JP2010035312A - Dc motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DCモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a DC motor control device.
従来、DCモータ制御装置は、DCモータの回転速度を検出し、所定時間内に所定の回転速度に到達しなかった場合には、DCモータ制御装置内のCPUに異常信号を出力してDCモータを停止させていた。
しかしながら、従来のDCモータ制御装置では、DCモータが所定時間内に所定の回転速度に到達すれば、DCモータは正常に駆動されていると判断してしまうため、急激な負荷変動があっても検出できず過負荷状態が長く続いてしまう虞があった。 However, in the conventional DC motor control device, if the DC motor reaches a predetermined rotational speed within a predetermined time, it is determined that the DC motor is normally driven. There was a possibility that the overload state could not be detected for a long time.
本発明は、以上の問題を解決するために、次の構成を具備する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
本発明のDCモータ制御装置は、DCモータを駆動するモータ駆動部と、上記DCモータの回転速度を検出する速度検出部と、上記モータ駆動部の出力電流を検出する電流検出部と、上記モータ駆動部の駆動により、且つ上記速度検出部により検出された速度と上記電流検出部により検出された出力電流に基づいて、上記モータ駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。 The DC motor control device of the present invention includes a motor drive unit that drives a DC motor, a speed detection unit that detects the rotational speed of the DC motor, a current detection unit that detects an output current of the motor drive unit, and the motor And a controller that controls the motor driver based on the speed detected by the speed detector and the output current detected by the current detector.
本発明によれば、DCモータが所定時間内に決められた回転速度に達しない場合、又は、所定の回転速度におけるDCモータへの通電電流が所定の電流値を超えた場合にDCモータを減速させることにより過負荷状態を短い時間に抑えることができる。 According to the present invention, the DC motor is decelerated when the DC motor does not reach the rotation speed determined within a predetermined time, or when the energization current to the DC motor at the predetermined rotation speed exceeds a predetermined current value. By doing so, the overload state can be suppressed in a short time.
以下、本発明の実施形態を説明する。ここで説明するDCモータは三相ブラシレスモータの場合について述べる。 Embodiments of the present invention will be described below. The DC motor described here is a three-phase brushless motor.
図1は、実施例1のDCモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
図に示すように、DCモータ制御装置1は、制御部2、ドライバ4、位置検出部5、速度検出部6、電流検出部7を有し、DCモータ制御装置1は、DCモータ3を駆動させる。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the DC motor control device according to the first embodiment.
As shown in the figure, the DC
制御部2は、CPU8、タイマ9、状態記憶部10、モータ制御部11を含む。
CPU8は、図示しないROM(READ ONLY MEMORY)に書き込まれたプログラムによって動作するユニットである。
The
The
タイマ9は、DCモータ3の起動時に、予め定めたDCモータ3が一定の回転速度に到達すべき所定時間に達したかを計測する。タイマ9は、計測した時間が予め定めた所定時間に達するとタイマデータ信号16をCPU8に出力する。CPU8は、タイマ9のタイマ値の設定を行い、タイマリセット信号14を送信することによりタイマ9に所定時間の計測を実行させる。
The
状態記憶部10には、DCモータ3起動時に所定時間内に所定の回転速度に到達しなかった場合、又は所定時間内に所定の回転速度に到達したが、DCモータ3への通電電流が定格電流を超えた場合にCPU8により、異常を示すフラグ書き込み信号15の「1」が状態記憶部10に書き込まれる。
In the
CPU8は、DCモータ3起動時に所定時間内に所定の回転速度に到達しなかった場合には、所定時間を超えて設定された限界時間内で所定の回転速度に到達するかを確認し、それでも所定の回転速度に到達しなければDCモータ3を停止させる。
一方CPU8は、起動後に1度定格電流を超えた場合には、一旦DCモータ3を停止させて、あらためて再起動させる。再起動時にCPU8は、既に状態記憶部10に異常を示すフラグ書き込み信号15の「1」を記憶させてあるので、上述の異常が再度発生の場合には、CPU8は、状態記憶部10のフラグデータ信号17を読み込み、「1」が記憶されているのを確認するとDCモータ3を停止させる。
If the
On the other hand, when the rated current is exceeded once after starting, the
CPU8は、DCモータ3の起動時にモータ制御部11にスタート/ストップ信号12の「Hi」を出力する。また、CPU8は、停止(減速)時にはモータ制御部11にスタート/ストップ信号12の「Lo」を出力する。
また、CPU8は、DCモータ3の回転速度及び位相を検出するためのCLK信号13をモータ制御部11に送信する。
The
Further, the
また、CPU8には、モータ制御部11からDCモータ3が所定の回転速度に達したかどうかを判定するLOCK信号18が入力され、電流検出部7から定格電流を超えたかどうかを判定する定格電流異常信号19が入力される。
Further, the
ドライバ4は、スイッチング素子としてハイサイド3個とローサイド3個の計6個のパワーMOSFETで構成される。モータ制御部11によりゲート信号を受けてパワーMOSFETを駆動させる。
The
続いて位置検出部5と速度検出部6とモータ制御部11について図2を用いて説明する。
図2は、実施例1のモータ制御部、位置検出部、速度検出部の回路ブロック図である。
Next, the
FIG. 2 is a circuit block diagram of the motor control unit, the position detection unit, and the speed detection unit according to the first embodiment.
