周波数を可変とすることで、より正確な検出が可能となる。しかし、電機子と接触するブラシが磨耗すると、リップル電流の高周波ノイズ成分も大きくなる傾向がある。そして、フィルタによる高周波ノイズの減衰力が不足し、高周波ノイズがフィルタを通過してパルス化されてしまう（図９参照）。その結果、リップルパルスのパルス数が増大し、回転数が本来より多いもの（高速回転）と検出されてしまう。
そして、このようなノイズは、信号自身や信号を発生する機器自身が発生原因であるから、ノイズを減衰させると元の信号が減衰するなどの課題があり、対策が容易ではない。

本願発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、高周波ノイズの影響を抑制し、正確に直流モータの回転状態、特に回転数を検出する回転状態検出装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するための、本発明に係る直流モータの回転に応じて出力される検出パルスの内、前記直流モータの回転数を示す回転パルスを用いて前記直流モータの回転状態を検出する回転状態検出装置は下記特徴構成を備える。
即ち、前記検出パルスの周期を計測する周期計測手段と、前記検出パルスが、前記回転パルスであるか、前記回転パルスが分割された分割パルスであるかを、直近の前記回転パルスの周期と前記検出パルスの周期との周期差に基づいて判定する周期判定手段と、前記検出パルスが前記分割パルスである場合には、連続する複数の前記分割パルスの周期が合算された合算周期を前記検出パルスの周期とし、これら前記分割パルスを一つの回転パルスに統合する補正手段と、を備えることを特徴とする。

直流モータの回転に応じて出力される検出パルスが高周波ノイズを受けた場合、又は、高周波ノイズの影響を受けてパルス化された検出パルスが出力された場合、直流モータの回転を示す回転パルスが分割される。即ち、本来の周期よりも短い周期を有する複数の分割パルスに分割される。連続する回転パルスの周期は、正確な回転を示す場合、大きな差異を有さない。従って、上記構成のように、直近の回転パルスの周期と、検出パルスの周期との周期差から、検出パルスが回転パルスであるか、分割パルスであるかを判定することができる。
分割パルスは、回転パルスが複数に分割されたものであるから、判定された分割パルスを統合すれば、元の回転パルスを復元することができる。
この特徴構成によれば、強力なノイズフィルタを使用する必要もなく、また、ノイズフィルタによる信号の減衰を招くこともなく、正確に直流モータの回転を示す検出パルスを得ることができる。従って、高周波ノイズの影響を抑制し、正確に直流モータの回転状態、特に回転数を検出する回転状態検出装置を提供することができる。

ここで、さらに、前記検出パルスが、前記直流モータの回転に応じて出力されるリップル電流より得られたリップルパルスであることを特徴とすることができる。

直流モータに流れるリップル電流を利用して回転数を検出する方法は簡単で有効なものである。一方、電機子と接触するブラシが磨耗すると、リップル電流の高周波ノイズも大きくなる傾向がある。この高周波ノイズは、リップル周波数の高調波（harmonics）成分である場合が多い。従って、回転パルスのほぼ一定の位置（周期中の位置）において、回転パルスは分割される。換言すれば、回転パルスの周期には影響を与えず、回転パルスを複数のパルスに分割する。
従って、分割された分割パルスを統合することによって正確に元の回転パルスを復元することができる。また、リップルパルスのノイズは、直流モータの経年変化（ブラシなど接触部位の劣化）に応じて増大するが、分割パルスを統合する方法であれば、経年変化に影響されず、補正効果を持続することができる。
このように本特徴構成によれば、簡単な方法で検出パルスを得ることができると共に、高周波ノイズの影響を抑制し、正確に直流モータの回転数を検出可能な回転状態検出装置を提供することができる。

また、前記周期判定手段が、前記周期差が基準周期差よりも大きい場合に、前記検出パルスが前記分割パルスであると判定するものであり、前記基準周期差が、前記直流モータの回転数に応じて設定されることを特徴とすることができる。

検出パルスが分割パルスであるか否かの判定は、直近の回転パルスの周期との周期差に基づいて行われる。従って、判定基準である基準周期差が固定値であると、回転速度によって異なる回転パルスの周期と、基準周期差との関係が大きく変動し、判定結果の安定性に欠く場合がある。そこで、本特徴構成では、基準周期差が直流モータの回転数（回転速度）に応じて設定されるようにしている。このようにすると、回転パルスの周期と、基準周期差との関係に変動が少なくなり、判定結果の安定性が向上する。そして、基準周期差は、順次、更新されていくため、直流モータの回転数が変化しても良好に追従する。

