專利名稱：直流馬達的回轉檢測裝置及回轉控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用直流馬達(DC馬達)作為機械動作的驅動源、且要求該直流馬達回轉速度穩定化及累積回轉數的控制的裝置，尤其涉及下述直流馬達的回轉檢測裝置和回轉控制裝置整流子與轉子線圈連接，且與該轉子線圈一起設置在轉子上，與定子設為一體的一對電極用電刷與上述整流子滑接，通過該電極用電刷及整流子切換直流驅動電壓，供給上述轉子線圈，檢測直流馬達的上述轉子的回轉方向、回轉速度及回轉位置至少某個，合適地控制上述轉子的回轉動作。
以往，大多使用電刷式直流馬達作為機械動作的驅動源，上述所謂機械動作是指例如照相機中用于使由變焦透鏡所構成的攝影透鏡變焦的變焦動作，根據測距信息等被攝體距離信息用于使攝影透鏡和成像面的至少一方沿光軸驅動進行調焦的調焦驅動，用于進行攝影膠卷的卷取或卷回的膠卷進給驅動等。電刷式直流馬達是在定子上使用永久磁鐵等形成若干固定磁極，若干轉子線圈形成轉子的若干磁極，通過與轉子一體回轉的整流子以及從定子側與該整流子滑接的電刷，根據回轉角度切換供給直流驅動電流，使轉子回轉。
作為這種直流馬達可以例舉三極馬達，如圖30所示，表示該馬達場合。從直流驅動電源E0通過一對電極用電刷B01、B02，向整流子CM0進行供電，該整流子CM0與上述電極用電刷B01、B02滑接。該電極用電刷B01和B02相對整流子CM0在相差180度位置相接。整流子CM0形成與轉子一體動作的圓筒面，本例場合，以等角度間隔即大致以120度三等分接片構成該圓筒面。三個轉子線圈分別連接在整流子CM0的各鄰接接片間，通過上述轉子線圈形成三個轉子磁極。
根據回轉角度不同，電極用電刷B01、B02與整流子CM0的各接片之間的接觸狀態變化，極性變動，在上述轉子磁極與定子側的由永久磁鐵所構成的例如一對定子磁極(沒有圖示)之間，產生回轉驅動力。隨著轉子回轉，各轉子磁極順序與各定子磁極對向，且電極用電刷B01、B02與整流子CM0的各接片之間的接觸狀態變化，通過各轉子磁極的極性順序變動，轉子繼續回轉。
即若從電源E0施加電壓到一對電極用電刷B01、B02上，則電流從電極用電刷B01、B02中一方通過轉子線圈向另一方流動，由于轉子線圈產生磁場，形成轉子磁極。這樣，通過轉子線圈產生的磁場與定子磁極所引起的磁場的作用，轉子回轉。
作為檢測這種馬達回轉的方法一般采用旋轉編碼方式。即在馬達的回轉輸出軸或響應其回轉的傳動機構內設置回轉狹縫圓盤，在該回轉狹縫圓盤周面上形成狹縫，用光斷流器檢測該回轉狹縫圓盤周面的狹縫，檢測回轉。這種方法確實能檢測回轉，但需要構成旋轉編碼器的回轉狹縫圓盤及光斷流器等，占據空間體積增大，且成本上升。
除了上述方法之外，還有如圖31和32所示的從驅動電流波動檢測回轉的方法。
在圖31中，在從驅動電源E0向一方(例如在圖中是電極用電刷B02)供給馬達驅動電流的供電電路上串接電阻R0，檢測電阻R0的端電壓，得到如圖32所示的驅動電流的60度周期的波動波形。該波動波形由于與轉子的回轉角度位置相對應，所以，通過對其作適當波形整形等能得到與回轉角度位置相對應的脈沖信號。該方法雖在減少空間體積及成本上有利，但存在因噪音等引起誤檢測等檢測精度方面問題。
針對上述問題，在特開平4-127864號公報等中公開了一種方法，其設置與一對電極用電刷不同的檢測回轉用電刷，檢測回轉。上述檢測回轉用電刷與一對電極用電刷同樣，與整流子滑接，提取整流子中電壓。根據該檢測回轉用電刷所檢測到的信號檢測回轉。
在上述特開平4-127864號公報等中具體公開了如圖33所示結構。馬達M0除了一對電極用電刷B01、B02之外還設有檢測回轉用電刷BD0，在檢測回轉用電刷BD0上順序連接微分電路101、時間常數復原電路102及時間常數電路103。上述時間常數電路103的輸出端與比較器105的非反轉輸入端相連接，比較標準電壓發生部104的輸出端與比較器105的反轉輸入端相連接。比較器105的輸出通過圖示極性的二極管106與繼電器107的勵磁線圈一端相連接。繼電器107的勵磁線圈另一端與驅動電源E0一端相連接。電極用電刷B01通過繼電器107的接點107a與驅動電源E0一端相接，電極用電刷B02直接與驅動電源E0另一端相接。
上述繼電器107的勵磁線圈一端通過圖示極性的二極管108與馬達起動電路109的三極管109a的集電極相連接。馬達起動信號通過電阻109b供給三極管109a的基極，在三極管109a的基極與發射極之間連接有電阻109c。三極管109a的發射極與驅動電源E0另一端相接。
圖34表示上述結構中各部的信號波形，即表示輸入到馬達起動電路109的馬達起動信號、檢測回轉用電刷BD0的檢測信號、微分電路101的輸出信號、時間常數電路103的輸出信號、比較器105的輸出信號、繼電器107的動作信號及從驅動電源E0向馬達M0的驅動電源供給各波形。
根據馬達起動信號，馬達起動電路109的三極管109a接通，繼電器107接通，接點107a閉合，電力通過電極用電刷B01和B02供給馬達M0，馬達M0開始回轉。隨著馬達M0回轉，從檢測回轉用電刷BD0輸出脈沖列SA0，在微分電路101被微分，將與各脈沖前緣同步的信號SB0供給時間常數復原電路102。時間常數復原電路102與信號SB0同步，使時間常數電路103復原，從時間常數電路103輸出信號SC0。
在馬達M0以通常回轉速度回轉的通常狀態下，從時間常數電路103輸出的信號SC0不超過由比較標準電壓發生部104供給的比較標準電壓。在這種狀態下，比較器105的輸出信號SD0是“L(低電平)”，繼電器107被勵磁，繼續接通狀態，維持對于馬達M0的供電。但是，因過負荷等原因，若馬達M0的回轉速度降低，從時間常數電路103輸出的信號SC0超過由比較標準電壓發生部104供給的比較標準電壓，比較器105的輸出信號SD0成為“H(高電平)”，在繼電器107中沒有勵磁電流，成為斷開狀態，接點107a斷開，停止對馬達M0的供電。這樣，檢測馬達M0回轉速度的降低，停止馬達M0，防止過大電流持續流過馬達M0。
上述特開平4-127864號公報等公開的方法只不過是馬達回轉速度有某種程度降低場合使繼電器動作，并沒有明確表示通過高精度檢測回轉方向、回轉數、回轉速度及回轉位置等用于回轉方向控制、回轉數控制及回轉速度控制等的技術。
本發明就是鑒于上述先有技術所存在的問題而提出來的，本發明的目的在于，提供直流馬達的回轉檢測裝置、回轉控制裝置以及裝有上述回轉檢測裝置、回轉控制裝置的電氣裝置，通過簡單結構，可靠檢測和控制電刷式直流馬達的回轉速度、累計回轉數、回轉方向及回轉位置，能有效進行回轉控制。
為了實現上述目的，本發明提出一種直流馬達的回轉檢測裝置，一對電極用電刷與整流子滑接，該整流子與轉子線圈連接且與該轉子線圈一起設于轉子上，通過該整流子切換直流驅動電壓，供給上述轉子線圈，上述一對電極用電刷與定子設為一體，檢測回轉速度、累計回轉數、回轉方向及回轉位置中至少某個；其特征在于，包括至少一個檢測回轉用電刷，用于檢測上述轉子回轉；標準電壓產生裝置，用于產生比較標準電壓；比較器，比較由上述檢測回轉用電刷所檢測的電壓和由上述標準電壓產生裝置產生的比較標準電壓。
根據本發明的直流馬達的回轉檢測裝置，其特征還在于，標準電壓產生裝置包括對上述直流驅動電壓進行分壓得到比較標準電壓的裝置。
為了實現上述目的，本發明提出一種電氣裝置，其設有本發明的回轉檢測裝置。
為了實現上述目的，本發明提出一種直流馬達的回轉控制裝置，一對電極用電刷與整流子滑接，該整流子與轉子線圈連接且與該轉子線圈一起設于轉子上，通過該整流子切換直流驅動電壓，供給上述轉子線圈，上述一對電極用電刷與定子設為一體，控制上述結構直流馬達的轉子的回轉動作；其特征在于，包括至少一個檢測回轉用電刷，用于檢測上述轉子回轉；馬達驅動電路，向上述一對電極用電刷供給上述直流驅動電壓，驅動該直流馬達；標準電壓產生裝置，用于產生與上述轉子的不同回轉方向和/或施加到上述直流馬達上的電壓對應的若干比較標準電壓；比較器，對由上述檢測回轉用電刷所檢測的電壓和由上述標準電壓產生裝置產生的上述若干比較標準電壓之一進行比較。
馬達控制電路，將由上述標準電壓產生裝置產生的若干比較標準電壓中與所希望的回轉方向和/或施加到上述直流馬達上的電壓對應的比較標準電壓供給上述比較器，且根據上述回轉方向和/或施加到上述直流馬達上的電壓及上述比較器的輸出信號控制上述馬達驅動電路。
根據本發明的直流馬達的回轉控制裝置，其特征還在于，馬達控制電路包括脈沖間隔檢測裝置，用于檢測上述比較器的輸出脈沖間隔；回轉速度計算裝置，根據由上述脈沖間隔檢測裝置所檢測到的脈沖間隔求取上述轉子的回轉速度；回轉速度比較裝置，將上述由回轉速度檢測裝置檢測的回轉速度與目標回轉速度進行比較；斬波器控制裝置，根據上述比較結果進行斬波器控制，控制上述馬達驅動電路的驅動輸出，以達到上述目標回轉速度。
根據本發明的直流馬達的回轉控制裝置，其特征還在于，馬達控制電路進一步包括抑制檢測速度裝置，當通過上述斬波器控制裝置進行斬波器控制時，使得根據上述脈沖間隔檢測裝置檢測回轉速度無效。
