(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子コイルに接続され且つ該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに供給する複数の電極用ブラシを設けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制御装置において、
前記複数の電極用ブラシとは別途に固定子側に設けられ、前記回転子の回転を検出するための回転検出用ブラシと、
前記複数の電極用ブラシに前記直流駆動電圧を供給するモータ駆動回路と、
前記複数の電極用ブラシの各々に供給される前記直流駆動電圧の変化に応じて基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記回転検出用ブラシにより検出される電圧と前記基準電圧とを比較し、前記直流モータの回転速度に応じたパルス列を出力する比較器と、
前記比較器の出力パルス列に基づいて前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路と、
を備えることを特徴とする直流モータの回転制御装置。
【請求項２】
前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の直流モータの回転制御装置。
【請求項３】
前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段と、
前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段と、
前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記速度−電圧換算手段に供給するモータ速度切替え判断手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の直流モータの回転制御装置。
【請求項４】
前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段と、
前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の直流モータの回転制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御回路は、
前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段と、
前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段と、
前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段と、
前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記回転速度比較手段に供給するモータ速度切替え判断手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の直流モータの回転制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の直流モータの回転制御装置を備える
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的作動の駆動源として直流モータ（ＤＣモータ）を用い且つ該直流モータの回転速度の安定化および累積回転数の制御が要求される装置に係り、特に、回転子コイルに接続され前記該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に、複数の電極用ブラシを摺接し、該電極用ブラシおよび整流子により、直流駆動電圧を前記回転子コイルに供給して、直流モータにおける前記回転子の回転速度および回転位置の少なくともいずれかを検出して前記回転子の回転動作を制御するのに好適な直流モータの回転制御装置およびカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カメラにおけるズームレンズからなる撮影レンズをズーミングさせるためのズーム動作、測距情報等の被写体距離情報に基づき撮影レンズおよび結像面の少なくとも一方を光軸に沿ってフォーカシング駆動して合焦させるためのフォーカス駆動、あるいは撮影フィルムの巻上げおよび巻戻しを行なうためのフィルム給送駆動などの機械的作動の駆動源として、ブラシ式の直流モータが用いられることが多い。ブラシ式の直流モータは、固定子に永久磁石等を用いた複数の固定磁極を形成し、回転子の複数の磁極を形成する複数の回転子コイルに、回転子と一体に回転する整流子および固定子側から該整流子に摺接するブラシを介して、直流駆動電圧を回転角度に応じて切換えて供給して回転子を回転させる。
【０００３】
このような直流モータは、例えば３極モータの場合、図１６に示すように構成され、直流駆動電源Ｅ０から一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２を介して、これら一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２に摺接する整流子ＣＭ０に給電する。一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２は、整流子ＣＭ０に対して１８０°異なる位置で当接している。整流子ＣＭ０は、回転子と一体に動作する円筒面を形成して設けられ、この場合、該円筒面を等角度間隔でほぼ１２０°毎に３等分した接片で構成される。整流子ＣＭ０の各隣接する接片間に３個の回転子コイルがそれぞれ接続されて、これら回転子コイルにより３個の回転子磁極を形成する。これら回転子磁極は、回転角度に応じて、電極用ブラシＢ０１およびＢ０２と整流子ＣＭ０の各接片との接触状態が変化することによって、極性が変動して、固定子側の永久磁石からなる、例えば一対の固定子磁極（図示せず）との間で回転駆動力を発生する。回転子の回転に伴い、各回転子磁極が各固定子磁極に逐次対峙し且つ電極用ブラシＢ０１およびＢ０２と整流子ＣＭ０の各接片との接触状態が変化して、各回転子磁極の極性が逐次変動することによって、回転子が継続的に回転する。
【０００４】
すなわち、電源Ｅ０から一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２に電圧が印加されると、電極用ブラシＢ０１およびＢ０２のうちの一方から他方に回転子コイルを介して電流が流れ、回転子コイルにより磁界を発生して、回転子磁極を形成する。このように回転子コイルにより発生した磁界と、固定子磁極による磁界との作用により、回転子が回転する。
このようなモータの回転を検出する方法としては、ロータリエンコーダ方式が一般的である。
すなわち、モータの回転出力軸またはそれに応動する伝達機構内に周面にスリットを形成した回転スリット円盤を設け、該回転スリット円盤の周面のスリットをフォトインタラプタで検出することにより、回転を検出する。この方法は、的確な回転検出を行なうことができるが、ロータリエンコーダを構成する回転スリット円盤およびフォトインタラプタ等が必要となり、そのためのスペースおよびコストを要する。
【０００５】
また、図１７および図１８に示すようにモータに流れる電流のリップルから回転を検出する方法もある。
すなわち、図１７に示すように、駆動電源Ｅ０からモータの駆動電圧を一方の、例えば電極用ブラシＢ０２に給電する給電路に抵抗Ｒ０を直列に介挿して、抵抗Ｒ０の端子電圧を検出して、図１８に示すような６０°周期のリップル波形を得る。このリップル波形は、回転子の回転角度位置に対応しているから、これを適宜波形整形するなどして、回転角度位置に応じたパルス信号を得ることができる。この方法は、コストおよびスペースの面では有利であるが、ノイズ等による誤検出のおそれがあるなど、検出精度の面で不安がある。
これに対して、特開平４−１２７８６４号公報等には、一対の電極用ブラシとは別に回転検出用ブラシを設けて回転検出を行なう方式が示されている。回転検出用ブラシは、一対の電極用ブラシと同様に整流子に摺接して、整流子における電圧を抽出する。この回転検出用ブラシで検出した信号をもとにして回転を検出する。
【０００６】
特開平４−１２７８６４号公報等には、具体的には、例えば、図１９に示すような構成が開示されている。モータＭ０の一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２とは別途に回転検出用ブラシＢＤ０が設けられている。回転検出用ブラシＢＤ０には、微分回路１０１、時定数リセット回路１０２および時定数回路１０３が順次接続されている。比較基準電圧発生部１０４の出力を反転入力端に接続された比較器１０５の非反転入力端に時定数回路１０３の出力が接続される。比較器１０５の出力は、図示極性のダイオード１０６を介してリレー１０７（の励磁コイル）の一端に接続される。リレー１０７（の励磁コイル）の他端は、駆動電源Ｅ０の一端に接続される。駆動電源Ｅ０には、リレー１０７の接点１０７ａを介して一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２が接続されている。リレー１０７（の励磁コイル）の前記一端は、図示極性のダイオード１０８を介してモータ起動回路１０９のトランジスタ１０９ａのコレクタに接続されている。トランジスタ１０９ａのベースには、抵抗１０９ｂを介してモータ起動信号が供給され、トランジスタ１０９ａのベースとエミッタとの間に抵抗１０９ｃが接続されている。トランジスタ１０９ａのエミッタは、駆動電源Ｅ０の他端に接続されている。
【０００７】
図２０に、このような構成における各部の信号波形、つまり、モータ起動回路１０９に入力されるモータ起動信号、回転検出用ブラシＢＤ０の検出信号ＳＡ０、微分回路１０１の出力信号ＳＢ０、時定数回路１０３の出力信号ＳＣ０、比較器１０５の出力信号ＳＤ０、リレー１０７の動作信号および駆動電源Ｅ０からモータＭ０への駆動電源供給の各波形が示されている。