一例として、基準周期差を直近の回転パルスの周期に基づいて定めるようにすることができる。直流モータの回転は定常運転時には、急激に変化しない。従って、直近の回転パルスの周期と、回転パルスとしての検出パルスの周期との間には極めて大きな差異はない。また、回転パルスの周期は直流モータの回転速度を示すものであるから、良好に基準周期差を定めることができる。
また、さらに一例として基準周期差を直近の回転パルスの周期の１／２とすることができる。検出パルスが分割されるのは、多くの場合、パルスの立上がりや立下り部分の過渡応答時に発生する高周波ノイズ（リンギングノイズや、高調波ノイズなど）が原因である。過渡応答による振動は、対数関数的に収束するので、周期の半分程度で、その規模（この場合は振幅）はパルス化に影響を与えない程度に小さくなる。従って、回転パルスが分割パルスに分割される現象も周期の半分程度の範囲に発生する。このため、分割パルスの周期は、ほぼ周期の半分を超すことはないと考えてよい。基準周期差を直近の回転パルスの周期の１／２とすると、演算負荷も軽く、判定結果の安定性もよく、直流モータの回転数が変化しても良好に追従するものとなる。

また、前記周期判定手段が、前記周期差が基準周期差よりも大きい場合に、前記検出パルスが前記分割パルスであると判定するものであり、前記基準周期差が、前記直流モータの最大加減速時に生じる前記回転パルスの周期差よりも大きい値に設定されることを特徴とすることができる。

直流モータが、加速や減速する際には、連続する回転パルスの周期にある程度の差が生じる。基準周期差が小さい値に設定される場合には、加速や減速に伴う周期差が、基準周期差を上回る可能性もある。この場合、分割パルスの発生がないにも拘わらず、誤って分割パルスを検出してしまうことになる。本特徴構成のように、基準周期差が、直流モータの最大加減速時に生じる回転パルスの周期差よりも大きい値に設定されるとこのような問題は発生せず、安定した判定結果が得られる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る回転状態検出装置の構成を模式的に示すブロック図である。回転検出手段５は、直流モータの回転に応じて検出パルスＰを出力する。回転検出手段５の具体例としては、種々のものがある。例えば、上述したような、スリット板とフォトインタラプタとを用いたエンコーダや、磁気センサを用いた回転センサなどである。図８に構成例を示したように、直流モータに流れる電流のリップルを整形して検出パルスＰとしてのリップルパルスＲＰを得るようにしてもよい。つまり、パルス状の信号を得ることができれば、回転検出手段５として、種々の形態を採ることが可能である。

上述したように、検出パルスＰが高周波（high frequency）ノイズの影響を受けて図９のように分割される場合がある。つまり、検出パルスＰは、直流モータの回転数を示す回転パルスと、回転パルスが分割された分割パルスとを含む場合がある。特に、直流モータのリップル電流からリップルパルスＲＰを得る場合には、リップル周波数の高調波（harmonics）成分による高周波ノイズによって、回転パルスが分割される場合がある。
そこで、本発明に係る回転状態検出装置は、周期計測手段１と、周期判定手段２と、補正手段３と、基準周期差設定手段４とを有して、分割されたパルスを復元するように構成される。以下、適宜、復元前の検出パルスＰを入力パルスＰＩ、復元後の検出パルスＰを出力パルスＰＯと称して説明する。

周期計測手段１は、入力パルス（検出パルス）ＰＩのパルス周期を計測する。周期判定手段２は、入力パルスＰＩが、回転パルスであるか、回転パルスが分割された分割パルスであるかを判定する。具体的には、直近の回転パルスの周期と計測された入力パルス（検出パルス）ＰＩの周期との周期差が基準周期差ΔＴよりも大きい場合に、入力パルス（検出パルス）ＰＩが分割パルスであると判定する。
補正手段３は、入力パルス（検出パルス）ＰＩが分割パルスである場合には、連続する複数の分割パルスの周期が合算された合算周期を検出パルスＰの周期とし、これら分割パルスを一つの回転パルスに統合し、出力パルスＰＯとして出力する。

