JPS5932999B2 - モ−タ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はモータの回転速度をエンコーダを用いて回転速
度に応答する周波数のパルス信号（以下、これを速度信
号と言う。

）に変換し、この速度信号の周波数を周波数・電圧変換
回路（以下、これをＦ／Ｖ変換回路と言う。）によつて
電圧信号に変換するとともに、上記速度信号と位相基準
信号との位相のずれを位相差・電圧変換回路（以下、こ
れをＰ／Ｖ変換回路と言う。）によつても電圧信号に変
換し、これらの電圧信号を適当に混合して得られた信号
に応答させてモータの回転速度を制御するようにしたモ
ータ制御装置に関する。モータの回転速度をフィードバ
ックの手法を用いて制御するには、モータの回転速度を
なんらかのトランスジューサを用いて電気信号に変換し
、この電気信号と所望する回転速度に相応する基準電気
信号との偏差に応答させてモータの負荷電流を増減させ
ることが行なわれる。上記トランスジューサとしては、
タコメータ、インクリメンタルエンコーダ等々種々のも
のが知られており、また負荷電流制御手段としては、可
変抵抗器、サイリスタ、差動増幅器など種々のものが使
用される。第１図は従来本出願人がレコードプレーヤ用
ＤＣモータの回転速度を制御するために採用しているモ
ータ制御装置の概略を示す電気回路図である。以下に、
この電気回路の動作を簡単に説明すると、電源投入とと
もにモータ起動回路１からは一定時間だけモータ起動用
信号が出力され、この信号は第１のサンプルホールド回
路２へと入力される。この結果、第１のサンプルホール
ド回路２の出力側にはモータ起動用電圧が得られる。ま
た電源投入とともに位相基準パルス発生回路３からは位
相基準パルスが出力され、このパルスによつて第２のア
ナログスイツチ４は一定の時間間隔で微小時間０Ｎする
ことになり、この０Ｎの期間に第２の鋸歯状波発生回路
５の出力電圧は第２のサンプルホールド回路６に保持さ
れ、サンプルホールド回路６からは所定の出力電圧が得
られることになり、更にこの出力電圧はローパスフイル
タ７によつて平滑される。しかしながら、このローパス
フイルタ７を省略することもできる。以後、第１のサン
プルホールド回路２の出力電圧とローパスフイルタ７の
出力電圧とは抵抗８と９との値により定まる所定の比率
で互いに混合された後、負荷電流制御回路１０へと入力
される。負荷電流制御回路１０では、この入力信号電圧
を所望する回転速度に相応する基準電圧と比較し、その
偏差に応答した電流をモータ１１へ供給することになり
、これによりモータ１１は起動されることとなる。尚、
ここで第１のサンプルホールド回路２からモータ起動電
圧を得るに際してモータ起動回路１からモータ起動用信
号を与えた理由は、後述する如くこの装置においてはモ
ータ１１が回転しない限り、第１のアナログスイツチ１
２が０Ｎとならないからである。こうしてモータ１１が
回転を開始すると、その回転速度はエンコーダ１３によ
つて検出されるとともに上記回転速度に応答した周波数
を有するパルス信号（以下、これを速度信号と言う。

）に変換され、この速度信号はパルス発生回路１４へと
入力されることとなる。次いで、パルス発生回路１４か
らは上記速度信号の周波数に応答した周波数を有する幅
の狭いパルス信号（以下、これをりセツトパルスと言う
。）と、このりセツトパルスとの間に上記速度信号の周
波数に応答する遅れ時間を有する幅の狭いパルス信号（
以下、これをセツトパルス信号と言う。）とが出力され
、りセツトパルスは第１及び第２の鋸歯状波発生回路１
５，５へと送られ、またセツトパルスは第１のアナログ
スイツチ１２へと送られる。第１及び第２の鋸歯状波発
生回路１５，５の出力電圧は、上記りセツトパルスが入
力された瞬間に所定電圧（例えば０ボルト）にりセツト
さへその後次のりセツトパルスが入力されるまでの間所
定の変化率を以つて徐々に上昇もしくは減少することと
なり、所謂鋸歯状波が得られることになる。一方、第１
のアナログスイツチ１２には前記セツトパルスが入力さ
れるとともに、第２のアナログスイツチ４には位相基準
パルスが入力され、これらのパルスによつて第１及び第
２のアナログスイツチが微小時間０Ｎすることにより、
第１のサンプルホールド回路２からは前記速度信号の周
波数に応答する電圧が出力され、また第２のサンプルホ
ールド回路６からは前記りセツトパルスと前記位相基準
パルスとの位相差に応答する電圧が出力されることにな
る。次いで、ローパスフイルタ７によつて平滑された第
２のサンプルホールド回路６の出力電圧と、第１のサン
プルホールド回路２の出力電圧とは、抵抗８，９によつ
て定まる所定の比率で混合され、この混合電圧によつて
負荷電流制御回路１０が駆動され、モータ１１の負荷電
流が制御されるのである。このように、以上説明したモ
ータ制御装置は、第１の鋸歯状波発生回路、第１のアナ
ログスイツチ及び第１のサンプルホールド回路を有する
第１のフイードバツグループ系と、第２の鋸歯状波発生
回路、第２のアナログスイツチ及び第２のサンプルホー
ルド回路を有する第２のフイードバツクループ系とを併
有する装置であり、その制御精度はこれらのフイードバ
ツクループ系が双方ともに設計通りに動作するか否かに
大きく依存する。

