JPH0118674B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、デイスクプレーヤ、テープレコー
ダその他高精度な定速回転が要求される装置に使
用するモータの回転制御装置に関する。

従来技術 モータの回転速度を目標値に制御するために
は、被制御モータの回転数及び回転位相を検出し
て、フイードバツク制御により行うのが一般的で
ある。

そして、特にその制御精度を高めるためには、
モータの回転によつて検出されるパルス信号と一
定周期の基準信号との位相差を検出して、その位
相差を無くすか又は一定に保つようにモータの回
転を制御する位相制御系を設けることが必要であ
る。

そこで、回転数によるフイードバツク制御系と
位相制御系とを備えたモータの回転制御装置の従
来例を第１図に示し、第２図および第３図のタイ
ミングチヤートをも参照してその動作を説明す
る。

第１図において、下側のフイードバツクループ
がモータ１を位相制御する系であり、上側のフイ
ードバツクループがモータ１の回転数（回転速
度）を制御する系であり、加算回路２、アンプ
３、およびモータ駆動回路４は共通である。

モータ１の回転によつて、円周の半分ずつにＮ
極とＳ極が形成された回転永久磁石５が回転さ
れ、これに近設して配設した磁気ヘツド６から第
２図ａに示すような正負交互のパルスが出力され
る。

これを正パルスアンプ７と負パルスアンプ８に
よつて、第２図ｂおよびｃに示すように正パルス
と負パルスに分離し、その負パルスをフリツプフ
ロツプ回路（以下「FF」と略称する）９のセツ
ト入力とし、正パルスをリセツト入力とすること
により、第２図ｄに示すようなFF出力を得る。

このFF出力の立上りを微分回路１０によつて
微分して作つた第２図ｅに示す微分パルスが、モ
ータ１の回転位相を示す信号である。

一方、トグル型FF１１には第２図ｆに示すよ
うな一定周期のパルス状の基準信号が入力されて
おり、FF１１は同図ｇに示すような一定周期で
デユーテイ比が1/2の矩形波を出力する。

このFF１１の出力波形を、台形波成形回路１
２によつて第２図ｈに示すような台形波に成形す
る。

サンプルホールド回路１３は、この台形波の斜
辺部のレベルを微分回路１０からの微分パルスの
発生タイミングでサンプルホールドして、第２図
ｉに示すようなホールド出力を得る。このホール
ド出力値は、基準信号とモータの回転によつて発
生される微分パルスとの位相差によつて変化し、
微分パルスの方が予め設定した位相差だけ遅れて
いる時に台形波の斜辺部の中点のレベルになり、
微分パルスの位相がそれより遅れると大きくな
り、進むと小さくなる。

このホールド出力を補償回路１４を介して加算
回路２に入力させ、後述する反転アンプ２５の出
力と加算して、アンプ３を通してモータ駆動回路
４へ入力し、モータ１の駆動電流を制御すること
によりモータ１の回転を基準信号の周期に同期さ
せるように制御する。

さらに、回路永久磁石５の回転により、その周
囲に近接して形成したプリントパターン１５にも
第３図ｊに示すような正負交互のパルスが発生す
る。

このパルスをアンプ１６を通してFF１７に入
力し、第３図ｋに示すようなモータの回転数に応
じたパルス幅TnのFF出力を得る。このFF出力
の立上りでモノマルチ１８をトリガして、第３図
ｌに示すような一定パルス幅T₀の矩形波パルス
を発生させ、FF１７の出力をインバータ１９に
よつて反転させた信号とアンド回路２０によつて
アンドをとり、第３図ｍに示すようなモータの回
転数に応じたパルス幅のパルス信号を作る。

このパルスを積分回路２１によつて積分して第
３図ｎに示すような積分波形にして、それをモノ
マルチ１８の出力を立下り検出パルス成形回路２
２を通して得た第３図ｏに示すパルスの発生タイ
ミングで、サンプルホールド回路２３によつてサ
ンプルホールドし、第３図ｐに示すようなホール
ド出力を得る。

このホールド出力はモータ１の回転数に応じて
変化し、回転数が高くなると大きくなり、回転数
が低くなると小さくなる。

そこで、このホールド出力を反転アンプ２５に
よつて反転して加算回路２に入力し、アンプ３を
通してモータ駆動回路４へフイードバツクするこ
とにより、モータ１の回転数を略設定回転数に制
御することができる。そして、さらに正確な制御
を前述の位相制御系が行うわけである。

