JPH077985A - ディジタル式速度検出装置及びそれを用いた電動機の速度制御装置 - Google Patents
ディジタル式速度検出装置及びそれを用いた電動機の速度制御装置Info
- Publication number
- JPH077985A JPH077985A JP5143284A JP14328493A JPH077985A JP H077985 A JPH077985 A JP H077985A JP 5143284 A JP5143284 A JP 5143284A JP 14328493 A JP14328493 A JP 14328493A JP H077985 A JPH077985 A JP H077985A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エンコーダを用いた速度制御装置において、エ
ンコーダの一相が欠相した場合、他の正常な相の信号の
みに切り替えて速度検出を行うことにより、欠相が生じ
ても速度制御を続行すること。 【構成】エンコーダ4の二相パルスはエッジ抽出回路5
1と方向判別回路52により出力される、方向パルスと
エッジパルスに変換され、切り替え器53によりu/d
カウンタ6の入力となる。欠相検出回路54が一相の欠
相を検出した時には、速度検出のパルス入力をエッジパ
ルスに切り替え、方向パルスとの周波数比に応じて速度
の検出定数を変えて絶対速度を検出し、回転方向は欠相
検出前と同じ方向として速度検出値を得ることで、欠相
が発生しても速度制御を続行する。
ンコーダの一相が欠相した場合、他の正常な相の信号の
みに切り替えて速度検出を行うことにより、欠相が生じ
ても速度制御を続行すること。 【構成】エンコーダ4の二相パルスはエッジ抽出回路5
1と方向判別回路52により出力される、方向パルスと
エッジパルスに変換され、切り替え器53によりu/d
カウンタ6の入力となる。欠相検出回路54が一相の欠
相を検出した時には、速度検出のパルス入力をエッジパ
ルスに切り替え、方向パルスとの周波数比に応じて速度
の検出定数を変えて絶対速度を検出し、回転方向は欠相
検出前と同じ方向として速度検出値を得ることで、欠相
が発生しても速度制御を続行する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動機の速度検出装置に
係り、特にエンコーダを速度検出器として用いた時に、
エンコーダの欠相あるいは信号伝送回路の故障を検出し
た場合においても、速度検出処理および速度制御処理を
続行するに好適な電動機のディジタル式速度検出装置、
および電動機の速度制御装置に関するものである。
係り、特にエンコーダを速度検出器として用いた時に、
エンコーダの欠相あるいは信号伝送回路の故障を検出し
た場合においても、速度検出処理および速度制御処理を
続行するに好適な電動機のディジタル式速度検出装置、
および電動機の速度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、速度検出器を用いた速度検出装置
において、断線や欠相などの故障を判定し、故障を検出
した後も速度制御を続行させるものに特開昭61−207962
号公報がある。この方法は、速度検出器としてエンコー
ダを用い、エンコーダが出力する90度の位相差を有す
る二相信号A及びBと、前記二相信号と各々180度の
位相差を有するA′及びB′のうちいずれか一つの二相
信号を用いて回転速度を検出するもので、前記二相信号
A及びBあるいはA′及びB′のうちのいずれか一相の
信号が欠相したことを検出し、欠相検出信号に基づい
て、異常を検出した相の信号以外の二相信号を選択して
速度検出を行い速度を制御するものである。
において、断線や欠相などの故障を判定し、故障を検出
した後も速度制御を続行させるものに特開昭61−207962
号公報がある。この方法は、速度検出器としてエンコー
ダを用い、エンコーダが出力する90度の位相差を有す
る二相信号A及びBと、前記二相信号と各々180度の
位相差を有するA′及びB′のうちいずれか一つの二相
信号を用いて回転速度を検出するもので、前記二相信号
A及びBあるいはA′及びB′のうちのいずれか一相の
信号が欠相したことを検出し、欠相検出信号に基づい
て、異常を検出した相の信号以外の二相信号を選択して
速度検出を行い速度を制御するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、一相の欠相を検出した後も速度検出が続行できるよ
うに、二相信号A及びBとそれぞれ180度の位相差を
持つA′及びB′の4相信号が必要になる。ところで、
一般のエンコーダは電気的に90度の位相差を持つ二相
信号が出力されるように、機械的にスリットを配置し、
そこを透過する光をセンサで受けパルス状の電気信号に
変換している。この二相信号は信号伝送路を介して検出
回路に伝送され、更に電気回路により四相信号を生成し
ている。従って、機械的な損傷あるいは信号電送路の異
常により欠相が生じた場合には、四相信号のうち二相信
号が同時に欠相することになり、上記従来技術により速
度検出を続行することは難しい。
は、一相の欠相を検出した後も速度検出が続行できるよ
うに、二相信号A及びBとそれぞれ180度の位相差を
持つA′及びB′の4相信号が必要になる。ところで、
一般のエンコーダは電気的に90度の位相差を持つ二相
信号が出力されるように、機械的にスリットを配置し、
そこを透過する光をセンサで受けパルス状の電気信号に
変換している。この二相信号は信号伝送路を介して検出
回路に伝送され、更に電気回路により四相信号を生成し
