JPS6135795B2 - - Google Patents
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- JPS6135795B2 JPS6135795B2 JP54030743A JP3074379A JPS6135795B2 JP S6135795 B2 JPS6135795 B2 JP S6135795B2 JP 54030743 A JP54030743 A JP 54030743A JP 3074379 A JP3074379 A JP 3074379A JP S6135795 B2 JPS6135795 B2 JP S6135795B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/18—Controlling the angular speed together with angular position or phase
- H02P23/186—Controlling the angular speed together with angular position or phase of one shaft by controlling the prime mover
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- Power Engineering (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
本発明は、速度基準として水晶発振器の出力の
ように安定な周波数を用いて速度安定度を高め、
さらに、速度制御ループの中に低域補償回路を挿
入して負荷安定度を高めて、実質的に、速度制御
ループのみの1ループの制御回路であるにもかか
わらず、位相制御をかけた場合とほとんど同一の
特性を得ることのできるモータの速度制御装置に
関するものである。
従来のレコードプレーヤ等の音響機器に用いら
れるモータとして、普及機には電圧を速度基準と
した速度制御モータを用いているが、この方式は
周囲の温度変化や部品の経年変化に対して十分に
安定な基準電圧をつくるのが難かしく、たとえば
温度変化に伴い基準電圧が変化した場合にはモー
タの速度の変化を引き起こして速度偏差を生じや
すく、また、定常負荷に対して速度偏差を生じる
という問題点を含んでいる。
この問題を解決するために、高級機では速度制
御ループに更に位相制御ループを加えて、定常負
荷の変化または周囲温度の変化に対して速度偏差
を小さくしている。しかし、この方式では速度制
御ループと位相制御ループの2つの制御ループを
必要とし、その2つの制御ループの動作が互に影
響を及ぼし合うため、調整が難かしく、構成も複
雑になり、さらに周囲温度の変化や部品の経年変
化に対して動作点が移動して同期範囲が減少する
等の種々の問題が存在している。
本発明は、上述の従来の問題点を解決し得るモ
ータの速度制御装置を提供するものである。以
下、本発明を図示の実施例に基いて説明する。
第1図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。これについて、第2図の動作説明用波形図を
参照して説明する。なお、第1図の信号線に現わ
れる信号イ〜トと第2図のイ〜トはそれぞれ対応
している。
ブラシレス型直流モータのごとき被速度制御モ
ータ1の速度は、第1、第2なる2個の検出器1
3A,13Bにより検出され、各検出器13Aと
13Bからはモータ1の回転速度に対応し、かつ
位相の異なる交流信号イとロが得られる。交流信
号イおよびロは、それぞれ第1、第2の整形回路
14A,14Bにて波形整形され、矩形波状の整
形信号ハおよびニとなる。水晶発振器のように安
定な周波数信号を発生させる基準周波数発生回路
2は、基準時間幅発生回路3にクロツクパルスを
供給する。基準時間幅発生回路3は、第1の整形
回路14Aの出力信号ハの立上りをトリガ信号と
し、基準周波数発生回路2のクロツクパルスをN
個(Nは整数)カウントしている間は“1”レベ
ルを保ち、N個カウントを終えた後に“0”レベ
ルとなる様なN進カウンタにて構成されている。
従つて、基準時間幅発生回路3の出力信号へは、
第1の整形回路14Aの出力信号ハによるトリガ
時点より基準時間幅Tc=N・τの間、“1”レベ
ルであるパルス信号となる。ここに、τは基準周
波数発生回路2の供給するクロツクパルスの周期
である。また、第2図において“1”レベルは高
レベルとして示した。
第1の整形回路14Aの出力信号ハに対する第
2の整形回路14Bの出力信号ニの時間差幅Td
(本例では、出力信号ハの立上りから出力信号ニ
の立上りまでの時間)は時間差パルス発生器4に
て検出され、時間差幅Tdの間“o”レベルとな
るパルス信号ホを得ている。この出力信号ホと基
準時間幅発生回路3の出力信号ヘはパルス合成回
路5にて合成され、時間差幅Tdと基準時間幅Tc
との差(Td−Tc)に応じた出力パルストを生じ
る。本例では、パルス合成回路5の出力状態は
「電流流出」状態、「電流吸入」状態、および「高
インピーダンス」状態の3つの状態を有してお
り、Td−Tc=oのときには常に「高インピーダ
ンス」状態となし、Td−Tc≠oのときは「高イ
ンピーダンス」状態の間に、Td−Tcの符号に応
じて|Td−Tc|幅のパルス状の「電流流出」状
態または「電流吸入」状態をはさんでいる。
なお、時間差パルス発生回路4およびパルス合
成回路5により時間幅比較回路9を構成し、時間
差幅Tdと基準時間幅Tcを比較し、Td−Tcに応
じた出力パルスを生ぜしめるようにしている。ま
た、基準時間幅発生回路3および時間幅比較回路
9により速度誤差検出回路10を構成している。
時間幅比較回路9の出力信号トはフイルタ回路
6により平滑されて直流電圧に変換され、低域補
償回路7にて直流を含む低周波成分が増強され
る。低域補償回路7の出力信号はモータ駆動回路
8にて電力増幅され、モータ1に供給される。
その結果、時間差幅Tdが基準時間幅Tdと等し
く、またはほぼ等しくなるようにモータ1は速度
制御される。
第3図にモータ1と検出器13A,13Bの関
係例を示す。同図において、モータ1の回転軸1
1に取付けられた円板状の検出ロータ12は、回
転軸心を中心とする円上または、ほぼ円上に全周
にわたり永久着磁された磁極対(N,S極)から
なる複数の固定的な変化部を有している。上記検
出ロータ12の変化部(磁極対)に対向して、前
記検出器13A,13Bを構成するところの2個
の磁気ヘツドを一体的に有する複合ヘツド13が
配設されている。上記検出器13Aと13Bは所
定間隔離して配置され、それらには検出ロータ1
2の回転に伴なつて位相の異なる交流信号が生ず
る。
第4図に本例の速度検出の原理説明図を示す。
同図は、検出ロータ12および検出器13A,1
3Bを軸心線上より見た図であり、Eは回転軸
心、Fは変化部の一点を示している。また検出ロ
ーダ12の外周部は円で示し、円上の〇印によつ
て、変化部である磁極対の切換点を示している。
検出器13Aの出力交流信号に対する検出器13
Bの出力交流信号の時間差Tdは、検出ロータ1
2の回転角速度をωとし、検出器13Aと13B
の回転中心Eから見た角度をθとすれば、
Td=θ/ω
となる。従つて、時間差Tdを一定値Tcとなるよ
うに制御するならば、モータ1の回転速度は一定
となる。特に図示のように、検出ロータ12の回
転方向に関して検出器13Aを検出器13Bより
も上流側に配置すれば、検出ロータ12の偏心お
よび変化部のバラツキ等の影響を受けにくくする
ことができるので有利となる。
第5図に前記速度誤差検出回路10の具体的な
構成例を示す。同図において、クロツク入力端子
CK、クリヤ端子CLおよび出力端子をもつN
進カウンタ21と、入力信号の立上りを微分して
