JPS6215036B2 - - Google Patents

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JPS6215036B2
JPS6215036B2 JP56135616A JP13561681A JPS6215036B2 JP S6215036 B2 JPS6215036 B2 JP S6215036B2 JP 56135616 A JP56135616 A JP 56135616A JP 13561681 A JP13561681 A JP 13561681A JP S6215036 B2 JPS6215036 B2 JP S6215036B2
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JP
Japan
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motor
signal
counter
period
output signal
Prior art date
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JP56135616A
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Japanese (ja)
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JPS5839292A (en
Inventor
Iwao Okita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6215036B2 publication Critical patent/JPS6215036B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイジタル回路によるモータ速度制御
回路に関するものである。モータを一定速度で回
転させる用途、例えばレコードプレーヤーのター
ンテーブル、オーデイオ・ビデオテープレコーダ
のキヤプスタンドライブ、磁気デイスク・光デイ
スク装置のデイスクドライブ等には、シンクロナ
スACモータ、ACサーボモータ、DCサーボモー
タ等が使用されているが、シンクロナスACモー
タは形状が大きく、更に電源周波数によつて回転
数が決まつてしまうため、モータシヤフトとドラ
イブシヤフトとを直結するいわゆるダイレクトド
ライブモータには不向である。またACサーボモ
ータとDCサーボモータとを比較すると、DCサー
ボモータの方が効率がよく制御も比較的簡単であ
るため、上記用途にはDCサーボモータが使用さ
れることが多くなつている。このDCサーボモー
タの速度制御回路としては、従来ほとんどアナロ
グ回路で構成されており、IC化された半導体回
路の他に、コンデンサ・固定抵抗・ボリウム等の
外付部品を必要としていた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital motor speed control circuit. Synchronous AC motors, AC servo motors, DC Servo motors, etc. are used, but synchronous AC motors are large in size and the rotation speed is determined by the power supply frequency, so they are not suitable for so-called direct drive motors, which directly connect the motor shaft and drive shaft. It is towards. Furthermore, when comparing AC servo motors and DC servo motors, DC servo motors are more efficient and relatively easier to control, so DC servo motors are increasingly being used for the above applications. Conventionally, the speed control circuit for this DC servo motor has been comprised mostly of analog circuits, requiring external components such as capacitors, fixed resistors, and potentiometers in addition to IC-based semiconductor circuits.

近年デイジタル回路の高集積化が進み、少々複
雑な回路であつても少数のLSIにより構成するこ
とが可能となつて来たため、デイジタルサーボ制
御回路が種々考案されている。
In recent years, digital circuits have become highly integrated, and it has become possible to construct even somewhat complex circuits using a small number of LSIs, so various digital servo control circuits have been devised.

第5図は従来のデイジタルサーボ制御回路の一
例を示すブロツク図であり、モータMに直結され
た周波数発生器FGによるFG信号aは、クロツク
同期微分回路1により立上り微分信号a′に波形整
形される。速度カウンタ12では、立上り微分信
号a′と、クロツクパルスCとからモータ速度信号
vを発生する。一方、位相カウンタ15では、指
令パルスCPと、立上り微分信号A′との位相差を
クロツクパルスCによりカウントして位相差信号
Peを出力する。減算器16により位相差信号Pe
と速度信号vとの差eを演算し、パルス巾変調回
路17により誤差eに応じたデユーテイで、出力
トランジスタ8をオン・オフしてモータ電流を制
御する。この従来のデイジタルサーボ制御回路
は、立上り微分信号a′の、指令パルスCPに対す
る遅れ時間が増大すると、位相差信号Pe及び誤
差eが増大し、モータ電流が増加して遅れ時間を
短縮するよう動作する。一方、モータ速度が速く
なると、モータ速度信号vが増大し誤差eが減少
するため、モータ電流も減少してモータ速度は遅
くなる。この方式では、位相のフイードバツクと
速度のフイードバツクがかかつているため安定し
た制御が可能であるが、速度カウンタ12、位相
カウンタ15、パルス巾変調回路17はある程度
複雑な回路構成が必要となり、現状ではコスト高
となるため、実用化されていなかつた。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional digital servo control circuit, in which an FG signal a from a frequency generator FG directly connected to a motor M is waveform-shaped into a rising differential signal a' by a clock synchronized differentiating circuit 1. Ru. The speed counter 12 generates a motor speed signal v from the rising differential signal a' and the clock pulse C. On the other hand, the phase counter 15 counts the phase difference between the command pulse CP and the rising differential signal A' using the clock pulse C to generate a phase difference signal.
Output Pe. The subtracter 16 generates the phase difference signal Pe
and the speed signal v is calculated, and the pulse width modulation circuit 17 turns on and off the output transistor 8 at a duty according to the error e to control the motor current. This conventional digital servo control circuit operates in such a way that when the delay time of the rising differential signal a' with respect to the command pulse CP increases, the phase difference signal Pe and the error e increase, the motor current increases, and the delay time is shortened. do. On the other hand, as the motor speed increases, the motor speed signal v increases and the error e decreases, so the motor current also decreases and the motor speed slows down. In this method, stable control is possible because phase feedback and speed feedback are involved, but the speed counter 12, phase counter 15, and pulse width modulation circuit 17 require a somewhat complicated circuit configuration, and currently It has not been put into practical use due to the high cost.

