JPH05176581A - モータ速度制御装置 - Google Patents

モータ速度制御装置

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JPH05176581A
JPH05176581A JP3344688A JP34468891A JPH05176581A JP H05176581 A JPH05176581 A JP H05176581A JP 3344688 A JP3344688 A JP 3344688A JP 34468891 A JP34468891 A JP 34468891A JP H05176581 A JPH05176581 A JP H05176581A
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JP
Japan
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signal
counter
output
motor
cycle
Prior art date
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Pending
Application number
JP3344688A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikinori Kurata
実記徳 倉田
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Casio Computer Co Ltd
Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd, Casio Electronics Manufacturing Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はVTRやプリンタ等の電子機器に使
用される小型直流モータのモータ速度制御装置に係り、
該速度制御を簡単に行い、周期計測用カウンタがクリア
されたことを検出する手段やクリア回数を管理する特別
なカウンタを用意する必要がないモータ速度制御装置を
提供することを目的とする。 【構成】 フリーランカウンタ6に使用されるカウンタ
はFG信号の出力周期に比べて、極めて周期の長いカウ
ンタであり、このフリーランカウンタ6で計数されたカ
ウントデータをFG信号が出力される毎にラッチ回路4
でラッチし、このラッチデータをCPU7へ出力するこ
とによりFG信号の周期等によりPWM信号発生器8へ
PWMデューティ値を出力し、このPWMデューティ値
に基づいてモータ1の回転速度を制御することにより、
カウンタがクリアされたことを検出する特別な手段や割
り込み処理を省略し、容易にモータの回転速度制御を行
うものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はVTR(ビデオテープレ
コーダ)やプリンタ等の電子機器に使用される小型直流
モータのモータ速度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、VTRやプリンタ等の電子機器の
精度が向上し、これらの機器に使用される、例えばヘッ
ドやリール等の回転体の駆動精度は、高性能であること
が要求される。この為、これら回転部分を駆動するモー
タは安定したトルクの供給が必要であると共に、回転速
度の安定性が要求される。そこで従来、モータ速度を一
定に保つ為、所謂PLL(位相同期ループ)制御が行わ
れている。すなわち、モータの回転速度を回転検出器で
検出し、この回転検出信号と基準信号との位相差を位相
比較器で比較し、その位相差に基づいてモータの回転速
度を制御することにより、モータの定速性を確保してい
る。
【0003】近年のPLL制御では、回転検出信号と基
準信号との位相差をデジタル値により比較処理するため
に、基準周期をカウントするカウンタが使用され、この
カウンタの計数値とモータの回転検出信号との比較処理
を行っている。例えば、単位時間毎に発生するクロック
パルスを“0”〜“1000”まで計数できるカウンタ
を用意し、このカウンタの最大計数値である“100
0”を基準周期とし、回転検出信号(FG信号)が出力
される毎にこの最大計数値から前回カウント値を減算
し、今回のカウント値を加算することでモータの回転周
期を計算する。また、位相は回転検出信号が出力された
時のカウント値から予め設定された位相の基準時点にお
けるカウント値を減算することで計算している。
【0004】
【従来技術の問題点】しかしながら、上述のような従来
のモータ速度制御装置では、カウンタが基準周期(最大
計数値)を計数する毎にカウント値のクリア処理を必要
とする為、カウンタが基準周期に達したことを検出する
検出手段や、カウンタをクリアする為の手段が必要であ
る。
【0005】また、モータの回転に同期して発生する回
転検出信号の周期がカウンタの基準周期より2倍以上に
延びた場合でも、正しい回転速度及び位相情報が測定で
きるよう、カウンタが最大計数値に達する毎に割り込み
を発生させ計数中のカウンタを初期値にクリアするとと
