JPS6035911B2

JPS6035911B2 - 回転体の回転制御装置

Info

Publication number: JPS6035911B2
Application number: JP53010170A
Authority: JP
Inventors: 仁竹田; 進星見; 敏夫佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1978-02-01
Publication date: 1985-08-17
Also published as: GB2015202B; GB2015202A; DE2903859A1; AU4379579A; US4258299A; FR2416526B1; DE2903859C2; JPS54103506A; CA1123048A; AU524472B2; FR2416526A1

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、円盤状記録媒体が戦暦される回転体、例え
ば音盤が載置されるレコードプレーャのターンテーブル
の回転制御装置に関する。

レコードプレーャのターンテーブルを駆動させる方式と
して、いわゆるダイレクトドライブ方式が知られている
。

即ち、これは第１図に示すように、モータ１の回転軸に
直接的にターンテーフル２を取り付け、モータ１にて直
接ターンテーフル２を回転させるものである。一般に、
この種のダイレクトドライブ方式のレコードプレーャに
おいて、ターンテーブルの速度制御をするには、モ−夕
の、従ってターンテーフルの回転速度を周波数信号とし
て検出する周波数発電機よりの信号を利用して行ってい
る。

この周波数発電機は、モータ１の回動軸と同軸的に取り
付けられた回転円板３の外周面をＮ極とＳ極とに複数極
に着磁しておき、この円板３の外周面に対向してピック
アップヘッド４を設け、このピックアップヘッド４によ
り回転に伴う磁束の変化速度を周波数として取り出すよ
うにするものである。

ところで、ターンテーブルの正転・逆転制御をするに当
たっては、従来は、この周波数発電機に、第２図に示す
ようにピックアップヘッドを２個設けて、回転方向を判
別し、これに基づいて回転制御をするようにしている。

即ち、２個のピックアップヘッド５及び６を設けるもの
で、これらは、図からも明らかなように電気角で９０度
異なる位置に配置される。そして、回転円板３がモータ
の回転に伴って、例えば矢印７の方向に回転したとする
と、ヘッド５よりの出力がアンプ８を通じて取り出され
た信号ＦＧＡは第３図Ａに示すようなものとなり、一方
、ヘッド６の出力がアンプ９を通じて取り出された信号
ＦＧＢは、第３図Ｂに示すように信号ＦＧ＾に対して位
相が９０度遅れたものとなる。また、回転円板３が、矢
印７とは逆の方向に回転した場合には、第３図Ｄ及びＥ
に示すように、信号ＰＧＡが信号ＦＧＢに対して位相が
９０度遅れたものとなる。従って、例えば、信号ＦＧＢ
の立ち上がりの時点で信号ＦＧ＾をサンプリングしてこ
れをホールドすれば、そのサンプリングホールド値は、
回転円板３が矢印７の方向に回転するときは、第３図Ｃ
に示すように「１」となり、矢印７とは逆の方向に回転
するときは、第３図日こ示すように「０」となり、これ
により回転方向の判別ができるものである。

ところが、このように回転方向を判別して回転体の正転
・逆転制御をする場合には、回転速度制御には用いられ
ない副次的なピックアップヘッドと、その増幅用のアン
プが必要となり、コスト高となる欠点がある。

この発明は、上述の点に鑑みて、周波数発電機には単一
のピックアップヘッドを設けるだけで、回転制御が良好
にできるようにした回転制御装置を提供しようとするも
のである。

以下、この発明による回転体の回転制御装置の一例を、
上述のダイレクトドライブ方式のレコードプレーャに適
用した場合を例にとって図を参照しながら説明しよう。

第４図はこの発明装置の一実施例の系統図で、この第４
図の例は、ターンテーブルを回転駆動させるモー夕とし
て、ロータの回転角に無関係に、常に一定のトルクを得
ることができるようにした無刷子直流モータが使用され
た場合の例で、先ず、この無刷子直流モータについて説
明する。即ち、第４図において、１０及び１１はそれぞ
れステータコイルで、この２個のステータコイル１０及
び１１は、正弦波状に複数極に着磁されたロータマグネ
ットに対向して、互いに電気角で９０度異なるように配
されている。１２及び１３はそれぞれホール素子で、こ
れら２個のホール素子は、２個のステータコィル１０及
び１１に対応して互いに電気角で９０度異なるようにし
て、ロータマグネツトよりの磁束を検出する位置に配さ
れている。

