JPS63133882A - モ−タサ−ボ回路 - 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〕 この発明は、回転ヘッド式のビデオテープレコーダある
いはデジタルオーディオテープレコーダのヘッドシリン
ダモータなどの直流モータの回転を制御するモータサー
ボ回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、たとえば回転ヘッド式のビデオテープレコーグあ
るいはデジタルオーディオチーブレコーダのヘッドシリ
ンダモーフなどの直流モータの回転を制御するモータサ
ーボ回路は、ＦＧコイルと呼ばれる回転検出コイルの検
出信号、すなわちモータの回転速度に追従して周波数が
変化するパルス状の検出信号を周波数／電圧変換すると
ともに、モータの目標回転速度に対応する基準周波数の
電圧と前記周波数／電圧変換によって形成された電圧と
を比較し、基準周波数と検出信号の周波数との差に応じ
て基準周波数に対応する基準電圧から変化するサーボ駆
動用の誤差電圧信号を形成し、該誤差電圧信号に比例し
てモータの正転駆動用の駆動電圧まだは電流（サーボ電
圧または電流）を可変し、モータを目標回転速度に引込
んでいる。

なお、誤差電圧信号は、目標回転速度の上、下の近傍に
設定された上、下限回転速度の範囲内。

すなわちサーボ範囲内においてのみ、検出信号によって
検出された回転速度に逆比例して変化し、検出された回
転速度がサーボ範囲を越えると、上。

下限回転速度に対応する最小、最大電圧それぞれに固定
される。

ところで、前述のように誤差電圧信号によってモータの
正回転駆動の制御のみを行なう場合は、加速による目標
回転速度への引込みは迅速に行なえるが、減速による目
標回転速度への引込みには時間を要する。

いま、モータが正の片電源によって駆動されるとともに
、目標回転速度および上、下限回転速度が第５図（ａ）
のＮｏおよびＮｈ、Ｎ６それぞれに設定てれたとすると
、誤差電圧信号にもとづき、モータのサーボ電圧すなわ
ち駆動電圧が同図（２ｔ）の実線に示すように変化する
。

そして、モータの回転速度が低速側て変動して誤差電圧
信号の電圧が大きくなると、駆動電圧が高くなってモー
タが加速され、逆に、モータの回転速度が高速側に変動
して誤差電圧信号のｔＶ圧が小さくなると、駆動電圧が
低くなってモータが減速され、とくに上限回転速度以上
の高速回転速度に変動したときは、モータの給電が停止
されて減速される。

したがって、モータの減速が主に摩擦抵抗によって徐々
に行なわれることになり、回転速度が上限回転速度を越
えて高速側に大きく変動したときは、モータが再び目標
回転速度に戻るまでに比較的長い時間を要する。

一方、たとえば、回転ヘッド式のデジタルオーディオテ
ープレコーダ（以下Ｒ−ＤＡＴと称する）においては、
テープの所望の記録を検索して再生するサーチ時に、検
索を迅速に行なうため、テープ速度を標準速度より著し
く高速度の速度ないし標準速度の範囲で可変してテープ
を再生するとともに、再生された情報を読取って所望の
記録の位置を検索することが考えられている。

そして、再生された情報を読取って検索を行なうには、
テープとヘッドの相対速度をテープ速度によらずほぼ一
定に制御する必要があり、このため、Ｒ−ＤＡＴのシリ
ンダモータに対するモータサーボ回路は、前述の目標回
転速度を必要に応じて変更するとともに、変更された目
標回転速度に迅速に引込む必要がある。

しかし、前述のようにモータの正回転駆動の制御のみを
行なうと、減速による目標回転速度への引込みに時間を
要するため、目標回転速度を、たとえば第５図（ａ）　
１７）高速側（Ｄ　Ｎｏ’　（Ｎｏ’　＞　Ｎｈ　）か
ら低速側のＮｔｋに変更したときは、変更された目標回
転速度に迅速に引込むことが困難になる。