もに割り込み発生回数を計数し、前回の回転検出信号の
出力から次の回転周期の出力までの間に何回のカウンタ
のクリア処理が行われたかを記憶しておく必要があり、
この為のカウンタを別に用意する必要もある。
【0006】
【発明の目的】本発明は上記従来の問題点に鑑み、モー
タの速度制御を簡単に行い、基準周期を検出する手段や
別に特別なカウンタを用意する必要がないモータ速度制
御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【発明の要点】上記目的は本発明によれば、モータ駆動
回路と、モータの回転に同期したパルス信号を発生する
回転速度信号発生手段と、前記パルス信号の周期に比べ
短期間で計数し、且つ長期間で最終計数値に達した後初
期値に復帰するカウンタ手段と、前記パルス信号の立ち
上がり、又は立ち下がりにおける前記カウンタ手段の計
数値から前記パルス信号の周期及び位相を演算する演算
手段と、前記パルス信号の周期及び位相からPWM制御
信号を生成する手段とを有し、該PWM制御信号に従っ
て前記モータ駆動回路を制御することを特徴とするモー
タ速度制御装置を提供することにより達成される。
【0008】
【実 施 例】以下、本発明の一実施例について図面を
参照しながら説明する。尚、本実施例のモータ速度制御
装置は、例えばVTRのヘッドモータ、プリンタの駆動
モータ等の回転制御に使用される。
【0009】図1は本実施例のモータ速度制御装置の回
路構成を示す図である。同図において、モータ1は直流
モータであり、モータ駆動回路2から出力される直流電
圧の出力レベルに基づく速度で駆動する。回転速度信号
発生手段としての回転速度検出回路(以下FGという)
3はモータ1の回転軸1aに取り付けられ、モータ1の
回転速度を検出し、対応する周波数の信号(FG信号)
を出力する。例えば、このFG信号はモータ1が1回転
する毎に一定数のパルスを含む信号であり、この信号の
周期はモータ1の回転数(回転速度)に対応する。この
FG信号はラッチ回路4へ出力される。
【0010】クロック発生器5は基準クロックを発生す
る回路であり、この基準クロックはフリーランカウンタ
6へ出力される。カウンタ手段としてのフリーランカウ
ンタ6は、クロック発生器5から出力される基準クロッ
クで計数されるバイナリカウンタであり、FG信号の出
力周期に比べて非常に長期間である例えば“FFFF
(H)”((H)は16進数表記を意味する)を最終計数
値とするカウンタである。このフリーランカウンタ6で
計数したカウントデータはラッチ回路4へ出力される。
ラッチ回路4はフリーランカウンタ6から出力されるカ
ウントデータを、上述のFG信号の出力(具体的には後
述するFG信号の立ち上がり)に同期してラッチする。
また、ラッチ回路4にラッチされたカウントデータはラ
ッチデータとしてCPU7へ出力される。
【0011】一方、演算手段であり、PWM制御信号を
生成する手段であるCPU7はラッチ回路4から出力さ
れるカウントデータに基づき、上述のFG信号の出力周
期、及び位相を演算する。また、この演算結果からPW
M(パルス幅変調)デューティ値を計算し、このPWM
デューティ値をPWM信号発生器8へ出力する。PWM
信号発生器8は入力するPWMデューティ値及びクロッ
ク発生器9から出力される基準パルス信号に基づいて整
形されたPWM信号をモータ駆動回路2へ出力する。モ
ータ駆動回路2は入力するPWM信号に基づき、対応す
る電圧レベルの信号をモータ1へ出力しモータ1を所定
の速度で回転させる。
【0012】次に、本実施例のモータ速度制御装置の動
作を説明する。先ず、図2に示すタイムチャートはフリ
ーランカウンタ6で計数するカウントデータがCPU7
に出力され、CPU7で位相データが演算されるまでの
動作を説明するものである。同図に示す基準FG周期は
基準クロック1000個の出力時間に対応し、例えばF
G信号の出力周期が基準FG周期と一致すればモータ1
の回転速度は所定の速度であり、理想的な状態であるこ
とを意味する(但し、理想FG信号及び理想FGのラッ
チ出力は説明上仮想的に示したもので、この様な信号及
びデータを生成する構成は具備されていない)。
【0013】フリーランカウンタ6はクロック発生器5
から所定周期毎に出力される基準クロックを計数し、フ
リーランカウンタ6がカウントアップする値(上述の
“FFFF(H)”)は極めて大きい値である為同図に
直線aで示す如く、カウントデータは通常一定の増加直
線となる。一方、モータ1の回転速度はFG3により検
出され、前述のFG信号としてラッチ回路4へ出力され
る。例えば、同図に示すm番目のFG信号の出力タイミ
ングが丁度カウントデータを4000回計数したタイミ
ングであるとすると(図2のa0 )、この時ラッチ回路
4にカウントデータ“4000”がラッチされる。
【0014】このラッチ回路4のラッチデータはCPU
7に出力され、CPU7はこのラッチデータと前回のF
G信号発生時に測定され不図示のメモリに記憶されたカ
ウンタデータとの差からFG信号の出力周期を求め、ま
た、前回のFG信号発生時に求められた位相差データ、
今求められたFG信号の出力周期及び基準FG周期の値
(Ts )から今回測定時の位相差データを演算する。す
