JP2000295885A - 直流モータの回転速度制御回路 - Google Patents
直流モータの回転速度制御回路Info
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- JP2000295885A JP2000295885A JP11096208A JP9620899A JP2000295885A JP 2000295885 A JP2000295885 A JP 2000295885A JP 11096208 A JP11096208 A JP 11096208A JP 9620899 A JP9620899 A JP 9620899A JP 2000295885 A JP2000295885 A JP 2000295885A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＰＷＭ方式よりさらに効率よく回転速
度制御を行えるとともに、ＰＷＭとＰＬＬの組み合せに
よる従来のフィードバック制御と同等な高安定な回転速
度制御をより簡単な回路方式で実現することである。 【解決手段】 ロータとステータの相対位置の検出手段
から生じる極性転換信号の実周期Ｔｘと、適宜に設定さ
れた目標周期Ｔｙとを逐次比較する。極性転換信号に応
答して駆動コイルへの通電を開始し、実周期Ｔｘから適
宜に設定されている非通電時間設定値Ｔ２を差し引いた
時間Ｔ１だけ通電を継続する（Ｔ１＝Ｔｘ−Ｔ２であ
る）。実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより大きいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に減らす。ＴｘがＴｙより小
さいときには非通電時間設定値Ｔ２を適宜に増やす。
度制御を行えるとともに、ＰＷＭとＰＬＬの組み合せに
よる従来のフィードバック制御と同等な高安定な回転速
度制御をより簡単な回路方式で実現することである。 【解決手段】 ロータとステータの相対位置の検出手段
から生じる極性転換信号の実周期Ｔｘと、適宜に設定さ
れた目標周期Ｔｙとを逐次比較する。極性転換信号に応
答して駆動コイルへの通電を開始し、実周期Ｔｘから適
宜に設定されている非通電時間設定値Ｔ２を差し引いた
時間Ｔ１だけ通電を継続する（Ｔ１＝Ｔｘ−Ｔ２であ
る）。実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより大きいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に減らす。ＴｘがＴｙより小
さいときには非通電時間設定値Ｔ２を適宜に増やす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、さまざまな電子
機器に用いられている直流モータの回転速度制御方法と
回路に関し、とくに、高安定な制御を簡単に実現する技
術に関する。
機器に用いられている直流モータの回転速度制御方法と
回路に関し、とくに、高安定な制御を簡単に実現する技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】直流モータの回転速度を制御する方式と
しては、電圧制御方式、電流制御方式、パルス幅変調方
式が代表的である。とくに、制御に伴う電力損失が少な
いという面でパルス幅変調（ＰＷＭ）方式が優れてい
る。
しては、電圧制御方式、電流制御方式、パルス幅変調方
式が代表的である。とくに、制御に伴う電力損失が少な
いという面でパルス幅変調（ＰＷＭ）方式が優れてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来のＰＷＭ方式よりさらに効率よく回転速度制御を行え
るとともに、ＰＷＭ方式による従来のフィードバック制
御と同等な高安定な回転速度制御をより簡単な回路方式
で実現することである。
来のＰＷＭ方式よりさらに効率よく回転速度制御を行え
るとともに、ＰＷＭ方式による従来のフィードバック制
御と同等な高安定な回転速度制御をより簡単な回路方式
で実現することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の基本となる直
流モータの回転速度制御方法は、つぎの事項（11）〜
（14）により特定されるものである。 （11）ロータとステータの相対位置の検出手段から生じ
る極性転換信号の実周期Ｔｘと、適宜に設定された目標
周期Ｔｙとを逐次比較する。 （12）前記極性転換信号に応答して駆動コイルへの通電
を開始し、実周期Ｔｘから適宜に設定されている非通電
時間設定値Ｔ２を差し引いた時間Ｔ１だけ通電を継続す
る（Ｔ１＝Ｔｘ−Ｔ２である）。 （13）実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより大きいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に減らす。 （14）実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより小さいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に増やす。
流モータの回転速度制御方法は、つぎの事項（11）〜
（14）により特定されるものである。 （11）ロータとステータの相対位置の検出手段から生じ
る極性転換信号の実周期Ｔｘと、適宜に設定された目標
周期Ｔｙとを逐次比較する。 （12）前記極性転換信号に応答して駆動コイルへの通電
を開始し、実周期Ｔｘから適宜に設定されている非通電
時間設定値Ｔ２を差し引いた時間Ｔ１だけ通電を継続す
る（Ｔ１＝Ｔｘ−Ｔ２である）。 （13）実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより大きいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に減らす。 （14）実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより小さいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に増やす。
