JP3215785B2 - 超音波モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度制御回路 - Google Patents
超音波モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度制御回路Info
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- JP3215785B2 JP3215785B2 JP25937195A JP25937195A JP3215785B2 JP 3215785 B2 JP3215785 B2 JP 3215785B2 JP 25937195 A JP25937195 A JP 25937195A JP 25937195 A JP25937195 A JP 25937195A JP 3215785 B2 JP3215785 B2 JP 3215785B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータを周
波数制御およびパルス幅制御によって速度制御を行う速
度制御回路、さらに詳しくいえば、例えばカメラの合焦
駆動等に用いられる超音波モータの周波数制御およびパ
ルス幅制御による速度制御回路。
波数制御およびパルス幅制御によって速度制御を行う速
度制御回路、さらに詳しくいえば、例えばカメラの合焦
駆動等に用いられる超音波モータの周波数制御およびパ
ルス幅制御による速度制御回路。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波モータの速度制御に関して
は、超音波モータの個々のばらついている共振点を検出
するために、超音波モータにモニタ電極等を設け、モー
タの振動状態を検知し、共振点付近での効率のよい速度
制御を行う構成のものが一般的である。
は、超音波モータの個々のばらついている共振点を検出
するために、超音波モータにモニタ電極等を設け、モー
タの振動状態を検知し、共振点付近での効率のよい速度
制御を行う構成のものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、共振周波数を検出するためにモータの振動状態
を検出する電極と、そのソフトの必要性があり、超音波
モータの制御装置およびソフト処理の煩雑さを避けて通
れないのが実情である。本発明は、このような問題に鑑
み、モニタ電極を備えることなく、目標速度に対し適切
な周波数設定範囲を得られるもので、その目的は超音波
モータの制御を簡単な回路で効率的に行える周波数制御
およびパルス幅制御による速度制御回路を提供すること
にある。
成では、共振周波数を検出するためにモータの振動状態
を検出する電極と、そのソフトの必要性があり、超音波
モータの制御装置およびソフト処理の煩雑さを避けて通
れないのが実情である。本発明は、このような問題に鑑
み、モニタ電極を備えることなく、目標速度に対し適切
な周波数設定範囲を得られるもので、その目的は超音波
モータの制御を簡単な回路で効率的に行える周波数制御
およびパルス幅制御による速度制御回路を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による超音波モータの周波数制御およびパルス
幅制御による速度制御回路は、超音波モータの速度制御
を行う回路において、超音波モータの回転数をモニタす
るモニタ手段と、得るべき回転スピード範囲およびその
ときの消費電流から制御周波数の上下限値を記憶する記
憶手段と、要求される目標速度になるような制御周波数
に対応し、かつ前記制御周波数が前記記憶手段の上下限
値内に入るような電圧値を出力する制御手段と、前記制
御手段が出力する電圧値に対応したパルス周波数信号を
発生する周波数発生手段と、前記制御手段が上限値にな
る電圧値を出力したときには前記周波数発生手段が発生
するパルス周波数信号の幅を減少させるＰＷＭ手段と、
前記周波数発生手段のパルス周波数信号を交流周波数に
変換し、かつ所定レベルまで増幅し超音波モータを回転
起動させる増幅手段とを備え、予め設定した制御周波数
