JPH11252979A - Load torque detection circuit for dc motor - Google Patents

Load torque detection circuit for dc motor

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JPH11252979A
JPH11252979A JP5347798A JP5347798A JPH11252979A JP H11252979 A JPH11252979 A JP H11252979A JP 5347798 A JP5347798 A JP 5347798A JP 5347798 A JP5347798 A JP 5347798A JP H11252979 A JPH11252979 A JP H11252979A
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JP
Japan
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capacitor
time
integration
voltage
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5347798A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Endo
政彦 遠藤
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Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Original Assignee
Kokusan Denki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load torque detection circuit capable of load torque positively from light load timing to locking timing, regardless of how a flywheel diode is connected. SOLUTION: An integrating capacitor C1 is charged by the voltage across a current detection resistor Ri, which detects armature current to obtain a load torque detection signal Vst across the capacitor C1 . To charge the integrating capacitor C1 only for a fixed period after the time when a transistor TR1 which on-off controls the armature current turns to in an on-condition, an integrating time limit circuit 10 which limits the charging time of the integrating capacitor C1 is provided. The charging time of the integrating capacitor C1 is set to a fixed, value which is smaller than the on-time of the transistor TR1 , when the on-duty ratio of the transistor TR1 is minimum.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電機子電流がオン
オフ制御される直流電動機の負荷トルクを検出する負荷
トルク検出回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load torque detecting circuit for detecting a load torque of a DC motor whose armature current is on / off controlled.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流電動機の負荷トルクを検出する回路
として、図7または図8に示すものが知られている。こ
れらの図において、Waは直流電動機1の電機子コイル
で、電機子コイルWaの一端はPNPトランジスタTR
1 のコレクタに接続され、トランジスタTR1 のエミッ
タは直流電圧VB を出力する図示しない直流電源の正極
端子に接続されている。Riは電機子コイルの他端側で
該電機子コイルに直列に接続された電流検出用抵抗Ri
で、この電流検出用抵抗Riの電機子コイルと反対側の
端子は図示しない直流電源の負極端子とともに接地され
ている。電流検出用抵抗Riの非接地側端子に抵抗R1
の一端が接続され、該抵抗R1 の他端と接地間に積分コ
ンデンサC1 が接続されている。
2. Description of the Related Art A circuit shown in FIG. 7 or FIG. 8 is known as a circuit for detecting a load torque of a DC motor. In these figures, Wa is an armature coil of the DC motor 1, and one end of the armature coil Wa is a PNP transistor TR.
1 and the emitter of the transistor TR1 is connected to the positive terminal of a DC power supply (not shown) that outputs a DC voltage VB. Ri is a current detection resistor Ri connected in series with the armature coil at the other end of the armature coil.
The terminal of the current detection resistor Ri on the side opposite to the armature coil is grounded together with the negative terminal of a DC power supply (not shown). Connect the resistor R1 to the non-ground side
Is connected, and an integrating capacitor C1 is connected between the other end of the resistor R1 and ground.

【0003】トランジスタTR1 のベースは制御部2に
接続され、制御部2からトランジスタTR1 のベースに
オンオフ指令信号が与えられている。制御部2が発生す
るオンオフ指令信号はオン指令信号Vonとオフ指令信号
Voff とが交互に発生する信号である。この例では、ト
ランジスタTR1 がPNPトランジスタからなっている
ため、オフ指令信号Voff が高レベルの信号からなり、
オン指令信号Vonは零レベル(接地レベル)の信号から
なっている。
[0003] The base of the transistor TR1 is connected to the control unit 2, and an on / off command signal is given from the control unit 2 to the base of the transistor TR1. The on / off command signal generated by the control unit 2 is a signal in which an on command signal Von and an off command signal Voff are generated alternately. In this example, since the transistor TR1 is a PNP transistor, the off command signal Voff is a high-level signal,
The ON command signal Von is a signal of a zero level (ground level).

【0004】制御部2は、所定の制御条件(例えば回転
速度を指示値に保つという条件)に応じてトランジスタ
TR1 に与えるオン指令信号Vonの時間幅を変化させ
て、トランジスタTR1 をオンオフ制御することによ
り、電機子電流Iaの平均値を制御して、電動機の回転
速度を制御する。制御部2はまた、電動機の負荷が過大
になったり、回転子がロックしたりして電機子電流が制
限値を超えたときにトランジスタTR1 のオンデューテ
ィ比を小さくして電機子電流を制限値以下に保つように
制御する電流制限機能を持つ。オンデューティ比は、ト
ランジスタTR1 のオン時間Tonと該オン時間に続いて
生じるオフ時間Toff との和に対してオン時間Tonが占
める割合[=Ton/(Ton+Toff )]で定義される。
The control section 2 controls the on / off control of the transistor TR1 by changing the time width of the on command signal Von applied to the transistor TR1 according to a predetermined control condition (for example, a condition that the rotational speed is maintained at an indicated value). By controlling the average value of the armature current Ia, the rotation speed of the electric motor is controlled. The control unit 2 also decreases the on-duty ratio of the transistor TR1 to reduce the armature current when the motor load exceeds the limit value due to an excessive load on the motor or the rotor is locked. It has a current limiting function that controls to keep it below. The on-duty ratio is defined by the ratio of the on-time Ton to the sum of the on-time Ton of the transistor TR1 and the off-time Toff following the on-time [= Ton / (Ton + Toff)].

【0005】図7及び図8に示した例では、トランジス
タTR1 により、オン指令信号Vonが与えられている間
だけオン状態になって電機子コイルWaに電機子電流を
流す電機子電流制御用スイッチ3が構成され、該電機子
電流制御用スイッチ3と制御部2と図示しない直流電源
とにより電動機駆動回路が構成されている。
In the example shown in FIGS. 7 and 8, an armature current control switch which is turned on by the transistor TR1 and which supplies an armature current to the armature coil Wa only while the ON command signal Von is being supplied. The motor drive circuit is constituted by the armature current control switch 3, the control unit 2, and a DC power supply (not shown).

【0006】また電流制限素子としての抵抗R1 と積分
コンデンサC1 とにより積分回路4´が構成され、電流
検出用抵抗Riと積分回路4´とにより負荷トルク検出
回路5´が構成されている。
A resistor R1 as a current limiting element and an integrating capacitor C1 constitute an integrating circuit 4 ', and a resistor Ri for current detection and an integrating circuit 4' constitute a load torque detecting circuit 5 '.

【0007】DfはトランジスタTR1 がオフ状態にな
って電機子コイルWaを流れていた電機子電流Iaが遮
断されたときに該電機子コイルWaに誘起する電圧が順
方向に印加される向きにして電機子コイルWaに対して
並列に接続されるフライホイールダイオードで、図7に
示した回路では、電機子コイルWaと電流検出用抵抗R
iとの直列回路の両端にこのフライホイールダイオード
Dfが並列接続されている。
Df is set so that the voltage induced in the armature coil Wa is applied in the forward direction when the transistor TR1 is turned off and the armature current Ia flowing through the armature coil Wa is cut off. A flywheel diode connected in parallel to the armature coil Wa. In the circuit shown in FIG. 7, the armature coil Wa and the current detecting resistor R
This flywheel diode Df is connected in parallel to both ends of a series circuit with i.

【0008】このように電機子コイルWaに対して並列
にフライホイールダイオードを接続しておくと、電機子
電流制御用スイッチ3をオンオフ制御して電機子電流を
PWM制御する場合に、スイッチ3がオフ状態にある期
間も電機子コイルの誘起電圧でフライホイールダイオー
ドDfを通して電機子電流(フライホイール電流)を流
すことができるため、該フライホイール電流によりフラ
イホイール効果を生じさせて電動機の回転をスムーズに
することができる。
When the flywheel diode is connected in parallel to the armature coil Wa in this way, when the armature current control switch 3 is turned on and off to perform the PWM control of the armature current, the switch 3 is turned on. Since the armature current (flywheel current) can flow through the flywheel diode Df by the induced voltage of the armature coil even during the off state, the flywheel effect is generated by the flywheel current to smoothly rotate the motor. Can be

【0009】しかしながら、図7に示すようにフライホ
イールダイオードを電機子コイルWaと電流検出用抵抗
Riとの直列回路の両端に接続すると、フライホイール
電流が抵抗Riを通して流れる際に損失が生じるため、
フライホイール電流の減衰量が多くなり、フライホイー
ル効果が低下するという問題が生じる。このような問題
が生じるのを避けるため、図8に示した回路では、電機
子コイルWaの両端に直接フライホイールダイオードD
fを並列接続している。
However, if a flywheel diode is connected to both ends of the series circuit of the armature coil Wa and the current detecting resistor Ri as shown in FIG. 7, a loss occurs when the flywheel current flows through the resistor Ri,
There is a problem that the amount of attenuation of the flywheel current is increased and the flywheel effect is reduced. In order to avoid such a problem, in the circuit shown in FIG. 8, the flywheel diode D is directly connected to both ends of the armature coil Wa.
f are connected in parallel.

