JPS61266085A - モ−タ制御回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は直流モータの回転速度側脚と位置決め制御とを
行うモータ制御回路に関するものである。

従来の技術 一般に、速度制御と位置決め制御とを行つモータ制御回
路においては、可動部材を駆動する直流モータの速度信
号と位置信号とが必要である。近年、モータ制御回路は
上記直流モータの応答性の改善、低価格化が要求され、
上記位置信号は上記直流モータに直接あるいは間接的に
取り付けられた位置検出器により検出し、速度信号は上
記位置信号を微分することにより得る方法が実用化され
てきている。

以下図面を参照しながら、上述した従来のモータ制御回
路の一列について説明する。

第３図は従来のモータ制御回路の一列を示すブロック図
である。第３図において、３は直流モータ、４は端子ａ
、端子すを備え、直流モータ３の回転に伴い互いに一位
相の異なる位置信号を端子ａ、端子すに出力する位置検
出器である。６．６はそれぞれ端子ａ、端子すに印加さ
れた位置信号を微分する微分器であり、７は端子孔に印
加された位置信号を入力とする電圧比較器、８は端子す
に印加された位置信号を入力とする反転電圧比較器であ
る。９は微分器６の出力の極性を電圧比較器７の出力電
位によって正転１反転する絶対値回路であシ、１ｏは微
分器５の出力の極性を反転電圧比較器８の出力電位によ
って正転１反転する絶対値回路である。２８は絶対値回
路９の出力と絶対値回路１ｏの出力を加算し、直流モー
タ３の回転速度に比例した速度信号を端子ｄに印加する
速度信号加算器であシ、２９は端子ｄに印加された速度
信号を入力とし、周囲温度によって利得が変化する温度
補正増幅器であシ、出力を端子ｅに印・加する。３０は
アナログ信号である速度指令信号を発生する速度指令信
号発生器であシ、３１は端子ｅに印加された速度信号と
速度指令信号とを加算し、速度誤差信号を発生する加算
器であシ、１５は速度誤差信号を平滑化する低域通過フ
ィルタである。１６は直流モータ３に電力を供給する電
力増幅器であシ、低域通過フィルタ１５の出力はスイッ
チ素子１９を介して電力増幅器１６に伝えられる。１７
は端子孔に印加される位置信号を入力とし位相補償を行
う位相補償器であり、出力はスイッチ素子１８を介して
電力増幅器に伝えられる。

１３は反転電圧比較器８の出力パルスを入力として計数
し、あらかじめ設定された一連の制御手順に従ってディ
ジタル信号である速度指令を速度指令信号発生器３ｏに
伝え、スイッチ素子１８とスイッチ素子１９とをそれぞ
れ独立にオン、オフさせる制御信号を出力する制御装置
である。

第４図は温度補正増幅器２９の詳細な回路図である。第
４図において、端子ｄは抵抗３３と抵抗３４を介して演
算増幅器３６の反転入力に接続され、サーミスタ３２は
抵抗３４と並列に接続されている。演算増幅器３６の非
反転入力は接地され、反転入力は抵抗３５を介して端子
ｅと演算増幅器３６の出力に接続されている。

以上のように構成されたモータ制御回路について、以下
その動作について説明する。このモータ制御回路では直
流モータ３の速度制御と位置制量とを行うことができる
。まず、速度制御について説明する。

位置検出器４は直流モータ３の回転にともなって端子ａ
、端子すに互いに位相が一異なる凝似正弦波である位置
信号ｖａ、ｖｂを第５図に示す様に印加する。位置検出
器４の出力の振幅は、周囲温度でに依存性を持ち、上記
位置信号Ｖｈ、Ｖｂはそれぞれの最大値を第６図に示す
ように上記周囲温度での関数Ｋｏ（Ｔ）で記述され、直
流モータ３の回転角速度ω、任意定数にとして、 Ｖａ＝］Ｋａ（ｔ）ｓｉｎＫωｔ　　−・・−−−−−
・−（１ａ　）Ｖｂ＝’Ｅｂ（ｔ）ｃｍＫｔｏｔ　　−
−−−−−・・−（１ｂ　）と表わされる。微分器６の
出力ｖ５、微分器６の出力ｖ６は となり、波形は第５図に示すようになる。また電圧比較
器７の出力ｖ７は、位置信号Ｖａの極性が正の場合に高
電位、負の場合に低電位のパルスとななる。絶対値回路
９は上記ｖ７が高電位の場合に利得１の増幅器、上記ｖ
７が低電位の場合は利得−１の反転増幅器となり、また
絶対値回路１ｏは上記ｖ８が高電位の場合に利得１の増
幅器、上記ｖ８が低電位の場合は利得−１の反転増幅器
となるので、絶対値回路９、絶対値回路１ｏの出力ｖ９
．ＹｉＯはそれぞれ第５図に示すように、上記ｖ７と上
記ｖ８の絶対値となる。速度信号加算器２８は上記ｖ９
と上記ｖ１ｏを加算し、出力ｖ、１を端子ｄに印加する
。

