JP3573625B2

JP3573625B2 - 模型本体のドライブ回路

Info

Publication number: JP3573625B2
Application number: JP23659398A
Authority: JP
Inventors: 博俊近藤
Original assignee: 近藤科学株式会社
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2018-08-10
Also published as: JP2000051540A; US6287167B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は模型本体のドライブ回路に係り、さらに詳しくは、送信機からのスロットル開度信号に基づいて駆動モータを制御できるようにした模型本体のドライブ回路である。
【０００２】
【従来の技術】
サーキットにおいて、模型自動車等の模型本体を遠隔操作で走行させるとき、カーブコースや直線コースに合わせて模型本体の車速（スピード）をコントロールする必要がある。模型本体のスピードをコントロールするときには、送信機のスロットル開度コントロールレバーを操作して、模型本体に搭載した駆動モータの回転数を変える。駆動モータの回転数を変えるためには、駆動モータを駆動するパルス信号のパルスデューティーを変えることになる。
【０００３】
例えば、模型本体がカーブコースを曲がるためにスピードを下げるときは、図７（ａ）に示すようにパルス信号のパルスデューティーＰＷを小さくして、駆動モータの回転数を下げる。一方、模型自動車が直線コースを走行するためにスピードを上げるときは、図７（ｂ）に示すようにパルス信号のパルスデューティーＰＷを大きくして、駆動モータの回転数を上げる。このとき、パルス信号のパルス周期Ｐ（１／ｆ〈周波数〉）は変化することなく一定に保たれる。
【０００４】
ところで、模型本体を走行させる各サーキットは、コースレイアウトやコースの大きさが異なり、模型本体に要求される立上がり特性がそれぞれ異なる。
例えば、カーブの多いコースでは、駆動モータを低速回転で使用する機会が多いので、低速回転時のトルクを高くしてカーブコースを力強く走行させることが要求される。
【０００５】
一方、カーブが比較的少なく直線の多いコースでは、駆動モータを高速回転で使用する機会が多いので、モータを滑らかに回転させてモータの回転効率を高くすることが要求される。
【０００６】
このため、カーブの多いコースを走行させるときには、模型本体を走行させる前に、駆動モータを駆動するためのパルス信号のパルス周期Ｐを予め大きく設定して（図８のグラフの実線ｇ１参照）、駆動モータの低速回転時のトルクを高めることを重視していた（図９のグラフの実線ｇ１参照）。
【０００７】
一方、カーブが比較的少なく直線の多いコースを走行させるときには、模型本体を走行させる前に、駆動モータを駆動するためのパルス信号のパルス周期Ｐを予め小さく設定して（図８のグラフの破線ｇ２参照）、トルクを高めるよりも、モータを滑らかに回転させてモータの回転効率を高くすることを重視していた（図９のグラフの破線ｇ２参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のドライブ回路はパルス周期をコースに合わせて予め変えておくので、例えばカーブの多いコースで模型本体を走行させるときには、直線コース部分において、モータを滑らかに回転させてモータの回転効率を高くすることが困難となるという不具合があった。
一方、直線の多いコースで模型本体を走行させるときには、カーブコース部分において、トルクを高めることが困難となるという不具合があった。
【０００９】
この発明は、ドライブ回路のパルス周期を実際の走行状態に合わせて自由に制御できるようにして、カーブコース部分を走行させるときには、駆動モータのトルクを高めて模型本体を力強く走行させることができ、直線コース部分を走行させるときには、駆動モータを滑らかに回転させて回転効率を高くすることができるようにした、模型本体のドライブ回路を提供して、上述の全ての問題点を解消しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的を達成するために、請求項１の発明は、模型本体に備えた駆動モータの回転数を制御して模型本体を走行させる模型本体のドライブ回路において、このドライブ回路は、送信機からの信号に基づいて、駆動モータの回転数を制御するパルス信号のパルス周期及びパルスデューティーを変えることができるスピードコントローラを備え、このスピードコントローラは、パルスデューティーを小さくするときにパルス周期を大きくし、パルスデューティーを大きくするときにパルス周期を小さくするようになっていることを特徴とする。
【００１１】
