JP2583443B2 - 直流電動機の回転トルク検出装置 - Google Patents
直流電動機の回転トルク検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電動機の回転トルク検出装置に関し、特
に、電圧供給用２端子回路としてブリッジ形プッシュ・
プル回路を設けて直流電動機の正転・逆転を行なわせ、
直流電動機への電力をPWM信号で供給するときの回転ト
ルク検出装置に関するものである。
に、電圧供給用２端子回路としてブリッジ形プッシュ・
プル回路を設けて直流電動機の正転・逆転を行なわせ、
直流電動機への電力をPWM信号で供給するときの回転ト
ルク検出装置に関するものである。
従来の回転トルク検出装置としては第４図〜第６図に
示すようなものがあった。第４図において、１は直流電
動機、２はトルクセンサであり、電動機１の回転トルク
によるひずみを電圧に変換し、この電圧をトルクに変換
するものである。
示すようなものがあった。第４図において、１は直流電
動機、２はトルクセンサであり、電動機１の回転トルク
によるひずみを電圧に変換し、この電圧をトルクに変換
するものである。
第５図において、１は直流電動機、３は磁石、４はホ
ール素子であり、電動機１は回転トルクに応じた磁速密
度をホール素子４で検出して電圧を発生させ、この電圧
をトルクに変換するものである。
ール素子であり、電動機１は回転トルクに応じた磁速密
度をホール素子４で検出して電圧を発生させ、この電圧
をトルクに変換するものである。
第６図において、１は直流電動機、５および６は第１
および第２のプッシュ側トランジスタ、７および８は第
１および第２のプル側トランジスタ、９は演算増幅器、
10はトルク信号Ｔを出力するトルク算出回路である。第
６図のプッシュ側トランジスタ５および６はPWM信号に
より交互にオンとなる。例えばトランジスタ５がPWM信
号に応じてオンしているときはトランジスタ６はオフと
なっており、さらにプル側トランジスタ７はオフ、トラ
ンジスタ８はオンとなっている。この結果、電動機１に
はPWM信号による期間だけ左側から右側へ電流が流れ
る。各トランジスタに挿入されているダイオードは、PW
M信号のオフ期間において電動機１のコイルにより流さ
れる減衰電流をバイパスするもので、各トランジスタを
破壊から防止するものである。トランジスタ５がオフと
なると、次にトランジスタ６がPWM信号によりオンとな
る。このとき電動機１には右側から左側へ電流が流れ
る。電動機１を流れる電流は演算増幅器９のプラス端子
およびマイナス端子に接続された抵抗を流れ、この抵抗
に電圧が発生する。
および第２のプッシュ側トランジスタ、７および８は第
１および第２のプル側トランジスタ、９は演算増幅器、
10はトルク信号Ｔを出力するトルク算出回路である。第
６図のプッシュ側トランジスタ５および６はPWM信号に
より交互にオンとなる。例えばトランジスタ５がPWM信
号に応じてオンしているときはトランジスタ６はオフと
なっており、さらにプル側トランジスタ７はオフ、トラ
ンジスタ８はオンとなっている。この結果、電動機１に
はPWM信号による期間だけ左側から右側へ電流が流れ
る。各トランジスタに挿入されているダイオードは、PW
M信号のオフ期間において電動機１のコイルにより流さ
れる減衰電流をバイパスするもので、各トランジスタを
破壊から防止するものである。トランジスタ５がオフと
なると、次にトランジスタ６がPWM信号によりオンとな
る。このとき電動機１には右側から左側へ電流が流れ
る。電動機１を流れる電流は演算増幅器９のプラス端子
およびマイナス端子に接続された抵抗を流れ、この抵抗
に電圧が発生する。
上述した各種の回転トルク検出装置においては次に示
すような問題があった。
すような問題があった。
まず第４図に示す回転トルク検出装置はトルクセンサ
が高価であり、電動機駆動回路の短絡検出が不可能であ
るという問題があった。また、回転の正・負の方向を検
出するためには１電源の場合は検出レベルをオフセット
する必要があり、電源電圧を高くしないと検出ゲインを
高くできず、電源電圧を低くするには２電源方式にしな
ければならないという問題があった。
が高価であり、電動機駆動回路の短絡検出が不可能であ