根據本發明的直流馬達的回轉控制裝置，其特征還在于，馬達控制電路包括脈沖數計數裝置，用于對馬達回轉脈沖進行計數；累計回轉數計算裝置，用于計算累計回轉數；殘存回轉數計算裝置，用于計算殘存回轉數；斬波器控制裝置，根據上述計算結果進行斬波器控制，控制上述馬達驅動電路的驅動輸出，以達到上述目標回轉速度。
為了實現上述目的，本發明還提出一種電氣裝置，其設有本發明的回轉控制裝置。
下面說明本發明的效果。
如上所述，根據本發明，能通過簡單結構提供直流馬達的回轉檢測裝置和回轉控制裝置，可靠檢測和控制電刷式直流馬達的回轉速度、累計回轉數、回轉方向及回轉位置，有效進行回轉控制。
按照本發明的直流馬達的回轉檢測裝置，一對電極用電刷與整流子滑接，該整流子與轉子線圈連接且與該轉子線圈一起設于轉子上，通過該整流子切換直流驅動電壓，供給上述轉子線圈，上述一對電極用電刷與定子設為一體，檢測回轉速度、累計回轉數、回轉方向及回轉位置中至少某個，本發明的直流馬達的回轉檢測裝置除了上述一對電極用電刷之外，另外在定子側設置單一的檢測回轉用電刷，檢測上述轉子回轉，同時在比較器比較由該檢測回轉用電刷所檢測的電壓與由標準電壓產生裝置所產生的比較標準電壓，得到檢測回轉信號，能以簡單結構有效地檢測回轉。
按照本發明的直流馬達的回轉檢測裝置，標準電壓產生裝置包括對直流驅動電壓進行分壓得到比較標準電壓的裝置，能與馬達的驅動電壓變化相對應檢測回轉。
按照本發明的直流馬達的回轉控制裝置，一對電極用電刷與整流子滑接，該整流子與轉子線圈連接且與該轉子線圈一起設于轉子上，通過該整流子切換直流驅動電壓，供給上述轉子線圈，上述一對電極用電刷與定子設為一體，控制上述轉子動作，本發明的直流馬達的回轉控制裝置除了上述一對電極用電刷之外，另外在定子側設置單一的檢測回轉用電刷，根據由馬達驅動電路供給一對電極用電刷的直流驅動電壓，通過標準電壓產生裝置產生與上述轉子不同回轉方向對應的兩種比較標準電壓，在比較器比較由該檢測回轉用電刷所檢測的電壓與由標準電壓產生裝置所產生的兩種比較標準電壓中一方，同時，通過馬達控制電路將上述兩種比較標準電壓中與所希望回轉方向對應的比較標準電壓供給上述比較器，與上述回轉方向及比較器的輸出相對應，控制馬達驅動電路，能以簡單且不額外占有空間的結構，有效地檢測直流馬達回轉，合適地進行回轉控制。
按照本發明的直流馬達的回轉控制裝置，馬達控制電路包括用于檢測上述比較器輸出脈沖的脈沖間隔的脈沖間隔檢測裝置、根據由上述脈沖間隔檢測裝置所檢測到的脈沖間隔求取轉子回轉速度的回轉速度檢測裝置、將上述由回轉速度檢測裝置檢測的回轉速度與目標速度進行比較的回轉速度比較裝置、以及根據上述比較結果進行斬波器控制、控制馬達驅動電路的驅動輸出以達到上述目標速度的斬波器控制裝置，能可靠地檢測回轉速度，有效地進行回轉控制。
按照本發明的直流馬達的回轉控制裝置，進一步包括抑制檢測速度裝置，在進行斬波器控制時，使得通過脈沖間隔檢測裝置的回轉速度檢測為無效，能防止誤檢測回轉速度，有效地進行回轉控制。
附圖簡要說明如下
圖1是模式表示本發明實施例涉及的直流馬達結構的正面局部縱截面圖；圖2是模式表示圖1直流馬達從回轉軸前端側看的左側面圖；圖3是模式表示本發明第一實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置構成的方框圖；圖4是模式表示本發明第二實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置構成的方框圖；圖5是用于說明圖4的直流馬達的檢測回轉裝置動作的各部信號波形圖；圖6是模式表示本發明第三實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置構成的方框圖；圖7是用于說明圖6的直流馬達的檢測回轉裝置動作的各部信號波形圖；圖8是模式表示本發明第四實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖；圖9是用于說明圖8的直流馬達的回轉控制裝置動作的各部信號波形圖10是模式表示本發明第五實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖；圖11是用于說明圖10的直流馬達的回轉控制裝置動作的主要部分的流程圖；圖12是用于說明圖10的直流馬達的回轉控制裝置動作的各部信號波形圖；圖13是用于說明圖10的直流馬達的回轉控制裝置動作的檢測脈沖間隔的各部信號波形圖；圖14是模式表示本發明第六實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖；圖15是用于說明圖14的直流馬達的回轉控制裝置動作的真值表；圖16是用于說明圖14的直流馬達的回轉控制裝置動作的主要部分的流程圖；圖17是用于說明圖14的直流馬達的回轉控制裝置動作的各部信號波形圖；圖18是用于說明本發明第七實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置動作的主要部分的流程圖；圖19是用于說明圖18動作的各部信號波形圖；圖20是模式表示本發明第八實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖；圖21是用于說明本發明第八實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置動作的主要部分的流程圖；圖22是用于說明圖20動作的各部信號波形圖；圖23是模式表示本發明第九實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖；圖24是用于說明本發明第九實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置動作的主要部分的流程圖；圖25是用于說明圖23動作的各部信號波形圖；圖26是本發明直流馬達的檢測回轉裝置動作場合將檢測回轉用電刷設定在某位置時用于說明整流子與各電刷位置關系變化的模式圖；圖27是用于說明圖26的直流馬達的檢測回轉裝置動作的檢測回轉用電刷的輸出信號的波形圖；圖28是本發明直流馬達的檢測回轉裝置動作場合將檢測回轉用電刷設定在另一位置時用于說明整流子與各電刷位置關系變化的模式圖；圖29是用于說明圖28的直流馬達的檢測回轉裝置動作的檢測回轉用電刷的輸出信號的波形圖；圖30是用于說明一般三極直流馬達的構成原理的模式圖；圖31是用于說明以往三極直流馬達的檢測回轉方法的模式圖；圖32是用于說明圖31中三極直流馬達的檢測回轉方法中信號波形的模式圖；圖33是用于說明以往使用檢測回轉用電刷的直流馬達的回轉控制裝置一例結構的模式圖；圖34是用于說明圖33的回轉控制裝置中各部信號波形的模式圖。
下面參照附圖，詳細說明本發明實施例。
先說明本發明涉及的直流馬達。
圖1是模式表示本發明實施例涉及的直流馬達結構的正面局部縱截面圖，圖2是模式表示圖1直流馬達從回轉軸前端側看的左側面圖。
圖1和圖2表示直流馬達中配設電刷部附近的結構。在圖1和圖2中，M1表示直流馬達，圖中表示直流馬達M1的主要部分，110表示定子，111表示轉子，112表示整流子，113表示回轉軸，114表示支承基體，115和116表示一對電極用電刷，117和118表示一對檢測回轉用電刷，119表示轉子線圈，120表示電極用電刷的外部端子，121表示檢測回轉用電刷的外部端子。其中，為了簡化起見，在圖1僅顯示電極用電刷115和檢測回轉用電刷117，省略了116和118。另外，檢測回轉用電刷并不限定為二個，但至少需要一個。圖1表示電極用電刷115、116與檢測回轉用電刷117、118在軸向即沿回轉軸113方向錯開配置狀態，圖2表示電極用電刷115相對檢測回轉用電刷117、電極用電刷116相對檢測回轉用電刷118分別形成40度回轉角度的配置狀態。
轉子111卷裝三組線圈(沒有圖示)，形成例如三極磁極，固定在回轉軸113上。整流子112包括若干整流子片，它們以等角度間隔圍在回轉軸周圍，保持若干間隙。在圖中場合，有三片以導體形成的整流子片。轉子111的各組線圈連接在該整流子112的鄰接整流子片之間。回轉軸113在中間部固定支承轉子111，在接近轉子一端固定支承整流子112，回轉軸113由支承基體114等支承，回轉自如。支承基體114在整流子112側一端附近通過適當的軸承機構支承回轉軸113，使回轉軸回轉自如。該支承基體114呈中空的短尺寸筒狀，具有一端部，在其中空部大致收納支承一對電極用電刷115、116和一對檢測回轉用電刷117和118。在保持回轉軸113狀態下，該支承基體114還將整流子112大致收納在其中空部。定子110收納上述轉子111、整流子112、回轉軸113、支承基體114等構成馬達M1。
一對電極用電刷115、116由富有導電性及彈性的帶狀板材構成，如圖2所示，分別折曲成U字狀，其一端朝外方折曲，再在前端部折曲形成與往外方折曲前的部分大致平行的部分，另一端的前端部形成向板面上直角方向延伸的延伸部。上述一對電極用電刷115、116被配置為相對與上述延伸部大致平行的軸呈回轉對稱，與整流子112滑接，兩者被配置在成180度回轉角度位置，保持在上述支承基體114的中空部。
