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JPH0642791B2 - DC motor speed control circuit - Google Patents

DC motor speed control circuit

Info

Publication number
JPH0642791B2
JPH0642791B2 JP60256750A JP25675085A JPH0642791B2 JP H0642791 B2 JPH0642791 B2 JP H0642791B2 JP 60256750 A JP60256750 A JP 60256750A JP 25675085 A JP25675085 A JP 25675085A JP H0642791 B2 JPH0642791 B2 JP H0642791B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
pulse
control
output
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60256750A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62118784A (en
Inventor
正弘 湯浅
明 萩原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP60256750A priority Critical patent/JPH0642791B2/en
Publication of JPS62118784A publication Critical patent/JPS62118784A/en
Publication of JPH0642791B2 publication Critical patent/JPH0642791B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
    • H02P7/2913Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフロツピーデイスク駆動装置等に使用される直
流モータの回転速度を制御する直流モータ速度制御回路
に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a DC motor speed control circuit for controlling the rotation speed of a DC motor used in a floppy disk drive or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

フロツピーデイスク駆動装置等の電子計算機器における
フアイル装置においては、媒体を回転するために直流モ
ータ、特に、ブラシレス直流モータが多用されている。
A DC motor, particularly a brushless DC motor, is often used for rotating a medium in a file device in an electronic computer such as a floppy disk drive.

ブラシレス直流モータは第6図に示す如く、マヅネツト
を用いた回転子1及び複数の固定子コイルを含む固定子
2より構成され、各固定子コイルに配された磁気感応素
子(以下ホール素子という)により回転子1の位置を検
出して各固定コイルを選択的に励磁することにより回転
子1を一定方向に回転させるようにしたものである。
As shown in FIG. 6, the brushless DC motor is composed of a rotor 1 using a rotor and a stator 2 including a plurality of stator coils, and a magnetic sensitive element (hereinafter referred to as a hall element) arranged in each stator coil. By detecting the position of the rotor 1 and selectively exciting each fixed coil, the rotor 1 is rotated in a fixed direction.

第7図はブラシレス直流モータの固定子2を示す平面
図、第8図は同ブラシレス直流モータの回転子1を示す
平面図であり、3相の固定子コイルを有する場合を示し
ている。
FIG. 7 is a plan view showing the stator 2 of the brushless DC motor, and FIG. 8 is a plan view showing the rotor 1 of the brushless DC motor, showing a case having a three-phase stator coil.

この場合、固定子2には、X、Y、Zの3相に対応して
3X、3Y、3Zの固定子コイルを設け、各コイルの中
央にホール素子4X,4Y、4Zを配置し、一方回転子
1には回転子マクネット5を分割して着磁する。
In this case, the stator 2 is provided with stator coils of 3X, 3Y, 3Z corresponding to the three phases of X, Y, Z, and Hall elements 4X, 4Y, 4Z are arranged at the center of each coil. A rotor macnet 5 is divided into magnets for the rotor 1.

ここで、固定子2の各ホール素子4X、4Y、4Zによ
り回転子1の極性が順次検出され、そのそれぞれの出力
は第9図の第3増幅器6X、6Y、6Zで増幅されて制
御部としてのマイクロコンピユータ(以下μCPUとい
う)7に入力ポート8X、8Y、8Zより入力される。
μCPU7はホール素子4X、4Y、4Zの各々の出力は
極性により回転子の位置を識別し、常に同一方向に回転
トルクが発生するように、出力ポート9X、9Y、9Z
よりそれぞれφX、φY、φZを出力し、固定子コイル
3X、3Y、3Zの駆動を決定し、これによりロータが
一方向に回転することとなる。
Here, the polarities of the rotor 1 are sequentially detected by the Hall elements 4X, 4Y, 4Z of the stator 2, and the respective outputs are amplified by the third amplifiers 6X, 6Y, 6Z of FIG. Is input to the microcomputer 7 (hereinafter referred to as μCPU) 7 from the input ports 8X, 8Y, 8Z.
The μCPU 7 identifies the position of the rotor by the polarities of the outputs of the Hall elements 4X, 4Y, and 4Z, and the output ports 9X, 9Y, and 9Z so that rotational torque is always generated in the same direction.
Outputs φX, φY, and φZ, respectively, and determines driving of the stator coils 3X, 3Y, and 3Z, and the rotor rotates in one direction.

ところで、この種の直流モータは一定回転数の定速度で
回転させる為に速度制御を行わねばならない。
By the way, this type of DC motor must be speed-controlled in order to rotate at a constant speed with a constant number of rotations.

一般に、この速度制御については、ロータの回転速度を
検出し、このフイードバツクにより制御を行うのが通常
である。
Generally, for this speed control, it is usual to detect the rotational speed of the rotor and perform the control by this feedback.

