JPS6020777A - モ−タの回転制御装置 - 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】 （発明の技術分野） 本発明はモータの回転制御装置Ｃ二関するものである。

（発明の背景） モータの回転制御装置においては、基準クロック信号の
位相（二合わせてモータの回転位相を制御する制御装置
が回１速度を検出して制御する制御装置よりも高い精度
で回転速度を制御することが可能である。例えば磁気デ
ィスクによる記録装置と一体化した小型電子スチールカ
メラ等に卦いては、ディスクの１回転を正確に垂直同期
信号の１周期捷たは２周期に一致させるために、ディス
クの回転は位相制御を行なう必要がある。しかし位相制
御は速度制御に比較してモータの起動からロックインま
での時間が長くかかる。

起動が速く、かつ基準クロック信号とモータの回転検出
信号との位相ロックインが容易に行なえる同転体制御装
置としては、本出願人が特願昭５８−１０り７Ｄで提案
したように、モータの回転速度が目標の回転速度より僅
かに低い所定の値を越えた時点で回転検出信号の位相に
合わせて基準クロック信号の位相を変化させればよい。

しかし起動から位相ロックインまでの時間をさ・らに短
かくするためには、モータ起動時と目標の回転速度即ち
位相ロックインした後の回転速度とほとんど同じ速度で
速度制御している状態でモータの回転検出信号の位相に
合わ°せて基準クロック信号の位相を変化させて位相制
御することが必要であるが、それにともない正確な速度
検出手段と速度制御手段が必要であり装置が複雑になっ
てしまうという欠点があった。

しかし例えば小型電子スチールカメラＣ二分いては、撮
影する直前にディスクの回転を開始し、記録が終わりし
だい停止させてディスクの回転による電力消費をおさえ
ることが望ましく、さらにシャッタボタンの半押し、そ
の他の方法（二よってディスクの回転を開始してから位
相ロックインするまでは映像を記録することができない
ため起動から位相ロックインまでの時間をできるだけ短
かくしたいという要請がある。

又、小型電子スチールカメラは据置形のフロッピーディ
スクドライブ装置やＶＴＲ等とは異なり、ディスクのド
ライブ装置自体が手で保持された状態で被写体を追うた
め（ニモータに加わる外乱トルクは大きく変動するにも
かかわらず、ディスクの回転速度は高精度が要求される
。したがって外乱によるモータの回転速度の変動を制御
するために；モータの回転制御には位相制御とは別Ｃ二
補助ループとして速度制御ループがつけ加えられる。速
度制御ループが例えば従来ＶＴＲ等に通常に用いられて
来た速度制御ループのように、モータの回転速度を電圧
に変臭して負帰還をかける伝達関数がＳ−０に＠ｉ、を
持たない、いわゆる０型の制御系であると、ステソゲ状
の外乱トルク変動に対しては制御速度自体（サーボ系の
最終目的値自体）が変化してし１う。このため小型電子
スチールカメラ等に訃いては、ステソゲ状の外乱トルク
変動ζ二よって変化した制御速度をもとの制御速度（二
もどす必要があり、位相制＃Ｃ二よって制御速度が一定
となるようにしている。この場合も位相制御によって位
相ロックインまでに時間がかかり、この時間を短かくす
る必要もある。

又前記のＯ型の制御系の速度制御ループをモータ起動時
における速度制御手段として用いると、前述の如く負荷
トルクの変動により、制御速度自体が変化してしまうた
め、起動待負荷トルクの変動により起動から所定の回転
数に達する迄の時間が長くかかるという欠点がある。

次にディスクの回転制御装置の従来例を示す。

第１図は従来の位相制御によるディスクの回転制御装置
のブロック図である。第１図において（１）はディスク
回転用モータ、（２）はモータ（１）によって回転する
磁気ディスク、（３）は磁気ヘッド、（４）はモータ（
１）の１回転につき１個のパルスを発生する回転位相信
号発生器、（５）はモータ（１）の１回転につきＮ個の
パルスを発生する周波数発電機、（６）は基準クロック
信号発生器である。（７）は基準クロック信号発生器（
６）のクロック信号を分周してモータの位相制御用の基
準クロック信号を出力するカウンタである。電子スチー
ルカメラにおいては、この基準クロック信号が映像信号
処理回路系の同期信号ともなる。（８）は基準クロック
信号と回転位相信号発生器（４）で出力したパルス（以
下、ＰＧ相信号いうｅ）との位相差に比例したパルス巾
のパルスを出力する位相比較器、（９）は位相比較器（
８）で出力したパルスを入力して、前記位相差に比例し
た電圧に変換７６０−パスフイルタ、αＱは増巾器、（
ロ）はモータ（１）駆動用のパワーアンプである。（イ
）は周波数発電器（５）からの信号（以下、ＦＧ倍信号
いう。）を電圧に変換し、回転速度（二比例した電圧を
出力する周波数−電圧変換器、（至）はローパスフィル
タである、θ４）は周波数発電器（５）で出力するＦＧ
倍信号周期が所定の時間内に入っているかどうかを基準
クロック信号発生器（６）のクロック信号を時間基準と
して測定し、Ｆ”Ｇ信号が所定時間内にあればＨレベル
、それ以外の場合はＬレベルの信号を出力する回転変動
検出回路である。（１ＯＮは磁気ヘッド（３）に加えら
れる記録信号、（１０２）はモータ（１）の起動停止コ
ントロール信号でＨレベルで起８ｍ、Ｌレベルで停市ス
るようにパワーアンプ（２）を制御している。（１０３
）は回転変動検出回路（１４１の出力で、この（ｉ４号
により回転速度が乱れた場合の警報表示やシャッタボタ
ンロックなどが行なわれる。

