JPH0773434B2 - 直流モータの回転速度検出回路 - Google Patents

直流モータの回転速度検出回路

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JPH0773434B2
JPH0773434B2 JP2300251A JP30025190A JPH0773434B2 JP H0773434 B2 JPH0773434 B2 JP H0773434B2 JP 2300251 A JP2300251 A JP 2300251A JP 30025190 A JP30025190 A JP 30025190A JP H0773434 B2 JPH0773434 B2 JP H0773434B2
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俊章 磯村
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株式会社三ツ葉電機製作所
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] <産業上の利用分野> 本発明は、直流モータの回転速度検出回路に関し、特
に、直流モータのブラシに流れる電流の変化から回転速
度を検出する回路に関する。
<従来の技術> 従来、直流モータの回転速度を検出するためには、例え
ば、スリップリングとブラシとを用いたり、マグネット
とその磁気センサ(ホール素子やリードスイッチ)とを
用いたりして、回転速度に応じたパルス信号を発生させ
て行うものがある。また、コンミュテータ及びブラシに
流れる電流変化をシャント抵抗により電圧検出し、その
微小電圧を増幅して、波形整形後のパルス信号を回転速
度信号として検出するものがある。
上記従来のパルス信号を直接的に取り出す方式のもので
は、スリップリングやマグネットなどをモータのロータ
に一体化するために特殊な構造にしたり、使用環境の変
化に対するセンサの信頼性を高める必要があるなどの問
題があった。また、ブラシの電流変化を利用する他方の
方式のものでは、従来は、起動時や過負荷時などのモー
タ電流値が定格値を大きく越えるような場合には、増幅
アンプの出力が最大値で飽和してしまい、パルス信号が
消滅してしまうという問題があった。
また、PWM制御によりモータを駆動制御するものがある
が、そのPWM制御によるスイッチング波形が検出パルス
信号に影響を及ぼすと、誤出力されてしまう場合があ
る。
<発明が解決しようとする課題> このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、モータの回転速度の検出を、センサを取付けるなど
の複雑な構造にすることなく、また誤検出を防止するべ
く改良された直流モータの回転速度検出回路を提供する
ことにある。
[発明の構成] <課題を解決するための手段> このような目的は、本発明によれば、直流モータのブラ
シに流れる電流の回転速度に応じた変化を電圧波形に変
換する手段と、前記電圧波形を所定の時定数をもって遅
延させる遅延回路と、前記電圧波形と前記遅延回路によ
る遅延波形との差を出力する減算回路と、前記減算回路
の出力波形を所定の時定数をもって平滑化する平滑回路
と、前記平滑回路を介した電圧波形と所定の基準電圧値
とを比較してパルス信号を出力し得るコンパレータとを
有することを特徴とする直流モータの回転速度検出回路
を提供することにより達成される。
<作用> このようにすれば、ブラシ電流の変化を電圧波形として
検出し、その電圧波形を例えばCR時定数回路により遅延
した遅延波形と直接得られる電圧波形との差を算出し
て、その結果により得られる信号を回転速度検出信号の
基準とするため、入力電圧波形の絶対値が大きくなった
場合でも、上記両波形間の差は大きく変化することがな
く、モータ電流が定格値を大きく越えるような場合でも
検出信号の抜けが生じることがない。また、例えばモー
タをPWM制御するものの場合には、上記検出信号をPWMの
周期以上の時定数をもって平滑化することにより、PWM
の周期の影響を防止することができる。
