JPH0984370A - 超音波モータの周波数制御による速度制御回路 - Google Patents

超音波モータの周波数制御による速度制御回路

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Publication number
JPH0984370A
JPH0984370A JP7259372A JP25937295A JPH0984370A JP H0984370 A JPH0984370 A JP H0984370A JP 7259372 A JP7259372 A JP 7259372A JP 25937295 A JP25937295 A JP 25937295A JP H0984370 A JPH0984370 A JP H0984370A
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JP
Japan
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frequency
control
speed
ultrasonic motor
circuit
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Pending
Application number
JP7259372A
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English (en)
Inventor
Seiji Yoshikawa
誠司 芳川
Yoichi Miyauchi
洋一 宮内
Shinya Tamizu
伸也 田水
Takeshi Okuya
剛 奥谷
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波モータの制御を簡単な回路で効率的に
行える速度制御回路を提供する。 【解決手段】 マイコン1は要求される回転数に対応す
る制御周波数に見合った電圧を出力する。周波数発生回
路2によってパルス制御周波数が発生し、増幅回路3で
90°位相の異なる交流信号が超音波モータ4に印加さ
れる。回転数がモニタされ、マイコン1で回転数の実測
値と要求値とが比較され、記憶回路に記憶されている制
御周波数範囲内で制御周波数の修正がなされる。制御の
度ごとにモータの共振周波数を求めたり、数々の要因を
ソフト演算等で処理する必要がなく、システムの構築が
軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータを周
波数制御によって速度制御を行う速度制御回路、さらに
詳しくいえば、例えばカメラの合焦駆動等に用いられる
超音波モータの周波数制御による速度制御回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波モータの速度制御に関して
は、超音波モータの個々のばらついている共振点を検出
するために、超音波モータにモニタ電極等を設け、モー
タの振動状態を検知し、共振点付近での効率のよい速度
制御を行う構成のものが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、共振周波数を検出するためにモータの振動状態
を検出する電極と、そのソフトの必要性があり、超音波
モータの制御装置およびソフト処理の煩雑さを避けて通
れないのが実情である。本発明は、このような問題に鑑
み、モニタ電極を備えることなく、目標速度に対し適切
な周波数設定範囲を得られるもので、その目的は超音波
モータの制御を簡単な回路で効率的に行える周波数制御
による速度制御回路を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による超音波モータの周波数制御による速度制
御回路は、超音波モータの速度制御を行う回路におい
て、超音波モータの回転数をモニタするモニタ手段と、
得るべき回転スピード範囲およびそのときの消費電流か
ら制御周波数の上下限値を記憶する記憶手段と、要求さ
れる目標速度になるような制御周波数に対応し、かつ前
記制御周波数が前記記憶手段の上下限値内に入るような
電圧値を出力する制御手段と、前記制御手段が出力する
電圧値に対応したパルス周波数信号を発生する周波数発
生手段と、前記周波数発生手段のパルス周波数信号を交
流信号に変換し、かつ所定レベルまで増幅し超音波モー
タを回転起動させる増幅手段とを備え、予め設定した制
御周波数の範囲内で速度制御するように構成してある。
また、本発明の上記構成における制御手段は、まず目標
速度になるような制御周波数に対応する電圧値を出力
し、前記超音波モータの実測速度と目標速度とを比較
し、修正制御周波数が前記上下限値内ならば修正制御周
波数に対応する電圧値を出力し、修正制御周波数が前記
上下限値を越えている場合には前記上下限値の周波数に
対応する電圧値を出力するように構成してある。
【0005】通常、モータの使用特性について、要求し
ているトルクが達成でき、かつ要求しているモータの回
転数範囲の中で消費電流が許容できる範囲ならば、使用
可能なモータであると判断する。以上の使用特性を踏ま
えて本発明による超音波モータの周波数制御による速度