ところで、このようなモータの回転制御装置に
おいて、制御誤差を少なくするためには、アンプ
３によるゲインを大きくとればよいが、ゲインを
大きくすると系の安定性が悪くなる。

このような相反する問題を解決する目的で補償
回路を入れているわけであり、この補償回路には
時定数の大きい充放電回路が必要となる。第１図
においては、抵抗R₁，R₂とコンデンサC₁により
時定数の大きい補償回路１４を構成している。

このような補償を行うと、通常の動作時には安
定で誤差の少ない制御を達成できるが、過負荷時
やモータ電源投入時のような過度応答時には、電
気回路の歪やダイナミツクレンジはずれにより、
位相ロツクまでの時間が長くなつたり、場合によ
つては引込み不能になることもある。

その対策として、第４図に示すようなリミツタ
や、第５図に示すような能動フイルタを補償回路
に使用することも行われている。

しかしながら、前者は外乱に対して制御用誤差
信号の得られる範囲が制限され、そのため応答性
が不充分になるという欠点があり、後者は制御系
に振動を起こす恐れがある。

目 的 この発明は、このような従来のモータの回転制
御装置における問題点に着目してなされたもの
で、補償回路に上述したリミツタや能動フイルタ
を使用することなく、通常動作時には安定で誤差
の少ない制御を達成でき、過度応答時にも速やか
に位相ロツクできて、しかも制御系に振動を起こ
すような恐れがないようにすることを目的とす
る。

構 成 そのため、この発明によるモータの回転制御装
置は、その位相制御系の制御ループ内の位相差に
応じた制御信号の出力ラインに介挿した抵抗と、
電源電圧を抵抗値の等しい２個の抵抗で分圧して
その分圧点に前記位相差が基準値のときの制御信
号値と同等の電圧を得る分圧回路と、この分圧回
路の分圧点と上記出力ラインに介挿した抵抗の出
力側との間に接続して時定数回路を形成するコン
デンサとからなる補償回路と、検出した位相差が
回路のダイナミツクレンジを越えたときにそれを
検出する位相外れ検出回路と、その検出信号によ
つて上記時定数回路のコンデンサを短絡する開閉
回路とを設け、位相誤差が異常に大きい過度応答
時には誤差信号を基準値にロツクするようにした
ものである。

実施例 以下、この発明の実施例を第６図のブロツク図
および第７図のタイミングチヤートによつて説明
するが、第６図は、この発明によるモータの回転
制御装置における第１図で２点鎖線で囲んで示し
た部分に相当する部分のみを示しており、他の部
分は第１図の従来例と同様であるので図示および
その説明を省略する。

第６図において、第１図の微分回路１０とサン
プルホールド回路１３との間に、モノマルチ３
１，３２と立下り微分回路３３を直列に挿入する
と共に、モノマルチ３１の出力とFF１１の出力
とのアンドをとるアンド回路３５を設けている。

そして、位相差に応じた制御信号（ホールド
値）を出力するサンプルホールド回路１３の出力
ラインに、補償回路３４を介挿している。

この補償回路３４は、電源電圧Vccを抵抗値の
等しい抵抗R₃，R₄によつて分圧した電圧Va（Va
＝Vcc／２）を抵抗R₅とコンデンサC₂による時
定数回路を介してサンプルホールド回路１３の出
力ラインに与えるように構成されており、そのコ
ンデンサC₂に並列に開閉回路３６を接続してい
る。

この開閉回路３６は、アンド回路３５の出力に
よつて開閉制御され、アンド回路３５の出力がロ
ーレベル“Ｌ”の時は開いており、ハイレベル
“Ｈ”の時に閉じてコンデンサC₂を短絡する。

次に、この第６図の回路の作用を第７図を参照
しながら説明する。

モノマルチ３４は、第１図の微分回路１０から
の第７図ｅに示すような微分パルスを入力してト
リガされ、同図ｑに示すような一定パルス幅の矩
形波パルスを出力する。

モノマルチ３２は、この矩形波パルスの立下り
でトリガされて第７図ｒに示すような一定パルス
幅の矩形波パルスを出力し、その立下りで微分回
路３３が同図ｓに示すような微分パルスを発生す
る。

一方、FF１１は従来と同様に基準信号の周期
の１／２のパルス幅をもつ第７図ｇに示すような
矩形波信号を出力し、台形波成形回路１２によつ
て同図ｈに示すような台形波に成形される。