本発明は安定性をそこなわないよう位相及び速
度のフイードバツクを備え、かつ回路構成を簡単
化したデイジタル方式モータ速度制御回路を与え
るもので、以下詳細に説明する。
The present invention provides a digital motor speed control circuit which provides phase and speed feedback without impairing stability and has a simplified circuit configuration, and will be described in detail below.

第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図はこのブロツク図のタイムチヤートであ
る。第1図において、1は直流モータMに直結さ
れた周波数発生器FGによるFG信号を微分し立上
り微分信号a′を出力するクロツク同期微分回路、
2はこの立上り微分信号a′により“10”をプリセ
ツトされFG信号の1周期におけるクロツク数を
カウントアツプする周期カウンタ、3は周期カウ
ンタ2のカウント数のK倍の値をプリセツトし、
プリセツトの値をカウントダウンするプリセツト
カウンタ、4はクロツクパルスCを分周し、モー
タ同期基準信号を発生するための基準信号発生回
路、5はモータ同期基準信号とプリセツトカウン
タ3の出力信号との位相を比較する位相比較器、
6は周期カウンタ2のカウント数が一定値を越え
た時アンダースピード信号を発生するアンダース
ピード検出回路、7はバツフアアンプ、8は出力
トランジスタである。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a time chart of this block diagram. In FIG. 1, 1 is a clock synchronized differentiating circuit that differentiates the FG signal from a frequency generator FG directly connected to a DC motor M and outputs a rising differential signal a';
2 is a period counter that is preset to "10" by this rising differential signal a' and counts up the number of clocks in one period of the FG signal; 3 is preset to a value K times the count number of period counter 2;
4 is a reference signal generation circuit for dividing the clock pulse C and generating a motor synchronization reference signal; 5 is a phase between the motor synchronization reference signal and the output signal of preset counter 3; phase comparator, which compares
6 is an underspeed detection circuit that generates an underspeed signal when the count number of the period counter 2 exceeds a certain value; 7 is a buffer amplifier; and 8 is an output transistor.

前記構成において、周波数発生器FGが第2図
aに示すFG信号を出力すると、クロツク同期微
分回路1がこのFG信号aを微分して第2図bに
示す立上り微分信号a′を発生する。この微分信号
a′により8ビツトのプリセツトカウンタである同
期カウンタ2には“10”という値がプリセツトさ
れ、次の立上り微分信号a′までクロツクパルスC
の数をカウントアツプする。本実施例に於てはク
ロツク周波数はFG信号同期周波数の240倍に設定
している。従つて周期カウンタ22は“250”付
近の値までカウントアツプすることになる。起動
時のようにモータの回転数が低く、立上り微分信
号a′の1周期内のクロツクパルス数NがN≧246
になると、周期カウンタ2のカウント数N′は
“256”以上になりオーバーフロー信号Oを発生し
てアンダースピード検出回路6をセツトし、位相
比較器5をリセツトし、バツフアアンプ7を介し
て出力トランジスタ8を強制的にON状態とす
る。これによりモータの起動時間が短縮される。
In the above configuration, when the frequency generator FG outputs the FG signal shown in FIG. 2a, the clock synchronized differentiation circuit 1 differentiates this FG signal a to generate a rising differential signal a' shown in FIG. 2b. This differential signal
A' causes the synchronous counter 2, which is an 8-bit preset counter, to be preset to a value of "10", and the clock pulse C continues until the next rising differential signal a'.
Count up the number of. In this embodiment, the clock frequency is set to 240 times the FG signal synchronization frequency. Therefore, the period counter 22 counts up to a value around "250". When the motor rotation speed is low, such as during startup, and the number of clock pulses N in one period of the rising differential signal a' is N≧246.
Then, the count number N' of the period counter 2 exceeds "256" and an overflow signal O is generated to set the underspeed detection circuit 6, reset the phase comparator 5, and output the output transistor 8 via the buffer amplifier 7. is forcibly turned on. This reduces the motor startup time.