即ち、いずれか一方のフイードバツクループ系だけが設
計通りに動作したとしても、負荷電流制御回路１０は両
ルーブ系から得られる出力信号を混合したものにより駆
動されるものであるから、両方のループ系が設計通りに
動作しない限り、モータ１の回転速度を精密に制御する
ことは困難なのである。そこで、従来この装置の組立に
際しては、各々のループ系を構成する各回路が設計通り
に動作するように充分な配慮が払われている。

なかでも、各ループ系の初段に配置される第１及び第２
の鋸歯状波発生回路１５，５の出力特性、特に出力され
る鋸歯状波の電圧変化率は、各ルーブ系の特性を決定す
る上における基準となるものであるため、回路を構成す
る素子の選択にあたつては細心の注意が払われていた。
しかしながら、一般に電子回路を構成する素子の特性は
製品ごとにばらつきがあり、また温度変化によつても変
動するものであることなどの原因により、双方のループ
系ともに設計通りの精度を得ることは難かしく、これが
製品の歩留りを低下させる一因ともなつていた。

一方、昨今集積化技術の発達とともに、上記回路も集積
化される傾向にあるが、一般に第１及び第２の鋸歯状波
発生回路のような比較的大容量のコンデンサを必要とす
る回路は、ＩＣチツプ上に占める占有面積が大きいこと
から集積度を低下させる要因となり、しかもＣチツプ上
に所要の容量を有するコンデンサを精密な精度で形成す
ることは極めて難かしい技術が必要とされる。

本発明は従来のモータ制御装置における以上の如き問題
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、相異なる２つのフイードバツクループ系から
の信号の合成信号により負荷電流制御回路を駆動するよ
うにしたモータ制御装置において、各ループ系を構成す
る回路素子の選択に要する労力を軽減し、この種装置を
製作する場合の歩留りを可及的に向上させることにある
。

以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に従つて詳述
する。尚、以下の説明において従来装置と構成が同一で
ある部分については、従来装置と同一の符号を付すこと
により説明は簡略化する。第２図は本発明に係るモータ
制御装置の一例を示す電気回路図であり、この回路の特
徴、即ち前記第１図に示した従来装置の回路図との相異
点は、第１図に示される回路においては各フイードバツ
クループ系は個々に鋸歯状波発生回路１５，５を備えて
いるのに対して、第２図の回路にあつては１個の鋸歯状
波発生回路１６を両ループ系によつて共用した点にある
。即ち、本発明装置の要部の構成を詳細に説明すると、
前記パルス発生回路１４から出力されるりセツトパルス
は鋸歯状波発生回路１６へと入力される。

図示例に示される鋸歯状波発生回路１６は、電源ＶＤＤ
とアース間に抵抗１７とコンデンサ１８とを直列に接続
し、更にコンデンサ１８に対してＭＯＳ−ＦＥＴｌ９を
並列に接続する構成を有するが、本発明を構成する鋸歯
状波発生回路１６の具体的な回路構成はこれに限定され
るものではなく、要するに所定のりセツトパルスが入力
される毎にその出力が所定電圧にりセツトされ、ノ且つ
次のりセツトパルスが入力されるまでの間、所定の変化
率を以つて出力電圧が連続的に上昇もしくは下降するも
のであれば如何なるものでもよい。