【0010】図7及び図8に示した回路においては、電
流検出用抵抗Riに電機子電流Iaが流れ、該抵抗Ri
の両端に電機子電流Iaに比例した電圧Viが生じる。
直流電動機においては、電機子電流Iaが負荷トルクに
比例しているため、この電圧Viから負荷トルクを検出
することができる。
In the circuits shown in FIGS. 7 and 8, the armature current Ia flows through the current detecting resistor Ri, and the resistor Ri
A voltage Vi proportional to the armature current Ia is generated at both ends of the armature.
In the DC motor, since the armature current Ia is proportional to the load torque, the load torque can be detected from the voltage Vi.

【0011】直流電動機が駆動される際にトランジスタ
TR1 がオン状態に保持されて電機子コイルに連続通電
される場合には、電流検出用抵抗Riを通して流れる電
流が細かく変動することはないため、抵抗Riの両端の
電圧をそのまま負荷トルク検出信号として用いることが
できるが、トランジスタTR1 がオンオフ制御(PWM
制御)される場合には、トランジスタTR1 のオンオフ
に伴って抵抗Riの両端の電圧が細かく変動するため、
抵抗Riの両端の電圧をそのまま負荷トルク検出信号と
して用いるのは適当でない。
If the transistor TR1 is kept on when the DC motor is driven and the armature coil is continuously energized, the current flowing through the current detecting resistor Ri does not fluctuate finely. The voltage at both ends of Ri can be used as it is as a load torque detection signal, but the transistor TR1 is turned on / off (PWM control).
Control), the voltage across the resistor Ri fluctuates finely as the transistor TR1 turns on and off.
It is not appropriate to use the voltage between both ends of the resistor Ri as it is as the load torque detection signal.

【0012】そこで、図7及び図8に示した負荷トルク
検出回路5´においては、電流検出用抵抗Riの両端に
生じる電圧Viで抵抗R1 を通して積分コンデンサC1
を充電する積分動作を行わせることにより、積分コンデ
ンサC1 の両端に電機子電流Iaの平均値を示す積分電
圧を得て、この積分電圧を電動機の平均負荷トルクを示
す負荷トルク検出信号Vstとして用いるようにしてい
る。
In the load torque detecting circuit 5 'shown in FIGS. 7 and 8, the voltage Vi generated across the current detecting resistor Ri is applied to the integrating capacitor C1 through the resistor R1.
To obtain an integrated voltage indicating the average value of the armature current Ia at both ends of the integrating capacitor C1 and use the integrated voltage as a load torque detection signal Vst indicating the average load torque of the motor. Like that.

【0013】図9は、図7及び図8に示した回路の各部
の波形を時間tに対して示したものである。図9には、
期間T1 〜T3 が示されているが、この例では、期間T
1 からT3 にかけて電動機の負荷が段階的に増加してい
く運転状態を想定しており、期間T3 では電動機の負荷
が過大になるか、またはその回転子がロックしたため
に、制御部2が電機子電流を制限値以下に制限する電流
制限動作を行っている状態を想定している。
FIG. 9 shows the waveform of each part of the circuit shown in FIGS. 7 and 8 with respect to time t. In FIG.
Although the periods T1 to T3 are shown, in this example, the period T1
It is assumed that the motor load increases stepwise from 1 to T3, and in the period T3, the motor load becomes excessive or the rotor is locked, so that the control unit 2 It is assumed that a current limiting operation for limiting the current to the limit value or less is being performed.

【0014】図9の(A)は、トランジスタTR1 のオ
ンオフ動作を示したもので、トランジスタTR1 はオン
指令信号Vonが与えられている期間(図にONと表示さ
れている期間)オン状態になり、オフ指令信号Voff が
与えられている間(図にOFFと表示されている期間)
オフ状態になる。
FIG. 9A shows the on / off operation of the transistor TR1. The transistor TR1 is in the ON state during the period when the ON command signal Von is supplied (the period indicated as ON in the figure). , While the OFF command signal Voff is given (period indicated as OFF in the figure)
It turns off.

【0015】トランジスタTR1 がオン状態にあるとき
には、図示しない直流電源からトランジスタTR1 のエ
ミッタ・コレクタ間回路と電機子コイルWaと電流検出
用抵抗Riとの直列回路を通して電機子電流が流れる。
トランジスタTR1 がオフ状態になると、電機子コイル
Waにそれまで流れていた電機子電流を流し続けようと
する向きの誘起電圧が発生する。この誘起電圧はフライ
ホイールダイオードDfの両端に順方向に印加されるた
め、電機子コイルWaからフライホイールダイオードD
fを通して電流が流れ続けるが、この電流は時間の経過
に伴って減衰していく。
When the transistor TR1 is on, an armature current flows from a DC power supply (not shown) through the emitter-collector circuit of the transistor TR1, a series circuit of the armature coil Wa and the current detecting resistor Ri.
When the transistor TR1 is turned off, an induced voltage is generated in a direction in which the armature current that has been flowing to the armature coil Wa continues to flow. Since this induced voltage is applied to both ends of the flywheel diode Df in the forward direction, the flywheel diode Df
Current continues to flow through f, but this current decays over time.

【0016】図7に示した例では、フライホイールダイ
オードDfが電流検出用抵抗Riを介して電機子コイル
Waに並列接続されているため、トランジスタTR1 が
オフ状態にある期間にフライホイールダイオードDfを
通して流れる電機子電流も電流検出用抵抗Riを通して
流れる。そのため、電流検出用抵抗Riの両端に生じる
電圧Viの波形は、電機子電流の波形と相似の波形とな
り、図9(B)に示すように、トランジスタTR1 がオ
ン状態にある期間所定の割合で上昇し、トランジスタT
R1 がオフ状態にある期間所定の割合で下降する波形に
なる。この電圧Viを積分回路4´により積分して得た
負荷トルク検出信号Vstは、図9(C)のように所定の
レベルを有する直流電圧となり、この負荷トルク検出信
号(積分コンデンサC1 の両端の電圧)Vstのレベルは
平均負荷トルクの大きさに比例している。
In the example shown in FIG. 7, since the flywheel diode Df is connected in parallel to the armature coil Wa via the current detecting resistor Ri, the flywheel diode Df passes through the flywheel diode Df while the transistor TR1 is in the off state. The flowing armature current also flows through the current detection resistor Ri. Therefore, the waveform of the voltage Vi generated at both ends of the current detection resistor Ri is similar to the waveform of the armature current, and as shown in FIG. 9B, at a predetermined rate during the time when the transistor TR1 is in the ON state. Rise, transistor T
During the period when R1 is in the off state, the waveform falls at a predetermined rate. The load torque detection signal Vst obtained by integrating this voltage Vi by the integration circuit 4 'becomes a DC voltage having a predetermined level as shown in FIG. 9 (C), and this load torque detection signal (both ends of the integration capacitor C1). The level of the voltage (Vst) is proportional to the magnitude of the average load torque.

【0017】図9に示した期間T1 においては、負荷が
比較的小さい状態で電動機が回転しているため、図7に
示した負荷トルク検出回路から得られる負荷トルク検出
信号Vst(図9C)は、比較的低いレベルを示してい
る。図9の期間T2 においては、T1 の期間よりも更に
負荷が大きい状態で電動機が回転しているため、負荷ト
ルク検出信号Vstのレベルは、期間T1 におけるレベル
よりも更に高くなっている。また図9の期間T3 におい
ては、電動機の負荷が過大になるか、その回転子がロッ
クして、制御部2が電流制限動作を行っているため、期
間T2 よりもオン指令信号Vonのデューティ比が小さく
なっている。この状態では、電流検出用抵抗Riの両端
の電圧Viの最大値が電機子電流の制限値に相当する設
定値VL 付近に保たれている。期間T3 において、図7
に示した負荷トルク検出回路から得られる負荷トルク検
出信号Vst(図9C)のレベルは、期間T2 におけるレ
ベルよりも更に高くなっている。従って、図7に示した
例では、負荷トルク検出信号Vstのレベルを見ることに
より、軽負荷状態からロック状態までのあらゆる状態の
電動機の負荷トルクを的確に検出することができる。
In the period T1 shown in FIG. 9, since the motor is rotating with a relatively small load, the load torque detection signal Vst (FIG. 9C) obtained from the load torque detection circuit shown in FIG. Indicates a relatively low level. In the period T2 in FIG. 9, the level of the load torque detection signal Vst is higher than the level in the period T1 because the motor is rotating with a larger load than in the period T1. In the period T3 in FIG. 9, the load on the electric motor becomes excessive or the rotor is locked, and the control unit 2 performs the current limiting operation. Is getting smaller. In this state, the maximum value of the voltage Vi at both ends of the current detection resistor Ri is kept near the set value VL corresponding to the limit value of the armature current. In the period T3, FIG.
The level of the load torque detection signal Vst (FIG. 9C) obtained from the load torque detection circuit shown in FIG. 9 is higher than the level in the period T2. Therefore, in the example shown in FIG. 7, by checking the level of the load torque detection signal Vst, it is possible to accurately detect the load torque of the motor in any state from the light load state to the locked state.