第3図にアンダースピード検出回路の具体例を
示し、第4図にそのタイムチヤートを示す。この
具体例では周期カウンタ2が第4図bに示すオー
バーフロー信号Oを発生すると、R−Sフリツプ
フロツプ61がセツトされる。このR−Sフリツ
プフロツプ61はオーバーフロー信号Oの直後の
立上り微分信号a′(第4図a)でリセツトされる
が、シフトレジスタ62ではその次の立上り微分
信号a′までアンダースピード信号を保持し、オア
ゲート63によりR−Sフリツプフロツプ61と
シフトレジスタ62の出力の和信号として第4図
cに示すアンダースピード信号Uを出力する。
FIG. 3 shows a specific example of the underspeed detection circuit, and FIG. 4 shows its time chart. In this embodiment, when the period counter 2 generates an overflow signal O shown in FIG. 4b, the R-S flip-flop 61 is set. This R-S flip-flop 61 is reset by the rising differential signal a' (FIG. 4a) immediately after the overflow signal O, but the shift register 62 holds the underspeed signal until the next rising differential signal a'. The OR gate 63 outputs an underspeed signal U shown in FIG. 4c as a sum signal of the outputs of the R-S flip-flop 61 and the shift register 62.

またN<246の時には次のように動作する。ま
ず立上り微分信号a′で周期カウンタ2のカウント
数N′のK倍の値が8ビツトのプリセツトカウン
タ3にプリセツトされる。下から9ビツト目以上
は無視される。本実施例ではK=16としており、
周期カウンタ2の出力の下位4ビツトをプリセツ
トカウンタ3の上位4ビツトにプリセツト入力す
る。このため乗算器は省略できる。なおKの値を
変化することによりフイードバツク量を変化する
ことができる。N=230の時には周期カウンタ2
のカウント数N′は“240”となるが、これを16進
表示するとFOHとなり、下位4ビツトは0とな
る。230≦N≦245の時、リセツトカウンタ3のプ
リセツト値MはM=(N−230)×16となり、この
値をクロツクパルスCによりカウントダウンす
る。プリセツトカウンタ3のカウント値が0にな
つた時第2図cに示すボロウ信号bを発生する。
Further, when N<246, the following operation is performed. First, a value K times the count number N' of the period counter 2 is preset in the 8-bit preset counter 3 by the rising differential signal a'. Bits 9th and above from the bottom are ignored. In this example, K=16,
The lower 4 bits of the output of the period counter 2 are preset inputted into the upper 4 bits of the preset counter 3. Therefore, the multiplier can be omitted. Note that by changing the value of K, the amount of feedback can be changed. When N=230, cycle counter 2
The count number N' is "240", but when expressed in hexadecimal, it becomes FOH , and the lower 4 bits are 0. When 230≦N≦245, the preset value M of the reset counter 3 becomes M=(N-230)×16, and this value is counted down by the clock pulse C. When the count value of the preset counter 3 reaches 0, a borrow signal b shown in FIG. 2c is generated.

基準信号発生回路4はクロツク周波数を1/240
に分周し、第2図dに示すモータ同期基準信号r
を発生する。
The reference signal generation circuit 4 sets the clock frequency to 1/240.
The motor synchronization reference signal r shown in FIG.
occurs.

位相比較器5は例えばR−Sフリツプフロツプ
により実現され、モータ同期基準信号rとプリセ
ツトカウンタ3のボロウ信号bとの位相差信号d
(第2図e)を出力する。位相差信号dはバツフ
アアンプ7によりレベル変換され、出力トランジ
スタ8をスイツチングする。モータ同期基準信号
rに対し、FG信号aの位相遅れ量が増大する
と、周期カウンタ2及びプリセツトカウンタ3の
動作が遅れ、ボロウ信号bの発生が遅れるため、
位相差信号dの時間巾が広がり、モータ電流のデ
ユーテイが増加し、モータを加速して位相遅れ量
を短縮するよう動作する。又、モータ回転数が低
下しFG信号周期が延びると、周期カウンタ2の
カウント数N+10が増大し、プリセツトカウンタ
3のプリセツト値Mが大となるため、ボロウ信号
bの発生が遅れ、モータを加速するよう動作す
る。モータ速度が約0.4%(1/240)変化すると、
Nは1、Mは16変化する。そのためモータ電流の
デユーテイは約6.7%(16/240)変化し、モータ
速度変動に対して強い復元力を持つ。
The phase comparator 5 is realized by, for example, an R-S flip-flop, and detects a phase difference signal d between the motor synchronization reference signal r and the borrow signal b of the preset counter 3.
(Fig. 2 e) is output. The phase difference signal d is level-converted by the buffer amplifier 7 and switches the output transistor 8. When the phase delay amount of the FG signal a increases with respect to the motor synchronization reference signal r, the operation of the period counter 2 and the preset counter 3 is delayed, and the generation of the borrow signal b is delayed.
The time width of the phase difference signal d is widened, the duty of the motor current is increased, the motor is accelerated, and the phase delay amount is shortened. Furthermore, when the motor rotation speed decreases and the FG signal period increases, the count number N+10 of the period counter 2 increases, and the preset value M of the preset counter 3 increases, so the generation of the borrow signal b is delayed and the motor is stopped. Operates to accelerate. When the motor speed changes by about 0.4% (1/240),
N changes by 1 and M changes by 16. Therefore, the duty of the motor current changes by approximately 6.7% (16/240), and it has strong resilience against motor speed fluctuations.