この鋸歯状波発生回路１６の出力側にはそれぞれ第１及
び第２のアナログスイツチ１２，４を介して第４及び第
２のサンプルホールド回路２，６が互いに並列に接続さ
れている。第１及び第２のアナログスイツチ１２，４と
しては、所定の駆動パルスが入力されると０Ｎ状態とな
り、前記鋸歯状波発生回路１６の出力電圧を第１及び第
２のサンプルホールド回路２，６へ確実に伝達すること
ができるものであればいかなるものでもよく、例えばＭ
ＯＳ−ＦＥＴを使用したスイツチなどにより構成される
。また、第１及び第２のサンプルホールド回路２，６と
しては、図示例にあつてはソースフオロア形ＦＥＴ増幅
器のゲートとアース間にコンデンサ２０を接続して構成
されているが、第］及び第２のサンブルホールド回路の
具体的な回路構成はこれに限定されるものではなく、要
するに入力された電圧を保持するとともに、この保持電
圧に応答した出力電圧を発生させる機能を備えたもので
あればいかなるものでもよい。また、特に本実施例に示
されるモータ制御装置であつては、第１図に示されるモ
ータ起動回路１とは異なる構成を有するモータ起動回路
１ａが備えられている。即ち、第２図に示されるモータ
起動回路１ａは前記第１のアナログスイツチに対してダ
イオード２１を並列に接続することによつて構成されて
おり、従来一般に行なわれている発振回路式のモータ起
動回路などに比べて極めて構成が簡略化されている。即
ち、モータ起動時においてアナログスイツチ１２はモー
タが回転するまでの間、０Ｎの状態になる事が出来ない
ため、別にモータ起動回路１を設けなければならなかつ
た。これに対し上記の様にアナログスイツチ１２にダイ
オード２１を設けることによつて、電源投入と同時に鋸
歯状波発生回路１６の出力を入力することが出来、モー
タ起動に充分な出力電圧をサンプルホールド回路２が発
生できる様になり、しかも起動後の回路動作には何ら悪
影響を与えることがない。また、第１及び第２のサンブ
ルホールド回路２，６の出力側には抵抗８もしくはロー
パスフイルタ７、抵抗８がそれぞれ接続され、更にこれ
らの出力ラインは一括された後、負荷電流制御回路１０
へと接続されている。負荷電流制御回路１０としては、
図示例においては差動増幅器を使用するものが示されて
いるが、負荷電流制御回路１０の具体的な回路構成はこ
れに限定されるものではなく、例えば入力電圧に応じて
デユーテイ一比の異なるパルス信号を発生させるもの等
々種々の構成を採用することができる。また、その他の
回路（エンコーダ１３、パルス発生回路１４、位相基準
パルス発生回路３、ローパスフイルタ７等）の具体的な
構成については第１図におけるものと同様の構成が採用
される。次に、以上の構成よりなる本発明装置の作用を
簡単に説明する。

電源を投入すると、鋸歯状波発生回路１６からは回路の
時定数により定まる所定の増加率をもつて電圧が増加す
る出力信号が得られ、この出力信号はダイオード２１を
介してサンプルホールド回路２へと入力され、その出力
側には所定の出力電圧が発生する。一方、電源投入と同
時に位相基準パルス発生回路３からは位相基準パルスが
発生してこれにより第２のアナログスイツチ４が駆動さ
れ、この間に鋸歯状波発生回路１６の出力信号は第２の
サンプルホールド回路６へと送られ、その出力側には所
定の出力電圧が発生する。次いで、第１及び第２のサン
プルホールド回路２，６から出力される電圧は抵抗８，
９の値により定まる所定の比率で合成された後負荷電流
制御回路１０へと入力され、これによつてモータ１１が
起動される。モータ１１が回転し始めると、パルス発生
回路１４からは第１図において説明したと同様のセツト
パルス及びりセツトパルスが出力され、セツトパルスは
前記第１のアナログスイツチへと、またりセツトパルス
は鋸歯状波発生回路１６へと入力される。鋸歯状波発生
回路１６からはりセツトパルスの周波数と同期した鋸歯
状波が出力され、この鋸歯状波は第１及び第２のアナロ
グスイツチ１２，４へと送られる。一方、この状態にお
いて第１及び第２のアナログスイツチ１２，４はそれぞ
れセツトパルス及び位相基準パルスと同期して微小時間
０Ｎ状態となり、この間に第１及び第２のサンプルホー
ルド回路２，６にはそれぞれ前記速度信号の周波数及び
速度信号と位相基準パルスとの位相差に応答した電圧が
入力されるとともに保持され、この保持電圧に応じた電
圧が第１及び第２のサンプルホールド回路２，６からは
得られる。これらの出力電圧は次いで前述の経過を経て
合成された後負荷電流制御回路１０へと入力され、これ
に応じてモータ１１の速度が制御されるものである。次
に、以上説明した本発明装置の効果を詳述する。

