JPWO2018185863A1 - DC motor controller - Google Patents

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Abstract

回転軸のアブソリュート回転角を検出する機能を備えた、安価な、直流モータの制御装置を供する。制御ユニットと、1対のMRセンサを有するMRセンサユニットとを備え、回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して供給される電力を制御する、モータ制御装置において、MRセンサユニットは、前記1対のMRセンサの出力に基づいて、回転軸の回転に伴うインクリメンタルなA相、B相の信号と、該A相、B相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置決め情報とを生成して出力し、制御ユニットは、イニシャライズ駆動信号により前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる前記MRセンサユニットからの位置決め情報と前記A相、B相の出力信号と、前記イニシャライズ駆動信号との同期の関係から、回転軸に対するMRセンサの相対的原点位置(Zα)の情報を取得し、A相、B相、及び相対的原点位置の情報の全データをアブソリュート信号のデータに変換してEEPROMに記録するように構成されている。An inexpensive DC motor control device having a function of detecting an absolute rotation angle of a rotary shaft is provided. A motor control device comprising a control unit and an MR sensor unit having a pair of MR sensors, and controlling power supplied via a brush to an armature fixed to a rotating shaft. Based on the output of the pair of MR sensors, incremental A phase and B phase signals accompanying the rotation of the rotary shaft and positioning information indicating a state in which the A phase and B phase output signals are in a specific relationship are generated. The control unit starts and operates the DC motor at a predetermined rotational speed in both forward and reverse directions according to the initialization drive signal, and positioning information from the MR sensor unit obtained by driving the DC motor and the Information on the relative origin position (Zα) of the MR sensor with respect to the rotation axis is acquired from the relationship of synchronization between the A-phase and B-phase output signals and the initialization drive signal. All data of phase, B phase, and relative origin position information is converted into absolute signal data and recorded in the EEPROM.

Description

本発明は、直流モータの制御装置に関するものであり、特に、被駆動体を駆動する直流モータを目標速度及び目標位置で作動させるサーボ制御に適した、ブラシ付き直流モータの制御装置に係るものである。   The present invention relates to a DC motor control device, and more particularly to a brushed DC motor control device suitable for servo control for operating a DC motor that drives a driven body at a target speed and a target position. is there.

ブラシ付き直流モータは、構造が比較的簡単で安定した性能が得られ、かつ、安価なため、各種の制御システムを構成する機器の駆動源として、様々な分野に広く採用されている。例えば、自動車のパワーシート、ワイパアーム、窓やトランクルームあるいはバックドアの開閉の駆動源としてのモータ、あるいは、エンジンの吸気系統や排気系統のバルブの開閉用駆動源として、ブラシ付き直流モータが使用されている。自動車用としては、正逆いずれの方向の回転でも同じトルク特性を有する、永久磁石型のブラシ付き直流モータが、小型でかつ価格も安い利点を生かして、多く採用されている。   The DC motor with a brush has a relatively simple structure, can obtain a stable performance, and is inexpensive. Therefore, the brush DC motor is widely used as a drive source for devices constituting various control systems in various fields. For example, DC motors with brushes are used as motors for opening and closing of power seats, wiper arms, windows, trunk rooms, and back doors of automobiles, or as drive sources for opening and closing valves of engine intake and exhaust systems. Yes. For automobiles, a permanent magnet type brushed direct current motor having the same torque characteristics in both forward and reverse rotations is often used because of its small size and low cost.

特許文献1には、自動車用ワイパアームの駆動装置である電動モータの制御技術として、モータのアマチュア軸の回転をホール素子センサ等の回転センサによって検出すると共に、磁気抵抗素子センサ(MRセンサ)により、出力軸の回転角度、すなわち、ワイパアームの絶対位置(Z)を認識して、モータの動作を制御する発明が開示されている。In Patent Document 1, as a control technique of an electric motor that is a driving device for an automobile wiper arm, rotation of an armature shaft of a motor is detected by a rotation sensor such as a Hall element sensor, and a magnetoresistive element sensor (MR sensor) is used. An invention is disclosed in which the rotation angle of the output shaft, that is, the absolute position ( Zo ) of the wiper arm is recognized to control the operation of the motor.

特許文献2には、3個のホール素子と1個のGMR検出器の信号値に基づいて、3相永久磁石モータの任意の特定位置の情報やトルク変動情報を得る発明が開示されている。   Patent Document 2 discloses an invention that obtains information on arbitrary specific positions and torque fluctuation information of a three-phase permanent magnet motor based on signal values of three Hall elements and one GMR detector.

また、特許文献3には、ブラシレスDCモータ等のロータリエンコーダ用カウンタの、正転時と逆転時における出力値から、回転体の回転角度に関する情報と回転角度の変化に関する情報とを抽出し、多回転角度情報を生成する発明が開示されている。   Patent Document 3 extracts information on the rotational angle of the rotating body and information on changes in the rotational angle from the output values of the counter for a rotary encoder such as a brushless DC motor during forward rotation and reverse rotation. An invention for generating rotation angle information is disclosed.

特開2013―001237号公報JP 2013-001237 A 特開2015―149800号公報JP2015-149800A 特許第5058334号公報Japanese Patent No. 5058334

自動車等の各種被駆動部材において、被駆動体を駆動する直流モータを制御するためには、回転速度、回転方向の判別、回転数等の情報が必要である。これらの情報により、例えば、自動車の各種被駆動部材のスロースタートやスローストップ、速度制御、位置制御等をおこなうことで、自動車の安全な運転が可能になる。さらに、自動運転制御、若しくは自動運転制御を促進するためには、高精度の回転速度、回転方向の判別、回転数等の情報が必要であり、モータの回転軸の回転角度の情報のみならず、回転軸の絶対角度もしくは絶対位置(アブソリュート位置:Z)の情報も必要になる。In various driven members such as automobiles, in order to control the DC motor that drives the driven body, information such as the rotational speed, the determination of the rotational direction, and the rotational speed is required. By such information, for example, by performing slow start and slow stop, speed control, position control, and the like of various driven members of the automobile, it is possible to drive the automobile safely. Furthermore, in order to promote automatic operation control or automatic operation control, information such as high-precision rotation speed, determination of rotation direction, rotation speed, etc. is required, and not only information on the rotation angle of the rotation shaft of the motor. Information on the absolute angle or absolute position (absolute position: Z o ) of the rotating shaft is also required.

特許文献1に記載の発明では、多回転のアブソリュート位置の情報を得るために、センサとして、モータの位相角を検出する第1の検出手段と、モータの回転速度を検出する第2の検出手段の2種類の検出センサを用いている。特許文献2の発明でも、2種類の検出センサを採用している。このような、2種類の検出センサを採用した従来のアブソリュート位置の情報を得る手段は、構成が複雑で、かつ、高価なものとなる。すなわち、構造が比較的簡単で安定した性能が得られ、しかも価格も安い、というブラシ付き直流モータの利点が損なわれてしまう。
特許文献3に記載の発明は、1組のセンサ素子のデータを利用して、絶対位置に相当する位置情報を算出し、回転体の多回転角度情報を生成している。しかし、ブラシ付き直流モータに関して、絶対位置に相当する情報を高精度に求めることについては開示されていない。
In the invention described in Patent Document 1, in order to obtain information on the absolute position of multi-rotation, as a sensor, first detection means for detecting the phase angle of the motor and second detection means for detecting the rotation speed of the motor These two types of detection sensors are used. The invention of Patent Document 2 also employs two types of detection sensors. Such a conventional means for obtaining absolute position information employing two types of detection sensors has a complicated structure and is expensive. That is, the advantage of the brushed DC motor that the structure is relatively simple and stable performance is obtained and the price is low is lost.
In the invention described in Patent Document 3, position information corresponding to an absolute position is calculated using data of a set of sensor elements, and multi-rotation angle information of a rotating body is generated. However, there is no disclosure about obtaining the information corresponding to the absolute position with high accuracy with respect to the brushed DC motor.

また、自動車の各種被駆動部材を駆動する直流モータは、車載のバッテリを電源としている。バッテリの劣化や電源ラインの断線等、種々の要因で直流モータが停止し、被駆動部材が正常な状態に復帰しないままに、自動車の運転が停止になることもありうる。自動車の安全性をより高めるためには、このようなバッテリ電源の消失に伴う異常停止後であっても、安全に再起動できるのが望ましい。特許文献1〜3には、このような、異常停止後の再起動に関する配慮は開示されていない。   In addition, a DC motor that drives various driven members of an automobile uses an in-vehicle battery as a power source. The DC motor may stop due to various factors such as battery deterioration or power supply line disconnection, and the driving of the automobile may be stopped without the driven member returning to a normal state. In order to further improve the safety of the automobile, it is desirable that the vehicle can be safely restarted even after an abnormal stop accompanying the loss of the battery power. Patent Documents 1 to 3 do not disclose such consideration regarding restart after an abnormal stop.

本発明の1つの目的は、1組のセンサ素子を用いた簡単な構成で、モータの回転軸の原点位置に相当する高精度な位置情報を生成する機能を備えた、ブラシ付き直流モータの制御装置を提供することにある。   One object of the present invention is to control a brushed DC motor having a simple configuration using a pair of sensor elements and having a function of generating highly accurate position information corresponding to the origin position of the rotation axis of the motor. To provide an apparatus.

本発明の他の目的は、バッテリ電源の消失に伴う異常停止後もモータの回転軸の回転位相に関する情報を保有し、各種被駆動部材を安全に再起動できるようにした、ブラシ付き直流モータの制御装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a brushed direct current motor that has information on the rotational phase of the rotating shaft of the motor even after an abnormal stop accompanying the disappearance of the battery power supply, and can safely restart various driven members. It is to provide a control device.

本発明の1つの態様によれば、直流モータの駆動信号を生成して出力する制御ユニットと、1対のMRセンサにより前記直流モータの回転軸の回転を検知するMRセンサユニットとを備え、前記回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して供給される電力を制御する、モータ制御装置において、前記MRセンサユニットは、前記1対のMRセンサの出力に基づいて、前記回転軸の回転に伴うインクリメンタルなA相、B相の信号と、該A相、B相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置決め情報とを生成して出力し、前記制御ユニットは、イニシャライズ駆動信号により前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる前記MRセンサユニットからの前記A相、B相の出力信号と前記位置決め情報と、前記イニシャライズ駆動信号との同期の関係から、前記回転軸に対する前記MRセンサの相対的原点位置(Zα)の情報を取得し、前記A相、B相、及び前記相対的原点位置の情報の全データをアブソリュート信号のデータに変換してEEPROMに記録するように構成されている。   According to one aspect of the present invention, a control unit that generates and outputs a drive signal for a DC motor, and an MR sensor unit that detects rotation of a rotating shaft of the DC motor by a pair of MR sensors, In the motor control device that controls electric power supplied to the amateur fixed to the rotation shaft via the brush, the MR sensor unit is accompanied by rotation of the rotation shaft based on the outputs of the pair of MR sensors. Incremental A-phase and B-phase signals and positioning information indicating a state in which the output signals of the A-phase and B-phase are in a specific relationship are generated and output, and the control unit receives the direct current in response to the initialization drive signal. The motor is started and operated in both forward and reverse directions at a predetermined rotational speed, and the output signals of the A phase and B phase from the MR sensor unit obtained by driving the DC motor and the level Information on the relative origin position (Zα) of the MR sensor with respect to the rotation axis is acquired from the synchronization relationship between the decision information and the initialization drive signal, and the A phase, B phase, and relative origin position All data of information is converted into absolute signal data and recorded in the EEPROM.

これにより、1組のセンサ素子のデータを利用した簡単な構成で、モータの回転軸の相対的原点位置の情報を生成する機能を備えた、ブラシ付き直流モータの制御装置を提供することができる。また、この相対的原点位置の情報がEEPROMに記録されているので、被駆動部材の異常停止の有無を判定し、異常停止の場合でも、次回の被駆動部材の起動時に、安全な運転開始を実現できる。   Thereby, it is possible to provide a control device for a brushed DC motor having a function of generating information on the relative origin position of the rotation shaft of the motor with a simple configuration using data of one set of sensor elements. . In addition, since the information of the relative origin position is recorded in the EEPROM, it is determined whether or not the driven member is abnormally stopped. Even when the driven member is abnormally stopped, a safe operation start is started at the next activation of the driven member. realizable.

本発明の他の態様によれば、前記制御ユニットは、前記直流モータの起動運転に伴い得られた、前記回転軸の前記相対的原点位置(Zα)信号と、前記A相又は前記B相の出力信号を用いてZ相の幅信号を生成し、前記Z相の幅信号のデータに前記EEPROMのアドレスを付与して前記アブソリュート信号のデータとするように構成されている。   According to another aspect of the present invention, the control unit obtains the relative origin position (Zα) signal of the rotating shaft, which is obtained along with the start-up operation of the DC motor, and the A phase or the B phase. The output signal is used to generate a Z-phase width signal, and the address of the EEPROM is assigned to the Z-phase width signal data to obtain the absolute signal data.

これにより、1組のセンサ素子のデータを利用した簡単な構成で、Z相の幅信号を含むアブソリュート信号のデータが得られ、ブラシ付き直流モータの制御に利用することができる。   As a result, absolute signal data including the Z-phase width signal can be obtained with a simple configuration using data from one set of sensor elements, and can be used for controlling a brushed DC motor.

本発明によれば、1対のMRセンサの出力信号を基に得られた前記回転軸の相対的原点位置の情報がアブソリュート位置信号のデータとしてEEPROMに記録されるので、ブラシ付き直流モータにより被駆動部材の位置をきわめて精度良く制御できる。   According to the present invention, the information on the relative origin position of the rotating shaft obtained based on the output signals of the pair of MR sensors is recorded in the EEPROM as absolute position signal data. The position of the drive member can be controlled with extremely high accuracy.

また、本発明によれば、前記回転軸の相対的原点位置の情報がアアブソリュート位置信号のデータとしてEEPROMに記録されているので、被駆動部材の異常停止の有無を判定し、異常停止の場合でも、次回の起動時に安全な運転開始を実現できる。   Further, according to the present invention, since the information on the relative origin position of the rotating shaft is recorded in the EEPROM as the absolute position signal data, it is determined whether or not the driven member is abnormally stopped. However, a safe start can be realized at the next startup.

