JPH0655698U - ラジオコントロール用サーボモータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントロールパルスのフレーム周波数がサー
ボ系に影響を与えることなく、大幅な高性能化を図る。 【構成】 パルス幅−電圧変換器１と、サーボモータ４
の回転方向と回転角度を検出する出力軸回転角検出器３
と、パルス幅−電圧変換器の出力電圧値と出力軸回転角
検出器３の出力電圧値とを比較してサーボモータの回転
方向と回転角度を制御するモータ駆動信号を発生する電
圧比較器２とを備え、入力パルスの幅に対応する電圧値
とモータ回転検出器の出力電圧の比較電圧値に応じて前
記サーボモータを制御する。 【効果】 制御ループの一巡伝達関数の中にフレーム周
波数が影響するものがなく、高ゲインと高応答周波数を
持ったサーボモータ制御回路を構成できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プロポーショナル方式のラジオコントロール用サーボモータ制御回 路に係り、特にパルスの幅に制御情報をもたせたラジオコントロール信号をその フレーム周波数よりも十分に高い周波数として高精度の制御を可能としたラジオ コントロール用サーボモータ制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

地上あるいは水上走行体，空中飛翔体、その他の被制御体を遠隔制御するラジ オコントロール装置においては、操縦者側の操作量をパルス幅の変化量に変換し 、このパルスをＦＭキャリアで変調して送信し、当該機体に搭載した受信機でこ れを受信して上記操作量を復元し、これを所要の制御機構に供給することで所要 の制御を行うようにしている。

【０００３】 この種のラジオコントロールシステムにおいては、狭帯域の電波を使用して多 チャンネルのコントロールを時分割で行うものであるため、複数の制御項目を制 御するための制御パルスは、シリアルに配置したチャンネル数分のパルス列で構 成される。 図４はこの種のラジオコントロールに使用される制御パルス（コントロールパ ルス）列の１例の説明図であって、約２０ｍｓの１フレーム（Ｔｆ）中に例えば ５つのサーボモータを制御するための５チャンネル分（Ｃｈ１〜Ｃｈ５）の情報 Ｔ１０〜Ｔ５０を配置し、これをＦＭ等の搬送波に乗せて受信側である被コント ロール体に送信する。

【０００４】 図５は受信側の受信機で各チャンネルに分離した状態の説明図であって、受信 波を復調し、これをデコーダ８で１チャンネル〜５チャンネルの各情報Ｔ１０〜 Ｔ５０に分離する。 そして、分離された各チャンネルのパルスの幅により、各種のサーボモータを 制御するものである。

【０００５】 このようなラジオコントロールシステムは、近年、所謂ホビーの分野のみなら ず、産業用の様々な遠隔制御機器にも需要が広がっており、多様化するニーズに 合わせたサーボモータ制御回路の高性能化が望まれている。 図６は従来のラジオコントロール用サーボモータ制御回路の１例を説明する原 理図であって、９はモノマルチ（モノマルチバイブレータ）、１０はパルス幅比 較器、１１はサーボモータ、１２は可変抵抗器である。

【０００６】 また、図７は図６の動作を説明する波形図であって、図６と同一記号は同符号 を付した部分の波形を示す。 図６と図７において、図５のデコーダ８でフレーム周波数Ｔｆに同期して分離 された例えば１チャンネル（Ｃｈ１）の入力パルス列Ｐ_in（Ｐ₁₀，Ｐ₁₁，・・・ ・）が受信されると、この入力パルスはモノマルチ９とパルス幅比較器１０にパ ルスＡとして印加される。

【０００７】 モノマルチ９はパルスＰ₁₀，Ｐ₁₁，・・・・の立上がりでトリガーされて図７ のＢに示したパルス幅ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ ，・・・のパルス列Ｐ₁₀’，Ｐ₁₁’・・・ となり、パルス幅比較器１０で上記Ａのパルス列Ａ₁ ，Ａ₂ ，・・のパルス幅Ｗ Ａ₁ ，ＷＡ₂ ，・・とＢのパルス列Ｐ₁₀’，Ｐ₁₁’・・・のパルス幅ＷＢ₁ ，Ｗ Ｂ₂ ，・・・が比較される。

【０００８】 モノマルチ９の発振パルスＰ₁₀’，Ｐ₁₁’，・・・のパルス幅ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ ，・・は、サーボモータ１１の回転角度状態に連動して変化する可変抵抗器１２ の出力電圧で設定される。 上記Ａのパルス列Ａ₁ ，Ａ₂ ，・・のパルス幅ＷＡ₁ ，ＷＡ₂ ，・・とＢのパ ルス列Ｐ₁₀’，Ｐ₁₁’・・・のパルス幅ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ ，・・・について、ＡＧ ＞Ｂの場合は例えば右回転の駆動信号がサーボモータ１１に与えられ、Ａ＜Ｂの 場合は例えば左回転の駆動信号がサーボモータ１１に与えられる。サーボモータ １１の回転量（回転角度）はパルス幅比較器１０の比較出力パルスの例えばパル ス幅で制御される。

