JPS5839293A - 直流モ−タの速度制御装置 - Google Patents

直流モ−タの速度制御装置

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JPS5839293A
JPS5839293A JP13904181A JP13904181A JPS5839293A JP S5839293 A JPS5839293 A JP S5839293A JP 13904181 A JP13904181 A JP 13904181A JP 13904181 A JP13904181 A JP 13904181A JP S5839293 A JPS5839293 A JP S5839293A
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resistance
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voltage
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Hiroshi Mizuguchi
博 水口
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/2855Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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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】 本発明は直流モータの速度制御装置、さらに詳しくは、
特に、マイクロカセットテープレコーダなどの様に低電
圧のもとで動作させる必要のある刷子形小型直流モータ
に適した速度制御装置を提供するものである。
第1図は従来からよく知られたブリッジ検出型の直流モ
ータの速度制御装置の回路図であり、直流モータ1と直
列に接続された低抵抗2によってブリッジ回路の低抵抗
辺を構成し、抵抗3と抵抗4によってブリッジ回路の高
抵抗辺を構成している。
前記ブリッジ回路の平衡条件が成立しているときに幻1
、第1図の検出点a −b間には前記直流モ−タ1の回
転速度に依存した電圧が現われ、コンパレータ6と基準
電圧源6によって構成された誤差検出器の出力を、ブリ
ッジ回路の給電路中にコレクタ・エミツタ路が挿入され
た給電制御トランジスタ7のベースに印加することによ
り、前記直流モータは定速制御される。
さて、コンパレータ5の実際の構成は第2図に示す様な
回路構成あるいは類似のもの(多くの場合、電源の極性
が入れ替わって、N P N l−ランジスタがPNP
)ランジスタに、1だPNPl、ランジスタがNPN)
ランジスタに置換されたものが用いられる。)が用いら
れるが、例えば、第2図の回路を例にとって説明すると
、第1図の直流モータ1の端子電圧が1v以下にまで下
降すると、コンパレータ6は動作しなくなってし甘う。
冒頭において述べたマイクロカセットテープレコーダあ
るいは、それに類似の機器では、単三形乾電池2個分の
3■電源で使用することが多く、直流モータ1もそれら
の事情に合わせて、定格負荷時の端子電圧が1v程度に
なる様に設泪されている〇 何らかの原因で直流モータの負荷が軽くなったとき、前
記直流モータの端子電圧が1v以下になることは充分に
あり得るため、第1図のコンパレータ6として第2図の
回路を用いることは好ましくない。なぜならば、第2図
の回路において差動段を構成するトランジスタのベース
・エミッタ間電圧は約o、y Vを必要とし、共通エミ
ッタの定電流源にも0.3■以」二の電圧が必要と々る
からである。
第2図のN P N l−ランジスタをすべてPNP 
)ランシスタに置換し、PNP)ランジスタを−rべて
NPN)ランジスタに置換したとすると、今度は直流モ
ータ1の負荷がきわめて重くなったとき(例えば前記直
流モータ1の起動時)、給電制御トランジスタ了はフル
オン(飽和)して電源電圧の殆んどが前記直流モータ1
の両端に印加されるので、同じ様にコンパレータ5は動
作しなくなる。
結局、第1図の回路構成は、この様な低電圧のもとで使
用される用途には適しておらず、一般には第3図に示す
様な回路構成が使用される。
第3図において、抵抗2の直流抵抗値は直流モータ1の
内部抵抗値の10分の1位に選定されるのが常であるか
ら、負荷の増減によって前記直流モータ1の両端の電圧
が大きく変化したとしても。
a点あるいはb点とプラス側給電線路8の間には常に電
源電圧に近い電圧が現われるので、コンパレータ6の内
部構成を第2図の回路の相補型の構成(NPN)ランジ
スタをPNPl、ランジスタに置換し、PNP)ランジ
スタf、HN P N l−ランジスタに置換したもの
。)とすることによって、前記コンパレータ5が動作し
なくなるという事態を回避することが出来る。
しかしながら、第3図の回路構成では、直流モータ1の
いずれの端子もプラス側給電線路8あるいはマイナス側