ている。従って、機械的な損傷あるいは信号電送路の異
常により欠相が生じた場合には、四相信号のうち二相信
号が同時に欠相することになり、上記従来技術により速
度検出を続行することは難しい。
【0004】本発明の目的は、上述した如きエンコーダ
の二相信号から、回転機の速度を検出すると共に、エン
コーダの機械的損傷あるいは信号伝送路の異常により一
相に欠相が生じた場合においても、他の正常な一相信号
のみで速度検出を行い、速度制御を続行させることにあ
る。
の二相信号から、回転機の速度を検出すると共に、エン
コーダの機械的損傷あるいは信号伝送路の異常により一
相に欠相が生じた場合においても、他の正常な一相信号
のみで速度検出を行い、速度制御を続行させることにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、速度検出演算を行うためのエンコーダパルス計数値
を得るカウンタ入力として、正常時はエンコーダ二相出
力信号をもとに回転方向成分を有する方向パルスを用
い、欠相を検出した場合には正常な相のエンコーダ信号
のエッジパルスに切り替えることで、欠相が発生した場
合においても速度検出処理を続行し、電動機の速度制御
を続行できるようにしたものである。
に、速度検出演算を行うためのエンコーダパルス計数値
を得るカウンタ入力として、正常時はエンコーダ二相出
力信号をもとに回転方向成分を有する方向パルスを用
い、欠相を検出した場合には正常な相のエンコーダ信号
のエッジパルスに切り替えることで、欠相が発生した場
合においても速度検出処理を続行し、電動機の速度制御
を続行できるようにしたものである。
【0006】また、速度検出性能を向上させるため、通
常はエンコーダ出力信号に対して1倍,2倍あるいは4
倍の周波数に逓倍した方向パルスで速度検出を行う。欠
相が生じてエッジパルスから速度検出を行うように切り
替えた場合には、方向パルスの逓倍数とエッジパルスの
周波数比に応じて速度検出演算を行う定数Kを変更し電
動機の速度制御を続行できるようにしたものである。
常はエンコーダ出力信号に対して1倍,2倍あるいは4
倍の周波数に逓倍した方向パルスで速度検出を行う。欠
相が生じてエッジパルスから速度検出を行うように切り
替えた場合には、方向パルスの逓倍数とエッジパルスの
周波数比に応じて速度検出演算を行う定数Kを変更し電
動機の速度制御を続行できるようにしたものである。
【0007】また、上記のように欠相が生じカウンタの
計数パルスを切り替えたサンプリング期間では、速度検
出を無効あるいは前回サンプリング時の速度検出値を用
いて速度制御を行うようにしたものである。
計数パルスを切り替えたサンプリング期間では、速度検
出を無効あるいは前回サンプリング時の速度検出値を用
いて速度制御を行うようにしたものである。
【0008】また、欠相が生じ一相信号のみを用いて速
度検出を行う場合の回転方向は、欠相検出直前の回転方
向あるいは速度指令値の回転方向とすることで電動機の
速度制御を続行できるようにしたものである。
度検出を行う場合の回転方向は、欠相検出直前の回転方
向あるいは速度指令値の回転方向とすることで電動機の
速度制御を続行できるようにしたものである。
【0009】
【作用】エンコーダパルス数を計数することで得られる
回転角度と、それに要した時間から回転速度が検出でき
る。通常用いられる方法としてエンコーダ二相信号各々
のエッジ及びレベルから回転方向毎に方向パルス(ある
いは方向信号とパルス)を生成し回転角度を計測する。
しかし、この方法では一相が欠相した場合には信号レベ
ルが一定となるため、正常な相のエッジ毎に回転方向が
反転した状態になる。つまり、エンコーダの一相信号か
らは回転方向は判別できないことになるが、エッジパル
スを計数して回転角度は計測できるため絶対速度の検出
は可能である。従って、回転角度計測のためのカウンタ
入力として、切り替え器を介して方向パルスとエッジパ
ルスのどちらか一方が入力されるようにし、エンコーダ
が正常のときは方向パルスを入力し、欠相した場合には
正常な相のエッジパルスを入力するよう切り替えること
により、欠相時にも絶対速度の検出が行え、その絶対速
度に符号を付加して速度を帰還すれば速度制御を続行す
ることができる。
回転角度と、それに要した時間から回転速度が検出でき
る。通常用いられる方法としてエンコーダ二相信号各々
のエッジ及びレベルから回転方向毎に方向パルス(ある
いは方向信号とパルス)を生成し回転角度を計測する。
しかし、この方法では一相が欠相した場合には信号レベ
ルが一定となるため、正常な相のエッジ毎に回転方向が
反転した状態になる。つまり、エンコーダの一相信号か
らは回転方向は判別できないことになるが、エッジパル
スを計数して回転角度は計測できるため絶対速度の検出
は可能である。従って、回転角度計測のためのカウンタ
入力として、切り替え器を介して方向パルスとエッジパ
ルスのどちらか一方が入力されるようにし、エンコーダ
が正常のときは方向パルスを入力し、欠相した場合には
正常な相のエッジパルスを入力するよう切り替えること
により、欠相時にも絶対速度の検出が行え、その絶対速
度に符号を付加して速度を帰還すれば速度制御を続行す
ることができる。
【0010】また、速度検出性能を向上する方法とし
て、通常はエンコーダ出力信号に対して1倍,2倍ある
いは4倍の周波数に逓倍し分解能を高くした方向パルス
で速度検出を行うが、欠相が生じてエッジパルスから速
度検出を行うように切り替えた場合には、エッジパルス
は1倍あるいは2倍しか逓倍できないため、欠相が生じ
計数パルスを切り替えたときは、方向パルスの逓倍数と