なわち、上述のm番目のラッチデータCm は、“400
0”であり、前回FG信号が発生した際のカウントデー
タCm-1 は“3000”であるので、現在のFG信号の
出力周期Tm は、“Cm −Cm-1 =4000−3000
=1000”として求められる。更にこの算出値Tm
前回演算により算出された位相差データΦm-1 “0”及
び基準FG周期の値Ts “1000”とから、今回の位
相差Φm はΦm-1 +Tn −Ts =“0+1000−10
00=0”として求められる。CPU7はこの求められ
たFG信号周期及び位相差データを基に一定速度でモー
タを回転するのに必要な電圧に対応するPWMデューテ
ィ値を不図示のROM内に記憶された制御定数テーブル
等を参照しながら計算し、計算結果をPWM信号発生器
8に出力する。
【0015】一方、フリーランカウンタ6は、その後も
クロック発生器5から出力される基準クロックを計数
し、ラッチ回路4には順次更新されるカウントデータが
出力される。この間、FG3もモータ1の回転速度を検
出し、次にm+1番目のFG信号がラッチ回路4に出力
された時(同図に示すa1)、ラッチ回路4にラッチさ
れるカウントデータCm+1 は例えば“4920”であ
る。このラッチデータ“4920”は上述と同様CPU
7に出力される。CPU7は今回入力したカウントデー
タCm+1 とその前に入力したカウントデータCm “40
00”との差を計算し、今回のFG信号の周期Tm+1
m+1 −Cm =“4920−4000=920”として
算出し、今回の位相差Φm+1 をΦm +Tm+1 −Ts
“0+920−1000=−80”として算出する。そ
して、上述と同様このFG信号出力周期データ及び位相
差データとを基に一定速度で回転させるための新たなP
WMデューティ値を演算する。
【0016】さらに、次にFG信号が出力される時(同
図に示すa2)、ラッチ回路4にラッチされたカウント
データCm+2 “5960”がCPU7に出力される。C
PU7は前述と同様に今回のFG信号周期Tm+2 をC
m+2 −Cm+1 =“5960−4920=1040“とし
て算出し、今回の位相差Φm+2 をΦm+1 +Tm+2 −Ts
=“(−80)+1040−1000=(−40)”と
して算出する。また、同様にこのFG信号出力周期デー
タ及び位相差データとを基に一定速度で回転させるため
の新たなPWMデューティ値を演算する。この様にして
順次FG信号が出力された時(a3,a4,・・・)の
ラッチデータと前回測定したカウンタデータとの差から
FG信号周期を算出し、このFG信号周期と前回算出し
た位相差データ及び基準FG周期から位相差データを求
め、これを基にPWMデューティ値を演算する(尚、同
図のa3に対応するラッチデータCm+3 は“8160”
であり、位相差Φm+3 は“160”である)。
【0017】上述の様にして演算されたPWMデューテ
ィ値はPWM信号発生器8へ出力され、PWM信号発生
器8はクロック信号発生器9から所定周期毎に出力され
るパルス信号のパルス幅をこのPWMデューティ値に応
じて変化させPWM信号としてモータ駆動回路2へ出力
する。モータ駆動回路2は入力する信号のパルス幅に従
った電圧レベルの信号をモータ1へ出力する。したがっ
て、例えばタイミングa0において求められたFG信号
周期は基準FG周期と一致し位相差も“0”なので、F
G信号が出力された上述のタイミングa0とa1の間、
CPU7はその前のa0以前の期間と同じ値のPWMデ
ューティ値を出力し、これに対応するPWM信号により
モータ駆動回路2はその前のa0以前の期間に出力して
いた電圧レベルと同じ電圧レベルの信号をモータ1へ出
力し、モータ1の回転速度を一定に維持する。また、次
のタイミングa1での測定ではFG信号周期Tm+1 (9
20)が基準FG信号周期Ts (1000)より短くな
り位相差Φm+1 も(−80)と負側にずれていることか
ら、これらの値に基づき算出されるPWMデューティ値
に対応したPWM信号によりモータ駆動回路2はその前
の期間出力された電圧レベルより低い電圧をモータ1へ
出力し、モータ1の回転速度が基準速度に戻るよう制御
する。以下同様に制御することによりモータ1のFG信
号周期を基準FG周期に一致するよう制御でき、回転速
度を一定に維持することができる。
【0018】一方、本実施例のフリーランカウンタ6は
16ビットのバイナリカウンタにより構成されるため、そ
のカウント値は上述の如く“0”から始まって“FFF
F(H)”まで計数される。したがって、所定周期毎に
発生するクロックにより計数動作を行っても基準FG周
期(1000)に比べてはるかに長い期間計数動作を継
続することができ、FG信号周期の計数中頻繁にカウン
タがリセットされることが無い為、モータが低速回転し
てFG信号周期が多少長くなってしまってもカウンタリ
セットによるカウント処理の継ぎ目を考慮してFG信号
の周期を演算するような複雑な処理を必要としない。ま
た、フリーランカウンタ6は最終値“FFFF(H)”
までカウントするとバイナリカウンタの特性上次のクロ
ックで“0”に自動的にクリア(リセット)される。図
3はこのことを具体的に説明するタイムチャートであ
