JPS62296775A - 画像処理装置用の電子制御装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）等におけるよ
うなパルス制御信号により入出力装置を制御する電子制
御装置に関し、特にその制御の精度の維持と、変動の防
止の改良に関する。

［従来の技術］ 近年、ＯＡをはじめとするＦＡ％ＣＡ等、全ての産業分
野における進展は目ざましい。それはエレクトロニクス
とメカニズムとの融合を上手に行った成果と入っても良
い。言うまでもなく、その基板は半導体集積技術の著し
い進展と、コンピュータ技術の相乗効果に依存する所が
大きい。大量に物を安く、普及させるには何と入っても
システムのＬＳＩ化による。

しかし、現状のこの様なコントローラは、マイクロコン
ピュータ、又はマイクロコントローラ（メモリ、Ｉｌｏ
を含んだ１チツプマイクロコンピユータ）による所が多
い。しかし、機械とコントローラの接点は先にも述べた
が、現在の所、多くのディスクリート部品を必要とし、
無駄が多い。

この無駄とは、特に機械とか、特に自然界における事象
はアナログ情報の連続的な変化量である点に起因し、そ
のために、現在これに対応する形で、１チツプマイクロ
コンピユータの中には（Ａ／ＤコンバータとかＰＷＭ出
力）がオンチップされているものもある。これだけでは
、自然界のアナログ量の変化をとらえて、それに対処す
るようにアナログ量でフィードバックする事は不十分で
、現実には多くのそれ専用のコントローラを外部におい
て対応している。従ってそれだけコスト高になっている
。これはフィードバックするアナログ量の種類の多さ、
及び体系的な制御を欠いていた事に起因する。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明は上記従来技術の問題点を解決するために提案さ
れたもので、その目的は制御対象の入出力装置を、精度
良く、体系的に、かつ拡張性を兼ね備えつつ、制御する
電子制御装置を提案する点にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記課題を達成するための本発明の電子制御装置は、パ
ルス制御信号の周期、デユーティ比及び分周比に関する
パラメータを記憶する記憶手段と、前記パルス制御信号
の周期を決定する周期決定手段と、前記パルス制御信号
のデユーティ比を決定するデユーティ比決定手段と、ク
ロックを発生する分周手段と、制御手段とからなる。

［作用コ 上記構成の電子制御装置は、制御手段が記憶手段から周
期、デユーティ比及び分周比に関するパラメータを読出
して夫々周期決定手段、デユーティ比決定手段及び分周
手段に渡し、これに基づいて分周手段が分周比に応じて
基準クロックを分周して前記クロックを発生し、この発
生されたクロックにより計時して周期決定手段はパルス
制御信号の周期を決定し、デユーティ決定手段は渡され
たデユーティ比に応じてデユーティ比を決定する。

［実施例］ 以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細に
説明する。

本発明に係る実施例は特に、メカトロニクス制御装置の
電源装置に注目して、これらの制御、電源の発生を特別
な電源用の個別部品を使用しないで、メカトロニクス制
御用のコントローラ（電子制御装置）を使用して各種の
電源の発生し、又はモータ等の電力機器を電力制御する
ためのものである。これは、目的である電源制御等のた
めに、可変ＰＷＭを生成する場合、従来は最低２つのタ
イマ／カウンタを使用するから、甚だ使用効率が悪くな
ったので、第２図、第３図の構造を有するマイクロコン
トローラを使用して、トータルなメカトロニクスの制御
を能率良く行い、可変ＰＷＭにより精度の良い、制御範
囲の広い電源とモータのコントロールを目指すものであ
る。

〈制御コントローラの階層構成〉 まず、第２図、第３図に従って、かかる制御用のコント
ローラ１００の体系から説明する。第２図はコントロー
ラの制御の階層体系を示し、第３図はその回路上の接続
を示す。第２図において、レイヤーａはＣＰＵｌ０Ｉで
通常のＣＰＵと何ら変わりがない。ただ通常のものより
高速、低消費電力という特徴があり、近年発達の著しい
、ＨＣＭＯ３（ハイバーフオマンスＣＭＯ３）を使用し
、１６〜３０ＭＨｚで動作出来る事が好ましい。レイヤ
ーｂ中には、ユーザに開放しているマイクロプログラム
メモリ１０３がある。このマイクロプログラムメモリ１
０３中のプログラムをマイクロプログラムコントローラ
１０２が実行する。又、マイクロプログラムをユーザが
構成し、数ブロックのインストラクションを１命令で行
えるマクロ命令を構成出来る。これにより、デジタルコ
ンピュータのネックであったアナログ処理を容易に行な
おうとするものである。

