JPH08223956A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 演算増幅器の入出力端子間に時定数回路を設
ける構成の場合でも、始動時の応答遅れを極力低減して
迅速に設定速度で安定な回転状態を得ることがができる
ようにする。 【構成】 モータ１１は駆動回路１２により駆動制御す
る。モータ１１の回転速度はロータリエンコーダ１４で
検出してＦ／Ｖ変換器１５に与える。Ｆ／Ｖ変換器１５
は、回転速度に対応した電圧信号を抵抗１６を介して演
算増幅器１３に与える。演算増幅器１３は、基準電圧Ｖ
ｒｅｆと入力電圧を比較してその偏差の信号を出力す
る。コンデンサ１８，抵抗１９からなる時定数回路２０
は演算増幅器１３の入出力端子間に接続され、アナログ
スイッチ２１により有効化される。モータオン信号Ｓｏ
ｎでアナログスイッチ２１をオフさせるので、オフ期間
中にコンデンサ１８が放電状態となり、モータ１１を迅
速に設定速度で安定するように制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御信号を加速あるい
は減速に応じた電圧信号として与えて駆動制御を行うよ
うにしたモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のモータ制御装置としては、例え
ば図３に示すものがある。すなわち、図において、モー
タ１は駆動信号が駆動回路２から与えられるようになっ
ており、この駆動回路２は外部から与えられるモータオ
ン信号により駆動されるようになっている。駆動回路２
は演算増幅器３から駆動信号が与えられる。モータ１の
回転速度はエンコーダ４により検出されており、その検
出信号はＦ／Ｖ変換器５に入力されるようになってい
る。Ｆ／Ｖ変換器５は、回転速度信号を電圧信号に変換
し、抵抗６を介して演算増幅器３の反転入力端子に与え
るように接続されている。

【０００３】演算増幅器３の非反転入力端子には基準電
圧Ｖｒｅｆを与える基準電源７が接続されている。この
基準電圧Ｖｒｅｆは、設定すべきモータ１の回転速度の
２倍の値に相当する電圧として設定されている。これに
対して、上述のＦ／Ｖ変換器５は、モータ１の回転が設
定すべき回転速度に達している状態でエンコーダ４から
与えられる検出信号のレベルのときに電源電圧の半分の
値の電圧信号ＶＭを出力し、モータ１が停止していると
きには電源電圧の電圧信号を出力し、また、モータ１が
設定回転速度よりも高速度で回転している状態では電源
電圧の半分よりも低い電圧信号を出力するようになって
おり、それぞれ最高電圧ＶＨと最低電圧ＶＬ（ただし、
ＶＭ＝（ＶＨ＋ＶＬ）／２）の間の電圧信号が出力され
るようになっている。

【０００４】演算増幅器３の出力端子と反転入力端子と
の間には、帰還コンデンサ８と帰還抵抗９とからなる時
定数回路１０が接続されている。そして、演算増幅器３
は、モータ１の回転速度が設定速度となるように、Ｆ／
Ｖ変換器５からの電圧信号と基準電圧Ｖｒｅｆに基づい
てそれらの偏差に相当するアナログ電圧信号を制御信号
として駆動回路２に出力するようになっている。

【０００５】この場合、駆動回路２は演算増幅器３から
の制御信号の電圧レベルが低いほどモータ１の回転速度
を上昇させるように制御するようになっており、上記構
成としたことにより、例えば、モータ１の回転速度が設
定速度よりも遅い状態では、ロータリエンコーダ４から
の信号が小さくなり、Ｆ／Ｖ変換器５の出力信号が基準
電圧Ｖｒｅｆよりも高くなる。これにより、演算増幅器
３はＶｒｅｆよりも低い電圧信号を制御信号として出力
するようになり、駆動回路２はモータ１を加速するよう
に駆動制御する。また、モータ１の回転速度が設定速度
よりも速い状態では、上述と逆に駆動回路２はモータ１
を減速するように駆動制御し、この結果、モータ１は、
設定速度で回転される状態に制御されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、モータ１の始動時において
次に示すような不具合がある。すなわち、モータ１の停
止状態つまり、駆動回路２へのモータオン信号Ｓｏｎが
与えられていない状態では、エンコーダ４の検出回転速
度は零であり、これによってＦ／Ｖ変換器５の出力信号
レベルはＶＨとなっている（図４（ｂ）参照）。この結
果、演算増幅器３の出力信号は最低のレベルに固定さ
れ、時定数回路１０の帰還コンデンサ８は充電状態とな
っている（同図（ｃ）には演算増幅器３の反転入力端子
の信号レベルを示している）。

