JPH04112691A

JPH04112691A - モータ制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH04112691A
Application number: JP2228011A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Araki; 荒木　達
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-14
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: US5808429A; JP3030066B2

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、半導体のピエゾ抵抗効果を利用した加速度
センサを用いて直流モータを制御する方法及びその装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来のモータ制御装置を第５図に示す、直流モータ（１
）の駆動軸（２）に円板（３）が連結されており、円板
（３）にはその外周部に沿って等間隔で多数の開口部（
３ａ）が設けられている１円板（３）の近傍には、開口
部（３ａ）の位置に対応してフォトインタラプタク４）
が配置され、フォトインタラプタ（４）に増幅器（５）
及び単安定口Ｆ！＠（６＞を介して積分器（７）が接続
されている。また、この積分器（７）と電源（９）とが
モータ（１〉の印加電圧を制御するための差動増幅回路
（８）に接続されている。

動作に際しては、電源（９）から差動増幅回路（８）を
介しである電圧がモータ（１）に印加され、モータ（１
）が駆動されると、駆動軸（２）を介して円板（３）が
回転する。この円板（３）の回転に応じて、開口部（３
，〉の有無を検出するフォトインタラプタ（４）からパ
ルス列ＰＡが出力される。このパルス列ＰＡは増幅器（
５）で増幅された後、単安定回路（６）にトリガとして
入力される。これにより、単安定回路（６）から周波数
がモータ（１）の回転数に比例し且つハイレベルの時間
が一定であるパルス列ＰＩｌが積分器（７）へ出力され
る。

ここで、積分器（７）の時定数がパルス列Ｐ８の周期Ｔ
より十分大きければ、積分器（７）から次式で表される
直流電圧Ｖ。が出力される。

■。＝α・ｔ、／Ｔ＝α・ｔｐ−ｆ　　　　・・・［１
］ただし、αは定数、ｔ、はパルス列Ｐ８のハイレベル
時間、ｆはパルス列ＰＢの周波数である。

上記の［１］式においてα及びｔ、は定数であるので、
積分器（７）から出力される直流電圧■。はパルス列Ｐ
、の周波数ｆすなわちモータ（１）の回転数に比例する
。そこで、電源（９〉の電圧とこの積分器（ア）の出力
との差分が差動増幅回路（８）で増幅されモータ（１）
に供給される。

その結果、モータ（１）の回転数が増加すると、積分器
（７）の出力も大きくなり、差動増幅回路（８）の出力
が低下してモータ（１）の回転数は小さくなるように制
御される。また、モータ（１）の回転数が減少すると、
積分器（７）の出力も小さくなり、差動増幅回路（８）
の出力が増加してモータ（１）の回転数は大きくなるよ
うに制御される。

このようにして直流モータ（１）の回転数は、電源（９
）の電圧に応じた回転数に制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のモータ制御装置では、モータ制御
の応答性が積分器（７）の時定数によって決定されるの
で、回転開始時及び回転数の設定を変化させたとき等に
即座に応答できないという問題点があった。

また、モータ（１）が低速で運転されるため、あるいは
円板（３）の互いに隣接する開口部（３ａ）の間隔が長
く設定されたためにパルス列Ｐ８の一つのパルスから次
のパルスまでの間隔が長い場合には、積分器（７）の出
力にリップルが発生し、円滑なモータ制御ができないと
いう問題もあった。このリップルの発生を防止しようと
して積分器（７）の時定数を大きくすると、今度は回転
変動に対する応答性が低下してしまう。

この発明はこのような問題点を解消するためになされた
もので、応答性に優れ且つ円滑なＩｌｉ御を行うことが
できるモータ制御方法及びその装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るモータ制御方法は、直流モータの回転に
よる加速度を検出し、検出された加速度の平方根をとり
、この加速度の平方根と電圧指令との差分に基づいた電
圧を直流モータに印加する方法である。