このフイードバツク制御はアナログのハードでも出来る
が最近はμCPUを使用することが多く、これは素子自体
のコストが安いのと、制御に柔軟性をもたせられるから
である。
This feedback control can be done by analog hardware, but recently, μCPU is often used because the cost of the device itself is low and the control is flexible.

以下に、従来の直流モータ速度制御回路を説明する。第
9図は従来の直流モータ速度制御回路の一例を示す回路
図である。
A conventional DC motor speed control circuit will be described below. FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a conventional DC motor speed control circuit.

制御にあたつてまず、ロータの回転速度を検出する。検
出方法としては各種あるが、ここでは第10図に示され
ように回転子マグネツト5の外周に速度検出用マグネツ
ト10を一周にわたつて配し、これによる磁束を固定子
側の基板に配した銅箔によるジグザグ状の速度検出パタ
ーン11によつて検出する方法によつている。これによ
り例えば1周に72サイクルの出力が得られ、それの周
期により回転速度がわかる。
First, the rotational speed of the rotor is detected for control. There are various detection methods, but here, as shown in FIG. 10, the speed detecting magnet 10 is arranged around the outer circumference of the rotor magnet 5 and the magnetic flux generated thereby is arranged on the substrate on the stator side. It is based on the method of detecting by the zigzag speed detection pattern 11 made of copper foil. As a result, for example, 72 cycles of output are obtained per revolution, and the rotation speed can be known from the cycle.

これにより速度制御動作に入る。まずロータの回転は速
度検出パターン11による誘起電圧として端子12a,
12bに出力され、第1増幅器13を通してVTのパルス
に変換されて、μCPU7の割込端子14に入力される。
これによりμCPU7は直流モータの回転速度を算出し、
基準速度と比較してフイードバツク量を検出し、これを
8ビツトの2進符号、b0〜b7に変換する。このb0〜b7
アナログ量に変換するためD/Aコンバータ15に入力
する。D/Aコンバータの出力は第2増幅器16で増幅
されてコイルの駆動回路の供給電圧となる。これにより
コイルへの印加電圧が回転速度が一定となるように制御
される。
This starts the speed control operation. First, the rotation of the rotor is the induced voltage due to the speed detection pattern 11 as a terminal 12a,
It is output to 12b, is converted into a pulse of V T through the first amplifier 13, and is input to the interrupt terminal 14 of the μCPU 7.
With this, μCPU7 calculates the rotation speed of the DC motor,
The feed back amount is detected by comparing with the reference speed, and this is converted into an 8-bit binary code, b 0 to b 7 . These b 0 to b 7 are input to the D / A converter 15 for conversion into analog quantities. The output of the D / A converter is amplified by the second amplifier 16 and becomes the supply voltage of the coil drive circuit. As a result, the voltage applied to the coil is controlled so that the rotation speed becomes constant.

これは、フエイズ・ロツクド・ループ方式(PLL方式)
によるもので、すなわち、基準となる正確な位相パルス
に速度検出器の出力を追従せしめるものである。位相基
準はμCPU内部のカウンタを回転させて作成する。これ
をタイムチヤートで示すと第11図の如くとなる。
This is a phase locked loop system (PLL system)
That is, that is, the output of the speed detector is made to follow the accurate phase pulse serving as a reference. The phase reference is created by rotating the counter inside the μCPU. This is shown in time chart as shown in FIG.

入力のハイレベルからローレベルへの変化点を検出
し、この時点での基準からの位相ずれθおよびVTの周期
Tωから速度WをW=1/Tωとして算出し、位相ずれ
量Kθ及びダンピングのための速度フイードバツク量
K2Wよりフイードバツク量(K1θ−K2W)を演算する。
この量を8ビツト2進数に変換しb0〜b7にデジタル発信
する。これを受けてD/Aコンバータ15の出力V0が0V
〜+5Vの間でアナログ量として設定される。出力V0は各
固定コイル3X,3Y,3Zの駆動回路17に印加して
フイードバツクを行い、固定コイル3X,3Y,3Zの
印加電圧を制御する。
The change point of the V T input from the high level to the low level is detected, and the speed W is calculated as W = 1 / Tω from the phase shift θ from the reference at this point and the period Tω of V T , and the phase shift amount K 1 θ and the amount of velocity feedback for damping
K 2 W calculates the fed back amount (K 1 θ-K 2 W ) than.
This amount is converted into an 8-bit binary number and digitally transmitted to b 0 to b 7 . In response to this, the output V 0 of the D / A converter 15 is 0 V
Set as an analog amount between ~ +5 V. The output V 0 is applied to the drive circuit 17 of each fixed coil 3X, 3Y, 3Z to perform feedback back, and the applied voltage to the fixed coils 3X, 3Y, 3Z is controlled.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら上述の従来技術によると、μCPUを使つて
フイードバツク量を算出し、その結果をアナログ量に変
換するためにD/Aコンバータが必要となる。
However, according to the above-mentioned conventional technique, the D / A converter is required to calculate the feedback amount using the μCPU and convert the result into the analog amount.

