WO1982003692A1 - Speed detecting device - Google Patents

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WO1982003692A1
WO1982003692A1 PCT/JP1982/000136 JP8200136W WO8203692A1 WO 1982003692 A1 WO1982003692 A1 WO 1982003692A1 JP 8200136 W JP8200136 W JP 8200136W WO 8203692 A1 WO8203692 A1 WO 8203692A1
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Ltd Fanuc
Original Assignee
Ishida Hiroshi
Fujioka Yoshiki
Ota Naoto
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/46—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring amplitude of generated current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
    • G01P13/045—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication

Definitions

  • the present invention relates to a speed detection device]), and particularly to a speed detection device capable of detecting a speed with high accuracy from a low speed to a high speed.
  • the actual motor speed is generally fed back.
  • the speed deviation between the finger speed and the actual speed is calculated as follows.
  • the actual speed II is input, and digital processing is performed based on the values n and n to output a three-phase primary current command having a predetermined frequency and a predetermined amplitude.
  • the% phase is shifted from each other, and the frequency is proportional to the rotation speed of the motor.
  • the two-phase signals PA and PB are generated, and then the two-phase signals PA and PB are converted into a signal of frequency 4 / through a quadruple circuit. Finally, the number of station waves that generates a voltage proportional to frequency 4 Voltage proportional to rotation speed from voltage converter (actual speed voltage TSA)
  • an object of the present invention is to provide a speed detection device capable of detecting the rotation speed of a motor from ultra-high speed to high speed with high accuracy.
  • the speed detection device includes a frequency-voltage converter that converts the frequency of the sine wave signal into a voltage, and a signal tree and a book that invert the phases of the two sinusoidal signals PA and PB. And a synchronous rectifier circuit that receives the sine wave signals PA, PB, * ⁇ ⁇ , directly or through a separate circuit, and rectifies and synthesizes each of these signals.
  • the rotation speed is a predetermined value]?
  • a voltage generated from the frequency voltage converter at high speed is output, and It has an analog switch that applies the voltage generated by the synchronous rectifier circuit at low speed. That is, the present invention assumes that the actual speed voltage TSA is
  • the output voltage VH of the frequency-to-voltage converter and the output voltage VL of the synchronous rectifier circuit are appropriately selected and output according to the speed of the motor.
  • FIG. 1 is a block diagram of the present invention
  • Fig. 2 is a diagram of each part
  • Fig. S is an FZV converter circuit diagram
  • Fig. 4 is a circuit diagram of a synchronous rectifier circuit
  • Fig. 5 is a differentiator circuit.
  • FIG. 3 is a circuit diagram
  • FIG. 3 is a circuit diagram
  • 101 is a resolver, a magnet sensor, or another pulse generator.], Which is 90 ° out of phase with each other in proportion to the rotation speed of the motor (not shown) Generate two sine wave signals ⁇ and ⁇ (see Fig. 2).
  • Numerals 102 and 103 output inverting amplifiers that output sine-wave signals and signals * ⁇ and * ⁇ ⁇ that are obtained by detuning the phase of ⁇ 1 180 °.
  • 1104 and 105 are pulsing circuits that convert ⁇ signals and ⁇ signals into ⁇ signals and ⁇ ⁇ , respectively. It can be realized by a slice circuit with a level.
  • 1 0 ⁇ is a square wave signal; ⁇ and ⁇ are used to output a 4-phase square wave signal SW A, SWB, ⁇ SWA, * SWB 4 A signal generation circuit, 107 is a 4 phase signal SWA to * SWB Four times as fast This is a quadruple circuit that outputs the frequency signal PQ.
  • 1 Q 8 is a frequency-voltage converter where the frequency of the input pulse train exceeds a predetermined value.
  • this frequency-voltage converter 1Q8 uses a quadrupled frequency signal.
  • a transistor TR that turns on and off 7Z, and a resistor Ri to! It is composed of i 3 and capacitor C, and forms an integration circuit with resistors Ri, R 2 , R 3 and capacitor C.
  • Reference numeral 109 denotes a separation circuit which separates the sine wave signals PA, PB, * PA, * PB and outputs differential signals ⁇ ', ⁇ ', * ⁇ ', * ⁇ '. As shown in Fig.
  • this separation circuit 109 is composed of a capacitor ( € 3 ⁇ 0 ⁇ 1) and a resistor 3 ⁇ : & ⁇ 1, Ra-Rd ']?
  • the sinusoidal signal ⁇ , ⁇ , * A, * ⁇ signal is divided into separate signals.])
  • the differential signal ⁇ 7 , ⁇ ', ⁇ ⁇ , * ⁇ ⁇ having an amplitude proportional to the motor rotation speed.
  • Make a signal. 1 1 Q is a synchronous rectifier circuit ??, a separate signal from the separate circuit 10? , ⁇ ', * ⁇ ', ⁇ ⁇ 'and the square wave signals SWA, SWB, * SWA, * SWB (Fig.
  • FIG. 4 shows the synchronous rectification circuit 110.
  • Figure 4 O 3 bright synchronous rectifier circuit 1 1 0 cormorants by Raka rectangular wave signals SWA, SWB, * SWA, * by the SWB]? E-scan I pitch Si which is opened and closed, respectively, S 2, S 3, has a S 4, each scan I tool switch of the input side differential signal: PA connection ', P, * P ⁇ * ⁇ ' is applied, the output side of each scan I tool switch the common
  • OMFI A rectifying capacitor Cr is connected to the common connection portion and the ground ⁇ .
  • the common connection part is inputted to the analog adder and the capacitor Cr is connected to the output.
  • the output voltage V of the frequency-to-voltage converter and / or the output voltage V of the synchronous rectification circuit are input and either of them is input and the actual motor speed is in the high speed region or the low speed region. Is determined. If the actual speed is in the high-speed region, the latter analog switch (for example, the PET is made conductive), and the voltage is output as the actual speed voltage TSA via the analog switch.
  • an analog switch for example, a PET is made conductive, and the voltage “V” is output as the actual speed voltage TSA via the analog switch.
  • the reason for switching between V and V is that the output voltage of the F / V converter and the number of motor tillings 11 are proportional as shown by the solid line in the high-speed region, as shown in Fig. This is because the output voltage of the synchronous rectifier circuit and the motor speed a are proportional, as shown in Fig. 4. Therefore, the speed soil V at which V fi smoothly slips is reduced between the high-speed region and the low-speed region. If it is set to be the boundary, the actual speed voltage TSA is set to the rotation speed n over the entire area. It can be made almost proportional.

