JPS605793A - 速度検出回路 - 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 この発明は例えばブラシレスモータ等の回転体の速度を
検出する場合等に用いて好適な速度検出回路に関する。

背景技術とその問題点 従来、回転体の速度検出として例えばモータの速度検出
を行なう場合には、光学的、磁気°的な速度検出機構を
設ける方法、モータが例えばブラシレス方式のものであ
れば、その−相の逆起′電圧の波形の周期を速度検出信
号として兼用する方法、或いは同様にモータがブラシレ
ス方式のものであれば、その−相の逆起電圧の波形の振
幅を速度検出信号として兼用する方法等がある。

ところが、前者の光学的、磁気的な速度検出機構を設け
る方法の場合、性能的にはある程度満足できるものであ
るが、使用する部品点数が多く、形状も大きくなって、
小型化、低廉価の点で問題がある。又、後者二つのモー
タがブラシレス方式で有る場合は、逆にコスト、形状或
いは部品点数の点からある程度有利であるが、−相の逆
起電圧波形を利用しているので性能が充分でないという
問題がある。

発明の目的 この発明は斯る点に鑑み、小型化、高性能で廉価な速度
検出回路を提供するものである。

発明の概要 この発明は、回転体駆動用として固定側に配された複数
の巻線に対応して設けられ、各巻線に発生した逆起電圧
の波形がゼロ基準をクロスするのを検出する複数個のゼ
ロクロス検出回路と、これら検出回路の出力を論理的に
合成する論理合成回路とを備え、この論理合成回路の出
力を上記回転体の速度検出信号として用いるような構成
としたもので、これによって帯−域が拡大されると共に
温度特性、電圧特性等が良好となって高性能化が図れる
と共に伺等機構部品を変えることなく純粋に電子回路の
みで実現できるので小型化となり、又高価な光学的、磁
気的速度検出機構を設ける必要がないので経済性に優れ
、廉価となる。

実施例 以下、この発明の一実施例を、例えは１検出器２相型の
ブラシレスモータの速度制御を行なうのに適用した場合
を例にとシ、第１図及び第２図を参照しながら説明する
。

第１図は本実施例の回路構成を示すもので、同図におい
て、（１）及び（２）は図示せずもモータの回転子に対
応して設けられた固定子巻線としての第１の巻線及び第
２の巻線であって、その各一端はゼロクロス検出回路と
しての例えば比較回路（３）及び（４）の非反転入力端
子に接続される。又、巻線（１）及び（２）の他端は接
地され、一方比較回路（３）及び（４）の反転入力端子
も接地される。そして比較回路（３）及び（４）におい
て、アース電位をゼロ基準として巻線（１）及び（２）
に発生された逆起電圧の波形のゼロ基準をクロスするの
が検出される。

また、比較回路（３）及び（４）の出力側は共通接続さ
れて、つまシ論理合成回路（ワイヤードオアー回路）構
成とされた後、速度比較回路（５）のトランジスタ（６
）のペースに接続される。このトランジスタ（６）のコ
レクタは抵抗器（力を介して正の電源端子子Ｂに接続さ
れ、そのエミッタは接地される。又、トランジスタ（６
）のコレクタとアース間にコンデンサ（８）が接続され
、このコンデンサ（８）の充放電がトランジスタ（６）
のオン・オフによって制御される。

トランジスタ（６）のコレクタ及びコンデンサ（８）の
一端の共通接続点が次段の比較回路（９）の反転入力端
子に接続され、この比較回路（９）の非反転入力端子が
分圧用の抵抗器（１０）及び（１１１を夫々介して正の
電源端子子Ｂ及びアース側に接続される。比較回路（９
）の非反転入力端子には抵抗器００）及び（１１１で分
圧された電圧が基準電圧として供給されるようになされ
ている。つまり、この基準電圧と、コンデンサ（８）の
電位とが比較されてモータの速度が基準速度よシ速いか
遅いかが検出される。

比較回路（９）の出力側はパルス幅電圧変換回路（１２
１の入力側に配された直列接続の抵抗器０３）及びα船
を介してトランジスタ（１５１のペースに接続される。

又、比較回路（９）の出力側及び抵抗器αＪの一端の接
続点と正の電源端子子Ｂとの間に抵抗器α６）が接続さ
れ、抵抗器０４）の他端及びトランジスタａ■のベース
の接続点と正の電源端子子Ｂとの間にコンデンサ（１７
１が接続され、これ等抵抗器（１３１，（１４）及び（
１６１とコンデンサ（１７１とで充放電回路を構成して
いる。又、抵抗器０３）の他端及び抵抗器α沿の一端の
接続点と正の電源端子子Ｂとの間に定電圧素子としての
例えば発光ダイオードαａが接続される。又、トランジ
スタ（１５１のエミッタは抵抗器α１を介して正の電源
端子に接続されると共にコレクタはトランジスタ（２α
のベースに接続される。このトランジスタ（’、！０１
はトランジスタα９と共にバッファ回路を構成するもの
で、トランジスタ（２０）のコレクタはトランジスタα
５）のエミッタと相互接続されると共にエミッタはロー
ｉＺスフイルタ（２１１を構成する抵抗器（２２１及び
コンデンサシ３）を介して接地される。

