JPS5941188A - Rotating speed controller for brushless motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To perform a stable rotating speed control by producing as a rotating speed signal the peak value of an absolute value signal of the signal which is obtained by differentiating the rotor position detection signal of a brushless motor, thereby accurately collecting the speed variation in the short range of a rotor. CONSTITUTION:A detection signal from a rotor position signal detector 3 is inputted as position signals phiP1, phiP2 through an amplifier 6 and a normal/reverse converter 7 to a gain controller 8 and a rotating speed signal generator 9. The signals phiP1, phiP2 are differentiated by an absolute value converting function of the generator 9, and superposed to become an absolute value signal, and its peak value is produced by a signal selector 9a to become a rotating speed signal. This signal is compared by an error amplifier 11 with the set signal from a rotating speed controller 10, the resistance values of resistor r1, r2 of a gain control circuit 8 are varied by the error signal, and controlled in gain, and a motor drive signal is outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブラシレスモータの回転数を設定回転数通シ
に回転制御する装置に関するもので、特に該回転数制御
装置の応答速度を向上せしめて、モータの低回転数領域
の安定性を向、トせしめるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for controlling the rotation speed of a brushless motor to a set rotation speed, and particularly to a device for controlling the rotation speed of a brushless motor to a set rotation speed. It increases the stability of the area.

プツシレスモータの従来の回転数制御方式は、回転■１
−夕の位置信号を検出する回路において、検出位置信号
がゼロクロスレベルを通過する時にゼロクロスパルスを
発生させると共に、とのハ）Ｖヌ周波数を周波数−重圧
変換（Ｆ　−Ｖ　ｎｅ換）し、　　　　□この変換電圧
を回転数信号として用いゲインコントロールをかけるも
のであったため、応答速度に限界があった。即ち、回転
数制御のためのゲインコントロールは波形信号よシも直
流タイプの制御信号でなされる方が該回転数制御が滑ら
かなものとなることは論をまたないが、上記ゼロクロス
パルスを用いる制御方式では回転ロータが低回転数で回
転する時はパルス間隔が比較的大きいためにＦ−Ｖ変換
しても得られる変換電圧は波形電圧と　　・、なって好
適な回転数制御を施こし得ないと共に、上記低回転数時
にはパルス間隔が大きく、且つ該パルス間隔内のロータ
回転数変動を捉えにくいため、ゲインコントロールの追
従性に劣シ、つまシ応答性に劣シ、安定的な回転数制御
ができないＯ’Ｍｆ点があった。例えば１″＠科医療の
分野においてはその使用態様上、小型軽員且つ打ｑ造１
ｉｑ弔な２相モータが用いられるが、上記した従来制御
方式で０４４００　Ｏｒｐｍ以下の回転ｉ々になると、
安定した回転数制御不可能で、３０００　ｒｐｎｌ　４
るいは−それ以下の低回転数が望まれる場合の多い上記
歯科医療に適用するためには、かかるモータの低回転数
領域の回転数制御粘度の改善が望捷れる仁とになってい
た。The conventional rotation speed control method for pushless motors is
- In the circuit that detects the evening position signal, generates a zero-cross pulse when the detected position signal passes the zero-cross level, and (c) converts the V frequency into frequency-pressure conversion (F - V ne conversion), □ Since this converted voltage was used as a rotational speed signal to apply gain control, there was a limit to response speed. In other words, it goes without saying that gain control for rotation speed control will be smoother if it is performed using a DC type control signal rather than a waveform signal, but control using the above-mentioned zero-cross pulse In this method, when the rotor rotates at a low rotation speed, the pulse interval is relatively large, so the converted voltage obtained even with F-V conversion becomes a waveform voltage, making it impossible to perform suitable rotation speed control. At the same time, the pulse interval is large at the above-mentioned low rotational speed, and it is difficult to detect the rotor rotational speed fluctuation within the pulse interval, so the followability of gain control is poor, the control response is poor, and stable rotational speed control is difficult. There was an O'Mf point where it was not possible. For example, in the field of medical care, 1"
A two-phase motor is used, but when the rotation speed is less than 04400 Orpm with the conventional control method described above,
Unable to control stable rotation speed, 3000 rpnl 4
In order to apply the motor to the above-mentioned dental care, where a low rotational speed of about 1000 yen or less is often desired, it is desirable to improve the rotational speed control viscosity of the motor in the low rotational speed region.

