JP2594040B2 - モータ制御回路 - Google Patents

モータ制御回路

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JP2594040B2
JP2594040B2 JP61118053A JP11805386A JP2594040B2 JP 2594040 B2 JP2594040 B2 JP 2594040B2 JP 61118053 A JP61118053 A JP 61118053A JP 11805386 A JP11805386 A JP 11805386A JP 2594040 B2 JP2594040 B2 JP 2594040B2
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【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は電子機器に用いられる直流モータの制御回路
に関する。
(ロ)従来の技術 テープレコーダ等の電子機器において直流モータが多
く使用されており、これら直流モータの回転数を制御す
るガバナーとして特開昭56−25392号公報に記載されて
いるように比例電流制御方式と、実公昭48−15288号公
報に記載されているようにブリッジ制御方式とがある。
比例電流制御方式は誤差検出回路で回転数に比例した電
圧と基準電圧とを比較し、比較して得られた前記誤差検
出回路よりの出力信号をモータに直列接続された駆動ト
ランジスタのベースに加え、該駆動トランジスタを制御
しモータに流れる電流を負荷に応じて増減させ、モータ
の回転数を一定にしている。一方ブリッジ制御方式はブ
リッジ回路の検出端子間の不平衡電圧を被制御トランジ
スタにて検出し、検出して得た制御電圧でもってモータ
に直列接続された制御トランジスタを制御しモータの回
転数を制御している。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 前述のようにモータの回転数を制御するガバナーとし
て、比例電流制御方式とブリッジ制御方式とがありそれ
ぞれの方式を集積化した集積回路が販売されている。こ
れらガバナーにおいてモータの回転を停止する場合は、
単にモータへの給電を停止するのみであったので、モー
タは慣性でいつまでも回転し続け、モータの回転を急速
に停止させる必要があるものにおいては不便であった。
本発明は斯る欠点を除去したモータ制御回路を提出す
るもので、モータの回転停止時に逆起電圧が0Vに保持さ
れるようにし急激に回転を停止させることが出来るよう
にすることを目的とする。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明のモータ制御回路は被制御モータを一辺に有し
複数の抵抗にて構成されたブリッジ回路と、一対の入力
端子が夫々前記ブリッジ回路の検出端子に接続され出力
端子がブリッジ回路の給電端子への給電電圧を制御する
トランジスタに接続された演算増幅回路と、前記演算増
幅回路の入力端子に選択的に正又は負の基準電圧を供給
する切換スイッチと、前記演算増幅回路の入力端子又は
出力端子に接続されたスイッチ回路とにより構成され
る。
(ホ)作用 本発明のモータ制御回路は、回転停止時に切換スイッ
チを切換えて演算増幅回路の両入力端子への基準電圧の
印加動作を遮断し、被制御モータに生じる逆起電圧を前
記入力端子に入力させて前記演算増幅回路を制御するこ
とによって前記被制御モータの逆起電圧が零になるよう
にしたので、該被制御モータを急速に停止させることが
出来る。
(ヘ)実施例 本発明のモータ制御回路の実施例を図面に従って説明
する。
(1)はブリッジ回路で、一辺に直流モータ(2)を
含み、他辺に第1抵抗R1、第2抵抗R2、及び第3抵抗R3
を有する。(3)は第1入力端子(4)、第2入力端子
(5)及び出力端子(6)を有する演算増幅回路、
(R4)はモータ(2)と第3抵抗R3とが結合されたブリ
ッジ回路(1)の第1検出端子(7)及び演算増幅回路
(3)の前記第1入力端子(4)間に接続された第4抵
抗、(R5)(R6)は第1入力端子(4)と第2入力端子
(5)とに夫々接続された第5抵抗及び第6抵抗、
(R7)は第7抵抗で、演算増幅回路(3)の第2入力端
子(5)及び第1抵抗R1と第2抵抗R2とを結合したブリ