るという問題があった。また、回転の正・負の方向を検
出するためには１電源の場合は検出レベルをオフセット
する必要があり、電源電圧を高くしないと検出ゲインを
高くできず、電源電圧を低くするには２電源方式にしな
ければならないという問題があった。
第５図に示す回転トルク検出装置は、第４図の装置と
同様に、電動機駆動回路の短絡検出が不可能で、電源電
圧を高くしないと検出ゲインを高くできないという問題
があり、また、高設定精度を必要とするという問題があ
った。
同様に、電動機駆動回路の短絡検出が不可能で、電源電
圧を高くしないと検出ゲインを高くできないという問題
があり、また、高設定精度を必要とするという問題があ
った。
第６図に示す装置においては演算増幅器９の入力側に
生じる電圧は１方向のみの正電圧であり、回転方向に検
出できず、また入力側に生じる電圧がアース電位に近い
電圧の場合には演算増幅器９は直線性の悪いところで動
作することとなり、出力信号が正確さに欠けるという問
題があった。
生じる電圧は１方向のみの正電圧であり、回転方向に検
出できず、また入力側に生じる電圧がアース電位に近い
電圧の場合には演算増幅器９は直線性の悪いところで動
作することとなり、出力信号が正確さに欠けるという問
題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
この目的とするところは、比較的安価で、電動機駆動回
路の短絡が検出でき、センサ回路供給電圧を上げること
なく検出ゲインを上げることができ、高設定精度を不要
とし、比較的正確に回転トルクを検出でき、回転方向も
同時に検出できる直流電動機の回転トルク検出装置を得
ることにある。
この目的とするところは、比較的安価で、電動機駆動回
路の短絡が検出でき、センサ回路供給電圧を上げること
なく検出ゲインを上げることができ、高設定精度を不要
とし、比較的正確に回転トルクを検出でき、回転方向も
同時に検出できる直流電動機の回転トルク検出装置を得
ることにある。
このような目的を達成するために本発明による直流電
動機の回転検出装置は、プル側トランジスタとアースと
の間に設けられた電流検出用抵抗に発生した電圧を増幅
し且つレベルシフトして出力する２系統の演算増幅器
と、この２系統の演算増幅器の出力を入力してトルクを
算出し且つ回転方向を検出するトルク算出ロジックとを
設けるようにしたものである。
動機の回転検出装置は、プル側トランジスタとアースと
の間に設けられた電流検出用抵抗に発生した電圧を増幅
し且つレベルシフトして出力する２系統の演算増幅器
と、この２系統の演算増幅器の出力を入力してトルクを
算出し且つ回転方向を検出するトルク算出ロジックとを
設けるようにしたものである。
本発明による直流電動機の回転トルク検出装置におい
ては、電流検出用抵抗に発生した２系統の電圧は増幅さ
れレベルシフトされ、この２系統の電圧からトルクが算
出され、回転方向が検出される。
ては、電流検出用抵抗に発生した２系統の電圧は増幅さ
れレベルシフトされ、この２系統の電圧からトルクが算
出され、回転方向が検出される。
第１図は、本発明に係わる直流電動機の回転トルク検
出装置の一実施例を示す回路図である。第１図におい
て、１は直流電動機、５および６は第１および第２のプ
ッシュ側トランジスタ、７および８は第１および第２の
プル側トランジスタ、11および12は演算増幅器、13およ
び14は電流検出用抵抗、20は入力信号からトルクを算出
し回転方向を検出するトルク算出ロジック、21はコンパ
レータ、22はアナログスイッチ、23はトルク算出回路、
T1は正電圧が供給される正電圧供給端子、T2およびT3は
基準電圧Vrefが供給される基準電圧供給端子、Ｅはアー
スである。
出装置の一実施例を示す回路図である。第１図におい
て、１は直流電動機、５および６は第１および第２のプ
ッシュ側トランジスタ、７および８は第１および第２の
プル側トランジスタ、11および12は演算増幅器、13およ
び14は電流検出用抵抗、20は入力信号からトルクを算出
し回転方向を検出するトルク算出ロジック、21はコンパ
レータ、22はアナログスイッチ、23はトルク算出回路、
T1は正電圧が供給される正電圧供給端子、T2およびT3は
基準電圧Vrefが供給される基準電圧供給端子、Ｅはアー
スである。
