JPS6240077A - モ−タの速度制御回路 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、直流モータの回転数を検出する検出要素から
の信号によりフィードバック制御を行なうようにしたモ
ータの速度制御回路に関するものである。

［背景技術Ｊ 第２図に示すような、モータの回転数を検出してタイミ
ングパルスにより鋸歯状波を発生させ、さらにタイミン
グパルスにで鋸歯状波電圧をサンプルホールドし、サン
プルホールドした電圧と基準三角波電圧とを比較してモ
ータをフィードバック制御する方式の速度制御の場合に
おいては、電圧投入直後は鋸歯状波を発生するためのコ
ンデンサ０丁は充電されていない。従って、タイミング
パルスであるホールドパルスが発生して、鋸歯状波電圧
をサンプルホールドしてもモータ回転数に比例した電圧
にはならず、モータを駆動するスイッチング回路を制御
する出力回路からはパルスが発生されないため、モータ
は起動しない。

この対策として、モータの起動回路として従来から用い
られていた手段は、電源投入後の一定時間は、サンプル
ホールド用のコンデンサ０丁を外部電源により強制的に
充電する方法があった。

しかし、この場合、部品のバラツキにより充電時間がば
らつくという問題がある。充電時間が短い場合は、サン
プルホールドコンデンサ０丁は必要な電圧まで上がらな
いため起動しない。また、充電時間が長すぎると、制御
がきかずにモータ起動時、低回転数からスムースに回転
し始めず、起動待回転数がオーバーシュートして高速回
転してしまう。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて提供したものであって、低回
転数からスムースに起動して速度制御ができるモータの
速度制御回路を提供することを目的とするものである。

［発明の開示１ 以下、本発明の一実施例を図面により説明する。第２図
は速度制御回路のブロック図を示し、第３図はそのタイ
ムチャートを示すものである。

モータの回転数に比例する信号を出力する速度検出回路
１は、周波数ジェネレータＦＧ、オペアンプｏｐ、、抵
抗Ｒ，，Ｒ，等から構成されている。

サンプルパルスやリセットパルスといったタイミングパ
ルスを発生するタイミングパルス発生回路たるサンプル
・リセットパルス発生回路２は、台形波を発生する台形
波回路１１、ヒステリシスコトパルス発生器２＆等から
構成され、サンプル・リセットパルス発生器２ａに台形
波を入力する台形波回路１１は、定電流源■１、コンデ
ンサＣＲ等からなっている。サンプル・リセットパルス
発生器２ａのリセットパルスによって鋸歯状波を形成す
る鋸歯状波発生回路３は定電流源Ｉ２、コンデンサＣＴ
等から構成され、サンプル・リセットパルス発生器２ａ
のサンプルパルスによって鋸歯状波電圧をサンプルホー
ルドするサンプルホールド回路４はバッファ４　ａ　ｙ
　４　ｂ　ｓ　フンデンサＣＨ等から構成されている。

適宜な速度を設定する速度可変回路７は抵抗Ｒｘ、ボリ
ュームＶＲ、バッフＴ７ａ等からなり、その出力はエラ
ーアンプ１２に入力されてサンプルホールド回路４から
の出力と比較され、その差が反転増幅される。さらに、
エラーアンプ１２の出力は基準三角波発生回路５からの
基準三角波とコンパレータ１３で比較され、このコンパ
に一夕１３出力がＨレベルのときに、出力回路８を駆動
する。そして、出力回路８の出力にでスイッチング回路
仝構成するパワーＭＯ９ＦＥＴ１４をオン駆動して、モ
ータＭを駆動するまた、電源を電池Ｂとしており、電圧
は外圧回路１０にて昇圧されてモータＭに供給されてい
る。

