JPS5922963B2 - サ−ボ制御方式 - Google Patents
サ−ボ制御方式Info
- Publication number
- JPS5922963B2 JPS5922963B2 JP11885576A JP11885576A JPS5922963B2 JP S5922963 B2 JPS5922963 B2 JP S5922963B2 JP 11885576 A JP11885576 A JP 11885576A JP 11885576 A JP11885576 A JP 11885576A JP S5922963 B2 JPS5922963 B2 JP S5922963B2
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- JP
- Japan
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- light receiving
- output
- signal
- compensation
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、位置信号検出器としてフォトセンサを用いた
サーボ制御方式の改良に関するものである。
サーボ制御方式の改良に関するものである。
従来、位置決め装置等のサーボ制御方式として、速度検
出用タコメータを位置信号検出器で兼ね、該位置信号検
出器により９００位相の異なる２つの位置信号を検出し
、更にこれらを反転して４相の信号を得、それぞれ微分
して速度信号とする形式のものが知られている。
出用タコメータを位置信号検出器で兼ね、該位置信号検
出器により９００位相の異なる２つの位置信号を検出し
、更にこれらを反転して４相の信号を得、それぞれ微分
して速度信号とする形式のものが知られている。
第１図はその概略ブロック図を示したもので、１００は
モータであり、その回転軸に位置信号検出器（センサ）
１０１が直結されている。位置信号検出器１０１からは
９００位相の異なる２つの直流分を含む擬似正弦波の信
号が検出され、それぞれ増幅器１０２、１０３で直流分
がカットされて位置信号Ａ、Ｂとなる。位置信号Ａ、Ｂ
は反転増幅回路１０４、１０５で反転され、それらの信
号Ａ、Ｂが信号Ａ、Ｂとともに、それぞれ微分器１０６
、１０７、１０８、１０９で微分され、速度信号及び位
置パルス作成回路１１０の入力となる。回路１１０は入
力微分信号Λ’、ｎ’、Ａ’、Ｂ’のピーク値を次々に
サンプリングしてゆき、振幅が位置信号の周波数すなわ
ちモータ１０口の速度に概ね比例して増減する速度信号
を出力する。又、回路１１０は信号Ｂを入力として、そ
の零交叉信号を作成し、それを位置パルスとして指令速
度作成回路１１１に供給する。指令速度信号作成回路１
１１は外部装置から予め設定される回転距離情報を位置
パルスにより減算し、その位置誤差にもとずく所定レベ
ルの指令速度信号を出力する。このようにして得られた
速度信号と指令速度信号は加算器１１２に入力されて両
者の差がとられ、その誤差信号が誤差信号増幅器１１３
で増幅され、モータ１００に与えられる。その結果、モ
ータ１００が回転し指令速度信号に対応した速度を得る
ことになる。ところで、このようなサーボ制御方式の位
置信号検出器としてフオトセンサを用いた場合を考えて
みる。
モータであり、その回転軸に位置信号検出器（センサ）
１０１が直結されている。位置信号検出器１０１からは
９００位相の異なる２つの直流分を含む擬似正弦波の信
号が検出され、それぞれ増幅器１０２、１０３で直流分
がカットされて位置信号Ａ、Ｂとなる。位置信号Ａ、Ｂ
は反転増幅回路１０４、１０５で反転され、それらの信
号Ａ、Ｂが信号Ａ、Ｂとともに、それぞれ微分器１０６
、１０７、１０８、１０９で微分され、速度信号及び位
置パルス作成回路１１０の入力となる。回路１１０は入
力微分信号Λ’、ｎ’、Ａ’、Ｂ’のピーク値を次々に
サンプリングしてゆき、振幅が位置信号の周波数すなわ