また、この発明に係るモータ制御装置は、直流モータに
電力を供給するための電源と、直流モータの回転に応じ
て回転する回転体と、回転体に設けられると共に回転体
の回転の加速度を検出する加速度センサと、加速度セン
サの出力の平方根を演算する平方根回路と、電源の電圧
と平方根回路の出力電圧との差分に基づいた電圧を直流
モータに印加する差動増幅回路とを備えたものである。

〔作用〕

この発明に係るモータ制御方法においては、直流モータ
の回転による加速度が検出され、この加速度の平方根と
電圧指令との差分に基づいた電圧が直流モータに印加さ
れる。

また、この発明に係るモータ制御装置においては、平方
根回路が加速度センサにより検出された回転体の加速度
の平方根をとり、差動増幅回路が平方根回路で演算され
た加速度の平方根と電源の電圧との差分に基づいた電圧
を直流モータに印加する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図はこの発明の一実施例に係るモータ制御装置を示
すブロック図である。直流モータ（１）の駆動軸（２）
に円板（１０）が連結されており、駆動軸（２）が回転
することにより円板（１０）はその中心点０の回りに回
転する。この円板（１０）上には中心点０から距離ｒの
箇所に加速度センサ（１１）力（取り１寸けられており
、円板（１０）と共に回転する。加速度センサ（１１）
には増幅器（１２）が電気的に接続され、さらに増幅器
（１２）に平方根回路（１３）が接続されている。平方
根回路（１３）は増幅器（１２）の出力の平方根を演算
するものである。

平方根回路（１３）の出力は差動増幅回路（８）の負入
力端子に接続され、この差動増幅回路（８）の正入力端
子には電源（９）が接続されている。さらに、差動増幅
四Ｂ（８）の出力が直流モータ（１）に接続されている
。

加速度センサ（１１）は半導体のピエゾ抵抗効果を利用
するもので、第２図に示すように、円板（１０）上に取
り付けられる台（１４）を有している。この台（１４）
に台座（１５）を介して例えばシリコン等の半導体から
なる腕部（１６）が設けられ、さらに腕部（１６）の先
端におもり（１７）が連結されている。腕部（１６）に
はダイヤフラム（１６ａ）が形成されており、そのダイ
ヤフラム（１６ａ）の裏面上に第３図に示すような四つ
の歪みゲージ６１〜Ｇ、が形成されている。この加速度
センサ（１１）は、円板（１０）の回転に応じておもり
（Ｉ７）に第２図の矢印て示す向心加速度ａが生じるよ
うな向きで円板（１０）−ヒに取り付けられている。

歪みゲージＧ、〜Ｃ４には図示しないワイヤが接続され
ており、各歪みゲージＧ、〜Ｇ、の抵抗値をそれぞれＲ
，〜Ｒ１として第４図に示すような回路が形成されてい
る。第４図において（１８）は電源を示している。各歪
みゲージ６１〜Ｇ、は、腕部（１６）に歪みが生じない
ときの抵抗値Ｒ１〜Ｒ１が互いに等しくなるように形成
されると共に歪みゲージＣ７及びＧ４は腕部（１６）の
長さ方向に、歪みゲージＧ２及びＣ１は腕部（１６）の
幅方向にそれぞれ形成されている。従って、円板（１０
）の回転に伴っておもり（１７）に第２図に示す加速度
ａが生じて腕部（１６）に歪みが生じると、ピエゾ抵抗
効果により歪みゲージＧ１及びＣ１の抵抗値Ｒ，及びＲ
１は歪みに応じた値へＲだけ増加し、歪みゲージＣ２及
びＣ１の抵抗値Ｒ２及びＲ１はΔＲだけ減少する。その
結果、加速度ａ＝Ｏで腕部（１６）に歪みが生じない場
合には第４図に示す出力電圧ｖｄはＯとなるが、円板〈
１０）の回転に伴っておもり（１７）に第２図に示す加
速度ａが生じると、出力電圧ｖ４は加速度ａに比例した
値を示すこととなる。

次に、この実施例の動作について説明する。電源（９）
から差動増幅回路（８）を介しである電圧が直流モータ
（１）に印加され、直流モータ（１）が駆動されると、
駆動軸（２）を介して円板（１０）が回転する。