本発明はかかる要望を充足すべく案出されたものであっ
て、その要旨とするところは、プヲシレヌモー・夕にお
ける回転ロータの２和またはそれ以上の位置信号を取出
し、此等位置信号を微分してその微分信号を絶対値信号
に変換すると共に、該絶対値信号の尖頭値を回転数信号
として取出す点にある。The present invention has been devised to satisfy such a need, and its gist is to extract position signals of the sum of two or more of the rotating rotor at the position of the motor, and to differentiate these position signals. The differential signal is converted into an absolute value signal, and the peak value of the absolute value signal is extracted as a rotational speed signal.

以下、本発明の一実施例を図面に基づきＷｒｉｔ　Ｌｌ
ｊＪすると、第１図回路において、（１）は定電圧電源
回路で、その出力定電圧、例えば１ｓＶＷＬ源がセンサ
ー用電源回路（２）に入力され、オペアンプ０ｆ−１お
よびトランジスタＴＲ１を含む該センサー用電源回路（
２）において、上記＋５’Ｖ’ｆｆｉ、源が後記ずみセ
ンーローを駆動側するに必要な電圧、例えば１２Ｖの駆
動電圧に変換されたのちロータ位置信号検出回路（３）
に入力される。このセンサー用電源回路（２）は使用す
るセンサーに合わせて一定の電圧を供給する目的で介装
されたもので、モーター及び位置増幅回路（６）と主制
御基板に互換性を有せしめるものである。上記ロータ位
置信号検出回路（３）は本実施例では２相モータに組込
まれ、ホー／ｌ’素子または磁気抵抗素子等の磁気セン
サー（４）　（５）によってロータの２相（もしくはそ
れ以上）の位置信号、詳しくはロータに取着されたセン
サーマグネットの位置信号を検出し、此等位置信号を出
力端（３ａ）　（３’ｂ）よシ増幅回路（６）に入力し
、該増幅回路（６）中のオペアンプＯＰ２、ＯＦ２によ
って増幅せしめたのち、此等位置信号が次段の正転・逆
転切換回路（７）に入力される。尚、増幅回路（６）内
のＶ、ＲｔおよびＶＢ２は位置信号の振幅調整用可変抵
抗、Ｖ王？２および’ＶＲ４は位置信号のオフセット調
整用可変抵抗器をそれぞれ示しているつ正転・逆転切換
回路（７）はオペアンプＯＰ４　、　ＯＦ２とリレー接
片ＲＨ１ａ、　、　Ｍｌ’ｔ）を含み、モータが正回転
されるか、逆回転されるかに応じてリレー接片ＲＪＩ　
ｌ　ａ、ＰＨ１ｂが後記するリレーＲＨによって切換え
られ、その回転方向に応じる位１１９信＞４φガ、φＰ
２が出力される。即ち、リレー接片ＲＨ，１υ、　、　
Ｈ＋−４１ｂ７シク」−、イ１１ｊ１に切換えられるか
、下側に切換えられることによって相互に反転された位
置信号φＰＩ　、φＰ２が出力されるのであつ°Ｃ１此
等は出力端（７ａ、）　（７’ｔ）よシゲインコントロ
ール回路（８）に送られ、オペアンプＯＰ６゜ＯＦ２の
それぞれ一方の入力端（８ＱＪ　（ｓ’ｂ）に人力され
る。この位置信号φＰｔ　、φＰ２の一例を第２図の（
８）（Ｑ）に示す。他方、此等の位置信号φＰｔ　、φ
Ｐ２は回転数信号発生回路（９）に送られる。、該回路
（９）は（ｉ；−分・絶対値変換機桶に信号選択機能が
プラスされたもので、抵抗Ｒ１〜Ｒ３，可変抵抗ＶＲ５
、コンデンサＣａｔおよび０２．オペアンプＯＰ８卦よ
びＯ，Ｐｔ＋　、　ｌ−ランジスタＴＲ２およびＴＲ，
！を含む微分・絶対値回路によって、上記位置信号φＰ
ｌ　、φＰ２が第２図の（【〕）（へ）回路（９θ）に
送られ、且つ該回路（ＩＪ　１３）においてオペアンプ
０）’ｔｏを用いて上記絶対値信号の尖頭値部分のみが
取出され、これが回転数信号として用いられる。このよ
うに絶対値信号の尖頭値部分のみを取出して、これを回
転数信号に用いるのは、尖頭値以下の信号カットにょっ
て該回転数信号をよシ直流に近い波形にして、後述のゲ
インコントローμ、即ち回転数制御をなめらかにするた
めである。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
jJ Then, in the circuit of FIG. 1, (1) is a constant voltage power supply circuit, and its output constant voltage, for example, a 1 sVWL source is input to the sensor power supply circuit (2), and the sensor including the operational amplifier 0f-1 and the transistor TR1. Power supply circuit for (
In 2), the +5'V'ffi source is converted into a voltage necessary to drive the sensor rotor as described later, for example, a 12V driving voltage, and then the rotor position signal detection circuit (3)
is input. This sensor power supply circuit (2) is installed to supply a constant voltage according to the sensor used, and is designed to be compatible with the motor and position amplifier circuit (6) and the main control board. be. In this embodiment, the rotor position signal detection circuit (3) is incorporated into a two-phase motor, and detects two (or more) phases of the rotor using magnetic sensors (4) (5) such as Ho/l' elements or magnetoresistive elements. The position signals of the sensor magnets attached to the rotor are detected, and these position signals are input to the amplifier circuit (6) through the output terminals (3a) (3'b), and the amplifier circuit After being amplified by operational amplifiers OP2 and OF2 in (6), these position signals are input to the forward/reverse rotation switching circuit (7) at the next stage. In addition, V, Rt, and VB2 in the amplifier circuit (6) are variable resistors for adjusting the amplitude of the position signal, and VK? 2 and 'VR4 respectively indicate variable resistors for position signal offset adjustment. The forward/reverse rotation switching circuit (7) includes operational amplifiers OP4, OF2 and relay contacts RH1a, , Ml't), and when the motor is Relay contact RJI depending on whether it is rotated forward or backward.
l a, PH1b is switched by relay RH, which will be described later, and depending on the rotation direction, 119 signals>4φga, φP
2 is output. That is, relay contact piece RH,1υ, ,
By switching to H+-41b7sik'-, A11j1 or switching to the lower side, mutually inverted position signals φPI and φP2 are output. 't) is sent to the gain control circuit (8) and input to one input terminal (8QJ (s'b) of the operational amplifier OP6°OF2. An example of these position signals φPt and φP2 is shown in FIG. (
8) Shown in (Q). On the other hand, these position signals φPt, φ
P2 is sent to the rotation speed signal generation circuit (9). , the circuit (9) is a (i; - minute/absolute value converter bucket with a signal selection function added), and includes resistors R1 to R3 and variable resistor VR5.
, capacitor Cat and 02. Operational amplifier OP8 and O, Pt+, l- transistor TR2 and TR,
! The above position signal φP is
l and φP2 are sent to the ([ ]) (to) circuit (9θ) in Fig. 2, and in this circuit (IJ13), only the peak value portion of the above absolute value signal is This is taken out and used as a rotational speed signal. In this way, extracting only the peak value part of the absolute value signal and using it as the rotation speed signal is by cutting the signal below the peak value to make the rotation speed signal into a waveform that is closer to DC. This is to smooth the gain control μ, that is, the rotation speed control, which will be described later.