一對檢測回轉用電刷117、118由富有導電性及彈性的帶狀板材構成，如圖2所示，分別折曲成L字狀，其一端的從折曲部的長度比另一端長，在另一端的前端部形成向板面上直角方向延伸的延伸部。上述一對檢測回轉用電刷117、118被配置為相對與上述延伸部大致平行的軸呈回轉對稱，與整流子112滑接，兩者被配置在成180度回轉角度位置，而且，該滑接位置位于相對上述一對電極用電刷115、116在沿回轉軸113的軸向隔所定間隙的不同位置，分別以所定回轉角度、例如40度的位置保持在上述支承基體114的中空部。
支承基體114具有通孔，分別插入整流子112和回轉軸113，且在通孔上形成軸承部，保持回轉軸113回轉自如。
上述一對電極用電刷115、116的另一端的延伸部以及上述一對檢測回轉用電刷117、118的另一端的延伸部都作為連接外部用的外部端子從支承基體114的端壁向外方突出。
下面具體說明本發明的實施例。
第一實施例圖3是模式表示本發明第一實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置構成的方框圖，如圖3所示，從驅動電源E1經開關SW1供給驅動電力，驅動直流馬達M1，檢測直流馬達M1的回轉，在直流馬達M1上設有一對電極用電刷B11、B12以及檢測回轉用電刷BD1。圖3的直流馬達的檢測回轉裝置包括噪音除去電路1、比較標準電壓產生裝置2及比較器3。
噪音除去電路1除去檢測回轉用電刷BD1的檢測信號的急劇波動狀波形等噪音成份，供給比較器3。比較標準電壓產生裝置2產生比較標準電壓，供給比較器3，以便將檢測回轉用電刷BD1的檢測信號變換成與回轉速度相對應的脈沖周期及脈沖振幅的脈沖列。
比較器3將通過噪音除去電路1從檢測回轉用電刷BD1的檢測信號除去噪音成份的信號和比較標準電壓產生裝置2產生的比較標準電壓進行比較，輸出與回轉速度相對應的脈沖周期及脈沖振幅的脈沖列。
第二實施例圖4是模式表示本發明第二實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置構成的方框圖，其是圖3所示本發明第一實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置的更具體的構成。
如圖4所示，從驅動電源E1經開關SW1供給驅動電壓Eo，驅動直流馬達M1，檢測直流馬達M1的回轉，在直流馬達M1上設有一對電極用電刷B11、B12以及檢測回轉用電刷BD1。
圖4的直流馬達的檢測回轉裝置包括噪音除去電路1A、比較標準電壓產生裝置2A及比較器3。
噪音除去電路1A除去檢測回轉用電刷BD1的檢測信號的急劇波動狀波形等噪音成份，供給比較器3，該噪音除去電路1A包括定電壓二極管ZD1、電阻R1及電容C1。定電壓二極管ZD1由例如穩壓二極管等構成，連接在檢測回轉用電刷BD1與驅動電源E1的共同低電位側之間。電阻R1及電容C1順序串接，該串接電路將電阻R1連接在檢測回轉用電刷BD1側，將電容C1連接在驅動電源E1的共同低電位側，上述串接電路與定電壓二極管ZD1并聯，連接在檢測回轉用電刷BD1與驅動電源E1的共同低電位側之間。電容C1的兩端，即該電容C1和電阻R1的連接點與驅動電源E1的共同低電位側之間的電壓供給比較器3的非反轉輸入端(+側)。
比較標準電壓產生裝置2A產生比較標準電壓，供給比較器3，以便將檢測回轉用電刷BD1的檢測信號變換成與回轉速度相對應的脈沖周期及脈沖振幅的脈沖列，其由電位器VR1構成。電位器VR1的固定側兩端分別與電源電壓Vcc、共同低電位側相接，該電位器VR1的可動端與共同低電位之間的電壓，例如與Eo/4大致相當的電壓供給比較器3的反轉輸入端(-側)。
比較器3具有與圖3場合大致相同的結構，將通過噪音除去電路1A從檢測回轉用電刷BD1的檢測信號除去噪音成份的信號供給比較器3的非反轉輸入端(+側)，將比較標準電壓產生裝置2A產生的比較標準電壓(Eo/4)供給比較器3的反轉輸入端(-側)，對兩者進行比較。若噪音除去電路1A的輸出超過比較標準電壓(Eo/4)，則成為電源電壓Vcc，即“H(高電平)”，若噪音除去電路1A的輸出為比較標準電壓(Eo/4)以下，則成為共同低電位，即“L(低電平)”，輸出與回轉速度相對應的脈沖周期及脈沖振幅的脈沖列。
下面參照圖5所示波形圖說明圖4直流馬達的檢測回轉裝置的動作。圖5是用于說明圖4的直流馬達的檢測回轉裝置動作的各部信號波形圖。在圖5中，圖5A表示高速回轉時和低速回轉時檢測回轉用電刷BD1的輸出信號SA1的波形，圖5B表示噪音除去電路1A的輸出信號SB1的波形，圖5C表示比較器3的輸出信號SC1的波形。
包括檢測回轉用電刷BD1的直流馬達M1通過串列開關SW1與輸出電壓Eo的直流驅動電源E1連接，使得該直流馬達M1的檢測回轉用電刷BD1與噪音除去電路1A連接。在噪音除去電路1A中，如上所述，由例如穩壓二極管等構成的定電壓二極管ZD1與電阻R1和電容C1所構成的串接電路并聯。定電壓二極管ZD1對馬達M1的轉子線圈的自感應作用而引起的逆起動電壓產生鉗位作用。電阻R1及電容C1從兩者連接點取出輸出，構成除去高頻成份的低通濾波器。從構成低通濾波器的電阻R1及電容C1的連接點取出的輸出被供給比較器3的非反轉輸入端(+側)。
若閉合開關SW1，來自驅動電源E1的直流電壓供給直流馬達M1，通過電極用電刷B11和B12，轉子線圈被勵磁，轉子相對由永久磁鐵等形成磁極的定子回轉。通過該直流馬達M1回轉，在檢測回轉用電刷BD1產生大致呈脈沖狀的電壓信號SA1。從檢測回轉用電刷BD1輸出的電壓信號SA1的脈沖列的各脈沖的前緣部，即圖5所示急劇上升波形是因轉子線圈的自感應作用而發生的電壓所引起的，這是由于切換與電刷相接的整流子的接片時，流過與各接片連接的轉子線圈的電流大小瞬間變化，上述因轉子線圈的自感應作用而發生的電壓大小根據回轉速度因流過線圈的電流大小而變化。
各脈沖波形的傾斜部分是轉子線圈中流過的電流及線圈的直流電阻成份所產生的電壓以及線圈在磁場中回轉所產生的感應電壓的合成。高速回轉時后者的感應電壓居支配地位，低速回轉時前者的電阻成份所引起的電壓居支配地位。因此，該傾斜部分的傾斜角度如圖5所示，回轉越是低速，傾斜越平緩，接近平坦。
噪音除去電路1A的輸出信號SB1的波形除去上述急劇波動波形以及因檢測回轉用電刷BD1與整流子接觸所產生的機械噪音等高頻噪音。比較器3比較該噪音除去電路1A的輸出信號SB1的電壓與從電位器VR1取出的例如約Eo/4的比較標準電壓。因此，在該場合，作為比較器3的輸出信號SC1只能出現電壓Vcc的“H(高電平)”以及作為共同低電位、即接地電平的“L(低電平)”兩種類電平之一，能得到穩定的矩形波。
噪音除去電路1A可以根據使用直流馬達特性、使用電力或信號處理電路系統的電壓等構成，該噪音除去電路1A不一定是必要結構，根據使用直流馬達特性、使用電力或信號處理電路系統的電壓等有時也可以省略。
第三實施例圖6是模式表示本發明第三實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置構成的方框圖，其是圖3所示本發明第一實施例涉及的直流馬達的檢測回轉裝置的更具體的構成。
如圖6所示，從驅動電源E1經開關SW1供給驅動電壓Eo，驅動直流馬達M1，檢測直流馬達M1的回轉，在直流馬達M1上設有一對電極用電刷B11、B12以及檢測回轉用電刷BD1。
圖6的直流馬達的檢測回轉裝置包括噪音除去電路1B、比較標準電壓產生裝置2B及比較器3。
噪音除去電路1B與圖4所示噪音除去電路1A完全相同，設有定電壓二極管ZD1、電阻R1及電容C1，噪音除去電路1B除去檢測回轉用電刷BD1的檢測信號中的急劇波動狀波形等噪音成份，供給比較器3。
定電壓二極管ZD1由例如穩壓二極管等構成，連接在檢測回轉用電刷BD1與驅動電源E1的共同低電位側之間。電阻R1及電容C1順序串接，該串接電路將電阻R1連接在檢測回轉用電刷BD1側，將電容C1連接在驅動電源E1的共同低電位側，上述串接電路與定電壓二極管ZD1并聯，連接在檢測回轉用電刷BD1與驅動電源E1的共同低電位(接地電位)之間。電容C1的兩端，即該電容C1和電阻R1的連接點與驅動電源E1的共同低電位之間的電壓供給比較器3的非反轉輸入端(+側)。
比較標準電壓產生裝置2B產生比較標準電壓，供給比較器3，以便將檢測回轉用電刷BD1的檢測信號變換成與回轉速度相對應的脈沖周期及脈沖振幅的脈沖列，其與圖4的比較標準電壓產生裝置2A大致相同，由電位器VR2構成，但電位器VR2的固定側兩端分別與直流馬達M1的電極用電刷B11、B12連，該電位器VR2的可動端與共同低電位之間的電壓，例如Eo/4供給比較器3的反轉輸入端(-側)。
