JPH079099Y2 - 回転体の速度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は回転体の速度制御装置に係り、特に回転体の速
度を検出し、この検出信号により速度を制御するための
速度検出装置に関するものである。

B.考案の概要 本考案は、回転体の回転を回転検出部によつて検出し、
該検出信号に基づいて回転体の回転速度を検出する速度
検出装置において、 前記回転検出部の検出信号を逓倍した信号を回転数計測
のトリガとして用い、該逓倍した信号をさらに所定分周
した信号を実際の回転数算出に用いることにより、 高速で、且つ高精度にて回転を検出できる速度検出装置
を得るものである。

C.従来の技術 コンピュータを用いて回転機の正逆回転象現速度制御を
行う場合の速度検出には通常２相出力のパルスピツクア
ツプを用いる。

低速度の制御を行う場合は特にパルスピツクアツプの出
力パルスレート（P/R）が大きくないと安定制御を行う
ことが困難であり、極力パルス数の多いものが用いられ
るが、パルス数を極端に多くなるようにすることは、パ
ルスピツクアツプの製作が困難となるとともに、一定数
以上になると極端に高価なものとなり、極低速回転数を
制御する場合の重要な問題点となつている。

また、コンピュータを用いてデイジタル的に速度制御を
行う場合の速度の検出手段としてはパルスピツクアツプ
からの出力パルスの時間間隔Ｔから逆算する方法を用い
るのが普通である。

したがって、回転数 Ｋ＝P/R（レート）となり、Ｔは回転数に応じて変化す
るため、通常Ｔが長い場合は２パルス間の時間を計測
し、Ｔが制御上必要とする検出遅れ時間より短くなつた
場合は計測パルス数を順次増してゆき前記と逆にほぼ一
定時間幅内のパルス数となる数を指定して平均のＴを求
めて精度の高い速度を求める。

２相出力付きのパルスピツクアツプを用いる場合に、見
掛上のパルス数を増加する手段としては２相の位相関係
から４倍周波数を求めることは簡単に行え、アナログ的
に制御を行つている回路では一般的に用いている。

D.考案が解決しようとする問題点 ２相間の位相関係や出力の高（Ｈ），低（Ｌ）の時間比
は一般に正確ではなく相当な誤差があり、パルス間隔か
ら直接回転数を計算で求めるデイジタル方式においては
４倍周波方式を用いると、サンプリングのタイミング毎
に速度が大幅に異る結果となり安定制御が困難である。
したがつて、正確な制御を要する用途では一般に１倍周
波のまま使用しており、そのためそれだけパルス数の多
いパルスピツクアツプを必要としていた。

特に、速度変化率はあまり大きくないが、極力零に近い
点まで速度制御を行いたい用途では回転体が回転してい
るか否かを判定できる最低回転数レベルは制御の遅れか
ら許容される遅れ時間とパルスピツクアツプの数とで定
まるためパルスピツクアツプのパルスレートが重要な要
素となつている。

本考案は上述の諸問題点を解決したものである。

E.問題点を解決するための手段 本考案は、上述の問題点に鑑みて、回転体の回転を検出
し回転検出信号を発生する回転検出部と、該回転検出部
の回転検出信号を所定倍周波信号に逓倍する逓倍回路
と、該逓倍回路により逓倍された信号を回転数計測トリ
ガ信号とするとともに前記逓倍された信号を所定分周し
た信号によつて回転数演算を行う演算処理部とを備えた
ものである。

F.作用 回転検出部によつて検出された回転信号は、逓倍回路に
よつて逓倍されることにより、回転体が回転しているか
否かの判定を逓倍の速さで検出する。また、速度の計算
は、逓倍された信号を分周して再度もとの検出信号に戻
した信号によつて行う。

G.実施例 以下に本考案を第１図、第２図に示す実施例によつて具
体的に説明する。

第１図は本実施例による回転体の速度検出装置を示し、
１は回転体、２は回転体１の速度を検出するパルスピツ
クアツプ、３はパルスピツクアツプ２の検出信号を入力
とする４倍周波逓倍回路である。逓倍回路３はパルスピ
ツクアツプのＡ相出力信号S_1AとＢ相出力信号S_1Bを入力
とする第１の不一致検出回路3aと、該不一致検出回路3a
の検出信号S₂と遅延回路3cの遅延信号S₃を入力とする第
２の不一致検出回路3bとで構成される。

