JPH01308183A

JPH01308183A - モータ制御装置

Info

Publication number: JPH01308183A
Application number: JP63133909A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Wakui; 良夫和久井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は例えば電子スチルカメラにおける磁気ディスク
やＶＴＲにおけるヘットシリンダ等の駆動に用いられる
モータを制御するモータ制御装置に関する。

〔従来の技術〕

電子スチルカメラ、カメラ一体型ＶＴＲ等においては、
直流モータ、直流ブラシレスモータ等を用いて磁気ディ
スク、ヘッドシリンダ等を回転している。またこれらは
屋外で使用されることが多いので電池より必要な電力が
供給される。従って消費電力ができるだけ小さくなるよ
うに、モータを回転誤差に対応したＰＷＭ信号により駆
動することが多い。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕このようにＰＷＭ信号によりモータを駆動する場合、電
池の電圧が変化すると、ＰＷＭ変換ゲインも変動し、結
局全体的なサーボ特性が変化する。

電圧の変化量が大きいと動作が不安定となり、ハンチン
グが発生する。またこのように特性が変化するとモータ
を起動する場合における整定時間も大きく変動し、マイ
クロコンピュータ等により動作シーケンスを管理するこ
とが困難になる。

本発明は斯かる状況に鑑みなされたもので、電池の電圧
が変動した場合においても一定したサーボ特性を実現で
きるようにするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のモータ制御装置は、被駆動体又はモータの回転
誤差に対応した誤差信号を生成する誤差信号生成手段と
、誤差信号に対応したＰＷＭ信号を発生する発生回路と
、ＰＷＭ信号に対応してモータを駆動する駆動回路と、
モータを駆動する電力を供給する電池と、電池が出力す
る電圧を検出する検出手段と、検出手段の出力に対応し
てＰＷＭ信号を制御する制御手段とを備える。

〔作用〕

電池の電圧の変化が検出手段により検出されると、この
変化に対応して例えば誤差信号のゲインが変化される。

これにより電池電圧の変動分を補償したＰＷＭ信号が生
成される。

従って電池電圧の変動に拘らず常に一定のサーボ特性を
実現することが可能になる。

〔実施例〕

第２図は本発明のモータ制御装置を電子スチルカメラに
応用した場合のブロック図である。同図において１は所
定のスイッチ、キー等よりなる入力手段であり、例えば
マイクロコンピュータ等よりなる制御回路２に所定の指
令を入力するとき操作される。３は同期信号発生回路で
あり、映像信号をディスク６に記録するとき必要な垂直
同期信号、水平同期信号等を発生し、制御回路２に供給
する。４は駆動回路であり、スピンドルモータ５を駆動
する。直流モータ、直流ブラシレスモータ等よりなるス
ピンＩくルモータ５はディスク６を回転させる。７はス
ピンドルモータ５に取り付けられた周波数発電機（ＦＧ
）であり、スピンドルモータ５の回転に対応して、ディ
スク６が１回転する間に比較的多くの数のパルス（ＦＧ
パルス）を発生する。８はパルス発生器（ＰＧ）であり
、ディスク６（スピンドルモータ５）の回転に対応して
、ディスク６が１回転する間に比較的少ない数（通常１
個）のパルス（ＰＧパルス）を発生する。周波数発電機
７とパルス発生器８が出力するＦＧパルスとＰＧパルス
は波形整形回路９に入力され、波形整形された後、制御
回路２に供給される。１０は電池であり、スピン１くル
モータ５を駆動する駆動回路４の他、各回路、手段等に
必要な電力を供給する。］］は検出手段としてのＡ／Ｄ
コンバータであり、電池１０の出力電圧をＡ／Ｄ変換し
て制御回路２に供給する。

しかして入力手段１を操作して、例えば記録モードを入
力したとき、制御回路２は駆動回路４を制御し、スピン
ドルモータ５を回転させる。このときディスク６はスピ
ンドルモータ５により回転される。

