JPH01152985A - 直流モータの駆動制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、フィードバック制御方式の直流モータの駆動
制御回路に関する。

〈従来技術とその問題点〉 たとえば、魚群探知器等の音響測探機に使用する直流モ
ータは、ＩＭＯ規格に適合するようにその回転速度を広
範囲に変更でき、かつ、速度変更時に正確な追従性、応
答性を有していることが要求される。

ところで、直流モータの定速安定性の要求を充たすため
には、通常、フィードバック制御方式が採用される。従
来のこの種の回路として、たとえば、アップ／ダウンカ
ウンタとＤ／Ａ変換器とを組み合わせ、直流モータの回
転速度設定用の基準パルスと直流モータの回転速度を検
出して得られた検出パルスとを共にアップ／ダウンカウ
ンタに入力し、両パルスの周波数差に応じたカウント出
力をＤ／Ａ変換器でアナログ化し、この出力を直接モー
タ駆動回路に与えるようにしたものがある。

この従来回路は、構成が比較的簡単で、かつ、基準パル
スの周波数を変えることで回転速度を広範囲に変更制御
することができる利点があるものの、位相同期制御では
ないから僅かの負荷変動に対して正確に定速制御を行う
といったことができない。

これに対して、同じフィードバック制御方式でも、基準
パルスと検出パルスとの位相差に応じて直流モータを定
速制御する、いわゆる位相同期制御方式を採用したもの
がある。この種の回路として、たとえば、基準パルスと
検出パルスとの位相差をカウンタで計数し、その計数値
をＲＯＭに対するアドレスとして与え、ＲＯＭに予め記
憶しておいた位相差データに基づいて直流モータの回転
速度を制御する。ものが提供されている（たとえば、特
開昭５５−１４１９８８号公報参照）。

この従来回路では、所定の位相差範囲では安定度の高い
定速制御を行うことができるけれども、位相差が１周期
以上になるとカウンタがオーバフロしてしまうために、
回転速度を広い範囲で任意に設定すること、および、正
確な追従性を得ることが困難となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、直流モータを広い回転速度範囲において任意に設定
できて、速度変更に対して正確な追従性と応答性が確保
されるようにするとともに、高い定速安定性を確保でき
るようにすることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するために、直流モータの
回転速度設定用の基準パルスと前記直流モータの回転速
度を検出して得られた検出パルスとを共に入力し、両パ
ルスの周波数差に応じてカウント動作を行うアップ／ダ
ウンカウンタと、このアップ／ダウンカウンタのカウン
ト出力をアナログ化してモータ駆動回路に出力するＤ／
Ａ変換器とを備えたフィードバック制御方式の直流モー
タの駆動制御回路において、次の構成を採る。

すなわち、本発明では、前記Ｄ／Ａ変換器の出力を、振
幅が該Ｄ／Ａ変換器の出力に等しくかつ前記両パルスの
位相差に応じたパルス幅をもつ矩形波列にする矩形波列
化回路を設けたことを特徴としている。

〈作用〉 回転速度変更時においては、基準パルスの周波数を変え
ればアップ／ダウンカウンタのカウント値が変化し、こ
れに伴いＤ／Ａ変換器の出力レベルも変化して直流モー
タの回転速度が所望の値に設定される。そのため、直流
モータの回転速度を基準パルスの周波数に追従して広範
囲に変更することができる。

一方、定常運転時等において、基準パルスに対する検出
パルスの位相差が所定範囲内にあるときには、アップ／
ダウンカウンタのカウント出力は変化せず、したがって
Ｄ／Ａ変換器の出力レベルも変化しないが、矩形波列化
回路によってＤ／Ａ変換器の出力が、該Ａ／Ｄ変換器の
出力振幅に等しく、かつ、基準パルスと検出パルスの位
相差に応じた矩形波列に整形されるので、直流モータは
位相同期制御されることになる。その結果、僅かの負荷
変動に対しても正確に定速制御を行うことができる。

