JPS61240890A

JPS61240890A - 可変磁気抵抗モ−タ用の制御回路

Info

Publication number: JPS61240890A
Application number: JP61013589A
Authority: JP
Inventors: ジヨン　チヤールズ　ターンザー
Original assignee: Adept Technology Inc
Current assignee: Omron Robotic and Safety Technologies Inc
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1986-10-27
Also published as: US4625158A

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、一般に、モータ制御回路に係り、特に、可変
磁気抵抗モータのための制御装置に係る。

本発明は、特に、参考としてここに取り上げるモータネ
ティックス・コーポレーション（Ｍｏｔｏｒｎｅｔｉｃ
ｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の「歯付きの磁気抵抗シ
ンクロ／リゾシバ（Ｔｏｏｔｈｅｄ　Ｒｅ１ｕｃｔａｎ
ｃｅ　５ｙｎｃｈｒｏ　／Ｒｅ５ｏｌｖｅｒ）　Ｊと題
する１９８４年７月３日付けの米国特許第４，４５８，
１６８号に一般的に述べられた形式のモータを形成する
ように磁気構造体上に３つのコイルが巻き付けられたモ
ータに使用されるものである。各コイルごとに別々の増
幅器が設けられ、各コイルの各端にあるリードは、規定
量の電流をコイルに流すことによって順次に付勢される
。コイルに流すべき電流の量は、ロータの現在の位置及
び所望の位置によって左右、される。

このような制御装置及び増幅器を設計する場合には、こ
のようなモータを高い精度で首尾よく位置設定し制御し
ようとする公知の試みの妨げとなっている多数の問題を
克服しなければならない。

特に、モータの磁気抵抗は、ロータの位置及び電流によ
って変化し、即ち、時間及び電流と共に変化する。それ
故、増幅器は、変化する負荷を駆動する間にも安定に作
動するように設計しなければならない。

そこで、本発明の目的は、可変磁気抵抗モータを駆動し
且つ制御可能に位置設定するモータ制御回路を提供する
ことである。

本発明の別の目的は、可変磁気抵抗モータにおいて生じ
るような変化する負荷を駆動する間に安定して作動する
ことのできるモータ用増幅器を提供することである。

本発明の更に別の目的は、デジタルマイクロプロセッサ
制御器に適合できるような位置設定機構を組み込んだモ
ータを提供することである。本発明の更に別の目的は、
モータの位置設定精度を高め、高精度で然も比較的作動
速度の速いロボットに有用に使用できるようにすること
である。

このような増幅器の設計に伴う更に別の既知の問題は、
多数の互いに競合するような優先性のバランスをとらね
ばならないことである。出力トランジスタは、これらが
能動的な作動領域にある時には相当量の電力を消費し、
従って、パルス巾変調（ＰＷＭ）と称するスイッチング
技術を使用してモータ電流を制御することが所望される
。出力トランジスタは、スイッチング中能動的な領域に
あるので、スイッチング周波数は、あまりに高くてはな
らないが、音声レンジより上に保持しなければならない
。増幅器は、電流がその最大値にない限り効率的に作動
する。このように設けられたトランジスタは、非常に素
早くスイッチングする場合に最も効率よく作動する。そ
れ故、本発明の目的は、ＭＯＳトランジスタを用いて制
御回路の速度及び効率を最大とするような増幅回路を提
供することである。

本発明の別の目的は、ロボットを駆動するに必要な消費
電力を最小とし、これにより、放熱量を最小とし、ひい
ては、放熱用の部品及び大型の電源にか＼る経費を最小
とするために、増幅器の一部分として再生回路を設ける
ことである。

この増幅器で駆動しようとする形式のロボットは、組み
立てラインに使用されるものである。

それ故、このロボットに用いられた増幅器に必要とされ
る作動時間を最小とすることが重要である。

そこで、本発明の目的は、非常に丈夫で、然も。

どんな欠陥が生じたかについての診断及び修理が比較的
簡単な増幅器を提供することである。

この種の増幅器において、増幅器の出力に短絡が生じた
とすれば、高電圧及び電流を使用しているために、比較
的短時間の内に増幅回路の主要部品が破壊してしまう。

それ故、本発明の目的は、短絡状態が生じた場合に増幅
器への高電圧の供給を終わらせるような適当な回路を提
供することである。

この複雑な増幅器に対しては、多数の他の外的なストレ
スモードが生じる。例えば、これには、開路状態や、過
大な出力負荷や、電源の′電圧低下（ｂｒｏｖｎｏｕｔ
）　’　が含まれる６制御されるのは大電力であるから
、本発明の目的は、故障が生じ易いモードを監視し、問
題を診断して修理できるまで増幅器への高電圧の供給を
停止することである。

