JPH01268475A - 直流モータサーボ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〉 この発明は、直流モータの回転速度（回転周波数）を制
御するサーボ装置に関する。

（従来の技術） ビデオテープレコーダ（以下、ＶＴＲと記す）のヘッド
ドラムモータ（！Ｅ流モータ）は、所定の回転周波数を
持ち、かつ、基準信号に対して所定の位相差を持つよう
に、速度制御と位相ＩＩ　ＩＩを施される。

すなわち、ヘッドドラムモータには、その回転数に比例
した周波数の信号（以下、ＦＧ倍信号記す）を発生する
周波数発電機（ＦＧ）と、ドラムモータの回転位相が所
定位相に達したときパルス（以下、ＰＧ倍信号記す）を
発生するパルス発生器（ＰＧ）が取り付けられている。

そして、速度制御は、上記ＦＧ倍信号周期があらかじめ
設定した目標値になるように、ヘッドドラムモータの回
転周波数をＩＩＩｔ［Ｉすることによりなされる。位相
制御は、上記ＰＧ倍信号上記基準信号との位相差が予め
設定した目標値となるように、上記ヘッドドラムモータ
の回転位相を制御することによりなされる。

第４図は、上述したヘッドドラムモータの速度制御およ
び位相制御を行なうサーボ装置の従来構成を示す回路図
である。

周波数発Ｎ機１１から出力されるＦＧ倍信号、シュミッ
トトリガ回路１２により波形整形された後、周波数弁別
器１３に供給される。この周波数弁別器１３は、ＦＧ倍
信号周期を測定し、その結果に応じた出力を混合アンプ
１４に供給する。パルス発生器１５から出力されるＰＧ
倍信号、シュミットトリガ回路１６により波形整形され
る。この波形整形出力は、さらに、単安定マルチバイブ
レータ（Ｍ、Ｍ、＞１７によりそのパルス発生タイミン
グを調整された後、位相比較器１８に供給される。位相
比較器１８は、基準信号とＰＧ倍信号の位相差を測定し
、その結果に応じた出力を混合アンプ１４に供給する。

混合アンプ１４は、安定なｍｌ　ＩＩＩループを構成す
るためのゲインおよび位相特性を有しており、周波数弁
別器１３の弁別出力と位相比較器１８の比較出力とを適
切な配分で混合する。この混合出力に従って、モータ駆
動アンプ１９により、ヘッドドラムモータ２０の回転周
波数や回転位相が制御される。これにより、ヘッドドラ
ムモータ２０の回転周波数や回転位相が目標値に設定さ
れる。

上記速度制御は、ＦＧ倍信号周波数がヘッドドラムモー
タ２０の回転周波数に比例していることを利用して、こ
のヘッドドラムモータ２０の回転周波数を目標値に設定
するものである。しかし、このＦＧ倍信号、これを発生
する周波数発電機１１がヘッドドラムモータ２０の回転
軸に取付けられているため、このヘッドドラムモータ２
０の界磁の影響を受けやすいことや、周波数発電機１１
自体の機械的精度がばらつくこと等により、振幅や位相
が一定とならないことがある。これにより、ヘッドドラ
ムモータ２０の回転周波数が一定であるにもかかわらず
、ＦＧ倍信号周波数が一定となるようにヘッドドラムモ
ータ２０の回転周波数が制御されるため、ヘッドドラム
モータ２０の回転周波数が変動してしまうという問題が
あった。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように従来のヘッドドラムモータサーボ装置
においては、ＦＧ倍信号振幅変動や周波数変動が生じる
と、ヘッドドラムモータの回転周波数が目４１＠に設定
されているにもかかわらず、これとは異なる値に設定さ
れてしまうという問題があった。

そこで、この発明は、ＦＧ倍信号振幅変動や周波数変動
が生じても、直流モータの回転周波数を確実に目標値に
設定することができる直流モータサーボ装置を提供する
ことを目的ととする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明は、直流モータの回
転周波数の検出出力に従って上記直流モータの回転周波
数をＩＩＪ　１０するとともに、この検出出力を積分す
る手段と、この手段による積分処理が済んだ後、その積
分出力に従って上記直流モータの回転周波数を制御する
とともに、このときの上記直流モータの回転周波数を検
出し、この検出出力と回転周波数の目標値との偏差を求
め、この偏差を記憶する手段と、この手段による記憶処
理が済んだ後、その記憶結果に従って上記直流モータの
回転周波数の検出出力を補正し、この補正出力に従って
上記直流モータの回転周波数を制御するようにしたもの
である。