〈実施例〉 第１図は直流モータの駆動制御回路のブロック図、第２
図は同回路内のアップ／ダウンカウンタに対するＡ／Ｄ
変換器および矩形波列化回路の接続状態を示す構成図で
ある。これらの図において、符号ｌは直流モータの駆動
制御回路の全体を示し、２は直流モータ、４はモータ駆
動回路、６は直流モータ２の回転速度を検出する回転速
度検出器、８は回転速度検出器６から出力される直流モ
ータ２の回転速度に対応した周波数をもつ検出パルスＰ
、を増幅する増幅器、ＩＯは直流モータの回転速度設定
用の基準パルスＰ、を波形整形する基準パルス波形整形
器、１２は増幅器８からの検出パルスＰ、を波形整形す
る検出パルス波形整形器である。

１４は上記の基準パルスＰ１と検出パルスＰ、とを共に
入力し、両パルスＰ３、Ｐ　、の周波数差に応じてカウ
ント動作を行うアップ／ダウンカウンタである。このア
ップ／ダウンカウンタ１４は、本例の場合、フリップフ
ロップＦＦ、−ＰＦ４を４段縦列接続して構成されてお
り、４ビツトの出力端子Ｑ１〜Ｑ４をもつ。

また、１６はアップ／ダウンカウンタのカウント出力を
アナログ化してモータ駆動回路４に出力するＤ／Ａ変換
器、１８はＤ／Ａ変換器１６の出力を、振幅がＤ／Ａ変
換器の出力に等しく、かつ基準パルスＰ、と検出パルス
Ｐ、の位相差に応じたパルス幅をもつ矩形波列に整形す
る矩形波列化回路である。この矩形波列化回路１８は、
本例では、Ｄ／Ａ変換器１６の出力部をダイオード２０
を介してアップ／ダウンカウンタ１４を構成する初段の
フリップフロップＦＦ、の正相出力端子Ｑに接続して構
成される。

次に、上記構成を有する直流モータの駆動制御回路の動
作について説明する。

直流モータ２の回転速度は回転速度検出器６で検出され
、回転速度検出器６からは回転速度に応じた周波数をも
つ検出パルスＰ、が出力される。

この検出パルスＰ、は、増幅器８で増幅された後、検出
パルス波形整形器１２で波形整形されてアップ／ダウン
カウンタ１４のダウン端子ＤＯＷＮに加えられる。また
、直流モータ４の回転速度設定用の基準パルスＰ１は、
基準パルス波形整形器ｌＯで波形整形された後、アップ
／ダウンカウンタ１４のアップ端子ＵＰに加えられる。

いま、定常運転時等において、基準パルスＰ１に対する
検出パルスＰ、の位相差が夏周期以内にあれば、アップ
／ダウンカウンタ１４のカウント出力は変化しない。し
たがって、Ｄ／Ａ変換器１６の出力レベルも変化しない
が、アップ／ダウンカウンタ１４の初段のフリップフロ
ップＦＦ、については、基準パルスＰＩと検出パルスＰ
、とが入力されるたびに正相出力端子Ｑの出力がレベル
反転を繰り返す。しかも、基準パルスＰ、に対して検出
パルスＰ、の位相差が小さいとき（第３図（ｂ）の実線
の場合）には、正相出力端子Ｑの出力のパルス幅Ｗ、も
同図（Ｃ）のごとく小さいが、負荷変動等によって検出
パルスＰ、の位相差が大きくなると（同図（ｂ）の破線
の場合）、正相出力端子Ｑの出力のパルス幅Ｗ、も同図
（ｄ）のごとく大きくなる。そして、フリップフロップ
ＦＦｌの正相出力端子Ｑがローレベルになるたびに矩形
波列化回路１８のダイオード２０が導通してＤ／Ａ変換
器１６の出力が強制的に同じローレベルに引き落とされ
る。したがって、Ｄ／Ａ変換器１６の出力は、第４図（
ａ）に示すように、アップ／ダウンカウンタ１４のカウ
ント値に対応したレベルｈ、を保持した状態で、基準パ
ルスＰ１と検出パルスＰ、の位相差に応じたパルス幅Ｗ
、ＳＷ、をもつ矩形波列となる。そして、この矩形波列
の信号がモータ駆動回路４に与えられるので、直流モー
タ２は確実に位相同期制御されることになり、その結果
、僅かの負荷変動に対しても正確に定速制御される。