【０００５】前記の制御方法において、実周期Ｔｘと目
標周期Ｔｙとを大小比較し、その比較結果に応じて非通
電時間設定値Ｔ２を一定値ずつ増減させる方式や、ま
た、実周期Ｔｘと目標周期Ｔｙとの差分を求め、非通電
時間設定値Ｔ２を増減させる値を前記差分が大きいほど
大きくする方式を適宜に採用できる。さらに、目標周期
Ｔｙと大きく異なっていた実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙに
近づいて、その差分が基準範囲内に収束した段階では、
べつの回転速度制御系に制御を委ねるようにしてもよ
い。
標周期Ｔｙとを大小比較し、その比較結果に応じて非通
電時間設定値Ｔ２を一定値ずつ増減させる方式や、ま
た、実周期Ｔｘと目標周期Ｔｙとの差分を求め、非通電
時間設定値Ｔ２を増減させる値を前記差分が大きいほど
大きくする方式を適宜に採用できる。さらに、目標周期
Ｔｙと大きく異なっていた実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙに
近づいて、その差分が基準範囲内に収束した段階では、
べつの回転速度制御系に制御を委ねるようにしてもよ
い。
【０００６】第２の発明は前記の制御方法を実行する回
転速度制御回路であって、目標周期Ｔｙがストアされる
レジスタｔｙと、非通電時間設定値Ｔ２がストアされる
レジスタｔ２と、前記極性転換信号の各周期ごとに基準
クロックをカウンタにより計数することで実周期Ｔｘを
計測する周期計測手段と、計測された実周期Ｔｘとレジ
スタｔｙの値Ｔｙとを比較してレジスタｔ２の値Ｔ２を
増減するパラメータ変更手段と、前記極性転換信号に応
答して駆動コイルへの通電信号をオンにするとともに、
前記周期計測手段により計測した直前の実周期Ｔｘから
計測中の経過時間を減算した時間がレジスタｔ２の値Ｔ
２に達した時点で前記通電信号をオフにする通電信号生
成手段とを備える。
転速度制御回路であって、目標周期Ｔｙがストアされる
レジスタｔｙと、非通電時間設定値Ｔ２がストアされる
レジスタｔ２と、前記極性転換信号の各周期ごとに基準
クロックをカウンタにより計数することで実周期Ｔｘを
計測する周期計測手段と、計測された実周期Ｔｘとレジ
スタｔｙの値Ｔｙとを比較してレジスタｔ２の値Ｔ２を
増減するパラメータ変更手段と、前記極性転換信号に応
答して駆動コイルへの通電信号をオンにするとともに、
前記周期計測手段により計測した直前の実周期Ｔｘから
計測中の経過時間を減算した時間がレジスタｔ２の値Ｔ
２に達した時点で前記通電信号をオフにする通電信号生
成手段とを備える。
【０００７】この直流モータ回転速度制御回路におい
て、前記パラメータ変更手段は、前記周期計測手段によ
り最新の実周期Ｔｘが求まったときに、その実周期Ｔｘ
とレジスタｔｙの値Ｔｙとをデジタル比較器により大小
比較し、その結果によりレジスタｔ２の値Ｔ２に一定数
を加算または減算することで値Ｔ２を更新するように構
成できる。
て、前記パラメータ変更手段は、前記周期計測手段によ
り最新の実周期Ｔｘが求まったときに、その実周期Ｔｘ
とレジスタｔｙの値Ｔｙとをデジタル比較器により大小
比較し、その結果によりレジスタｔ２の値Ｔ２に一定数
を加算または減算することで値Ｔ２を更新するように構
成できる。
【０００８】また、前記パラメータ変更手段は、前記周
期計測手段により最新の実周期Ｔｘが求まったときに、
その実周期Ｔｘとレジスタｔｙの値Ｔｙとの差分をデジ
タル減算器により計算し、その差分に応じた値をレジス
タｔ２の値Ｔ２に加算または減算することで値Ｔ２を更
新するようにも構成できる。この構成においては、前記
パラメータ変更手段がレジスタｔ２の値Ｔ２に加算また
は減算する値には、前記通電信号生成手段において値Ｔ
２として有効な桁より下位の桁を含めるようにしてもよ
い。
期計測手段により最新の実周期Ｔｘが求まったときに、
その実周期Ｔｘとレジスタｔｙの値Ｔｙとの差分をデジ
タル減算器により計算し、その差分に応じた値をレジス
タｔ２の値Ｔ２に加算または減算することで値Ｔ２を更
新するようにも構成できる。この構成においては、前記
パラメータ変更手段がレジスタｔ２の値Ｔ２に加算また
は減算する値には、前記通電信号生成手段において値Ｔ
２として有効な桁より下位の桁を含めるようにしてもよ
い。
【０００９】
【発明の実施の形態】＝＝＝第１実施例の前提＝＝＝ この発明の基本的な実施例の構成を図１に示し、その要
部の動作波形を図２に示している。発明原理を分かりや
すく説明するために、制御対象は単相全波方式の直流モ
ータで、ホールセンサを用いたブラシレスモータとす
る。駆動コイル１の両端が２つの駆動用アンド回路２ａ
と２ｂの出力間に接続されている。ロータとステータの
相対位置がホールセンサ３で検出され、その検出信号が
波形整形回路４で方形波に整形される。波形整形回路４
の出力信号はロータの半回転ごとに反転する。この極
性転換信号が２つの駆動用アンド回路２ａと２ｂに逆
極性で入力される。駆動用アンド回路２ａと２ｂにはデ
ジタル比較器５の出力信号が共通に入力されている。
この信号が前述した通電信号である。
部の動作波形を図２に示している。発明原理を分かりや
すく説明するために、制御対象は単相全波方式の直流モ
ータで、ホールセンサを用いたブラシレスモータとす
る。駆動コイル１の両端が２つの駆動用アンド回路２ａ
と２ｂの出力間に接続されている。ロータとステータの
相対位置がホールセンサ３で検出され、その検出信号が
波形整形回路４で方形波に整形される。波形整形回路４
の出力信号はロータの半回転ごとに反転する。この極
性転換信号が２つの駆動用アンド回路２ａと２ｂに逆
極性で入力される。駆動用アンド回路２ａと２ｂにはデ
ジタル比較器５の出力信号が共通に入力されている。