サンプルホールド回路１３は、この台形波の斜
辺部のレベルを微分回路３３からの微分パルスｓ
の発生タイミングでホールドして、第７図ｔに示
すようなホールド出力を得て、これを制御信号と
して補償回路３４を介して第１図の加算回路２へ
入力させ、位相誤差を修正するようにフイードバ
ツク制御を行う。

この制御信号は、補償回路３４の抵抗R₃〜R₅
とコンデンサC₂による充放電時定数により補償
されるので、制御の安定性がよく、ゲインを上げ
て誤差を少なくすることもでき、動作範囲も広く
とれる。

なお、第７図ｇにおいてモノマルチ３１の出力
パルスが実線で示すタイミングで発生する時は、
基準信号によるFF１１の出力パルスとの位相差
が基準値にある完全に同期がとれた状態にあり、
微分回路３３からの微分パルスｓが台形波ｈの斜
辺部の中点で発生し、サンプルホールド回路１３
のホールド値はVcc／２になる。

この状態よりモータの回転位相が進むとホール
ド値は低くなり、回転位相が遅れるとホールド値
は高くなる。

ところで、モノマルチ３１の出力パルスが第７
図ｑに破線で示すように遅れて発生する場合に
は、微分回路３３からの微分パルスも同図ｓに破
線で示すように遅れて発生し、同図ｈに示す台形
波の斜辺部からはずれてしまい、位相差が回路の
ダイナミツクレンジを越えてしまうため位相ロツ
クがかからなくなる。

そこで、このような場合には、第７図ｕに破線
で示すようにアンド回路３５の出力が“Ｈ”にな
り、開閉回路３６を短時間閉じて時定数回路のコ
ンデンサC₂を短絡し、過誤差電圧を放電させて
位相差が基準値の時のホールド値（制御信号）と
同等の電圧Vaを制御信号として与えることによ
り、速やかに定常状態に向わせることができる。

このアンド回路３５が位相外れ検出回路の役目
をなし、位相外れの状態が続いている間はモノマ
ルチ３１の出力パルスの周期で開閉回路３６を閉
じてコンデンサC₂を短絡し続けるので、制御信
号は略Vcc／２に維持される。

そして、位相差が回路のダイナミツクレンジ内
に入ると、アンド回路３５の出力は“Ｌ”のまま
になり開閉回路３６は開いたままになるので、位
相差に応じたフイードバツク制御が自動的に開始
される。

効 果 以上実施例について説明したように、この発明
によるモータの回転制御装置は、位相制御系の通
常動作時には補償回路に充分な時定数を持たせ、
誤差が少なく安定性のよい制御を達成し、位相差
が回路のダイナミツクレンジを越えるような過度
応答時には、補償回路のコンデンサを短絡して基
準の制御電圧を与えるので、速やかに定常状態に
向わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のモータの回転制御装置の例を
示すブロツク回路図、第２図および第３図は、同
じくその動作説明のためのタイミングチヤート
図、第４図および第５図は、それぞれ従来の補償
回路の異なる例を示す回路図である。第６図は、
この発明の一実施例の要部を示すブロツク回路
図、第７図は、同じくその動作説明のためのタイ
ミングチヤート図である。 １…モータ、５…回転永久磁石、６…磁気ヘツ
ド、１３，２３…サンプルホールド回路、１４，
３４…補償回路、３１，３２…モノマルチ、３３
…立下り微分回路、３５…アンド回路（位相外れ
検出回路）、３６…開閉回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モータの回転によつて検出されるパルス信号
   と一定周期の基準信号との位相差に応じてモータ
   の回転を制御する位相制御系を有するモータの回
   転制御装置において、 前記位相制御系の制御ループ内の前記位相差に
   応じた制御信号の出力ラインに介挿した抵抗と、
   電源電圧を抵抗値の等しい２個の抵抗で分圧して
   その分圧点に前記位相差が基準値のときの制御信
   号値と同等の電圧を得る分圧回路と、この分圧回
   路の分圧点と前記出力ラインに介挿した抵抗の出
   力側との間に接続して時定数回路を形成するコン
   デンサとからなる補償回路と、 前記位相差が回路のダイナミツクレンジを越え
   たときにそれを検出する位相外れ検出回路と、 該回路の検出信号により前記コンデンサを短絡
   する開閉回路とを設けたことを特徴とするモータ
   の回転制御装置。