エッジパルスの周波数比に応じて速度検出演算を行う定
数Kを変更することで、速度検出値は同一なものとする
ことができ、速度制御系に影響を与えることなく電動機
の速度制御を続行できるようにしたものである。
て、通常はエンコーダ出力信号に対して1倍,2倍ある
いは4倍の周波数に逓倍し分解能を高くした方向パルス
で速度検出を行うが、欠相が生じてエッジパルスから速
度検出を行うように切り替えた場合には、エッジパルス
は1倍あるいは2倍しか逓倍できないため、欠相が生じ
計数パルスを切り替えたときは、方向パルスの逓倍数と
エッジパルスの周波数比に応じて速度検出演算を行う定
数Kを変更することで、速度検出値は同一なものとする
ことができ、速度制御系に影響を与えることなく電動機
の速度制御を続行できるようにしたものである。
【0011】また、上記のように欠相が生じカウンタの
計数パルスを切り替えたサンプリング期間では、逓倍数
の異なる方向パルスとエッジパルスが混在しているた
め、速度検出演算を行う定数Kを決定できず正確な速度
を検出することができない。そこで、そのサンプリング
期間のみ速度検出を無効あるいは前回サンプリング時の
速度検出値を用いて速度制御を行うことで、電動機への
悪影響を最小限に押さえることができる。
計数パルスを切り替えたサンプリング期間では、逓倍数
の異なる方向パルスとエッジパルスが混在しているた
め、速度検出演算を行う定数Kを決定できず正確な速度
を検出することができない。そこで、そのサンプリング
期間のみ速度検出を無効あるいは前回サンプリング時の
速度検出値を用いて速度制御を行うことで、電動機への
悪影響を最小限に押さえることができる。
【0012】また、上記のようなエンコーダの一相信号
のみでは、速度の絶対値は検出できても回転方向を判別
することはできないが、欠相前後で電動機の回転方向が
急変することはなく、また、速度指令値と逆方向に電動
機が回転することは少ないため、欠相後に一相信号で速
度検出を行う場合の回転方向は、欠相を検出した直前の
回転方向、あるいは速度指令値の回転方向として速度を
検出することで、電動機の速度制御を続行できる。
のみでは、速度の絶対値は検出できても回転方向を判別
することはできないが、欠相前後で電動機の回転方向が
急変することはなく、また、速度指令値と逆方向に電動
機が回転することは少ないため、欠相後に一相信号で速
度検出を行う場合の回転方向は、欠相を検出した直前の
回転方向、あるいは速度指令値の回転方向として速度を
検出することで、電動機の速度制御を続行できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を用いた電動機の速度制御装置
の一実施例を図1により説明する。マイクロコンピュー
タ1(以後、マイコン1と称す)は速度制御処理を行う
サンプリング周期毎に、速度指令値ωrと速度検出部1
2で得られた速度検出値ωfから、速度制御部11にお
いて速度制御を行い電流指令値Irを出力する。電流制
御部13は電流指令値Irと、電流検出器21から検出
される電流検出値Ifをもとに電流制御を行い、電圧指
令値Vrを出力する。この電圧指令値Vrに従いゲート
パルス発生器14は、電力用半導体素子で構成される電
力変換器2へのゲートパルスを発生し、電力変換器2か
ら電動機3へ所定の電力と電動機3を速度指令値ωrの
値に回転させる。エンコーダ4は電動機3に直結され、
回転速度に比例した周波数の90度位相の二相信号φ
A,φBを出力する。パルス処理回路5はこの二相信号
φA,φBを入力し、基準クロックCLKと同期した
後、各相毎の欠相信号(A欠相,B欠相)をマイコン1
に出力すると共に、回転方向毎の方向パルスu,dを位
置検出用のu/d(アップ/ダウン)カウンタ6へ出力す
る。エンコーダパルス間隔の測定にはカウンタ7が基準
クロックCLKを計数し、方向パルスu,dのオア信号
を得るオア回路8の出力をゲート信号として、エンコー
ダパルスに同期したタイミングでラッチ9がカウンタ7
の計数値を保持する。マイコン1はu/dカウンタ6の
出力値Mと、ラッチ9の保持値Tをもとに、(1)式に
従い速度検出値ωfを演算し速度帰還量とする。パルス
処理回路5において二相エンコーダ信号から回転方向の
判別とパルスの逓倍方法は公知のものでよいが、その一
例の詳細回路を図2に、また、その動作を説明するタイ
ムチャートを図3,図4に示す。エッジ抽出パルス同期
回路51は、各相毎にフリップフロップを2段直列に配
置(フリップフロップ510,511と513,51
4)し、基準クロックCLKと同期させ、エクスクルシ
ブオア回路(512及び515)により各相毎の立ち上
がり/立ち下がりエッジを、基準クロックCLKの1ク
ロック分のパルスを抽出する。方向判別逓倍回路52
は、図3に示すようにB相の位相が進んでいるときを正
転として、A相B相各々のエッジから4逓倍した信号を
生成する。つまり図2のアンド回路とオア回路(520
から529)に、各相の同期パルスA,Bとエッジパルス
2A,2Bを入力し回転方向ごとに4逓倍した方向パル
スup,doを出力する。切り替え器53はアンド回路
とオア回路(530から535)から構成され、方向パ
ルスとエッジパルスを切り替え信号Selのレベルによ
り切り替える。つまり切り替え信号Selで4逓倍の方
向パルスと2逓倍のエッジパルスを選択し、u/dカウ
ンタ6の入力とする。欠相検出回路54は各相毎にフリ
ップフロップ540〜543を2段直列にし、図4のタ
イムチャートに示すように、互いの相のエッジパルス2
A,2BをフリップフロップのクロックckとクリアC