【0018】一方、図8の例では、フライホイールダイ
オードDfが抵抗Riを介することなく、電機子コイル
1の両端に直接並列接続されているため、トランジスタ
TR1 がオフ状態にある期間に電機子コイルWaからフ
ライホイールダイオードDfを通して流れる電機子電流
は抵抗Riを流れない。そのため、電流検出用抵抗Ri
の両端に得られる電圧Viの波形は図9(D)のように
なり、オン指令信号Vonと同様に断続する波形になる。
この電圧Viを積分回路4´により積分して得た負荷ト
ルク検出信号Vstは図9(E)のようになる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 8, since the flywheel diode Df is directly connected in parallel to both ends of the armature coil 1 without passing through the resistor Ri, the armature coil Df is turned off while the transistor TR1 is in the off state. The armature current flowing from Wa through the flywheel diode Df does not flow through the resistor Ri. Therefore, the current detection resistor Ri
The waveform of the voltage Vi obtained at both ends is as shown in FIG. 9D, and is an intermittent waveform like the ON command signal Von.
The load torque detection signal Vst obtained by integrating the voltage Vi by the integration circuit 4 'is as shown in FIG.

【0019】図8に示した例においても、負荷トルクの
増大に伴って電機子電流制御用スイッチ3のオンデュー
ティ比が大きくなっていく、電動機の定常運転時には、
負荷トルク検出信号Vstのレベルが平均負荷トルクの大
きさに比例して変化するため、該負荷トルク検出信号V
stから電動機の平均負荷トルクを知ることができる。と
ころが、図9に示した期間T3 のように、電動機の負荷
が過大になったり、回転子がロックしたりして、制御部
2により電機子電流を制限する電流制限動作が行われる
と、電機子電流Iaの波高値は大きくなるものの、電機
子電流制御用スイッチ3のオンデューティ比が小さくな
るために、負荷トルク検出信号Vstのレベルが期間T2
におけるレベルよりも低くなってしまい、負荷トルク検
出信号Vstのレベルに負荷トルクの大きさが反映されな
い状態になる。このような状態になると、電動機がロッ
クしてもその状態を検出できないため、必要な保護措置
を講じることができなくなる。
Also in the example shown in FIG. 8, the on-duty ratio of the armature current control switch 3 increases with an increase in load torque.
Since the level of the load torque detection signal Vst changes in proportion to the magnitude of the average load torque, the load torque detection signal Vst
The average load torque of the motor can be known from st. However, as shown in a period T3 in FIG. 9, when the load of the motor becomes excessive or the rotor is locked, and the controller 2 performs the current limiting operation for limiting the armature current, Although the peak value of the armature current Ia increases, the on-duty ratio of the armature current control switch 3 decreases, so that the level of the load torque detection signal Vst falls in the period T2.
, And the level of the load torque detection signal Vst does not reflect the magnitude of the load torque. In such a state, even if the electric motor is locked, the state cannot be detected, so that necessary protection measures cannot be taken.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、電機子
コイルに対して直列に接続された電流検出用抵抗の両端
の電圧を積分することにより負荷トルク検出信号を得る
ようにした従来の負荷トルク検出回路においては、フラ
イホイールダイオードが電機子コイルの両端に直接並列
接続された場合に、電動機の負荷トルクを的確に検出す
ることができなくなり、電動機がロックしたことを検出
できないという問題があった。
As described above, a conventional load which obtains a load torque detection signal by integrating the voltage between both ends of a current detection resistor connected in series to an armature coil. In the torque detection circuit, when the flywheel diode is directly connected in parallel to both ends of the armature coil, it is not possible to accurately detect the load torque of the motor, and it is not possible to detect that the motor is locked. Was.

【0021】本発明の目的は、フライホイールダイオー
ドが電機子コイルと電流検出用抵抗との直列回路の両端
に並列接続される場合はもちろん、該フライホイールダ
イオードが電機子コイルの両端に直接並列接続される場
合にも、電動機の負荷トルクを的確に検出することがで
きるようにした電動機の負荷トルク検出回路を提供する
ことにある。
It is an object of the present invention not only when a flywheel diode is connected in parallel to both ends of a series circuit of an armature coil and a current detecting resistor, but also when the flywheel diode is directly connected in parallel to both ends of an armature coil. It is therefore an object of the present invention to provide a motor load torque detection circuit capable of accurately detecting the load torque of the motor.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、電機子電流制
御用スイッチが電機子コイルに対して直列に接続されて
いて、電機子電流制御用スイッチがオンオフ制御される
ことにより電機子電流が制御される直流電動機の負荷ト
ルクを検出する負荷トルク検出回路に係わるものであ
る。
According to the present invention, an armature current control switch is connected in series to an armature coil, and the armature current is controlled by turning on and off the armature current switch. The present invention relates to a load torque detection circuit for detecting a load torque of a controlled DC motor.

【0023】本発明においては、電機子コイルに対して
直列に接続された電流検出用抵抗と、電流検出用抵抗の
両端の電圧または該電圧を増幅して得た電圧により一定
の時定数で充電される積分コンデンサを有して該積分コ
ンデンサの両端に負荷トルク検出信号を発生する積分回
路と、電機子電流制御用スイッチがオン状態になる時刻
から一定の積分時間τo の間のみ積分コンデンサの充電
を行わせるように、積分コンデンサの充電時間を制限す
る積分時間制限回路とを設け、積分時間τo を、電機子
電流制御用スイッチのオンデューティ比が最小のときの
前記スイッチのオン時間以下に設定するようにした。
In the present invention, a current detecting resistor connected in series to an armature coil and a voltage across the current detecting resistor or a voltage obtained by amplifying the voltage are charged with a constant time constant. An integration circuit having an integration capacitor to generate a load torque detection signal at both ends of the integration capacitor; and charging the integration capacitor only during a certain integration time τo from the time when the armature current control switch is turned on. And an integration time limiting circuit for limiting the charging time of the integration capacitor, and setting the integration time τo to be equal to or less than the on-time of the armature current control switch when the on-duty ratio of the switch is minimum. I did it.

【0024】上記積分時間制限回路は、例えば、駆動信
号が与えられた時に導通して積分コンデンサに蓄積され
た電荷を放電させるとともに該積分コンデンサの充電を
阻止する積分時間制限用スイッチと、直流電圧により一
定の時定数で充電される積分時間決定用コンデンサと、
電機子電流制御用スイッチがオン状態になる際に短時間
の間オン状態になって積分時間決定用コンデンサを放電
させるリセット回路と、積分時間決定用コンデンサの両
端の電圧を基準電圧と比較して、該積分時間決定用コン
デンサの両端の電圧が基準電圧を超えている期間、積分
時間制限用スイッチに駆動信号を与えるスイッチ駆動回
路とを備えることにより構成できる。この場合、積分時
間決定用コンデンサの両端の電圧が基準電圧以下になっ
ている時間が、積分時間τo に等しくなるように積分時
間決定用コンデンサの充電時定数と基準電圧とを設定す
る。
The integration time limiting circuit includes, for example, an integration time limiting switch that conducts when a drive signal is applied to discharge the charge stored in the integration capacitor and prevent the integration capacitor from being charged; An integration time determining capacitor charged with a constant time constant by
When the armature current control switch is turned on, a reset circuit that turns on for a short time to discharge the integration time determination capacitor and compares the voltage across the integration time determination capacitor with a reference voltage And a switch drive circuit for supplying a drive signal to the integration time limiting switch during a period when the voltage across the integration time determining capacitor exceeds the reference voltage. In this case, the charging time constant of the integration time determining capacitor and the reference voltage are set so that the time during which the voltage across the integration time determining capacitor is equal to or less than the reference voltage is equal to the integration time τo.