尚、モータＭの速度信号をＦ−Ｖ変換するＦ−Ｖ変換回
路は、鋸歯状波発生回路３とサンプルホールド回路４と
でｖｔ成されるものである。

犬に＄２図と＠３図とにより動作を説明する尚、第３図
の（ａ）〜（ｊ）は第２図のａ点〜ｊ点の波形を示すも
のである。モータＭの回転数に比例した速度信号は周波
数ジェネレータＦＧにより出力され、その出力された速
度信号はオペアンプ○Ｐ１によりＲｐ／Ｒｓ倍に増幅さ
れる。第３図（ａ）に示すようなオペアンプＯＰ、の出
力はヒステリシスコンパレータ○Ｐ２に入力され、第３
図（ｂ）に示すように回転数に比例した周波数の方形波
パルスを得る。この方形波によりサンプル・リセットパ
ルス発生回路２の台形波回路１１で第３図（ｃ）のよう
に台形波を発生する。この台形波の立ち上がりを基準電
圧発生回路６からの基準電圧Ｖｌ＋Ｖ２ｔＶ、と比較し
く第３図（Ｃ））、サンプルパルス（ｔｊＳａ図（嘴、
））とリセットパルス（第３図（ｄ））の発生するタイ
ミングを決定する。一方、鋸歯状波発生回路３では、コ
ンデンサＣＴを定電流源Ｉ２により充電し、第３図（ｆ
）に示すようにリセットパルスが発生した時にコンデン
サ０丁に充電された電荷を放電し、同図のような鋸歯状
波を発生する６サンプルホー１　　ルド回路４では、サ
ンプルパルスが発生した時に、ホールドコンデンサＣＨ
を充電あるいは放電することにより、その時の鋸歯状波
電圧をサンプルホールドする。従って、サンプルホール
ド回路４には第３図（ｇ）に示すような回転数に比例し
たＤＣ信号が出力されることになる。

エラーアンプ１２では、速度可変回路７で設定した電圧
■にとサンプルホールド回路４の出方電圧Ｖｏの差をＲ
＾／　ＲＮ倍に反転増幅し、その出力を第３図（ｈ）に
示すように基準三角波発生回路５の基準三角波とコンパ
レータ１３で比較し、第３図＜ｉ＞に示すように方形波
を得ている。この方形波を出力回路８を通じて出力して
第２図（ｊ）に、　　示すようなデート電圧を得て、パ
ワーＭＯ３Ｆ″ＥＴ１４によりＤＣモータＭの供給電源
をＰＷＭ制御するようにしている。尚、ロック保護回路
９は次のような機能を有している。つまり、モータＭに
過負荷がかかると、モータＭの回転数が落ちる。

従って、周波数ジヱネレータＦＧの出力周波数が小さく
なり、サンプルホールド回路４の出力電圧が高くなる。

その電圧を抵抗Ｒ，ＩとＲＬ２とで分圧された電圧とコ
ンパレータ１５により検出し、回転数が設定値以下に落
ちると、出力パルスを遮断し、モータＭを停止させるも
のである。

次に、電源スイッチをオンした直後つまり電源投入直後
の動作について説明する。電源を投入すると、サンプル
・リセットパルス発生回路２のコンデンサＣＲが充電さ
れはじめる。そしてその立ち上がりにサンプルパルスが
発生される。しかし、この時、鋸歯状波発生回路３のコ
ンデンサＣＴも充電されているところなので、サンプル
ホールド電圧も低い。このため、エラーアンプ１２で反
転増幅された電圧は大きく、基準三角波より高ベルとな
り、パワーＭＯ３ＦＥＴ１４のデート信号が出力されな
いため、モータＭは起動しないことになる。

そこで、本発明の具体的な実施例として第１図に示すよ
うに、モータＭを起動する起動回路１６の起動暗闇を決
定するコンパレータ１３の出力つまりトランジスタＱ　
４３のフレフタを、サンプル・リセットパルス発生回路
２の台形波出力端に接続したものである。尚、第１図、
第４図、＠５図は各回路をＩＣで構成した場合の具体回
路図である。しかして、電源が投入され、抵抗Ｒ１ｊを
通じてコンデンサｃＲｇの電圧が、抵抗Ｒ１４ｆＲ１５
１Ｒ１６で分割される電圧になるまでトランジスタＱ　
４３がオンすることにより、台形波回路１１からの台形
波が遮断される。従って、サンプル・リセットパルス発
生器２ｔには台形波が入力されないので、サンプル・リ
セットパルス発生器２ａからはサンプルパルスは発生さ
れない、そして、鋸歯状波発生回路３のコンデンサＣＴ
が充電されて充電電圧講ｆ宜／すクー４＋人、ン　　Ｌ
二１１コψ啼り凸　ムＩ４町１トランジスタＱ　４３が
オフすることで、台形波回路１１から台形波がサンプル
・リセットパルス発生器２ａに入力される。従って、サ
ンプル・リセットパルス発生器２ａからサンプルパルス
も出力され、高くなった鋸歯状波電圧をサンプルホール
ド回路４にてサンプルホールドすることになる。従って
、このサンプルホールドした電圧をエラーアンプ１２で
反転増幅すると、基準三角波電圧より低くなり、コンパ
レータ１３出力はＨレベルとなり、ＦＥＴ１４のデート
信号が出力されて、モータＭが起動する。このように構
成することで、電源スイッチをオンすると、設定した回
転数からオーバーシュートすることなく、モータＭはス
ムースに起動するものである。

