JPH0197190A - モータ制御装置 - Google Patents

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、複写機等の光学系スキャナーを駆動制御する
ためのモータの制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、複写機等の光学系スキャナーを駆動制御するため
の全デジタルモータ制御は、中央演算処。

理装置（以下、ＣＰＵという）の内部演算により行なわ
れている。即ち、モータの回転数に同期したパルス信号
により、モータの回転方向２回転速度を検出し、ＣＰＵ
の内部演算により制御量をカウンタに出力し、このカウ
ンタから制御量に比例したパルス幅をもつ出力をモータ
ドライバーに出力し、パルス幅だけ回転指令により制御
されるトランジスタをオン状態とし、モータへの供給電
力を制御する方法がとられていた。

第６図は従来の複写機の光学系スキャナーを駆動制御す
る回路図の一例を示し、１はマイクロコンピュータ（μ
ＣＰＵと略す）、２はプログラマブルインターバルタイ
マー（タイマーと略す）、３は制御対象の直流モータ、
４はこの直流モータ３と直結されたロータリーエンコー
ダ（エンコーダと略す）、５，６はゲート、７はバッフ
ァ回路、８はフリップフロップ回路、９は水晶発振器、
１０はトランジスタＴｒ□〜Ｔｒ、からなるモータドラ
イバー回路、１１はタイマー２用の発振器である。

μＣＰＵＩのＰＦ、端子から時計方向（ＣＷ）信号が出
力されると、ゲート５によりモータドライバー回路１０
のトランジスタＴｒよ、Ｔｒ、がオン、ゲート６により
Ｔ　ｒ、、　Ｔｒ、がオフとなり、直流モータ３を時計
方向に回転する電流を供給する。

また、μＣＰＵＩのＰＦ、端子から反時計方向（ＣＣＷ
）信号が出力されると、ゲート５，６により、それぞれ
トランジスタＴｒ、、　Ｔｒ、がオフ、Ｔｒ、。

Ｔｒ４がオンとなり、直流モータ４を反時計方向に回転
する電流を供給する。

上記、直流モータの回転方向および回転速度（回転量）
に応じて、エンコーダ４より位相の異なる２つのパルス
、Ａ相エンコーダパルス（ＥＮＣＡと略す）、Ｂ相エン
コーダパルス（ＥＮＣＢと略す）が発生される。

この２つのＥＮＣＡとＥＮＣＢのパルス信号は。

それぞれ端子（ａ）、　（ｂ）に入力される。このＥＮ
ＣＡはバッファ回路７を介してμＣＰＵＩのアップカウ
ンタ（ＥＣＮＴ）のＣＩ端子（カウンタ・インプット）
に入力され、そのパルス間隔（第７図のａの立下り間隔
）をアップカウンタにより計測する。

このアップカウンタは、水晶発振器９の発振周波数ｆ　
Ｘ　ＴＡＬ　Ｘ　１／１２の内部クロックにより行なう
。

また、μＣＰＵのＣＩ端子に入力されたＣＩ入力信号は
、割込入力処理（第７図のｋ）のトリガになっており、
この割込プログラム処理中にμＣＰＵ１内のバッファレ
ジスタ（Ｅ　ＣＰ　Ｔ）に記憶されているエンコーダ間
隔の測定データをＲＡＭ内のメモリ（ＣＥＮＣ）に読込
み（第７図の１２）、このデータを基にモータ回転数の
算出、目標回転数との誤差の算出、モータ制御量の算出
および出力（タイマー２のデータロード）等の比例積分
制御処理を行なう。

また、前記ＥＮＣＡとＥＮＣＢのパルス信号は。

フリップフロップ回路８を介してμＣＰＵＩのＰＣ７端
子に入力され、位相差を検知され、直流モータの回転方
向が判断される。

上述した第７図は第６図の動作タイミングチャートを示
し、第８図は第６図のＣＩ割込処理の動作フローチャー
トで、割込処理発生の時、バッファレジスタ（Ｅ　ＣＰ
　Ｔ）の値をエンコーダパルス間隔（ＣＥＮＣ）として
、比例積分制御処理が行なわれる。

第７図の動作タイミングチャートから分かるように、従
来はエンコーダのある相の立上りまたは立下り（図面で
は立下りの場合を示す）の間隔のみを測定し、その結果
を基に、第８図に示すように、モータ制御の比例積分制
御処理を行なっている。

