JPS602085A - モ−タの速度制御装置 - 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】 本発明は、モータの回転速度１７−Ｃは回転位置ケロー
タリーエンコーダにより検出し、その検出信号音基準信
号と比較し得らｎる差信号によジモータの速度？制御す
るモータの速度制御装置に関するものである。

従来、モータの速度制御装置として１例えは。

パルス発生器ｔモータのロータ軸に直結してそｎから出
力さｎるパルス信号音検出し、これと基準ノξルス信号
と全比較して速度偏差信号？得、この偏差信号に比例し
罠信号にエリ速度全制御するようにし７ζものが広く用
１ｈＣ）ｎ−でいる。

上述のパルス発生器としては、磁気？用いる方式や光学
式のものがあるが、最近広く用いら九でいるのが光学式
のものであり、ロータリーエンコーダと言えばほとんど
が光学式のもの全指すようになっている。

現在市販さｎている光学式ロータリーエンコーダには、
その用途に応じて種々の分解能（７回当りの分割数）？
持つものがあり１分解能が晶くなるにつｎてその価格も
急赦に高くなっている。例えばｉ、ｏｏθパルス／回転
程度の分解能のものであＩＬば、２〜３万円以下、Ｓ、
ＯＯθパルス／回転程度の分解能のものでｔ６ｉｏ万円
程度、１０゜０００　／ｅルス／回転以上の高分解能の
ものになｎば３０万円以上と高価格になる。

し罠がってモータを高精度に低速度で速度制御する罠め
に高分解能のロータリーエンコーダを用する場合にはコ
ストアップが避けらｎなめ。

本発明はこのような事情に鑑みなされ罠もので。

安価な低分解能のロータリーエンコーダ？用いてモータ
の速度制御？高精度にしかも安価ＶＣ笑現しうる速度制
御装置を提供することを目的とするものである。

本発明の速度制御装置は、安価な低分解能のロータリー
エンコーダを用い、その出力を逓倍して分解能を上げる
ようにし罠ものであり、逓倍することにより生じる逓倍
信号の周期誤差を予め測定しておき１周期誤差？補正し
罠モータの制御信号を得て制御の精＃會上げるようにし
χもので、モータの回転子の回転速度せ７？：は回転位
置？検出するロータリーエンコーダと、このロータリー
エンコーダの出力信号を逓倍して逓倍信号を発生させる
逓倍回路と、この逓倍回路［接続さｎ前記逓倍信号が何
番目の信号であるかを判定する逓倍信号番号判定回路と
、予め測定さｎｙｃ　ｉｉＪ記逓倍信号間の周期誤差デ
ータを前記逓倍信、号の信号番号と対応づけて記憶した
メモリを有し、前記逓倍信号番号判定回路の判定結果に
もとづいて、その逓倍信号番号に対応する前記周期誤差
データ？前記メモリより読み出して誤差信号を発生させ
る誤差信号発生回路と、前記誤差信号を入力して前記逓
倍信号の周期誤差が補正されπモータ制御信号音発生さ
せる＋ａＩＪ御回路と、前記モータ制御信号により前記
モータを駆動する駆動回路と金有することを特徴とする
ものである。

以下１図面ケ用いて本発明の笑施態様について詳ａＩに
説明する。

ｕ！／図は本発明の一実施態様を示すモータの速度制御
装置全体の構成を示すブロック図である。

第１図において、ロータリーエンコーダ１０はモータｌ
のロータ軸にカップリングにより連結さ１］、ており、
りＯｏの位相差を持り７てλつの正弦波信号？出力する
ものである。

逓倍回路、２０は、ロータリーエンコーダ／θからのり
Ｏ゛位相差を持つ罠２つの正弦波信号を合成して元の正
弦波の１周期の間に互いに等しい位相差を有する複数の
中間的位相？持つ正弦波信号全作り、こうして得られる
複数の互いに等しい位相差を有する正弦波信号を波形整
形して得られる矩形波全組合わせて１元の正弦波の／周
期の間に複数の短形波を発生させる回路である。

一般に元の信号の一周期の間＜’ｎ個の＠号音発生させ
る場合ｎ逓倍するというが、逓倍信号番号判定回路ｐｏ
はｎ個の逓倍信号のうち何査目の信号であるか全判定す
る回路である。