そこで、特願昭６０−１２２１１９号の出願の明細書お
よび図面には、モータの回転速度が目標回転速度より所
定速度高い速度、すなわち上限回転速度以上の間に、誤
差電圧信号による駆動電圧の代わりに第５図（ｂ）に示
すような定電圧の逆転制動電圧（ブレーキ電圧）または
、同図（Ｃ）に示すような回転速度に応じて変化する逆
転制動電圧をモータに供給し、モータを逆転制動して迅
速な減速を行なうことが記載されている。

なお、モータが片電源駆動の場合、逆転制動電圧の供給
は、モータの通電方向の切換えあるいは、１相のステー
タコイルのみの通電によって行なわれ、モータが正、負
の両電源駆動の場合、開−電圧の供給は、前述の２方法
あるいは正回転駆動時と反対極性の駆動電圧の印加によ
って行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、変動あるいは目標速度の変更により、モータ
の回転速度が上＠回転速度を越えた場合、前述のように
上限回転速度までの減速を逆転制動によって迅速に行な
ったとしても、上限回転速度から目標回転速度までの減
速が主として摩擦抵抗によって行なわれるため、目標回
転速度への引込みに時間を要し、とくにモータのイナー
シャが大きいときには、迅速な制御が行なえない問題点
がある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
モータの回転速度を検出し１回転速度に応じた周波数の
検出信号を出力する回転検出手段と、 前記モータの目標回転速度に対応する基準周波数と前記
検出信号の周波数との差に応じて前記基準周波数に対応
する基準電圧から変化するサーボ駆動用の誤差電圧信号
を形成するとともに、前記目標速度の変更によって前記
基準周波数が可変設定されるサーボ駆動信号形成手段と
、 前記誤差電圧信号の電圧と前記基準電圧とを比較し、前
記モータの回転速度が前記目標回転速度以下のときにセ
ット用検出信号を出力する第１検出手段と、 前記誤差電圧信号の電圧とサーボ範囲の一１＝限回転速
度に対応した電圧とを比較し、前記モータの回転速度が
前記上限回転速度以上のときにリセット用検出信号を出
力する第２検出手段と、前記セット用検出信号によって
出力信号が正転駆動指令信号にセットされるとともに、
前記リセット用検出信号によって前記出力信号が逆転制
動指令信号にリセットされる指令信号出力手段と、前記
誤差電圧信号および前記指令信号出力手段の出力信号が
入力され、該出力信号が前記正転駆動指令信号のときに
前記誤差電圧信号によって前記モータを正転駆動し、前
記出力信号が前記逆転制動指令信号のときに所定の電圧
信号または前記誤差電圧信号によって前記モータを逆転
制動する駆動制御手段と を備えだことを特徴とするモータサーボ回路である。

〔作　用〕

したがって、モータの回転速度が上限回転速度を越えて
高速側に変化するときは、第１検出手段のリセット用検
出信号のリセットにもとづき、上限回転速度を境にして
指令信号出力手段の出力信号が逆転制動指令信号に反転
し、このとき駆動制御手段によってモータが逆転制動さ
れる。

さらに、逆転制動の減速によってモータの回転速度が低
速側に変化するときは、第２検出手段のセット用検出信
号によってセットされるまで、すなわち目標回転速度に
低下するまで、指令信号出力手段の出力信号が逆転制動
指令信号に保持され、モータが逆転制動される。

そのため、モータの回転速度が上限回転速度を越えたと
きには、モータの回転速度が目標回転速度に減速される
までモータが逆転制動され、迅速に目標回転速度に引込
まれる。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その実施例を示した第１図ないし
第４図とともに詳細に説明する。

まず、１実施例を示した第１図および第２図について説
明する。

第１図はいわゆるハードウェア構成の場合を示し、同図
において、（１）はシリンダモータなどの直流モータ、
（２］はＦＧコイルからなる回転検出コイルであり、モ
ータ（１）に軸着された磁性板とともに回転検出手段を
形成し、モータの回転速度に応じて周波数が変化するパ
ルス状の検出信号（以下ＦＧ倍信号称する）を出力する
。

