JPS61164489A - 直流モ−タの制御回路 - Google Patents

直流モ−タの制御回路

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JPS61164489A
JPS61164489A JP60006306A JP630685A JPS61164489A JP S61164489 A JPS61164489 A JP S61164489A JP 60006306 A JP60006306 A JP 60006306A JP 630685 A JP630685 A JP 630685A JP S61164489 A JPS61164489 A JP S61164489A
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JP
Japan
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torque
signal
motor
circuit
control signal
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Pending
Application number
JP60006306A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuo Aoi
青井 龍雄
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Publication of JPS61164489A publication Critical patent/JPS61164489A/ja
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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
    • H02P7/288Arrangements 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 using variable impedance

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

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】 (発明の分野) 本発明は、直流モータの制御回路に関する。
(発明の概要) 本発明は、直流モータの制御回路において、直流モータ
のトルクが電機子電流に比例することを利用してそのト
ルクを定トルク制御するようにしている。
(従来技術とその問題点) 工作器具には、直流モータの駆動力を利用したものが多
い。ところで、直流モータは、負荷が大きくなり回転数
が低下してくるとそれに伴ってトルクが大きくなってく
る。しかるに、電気ドリルのような工作器具を使用して
基板などに穴あけをする場合に、定トルクで工作させた
い場合がある。
しかるに、従来の直流モータの制御回路には、直流モー
タの速度制御をするものはあったが、これを定トルクで
駆動制御できるようにしたものがなく、このため、直流
モータを使用した電気ドリルで工作する場合は、作業者
に対して精度の高い工作を要求することになり、作業効
率が悪かった。
したがって、直流モータを簡単にかつ容易に定トルクで
駆動制御させることができ、これにより作業効率の高い
工作を可能にする直流モータの制御回路が望まれていた
(発明の目的) 本発明は、直流モータを簡単にかつ容易に定トルク制御
できるようにすることを目的とする。
(発明の構成と効果) 本発明は、このような目的を達成するために、直流モー
タのトルクを設定するためのトルク設定信号を出力する
トルク設定部と、前記直流モータの現トルクを検出しそ
の検出値をトルク検出信号として出力するトルク検出部
と、前記トルク設定信号と前記トルク検出信号とが与え
られ、前記両信号に基づいて前記直流モータの現トルク
と設定トルクとの偏差値を演算しその演算値に応じたレ
ベルを有する信号をトルク偏差値信号として出力する偏
差値出力回路と、レベルが大きい方と小さい方との間で
交互に変化する出力波形を有する信号をパルス幅制御信
号として所定の周波数で繰り返し出力する出力波形発生
回路と、前記トルク偏差値信号と前記パルス幅制御信号
とが与えられ、当該トルク偏差値信号のレベルが前記パ
ルス幅制御信号のレベルよりも大か小である期間に対応
するパルス幅の信号をスイッチング制御信号とじて出力
するスイッチング制御信号出力回路と、前記直流モータ
の電機子電流路に挿入されスイッチング制御信号に応答
して該電機子電流路を開閉するスイッチング回路部とを
具備して構成されている。
この構成により、現トルクの値を示すトルク検出信号と
設定トルクを示すトルク設定信号とから前記現トルクと
設定トルクとの偏差値を現す情報を含むトルク偏差値信
号が偏差値出力回路からスイッチング制御信号出力回路
に与えられ、またこのスイッチング制御信号出力回路に
は、出力回路発生回路からパルス幅制御信号が与えられ
る。これにより、スイッチング制御信号出力回路は、所
定のパルス幅のスイッチング制御信号をスイッチング回
路部に与える。こうして、スイッチング回路部は、直流
モータのトルクが定トルクとなるように直流モータを制
御する。
したがって、本発明によれば、トルク設定部でトルク設
定しさえすれば、その後は自動的に直流モータのトルク
を定トルク制御することができ、該定トルク制御が簡単
かつ容易になる。その結果、例えば、電気ドリルのよう
な工作器具を直流モータで駆動制御する場合、その直流
モータを定トルクで駆動させて精度の高い工作等が可能
となった。