【0025】上記積分時間制限回路はまた、直流電圧に
より一定の時定数で充電される積分時間決定用コンデン
サと、電機子電流制御用スイッチがオン状態になる際に
短時間オン状態になって積分時間決定用コンデンサを放
電させるリセット用スイッチと、積分時間決定用コンデ
ンサの両端の電圧が設定値を超えた時に導通して積分コ
ンデンサに蓄積された電荷を放電させるとともに該積分
コンデンサの充電を阻止する積分時間制限用スイッチと
を備えることにより構成できる。
The integration time limiting circuit also includes an integration time determination capacitor that is charged with a constant time constant by the DC voltage, and a short-time ON state when the armature current control switch is turned ON to perform integration. A reset switch for discharging the capacitor for time determination, and conducting when the voltage at both ends of the capacitor for integration time determination exceeds a set value to discharge the electric charge accumulated in the integration capacitor and prevent charging of the integration capacitor; And a switch for limiting the integration time.

【0026】この場合、積分時間決定用コンデンサの両
端の電圧が設定値以下になっている時間が、積分時間τ
o に等しくなるように積分時間決定用コンデンサの充電
時定数を設定する。
In this case, the time during which the voltage at both ends of the integration time determining capacitor is lower than the set value is determined by the integration time τ.
Set the charging time constant of the integration time determination capacitor to be equal to o.

【0027】上記積分時間制限回路は、出力段にスイッ
チを有して、電機子電流制御用スイッチがオン状態にな
ったときにトリガされて、積分時間τo に等しい設定時
間の間だけ出力段のスイッチをオフ状態に保つ単安定マ
ルチバイブレータにより構成することもできる。この場
合、単安定マルチバイブレータの出力段のスイッチを積
分コンデンサに対して並列に接続する。
The integration time limiting circuit has a switch in the output stage, and is triggered when the armature current control switch is turned on, so that the output stage is switched only for a set time equal to the integration time τo. It can also be constituted by a monostable multivibrator that keeps the switch off. In this case, the output stage switch of the monostable multivibrator is connected in parallel to the integrating capacitor.

【0028】上記のように、積分時間制限回路を設け
て、積分回路の積分コンデンサを充電する時間を、電機
子電流制御用スイッチのオンデューティ比が最小のとき
の該スイッチのオン時間以下の一定時間に制限するよう
にすると、電動機の軽負荷時からロック時までのあらゆ
る状況下で、常に積分コンデンサの充電時間を一定にす
ることができるため、フライホイールダイオードの接続
のしかたの如何に係わりなく、積分回路から得られる負
荷トルク検出信号のレベルを負荷の増大に伴って上昇さ
せることができ、電動機がロックした時に該負荷トルク
検出信号のレベルを最大にすることができる。従って、
フライホイールダイオードの接続のしかたの如何に係わ
りなく、電動機の負荷トルクを的確に検出することがで
き、電動機がロックしたことの検出も確実に行うことが
できる。
As described above, the integration time limiting circuit is provided so that the time required to charge the integration capacitor of the integration circuit is fixed to be equal to or less than the ON time of the armature current control switch when the ON duty ratio of the switch is minimum. If the time is limited, the charging time of the integrating capacitor can be kept constant under all conditions from when the motor is lightly loaded to when it is locked, regardless of how the flywheel diode is connected. The level of the load torque detection signal obtained from the integration circuit can be increased as the load increases, and the level of the load torque detection signal can be maximized when the motor is locked. Therefore,
Regardless of how the flywheel diode is connected, the load torque of the motor can be accurately detected, and the lock of the motor can be reliably detected.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係わる負荷トルク
検出回路の構成例を、電動機駆動回路の構成とともに示
したもので、同図において図8に示した従来の回路の各
部と同等の部分にはそれぞれ図8と同一の符号を付して
ある。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a load torque detection circuit according to the present invention together with the configuration of a motor drive circuit. In FIG. 1, the same components as those of the conventional circuit shown in FIG. The same parts as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.

【0030】図1に示した例では、電機子コイル1に対
して直列に電流検出用抵抗Riが接続され、電機子コイ
ル1の両端に直接フライホイールダイオードDfが並列
接続されている。抵抗Riの非接地側端子に抵抗R1 を
通して抵抗R2 の一端が接続され、抵抗R2 の他端と接
地間に積分コンデンサC1 が接続されている。また抵抗
R2 の両端にカソードを積分コンデンサC1 側に向けた
ダイオードD1 が接続され、抵抗R1 及びR2 とダイオ
ードD1 と積分コンデンサC1 とにより積分回路4が構
成されている。積分コンデンサC1 の非接地側端子から
出力端子4aが引出され、該出力端子4aと接地間に負
荷トルク検出信号Vstが得られるようになっている。こ
の積分回路4においては、抵抗Riの両端の電圧で抵抗
R1 とダイオードD1 とを通して積分コンデンサC1 が
充電される。そのため抵抗R1 の抵抗値と積分コンデン
サC1 の静電容量とにより積分コンデンサの充電時定数
が決まる。なお抵抗R2 は後記するリセット回路を通し
て積分コンデンサを放電させる際に時定数を持たせるた
めに設けられたもので、この抵抗R2 の抵抗値は十分大
きく設定されている。
In the example shown in FIG. 1, a current detecting resistor Ri is connected in series to the armature coil 1, and a flywheel diode Df is directly connected in parallel to both ends of the armature coil 1. One end of a resistor R2 is connected to the non-ground side terminal of the resistor Ri through a resistor R1, and an integrating capacitor C1 is connected between the other end of the resistor R2 and ground. A diode D1 whose cathode is directed toward the integrating capacitor C1 is connected to both ends of the resistor R2. An integrating circuit 4 is formed by the resistors R1 and R2, the diode D1, and the integrating capacitor C1. An output terminal 4a is drawn from a non-ground side terminal of the integrating capacitor C1, and a load torque detection signal Vst is obtained between the output terminal 4a and the ground. In the integrating circuit 4, the integrating capacitor C1 is charged by the voltage across the resistor Ri through the resistor R1 and the diode D1. Therefore, the charging time constant of the integrating capacitor is determined by the resistance value of the resistor R1 and the capacitance of the integrating capacitor C1. The resistor R2 is provided to have a time constant when discharging the integrating capacitor through a reset circuit described later, and the resistance value of the resistor R2 is set to be sufficiently large.

【0031】抵抗R1 とR2 との接続点にエミッタが接
地されたNPNトランジスタTR2のコレクタが接続さ
れ、該トランジスタTR1 のベースには比較器CP1 の
出力端子が接続されている。比較器CP1 の出力端子と
図示しない直流電源の正極側出力端子との間に抵抗R3
が接続され、比較器CP1 の出力端子の電位が高レベル
の状態にあるときに抵抗R3 を通してトランジスタTR
2 にベース電流が与えられて該トランジスタが導通する
ようになっている。
The collector of an NPN transistor TR2 whose emitter is grounded is connected to the connection point between the resistors R1 and R2, and the output terminal of the comparator CP1 is connected to the base of the transistor TR1. A resistor R3 is connected between the output terminal of the comparator CP1 and the positive output terminal of the DC power supply (not shown).
Is connected, and when the potential of the output terminal of the comparator CP1 is at a high level, the transistor TR is connected through the resistor R3.
2 is supplied with a base current to make the transistor conductive.

【0032】負極端子が接地された図示しない直流電源
の出力端子間に抵抗R4 とR5 との直列回路からなる分
圧回路が接続され、該分圧回路から得られる一定の直流
電圧が基準電圧Vr として比較器CP1 の反転入力端子
に入力されている。
A voltage dividing circuit composed of a series circuit of resistors R4 and R5 is connected between the output terminals of a DC power supply (not shown) whose negative terminal is grounded, and a constant DC voltage obtained from the voltage dividing circuit is a reference voltage Vr. Is input to the inverting input terminal of the comparator CP1.

【0033】また図示しない直流電源の正極端子に一端
が接続された抵抗R6 の他端と接地間に積分時間決定用
コンデンサC2 が接続され、図示しない直流電源の出力
電圧でコンデンサC2 が一定の時定数で充電されるよう
になっている。積分時間決定用コンデンサC2 の両端の
電圧Vc2は比較器CP1 の非反転入力端子に入力され、
コンデンサC2 の両端の電圧Vc が基準電圧Vr を超え
た時に比較器CP1 の出力端子の電位が低レベルから高
レベルの状態に変化するようになっている。
A capacitor C2 for determining the integration time is connected between the other end of the resistor R6, one end of which is connected to the positive terminal of a DC power supply (not shown), and the ground. It is designed to be charged at a constant. The voltage Vc2 across the integration time determining capacitor C2 is input to the non-inverting input terminal of the comparator CP1.
When the voltage Vc across the capacitor C2 exceeds the reference voltage Vr, the potential at the output terminal of the comparator CP1 changes from a low level to a high level.

