JPS6334714B2 - - Google Patents

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JPS6334714B2
JPS6334714B2 JP57051040A JP5104082A JPS6334714B2 JP S6334714 B2 JPS6334714 B2 JP S6334714B2 JP 57051040 A JP57051040 A JP 57051040A JP 5104082 A JP5104082 A JP 5104082A JP S6334714 B2 JPS6334714 B2 JP S6334714B2
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JP
Japan
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voltage
load current
motor
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current detection
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JP57051040A
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English (en)
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JPS58172995A (ja
Inventor
Shoji Yamaguchi
Takeshi Hanada
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58172995A publication Critical patent/JPS58172995A/ja
Publication of JPS6334714B2 publication Critical patent/JPS6334714B2/ja
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    • 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
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/04Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、4個のスイツチング素子をブリツジ
接続した直流電動機の制御回路における負荷電流
の検出回路に関する。
各種の精密機器や自動制御機器のサーボモータ
として直流のモータを用いた場合には、第1図に
示すような、いわゆるブリツジ形制御回路が使用
されることが多い。
図において、1は直流モータ、2〜5はトラン
ジスタなどのスイツチング素子、6〜9はダイオ
ード、10は直流モータ1の負荷電流検出用の抵
抗である。
スイツチング素子2〜5は図示してない制御回
路から選択的に制御信号が供給され、オン・オフ
制御されるようになつている。
ダイオード6〜9は直流モータ1が回生制動や
発電制動状態になつたときに負荷電流Iの電流通
路を形成する働きをする。
そこで、直流モータ1に負荷電流Iが流れたと
き正回転するものとすれば、スイツチング素子
2,5をオンさせれば直流モータ1は正回転し、
スイツチング素子3,4をオンさせれば逆回転す
るように制御することができる上、これらの状態
で直流モータ1の回転速度が所定値以上になれば
回生制動が掛ることになる。
また、直流モータ1が回転中にスイツチング素
子3又は5の一方だけをオンにすれば発電制動が
掛ることになる。
なお、ダイオード6〜9の働きにより、スイツ
チング素子2〜5の全てがオフのときでも自動的
に回生制動が掛るのはいうまでもない。
従つて、このブリツジ形制御回路によれば、直
流モータ1を任意に制御することができ、各種の
機器におけるサーボモータの制御用に広く使用さ
れている。
ところで、このようなサーボモータの制御シス
テムにおいては、この直流モータ1の制御を正し
く行なうため、その負荷電流Iの大きさと方向を
正確に検出する必要があり、そのため、従来は、
第1図に示すように直流モータ1と直列に負荷電
流検出用の抵抗10を挿入し、その電圧降下を第
2図に示すような回路で測定して負荷電流Iを検
出していた。この第2図において、20はオペア
ンプなどの差動増幅器、21〜24は抵抗であ
る。
しかしながら、この従来の検出回路において
は、第1図から明らかなように、検出用抵抗10
がスイツチング素子2と3の接続点Pと直流モー
タ1との間に接続されている。しかして、この接
続点Pの電圧、つまりV1はスイツチング素子2
がオンしたときには直流電源電圧Vccにまで上昇
し、他方、スイツチング素子3がオンしたときに
はアース電位、即ち0にまで低下する。
そこで、いま、直流電源の電圧Vccが200{V}、
負荷電流Iが±20{A}、検出抵抗10の抵抗値が
0.1{Ω}、そして差動増幅器20の入力レンジが
±15{V}であつたとすれば、P点の電圧V1は0
〜200{V}となるため、抵抗21と23、それに
22と24との比をR21/R23=R22/R24=37/
3に定める必要があり、従つて、この従来例で