【０００７】そして、このような停止状態においてモー
タオン信号Ｓｏｎが与えられると、駆動回路２は、演算
増幅器３からＶＨの入力電圧レベルに相当する信号が与
えられているので、最大の加速を行うようにモータ１を
駆動制御するようになる。これにより、モータ１の回転
速度は急速に増大されるようになり（同図（ｄ）参
照）、Ｆ／Ｖ変換器５はこれに応じて回転速度を低下さ
せるように信号を出力するようになる。

【０００８】ところが、始動時に時定数回路１０の帰還
コンデンサ８に蓄えられている電荷が直ぐには放電され
ず、同図（ｃ）の放電時定数にしたがって低下してゆく
ために、演算増幅器３の出力信号のレベルの上昇が遅れ
ることになる。このため、この期間中に駆動回路２によ
り、モータ１の回転速度は設定速度を大幅に超えて回転
駆動されることになり、設定速度で安定な回転状態とな
るまでの時間ｔｏｎが長くなるという不具合がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、演算増幅器の入出力端子間に時定数回
路を設ける構成の場合でも、始動時の応答遅れを極力低
減して迅速に設定速度で安定な回転状態を得ることがが
できるようにしたモータ制御装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ制御装置
は、アナログ信号のレベルに応じた制御出力を与えてモ
ータの回転駆動制御を行うモータ駆動回路と、前記モー
タの回転速度を検出する回転速度検出手段と、この回転
速度検出手段の検出信号を電圧信号に変換する変換手段
と、あらかじめ設定された基準電圧信号と前記変換手段
の出力信号とを比較してその偏差信号を制御信号として
前記モータ駆動回路に出力する演算増幅器と、この演算
増幅器の入出力端子間に接続され、抵抗およびコンデン
サの直列回路からなる時定数回路と、この時定数回路の
両端子間を前記モータの停止期間中において短絡状態に
保持する短絡手段とを設けて構成したところに特徴を有
する（請求項１の発明）。

【００１１】また、前記短絡手段を、前記時定数回路の
両端子間に接続されたアナログスイッチより構成しても
良い（請求項２の発明）。

【００１２】そして、前記アナログスイッチのコントロ
ール端子を、前記モータ駆動回路の起動を制御するオン
オフ信号により制御されるように接続する構成とするこ
ともできる（請求項３の発明）。

【００１３】

【作用】請求項１記載のモータ制御装置によれば、モー
タの停止期間中において短絡手段により時定数回路のコ
ンデンサの充電電荷を放電した状態とすることができる
ので、運転開始時には回転速度検出手段からの検出信号
に基づく電圧信号を演算増幅器から出力させることがで
きるようになり、コンデンサの端子電圧に影響を受ける
ことなくモータの回転駆動制御を行うことができるよう
になる。この結果、モータの回転状態を迅速に設定速度
に制御することができるようになる。また、モータの運
転状態においては、短絡手段による時定数回路の短絡状
態を解除しているので、設定速度での回転状態では本来
の時定数回路の動作を行なわせることができるようにな
る。

【００１４】請求項２記載のモータ制御装置によれば、
短絡手段としてのアナログスイッチにより時定数回路の
コンデンサの充電電荷の放電動作を行なわせるので、機
械的なスイッチを用いる構成とすることがなく、簡単且
つ安価な構成としながら、確実な動作を行なわせること
ができるようになる。

【００１５】請求項３記載のモータ制御装置によれば、
モータのオンオフ制御の信号によって同時にアナログス
イッチを制御するので、別途に専用の制御回路を設ける
必要がなくなり、簡単且つ安価な構成で実現できるよう
になる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１および
図２を参照して説明する。すなわち、図において、モー
タ１１はモータ駆動回路１２から駆動信号が与えられる
ようになっており、この駆動回路１２は外部の図示しな
い制御装置から与えられるモータ１１のオンオフを制御
するためのモータオン信号Ｓｏｎにより運転開始される
ようになっている。駆動回路１２は演算増幅器１３から
駆動信号が与えられる。

