JPH02241387A - 直流モータの制御回路 - 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、回転円板型カラーフィルタの駆動などに利用
される直流モータの制御回路に関するものである。

（従来の技術） 画像入力用のカラー・イメージスキャナでは、被写体と
イメージセンサとの間に直流モータによって所定速度で
回転される回転円板型カラーフィルタを色分解機構とし
て設置したものがある。この直流モータの回転数の揺ら
ぎは直ちに色分解機能の低下を招くため、高精度の回転
数制御が必要になる。

第６図に示すように、パルス信号発生部２１と、位相制
御部２２と、速度制御部２３と、制御電圧合成部２４と
、スイッチ部２５とから構成される直流モータの制御回
路が本出願人の先順に係わる実願昭６３−９９５０１号
の明細書に記載されている。

パルス信号発生部２１は、直流モータＭで回転されるカ
ラーフィルタ円板Ｐの周縁部分に形成されたエンコーダ
パターンによる３個のスリット２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
と、これらのスリットの通路に形成されたフォトカップ
ラ２１ｄとから構成され、モータＭの回転速度を示すパ
ルス信号ＦＰを発生する。位相制御部２２はパルス信号
発生部２１から受けたパルス信号ＦＰと内蔵のパルス信
号源で発生された所定周期の基準信号との位相差の関数
である第１の制御電圧■１を発生し、速度制御部２３は
パルス信号ＦＰの周期の関数である第２の制御電圧ｖ２
を発生する。これら第１．第２の制御電圧Ｖｌ、Ｖ２は
、制御電圧合成部２４で抵抗値ｒ　２　／　ｒ　Ｉ　と
ｒ３／ｒｚの重みで合成され、制御電圧■として直流モ
ータＭに供給される。

直流モータＭは、制御電圧合成部２４から供給される制
御電圧Ｖに従い規定回転数Ｎｏ（５０００ｒｐｍなど）
で回転する。

このモータ制御回路では、位相制御系による引き込み精
度を高めるうえでそのループゲインをある程度高めるこ
とが必要になる。しかしながら、位相制御系による位相
引き込み動作は規定回転数Ｎｏの整数分の１の速度に対
しても行われるため、この位相制御系のループゲインを
速度制御系のそれに比べて高めすぎると始動直後の回転
数が規定回転数Ｎｏの整数分の１の速度に引きこまれ、
回転数の上昇がそこで停止してしまうという問題が生じ
る。そこで、図示のようにスイッチ２５ａと比較器２５
ｂとから成るスイッチ部２５を設置し、速度制御部２３
から出力される制御電圧■２がその定常値の近傍の電圧
Ｖｃを越えるまでの間、位相制御部２２と合成部２４間
の接続を切断するという構成が採用されている。

（発明が解決しようとする課題） 第６図に示した先願に係わる直流モータの制御回路は、
速度制御系の制御電圧Ｖ２が定常値の近傍の電圧Ｖｃを
越えたことを比較回路２５ｂで検出し、位相制御系を有
効にする構成となっている。

このため、有効化直後の位相制御電圧■１は、非定常状
態であること及び位相制御系のループゲインを速度制御
系のそれよりも相当大きくしであることから定常値を中
心に大幅に変動し、これに伴う制御の撹乱が生ずる。こ
の制御の撹乱を軽減するには、速度制御系の制御電圧■
２と比較する電圧値Ｖｃを定常値に一致させる必要があ
る。

しかしながら、この比較対象の電圧値Ｖｃを定常値一致
させると次のような問題がある。すなわち、定常状態下
で速度制御部２３の動作が乱れて制御電圧■２が瞬間的
に僅かに低下しても位相制御系による制御が直ちに無効
にされてしまう。この結果、撹乱が未回復の速度制御系
だけで制御を継続しなければならなくなり、動作が不安
定になりやすい。

（課題を解決するための手段） 本発明に係わる直流モータの制御回路は、パルス信号発
生部と、位相制御部と、速度制御部と、制御電圧合成部
とに加えて、速度制御部の制御電圧がその定常値の近傍
の所定範囲内に接近した時点からほぼ所定時間遅れてそ
の制御電圧が定常値に達した時に位相制御系を有効にす
ると共に、速度制御部の制御電圧がその定常値の近傍の
所定範囲から離脱した時点からほぼ所定時間遅れて前記
位相制御系を無効として制御の安定化を図るスイッチ部
とを備えている。

