JPH11122967A - 可変速度モータの制御装置 - Google Patents
可変速度モータの制御装置Info
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- JPH11122967A JPH11122967A JP10230765A JP23076598A JPH11122967A JP H11122967 A JPH11122967 A JP H11122967A JP 10230765 A JP10230765 A JP 10230765A JP 23076598 A JP23076598 A JP 23076598A JP H11122967 A JPH11122967 A JP H11122967A
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Classifications
-
- 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
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements 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
- H02P7/18—Arrangements 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
- H02P7/24—Arrangements 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
- H02P7/28—Arrangements 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
- H02P7/285—Arrangements 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
- H02P7/29—Arrangements 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
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】増大するトルク応答に迅速に対応できる可変速
度モータの制御装置を提供する。 【解決手段】コントローラは、モータおよびモータに加
えられる負荷に供給されるパルス幅変調駆動電圧のデュ
ーティサイクルに対応した速度で動作するタイプの可変
速度モータの動作速度を制御する。コントローラはモー
タ動作速度を設定する設定スイッチと、モータに加えら
れる負荷を測定する装置とを有する。また、種々の所望
のモータ動作速度で、該モータに加えられる種々の負荷
を持ったモータを駆動するための複数の異なるパルス幅
変調デューティサイクルを示すデータを格納するデータ
格納部を有する。プロセッサは、設定スイッチ、負荷測
定装置、データ格納部に接続され、所望のモータ速度に
するために所望の動作速度設定と加えられた負荷に対応
した特定のデューティサイクルを生成し、所望のモータ
速度に到達させ、維持するための信号を所定の時間間隔
で生成する。電圧供給デバイスは、特定のデューティサ
イクルをもったパルス幅変調電圧をモータに供給する。
度モータの制御装置を提供する。 【解決手段】コントローラは、モータおよびモータに加
えられる負荷に供給されるパルス幅変調駆動電圧のデュ
ーティサイクルに対応した速度で動作するタイプの可変
速度モータの動作速度を制御する。コントローラはモー
タ動作速度を設定する設定スイッチと、モータに加えら
れる負荷を測定する装置とを有する。また、種々の所望
のモータ動作速度で、該モータに加えられる種々の負荷
を持ったモータを駆動するための複数の異なるパルス幅
変調デューティサイクルを示すデータを格納するデータ
格納部を有する。プロセッサは、設定スイッチ、負荷測
定装置、データ格納部に接続され、所望のモータ速度に
するために所望の動作速度設定と加えられた負荷に対応
した特定のデューティサイクルを生成し、所望のモータ
速度に到達させ、維持するための信号を所定の時間間隔
で生成する。電圧供給デバイスは、特定のデューティサ
イクルをもったパルス幅変調電圧をモータに供給する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に可変速度
モータの制御装置に関し、特にモータおよびモータに加
えられる負荷に供給されるパルス幅変調(PWM)駆動
電圧のデューティサイクルに対応する速度で動作させる
タイプの可変速度モータの動作速度を制御する制御装置
に関する。
モータの制御装置に関し、特にモータおよびモータに加
えられる負荷に供給されるパルス幅変調(PWM)駆動
電圧のデューティサイクルに対応する速度で動作させる
タイプの可変速度モータの動作速度を制御する制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】PWM駆動電圧のデューティサイクル関
する速度で動作する可変速度モータは典型的に携帯電力
ツールに用いられる。これらのモータは一般的に高価で
はないので、ツールの全コストは競争となる。その結
果、これらのモータは貧弱なトルク応答、特に低速度で
の貧弱なトルク応答をもつ。これらのモータから所望の
動作を得るためにタコメータ・フィードバック回路を用
いるのが知られているが、この方法は、ツールのコスト
に跳ね返る付加的なコストが要求されるため、実用的で
はない。
する速度で動作する可変速度モータは典型的に携帯電力
ツールに用いられる。これらのモータは一般的に高価で
はないので、ツールの全コストは競争となる。その結
果、これらのモータは貧弱なトルク応答、特に低速度で
の貧弱なトルク応答をもつ。これらのモータから所望の
動作を得るためにタコメータ・フィードバック回路を用
いるのが知られているが、この方法は、ツールのコスト
に跳ね返る付加的なコストが要求されるため、実用的で
はない。
【0003】タコメータ・フィードバック回路を要求し
ないコントローラは知られており、主に、線形に動作す
る特性をもった大きな産業用モータを制御するのに用い
られている。しかしながら、これらのコントローラは、
電力ツールにおけるモータによって示される非線形動作
特性をもったモータを制御するのに適用できない。
ないコントローラは知られており、主に、線形に動作す
る特性をもった大きな産業用モータを制御するのに用い
られている。しかしながら、これらのコントローラは、
電力ツールにおけるモータによって示される非線形動作
特性をもったモータを制御するのに適用できない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主目
的は、可変速度モータが増大するトルク応答を得ること
ができる改良したモータコントローラを提供することで
ある。
的は、可変速度モータが増大するトルク応答を得ること
ができる改良したモータコントローラを提供することで
ある。
【0005】他の目的は、生産するのに比較的高価でな
い改良したモータコントローラを提供することである。
い改良したモータコントローラを提供することである。
【0006】さらに、他の目的は、急速な可変負荷状態
下に置かれたモータを効果的に制御するのに適した改良
したモータコントローラを提供することである。
下に置かれたモータを効果的に制御するのに適した改良
したモータコントローラを提供することである。
【0007】他の目的および利点は添付した図面を参照
して、後述する詳細な説明を読むことによって明らかと
なる。
して、後述する詳細な説明を読むことによって明らかと
なる。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、モータお
よびモータに加えられる負荷に供給されるパルス幅変調
駆動電圧のデューティサイクルに対応した速度で動作す
るタイプの可変速度モータの動作速度を制御する可変速
度モータの制御装置において、モータ動作速度を設定す
る設定手段と、前記モータに加えられる負荷を計測する
負荷計測手段と、種々の所望のモータ動作速度で、該モ
ータに加えられる種々の負荷を持ったモータを駆動する
ための複数の異なるパルス幅変調デューティサイクルを
示すデータを格納する格納手段と、前記設定手段と前記
負荷計測手段と前記格納手段とに接続され、前記所望の
モータ速度にするために所望の動作速度設定と加えられ
た負荷に対応した特定のデューティサイクルを生成し、
前記所望のモータ速度に到達させ、維持するための信号
を所定の時間間隔で生成する処理手段と、前記特定のデ
ューティサイクルをもった前記パルス幅変調電圧を前記
モータに供給する供給手段とを具備したことを特徴とす
る。
よびモータに加えられる負荷に供給されるパルス幅変調
駆動電圧のデューティサイクルに対応した速度で動作す
るタイプの可変速度モータの動作速度を制御する可変速
度モータの制御装置において、モータ動作速度を設定す
る設定手段と、前記モータに加えられる負荷を計測する
負荷計測手段と、種々の所望のモータ動作速度で、該モ
ータに加えられる種々の負荷を持ったモータを駆動する
ための複数の異なるパルス幅変調デューティサイクルを
示すデータを格納する格納手段と、前記設定手段と前記
負荷計測手段と前記格納手段とに接続され、前記所望の
モータ速度にするために所望の動作速度設定と加えられ
た負荷に対応した特定のデューティサイクルを生成し、
前記所望のモータ速度に到達させ、維持するための信号