このD/Aコンバータは入力して4〜8ビツトの入力線が
必要で、数に制限のあるμCPUの出力ポートがそれに専
有されてしまい、そのためμCPUがコントロールできる
機構が減つてしまうという問題があつた。
This D / A converter requires an input line of 4 to 8 bits for input, and the μCPU output port, which has a limited number, is used exclusively for it, which reduces the controllable mechanism of the μCPU. It was

さらに、このD/Aコンバータは通常1チツプのICとな
つているが、論理IC等と比較して高価であるという問
題があつた。
Further, although this D / A converter is normally a one-chip IC, there is a problem that it is expensive as compared with a logic IC or the like.

本発明は、μCPUの出力ポート数の使用が少なく、かつD
/Aコンバータを使用しない直流モータ速度制御回路を提
供することを目的とする。
The present invention uses a small number of μCPU output ports, and
An object of the present invention is to provide a DC motor speed control circuit that does not use an / A converter.

〔問題を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、直流モータの駆動回路と、前記直流モータの
ロータの回転数を検出する速度検出器と、該速度検出器
の出力よりフィードバック量を算出し、これを信号とし
て出力する制御部とを有し、該制御部より出力された信
号を電圧値化してこれをフィードバックとして前記駆動
回路に印加して直流モータの印加電圧を制御する直流モ
ータ速度制御回路において、前記制御部は、前記直流モ
ータの回転周期に比較して短いパルス幅となるように、
前記速度検出器の出力より算出したフィードバック量を
このフィードバック量に応じたパルス幅に変換してこれ
をコントロールパルスとして出力し、かつ、このコント
ロールパルスの直前に直流モータの回転周期に比較して
短い一定パルス幅のリセットパルスを出力するよう構成
されるとともに、該制御部に、このコントロールパルス
を出力するCTL信号出力ポートとリセットパルスを出
力するRST信号出力ポートを設け、この制御部のCT
L信号出力ポートとRST信号出力ポートに接続され、
リセットパルスがオンの間にコンデンサの電荷を放電
し、コントロールパルスのオンの間にコンデンサに電荷
を充電して、リセットパルスおよびコントロールパルス
が共にオフの間は、コントロールパルスがオンの間に充
電されたコンデンサの電荷を保持する積分回路を具備
し、これにより、直流モータの印加電圧を制御する電圧
値の出力を得ることを特徴とする。
The present invention comprises a drive circuit for a DC motor, a speed detector for detecting the number of revolutions of the rotor of the DC motor, and a control unit for calculating a feedback amount from the output of the speed detector and outputting this as a signal. A direct current motor speed control circuit which controls the applied voltage of the direct current motor by converting the signal output from the control part into a voltage value and applying it as a feedback to the drive circuit. So that the pulse width is shorter than the rotation cycle of
The feedback amount calculated from the output of the speed detector is converted into a pulse width corresponding to this feedback amount and is output as a control pulse, and short before the control pulse as compared with the rotation cycle of the DC motor. The control section is configured to output a reset pulse having a constant pulse width, and the control section is provided with a CTL signal output port for outputting the control pulse and an RST signal output port for outputting the reset pulse.
Connected to the L signal output port and the RST signal output port,
It discharges the charge on the capacitor while the reset pulse is on, charges the capacitor while the control pulse is on, and charges it while the control pulse is on while both the reset and control pulses are off. It is characterized in that it is provided with an integrating circuit for holding the electric charge of the capacitor, thereby obtaining an output of a voltage value for controlling the applied voltage of the DC motor.

〔作用〕[Action]

以上の構成により本発明は、制御部において速度検出器
により検出されたロータの回転数からフィードバック量
を得て、このフィードバック量から、該フィードバック
量に応じ、かつ直流モータの回転周期に比較して短いパ
ルス幅のコントロールパルスを求めてこれをCTL信号
出力ポートから出力するとともに、このコントロールパ
ルスの直前に直流モータの回転周期に比較して短い一定
パルス幅のリセットパルスをRST信号出力ポートから
出力する。
With the above configuration, the present invention obtains a feedback amount from the number of rotations of the rotor detected by the speed detector in the control unit, and based on this feedback amount, the feedback amount is compared with the rotation cycle of the DC motor. A control pulse with a short pulse width is obtained and output from the CTL signal output port, and immediately before this control pulse, a reset pulse with a constant pulse width shorter than the rotation cycle of the DC motor is output from the RST signal output port. .