以下、本発明の作用を実施例と共に詳細に説明する。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例に係わる直流モータの制御
回路の構成を制御対象のモータと共に示すブロック図で
あり、１はパルス信号発生部、２は位相制御部、３は速
度制御部、４は制御電圧合成部、５はスイッチ部、Ｍは
制御対象の直流モータである。

トランジスタＱ３のベース端子に供給される制御信号Ｖ
ｓは通常はハイ状態に保持され、制御電圧合成部４の出
力電圧ｖ３は導通中のトランジスタＱ３を通して接地電
位に保持される。この制御信号Ｖｓがローになってトラ
ンジスタＱ３が非導通状態になると、電圧合成部４の制
御電圧ｖ３がモータＭに供給され、モータＭの回転が開
始される。

パルス信号発生部１は、直流モータＭで回転されるカラ
ーフィルタ円板Ｐの周縁部分に形成されたスリット１ａ
とこのスリット１ａの通路に形成されたフォトカップラ
１ｂとから構成され、モータＭの回転周期を示すパルス
信号ＦＰを発生する。

位相制御部２は、第２図の波形図に示すように、パルス
信号発生部１から受けたパルス信号ＦＰを２分周したパ
ルス信号ＨＰＦと、内蔵のパルス信号源で発生された周
期１２ｍ５ｅｃの基準信号ＰＬＬＰＧとの位相差を検出
し、この位相差に応じた第１の制御電圧ｖ１を発生する
。この第１の制御電圧は、第３図の特性図に例示するよ
うに、位相差ゼロの場合に６■になると共に位相の進み
に比例して増加する。

一方、速度制御部３はパルス信号ＦＰの周期を回転数Ｎ
に変換しつつ、この回転数Ｎに比例する第２の制御電圧
Ｖ２を発生する。この第２の制御電圧ｖ２は、第４図の
特性図に例示するように、制御目標の規定回転数Ｎｏ　
（５０００ｒｐｍ）において８ｖになると共に回転数に
比例して増加する。

制御電圧ｖ１は抵抗器Ｒ１と電界効果トランジスタのア
ナログ・スイッチＳＷとを介して演算増幅器ＯＰの反転
入力端子に結合され、制御電圧■２は抵抗器Ｒ２を介し
て演算増幅器ｏｐの反転入力端子に結合される。この演
算増幅器ＯＰの非反転入力端子には６Ｖの基準電圧Ｖ　
ｒｅｆが供給される。また、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値
Ｒ，−Ｒ３の関係は、Ｒ，３／Ｒ１＝　２０、Ｒｉ　／
Ｒ，＃０．２である。このため、アナログ・スイッチＳ
Ｗの導通状態では、位相制御部２から出力される制御電
圧Ｖ１を主体として演算増幅器ｏｐの出力が決定される
。従って、始動直後の低速回転時に制御電圧ｖ１による
制御を有効にしておくと、規定回転数Ｎｏの整数分の１
に回転数が引き込まれたり、この回転数の近傍で大きな
撹乱が生じたりする。

スイッチ部５は、速度制御部３から出力される制御電圧
ｖ２が規定回転数Ｎｏ　（５００Ｑｒｐｍ）に相当する
８Ｖに一致した場合のみアナログ・スイッチＳＷを導通
させることにより、上記始動時の問題を解決する。

すなわち、第５図の波形図に示すように、トランジスタ
Ｑ３のベース端子に供給される制御電圧Ｖｓがローに立
下がると、演算増幅器ＯＰから出力される１２Ｖの制御
電圧ｖ３がモータＭに供給される。回転を開始したモー
タＭの回転数は、規定回転数Ｎｏに向けて上昇してゆく
。これに伴い、速度制御部３０制御電圧■３はその定常
値６ｖに向けて下降してゆく。一方、位相制御部３から
はＯｖと１２Ｖの間を交番するパルス波形の制御電圧■
１が出力される。この制御電圧■１は、規定回転数Ｎｏ
の整数分の１の回転速度の近傍で６ｖに接近する。

