JP2953400B2 - モータの速度制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体磁気テープの走
行用、記録媒体ディスクの回転用等のモータの速度制御
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的なモータのフィードバック速度制
御回路は、モータの速度に対応した周波数を有する信号
（以下周波数信号と呼ぶ）を発生する周波数発電機（Ｆ
Ｇ）等から成る速度検出器と、速度検出器の出力周波数
を電圧信号に変換する周波数−電圧変換器と、モータの
所望速度に対応する基準電圧を発生する基準電圧源と、
周波数−電圧変換器から得られた速度検出電圧信号と基
準電圧との差に対応する出力（例えば前記差に基準電圧
を加算した電圧）を発生するための誤差増幅器と、誤差
増幅器の出力に応答してモータを駆動する駆動回路とか
ら成る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、積分回路は
コンデンサを含んでいるので、モータの動作状態の切換
時の応答遅れを招く。例えば、モータの起動時におい
て、起動指令が与えられても積分用ンデンサが所定レベ
ル以上に充電されるまではモータの回転が開始しない。
また、モータを高い回転速度から低い回転速度に切換え
る場合においても、制御信号の電圧レベルの低下に追従
して積分用コンデンサの放電が生じ、その後に発生する
所望の低い回転速度を得るための制御信号によって積分
用コンデンサが再び所定レベル以上に充電されるまでモ
ータを駆動することができない。

【０００４】そこで、本発明の目的は、モータの動作状
態転換時における応答性の良いフィードバック速度制御
回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、モ−タの回転速度に対応した周波数を有す
る信号を発生する周波数信号発生器と、基準周波数を発
生する基準周波数源と、前記周波数信号発生器の出力周
波数と前記基準周波数とを比較する比較器と、前記比較
器の出力を積分するためのものであって、積分用コンデ
ンサと抵抗とを有している積分回路と、前記積分回路の
出力信号に応答して前記モ−タを駆動するモ−タ駆動回
路とから成るモ−タの速度制御回路であって、少なくと
も前記周波数信号発生器から前記モータの回転を示す信
号が発生している期間において前記積分用コンデンサの
電圧が所定値よりも低下することことを阻止するための
コンデンサ充電回路が設けられていることを特徴とする
モ−タの速度制御回路に係わるものである。なお、請求
項２に示すように過充電阻止回路を設けることが望まし
い。

【０００６】

【発明の作用及び効果】各請求項の発明に従う充電回路
は積分用コンデンサの電圧が所定値以下に低下するのを
防止するように積分用コンデンサを充電する。従って、
モータ停止期間中であっても、コンデンサを所定電圧に
充電することができる。コンデンサが所定レベルに充電
されていると、モータの駆動を迅速に開始することがで
きる。またモータを高速から低速に切換える時にもコン
デンサの電圧が所定値よりも低下しないので、低速状態
に迅速に移行することができる。また、請求項２の発明
によれば、コンデンサの過充電を防止してフィ―ドバッ
ク制御の異常動作を阻止することができる。

【０００７】次に、積分回路を説明する。フィードバッ
ク速度制御回路には、制御信号を補償するために図2に
示すような積分回路が直列接続されている。この積分回
路は制御信号ラインに直列に接続された第１の抵抗Ｒ1
と、この出力端とグランドとの間に第２の抵抗Ｒ2 を介
して接続されたコンデンサＣとから成る。この様に構成
された積分回路の周波数特性は図3に示す通りであり、
第１の角周波数ω1 よりも低い周波数領域では実質的に
減衰がなく、利得が実質的に０ｄＢ又は１倍であり、第
１の角周波数ω1 よりも高い第２の角周波数ω2 よりも
高い領域では利得が２０ｌｏｇ［Ｒ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2
）］ｄＢ又はＲ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2)倍である。なお、第
１の角周波数ω1は１／Ｃ（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）で決定され、
第２の角周波数ω2 は１／ＣＲ2 で決定される。