モータ起動信号によりモータ起動回路１０９のトランジスタ１０９ａがオンとなると、リレー１０７がオンとなって接点１０７ａが閉じ、電極用ブラシＢ０１およびＢ０２を介してモータＭ０に電力が供給され、モータＭ０の回転が開始される。モータＭ０の回転に伴い回転検出用ブラシＢＤ０からパルス列ＳＡ０が出力され、微分回路１０１で微分されて、各パルスの前縁に同期した信号ＳＢ０が時定数リセット回路１０２に供給される。時定数リセット回路１０２は、信号ＳＢ０に同期して時定数回路１０３をリセットし、時定数回路１０３から信号ＳＣ０として図２０に示すような信号を出力させる。
【０００８】
モータＭ０が通常の回転速度で回転している定常状態においては、時定数回路１０３の出力信号ＳＣ０が比較基準電圧発生部１０４から供給される比較基準電圧を超えることはない。この状態では、比較器１０５の出力信号ＳＤ０は“Ｌ（低レベル）”であり、リレー１０７は励磁されオン状態を続けて、モータＭ０に対する給電は維持される。ところが、過負荷等によりモータＭ０の回転速度が低下すると、時定数回路１０３の出力信号ＳＣ０が比較基準電圧を超え、比較器１０５の出力信号ＳＤ０が“Ｈ（高レベル）”となり、リレー１０７に励磁電圧が流れなくなってオフとなり、接点１０７ａが開いてモータＭ０に対する給電は停止される。このようにして、モータＭ０の回転速度の低下を検出し、モータＭ０を停止させて、モータＭ０に過大な電流が流れ続けることを防止する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平４−１２７８６４号公報等に開示された方法では、モータの回転速度がある程度よりも低下した場合にのみリレーを動作させることが示されているに過ぎず、回転数、回転速度および回転位置等を高精度に検出し、回転数制御および回転速度制御等に利用するための技術については明確に示されていない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単で且つスペースを占有しない構成により、ブラシ式直流モータの回転速度を的確に検出し、効果的な回転制御を可能とする直流モータの電圧を変更することにより回転速度を制御する回転制御装置およびこれらを備えるカメラを提供することを目的としている。
【００１０】
本発明の第１の目的は、特に、スペースをとらない簡単な構成で、直流モータの端子電圧が変化しても回転速度の誤検出を起す虞れがなく、ブラシ式直流モータの適切な回転制御を行い得る直流モータの回転制御装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、簡単で且つスペースをとらない構成で、ブラシ式直流モータの効果的な回転検出に基づき、目標とする累積回転数に速やかに到達し得る適切な回転制御を行うことが可能な直流モータの回転制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明に係る直流モータの回転制御装置は、上述した第１の目的を達成するために、
回転子コイルに接続され且つ該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに供給する複数の電極用ブラシを設けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制御装置において、
前記複数の電極用ブラシとは別途に固定子側に設けられ、前記回転子の回転を検出するための回転検出用ブラシと、
前記複数の電極用ブラシに前記直流駆動電圧を供給するモータ駆動回路と、
前記複数の電極用ブラシの各々に供給される前記直流駆動電圧の変化に応じて基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記回転検出用ブラシにより検出される電圧と前記基準電圧とを比較し、前記直流モータの回転速度に応じたパルス列を出力する比較器と、
前記比較器の出力パルス列に基づいて前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２に記載した本発明に係る直流モータの回転制御装置は、
前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段と、を含む
ことを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係る直流モータの回転制御装置は、
前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段と、
前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段と、
前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記速度−電圧換算手段に供給するモータ速度切替え判断手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段と、
を含むことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載した本発明に係る直流モータの回転制御装置は、
前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段と、
前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段とを含むことを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る直流モータの回転制御装置は、
前記モータ制御回路は、
前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段と、
前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段と、
前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段と、
前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記回転速度比較手段に供給するモータ速度切替え判断手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段とを含む
ことを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係るカメラは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の直流モータの回転制御装置を備えることを特徴としている。
【００１６】
【作用】
本発明による直流モータの回転制御装置は、
回転子コイルに接続され且つ該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに供給する複数の電極用ブラシを設けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制御装置において、
前記複数の電極用ブラシとは別途に固定子側に設けられ、前記回転子の回転を検出するための回転検出用ブラシと、
前記複数の電極用ブラシに前記直流駆動電圧を供給するモータ駆動回路と、
前記複数の電極用ブラシの各々に供給される前記直流駆動電圧の変化に応じて基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記回転検出用ブラシにより検出される電圧と前記基準電圧とを比較し、前記直流モータの回転速度に応じたパルス列を出力する比較器と、
前記比較器の出力パルス列に基づいて前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路と、
を備える構成としている。
このような構成により、特に、簡単で且つスペースを占有しない構成を用いて、直流モータの端子電圧が変化しても、回転速度の誤検出を起こす虞れがなく、ブラシ式直流モータを所要の速度で適切に回転制御を行うことが可能となる。
【００１８】
そして、前記モータ制御回路は、前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段、前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段、前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段、および前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段を含む。
このような構成により、特に、簡単で且つスペースを占有しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの効果的な回転検出に基づく適切な回転制御を行なうことが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明による直流モータの回転制御装置は、回転子コイルに接続され且つ該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに供給する複数の電極用ブラシを、固定子と一体的に設けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制御装置において、前記複数の電極用ブラシとは別途に固定子側に、前記回転子の回転を検出するための回転検出用ブラシを設け、モータ駆動回路より前記複数の電極用ブラシの各々に供給される直流駆動電圧に対応する比較基準電圧を基準電圧生成手段により生成し、前記回転検出用ブラシにより検出される電圧と前記基準電圧生成手段により生成される比較基準電圧とを比較器で比較し、前記直流モータの回転速度に応じたパルス列を出力するとともに、モータ制御回路によって、前記比較器の出力パルス列に基づいて前記モータ駆動回路を制御する。