を所定の時間間隔で生成する処理手段と、前記特定のデ
ューティサイクルをもった前記パルス幅変調電圧を前記
モータに供給する供給手段とを具備したことを特徴とす
る。
【0009】第2の発明は、第1の発明において、前記
デューティサイクルデータは、加えられた負荷と動作速
度設定との複数の組合せのそれぞれに対する特有の出力
信号を含むルックアップテーブルの形態であることを特
徴とする。
デューティサイクルデータは、加えられた負荷と動作速
度設定との複数の組合せのそれぞれに対する特有の出力
信号を含むルックアップテーブルの形態であることを特
徴とする。
【0010】第3の発明は、第1の発明において、前記
設定手段は、操作者によって起動される少なくとも1つ
のスイッチを有することを特徴とする。
設定手段は、操作者によって起動される少なくとも1つ
のスイッチを有することを特徴とする。
【0011】第4の発明は、第1の発明において、前記
負荷計測手段は、前記モータに加えられた前記負荷を決
定するモータ動作電流を計測することを特徴とする。
負荷計測手段は、前記モータに加えられた前記負荷を決
定するモータ動作電流を計測することを特徴とする。
【0012】第5の発明は、第1の発明において、前記
処理手段は、マイクロプロセッサであることを特徴とす
る。
処理手段は、マイクロプロセッサであることを特徴とす
る。
【0013】第6の発明は、第1の発明において、前記
処理手段は、当該制御装置への入力電力がなくなった後
に所定の時間間隔で前記所望のモータ速度を保持し、前
記入力電力が前記制御装置に再供給されたときに、前記
所望のモータ速度を再設定することを特徴とする。
処理手段は、当該制御装置への入力電力がなくなった後
に所定の時間間隔で前記所望のモータ速度を保持し、前
記入力電力が前記制御装置に再供給されたときに、前記
所望のモータ速度を再設定することを特徴とする。
【0014】第7の発明は、第1の発明において、前記
処理手段は、前記モータが過負荷状態に近づいたときに
前記供給手段によって前記モータに供給されるパルス幅
変調電圧を減少し、前記モータが過負荷状態に到達した
ときに前記供給手段によって前記モータに供給されるパ
ルス幅変調電圧を停止することを特徴とする。
処理手段は、前記モータが過負荷状態に近づいたときに
前記供給手段によって前記モータに供給されるパルス幅
変調電圧を減少し、前記モータが過負荷状態に到達した
ときに前記供給手段によって前記モータに供給されるパ
ルス幅変調電圧を停止することを特徴とする。
【0015】第8の発明は、第1の発明において、前記
供給手段は、FETおよびダイオードを具備することを
特徴とする。
供給手段は、FETおよびダイオードを具備することを
特徴とする。
【0016】第9の発明は、第1の発明において、前記
処理手段と前記供給手段との間に接続され、前記処理手
段によって生成された前記信号を前記供給手段に供給す
る信号駆動手段をさらに具備したことを特徴とする。
処理手段と前記供給手段との間に接続され、前記処理手
段によって生成された前記信号を前記供給手段に供給す
る信号駆動手段をさらに具備したことを特徴とする。
【0017】第10の発明は、第9の発明において、前
記信号駆動手段は、前記供給手段に加えられる信号を増
幅うる増幅手段を具備することを特徴とする。
記信号駆動手段は、前記供給手段に加えられる信号を増
幅うる増幅手段を具備することを特徴とする。
【0018】第11の発明は、第9の発明において、前
記信号駆動手段は、前記処理手段に障害がある場合に、
前記処理手段から前記供給手段への前記信号を停止する
信号停止手段を具備することを特徴とする。
記信号駆動手段は、前記処理手段に障害がある場合に、
前記処理手段から前記供給手段への前記信号を停止する
信号停止手段を具備することを特徴とする。
【0019】第12の発明は、第11の発明において、
前記信号停止手段は、前記信号を交流結合させるトラン
ジスタとキャパシタと抵抗とを具備することを特徴とす
る。
前記信号停止手段は、前記信号を交流結合させるトラン
ジスタとキャパシタと抵抗とを具備することを特徴とす
る。
【0020】第13の発明は、第1の発明において、交
流外部入力電圧を直流動作電圧に整流する整流手段をさ
らに具備したことを特徴とする。
流外部入力電圧を直流動作電圧に整流する整流手段をさ
らに具備したことを特徴とする。
【0021】第14の発明は、第13の発明において、
前記整流手段に接続され、不要な高周波パルスを除去す
るフィルタをさらに具備したことを特徴とする。
前記整流手段に接続され、不要な高周波パルスを除去す
るフィルタをさらに具備したことを特徴とする。
【0022】第15の発明は、第13の発明において、
前記動作電圧を、前記供給手段に供給される第1の電圧
と前記処理手段に供給される第2の電圧とに調整し、駆
動するレギュレータをさらに具備したことを特徴とす
る。
前記動作電圧を、前記供給手段に供給される第1の電圧
と前記処理手段に供給される第2の電圧とに調整し、駆
動するレギュレータをさらに具備したことを特徴とす
る。
【0023】第16の発明は、第15の発明において、
前記レギュレータは、前記整流された外部入力電圧の電
流を制限する少なくとも1つの抵抗と、前記第1の電圧
を調整する第1のツェナーダイオードと、前記第2の電
圧を調整する第2のツェナーダイオードとを具備するこ
とを特徴とする。
前記レギュレータは、前記整流された外部入力電圧の電
流を制限する少なくとも1つの抵抗と、前記第1の電圧
を調整する第1のツェナーダイオードと、前記第2の電
圧を調整する第2のツェナーダイオードとを具備するこ
とを特徴とする。
【0024】第17の発明は、第1の発明において、前
記処理手段に接続され、前記処理手段によって生成され
たメッセージを表示する表示手段をさらに具備すること
を特徴とする。
記処理手段に接続され、前記処理手段によって生成され
たメッセージを表示する表示手段をさらに具備すること
を特徴とする。
【0025】第18の発明は、第17の発明において、
前記表示手段は、LCDディスプレイであることを特徴
とする。
前記表示手段は、LCDディスプレイであることを特徴
とする。
【0026】第19の発明は、第18の発明のおいて、
前記表示手段は、前記モータの速度を表示することを特
徴とする。
前記表示手段は、前記モータの速度を表示することを特
徴とする。
【0027】第20の発明は、第1の発明において、前
記処理手段に接続され、前記表示手段に障害がある場
合、当該制御装置の動作電圧を短絡する電力短絡手段を
さらに具備したことを特徴とする。
記処理手段に接続され、前記表示手段に障害がある場
合、当該制御装置の動作電圧を短絡する電力短絡手段を
さらに具備したことを特徴とする。
【0028】第21の発明は、第20の発明において、
前記電力短絡手段は、SCRであることを特徴とする。
前記電力短絡手段は、SCRであることを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】この発明は、一般的に電力ツール
で用いられるタイプのモータの動作速度を制御するコン
トローラである。このコントローラは、他のものの中
で、データ格納部から、予め決定された時間間隔で、モ
ータの動作速度を制御するための適切なパルス幅変調
(PWM)ディーティサイクルを決定するプロセッサを
含む。PWMデューティサイクルに対応する信号は、所
望のモータ速度を得、維持するためにモータに加えられ
るパルス幅変調電圧を生成する回路に入力される。
で用いられるタイプのモータの動作速度を制御するコン
トローラである。このコントローラは、他のものの中
で、データ格納部から、予め決定された時間間隔で、モ
ータの動作速度を制御するための適切なパルス幅変調
(PWM)ディーティサイクルを決定するプロセッサを
含む。PWMデューティサイクルに対応する信号は、所
望のモータ速度を得、維持するためにモータに加えられ
るパルス幅変調電圧を生成する回路に入力される。
【0030】平たく言えば、この発明は、モータおよび
負荷に加えられるパルス幅変調駆動電圧のデューティサ
イクルに関する速度で動作させるタイプの可変速度モー
タの動作速度を制御するコントローラである。このコン
トローラは、モータ動作速度を設定する設定スイッチ
と、モータに加えられる電流を計測する装置とを含む。
さらに、可変の所望のモータ動作速度であってモータに
加えられる可変の負荷をもったモータを駆動するための
複数の異なったパルス幅変調デューティサイクルを示す
データを格納するデータ格納部を含む。プロセッサは、
所望の動作速度設定と所望のモータ速度に帰するべく、
加えられた負荷とに対応する特定のデューティサイクル
を示す信号を生成するため、設定スイッチと電流測定装
置とデータ格納部とが動作的に結合されている。プロセ
ッサは、所望のモータ速度に達し、かつ維持するため
に、予め決定された時間間隔でこれらの信号を生成す
る。
負荷に加えられるパルス幅変調駆動電圧のデューティサ
イクルに関する速度で動作させるタイプの可変速度モー
タの動作速度を制御するコントローラである。このコン
トローラは、モータ動作速度を設定する設定スイッチ
と、モータに加えられる電流を計測する装置とを含む。
さらに、可変の所望のモータ動作速度であってモータに
加えられる可変の負荷をもったモータを駆動するための
複数の異なったパルス幅変調デューティサイクルを示す
データを格納するデータ格納部を含む。プロセッサは、
所望の動作速度設定と所望のモータ速度に帰するべく、
加えられた負荷とに対応する特定のデューティサイクル