位置検出部5は、DCモータ3のロータ(回転子)の位相を検出するホール素子20からなる。
本発明では、DCモータ3として三相ブラシレスモータを適用する。従って、ロータの位相を検出するホール素子20は、ホール素子U、ホール素子V、ホール素子Wの計3個使用される。
The
In the present invention, a three-phase brushless motor is applied as the
速度検出部6は、ロータ近傍の図示しない基板上に設けられたロータの回転速度が検出可能なFG(周波数発生器)パターン21と呼ばれる銅箔線からなる。
ロータの速度検出用のFGパターン21は、ロータと一体をなすFGマグネットの着磁極数と等しい発電銅箔線で構成されている。FGパターン21は、FGマグネットと対向しており、各発電銅箔線を直列に接続して環状に形成されている。
FGマグネットがロータと一体に回転するとFGパターン21には、FGマグネットとの相対的な磁束の変化により、ロータの回転速度に応じた周波数の速度検出信号が誘起される。
The
The rotor speed
When the FG magnet rotates integrally with the rotor, a speed detection signal having a frequency corresponding to the rotational speed of the rotor is induced in the
モータ制御部11は、ホールアンプ22、FGアンプ23、速度比較器24、位相比較器25、VCO(電圧制御型発振器)26、カウンタ27、積分アンプ28、PWM(PULSE WIDTH MODULATION)周波数発振器29、パルス比較器30、PWM−DUTY出力部31を含む。
The motor control unit 11 includes a hall amplifier 22, an FG amplifier 23, a
ホールアンプ22は、ホール素子20であるホール素子U、ホール素子V、ホール素子Wからの各出力を増幅し、波形整形するためのアンプである。波形整形された各信号は、ホールアンプ出力信号44としてPWM−DUTY出力部31に送信される。
The Hall amplifier 22 is an amplifier for amplifying each waveform from the Hall element U, the Hall element V, and the Hall element W, which are the
FGアンプ23は、FGパターン21の出力を増幅し、波形整形するためのアンプである。波形整形された信号は、FG信号32として速度比較器24と位相比較器25に出力される。
The FG amplifier 23 is an amplifier for amplifying the output of the
速度比較器24は、上述のFG信号32と後述するカウンタ27からクロック1周期を示すカウント信号35とを比較してDCモータ3の回転速度と所定の回転速度の速度差を検出するための比較器である。また、速度比較器24は、検出された速度差パルス信号33を積分アンプ28に出力する。また、速度比較器24は、速度差がクロック1周期の時間に対して6.25%以上の場合にはDCモータ3の回転に異常があると判断し、異常をCPU8に通知するためにLOCK信号18「Hi」をCPU8に送信する。例えば、クロック1周期が10msの場合に、速度差が0.625ms以上であれば異常と判断する。
The
位相比較器25は、FG信号32とCPU8が出力するCLK信号13の位相を比較して位相差を検出するための比較器である。また、位相比較器25は、検出された位相差を位相差パルス信号34として積分アンプ28に送信する。
The phase comparator 25 is a comparator for comparing the phases of the FG signal 32 and the
VCO26は、電圧制御型の発振器であって、CPU8からCLK信号13を受信すると、カウンタ27が受信可能な電圧レベルに変換する、VCO26は、変換された信号をカウンタ27に送信する。
The VCO 26 is a voltage-controlled oscillator. When the
カウンタ27は、VCO26から受信した信号の1周期を1パルスとしたカウント信号35を速度比較器24に送信する。
The
積分アンプ28は、速度差パルス信号33と位相差パルス信号34を受信すると積分し、パルス比較器30に積分出力信号36として送信する。
When the integrating amplifier 28 receives the speed difference pulse signal 33 and the phase
PWM周波数発振器29は、DCモータ3の駆動周波数に設定された三角波の信号を出力する発振器である。
The
パルス比較器30は、積分アンプ28の出力とPWM周波数発振器29の三角波の信号を比較するための比較器である。パルス比較器30は、比較することによって、矩形波のON/OFFのDUTY比が切換えられるPWM信号38をPWM−DUTY出力部31に送信する。
The pulse comparator 30 is a comparator for comparing the output of the integrating amplifier 28 and the triangular wave signal of the
PWM−DUTY出力部31は、ドライバ4の構成部品であるパワーMOSFETのゲート容量を急速に充放電できるように、駆動信号39が大電流出力が可能なようにしたトーテムポール方式を採用したプリドライバである。PWM−DUTY出力部31からの駆動信号39が入力されるドライバ4は、スイッチング素子としてハイサイド3個とローサイド3個の計6個のパワーMOSFETで構成される。
The PWM-
次に、電流検出部7について説明する。
図3は、実施例1の定格電流検出部と最大電流検出部の回路ブロック図である。
図1に示す電流検出部7は、図3に示すように定格電流検出部40と最大電流検出部41からなる。
Next, the
FIG. 3 is a circuit block diagram of the rated current detection unit and the maximum current detection unit of the first embodiment.
The
定格電流検出部40は、抵抗R1、抵抗R2、コンデンサC1、電圧比較器46を含む。
抵抗R1は、DCモータ電流を電圧に変換する。
電圧に変換された信号は、抵抗R2とコンデンサC1からなる積分回路により平滑化される。
The rated
The resistor R1 converts the DC motor current into a voltage.
The signal converted into a voltage is smoothed by an integrating circuit including a resistor R2 and a capacitor C1.