４は逓降回路で、第２の不一致検出回路3bの出力信号S₄
を入力とし、該信号S₄を逓降する。５は演算処理部（以
下CPUと称する）で、逓倍回路３の出力信号S₄と逓降回
路４の出力信号S₅を入力として演算処理する。

次に上記構成に係る回転体の速度検出装置の動作につい
て説明する。

回転体が回転しているか否かの判定は、一定時間内のパ
ルスの有無によつて行い、その時間間隔が前記回転体を
制御可能な最低速度を定める。

許容される一定時間は速度制御系の応答性で定まり無限
に長くすることはできないため、回転検出部のパルスレ
ートと前記一定時間とによつて最低検出速度が定まる。

特に、超低速を安定に制御しようとする場合は回転制御
部が出力を出した後に実際に回転を初めたか否かを知る
ことが重要である。

本考案は次のように上記条件が満足される。

回転体１の回転速度はパルスピツクアツプ２によって検
出される。パルスピツクアツプ２の検出信号は、第３図
（Ａ），（Ｂ）に示すように、二相出力である。Ａ相検
出信号S_1AとＢ相検出信号S_1Bを発生する検出信号S_1AとS
_1Bは逓倍回路３の第１の不一致検出回路3aに入力され、
第３図（Ｃ）に示すように２倍周波の信号S₂となる。信
号S₂は第２の不一致検出回路3bに入力され、第２の不一
致検出回路3bは該信号S₂と遅延回路3cの遅延信号S₃をも
とに、第３図（Ｄ）に示すように、さらに信号S₂の２倍
周波の信号S₄を出力する。したがつて、信号S₄はＡ相検
出信号S_1A又はＢ相検出信号S_1Bの４倍周波信号となる。

逓倍回路３の出力信号S₄は、該信号S₄を４倍分周する逓
降回路４に入力されるとともに演算処理部５に入力され
る。

演算処理部５においては、パルスピツクアツプの信号を
４倍周波としたパルス信号を係数信号として用い、回転
体１の回転の有無の確認は４倍周波されたパルス信号
（S₄）の有無で行う。また、実際の速度計算は前記パル
ス信号（S₄）をトリガとし、該パルス信号（S₄）を逆に
４倍分周することによつて１倍周波パルス信号（基本パ
ルス信号）を求め、それにより時間間隔を求める。

第２図は演算処理部５の動作フローを示す。ステツプST
1に示すように零速判断時間タイマー部（T₀）を始動さ
せる。次に、ステツプST2に示す如く、パルスピツクア
ツプ２からの入力の存否を判断し、入力信号があればス
テツプST3の如く零速判断基準時間タイマー部（T₀）を
リセツトする。

パルスピツクアツプからの入力信号がなければ、ステツ
プST8に示すようにT₀がタイムアツプしているか否かを
判断する。T₀がタイムアツプしていなければ、再びステ
ツプST2を実行する。T₀がタイムアツプしていればステ
ツプST9に移行し、パルス間隔測定タイマー部（T₁）を
リセツトしその後ステツプST₁₀において零処理を実行し
て、ステツプST1のT₀スタートに戻る。

ステツプST3においてT₀がリセツトされると、T₁が作動
しているか否かを判断し、オンしていなければT₁を始動
させ逓倍回路３の出力が基本パルスの４倍周波になつて
いるか否かを判断する。４倍周波でなければステツプST
1に戻りT₀を始動させ、４倍周波であればステツプST7に
示す如くT₁をストツプさせる。

T₁がストツプするとステツプST11に移行して回転体１の
回転速度 を演算して回転速度を検出し、該回転速度Ｎに応じてス
テツプST12に示す如く自動的に速度を調整し、ステツプ
ST1に戻る。

本実施例の回転体の速度検出装置によれば次の利点があ
る。

（１）同一のパルスピツクアツプ２を用いて基本周波パ
ルス信号の場合に比べて、４倍周波の速さで回転体の回
転の有無を検出することができる。

（２）速度の計算は４分周した元の基本周波パルス信号
を用いているため、２相間の位相差や高（Ｈ）−低
（Ｌ）のデユテイ比の誤差を受けない。

（３）基本周波パルス信号のみで制御する場合は、第１
回目の計測と第２回目の計測との間に必ず１パルス以上
の遅れを要し、低速での制御の安定性に大きな影響を与
える。