上記ｖｄの平均値Ｑは上記ｖ５と上記ｖ６の絶対値の和
の平均であるから ｖａ＝　−！１ｏ（７）ωｆ丁　　・・・・・・・・・
・・・（３）となる。すなわち上記Ｖｄは直流モータ３
の回転角速度ωに比例した速度信号となっている。第４
図において抵抗３３．抵抗３４．抵抗３６の抵抗値をそ
れぞれＲ５５＋　Ｒ５４＋　Ｒ３５とし、サーミスタ３
２の抵抗値を周囲温度Ｔの関数Ｒ３２（Ｔ）とし、端子
ｅの印加電圧Ｖθとすれば、温度補正増幅器２９の入出
力特性−Ｈ（Ｔ：は ・・・・・・・・・・・・（４） であり、上記Ｖ、の平均Ｖｅの平均値Ｗｅは、Ｖｅ　＝
ＫＩＣｏ（Ｔ）ω、／２Ｈ（Ｔ）　　　　・・・・・・
・・・・・・・・乍）と表わされる。一方、制御装置１
３は、スイッチ素子１８をオフ状態、スイッチ素子１９
をオン状態とし、一連の制御手順に従りて反転電圧比較
器８の上記出力パルスｖ８をカウントしながら速度指令
信号発生器３０にディジタル信号である速度指令ヲ顆次
出力する。速度指令信号発生器３ｏは、制御装置１３か
ら受けた速度指令に従ってアナログ信号である速度指令
信号Ｖｓａｔ加算器３１に印加する。加算器３１は上記
速度信号Ｗｅ　　と上記速度指令信号Ｖｓｏｔ加算し、
速度誤差信号ｖ３１を出力し、上記速度誤差信号”３１
は、低域通過フィルタ１６により平滑化され、平均値”
５１となり、上記ｒはスイッチ素子１９を介して電力増
幅器１６に伝えられる。

Ｖ　ｓｔ　＝Ｖ　ｓｏ　＋Ｋ　Ｚ　ｏ（Ｔ：ω、／２Ｈ
■　・・・・・・・・・・・・・・・（６）電力増幅器
１６は、ｒの極性が負の場合は直流モータ３に供給して
いる頭方向の電力全増加させ、直流モータ３を加速し、
上記回転角速度ωを増加させ、また四の極性が正の場合
は直流モータ３に逆方向に電力を供給し、直流モータ３
を減速し、上記回転角速度ωを低下させる。すなわち、
上記回転角速度ωは常に、 となるように速度制御される。

次に位置決め制御を行う場合について説明する。

上記速度制御状態において、制御装置１３は反転電圧比
較器８の上記出力パルスｖ８ヲカウントしながら、上記
速度指令を出力している。今、第６図の上記位置信号Ｖ
、上に示した点Ａを位置決め目標点とする。制御装置１
３が上記目標点ＡのＡ周期手前である。上記出力パルス
ｖ８の点Ｂｉ検出すると、制御装置１３はスイッチ素子
１９をオフ状態とし、スイッチ素子１８をオン状態とす
る。上記位置信号Ｖ、は、位置決め制御状態での安定性
を保つために位相補償器１７で位相補償され、位置決め
信号Ｖ１７となり、スイッチ素子１８を介して電力増幅
器１６に印加される。今、第６図で動作点が点Ｂである
とすれば、上記位置決め信号Ｌ７の極性が負であるため
、電力増幅器１６は直流モータ３に順方向の電力を供給
し、直流モータ３が順方向に回転するため、動作点は点
Ｂから矢印りの方向へ移動する。また動作点が点Ｃであ
るとすれば、上記位置決め信号Ｖ１７の極性が正である
ため、電力増幅器１６は直流モータ３に逆方向の電力を
供給し、直流モータ３が逆方向に回転するため、動作点
は点Ｃから矢印Ｅの方向に移動する。従って、直流モー
タ３は上記位置信号Ｖ、が上記点ムになるように位置決
めされる。