(実施例の説明) 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。第1図は本発明の実施例に係る直流モータの制御
回路の回路図であり、第2図はその制御回路の動作説明
に供する波形図である。第1図において、Eは直流電源
としての電池電源、swo、swoは電源スィッチ、S
WIは直流モータの正逆回転方向切り換え用スイッチ、
Mは他励磁の直流モータである。
この実施例に係る直流モータMの制御回路lにおいて、
2は抵抗R5とダイオードD2とで構成された基準電圧
発生部であり、この基準電圧発生部2は、逆流防止用ダ
イオードD2を介して切り換え用スイッチSWIに接続
されており、そのダイオードD2の両端間に基準電圧を
発生する。
4は可変抵抗VRで構成されたトルク設定部であり、こ
のトルク設定部4は直流モータMのトルりを設定するた
めのトルク設定信号Slを出力するようになっており、
その設定は可変抵抗VRを操作することにより行なわれ
る。
6は直流モータMの電機子電流路りに挿入された分流器
R11で構成されたトルク検出部であり、このトルク検
出部6は、直流モータMのトルクが電機子電流に比例す
ることを利用し、その直流モータMからの電機子電流に
よりその両端間に発生する電圧の大きさにより前記直流
モータMの現トルクを検出しその検出値をトルク検出信
号S2として出力するトルク検出部である。
8は積分コンデンサC2と第1増幅器Alとで構成され
た偏差値出力回路であり、この偏差値出力回路8の第1
増幅器Atの一人力部にはインピーダンス整合用抵抗R
8を介してトルク設定信号S1が、またその千人力部に
は抵抗RIOを介してトルク検出信号S2がそれぞれ与
えられ、これによりこの偏差値出力回路8は、前記両信
号Sl。
S2に基づいて直流モータMの現トルクと設定トルクと
の偏差値を演算しその演算値に応じたレベルを有する信
号をトルク偏差値信号S3として出力するようになって
いる。
lOは抵抗R1,R2,R3,R4と、コンデンサCI
と、第2増幅器A2とで構成された三角波発生回路であ
り、この三角波発生回路10はレベルか大きい方と小さ
い方との間で交互に変化する出力波形としての三角波を
有する信号をパルス幅制御信号S4として所定の周波数
で繰り返し出力するようになっている。この回路IOに
代えて、鋸歯状波発生回路を使用して鋸歯状波の信号を
出力させてもよい。
12は第3増幅器A3と出力抵抗R9と反転増幅用トラ
ンジスタTriとでアンド回路の機能を備えたスイッチ
ング制御信号出力回路である。このスイッチング制御信
号出力回路12の第3増幅器A3の千人力部にトルク偏
差値信号S3がまた一人力部にパルス幅制御信号S4が
それぞれ与えられるようになっている。このスイッチン
グ制御信号出力回路12は、トルク偏差値信号S3のレ
ベルがパルス幅制御信号S4のレベルよりも大か小であ
る期間、この実施例では小である期間、に対応するパル
ス幅の信号をスイッチング制御信号S5として出力する
ようになっている。
14はダーリントン接続された2個のトランジスタTr
2.Tr3と保護用ダイオードD4とバイアス抵抗R1
7,R18とで構成されたスイッチング回路部であり、
このスイッチング回路部14は直流モータMの電機子電
流路りに挿入されスイッチング制御信号S5に応答して
該電機子電流路りを開閉するスイッチング回路部である
16は第4増幅器A4と、入力抵抗R13゜R14と、
ツェナーダイオードZDと、電流制限抵抗R15と、積
分コンデンサC4とから構成された電機子電圧検出回路
である。この電機子電圧検出回路16は、直流モータM
の回転数が、電機子の両端間電圧に比例することを利用
して電機子電流を遮断するためのものであり、直流モー
タMの電機子がロックしたときの電機子の両端間電圧を
検出し、この検出値を電機子電流遮断信号S6として出
力するようになっている。この場合、第4増幅器A4の
一人力部には、ツェナダイオードZDを介して基準電圧
が与えられ、その千人力部には、コンデンサC4により
平滑化された比較電圧が与えられるようになっており、
この基準電圧と比較電圧との差が電機子の両端間電圧に
対応した値となる。
18は逆流防止ダイオードD3を含むワイヤードのオア
回路部であり、このオア回路部18はトルク検出信号S
2または電機子電流遮断信号S5を偏差値出力回路8の
第1増幅器Atの千人力部に出力するようになっている
DIは直流モータMに対してそれが逆回転する方向に電
圧が与えられたときにこの実施例の制御回路1に逆方向
の電流が流れることを防止するための逆流防止用ダイオ
ードであり、D5は同じく直流モータMにそれが逆回転
する方向の電圧が与えられるときの電機子電流路りとは
別の電機子電流路L′を形成するためのダイオードであ
る。C3はトルク検出部6からの信号S2の脈流成分を
平滑化したり電機子電圧検出回路16の第4増幅器A4
からの出力電流である電機子電流遮断信号S6を急速充
電するためのコンデンサである。
次に、この構成による実施例の作用について説明する。
第2図(a)はパルス幅制御信号S4の波形図であり、
第2図(b)はトルク偏差値信号S3の波形図であり、
第2図(C)はスイッチング制御信号S5の波形図であ
る。先ずこの場合では、電機子電圧検出回路16が設け
られていない場合の動作について説明する。第3図はこ
の場合の直流モータMの回転数とトルクとの関係を示す
図である。電源スィッチswo、swoか閉じられ、ま
た直流モータMが正転方向となるように切り換え用スイ
ッチSWIが切り換えられている−とき、即ち図に示す
方向の電機子電流Iが流れるときには、基準電圧発生部
2の基準電圧がトルク設定部2に与えられる。偏差値出
力回路8の第1増幅器AIの一人力部には、トルク設定
部2の可変抵抗VRを介してトルク設定信号SLが与え
られる。一方、その第1増幅器A1の十入力部には、ト