上記した本発明に係る模型本体のドライブ回路は、スピードコントローラを備えており、このスピードコントローラによりパルス信号のパルス周期及びパルスデューティーを変更できるように構成した。
【００１２】
したがって、本発明は模型本体の走行中にパルス周期を変えることができる。このため、駆動モータの回転数に合わせて駆動モータのトルクを調整することができ、また駆動モータの回転数に合わせて駆動モータを滑らかに回転させることもできる。
【００１３】
さらに駆動モータを低速回転するときパルス信号のパルス周期を大きくし、反対に駆動モータを高速回転するときにはパルス信号のパルス周期を小さくするので、カーブコース部分で模型本体を走行させるときには駆動モータのトルクを高めることができ、カーブコース部分で模型本体を力強く走行させることができる。また、直線コース部分を走行させるときには、駆動モータを滑らかに回転させて駆動モータの回転効率を高くすることができる。このようなことは、コントロールレバーの操作で簡単に行える。
【００１４】
またコントロールレバーのスロットル開度の制御により前記パルスデューティーの制御が可能になるように構成され、模型本体の走行中にキーボードからスピードコントローラに前記スロットル開度の変更データを入力可能に構成すれば、スピードコントローラを使用するユーザーが、予め自ら考えたいろいろな条件を考慮して、自由にプログラム設定できることとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る遠隔操作用の模型本体（自動車）ユニットを示す概略図、図２は本発明に係る模型本体の制御手段を示すブロック図、図３は本発明に係るスピードコントローラから駆動モータに伝えるパルス信号の説明図、図４は本発明に係るスロットル開度とパルス周期との関係を示すグラフ、図５は本発明に係るスロットル開度とトルクとの関係を示すグラフ、図６は本発明に係る模型本体のドライブ回路の作用を説明するフローチャートである。
【００１６】
図１に示すように、遠隔操作用の模型本体（自動車）ユニット１は、前輪２及び後輪３を備えた模型自動車のような模型本体５と、この模型本体５の後輪３を駆動する制御手段１０と、制御手段１０に走行信号を送信する送信機２０とからなる。
なお符号２０ａは、送信機２０におけるスロットル開度を制御するためのコントロールレバーである。
【００１７】
図２に示すように、制御手段１０は、送信機２０からの走行信号を受信する受信機１２と、受信機１２で受信した走行信号に基づいてスピードコントロール信号を出力するドライブ回路１４と、このドライブ回路１４からのパルス信号（スピードコントロール信号）で駆動する駆動モータ１６と、この駆動モータ１６の回転力を後輪３に伝えるギヤ部１８とからからなる。
なお符号２２は電源である。
【００１８】
次に、表１に基づいてスピードコントローラ１５について説明する。
【００１９】
【表１】

【００２０】
ドライブ回路１４にはスピードコントローラ１５が備えられ、スピードコントローラ１５には表１に示すデータが予め入力されている。このデータは、駆動モータ１６の回転数を制御するためのコントロールレバー２０ａのスロットル開度（以下単に「スロットル開度」という）をｒ１〜ｒ１０の１０段階に設定し、スロットル開度ｒ１〜ｒ１０に合わせて、駆動モータ１６を制御するパルス信号（スピードコントロール信号）の周波数をｆ１〜ｆ１０の１０段階に設定したものである。
【００２１】
例えば、周波数をｆ１：３００Ｈｚ，ｆ２：４００Ｈｚ，ｆ３：５００Ｈｚ，ｆ４：６００Ｈｚ，ｆ５：７００Ｈｚ，ｆ６：８００Ｈｚ，ｆ７：９００Ｈｚ，ｆ８：１ＫＨｚ，ｆ９：１．５ＫＨｚ，ｆ１０：２Ｈｚに設定する。
【００２２】
そして、周波数ｆ１（３００Ｈｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ１をパルス周期Ｐ１（１／ｆ１）の０〜１０％で調整可能に設定し、周波数ｆ２（４００Ｈｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ２をパルス周期Ｐ２（１／ｆ２）の１０〜２０％で調整可能に設定した。また、周波数ｆ３（５００Ｈｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ３をパルス周期Ｐ３（１／ｆ３）の２０〜３０％で調整可能にセットした。
【００２３】
さらに、周波数ｆ４（６００Ｈｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ４をパルス周期４（１／ｆ４）の３０〜４０％で調整可能にセットし、周波数ｆ５（７００Ｈｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ５をパルス周期Ｐ５（１／ｆ５）の４０〜５０％で調整可能にセットした。そして、周波数ｆ６（８００Ｈｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ６をパルス周期Ｐ６（１／ｆ６）の５０〜６０％で調整可能にセットした。