第１図においてトランジスタ５〜８はブリッジ形プッ
シュ・プル回路を構成する。すなわち、トランジスタ５
および６は交互にPWM信号でオンするが、トランジスタ
５がPWM信号でオン動作している時にはトランジスタ８
がオン動作しており、電動機１には左から右に電流が流
れる。なお、トランジスタ５およびトランジスタ８がオ
ン動作しているときにはトランジスタ６およびトランジ
スタ７はオフである。また、トランジスタ６がPWM信号
でオン動作している時にはトランジスタ７がオン動作し
ており、電動機１には右から左に電流が流れる。このよ
うにして電動機１は正転、逆転を行なう。
シュ・プル回路を構成する。すなわち、トランジスタ５
および６は交互にPWM信号でオンするが、トランジスタ
５がPWM信号でオン動作している時にはトランジスタ８
がオン動作しており、電動機１には左から右に電流が流
れる。なお、トランジスタ５およびトランジスタ８がオ
ン動作しているときにはトランジスタ６およびトランジ
スタ７はオフである。また、トランジスタ６がPWM信号
でオン動作している時にはトランジスタ７がオン動作し
ており、電動機１には右から左に電流が流れる。このよ
うにして電動機１は正転、逆転を行なう。
上記ブリッジ形プッシュ・プル回路の出力側において
左から右へ電流が流れる時に電動機１が正転する場合に
は、正転の時には演算増幅器12が正電圧を発生し、逆転
の時に演算増幅器11が正電圧を発生する。従って、正転
の時にはコンパレータ21は「１」の回転方向信号ａを出
力し、逆転の時には「０」の回転方向信号ａを出力す
る。アナログスイッチ22は正転の時には上側に倒れ、逆
転の時には下側に倒れる。従って、トルク算出回路23に
は電動機１を流れる電流の大きさに応じた電圧が入力さ
れ、この電圧からトルクが算出され、トルク信号Ｔとし
て出力される。第１図においては各演算増幅器11,12に
は基準電圧供給端子T2,T3から基準電圧Vrefが供給され
ているが、これは電流検出用抵抗13,14に発生した電圧
をレベルシフトするものであり、これにより演算増幅器
11,12が直線性の悪い動作点で動作することを防止で
き、入力電圧を歪無く正確に増幅することができる。
左から右へ電流が流れる時に電動機１が正転する場合に
は、正転の時には演算増幅器12が正電圧を発生し、逆転
の時に演算増幅器11が正電圧を発生する。従って、正転
の時にはコンパレータ21は「１」の回転方向信号ａを出
力し、逆転の時には「０」の回転方向信号ａを出力す
る。アナログスイッチ22は正転の時には上側に倒れ、逆
転の時には下側に倒れる。従って、トルク算出回路23に
は電動機１を流れる電流の大きさに応じた電圧が入力さ
れ、この電圧からトルクが算出され、トルク信号Ｔとし
て出力される。第１図においては各演算増幅器11,12に
は基準電圧供給端子T2,T3から基準電圧Vrefが供給され
ているが、これは電流検出用抵抗13,14に発生した電圧
をレベルシフトするものであり、これにより演算増幅器
11,12が直線性の悪い動作点で動作することを防止で
き、入力電圧を歪無く正確に増幅することができる。
なお、第１図にはトルク算出ロジックをハードウェア
で示したが、これをソフトウェアで構成してもよい。す
なわち、演算増幅器11,12の出力をコンピュータのA/D変
換器に取り込み、コンパレータ21,アナログスイッチ22
およびトルク算出回路23の動作をプログラムにより行な
うようにすればよい。これを第２図に示す。第２図にお
いて、まず演算増幅器11の出力電圧VLおよび演算増幅器
12の出力電圧VRを取り込み（ステップ31）、両出力電圧
を比較する（ステップ32）。出力電圧VLが出力電圧VRよ
り大きいときには方向検出用フラグをオフとしてVL−V
refの電圧Ｖを算出し、そうでないときには方向検出用
フラグをオンとしてVR−Vrefの電圧Ｖを算出する（ステ
ップ33〜36）。次に、電圧Ｖ≦０か否かを判断し（ステ
ップ37）、Ｖ≦０でない場合は回転トルクＴ＝αＶの計
算を行ない（ステップ38）、方向検出用フラグがオンの
場合は上記の値を回転トルクとし（ステップ39）、方向
検出用フラグがオフの場合は回転トルクＴ＝−Ｔとする
（ステップ40）。Ｖ≦０の場合は回転トルクＴ＝０とす
る。
で示したが、これをソフトウェアで構成してもよい。す