本発明の第1の実施例に基づく、直流モータの制御装置を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the control apparatus of a DC motor based on 1st Example of this invention. 第1の実施例における、MRセンサユニットのマグネットの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the magnet of MR sensor unit in the 1st example. 第1の実施例における、MRセンサの出力信号の処理方法の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the processing method of the output signal of MR sensor in 1st Example. 第1の実施例における、MRセンサユニットの処理回路部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the processing circuit part of MR sensor unit in a 1st Example. 第1の実施例における、制御ユニットの起動時の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process at the time of starting of a control unit in a 1st Example. 図3Aに示す起動時の処理における、自己イニシャライズ処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the self-initialization process in the process at the time of starting shown to FIG. 3A. 自己イニシャライズ処理における、粗な位置決め情報に基づく、相対的原点位置の決定の処理を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the process of the determination of a relative origin position based on rough positioning information in the self-initialization process. 正回転指令時のMRセンサの出力信号を示す図である。It is a figure which shows the output signal of MR sensor at the time of normal rotation command. 逆回転指令時のMRセンサの出力信号を示す図である。It is a figure which shows the output signal of MR sensor at the time of reverse rotation command. 粗、密な位置決め情報の組み合わせに基づく、相対的原点位置の決定の処理を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the process of the determination of a relative origin position based on the combination of rough and fine positioning information. 第1の実施例における、制御ユニットの相対的原点位置の信号処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the signal processing of the relative origin position of a control unit in a 1st Example. 図5の相対的原点位置の信号処理を説明する図である。It is a figure explaining the signal processing of the relative origin position of FIG. 第1の実施例における、DCサーボ制御部及びPWM信号生成部の動作の詳細を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing details of operations of a DC servo control unit and a PWM signal generation unit in the first embodiment. 第1の実施例における、DCモータ駆動回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the DC motor drive circuit in 1st Example. PWM信号と直流モータの回転方向の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a PWM signal and the rotation direction of a DC motor. EEPROMのデータを用いた、直流モータの開ループ制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the open loop control of a DC motor using the data of EEPROM. 本発明を、自動車のスロットル弁駆動装置及びEGR弁駆動装置に適用した、第2の実施例の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the 2nd Example which applied this invention to the throttle-valve drive device and EGR valve drive device of a motor vehicle. 第2の実施例における、アブソリュート信号とスロットルバルブの目標開度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the absolute signal and the target opening degree of a throttle valve in a 2nd Example. 本発明の第3の実施例に基づく、直流モータの制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus of a DC motor based on 3rd Example of this invention.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に基づく、ブラシ付き直流モータの制御装置の機能ブロック図である。直流モータ100は、ブラシ付き直流モータ(以下、単に直流モータ)であり、有底筒状に形成されたモータハウジング10の内部に、永久磁石11が固定されている。また、アマチュア12と一体の回転軸13が、モータハウジング10とエンドブラケット(若しくはシールドキャップ)18に設けられた1対の軸受24、25により、回転自在に保持されている。コスト低減の観点から、例えば、軸受として回転軸13の一端のみがボールベアリング25で保持され、他端は平軸受24で保持されている。回転軸13に固定された整流子17に、ブラシホルダーに保持されたブラシ16が摺接している。直流モータ100のアマチュア12には、バッテリ42からイグニッションスイッチ43、DCモータ駆動回路40、給電端子15、ブラシ16、および整流子17を介して、駆動電流が供給される。アマチュア12は、DCモータ駆動回路40から供給される駆動電流の向き・大きさに応じて、正回転または逆回転する。回転軸13の他端には、減速機14を構成するピニオン等が設けられており、回転軸13の回転は、減速機14で減速され、直接もしくはクラッチを介して、被駆動部材50、例えば自動車のワイパアームに伝達される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram of a control device for a brushed DC motor based on a first embodiment of the present invention. The DC motor 100 is a brushed DC motor (hereinafter simply referred to as DC motor), and a permanent magnet 11 is fixed inside a motor housing 10 formed in a bottomed cylindrical shape. The rotating shaft 13 integral with the armature 12 is rotatably held by a pair of bearings 24 and 25 provided on the motor housing 10 and the end bracket (or shield cap) 18. From the viewpoint of cost reduction, for example, only one end of the rotating shaft 13 is held as a bearing by a ball bearing 25 and the other end is held by a flat bearing 24. A brush 16 held by a brush holder is in sliding contact with a commutator 17 fixed to the rotary shaft 13. A driving current is supplied from the battery 42 to the amateur 12 of the DC motor 100 via the ignition switch 43, the DC motor driving circuit 40, the power supply terminal 15, the brush 16, and the commutator 17. The amateur 12 rotates forward or backward depending on the direction and magnitude of the drive current supplied from the DC motor drive circuit 40. The other end of the rotating shaft 13 is provided with a pinion or the like constituting the speed reducer 14. The rotation of the rotating shaft 13 is decelerated by the speed reducer 14 and is directly or via a clutch, for example, a driven member 50. It is transmitted to the wiper arm of the car.

回転軸13の一端部には、この回転軸13の回転に伴うインクリメンタル信号を出力するMRセンサユニット20が設けられている。MRセンサユニット20は、回転軸13の一端面に固定された平板状のマグネット21と、このマグネット21に対向する位置で離間してモータハウジング内に固定された、1対のMRセンサ(磁気抵抗素子センサ)22と、処理回路部23とを備えている。1対のMRセンサ22(22A、22B)としては、例えば、GMR、TMR、AMR等を用いることができる。1対のMRセンサ22は、出力されるパルスの位相が互いに所定の角度、例えば90度ずれるように、回転軸13の回転方向に所定の間隔を空けて配置されている。MRセンサ22と処理回路部23は、1枚のプリント基板上に設けられている。このMRセンサユニットのプリント基板は、MRセンサ22がマグネット21に対向し、MRセンサ22及びマグネット21の各回転中心と回転軸13の軸芯とが一致するような関係で、エンドブラケット(若しくはシールドキャップ)18の内側面に固定されている。   An MR sensor unit 20 that outputs an incremental signal accompanying the rotation of the rotary shaft 13 is provided at one end of the rotary shaft 13. The MR sensor unit 20 includes a flat plate-shaped magnet 21 fixed to one end surface of the rotary shaft 13 and a pair of MR sensors (magnetic resistance) fixed in the motor housing at a position facing the magnet 21 so as to be separated from each other. An element sensor) 22 and a processing circuit unit 23 are provided. As the pair of MR sensors 22 (22A, 22B), for example, GMR, TMR, AMR or the like can be used. The pair of MR sensors 22 are arranged at predetermined intervals in the rotation direction of the rotary shaft 13 so that the phases of the output pulses are shifted from each other by a predetermined angle, for example, 90 degrees. The MR sensor 22 and the processing circuit unit 23 are provided on a single printed board. The printed circuit board of this MR sensor unit has an end bracket (or shield) in such a relationship that the MR sensor 22 faces the magnet 21 and the rotation centers of the MR sensor 22 and the magnet 21 coincide with the axis of the rotary shaft 13. Cap) is fixed to the inner surface of 18.

1対のMRセンサのアナログ信号は、処理回路部23において、量子化され電気角の内挿処理により多分割された、A相、B相のデジタル信号に変換され、各々パルスカウンタで累積加算され、この累積加算値がインクリメンタルなA相・B相各信号のパルスのデータとして、通信ケーブルを介して直流モータの制御ユニット300へ送信される。直流モータ100の1回転毎にMRセンサユニットから出力されるパルスの数は、制御に必要とされる分解能等に応じて、任意に設定される。MRセンサの素子としてGMRを用いた場合、回転軸の1回転あたり、例えば30000パルスの出力を得ることができる。   The analog signals of the pair of MR sensors are quantized and converted into A-phase and B-phase digital signals that are quantized and divided into multiple by electrical angle interpolation processing in the processing circuit unit 23, and are cumulatively added by each pulse counter. The accumulated addition value is transmitted to the control unit 300 of the DC motor via the communication cable as incremental pulse data of the A-phase and B-phase signals. The number of pulses output from the MR sensor unit for each rotation of the DC motor 100 is arbitrarily set according to the resolution required for the control. When GMR is used as the element of the MR sensor, an output of, for example, 30000 pulses can be obtained per rotation of the rotation shaft.

直流モータの制御ユニット300は、例えば、必要な複数の機能を論理回路の形で一つのチップにまとめた専用のASIC(Application Specific Integrated Circuit)として、あるいは、汎用のシングルチップマイコンを用いたIC回路のチップとして実現される。あるいはまた、ホストコンピュータの機能の一部として実現される。以下では、汎用のシングルチップマイコンを用いた具体的な構成例について説明するが、同じ機能を有する直流モータの制御装置を、専用のASICで実現しても良いことは言うまでもない。   The DC motor control unit 300 is, for example, a dedicated ASIC (Application Specific Integrated Circuit) in which a plurality of necessary functions are integrated into a single chip in the form of a logic circuit, or an IC circuit using a general-purpose single-chip microcomputer. It is realized as a chip. Alternatively, it is realized as a part of the function of the host computer. Hereinafter, a specific configuration example using a general-purpose single-chip microcomputer will be described, but it goes without saying that a DC motor control device having the same function may be realized by a dedicated ASIC.

直流モータの制御ユニット300は、通信制御部310、メモリ制御部320、自己イニシャライズ処理部341、Z相信号生成部342、Z相の幅信号生成部343、相対的原点位置信号生成部344、DCサーボ制御部345、PWM信号生成部346等の機能を有している。シングルチップマイコンは、CPU、メモリ、発振回路、タイマー、I/Oインタフェース、シリアルI/F等を1つのLSIに集積したものであり、メモリに保持されたプログラムをCPU上で実行することで、直流モータの制御ユニット300の上記各機能が実現される。なお、メモリ330には、ROM331、RAM332、及び少なくとも1つのEEPROM333等が含まれており、バス350を介してCPUと接続されている。ROMには、電源投入時やリセット時に実行するプログラムやプログラム実行中に変化しない定数が保存される。ROMとしてフラッシュメモリを採用しても良い。RAMにはプログラムの変数や、外部からの指令値や、後述する多回転・アブソリュート位置信号のデータ等が保持される。また、RAMには、被駆動部材50の目標の位置やこの位置に対応して設定された直流モータの目標速度(PWM制御のduty比)も格納されている。EEPROMには、A相、B相信号及び多回転・アブソリュート位置信号が、逐次、保持される。   The DC motor control unit 300 includes a communication control unit 310, a memory control unit 320, a self-initialization processing unit 341, a Z-phase signal generation unit 342, a Z-phase width signal generation unit 343, a relative origin position signal generation unit 344, a DC It has functions of a servo control unit 345, a PWM signal generation unit 346, and the like. A single-chip microcomputer integrates a CPU, memory, oscillation circuit, timer, I / O interface, serial I / F, etc. in one LSI, and by executing a program held in the memory on the CPU, The above functions of the DC motor control unit 300 are realized. The memory 330 includes a ROM 331, a RAM 332, at least one EEPROM 333, and the like, and is connected to the CPU via a bus 350. The ROM stores a program that is executed at power-on or reset, and constants that do not change during program execution. A flash memory may be employed as the ROM. The RAM stores program variables, external command values, multi-rotation / absolute position signal data, which will be described later, and the like. The RAM also stores the target position of the driven member 50 and the target speed of the DC motor (duty ratio of PWM control) set corresponding to this position. The EEPROM sequentially holds the A-phase and B-phase signals and the multi-rotation / absolute position signal.

一般に、EEPROMは他のメモリに比して書き込み速度が遅いので、アブソリュート位置信号のデータ等は、一旦、RAMに保持される。このRAMに保持されたインクリメンタルなA相・B相信号のデータは、EEPROMへ書き込むアドレスと共に、EEPROMのアプリケーションプログラムやドライバーによりEEPROMへの書き込み(保存)がなされる。また、EEPROMからRAMへのこれらのデータ等の読み込みも、このアプリケーションプログラムやドライバーにより、アドレスを用いて処理される。
なお、直流モータを駆動するための駆動信号として、PWM信号以外の信号を用いても良いことは言うまでもない。
In general, since the writing speed of the EEPROM is slower than that of other memories, the data of the absolute position signal and the like are once held in the RAM. Incremental A-phase / B-phase signal data held in the RAM is written (saved) to the EEPROM by an EEPROM application program or driver together with an address to be written to the EEPROM. Also, reading of these data and the like from the EEPROM to the RAM is processed by the application program and the driver using the address.
Needless to say, a signal other than the PWM signal may be used as a drive signal for driving the DC motor.

制御ユニット300は、スイッチ、例えばイグニッションスイッチ43を介してバッテリ42と接続されており、上位のコンピュータ、例えば車載のECU(Electric Control Unit)500等からの外部指令や、MRセンサ22の出力であるA相、B相信号のデジタル値等の入力情報に基づき、直流モータを駆動して被駆動部材50、例えばワイパアーム、の動作形態を切り替える。すなわち、直流モータの制御ユニット300において、A相、B相信号等を基に、相対的原点位置信号やZ相信号が生成され、さらに、多回転・アブソリュート位置信号が生成される。制御ユニット300の情報の一部は、ECU500へも送信される。   The control unit 300 is connected to the battery 42 via a switch, for example, an ignition switch 43, and is an external command from an upper computer, for example, an in-vehicle ECU (Electric Control Unit) 500, or the output of the MR sensor 22. Based on input information such as digital values of the A-phase and B-phase signals, the DC motor is driven to switch the operation mode of the driven member 50, for example, the wiper arm. That is, in the DC motor control unit 300, a relative origin position signal and a Z-phase signal are generated based on the A-phase and B-phase signals, and a multi-rotation / absolute position signal is further generated. A part of the information of the control unit 300 is also transmitted to the ECU 500.

制御ユニット300は、メモリ330に記憶された指令値やMRセンサユニット20からの各種の信号に基づいて、ワイパアームを駆動する直流モータの回動位置、ひいては、ワイパアームの回動位置を演算し、ワイパアームが払拭面の上下の反転位置を往復回動するように、直流モータの駆動を制御するPWM信号の情報を生成する。これらの信号に基づくDCモータ駆動用PWM信号の情報が、直流モータの制御ユニット300から、DCモータ駆動制御部41へシリアル通信ラインを介して出力される。   Based on the command value stored in the memory 330 and various signals from the MR sensor unit 20, the control unit 300 calculates the rotational position of the DC motor that drives the wiper arm, and thus the rotational position of the wiper arm, and the wiper arm. Generates the information of the PWM signal for controlling the driving of the DC motor so as to reciprocately rotate up and down inversion positions on the wiping surface. Information on the DC motor drive PWM signal based on these signals is output from the DC motor control unit 300 to the DC motor drive control unit 41 via a serial communication line.

なお、被駆動部材50は、制御ユニット300による開ループ制御の対象であっても良く、閉ループ制御の対象であっても良い。閉ループ制御の場合には、被駆動部材50の回転位置や移動量等がセンサで検知され、その情報(A)は制御ユニット300にフィードバックされ、制御ユニット300により直流モータのサーボ制御が実行される。   The driven member 50 may be an object of open loop control by the control unit 300 or may be an object of closed loop control. In the case of closed-loop control, the rotational position and movement amount of the driven member 50 are detected by a sensor, and the information (A) is fed back to the control unit 300, and servo control of the DC motor is executed by the control unit 300. .

直流モータの制御ユニット300は、例えば、DCモータ駆動制御部41やDCモータ駆動回路40と共に1枚のプリント基板600の上に実装し、エンドブラケット(若しくはシールドキャップ)18の内側面でかつ、MRセンサユニット20に近接した位置に固定することもできる。この場合、DCモータ駆動回路40は、給電端子15とブラシ16との間の電源ラインに接続される。また、直流モータが設置される環境によっては、直流モータの外部にプリント基板600を設置しても良い。なお、ブラシホルダー内等に、EMC規格対応のノイズ防止回路が設置される場合、このノイズ防止回路よりもバッテリ側において、MRセンサユニットのプリント基板やプリント基板600がバッテリに接続されるのが望ましい。また、図面上、MRセンサユニット20やプリント基板600等の電源ラインは省略されている。   The DC motor control unit 300 is mounted on a single printed circuit board 600 together with the DC motor drive control unit 41 and the DC motor drive circuit 40, for example, on the inner surface of the end bracket (or shield cap) 18 and MR. It can also be fixed at a position close to the sensor unit 20. In this case, the DC motor drive circuit 40 is connected to a power supply line between the power supply terminal 15 and the brush 16. Further, depending on the environment where the DC motor is installed, the printed circuit board 600 may be installed outside the DC motor. When a noise prevention circuit compliant with the EMC standard is installed in the brush holder or the like, it is desirable that the printed circuit board of the MR sensor unit or the printed circuit board 600 be connected to the battery on the battery side of the noise prevention circuit. . In the drawing, power supply lines such as the MR sensor unit 20 and the printed circuit board 600 are omitted.