の範囲内において、実測値が目標値より高速回転側にな
っている場合、速度制御は周波数制御から行い、実測値
が目標値より低速回転側になっている場合は速度制御は
パルス幅制御から行うように構成してある。また、本発
明における制御手段は、上記構成において、まず目標速
度になるような制御周波数に対応する電圧値を出力し、
前記超音波モータの実測速度と目標速度とを比較し、実
測値が目標値より高速回転側になっている場合、周波数
制御を行って上限値に達したときには周波数を上限値に
固定し、パルス幅を減少させて目標値になるように制御
し、実測値が目標値より低速回転側になっている場合は
パルス幅制御を行ってパルスのデューティ比が上限にな
ったときパルス幅は上限値に固定し、周波数を下げて目
標値になるように構成してある。
に本発明による超音波モータの周波数制御およびパルス
幅制御による速度制御回路は、超音波モータの速度制御
を行う回路において、超音波モータの回転数をモニタす
るモニタ手段と、得るべき回転スピード範囲およびその
ときの消費電流から制御周波数の上下限値を記憶する記
憶手段と、要求される目標速度になるような制御周波数
に対応し、かつ前記制御周波数が前記記憶手段の上下限
値内に入るような電圧値を出力する制御手段と、前記制
御手段が出力する電圧値に対応したパルス周波数信号を
発生する周波数発生手段と、前記制御手段が上限値にな
る電圧値を出力したときには前記周波数発生手段が発生
するパルス周波数信号の幅を減少させるＰＷＭ手段と、
前記周波数発生手段のパルス周波数信号を交流周波数に
変換し、かつ所定レベルまで増幅し超音波モータを回転
起動させる増幅手段とを備え、予め設定した制御周波数
の範囲内において、実測値が目標値より高速回転側にな
っている場合、速度制御は周波数制御から行い、実測値
が目標値より低速回転側になっている場合は速度制御は
パルス幅制御から行うように構成してある。また、本発
明における制御手段は、上記構成において、まず目標速
度になるような制御周波数に対応する電圧値を出力し、
前記超音波モータの実測速度と目標速度とを比較し、実
測値が目標値より高速回転側になっている場合、周波数
制御を行って上限値に達したときには周波数を上限値に
固定し、パルス幅を減少させて目標値になるように制御
し、実測値が目標値より低速回転側になっている場合は
パルス幅制御を行ってパルスのデューティ比が上限にな
ったときパルス幅は上限値に固定し、周波数を下げて目
標値になるように構成してある。
【０００５】通常、モータの使用特性について、要求し
ているトルクが達成でき、かつ要求しているモータの回
転数範囲の中で消費電流が許容できる範囲ならば、使用
可能なモータであると判断する。以上の使用特性を踏ま
えて本発明による超音波モータの速度制御回路を構成し
たもので、共振周波数のばらつきにより異なる、モータ
の使用最高回転数および使用最低回転数に対応する上下
限周波数を予め測定し、それを記憶手段に記憶してお
き、記憶手段によって示された使用周波数範囲ならば、
常にモータの回転数をモニタするモニタ手段の値によっ
て周波数を任意に変化させることができる。逆に使用周
波数より低くなる周波数に対応する速度が要求された場
合は、モータの下限値を設定することにより、要求値に
はならないもののモータの特性を満足しつつモータ回転
数を要求値に限り無く近づけることができる。また、使
用周波数範囲より高くなる周波数に対応する速度が要求
された場合は、ＰＷＭ制御によってスイッチングトラン
ジスタのＯＮ時間を短くして、ＵＳＭに与える電圧を下
げることにより、モータの周波数特性には影響を与えず
に回転数を落とすことができる。
ているトルクが達成でき、かつ要求しているモータの回
転数範囲の中で消費電流が許容できる範囲ならば、使用
可能なモータであると判断する。以上の使用特性を踏ま
えて本発明による超音波モータの速度制御回路を構成し
たもので、共振周波数のばらつきにより異なる、モータ
の使用最高回転数および使用最低回転数に対応する上下
限周波数を予め測定し、それを記憶手段に記憶してお
き、記憶手段によって示された使用周波数範囲ならば、