本発明の更に別の目的は、内部の故障も検出できると共
に、元の故障部品以外の部品が連鎖的に故障するのを防
ぐように充分迅速に高電圧の供給を停止できるような増
幅器を提供することである。

このような設計の増幅器においては、別々の増幅ボード
に使用される部品の裕度に本来生じる若干の変動があっ
ても、増幅器を終始一貫して組み立てできるという能力
を最大限に高めることが重要である。本発明の目的は、
裕度の異なる部品を組み込める能力を最大とし且つ修理
中に部品を交換できるようにし然も正確で安定した増幅
器出力を終始一貫して発生できるように回路を設計する
ことである。

本発明のこれら及び他の目的は、デジタルの制御ワード
をパルス巾変調された信号に変換する入力回路を備えて
いて、上記の信号がアイソレーション装置を経て増幅器
の制御入力に送られるような増幅回路において達成され
る。このアイソレーション装置及び他の利得装置、並び
に多数のテスト回路装置及びフィードバック回路は、電
源回路を簡単化すると共に、主電源から直接付勢できる
ようにする一方、ロボットのオペレータ及び全ての低レ
ベルのマイクロプロセッサ回路を保護するに充分な保安
レベルを維持するために、内部で発生される共通の安定
した基準レベル電圧を参照している。入力信号は、演算
増幅器に接続され、その他方の入力は、任意の時間にコ
イルに流れる電流を表わす信号である。演算増幅器の出
力は、２つの入力信号を等化しようとする信号である。

演算増幅器の出力を２つの制御トランジスタに接続する
ために独特のスイッチング機構が設けられている。これ
らのトランジスタは、モータコイルに駆動電流を供給す
るものである。消費電力を最小にするための再生作用を
組み込むためにダイオードがスイッチングトランジスタ
に適当に接続される。高電圧電源からの電流を監視して
出力系統又は負荷に生じた短絡を検出するための手段も
設けられている。

２つのトランジスタスイッチは、最初の高電圧電源とコ
イルとの間に設けられる。故障モード作動状態の検量に
応答してこれらスイッチの作動を停止し、コイルへの高
電圧を遮断するような簡単な論理回路が設けられている
。

又、演算増幅器からのアナログ出力制御信号を常時監視
することにより増幅器の開路負荷状態を検出する手段も
設けられている。開路負荷状態の場合は、部品の故障が
生じないので、このような開路状態の検出は直ちに指示
されるが、装置への高電圧は遮断されない。

ヒユーズの切断、増幅器の過熱、交流電源電圧の低下、
高圧直流電源電圧の低下又は低圧直流電源電圧の低下、
或いは増幅回路の故障といった他の故障モード状態を検
出する手段も設けられている。これら全ての状態が生じ
た場合には、これら故障モード状態の影響が連鎖的に及
ぶのを防ぐために装置への高電圧入力が遮断される。

本発明の他の重要な特徴及び効果は、添付図面を参照と
した以下の詳細な説明から当業者に明らかとなろう。然
し乍ら、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって
規定されるものとする。