給電線路9から浮いているため、ノイズ対策上きわめて
不都合となる。
すなわち、直流モータ1は一種の火花ノイズ発生器であ
り、輻射ノイズを防止する為にシールドケースに入れた
り、あるいは伝導ノイズを防止す □るためにGNDラ
インとの間にコンデンサを接続したりするが、第3図の
回路構成では直流モータ1のいずれの端子もGNDライ
ンからの有風インピーダンスを有しているため、ノイズ
防止対策が難かしくなる。
寸た、直流モータ1に直列にチョークコイルを接続し、
並列には大容量のコンデンサを接続して給電制御トラン
ジスタ7にスイッチング給電を行なわせる場合、チョー
クコイルの挿入箇所はブリッジ回路と給電制御トランジ
スタの間に限定されるという不都合もある。
すなわち、第3図に矢印で示す様に、チョークコイル1
0をブリッジ回路と前記トランジスタアの間に挿入し、
さらにブリッジ回路に並列にコンデンサを接続した場合
にはスイッチング給電を行うことが出来るが、前記チョ
ークコイル1oの挿入損失(直流抵抗による搾失)をな
くす目的で抵抗2をチョークコイルに置換して動作させ
ることはきわめて難しい。
その理由は第1図の回路構成と第3図の回路構成の違い
に起因し、第1図の回路に」・・いては、抵抗2をチョ
ークコイルに置換したとしても、直流モータ1および抵
抗3に並列に平滑fllのコンデンサを接続すれば、コ
ンパレータ5の入力信−号のパルス成分は除去されるが
、第3図の回路でkll、直流モータ1および抵抗3に
並列に平滑用のコンデンサを接続しても、コンパレータ
6の入力電位は同相でパルス的に変化し、しかも同相分
が本来検出すべき速度電圧成分よりも大きくなるので、
パルス的な入力電位の変動に影響されない出力を前記コ
ンパレータ5から取り出すことは、きわめて難しくなる
本発明の直流モータの速度制御装置は以」二の様な問題
を解消するものである。
第4図に本発明の一実施例の回路結線図を示す。
なお、同図において、第1図および第3図で説明したも
のと同様のものは同一の符号を付している。
第4図において、直流モータ1と、該直流モータ1の内
部抵抗Ra よりも小さい直流抵抗値111fr有する
第1の抵抗体2′を直列に接続して低抵抗辺が構成され
、前記第1の抵抗体2′よりも大きい直流抵抗値R2を
有する第2の抵抗体3′と、前記抵抗体3′よりも大き
い直流抵抗値R3を有する第3の抵抗体4′を直列に接
続して高抵抗辺が構成され、前記gr!;1の抵抗体2
′と前記第2の抵抗体3′が互いに対辺となる様に、前
記低抵抗辺と前記高抵抗辺が並列に接続されてブリッジ
回路が構成されている。
さらに前記直流モータ1と並列に直流抵抗値R11を有
する第4の抵抗体11と直流抵抗値R12を有する第6
の抵抗体12からなる直列回路が接続さ涯、前記第2の
抵抗体3′と前記第3の抵抗体4′の接続点dと、前記
第4の抵抗体11と前記第5の抵抗体12の接続点Cの
間の電圧がコンパレータ6(!:基準電圧源6よりなる
誤差検出増幅器に印加され、前記コンパレータ5の出力
によって、前記ブリッジ回路の給電路中に接続された給
電制御トランジスタ7の通電量を制御する様に構成され
ている。
一般に、直流モータの等何回路は発電電圧Eaと、内部
抵抗Raの直列回路で表わされ、前記発電電圧Eaは回
転速度に比例して変化する。
すなわち、 E =Ka−N    ・・・・−・・・・・・・・・
・・・・・・・・(1)ただし、Nは直流モータの回転
速度であり、Kaは該直流モータの発電定数と呼ばノす
るものである。
第4図において、直流モータ1に流れる電流を工8、抵
抗3′、抵抗11に流れる電流を、そわぞれ工。Jll
l として、ブリッジ回路の検出端子C−4間に現われ
る電圧Ead  を求めると次式のごとくとなる。
Ecd=R1(Ia4−I、1)4−R12・111 
R3・I。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2
)また、 Ia 、Ra−1−Ea=I、1 (R11−トR12
)  −−−−−−−・−−+311a−Ra4−Ea
−1−R1(Ia−1−111)=I3(R2−1−R
3)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(禰上記+31 、 +41式を(2)式に代入して整
理すると、Ecdは次の様に表わせる。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
ここで、 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
が成立しているものとすると、(eil 、 (61式
よりさらに、(1)式を考慮すると、 となり、第4図のブリッジ回路の検出端子c−d間に現
われる電圧は直流モータ1の回転速度Nに比例した値と
なることがわかる。
さて、具体的な数値例として次に示す定数を用いて実際
の平衡条件を求めてみる。
すなわち、 Ra=6(Q+ R1−1ρ) R11−10oαΩ) とすると、(6)式より、 いま、R3//R2−6に設定したとすると、(91式