ッジ回路(3)の第2検出端子(8)間に接続されてい
る。(C0)はコンデンサで、ブリッジ回路(1)が正確
にバランスしないとき特に高周波域で正帰還がかかるの
を吸収するもので、ブリッジ回路(1)の第1検出端子
(7)と第2検出端子(8)間に接続されている。(1
0)(11)は夫々連動する切換スイッチで、演算増幅回
路(3)の第1入力端子(4)及び第2入力端子(5)
に正又は負の基準電圧を選択的に供給する。(12)(1
3)は夫々逆導電型を有する制御トランジスタで、ベー
スは結合され前記演算増幅回路(3)の出力端子(6)
に接続され、コレクタ・エミッタは夫々直列接続され正
負の電源間に結合され、且つ制御トランジスタ(12)
(13)の接続点(14)はブリッジ回路(1)の給電端子
(9)に結合されている。(16)は前記演算増幅回路
(3)の入力端子(4)とアース間に接続されたスイッ
チ回路である。
前記各抵抗は以下の式を満足するように抵抗値を定め
ている。
但し Rm…直流モータ(2)の直流抵抗 本発明のモータ制御回路は上述の如き構成をなすので
動作時には以下の式が成立する。
先ず切換スイッチ(10)(11)を図示の状態に切換え
スイッチ回路(16)をオフにしたときの等価回路を第2
図に示す。今ブリッジ回路(1)の給電端子(9)とア
ース間の電圧をV0、直流モータ(2)の逆起電圧をE0
すれば、 V0=Im(Rm+R3)+E0 ……(4) 但し Im…直流モータ(2)に流れる電流 又、V0=(V+−V-)A これを変形し 但し(V+−V-)…演算増幅回路(3)の入力電圧 A…演算増幅回路(3)のオーブンループゲイン Aが無限大に近ければ (V+−V-)=0 ……(6) となる。
演算増幅回路(3)の第1入力端子(4)の入力電圧
V+ 一方演算増幅回路(3)の第2入力端子(5)の入力
電圧V- (8)式に(1)式及び(3)式を代入すると、 (6)式に(7)式及び(9)式を代入し整理すると (10)式をさらに変形し整理すると、 (11)式に(4)式を代入し変形する。
この式を整理する。
(12)式より となり、(13)式より分るように直流モータ(2)の逆
起電圧E0は基準電圧Erefと抵抗値によって決定されモー
タ電流Im、ブリッジ回路(1)の給電端子間の電圧V0
無関係となりガバナー動作、即ち直流モータ(2)の回
転数は一定にされることが分る。
前述のように直流モータ(2)の逆起電圧E0は演算増
幅回路(3)の第1及び第2入力端子(4)(5)への
基準電圧Erefの関数となり、前記第1及び第2入力端子
(4)(5)に印加される基準電圧Erefの極性を反転す
ることにより直流モータ(2)の回転方向を逆転出来
る。このときの等価回路を第3図に示す。演算増幅回路
(3)の第1入力端子(4)の入力電圧V+ 又第2入力端子(5)の入力電圧V- (15)式及び(16)式を(6)式に代入すると、 (17)式を変形し且つ(4)式を代入すると、 (18)式を整理すると となり、前述(13)式と電圧の極性が変っている以外同
一である。このことより基準電圧の極性を変えることに
より同一回転数で回転方向のみ逆転出来ることが分る。
次に第1図に従って実際の動作を説明する。直流モー
タ(2)を正回転させるには切換スイッチ(10)(11)
を図示の状態に切換えると、演算増幅回路(3)の第1
入力端子(4)には基準電源(15)よりの正の基準電圧
Vrefが供給され、第2入力端子(5)はアース電位にさ
れるので、演算増幅回路(3)の出力端子には正の制御
電圧を生じ、制御トランジスタ(12)をオンし制御トラ
ンジスタ(13)をオフさせる。従ってブリッジ回路
(1)の給電端子(9)には制御トランジスタ(12)を
通し正電源よりの正電圧が供給され、直流モータ(2)
には矢印A方向に電流が流れ正方向に回転し、例えば光
学式ディスク再生装置のトレイをディスク装着方向の第
1方向に摺動させる。この間にディスクに加わる電荷が
増加すると、第6図に示すように直流モータ(2)の回
転数が低下し逆起電圧が減少される傾向にある。しかし
逆起電圧が減少すると第4抵抗R4を介し演算増幅回路
(3)の第1入力端子(4)に加わっている正電圧が増
加し、出力端子(6)に生じる正の制御電圧は高まり制
御トランジスタ(12)を増々正方向に追い込むので、直
流モータ(2)に加えられる電流を増加し第7図に示す
