JPH01321889A - 直流モータの回転速度制御方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は直流モータの回転速度制御方法に関する。

［従来技術及びその問題点］ 従来の直流モータの回転速度制御方法を、第６図乃至第
８図を参照して説明する。第６図及び第７図は、夫々、
従来の直流モータ回転速度制御方法を説明するためのブ
ロック図、第８図は従来の方法による直流モータ回転速
度の制御の概略を示すグラフである。

第６図において、回転速度計（タコメータ）１０は、直
流モータ１２に連動し、モータの回転速度に応じた交流
電圧Ｅを整流・平滑回路１４に出力する０回路１４は、
交流電圧Ｅを整流・平滑して直流電圧ｖ１を出力する。

尚、回転速度計１０及び整流・平滑回路１４は、回転速
度検出部１６を構成する。整流・平滑回路１４の出力電
圧■１は、回転速度制御部１５の一部を構成する抵抗器
１８を介して、比較・積分器（演算増幅器）２０の一方
の入力端子２０ａに印加される。演算増幅器２０の他方
の入力端子２０ｂには、端子２２を介して、基準電圧（
基準値データ）Ｖ２が印加される。演算増幅器２０は、
整流・平滑回路１４の出力ｖ１と基準電圧ｖ２の差の電
圧を、抵抗器１８及びコンデンサ２４で定まる時定数で
積分し、その出力Ｃｄ（制御電圧又は回転制御データ）
を、増幅器２６を介し、直流モータに印加してモータ１
２の回転速度を制御する。つまり、モータの回転速度を
基準電圧■２で特定される速度に制御する。

第７図は、従来の他の直流モータ回転速度制御方法を説
明するブロック図であり、回転速度検出器１６以外は、
第６図の構成と同一である。第７図に示した回転速度検
出器１６は、パルス・ホイール２８、パルス発生器（光
学的又は磁気的）３０、周波数・電圧変換器（Ｆ−Ｖ）
３２及び低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３４から構成され
る。パルス・ホイール２８は直流モータ１２と連動し、
パルス発生器３０は、モータ回転速度に対応したパルス
列を、周波数・電圧変換器３２に出力する。

周波数・電圧変換器３２は、入力されたパルス列に比例
した直流電圧を、次段の低域通過フィルタ３４を介して
、第６図で説明したように、抵抗器１８を介して演算増
幅器２０に加える。以後の制御は第６図に関連して説明
した通りである。

第６図及び第７図に示した従来例は、しかしながら、回
転速度制御に比較・積分器を使用しているため、モータ
始動の際、モータの回転速度が所望速度（基準電圧ｖ２
に相当）に達するまでに時間が掛り過ぎ、且つ所望速度
に最初に達した後に所望速度付近に収束するまでの時間
が長いので回転むらが大きいという問題があった。

第８図は、上述の従来例の欠点を概略的に図示したもの
である。第８図において、ＴＯは入力端子２２に直流モ
ータの所望回転速度に対応する基準電圧■２を入力した
時点、Ｔ１は最初に基準電圧Ｖ２（即ち所望回転速度に
対応）に達する時点であり、時点ＴＯから時点Ｔ１まで
の時間は後述する本発明の場合に比べて長くなっている
。更に、時点Ｔ１以後の、所望回転速度に収束するまで
にかなりの時間を要し、回転むらが大きい。

更に、上述した従来例は、部品点数が多く、設計変更に
際して柔軟性に乏しいという問題もあった。

［目的］ したがって、本発明の目的は、モータ始動の際にモータ
回転速度を速やかに所望速度とし、且つ、高速及び低速
回転での回転変動を少なくし、更に低速から高速への急
激な速度変化仲対しても短時間に回転速度を安定させる
ことができる直流モータの回転速度制御方法を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、マイクロコンピュータを使用する
ことにより、簡単な回路構成で且つ設計変更が容易な直
流モータの回転速度制御方法を提供することである。

［実施例コ 以下、添付の第１図乃至第５図を参照して本発明の詳細
な説明する。

第１図は本発明の詳細な説明するためのブロック図であ
る。

第１図において、全波整流器３０の入力端子３０ａ及び
３０ｂには、端子３２及び３４を介して正弦波電流が加
えられ、全波整流器３０の出力端子３０ｃ及び３０ｄか
ら全波整流された電圧（電流）が得られる。