図２の波形図に示すように、周期計測手段１は、入力パルスＰＩのパルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５・・・を順次計測する。周期判定手段２は、例えば、直近の回転パルス（出力パルスＰＯ）の周期Ｔ１と、計測された入力パルスＰＩの周期Ｔ２との周期差が基準周期差ΔＴよりも大きいか否かを判定する。Ｔ１≒Ｔ２であるので、後述するように、ΔＴを回転パルスの周期の１／２程度とすれば、周期差は基準周期差ΔＴよりも充分小さい。従って、周期Ｔ２を有する入力パルスＰＩは、分割パルスと判定されない。
直近の回転パルス（出力パルスＰＯ）の周期Ｔ２と、計測された入力パルスＰＩの周期Ｔ３とは、図から明らかなように、Ｔ２＞Ｔ３である。Ｔ２とＴ３との差は基準周期差ΔＴよりも大きいため、周期Ｔ３の入力パルスＰＩは分割パルスと判定される。

補正手段３は、分割パルス（周期Ｔ３及びＴ４）を統合して、入力パルスＰＩを回転パルスとして復元する。具体的には、周期判定手段２と協業し、以下のように復元する。周期判定手段２は、分割パルス（周期Ｔ３）と、それ以降の入力パルスＰＩとを統合した場合の合算周期を求める（合算は補正手段３が行ってもよい。）。図２に示す例の場合は、周期Ｔ４と合算する。そして、直近の回転パルスの周期と合算周期との周期差を判定する。図２の例の場合、合算周期（Ｔ３＋Ｔ４）は、直近の回転パルス（出力パルスＰＯ）の周期Ｔ２とほぼ同じとなる。従って、周期差は基準周期差ΔＴよりも充分小さくなり、合算周期は回転パルスの周期と判定される。補正手段３は、合算周期を有する統合されたパルスを生成する。生成されたパルスは、回転パルスとして復元された出力パルスＰＯとなる。

尚、基準周期差ΔＴは、直流モータの回転数に応じて設定される。つまり、回転パルスの周期に応じて設定される。回転パルスの周期が短い場合には、基準周期差ΔＴは小さくなり、回転パルスの周期が長い場合には、基準周期差ΔＴは大きくなる。一つの実施形態として、基準周期差ΔＴは、回転パルスの周期の１／２程度以下に設定されるとよい。

入力パルスＰＩが分割されるのは、多くの場合、パルスの立上がりや立下り部分の過渡応答時に発生する高周波ノイズ（リンギングノイズや、高調波ノイズなど）を原因とする（図３参照。）。過渡応答による振動は、対数関数的に収束するので、周期の後半側へ行くほどその規模（この場合は振幅）も小さくなる。従って、回転パルスが分割パルスに分割される現象も周期の後半には収束する。このため、分割パルスは、ほぼ周期の前半に現れるものと考えてよい（図３参照。）。

図３に示したリップル電圧をパルス化する例によれば、周期Ｔａとほぼ同じ周期Ｔｂを有する回転パルスが周期Ｔｂ１とＴｂ２とからなる２つの分割パルスに分割されている。１つめの分割パルスの周期Ｔｂ１は、回転パルスとしての周期Ｔｂの１／２よりも小さい。従って、直近の回転パルスの周期Ｔａと、分割パルスの周期Ｔｂ１との周期差（Ｔａ−Ｔｂ１）は、Ｔｂ／２よりも大きくなる。直流モータの回転は定常運転時には急激に変化しないから、直近の回転パルスの周期Ｔａと、回転パルスとしての周期Ｔｂとの間には大きな差異はない。従って、基準周期差ΔＴは、直近の回転パルスの周期に応じて定められる。基準周期差ΔＴは、順次、更新されていくため、直流モータの回転数が変化しても追従する。

尚、一実施形態として、基準周期差ΔＴを直近の回転パルスの周期の１／２にしたが、この割合は、使用される直流モータに応じて適宜設定される。当然、直流モータの仕様や経年変化に合わせて変更するようにしてもよい。また、周期に対する割合で定める必要はなく、周期から一定値を差し引くなど、他の方法で設定してもよい。