図1に機能ブロックの形で示した、通信制御部310、メモリ制御部320、自己イニシャライズ処理部341、Z相信号生成部342、Z相の幅信号生成部343、相対的原点位置信号生成部344、DCサーボ制御部345、及びPWM信号生成部346等のプログラムを実行することで実現される各機能は、一例として表示したものである。各機能の区分は任意であり、上記複数の機能を共通のプログラムで実現しても良く、或いは、特定の上記機能を異なる複数のプログラムやIC回路で実現しても良いことは言うまでもない。   The communication control unit 310, the memory control unit 320, the self-initialization processing unit 341, the Z-phase signal generation unit 342, the Z-phase width signal generation unit 343, and the relative origin position signal generation unit illustrated in the form of functional blocks in FIG. Each function realized by executing programs such as 344, DC servo control unit 345, and PWM signal generation unit 346 is displayed as an example. The functions can be arbitrarily classified, and it is needless to say that the plurality of functions may be realized by a common program, or the specific function may be realized by a plurality of different programs or IC circuits.

図2AにMRセンサユニットのマグネットの一例を示し、図2BにMRセンサの出力信号の処理方法の概念を示す。
回転軸13の一端面に固定された平板状のマグネット21に対向して配置された1対のMRセンサ22は、N極とS極の磁極の切替りによる磁界の抵抗の変化を検出するものである。本発明では、MRセンサ固有の横磁界を使用するため、マグネット21は多局着磁せずN,S単発着磁である。直流モータの一方の軸受に平軸受24を採用すると、直流モータの正転・逆転の切り替えに伴い回転軸13が軸方向に、最大値で例えば0.2mm程度、移動する可能性がある。センサとして縦磁界を使用するホール素子を採用した場合、正転・逆転の切り替えに伴うこのような回転軸の移動があると、センサ出力に大きな影響がある。本発明では、回転軸13の一端面に面対向するMRセンサを配置し、かつ、このMRセンサ固有の横磁界を使用する。そのため、マグネット21が固定された回転軸13が軸方向に若干移動したとしても、MRセンサ22の出力には影響がない。
マグネット21は、Siもしくはガラス基板と、その上に形成されたNi,Fe等の強磁性金属を主成分とする合金の薄膜で構成されている。MRセンサ22を構成する1対の磁気抵抗効果素子は、出力されるパルス信号の位相が互いに90度ずれるように、回転軸13の回転方向に、所定の間隔を空けて配置されている。1対の磁気抵抗効果素子は直列に接続され、その両端に電圧Vccが印加され、両素子の接続点の電位を表す電圧信号がMRセンサ22の出力となる。
FIG. 2A shows an example of the magnet of the MR sensor unit, and FIG. 2B shows the concept of the processing method of the output signal of the MR sensor.
A pair of MR sensors 22 arranged to face a flat magnet 21 fixed to one end face of the rotating shaft 13 detects a change in magnetic field resistance caused by switching between the N pole and the S pole. It is. In the present invention, since the transverse magnetic field unique to the MR sensor is used, the magnet 21 is not subjected to multi-site magnetization but N and S single-shot magnetization. When the plain bearing 24 is adopted as one of the bearings of the DC motor, the rotary shaft 13 may move in the axial direction by a maximum value of, for example, about 0.2 mm in accordance with the forward / reverse switching of the DC motor. When a Hall element that uses a longitudinal magnetic field is employed as a sensor, such a movement of the rotating shaft accompanying switching between normal rotation and reverse rotation has a great influence on the sensor output. In the present invention, an MR sensor facing the one end surface of the rotating shaft 13 is disposed and a transverse magnetic field unique to the MR sensor is used. Therefore, even if the rotating shaft 13 to which the magnet 21 is fixed moves slightly in the axial direction, the output of the MR sensor 22 is not affected.
The magnet 21 is composed of a thin film of an alloy mainly composed of a Si or glass substrate and a ferromagnetic metal such as Ni or Fe formed thereon. The pair of magnetoresistive elements constituting the MR sensor 22 are arranged at a predetermined interval in the rotation direction of the rotary shaft 13 so that the phases of the output pulse signals are shifted from each other by 90 degrees. The pair of magnetoresistive elements are connected in series, and a voltage Vcc is applied to both ends thereof, and a voltage signal representing the potential at the connection point between the two elements is the output of the MR sensor 22.

MRセンサ22は、作用する磁界の方向に対して電気抵抗値の変化する特性が異なるように設けられている。このため、マグネット21が角度Θだけ回転して各MRセンサに作用する磁界の向きが回転すると、それに対応してMRセンサの電気抵抗値、換言するとMRセンサ22の出力信号の電圧が変動する。回転軸13の1回転に対応して、SIN波、COS波の各々で360度、各々1周期分のパルス信号が出力される。   The MR sensor 22 is provided so that the characteristic in which the electric resistance value varies with the direction of the acting magnetic field. Therefore, when the magnet 21 rotates by an angle Θ and the direction of the magnetic field acting on each MR sensor rotates, the electrical resistance value of the MR sensor, in other words, the voltage of the output signal of the MR sensor 22 fluctuates accordingly. Corresponding to one rotation of the rotary shaft 13, a pulse signal for one cycle is output for each of the SIN wave and the COS wave at 360 degrees.

図2Cに、MRセンサユニット20の処理回路部23の一例を示す。処理回路部23は、AD変換器231、軸ずれ補正処理部232、RAMなどのメモリ233、逆正接演算処理部234、パルスカウンタ235、インクリメンタルA相・B相信号生成部236、位置決め情報生成部237、パラレル・シリアル変換部238、及び、シリアル通信部239の各機能を有している。処理回路部23は、例えば、メモリ付きのマイクロコンピュータ上でプログラムを実行することにより実現される。   FIG. 2C shows an example of the processing circuit unit 23 of the MR sensor unit 20. The processing circuit unit 23 includes an AD converter 231, an axis deviation correction processing unit 232, a memory 233 such as a RAM, an arctangent calculation processing unit 234, a pulse counter 235, an incremental A phase / B phase signal generation unit 236, and a positioning information generation unit. 237, a parallel / serial conversion unit 238, and a serial communication unit 239. The processing circuit unit 23 is realized, for example, by executing a program on a microcomputer with a memory.

処理回路部23では、1対のMRセンサ22A、22Bのアナログ信号の出力を、AD変換器231でデジタル信号に変換し、逆正接演算処理部234で逆正接演算し、パルスカウンタ235で加算し、その累積加算値が、インクリメンタルA相・B相信号生成部236で、インクリメンタルなA相信号及びB相信号(以下、A相・B相信号)として生成され、メモリ233に保持される。   In the processing circuit unit 23, the analog signal output from the pair of MR sensors 22A and 22B is converted into a digital signal by the AD converter 231, the arc tangent calculation unit 234 performs arc tangent calculation, and the pulse counter 235 adds them. The accumulated addition value is generated as an incremental A-phase signal and B-phase signal (hereinafter referred to as A-phase / B-phase signal) by the incremental A-phase / B-phase signal generation unit 236 and held in the memory 233.

また、位置決め情報生成部237は、MRセンサ22A、22Bのアナログ信号を基に、図2Bの右図に示した、逆正接演算の結果の特定の角度Θに相当する情報を、MRセンサの相対的な原点の位置を決定するための「位置決め情報(Sn)」として生成し、メモリ233に保持する。例えば、回転軸の回転角度0に相当する、図2Bの右図の横軸、横軸の両角度が0度、換言すると、A相信号の0度に対応する立ち上がり時点に相当する、SIN,COS波形の0−0ポイントを、位置決め情報(Sn)とする。この場合、位置決め情報(Sn)は、回転軸13の1回転毎に1つだけ生成される。
なお、位置決め情報(Sn)を生成する回転角度Θは、任意の値で良い。すなわち、SIN波形の値とCOS波形の値が予め設定された特定の関係にある位置において、位置決め情報(Sn)を生成する。
また、位置決め情報(Sn)は、回転軸13の1回転毎に複数個、換言すると、SIN波形の値とCOS波形の値が予め設定された特定の関係にある複数の位置毎に、生成しても良い。あるいは、分解能の異なる異種の信号、例えば、1回転毎に1〜2回程度の粗な信号と、1回転毎に数十回程度の密な信号とを組み合わせても良い。あるいはまた、A相信号とB相信号とを組み合わせて、異種の信号を生成しても良い。
本発明では、このような、A相、B相信号の値、換言するとSIN波形の値とCOS波形の値が予め設定された特定の大きさの関係にある位置を、「A相、B相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置」と定義する。
In addition, the positioning information generation unit 237 uses the analog signals of the MR sensors 22A and 22B to display information corresponding to a specific angle Θ as a result of the arctangent calculation shown in the right diagram of FIG. Is generated as “positioning information (Sn)” for determining the position of the original origin, and is stored in the memory 233. For example, both the horizontal axis and the horizontal axis in the right diagram in FIG. 2B corresponding to the rotation angle 0 of the rotation axis are 0 degrees, in other words, SIN, which corresponds to the rising time corresponding to 0 degrees of the A-phase signal. The 0-0 point of the COS waveform is used as positioning information (Sn). In this case, only one positioning information (Sn) is generated for each rotation of the rotating shaft 13.
The rotation angle Θ for generating the positioning information (Sn) may be an arbitrary value. That is, the positioning information (Sn) is generated at a position where the value of the SIN waveform and the value of the COS waveform have a specific relationship set in advance.
Further, a plurality of positioning information (Sn) is generated for each rotation of the rotary shaft 13, in other words, for each of a plurality of positions where the value of the SIN waveform and the value of the COS waveform are in a specific relationship set in advance. May be. Alternatively, different types of signals having different resolutions, for example, a coarse signal of about 1 to 2 times per rotation and a dense signal of about several tens of times per rotation may be combined. Alternatively, different types of signals may be generated by combining the A-phase signal and the B-phase signal.
In the present invention, such a position where the value of the A phase and B phase signals, in other words, the value of the SIN waveform and the value of the COS waveform are in a specific relationship set in advance is expressed as “A phase, B phase. Is defined as a position indicating a state in which the output signal is in a specific relationship.

なお、1対のMRセンサ22A、22Bから得られるA相、B相信号(さらには位置決め情報)は、各センサ等の制作誤差、設置誤差、温度の影響等により、誤差(主に軸ずれ誤差)を含んでいる可能性がある。すなわち、逆正接演算の結果得られたA相・B相信号は、本来、回転軸13の回転角度Θに比例して直線上に位置すべきものである。しかし、軸ずれ等の誤差により、360度毎に、あるいは、1対のMRセンサの位相差90度毎に、繰り返されるひずみを含んでいる場合がある。軸ずれ補正処理部232では、回転軸13の少なくとも1回転分のデータに基づき、1対のMRセンサの回転中心を抽出し、回転角度Θに対するA相、B相信号等のひずみの有無を検知し、ひずみがある場合にはそれらの補正処理を行う。   Note that the A-phase and B-phase signals (and positioning information) obtained from the pair of MR sensors 22A and 22B are errors (mainly axis misalignment errors) due to production errors, installation errors, temperature effects, etc. of each sensor. ) May be included. That is, the A-phase / B-phase signal obtained as a result of the arctangent calculation should be positioned on a straight line in proportion to the rotation angle Θ of the rotating shaft 13. However, due to errors such as axial misalignment, repeated distortion may be included every 360 degrees or every 90 degrees of phase difference between a pair of MR sensors. The axis deviation correction processing unit 232 extracts the rotation center of a pair of MR sensors based on data for at least one rotation of the rotating shaft 13 and detects the presence or absence of distortions such as A-phase and B-phase signals with respect to the rotation angle Θ. If there is distortion, the correction process is performed.

さらに、パラレル伝送処理により生成されたA相・B相信号、及び、位置決め情報(Sn)は、パラレル・シリアル変換部238で、シリアル伝送通信の規格に適合したシリアル伝送用の送信データ(BUS信号)に変換され、このBUS信号がシリアル通信部239から1本の伝送路を介して直流モータの制御ユニット300へ送信される。   Further, the A-phase / B-phase signal generated by the parallel transmission processing and the positioning information (Sn) are transmitted by the parallel-serial conversion unit 238 for transmission data (BUS signal for serial transmission conforming to the serial transmission communication standard). And the BUS signal is transmitted from the serial communication unit 239 to the control unit 300 of the DC motor via one transmission path.

なお、MRセンサユニットのパルスカウンタ235としてアップダウンカウンタを採用し、パルスの累積加減算値に、回転軸13の正逆の回転方向の情報も付加したA相、B相信号を生成し、位置決め情報と共に、直流モータの制御ユニット300へ送信するようにしても良い。本発明では、このようなアップダウンカウンタによる回転方向の情報付きのカウント情報も、累積加算値として扱うものとする。   An up / down counter is adopted as the pulse counter 235 of the MR sensor unit, and A and B phase signals are generated by adding information on the forward / reverse rotation direction of the rotating shaft 13 to the cumulative addition / subtraction value of the pulse, and positioning information At the same time, it may be transmitted to the control unit 300 of the DC motor. In the present invention, count information with information on the rotation direction by such an up / down counter is also handled as a cumulative addition value.

表1に、MRセンサユニット20で生成され、メモリ233に記録され、制御ユニット300へ送信される各種の情報の一例を示す。

Figure 2018185863
Table 1 shows an example of various information generated by the MR sensor unit 20, recorded in the memory 233, and transmitted to the control unit 300.
Figure 2018185863

次に、図3Aは、本発明の第1の実施例における制御ユニットの、起動時の処理を示すフローチャートである。まず、電源立ち上げ直後に、直流モータの制御ユニット300は、自己イニシャライズ済か否かをチェックする(S301)。否の場合、自己イニシャライズ処理モードに移行する(S302)。   Next, FIG. 3A is a flowchart showing processing at the time of activation of the control unit in the first embodiment of the present invention. First, immediately after the power is turned on, the DC motor control unit 300 checks whether or not self-initialization has been completed (S301). If not, the process proceeds to the self-initialization processing mode (S302).

図3Bに、起動時の処理における、制御ユニット300の自己イニシャライズ処理(S302)の詳細を示す。自己イニシャライズ処理では、EEPROMデータの初期化を行い(S311)、自己イニシャライズのためのイニシャライズ駆動信号、例えばPWM信号(±N回転)を生成してDCサーボ制御部345へ出力し(S312)、PWM信号生成部346で駆動信号を生成し、PWM信号により直流モータを駆動する。
電源立ち上げ直後のA相、B相信号の検出は、直流モータを、PWM信号に基づき正逆双方向に回転させ、回転軸13上のマグネット21をMRセンサ22に対して相対運動させることによって行われる(S313)。
なお、イニシャライズ駆動信号は、直流モータのDCサーボ制御信号に代わるものである。対象の直流モータが本来閉ループ制御されるものであっても、まず、自己イニシャライズ処理では、直流モータをオープン制御の状態で、イニシャライズ駆動信号により、直流モータを駆動する。
FIG. 3B shows details of the self-initialization process (S302) of the control unit 300 in the startup process. In the self-initialization process, EEPROM data is initialized (S311), an initialization drive signal for self-initialization, for example, a PWM signal (± N rotation) is generated and output to the DC servo control unit 345 (S312), The signal generation unit 346 generates a drive signal, and drives the DC motor by the PWM signal.
The detection of the A phase and B phase signals immediately after the power is turned on is performed by rotating the DC motor in both forward and reverse directions based on the PWM signal and causing the magnet 21 on the rotating shaft 13 to move relative to the MR sensor 22. Performed (S313).
The initialization drive signal is a substitute for the DC servo control signal of the DC motor. Even if the target DC motor is originally closed-loop controlled, first, in the self-initialization process, the DC motor is driven by the initialization drive signal in the open control state.