は、検出信号Vi0としては最大値が±0.2{V}し
か得られない上、上記のようにP点の電圧が±
200{V}も変化する状態で±0.2{V}しか変化し
ない電圧を検出しなければならないという問題点
があつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、直流モータの端子電位の変化と無関係に、負
荷電流を表わす電圧だけを正確に検出し得るよう
にした負荷電流検出回路を提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、ブリツジ
形制御回路の各アームのアース側にそれぞれ第1
と第2の負荷電流検出用の抵抗を設け、これら第
1と第2の抵抗による電圧降下のうち絶対値の大
きい方の電圧をそのままの極性で取り出すことに
より負荷電流を表わす検出信号を得るようにした
点を特徴とする。
以下、本発明による負荷電流検出回路の実施例
を図面について説明する。
第3図は本発明の一実施例で、11,12はそ
れぞれ第1と第2の負荷電流検出用の抵抗、31
〜35はオペアンプ、36〜41はダイオード、
42〜48は抵抗であり、その他は第1図の従来
例と同じである。
オペアンプ31,33及び35はそれぞれ反転
増幅器として働き、オペアンプ32と34はそれ
ぞれ非反転増幅器として働く。
ダイオード36と37はそれぞれオペアンプ3
1,32の出力が負極性となつたときの出力電圧
VI1を接続点Aに取り出す働きをし、ダイオード
38,39はそれぞれオペアンプ33,34の出
力が正極性となつたときの出力電圧VI2を接続点
Bに取り出す働きをする。
ダイオード40はオペアンプ31の入力が負極
性となつたときのゲインを0にする働きをし、ダ
イオード41はオペアンプ33の入力が正極性と
なつたときのゲインを0にする働きをする。
抵抗42〜48の抵抗値は全て同一にしてあ
り、従つて、オペアンプ31〜35のゲインは全
て1であり、オペアンプ35の出力には接続点A
とBの電圧VI1とVI2のいずれか0でない方の電圧
の極性反転された出力信号Vpが得られることに
なる。
次に、この実施例の動作を第4図イ,ロによつ
て説明する。
まず、第4図イは直流モータ1の制御モードと
負荷電流Iの極性を示したもので、電流Iの極性
は第3図の矢印の方向を正としてある。
この第4図イから明らかなように、直流モータ
1は正電流方向で力行と、回生、循環の3
種のモードに、そして、負電流方向でも回生と
力行、それに循環の3種のモードにそれぞれ
制御され、結局、〜の6種類のモードに制御
される。なお、ここで、回生とは回生制動のこと
であり、循環とは発電制動のことである。
次に、第4図ロは6種類の制御モード〜に
おける制御回路の状態を示したもので、負荷電流
検出用の抵抗11と12の抵抗はそれぞれR{Ω}
としたもので、この図から明らかなように、正電
流の力行モードではスイツチング素子2,5が
オンで、このときの電圧VAはIR、電圧VBは0で
ある。
正電流の回生モードでは全部のスイツチング
素子がオフ又は3と4だけがオンで、このときに
は電圧VAが0、電圧VBは−IRとなつている。
正電流の循環モードではスイツチング素子
3,5がオンで、このときには電圧VAがIR、電
圧VBは−IRとなる。
一方、負電流の回生モードではスイツチング
素子2,5がオン又は全部がオフで、このときの
電圧VAは−IR、電圧VBが0である。
負電流の力行モードではスイツチング素子
3,4がオンで、電圧VAは0、電圧VBはIRとな
る。
負電流の循環モードではスイツチング素子
3,5がオンで、電圧VAが−IR、電圧VBはIRと
なる。
次に、第5図は電圧VA,VBと各オペアンプ3
1〜34の動作特性及びそれによるA点の電圧
VI1とB点の電圧VI2、それにオペアンプ35の出
力に得られる出力信号Vpの関係を示したもので、
電圧VAが正のときには同図1に示すように、オ
ペアンプ31が働いてA点に電圧VAと同じ電圧
値で極性が反転した電圧がVI1として現われ、電
圧VAが負のときには同図2に示すように、オペ
アンプ33が働いて同じく電圧VAの極性反転電
圧がB点に電圧VI2として現われる。
また、電圧VBが正のときには第5図の3に示
すように、オペアンプ34が働いて電圧VBと同
じ電圧がB点に電圧VI2として現われ、電圧VB
負となつたときには同図4に示すように、オペア
ンプ32が動作してA点に電圧VBがそのまま電
圧VI1として現われる。
そこで、次に、上記した各モード〜に制御
されたときの直流モータ1の負荷電流Iと出力信
号Vpとの関係を、各モードごとに説明する。
(1) 正電流の力行モードのとき このときには、第4図ロから明らかなよう
に、電圧VA=IR VB=0であるから、第5図
の1に示したようにオペアンプ31だけが動作
し、A点に電圧VI1=−IRを発生するから、出
力信号Vp=IRが得られ、Rは検出用抵抗11
の抵抗値であるから、結局、負荷電流Iを表わ
す出力信号Vpが得られる。
(2) 正電流の回生モードのとき このときには、第4図ロから明らかなよう
に、負荷電流Iは検出用抵抗12に上向きに流
れるだけであるから、電圧VA=0、VB=−IR
となり、第5図4のようにオペアンプ32の出
力からA点には電圧VB=−IRが供給されるの
で、出力信号Vp=IRとなつて負荷電流Iを表
わす信号Vpが得られる。
(3) 正電流の循環モードのとき このときには、第4図ロに示すよううに、負