そして、この２個のホール素子１２及び１３には、差動
アンプ１４の出力電圧に応じた直流電流１が供給されて
いる。従って、ロータマグネットの回転に応じて、ホー
ル素子１２及び１３には正弦波電圧が得られ、この電圧
が直線性を有する駆動用増幅回路１５及び１６にそれぞ
れ供給され、ステータコィル１０及び１１には、ホール
素子１２及び１３より得られた電圧に比例した電流が供
給される。即ち、ロータの回転角をひとすれば、一方の
ステータコィル１０‘こ鎖交する磁束Ｂ及び他方のステ
ータコィル１１に鎖交する磁束＆は、Ｂ＝Ｂｍｓｉｎ８
………０１＆＝Ｂｍｃｏｓ８
………ｔ２｝で表わされる。

ただしＢｍは定数である。また、２個のホール素子１２
及び１３によって同様に正弦波状の磁束が検出され、こ
のホール素子１２及び１３には、磁束に比例した電圧が
発生し、これが駆動用増幅回路１５及び１６に供給され
るから、各ステータコィル１０及び１１に流れる電流ｉ
，及びｉ２は、ホール素子１２及び１３に流れる電流１
が一定であるならば、ｊｌ＝ＫＳｉｎひ
・‐‐……【３１ｉ２＝Ｋｃｏｓａ
………‘４’（Ｋは定数）となる。

従って、各ステータコィル１０，１１に受ける力Ｆ，及
びＦ２は、Ｆ，＝ｉ．．Ｂ，＝ＢｍＫｓｉｎ２８
……■Ｆ２ｉｉ２‐Ｂ２ｉＢｍＫＣＯＳ２８
……【６）となる。

従って、ロータマグネットが受ける力Ｆは、Ｆ＝Ｆ，十
Ｆ２＝ＢｍＫ（ｓｉｎ２８十ｃｏｓ２８）＝ＢｍＫ ”“”…‘７１と
なり、ロータの回転角ａに関係なく一定のものとなる。

こうして、この無刷子直流モータによればトルクむらの
ない回転が得られるものである。そして、この場合、ホ
−ル素子１２及び１３より得られる電圧は、ホール素子
１２及び１３に供給される直流電流１の大きさに比例し
、ステータコイル１０及び１１には、ホール素子１２及
び１３に得られる電圧に比例した電流が流れ、従って、
モ−夕は、ホール素子に得られる電圧に応じた回転速度
で回転することから、電流１の大きさを制御することに
より、モータの回転速度従って回転数を制御することが
できる。

また、電流１の極性を変えれば、モータには負トルクを
発生させることができる。

この電流１は差動アンプ１４の出力電流に他ならない。

そこで、この場合、この差動アンプ１４の正入力端子及
び負入力端子が回転制御系に接続されるものである。即
ち、１７は回転速度及び回転位相の制御回路である。

先ずその回転速度制御系について説明する。１８は周波
数発電機で、単一のピックアップヘッド１９よりはモー
タの回転速度に応じた周波数信号ＦＧが得られ、これが
周波数電圧変換器２０に供給される。

この周波数電圧変換器２川ま、第５図に示すような変換
特性を有するもので、図中、実線ａで示す変換特性はタ
ーンテーブルを従ってモータを３３１／３ｒｐｍなる回
転数で回転させるようにする場合、波線ｂで示す変換特
性はモ−夕を４８ｐｍなる回転数で回転させるようにす
る場合、破線ｂで示す変換特性はモータを４５ｒｐｍな
る回転数で回転させるようにする場合のもので、両変換
特性は、スイッチ２０Ｓにより切り換えられる。

即ち、周波数電圧変換器２０の変換特性は、周波数発電
機１８の出力周波数がｆｓ，からｆｃ，又はｆｓ２から
ｆｃ２の範囲では、周波数に応じた直流電圧がこれより
得られ、周波数ｆｃ，以上又はｆｃ２以上では、出力電
圧が０となるものである。