制御回路を構成したもので、共振周波数のばらつきによ
り異なる、モータの使用最高回転数および使用最低回転
数に対応する上下限周波数を予め測定し、それを記憶手
段に記憶しておき、記憶手段によって示された使用周波
数範囲ならば、常にモータの回転数をモニタするモニタ
手段の値によって周波数を任意に変化させることができ
る。逆に使用周波数からはみ出す周波数に対応する速度
が要求された場合は、モータの上下限値で限定され、要
求値にはならないもののモータの特性を満足しつつモー
タ回転数を要求値に限り無く近づけることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態を説明する。図1は、本発明による超
音波モータの周波数制御による速度制御回路の実施例を
示すブロック図である。マイコン(CPU)1内の記憶
回路6には使用周波数範囲の周波数上限値(低速回転側
の境界値)fU と下限値(高速回転側の境界値)fD
記憶されている。マイコン1は、要求する回転数(RP
M)でモータを回転させる際、回転数に対応する周波数
に見合った電圧をD/A変換して出力し、周波数発生回
路2に供給する。周波数発生回路2は、与えられた電圧
に応じてパルス周波数を発生し、これを90°ずつ位相
をずらして4分配し増幅回路3に供給する。
【0007】増幅回路3は、4個のスイッチングトラン
ジスタと2組の昇圧トランスにより構成されており、周
波数発生回路2で与えられたパルス周波数でスイッチン
グトランジスタを制御して昇圧トランスにより増幅され
たSinωt,Cosωtの位相が90°異なる2つの
交流電圧を出力する。超音波モータ(USM)4はこの
90°位相が異なる交流電圧により駆動させられる。U
SM4には、エンコーダが接続されており、これによっ
て回転数モニタ回路5は、随時モータの回転数をモニタ
してマイコン1に入力する。
【0008】図2は、図1の周波数発生回路および増幅
回路の詳細を示す回路図である。マイコン1に制御周波
数変更用のボリューム抵抗17が接続されている。この
ボリューム抵抗17を通して周波数発生回路2に周波数
に見合った電圧Vnが入力する。周波数発生回路2では
V/f変換回路10により電圧ー周波数変換されてfn
のパルス周波数信号が作られ、分配器11に入力する。
分配器11は4fnのクロックにより位相を90°ずつ
遅延させながらfnのパルス周波数信号を4分配する。
4分配されたパルス周波数信号はアンド回路13a〜1
3dに入力する。アンド回路13a〜13dの他方の入
力にはUSMのオン信号が入力しており、各アンド回路
13a〜13dの出力は増幅器の4個のスイッチングト
ランジスタ14a〜14dのベースに入力する。
【0009】トランジスタ14aと14bのコレクタ
は、昇圧トランス15の一次コイルの両端にそれぞれ接
続され、トランジスタ14cと14dのコレクタは昇圧
トランス16の一次コイルの両端にそれぞれ接続されて
いる。昇圧トランス15および16の二次出力はUSM
4に接続されている。USM4には昇圧トランスによっ
て例えば200VのSinωtとCosωtの交流電圧
が入力する。
【0010】図3は、超音波モータの速度制御の動作過
程を説明するためのフローチャートである。以下、この
フローチャートに沿って説明する。マイコン1では目標
速度(回転数)が設定され(S201)、始動制御周波
数fが設定される(S202)。周波数発生回路2およ
び増幅回路3を介してUSM4が回転させられる。US
M4の回転数は、回転数モニタ回路5によって回転速度
が計測される(S203)。マイコン1は、要求された
回転数と回転モニタ回路5から入力された実測値の速度
を比較し(S204)、実測値の回転数が目標値より大
きい場合は、回転数を落とすため周波数fにf’を加算
する決定をし(S205)、さらにその(f+f’)の
修正制御周波数が低速回転の境界を示す制御周波数の上
限値fU より大きくなっているか否か判断する(S20
6)。
【0011】マイコン1は(f+f’)の修正制御周波
数が上限値fU より小さくなっている場合には使用周波
数範囲内に入っていると判断し(f+f’)になる修正
制御周波数対応の電圧値を出力して(S207)、周波
数発生回路2で(f+f’)のパルス周波数信号を作
り、増幅回路3を介してUSM4を駆動制御し、再度S
203に戻って速度計測を行う。(f+f’)の修正制
御周波数が上限値fU を越えた場合には使用周波数範囲
内に入っていないと判断し制御周波数を上限値fU に設
定し(S208)、上限値fU になる電圧値を出力して
上限値fU による駆動制御を行い上記と同様S203に
戻って速度計測を行う。一方、マイコン1はS204の
結果、実測値の回転数が目標値より小さい場合は、回転
数を上げるため周波数fにf’を減算する決定をし(S
209)、さらにその(f−f’)の修正制御周波数が
高速回転の境界を示す制御周波数の下限値fD より小さ
くなっているか否か判断する(S210)。
【0012】マイコン1は(f−f’)の修正制御周波
数が下限値fD より大きい場合には使用周波数範囲内に
入っていると判断し(f−f’)になる修正制御周波数
対応の電圧値を出力して(S211)、周波数発生回路
2で(f−f’)のパルス周波数信号を作り、増幅回路
3を介してUSM4を駆動制御し、再度S203に戻っ