そして、前記モータ制御回路は、前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段、前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段、前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段、前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段、前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段、前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段、前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記速度−電圧換算手段に供給するモータ速度切替え判断手段、および前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段を含んでいる。
【００２０】
このような構成により、特に、簡単で且つスペースを占有しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの効果的な回転検出に基づき、目標とする累積回転数に速やかに到達し得る適切な回転制御を行なうことが可能となる。
そして、前記モータ制御回路は、前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段、前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段、前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段、前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段、および前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段を含む。
このような構成によっても、簡単で且つスペースを占有しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの効果的な回転検出に基づく適切な回転制御を行なうことが可能となる。
【００２２】
そして、前記モータ制御回路は、前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段、前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段、前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段、前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段、前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段、前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段、前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段、前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記回転速度比較手段に供給するモータ速度切替え判断手段、および前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段を含んでいる。
このような構成によっても、簡単で且つスペースを占有しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの効果的な回転検出に基づき、目標とする累積回転数に速やかに到達し得る適切な回転制御を行なうことが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る直流モータの回転制御装置を詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を示している。図１は、直流モータの回転制御装置全体の構成を示しており、図２は、図１の直流モータの回転制御装置における主として出力可変電源回路の構成を詳細に示している。また、図３は、図１および図２に示す直流モータの回転制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
図１および図２に示す本発明の第１の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の説明に先立ち、まず本発明で用いている直流モータの回転検出装置について説明する。
【００２４】
図４に示す直流モータの回転検出装置は、駆動電源Ｅ１からスイッチＳＷ１を介して駆動電力が供給されて駆動される直流モータＭ１の回転を検出するものであり、直流モータＭ１には、一対の電極用ブラシＢ１１およびＢ１２と回転検出用ブラシＢＤ１を設けている。図４の直流モータの回転検出装置は、ノイズ除去回路１、比較基準電圧生成手段２および比較器３を具備する。
ノイズ除去回路１は、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号の急峻なサージ状の波形等のノイズ成分を除去して比較器３に供給する。比較基準電圧生成手段２は、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号を回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパルス列に変換するための比較基準電圧を生成し、比較器３に供給する。比較器３は、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号からノイズ除去回路１によりノイズが除去された信号と、比較基準電圧生成手段２により生成される比較基準電圧とを比較して、回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパルス列を出力する。
【００２５】
図４に示す直流モータの回転検出装置をさらに具体的に構成したのが、図５に示す直流モータの回転検出装置である。図５に示す直流モータの回転検出装置は、図４の場合と同様に駆動電源Ｅ１からスイッチＳＷ１を介して駆動電圧Ｅｏを供給して駆動される直流モータＭ１の回転を検出するものであり、モータＭ１には、一対の電極用ブラシＢ１１およびＢ１２とは別途に回転検出用ブラシＢＤ１を設けている。図５の回転検出装置は、ノイズ除去回路１Ａ、比較基準電圧生成手段２Ａおよび比較器３を具備する。
ノイズ除去回路１Ａは、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号の急峻なサージ状の波形等のノイズ成分を除去して比較器３に供給する回路であり、定電圧ダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１を有している。定電圧ダイオードＺＤ１は、例えばツェナーダイオード等からなり、回転検出用ブラシＢＤ１と駆動電源Ｅ１の共通低電位側との間に接続される。
【００２６】
抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１は順次直列に接続されて、これらの直列回路が、抵抗Ｒ１を回転検出用ブラシＢＤ１側とし且つコンデンサＣ１を駆動電源Ｅ１の共通低電位側として、定電圧ダイオードＺＤ１と並列に、回転検出用ブラシＢＤ１と駆動電源Ｅ１の共通低電位との間に接続される。コンデンサＣ１の両端すなわち、該コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との接続点と、駆動電源Ｅ１の共通低電位と、の間の電圧が比較器３の非反転入力端（＋側）に供給される。
比較基準電圧生成手段２Ａは、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号を回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパルス列に変換するための比較基準電圧を生成し、比較器３に供給する部分であり、ポテンショメータＶＲ１により構成される。ポテンショメータＶＲ１の固定側両端が電源電圧Ｖｃｃと共通低電位とにそれぞれ接続され、該ポテンショメータＶＲ１の可動端と共通低電位との間の電圧、例えばＥｏ／４にほぼ相当する電圧、が比較器３の反転入力端（−側）に供給される。
【００２７】
比較器３は、図４の場合とほぼ同様の構成を有し、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号からノイズ除去回路１Ａによりノイズが除去された信号が非反転入力側に、比較基準電圧生成手段２Ａにより生成される比較基準電圧（Ｅｏ／４）が反転入力側にそれぞれ供給され、両者を比較する。比較器３は、ノイズ除去回路１Ａの出力が比較基準電圧（Ｅｏ／４）を超えると電源電圧Ｖｃｃつまり“Ｈ（高レベル）”となり、ノイズ除去回路１Ａの出力が比較基準電圧（Ｅｏ／４）以下では共通低電位、つまり“Ｌ（低レベル）”となって、回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパルス列を出力する。
【００２８】
次に、図５の直流モータの回転検出装置の動作について、図６に示す各部の波形図を参照して説明する。図６には、高速回転時および低速回転時における回転検出用ブラシＢＤ１の出力信号ＳＡ１、ノイズ除去回路１Ａの出力信号ＳＢ１および比較器３の出力信号ＳＣ１の各信号電圧波形を示している。
回転検出用ブラシＢＤ１を有する直流モータＭ１は、出力電圧Ｅｏの直流駆動電源Ｅ１にスイッチＳＷ１を直列に介して接続されており、該直流モータＭ１の回転検出用ブラシＢＤ１をノイズ除去回路１Ａに接続している。ノイズ除去回路１Ａは、上述したように抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との直列回路に並列にツェナーダイオード等の定電圧ダイオードＺＤ１が並列に接続されている。定電圧ダイオードＺＤ１は、モータＭ１の回転子巻線、すなわち回転子コイルの自己誘導作用による逆起電力による電圧をクランプする。
【００２９】
抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１は、両者の接続点から出力を取り出して、高周波成分を除去するためのローパスフィルタを構成している。ローパスフィルタを構成する抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の接続点から取り出した出力を、比較器３の非反転入力端（＋側）に供給する。
スイッチＳＷ１を閉じると直流モータＭ１に駆動電源Ｅ１からの直流電圧が供給され、電極用ブラシＢ１１およびＢ１２を介して回転子コイルが励磁されて、永久磁石等により磁極が形成された固定子に対して、回転子が回転する。この直流モータＭ１の回転により、回転検出用ブラシＢＤ１にほぼパルス状の電圧信号ＳＡ１が発生する。回転検出用ブラシＢＤ１から出力される電圧信号ＳＡ１のパルス列の各パルスの前縁部、つまり図６に示す立ち上がり部分、の急峻なサージ状の波形は、ブラシに当接する整流子の接片が切り替わるときに、各接片に接続された回転子コイルに流れる電流の大きさが瞬間的に変化するため、回転子コイルの自己誘導作用により発生する電圧によるものであり、その大きさは、回転速度に応じてコイルを流れる電流の大きさにより変化する。
【００３０】
また、各パルス波形の傾斜部分は、回転子コイルに流れる電流およびコイルの直流抵抗成分により生ずる電圧と、コイルが磁界中を回転することにより生ずる誘導電圧とが合成されたものである。高速回転時は後者の誘導電圧が支配的となり、低速回転時は前者の抵抗成分による電圧が支配的となる。したがって、この傾斜部分の傾斜角度は、図６にも示されているように、回転が低速であるほど傾斜が緩やかとなり、平坦に近くなる。
ノイズ除去回路１Ａの出力信号ＳＢ１の波形は、上述したサージ波形および回転検出用ブラシＢＤ１と整流子との接触により生じる機械的ノイズ等の高周波ノイズが除去されている。比較器３は、このノイズ除去回路１Ａの出力信号ＳＢ１の電圧とポテンショメータＶＲ１から取り出される、例えば約Ｅｏ／４、の比較基準電圧とを比較する。このため比較器３の出力信号ＳＣ１としては、この場合、電圧Ｖｃｃである“Ｈ”と、この場合、共通低電位、つまりグラウンドレベル（ＧＮＤ）、である“Ｌ”の２種類のレベルのいずれかしかあらわれず、安定した矩形波が得られる。
【００３１】
なお、ノイズ除去回路１Ａは、使用する直流モータの特性や使用する電力あるいは信号処理回路システムの電圧等に応じて適宜構成すれば良く、このノイズ除去回路１Ａは、必ずしも必須の構成ではなく、使用する直流モータの特性や使用する電力あるいは信号処理回路システムの電圧等によっては、省略することもできる。
図４に示した直流モータの回転検出装置をさらに具体的に構成した他の構成を図７に示している。
図７に示す直流モータの回転検出装置は、図４および図５の場合と同様に駆動電源Ｅ１からスイッチＳＷ１を介して駆動電圧Ｅｏを供給して駆動される直流モータＭ１の回転を検出するものであり、モータＭ１には、一対の電極用ブラシＢ１１およびＢ１２とは別途に回転検出用ブラシＢＤ１を設けている。図７の回転検出装置は、ノイズ除去回路１Ｂ、比較基準電圧生成手段２Ｂおよび比較器３を具備する。
【００３２】
ノイズ除去回路１Ｂは、図５に示したノイズ除去回路１Ａと全く同様に定電圧ダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１を有して構成され、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号の急峻なサージ状の波形等のノイズ成分を除去して比較器３に供給する。定電圧ダイオードＺＤ１は、例えばツェナーダイオード等からなり、回転検出用ブラシＢＤ１と駆動電源Ｅ１の共通低電位側との間に接続される。抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１は、順次直列に接続されて、これらの直列回路が、抵抗Ｒ１を回転検出用ブラシＢＤ１側とし且つコンデンサＣ１を駆動電源Ｅ１の共通低電位側として、定電圧ダイオードＺＤ１と並列に、回転検出用ブラシＢＤ１と駆動電源Ｅ１の共通低電位（グラウンド電位）との間に接続される。コンデンサＣ１の両端すなわち、該コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との接続点と、駆動電源Ｅ１の共通低電位と、の間の電圧が比較器３の非反転入力端（＋側）に供給される。
【００３３】
比較基準電圧生成手段２Ｂは、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号を回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパルス列に変換するための比較基準電圧を生成し、比較器３に供給する部分であり、図２の比較基準電圧生成手段２Ａとほぼ同様にポテンショメータＶＲ２により構成される。ポテンショメータＶＲ２の固定側両端は、直流モータＭ１の電極用ブラシＢ１１と電極用ブラシＢ１２との間に接続され、該ポテンショメータＶＲ２の可動端と共通低電位との間の電圧、例えばＥｏ／４、が比較器３の反転入力端（−側）に供給される。
比較器３は、図４および図５の場合とほぼ同様の構成を有し、回転検出用ブラシＢＤ１の検出信号からノイズ除去回路１Ｂによりノイズが除去された信号が非反転入力側に、比較基準電圧生成手段２Ｂにより生成される比較基準電圧Ｅｏ／４が反転入力側にそれぞれ供給され、両者を比較する。比較器３は、ノイズ除去回路１Ｂの出力が比較基準電圧Ｅｏ／４を超えると電源電圧Ｖｃｃつまり“Ｈ”となり、ノイズ除去回路１Ｂの出力が比較基準電圧Ｅｏ／４以下では共通低電位つまり“Ｌ”となって、回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパルス列を出力する。
【００３４】
次に、図７の直流モータの回転検出装置の動作について、図８に示す各部の波形図を参照して説明する。
図８には、直流モータＭ１の駆動電圧Ｅｏが次第に下がって行くときの回転検出用ブラシＢＤ１の出力信号ＳＡ２、ノイズ除去回路１Ｂの出力信号ＳＢ２および比較器３の出力信号ＳＣ２の各信号電圧波形を示している。
図７の構成における図５との相違点は、比較基準電圧生成手段２Ｂの電源を直流モータＭ１の駆動電源と同一としている点である。
直流モータＭ１の駆動電圧Ｅｏが次第に低下するときには、各部の電圧は図８に示すように、回転検出用ブラシＢＤ１の出力信号ＳＡ２およびノイズ除去回路１Ｂの出力信号ＳＢ２の電圧はＥｏの変化に伴って、次第に低下する。なお、このとき直流モータＭ１の負荷トルクが一定であれば回転速度も次第に遅くなる。
【００３５】
しかしながら、比較基準電圧であるポテンショメータＶＲ２の出力電圧もＥｏに比例して下がってくるので、比較器３の反転入力と非反転入力との大小関係、すなわち比率は、ほぼ一定に保たれることになる。したがって、比較器３の出力信号ＳＣ２としては、直流モータＭ１の端子電圧Ｅｏの変動にかかわらず安定した矩形波を得ることができる。
直流モータを使用する装置においては、直流モータへの印加電圧を変化させることにより回転速度を制御すること、言い換えれば直流モータの発生トルクを制御すること、はしばしば行われる。一方、電源に電池を使用する装置においては直流モータの端子電圧が頻繁に変動することになる。上述した、図７の直流モータの回転検出装置は、このように直流モータの端子電圧が変化しても、安定した回転検出信号が得られるようにしたものである。
上述した直流モータの回転検出装置を用いて、例えば図９に示すような直流モータの回転制御装置を構成することができる。
【００３６】
図９に示す直流モータの回転制御装置は、直流モータＭ２および駆動電源回路Ｅ２に加えて、モータ駆動回路５、ノイズ除去回路６、比較基準電圧生成手段７、比較基準電圧選択手段８、比較器９およびモータ制御回路１０を具備する。図９の直流モータの回転制御装置は、駆動電源回路Ｅ２からモータ駆動回路５を介して駆動電力が供給されて駆動される直流モータＭ２の回転を制御するものであり、直流モータＭ２には、一対の電極用ブラシＢ２１およびＢ２２と回転検出用ブラシＢＤ２を設けている。
電圧Ｅｏの直流電源からなる駆動電源回路Ｅ２の正負出力端間には、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４によりブリッジ回路を構成してなるスイッチング部を含むモータ駆動回路５が接続されている。モータ駆動回路５の出力端子の一方、すなわちトランジスタＱ１のコレクタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続点、に直流モータＭ２の一方の電極用ブラシＢ２１が、モータ駆動回路５の出力端子の他方、すなわちトランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ４のコレクタとの接続点、に直流モータＭ２の他方の電極用ブラシＢ２２が接続されている。
【００３７】
モータ駆動回路５の制御入力端は、モータ制御回路１０に接続されており、モータ制御回路１０からのモータ制御信号によって、トランジスタＱ１〜Ｑ４がオン／オフ制御され、直流モータＭ２の正転、逆転および停止等の制御が行なわれる。
直流モータＭ２の回転検出用ブラシＢＤ２の出力は、ノイズ除去回路６に入力され、該ノイズ除去回路６の出力は比較器９の非反転入力端（＋側）に接続されている。
一方、比較基準電圧生成手段７は、２個のポテンショメータＶＲ２１およびＶＲ２２の直列回路からなり、これらポテンショメータＶＲ２１およびＶＲ２２の各固定端側の直列回路がモータ駆動回路５と並列に駆動電源回路Ｅ２に接続されている。つまり、各ポテンショメータＶＲ２１およびＶＲ２２の出力は、電源電圧Ｅｏに比例した電圧を発生し、例えばポテンショメータＶＲ２１は、可動端から共通低電位に対してほぼ３Ｅｏ／４の電圧を取り出し、ポテンショメータＶＲ２２は、可動端から共通低電位に対してほぼＥｏ／４の電圧を取り出すように設定されている。
【００３８】