一方、全波整流器３０に供給された正弦波交流と同じ正
弦波交流をゼロクロス点検出器３６に加える。ゼロクロ
ス点検出器３６は、入力された正弦波交流のゼロクロス
点に対応するパルス列を、マイクロコンピュータ（ｃＰ
Ｕ）３８の割込端子ｌＮＴｌに印加する。

センサ４０は、直流モータ軸或いはこのモータにより駆
動される駆動系の適当な軸に固定されたパルスホイール
４２の刻み溝を光学的に検知し、直流モータの回転に応
じたパルス列をＣＰＵ３８の割込端子ＩＮＴ２に入力す
る。尚、このモータ回転パルス列は、上記の光学的方法
に限らず、例えば磁気的検知方法等の他の公知の方法に
より求めることができる。

基準発振器４４からは一定周期のパルス列がＣＰＵ３８
の他の割込端子ＩＮＴ３に入力され、この一定周期のパ
ルス列により上記のＩＮＴ２に入力されるパルス列の周
期Ｎ（モータの回転速度に応じて変化する）を計測する
０周期Ｎの求め方は当業者に自明なので詳細な説明は省
略する。

ＣＰＵ３８の出力端子Ｐａは直流モータ４５を制御する
パルス（後述のオン及びオフ信号）を出力する。この出
力端子ＰＯはインバータ４６を介してホトカプラ４８を
構成する発光ダイオード４８ａに接続し、ホトトランジ
スタ４８ｂはモータ駆動用のトランジスタ４９のベース
に接続している。つまり、出力端子Ｐｏから出力するパ
ルスによりトランジスタ４９の導通時間を制御すること
によりモータ４５の回転速度を制御する。尚、ダイオー
ド４７はモータ４５で発生する逆起電力防止用である。

第１図のＣＰＵ３８の動作を、第２図乃至第３図を参照
して説明する。

第２図はゼロクロス点から時間ｔだけトランジスタ４つ
（第１図）を導通させて全波整流器３０の出力を直流モ
ータ４５に加える様子を示す印加電圧（電流）波形を示
す図であり、第３図は割込信号ＩＮＴＴを発生する回路
図（ｃＰＵ３８に内蔵されている）である。

ゼロクロス点に対応するパルスがＣＰＵ３８の割込端子
ｌＮＴｌに印加されると、ＣＰＵの動作ステップは割込
ルーチンＩＮＴＩ−Ｒ（図示せず）に入る。この割込ル
ーチンは、ＣＰＵの出力端子ＰＯから直流モータ４５を
駆動する信号（オン信号）を出力させた後、上記のトラ
ンジスタ４つの導通時間ｔに対応する回転速度制御デー
タＡｄ（後述する）を第３図のレジスタ５０にセットし
、次いで第３図のカウンタ５２の計数動作を開始させて
割込先に戻る（計数開始信号は端子６０を介して入力さ
れる）、カウンタ５２は端子５４を介して入力する基準
パルス（計時用の基準発振器（図示せず）から供給され
る）を計数する。第３図の比較器５６は、レジスタ５０
及びカウンタ５２の値を比較し、一致すると割込信号Ｉ
ＮＴＴを端子５８から出力する。この割込信号ＩＮＴＴ
によりＣＰＵ３８内 ＮＴＴ−Ｒ（図示せず）に入る０割込ルーチン■ＮＴＴ
−Ｒは、ＣＰＵ３８の出力端子ＰＯからオフ信号を出力
させ、カウンタ５２をリセットしてその動作を停止させ
た後に割込先に戻る（リセット信号は端子６０を介して
入力される）。

上記のオン信号は発光ダイオード４８ａを発光させて直
流モータ４５に電流を供給し、一方、上記のオフ信号は
発光ダイオード４８ａの発光を停止させて直流モータ４
５への電流供給を遮断する。

