JPS58172995A - 負荷電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、４個のスイッチング素子をブリッジ接続した
直流電動機の制御回路における負荷電流の検出回路に関
する。

各種の精密機器や自動制御機器のサーボモータとして直
流のモータを用いた場合には、第１図に示すような、い
わゆるブリッジ形制御回路が使用されることが多い。

図において、１は直流モータ、２〜５はトランジスタな
どのスイッチング素子、６〜９はダイオード、１０は直
流モータ１の負荷電流検出用の抵抗である。

スイッチング素子２〜５は図示してない制御回路から選
択的に制御信号が供給され、オン・オフ制御されるよう
釦なっている。

ダイオード６〜９は直流モータ１が回生制動や発電制動
状態になったときに負荷電流Ｉの電流通路を形成する働
きをする。

そこで、直流モータ１に負荷電流■が流れたとき正回転
するものとすれば、スイッチング素子２．５をオンさせ
れば直流モータｌは正回転し、スイッチング素子３．４
をオンさせれば逆回転するように制御することができる
上、これらの状態で直流モータ１の回転速度が所定値以
上になれば回生制動が掛ることになる。

また、直流モータ１が回転中にスイッチング素子３又は
５の一方だけをオンにすれば発電制動が掛ることになる
。

なお、ダイオード６〜９の働きＫより、スイッチング素
子２〜５の全てがオフのときでも自動的に回生制動が掛
るのはいうまでもない。

：１１ 従って、このブリッジ形制御回路によれば、直流モータ
１を任意に制御することができ、各種の機器におけるサ
ーボモータの制御用に広く使用されている。

ところで、このようなサーボモータの制御システムにお
いては、この直流モータ１の制御を正しく行なうため、
その負荷電流■の大きさと方向を正確に検出する必要が
あり、そのため、従来＆ｉ、第１図に示すように直流モ
ータ１と直列に負荷電流検出用の抵抗１０を挿入し、そ
の電圧降下を第２図に示すような回路で測定して負荷電
流Ｉを検出していた。この第２図において、２０はオペ
アンプなどの差動増幅器、２１〜２４は抵抗である。

しかしながら、この従来の検出回路においては、＠１図
から明らかなように、検出用抵抗１０がスイッチング素
子２と３の接続点Ｐと直流モータ１との間に接続されて
いる。しかして、この接続点Ｐの電圧、つまり■１はス
イッチング素子２がオンしたときには直流電源電圧ＶＣ
Ｃにまで上昇し、他方、スイッチング素子３がオンした
ときにはアース電位、即ちＯにまで低下する。

そこで、いま、直流電源の電圧ＶＣＣが２００　（ＶＪ
、負荷電ｆｉＩが±２０　（Ａ）、検出抵抗１０の抵抗
値がＯＪ（Ω）、セして差動増幅器２００Å力レンジが
±１５　（Ｖ）であったとすれば、Ｐ点の電圧■、は０
〜２００（Ｖｌとなるため、抵抗２１と２３、それに２
２と２４との比をＲ，、／Ｒ，、＝Ｒ，，／Ｒ，，＝３
７／３に定める必要があり、従つ文、この従来例では、
検出信号■１．とじては最大値が±０．２（Ｖ）Ｌか得
られない上、上記のよｊＫＰ点の電圧が±２００　（Ｖ
）も変化する状態で±０．２　（Ｖ）　Ｌか変化しない
電圧を検出しなければならないという問題点があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、直流
モータの端子電位の変化と無関係に、負荷電流を表わす
電圧だけを正確に検出し得るようにした負荷電流検出回
路を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、ブリッジ形制御回
路の各アームのアース側にそれぞれ第１と第２の負荷電
流検出用の抵抗を設け、これら第１と第２の抵抗による
電圧降下のうち絶対値の大きい方の電圧をそのままの極
性で取り出すことにより負荷電流を表わす検出信号を得
るようにした点を特徴とする。

以下、本発明による負荷電流検出回路の実施例を図面に
ついて説明する。

第３図は本発明の一実施例で、１１．１２はそれぞれ第
１と第２の負荷電流検出用の抵抗、３０〜３５はオペア
ンプ、３６〜４１はダイオード、４２〜４８は抵抗であ
り、その他は第１図の従来例と同じである。

オペアンプ３１と３３はそれぞれ反転増幅器として働き
、オペアンプ３２と３４はそれぞれ非反転増幅器として
働く。

ダイオード３６と３７はそれぞれオペアンプ３１．３２
の出力が負極性となったときの出力電圧Ｖハを接続点Ａ
Ｋ取り出す働きをし、ダイオード３８．３９はそれぞれ
オペアンプ３３．３４の出力が正極性となったときの出
力電圧■１を接続点Ｂに取り出す働きをする。

ダイオード４０はオペアンプの入力が負極性となったと
きのゲインを０にする働きをし、ダイオード４１はオペ
アンプ３３０入力が正極性となったときのゲインを０に
する働きをする。