（３）はサーボ駆動信号形成手段を形成する周波数／電
圧変換部であり、ＦＧ倍信号周波数／電圧変換し、ＦＧ
倍信号周波数に比例しだ電圧信号を形成するとともに、
後述の回転速度指定信号によって指定てれた目標回転速
度に対応する基準周波数の基準電圧と前記電圧信号の電
圧とを比較し、基準周波数とＦＧ倍信号周波数との差に
応じて基準電圧から変化するサーボ駆動用の誤差電圧信
号を形成する。

（４）は回転速度指定信号の入力端子であり、自動ある
いは手動によって設定された目標回転速度の指定用の回
転速度指定信号、たとえば目標回転速度に応じてレベル
が変化する回転速度指定信号を変換部（３）および後述
の第１．第２比較器に供給する。

（５）は第１検出手段を形成する第１比較器であり。

変換部（３）の誤差電圧信号および入力端子（４）の指
定信号が入力され、入力端子（４）の指定信号にもとづ
き、比較基準電圧が指定信号によって指定された目標回
転速度の基準電圧に設定され、誤差電圧信号の電圧と基
準電圧とを比較し、誤差電圧信号の電圧が基準電圧以下
のときにのみ、ハイレベルのセット用検出信号を出力す
る。

（６）は第２検出手段を形成する第２比較器であり。

変換部（３）の誤差電圧信号および入力端子（４）の指
定信号が入力され、入力端子（４）の指定信号にもとづ
き、比較基準電圧が、指定信号によって指定された目標
回転速度の上側近傍の上限回転速度、たとえば第５図（
ａ）〜（Ｃ）のＮｈに相当するサーボ範囲の上限回転速
度に対応した電圧に設定され、誤差′１ｗ圧信号の電圧
が設定された比較基準電圧以上のときにのみ、ハイレベ
ルのリセット用検出信号を出力する。

（７）は指令信号出力手段を形成するフリップフロップ
（以下ＦＦと称する）でおり、データ入力端子（ｄ）、
クロック端子（ｃｋ）が共にアースされるとともに、プ
リセット端子（ｐｒ）　、クリアリセット端子ＣＱｅ）
が比較器（５）　、　（６１それぞれの出力端子に接続
され、比較器（５）のセット用検出信号によってセット
されると、リセットされるまで、出力端子（ｑ）からハ
イレベルの正転駆動指令信号を出力し、比較器（６）の
リセット用検出信号によってリセットされると、セット
されるまで、出力端子（ｑ）からローレベルの逆転制動
指令信号を出力する。

（８）ハアナログスイッチからなる入力切換スイッチで
あり、Ｆ　Ｆ　（７）のＱ出力端子（ｑ）の出力信号が
ハイレベルのときに変換部（３）の誤差電圧信号を出力
し、ＦＦ（７）のＱ出力端子（ｑ）の出力信号がローレ
ベルのときに制動電圧設定用の可変抵抗（９）の摺動片
の所定の電圧信号を出力する。なお、（十Ｂ）は正電源
端子を示す。

αＱはモータ（１）の駆動回路であり、ＦＦ（７）のＱ
出力端子（ｑ）の出力信号がブレーキ端子とも呼ばれる
正転／逆転切換制御端子（ｆ／ｒ　’）に入力されると
ともに、スイッチ（８）の出力信号がサーボ電圧入力端
子（ｉ）Ｋ入力され、制御端子（ｆ／ｒ　）がハイレベ
ルのときは入力端子（ｉ）の電圧に比例した正回転駆動
電圧をモータ（１）に印加し、制御端子（ｒ／ｒ　）が
ローレベルのときは入力端子（１）の電圧に比例した逆
回転制動電圧をモータ（１）に印加する。