レイヤーＣは、ユーザが使用するメモリでＲＯＭ１０４
、ＲＡＭ１０５で制御に必要な容量をもっている。

スレーブインターフェース等を含むレイヤーｄはコント
ローラ１００の外部とのインタフェースを行うレイヤー
で、それぞれ４つある。１つはマルチプロセッサ可能な
ようにスレイブのコントローラとのインタフェースで、
上位プロセッサとの通信を円滑に行うためのバスのバッ
ファをもっている。より高速な上位プロセッサを接続可
能な様に複数のバッファをもっている。次の入出力ボー
ト１０７は通常の意味の人出力ボートを示している。拡
張人出力インタフェース１１３はマイクロコントローラ
にオンチップ化されている。人出力ボート１０７だけで
足りない場合、外部に入出力素子を接続するボートで、
あたかも自身のＯＮチップ化されたボートのように１命
令でアクセスできるところの入出力拡張専用のインタフ
ェースパスラインである。μｍＬＡＮ１０６はシリアル
人出力の拡張された定義で、所定のプロトコルを持って
いる。外部との通信は、このμｍＬＡＮ　１０６を使用
すれば、２本又はディジチェーン方式によって１本のラ
インでマルチプロセッサが構成出来る。

次にレイヤーｅは、各種のインテリジエンシー人出力（
知能化人出力）で、それぞれがＣＰＵの管理のもとに独
立に動作出来るのが特徴である。

ＣＰＵは各知能化入出力との人出力をスーパバイザリ−
するのみで、他のタスクの処理に専念する事が出来る。

これら知能化入出力へのＣＰＵからの命令は全てマクロ
命令によって行う。この事が、連続的なアナログ量の変
化のセンシングとそのフィードバックをＰＷＭで行う事
が可能としている。

本コントローラ１００はメカトロニクスに必要な知能化
入出力が全て含まれており、特別な外付部品を（例えば
、従来のＡ／Ｄコンバータ、コンパレータ、ＰＷＭ発生
用ＬＳＩ）必要としないように構成されている。ここで
いう知能化人出力とは、第１図の内部構造に見られるよ
うに、それ自体が制御機能をもっており、ＣＰＵｌ０Ｉ
と単独に動作可能なものである。レイヤーｅはそれらの
集まりで、本コントローラ１００はこの知能化入力出力
に特徴をもっている。

く知能化入出力〉 知能化入出力について説明する。Ａ／Ｄ変換器１０８は
複数チャネルあり、応用に応じて変換スピードを変える
事ができる。ＡＤ変換終了後は、所定のレジスタへデー
タをセットし、その後マクロ命令によってセットされた
データをＣＰＵｌ０１がとりにくる。場合によっては、
内部割り込みを発生してＣＰＵｌ０Ｉに知らせる場合も
ある。

このＡＤ変換器１０８は後述の実施例では出力電圧をモ
ニタする機能を課せられている。

ウォッチドッグタイマ１１６はＣＰＵ　１０１の動きを
監視する診断用のタイマで、ＣＰＵｌ０Ｉが誤動作した
り、停止した場合に異常処理を行うプログラムを指導し
たり、又は緊急の場合には電源を遮断する。タイマ／カ
ウンタアレー１１２は８チヤンネルで並列動作する事が
可能で、イベントカウンタ、ワンショット発生、方形波
の発生、繰返しパルスの発生等、各モードを初期にＣＰ
Ｕ１０１が設定する事によって応用に適用する事ができ
る。

ゼロクロス検知１０９は交流信号（例えば１００ＶＡＣ
）の変化を検知して、基準位相信号を発生するものであ
る。電源において、スイッチング動作による電力変換で
は、この基準位相信号を同期信号として用いる。

以上が本コントローラ１００の概略であるが、次に知能
化人出力の一部でもあり、本実施例の最も特徴的な部分
であるＰＷＭ制御１１１について説明する。

＜ＰＷＭ制御〉 ＰＷＭ制御１１１は全部でｎチャンネルあり、その夫々
がデユーティ比とさらに周波数を任意に可変できる機能
を有する。従って、例えば精度の良いスイッチングレギ
ュレータ、パルスモータの駆動に使用する事ができる。

これらのＰＷＭ制御による具体例については後述するが
、先ずＰＷＭ制御の基本構成について説明することとす
る。

本実施例のＰＷＭ制御はその可変性に特徴を有するもの
で、特に第２図、第３図のコントローラの構造に基づい
てマイクロプログラムの使用によって外界の変化量に対
する応答を迅速に行ない、多様化している制御対象のア
ナログ量の変化に対する対応を改善したものである。

