JPH0311986A - 電磁駆動装置の速度信号検出装置 - 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〕 本発明はサーボモータ等の電磁駆動装置の速度信号検出
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電磁駆動装置の速度１３号検出装置として電磁駆
動装置の駆動コイルと速度検出コイルとを同一としたも
のが特開昭５９−１５６１３９号公報等により知られて
いる。

この電６Ｊｉ駆動装置の速度信号検出装置では第５図に
示すように電磁駆動装置の駆動コイル１と直列に駆動電
流検出抵抗２が接続され、この駆動コイル１と駆動電流
検出抵抗２とからなるＬ／Ｒ積分回路と並列に抵抗３と
コンデンサ４との直列回路からなるＲ／Ｃ積分回路が接
続される。そして駆動コイル１が駆動回路５により入力
電圧に応じて駆動されるが、演算回路６によりＬ／Ｒ積
分回路の出力電圧ＡとＲ／Ｃ積分回路の出力電圧Ｂとの
差が演算されて速度信号が求められる。

この電磁駆動装置の速度信号検出装置は電磁駆動装置の
速度制御を行う速度制御回路等に使用され、この速度制
御回路等は上記演算回路６からの速度信号に基づいて電
磁駆動装置の速度制御等を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記電磁駆動装置の速度信号検出装置にあっては演算回
路６によりＬ／Ｒ積分回路の出力電圧ＡとＲ／Ｃ積分回
路の出力電圧Ｂとの差を演算して速度信号を求めるが、
Ｌ／Ｒ積分回路はうず電流積、ヒステリシス損等により
一次積分系にならず０．９次程度の積分系となるので、
電磁駆動装置の駆動コイルを強制的に固定状態として上
記駆動コイルに駆動電流を入力したときのＬ／Ｒ積分回
路の出力電圧ＡとＲ／Ｃ積分回路の出力電圧Ｂとの差が
０にならない。このため、演算回路６からの速度信号は
駆動コイル１の駆動信号が混入してしまい、Ｓ／Ｎが悪
化してしまう。このように速度信号のＳ／Ｎが悪化する
ことはこの電磁駆動装置の速度信号検出装置を速度制御
回路に使用して電磁駆動装置の速度制御を行う場合には
その速度制御帯域が狭くなってしまう。

本発明は上記欠点を改善し、Ｓ／Ｎの高い速度信号を得
ることができる電磁駆動装置の速度信号検出装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は第１図に示すように
電磁駆動装置の駆動コイル１１に駆動電流検出抵抗１２
を直列に接続した電磁駆動装置の速度信号検出装置であ
って、 上記駆動コイル１１の駆動電圧と上記駆動電流検出抵抗
１２の電圧とから上記駆動コイル１１を強制的に固定状
態としたときの上記駆動コイル１１の固定特電圧を演算
する第１の演算手段１３と、上記駆動コイル１１の駆動
電圧と上記駆動コイル１１の固定特電圧を比較演算して
速度信号を求める第２の演算手段１４と を備えるようにしたものである。

〔作　用〕

第１の演算手段１３により駆動コイル１１の駆動電圧と
駆動電流検出抵抗１２の電圧とから駆動コイル１１を強
制的に固定状態としたときの駆動コイル１１の固定特電
圧が演算され、第２の演算手段１４により駆動コイル１
１の駆動電圧と駆動コイル１１の固定特電圧が比較演算
されて速度信号が求められる。

〔実施例〕

第２図は本発明を応用した電磁駆動装置の速度制御回路
の一例を示す。

電磁駆動装置の駆動コイル２１は増幅器からなる駆動回
路２２により駆動され、この駆動コイル２１と直列に駆
動電流検出抵抗２３が接続されている。増幅器２２は駆
動電流検出抵抗２３の電圧Ｖｓ（ｔ）が抵抗２４を介し
て負帰還されることによって駆動コイル２１を電流駆動
することになり、起動特性がよい。

増幅器２２の駆動電圧Ｖｉ（ｔ）はアナログ／ディジタ
ル（Ａ／Ｄ）変換器２５によりＡ／Ｄ変換されてディジ
タル・シグナル・プロセサ（ＤＳＰ）２６に入力され、
かつ駆動電流検出抵抗２３の電圧Ｖｓ（ｔ）がＡ／Ｄ変
換器２７によりＡ／Ｄ変換されてＤＳＰ２６に入力され
る。ＤＳＰ２６はマイクロコンピュータを用いて構成さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２５の出力電圧とＡ／Ｄ変換器２７の
出力電圧とから速度信号Ｖ、（ｔ）を演算して出力する
。このＤＳＰ２６からの速度信号Ｖ、（ｔ）はディジタ
ル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２８によりＤ／Ａ変換さ
れ、抵抗２９を介して増幅器２２の反転入力端子に入力
される。増幅器２２は制御信号が抵抗３０を介して非反
転入力端子に入力され、この制御信号とＤ／Ａ変換器２
８の出力信号との差分を増幅して駆動コイル２Ｉと駆動
電流検出抵抗２３との直列回路に印加する。