【０００９】 すなわち、従来のサーボモータは、フレーム周波数に同期したコントロールパ ルスの立上がりでトリガーされたモノマルチで基準のパルス幅を発生し、この基 準パルス幅と上記コントロールパルスのパルス幅を比較し、その大小によりサー ボモータを右または左回転させると共に、サーボモータに設けた減速ギヤ等の連 動手段で動かされる可変抵抗器の摺動端子の位置で設定される抵抗値に応じた電 圧値で上記基準パルス幅を変化させることにより、常に入力パルス（コントロー ルパルス）のパルス幅と等しくなるようなパルス幅の基準パルスを発生するよう にサーボモータの回転出力軸を制御するものである。

【００１０】 これによって、結果として入力パルスのパルス幅に比例したサーボモータの回 転出力軸変位が得られる。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来技術による制御系では、フレーム周波数によって断続された 情報（すなわち、サンプルホールドされた信号と考えられる）によりサーボ系を 構成することになり、サンプリング定理等から明らかなように、フレーム周波数 そのものによりサーボモータの制御帯域が制限されてしまうという問題があった 。

【００１２】 上記の問題は、フレーム周波数を十分大きくすれば解決されるが、既存の被制 御機種との互換性の問題や、使用できる電波の帯域が狭いために、扱える情報量 が制限されるため等、技術的な問題によって制限を受けるため、従来技術による サーボモータ駆動回路では、これ以上の高性能化は望めないという問題がある。 本考案の目的は、上記従来技術の諸問題を解消し、コントロールパルスのフレ ーム周波数がサーボ系に影響を与えることなく、大幅な高性能化を可能としたラ ジオコントロール用サーボモータ制御回路を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、パルスの幅に制御情報を持たせて遠隔 的にサーボモータの回転方向と回転角度を制御するラジオコントロール用サーボ モータ制御回路において、 前記パルスの幅を電圧値に変換するパルス幅−電圧変換器１と、前記サーボモ ータ４の回転方向と回転角度を検出する出力軸回転角検出器３と、前記パルス幅 −電圧変換器の出力電圧値と前記出力軸回転角検出器３の出力電圧値とを比較し て前記サーボモータの回転方向と回転角度を制御するモータ駆動信号を発生する 電圧比較器２とを備え、前記入力パルスの幅に対応する電圧値と前記出力軸回転 角検出器３の出力電圧の比較電圧値に応じて前記サーボモータ４を制御すること を特徴とする。

【００１４】 なお、具体的な構成においては、電圧比較器２の出力を所定のレベルに増幅す る増幅器、サーボモータ４の回転出力軸と可変抵抗器の摺動端子を連動させるギ ヤ機構を設ける。

【００１５】

【作用】

上記本考案の構成を有するサーボ系としたことにより、サーボモータの制御ル ープとしては、電圧比較器→サーボモータ→可変抵抗器→電圧比較器となり、そ の一巡伝達関数の中にフレーム周波数が影響するものがなく、より高いゲインと 高い応答周波数を持ったサーボモータ制御回路を構成することができる。

【００１６】

【実施例】

以下本考案の実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。 図１は本考案によるラジオコントロール用サーボモータ制御回路の基本構成を 説明するブロツク図であって、１はパルス幅−電圧変換器、２は電圧比較器、３ はサーボモータの出力軸回転角検出器、４はサーボモータである。

【００１７】 また、図２は図１に示した構成の動作を説明する波形図である。 以下、図１の動作を図２の動作波形図を参照して説明する。 前記図５で説明したデコーダ８でフレーム周波数Ｔｆに同期して分離された例 えば１チャンネル（Ｃｈ１）の入力パルス列Ｐ_in（Ｐ₁₀，Ｐ₁₁，・・・・）が受 信されると、この入力パルスはパルス幅−電圧変換器１においてパルス幅に対応 した電圧信号ａに変換される。

【００１８】 パルス幅−電圧変換器１は入力パルス列Ｔ₁₀，Ｔ₁₁，・・・を積分し、そのピ ーク電圧Ｖａ₁ ，Ｖａ₂ ，・・をホールドして、このホールド値を電圧信号ａと して電圧比較器２に入力する。 電圧比較器２に入力されたパルス幅−電圧変換器１の出力ａは、出力軸回転角 検出器３から出力されるサーボモータ４の回転角度状態に対応した出力ｂと比較 される。