実施例第１図に示すように、３つの別々の増幅器Ａ。

Ｂ及びＣ（その細部は第３図に示されている）がモータ
の３つのコイルに対して設けられている。

各増幅器には２線入力が供給される。この２線入力は、
パルス巾変調された信号を送るものであり。

そしてこの信号は、任意の時間において当該コイルに供
給すべき電流を規定するものである。

３つの増幅器の各々に対するこのパルス巾変調された信
号は、マイクロプロセッサの制御器（図示せず）からの
信号に応答して第４図の回路を用いて形成される。３つ
のカウンタ１０．１２．１４の各々には８ビツトワード
が並列に供給され、駆動装置１６からのロード信号に応
答してこれら゛カウンタにロードされる。駆動装置１６
は、標準クロック信号源から１０　Ｍ　Ｈｚのクロック
信号を受は取る。このような駆動装置を使用するのは、
２５６のクロックサイクルごとにロード指令を与えるた
めである。３つのカウンタ１ｏ、１２．１４の各々も、
１０　Ｍ　Ｈｚの信号を受信する。各増幅器への入力を
形成する出力ライン上の信号は、ロード信号を受けた際
に高レベルとなり、各々のカウンタが記憶された８ビツ
トワードで規定される全数をカウントする間に高レベル
状態に保たれそして全カウントに達した時に低レベル状
態となるような信号である。８ピツト数が非常に小さい
場合には、信号２０の高レベル部分が非常に短く、８ビ
ツト数が大きい場合には、非常に長いものとなる。この
ようにして、３つの各増幅器の入力にはパルス繰返し数
３９ＫＨｚの信号が供給される。

第３図は、１つの増幅器を詳細に示している。

各増幅器の入力信号は、オプトカプラ１１６を経て受は
取られる。このようにして、デジタル信号を最大限に使
用できると共にノイズ裕度が与えられ、一方、各増幅器
へ接続しなければならないワイヤの本数を制限でき且つ
主電源で作動される増幅器を制御信号から分離すること
により保安性を得ることができる。

装置による占有スペースを最小にするため、増幅器と外
部の電源ラインとの間にアイソレーション変成器は設け
られず、交流ラインがボードに直結される。それ故、増
幅器を外的な影響からできるだけ分離することが必要と
される。オプトカプラは、パルス巾変調された信号を増
幅器に接続すると共に、問題が生じた場合にボードに対
するライン電圧の受電を直ちに遮断するような多数の保
安インターロック機能を与える。

この保安保護機能の一部分として高電圧遮断スイッチ１
０１が設けられている。このスイッチ１０１（第２図の
右上に示されている）は、高電圧電源１０２と増幅段Ａ
、Ｂ、Ｃとの間に直列に接続された２つのトランジスタ
を含む。負の作動状態の検出に応答して駆動装置１７４
によってこの高電圧遮断スイッチ１０１が作動されるが
、これについては以下に述べる。然し乍ら、第１図の左
側に示された種々の入力制御ラインについて述べるとき
は、１つの特定の制御器がパニックボタンとしても知ら
れている高電圧オン／オフ制御器２４を構成することに
注意されたい、このボタンを押すと、オプトカプラ１０
９を経て、電源シーケンサ１０４（第２図）に含まれた
標準的な計時装置の作動不能化入力ピンへ信号が送られ
る。この装置の出力は、計時装置が作動不能にされたと
き、高電圧遮断スイッチ１０１を切り、高電圧がモータ
コイルに達しないようにして、このスイッチの作動時に
直ちにロボットを作動不能にする。

実際には、この高電圧をオフに保持するためにマイクロ
プロセッサによって１つのビットが送られ、このビット
がクリアされるまで高電圧が作用しないようにされる。

以下で詳細に述べるように、出力の短絡を検出するよう
な構成とされている。このような状態が生じた時には、
第２図に示す遮断論理回路及び第３図の増幅器に組み込
まれていて以下で述べる成る種の電流測定装置を用いて
増幅器を直ちに遮断しなければならない。増幅器をテス
トしたり増幅器を再始動したりするために、この閉鎖状
態を克服することが望まれる時には、増幅器をオン状態
に戻すようにオプトカプラ１２６を経て各増幅器Ａ、Ｂ
、Ｃに信号を接続するストップ／リセット制御器２５が
使用される。この信号は、オプトカプラ１２６を経て増
幅器内部の適当な比較器に送られ、故障状態が克服され
る。これと同時に、この信号は、第２図の遮断論理ラッ
チ１１２へも送られ、ラッチの状態が反転される。然し
乍ら、このときには、短絡時遮断モードの非常に望まれ
る保安機能が取り消されるので、この点においてこの信
号を各増幅器Ａ、Ｂ、Ｃのオプトアイソレーション装置
１１６の禁止入力に接続し、装置の出力コイルに電流が
送られないように増幅器にゼロ電流指令を本質的に与え
ることも必要とされる。

このようにして、装置内の他のスイッチング及び信号発
生論理回路が適切に設定される間、損傷を生じることな
く、装置の作動を再開するようにリセットすることがで
きる。オプトカプラ１２６からの信号は、論理回路１１
２をリセットし、これは、スイッチ１０１を介して高電
圧出力をオフに保持するラッチ３０の出力である。動作
を終わらせるような故障が存在するという指示は、アイ
ソレーション装置１７２を経て作動されるインジケータ
にも与えられる。以上、装置への入力について説明した
。