電圧比較器46の2つの入力部の内、一方には基準電圧を印加させ、もう一方には上述の平滑化された信号を入力させるようにし、両入力信号の電圧を比較する。例えば、ローアクティブの回路構成であれば電圧比較器46は、基準電圧を超えた際に、CPU8に定格電流異常信号19として「Lo」信号を送信する。また、基準電圧を超えていなければ、CPU8に「Hi」信号を送信する。
A reference voltage is applied to one of the two input parts of the voltage comparator 46, and the above-mentioned smoothed signal is input to the other, and the voltages of both input signals are compared. For example, if the circuit configuration is low active, the voltage comparator 46 transmits a “Lo” signal to the
CPU8は、定格電流異常信号19として「Lo」信号が入力されると、定格電流異常と判断しモータ制御部11にスタート・ストップ信号12の「Hi」信号を送信し、DCモータ3を停止させる。
When the “Lo” signal is input as the rated
一方、最大電流検出部41は、モータ制御部11の電圧比較器42とPWM−DUTY出力部31からなる。
電圧比較器42は、定速駆動時に上述の電圧比較器46と同様にDCモータ3への通電電流を電圧に変換した信号を読み取り、所定の最大電流値を超えているかどうかを判定する。超えている場合には、PWM−DUTY出力部31に最大電流異常信号43「Lo」を出力し、DCモータ3を停止させる。
On the other hand, the maximum current detection unit 41 includes a
The
続いて、モータ駆動信号の位相の変更方法について説明する。
図4は、実施例1のDCモータの駆動信号及びホールアンプの出力信号のタイミングチャートである。
Next, a method for changing the phase of the motor drive signal will be described.
FIG. 4 is a timing chart of the drive signal of the DC motor and the output signal of the hall amplifier according to the first embodiment.
図に示すt1を起点として説明する。t1において、ホールアンプ出力信号44のHu信号の立ち下がりエッジを図2に示すPWM−DUTY出力部31が検出すると、PWM−DUTY出力部31は、駆動信号39のUH信号を「Hi」信号に設定する。また、同時に駆動信号39のWH信号を「Lo」信号への設定が可能になる。「Lo」信号への設定が可能なWH信号以外にVH信号及びUH信号のLoレベルへの切換えは、上述のホールアンプ出力信号44のエッジ検出と併せて、PWM信号38によるON時間が経過したかどうかによって切換えられる。
Description will be made starting from t1 shown in the figure. When the PWM-
次に、電気角60°分回転した地点を示すt2においては、ホールアンプ出力信号44のHw信号の立ち上がりエッジをPWM−DUTY出力部31が検出すると、PWM−DUTY出力部31は、駆動信号39のVL信号を「Lo」信号に設定すると同時に駆動信号39のWL信号を「Hi」信号に設定する。
Next, at t2 indicating a point rotated by an electrical angle of 60 °, when the PWM-
次に、電気角60°分回転した地点を示すt3においては、ホールアンプ出力信号44のHv信号の立ち下がりエッジをPWM−DUTY出力部31が検出すると、PWM−DUTY出力部31は、駆動信号39のUH信号を「Lo」信号への切換えが可能になり、同時に駆動信号39のVH信号を「Hi」信号に設定する。
Next, at t3 indicating a point rotated by an electrical angle of 60 °, when the PWM-
次に、電気角60°分回転した地点を示すt4においては、ホールアンプ出力信号44のHu信号の立ち上がりエッジをPWM−DUTY出力部31が検出すると、PWM−DUTY出力部31は、駆動信号39のUL信号を「Hi」信号に設定すると同時に駆動信号39のWL信号を「Lo」信号に設定する。
Next, at t4 indicating a point rotated by an electrical angle of 60 °, when the PWM-
次に、電気角60°分回転した地点を示すt5においては、ホールアンプ出力信号44のHw信号の立ち下がりエッジをPWM−DUTY出力部31が検出すると、PWM−DUTY出力部31は、駆動信号39のVH信号を「Lo」信号への切換えが可能になり、同時に駆動信号39のWH信号を「Hi」信号に設定する。
Next, at t5 indicating a point rotated by an electrical angle of 60 °, when the PWM-
次に、電気角60°分回転した地点を示すt6においては、ホールアンプ出力信号44のHv信号の立ち上がりエッジをPWM−DUTY出力部31が検出すると、PWM−DUTY出力部31は、駆動信号39のUL信号を「Lo」信号に設定すると同時に駆動信号39のVL信号を「Hi」信号に設定する。t6以降については上述のt1からt6の動作を繰返すことで位相の切換えを行っている。
Next, at t6 indicating a point rotated by an electrical angle of 60 °, when the PWM-
次に、モータ定速駆動時の速度制御、位相制御について説明する。
図5は実施例1のモータ定速駆動時の速度制御、位相制御のタイミングチャートである。
モータ制御部11の速度比較器24は、FG信号32の立ち上がりエッジとカウント信号35の立ち下がりエッジを検出し、モータ制御部11の位相比較器25は、FG信号32の立ち下がりエッジと、CLK信号13の立ち下がりエッジの検出を行う。
Next, speed control and phase control during motor constant speed driving will be described.
FIG. 5 is a timing chart of speed control and phase control when the motor is driven at a constant speed according to the first embodiment.