第１図に可変ＰＷＭ制御信号発生装置の内部構成図を示
した。周知のように、ＰＷＭ制御を電源に応用した場合
に、ＰＷＭ制御とは位相制御による電力制御であり、狭
い意味ではデユーティ比を変化させるパルス幅変調制御
（ＰＷＭ）　、広い意味ではパルス幅及び周波数を変調
する瞬時値制御を意味するが、本実施例でのＰＷＭ制御
は後者の広い意味での瞬時値制御をも含むものである。

ＰＷＭ制御は基本的には、そのＰＷＭ制御信号のタイミ
ングによって決定される。ＰＷＭ制御信号のタイミング
は、周期Ｔを決めるレジスタＣＹＣＲＧ３．　　“１”
である期間（ＯＮ期間）を設定するレジスタＲＥＦＲＧ
２、それにクロックＣＬＫの分周率を設定するレジスタ
ＣＬＫＲＧ４によって決定される。ＲＥＦＢＵＦ５は平
行人力バッファであり、そのＬＯＡＤ／端子に“０”が
入力されると、ＲＥＦＲ０２の内容を再度格納して、そ
の内容が入れ換わる。Ｃ０ＵＮＴＥＲ６はキャリー（Ｃ
ｍ子）出力をもつダウンカウンタで、ＬＯＡＩＩ／端子
に“０”が人力されると初期値をＣＹＣＲＧ３から再入
力し、ＣＫ端子に入力するクロックに従ってカウントダ
ウンする。コンパレータ８はＲＥＦＢＵＦ５とＣ０ＵＮ
ＴＥＲ６（７）出力を比較している。コンパレータ８の
出力が“１”になるとフリップフロップ１０をセットし
、Ｃ０ＵＮＴＥＲ６がキャリーを出力すると、フリップ
フロップ１０をリセットすると共に、ＲＥＦＢＵＦ５．
Ｃ０ＵＮＴＥＲ６の初期値を再設定する。

さてＰＷＭ制御信号発生装置の全体動作を・説明する。

まず、ＰＷＭ制御信号の周期Ｔは、ＣＹＣＲＧ３に数値
を入れ、ＰＷＭ制御信号の“１”である期間（ＯＮ期間
という）はＲＥＦＲＧ２に数値を代入して決定する。さ
らに周波数を決定する要因としてＣＬＫＲＧ４で、それ
は原周期のクロックＣＬＫを分周する分周比を決定する
レジスタである。ＣＬＫＲＧ４の値に基づいて、分周器
７がＣＬＫを分周する。たとえばコントローラの発信器
が１６ＭＨ２の場合、１／２，１／４，１／８．１７１
Ｂの８ＭＨｚ　、４ＭＨ２，２ＭＨｚ　。

Ｉ　Ｍ　Ｈｚ等にそれぞれ分周する事ができる。

ＲＥＦＲＧ２に入力された値はＲＥＦＢＵＦ５に送られ
る。一方、周期を決定するの値はＣ０ＵＮＴＥＲ６に人
力され、ＣＬＫＲＧ４の値によって適宜分周されたクロ
ックによってダウンカウント（減算）される。そしてＣ
０ＵＮＴＥＲ６の値とＲＥＦＢＵＦ５の値がコンパレー
タ８によって比較され、Ａ＝ＢになったとｋＰＷＭフリ
ップフロップ１０はセットされ“１”となる。この時、
Ｃ０ＵＮＴＥＲ６はＲＥＦＲＧ２の値と同じ値をもって
いる。Ｃ０ＵＮＴＥＲ６の減算はなお進み、（０００）
ｏ→（ＩＦＦ）Ｈになった時（アンダーフローした時）
、キャリー出力が“１°°となりＰＷＭフリップフロッ
プ１０はリセットされて出力は０″になる。同時に、Ｃ
０ＵＮＴＥＲ６のレジスタにはＣＹＣＲＧ３の値が、Ｒ
ＥＦＢＵＦ５にはＲＥＦＲＧ２のレジスタの値がリロー
ドされる。このように、ＯＦＦ期間（“０”である期間
）はＣ０ＵＮＴＥＲ６がカウントダウンを開始してから
ＲＥ　Ｆ　ＲＧ　２の内容と同じ値になるまでの時間に
よって決定され、ＯＮ期間はＲＥＦＲＧ２と同じ値を持
ったＣ０ＵＮＴＥＲ６がカウントダウンして、Ｃ０ＵＮ
ＴＥＲ８のキャリー出力が“１″になるまでの期間によ
って決定される。即ち、ＲＥＦＲＧ２がＯＮ期間を、Ｃ
ＹＣＲＧ３が周期Ｔを決定する。