“O”レベルの信号を出す微分回路22と、“O”
レベルのトリガ信号でリセツトとセツト動作を行
なうリセツト・セツト・フリツプフロツプ(以
下、R−S・FFと略称する)回路23と、AND
回路24とによつて基準時間幅発生回路3を構成
し、“1”レベルの信号にてリセツトとセツト動
作を行なうセツト優先リセツト・セツト・フリツ
プフロツプ(以下、S優先R−S・FFと略称す
る)回路25によつて時間差パルス発生回路4を
構成し、OR回路26と、AND回路27と、PNP
型トランジスタ32と、NPN型トランジスタ3
3と、抵抗28,29,30,31によつてパル
ス合成回路5を構成している。
次に、その動作について第2図の波形図を参照
して説明する。まず、第1の整形回路14Aの出
力信号ハは“0”レベル、第2の整形回路14B
の出力信号ニは“1”レベル、R−S・FF回路
23のQ出力へは“0”レベル、S優先R−S・
FF回路25の出力ホは“1”レベルにあるも
のとする(第2図の左端の状態)。
次に、信号ハが“1”レベルに変化したとすれ
ば、その信号ハの立上りにおいて微分回路22に
“0”レベルのトリガ信号を発生し、R−S・FF
回路23のQ出力ヘを“1”レベルに変化させ
る。信号ハの立上り時点以外においては微分回路
22の出力は“1”レベルにあり、またR−S・
FF回路23のQ出力ヘが“1”レベルに変化し
たために、N進カウンタ21のCL端子は“1”
レベルとなり、N進カウンタ21のクリヤ(リセ
ツト)が解除される。その結果、信号ハによるト
リガ時点より、N進カウンタ21はCK端子に入
力されているクロツクパルスのカウントを開始
し、N個のクロツクパルスをカウントする間は
端子は“1”レベルにあり、N個のカウント
を終えた瞬間に端子が“1”レベルから
“0”レベルに変わる。端子の“0”レベル変
化によりR−S・FF回路23はリセツトをかけ
られ、R−S・FF回路23のQ出力ヘは“0”
レベルとなる。Q出力ヘはAND回路24を介し
てCL端子を“0”レベルにし、N進カウンタ2
1の内部状態を“0”状態端子を“1”レベ
ルにして、信号ハの次のトリガ時点までR−S・
FF回路23のQ出力ヘを“0”レベルに保つ。
従つて、基準時間幅発生回路3は第1の整形回
路14Aの出力信号ハの立上りをトリガ信号とし
て、クロツクパルスの周期τとカウント数Nの積
Nτで決定される基準時間幅Tc=Nτの間、
“1”レベルとなる基準時間幅パルス信号へを発
生する。通常、カウント数Nは10〜105の間に設
定される。
一方、S優先R−S・FF回路25にて構成さ
れる時間差パルス発生回路4には、セツト・トリ
ガ入力端子Sに第1の整形回路14Aの出力信号
ハが加えられ、リセツト・トリガ入力端子Rに第
2の整形回路14Bの出力信号ニが加えられてい
る。入力S,Rと出力の時間的な変化を第2図
の左端の状態より考えると、次表1のごとくな
る。ここに、Hは“1”レベルに、Lは“0”レ
ベルに相当する。
The present invention improves speed stability by using a stable frequency such as the output of a crystal oscillator as a speed reference,
Furthermore, by inserting a low-frequency compensation circuit into the speed control loop to improve load stability, even though it is essentially a single-loop control circuit consisting only of the speed control loop, when phase control is applied. This invention relates to a motor speed control device that can obtain almost the same characteristics as the above. Conventional motors used in audio equipment such as record players use speed control motors that use voltage as the speed standard, but this method is sufficiently resistant to changes in ambient temperature and aging of components. It is difficult to create a stable reference voltage; for example, if the reference voltage changes due to a change in temperature, it may cause a change in motor speed and cause a speed deviation; Contains problems. To solve this problem, high-end machines add a phase control loop to the speed control loop to reduce speed deviations in response to changes in steady load or changes in ambient temperature. However, this method requires two control loops, a speed control loop and a phase control loop, and the operations of these two control loops affect each other, making adjustment difficult, the configuration complex, and the surrounding environment Various problems exist, such as the operating point shifting due to changes in temperature or aging of components, resulting in a decrease in the synchronization range. The present invention provides a motor speed control device that can solve the above-mentioned conventional problems. Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments. FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. This will be explained with reference to the waveform diagram for explaining the operation in FIG. Note that the signals I to I appearing on the signal lines in FIG. 1 and I to I in FIG. 2 correspond to each other. The speed of a speed-controlled motor 1 such as a brushless DC motor is measured by two detectors 1, a first and a second.