【００１７】モータ１１の回転速度は回転速度検出手段
としてのロータリエンコーダ１４により検出されてお
り、その検出信号は変換手段としてのＦ／Ｖ変換器１５
に入力されるようになっている。Ｆ／Ｖ変換器１５は、
ロータリエンコーダ１４から与えられる回転速度信号を
速度に対応したアナログの電圧信号に変換して出力する
もので、その電圧信号のレベルはモータ１１の回転速度
が設定速度にあるときには電源電圧の半分の電圧値ＶＭ
となるように設定され、設定速度よりも高いときには電
圧値ＶＬを下限とした電圧レベルの信号を出力し、設定
速度よりも低いときには電圧値ＬＨを上限とした電圧レ
ベルの信号を出力するように構成されている。そして、
このＦ／Ｖ変換器１５の出力端子は入力抵抗１６を介し
て演算増幅器１３の反転入力端子に接続されている。

【００１８】モータ１１の回転速度を設定するための基
準電圧Ｖｒｅｆを出力する基準電源１７は、演算増幅器
１３の非反転入力端子に接続されている。演算増幅器１
３の出力端子と反転入力端子との間には、帰還コンデン
サ１８と帰還抵抗１９とからなる時定数回路２０が接続
されている。そして、演算増幅器１３は、モータ１１の
回転速度が設定速度となるように、Ｆ／Ｖ変換器１５か
らの電圧信号と基準電圧Ｖｒｅｆに基づいてそれらの偏
差に相当するアナログ電圧信号を制御信号として駆動回
路１２に出力するようになっている。

【００１９】また、この時定数回路２０には両端子間を
短絡する短絡手段としてのアナログスイッチ２１が接続
されている。このアナログスイッチ２１の制御端子は前
述したモータオン信号Ｓｏｎが与えられるようになって
おり、そのモータオン信号Ｓｏｎが与えられると、短絡
状態から遮断状態となるように設定されている。つま
り、モータ１１が停止されている期間中はアナログスイ
ッチ２１はオン状態となって時定数回路２０を短絡させ
た状態となり、帰還コンデンサ１８の両端子間も同電位
となるようになっている。そして、モータオン信号Ｓｏ
ｎが与えられるとアナログスイッチ２１はオフ状態とな
って時定数回路２０を有効化するようになっている。

【００２０】次に、本実施例の作用について図２のタイ
ムチャートをも参照して説明する。すなわち、まず、モ
ータ１１の停止状態つまり、モータオン信号Ｓｏｎが出
力されていない状態においては、駆動回路１２は停止状
態となっており、一方、アナログスイッチ２１はオン状
態とされることにより時定数回路２０を短絡状態として
いる。この状態では、Ｆ／Ｖ変換器１５は、ロータリエ
ンコーダ１４からモータ１１の回転速度が零であること
を示す検出信号が与えられていることから、電源電圧に
等しい高いレベルの変換信号を出力している。

【００２１】この状態を図２（ａ）〜（ｄ）に示してい
るが、同図（ａ）はモータオン信号Ｓｏｎの出力タイミ
ングを示し、（ｂ）はＦ／Ｖ変換器１５の出力信号のレ
ベルを示し、（ｃ）は演算増幅器１２の反転入力端子の
レベルを示しており、また、（ｄ）はモータ１１の回転
速度の時間的変化を示している。そして、モータオン信
号Ｓｏｎが出力される以前の状態では、同図（ｂ）に示
すＦ／Ｖ変換器１５の出力レベルが高いレベルに飽和し
ていても、演算増幅器１２の反転入力端子のレベルは基
準電圧Ｖｒｅｆに固定され、同時に、その出力端子のレ
ベルも同じ基準電圧Ｖｒｅｆに固定されている。この場
合、演算増幅器１２は、アナログスイッチ２１により出
力端子と反転入力端子との間が短絡された状態では、非
反転入力端子に与えられる電圧Ｖｒｅｆをそのまま出力
するボルテージフォロワとなっている。

【００２２】この後、モータオン信号Ｓｏｎが出力され
ると、アナログスイッチ２１はオフされて時定数回路２
０は有効化されるようになり、また、モータ駆動回路１
２はモータ１１に対して駆動信号を出力するようにな
る。このとき、演算増幅器１３は、直前まで出力してい
た電圧レベルＶｒｅｆを駆動回路１２に与えており、モ
ータ１１はこのＶｒｅｆの電圧レベルの信号に基づいた
駆動信号が駆動回路１２から与えられるようになる。

【００２３】そして、これによりモータ１１が回転駆動
されていくようになる。モータ１１は加速されるのでそ
の回転速度は徐々に上昇してゆくが、設定速度に達する
までの間は、ロータリエンコーダ１４の検出信号が低い
ので、Ｆ／Ｖ変換器１５からも加速動作に対応した電圧
レベルの信号が出力される。