比較基準電圧選択手段８は、２個のアナログスイッチＡＳＷ１およびＡＳＷ２と１個のインバータＩＮＶとで構成され、ポテンショメータＶＲ２１の可動端から取り出した出力がアナログスイッチＡＳＷ１の入力に、ポテンショメータＶＲ２２の可動端から取り出した出力がアナログスイッチＡＳＷ２の入力にそれぞれ接続され、アナログスイッチＡＳＷ１およびアナログスイッチＡＳＷ２の出力は比較器９の反転入力端（−側）に接続されている。アナログスイッチＡＳＷ１およびＡＳＷ２のコントロール端子には、モータ制御回路１０からの制御信号である比較基準電圧選択信号が、一方のアナログスイッチＡＳＷ１にはインバータＩＮＶを介して反転されて供給され、他方のアナログスイッチＡＳＷ２には、直接供給される。すなわち、アナログスイッチＡＳＷ１およびＡＳＷ２は、モータ制御回路１０からの比較基準電圧選択信号により、いずれか一方がオンとなり他方がオフとなるように制御されて、比較基準電圧生成手段７のポテンショメータＶＲ２１およびＶＲ２２のうちの一方の出力のみを比較器９の反転入力端に供給する。比較器９の出力は、モータ制御回路１０に供給されている。
【００３９】
モータ制御回路１０は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、比較器９の出力および必要ならば外部からの制御指示を受けて、モータ駆動回路５に対するモータ制御信号および比較基準電圧選択手段８に対する比較基準電圧選択信号をそれぞれ生成し、モータ駆動回路５および比較基準電圧選択手段８に供給する。
なお、アナログスイッチＡＳＷ１、ＡＳＷ２は、そのコントロール端子の信号の状態が“Ｈ”であるか“Ｌ”であるかによってオン／オフ動作し、オン状態では、入力端子に入力された電圧をそのまま出力端子に出力し、オフ状態では、入力端子に入力された電圧は出力端子に出力しない。具体的には、例えば、コントロール端子が“Ｈ”のときオンとなって入力信号を通過させ、“Ｌ”のときオフとなってハイインピーダンス状態となる。
【００４０】
次に、図９の直流モータの回転制御装置の動作について、図１０に示す各部の波形図を参照して説明する。図１０には、直流モータＭ２が時計方向（ＣＷ）に回転するときと反時計方向（ＣＣＷ）に回転するときとの比較基準電圧選択信号、比較器９の非反転入力端の入力信号および比較器９の出力信号の各信号電圧波形を示している。
モータ制御回路１０からモータ制御信号が出力され、モータ駆動回路５のトランジスタＱ１およびトランジスタＱ４がオンとなると、モータが時計方向に回転するものとする。それと同時にモータ制御回路１０から比較基準電圧選択信号として“Ｈ”が出力される。直流モータＭ２の回転検出用ブラシＢＤ２の電圧は、ノイズ除去回路６を介して比較器９の非反転入力端に入力される。
一方、比較器９の反転入力端子には、比較基準電圧が入力されている。この場合、比較基準電圧選択信号が“Ｈ”であるのでアナログスイッチＡＳＷ１はオフ、アナログスイッチＡＳＷ２がオンとなっているので、比較基準電圧としてはポテンショメータＶＲ２２で設定された電圧Ｅｏ／４が選択されている。したがって、比較器９の出力には、図１０（ａ）に示すような矩形波が得られることになる。
【００４１】
次に、モータ制御回路１０からモータ駆動回路５のトランジスタＱ２およびトランジスタＱ３をオンとするモータ制御信号と、比較基準選択信号として“Ｌ”の信号が出力される。そうすると、直流モータＭ２は、反時計方向に回転し、回転検出用ブラシＢＤ２の検出電圧に基づく電圧は、比較器９の非反転入力端において、図１０（ｂ）のような波形になる。また、比較基準電圧選択信号によりアナログスイッチＡＳＷ１がオン、アナログスイッチＡＳＷ２がオフとなるので、比較基準電圧としては、ポテンショメータＶＲ２１で設定された電圧３Ｅｏ／４が選択される。したがって、比較器９の出力には、図１０（ｂ）に示すような矩形波が得られる。
【００４２】
このように比較器９の出力には、直流モータＭ２の回転信号としてパルス列が得られるわけであるが、例えば、使用するモータの回転検出用ブラシＢＤ２と電極用ブラシＢ２２との角度が４０°の場合、時計方向回転でデューティ１／３、反時計方向回転でデューティ２／３のパルス列になる。
以上のように構成すれば、直流モータＭ２の両方向の回転に対して安定な回転信号を得て、直流モータＭ２を適正に回転制御することができる。
図９に示す直流モータの回転制御装置は、駆動電源回路Ｅ２の出力電圧を一定とし、モータ駆動回路５のスイッチング制御により、直流モータＭ２を回転制御しているが、モータの回転速度を、駆動電源回路Ｅ２に相当する駆動電源回路の出力電圧を可変として制御するようにしたのが、図１および図２に示す本発明の第１の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置である。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を図１に示している。図１に示す直流モータの回転制御装置は、出力可変電源回路１１、モータ駆動回路１２、直流モータ１３、比較器１４およびモータ制御回路１５を具備する。モータ駆動回路１２、直流モータ１３および比較器１４は、図９の直流モータの回転制御装置におけるモータ駆動回路５、直流モータＭ２および比較器９と同様に構成され、直流モータ１３と比較器１４との間には、図示していないが図９のノイズ除去回路６、比較基準電圧生成手段７および比較基準電圧選択手段８等と同様の構成が設けられている。モータ制御回路１５は、比較器１４の出力に基づいて、モータ駆動回路１２に制御信号を与えるとともに、出力可変電源回路１１に、所要の回転速度に対応する電圧設定信号を供給する。出力可変電源回路１１は、モータ駆動回路１２に供給する電圧を、電圧設定信号に応じて制御し、モータ１３を所要の回転速度で回転させる。モータ駆動回路１２は、図９のモータ駆動回路５と同様のトランジスタＱ１〜Ｑ４からなるブリッジ回路を有し、且つ直流モータ１３には、図９の直流モータＭ２の場合と同様の一対の電極用ブラシＢ２１およびＢ２２と回転検出用ブラシＢＤ２を設けている。
【００４４】
モータ制御回路１５は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、比較基準電圧選択信号およびモータ制御信号を生成し、それぞれ比較基準電圧選択手段８（図１には図示せず〜図９参照）およびモータ駆動回路１２に供給する。さらに、モータ制御回路１５は、パルス間隔計測手段１５１、回転速度算出手段１５２および速度−電圧換算手段１５３を有している。パルス間隔計測手段１５１は、比較器１４の出力パルスのパルス間隔を計測し、回転速度算出手段１５２に与える。回転速度算出手段１５２は、パルス間隔計測手段１５１から与えられるパルス間隔に基づいて回転子、つまりモータの回転速度を算出する。速度−電圧換算手段１５３は、回転速度算出手段１５２と目標とする回転速度に基づいて、目標とする回転速度にするための駆動電圧を求め、出力可変電源回路１１に供給する。
【００４５】
出力可変電源回路１１は、図２に詳細を示すように、演算増幅器（以下、「オペアンプ」と称する）ＯＰＡ、ｐｎｐトランジスタＱ５、Ｄ／Ａ（ディジタル−アナログ）コンバータＤＡＣ、抵抗Ｒ１１およびＲ１２を有して、いわゆるシリーズレギュレータを構成している。Ｄ／ＡコンバータＤＡＣは、モータ制御回路１５から供給される電圧指示情報に基づいて、オペアンプＯＰＡに対する基準電圧を生成し、オペアンプＯＰＡの反転入力端に供給する。トランジスタＱ５は、エミッタに直流電源Ｅから直流電圧が供給され、ベースにオペアンプＯＰＡの出力が供給され、コレクタ出力がモータ駆動回路１２に供給されている。該コレクタ出力電圧は、共通電位との間に接続された直列抵抗Ｒ１１およびＲ１２で分圧され、抵抗Ｒ１１とＲ１２の接続点の電位がオペアンプＯＰＡの非反転入力端子にフィードバックされている。
【００４６】
次に、図１の直流モータの回転制御装置の動作について、図３に示す要部のフローチャートを参照して説明する。
直流モータ１３が停止している初期状態において、モータ制御回路１５から、比較基準電圧選択信号“Ｈ（高レベル）”が比較基準電圧選択手段（図９の符号８参照）に供給されており（ステップＳ１１）、出力可変電源回路１１の出力電圧は、モータ制御回路１５の速度−電圧換算手段１５３から供給される電圧設定信号に応答し、その最大値電圧Ｅ１となっている（ステップＳ１２）。そして、モータ制御回路１５から、モータ駆動回路１２のトランジスタＱ１とトランジスタＱ４とをオンとするモータ制御信号を出力すると、直流モータ１３の電極用ブラシＢ２１−Ｂ２２間にほぼ電源電圧Ｅ１に等しい電圧が印加され、直流モータ１３が時計方向に回転を始める（ステップＳ１３）。先に述べたように、モータ制御回路１５からは、モータの制御開始とほぼ同じタイミングのステップＳ１１において、比較基準電圧選択信号“Ｈ”が出力されており、比較基準電圧選択手段に供給されているので、例えばＥｏ／４の基準電圧が比較器１４の反転入力端に入力され、直流モータ１３の回転に従って比較器１４の出力には直流モータ１３の回転検出用ブラシＢＤ２からの回転信号パルスがあらわれる。
【００４７】
この回転信号パルスのパルス間隔ＴMがモータ制御回路１５のパルス間隔計測手段１５１で計測され（ステップＳ１４）、回転速度算出手段１５２においてその時点での回転速度が算出される（ステップＳ１５）。この実測値に基づく回転速度Ｎ（現在）が、目標とする回転速度Ｎ（目標）と比較される（ステップＳ１６）。直流モータ１３の回転速度は、最初はゆっくりであるが、そのまま電圧を印加し続けると、最終的に、直流モータ１３の発生トルクと負荷トルクが釣り合った状態で定常回転となるまで、時定数的に増加する。
図１の直流モータの回転制御装置では、回転速度Ｎ（現在）が予め設定された目標回転速度Ｎ（目標）を超えると、モータ制御回路１５は、速度−電圧換算手段１５３を制御し、出力可変電源回路１１に電圧変更指示を与えて、駆動電源電圧をＥ１からそれより低い設定電圧Ｅ２に設定する（ステップＳ１７）。
【００４８】
さらに、モータ制御回路１５は、所定のウエイト時間（ステップＳ１８）の後、回転信号パルスのパルス間隔ＴMがモータ制御回路１５のパルス間隔計測手段１５１で計測され（ステップＳ１９）、回転速度算出手段１５２においてその時点での回転速度が算出される（ステップＳ２０）。この実測値に基づく回転速度Ｎ（現在）が、目標回転速度Ｎ（目標）の許容範囲内か否かが判別され（ステップＳ２１）。直流モータ１３の回転速度が、目標回転速度Ｎ（目標）の許容範囲内となるように、同様の制御が続けられる。