3A and 13B, and AC signals A and B corresponding to the rotational speed of the motor 1 and having different phases are obtained from the respective detectors 13A and 13B. The AC signals A and B are waveform-shaped by first and second shaping circuits 14A and 14B, respectively, to become rectangular-wave shaped signals C and D. A reference frequency generating circuit 2, which generates a stable frequency signal like a crystal oscillator, supplies a clock pulse to a reference time width generating circuit 3. The reference time width generation circuit 3 uses the rising edge of the output signal C of the first shaping circuit 14A as a trigger signal, and uses the clock pulse of the reference frequency generation circuit 2 as a trigger signal.
It is constituted by an N-ary counter that maintains the "1" level while counting N numbers (N is an integer) and returns to the "0" level after counting N numbers.
Therefore, the output signal of the reference time width generation circuit 3 is as follows.
The pulse signal remains at the "1" level for the reference time width T c =N·τ from the time of triggering by the output signal C of the first shaping circuit 14A. Here, τ is the period of the clock pulse supplied by the reference frequency generating circuit 2. Further, in FIG. 2, the "1" level is shown as a high level. Time difference width T d between the output signal D of the second shaping circuit 14B and the output signal C of the first shaping circuit 14A
(In this example, the time from the rising edge of the output signal C to the rising edge of the output signal D) is detected by the time difference pulse generator 4, and a pulse signal H which remains at the "o" level during the time difference width T d is obtained. . This output signal E and the output signal of the reference time width generation circuit 3 are synthesized in the pulse synthesis circuit 5, and the time difference width T d and the reference time width T c
An output pulse is generated according to the difference (T d −T c ) between the two. In this example, the output state of the pulse synthesis circuit 5 has three states: a "current outflow" state, a "current intake" state, and a "high impedance" state, and always when T d −T c =o. Between the “ high impedance ” state and the “high impedance” state when T d −T c ≠ o , a pulse-like “ There is a current outflow state or a current inflow state. The time difference pulse generation circuit 4 and the pulse synthesis circuit 5 constitute a time width comparison circuit 9, which compares the time difference width Td and the reference time width Tc , and generates an output pulse according to Td - Tc . I have to. Further, the reference time width generation circuit 3 and the time width comparison circuit 9 constitute a speed error detection circuit 10. The output signal T of the time width comparison circuit 9 is smoothed by the filter circuit 6 and converted into a DC voltage, and the low frequency component including the DC voltage is amplified by the low frequency compensation circuit 7. The output signal of the low frequency compensation circuit 7 is power amplified by the motor drive circuit 8 and supplied to the motor 1. As a result, the speed of the motor 1 is controlled so that the time difference width T d is equal to or approximately equal to the reference time width T d . FIG. 3 shows an example of the relationship between the motor 1 and the detectors 13A, 13B. In the same figure, the rotation shaft 1 of the motor 1
The disc-shaped detection rotor 12 attached to the rotor 1 has a plurality of fixed magnetic pole pairs (N, S poles) that are permanently magnetized over the entire circumference on a circle centered on the rotation axis or almost on a circle. It has a changing part. A composite head 13 that integrally includes two magnetic heads constituting the detectors 13A and 13B is disposed opposite the changing portion (magnetic pole pair) of the detection rotor 12. The detectors 13A and 13B are arranged separated by a predetermined distance, and the detection rotor 1
2, AC signals with different phases are generated. FIG. 4 shows an explanatory diagram of the principle of speed detection in this example.
The figure shows the detection rotor 12 and the detectors 13A, 1.
3B is a view seen from above the axis, E indicates the rotation axis, and F indicates one point of the changing part. Further, the outer circumference of the detection loader 12 is indicated by a circle, and the circle on the circle indicates the switching point of the magnetic pole pair, which is a changing part.
Detector 13 for output AC signal of detector 13A
The time difference T d of the output AC signal of B is the detection rotor 1
The rotational angular velocity of 2 is ω, and the detectors 13A and 13B
If the angle seen from the center of rotation E is θ, then T d =θ/ω. Therefore, if the time difference T d is controlled to be a constant value T c , the rotational speed of the motor 1 will be constant. In particular, if the detector 13A is placed upstream of the detector 13B with respect to the rotational direction of the detection rotor 12 as shown in the figure, it can be made less susceptible to the eccentricity of the detection rotor 12 and variations in the changing portion. It will be advantageous. FIG. 5 shows a specific example of the configuration of the speed error detection circuit 10. In the same figure, the clock input terminal
N with CK, clear terminal CL and output terminal
A forward counter 21, a differentiation circuit 22 which differentiates the rising edge of the input signal and outputs an "O" level signal, and an "O" level signal.