第２図は位相比較器（８）の入出力の関係を示すタイム
チャートである。（イ）はカウンタ（７）から位相比較
器（８）（二人力する基準クロック信号、（ロ）は回転
位相信号発生器（４）から位相比較器（８）に入力する
ＰＧ倍信号（ハ）は位相比較器（８）の出力で、基準ク
ロック信号（イ）とＰＧ倍信号口）の立ち上がりの位相
を比較して位相差に応じた巾のパルスを出力する。この
出力パルス（ハ）は基準クロック信号（イ）の立ち上が
りの位相がＰＧ倍信号口）の立ち上がりの位相よりも進
んでいる場合は第２図Ａに示′ｆよう書＝正の位相差に
応じたパルスを、遅れている場合は第２図Ｂに示すよう
に負の位相差Ｃ：応じたパルスとなる。第２図Ｃは基準
クロック信号（イ）の立ち上がりの位相がＰＧ倍信号立
ち上がりの位相より最初進んでいて、途中で一致し、そ
の後遅れた場合を示す。位相比較器（８）の出力には、
この上下の電圧レベル以外に中間の電圧レベルが設定さ
れており、位相比較器（８）の出力が中間の電圧レベル
（ニなっていれば、位相ロックインした場合とほぼ同じ
速度で回転するように速度制御ループが調整されている
。

第３図は第１図に示したディスクの回転制御装置の起動
時におけるタイムチャートである。第２図と同一符号は
同一人出力を示す。

この回転制御装置の起動時から位相ロンフィンまでの時
間は大きく２段階に分けることができる。

第１段階は起Ｉ助から位相ロックイン時の回転速度にほ
ぼ等しい回転速度に達するまでの時間Ｔ１で、第６図１
＝示した破線より前の時間であ乞。第２段階は基儒クロ
ック信号（イ）とＰＧ倍信号口ｊの位相を合わせる時間
Ｔ２であり、第６図の破線より後の時間である。実際の
＠置に訃いては、第２段階の時間Ｔｔが長く、例えば小
型電子スチールカメラ用のディスク回転制御装置等のよ
うに起動から位相ロックインまでの時間を短縮する必要
があるものは、この時間Ｔｚｅ短かくする必要がある。

速度制御ループは周波数発電機（５）、周波数−電圧変
換器＠、ローパスフィルタ０、増幅器萌、ノクワーアン
グＵυ（二よって構成されている。周波数発電機（５）
からのＦＧ倍信号周波数−電圧変換器＠によってモータ
（１）の回転速度シニ比例した電圧１：変換され、ロー
パスフィルタυを通って増幅器に）に入力し、増幅器（
７）によって反転増幅されモータ（１）に印加される。

モータ（１）に加わる外乱トルクの変動に工りモータ（
１）の回転速度が下がれば周波数−電圧変換器（２）の
出力は下がり、増幅器αＱの出力は高くなるため、モー
タ（１）に印加される電圧は高くなり、モータ（１）の
回転速度の低下をおさえるように動作する。このような
速度制御ループでは負荷トルクが変わると前述の如く制
御速度自体が偏位するため位相制御ループによって速度
の積分値すなわち位相を負帰還して制御速度を一定に保
っている。しかし位相比較によって制御速度を一定に保
っているため、急激な負荷トルクの変動に対しては前述
の如く応答速度が遅くなるため、例えば電子スチールカ
メラ用のディスク回転制御装置等の如く応答速度の速さ
が要求される場合は問題であった。

（発−明の目的） 本発明は、これらの諸問題を解決し、簡単な回路構成で
、起動から位相ロックインまでの時間が短いモータの回
転速度制御装置を提供することを目的とするものである
。