（作用） 上記直流モータの回転周波数の検出出力を積分すること
により、ＦＧ倍信号位相変動や周波数変動が平均化され
、回転周波数の目標＠（サーボがかかったときの回転周
波数）にほぼ一致した検出出力を得ることができる。し
たがって、この積分出力に従って直流モータの回転周波
数を制御すれば、直流モータをほぼ目標値に近い回転周
波数で制御することができる。これにより、このときの
ＦＧ倍信号検出出力とその目標値との偏差を求めること
により、ＦＧ倍信号振幅変動および周波数変動を演出す
ることができる。したがって、この偏差を記憶しておき
、実際の制御に際して、この記憶結果に従って、回転周
波数の検出出力を補正し、この補正出力に従って直流モ
ータの回転周波数を制御すれば、ＦＧ倍信号振幅や周波
数が変動していても、目標とする回転周波数を設定する
ことができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながらこの発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図はこの発明の一実ＩＩｉ例の構成を示す回路図で
ある。

この第１図は、この発明をＶＴＲのヘッドドラムモータ
のサーボ装置に適用した例を示すものである。

なお、第１図において、先の第４図と同一部には、同一
符号を付し、詳細な説明を省略する。

第１図に示すヘッドドラムモータサーボ装置は、初期設
定としてＦＧ倍信号変動（位相変動や周波数変動）を検
出してこれを記憶しておき、実際の制御に際して、この
記憶結果に従って、ヘッドドラムモータ２０の回転周波
数の検出出力を補正することにより、この回転周波数を
目標値に設定するようにしたものである。

そこで、まず、初期設定動作モードについて説明する。

この初期設定動作モードは、さらに、ヘッドドラムモー
タ２０の回転周波数の検出出力を積分する動作モード（
以下、積分モードと記す）と、ＦＧ倍信号変動を検出し
、この検出出力を記憶する動作モード（ＪＡ下、記憶モ
ードと記す）に分けられる。

積分モードの動作は次のようになる。

周波数発電機１１から出力されるＦＧ倍信号、シュミッ
トトリガ回路１２により波形整形された後、周波数弁別
器１３に供給され、その周期が検出される。この検出出
力は、記憶・補正回路３１を通してそのまま混合アンプ
１４に供給される。

そして、この混合アンプ１４により、位相比較器１８の
出力と混合される。この混合出力がモータ駆動アンプ１
９を介してヘッドドラムモータ２０に供給され、その回
転を制御する。

上記周波数弁別器１３の弁別出力は、ざらに、積分器３
２に供給され、所定期間積分される。この積分出力は、
積分器３２に保持される。

周波数弁別器１３の出力の積分が済むと、記憶モードが
設定される。

この記憶モードでは、周波数弁別器１３の弁別出力の代
わりに、積分モードで求められた積分出力が記憶・補正
回路３１を介して混合アンプ１４に供給される。これに
より、ヘッドドラムモータ２ｏの回転周波数は、積分器
３２の積分出力によって制御される。これと同時に、加
算器３２により周波数弁別器１３の弁別出力と積分器３
２の積分出力との偏差が順次水められる。求められた偏
差は、記憶・補正回路３１に供給され、その記憶部に順
次記憶される。所定数の偏差が記憶されると、記憶モー
ドが終了する。

この記憶結果が、ＦＧ倍信号変動量となる。すなわち、
周波数弁別器１３の弁別出力を積分することにより、そ
の変動が平均化され、目標値に近い弁別出力を得ること
ができる。したがって、この積分出力に従って、ヘッド
ドラムモータ２０の回転周波数を制御すれば、このモー
タ２０の回転周波数をほぼ目標値に設定することができ
る。これにより、積分器３１の積分出力と周波数弁別器
１３の弁別出力との偏差を求めれば、周波数弁別器１３
の弁別出力の偏差、つまり、ＦＧ倍信号偏差を求めるこ
とができるわけである。

以上により、初期設定動作モードが終了し、通常の速度
制御が可能となる。

この速度制御動作モードでは、記憶・補正回路３１の補
正部は、周波数弁別器１３の弁別出力とその記憶部に格
納されている偏差データとを演算し、上記弁別出力から
その変動成分を取り除くための補正を行なう。そして、
この補正出力により、ヘッドドラムモータ２０の回転周
波数が制御される。これにより、ヘッドドラムモータ２
０の回転周波数は、ＦＧ倍信号変動しているにもかかわ
らず、目標値に設定される。

なお、各動作モードにおける記憶・補正回路３１や積分
器３２の動作の切換えは、端子３４に供給されるモード
指定信号に従ってなされる。また、このモード指定信号
は、速度制御モードであるにもかかわらず、補正動作を
行なわず、周波数弁別器１３の弁別出力をそのまま混合
アンプ１４に供給するように、記憶・補正回路３１の動
作を設定することも可能とされている。