ちモータ１０口の速度に概ね比例して増減する速度信号
を出力する。又、回路１１０は信号Ｂを入力として、そ
の零交叉信号を作成し、それを位置パルスとして指令速
度作成回路１１１に供給する。指令速度信号作成回路１
１１は外部装置から予め設定される回転距離情報を位置
パルスにより減算し、その位置誤差にもとずく所定レベ
ルの指令速度信号を出力する。このようにして得られた
速度信号と指令速度信号は加算器１１２に入力されて両
者の差がとられ、その誤差信号が誤差信号増幅器１１３
で増幅され、モータ１００に与えられる。その結果、モ
ータ１００が回転し指令速度信号に対応した速度を得る
ことになる。ところで、このようなサーボ制御方式の位
置信号検出器としてフオトセンサを用いた場合を考えて
みる。
一般に、フオトセンサは発光ダイオ一Ｆと受光ダイオー
ドとの組合せよりなるが、発光ダイオードの電流を一定
とし、周囲温度を変化させて受光ダイオードの出力を測
定した場合、５０℃の温度変化に対して約４０％前後変
動する。従つて、このようなフオトセンサを用い、その
出力信号にもとづいて速度信号を作成すると、受光ダイ
オードの出力変動が速度誤差となつて現われ、正確な制
御が期待されなくなる。本発明は、叙上の問題点を解決
するためになされたもので、周囲の温度変動や、発光ダ
イオード、受光ダイオードの劣化等に対してセンサの出
力を安定化せしめ、しかも、該安定化されたセンサ出力
を指令速度信号作成の基準電圧源として利用し信頼性の
高いフオトセンサ使用のサーボ制御方式を提供すること
にある。
ドとの組合せよりなるが、発光ダイオードの電流を一定
とし、周囲温度を変化させて受光ダイオードの出力を測
定した場合、５０℃の温度変化に対して約４０％前後変
動する。従つて、このようなフオトセンサを用い、その
出力信号にもとづいて速度信号を作成すると、受光ダイ
オードの出力変動が速度誤差となつて現われ、正確な制
御が期待されなくなる。本発明は、叙上の問題点を解決
するためになされたもので、周囲の温度変動や、発光ダ
イオード、受光ダイオードの劣化等に対してセンサの出
力を安定化せしめ、しかも、該安定化されたセンサ出力
を指令速度信号作成の基準電圧源として利用し信頼性の
高いフオトセンサ使用のサーボ制御方式を提供すること
にある。
以下、実施例により本発明の内容を詳述することにする
。
。
第２図は本発明で使用するフオトセンサ部の一実施例で
ある。
ある。
第２図ａにおいて、１は発光ダイオードであり、該発光
ダイオードと対向して３個の発光ダイオード２−１，２
−２，２−３よりなるフオトダイオードアレイが配置さ
れている。フオトダイオードアレイ２は例えばモノリシ
ツクタイブで、その３つの素子２−１，２−２，２−３
は電気的に非常に近い特性を有している。発光ダイオー
ド１とフオトダイオードアレイ２の間にはミラー３とマ
スク４が配置され、これらのうち、発光ダイオード１、
フオトダイオードアレイ２、マスク４は固定され、ミラ
ー３がモータの回転に追従して回転する。第２図ｂに示
すように、ミラー３はデイスク形状を有しており、その
円周上にはエツチングによつて光学的スリツトが設けら
れ、等間隔な光通過部３−１と光遮断部３−２とからな
つている。又、マスクは第２図ｃに示すように、ミラー
３のスリツト間隔に一致するＡスリツト４−１、Ｂスリ
ツト４−２、及び、常に光を通すＣスリツト４−３から
成つており、Ａスリツト４−１とＢスリツト４−２は９
０、位相がずれている。フオトダイオードアレイ２上の
受光素子２−１はＡスリツト４−１を通過する光を受光
し、同様に、受光素子２−２はＢスリツト４−２を通過
する光を、受光素子（補償用受光素子）２−３はＣスリ
ツト４−３を通過する光をそれぞれ受光することになる
。第３図ａはミラー３を第２図の矢印方向に回転させた
場合の受光素子２−１，２−２，２−３の出力を示し、
第３図ｂは受光素子２−１，２−２の出力の交流分を取
出した位置信号Ａ，Ｂの波形である〇本発明は、上記補