スピンドルモータ５の回転に対応して周波数発電機７と
パルス発生器８がＦＧパルスとＰＧパルスを各々発生す
る。このＦＧパルスとＰＧパルスは波形整形回路９によ
り波形整形された後、制御回路２に入力される。

制御回路２は第３図に示す如きフローチャートに従って
、スピンドルモータ５の回転を制御する割り込み処理を
実行する。

クロックをカウントする等して所定の時間の経時動作を
行うタイマ回路を内蔵している制御回路２は、第３図（
ａ）に示すように、ＦＧパルスが入力される度にＦＧパ
ルスとＦＧパルスの間隔（周波数）を計測する割り込み
処理を実行する。その計測値はさらに所定の基準値と比
較され、速度誤差信号が生成される。この速度誤差信号
に予め設定された所定の大きさの速度系加算ゲインが乗
算され、位相誤差信号と加算される。この加算誤差信号
に対応してＰＷＭ信号が生成され、駆動回路４に供給さ
れる。このようにしてスピンドルモータ５の速度制御が
実行される。

一方第３図（ｂ）、（ｃ）及び第４図に示すフローチャ
ートに従って位相制御が実行される。その動作を第５図
を参照して説明する。

制御回路２に内蔵される位相差カウンタは第３図（ｃ）
に示すように、同期信号発生回路３から垂直同期信号（
第５図（ａ））が入力される度にクリアされ、その後ク
ロックをカランｌ〜する動作を繰り返している（第５図
（ｂ））。

一方第３図（ｂ）に示すように、この位相差カウンタの
カウント値（第５図（ｂ））はＰＧパルス（第５図（ｄ
））が入力される度にラッチされる。ラッチされたカウ
ント値は第４図に示す如きフローチャーＩ・に従ってさ
らに処理される。

すなわちラッチされたカウント値Ｃ６は予め設定した所
定の基準値Ａ（、第５図（ｂ））と比較される。

カラン１−値ＣＱが値Ａ以上であるとき、カウント値Ｃ
８より値Ａを減算した値が変数Ｇ、とじて設定される。

またカウント値Ｃ８が値Ａ未満であるとき、カウンｌ−
値Ｃ６に予め設定した所定の基準値Ｂ（第５図（Ｃ））
を加算した値が変数ＣＮとして設定される。そしてこの
変数Ｃ〜がカラン１へ値Ｃ６を変換した新たなカラン１
へ値（第５図（Ｃ））とされる。

このカラン１−値ＣＮは垂直同期信号と同一の周期で変
化する。また基準値Ａ、Ｂの値を適当に設定することに
より、カラン１−値Ｃ２の変化範囲の略中夫にＰＧパル
スを位置させることができる。垂直同期信号の周期が変
化すると、値Ｃ８７！ｌ＜Ｏであるときのカウント値Ｃ
Ｎ（”Ｂ）と、その１クロツク前のカラン１−値Ｃ８が
最大であるときのカウント値ＣＮとが線形に連続しなく
なるが、垂直同期信号は水晶発振子を基準とするクロッ
クより生成されるので、その周期の変動は殆ど無視する
ことができる。仮りに周期変動が生じたとしても基準値
Ｂを適当な値に設定することにより両者を滑らかに接続
することができる。

尚カウント値ＯＮの上限及び下限は必要に応じ所定の値
にリミットするようにしてもよい。

このようにしてＰＧパルスが発生したタイミングにおけ
る演算されたカウント値Ｃ，は、補償ディジタルフィル
タを通してサーボに適切な周波数特性に設定された後、
所定の基準値と比較され、位相誤差信号が生成される。

