JPS637182A - モ−タ速度制御回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は磁気記録再生装置等に使用されるモータの速度
制御に関するものである。

従来の技術 近年、電子機器が多機能になり、その中に使用されるモ
ータの速度制御への要求が高まりつつある。

以下図面を見ながら上述した従来のモータ速度制御回路
の一例について説明する。

従来のモータ速度制御回路では、第６図のブロック図、
第７図の波、形図で示すように、モータ６の周波数発電
機（以下ＦＧと記述する。）の出力はフリップフロップ
１に入る。フリップフロップの入力、出力波形はそれぞ
れ第７図（ａ）　、　（ｂｌに示す。

フリップフロップ１の出力は台形波発生回路２に入り、
第７図中）の立ち上がシに同期した台形波（Ｃ）？発生
させる。−方、フリップフロップ１の出力はサンプリン
グパルス発生回路３にも入り、立ち下がりより時間Ｔだ
け遅れたサンプリングパルス第７図（ｄ）を発生させる
。台形波発生回路２．サンプリングパルス発生回路３の
出力はサンプルホールド回路４に入シ、サンプルホール
ド回路の出力にはサンプリング点Ｓの台形波の電圧に等
しい直流電圧第７図（ｅ）が得られる。このサンプルホ
ールド回路−の出力（、）はＦＧの周波数が高ければ高
く、ＦＧの周波数が低ければ低くなる。したがってモー
タ駆動回路６を指令電圧が低くなるとモータが加速し、
指令電圧が高くなるとモータが減速するように構成する
ことによってモータの速度制御を行なっていた。（例え
ば「ホームビデオ」日本放送出版協会、１３４〜１３９
ページ） 発明が解決しようとする問題点 このような従来の回路ではモータの回転数を変化させる
にはサンプリングパルス発生回路の設定時間Ｔを変化さ
せれば可能であるが、ＦＧの周波数ｆの変化量△ｆとサ
ンプルホールド回路の出力Ｖの変化量△Ｖの比つまシ周
波数検出感度Ｇは、Ｇ＝Δｖ／Δｆ＝（１／ｆ２）（△
ｖ／ΔＴ）で示される。ここでΔ■／ΔＴは台形波の傾
きである。したがってモータの回転数を変化させるとＦ
Ｇの周波数ｆも変化するため検出感度Ｇの値が変化し、
特に低速回路の場合にはＧが大きくなりすぎ、系が発振
することがある。そのため第６図のような速度制御回路
ではモータ回転速度を変化させる場合には台形波の傾き
も同時に変化させるなどしてループゲインを調整しなけ
ればならず、回路が複雑になり、また超低速回転を得る
のが困難であった０ の調整を必要とせず、安定に動作するモータ速度制御回
路を提供することを目的としている。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、基準信号発生回路
の出力とＦＧ出力のパルス数を計数回路でカウントし、
その出力をＤＡ変換した後位相補償した出力によシモー
タの発生トルクを制御し、安定な回転を得るものである
。

作　　用 本発明は上記した構成によシ、ＦＧ出力と基準信号発生
回路の出力のカウント数に比例した出力によりモータト
ルクを制御するため、ＦＧのカウント数と基準信号発生
回路のカウント数が一定値に近づくように、モータが制
御され、基準信号発生回路の周波数に完全に同期して回
転する。しだがって基準信号発生回路の周波数を変化さ
せることにより、超低速から高速までモータの速度制御
が可能となる。

実施例 第１図は本発明のモータ速度制御回路の一実施例を示す
ブロック図である。

第１図において、１は基準信号発生回路、９は分配回路
である。分配回路９は２つの入力端子９１．９２と２つ
のモード指令端子９３．９４と２つの出力端子９５．９
６を有する。第３図は分配回路の動作を示しており、９
１．９２はそれぞれ入力端子９１，９２の入力信号の周
波数を示している。

まず、モータ６が停止している状態で外部方向指令をＬ
レベルにすると、モード指令端子９４がＬとなるために
分配回路９は第３図にしたがって入力端子９１に加えら
れた信号と同じ周波数をもつ信号を出力端子９６より出
力する。つまり出力端子９θは基準信号と同じ周波数を
もつことになる。その出力は計数回路２のダウンクロッ
ク入力端子２２に送られ、計数回路２は基準信号をダウ
ンカウントす石ことになる。その出力はデジタル−アナ
ログ変換回路（以下Ｄ−Ａ変換回路と記す。）３の入力
端子３１に送られる。アナログ信号に変換された信号は
位相補償回路４の入力端子４１に入力される。位相補償
された信号は出力端子４２より出力され、モータ駆動回
路５のトルク指令入力端子６１に入る。

基準信号のダウンカウントにより、モータ６には正回転
トルクが生じ、モータは正方向に回転を始める。モータ
の正回転により、モータの回転方面検出回路８の出力端
子８１はＨレベルになるとともにモータの周波数発電機
子の出力端子７１にはモータの回転速度に比例した周波
数をもつＦＧパルスが発生する。ＦＧパルスは分配回路
９の入力端子９２に入り、第３図にしたがってＦＧパル
スと同じ周波数をもつ記号が出力端子９５より出力され
る。そして端子９５より出力された信号は計数回路２の
アップクロック入力端子２１に入力されるので、計数回
路２はＦＧパルスをアップカウントすることになり、基
準信号のダウンカウントを打ち消すように働く。結果と
して、基準信号の周波数とＦＧの周波数が等しい回転数
でモータは正回転をする。