この信号が前述した通電信号である。
【００１０】通電信号が常時“１”だとすると、２つ
の駆動用アンド回路２ａと２ｂは極性転換信号に同期
して相補的にオンオフされ、ロータ回転の正の半サイク
ルでは駆動コイル１に順方向の電流が流され、負の半サ
イクルでは駆動コイル１に逆方向の電流が流される。つ
まり、ロータとステータとの相対位置に変化に合せて半
サイクルごとに駆動コイル１の電流の向きが反転され、
モータが回転し続けることになる。
の駆動用アンド回路２ａと２ｂは極性転換信号に同期
して相補的にオンオフされ、ロータ回転の正の半サイク
ルでは駆動コイル１に順方向の電流が流され、負の半サ
イクルでは駆動コイル１に逆方向の電流が流される。つ
まり、ロータとステータとの相対位置に変化に合せて半
サイクルごとに駆動コイル１の電流の向きが反転され、
モータが回転し続けることになる。
【００１１】ここまでの説明では極性転換信号の
“０”期間および“１”期間の全時間域にわたって駆動
コイル１に電流が供給されており、モータの回転速度制
御は行われていない状態である。この状態では、駆動ト
ルクと負荷とが釣り合う速度でモータが回転する。
“０”期間および“１”期間の全時間域にわたって駆動
コイル１に電流が供給されており、モータの回転速度制
御は行われていない状態である。この状態では、駆動ト
ルクと負荷とが釣り合う速度でモータが回転する。
【００１２】＝＝＝速度制御の導入＝＝＝ この実施例の回転速度制御は、極性転換信号が反転し
たのに応答して駆動コイル１への通電を開始し、つぎに
極性転換信号が反転するまで通電を継続するのではな
く、極性転換信号がつぎに反転するのを待たずに適宜
なタイミングで通電を停止することによって行う。
たのに応答して駆動コイル１への通電を開始し、つぎに
極性転換信号が反転するまで通電を継続するのではな
く、極性転換信号がつぎに反転するのを待たずに適宜
なタイミングで通電を停止することによって行う。
【００１３】ここで、極性転換信号の反転に応答して
通電を開始してからの経過時間を通電時間Ｔ１と称し、
通電を停止してから極性転換信号が再び反転するまで
の時間を非通電時間Ｔ２と称する。また、極性転換信号
の反転周期のことを極性転換周期Ｔｘと称する。もち
ろん極性転換周期Ｔｘはモータ回転速度に比例する。そ
こでモータ回転速度の制御目標値を極性転換周期で表
し、それを目標周期Ｔｙと称する。そして以下に説明す
るように、これらの時間情報Ｔ１・Ｔ２・Ｔｘ・Ｔｙを
基準クロック発生器６が出力する基準クロックの計数
値としてデータ表現する。
通電を開始してからの経過時間を通電時間Ｔ１と称し、
通電を停止してから極性転換信号が再び反転するまで
の時間を非通電時間Ｔ２と称する。また、極性転換信号
の反転周期のことを極性転換周期Ｔｘと称する。もち
ろん極性転換周期Ｔｘはモータ回転速度に比例する。そ
こでモータ回転速度の制御目標値を極性転換周期で表
し、それを目標周期Ｔｙと称する。そして以下に説明す
るように、これらの時間情報Ｔ１・Ｔ２・Ｔｘ・Ｔｙを
基準クロック発生器６が出力する基準クロックの計数
値としてデータ表現する。
【００１４】＝＝＝速度制御系の回路システム＝＝＝ 図１と図２に示すように、エッジ検出回路７により極性
転換信号の立上り立下りの両エッジに対応する小幅パ
ルス信号とそれを１パルス分遅延した信号とを作り
出す。以下ではエッジ検出信号をそれぞれ極性転換
エッジ信号と称する。
転換信号の立上り立下りの両エッジに対応する小幅パ
ルス信号とそれを１パルス分遅延した信号とを作り
出す。以下ではエッジ検出信号をそれぞれ極性転換
エッジ信号と称する。
【００１５】極性転換エッジ信号が発生するごとにカ
ウンタ８をリセットし、このカウンタ８で基準クロック
を計数する。したがってリセット直前のカウンタ８の
計数値は前述の極性転換周期Ｔｘである。このように各
周期ごとにカウンタ８で計測された極性転換周期Ｔｘ
を、極性転換エッジ信号に同期してカウンタ９にプリ
セットする。カウンタ９はプリセット可能ダウンカウン
タであり、初期値として直前に計測された極性転換周期
Ｔｘがプリセットされ、続けて基準クロックによって
ダウンカウントされる。
ウンタ８をリセットし、このカウンタ８で基準クロック
を計数する。したがってリセット直前のカウンタ８の
計数値は前述の極性転換周期Ｔｘである。このように各
周期ごとにカウンタ８で計測された極性転換周期Ｔｘ
を、極性転換エッジ信号に同期してカウンタ９にプリ
セットする。カウンタ９はプリセット可能ダウンカウン
タであり、初期値として直前に計測された極性転換周期
Ｔｘがプリセットされ、続けて基準クロックによって
ダウンカウントされる。
【００１６】前述したように、極性転換エッジ信号が
発生したとき駆動コイル１に順方向または逆方向の通電
が開始される。通電後の経過時間をＴ１とすると、カウ
ンタ９の計数値Ｔｚは、Ｔｚ＝Ｔｘ−Ｔ１となる。この
計数値Ｔｚのことを以下では周期残り時間Ｔｚと称する
ことにする。
発生したとき駆動コイル１に順方向または逆方向の通電
が開始される。通電後の経過時間をＴ１とすると、カウ
ンタ９の計数値Ｔｚは、Ｔｚ＝Ｔｘ−Ｔ１となる。この
計数値Ｔｚのことを以下では周期残り時間Ｔｚと称する
ことにする。
【００１７】もう１つのカウンタ１０には非通電時間設
定値Ｔ２がストアされている（設定値Ｔ２は後記の仕組
みで可変される）。このカウンタ１０からの非通電時間
設定値Ｔ２と前記カウンタ９からの周期残り時間Ｔｚと
がデジタル比較器５で大小比較されている。デジタル比
較器５の出力信号（通電信号）は、周期残り時間Ｔ
ｚが非通電時間設定値Ｔ２に満たないときは“１”であ
り、ＴｚがＴ２を超えると“０”となる。デジタル比較
器５の出力である通電信号が“０”になると２つの駆
動用アンド回路２ａと２ｂの出力がともにオフとなり、
駆動コイル１への通電が停止する。つまり、極性転換エ
ッジ信号に応答して駆動コイル１への通電が開始さ
れ、周期残り時間ＴｚがＴｚ＝Ｔｘ−Ｔ１＝Ｔ２となっ
た時点で駆動コイル１への通電が停止する。通電時間は
Ｔ１＝Ｔｘ−Ｔ２である。