【0034】コンデンサC2 の非接地側端子に、エミッ
タが接地されたNPNトランジスタTR3 のコレクタが
接続され、トランジスタTR3 のベースには、微分コン
デンサC3 と抵抗R7 とを通して制御部2の出力を反転
した信号が入力されている。トランジスタTR3 のベー
スに与えられる信号は、制御部2が出力する零レベルの
オン指令信号Vonを反転した高レベルの信号Von´と、
制御部2が出力する高レベルのオフ指令信号Voff を反
転した零レベルの信号Voff ´とからなっており、信号
Von´の立上がりで微分コンデンサC3 の充電が完了す
るまでの短い時間の間トランジスタTR3 が導通する。
すなわち、トランジスタTR3 は、電機子電流制御用ス
イッチ3がオン状態になる際に短い時間の間だけオン状
態になって、積分時間決定用コンデンサC2 を放電させ
る。
The non-grounded terminal of the capacitor C2 is connected to the collector of an NPN transistor TR3 whose emitter is grounded. The base of the transistor TR3 is a signal obtained by inverting the output of the control unit 2 through a differential capacitor C3 and a resistor R7. Is entered. The signal supplied to the base of the transistor TR3 is a high-level signal Von 'obtained by inverting the zero-level ON command signal Von output from the control unit 2, and
A high-level off command signal Voff output from the control unit 2 is inverted to a zero-level signal Voff ', and the transistor TR3 for a short time until the charging of the differential capacitor C3 is completed at the rise of the signal Von'. Becomes conductive.
That is, the transistor TR3 is turned on for a short time when the armature current control switch 3 is turned on, and discharges the integration time determining capacitor C2.

【0035】図1に示した例では、抵抗R1 及びR2 と
ダイオードD1 と積分コンデンサC1 とにより積分回路
4が構成されている。
In the example shown in FIG. 1, the integrating circuit 4 is constituted by the resistors R1 and R2, the diode D1, and the integrating capacitor C1.

【0036】またトランジスタTR2 により、駆動信号
が与えられた時に導通して積分コンデンサC1 に蓄積さ
れた電荷を放電させる積分時間制限用スイッチ6が構成
されている。
The transistor TR2 constitutes an integration time limiting switch 6 which conducts when a drive signal is supplied and discharges the charge accumulated in the integration capacitor C1.

【0037】更に、トランジスタTR3 とコンデンサC
3 及び抵抗R7 とにより、オン指令信号Vonの立上がり
を検出した時に短時間の間オン状態になって積分時間決
定用コンデンサC2 を放電させるリセット回路7が構成
され、抵抗R4 及びR5 により、一定の直流電圧を分圧
して基準電圧Vr を出力する基準電圧発生回路8が構成
されている。
Further, the transistor TR3 and the capacitor C
3 and the resistor R7 constitute a reset circuit 7 which is turned on for a short time when the rising of the ON command signal Von is detected and discharges the integration time determining capacitor C2. A reference voltage generating circuit 8 for dividing a DC voltage and outputting a reference voltage Vr is provided.

【0038】また比較器CP1 と抵抗R3 とにより、積
分時間決定用コンデンサC2 の両端の電圧を基準電圧V
r と比較して、該積分時間決定用コンデンサの両端の電
圧が基準電圧を超えている期間、積分時間制限用スイッ
チ6に駆動信号を与えるスイッチ駆動回路9が構成され
ている。
The voltage at both ends of the integration time determining capacitor C2 is determined by the comparator CP1 and the resistor R3.
Compared with r, a switch drive circuit 9 for providing a drive signal to the integration time limiting switch 6 during a period in which the voltage across the integration time determining capacitor exceeds the reference voltage is provided.

【0039】そして、積分時間制限用スイッチ6と、積
分時間決定用コンデンサC2 と、リセット回路7と、基
準電圧発生回路8と、スイッチ駆動回路9とにより、積
分時間制限回路10が構成されている。その他の点は図
8に示した従来の回路と同様に構成されている。
The integration time limiting switch 10, the integration time determining capacitor C2, the reset circuit 7, the reference voltage generating circuit 8, and the switch driving circuit 9 constitute an integration time limiting circuit 10. . Other points are the same as those of the conventional circuit shown in FIG.

【0040】図1に示した例において、制御部2はオン
指令信号Vonとオフ指令信号Voffとからなる矩形波状
のオンオフ指令信号をトランジスタTR1 のベースに与
える。これによりトランジスタTR1 が図2(A)に示
すようにオンオフ制御される。電流検出用抵抗Riに
は、トランジスタTR1 がオン状態にある期間のみ電流
が流れるため、抵抗Riの両端に得られる電圧Viの波
形は図2(B)のようになる。電圧Viは抵抗R1 とダ
イオードD1 とを通して積分コンデンサC1 に印加され
るため、該積分コンデンサC1 が一定の時定数で充電さ
れる。
In the example shown in FIG. 1, the control section 2 supplies a rectangular wave on / off command signal including an on command signal Von and an off command signal Voff to the base of the transistor TR1. As a result, the transistor TR1 is turned on and off as shown in FIG. Since a current flows through the current detection resistor Ri only while the transistor TR1 is in the ON state, the waveform of the voltage Vi obtained at both ends of the resistor Ri is as shown in FIG. Since the voltage Vi is applied to the integrating capacitor C1 through the resistor R1 and the diode D1, the integrating capacitor C1 is charged with a constant time constant.

【0041】また制御部2が発生するオン指令信号Von
及びオフ指令信号Voff をそれぞれ反転した信号Von´
及びVoff ´により、トランジスタTR3 が図2(C)
に示すようにオンオフ制御され、電機子電流制御用スイ
ッチ3がオン状態になる際にトランジスタTR3 が短い
時間の間だけオン状態になる。トランジスタTR3 がオ
ン状態になる毎に積分時間決定用コンデンサC2 が放電
させられる。
The ON command signal Von generated by the control unit 2
And a signal Von 'obtained by inverting the off command signal Voff.
And Voff ', the transistor TR3 is turned on as shown in FIG.
The transistor TR3 is turned on for a short time when the armature current control switch 3 is turned on as shown in FIG. Each time the transistor TR3 is turned on, the integration time determining capacitor C2 is discharged.

【0042】積分時間決定用コンデンサC2 は、図示し
ない直流電源の出力で抵抗R6 を通して一定の時定数で
充電され、電機子電流制御用スイッチ3が導通する際に
トランジスタTR3 を通して放電させられるため、該コ
ンデンサC2 の両端には、図2(D)に示すような波形
の電圧Vc2が得られる。この電圧Vc2が基準電圧Vrよ
りも低い間は、比較器CP1 の出力端子の電位が低レベ
ルの状態あり、電圧Vc2が基準電圧Vr 以上になると比
較器CP2 の出力端子の電位が高レベルの状態になる。
従って、比較器CP2 の出力端子には、図2(E)に示
すような矩形波信号Vcpが得られる。この矩形波信号V
cpは電機子電流制御用スイッチ3がオン状態になる時刻
から一定の時間τo の間零レベルの状態を保持し、その
他の期間は高レベルの状態を保持する信号である。図2
(F)に示すように、矩形波信号Vcpが低レベルの状態
にある期間トランジスタTR2 がオフ状態に保持され、
該矩形波信号Vcpが高レベルの状態にある期間トランジ
スタTR2 がオン状態に保持される。トランジスタTR
2 がオフ状態にある期間は、該トランジスタTR2が積
分回路4の積分動作に影響を与えないが、トランジスタ
TR2 がオン状態にある期間は、抵抗Riの非接地側の
端子側から供給される充電電流がトランジスタTR2 を
通して積分コンデンサC1 から側路されるため、該積分
コンデンサC1 の充電は、トランジスタTR2 がオフ状
態にある期間τo の間だけ行われる。積分コンデンサC
1 に印加される電圧Vs の波形は図2(G)のようにな
り、積分コンデンサC1 の充電は常に一定の時間τo の
間だけ行われる。本発明においては、この積分コンデン
サC1 の充電時間τo を、電機子電流制御用スイッチ3
のオンデューティ比が最小のときのスイッチ3のオン時
間(オン指令信号の信号幅の最小値)以下の長さに設定
する。
The integration time determining capacitor C2 is charged with a constant time constant through the resistor R6 at the output of a DC power supply (not shown), and is discharged through the transistor TR3 when the armature current control switch 3 conducts. A voltage Vc2 having a waveform as shown in FIG. 2D is obtained at both ends of the capacitor C2. While the voltage Vc2 is lower than the reference voltage Vr, the potential of the output terminal of the comparator CP1 is at a low level, and when the voltage Vc2 is higher than the reference voltage Vr, the potential of the output terminal of the comparator CP2 is at a high level. become.
Therefore, a rectangular wave signal Vcp as shown in FIG. 2E is obtained at the output terminal of the comparator CP2. This rectangular wave signal V
cp is a signal that maintains a state of zero level for a predetermined time τo from the time when the armature current control switch 3 is turned on, and maintains a state of high level during other periods. FIG.
As shown in (F), while the rectangular wave signal Vcp is at the low level, the transistor TR2 is held in the off state,
While the rectangular wave signal Vcp is at a high level, the transistor TR2 is kept on. Transistor TR
While the transistor TR2 is in the off state, the transistor TR2 does not affect the integration operation of the integrating circuit 4. However, while the transistor TR2 is in the on state, the charge supplied from the non-ground side terminal of the resistor Ri. Since the current is bypassed from the integrating capacitor C1 through the transistor TR2, the charging of the integrating capacitor C1 is performed only during the period .tau.o when the transistor TR2 is off. Integration capacitor C
The waveform of the voltage Vs applied to 1 is as shown in FIG. 2 (G), and the charging of the integrating capacitor C1 is always performed only for a fixed time .tau.o. In the present invention, the charging time .tau.o of the integrating capacitor C1 is determined by the armature current control switch 3.
Of the switch 3 when the on-duty ratio is the minimum (the minimum value of the signal width of the on-command signal).