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Description

明 細 書
速 度 検 出 装 置
技 術 分 野
本発明は速度検出装置に係 ]) 、 特に低速から高速迄、 精度の高い速度検出ができ る速度検出装置に関する。
, 背 景 技 街
直流モ ー タ 、 A C モ ー タ の制御に ては一般にモー タ実速度がフ ィ ー ドバ タ ク される。 たとえば、 ディ ジタ ル処理に よ 5 相の 1 次電流指令を発生し、 該 1 次電流 指令に基いて A C モータ を駆動する A C モータ制御方式 においては、 指会速度と実速度との速度偏差 、並びに 該実速度 II を入力され、 この ， nに基いてディ ジタ ル 処理を行 つて所定周波数、 所定振幅の 3 相の 1 次電流 指令を出力する。
さて、 A C モータ を工作機械のス ビ ン ドル蘿動用に使 用する場合には該ス ビ ン ドルを低速から高速ま で広 範 囲に亘つて回転させる必要がある。 このため、 正確る制 御を行う ためには低速、 高速時と も高精度で回耘速度を 検出 し く ては ¾ ら ¾ 。
と ころで、 従来の速度検出方式においては、 互いに％ 位相がづれ、 しかもモータの回転速度に比例 した周波'数
の 2 相信号 P A , P B を発生し、 つ で該 2 相信号 P A ， P B を 4 倍回路を通 して周波数 4 / の信号に変換し、 最後に周波数 4 に比例 した電圧を発生する局波数電圧 変換器か ら回転速度に比例 した電圧 ( 実速度電圧 T S A)
OMPI IPQ を出力する も のであった。 しか し が ら、 この従来の方 法ではパ ル ス周波数が低速に ¾ る と周波数電圧変換器の 出力電圧値が周波数に比例し く るって急速に低下する このためこの従来方法は超低速で回転する A C モータの 速度検出には不向き であった。
^上から、 本発明は超泜速か ら高速に亘つて高 精度 でモータの回転速度を検出する こ とができ る速度検出装 置を提供する こ とを目的とする。
発 明 の 開 示
本発明にお ては、 互 に1 /2位相がづれ、 しかもそれ ぞれモー タ の回転速度に比例した周波数の正弦波信号 P A ， P B を発生する検出器を具傭し、 該正弦波信号； ， P B を用 てモータの回転速度に応じた電圧を出力し て、 該速度を検出する速度検出装置が開示される。 かか る本発明の速度検出装置は、 前記正弦波信号の周波数を 電圧に変換する周波数電圧変換器と、 前記 2栢の正弦波 信号 P A , P Bの位相を反転し、 信号木 ，本 を出 力する反耘回路と、 各正弦波信号 PA , P B , * Ρ Α , が直接或 は徵分回路を介して入力され、 これら各信号 を同期整流して合成する同期整流回路と、 モー タ の回転 速度が所定値よ ]?大き か、 小さ かを検 ¾する検出回 路と、 該検出回路からの切換信号に よ ]?高速時に前記周 波数電圧変換器から発生する電圧を出力 し、 又低速時に 同期整流回路から発生する電圧を s力するアナ口グス ィ ツ チを有 して る。 即ち、 本発明は実速度電圧 T S Aと し て周波数電圧変換器の出力電圧 VH と同期整流回路の出 力電圧 VL をモー タ の速度に応 じて適宜選択 して出力 し て るか ら低速か ら高速領域に亘つて実速度電圧 T S A と回転数 n と を互いに比例させる こ とができモータの速 度を精度良 く 行な う こ とができ る。
図 面 の 箇 単 説 明
第 1 図は本発明のブ ロ ッ ク 図、 第 2 図は同各部^形図、 第 S 図は F Z V変換器回路図、 第 4 図は同期整流回路の 回路図、 第 5 図は微分回路の回路図、 苐 ό 図は本発明の 作用説明図である。
発明を実旆するための最良の形態
本発明をよ ]?詳細に説述するために、 以下添付図に従 つて説明する。