一方、回転速度変更時等においては、基準パルスＰ１の
周波数が大幅に変わるため、検出パルスＰ２との位相差
が１周期以上となって位相同期制御から一時的に外れる
。この場合は、基準パルスＰ、と検出パルスＰ２の周波
数は一致しないから、アップ／ダウンカウンタ１４がカ
ウントアツプ動作、あるいはカウントダウン動作してカ
ウント出力Ｑ　ｌ−Ｑ−が変化し、これに伴ってＤ／Ａ
変換器！６の出力レベルも変化する。たとえば、基準パ
ルスＰ、の周波数が検出パルスＰ、のそれよりも太く設
定された場合、アップ／ダウンカウンタ１４はカウント
アツプ動作するため、Ｄ／Ａ変換器１６からモータ駆動
回路４に与えられる矩形波信号の出力レベルｈ、は、第
４図（ｂ）に示すように、アップ／ダウンカウンタ１４
のカウント値に対応して大きくなる。その結果、直流モ
ータ２の回転速度が基準パルスＰ、の周波数に追従する
かたちで増大される。

そして、直流モータ２の回転速度が設定値に近付いてそ
の検出パルスＰ、の位相差か基準パルスＰ、の１周期以
内の範囲になると、Ｄ／Ａ変換器１６の出力レベルｈ、
は一定になって上述した位相同期制御に移行する。

このように、直流モータの回転速度を基準パルスの周波
数に追従して広範囲に変更することができ、しかも、高
い定速安定性を保持することができる。

なお、この実施例では、アップ／ダウンカウンタ１４を
４段のフリップフロップＦＦ、−ＦＦ、を縦列接続して
構成したが、これに限らず、フリップフロップを多段接
続した構成のものであっても良い。また、・矩形波列化
回路１８は初段のフリップフロップＦＦ、でなく、必要
に応じてそれよりも後段のフリップフロップの出力端子
Ｑに接続することも可能である。さらに、矩形波列化回
路１８としては、この実施例に限定されるものではなく
、たとえば、エミッタ接地スイッチングトランジスタの
ベースにフリップフロップＦＦｌの正相出力端子Ｑを接
・続し、該トランジスタのコレクタにＤ／Ａ変換器！６
の出力部を接続して構成することもできる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、回転速度変更時には、基準パルスの周
波数を変えればアップ／ダウンカウンタのカウント値が
変化し、これに伴ってＤ／Ａ変換器の出力レベルも変化
するので直流モータの回転速度が広い範囲で変化される
。一方、定常運転時等において基準パルスに対する検出
パルスの位相差が所定範囲内にあるときには位相同期制
御となるため、僅かの負荷変動に対しても回転速度を一
定に保つことができる。

このように、直流モータの回転速度を広い範囲で任意に
設定することができるとともに、その速度変更時におい
て正確な追従性と応答性が確保されるようになるという
優れた効果か発揮される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は直流モー
タの駆動制御回路のブロック図、第２図は同回路内のア
ップ／ダウンカウンタに対するＡ／Ｄ変換器および矩形
波列化回路の接続状態を示す構成図、第３図はアップ／
ダウンカウンタの人、出力信号のタイムチャート、第４
図は矩形波列化回路で矩形波列に整形された信号の波形
図である。 ｌ・・・直流モータの駆動制御回路、２・・・直流モー
タ、１４・・・アップ／ダウンカウンタ、１６・・・Ｄ
／Ａ変換器、１８・・・矩形波列化回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流モータの回転速度設定用の基準パルスと前記
   直流モータの回転速度を検出して得られた検出パルスと
   を共に入力し、両パルスの周波数差に応じてカウント動
   作を行うアップ／ダウンカウンタと、このアップ／ダウ
   ンカウンタのカウント出力をアナログ化してモータ駆動
   回路に出力するＤ／Ａ変換器とを備えたフィードバック
   制御方式の直流モータの駆動制御回路において、 前記Ｄ／Ａ変換器の出力を、振幅が該Ｄ／Ａ変換器の出
   力に等しくかつ前記両パルスの位相差に応じたパルス幅
   をもつ矩形波列にする矩形波列化回路を設けたことを特
   徴とする直流モータの駆動制御回路。