コンデンサＣと抵抗器Ｒ４，Ｒ５で構成される遅延回路
を介してトランジスタＱ１のベース端子に供給される制
御電圧■４は、制御電圧■２がその定常値の所定範囲Δ
■に達した時点から所定時間τだけ遅れてトランジスタ
Ｑ１を導通させる。

この所定時間τは、モータの始動時において制御電圧Ｖ
２がその定常値よりもΔＶだけ低い値から定常値まで上
昇するまでの所要時間よりも長い値に設定される。従っ
て、トランジスタＱ１は、制′ａ電圧■２が定常値に達
した後に導通ずる。これに伴い、トランジスタＱ２が導
通して制御電圧■５が１２Ｖから６ｖに低下し、アナロ
グ・スイッチＳＷを導通させる。この結果、位相制御部
２から出力される制御電圧Ｖ１が有効になり、位相制御
を主体とした制御が開始される。

このように、始動直後の低速回転時に制御電圧■１によ
る制御がスイッチ部５によって無効にされるため、回転
数の上昇が規定回転数の整数分の１で停止することがな
い。

また、第５図に例示するように、回転数Ｎに変動が起き
、制御電圧ｖ２にＸで例示するような短時間の低下が生
じても、これが所定範囲ΔＸを越えない限りスイッチＳ
Ｗは導通状態を保ち、位相制御系による制御が続行され
る。制御電圧■２の低下が所定範囲ΔＸを越えた場合だ
け、トランジスタＱｌ、Ｑ２、従ってスイッチＳＷが非
導通状態となって位相制御系の動作が無効にされ、再び
初期動作が行われる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明に係わる直流モータ
の制御回路は、速度制御部の制御電圧がその定常値の近
傍の所定範囲内に接近した時点からほぼ所定時間遅れて
位相制御系を有効にすると共に、速度制御部の制御電圧
がその定常値の近傍の所定範囲から離脱した時点からほ
ぼ所定時間遅れて位相制御系を無効にするスイッチ部と
を備える構成であるから、十分に定常状態に接近した状
態で位相制御系が有効にされると共に、速度制御系が乱
れても所定範囲内の電圧変動では位相制御系が無効にさ
れない。

この結果、直流モータ立上げ時の位相制御系の撹乱が有
効に防止されると共に、定常状態下の位相制御系に対す
る安定性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる直流モータの制御回
路の構成を制御対象の直流モータと共に示すブロック図
、第２図乃至第５図は第１図の制御回路の動作を説明す
るための波形図と特性図、第６図は従来技術に係わる直
流モータの制御回路の構成を制御対象の直流モータと共
に示すブロック図である。 １・・・パルス信号発生部、１ａ・・・カラーフィルタ
円板Ｐの周縁部分に形成されたスリット１ｂ・・・フォ
トカップラ１ｂ、２・・・位相制御部、３・・・速度制
御部、４・・・制御電圧合成部、５・・・スイッチ部、
Ｍ・・・制御対象の直流モータ。 特許出願人　日本電気ホームエレクトロニクス株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流モータの回転周期を示すパルス信号を発生するパル
   ス信号発生部と、 このパルス信号と所定周期の基準信号との位相差の関数
   である第１の制御電圧を発生する位相制御部と、 前記パルス信号の周期の関数である第２の制御電圧を発
   生する速度制御部と、 前記位相制御部及び速度制御部のそれぞれの出力端子に
   接続される入力端子を有し第１の制御電圧及び第２の制
   御電圧を受けて前者に重みを付けつつ合成し前記直流モ
   ータに供給する制御電圧合成部と、 前記第２の制御電圧がその定常値の近傍の所定範囲内に
   接近した時点から所定時間遅れて前記位相制御部及び制
   御電圧合成部間の接続を有効にすると共に、前記第２の
   制御電圧がその定常値の近傍の所定範囲から離脱した時
   点から所定時間遅れて前記位相制御部及び制御電圧合成
   部間の接続を無効にするスイッチ部とを備えたことを特
   徴とする直流モータの制御回路。