【0043】このように、本発明においては、オン指令
信号の信号幅の最小値以下に設定された一定の充電時間
τo の間だけ、積分コンデンサC1 を充電するため、積
分コンデンサC1 の両端に得られる負荷トルク検出信号
Vstのレベルは電機子電流制御用スイッチ3のオンデュ
ーティ比の変化の影響を受けることなく、常に抵抗Ri
の両端に得られる電流検出信号Vi(電機子電流)の平
均値にほぼ比例した値を示す。電機子電流の平均値は電
動機の平均負荷トルクに比例しているため、負荷トルク
検出信号Vstのレベルは電動機の平均負荷トルクにもほ
ぼ比例する。
As described above, according to the present invention, since the integration capacitor C1 is charged only for the fixed charging time τo set to be equal to or less than the minimum value of the signal width of the ON command signal, the voltage at both ends of the integration capacitor C1 is obtained. The level of the load torque detection signal Vst is not affected by the change in the on-duty ratio of the armature current control switch 3 and is always the resistance Ri.
Indicates a value substantially proportional to the average value of the current detection signal Vi (armature current) obtained at both ends of the current detection signal Vi. Since the average value of the armature current is proportional to the average load torque of the motor, the level of the load torque detection signal Vst is substantially proportional to the average load torque of the motor.

【0044】図2に示した例では、図9に示した例と同
様に、期間T1 からT3 にかけて電動機の負荷が段階的
に増加していく運転状態を想定しており、期間T3 では
電動機の負荷が過大になるか、またはその回転子がロッ
クしたために、制御部2が電機子電流を制限値以下に制
限する電流制限動作を行っている状態を想定している。
図2に示した期間T1 においては、電動機の負荷が比較
的軽く、電機子電流の平均値が小さいため、図1に示し
た負荷トルク検出回路5から得られる負荷トルク検出信
号Vst(図2H)は、比較的低いレベルを示している。
図2の期間T2においては、期間T1 よりも更に電動機
の負荷が増加して電機子電流の平均値が増大したため、
負荷トルク検出信号Vstのレベルは、期間T1 における
レベルよりも更に高くなっている。また制御部2が電流
制限動作を行っている図2の期間T3 においては、電機
子電流Iaの平均値が期間T2 における電機子電流の平
均値よりも更に大きくなるため、負荷トルク検出信号V
stのレベルは、期間T2 におけるレベルよりも更に高く
なる。
In the example shown in FIG. 2, as in the example shown in FIG. 9, an operation state in which the load of the motor increases stepwise from the period T1 to T3 is assumed. It is assumed that the control unit 2 is performing a current limiting operation of limiting the armature current to a limit value or less because the load becomes excessive or the rotor is locked.
In the period T1 shown in FIG. 2, since the load on the motor is relatively light and the average value of the armature current is small, the load torque detection signal Vst (FIG. 2H) obtained from the load torque detection circuit 5 shown in FIG. Indicates a relatively low level.
In the period T2 in FIG. 2, the load on the motor further increased than in the period T1, and the average value of the armature current increased.
The level of the load torque detection signal Vst is higher than the level in the period T1. Further, in the period T3 in FIG. 2 in which the control unit 2 performs the current limiting operation, the average value of the armature current Ia becomes larger than the average value of the armature current in the period T2.
The level of st becomes higher than the level in the period T2.

【0045】このように、本発明によれば、軽負荷状態
からロック状態まで常に一定の時間τo の間積分コンデ
ンサを充電するようにしたので、フライホイールダイオ
ードを電機子コイルの両端に直接並列接続した場合に
も、電機子電流制御用スイッチのオンデューティ比の変
化の影響を受けることなく、負荷トルク検出信号のレベ
ルを電動機の平均負荷トルクの大きさにほぼ比例して変
化させることができ、常に的確に負荷トルクを検出する
ことができる。
As described above, according to the present invention, since the integration capacitor is always charged for a fixed time τo from the light load state to the locked state, the flywheel diode is directly connected in parallel to both ends of the armature coil. In this case, the level of the load torque detection signal can be changed almost in proportion to the average load torque of the motor without being affected by the change in the on-duty ratio of the armature current control switch. The load torque can always be accurately detected.

【0046】図3は本発明に係わる負荷トルク検出回路
の他の構成例を示したもので、この例では、積分時間決
定用コンデンサC2 の両端の電圧が直接積分時間決定用
スイッチ6を構成するトランジスタTR2 のベースエミ
ッタ間に印加されている。その他の点は図1に示した例
と同様に構成されている。図3に示した負荷トルク検出
回路の動作を示す信号波形を図4に示してある。
FIG. 3 shows another example of the configuration of the load torque detecting circuit according to the present invention. In this example, the voltage between both ends of the integration time determining capacitor C2 directly constitutes the integration time determining switch 6. The voltage is applied between the base and the emitter of the transistor TR2. Other points are the same as those of the example shown in FIG. FIG. 4 shows signal waveforms indicating the operation of the load torque detection circuit shown in FIG.

【0047】図3に示した負荷トルク検出回路におい
て、トランジスタTR1 及びTR3 のオンオフ動作はそ
れぞれ図4(A)及び(B)に示す通りである。トラン
ジスタTR3 は、制御部2から出力されるオンオフ指令
信号Von,Voff を反転して得た信号Von´及びVoff
´により制御されて、トランジスタTR1 がオン状態に
なる際に短時間だけオン状態になる。トランジスタTR
3 がオン状態にある間に積分時間決定用コンデンサC2
の電荷が放電される。トランジスタTR3 がオフ状態に
なった後、コンデンサC2 が抵抗R6 を通して一定の時
定数で充電されるため、該コンデンサC2 の両端には図
4(C)に示すような電圧Vc2が得られる。この電圧V
c2がトランジスタTR2 をオン状態にするレベルVBEON
よりも低い間はトランジスタTR2 がオフ状態に保たれ
るため、積分コンデンサC1 の充電が行われる。電圧V
c2がトランジスタTR2 をオン状態にするレベルVBEON
以上になると、該トランジスタTR2 がオン状態になっ
て、積分コンデンサC1 の充電を停止させる。トランジ
スタTR2 がオフ状態にある時間(積分コンデンサの充
電時間)τo がオン指令信号の信号幅の最小値以下の一
定値を示すようにコンデンサC2 の充電時定数を設定し
ておく。
In the load torque detecting circuit shown in FIG. 3, the on / off operations of the transistors TR1 and TR3 are as shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. The transistor TR3 outputs signals Von 'and Voff obtained by inverting the on / off command signals Von and Voff output from the control unit 2.
And the transistor TR1 is turned on for a short time when the transistor TR1 is turned on. Transistor TR
3 while the capacitor C2
Is discharged. After the transistor TR3 is turned off, the capacitor C2 is charged with a constant time constant through the resistor R6, so that a voltage Vc2 as shown in FIG. 4C is obtained at both ends of the capacitor C2. This voltage V
c2 turns on the transistor TR2.
During this period, the transistor TR2 is kept off, so that the integration capacitor C1 is charged. Voltage V
c2 turns on the transistor TR2.
Then, the transistor TR2 is turned on to stop charging the integrating capacitor C1. The charging time constant of the capacitor C2 is set so that the time τo during which the transistor TR2 is in the off state (the charging time of the integrating capacitor) indicates a constant value equal to or less than the minimum value of the signal width of the on command signal.