比較器3具有與圖3和圖4場合大致相同的結構，將通過噪音除去電路1B從檢測回轉用電刷BD1的檢測信號除去噪音成份的信號供給比較器3的非反轉輸入端(+側)，將比較標準電壓產生裝置2B產生的比較標準電壓(Eo/4)供給比較器3的反轉輸入端(-側)，對兩者進行比較。若噪音除去電路1B的輸出超過比較標準電壓(Eo/4)，則成為電源電壓Vcc，即“H(高電平)”，若噪音除去電路1B的輸出為比較標準電壓(Eo/4)以下，則成為共同低電位，即“L(低電平)”，輸出與回轉速度相對應的脈沖周期及脈沖振幅的脈沖列。
下面參照圖7所示波形圖說明圖6直流馬達的檢測回轉裝置的動作，圖7是用于說明圖6的直流馬達的檢測回轉裝置動作的各部信號波形圖。在圖7中，圖7A表示直流馬達M1的驅動電壓Eo逐漸降低時的檢測回轉用電刷BD1的輸出信號SA2的波形，圖7B表示噪音除去電路1B的輸出信號SB2的波形，圖7C表示比較器3的輸出信號SC2的波形。
圖6與圖2結構的不同點在于將比較標準電壓產生裝置2B的電源與直流馬達M1的驅動電源設為同一電源。
直流馬達M1的驅動電壓Eo逐漸降低時，各部電壓如圖7所示，檢測回轉用電刷BD1的輸出信號SA2及噪音除去電路1B的輸出信號SB2的電壓隨著Eo的變化逐漸降低。這時，直流馬達M1的負荷扭矩若為一定，回轉速度也逐漸變慢。
但是，作為比較標準電壓的電位器VR2的輸出電壓也與Eo成比例下降，比較器3的反轉輸入與非反轉輸入的大小關系、即比率大致保持一定。因此，盡管直流馬達M1的端子電壓Eo變化，比較器3的輸出信號SC2仍可得到穩定的矩形波。
在使用直流馬達的裝置中，經常通過使施加到直流馬達的電壓變化控制回轉速度，換句話說，控制直流馬達的發生扭矩。另一方面，在電源使用電池的裝置中，直流馬達的端子電壓頻繁變化。上述本發明第三實施例的如圖6所示的直流馬達的檢測回轉裝置即使直流馬達的端子電壓變化，也能得到穩定的檢測回轉信號。
第四實施例圖8是模式表示本發明第四實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖，圖8的直流馬達的回轉控制裝置除直流馬達M2和驅動電源電路E2之外，還包括馬達驅動電路5、噪音除去電路6、比較標準電壓產生裝置7、比較標準電壓選擇裝置8、比較器9及馬達控制電路10。
如圖8所示，從驅動電源電路E2通過馬達驅動電路5供給驅動電力，驅動直流馬達M2，直流馬達的回轉控制裝置控制直流馬達M2的回轉，在直流馬達M2上設有一對電極用電刷B21、B22以及檢測回轉用電刷BD2。
在驅動電源電路E2的正負輸出端之間連接馬達驅動電路5，該馬達驅動電路5包括開關部，其由晶體管Q1、Q2、Q3及Q4構成電橋電路形成。
在馬達驅動電路5的輸出端子的一方，即晶體管Q1的集電極與晶體管Q3的集電極的連接點連接有直流馬達M2的一方的電極用電刷B21，在馬達驅動電路5的輸出端子的另一方，即晶體管Q2的集電極與晶體管Q4的集電極的連接點連接有直流馬達M2的另一方的電極用電刷B22。
馬達驅動電路5的控制輸入端與馬達控制電路10連接，根據來自馬達控制電路10的馬達控制信號控制晶體管Q1、Q2、Q3及Q4的接通或斷開，控制直流馬達M2的正轉、逆轉和停止等。
直流馬達M2的檢測回轉用電刷BD2的輸出輸入到噪音除去電路6，該噪音除去電路6的輸出端與比較器9的非反轉輸入端(+側)相連接。
另一方面，比較標準電壓產生裝置7由兩個電位器VR21和VR22串接構成，電位器VR21和VR22串接電路與馬達驅動電路5并聯連接在驅動電源電路E2上。
也就是說，各電位器VR21和VR22的輸出產生與電源電壓Eo成比例的電壓，例如設定電位器VR21相對從可動端到共同低電位取出大約3Eo/4的電壓，電位器VR22相對從可動端到共同低電位取出大約Eo/4的電壓。
比較標準電壓選擇裝置8由兩個模擬開關ASW1、ASW2及一個變換器INV構成，電位器VR21的從可動端取出的輸出與模擬開關ASW1的輸入端連接，電位器VR22的從可動端取出的輸出與模擬開關ASW2的輸入端連接，模擬開關ASW1、ASW2的輸出端與比較器9的反轉輸入端(-側)連接。來自馬達控制電路10的控制信號作為比較標準電壓選擇信號通過變換器INV被反轉供給模擬開關ASW1的控制端子，同時，該比較標準電壓選擇信號直接供給模擬開關ASW2的控制端子。
也就是說，根據來自馬達控制電路10的比較標準電壓選擇信號控制模擬開關ASW1和ASW2中一方接通，另一方斷開，僅將比較標準電壓產生裝置7的電位器VR21和VR22中一方輸出供給比較器9的反轉輸入端。比較器9的輸出供給馬達控制電路10。馬達控制電路10使用微機等構成，接收到比較器9的輸出以及根據需要來自外部的控制指示，分別產生對馬達驅動電路5的馬達控制信號以及對比較標準電壓選擇裝置8的比較標準電壓選擇信號，供給馬達驅動電路5和比較標準電壓選擇裝置8。
根據控制端子的信號狀態是“H”還是“L”模擬開關ASW1和ASW2進行接通或斷開動作，在接通狀態下，輸入到輸入端子的電壓原樣地輸出到輸出端子，在斷開狀態下，輸入到輸入端子的電壓不輸出到輸出端子。
具體地說，例如，控制端子的信號狀態是“H”時，成為接通狀態，使輸入信號通過，控制端子的信號狀態是“L”時，成為斷開，呈高阻抗狀態。
下面參照圖9所示波形圖說明圖8直流馬達的回轉控制裝置的動作。
圖9是用于說明圖8的直流馬達的回轉控制裝置動作的各部信號波形圖。在圖9中，圖9A表示直流馬達M2朝順時鐘方向(CW)回轉時和朝逆時鐘方向(CCW)回轉時的比較標準電壓選擇信號的波形，圖9B表示比較器9的反轉輸入端的輸入信號、即檢測回轉用電刷的輸出信號的波形，圖9C表示比較器9的輸出信號的波形。
若從馬達控制電路10輸出馬達控制信號，馬達驅動電路5的晶體管Q1及晶體管Q4接通，直流馬達M2朝順時鐘方向回轉。與此同時，從馬達控制電路10輸出“H”作為比較標準電壓選擇信號。直流馬達M2的檢測回轉用電刷BD2的電壓通過噪音除去電路6輸入到比較器9的非反轉輸入端。
另一方面，比較標準電壓輸入比較器9的反轉輸入端。這種場合，比較標準電壓選擇信號為“H”，模擬開關ASW1斷開，模擬開關ASW2接通，所以，選擇電位器VR22設定的電壓Eo/4作為比較標準電壓。因此，比較器9的輸出成為圖9A所示的矩形波。
接著，從馬達控制電路10輸出馬達控制信號，使得馬達驅動電路5的晶體管Q2及晶體管Q3接通，與此同時，從馬達控制電路10輸出“L”作為比較標準電壓選擇信號。這樣，直流馬達M2朝逆時鐘方向回轉，根據檢測回轉用電刷BD2的檢測電壓在比較器9的非反轉輸入端成為圖9B所示波形。
根據比較標準電壓選擇信號，模擬開關ASW1接通，模擬開關ASW2斷開，所以，選擇電位器VR21設定的電壓3Eo/4作為比較標準電壓。因此，比較器9的輸出成為圖9B所示的矩形波。
這樣，在比較器9的輸出中，理應得到脈沖列作為直流馬達M2的回轉信號，但是，例如使用馬達的檢測回轉用電刷與電極用電刷的角度為40度場合，在順時鐘方向回轉時成為占空系數1/3的脈沖列，在逆時鐘方向回轉時成為占空系數2/3的脈沖列。
根據上述結構，對于直流馬達M2的兩方向回轉能得到穩定的回轉信號，能對直流馬達M2合適地進行回轉控制。
第五實施例圖10是模式表示本發明第五實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖，圖10的直流馬達的回轉控制裝置與圖8裝置大致相同，圖10的馬達驅動電路5A代替圖8的馬達驅動電路5，圖10的馬達控制電路10A代替圖8的馬達控制電路10。
馬達控制電路10A使用微機等構成，附加脈沖間隔檢測裝置13A、回轉速度計算裝置14A、回轉速度比較裝置15A各功能。
脈沖間隔檢測裝置13A檢測脈沖間隔TM。在脈沖間隔檢測裝置13A中，脈沖間隔TM的檢測方法如圖13A和圖13B所示，標準時鐘脈沖頻率比從比較器9輸出的直流馬達M2的回轉信號脈沖頻率充分高，以該標準時鐘脈沖對回轉信號脈沖一周期進行計數，以下式進行計算TM=Tax×計數脈沖數。
根據脈沖間隔檢測裝置13A檢測到的脈沖間隔TM，回轉速度計算裝置14A計算直流馬達M2的回轉速度。即由脈沖間隔檢測裝置13A所得的回轉信號脈沖的周期(回轉信號脈沖間隔)為TM場合，通過回轉速度計算裝置14A計算直流馬達M2的回轉速度，三極馬達場合，以60/3TM[rpm]計算。上述標準時鐘脈沖由內藏在構成馬達控制電路10A的微機等中的標準時鐘脈沖振蕩器產生。回轉速度比較裝置15A將由回轉速度計算裝置14A計算而得的回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)進行比較，產生使直流馬達得到目標速度N2(目標)的馬達控制信號。
在本實施例中，馬達驅動電路5A通過激勵器DA1、DA2、DA3及DA4分別使晶體管Q1、Q2、Q3及Q4實現接通或斷開動作，上述激勵器DA1、DA2、DA3及DA4響應由馬達控制電路10A的回轉速度比較裝置15A產生的馬達控制信號動作。
下面參照圖11所示主要部分的流程圖及圖12所示波形圖說明圖10所示直流馬達的回轉控制裝置的動作。
圖12是用于說明圖10的直流馬達的回轉控制裝置動作的各部信號波形圖。在圖12中，表示通過斬波器控制使直流馬達回轉狀態下，在給予馬達停止信號前將直流馬達M2的回轉速度保持一定場合，圖12A表示晶體管Q1的接通/斷開控制信號的波形，圖12B表示晶體管Q4的接通/斷開控制信號的波形，圖12C表示比較器9的非反轉輸入端的輸入信號的波形，圖12D表示比較器9的輸出信號的波形。