この第１の実施の形態による図１の直流モータの回転制御装置では、直流モータ１３を駆動電圧により制御し、回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）を超えた場合に、回転速度を目標速度Ｎ（目標）まで落とすために、駆動電源電圧を低下させて回転速度を低下させる。また、回転速度が低下し、計測した回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）の許容範囲外となると、回転速度をあげるために、駆動電源電圧を上昇させて回転速度を上昇させる。
【００４９】
本発明の第２の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を図１１に示している。
図１１に示す直流モータの回転制御装置は、図１の直流モータの回転制御装置と大部分が同様に構成され、モータ制御回路１５に代えてモータ制御回路１６とした点のみが異なっている。
モータ制御回路１６は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、パルス間隔計測手段１６１、回転速度算出手段１６２、速度−電圧換算手段１６３、パルス数計数手段１６４、累積回転数算出手段１６５、残存回転数算出手段１６６および速度切替え判断部１６７の各機能を有している。パルス間隔計測手段１６１および回転速度算出手段１６２は、それぞれ図１におけるパルス間隔計測手段１５１および回転速度算出手段１５２とほぼ同様である。速度−電圧換算手段１６３は、図１の速度−電圧換算手段１５３と同様に回転速度算出手段１６２に応動するだけでなく、速度切替え判断部１６７に応動する。
【００５０】
すなわち、パルス間隔計測手段１６１は、比較器１４の出力パルスのパルス間隔を計測し、回転速度算出手段１６２に与える。回転速度算出手段１６２は、パルス間隔計測手段１６１から与えられるパルス間隔に基づいて回転子つまりモータの回転速度を算出する。
パルス数計数手段１６４は、比較器１４の出力パルスのパルス数を計数し、累積回転数算出手段１６５に与える。累積回転数算出手段１６５は、パルス数計数手段１６４から与えられるパルス数に基づいて初期の基準状態からの累積回転数を求め、残存回転数算出手段１６６に与える。残存回転数算出手段１６６は、累積回転数算出手段１６５から与えられる累積回転数に基づいて、目標位置等に対応する累積回転数の目標値までの残存回転数を求め速度切替え判断部１６７に供給する。速度切替え判断部１６７は、残存回転数が予め設定した所定値において、回転速度を切替えるべく、速度電圧換算手段１６３に制御信号を与える。
【００５１】
速度−電圧換算手段１６３は、回転速度算出手段１６２と目標とする回転速度に基づいて、目標とする回転速度にするための駆動電圧を求め、出力可変電源回路１１に供給するとともに、速度切替え判断部１６７の制御に応じて目標とする回転速度を切替える。
この第２実施の形態による図１１の直流モータの回転制御装置では、直流モータ１３を駆動電圧により制御し、回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）を超えた場合に、回転速度を目標速度Ｎ（目標）まで落とすために、駆動電源電圧を低下させて回転速度を低下させ、回転速度が低下し、計測した回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）の許容範囲外（以下）となると、回転速度をあげるために、駆動電源電圧を上昇させて回転速度を上昇させる。それと同時に、累積回転数を計数し、累積回転数が所定値に達すると、目標速度を切替える。したがって、所要の累積回転数に速やかに到達せしめ、且つ所要の累積回転数において、滑らかに停止させるなどの制御が可能となる。
【００５２】
また、本発明の第３の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を図２１に示している。図２１に示す直流モータの回転制御装置において、第１図と共通の部分には同符号を付してその詳細な説明を省略している。この場合、比較器１４およびモータ制御回路１５に代えて、比較器１７およびモータ制御回路１８を具備する。モータ制御回路１８は、比較器１７の出力に基づいて、モータ駆動回路１２にモータ制御信号を与えるとともに、出力可変電源回路１１に、所要の回転速度に対応する電圧設定信号を供給する。出力可変電源回路１１は、モータ駆動回路１２に供給する電圧を、電圧設定信号に応じて制御し、モータ１３を所要の回転速度で回転させる。
【００５３】
モータ制御回路１８は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、比較基準電圧選択信号およびモータ制御信号を生成し、それぞれ比較基準電圧選択手段８（図２１には図示せず。図９参照）およびモータ駆動回路１２に供給する。さらに、モータ制御回路１８は、パルス間隔計測手段１８１、回転速度算出手段１８２、回転速度比較手段１８３および速度−電圧換算手段１８４を有している。パルス間隔計測手段１８１は、比較器１７の出力パルスのパルス間隔を計測し、回転速度算出手段１８２に与える。回転速度算出手段１８２は、パルス間隔計測手段１８１から与えられるパルス間隔に基づいて回転子、つまりモータの回転速度を算出する。回転速度比較手段１８３は、回転速度算出手段１８２により得られる回転速度と目標とする回転速度とを比較する。速度−電圧換算手段１８４は、回転速度比較手段１８３による比較結果に基づいて、目標とする回転速度にするための駆動電圧を求め、出力可変電源回路１１に供給する。
【００５４】
次に、図２１の直流モータの回転制御装置の動作について、図２２に示す要部のフローチャートおよび図２３に示す各部波形図を参照して説明する。
直流モータ１３が停止している初期状態において、モータ制御回路１８は、モータスタート信号が与えられているか否かを判断する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１において、モータスタート信号が与えられていない場合には、ステップＳ１１１の判断を繰り返す。ステップＳ１１１においてモータスタート信号が与えられている場合には、比較基準電圧選択信号“Ｈ（高レベル）”が比較基準電圧選択手段（図９の符号８参照）に供給する（ステップＳ１１２）。そして、電源回路１１に初期電圧Ｅ１を設定し（ステップＳ１１３）、直流モータ１３の回転を開始させるべく、モータ制御回路１８から、モータ駆動回路１２のトランジスタＱ１とトランジスタＱ４とをオンとするモータ制御信号を出力すると、直流モータ１３の電極用ブラシＢ２１−Ｂ２２間にほぼ電源電圧Ｅ１に等しい電圧が印加され、直流モータ１３が時計方向に回転を始める（ステップＳ１１４）。
【００５５】
モータ制御回路１８からは、モータの制御開始とほぼ同じタイミングのステップＳ１１２において、比較基準電圧選択信号“Ｈ”が出力されており、比較基準電圧選択手段に供給されているので、例えばＥｏ／４の基準電圧が比較器１７の反転入力端に入力され、直流モータ１３の回転に従って比較器１７の出力には、直流モータ１３の回転検出用ブラシＢＤ２からの回転信号パルスがあらわれる。
この回転信号パルスのパルス間隔ＴMがモータ制御回路１８のパルス間隔計測手段１８１で計測され（ステップＳ１１５）、回転速度算出手段１８２においてその時点での回転速度が算出される（ステップＳ１１６）。回転速度比較手段１８３において、実測値に基づく回転速度Ｎ（現在）が、目標とする回転速度Ｎ（目標）と比較される（ステップＳ１１７）。直流モータ１３の回転速度は、最初はゆっくりであるが、そのまま電圧を印加し続けると、最終的に、直流モータ１３の発生トルクと負荷トルクが釣り合った状態で定常回転となるまで、時定数的に増加する。
【００５６】
ステップＳ１１７において、図２１の直流モータの回転制御装置では、回転速度Ｎ（現在）が予め設定された目標回転速度Ｎ（目標）未満でなければ、モータ制御回路１８は、回転速度Ｎ（現在）が予め設定された目標回転速度Ｎ（目標）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１１８）。ステップＳ１１８で回転速度Ｎ（現在）が予め設定された目標回転速度Ｎ（目標）を超えていなければ、回転速度Ｎ（現在）と目標回転速度Ｎ（目標）が等しいので、モータ制御回路１８は、回転速度比較手段１８３および速度−電圧換算手段１８４を介してそのままの電圧で直流モータ１２を駆動する（ステップＳ１１９）。
そして、モータ停止信号の有無を判定し（ステップＳ１２０）、モータ停止信号がなければ、ステップＳ１１５に戻って以後の処理を繰り返す。ステップＳ１２０において、モータ停止信号が与えられていれば、モータ制御回路１８は、モータ駆動回路１２のトランジスタＱ１とトランジスタＱ４とをオフとして（ステップＳ１２１）、直流モータ１３を停止させる（ステップＳ１２２）。
【００５７】
一方、ステップＳ１１７において、回転速度Ｎ（現在）が予め設定された目標回転速度Ｎ（目標）未満であれば、電圧変更後所定時間経過したか否かが判別され（ステップＳ１２３）、所定時間経過していれば、駆動電圧を上昇させ（ステップＳ１２４）、ステップＳ１２０に移る。ステップＳ１２３において、所定時間を経過していなければ、そのときの駆動電圧のまま、ステップＳ１２０にジャンプする。また、ステップＳ１１８において、回転速度Ｎ（現在）が予め設定された目標回転速度Ｎ（目標）を超えていれば、電圧変更後所定時間経過したか否かが判別され（ステップＳ１２５）、所定時間経過していれば、駆動電圧を低下させ（ステップＳ１２６）、ステップＳ１２０に移る。ステップＳ１２５において、所定時間を経過していなければ、そのときの駆動電圧のまま、ステップＳ１２０にジャンプする。
【００５８】