モータ駆動信号としてPWM信号で直流モータ100を正転、逆転双方向に駆動すると、MRセンサユニット20から、指令値(モータ駆動信号)に対応するA相、B相信号、及び、位置決め情報(Sn)が得られる。
図4Aは、自己イニシャライズ処理時の、PWM信号とMRセンサの出力との関係を示している。図4Bは、PWM信号として正回転指令時、図4Cは、PWM信号として逆回転指令時の、MRセンサの出力信号(A相、B相)を示す図である。位相のずれ方向は、回転軸13の回転方向に応じて反転する。
ここでは、位置決め情報(Sn)は、A相信号の0度に対応する立ち上がり時点に相当する、SIN,COS波形の0−0ポイントで生成されるものとする。この場合、直流モータが正回転の状態で回転軸が原点位置を通過する必要がある。
そこで、図4Aの最下段に示すように、直流モータを起動し、イニシャライズ駆動信号(PWM信号)により、−2.5回転から+3.5回転まで正回転させる。図4Aの最上段に示すように、直流モータが、正回転しながら−2、−1、0、+1、+2、+3の各回転を超える時点で、各々、逆正接演算の結果が0−0ポイントとなる。すなわち、上記各時点で、A相信号の0度に対応するデジタル値の立ち上がりが得られる。このようにして、各時点に対応する位置決め情報(S1)〜(S6)が出力される。
制御ユニット300は、自己イニシャライズ処理時に、表1に記載されたこれらの情報を、MRセンサユニット20から取得する。
When the DC motor 100 is driven in the normal direction and the reverse direction with a PWM signal as a motor drive signal, the MR sensor unit 20 outputs an A phase signal, a B phase signal corresponding to the command value (motor drive signal), and positioning information (Sn ) Is obtained.
FIG. 4A shows the relationship between the PWM signal and the output of the MR sensor during the self-initialization process. FIG. 4B is a diagram showing an output signal (A phase, B phase) of the MR sensor when a forward rotation command is used as a PWM signal, and FIG. 4C is a reverse rotation command as a PWM signal. The phase shift direction is reversed according to the rotation direction of the rotary shaft 13.
Here, it is assumed that the positioning information (Sn) is generated at 0-0 points of the SIN and COS waveforms corresponding to the rising time corresponding to 0 degree of the A phase signal. In this case, the rotating shaft needs to pass through the origin position while the DC motor is rotating forward.
Therefore, as shown in the lowermost stage of FIG. 4A, the DC motor is started and rotated forward from −2.5 to +3.5 by the initialization drive signal (PWM signal). As shown in the uppermost part of FIG. 4A, when the direct current motor exceeds the respective rotations of −2, −1, 0, +1, +2, and +3 while rotating forward, the result of the arc tangent calculation is 0−0. It becomes a point. That is, at each time point, the rising edge of the digital value corresponding to 0 degree of the A phase signal is obtained. In this way, positioning information (S1) to (S6) corresponding to each time point is output.
The control unit 300 acquires the information described in Table 1 from the MR sensor unit 20 during the self-initialization process.

得られたA相、B相信号は、自己イニシャライズ処理の指令値と比較され、その累積加算値が正常か否か、すなわち、A相、B相信号の累積加算値がPWM信号の指令値に対応し、直流モータやMRセンサの応答状態が正常であるのか、否かが判定される(S314)。対応関係に異常有りと判定された場合には、指令値とA相、B相の信号の累積加算値とが対応するように、別途、MRセンサの温度特性の補正等の出力補正の処理が行われる(S315)。なお、出力補正の処理(S315)を複数回実施しても正常状態にならない場合は、EEPROM自体に異常がある等の別の原因も考えられるので、その旨のエラー表示を行う。   The obtained A-phase and B-phase signals are compared with the command value of the self-initialization process, and whether or not the accumulated addition value is normal, that is, the accumulated addition value of the A-phase and B-phase signals becomes the command value of the PWM signal. Correspondingly, it is determined whether or not the response state of the DC motor or MR sensor is normal (S314). When it is determined that there is an abnormality in the correspondence relationship, output correction processing such as correction of temperature characteristics of the MR sensor is separately performed so that the command value corresponds to the cumulative addition value of the A-phase and B-phase signals. Performed (S315). Note that if the output correction process (S315) is not performed normally even if it is performed a plurality of times, another cause such as an abnormality in the EEPROM itself may be considered, and an error display to that effect is displayed.

MRセンサが正常と判定された場合、もしくは補正処理がなされた場合、自己イニシャライズ処理は、次に、MRセンサユニット20から取得した情報のアブソリュート化を行う(S316)。すなわち、EEPROMへの記録のために、A相、B相信号の各データに書き込み用のアドレスの付与(番地付け)を行う。このように、アブソリュート化のために、MRセンサユニットの時系列の出力値であるA相・B相の各信号に、その累積加算値に対応するEEPROMのアドレスを付与して、アブソリュート信号とする。また、モータ駆動信号の0値に同期する位置決め情報(S4)の時点を、暫定的な原点位置(Zβ)とする。暫定的な原点位置(Zβ)は、MRセンサの出力にのみ基づいて成されているため、MRセンサの絶対的な原点の位置(絶対位置Z)と正確に対応しているかは明確ではない。回転軸13に対してある程度の精度の角度情報を与えるのに適した、暫定的なアブソリュート信号と言える。If it is determined that the MR sensor is normal, or if correction processing has been performed, the self-initialization processing next performs absolute conversion of information acquired from the MR sensor unit 20 (S316). That is, for recording to the EEPROM, a write address is assigned (addressed) to each data of the A phase and B phase signals. Thus, in order to make an absolute signal, the address of the EEPROM corresponding to the accumulated addition value is assigned to each of the A-phase and B-phase signals, which are time-series output values of the MR sensor unit, to obtain an absolute signal. . Further, the time point of the positioning information (S4) synchronized with the 0 value of the motor drive signal is set as a temporary origin position (Zβ). Since the temporary origin position (Zβ) is based only on the output of the MR sensor, it is not clear whether it corresponds exactly to the absolute origin position (absolute position Z o ) of the MR sensor. . It can be said that this is a provisional absolute signal suitable for giving angle information with a certain degree of accuracy to the rotating shaft 13.

そして、この暫定的な原点位置(Zβ)と対応付けられた暫定的なアブソリュート信号のデータを、RAMを経由してEEPROMに記録する(S317)。これらのA相、B相信号の累積加算値のデータと暫定的なアブソリュート信号のデータに、アドレスを付与してEEPROMへ記録することにより、例えば、表2に示すような、簡易アブソリュート値のテーブルを、作成することができる。   Then, temporary absolute signal data associated with the temporary origin position (Zβ) is recorded in the EEPROM via the RAM (S317). A table of simple absolute values as shown in Table 2, for example, is provided by assigning addresses to the data of the cumulative addition value of the A-phase and B-phase signals and provisional absolute signal data and recording them in the EEPROM. Can be created.

Figure 2018185863
Figure 2018185863

次に、MRセンサ22の回転軸13に対する絶対位置(Absolute)に相当する、相対的原点位置Zαの抽出を行う、相対的原点位置の抽出モード(S318)に移行する。MRセンサの絶対的原点位置(Z)は、回転軸13上のマグネット21の特定の位置に対して、MRセンサ22Aの出力がゼロの状態を指す。本発明では、絶対的原点位置(Z)を直接検出するのに代えて、間接的に、絶対的原点位置に相当する相対的原点位置Zαを抽出する。
相対的原点位置抽出モード(S318)では、上記定義に基づき、図4Aに示したように、MRセンサのA相、B相信号の逆正接演算の結果から得られる位置決め情報(S1)〜(S6)の中で、PWM信号のONデューティが零に同期、図の例では、位置決め情報(S4)の位置を、A相のパルスの立ち上がり時点に同期する、MRセンサの相対的原点位置(Zα)とする。このようにして、絶対位置(Absolute)に対して、かなり高い精度の相対的原点位置を決定できる。
また、イニシャライズ駆動信号の指令値(PWM信号)の送信タイミングと、A相、B相信号、及び位置決め情報の受信タイミング等の時間情報を利用することで、より精度の高い相対的原点位置Zαの決定を行うことができる。
このように、イニシャライズ駆動信号に対応する高分解能のA相、B相信号及び位置決め情報を基にして、高精度の「MRセンサの相対的原点位置(Zα)」のデータが得られる。
Next, the process proceeds to a relative origin position extraction mode (S318) in which the relative origin position Zα corresponding to the absolute position (Absolute) of the MR sensor 22 with respect to the rotation axis 13 is extracted. The absolute origin position (Z o ) of the MR sensor indicates a state in which the output of the MR sensor 22A is zero with respect to a specific position of the magnet 21 on the rotating shaft 13. In the present invention, instead of directly detecting the absolute origin position (Z o ), the relative origin position Zα corresponding to the absolute origin position is indirectly extracted.
In the relative origin position extraction mode (S318), based on the above definition, as shown in FIG. 4A, positioning information (S1) to (S6) obtained from the results of arctangent calculation of the A phase and B phase signals of the MR sensor. ) In which the ON duty of the PWM signal is synchronized with zero. In the example shown in the figure, the position of the positioning information (S4) is synchronized with the rise time of the A-phase pulse, and the relative origin position (Zα) of the MR sensor. And In this way, it is possible to determine a relative origin position with considerably high accuracy with respect to the absolute position (Absolute).
Further, by using time information such as the transmission timing of the command value (PWM signal) of the initialization drive signal and the reception timing of the A-phase and B-phase signals and positioning information, the relative origin position Zα can be set with higher accuracy. A decision can be made.
In this way, highly accurate “MR sensor relative origin position (Zα)” data is obtained based on the high-resolution A-phase and B-phase signals and positioning information corresponding to the initialization drive signal.

図3Bに戻り、Z相信号生成部342は、次に、Z相信号及びZ層の幅を設定する(S319)。まず、Z相信号を設定する。ここでは、前のステップで得られた相対的原点の位置Zαを基に、インクリメンタルなA相・B相信号に対してZ層信号を設定する。すなわち、A相・B相信号の累積加算値に対して、360度間隔でA相のデジタル出力の各立ち上りに同期する、Z相信号(Z0,Z1,Z2,―,―,Zn)を設定する。例えば、Z0は回転軸13が1回転未満、Z1は回転軸13が1回転以上2回転未満であることを表わしている。なお、Z相信号は、B相のデジタル出力の各立ち上りに同期させても良い。   Returning to FIG. 3B, the Z-phase signal generator 342 next sets the Z-phase signal and the width of the Z layer (S319). First, a Z phase signal is set. Here, based on the relative origin position Zα obtained in the previous step, the Z layer signal is set for the incremental A phase / B phase signal. That is, Z phase signals (Z0, Z1, Z2,-,-, Zn) are set in synchronization with each rising edge of the A phase digital output at 360 degree intervals with respect to the cumulative addition value of the A phase and B phase signals. To do. For example, Z0 represents that the rotation shaft 13 is less than one rotation, and Z1 represents that the rotation shaft 13 is one rotation or more and less than two rotations. The Z-phase signal may be synchronized with each rising edge of the B-phase digital output.

Z相信号が得られたA相・B相信号の累積加算値は、次に、回転軸13の1回転毎(360度毎)の累積加算値に変換され、これとZ相信号の組み合わせに、EEPROMのアドレスを付与して多回転アブソリュート信号のデータとなる。この多回転アブソリュート信号のデータは、例えば、表3のようなテーブル形式で、EEPROMに記録される。表3に示した、A相、B相信号のデータは、例えば、回転軸に関する、回転数、回転角度(位相)の情報を含んだ、高い精度のアブソリュートの値のテーブルとなる。このテーブルは、直流モータの制御情報として用いることができる。   The cumulative addition value of the A-phase / B-phase signal from which the Z-phase signal was obtained is then converted into a cumulative addition value for each rotation (every 360 degrees) of the rotating shaft 13, and this is combined with this Z-phase signal. The address of the EEPROM is given to become multi-rotation absolute signal data. The data of the multi-rotation absolute signal is recorded in the EEPROM in a table format as shown in Table 3, for example. The A-phase and B-phase signal data shown in Table 3 is a high-accuracy absolute value table including information on the rotation speed and rotation angle (phase) regarding the rotation axis, for example. This table can be used as control information for the DC motor.

Figure 2018185863
Figure 2018185863

次に、相対的原点の位置Zαを起点とするZ層の幅を確定する。
まず、図4Bに示すように、各Z相信号(Z0,Z1,Z2,―,―,Zn)の最初のA信号の立ち上がりに同期し、A信号の1/2周期の幅を有する「Z相の幅(1)」の信号を確定する。さらに、A信号の立ち上がりに同期し、A信号の1周期の幅を有する「Z相の幅(2)」の信号を確定する。「Z相の幅(1)」、「Z相の幅(2)」の信号は、各々、360度間隔で繰り返す信号である。
同様にして、図4Cに示すように、各Z相信号(Z0,Z1,Z2,―,―,Zn)の最初のB信号の立ち上がりに同期し、B信号の1/2周期の幅を有する「Z相の幅(3)」の信号を確定する。さらに、B信号の立ち上がりに同期し、B信号の1周期の幅を有する「Zの幅(4)」の信号を確定する。「Z相の幅(3)」、「Z相の幅(4)」も、各々、360度間隔で繰り返す信号である。なお、「Z相の幅」の周期や、「Z相の幅」の数は任意に設定できる。これらのA相、B相信号、Z相のデータに、EEPROMのアドレスを付与して、例えば表4のようにEEPROMに記録する。
Next, the width of the Z layer starting from the relative origin position Zα is determined.
First, as shown in FIG. 4B, in synchronization with the rising of the first A signal of each Z-phase signal (Z0, Z1, Z2,-,-, Zn), "Z Determine the phase width (1) "signal. Further, in synchronization with the rise of the A signal, a signal of “Z phase width (2)” having a width of one period of the A signal is determined. The signals of “Z-phase width (1)” and “Z-phase width (2)” are signals that repeat at intervals of 360 degrees.
Similarly, as shown in FIG. 4C, it has a width of 1/2 cycle of the B signal in synchronization with the rise of the first B signal of each Z-phase signal (Z0, Z1, Z2,-,-, Zn). The signal of “Z phase width (3)” is determined. Further, in synchronization with the rise of the B signal, a signal of “Z width (4)” having a width of one period of the B signal is determined. “Z-phase width (3)” and “Z-phase width (4)” are also signals repeated at intervals of 360 degrees. The period of “Z phase width” and the number of “Z phase width” can be arbitrarily set. An EEPROM address is assigned to the A-phase, B-phase signal, and Z-phase data, and the data is recorded in the EEPROM as shown in Table 4, for example.

Figure 2018185863
Figure 2018185863

次に、MRセンサユニットから得られた全てのA相、B相信号は、相対的原点の位置ZαやZ相信号、「Z相の幅」と関係づけられ、EEPROMのアドレスが付与され、回転軸13の相対的原点位置を表す、多回転・アブソリュート位置信号に変換される(S320)。   Next, all the A-phase and B-phase signals obtained from the MR sensor unit are related to the relative origin position Zα, Z-phase signal, and “Z-phase width”, are assigned the address of the EEPROM, and are rotated. It is converted into a multi-rotation / absolute position signal representing the relative origin position of the shaft 13 (S320).