この回転数信号を第２図の（ｆ）に示ず。尚、可父抵抗
Ｖｆ？５は位置信号φＰｔ　、φＰ２の微分・絶対値出
方の調整用である。一方、回転数制御部（ツーミーコン
トローラ等）０時はリレーＲＨｔにょっでモータの正転
・逆転の切換えを司るスイッチ回路Ｑｏ８）と、回転ス
タート・回転数設定回路ＱＯＬ））とを含んでおシ、該
回転スタート・回転ｌ／ｉ、設定回路θ叫はｎＪ変抵抗
ＶＲ６によってモータの回転数が設定されると共に、可
変抵抗ｖＲ７によってモータの最高回転数調液が設定さ
れ、モータの設定回転故に４１１応する電圧ａｇｏ　ｌ
第２図の（０に破線で示す１と、前述の回転数信号とが
誤差増幅回路θη中のオペアンプ０ＰＩＩにて比較され
、その誤差信号が’ｉ（ｊ：、流のかたちで２個のフォ
トＰ″ＥＴカフ′ブＰｌ、Ｐ２に通電される。This rotational speed signal is not shown in FIG. 2(f). Furthermore, the resistance Vf? Reference numeral 5 is for adjusting how the differential and absolute values of the position signals φPt and φP2 are output. On the other hand, when the rotation speed control section (two-me controller, etc.) is 0, it includes a switch circuit Qo8) that controls switching between forward and reverse rotation of the motor by relay RHt, and a rotation start/speed setting circuit QOL)). In the rotation start, rotation l/i, and setting circuit θ, the rotation speed of the motor is set by the nJ variable resistor VR6, and the maximum rotation speed adjustment of the motor is set by the variable resistor vR7. Due to rotation 411 corresponding voltage ago l
1 shown by the broken line at (0 in Fig. 2) and the aforementioned rotational speed signal are compared in the operational amplifier 0PII in the error amplification circuit θη, and the error signal is Photo P″ET cuffs Pl and P2 are energized.