を示す信号を生成するため、設定スイッチと電流測定装
置とデータ格納部とが動作的に結合されている。プロセ
ッサは、所望のモータ速度に達し、かつ維持するため
に、予め決定された時間間隔でこれらの信号を生成す
る。
【0031】この発明の通常形態は、所望の動作速度と
加えられた負荷でモータを動作するのに必要なPWMデ
ューティサイクルを示すデータが、データ格納部に格納
される。このようにして、PWMデューティサイクル
は、拡張した代数計算を実行する必要なしに、直ちにア
クセスすることができる。このことは、プロセッサに、
PWMデューティサイクルを非常に速く獲得させ、それ
ゆえに、広くかつ迅速な可変負荷状態で速度制御を維持
するのに要求される応答性と安定性のよい、モータ電圧
補償を提供する。
加えられた負荷でモータを動作するのに必要なPWMデ
ューティサイクルを示すデータが、データ格納部に格納
される。このようにして、PWMデューティサイクル
は、拡張した代数計算を実行する必要なしに、直ちにア
クセスすることができる。このことは、プロセッサに、
PWMデューティサイクルを非常に速く獲得させ、それ
ゆえに、広くかつ迅速な可変負荷状態で速度制御を維持
するのに要求される応答性と安定性のよい、モータ電圧
補償を提供する。
【0032】ここで、図面を参照すると、図1は、本発
明に係わるモータコントローラ20の一実施形態のブロ
ック図を示す。このシステムの基本的な構成は、交流入
力電圧21を直流動作あるいはシステム電圧に変換する
整流器22を有する。この整流された電圧は、どんな高
い周波数パルスも取り除くフィルタ24に供給される。
電流制限回路26は、入力電圧源からの高い電流を制限
するため、フィルタ24の後段に接続され、制限された
電流の出力は、その後、プロセッサ30および信号駆動
回路32に供給される電圧を調整する電圧レギュレータ
28に供給される。プロセッサ30に動作的に接続さ
れ、信号駆動回路32は、プロセッサ30によって生成
されるパルス幅変調信号を受信し、これらの信号を電圧
供給デバイス34にドライブする。信号駆動回路32か
ら受信した信号に対応するパルス幅変調電圧は、その後
供給デバイス34によってモータ36に供給される。
明に係わるモータコントローラ20の一実施形態のブロ
ック図を示す。このシステムの基本的な構成は、交流入
力電圧21を直流動作あるいはシステム電圧に変換する
整流器22を有する。この整流された電圧は、どんな高
い周波数パルスも取り除くフィルタ24に供給される。
電流制限回路26は、入力電圧源からの高い電流を制限
するため、フィルタ24の後段に接続され、制限された
電流の出力は、その後、プロセッサ30および信号駆動
回路32に供給される電圧を調整する電圧レギュレータ
28に供給される。プロセッサ30に動作的に接続さ
れ、信号駆動回路32は、プロセッサ30によって生成
されるパルス幅変調信号を受信し、これらの信号を電圧
供給デバイス34にドライブする。信号駆動回路32か
ら受信した信号に対応するパルス幅変調電圧は、その後
供給デバイス34によってモータ36に供給される。
【0033】さらに、プロセッサオン、オフするオン/
オフ制御スイッチ38とモータ36の所望速度が入力さ
れる設定スイッチ40とは、プロセッサ30に接続され
る。プロセッサ30は、さらに、このプロセッサ30に
接続され、操作者へのメッセージを表示する表示装置4
2を有する。加えて、リセット回路44は、システムを
リセットするため、電圧レギュレータ28とプロセッサ
30との間に接続される。電力短絡回路45は、電流制
限回路26の入力点とプロセッサ30との間に接続さ
れ、電圧モニタデバイス46が、モータの暴走状態が生
じたことを示すとき、コントローラ20を短絡させる。
オフ制御スイッチ38とモータ36の所望速度が入力さ
れる設定スイッチ40とは、プロセッサ30に接続され
る。プロセッサ30は、さらに、このプロセッサ30に
接続され、操作者へのメッセージを表示する表示装置4
2を有する。加えて、リセット回路44は、システムを
リセットするため、電圧レギュレータ28とプロセッサ
30との間に接続される。電力短絡回路45は、電流制
限回路26の入力点とプロセッサ30との間に接続さ
れ、電圧モニタデバイス46が、モータの暴走状態が生
じたことを示すとき、コントローラ20を短絡させる。
【0034】この発明の重要な形態では、ルックアップ
テーブルを定義するデータを含むデータ格納部47がプ
ロセッサ30に接続されている。データ格納部47は、
モータ36に配置された負荷の範囲に対する設定スイッ
チ40によって設定されたモータ動作速度に対応するパ
ルス幅変調デューティサイクルを格納する。
テーブルを定義するデータを含むデータ格納部47がプ
ロセッサ30に接続されている。データ格納部47は、
モータ36に配置された負荷の範囲に対する設定スイッ
チ40によって設定されたモータ動作速度に対応するパ
ルス幅変調デューティサイクルを格納する。
【0035】図2には、モータコントローラ20の電気
回路図が示される。整流器22は、入力結合点48に電
気的に結合され、入力交流電圧の全波あるいは半波整流
を実現するダイオード49を有する。交流から直流への
整流は、どんな周知技術によっても実現することがで
き、ここでは全波整流を実現している。整流器22の後
段には、整流された直流電圧がフィルタ24によってフ
ィルタリングされ、電圧供給デバイス34への過電圧と
なるどんな高周波数パルスも取り除かれる。キャパシタ
50はフィルタ要素として、この発明では用いられ、周
知技術のこれらは、他のフィルタ配列が同様な機能を実
現するのに用いられるものとして、認識される。
回路図が示される。整流器22は、入力結合点48に電
気的に結合され、入力交流電圧の全波あるいは半波整流
を実現するダイオード49を有する。交流から直流への
整流は、どんな周知技術によっても実現することがで
き、ここでは全波整流を実現している。整流器22の後
段には、整流された直流電圧がフィルタ24によってフ
ィルタリングされ、電圧供給デバイス34への過電圧と
なるどんな高周波数パルスも取り除かれる。キャパシタ
50はフィルタ要素として、この発明では用いられ、周
知技術のこれらは、他のフィルタ配列が同様な機能を実
現するのに用いられるものとして、認識される。
【0036】フィルタリングされた電流は、その後、電
圧供給デバイス34を介してモータ36に供給され、5
つの直列接続された抵抗52を含む電流制限回路26に
供給される。電流制限回路26は、電圧レギュレータ2
8に供給されるのに十分低いレベルまで、整流された入
力電圧の電流を制限する。このレギュレータ28には、
電圧供給デバイス34を動作するに必要な約10ボルト
とプロセッサ30を動作するに要求される5ボルトとを
それぞれ供給する2つのツェナーダイオード54,56
を有する。
圧供給デバイス34を介してモータ36に供給され、5
つの直列接続された抵抗52を含む電流制限回路26に
供給される。電流制限回路26は、電圧レギュレータ2
8に供給されるのに十分低いレベルまで、整流された入
力電圧の電流を制限する。このレギュレータ28には、
電圧供給デバイス34を動作するに必要な約10ボルト
とプロセッサ30を動作するに要求される5ボルトとを
それぞれ供給する2つのツェナーダイオード54,56
を有する。
【0037】信号駆動回路32には、好ましくは2N3
906トランジスタで、抵抗60,61およびキャパシ
タ62を介して、プロセッサ30のピン24からの5ボ
ルト信号出力に交流結合されるトランジスタ58を有す
る。トランジスタ64,66は、トランジスタ58の出
力に結合され、トランジスタ58から供給される電流レ
ベルを上昇させるアンプ68を形成し、これにより、ア
ンプ68の出力に結合する電圧供給デバイス34は適切
に駆動される。
906トランジスタで、抵抗60,61およびキャパシ
タ62を介して、プロセッサ30のピン24からの5ボ
ルト信号出力に交流結合されるトランジスタ58を有す
る。トランジスタ64,66は、トランジスタ58の出
力に結合され、トランジスタ58から供給される電流レ
ベルを上昇させるアンプ68を形成し、これにより、ア
ンプ68の出力に結合する電圧供給デバイス34は適切
に駆動される。
【0038】交流結合の形態は、プロセッサ30が失敗
した場合にモータ36を自動的に遮断することによっ
て、モータが制御範囲外となることを防ぐのに適用さ
れ、それによって、電圧供給デバイス34をオン状態の
ままにする。そのような状況では、電圧供給デバイス3
4は、キャパシタ62を通る電流のレベルが低すぎて電
圧供給デバイス34を駆動することができないほど低下
する前の約3から5ミリ秒間のほんのわずか、持続する
だろう。通常動作では、プロセッサ30は、モータ36
が意図的でなく遮断されないように、キャパシタ62を
リセットするパルスを出力する。
した場合にモータ36を自動的に遮断することによっ
て、モータが制御範囲外となることを防ぐのに適用さ
れ、それによって、電圧供給デバイス34をオン状態の
ままにする。そのような状況では、電圧供給デバイス3
4は、キャパシタ62を通る電流のレベルが低すぎて電
圧供給デバイス34を駆動することができないほど低下
する前の約3から5ミリ秒間のほんのわずか、持続する
だろう。通常動作では、プロセッサ30は、モータ36
が意図的でなく遮断されないように、キャパシタ62を
リセットするパルスを出力する。
【0039】ここで、電圧供給デバイス34を参照する
と、電圧供給デバイス34は、アンプ68の出力に接続
された電界効果トランジスタ(FET)70を含む。ダ