Rに入力し、クリアCRにエッジパルス2A,2Bが入
力されない側の相の欠相を検出する。図5にA相が欠相
したときの全体のタイムチャートを示す。A相欠相前は
4逓倍された方向パルスの係数値Mと、方向パルスに同
期した時間情報であるTにより検出サンプリング毎に
(1)式に基づいて速度を検出する。A相の欠相を検出し
た後は、切り替え信号Selを変えて正常なB相のエッ
ジパルスに切り替えて、エッジパルス計数値Mと時間情
報Tから速度検出を続行する。この場合、回転方向が同
方向であってもu/dカウンタ6の計数値は回転方向が
逆転したようになるため、計数値の変化分の絶対値を取
り絶対速度を検出した後、符号を決定し速度帰還を行
う。このような制御処理はマイコン1が実行するもの
で、その詳細内容を図6のフローチャートにより説明す
る。検出サンプリング毎の割込み処理の最初のステップ
101では、現サンプリング時点を(i)として、電動
機の回転位置情報M(i)と位置変化に要した時間情報
T(i)を取り込む。その後ステップ102と103で
は、サンプリング間での各々の変化量ΔM(i)とΔT
(i)を演算する。ステップ104では、既にエンコー
ダの欠相が検出されているかを欠相フラグで判定し、欠
相していなければステップ105に移り、欠相検出回路
からの欠相信号の有無を調べる。欠相検出信号が入力さ
れていなければステップ106で位置情報の変化量ΔM
(i)とΔT(i)と時間情報の変化量ΔT(i)、お
よび速度の検出定数Kから速度の検出演算を行う。ステ
ップ107では速度検出の後処理として、次回のサンプ
リング時点での演算のため、今回の位置情報M(i)と
時間情報T(i)を格納する。その後、ステップ108
において速度の指令値ωr(i)と検出値ωf(i)、
及び比例積分補償といった速度制御則fsにより速度制
御演算を行い電流指令値Ir(i)を出力する。そし
て、ステップ109,110で電流の指令値Ir(i)
と検出値If(i)、及び電流制御則fiから電流制御
演算を行い、電圧指令値Vr(i)を出力すると共に、
電圧指令値Vr(i)に見合ったゲートパルスを電力変
換器に出力して制御処理を終了する。なお、ステップ1
05で欠相を検出した場合は、ステップ111〜116
の欠相検出直後の処理に移る。ステップ111では以後
のサンプリング点において、欠相状態にあることを示す
ため欠相フラグをセットする。本実施例ではエンコーダ
が正常状態のときは4逓倍した方向パルスを用い、欠相
後は2逓倍のエッジパルスを用いるが、欠相前後で速度
の検出値を同じ値にするため、ステップ112で速度の
検出定数Kを2倍に変更すると共に、ステップ113で
u/dカウンタへの入力パルスの切り替え信号Selを
ハイレベルにする。また、欠相検出直後のエンコーダパ
ルス計数値は、図5中S(i)〜S(i−1)間のよう
に4逓倍と2逓倍のパルスが混在するため、正確な速度
検出を行うことは不可能である。その1解決法としてス
テップ114では、速度の急激な変化は無いものと仮定
して、前回の速度検出値を今回の速度検出値として用い
る。更に、ステップ115では欠相が生じたことを外部
に通報(例えばLED表示など)した後、ステップ116
において以後の欠相時における速度検出処理のため、欠
相前の回転方向をワークエリア(Sw)に格納する。従
って、以後のサンプリング時点では、ステップ104で
欠相フラグがセットされていることから、処理をステッ
プ117に移して欠相時の速度検出処理を続行する。欠
相時はA相あるいはB相のどちらか一方の信号のみを用
いるため、回転方向が判別できないことからステップ1
17で位置情報の変化分ΔM(i)の絶対値をとる。そ
の後、ステップ118で速度検出演算を行うが、この値
は絶対値であるため、ステップ119において欠相前の
符号が格納されているワークエリア(Sw)から、速度
検出値の符号(回転方向)を決定し以後の速度制御演算
を行う。
の一実施例を図1により説明する。マイクロコンピュー
タ1(以後、マイコン1と称す)は速度制御処理を行う
サンプリング周期毎に、速度指令値ωrと速度検出部1
2で得られた速度検出値ωfから、速度制御部11にお
いて速度制御を行い電流指令値Irを出力する。電流制
御部13は電流指令値Irと、電流検出器21から検出
される電流検出値Ifをもとに電流制御を行い、電圧指
令値Vrを出力する。この電圧指令値Vrに従いゲート
パルス発生器14は、電力用半導体素子で構成される電
力変換器2へのゲートパルスを発生し、電力変換器2か
ら電動機3へ所定の電力と電動機3を速度指令値ωrの
値に回転させる。エンコーダ4は電動機3に直結され、
回転速度に比例した周波数の90度位相の二相信号φ
A,φBを出力する。パルス処理回路5はこの二相信号
φA,φBを入力し、基準クロックCLKと同期した
後、各相毎の欠相信号(A欠相,B欠相)をマイコン1
に出力すると共に、回転方向毎の方向パルスu,dを位
置検出用のu/d(アップ/ダウン)カウンタ6へ出力す
る。エンコーダパルス間隔の測定にはカウンタ7が基準
クロックCLKを計数し、方向パルスu,dのオア信号
を得るオア回路8の出力をゲート信号として、エンコー
ダパルスに同期したタイミングでラッチ9がカウンタ7
の計数値を保持する。マイコン1はu/dカウンタ6の
出力値Mと、ラッチ9の保持値Tをもとに、(1)式に
従い速度検出値ωfを演算し速度帰還量とする。パルス
処理回路5において二相エンコーダ信号から回転方向の
判別とパルスの逓倍方法は公知のものでよいが、その一
例の詳細回路を図2に、また、その動作を説明するタイ
ムチャートを図3,図4に示す。エッジ抽出パルス同期