在直流馬達M2回轉狀態下，響應直流馬達M2的回轉在比較器9的輸出信號中出現直流馬達M2的回轉信號脈沖。
在該第五實施例中，馬達控制電路10A反復使向直流馬達M2的通電一時中斷(反復接通斷開)，即進行所謂斬波器控制，通過改變斬波器控制的占空系數，控制直流馬達M2的回轉速度。即根據直流馬達M2的回轉信號，計算回轉速度，回轉速度比預先設定的目標速度快場合，減小占空系數(一周期中接通時間的比例)，使其減速；回轉速度比預先設定的目標速度慢場合，增大占空系數，使其加速，使得直流馬達M2的回轉速度成為目標回轉速度。
參照圖11所示主要部分的流程圖說明圖10所示直流馬達的回轉控制裝置的動作。在步驟S11判斷有無馬達開始回轉信號，若有馬達開始回轉信號(步驟S11的“是”)，則進入步驟S12，以“H”電平輸出比較標準電壓選擇信號，在步驟S13，馬達開始順時鐘方向回轉(輸出Q1、Q4接通信號)，然后進入步驟S14。
在步驟S14，馬達控制電路10A通過脈沖間隔檢測裝置13A從比較器9的回轉信號脈沖檢測脈沖間隔TM，接著進入步驟S15，根據該脈沖間隔檢測裝置13A的檢測結果，通過回轉速度計算裝置14A計算此時的直流馬達M2的回轉速度N1。
在步驟S16，馬達控制電路10A的回轉速度比較裝置15A將通過回轉速度計算裝置14A計算而得的直流馬達M2的最新回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)進行比較，判斷N1是否小于N2，該目標速度N2有時也可以不是特定回轉速度值，而是特定回轉速度范圍。若N1不小于N2(步驟S16的“否”)，則進入步驟S17，馬達控制電路10A的回轉速度比較裝置15A判斷N1是否大于N2。
若N1不大于N2(步驟S17的“否”)，則N1等于N2，于是，在步驟S18，馬達控制電路10A繼續以現在的占空系數進行斬流器控制。并且在步驟S19馬達控制電路10A判斷有否馬達停止信號，若有馬達停止信號(步驟S19的“是”)，則進入步驟S20，輸出馬達斷開信號(輸出Q1、Q4斷開信號)，進入步驟S21，使直流馬達M2停止。若在步驟S19判斷無馬達停止信號(步驟S19的“否”)，則回到步驟S14，馬達控制電路10A繼續直流馬達M2的斬波器控制。
若在步驟S16判斷N1小于N2場合(步驟S16的“是”)，則進入步驟S22，判別上回占空系數變更后是否已經過所定時間，在此前完全沒有變更過占空系數場合或上回占空系數變更后已經過所定時間場合(步驟S22的“是”)，則進入步驟S23，增大斬波器控制的占空系數，然后移到步驟S19。若在步驟S22，判別上回占空系數變更后沒有經過所定時間場合(步驟S22的“否”)，則馬達控制電路10A不變更斬波器控制的占空系數，直接移到步驟S19。
若在步驟S17判斷N1大于N2場合(步驟S17的“是”)，則進入步驟S24，判別上回占空系數變更后是否已經過所定時間，在此前完全沒有變更過占空系數場合或上回占空系數變更后已經過所定時間場合(步驟S24的“是”)，則進入步驟S25，減小斬波器控制的占空系數，然后移到步驟S19。若在步驟S24，判別上回占空系數變更后沒有經過所定時間場合(步驟S24的“否”)，則馬達控制電路10A不變更斬波器控制的占空系數，直接移到步驟S19。
關于上述占空系數變更后沒有經過所定時間場合馬達控制電路10A不變更斬波器控制的占空系數，這是考慮到直流馬達M2的回轉速度在變更占空系數后有時不是馬上改變，存在響應滯后的問題。因此，也可以使用斬波器控制的所定周期或回轉信號脈沖的所定計數代替上述所定時間。
如圖12所示，在回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)一致狀態下，馬達控制電路10A控制晶體管Q1以一定周期一定占空系數反復接通斷開，控制晶體管Q4常時接通。
若判斷回轉速度N1(現在)的檢測結果比目標速度N2(目標)慢，馬達控制電路10A與此相對應，對馬達驅動電路5A給予使斬波器控制的占空系數變大的馬達控制信號。具體地說，例如，在晶體管Q1周期性的接通/斷開動作中，使得一周期中接通期間與斷開期間之比例相對變大。例如，若當初以50％占空系數進行控制，則變更為以75％占空系數進行控制，再次檢測回轉速度。
若判斷回轉速度N1(現在)的檢測結果此目標速度N2(目標)快，馬達控制電路10A與此相對應，對馬達驅動電路5A給予使斬波器控制的占空系數變小的馬達控制信號。具體地說，例如，在晶體管Q1周期性的接通/斷開動作中，使得一周期中接通期間與斷開期間之比例相對變小。例如，若以75％占空系數進行控制場合，則變更為以50％占空系數進行控制，再次檢測回轉速度。經過上述控制后，若判斷回轉速度N1(現在)的檢測結果仍比目標速度N2(目標)快，馬達控制電路10A與此相對應，對馬達驅動電路5A給予使斬波器控制的占空系數進一步變小的馬達控制信號。具體地說，例如，在晶體管Q1周期性的接通/斷開動作中，使得一周期中接通期間與斷開期間之比例進一步變小。例如，若以50％占空系數進行控制場合，則變更為以25％占空系數進行控制，再次檢測回轉速度。
在此，說明進行斬波器控制時的檢測回轉用電刷BD2的輸出電壓。通常即直流控制時，波形幾乎不產生電壓的低電壓部分設為L部，產生電壓逐漸增加的右階梯上升電壓波形的部分設為H部，在L部，即使是斬波器控制區間，由于晶體管Q4常時接通，電極用電刷B22大致為共同低電位(接地電平)，與電極用電刷B22成40度角的檢測回轉用電刷BD2由于通過整流子與電極用電刷B22形成短路，所以也大致為共同低電位。關于H部，請參照例如圖12的A部， 由于晶體管Q1斷開，直流馬達M2的電極(電極用電刷B21和B22)上不施加外部電壓。但是，如上所述，若直流馬達M2回轉，轉子線圈中因感應起電產生電壓，在H部仍然出現電壓(若回轉速度慢，產生電壓小，有時難以檢出)。
在本實施例的直流馬達的回轉控制裝置中，通過斬波器控制直流馬達M2，檢測而得的回轉速度N1(現在)若小于目標速度(目標)，為了提高回轉速度，增大斬波器控制中的占空系數，使回轉速度上升。檢測而得的回轉速度N1(現在)若大于目標速度(目標)，為了降低回轉速度，減小斬波器控制中的占空系數，使回轉速度下降。
第六實施例圖14是模式表示本發明第六實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖，圖14的直流馬達的回轉控制裝置與圖10裝置大致相同，圖14的馬達驅動電路5B代替圖10的馬達驅動電路5A，圖14的馬達控制電路10B代替圖10的馬達控制電路10A。
即圖14的直流馬達的回轉控制裝置的基本結構與圖10所示第五實施例裝置大致相同，與圖10的直流馬達的回轉控制裝置的不同點在于馬達驅動電路5B的內部結構，在由晶體管Q1-Q4所構成的電橋電路的前段設有譯碼器DEC1。這種場合，在馬達控制電路10B中，從回轉速度比較裝置15B供給一位的輸入信號IN1和IN2作為馬達控制信號，通過將上述輸入信號IN1和IN2組合成二位信號，如圖15真值表所示，可實現馬達順時鐘方向回轉、逆時鐘方向回轉、制動(分流)及停止四種狀態。
這種馬達驅動電路5B由于控制信號少能廣泛用于控制直流馬達的回轉。這種場合，馬達驅動電路5B通過譯碼器DEC1的輸出OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分別使晶體管Q1、Q2、Q3、Q4接通或斷開。
馬達控制電路10B與圖10中馬達控制電路10A大致相同，使用微機等構成，同樣相應包括脈沖間隔檢測裝置13B、回轉速度計算裝置14B及回轉速度比較裝置15B，但回轉速度比較裝置15B結構與圖10中回轉速度比較裝置15A有若干不同之處。
回轉速度比較裝置15B將由回轉速度計算裝置14B計算而得的回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)進行比較，產生馬達控制信號，以便通過組合直流控制與斬波器控制，使直流馬達得到目標速度N2(目標)。斬波器控制期間，忽略回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)的比較結果，或忽略脈沖間隔檢測裝置13B和回轉速度計算裝置14B的檢測回轉速度結果，不反映到供給馬達驅動電路5B的馬達控制信號中。
下面參照圖16所示主要部分的流程圖及圖17所示波形圖說明圖14所示直流馬達的回轉控制裝置的動作。
從馬達控制電路10B產生馬達控制信號，根據該馬達控制信號，通過馬達驅動電路5B將直流電壓施加在直流馬達M2上，直流馬達M2開始回轉。直流馬達M2的回轉速度按時間常數增加，成為穩定回轉。馬達控制電路10B根據直流馬達M2的回轉信號計算回轉速度N1(現在)，回轉速度N1(現在)此預先設定的目標速度N2(目標)快場合，為了降低速度，從該時刻起一定期間，切換成所謂斬波器控制，反復接通或斷開向直流馬達M2的通電，成為間歇供電，使得直流馬達M2的回轉速度N1(現在)成為目標速度N2(目標)。