第３図に詳細に示されている増幅器もしくは増幅器の１
つについて説明すれば、上記入力信号は、パルス繰返し
数３９ＫＨｚのパルス巾変調された信号であり、この信
号は、２５６個の異なるパルス巾のいずれかを持つこと
ができる。この点について、各増幅器の制御器１１４は
非常に正確なスッチングレギュレータを含んでおり、こ
のスッチングレギュレータは、高精度の５ボルト直流電
源を含んでいるということに注意されたいにの５ボルト
基準出力を増幅回路全体にわたって基準値として使用す
ることにより、多数の同様の増幅器を容易に設けること
ができ、従って、その性能を比較的部品の値に拘りない
ものとすることができる。増幅器は全て同一の利得を有
することになるので、特定の動作条件に合致するように
ソフトウェアを調整する必要がなくなり、種々の部品を
調整することも必要なくなり、増幅器を完全に形成した
後にユニットごとに利得を調整するためのポテンショメ
ータを含ませる必要もなくなる。

利得回路は、どれも、利得を決めるのにこの５ボルトの
基準値を使用するので、制御信号を搬送するフィードバ
ック及び信号回路も、全て、この５ボルト基線が基準と
なる。

制御器チップ１１４からの５ボルト出力は、オプトカプ
ラ１１６を経て送られる。この同じ５ボルト電源が、オ
プトカプラ１１６のアナログ信号出力に対する電圧基準
値としても使用される。

オプトカプラがオフのとき、その出力は５ボルトまで引
っ張られ、オプトカプラがオンになると、その出力はア
ースレベルまで引っ張られ、電圧分割器がローパスフィ
ルタ１１８に２ボルト信号を供給する。このように、オ
プトカプラ１１６の出力は、そのパルス巾変調された信
号を複製するが、５ボルトが０を表し、２ボルトが信号
の高レベル状態を表す６０−バスフィルタ１１８は、そ
の人力にスイッチング波形を受け、この波形をその出力
ピンにおいて直流の定常電圧に変換し、制御器１１４に
含まれている演算増幅器の正の入力に印加する。オプト
カプラから受は取った３９ｋＨｚの信号は、フィルタ１
１８で濾波され、入力信号の平均に等しい直流電圧が発
生される。例えば、入力が５０％のデユーティ−サイク
ルを示す場合には、フィルタ１１８の出力が２ボルトと
５ボルトの中間、即ち、３．５ボルトで、このレベルに
安定する。本質的には、３９　ｋ　Ｈｚの信号はこのフ
ィルタを通らず、アナログレベル指令は、このローパス
フィルタの出力において、３９ＫＨｚを効果的に取り除
いたＩＫＨｚの指令率で得られる。

このようにして、パルス巾変調された指令信号のデジタ
ルからアナログへの変換が行なわれ、一方、増幅器と高
電圧の間の完全な分離が、オプトアイソレータ１１６に
よって維持される。

演算増幅器は、正の入力１及び反転入力２を有し、演算
増幅器の出力はピン９である。必要なフィードバック回
路はピン９とピン１との間に設けられる。ピン２への入
力は、モータのコイルの電流に比例する電圧より成るコ
イル電流フィードバック信号であり、ここでは５ボルト
が０アンペアであり、２ボルトが最大電流であり、その
間の電圧は電流に正比例する。ピンに現われる演算増幅
器の出力は、１ボルトと４ボルトの間で変化する。これ
は、ピン１で受は取った指令信号とピン２で受は取った
フィードバック信号との間の差を□増幅したものである
。

制御器１１４に設けられた更に別の回路は、演算増幅器
の出力（ピン９）のレベルを、出力ピン１２及び１３に
現われるパルス巾変調された信号に変換する。ピン１２
及び１３に現われるパルスの巾は、ピン９の信号レベル
に正比例するものであり、Ｕ８に含まれる発振回路によ
って決定された周波数で繰り返す。この点において、オ
プトカプラ１１６に送られるパルス巾変調された信号は
、制御器１１４の出力であるパルス巾変調された信号と
は非常に異なるものであることに注意することが重要で
ある。入って来るパルス巾変調された信号は指令信号で
あり、制御回路のパルス巾変調された出力は、エラー信
号を増幅したものである。