【００２４】
また、周波数ｆ７（９００Ｈｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ７をパルス周期Ｐ７（１／ｆ７）の６０〜７０％で調整可能にセットし、周波数ｆ８（１ＫＨｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ８をパルス周期Ｐ１（１／ｆ８）の７０〜８０％で調整可能にセットした。
【００２５】
さらに、周波数ｆ９（１．５ＫＨｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ９をパルス周期Ｐ９（１／ｆ９）の８０〜９０％で調整可能にセットし、周波数ｆ１０（２ＫＨｚ）にセットしたとき、パルスデューティーＰＷ１０をパルス周期Ｐ１０（１／ｆ１０）の９０〜１００％で調整可能にセットした。
【００２６】
図３（ａ）は、周波数をｆ１（３００Ｈｚ）にセットしたときの、パルス周期Ｐ１（１／ｆ１）及びパルスデューティーＰＷ１を示している。ここではパルス周期Ｐ１が大きく、パルスデューティーＰＷ１が小さいので、駆動モータ１６は低速で高トルクを確保することができる。
図３（ｂ）は、周波数をｆ４（６００Ｈｚ）にセットしたときの、パルス周期Ｐ４（１／ｆ１）及びパルスデューティーＰＷ４を示す。ここではパルス周期Ｐ１が中で、パルスデューティーＰＷ１も中なので、駆動モータ１６は中速になる。
図３（ｃ）は、周波数をｆ８（１ＫＨｚ）にセットしたときの、パルス周期Ｐ８（１／ｆ１）及びパルスデューティーＰＷ８を示す。ここではパルス周期Ｐ１が小さく、パルスデューティーＰＷ１が大きいので、駆動モータ１６は高速で効率良く回転する。
【００２７】
図４は表１のデータに基づいたパルス周期（Ｐ１〜１０）とスロットルレバーのスロットル開度（ｒ１〜ｒ１０）との関係を示す。
縦軸にパルス周期（Ｐ１〜Ｐ１０）を示し、横軸にスロットル開度（ｒ１〜ｒ１０）を示した。また図４において、実線ｇ３は本発明に係るパルス周期とスロットル開度との関係を示し、破線ｇ４は従来のパルス周期とスロットル開度との関係を示した。
【００２８】
実線ｇ３は、スロットル開度ｒ１〜ｒ１０に合わせてパルス周期Ｐ１〜１０が変化することを示している。すなわち、スロットル開度がｒ１０からｒ１に向かって小さくなると、パルス周期はＰ１からＰ１０に向かって大きくなる。
一方、スロットル開度がｒ１からｒ１０に向かって大きくなると、パルス周期はＰ１０からＰ１に向かって小さくなる。
なお従来のものは、スロットル開度ｒ１からｒ１０に向かって変化しても、パルス周期は変化することなく一定であった。
【００２９】
図５は表１のデータに基づいた駆動モータのトルク（Ｔ１〜Ｔ１０）とスロットルレバーのスロットル開度（ｒ１〜ｒ１０）との関係を示している。
ここでは、縦軸にトルク（Ｔ１〜Ｔ１０）を示し、横軸にスロットル開度（ｒ１〜ｒ１０）を示す。図５において、実線ｇ３は本発明に係るトルクカーブを示し、破線ｇ４は従来のトルクカーブを示している。
【００３０】
図４に示すように、スロットル開度がｒ１０からｒ１に向かって小さくなるとパルス周期はＰ１からＰ１０に大きくなるので、スロットル開度が例えばｒ１と小さいときには、トルクＴ１は従来のトルクと比較して高くなる。
一方、スロットル開度がｒ１からｒ１０に向かって大きくなるとパルス周期はＰ１０からＰ１に向かって小さくなるので、スロットル開度が例えばｒ１０と大きいときには、トルクＴ１０は従来のトルクと比較して低くなるが、駆動モータ１６を滑らかに回転させて駆動モータの回転効率を高くすることができる。
【００３１】
次に、表１のデータをドライブ回路１４によりスピードコントローラ１５に入力して、このデータに基づいて模型本体５を走行させる場合を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ０１において、スピードコントローラ１５に表１のデータが入力されたか否かを判断する。表１のデータが入力された場合、ステップ０２において、スピードコントローラ１５の旧データを表１のデータに書き換える。一方、表１のデータが入力されなかった場合には、旧データをスピードコントローラ１５に残す。この説明では、表１のデータに書き換えたものとして説明する。
【００３２】
この状態で模型本体５を走行させると、ステップ３において、模型本体５の車速を変えるために駆動モータ１６の回転数を選択し、選択された回転数を送信機２０からスピードコントローラ１５に指示する。ステップ４において、スピードコントローラ１５に予め入力しておいた表１のデータに基づいて、入力された回転数に合わせてパルス周期を設定する。
【００３３】
次にステップ５において、回転数に合わせてパルスデューティーをセットする。