參照圖16所示主要部分的流程圖說明圖14所示直流馬達的回轉控制裝置的動作。在步驟S31判斷有無馬達開始回轉信號，若有馬達開始回轉信號(步驟S31的“是”)，則進入步驟S32，以“H”電平輸出比較標準電壓選擇信號。在與該比較標準電壓選擇信號輸出大致同一時間，從馬達驅動電路10B輸出馬達控制信號IN1(“H”)及IN2(“L”)，馬達驅動電路5B的晶體管Q1和Q4接通，直流馬達M2的兩端、即電極用電刷B21與電極用電刷B22之間被施加大致與電源電壓Eo等壓的電壓，直流馬達開始順時鐘方向回轉(步驟S33)，因此，響應馬達回轉的比較器9的輸出中出現直流馬達M2的回轉信號脈沖。
開始，直流馬達M2的回轉速度緩慢，若保持該狀態繼續施加驅動電壓，回轉速度按時間常數增加，當所產生的扭矩與負荷扭矩平衡時成為穩定回轉。
馬達控制電路10B根據直流馬達M2的回轉信號計算回轉速度N1(現在)，回轉速度N1(現在)比預先設定的目標速度N2(目標)快場合，反復接通或斷開向直流馬達M2的通電，成為間歇供電，進行所謂斬波器控制，使得直流馬達M2的回轉速度成為目標回轉速度。
即在步驟S34，馬達控制電路10B通過脈沖間隔檢測裝置13B從比較器9的回轉信號脈沖檢測脈沖間隔TM，接著進入步驟S35，根據該脈沖間隔檢測裝置13B的檢測結果，通過回轉速度計算裝置14B計算此時的直流馬達M2的回轉速度N1。
在步驟S36，馬達控制電路10B的回轉速度比較裝置15B將通過回轉速度計算裝置14B計算而得的直流馬達M2的最新回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)進行比較，判斷N1是否大于N2。若N1不大于N2(步驟S36的“否”)，維持回轉，進入步驟S37，判斷是否有馬達停止信號，若有馬達停止信號(步驟S37的“是”)，則進入步驟S38，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S39，使馬達M2停止。這是為了避免因一些原因總是達不到目標速度從而作無限循環現象。
若在步驟S37判斷沒有馬達停止信號(步驟S37的“否”)，則返回步驟S34，與上述相同，重復進行檢測脈沖間隔TM、計算回轉速度及與目標速度比較判別。
若在步驟S36中判斷N1大于N2(步驟S36的“是”)，則進入步驟S40，通過同時接通或斷開馬達驅動電路5B的晶體管Q1和Q4，控制接通或斷開驅動電流，斷續供給驅動電流，開始斬波器控制。
即以后從直流馬達M2的回轉信號計算回轉速度，回轉速度N1(現在)比預先設定的目標速度N2(目標)快場合，減小占空系數，進行減速；回轉速度N1(現在)比預先設定的目標速度N2(目標)慢場合，增大占空系數，進行加速，使得直流馬達M2的回轉速度成為目標回轉速度。
這樣，馬達控制電路開始斬波器控制，在步驟S41，判斷是否有馬達停止信號，若有馬達停止信號(步驟S41的“是”)， 則進入步驟S42，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S43，使馬達M2停止。若在步驟S41判斷沒有馬達停止信號(步驟S41的“否”)，則進入步驟S44，判斷斬波器控制開始后是否已經過所定時間。若斬波器控制開始后還沒有經過所定時間(步驟S44的“否”)，則返回步驟S41，判斷是否有馬達停止信號；若在步驟S44判斷斬波器控制開始后已經過所定時間(步驟S44的“是”)，則進入步驟S45，馬達控制電路10B停止斬波器控制，從回轉速度比較裝置15B輸出馬達控制信號IN1=“H”,IN2=“L”，接通晶體管Q1和Q4，直流控制直流馬達M2。
接著，在步驟S46，馬達控制電路10B通過脈沖間隔檢測裝置13B從比較器9的回轉信號脈沖檢測脈沖間隔TM，然后進入步驟S47，根據該脈沖間隔檢測裝置13B的檢測結果，通過回轉速度計算裝置14B計算此時的直流馬達M2的回轉速度N1。在步驟S48，馬達控制電路10B的回轉速度比較裝置15B將通過回轉速度計算裝置14B計算而得的直流馬達M2的最新回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)進行比較，判斷N1是否大于N2。該目標速度N2也可以不是特定回轉速度值，而是特定的回轉速度范圍。若N1不大于N2(步驟S48的“否”)，則進入步驟S49，判斷N1是否小于N2，若N1不小于N2(步驟S49的“否”)，則回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)一致，在步驟S50，馬達控制電路10B保持現狀，設定與上回相同的占空系數，返回步驟S40，以所設定占空系數開始斬波器控制。
若在步驟S48馬達控制電路10B的回轉速度比較裝置15B判斷N1大于N2場合(步驟S48的“是”)，則進入步驟S51，將斬波器控制中的占空系數設定為比上回小，然后，返回步驟S40，以所設定占空系數開始斬波器控制。
若在步驟S49馬達控制電路10B的回轉速度比較裝置15B判斷N1小于N2場合(步驟S49的“是”)，則進入步驟S52，將斬波器控制中的占空系數設定為比上回大，然后，返回步驟S40，以所設定占空系數開始斬波器控制。
這種場合也是在設定占空系數開始斬波器控制后，在所定時間不停止斬波器控制，這是考慮到在設定占空系數開始斬波器控制后直流馬達M2的回轉速度有時不是馬上追隨發生響應延遲現象的緣故。
圖17是用于說明圖14的直流馬達的回轉控制裝置動作的各部信號波形圖。在圖17中，表示直流控制狀態和斬波器控制狀態的反復，圖17A表示晶體管Q1的接通/斷開控制信號的波形，圖17B表示晶體管Q4的接通/斷開控制信號的波形，圖17C表示比較器9的非反轉輸入端的輸入信號的波形，圖17D表示作為比較器9輸出信號的回轉信號脈沖的波形。
當從馬達控制電路10B輸出馬達控制信號IN1=“H”,IN2=“L”，馬達驅動電路5B的晶體管Q1和Q4接通，直流馬達M2的兩端、即電極用電刷B21與B22之間被施加大致與電源電壓Eo相等的電壓，直流馬達M2開始作順時鐘方向回轉。與此大致同一時間，從馬達控制電路10B輸出比較標準電壓選擇信號“H”，與該直流馬達M2回轉相對應，在比較器9的輸出中出現回轉信號脈沖。
開始，直流馬達M2的回轉速度緩慢，若保持該狀態繼續施加驅動電壓，回轉速度按時間常數增加，當所產生的扭矩與負荷扭矩平衡時成為穩定回轉。
馬達控制電路10B根據直流馬達M2的回轉信號計算回轉速度N1(現在)，回轉速度N1(現在)比預先設定的目標速度N2(目標)快場合，為了降低速度，從該時刻開始起一定期間，切換為所謂斬波器控制，反復接通/斷開向直流馬達M2的通電，成為間歇供電，使得直流馬達M2的回轉速度成為目標回轉速度。
在本實施例的斬波器控制中，交替反復馬達驅動電路的晶體管Q1和Q4都接通狀態以及晶體管Q1和Q4都斷開狀態。
如圖17所示，斬波器控制中的檢測回轉用電刷BD2的輸出在晶體管Q1和Q4都斷開狀態期間，電位不穩定(圖中用虛線表示比較器9的非反轉輸入端的輸入信號波形部分)。這是由于，若晶體管Q1和Q4都斷開，檢測回轉用電刷BD2完全與電路切離。因此，比較器9的輸出也不穩定，發生脈沖寬度變化，或脈沖出現在本來不應有直流馬達M2的回轉信號的部分。
因此，在馬達控制電路10B的回轉速度比較裝置15B等中，斬波器控制期間，不檢測回轉速度，所定時間后，回到直流控制狀態，檢測回轉速度。反復上述過程，直到使回轉速度達到目標回轉速度。開始斬波器控制后，直到停止斬波器控制在直流控制狀態下檢測回轉速度，這里的所定時間可以考慮斬波器控制的響應速度決定。停止斬波器控制在直流控制狀態下檢測回轉速度期間，最好至少檢測兩個比較器9的回轉信號脈沖，以短時間為好。
第七實施例本發明第七實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成與上述第六實施例一樣，如圖14所示，在本實施例中，進行圖18流程圖所示控制。
在該第七實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置中，斬波器控制期間，停止斬波器控制，從直流馬達M2的回轉信號計算回轉速度N1(現在)，其結果比預先設定的目標速度N2(目標)慢場合，為了提高速度，增大占空系數，從該時刻起到一定時間TCHP，進行斬波器控制；回轉速度N1(現在)此預先設定的目標速度N2(目標)快場合，為了降低速度，減小占空系數，從該時刻起到一定時間TCHP，進行斬波器控制。
上述一定時間TCHP是從此前的脈沖間隔檢測裝置的檢測結果TM所求得的時間，例如TCHP=0.7TM。并且，TCHP期間不檢測回轉信號脈沖，在TCHP期間經過后，晶體管Q1和Q4都接通的直流控制狀態下開始檢測，在檢測到回轉信號脈沖上升之前，一直使晶體管Q1和Q4都保持接通狀態。另一方面，從每次開始斬波器控制前檢測回轉信號脈沖上升時刻，開始對標準時間脈沖進行計數，在斬波器控制后的直流控制狀態下，若檢測到脈沖上升，計算脈沖間隔的檢測結果TM，再次進行所定時間TCHP=0.7TM的斬波器控制(此時，若必要的話，變更占空系數)，以后，反復上述過程。