イオード72は、FET70とフィルタ24お出力との
間に接続され、FETが信号駆動回路32によってオフ
になったとき、FET70に対する直流クランプを供給
する。ダイオード72はまた、FET70がオフになっ
た後、フローティングを継続するモータ電流のためのパ
スを提供する。
と、電圧供給デバイス34は、アンプ68の出力に接続
された電界効果トランジスタ(FET)70を含む。ダ
イオード72は、FET70とフィルタ24お出力との
間に接続され、FETが信号駆動回路32によってオフ
になったとき、FET70に対する直流クランプを供給
する。ダイオード72はまた、FET70がオフになっ
た後、フローティングを継続するモータ電流のためのパ
スを提供する。
【0040】動作について、FET70はモータ36へ
の電圧を供給するためオンになり、モータ電流は増大す
る。FET70はその後、オフになり、ダイオード72
を流れるモータ電流を生じさせ、モータ電流を減少させ
る。FET70は、プロセッサ30で決定されるよう
な、予め決定されたデューティサイクルで、1秒間に約
2000回の比率で、オン、オフする。入力電圧によっ
て増大するこのデューティサイクルは、モータ36への
平均印加電圧を決定する。モータ36への平均電圧が増
大すると、モータの出力速度はまた、どんな与えられた
負荷でも増大する。
の電圧を供給するためオンになり、モータ電流は増大す
る。FET70はその後、オフになり、ダイオード72
を流れるモータ電流を生じさせ、モータ電流を減少させ
る。FET70は、プロセッサ30で決定されるよう
な、予め決定されたデューティサイクルで、1秒間に約
2000回の比率で、オン、オフする。入力電圧によっ
て増大するこのデューティサイクルは、モータ36への
平均印加電圧を決定する。モータ36への平均電圧が増
大すると、モータの出力速度はまた、どんな与えられた
負荷でも増大する。
【0041】好ましい実施の形態では、プロセッサ30
は、モトローラ 68HC05P9マイクロプロセッサ
である。他のマイクロプロセッサが同様な機能を遂行で
きるのは周知技術から明らかである。速度設定スイッチ
40は、プロセッサ30のピン22,19にそれぞれ接
続され、増大スイッチ73および減少スイッチ74を有
する。リセット回路44は、抵抗76およびキャパシタ
78を有し、プロセッサが起動した時にプロセッサ30
のピン1にリセット電圧を供給する。
は、モトローラ 68HC05P9マイクロプロセッサ
である。他のマイクロプロセッサが同様な機能を遂行で
きるのは周知技術から明らかである。速度設定スイッチ
40は、プロセッサ30のピン22,19にそれぞれ接
続され、増大スイッチ73および減少スイッチ74を有
する。リセット回路44は、抵抗76およびキャパシタ
78を有し、プロセッサが起動した時にプロセッサ30
のピン1にリセット電圧を供給する。
【0042】オン/オフ制御スイッチ38は、プロセッ
サ30のピン20に接続され、さらにリセット回路44
の入力、ピン1に接続される。好都合なことには、この
配列は、オン/オフ制御スイッチ38の起動を介して操
作者が初期化したオン/オフシーケンスと、プロセッサ
における始動時あるいは不良機能の後に発生するリセッ
トとを識別することをプロセッサに許容する。オン/オ
フ制御スイッチ38が起動したか否かを決定するため、
プロセッサ30は、オフになった後にリセット状態の出
力となる論理0の状態に対するポートPC2あるいはピ
ン20の状態をチェックする。PC2がローの場合、操
作者によってリセットが生じ、プロセッサ30はオン/
オフシーケンス、例えば制御スイッチ38の状態に従っ
てオンあるいはオフするシーケンスを実行する。しか
し、PC2が論理1あるいはハイ状態である場合、オン
/オフシーケンスの起動によってリセットは生ぜず、プ
ロセッサ30は、オン/オフ制御スイッチによってリセ
ットが初期化されるまで、オフ状態を継続する。
サ30のピン20に接続され、さらにリセット回路44
の入力、ピン1に接続される。好都合なことには、この
配列は、オン/オフ制御スイッチ38の起動を介して操
作者が初期化したオン/オフシーケンスと、プロセッサ
における始動時あるいは不良機能の後に発生するリセッ
トとを識別することをプロセッサに許容する。オン/オ
フ制御スイッチ38が起動したか否かを決定するため、
プロセッサ30は、オフになった後にリセット状態の出
力となる論理0の状態に対するポートPC2あるいはピ
ン20の状態をチェックする。PC2がローの場合、操
作者によってリセットが生じ、プロセッサ30はオン/
オフシーケンス、例えば制御スイッチ38の状態に従っ
てオンあるいはオフするシーケンスを実行する。しか
し、PC2が論理1あるいはハイ状態である場合、オン
/オフシーケンスの起動によってリセットは生ぜず、プ
ロセッサ30は、オン/オフ制御スイッチによってリセ
ットが初期化されるまで、オフ状態を継続する。
【0043】プロセッサ30のピン21は、好ましく
は、半導体制御整流器(SCR)である電力短絡回路4
6に接続され、ピン18は、抵抗である電圧モニタデバ
イス46に接続される。短絡回路45は、例えばFET
70が短絡された結果として、モータ36がオフにされ
なかった場合、モータが暴走するのを防止する。動作と
しては、プロセッサ30は、「STOP」あるいは低電
力モードに移行する前、予め決定された約500から6
00ミリ秒の間、FET70をオフにした後、FET7
0を横切る電圧を決定するため、電圧モニタデバイス4
6を横切る電圧を読み込む。この間、FET電圧が比較
的ローで、それゆえ、FET70がオフしなかったこと
を示す場合、プロセッサ30は短絡回路45のSCRを
オンするピン21にパルスを出力し、整流された直流電
力源を短絡し、これにより、モータ36が停止する。
は、半導体制御整流器(SCR)である電力短絡回路4
6に接続され、ピン18は、抵抗である電圧モニタデバ
イス46に接続される。短絡回路45は、例えばFET
70が短絡された結果として、モータ36がオフにされ
なかった場合、モータが暴走するのを防止する。動作と
しては、プロセッサ30は、「STOP」あるいは低電
力モードに移行する前、予め決定された約500から6
00ミリ秒の間、FET70をオフにした後、FET7
0を横切る電圧を決定するため、電圧モニタデバイス4
6を横切る電圧を読み込む。この間、FET電圧が比較
的ローで、それゆえ、FET70がオフしなかったこと
を示す場合、プロセッサ30は短絡回路45のSCRを
オンするピン21にパルスを出力し、整流された直流電
力源を短絡し、これにより、モータ36が停止する。
【0044】表示装置42は、好ましくはLCDディス
プレイであるが、他の表示装置を用いてもよい。表示装
置42は、プロセッサ30のピン3−10,11−1
3,23に接続され、モータ36の速度を示すプロセッ
サからの信号を受信し、1分当たりの回転としてモータ
速度設定を表示する。
プレイであるが、他の表示装置を用いてもよい。表示装
置42は、プロセッサ30のピン3−10,11−1
3,23に接続され、モータ36の速度を示すプロセッ
サからの信号を受信し、1分当たりの回転としてモータ
速度設定を表示する。
【0045】この発明の主態様の一つに従うと、データ
格納部47は、与えられた速度と負荷の状態で、モータ
36を動作させるために要求されるPWMデューティサ
イクルを格納する。データ格納部は、図示しないプロセ
ッサ30内に提供され、モータ36の特定電圧比率に対
応した3次元のルックアップテーブルとして基本的に示
される。ルックアップテーブルは、モータ電流によって
示されるような、操作者が要求するモータの速度と負荷
に基づいたファジー論理の簡単な形を通して、PWMデ
ューティサイクルを提供する。モータ電流は、抵抗82
を通して測定され、プロセッサ30のピン16に入力さ
れる。
格納部47は、与えられた速度と負荷の状態で、モータ
36を動作させるために要求されるPWMデューティサ
イクルを格納する。データ格納部は、図示しないプロセ
ッサ30内に提供され、モータ36の特定電圧比率に対
応した3次元のルックアップテーブルとして基本的に示
される。ルックアップテーブルは、モータ電流によって
示されるような、操作者が要求するモータの速度と負荷
に基づいたファジー論理の簡単な形を通して、PWMデ
ューティサイクルを提供する。モータ電流は、抵抗82
を通して測定され、プロセッサ30のピン16に入力さ
れる。
【0046】この発明の他の観点に従うと、プロセッサ
30はまた、交流入力電源が非接続のとき、予め決定さ
れた時間、モータ36に対する最後の速度設定を維持す
る。速度設定を維持するために要求される電力は、ツェ
ナーダイオード54に接続されるキャパシタ83から供
給され、その結果、予め決定された時間はキャパシタの
機能であり、この発明では、キャパシタは約15分間の
機能をもつ。
30はまた、交流入力電源が非接続のとき、予め決定さ
れた時間、モータ36に対する最後の速度設定を維持す
る。速度設定を維持するために要求される電力は、ツェ
ナーダイオード54に接続されるキャパシタ83から供
給され、その結果、予め決定された時間はキャパシタの
機能であり、この発明では、キャパシタは約15分間の
機能をもつ。
【0047】この発明のさらなる観点では、プロセッサ
30は加熱に対してモータを保護する態様を含む。プロ
セッサ30は、抵抗82を横切って計測されるモータ電
流および動作するRPMを用いてモータ温度を見積も
り、モータがオーバーヒートする前にモータ36へのパ
ルス幅変調電圧を減じる。モータ36が実際にオーバー