回路51は、各相毎にフリップフロップを2段直列に配
置(フリップフロップ510,511と513,51
4)し、基準クロックCLKと同期させ、エクスクルシ
ブオア回路(512及び515)により各相毎の立ち上
がり/立ち下がりエッジを、基準クロックCLKの1ク
ロック分のパルスを抽出する。方向判別逓倍回路52
は、図3に示すようにB相の位相が進んでいるときを正
転として、A相B相各々のエッジから4逓倍した信号を
生成する。つまり図2のアンド回路とオア回路(520
から529)に、各相の同期パルスA,Bとエッジパルス
2A,2Bを入力し回転方向ごとに4逓倍した方向パル
スup,doを出力する。切り替え器53はアンド回路
とオア回路(530から535)から構成され、方向パ
ルスとエッジパルスを切り替え信号Selのレベルによ
り切り替える。つまり切り替え信号Selで4逓倍の方
向パルスと2逓倍のエッジパルスを選択し、u/dカウ
ンタ6の入力とする。欠相検出回路54は各相毎にフリ
ップフロップ540〜543を2段直列にし、図4のタ
イムチャートに示すように、互いの相のエッジパルス2
A,2BをフリップフロップのクロックckとクリアC
Rに入力し、クリアCRにエッジパルス2A,2Bが入
力されない側の相の欠相を検出する。図5にA相が欠相
したときの全体のタイムチャートを示す。A相欠相前は
4逓倍された方向パルスの係数値Mと、方向パルスに同
期した時間情報であるTにより検出サンプリング毎に
(1)式に基づいて速度を検出する。A相の欠相を検出し
た後は、切り替え信号Selを変えて正常なB相のエッ
ジパルスに切り替えて、エッジパルス計数値Mと時間情
報Tから速度検出を続行する。この場合、回転方向が同
方向であってもu/dカウンタ6の計数値は回転方向が
逆転したようになるため、計数値の変化分の絶対値を取
り絶対速度を検出した後、符号を決定し速度帰還を行
う。このような制御処理はマイコン1が実行するもの
で、その詳細内容を図6のフローチャートにより説明す
る。検出サンプリング毎の割込み処理の最初のステップ
101では、現サンプリング時点を(i)として、電動
機の回転位置情報M(i)と位置変化に要した時間情報
T(i)を取り込む。その後ステップ102と103で
は、サンプリング間での各々の変化量ΔM(i)とΔT
(i)を演算する。ステップ104では、既にエンコー
ダの欠相が検出されているかを欠相フラグで判定し、欠
相していなければステップ105に移り、欠相検出回路
からの欠相信号の有無を調べる。欠相検出信号が入力さ
れていなければステップ106で位置情報の変化量ΔM
(i)とΔT(i)と時間情報の変化量ΔT(i)、お
よび速度の検出定数Kから速度の検出演算を行う。ステ
ップ107では速度検出の後処理として、次回のサンプ
リング時点での演算のため、今回の位置情報M(i)と
時間情報T(i)を格納する。その後、ステップ108
において速度の指令値ωr(i)と検出値ωf(i)、
及び比例積分補償といった速度制御則fsにより速度制
御演算を行い電流指令値Ir(i)を出力する。そし
て、ステップ109,110で電流の指令値Ir(i)
と検出値If(i)、及び電流制御則fiから電流制御
演算を行い、電圧指令値Vr(i)を出力すると共に、
電圧指令値Vr(i)に見合ったゲートパルスを電力変
換器に出力して制御処理を終了する。なお、ステップ1
05で欠相を検出した場合は、ステップ111〜116
の欠相検出直後の処理に移る。ステップ111では以後
のサンプリング点において、欠相状態にあることを示す
ため欠相フラグをセットする。本実施例ではエンコーダ
が正常状態のときは4逓倍した方向パルスを用い、欠相
後は2逓倍のエッジパルスを用いるが、欠相前後で速度
の検出値を同じ値にするため、ステップ112で速度の
検出定数Kを2倍に変更すると共に、ステップ113で
u/dカウンタへの入力パルスの切り替え信号Selを
ハイレベルにする。また、欠相検出直後のエンコーダパ
ルス計数値は、図5中S(i)〜S(i−1)間のよう
に4逓倍と2逓倍のパルスが混在するため、正確な速度
検出を行うことは不可能である。その1解決法としてス
テップ114では、速度の急激な変化は無いものと仮定
して、前回の速度検出値を今回の速度検出値として用い
る。更に、ステップ115では欠相が生じたことを外部
に通報(例えばLED表示など)した後、ステップ116
において以後の欠相時における速度検出処理のため、欠
相前の回転方向をワークエリア(Sw)に格納する。従
って、以後のサンプリング時点では、ステップ104で
欠相フラグがセットされていることから、処理をステッ
プ117に移して欠相時の速度検出処理を続行する。欠
相時はA相あるいはB相のどちらか一方の信号のみを用
いるため、回転方向が判別できないことからステップ1
17で位置情報の変化分ΔM(i)の絶対値をとる。そ
の後、ステップ118で速度検出演算を行うが、この値
は絶対値であるため、ステップ119において欠相前の
符号が格納されているワークエリア(Sw)から、速度
検出値の符号(回転方向)を決定し以後の速度制御演算
を行う。
【0014】なお、上記の実施例では方向パルスの逓倍
数(1倍,2倍,4倍)と、エッジパルスの逓倍数(1
倍,2倍)の組合せは任意で良く、これらの逓倍数の比
により速度の検出定数Kを決定することも可能である。
数(1倍,2倍,4倍)と、エッジパルスの逓倍数(1
倍,2倍)の組合せは任意で良く、これらの逓倍数の比
により速度の検出定数Kを決定することも可能である。
【0015】本実施例によれば、欠相検出後に速度検出
の定数Kを変更することで速度検出値の値は一定となる