下面參照圖18所示主要部分的流程圖及圖19所示波形圖說明第七實施例的直流馬達的回轉控制裝置的動作。
圖19是用于說明第七實施例的直流馬達的回轉控制裝置動作的各部信號波形圖。在圖19中，表示直流控制狀態和斬波器控制狀態的反復，其中，圖19A表示晶體管Q1的接通/斷開控制信號的波形，圖19B表示晶體管Q4的接通/斷開控制信號的波形，圖19C表示比較器9的非反轉輸入端的輸入信號的波形，圖19D表示作為比較器9輸出信號的回轉信號脈沖的波形。在晶體管Q1的接通/斷開控制信號和晶體管Q4的接通/斷開控制信號中，表示使斬波器控制的頻率充分高的場合，停止斬波器控制的直流控制期間顯示為脈沖狀。
在直流馬達M2回轉狀態下，響應直流馬達M2的回轉，在比較器9的輸出中出現直流馬達M2的回轉信號脈沖。但是，在以虛線表示部分(與TCHP期間相當)，由于出現假脈沖，不檢測回轉信號脈沖。
在本實施例中，馬達控制電路10B各以所定時間進行斬波器控制，通過變更斬波器控制的占空系數，控制直流馬達M2的回轉速度。即每當以所定時間TCHP(例如0.7TM)進行斬波器控制時，從直流馬達M2的回轉信號計算回轉速度，回轉速度N1(現在)比預先設定的目標速度N2(目標)快場合，為了降低速度，減小占空系數(一周期中接通時間的比例)，在所定時間TCHP(例如0.7TM)進行斬波器控制；回轉速度N1(現在)比預先設定的目標速度N2(目標)慢場合，為了增大速度，增大占空系數，在所定時間TCHP(例如0.7TM)進行斬波器控制，使直流馬達M2的回轉速度成為目標回轉速度。
參照圖18所示主要部分的流程圖說明第七實施例的直流馬達的回轉控制裝置的動作。在步驟S61判斷有無馬達開始回轉信號，若有馬達開始回轉信號(步驟S61的“是”)，則進入步驟S62，以“H”電平輸出比較標準電壓選擇信號。在與該比較標準電壓選擇信號輸出大致同一時間，從馬達驅動電路10B輸出馬達控制信號IN1(“H”)及IN2(“L”)，馬達驅動電路5B的晶體管Q1和Q4接通，直流馬達M2的兩端、即電極用電刷B21與電極用電刷B22之間被施加大致與電源電壓Eo等壓的電壓，直流馬達開始順時鐘方向回轉(步驟S63)，因此，響應馬達回轉的比較器9的輸出中出現直流馬達M2的回轉信號脈沖。
接著，在步驟S64中，馬達控制電路10B通過脈沖間隔檢測裝置13B從比較器9的回轉信號脈沖檢測脈沖間隔TM，然后進入步驟S65，根據該脈沖間隔檢測裝置13B的檢測結果，求得所定時間TCHP(=0.7TM)，進而在步驟S66，根據該脈沖間隔檢測裝置13B的檢測結果，通過回轉速度計算裝置14B計算此時的直流馬達M2的回轉速度N1。在步驟S67，馬達控制電路10B的回轉速度比較裝置15B將通過回轉速度計算裝置14B計算而得的直流馬達M2的最新回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)進行比較，判斷N1是否小于N2。該目標速度N2也可以不是特定回轉速度值，而是特定的回轉速度范圍。若N1不小于N2(步驟S67的“否”)，則進入步驟S68，判斷N1是否大于N2，若N1不大于N2(步驟S68的“否”)，則回轉速度N1(現在)與目標速度N2(目標)一致，在步驟S69，馬達控制電路10B以現在的占空系數繼續斬波控制。
然后，進入步驟S70，判斷是否有馬達停止信號，若沒有馬達停止信號(步驟S37的“否”)，則進入步驟S71，判斷是否已經過所定時間TCHP，若還沒有經過所定時間TCHP(步驟S71的“否”)，則返回步驟S70，若在步驟S71判斷已經過所定時間TCHP(步驟S71的“是”)，則進入步驟S72，停止斬波器控制，晶體管Q1和Q4接通。進而在步驟S73，判斷是否有馬達停止信號，若沒有馬達停止信號(步驟S73的“否”)，則返回步驟S64。在上述步驟S70與步驟S73判斷有馬達停止信號場合(步驟S70與步驟S73“是”)，則進入步驟S74，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S75，使馬達M2停止。
若在上述步驟S67中判斷N1小于N2(步驟S67的“是”)，則進入步驟S76，判斷上回占空系數變更后是否計數到所定脈沖數的回轉信號脈沖，當此前完全沒有進行占空系數變更場合，以及上回占空系數變更后計數到所定脈沖數的回轉信號脈沖場合(步驟S76的“是”)，則進入步驟S77，增大斬波器控制中的占空系數，再進入步驟S70。
若在上述步驟S76中判斷從上回占空系數變更后還沒有計數到所定脈沖數的回轉信號脈沖(步驟S76的“否”)，則不變更斬波器控制中的占空系數，直接進入步驟S70。
若在上述步驟S68中判斷N1大于N2(步驟S68的“是”)，則進入步驟S78，判斷上回占空系數變更后是否計數到所定脈沖數的回轉信號脈沖，當此前完全沒有進行占空系數變更場合，以及上回占空系數變更后計數到所定脈沖數的回轉信號脈沖場合(步驟S78的“是”)，則進入步驟S79，減小斬波器控制中的占空系數，再進入步驟S70。
若在上述步驟S78中判斷從上回占空系數變更后還沒有計數到所定脈沖數的回轉信號脈沖(步驟S78的“否”)，則不變更斬波器控制中的占空系數，直接進入步驟S70。
如上所述，從占空系數變更后到計數到所定脈沖數的回轉信號脈沖期間，不變更占空系數，這是考慮到變更占空系數后直流馬達M2的回轉速度有時不是馬上追隨發生響應延遲現象的緣故。
如上所述，在斬波器控制期間，使用檢測回轉用電刷BD2實質上與電路切離的馬達控制電路10B時，也能將馬達回轉速度控制到目標速度。
第八實施例圖20是模式表示本發明第八實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖，圖20的直流馬達的回轉控制裝置與圖10裝置大致相同，圖20的馬達驅動電路與圖10的馬達驅動電路5A相同，以圖20的馬達控制電路10C代替圖10的馬達控制電路10A。
即圖20的直流馬達的回轉控制裝置的基本結構與圖10所示第五實施例裝置大致相同，與圖10的直流馬達的回轉控制裝置的不同點在于馬達控制電路10C。該馬達控制電路10C涉及馬達累計回轉數控制，其中，分別以脈沖數計數裝置13C、累計回轉數計算裝置14C及殘存回轉數計算裝置15C代替圖10的脈沖間隔檢測裝置13B、回轉速度計算裝置14B及回轉速度比較裝置15B。
本實施例動作概要如下從直流馬達開始回轉起對回轉數進行計數，其累計回轉數一達到一定值，就停止回轉。
具體地說，先以直流驅動馬達，從直流馬達開始回轉起對回轉數進行計數，其累計回轉數一達到所定值c1，就切換成斬波器控制，進而對切換成斬波器控制后的回轉數進行計數，其累計回轉數一達到所定值c2，就使馬達停止回轉。
即從直流馬達開始回轉起累計回轉數一達到所定值c1+c2，就使馬達停止回轉，為了提高馬達停止位置精度，在使馬達停止前(與回轉數c2相當的區間)，通過斬波器控制使馬達回轉速度減慢。
下面參照圖21所示主要部分的流程圖及圖22所示波形圖說明圖20所示直流馬達的回轉控制裝置的動作，其中，圖22A表示當實行直流控制和斬波器控制時晶體管Q1的接通/斷開控制信號波形；圖22B表示當實行直流控制和斬波器控制時晶體管Q4的接通/斷開控制信號波形；圖22C表示當實行直流控制和斬波器控制時輸入到比較器9的非反轉輸入端的信號、即檢測回轉用電刷BD2的輸出信號波形；圖22D表示當實行直流控制和斬波器控制時從比較器9輸出的回轉信號脈沖波形。
為了簡單起見，使用與回轉數相當的脈沖數C1、C2代替馬達回轉數c1、c2。即使用累計脈沖數、殘存脈沖數用語代替累計回轉數、殘存回轉數，本實施例中，因為使用三極馬達，所以，回轉數c1、c2與脈沖數C1、C2有下列關系C1=3×c1C2=3×c2先參照圖21所示主要部分的流程圖說明圖20所示直流馬達的回轉控制裝置的動作。在步驟S81判斷有無馬達開始回轉信號，若有馬達開始回轉信號(步驟S81的“是”)，則進入步驟S82，將作為目標的累計脈沖數C1設為殘存脈沖數，即設定殘存脈沖數C=C1，進入步驟S83，以“H”電平輸出比較標準電壓選擇信號，在步驟S84，輸出馬達接通信號，驅動電路5A的晶體管Q1和Q4接通，直流馬達開始順時鐘方向回轉，進行直流驅動。并且，檢測馬達的回轉信號脈沖(比較器的輸出脈沖)，對脈沖數進行計數。作為檢測脈沖方法，有檢測脈沖的上升邊緣方法、檢測脈沖的下降邊緣方法、檢測上述兩方的方法等，在本實施例中，采用檢測脈沖的上升邊緣方法。
在步驟S85，判斷是否檢測到馬達的回轉信號脈沖，若檢測到馬達的回轉信號脈沖(步驟S85的“是”)，則進入步驟S86，從殘存脈沖數減去1，得到新的殘存脈沖數，即新的殘存脈沖數C=C1-1，在步驟S87，判斷該新的殘存脈沖數C是否為0。若該新的殘存脈沖數不為0(步驟S87的“否”)，則返回步驟S85，檢測此后的脈沖。