定値Ｔ２がストアされている（設定値Ｔ２は後記の仕組
みで可変される）。このカウンタ１０からの非通電時間
設定値Ｔ２と前記カウンタ９からの周期残り時間Ｔｚと
がデジタル比較器５で大小比較されている。デジタル比
較器５の出力信号（通電信号）は、周期残り時間Ｔ
ｚが非通電時間設定値Ｔ２に満たないときは“１”であ
り、ＴｚがＴ２を超えると“０”となる。デジタル比較
器５の出力である通電信号が“０”になると２つの駆
動用アンド回路２ａと２ｂの出力がともにオフとなり、
駆動コイル１への通電が停止する。つまり、極性転換エ
ッジ信号に応答して駆動コイル１への通電が開始さ
れ、周期残り時間ＴｚがＴｚ＝Ｔｘ−Ｔ１＝Ｔ２となっ
た時点で駆動コイル１への通電が停止する。通電時間は
Ｔ１＝Ｔｘ−Ｔ２である。
【００１８】＝＝＝フィードバック制御＝＝＝ 非通電時間設定値Ｔ２が変更されて大きくなると、その
分だけ通電時間Ｔ１が短くなり、したがってロータ駆動
力が減少して回転速度が低下する。回転速度が低下する
と、極性転換周期Ｔｘが長くなるため通電時間Ｔ１が長
くなり、したがってロータ駆動力が増加して回転速度の
低下傾向が抑制される。非通電時間設定値Ｔ２が変更さ
れて小さくなると、その分だけ通電時間Ｔ１が長くな
り、したがってロータ駆動力が増加して回転速度が上昇
する。回転速度が上昇すると、極性転換周期Ｔｘが短く
なるため通電時間Ｔ１が短くなり、したがってロータ駆
動力が減少して回転速度の上昇傾向が抑制される。
分だけ通電時間Ｔ１が短くなり、したがってロータ駆動
力が減少して回転速度が低下する。回転速度が低下する
と、極性転換周期Ｔｘが長くなるため通電時間Ｔ１が長
くなり、したがってロータ駆動力が増加して回転速度の
低下傾向が抑制される。非通電時間設定値Ｔ２が変更さ
れて小さくなると、その分だけ通電時間Ｔ１が長くな
り、したがってロータ駆動力が増加して回転速度が上昇
する。回転速度が上昇すると、極性転換周期Ｔｘが短く
なるため通電時間Ｔ１が短くなり、したがってロータ駆
動力が減少して回転速度の上昇傾向が抑制される。
【００１９】このように作用するフィードバックループ
が形成されており、モータ負荷が一定であれば、非通電
時間設定値Ｔ２に対応したある速度で安定に回転する。
ただしこのままでは、設定値Ｔ２が一定であっても、モ
ータ負荷が変動すれば、それに応じて回転速度が変動す
る。そこで、目標とする回転速度に合わせた目標周期Ｔ
ｙを決めておき、その値をレジスタ１１にストアしてお
く。この目標周期Ｔｙと、カウンタ８で計測される極性
転換周期Ｔｘとがデジタル比較器１２で大小比較され
る。極性転換エッジ信号が発生した時点で、デジタル
比較器１２の出力信号によってカウンタ１０にセットさ
れている非通電時間設定値Ｔ２が単位値だけ増加または
減少される。したがって、計測された最新の極性転換周
期Ｔｘが目標周期Ｔｙより短かった場合、つまり回転速
度が目標値より速い場合は、非通電時間設定値Ｔ２が増
やされ、回転速度を減少させるようにフィードバック作
用が働く。反対に、計測された最新の極性転換周期Ｔｘ
が目標周期Ｔｙより長かった場合、つまり回転速度が目
標値より遅い場合は、非通電時間設定値Ｔ２が減らさ
れ、回転速度を上昇させるようにフィードバック作用が
働く。Ｔｘ＝Ｔｙであった場合には設定値Ｔ２を変えな
い。このようにして目標周期Ｔｙに対応する速度で安定
にモータは回転する。
が形成されており、モータ負荷が一定であれば、非通電
時間設定値Ｔ２に対応したある速度で安定に回転する。
ただしこのままでは、設定値Ｔ２が一定であっても、モ
ータ負荷が変動すれば、それに応じて回転速度が変動す
る。そこで、目標とする回転速度に合わせた目標周期Ｔ
ｙを決めておき、その値をレジスタ１１にストアしてお
く。この目標周期Ｔｙと、カウンタ８で計測される極性
転換周期Ｔｘとがデジタル比較器１２で大小比較され
る。極性転換エッジ信号が発生した時点で、デジタル
比較器１２の出力信号によってカウンタ１０にセットさ
れている非通電時間設定値Ｔ２が単位値だけ増加または
減少される。したがって、計測された最新の極性転換周
期Ｔｘが目標周期Ｔｙより短かった場合、つまり回転速
度が目標値より速い場合は、非通電時間設定値Ｔ２が増
やされ、回転速度を減少させるようにフィードバック作
用が働く。反対に、計測された最新の極性転換周期Ｔｘ
が目標周期Ｔｙより長かった場合、つまり回転速度が目
標値より遅い場合は、非通電時間設定値Ｔ２が減らさ
れ、回転速度を上昇させるようにフィードバック作用が
働く。Ｔｘ＝Ｔｙであった場合には設定値Ｔ２を変えな
い。このようにして目標周期Ｔｙに対応する速度で安定
にモータは回転する。
【００２０】＝＝＝他の実施形態＝＝＝ （Ａ）この発明の第２の実施例を図３に示している。こ
れは、図１の実施例におけるデジタル比較器１２をデジ
タル減算器１２ａに置換し、またカウンタ１０をデジタ
ル加算器１０ａに置換している。最新の極性転換周期Ｔ
ｘが求まったときに、その実周期Ｔｘとレジスタ１１の
目標周期Ｔｙとの差分をデジタル減算器１２ａにより計
算し、その差分に応じた値をデジタル加算器１０ａの非
通電時間設定値Ｔ２に加算または減算することで値Ｔ２
を更新する。この場合、デジタル加算器１０ａの非通電
時間設定値Ｔ２に加算または減算する値は、デジタル比
較器５にて周期残り時間Ｔｚと比較される値Ｔ２の有効
桁より下位の桁を含めるようにすれば、フィードバック
ゲインを適宜に小さくできる。
れは、図１の実施例におけるデジタル比較器１２をデジ
タル減算器１２ａに置換し、またカウンタ１０をデジタ
ル加算器１０ａに置換している。最新の極性転換周期Ｔ
ｘが求まったときに、その実周期Ｔｘとレジスタ１１の
目標周期Ｔｙとの差分をデジタル減算器１２ａにより計
算し、その差分に応じた値をデジタル加算器１０ａの非
通電時間設定値Ｔ２に加算または減算することで値Ｔ２
を更新する。この場合、デジタル加算器１０ａの非通電
時間設定値Ｔ２に加算または減算する値は、デジタル比
較器５にて周期残り時間Ｔｚと比較される値Ｔ２の有効
桁より下位の桁を含めるようにすれば、フィードバック