償用受光素子２−３の出力を温度及び経時変化等に対し
て安定化せしめることにより、位置信号検出用受光素子
２−１，２−２の出力つまり第１図の位置信号Ａ，Ｂを
温度及び経時変化等に対して安定化せしめるとともに、
サーボ制御の指令速度信号源として使用する基準電圧を
該補償用受光素子の出力安定化回路から取り出すことを
特徴とするものである。
ダイオードと対向して３個の発光ダイオード２−１，２
−２，２−３よりなるフオトダイオードアレイが配置さ
れている。フオトダイオードアレイ２は例えばモノリシ
ツクタイブで、その３つの素子２−１，２−２，２−３
は電気的に非常に近い特性を有している。発光ダイオー
ド１とフオトダイオードアレイ２の間にはミラー３とマ
スク４が配置され、これらのうち、発光ダイオード１、
フオトダイオードアレイ２、マスク４は固定され、ミラ
ー３がモータの回転に追従して回転する。第２図ｂに示
すように、ミラー３はデイスク形状を有しており、その
円周上にはエツチングによつて光学的スリツトが設けら
れ、等間隔な光通過部３−１と光遮断部３−２とからな
つている。又、マスクは第２図ｃに示すように、ミラー
３のスリツト間隔に一致するＡスリツト４−１、Ｂスリ
ツト４−２、及び、常に光を通すＣスリツト４−３から
成つており、Ａスリツト４−１とＢスリツト４−２は９
０、位相がずれている。フオトダイオードアレイ２上の
受光素子２−１はＡスリツト４−１を通過する光を受光
し、同様に、受光素子２−２はＢスリツト４−２を通過
する光を、受光素子（補償用受光素子）２−３はＣスリ
ツト４−３を通過する光をそれぞれ受光することになる
。第３図ａはミラー３を第２図の矢印方向に回転させた
場合の受光素子２−１，２−２，２−３の出力を示し、
第３図ｂは受光素子２−１，２−２の出力の交流分を取
出した位置信号Ａ，Ｂの波形である〇本発明は、上記補
償用受光素子２−３の出力を温度及び経時変化等に対し
て安定化せしめることにより、位置信号検出用受光素子
２−１，２−２の出力つまり第１図の位置信号Ａ，Ｂを
温度及び経時変化等に対して安定化せしめるとともに、
サーボ制御の指令速度信号源として使用する基準電圧を
該補償用受光素子の出力安定化回路から取り出すことを
特徴とするものである。
第４図は本発明の主要部をなす安定化回路の一実施例の
プロツク図である。
プロツク図である。
第４図は大別して、受光素子２−３の出力を温度、経時
変化、電圧変動に対して安定化ならしめるためのフイー
ドバツク補償回路１０と受光素子２−１，２−２の出力
検出回路２０，３０とから構成される。フイードバツク
補償回路１０には、受光素子２−３の出力を増幅する反
転増幅回路１１、発光ダイオード１を駆動する電流増副
回路１２、受光素子２−３の出力値と発光ダイオード１
の電流値を決める定電圧回路１３、これらの電流・温度
ドリフトを補償するドリフト補償回路１４、更に、サー
ボ制御の指令速度信号源となる直流電圧を出力する基準
電圧回路１５等が含まれる。受光素子２−１に対する検
出回路２０は２段の反転増幅回路２１，２２より成立つ
ており、後段の反転増幅回路２２ではバイアス設定も行
われる。受光素子２−２に対する検出回路３０について
も同様である。第４図において、フイードバツク補償回
路１０は常に発光ダイオード１の光を受光する受光素子
２−３の出力を反転増幅回路１１を通して電流増幅回路
１２にフイードバツクし、これを定電圧回路１３の出力
と比較し、温度、電圧変動等により受光素子２−３の出
力が減少すると、発光ダイオード１の電流を増加させ、
逆に受光素子２−３の出力が増加すると発光ダイオード
１の電流を減少させ、更に、電流増幅回路１２のドリフ
トをドリフト補償回路１４により補償する働きをしてい
る。
変化、電圧変動に対して安定化ならしめるためのフイー
ドバツク補償回路１０と受光素子２−１，２−２の出力
検出回路２０，３０とから構成される。フイードバツク
補償回路１０には、受光素子２−３の出力を増幅する反
転増幅回路１１、発光ダイオード１を駆動する電流増副