上述したように位置検出器４と独立した直流モ−タ３の
回転速度検出手段を有さすとも、直流や−タ３の速度制
御と位置決め制御を行うことができる。しかし、位置検
出器４が温度特性を持っている場合、周囲温度Ｔの変化
により上記位置信号Ｖ’ａ　、　Ｖｂ　の波高値Ｅ（Ｔ
）が変動し式（３）に従って速度信号Ｖｄが変動し、式
（７）に従って上記回転角速度ωが変動するために正確
な速度制御が行えなくなる。そこで温度補正増幅器２９
の、上記入出力特性−Ｈ（Ｔ）が任意定数ＫＯとしたと
きに、となるように、抵抗値Ｒ５５、Ｒ５４＋　Ｒ５５
＋　Ｒ３２α）を設定することにより上記回転角速度ω
は、となシ、上記周囲温度Ｔに依存されず正確な速度制
御が実現できる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では２相の位置信号を得
た段階から速度指令信号との和をとシ、速度誤差信号を
生成するまでの段階で位置検出器の温度特性を補正しな
ければならず、モータ制御回路が複雑化するという問題
を有していた。さらに同一の温度特性を有する位置検出
器を備えた複数のモータ制御回路を構成する場合にも、
モータ制御回路各々に同一の特性を持つ温度補償回路を
それぞれ独立に設けなけ４ｔばならず、高価であるとい
う問題点も有していた。

本発明はそのような従来の問題点を解決するものであり
、簡単な構成で安価に位置検出器の温度特性を補正した
モータ制御回路を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のモータ制御回路は
、ディジタル信号である速度指令入力端子と、アナログ
信号である温度特性補正入力端子を含み、上記速度指令
入力に応じたアナログ出力に、上記温度特性補正入力を
乗じた速度指令信号を出力する速度指令信号発生器と、
直流モータの回転位置を検出する位置検出器と、上記位
置検出器の出力である位置信号から上記直流モータの回
転角速度に比例した速度信号を生成する速度信号発生回
路と上記速度指令信号と上記速度信号の差に比例した電
力を直流モータに供給する電力増幅器と、上記位置信号
の振幅の温度特性と同一の温度特性を有する温度補正回
路を備え、上記温度特性補正入力に上記温度補正回路の
出力である温度補正信号を供給するという構成を備えた
ものである。

作用 本発明のモータ制御回路は上記速度信号が上記位置検出
器の温度特性と同一の温度特性を持つが、上記温度特性
補正回路にも上記位置検出器の温度特性と同一の温度特
性を持たせたことにより、上記速度指示信号が上記位置
検出器の温度特性と同一の温度特性を持つため、上記速
度信号の絶対値と上記速度指示信号の絶対値の差である
位置誤差信号の温度特性がキャンセルされ、周囲温度に
依存しない安定な速度制御を行うことができる。また本
発明によれば、温度特性補正回路がモータ制御のための
閉ループから外ｎているため構成が単純化され、さらに
同一の温度特性を持つ位置検出器を備えた複数のモータ
制御回路を構成する場合にも、ただ１つの温度特性補正
回路から各々のモータ制御回路に温度特性補正信号を供
給することにより、温度特性を補正できるものである。

実施例 以下本発明の実施列のモータ制御回路について、図面を
参照しながら説明する。第１図は本発明の一実施例にお
けるモータ制御回路の構成を示すものである。第１図に
おいて、第３図のものと同一箇所には同一番号を付して
説明を省略する。トば第１のモータ制御回路であシ、２
はモータ制御回路１と同一の構成を持つ第２のモータ制
御回路である。１１は温度補正回路であシ、端子Ｃに電
流信号である温度補正信号を出力する。１２は制御装置
１３から与えられたディジタル信号である速度指令と、
端子Ｃ１に印加されたアナログ信号である上記温度補正
信号から、アナログ信号である速度指令信号ｖ１２を発
生する速度指令信号発生器である。１４は絶対値回路９
の出力ｖ９と絶対値回路１０の出力Ｖ、。と上記速度指
令信号”＋２を加算し、極性を反転させ速度誤差出力ｖ
１４を低域通過フィルタ１６に伝える反転加算器である
。第２図は温度補正回路１１の詳細な回路図であり、抵
抗２１と並列にサーミスタ２０は接続さｎ、抵抗２１の
一端は電源ｖｃに接続され、他端は抵抗２２を介してト
ランジスタ２５のペースに接続される。またトランジス
タ２５０ベースは抵抗２３を介して接地される。トラン
ジスタ２５のエミッタは抵抗２４を介して電源Ｖａに接
続され、トランジスタ２６のペースはトランジスタ２７
のペースに接続され、トランジスタ２５のコレクタはＣ
１となる。またトランジスタ２７のエミッタは抵抗２６
を介して電源Ｖｃに接続さｔ、トランジスタ２７のコレ
クタはＣ２となる。