一般にデジタル制御の場合、応答性のよい制御を行なう
にはできるだけフィードバック処理、即ちエンコーダ４
からの入力データをμＣＰＵＩが読込み演算し、操作量
（制御出力）を出力するＣＩ割込処理は短い方がよいが
、従来はエンコーダのある相の立上りまたは立下りの間
隔以下にできなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、モータの回転数の測定にエンコーダの
同一波形間隔、例えばエンコーダＡ相の立下りのみを使
用していた。このため、回転数測定間隔が長く、従って
、フィードバック制御間隔が長くなり、応答性が悪く、
またモータ位置分解能も低い欠点があった。

本発明は、上記従来欠点を解消したモータの回転数に同
期した１つまたはそれ以上のパルス信号を得て、応答性
および分解能の優れたモータの制御を行なうことを目的
とするものである。

（構成および作用） 本発明は、上記目的を構成するため、制御対象の直流モ
ータの回転数と同期した１つまたはそれ以上のパルス信
号の発生手段と、この各パルス信号の変化点の間隔を測
定する手段と、この測定手段の測定結果より前記各パル
ス信号の同一波形間の間隔を求め前記直流モータの回転
数を演算する手段と、前記パルス信号の信号変化時点で
前記演算結果を基に前記直流モータの回転制御処理を行
なう手段とで構成されたことを特徴とする。

本発明は、制御対象の直流モータと直結し１回転するエ
ンコーダから１または１以上のエンコーダ信号の立上り
および立下り信号の間隔を測定し、その測定値を基にエ
ンコーダ信号の同一波形間の間隔を求め、これにより前
記直流モータの回転数を演算し、比例積分制御処理を行
なうことにより従来に比べ割込間隔が短くなり、その割
込ごとに新しい回転数を測定できることから、より応答
性のよい制御を可能としたものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の回路図を示し、第６図と同
一数字符号は同じものであるので、動作機能の説明は省
略する。図において、１２ａ〜１２ｄはモノステーブル
マルチバイブレータ（マルチバイブレータと略す）で、
２相のエンコーダ信号の立上り、立下りの変化時に、Ｃ
Ｉ割込信号を発生する。

即ち、直流モータ３の回転方向および回転速度（回転量
）に応じて、エンコーダ４より位相の異なる２つのパル
ス、ＥＮＣＡ、ＥＮＣＢが端子（ａ）。

（ｂ）に入力される。これは、抵抗、コンデンサ。

波形整形回路からなるバッファ回路７より波形整形され
、第２図のタイミングチャートに示す位相の異なるａ、
ｂパルス信号がマルチバイブレータ１２ａ、１２ｂに入
力され、その外付けの抵抗、コンデンサによって設定さ
れるパルス幅をもつ、第２図ｅ、ｆの如きＥＮＣＡ、Ｅ
ＮＣＢの各立下り変化点のパルス信号を得る。また、第
２図のａ、ｂパルス信号はバッファ回路７を介して位相
が反転され第２図のｃ、ｄパルス信号が、マルチバイブ
レータ１２ｃ、　１２ｄに入力され、その外付けの抵抗
、コンデンサによって設定されるパルス幅をもつ第２図
ｇ＋ｈの如きＥＮＣＡ、ＥＮＣＢの立下りの変化点のパ
ルス信号を得る。

１３はゲートで、これら各パルス信号（第２図ｅ。

ｆ　ｖ　ｇ　＋　ｈ）から第２図ｉに示すパルス信号列
を順次作成し、μＣＰＵＩのＣＩ端子に入力するもので
ある。

次に、本発明のＣＩ割込処理について、第３図の動作フ
ローチャートおよび第４図のバッファレジスタ（Ｅ　Ｃ
Ｐ　Ｔ）を用い説明する。

μＣＰＵＩ内のカウントＣＩ（第３図のＣ０ＵＮＴＣＩ
・・・アップカウンタＥＣＮＴ）はＣＩ（カウント・イ
ンプット）割込ごとに、第３図に示すように０→１→２
→３→０を繰返しカウントする。

ここで、第３図のＣＥＮＣは、μＣＰＵＩ内のバッファ
レジスタ（ＥＣＰＴ）のデータから測定されるエンコー
ダ間隔である。

まず、ＣＥＮＣ（７）値は、Ｃ０ＵＮＴＣＩ（７）値が
０、．１，２．３の時、ＣＥＮＣＯ−ＣＥＮＣ３の値が
減算され、ＥＣＰＴの値が第４図のメモリＲＡＭに記憶
（ＣＥＮＣ：０，１，２，３）された後、（＋）される
。つまり、第３図に示されるように、Ｃ０ＵＮＴＣＩが
“○″の時第２図のａ波形の立下り（第２図のｅの間隔
）、Ｃ０ＵＮＴＣＩが１”の時第２図のｂ波形の立下り
（第２図のｆ）間隔、Ｃ０ＮＴＣＩが“２″の時第２図
のＣ波形の立下り（第２図のｇ）間隔、Ｃ０ＵＮＴＣＩ
が１′３　Ｈの時第２図のｄ波形の立下り（第２図のｈ
）間隔が。