第３図はこの速度制御回路の一連の流れを制御ブロック
図として示す。

駆動電流検出抵抗２３を流れる駆動電流ｌ１（ｓ）は駆
動電流検出抵抗２３の電圧Ｖ　ｓ　（ｓ）を駆ω」電流
検出抵抗２３の抵抗値Ｒｓで除算した値となり、駆動コ
イル２１の自己インダクタンスをり、ラプラス）寅算子
をＳ、駆動コイル２１の抵抗骨をＲｅ、増幅器２２の負
荷抵抗をＲＬ（＝Ｒｃ＋Ｒｓ）とすれば駆動コイル２１
を強制的に固定したときの駆動コイル２Ｉの固定特電圧
Ｖｉｓ（ｓ）は Ｖｉｓ（ｓ）　＝　Ｉ　１（ｓ）　Ｘ　（Ｌ　Ｓ　＋　
ＲＬ）となる。また駆動コイル２１の駆動電流ｒｉ（ｓ
）と駆動コイル２１の移動速度Ｖ。（ｓ）との伝達関数
をＧ　（ｓ）、逆起定数をに、とすれば ｖ、（ｓ）＝　Ｉｉ（ｓ）ＸＧ（ｓ） ｖ　ｅ　（ｓ）　”　Ｋ　ｅ　ｘ　ｖ　ｏ　（ｓ）とな
り、駆動コイル２１が移動するときの駆動コイル２１の
動作特電圧Ｖ　ｉ　（ｓ）は Ｖｉ（ｓ）　＝　Ｖｉｓ（ｓ）　−Ｖ、（ｓ）となる。

ここでＶｓ（ｓ）、Ｖｉ（ｓ）が測定可能であるから、
ｌｌ（ｓ）とＬとの関係をあらかしめＤＳＰ２６のメモ
リに記憶しておけばＶｉ（ｓ）を求めてＶ　、　（ｓ）
を求めることができ、Ｓ／Ｎの高い速度イコ号を得るこ
とができる。ＤＳＰ２６はこのような原理により速度信
号を検出するものである。なお、Ｒｓは非常に小さくて
Ｒｅの２０〜３０分の１程度であり、ＲＬは電磁コイル
２１の発熱１周囲温度によって常に変化している。そこ
で、この例ではある一定（１，ν間ＴＭ１例えば３０分
乃至１時間の時間おきにＲＬを測定している。また、電
磁コイル２１の自己インダクタンスＬは駆動電流ｌ１（
ｓ）及びその周波数の関数である。そこで、ＤＳＰ２６
は駆動電流検出抵抗２３の電磁駆動装置非動作時（電磁
コイル１１を強制的に固定状態としたとき）のＬと、　
　ｌｌ（ｓ）との関係を示す特性をあらかじめ実測して
メモリに記憶しておく。

第４図は上記ＤＳＰ２６の処理フローを示すフローチャ
ートである。

ＤＳＰ２６は電源が投入されると、まずステップＳｌで
タイマーの値Ｔｃをクリアし、ステップＳ２でテスト電
圧Ｖ７を発生させて制御信号入力端子より増幅器２２に
入力させる。このテス１へ電圧■アは駆動コイル２１が
動作しない程度の微小な電圧であり、例えばＶｊ（ｔ）
が、５Ｖ以下になるような値に設定する。次にＤＳＰ２
６はステップＳ３で増幅器２２の駆動電圧Ｖｉ（ｔ）、
駆動電流検出抵抗２３の電圧Ｖｓ（＋：）をＡ／Ｄ変換
器２５．２７を介してとり込み、ステップＳ４でＲＬ＝
Ｖｉ（ｔ）・Ｒｓ／Ｖｓ（ｔ）なる演算（Ｒｓは既知）
を行う。次にＤＳＰ２６はステップＳ５でテスト電圧Ｖ
、＝ＯとしてこのときＶｉ（ｔ）＝Ｏとすることにより
駆動回路２２のオフセット調整を行う。