ため、速度制御系部に何らの影響を与えることなく速度
制御を続行できるという効果がある。また、欠相検出直
後のサンプリング時点において、速度検出を行わず前回
の速度検出値を速度帰還量としているため、逓倍数の異
なるパルス計数値での速度検出を行わず、不適正な速度
を帰還することがなくなるため、欠相時点においても速
度制御系を安定に制御できるという効果がある。また、
欠相検出回路をエンコーダパルス処理回路内に配置して
いるため、エンコーダ自体の故障のほか、信号伝送路の
異常も検出できるという効果がある。更に、異常状態を
外部に通報しているため装置の補修を適切な時に行える
ため、作業効率の低下を最小限に抑えられるという効果
がある。
の定数Kを変更することで速度検出値の値は一定となる
ため、速度制御系部に何らの影響を与えることなく速度
制御を続行できるという効果がある。また、欠相検出直
後のサンプリング時点において、速度検出を行わず前回
の速度検出値を速度帰還量としているため、逓倍数の異
なるパルス計数値での速度検出を行わず、不適正な速度
を帰還することがなくなるため、欠相時点においても速
度制御系を安定に制御できるという効果がある。また、
欠相検出回路をエンコーダパルス処理回路内に配置して
いるため、エンコーダ自体の故障のほか、信号伝送路の
異常も検出できるという効果がある。更に、異常状態を
外部に通報しているため装置の補修を適切な時に行える
ため、作業効率の低下を最小限に抑えられるという効果
がある。
【0016】なお、上記実施例では欠相検出後は、欠相
検出直前の回転方向を記憶し、その回転方向を欠相後の
速度検出値の回転方向としているが、速度制御部への速
度指令値の方向を速度検出値の符号とすることも可能で
ある。
検出直前の回転方向を記憶し、その回転方向を欠相後の
速度検出値の回転方向としているが、速度制御部への速
度指令値の方向を速度検出値の符号とすることも可能で
ある。
【0017】本実施例によれば、一方向にしか回転させ
ない作業への応用はもちろんのこと、正逆転や加減速を
含む分野に適用した場合にも、電動機の動作状態に関係
なく速度制御を続行できるという効果がある。
ない作業への応用はもちろんのこと、正逆転や加減速を
含む分野に適用した場合にも、電動機の動作状態に関係
なく速度制御を続行できるという効果がある。
【0018】また、上記実施例における欠相検出回路
は、各相毎にフリップフロップを2段直列にして欠相を
検出していたが、それ以上の段数のフリップフロップを
直列に接続して、欠相を検出することも可能である。
は、各相毎にフリップフロップを2段直列にして欠相を
検出していたが、それ以上の段数のフリップフロップを
直列に接続して、欠相を検出することも可能である。
【0019】本実施例によれば、フリップフロップの段
数に応じて欠相検出の感度を自由に選択できるため、電
動機の正逆転の切り替わり時や、エンコーダパルス信号
に重畳されるノイズに対する誤検出を防止できるという
効果がある。
数に応じて欠相検出の感度を自由に選択できるため、電
動機の正逆転の切り替わり時や、エンコーダパルス信号
に重畳されるノイズに対する誤検出を防止できるという
効果がある。
【0020】次に、一相の欠相を検出した後の入力パル
ス切り替え方法の他の一実施例を図7に示す。図7中で
図1と同一符号のものは同一機能を示す。リセット信号
は電源立ち上げ時などに発行され、このリセット信号に
よりフリップフロップ55,56がセットされ、エンコ
ーダパルス処理回路5に二相信号φA,φBを入力す
る。更に、フリップフロップ57はリセット信号により
リセットされ、切り替え器53の出力を方向パルス(u
p/do)に選択する。欠相検出回路54が出力する各
相毎の欠相信号はオア回路57の入力となり、オア回路
57の出力がフリップフロップ58のセット入力となる
ことで、欠相が生じた時点で切り替え器53の出力はエ
ッジパルス2A,2Bに切り替えられる。それと同時に
欠相検出回路54の欠相検出信号は、各相毎にフリップ
フロップ55,56のリセット入力となり、欠相が生じ
た相のフリップフロップの出力をリセットする。従っ
て、フリップフロップ55,56に接続されるアンド回
路41,42は欠相を生じた相のエンコーダパルスはエ
ンコーダパルス処理回路5の入力からマスクされるた
め、切り替え器53の入力は正常な相の信号のみとな
る。これらの信号をもとにしたマイコン1の速度検出演
算は、図6のステップ113を除き同じ処理で電動機の
速度制御を実行できる。
ス切り替え方法の他の一実施例を図7に示す。図7中で
図1と同一符号のものは同一機能を示す。リセット信号
は電源立ち上げ時などに発行され、このリセット信号に
よりフリップフロップ55,56がセットされ、エンコ
ーダパルス処理回路5に二相信号φA,φBを入力す
る。更に、フリップフロップ57はリセット信号により
リセットされ、切り替え器53の出力を方向パルス(u
p/do)に選択する。欠相検出回路54が出力する各
相毎の欠相信号はオア回路57の入力となり、オア回路
57の出力がフリップフロップ58のセット入力となる
ことで、欠相が生じた時点で切り替え器53の出力はエ
ッジパルス2A,2Bに切り替えられる。それと同時に
欠相検出回路54の欠相検出信号は、各相毎にフリップ
フロップ55,56のリセット入力となり、欠相が生じ
た相のフリップフロップの出力をリセットする。従っ
て、フリップフロップ55,56に接続されるアンド回
路41,42は欠相を生じた相のエンコーダパルスはエ
ンコーダパルス処理回路5の入力からマスクされるた
め、切り替え器53の入力は正常な相の信号のみとな
る。これらの信号をもとにしたマイコン1の速度検出演