り、例えば、「n−1」番目のFG信号が出力されてか
ら「n」番目のFG信号が出力されるまでの間にフリー
ランカウンタ6がクリアされた場合の例である。同図に
示す如く、「n−1」番目のFG信号が出力された時フ
リーランカウンタ6のカウントデータは、例えば“FD
E8(H)”であり、ラッチ回路4には“FDE8
(H)”のデータがラッチされる。仮にフリーランカウ
ンタ6の計数処理が同図に示す特性aの如く、“FFF
F(H)”を越えて継続して実行されるものと仮定すれ
ば、「n」番目のFG信号が出力された時カウントデー
タとして“10298(H)”がラッチされる筈であ
る。したがって、この数値を基にFG信号周期を算出す
ると、“4B0(H)”となるが、「n」番目のFG信
号発生時、実際にラッチ回路4にラッチされたカウント
データは直前にカウンタのクリア動作があった為、“2
98(H)”となっており、これを基にFG信号周期を
計算すると、“298(H)”−“FDE8(H)”=
“4B0(H)”となり、CPU7のスタータスにボロ
ーを発生する。しかし、演算結果の数値としてはこのボ
ローを無視すれば、上述の様に継続的に計数可能な仮想
的カウンタを用いて演算処理した場合の計算結果と全く
同一の結果が得られる。すなわち、FG信号が負になる
ことはないから、符号なし演算を行っても何等影響はな
い。したがって、FG信号周期の計数処理途中にカウン
タが最終計数値に達し、カウンタがクリアされて計数処
理が不連続になったとしても、これを検出したり、換算
したりする特別な回路を必要とすることがなく計数処理
を継続できる。
【0019】以上の如く、本実施例によればフリーラン
カウンタ6を使用するので従来のようなカウンタをクリ
アする毎の特別な手段や割り込み処理は不要となり、C
PU7が上述の演算をすることで、モータ1の回転速度
を容易に一定に制御することができる。
【0020】尚、本実施例ではラッチ回路4やフリーラ
ンカウンタ6をCPU7と別に設けたが、これらの機能
を内蔵した例えばワンチップマイコン等を使用する構成
としても良い。
【0021】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればFG信号周期及び位相を計測するのに基準FG周期
に比して最終計数値の長いカウンタ手段を使用するの
で、FG信号周期計測用カウンタの計数値がクリアされ
たことを検出する特別な手段や割り込み処理が不要にな
り容易にモータの速度制御を行うことができる。
【0022】また、カウンタ手段の最終計数値において
も自動的に継続計数値に一致するので、従来のようなカ
ウントアップの回数をカウントする特別なカウンタを容
易する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例のモータ速度制御装置の回路図であ
る。
【図2】一実施例のモータ速度制御装置の動作を説明す
るタイムチャートである。
【図3】フリーランカウンタのクリア時の動作を説明す
るタイムチャートである。
【符号の説明】
1 モータ 2 モータ駆動回路 3 FG 4 ラッチ回路 5、9 クロック発生器 6 フリーランカウンタ 7 CPU 8 PWM信号発生器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータ駆動回路と、 モータの回転に同期したパルス信号を発生する回転速度
    信号発生手段と、 前記パルス信号の周期に比べ短期間で計数し、且つ長期
    間で最終計数値に達した後初期値に復帰するカウンタ手
    段と、 前記パルス信号の立ち上がり、又は立ち下がりにおける
    前記カウンタ手段の計数値から前記パルス信号の周期及
    び位相を演算する演算手段と、 前記パルス信号の周期及び位相からPWM制御信号を生
    成する手段とを有し、 該PWM制御信号に従って前記モータ駆動回路を制御す
    ることを特徴とするモータ速度制御装置。
JP3344688A 1991-12-26 1991-12-26 モータ速度制御装置 Pending JPH05176581A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3344688A JPH05176581A (ja) 1991-12-26 1991-12-26 モータ速度制御装置

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JP3344688A JPH05176581A (ja) 1991-12-26 1991-12-26 モータ速度制御装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006505236A (ja) * 2002-10-29 2006-02-09 セイコーエプソン株式会社 モーターの回転制御回路、これを駆動源として利用した駆動体
CN117978006A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 深圳市锐健电子有限公司 一种电机控制系统及方法

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011225