そして、自己イニシャライズ処理の結果としての、起動時のA相、B相、相対的原点位置(Zα)、Z相の位置、及び各Z相の幅の信号の全データを、RAMを経由してEEPROMに記録する(S321)。すなわち、表2、表3,表4の各テーブルをリンク付けし、EEPROMアドレスなどで相互に参照可能にして、EEPROMに記録する。
例えば、表4の各データは、回転軸の位置や角度のアブソリュート情報等を与えるテーブルとして、利用することができる。また、各「Z相の幅(1)」〜「Z相の幅(4)」は、PWM信号等、直流モータの各種の制御信号等を生成するのに利用される。
And, as a result of the self-initialization process, all data of the A phase, B phase, relative origin position (Zα), Z phase position, and Z phase width signals at the time of startup are passed through the RAM. Recorded in the EEPROM (S321). That is, the tables shown in Table 2, Table 3, and Table 4 are linked to each other so that they can be referred to each other by an EEPROM address or the like and recorded in the EEPROM.
For example, each data in Table 4 can be used as a table that gives absolute information on the position and angle of the rotating shaft. Each of the “Z-phase width (1)” to “Z-phase width (4)” is used to generate various control signals for the DC motor, such as a PWM signal.

図3Aに戻り、自己イニシャライズ処理済の場合、次に、異常終了判定モードに移行する。このモードでは、EEPROMからRAMを経由して多回転のアブソリュート位置信号のデータを読み込み(S303)、読み込んだアブソリュート位置信号のデータを基に、前回の直流モータの運転の終了が、正常になされたか、異常状態で終了したのかを判定する(S304)。正常終了であれば、EEPROMのアブソリュート位置信号のデータは、直流モータの起動時の回転軸の絶対値0の位置、すなわち、相対的原点の位置Zαに対応しているはずである。アブソリュート位置信号のデータが位置Zα、すなわち絶対値0から離れていれば、異常終了であったと判定される。異常終了の場合、上位のECUにエラー情報を送信し(S305)、ECU側から、被駆動部材50の運転再開に向けた復帰処理がなされる。
異常がなければ、直流モータの制御ユニット300は、正規の運転処理モードに移行する(S306)。
Returning to FIG. 3A, if the self-initialization process has been completed, the process proceeds to the abnormal termination determination mode. In this mode, the absolute position signal data of multiple revolutions is read from the EEPROM via the RAM (S303). Based on the read absolute position signal data, is the previous DC motor operation completed normally? Then, it is determined whether the process has ended in an abnormal state (S304). If the operation is normally completed, the absolute position signal data of the EEPROM should correspond to the position of the absolute value 0 of the rotating shaft when the DC motor is started, that is, the relative origin position Zα. If the data of the absolute position signal is away from the position Zα, that is, the absolute value 0, it is determined that the abnormal end has occurred. In the case of abnormal termination, error information is transmitted to the host ECU (S305), and a return process for resuming operation of the driven member 50 is performed from the ECU side.
If there is no abnormality, the control unit 300 of the DC motor shifts to a normal operation processing mode (S306).

なお、位置決め情報(Sn)は、自己イニシャライズ処理のみで使用され、正規の運転処理モードでは、本来不要なものである。そのため、自己イニシャライズ処理が完了したら、MRセンサユニットから受信した位置決め情報(Sn)のデータのメモリへの記録は停止しても良い。逆に、位置決め情報(Sn)を、相対的原点の位置Zαにより補正して、Z相信号等、正規の運転処理モードにおける角度情報の1つとしてモータの制御に利用しても良い。   The positioning information (Sn) is used only in the self-initialization process and is essentially unnecessary in the normal operation process mode. Therefore, when the self-initialization process is completed, the recording of the positioning information (Sn) data received from the MR sensor unit into the memory may be stopped. Conversely, the positioning information (Sn) may be corrected by the relative origin position Zα and used for controlling the motor as one of angle information in the normal operation processing mode such as a Z-phase signal.

また、自動車用のブラシ付き直流モータは、例えば、パワーシート、電子ターボチャージャ、ワイパアーム等の駆動源として、正逆両方向に、数十〜数百回転(rpm)するものがある一方で、エンジンのスロットルバルブの駆動源としての直流モータのように、正逆両方向に1〜2回転以内でしか駆動されないものもある。このような、回転範囲の狭い直流モータにおいては、自己イニシャライズ処理時に、より狭い角度範囲における相対的原点の位置Zαを正確に決定することが求められる。このような要求に応えるために、密、あるいは粗と密の位置決め情報の組み合わせに基づき、原点位置を決定することもできる。   In addition, DC motors with brushes for automobiles include, for example, power sources such as power seats, electronic turbochargers, wiper arms and the like that rotate several tens to several hundreds of revolutions (rpm) in both forward and reverse directions. Some DC motors such as a throttle valve drive source can be driven only within one or two revolutions in both forward and reverse directions. In such a DC motor with a narrow rotation range, it is required to accurately determine the relative origin position Zα in a narrower angle range during the self-initialization process. In order to meet such a requirement, the origin position can also be determined based on a combination of fine or coarse and fine positioning information.

図4Dは、粗と密な位置決め情報の組み合わせに基づく、自己イニシャライズ処理時の、相対的原点位置の決定の処理を説明するタイムチャートである。図4Dの例では、MRセンサユニットの置決め情報生成部237から出力される位置決め情報として、回転軸の180度回転毎に1回の粗な位置決め情報と、回転軸の6度回転毎に1回の密な位置決め情報とが出力される。まず、粗な位置決め情報(−,S20,−,S45,−,)の中でPWM信号のオンデューティが零に同期する、この例では、位置決め情報(S40)の位置を、A相のパルスの立ち上がり時点に同期する、MRセンサの相対的原点位置(Zα)に仮決めする。次に、仮決め位置(S40)付近に関して、密な位置決め情報(−,S388,−,−,S418,−,)を採用し、その付近でPWM信号のオンデューティが零に同期する、この例では、位置決め情報(S406)の位置を、MRセンサの相対的原点位置(Zα)に正式決定する。このようにして、絶対位置(Absolute)に対して、±6度程度の誤差を含む可能性のある、かなり高い精度の相対的原点位置を決定できる。   FIG. 4D is a time chart for explaining the process of determining the relative origin position during the self-initialization process based on a combination of coarse and fine positioning information. In the example of FIG. 4D, as positioning information output from the placement information generation unit 237 of the MR sensor unit, coarse positioning information once for every 180 degrees of rotation of the rotating shaft and 1 for every 6 degrees of rotation of the rotating shaft. And the dense positioning information of the times are output. First, in the rough positioning information (-, S20,-, S45,-,), the on-duty of the PWM signal is synchronized with zero. In this example, the position of the positioning information (S40) is changed to the A-phase pulse. A relative origin position (Zα) of the MR sensor that is synchronized with the rising point is provisionally determined. Next, in this example, dense positioning information (-, S388,-,-, S418,-,) is adopted in the vicinity of the provisional position (S40), and the on-duty of the PWM signal is synchronized with zero in the vicinity. Then, the position of the positioning information (S406) is formally determined as the relative origin position (Zα) of the MR sensor. In this way, it is possible to determine a relative origin position with considerably high accuracy that may include an error of about ± 6 degrees with respect to the absolute position (Absolute).

図5は、正規の運転処理モードにおける、相対的原点位置信号処理の詳細を示すフローチャートである。
直流モータの制御ユニット300は、正規の運転処理モードにおいては、メモリのEEPROMからRAMを経由して表3、表4に示したような相対的原点ZαやZ相信号(Z0,Z1,Z2,―,―,Zn)を取得し(S501)、Z相の幅の信号も取得する(S502)。さらに、MRセンサユニットからのA相・B相信号を、RAMを経由して取得し(S503)、そのインクリメンタルな累積加算値を基に、EEPROMのアドレスを付与して、1回転毎のA相・B相信号のアブソリュート化を行い、RAMに記録する(S504)。さらに、A相・B相信号と、Z相信号とから、直流モータの回転速度と回転角の情報を含む多回転のアブソリュート位置信号を生成し、表3、表4に相当するテーブルを生成し、RAMに記録する(S505)。
FIG. 5 is a flowchart showing details of relative origin position signal processing in the normal operation processing mode.
In the normal operation processing mode, the direct current motor control unit 300 transmits the relative origin Zα and Z-phase signals (Z0, Z1, Z2, etc.) as shown in Tables 3 and 4 from the EEPROM of the memory via the RAM. -,-, Zn) are acquired (S501), and the signal of the width of the Z phase is also acquired (S502). Further, the A-phase / B-phase signal from the MR sensor unit is acquired via the RAM (S503), and the EEPROM address is assigned based on the incremental cumulative addition value, and the A-phase for each rotation.・ Absolute the B phase signal and record it in the RAM (S504). Furthermore, a multi-rotation absolute position signal including information on the rotational speed and rotation angle of the DC motor is generated from the A-phase / B-phase signal and the Z-phase signal, and tables corresponding to Tables 3 and 4 are generated. And recorded in the RAM (S505).

図6は、相対的原点位置の信号処理を説明する図である。この図では、特に、A相、B相信号及びZ位置の信号(Z0, Z1,-, Zn)の一例を示している。直流モータの回転軸の正回転、逆回転に応じて、モータの回転軸の1回転毎にZ位置の信号(Z0, Z1,-, Zn)がインクリメント、デクリメントされ、相対的原点位置(Zα)及びA相、B相信号を基にした回転軸の回転角度の情報も、インクリメント、デクリメントされる。
多回転のアブソリュート位置信号として、例えば、図6の下段の例では、1回転の位置P1に対応する、Z1−A相−20435が示されている。これらの情報は、相対的原点位置(Zα)を基準とした直流モータの回転軸の現在位置を表す情報としてMRセンサユニット20で生成され、制御ユニット300に送信され、逐次、RAMを経由してEEPROMに、例えば表3、表4のようなテーブルとして、記録される(S506)。これを、運転処理モードが終了するまで繰り返して行い(S507)、運転終了に伴って終了する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the signal processing of the relative origin position. In this figure, in particular, examples of the A phase, B phase signals, and Z position signals (Z0, Z1,-, Zn) are shown. The Z position signal (Z0, Z1,-, Zn) is incremented or decremented for each rotation of the motor rotation shaft in accordance with the forward or reverse rotation of the DC motor rotation shaft, and the relative origin position (Zα) Information on the rotation angle of the rotation axis based on the A phase and B phase signals is also incremented and decremented.
As the multi-rotation absolute position signal, for example, Z1-A phase-20435 corresponding to the position P1 of one rotation is shown in the lower example of FIG. These pieces of information are generated by the MR sensor unit 20 as information representing the current position of the rotating shaft of the DC motor with respect to the relative origin position (Zα), transmitted to the control unit 300, and sequentially via the RAM. For example, it is recorded in the EEPROM as a table as shown in Tables 3 and 4 (S506). This is repeated until the operation processing mode ends (S507), and ends when the operation ends.

次に、正規の運転処理モードにおける、DCサーボ制御部345及びPWM信号生成部346の動作につい、図1及び図7を参照しながら、説明する。
DCサーボ制御部345は、EEPROMに表3、表4のようなテーブルなどの形で記録されている、回転速度と回転角の信号、及び、多回転・アブソリュート位置信号に基づいて、直流モータ100の回転軸13の現在の回転角度、ひいては被駆動部材50の現在の相対的原点位置を認識する。DCサーボ制御部345は、これらの情報に基づいて、被駆動部材50の現在位置から目標位置までの速度指令値等を演算する。PWM信号生成部346は、DCサーボ制御部345の出力を受けて、直流モータ100の回転を制御するためのPWM信号を生成し、DCモータ駆動制御部41へ出力する。
Next, operations of the DC servo control unit 345 and the PWM signal generation unit 346 in the normal operation processing mode will be described with reference to FIGS. 1 and 7.
The DC servo control unit 345 is based on the rotational speed and rotational angle signals and the multi-rotation / absolute position signals recorded in the EEPROM in the form of tables such as Tables 3 and 4, and the DC motor 100. The current rotation angle of the rotary shaft 13 and the current relative origin position of the driven member 50 are recognized. The DC servo control unit 345 calculates a speed command value from the current position of the driven member 50 to the target position based on these pieces of information. The PWM signal generation unit 346 receives the output of the DC servo control unit 345, generates a PWM signal for controlling the rotation of the DC motor 100, and outputs the PWM signal to the DC motor drive control unit 41.

図7は、正規の運転処理モードにおける、DCサーボ制御部345及びPWM信号生成部346の動作の詳細を示すフローチャートである。
DCサーボ制御部345は、まず、RAM等のメモリ330から、予め設定された直流モータの運転パターンに基づく、各目標の位置や目標速度を指令値として取得する(S601)。メモリには、被駆動部材であるワイパアームブレードの各目標位置に対応して設定された直流モータの運転パターンに対応する目標速度として、PID制御を前提としたモータ駆動信号、例えばPWM制御信号のデータが格納されている。各目標の位置を含む運転パターンの例として、例えば、ワイパモータは、ワイパアームブレードの反転位置から加速終了までは加速領域、加速終了からブレーキ開始までは定速領域、ブレーキ開始から反転位置までは減速領域となっている。直流モータは、このような所定の運転パターンに従ってPWM制御される。
FIG. 7 is a flowchart showing details of operations of the DC servo control unit 345 and the PWM signal generation unit 346 in the normal operation processing mode.
First, the DC servo control unit 345 acquires, from the memory 330 such as a RAM, each target position and target speed based on a preset DC motor operation pattern as a command value (S601). In the memory, as a target speed corresponding to the operation pattern of the DC motor set corresponding to each target position of the wiper arm blade which is a driven member, data of a motor drive signal based on PID control, for example, PWM control signal data Is stored. As an example of an operation pattern including the position of each target, for example, the wiper motor is an acceleration region from the reverse position of the wiper arm blade to the end of acceleration, a constant speed region from the end of acceleration to the start of braking, and a deceleration region from the start of braking to the reverse position. It has become. The DC motor is PWM controlled according to such a predetermined operation pattern.

速度(PWM)信号生成部346は、多回転のアブソリュート位置信号を取得し(S602)、指令値との差分値を算出する(S603)。この算出結果に基づいて、速度(PWM)信号生成部346は、「ずれ」の有無を判定し(S604)、差分が許容値を超えていれば「ずれ」有と判定し、それが2回目である場合(S605、S606)、ずれを含むエラーがエンコーダ(MRセンサユニット20)にあると判定し、ECU500に、異常情報を送信し(S607)、処理を終了する。なお、エンコーダではなく、EEPROM自体に異常がある場合にも、この時点でチェックできる。
ずれの判定(S604)で「ずれ」がなかった場合は、PID制御に基づくPWM信号を生成し(S608)、DCモータ駆動制御部41へ出力する(S609)。そして、MRセンサユニット20からのA相・B相信号に基づく多回転・アブソリュート位置信号を取得し(S610)、PWM信号と多回転・アブソリュート位置信号との差分ずれ量を算出する(S611)。次に、ずれの有無の判定(S612)を行い、もし、2回連続して差分ずれ量が許容値を超えた場合には(S613、S614)、直流モータの異常と判定し、ECU500に直流モータの異常情報を送信し(S615)、処理を終了する。
差分ずれ量の判定(S612)で「ずれ」がなかった場合、新たなPWM信号を生成し(S608)、以下、同様の処理を繰り返す。
The speed (PWM) signal generation unit 346 acquires a multi-rotation absolute position signal (S602), and calculates a difference value from the command value (S603). Based on the calculation result, the speed (PWM) signal generation unit 346 determines the presence or absence of “deviation” (S604), and if the difference exceeds the allowable value, determines that there is “deviation”. If this is the case (S605, S606), it is determined that there is an error including deviation in the encoder (MR sensor unit 20), abnormal information is transmitted to the ECU 500 (S607), and the process is terminated. Note that even when there is an abnormality in the EEPROM itself instead of the encoder, it can be checked at this point.
If there is no “deviation” in the deviation determination (S604), a PWM signal based on PID control is generated (S608) and output to the DC motor drive control unit 41 (S609). Then, a multi-rotation / absolute position signal based on the A-phase / B-phase signal from the MR sensor unit 20 is acquired (S610), and a difference deviation amount between the PWM signal and the multi-rotation / absolute position signal is calculated (S611). Next, the presence / absence of deviation is determined (S612). If the difference deviation exceeds the allowable value twice consecutively (S613, S614), it is determined that the DC motor is abnormal, and the ECU 500 is connected to the DC. Motor abnormality information is transmitted (S615), and the process is terminated.
If there is no “deviation” in the difference deviation amount determination (S612), a new PWM signal is generated (S608), and the same processing is repeated thereafter.

