JPH09322579A - モータの速度制御信号発生回路 - Google Patents

モータの速度制御信号発生回路

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JPH09322579A
JPH09322579A JP8132405A JP13240596A JPH09322579A JP H09322579 A JPH09322579 A JP H09322579A JP 8132405 A JP8132405 A JP 8132405A JP 13240596 A JP13240596 A JP 13240596A JP H09322579 A JPH09322579 A JP H09322579A
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JP
Japan
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count
signal
output
motor
counter
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JP8132405A
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Juichi Uno
寿一 宇野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1つのカウンタで、加速及び減速指令を発生
する。 【解決手段】 第1、第2エッジ検出回路40、42
で、FGパルス(入力信号)の1周期毎のパルスが出力
される。カウンタ44は、第2エッジ検出回路42に出
力によってリセットされ、その後クロックCLKをカウ
ントする。そして、一定時間が経過してカウントアップ
したときは、カウントアップ検出回路50からカウント
アップ信号が出力され、これによってフリップフロップ
54が次の第2エッジ検出回路42の出力までの間
「1」にセットされて、その間、スロー信号(加速指
令)Sが出力される。一方、カウントアップする前にエ
ッジ検出がなされた場合には、第1エッジ検出回路40
により、その時のカウント値とカウントアップ値の差が
データ保持回路48に保持される。そして、一致検出回
路64において、カウンタ44のカウント値がこの値に
一致するまでファスト信号(減速指令)Fが出力され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1つのカウンタに
より、加速及び減速のための速度制御信号を発生するモ
ータの速度制御信号発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、モータの回転速度を所定値に
制御するために各種の手段が採用されている。例えば、
直流電力を三相の交流モータに供給する速度制御回路で
は、6つのスイッチングトランジスタのオンオフを制御
して、所望の三相の交流電流をモータに供給する。そし
て、このスイッチングの際のモータへの供給電流量を制
御して、モータの回転数を所望のものに制御している。
【0003】ここで、回転数を制御するためには、モー
タの回転速度を検出することが必要である。このモータ
の回転数検出に、モータの回転に伴う逆起電力の検出が
利用されている。すなわち、スイッチングトランジスタ
をオンオフして、モータ駆動電流をスイッチング波形
(矩形波)とし、これによってモータを回転させる際に
発生する逆起電力を検出する。そして、検出された逆起
電力のゼロクロスを検出してFGパルスを作成し、得ら
れたFGパルスによりモータの駆動力を制御することが
行われている。
【0004】ここで、FGパルスは速度ディスクリ回路
に入力され、速度ディスクリ回路が、入力されてくるF
Gパルスの周期を設定時間と比較し、設定時間との差に
応じて加速指令または減速パルスを発生する。そこで、
この加速パルスまたは減速パルスに応じ、モータ駆動電
流の大きさを制御することによって、モータ回転数を所
望回転数に制御できる。
【0005】このような速度ディスクリ回路の構成例を
図4に示す。モータの回転数に応じて発生するFGパル
スは、1/2分周器1で、1/2の周波数の位相が互い
に反対の信号1/2FG信号及び反転1/2FG信号
(図においては、アッパーバーで反転を示す)が得られ
る。得られた1/2FG信号及び反転1/2FG信号
は、トリガパルス発生回路2に入力される。