常にモータの回転数をモニタするモニタ手段の値によっ
て周波数を任意に変化させることができる。逆に使用周
波数より低くなる周波数に対応する速度が要求された場
合は、モータの下限値を設定することにより、要求値に
はならないもののモータの特性を満足しつつモータ回転
数を要求値に限り無く近づけることができる。また、使
用周波数範囲より高くなる周波数に対応する速度が要求
された場合は、ＰＷＭ制御によってスイッチングトラン
ジスタのＯＮ時間を短くして、ＵＳＭに与える電圧を下
げることにより、モータの周波数特性には影響を与えず
に回転数を落とすことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態を説明する。図１は、本発明による超
音波モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度
制御回路の実施例を示すブロック図である。マイコン
（ＣＰＵ）１内の記憶回路６には使用周波数範囲の周波
数上限値（低速回転側の境界値）ｆU と下限値（高速回
転側の境界値）ｆD が記憶されている。マイコン１は、
要求する回転数（ＲＰＭ）でモータを回転させる際、回
転数に対応する周波数に見合った電圧をＤ／Ａ変換して
出力し、周波数発生回路２に供給する。周波数発生回路
２は、与えられた電圧に応じてパルス周波数を発生し、
これを９０°ずつ位相をずらして４分配し増幅回路３に
供給する。ＰＷＭ回路７は、所定の回転数より低速側が
指定され周波数上限値ｆU より大きくなる周波数対応の
電圧が入力した場合、周波数発生回路２のパルス幅を減
少させるように周波数発生回路２を制御する。
ましい実施の形態を説明する。図１は、本発明による超
音波モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度
制御回路の実施例を示すブロック図である。マイコン
（ＣＰＵ）１内の記憶回路６には使用周波数範囲の周波
数上限値（低速回転側の境界値）ｆU と下限値（高速回
転側の境界値）ｆD が記憶されている。マイコン１は、
要求する回転数（ＲＰＭ）でモータを回転させる際、回
転数に対応する周波数に見合った電圧をＤ／Ａ変換して
出力し、周波数発生回路２に供給する。周波数発生回路
２は、与えられた電圧に応じてパルス周波数を発生し、
これを９０°ずつ位相をずらして４分配し増幅回路３に
供給する。ＰＷＭ回路７は、所定の回転数より低速側が
指定され周波数上限値ｆU より大きくなる周波数対応の
電圧が入力した場合、周波数発生回路２のパルス幅を減
少させるように周波数発生回路２を制御する。
【０００７】増幅回路３は、４個のスイッチングトラン
ジスタと２組の昇圧トランスにより構成されており、周
波数発生回路２で与えられたパルス周波数でスイッチン
グトランジスタを制御して昇圧トランスにより増幅され
たＳｉｎωｔ，Ｃｏｓωｔの位相が９０°異なる２つの
交流電圧を出力する。超音波モータ（ＵＳＭ）４はこの
９０°位相が異なる交流電圧により駆動させられる。Ｕ
ＳＭ４には、エンコーダが接続されており、これによっ
て回転数モニタ回路５は、随時モータの回転数をモニタ
してマイコン１に入力する。
ジスタと２組の昇圧トランスにより構成されており、周
波数発生回路２で与えられたパルス周波数でスイッチン
グトランジスタを制御して昇圧トランスにより増幅され
たＳｉｎωｔ，Ｃｏｓωｔの位相が９０°異なる２つの
交流電圧を出力する。超音波モータ（ＵＳＭ）４はこの
９０°位相が異なる交流電圧により駆動させられる。Ｕ
ＳＭ４には、エンコーダが接続されており、これによっ
て回転数モニタ回路５は、随時モータの回転数をモニタ
してマイコン１に入力する。
【０００８】図２は、図１の周波数発生回路および増幅
回路の詳細を示す回路図である。マイコン１に制御周波
数変更用のボリューム抵抗１８が接続されている。この
ボリューム抵抗１８を通して周波数発生回路２のＶ／ｆ
変換・鋸歯状波作成回路１０に周波数に見合った電圧Ｖ
ｎが入力する。また、ＰＷＭ制御用のボリューム抵抗１
７が接続され、このボリューム抵抗１７を通して差動増