A reset/set flip-flop (hereinafter abbreviated as R-S/FF) circuit 23 that performs reset and set operations using a level trigger signal, and an AND
The reference time width generating circuit 3 is constituted by the circuit 24, and includes a set priority reset/set flip-flop (hereinafter abbreviated as S priority RS/FF) which performs reset and set operations using a signal at the "1" level. ) The circuit 25 constitutes the time difference pulse generation circuit 4, and the OR circuit 26, the AND circuit 27, and the PNP
type transistor 32 and NPN type transistor 3
3 and resistors 28, 29, 30, and 31 constitute a pulse synthesis circuit 5. Next, its operation will be explained with reference to the waveform diagram in FIG. First, the output signal C of the first shaping circuit 14A is at "0" level, and the second shaping circuit 14B
Output signal 2 is at "1" level, output to Q output of R-S/FF circuit 23 is "0" level, S priority R-S/
It is assumed that the output H of the FF circuit 25 is at the "1" level (the leftmost state in FIG. 2). Next, if the signal C changes to the "1" level, a trigger signal of the "0" level is generated in the differentiating circuit 22 at the rising edge of the signal C, and the R-S FF
The Q output of the circuit 23 is changed to the "1" level. The output of the differentiating circuit 22 is at the "1" level except at the rising edge of the signal C, and the R-S.
Since the Q output of the FF circuit 23 changes to "1" level, the CL terminal of the N-ary counter 21 becomes "1".
level, and the clearing (resetting) of the N-ary counter 21 is canceled. As a result, the N-ary counter 21 starts counting the clock pulses input to the CK terminal from the time of triggering by the signal C, and while counting N clock pulses, the terminal is at the "1" level, The moment the count ends, the terminal changes from "1" level to "0" level. The R-S/FF circuit 23 is reset by the change in the "0" level of the terminal, and the Q output of the R-S/FF circuit 23 becomes "0".
level. To the Q output, the CL terminal is set to "0" level via the AND circuit 24, and the N-ary counter 2 is connected to the Q output.
The internal state of 1 is set to "0" and the terminal is set to "1" level, and R-S.
The Q output of the FF circuit 23 is kept at "0" level. Therefore, the reference time width generating circuit 3 uses the rising edge of the output signal C of the first shaping circuit 14A as a trigger signal to generate a reference time width T c =Nτ determined by the product Nτ of the period τ of the clock pulse and the number of counts N. while,
A reference time width pulse signal having a "1" level is generated. Usually, the count number N is set between 10 and 105 . On the other hand, the output signal C of the first shaping circuit 14A is applied to the set trigger input terminal S of the time difference pulse generation circuit 4 constituted by the S-priority R-S/FF circuit 25, and the output signal C of the first shaping circuit 14A is applied to the reset trigger input terminal S. The output signal D of the second shaping circuit 14B is added to R. Considering the temporal changes in the inputs S, R and the output from the leftmost state in FIG. 2, the results are as shown in Table 1 below. Here, H corresponds to the "1" level and L corresponds to the "0" level.
【表】
従つて、S優先R−S・FF回路25の出力ホ
は、セツト・トリガ入力端子Sの入力信号ハの立
上りをトリガ時点としてセツト(本例では=
L)され、リセツト・トリガ入力端子Rの入力信
号ニの立上りをトリガ時点としてリセツト(本例
では=H)される。その結果、時間差パルス発
生回路4の出力信号ホは、第1の整形回路14A
の出力信号ハの立上りをトリガ信号とし、その出
力信号ハに対する第2の整形回路14Bの出力信
号ニの時間差幅Tdに等しいパルス幅の時間差パ
ルス信号となる。
基準時間幅発生回路3の出力信号へと時間差パ
ルス発生回路4の出力信号ホは、パルス合成回路
5のOR回路26およびAND回路27に入力さ
れ、OR回路26の出力によつてトランジスタ3
2を駆動し、AND回路27の出力によつてトラ
ンジスタ33を駆動する。パルス合成回路5の入
力信号ヘ,ホと出力状態トの関係は、次表2のよ
うになる。[Table] Therefore, the output H of the S-priority R-S/FF circuit 25 is set with the rising edge of the input signal H at the set trigger input terminal S as the trigger point (in this example, =
It is reset (=H in this example) with the rising edge of the input signal 2 at the reset trigger input terminal R as the trigger point. As a result, the output signal H of the time difference pulse generation circuit 4 is transmitted to the first shaping circuit 14A.
The rising edge of the output signal C is used as a trigger signal, and a time difference pulse signal having a pulse width equal to the time difference width T d of the output signal D of the second shaping circuit 14B with respect to the output signal C is generated. The output signal H of the reference time width generation circuit 3 and the output signal H of the time difference pulse generation circuit 4 are input to the OR circuit 26 and the AND circuit 27 of the pulse synthesis circuit 5, and the output of the OR circuit 26 causes the transistor 3
2, and the transistor 33 is driven by the output of the AND circuit 27. The relationship between the input signals H and E of the pulse synthesis circuit 5 and the output state G is as shown in Table 2 below.
