JP2589989B2 - Control circuit of DC motor - Google Patents
Control circuit of DC motorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電動機の制御回路に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control circuit for a DC motor.
直流電動機の誘導起電力により回転検知用トランジス
タ及び駆動用トランジスタを順次オンさせて、外力によ
る回転が持続するようにし、電動機の整流切換点で電機
子巻線に発生するパルスでもって検知用トランジスタを
瞬時オフさせて、電動機が拘束された後には再起動しな
いように構成すると共に、回転検知用及び駆動用トラン
ジスタをFETで構成し、電機子巻線に発生するパルスで
確実に電流遮断が行われるようにした電動機制御回路で
ある。The rotation detecting transistor and the driving transistor are sequentially turned on by the induced electromotive force of the DC motor so that the rotation by the external force is maintained, and the detecting transistor is generated by a pulse generated in the armature winding at the commutation switching point of the motor. It is configured to be turned off momentarily and not restarted after the motor is restrained, and the rotation detection and drive transistors are configured with FETs, and the current interruption is reliably performed by the pulse generated in the armature winding A motor control circuit as described above.
例えば、玩具自動車においては、一旦駆動(走行)さ
せるとスイッチをオフにしない限り駆動が停止しないた
め、走行を阻止された場合、必要以上の電気エネルギー
が消費されて不経済である上に、モータ、その他の機構
に無理な負荷を与え、玩具自動車の寿命を短縮させた
り、トラブルの原因となる。For example, in a toy car, once driven (running), the driving does not stop unless the switch is turned off. Therefore, when the running is stopped, unnecessary electric energy is consumed and the motor is uneconomical. In addition, an excessive load is applied to other mechanisms to shorten the life of the toy car or cause trouble.
この問題を解消するために、電動機の拘束停止位置で
拘束電流が流れないように、回転系に停止位置決め機構
を設け、停止位置ではブラシと整流子とが接触しないよ
うにした回転機構が用いられている。In order to solve this problem, a stop positioning mechanism is provided in the rotating system so that the restraint current does not flow at the restraint stop position of the motor, and a rotation mechanism that prevents the brush and the commutator from contacting at the stop position is used. ing.
しかしこのような停止位置決め構造は複雑で故障し易
く、また組立時に調整作業を必要とする。However, such a stop positioning structure is complicated and liable to break down, and requires an adjusting operation during assembly.
本発明はこの問題にかんがみ、電気的な検出及び制御
により自動拘束停止させることのできる電動機制御回路
を提供することを目的とする。また本発明の別の目的は
制御回路の消費電力を極少にした電動機制御回路を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of this problem, an object of the present invention is to provide a motor control circuit that can automatically stop locking by electrical detection and control. Another object of the present invention is to provide a motor control circuit in which power consumption of the control circuit is minimized.
本発明の直流電動機の制御回路は、直流電動機Mの端
子に接続されて誘動起電圧によってオンとなる回転検知
用電界効果トランジスタQ1を備える。The control circuit of the DC motor according to the present invention includes a rotation detecting field-effect transistor Q1 connected to a terminal of the DC motor M and turned on by the induced electromotive force.
更に、上記回転検知用トランジスタQ1に接続され、こ
の検知用トランジスタQ1がオンしたときに上記直流電動
機の上記端子に駆動電圧を供給するためにオンされる駆
動用電界効果トランジスタQ2を備える。Further, a drive field effect transistor Q2 is connected to the rotation detection transistor Q1 and is turned on to supply a drive voltage to the terminal of the DC motor when the detection transistor Q1 is turned on.
上記直流電動機Mの整流子の極性切換点ごとに電機子
巻線に発生するパルスによって上記回転検知用トランジ
スタQ1が瞬時オフするように構成されている。The rotation detection transistor Q1 is configured to be momentarily turned off by a pulse generated in the armature winding at each polarity switching point of the commutator of the DC motor M.
回転検知用トランジスタQ1が瞬時オフするごとに、電
動機の回転に伴う誘動起電圧が検知(サンプリング)さ
れる。トランジスタQ1がFETで構成されているので、整
流切換点ごとに発生する電機子巻線の微小パルスでも、
高速かつ確実にターンオフ動作する。電動機を拘束する
と、停止直前には誘導起電圧は極めて小さくなり、検知
用トランジスタが一旦オフとなると、再びオンになるこ
とができない。従って電動機は停止する。Every time the rotation detecting transistor Q1 is momentarily turned off, an induced electromotive voltage accompanying rotation of the motor is detected (sampled). Since the transistor Q1 is composed of an FET, even a small pulse of the armature winding generated at each rectification switching point can be used.