ＣＥＮＣ（第４図）に入る 即ち、本発明の実施例においては、少なくとも４回（０
，１，２，３）のＣＩ割込が発生し、４回（７）ＥＣＰ
Ｔ（７）値をＣＥＮＣＯ−ＣＥＮＣ３＆：それぞれ記憶
し、それらをＣＥＮＣに加えた後でないと、エンコーダ
の同一波形の間隔を測定したことにならない。そのため
、第３図に示すようにＮ４ＦＬＡＧを用いて、割込が４
回入った時点でこのＦＬＡＧ（フラッグ）をセットし、
その後、ＣＥＮＣをエンコーダパルス間隔として比例積
分制御処理を行なう。

上述した同一波形の立下り間隔（立上り間隔でもよい）
を基に演算を行なうのは、次の理由による。第５図は、
エンコーダの光波形（正弦波）を増幅器、シュミット回
路で増幅、整形し、方形波を得る波形図を示す、シュミ
ット回路のＨ，Ｌレベルで方形波の立上り、立下り変化
点が決められる。

従って、同一波形の立上りと立下りとの間隔は、立上り
または立下り同士の間隔と比較して、前者はＨレベルと
Ｌレベルとで間隔が決まるのでバラツキが大きく、後者
はＨレベルまたはＬレベルのいずれかで間隔が決まるの
でバラツキが小さい。

従って、相間の信号間隔も同様であり、直流モータ制御
のための回転数測定には、エンコーダ信号の同一波形の
立下りまたは立上り間隔を用いる方が精度よく測定でき
ることが分かる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は、１っまはたそれ以上のエ
ンコーダ信号の立上りおよび立下り信号の間隔を測定し
、その測定値を基にエンコーダ信号の同一波形間の間隔
を求め、これにより直流モータの回転数を演算し、比例
積分制御処理を行なうので、従来に比べ割込間隔が短く
なり、その割込ごとに新しい回転数を測定できることか
ら、より応答性のよい制御が可能となった。

また、複写機のスキャナー制御等に本発明を実施した場
合、スキャナーの位置を計測する必要があり、これをＣ
１割込ごとに内部メモリ内のカウンタをインクリメント
またはデクリメントを行ない計測しているが、この分解
能も増加し、より高精度の制御ができ、前記実施例の場
合の分解能は４倍となる。

また、前記実施例はエンコーダ信号を４相の場合につい
て述べたが、１相で立下りまたは立上り間隔で行なって
もよく、また４相以上でもよく、この場合は更に応答性
と分解能の向上がはかられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は第１図の
動作タイミングチャート、第３図は第１図のＣＩ割込処
理の動作フローチャート、第４図は第１図のμＣＰＵ内
のバッファレジスタ（ＥＣＰＴ）の記憶動作説明図、第
５図はエンコーダ信号の整形波作成の説明図、第６図は
従来の複写機の光学系スキャナーを駆動制御する回路図
の一例。 第７図は第６図の動作タイミングチャート、第８図は第
６図のＣＩ割込処理の動作フローチャートである。 １・・・マイクロコンピュータ（μＣＰＵ）、２・・・
プログラマブルインターバルタイマー、３・・・直流モ
ータ、　４・・・ロータリーエンコーダ、　５，６・・
・ゲート、　　７・・・バッファ回路、　　８・・・フ
リップフロップ回路、９・・・水晶発振器、　１０・・
・モータドライバー回路、１１・・・発振器、　１２ａ
〜１２ｄ・・・モノステーブルマルチバイブレータ、１
３・・・ゲート。 １　　　　　＋Ｏｕ　　　　　′ｏ　　　　　ｏＪ　　
　　　―ｕ　ｒ−ノ 弓 ＋１＼ ｒｔ＋　　　　　　Ｌ　　　　　　Ｘ　　　　　　例第
８図 （ＣＩ　省り濤〜ヌ１１４）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御対象の直流モータの回転数と同期した１つまたはそ
   れ以上のパルス信号の発生手段と、この各パルス信号の
   変化点の間隔を測定する手段と、この測定手段の測定結
   果より前記各パルス信号の同一波形間の間隔を求め前記
   直流モータの回転数を演算する手段と、前記パルス信号
   の信号変化時点で前記演算結果を基に前記直流モータの
   回転制御処理を行なう手段とで構成されたことを特徴と
   するモータ制御装置。