回路１２、受光素子２−３の出力値と発光ダイオード１
の電流値を決める定電圧回路１３、これらの電流・温度
ドリフトを補償するドリフト補償回路１４、更に、サー
ボ制御の指令速度信号源となる直流電圧を出力する基準
電圧回路１５等が含まれる。受光素子２−１に対する検
出回路２０は２段の反転増幅回路２１，２２より成立つ
ており、後段の反転増幅回路２２ではバイアス設定も行
われる。受光素子２−２に対する検出回路３０について
も同様である。第４図において、フイードバツク補償回
路１０は常に発光ダイオード１の光を受光する受光素子
２−３の出力を反転増幅回路１１を通して電流増幅回路
１２にフイードバツクし、これを定電圧回路１３の出力
と比較し、温度、電圧変動等により受光素子２−３の出
力が減少すると、発光ダイオード１の電流を増加させ、
逆に受光素子２−３の出力が増加すると発光ダイオード
１の電流を減少させ、更に、電流増幅回路１２のドリフ
トをドリフト補償回路１４により補償する働きをしてい
る。
このため、受光素子２−３の出力は初段の反転増幅回路
１１のゲインと定電圧回路１３の電圧値によつて決定さ
れ、その出力変動は数パーセント以下に押えられる。第
２図で説明したように、受光素子２−１，２−２は上記
受光素子２−３と一体に例えばモノリシツクタイプで形
成され、しかも同一発光ダイオード１の光を受光するた
め、受光素子２−１，２−２の出力は補償用受光素子２
−３の出力と同様に安定化されることになる。即ち、検
出回路２０，３０の位置信号Ａ，Ｂはフイードバツク補
償回路１０の誤差内でのみ変動する。従つて、例えば第
１図のプロツク１０１〜１０３を第４図の構成で置き換
えた場合、位置信号Ａ，Ｂは温度及び経時変化等に対し
て非常に安定したものとなる。又、この時、指令速度信
号作成回路１１１の基準電圧つまり指令速度信号源とし
て、第４図の反転増幅回路１１の出力を取り込む基準電
圧回路１５から得るようにすれば、上記位置信号Ａ，Ｂ
の変動は相対的に無視できる。更に、検出回路２０，３
０のバイアスとして基準電圧回路１５の出力を反転した
信号を使用すれば、バイアス変動も軽減できる。第４図
の具体的回路例を第５図に示す。
１１のゲインと定電圧回路１３の電圧値によつて決定さ
れ、その出力変動は数パーセント以下に押えられる。第
２図で説明したように、受光素子２−１，２−２は上記
受光素子２−３と一体に例えばモノリシツクタイプで形
成され、しかも同一発光ダイオード１の光を受光するた
め、受光素子２−１，２−２の出力は補償用受光素子２
−３の出力と同様に安定化されることになる。即ち、検
出回路２０，３０の位置信号Ａ，Ｂはフイードバツク補
償回路１０の誤差内でのみ変動する。従つて、例えば第
１図のプロツク１０１〜１０３を第４図の構成で置き換
えた場合、位置信号Ａ，Ｂは温度及び経時変化等に対し
て非常に安定したものとなる。又、この時、指令速度信
号作成回路１１１の基準電圧つまり指令速度信号源とし
て、第４図の反転増幅回路１１の出力を取り込む基準電
圧回路１５から得るようにすれば、上記位置信号Ａ，Ｂ
の変動は相対的に無視できる。更に、検出回路２０，３
０のバイアスとして基準電圧回路１５の出力を反転した
信号を使用すれば、バイアス変動も軽減できる。第４図
の具体的回路例を第５図に示す。
第５図において、第４図と対応する部分には同一の記号
を付し、破線で囲つて示されている。第５図の回路の安
定度は補償用受光素子２−３の出力電圧Ｖ２−３の安定
度で表わされ、次式のようになる。たたし、Ｖｚはツエ
ナ一・ダイオードＺＤの電圧、ＶＢＥはドリフト補償用
トランジスタＴＲ−２のベース・エミツタ電圧、ＶＢＥ
は電流増幅回路１２を構成しているトランジスタＴＲ−
１のベース・エミツタ電圧、Ｇは増幅器ＡＭＰ−１のゲ
インである。即ち、Ｖｚは定電圧であり、これは増幅器
ＡＭＰ−４、トランジスタＴＲ−３で電流増幅される。
を付し、破線で囲つて示されている。第５図の回路の安
定度は補償用受光素子２−３の出力電圧Ｖ２−３の安定
