JPS6321923B2 - - Google Patents

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JPS6321923B2
JPS6321923B2 JP55164085A JP16408580A JPS6321923B2 JP S6321923 B2 JPS6321923 B2 JP S6321923B2 JP 55164085 A JP55164085 A JP 55164085A JP 16408580 A JP16408580 A JP 16408580A JP S6321923 B2 JPS6321923 B2 JP S6321923B2
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JP
Japan
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duty ratio
circuit
signal
reference clock
upper limit
Prior art date
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Application number
JP55164085A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5789112A (en
Inventor
Akio Nagai
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPS5789112A publication Critical patent/JPS5789112A/en
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Classifications

    • 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
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/18Controlling the angular speed together with angular position or phase
    • H02P23/186Controlling the angular speed together with angular position or phase of one shaft by controlling the prime mover

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルス通電のデユーテイ比検出回路、
可変ドライブ電圧供給回路、基準クロツク発振器
位相検出回路、スイツチ形ドライブ回路、直流モ
ータ、エンコーダで構成されることを特徴とする
パルス通電方式直流速度サーボに関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention provides a pulse energization duty ratio detection circuit,
The present invention relates to a pulse current type DC speed servo characterized by comprising a variable drive voltage supply circuit, a reference clock oscillator phase detection circuit, a switch type drive circuit, a DC motor, and an encoder.

プリントモータやコアレスモータの発達により
これら低慣性のロータを持つ直流モータがプリン
タのキヤリツジなどの制御系に使用されている。
このような制御系、特に速度制御系には、制御精
度を向上し、制御回路を簡略化する目的で第1図
に示すようなフエーズロツクループ制御系が一般
に使用されている。
With the development of print motors and coreless motors, these DC motors with low inertia rotors are now being used in control systems for printer carriages and the like.
For such control systems, particularly speed control systems, a phase lock loop control system as shown in FIG. 1 is generally used for the purpose of improving control accuracy and simplifying the control circuit.

第1図、第2図を用いて従来例を説明する。 A conventional example will be explained using FIGS. 1 and 2.

装置はスタート指令1が基準クロツク発振器2
に加えられると基準クロツク3を発振し、エンコ
ーダ11の出力パルス5との位相差を位相検出回
路4で検出し、この位相差信号6により供給電源
8の電圧(又は電流)をスイツチ形ドライブ回路
7でオンオフし、パルス状通電信号9として直流
モータ10に加える。
The device uses start command 1 as reference clock oscillator 2.
, the reference clock 3 is oscillated, the phase difference with the output pulse 5 of the encoder 11 is detected by the phase detection circuit 4, and the voltage (or current) of the power supply 8 is detected by the phase difference signal 6 by the switch type drive circuit. It is turned on and off at 7 and applied to the DC motor 10 as a pulsed energization signal 9.