て速度計測を行う。(f−f’)の修正制御周波数が下
限値fD より小さい場合には使用周波数範囲内に入って
いないと判断し制御周波数を下限値fD に設定し(S2
12)、下限値fD になる電圧値を出力して下限値fD
による駆動制御を行い上記と同様S203に戻って速度
計測を行う。このように要求回転数が実測値より高速回
転ならば、制御周波数をより低く設定し、要求回転数が
実測値より低速回転ならば、制御周波数をより高く設定
する。その際、記憶回路6に記憶されている制御周波数
の上下限値と比較し、その範囲内であれば、新しい制御
周波数(修正制御周波数)に見合ったD/A値を周波数
発生回路2へ出力する。また、新しい制御周波数が上下
限値の範囲を越えた値になった場合は、上下限のリミッ
ト値を設定し、そのD/A値を周波数発生回路2へ出力
する。
【0013】厳密にいえば、上下限値を越えた場合、要
求スピードを達成することはできないが、限り無く要求
スピードに近づけることは可能であり、システムの使用
上も大きな問題とはならないため、制御上安価で簡単な
制御法としては有効である。また、制御周波数範囲を決
定する手段としては、A’ssy組立工程において、仕
様上最高回転数、最低回転数における制御周波数を記憶
しておく。その際、電圧は一定の電圧を供給する。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、超音波モ
ータの回転数をモニタするモニタ手段と、得るべき回転
スピード範囲およびそのときの消費電流から制御周波数
の上下限値を記憶する記憶手段と、要求される目標速度
になるような制御周波数に対応し、かつ前記制御周波数
が前記記憶手段の上下限値内に入るような電圧値を出力
する制御手段と、前記制御手段が出力する電圧値に対応
したパルス周波数信号を発生する周波数発生手段と、前
記周波数発生手段のパルス周波数信号を交流周波数に変
換し、かつ所定レベルまで増幅し超音波モータを回転起
動させる増幅手段とを備え、予め設定した制御周波数の
範囲内で速度制御するように構成してある。したがっ
て、その都度モータの共振周波数を求めたり、数々の要
因をソフト演算等で処理したりする必要がなくなるの
で、簡易な制御回路を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波モータの周波数制御による
速度制御回路の実施例を示す回路ブロック図である。
【図2】図1の周波数発生回路および増幅回路の詳細を
示す回路図である。
【図3】超音波モータの速度制御の動作過程を説明する
ためのフローチャートである。
【符号の説明】
1…マイコン(CPU) 2…周波数発生回路 3…増幅回路 4…USM(超音波モニタ) 5…回転数モニタ回路 6…記憶回路 10…V/f変換回路 11…分配器 13a〜13d…アンド回路 14a〜14d…トランジスタ 15,16…昇圧トランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田水 伸也 東京都世田谷区玉川台2丁目14番9号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者 奥谷 剛 東京都世田谷区玉川台2丁目14番9号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波モータの速度制御を行う回路にお
    いて、 超音波モータの回転数をモニタするモニタ手段と、 得るべき回転スピード範囲およびそのときの消費電流か
    ら制御周波数の上下限値を記憶する記憶手段と、 要求される目標速度になるような制御周波数に対応し、
    かつ前記制御周波数が前記記憶手段の上下限値内に入る
    ような電圧値を出力する制御手段と、 前記制御手段が出力する電圧値に対応したパルス周波数
    信号を発生する周波数発生手段と、 前記周波数発生手段のパルス周波数信号を交流信号に変
    換し、かつ所定レベルまで増幅し超音波モータを回転起
    動させる増幅手段とを備え、 予め設定した制御周波数の範囲内で速度制御するように
    構成したことを特徴とする超音波モータの周波数制御に
    よる速度制御回路。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、まず目標速度になるよ
    うな制御周波数に対応する電圧値を出力し、前記超音波
    モータの実測速度と目標速度とを比較し、修正制御周波
    数が前記上下限値内ならば修正制御周波数に対応する電
    圧値を出力し、修正制御周波数が前記上下限値を越えて
    いる場合には前記上下限値の周波数に対応する電圧値を
    出力することを特徴とする請求項1記載の超音波モータ
    の周波数制御による速度制御回路。
JP7259372A 1995-09-12 1995-09-12 超音波モータの周波数制御による速度制御回路 Pending JPH0984370A (ja)

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ID=17333214

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