外部方向指令がＨレベルになった場合には、計数回路２
は基準信号をアップカウントするため、モータ６には逆
方向の回転トルクが発生する。モータが逆回転し始める
と回転方向検出回路８の出力８１はＬレベルとなり、Ｆ
Ｇパルスは分配回路９を通して計数回路２のダウンクロ
ック入力端子２２に入力され、基準信号のアップカウン
トを打ち消すように働く。結果として、モータは基準信
号周波数とＦＧパルス周波数が等しい回転数で逆回転す
る。

また過渡状態において、外部方向指令とモータの回転方
向が異なっている場合にも、分配回路には第３図でわか
るように２つの入力端子の信号の和の周波数をもつ信号
を出力する機能があり、外部方向指令により基準信号の
アップダウンを、またモータの回転方向によりＦＧのア
ップダウンを単独に切り換えることができるため、あら
ゆる状態で安定にモータを制御することが可能である。

第２図は本発明の他の実施例であって、分配回路９は、
コンデンサ９０１，９０２．抵抗９０３．９０４よシ成
゛る２組の微分回路とアンドゲート９ｏ了〜９１０．オ
アゲート９１１，９１２．インバータ９０５．９０６よ
り構成されている。

基準信号発生回路１の出力１１は入力端子９１に送られ
、コンデンサ９０２と抵抗９０４によシ、信号の前縁で
上向きの細いパルスに変換される。

ここで外部方向指令がＬレベルつまシモード指令端子９
４がＬレベルの場合にはそのパルスはさらにアントゲ−
）９１０を通シ、さらにオアゲート９１１に入る。オア
ゲート９１１にてアンドゲート９０８の出力とパルス数
が加算されるが、モータが停止している場合、アンドゲ
ート９０８の出力はＬレベルになっているために、アン
ドゲート９１０の出力はそのまま出力端子９６を通り、
計数回路２のダウンクロック入力端子２２に入力される
。計数回路２は８ビツトアツプダウンカウンタ（たとえ
ばＭＮ７４ＨＣ１９３を２個カスケード接続したもの）
より構成されており、アップダウンカウンタは基準信号
をダウンカウントし始める。計数結果は２３ａ〜２３ｈ
よ多出力され、ＤＡ変換回路３の入力端子３１ａ〜３１
ｈに入る。

計数回路の出力のハイレベル電圧をＥとし、ＤＡ変換回
路３の抵抗３０２〜３１１の値を、Ｒａ＝２Ｒｂ＝２２
Ｒｏ＝２３Ｒｄ＝２’Ｒｅ＝２５Ｊ＝２６　Ｒｇ＝　２
７　Ｒｈ＝　２８　ａｆｂ　＝　２８　ＲＢとすると、
計数回路２の出力値と、ＤＡ変換回路の出力３２の関係
は第４図に示すようになる。Ｄ−Ａ変換回路３の出力は
演算増幅器４０１．抵抗４０２，４０３、コンデンサ４
０４より成る位相補償回路４に入る。位相補償回路４の
入力端子４１から出力端子４２への伝達関数Ａ　（Ｓ）
は次式で示される。

Ａ（Ｓ）＝　−（Ｒ２／Ｒ１）　　（５ＣＲ１＋　１　
）位相補償回路の出力４２はモータ駆動回路５の入力５
１に入る。モータ駆動回路５は、演算増幅器６０１、駆
動用トランジスタ５０２．５０３　、モータ電流検出用
抵抗５０４．駆動用電源５ｏ５゜５０６よシ成る。入力
５１とモータ電流との関係ｑｍは、 ｇｍ　＝　１　／　Ｒ１ で表わされる。

基準信号のダウンカウントによってＤＡ変換回路の出力
３２は負、にしだいに大きくなう、逆に位相補償回路の
出力４２は正方向にしだいに大きくなる。このためモー
タ６には正回転トルクが発生し、モータは正回転し始め
る。モータが正回転するとモータの周波数発電機７の出
力端子７１にはＦ、Ｇパルスが発生すると同時に、モー
タの回転方内構出回路８の出力端子８１がＨレベルとな
るために、ＦＧパルスは分配回路９の入力端子９２より
入り、コンデンサ９０１．抵抗９０３でＦＧパルスの前
縁で上向きの細いパルスに変換され、アンドゲート９０
７．オアゲート９１２を通り、出力端子９６よシ出力さ
れる。さらにそのパルスは計数回路２のアップクロック
入力端子２１に入る。

そのため計数回路２はＦＧパルスをアップカウントする
ことになり、このカウントは基準信号のダウンカウント
を打ち消すように働き、モータ６は正回転トルクを減少
させる。また、外部方向指令がＨレベルである場合には
上記の動作とは逆に、基準信号はコンデンサ９ｏ２．抵
抗９０４による波形成形後アンドゲート９０９．オアゲ
ート９１２を通シ、計数回路２のアップクロック端子２
１に入力する。そのためＤＡ変換回路２の出力は位相補
償回路４を通し、モータ駆動回路６に逆回転トルク指令
を与える。