第 1 図に いて、 1 0 1は レ ゾルバ、 マグネ セ ンサる ど のパ ル ス ジ ェ ネ レータであ ]? 、 図示し いモータの回 速度に比例 した、 互いに 9 0°位相がずれた 2 つ'の正弦波 信号 ΡΑ , ΡΒ ( 第 2 図参照 ） を発生する。 1 0 2 ， 1 0 3は 反転増幅器で正弦波信号 ， Ρ Β の位相を 1 8 0° 反耘 した信号 *ΡΑ , *ΡΒ を出力する。 1 0 4 , 1 0 5 は僵号 *ΡΑ , *ΡΒ が入力され、 これを矩形莰信号 ， ΡΒ Ρ に変換するパ ル ス化回路であ J? 、 たとえば零ボ ル ト を ス ラ イ ス レベル とするス ラ イ ス回路で実現でき る 。 1 0 ό は矩形波信号； ΡΑΡ , ΡΒΡを用 て 4 相の矩形波信号 SW A， SWB ,氺 SWA , * SWBを出力する 4 栢信号発生回路、 1 0 7は 4 相信号 SWA〜*SWBの立上 を と らえて 4 倍の 周波数信号 P Qを出力する 4倍回路である。 1 Q 8 は周 波数電圧変換器で入力パ ル ス列の周波数が所定値以上に
る と出力電圧 V H と該入カバルス の周波数が互いに比 例する。 尚、 こ の周波数電圧変換器 1 Q 8は第 3 図に示す よ う に 4倍の周波数信号 によ ]7 オ ン Zオフする ト ラ ン ジス タ T R と、 抵抗 Ri 〜！ i3 と 、 コ ンデンサ C に よ 構成され、 抵抗 Ri , R2 , R3 ， コ ンデンサ C とで積分回 路を形成して る。 1 0 9 は徵分回路で正弦波信号 P A ， P B ， * PA , *PB をそれぞれ徵分して微分信号 ΡΑ' , ΡΒ', *ΡΑ', *ΡΒ' を出力する。 この徵分回路 1 0 9は第 5 図に示す如 く コ ン デンサ （ € 3〜0 <1 )と 抗¾ 3〜：&<1 ， R a— R d'よ 構成されてお ]? 、 正弦波信号 ΡΑ， ΡΒ,*Ρ A , *ΡΒ信号を钹分する こ とによ ]) 、 モー タ の回転速度 に比例した振幅をもつ微分信号 Α7, Β'， 氺 ΡΑ， *ΡΒ^ 信号を作る。 1 1 Qは同期整流回路であ ]? 、 徵分回路 10 ? か ら徵分信号？ ， ΡΒ', *ΡΑ', ^ΡΒ'を、 叉 4 相信号発生 回路 1 0 όか ら矩形波信号 SWA， SWB ， * SWA , *SWB ( 第 2 図 ） をそれぞれ入力され、 各钹分信号 P 〜 を 各矩形波信号 SWA , SWB , * SWA， *SWB に同期 して整 流 し、 実速度信号 VL を出力する。 尚、 第 4 図に同期整 流回路 1 1 0を示す。 第 4 図 よ ]3 明 らか よ う に同期整流 回路 1 1 0 は矩形波信号 SWA , SWB ， *SWA， *SWBに よ ]? それぞれ開閉される電子ス ィ ッ チ Si , S2 , S3 ， S4 を有し、 各ス ィ ツ チの入力側には微分信号： PA', P ， *P Α *ΡΒ'が印加され、 各ス ィ ツ チの出力側は共通に接続
OMFI され、 その共通接続部 と アース閫には整流用コ ン デ ン サ C r が接続されて る。 尚、 共通接続部をアナ ロ グ加算 器に入力 し、 その出力にコ ン デ ン サ C r を接続する よ う に構成する こ と も でき る。 は 速度検出回路であ ]? 周波数電圧変換器 変換器 ） の出力電圧 V 及び同期整流回路 の出力電圧 V 或いはその う ち一 方を入力されモータ実速度が高速領域にあるか低速領域 にあるかを判別する。 そ して実速度が高速領域にあれば 後段のアナ π グス ィ ツ チ （ たとえば： P E T を導通せ しめ、 該アナ ロ グス ィ ツ チを介して電圧 を実速度電 圧 T S A と して出力 し、 又低速領域にあればアナ ロ グス イ ッ チ （ たとえば P E T を導通せしめ、 該アナ ロ ダ ス ィ チを介 して電圧 "V を実速度電圧 T S A と して出力 する。 この よ う に V と V を切換選択する理由は、 第 図に示す よ う に高速度領域では実線に示す よ う に Fノ V 変換器 の出力電圧 とモータ 回耘数 11 は比例 し、 低 速領域では点籙に示す よ う に同期整流回路 の出力電 圧 とモータ回転数 a が比例するか らである。 従って、 V fiと が滑め らかにつ ¾がる速度土 V を高速領域と 低速領域の境界とな る よ う に設定 して けば、 全領域に 亘つて実速度電圧 T S Aを回転速度 n にほぽ比例させる こ とができ る。
産業上の利用可能性
以上の よ う に、 本発明は実速度電圧と して周波数ー電 圧変換器の出力電圧 と同期 整 流回路の出力電圧 V ό
をモータ の速度に応じて切換選択して るか ら低速から 高速領域迄広い速度範囲にわたって実速度電圧と回転数 η とを比例させる こ とができ、 モータの速度制御に使用 して好適である。
ΟΜΠ _