Turns off quickly and reliably. When the motor is restrained, the induced electromotive voltage becomes extremely small immediately before the stop, and once the detection transistor is turned off, it cannot be turned on again. Therefore, the motor stops.
第1図に本発明の一実施例の直流電動機用制御回路を
示す。この制御回路は例えば玩具の電池自動車に組込ま
れたもので、電動機Mは、周知の直流3極(相)タイプ
整流子電動機(マイクロモータ)である。FIG. 1 shows a control circuit for a DC motor according to an embodiment of the present invention. This control circuit is incorporated in, for example, a toy battery car, and the motor M is a well-known DC three-pole (phase) type commutator motor (micromotor).
電動機Mの端子T1には、電源電圧Eを供給する駆動用
MOSFETトランジスタQ2(Pチャンネル、エンハンスメン
ト型)のドレイン−ソースが直列に結合され、またこの
トランジスタQ2のゲートに回転検知用MOSFETトランジス
タQ1(Nチャンネル、エンハンスメント型)のドレイン
−ソースが直列に直結されている。この検知用トランジ
スタQ1のゲートは電動機Mの端子T1に接続され、またド
レイン(Q2のゲート)は抵抗R1を介して電源Eに接続さ
れ、ソースは電動機Mの端子T2(接地電位)に接続され
ている。The drive T for supplying the power supply voltage E to the terminal T1 of the motor M
The drain-source of MOSFET transistor Q2 (P-channel, enhancement type) is connected in series, and the drain-source of rotation detecting MOSFET transistor Q1 (N-channel, enhancement type) is directly connected in series to the gate of this transistor Q2. I have. The gate of the detection transistor Q1 is connected to the terminal T1 of the motor M, the drain (gate of Q2) is connected to the power supply E via the resistor R1, and the source is connected to the terminal T2 (ground potential) of the motor M. ing.
これらのトランジスタQ1、Q2はオン状態が自己保持さ
れる接続になっている。即ち、一旦Q1がオンになると、
そのドレイン電位が低下し、Q2のゲート電位が下がって
Q2がオンし、電動機Mに駆動電圧が供給される。このと
きQ2のソースからQ1のゲートに正電圧が供給されるの
で、Q1のオン状態が保持される。These transistors Q1 and Q2 are connected so that the ON state is self-held. That is, once Q1 turns on,
The drain potential drops, and the gate potential of Q2 drops
Q2 is turned on, and the drive voltage is supplied to the electric motor M. At this time, a positive voltage is supplied from the source of Q2 to the gate of Q1, so that the ON state of Q1 is maintained.
第1図の電動機制御回路は静止状態においてオフに保
たれている。ここで電動機Mの端子T1に正、端子T2に負
電圧が発生するように電動機Mを外力によって回転させ
る(この方向を正転とする)。発生する誘導起電力Enは
電機子の回転速度Nに比例する。The motor control circuit of FIG. 1 is kept off in the stationary state. Here, the motor M is rotated by an external force so that a positive voltage is generated at the terminal T1 of the motor M and a negative voltage is generated at the terminal T2 (this direction is defined as a forward rotation). Induced electromotive force E n generated is proportional to the rotational speed N of the armature.
En=A・N(Aは定数) EnがトランジスタQ1のゲートに印加されてQ1がオンと
なる。従ってトランジスタQ2もオンとなり、正回転が持
続する。E n = A · N (A is a constant) E n is applied to the gate of the transistor Q1 Q1 is turned on. Therefore, the transistor Q2 is also turned on, and the forward rotation continues.
このようにして電動機Mを起動させた後、例えば電池
自動車が障害物に当たって電動機Mが拘束停止される
と、第1図の制御回路は以下の原理により自動的にオフ
となる。After starting the electric motor M in this way, for example, when the electric motor M is restrained and stopped by hitting an obstacle with a battery car, the control circuit of FIG. 1 is automatically turned off according to the following principle.