モータが逆回転し始めると回転方向検出回路８の出力端
子８１はＬレベルとなるために、ＦＧパルスはコンデン
サ９ｏ１．抵抗９０３による波形成形後、アントゲ−）
９０Ｂ、オアゲート９１１を通り、計数回路２のダウン
クロック入力端子２２に入力される。その結果、ＦＣｉ
のダウンカウントは基準信号のアップカウントを打ち消
すように働く。

また過渡状態で、外部方向指令がＬにもかかわらすモー
タが逆回転している場合には、モード指令端子９３．９
４が共にローレベルとなシ、基準信号とＦＧパルスは波
形成形後オアゲート９１１のそれぞれの入力端子に入力
される。したがって計数回路２のダウンクロック入力端
子２２には基準信号とＦＧパルスの周波数の和が入力さ
れることになり、モータの逆回転を打ち消し、すばやく
正回転にもどるように作用する。外部方向指令がＨにも
かかわらすモータが正回転している場合には、モード指
令端子９３．９４が共にハイレベルとなり、基準信号と
ＦＧパルスは波形成形後オアゲート９１２に入力され、
２つの信号の周波数の和が計数回路２のアップクロック
入力端子２１に入力される。したがってモータの正回転
は打ち消され、すばやく逆回転になる。

この負帰還系の伝達関数をブロック線図に示すと第５図
のようになる。ここでにτはモータ電流−トルク変換係
数、Ｉはモータ６の慣性モーメント、ｑは重力加速度で
あり、またθ１は角度入力で、次式で示される。・ θ１＝導準信号周波数Ｘ時間×２π）／ＦＧ歯数歯数上
２−タ回転角度であり、θ１　、θ２共にτａｄで表わ
される。

ＧＳＤは角度差（θ１−θ２）の検出感度である。

となり、Ａ（Ｓ）＝　−（Ｒ２／　Ｒ１）・（ＳＣＲ１
＋１）＝−Ａ（、Ｓ’ｒ、）＋１）とおくと上式は、 と表わされる。

ξ　＝　百ωｎ である。

したがって位相補償回路４の時定数ＴＩ：ＣＲ１および
利得Ａ＝Ｒ２／Ｒ１によシ固有角周波数ωユ、制動係数
ξを決定することができ、負帰還系を安定に動作させる
ことができる。

基準信号周波数を一定とすればθ１は直線的に増加する
ためθ２も直線的に増加する。つまシモータは（基準信
号周波数／ＦＧ歯数）の回転速度で一定回転する。

以上のような構成により、ループゲインは設定速度には
関係なく一定で、基準信号周波数を変えることによシ容
易にモータ速度を変化させることができる。

発明の効果 以上、述べてきたように、本発明によれば、高速から超
低速にわたる広い範囲で、過渡状態も含め、非常に安全
なモータ速度制御が可能となり、実用上きわめて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるモータ速度制御回路
を示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第３図は、第１図。 第２図の実施例における分配回路の動作を示す状態図、
第４図は、第２図の実施例における計数回路の計数値と
デジタル−アナログ変換回路の出力の関係を示すグラフ
、第５図は、第２図の実施例における伝達関数を示すブ
ロック線図、第６図は、従来のモータ速度制御回路のブ
ロック図、第７図はその要部波形図である。 １・・・・・・基準信号発生回路、２・・・・・・計数
回路、３・・・・・・デジタル−アナログ変換回路、４
・・・・・・位相補償回路、５・・・・・・モータ駆動
回路、６・・・・・・モータ、７・・・・・・周波数発
電機、８・・・・−・回転方向検出回路、９・・・・・
・分配回路、２１・・・・・・アブプクロック入力端子
、２２・・・・・・ダウンクロック入力端子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
３　図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータと、前記モータの周波数発電機と、前記モ
   ータの回転方向検出回路と、基準信号発生回路と、第１
   端子の入力信号の前縁で計数を増加させ、第２端子の入
   力信号の前縁で計数を減少させる計数回路と、前記回転
   方向検出回路の出力および外部方向指令に応じて前記周
   波数発電機の出力あるいは前記基準信号発生回路の出力
   を前記計数回路の第１端子と第２端子に分配する分配回
   路と、前記計数回路の出力をアナログ信号に変換するデ
   ジタル−アナログ変換回路と、前記デジタル−アナログ
   変換回路の出力を位相補償するための位相補償回路と、
   前記モータを駆動するためのモータ駆動回路を有し、前
   記位相補償回路の出力により前記モータ駆動回路を制御
   するように構成したことを特徴とするモータ速度制御回
   路。
2. （２）分配回路は、回転方向検出回路の出力と外部方向
   指令のレベルが一致した場合には、周波数発電機の出力
   と基準信号発生回路の出力の周波数の和を計数回路の第
   １端子あるいは第２端子に出力する特許請求の範囲第１
   項記載のモータ速度制御回路。