メモリｔｏは、予め測定さ７’ｌπ迎倍信号の周期誤差
データをその逓倍信号の信号番号と対応づけて記憶し罠
ものである。

誤差信号発生回路ΔＯは、逓倍信号番号判定回路弘０の
逓倍信号番号判定回路にもとづいてその逓倍信号番号に
対応する周期誤渋データ？メモリ！Ｏから読み出して誤
差１ｇ号ケ発生させる回路である。

制御回路ざＯは、誤差信号発生回路ｔｏからの誤差信号
を入力して此倍信号の周期誤差の補正紮行ない、周期誤
差の補正さｆ′したモータの制御信号全発生させる回路
である。

駆動回路１００は、制御回路♂Ｏがらのモータの制御信
号によりモータｌ′に駆動する罠めの回路である。

以上が速度制御装置全体の構成であるが１次に上述の各
回路について詳細に説明する。

第２図は逓倍回路２０の詳細ヲ示すブロック図である。

ロータリーエンコーダＩＯからの互いに２０°の位相差
ケ持つ７１ニー２つの正弦波すなわち５ｉｎｅ、ｃｏｓ
ｉｎｅ　の信号は各合成回路コｌ〜コｊに入力さ九、第
３図（Ａ　）　ｆｃ示すような合成されて位相がずれπ
正弦波信号Ｓ２〜Ｓ５．丁なゎち振幅が同じで位相が３
ｔ０ずっすｔｌ−π正弦波が作らｎる。罠だし合成回路
２１については。

５ｉｎｅ−ｃｏｓｉｎ？　のイｇ号は合成されないで正
弦波信号Ｓ１がそのまま出力さ几る。波形成形回路、２
６〜３０は、正弦波信号ｓ、−８ｓ全−８ｓ會Ｂ）に示
すような短形波信号ＳＲＩ〜ｓＲ５に波形成形する。次
に短形波信号ＳＲＩ〜ＳＲ５は演算回路３／ｖｃ入力さ
九論理的に組合わされて、第３図（Ｃ）に示すように信
号レベルｌの信号が偶数個加えらｔ″Ｌ、π場合に信号
レベルｌの信号を発生させ。

元の正弦波信号Ｓ１の一周期がｊ逓倍さｆＬ７（逓倍信
号Ｓｍ（Ｓｍ１〜Ｓｍ５）が演算回路３／４９出力され
る。

このようにして作らｎ７（逓倍信号にはその周期（信号
と信号との間隔ＮＣ電気回路に起因する誤差が含まｎる
。丁なわち正弦波（ｇ号８２〜Ｓ５は電気回路にエリ合
成して発生させているものであり、各正弦波信号８１〜
Ｓ５の間の位相差にばらつきが生じる。従って逓倍信号
Ｓｍ１〜Ｓｍ５の周期にばらつきが生じ、このばらつき
を補正しな−と精度の高い逓倍信号は得らｎな論。なお
ロータリーエンコーダｉｏからの出力すなわち正弦波信
号Ｓ１そのものの周期、および合成さｎ７（正弦波信号
８２〜Ｓ５そのものの周期の精度は逓倍信号の周期の精
度に比較し極めて高い。

次に逓倍信号Ｓｍ１〜Ｓｍ５の周期誤差？求め補正する
方法について説明する。

回転子のイナーシャが大きく回転速度変動の少ない基準
となるモータに、用いよウトスるロータリーエンコーダ
１０および逓倍回路２ｏを接続して、得らｆＬる逓倍信
号の周期を測定する。

第≠図は逓倍信号の周期誤差全補正する方法を説明する
πめの図であり、逓倍信号の先端位置（信号レベルがＯ
からｌに変化する位置）のみ全表示しである。

第≠図（Ａ）は、制御しようとする目標速度の時の理想
的な逓倍信号の周期？示す図である。

第グ図（Ｂ）は、実際の周期誤差を含む逓倍信号Ｓｍ１
〜Ｓｍ５ｋ示す図である。図において各信号Ｓｍ２、Ｓ
ｍ３．Ｓｍ４．Ｓｍ５はそｎ−ｆ：′ｎ理想信号に対し
て△ｔ２進み、△ｔ３遅ｎ、△ｔ４遅几、△ｔ５遅ｎの
周期誤差を有している。なお。

