JP2015029367A - モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設定した動作モードをリセット解除まで保持するシステムでは、モータの回転方向設定など動作モードを変更して使用する用途では、回転方向を変更するために電源を遮断しなければならない。また、動作モードを保持しないシステムでは、ノイズなどの影響で意図しない回転方向に切替ることが考察された。
【解決手段】セレクト信号読込手段１、過半数極性判別手段２、読込タイミング生成手段３、動作モード保持手段４、動作開始信号生成手段５、制御回路６にて構成される。モータ制御装置はリセット信号解除により初期状態から起動する。その後、セレクト信号読込手段１は、読込タイミング生成手段３により生成されたＴ１１タイミングに、１回目のデジタルのセレクト信号を読込む。このタイミングＴ１１は、リセット解除から一定時間Ｔｂ経過後かつ、駆動指令が動作指令になったタイミングである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータを駆動するために、複数の動作モードを内蔵し、外部からの選択信号に応じて動作モードを選択するモータ制御装置に関する。

近年、各電気機器において、地球環境保護の観点から消費電力を低減するために、ブラシレスＤＣモータのような効率の高い電動機を用いた機器が広く使用されている。このモータを駆動するためのモータ制御装置は、使用する各電気機器によって上位装置とのＩ／Ｆが異なり、また駆動するモータによって最適な駆動モードも異なることがある。

このため、モータを駆動するモータ制御装置は、様々な仕様のモータを駆動することができるように複数の機能を内蔵し、最適な機能を選択してモータを駆動することが特許文献１、２などに示されている。図５は、従来技術の動作モードを決定するフローチャートである。以下、従来技術について説明する。

まず、装置の起動に伴い内部メモリをリセットして初期化を実行する（ステップＳ１）。初期化が終了したら、入力機器よりセレクト信号が読込まれたかを判断する。このとき読込まれていなければセレクト信号を待つ（ステップＳ３）。

セレクト信号が読込まれたら、そのセレクト信号は先に読込まれて登録されているかを判定する（ステップＳ５）。

セレクト信号は装置の起動時には登録されていないため、読込んだセレクト信号をセレクト信号ｎとして内部メモリに記憶し（ステップＳ７）、ステップＳ３に戻る。ステップＳ３において再度セレクト信号の読込みを判定し、ステップＳ５にて先にセレクト信号が登録されていることが判定されたならば、セレクト信号の読込回数Ｃに１を加算する（ステップＳ９）。

読込まれたセレクト信号ｎ＋１と先に登録されたセレクト信号ｎとを比較し、双方の信号が一致しているか判定を行い（ステップＳ１１）、一致しなければステップＳ１の初期化に戻り新たにセレクト信号の読み込みとなる。双方の信号が一致していれば、セレクト信号ｎ＋１をセレクト信号ｎに置き換えてセレクト信号ｎを更新登録する（ステップＳ１３、Ｓ７）。更新登録後、セレクト信号の一致回数Ｃが５に至ったかを判定する（ステップＳ１５）。

セレクト信号の一致回数Ｃが５に至らない場合は、ステップＳ３に戻り、再びセレクト信号の読込みと一致判定処理を行う。更新登録した先のセレクト信号ｎと読込んだセレクト信号ｎ＋１の一致回数Ｃが５回に至ったならば（ステップＳ１５）、確定したセレクト信号を動作モード選択信号に変換し、この動作モード選択信号に対応した制御プログラムを 読み出す（ステップＳ１７）。

また、動作モードが確定したならば、動作モードが確定するまでの制御プログラムの実行をソフトウエア的にリセットしているリセット信号を解除する信号（リセット解除信号）をプログラム実行部に出力し（ステップＳ１９）、システムが起動する。

リセット解除信号の出力後、新たな信号を読込む前に、システムの電源がＯＦＦであるかを判定し（ステップＳ２１）、ＯＦＦであればステップＳ１の初期化へ戻り、次のセレクト信号の読み出し準備に入る。しかし、ＯＦＦでなくシステムが動作中であれば、ステップＳ１７に戻り、既に確定した動作モード選択信号に基づく動作モード選択信号を維持する構成となっている。

また、特許文献２では、モータを駆動する場合は、入力される回転方向指令により回転方向を選択してモータを駆動することが記載されている。

特開２００２−１２３３０４号公報 特開２０１１−９１９７０号公報

しかし、特許文献１等の従来技術のように、設定した動作モードをリセット解除まで保持するシステムでは、モータの回転方向設定など動作モードを変更して使用する用途では、回転方向を変更するために電源を遮断しなければならない。また、動作モードを保持しないシステムでは、ノイズなどの影響で意図しない回転方向に切替ることが考察された。