（発明の概要） 本発明のモータの回転制御装置は基準クロック信号の位
相に合わせてモータの回転位相を制御する位相制御手段
を有するモータの回転制御装置において、モータ起動時
に位相制御手段とは独立して動作させることができる速
度制御手段及びモータの回転速度を検出する速度検出手
段を有する。

速度制御手段はモータ起動時にモータの回転を位相ロッ
クイン時と同じ回転速度に制御し、速度検出手段はこの
位相ロックイン時とほぼ同じ回転速度になったことを検
出して、モータの回転位相に合わせて基準クロック信号
を発生させて起動から位相ロックイン迄の時間を短縮す
るものである。

（実施例） 次に本発明を実施例に基いて説明する。

第４図は本発明の一実施例のディスク回転制御装置のブ
ロック図である。第４図において第１図と同一符号は同
−又は相当部分を示す。カウンタ（７）卦よび位相比較
器（８）は第１図の場合と異なりリセット端子Ｒをそれ
ぞれ備えている。

カウンタ（７）の出力はリセット状態ではＬレベルであ
り、リセットが解除されると基準クロック信号発生器（
６）のクロック信号の立ち上がりの位相から出力が始ま
る。位相比較器（８）の出力はリセット状態では（１）
間の電圧レベルにある。αりは積分器で、周波数−電圧
変換器（６）の出方と位相比較器（８）の出力の差を積
分してモータ（１）に帰還している■型の制御系である
。従ってＯ型の制御系の如く負荷が変動しても最終制御
速度自体が偏位するようなことを防いでいる。（４）、
αηはＤフリップフロップ、０８）はＡＮＤ回路である
。

第５図は本実施例のディスク回転制御装置の起動時に訃
けるタイムチャートである。（イ）はカウンタ（７）の
出力で位相制御用の基準クロック信号、（Ｏ）はモータ
（１）の起動停止コントロール信号（１０２）、←Ｊは
回転位相信号発生器（４）が出力するＰ、Ｇ信号、に）
は回転変動検出回路（１４）の出力、（力はＤフリップ
フロップ（４）の出力Ｑ１、（へ）はＤフリップフロッ
プの出力Ｑ２、（ト）はＡＮＤ回路（至）の出力、（ホ
）は位相比較器（８）の出力である。

以下第４図および第５図に基いて、本実施例の起動時に
おける動作を説明する。

第５図Ｃｂいて’ｆａ時にモータの起動信号（ロ）がＨ
レベルになるとモータ（１）の回転が開始される。この
時位相比較器（８）はリセットが解除されるが、カウン
タ（７）の出力（イ）およびＡＮＤ回路α８）ア出カ（
ト）は共にＬレベルの状態であ、るので位相比較器（８
）の出力（−ｆ″Ｉは中間レベルの状態にある。モータ
（１）の回転速度はこの出力ｔｆｌ＋＝よって位相ロッ
クインした後と同じ回転速度で回転するように制御され
る。モータの回転速度が位相ロックインした後と同じ速
度になると、この速度を検出した回転変動検出回路（１
４）の出力に）が第５図Ｔｂ時に示すようζ二Ｉ（レベ
ルとなる。回転変動検出回路α４）の出力に）がＨレベ
ルになると、Ｄフリップ７０ツブ（ト）の出力Ｑｌ（ホ
）はモータ起動停止信号（ロ）がＬレベルになるまでＨ
レベルを保持する。Ｄフリップフロップ（ト）の出力も
（ホ）がＨレベルに変るとＤフリップフロッグα力のり
セットが解除され、Ｄフリレブフロップαηの出力Ｑ２
（へ）は第５図Ｔｃ時に示すように回転位相信号発生器
（４）のＰＧ倍信号ハ）の立ち上がりでＨレベルになる
。

Ｄフリツブフロラ１αηの出力Ｑ２（へ）がＨレベルに
なると、カウンタ（７）のリセットが解除され、位相制
御用の基準クロック信号（イ）がＰＧ倍信号ハ）と同一
位相で出力される。さらに、Ｄフリツプフーツプａηの
出力Ｑ２（へ）のＨレベル信号がＡＮＤ回路＋（財）に
入力し、ＡＮＤ回路（ハ）からＰＧ倍信号ハ）と同一位
相の信号（ト）が出力され、位相比較器（８）に２いて
位相比較を開始する。しかしモータ（１）の回転速度は
すでに位相ロックイン後の速度と同じ速度であり、さら
に基準クロック信号（イ）とＡＮＤ回路（至）の出力信
号（ト）ＴなわちＰＧ倍信号ハ）との位相も合っている
たメ（ｆｆ　相ロックイン状態となっている。すなわち
不実施例によると、速度制御のみの場合の起動時間と同
じ起動時間で位相制御のロックまですることが可能であ
る。