ステップ６において、セットしたパルス周期及びパルスデューティーにセットされたパルス信号をスピードコントローラ１５から駆動モータ１６に出力し、ステップ７において、駆動モータ１６を駆動して、所望の車速で模型本体５を走行させる。
【００３４】
例えば、スロットル開度をｒ１とすると、表１に示すように、パルス周期はＰ１となり，パルスデューティーＰＷ１はパルス周期の０〜１０％の低速走行にセットされる。このようにパルス信号のパルス周期を大きく設定することができるので、図５の実線ｇ３に示すように低速時（スロットル開度ｒ１）の駆動モータのトルクＴ１を高めることができる。
【００３５】
また、スロットル開度をｒ４とすると、表１に示すように、パルス周期はＰ４となり，パルスデューティーＰＷ４はパルス周期の４０〜５０％の中速走行にセットされる。
さらに、スロットル開度をｒ１０とすると、表１に示すように、パルス周期はＰ１０，パルスデューティーＰＷ１０はパルス周期の９０〜１００％の高速走行にセットされる。このように、パルス周期を小さく設定することができるので、図５の実線ｇ３に示すように高速回転時（スロットル開度ｒ１０）において、駆動モータ１６を滑らかに回転させて駆動モータ１６の回転効率を高くすることができる。
【００３６】
前記実施の形態では、表１に示すデータ（スロットル開度が小さくなるとパルス周期は大きくなり、スロットル開度が大きくなるとパルス周期は小さくなる）をスピードコントローラ１５に入力したが、その他に、例えばスロットル開度とパルス周期との関係が表１とは逆になるデータを入力することも可能である。
【００３７】
前記実施の形態では、スピードコントローラ１５に表１のデータを予め入力する場合について説明したが、模型本体５がコースを走行中に、キーボードから新たなデータを入力することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１による模型本体のドライブ回路によれば、模型本体の走行中にパルス周期を変えることができるため、駆動モータの回転数に合わせて駆動モータのトルクを調整することができ、また駆動モータの回転数に合わせて駆動モータを滑らかに回転させることが可能となる。この結果、模型本体をサーキットのコースに対応させて好適に走行させることができる。
【００３９】
さらに駆動モータを低速回転するときパルス信号のパルス周期を大きくし、駆動モータを高速回転するときパルス信号のパルス周期を小さくすることができる。このため、カーブコース部分で模型本体を走行させるときにはトルクを高めることができるので、カーブを力強く走行させることができる。また、直線コース部分を走行させるときには、駆動モータを滑らかに回転させて駆動モータの回転効率を高くすることができる。
この結果、模型本体をサーキットのコースに対応させて好適に走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠隔操作用の模型本体（自動車）ユニットを示す概略図である。
【図２】本発明に係る模型本体の制御手段を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るスピードコントローラから駆動モータに伝えられる、パルス信号の説明図である。
【図４】本発明に係るスロットル開度とパルス周期との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係るスロットル開度とトルクとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係るドライブ回路の作用を説明するフローチャートである。
【図７】従来の駆動モータに伝えるパルス信号の説明図である。
【図８】従来のスロットル開度とパルス周期との関係を示すグラフである。
【図９】従来のスロットル開度とトルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…模型本体ユニット
２…前輪
３…後輪
５…模型本体
１０…制御手段
１２…受信機
１４…ドライブ回路
１５…スピードコントローラ
１６…駆動モータ
１８…ギヤ部
２０…送信機
２０ａ…スロットル開度のコントロールレバー
２２…電源
ｆ１〜ｆ１０…スピードコントロール信号の周波数
Ｐ１〜Ｐ１０…パルス周期
ＰＷ１〜ＰＷ１０…パルスデューティー
ｒ１〜ｒ１０…コントロールレバーのスロットル開度
Ｔ１、Ｔ１０…駆動モータのトルク

Claims

模型本体に備えた駆動モータの回転数を制御して模型本体を走行させる模型本体のドライブ回路において、
このドライブ回路は、送信機からの信号に基づいて、駆動モータの回転数を制御するパルス信号のパルス周期及びパルスデューティーを変えることができるスピードコントローラを備え、このスピードコントローラは、パルスデューティーを小さくするときにパルス周期を大きくし、パルスデューティーを大きくするときにパルス周期を小さくするようになっていることを特徴とする模型本体のドライブ回路。