第１の発明は、モータを制御する制御回路と、前記制御回路の動作モードを選択するデジタル信号を読込むためのタイミングを生成する読込タイミング生成手段と、前記タイミング生成手段で生成したタイミングに前記デジタル信号を読込むセレクト信号読込手段と、前記セレクト信号読込手段で読込んだ信号から動作モードを保持する動作モード保持手段とを備え、前記読込タイミング生成手段は、システムの駆動指令が動作指令となるタイミングから、読込タイミングを生成することを特徴とするモータの制御装置である。

第２の発明は、第１の発明において、読込みタイミング生成手段は規定回数のタイミングを生成し、前記タイミングで読込んだセレクト信号の極性の過半数を判別する手段を備え、動作モード保持手段は、前記過半数の極性により動作モードを決定して保持することを特徴とするモータの制御装置である。

第３の発明は、モータを制御する制御回路と、前記制御回路の動作モードを選択するアナログ信号を読込むためのタイミングを生成する読込タイミング生成手段と、前記タイミング生成手段で生成したタイミングに前記アナログ信号を読込むセレクト信号読込手段と、前記セレクト信号読込手段で読込んだ信号から動作モードを保持する動作モード保持手段とを備え、前記読込タイミング生成手段は、システムの駆動指令が動作指令となるタイミングから、読込タイミングを生成することを特徴とするモータの制御装置である。

第４の発明は、第３の発明において、読込みタイミング生成手段は規定回数のタイミングを生成し、前記タイミングで読込んだ信号の平均値を演算する手段を備え、動作モード保持手段は、前記セレクト信号の平均値により動作モードを決定して保持することを特徴とするモータの制御装置である。

第５の発明は、第２の発明又は第４の発明において、制御回路は、動作モードが決定した後に動作を開始することを特徴とするモータの制御装置である。

第６の発明は、第５の発明において、読込タイミング生成手段は、システムのリセット解除から一定時間経過し、かつ、動作開始状態であるタイミングから、設定した間隔で規定回数の読込タイミングを生成することを特徴とするモータの制御装置。

本発明によれば、動作モードを選択する信号を規定回数読込み、過半数の極性により動作モードを決定して保持するため、ノイズ印加される状況においても正しく動作モードを選択することができ、動作中においても意図しない動作モードに切替ることを防止することができる。

更に、駆動指令が動作指令となるタイミングごとに動作モードを選択する信号を規定回数読込み、動作モードを決定するため、電源を遮断することなく、動作モードを切替えることが可能となる。

本発明の実施例１の回路構成を示す図 実施例１のタイミングチャートを示す図 アナログ信号の駆動指令を示す図 パルス信号の駆動指令を示す図 従来の動作モード決定のフローチャートを示す図 実施例２のモータ制御装置の回路構成を示す図 実施例２のタイミングチャートを示す図

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施例によって本発明が限定されるものではない。

図１は本発明の実施例１における構成図であり、セレクト信号読込手段１、過半数極性判別手段２、読込タイミング生成手段３、動作モード保持手段４、動作開始信号生成手段５、制御回路６にて構成される。

以下に図１及び図２を用いて実施例１の動作を説明する。モータ制御装置はリセット信号解除により初期状態から起動する。その後、セレクト信号読込手段１は、読込タイミング生成手段３により生成されたＴ１１タイミングに、１回目のデジタルのセレクト信号を読込む。

このタイミングＴ１１は、リセット解除から一定時間Ｔｂ経過後かつ、駆動指令が動作指令になったタイミングである。このようにリセット解除からＴｂまで読込みを待機するのは、モータ制御装置の内部の電源など様々な回路が安定動作するまで待ってから安定したセレクト信号を読込むためである。モータ制御装置の機能によって安定動作となるタイミングが異なるが、Ｔｂはモータ制御装置が安定動作するできるだけ早いタイミングが良い。セレクト信号読込手段１は、読込タイミング生成手段３で生成されるＴ１ｎまでのタイミングに規定回数ｎ個のセレクト信号を読込む。

ここで、選択したい動作モードは複数あることがあり、このためセレクト信号読込手段１は、選択したい動作モード数に応じてパラレルに複数個内蔵されるか、またはシリアル信号として複数のセレクト信号が入力されても良い。

次に過半数極性判別手段２によって、セレクト信号読込手段１でｎ回読込まれたデジタルのセレクト信号のうち、過半数となる極性の判別を行い、その極性を動作モード保持手段４に伝える。動作モード保持手段４では、入力された信号に応じた動作モード選択信号を保持し、保持した動作モード選択信号を制御回路６に出力すると同時に、動作モード決定信号を動作開始信号生成手段５に出力する。

制御回路６では動作モード保持手段４から入力された動作モード選択信号に応じた機能を実現する回路が選択され、動作開始待ち状態となる。

動作開始信号生成手段５は、動作モード保持手段４から入力された動作モード決定信号から一定時間Ｔａが経過した後に動作開始信号を制御回路６に出力し、制御回路６はモータの駆動を開始する。