【0006】トリガパルス発生回路2は、1/2FG信
号及び反転1/2FG信号と、インバータ14を介し供
給される基準クロックCK0が反転された反転CK0と
からトリガパルスT1,T2を発生する。すなわち、ト
リガパルス発生回路2は、1/2FG信号が立ち上がる
と、反転CK0の1クロックだけ「0」になるトリガパ
ルスT1を出力し、反転1/2FG信号が立ち上がる
と、反転CK0の1クロックだけ「0」になるトリガパ
ルスT2を出力する。
【0007】トリガパルスT1は、フリップフロップ3
に入力される。このフリップフロップ3は、2つのナン
ドゲート4、5からなっており、ナンドゲート4の一方
の入力にトリガパルスT1が印加される。ナンドゲート
5の出力であるフリップフロップ3の反転出力である反
転Q1が第1カウンタ6に入力される。この第1カウン
タ6には、基準クロックCK0も供給されており、フリ
ップフロップ3の反転Q1の立ち下がりでリセットされ
てクロックCK0のカウントを開始し、カウント値が所
定値に達したときに、1クロックだけ「0」となるカウ
ントアップ信号R1を出力する。そして、この信号R1
は、フリップフロップ3のナンドゲート5の1つの入力
端に入力される。
【0008】従って、1/2FG信号の立ち下がりによ
って、トリガパルスT1が「0」になり、これによって
フリップフロップ3の反転Q1が「0」にセットされ
る。そして、反転Q1の「0」により、第1カウンタ6
がリセットされてクロックCK0をカウントし、予め決
定されている値までカウントしたときにR1が「0」に
なり、これがフリップフロップ3のナンドゲート5に供
給され、反転Q1が「1」になり、カウントが終了す
る。
【0009】また、トリガパルスT2は、フリップフロ
ップ7に供給される。このフリップフロップ7は、ナン
ドゲート8、9から構成されており、その反転出力であ
る反転Q2が、第2カウンタ10に供給される。この第
2カウンタ10には、クロックCK0が供給されてお
り、反転Q2が「0」の期間クロックCK0をカウント
アップし、所定値に至ったときにカウントアップ信号R
2に「0」が出力される。従って、フリップフロップ
7、第2カウンタ10は、上述のフリップフロップ3、
第1カウンタ6と同様の動作を行う。但し、第1カウン
タ6は、1/2FG信号の立ち上がりに応じてカウント
を開始し、第2カウンタ10は、1/2FG信号の立ち
下がりに応じてカウントを開始する。
【0010】また、フリップフロップ3のナンドゲート
4の出力であるQ1出力及びフリップフロップ7のナン
ドゲート8の出力であるQ2出力は、ゲート回路11に
入力される。このゲート回路11は、2つのアンドゲー
ト12、13から構成されている。そして、フリップフ
ロップ3の出力Q1、フリップフロップ7の出力Q2が
アンドゲート12に入力され、フリップフロップ3の反
転Q1、フリップフロップ7の反転Q2がアンドゲート
12に入力されている。
【0011】従って、図5に示すように、反転1/2F
G信号の立ち下がりにより、トリガパルスT1が「0」
となり、これによって、反転Q1が瞬時「0」になり、
第1カウンタ6がカウントを開始し、カウントアップし
たときにR1が瞬時「0」になり、これによって、反転
Q1が「1」に戻り、第1カウンタ6のカウントが終了
する。このカウントアップまでの設定時間(Kで示す)
が、FGの1周期(Aで示す)より短いときは、反転Q
2は、「1」のままである。そこで、アンドゲート13
よりカウント終了の時点から、次の反転1/2FG信号
の立ち下がりまでの期間「1」が、スロー信号Sとして
出力される。これは、図においてKで示すカウントアッ
プまでの設定時間が目標の1周期の時間であれば、検出
したFGの周期がこれより長いことを意味しており、回
転速度が遅いためである。
【0012】また、第2カウンタ10において、FG周
期内にカウントアップしたときも同様にアンドゲート1
3からスロー信号S(加速指令)が出力される。このよ
うに、2つのカウンタ6、10のいずれもがカウント動
作を行っていない時間に、アンドゲート13からFGパ
ルスの1周期Aと設定時間Kとの差についてのスロー信
号Sが出力される。
【0013】一方、FGの周期Aが、設定時間Kより短
い場合には、カウンタ6、10の一方のカウント中に他
のカウンタがカウント動作を開始する。そこで、両カウ
ンタ6、10の動作中にアンドゲート12から「1」が
出力される。従って、このアンドゲート12の出力がF
Gパルスの1周期Aと設定時間Kとの差についてのファ