この動作過程を第2図を用いて説明すると、ま
ず時刻19でスタート指令が加えられると、検出
した位相差信号6により、基準クロツク周期13
のうちの位相差に応じた信号9がモータに加えら
れ、基準クロツクの周波数およびエンコーダの分
割数で決定される設定速度14に向かつてモータ
出力軸の速度15が変化する。速度はこれが一定
に達するまでの起動区間16、定常速度区間の1
7、停止区間の18のように変化する。このよう
な制御系では、モータの回転方向を正逆両方向で
使用する際に第3図に示すような4個のトランジ
スタを使用したスイツチ形ドライブ回路が用いら
れている。正方向回転の時はトランジスタ23,
26を逆方向回転の時はトランジスタ24,25
をオン状態にして使用している。このスイツチ形
ドライブ回路を使用した制御系はアナログ回路を
使用したものに比べて、回路の発熱が少なく、大
容量の電源を必要としない利点を持つ。しかしな
がら常に一定のドライブ電圧をオン、オフしてい
るためにモータから発する騒音が大きく、またス
パーク等によりモータの整流子の消耗が激しく、
モータの寿命が著しく低下してしまう欠点を持
つ。特にプリンタのキヤリツジ移動制御系のよう
に起動区間16を短時間におさえようとする際に
は比較的大出力のモータを使用するため定常区間
17では通電デユーテイ比(基準クロツク周期1
3との通電区間22の比)が小さくなり、この欠
点が顕著に表われてくる。
To explain this operation process using FIG. 2, first, when a start command is applied at time 19, the detected phase difference signal 6 causes the reference clock period 13
A signal 9 corresponding to the phase difference is applied to the motor, and the speed 15 of the motor output shaft changes toward a set speed 14 determined by the frequency of the reference clock and the number of divisions of the encoder. The speed is 16 in the startup section until it reaches a constant value, and 1 in the steady speed section.
7. Changes like 18 in the stop section. In such a control system, a switch type drive circuit using four transistors as shown in FIG. 3 is used when the motor is used in both forward and reverse rotational directions. When rotating in the forward direction, the transistor 23,
When rotating 26 in the opposite direction, transistors 24 and 25
I am using it with it turned on. A control system using this switch-type drive circuit has the advantage that the circuit generates less heat than one using an analog circuit, and does not require a large-capacity power supply. However, because the drive voltage is always turned on and off at a constant rate, the motor generates a lot of noise, and the commutator of the motor is severely worn out due to sparks, etc.
This has the disadvantage that the life of the motor is significantly shortened. In particular, when trying to keep the start-up period 16 in a short time, such as in a printer's carriage movement control system, a relatively high-output motor is used.
3) becomes small, and this drawback becomes noticeable.

本発明では係る欠点を取り除くために、第4図
に示すようにデユーテイ比検出回路27、ドライ
ブ電圧可変回路28を付加して、モータの回転速
度がある設定値に達した後スイツチ形ドライブ回
路への供給電圧を下げてモータに加える電圧を低
くおさえている。この動作を第5図を用いて説明
する。
In order to eliminate such drawbacks, the present invention adds a duty ratio detection circuit 27 and a variable drive voltage circuit 28 as shown in FIG. The voltage applied to the motor is kept low by lowering the supply voltage of the motor. This operation will be explained using FIG. 5.

装置はスタート指令1が基準クロツク発振器2
に加えられると基準クロツク3を発振し、モータ
と同軸に取付けられたエンコーダ11の出力パル
ス5との位相差を位相検出回路4で検出する。一
方この位相差信号と基準クロツク信号とのデユー
テイ比をデユーテイ比検出回路27で検出しデユ
ーテイ比がある設定値以下になつた時、スイツチ
形ドライブ回路7に供給するドライブ電圧30を
ドライブ電圧可変回路28により低く変化させて
供給する。
The device uses start command 1 as reference clock oscillator 2.
When the reference clock 3 is applied to the motor, the reference clock 3 is oscillated, and the phase detection circuit 4 detects the phase difference between the reference clock 3 and the output pulse 5 of the encoder 11 mounted coaxially with the motor. On the other hand, the duty ratio between this phase difference signal and the reference clock signal is detected by the duty ratio detection circuit 27, and when the duty ratio becomes less than a certain set value, the drive voltage 30 supplied to the switch type drive circuit 7 is changed to the drive voltage variable circuit. 28.

第5図の時刻19から31まではスタートして
デユーテイ比がある設定値以上の区間で、スイツ
チ形ドライブ回路への供給電圧30は高い設定値
38となつている。回転速度の増加に伴ない通電
デユーテイ比が序々に減少し時刻31である設定
値以下になると供給ドライブ電圧を低い設定値3
9に向かつてゆるやかに低下させる。これは急激
なドライブ電圧変動による制御系の発振を防ぐ目
的で付加したもので、反対に時刻32で外乱によ
る速度変動が起こり時刻33でデユーテイ比の増
加が検出されると、供給ドライブ電圧を高い設定
値38まで急速に増化させて、速度変動に対する
応答性が従来例と変わらない性能を持つようにし
てある。区間17および37は定常速度区間で供
給ドライブ電圧は低い設定値に保たれている。
From time 19 to time 31 in FIG. 5, the duty ratio is greater than or equal to a certain set value after the start, and the supply voltage 30 to the switch type drive circuit is at a high set value 38. As the rotational speed increases, the energization duty ratio gradually decreases and when it falls below the set value at time 31, the supply drive voltage is reduced to a lower set value 3.
Gradually decrease toward 9. This was added to prevent the control system from oscillating due to sudden drive voltage fluctuations. Conversely, if a speed fluctuation occurs due to a disturbance at time 32 and an increase in the duty ratio is detected at time 33, the supply drive voltage is increased. The setting value is rapidly increased to 38 so that the responsiveness to speed fluctuations remains the same as that of the conventional example. Sections 17 and 37 are steady speed sections in which the supply drive voltage is kept at a low set value.