ＲＥＦＲＧ２．ＣＹＣＲＧ３．ＣＬＫＲＧ４の値はＣＰ
Ｕｌ０Ｉがマイクロ命令によって内部バス１を介して変
える事ができるので、いわゆるパルス幅変調制御も、瞬
時値制御も可能となる。単にデユーティ比を変化させる
ＰＷＭよりこの様に周期、周波数も連続して変えられる
方式の方が後で述べる応用には、きめ細かな制御が期待
できる。尚、ＰＷＭ動作中に、コントローラ自身がマイ
クロ命令によりＲＥＦＲＧ２５、ＣＬＫＲＧ４の値を書
き換えると、現在実行している周期を終了してから、Ｒ
ＥＦＲＧ２はＲＥＦＢＵＦ５に、ＣＹＣＲＧ３はＣ０Ｕ
ＮＴＥＲ６に、ＣＬＫＲＧ４は分周器７にそれぞれリロ
ードするので、途中でＰＷＭの波形がおかしくなる事は
ない。ＰＷＭフリップフロップ１０の出力は出力ボート
１１を介して出力される。

以上の回路構成によるＰＷＭ制御信号は、ｐｗＭの周期
をＴ、“０”期間をＴＬ、“１”期間をＴＨとすると、
第４図に示すタイムチャートにより、 Ｔ　　　＝　（２・ＣＹＣＲＧ　　＋　１）　　・ＣＬ
ＫＴ、冨　ＲＥＦＲＧ−ＣＬＫ ＴＬ＝（２・ＣＹ（：ＲＧ　＋　１−　ＲＥＦＲＧ）・
ＣＬにとなる。

ここで、周期Ｔが２倍（＝２ｘ）となるのは、ＣＹＣＲ
Ｇ３のビット数を、ＲＥＦＲＧ２より１ビツト（即ち、
カウント値が２倍）多くしであるためである。これは制
御の応用の性格上そうしたものであるが、しかしＲＥＦ
ＲＧ２とのビット数は同じにしても良い。第１図の構成
に従うと、ＣＹＣＲＧ３の値を最大に、ＯＮ期間最大と
なるようにＲＥＦＲＧ２を設定した場合、そのデユーテ
ィ比は１／２となる。当然、双方のレジスタのビット数
を同じにすれば１００％までデユーティ変化が可能であ
る。これは、本実施例のように周期Ｔを決するＣＹＣＲ
Ｇ３とＯＮ期間を決するＲＥＦＲＧ２のクロック換算の
ビット数に１ビツトの差を設けると、コントローラチッ
プの設計上、例えばＣＰＵｌ０Ｉが８ビツトの場合、回
路上の工夫で容易に達成する事が可能である。従って、
本例においてはＰＷＭの周期はその可変長は非常に長く
とれるが、ある一定周波数以下では、最大１／２デユー
テイ比以下になる。

第５図はコントローラ１００内部におけるレジスタと上
記第１図に示したＰＷＭ制御信号発生装置の関係につい
て示した図である。第５図では、ＰＷＭがｎチャンネル
まで配列可能な構成になっている。図に示しであるＰ　
Ｗ　Ｍ　ｏ〜ＰＷＭｎは第１図に示した回路に相当する
。レジスタは例えばＲＡＭ　１０５に展開される。電力
制御等にコントローラ１００を応用する場合は、その電
力制御が間ループ制御であるならば、前記レジスタには
前もって計算された一定の値を格納しておき、そしであ
る電圧が必要なときは、それに対応するチャネルのレジ
スタ値を読み出して、前述のＲＥＦＲＧ２．ＣＹＣＲＧ
３．ＣＬＫＲＧ４に設定すればよい。又、閉ループ制御
を行うときは、ＡＤ変換器１０８を動作させて例えば電
圧をモニターして、そのモニタ電圧値に応じたＲＥＦＲ
Ｇ２．ＣＹＣＲＧ３．ＣＬＫＲＧ４を設定するようにす
る。

（複写機電源への応用〉 以下に説明する実施例は、上述した可変ＰＷＭ制御を用
いて主に複写機等で使用される電源システムに関するも
のである。複写機をはじめ、多くのメカトロニクスの機
器には他種類な電源をいくつか使用している。例えば、
一般の機器には、５■、±１２Ｖ、２４Ｖが大抵必要で
あり、複写機に至っては上記電圧に加え、コロナ放電用
に高圧電源５．５ＫＶ、６ＫＶ、それにＡＣ電源４．５
ＫＶ、さらに現像部のバイアスに正弦波もしくはＤＣ電
源を数百Ｖ印加する必要がある場合がある。従来、この
ような電源は単独にそれぞれ用意されていたものであり
、それにはいくら電を原そのものが小型になっても、か
なりのスペースが必要であり、コスト高の原因になって
いた。