The
図に示すt7地点でモータ制御部11の速度比較器24は、FG信号32の立ち上がりエッジを検出すると、カウンタ27よりCLK信号13の1周期時間のカウントを開始する。
When the
図に示すt8地点で位相比較器25は、CLK信号13の立ち下がりエッジを検出したが、FG信号32の立ち下がりエッジを検出できていないので、位相差パルス信号34の時間の検出を開始する。
The phase comparator 25 detects the falling edge of the
図に示すt9地点で位相比較器25は、FG信号32の立ち下がりエッジを検出すると、位相差パルス信号34の時間が算出され、t9−t8=位相遅れ時間となる。
When the phase comparator 25 detects the falling edge of the FG signal 32 at the point t9 shown in the figure, the time of the phase
次に図に示すt10地点で速度比較器24は、カウンタ27よりCLK信号13の1周期に達したのでカウントを終了する。そのとき、速度比較器24は、FG信号32の立ち上がりエッジを検出できていなければ、速度差パルス信号33の時間の検出を開始する。
Next, at the point t10 shown in the figure, the
図に示すt11地点で速度比較器24は、FG信号32の立ち上がりエッジを検出すると、速度差パルス信号33の時間が算出され、t11−t10=速度遅れ時間となる。ここで、速度比較器24は、速度遅れ時間がクロックカウント値の±6.25%以上であれば異常とし、LOCK信号18「Hi」をCPU8に送信する。
When the
以上が、速度と位相がCLK信号13並びにカウント信号35に対して遅れた場合の動作であり、次に、速度と位相がCLK信号13並びにカウント信号35に対して進んだ場合の動作について図5のt11以降で説明する。
The above is the operation when the speed and phase are delayed with respect to the
図に示すt11地点で、速度比較器24は、FG信号32の立ち上がりエッジを検出すると、カウンタ27よりCLK信号13の1周期時間のカウントを開始する。
When the
次に、図に示すt12地点で、位相比較器25は、FG信号32の立ち下がりエッジを検出しても、CLK信号13の立ち下がりエッジの検出をできなければ、位相差パルス信号34の時間の検出を開始する。
Next, at the time point t12 shown in the drawing, the phase comparator 25 detects the falling edge of the FG signal 32, but if the falling edge of the
図に示すt13地点で位相比較器25は、CLK信号13の立ち下がりエッジを検出すると、位相差パルス信号34の時間が算出され、t13−t12=位相進み時間となる。
When the phase comparator 25 detects the falling edge of the
図に示すt14地点で速度比較器24は、FG信号32の立ち上がりエッジを検出しても、カウンタ27においてCLK信号13の1周期時間のカウントが終了していなければ、
速度差パルス信号33の時間の検出を開始する。
Even if the
Detection of the time of the speed difference pulse signal 33 is started.
次に図に示すt15地点で速度比較器24は、CLK信号13の1周期時間のカウントが終了すると、速度差パルス信号33の時間が算出され、t15−t14=速度進み時間となる。ここで、速度比較器24は、速度進み時間がクロックカウント値の±6.25%以上であれば異常とし、LOCK信号18「Hi」をCPU8に送信する。
Next, at the time t15 shown in the drawing, the
また、位相差パルス信号34と速度差パルス信号33は、積分アンプ28で積分され且つゲイン調整され積分出力信号36としてパルス比較器30に出力される。一方、PWM周波数発振器29は、PWM設定信号37をパルス比較器30に送信する。
Further, the phase
パルス比較器30は、積分出力信号36とPWM設定信号37の入力を受けて、PWM設定信号37の立ち上がりにおいて、積分出力信号36に達すると、PWM信号38を「Hi」信号にする。また、パルス比較器30は、PWM設定信号37の立ち下がりにおいて、積分出力信号36に達すると、PWM信号38を「Lo」信号にする。
When the pulse comparator 30 receives the integrated
上述のとおりPWM信号38の「Hi」信号と「Lo」信号が定まることで、DUTY比が決定され、図4で示した駆動信号39のUH、VH及びWHの各信号のON時間となる。
As described above, the “Hi” signal and the “Lo” signal of the
次に、モータ加速時の速度制御、位相制御について説明する。
図6は、実施例1のモータ加速駆動時の速度制御、位相制御のタイミングチャートである。
Next, speed control and phase control during motor acceleration will be described.
FIG. 6 is a timing chart of speed control and phase control during motor acceleration driving according to the first embodiment.
モータ制御部11は、スタート/ストップ信号12の「Lo」信号と、CLK信号13が入力されることで、PWM信号38を出力する。PWM信号38の出力は、定速駆動と同様に速度比較器24が、FG信号32の立ち上がりエッジとカウント信号35の立ち下がりエッジを検出し、モータ制御部11の位相比較器25が、FG信号32の立ち下がりエッジと、CLK信号13の立ち下がりエッジの検出によって速度差パルス信号33と位相差パルス信号により積分出力信号36が抽出されてPWM信号38が生成される。
The motor control unit 11 outputs the
しかし、加速時における積分出力信号36は、停止状態から定速回転に達するまでに位相差並びに速度差が大きいために出力信号が低い。よって、積分出力信号36は、PWM設定信号37の三角波と交わる電圧信号に達しない虞があるので、図に示す加速区間のt17区間は、駆動信号39のDUTY比は固定で出力される。また、このt17区間は、位相遅れ及び速度遅れの区間につきクロックカウント値の±6.25%以上であればLOCK信号18「Hi」をCPU8に出力するが、CPU8は、加速時には、LOCK信号18による正常異常の判断はせず、DCモータ3の駆動速度が定速に達したかどうかに用いる。速度比較器24は、定速駆動になると、LOCK信号18「Lo」をCPU8に送信する。加速区間によるt16区間まで最大電流異常信号43が異常を示す「Lo」信号であったとしても、CPU8は、異常とは判断せずに定速駆動の間においてのみ正常異常の判定を行う。
However, the integrated
次に、モータ減速時の速度制御、位相制御について説明する。
図7は、実施例1のモータ減速駆動時の速度制御、位相制御のタイミングチャートである。
Next, speed control and phase control during motor deceleration will be described.