第6図にデユーテイ比検出回路27およびドラ
イブ電圧可変回路28の具体例を示す。基準クロ
ツク3により単安定マルチバイブレータ(以下モ
ノ・マルチと略す)41,43がトリガされ、モ
ノマルチ41がオンしている間に通電信号6が完
了した時は、アンドゲート42を介してセツトリ
セツト形フリツプフロツプ(以後R−S・FFと
略す)45をセツトする。この場合は通電のデユ
ーテイ比が設定値より小さくなつた時で、トラン
ジスタ46をオフして可変抵抗47とコンデンサ
48の充電回路によりトランジスタ52のベース
電圧を序々に上昇させ、トランジスタ51のエミ
ツタ電圧(スイツチ形ドライバ回路への供給電
圧)30を抵抗49,50の比と入力電圧40と
で決定される値まで序々に降下させる。またモノ
マルチ43がオフした後に通電信号6が完了した
時は、アンドゲート44を介してR−S・FF4
5をリセツトする。この場合は通電のデユーテイ
比が、起動時又は外乱等の影響により増化した時
でトランジスタ46をオンして、コンデンサ48
の電荷を急速に放電して、トランジスタ52をオ
フする。これに伴ないトランジスタ51のエミツ
タ電圧(スイツチ形ドライバ回路への供給電圧3
0)が入力電圧40の値まで急速に上昇しサーボ
系の即応性を向上させている。
FIG. 6 shows a specific example of the duty ratio detection circuit 27 and the drive voltage variable circuit 28. Monostable multivibrators (hereinafter abbreviated as mono-multi) 41 and 43 are triggered by the reference clock 3, and when the energization signal 6 is completed while the mono-multi vibrator 41 is on, the set-reset type is activated via the AND gate 42. A flip-flop (hereinafter abbreviated as R-SFF) 45 is set. In this case, when the duty ratio of energization becomes smaller than the set value, the transistor 46 is turned off and the base voltage of the transistor 52 is gradually increased by the charging circuit of the variable resistor 47 and the capacitor 48, and the emitter voltage of the transistor 51 ( The supply voltage (30) to the switch type driver circuit is gradually lowered to a value determined by the ratio of the resistors 49, 50 and the input voltage (40). Also, when the energization signal 6 is completed after the monomulti 43 is turned off, the R-S・FF4
Reset 5. In this case, the transistor 46 is turned on and the capacitor 48 is
The transistor 52 is turned off by quickly discharging the charge. Along with this, the emitter voltage of the transistor 51 (supply voltage 3 to the switch type driver circuit)
0) rapidly rises to the value of input voltage 40, improving the responsiveness of the servo system.

モノマルチ41,43の設定時間の差は、デユ
ーテイ比検出回路のヒステリヒスとなり、この設
定時間の差を適正に設定することにより制御系の
不安定性をとり除く効果がある。
The difference between the setting times of the monomultis 41 and 43 causes hysteresis in the duty ratio detection circuit, and by appropriately setting this difference between the setting times, there is an effect of eliminating instability in the control system.