【０００８】図3の特性を有する積分回路は長期的に変
化する成分即ち極めて低い周波数成分即ち直流成分又は
定常成分に対する減衰が少ないが、磁気テープ装置にお
けるワウ・フラッター等の高い周波数成分即ち過渡成分
又は交流成分に対しては大きな減衰を示す。従って、モ
ータの負荷トルクの長期的変化即ち負荷トルクの製作時
における基準値からの長期的ずれを示すフィードバック
制御信号の直流成分は実質的に減衰させずに伝送され、
フィードバック制御で良好に補償され、所望回転速度が
維持される。なお、直流成分の変化は、モータ自体の長
期的変化即ちモータの駆動電圧とこの出力トルクとの関
係が経時変化や温度変化によって変化した時にも生じ、
この場合にも負荷トルクの長期的変動の場合と同様にフ
ィードバック制御によって効果的に補償される。一方、
ワウ・フラッターのような高い周波数成分即ち過渡成分
又は交流成分は積分回路で抑制されるので、この交流成
分のフィードバック制御回路の利得が過大になることが
阻止され、発振防止が達成される。

【０００９】

【第１の実施例】次に、図１を参照して本発明の第１の
実施例に係わる磁気テープ記録再生装置におけるキャプ
スタンモータの速度即ちトルク制御回路を説明する。

【００１０】図１においてモータ１はブラシレス直流モ
ータであって、直流電源端子２とグランドとの間に駆動
回路３を介して接続されている。駆動回路３は周知のも
のであって増幅器とトランジスタとを含み、モータ１の
電流を制御し、モータ１の出力トルク即ち回転速度を制
御するものである。なお、図示はされていないがモータ
１には一対のリール間で磁気テープを定速駆動するため
のキャプスタンが負荷として結合されている。

【００１１】ＤＣモータ１をフィードバック制御するた
めに、モータ１の回転速度に対応した周波数を有する信
号（周波数信号）を発生する周波数発電機即ち周波数発
生器（ＦＧ）から成る周知の速度検出器１１と、周波数
比較器７０と、基準周波数源７１と、ロ−パスフィルタ
（ＬＰＦ）７２とが設けられている。周波数比較器７０
は、速度検出器１１の出力周波数と基準周波数源７１の
基準数周波数とを比較し、これ等の差を示す信号を出力
する。ロ−パスフィルタ７２は比較器７０の出力を平滑
する。

【００１２】ロ−パスフィルタ７２とモ−タ駆動回路３
との間に接続された積分回路は、ロ−パスフィルタ７２
の出力ラインに直列に接続された第１の抵抗１７と、こ
の第１の抵抗１７の出力側端子とグランドとの間に接続
された第２の抵抗１８とコンデンサ１９との直列回路か
ら成る。例えば、第１の抵抗１７の値は１０ｋΩ、第２
の抵抗１８の値は５．６ｋΩ、コンデンサ１９の値は２
２０μＦである。この積分回路１６は図2に示した回路
と同一であり、図3に示す周波数特性を有する。

【００１３】積分用コンデンサ１９の一端には本発明に
従う電圧低下阻止用の充電回路２０が接続されている。
この充電回路２０は積分用コンデンサ１９の充電電圧Ｖ
c が所定値よりも低くなることを阻止するための回路で
あり、直流電源端子２１とグランドとの間に接続された
抵抗２２と可変抵抗２３とから成る分圧回路と、この分
圧回路の分圧点Ｐ1 とコンデンサ１９の一端との間に接
続された逆流阻止用ダイオード２４から成る。コンデン
サ１９の電圧Ｖc が抵抗２３の両端電圧Ｖa からダイオ
ード２４の順方向電圧Ｖf を差し引いた値（Ｖ1 ＝Ｖa
−Ｖf ）よりも低くなると、ダイオード２４を通ってコ
ンデンサ１９の充電電流が流れる。従って、コンデンサ
１９の充電電圧はロ−パスフィルタ７２出力に無関係に
ほぼ所定値以上に保たれる。