度で表わされ、次式のようになる。たたし、Ｖｚはツエ
ナ一・ダイオードＺＤの電圧、ＶＢＥはドリフト補償用
トランジスタＴＲ−２のベース・エミツタ電圧、ＶＢＥ
は電流増幅回路１２を構成しているトランジスタＴＲ−
１のベース・エミツタ電圧、Ｇは増幅器ＡＭＰ−１のゲ
インである。即ち、Ｖｚは定電圧であり、これは増幅器
ＡＭＰ−４、トランジスタＴＲ−３で電流増幅される。
トランジスタＴＲ−１のベース・エミツタ電圧ＶＢＥは
電圧Ｖ２−３の誤差項目となるもので、電流と共に増加
し、温度上昇によつて減少する。トランジスタＴＲ−２
のベース・エミツタ電圧ＶＢＥは上記変動項を除去する
役目をもち、トランジスタＴＲ−１，ＴＲ−２に同一特
性の素子を用いれば上記変動要素は殆んど無視できる。
つまり、（１）式の電圧Ｖ２−３はほぼＶｚ／Ｇとなり
、温度に無関係に一定値をとり、安定なものとなる。な
お、補償用トランジスタＴＲ−２はダイオードを用いて
も同様の結果が得られる。受光素子２−１，２−２の出
力信号は第３図でも分るようにアース電位に対して負電
圧で出貨され、直流分に交流分が重畳された形となり、
交流分は互いに９０流の位相差を有している。この受光
素子２−１，２−２の出力を増幅器ＡＭＰ−５，ＡＭＰ
−７で増幅した後、増幅器ＡＭＰ−２の出力が供給され
るポテンシヨメータＶＲ−１，ＶＲ−２で交流分の中心
にバイアスをセツトし、次段の増１幅器ＡＭＰ−６，Ａ
ＭＰ−８で増幅すると位置信号Ａ，Ｂが得られる。又、
サーボ制御の指令速度信号源として使用する基準電圧は
増幅器ＡＭＰ−３から取り出す。以上の説明から明らか
な如く、本発明によれば、フオトセンサの位置信号を微
分したものを速度信号に、直流電圧を指令速度信号にそ
れぞれ用いるサーボ制御において、フオトセンサ出力を
温度、経年変化に対して安定化すると共に、指令速度信
号源となるべき直流基準電圧をフオトセンサ補償回路内
から取り出し、速度信号と指令速度信号の相対変動差を
減することにより、サーボ制御を安定化することができ
る。
電圧Ｖ２−３の誤差項目となるもので、電流と共に増加
し、温度上昇によつて減少する。トランジスタＴＲ−２
のベース・エミツタ電圧ＶＢＥは上記変動項を除去する
役目をもち、トランジスタＴＲ−１，ＴＲ−２に同一特
性の素子を用いれば上記変動要素は殆んど無視できる。
つまり、（１）式の電圧Ｖ２−３はほぼＶｚ／Ｇとなり
、温度に無関係に一定値をとり、安定なものとなる。な
お、補償用トランジスタＴＲ−２はダイオードを用いて
も同様の結果が得られる。受光素子２−１，２−２の出
力信号は第３図でも分るようにアース電位に対して負電
圧で出貨され、直流分に交流分が重畳された形となり、
交流分は互いに９０流の位相差を有している。この受光
素子２−１，２−２の出力を増幅器ＡＭＰ−５，ＡＭＰ
−７で増幅した後、増幅器ＡＭＰ−２の出力が供給され
るポテンシヨメータＶＲ−１，ＶＲ−２で交流分の中心
にバイアスをセツトし、次段の増１幅器ＡＭＰ−６，Ａ
ＭＰ−８で増幅すると位置信号Ａ，Ｂが得られる。又、
サーボ制御の指令速度信号源として使用する基準電圧は
増幅器ＡＭＰ−３から取り出す。以上の説明から明らか
な如く、本発明によれば、フオトセンサの位置信号を微
分したものを速度信号に、直流電圧を指令速度信号にそ
れぞれ用いるサーボ制御において、フオトセンサ出力を
温度、経年変化に対して安定化すると共に、指令速度信
号源となるべき直流基準電圧をフオトセンサ補償回路内
から取り出し、速度信号と指令速度信号の相対変動差を
減することにより、サーボ制御を安定化することができ
る。
第１図はサーボ制御方式の一般的な構成を示すプロツク
図、第２図は本発明方式に適用するフオトセンサ部の一
重施例、第３図はフオトセンサの出力波形図、第４図は
本発明の主要部の一実施例を示すプロツク図、第５図は
第４図の具体的回路図である。
図、第２図は本発明方式に適用するフオトセンサ部の一
重施例、第３図はフオトセンサの出力波形図、第４図は
本発明の主要部の一実施例を示すプロツク図、第５図は