ようにトルクを大きくし回転数が一定とされるので逆起
電圧は一定となる。
逆に負荷が軽く直流モータ(2)の回転数が増加した
ときには逆起電圧が増加されるが、演算増幅回路(3)
の第1入力端子(4)の正電圧が低下するため、出力端
子(6)の正の制御電圧が減少し制御トランジスタ(1
3)のコレクタ・エミッタ間のインピーダンスを高める
ので、直流モータ(2)への電流を減少し、直流モータ
(2)の回転数が低下され逆起電圧は一定になる。
トレイがディスクの装着位置まで摺動されると、その
ことを検出し電源スイッチ(図示せず)かオフされると
ともに、切換スイッチ(10)(11)を図示と反対側に切
換える。
ディスクを取出すとき等直流モータ(2)を逆方向に
回転させるには、前述の如く切換スイッチ(10)(11)
を図示した状態の反対側に切換えておいてイジェット釦
(図示せず)を押圧する等電源スイッチをオンする。す
ると演算増幅回路(3)の第2入力端子(5)に基準電
源(15)の正の基準電圧が加わり、第1入力端子(4)
はアース電位にされるので、演算増幅回路(3)の出力
端子(6)には負の制御電圧が出力される。従って制御
トランジスタ(13)がオンし制御トランジスタ(12)が
オフされる。従って直流モータ(2)に前述とは逆に矢
印B方向の電流が流れるため該直流モータ(2)は逆方
向に回転され、トレイをディスク装着方向と逆の第2方
向に摺動させる。そしてトレイの摺動中に直流モータ
(2)に加わる負荷が変動すれば、その負荷の変動に応
じ直流モータ(2)に流れる電流を変えトルクの調整を
行う。例えば直流モータ(2)に大きな負荷が加わり回
転数が低下し、逆起電圧が減少すると、演算増幅回路
(3)の第2入力端子(5)に加えられる正の基準電圧
は増加され出力端子(6)の負制御電圧を増加させるの
で、制御トランジスタ(13)のコレクタ・エミッタ間の
インピーダンスが減少し直流モータ(2)に流れる電流
を増加させトルクを増大し、逆に直流モータ(2)に加
わる負荷が減少し回転数が高まり、逆起電圧が増加する
と演算増幅回路(3)の第2入力端子(5)の正の基準
電圧が減少し、出力端子(6)の制御電圧を増加し制御
トランジスタ(13)のコレクタ・エミッタ間のインピー
ダンスを増加し、直流モータ(2)への電流を抑え逆起
電圧を一定にする。
最後に直流モータを停止させる場合の動作について説
明する。直流モータを停止させるには切換スイッチ(1
0)(11)を中立の位置に切換え入力端子(4)(5)
を第5抵抗R5及び第6抵抗R6を介して接地する。すると
両入力端子(4)(5)には基準電源(15)からの基準
電圧は印加されずブリッジ回路(1)の第1及び第2検
出端子(7)(8)にて検出された検出電圧のみが印加
される。それまで切換スイッチ(10)(11)が第1図の
状態に切換えられており直流モータ(2)が順方向に回
転されていると、第1検出端子(7)には直流モータ
(2)に生じる負の逆起電圧が検出されるので、その負
逆起電圧は演算増幅回路(3)の第1入力端子(4)に
印加される。一方第2入力端子(5)は零電位であるの
で、演算増幅回路(3)の出力端子(6)には負出力電
圧を生じそれまでオンしていたトランジスタ(12)をオ
フしトランジスタ(13)をオンさせる。その結果前記逆
起電圧を零にするように作用し直流モータ(2)を急速
に停止する。
前述の如く直流モータ(2)は停止されるが、完全に
停止した状態においてブラシ(17)(18)が第5図に示
す如く2つのコミュテーター(19)(21)に接触したま
ま停止する可能性があり、この時にブリッジ回路(1)
の平衡条件が大幅にずれる。即ち通常は第4図の状態に
ありこのときの各電機子巻線の抵抗をR11,R12,R13とす
ると、ブラシ(17)(18)間の抵抗RA 今R=R11=R12=R13とすれば となる。
ところが第5図の如くブラシ(17)が2つのコミュテ
ーター(19)(21)に接触したまま停止すると、ブラシ
(17)(18)間の抵抗RB 前述と同様に電機子巻線の各抵抗が等しいとすれば
(22)式のRBとなる。
(21)式と(23)式とを比較することによって分かる
ように1つのブラシが2つのコミュテーターに接触した
まま停止すると、ブラシ(17)(18)間の電機子巻線の
抵抗は通常の状態に比較して小さくなるので、ブリッジ
回路(1)のバランスがくずれた状態になる。それ故、