第2図a〜cは第1図の電動機Mの電機子回路を示
し、この例では三相のデルタ巻線L1、L2、L3の3極の整
流子C1、C2、C3及び一対のブラシB1、B2から成る。
(a)の回転位置では、ブラシB1、B2間で巻線L2とL3の
直列が巻線L1と並列になっている。(b)の回転位置で
は、巻線L3が短絡で、巻線L1、L2とが並列、更に(c)
の回転位置では巻線L1とL3との直列が巻線L2と並列にな
っている。従って(b)の回転位置では、第3図の波形
図に示すように電動機Mの端子T1、T2間でリアクタンス
電圧による急峻な正負のパルス電圧が発生する。第2図
(b)と同様な接続状態が電機子の1回転につき6回生
じるので、このパルス電圧は60゜ごとに発生する。Figure 2 a~c shows the armature circuit of the motor M of Figure 1, the commutator C 1 three-pole of the delta winding L 1 of the three phases in the example, L 2, L 3, C 2, C 3 and a pair of brushes B 1 and B 2 .
The rotational position of (a), the series of winding L 2 and L 3 is in parallel with winding L 1 between the brush B 1, B 2. The rotational position of (b), in the winding L 3 is short-circuited, the windings L 1, L 2 and are parallel and (c)
The rotational position series between winding L 1 and L 3 is in parallel with winding L 2. Therefore, at the rotational position (b), steep positive and negative pulse voltages due to the reactance voltage are generated between the terminals T1 and T2 of the electric motor M as shown in the waveform diagram of FIG. Since the connection state similar to that shown in FIG. 2B occurs six times per rotation of the armature, this pulse voltage is generated every 60 degrees.
従って第1図において例えば制御回路がオンとなって
いて電動機Mが正転しているときには、端子T1、T2間に
発生する負のパルスで検知用トランジスタQ1のゲートに
負電圧が与えらるので、トランジスタQ1が電動機Mの60
゜回転ごとに一瞬オフになり、これによりトランジスタ
Q2もオフになる。しかし電動機Mが回転している限り
は、その正の誘導起電圧でもって制御回路はオンに保た
れている。Therefore, in FIG. 1, for example, when the control circuit is ON and the motor M is rotating forward, a negative voltage is applied to the gate of the detection transistor Q1 by a negative pulse generated between the terminals T1 and T2. , Transistor Q1 is 60
な り It turns off momentarily with every rotation,
Q2 also turns off. However, as long as the motor M is rotating, the control circuit is kept on by its positive induced electromotive voltage.
ここで電動機Mを外力で拘束すると、拘束電流が流れ
続けようとするが、拘束直前に第2図(b)のような接
続状態にて発生する負パルスにより、トランジスタQ1が
オフになる。この時点で停止に近い回転速度まで低下し
ていると、端子T1、T2の誘導起電力Enが著しく小さくな
っていて、検知用トランジスタQ1はもはやオンになるこ
とができない。従って制御回路はオフになる。Here, if the electric motor M is constrained by an external force, the constraining current tends to continue to flow, but the transistor Q1 is turned off by a negative pulse generated in the connection state as shown in FIG. If is reduced to the rotational speed close to the stop at this point, the induced electromotive force E n of terminals T1, T2 have remarkably decreased, detecting transistor Q1 can no longer turn on. Therefore, the control circuit is turned off.
このように第1図の制御回路によれば、電動機Mを拘
束したときにターンオフに失敗することがなく、確実に
拘束検出及び給電遮断が行われる。特に回転検知トラン
ジスタQ1及び駆動トランジスタQ2にFETを使用している
から、電動機Mの整流切換点で生じる上述のような微小
なエネルギーの負パルスでも確実に応答してオフさせる
ことができる。更に制御回路での電力消費が極く僅かで
ある。As described above, according to the control circuit shown in FIG. 1, when the electric motor M is constrained, the turn-off does not fail and the detection of the confinement and the interruption of the power supply are reliably performed. In particular, since FETs are used for the rotation detection transistor Q1 and the drive transistor Q2, it is possible to reliably turn off the negative pulse of minute energy as described above that occurs at the rectification switching point of the electric motor M. Furthermore, the power consumption in the control circuit is very small.