次にＤＳＰ２６はステップＳ６でＡ／Ｄ変換器２７の出
力電圧をチエツクして制御信号が入力されたか否かを調
べ、制御信号が入力されない場合にはこのチエツクを繰
り返して行う。制御信号が入力された場合にはＤＳＰ２
６はステップＳ７に進んで駆動回路２２の駆動電圧Ｖｉ
（ｔ）、駆動電流検出抵抗２３の電圧Ｖｓ（ｔ）をＡ／
Ｄ変換器２５．２７ヲ介シテトリ込み、ステップＳ８で
工１（ｔ）　＝　Ｖｓ（ｔ）　／　Ｒｓなる演算を行う
。次にＤＳＰ２６はステップＳ９ではＬとｌｌ（ｔ）と
の関係をメモリに記憶しているから、上記演算で求めた
ｌｌ（ｔ）よりＬを求める。次にＤＳＰ２６はステップ
ＳＩＯで上記演算で求めたｌ、Ｒ，、Ｉｊ（ｔ）からＶ
ｊｓ（ｔ）を前述の第３図の制御ブロック図からの演算
式Ｖｉｓ（ｓ）　＝　Ｉ　１（ｓ）　Ｘ　（Ｌ　Ｓ　＋
　ＲＬ）で求め、ステップＳｌｌでこのＶｉｓ（ｔ）と
、上記とり込んだＶｉ（ｔ）よりＶ　ｆ（ｔ）　＝　Ｖ
　１（ｔ）　−Ｖ　１ｓ（ｔ）なる１寅算でＶ　ｇ　（
ｔ）を求める。次にＤＳＰ２６はステップ５１２でタイ
マーの値Ｔｃをタイマー周期Ｔｓだけインクリメントし
てステップ５１３で上記演算で求めたＶ、（ｔ）を速度
信号として出力する９次にＤＳＰ２６はステップＳ１４
でタイマーの値ＴｃをチエツクしてＴｃ≧ＴＭでなけれ
ばステップＳ６に戻り、Ｔｃ≧ＴＭならばステップＳ１
５に進み制御信号が入力されたか否かを調べる。そして
ＤＳＰ２６は制御信号が入力されている場合にはステッ
プＳ７に戻り、制御信号が入力されていない場合にはス
テップＳｔに戻る。

なお、本発明は上述の例に限定されるものではなく、例
えば直流モータの速度制御装置などに用いることができ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば電磁駆動装置の１駆動コイ
ルに駆動電流検出抵抗を直列に接続した電磁駆動装置の
速度信号検出装置であって。

上記駆動コイルの駆動電圧と上記駆ｌＪＪ電流検出抵抗
の電圧とから上記駆動コイルを強制的に固定状態とした
ときの上記駆動コイルの固定特電圧を演算する第１の演
算手段と、 上記駆動コイルの駆動電圧と上記駆動コイルの固定特電
圧を比較演算して速度信号を求める第２の演算手段と を備えたので、第１の演算手段及び第２の演算手段によ
る演算をディジタル化（ソフトウェア化）することがで
きて演算精度を向上させることができ、Ｓ／Ｎの高い速
度信号を得ることができる。

このため、電磁駆動装置の速度制御を行う速度制御回路
に使用された場合には速度制御時のサーボゲインを高く
することによって速度制御帯域を大幅に拡大することが
でき、且つ過渡特性の改善及び制御速度の高速化を計る
ことが可能となる。また、第１の演算手段及び第２の演
算手段による演算が簡単であり、さらに第１の演算手段
及び第２の演算手段による演算のディジタル化により第
１の演算手段及び第２の演算手段を集積回路内に組込ん
で装置の小型化を計ることが可能になり、多品種少量生
産が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明を応用した電磁駆動装置の速度制御回路の一例を示す
ブロック図、第３図は同速度制御回路の処理の流れを示
す系統図、第４図は同速度制御回路におけるＤＳＰの処
理フローを示すフローチャー１・、第５図は従来の電磁
駆動装置の速度信号検出装置を示すブロック図である。 １１・・・駆動コイル、１２・・・駆動電流検出抵抗、
１３・・・第１の演算手段、 １４・・・第２の演算手段。 壱４ に 形（ ち冗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電磁駆動装置の駆動コイルに駆動電流検出抵抗を直列に
   接続した電磁駆動装置の速度信号検出装置であって、 上記駆動コイルの駆動電圧と上記駆動電流検出抵抗の電
   圧とから上記駆動コイルを強制的に固定状態としたとき
   の上記駆動コイルの固定時電圧を演算する第１の演算手
   段と、 上記駆動コイルの駆動電圧と上記駆動コイルの固定時電
   圧を比較演算して速度信号を求める第２の演算手段と を備えたことを特徴とする電磁駆動装置の速度信号検出
   装置。