FIG. 7 is a timing chart of speed control and phase control during motor deceleration driving according to the first embodiment.
モータ制御部11は、CPU8からスタート/ストップ信号12の「Hi」信号が入力されると、全ての駆動信号39をONにすることでショートブレーキをかけDCモータ3の減速処理を行う。
CPU8は、スタート/ストップ信号12の「Hi」信号を出力すると同時に、CLK信号13が、ハイインピーダンスにならぬように、「Hi」、「Lo」何れかの固定信号を送信する。
When the “Hi” signal of the start /
The
また、ショートブレーキ中は、FG信号32の立ち上がり/立ち下がりエッジとCLK信号13の立ち下がりエッジの検出は行わない。
During the short brake, the rising / falling edge of the FG signal 32 and the falling edge of the
次に、DCモータ制御装置1の動作についてフローチャートを用いて説明する。
図8は、実施例1のDCモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
Next, the operation of the DC
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the DC motor control device according to the first embodiment.
以下にステップS1からステップS19までステップ順に図1から図3を併用しながら説明する。 Hereinafter, step S1 to step S19 will be described in the order of steps with reference to FIGS.
(ステップS1)
CPU8は、スタート/ストップ信号12の「Lo」信号とCLK信号13を出力させ、PWM−DUTY出力部31により駆動信号39を送信してドライバ4を駆動させ、DCモータ3を起動させる。起動時は速度/位相差に関わらず駆動信号39のPWM−DUTY比は、固定である。
(Step S1)
The
(ステップS2)
CPU8は、フラグ書き込み信号15として「0」を状態記憶部10に送信し記憶させる。
(Step S2)
The
(ステップS3)
CPU8は、タイマリセット信号14をタイマ9に送信しタイマカウントを一旦リセットし、あらためてタイマカウントを開始させる。
(Step S3)
The
(ステップS4)
CPU8は、起動開始から予め定めた所定の回転速度に達するまでの基準の時間が経過したかどうかを確認するために、カウント中のタイマデータ信号16を読み込み、読み込んだタイマ値と基準値t20を比較する。基準値t20を超えると、ステップS5に進む。
(Step S4)
The
(ステップS5)
タイマ値が基準値t20を超えていれば、CPU8は、所定の回転速度に達したかどうかを確認するためにLOCK信号18が「Lo」もしくは「Hi」のどちらを出力しているかを判定する。「Lo」であれば、ステップS16に進み、「Hi」であればステップS6に進む。
(Step S5)
If the timer value exceeds the reference value t20, the
(ステップS6)
CPU8は、LOCK信号18が「Hi」と判定すると、次に、定格電流検出部40において、電圧比較器46が定格電流異常信号19として「Lo」もしくは「Hi」のどちらを出力しているかを判定する。「Lo」であれば、ステップS7に進み、「Hi」であれば正常につき、継続してDCモータ3の回転を継続する。
なお、CPU8は、LOCK信号18が「Hi」と判定すると、モータが所定の回転速度に達したと判断し、DCモータ3の駆動方式をPWM−DUTY固定の駆動方式から速度差・位相差検出に基づいたDUTY比による駆動方式に変更する。
(Step S6)
If the
If the
(ステップS7)
CPU8は、定格電流異常信号19の「Lo」をうけて、フラグ書き込み信号15として「1」を状態記憶部10に送信し記憶させる。
(Step S7)
In response to “Lo” of the rated
(ステップS8)
CPU8は、定格電流の異常をうけて、DCモータ3を停止させるためにスタート/ストップ信号12「Hi」をモータ制御部11に送信する。
(Step S8)
The
(ステップS9)
次に、CPU8は、DCモータ3が停止したのをうけて、再起動させるためにスタート/ストップ信号12「Lo」とCLK信号13をモータ制御部11に送信し、DCモータ3を再起動させる。
(Step S9)
Next, the
(ステップS10)
CPU8は、タイマリセット信号14をタイマ9に送信しタイマカウントを一旦リセットし、あらためてタイマカウントを開始させる。
(Step S10)
The
(ステップS11)
CPU8は、起動開始から予め定めた所定の回転速度に達するまでの基準時間が経過したかどうかを確認するために、カウント中のタイマデータ信号16を読み込み、読み込んだタイマ値と基準値t20を比較する。基準値t20を超えたらステップS12に進む。
(Step S11)
The
(ステップS12)
タイマ値が基準値t20を超えていれば、CPU8は、所定の回転速度に達したかどうかを確認するためにLOCK信号18が「Lo」もしくは「Hi」のどちらを出力しているかを判定する。「Lo」であれば、ステップS14に進み、「Hi」であればステップS13に進む。
(Step S12)
If the timer value exceeds the reference value t20, the
(ステップS13)
CPU8は、LOCK信号18が「Hi」と判定すると、次に、定格電流検出部40において、電圧比較器46が定格電流異常信号19として「Lo」もしくは「Hi」のどちらを出力しているかを判定する。「Lo」であれば、ステップS14に進み、「Hi」であれば正常につき、継続してDCモータ3の回転を継続する。
なお、CPU8は、LOCK信号18が「Hi」と判定すると、モータが所定の回転速度に達したと判断し、DCモータ3の駆動方式をPWM−DUTY固定の駆動方式から速度差・位相差検出に基づいたDUTY比による駆動方式に変更する。
(Step S13)
If the
If the
(ステップS14)
CPU8は、定格電流検出部40において、電圧比較器46が「Lo」信号を出力した場合には、状態を確認するために状態記憶部10に書き込まれたフラグデータ信号17を読み込む。
(Step S14)
When the voltage comparator 46 outputs a “Lo” signal in the rated
(ステップS15)
CPU8は、状態記憶部10に書き込まれたフラグデータ信号17「1」を読み込むとスタート/ストップ信号12の「Hi」信号を出力させ、DCモータ3を減速させると、やがてDCモータ3は停止する。
(Step S15)
When the
(ステップS16)
一方、ステップS5にてLOCK信号18の「Lo」信号が検出できなかった場合に、CPU8は、状態記憶部10にフラグ書き込み信号15として「1」を書き込む。
(Step S16)
On the other hand, if the “Lo” signal of the
(ステップS17)