この場合、周波数発電機１８のヘッドは１個のみで回転
の正逆は検出できないので、逆転時にも同様の特性が得
られる。

そして、この周波数電圧変換器２０の出力電圧Ｅ，が合
成器２１に供給される。

次に、回転位相制御系について説明する。

周波数発電機１８よりの周波数信号がアンプ２２を通じ
て位相比較回路２３に供給される。

一方、基準の水晶発振器２４が設けられ、その発振信号
が分周器２５に供給される。この分周器２５は、スイッ
チ２０Ｓと運動するスイッチ２５Ｓによりその分周比が
切り換えられ、これよりはモータを３３１′ｙｐｍで回
転させるべきときは、このときの周波数発電機１８の出
力周波数Ｆｏ，に等しい周波数の信号が、モータを４８
ｐｍで回転させるべさとさは、このときの周波数発電機
１８の出力周波数ｆ。２に等しい周波数の信号が、それ
ぞれ得られる。

そして、この分周器２５よりの基準となる安定な周波数
信号が位相比較器２３に供給されて、アンプ２２よりの
周波数発電機１８の出力周波数信号と位相比較され、そ
の比較誤差電圧が合成器２１に供給され、周波数電圧変
換器２０の出力電圧に加えられる。そして、その合成電
圧が差動アンプ１４の正入力端子に供給される。次に、
２６及び２７は第１及び第２の回転速度検出回路で、こ
の例においては、第１の検出回路２６においては、回転
速度が定常回転速度則ち、のｏ，＝３３１／＄ｐｍある
いは山ｏ２＝４９ｐｍ以下であることが検出され、第２
の検出回路２７においては、回転速度が■ｏ，あるいは
の雌の２倍以上になったことが検出される。

第１の検出回路２６は３個のフリップフロップ回路２８
，２９，３０からなり、アンプ２２よりの周波数信号Ｆ
Ｇ（なお、この場合、信号ＦＧは、波形整形されて矩形
波信号とされている）がフリップフロップ回路２８のク
ロック端子に供給され、その一方の出力Ｓ，がフリツプ
フロツプ回路２９及び３０のリセット端子にそれぞれ供
給される。

また、分周器２５よりの基準周波数ｆｓ（ｆｏ，又はｆ
ｏ２）の信号Ｓｓが、フリツプフロツプ回路２９のクロ
ック端子に供給され、その他方の出力Ｓ２がフリップフ
ロップ回路３０のクロック端子に供給され、その出力Ｓ
３が「１」に立ち上がるとき、周波数信号ＦＧの周波数
ｆＦＧが基準信号Ｓｓの周波数ｆｓに対して、ｆＦＧＳ
ｆｓであると、検知されるようにされている。この場合
、これらフリツブフロツプ回路２８，２９，３０はクロ
ツク信号の立ち上がりによりトリガされ、また、フリツ
プフロツプ回路２９及び３０はリセット優先とされて、
リセット端子に与えられる信号が「０」である間はリセ
ット状態を保つようにされている。即ち、モータが回転
をしていないときはｆＦＧ＝０であるから、基準信号Ｓ
ｓが第７図Ａに示すようなものであった場合には、出力
Ｓ２及び出力Ｓ３は第７図Ｂ及びＣに示すように信号Ｓ
ｓを分周した信号となる。

ここで、周波数ｆＦＧがｆｓより低いとき、即ち、定状
回転になるまでの間は、第７図Ａ，Ｄ，Ｅ，Ｆより明ら
かなように、信号ＦＧの１周期期間内に、従って、フリ
ップフロップ回路２８の出力Ｓ，が「１」である間に、
信号Ｓｓの立ち上がりが２回到来して、フリツプフロッ
プ回路２９の出力Ｓ２が「１」に立ち上がるから、これ
によりフリップフロツプ回路３０の出力Ｓ３が必ず「１
」に立ち上がる。

そして、信号ＦＧの周波数ｆＦＧが信号Ｓｓの周波数ｆ
ｓより高くなると、フリツプフロツプ回路２８の出大Ｓ
，が「１」である期間には、信号Ｓｓの立ち上がりが１
回しか到来せず、従って、出力Ｓ２の立ち上がりは、出
大Ｓ，の立ち下がり時点即ち、フリップフロツブ回路３
０のリセット時点と等しくなるから、このフリップフロ
ップ回路３０の出力Ｓ３は「１」に立ち上がることはな
い。