更に、このピン１２及び１３に現われるパルス巾変調さ
れた信号は、比較的低い電圧の信号で。

この信号それ自体では直接モータコイルを駆動するもの
ではないということを理解されたい。むしろ、トランジ
スタＱｌｌ及びＱ１２に印加された高電圧の１６０ボル
ト信号が、制御器１１４からの出力であるパルス巾変調
されたエラー信号に基づいてコイルに要求される駆動電
流を確立する。

従って、例えば、オプトカプラ１１６へ入力されるパル
ス巾変調された信号が１２８であった場合、−これは、
演算増幅器の入力ピン１に現われる５０％デユーティ−
サイクルの信号によって表され、又、制御器１１４の演
算増幅器から出力されるパルス巾変調された信号は、ト
ランジスタＱｌｌ及びＱ１２によって送られるコイルへ
の駆動電流が上がるか下がるかによって、０％から１０
０％の間のいずれかとなる。

更に、ピン１２から出力されるパルス巾変調された信号
に対するパルス巾変調率は、可聴周波数の少し上（２３
ｋＨｚ）に保持されることにも注意されたい。というの
は、モータを構成するコイルは、実際にはいくらか動く
からである。周波数を可聴範囲内にした場合、モータが
騒音を発する。一方、スイッチゲスピードが速過ぎると
、電力の大部分が消費される能動的な領域即ちスイッチ
ング領域においてトランジスタが相当の時間を費やすこ
とになる。周波数は、これら両方の目標を折衷するよう
に選択する。

発振器の信号は、演算増幅器のパルス巾変調された出力
信号と合成され、これにより、コイル電流制御トランジ
スタへの制御信号を発生するようにしなければならない
。制御器１１４は、内部発振器を含んでいる。各増幅器
は、内部発振器付きのＰＷＭ制御器の１つを含んでいる
。各制御器チップの出力ピンは互いに接続され、チップ
の１つは、３つのチップ全ての周波数をセットするため
のマスター発振器とされる。周波数は、互いに接続され
たピンのキャパシタとこれと関連した抵抗とによってセ
ットされる。これは、マスターチップにおいて行なわれ
、スレーブ発振器を有するチップの発振器は作動不能と
される。発振器により発生された波形は、第６図にＰ７
で示されているが、これは鋸歯波形であり、急激に上が
ったり下がったりする。

制御器１１４の中には、多数の比較器及びこれと類似の
ものがあり、これらは、いかなる時にも、発振器の出力
電圧の値を、ピン９に現おれる演算増幅器の出力である
信号のレベルと比較する。

発振器の電圧がピン９の電圧よりも低いときは、出力１
２．１３を制御するスイッチがオンになり、発振器の出
力がピン９の電圧よりも高いときは。

出力１２．１３を制御するスイッチがオフになる。

この時は、方形波（第６図にＰＩ３．１３で示されてい
る）が形成されるにれは、出力トランジスタスイッチン
グ部分Ｑ１２．１３のスイッチング率を制御するのに使
用される。従って、電流が上昇即ち増加しようとする場
合には、パルス巾変調された信号の各々のデユーティ−
サイクルが長くされ、ロボットが静止しているときには
、デユーティ−サイクルは本質的に５０％になり、これ
によってモータコイルに与えられる電流はゼロになる。

ピン１２及び１３は、制御器１１６の出力ピンであるが
、２つの開放コレクタ出力装置を構成し、これらの出力
装置は、全波可変デユーティ−サイクルの方形波信号を
供給するように互いに接続される。この信号は、スイッ
チ駆動装置１２４゜１２６の状態を制御し、ひいては、
コイル駆動トランジスタＱｌｌ、Ｑ１２を制御するのに
使用される。これらのスイッチ駆動装置１２４，１２６
は、トランジスタＱ１２のゲート容量に急速に充電した
り放電したりするのに必要な大電流を供給する電流増幅
トランジスタを含んでいる。全出力部分は、トランジス
タＱ１２を含んでおり、このトランジスタＱ１２は、高
電圧源とモータコイル１２０との間で短絡検知抵抗Ｒ５
６と直列に接続されている。又、第２のトランジスタス
イッチＱ１１は、コイルに接続されると共に、小型の電
流検知抵抗Ｒ６７を通して接地される。Ｑｌｌのドレイ
ンは、ダイオードＤ２１と電流検知抵抗Ｒ５７を通して
高電圧源に接続される。Ｑ１２のソースは、電流検知抵
抗Ｒ６３とダイオードＤ２２を通じて接地される。スイ
ッチＱｌｌ、Ｑ１２が閉じているときは、はゾ全ての高
電圧がコイル１２０に印加される。もしこの電圧が相当
な時間印加された場合には、コイルに必要な電流が流れ
る。

