JPS6315933Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は回転体の速度制御装置に関し、特に進
み角位相制御装置の起動特性を改善するものであ
る。

進み角位相制御はプレーヤーなどの音響機器に
使用されるモータ等の回転体の回転速度に応答し
て変化するパルス周期を有する検出信号と回転体
の規定速度を設定するパルス周期を有する基準信
号との位相比較を行ない検出信号に対して所要の
進み角を保つた状態で回転体を規定速度にロツク
する。

第１図は進み角位相制御装置のブロツク図を示
し、位相比較器１はモータＭの回転速度に応答す
る検出信号と基準信号発生回路２の出力する基準
信号の位相を比較し、検出信号の基準信号に対す
る位相の進み角を検出するものであり、その動作
を第２図の状態図を用いて説明すると、第２図に
おける「進み状態」或いは「遅れ状態」は位相比
較器１が基準信号に対して検出信号の位相の進ん
でいる状態或いは遅れている状態を判別している
状態、また「ゼロ状態」は両信号の位相関係を判
別できない状態にあることをそれぞれ示すと共
に、基準信号パルスPoの到来に対応する矢印a₁，
a₂及びb₃と検出信号パルスＰの到来に対応する矢
印a₃及びb₁，b₂はそれぞれ各パルスの到来に応答
して上述の判別状態が矢印に従つて変化すること
を示し、位相比較器１は例えば進み状態を判別し
ているときに“Low”信号、他の残る二つの状
態では“High”信号の判別信号を両信号のパル
ス間隔によつて決定される各状態の継続期間それ
ぞれ出力することにより検出信号の基準信号に対
する位相の進み角を検出する。充放電回路３は位
相比較器１が判別信号“High”を出力している
状態で充電、また判別信号“Low”を出力して
いる状態で定電流放電することにより第３図のご
とく「遅れ状態」或いは「ゼロ状態」ではプラス
最大電圧＋Vzを、「進み状態」では進み角Θに応
答してマイナスの最大電圧−Vzまで変化する位
相差電圧Vθを出力する。この位相差電圧Vθは基
準信号パルスPoに同期してサンプルホールド回
路４を形成する所要のコンデンサにホールド電圧
としてとりこまれ、さらに駆動アンプ５で増幅さ
れてモータＭに印加される。駆動アンプとしては
そのゲイン及び電源電圧を大きくとる程、制御の
応答精度を高めることができると共に、起動時に
大きな電圧でモータＭを駆動できるので立上り特
性を向上できるが、プレーヤー等の音響機器では
その電源電圧の大きさは実際上制限されるもの
で、通常第４図ａに示す入出力特性のごとく大き
なゲインを有し最大位相差電圧±Vzに対しそれ
ぞれ絶対値でかなり小さい最小飽和入力電圧±
V₁で飽和出力電圧±Vsの飽和領域に達する特性
を備えている。第４図ｂは駆動アンプ５の一例を
示し、駆動アンプ５は非反転入力端子（＋）にホ
ールド電圧が印加されるオペアンプA₁の出力端
子と反転入力端子（−）間に接続された抵抗R₁
と反転入力端子（−）と接地Ｇ間に接続された抵
抗R₂からなる負帰還ループを備えてその直流ゲ
インが設定されるが、抵抗R₂と並列に接続され
た微分制御コンデンサCoにより直流ゲインより
交流ゲインが高く設定される。抵抗R₁に並列の
コンデンサC₁及びコンデンサCoに直列の抵抗R₃
はそれぞれ安定用のものである。このように構成
された駆動アンプ５は非反転入力端子（＋）に＋
V₁以上のホールド電圧が印加される場合、その
出力はプラス飽和電圧＋Vsとなり、微分制御コ
ンデンサCoは電圧＋Ｋ・Vs（Ｋ＝R₂／R₁＋R₂）に充 電されるが所要の進み角が検出され位相差電圧
Vθが低下してホールド電圧がコンデンサCoの充
電電圧より小さくなるとその出力は反転して略−
Vsに達し、コンデンサCoの充電電圧が抵抗R₂等
を介して放電することによりホールド電圧に略等
しくなるまでその状態を保つ。また非反転入力端
子（＋）に−V₁以下のホールド電圧が印加する
場合、その出力はマイナス飽和電圧−Vsとなり
微分制御コンデンサCoは電圧−Ｋ・Vsに充電さ
れるが、進み角が小さくなり位相差電圧Vθが上
昇しホールド電圧がコンデンサCoの充電電圧よ
り絶対値において小さくなるとその出力は反転し
て略＋Vsに達し、その後コンデンサCoの充電電
圧に従つてその状態を保つことは上述の通りであ
り、上述の変化は第４図ａにおいて矢印C₁及び
C₂のごとく行なわれる。