こうして、この第１の検出回路２６において、回転数が
基準回転数のｏ，又はの雌以下であることが検知される
。

第２の検出回路２７は、２個のフリップフロップ回路３
１及び３２からなり、アンプ２２よりの周波数信号ＦＧ
がフリップフロップ回路３１のクロック端子に供給され
、このフリップフロップ回路３１の他方の出力Ｓ４がフ
リツプフロツプ回路３２のクロック端子に供給される。

一方、分周器２５よりの基準信号Ｓｓがこれらフリツプ
フロツプ回路３１及び３２のリセット端子に供給される
。この場合も、フリツプフロツブ回路３１及び３２は信
号の立ち上がりでトリガされるものであるとともに、リ
セット優先で、リセット端子に与えられる信号が「０」
である間はリセット状態を保つようになされている。こ
の第２の検出回路２７においては、周波数信号ＦＧが基
準信号Ｓｓより低い周波数のときは、フリップフロップ
回路３１及び３２に常にリセットがかかり、フリツプフ
ロツプ回路３２の出力Ｓ５はｒｌ」に立ち上がらず、「
０」のままである。

周波数信号Ｆ。が基準信号Ｓｓより高い周波数であって
も、第８図Ａ及びＢに示すように、ｆｓ＜ｆＦＧ＜公ｓ
であるときは、基準信号Ｓｓが「１」である期間に信号
ＦＧの立ち上がりは１回しか到来しないから、フリツプ
フロッブ回路３１の他方の出力Ｓ４の立ち上がりは、第
８図Ｃに示すように、基準信号Ｓｓの立ち下がり、即ち
、リセット時点と一致する。従って、フリップフロッブ
回路３２の出力Ｓ５は「１」に立ち上がらず、「０」の
ままである。そして、周波数信号ＦＧの周波数ｆＦＧが
、基準信号Ｓｓの周波数ｆｓの２倍以上になると、第８
図Ａ及びＥに示すように、信号Ｓｓが「１」である期間
に、信号Ｆｃの立ち下がりが２回到来し、フリップフロ
ップ回路３１の出力Ｓ４がリセット時点より前で立ち上
がる。

従って、フリップフロップ回路３２が、この出力Ｓ４の
立ち上がりもこよりトリガされて、その出力Ｓ５には、
第８図Ｇに示すように「１」に立ち上がるパルスが得ら
れる。こうして、第２の検出回路２７においては、回転
数が基準回転数のｏ，又はの。２の２倍以上になったこ
とが検出される。

そして、第１の検出回路２６の出力Ｓ３がＲＳフリップ
フロツプ回路３３のセット端子に供給され、第２の検出
回路２７の出大Ｓ５がこのＲＳフリップフロップ回路３
３のリセット端子に供給される。

そして、このＲＳフリツプフロツプ回路３３の一方の出
力Ｓ６が抵抗３４及び３５の直列回路を介して接地され
、抵抗３４及び３５の接続点が差動アンプ１４の負入力
端子に接続される。また、ＲＳフリツプフロップ回路３
３の他方の出力Ｓ６はスイッチングトランジスタ３６の
ベースに供給される。

このスイッチングトランジスタ３６は、合成器２１及び
差動アンプ１４の正入力端子の接続点と接地間にそのコ
レクターェミッタが接続されているものである。このよ
うに構成されているので、モータが回転を始めて、基準
の速度になるようにプレーャを定常状態で使用するとき
は、第１の検出回路２６の出力Ｓ３に「１」に立ち上が
るパルスが得られ、これによりＲＳフリツプフロツプ回
路３３がセットされて、その他方の出力Ｓ６は「０」と
なっているので、スイッチングトランジスタ３６はオフ
であり、制御回路１７の合成器２１よりの出力電圧が差
動アンプ１４の正入力端子に印加される。