この位相誤差信号に予め設定された所定の大きさの位相
系加算ゲインが乗算され、速度誤差信号と加算される。

この加算誤差信号に対応してＰＷＭ信号が生成され、駆
動回路４を介してスピンドルモータ５の回転が制御され
る。

第７図及び第８図はスピンドルモータ５をＰＷＭ信号に
より駆動する駆動回路４の実施例を表わしている。

第７図において４］−１４２は比較的大きな駆動電流を
流すためにダーリントン接続されたＮＰＮ１−ランジス
タであり、ＮＰＮトランジスタ４２のエミッタは接地さ
れ、そのコレクタはスピンドルモータ５に接続されてい
る。スピンドルモータ５の他端は電池１０に接続され、
電圧ＶＭが供給されている。４３はスパイク電圧保護用
のダイオードである。

ＮＰＮトランジスタ４１のベースにＰＷＭ信号が入力さ
れると、ＮＰＮＩ−ランジスタ４２のコレクタ、エミッ
タ間（従ってスピンドルモータ５）に、このＰＷＭ信号
のデユーティと略電池電圧ＶＭの波高値に対応した電流
が流れる。これによりスピンドルモータ５がディスク６
の記録方向から見て反時計方向に回転する。

第８図は直流ブラシレスモータとして３相のコイル５Ａ
、５Ｂ、５Ｃを有するスピンドルモータ５を駆動する実
施例を表わしている。５１．５２．５３は例えばホール
素子等からなる位置検出回路であり、各コイル５Ａ、５
Ｂ、５Ｃの位置を検出する。６１は３相のロジック回路
であり、ＰＮＰ１ヘランジスタ６２．６３．６４、ＮＰ
ＮＩ−ランノスタ６５．６６．６７を駆動する。６８．
６９．７０は保護用のダイオ−１くである。７１乃至７
４は抵抗、７５はＰＮＰＩ〜ランジスタ、７６はＮＰＮ
ｌ−ランジスタであり、これらはＰＷＭ信号を増幅出力
する。７７はフライホイール用のダイオード、７８はコ
イル、７９はコンデンサであり、これらを介してＰＷＭ
信号がスピンｌくルモータ５に供給される。各コイル５
Ａ、５Ｂ、５ｃはスパイク電圧吸収用のコンデンサ８１
．８２．８３を介して接地されている。

ベースにＨレベルが入力されるとＮＰＮＩ−ランジスタ
フ６はオンし、その結果ＰＮＰ　ｌ−ランジスタフ５も
オンする。ＮＰＮ　ｌ−ランジスタフ６のベースがＬレ
ベルになるとＮＰＮＩ〜ランジスタフ６、ＰＮＰ　ｌ−
ランジスタフ５が共にオフする。ＰＮＰ１〜ランジスタ
フ５のエミッタは電池１ｏに接続され、電圧ＶＭが供給
されているので、そのコレクタより、入力されたＰＷＭ
信号のデユーティと略電池電圧ＶＭの波高値に対応した
電圧が出方される。このパルスはダイオード７７、コイ
ル７８、コンデンサ７９よりなる回路を介してＰＮＰ１
〜ランジスタロ２．６３．６４のエミッタに供給される
。

ＰＮＰ　ｌ−ランジスタロ２乃至６４のいずれか１つと
、ＮＰＮトランジスタ６５．６６．６７のいずれか１つ
がロジック回路６１により位置検出回路５１．５２．５
３からの出力に対応して選択的にオンされる。その結果
コイル５Ａ−５Ｂ、５Ｃ−５Ｂ、５Ｇ−５Ａ、５Ｂ−５
Ａ、５Ｂ−５Ｃ１５Ａ−５Ｃの順又はその逆に電流が流
れ、スピンドルモータ５がディスク６の記録方向から見
て反時計方向に回転する。

このようにしてスピンドルモータ５、従ってディスク６
が、同期信号発生回路３が出力する垂直同期信号に同期
して所定の速度及び位相で回転する。同期信号発生回路
３が出力する垂直同期信号及び水平同期信号に同期して
所定の映像信号がこのディスク６に同期信号とともに記
録される。