この第３の実施の形態による図２１の直流モータの回転制御装置では、直流モータ１３を駆動電圧により制御し、回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）を超えた場合に、駆動電源電圧を低下させて回転速度を低下させる。また、回転速度が低下し、計測した回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）の許容範囲外となると、回転速度をあげるために、駆動電源電圧を上昇させて回転速度を上昇させる。さらに、回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）未満の状態において所定時間経過すると駆動電源電圧を上昇させて回転速度を上昇させ、回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）を超えている状態において所定時間経過すると駆動電源電圧を低下させて回転速度を低下させる。
【００５９】
本発明の第４の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置は、図１１とほぼ同様の構成である。この第４の実施の形態の動作を図２４に示すフローチャートおよび図２５に示す各部波形図を参照して説明する。
この場合、モータの回転数の代わりにモータの回転数に対応するパルス数Ｃを用いて、累積回転数は累積パルス数、残存回転数は残存パルス数として説明する。ここでは、直流モータＭ２として、３極モータを例にとって説明しているので、モータ制御回路１６において取り扱うデータとして、比較器１４の出力パルスは、回転子の１回転あたり３パルスのパルス数Ｃであるとする。また、パルスの検出方法としては、立ち上がりエッジを検出するものとして説明する。
直流モータ１３が停止している状態において（ステップＳ２０１）、モータ制御回路１６は、モータスタート信号が与えられたか否かをチェックする（ステップＳ２０２）。
【００６０】
モータスタート信号を検出したら、目標とする第１の累積パルス数Ｃ１をパルス数Ｃにセットし、これを残存パルス数Ｒの初期値としてパルス数計数手段１６４を構成するカウンタにセットして（ステップＳ２０３）、比較基準電圧選択信号をＨレベル出力とし（ステップＳ２０４）、出力可変電源回路１１に初期電圧Ｅ１を設定して（ステップＳ２０５）、トランジスタＱ１およびＱ４をオンとして直流駆動するためのモータ駆動信号を出力する（ステップＳ２０６）。そして、比較器１４の出力パルスであるモータの回転信号パルスを検出し（ステップＳ２０７）、パルス数をＲ＝Ｃ１−１として減算カウントする（ステップ２０８）。ステップＳ２０７において、回転パルスが検出されると、ステップＳ２０８において、カウンタのカウント値Ｒを“１”減じ、その結果、カウント値Ｒが“０”となったか否かを判断する（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０９において、カウント値Ｒが“０”でなければステップＳ２０７に戻って、次の回転パルスを検出する。
【００６１】
ステップＳ２０７において、回転パルスが検出されない場合には、ステップＳ２２２へ移行し、モータ停止信号が与えられているか否かを検出する。ステップＳ２２２において、モータ停止信号が与えられていなければステップＳ２０７に戻り回転パルスの検出を継続する。ステップＳ２２２において、もしもモータ停止信号が与えられている場合には、ステップＳ２２４に移行し、トランジスタＱ１およびＱ４をオフとして（ステップＳ２２４）、そのモータＭ２を停止させる（ステップＳ２２５）。
ステップＳ２０９において、残存パルス数Ｒ＝０である場合、すなわち当該モータＭ２の回転開始からＣ１個のパルスを、カウントし終えた場合には、次の目標累積パルス数である第２の累積パルス数Ｃ２を、残存パルス数Ｒとしてカウンタにセットし（ステップＳ２１０）、駆動電圧を変更し、初期電圧Ｅ１よりも低い電圧に設定する（ステップＳ２１１）。
【００６２】
ステップＳ２１１において駆動電圧を変更した後、回転パルスが検出されると（ステップＳ２１２）、カウンタのカウント値Ｒを“１”減じて（ステップＳ２１３）、その結果、カウント値Ｒが“０”となったか否かを判断する（ステップＳ２１４）。ステップＳ２１４において、カウント値Ｒが“０”でなければ、電圧変更後所定パルス数カウントしたか否かの判断を行ない（ステップＳ２１５）、未だ、所定パルス数カウントしていないときは、ステップＳ２１２に戻って、次の回転パルスを検出する。
ステップＳ２１２において、回転パルスが検出されない場合には、ステップＳ２２３へ移行し、モータ停止信号が与えられているか否かを検出する。ステップＳ２２３において、モータ停止信号が与えられていなければステップＳ２１２に戻り回転パルスの検出を継続する。ステップＳ２２３において、もしもモータ停止信号が与えられている場合には、ステップＳ２２４に移行し、トランジスタＱ１およびＱ４をオフとして、ステップＳ２２５においてそのモータＭ２を停止させる。
【００６３】
ステップＳ２１５において、所定パルス数カウントし終えている場合には、パルス間隔ＴMに基づいて回転速度Ｖを算出する（ステップＳ２１６）。パルス間隔ＴMは、前回のパルスの立ち上がりから、今回のパルスの立ち上がりまでの期間である。次に、現在の回転速度Ｖ（現在）を目標とする回転速度Ｖ（目標）と比較し（ステップＳ２１７）、回転速度Ｖ（現在）が回転速度Ｖ（目標）よりも遅いときは、回転速度を上げるべく駆動電圧を上昇させて（ステップＳ２２０）、ステップＳ２１２に戻り、次のパルス検出を行なう。ステップＳ２１７において、回転速度Ｖ（現在）が回転速度Ｖ（目標）よりも遅くないときは、回転速度Ｖ（現在）を回転速度Ｖ（目標）とさらに比較し（ステップＳ２１８）、回転速度Ｖ（現在）が回転速度Ｖ（目標）よりも速いときは、回転速度を下げるべく駆動電圧を低下させて（ステップＳ２２１）、ステップＳ２１２に戻り、次のパルス検出を行なう。ステップＳ２１８で、回転速度Ｖ（現在）が回転速度Ｖ（目標）よりも速くないときは、そのままの駆動電圧でモータ駆動を継続し（ステップＳ２１９）、ステップＳ２１２に戻って、次のパルス検出を行なう。
【００６４】
なお、ステップＳ２１５において、駆動電圧変更後所定パルス数カウントし終えているか否かを判別しているのは、駆動電圧の変更後実際にモータの回転速度が、その駆動電圧での定常回転速度に達するまでにタイムラグがあるためである。
最終的にステップＳ２１４において残存パルス数Ｒ＝０となり、制御開始からＣ２個のパルスをカウントし終えた時点で、ステップＳ２２４においてモータをオフとし、ステップＳ２２５において、モータを停止させる。
この第４実施の形態による直流モータの回転制御装置では、累積回転数を計数し、累積回転数が所定値に達すると、目標速度を切替える。したがって、所要の累積回転数に速やかに到達せしめ、且つ所要の累積回転数において、滑らかに停止させるなどの制御が可能となる。
【００６５】
次に、上述した本発明の第１〜第４の実施の形態による直流モータの回転制御装置において、回転検出に用いている回転検出用ブラシについて、詳細に検討する。
図１２は、本発明に係る回転検出用ブラシＢＤ３を、一対の電極用ブラシＢ３１およびＢ３２のうちの一方、すなわち電極用ブラシＢ３２に対し６０°の角度位置に配置した例である。この場合、整流子ＣＭ３に対する接触位置について、回転検出用ブラシの接触位置との角度差が小さい方の電極用ブラシをＢ３２とし、接触位置の角度差が大きい方の電極用ブラシをＢ３１とする。
図１２の（ａ）〜（ｅ）は、図１２（ａ）を基準として、整流子ＣＭ３が時計方向に順次３０°ずつ回転した状態をそれぞれ示したものである。図１３は、図１２（ａ）〜（ｅ）のように整流子ＣＭ３、つまり回転子が回転したときの回転検出用ブラシＢＤ３の出力Ｖの予測される電圧波形である。図１３の波形は、図１８に示すモータの駆動電圧のリップルから回転数を検出する場合の波形と比較してわかるように、６０°毎に出力が大きく変化している。
【００６６】
同様に図１４は、本発明に係る回転検出用ブラシＢＤ３′を、一対の電極用ブラシＢ３１およびＢ３２のうちの一方、すなわち電極用ブラシＢ３２に対し４０°の角度位置に配置した例である。
図１４の（ａ）〜（ｇ）は、図１４（ａ）を基準として、整流子ＣＭ３が時計方向に順次２０°ずつ回転した状態をそれぞれ示したものである。図１５は、図１４（ａ）〜（ｇ）のように整流子ＣＭ３が回転したときの回転検出用ブラシＢＤ３′の出力Ｖの予測される電圧波形である。これら図１３および図１５のような波形であれば、ローパスフィルタを通すことにより、出力Ｖからリップルを含めた高周波成分を除去した波形をもとに回転数に係る情報を検出することができることがわかる。
【００６７】
その他、本発明は、上述し且つ図面に示す実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。
例えば、図１、図９、図１１に示される実施の形態において、基準電圧生成手段は、直流モータの回転子のそれぞれ異なる回転方向に対応する２種類の比較基準電圧を生成するように構成してあるが、上記回転子の回転方向に基づくほか直流モータに加わる電圧に基づいて、さらに異なる比較基準電圧を生成するように構成してもよい。
このように構成する場合、比較基準電圧生成手段においては、例えばポテンショメータを必要数増やし、比較基準電圧選択手段においてはアナログスイッチを必要数増やし、モータ制御回路においては、複数のアナログスイッチのうち、対応するアナログスイッチのみを選択する比較基準電圧選択信号を複数出力するようにし、直流モータの駆動方向および／または直流モータに加わる電圧に応じた比較基準電圧が比較器の入力端（例えば、非反転入力端）に供給するようにして、この比較器の出力に応動してモータ駆動回路を制御する。
このように構成すれば、直流モータの回転方向および／または直流モータに加わる電圧の変動にかかわらず、回転速度の誤検出を起す虞れがなく、ブラシ式直流モータの効果的な回転検出に基づく適切な回転制御を行うことが可能となる。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、回転子コイルに接続され且つ該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに供給する複数の電極用ブラシを設けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制御装置において、
