JPH0265686A - 直流モータ制御装置 - 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 この発明は、直流モータの回転方向を制御するとともに
、負荷の変動に拘らず直流モータの回転速度を一定に制
御するための直流モータ制御装置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の直流モータ回転方向制御回路ならびに直
流モータ回転速度制御回路は、それぞれ単独または組み
合わせて使用されている。

そして、直流モータ回転方向制御回路は２つの回転方向
を制御する制御端子と、直流モータへ電流を供給するた
めのモータ接続端子とを備え、それぞれのモータ接続端
子は２組のトーテムポール型に接続された２つのトラン
ジスタの接続点に接続されている。

また、直流モータ回転速度制御回路は基準電圧源、誤差
検出回路および回転速度調整用可変抵抗器、ならびに固
定抵抗器を備えている。

まず、直流モータ回転方向制御回路について説明する。

第３図は直流モータ回転方向制御回路の基本回路を示す
回路図であり、１は直流モータ、Ｑ、、Ｑ２およびＱＢ
＋　Ｑｔ□は２組のトーテムポール型に接続したトラン
ジスタ、Ｓｌ　ｒ　８２はトランジスタＱＩ＋Ｑ２およ
びＱ　Ｈｒ　Ｑ　＋□のベースに接続された制御回路を
示し、例えばトランジスタＱ、　、　Ｑ２をオン状態と
し、トランジスタＱｎ、Ｑ＋□をオフ状態とすれば、直
流モータ１には実線矢印方向へ電流が流れ、逆にトラン
ジスタＱ　ＩＩ　ｒ　Ｑ　１２をオン状態とし、トラン
ジスタＱ、　、　Ｑ２をオフ状態とすれば、直流モータ
■には点線矢印方向へ電流が流れる。

第４図は第３図の原理に基づいて構成した実際的な直流
モータ回転方向制御回路用集積回路の等価回路図であり
、１１は直流モータの回転方向制御回路を示す。

第４図において、電源端子■、被制御端子■に回路の動
作に充分な直流電圧が印加された状態で制御端子■をグ
ランド端子■と同電位とし、制御端子■にグランド端子
■に対して正の電位を印加すると、トランジスタＱ、、
Ｑ、はオフ状態となり、トランジスタＱ４はオン状態と
なるため、トランジスタ、Ｑ、　、　Ｑ２はオン状態と
なり、他方、トランジスタＱＩＩＩＱ、。はオフ状態と
なる。

したがって、電流はモータ接続端子■→直流モタＩ→モ
ータ接続端子■の順に流れる。

逆に、制御端子■にグランド端子■に対して正の電位を
印加し、制御端子■をグランド端子■と同電位とすると
、トランジスタＱ＋６１Ｑ＋５はオフ状態となり、トラ
ンジスタＱ］４はオン状態となるため、トランジスタＱ
ｏ、Ｑ＋□はオン状態となり、他方、トランジスタＱ、
　、　Ｑ、はオフ状態となる。

したがって、電流はモータ接続端子■→直流モータ１→
モータ接続端子■の順に流れる。

上述のように、制御端子■、■のディジタル論理的電圧
を互いに逆に設定し、これらの論理値を同時に切り換え
ることにより、モータ接続端子■。

■に接続された直流モータ１の回転方向を切り換えるこ
とができる。

次に、直流モータ回転速度制御回路について説明すると
、一般的に、回転数に比例した電圧と基準電圧とを比較
した出力電圧に基づいて回転速度が制御される。

そして、一定の界磁を持った直流モータ１は内部抵抗Ｒ
６と、直流モータｌの回転によって誘起される逆起電力
Ｅ。とを直列に接続した形で表すことができ、直流モー
タ１に流れる電流を１８としたときの直流モータ１の回
転数Ｎ、逆起電力Ｅ。