尚入力手段１より再生モードを入力した場合においては
、例えば所定の固定発振回路により生成されたパルスを
基準としてスピンドルモータ５の回転が制御される。

上述した速度制御及び位相制御のための伝達関数のブロ
ック線図を示すと第６図のようになる。

速度制御系は周波数発電機７に対応するブロック２９（
関数Ｎ　ＦＧ）、制御回路２に内蔵されている周波数弁
別器、速度系加算ゲイン回路、ＰＷＭ生成回路に各々対
応するブロック３０（関数ＫＦＯ）、ブロック３１（関
数Ｇ　ＦＲ）、ブロック３２（関数ＫＰＩＩＭ）により
構成されている。位相制御系は制御回路２に内蔵されて
いる位相比較器、補償フィルタ、位相系加算ゲイン回路
、ＰＷＭ生成回路に各々対応するブロック２３（関数Ｋ
ｐｏ）　、ブロック２４（関数Ｇｃ）、ブロック２５（
関数Ｇｐｎ）、ブロック２６（関数ＫＰＷＭ）、並びに
積分を表わすブロック２８（関数１／Ｓ）により構成さ
れる。２１．２２は利得を有しない減算を行うブロック
、２７は駆動回路４とスピンドルモータ５に対応するブ
ロック（関数ＫＭ／（ＴＳ＋１））である。

速度誤差信号にブロック２９乃至３２の伝達間数を乗算
した信号と、位相誤差信号にブロック２３乃至２６の伝
達関数を乗算した信号とに対応してＰＷＭ信号が生成さ
れ、このＰＷＭ信号がブロック２７に供給されることに
なる。

制御回路２はスピンドルモータ５を駆動しているとき、
第１図に示すフローチャートに従って電池１ｏの出力電
圧をモニタしている。

電池１０の出力電圧■８はＡ／Ｄコンバータ１１により
Ａ／Ｄ変換され、制御回路２に入力される。制御回路２
は第９図に示すように、複数（実施例の場合４つ）の基
準電圧Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ（Ａ）Ｂ）Ｃ＞Ｄ）を記憶してい
てる。制御回路２は先ず電圧ＶＢとＤを比較し、電圧Ｖ
Ｂが電圧り以下であるとき、動作不能としてスピンドル
モータ５の駆動を中止し、装置の使用を停止させる。電
圧ｖｅが電圧りより大きいとき、次に電圧Ｃと比較する
。

電圧ｖ８が電圧Ｃ以下であるとき、速度系加算ゲインの
係数ＧＦｌ’ｌをＧＦｎ３に、位相系加算ゲインの係数
ＧＰＡをＧＰＡａに、各々設定する。同様に電圧ｖ８と
電圧Ｂとが比較され、電圧Ｖｅが電圧Ｂ以下であるとき
速度系加算ゲインと位相系加算ゲインの係数はＧＦＰ１
２とＧＰＰｌｚに各々設定される。電圧ＶＢが電圧Ｂよ
り大きいとき、これらの係数は０ＦＩＩ□をＧ　ｐ、１
に各々設定される。

このように第６図における速度系加算ゲインＧＩｌ＋と
位相系加算ゲインＧＰＡを、電池１ｏの電圧Ｖ８に対応
して変化させると、電圧Ｖｅの変化を補償したＰＷＭ信
号が生成され、常に所望の一定したサーボ特性を実現す
ることができる。

尚以上においては使用可能な電圧の範囲を３つに区分し
たが、その数は２以上であればよく、サーボ系に対応し
てさらに増加してもよい。

また以上の実施例においてはゲインの変更をソフトウェ
アで実現するようにしたが、ハードウェアにより実現す
ることも可能である。第１０図はその実施例を表わして
いる。同図において９１は同期信号発生回路３が出力す
る垂直同期信号と波形整形回路９が出力するＰＧパルス
の位相を比較し、その誤差信号を出力する位相比較回路
である。