実施例の電動機制御回路を玩具自動車に適用した場合
には、玩具自動車を走らせようと前方に押せば、回路は
オンになり走行を続け、障害物に走行を阻止されたり、
駆動輪を手で止めたりすると瞬時に回路はオフになる。When the motor control circuit of the embodiment is applied to a toy car, if the user pushes the toy car forward, the circuit is turned on and continues to run, or the obstacle is prevented from running,
The circuit is turned off instantly when the driving wheels are stopped by hand.
従って、特に、幼児にとっては難しいスライドスイッ
チ等の操作がないため、思いのまま操作することができ
る。また直流電動機の起動電流、拘束電流(ともに走行
時より大きい)を流すことがないので、電池等のエネル
ギーを浪費することが極めて少ない。更に電動機、機構
等にも無理な負荷がかからないからトラブルが減少し、
玩具自動車の寿命を長くすることもできる。Therefore, since there is no operation of a slide switch or the like which is particularly difficult for an infant, the operation can be performed as desired. Further, since the starting current and the restraining current of the DC motor (both of which are larger than those at the time of running) do not flow, the energy of the battery or the like is extremely little wasted. In addition, trouble is reduced because unreasonable load is not applied to the motor, mechanism, etc.
The life of the toy car can be extended.
また、回路がシンプルであるため、安価で容易にこれ
らの機能を得られ、過電流リミッタのようにモータに流
れる拘束電流を検知して制御する方式と異なり、回路の
供給電圧が変動(低下)してもこの機能を損なうことは
ない。In addition, since the circuit is simple, these functions can be easily obtained at low cost, and unlike the method of detecting and controlling the constrained current flowing to the motor like an overcurrent limiter, the supply voltage of the circuit fluctuates (drops). This does not impair this function.
この制御回路は玩具自動車に限らず、アコーディオン
カーテン、ブラインド等にも採用して自動開閉用カーテ
ン装置や自動開閉ブラインド装置、その他等いろいろな
用途にも使用することができる。This control circuit is not limited to a toy car, but can be used for various applications such as an automatic opening / closing curtain device, an automatic opening / closing blind device, and the like in accordion curtains and blinds.
なお第1図の基本回路を4つ用いてブリッジ接続し、
その橋絡点間に電動機を接続すれば、正逆回転用の制御
回路を構成することができる。この場合、ブリッジと各
辺のFETQ1、Q2のチャンネル極性は電源の方向(極性)
に応じて適宜選定する。Bridge connection using four basic circuits of FIG.
If a motor is connected between the bridging points, a control circuit for normal and reverse rotation can be configured. In this case, the channel polarity of the bridge and FETs Q1 and Q2 on each side is the direction (polarity) of the power supply.
Select as appropriate according to
本発明は上述の如く、直流電動機を外力で強制回転さ
せたときには、その誘導起電力によって回転を検知して
駆動トランジスタをオンさせて回転を接続させ、回転中
には回転検知用トランジスタを周期的に瞬時オフさせ
て、誘導起電圧に基く回転及び停止の検出が周期的に確
実に行われるようにし、電動機を拘束停止させたときに
は、回転検知用トランジスタがオフした時点の誘導起電
圧が低くて再度オンしないことにより、駆動トランジス
タをオフにし、電圧供給を断つように構成してある。従
って電動機の強制回転、拘束停止により駆動回路の自動
オン/オフが出来、はずみ車のような慣性動作に似た動
作を電気的な制御によって、しかも簡単な回路構成で得
ることができる。また駆動回路のオン・オフ制御に遠心
力スイッチのような機械的手段を利用していないので、
動作が確実、安定であり、長寿命である。As described above, when the DC motor is forcibly rotated by an external force as described above, the rotation is detected by the induced electromotive force, the drive transistor is turned on, and the rotation is connected. To instantaneously turn off, so that rotation and stop detection based on the induced electromotive voltage is periodically and reliably performed.When the motor is restrained and stopped, the induced electromotive voltage at the time when the rotation detection transistor is turned off is low. By not turning on again, the drive transistor is turned off and the voltage supply is cut off. Therefore, the drive circuit can be automatically turned on / off by the forced rotation and restraint stop of the motor, and an operation similar to an inertial operation like a flywheel can be obtained by electrical control and with a simple circuit configuration. In addition, since mechanical means such as a centrifugal switch is not used for on / off control of the drive circuit,
Operation is reliable, stable, and long life.