<実施例> 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。
第1図は、本発明が適用された直流モータの回転速度検
出回路を示す図である。モータ1の一方の端子にはリレ
ーRYの接点の共通端子Cが接続されており、リレーの接
点の常時閉接点が接地されており、リレーの接点の常時
開接点が電源端子Vo(例えば12V)に接続されている。
モータ1の駆動用のスイッチSW1が、リレーRYのコイル
を介して電源端子Voに接続されている。モータ1の他方
の端子は、FET及びシャント抵抗R1を介して接地されて
いる。FETは、図示されない制御回路からのPWM化された
信号を入力されるようになっている。
FETのソースとシャント抵抗R1との間のノードが、コン
デンサC1・抵抗R2からなる比較的時定数の小さい第1の
ローパスフィルタ回路2の抵抗R2と、遅延回路としての
コンデンサC2・抵抗R3からなる比較的時定数の大きい第
2のローパスフィルタ3の抵抗R3とを介し、更に抵抗R4
を介して減算回路としての例えば差動増幅器OP1の反転
入力端子(−)に接続されている。差動増幅器OP1の非
反転入力端子(+)には抵抗R5を介して第1及び第2の
ローパスフィルタ回路2・3の間のノードAが接続され
ている。また、差動増幅器OP1の非反転入力端子(+)
が、抵抗R6を介して接地されていると共に、その反転入
力端子(−)と出力端子との間には帰還抵抗R7が接続さ
れている。尚、差動増幅器OP1には、定電圧電源端子Vc
から例えば5Vの電圧が供給されている。
差動増幅器OP1の出力端子は、平滑回路としてのコンデ
ンサC3・抵抗R8からなる第3のローパスフィルタ4の抵
抗R8を介してコンパレータOP2の入力端子(−)に接続
されている。コンパレータOP2の基準電圧入力端子
(+)には、定電圧電源端子Vc及び接地間に直列に接続
された可変抵抗VRと抵抗R9との間のノードが接続されて
いる。尚、コンパレータOP2の出力端子と基準電圧入力
端子(+)との間には抵抗R10が接続されている。ま
た、コンパレータOP2には定電圧電源端子Vcからの定電
圧が供給されている。
このようにして構成された検出回路による作動要領を第
2図及び第3図の波形図を参照して以下に示す。尚、第
2図は、前記したFETへのPWM制御の100%制御状態に於
ける波形を示しており、第3図は、80%制御状態に於け
る波形を示している。
スイッチSW1をオンして、FETにPWM制御信号が入力され
ると、そのPWM制御信号に応じて直流モータ1が駆動さ
れて、そのブラシには回転に応じて変動する電流が流れ
る。その電流変化をシャント抵抗R1により電圧波形とし
て取り出すが、第1及び第2のローパスフィルタ2・3
間から分岐されて差動増幅器OP1の非反転入力端子
(+)への入力ラインaに於ける波形Aが第2図及び第
3図の上段に実線で示されている。また、第2のローパ
スフィルタ3を介して差動増幅器OP1の反転入力端子
(−)への入力ラインbに於ける波形Bが、波形Aに重
ねて破線により示されている。差動増幅器OP1の出力ラ
インcに於ける出力波形Cが、中上段に示されており、
第3のローパスフィルタ4を介してコンパレータOP2の
入力端子への入力ラインdに於ける入力波形Dが中下段
に実線で示されていると共に、コンパレータOP2の基準
電圧入力端子への入力ラインeに於ける基準電圧波形E
が入力波形Dに重ねて破線により示されている。そし
て、コンパレータOP2の出力ラインfに於ける出力波形
Fが下段に示されている。
PWM制御の100%制御に於ける場合には、第2図に示され
るように、ブラシの電流変化に応じて変動する電圧波形
Aに対して、波形Bが、波形Aを第2のローパスフィル
タ3のCR時定数をもって遅延されており、両波形A・B
の微小な電圧差が、差動増幅器OP1により増幅されて、
波形Cに示されるようになる。次に、その波形Cが、第
3のローパスフィルタ4のCR時定数をもって遅延され
て、波形Dにより示されるようになる。この第3のロー
パスフィルタ4のCR時定数は、PWMのキャリヤ波の周期
以上に設定されており、PWMのキャリヤ波の影響を受け
ないようにされている。
ところで、コンパレータOP2は、第1図に示されるよう