ゲインを適宜に小さくできる。
【００２１】（Ｂ）前述の実施例では、極性転換エッジ
信号に応答して駆動コイル１への通電を開始し、経過
時間ＴｚがＴｚ＝Ｔｘ−Ｔ１＝Ｔ２となった時点で駆動
コイル１への通電を停止している。これをつぎのように
変更してもほぼ同様な作用効果が得られる。極性転換エ
ッジ信号が発生してから一定時間Ｔ21だけ待ってから
駆動コイル１への通電を開始し、経過時間ＴｚがＴｚ＝
Ｔｘ−Ｔ１＝Ｔ22となった時点で駆動コイル１への通電
を停止する。ここで（Ｔ21＋Ｔ22）は前述の非通電時間
設定値Ｔ２に相当する時間であり、Ｔ２の変更に伴って
Ｔ21とＴ22の一方または両方を変更する。
信号に応答して駆動コイル１への通電を開始し、経過
時間ＴｚがＴｚ＝Ｔｘ−Ｔ１＝Ｔ２となった時点で駆動
コイル１への通電を停止している。これをつぎのように
変更してもほぼ同様な作用効果が得られる。極性転換エ
ッジ信号が発生してから一定時間Ｔ21だけ待ってから
駆動コイル１への通電を開始し、経過時間ＴｚがＴｚ＝
Ｔｘ−Ｔ１＝Ｔ22となった時点で駆動コイル１への通電
を停止する。ここで（Ｔ21＋Ｔ22）は前述の非通電時間
設定値Ｔ２に相当する時間であり、Ｔ２の変更に伴って
Ｔ21とＴ22の一方または両方を変更する。
【００２２】（Ｃ）図３の第２実施例の回路にＰＬＬ制
御系を加えた第３実施例を図４に示し、その要部の動作
波形を図５に示している。この第３実施例では、目標周
期Ｔｙと大きく異なっていた実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙ
に近づいて、その差分が基準範囲Δｔ内に収束した段階
では、ＰＬＬを用いたべつの回転速度制御系に制御を委
ねるように構成している。図４において、デジタル減算
器１２ａから出力される前記差分（Ｔｘ−Ｔｙ）が前記
Δｔ内に収束したかどうかをデジタル比較器１３で判定
し、収束している場合は論理ゲート回路１４を有効にし
てＰＬＬ制御系を働かせる。
御系を加えた第３実施例を図４に示し、その要部の動作
波形を図５に示している。この第３実施例では、目標周
期Ｔｙと大きく異なっていた実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙ
に近づいて、その差分が基準範囲Δｔ内に収束した段階
では、ＰＬＬを用いたべつの回転速度制御系に制御を委
ねるように構成している。図４において、デジタル減算
器１２ａから出力される前記差分（Ｔｘ−Ｔｙ）が前記
Δｔ内に収束したかどうかをデジタル比較器１３で判定
し、収束している場合は論理ゲート回路１４を有効にし
てＰＬＬ制御系を働かせる。
【００２３】ＰＬＬ制御系においては、目標周期Ｔｙの
値をカウンタ１５にプリセットし、このカウンタを基準
クロックでダウンカウントする動作を繰り返すこと
で、目標周期Ｔｙに一致した基準周期信号ａを作り出
す。この基準周期信号ａと波形整形回路４からの極性転
換信号とを位相検波用の排他的論理和回路１６に入力
する。排他的論理和回路１６からの位相検波信号ｂを積
分器１７で積分する。また極性転換エッジ信号でトリ
ガされる三角波発生器１８を設け、その出力信号ｃと積
分器１７の出力信号ｂ２とを電圧比較器１９に入力す
る。そして電圧比較器１９の出力信号ｄを論理ゲート回
路１４を介して２つの駆動用アンド回路２ａと２ｂに共
通に入力する。これで、基準周期信号ａと極性転換信号
との位相差を９０度に保つようにフィードバック作用
が働く。
値をカウンタ１５にプリセットし、このカウンタを基準
クロックでダウンカウントする動作を繰り返すこと
で、目標周期Ｔｙに一致した基準周期信号ａを作り出
す。この基準周期信号ａと波形整形回路４からの極性転
換信号とを位相検波用の排他的論理和回路１６に入力
する。排他的論理和回路１６からの位相検波信号ｂを積
分器１７で積分する。また極性転換エッジ信号でトリ
ガされる三角波発生器１８を設け、その出力信号ｃと積
分器１７の出力信号ｂ２とを電圧比較器１９に入力す
る。そして電圧比較器１９の出力信号ｄを論理ゲート回
路１４を介して２つの駆動用アンド回路２ａと２ｂに共
通に入力する。これで、基準周期信号ａと極性転換信号
との位相差を９０度に保つようにフィードバック作用
が働く。
【００２４】
【発明の効果】この発明においては、計測された最新の
極性転換周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより短かった場合、つ
まり回転速度が目標値より速い場合は、非通電時間設定
値Ｔ２が増やされ、回転速度を減少させるようにフィー
ドバック作用が働く。反対に、計測された最新の極性転
換周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより長かった場合、つまり回
転速度が目標値より遅い場合は、非通電時間設定値Ｔ２
が減らされ、回転速度を上昇させるようにフィードバッ
ク作用が働く。これは広義にはパルス幅制御（ＰＷＭ制
御）に分類されるかもしれない。しかし、これは従来一
般的な直流モータのＰＷＭ制御とはまったく異なる。周
知のように従来のＰＷＭ制御では、モータ駆動コイルの
１回の通電期間に高周波パルスで駆動コイルに電流を供
給し、そのパルスのデューティ比を可変制御すること
で、１回の通電期間の駆動電力を平均的に調整するもの
である。このような従来のＰＷＭ制御はフィードバック
系を含んではおらず、安定な回転速度制御を行うために
はフィードバック制御回路を別途に付加しなければなら
ない。これに対して本発明においては、前述の制御系自
体がフィードバック制御系を含んでおり、きわめて簡単
な回路系で安定な回転速度制御を実現することができ
る。
極性転換周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより短かった場合、つ
まり回転速度が目標値より速い場合は、非通電時間設定
値Ｔ２が増やされ、回転速度を減少させるようにフィー
ドバック作用が働く。反対に、計測された最新の極性転