幅器１２の反転入力端子に入力する。差動増幅器１２の
非反転端子にはＶ／ｆ変換・鋸歯状波作成回路１０の４
ｆｎの鋸歯状波のクロックが入力し、差動増幅器１２の
出力はアンド回路１３ａ〜１３ｄの１つの入力になる。
ボリューム抵抗１７からの電圧信号は、周波数上限値ｆ
U より大きくなる周波数になると上昇し始め、差動増幅
器１２のオン出力の期間は短くなっていく。したがっ
て、アンド回路１３ａ〜１３ｄのオン期間も短くなる。
回路の詳細を示す回路図である。マイコン１に制御周波
数変更用のボリューム抵抗１８が接続されている。この
ボリューム抵抗１８を通して周波数発生回路２のＶ／ｆ
変換・鋸歯状波作成回路１０に周波数に見合った電圧Ｖ
ｎが入力する。また、ＰＷＭ制御用のボリューム抵抗１
７が接続され、このボリューム抵抗１７を通して差動増
幅器１２の反転入力端子に入力する。差動増幅器１２の
非反転端子にはＶ／ｆ変換・鋸歯状波作成回路１０の４
ｆｎの鋸歯状波のクロックが入力し、差動増幅器１２の
出力はアンド回路１３ａ〜１３ｄの１つの入力になる。
ボリューム抵抗１７からの電圧信号は、周波数上限値ｆ
U より大きくなる周波数になると上昇し始め、差動増幅
器１２のオン出力の期間は短くなっていく。したがっ
て、アンド回路１３ａ〜１３ｄのオン期間も短くなる。
【０００９】周波数発生回路２ではＶ／ｆ変換・鋸歯状
波作成回路１０により電圧ー周波数変換されてｆｎのパ
ルス周波数信号が作られ、分配器１１に入力する。分配
器１１は４ｆｎのクロックにより位相を９０°ずつ遅延
させながらｆｎのパルス周波数信号を４分配する。４分
配されたパルス周波数信号はアンド回路１３ａ〜１３ｄ
にそれぞれ入力する。アンド回路１３ａ〜１３ｄの第３
の入力端子にはＵＳＭのオン信号が入力しており、各ア
ンド回路１３ａ〜１３ｄの出力は増幅器の４個のスイッ
チングトランジスタ１４ａ〜１４ｄのベースに入力す
る。
波作成回路１０により電圧ー周波数変換されてｆｎのパ
ルス周波数信号が作られ、分配器１１に入力する。分配
器１１は４ｆｎのクロックにより位相を９０°ずつ遅延
させながらｆｎのパルス周波数信号を４分配する。４分
配されたパルス周波数信号はアンド回路１３ａ〜１３ｄ
にそれぞれ入力する。アンド回路１３ａ〜１３ｄの第３
の入力端子にはＵＳＭのオン信号が入力しており、各ア
ンド回路１３ａ〜１３ｄの出力は増幅器の４個のスイッ
チングトランジスタ１４ａ〜１４ｄのベースに入力す
る。
【００１０】トランジスタ１４ａと１４ｂのコレクタ
は、昇圧トランス１５の一次コイルの両端にそれぞれ接
続され、トランジスタ１４ｃと１４ｄのコレクタは昇圧
トランス１６の一次コイルの両端にそれぞれ接続されて
いる。昇圧トランス１５および１６の二次出力はＵＳＭ
４に接続されている。ＵＳＭ４には昇圧トランスによっ
て例えば２００ＶのＳｉｎωｔとＣｏｓωｔ信号が入力
する。
は、昇圧トランス１５の一次コイルの両端にそれぞれ接
続され、トランジスタ１４ｃと１４ｄのコレクタは昇圧
トランス１６の一次コイルの両端にそれぞれ接続されて
いる。昇圧トランス１５および１６の二次出力はＵＳＭ
４に接続されている。ＵＳＭ４には昇圧トランスによっ
て例えば２００ＶのＳｉｎωｔとＣｏｓωｔ信号が入力
する。
【００１１】図３は、超音波モータの速度制御の動作過
程を説明するためのフローチャートである。以下、この
フローチャートに沿って説明する。マイコン１では目標
速度（回転数）が設定され（Ｓ２０１）、始動制御周波
数ｆが設定される（Ｓ２０２）。周波数発生回路２およ
び増幅回路３を介してＵＳＭ４が回転させられる。ＵＳ
Ｍ４の回転数は、回転数モニタ回路５によって回転速度
が計測される（Ｓ２０３）。マイコン１は、要求された
回転数と回転モニタ回路５から入力された実測値の速度
を比較し（Ｓ２０４）、実測値の回転数が目標値より大
きい場合は、回転数を落とすため周波数ｆにｆ’を加算
する決定をし（Ｓ２０５）、さらにその（ｆ＋ｆ’）の
修正制御周波数が上限値ｆU より小さくなっているか否
か判断する（Ｓ２０６）。
程を説明するためのフローチャートである。以下、この
フローチャートに沿って説明する。マイコン１では目標