また、フリップフロツプ回路３３の一方の出力Ｓ６が「
１」となって、一定の直流電圧が得られるので、差動ア
ンプ１４の負入力端子にはその直流電圧が抵抗３４及び
３５で分圧された電圧Ｅｓが印加される。この場合、説
明を簡略化するため、回転位相制御系を無視して考える
。

すると、合成器２１よりは、周波数電圧変換器２０より
の第５図に示すような変化特性を有する電圧Ｅ，が得ら
れ、差動アンプ１４よりはＥ２＝Ｅ，−Ｅｓなる電圧虫
２が得られ、この電圧Ｅ２に応じた電流１がホール素子
１２及び１３に流れる。

即ち、電圧Ｅｓは一定であるから、モータは周波数電圧
変換器２０の出力電圧Ｅ，に応じた回転速度で回転する
。第６図は、このときの回転制御系の特性を示すもので
ある。

即ち、周波数電圧変換器２０の出力電圧がＥＡとなり、
差動アンプ１４の出力電圧Ｅ２がモータ負荷Ｔしの必要
とするトルクを発生させる電圧となると、これによりモ
ータは一定速度で回転する。即ち、例えば、スイッチ２
０Ｓにより周波数電圧変換器２０の特性が第５図の実線
ａであるときは、制御系の特性は第６図の実線ｃで示す
ようなものとなり、モー夕はの。，＝３３１／３ｒｐｍ
なる回転数で回転する。また、周波数電圧変換器２０の
特性が第５図の破線ｂであるときは、図示しないが、同
様にして、これに対応した制御特性が得られ、モータは
の。２＝４８ｐｍなる回転数で回転する。

そして、モータの回転数が下がったときは、周波数発電
機１８より得られる周波数はｆ３又はｆ４より下がり、
周波数電圧変換器２０の出力電圧はＥ＾より大きくなり
、従って、ホール素子に流れる電流も大きくなるからモ
ータの回転数を上げるように働く。

また、その逆の場合には、ホール素子に流れる電流が小
さくなってモータの回転数は下がるようになる。そして
、モー夕の回転速度が速くなりすぎて、周波数電圧変換
器２０の出力Ｅ，が分圧電圧Ｅｓより小さくなると、差
動アンプ１４の出力電圧は負となり、従ってホール素子
１２及び１３より得られる電圧も負となり、これにより
モータには、周波数電圧変換器２０の出力電圧に応じた
負のトルクが得られる。

さらに回転速度が速く、周波数発電機１８の出力が第５
図に示す周波数ｆｃ，又はｆｃ２を越えると、周波数電
圧変換器２０の出力電圧Ｅ，は零となるから、蓋動アン
プ１４よりは負の一定電圧−Ｅｓが得られる。従って、
モータには、この負の電圧−Ｅｓに応じた一定の負のト
ルクＴＢが発生する。従って、回転速度功換時には、こ
の負のトルクにより急速に定速回転に引き込むようにさ
れるとともに、ストップ状態から、定速回転にするとき
にオーバーシュートが生じたとしても、急激に定速回転
に引き込まれる。

また図示しないが、合成器２１の出力端と接地間に、ス
トップスイッチを設ければ、ストップスイッチをオンに
したとき、この負のトルクを利用してブレーキをかける
ことが可能となる。

ところで、この発明においては、周波数発電機は単一で
ピックアップヘッドも１個のみで、回転方向を検出でき
ないので、回転制御系の特性は、第６図に示すように、
正回転方向だけでなく、逆回転方向にも同様の特性を有
する。

従って、例えば強制的に手でターンテーブルを逆転方向
に回して、回転数を−のｃ以上にすると、逆転方向にお
いても負のトルクＴｏが発生する。

この負のトルクＴｏは、逆転方向に対しては正トルクと
して働き、その時点で手を離しても、ターンテーブルは
、このトルクＴＢにより暴走することになり危険である
。しかしながらこの発明においては、ターンテーブルの
回転数、即ちモー夕の回転数がｌのｏ，ｌ＝３３１／３
の２倍以上になると、第２の検出回路２７の出力Ｓ５に
「１」に立ち上がるパルスが得られ、これによりＲＳフ
リツプフロツプ回路３３がリセットされ、その一方の出
力Ｓ６が「０」になり、他方の出力Ｓ６は「１」に立ち
上がる。