【0048】なお上記の例では、電流検出用抵抗Riの
両端に得られる電圧Viそのものにより積分コンデンサ
C1 を充電しているが、電流検出用抵抗Riの両端に得
られる電圧が低すぎて充分に大きい積分電圧(負荷トル
ク検出信号)を得ることができない場合には、図5に示
すように、電流検出用抵抗Riの両端の電圧を増幅器1
1により増幅して得た電圧により抵抗R1 を通して積分
コンデンサC1 を充電するようにしてもよい。図5に示
した例では、増幅器11が演算増幅器OP1 と抵抗R10
及びR11とにより構成されている。
In the above example, the integrating capacitor C1 is charged by the voltage Vi obtained at both ends of the current detection resistor Ri. However, the voltage obtained at both ends of the current detection resistor Ri is too low. If a large integrated voltage (load torque detection signal) cannot be obtained, as shown in FIG.
The integrating capacitor C1 may be charged through the resistor R1 with the voltage obtained by amplification by the step S1. In the example shown in FIG. 5, the amplifier 11 comprises an operational amplifier OP1 and a resistor R10.
And R11.

【0049】図1及び図3に示した例において、積分時
間制限回路10は、電機子電流制御用スイッチがオン状
態になる時刻から一定の時間の間だけ積分コンデンサの
充電電流を該積分コンデンサから側路して、積分回路4
の積分コンデンサを充電する時間を、電機子電流制御用
スイッチ3のオンデューティ比が最小のときの該スイッ
チ3のオン時間以下の一定時間に制限する機能を有する
回路であればよく、必ずしも図示の例に限らない。
In the example shown in FIGS. 1 and 3, the integration time limiting circuit 10 changes the charging current of the integration capacitor from the integration capacitor for a certain period of time after the armature current control switch is turned on. Bypass, integrating circuit 4
A circuit having a function of limiting the time required to charge the integrating capacitor to a fixed time equal to or shorter than the on-time of the armature current control switch 3 when the on-duty ratio of the switch 3 is the minimum may be used. It is not limited to the example.

【0050】例えば、出力段にスイッチを有して、制御
部2が発生するオン指令信号または該オン指令信号を反
転した信号によりトリガされて、設定時間の間だけ出力
段のスイッチをオフ状態に保つ市販の単安定マルチバイ
ブレータICを積分時間制限回路10として用いて、該
単安定マルチバイブレータの出力段のスイッチを積分コ
ンデンサC1 に対して並列に接続するようにしてもよ
い。
For example, a switch is provided in the output stage, and triggered by an ON command signal generated by the control unit 2 or a signal obtained by inverting the ON command signal, the output stage switch is turned off for a set time. A commercially available monostable multivibrator IC to be maintained may be used as the integration time limiting circuit 10, and a switch at the output stage of the monostable multivibrator may be connected in parallel to the integration capacitor C1.

【0051】上記の例では、制御部2が発生するオンオ
フ指令信号を積分時間制限回路10のトリガ信号として
用いているが、積分時間制限回路10をトリガする方法
はこれに限らない。例えば、電流検出用抵抗R1 の両端
の電圧の立上がりのエッジを検出して積分時間制限回路
10をトリガするように構成することもできる。
In the above example, the on / off command signal generated by the control unit 2 is used as a trigger signal for the integration time limiting circuit 10, but the method of triggering the integration time limiting circuit 10 is not limited to this. For example, a configuration may be employed in which the rising edge of the voltage across the current detecting resistor R1 is detected and the integration time limiting circuit 10 is triggered.

【0052】上記の説明では、フライホイールダイオー
ドDfを電機子コイルWaの両端に直接並列接続する場
合を例にとったが、フライホイールダイオードDfが電
機子コイルWaと電流検出用抵抗Riとの直列回路の両
端に並列接続される場合にも本発明を適用することがで
きるのはもちろんである。
In the above description, the flywheel diode Df is directly connected in parallel to both ends of the armature coil Wa, but the flywheel diode Df is connected in series with the armature coil Wa and the current detection resistor Ri. Of course, the present invention can be applied to a case where the circuit is connected in parallel to both ends of the circuit.

【0053】また本発明に係わる負荷トルク検出回路を
適用する直流電動機は、単一の電機子コイルを有するも
のに限られるわけではない。例えば、図6に示すよう
に、ブリッジ接続されたPNPトランジスタTRu ,T
Rv ,TRw 及びNPNトランジスタTRx ,TRy ,
TRz と、これらのトランジスタに逆並列接続された帰
還用ダイオードDu ,Dv ,Dw 及びDx ,Dy ,Dz
とからなるインバータ形の駆動回路21を用いて、回転
子の回転角度位置に応じて駆動回路21のトランジスタ
をオンオフ制御することにより、3相の電機子コイルW
au〜Wawに電流を転流させて回転子を回転させるように
したDCブラシレス電動機1´にも本発明の負荷トルク
検出回路を適用することができる。この場合電流検出用
抵抗Riは、駆動回路21の負極性側の電源入力端子
(ブリッジの下辺を構成するトランジスタTRx 〜TR
y のエミッタの共通接続点)と接地(直流電源の負極端
子)との間に接続する。
The DC motor to which the load torque detecting circuit according to the present invention is applied is not limited to a motor having a single armature coil. For example, as shown in FIG. 6, bridge-connected PNP transistors TRu, T
Rv, TRw and NPN transistors TRx, TRy,
TRz and feedback diodes Du, Dv, Dw and Dx, Dy, Dz connected in anti-parallel to these transistors.
By controlling the transistors of the drive circuit 21 on and off according to the rotational angle position of the rotor using the inverter type drive circuit 21 composed of the three-phase armature coil W
The load torque detection circuit of the present invention can be applied to a DC brushless motor 1 'in which a current is commutated to au to Waw to rotate a rotor. In this case, the current detection resistor Ri is connected to the power supply input terminal on the negative side of the drive circuit 21 (the transistors TRx to TR constituting the lower side of the bridge).
Connect between the common connection point of the emitter of y) and ground (negative terminal of DC power supply).

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電流検
出用抵抗の両端の電圧または該電圧を増幅して得た電圧
を積分して負荷トルク検出信号を出力する積分回路の積
分コンデンサの充電時間を、電機子電流制御用スイッチ
のオンデューティ比が最小のときの該スイッチのオン時
間以下の一定時間に制限する積分時間制限回路を設けた
ので、電動機の軽負荷時からロック時までのあらゆる状
況下で、常に積分コンデンサの充電時間を一定にするこ
とができ、フライホイールダイオードの接続のしかたの
如何に係わりなく、積分回路から得られる負荷トルク検
出信号のレベルを負荷の増大に伴って上昇させることが
できる。従って、フライホイールダイオードの接続のし
かたの如何に係わりなく、電動機の負荷トルクを常に的
確に検出することができ、電動機がロックしたことの検
出も確実に行うことができる。
As described above, according to the present invention, the integrating capacitor of the integrating circuit for outputting the load torque detection signal by integrating the voltage across the current detecting resistor or the voltage obtained by amplifying the voltage. An integration time limiting circuit that limits the charging time of the motor to a fixed time equal to or less than the on-time of the armature current control switch when the on-duty ratio of the switch is the minimum is provided. Under all circumstances, the charging time of the integrating capacitor can be kept constant, and the level of the load torque detection signal obtained from the integrating circuit increases with increasing load regardless of the connection of the flywheel diode. Can be raised. Therefore, regardless of how the flywheel diode is connected, the load torque of the motor can always be accurately detected, and the lock of the motor can be reliably detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる負荷トルク検出回路の構成例を
電動機の駆動回路の構成例とともに示した回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a load torque detection circuit according to the present invention together with a configuration example of a drive circuit of an electric motor.

【図2】図1の各部の信号波形とトランジスタのオンオ
フ動作とを示したタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing signal waveforms of various parts in FIG. 1 and on / off operations of transistors.