ヒート温度に達した場合、プロセッサ30は自動的にモ
ータを遮断する。
30は加熱に対してモータを保護する態様を含む。プロ
セッサ30は、抵抗82を横切って計測されるモータ電
流および動作するRPMを用いてモータ温度を見積も
り、モータがオーバーヒートする前にモータ36へのパ
ルス幅変調電圧を減じる。モータ36が実際にオーバー
ヒート温度に達した場合、プロセッサ30は自動的にモ
ータを遮断する。
【0048】次に、図3から図10に示すフローチャー
トを参照して、この発明、特にプロセッサ30の動作の
詳細に説明する。まず、図3において、コントローラ2
0は交流入力21に接続され、プロセッサ30は、始動
段階に置かれる(ブロック84)。プロセッサ30はま
た、プロセッサ30がシステムの不良状態を経験した
後、この始動段階に入り、これはコンピュータ動作(C
OP)リセットとして参照される。不良状態の検出とC
OPリセットの実行の能力は、この発明で好ましいモト
ローラ 68HC05P9マイクロプロセッサのような
プロセッサ固有の特性である。
トを参照して、この発明、特にプロセッサ30の動作の
詳細に説明する。まず、図3において、コントローラ2
0は交流入力21に接続され、プロセッサ30は、始動
段階に置かれる(ブロック84)。プロセッサ30はま
た、プロセッサ30がシステムの不良状態を経験した
後、この始動段階に入り、これはコンピュータ動作(C
OP)リセットとして参照される。不良状態の検出とC
OPリセットの実行の能力は、この発明で好ましいモト
ローラ 68HC05P9マイクロプロセッサのような
プロセッサ固有の特性である。
【0049】プロセッサ30が始動段階(ブロック8
4)であるか否かにかかわらず、サブルーチン、割込、
これらのリターンアドレスおよびデータを含むRAM内
のスタックポインタはリセットされ、表示装置42はク
リアされる(ブロック86)。その後、プロセッサ30
はRAMテストワードが完全であるか否かを決定する
(ブロック88)。プロセッサ30は、モータ36の最
後の速度設定を維持するため、交流入力電圧が取り除か
れたのち、予め決定された時間の充電を維持するキャパ
シタ83に接続される。テストワードの状態は、同様
に、プロセッサメモリ内に記憶された最後の速度設定の
状態を示す。プロセッサ30は、テストワードが受け付
けることができないレベルまで低下していると決定した
場合、RAMはクリアし、テストワードはリセットされ
る(ブロック90)。逆に、テストワードが維持されて
いる場合、ブロック90の処理は、飛ばされる。
4)であるか否かにかかわらず、サブルーチン、割込、
これらのリターンアドレスおよびデータを含むRAM内
のスタックポインタはリセットされ、表示装置42はク
リアされる(ブロック86)。その後、プロセッサ30
はRAMテストワードが完全であるか否かを決定する
(ブロック88)。プロセッサ30は、モータ36の最
後の速度設定を維持するため、交流入力電圧が取り除か
れたのち、予め決定された時間の充電を維持するキャパ
シタ83に接続される。テストワードの状態は、同様
に、プロセッサメモリ内に記憶された最後の速度設定の
状態を示す。プロセッサ30は、テストワードが受け付
けることができないレベルまで低下していると決定した
場合、RAMはクリアし、テストワードはリセットされ
る(ブロック90)。逆に、テストワードが維持されて
いる場合、ブロック90の処理は、飛ばされる。
【0050】次の決定は、オン/オフスイッチ38が起
動したか否かに対してなされる(ブロック92)。そう
でない場合、プロセッサ30は、電力アップ処理によっ
て、あるいはCOP処理によって、リセットされるよう
になっており、プロセッサは、オン/オフ制御スイッチ
38がプロセッサをリセットするまで、それ自身を遮断
する(ブロック94)。プロセッサ30はまた、上述し
たように、電力アップおよびCOP処理によってリセッ
トされる。
動したか否かに対してなされる(ブロック92)。そう
でない場合、プロセッサ30は、電力アップ処理によっ
て、あるいはCOP処理によって、リセットされるよう
になっており、プロセッサは、オン/オフ制御スイッチ
38がプロセッサをリセットするまで、それ自身を遮断
する(ブロック94)。プロセッサ30はまた、上述し
たように、電力アップおよびCOP処理によってリセッ
トされる。
【0051】オン/オフ制御スイッチが起動されること
が決定されると、オン/オフシーケンスを始めるため、
リセットは、操作者によって初期化される。このとき、
プロセッサ30は、操作状態につながれ(ブロック9
6)、オン/オフスイッチ38が、動作するために設定
されたか否かについて決定される(ブロック98)。そ
うでない場合、その後プロセッサ30はそれ自身を遮断
し、他のリセットを待つ(ブロック94)。スイッチ3
8が、動作するために設定されると、プロセッサ30
は、ポートの設定、A/Dのイネーブル、PWM傾斜時
間の設定、割込タイマのクリア、タイマカウンタのロー
ド、および割込のイネーブルを含む一連の初期化処理を
開始する(ブロック100)。PWM傾斜は、モータ3
6の突然の高速度動作を避けるため、モータ速度を所望
の速度設定に徐々に増大するための時間間隔である。
が決定されると、オン/オフシーケンスを始めるため、
リセットは、操作者によって初期化される。このとき、
プロセッサ30は、操作状態につながれ(ブロック9
6)、オン/オフスイッチ38が、動作するために設定
されたか否かについて決定される(ブロック98)。そ
うでない場合、その後プロセッサ30はそれ自身を遮断
し、他のリセットを待つ(ブロック94)。スイッチ3
8が、動作するために設定されると、プロセッサ30
は、ポートの設定、A/Dのイネーブル、PWM傾斜時
間の設定、割込タイマのクリア、タイマカウンタのロー
ド、および割込のイネーブルを含む一連の初期化処理を
開始する(ブロック100)。PWM傾斜は、モータ3
6の突然の高速度動作を避けるため、モータ速度を所望
の速度設定に徐々に増大するための時間間隔である。
【0052】図4において、ブロック100で記述した
初期化処理を終了すると、プロセッサ30は主プログラ
ムに移行し(ブロック102)、1つのパルスの間、約
512マイクロ秒、待ち(ブロック104)、この時間
で、次のパルス幅は計算され、COPレジスタはリセッ
トされる(ブロック106)。COPレジスタのリセッ
トは、ブロック84−90で記述したCOPリセットが
生じないようにしている。これらのステップは8.2ミ
リ秒間、繰り返される(ブロック108)。
初期化処理を終了すると、プロセッサ30は主プログラ
ムに移行し(ブロック102)、1つのパルスの間、約
512マイクロ秒、待ち(ブロック104)、この時間
で、次のパルス幅は計算され、COPレジスタはリセッ
トされる(ブロック106)。COPレジスタのリセッ
トは、ブロック84−90で記述したCOPリセットが
生じないようにしている。これらのステップは8.2ミ
リ秒間、繰り返される(ブロック108)。
【0053】8.2ミリ秒後、ポシティブLCDディス
プレイサービスは、ディスプレイが黒になるように、表
示装置42上で実行される。すなわち、ディスプレイへ
のポシティブ書き込みが行われる(ブロック110)。
その後、PWM傾斜時間が最大になったか否かが決定さ
れる(ブロック112)。そうでない場合、傾斜時間は
増大し(ブロック114)、その後、傾斜時間が最大を
超過しているか否かを見るためのチェックがなされる
(ブロック116)。そうでない場合、傾斜時間はセー
ブされる(ブロック120)が、そうである場合、傾斜
時間は最大に等しく設定され(ブロック118)、その
後、セーブされる。ブロック112で、PWM傾斜が最
初、最大である場合、いなかる調整なしにセーブされる
(ブロック120)。モータ36の動作速度の増大は、
PWM傾斜によって指令された増加率で制限されてモー
タ36は”ソフトスタート”する。一度、PWM傾斜時
間が最大に達すると、モータ動作速度の増加、減少率
は、PWM傾斜によって制限されない。
プレイサービスは、ディスプレイが黒になるように、表
示装置42上で実行される。すなわち、ディスプレイへ
のポシティブ書き込みが行われる(ブロック110)。
その後、PWM傾斜時間が最大になったか否かが決定さ
れる(ブロック112)。そうでない場合、傾斜時間は
増大し(ブロック114)、その後、傾斜時間が最大を
超過しているか否かを見るためのチェックがなされる
(ブロック116)。そうでない場合、傾斜時間はセー
ブされる(ブロック120)が、そうである場合、傾斜
時間は最大に等しく設定され(ブロック118)、その
後、セーブされる。ブロック112で、PWM傾斜が最
初、最大である場合、いなかる調整なしにセーブされる
(ブロック120)。モータ36の動作速度の増大は、
PWM傾斜によって指令された増加率で制限されてモー
タ36は”ソフトスタート”する。一度、PWM傾斜時
間が最大に達すると、モータ動作速度の増加、減少率
は、PWM傾斜によって制限されない。
【0054】図5において、ブロック120の処理が終
了すると、ブロック104−108に記述した処理を繰
り返し(ブロック122−126)、その後表示装置を
動作維持するため、ネガティブLCDサービスが表示装
置42上で実行される(ブロック128)。その後、R
AMテストワードは、システムのノイズがテストワード
に変えられる場合にリフレッシュされる(ブロック13
0)。次に、ブロック104−108の処理が再び繰り
返され(ブロック132−136)、他のポシティブL