【表】
従つて、パルス合成回路5の出力状態トは、第
2図に示すように通常は「高インピーダンス」状
態(トランジスタ32,33が共にOFF)にあ
り、Td−Tc≠0のときには「高インピーダン
ス」状態の間に、Td−Tcの符号に応じて|Td
−Tc|幅のパルス状の「電流流出」状態または
「電流吸入」状態をはさんでいる。
本例では、Td−Tc>0のときに「電流流出」
状態とし、Td−Tc<0のときに「電流吸入」状
態としている。これは、回路構成上の問題であ
り、逆の場合であつても構成できることはいうま
でもない。
次に、時間差幅Td、基準時間幅Tcとモータ1
の動作について、第6図を参照して説明する。第
6図のaはモータ1の速度が遅すぎる場合、bは
速度が速すぎる場合、cは定常速度の場合を示し
ている。
第6図aのモータ1の速度が遅すぎる場合、時
間差パルス発生回路4の出力信号ホの時間差幅T
dは、基準時間幅発生回路3の出力信号への基準
時間幅Tcよりも広くなり(Td>Tc)、パルス合
成回路5の出力状態トは|Td−Tc|幅の「電流
流出」状態を有するようになる。パルス合成回路
5の出力パルストは第1図のフイルタ回路6に供
給され、該フイルタ回路6の出力電圧を上げ、低
域補償回路7およびモータ駆動回路8を介してモ
ータ1の速度を速くして、時間差幅Tdを基準時
間幅Tcに等しくするように制御がかかる。
また、第6図bの速度が速すぎる場合にはTd
<Tcとなり、パルス合成回路5の出力状態トは
|Td−Tc|幅の「電流吸入」状態を有するよう
になる。このとき、フイルタ回路6の出力電圧は
下がり、低域補償回路7およびモータ駆動回路8
を介てモータ1の速度を遅くして、TdをTcに等
しくするように制御がかかる。
さらに、第6図cのモータ1が定常速度の場合
にはTd=Tcとなり、信号ホとヘが同一レベルと
なる期間がなく、パルス合成回路5の出力状態ト
は「高インピーダンス」状態のままであり、フイ
ルタ回路6への電流の出入りはなくなり、その出
力電圧は一定に保たれる。その結果、モータ1の
速度を一定に保たれる。
以上の説明から明らかなように、定常制御状態
では、
Td=Tc=Nτ(一定)
の関係が常に成り立つことがわかる。
なお、第5図の時間差パルス発生回路4は、S
優先R−S・FF回路25に限らず、たとえば2
個の微分回路と、その微分出力をトリガ入力とす
るR−S・FF回路にて構成しても良い。
第7図は基準時間幅発生回路3の別の構成例を
示した図であり、プログラマブルカウンタ41を
使用して、そのカウント数Nを外部より変更する
ことにより、基準時間幅Tcを設定してモータ1
の速度を調整するようにしたものである。同図に
おいて、微分回路22とR−S・FF回路23と
AND回路24は、前述の第5図の構成と同様で
あり、その動作も同じである。第7図において、
第5図の基準時間幅発生回路3と異なる点は、N
進カウンタ21をプログラマブルカウンタ41に
かえたところにある。プログラマブルカウンタ4
1はプリセツト入力端子を持ち、カウント開始時
点より端子は“1”レベルとなり、さらに、
プリセツト入力端子に2進数で設定された値をカ
ウントし終えると端子から“0”レベルの出
力がでる様になされている。プログラマブルカウ
ンタ41のプリセツトは設定回路42で行なわ
れ、これは複数個のスイツチ43と、“1”レベ
ルを与える複数個の抵抗44で構成されている。
なお、プログラマブルカウンタ41のプリセツ
ト入力端子は、それぞれ20,21,……,2nの桁
に対応し、スイツチ43によつて所望の桁が選択
され所望のパルス幅(基準時間幅Tc)を得るこ
とができる。
本構成によれば、第6図のタイムチヤートで説
明したように、定常制御状態においては
Td=Tc=N・τ
の関係が成り立つように動作するので、スイツチ
43を操作してプログラマブルカウンタ41のカ
ウント数Nを外部より変更させると、基準時間幅
Tcが変わり、結果的に時間差幅TdがTcに等し
くなるようにモータ1の速度は変化する。従つ
て、プログラマブルカウンタ41のカウント数N
を調整することにより、モータ1の速度を調整す
ることができる。
なお、上記のτはクロツクパルスチの周期長で
ある。
第8図は前記低域補償回路7の具体的な構成例
である。同図において、演算増幅器51、抵抗5
2と53、コンデンサ54および基準電源55に
より構成されるアクテイブフイルタにて低域補償
回路7を構成している。この低域補償回路7の周
波数特性は、第9図に示すように、直流を含む低
域ほど利得が増大する様に動作し、速度制御ルー
プに組入れることにより、低域ほど帰還量が増大
するようになつている。
第10図にモータの制御特性を示す。
同図aはトルクの外乱周波数−速度変動特性を
示すボード線図であり、破線Jは低域補償回路7
がない場合であり、実線Kは低域補償回路7があ
る場合である。また、同図bは定常の負荷トルク
−速度変化特性を示すグラフであり、破線Jは低
域補償回路7がない場合であり、実線Kは低域補
償回路7がある場合である。
かかる低域補償回路7を制御ループに組入れる
ことにより、制御系の帰還量が低域ほど増大し、
直流域では実用上ほぼ無限大(第8図の演算増幅
器51の裸利得によつて決定される)となるた
め、第10図bの実線Kにて示すように制御範囲
内では、いかなる負荷トルクでも速度変化は殆ん
ど零となり、位相制御をかけた場合と殆んど同一
の特性となる。
なお、本発明で使用する検出器14A,14B
は第3図に例示した構造のものに限定されるもの
ではなく、そのほか例えば全周積分型周波数発電
機を2個使用しても良い。また、モータ1は回転
型に限らず、直進移動する、いわゆるリニアモー
タであつても良い。さらに、モータ1およびモー
タ駆動回路8は直流型のものに限られるものでは
ない。
以上の説明から明らかなように、本発明のモー
タの速度制御装置は、以下に述べるような数々の
特長を有する。
(1) 構成の簡単な速度制御ループのみの1ループ
の制御回路であるにもかかわらず、位相制御を
かけた場合と殆んど同一の負荷特性を持たせる
ことができる。また、その結果として、位相制
御をかけた場合のように速度制御ループと位相
制御ループの動作点が互に干渉し合うこともな
くなり、周囲温度変化や部品の経年変化による
回路の動作点の変動もなくなる。
(2) 速度誤差の検出はデイジタル的に行なつてい
るので、ビツト誤差以外の検出誤差は発生せ
ず、極めて正確な検出が可能である。特に、ク
ロツクパルスとして水晶発振器の出力のような
安定な周波数信号を用いることにより、基準時
間幅Tc=Nτが安定となり、その結果、モー
タの定常速度の安定度は水晶発振器の安定度と
同等にすることができる。
(3) 速度誤差検出回路の出力状態(パルス合成回
路5の出力状態)は、「電流流出」モード・「電
流吸入」モールドおよび「高インピーダンス」
モードの3つの状態を持ち、定速時には「高イ
ンピーダンス」モードとなつて安定するので電
流の出入りがなく、リツプルは発生しない。ま
たは発生しても極めて小さい。従つて、フイル
タ回路6の時定数を小さくしても円滑な制御が
できる。
(4) 定常速度を調整するために速度誤差検出回路
の基準時間幅発生回路を構成するカウンタのカ
ウント数を変えても、速度誤差検出回路の出力
状態は自動的に「高インピーダンス」モードと
なつて定常速度となるため、動作点を調整する
必要がない。従つて、速度調整および可変速度
制御が容易となる。
(5) 速度誤差検出回路は全てデイジタル回路にて
構成できるため、IILまたはC−MOS等のIC化
に適している。そして、従来のサンプリング方
式の速度誤差検出回路で必要とされる外付けの
コンデンサ等も不要をなり、コストダウンが図
れる。[Table] Therefore, as shown in FIG. 2, the output state of the pulse synthesis circuit 5 is normally in a "high impedance" state (both transistors 32 and 33 are OFF), and T d −T c ≠0. Sometimes during the “high impedance” state, depending on the sign of T d −T c |T d
−T c | width pulse-like “current outflow” state or “current inflow” state is sandwiched. In this example, “current outflow” occurs when T d −T c >0.
state, and when T d −T c <0, the state is defined as “current suction”. This is a problem in circuit configuration, and it goes without saying that the reverse case can also be configured. Next, the time difference width T d , the reference time width T c and the motor 1
The operation will be explained with reference to FIG. In FIG. 6, a shows the case where the speed of the motor 1 is too slow, b shows the case where the speed is too fast, and c shows the case when the motor 1 is at a steady speed. If the speed of the motor 1 in FIG. 6a is too slow, the time difference width T of the output signal E of the time difference pulse generation circuit 4