ここで一定時間Ｔａを待つのは、制御回路６の機能が完全に切替るのを待つ時間である。また、図示していないが動作開始信号は、読込タイミング生成手段３から最後の読込タイミングであるＴ１ｎのタイミングを用いて生成しても良い。

次に、動作モードを切替えたい場合は、駆動指令を停止指令の状態とし、動作開始信号が動作禁止となっている状態で、セレクト信号を設定したい動作モードに対応する極性に切替え、再度駆動指令を動作指令の状態にする。今度はリセット解除からすでにＴｂが経過しているため、読込タイミング生成手段３は、駆動指令が動作指令になったＴ２１のタイミングに１回目の読込タイミング信号を出力し、セレクト信号読込手段１は１回目のセレクト信号を読込む。

その後、セレクト信号読込手段１は、読込タイミング生成手段３で生成されるＴ２ｎまでのタイミングに規定回数ｎ個のセレクト信号を読込む。以降は、先ほどと同様に動作モードを決定し、動作を開始する。

図１では駆動指令をステップ状の信号としているが、図３のように駆動指令がアナログ信号で入力され、設定されたしきい値で動作指令、停止指令を判断する仕様であっても良く、図４のように駆動指令がパルス信号で入力され、設定された周波数のしきい値で動作指令、停止指令を判断する仕様であっても良い。

このようにすることで、リセット解除から一定時間経過後にセレクト信号を読込むことから、電源立上げ時の不安定な領域を避けた安定した信号を読込むことがでる。また、規定回数を読込んだ過半数の極性から選択された動作モードで制御回路の動作が開始するため、ノイズなどの影響によりセレクト信号が変動する場合においても、確実に選択したい動作モードでモータを制御することが可能となる。

更に、動作モードは駆動指令が動作指令となるタイミングに更新してリセット状態まで保持することから、動作中のノイズなどにより意図しない動作モードに切替ることを防止することができ、電源を遮断する必要がなく、動作モードを再設定することが可能となる。これは回転方向指令を切替えてモータを正逆運転する用途などに特に有効である。

図６は本発明の実施例２における構成図であり、セレクト信号読込手段６１、平均値演算手段６２、読込タイミング生成手段６３、動作モード保持手段６４、動作開始信号生成手段６５、制御回路６６にて構成される。

以下に図６、７を用いて実施例２の動作を説明する。モータ制御装置はリセット信号解除により初期状態から起動する。その後、セレクト信号読込手段６１は、読込タイミング生成手段６３により生成されたＴ１１タイミングに、１回目のアナログのセレクト信号を読込む。このタイミングＴ１１は、リセット解除から一定時間Ｔｂ経過後かつ、駆動指令が動作指令になったタイミングである。

このようにリセット解除からＴｂまで読込みを待機するのは、モータ制御装置の内部の電源など様々な回路が安定動作するまで待ってから安定したセレクト信号を読込むためである。モータ制御装置の機能によって安定動作となるタイミングが異なるが、Ｔｂはモータ制御装置が安定動作するできるだけ早いタイミングが良い。

ここでセレクト信号読込手段６１はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを含んだ構成であり、アナログ値をデジタル値に変換して後段の平均値演算手段６２にデジタルデータを出力する。

セレクト信号読込手段６１は、読込タイミング生成手段６３で生成されるＴ１ｎまでのタイミングに規定回数ｎ個のセレクト信号を読込む。ここで、選択したい動作モードは複数あることがあり、このためセレクト信号読込手段６１は、選択したい動作モード数に応じて複数のアナログ値を読込める構成であっても良い。

次に平均値演算手段６２よって、セレクト信号読込手段６１でデジタル値に変換されたｎ個のデータの平均値の演算を行い、その平均値を動作モード保持手段６４に伝える。動作モード保持手段６４では、入力された信号に応じた動作モード選択信号を保持し、保持した動作モード選択信号を制御回路６６に出力すると同時に、動作モード決定信号を動作開始信号生成手段６５に出力する。

制御回路６６では動作モード保持手段４から入力された動作モード選択信号に応じた機能を実現する回路が選択され、動作開始待ち状態となる。

動作開始信号生成手段６５は、動作モード保持手段６４から入力された動作モード決定信号から一定時間Ｔａが経過した後に動作開始信号を制御回路６６に出力し、制御回路６６はモータの駆動を開始する。

ここで一定時間Ｔａを待つのは、制御回路６６の機能が完全に切替るのを待つ時間である。また、図示していないが動作開始信号は、読込タイミング生成手段６３から最後の読込タイミングであるＴ１ｎのタイミングを用いて生成しても良い。