つまり上記の回転速度制御データＡｄによりモータ４５
の回転速度を制御している。

次に、第４図のフローチャート図を参照して更に詳細に
本発明を説明する。ステップ７０においてＣＰＵ３８の
初期設定を行う。ステップ７２及び７４は本発明と直接
関係のない制御ルーチンである。ステップ７６において
、ＣＰＵ３８が新たな周期Ｎ（周期Ｎについては上述し
た）を取り込んだかどうかを判断する。新たな周期Ｎを
取り込んでなければ制御ルーチン７４に行き再びステッ
プ７６で上記の判断を行う、新たな周期Ｎを取り込んで
いればステップ７８において周期Ｎの逆数に定数Ａを乗
算してＶｄを得る。即ち、ステップ７８において実際の
モータ回転速度に対応したデータＶｄを得る。ステップ
８０において所望回転速度データＶｒと上記Ｖｄとの差
Ｄｖ　　（差データ或いは差信号）を求め、ステップ８
２においてＤ■に制御係数αを掛けて回転速度修正値Δ
Ａｄを求める０次に、ステップ８４において前回ＣＰＵ
３８から出力した回転速度制御データＡｄ　　（ｃＰＵ
３８内に記憶されている）にΔＡＪを加算してＡｄを更
新する。

本発明は、所望回転速度データＶｒと実測回転速度デー
タＶｄとの差Ｄｖに乗する制御係数αを、ＣＰＵ３８の
割込端子ＩＮＴ２に入力するパルス列の周期が長くなる
のに応じて上記制御係数を大きくし、上記パルス列の周
期が短くなるのに応じて制御係数αを小さくすることに
より、その目的を達成している。

第５図は、上述の実施例による直流モータ回転速度制御
の様子を簡単に示した図である。第５図を第８図と比較
すれば明らかなように、モータ始動の際にモータ回転遠
度を速やかに所望速度とし、且つ、高速及び低速回転で
の回転変動を少なくし、更に低速から高速への急激な速
度変化に対しても短時間に回転速度を安定させることが
できる。

［変更・変形］ 上述のように、制御係数αの値をモータ回転周期に比例
させて連続的に変化させることが好ましい。しかし、α
をモータ回転周期に応じて離散的に変化させてもよい。

この場合、異なったモータ回転周期に対応するαの値を
予めテーブルに記憶しておき、検知した回転周期に基づ
いて対応するαの値をテーブルから引き出してくればよ
い。

上述の実施例では、全波整流波形の導通角制御について
説明したが、全波整流電圧を使用する必要はない。例え
ば、モータに直接直流電圧を印加させ、上記の回転速度
制御データにより印加電圧自体を制御するようにしても
よい、更に、上記の回転速度制御データによりモータに
印加される直流電圧のパルス幅を制御するようにしても
よい。

更にまた、上述の実施例ではＣＰＵの割込端子を使用し
ているが、ＣＰＵ外部に専用のルーチン処理用の回路を
設けるようにしてもよい。

［効果］ 以上説明したように、本発明によれば、モータ始動の際
にモータ回転速度を速やかに所望速度とし、且つ、高速
及び低速回転での回転変動を少なくし、更に低速から高
速への急激な速度変化に対しても短時間に回転速度を安
定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施するためのブロック図
、第２図は本発明を説明するための電圧（電流）波形図
、第３図は本発明の実施例に使用する回路のブロック図
、第４図は本発明を説明するためのフローチャート図、
第５図は本発明の詳細な説明する図、第６図及び第７図
は従来のモータ速度制御回路図、第８図は従来の方法に
よるモータ回転速度制御を説明する図である。 図中、３８はマイクロプロセッサ、４５は直流モータ、
７６．７８，８０，８２．８４は夫々フローチャートの
ステップである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流モータの回転速度を検出し、検出したモータ回転速
   度に基づいて回転速度制御データを求め、該回転速度制
   御データに応じて直流モータの回転速度を所望値に制御
   する方法であつて、 （ａ）直流モータの回転に応じてパルス列を発生させ、 （ｂ）該パルス列の周期を求め、 （ｃ）該パルス列の周期から直流モータ回転速度を求め
   、 （ｄ）該直流モータ回転速度と所望回転速度との差を表
   わす差信号を求め、 （ｅ）該差信号に制御係数を乗算して回転速度修正値を
   求め、この場合、上記パルス列の周期が長くなるのに応
   じて上記制御係数を大きくし、上記パルス列の周期が短
   くなるのに応じて上記制御係数を小さくし、 （ｆ）該回転速度修正値を直前に使用した回転速度制御
   データに加算して該回転速度制御データを更新し、 更新した回転速度制御データに基づいて直流モータの回
   転速度を制御する方法。