速度（回転数）が設定され（Ｓ２０１）、始動制御周波
数ｆが設定される（Ｓ２０２）。周波数発生回路２およ
び増幅回路３を介してＵＳＭ４が回転させられる。ＵＳ
Ｍ４の回転数は、回転数モニタ回路５によって回転速度
が計測される（Ｓ２０３）。マイコン１は、要求された
回転数と回転モニタ回路５から入力された実測値の速度
を比較し（Ｓ２０４）、実測値の回転数が目標値より大
きい場合は、回転数を落とすため周波数ｆにｆ’を加算
する決定をし（Ｓ２０５）、さらにその（ｆ＋ｆ’）の
修正制御周波数が上限値ｆU より小さくなっているか否
か判断する（Ｓ２０６）。
【００１２】マイコン１は（ｆ＋ｆ’）の修正制御周波
数が上限値ｆU より小さくなっている場合には使用周波
数範囲内に入っていると判断し（ｆ＋ｆ’）になる修正
制御周波数対応の電圧値を出力して（Ｓ２０７）、周波
数発生回路２で（ｆ＋ｆ’）のパルス周波数信号を作
り、増幅回路３を介してＵＳＭ４を駆動制御し、再度Ｓ
２０３に戻って速度計測を行う。（ｆ＋ｆ’）の修正制
御周波数が上限値ｆU を越えた場合には使用周波数範囲
内に入っていないと判断し制御周波数を上限値ｆU に設
定し（Ｓ２０８）、上限値ｆU になる電圧値を出力す
る。ＰＷＭ回路７の差動増幅器１２に送出される電圧信
号は、上限値ｆU を越えた周波数に相当する電圧分が上
昇し、図４（ａ）に示すように差動増幅器１２のオン期
間が短くなる。したがってアンド回路１３ａ〜１３ｄの
ゲート時間も短くなり、図４（ｂ）に示すように４相の
各パルス幅が短くなり、増幅器３のトランス１５への供
給電圧が下がり交流信号電圧が下がる（Ｓ２０９）。こ
の信号によってＵＳＭ４の駆動制御を行い上記と同様Ｓ
２０３に戻って速度計測を行う。一方、マイコン１はＳ
２０４の結果、実測値の回転数が目標値より小さい場合
は、回転数を上げるため周波数ｆにｆ’を減算する決定
をし（Ｓ２１０）、さらにその（ｆ−ｆ’）の修正制御
周波数が下限値ｆD より大きくなっているか否か判断す
る（Ｓ２１１）。
数が上限値ｆU より小さくなっている場合には使用周波
数範囲内に入っていると判断し（ｆ＋ｆ’）になる修正
制御周波数対応の電圧値を出力して（Ｓ２０７）、周波
数発生回路２で（ｆ＋ｆ’）のパルス周波数信号を作
り、増幅回路３を介してＵＳＭ４を駆動制御し、再度Ｓ
２０３に戻って速度計測を行う。（ｆ＋ｆ’）の修正制
御周波数が上限値ｆU を越えた場合には使用周波数範囲
内に入っていないと判断し制御周波数を上限値ｆU に設
定し（Ｓ２０８）、上限値ｆU になる電圧値を出力す
る。ＰＷＭ回路７の差動増幅器１２に送出される電圧信
号は、上限値ｆU を越えた周波数に相当する電圧分が上
昇し、図４（ａ）に示すように差動増幅器１２のオン期
間が短くなる。したがってアンド回路１３ａ〜１３ｄの
ゲート時間も短くなり、図４（ｂ）に示すように４相の
各パルス幅が短くなり、増幅器３のトランス１５への供
給電圧が下がり交流信号電圧が下がる（Ｓ２０９）。こ
の信号によってＵＳＭ４の駆動制御を行い上記と同様Ｓ
２０３に戻って速度計測を行う。一方、マイコン１はＳ
２０４の結果、実測値の回転数が目標値より小さい場合
は、回転数を上げるため周波数ｆにｆ’を減算する決定
をし（Ｓ２１０）、さらにその（ｆ−ｆ’）の修正制御
周波数が下限値ｆD より大きくなっているか否か判断す
る（Ｓ２１１）。
【００１３】マイコン１は（ｆ−ｆ’）の修正周波数が
下限値ｆD より大きくなっている場合には使用周波数範
囲内に入っていると判断しつぎにパルス幅が最大（ＦＵ
ＬＬ）になっているか否かを判断する（Ｓ２１３）。パ
ルス幅が最大である場合には（ｆ−ｆ’）になる修正制
御周波数対応の電圧値を出力して（Ｓ２１４）、周波数
発生回路２で（ｆ−ｆ’）のパルス周波数信号を作り、
増幅回路３を介してＵＳＭ４を駆動制御し、再度Ｓ２０
３に戻って速度計測を行う。パルス幅が最大になってい
ない場合にはパルス幅を増加させて上記と同様の制御を
行う。（ｆ−ｆ’）の修正制御周波数が下限値ｆD より
小さい場合は使用周波数範囲内に入っていないと判断し
制御周波数を下限値ｆD に設定し（Ｓ２１２）、下限値
ｆD になる電圧値を出力して下限値ｆD による駆動制御