１．前述の如く、本発明に係るモータ制御装置は第１及
び第２のフイードバツクループ系をともに備え、また各
ループ系はりセツトパルスを基準として、これとセツト
パルスとの時間差及び位相基準パルスとの時間差をそれ
ぞれ電圧信号に変化するとともに、これらを合成してフ
イードバツク信号にするものであり、しかも上記各時間
差を鋸歯状波発生回路から出力される信号電圧の増加率
もしくは減少率を基に電圧信号に変換するものである。

従つて、鋸歯状波発生回路から出力される信号波形には
極めて高精度が要求され、回路の実装に際しては細心の
注意が必要とされる。ところが、このように細心の注意
が必要とされるにも拘わらず、第１図に示された従来装
置においては、各フイードバツクループ系は独自の鋸歯
状波発生回路１５，５からの出力信号を基に動作するよ
うに設計されていたため、１台の装置について２個の鋸
歯状波発生回路が必要となり、しかも双方の鋸歯状波発
生回路の出力特性が特定の関係にならない限り負荷電流
制御装置１０の入力信号はモータ１１の速度変化に精確
に応答しなくなるという欠点がある。これに対して、第
２図に示される本発明装置にあつては、双方のフイード
バツクループ系は、共通の鋸歯状波発生回路１６からの
出力信号により動作するように構成されているため、鋸
歯状波発生回路１６の出力特性と設計値との間に多少の
誤差があつても、その誤差は両ループ系に均等に生ずる
ため、最終的な合成出力信号に与える影響を著しく軽減
させることができる。

２．以上説明した回路動作上の効果に加えて、本発明装
置においては第１図の従来例に加えて鋸歯状波発生回路
に必要な部品点数が半減することになるため、仮にこれ
を個別部品を用いて組立てる場合には、コストダウンが
可能となり、また集積回路によつて構成する場合には、
ＩＣチツプ上の専有面積が大きく、しかも精度を上げる
ことが困難なコンデンサが一個減ることにプなり、製品
の歩留りの向上とともに集積化率を向上させることが可
能となる。

３，またモータ起動回路として実施例の如くダイオード
を使用すれば、モータ起動回路の構成を著しく簡素化す
ることができ、これにより装置の集積化を著しく促進さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を説明するためのもので、第１図は従来装
置の電気回路図、第２図は本発明装置の電気回路図であ
る。 １，１ａ・・・・・・モータ起動回路、２・・・・・・
第１のサンプルホールド回路、３・・・・・・位相基準
パルス発生回路、４・・・・・・第２のアナログスイツ
チ、５・・・・・・第２の鋸歯状波発生回路、６・・・
・・・第２のサンプルホールド回路、１０・・・・・・
負荷電流制御回路、１１・・・・・・モータ、１２・・
・・・・第１のアナログスイツチ、１３・・・・・・エ
ンコーダ、１４・・・・・・パルス発生回路、１５・・
・・・・第１の鋸歯状波発生回路、１６・・・・・・鋸
歯状波発生回路、２１・・・・・・ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ モータの回転速度を検出し、これを上記回転速度に
   応答した周波数を有する速度信号に変換して出力するエ
   ンコーダと、所定のリセットパルスが入力される毎にそ
   の出力が所定電圧にリセットされ、且つ次のリセットパ
   ルスが入力されるまでの間、所定の変化率を以つて出力
   電圧が連続的に上昇もしくは下降する鋸歯状波発生回路
   と、この鋸歯状波発生回路の出力側にそれぞれ第１及び
   第２のアナログスイッチを介して互いに並列に設けられ
   た第１及び第２のサンプルホールド回路と、これらの第
   １及び第２のサンプルホールド回路の出力信号を適宜混
   合して得られた信号電圧に応答させて上記モータの負荷
   電流を制御する負荷電流制御回路と、上記エンコーダか
   らの速度信号に基づいて上記速度信号の周波数に応答し
   た周波数を有し、且つ上記鋸歯状波発生回路をリセット
   するためのリセットパルスと、このリセットパルスとの
   間に上記速度信号の周波数に応答する遅れ時間を有し且
   つ上記第１のアナログスイッチをＯＮするためのセット
   パルスとを出力するパルス発生回路と、上記第２のアナ
   ログスイッチをＯＮするための位相基準パルス発生回路
   と、上記第１のアナログスイッチに対して並列に接続さ
   れたダイオードからなる、上記モータを起動するための
   モータ起動回路とを具備することを特徴とするモータ制
   御装置。