積分回路では、リセットパルスがオンの間にコンデンサ
の電荷を放電し、その直後に入力されるコントロールパ
ルスのオンの間にコンデンサに電荷を充電して、コント
ロールパルスのパルス幅に応じたコンデンサ端子電圧を
得て、リセットパルスおよびコントロールパルスが共に
オフの間は、このコンデンサ端子電圧が保持される。
In the integration circuit, the charge of the capacitor is discharged while the reset pulse is on, and the charge is charged to the capacitor while the control pulse input immediately after that is on, and the capacitor terminal voltage corresponding to the pulse width of the control pulse is discharged. Therefore, the capacitor terminal voltage is held while both the reset pulse and the control pulse are off.

そして、この端子電圧の出力を直流モータの駆動回路に
印加してフィードバックを行うことで、直流モータの印
加電圧を制御することができる。
Then, by applying the output of this terminal voltage to the drive circuit of the DC motor and performing feedback, the applied voltage of the DC motor can be controlled.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面に従つて実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は同実
施例全体のタイムチヤート、第3図は同実施例のD/A変
換器の回路図、第4図はそのD/A変換部のタイムチヤー
ト、第5図は同実施例のμCPU内の動作のフローチヤー
トである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart of the same embodiment, FIG. 3 is a circuit diagram of a D / A converter of the same embodiment, and FIG. A time chart of the / A converter, FIG. 5 is a flow chart of the operation in the μCPU of the embodiment.

尚、本実施例も従来例と同様に3相の固定子コイルを有
する場合としたがこれに限られるものではない。
Incidentally, this embodiment also has the case of having a three-phase stator coil as in the conventional example, but the present invention is not limited to this.

図において3X,3Y,3Zは固定子コイル4X,4
Y,4Zはホール素子、18は制御部としてのμCPUで
ある。
In the figure, 3X, 3Y and 3Z are stator coils 4X and 4
Y and 4Z are Hall elements, and 18 is a μCPU as a control unit.

本実施例において固定子コイル3X,3Y,3Zに流す
電流を制御する回路は従来例のものと同様である。すな
わち、6X,6Y,6Zはホール素子4X,4Y,4Z
の出力を増幅する第3増幅器、8X,8Y,8Zは第3
増幅器で増幅された出力をμCPU18に入力する入力ポ
ート、9X,9Y,9Zは固定子コイル3X,3Y,3
Zの駆動を決定するφY,φY,φZを出力する出力ポ
ートである。
In this embodiment, the circuit for controlling the current flowing through the stator coils 3X, 3Y, 3Z is the same as that of the conventional example. That is, 6X, 6Y and 6Z are Hall elements 4X, 4Y and 4Z.
Third amplifier for amplifying the output of 8X, 8Y, 8Z is the third
Input ports for inputting the output amplified by the amplifier to the µCPU 18, 9X, 9Y and 9Z are stator coils 3X, 3Y and 3
These are output ports for outputting φY, φY, and φZ that determine the driving of Z.

第1図の回路図において、以下本実施例における速度制
御にかかわる部分の構成を説明する。
In the circuit diagram of FIG. 1, the structure of the portion related to speed control in this embodiment will be described below.

11は周知の速度検出パターンであり、従来の技術の項
で述べた方法でロータの回転速度を検出し、これを誘起
電圧として12a,12bに出力する。13はこの出力
された誘起電圧を増幅する第1増幅器である。
Reference numeral 11 is a known speed detection pattern, which detects the rotation speed of the rotor by the method described in the section of the prior art and outputs this to 12a and 12b as an induced voltage. Reference numeral 13 is a first amplifier for amplifying the output induced voltage.

該μCPU18は、割込端子19とコントロールパルス
(以下CTL信号と云う)を出力するCTL信号出力ポ
ート20とリセツトパルス(以下RST信号と云う)を
出力するRST信号出力ポート21を有しており、割込
端子19より入力された信号を演算してこれよりCTL
信号を発信し、かつこれに対応してRST信号を発信す
るよう第5図のフローチヤートで示すプログラムが施さ
れている。第5図の説明は後に動作の説明とあわせてお
こなう。
The μCPU 18 has an interrupt terminal 19, a CTL signal output port 20 for outputting a control pulse (hereinafter referred to as CTL signal), and an RST signal output port 21 for outputting a reset pulse (hereinafter referred to as RST signal), The signal input from the interrupt terminal 19 is calculated and the CTL is calculated from this.
A program shown by a flow chart in FIG. 5 is provided so as to emit a signal and, correspondingly, an RST signal. The explanation of FIG. 5 will be given later together with the explanation of the operation.