を行い上記と同様Ｓ２０３に戻って速度計測を行う。
下限値ｆD より大きくなっている場合には使用周波数範
囲内に入っていると判断しつぎにパルス幅が最大（ＦＵ
ＬＬ）になっているか否かを判断する（Ｓ２１３）。パ
ルス幅が最大である場合には（ｆ−ｆ’）になる修正制
御周波数対応の電圧値を出力して（Ｓ２１４）、周波数
発生回路２で（ｆ−ｆ’）のパルス周波数信号を作り、
増幅回路３を介してＵＳＭ４を駆動制御し、再度Ｓ２０
３に戻って速度計測を行う。パルス幅が最大になってい
ない場合にはパルス幅を増加させて上記と同様の制御を
行う。（ｆ−ｆ’）の修正制御周波数が下限値ｆD より
小さい場合は使用周波数範囲内に入っていないと判断し
制御周波数を下限値ｆD に設定し（Ｓ２１２）、下限値
ｆD になる電圧値を出力して下限値ｆD による駆動制御
を行い上記と同様Ｓ２０３に戻って速度計測を行う。
【００１４】このように要求回転数が実測値より高速回
転ならば、制御周波数をより低く設定し、要求回転数が
実測値より低速回転ならば、制御周波数をより高く設定
する。その際、記憶回路６に記憶されている制御周波数
の上下限値と比較し、その範囲内であれば、新しい制御
周波数（修正周波数）に見合ったＤ／Ａ値を周波数発生
回路２へ出力する。また、新しい制御周波数が上下限値
の範囲を越えた値になった場合は、上下限のリミット値
を設定し、そのＤ／Ａ値を周波数発生回路２へ出力す
る。超音波モータの使用回転数範囲は、例えば数百ＲＰ
Ｍ〜数十ＲＰＭの範囲であり、パルス幅制御を併用する
ことにより使用特性の周波数範囲を越えることなくさら
に数ＲＰＭまでの低速回転域まで制御を可能にする。
転ならば、制御周波数をより低く設定し、要求回転数が
実測値より低速回転ならば、制御周波数をより高く設定
する。その際、記憶回路６に記憶されている制御周波数
の上下限値と比較し、その範囲内であれば、新しい制御
周波数（修正周波数）に見合ったＤ／Ａ値を周波数発生
回路２へ出力する。また、新しい制御周波数が上下限値
の範囲を越えた値になった場合は、上下限のリミット値
を設定し、そのＤ／Ａ値を周波数発生回路２へ出力す
る。超音波モータの使用回転数範囲は、例えば数百ＲＰ
Ｍ〜数十ＲＰＭの範囲であり、パルス幅制御を併用する
ことにより使用特性の周波数範囲を越えることなくさら
に数ＲＰＭまでの低速回転域まで制御を可能にする。
【００１５】厳密にいえば、上下限値を越えた場合、要
求スピードを達成することはできないが、限り無く要求
スピードに近づけることは可能であり、システムの使用
上も大きな問題とはならないため、制御上安価で簡単な
制御法としては有効である。また、制御周波数範囲を決
定する手段としては、Ａ’ｓｓｙ組立工程において、仕
様上最高回転数、最低回転数における制御周波数を記憶
しておく。その際、電圧は一定の電圧を供給する。
求スピードを達成することはできないが、限り無く要求
スピードに近づけることは可能であり、システムの使用
上も大きな問題とはならないため、制御上安価で簡単な
制御法としては有効である。また、制御周波数範囲を決
定する手段としては、Ａ’ｓｓｙ組立工程において、仕
様上最高回転数、最低回転数における制御周波数を記憶
しておく。その際、電圧は一定の電圧を供給する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、超音波モ
ータの回転数をモニタするモニタ手段と、得るべき回転
スピード範囲およびそのときの消費電流から制御周波数
の上下限値を記憶する記憶手段と、要求される目標速度
になるような制御周波数に対応し、かつ前記制御周波数
が前記記憶手段の上下限値内に入るような電圧値を出力
する制御手段と、前記制御手段が出力する電圧値に対応
したパルス周波数信号を発生する周波数発生手段と、前
記制御手段が上限値になる電圧値を出力したときには前
記周波数発生手段が発生するパルス周波数信号の幅を減
少させるＰＷＭ手段と、前記周波数発生手段のパルス周
波数信号を交流周波数に変換し、かつ所定レベルまで増
幅し超音波モータを回転起動させる増幅手段とを備え、
実測値が目標値より高速回転側になっている場合、速度