CD表示サービスが表示装置42上で実行される(ブロ
ック138)。
了すると、ブロック104−108に記述した処理を繰
り返し(ブロック122−126)、その後表示装置を
動作維持するため、ネガティブLCDサービスが表示装
置42上で実行される(ブロック128)。その後、R
AMテストワードは、システムのノイズがテストワード
に変えられる場合にリフレッシュされる(ブロック13
0)。次に、ブロック104−108の処理が再び繰り
返され(ブロック132−136)、他のポシティブL
CD表示サービスが表示装置42上で実行される(ブロ
ック138)。
【0055】図6において、ブロック104−108で
記述した処理は繰り返され(ブロック140−14
4)、他のネガティブLCDサービスが実行される(ブ
ロック146)。この時点で、プロセッサ30の動作状
態についてチェックされる(ブロック148)。プロセ
ッサ30が動作状態である場合、増加スイッチ73が起
動したか否かが決定される(ブロック150)。起動し
ている場合、跳ね返りを防ぐためスイッチを遅延した後
(ブロック152)、設定速度は増加され(ブロック1
54)、設定速度がモータ36によって動作可能な最大
速度以上であるかについてチェックがなされる(ブロッ
ク156)。最大速度以上である場合、設定速度は減じ
られ、最大速度に設定される(ブロック158)。そう
でない場合、速度は増加された設定速度のままとなる。
記述した処理は繰り返され(ブロック140−14
4)、他のネガティブLCDサービスが実行される(ブ
ロック146)。この時点で、プロセッサ30の動作状
態についてチェックされる(ブロック148)。プロセ
ッサ30が動作状態である場合、増加スイッチ73が起
動したか否かが決定される(ブロック150)。起動し
ている場合、跳ね返りを防ぐためスイッチを遅延した後
(ブロック152)、設定速度は増加され(ブロック1
54)、設定速度がモータ36によって動作可能な最大
速度以上であるかについてチェックがなされる(ブロッ
ク156)。最大速度以上である場合、設定速度は減じ
られ、最大速度に設定される(ブロック158)。そう
でない場合、速度は増加された設定速度のままとなる。
【0056】図7において、増加スイッチ73が起動さ
れない場合、減少スイッチ74が起動されたか否かにつ
いてのチェックがなされる(ブロック160)。そうで
ある場合、スイッチ遅延の後(ブロック162)、設定
速度は、減じられる(ブロック164)。減じられた設
定速度が最小速度より小さいと決定されたとき、モータ
36が停止することなく動作可能である場合(ブロック
166)、減じられた設定速度はその最小速度にリセッ
トされる(ブロック168)。
れない場合、減少スイッチ74が起動されたか否かにつ
いてのチェックがなされる(ブロック160)。そうで
ある場合、スイッチ遅延の後(ブロック162)、設定
速度は、減じられる(ブロック164)。減じられた設
定速度が最小速度より小さいと決定されたとき、モータ
36が停止することなく動作可能である場合(ブロック
166)、減じられた設定速度はその最小速度にリセッ
トされる(ブロック168)。
【0057】ブロック160に戻って、減少スイッチ7
4が起動されない場合、跳ね返りに関連した遅延カウン
タをプリセットすることが要求されるスイッチ遅延はリ
セットされる(ブロック172)。ブロック148−1
72で記述した全ての処理では、直接であれ間接であ
れ、各タスクはブロック174で終了し、ここで、設定
速度は獲得され、測られ、設定速度を示す表示パターン
に対応した表示装置42上に表示される。
4が起動されない場合、跳ね返りに関連した遅延カウン
タをプリセットすることが要求されるスイッチ遅延はリ
セットされる(ブロック172)。ブロック148−1
72で記述した全ての処理では、直接であれ間接であ
れ、各タスクはブロック174で終了し、ここで、設定
速度は獲得され、測られ、設定速度を示す表示パターン
に対応した表示装置42上に表示される。
【0058】図8および図9において、PWMを計算す
るためのブロック106,124,134,142で要
求されるサブルーチンが記述される。図8に示すよう
に、サブルーチンは、パルスがFET70によって出力
された時にモータ36を通して流れる動作電流を読み込
むことによって開始され、この電流を最大レベルまでク
ランプする(ブロック174)。この時点でスパイクや
ノイズを取り除くため、電流は、時間遅延フィルタによ
ってフィルタリングされる(ブロック174)。システ
ムが動作状態であるか否かの決定のためのチェックがな
される(ブロック176)。そうである場合、設定速度
および動作電流が獲得され、これらの変数に基づいて、
PWMは3次元ルックアップテーブルから決定される
(ブロック178)。
るためのブロック106,124,134,142で要
求されるサブルーチンが記述される。図8に示すよう
に、サブルーチンは、パルスがFET70によって出力
された時にモータ36を通して流れる動作電流を読み込
むことによって開始され、この電流を最大レベルまでク
ランプする(ブロック174)。この時点でスパイクや
ノイズを取り除くため、電流は、時間遅延フィルタによ
ってフィルタリングされる(ブロック174)。システ
ムが動作状態であるか否かの決定のためのチェックがな
される(ブロック176)。そうである場合、設定速度
および動作電流が獲得され、これらの変数に基づいて、
PWMは3次元ルックアップテーブルから決定される
(ブロック178)。
【0059】PWMが一度確定すると、モータがオーバ
ーヒートしないように調整される。そのようにして、動
作電流レベルは、オーバーロードレベルを超えたか否か
を決定するためにチェックされる(ブロック180)。
超えた場合、負荷電流は増加され(ブロック182)、
次のステップで、負荷電流が最大カウントを超えたか否
かを見るためのチェックがなされる(ブロック18
4)。超えた場合、負荷電流は、最大カウントに等しく
調整され(ブロック186)、PWMは零に設定され
(ブロック188)、サブルーチンはメインプログラム
に戻る(ブロック212)。
ーヒートしないように調整される。そのようにして、動
作電流レベルは、オーバーロードレベルを超えたか否か
を決定するためにチェックされる(ブロック180)。
超えた場合、負荷電流は増加され(ブロック182)、
次のステップで、負荷電流が最大カウントを超えたか否
かを見るためのチェックがなされる(ブロック18
4)。超えた場合、負荷電流は、最大カウントに等しく
調整され(ブロック186)、PWMは零に設定され
(ブロック188)、サブルーチンはメインプログラム
に戻る(ブロック212)。
【0060】しかし、動作電流がオーバーロード状態を
超えていない場合、負荷カウントが零に等しいか否かを
みるためのチェックがなされる(ブロック190)。そ
うでない場合、負荷カウントは減少し(ブロック19
2)、負荷カウントが零より少ないと実質的に決定され
た場合(ブロック194)、負荷カウントは零に等しく
リセットされる(ブロック196)。
超えていない場合、負荷カウントが零に等しいか否かを
みるためのチェックがなされる(ブロック190)。そ
うでない場合、負荷カウントは減少し(ブロック19
2)、負荷カウントが零より少ないと実質的に決定され
た場合(ブロック194)、負荷カウントは零に等しく
リセットされる(ブロック196)。
【0061】上述した処理において、ブロック184,
190,194の処理でなされた決定の結果が、上述し
た結果と反対である場合、ルーチンは各決定の後、直接
ブロック198に移行する。図9に示すブロック198
では、ブロック180−196の処理結果として得られ
たオーバーロードカウントは、ルックアップテーブル4
7から得られたPWMカウントから減じられる。結果と
してのPWMカウントはその後、最小より大きいか否か
について決定するチェックがなされる(ブロック20
0)。PWMカウントが大きくない場合、PWMカウン
トは最小のPWMに設定される(ブロック202)。大
きい場合は、この処理が飛ばされる。このようにして、
モータ36は、PWMカウントの結果があまりにも小さ
いとして停止することを避けることができる。
190,194の処理でなされた決定の結果が、上述し
た結果と反対である場合、ルーチンは各決定の後、直接
ブロック198に移行する。図9に示すブロック198
では、ブロック180−196の処理結果として得られ
たオーバーロードカウントは、ルックアップテーブル4
7から得られたPWMカウントから減じられる。結果と
してのPWMカウントはその後、最小より大きいか否か
について決定するチェックがなされる(ブロック20
0)。PWMカウントが大きくない場合、PWMカウン
トは最小のPWMに設定される(ブロック202)。大
きい場合は、この処理が飛ばされる。このようにして、
モータ36は、PWMカウントの結果があまりにも小さ
いとして停止することを避けることができる。
【0062】PWMカウントがRAMP以下であるか否
かについて決定される(ブロック204)。PWMカウ
ントが以下でない場合、PWMはRAMPに等しく設定
される。そうでない場合、この処理は飛ばされる。その
後、PWMが最大に等しいか否かについて決定される
(ブロック208)。そうでない場合、サブルーチンは
主プログラムに戻る(ブロック212)が、そうである
場合、プログラムが主プログラムに戻る(ブロック21
2)前に、最大のPWMフラグが設定される(ブロック
210)。
かについて決定される(ブロック204)。PWMカウ
ントが以下でない場合、PWMはRAMPに等しく設定