９２は速度比較回路であり、波形整形回路９が出力する
ＦＧパルスの周波数を、所定の基準周波数と比較して、
その誤差信号を出力する。

位相誤差信号と速度誤差信号とは抵抗９３乃至９６と演
算増幅器９７よりなる加算回路に入力され、加算される
。演算増幅器９７は抵抗１０４よりなる負帰還路と、こ
れに順次並列接続された抵抗１０１、］、　０２．１−
０３よりなる負帰還路を有している。抵抗１０１．１０
２．１０３は制御手段としてのアナログスイッチ９８．
９９．１００がオンしたとき負帰還路を形成するように
なっている。１０５はＰＷＭ信号発生回路であり、加算
回路から出力される誤差信号に対応してＰＷＭ信号を発
生し、駆動回路４に出力する。

１１］−は電池１０の電圧を検出する検出手段としての
検出回路であり、抵抗１１２乃至１１６と比較器１１７
とにより構成されている。比較器１１７は、所定の電圧
Ｖｃｃを抵抗１１４と１１５により分圧した値と、電池
１０の出力電圧を抵抗１１２と１１３により分圧した値
とを比較し、後者が前者より大きいとき高レベル、小さ
いとき低レベルの信号を出力する。アナログスイッチ９
８は、比較器１１７が高レベルの信号を出力したときオ
ン、低レベルの信号を出力したときオフされる。

検出回路１２１，１２２も検出回路１１１と同様に構成
され、その出力に対応してアナログスイッチ９９，１０
０が制御されるようになっている。

但し各検出回路１１１，１２１．１２２の基準電圧は例
えば電圧り、Ｃ，Ｂに各々設定されている。

従って電池の電圧Ｖｅが電圧りとＣの中間のときアナロ
グスイッチ９８のみがオンし、電圧ＣとＢの中間のとき
アナログスイッチ９８と９９がオンし、電圧ＢとＡの中
間のときアナログスイッチ９８．９９，１００がオンす
る。アナログスイッチのオンする数が増加する程負帰還
路の総合抵抗値が減少するので、加算回路の利得がそれ
だけ減少する。従って電圧Ｖ、の変動を補償したＰＷＭ
信号を発生させることができる。

以上本発明を電子スチルカメラに応用した場合を例とし
て説明したが、本発明はＶＴＲその他の装置においても
応用が可能である。

＝１５− 〔発明の効果〕以上の如く本発明によれば、電池の出力電圧を検出し、
出力電圧に対応してＰＷＭ信号を生成するようにしたの
で、電池の出力電圧の変動に拘らず、常に一定のサーボ
特性を実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】第１図、第３図及び第４図は本発明のモータ制御装置の
フローチャート、第２図は本発明のモータ制御装置のブ
ロック図、第５図はそのタイミングチャート、第６図は
本発明のモータ制御装置のブロック線図、第７図及び第
８図は本発明の駆動回路の回路図、第９図は本発明の電
池の電圧の説明図、第１０図は本発明のモータ制御装置
の他の実施例のブロック図である。１・・・入力手段２・・・制御回路３・・・同期信号発生回路４・・・駆動回路５・・・スピンドルモータ＝１６＝６・・・ディスク７・・・周波数発電機８・・・パルス発生器９・・・波形整形回路１０・・・電池１１・・・Ａ／Ｄコンバータ以上特許出願人　旭光学工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

被駆動体又はモータの回転誤差に対応した誤差信号を生
成する誤差信号生成手段と、誤差信号に対応したＰＷＭ
信号を発生する発生回路と、ＰＷＭ信号に対応してモー
タを駆動する駆動回路と、モータを駆動する電力を供給
する電池と、電池が出力する電圧を検出する検出手段と
、検出手段の出力に対応してＰＷＭ信号を制御する制御
手段とを備えるモータ制御装置。