d becomes wider than the reference time width T c to the output signal of the reference time width generation circuit 3 (T d > T c ), and the output state of the pulse synthesis circuit 5 becomes |T d - T c | width. It has a "current outflow" state. The output pulse of the pulse synthesis circuit 5 is supplied to the filter circuit 6 shown in FIG. , control is applied to make the time difference width T d equal to the reference time width T c . Also, if the speed in Fig. 6b is too fast, T d
<T c , and the output state of the pulse synthesis circuit 5 has a "current suction" state with a width of |T d −T c |. At this time, the output voltage of the filter circuit 6 decreases, and the low frequency compensation circuit 7 and the motor drive circuit 8
Control is applied to slow down the speed of the motor 1 via , so that T d is equal to T c . Furthermore, when the motor 1 in FIG. 6c is at a steady speed, T d =T c , and there is no period in which the signals E and E are at the same level, and the output state G of the pulse synthesis circuit 5 is in a "high impedance" state. Therefore, no current flows into or out of the filter circuit 6, and its output voltage remains constant. As a result, the speed of the motor 1 can be kept constant. As is clear from the above description, in the steady control state, the relationship T d =T c =Nτ (constant) always holds true. Note that the time difference pulse generation circuit 4 in FIG.
Not limited to the priority R-S/FF circuit 25, for example, 2
It may also be configured by a differentiating circuit and an R-S/FF circuit whose differential output is used as a trigger input. FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the reference time width generation circuit 3, in which the reference time width T c is set by changing the count number N from the outside using the programmable counter 41. Motor 1
It is designed to adjust the speed of In the same figure, the differentiating circuit 22 and the R-S/FF circuit 23
The AND circuit 24 has the same configuration as that shown in FIG. 5 described above, and its operation is also the same. In Figure 7,
The difference from the reference time width generation circuit 3 in FIG. 5 is that N
This is where the advance counter 21 is replaced with a programmable counter 41. Programmable counter 4
1 has a preset input terminal, and the terminal becomes “1” level from the start of counting, and furthermore,
When the preset input terminal has finished counting the value set in binary, a "0" level output is output from the terminal. Presetting of the programmable counter 41 is performed by a setting circuit 42, which is composed of a plurality of switches 43 and a plurality of resistors 44 that provide a "1" level. The preset input terminals of the programmable counter 41 correspond to digits 2 0 , 2 1 , . ) can be obtained. According to this configuration, as explained with the time chart in FIG . When the count number N of 41 is changed externally, the reference time width Tc changes, and as a result, the speed of the motor 1 changes so that the time difference width Td becomes equal to Tc . Therefore, the count number N of the programmable counter 41
By adjusting , the speed of the motor 1 can be adjusted. Note that τ above is the period length of the clock pulse pulse. FIG. 8 shows a specific example of the configuration of the low frequency compensation circuit 7. In the figure, an operational amplifier 51, a resistor 5
2 and 53, a capacitor 54, and a reference power supply 55, the active filter constitutes the low frequency compensation circuit 7. As shown in FIG. 9, the frequency characteristics of the low frequency compensation circuit 7 operate such that the gain increases as the frequency range including DC increases, and by incorporating it into the speed control loop, the amount of feedback increases as the frequency decreases. It's becoming like that. FIG. 10 shows the control characteristics of the motor. Figure a is a Bode diagram showing the torque disturbance frequency-speed fluctuation characteristics, and the broken line J is the low-frequency compensation circuit 7.