算は、図6のステップ113を除き同じ処理で電動機の
速度制御を実行できる。
【0021】本実施例によれば、欠相の生じた相のエン
コーダパルス入力をハードウェア的にマスクできるた
め、エンコーダの部分的な故障(例えば、全周360度
のうちある一部分のみが欠相した場合)に対しても、故
障を記憶して正常な相の信号のみを供給できるため信頼
性を向上できると共に、切り替え器53の切り替えをハ
ードウェア的に行えるためマイコンの処理が軽減できる
という効果がある。
コーダパルス入力をハードウェア的にマスクできるた
め、エンコーダの部分的な故障(例えば、全周360度
のうちある一部分のみが欠相した場合)に対しても、故
障を記憶して正常な相の信号のみを供給できるため信頼
性を向上できると共に、切り替え器53の切り替えをハ
ードウェア的に行えるためマイコンの処理が軽減できる
という効果がある。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、エンコーダの一相が欠
相しても、他の正常な相のみで速度制御を実行可能であ
り、欠相した場合にも急に電動機を止めることなく、所
定の仕事の残処理を行えるため、特に電気自動車等では
安全な場所まで非難できることや、生産ライン等では所
定の作業を終了させることができるため、設備の安全を
向上できると共に作業効率の低下を抑えられるという効
果がある。
相しても、他の正常な相のみで速度制御を実行可能であ
り、欠相した場合にも急に電動機を止めることなく、所
定の仕事の残処理を行えるため、特に電気自動車等では
安全な場所まで非難できることや、生産ライン等では所
定の作業を終了させることができるため、設備の安全を
向上できると共に作業効率の低下を抑えられるという効
果がある。
【図1】本発明を適用した電動機の速度制御装置の全体
構成図である。
構成図である。
【図2】エンコーダパルス処理回路の詳細図である。
【図3】エンコーダパルス処理回路の動作を説明するタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図4】欠相検出回路の動作を説明するタイムチャート
である。
である。
【図5】速度検出動作を説明するタイムチャートであ
る。
る。
【図6】マイコンの処理を示すフローチャートである。
【図7】欠相時のパルス入力切り替えの他の一実施例の
構成図である。
構成図である。
1…マイクロコンピュータ、3…電動機、4…エンコー
ダ、5…エンコーダパルス処理回路、6…u/dカウン
タ、7…カウンタ、9…ラッチ回路、11…速度制御
部、12…速度検出部、51…エッジ抽出パルス同期回
路、52…方向判別逓倍化回路、53…切り替え器、5
4…欠相検出回路。
ダ、5…エンコーダパルス処理回路、6…u/dカウン
タ、7…カウンタ、9…ラッチ回路、11…速度制御
部、12…速度検出部、51…エッジ抽出パルス同期回
路、52…方向判別逓倍化回路、53…切り替え器、5
4…欠相検出回路。
Claims (6)
- 【請求項1】回転速度に比例した周波数で90度の位相
差を有する二相パルスを発生する回転検出器と、前記二
相パルスの各々のパルスのエッジを抽出するエッジ抽出
回路と、前記エッジ抽出回路が出力するエッジパルスと
前記二相パルスのレベルから回転方向を判別し回転方向
毎に独立した方向パルスを出力する方向判別手段と、前
記回転方向毎に独立した方向パルスを計数し回転方向に
応じて計数方向が変わる可逆カウンタと、前記クロック
パルスを計数し前記方向パルスの時間間隔を測定するタ
イマカウンタと、前記タイマカウンタの計数値を前記方
向パルスの出力時点で保持するラッチ手段を具備し、前
記可逆カウンタの計数値と前記ラッチ手段の保持値から
回転機の速度を検出する速度検出装置において、前記可
逆カウンタの入力を前記方向パルスあるいは前記エッジ
パルスのどちらかを選択するパルス切り替え手段と、前
記エッジパルスの両相を用いて前記回転検出器の欠相あ
るいは信号伝送路の故障を検出する欠相検出手段を設
け、前記欠相検出手段が故障を検出したときに、前記切
り替え手段により前記可逆カウンタの入力パルスを前記
方向パルスから正常な相の前記エッジパルスに切り替え
て速度検出処理を続行すると共に、前記回転検出器ある
いは信号伝送路が故障したことを外部に通報する手段を
備えたことを特徴とするディジタル式速度検出装置。 - 【請求項2】請求項1記載の速度検出装置として、速度
検出に用いる位置情報として前記可逆カウンタの計数値
から所定期間内に入力される前記方向パルス数の変化量
ΔMを算出し、時間情報として前記方向パルス数の変化
量に要した時間間隔ΔTを前記タイマカウンタの計数値
で測定し、 【数1】 (1)式で回転速度を検出する速度検出装置において、
方向判別回路は速度検出器の出力パルスのエッジを利用
し、前記速度検出器の出力パルスに対して同じ周波数あ
るいは逓倍したパルスを生成し、前記逓倍パルスのいず
れかのパルスを前記可逆カウンタに入力し位置情報と
し、(1)式により回転体の回転速度を検出するもの
で、前記故障検出手段が故障を検出し前記可逆カウンタ
の入力が前記エッジパルスに切り替わった時点で、前記
逓倍パルスと前記エッジパルスの周波数比に応じて
(1)式における定数Kを変更し、回転体の速度検出処
理を続行することを特徴とするディジタル式速度検出装
置。 - 【請求項3】請求項1記載の速度検出装置において、前
記欠相検出手段が故障を検出し、速度検出演算を前記逓
倍パルスから前記エッジパルスの情報へ移行する場合、
一相のエッジパルスを前記アップダウンカウンタのアッ