この円板（１０）の回転に応じて、円板（１０）上に設
けられた加速度センサ（１１）が接線方向に速度■で円
運動をすると、おもり（１７）に生じる加速度ａは５ａ
−ｖ２／ｒ　　　　　　　　　・・・［２］で表される
にのときの円板（１０）の角速度ωは、ω＝　ｖ　／　
ｒ　　　　　　　　　　・・・［３］で表されるので、
これらの式から、 ω−（ａ／ｒ）””　　　　　　　・・・［４］となる
。すなわち、円板（１０）の角速度ωは向心加速度ａの
平方根ａ１″に比例する。

そこで、向心加速度ａに比例する加速度センサ（１１）
からの出力は増幅器（１２）で増幅された後、平方根回
路（１３）でその平方根が演算される。これにより、平
方根回１ｉ’８　（１３）から円板（１０）の角速度ω
に比例した出力、すなわち直流モータ（１）の回転数に
比例した出力が得られる。

この平方根回路（１３）からの出力と電源（９）の電圧
との差分が差動増幅回路（８）で演算されると共に増幅
され、直流モータ（１）に供給される。

この実施例によれば、直流モータ（１）の回転数が増加
すると、加速度センサ（１１）の出力及び平方根回路（
１３）の出力も大きくなり、差動増幅回路（８）の出力
が低下してモータ（１）の回転数は小さくなるように制
御される。また、モータ（１）の回転数が減少すると、
加速度センサ（１１）の出力及び平方根回路（１３）の
出力も小さくなり、差動増幅回路（８）の出力が増加し
てモータ（１〉の回転数は大きくなるように制御される
。また、加速度センサ（１１）は円板（１（１）の角速
度の変化に即座に応答するので、直流モータ（１）の回
転数は優れた応答性で且つ円滑に制御される。

尚、上記の実施例では加速度センサ（１１）を円板（１
０）上に取り付けたが、円板（１０）に限るものではな
く、直流モータ（１）の駆動に応じて回転する棒状の回
転体に加速度センサ（１１）を取り付けてもよい。

また、加速度センサ（１１）の出力の平方根はコンピュ
ータを用いて演算することもできる６〔発明の効果〕以上説明したように、この発明に係るモータ制御方法は
、直流モータの回転による加速度を検出し、検出された
加速度の平方根をとり、この加速度の平方根と電圧指令
との差分に基づいた電圧を直流モータに印加するので、
直流モータを優れた応答性で且つ円滑に制御することが
できる。

また、この発明に係るモータ制御装置は、直流モータに
電力を供給するための電源と、直流モータの回転に応じ
て回転する回転体と、回転体に設けられると共に回転体
の回転の加速度を検出する加速度センサと、加速度セン
サの出力の平方根を演算する平方根回路と、電源の電圧
と平方根回路の出力電圧との差分に基づいた電圧を直流
モータに印加する差動増幅回路とを備えているので、応
答性に優れ且つ円滑な直流モータの制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るモータ制御装置を示
すブロック図、第２ｒ２１及び第３図はそれぞれ実施例
で用いられた加速度センサの機械的構造を示す正面図及
び平面図、第４図は実施例で用いられた加速度センサの
回路構成を示す回路図、第５図は従来のモータ制御装置
を示すブロック図である。図において、（１）は直流モータ、（８）は差動増幅回
路、（９）は電源、（１０）は円板、（１１）は加速度
センサ、（］３）は平方根回路である。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直流モータの回転による加速度を検出し、検出さ
れた加速度の平方根をとり、前記加速度の平方根と電圧指令との差分に基づいた電圧
を前記直流モータに印加することを特徴とするモータ制御方法。
（２）直流モータに電力を供給するための電源と、前記
直流モータの回転に応じて回転する回転体と、前記回転体に設けられると共に前記回転体の回転の加速
度を検出する加速度センサと、前記加速度センサの出力の平方根を演算する平方根回路
と、前記電源の電圧と前記平方根回路の出力電圧との差分に
基づいた電圧を前記直流モータに印加する差動増幅回路
とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。