される。そうでない場合、この処理は飛ばされる。その
後、PWMが最大に等しいか否かについて決定される
(ブロック208)。そうでない場合、サブルーチンは
主プログラムに戻る(ブロック212)が、そうである
場合、プログラムが主プログラムに戻る(ブロック21
2)前に、最大のPWMフラグが設定される(ブロック
210)。
【0063】図10は、モータ36を駆動するPWM出
力を生成するのに用いられる割込ルーチンを示すフロー
チャートであり、割込ルーチンはプロセッサ30の機能
である。好ましい実施の形態では、割込は1秒間に約2
000回あるいは各512マイクロ秒毎に発生する。各
割込の後、モータ36は動作しているかについての決定
がなされる(ブロック214)。動作していない場合、
プロセッサ30の図示しない内部タイマはリセットさ
れ、512マイクロ秒は、割込期間を終了するためのタ
イマによってカウントされる(ブロック216)。タイ
マがリセットされた後、電圧はレジスタ46を介し、F
ET70を横切って読まれ、その値はセーブされる(ブ
ロック218)。FET70はモータ36に接続され、
FET70の電圧が低く、上述したモータ暴走状態が生
じた場合、モータを通る電流は存在する。プロセッサ3
0の出力は、次の割込でスイッチをローに設定され(ブ
ロック220)、ルーチンは割込から戻る(ブロック2
22)。
力を生成するのに用いられる割込ルーチンを示すフロー
チャートであり、割込ルーチンはプロセッサ30の機能
である。好ましい実施の形態では、割込は1秒間に約2
000回あるいは各512マイクロ秒毎に発生する。各
割込の後、モータ36は動作しているかについての決定
がなされる(ブロック214)。動作していない場合、
プロセッサ30の図示しない内部タイマはリセットさ
れ、512マイクロ秒は、割込期間を終了するためのタ
イマによってカウントされる(ブロック216)。タイ
マがリセットされた後、電圧はレジスタ46を介し、F
ET70を横切って読まれ、その値はセーブされる(ブ
ロック218)。FET70はモータ36に接続され、
FET70の電圧が低く、上述したモータ暴走状態が生
じた場合、モータを通る電流は存在する。プロセッサ3
0の出力は、次の割込でスイッチをローに設定され(ブ
ロック220)、ルーチンは割込から戻る(ブロック2
22)。
【0064】ブロック214で、モータ36が動作中で
ある場合、最後の割込の間、出力が、スイッチがローま
たはハイに切り換えられたか否かについて知ることが要
求される(ブロック224)。出力がローに切り換えら
れた場合、プロセッサタイマはリセットされ(ブロック
226)、出力は次の割込でハイに切り換える設定がな
され(ブロック228)、ルーチンは割込から戻る(ブ
ロック230)。ブロック226におけるタイマのリセ
ットから512マイクロ秒が経過した後、他の割込がス
イッチがローに切り換えられた出力とともに生じる。
ある場合、最後の割込の間、出力が、スイッチがローま
たはハイに切り換えられたか否かについて知ることが要
求される(ブロック224)。出力がローに切り換えら
れた場合、プロセッサタイマはリセットされ(ブロック
226)、出力は次の割込でハイに切り換える設定がな
され(ブロック228)、ルーチンは割込から戻る(ブ
ロック230)。ブロック226におけるタイマのリセ
ットから512マイクロ秒が経過した後、他の割込がス
イッチがローに切り換えられた出力とともに生じる。
【0065】ブロック224で、出力が前回の割込でハ
イに切換設定されていることを決定し、PWM出力が最
大であるか否かを見るためのチェックがなされる(ブロ
ック232)。そうでない場合、モータを流れる電流は
計測され、その値はセーブされる(ブロック234)。
その後、タイマはリセットされ、測定されたモータ電流
に対応するPWMカウントと所望の速度設定はルックア
ップテーブルから獲得される(ブロック236)。その
後、獲得されたPWMカウントがなくなるとき、出力は
ローに切換設定される(ブロック238)。ルーチンは
その後割込から戻る(ブロック240)。
イに切換設定されていることを決定し、PWM出力が最
大であるか否かを見るためのチェックがなされる(ブロ
ック232)。そうでない場合、モータを流れる電流は
計測され、その値はセーブされる(ブロック234)。
その後、タイマはリセットされ、測定されたモータ電流
に対応するPWMカウントと所望の速度設定はルックア
ップテーブルから獲得される(ブロック236)。その
後、獲得されたPWMカウントがなくなるとき、出力は
ローに切換設定される(ブロック238)。ルーチンは
その後割込から戻る(ブロック240)。
【0066】ブロック232でPWM出力が最大の場
合、出力パルスは、所望の最大速度でモータ36を駆動
するため、可能な限り長くハイを維持する。しかし、パ
ルスは効果的に交流電圧信号になるため、継続的に維持
することができず、それゆえ、信号駆動回路32のキャ
パシタ62によってブロックされる。このようにして、
モータ電流が読み込まれ、セーブされた後(ブロック2
42)、プロセッサタイマは出力パルスをローに切換設
定し(ブロック244)、ルーチンは時間が経過し、出
力が実際ローに切り換えられるまで、この状態で待機す
る(ブロック244)。出力パルスは、パルスが信号駆
動回路32を通過するに十分な最小時間が経過した後、
再びハイに切換設定される(ブロック246)。出力が
実際ハイに切り換えられるまで、プログラムはこの状態
を維持する(ブロック246)。出力がハイに切り換え
られた後、タイマはリセットされ、プロセッサ36は、
他の割込出力前に、平均512マイクロ秒の経過の終了
を待ち(ブロック248)、プログラムは割込から戻る
(ブロック250)。このようにして、パルス出力は、
次の割込が発生するとき、ハイに維持される。
合、出力パルスは、所望の最大速度でモータ36を駆動
するため、可能な限り長くハイを維持する。しかし、パ
ルスは効果的に交流電圧信号になるため、継続的に維持
することができず、それゆえ、信号駆動回路32のキャ
パシタ62によってブロックされる。このようにして、
モータ電流が読み込まれ、セーブされた後(ブロック2
42)、プロセッサタイマは出力パルスをローに切換設
定し(ブロック244)、ルーチンは時間が経過し、出
力が実際ローに切り換えられるまで、この状態で待機す
る(ブロック244)。出力パルスは、パルスが信号駆
動回路32を通過するに十分な最小時間が経過した後、
再びハイに切換設定される(ブロック246)。出力が
実際ハイに切り換えられるまで、プログラムはこの状態
を維持する(ブロック246)。出力がハイに切り換え
られた後、タイマはリセットされ、プロセッサ36は、
他の割込出力前に、平均512マイクロ秒の経過の終了
を待ち(ブロック248)、プログラムは割込から戻る
(ブロック250)。このようにして、パルス出力は、
次の割込が発生するとき、ハイに維持される。
【0067】上述した詳細な記述から、多くの利点や有
用な効果をもつ、可変速度モータの動作速度制御のため
のコントローラが示されたことが理解できる。特に利点
としては、コントローラが、設定速度の広い範囲やモー
タ負荷の広い範囲でモータを動作する際に要求されるパ
ルス幅変調(PWM)デューティサイクルをもつルック
アップテーブルを持つことである。PWMデューティサ
イクルは、ルックアップテーブルをアクセスすることに
よって簡単に得ることができ、それゆえ、PWMデュー
ティサイクルが要求される毎に、拡張した代数計算を必
要としない。結果として、PWMデューティサイクルは
速い時間間隔で得ることができ、プロセッサに、急速に
変化するモータ負荷状態に迅速に対応することを許容す
る。
用な効果をもつ、可変速度モータの動作速度制御のため
のコントローラが示されたことが理解できる。特に利点
としては、コントローラが、設定速度の広い範囲やモー
タ負荷の広い範囲でモータを動作する際に要求されるパ
ルス幅変調(PWM)デューティサイクルをもつルック
アップテーブルを持つことである。PWMデューティサ
イクルは、ルックアップテーブルをアクセスすることに
よって簡単に得ることができ、それゆえ、PWMデュー
ティサイクルが要求される毎に、拡張した代数計算を必
要としない。結果として、PWMデューティサイクルは
速い時間間隔で得ることができ、プロセッサに、急速に
変化するモータ負荷状態に迅速に対応することを許容す
る。
【0068】この発明の種々の実施の形態は示され、記
述されたが、他の変形、置換、変更も含まれることは明
らかに理解できる。このような変形、置換、変更は、請
求の範囲から決定されるこの発明の技術思想から離れる
ことなく行うことができる。
述されたが、他の変形、置換、変更も含まれることは明
らかに理解できる。このような変形、置換、変更は、請
求の範囲から決定されるこの発明の技術思想から離れる
ことなく行うことができる。
【図1】本発明の一実施形態を一般的に示したブロック
図である。
図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す電気回路図である。
【図3】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
【図4】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
【図5】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