斯かる状態において、トレイに外力が加わり、モータ
(2)の電機子が回転すると、電機子巻線に誘起される
電圧が第1検出端子(7)と第2検出端子(8)間に不
平衡電圧として出力され、その不平衡電圧が前記演算増
幅回路(3)の第1入力端子(4)及び第2入力端子
(5)に入力される。その結果、前記演算増幅回路
(3)の出力端子(6)に出力電圧が出力され、トラン
ジスタ(12)又はトランジスタ(13)がオン状態になる
ので、モータ(2)が間違って回転する恐れがある。
本発明は、斯かる問題を解決するために、前記演算増
幅回路(3)の第1入力端子(4)とアース間にスイッ
チ回路(16)を接続し、モータ(2)が停止した後に前
記スイッチ回路(16)をオンさせるようにしたものであ
る。即ち、モータ(2)が停止した後は、前記演算増幅
回路(3)の第1入力端子(4)に不平衡電圧が印加さ
れないようにしたので、該演算増幅回路(3)の出力端
子(6)に出力電圧が出力されることはなく、トランジ
スタ(12)又はトランジスタ(13)がオン状態になるこ
とはない。従って、トレイに外力が加わり、モータ
(2)の電機子が回転して、電機子巻線に誘起電圧が発
生してもモータ(2)が回転することはない。
本実施例において、スイッチ回路(16)は、演算増幅
回路(3)の第1入力端子(4)とアース間に接続した
が、該演算増幅回路(3)の帰還ループ内にあればよ
く、例えば演算増幅回路(3)の出力信号路とアース間
に設けることも出来る。また、前記スイッチ回路(16)
は、モータ(2)が回転を停止したことを検出すること
によって自動的にオンさせるように構成すればよい。
(ト)発明の効果 本発明のモータ制御回路は、モータの回転停止動作
時、モータの回転動作を制御する演算増幅回路にモータ
の逆起電圧を帰還させることによって回転動作により生
じる逆起電圧と逆方向の電圧をモータに印加させるよう
にしたので、モータにブレーキがかかることになり、回
転状態にあるモータを急速に停止させることが出来る。
そして、本発明は、モータの停止後は、演算増幅回路
へのブリッジ回路からの不平衡電圧の帰還動作を遮断す
るようにしたので、外力によってモータが回転させられ
ても前記演算増幅回路によるモータへの電流供給動作が
行われることはなく、モータが外力によって回転を開始
させられるという誤動作を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のモータ制御回路図、第2図及び第3図
は第1図の等価回路図、第4図及び第5図は本発明に用
いた直流モータの等価回路図、第6図は本発明に用いた
直流モータの特性図、第7図は本発明の直流モータ制御
回路の特性図である。 (1)……ブリッジ回路、(2)……直流モータ、
(3)……演算増幅回路、(10)(11)……切換スイッ
チ、(16)……スイッチ回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被制御モータを一辺に有し複数の抵抗にて
    構成されたブリッジ回路と、一対の入力端子が夫々前記
    ブリッジ回路に設けられている第1及び第2の検出端子
    に接続されているとともに出力端子が該ブリッジ回路の
    給電端子への給電動作を行うトランジスタのベースに接
    続されている演算増幅回路と、該演算増幅回路の入力端
    子に正又は負の基準電圧を選択的に供給するとともに回
    転停止時該入力端子への基準電圧の供給動作を断つ切換
    スイッチと、前記演算増幅回路の入力端子への前記ブリ
    ッジ回路からの信号の供給動作又は該演算増幅回路の出
    力信号の前記トランジスタのベースへの印加動作を制御
    するべく接続されているとともに前記被制御モータが回
    転を停止したとき切換えられるスイッチ回路とよりな
    り、回転停止動作時前記切換スイッチによる演算増幅回
    路の入力端子への基準電圧の供給を断つとともに前記被
    制御モータが回転を停止したとき前記スイッチ回路の切
    換えによって前記演算増幅回路の出力による前記トラン
    ジスタの駆動制御動作を阻止するようにしたことを特徴
    とするモータ制御回路。
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