この誤差信号を第２図の（ハ）に示す。吐等り：Ａ１・
Ｅ’ＥＴカデフＰ１．Ｐ２では、−次側フオトダイオー
ドｒｌｌ　、　（１２に誤差信号が流れると、ゲインコ
ントロール回路（８）側に結線されている二次側抵抗部
ｒｌ、ｒ２において誤差信号の電流値の大きさに応じて
抵抗値が変化し、この抵抗値変化によってメベアンプＯ
Ｐｅ　、　ＯＦ２の他方入力端に対する通電量が変化し
、ゲインコントロールがかりられ、その出力信号が第２
図の（ｈ）　（１）に示すモータ駆動信号φ１．φ２と
１−て出力端（Ｒｅ）　（８ｃｌ）に取出され、これが
モータ駆動回路（２）に入力され、且つ該回路０本では
電圧−電流変換（Ｖ−工変換）が行なわれ、そのモータ
駆動電流がモータコイ／’　（１１０４に通電され、モ
ータが設定された回転数で回転制御されるのである。　
ＶＩＱはフオ）　ＦＩＤＴカデヲＰｉ、Ｐ２の特性補正
用の可変抵抗である。尚、ゲインコントロール回路（８
）におけるゲイン囚は、二次側抵抗部ｒｌ　、　ｒ２の
抵抗値をＪイＳとし、且つ抵抗Ｒ４の抵抗値をＲｆとす
る時、１ｆ Ａ＝−□８　で決まり、 またオペアンプＯＰ６　、　ＯＦ２の出力電圧Ｖｏは位
１〃信号φＰ１．φＰ２の電圧を■１とする時、°Ｖｏ
　＝　Ａ　ｘ　Ｖｉ　　−二肛−ｘ　Ｖｉ　　で決まる
ことは勿ｓ 論である。This error signal is shown in (c) of FIG. Spit: A1・
E'ET Kadev P1. In P2, when an error signal flows through the negative side photodiodes rll and (12), the secondary side resistors rl and r2 connected to the gain control circuit (8) side respond to the magnitude of the current value of the error signal. The resistance value changes, and this resistance value change causes the mebeamp O
The amount of current flowing to the other input terminal of Pe and OF2 changes, gain control is applied, and the output signal is changed to the second input terminal.
Motor drive signal φ1 shown in (h) (1) of the figure. φ2 and 1- are taken out to the output terminal (Re) (8cl), which is input to the motor drive circuit (2), and voltage-current conversion (V-power conversion) is performed in the motor drive circuit (2). A drive current is applied to the motor coil 1104, and the motor is controlled to rotate at a set rotation speed.
VIQ is a variable resistor for correcting the characteristics of the FIDT Cadeo Pi and P2. In addition, the gain control circuit (8
) is determined by 1fA=-□8, where the resistance values of the secondary side resistors rl and r2 are JIS, and the resistance value of the resistor R4 is Rf, and the gain of the operational amplifiers OP6 and OF2 is Output voltage Vo is level 1 signal φP1. When the voltage of φP2 is ■1, °Vo
It goes without saying that it is determined by = A x Vi - Anal - x Vi.

また、前述のセンナ−用駆動回路（２）および位置信号
増幅回路（ωは、モータとセットにして主制御基板にコ
ネクターを用いて取付ければ、モータと主制御基板の互
換性をもたせることができる。In addition, if the aforementioned sensor drive circuit (2) and position signal amplification circuit (ω) are attached to the main control board as a set with the motor using a connector, the motor and main control board can be made compatible. can.

位置信号φＰＩ　、φＰ２を、モータの正・逆転に応じ
てリレーＲＨＩで切換えて位置信号増幅回路（６）から
出力するようにしているから、振幅およびオフセットの
安定した正転もしくは逆転用の位ｆｔ、信号をゲインコ
ントロール回路（８）に入力できる。Since the position signals φPI and φP2 are switched by the relay RHI and output from the position signal amplifier circuit (6) according to whether the motor is forward or reverse, the position ft for forward or reverse rotation with stable amplitude and offset can be obtained. , the signal can be input to the gain control circuit (8).