すなわち第４図は、この状態を説明するための波形図で
ある。同図において（Ａ）はパルスピツクアツプにより
検出された１倍周波の波形であり、（Ｂ）は本考案によ
る４倍周波の波形である。計測にあたつては、１回目と
２回目との間に、必ず１パルス以上を必要とするが、例
えば１パルスのムダ時間をとつたとすると、波形（Ｂ）
で示す本考案では（Ａ）に比して1/4の遅れですみ応答
が速くなる。このことは低速での回転体の制御の安定性
に大きな影響を与える。

すなわち、本考案は極低速で何如に速く回転検出するか
の手段を得るものである。定格回転数の時に例えば10KH
zで速度検出する装置において、1/1000回転数の時には
１秒に１回の割合でしか速度検出することが出来なくな
る。一方、２秒/100％速度までの加速制御を考えた場
合、トルク指令の立ち上がりは0.1秒/100秒程度の変化
は必要であり、速度検出で0.1秒遅れは過大なトルク指
令を発生することになり、加速時に大きな衝撃を発生す
る。特にエレベータの如き用途では１〜２秒/100％速度
の加速制御は極く通常の事である。同時に、検出コスト
を上げることなく、始動時のシヨツクを無くし、乗心地
を良くする制御手段が重要な研究テーマである。

エレベータ制御の如き用途では、トルク指令を立ち上
げ、モータが回転を始めた事を検出して、それ以上のト
ルク指令の立ち上がりを抑える事が非常に重要であり、
本考案はかかる課題を解決したものである。

このような課題を解決するために本考案は次の手段を採
っている。

（ａ）２相差パルスピツクアツプの出力を４逓倍した周
波数を用いる。

（ｂ）パルスピツクアツプ出力は完全な90°位相差とは
なっていないのが一般的であり、４逓倍したパルス間隔
は速度が一定でも異なるものである。従ってそのまま回
転制御に用いれば回転リツプルを生じさせることにな
る。そのために回転数制御に対しては再び４分周してむ
らの無い回転検出を行う。

（ｃ）速度制御アンプのトルク指令の立ち上がりに対し
ては４逓倍したパルスの最初の立ち上がりを検出してト
ルク指令のそれ以上の立ち上がりを抑える。

（ｄ）回転数制御に対して、単純に元の１倍パルスを用
いればパルスピツクアツプの持っている波形誤差の影響
は無くなるが、同時にムダ時間を生じて、回転検出が不
連続となってしまう。これは高速では問題とはならない
が、極く低速運転時には始動時と同じ問題を生じ、大き
なトルクリツプルを生じ、回転むらとなる。その対策と
して４逓倍した各パルス間を基準に次の回転検出を始め
ればむだ時間を元の1/4に減ずることができ、その分低
い回転数迄安定制御ができることになる。

H.考案の効果 本考案は以上の如くであつて、パルスピツクアツプの出
力のパルス間隔を測定してデイジタル的に回転体の回転
数を求めるものにおいて、前記パルスピツクアツプの出
力を所定倍周波に逓倍する逓倍回路の出力信号を回転数
計測のトリガ信号として用い、実際の回転数計算には前
記トリガ信号を基準にして所定分周した基本要素によつ
て求めるものである。

したがつて、本考案によれば、応答性に優れたしかも測
定誤差が小さく高性能な回転体の速度検出装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る回転体の速度検出装置の
ブロツク結線図、第２図は第１図の速度検出装置の動作
フロー図、第３図は第１図の装置の動作波形図、第４図
は比較説明のための波形図である。 １…回転体、２…パルスピツクアツプ、３…逓倍回路、
４…逓降回路、５…演算処理部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体の回転を検出し回転検出信号を発生
   する回転検出部と、該回転検出部の回転検出信号を所定
   倍周波信号に逓倍する逓倍回路と、該逓倍回路により逓
   倍された信号を所定分周する逓降回路と、前記逓倍回路
   により逓倍された信号を基に前記回転体の回転の有無を
   判別するとともに、逓倍された信号を回転数計測トリガ
   信号とし、前記所定分周した信号によつて回転数演算を
   行う演算処理部とによつて構成したことを特徴とする回
   転体の速度検出装置。