プカウントクロックの入力とし、他の一相を前記アップ
ダウンカウンタのダウンカウントクロックの入力とし、
速度検出を行うサンプリング周期間におけるカウント値
の変化量から速度の絶対値を演算し、前記速度の絶対値
に対して符号を欠相前の速度検出値の符号と同じにする
か、あるいは、速度の符号を速度指令値の符号と同じに
して速度帰還信号とすることを特徴とする電動機の速度
制御装置。 - 【請求項4】請求項1記載の速度検出装置において、前
記欠相検出手段がエンコーダの欠相を検出し、速度検出
演算を前記逓倍パルスから前記エッジパルスの情報へ移
行する場合、欠相検出信号をもとに前記パルス切り替え
手段への切り替え信号を変化させると共に、前記故障が
発生した相の信号をハードウェア的にマスクし、他の故
障をしていない相の信号のみを前記アップダウンカウン
タの入力とし、速度検出演算を行うことを特徴とするデ
ィジタル式速度検出装置。 - 【請求項5】請求項1記載の速度検出装置において、前
記欠相検出手段が故障を検出し、前記エッジパルスから
の情報をもとに速度検出演算を行うように切り替えたサ
ンプリング時点では、速度検出値を無効にするか、ある
いは、1サンプリング前の速度検出値を用いて、速度制
御演算を続行することを特徴とする電動機の速度制御装
置。 - 【請求項6】請求項1記載の異常判別手段において、速
度検出器の二相パルス信号出力の各々の立ち上がり/立
ち下がりエッジを用い、一相エッジ信号を複数段直列に
接続したフリップフロップのクロック入力とし、他の一
相のエッジ信号を前記複数段直列に接続したフリップフ
ロップのクリア(あるいはリセット)信号とすること
で、前記複数段直列に接続したフリップフロップのクリ
ア(あるいはリセット)信号入力側の相の欠相、あるい
は故障を検出することを特徴とするディジタル式速度検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143284A JPH077985A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | ディジタル式速度検出装置及びそれを用いた電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143284A JPH077985A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | ディジタル式速度検出装置及びそれを用いた電動機の速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077985A true JPH077985A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15335157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5143284A Pending JPH077985A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | ディジタル式速度検出装置及びそれを用いた電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077985A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003500996A (ja) * | 1999-05-21 | 2003-01-07 | パプスト−モトーレン ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 電気モータの駆動方法、およびこの方法を実施するための電気モータ |
| US8896952B2 (en) | 2012-11-30 | 2014-11-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Disk storage apparatus and method for servo controlling |
| JP2019165526A (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 東洋電機製造株式会社 | 回転機回転数検出 |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5143284A patent/JPH077985A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003500996A (ja) * | 1999-05-21 | 2003-01-07 | パプスト−モトーレン ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 電気モータの駆動方法、およびこの方法を実施するための電気モータ |
| US8896952B2 (en) | 2012-11-30 | 2014-11-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Disk storage apparatus and method for servo controlling |
| JP2019165526A (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 東洋電機製造株式会社 | 回転機回転数検出 |
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