上述したように基準周期差ΔＴの値は、適宜定められるが、直流モータの最大加減速時に生じる回転パルスの周期差よりも大きい値に設定される。直流モータが、加速や減速する際には、連続する回転パルスの周期にある程度の差が生じる。基準周期差ΔＴが小さい値に設定される場合には、加速や減速に伴う周期差が、基準周期差Δを上回る可能性もある。この場合、分割パルスの発生がないにも拘わらず、誤って分割パルスを検出してしまうことになる。従って、基準周期差ΔＴは、直流モータの最大加減速時に生じる回転パルスの周期差よりも大きい値に設定される。

例えば、図４に示す加減速時において、周期差（Ｔｕ−Ｔｖ）が最大加速時の周期差、周期差（Ｔｚ−Ｔｙ）が最大減速時の周期差である場合、これら何れの周期差よりも大きい値に基準周期差ΔＴが定められる。

以下、図５〜７を利用して、本発明の好適な実施例について説明する。
図５は、本発明に係る回転状態検出装置の周期計測手段１、周期判定手段２、補正手段３、基準周期差設定手段４をハードウェアにて実現する場合の構成例を模式的に示すブロック図である。図５に示すブロック全体をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）を用いて構成してもよいし、マイクロコンピュータやＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサと組み合わせて構成してもよい。

図５に示すように、回転状態検出装置は、エッジ検出部１１、周期カウンタ１２、加算部１３、パルス生成部１４、制御部１５を有して構成される。
エッジ検出部１１及び周期カウンタ１２は主として周期計測手段１に相当する。加算部１３は、周期判定手段２、補正手段３に相当する。パルス生成部１４は、補正手段４に相当する。制御部１５は、本発明の周期判定手段２、補正手段３、補正手段４に相当する。上記各手段は、機能としての分担を示すものであり、必ずしも物理的に独立したものを示すものではない。下記に詳述する実施形態は、本発明を実施する一つの形態を例示したものである。従って、他のハードウェア構成や、ハードウェア上で実行されるソフトウェアとの協業などであっても、各機能を分担するものであれば充分である。

エッジ検出部１１は、図６に示すように入力パルスＰＩ（検出パルスＰ、リップルパルスＲＰ）のエッジを検出する。本実施形態では、入力パルスＰＩの立ち上がりエッジを微分して、エッジ検出信号ｅｄｇｅを出力する。
エッジ検出信号ｅｄｇｅは、種々のブロックへ入力され、制御の基準となる。図５においては、図示簡略化のため、制御部１５及び周期カウンタ１２への入力のみを示している。

周期カウンタ１２は、エッジ検出信号ｅｄｇｅに基づいてカウント値Ｔｃｕｒをリセットし、以後、次のエッジ検出信号ｅｄｇｅの入力までカウント値Ｔｃｕｒをインクリメントする。図６に示すように、それぞれ入力パルスＰＩの周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・に合わせて、カウント値ＴｃｕｒがＴ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・となり、入力パルスＰＩの周期がカウントされる。

加算部１３は、加算器３１によってカウント値Ｔｃｕｒと、オフセット値Ｔｏｆｓｔとを加算する。オフセット値Ｔｏｆｓｔは、初期値ゼロである。制御部１５からの制御信号ｓｆｒｇとマルチプレクサ３３とによって、レジスタ３２に格納されたＴａｄｄと、ゼロとが選択される（図５参照。）。
加算器３１は、オフセット値Ｔｏｆｓｔがゼロの場合には、カウント値Ｔｃｕｒを加算結果として出力する。レジスタ３２には、エッジ検出信号ｅｄｇｅのタイミングに基づいてこの加算結果がＴａｄｄとして格納される。つまり、レジスタ３２の値は、エッジが検出されるごとに更新される（図６参照。）。レジスタ３２の値Ｔａｄｄは、制御部１５及びパルス生成部１４に出力される。

制御部１５では、エッジ検出部１１からのエッジ検出信号ｅｄｇｅ、及び加算部１３からのレジスタ値Ｔａｄｄを入力されると、図７に示すフローチャートに示す制御を行う。この制御に際しては、制御部１５のレジスタ５３、５２に格納されているΔＴ（基準周期差）及びＴｒｅｆ（直近の回転パルスの周期）が共に使用される。