換周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより長かった場合、つまり回
転速度が目標値より遅い場合は、非通電時間設定値Ｔ２
が減らされ、回転速度を上昇させるようにフィードバッ
ク作用が働く。これは広義にはパルス幅制御（ＰＷＭ制
御）に分類されるかもしれない。しかし、これは従来一
般的な直流モータのＰＷＭ制御とはまったく異なる。周
知のように従来のＰＷＭ制御では、モータ駆動コイルの
１回の通電期間に高周波パルスで駆動コイルに電流を供
給し、そのパルスのデューティ比を可変制御すること
で、１回の通電期間の駆動電力を平均的に調整するもの
である。このような従来のＰＷＭ制御はフィードバック
系を含んではおらず、安定な回転速度制御を行うために
はフィードバック制御回路を別途に付加しなければなら
ない。これに対して本発明においては、前述の制御系自
体がフィードバック制御系を含んでおり、きわめて簡単
な回路系で安定な回転速度制御を実現することができ
る。
【００２５】また、従来のいずれの直流モータの回転速
度制御においても、駆動コイルの１回の通電期間の駆動
電力をその期間全域にわたって平均的に可変調整してい
る。これに対して本発明では、１回の通電期間における
非通電時間設定値Ｔ２で指定される後端部分の通電を休
止することで駆動電力を可変調整している。これには大
きな特徴がある。直流モータにおいては、駆動コイルに
供給している電力瞬時値とロータの回転位相とを詳しく
分析すると、供給電力瞬時値に対する発生トルクの効率
はロータの回転位相によって変化する。つまり、モータ
の電磁的・機械的な構造に由来して、前記極性転換信号
が反転する近傍では効率が低く、極性転換信号の反転か
らつぎの反転までの中央部分で効率が高い。この発明で
は、この効率の低い部分の通電時間を可変調整している
ので、マクロ的に見たモータ駆動効率が従来のＰＷＭ制
御方式よりもさらに高くなる。
度制御においても、駆動コイルの１回の通電期間の駆動
電力をその期間全域にわたって平均的に可変調整してい
る。これに対して本発明では、１回の通電期間における
非通電時間設定値Ｔ２で指定される後端部分の通電を休
止することで駆動電力を可変調整している。これには大
きな特徴がある。直流モータにおいては、駆動コイルに
供給している電力瞬時値とロータの回転位相とを詳しく
分析すると、供給電力瞬時値に対する発生トルクの効率
はロータの回転位相によって変化する。つまり、モータ
の電磁的・機械的な構造に由来して、前記極性転換信号
が反転する近傍では効率が低く、極性転換信号の反転か
らつぎの反転までの中央部分で効率が高い。この発明で
は、この効率の低い部分の通電時間を可変調整している
ので、マクロ的に見たモータ駆動効率が従来のＰＷＭ制
御方式よりもさらに高くなる。
【図１】この発明の第１実施例の概略構成ブロック図で
ある。
ある。
【図２】同上第１実施例の要部の動作波形図である。
【図３】この発明の第２実施例の概略構成ブロック図で
ある
ある
【図４】この発明の第３実施例の概略構成ブロック図で
ある。
ある。
【図５】同上第３実施例の要部の動作波形図である。
１ 駆動コイル ２ａ・２ｂ 駆動用アンド回路 ３ ホールセンサ ４ 波形整形回路 ５ デジタル比較器 ６ 基準クロック発生器 ７ エッジ検出回路 ８ カウンタ ９ カウンタ １０ カウンタ １１ レジスタ １２ デジタル比較器 １０ａ デジタル加算器 １２ａ デジタル減算器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年２月７日（２０００．２．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 直流モータの回転速度制御回路
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、さまざまな電子
機器に用いられている直流モータの回転速度制御回路に
関し、とくに、高安定な制御を簡単に実現する技術に関
する。
機器に用いられている直流モータの回転速度制御回路に
関し、とくに、高安定な制御を簡単に実現する技術に関
する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る直流モ
ータの回転速度制御回路は、ロータが所定角度回転する
ごとに変化する極性転換信号を出力する回路手段と、前
記極性転換信号の変化ごとにリセットされて基準クロッ
クをカウントする実周期計測用カウンタと、前記実周期
計測用カウンタのリセット直前の計数値（実周期Ｔｘ）
がプリセットされてから前記基準クロックをダウンカウ
ントする周期残り時間計数用カウンタと、前記周期残り
時間計数用カウンタの計数値（周期残り時間Ｔｚ）に合
せてデジタル数値表現した非通電時間設定値Ｔ２を出力
する非通電時間設定用カウンタと、前記周期残り時間Ｔ
ｚと前記非通電時間設定値Ｔ２とを大小比較する第１デ
ジタル比較器と、前記第１デジタル比較器の出力がＴｚ
＞Ｔ２であることを示している期間において駆動コイル
に通電する駆動回路と、前記実周期計測用カウンタの計
測値に合せてデジタル数値表現した目標周期Ｔｙがスト
アされる目標周期レジスタと、前記実周期Ｔｘと前記目
標周期Ｔｙとを大小比較する第２デジタル比較器と、前
記実周期計測用カウンタのリセット直前において前記第
２デジタル比較器の出力に応じて前記非通電時間設定用
カウンタをアップカウントまたはダウンカウントする制
御手段とを備えたことを特徴とするものである。
ータの回転速度制御回路は、ロータが所定角度回転する
ごとに変化する極性転換信号を出力する回路手段と、前
記極性転換信号の変化ごとにリセットされて基準クロッ
クをカウントする実周期計測用カウンタと、前記実周期
計測用カウンタのリセット直前の計数値（実周期Ｔｘ）
がプリセットされてから前記基準クロックをダウンカウ
ントする周期残り時間計数用カウンタと、前記周期残り
時間計数用カウンタの計数値（周期残り時間Ｔｚ）に合
せてデジタル数値表現した非通電時間設定値Ｔ２を出力