制御は周波数制御から行い、実測値が目標値より低速回
転側になっている場合は速度制御はパルス幅制御から行
うように構成されている。したがって、その都度モータ
の共振周波数を求めたり、数々の要因をソフト演算等で
処理したりする必要がなくなるので、簡易な制御回路を
実現できるという効果がある。また、制御周波数の範囲
を上回る周波数が要求された場合も、スイッチングトラ
ンジスタのベースオン時間を変化させることにより、回
転数を任意に落とすことができる。
ータの回転数をモニタするモニタ手段と、得るべき回転
スピード範囲およびそのときの消費電流から制御周波数
の上下限値を記憶する記憶手段と、要求される目標速度
になるような制御周波数に対応し、かつ前記制御周波数
が前記記憶手段の上下限値内に入るような電圧値を出力
する制御手段と、前記制御手段が出力する電圧値に対応
したパルス周波数信号を発生する周波数発生手段と、前
記制御手段が上限値になる電圧値を出力したときには前
記周波数発生手段が発生するパルス周波数信号の幅を減
少させるＰＷＭ手段と、前記周波数発生手段のパルス周
波数信号を交流周波数に変換し、かつ所定レベルまで増
幅し超音波モータを回転起動させる増幅手段とを備え、
実測値が目標値より高速回転側になっている場合、速度
制御は周波数制御から行い、実測値が目標値より低速回
転側になっている場合は速度制御はパルス幅制御から行
うように構成されている。したがって、その都度モータ
の共振周波数を求めたり、数々の要因をソフト演算等で
処理したりする必要がなくなるので、簡易な制御回路を
実現できるという効果がある。また、制御周波数の範囲
を上回る周波数が要求された場合も、スイッチングトラ
ンジスタのベースオン時間を変化させることにより、回
転数を任意に落とすことができる。
【図１】本発明による超音波モータの周波数制御および
パルス幅制御による速度制御回路の実施例を示す回路ブ
ロック図である。
パルス幅制御による速度制御回路の実施例を示す回路ブ
ロック図である。
【図２】図１の周波数発生回路および増幅回路の詳細を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図３】超音波モータの速度制御の動作過程を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図４】スイッチイングトランジスタのベースへ入力す
るパルス周波数信号のパルス幅制御を説明するための波
形図である。
るパルス周波数信号のパルス幅制御を説明するための波
形図である。
１…マイコン（ＣＰＵ） ２…周波数発生回路 ３…増幅回路 ４…ＵＳＭ（超音波モニタ） ５…回転数モニタ回路 ６…記憶回路 ７…ＰＷＭ回路（パルス幅制御回路） １０…Ｖ／ｆ変換・鋸歯状波作成回路 １１…分配器 １３ａ〜１３ｄ…アンド回路 １４ａ〜１４ｄ…トランジスタ １５，１６…昇圧トランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−289376（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−237582（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−135769（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00 G02B 7/28 G03B 3/10 G03B 13/34
Claims (2)
- 【請求項１】 超音波モータの速度制御を行う回路にお
いて、 超音波モータの回転数をモニタするモニタ手段と、 得るべき回転スピード範囲およびそのときの消費電流か
ら制御周波数の上下限値を記憶する記憶手段と、 要求される目標速度になるような制御周波数に対応し、
かつ前記制御周波数が前記記憶手段の上下限値内に入る
ような電圧値を出力する制御手段と、 前記制御手段が出力する電圧値に対応したパルス周波数
信号を発生する周波数発生手段と、 前記制御手段が上限値になる電圧値を出力したときには
前記周波数発生手段が発生するパルス周波数信号の幅を