位置信号増幅回ｊ’Ｒ，（６）はこれに内蔵する可変抵
抗’Ｖ”ＲＩ〜ＶＲ４によって、モータに組込まれるホ
ール素子または磁気抵抗素子の特性にかかわらず回路（
７）の出力信号φＰＩ　、φＰ２の振幅およびオフセッ
ト電圧を同一にできるため有用であシ、更に上記素子の
駆動回路（２）と共に一枚の基板上に収めることができ
るから、この基板をコネクタによって主制御基板に数句
けることもｂ１能でお７．、。The position signal amplification circuit j'R, (6) uses built-in variable resistors 'V''RI to VR4 to control the circuit (
This is useful because the amplitudes and offset voltages of the output signals φPI and φP2 of 7) can be made the same.Furthermore, since the drive circuit (2) of the above-mentioned element can be housed on one board, this board can be connected by a connector. It is also possible to write several lines on the main control board with b1 function.7. ,.

更に、ゲインコントロール回路（８）でｔ、１．フ、４
１Ｆ’Ｅ’Ｉ’　ノ＋プヲＰＩ、Ｐ２に代えてＰＩη器
を用いても良いが、フォトＦＥＴカプラのｊＪ、）合銖
１、コヌ１を低くでき、且つ調整が容易である。Furthermore, the gain control circuit (8) controls t, 1. Fu, 4
1F'E'I' Although a PIη device may be used in place of PI and P2, it is possible to lower jJ, 1 and 1 of the photoFET coupler, and the adjustment is easy.

以上のように本発明は、センづ一回路によって取出した
２オ［１またはそれ以上の位置信号を微分し、その微分
信号を基にして回転数信号を作υ出すものであるから、
この微分（ｌ！つによシ回転口Δし −タの非常に短かい範囲内での速度変化を適確に捉える
ことができ、それだけゲインコントロール回路の追従性
、つｔシ応答性が向上する。故に、モータの低回転数領
域に卦いても安定し７た回転数制御ができるメリットが
ある。しかも、上記秋分信号を次に単一の絶苅値信号に
変更し、且つ肢絶対値信号の尖頭値部分のみを用いて回
転数信号とするから、この回転＃信号の波形変化の少な
い、ｔｌは直流レベμの信号となって、回転数制御を回
転数変動の少ない滑らかな状朗で施こｉ〜得る利点があ
る。As described above, the present invention differentiates two or more position signals extracted by a sensor circuit, and generates a rotational speed signal based on the differentiated signal.
This differential (l! Tsuyoshi rotary mouth Δ) can accurately capture speed changes within a very short range, which improves the followability and response of the gain control circuit. Therefore, there is an advantage that stable rotation speed control can be achieved even in the low rotation speed region of the motor.Furthermore, the above-mentioned autumnal equinox signal is then changed to a single absolute value signal, and the absolute value Since only the peak value portion of the signal is used as the rotation speed signal, the rotation # signal has little waveform change, and tl becomes a signal with a DC level μ, allowing rotation speed control to be performed in a smooth manner with little rotation speed fluctuation. There are benefits to be gained by using light.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の一夾施例を示すもので、第１図１は制御
回路の主要部措成図、第２図は第１図回路の説明に供す
る信号波形図である。 （符号の説明） （３）・・・口）−夕位置信号検出回路、（８）・・・
ゲインコントロール回路、（９）・・・回転数信号発生
回路、０】）・・・誤差増幅回路。 以上The drawings show one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic diagram of the main parts of a control circuit, and FIG. 2 is a signal waveform diagram for explaining the circuit shown in FIG. (Explanation of symbols) (3)... Ex) - Evening position signal detection circuit, (8)...
Gain control circuit, (9)... Rotation speed signal generation circuit, 0])... Error amplification circuit. that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ブラシレスモータにおける回転ロータの２イ目またはそ
れ以上の位置信号を取出すロータ位（４信号検出回路と
、此等位置信号を微分してその微分信号を絶対値信号に
変換すると共に該絶対値信号の尖頭値部分を回転数信号
として取出す回転数信号発生回路と、この回転数信号と
回転数設定信号とを比較して誤差信号を取出すρ１差増
幅回路と、この誤差信号に基づいてモータ駆動信号を発
生するゲインコントロー／Ｌ’回路とを含むブラシレス
モータの回転数制御装置。A rotor position (4-signal detection circuit) that extracts the second or higher position signal of the rotating rotor in a brushless motor, differentiates these position signals, converts the differentiated signal into an absolute value signal, and converts the absolute value signal. A rotation speed signal generation circuit that extracts the peak value portion as a rotation speed signal, a ρ1 difference amplifier circuit that compares this rotation speed signal with a rotation speed setting signal and extracts an error signal, and a motor drive signal based on this error signal. A brushless motor rotation speed control device including a gain controller/L' circuit that generates.