ところで、電源スイッチのオン、オフを早（繰り返した
場合、起動時間設定のコンデンサＣＲ５の電荷を早く放
電させるために、ＰＮＰ型のトランジスタＱ　ｚｓのエ
ミッタをコンデンサＣＲ５に、トランジスタＱ　２１１
のコレクタをグランドに夫々接続し、さらに、ベースを
電源ラインに接続している。

従って、端子Ｒ８の端子電圧が（Ｖｃｃ　　Ｖｓａ）で
変化するように、コンデンサＣＲ５はトランジスタＱ２
、を通じて放電し、電源変化に対しで素早く対応する。

従って、電源スイッチのチャタリングや電源スイッチの
オン、オフの早い繰り返しを行なっても、設定した回転
数からスムースにモータＭを起動することができるもの
である。

次に、第２実施例について説明する。第４図において、
電源を投入すると、コンパレータ１７の非反転入力の値
に対して、反転入力の値はコンデンサＣＴの充電暗闇が
あるために低くなり、コンパレータ１７の出力はＨレベ
ルとなる。次にＲ８７リツプ７０ツブ１８のセット人力
Ｓは電源投入直後後は、電源電圧Ｖｃｃの遅れにより電
源電圧■。。を抵抗Ｒ，，Ｒ，で分割した電圧は７リツ
プ７０ツブ１８のしきい値より低くなる。それに対して
リセット信号は、コンパレータ１７の出力はＨレベルで
あるので、７リツプ７０ツブ１８の出力ＱはＬレベルと
なる。従って、トランジスタＱ１７はオンし、このトラ
ンジスタＱ１７がオンすることで、台形波回路１１のコ
ンデンサＣ，を充電する定電流を引き込むため、台形波
は発生せず、サンプルΦリセットパルス発生器２ａから
サンプルパルスは発生しない。次に、電源電圧が安定す
ると、７リツプ７０ツブ１８のセット人力Ｓはしきφ値
より高くなりＨレベルとなる。＊た、鋸歯状波発生回路
３のコンデンサ０丁が充電されてきて、抵抗Ｒ，，Ｒ，
により電源電圧を分割した電圧より高くなると、コンパ
レータ１７出力はＬレベルとなる。そのため、７リツ１
７０ツブ１８出力はＨレベルとなり、トランジスタＱ　
＋ｔがオフすることで、台形波が発生してサンプル・リ
セットパルス発生器２ａに入力され、サンプル・リセッ
トパルス発生器２ａよりサンプルパルスが発生すること
になる。従って、十分高くなったコンデンサＣＴの電圧
をコンデンサＣＨにサンプルホールドすることにより、
モータＭが起動するデート信号が出力される。モータＭ
が回転し、コンデンサ０丁が放電して７リツプ７０ツブ
１８のリセット人力ＲがＨし一ζ１ｌ−１−ｆ？−１−
ＪＪｍ−，Ｌ１→ｉＣ’Ｎし１１＋−−ａｎ−７ｒ１Ｊ
ｓ本であるので、７リツプ７０ツブ１８の出力はＨレベ
ルのままで、トランジスタＱ　＋７はオフしたままであ
る。このように、コンパレータ１７．７リツプ７０ツブ
１８、トランジスタＱ　ＩＴ等で構成することで、電源
スイッチをオンすると、設定した回転数から、オーバー
シュートすることなくスムースに起動できるものである
。