制御部１５は、エッジ検出信号ｅｄｇｅがアクティブであること（＝Ｈｉｇｈ）を確認すると（＃１）、ＴｒｅｆとＴａｄｄとの差が、基準周期差ΔＴよりも小さいか否かを判定する（＃２）。Ｔａｄｄは、入力パルスＰＩのパルス周期であるから、ＴｒｅｆとＴａｄｄとの差は、「直近の回転パルスの周期」と「計測された入力パルスＰＩ（検出パルス）の周期」との周期差である。この周期差が、基準周期差ΔＴよりも小さい場合には、計測された入力パルスＰＩは、回転パルスであると判定される。尚、図６に示すタイミングチャートにおいては、「ｊｕｄｇｅ」が「ｔｒｕｅ」となることで表現されている。

入力パルスＰＩが、分割パルスではなく回転パルスであることが判定されると、レジスタ５１、５２、５４の値が以下のように設定される（＃３）。
レジスタ５１には、制御信号ｓｆｒｇがＬｏｗに設定される。次回の入力パルスＰＩの評価の際には、加算部１３においてＴｏｆｓｔの値としてゼロが選択される。
レジスタ５２には、回転パルスと判定された入力パルスＰＩの周期Ｔａｄｄが、直近の回転パルスの周期Ｔｒｅｆとして格納される。つまり、次回の判定のために、Ｔｒｅｆの値が更新される。
レジスタ５４には、制御信号ｒｆｒｇが、Ｌｏｗに設定される。制御信号ｒｆｒｇは、パルス生成部１４で使用される。

尚、図７には不図示であるが、基準周期差ΔＴも、Ｔａｄｄの値に基づいて再計算され、再計算された結果が、レジスタ５３に格納される。次回の入力パルスＰＩの周期の評価には、更新後の基準周期差ΔＴが使用される。このように、制御部１５は、図１に示す基準周期差設定手段４としても機能する。

パルス生成部１４は、回転パルスの周期（Ｔｐｕｌｓ）に基づいて、出力パルスＰＯ（検出パルス）を生成し、出力する。Ｔｐｕｌｓが格納されるレジスタ４２は、入力パルスＰＩのエッジが検出されるごとに更新される。制御信号ｒｆｒｇがＬｏｗの場合、レジスタ４２には、ＴｐｕｌｓとしてＴａｄｄが格納される。Ｔｐｕｌｓは、出力パルスＰＯの周期を規定する値である。パルス生成器４３は、レジスタ４２からＴｐｕｌｓの値を読み出し、必要に応じてＴｐｕｌｓの値を記憶する。そして、Ｈｉｇｈ期間が固定値Ｔｈｉｇｈで、周期がＴｐｕｌｓの出力パルスＰＯを生成し、出力する（図６参照。）。検出パルスＰ（リップルパルスＲＰ）として回転検出部５に出力される出力パルスＰＯは、パルス数が重要であり、デューティー比は重要ではない。従って、本実施形態では、出力パルスＰＯのＨｉｇｈ期間を固定値Ｔｈｉｇｈとし、パルス生成器４３の構成を簡素化している。デューティー比を一定にする場合には、ＴｈｉｇｈをＴｐｕｌｓの関数とすればよい。例えば、Ｔｈｉｇｈ＝Ｔｐｕｌｓ／２とすれば、デューティー比１：１となる。

次に、入力パルスＰＩが分割パルスである場合について説明する。図６に示すタイミングチャートにおいて、入力パルスＰＩの周期がＴ３、Ｔ４である場合について説明する。
エッジ検出部１１、周期カウンタ１２の動作は、上述したとおりである。周期Ｔ２は、回転パルスとしての周期であったので、Ｔｏｆｓｔはゼロである。従って、加算部１３は、Ｔａｄｄ＝Ｔ３として、加算結果を制御部１５及びパルス生成部１４に出力する。制御部１５は、以下の計算を行い、入力パルスＰＩの周期を判定する。

Ｔｒｅｆ−Ｔａｄｄ ＝ Ｔ２−Ｔ３ ＞ ΔＴ（≒Ｔ２／２）

上記、計算結果より入力パルスＰＩは、分割パルスと判定される。図６に示すタイミングチャートに示すように、「ｊｕｄｇｅ」は「ｆａｕｌｔ」となる。そして、図７に示すフローチャートに示すように、レジスタ５１、５２、５４の値が以下のように設定される（＃４）。