第４図の具体的回路図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ モータの回転軸に位置信号検出器を連結し、該位置
信号検出器により周波数が前記モータの速度に従う位置
信号を得、該位置信号を微分して速度信号を作り、該速
度信号を指令速度信号と比較して前記モータの回転を制
御するサーボ制御方式において、光源と、信号検出用受
光素子と補償用受光素子と、該補償用受光素子の出力と
定電圧源の出力とを比較し、該補償用受光素子の出力変
動に応じて前記光源の電流を制御する光量補償用電流増
幅回路と、前記信号検出用受光素子の出力を増幅して位
置信号とする信号増幅回路とを具備し、前記光量補償用
電流増幅回路から基準電圧をとり出して指令速度信号源
とし、該指令速度信号源の指令速度信号と前記位置信号
から得られる速度信号とを比較するひとにより相対変動
差を減じることを特徴とするサーボ制御方式。 ２ 前記検出用受光素子の出力は前記補償用受光素子の
出力にもとづくレベルによりバイアスがかけられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサーボ制
御方式。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11885576A JPS5922963B2 (ja) | 1976-10-02 | 1976-10-02 | サ−ボ制御方式 |
| US05/810,208 US4160200A (en) | 1976-06-29 | 1977-06-27 | Servo control apparatus |
| GB26930/77A GB1579135A (en) | 1976-06-29 | 1977-06-28 | Servo control apparatus |
| DE2729440A DE2729440C3 (de) | 1976-06-29 | 1977-06-29 | Servoregelungssystem für die Drehung einer Welle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11885576A JPS5922963B2 (ja) | 1976-10-02 | 1976-10-02 | サ−ボ制御方式 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7685476A Division JPS533093A (en) | 1976-06-29 | 1976-06-29 | Stabilization system of photo sensor circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS534176A JPS534176A (en) | 1978-01-14 |
| JPS5922963B2 true JPS5922963B2 (ja) | 1984-05-30 |
Family
ID=14746797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11885576A Expired JPS5922963B2 (ja) | 1976-06-29 | 1976-10-02 | サ−ボ制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922963B2 (ja) |
-
1976
- 1976-10-02 JP JP11885576A patent/JPS5922963B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS534176A (en) | 1978-01-14 |
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