この理想周期に対する周期誤差△ｔ２〜△ｔ５は例えハ
オシロスコープ等で実測可能である。この場合、理想信
号に対して最大の遅ｎ、を持っ信号はＳｍ１５であるが
、この信号Ｓｍ５が理想信号に合致するように第≠図（
Ｂ）の信号列を図において△ｔ５の距離だけ左側に移動
させ罠ものが第≠図（Ｃ）である。

第弘図（Ｃ）より明らかなように、逓倍信号の周期誤差
全補正するには、各信号Ｓ、１、Ｓｍ２、Ｓｍ３、Ｓｍ
４にそｎ−ｅｎΔｔ５、△ｔ５＋△ｔ２゜△ｔ５−△ｔ
ａ、△ｔ５−Δｔ４時間だけ遅延させるように丁ｎはよ
い。

そこでまず逓倍（Ａ号沓号判定回路≠Ｏについては、例
えば公知のカウンターとデコーダケ用いることができる
ので回路の詳＃ＩＦｉ省略するが、逓倍回路コθから順
次出力源ＩＬる逓倍信号Ｓｍ１〜Ｓｍ５の信号番号全判
定して信号番号が／〜ｊのいづｎ−であるかを表わす信
号音出力する。

次に誤差信号発生回路ｔｏは、上記逓倍信号番号判定回
路≠０の逓倍信号番号判定回路にもとづいてその逓倍信
号５ｒｒ１１〜Ｓｍ５の信号番号／−ｊに対応する周期
誤差データ（逓倍信号ｒ理想周期に合致さゼるπめに必
要な連延時１ｉ４１　）　’にメモリｓ。

から読み出してその信号Ｓｅｆ制御回路ざＯへ入力する
。

なおメモリ１０は例えばＰＲＯＭｋ用いることができ、
各信号番号に対応する予め測定さ′ｔ１２だ遅延時間が
記憶さｎている。すなわち信号番号／［対応して△ｔ５
．信号番号２Ｔ／Ｃ対応して△ｔ５＋△ｔ２．信号番号
３に対応して△ｔ５−△ｔ３、（８号番号弘に対応して
△ｔ５−△ｔ４の遅延時間が記憶さ几ている。

次Ｖ？：、第ｊ図に制御回路にＯの詳細を示すブロック
図ケ示す。

ＡＮＤゲー１−Ｊ’／は逓倍信号Ｓｍと周期測定用クロ
ックが入力さｎその出力がカウンターＪｌに入力さｎる
。カウンターざ２は逓倍信号５ｒＴｌの立ち上りのタイ
ミングでリセットパルスＲが入力さｆ′１．基準クロッ
ク全カウント開始する。カウント信号は順次コンパレー
タざ３に入力さｎる。コンパレータｒ３ぼメモリーｊＯ
から読み出さｔｌ−罠周期呟差データ信号Ｓｅとカウン
ター１．２からの基準クロックのカウント数とを比較し
て、その差がθとなｎば信号Ｓｔ比出力る。すなわちコ
ンパレータざ３からは、逓倍信号Ｓｍを周期誤差データ
信号Ｓｅの時間だけ遅延させπ周期誤差が補正さｎた逓
倍信号Ｓが出力さｎる。

周期が補正さｆ′Ｌπ逓倍信逓倍信号比較回路ｒ≠で速
度設定用の基準信号Ｓ。と比較さｎ、この差信号によっ
てモータ／が制御さ１−る。この比較回路Ｊ４は、モー
タ／の制御方式によって種々の公知の方式ケ用いること
ができ、例えば基準信号Ｓ。

と周期が補正され疋逓倍信＋５８との位相の差を検出し
て、その差に応じ罠モータ制御信号Ｓ。音発生させる方
式のものであっても良いし、基準信号Ｓｏの周期（基準
速度に対応）と周期が補正さｎπ逓倍侶信号の周期（モ
ータケ制御中の失透に検出さｎる速度に対応）との差？
検出してその差に応じ罠モータ制御仏号Ｓ。音発生させ
る方式のものであっても良い。まπ両方式を併用しπも
のであってもよい。

扇動回路１００はモータ制御イぎ号Ｓ０によって周期が
補正され罠逓倍信号Ｓ’に基＄信号Ｓ。に一致させるべ
く、すなわち位置ず１、ま７？：は速度すｎ會Ｏとする
ように、モータ／の回転子全回転駆動させる回路である
。

