WO2013018350A1 - 指令検出装置 - Google Patents

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杉浦　賢治
加藤　康司
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パナソニック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/125—Discriminating pulses
    • H03K5/1252—Suppression or limitation of noise or interference
    • H03K5/1254—Suppression or limitation of noise or interference specially adapted for pulses generated by closure of switches, i.e. anti-bouncing devices

Definitions

  • the present invention relates to a command detection device for driving a brushless DC motor or the like used in information equipment such as an air conditioner, a water heater equipped with a combustion fan motor, an air purifier, a copying machine, and a printer.
  • a control command when a control command is given to a brushless DC motor (hereinafter, simply referred to as a motor), an analog voltage is applied, and the analog voltage value is converted into a speed or a torque to be used as a control command. Also, the analog voltage value may be compared with a constant voltage value, and the comparison result may be used as a control command for switching the control state.
  • a comparator with hysteresis is used as a voltage value comparator so that the control command does not change in response to unintended minute fluctuations in the voltage value. It is done.
  • FIG. 3 is a block diagram of a conventional command detection device.
  • a comparator 120 with hysteresis in the command detection device 110 compares a command input applied from the outside with a constant voltage value that operates in a hysteresis manner, and outputs a control command.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of a conventional command detection device.
  • the operation of the conventional command detection device 110 will be described with reference to FIG.
  • the command input voltage value
  • the control command is switched from the control state 1 to the control state 2, and the threshold value is changed from the threshold value A to the threshold value B by a hysteresis operation. Switch to.
  • the control command maintains the control state 2 if it does not fall below the threshold value B.
  • the control command is switched from the control state 2 to the control state 1.
  • the comparator is operated by avoiding chattering time zones that occur at the time of switch switching by dulling the voltage change of the command input with a resistor and a capacitor, and the intention of the control command The change which is not done is suppressed.
  • the circuit to which the command input is applied usually has an input range, and it is necessary to effectively use the input range in order to obtain various commands for control.
  • the above-described command detection device 110 according to the prior art has a problem that a voltage width required for detection of command input becomes wide.
  • the threshold value A and the threshold value B have electrical variations ⁇ and ⁇ , respectively. Further, a voltage difference is required between the threshold value A and the threshold value B in order to perform a hysteresis operation so that the control command does not change unintentionally due to minute fluctuations in the command input. For this reason, detection of this command input requires at least a voltage range of AB ⁇ + ⁇ . As a result, there has been a problem that the input range that can be used for command input to other controls is narrowed or the command detection device cannot be used.
  • the conventional method using a resistor and a capacitor has a problem in that the control command varies due to a small variation in the command input except for the command input in which the variation time is generally determined, such as chattering that occurs when the switch is switched.
  • the command detection device of the present invention includes a comparator, a detection state selector, a time detector, and a detection time switch.
  • the comparator compares a command input input from the outside with a constant voltage value, and outputs the comparison result as a first output state or a second output state.
  • the detection state selector selects a valid output state from the two output states output by the comparator.
  • the time detector measures the duration of the enabled output state, and switches the control command when the duration reaches a predetermined set time.
  • the detection time switcher switches the set time of the time detector.
  • the valid output state selected by the detection state selector is switched by a control command.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a command detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the command detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a conventional command detection device.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of a conventional command detection device.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a command detection device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of the command detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the command detection device 10 includes a comparator 20, a detection state selector 30, a time detector 40, and a detection time switch 50.