ルク検出部6からトルク検出信号S2が与えられる。
これにより、偏差値出力回路8は直流モータMの現トル
クと設定トルクとの偏差値を演算し、その演算値に応じ
たレベルの、第2図(b)に示すようなトルク偏差値信
号S3を出力する。
三角波発生回路10は、第2図(a)に示すような三角
波を有するパルス幅制御信号S4を出力する。これら各
信号S 3 、S 4は、スイッチング制御信号出力回
路12にそれぞれ与えられる。このスイッチング制御信
号出力回路12は、両信号S3、S4の大小を比較して
第2図(C)に示すようなスイッチング制御信号S5を
出力する。そして、スイッチング回路部14は、このス
イッチング制御信号S5により電機子電流路りの開閉を
行う。
この場合、第3図に示すように、TIないしT5の各設
定トルクの内、現設定トルクがT3であった場合は、ト
ルク検出部6で検出された現トルクTOがT3以下であ
れば、偏差値出力回路8からはToとT3との偏差値に
対応して、第3図に示すようなトルク偏差値信号S3を
出力する。そして。現トルクTが設定トルクT3に到達
すると、トルク偏差値がゼロになり、これにより、直流
モータMは定トルク回転させられる。
電機子電圧検出回路16が設けられている場合において
、直流モータMの回転数が低下してきて電機子がロック
したときに、このことが電機子電圧検出回路16により
検出され、その回路I6から電機子電流遮断信号S6が
出力される。そして、この信号S6に偏差値出力回路8
が応答動作するとスイッチング制御信号出力回路12か
らは、スイッチング回路部14が電機子電流路りを開か
せる動作をさせるためのスイッチング制御信号S5を出
力する。その結果、スイッチング回路部14が電機子電
流路りを開かせるので電機子電流が遮断されるるこれに
より、直ゐモータMの回転数が低下してきて、電機子が
ロックしたときに直流モータMの回転が停止されて、電
池電源Eの無駄な消耗を防止することができる。
この場合、この実施例では電機子電流遮断信号S6とト
ルク検出信号S2とをワイヤードオアによるオア回路部
18を介して偏差値出力回路8に入力させるようにして
いるので、回路構成が簡素化している。
この実施例では、直流モータMが逆回転する場合には、
制御回路1を動作させず、かつダイオードDI、D5を
設けることにより、直流モータMの逆回転には該直流モ
ータMが無制御に回転できるようにしているが、第5図
に示すように前記各ダイオードDI、D5を省略させる
と同時に直流モータMの定トルク制御もできるようにす
ることも可能である。即、ち、第5図では、電池電源E
と切り換え用スイッチSWIとの間に前記制御回路lを
設け、直流モータMには切り換え用スイッチSWIの切
り換えにより電機子電流が正逆If。
lビのいずれにも流れるようにし、これにより直流モー
タMが正逆いずれにも回転可能な電圧が与えられるよう
にする一方で、制御回路1には常に同一方向にモータ制
御電流■2が流れるようにしている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る直流モータの制御回路の
回路図、第2図はその制御回路の動作説明に供する波形
図、第3図および第4図は直流モータの回転数とトルク
との関係を示す図、第5図は他の実施例の回路図である
。 図中、符号Eは直流電源、Mは直流モータ、4はトルク
設定部、6はトルク検出部、8は偏差値出力回路、IO
は出力波形発生回路、12はスイッチング制御信号出力
回路、14はスイッチング回路部、18は電機子電圧検
出回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流モータのトルクを設定するためのトルク設定
    信号を出力するトルク設定部と、 前記直流モータの現トルクを検出しその検出値をトルク
    検出信号として出力するトルク検出部と、前記トルク設
    定信号と前記トルク検出信号とが与えられ、前記両信号
    に基づいて前記直流モータの現トルクと設定トルクとの
    偏差値を演算しその演算値に応じたレベルを有する信号
    をトルク偏差値信号として出力する偏差値出力回路と、 レベルが大きい方と小さい方との間で交互に変化する出
    力波形を有する信号をパルス幅制御信号として所定の周
    波数で繰り返し出力する出力波形発生回路と、 前記トルク偏差値信号と前記パルス幅制御信号とが与え
    られ、当該トルク偏差値信号のレベルが前記パルス幅制
    御信号のレベルよりも大か小である期間に対応するパル
    ス幅の信号をスイッチング制御信号として出力するスイ
    ッチング制御信号出力回路と、 前記直流モータの電機子電流路に挿入されスイッチング
    制御信号に応答して該電機子電流路を開閉するスイッチ
    ング回路部と を具備してなることを特徴とする直流モータの制御回路
  2. (2)前記出力波形発生回路が、三角波発生回路である
    前記特許請求の範囲第1項に記載の直流モータの制御回
    路。
  3. (3)前記トルク検出部が、前記電機子電流路に挿入さ
    れた抵抗である前記特許請求の範囲第1項に記載の直流
    モータの制御回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181689A (ja) * 1987-01-20 1988-07-26 Omron Tateisi Electronics Co 直流モ−タ速度制御回路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50107393A (ja) * 1974-01-31 1975-08-23

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