スト信号F(減速指令)として出力される。
【0014】このようにして、2つのカウンタを利用し
て、回転速度と目標とする速度の差についての信号S,
Fを得ることができ、この信号によって、モータ駆動電
流を制御することによって、モータ回転数を設定値に制
御することができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
例では、2つのカウンタを使用し、交互にカウントを行
い、両者のカウント動作の状態に応じて、スロー信号
S、ファスト信号Fを発生している。ここで、制御回路
は、なるべく単純で、小さい方がよい。そこで、回路を
さらに簡略化することが望まれていた。
【0016】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、カウンタを1つとして、加速指令減速指令を発生
することができるモータの速度制御信号発生回路を提供
することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータの回転
速度を示す速度検出信号に基づき速度制御信号を発生す
るモータの速度制御発生回路であって、速度検出信号の
周期毎にカウント値をリセットして所定のクロックのカ
ウントを行い、カウント値が所定値に至ったときにカウ
ントアップ信号を出力するカウント手段と、このカウン
ト手段のリセットの時にカウントアップ信号が出力され
ていた場合に加速、カウントアップ信号が出力されてい
なかった時に減速を指令する速度制御信号を発生する制
御信号発生手段と、を有することを特徴とする。
【0018】このように、カウンタにより、速度検出信
号の周期毎にカウント値をリセットし、新たなカウント
を繰り返す。カウンタのカウントは、所定のクロックの
カウントであり、所定値までのカウントアップにかかる
時間は常に一定である。従って、次の速度検出信号の周
期の始まりにおいて、カウンタがカウントアップしてし
まっていれば、モータの回転速度が遅いことを示してい
る。一方、次の速度検出信号の周期の始まりにおいて、
カウンタがカウントアップしていなかった時は、モータ
の回転速度が速いことを示している。
【0019】そこで、リセット時のカウンタの状態に応
じて、加速または減速指令を出力することで、1つのカ
ウンタによって速度検出信号の状態を検出し正しい、速
度制御信号を得ることができる。
【0020】また、本発明では、上記カウント手段は、
カウントアップ信号を出力された時に、次のリセットま
での時間におけるカウント手段のカウントを禁止すると
ともに、この時間に対応する加速を指令する速度制御信
号を出力する特徴とする。
【0021】モータの回転速度が早い場合には、カウン
タがカウントアップする。そして、次のリセットまでの
時間が、回転速度の速すぎる程度を表している。そこ
で、この時間加速指令を出力することで、検出した回転
速度と目標回転速度との差を表す加速指令を得ることが
できる。そこで、この加速指令を用いて、モータ駆動電
流量を制御することなどによって、好適なモータ回転速
度制御が行える。
【0022】また、本発明では、上記制御信号発生手段
は、カウント手段のリセット時までにカウントアップ信
号が出力されていなかった時に、その時のカウント値に
対応する値を記憶するデータ保持手段と、このデータ保
持手段に記憶されている値と、カウント手段のカウント
値を比較し、カウント手段のリセットを行わずにカウン
トを継続していればカウントアップ信号が出力されたは
ずの時間を検出する差時間検出手段と、を有し、カウン
ト手段のリセットから差時間検出手段で検出されたカウ
ントアップ信号が出力されたはずの時間までの間、減速
を指令する速度制御信号を出力することを特徴とする。
【0023】このように、カウンタにおける残りカウン
トの値をデータ保持手段に保持しておき、次のカウント
の際に、この値に達した時点を検出する。そして、リセ
ットした時点からこの値に達した時点までを求める。こ
の時間は、目標となる1周期の時間と検出した1周期の
差である。そこで、この時間についての減速指令を出力
することで、モータの回転が遅すぎる程度についての減
速指令が得られる。そこでこの減速指令に基づいて、モ
ータ駆動電流を制御することなどによって、好適なモー
タ回転速度制御が行える。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
(以下、実施形態という)について、図面に基づいて説
明する。
【0025】図1は、本実施形態の全体構成を示すブロ