本実施例の電源装置の各電源部分は原理的にはスイッチ
ング方式であり、上述の可変ＰＷＭ発生装置を用いれば
精度の高い電源システムを安価にコンパクトに構成する
事ができる。−例として第６図に複写機の電源システム
の構成図を示す。

第６図の説明を行う。コントローラのｐ　Ｗ　Ｍは第５
図のコントローラのＯ〜４までの５チヤンネルを使用し
ている。これは先に述べた様に全て可変ＰＷＭが使用さ
れている。電圧制御のために必要な電圧モニターのため
のＡ／Ｄコンバータは０〜２まで３チヤンネル使用して
いる。Ｐ　Ｗ　Ｍチャンネルの数と合致していないのは
、後で述べるが、精度を必要としない電圧は間ループで
電圧制御するために出力電圧のモニターが必要としない
からである。

第６図の個々の構成要素について説明する。ＣＧはコン
タクトガラスで、この上に原稿をのせる原稿台である。

ＦＬは光源、この場合蛍光灯を使用している。Ｍ１〜Ｍ
３はミラーで、光軸の反射鏡で、Ｍ３は特にハーフミラ
−になっており、光センサＭＳによって原稿の輝度が検
出され蛍光灯ＦＬの高周波点灯装置によって良質な画質
に光強度が一定に保たれる。Ｌｅはズームレンズで、画
面の拡大縮小に用いられる。ＰＣＤ３０は感光体ドラム
、ＰＣＤ３０上にＭ３より反射された像が結像される。

ＨＶ３１には帯電用コロナ放電器用の約５．５ＫＶのＤ
Ｃが高圧電源２２から供給される。１（Ｖ３３は特にト
ナーを転写するためのコロナ放電器で、高圧電源２２か
ら約６ＫＶが印加される。ＨＶ３２は除電用のコロナ放
電器で、ＡＣで実行値４．５ＫＶ、約Ｉ　Ｋ　Ｈ２で印
加される。

ＤＥＵ３４は、現像部で感光体上にトナーをふりかける
もので、このシリンダにバイアス電源部３００Ｖ〜１．
２ＫＶが画質の状態に応じて印加される。感光体をつか
っていくうちに疲労してくると、除電を行っても残留電
位が高くなり、コピー用紙のグランド（白い部分）が汚
れてくる。例えば、ＰＣＤ３０上におかれた静電センサ
（図示していない）によって明部（感光体上に光が照射
されて電位が乗っていない所）の電位を計測してバイア
ス電位と周波数（２００Ｈｚ〜３ＫＨｚ）を制御する事
が可能である。以上複写システムの概略について説明し
た。

第６図において、５つの電１原を使用している。

ＤＣ電源は５■、１２Ｖ、２４Ｖを生成する。５Ｖ電源
はコントローラ自身の電源、それに表示操作部に使用さ
れる。本例では、電池によってコントローラはバックア
ップされており、通常装置を使用してないで、メイン（
ＡＣ系）の電源が断されている時は電池によって電圧が
供給されている。電源ＯＮによりコントローラに割り込
みが入り、可変ＰＷＭ制御によるスイッチングが動作し
てＤＣ５Ｖが発生すると、電池からＤＣ電源に切替わっ
てコントローラに供給される。１２Ｖはセンサ用の電源
、ＤＣ２４Ｖはモータ、ソレノイド、クリーナ等、ＤＣ
アクチュエータ用の電τ原と、そして他の電（原発土器
の電源とに使用される。ＤＣ電源はＡＣｌｏｏＶをソー
スとするスイッチング電源である。５■電源はコントロ
ーラ自体の電源でもあり、最大精度を要求されるため、
Ａ／Ｄコンバータ（チャネルＡ／Ｄｏ　）にフィードバ
ックされ、細かく制御される。１２Ｖ、２４Ｖは出力側
よりのフィードバックはしないで全てＤＣ５Ｖを基準に
出力は制御される。従って、１２ｖ、２４Ｖ電源は負荷
の状態に関係なく全て５Ｖ電源に依存される。実用上こ
れで問題は生じない。