また回転検知用トランジスタを周期的に瞬時に強制オ
フして回転検出をその都度行っているから、単に誘導起
電力の電圧レベルを微細に弁別して回転/拘束を判定す
る方式に比べて動作が確実であり、しかも電動機の整流
切換点で電機子巻線に周期的に発生するパルスを利用し
て検知用トランジスタを瞬時オフさせているので、特別
なパルス発振器を組込む必要が無く、回路構成が簡略で
あり、安価である。In addition, since the rotation detection transistor is periodically and forcibly turned off instantaneously and the rotation is detected each time, the operation is more reliable than the method in which the voltage level of the induced electromotive force is finely discriminated and the rotation / restriction is determined. In addition, the detection transistor is momentarily turned off using a pulse periodically generated in the armature winding at the commutation switching point of the motor, so there is no need to incorporate a special pulse oscillator, and the circuit configuration is simplified. And inexpensive.
更に、回転検知用トランジスタQ1を電界効果トランジ
スタで構成したので、電動機の整流切換点で発生する微
小負パルスで検知用トランジスタを確実にオフさせるこ
とができる。従って拘束時の給電遮断を確実に行わせる
ことができる。また駆動トランジスタも電界効果トラン
ジスタで構成したから、制御回路で消費する電力が極く
僅かであり、省エネルギー装置に適する。Further, since the rotation detecting transistor Q1 is constituted by a field effect transistor, the detecting transistor can be reliably turned off by a minute negative pulse generated at the rectification switching point of the motor. Therefore, it is possible to reliably perform the power supply cutoff at the time of restraint. In addition, since the driving transistor is also formed of a field effect transistor, the power consumed by the control circuit is extremely small, which is suitable for an energy saving device.
第1図は本発明の一実施例を示す直流電動機の制御回路
図、第2図a〜cは電動機の電機子回路図、第3図は電
動機の端子電圧波形図である。 なお図面に用いた符号において、 M……電動機 Q1……回転検知用トランジスタ Q2……駆動トランジスタ L1〜L3……電機子巻線 C1〜C3……整流子 B1、B2……ブラシ T1、T2……端子 である。FIG. 1 is a control circuit diagram of a DC motor showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2a to 2c are armature circuit diagrams of the motor, and FIG. 3 is a terminal voltage waveform diagram of the motor. In still code used in the drawings, M ...... motor Q 1 ...... rotation detecting transistor Q 2 ...... driving transistor L 1 ~L 3 ...... armature windings C 1 ~C 3 ...... commutator B 1, B 2 … Brush T 1 , T 2 … Terminals.
Claims (1)
によってオンとなると共に、上記直流電動機の整流子の
極性切換点ごとに電機子巻線に発生するパルスによって
瞬時オフするようにした回転検知用電界効果トランジス
タと、 上記回転検知用トランジスタに接続されこの検知用トラ
ンジスタがオンしたときに上記直流電動機の上記端子に
駆動電圧を供給するためにオンされる駆動用電界効果ト
ランジスタとを具備する直流電動機の制御回路。1. A motor connected to a terminal of a DC motor and turned on by an induced electromotive force, and instantaneously turned off by a pulse generated in an armature winding at each polarity switching point of a commutator of the DC motor. A rotation effect field effect transistor, and a drive field effect transistor connected to the rotation detection transistor and turned on to supply a drive voltage to the terminal of the DC motor when the detection transistor is turned on. DC motor control circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258090A JP2589989B2 (en) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Control circuit of DC motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258090A JP2589989B2 (en) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Control circuit of DC motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214285A JPH01214285A (en) | 1989-08-28 |
| JP2589989B2 true JP2589989B2 (en) | 1997-03-12 |
Family
ID=17315373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62258090A Expired - Lifetime JP2589989B2 (en) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Control circuit of DC motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2589989B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111293674A (en) * | 2020-03-03 | 2020-06-16 | 杭州艾启新能源有限公司 | Method for safely turning off field effect transistor in multi-point mode |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822074B2 (en) * | 1990-01-12 | 1998-11-05 | 株式会社リケン | DC motor drive circuit |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP62258090A patent/JP2589989B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111293674A (en) * | 2020-03-03 | 2020-06-16 | 杭州艾启新能源有限公司 | Method for safely turning off field effect transistor in multi-point mode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01214285A (en) | 1989-08-28 |
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