【００１４】積分回路１６の出力ラインは周知のモ−タ
駆動回路３に接続されている。

【００１５】

【動作】図１の磁気テープ記録再生装置の電源スイッチ
（図示せず）を投入すると、各回路に所定の電圧が供給
される。コンデンサ１９が完全に放電された状態にある
と仮定すれば、電圧低下阻止回路２０のダイオード２４
を介してコンデンサ１９の充電電流が流れ、この電圧Ｖ
c は所定値になる。その後、モ−タ１の起動スイッチ
（図示せず）をオンにすると、周波数比較器７０から出
力電圧が発生する。モータ１の起動時には速度検出器１
１の出力周波数が低いので、ロ−パスフィルタ７２から
比較的高い電圧が発生し、これが積分回路１６の入力に
なる。起動スイッチをオンにして起動命令を発生させる
時点よりも前に積分用コンデンサ１９が予め充電されて
いるので，モ−タ１の回転が起動スイツチの操作後に迅
速に立上る。

【００１６】本実施例の回路によれば、起動時のみでな
く、速度制御期間中においてのコンデンサ１９の電圧低
下を抑制しているので、モ−タ１の回転速度の切換を迅
速に行なうことが出きる。モ−タ１の回転制御を高速制
御から低速制御に切換えると、ロ−パスフィルタ７２の
出力電圧レベルは低下し、積分出力電圧Ｖb も低下す
る。また、コンデンサ１９が放電モードとなり、この充
電電圧Ｖc も低下する。コンデンサ１９の電圧Ｖc が充
電回路２０の電圧Ｖａよりも低くなると、ダイオード２
４がオンになってコンデンサ１９に充電回路２０から充
電電流が流れ、コンデンサ１９の電圧Ｖc の低下がＶａ
で制限される。これにより、積分回路１６の出力電圧Ｖ
ｂのアンダシュ−トが抑制され、モ−タ１の回転速度が
比較的短時間で所望速度になる。

【００１７】もし、図１の充電回路２０を設けなけれ
ば、速度切換時にコンデンサ１９の放電が本実施例の場
合よりも大幅に多くなる。このため、モータ１の回転速
度は慣性によって目標の回転速度以下になり、目標速度
に達するまでの時間が長くなる。

【００１８】

【第２の実施例】次に、図４を参照して本発明の第２の
実施例に係わるフィードバック制御回路を説明する。但
し、図４及び後述する図５及び図６において図１と共通
する部分には同一の符号を付してその説明を省略し、且
つ共通する部分の大部分の図示を省略する。第２の実施
例のフィードバック制御回路は図１の積分回路２５を変
えたものである。オペアンプ２６ａの反転入力端子は第
１の抵抗４０を介してローパスフイルタ７２に接続され
ている。オペアンプ２６ａの非反転入力端子は基準電圧
回路２７に接続されている。オペアンプ２６ａの反転入
力端子と出力端子との間にはコンデンサ１９が第２の抵
抗１８を介して接続され、且つ帰還用抵抗４１が接続さ
れている。充電回路２０ａは電源端子４２と無極性コン
デンサ１９との間にダイオード２４を接続することによ
って構成されている。オペアンプ２６ａは反転増幅器で
あるので、抵抗４０の前段に反転回路(図示せず)が接続
される。

【００１９】図４の回路においてもコンデンサ１９の充
電電圧が所定値より低くなると、ダイオード２４が導通
し、電源端子４２の電圧でコンデンサ１９が充電され
る。これにより第１の実施例と同一の作用効果を得るこ
とができる。

【００２０】

【第３の実施例】図５は第３の実施例に係わるフィード
バック制御回路の一部を示す。ここでは図１と同様な極
性の信号が抵抗４０を介して入力するので、直列接続さ
れた２つのオペアンプ２６ａ、５０を共に反転増幅器と
して動作させている。即ち、オペアンプ２６ａとコンデ
ンサ１９と抵抗１８、４０、４１から成る積分回路は図
４と同一に構成され、ここにオペアンプ５１と抵抗５
２、５３から成る反転増幅回路が接続されている。な
お、図５では無極性コンデンサ１９と保持電圧を与える
電源端子５０との間に接続されたダイオード２４の向き
が図４と逆になっている。図５に従うフィードバック制
御回路によっても、図１と同様な作用効果を得ることが
できる。