図8Aは、DCモータ駆動回路40の構成例を示す図である。DCモータ駆動回路40は、トランジスタから成る4つのスイッチング素子SW1〜SW4をH形に組んだHブリッジ回路となっている。各スイッチング素子SW1〜SW4のベースには、DCモータ駆動制御部41で生成されたPWM信号が入力される。
図8Aにおいて、第1のスイッチング素子SW1は、一端が直流モータの一方のブラシ16Aに接続され、他端が直流電源(Vcc)に接続されている。第2のスイッチング素子SW2は、一端が直流モータの他方のブラシ16Bに接続され、他端が直流電源(Vcc)に接続されている。第3のスイッチング素子SW3は、一端が直流モータの一方のブラシ16Aに接続され他端が接地されている。第4のスイッチング素子SW4は、一端が直流モータの他方のブラシ16Bに接続され、他端が接地されている。
FIG. 8A is a diagram illustrating a configuration example of the DC motor driving circuit 40. The DC motor drive circuit 40 is an H bridge circuit in which four switching elements SW1 to SW4 made of transistors are assembled in an H shape. The PWM signal generated by the DC motor drive control unit 41 is input to the bases of the switching elements SW1 to SW4.
In FIG. 8A, the first switching element SW1 has one end connected to one brush 16A of the DC motor and the other end connected to a DC power supply (Vcc). The second switching element SW2 has one end connected to the other brush 16B of the DC motor and the other end connected to a DC power supply (Vcc). The third switching element SW3 has one end connected to one brush 16A of the DC motor and the other end grounded. The fourth switching element SW4 has one end connected to the other brush 16B of the DC motor and the other end grounded.

この状態で、イグニッションスイッチ43がオンされると、直流モータの制御ユニット300は、メモリのEEPROMから多回転のアブソリュート位置信号を取得し、ワイパアームの前回の停止時の相対的原点位置を認識する。相対的原点位置が、相対的原点の位置Zαから離れた異常停止に相当する場合、イグニッションスイッチ43によりエンジンが起動されるまでの間に、直流モータでワイパアームを駆動して正常状態に復帰させる処理がなされる。   When the ignition switch 43 is turned on in this state, the DC motor control unit 300 acquires a multi-rotation absolute position signal from the EEPROM of the memory, and recognizes the relative origin position of the wiper arm at the previous stop. When the relative origin position corresponds to an abnormal stop away from the relative origin position Zα, the wiper arm is driven by the DC motor until the engine is started by the ignition switch 43 to return to the normal state. Is made.

正常状態として起動が可能な場合に、ワイパのスイッチがオンされると、直流モータの制御ユニット300は、ワイパアームの所定の運転パターンに基づく指令値を取得し、PWM制御にて直流モータ100を駆動する。正常状態で、第1、第4のスイッチング素子SW1、SW4がオンされると、SW1を介してブラシ16Aがバッテリに接続され、SW4を介してブラシ16Bが接地され、ブラシ16A、16B間に直流電流が流れて直流モータは正転する。第2、第3のスイッチング素子SW2、SW3がオンされると、SW2を介してブラシ16Bがバッテリに接続されると共にSW3を介してブラシ16Aが接地され、ブラシ16B、16A間に正転時とは逆向きの直流電流が流れて直流モータは逆転する。   When the wiper switch is turned on when starting in the normal state, the DC motor control unit 300 acquires a command value based on a predetermined operation pattern of the wiper arm, and drives the DC motor 100 by PWM control. To do. When the first and fourth switching elements SW1 and SW4 are turned on in a normal state, the brush 16A is connected to the battery via SW1, the brush 16B is grounded via SW4, and a direct current is applied between the brushes 16A and 16B. Current flows and the DC motor rotates forward. When the second and third switching elements SW2 and SW3 are turned on, the brush 16B is connected to the battery via SW2, and the brush 16A is grounded via SW3, and during forward rotation between the brushes 16B and 16A. Reverse DC current flows and the DC motor reverses.

直流モータ100が回転すると、直流モータの制御ユニット300は、MRセンサユニット20からのA相・B相信号に基づいて直流モータの回転速度・回転方向及び相対的原点位置を認識し、認識した回転速度と回転方向、及び相対的原点位置と、指令値とを比較して、PWM制御にて直流モータの運転制御を行う。
このようにして、直流モータの制御ユニット300は、MRセンサユニット20からのA相・B相信号に基づいて逐次ワイパアームの動作状態を認識しながら、直流モータの駆動を継続する。これにより、ワイパアームは所定の角度範囲で、運転パターンに基づく揺動払拭動作を行う。
When the DC motor 100 rotates, the DC motor control unit 300 recognizes the rotational speed / rotation direction and relative origin position of the DC motor based on the A-phase / B-phase signals from the MR sensor unit 20, and the recognized rotation. The speed, rotation direction, relative origin position, and command value are compared, and DC motor operation control is performed by PWM control.
In this way, the DC motor control unit 300 continues to drive the DC motor while recognizing the operation state of the wiper arm sequentially based on the A-phase / B-phase signals from the MR sensor unit 20. Thereby, the wiper arm performs a swinging wiping operation based on the operation pattern in a predetermined angle range.

直流モータの回転速度は、PWM信号オン期間のデューティ比により任意に制御できる。図8Bは、PWM信号と直流モータの回転方向の関係の一例を示す図である。スイッチング素子SW1−SW4のオン・オフ期間の組み合わせやオン期間のデューティ比の制御により、直流モータを任意の速度で正回転回生制動、もしくは逆転回生制動させることもできる。
図8Cは、EEPROMのデータを用いた直流モータ一の開ループ制御の例を示すものである。直流モータは、EEPROMの多回転・アブソリュート位置信号の情報、及びPID制御とPWM制御とを組み合わせた回転指令により、現在位置Pから目標位置Pn+1まで、正確、かつ、迅速に駆動される。
The rotational speed of the DC motor can be arbitrarily controlled by the duty ratio during the PWM signal ON period. FIG. 8B is a diagram illustrating an example of the relationship between the PWM signal and the rotation direction of the DC motor. The direct-current motor can be forward regeneratively braked or reversely regeneratively braked at an arbitrary speed by controlling the combination of the on / off periods of the switching elements SW1 to SW4 and the duty ratio of the on period.
FIG. 8C shows an example of open loop control of a DC motor using EEPROM data. The DC motor is driven accurately and quickly from the current position P n to the target position P n + 1 by the information on the multiple rotation / absolute position signal of the EEPROM and the rotation command combining the PID control and the PWM control.

このようにして、直流モータの制御ユニット300は、MRセンサユニット20からのA相・B相信号に基づいて逐次ワイパアームの動作状態を認識しながら、直流モータの駆動を継続する。これにより、ワイパアームは所定の角度範囲で、運転パターンに基づく揺動払拭動作を行う。   In this way, the DC motor control unit 300 continues to drive the DC motor while recognizing the operation state of the wiper arm sequentially based on the A-phase / B-phase signals from the MR sensor unit 20. Thereby, the wiper arm performs a swinging wiping operation based on the operation pattern in a predetermined angle range.

本発明の一実施例によれば、1対のMRセンサの出力信号を基に生成された多回転・相対的原点位置の信号の情報に基づいて、回転軸が駆動されるので、被駆動部材の位置をきわめて精度良く制御でき、かつ、簡単な構成で安価な、直流モータの制御装置を提供することができる。また、1対のMRセンサを有するMRセンサユニットの出力信号を用いた相対的原点位置に基づき生成された多回転・アブソリュート位置信号がEEPROMに記録されている。そのため、被駆動部材の異常停止の有無を判定し、多回転異常停止の場合でも、次回の起動時に、安全な運転開始を実現できる。   According to one embodiment of the present invention, the rotating shaft is driven based on the information of the multi-rotation / relative origin position signal generated based on the output signals of the pair of MR sensors. It is possible to provide a DC motor control apparatus that can control the position of the motor with high accuracy and that is inexpensive with a simple configuration. Further, a multi-rotation / absolute position signal generated based on the relative origin position using the output signal of the MR sensor unit having a pair of MR sensors is recorded in the EEPROM. Therefore, the presence or absence of an abnormal stop of the driven member is determined, and a safe start of operation can be realized at the next startup even in the case of an abnormal stop of multiple rotations.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。図9は、本発明を、自動車のスロットル弁駆動装置及びEGR弁駆動装置に適用した、第2の実施例の構成図である。この実施例は、各々ブラシ付き直流モータで駆動される、自動車のスロットル弁駆動装置及びEGR弁駆動装置を含んでいる。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a configuration diagram of a second embodiment in which the present invention is applied to a throttle valve driving device and an EGR valve driving device of an automobile. This embodiment includes an automobile throttle valve drive and an EGR valve drive, each driven by a brushed DC motor.

本実施例において、制御ユニット300Aの各機能は、図1の制御ユニット300とは異なり、車載のエンジン制御用のECU700の中に組みこまれている。DCモータ駆動制御部41の機能も、車載のECU700の中に組みこまれている。パワー回路40A、40Bは、図1のDCモータ駆動回路40に対応している。図9の制御ユニット300Aの各機能、パワー回路40A、40B、DCモータ駆動制御部41の機能、及び、直流モータ100A、100Bの構成は、図1の制御ユニット300の各機能、DCモータ駆動回路40、DCモータ駆動制御部41、及び、直流モータ100の機能と同じなので、説明を省略する。   In this embodiment, each function of the control unit 300A is incorporated in an in-vehicle engine control ECU 700, unlike the control unit 300 of FIG. The function of the DC motor drive control unit 41 is also incorporated in the in-vehicle ECU 700. The power circuits 40A and 40B correspond to the DC motor drive circuit 40 of FIG. The functions of the control unit 300A in FIG. 9, the power circuits 40A and 40B, the functions of the DC motor drive control unit 41, and the configurations of the DC motors 100A and 100B are the same as the functions of the control unit 300 in FIG. 40, the functions of the DC motor drive control unit 41 and the DC motor 100 are the same, and the description thereof is omitted.

自動車のスロットル弁やEGR弁を駆動する直流モータの回転範囲は、通常、±1〜2回転以内である。そのため、原点位置の情報にはより高い精度が要求される。
特に、被駆動部材を駆動する直流モータの回転軸の回転角度が360度未満の場合には、相対的原点の位置、及び、A相、B相信号を基に、回転軸の1回転内でのアブソリュート位置信号を生成し、EEPROMに記録し、この情報を利用して直流モータの駆動を行う。この場合、相対的原点位置信号344は、1回転のアブソリュート位置信号生成機能部として機能し、位置決め情報として分解能の高い信号や、図4Dで説明したような、分解能の異なる異種の信号を採用して、自己イニシャライズ処理時の相対的原点位置の決定を行うのが望ましい。
The rotation range of a direct current motor that drives a throttle valve or EGR valve of an automobile is usually within ± 1 to 2 rotations. Therefore, higher accuracy is required for the information on the origin position.
In particular, when the rotation angle of the rotating shaft of the DC motor that drives the driven member is less than 360 degrees, within one rotation of the rotating shaft based on the position of the relative origin and the A-phase and B-phase signals. The absolute position signal is generated and recorded in the EEPROM, and the DC motor is driven using this information. In this case, the relative origin position signal 344 functions as an absolute position signal generation function unit for one rotation, and employs a high-resolution signal as positioning information or a different type of signal with different resolution as described in FIG. 4D. Thus, it is desirable to determine the relative origin position during the self-initialization process.

制御ユニット300Aは、ECU700等からの外部指令や、第1のMRセンサ22Aの出力であるA相、B相信号のデジタル値等の入力情報に基づき、パワー回路40によりブラシ付き直流モータ100Aを駆動して、エンジン810の吸気管800に設けられたスロットル弁50Aを開閉する。制御ユニット300Aは、また、ECU700等からの外部指令や、第2のMRセンサ22Bの出力であるA相、B相信号のデジタル値等の入力情報に基づき、パワー回路40によりブラシ付き直流モータ100Bを駆動して、排気管812に設けられたEGR弁50Bを開閉する。EGR弁50Bは、排気管812から吸気管800への排気ガスの還流量を制御するものであり、還流路814の途中には、クーラー815が設けられている。   The control unit 300A drives the brushed DC motor 100A by the power circuit 40 based on input information such as an external command from the ECU 700 or the like and digital values of the A phase and B phase signals output from the first MR sensor 22A. Then, the throttle valve 50A provided in the intake pipe 800 of the engine 810 is opened and closed. The control unit 300A also uses the power circuit 40 to generate a brushed DC motor 100B based on input information such as an external command from the ECU 700 or the like, or digital values of the A-phase and B-phase signals output from the second MR sensor 22B. To open and close the EGR valve 50B provided in the exhaust pipe 812. The EGR valve 50 </ b> B controls the recirculation amount of the exhaust gas from the exhaust pipe 812 to the intake pipe 800, and a cooler 815 is provided in the middle of the recirculation path 814.

直流モータ100Aにより駆動されスロットル弁50Aを開閉する被駆動部材にはスロットル開度センサが取付けられている。直流モータ100Bにより駆動されEGR弁50Bを開閉する被駆動部材にはEGR弁センサが取付けられている。その他、吸入空気量検出器、空燃比センサ、アクセルペダルの踏み込み量を検知する負荷センサ816、およびクランク角やエンジンの回転数を検出するクランク角センサ817の各出力信号は夫々対応するAD変換器を介してECU700の入力ポートに入力される。ECU700の出力ポートは、対応する駆動回路を介してエンジンの点火栓、燃料噴射弁に接続される。また、ECU700の出力ポートは各パワー回路40A、および40Bを介して、スロットル弁駆動用の直流モータ100A、およびEGR弁駆動用の直流モータ100Bに接続される。   A throttle opening sensor is attached to a driven member that is driven by the DC motor 100A and opens and closes the throttle valve 50A. An EGR valve sensor is attached to a driven member that is driven by the DC motor 100B and opens and closes the EGR valve 50B. In addition, the output signals of the intake air amount detector, the air-fuel ratio sensor, the load sensor 816 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal, and the crank angle sensor 817 for detecting the crank angle and the engine speed are respectively corresponding AD converters. Through the input port of the ECU 700. The output port of the ECU 700 is connected to an engine spark plug and a fuel injection valve via a corresponding drive circuit. The output port of the ECU 700 is connected to the DC motor 100A for driving the throttle valve and the DC motor 100B for driving the EGR valve via the power circuits 40A and 40B.