かかる進み角位相制御装置は起動時モータＭが
一旦規定速度を超えた後も位相差電圧Vθが微分
制御コンデンサCoの充電電圧より小さくなる進
み角Θ₁を検出するまでプラス飽和領域での加速
が続くため、その立上り特性はきわめて優れてい
るが、規定速度到達後進み角Θ₁を検出するまで
の間の余分な加速によるエネルギーを打消し規定
速度に安定するまでの整定時間が駆動アンプ５の
ゲインにより大きく影響される。

第５図は進み角Θ₁の検出時を境界に進み角Θ₁
が検出されるまでの状態を非制動領域、また進み
角Θ₁以上の進み角が検出されている状態を制動
領域とし、規定速度到達時の両信号の位相関係が
最悪の場合の整定動作を表わすものであり、最初
の規定速度到達時toの基準信号パルスPoに対す
る検出信号パルスＰの位相は非制動領域にあるの
で、プラス飽和領域におけるプラス飽和電圧＋
Vsによる加速は検出信号パルスＰの基準信号パ
ルスPoに対す遅れの位相差Θ₂が０となり、さら
に進み角Θ₁を検出する時間t₁まで続く。進み角
Θ₁が検出されると駆動アンプ５の出力は上述の
ごとく点線C₁の径路で反転してマイナス飽和電
圧−Vsとなり制動領域に入る。時間to〜t₁間の加
速による余分なエネルギーが時間t₁〜t₂間のの減
速により打消され、時間t₂において再び規定速度
に達するが、この瞬間に第２図に示す矢印b₃に対
応する基準信号パルスPoが検出されないと依然
「進み状態」を保つのでマイナス飽和領域での減
速が続き、次第に進み角が小さくなつて位相差電
圧Vθが微分制御コンデンサCoの充電電圧より大
きくなる時間t₃において駆動アンプ５の出力は矢
印C₂に従つて反転してプラス飽和領域に達し加
送が行なわれる。時間t₂〜t₃間の余分な減速によ
るエネルギーは時間t₃〜t₄間の加速により打消さ
れて時間t₄で再び規定速度に達するが、この状態
は非制動領域での現象なのでまた時間t₄〜t₅間余
分に加速され、以下同様に時間t₅〜t₆，t₆〜t₇，
…のごとく減速と加速を繰返しやがてその振動範
囲が小さくなつて規定速度に安定するものである
が、この安定までに多大の時間を要する欠点があ
る。この欠点は、制動領域において前記駆動アン
プ５の飽和領域での制動時に発生する余分な減速
に起因するもので、この制動領域における制動が
常に駆動アンプの能動領域で行うように構成する
ことにより振動が抑えられ、この欠点を解決する
ことが出来る。

本考案装置は従来の駆動アンプを改良してその
欠点を解決するものであり、第６図に本考案装置
に適用される駆動アンプの一実施例を示す。

駆動アンプ５０は上述の駆動アンプ５と同一部
材については同一記号を用いて示してあり、オペ
アンプA₁の出力には該出力を入力する第１の入
力端子とマイナスの基準電圧−Ｅを入力する第２
の入力端子を備える電圧比較器A₂が接続されて
いる。オペアンプA₁の出力端子と接地Ｇ間の直
列接続された抵抗R₁′とコンデンサCo′との接続点
及び抵抗R₁と抵抗R₂との接続点間にはアナログ
スイツチSwが挿入され電圧比較器A₂の出力によ
つて制御される。基準電圧−Ｅの電圧はマイナス
飽和電圧−Vsより絶対値が稍々小さい値に設定
されており、オプアンプA₁の出力が基準電圧−
Ｅを超えてマイナス飽和電圧−Vsに近づいた際
電圧比較器A₂は制御出力を生じてアナログスイ
ツチSwをオンにする。