CPU8は、タイマ9にタイマリセット信号14を出力し、タイマカウントをリセットさせてから、あらためてタイマカウントを開始する。
(Step S17)
The
(ステップS18)
CPU8は、タイマデータ信号16を読み込み、読み込んだタイマ値と基準値t21を比較する。t21は、DCモータ3の定格トルク出力時のモータ加速時間以上の数値からt20を引いた値に設定する。
(Step S18)
The
(ステップS19)
タイマ値が基準値t21より長ければ、CPU8は、LOCK信号18が「Lo」信号かどうかを判定する。「Lo」信号であればステップS13に進み、CPU8は、電圧比較器46が「Lo」信号を出力しているかを判定する。一方、「Lo」信号でなければ、ステップS14に進み、CPU8は、状態記憶部10に書き込まれたフラグデータ信号17「1」を読み込むとDCモータ3を停止させる。
(Step S19)
If the timer value is longer than the reference value t21, the
以上のように実施例1によれば、DCモータが所定時間内に決められた回転速度に達しない場合、又は、所定の回転速度におけるDCモータへの通電電流が所定の電流値を超えた場合にDCモータを減速させることにより過負荷状態を短い時間に抑えることができる。 As described above, according to the first embodiment, when the DC motor does not reach the rotation speed determined within the predetermined time, or when the energization current to the DC motor at the predetermined rotation speed exceeds the predetermined current value. The overload state can be suppressed in a short time by slowing down the DC motor.
実施例2では、DCモータが所定の回転速度に達するまでの時間が所定時間を超えたことを検出するか又は所定の回転速度におけるDCモータへの通電電流が定格電流以上であることを検出した場合には、モータ速度を1/2に設定してDCモータを再起動させて、あらためてDCモータが所定の回転速度に達するまでの時間が所定時間を超えたことを検出するか又は所定の回転速度におけるDCモータへの通電電流が定格電流以上であることを検出した場合にはDCモータを停止させるようにした。
実施例2では低速でリトライさせることにより、DCモータの起動不良(固着、はりつき等)の回避が可能になる上、実施例1同様に経時変化等による負荷変動を検出することが可能になり、過負荷状態を短い時間に抑えることができる。
In the second embodiment, it is detected that the time until the DC motor reaches the predetermined rotational speed exceeds a predetermined time, or it is detected that the current flowing to the DC motor at the predetermined rotational speed is equal to or higher than the rated current. In such a case, the motor speed is set to ½ and the DC motor is restarted, and it is detected again that the time until the DC motor reaches a predetermined rotation speed exceeds a predetermined time or a predetermined rotation The DC motor is stopped when it is detected that the current flowing to the DC motor at the speed is greater than or equal to the rated current.
In the second embodiment, it is possible to avoid a DC motor start-up failure (adhesion, sticking, etc.) by retrying at a low speed, and it is possible to detect a load change due to a change with time as in the first embodiment. An overload condition can be suppressed in a short time.
図9は、実施例2のDCモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
図に示すように、DCモータ制御装置100には、制御部102、DCモータ3、ドライバ4、位置検出部5、速度検出部6、電流検出部7を有する。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the DC motor control device according to the second embodiment.
As shown in the figure, the DC motor control device 100 includes a control unit 102, a
制御部2は、CPU8、タイマ9、状態記憶部10、モータ制御部11を含み実施例2では、更にSRAM45を備えた点が実施例1とは異なる。
The
以下に実施例1と異なる部分のみについて詳細に説明する。実施例1と同様な構成については実施例1と同一の符号を付して説明を省略する。 Only portions different from the first embodiment will be described in detail below. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.
SRAM45は、CLK信号13の周波数を初期値A(Hz)とA/2(Hz)の2種類を記憶している。
The SRAM 45 stores two kinds of initial values A (Hz) and A / 2 (Hz) as the frequency of the
続いて実施例2の動作について説明する。
図10は、実施例2のDCモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
以下にステップS20からステップS44までステップ順に図9を併用しながら説明する。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the DC motor control device according to the second embodiment.
In the following, step S20 to step S44 will be described in the order of steps with reference to FIG.