スイッチＱ１１．Ｑ１２が開いているときは、モータコ
イルに現われるインダクタンスにより、ダイオードＤ２
１及びＤ２２がない場合、かなりの電圧が確立される。

これらのダイオードは、本質的に、インダクタ電流を電
源に送り返す再生回路を形成する。又、これらのフライ
バックダイオードＤ２１及びＤ２２は、トランジスタＱ
ｌｌ、Ｑ１２を非常に高い電圧から保護すると共に、ト
ランジスタがオンのときは高電圧がコイル１２０に現わ
れ、トランジスタがオフのときは逆電圧がコイル現われ
るように、コイル１２０にかへる電圧を効果的に反転し
、これにより、コイルに流れる正と負の電流の変化率を
均等にする。

トランジスタＱ１２を制御し、特に、トランジスタＱ１
２を完全にオンにするためには、ソース電圧より約１０
ボルト高いゲート電圧を供給しなければならない。Ｑ１
２がオンである時には、ソース電圧が高電圧電源の電圧
に等しくなるから、その高電圧より高い電圧を供給しな
ければならない。この電圧は、公知の設計のブートスト
ラップ回路によって供給される。

保安機能として、トランジスタＱ１２と同時にオンにし
なければならないトランジスタＱｌｌは、モータコイル
への出力電圧をオフにするように直接駆動される。それ
故、トランジスタＱ１２が故障して機能を停止する場合
でも、トランジスタＱｌｌは、それ以上の損傷を防ぐよ
うにオフに切り換わる。

制御器１１４に含まれた演算増幅器について述べた時に
説明したように、モータコイル１こ流れる電流を指令レ
ベルに安定化するために、コイルの電流に比例する電圧
を演算増幅器の非反転入力２に供給しなければならない
。これは、演算増幅器１３６によって供給される。この
演算増幅器の反転入力１３には、Ｑｌｌ及びＱ１２がオ
ンのときにコイルに流れる電流に比例する電流検知抵抗
Ｒ６７の電圧が接続され、そしてその非反転入力１２に
は、ダイオードＤ２１及びＤ２２が導通するときの抵抗
Ｒ６３の電圧（これは、抵抗Ｒ６７の電圧に等しく且つ
符号が逆である）が接続される。これら２つの和が定常
直流信号であり、これは２ボルトと５ボルトの間で変化
するように大きさを決めることができる。この演算増幅
器１３６の出力は、演算増幅器のピン２にフィードバッ
クされる。又、この出力は、比較器１４０のピン９への
入力も構成し、該比較器の他方の入力は、アースへの出
力の短絡もしくはコイルにまたがる出力の短絡を検出す
る装置に接続される。ピン８に現われる増幅器１４０の
出力に変化により、第２図に示す遮断論理回路１１２が
セットされ、これは、次いで、スイッチ１０１により高
電圧を遮断させる。これが必要とされるのは、いずれか
形式の短絡にせよ、増幅器全体に潜在的に損傷を及ぼす
ような大きな電流が生じるからである。

短絡状態を検出するために、増幅回路の上部に２つの抵
抗Ｒ５６及びＲ５７が設けられており、その一方は、ス
イッチングトランジスタＱ１２の片側と高圧電源とに接
続され、そしてその他方は、再生回路のダイオードＤ２
１と高圧電源とに接続される。これら２つの抵抗は、差
動増幅器即ちアイソレーション増幅器１５０に接続され
る。この増幅器は、５ボルトの基準レベルを基準とする
電流を発生し、これは、比較器１４０のピン１０へ流れ
、この比較器は、通常、フィードバック比較器の電圧と
、コイル電流に比例するフィードバック出力とによって
バイアスされる。従って、比較器１４０は、成るスケー
ルのオフセットを有していて、装置が適切に作動してい
る場合に５ボルトの出力信号がピノ８に発生され、これ
により、電源からの電流がアースへの電流に等しいこと
が指示され、即ち、正常な作動状態であることが指示さ
れる。短絡が生じた場合には、比較器１３６の出力が低
下し、遮断論理回路１１２をトリップする。このように
なるのは、差動増幅器に対する電流基準値のダイナミッ
クレンジが増幅器１３６の出力のダイナミックレンジよ
り低く、従って、ピン９及び１０への電流入力がもはや
一致しないからである。