ック図である。モータ回転に伴う逆起電力のゼロクロス
検出などによって、生成されたFGパルス等のモータ回
転検出信号(入力信号)は、入力信号は、第1エッジ検
出回路40に入力される。この第1エッジ検出回路40
は、所定の高周波数のクロックCLK信号を用いて、入
力信号の立ち下がりを検出し、1クロック分のパルス幅
のロード用パルスを出力する。このロード用パルスは、
第2エッジ検出回路42に入力される。第2エッジ検出
回路42は、第1エッジ検出回路40からのロード用パ
ルスに応じて、次の1クロック分のパルス幅のカウンタ
をリセットするためのリセット用パルスを出力する。こ
のリセット用パルスは、オアゲート62を介し、カウン
タ44に供給される。カウンタ44は、このリセット用
パルスの「1」に従って、カウント値が「0」にクリア
されると共に、リセット用パルスの「0」に従って、カ
ウント動作を開始する。すなわち、カウンタ44には、
クロックCLKも供給されており、リセット用パルスが
「0」の時に、クロックCLKをカウントする。
【0026】カウンタ44の各ビットは、インバータ4
6を介し、データ保持回路48に接続さている。図にお
いては、インバータ46を1つだけ記載したが、カウン
タ44の各ビットの出力を反転し、これがデータ保持回
路48の各ビットに接続されている。そして、このデー
タ保持回路48には、第1エッジ検出回路40からのロ
ードパルスLが供給されており、データ保持回路48は
このロードパルスLによって、カウンタ44の各ビット
の反転値を取り込む。
【0027】ここで、カウンタ44のカウントアップが
全てのビット「1」となる時であり、カウンタ44の各
ビットの値を反転することで、カウントアップ値から現
在のカウント値の差が算出できる。なお、カウントアッ
プ値が全て「1」でなければ、反転した値をカウントア
ップ値に加算して差を求め、これをデータ保持回路48
に取り込めばよい。このようにして、データ保持回路4
8は、入力信号の1周期毎にカウンタ44のカウント値
を取り込む。
【0028】また、カウンタ44の出力は、カウントア
ップ検出部50にも供給されている。このカウントアッ
プ検出部50は、カウンタ44のカウント値がカウント
アップ値になったときにカウントアップパルスを出力す
る。
【0029】そして、このカウントアップパルスは、デ
ータ保持回路48にリセットパルスとして供給されてお
り、データ保持回路48のデータは、このカウントアッ
プパルスによって「0」にリセットされる。また、カウ
ントアップパルスは、インバータ52を介しフリップフ
ロップ54に供給される。
【0030】このフリップフロップ54は、2つのナン
ドゲート56、58からなっており、反転カウントアッ
プパルスは、ナンドゲート56の1つの入力端に入力さ
れる。一方、フリップフロップ54の他のナンドゲート
58には、第2エッジ検出回路42の出力であるリセッ
トパルスが、インバータ60により、反転されて入力さ
れている。そして、ナンドゲート56の出力が、オアゲ
ート62を介し、リセット信号として、カウンタ44に
供給されている。
【0031】従って、通常時には、フリップフロップ5
4の2つの入力端に「1」が入力されており、第2エッ
ジ検出回路からのリセット信号の反転信号は、1周期毎
に「0」になるため、その出力は「0」になっている。
【0032】ここで、カウントアップパルスが発生する
と、ナンドゲート56の一端に「0」が入力されて、そ
の出力が「1」にセットされる。そして、この状態は、
第2エッジ検出回路42から「1」が出力され、ナンド
ゲート58に「0」が入力されるまでの期間継続する。
【0033】従って、フリップフロップ54は、カウン
タ44のカウントアップから、入力パルスの1周期の終
点までの間だけ「1」になる。そこで、これがスロー信
号Sとして出力される。
【0034】なお、第2エッジ検出回路42の出力信号
と、ナンドゲート56の出力信号は、オアゲート62を
介し、カウンタ44のリセット端子に供給される。従っ
て、カウンタは、スロー信号が出力されている期間は、
カウントが禁止され「0」を維持し、スロー信号Sが
「0」になるとカウントを開始する。
【0035】また、カウンタ44の出力とデータ保持回
路48の出力は、一致検出回路64に入力される。そし
て、一致検出回路64は、カウンタ44の出力とデータ
保持回路48の出力が全てのビットで一致したときに、
「1」を出力する。
【0036】この一致検出回路64の出力は、フリップ
