JPH01214284A - 電動機制御装置 - 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、電動機の位相制御を行う電動機制御装置に関
するものである。

［従来の技術］ 従来から電動機の速度制御ばかりでなく、位相制ｍを行
う位相制御系ではＰ　Ｌ　Ｌ　（ｐｈａｓｅ　１ｏｃｋ
ｅｄｌｏｏｐ）技術が用いられている。第３図はこのＰ
ＬＬを使った電動機の一例を示すブロック回路構成図で
あり、速度検出器１及び速度制御部２から成る速度制御
ループと、位相検出器３及び位相制御部４から成る位相
制御ループとは、加算器５で結合され電動機駆動回路６
に接続されている。

また、電動機駆動回路６には電動機７が接続されており
、その回転軸には速度及び位相検出用のロータリーエン
コーダ８が取り付けられている。

このような構成において、電動機７の速度は速度検出器
１によって検知され、その出力ＦＰＳ　Ｘ　Ｎは速度側
ｇ１部２に入力される。速度制Ｗ部２では出力ＦＰＳＸ
Ｎと速度制御用基準クロックφＨとの比較が行われ、速
度誤差補正信号が出力される。

一方、電動機７の位相は位相検出器３によって検知され
、その出力ＦＰＳは位相制御部４に入力される０位相制
御部４では出力ＦＰＳと位相制御用基準クロックφＬと
の比較が行われ、位相誤差補正信号が出力される。速度
誤差補正信号及び位相誤差補正信号は加算器５で加算さ
れ、制御信号として電動機駆動回路６に入力し、電圧／
電流変換がなされた後に電動機７を駆動する。

第４図は従来から知られている位相制御部４のブロック
回路構成図であり、位相比較器９とループフィルタ１０
で構成されている。電動機７の位相信号ＦＰＳと位相制
御用基準クロックφＬは位相比較器９に入力して、ここ
で両信号の位相比較がなされ、その位相比較出力はルー
プフィルタ１０で平滑かつ直流化されて位相誤差補正信
号として出力される０通常、ループフィルタ１０には抵
抗及びコンデンサにより構成されるローパスフィルタを
用いられるが、その定数は電動機７の慣性、回転速度、
位相引き込みの応答性、精度などの条件によって決定さ
れる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような装置では位相制御部４に入力
される位相信号ＦＰＳの周波数は電動機７の回転周波数
となるため、電動機７の回転速度が遅い場合には位相比
較器９の出力信号を平滑して直流化するために、ループ
フィルタ１０の時定数を相当大きくしなければならず、
そのために制御系の応答が悪くなるという問題点がある
。また、Ｘ線シネカメラのように毎秒１５コマの低速か
ら約１５０コマの高速まで何種類かの速度を有するもの
では、全ての速度において良好な制御を行うためには、
電動機の速度に合わせてループフィルタ１０の時定数を
切換える必要がある。

更には、加算器５により速度制御部２と位相制御部４の
出力信号を実際上は減算する形になるが、電動機７の立
ち上り時は位相制御部４から過大な誤差信号を出力する
ために加算器５では減算し切れず、立ち上り時の応答は
不安定になる。これを解決するためには、様々な回路の
工夫や補助回路等を必要とし、サーボ系の回路が複雑に
なる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の欠点を解消し、容易な回路構成
で電動機の回転速度の如何に拘らず、常に安定した位相
制御が可能な電動機制御装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、電動機の
回転位相信号を基準位相信号と比較して方向性を含む位
相誤差信号を出力する位相比較器と、該位相比較器から
の位相誤差信号に応じて位相進みパルス信号又は位相遅
れパルス信号を発生するパルス発生手段と、該パルス発
生手段からの前記位相進みパルス信号又は位相遅れパル
ス信号によって計数値を増減する計数器と、該計数器の
計数値出力をＤ／Ａ変換して位相制御信号を出力するＤ
／Ａ変換器とを備えたことを特徴とする電動機制御装置
である。

［発明の実施例］ 本発明を第１図、第２図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明に係る電動機制御装置の位相制御系のブ
ロック回路構成図を示し、位相比較器１１には入力とし
て位相制御用基準クロックφＬと実際の位相信号ＦＰＳ
の２系統カ萄あり、出力信号ＰＫは位相誤差判別回路１
２に接続されている０位相誤差判別回路１２の出力は判
別に従って２つの信号Ｐ１、Ｐｉに分かれ、それぞれ進
みパルス発生回路１３或いは遅れパルス発生回路１４の
入力端に接続されている。進みパルス発生回路１３かも
出力されるパルス信号ＰＩＯＴはアップダウンカウンタ
１５のダウンカウント端子りに接続され、遅れパルス発
生回路１４から出力されるパルス信号Ｐ２０Ｔはカウン
タ１５のアップカウント端子Ｕに接続され、カウンタ１
５のリセット端子Ｒは図示しない計数制御部と接続され
、カウンタ１５の出力はＤ／Ａ変換器１６に接続され、
Ｄ／Ａ変換器１６から位相誤差信号Ｄ／ＡＯが出力する
ようになっている。

上述の構成は位相制御系のみであるが、電動機制御装置
全体の構成としては第３図に示した従来例と同様でよく
、位相制御系として第３図に示した位相制御部４に利用
できる。従って、位相比較器１１の位相信号ＦＰＳの入
力は第３図の位相検出器３の出力と接続され、Ｄ／Ａ変
換器１６の出力Ｄ／ＡＯは加算器５に接続されることに
なる。