する非通電時間設定用カウンタと、前記周期残り時間Ｔ
ｚと前記非通電時間設定値Ｔ２とを大小比較する第１デ
ジタル比較器と、前記第１デジタル比較器の出力がＴｚ
＞Ｔ２であることを示している期間において駆動コイル
に通電する駆動回路と、前記実周期計測用カウンタの計
測値に合せてデジタル数値表現した目標周期Ｔｙがスト
アされる目標周期レジスタと、前記実周期Ｔｘと前記目
標周期Ｔｙとを大小比較する第２デジタル比較器と、前
記実周期計測用カウンタのリセット直前において前記第
２デジタル比較器の出力に応じて前記非通電時間設定用
カウンタをアップカウントまたはダウンカウントする制
御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】第２の発明に係る直流モータの回転速度制
御回路は、ロータが所定角度回転するごとに変化する極
性転換信号を出力する回路手段と、前記極性転換信号の
変化ごとにリセットされて基準クロックをカウントする
実周期計測用カウンタと、前記実周期計測用カウンタの
リセット直前の計数値（実周期Ｔｘ）がプリセットされ
てから前記基準クロックをダウンカウントする周期残り
時間計数用カウンタと、前記周期残り時間計数用カウン
タの計数値（周期残り時間Ｔｚ）に合せてデジタル数値
表現した非通電時間設定値Ｔ２を出力する非通電時間設
定用デジタル加算器と、前記周期残り時間Ｔｚと前記非
通電時間設定値Ｔ２とを大小比較する第１デジタル比較
器と、前記第１デジタル比較器の出力がＴｚ＞Ｔ２であ
ることを示している期間において駆動コイルに通電する
駆動回路と、前記実周期計測用カウンタの計測値に合せ
てデジタル数値表現した目標周期Ｔｙがストアされる目
標周期レジスタと、前記実周期Ｔｘと前記目標周期Ｔｙ
との差を計算するデジタル減算器と、前記実周期計測用
カウンタのリセット直前において前記デジタル減算器の
出力に応じて前記非通電時間設定用デジタル加算器の出
力値を加減算する制御手段とを備えたことを特徴とする
ものである。
御回路は、ロータが所定角度回転するごとに変化する極
性転換信号を出力する回路手段と、前記極性転換信号の
変化ごとにリセットされて基準クロックをカウントする
実周期計測用カウンタと、前記実周期計測用カウンタの
リセット直前の計数値（実周期Ｔｘ）がプリセットされ
てから前記基準クロックをダウンカウントする周期残り
時間計数用カウンタと、前記周期残り時間計数用カウン
タの計数値（周期残り時間Ｔｚ）に合せてデジタル数値
表現した非通電時間設定値Ｔ２を出力する非通電時間設
定用デジタル加算器と、前記周期残り時間Ｔｚと前記非
通電時間設定値Ｔ２とを大小比較する第１デジタル比較
器と、前記第１デジタル比較器の出力がＴｚ＞Ｔ２であ
ることを示している期間において駆動コイルに通電する
駆動回路と、前記実周期計測用カウンタの計測値に合せ
てデジタル数値表現した目標周期Ｔｙがストアされる目
標周期レジスタと、前記実周期Ｔｘと前記目標周期Ｔｙ
との差を計算するデジタル減算器と、前記実周期計測用
カウンタのリセット直前において前記デジタル減算器の
出力に応じて前記非通電時間設定用デジタル加算器の出
力値を加減算する制御手段とを備えたことを特徴とする
ものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】第３の発明に係る直流モータの回転速度制
御回路は、第２の発明において、前記デジタル減算器の
出力値が小さな基準範囲Δｔ内に収まっているか否かを
検出する制御系切替用デジタル比較器と、前記目標周期
Ｔｙがプリセットされて前記基準クロックをダウンカウ
ントする動作を繰り返すことで基準周期信号を生成する
基準周期信号生成用カウンタと、前記制御系切替用デジ
タル比較器の出力が前記Δｔ内に収まっていることを示
した場合にＰＬＬ制御モードに切り替えて前記極性転換
信号と前記基準周期信号との位相差が所定値に保たれる
ように前記駆動コイルへの通電を制御するＰＬＬ制御回
路とを備えたことを特徴とする直流モータの回転速度制
御回路。
御回路は、第２の発明において、前記デジタル減算器の
出力値が小さな基準範囲Δｔ内に収まっているか否かを
検出する制御系切替用デジタル比較器と、前記目標周期
Ｔｙがプリセットされて前記基準クロックをダウンカウ
ントする動作を繰り返すことで基準周期信号を生成する
基準周期信号生成用カウンタと、前記制御系切替用デジ
タル比較器の出力が前記Δｔ内に収まっていることを示
した場合にＰＬＬ制御モードに切り替えて前記極性転換
信号と前記基準周期信号との位相差が所定値に保たれる
ように前記駆動コイルへの通電を制御するＰＬＬ制御回
路とを備えたことを特徴とする直流モータの回転速度制
御回路。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
Claims (8)
- 【請求項１】 つぎの事項（11）〜（14）により特定さ
れる直流モータの回転速度制御方法。 （11）ロータとステータの相対位置の検出手段から生じ
る極性転換信号の実周期Ｔｘと、適宜に設定された目標
周期Ｔｙとを逐次比較する。 （12）前記極性転換信号に応答して駆動コイルへの通電
を開始し、実周期Ｔｘから適宜に設定されている非通電
時間設定値Ｔ２を差し引いた時間Ｔ１だけ通電を継続す
る（Ｔ１＝Ｔｘ−Ｔ２である）。 （13）実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより大きいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に減らす。 （14）実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙより小さいときには非
通電時間設定値Ｔ２を適宜に増やす。 - 【請求項２】 請求項１に記載の直流モータ回転速度制
御方法であって、実周期Ｔｘと目標周期Ｔｙとを大小比
較し、その比較結果に応じて非通電時間設定値Ｔ２を一
定値ずつ増減させる。 - 【請求項３】 請求項１に記載の直流モータ回転速度制