フロップ66のセット端子に入力されている。また、フ
リップフロップ66のリセット端子には、第2エッジ検
出回路42からのリセット信号が入力されている。
【0037】従って、フリップフロップ66は、入力周
期の1周期毎に、「0」にリセットされ、カウンタ44
のカウント値がデータ保持回路48に保持されている値
に一致したときに「1」がセットされる。そこで、この
フリップフロップ66の反転出力端子からの信号は、入
力信号の1周期の始めからカウンタ44のカウント値が
データ保持回路48のカウント値に一致するまでの間の
み、「1」が出力される。
【0038】なお、一致検出回路64は、一致を検出し
た後、クロック信号CLKの数クロックの間出力の
「1」を保持するようにすることが好適である。これに
より、一致検出の直後にフリップフロップ66にリセッ
ト信号が入っても反転出力に「1」が出力されることを
防止することができる。従って、データ保持回路48に
保持された値が「0」の時に、第2エッジ検出回路42
からのリセット信号によって、フリップフロップ66が
「0」にリセットされることを防止できる。
【0039】そして、カウンタ44は、第2エッジ検出
回路42からのリセット用信号によって、カウント値が
リセットされてカウントを開始する。一方、リセットさ
れたときのカウント値とカウントアップ値の差がデータ
保持回路48に保持されている。そこで、このフリップ
フロップ66の出力が「1」の期間は、前回のカウンタ
44のリセットの際に残したカウントアップまでの期間
に対応しており、これがファスト信号Fとして出力され
る。
【0040】このような動作のタイミングチャートを図
2に示す。このように、カウンタ44がカウントアップ
した場合には、次のカウントまでの間、フリップフロッ
プ54からスロー信号Sが出力される。すなわち、入力
信号の1周期がカウンタの設定カウント期間より長かっ
たときに、その差の期間についての信号スロー信号Sと
して出力される。なお、スロー信号が出力されている期
間は、カウンタ44のカウントが禁止されている。
【0041】一方、カウントアップする前に、入力信号
の1周期が終了した場合には、その時の差データ(カウ
ントアップまでの残りの数)が、データ保持回路48に
保持されると共に、カウンタ44はリセットされてカウ
ントを直ぐに開始する。この時にリセット信号によっ
て、フリップフロップ66の出力であるファスト信号F
が「1」にセットされる。そして、カウンタ44のカウ
ント値がデータ保持回路48の保持データと一致したと
きにファスト信号Fは「0」に戻される。従って、入力
信号の周期がカウンタの設定カウント期間より短かった
ときにこの差についてのファスト信号Fが出力される。
【0042】このようにして、1つのカウンタを用い
て、2つのカウンタを用いる場合と同様のスロー信号
S,ファスト信号Fを生成できる。従って、このような
構成を速度ディスクリ回路を用いることによって、素子
数の低減、回路の簡略化が図れ、装置の低コスト化が図
れる。
【0043】なお、上述の例では、FGパルスを入力信
号としたが、回転速度を検出するパルス信号であれば、
モール素子の出力や、ロータリエンコーダの出力など各
種のものが利用できる。
【0044】「全体システムの構成」図3は、モータ速
度制御のシステム全体構成を示すブロック図である。モ
ータ20は、三相のコイル20a,20b,20cを有
し、これらコイル20a,20b,20cへ所定の電流
を供給して、ロータ(図示せず)を回転する。そして、
ロータに対向する部分であって120゜ずつ異なる位置
には、3つのホール素子22a,22b,22cが設け
られており、ロータの回転位相に応じた3相のホール波
形を得る。すなわち、ロータの回転に伴うホール素子2
2a,22b,22cの電流変化がホールアンプ24
a,24b,24cによって増幅されてホール波形とし
て出力される。
【0045】ホールアンプ24a,24b,24cの出
力は、マトリクス回路26に供給される。このマトリク
ス回路26は、ロータの回転位相に伴うホール波形に基
づき、モータ20のコイル20a,20b,20cに対
し供給するモータ駆動電流の位相を決定する。そして、
このマトリクス回路26からの信号は出力駆動回路28
に供給される。
【0046】この出力駆動回路28は、2つのスイッチ
ングトランジスタの直列接続からなるアームを3本持
ち、合計6つのスイッチングトランジスタのオンオフを
マトリクス回路26からの信号により制御する。これに
よって、モータ20の各コイル20a,20b,20c