さらに前記磁気ディスクによる記録装置を一体化した小
型電子スチールカメラでは外乱トルク等によって磁気デ
ィスクの回転が乱れた場合には、磁気ディスクに映像信
号が正常に記録できず再生画が見苦しくなるため、磁気
ディスクの回転むらを検出して、撮影者に警告したり、
シャッタボタンをロックする等して記録動作を中止する
ための回転変動検出回路が必要となるが本実施例では上
記のための回転変動検出回路は、”回転制御のための回
転変動検出回路ｉＱ４・：を共用することにより別個に
備える必要が無く回路構成を簡単にできる。

又本実施例では速度制御ループのみの動作で位相ロック
イン後と同じ速度で制御を行なう必要があるため速度制
御ループ（二種分器を入れであるが、積分器を入れるこ
とにより負荷トルクによる制御速度偏位を速度制御ルー
プのみで零にすることが可能となり、外乱トルクの変動
に対しても応答速度をはやくすることが可能となる。従
って電子スチールカメラ用のディスク回転制御装置とし
ては本実施例の如く積分器を入れる方が好ましい。

な紐体発明では基準クロック信号の位相を変化させるた
め、計算機用フロッピーディスクのように基準クロック
信号の位相を変化できないものに二対しては不適で璃る
が、例えば電子スチールカメラのようにモータの回転が
ロックする以前に基準クロック信号の位相を変化させて
も問題のない装置に対しては非常に有効である。

さらに本実施例では起動直後から速度制御ループを動作
させたが、起動から一定速度を越えるまでは、モータ（
二電源電圧をその捷ま印加して、さらに起動時間を短か
くすることが可能である。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、電子スチールカメ
ラのディスク回転制御装置のように、基準クロック信号
の位相をモータの位相ロックイン以前に変化させること
が可能な装置（二対しては、起動から位相ロックインま
での時間を非常に短縮することができる。さらに電子ス
チールカメラのディスク回転制御装置のように、回転速
度金高い精度で検出して警告等を行なっている場合は、
その信号を速度検出手段として使用することにより回路
構成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の位相比較によるディスク回転制御装置の
ブロック図、第２図は第１図のディスク回転制御装置の
位相比較器の入出力のタイムチャート、第６図は同じく
第１図のディスク回転制御装置の起動時に分ける位相比
較器の入出力のタイムチャート、第４図は本発明の一実
施例のブロック図、第５図は第４図の実施例の起動時に
分けるタイムチャートである。 （１）・・・モータ、（２）・・・磁気ディスク、（３
）・・・磁気ヘッド、（４）・・・回転位相信号発生器
、（５）・・・周波数発電俄、（６）・・・基準クロッ
ク信号発生器、（７）・・・カウンタ、（８）・・・位
相比較器、（９）・・・ローパスフィルタ、叫・・・増
幅器、αη・・・パワーアンプ、＠・・・周波数−電圧
変換器、α痔・・・ローパスフィルタ、α菊・・・回転
変動検出回路、（１０・・・積分器、（４）、Ｑη・・
・Ｄフリップフロップ、（ト）・・・ＡＮＤ回路、（１
０１）・・・記録信号、（１０２＞・・・モータ起動停
止信号、（１０ろ）・・・回転変動検出信号。 代理人　弁理士　木　村　三　朗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準クロック信号の位相に合わせてモータの回転
   位相を制御する位相制御手段を有するモータの回転制御
   装置（二おいて、モータ起動時には前記位相制御手段と
   は独立して動作し、゛羊−夕の回転を位相ロックイン時
   と同じ回転速度に制御する速度制御手段と、該速度制御
   手段にエリ位相ロックイン時とほぼ同じ回転速度になっ
   たことを検出する速度検出手段とを有して、速度検出手
   段の出力信号に上りモータの回転位相に合わせた基準ク
   ロック信号を発生させて位相制御手段を動作させること
   を特徴とするモータの回転制御装置。
2. （２）速度制御手段として、モータの回転速度に比例し
   た電圧と、基準タロツク信号及びモータの回転検出信号
   の位相差に比例した電圧との差を積分して帰還するルー
   プを有し、位相制御を行なっていない場合はモータの回
   転速度（二比例した電圧と比較する電圧として、前記基
   準クロック信号及びモータの回転検出信号の位相が一致
   している場合に相当する電圧を使用することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のモータの回転制御装置。
3. （３）位相制御を行なっていない場合の速度制御手段に
   おいて、モータの回転速度が所定の速度以下の場合は、
   速度制御時に必要な電圧よりも高い一定の電圧をモータ
   に印加することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のモータの回転制御装置。
4. （４）速度検出手段の出力信号を、モータの回転速度が
   所定の速度以下にあるとき、又は回転むらがあるときの
   警報信号として使うことを特徴とする特許請求、の範囲
   第１項、第２項もしくは第３項記載のモータの回転制御
   装置。