〈電圧制御〉 第７図に１（Ｖのための負荷変動に応じた周期Ｔ及びＯ
Ｎ時間の最適値を示す。この制御の為には、割込コント
ローラ１１５が一定周期毎にＡＤ変換器１０８をスター
トさせ、フィードバック電圧を読出して、その読出した
電圧と基ｔ＄電圧との差に応じた周期、ＯＮ時間、更に
は分周率を前記レジスタから読出して、ＲＥＦＲＧ２．
ＣＹＣＲＧ３．ＣＬＫＲＧ４に設定すれば、閉ループ制
御となる。第８図はこれらの基率値１周期、ＯＮ時問を
格納するＲＡＭ１０５の構成を示す。

〈電圧制御の高精度化〉 高圧電源、ＡＣ高圧電源、バイアス電源、高周波点灯装
置は全て間ループ制御の２４Ｖを電源としている。即ち
、これを１次電源としてコントローラ１００からのＰ　
Ｗ　Ｍ制御によって２次出力を得る方式になっている。

又、ＤＣ２４Ｖ電源はＡＣＩ　ＯＯＶ電源をソースとし
て、５ｖ電源の制御に使われるのと同じＰＷＭ制御信号
で、２次電圧２４Ｖを発生するため、２４Ｖ電源の制御
のふらつきが生じ、そのフィードバックにはディレーが
生じる。そのため、２４Ｖを基にする前述の次段の電源
に影響を与える事になる。

この影響を避けるために、出力側の時定数の組合せＴ　
（ＲＥＦＲ０２等の設定値）は初段電源程大きくするよ
うにする。第６図において、ＤＣ２４■電源の時定数の
組合せをＴｏとすると、高圧電源の出力時定数の組合せ
Ｔ１とすれば、Ｔｏ＞Ｔｉの関係にしておけば良い。こ
うすると、後段側の電源ではよりきめ細かなＰＷＭ制御
が可能となって、前記影響が減殺される。さらにＡＣ高
圧電源、バイアス電源、高周波点灯装置は出力がＡＣ出
力であるから入力段に時定数の組合せを数種類もたせて
おけばこの影響を受けなくてすむ。

〈実施例の効果〉 以上述べた複写機に応用された実施例では、電源作動の
スタート／ストップ、発生信号源をワンチップ素子の中
で全て行う事、又電源の複合化によるコストダウン、容
積のメリット、更には制御機能、精度の向上が図れる。

即ち、ワンチップＬＳＩによって多種の可変ＰＷＭを用
いてＤＣ低電圧電源を生成し、かつこれをソースに他の
電源、高圧電源、ＡＣ電源、安定化調光用高周波点灯装
置等をＬＳＩよりの可変ＰＷＭによって生成させるシス
テムと、その１次変動を次段の電源の生成に影響を与え
ないよう、時定数の組合せの値によって解決するのと、
さらに低電圧電源出力を電源発生用電源に使用する出力
端をモニタして精度を保つ事により、電源の複合化、制
御信号発生の一体化、信顆性、安定性、＠能性の向上、
低コスト化が可能となった。

以上述べた様にＰ　Ｗ　Ｍ制御によって生成した安定化
Ｄ　Ｃ電源をソースにＤＣ−ＤＣコンバータによってＰ
ＷＭ制御により、さらに別電源を生成しようとする場合
、２次的な制御誤差を拡大させないためにも時定数の組
合せの差によって補償する事が可能である。又、ＬＳＩ
技術の進展によって、より高機能化、低コスト化を追求
した場合、本実施例のコントローラをＬＳＩ化して多用
途の電源を１度に生成する応用例が増えてくる。このよ
うな場合、本例のように時定数の組合せを変えて２次的
な影響を防ぐ手法と、さらに高精度を要求される電源に
はフィードバックを行いＡ／Ｄコンバータによって電源
をモニタして閉ループ制御をすればよい。さらにＡ／Ｄ
の入力ボートに余裕があるならば、第７図に示すように
電源発生用ＤＣ２４Ｖ電源をモニタして、その変化の度
合に応じて可変ＰＷＭ値を、その負荷変動に対応して補
償するパラメータをマクロ命令によって用意しておけば
よい。

その他、操作部に画質を制御するスイッチをおいて、バ
イアス値、バイアス周波数を変えて、ユーザ好みの画質
（硬調、桑門）が得られるようにする。これらは可変Ｐ
　Ｗ　Ｍによって容易に達成可能である。