すなわち、直流モータの制御ユニット300Aにおいて、直流モータ100Aに設けられた第1のMRセンサユニット20の出力として得られたA相、B相信号等を用いた相対的原点位置に基づく、アブソリュート位置信号が生成される。そして、PWM信号生成部346が、DCサーボ制御部345の出力を受けてPWM信号を生成し、DCモータ駆動制御部41へ出力する。DCモータ駆動制御部41の出力により、パワー回路(モータ駆動回路)40Aを介して、直流モータ100Aによりスロットル弁50Aを開閉する。同様にして、EGR弁50Bも、パワー回路(モータ駆動回路)40Bを介して直流モータ100Bで開閉される。   That is, in the DC motor control unit 300A, the absolute position signal based on the relative origin position using the A phase, B phase signals, etc. obtained as the output of the first MR sensor unit 20 provided in the DC motor 100A. Is generated. The PWM signal generation unit 346 receives the output of the DC servo control unit 345, generates a PWM signal, and outputs the PWM signal to the DC motor drive control unit 41. According to the output of the DC motor drive control unit 41, the throttle valve 50A is opened and closed by the DC motor 100A via the power circuit (motor drive circuit) 40A. Similarly, the EGR valve 50B is also opened and closed by the DC motor 100B via the power circuit (motor drive circuit) 40B.

スロットル弁50Aが何らかの原因で正常な位置に復帰しないままに電源がオフになった場合、キースイッチが投入された時点で、制御ユニット300Aは、メモリのEEPROMからアブソリュート位置信号を取得し、スロットル弁50Aの前回停止時の相対的原点位置を認識する。相対的原点位置が、相対的原点の位置Zαから離れた異常停止に相当する場合、正常状態での起動に向けた処理がなされる。   When the power is turned off without the throttle valve 50A returning to its normal position for some reason, when the key switch is turned on, the control unit 300A acquires an absolute position signal from the EEPROM of the memory, and the throttle valve Recognize the relative origin position at the last stop of 50A. When the relative origin position corresponds to an abnormal stop away from the relative origin position Zα, a process for starting in a normal state is performed.

スロットル弁50Aの開度は、アブソリュート位置信号を用いて高精度に制御される。
また、スロットル弁50Aの相対的原点位置を示す開度情報が、スロットル開度センサとMRセンサユニット20とから、二重に得られるため、装置としての信頼性が高まる。
The opening degree of the throttle valve 50A is controlled with high accuracy using an absolute position signal.
Further, since the opening degree information indicating the relative origin position of the throttle valve 50A is obtained twice from the throttle opening degree sensor and the MR sensor unit 20, the reliability of the apparatus is improved.

さらに、異常停止後の再起動時にアブソリュート位置信号として、EEPROMから例えば、図10に示すような、P2=Z0B028560の情報が得られたと仮定する。ECUは、このアブソリュート位置信号の情報に基づき、PID制御を前提とした適切なPWM制御信号を生成し、出力する。これにより、キースイッチが投入後、ユーザーによりエンジンが起動される前に、PWM信号を生成してDCモータ100Aを駆動し、スロットル弁50Aの開度を、全閉位置に復帰する処理を迅速に実行することができる。   Furthermore, it is assumed that information of P2 = Z0B028560 as shown in FIG. 10, for example, is obtained from the EEPROM as an absolute position signal when restarting after an abnormal stop. The ECU generates and outputs an appropriate PWM control signal based on the PID control based on the information on the absolute position signal. Thus, after the key switch is turned on and before the engine is started by the user, the PWM signal is generated to drive the DC motor 100A, and the process of returning the opening of the throttle valve 50A to the fully closed position is quickly performed. Can be executed.

本実施例によれば、1対のMRセンサの出力信号に基づいて生成されたアブソリュート位置信号の情報に基づいて、スロットル弁及びEGR弁が直流モータにより駆動されるので、各弁の位置をきわめて精度良く制御できる。本発明はコンピュータに簡単なプログラムを組み込むことで容易に実現でき、安価で汎用性の高い直流モータの制御装置を提供できる。また、1対のMRセンサの出力信号に基づいて生成されたアブソリュート位置信号がEEPROMに記録されているので、次回の起動時に、自動車のスロットル弁やEGR弁の異常停止の有無を判定し、異常停止の場合でも安全な運転開始を実現できる。   According to the present embodiment, since the throttle valve and the EGR valve are driven by the DC motor based on the information of the absolute position signal generated based on the output signals of the pair of MR sensors, the position of each valve is extremely different. It can be controlled with high accuracy. The present invention can be easily realized by incorporating a simple program into a computer, and can provide an inexpensive and highly versatile DC motor control device. In addition, since the absolute position signal generated based on the output signals of the pair of MR sensors is recorded in the EEPROM, at the next start-up, it is determined whether or not there is an abnormal stop of the throttle valve or EGR valve of the vehicle. Even in the case of a stop, safe operation start can be realized.

次に、本発明の第3の実施例について説明する。図11は、本発明の第3の実施例に基づく、直流モータの制御装置の機能ブロック図である。
本実施例において、制御ユニット300の各機能は、図1の制御ユニット300とは異なり、車載のECU1000の中に組みこまれている。DCモータ駆動制御部41やDCモータ駆動回路40の機能も、車載のECU1000の中に組みこまれている。ECU1000は、制御ユニット300に対する上位のプロセッサ1010と上位のメモリ1014を含むコントロールユニット1012を備えている。制御ユニット300、DCモータ駆動回路40及びDCモータ駆動制御部41の各機能は、図1の対応するものの機能と同じなので、説明を省略する。
被駆動部材としては、直流モータで駆動される車載の複数の機器を対象とすることができる。例えば、被駆動部材として、先に述べたワイパなどの例の他に、パワーシート、パワーウインド、電子ターボチャージャ、ウオーターポンプ、オイルポンプ等がある。これらの被駆動部材は、ブラシ付きの直流モータ100により、多回転・アブソリュート位置信号に基づく正確な多回転の位置制御がなされるとともに、異常停止後の再起動時にも迅速に正常状態に復帰できる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a functional block diagram of a control device for a DC motor based on the third embodiment of the present invention.
In this embodiment, each function of the control unit 300 is incorporated in an in-vehicle ECU 1000 unlike the control unit 300 of FIG. The functions of the DC motor drive control unit 41 and the DC motor drive circuit 40 are also incorporated in the in-vehicle ECU 1000. The ECU 1000 includes a control unit 1012 including an upper processor 1010 and an upper memory 1014 for the control unit 300. The functions of the control unit 300, the DC motor drive circuit 40, and the DC motor drive control unit 41 are the same as the corresponding functions in FIG.
As the driven member, a plurality of in-vehicle devices driven by a DC motor can be targeted. For example, as a driven member, there are a power seat, a power window, an electronic turbocharger, a water pump, an oil pump, and the like in addition to the above-described example of the wiper. These driven members are accurately controlled by multi-rotation based on the multi-rotation / absolute position signal by the DC motor 100 with a brush, and can quickly return to a normal state upon restart after an abnormal stop. .

また、第3の実施例のECU1000には、図9のECU700と同様に、自動車やエンジンの制御に関係する各種の情報が入力される(図示略)。
各被駆動部材を駆動する直流モータには各々MRセンサユニット20が設けられ、各MRセンサユニット20で生成されたA相・B相信号がISO26262の規格に対応するシリアル信号として、通信ケーブルを介してECU1000に送信される。各被駆動部材を駆動するために必要な情報には、他の被駆動部材と共通の情報も含まれていることが多いので、ECU1000で一括して管理するのが望ましい。
Also, the ECU 1000 of the third embodiment receives various types of information related to the control of the automobile and the engine (not shown) as in the ECU 700 of FIG.
Each of the DC motors that drive each driven member is provided with an MR sensor unit 20, and the A-phase and B-phase signals generated by each MR sensor unit 20 are serial signals corresponding to the ISO 26262 standard via a communication cable. Is transmitted to ECU 1000. Since information necessary for driving each driven member often includes information common to other driven members, it is desirable that the ECU 1000 collectively manage the information.

本実施例によれば、1対のMRセンサを有するMRセンサユニットの出力信号を用いた相対的原点位置に基づいて生成されたアブソリュート位置信号の情報に基づいて、各被駆動部材が直流モータにより駆動される。そのため、各被駆動部材の位置をきわめて精度良く制御できる。本発明はコンピュータに簡単なプログラムを組み込むことで容易に実現でき、安価で汎用性の高い直流モータの制御装置を提供できる。また、1対のMRセンサの出力信号に基づいて生成されたアブソリュート位置信号がEEPROMに記録されているので、次回の起動時に、自動車の各被駆動部材の異常停止の有無を判定し、異常停止の場合でも安全な運転開始を実現できる。   According to the present embodiment, each driven member is driven by a DC motor based on the information of the absolute position signal generated based on the relative origin position using the output signal of the MR sensor unit having a pair of MR sensors. Driven. Therefore, the position of each driven member can be controlled with extremely high accuracy. The present invention can be easily realized by incorporating a simple program into a computer, and can provide an inexpensive and highly versatile DC motor control device. In addition, since the absolute position signal generated based on the output signals of the pair of MR sensors is recorded in the EEPROM, at the next start-up, the presence or absence of abnormal stop of each driven member of the vehicle is determined, and the abnormal stop Even in the case of, safe start of operation can be realized.

次に、本発明の第4の実施例について説明する。本実施例は、上記各実施例において、MRセンサユニット、制御ユニット、及び、EEPROMにバックアップ電源を付設するものである。EEPROMのデータは、自動車の異常停止後、バッテリからの電力がEEPROMに供給されなくなっても保持されるため、車の安全な再起動に利用できる。ただし、異常停止後に、被駆動部材が、自動車のキースイッチを介した通常の正規の再起動ではなく、被駆動部材のみ強制的に駆動される想定外の不適切な再起動状態になる可能性もある。この場合、被駆動部材が多回転したとしても、EEPROMのデータは更新されない。この想定外の状態でも、自動車が再起動される事態は避けるのが望ましい。そこで、より安全性を高めるために、MRセンサユニットの出力を直流モータの制御ユニットに送信しEEPROMに記録するまでの処理が、自動車の停止後も維持されるような、バックアップ電源を確保する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a backup power source is attached to the MR sensor unit, the control unit, and the EEPROM in each of the above embodiments. Since the data in the EEPROM is retained even after power from the battery is not supplied to the EEPROM after the vehicle has stopped abnormally, it can be used for safe restart of the vehicle. However, after an abnormal stop, the driven member may be in an unexpected inappropriate restart state in which only the driven member is forcibly driven instead of the normal normal restart via the car key switch. There is also. In this case, even if the driven member is rotated many times, the EEPROM data is not updated. Even in this unexpected state, it is desirable to avoid a situation where the automobile is restarted. Therefore, in order to further improve safety, a backup power source is secured so that the processing from the output of the MR sensor unit to the control unit of the DC motor being recorded in the EEPROM is maintained even after the automobile is stopped.

EEPROMのバックアップ電源としては、例えば、ボタン電池やリチウム電池などがある。これらのバックアップ電源は、通常は、キースイッチがオンの状態でバッテリ42を電源として充電される。そして、バッテリ電源の消失時には、MRセンサユニット、制御ユニット、及び、EEPROMに対する電源として機能する。これにより、想定外の事態でバッテリ電源が消失しても、異常停止時の被駆動部材の駆動に伴うアブソリュート位置信号が、EEPROMに記録される。   As a backup power source of the EEPROM, for example, there are a button battery, a lithium battery, and the like. These backup power supplies are normally charged using the battery 42 as a power source with the key switch turned on. When the battery power is lost, it functions as a power source for the MR sensor unit, the control unit, and the EEPROM. Thereby, even if the battery power supply is lost due to an unexpected situation, the absolute position signal accompanying the driving of the driven member at the time of abnormal stop is recorded in the EEPROM.

また、何らかの原因で、アブソリュート位置信号をEEPROMに記録している途中で、バッテリからの電力がEEPROMに供給されなくなったり、一時的に電源電圧が定格電圧、例えば1.2Vよりも異常に低下したりすることもありうる。このような場合でも、バックアップ電源をEEPROMに付設しておくことにより、EEPROMに不完全なデータが記録されることを防止することができる。   In addition, for some reason, while the absolute position signal is being recorded in the EEPROM, the power from the battery is not supplied to the EEPROM, or the power supply voltage temporarily drops to a rated voltage, for example, 1.2 V abnormally. It can also happen. Even in such a case, it is possible to prevent incomplete data from being recorded in the EEPROM by providing a backup power supply to the EEPROM.

次に、本発明の第5の実施例について説明する。本発明の直流モータの制御装置は、自動車に搭載される直流モータのみならず、他の分野の、絶対原点の位置の情報に基づく多回転・アブソリュート位置信号を必要とする被駆動部材を駆動する直流モータにも適用可能である。例えば、ロボットのハンドのアクチュエータ等に本発明の直流モータを採用することにより、アクチュエータの位置をアブソリュート位置信号できわめて精度良く制御できる。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The DC motor control apparatus according to the present invention drives not only a DC motor mounted on an automobile but also a driven member that requires a multi-rotation / absolute position signal based on information on the position of the absolute origin in other fields. It can also be applied to a DC motor. For example, by employing the DC motor of the present invention for an actuator of a robot hand or the like, the position of the actuator can be controlled with an absolute position signal with extremely high accuracy.

10 モータハウジング
11 永久磁石
12 アマチュア
13 回転軸
14 減速機
15 給電端子
16 ブラシ
17 整流子
18 エンドブラケット(若しくはシールドキャップ)
20 MRセンサユニット
21 マグネット
22 MRセンサ
23 処理回路部
24 軸受
25 軸受
40 DCモータ駆動回路
40A パワー回路
40B パワー回路
41 DCモータ駆動制御部
42 バッテリ
43 イグニッションスイッチ
50 被駆動部材
50A スロットル弁
50B EGR弁
100 直流モータ
100A 直流モータ
100B 直流モータ
300 直流モータの制御ユニット
310 通信制御部
320 メモリ制御部
330 メモリ
331 ROM
332 RAM
333 EEPROM
341 自己イニシャライズ処理部
342 Z相信号生成部
343 Z相の幅信号生成部
344 相対的原点位置信号生成部
345 DCサーボ制御部
346 PWM信号生成部
500 車載のECU
600 プリント基板
700 エンジン制御用ECU
1000 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor housing 11 Permanent magnet 12 Amateur 13 Rotating shaft 14 Reduction gear 15 Power supply terminal 16 Brush 17 Commutator 18 End bracket (or shield cap)
20 MR sensor unit 21 Magnet 22 MR sensor 23 Processing circuit unit 24 Bearing 25 Bearing 40 DC motor drive circuit 40A Power circuit 40B Power circuit 41 DC motor drive control unit 42 Battery 43 Ignition switch 50 Driven member 50A Throttle valve 50B EGR valve 100 DC motor 100A DC motor 100B DC motor 300 DC motor control unit 310 Communication control unit 320 Memory control unit 330 Memory 331 ROM
332 RAM
333 EEPROM
341 Self-initialization processing unit 342 Z-phase signal generation unit 343 Z-phase width signal generation unit 344 Relative origin position signal generation unit 345 DC servo control unit 346 PWM signal generation unit 500 In-vehicle ECU
600 Printed circuit board 700 Engine control ECU
1000 ECU

Claims (15)