開路状態は、これとは別に処理される。というのは、本
来損傷を生じることのない電流が流れ、それ故、増幅器
への損傷がほとんど生じないからである。然し乍ら、こ
のような欠陥も指示しなければならない。これを行なう
方法は、比較器１６０を用いて制御器１１４のピン９に
現われる演算増幅器からの出力を監視することである。

ローパスフィルタ１１８からピン１へは室番ε若干の電
流が流れ込んでいるので、ピン１への入力と、コイルに
流れるゼロ電流との間には常に若干の差がある。それ故
、開路状態が生じた時には、ピン９の出力が成る時間を
経て最大値へと達してそこに保持されねばならない。比
較器１６０への入力ピン５にキャパシタＣ２９及び抵抗
゛Ｒ７４を設けることにより、過ｃ了信号を濾波するこ
とができると共に、連続中の最大出力のみを検出するこ
とができる。入力ピン６は、制御器１１４から取り出さ
れた５ボルト基準値を受は取る。ピン５への入力が充分
長い間高レベルに保たれる場合は、ピン７の出力状態が
変化し、欠陥が指示される。このような欠陥は、全て、
欠陥検出回路１７０及びアイソレーション装置１７２（
第２図）によって指示される。

直流低電圧の供給は、その出力を電圧分割回路網を経て
比較器の一方の入力に接続しそして比較器の他方の入力
に標準入力バイアス電圧を送ることによって監視される
。変成器の出力側の電圧が低下した場合には、欠陥検出
回路１７０に含まれたこの比較器の出力によりスイッチ
駆動装置１７４に信号が送信され、高電圧遮断スイッチ
１０１がオフにされる。

電力シーケンサ１０４は、制御タイマも備えており、こ
れは、マイクロプロセッサからの指令に応答して増幅器
の作動が開始される時に使用される。このタイマは、ス
イッチ１０１によって増幅器に高電圧を印加する際にプ
リセットされた遅延を導入するものである。これは、マ
イクロプロセッサの作動速度によって、必要なバイアス
電圧が増幅ボードに確立される前に増幅器に指令が送ら
れて、増幅ボード上の幾つかの論理回路が不定状態のま
＼となるおそれがあることを考慮するものである。この
タイマは、低電圧変成器に電力が現われ即ち高電圧スイ
ッチがオンにされる時と、増幅器が実際に作動を開始し
てコイルを駆動できるようになる時との間に、１秒の遅
延を与える。

トランジスタＱｌｌ及びＱ１２を経てコイルを駆動する
高電圧の直流電源が過剰に減衰するのを保護することも
重要である。この状態は、別個に監視することが必要で
ある。というのは、ＱｌｌがＱ１２から駆動されるため
に直流電源があまり低く減衰すると、Ｑｌｌをオンにす
ることができず、ロボットが動かなくなるからである。