Claims

請 求 の 範 囲
t 互いに! ½位相がづれ、 しか もそれぞれモータ の回転 速度に比例した周波数の 2 相正弦波信号 ， P B を発 生する検出器を具備し、 2 相正弦波信号 Ρ Α , Ρ Βを用 いてモータの回転速度に応 じた電圧を出力 して、 該速度 を検 ffiする速度検出装置において、 前記正弦波信号の周 波数を電圧に変換する周波数電圧変換器と、 前記各正弦 波信号 P A ， P Bの位相を反転 し、 信号 *i>A , *PB を 出力する反転回路と、 各 4 相の正弦波信号 P A , P B ， *PA, *P¾ ^直接或 は徵分回路を介して入力され、 こ れ ら各信号を同期整流 して合成する同期整流回路と、 モ —タ の回転速度が所定値 よ ]?大き いか、 小さいかを検出 する検出回路と、 該検出回路からの切換僵号に よ ]? 高速 時に前記周波数電圧変換器か ら発生する電圧を出力 し、 又低速時に同期整流回路か ら発生する電圧を出力するァ ナ ロ グス ィ ツ チを有する こ と を特徵とする速度検出装置 c
2. 前記周波数電圧変換器を抵抗と コ ン デ ン サ とから成 る積分回路で構成 したこ とを特徵とする請求の範囲第 1 項記载の速度検出装置。
3. 前記 2 相の正弦波信号か ら 4 相の矩形波信号 , SWB， *SWA，氺 SWB を発生する 4 相矩形波信号発生回 路を設ける と共に、 4 相の正弦波信号 P A ， ： P B ，*PA ，氺 を前記微分回路に よ ])微分して得 られた 4 相の钹 分信号； P Α' , Ρ Β' , *ΡΑ', *ΡΒ/を.、 それぞれ 4 相.矩形波 信号 SWA , SWB , * SWA , * SWB に同期 して順次前記同 8
期整流回路から整流 して出力する こ とを #徵とする請求 の範囲第 1 項記载の速度検出装置。
C!,i?I > 要 約 甞
互いに 位相がづれ、 しかもそれぞれモー タ の回転速 度に比例した周波数の 2 相正弦波信号 （ P A , P B ) を 発生する検出器 （ 1 0 1 ) を具備し、 該正弦波信号 （： PA , P B ) を用 てモータ の回転速度に応 じた実速度電圧 （ VL , VH ) を出力 しズ該速度を検出する速度検出装置が 開示される。 この速度検出装置は 4 倍回路 1 (3 7 と周波 数電 E変換器 1 0 7 よ 、 高速領域での実速度電圧 ( VH )を発生する第 1 の速度発生部と 、 4 相矩形波信号 発生回路 （ 1 0 ό ) と微分回路 （ 1 09 ) と同期整流回路 （ 1 1 0 )と よ ]?低速領域での実速度電圧 （ VL )を発生 する第 2 の速度発生部を有 し、 高速回転中か低速回転中 かに応 じて VH , VL を適宜選択出力する。
02-IPI
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JP (1) JPS57175259A (ja)
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