以上、一実施例の全体的な構成および動作を詳細に説明
したが、ここで、上記記憶モードおよび速度ｌｌｊｌ１
ｗＪモードについてさらに詳細に説明する。

上記記憶・補正回路２３の記憶部への偏差データの記憶
は、ヘッドドラムモータ２０の１回転周期期間の周波数
弁別器１３のサンプリングごとに行われる。例えば、ヘ
ッドドラムモータ２０の１回転周期期間中にＦＧ倍信号
Ｎ回到来し、そのたび毎に、周波数弁別器１３でＦＧ倍
信号周期を測定する場合には、記憶モードに移行してか
ら一定期間（ヘッドドラムモータ２０の制御を周波数弁
別器１３の弁別出力から積分器２１の積分出力へ変更す
る際、ヘッドドラムモータ２０が安定するまで待つ）経
過後に到来するＦＧ倍信号Ｏに対する偏差ｍ（Ｆａ−Ｆ
：Ｆは目標値で今の場合、積分器３２の積分出力）は、
記憶・補正回路２３の記憶部のＭａ　というアドレスに
格納される。同様に、ＦＧ倍信号ｌ　、　Ｆ２　、・・
・に対する偏差層は。

記憶部のＭｌ、Ｍ２　、・・・というアドレスに順次格
納される。最後のＦＧ倍信号Ｎに対する偏差量の記憶が
終了すれば、記憶モードは終了し、その後のＦＧ倍信号
到来時から速度制御モードとなる。

この速度制御モードで最初に到来するＦＧ倍信号Ｄ　　
−は記憶・補正回路２３の記憶部のアドレスＭｏに格納
されて偏差データＸＯに対応するものであり、この偏差
データＸａによって補正動作（Ｆｏ　−ＸＯ＝ＦＤ　’
　−ＦＯ＋Ｆ）が行われる。

以下、同様に、ＦＧ倍信号１−、Ｆ２　Ｚ・・・に対す
る補正動作が行われる。

ところで、上述した記憶モードにおいては、ＦＧ倍信号
到来数をカウントする必要がある。また、サーボ装置と
しては、システムの電源スィッチを切っても偏差データ
が消滅しないようにすることにより、初期設定を１回で
済むようにした方が好ましい。

第１図のサーボ装置においては、ヘッドドラムモータ２
ｏに位相制御を行なうためのパルス発生器１５が取り付
けられているため、これを利用することと、記憶・補正
回路３１の記憶部に不揮発性メモリを使うことにより、
上記要求を満たすようになっている。

すなわち、ＰＧ倍信号発生位置とＦＧ倍信号発生位置は
、機械的に一定の関係に定まっているため、記憶・補正
回路２３の記憶部における偏差データの格納アドレスを
ＰＧ倍信号基準にして定めることにより、第２図に示す
ように、ＦＧ倍信号絶対的位置に対応する偏差データを
記憶・補正回路２３の記憶部の所定のアドレスに格納す
ることが可能となる。なお、第２図は、ヘッドドラムモ
ータ２０の１回転周期期間中のＦＧ倍信号到来数Ｎが６
の場合を示す。

また、記憶部として不揮発性メモリを使用すれば、シス
テムの電源を切っても記憶部に格納された偏差データを
保持することができるので、初期設定は１度で済む。

以上述べたようにこの実施例は、初期設定としてＦＧ倍
信号変動を検出してこれを記憶しておき、実際の制御に
際して、この記憶結果に従って、ヘッドドラムモータ２
０の回転周波数の検出出力を補正するようにしたもので
ある。

このような構成によれば、ＦＧ倍信号検出出力からその
変動成分を取り除くことができるので、ＦＧ倍信号変動
が生じていても、ヘッドドラムモ−タ２０の回転周波数
を目標値に設定することことができる。

また、この実施例は、ＰＧ倍信号°用いてＦＧ倍信号到
来数Ｎをカウントするようにしたので、回路構・成の簡
易化を図ることができる。

さらに、この実施例は、記憶・補正回路３１の記憶部に
不揮発性メモリを用いるようにしたので、１度初期設定
を行なえば、後は電源スィッチを切っても、初期設定を
行なう必要がない利点がある。