以上本発明は従来のパルス通電方式直流サーボ
に、簡単なデユーテイ比検出回路、可変ドライブ
電圧供給回路を付加することにより、パルス通電
方式の長所をそこなわずに、定常速度時のモータ
供給電圧を低下させモータより発する騒音を平均
的に低下させ、直流モータのブラシの高電圧スパ
ークによる消耗を防止してモータの長寿命化をは
かつたものである。本願は、デユーテイ比検出回
路により、通電信号のデユーテイが、所定の範囲
の中にあるか否か検出し、該検出結果に応じて電
源供給制御回路を制御し範囲外にある時、デユー
テイ比小の場合には、スイツチ形ドライバ回路の
駆動電圧を除々に下げ、又、デユーテイ比大の場
合には、スイツチ形ドライバ回路の駆動電圧を急
激に上昇させる構成をとるので通電信号のデユー
テイ比が低くなるとは、モータに対する負荷が軽
くなること、又、デユーテイ比が高くなるとは、
モータに対する負荷が重くなることを意味するか
ら、本願によれば、負荷が軽くなる時は、序々に
供給電圧を下げ、重くなる時は急激に供給電圧を
上げることになり、振動、騒音等の無駄なエネル
ギーを生じないなめらかな制御を実現できる。
As described above, the present invention adds a simple duty ratio detection circuit and a variable drive voltage supply circuit to the conventional pulse energization type DC servo, thereby increasing the motor supply voltage at steady speed without sacrificing the advantages of the pulse energization type. This reduces the noise generated by the motor on average, prevents the brushes of the DC motor from being worn out by high voltage sparks, and extends the life of the motor. In the present application, a duty ratio detection circuit detects whether the duty of an energization signal is within a predetermined range, and controls a power supply control circuit according to the detection result, and when the duty ratio is outside the range, the duty ratio is reduced. In this case, the drive voltage of the switch type driver circuit is gradually lowered, and in the case of a large duty ratio, the drive voltage of the switch type driver circuit is rapidly increased, so the duty ratio of the energization signal is low. This means that the load on the motor becomes lighter and the duty ratio becomes higher.
Since this means that the load on the motor becomes heavier, according to the present application, when the load becomes lighter, the supply voltage is gradually lowered, and when it becomes heavier, the supply voltage is suddenly increased, which reduces vibration, noise, etc. Smooth control without wasting energy can be achieved.

