JP2813201B2 - 電子機器の自動調整装置 - Google Patents

電子機器の自動調整装置

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JP2813201B2 JP1142544A JP14254489A JP2813201B2 JP 2813201 B2 JP2813201 B2 JP 2813201B2 JP 1142544 A JP1142544 A JP 1142544A JP 14254489 A JP14254489 A JP 14254489A JP 2813201 B2 JP2813201 B2 JP 2813201B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器の自動調整にモーターを使用するも
のにおいて、該モーターによって回転動作を受ける可変
抵抗器,可変コンデンサ等の回転式可変素子が回転範囲
を越えて回転しようとする場合に、該素子を機構的な破
壊から保護するようにした電子機器の自動調整装置に関
するものである。
従来の技術 電気機器はその製造過程及び一定期間使用後の校正等
において、所期の機能,特性を具備または維持させるた
めに微小な調整を必要とする。この調整は一般に可変抵
抗器,可変コンデンサなどの可変素子を回転操作するこ
とにより行われるが、従来この回転操作の手段としては
人手による方法或いはモーターを使用した自動制御によ
る方法等がある。人手による方法は調整者が自らの視覚
等の判断をもって機器が所期の機能,特性を満足すべく
調整するものであり、これに対しモーターを使用した自
動制御による方法は全て電子的に調整が行われるように
したものである。
発明が解決しようとする課題 ところで、上記に示す調整において他部品の不良ある
いは可変素子自身の経時劣化等の要因から可変素子の回
転範囲内、つまり機構的調整限界内で調整しきれない場
合がある。この際、上記人手による調整方法であれば可
変素子が回転終端に達した時にただちに操作を停止し得
るが、上記モーターを利用した自動制御の場合には回転
終端に達してもなお目標値に一致するまでモーターが回
転操作を続けようとし、その結果可変素子が回転範囲内
を超えて破壊してしまうという問題点があった。
また自動制御による可変素子の調整は数rpm程度の低
速回転のモーターを使用するため、可変素子が回転終端
に達してもモーターの回転数の減少を検出する方法では
回転終端の検出を高精度に行うことができない問題があ
り、また可変素子は減速ギアによる大きなトルクで駆動
されているので、わずかな時間でも検出が遅れると可変
素子を破壊する惧れがあった。
この発明の目的は、可変素子の調整がモーターを使用
した自動制御によって行われる場合、可変素子が回転終
端に達した時にはモーターの回転操作をただちに停止
し、可変素子の破壊を未然に防ぎ保全を図ることにより
電子機器の自動調整の信頼性を高めようとするものであ
る。
課題を解決するための手段 本発明は前記の問題を解決するためモーターを駆動手
段として回転式可変素子を所定の値に調整する電子機器
の自動調整装置において、上記モーターに流れる負荷電
流から電流電圧変換した電圧を増幅する電圧増幅器と、
該電圧増幅器の出力の特定周波数成分のみを通過させる
フィルタと、該フィルタの出力を前記可変素子の回転の
終端に達してから破壊されるまでの時間よりも短い周期
でサンプリングするサンプリングホールド回路と、上記
フィルタの出力を電圧シフトさせる電圧シフト回路と、
上記サンプルホールド回路と電圧シフト回路の出力レベ
ルを比較判定する比較回路と、該比較回路からの出力信
号を記憶する記憶回路と、該記憶回路の出力信号により
モーターの電流経路を遮断するリレーを備えた構成とし
た。
作 用 可変素子を回転させるモーターの負荷電流の変化を電
圧に変換した後、電圧増幅器及びフィルタを介してサン
プルホールド回路及び電圧シフト回路に導き、該サンプ
ルホールド回路及び電圧シフト回路の両出力を比較回路
で比較して上記モーターの負荷電流が所定の値以上に変
化したことを検出し、この検出出力によって上記モータ
ーの電流経路に組み込んだリレーを開放し、該電流経路
を遮断してモーターの回転を停止させる。
本発明の原理を下記(1),(2)式を用いて更に詳
細に説明する。
V=E+IaRa ……(1) E=K1φN ……(2) 上記(1),(2)式においてVはモーターの駆動電
圧,Eはモーターの逆起電力,Iaはモーターの負荷電流,Ra
はモーターの電機子抵抗,K1は比例定数,φはモーター
の毎極当たりの磁束数,Nはモーターの回転数である。
(1)式はモーターに供給される駆動電圧とモーター
の逆起電力,負荷電流,電機子抵抗の関係を表わす。
(2)式はモーター単体の逆起電力についての基本式
である。
モーターによって回転操作されている可変素子が回転
終端に達し機構的な回転の限界に達した時、モーターに
加わる負荷が増加しモーターの回転数は急激に減少しよ
うとする。この時、(2)式より逆起電力Eは回転数N