前述の制御回路♂Ｏは、周期誤差が補正さｎ、７（逓倍
信号Ｓと基準信号Ｓ。と全比較して周期誤差が袖止さ７
’ｌ　７ｃモ一タ制御１ｇ号Ｓ。音発生させるようＶＣ
＋１４　ｌＪｙ、さｎているが、第を図Ｖこ示すような
方式によって周期誤差が補正さｎ罠モータ制御信号Ｓ。

？発生させるようにしてもよい。

比較回路♂夕は前述の比較回路ｌｒ弘と同じ働き紮する
回路であって、基準信号Ｓ。と周期誤差が含ｉｎ−た逓
倍信号Ｓｍと？比較してモータ制御信号Ｓ。′（逓倍（
Ｒ−１：Ｓｍの周期誤差が含丑几てぃ／Ｓ）ｙ発生させ
る回路で々）る。加算器と６はモータ制御信号Ｓ。′と
誤差信号発生回路６０力・らの周期誤差データ信号Ｓｅ
と’に７１０算して周期誤差が補正さｆｌ、πモータ制
御信号Ｓ。ｒ発生させるものである。

以上詳細に説明しπように本発明によｎ、ば、安１ＩＩ
ｈな低分解能のエンコーダ分用い、エンコーダの出力伯
号伊逓倍することＶＣよって分解能？上けるととも、に
、逓倍することにより生じる逓倍信号の周期誤差ケ予め
測定して寂さ、周期誤差？補正し罠モータの制御信号分
得るように構成しπものであり、高分解能の高価々エン
コーダ分用いることなく、安価な電気回路音用いて高＄
ｔ７　ｕ’ｌにモータケ制御することができる。

特ｆｆ（Ｘ発明はロータリーエンコーダの出力信号の周
期が長い低速回転モータの速度を・高梢疲に制御１−る
ことがてきる。

【図面の簡単な説明】

＆τ／図に本発明の一夾施態様を示すモータの速度制御
装置全体の構ＪｉＸｋ示すブロック図、第２図は第１図
における逓倍回路の詳細ケ示すブロック図、 第３図は逓倍信号？発生させゐ方法を説明する罠めの図
。 第グ図は逓倍信号の周期誤差を・補正１−る方法？説明
する罠めの図。 第５図は第１図における制御回路の一冥側例の詳示：ｕ
′ｆｒ：示すブロック図。 第６図ζ１第１図における制御回路の他の実施例の詳細
′？６：尽すブロック図である。 ／・・・・・・モータ １０・・・・・・０−　夕ＩＪ−エンコータ、！０・・
・・・・逓倍回路 グＯ・・・・・・逓倍信号番号利足回路５θ・・・・・
・メモリ （，０・・・・・・誤差・１ｇ号発生向路ｇｏ・・・・
・制御回路 １００・・・・・・駆動回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、■　モータの回転子の回転速度ま７ｃは回転位置を
   検出するロータリーエンコーダと、＠　該ロータリーエ
   ンコーダの出力信号を逓倍して逓倍信号全発生させる逓
   倍回路と。 θ　該逓倍回路に接続さｎ前記逓倍信号が何番目の信号
   であるかを判定する逓倍信号判定回路と。 ０　予め測定さｆ′Ｌだ前記逓倍４Ｗ号間の周期誤差デ
   ータを前記逓倍信号の信号着力と対応づけて記憶し罠メ
   モ’Ｊｋ有し、前記逓倍信号番号判定回路の判定結果に
   もとづいて、その逓倍信号番号に対応する前記周期誤差
   データを前記メモリより読み出して誤差信号を出力する
   誤差信号発生回路と。 ■　前記誤差信号全入力して前記逓倍信号の周期誤差が
   補正でｎ罠モータ制御信号を発生させる制御回路と４ Ｑ　前記モータ制御信号により前記モータを駆動する駆
   動回路とを有することを特徴とするモータの速度制御装
   置。 ２、前記モータ制御信号が、前記逓倍信号を前記誤差信
   号に対応して遅延させて得らｎる補正信号と予め定めら
   ｎπ基準信号との差信号であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のモータの速度制御装置。 ３、前記モータ制御信号が、前記逓倍信号と予め定めら
   ｔＬ７（基準信号との差信号を前記誤差信号に対応して
   補正した信号であること全特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のモータの速度制御装置。