22はμCPU18より発信されたSTL信号20とRS
T信号21をアナログ量の電圧値に変換して端子電圧O
UTとして出力するD/A変換部である。
22 is the STL signal 20 and RS transmitted from the μCPU 18
The T signal 21 is converted into an analog voltage value to obtain the terminal voltage O
It is a D / A converter that outputs as a UT.

D/A変換部22は、第3図に詳細に示される如く、抵抗
23とコンデンサ24より成るRCの積分回路である。
The D / A converter 22 is an RC integrating circuit including a resistor 23 and a capacitor 24, as shown in detail in FIG.

25は第2増幅器であり前記D/A変換部22より出力さ
れた端子電圧OUTは、該第2増幅器25を通つて増幅
される。17は、前記固定子コイルへ電圧を印加する駆
動回路であり、第2増幅器25で増幅された端子電圧O
UTは該駆動回路17の供給電圧となる。
Reference numeral 25 denotes a second amplifier, and the terminal voltage OUT output from the D / A converter 22 is amplified through the second amplifier 25. Reference numeral 17 denotes a drive circuit for applying a voltage to the stator coil, which is a terminal voltage O amplified by the second amplifier 25.
UT becomes the supply voltage of the drive circuit 17.

以上の構成による本実施例の作動を説明する。The operation of this embodiment having the above configuration will be described.

まずロータの回転は速度検出パターン11による誘起電
圧として12a,12bに出力され第1増幅器13を通
してμCPU18の割込端子19に入力される。この信号
はロータの7回転に75サイクル入力され、μCPU18
は入力がハイレベルからローレベルに変化すると入力と
して検知する。
First, the rotation of the rotor is output as induced voltage by the speed detection pattern 11 to 12a and 12b and is input to the interrupt terminal 19 of the μCPU 18 through the first amplifier 13. This signal is input for 75 cycles for 7 revolutions of the rotor, and μCPU18
Detects as an input when the input changes from high level to low level.

μCPU18はこれによりフイードバツク量を算出する。
本実施例においては、回転数精度の良いPLL方式を採
用した。
The μCPU 18 calculates the feedback amount by this.
In this embodiment, a PLL system with good rotation speed accuracy is adopted.

その概要は、まずμCPU18内で所望の回転数となるよ
うな基準の速度検出のサイクルを内部カウンタで正確に
発生させておき実際の速度検出器の出力をこれに一致さ
せる様に制御するものである。
The outline is that first, a reference speed detection cycle that achieves a desired rotation speed in the μCPU 18 is accurately generated by an internal counter, and the actual output of the speed detector is controlled to match this. is there.

すなわち、第2図に示す如く、μCPU18は位相基準か
らの位置差θをカウンタ値から算出し、又、Vの周期
Tωから速度WをW=1/Tωとして算出する。そして
θ,Wのそれぞれに係数を掛けて(Kθ−KW)を
算出する。K,Kは直流モータのトルク定数、時定
数、回転数、負荷トルク回転変動率等の条件を勘案した
サーボ系の安定条件より求めた値である。
That is, as shown in FIG. 2, the μCPU 18 calculates the position difference θ from the phase reference from the counter value, and also calculates the speed W from the cycle Tω of V T as W = 1 / Tω. Then, each of θ and W is multiplied by a coefficient to calculate (K 1 θ−K 2 W). K 1 and K 2 are values obtained from the stable condition of the servo system in consideration of conditions such as torque constant, time constant, rotation speed, load torque rotation fluctuation rate of the DC motor.

(Kθ−KW)は次に最小0、最大ntの時間値を
持つパルス幅Tに変換される。nは等分数で16又は
32程度であり、tは分割の単位時間で、μCPU18の
命令サイクル時間にとる。
(K 1 θ-K 2 W) is then converted to a pulse width T C with time values of minimum 0 and maximum nt. n is an even fraction of about 16 or 32, and t is a unit time of division, which is taken as the instruction cycle time of the μCPU 18.

以上の方式によりμCPU18は前記の入力信号を演算
し、これをCTL信号としてCTL信号出力ポート20
より発信する。これはD/A変換部22へと送られる。
With the above method, the μCPU 18 calculates the above-mentioned input signal and uses this as the CTL signal, and the CTL signal output port 20.
Send more. This is sent to the D / A converter 22.

μCPU18は、このCTL信号出力の動作と平行して、
一定パルス幅を持つRST信号の出力を行う。RST信
号はCTL信号の出力の前に必ずμCPU18のRST信
号出力ポート21から出力される。
The μCPU 18 operates in parallel with this CTL signal output operation,
The RST signal having a constant pulse width is output. The RST signal is always output from the RST signal output port 21 of the μCPU 18 before the output of the CTL signal.