なわち、演算増幅器11,12の出力をコンピュータのA/D変
換器に取り込み、コンパレータ21,アナログスイッチ22
およびトルク算出回路23の動作をプログラムにより行な
うようにすればよい。これを第２図に示す。第２図にお
いて、まず演算増幅器11の出力電圧VLおよび演算増幅器
12の出力電圧VRを取り込み（ステップ31）、両出力電圧
を比較する（ステップ32）。出力電圧VLが出力電圧VRよ
り大きいときには方向検出用フラグをオフとしてVL−V
refの電圧Ｖを算出し、そうでないときには方向検出用
フラグをオンとしてVR−Vrefの電圧Ｖを算出する（ステ
ップ33〜36）。次に、電圧Ｖ≦０か否かを判断し（ステ
ップ37）、Ｖ≦０でない場合は回転トルクＴ＝αＶの計
算を行ない（ステップ38）、方向検出用フラグがオンの
場合は上記の値を回転トルクとし（ステップ39）、方向
検出用フラグがオフの場合は回転トルクＴ＝−Ｔとする
（ステップ40）。Ｖ≦０の場合は回転トルクＴ＝０とす
る。
第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、ブリッ
ジ形プッシュ・プル回路の左側のみ（第１のプッシュ側
トランジスタおよび第１のプル側トランジスタ）を示
す。第３図において、5a,5bは第１のプッシュ側トラン
ジスタを構成するトランジスタ、7a,7bは第１のプル側
トランジスタを構成するトランジスタ、11a,11bは１系
統の演算増幅器を構成する演算増幅器である。第３図に
おいては、１系統の演算増幅器を構成する２個の演算増
幅器11a,11bの出力を加算したものをトルク算出ロジッ
クに入力する。すなわち、電動機１を流れる電流に応じ
た電圧がトルク算出ロジックに入力される。ブリッジ形
プッシュ・プル回路の右側についても同様のことが言
え、トルク算出ロジックは第１図の場合と同様にトルク
を算出する。
ジ形プッシュ・プル回路の左側のみ（第１のプッシュ側
トランジスタおよび第１のプル側トランジスタ）を示
す。第３図において、5a,5bは第１のプッシュ側トラン
ジスタを構成するトランジスタ、7a,7bは第１のプル側
トランジスタを構成するトランジスタ、11a,11bは１系
統の演算増幅器を構成する演算増幅器である。第３図に
おいては、１系統の演算増幅器を構成する２個の演算増
幅器11a,11bの出力を加算したものをトルク算出ロジッ
クに入力する。すなわち、電動機１を流れる電流に応じ
た電圧がトルク算出ロジックに入力される。ブリッジ形
プッシュ・プル回路の右側についても同様のことが言
え、トルク算出ロジックは第１図の場合と同様にトルク
を算出する。
以上説明したように本発明による直流電動機の回転ト
ルク検出装置は、プル側トランジスタとアースとの間に
設けられた電流検出用抵抗に発生した電圧を増幅し且つ
レベルシフトして出力する２系統の演算増幅器と、この
２系統の演算増幅器の出力を入力してトルクを算出し且
つ回転方向を検出するトルク算出ロジックとを設けたこ
とにより、正転、逆転の２系統の電圧を正確に発生でき
るので、比較的安価で、電動機駆動回路の短絡が検出で
き、センサ回路供給電圧を上げることなく検出ゲインを
上げることができ、高設定精度を不要とし、比較的正確
に回転トルクを検出でき、回転方向も同時に検出できる
装置を得ることができる。
ルク検出装置は、プル側トランジスタとアースとの間に
設けられた電流検出用抵抗に発生した電圧を増幅し且つ
レベルシフトして出力する２系統の演算増幅器と、この
２系統の演算増幅器の出力を入力してトルクを算出し且
つ回転方向を検出するトルク算出ロジックとを設けたこ
とにより、正転、逆転の２系統の電圧を正確に発生でき
るので、比較的安価で、電動機駆動回路の短絡が検出で
き、センサ回路供給電圧を上げることなく検出ゲインを
上げることができ、高設定精度を不要とし、比較的正確
に回転トルクを検出でき、回転方向も同時に検出できる
装置を得ることができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図、第２図は
その動作を説明するためのフローチャート、第３図は本
発明の第２の実施例を示す回路図、第４図および第５図
は従来装置を示す構成図、第６図は従来装置を示す回路