(ステップS20)
CPU8は、スタート/ストップ信号12の「Lo」信号とCLK信号13であるA(Hz)の信号を出力させ、PWM−DUTY出力部31により駆動信号39を出力させ、ドライバ4を駆動させ、DCモータ3を起動させる。また、モータ起動時は速度/位相差に関わらずPWM−DUTY比は固定とする。更に、CLK信号A(Hz)のモータ速度をA´(rpm)とすると、関係式は以下のとおりである。
A(Hz)=A´(rpm)/60×FGパルス数(Pulse)
(Step S20)
The
A (Hz) = A ′ (rpm) / 60 × FG pulse number (Pulse)
(ステップS21)
CPU8は、状態記憶部10にフラグ書き込み信号15「0」を書き込む。
(Step S21)
The
(ステップS22)
CPU8は、タイマ9にタイマリセット信号14を出力し、タイマカウントをリセットさせてから、あらためてタイマカウントを開始する。
(Step S22)
The
(ステップS23)
CPU8は、タイマデータ信号16を読み込み、読み込んだタイマ値と基準値t22を比較する。t22は、A´(rpm)回転でのモータ定格トルク出力時のモータ加速時間内の数値に設定する。
(Step S23)
The
(ステップS24)
タイマ値が基準値t22より長ければ、CPU8は、LOCK信号18が「Lo」信号かどうかを判定する。
(Step S24)
If the timer value is longer than the reference value t22, the
(ステップS25)
CPU8は、LOCK信号18が「Lo」信号と判定すると、次に、定格電流検出部40において、電圧比較器46が「Lo」信号を出力しているかどうかを判定する。
また、CPU8は、LOCK信号18が「Lo」信号と判定するとDCモータ3が定速駆動にはいったと判断し、DCモータ3の駆動方式をPWM−DUTY固定から速度差・位相差検出に基づきDUTY比を変更する駆動方式に切換える。
(Step S25)
When the
Further, when the
(ステップS26)
CPU8は、状態記憶部10にフラグ書き込み信号15「1」を書き込む。
(Step S26)
The
(ステップS27)
CPU8は、定格電流検出部40において、電圧比較器46が「Lo」信号を出力した場合には、スタート/ストップ信号12の「Hi」信号を出力させ、DCモータ3を減速させる。
(Step S27)
When the voltage comparator 46 outputs the “Lo” signal in the rated
(ステップS28)
次に、CPU8は、スタート/ストップ信号12の「Lo」信号とCLK信号13:A(Hz)を出力させて、PWM−DUTY出力部31により駆動信号39を出力させ、ドライバ4を駆動して、DCモータ3を再起動させる。
DCモータ3の再起動は、減速して停止するまでの時間を考慮して、再起動させる。
(Step S28)
Next, the
The
(ステップS29)
CPU8は、タイマ9にタイマリセット信号14を出力し、タイマカウントをリセットさせてから、あらためてタイマカウントを開始する。
(Step S29)
The
(ステップS30)
CPU8は、タイマデータ信号16を読み込み、読み込んだタイマ値と基準値t22とを比較する。
(Step S30)
The
(ステップS31)
タイマ値が基準値t22より長ければ、CPU8は、LOCK信号18が「Lo」信号かどうかを判定する。ここで、LOCK信号18が「Lo」信号でなければ、ステップS37に進み、「Lo」信号であればステップS36に進む。
(Step S31)
If the timer value is longer than the reference value t22, the
(ステップS32)
一方、ステップS25にてLOCK信号18の「Lo」信号が検出できなかった場合に、CPU8は、状態記憶部10にフラグ書き込み信号15「1」を書き込む。
(Step S32)
On the other hand, when the “Lo” signal of the
(ステップS33)
CPU8は、タイマ9にタイマリセット信号14を出力し、タイマカウントをリセットさせてから、あらためてタイマカウントを開始する。
(Step S33)
The
(ステップS34)
CPU8は、タイマデータ信号16を読み込み、読み込んだタイマ値と基準値t21とを比較する。t21は、DCモータ3の定格トルク出力時のモータ加速時間以上の数値からt22を引いた値に設定する。
(Step S34)
The
(ステップS35)
タイマ値が基準値t21より長ければ、CPU8は、LOCK信号18が「Lo」信号かどうかを判定する。「Lo」信号であればステップS36に進み、CPU8は、電圧比較器46が「Lo」信号を出力しているかどうかを判定する。一方、「Lo」信号でなければ、ステップS43に進み、CPU8は、状態を確認するために状態記憶部10に書き込まれたフラグデータ信号17「1」を読み込み、DCモータ3を停止させる。
(Step S35)
If the timer value is longer than the reference value t21, the
(ステップS36)
CPU8は、電圧比較器46が「Lo」信号を出力しているかどうかを判定する。
(Step S36)
The
(ステップS37)
CPU8は、定格電流検出部40において、電圧比較器46が「Lo」信号を出力した場合には、CPU8は、スタート/ストップ信号12の「Hi」信号を出力し、モータ減速を開始させ、DCモータ3を停止させる。
(Step S37)
When the voltage comparator 46 outputs the “Lo” signal in the rated
(ステップS38)
次にCPU8は、スタート/ストップ信号12の「Lo」信号とCLK信号13を初回の1/2の速度であるA/2(Hz)に設定して出力し、PWM−DUTY出力部31により駆動信号39を出力し、ドライバ4を駆動し、DCモータ3を再起動させる。DCモータ3の再起動は、減速して停止するまでの時間を考慮して実行する。
(Step S38)
Next, the
(ステップS39)
CPU8は、タイマ9にタイマリセット信号14を出力し、タイマカウントをリセットさせてから、あらためてタイマカウントを開始する。
(Step S39)
The
(ステップS40)
CPU8は、タイマデータ信号16を読み込み、読み込んだタイマ値と基準値t23を比較する。t23は、A´/2(rpm)回転時のDCモータ3の定格トルク出力時のモータ加速時間以内の数値に設定する。
(Step S40)
The
(ステップS41)
タイマ値が基準値t23より長ければ、CPU8は、LOCK信号18が「Lo」信号かどうかを判定する。「Lo」信号であればステップS42に進み、CPU8は、電圧比較器46が「Lo」信号を出力しているかどうかを判定する。一方、「Lo」信号でなければ、ステップS43に進み、CPU8は、状態を確認するために状態記憶部10に書き込まれたフラグデータ信号17「1」を読み込み、DCモータ3を停止させる。
(Step S41)
If the timer value is longer than the reference value t23, the
(ステップS42)
CPU8は、電圧比較器46が「Lo」信号を出力しているかどうかを判定する。
(Step S42)
The
(ステップS43)
CPU8は、定格電流検出部40において、電圧比較器46が「Lo」信号を出力した場合には、CPU8は、状態を確認するために状態記憶部10に書き込まれたフラグデータ信号17を読み込む。
(Step S43)
When the voltage comparator 46 outputs a “Lo” signal in the rated
(ステップS44)
CPU8は、状態記憶部10に書き込まれたフラグデータ信号17「1」を読み込むとスタート/ストップ信号12の「Hi」信号を出力させ、DCモータ3を減速させると、やがてDCモータ3は停止する。
(Step S44)
When the
以上のように実施例2によれば、DCモータが所定の回転速度に達するまでの時間が所定時間を超えたことを検出するか又は所定の回転速度におけるDCモータへの通電電流が定格電流以上であることを検出した場合には、モータ速度を1/2に設定してDCモータを再起動させて、あらためてDCモータが所定の回転速度に達するまでの時間が所定時間を超えたことを検出するか又は所定の回転速度におけるDCモータへの通電電流が定格電流以上であることを検出した場合にはDCモータを停止させるようにした。