  • a command input applied from the outside is input to a comparator 20 in the command detection device 10.
  • the comparator 20 outputs a comparison result obtained by comparing the command input (voltage value) with a constant voltage value as a High signal (first output state) or a Low signal (second output state).
  • the detection state selector 30 selects a valid signal (output state) from among High or Low signals (two output states) output from the comparator 20.
  • the time detector 40 measures the duration of the validated signal, and outputs a control command corresponding to the validated signal when the duration reaches a predetermined set time.
  • the signal enabled by the detection state selector 30 is switched by a control command output by the time detector 40.
  • the set time of the time detector 40 is determined by a set signal output from the detection time switch 50, and the set signal may be switched using a control command. That is, the set time of the time detector 40 may be switched by a control command output from the time detector 40.
  • FIG. 2 shows time changes of the command input, the comparison signal, the duration, and the control command.
  • the duration is the time during which a valid signal among the comparison signals continues.
  • the comparison signal that is the output signal of the comparator 20 changes from Low to High (time t1).
  • the time detector 40 starts measuring the duration time.
  • the elapsed time is shown in the horizontal direction and the duration is shown in the vertical direction, so that the duration increases with the passage of time.
  • the output signal of the comparator 20 becomes Low.
  • the detection state selector 30 determines that the comparison signal is invalid, the duration measured by the time detector 40 is reset, and the control command that is the output of the time detector 40 does not change and the control state 1 is maintained. Is done.
  • the measurement of the duration time by the time detector 40 starts.
  • the control command changes and the control state is switched from the control state 1 to the control state 2 (time t4).
  • the signal enabled by the detection state selector 30 switches from High to Low in response to a change in the control command, the detection state selector 30 determines that the comparison signal is invalid, and the duration is reset.
  • the command input falls below the threshold value A (time t5)
  • the measurement of the duration time by the time detector 40 starts.
  • the control command of the time detector 40 changes and the control state is switched from the control state 2 to the control state 1.
  • the predetermined set time determined by the detection time switch 50 can be changed by changing the control command by using the control command, but it is not always necessary to switch the set time. Absent. Further, the predetermined set time determined by the detection time switch 50 may be switched by an arbitrary method without using a control command.
  • This operation suppresses fluctuations in control commands due to unintended minute fluctuations in command input, and suppresses the voltage width required for command detection compared to conventional command detection devices without providing a hysteresis operation for the threshold value of the comparator. be able to.
  • the command detection device of the present invention includes a comparator, a detection state selector, a time detector, and a detection time switch.
  • the comparator compares a command input input from the outside with a constant voltage value, and outputs the comparison result as a first output state or a second output state.
  • the detection state selector selects a valid output state from the two output states output by the comparator.
  • the time detector measures the duration of the enabled output state, and switches the control command when the duration reaches a predetermined set time.
  • the detection time switcher switches the set time of the time detector.
  • the valid output state selected by the detection state selector is switched by a control command.
  • the set time for switching by the detection time switch may be switched by a control command. Therefore, a change can be given to the ease of switching of a control command.
  • the command detection device of the present invention can be widely used as a command detection device in applications where it is necessary to suppress fluctuations in control commands due to unintended minute fluctuations such as motor drive devices.