０１）は駆動制御手段を形成する駆動制御部であり、ス
イッチ（８）、可変抵抗（９）および駆動回路αＱから
なる。

そして、入力端子（４）の指定信号にもとづき、変換部
（３）および比較器（５）は、指定された目標回転速度
、たとえば第５図（ａ）〜（Ｃ）のＮｏあるいはＮＯ４
のＦＧ倍信号周波数に等しい基準周波数が可変設定され
、このとき設定された基準周波数を周波数／電圧変換し
て得られる基準電圧が比較基準電圧として設定されると
ともに、該比較基準電圧が目標回転速度の変更にしたが
って可変される。

また、入力端子（４）の指定信号にもとづき、比較器（
６）には、指定された目標回転速度のサーボ範囲の上限
回転速度、たとえば第５図（ａ）〜（Ｃ）のＮｈのとき
のＦＧ倍信号周波数を周波数／電圧変換して得られる電
圧が比較基準電圧として設定され、該比較基準電圧も目
標回転速度の変更にしたがって可変される。

なお、変換部（３）および比較器（５）　、　（６１の
比較基準電圧の可変は、たとえば、変換部（３）および
比較器（５）　、　（６）それぞれに、入力端子（４）
の指令信号によって切換わる基準電圧選択用のスイッチ
を設け、該スイッチの切換えにより、予め設定した複数
の基準周波数それぞれに対応した電圧を択一的に選択し
て行なわれる。

一方、変換部（３）から出力される誤差電圧信号は。

ＦＧ倍信号よって検出されたモータ（１）の回転速度に
追従して、たとえば第５図（ａ）の実線と同様に変化す
る。

そして、入力端子（４）の指定信号によって目標回転速
度を指定した後、モータ（１）を起動すると、このとき
モータ（１ンの回転速度が目標回転速度より低い速度か
ら目標回転速度に達するため、目標回転速度に達するま
では、比較器（５）の出力信号がセット用検出信号にな
る。

また、Ｆ　Ｆ　（７）は、セット用検出信号の前縁でセ
ットされると、比較器（６）のリセット用検出信号の前
縁でリセットされるまで、セット状態に保持されてＱ出
力端子（ｑ）の出力信号が正転駆動指令信号に保持てれ
る。

ざらに、Ｆ　Ｆ　（７）のＱ出力端子（ｑ）の正転駆動
指令信号により、スイッチ（８）が変換部（３）の誤差
電圧信号を駆動回路αＱに出力するとともに、駆動回路
αＯが正転駆動に制御され、このとき駆動回路αＯは。

入力された誤差電圧信号に比例した正転駆動電圧をモー
タ（１）に印加する。

したがって、モータ（１）の回転速度が上限回転速度を
超えない限り、モータ（υは、誤差電圧信号にもとづく
正転駆動電圧により、従来と同様にして目標回転速度に
制御される。

つぎに、変動または目標回転速度の変更により、モータ
（１）の回転速度が目標回転速度を越えると、このとき
、目標回転速度以上の回転速度に対して、比較器（６１
からリセット用検出信号が出力され、かつＦＦ（７）が
リセット用検出信号の前縁でリセットされるため、ＦＦ
（７）のＱ出力端子（（１）の出力信号が直ちに逆転制
動指令信号に変化する。

そして、ＦＦ（７）から逆転制動指令信号が出力される
と、スイッチ（８）の出力信号が可変抵抗（９）の制動
用の電圧信号に切換わるとともに、駆動回路０ｕが逆転
駆動に制御され、駆動回路更は、たとえば、モータ（１
）の通電方向を逆転して可変抵抗（９）の電圧信号に対
応した所定電圧をモータ（１）に印加し、モータ（１）
を逆転制動する。

ところで、リセットされたＦ　Ｆ　（７）は、比較器（
５）のセット用検出信号によってセットされるまで、リ
セット状態に保持されてＱ出力端子（Ｑ）の出力信号が
逆転制動指令信号に保持される。

したがって、モータ（１）の回転速度が上限回転速度を
越えたときは、モータ（１）の回転速度が目標回転速度
に低下するまで、モータ（りが所定の制動電圧によって
逆転制動される。