The solid line K shows the case where there is no low-frequency compensation circuit 7. In addition, FIG. 1B is a graph showing steady load torque-speed change characteristics, where the broken line J is the case where the low-frequency compensation circuit 7 is not provided, and the solid line K is the case where the low-frequency compensation circuit 7 is present. By incorporating such a low frequency compensation circuit 7 into the control loop, the amount of feedback of the control system increases as the frequency range decreases.
In the DC range, it is practically infinite (determined by the bare gain of the operational amplifier 51 in Fig. 8), so any load torque within the control range is as shown by the solid line K in Fig. 10b. However, the speed change is almost zero, and the characteristics are almost the same as when phase control is applied. Note that the detectors 14A and 14B used in the present invention
is not limited to the structure illustrated in FIG. 3; for example, two full-circumference integral type frequency generators may be used. Further, the motor 1 is not limited to a rotary type, but may be a so-called linear motor that moves in a straight line. Furthermore, the motor 1 and the motor drive circuit 8 are not limited to direct current type. As is clear from the above description, the motor speed control device of the present invention has a number of features as described below. (1) Although it is a single-loop control circuit with only a simple speed control loop, it can have almost the same load characteristics as when phase control is applied. Additionally, as a result, the operating points of the speed control loop and the phase control loop do not interfere with each other, as would be the case when phase control is applied, and the operating points of the circuit will not fluctuate due to changes in ambient temperature or aging of components. It also disappears. (2) Since speed error detection is performed digitally, no detection errors other than bit errors occur, and extremely accurate detection is possible. In particular, by using a stable frequency signal such as the output of a crystal oscillator as a clock pulse, the reference time width T c =Nτ becomes stable, and as a result, the stability of the steady speed of the motor is equivalent to that of the crystal oscillator. can do. (3) The output state of the speed error detection circuit (output state of the pulse synthesis circuit 5) is "current outflow" mode, "current intake" mold, and "high impedance".
It has three modes, and when the speed is constant, it becomes stable in the "high impedance" mode, so there is no current flowing in or out, and no ripples occur. Or even if it occurs, it is extremely small. Therefore, even if the time constant of the filter circuit 6 is made small, smooth control can be achieved. (4) Even if the count number of the counter that constitutes the reference time width generation circuit of the speed error detection circuit is changed in order to adjust the steady speed, the output state of the speed error detection circuit will automatically become "high impedance" mode. Since the speed is constant, there is no need to adjust the operating point. Therefore, speed adjustment and variable speed control are facilitated. (5) Since the speed error detection circuit can be constructed entirely of digital circuits, it is suitable for IC implementation such as IIL or C-MOS. Further, external capacitors and the like required in conventional sampling-type speed error detection circuits are not required, and costs can be reduced.
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図イ,ロ,ハ,ニ,ホ,ヘ,トはその動作説
明用波形図、第3図は同実施例におけるモータと
検出器の関係例を示す要部構成図、第4図は第3
図における速度検出の原理検出の原理説明図、第
5図は速度誤差検出回路の具体的な構成例を示す
図、第6図a,b,cは速度制御動作を説明する
ためのタイムチヤート、第7図は基準時間幅発生
回路の構成例を示す図、第8図は低域補償回路の
構成例を示す図、第9図はその周波数特性図、第
10図a,bは本発明による特性改善効果の例を
説明するための特性図である。
1…モータ、2…基準周波数発生回路、3…基
準時間幅発生回路、4…時間差パルス発生回路、
5…パルス合成回路、6…フイルタ回路、7…低
域補償回路、8…モータ駆動回路、9…時間幅比
較回路、10…速度誤差検出回路、13A,13
B…検出器、14A,14B…整形回路、21…
N進カウンタ、22…微分回路、23…リセツ
ト・セツト・フリツプフロツプ回路、24…
AND回路、25…セツト優先リセツト・セツ
ト・フリツプフロツプ回路、41…プログラマブ
ルカウンタ、42…設定回路。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
Figure 2 A, B, C, D, H, H, and G are waveform diagrams for explaining the operation, Figure 3 is a main part configuration diagram showing an example of the relationship between the motor and the detector in the same embodiment, and Figure 4 is Third
5 is a diagram showing a specific configuration example of the speed error detection circuit; FIGS. 6 a, b, and c are time charts for explaining the speed control operation; FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the reference time width generation circuit, FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the low-frequency compensation circuit, FIG. 9 is its frequency characteristic diagram, and FIGS. 10a and b are according to the present invention. FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining an example of a characteristic improvement effect. 1...Motor, 2...Reference frequency generation circuit, 3...Reference time width generation circuit, 4...Time difference pulse generation circuit,
5...Pulse synthesis circuit, 6...Filter circuit, 7...Low frequency compensation circuit, 8...Motor drive circuit, 9...Time width comparison circuit, 10...Speed error detection circuit, 13A, 13
B...detector, 14A, 14B...shaping circuit, 21...
N-ary counter, 22...differentiation circuit, 23...reset/set flip-flop circuit, 24...
AND circuit, 25...Set priority reset/set flip-flop circuit, 41...Programmable counter, 42...Setting circuit.