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Abstract

　本発明の指令検出装置は、比較器と、検出状態選択器と、時間検出器と、検出時間切替器と、を備える。比較器は、外部から入力される指令入力と一定電圧値を比較し、その比較結果を第１の出力状態または第２の出力状態として出力する。検出状態選択器は、比較器が出力する２つの出力状態のうち、有効とする出力状態を選択する。時間検出器は、有効とした出力状態の継続時間を計測し、継続時間が所定の設定時間に達すると制御指令を切替える。検出時間切替器は、時間検出器の設定時間を切替える。そして、検出状態選択器が選択する有効とする出力状態は制御指令により切替わる。

Description

指令検出装置
　本発明は、例えば空調機器、燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機並びに複写機、プリンタ等の情報機器に使用されるブラシレスＤＣモータなどを駆動する際の指令検出装置に関する。
　従来、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータと記す）に制御指令を与える際、アナログ電圧を印加して、そのアナログ電圧値を速度やトルクの大きさに換算し、制御指令としているものがある。また、そのアナログ電圧値と一定電圧値を比較し、その比較結果を制御状態を切替えるための制御指令とすることもある。ここで、特にアナログ電圧値と一定電圧値を比較する場合には、電圧値の意図しない微小な変動に反応して制御指令が変化しないように、電圧値の比較器としてヒステリシス付き比較器が用いられる。
　図３は、従来の指令検出装置の構成図である。図３において、指令検出装置１１０内のヒステリシス付き比較器１２０は、外部から印加される指令入力とヒステリシス動作する一定電圧値とを比較し、制御指令を出力する。
　図４は、従来の指令検出装置の動作を説明した図である。図４を用いて従来の指令検出装置１１０の動作を説明する。外部から印加される指令入力（電圧値）が、しきい値Ａを超えると制御指令は制御状態１から制御状態２に切替り、しきい値はヒステリシス動作によりしきい値Ａからしきい値Ｂに切替る。これにより、その後、指令入力がしきい値Ａを下回った場合でも、しきい値Ｂを下回らなければ、制御指令は制御状態２を維持する。次に、指令入力がしきい値Ｂを下回ると制御指令は制御状態２から制御状態１に切替る。しきい値Ａとしきい値Ｂの電圧差を、指令入力などの電圧値の意図しない微小変動の電圧以上に設定することで、制御指令の意図しない変化を抑制することができる。
　また、特許文献１に記載の従来技術では、指令入力の電圧変化を抵抗とコンデンサで鈍らすことで、スイッチの切替時に発生するチャタリングの時間帯を避けて比較器を動作させ、制御指令の意図しない変化を抑制している。
　指令入力が印加される回路には、通常は入力範囲が設けられており、制御に対する様々な指令を得るためにその入力範囲を有効に活用する必要がある。しかしながら、上記した従来技術による指令検出装置１１０は、指令入力の検出に必要となる電圧幅が広くなる課題を有している。
　図４に示すように、しきい値Ａおよびしきい値Ｂは、それぞれ電気的なバラツキα、βを有する。また、指令入力の微小変動により制御指令が意図しない変化をしないためのヒステリシス動作のために、しきい値Ａとしきい値Ｂの間には電圧差が必要である。このため、この指令入力の検出には少なくともＡ－Ｂ＋α＋βの電圧範囲が必要となる。その結果、他の制御に対する指令入力に使用できる入力範囲が狭くなるか、もしくは指令検出装置を使用できないという課題があった。
　また、抵抗とコンデンサを用いた従来の方式は、スイッチの切替時に発生するチャタリングのように変動時間が概ね決まっている指令入力以外では、指令入力の微小変動による制御指令の変動が課題となる。
特開昭６０－２３９１１６号公報
　本発明の指令検出装置は、比較器と、検出状態選択器と、時間検出器と、検出時間切替器と、を備える。比較器は、外部から入力される指令入力と一定電圧値を比較し、その比較結果を第１の出力状態または第２の出力状態として出力する。検出状態選択器は、比較器が出力する２つの出力状態のうち、有効とする出力状態を選択する。時間検出器は、有効とした出力状態の継続時間を計測し、継続時間が所定の設定時間に達すると制御指令を切替える。検出時間切替器は、時間検出器の設定時間を切替える。そして、検出状態選択器が選択する有効とする出力状態は制御指令により切替わる。
　これにより、指令入力の意図しない微小変動による制御指令の変動を抑えながら、比較器のしきい値にヒステリシス動作を設けずに、指令検出に必要となる電圧幅を抑えることができる。
図１は本発明の実施の形態に係る指令検出装置の構成図である。 図２は本発明の実施の形態に係る指令検出装置の動作を説明した図である。 図３は従来の指令検出装置の構成図である。 図４は従来の指令検出装置の動作を説明した図である。
　以下、本発明を好適な実施の形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
　図１は、本発明の実施の形態に係る指令検出装置の構成図あり、図２は、本発明の実施の形態に係る指令検出装置の動作を説明した図である。