の関係は、 ＮムＥ。／に２ｚφ　　　　　　　　・・・・・・（１
）ただし、Ｋ２Ｚφは逆起定数 となる。

また、負荷トルクＴｄと電流を１．との関係は、Ｔｄ＝
に、Ｚφ・工、　　　　　　　　・・・・・・（２）た
だし、Ｋ、　Ｚφはトルク定数 となる。

さらに、直流モータ１の端子電圧■　は、Ｖｒｎ　””
　Ｅｏ　＋　Ｒｏ・Ｉ、　　　　　　　　−・・・・（
３）となり、第（３）式で、 Ｅ、＝Ｖｍ−Ｒ，・Ｉ。

にすれば、回転数に比例した電圧が検出でき、この電圧
を制御系に帰還させれば、直流モータ１は負荷の変化等
に依存しない一定回転速度を得ることができる。

上述した原理は、例えば特開昭５３−１４２６１１号公
報に記載されているように公知である。

第５図は上述した原理に基づいた直流モータ回転速度制
御回路を示す回路図、第６図は第５図に示す直流モータ
１の等価回路図である。

第５図、第６図において、１２は直流モータ１の回転速
度制御回路を示し、速度制御用集積回路２１と、抵抗器
Ｒｔ、Ｒｓとで構成されている。

そして、速度制御用集積回路２１はトランジスタＱ２＋
、Ｑ２２、Ｅｒｅｆの基準電圧を有する基準電圧源鵠、
誤差検出回路（比較回路）２３等を備え、抵抗器Ｒ，，
Ｒ３にはそれぞれ電流Ｉ、、Ｉ８が流れる。

々お、■はグランド端子、■は出力端子、■は基準端子
を示す。

第５図において回転数を決定する基準電圧Ｅ８け、 Ｅｓ　＝Ｅｒｅｆ　＋（Ｅｒｅｆ／Ｒｓ　”　Ｒｔ　　
−（４）となり、回転数Ｎは、 Ｎ−（Ｅｒｅｆ　＋　（Ｅｒｅｆ／Ｒ，）・Ｒｔ）／に
２Ｚφ−Ｔｄ（ＲＯ−Ｒｔ／Ｋ） ／　（Ｋ２　ｚφ・Ｋ、　Ｚφ）　　　・・・・・・（
５）となる。

したがフて、Ｒ，）−Ｒｔ／に二〇となるように抵抗器
Ｒ５の値を選定することＫより、負荷トルクＴｄの変動
に拘らずに回転速度Ｎを一定に保つことができる。

第７図は上述した直流モータ回転方向制御回路および直
流モータ回転速度制御回路を組み合わせた直流モータ制
御装置を示すブロック図であり、１３は論理制御回路を
示す。

第７図においては、前述したような条件の範囲で直流モ
ータ１の回転方向を制御するとともに、負荷の変動１τ
拘らず回転速度を一定に制御することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述従来の直流モータ制御装置では、直
流モータ１を低速回転域で使用すると、直流モータ回転
方向制御回路１１の動作電圧範囲の下限を外れ、記動し
なくなるという問題があった。

この発明は、このような従来の問題を解決するものであ
り、直流モータを低速回転域まで支障なく回転方向およ
び回転速度が制御できる直流モータ制御装置を提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するため、直流モータと、
この直流モータに直列接続され、電流の方向および大き
さに拘らず一定の電圧降下を生じさせる電気的複合素子
と、直流モ〜り、電気的複合素子の直列体に供給する電
流の方向を制御し、直流モータの回転方向を切り換える
回転方向切換回路と、この回転方向切換回路に直列接続
され、直流モータの逆起電力を基準電圧と比較して直流
モータにフィードバックし、直流モータの回転速度を制
御する回転速度制御回路とを備えたものである。

作用 したがって、この発明によれば、電流の方向および大き
さに拘らずに一定の電圧降下を生じさせる電気的複合素
子が直流モータに直列接続されているので、回転方向切
換回路からみた負荷の必要電圧は、直流モータのみの場
合に比較して電気的複合素子の電圧降下分だけ高くなる
。

しだがって、従来では電源電圧と回転速度制御回路の出
力電圧との差が回転方向切換回路の動作電圧範囲の下限
を下回る場合でも、電気的複合素子の電圧降下分だけ高
く設定できるだめ、電気的複合素子の電圧降下分を制御
することＫより、電源電圧と回転速度制御回路の出力電
圧との差を回転方向切換回路の動作電圧範囲内に設定で
きる。