実施例2では低速でリトライさせることにより、DCモータの起動不良(固着、はりつき等)の回避が可能になる上、実施例1同様に経時変化等による負荷変動を検出することが可能になり、過負荷状態を短い時間に抑えることができる。
As described above, according to the second embodiment, it is detected that the time until the DC motor reaches the predetermined rotation speed exceeds the predetermined time or the energization current to the DC motor at the predetermined rotation speed is greater than the rated current. If it is detected, the motor speed is set to 1/2 and the DC motor is restarted, and it is detected that the time until the DC motor reaches the predetermined rotational speed has exceeded the predetermined time. Or the DC motor is stopped when it is detected that the current flowing to the DC motor at a predetermined rotational speed is equal to or higher than the rated current.
In the second embodiment, it is possible to avoid a DC motor start-up failure (adhesion, sticking, etc.) by retrying at a low speed, and it is possible to detect a load change due to a change with time as in the first embodiment. An overload condition can be suppressed in a short time.
なお、本発明のDCモータ制御装置におけるモータ制御部、ドライバ、位置検出部、速度検出部及び電流検出部は、ワンチップICに含まれる構成でも構わない。 The motor control unit, driver, position detection unit, speed detection unit, and current detection unit in the DC motor control device of the present invention may be included in a one-chip IC.
1 DCモータ制御装置
2 制御部
3 DCモータ
4 ドライバ
5 位置検出部
6 速度検出部
7 電流検出部
8 CPU
9 タイマ
10 状態記憶部
11 モータ制御部
DESCRIPTION OF
9
Claims (2)
前記DCモータの回転速度を検出する速度検出部と、
前記モータ駆動部の出力電流を検出する電流検出部と、
前記モータ駆動部の駆動により、且つ前記速度検出部により検出された速度と前記電流検出部により検出された出力電流に基づいて、
前記モータ駆動部を制御する制御部とを
備えたDCモータ制御装置。 A motor drive unit for driving a DC motor;
A speed detector for detecting the rotational speed of the DC motor;
A current detection unit for detecting an output current of the motor drive unit;
Based on the speed detected by the speed detection unit and the output current detected by the current detection unit by driving the motor drive unit,
A DC motor control device comprising: a control unit that controls the motor driving unit.
前記DCモータの駆動開始から所定の回転速度に達するまでの時間を計測する時間計測部と、
前記速度検出部と前記電流検出部により検出された各値を用いて判定する判定部とを有し、
前記モータ駆動部の出力電流が所定値以上であり、且つ前記時間計測部により計測された時間が所定時間以上である場合に、
前記DCモータを減速させるように前記モータ駆動部を制御することを特徴とする請求項1に記載のDCモータ制御装置。 The controller is
A time measuring unit for measuring the time from the start of driving of the DC motor to reaching a predetermined rotational speed;
A determination unit for determining using each value detected by the speed detection unit and the current detection unit,
When the output current of the motor drive unit is a predetermined value or more and the time measured by the time measurement unit is a predetermined time or more,
The DC motor control device according to claim 1, wherein the motor driving unit is controlled to decelerate the DC motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008193883A JP2010035312A (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Dc motor controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008193883A JP2010035312A (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Dc motor controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010035312A true JP2010035312A (en) | 2010-02-12 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008193883A Pending JP2010035312A (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Dc motor controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010035312A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2020250933A1 (en) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | 株式会社小糸製作所 | Vehicle lamp |
-
2008
- 2008-07-28 JP JP2008193883A patent/JP2010035312A/en active Pending
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