又、トランジスタ（２０）のエミッタは、ローノぐスフ
ィルタ（２１１を介してスイッチ回路（２４）の切換え
端子Ｃに接続される。そしてこのスイッチ回路００）の
接点端子ａが駆動回路（２つの入力側に接続されると共
にその接点端子すが駆動回路（２６）の入力側に接続さ
れる。そして駆動回路（２５）及び（２６）の出力側が
夫々巻線（１）及び（２）の一端に電流を供給できるよ
うに接続されている。なお、スイッチ回路ＣＩ！４）の
切換えは、図示せずもモータの回転子の磁極位置を検出
するための回転子位置検出器、例えばホール素子の出力
によシ切シ換えられる。つまシ、モータの回転子の磁極
位置に応じて、スイッチ（至）の切換端子Ｃが接点端子
ａ又はｂに切り換えられ、対応する駆動回路（２５１又
は（２６）がロー・母スフイルタ（２１）の出力によシ
駆動されて対応する巻線（１）又は（２）に電流が流さ
れ、回転子磁極との間にトルクが発生し、回転子が回転
する。この回転子の回転に伴ない回転子位置検出信号も
順次切り換えられ、電流を流す巻線（１）。

（２）が切ジ換えられ、回転が持続されることになる。

次に第１図の回路動作を第２図の信号波形を参照しなが
ら説明する。

今、巻線（１）及び（２）に上述の如く、駆動回路（ハ
）及び（２６）より夫々電流が供給されると、これ等の
巻線（１）及び（２）には夫々第２図Ａ及びＢに示すよ
うな互いに逆相の関係にある波形を持った逆起電圧ＶＲ
１及びＶＢ２が発生する。そしてこれらの逆起電圧は夫
々比較回路（３）及び（４）の各非反転入力端子に供給
され、ここで、その各反転入力端子の基準電位（アース
電位）と比較され、その波形のゼロ基準をクロスする点
が検出される。その結果比較回路（３）及び（４）の出
力側には第２図Ａ及びＢに示、す逆起電圧波形の正の期
間のみハイレベルとなる第２図Ｃに示すようなパルス信
号Ｓｐが発生される。このパルス信号は速度比較回路（
５）のトランジスタ（６）のペースに供給され、これに
よってトランジスタ（６）のオン・オフが制御される。

すなわち、トランジスタ（６）がオフの状態ではコンデ
ンサ（８）には正の電源端子＋Ｂ側より抵抗器（７）を
介して成る電荷が蓄積されておシ、その一端（トランジ
スタ（６）のコレクタ側）は所定の電位となっている。

ところがトランジスタ（６）がオン状態となると、トラ
ンジスタ（６）のコレクターエミツタ路を介してコンデ
ンサ（８）に蓄積されていた電荷が放電され、従ってコ
ンデンサ（８）の一端には第２図りに示すような鋸歯状
波信号ＳＷが得られる。この信号Ｓｗは比較回路（９）
の反転入力端子に供給され、ここでその非反転入力端子
に与えられている基準電圧Ｖｒｒ　（第２図り参照）と
比較される。そしてこの基準電圧Ｖｒｆに対して鋸歯状
波信号が越える割合いが多く々ると、つまり、後述され
るようにこれよシ形成される・平ルス信号（第２図Ｅ）
のデユーティ比が大きくなると、モータの速度は遅くな
っているので、その越える割合いを少くして（デユーテ
ィ比を小さくして）速度が早くなるように制御する。

このようにして得られた比較回路（９）からの比較誤差
信号はノヤルス電圧変換回路（１２１に供給され、ここ
で・ぞルス信号よシ直流信号に変換される。すなわち、
鋸歯状波信号Ｓｗが基準電圧Ｖｒｆを越える壕では比較
回路（９）の出力側は実質的に高インピーダンス状態（
回路オープン状態）であり、従って、定電圧素子として
の発光ダイオード（１８）の順方向降下電圧で決まる一
定の電圧例えば１．５■に充電されていたコンデンサ（
Ｉ７１の端子電圧は、抵抗器（１６１、（１３１及び（
１４１のループで放電する。そして、鋸歯状波信号ＳＷ
が基準電圧Ｖｒｆを越えるようになると、比較回路（９
）の出力側は実質的にアース電位となり、コンデンサα
７１は正の電源端子＋Ｂ側よシ、抵抗器（１４）　、　
（１３１及び比較回路（９）の出力側のループで充電さ
れる。この時抵抗器（Ｉ３）及び０４１の接続点すなわ
ち発光ダイオード（１８１のカソード側の電圧ｖｐは第
２図Ｅに示すように変化し、また、抵抗器Ｉとトランジ
スタ（１５）のベースの接続点すなわちコンデンサαη
の負側の電圧ＶＣは第２図Ｆに示すように変化する。こ
の第２図Ｅに示す電圧Ｖｐの立下っている期間Ｔが長い
程、つまシデューティ比が大きい程モータの速度は基準
速度より遅れているので、そのときはとのデユーティ比
を小さくしてモータの速度を上げるようにする。