第３図は、この発明の他の実施例の構成を示す回路図で
ある。

この第３図の実施例は、マイクロコンピュータのソフト
ウェアにより、上述した各種モードの動作を実行するよ
うにしたものである。

第３図において、４１はクロック発生回路４２から出力
されるクロックをカウントするタイマカウンタである。

ラッチ回路４３，４４．４５は、それぞれＦＧ倍信号Ｐ
Ｇ倍信号基準信号の到来タイミングで、タイマカウンタ
４１のカウント値をラッチするラッチ回路である。これ
らラッチ回路４３．４４．４５のラッチデータは、デー
タバスを介してマイクロコンピュータ４６に取り込まれ
る。

第１図の周波数弁別器１３による周波数弁別機能は、マ
イクロコンピュータ４６により、ラッチ回路４３から取
り込んだラッチデータとやはりこのラッチ回路４３から
取り込んだ１サンプル前のラッチデータとの差をとるこ
とにより得ることができる。同様に、第１図に示す位相
比較器１８による位相比較機能は、マイクロコンピュー
タ４６により、ラッチ回路４４のラッチデータとラッチ
回路４５のラッチデータとの差をとることにより得るこ
とができる。また、記憶・補正回路３１、積分器３２、
加算器３３、混合アンプ１４の機能は全てマイクロコン
ピュータ４５上の処理で実現可能である。

なお、４７は、ＰＧ倍信号発生タイミングを調整するた
めのアナログデータを取り込むためのアナログ／デジタ
ル変換回路であり、４８はマイクロコンピュータ４６の
プログラムを格納するＲＯＭであり、４９は偏差データ
の格納等に使用されるＲＡＭであり、５０はヘッドドラ
ムモータ２０の制御信号をアナログ信号にしてモータ駆
動アンプ１９に供給するデジタル／アナログ変換回路で
ある。

このような構成によれば、先の実施例に比べ、ＲＯＭや
ＲＡＭの使用量が増加するものの、従来のサーボ回路を
マイクロコンピュータのソフトウェアにより実現する場
合と比較すれば、回答回路部品等の増加を招くことなく
、先の実施例と同様の効果を得ることができる。

なお、先の実施例では、直流モータの回転周波数の検出
出力とその目標値との偏差を求めるのに、目標値として
、積分出力を用いる場合を説明したが、別途用意したも
のを使用するようにしてもよいことは明らかである。

また、この発明は、ＶＴＲのヘッドドラムモータの速度
制御に限らず、ＦＧ倍信号用いた直流モータの速度制御
一般に適用可能なことは勿論である。

この他にも、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々様々変
形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果コ 以上述べたようにこの発明によれば、ＦＧ倍信号振幅お
よび位相の変動を検出し、この検出出力に従って、直流
モータの制御信号を補正するようにしたので、ＦＧ信号
自体に振幅変動および位相変動がある場合であっても、
より正確な速度制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第２
図は第１図の動作を説明するためのタイミングチャート
、第３図はこの発明の他の実施例の構成を示す回路図、
第４図は従来の直流モータサーボ装置の構成を示す回路
図である。 １１・・・周波数発電様、１２．１６・・・シュミット
トリガ回路、１３・・・周波数弁別器、１４・・・混合
アンプ、１５・・・位相発生器、１７・・・単安定マル
チバイブレータ、１８・・・位相比較器、１９・・・モ
ータ駆動アンプ、２０・・・ヘッドドラムモータ、３１
・・・記憶・補正回路、３２・・・積分器、３３・・・
加算器、３４・・・端子、４１・・・タイマカウンタ、
４２・・・クロック発生器、４３．４４．４５・・・ラ
ッチ回路、４６・・・マイクロコンピュータ、４７・・
・アナログ／デジタル変換回路、４８・・・ＲＯＭ１４
９・・・ＲＡＭ。 ５０・・・デジタル／アナログ変換回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流モータの回転周波数を検出する回転周波数検出手段
   と、 この回転周波数検出手段の検出出力に従って上記直流モ
   ータの回転周波数を制御する第１の回転周波数制御手段
   と、 この第１の回転周波数制御手段によって上記直流モータ
   の回転周波数が制御されているときの上記回転周波数検
   出手段の検出出力を積分する積分手段と、 この積分手段の積分出力に従って、上記直流モータの回
   転周波数を制御する第２の回転周波数制御手段と、 この第２の回転周波数制御手段によって回転周波数が制
   御されているときの上記回転周波数検出手段の検出出力
   と上記直流モータの回転周波数の目標値との偏差を求め
   る偏差算出手段と、 この偏差算出手段の算出出力を記憶する記憶手段と、 この記憶手段の記憶結果に従って、上記回転周波数検出
   手段の検出出力を補正する補正手段と、この補正手段の
   補正出力に従って、上記直流モータの回転周波数を制御
   する第３の回転周波数制御手段とを具備したことを特徴
   とする直流モータ制御装置。