【００１９】 そして、ａ＞ｂの場合、すなわち、パルス幅−電圧変換器１の出力電圧Ｖａ₁ とモータ回転検出器３の出力電圧Ｖｂ₁ がＶａ₁ ＞Ｖｂ₁ のときは、これに比例 した出力信号としてサーボモータ４を右回転させる駆動信号を出力し、パルス幅 −電圧変換器１の出力電圧Ｖａ₂ と出力軸回転角検出器３の出力電圧Ｖｂ₂ がＶ ａ₂ ＜Ｖｂ₂ のときはサーボモータ４を左回転させる駆動信号を出力する。

【００２０】 図３は本考案によるラジオコントロール用サーボモータ制御回路の１実施例の 構成を説明するブロツク図であって、図１と同一符号は同一部分に対応し、５は 増幅器、６は位相補償回路、７はモータ駆動回路である。 出力軸回転角検出器３は、サーボモータ４の回転軸の回転数を減速するギヤ３ １、出力回転軸４０で回動される摺動端子３２をもつ可変抵抗器３３からなる。

【００２１】 なお、出力回転軸４０には回動アーム４１が固定されており、この回動アーム ４１には被制御機器を制御するための連結竿４２が装着されている。 同図の構成において、前記図１と同様に、デコーダでフレーム周波数Ｔｆに同 期して分離された例えば特定のチャンネルの入力パルス列が受信されると、この 入力パルスはパルス幅−電圧変換器１においてパルス幅に対応した電圧信号に変 換される。

【００２２】 パルス幅−電圧変換器１は入力パルス列を積分し、そのピーク電圧をホールド して、このホールド値を電圧比較器２に入力する。 電圧比較器２に入力されたパルス幅−電圧変換器１の出力は、出力軸回転角検 出器３から出力されるサーボモータ４の回転角度状態に対応した出力電圧と比較 される。

【００２３】 そして、（パルス幅−電圧変換器１の出力電圧）＞（出力軸回転角検出器３の 出力電圧）のときはサーボモータ４を右回転させる信号を出力し、この信号を増 幅器５で所定の駆動電圧レベルに増幅した後、位相補償回路６で所要の位相補償 を施してサーボモータ駆動信号としてモータ駆動回路７に与え、サーボモータ４ を駆動制御する。

【００２４】 一方、（パルス幅−電圧変換器１の出力電圧）＜（出力軸回転角検出器３の出 力電圧）のときはサーボモータ４を左回転させる信号を出力し、同様に増幅，位 相補償を施してモータ駆動回路７に与え、サーボモータ４を駆動制御する。 このような構成のサーボ系としたことにより、サーボモータの制御ループとし ては、電圧比較器→増幅器→サーボモータ→ギヤ→可変抵抗器→電圧比較器とな り、その一巡伝達関数の中にフレーム周波数が影響するものがなく、より高いゲ インとより高い応答周波数を持つサーボモータ制御回路を得ることができる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、コントロールパルスのフレーム周波数 がコントロール性能に影響を与えることがなく、用途に応じてフレーム周波数を 変えることにより、コントロールシステムとしての最適化を図って大幅な高性能 化を可能としたラジオコトロール用サーボモータ制御回路を提供することができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるラジオコントロール用サーボモー
タ制御回路の基本構成を説明するブロツク図である。

【図２】本考案によるラジオコントロール用サーボモー
タ制御回路の基本構成の動作を説明する波形図である。

【図３】本考案によるラジオコントロール用サーボモー
タ制御回路の１実施例の構成を説明するブロツク図であ
る。

【図４】ラジオコントロールに使用される制御パルス
（コントロールパルス）列の１例の説明図である。

【図５】制御パルスを受信側の受信機で各チャンネルに
分離した状態の説明図である。

【図６】従来のラジオコントロール用サーボモータ制御
回路の１例を説明する原理図である。

【図７】従来のラジオコントロール用サーボモータ制御
回路の１例の動作を説明する波形図である。

【符号の説明】

１ パルス幅−電圧変換器 ２ 電圧比較器 ３ サーボモータの出力軸回転角検出器 ４ サーボモータ ５ 増幅器 ６ 位相補償回路 ７ モータ駆動回路 ３１ ギヤ ３２ 摺動端子 ３３ 可変抵抗器 ４１ 回動アーム ４２ 連結竿

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パルスの幅に制御情報を持たせて遠隔的に
   サーボモータの回転方向と回転角度を制御するラジオコ
   ントロール用サーボモータ制御回路において、 前記パルスの幅を電圧値に変換するパルス幅−電圧変換
   器と、前記サーボモータの回転方向と回転角度を検出す
   る出力軸回転角検出器と、前記パルス幅−電圧変換器の
   出力電圧値と前記出力軸回転角検出器の出力電圧値とを
   比較して前記サーボモータの回転方向と回転角度を制御
   するモータ駆動信号を発生する電圧比較器とを備え、前
   記入力パルスの幅に対応する電圧値と前記出力軸回転角
   検出器の出力電圧の比較電圧値に応じて前記サーボモー
   タを制御することを特徴とするラジオコントロール用サ
   ーボモータ制御回路。