以上のμCPU18内の動作を第5図のフローチヤートに
従つて説明する。V入力がハイレベルからローレベル
への変化点を監視しS、変化があれば位相基準との位
置差θを検出しS、次にTωを調べることにより速度
Wを検出しS、この位置差θと速度Wより(Kθ−
W)を算出しS、この結果をパルス幅Tに変換
して演算を終了するS。次にRST信号として一定パ
ルス幅のパルスをRST信号出力ポート21より出力し
、続いて直ちにCTL信号をパルス幅TでCTL
信号出力ポート20より出力するS
The above-described operation in the μCPU 18 will be described with reference to the flow chart of FIG. The change point of the V 1 input from the high level to the low level is monitored S 1 , and if there is a change, the position difference θ from the phase reference is detected S 2 , and then the speed W is detected by checking T ω to detect S 3. , From the position difference θ and the velocity W (K 1 θ−
K 2 W) is calculated and S 4 , and the result is converted into a pulse width T C and the calculation is ended S 5 . Next, a pulse having a constant pulse width is output from the RST signal output port 21 as the RST signal S 6 , and immediately thereafter, the CTL signal is immediately transmitted to the CTL with the pulse width T c .
S 7 output from the signal output port 20.

これを一連のシーケンスとして割込み毎に行うわけであ
る。
This is performed for each interrupt as a series of sequences.

次に、D/A変換部22においてμCPU18より発信された
パルス信号を電圧値に変換する動作を説明する。
Next, the operation of converting the pulse signal transmitted from the μCPU 18 into a voltage value in the D / A converter 22 will be described.

まず、前述のμCPU18の動作により、RST信号は一
定パルス幅Tとして、またCTL信号はフイードバツ
ク量に応じてパルス幅Tとして入力される。
First, by the operation of the μCPU 18, the RST signal is input as a constant pulse width T r and the CTL signal is input as a pulse width T c according to the feedback amount.

一方、フロツピーデイスク駆動装置のスピンドルモータ
では、回転数が300rpmに制御されねばならないの
で、Tω≒2.78msであり、例えばT+TはこのTω
の1/10以下、即ちT≒10μs、Tcmax≒100μs
に選んでおく。
On the other hand, in the spindle motor of the Floppy disk drive, the number of revolutions must be controlled to 300 rpm, so Tω ≈ 2.78 ms. For example, T r + T c is this Tω.
Of 1/10 or less, that is T r10μs, Tcmax ≒ 100μs
Select in.

RST信号がオンになるとトランジスタ26がオンとな
り、コンデンサ24の電荷は急速に放電されてコンデン
サ24の端子電圧OUTはOとなる。
Transistor 26 is turned on when the RST signal is turned on, the terminal voltage OUT of the capacitor 24 charges are rapidly discharge of the capacitor 24 becomes O V.

次にCTL信号がオン(ローレベル)になると、トラン
ジスタ27がオンとなりコンデンサ24は+5から抵
抗23を通して充電され端子電圧OUTは第4図のe曲
線に示される如く上昇する。上昇値は時定数RCによつ
て決まる。この時定数RCはTcmaxより大きく取るが、
次段の第2増幅器25はゲインの関係で最適値に選定す
る必要がある。
Next, when the CTL signal is turned on (low level), the transistor 27 is turned on, the capacitor 24 is charged from +5 v through the resistor 23, and the terminal voltage OUT rises as shown by the e curve in FIG. The rise value is determined by the time constant RC. This time constant RC is set to be larger than Tcmax,
It is necessary to select the optimum value for the second amplifier 25 in the next stage because of the gain.

端子電圧OUTの電圧は上昇の途中でCTL信号がオフ
となるのでそれ以上は上昇しない。そしてRST、CT
L両信号がオフになると充放電経路を断たれるので、C
TL信号がオフした時点での電圧を保持する。
The voltage of the terminal voltage OUT does not rise any further because the CTL signal is turned off during the rise. And RST, CT
When both L signals are turned off, the charge / discharge path is cut off.
The voltage at the time when the TL signal is turned off is held.

これにより、パルス幅Tに略比例した電圧が端子電圧
OUTに設定されることになる。
As a result, a voltage substantially proportional to the pulse width T c is set as the terminal voltage OUT.

以上によりパルス幅Tが電圧値に変換される。端子電
圧OUTの電圧値は第4図のOUTに示す如くとなる。
As described above, the pulse width T c is converted into the voltage value. The voltage value of the terminal voltage OUT is as shown by OUT in FIG.

尚、OUT波形はVの周期毎に一瞬0に低下するこ
とになり、滑らかな制御電圧とはなつていない。しかし
この電圧の低下部分fはTω長に比し非常に短いので、
固定子コイル3X,3Y,3Zの電流はこれには追従で
きないので実際の動作には全く影響を与えない。
The OUT waveform is instantaneously lowered to 0 v in each cycle of V T , which is not a smooth control voltage. However, since the reduced part f of this voltage is very short compared to the Tω length,
Since the currents of the stator coils 3X, 3Y, 3Z cannot follow this, they have no effect on the actual operation.