にヒステリシスをもったコンパレータであり、波形Dと
基準電圧波形Eとの両者の変化に応じて波形Fのように
変化するパルス波形が出力される。従って、ブラシ電流
の変化、即ちモータ1の回転速度に応じたパルス出力が
得られる。
また、例えば起動時や過負荷時などにモータ1に定格値
以上の過大電流が流れた場合でも、従来のシャント抵抗
による微小電圧をアンプにより所定のゲインをもって増
幅する回路では過大電流発生時にアンプの出力値が飽和
してしまって、パルス波を得ることができなくなる場合
があったが、本発明によれば、シャント抵抗R1により検
出される微小電圧と、その電圧波形をCR時定数にて遅ら
せた遅延波形との差を取り出すようにしているため、パ
ルス抜けが生じることを防止できる。従って、電流変化
に対する追従性が良い。
また、モータ1の停止時には電圧変化が生じなくなるた
め、両波形A・Bの差が生じなくなり、コンパレータOP
2の低側基準電圧VLよりもモータ1の停止時の波形Dが
完全に低くなる。そのため、コンパレータOP2の出力値
が必ず高レベル状態になるため、例えばモータロック時
などの検出を好適に行うことができる。
PWM制御の80%制御に於ける場合には、第1のローパス
フィルタ2ではPWM制御の周期に応じて変化する波形が
除去されないようにされており、第3図に示されるよう
に、電圧波形Aは、ブラシの電流変化に応じて変動する
電圧波形にPWM制御の波形が乗った状態になる。そし
て、差動増幅器OP1の出力波形Cが、第3図の中上段に
示されるようになるが、その波形Cが第3のローパスフ
ィルタ4を介すことにより、PWMキャリヤ周期以上のCR
時定数をもって遅延されて、中下段に示される波形Dの
ようになまらされるため、PWMキャリヤ周期に影響され
ることなく、コンパレータOP2により確実に波形Dの変
化を検出することができる。従って、PWM制御によりモ
ータを駆動するものでも、そのキャリヤ周期に影響され
ることなく確実にモータの回転速度を検出することがで
きる。
[発明の効果] このように本発明によれば、起動時や過負荷時などのモ
ータ電流が定格値を越えるような場合でも、減算回路の
出力値が飽和することがないため、その出力波形である
パルスの抜けが生じることを防止でき、モータ電流の変
化に対する追従性が良く、かつ電圧差を検出しているこ
とから、電源電圧の変動に対しても対応し得る。また、
モータをPWM制御する場合には、上記電圧差の信号をPWM
キャリヤ周期以上の時定数をもって平滑化することによ
り、モータ電流の変動即ち回転速度に応じた検出信号
を、PWMキャリヤ周期の影響を受けることなく取り出す
ことができるなど、その効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明が適用されたモータの回転速度検出回
路を示す図である。 第2図は、PWM制御における100%制御状態の回転速度検
出波形を示す説明図である。 第3図は、PWM制御における80%制御状態の回転速度検
出波形を示す第1図に対応する図である。 1……直流モータ、2……第1のローパスフィルタ回
路、3……第2のローパスフィルタ回路、4……第3の
ローパスフィルタ回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流モータのブラシに流れる電流の回転速
    度に応じた変化を電圧波形に変換する手段と、前記電圧
    波形を所定の時定数をもって遅延させる遅延回路と、前
    記電圧波形と前記遅延回路による遅延波形との差を出力
    する減算回路と、前記減算回路の出力波形を所定の時定
    数をもって平滑化する平滑回路と、前記平滑回路を介し
    た電圧波形と所定の基準電圧値とを比較してパルス信号
    を出力し得るコンパレータとを有することを特徴とする
    直流モータの回転速度検出回路。
JP2300251A 1990-11-06 1990-11-06 直流モータの回転速度検出回路 Expired - Fee Related JPH0773434B2 (ja)

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