図である。 １……直流電動機、5,6……プッシュ側トランジスタ、
7,8……プル側トランジスタ、11,12……演算増幅器、1
3,14……電流検出用抵抗、20……トルク算出ロジック、
21……コンパレータ、22……アナログスイッチ、23……
トルク算出回路、T1……正電圧供給端子、T2,T3……基
準電圧供給端子、Ｅ……アース。
その動作を説明するためのフローチャート、第３図は本
発明の第２の実施例を示す回路図、第４図および第５図
は従来装置を示す構成図、第６図は従来装置を示す回路
図である。 １……直流電動機、5,6……プッシュ側トランジスタ、
7,8……プル側トランジスタ、11,12……演算増幅器、1
3,14……電流検出用抵抗、20……トルク算出ロジック、
21……コンパレータ、22……アナログスイッチ、23……
トルク算出回路、T1……正電圧供給端子、T2,T3……基
準電圧供給端子、Ｅ……アース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯澤 隆治 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−34192（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】PWM信号で交互にオン動作を行なう第１お
よび第２のプッシュ側トランジスタと、このプッシュ側
トランジスタの動作に対応して交互にオン動作を行なう
第１および第２のプル側トランジスタとから成り、入力
側が電源とアースに接続されたブリッジ形プッシュ・プ
ル回路の出力側に接続されて正転・逆転動作を行なう直
流電動機の回転トルク検出装置において、前記プル側ト
ランジスタと前記アースとの間に設けられた電流検出用
抵抗に発生した電圧を増幅し且つレベルシフトして出力
する２系統の演算増幅器と、この２系統の演算増幅器の
出力を入力してトルクを算出し且つ回転方向を検出する
トルク算出ロジックとを備えたことを特徴とする直流電
動機の回転トルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108288A JP2583443B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 直流電動機の回転トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108288A JP2583443B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 直流電動機の回転トルク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278290A JPH01278290A (ja) | 1989-11-08 |
| JP2583443B2 true JP2583443B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=14480866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63108288A Expired - Lifetime JP2583443B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 直流電動機の回転トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583443B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5060750B2 (ja) * | 2006-08-02 | 2012-10-31 | ローム株式会社 | モータ駆動回路およびそれを用いた電子機器 |
-
1988
- 1988-04-30 JP JP63108288A patent/JP2583443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01278290A (ja) | 1989-11-08 |
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