Claims (1)
対応し、位相の異なる第1および第2の交流信号
を得る第1および第2の検出器と、前記第1の検
出器の出力交流信号波形を整形する第1の整形回
路と、前記第2の検出器の出力交流信号波形を整
形する第2の整形の整形回路と、クロツクパルス
を発生する基準周波数発生回路と、クロツクパル
ス入力端子とトリガパルス入力端子を持ち、前記
第1の整形回路の出力信号をトリガ信号とし、ト
リガ時点より前記クロツクパルスのカウントを開
始し、前記クロツクパルスをN個(ただし、Nは
整数)カウントしている間は第1レベルを保ち、
N個カウントを終えた後に第2レベルとなるよう
なN進カウンタを含み、前記第1の整形回路の出
力信号によるトリガ時点より基準時間幅T0〔=
N・τ(τはクロツクパルスの周期)〕のパルス
を生じる基準時間幅発生回路と、前記第1の整形
回路の出力信号に対する前記第2の整形回路の出
力信号の時間差幅Tdと前記基準時間幅発生回路
の基準時間幅Tcを比較し、それらの差に応じた
出力パルスを生じる時間幅比較回路と、該時間幅
比較回路の出力を平滑するフイルタ回路と、該フ
イルタ回路の出力の直流を含む低周波成分を増強
する低域補償回路と、該低域補償回路の出力を電
力増幅するモータ駆動回路を具備し、前記モータ
駆動回路の出力を前記モータに供給して、前記時
間差幅Tdが前記基準時間幅Tcに等しく、もしく
は、ほぼ等しくなるように速度制御系を構成した
ことを特徴とするモータの速度制御装置。 2 特許請求の範囲第1項の記載において、前記
時間幅比較回路の出力状態として、電流流出状
態、電流吸入状態および高インピーダンス状態の
3つの状態を持たしめるようにしたことを特徴と
するモータの速度制御装置。 3 特許請求の範囲第1項または第2項の記載に
おいて、前記基準時間幅発生回路を構成するN進
カウンタは、カウント数がプログラム可能なプロ
グラムカウンタとし、外部から設定により該プロ
グラムカウンタを制御してモータの速度調整を可
能としたことを特徴とするモータの速度制御装
置。 4 特許請求の範囲第1項または第2項の記載に
おいて、前記時間幅比較回路は、セツト・トリガ
入力端子とリセツト・トリガ入力端子を持ち、前
記第1の整形回路の出力信号をセツト・トリガ信
号として出力を第1レベルにセツトし、前記第2
の整形回路の出力信号をリセツト・トリガ信号と
して出力を第2レベルにリセツトすることによ
り、前記第1の整形回路の出力信号に対する前記
第2の整形回路の出力信号の時間差幅Tdに対応
したパルスを得る時間差パルス発生回路と、前記
基準時間幅発生回路と前記時間差パルス発生回路
の両出力パルスを合成するパルス合成回路を含め
て構成されていることを特徴とするモータの速度
制御装置。[Scope of Claims] 1. A speed-controlled motor, first and second detectors for obtaining first and second AC signals corresponding to the rotational speed of the motor and having different phases, and the first detection a first shaping circuit that shapes the output AC signal waveform of the detector, a second shaping circuit that shapes the output AC signal waveform of the second detector, a reference frequency generation circuit that generates a clock pulse, and a clock pulse. It has an input terminal and a trigger pulse input terminal, uses the output signal of the first shaping circuit as a trigger signal, starts counting the clock pulses from the trigger point, and counts N clock pulses (N is an integer). Maintain the first level while
It includes an N-ary counter that becomes the second level after completing N counts, and has a reference time width T 0 [=
a reference time width generating circuit that generates a pulse of N·τ (τ is the period of the clock pulse)], a time difference width T d between the output signal of the second shaping circuit with respect to the output signal of the first shaping circuit, and the reference time. A time width comparison circuit that compares the reference time width Tc of the width generation circuit and generates an output pulse according to the difference between them, a filter circuit that smoothes the output of the time width comparison circuit, and a DC output of the output of the filter circuit. and a motor drive circuit that power amplifies the output of the low frequency compensation circuit, and supplies the output of the motor drive circuit to the motor to increase the time difference width T. A speed control device for a motor, characterized in that a speed control system is configured such that d is equal to or approximately equal to the reference time width Tc . 2. The motor according to claim 1, wherein the time width comparison circuit has three output states: a current outflow state, a current intake state, and a high impedance state. Speed control device. 3. In the description of claim 1 or 2, the N-ary counter constituting the reference time width generation circuit is a program counter whose count number is programmable, and the program counter is controlled by external settings. A motor speed control device characterized in that the speed of the motor can be adjusted by adjusting the speed of the motor. 4. In the description of claim 1 or 2, the time width comparison circuit has a set trigger input terminal and a reset trigger input terminal, and uses the output signal of the first shaping circuit as the set trigger. The output as a signal is set to the first level, and the second
By using the output signal of the shaping circuit as a reset trigger signal and resetting the output to the second level, the time difference width T d between the output signal of the second shaping circuit and the output signal of the first shaping circuit can be adjusted. 1. A motor speed control device comprising: a time difference pulse generation circuit for generating pulses; and a pulse synthesis circuit for synthesizing output pulses from both the reference time width generation circuit and the time difference pulse generation circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3074379A JPS55122491A (en) | 1979-03-15 | 1979-03-15 | Motor speed controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3074379A JPS55122491A (en) | 1979-03-15 | 1979-03-15 | Motor speed controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55122491A JPS55122491A (en) | 1980-09-20 |
| JPS6135795B2 true JPS6135795B2 (en) | 1986-08-14 |
Family
ID=12312150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3074379A Granted JPS55122491A (en) | 1979-03-15 | 1979-03-15 | Motor speed controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55122491A (en) |
-
1979
- 1979-03-15 JP JP3074379A patent/JPS55122491A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55122491A (en) | 1980-09-20 |
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