〈その他のＰＷＭ制御〉 第１０図の実施例は、第６図の実施例に更にパルスモー
タ４０等をもＰ　Ｗ　Ｍ制御により行おうとするもので
ある。図中、パルスモータ制御装置４３については、位
相変換（シリーズ−パラレル）用の論理回路と駆動用パ
ワーデバイスとが、サーボモータ制御装置についてはモ
ータ駆動用パワーデバイス等が、コントローラ１００の
外に必要になる。さらにサイン波発生装置４５はＰＷＭ
４の出力周波数に応じそその出力周波数を、デユーティ
比に応じて出力値（実行値）を変化できることを利用し
て、例えは複写機の現像部のバイアス値を変化させて、
画質及び！、９度をユーザの好みに応じて変えることが
、できる。このサイン波発生装置４５は第６図のＡＣＣ
ママ原２３バイアス電７原２４に相当する。

第１０図に示した応用例は、フィードバックとして、Ａ
／Ｄコンバータとイベントカウンタ（動因では、Ｃ０Ｕ
ＮＴ入力）を用いている。これから変化値を早くとらえ
て目標値にフィードバックを行うが、これらはマクロ命
令によって迅速に行うことができる。

第１１図はモータの応用例におけるタイムチャートを示
したもので、第１１図（ａ）はパルスモータ４０のタイ
ムチャートで、８０点より初速度０で立上げ、リニアに
８１点まで加速していく。

次に減速しながら、ａ２で速度０にまでリニアに落とし
ていく。この様なりニアリテイの良好なる制御を行うに
はどうにも高範囲な可変ＰＷＭが必要である。パルスモ
ータ４０は入力されるパルスの周波数に応じて速度が変
化するが、これは第１図の構成図において、周期を設定
するＣＹＣＲＧ３とクロックの分周比を設定するＣＬＫ
ＲＧ４を上手に組合わせる事によってリニアリティの良
好なるパルスモータ４０のコントロールを行うことがで
きる。

そこで、第１１図（ａ）の速度特性に略比例した周波数
特性を得るようなＣＹＣＲＧ３．ＣＬＫＲＧ４の設定を
行うのである。単に、ＣＹＣＲＧ３のみの設定では高範
囲の制御は困難であるかもしれないからである。

第１１図（ｂ）はサーボモータ４１の速度制御の例で同
様にａＯからａｌまでは立上げ、ａｌ。

ａ２は等速運動、ａ２．ａ３間は逆回転走行、ａ３，８
４間は等速運ａａ４．ａｏ間は急速に正回転に戻して、
スタート位置ａＯ°に戻るチャートを示している。これ
らも、速度制御するためにＯＮ期間を決定するＲＥＦＲ
Ｇ２を設定し、応答特性をすばやくするにはＣＹＣＲＧ
３．ＣＬＫＲＧ４の組合せによる制御が効果を発揮する
。

第１２図はマクロ命令を用いた本システムの簡単なフロ
ー図の一例を示した。フィードバック値（Ａ／ＤＬｔｆ
ｉｌ、エンコーダ４２からのパルス）を参照してマクロ
命令を呼び出して実行していくフロー図であるが、この
マクロ命令は何種類か作つておき、例えば第１１図（ａ
）におけるａＯ。

８１間をマクロＩ、ａ１．ａ２間をマクロＩＩ、又立上
げのｔａｎθの高いもの、低いものをいくつか用意して
、パルスモータ４０用のマクロをいくつか用意しておけ
ば良い。急速に立上げたり、急速に立下げ、あるいはな
だらかなカーブでこのような動作を行うことも先に述べ
たレジスタのパラメータを使用して行うことができる。

第１３図は上記実施例のＰ　Ｗ　Ｍ制御部分を独立のＩ
Ｃチップとして、ＣＰＵｌ０Ｉと切り離した構造にした
変形例である。特に、多数のチャネルを必要とする場合
に有効である。

〈実施例の効果〉 以上説明したように上記実施例は、ＯＮ期間、周期、そ
れにクロックの分周比をパラメータに、これらを制御す
るマイクロプログラムによるマクロ命令を構成して、可
変ＰＷＭを広範囲に精度良く、各種のメカトロニクスの
応用に適用するものである。

〈従来例との比較〉 第１４図は比較的最近発表されている従来のワンチップ
コントローラのレイヤーを示す。同図に示した構成要素
だけで、はぼ通常のメカトロニクスの制御はこなす事が
できるが、問題点として、■：ｌＡ理タスクが多くなる
程、さらに高速性を要求されるものは、コントローラ１
個では対応出来ない。即ち、従来のコントローラはホス
トコンピュータに対する依存性が強く、種々のＩ１０制
御（Ａ／Ｄ変換、ＰＬＬ、ＰＷＭ等）が独立して動作す
るには制約が多い。