上述のごとく構成される本考案装置において回
転体が最初の加速から減速に反転し、従つてオペ
アンプA₁の出力がプラス飽和電圧＋Vsから転じ
てマイナス飽和電圧−Vsに達する直前において
アナログスイツチSwがオンとなり、抵抗R₁′は抵
抗R₁に並列接続されるのでオペアンプA₁の負帰
還量は多くなつてその直流ゲインを減少させる。
換言すれば抵抗R₁とR₁′の並列による合成抵抗と
抵抗R₂の分割による微分制御コンデンサCoの充
電されるマイナス電圧はアナログスイツチSwの
オンしない時に比べて絶対値の大きな値になる。
従つて減速による非反転入力端子（＋）に印加さ
れるホールド電圧が充分変化する前にオペアンプ
A₁の出力は第５図に−点鎖線ｄで示すごとくマ
イナス飽和電圧−Vsからプラス飽和電圧＋Vsに
反転する能動領域を形成することになる。この能
動領域を適当に形成することにより第５図に−点
鎖線d′で示すごとく制動領域において時間t₂で規
定速度に達した直後の時間t₃′より加速、減速を
繰返すことなく直ちに規定速度に収斂させること
が出来る。

なおコンデンサCo′はオペアンプの直流ゲイン
の低下に伴なう発振等を防止するためのものであ
る。

従つて起動時は駆動アンプ５０の出力がプラス
飽和領域からマイナス飽和領域に入るとアナログ
スイツチSwがオンされて直流ゲインが小さくな
り能動領域が広がるため上述のごとく整定時間が
短縮されると共にその出力が能動領域に入つてく
ると元の大きな直流ゲインに復帰するため定常時
の小さな負荷変動等に対する制御の応答精度は従
来装置のごとく高いものである。なお、本願考案
は前記実施例に限定されるものではなく、例えば
モーターＭの端子の極性を逆に接続する場合、駆
動アンプA₁、電圧比較器Az、及び基準電位−Ｅ
の出力極性をそれぞれ逆に設定することにより対
応できる。

以上のごとく本考案装置によれば制御の応答精
度を損うことなく起動特性を改善することができ
特性の優れた速度制御装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は進み角位相制御装置のブロツク図、第
２図は位相比較器の状態図、第３図は充放電回路
の動作説明に供するチヤート図、第４図ａ及びｂ
はそれぞれ駆動アンプの入出力特性図及び回路
図、第５図は本考案装置の動作説明に供する図、
及び第６図は本考案装置に適用される駆動アンプ
の一実施例の回路図をそれぞれ示す。 Ｍ……モータ、Po……基準信号パルス、Ｐ…
…検出信号パルス、±Vs……飽和電圧、A₂……電
圧比較器、Sw……アナログスイツチ、１……位
相比較器、５，５０……駆動アンプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 回転体の回転速度に応答して変化するパルス周
   期を有する検出信号と前記回転体の規定速度を設
   定するパルス周期を有する基準信号との位相比較
   を行つて位相差信号を出力するも、前記検出信号
   の基準信号に対する進みのない場合には所定レベ
   ルの第１の位相差信号を出力し、前記検出信号の
   基準信号に対する進みがある場合は前記所定レベ
   ルに対するレベル差が進み角に比例する第２の位
   相差信号を出力する位相比較手段と、 前記位相差信号を入力信号とし、該入力信号の
   レベルに応じてプラス飽和領域、能動領域、及び
   マイナス飽和領域の何れかの領域の駆動信号を出
   力して前記回転体の駆動を行うと共に、第１のゲ
   インとこれより低い第２のゲインに切り換え可能
   な駆動アンプと、 前記駆動信号がマイナス飽和領域（プラス飽和
   領域）近傍に達したとき前記駆動アンプを前記第
   ２のゲインに切換える設定手段とからなり、 前記入力信号が前記第１の位相差信号の場合前
   記駆動信号が前記プラス飽和領域（マイナス飽和
   領域）となるように設定すると共に、前記入力信
   号が前記第２の位相差信号の場合、前記駆動アン
   プが能動領域で動作する前記入力信号のレベル範
   囲を拡げるようにしたことを特徴とする回転体の
   速度制御装置。