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

第1図はパルス通電方式直流速度サーボの従来
例の構成を示すブロツク図で、12はプリンタの
キヤリツジである。第2図は従来例の動作を説明
するタイムチヤートで、20は速度が定常値に達
した時刻を表わし、21はストツプ指令が出され
た時刻を表わす。第3図は4個のトランジスタを
使用したスイツチ形ドライブ回路を示す。第4図
は本発明の構成を示すブロツク図で、29はデユ
ーテイ比検出回路の出力である。第5図は本発明
の動作を説明するタイムチヤートで、時刻34は
外乱による速度変動が回復し、通電デユーテイ比
が設定値より小さくなつた時刻を表わし、この時
刻よりスイツチ形ドライブ回路への供給電圧を
序々に低下させる。35は外乱による影響がなく
なり速度が定常状態にもどつた時刻を表わす。区
間36は外乱による応答区間を表わす。第6図は
デユーテイ比検出回路、可変ドライブ電圧供給回
路の具体例を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional example of a pulse current type DC speed servo, and 12 is a printer carriage. FIG. 2 is a time chart illustrating the operation of the conventional example, in which 20 represents the time when the speed reached a steady value, and 21 represents the time when a stop command was issued. FIG. 3 shows a switch type drive circuit using four transistors. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the present invention, and 29 is the output of the duty ratio detection circuit. FIG. 5 is a time chart explaining the operation of the present invention. Time 34 represents the time when the speed fluctuation caused by the disturbance has recovered and the energization duty ratio has become smaller than the set value. From this time, the supply to the switch type drive circuit starts. Gradually reduce the voltage. 35 represents the time when the influence of the disturbance has disappeared and the speed has returned to a steady state. Section 36 represents a response section due to disturbance. FIG. 6 shows a specific example of the duty ratio detection circuit and the variable drive voltage supply circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) 基準クロツクを発生する基準クロツク発
振器と、 (b) 該発振器より出力される前記基準クロツクと
直流モータの回転軸に結合されたエンコーダよ
りの出力信号との位相差を検出する位相検出回
路と、 (c) 該位相検出回路より出力される位相差信号に
基づき前記直流モータに電源を供給するスイツ
チ形ドライバ回路と、 (d) 前記基準クロツク及び前記位相差信号を入力
とし、 前記基準クロツクの入力後、前記位相差信号
のデユーテイ比の下限値に対応する所定時間経
過後、出力信号を発生する下限値設定回路と 前記基準クロツク入力後、前記位相差信号の
デユーテイ比の上限値に対応する所定時間経過
後、出力信号を発生する上限値設定回路と、 前記下限値設定回路が前記出力信号を発生す
る前に前記位相差信号が終了した場合に、前記
位相差信号がデユーテイ比の下限を越えたこと
を示す信号を発生する回路と、 前記上限値設定回路が前記出力信号を発生し
た後に前記位相差信号が終了した場合に、前記
位相差信号がデユーテイ比の上限を越えたこと
を示す信号を発生する回路と 前記デユーテイ比の下限を越えたことを示す
信号が入力された場合には出力信号を第1の状
態とし前記デユーテイ比の上限を越えたことを
示す信号が入力された場合には出力信号を前記
第1の状態と反転した第2の状態にする回路と
から成り、前記位相差信号が所定のデユーテイ
比の下限あるいは上限をオーバーしたことを検
出するデユーテイ比検出回路と、 (e) 電源電圧及び、該デユーテイ比検出回路より
の出力信号を入力とし、該電源電圧よりの入力
と直列に接続され前記デユーテイ比検出回路よ
りデユーテイ比の下限オーバーに対応する第1
の状態信号が出力された時には前記電源電圧に
対する抵抗値が大きくなる様制御され前記デユ
ーテイ比検出回路よりデユーテイ比の上限オー
バーに対応する第2の状態信号が出力された時
には前記抵抗値が小さくなる様制御される可変
抵抗回路を有し、該可変抵抗回路の前記電源電
圧と接続される側の端子と反対側の端子を出力
として前記スイツチ形ドライバ回路に供給する
ドライブ電圧可変回路 とから構成されることを特徴とするパルス通電方
式直流速度サーボ。
[Claims] 1. (a) A reference clock oscillator that generates a reference clock; (b) A positional relationship between the reference clock output from the oscillator and an output signal from an encoder coupled to a rotating shaft of a DC motor. (c) a switch type driver circuit that supplies power to the DC motor based on the phase difference signal output from the phase detection circuit; (d) the reference clock and the phase difference signal; a lower limit setting circuit that takes as an input the reference clock and generates an output signal after a predetermined time period corresponding to the lower limit value of the duty ratio of the phase difference signal has elapsed after inputting the reference clock; an upper limit value setting circuit that generates an output signal after a predetermined time period corresponding to the upper limit value of the duty ratio; a circuit that generates a signal indicating that the phase difference signal exceeds the lower limit of the duty ratio; a circuit that generates a signal indicating that the upper limit of the duty ratio has been exceeded; and when a signal indicating that the lower limit of the duty ratio has been exceeded, the output signal is set to a first state, and it is determined that the upper limit of the duty ratio has been exceeded; and a circuit that changes the output signal to a second state that is inverted from the first state when a signal indicating that the phase difference signal exceeds the lower limit or upper limit of a predetermined duty ratio. a duty ratio detection circuit for detecting; (e) a power supply voltage and an output signal from the duty ratio detection circuit; connected in series with the input from the power supply voltage; The first corresponding to
When a status signal is outputted, the resistance value with respect to the power supply voltage is controlled to be large, and when the duty ratio detection circuit outputs a second status signal corresponding to exceeding the upper limit of the duty ratio, the resistance value is decreased. and a drive voltage variable circuit that supplies a terminal on the side connected to the power supply voltage and a terminal on the opposite side of the variable resistance circuit as an output to the switch type driver circuit. A pulse energization type DC speed servo.
JP55164085A 1980-11-21 1980-11-21 Direct current speed servomotor of pulse conduction system Granted JPS5789112A (en)

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JPS622879A (en) * 1985-06-26 1987-01-08 Shimadzu Corp Controller of dc servo motor

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