以上のように構成されたモータ制量回路について、以下
第１図、第２図、及び第５図を用いてその動作を説明す
る。モータ制量回路２の動作はモータ制量回路１の動作
と同じであるから、モータ側脚回路１について説明する
。まず速度制量状態を説明する。位置検出器４は直流モ
ータ３の回転にともなって端子ａ、端子すに位置信号Ｖ
ａ、Ｖｂを印加し、上記Ｖａ、Ｗｂは微分器５．微分器
６によってそれぞれ微７分され、絶対値回路１０．絶対
値回路９によって絶対値出力ｖ１０．Ｖ９がとられるこ
とは上記従来のものと同じである。またＶａ　。

ｖｂ、ｖ５．ｖ６はそれぞれ（１ａ）（１ｂ）（２ａ）
（２ｂ）で表わされる。第２図において、抵抗２１゜抵
抗２２．抵抗２３．抵抗２４の抵抗値をＲ２１゜Ｒ２２
＋　Ｒ２５＋　Ｒ２４、サーミスタ２ｏの抵抗値を周囲
温１ｉＴの関数Ｒ２０（Ｔ）とし、トランジスタ２６の
エミッタ・ベース間電圧ＶＤ、電源電圧ＶＣとしたとき
、端子Ｃ１を介して温度補正回路１１から速度指令信号
発生器１２に流れる温度補正電流Ｘ＜ｎは、Ｖｃ−ｖｏ
）　　　　・・・・・・・・・・・・（１０）となる。

一方、速度指令信号発生器１２は制御装置１３から受は
取った速度指令に応じ、なおかつ上記温度補正回路工（
Ｔ）に比例した上記速度指令信号ＶＩ２を出力する。従
って上記速度指令信号”１２は、 ｖ１２：工（Ｔ）＠ｖ１６・・・・・・・・、・・・・
・・（１１）と表わされる。反転加算器１４は上記ｖ９
．　ｖｌｏ及び上記速度指令信号ｖｊ２の和をとり、極
性を反転させて速度誤差信号”／＋４を低域通過フィル
タ１６に伝え、低域通過フィルタ１６は上記速度誤差信
号ｖ１４の平均値Ｖ１４を電力増幅器１６に伝える。

従って上記速度誤差信号ＶＵの平均値Ｖ１４　は、ＶＨ
２＝ＫＥ　Ｏ（’ｒ）ω−／’ｒ　−Ｉ（Ｔ）ＶＨ２・
・・−（１２）となる。電力増幅器１６はＶＨ２の極性
が負の場合には、直流モータ３に供給する順方向の電力
を増加させ、直流モータ３を加速し、またＶＨ４の極性
が正の場合は直流モータ３の逆方向の電力を供給し、直
流モータ３を減速させる。すなわち、上記回転角速度ω
は、 となるように速度制御される。

次に上記構成例が位置決め制量を行う場合について説明
する。上記速度制量状態において、制御装置１３は反転
電圧比較器８の上記出力パルスｖ８をカウントしながら
、上記速度指令を出力している。今、第５図の上記位置
信号Ｖａ上に示した点ムを位置決め目標点とする。制御
装置１３が上記目標黒人の％周期手前である上記出力パ
ルスｖ８の点Ｂを検出すると、制御装置１３はスイッチ
素子１９をオフ状態とし、スイッチ素子１８をオン状態
とする。上記位置信号Ｖａは、位置決め制御状態での安
定性を保つために位相補償器１７で位相補償され、位置
決め信号Ｖ＋７　となり、スイッチ素子１８を介して電
力増幅器１６に印加される。今、第５図で動作点が点Ｂ
であるとすれば、上記位置決め信号Ｖｊ７の極性が負で
あるため、電力増幅器１６は直流モータ３に順方向の電
力を供給し、直流モータ３が順方向に回転するため、動
作点は点Ｂから矢印りの方向へ移動する。また動作点が
点Ｃであるとすｎば、上記位置決め信号ｖ、７の極性が
正であるため、電力増幅器１６は直流モータ３に逆方向
の電力を供給し、直流モータ３が逆方向に回転するため
、動作点は点Ｃから矢印Ｅの方向に移動する。従って、
直流モータ３は上記位置信号ｖａが上記黒人になるよう
に位置決めされる。