抵抗４２〜４８の抵抗値は全て同一にしてあり、従って
、オペアンプ３１〜３５のゲインは全て１であり、オペ
アンプ３５の出力には接続点ＡとＢの電圧Ｖハと■Ｉ、
のいずれか０でない方の電圧が極性反転された出力信号
ｖｏが得られることになる。

次に、この実施例の動作を第４図印、（ロ）によって説
明する。

まず、第４図ビ）は直流モータ１の制御モードと負荷電
流■の極性を示したもので、電流Ｉの極性は第３図の矢
印の方向を正としである。

この第４図（イ）から明らかなように１直流モータ１は
正電流方向で力行■と、回生■、循環■の３種のモード
に、そして、負電流方向でも回生■と力行■、それに循
環■の３種のモードにそれぞれ制御され、結局、■〜■
の６種類のモードに制御される。なお、ここで、回生と
は回生制動のことであり、循環とは発電制動のことであ
る。

次に、第４図（ロ）は６種類の制御モード■〜■におけ
る制御回路の状態を示した□電ので、負荷電流検出用の
抵抗１１と１２の抵抗はそれぞれＲ（Ω）としたもので
、この図から明らかなように、正電流の力行モードので
はスイッチング素子２．５がオンで、このときのＡ点の
電圧ｖＡはＩＲＳＢ点の電圧ｖＢはＯである。

正電流の回生モード■では全部のスイッチング素子がオ
フ又は３と４だけがオンで、このときには電圧■Ａが０
、電圧ｖＢは−ＩＦＬとなっている。

正電流の循環モード■ではスイッチング素子３．５がオ
ンで、このときには電圧■ＡがＩＲ，電圧■１は−ＩＲ
となる。

一方、負電流の回生モード■ではスイッチング素子２．
５がオン又は全部がオフで、このときの電圧■ＡはＩＲ
，電圧ＶＢが０である。

負電流のカ行モード■ではスイッチング素子３．４がオ
ンで、電圧■ＡはＯ１電圧Ｖ、はＩＲとなる。

負電流の循環モード■ではスイッチング素子３．５がｔ
７”Ｑ、［圧Ｖ　Ａが−Ｉ　Ｒ，［圧ＶＢハＩ　Ｒとな
る。

次に、第５図は電圧■ム、ＶＢと各オペアンプ３１〜３
４の動作特性及びそれによるＡ点の電圧■ｌ。

とＢ点の電圧ＶＺ＊％それにオペアンプ３５の出力に得
られる出力信号■ｏの関係を示したもので、電圧ｖＡが
正のときには同図（１）に示すようＫ、オペアンプ３１
が働いてＡ点に電圧■ムと同じ電圧値で極性が反転した
電圧が■ハとして現われ、電圧■ムが負のときには同図
（２）に示すように、オペアンプ３３が働いて同じく電
圧■ムの極性反転電圧がＢ点に電圧■ｌ、として現われ
る。

また、電圧■１が正のときには第５図の（３）に示すよ
うに、オペアンプ３４が働いて電圧ｖｌと同じ電圧がＢ
点に電圧■ハとして現われ、電圧ｖＢが負となったとき
には同図（４）に示すように、オペアンプ３２が動作し
てＡ点に電圧ｖＢがそのまま電圧■ハとして現われる。

そこで、次に、上記した各モード■〜■に制御されたと
きの直流モータ１の負荷電流Ｉと出力信号■ｏとの関係
を、各モードごとに説明する。

（１）、正電流のカ行モード■のとき このときＫは、第４図（ロ）から明らかなように、電圧
■Ａ＝■ＲｖＢ＝０であるから、第５図の（１）に示し
たようにオペアンプ３１だけが動作し、Ａ点に電圧■ハ
＝−ＩＲを発生するから、出力信号■ｏ＝ＩＲが得られ
、Ｒは検出用抵抗１１の抵抗値であるから、結局、負荷
電流■を表わす出力信号ｖｏが得られる。

（２）、正電流の回生モード■のとき このときには、ｔｓ４図（ロ）から明らかなように、負
荷電流Ｉは検出用抵抗１２に上向きに流れるだけである
から、電圧■ム＝０、ＶＢ＝−ＩＲとなり、第５図（４
）のようにオペアンプ３２の出力からＡ点には電圧ＶＢ
エニーＲが供給されるので、出力信号■ｏ二ＩＲとなっ
て負荷電流■を表わす信号■。