すなわち、検出された回転速度、指定された目標回転速
度をＮ　、　Ｎｏとした場合、モータ（１）の駆動電圧
は第２図の実線に示すように変化し、モータ（１）の回
転速度Ｎが高速側に変化するときには、上限回転速度Ｎ
ｈを境にして、上限回転速度Ｎｈより高くなったときに
、モータ（１）の駆動電圧が正転駆動電圧から逆転制動
電圧に切換わり、逆転制動によってモータ（１）の回転
速度Ｎが上限回転速度Ｎｈ以上の回転速度から低速側に
減速されるときには、目標回転速度ＮＯを境にして、目
標回転速度ＮＯに低下するまでモータ（１）の駆動電圧
が逆転制動電圧に保持され、モータ（１）の正転駆動か
ら逆転制動への切換えと逆転制動から正転駆動への切換
えに、ヒステリシス特性が生じる。

したがって、たとえば目標回転速度をＮｏ’からＮＯに
変更したときは、モータ（１）の回転速度ＮがＮｏに低
下するまでモータ（１）が逆転制動され、上限回転速度
Ｎｈまで逆転制動する場合より著しく迅速に。

モータ（１）の回転速度Ｎが目標回転速度ＮＯに引込ま
れ、モータ（１）のイナーシャが大きいときにも迅速な
制御が行なえ、たとえば、Ｒ−ＤＡＴのサーチ時に迅速
な変速を行なうことができる。

なお、前記実施例では、可変抵抗（９）の摺動片の電圧
信号にもとづき、モータ（１）に所定の逆転制動電圧を
印加して逆転制動したが、逆転制動中に、可変抵抗（９
）の摺動片の電圧信号の代わりに、たとえば、目標回転
速度ＮＯのときの電圧を基準にして反転された誤差電圧
信号を駆動回路αＯに供給し、モータ（１）の逆転制動
電圧を第３図の実線に示すように変化させることもでき
、この場合は、とくに逆転制動電圧がモータ（１）の減
速に応じて変化するため、第２図の場合より滑らかな制
動によってモータ（１）の回転速度が目標回転速度ＮＯ
に引込まれる。

また、可変抵抗（９）などを設ける代わりに、逆転制動
指令信号の入力により、モータ（１）の１相のステータ
コイルのみを、所定の電圧信号または誤差電圧信号によ
って通電し、モータ（１）を逆転制動しても同様の効果
が得られる。

さらに、モータ（１）が、ビデオテープレコーダあるい
は几−ＤＡＴのシリンダモータなどの種々の直流モータ
であってよいのは勿論である。

つぎに、第１図の変換部（３）ないし制御部ａυが形成
するサーボ駆動信号形成手段、第１．第２検出手段およ
び指令信号出力手段、駆動制御手段をマイクロコンピュ
ータのソフトウェアで構成した場合を、第４図のフロー
チャートとともに説明する。

この場合、マイクロコンピュータのサーボ駆動信号形成
手段は、検出コイル（２）から出力されたＦＧ倍信号立
上りまたは立下り毎に割込みトリガされ、このとき割込
みトリガの周期計測をくり返えしてＦＧ倍信号周波数を
ＦＧ倍信号１周期毎に計測し、モータ（１）の回転速度
Ｎを検出するとともに、入力端子（４）の指定信号によ
って指定された目標回転速度たとえばＮＯに対応する基
準周波数と２回転速度Ｎに対応するＦＧ倍信号周波数と
の差にもとづき、誤差電圧信号をデジタル形成する。

ｔた、マイクロコンピュータの第１．第２検出手段は、
誤差電圧信号のデータと、目標回転速度Ｎｏ　、上限回
転速度Ｎｈそれぞれに対応する比較基準電圧のデータと
の比較にもとづき、Ｎ＞　Ｎｈ　、　Ｎ＜　Ｎ。

の判別それぞれを行なってセット用、リセット用検出信
号のデータそれぞれを指令信号出力手段に出力する。

サラニ、マイクロコンピュータの指令信号出力手段は、
Ｎ）Ｎｈになってリセット用検出信号が入力されたとき
は、無条件に制動フラグを１にして出力信号を逆転制動
指令信号に反転し、Ｎ＜Ｎｈになってリセット用検出信
号が入力されないときは。

