JPS62189990A - 直流モ−タの回転速度制御方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、直流モータの回転速度制御方法に関する。

［従来技術及びその問題点］ 従来のモータの回転速度制御方法を、第８図及び第９図
を参照して説明する。

第８図において、モータ回転速度検出部１０は、モータ
１２の回転速度を検出し、検出した回転速度に比例した
直流電圧Ｖｋを出力する。モータ回転速度検出部１０の
出力Ｖｋは、抵抗器１４を介して演算＃！！＠器１６の
反転入力端子に印加される。一方、＠算増幅器１６の非
反転入力端子には、所望のモ〜り回転速度に対応する基
準電圧ＶＣが印加されている。Ｖｋ、！−Ｖｃの差の電
圧は、抵抗器１４とコンデンサ１８から成る積分回路で
積分され、積分器出力Ｖａとして、比較器２ｏの（＋）
端子に印加される。積分器出力ｖｂは、ＶｋがＶｃより
大きい場合には低下し、逆に、ＶｋがＶｃより小さい場
合には上Ａし、常に、Ｖｃに収束する方向に変化する。

比較器２０、トランジスタ２２、抵抗器２４．２６及び
２８は、モータ１２を回転させる駆動電圧を発生する部
分である。」二連したように、比較器２０の（＋）端子
には積分器出力Ｖａが印加され、比較器２０の（−）端
子には第９図（Ａ）に示すような調波電圧Ｖｓが印加さ
れる。比較器２０は、第９図（Ｂ）に示すように、Ｖ　
ｓ　＜　Ｖ　ａの場合にのみ所定電圧Ｖｔとなるパルス
列を発生する。つまり、トランジスタ２２は、Ｖｓ＜Ｖ
ａの場合にのみ導通し、モータ１２に、直流電源Ｅから
電圧が印加される。モータエ２に印加される電圧は、オ
ン・オフを繰り返えす波形であるが、印加電圧の平均電
圧はＶａに比例する。尚、ダイオード２９は、モータ１
２の逆起電力防止用である。

ところで、第８図に示した従来例は、比較的容量の大き
い直流電源を必要とする外に、積分によってモータ回転
速度を制御しているため、回転速度を小さくした場合の
回転変動分（所望回転速度を中心とする）が、かなり大
きいという欠点がある。つまり、回転速度を小さくした
場合の回転変動分は、回転速度を大きくした場合の回転
変動分とそれ程差異がない。即ち、モータの回転速度が
小さい場合には、回転ムラが無視できなくなるという問
題がある。

［目的］ 本発明の目的は、大容量の直流電源を必要とせず、且つ
、低速回転時に安定した特性が得られる直流モータの回
転速度制御方法を提供することである。

［実施例］ 以下、第１図乃至第７図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明の詳細な説明するためのブロック図で
ある。

全波整流器３０の入力端子３０ａ及び３０ｂには、端子
３２及び３４を介して、正弦波交流が加えられ、全波整
流器３０の出力端子３０ｃ及び３０ｄから、全波整流さ
れた電流が得られる。

一方、全波整流器３０に供給された正弦波交流と同じ正
弦波交流が、ゼロクロス点検出器３６に加えられる。ゼ
ロクロス点検出器３６は、入力された正弦波交流のゼロ
クロス点に対応するパルス列ヲ、マイクロコンピュータ
（ｃＰＵ）３８の割込端子ＩＮＴに印加する。

モータ回転速度検出器４０は、直流モータ４２の回転速
度を検出し、検出した回転速度に対応する信号（Ｖｄ）
を、ＣＰＵ３８の入力端子Ｐｉに加える。ＣＰＵ３８は
、Ｐｉで受けたモータ回転速度信号を、所望回転速度信
号と比較して回転速度制御信号を得る。この回転速度制
御信号をＣＰＵ３８内で求める方法を、第２図を参照し
て説明する。

先ず、ステップ５０において、ＣＰＵ３８内のＲＡＭ　
（ランダム・アクセス・メモリ）、入出力ボート等を初
期設定する。ステップ５２．５４は、本発明とは直接関
係のない他の制御ルーチンである。ステップ５６におい
て、ＣＰＵ３８に前回Ｖｄが取り込まれてから所定時間
が経過したかを判断しく即ち、データ取り込み周期であ
るかを判断し）、所定時間が経過していなければ、制御
ルーチン５４に行き、所定時間が経過していれば、ステ
ップ５８において、第１図のモータ回転速度検出器４０
からの回転速度データＶｄをＣＰＵ３８に取り込む。次
に、ステップ６０において基準値データＶｒと回転速度
データＶｄの差（ＤＶ）を計算し、ステップ６２におい
て、Ｄｖを独立変数として加算値データαΔＣｄを求め
る（αは制御係数）。ステップ６４において、前回ＣＰ
Ｏ３８から出力した回転速度制御データＣｄ（ｃＰＵ３
８内に記憶されている）にαΔＣｄを加えてＣｄの値を
更新する。