以上詳細に説明したように本発明によれば簡単
なデジタル信号回路により位相のフイードバツク
と、速度のフイードバツクを行ない、モータの速
度制御を行なうことができる効果があり、抵抗・
コンデンサ等の外付部品を使用することなく少数
の集積回路と出力トランジスタので構成できる利
点も有する。またマイクロプロセツサを使用すれ
ば特別の集積回路を使用することなく実現するこ
ともできる。
As explained in detail above, the present invention has the effect of controlling the speed of the motor by performing phase feedback and speed feedback using a simple digital signal circuit.
It also has the advantage that it can be configured with a small number of integrated circuits and output transistors without using external components such as capacitors. Furthermore, if a microprocessor is used, it can be realized without using a special integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図はそのタイムチヤート、第3図はアンダー
スピード検出回路のブロツク図、第4図はそのタ
イムチヤート、第5図は従来のデイジタルサーボ
回路のブロツク図である。 1……クロツク同期微分回路、2……周期カウ
ンタ、3……プリセツトカウンタ、4……基準信
号発生回路、5……位相比較器、6……アンダー
スピード検出回路、7……バツフアアンプ、8…
…出力トランジスタ、61……R−Sフリツプフ
ロツプ、62……シフトレジスタ、63……オア
ゲート。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a time chart thereof, FIG. 3 is a block diagram of an underspeed detection circuit, FIG. 4 is a time chart thereof, and FIG. 5 is a block diagram of a conventional digital servo circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Clock synchronous differentiation circuit, 2...Period counter, 3...Preset counter, 4...Reference signal generation circuit, 5...Phase comparator, 6...Underspeed detection circuit, 7...Buffer amplifier, 8 …
...Output transistor, 61...R-S flip-flop, 62...Shift register, 63...OR gate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被制御直流モータに直結された周波数発生器
の出力信号の周期をカウントする周期カウンタ
と、前記出力信号の次の周期のカウント開始と同
時に前記周期カウンタの直前の周期のカウント値
の整数倍の値をプリセツトし、所定値までカウン
トダウンしたときに出力信号を発生するプリセツ
トカウンタと、モータ同期基準信号の発生回路
と、前記モータ同期基準信号と前記プリセツトカ
ウンタの出力信号との位相差信号を出力する位相
比較器と、前記位相差信号を所定レベルに増幅す
るアンプと、前記アンプの出力に応じてモータ電
流のデユーテイを制御するスイツチング素子と、
前記周期カウンタが所定のカウント値を越えたと
き前記スイツチング素子を強制的にオンにする信
号を前記位相比較器に供給するアンダースピード
検出回路とを有することを特徴とするデイジタル
方式モータ速度制御回路。
1. A period counter that counts the period of the output signal of the frequency generator directly connected to the controlled DC motor, and a period counter that counts the period of the output signal of the frequency generator that is directly connected to the controlled DC motor, and a counter that counts the period of the output signal of the frequency generator that is directly connected to the controlled DC motor, and a counter that counts the period of the output signal of the frequency generator that is directly connected to the controlled DC motor. A preset counter that presets a value and generates an output signal when counting down to a predetermined value, a motor synchronization reference signal generation circuit, and a phase difference signal between the motor synchronization reference signal and the output signal of the preset counter. a phase comparator that outputs, an amplifier that amplifies the phase difference signal to a predetermined level, and a switching element that controls the duty of the motor current according to the output of the amplifier;
A digital motor speed control circuit comprising: an underspeed detection circuit that supplies a signal to the phase comparator to forcibly turn on the switching element when the period counter exceeds a predetermined count value.
JP56135616A 1981-08-31 1981-08-31 Digital system motor speed control circuit Granted JPS5839292A (en)

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EP0409185B1 (en) * 1989-07-18 1995-11-08 Mita Industrial Co., Ltd. Method of calculating motor control voltage and motor control device using the method

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