【図3】本発明に係わる負荷トルク検出回路の他の構成
例を電動機の駆動回路の構成例とともに示した回路図で
ある。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another configuration example of the load torque detection circuit according to the present invention together with a configuration example of a drive circuit of an electric motor.

【図4】図3の各部の信号波形とトランジスタのオンオ
フ動作とを示したタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing signal waveforms of various parts in FIG. 3 and on / off operations of transistors.

【図5】本発明に係わる負荷トルク検出回路の他の構成
例の要部を電動機の駆動回路の構成例とともに示した回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a main part of another configuration example of the load torque detection circuit according to the present invention, together with a configuration example of a drive circuit of an electric motor.

【図6】本発明の負荷トルク検出回路を適用することが
できるDCブラシレス電動機の巻線構成の一例とその駆
動回路の要部の構成例を示した回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a winding configuration of a DC brushless motor to which the load torque detection circuit of the present invention can be applied and an example of a configuration of a main part of a driving circuit thereof.

【図7】従来の負荷トルク検出回路を電動機の駆動回路
とともに示した回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional load torque detection circuit together with a drive circuit of an electric motor.

【図8】従来の負荷トルク検出回路を電動機の他の駆動
回路とともに示した回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional load torque detection circuit together with another drive circuit of an electric motor.

【図9】図7及び図8の各部の信号波形とトランジスタ
のオンオフ動作とを示したタイミングチャートである。
FIG. 9 is a timing chart showing signal waveforms of respective parts in FIGS. 7 and 8 and on / off operations of transistors.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…直流電動機、2…制御部、3…電機子電流制御用ス
イッチ、4…積分回路、5…負荷トルク検出回路、6…
積分時間制限用スイッチ、7…リセット回路、8…基準
電圧発生回路、9…スイッチ駆動回路、10…積分時間
制限回路、TR1 …電機子電流制御用スイッチを構成す
るトランジスタ、TR2 …積分時間制限用スイッチを構
成するトランジスタ、TR3 …トランジスタ、C1 …積
分コンデンサ、C2 …積分時間決定用コンデンサ、C3
…微分コンデンサ、CP1 …比較器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC motor, 2 ... Control part, 3 ... Armature current control switch, 4 ... Integration circuit, 5 ... Load torque detection circuit, 6 ...
Integration time limiting switch, 7: reset circuit, 8: reference voltage generation circuit, 9: switch driving circuit, 10: integration time limiting circuit, TR1: transistor forming a switch for armature current control, TR2: integration time limiting Transistor constituting switch, TR3: transistor, C1: integrating capacitor, C2: capacitor for determining integration time, C3
... Differential capacitor, CP1 ... Comparator.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電機子電流制御用スイッチが電機子コイ
ルに対して直列に接続されていて、前記電機子電流制御
用スイッチがオンオフ制御されることにより電機子電流
が制御される直流電動機の負荷トルクを検出する負荷ト
ルク検出回路において、 前記電機子コイルに対して直列に接続された電流検出用
抵抗と、 前記電流検出用抵抗の両端の電圧または該電圧を増幅し
て得た電圧により一定の時定数で充電される積分コンデ
ンサを有して該積分コンデンサの両端に負荷トルク検出
信号を発生する積分回路と、 前記電機子電流制御用スイッチがオン状態になる時刻か
ら一定の積分時間τoの間のみ前記積分コンデンサの充
電を行わせるように、前記積分コンデンサの充電時間を
制限する積分時間制限回路とを具備し、 前記積分時間τo は、前記電機子電流制御用スイッチの
オンデューティ比が最小のときの前記スイッチのオン時
間以下に設定されていることを特徴とする直流電動機用
負荷トルク検出回路。
1. A load of a DC motor in which an armature current control switch is connected in series to an armature coil, and the armature current is controlled by turning on / off the armature current control switch. In a load torque detection circuit for detecting torque, a current detection resistor connected in series to the armature coil, and a voltage at both ends of the current detection resistor or a voltage obtained by amplifying the voltage. An integration circuit having an integration capacitor charged with a time constant and generating a load torque detection signal at both ends of the integration capacitor; and a fixed integration time τo from a time when the armature current control switch is turned on. An integration time limiting circuit for limiting the charging time of the integrating capacitor so that only the charging of the integrating capacitor is performed. DC motor for the load torque detection circuit, characterized in that the on-duty ratio of the child current control switch is set in the following on-time of the minimum said switch when the.
【請求項2】 前記積分時間制限回路は、駆動信号が与
えられた時に導通して前記積分コンデンサに蓄積された
電荷を放電させるとともに該積分コンデンサの充電を阻
止する積分時間制限用スイッチと、 直流電圧により一定の時定数で充電される積分時間決定
用コンデンサと、 前記電機子電流制御用スイッチがオン状態になる際に短
時間の間オン状態になって前記積分時間決定用コンデン
サを放電させるリセット回路と、 前記積分時間決定用コンデンサの両端の電圧を基準電圧
と比較して、該積分時間決定用コンデンサの両端の電圧
が基準電圧を超えている期間、前記積分時間制限用スイ
ッチに駆動信号を与えるスイッチ駆動回路とを備え、 前記積分時間決定用コンデンサの両端の電圧が基準電圧
以下になっている時間が、前記積分時間τo に等しくな
るように前記積分時間決定用コンデンサの充電時定数と
前記基準電圧とが設定されていることを特徴とする請求
項1に記載の直流電動機用負荷トルク検出回路。
2. The integration time limiting circuit according to claim 1, wherein said integration time limiting circuit conducts when a drive signal is applied, discharges the charge stored in said integration capacitor, and prevents charging of said integration capacitor. An integration time determining capacitor charged with a constant time constant by a voltage; and a reset for discharging the integration time determining capacitor by turning on for a short time when the armature current control switch is turned on. Circuit, comparing the voltage across the integration time determining capacitor with a reference voltage, and applying a drive signal to the integration time limiting switch during a period in which the voltage across the integration time determining capacitor exceeds the reference voltage. And a switch drive circuit for providing the integration time τo during which the voltage at both ends of the integration time determination capacitor is equal to or lower than the reference voltage. DC motor for the load torque detection circuit of claim 1, characterized in that the charging time constant and the reference voltage is set for the integration time determination capacitor to be equal.
【請求項3】 前記積分時間制限回路は、直流電圧によ
り一定の時定数で充電される積分時間決定用コンデンサ
と、前記電機子電流制御用スイッチがオン状態になる際
に短時間オン状態になって前記積分時間決定用コンデン
サを放電させるリセット用スイッチと、前記積分時間決
定用コンデンサの両端の電圧が設定値を超えた時に導通
して前記積分コンデンサに蓄積された電荷を放電させる
とともに該積分コンデンサの充電を阻止する積分時間制
限用スイッチとを備え、 前記積分時間決定用コンデンサの両端の電圧が設定値以
下になっている時間が、前記積分時間τo に等しくなる
ように前記積分時間決定用コンデンサの充電時定数が設
定されていることを特徴とする請求項1に記載の直流電
動機用負荷トルク検出回路。
3. The integration time limit circuit is turned on for a short time when the armature current control switch is turned on when the integration time determination capacitor is charged with a constant time constant by a DC voltage. A reset switch for discharging the integration time determining capacitor, and conducting when the voltage at both ends of the integration time determining capacitor exceeds a set value to discharge the charge accumulated in the integration capacitor and to discharge the integration capacitor. An integration time limiting switch for preventing charging of the capacitor. The integration time determination capacitor is configured such that the time during which the voltage at both ends of the integration time determination capacitor is equal to or less than the set value is equal to the integration time τo. 2. The load torque detecting circuit for a DC motor according to claim 1, wherein the charging time constant is set as follows.
【請求項4】 前記積分時間制限回路は、出力段にスイ
ッチを有して、前記電機子電流制御用スイッチがオン状
態になったときにトリガされて、前記積分時間τo に等
しい設定時間の間だけ出力段のスイッチをオフ状態に保
つ単安定マルチバイブレータからなり、該単安定マルチ
バイブレータの出力段のスイッチが前記積分コンデンサ
に対して並列に接続されている請求項1に記載の直流電
動機用負荷トルク検出回路。
4. The integration time limiting circuit has a switch at an output stage, and is triggered when the armature current control switch is turned on for a set time equal to the integration time τo. 2. The DC motor load according to claim 1, further comprising a monostable multivibrator that keeps an output stage switch in an off state, wherein the output stage switch of the monostable multivibrator is connected in parallel to the integrating capacitor. Torque detection circuit.
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