【図6】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
【図7】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
【図8】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
【図9】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
【図10】本発明の動作を記述したフローチャートであ
る。
る。
21…交流入力電圧 22…整流器 24…フィルタ 26…電流制限回路 28…電圧レギュレータ 30…プロセッサ 32…信号駆動回路 34…電圧供給デバイス 36…モータ 38…オン/オフスイッチ 40…速度設定スイッチ 42…表示装置 44…リセット回路 45…電力短絡回路 46…電圧モニタデバイス 47…データ格納部(ルックアップテーブル)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル、レンク アメリカ合衆国、ウィスコンシン州53172、 サウスミルウォーキー、メノモニーアベニ ュー516 (72)発明者 アリ、アイ、ウズムク アメリカ合衆国、イリノ州60194、ホフマ ンエステイツ、ブルックサイドドライブ 1500
Claims (21)
- 【請求項1】 モータおよびモータに加えられる負荷に
供給されるパルス幅変調駆動電圧のデューティサイクル
に対応した速度で動作するタイプの可変速度モータの動
作速度を制御する可変速度モータの制御装置において、 モータ動作速度を設定する設定手段と、 前記モータに加えられる負荷を計測する負荷計測手段
と、 種々の所望のモータ動作速度で、該モータに加えられる
種々の負荷を持ったモータを駆動するための複数の異な
るパルス幅変調デューティサイクルを示すデータを格納
する格納手段と、 前記設定手段と前記負荷計測手段と前記格納手段とに接
続され、前記所望のモータ速度にするために所望の動作
速度設定と加えられた負荷に対応した特定のデューティ
サイクルを生成し、前記所望のモータ速度に到達させ、
維持するための信号を所定の時間間隔で生成する処理手
段と、 前記特定のデューティサイクルをもった前記パルス幅変
調電圧を前記モータに供給する供給手段とを具備したこ
とを特徴とする可変速度モータの制御装置。 - 【請求項2】 前記デューティサイクルデータは、加え
られた負荷と動作速度設定との複数の組合せのそれぞれ
に対する特有の出力信号を含むルックアップテーブルの
形態であることを特徴とする請求項1に記載の可変速度
モータの制御装置。 - 【請求項3】 前記設定手段は、操作者によって起動さ
れる少なくとも1つのスイッチを有することを特徴とす
る請求項1に記載の可変速度モータの制御装置。 - 【請求項4】 前記負荷計測手段は、前記モータに加え
られた前記負荷を決定するモータ動作電流を計測するこ
とを特徴とする請求項1に記載の可変速度モータの制御
装置。 - 【請求項5】 前記処理手段は、マイクロプロセッサで
あることを特徴とする請求項1に記載の可変速度モータ
の制御装置。 - 【請求項6】 前記処理手段は、 当該制御装置への入力電力がなくなった後に所定の時間
間隔で前記所望のモータ速度を保持し、 前記入力電力が前記制御装置に再供給されたときに、前
記所望のモータ速度を再設定することを特徴とする請求
項1に記載の可変速度モータの制御装置。 - 【請求項7】 前記処理手段は、 前記モータが過負荷状態に近づいたときに前記供給手段
によって前記モータに供給されるパルス幅変調電圧を減
少し、 前記モータが過負荷状態に到達したときに前記供給手段
によって前記モータに供給されるパルス幅変調電圧を停
止することを特徴とする請求項1に記載の可変速度モー
タの制御装置。 - 【請求項8】 前記供給手段は、FETおよびダイオー
ドを具備することを特徴とする請求項1に記載の可変速
度モータの制御装置。 - 【請求項9】 前記処理手段と前記供給手段との間に接
続され、前記処理手段によって生成された前記信号を前
記供給手段に供給する信号駆動手段をさらに具備したこ
とを特徴とする請求項1に記載の可変速度モータの制御
装置。 - 【請求項10】 前記信号駆動手段は、前記供給手段に
加えられる信号を増幅うる増幅手段を具備することを特
徴とする請求項9に記載の可変速度モータの制御装置。 - 【請求項11】 前記信号駆動手段は、前記処理手段に
障害がある場合に、前記処理手段から前記供給手段への
前記信号を停止する信号停止手段を具備することを特徴
とする請求項9に記載の可変速度モータの制御装置。 - 【請求項12】 前記信号停止手段は、前記信号を交流
結合させるトランジスタとキャパシタと抵抗とを具備す
ることを特徴とする請求項11に記載の可変速度モータ
の制御装置。 - 【請求項13】 交流外部入力電圧を直流動作電圧に整
流する整流手段をさらに具備したことを特徴とする請求
項1に記載の可変速度モータの制御装置。 - 【請求項14】 前記整流手段に接続され、不要な高周
波パルスを除去するフィルタをさらに具備したことを特
徴とする請求項13に記載の可変速度モータの制御装
置。 - 【請求項15】 前記動作電圧を、前記供給手段に供給
される第1の電圧と前記処理手段に供給される第2の電
圧とに調整し、駆動するレギュレータをさらに具備した
ことを特徴とする請求項13に記載の可変速度モータの
制御装置。 - 【請求項16】 前記レギュレータは、 前記整流された外部入力電圧の電流を制限する少なくと
も1つの抵抗と、 前記第1の電圧を調整する第1のツェナーダイオード
と、 前記第2の電圧を調整する第2のツェナーダイオードと
を具備することを特徴とする請求項15に記載の可変速
度モータの制御装置。 - 【請求項17】 前記処理手段に接続され、前記処理手
段によって生成されたメッセージを表示する表示手段を
さらに具備することを特徴とする請求項1に記載の可変
速度モータの制御装置。 - 【請求項18】 前記表示手段は、LCDディスプレイ
であることを特徴とする請求項17に記載の可変速度モ
ータの制御装置。 - 【請求項19】 前記表示手段は、前記モータの速度を
表示することを特徴とする請求項18に記載の可変速度
モータの制御装置。 - 【請求項20】 前記処理手段に接続され、前記表示手
段に障害がある場合、当該制御装置の動作電圧を短絡す
る電力短絡手段をさらに具備したことを特徴とする請求
項1に記載の可変速度モータの制御装置。 - 【請求項21】 前記電力短絡手段は、SCRであるこ
とを特徴とする請求項20に記載の可変速度モータの制
御装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/911687 | 1997-08-15 | ||
US08/911,687 US5923145A (en) | 1997-08-15 | 1997-08-15 | Controller for variable speed motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11122967A true JPH11122967A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=25430695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10230765A Pending JPH11122967A (ja) | 1997-08-15 | 1998-08-17 | 可変速度モータの制御装置 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5923145A (ja) |
JP (1) | JPH11122967A (ja) |
AU (1) | AU6486298A (ja) |
CA (1) | CA2237844C (ja) |
DE (1) | DE19825057A1 (ja) |
FR (1) | FR2767426B1 (ja) |
GB (1) | GB2328331B (ja) |
NZ (1) | NZ330510A (ja) |
TW (1) | TWI234922B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015056839A1 (ko) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 주식회사 프로맥스 | 방직기용 스마트 인버터 |
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---|---|---|---|---|
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SE513981C2 (sv) * | 1998-09-27 | 2000-12-04 | Nord 2000 Intressenter Ab | Sätt och anordning för att styra en elmotor |
DE20005054U1 (de) * | 2000-03-20 | 2000-05-18 | Dewert Antriebs- und Systemtechnik GmbH & Co KG, 32278 Kirchlengern | Elektromotorischer Antrieb |
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