逆転制動によるモータ（１）の減速中であるか否かを判
別するため、制動フラグの状態を検出する。

そして、制動フラグがＯであれば制動フラグを０に保持
して正転駆動指令信号を出力し、制動フラグが１であれ
ばセット用検出信号が入力されたときのみ制動フラグを
０に反転して出力信号を逆転制動指令信号から正転駆動
信号に反転する。

さらＫ、マイクロコンピュータの駆動制御手段は、制動
フラグがＯになって正転駆動指令信号が１人力されると
きに、誤差電圧信号にもとづく正転駆動電圧を生成して
モータ（１）に印加し、モータ（１ンを正転駆動すると
ともに、制動フラグが１になって逆転制動指令信号が入
力されるときに、所定電圧信号または誤差電圧信号にも
とづく逆転制動電圧を生成してモータ（１）に印加し、
モータ（１）を逆転制動する。

そして、この実施例の場合は、マイクロコンピュータを
用いることにより、いわゆるソフトウェア処理によって
１実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のモータサーボ回路によると、
誤差電圧信号のサーボによって正転駆動中のモータの回
転速度が高速側に変動するときは２上限回転速度を境に
して、上限回転速度以上に変動したときのみ、モータの
正転駆動から逆転制動に切換わり、逆転制動によって減
速中のモータの回転速度が低速側に変化するときは、目
標回転速度を境にして、目標回転速度まで減速したとき
にモータの逆転制動から正転駆動に切換わり、とくに、
変動あるいは目標回転速度の変更により、モータの回転
速度が上限回転速度を越えたときには、モータの回転速
度が目標回転速度に引込まれるまで逆転制動によって減
速され、モータを迅速に目標回転速度に引込んで制御す
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明のモータサーボ回路の実
施例を示し、第１図、第２図は１実施例のブロック図、
モータ給電電圧説明図、第３図は他の実施例のモータ給
電電圧説明図、第４図はさらに他の実施例の動作説明用
フローチャート、第５図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来
のモータサーボ回路のモータ給電電圧説明図である。 （１）・・・モータ、（２）・・・回転検出コイル、（
３）・・・周波数／電圧変換部、（５）　、　＋６１・
・・第１．゛第２比較器、（７）・・・フリップフロッ
プ、αυ・・・駆動制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの回転速度を検出し、回転速度に応じた周
   波数の検出信号を出力する回転検出手段と、前記モータ
   の目標回転速度に対応する基準周波数と前記検出信号の
   周波数との差に応じて前記基準周波数に対応する基準電
   圧から変化するサーボ駆動用の誤差電圧信号を形成する
   とともに、前記目標速度の変更によつて前記基準周波数
   が可変設定されるサーボ駆動信号形成手段と、 前記誤差電圧信号の電圧と前記基準電圧とを比較し、前
   記モータの回転速度が前記目標回転速度以下のときにセ
   ット用検出信号を出力する第１検出手段と、 前記誤差電圧信号の電圧とサーボ範囲の上限回転速度に
   対応した電圧とを比較し、前記モータの回転速度が前記
   上限回転速度以上のときにリセット用検出信号を出力す
   る第２検出手段と、 前記セット用検出信号によつて出力信号が正転駆動指令
   信号にセットされるとともに、前記リセット用検出信号
   によつて前記出力信号が逆転制動指令信号にリセットさ
   れる指令信号出力手段と、前記誤差電圧信号および前記
   指令信号出力手段の出力信号が入力され、該出力信号が
   前記正転駆動指令信号のときに前記誤差電圧信号によつ
   て前記モータを正転駆動し、前記出力信号が前記逆転制
   動指令信号のときに所定の電圧信号または前記誤差電圧
   信号によつて前記モータを逆転制動する駆動制御手段と を備えたことを特徴とするモータサーボ回路。