以上の如くしてμCPU18より出力されたRST信号と
CTL信号をD/A変換部22に入力して電圧値に変換す
るとこれを第2増幅器25により増幅して、これを駆動
回路17へ印加する。
As described above, when the RST signal and the CTL signal output from the μCPU 18 are input to the D / A converter 22 and converted into a voltage value, the voltage value is amplified by the second amplifier 25 and applied to the drive circuit 17. .

印加電圧は第2図のVに示す如く、回転が遅くなれば
は高電圧になり、速くなれば低電圧となり一定回転
数になる様にフイードバツクが掛る。
As shown by V 0 in FIG. 2, the applied voltage is fed back so that V 0 becomes a high voltage when the rotation is slow and becomes a low voltage when the rotation is fast so that the rotation speed is constant.

以上により位相基準との位置差θがフイードバツクされ
て固定子コイル3X,3Y,3Zの電圧がコントロール
される。
As described above, the position difference .theta. From the phase reference is fed back and the voltages of the stator coils 3X, 3Y, 3Z are controlled.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳細に説明した如く、本発明によれば、直流モータ
速度制御回路において、制御部は、制御対象の直流モー
タの回転周期に比較して短いパルス幅となるように、該
直流モータのロータの回転数を検出する速度検出器の出
力より算出したフィードバック量をこのフィードバック
量に応じたパルス幅に変換してこれをコントロールパル
スとして出力し、かつ、このコントロールパルスの直前
に直流モータの回転周期に比較して短い一定パルス幅の
リセットパルスを出力するよう構成されるとともに、該
制御部に、このコントロールパルスを出力するCTL信
号出力ポートとリセットパルスを出力するRST信号出
力ポートを設けている。また、この制御部のCTL信号
出力ポートとRST信号出力ポートに接続され、リセッ
トパルスがオンの間にコンデンサの電荷を放電し、コン
トロールパルスのオンの間にコンデンサに電荷を充電し
て、リセットパルスおよびコントロールパルスが共にオ
フの間は、コントロールパルスがオンの間に充電された
コンデンサの電荷を保持する積分回路を具備し、これを
D/A変換部として、このD/A変換部により、直流モ
ータの印加電圧を制御する電圧値の出力を得るので、制
御部にてデジタル演算した結果をアナログ量に変換する
のに、従来の如く高価なD/Aコンバータを使う必要が
なくなり、コストが低減するという効果がある。
As described in detail above, according to the present invention, in the DC motor speed control circuit, the control unit controls the rotor of the DC motor so that the pulse width is shorter than the rotation cycle of the DC motor to be controlled. The feedback amount calculated from the output of the speed detector that detects the number of revolutions is converted into a pulse width according to this feedback amount and this is output as a control pulse, and immediately before this control pulse, the DC motor rotation cycle is set. The control unit is configured to output a reset pulse having a shorter constant pulse width by comparison, and the control unit is provided with a CTL signal output port for outputting the control pulse and an RST signal output port for outputting the reset pulse. Also, the controller is connected to the CTL signal output port and the RST signal output port, discharges the electric charge of the capacitor while the reset pulse is on, and charges the capacitor while the control pulse is on to reset the reset pulse. And a control pulse are both OFF, an integrating circuit for holding the charge of the capacitor charged while the control pulse is ON is provided as a D / A conversion unit. Since the output of the voltage value for controlling the voltage applied to the motor is obtained, it is not necessary to use an expensive D / A converter as in the past to convert the digital calculation result into an analog amount in the control unit, and the cost is reduced. There is an effect of doing.

また、本発明によれば、D/A変換部コントロールする
コントロール線も2本で済むので、数に制限にある制御
部の出力ポートを従来の如く専有してしまうことがな
く、制御部の使用効率が上がるという効果がある。
Further, according to the present invention, since the number of control lines for controlling the D / A conversion unit is only two, it is not necessary to occupy the limited number of output ports of the control unit as in the conventional case, and the use of the control unit is possible. This has the effect of increasing efficiency.