荷電流Iは検出用の抵抗11と12に反対に流
れるから、VA=IR、VB=−IRとなり、第5図
1で示すようにオペアンプ31の出力から電圧
VA=−IR=VI1が、そして第5図4に示すよう
にオペアンプ32の出力から電圧VBの非反転
電圧VB=−IR=VI1がそれぞれ現われることに
なる。しかして、このとき、ダイオード36,
37があるため、A点にはこれらの電圧VA
VBのうちの絶対値の大きい方の電圧がVI1とし
て現われることになるが、検出用の抵抗11と
12に流れる電流値は等しく負荷電流Iである
から、これらの抵抗11と12の抵抗値、及び
オペアンプ31,32の特性のバラツキの範囲
内で 電圧|VA|=|−VB| となる筈であり、従つて、実用上はA点に現わ
れる電圧VI1=−IRとなり、出力信号Voとして
は、−IRが反転されたIRとなり、負荷電流Iに
比例した値となる。
(4) 負電流の回生モードのとき このときには第4図ロに示すように、VA
−IR、VB=0となるから、第5図2のように
オペアンプ33が動作し、B点に電圧VAの反
転電圧IRを発生するので出力信号Vp=−IRが
得られ、負の負荷電流−Iを表わす出力信号
Vpを得ることができる。
(5) 負電流の力行モードのとき このときには第4図ロから、VA=0、VB
IRとなり、第5図3のようにオペアンプ34
が動作してB点に電圧VBと同じ電圧VI1を発生
し、これにより出力信号Vp=−VI1=−IRが現
われるので、負極性の負荷電流−Iを表わす出
力信号Vpを得ることができる。
(6) 負電流の循環モードのとき このときには、第4図ロからVA=−IR、VB
=IRとなるから、第5図の2,3のようにオ
ペアンプ33の出力には電圧VAの反転電圧が、
オペアンプ34の出力には電圧VBがそのまま
でそれぞれ現われ、上記3のときと同様に、ダ
イオード38,39の働きによつてB点には電
圧VA=VB=VI2が得られ、出力信号VO=−IR
が検出でき、負極性の負荷電流−Iを検出する
ことができる。
そして、この実施例によれば、検出用の抵抗
11と12はいずれも一方の端子がアースに接
続されているため、それによる検出電圧VA
VBはいずれも直流モータ1の端子電位の変化
の影響を全く受けないで検出することができ
る。
以上説明したように、本発明によれば、ブリツ
ジ形の制御回路において、モータの負荷電流を検
出するための検出用抵抗をアースに接続すること
ができ、これによりモータの端子電位の変化によ
り影響を全く受けないですべての制御モードにお
ける負荷電流を検出することができるから、従来
技術の欠点を除き、サーボ制御を正確に行なわせ
るのに必要な負荷電流の検出を充分な精度で行な
つて制御の応答性を充分に改善することができる
負荷電流検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の負荷電流検出抵抗を備えたブリ
ツジ形制御回路の一例を示す回路図、第2図はそ
の負荷電流検出回路の従来例を示す回路図、第3
図は本発明による負荷電流検出回路の一実施例を
示す回路図、第4図イ,ロは制御モードを示す説
明図、第5図は動作を説明するための特性図であ
る。 1……直流モータ、2〜5……スイツチング素
子、11,12……負荷電流検出用の抵抗、31
〜35……オペアンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 それぞれが第1と第2のスイツチング素子の
    直列回路からなる第1と第2のアームを直流電源
    間に備えたブリツジ形直流電動機の制御回路にお
    いて、上記第1と第2のアームの共通電位側にそ
    れぞれ直列に接続した第1と第2の電流検出用抵
    抗と、上記第1の電流検出用抵抗による電圧降下
    を入力とする第1と第2の反転増幅器と、上記第
    2の電流検出用抵抗による電圧降下を入力とする
    第1と第2の非反転増幅器と、上記第1の反転増
    幅器の出力及び上記第1の非反転増幅器の出力と
    第1の接続点との間にそれぞれ逆導通方向に接続
    された第1と第2のダイオードと、上記第2の反
    転増幅器の出力及び上記第2の非反転増幅器の出
    力と第2の接続点との間にそれぞれ導通方向に接
    続された第3と第4のダイオードと、上記第1の
    接続点及び第2の接続点と1個の出力端子間にそ
    れぞれ接続された第1と第2の信号加算用抵抗と
    を設け、該出力端子から上記直流電動機の負荷電
    流の方向と大きさを表わす信号を検出するように
    構成したことを特徴とする負荷電流検出回路。
JP57051040A 1982-03-31 1982-03-31 負荷電流検出回路 Granted JPS58172995A (ja)

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JPS58172995A JPS58172995A (ja) 1983-10-11
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6277078A (ja) * 1985-09-28 1987-04-09 Fuji Photo Film Co Ltd 速度サ−ボ付双方向直流モ−タ駆動回路
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