本発明の要点の一つは、差信号Ｄｖを独立変数として回
転速度制御データを求めることであり、その際、例えば
、Ｄｖに応じて制御係数αを変化させる。しかし、αを
変化さぜない場合も考えられる。

制御係数αを変化させる利点について、第３図乃至第５
図を参照して説明する。第３図（Ａ）は、制御係数αが
比較的大きい場合のｒＤｖ対ΔＣｄＪの関係を示してい
る。この場合の直流モータの回転速度制御（即ち、回転
速度制御データｃｄの時間変化）は、第３図（Ｂ）に示
すように、時間ＴＲ（制御開始時点ＴｏからＣｄが基準
電圧Ｖｒに達する時点Ｔ１までの時間）を短くできるが
、回転速度制御データＣｄが時点ＴＩから基準値データ
Ｖｒを中心とする定常範囲（ΔＶ）内に収束するのに時
間が掛りすぎ、ΔＶが大きい（即ち回転むらが大きい）
という問題がある。

一方、第４図（Ａ）は、制御係数αが比較的小さい場合
のｒＤｖ対ΔＣｄＪの関係を示し、この場合の直流モー
タの回転速度制御では、第４図ＣＢ）に示すように、回
転速度制御データＣｄが基準値データＶｒを中心とする
定常範囲（ΔＶ）付近に収束する時間を短がくでき且つ
回転むらを小さくできるが、時間ＴＲが長くなるという
問題がある。

そこで、本発明では、第５図（Ａ）に示すように、差信
号Ｄｖの零に近い値（Ｄｖａ及びＤ　ｖｂ）で制御係数
αの値を変化させることにより、第３図（Ｂ）及び第４
図ＣＢ）に示した長所を利用して、時間ＴＲを短くし、
且つ、回転速度制御データＣｄが時点Ｔ１から定常状態
に収束する時間を短くし、且つ回転むらを小さくしてい
る（第５図（Ｂ）参照）。

第５図（Ａ）に示した場合の外に、制御係数αを不連続
に変化させることも可能である。制御係数αをＤｖの値
に基づいて変化させることの詳細については、本願の出
願人に係る特願昭６０−２９８２９５号に開示した。

第６図（Ａ）は、各ゼロクロス点から所定時ａ■Ｌだけ
、トランジスタ４４（第１図）を導通させ、全波整流器
３０の出力を直流モータ４２に加える様子を示す印加電
圧（電流）波形を示す図であり、一方、第６図（Ｂ）は
、各ゼロクロス点以前に所定時間ｔだけ、トランジスタ
４４を導通させ、全波整流器３０の出力を直流モータ４
２に加える様子を示す印加電圧（電流）波形を示す図で
ある。第６図において、Ｔは全波整流波の周期を示す。

第７図は、第２割込信号を発生するための回路図である
。尚、第１割込信号は、ＣＰＵ３８の割込端子ＩＮＴに
加えられるパルスである。

最初に、第６図（Ａ）に示す制御について説明する。Ｃ
ＰＵ３８は、割込端子ＩＮＴに印加されたゼロクロス点
に対応するパルス（第１割込信号）を受け、ＣＰＵ３８
の出力端子Ｐｏから、直流モータ４２を駆動する信号（
ＯＮ信号）を出力する。このＯＮ信号は、インバータ４
６を介して、ホトカプラ４８の発光ダ・ｆオード４８ａ
を発光させてホトダイオード４８ｂを導通させる。ホト
ダイオード４８ｂの導通に応じて、トランジスタ４４が
導通し、直流モータ４２に電流が供給される。一方、上
述のＯＮ信号出力と同時に、第７図のレジスタ７０に、
第６図（Ａ）に示した導通期間ｔに対応するデータ（ｃ
ｄ）を記憶し、カウンタ７２に、端子７４を介して、開
始（スタート）信号を送りカウンタ７２の計数を開始さ
せる。つまり、カウンタ７２は、スタート信号に応答し
、端子７６を介して印加されている基準パルスを計数す
る。比較器７８は、レジスタ７ｏの値と、カウンタ７２
の計数値を比較し、一致し、た場合（即ち、ゼロクロス
点から時間りが経過した場合）、第２割込信号を出力す
る。ＣＰＵ３８は、この第２割込信号に応じ、出力端子
Ｐｏから、直流モータ４２への電流印加を停止させる信
号（ＯＦＦ信号）を出力する。発光ダイオード４８ａは
、ＯＦＦ信号に応答して発光を停止するので、ホトダイ
オード４８ｂは非導通状態となる。したがって、トラン
ジスタ４４も非導通状態となり、直流モータ４２への電
流供給が停止される。尚、ＯＦＦ信号の発生と同時に、
ＣＰＵ３８はカウンタ７２をリセットする。