に三相のモータ駆動電流が流れ、モータ20が駆動され
る。
【0047】ここで、モータ20には、その駆動電流の
状態から、回転に伴う逆起電力の変化をFGパルスとし
て出力するFGパルス発生器30が設けられている。そ
こで、このFGパルス発生器30からFGパルスが発生
され、このFGパルスが、速度ディスクリ回路32に入
力される。
【0048】速度ディスクリ回路32は、上述のような
構成をしており、FGパルスの周期が予め設定されてい
る時間に比べて長いときは、回転数が遅いことを示すス
ロー信号Sを出力し、入力信号の周期が予め設定されて
いる時間に比べて短いときは、回転数が早いことを示す
ファスト信号Fを出力する。
【0049】なお、カウンタがカウントアップする設定
回転数をモータ回転数指令によって決定することによっ
て、モータの設定回転数が変更され、モータ20の回転
数を設定回転数に制御することもできる。
【0050】速度ディスクリ回路32の出力信号は、出
力制御回路36に供給され、ここで、積分され、アナロ
グの速度制御信号に変換される。すなわち、スロー信号
S,ファスト信号Fの積分により、設定速度との差に応
じたアナログ信号が得られ、これによって、出力駆動回
路28における各スイッチングトランジスタのオン時の
電流量が制御される。すなわち、スロー信号Sの多いと
きには、モータ駆動電流を大きく変更し、これによって
モータの出力トルクを増大し、回転数を大きくする。ま
た、ファスト信号Fの多いときには、モータ駆動電流を
小さく変更し、モータ出力トルクを小さくして、回転数
を小さくする。これによって、モータの回転数が設定回
転数に制御される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】 図1の回路の動作を示すタイミングチャート
である。
【図3】 全体システムをの構成例を示すブロック図で
ある。
【図4】 従来例の速度ディスクリ回路の構成を示すブ
ロック図である。
【図5】 従来例の速度ディスクリ回路の動作を示すタ
イミングチャートである。
【符号の説明】
20 モータ、22a,22b,22c ホール素子、
24a,24b,24c ホールアンプ、26 マトリ
クス回路、28 出力駆動回路、30 FGパルス発生
器、32 速度ディスクリ回路、36 出力制御回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータの回転速度を示す速度検出信号に
    基づき速度制御信号を発生するモータの速度制御発生回
    路であって、 速度検出信号の周期毎にカウント値をリセットして所定
    のクロックのカウントを行い、カウント値が所定値に至
    ったときにカウントアップ信号を出力するカウント手段
    と、 このカウント手段のリセットの時にカウントアップ信号
    が出力されていた場合に加速、カウントアップ信号が出
    力されていなかった時に減速を指令する速度制御信号を
    発生する制御信号発生手段と、 を有することを特徴とするモータの速度制御信号発生回
    路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の回路において、 上記カウント手段は、カウントアップ信号を出力された
    時に、次のリセットまでの時間におけるカウント手段の
    カウントを禁止するとともに、この時間に対応する加速
    を指令する速度制御信号を出力することを特徴とするモ
    ータの速度制御信号発生回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の回路におい
    て、 上記制御信号発生手段は、 カウント手段のリセット時までにカウントアップ信号が
    出力されていなかった時に、その時のカウント値に対応
    する値を記憶するデータ保持手段と、 このデータ保持手段に記憶されている値と、カウント手
    段のカウント値を比較し、カウント手段のリセットを行
    わずにカウントを継続していればカウントアップ信号が
    出力されたはずの時間を検出する差時間検出手段と、 を有し、 カウント手段のリセットから差時間検出手段で検出され
    たカウントアップ信号が出力されたはずの時間までの
    間、減速を指令する速度制御信号を出力することを特徴
    とするモータの速度制御信号発生回路。
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