【００２１】

【第４の実施例】図６は図１のフィードバック制御回路
に過充電阻止回路６０を付加した回路の一部を示す。こ
の過充電阻止回路６０は直流電源端子６１とグランドと
の間に接続された分圧抵抗６２、６３と、逆流阻止用素
子としてのダイオード６４とから成る。抵抗６２、６３
は電源端子６１の電圧を分圧し、分圧点Ｐ2 に電圧Ｖd
を得るものである。コンデンサ１９の一端はダイオード
６４を介して分圧点Ｐ2 に接続されている。コンデンサ
１９の電圧Ｖc が分圧点の電圧Ｖd にダイオード６４の
順方向電圧Ｖf を加算した第２の所定値Ｖ2 よりも高く
なると、ダイオード６４が導通し、コンデンサ１９の放
電回路が形成される。これにより、コンデンサ１９が第
２の所定値Ｖ2 よりも高く充電されることが阻止され
る。なお、第２の所定値Ｖ2は充電回路２０で充電する
第１の所定値Ｖ1よりも高い値を有する。図６の回路で
は勿論、Ｖd ＞Ｖa に設定されている。図６において過
充電阻止回路６０以外は図１と同一に構成されている。
従って、図６の回路によれば第１の実施例と同一の効果
が得られる他に、コンデンサ１９の過充電防止の効果が
得られる。このように過充電を防止すると、例えば負荷
が過渡に重い（大きい）状態にあってもＶｏの上限がサ
−ボロック範囲内に抑えられているため、負荷が大きい
状態から急激に負荷が軽くなった場合のモ−タの暴走を
防止することができる。

【００２２】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 図１では充電回路２０の充電電圧Ｖa が抵抗２
３によって調整できるように構成されている。この代り
に、複数種類の電圧源を設け、これを選択スイッチを介
してダイオード２４に選択的に接続するように構成する
ことができる。また、図６の過充電防止回路６０におい
ても、可変抵抗６３によって電圧Ｖd を調整する代り
に、複数の電源を設け、これを選択スイッチを介してダ
イオード６４のカソードに接続することができる。 （２） モータ１の回転に対応する周波数信号の位相を
基準周波数信号の位相に一致させるように位相制御する
回路を設けることができる。 （３） フィードバック制御回路、積分回路の構成を種
々変形できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる磁気テープ記録
再生装置のキャプスタンモータの速度制御回路を示す回
路図である。

【図２】従来の積分回路を示す回路図である。

【図３】図２の積分回路の周波数特製図である。

【図４】第２の実施例のフィードバック制御回路の一部
を示す回路図である。

【図５】第３の実施例のフィードバック制御回路の一部
を示す回路図である。

【図６】第４の実施例のフィードバック制御回路の一部
を示す回路図である。

【符号の説明】

１６ 積分回路 １７，１８ 抵抗 １９ 積分用コンデンサ ２０ 充電回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モ−タの回転速度に対応した周波数を有
   する信号を発生する周波数信号発生器と、 基準周波数を発生する基準周波数源と、 前記周波数信号発生器の出力周波数と前記基準周波数と
   を比較する比較器と、前記比較器の出力を積分するため
   のものであって、積分用コンデンサと抵抗とを有してい
   る積分回路と、 前記積分回路の出力信号に応答して前記モ−タを駆動す
   るモ−タ駆動回路と、からなるモ−タの速度制御回路で
   あって、 少なくとも前記周波数信号発生器から前記モータの回転
   を示す信号が発生している期間において 前記積分用コン
   デンサの電圧が所定値よりも低下することことを阻止す
   るためのコンデンサ充電回路が設けられていることを特
   徴とするモ−タの速度制御回路。
2. 【請求項２】 更に、前記コンデンサの電圧が前記所定
   値よりも高い過充電電圧レベルよりも高くなることを阻
   止するための過充電電圧阻止回路を有する請求項１記載
   のモ−タの速度制御回路。