次に、第６図（Ｂ）に示すＭ’Ｉｎについて説明するが
、この制御は、第６図（Ａ）を参照して説明した制御と
基本的には同じである。尚、以下の説明では、初期状態
の説明を省略しである６ＣＰＵ３８は、割込端子ＩＮＴ
に印加されたゼロクロス点に対応するパルス（第１割込
信号）を検出し、ＣＰＵ３８の出力端子ＰＯから、ＯＦ
Ｆ信号を出力する。このＯＦＦ信号は、インバータ４６
を介して、ホトカプラ４８の発光ダイオード４８ａの発
光を停止させ、ホトダイオード４８ｂを非導通状態にす
る。したがって、トランジスタ４４も非導通状態となり
、直流モータ４２への電流供給が停止される。上述のＯ
ＦＦ信号出力と同時に、第３図のレジスタ７０に、第７
図（Ｂ）に示した全波整流電流の導通期間（Ｔ−ｔ）に
対応するデータ（ｃｄ）を記憶させ、カウンタ７２に、
端子７４を介してスタート信号を送りカウンタ７２の計
数を開始させる。比較器７８は、レジスタ７０の値と、
カウンタ７２の計数値を比較し、一致した場合（即ち、
ゼロクロス点から時間（Ｔ−ｔ）が経過した場合）、第
２割込信号を出力する。ＣＰＵ３８は、この第２割込信
号に応じ、出力端子ＰＯからＯＮ信号を出力する。発光
ダイオードは、ＯＮ信号に応答して発光し、直流モータ
４２への電流供給を行なう。尚、このＯＮ信号の発生と
同時に、ＣＰＵ３８はカウンタ７２をリセットする。

尚、第７図（Ａ）と（Ｂ）を組み合せた制御方法も考え
られる。つまり、全波整流波の導通期間を、ゼロクロス
点の前後に設けるようにしてもよい。この場合の導通期
間の制御は、上述の説明から明らかなので説明を省略す
る。

第１図のホトカプラは、サイリスタ、或いはトライアッ
ク（商標）等で置換してもよいことは勿論である。更に
、第７図に示した回路構成は、ＣＰＵ３８内部に設けた
もよいし、或いは、ＣＰＵ３８の外部に設けるようにし
てもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明は、本明細書の冒頭に記載
した従来の問題を有しない。更に、本発明は、交流を全
波整流してその導通角を制御しているため、安定した直
流電源を必要とする従来例に比較し、回路構成が簡単と
いう効果を有する。

更に、第６図から明らかなように、モータの低速回転時
の制御は、ゼロクロス点に近い部分（電圧の低い部分）
で行なっている。このため、例えば、モータの急激な回
転変動が帰還されて制御情報として使用されても、モー
タの回転速度は所望値から大きく外れることはない。即
ち、安定したモータ低速制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例のブロック図、第２図は本
発明の動作の一部を説明するためのフローチャート、第
３図（Ａ）乃至第５図（Ｂ）は本発明を説明するための
図、第６図は本発明の詳細な説明するための波形図、第
７図はは第１図の実施例を説明するためのブロック図、
第８図は従来例を説明するためのブロック図、第９図は
第８図の従来例を説明するための波形図である。 図中、３０は全波整流器、３６はゼロクロス検出器、３
８はマイクロコンピュータ（ｃＰＵ）、４２は直流モー
タ、４４はトランジスタ、４８はホトカプラである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流モータの回転速度を検出し、検出した回転速
   度に基づいて回転速度制御データを求め、該回転速度制
   御データを用いて直流モータの回転を所望値に制御する
   方法であつて、 （ａ）検出した回転速度に対応する回転速度データをマ
   イクロコンピュータに入力し、所望回転速度に対応する
   基準値データと上記回転速度データとの差（差信号）を
   求め、該差信号を独立変数として加算値データを求め、
   該加算値データを上記回転速度データに加えて該回転速
   度制御データを更新し、 （ｂ）正弦波交流を全波整流して全波整流電流を得、 （ｃ）上記正弦波交流のゼロクロス点を検出し、検出し
   たゼロクロス点を上記マイクロコンピュータに入力し、
   上記ゼロクロス点を基準とし、更新された上記回転速度
   制御データに基づいて上記全波整流電流の導通角を制御
   し、 （ｄ）導通角を制御した全波整流電流を上記直流モータ
   に印加して上記直流モータの回転速度を制御することを
   特徴とするモータの回転速度制御方法。
2. （２）上記差信号の係数を、上記差信号の値に応じて変
   化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   直流モータの回転速度制御方法。