次に、動作モードを切替えたい場合は、駆動指令を停止指令の状態とし、動作開始信号が動作禁止となっている状態で、セレクト信号を設定したい動作モードに対応するアナログ値に切替え、再度駆動指令を動作指令の状態にする。今度はリセット解除からすでにＴｂが経過しているため、読込タイミング生成手段６３は、駆動指令が動作指令になったＴ２１のタイミングに１回目の読込タイミング信号を出力し、セレクト信号読込手段１は１回目のセレクト信号を読込む。

その後、セレクト信号読込手段６１は、読込タイミング生成手段６３で生成されるＴ２ｎまでのタイミングに規定回数ｎ個のセレクト信号を読込む。以降は、先ほどと同様に動作モードを決定し、動作を開始する。

図７では駆動指令をステップ状の信号としているが、図３のように駆動指令がアナログ信号で入力され、設定されたしきい値で動作指令、停止指令を判断する仕様であっても良く、図４のように駆動指令がパルス指令で入力され、設定された周波数のしきい値で動作指令、停止指令を判断する仕様であっても良い。

また、実施例１と実施例２を組み合わせて、デジタルのセレクト信号と、アナログのセレクト信号から動作モードを決定するシステムであっても良い。

このようにすることで、リセット解除から一定時間経過後にセレクト信号を読込むことから、電源立上げ時の不安定な領域を避けた安定した信号を読込むことがでる。

また、規定回数を読込んだ平均値から選択された動作モードで制御回路の動作が開始するため、ノイズなどの影響によりセレクト信号が変動する場合においても、確実に選択したい動作モードでモータを制御することが可能となる。

更に、動作モードは駆動指令が動作指令となるタイミングに更新してリセット状態まで保持することから、動作中のノイズなどにより意図しない動作モードに切替ることを防止することができ、電源を遮断する必要がなく、動作モードを再設定することが可能となる。これはモータの速度指令や回転方向などの設定値を切替えてモータを駆動する用途などに特に有効である。

以上のように、本発明のモータ制御装置は、ノイズなど条件の悪い環境下においても、セレクト信号を正しく読込み、設定したい動作モードで確実に動作を開始することが可能であり、設定した動作モードはリセット状態となるまで保持するため、ノイズ印加により意図しない動作モードに切替ることを防止することができる。

更に、電源を遮断することなく、駆動指令が動作指令となるタイミングに動作モードを再設定することが可能であるため、家電機器や産業機器、車載機器用など様々な機器に搭載されるモータの駆動装置に好適である。

１ セレクト信号読込手段
２ 過半数極性判別手段
３ 読込タイミング生成手段
４ 動作モード保持手段
５ 動作開始信号生成手段
６ 制御回路
６１ セレクト信号読込手段
６２ 平均値演算手段
６３ 読込タイミング生成手段
６４ 動作モード保持手段
６５ 動作開始信号生成手段
６６ 制御回路

Claims (6)

1. モータを制御する制御回路と、前記制御回路の動作モードを選択するデジタル信号を読込むためのタイミングを生成する読込タイミング生成手段と、前記タイミング生成手段で生成したタイミングに前記デジタル信号を読込むセレクト信号読込手段と、前記セレクト信号読込手段で読込んだ信号から動作モードを保持する動作モード保持手段とを備え、前記読込タイミング生成手段は、システムの駆動指令が動作指令となるタイミングから、読込タイミングを生成することを特徴とするモータの制御装置。
2. 読込みタイミング生成手段は規定回数のタイミングを生成し、前記タイミングで読込んだセレクト信号の極性の過半数を判別する手段を備え、動作モード保持手段は、前記過半数の極性により動作モードを決定して保持することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置。
3. モータを制御する制御回路と、前記制御回路の動作モードを選択するアナログ信号を読込むためのタイミングを生成する読込タイミング生成手段と、前記タイミング生成手段で生成したタイミングに前記アナログ信号を読込むセレクト信号読込手段と、前記セレクト信号読込手段で読込んだ信号から動作モードを保持する動作モード保持手段とを備え、前記読込タイミング生成手段は、システムの駆動指令が動作指令となるタイミングから、読込タイミングを生成することを特徴とするモータの制御装置。
4. 読込みタイミング生成手段は規定回数のタイミングを生成し、前記タイミングで読込んだ信号の平均値を演算する手段を備え、動作モード保持手段は、前記セレクト信号の平均値により動作モードを決定して保持することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 制御回路は、動作モードが決定した後に動作を開始することを特徴とする請求項２又は請求項４のいずれかに記載のモータの制御装置。
6. 読込タイミング生成手段は、システムのリセット解除から一定時間経過し、かつ、動作開始状態であるタイミングから、設定した間隔で規定回数の読込タイミングを生成することを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。

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