なお、コンデンサαηの充電速度、すなわち電圧Ｖｐの
波形の立下シは、実質的に抵抗器Ｏａのｆｉ＆とコンデ
ンサα力の値による時定数で決定される。

コンデンサＱ７１の負側の電圧ＶＣの変化に応じてトラ
ンジスタａ９がオン・オフ（電圧Ｖｃの立上りでオフ、
立下りでオン）し、これに伴ってトランジスタ（２０）
もオン・オフするので、このトランジスタ（２０）のエ
ミッタ側には電圧Ｖｃの位相反転された第２図Ｇに示す
ような電圧■Ｅが発生する。

との′ば圧■Ｅは次のローパスフィルタ（２１）で平滑
された後、スイッチ回路ＣＩ！４）へ供給される。そし
てスイッチ回路（２優が上述した回転子位置検出信号に
より例えば接点端子ａ側に切シ換えられると、駆動回路
（２５＋を介して巻線（１）に電流が流れ、一方スイッ
チ（至）が接点端子す側に切シ換えられる七、駆動回路
０６）を介して巻線（２）に電流が流れ、これによって
モータの回転子の回転速度が制御される。

この様にして本実施例によれば、巻線（１）及び（２）
に発生する逆起電圧波形の正の期間のみ出力を取り出し
てノソルス信号を形成し、これに基づいて鋸歯状波信号
を得るようにしている、つまり巻線（１）及び（２）に
各々発生した逆起電圧を合成して、各逆起電圧の周波数
の２倍の周波数を有する鋸歯状波信号を作るようにした
ので、単に１相の逆起電圧波形を速度検出信号として、
回転体の回転数に対して低い周波数の信号しか得られな
い場合に比し、帯域が倍に広がり、リツゾル含有率も低
減されることになる。また、従来はこの鋸歯状波信号を
得るのに微分ノ（ルスを用いるので、この微分パルスを
発生する微分回路のＣＲの定数のバラツキやその温度特
性によって信号波形が変化する等の不都合があるが、本
実施例では微分パルスを利用しないので、斯る不都合も
解消される。

壕だ、第２図からもわかるように、片相の負の逆起電圧
の区間で鋸歯状波信号を作っているので、巻線（１）及
び（２）の各位相精度が速度検出信号に無関係となる利
益もある。

なお、上述の実施例において、巻線の数は２相の場合で
あるが、その他の多相巻線の場合も同様にして考えれば
よい。また、回転子の位置検出器も１個だけでなく複数
個でもよい。

応用例 尚、上述の実施例では、この発明をブラシレスモータの
速度制御回路に適用した場合を例にと９説明したが、こ
れに限定されることなく、速度検出を必要とするその他
の回転体にも同様に適用可能である。

発明の効果 上述の如くこの発明によれば、駆動巻線に発生された逆
起電圧波形のゼロクロスを検出してその検出出力を論理
的に合成し、その合成した信号を回転体の速度検出信号
とするようにしたので、周波数が２倍となシ、帯域を拡
大することができると共に温度依存性も除去でき高性能
化が可能となる。又、回転体機構を実質的に速度検出機
構として用いるので何等機構部品を変えることなく、純
粋に電子回路のみで構成できるので小型化が可能となる
。更に従来の如く光学的或いは磁気的な速度検出機構を
用いることがないので、使用する部品点数が少く、形状
も小さくなって経済性に優れ廉価で小型なものとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
は第１図の動作説明に供するため信号波形図である。 （１）及び（２）は巻線、（３）、　（４）、　（９）
は比較回路、（５）は速度比較回路、（１２）は電圧パ
ルス変換回路、（２υはローパスフィルタ、Ｃ（イ）は
スイッチ回路、（２（ト）及び（２６）は駆動回路であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体駆動用として固定側に配された複数個の巻線に対
   応して設けられ、各巻線に発生した逆起電圧の波形がゼ
   ロ基準をクロスするのを検出する複数個のゼロクロス検
   出回路と、該検出回路の出力を論理的に合成する論理合
   成回路とを備え、該論理合成回路の出力を上記回転体の
   速度検出信号として用いるようにしたことを特徴とする
   速度検出回路。