御方法であって、実周期Ｔｘと目標周期Ｔｙとの差分を
求め、非通電時間設定値Ｔ２を増減させる値を前記差分
が大きいほど大きくする。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の直流モ
ータ回転速度制御方法であって、目標周期Ｔｙと大きく
異なっていた実周期Ｔｘが目標周期Ｔｙに近づいて、そ
の差分が基準範囲内に収束した段階では、べつの回転速
度制御系に制御を委ねる。 - 【請求項５】 請求項１に記載の直流モータ回転速度制
御方法を実行する回転速度制御回路であって、目標周期
Ｔｙがストアされるレジスタｔｙと、非通電時間設定値
Ｔ２がストアされるレジスタｔ２と、前記極性転換信号
の各周期ごとに基準クロックをカウンタにより計数する
ことで実周期Ｔｘを計測する周期計測手段と、計測され
た実周期Ｔｘとレジスタｔｙの値Ｔｙとを比較してレジ
スタｔ２の値Ｔ２を増減するパラメータ変更手段と、前
記極性転換信号に応答して駆動コイルへの通電信号をオ
ンにするとともに、前記周期計測手段により計測した直
前の実周期Ｔｘから計測中の経過時間を減算した時間が
レジスタｔ２の値Ｔ２に達した時点で前記通電信号をオ
フにする通電信号生成手段とを備える。 - 【請求項６】 請求項５に記載の直流モータ回転速度制
御回路であって、前記パラメータ変更手段は、前記周期
計測手段により最新の実周期Ｔｘが求まったときに、そ
の実周期Ｔｘとレジスタｔｙの値Ｔｙとをデジタル比較
器により大小比較し、その結果によりレジスタｔ２の値
Ｔ２に一定数を加算または減算することで値Ｔ２を更新
する。 - 【請求項７】 請求項５に記載の直流モータ回転速度制
御回路であって、前記パラメータ変更手段は、前記周期
計測手段により最新の実周期Ｔｘが求まったときに、そ
の実周期Ｔｘとレジスタｔｙの値Ｔｙとの差分をデジタ
ル減算器により計算し、その差分に応じた値をレジスタ
ｔ２の値Ｔ２に加算または減算することで値Ｔ２を更新
する。 - 【請求項８】 請求項７に記載の直流モータ回転速度制
御回路であって、前記パラメータ変更手段がレジスタｔ
２の値Ｔ２に加算または減算する値は、前記通電信号生
成手段において値Ｔ２として有効な桁より下位の桁を含
んでいる。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09620899A JP3357625B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 直流モータの回転速度制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09620899A JP3357625B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 直流モータの回転速度制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000295885A true JP2000295885A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3357625B2 JP3357625B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=14158851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09620899A Expired - Fee Related JP3357625B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 直流モータの回転速度制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3357625B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010104149A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Mitsumi Electric Co Ltd | モータ回転制御回路 |
| US8044623B2 (en) | 2007-07-03 | 2011-10-25 | Seiko Epson Corporation | Drive control circuit for electric motor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5359021B2 (ja) | 2007-06-28 | 2013-12-04 | セイコーエプソン株式会社 | 電動機の駆動制御回路 |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP09620899A patent/JP3357625B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8044623B2 (en) | 2007-07-03 | 2011-10-25 | Seiko Epson Corporation | Drive control circuit for electric motor |
| US8531146B2 (en) | 2007-07-03 | 2013-09-10 | Seiko Epson Corporation | Robot |
| JP2010104149A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Mitsumi Electric Co Ltd | モータ回転制御回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3357625B2 (ja) | 2002-12-16 |
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