実施例 第１図はこの発明の一実施例による直流モータ制御装置
を示す回路図、第２図は第１図のブロック図である。

第１図、第２図において、１は直流モータ、２゜３はダ
イオードを示し、ダイオード２，３は逆方向に並列接続
され、直流モータ１に直列接続されている。

１１は直流モータ回転方向制御回路を示し、直流モータ
ｌ、ダイオード２，３の直列接続体がモータ接続端子■
、■間に接続されている。

１２は直流モータ回転速度制御回路を示し、出力端子■
が直流モータ回転方向制御回路１１の被制御端子■に接
続されている。

なお、説明を省略した第３図〜第７図と同一部分には同
一符号が付しである。

次に、上記実施例の動作について説明する。

上記実施例において、直流モータ回転方向制御回路１１
．直流モータ回転速度制御回路１２の機能は第３図〜第
７図で既に説明したとおシであるが、直流モータ回転方
向制御回路１１が制御端子■、■に供給される信号によ
ってその機能を正常に発揮するためには、電源端子■と
被制御端子■との間の電圧差Ｅｃｃ−ｃが、 Ｅｃｃ−ｔ２　〉ＥＢＥ２　＋　ＥＢＥ３　＋　ＦＪＢ
Ｅ４　　−−　（６）ただし、ＥＢＥ２１　ＥＢＥ３１
　ＥＢＥ４　はトランジスタＱ？、　Ｑ３．　Ｑ４　　
のベース・エミッタ間電圧 の条件を満足しなければならない。

てして、直流モータ制御出力電圧は、 Ｅ　ｃｃ−Ｃ＝＝　ＥＤ　＋　Ｅ　ｏ＋　Ｒｏ　”　Ｉ
　ｍ＋　ＥＣＥ２　＋　ＢＣＥ４　　　　　　　　　　
　’・・・・・（力ただし、Ｅ、ダイオード１，２の電
圧降下ｒｒｎは直流モータＩの消費電流 ＥＣＥ２　＋　ＥＣＥ４はトランジスタＱ２゜Ｑ４のコ
レクタ・エミッタ間電圧 で表されるように、電圧降下ＥＤによって制御が可能で
ある。

したがって、第（６）式２第（７）式から電圧降下ＥＤ
の値が、 ＥＤ　＞　ＥＢＥ２　＋ＥＢＥ３　＋　ＥＢＥ４　　（
ＥＯ＋　Ｒ１１・ＩＨ＋　ＥＣＥ２　＋　ＥＣＥ４　）
　　　　−−（８）の条件を満たす電圧降下ＥＤを発生
する素子を追加することにより、電源電圧と直流モータ
回転速度制御回路１２の出力電圧との差が、直流モータ
回転方向制御回路１１の動作電圧範囲から外れるのを防
ぐことができる。

なお、上記実施例では電気的複合素子としてダイオード
２，３を使用した例で説明したが、同様に機能する他の
素子、例えばツェナーダイオード等が使用できることは
いうまでもない。

発明の効果 この発明は、上記実施例より明らかなように、回転方向
制御回路１回転速度制御回路を備えた直流モータ回転方
向および回転速度制御装置の設定範囲を拡大することが
でき、直流モータの起動の際には電気的複合素子の電圧
降下をゼロより小さくなるように選定することにより、
直流モータを起動できなくなるというトラブルを回避で
きるという効果がある。

すなわち、直流モータを低速度回転域まで支障なく回転
方向および回転速度を制御できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による直流モータ制御装置
を示す回路図、第２図は第１図のブロック図、第３図は
直流モータ回転方向制御回路の基本回路を示す回路図、
第４図は実際的な直流モータ回転方向制御回路用集積回
路の等価回路図、第５図は直流モータ回転速度制御回路
を示す回路図、第６図は第５図に示す直流モータ１の等
価回路図、第７図は従来の直流モータ制御装置を示すブ
ロック図である。 １・・・直流モータ、２．３・・−ダイオード、１１・
直流モータ回転方向制御回路、１２・・・直流モータ回
転速度制御回路。 箸　１　図 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　はが１名第 図 第 図 ■ ■ （つ Ｖ℃ ＯＮυ 第 図 第 図 第 園

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流モータと、この直流モータに直列接続され、電流の
   方向および大きさに拘らずに一定の電圧降下を生じさせ
   る電気的複合素子と、前記直流モータ、前記電気的複合
   素子の直列体に供給する電流の方向を制御し、前記直流
   モータの回転方向を切り換える回転方向制御回路と、こ
   の回転方向切換回路に直列接続され、前記直流モータの
   逆起電力を基準電圧と比較して前記直流モータにフィー
   ドバックし、前記直流モータの回転速度を制御する回転
   速度制御回路とを備えた直流モータ制御装置。