高電圧は、電圧分割器を経て遮断論理回路１１２へ接続
され、従って、電圧が減衰する場合は、ラッチ機構が電
力シーケンサ１０４のタイマをオフに保持する。

以上の説明から、ここに開示した考え方の色々な変更や
実施が当業者に明らかであろう。それ故、本発明の範囲
は、特許請求の範囲のみによって規定されるものとする
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のモータ制御装置の主要部分を示すブ
ロック図。第２図は、本発明の高電圧電源及び故障モード論理回路
のブロック図、第３図は、本発明の増幅器のブロック図、第４図は、マ
イクロプロセッサの制御器からのデジタル出力を増幅器
へのパルス巾変調された入力に変換するのに用いられる
データ入力機構のブロック図、そして第５図は、本発明の制御器においてモータコイルの電流
を制御するのに必要な制御信号を発生するのに用いられ
る２つの内部信号を示す図である。Ａ、Ｂ、Ｃ・・・増幅器１０．１２．１４・・・カウンタ１６・・・駆動装置　　３０・・・ラッチ１０１・・・
高電圧遮断スイッチ１０２・・・高電圧電源１０４・・・電力シーケンサ１０９．１１６．１２６・・・オプトカプラ１１２・・
・論理回路　　１１４・・・制御器１１８・・・ローパ
スフィルタ１７４・・・駆動装置手続補正書（方式）１．事件の表示　　　昭和６１年特許願第１３５８９号
２、発明の名称　　　可変磁気抵抗モーク用の制御回路
３、補正をする者事件との関係　　出願人４、代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高電流の三相可変磁気抵抗モータのコイルを駆動
するための制御装置であって、上記コイルを駆動する高
電圧源と、上記三相モータの各コイルに供給される高電
圧信号を切り換えるためにパルス巾変調信号を発生する
個別の増幅手段とを備えた制御装置において、上記個別の増幅手段は、この増幅手段の利得回路用とし
て定電圧レベルの基準電圧源を含むものであり、更に、
上記装置は、パルス巾変調された入力信号を、所望のモータトルク及
びコイル電流を表わす一定状態の電圧信号に変換する手
段と、コイルの所望の電流レベルをコイルの実際の電流と比較
するために上記コイルから延びているフィードバック手
段と、上記の比較結果に応じて、上記の指令信号とフィードバ
ック信号とを等しくするように各コイルに対する電圧信
号を規定する手段と、上記増幅器の負の作動状態を監視し、上記増幅器又はモ
ータコイルに負の作動状態が生じるのに応答して上記高
電圧を遮断する手段とを備えたことを特徴とする制御装
置。
（２）パルス巾変調された入力信号を供給する上記手段
は、並列入力信号を記憶するための複数のシフトレジス
タと、各レジスタに記憶された信号を上記のパルス巾変
調された信号として増幅器へ読み出すためのクロック手
段とを備えている特許請求の範囲第（１）項に記載の制
御装置。
（３）上記制御装置は、アイソレーション変成器を介さ
ずに外部の電源ラインに直結され、パルス巾変調された
入力信号を制御増幅器へ接続するためのオプトアイソレ
ーション手段を備えている特許請求の範囲第（１）項に
記載の制御装置。
（４）高電圧電源と増幅器との間にスイッチ手段が設け
られていて、このスイッチ手段は、上記監視手段に応答
して増幅器への高電圧を遮断する特許請求の範囲第（１
）項に記載の制御装置。
（５）上記状態監視手段は、いずれかの増幅器の出力に
生じた短絡状態を検出する手段と、この検出手段に応答
して、マイクロプロセッサから増幅器への通常の指令を
無効にする手段とを備えている特許請求の範囲第（１）
項に記載の制御装置。
（６）パルス巾変調されたマイクロプロセッサの指令を
増幅器へ接続するオプトカプラ手段と、増幅器へのモー
タ指令の伝送を無効にするために状態検出装置のリセッ
ト部分を上記オプトカプラ手段に接続する手段とを更に
備えた特許請求の範囲第（５）項に記載の制御装置。
（７）上記オプトカプラ手段の出力は、上記の定電圧基
準レベルと比較される特許請求の範囲第（５）項に記載
の制御装置。
（８）パルス巾変調された制御信号を、増幅器を制御す
るためのアナログ信号に変換するローパスフィルタ手段
を更に備えた特許請求の範囲第（７）項に記載の制御装
置。
（９）第１及び第２の入力を有する増幅器を備え、これ
ら入力の一方には上記ローパスフィルタの出力が接続さ
れ、その他方の入力には、モータコイルの電流に比例す
る電圧信号が送られ、上記出力は、需要制御電流を制御
するように上記２つの入力信号の差に比例するパルス巾
変調された信号で構成される特許請求の範囲第（８）項
に記載の制御装置。
（１０）上記出力信号は、ノイズと能動的な作動の時間
との兼ね合いを計るように約２３ＫＨｚのスイッチング
周波数を定める特許請求の範囲第（９）項に記載の制御
装置。
（１１）上記演算増幅器の出力に接続されていて所定限
界を越える最大出力信号の時間巾を決定するための計時
手段を含む開路検出手段と、上記所定限界を越えるのに
応答して開路状態を表わす信号を発生する手段とを更に
備えた特許請求の範囲第（９）項に記載の制御装置。