レジスタ５１には、制御信号ｓｆｒｇがＨｉｇｈに設定される。これにより、次回の入力パルスＰＩの評価の際には、加算部１３においてＴｏｆｓｔの値としてＴａｄｄ（＝Ｔ３）が選択される。
レジスタ５２には、Ｔｒｅｆ（＝Ｔ２）の値が保持される。新たな回転パルスがあることが判定されていないため、直近の回転パルスの周期Ｔｒｅｆ（＝Ｔ２）に変更がないからである。尚、Ｔｒｅｆと同様に、基準周期差ΔＴも、再計算されない。もしくは、再計算されても、Ｔｒｅｆが同じであるため、同じ値に更新される。
レジスタ５４には、制御信号ｒｆｒｇが、Ｈｉｇｈに設定される。

制御信号ｒｆｒｇがＨｉｇｈの場合、レジスタ４２には前回更新したＴｐｕｌｓ（＝回転パルスの周期Ｔ２）が保持される。パルス生成部１４は、前回のエッジ検出時に設定された周期Ｔｐｕｌｓに基づいて、出力パルスＰＯを生成し、出力する処理を継続する。従って、出力パルスＰＯは、分割パルスに影響されることなく、本来の周期Ｔ２で生成され、出力される。

続いて、図６に示すタイミングチャートに示すように、入力パルスＰＩの周期Ｔ３に続いて周期Ｔ４が測定される。周期カウンタ１２のカウント値Ｔｃｕｒ（＝Ｔ４）は、加算部１３の加算器３１に入力される。
加算部１３において、マルチプレクサ３３を制御する制御信号ｓｆｒｇはＨｉｇｈであるから、加算器３１にはオフセット値Ｔｏｆｓｔとして、レジスタ３２に格納されたＴａｄｄ（＝Ｔ３）が入力されている。加算器３１は、以下の加算を行う。

Ｔｏｆｓｔ ＋ Ｔｃｕｒ ＝ Ｔ３ ＋ Ｔ４

レジスタ３２はエッジ検出信号ｅｄｇｅに基づいてこの加算結果をＴａｄｄとして格納する。レジスタ３２の値Ｔａｄｄ（＝Ｔ３＋Ｔ４）は、制御部１５及びパルス生成部１４に出力される。制御部１５は、以下の計算を行い、２つの周期が合算された合算周期Ｔａｄｄが、復元される出力パルスＰＯ（検出パルスＰ）の周期となり得るか否かを判定する。つまり、入力パルスＰＩが、Ｔ３＋Ｔ４の周期を持つものと仮定して、これが回転パルスと認定できるか否かを判定する。

Ｔｒｅｆ−Ｔａｄｄ ＝ Ｔ２−（Ｔ３＋Ｔ４） ＜ ΔＴ（≒Ｔ２／２）

上記、計算結果より仮想の入力パルスＰＩ（合算周期Ｔ３＋Ｔ４）は、回転パルスと判定される。図６に示すタイミングチャートにおいては、「ｊｕｄｇｅ」が「ｔｒｕｅ」となる。そして、図７に示すフローチャートにおいて、レジスタ５１、５２、５４の値が以下のように設定される（＃３）。
尚、ここで「Ｔｒｅｆ−Ｔａｄｄ（合算周期）」が、依然としてΔＴを上回る場合は、同様の処理を繰り返す。即ち、回転パルスが３つ以上に分割されていても、本実施形態を用いて合算周期を求め、ΔＴを上回ることを判定した上で、回転パルスとしての周期を復元することができる。

仮想の入力パルスＰＩ（周期Ｔ３＋Ｔ４）が、分割パルスではなく回転パルスであることが判定されると、レジスタ５１、５２、５４の値が以下のように設定される（＃３）。
レジスタ５１には、制御信号ｓｆｒｇがＬｏｗに設定される。これにより、次回の入力パルスＰＩの評価の際には、加算部１３においてＴｏｆｓｔの値としてゼロが選択される。
レジスタ５２には、回転パルスの周期と認定されたＴａｄｄ（＝Ｔ３＋Ｔ４；合算周期）が、直近の回転パルスの周期Ｔｒｅｆとして格納される。つまり、次回の判定のためにＴｒｅｆの値が更新される。
レジスタ５４には、制御信号ｒｆｒｇが、Ｌｏｗに設定される。