前記複数の電極用ブラシとは別途に固定子側に設けられ、前記回転子の回転を検出するための回転検出用ブラシと、
前記複数の電極用ブラシに前記直流駆動電圧を供給するモータ駆動回路と、
前記複数の電極用ブラシの各々に供給される前記直流駆動電圧の変化に応じて基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記回転検出用ブラシにより検出される電圧と前記基準電圧とを比較し、前記直流モータの回転速度に応じたパルス列を出力する比較器と、
前記比較器の出力パルス列に基づいて前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路と、
を備える構成としたので、特に、スペースをとらない簡単な構成で、直流モータの端子電圧が変化しても回転速度の誤検出を起す虞れがなく、ブラシ式直流モータの適切な回転制御を行い得る直流モータの回転制御装置を提供することができる。
【００６９】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段と、を含む構成としたので、特に、簡単で且つスペースをとらない構成で、直流モータの回転速度の誤検出を起す虞れがなく、ブラシ式直流モータの効果的な回転検出（算出）に基づく適切な回転制御を行うことが可能な直流モータの回転制御装置を提供することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段と、
前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段と、
前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記速度−電圧換算手段に供給するモータ速度切替え判断手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段と、
を含む構成としたので、簡単で且つスペースを占有しない構成を用いて、ブラシ式モータの効果的な回転検出に基づき、目標とする累積回転数に速やかに到達し得ると共に、その目標とする累積回転数に達したときの速度を目標とする回転速度とし得る、直流モータの回転制御装置を提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、前記モータ制御回路が、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段と、
前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段とを含む構成としたので、モータの一方の回転方向に対してのみ制御を行い、他方の回転方向に対しては、速度や位置の制御を必要とせず、単に動作すればよい制御対象に好適であり、部品点数や、制御回路等が簡略化でき、低コスト化を図ることが可能な直流モータの回転制御装置を提供することができる。
また、請求項５に記載の発明によれば、前記モータ制御回路は、
前記比較器の出力パルス列のパルス数を計数するパルス計数手段と、
前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段と、
前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、
前記比較器の出力パルス列のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算手段と、
前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速度とを比較する回転速度比較手段と、
前記回転速度比較手段による比較結果に基づいて前記複数の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段と、
前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記回転速度比較手段に供給するモータ速度切替え判断手段と、
前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段とを含む構成としたので、簡単で且つスペースを占有しない構成を用いて、ブラシ式モータの効果的な回転検出に基づき、目標とする累積回転数に速やかに到達し得ると共に、その目標とする累積回転数に達したときの速度を目標とする回転速度とし得る、直流モータの回転制御装置を提供することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の直流モータの回転制御装置を備える構成としたので、簡単で且つスペースをとらない構成で、直流モータの回転に対して安定な回転検出に基づく適切な回転制御を行うことが可能な直流モータの回転制御装置を用いたカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１の直流モータの回転制御装置における主として出力可変電源回路の詳細な構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図１の直流モータの回転制御装置の動作を説明するための要部のフローチャートである。
【図４】本発明に係る直流モータの回転制御装置の実施の形態に用いる直流モータの回転検出装置の一例の構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】直流モータの回転検出装置の他の例の構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】図５の直流モータの回転検出装置の動作を説明するための各部波形図である。
【図７】直流モータの回転検出装置のその他の例の構成を模式的に示すブロック図である。
【図８】図７の直流モータの回転検出装置の動作を説明するための各部波形図である。
【図９】図４、図５または図７に示した直流モータの回転検出装置を用いる直流モータの回転制御装置の一例の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１０】図９の直流モータの回転制御装置の動作を説明するための各部波形図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る直流モータの回転検出装置の動作を説明するための回転検出用ブラシをある位置に設定したときの整流子と各ブラシとの位置関係の変化を説明するための模式図である。
【図１３】図１２の直流モータの回転検出装置の動作を説明するための回転検出用ブラシの出力信号の波形図である。
【図１４】本発明に係る直流モータの回転検出装置の動作を説明するための回転検出用ブラシを他の位置に設定したときの整流子と各ブラシとの位置関係の変化を説明するための模式図である。
【図１５】図１４の直流モータの回転検出装置の動作を説明するための回転検出用ブラシの出力信号の波形図である。
【図１６】一般的な３極直流モータの原理構成を説明するための模式図である。
【図１７】従来の３極直流モータにおける回転検出手法を説明するための模式図である。
【図１８】図１７の３極直流モータにおける回転検出手法における信号波形を説明するための模式図である。
【図１９】従来の回転検出用ブラシを用いた直流モータにおける回転制御装置の一例の構成を説明するための模式図である。
【図２０】図１９の回転制御装置における各部信号波形を説明するための模式図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２２】図２１の直流モータの回転制御装置の動作を説明するための要部のフローチャートである。
【図２３】図２１の直流モータの回転検出装置の動作を説明するための各部波形図である。
【図２４】本発明の第４の実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の動作を説明するための要部のフローチャートである。
【図２５】図２４の直流モータの回転検出装置の動作を説明するための各部波形図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，６  ノイズ除去回路
２，２Ａ，２Ｂ，７  比較基準電圧生成手段
３，９，１４，１７  比較器
５，１２  モータ駆動回路
８  比較基準電圧選択手段
１０，１５，１６，１８  モータ制御回路
１１  出力可変電源回路
１３，Ｍ１，Ｍ２  直流モータ
１５１，１６１，１８１  パルス間隔計測手段
１５２，１６２，１８２  回転速度算出手段
１５３，１６３，１８４  速度−電圧換算手段
１６４  パルス数計数手段
１６５  累積回転数算出手段
１６６  残存回転数算出手段
１６７  速度切替え判断部
１８３  回転速度比較手段
Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２  電極用ブラシ
ＢＤ１，ＢＤ２  回転検出用ブラシ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５  トランジスタ
ＯＰＡ  演算増幅器（オペアンプ）
ＤＡＣ  Ｄ／Ａ（ディジタル−アナログ）コンバータ
Ｒ１１，Ｒ１２  抵抗
Ｅ，Ｅ１  電源
Ｃ１  コンデンサ
ＺＤ１  定電圧ダイオード
ＶＲ１，ＶＲ２１，ＶＲ２２  ポテンショメータ
ＡＮＳＷ１，ＡＮＳＷ２  アナログスイッチ
【図１】
0003980273.tif 000002
【図２】
0003980273.tif 000003
【図３】
0003980273.tif 000004
【図４】
0003980273.tif 000005
【図５】
0003980273.tif 000006
【図６】
0003980273.tif 000007
【図７】
0003980273.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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