このように構成された電動機制御装置の動作を位相制御
部の動作に基づいて説明する。第２図は第３図に示した
位相制御部４のタイミングチャート図であり、ＰＥは位
相比較器１１の出力信号、Ｐｌ、Ｐｌは位相誤差判別回
路１２の出力、ＰｌｏＴは進みパルス発生回路１３の出
力パルス信号、Ｐ２Ｏ７は遅れパルス発生回路１４の出
力パルス信号、Ｄ／ＡＯはＤ／Ａ変換器１６の出力で位
相制御部４の最軽出力である。

位相比較器１１は位相制御用基準クロックφＬと電動機
７の位相信号ＦＰＳどの位相を比較し、進み・遅れ位相
誤差の双方を含む信号ＰＥを出力する０位相誤差判別回
路１２は信号ＰＥのレベルから進み位相誤差と遅れ位相
誤差とを判別し、進み位相誤差信号Ｐ１、遅れ位相誤差
信号Ｐ２としてそれぞれ個別のパルス発生回路１３．１
４に出力する。

進みパルス発生回路１３及び遅れパルス発生回路１４は
それぞれ信号Ｐ１．２２指令パルスのパルス幅の期間中
、位相制御用基準クロックφＬのＮ倍の周波数を持つク
ロックパルス信号ＰＩＯＴ、　Ｐ２Ｏ７を出力する。Ｎ
ビットのアップダウンカウンタ１５は、クロックパルス
信号ＰＩＯＴのパルス数を計数してその計数値分だけダ
ウンカウントし、またクロックパルス信号Ｐ２０Ｔのパ
ルス数を計数してその計数値分だけアップカウントする
。従って、位相が進んでいる場合にはアップダウンカウ
ンタ１５の計数値は小さくなり、位相が遅れている場合
には、アップダウンカウンタ１５の計数値は大きくなる
。Ａ／Ｄ変換器１６ではアップダウンカウンタ１５の計
数値に応じて、位相誤差補正信号が出力される。

このようにすれば、位相の進み・遅れ等の誤差量に応じ
た位相誤差補正信号を得ることが可能となり、同期引き
込み時からロックイン状態に達すると、アップダウンカ
ウンタ１５の出力の最下位ビットのみ１→０→１→０→
・・・を繰り返し、他のビットは変化せず安定状態に入
る。同期精度はクロックパルス信号ＰＩＯＴ、　Ｐ２Ｏ
７のクロックの周波数のみに依存し、例えばφＬ＝３０
Ｈｚ、パルス信号ＰＩＯＴ、Ｐ２０Ｔの周波数をその１
２０倍とすると、位相制御の誤差は±（１／３０）Ｘ　
（１／１２０）＝±０．２８ｍ５となる。従って、電動
機７の駆動速度、必要とする同期精度により、必要とす
るクロックパルス信号ＰＩＯＴ、　Ｐ２Ｏ７の周波数を
決めればよい。

また、カウント禁止命令ＦＳは電動機７の速度信号が所
定速度に達していないときに、図示しない計数制御部か
ら出力されるようにしておき、アップダウンカウンタ１
５のリセット端子Ｒに入力し、アップダウンカウンタ１
５をリセットし計数を禁止する。従って、位相制御部４
は一定レベルの電圧を出力するため、電動機７は速度制
御部２のみで立ち上げられる。所定速度に達した後は、
アップダウンカウンタ１５の計数禁とが解除されて、前
述のような同期引き込み、ロックインがなされ、電動機
７の位相制御が行われる。従って、電動機７の立ち上が
り時の制御状況が不安定になることはなく、所定速度に
達した後は安定した位相制御を行うことができる。

なお、本実施例では進み位相で７ツプダウンカウンタ１
５をダウンカウントし、遅れ位相でアー。

プカウントしているが、位相比較器１１、加算器５など
の極性等との関係により進み位相でアップカウント、遅
れ位相でダウンカウントするように構成することも可能
である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る電動機制御装置は、ル
ープフィルタの代りにデジタル回路を用いて位相制御系
を構成したので、制御周波数即ち電動機の回転速度に制
約を受けることなく、常に安定した位相制御を行うこと
が可能となる。また、制御精度を高めることも、クロッ
ク周波数を上昇するだけで容易に実現することができ、
更には電動機の立ち上がり時に制’Ｊ［状況の不安定さ
を除去することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図、第２図は本発明に係る電動機制御装誼の実
施例を示し、第１図は位相制御のブロック回路構成図、
第２図はそのタイミングチャート図であり、第３図は電
動機制御のブロック回路構成図、第４図は従来の位相制
御の回路構成図である。 符号１１は位相比較器、１２は位相誤差判別回路、１３
は進みパルス発生回路、１４は遅れパルス発生回路、１
５はアップダウンカウント、１６はＤ／Ａ変換器である
。 特許出願人　　　キャノン株式会社 Ｕ） 一ユ へし 第３図 ＦＰＳズＮ ＰＳ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電動機の回転位相信号を基準位相信号と比較して方
   向性を含む位相誤差信号を出力する位相比較器と、該位
   相比較器からの位相誤差信号に応じて位相進みパルス信
   号又は位相遅れパルス信号を発生するパルス発生手段と
   、該パルス発生手段からの前記位相進みパルス信号又は
   位相遅れパルス信号によって計数値を増減する計数器と
   、該計数器の計数値出力をＤ／Ａ変換して位相制御信号
   を出力するＤ／Ａ変換器とを備えたことを特徴とする電
   動機制御装置。 ２、前記計数器は前記位相誤差信号の回転速度が所定値
   に達するまで計数を行わないようにした特許請求の範囲
   第１項に記載の電動機制御装置。