上述したように本例では上記従来のものと同様に位置検
出器４と独立した直流モータ３の回転速度検出手段を備
えずとも、直流モータ３の速度制御と位置決め制御を行
うことができる。また、１（Ｔ）＝ＫｏＥｏ（Ｔ）　　
　　　−−−−（１４）となるように、Ｒ２１＋　Ｒ２
２、Ｒ２５＋　Ｒ２４・Ｒ２０（Ｔ）を設定することに
より、 となり、周囲温度Ｔに依存しない正確な速度制御が実現
できる。第２のモータ制御回路については第１のモータ
制御回路と全く同じである。

以上のように本実施列によれば、温度補正入力端子を有
する速度指令信号発生器と温度補正回路を有し、速度指
令信号に温度補正を行うことにより、上記温度補正回路
をモータ制御のための閉ループから外すことができるた
めに、速度側脚特性が周囲温度に依存しないモータ制御
回路が極めて簡単な構成で実現することができる。また
、本実施列のように同一の温度特性を有する位置検出器
を備えた複数のモータ制御回路を構成するとき、ただ１
つの温度補正回路から温度補正信号を供給することがで
き、極めて簡単な構成で極めて安価に実現できる。

尚、本実施例では、第１のモータ制御回路と第２のモー
タ制御回路を備えたが、第１のモータ制御回路のみを備
えた実施列としてもよい。

また、本実施列において位置検出器４は擬似正弦波出力
としたが、位置検出器４は三角波出力としてもよい。さ
らに本実施列では、速度指令信号発生器１２は電流制御
として温度補正回路１１は電流出力としたが、速度指令
信号発生器１２は電圧制御、温度補正回路１１は電圧出
力としてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は直流モータと位置検出器と上記直
流モータに電力を供給する電力増幅器と、温度補正入力
端子を有する速度指令信号発生器と温度補正回路を有し
、速度指令信号発生器に温度補正信号に基づいて温度補
正をかけることにより、温度依存性を持たないモータ制
御回路が簡単な構成で実現できる。また温度補正回路が
制御ループから外れたために、複数のモータ制御回路に
ただ一つの温度補正回路から温度補正信号を供給でき、
しかもこれは極めて簡単な構成で実現でき、安価で、実
用性極めて犬なるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例のモータ制御回路のブロック
図、第２図は第１図の温度補正回路の一実施例を示す回
路図、第３図は従来のモータ制御回路を示すブロック図
、第４図は第３図の温度補正増幅器の回路図、第５図は
各信号波形を表わした図である。 ３・・・・・・直流モータ、４・・・・・・位置検出器
、６・・・・・・微分器、６・・・・・・微分器、７・
・・・・・電圧比較器、８・・・・・・反転電圧比較器
、９・・・・・・絶対値回路、１ｏ・・・・・・絶対値
回路、１１・・・・・・温度補正回路、１２・・・・・
・速度指令信号発生器、１３・・・・・・制御装置、１
４・・・・・・反転加算器、１６・・・・・・低域通過
フィルタ、１６・・・・・・電力増幅器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 を 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流モータと、上記モータの回転軸に直接または
   間接的に結ばれ、上記モータの回転に応じて互いにπ／
   ２の位相差を持つ２つの周期的位置信号を発生する手段
   と、上記２つの位置信号をそれぞれ微分した信号を得る
   手段と、前記微分信号のそれぞれ絶対値をとり、上記モ
   ータの実速度に比例した２つの速度信号を得る手段と、
   上記２つの位置信号を波形整形し、上記モータの回転角
   を表わす２つの位置パルスを発生する手段と、上記位置
   パルスを入力して計数し上記計数結果に応じて順次速度
   指令と制御切換指令とを出力する制御装置と、周囲温度
   に応じて値が変化する温度補正信号を発生する手段と、
   上記速度指令に対応しかつ上記温度補正信号に比例した
   速度指令信号を発生する手段と、上記２つの速度信号と
   上記速度指令信号の和から成る速度誤差信号を発生する
   手段と、上記位置信号とそれの微分信号とを加算した位
   置決め誤差信号を発生する手段と、上記制御切換指令に
   従って上記速度誤差信号かあるいは上記位置決め誤差信
   号を選択する選択手段と、上記選択された信号を電力増
   幅し、上記モータに電力を供給する電力増幅器を有し、
   上記２つの位置信号の振幅の最大値のもつ温度特性と同
   一あるいは類似した温度特性を上記温度補正信号が持っ
   ていることを特徴とするモータ制御回路。
2. （２）速度信号を得る手段は、２つの位置パルスによっ
   て正転、反転を切り換えられる２つの増幅器で構成され
   、直流モータの回転方向によって上記２つの速度信号の
   極性が変化することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   のモータ制御回路。