　図１に示すように、本実施の形態に係る指令検出装置１０は、比較器２０と、検出状態選択器３０と、時間検出器４０と、検出時間切替器５０とを備えている。図１において、外部から印加される指令入力は、指令検出装置１０内の比較器２０に入力される。比較器２０はその指令入力（電圧値）と一定電圧値を比較した比較結果をＨｉｇｈの信号（第１の出力状態）またはＬｏｗの信号（第２の出力状態）として出力する。検出状態選択器３０は、比較器２０が出力するＨｉｇｈまたはＬｏｗの信号（２つの出力状態）のうち、有効とする信号（出力状態）を選択する。時間検出器４０は、その有効とされた信号の継続時間を計測し、この継続時間が所定の設定時間に達すると有効とされた信号に応じた制御指令を出力する。検出状態選択器３０が有効とする信号は、時間検出器４０が出力する制御指令により切替る。時間検出器４０の上記設定時間は、検出時間切替器５０が出力する設定信号により決められ、その設定信号は、制御指令を用いて切替えてもよい。すなわち、時間検出器４０の上記設定時間は、時間検出器４０が出力する制御指令により切替えてもよい。
　図２を用いて指令検出装置１０の動作を説明する。図２は、指令入力、比較信号、継続時間および制御指令のそれぞれの時間変化を示している。ここで、継続時間とは、比較信号のうち有効とする信号が継続している時間である。外部から印加される指令入力が、しきい値Ａを超えると比較器２０の出力信号である比較信号がＬｏｗからＨｉｇｈへ変化する（時間ｔ１）。この時、検出状態選択器３０が有効とする信号がＨｉｇｈとすると、時間検出器４０が継続時間の計測を開始する。図２では、横方向に時間経過を示し、縦方向に継続時間を示しているので、時間経過に合わせて継続時間が上昇する図となっている。継続時間が所定の設定時間Ｘに達する前に指令入力がしきい値Ａを下回ると（時間ｔ２）、比較器２０の出力信号がＬｏｗとなる。この場合、検出状態選択器３０が比較信号を無効と判断するため、時間検出器４０が計測する継続時間はリセットされ、時間検出器４０の出力である制御指令は変化せず制御状態１が維持される。
　再度、指令入力がしきい値Ａを超えると（時間ｔ３）、時間検出器４０による継続時間の計測が始まる。計測された継続時間が検出時間切替器５０が定める所定の設定時間Ｘに達すると、制御指令が変化し、制御状態１から制御状態２へ制御状態が切替る（時間ｔ４）。この時、制御指令の変化に対応して検出状態選択器３０が有効とする信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切替り、検出状態選択器３０は比較信号を無効と判断し、継続時間はリセットされる。次に指令入力がしきい値Ａを下回ると（時間ｔ５）、時間検出器４０による継続時間の計測が始まる。計測された継続時間が検出時間切替器５０が定める所定の設定時間Ｙに達すると、時間検出器４０の制御指令が変化し、制御状態２から制御状態１へ制御状態が切替る。
　ここで、検出時間切替器５０が定める所定の設定時間は、制御指令を用いて切替ることにより、制御指令の切替り易さに変化を持たせることができるが、必ずしも設定時間を切替える必要はない。また、検出時間切替器５０が定める所定の設定時間は、制御指令を用いず任意の方法で切替えてもよい。
　この動作により、指令入力の意図しない微小変動による制御指令の変動を抑えながら、比較器のしきい値にヒステリシス動作を設けずに、指令検出に必要となる電圧幅を従来の指令検出装置より抑えることができる。
　以上説明したように、本発明の指令検出装置は、比較器と、検出状態選択器と、時間検出器と、検出時間切替器と、を備える。比較器は、外部から入力される指令入力と一定電圧値を比較し、その比較結果を第１の出力状態または第２の出力状態として出力する。検出状態選択器は、比較器が出力する２つの出力状態のうち、有効とする出力状態を選択する。時間検出器は、有効とした出力状態の継続時間を計測し、継続時間が所定の設定時間に達すると制御指令を切替える。検出時間切替器は、時間検出器の設定時間を切替える。そして、検出状態選択器が選択する有効とする出力状態は制御指令により切替わる。
　これにより、指令入力の意図しない微小変動による制御指令の変動を抑えながら、比較器のしきい値にヒステリシス動作を設けずに、指令検出に必要となる電圧幅を抑えることができる。
　また本発明の指令検出装置では、検出時間切替器が切替える設定時間は、制御指令により切替えてもよい。これにより、制御指令の切替り易さに変化を持たせることができる。
　本発明の指令検出装置は、モータの駆動装置などの意図しない微小変動による制御指令の変動を抑える必要がある用途での指令検出装置として広範囲に利用することができる。
　１０　　指令検出装置
　２０　　比較器
　３０　　検出状態選択器
　４０　　時間検出器
　５０　　検出時間切替器

Claims (2)

  1. 外部から入力される指令入力と一定電圧値を比較し、その比較結果を第１の出力状態または第２の出力状態として出力する比較器と、
    前記比較器が出力する前記２つの出力状態のうち、有効とする出力状態を選択する検出状態選択器と、
    前記有効とした出力状態の継続時間を計測し、前記継続時間が所定の設定時間に達すると制御指令を切替える時間検出器と、
    前記時間検出器の前記所定の設定時間を切替える検出時間切替器と、を備え、
    前記検出状態選択器が選択する前記有効とする出力状態は前記制御指令により切替わることを特徴とした指令検出装置。
  2. 前記検出時間切替器が切替える前記所定の設定時間は、前記制御指令により切替わることを特徴とした請求項１に記載の指令検出装置。
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