および(1o)式より、 R12キ5ooO(Ω) Ecd ” Ea/42 が得られる。
この定数のもとて第4図の0点の電位が最も低下する状
態、つまり、コンパレータ5としてPr、2図に示す様
な回路を用いたときの最悪状態は、給電制御トランジス
タ7がフルオンしてブリッジ回路の給電端にほぼ電源電
圧が印加された場合に生ずる。
この様な状態は直流モータ1の起動時(Ea−〇)に生
じ、そのときのブリッジ回路の高抵抗辺側の等価回路は
第5図(blの様に表わすことが出来る。
なお、第6図1alは等価変換する前の回路である。
第6図1alより明らかな様に2本発明の第4図の回路
では直流モータ1の起動時にブリッジ回路の給電端に電
源電圧の殆んどすべてが印加されたとしても、0点の電
位は電源電圧の7分の1(先に述べた定数のもとて)し
か低下せず、0点とマイナス側給電線路90間にはコン
パレータが充分動作するだけの電圧を確保することが出
来る。
捷だ、直流モータ1の一端はプラス側給電線路8に直接
接続されているので、伝導性の火花ノイズ対策としては
前記直流モータ1の両端にコンデンサを接続するだけで
良く(殆んどの場合、■ocラインとGNDラインの間
には大容量のコンデンサが接続されているので、■co
ラインとGNDラインの間の交流シンピーダンスはきわ
めて低い。)、捷だ、第6図に示す様に簡単にスイッチ
ング給電を行なわせるこ吉も出来る。
第6図において点線内の回路は本発明を適用したスイッ
チング制御用ワンチップICによって構成されており、
第2の抵抗体3′、第3の抵抗体4′。
第4の抵抗体11.第6の抵抗体12.コンパレータ5
.給電制御トランジスタ7などは、すべて前記IC10
0の内部で構成されている。
また、直流モータ1に直列に接続されたチョークコイル
10は前記2′で示す第1の抵抗体を構成している。
なお、本発明は第4図、第6図に示した実施例に限定さ
れるものではなく、種々に変形して応用することが出来
る。例えば、第7図の回路はPNPトランジスタとNP
N)ランジスタを置換して、電源の極性も入れ替えたも
のである。
以上の様に本発明の直流モータの速度制御装置は、直流
モータと、該直流モータに直列に接続された低抵抗体に
よってブリッジ回路の低抵抗辺を構成し、前記低抵抗体
よりも大きい直流抵抗値を5直する第2.第3の抵抗体
によって前記ブリッジ回路の高抵抗辺を構成し、さらに
前記直流モータの端子間を抵抗分割して、その中点から
検出出力を取り出す様に構成しているので、低電圧のも
とで動作させるのに適した速度制御装置が実現出来、ス
イッチング給電も容易に行なえるなど、大なる効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は従来例の回路結線図、第
4図は本発明の一実施例を示す回路結線図、第6図1a
l 、 fblは本発明の詳細な説明するだめのブリッ
ジ回路の部分的等価回路図、第6図および第7図は本発
明の別の実施例の回路結線図である0 1・・・・・・直流モータ、2′・・・・ 第1の抵抗
体、3′・・・ −第2の抵抗体、4′・・・・・・第
3の抵抗体、6・・・・・・コンパレータ、6・・・・
・・基準電圧源、7・・・・・・給電制御トランジスタ
、1o・・・・・・チョークコイル、11・・・・・・
第4の抵抗体、12・・・・・・第5の抵抗体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第4図 第3図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流モータと、該直流モータの内部抵抗よりも小
    さい直流抵抗値を有する第1の抵抗体を直列に接続して
    低抵抗辺を構成し、前記第1の抵抗体よシも大きい直流
    抵抗値を有する第2の抵抗体と前記第2の抵抗体よりも
    大きい直流抵抗値を有する第3の抵抗体を直列に接続し
    て高抵抗辺を構成し、前記第1の抵抗体と前記第2の抵
    抗体が互いに対辺となる様に前記低抵抗辺と前記高抵抗
    辺を並列に接続してブリッジ回路を構成し、さらに前記
    直流モータと並列に第4の抵抗体と第5の抵抗体の直列
    回路を接続し、前記第2の抵抗体と前記第3の抵抗体の
    接続点と、前記第4の抵抗体と前記第5の抵抗体の接続
    点の間の電圧を誤差検出手段に供給し、前記誤差検出手
    段の出力によって前記ブリッジ回路の給電路中に接続さ
    れた給電制御手段の通電量を制御するように構成したこ
    とを!1.!l′徴とする直流モータの速度制御装置。
  2. (2)  特許請求の範囲第(11項の記載において、
    前記第1の抵抗体をチョークコイルによって構成し、前
    記給電制御手段にスイッチング動作を行なわしめるよう
    にしたことを特徴とする直流モータの速度制御装置。
JP13904181A 1981-09-02 1981-09-02 直流モ−タの速度制御装置 Granted JPS5839293A (ja)

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