に比例することから回転数Nが減少すると逆起電力Eも
減少する。ここで、(1)式より駆動電圧V,電機子抵抗
Raが一定とすると、逆起電力Eの減少に応じ負荷電流Ia
は増加する。本発明はこの作用を利用してモーターの負
荷電流Iaを常に監視し可変素子が回転終端に達した時の
負荷電流増加を検出し、その検出信号によりモーターの
電流経路に組み込んであるリレーをオフしモーターを停
止させるものである。
実 施 例 以下、本発明の一実施例を第1図乃至第6図を参照し
て詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例のブロック図である。
第1図において調整用ドライバー3はモーター2の回
転部に接続されており、該モーターの2の回転運動を電
子機器44の内部にある可変素子4に伝達するように設置
されている。モーター2の駆動端子の一端は駆動回路1
に接続され、他端はリレー5を介し抵抗6で電流電圧変
換された後、電圧増幅器7の入力端子に接続されてい
る。該電圧増幅器7の出力はアクティブフィルタ8を介
し、サンプルホールド回路9のアナログスイッチ9c及び
電圧シフト回路10の入力端子に接続されている。さらに
該アナログスイッチ9c及び該電圧シフト回路10の出力を
比較回路11に入力し該比較回路11の出力端はフリップフ
ロップ回路等より成る記憶回路12を介しリレー5の駆動
端子に接続されている。サンプルホールド回路9はVCO9
a,モノステーブルマルチバイブレータ9b及びアナログス
イッチ9cにて構成されている。
第2図は上記アクティブフィルタ8の具体的な回路構
成を示し、第3図は上記サンプルホールド回路9の具体
的な回路構成を示す。
また、第4図(a)はモーター2の負荷電流波形図、
第4図(b)はアクティブフィルタ8の通過後の信号波
形図、第4図(c)はVCO9aの出力信号波形図、第4図
(d)はモノステーブルマルチバイブレータ9bの出力信
号波形図、第4図(e)はアクティブフィルタ通過後の
信号波形図であり、可変素子が回転終端に達し破壊され
るまでの負荷電流変化の波形を表わしている。
第4図(e)において波形Xはモーター2が正転して
いる時の負荷電流(第4図(a))をアクティブフィル
タ8に導き、その出力波形Z(第4図(b)と同一)を
さらに電圧シフト回路10を通して電圧シフトさせた波形
であり、Cはシフトの電圧幅を示す。波形Yはアクティ
ブフィルタ8を通過した後の波形を第4図(d)に示す
波形のT1時間のみ充電し、第4図(c)に示す波形のT2
時間から上記T1時間を引いた時間T3の間メモリされたサ
ンプルホールド波形である。
また、第4図(e)における期間Aは可変素子4が回
転の終端に達してからモーター2の電流経路を遮断する
までの時間であり、期間Bは可変素子4が回転の終端に
達してから破壊されるまでの時間を示す。
第4図(f)は比較回路11の2値信号波形図、第4図
(g)は記憶回路12の2値信号波形図を示す。
第1図において自動制御による電子機器の調整はモー
ター2及びモーター2に取り付けられた調整専用ドライ
バー3を駆動回路1により一定かつ低速回転にて正転ま
たは逆転駆動し、可変素子4を回転運動することにより
行う。
以下、本発明の実施例の動作を詳細に説明する。尚、
本実施例の動作説明はモーター2の正転の場合について
行う。
可変素子4の調整結果の判断は自動制御によるため、
電子機器の特性が目標値に一致するまでモーター2は可
変素子4を回転させる。この調整時、モーターに流れる
負荷電流をモーター2に影響を与えない程度の低い抵抗
6により電流電圧変換を行い、電圧増幅器7でα倍に増
幅させることにより負荷電流の小さな変化を拡大し、可
変素子4が回転終端に達してからの応答性を良くし検出
し易くする。但し、電圧増幅器7からの出力は雑音を含
む全ての信号成分がα倍されるため、第4図(a)に示
すような波形となり、負荷電流の変化と雑音との判別が
不可能となる。
そこで、アクティブフィルタ8により特定の周波数成
分のみを通過させ、負荷電流の増加による信号のレベル
変化を第4図(b)に示すような判別可能な信号に変換
させる。アクティブフィルタ8の構成はより減衰傾度を
高めるために第2図に示すように1次パッシブローパス
フィルタと2次アクティブローパスフィルタを組み合わ
せた3次アクティブロープスフィルタとする。本実施例
においては使用したモーター2の特性を考慮してカット
オフ周波数を1Hzとした。アクティブフィルタ8によっ
て減衰された第4図(b)に示す信号は、モーター2の
負荷電流変化によって連続的に変化する。この信号をサ
ンプルホールド回路9のアナログスイッチ9c及び電圧シ
フト回路10に導き、該アナログスイッチ9c及び電圧シフ
ト回路10の出力信号を比較回路11で比較して可変素子4
が終端に達したかどうかを判別する。この可変素子4が
終端に達したか否かの判別を第4図(e)で負荷電流が
変化した部分のみ拡大した第5図と共にさらに詳細に説
明する。
第5図(e′)に示すアクティブフィルタ8を通過し
た後の波形Zより、電圧シフト回路10でレベル幅Cだけ