【００２４】この後、モータ１１の回転速度が設定速度
に達すると、ロータリエンコーダ１４の検出信号に基づ
いてＶＦ／Ｖ変換器１５は加速から減速に移行するよう
に電圧信号を出力するようになる。このとき、時定数回
路２０の働きで、駆動回路１２への制御信号がやや遅れ
て出力されるが、時定数回路２０の帰還コンデンサ１８
には運転開始時点で電荷が蓄積されていないことから、
その放電に要する時間中に無駄な加速動作を行なわせる
ことがなくなる。これによって、モータ１１の回転速度
が設定速度を大幅に超えて回転駆動させることがなくな
り、設定速度で安定な回転状態となるまでの時間Ｔｏｎ
を短くすることができる。

【００２５】このような本実施例によれば、時定数回路
２０をオフ期間中にアナログスイッチ２１で短絡状態と
して帰還コンデンサ１８を放電状態とし、モータオン信
号Ｓｏｎが与えられた時点でアナログスイッチ２１をオ
フさせるようにしたので、モータ１１の回転速度を迅速
に設定速度で安定な回転状態に制御することができるよ
うになる。

【００２６】また、本実施例によれば、アナログスイッ
チ２１の制御端子をモータオン信号Ｓｏｎで駆動するよ
うにしてモータ１１の停止期間中にアナログスイッチを
導通状態とする構成としたので、アナログスイッチ２１
をオンオフ制御するための構成を別途に設ける必要がな
くなって簡単且つ安価な構成とすることができるように
なる。

【００２７】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、以下のように変形あるいは拡張できる。短
絡手段は、アナログスイッチに限らず、トランジスタな
どのスイッチング素子を用いたりあるいはリレースイッ
チを用いても良い。短絡手段を駆動するための構成とし
て別途に回路を設けても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータ制
御装置によれば次のような効果を得ることができる。請
求項１記載のモータ制御装置によれば、短絡手段を設け
てモータの停止期間中に時定数回路のコンデンサの充電
電荷を放電した状態とすることができるので、運転開始
時には回転速度検出手段からの検出信号に基づく電圧信
号を演算増幅器から出力させることができるようにな
り、コンデンサの端子電圧に影響を受けることなくモー
タの回転駆動制御を行うことができる、この結果、モー
タの回転状態を迅速に設定速度に制御することができる
ようになるという優れた効果を奏する。

【００２９】請求項２記載のモータ制御装置によれば、
短絡手段としてのアナログスイッチにより時定数回路の
コンデンサの充電電荷の放電動作を行なわせるので、機
械的なスイッチを用いる構成とすることがなく、簡単且
つ安価な構成としながら、確実な動作を行なわせること
ができるという優れた効果を奏する。

【００３０】請求項３記載のモータ制御装置によれば、
モータのオンオフ制御の信号によって同時にアナログス
イッチを制御するので、別途に専用の制御回路を設ける
必要がなくなり、簡単且つ安価な構成で実現できるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成図

【図２】各部の信号出力状態を示すタイムチャート

【図３】従来例を示す図１相当図

【図４】図２相当図

【符号の説明】

１１はモータ、１２は駆動回路、１３は演算増幅器、１
４はロータリエンコーダ（回転速度検出手段）、１５は
Ｆ／Ｖ変換器（変換手段）、１６は抵抗、１７は基準電
源、１８は帰還コンデンサ、１９は抵抗、２０は時定数
回路、２１はアナログスイッチ（短絡手段）である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログ信号のレベルに応じた制御出力
   を与えてモータの回転駆動制御を行うモータ駆動回路
   と、 前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 この回転速度検出手段の検出信号を電圧信号に変換する
   変換手段と、 あらかじめ設定された基準電圧信号と前記変換手段の出
   力信号とを比較してその偏差信号を制御信号として前記
   モータ駆動回路に出力する演算増幅器と、 この演算増幅器の入出力端子間に接続され、抵抗および
   コンデンサの直列回路からなる時定数回路と、 この時定数回路の両端子間を前記モータの停止期間中に
   おいて短絡状態に保持する短絡手段とを具備したことを
   特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記短絡手段は、前記時定数回路の両端
   子間に接続されたアナログスイッチよりなることを特徴
   とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 【請求項３】 前記アナログスイッチのコントロール端
   子は、前記モータ駆動回路の起動を制御するオンオフ信
   号により制御されることを特徴とする請求項２記載のモ
   ータ制御装置。