第５図は第３実施例を示し、まず、電源を投入すると、
抵抗ＲＩ３とコンデンサｃＲｓで決まる時定数でコンデ
ンサＣＲ５が充電される。その電圧と、抵抗Ｒｌ　４１
　Ｒ＋　ｓ　ｒ　Ｒ＋　ｅで決定される電圧を起動回路
１６のコンパレータ１３で比較し、端子Ｒ８の端子電圧
が端子ＳＢの端子電圧より低い時に起動回路１６の出力
により、サンプルパルスが発生される。従って、サンプ
ルホールド回路４の出力電圧は鋸歯状波電圧と同じ電圧
となり、コンデンサ０丁が充電されてくると、サンプル
ホールド回路４出力が高くなり、エラーアンプ１２で反
転増幅された電圧は、基準三角波より低くなり、コンパ
レータ１３出力はＨレベルとなり、ＦＥＴ１４のデ−ト
信号が出力され、モータＭが起動する。また、電源投入
時スイッチのチャタリング等があると、起動パルスが発
生しても電源電圧がモータＭに供給されないため、モー
タＭは起動しない。よって、起動時開リセット回路１９
のコンパレータ２０により回路内の基準電圧と、電源電
圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ８とＲ５で分割した電圧とを比較し、
電源電圧がチ・タリングやその他の原因で設定電圧以下
になった場合、トランジスタＱ　２７を介して起動時間
設定のコンデンサＣＲ５を放電し、電源電圧が設定電圧
に安定したところから、必要な起動時間のサンプルパル
スが発生するものである。従って、電源スイッチをオン
すると、設定した回転数からオーパージニートすること
なくモータＭはスムースに起動するものである。また、
スイッチのチャタリングやスイッチのオン、オフの早い
繰り返しを行なっても、設定した回転数からモータＭは
スムースに起動する。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、モータの回転数に比例する信号
を出力する速度検出回路と、速度検出回路からの速度信
号によりタイミングパルスを発生するタイミングパルス
発生回路と、タイミングパルス発生回路のタイミングパ
ルスを用いてモータの速度信号をＦ−Ｖ変換するＦ−Ｖ
変換回路と、Ｆ−Ｖ変換回路からのＦ−Ｖ変換した信号
と所定・　の基準三角波とを比較する比較回路と、比較
回路の出力によりモータへ駆動電源を供給するスイッチ
ング回路とを備え、上記モータの速度信号をＦ−Ｖ変換
するＦ−Ｖ変換回路を、タイミングパルス発生回路のタ
イミングパルスにて鋸歯状波を発・　　生させる鋸歯状
波発生回路と、タイミングパルス、　発生回路のタイミ
ングパルスにてその時の鋸歯状波の電圧をサンプルホー
ルド回路とで構成したモータの速度制御回路において、
電源スイッチをオンした直後から一定時間上記サンプル
ホールド回路のサンプルホールド用のコンデンサを充電
する起動回路を設けたものであるから、電源スイッチを
オンした直後から一定時間サンプルホールド回路のサン
プルホールド用コンデンサを充電することで、該コンデ
ンサの充電電圧にて鋸歯状波電圧をサンプルホールドで
き、よって、設定した回転数からオーバーシュートする
ことな（モータをスムースに起動できる効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のｌ！部共体回路図第２図は
同上の速度制御回路のブロック図、第３図は同上のタイ
ムチャート、第４図は同上の第２実施例の要部具体回路
図、第５図は同上の＠３実施例の要部具体回路図である
。 １は速度検出回路、２はサンプル・リセットパルス発生
回路、３は鋸歯状波発生回路、４はサンプルホールド回
路、５は基準三角波発生回路、６は基準電圧発生回路、
８は出力回路、工６は起動回路、Ｍはモータを示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの回転数に比例する信号を出力する速度検
   出回路と、速度検出回路からの速度信号によりタイミン
   グパルスを発生するタイミングパルス発生回路と、タイ
   ミングパルス発生回路のタイミングパルスを用いてモー
   タの速度信号をＦ−Ｖ変換するＦ−Ｖ変換回路と、Ｆ−
   Ｖ変換回路からのＦ−Ｖ変換した信号と所定の基準三角
   波とを比較する比較回路と、比較回路の出力によりモー
   タへ駆動電源を供給するスイッチング回路とを備え、上
   記モータの速度信号をＦ−Ｖ変換するＦ−Ｖ変換回路を
   、タイミングパルス発生回路のタイミングパルスにて鋸
   歯状波を発生させる鋸歯状波発生回路と、タイミングパ
   ルス発生回路のタイミングパルスにてその時の鋸歯状波
   の電圧をサンプルホールド回路とで構成したモータの速
   度制御回路において、電源スイッチをオンした直後から
   一定時間上記サンプルホールド回路のサンプルホールド
   用のコンデンサを充電する起動回路を設けて成ることを
   特徴とするモータの速度制御回路。
2. （２）電源スイッチをオンした直後から一定時間サンプ
   ルパルスを発生させることを遅らせるサンプルホールド
   用のコンデンサを充電する起動回路を設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のモータの速度制御回
   路。
3. （３）サンプルホールド用のコンデンサの充電を遅らせ
   る時間をＣＲタイマーにより設定し、ＣＲタイマーのコ
   ンデンサにＰＮＰ型のトランジスタのエミッタを、電源
   フィンにベースを、コレクタにグランドを夫々接続し、
   電源電圧が低下するにつれて該コンデンサが放電し、電
   源の低下と同じ速度で該コンデンサの電圧が低下するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のモータの速
   度制御回路。
4. （４）サンプルホールド用のコンデンサの充電を遅らせ
   る時間を鋸歯状波電圧と設定電圧とを比較することによ
   り、モータの起動時間を設定した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回路。
5. （５）電源スイッチをオンした直後から一定時間サンプ
   ルパルスを発生させ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回路。
6. （６）電源電圧が設定値以下に落ちた場合にはサンプル
   パルスが発生している時間をリセットするようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のモータの速
   度制御回路。