シフトさせた波形Xを作り、またアクティブフィルタ8
を通過した後の波形Zを第5図(d)(第4図(d)と
同一)に示すサンプリング時間T1の間、第3図に示すサ
ンプルホールド回路のコンデンサC5に充電し、第5図
(d)に示すホールディング時間T3(T3=T2−T1)の間
メモリした波形Yを作る。そして、これらの両波形X,Y
を比較回路11で常時比較し、レベル幅Cだけシフトさせ
た負荷電流の波形Xが、一時的にメモリされた波形Yを
越える状態を検出して該比較回路11より第5図(f)
(第4図(f)と同一)に示す2値のHiレベルの出力信
号を導出する。この出力信号は可変素子4の回転が終端
に達し、モーター2の負荷電流が増大したことを示すも
のになる。
上記レベル幅Cの設定は次の点を考慮して行われる。
第5図(e′)のS点において可変素子4が回転終端
に達し、負荷電流の増加が始まりB時間後に可変素子4
が破壊されるとする。そこで破壊に至るまでにモーター
2を停止すべく時間Aを設定する。そして、可変素子4
が終端に達しても可変素子自身に負担がかからない時間
があることを考慮すると共に、ホールディング時間T3
期間内に終端以外のわずかな変化によりシフトされた波
形Xが一時的にメモリされた波形Yを越えないように定
めなければならない。
モーター2の回転が逆転した時も上記と同様の方法で
行えばよい。ただし、逆転時、波形Xは第6図に示すよ
うに回路上でGND側にシフトするようにしておく。
次に上記比較回路11からの第4図(f)及び第5図
(f)に示す2値の出力信号をリセット信号が入力され
ない限り元の信号を記憶し続けるフリップフロップ回路
等の記憶回路12に導く。該記憶回路12は入力信号がLO
ベルであれば出力信号が第5図(g)に示すようHiレベ
ルになり、リレー5をオン状態にする。可変素子4が回
転終端に達しモーター2の負荷電流が増加し、シフト波
形Xがサンプルホールド波形Yを越えると上記記憶回路
12の入力はHiレベルになり、出力は反転してLOレベルに
なってリレー5をオフ状態にする。よってモーター2の
電流経路が遮断されモーター2は停止する。この時、電
流経路の遮断によって負荷電流変化がなくなり比較回路
11が再びLOレベルになるが上記記憶回路12にリセット信
号が入力されない限り該記憶回路12の出力レベルはLO
ベルの状態を維持するため電流経路は遮断された状態を
保つ。
以上のようにして可変素子4の破壊を未然に防ぐこと
ができる。
発明の効果 本発明では、モーターに流れる電流を電圧に変換して
増幅し、その増幅された電圧を用いて可変素子の終端検
出を行なうので、その終端検出が高精度に行える。ま
た、サンプリング周期を可変素子の回転の終端に達して
から破壊されるまでの時間よりも短い周期にしているの
で、この点でも終端検出が精度よく行えることになり、
かつ可変素子の破壊を確実に防止できる。従って、電子
機器の自動調整時に可変素子の破壊を防止できて自動制
御の信頼性を高め完全自動化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図及び第
3図は第1図の要部構成図、第4図,第5図及び第6図
は第1図の動作説明図である。 2……モーター,4……可変素子,5……リレー, 7……電圧増幅器,8……アクティブフィルタ, 9……サンプルホールド回路, 10……電圧シフト回路,11……比較回路, 12……記憶回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05K 13/00 H05K 13/00 G (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 3/00 - 3/26 H02P 5/00 - 5/52 H02P 7/00 - 7/80 H02H 7/085 H01C 10/00 H01G 5/00 H05K 13/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モーターを駆動手段として回転式可変素子
    を所定の値に調整する電子機器の自動調整装置におい
    て、上記モーターに流れる負荷電流から電流電圧変換し
    た電圧を増幅させる電圧増幅器と、該電圧増幅器の出力
    の特定周波数成分のみを通過させるフィルタと、該フィ
    ルタの出力を前記可変素子の回転の終端に達してから破
    壊されるまでの時間よりも短い周期でサンプリングする
    サンプルホールド回路と、上記フィルタの出力をシフト
    させる電圧シフト回路と、上記サンプルホールド回路と
    上記電圧シフト回路の出力レベルを比較判定する比較回
    路と、該比較回路からの出力信号を記憶する記憶回路
    と、該記憶回路の出力信号により上記モーターの電流経
    路を遮断するリレーとを備えたことを特徴とする電子機
    器の自動調整装置。
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