一方、本実施例のコントローラ１００では独自の制御及
び体系化された制御をもつために、ホストコンピュータ
に対する依存性が少ない。

■：特に、ＰＷＭの生成、ワンショットパルスの発生に
はカウンタを使用することが多く、これらを同時に動作
すると、第１４図のタイマ／カウンタ制御の使用に制約
が出てくる。さらにＡ／Ｄ変換などの使用によって、願
緊にＣＰＵに割り込みが入り、他のタスクの実行の妨げ
になる。従って、従来では複数のワンチップコントロー
ラを用いていたが、複数のコントローラを使用すると、
コントローラ相互間の情報交換のプロトコルのソフトウ
ェアが複雑になり、ソフトウェアの負担が重すぎる。さ
らにメカトロニクスの制御の性質上、カウンタ／タイマ
を使用する応用が多い。

例えばあるシーケンスサイクル中にソレノイドを所定時
間、間欠動作させたいとか、モータを所定時間回転させ
る、クラッチを動作させるという、種々のアクチュエー
タを並列動作させる場合などである。この様な時、タイ
マを複数チャンネル動作させて、これらの要求に答えて
いる。又、シーケンシャルな動作に欠かせないのは、タ
イミング制御がある。これらは外部（コントローラの外
）よりパルスを人力させ、カウンタでカウントしてシー
ケンスを進めて行く。このシーケンスのタイミングパル
スは１つでなく、応用によっては２つ以上の場合もある
。メカトロニクスの制御は動きを伴うから、複数個のモ
ータを同時に制御する場合も多い。この様な場合位置情
報として、モータからのエンコーダパルスをコントロー
ラに入力してカウントして、位置の制御を行う。従って
、タイマ／カウンタを同時に並列に使用する例が多い。

ところが第１４図のような構造だと、ＰＷＭ。

それにサーボモータ用のＰＬＬの基準パルスの生成にタ
イマを使用するから、タイマ／カウンタの実際に使用出
来るチャネルはどうしても少なくなる。

一方、本実施例のコントローラでは、ＰＷＭ制御の独自
性故、タイマ／カウンタへの負荷は比較的少なくなる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の電子制御装置によれば、制
御対象の入出力装置を、精度良く、体系的に、かつ拡張
性を兼ね備えつつ、制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例のＰＷＭ制御部分の回路ブ
ロック図、 第２図は実施例のコントローラの階層構成図、第３図は
実施例のコントローラＬＳＩの回路図、 第４図はＰＷＭ制御信号のタイミングチャート、 第５図はＰ　Ｗ　Ｍ制御をプログラム制御するための構
成を説明する図、 第６図は複写機への応用例の構成図、 第７図は実施例におけるＯＮ時間と周期等の関係を示す
図、 第８図はＰＷＭ制御するための周期等のパラメータをＲ
ＡＭに格納したときの構成図、第９図はより精度良く電
圧制御するための変形例を説明する図、 第１０図は他の実施例のブロック図、 第１１図（ａ）、（ｂ）は他の実施例における速度制御
をＰＷＭ制御を用いて行うときの説明図、 第１２図はその制御フローチャート、 第１３図はさらに他の変形例の構成図、第１４図は従来
例の階層構成図である。 図中、　　１・・・内部バス、２・・・ＲＥＦＲＧレジ
スタ、３・・・ＣＹＣＲＧレジスタ、４・・・ＣＬＫＲ
Ｇレジスタ、５・・・ＲＥＦＢＵＦ、６・・・Ｃ０ＵＮ
ＴＥＲ，７・・・分周器、８・・・フリップフロップ、
９・・・インバータである。 特許出願人　　　キャノン株式会社 ヒ 第２図 第４図 ぽ （ｂ） 第１１図 第１４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）周期、デューティ比可変のパルス制御信号により
   入出力手段を制御する電子制御装置であつて、前記周期
   、デューティ比及び分周比に関するパラメータを記憶す
   る記憶手段と、クロックにより計時して前記パルス制御
   信号の周期を決定する周期決定手段と、前記パルス制御
   信号のデューティ比を決定するデューティ比決定手段と
   、前記分周比に応じて基準クロックを分周して前記クロ
   ックを発生する分周手段と、前記記憶手段から周期、デ
   ューティ比及び分周比に関するパラメータを読出して夫
   々周期決定手段、デューティ比決定手段及び分周手段に
   渡す制御手段とからなる電子制御装置。
2. （２）前記入出力手段は電源装置であつて、前記パルス
   制御信号を用いて電力制御を行う事を特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の電子制御装置。
3. （３）前記入出力手段はモータである事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の電子制御装置。