減少させるＰＷＭ手段と、 前記周波数発生手段のパルス周波数信号を交流周波数に
変換し、かつ所定レベルまで増幅し超音波モータを回転
起動させる増幅手段とを備え、 予め設定した制御周波数の範囲内において、実測値が目
標値より高速回転側になっている場合、速度制御は周波
数制御から行い、実測値が目標値より低速回転側になっ
ている場合は速度制御はパルス幅制御から行うように構
成したことを特徴とする超音波モータの周波数制御およ
びパルス幅制御による速度制御回路。 - 【請求項２】 前記制御手段は、まず目標速度になるよ
うな制御周波数に対応する電圧値を出力し、前記超音波
モータの実測速度と目標速度とを比較し、実測値が目標
値より高速回転側になっている場合、周波数制御を行っ
て上限値に達したときには周波数を上限値に固定し、パ
ルス幅を減少させて目標値になるように制御し、実測値
が目標値より低速回転側になっている場合はパルス幅制
御を行ってパルスのデューティ比が上限になったときパ
ルス幅は上限値に固定し、周波数を下げて目標値になる
ように制御することを特徴とする請求項１記載の超音波
モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度制御
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25937195A JP3215785B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 超音波モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25937195A JP3215785B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 超音波モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0984369A JPH0984369A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3215785B2 true JP3215785B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=17333199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25937195A Expired - Fee Related JP3215785B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 超音波モータの周波数制御およびパルス幅制御による速度制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215785B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101388854B1 (ko) | 2012-08-22 | 2014-04-23 | 삼성전기주식회사 | 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법 |
| KR101629781B1 (ko) * | 2015-07-28 | 2016-06-13 | 상신브레이크주식회사 | 전자기형 리타더의 전력회수를 위한 전압제어장치 및 방법 |
| CN110979734B (zh) * | 2019-12-20 | 2023-05-02 | 长沙五七一二飞机工业有限责任公司 | 一种飞机旋翼转速试验器 |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP25937195A patent/JP3215785B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0984369A (ja) | 1997-03-28 |
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