直流モータの駆動信号を生成して出力する制御ユニットと、
1対のMRセンサにより前記直流モータの回転軸の回転を検知するMRセンサユニットとを備え、
前記回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して供給される電力を制御する、モータ制御装置において、
前記MRセンサユニットは、
前記1対のMRセンサの出力に基づいて、前記回転軸の回転に伴うインクリメンタルなA相、B相の信号と、該A相、B相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置決め情報とを生成して出力し、
前記制御ユニットは、
イニシャライズ駆動信号により前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる前記MRセンサユニットからの前記A相、B相の出力信号と前記位置決め情報と、前記イニシャライズ駆動信号との同期の関係から、前記回転軸に対する前記MRセンサの相対的原点位置(Zα)の情報を取得し、
前記A相、B相、及び前記相対的原点位置の情報の全データをアブソリュート信号のデータに変換してEEPROMに記録するように構成されていることを特徴とするモータ制御装置。
A control unit that generates and outputs a drive signal for the DC motor;
An MR sensor unit that detects rotation of the rotary shaft of the DC motor by a pair of MR sensors;
In a motor control device that controls electric power supplied via a brush to an amateur fixed to the rotating shaft,
The MR sensor unit is
Positioning information indicating a state in which the incremental A-phase and B-phase signals accompanying the rotation of the rotary shaft and the output signals of the A-phase and B-phase are in a specific relationship based on the outputs of the pair of MR sensors And output
The control unit is
The A-phase and B-phase output signals and the positioning information from the MR sensor unit obtained by starting the DC motor at a predetermined rotational speed in both forward and reverse directions by an initialization drive signal and driving the DC motor And the information on the relative origin position (Zα) of the MR sensor with respect to the rotation axis from the synchronous relationship with the initialization drive signal,
A motor control device configured to convert all data of the information on the A phase, the B phase, and the relative origin position into absolute signal data and record the data in an EEPROM.
請求項1において、
前記制御ユニットは、
前記直流モータの起動運転に伴い得られた、前記相対的原点位置(Zα)信号と、前記A相又は前記B相の出力信号を用いてZ相の幅信号を生成し、
前記Z相の幅信号のデータに前記EEPROMのアドレスを付与して前記アブソリュート信号のデータとするように構成されていることを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1,
The control unit is
A Z-phase width signal is generated using the relative origin position (Zα) signal obtained along with the start-up operation of the DC motor and the output signal of the A phase or the B phase,
A motor control device configured to give the address of the EEPROM to the Z-phase width signal data to obtain the absolute signal data.
請求項1又は2において、
前記制御ユニットは、
前記相対的原点の位置Zαを基に、360度間隔で前記A相又は前記B相の出力信号に同期する、Z相信号(Z0,Z1,Z2,―,Zn)を設定し、
前記A相、B相、前記相対的原点位置の情報、及び前記Z相信号の全データ情報に前記EEPROMのアドレスを付与し、前記アブソリュート信号のデータとして前記EEPROMに記録し、
前記EEPROMの前記データを前記直流モータの多回転の制御に利用するように構成されていることを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1 or 2,
The control unit is
Based on the relative origin position Zα, Z phase signals (Z0, Z1, Z2,-, Zn) are set in synchronization with the output signals of the A phase or the B phase at intervals of 360 degrees.
The address of the EEPROM is assigned to the information on the A phase, the B phase, the relative origin position, and all the data information of the Z phase signal, and the absolute signal data is recorded in the EEPROM.
A motor control device configured to use the data of the EEPROM for controlling multi-rotation of the DC motor.
請求項3において、
前記制御ユニットは、
前記回転軸の回転に伴う前記A相、B相の出力信号の1回転毎の累積加算値のデータと、前記相対的原点位置(Zα)の情報の組み合わせに、前記EEPROMのアドレスを付与して、前記アブソリュート信号のデータとすることを特徴とするモータ制御装置。
In claim 3,
The control unit is
The address of the EEPROM is given to the combination of the accumulated addition value data for each rotation of the output signals of the A phase and the B phase accompanying the rotation of the rotating shaft and the information of the relative origin position (Zα). A motor control device characterized in that the absolute signal data is used.
請求項1又は2において、
前記MRセンサユニットは、
前記起動運転に対応する前記1対のMRセンサのSIN,COS波形の出力のデジタル値を逆正接演算して、前記インクリメンタルなA相・B相信号を生成する機能と、
前記逆正接演算の結果に基づき、前記A相もしくは前記B相の信号の特定の角度に対応する、360度間隔で少なくとも1つの前記位置決め情報を出力する機能とを有することを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1 or 2,
The MR sensor unit is
A function of generating an incremental A-phase / B-phase signal by performing an arctangent operation on a digital value of the SIN and COS waveform outputs of the pair of MR sensors corresponding to the start-up operation;
A motor control having a function of outputting at least one positioning information at an interval of 360 degrees corresponding to a specific angle of the A-phase or B-phase signal based on a result of the arctangent calculation. apparatus.
請求項5において、
前記MRセンサユニットは、
前記位置決め情報として、分解能の異なる異種の複数の前記位置決め情報を出力する機能を有することを特徴とするモータ制御装置。
In claim 5,
The MR sensor unit is
A motor control device having a function of outputting a plurality of different types of positioning information having different resolutions as the positioning information.
請求項1又は2において、
前記制御ユニットは、
前記駆動に伴う前記MRセンサユニットの前記インクリメンタルなA相、B相の出力信号を前記イニシャライズ駆動信号と比較し、前記直流モータや前記MRセンサの応答関係が正常であるのかの判定を行い、
前記対応関係が正常である場合に、前記インクリメンタルA相、B相の出力信号に基づいて前記アブソリュート信号のデータを生成するように構成されていることを特徴とする直流モータの制御装置。
In claim 1 or 2,
The control unit is
Comparing the incremental A-phase and B-phase output signals of the MR sensor unit with the drive with the initialization drive signal to determine whether the response relationship of the DC motor or the MR sensor is normal;
A control apparatus for a direct current motor, wherein the absolute signal data is generated based on the incremental A-phase and B-phase output signals when the correspondence is normal.
請求項1又は2において、
前記制御ユニットは、
前記直流モータの正常運転に伴う前記インクリメンタルなA相、B相の出力信号にアドレスを付与し、前記A相、B相のアブソリュート信号として前記EEPROMに記録するように構成されていることを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1 or 2,
The control unit is
An address is given to the incremental A-phase and B-phase output signals accompanying normal operation of the DC motor, and recorded in the EEPROM as the A-phase and B-phase absolute signals. Motor control device.
請求項1又は2において、
前記MRセンサユニット、前記制御ユニット、及び、前記EEPROMの電源としてのバッテリと、
通常は前記バッテリからの電力の供給を受け、前記バッテリから電力が供給されなくなった場合に、前記MRセンサユニット、前記制御ユニット、及び、前記EEPROMの電源として機能するバックアップ電源を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
In claim 1 or 2,
A battery as a power source of the MR sensor unit, the control unit, and the EEPROM;
A backup power source that normally functions as a power source for the MR sensor unit, the control unit, and the EEPROM is provided when power is supplied from the battery and power is no longer supplied from the battery. A motor control device.
請求項1又は2において、
前記制御ユニットは、ASICとして構成され、前記直流モータのエンドブラケット内に固定されていることを特徴とする直流モータの制御装置。
In claim 1 or 2,
The control unit of a DC motor, wherein the control unit is configured as an ASIC and is fixed in an end bracket of the DC motor.
請求項1又は2において、
前記直流モータは自動車の被駆動部材を駆動する直流モータであり、
前記制御ユニットは、
車載のECUもしくは前記被駆動部材に固定され、
前記MRセンサユニットとシリアル通信を行うように構成され、
前記自動車の起動時に、前記EEPROMから前記アブソリュート位置信号を取得し、前記被駆動部材の前回の停止時の相対的原点位置を認識し、該原点位置が、前記MRセンサの相対的原点位置から離れた異常停止に相当する場合、前記自動車のエンジンが起動されるまでの間に、前記直流モータで前記被駆動部材を駆動して正常状態に復帰させる処理を行うように構成されていることを特徴とする直流モータの制御装置。
In claim 1 or 2,
The DC motor is a DC motor that drives a driven member of an automobile,
The control unit is
It is fixed to the vehicle-mounted ECU or the driven member,
Configured to perform serial communication with the MR sensor unit;
When the automobile is started, the absolute position signal is acquired from the EEPROM, the relative origin position of the driven member at the previous stop is recognized, and the origin position is separated from the relative origin position of the MR sensor. In a case corresponding to an abnormal stop, the driven member is driven by the DC motor to return to a normal state until the automobile engine is started. DC motor control device.
MRセンサユニットを備え、回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して電力が供給され、正逆双方向に回転するように構成されている、ブラシ付き直流モータであって、
前記直流モータは、外部の制御ユニットの指令を受けてDCモータ駆動回路から前記電力が供給されるものにおいて、
前記MRセンサユニットは、
前記回転軸の一端面に固定された平板状のマグネットと、
前記回転軸の軸方向において、該マグネットに対向して前記直流モータのエンドブラケット内に固定され、前記マグネットの横磁界を検知する1対のMRセンサと、
前記直流モータに固定された処理回路部とを備え、
前記マグネットはN,S単発着磁であり、
前記処理回路部は、
前記制御ユニットからの運転指令に対応する前記回転軸の回転に伴う、前記1対のMRセンサのSIN,COS波形のアナログ出力を入力とし、デジタル値に変換する機能と、
前記1対のMRセンサのSIN,COS波形の出力のデジタル値を逆正接演算して、前記インクリメンタルなA相・B相信号を生成する機能と、
前記逆正接演算の結果に基づき、前記A相もしくは前記B相の信号の特定の角度に対応する、360度間隔で少なくとも1つの位置決め情報を出力する機能と、
前記インクリメンタルなA相・B相信号のデジタルデータ及び前記位置決め情報をシリアル伝送通信の規格に適合したシリアル伝送用の送信データに変換し、1本の伝送路を介して前記制御ユニットへ送信するシリアル通信機能とを有することを特徴とするブラシ付き直流モータ。
A brushed DC motor comprising an MR sensor unit, wherein power is supplied via a brush to an armature fixed to a rotating shaft, and is configured to rotate in both forward and reverse directions.
In the DC motor, the electric power is supplied from a DC motor driving circuit in response to an instruction from an external control unit.
The MR sensor unit is
A plate-like magnet fixed to one end surface of the rotating shaft;
A pair of MR sensors that are fixed in an end bracket of the DC motor so as to face the magnet in the axial direction of the rotating shaft and detect a transverse magnetic field of the magnet;
A processing circuit unit fixed to the DC motor,
The magnet is N, S single magnetization,
The processing circuit unit is
A function of taking analog outputs of SIN and COS waveforms of the pair of MR sensors as input along with rotation of the rotary shaft corresponding to an operation command from the control unit, and converting them into digital values;
A function of generating an incremental A-phase / B-phase signal by calculating an arctangent of a digital value of the SIN and COS waveform outputs of the pair of MR sensors;
A function of outputting at least one positioning information at an interval of 360 degrees corresponding to a specific angle of the signal of the A phase or the B phase based on the result of the arctangent calculation;
Serial data which converts the digital data of the incremental A-phase / B-phase signals and the positioning information into transmission data for serial transmission conforming to the serial transmission communication standard, and transmits it to the control unit via a single transmission path. A DC motor with a brush having a communication function.
請求項12において、
前記制御ユニットは、ASICとして構成され、前記直流モータのエンドブラケット内に固定されており、
前記制御ユニットは、
自己イニシャライズ処理部を備えており、
前記自己イニシャライズ処理部は、
前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で駆動するイニシャライズ駆動信号を生成して出力し、前記直流モータの起動運転に同期する前記MRセンサの前記インクリメンタルなA相、B相信号及び前記位置決め情報を取得する機能と、
前記イニシャライズ駆動信号により前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる前記MRセンサユニットからの前記A相、B相の出力信号と前記位置決め情報と、前記イニシャライズ駆動信号との同期の関係から、前記回転軸に対する前記MRセンサの相対的原点位置を決定する機能と、
前記回転軸の回転に伴う前記A相、B相の出力信号の1回転毎の累積加算値のデータと、前記相対的原点位置の情報の組み合わせに、EEPROMのアドレスを付与してアブソリュート信号のデータに変換し、前記EEPROMに記録する機能とを備えていることを特徴とする直流モータの制御装置。
In claim 12,
The control unit is configured as an ASIC and is fixed in an end bracket of the DC motor,
The control unit is
It has a self-initialization processing unit,
The self-initialization processing unit
Generate and output an initialization drive signal for driving the DC motor in a forward and reverse direction at a predetermined rotational speed, and output the incremental A phase and B phase signals of the MR sensor synchronized with the start-up operation of the DC motor, and the A function to acquire positioning information;
In response to the initialization drive signal, the DC motor is started and operated at a predetermined rotational speed in both forward and reverse directions, and the output signals of the A phase and B phase from the MR sensor unit obtained by driving the DC motor and the positioning A function of determining the relative origin position of the MR sensor with respect to the rotation axis from the relationship of synchronization between the information and the initialization drive signal;
Absolute signal data by assigning an EEPROM address to the combination of the cumulative addition value data for each rotation of the A-phase and B-phase output signals accompanying the rotation of the rotary shaft and the information on the relative origin position. And a function of recording the data in the EEPROM.
ブラシ付き直流モータの駆動信号を生成して出力する、直流モータの制御ユニットであって、
前記直流モータには回転軸に固定されたアマチュアにブラシを介して電力が供給されるように構成されており、前記直流モータの回転軸の回転に伴う信号を1対のMRセンサを備えたMRセンサユニットから受信するものにおいて、
前記制御ユニットは、
イニシャライズ駆動信号により前記直流モータを正逆双方向に所定の回転数で起動運転し、該直流モータを駆動して得られる前記MRセンサユニットからのインクリメンタルなA相・B相の出力信号、及び前記A相、B相の出力信号が特定の関係にある状態を示す位置決め情報とを取得し、
前記イニシャライズ駆動信号と、該直流モータを駆動して得られる前記MRセンサユニットからの前記A相、B相の出力信号及び前記位置決め情報の同期の関係から、前記回転軸に対する前記MRセンサの相対的原点位置(Zα)の情報を取得し、
前記A相、B相、及び前記相対的原点位置の情報の全データをアブソリュート信号のデータに変換してEEPROMに記録するように構成されていることを特徴とする直流モータの制御ユニット。
A DC motor control unit that generates and outputs a drive signal for a brushed DC motor,
The DC motor is configured such that electric power is supplied to an armature fixed to a rotating shaft through a brush, and a signal associated with the rotation of the rotating shaft of the DC motor is provided with a pair of MR sensors. In what is received from the sensor unit,
The control unit is
Incremental A-phase / B-phase output signals from the MR sensor unit obtained by driving the direct-current motor at a predetermined rotational speed in both forward and reverse directions by the initialization drive signal, and the Positioning information indicating a state in which the output signals of the A phase and the B phase are in a specific relationship;
Based on the relationship between the initialization drive signal, the A-phase and B-phase output signals from the MR sensor unit obtained by driving the DC motor, and the synchronization of the positioning information, the MR sensor relative to the rotating shaft Get the information of the origin position (Zα)
A direct current motor control unit configured to convert all data of the A phase, B phase, and relative origin position information into absolute signal data and record the data in an EEPROM.
請求項14において、
前記制御ユニットは、
前記相対的原点位置(Zα)信号と、前記A相又は前記B相の出力信号を用いてZ相の幅信号を生成し、
前記Z相の幅信号のデータに前記EEPROMのアドレスを付与して前記アブソリュート信号のデータとするように構成されていることを特徴とする直流モータの制御ユニット。
In claim 14,
The control unit is
A Z-phase width signal is generated using the relative origin position (Zα) signal and the A-phase or B-phase output signal,
A control unit for a DC motor, wherein the absolute signal data is provided by giving an address of the EEPROM to the Z-phase width signal data.
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JP4379053B2 (en) * 2002-12-16 2009-12-09 株式会社デンソー Electric actuator system
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JP5648854B2 (en) * 2011-12-16 2015-01-07 株式会社デンソー Motor control device
JP6595755B2 (en) * 2014-12-02 2019-10-23 日本電産サンキョー株式会社 Correction table creation device, encoder, and correction table creation method

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