さらに、本発明によれば、積分回路が1組の抵抗とコン
デンサより成るRCの積分回路であるので、電圧が0V
に低下する部分が生じてしまうが、リセットパルスおよ
びコントロールパルスのパルス幅を直流モータの回転周
期に比較して短くなるようにし、リセットパルスはコン
トロールパルスの直前に出力するようにしているので、
電圧の低下部分は直流モータの回転周期に比較して非常
に短くなり、1組の抵抗コンデンサよりなる積分回路を
用いても、直流モータの動作には全く影響を与えること
がないという効果を有する。
Furthermore, according to the present invention, since the integrating circuit is an RC integrating circuit including a set of a resistor and a capacitor, the voltage is 0V.
However, since the pulse width of the reset pulse and the control pulse is shorter than the rotation cycle of the DC motor, the reset pulse is output immediately before the control pulse.
The voltage drop portion is very short compared to the rotation cycle of the DC motor, and even if an integrating circuit consisting of a pair of resistance capacitors is used, there is no effect on the operation of the DC motor. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は同実
施例全体のタイムチヤート、第3図は同実施例のD/A
変換部の回路図、第4図はそのD/A変換部のタイムチ
ヤート、第5図は同実施例のμCPU内の動作のフローチ
ヤート、第6図はブラシレス直流モータの側断面図、第
7図は第6図に示すブラシレス直流モータの固定子を示
す平面図、第8図は同ブラシレス直流モータの回転子を
示す平面図、第9図は従来例を示す回路図、第10図は
同従来例において使用されるブラシレス直流モータの回
転子を示す平面図、第11図は同従来例のタイムチヤー
トである。 3X,3Y,3Z…固定子コイル、4X,4Y,4Z…
ホール素子、17…駆動回路、18…μCPU、20…C
TL信号出力ポート、21…RST信号出力ポート、2
2…変換部。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart of the same embodiment, and FIG. 3 is a D / A of the same embodiment.
A circuit diagram of the converter, FIG. 4 is a time chart of the D / A converter, FIG. 5 is a flow chart of the operation in the μCPU of the embodiment, FIG. 6 is a side sectional view of a brushless DC motor, and FIG. 6 is a plan view showing the stator of the brushless DC motor shown in FIG. 6, FIG. 8 is a plan view showing the rotor of the brushless DC motor, FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional example, and FIG. 10 is the same. FIG. 11 is a plan view showing a rotor of a brushless DC motor used in the conventional example, and FIG. 11 is a time chart of the conventional example. 3X, 3Y, 3Z ... Stator coils, 4X, 4Y, 4Z ...
Hall element, 17 ... Driving circuit, 18 ... μCPU, 20 ... C
TL signal output port, 21 ... RST signal output port, 2
2 ... Converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流モータの駆動回路と、 前記直流モータのロータの回転数を検出する速度検出器
と、 該速度検出器の出力よりフィードバック量を算出し、こ
れを信号として出力する制御部とを有し、 該制御部より出力された信号を電圧値化してこれをフィ
ードバックとして前記駆動回路に印加して直流モータの
印加電圧を制御する直流モータ速度制御回路において、 前記制御部は、前記直流モータの回転周期に比較して短
いパルス幅となるように、前記速度検出器の出力より算
出したフィードバック量をこのフィードバック量に応じ
たパルス幅に変換してこれをコントロールパルスとして
出力し、かつ、このコントロールパルスの直前に直流モ
ータの回転周期に比較して短い一定パルス幅のリセット
パルスを出力するよう構成されるとともに、 該制御部に、このコントロールパルスを出力するCTL
信号出力ポートとリセットパルスを出力するRST信号
出力ポートを設け、 この制御部のCTL信号出力ポートとRST信号出力ポ
ートに接続され、リセットパルスがオンの間にコンデン
サの電荷を放電し、コントロールパルスのオンの間にコ
ンデンサに電荷を充電して、リセットパルスおよびコン
トロールパルスが共にオフの間は、コントロールパルス
がオンの間に充電されたコンデンサの電荷を保持する積
分回路を具備し、 これにより、直流モータの印加電圧を制御する電圧値の
出力を得ることを特徴とする直流モータ速度制御回路。
1. A drive circuit for a DC motor, a speed detector for detecting the rotational speed of a rotor of the DC motor, and a control unit for calculating a feedback amount from the output of the speed detector and outputting the feedback amount as a signal. A DC motor speed control circuit for controlling a voltage applied to the drive circuit by converting the signal output from the control unit into a voltage value and applying the voltage value as feedback to the drive circuit, wherein the control unit includes the DC The feedback amount calculated from the output of the speed detector is converted into a pulse width corresponding to the feedback amount so that the pulse width is shorter than the rotation period of the motor, and this is output as a control pulse, and Immediately before this control pulse, a reset pulse with a constant pulse width shorter than the rotation cycle of the DC motor is output. And a CTL that outputs this control pulse to the control unit.
A signal output port and an RST signal output port for outputting a reset pulse are provided, which are connected to the CTL signal output port and the RST signal output port of this control unit, discharge the electric charge of the capacitor while the reset pulse is ON, and It is equipped with an integration circuit that charges the capacitor while it is on and holds the charge of the capacitor that was charged while the control pulse is on while both the reset pulse and the control pulse are off. A DC motor speed control circuit, which obtains a voltage value output for controlling a voltage applied to a motor.
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