が得られる。

（３）、正電流の循環モード■のとき このときには、第４図（−に示すように、負荷電流Ｉは
検出用の抵抗１１と１２に反対に流れるから、ＶＡ＝Ｉ
　Ｒ，ＶＢ＝−Ｉ　Ｒとなり、第５図（１）で示すよう
にオペアンプ３１の出力から電圧Ｖ　Ａ＝　Ｉ　ｆ（二
■ｌｌが、そして第５図（４）に示すようにオペアンプ
３２の出力から電圧ｖＢが極性反転した電圧−（−ＶＢ
）＝Ｖ藤：ＩＲ＝＝Ｖ、、がそれぞれ現われることにな
る。しかして、このとき、ダイオード３６．３７がある
ため、Ａ点にはこれらの電圧■ム、■ＩＩのうちの絶対
値の大きい方の電圧が■ハとして現われることになるが
、検出用の抵抗１１と１２に流れる電流は等しく負荷電
流■であるから、これらの抵抗１１と１２の抵抗値、及
びオペアンプ３１．３２０特性のバラツキの範囲内で電
圧■ム＝ｔ−ｖＢｔとなる筈であり、従って、実用上は
Ａ点に現われる電圧■ハ＝■ム＝ＶＢとなり、このとき
の負荷電流■を表わす出力信号■ｏを得ることができる
。

（４）、負電流の回生モード■のとき このときには第４図（ロ）Ｋ示すように、■ム＝−ＩＲ
，ＶＢ＝Ｑとなるから、第５図（２）のようにオペアン
プ３３が動作し、Ｂ点く電圧Ｖムの反転電圧ＩＲを発生
するので出力信号■ｏ＝−ＩＲが得られ、負の負荷電流
−■を表わす出力信号■ｏを得ることができる。

（５）、負電流のカ行モード■のとき このときには第４図（ロ）から、Ｖム＝ｏ、ＶＢ＝！Ｒ
となり、第５図（３）のようにオペアンプ３４が動作し
てＡ点に電圧ｖＢと同じ電圧■ハを発生し、これにより
出力信号■ｏ＝−Ｖ、、ニーＩＲｔＪ″−現われるので
、負極性の負荷電流−■を表わす出力信号■ｏを得るこ
とができる。

（６）、負電流の循環モード■のとき このときには、第４図（ロ）からＶＡニーＩＲ，ＶＢ＝
ＩＲとなるから、第５図の（２）、（３）のようにオペ
アンプ３３の出力には電圧■ムの反転電圧が、オペアン
プ３４の出力には電圧■１がそのままでそれぞれ現われ
、上記（３）のときと同様に、ダイオード３８．３９の
働きによってＢ点には電圧■ム＝ｖＢ＝ｖ、。

が得られ、出力信号■ｏ＝−■Ｒが検出でき、負極性の
負荷電流−■を検出することができる。

そして、この実施例によれば、検出用の抵抗１１と１２
はいずれも一方の端子がアースに接続されているため、
それによる検出電圧ｖＡ％■ｌｌはいずれも直流モータ
、１の端子電位の変化の影響を全く受けないで検出する
ことができる。

以上説明したように１本発明によれば、ブリアジ形の制
御回路において、モータの負荷電流な検出するための検
出用抵抗をアースに接続することができ、これＫよりモ
ータの端子電位の変化による影響を全く受けないですべ
ての制御モードにおける負荷電流を検出することができ
るから、従来技術の欠点を除き、サーボ制御を正確に行
なわせるのに必要な負荷電流の検出を充分な精度で行な
って制御の応答性を充分に改善することができる負荷電
流検出回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の負荷電流検出抵抗を備えたブリッジ形制
御回路の一例を示す回路図、第２図はその負荷電流検出
回路の従来例を示す回路図、第３図は本発明による負荷
電流検出回路の一実施例を示す回路図、第４図ビ）、（
−は制御モードを示す説明図、第５図は動作を説明する
ための特性図である。 １・・・・・・直流モータ、２〜５・旧・・スイッチン
グ素子、１１．１２・・・・・・負荷電流検出用の抵抗
、３１〜３５・・・第１図 第２図 第３図。 二°５　５ （ｌ）才へσ了ン７′３１ （ＶＡ≧０２ ヌ （Ｖｅ≧０２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　それぞれが第１と第２のスイッチング素子の直列
   回路からなる第１と第２のアームを直流電源間に備えた
   ブリッジ形直流電動機の制御回路において、上記第１と
   第２のアームの共通電位側にそれぞれ直列に接続した第
   １と第２の電流検出用抵抗と、上記第１の電流検出用抵
   抗による電圧降下を入力とする第１と第２の反転増幅器
   と、上記第２の電流検出用抵抗による電圧降下を入力と
   する第１と第２の非反転増幅器と、上記第１の反転増幅
   器の出力及び上記第１の非反転増幅器の出力と第１の接
   続点との間にそれぞれ接続された第１と第２のダイオー
   ドと、上記第２の反転増幅器の出力及び上記第２の非反
   転増幅器の出力と第２の接続点との間にそれぞれ接続さ
   れた第３と第４のダイオードと、上記第１の接続点及び
   第２の接続点と１個の出力端子間にそれぞれ接続された
   ａｇｌと第２の信号加算用抵抗とを設け、上記第１と第
   ２のダイオードの極性を上記第３と第４のダイオードの
   極性と反対に接続することにより上記直流電動機の負荷
   電流を表わす信号が上記出力端子に得られるように構成
   したことを特徴とする負荷電流検出回路。