尚、基準周期差ΔＴも、合算周期であるＴａｄｄの値に基づいて再計算され、再計算された結果が、レジスタ５３に格納される。次回の入力パルスＰＩの周期の評価には、更新後の基準周期差ΔＴが使用される。

パルス生成部１４のレジスタ４２には、エッジ検出信号ｅｄｇｅに基づいてＴｐｕｌｓとしてＴａｄｄ（＝Ｔ３＋Ｔ４）が格納される。パルス生成器４３は、Ｈｉｇｈ期間が固定値Ｔｈｉｇｈで、周期がＴｐｕｌｓ（＝Ｔ３＋Ｔ４）の出力パルスＰＯを生成し、出力する（図６参照。）。このように、検出された分割パルスを統合して、入力パルスＰＩ（検出パルスＰ、リップルパルスＲＰ）を回転パルスとして復元し、出力パルスＰＯ（検出パルスＰ、リップルパルスＲＰ）を出力する。

以上説明したように、本実施形態において、加算部２は、制御部１５と協業して、連続して計測された複数の分割パルスの周期を合算する。制御手段１５は、複数の分割パルスの周期が合算された合算周期を検出パルスＰの周期として判定する。パルス生成部１４は、合算周期に基づいて検出パルスＰを復元する。
上述したように、エッジ検出部１１及び周期カウンタ１２は主として周期計測手段１に相当する。加算部１３は、周期判定手段２、補正手段３に相当する。パルス生成部１４は、補正手段４に相当する。制御部１５は、本発明の周期判定手段２、補正手段３、補正手段４に相当する。
従って、上記実施形態によれば、周期計測手段１と、周期判定手段２と、補正手段３とを備えた、本発明に係る回転状態検出装置を実現することができる。

以上、説明したように本発明によって、高周波ノイズの影響を抑制し、正確に直流モータの回転状態、特に回転数を検出する回転状態検出装置を提供することができる。

本発明に係る回転状態検出装置の構成を模式的に示すブロック図 分割された入力パルスを統合して出力パルスに復元する原理を説明する波形図 リップル電圧をパルス化して検出パルス（リップルパルス）を得る場合の分割パルスの発生を説明する波形図 直流モータの加減速と検出パルスの周期との関係を示す波形図 本発明の実施形態に係る回転状態検出装置の構成例を模式的に示すブロック図 図５に示す構成例における動作を説明するタイミングチャート 図５の制御部の処理例を説明するフローチャート 従来の回転状態検出装置の構成を模式的に示すブロック図 高周波ノイズにより検出パルス（リップルパルス）のパルス数が増加する例を示す波形図

符号の説明

１ 周期計測手段
２ 周期判定手段
３ 補正手段
Ｐ 検出パルス
ＰＩ 入力パルス
ＰＯ 出力パルス
ＲＰ リップルパルス
ΔＴ 基準周期差

Claims (4)

1. 直流モータの回転に応じて出力される検出パルスの内、前記直流モータの回転数を示す回転パルスを用いて前記直流モータの回転状態を検出する回転状態検出装置であって、
   前記検出パルスの周期を計測する周期計測手段と、
   前記検出パルスが、前記回転パルスであるか、前記回転パルスが分割された分割パルスであるかを、直近の前記回転パルスの周期と前記検出パルスの周期との周期差に基づいて判定する周期判定手段と、
   前記検出パルスが前記分割パルスである場合には、連続する複数の前記分割パルスの周期が合算された合算周期を前記検出パルスの周期とし、これら前記分割パルスを一つの回転パルスに統合する補正手段と、を備える回転状態検出装置。
2. 前記検出パルスは、前記直流モータの回転に応じて出力されるリップル電流より得られたリップルパルスである請求項１に記載の回転状態検出装置。
3. 前記周期判定手段は、前記周期差が基準周期差よりも大きい場合に、前記検出パルスが前記分割パルスであると判定するものであり、
   前記基準周期差は、前記直流モータの回転数に応じて設定される請求項１又は２に記載の回転状態検出装置。
4. 前記周期判定手段は、前記周期差が基準周期差よりも大きい場合に、前記検出パルスが前記分割パルスであると判定するものであり、
   前記基準周期差は、前記直流モータの最大加減速時に生じる前記回転パルスの周期差よりも大きい値に設定される請求項１又は２に記載の回転状態検出装置。

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