すると、差動アンプ１４の負入力端子の電位は零になる
とともに、トランジスタ３６がオンとなるため、差動ア
ンプ１４の正入力端子の電位も零となり、差動アンプ１
４の出力電圧は零となる。

従って、ホール素子１２及び１３に直流電流は流れない
ため、モータのステータコイル１０及び１１には電流が
供給されない。即ち、モ−外こ対して回転制御系が遮断
された状態となり、モータは慣性で回転する。そして、
ターンテーブル等の負荷及び回転軸の摩擦などにより、
モータは徐々に回転速度が落ちる。そして、モータの回
転速度が逆転方向の基準回転数一の。

，以下になると、第１の検出回路２６において、これが
検出されて、その出力Ｓ３に立ち上がりのパルスが得ら
れ、これによりＲＳフリツプフロップ回路３３がセット
される。従って、その一方の出力Ｓ６は「１」に、他方
の出力Ｓ６は「０」にそれぞれ戻り、再び、第６図に示
すような制御特性を有する回転制御系がモータに付加さ
れたことになる。すると、正のトルクが発生するが、こ
れは逆転方向に対しては負のトルクとなり、モータは急
速に正転方向に引き戻されて、定められた回転数の。

財で回転するようになる。このようにして、この発明に
よる回転制御装置によれば、回転体の正転・逆転を検出
することなく、回転体の回転制御を良好に行うことがで
きる。

従って、正転・逆転検出用の副次的なピックアップヘッ
ドを設ける必要がないので、従釆の回転制御装置に比べ
て、ヘッド１個分とその出力増幅用のアンプが節約でき
、コスト的に安価になるとともに、構成も簡略化できる
。

さらに、第１及び第２の検出回路等を含む回転制御系は
容易にＩＣ化できる特徴を有する。なお、上述の例にお
いては、第２の検出回路２７により基準の回転速度の２
倍以上になったことを検出するようにしたが、この第２
の検出回路２７で検出する回転数は、この発明では回転
制御特性が正転・逆転で対称になることに鑑み、正転方
向において、負トルクＴｏが得られる区間を考慮して定
められるもので、基準の回転速度の２倍に限られない。

また、第１の検出回路２６においても、検出最高周波数
は、基準の回転数のｏｌ又はの雌以下ならばよいのであ
るが、制御特性から回転数の。

，又はの雌に近いほうがなおよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転体駆動機構の一例を示す図、第２図は従釆
の回転制御装置を説明するための周波数発電機の一例を
示す図、第３図はその説明に供する波形図、第４図はこ
の発明による回転体の回転制御装置の一例の系統図、第
５図及び第６図はその特性を説明するための図、第７図
及び第８図はその動作の説明に供する波形図である。１０及び１１はステ−夕コイル、１２及び１３はホール
素子、１７は回転速度及び回転位相の制御回路、１８は
その周波数発電機で、１９はそのピックアップヘッド、
２４は基準発振器、２５は分周器、２６は第１の検出回
路、２７は第２の検出回路である。第１図第２図第８図図の船図寸球第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

１円盤状記録媒体が載置される回転体と、この回転体
を回転駆動させるモータと、上記モータに正・負トルク
の発生を可能となす駆動制御系と、上記モータの回転速
度を検出する単一のピツクアツプヘツドを有する周波数
発電機と、上記回転体が定められた回転数ω＿０で回転
するように制御する回転制御系とを有する装置において
、上記周波数発電機よりの出力により上記回転体の回転
数ωが｜ω｜＞｜ω＿０−Δ＿１｜（０＜Δ＿１≦ω＿
０）であることを検出する第１の検出回路と、｜ω｜＞
｜ω＿０＋Δ＿２｜であることを検出する第２の検出回
路が設けられ、上記第２の検出回路において、｜ω｜＞
｜ω＿０＋Δ＿２｜であることが検出されたとき、上記
モータに対し、上記各制御系が働かないようにされて、
上記モータの回転系が自由になされ、上記第１の検出回
路において、｜ω｜＞｜ω＿０−Δ＿１｜であることが
検出されたとき、上記モータに対する上記各制御系が復
帰するようになされた回転体の回転制御装置。