在上述步驟S85，沒有檢測到馬達的回轉信號脈沖場合(步驟S85的“否”)，則進入步驟S95，判斷是否有馬達停止信號，若沒有馬達停止信號(步驟S95的“否”)，則返回步驟S85，繼續檢測馬達的回轉信號脈沖；若有馬達停止信號(步驟S95的“是”)，則移到步驟S93，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S94，使馬達停止。
另一方面，若在步驟S87該新的殘存脈沖數為0(步驟S87的“是”)，即馬達從開始回轉已有C1個脈沖，則進入步驟S88，將作為目標的累計脈沖數C2設為殘存脈沖數，即設定殘存脈沖數C=C2，進入步驟S89，將馬達驅動方法從此前的直流控制切換成斬波器控制，本實施例的馬達驅動電路與圖10相同，因此，斬波器控制是使晶體管Q4常時接通，晶體管Q1以預先設定的占空系數接通/斷開。
在步驟S90，判斷是否檢測到馬達的回轉信號脈沖，若檢測到馬達的回轉信號脈沖(步驟S90的“是”)，則進入步驟S91，從殘存脈沖數減去1，得到新的殘存脈沖數，即新的殘存脈沖數C=C2-1，在步驟S92，判斷該新的殘存脈沖數C是否為0。若該新的殘存脈沖數不為0(步驟S92的“否”)，則返回步驟S90，檢測此后的脈沖。
在上述步驟S90，沒有檢測到馬達的回轉信號脈沖場合(步驟S90的“否”)，則進入步驟S96，判斷是否有馬達停止信號，若沒有馬達停止信號(步驟S96的“否”)，則返回步驟S90，繼續檢測馬達的回轉信號脈沖；若有馬達停止信號(步驟S96的“是”)，則移到步驟S93，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S94，使馬達停止。
另一方面，若在步驟S92該新的殘存脈沖數為0(步驟S92的“是”)，即馬達從開始斬波器控制已有C2個脈沖，則進入步驟S93，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S94，使馬達停止。
第九實施例圖23是模式表示本發明第九實施例涉及的直流馬達的回轉控制裝置構成的方框圖，圖23的直流馬達的回轉控制裝置與圖10裝置大致相同，圖23的馬達驅動電路與圖10的馬達驅動電路5A相同，以圖23的馬達控制電路10D代替圖10的馬達控制電路10A。
即圖23的直流馬達的回轉控制裝置的基本結構與圖10所示第五實施例裝置大致相同，與圖10的直流馬達的回轉控制裝置的不同點在于馬達控制電路10D。該馬達控制電路10D是將圖10的馬達控制電路10A和圖20的圖10的馬達控制電路10C合并而成，圖23的馬達控制電路10D包括脈沖數計數裝置13D、累計回轉數計算裝置14D、殘存回轉數計算裝置15D、脈沖間隔檢測裝置16D、回轉速度計算裝置17D及回轉速度比較裝置18D。
本實施例動作概要與第八實施例大致相同，從直流馬達開始回轉起對回轉數進行計數，其累計回轉數一達到一定值，就停止回轉。但在斬波器控制期間，追加回轉速度控制。
具體地說，先以直流驅動馬達，從直流馬達開始回轉起對回轉數進行計數，其累計回轉數一達到所定值c1，就切換成斬波器控制。
在斬波器控制期間，檢測馬達回轉速度，變更斬波器控制的占空系數，以提高使馬達停止時的馬達停止位置精度，使回轉速度充分慢。對切換成斬波器控制后的回轉數進行計數，其累計回轉數一達到所定值c2，就使馬達停止回轉。
下面參照圖24所示主要部分的流程圖及圖25所示波形圖說明圖23所示直流馬達的回轉控制裝置的動作，其中，圖25A表示當實行直流控制和斬波器控制時晶體管Q1的接通/斷開控制信號波形；圖25B表示當實行直流控制和斬波器控制時晶體管Q4的接通/斷開控制信號波形；圖25C表示當實行直流控制和斬波器控制時輸入到比較器9的非反轉輸入端的信號、即檢測回轉用電刷BD2的輸出信號波形；圖25D表示當實行直流控制和斬波器控制時從比較器9輸出的回轉信號脈沖波形。
與上述第八實施例同樣，為了簡單起見，使用與回轉數相當的脈沖數C1、C2代替馬達回轉數c1、c2。即使用累計脈沖數、殘存脈沖數用語代替累計回轉數、殘存回轉數。并且，檢測馬達的回轉信號脈沖采用檢測脈沖的上升邊緣方法。斬波器控制是使晶體管Q4常時接通，僅使晶體管Q1接通/斷開。
先參照圖24所示主要部分的流程圖說明圖23所示直流馬達的回轉控制裝置的動作。步驟S101-步驟S109、步驟S1 20與第八實施例圖21中步驟S81-步驟S89、步驟S95相同，說明省略。
在步驟S109，將馬達驅動方法從此前的直流控制切換成斬波器控制后，進入步驟S110，判斷是否檢測到馬達的回轉信號脈沖，若檢測到馬達的回轉信號脈沖(步驟S110的“是”)，則進入步驟S111，從殘存脈沖數減去1，得到新的殘存脈沖數，即新的殘存脈沖數C=C2-1，在步驟S112，判斷該新的殘存脈沖數C是否為0。若該新的殘存脈沖數不為0(步驟S112的“否”)，則進入步驟S113，判斷占空系數變更后是否已計數到所定脈沖數。若沒有計數到所定脈沖數(步驟S113的“否”)，則返回步驟S110，繼續檢測此后的脈沖。
若在步驟S110沒有檢測到馬達的回轉信號脈沖(步驟S110的“否”)，則進入步驟S121，判斷是否有馬達停止信號，若沒有馬達停止信號(步驟S121的“否”)，則返回步驟S110，繼續檢測馬達的回轉信號脈沖；若有馬達停止信號(步驟S121的“是”)，則進入步驟S122，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S123，使馬達停止。
另一方面，若在步驟S113判斷占空系數變更后已計數到所定脈沖數(步驟S113的“是”)，則進入步驟S114，根據脈沖間隔TM計算回轉速度V1(現在)，所謂脈沖間隔TM是此前脈沖的上升邊緣到這次脈沖的上升邊緣的時間。
在步驟S115，判斷回轉速度V1(現在)是否小于目標回轉速度V2(目標)進行比較，若回轉速度V1(現在)比目標回轉速度V2(目標)慢場合(步驟S115的“是”)，則進入步驟S118，增大斬波器控制的占空系數，以使回轉速度上升，然后返回步驟S110，繼續檢測馬達的回轉信號脈沖。
在步驟S115，若回轉速度V1(現在)不比目標回轉速度V2(目標)慢場合(步驟S115的“否”)，則進入步驟S116，判斷回轉速度V1(現在)是否大于目標回轉速度V2(目標)，若回轉速度V1(現在)大于目標回轉速度V2(目標)場合(步驟S116的“是”)，則進入步驟S119，減小斬波器控制的占空系數，以使回轉速度下降，然后返回步驟S110，繼續檢測馬達的回轉信號脈沖。
在步驟S116，若回轉速度V1(現在)不大于目標回轉速度V2(目標)場合(步驟S116的“否”)，則進入步驟S117，保持現在的占空系數繼續斬波器控制，返回步驟S110，繼續檢測馬達的回轉信號脈沖。
之所以在步驟S113判斷占空系數變更后是否已計數到所定脈沖數是因為變更占空系數后實際使馬達回轉速度達到在該占空系數狀態下的定常回轉速度的時間有時發生延遲，這與從直流狀態切換到斬波器控制場合相同。
另外，在步驟S112，若判斷新的殘存脈沖數為0(步驟S113的“是”)，表示斬波器控制后已計數到C2個脈沖，則進入步驟S122，輸出使晶體管Q1和Q4斷開、即馬達斷開的信號，在步驟S123，使馬達停止。
在上述第八和第九實施例中，以直流開始馬達回轉，馬達停止的稍前切換成斬波器控制，但是，也可以從一開始就實行斬波器控制。
另外，用于控制累計回轉數的回轉信號脈沖的開始計數與馬達回轉同時開始，但是，通常，大多在馬達開始回轉后產生某種信號，以該信號作為開始計數的基準。
在上述第八和第九實施例中，馬達驅動電路與圖10中馬達驅動電路5A相同，但是，馬達驅動電路也可以采用其它結構，例如圖14的馬達驅動電路5B。當然，若采用馬達驅動電路5B，流程圖及波形圖也發生相應變化。
下面對上述本發明實施例中涉及的直流馬達的檢測回轉裝置、回轉控制裝置中的檢測回轉用電刷作詳細說明。
圖26是本發明直流馬達的檢測回轉裝置動作場合將檢測回轉用電刷設定在某位置時用于說明整流子與各電刷位置關系變化的模式圖。圖中所示例為將檢測回轉用電刷BD3配置在相對一對電極用電刷B31、B32中一方(本例中是B32)成60度角位置的例子。這種場合，相對整流子CM3的接觸位置，電極用電刷B32與檢測回轉用電刷BD3的所成角度小，電極用電刷B31與檢測回轉用電刷BD3的所成角度大。圖26A-圖26E是以圖18A為基準，整流子CM3按順時鐘方向順序各回轉30度的狀態。
圖27是用于說明圖26的直流馬達的檢測回轉裝置動作的檢測回轉用電刷的輸出信號的波形圖，即如圖26A-圖26E所示那樣整流子CM3(轉子)回轉時，檢測回轉用電刷BD3的輸出V的預測電壓波形。
與圖32所示從馬達驅動電壓的波動信號檢測回轉數場合的波形進行比較可知，圖27的波形每隔60度輸出發生很大變化。
圖28是本發明直流馬達的檢測回轉裝置動作場合將檢測回轉用電刷設定在另一位置時用于說明整流子與各電刷位置關系變化的模式圖。圖中所示例為將檢測回轉用電刷BD3a配置在相對一對電極用電刷B31、B32中一方(本例中是B32)成40度角位置的例子。圖28A-圖28G是以圖28A為基準，整流子CM3按順時鐘方向順序各回轉20度的狀態。
圖29是用于說明圖28的直流馬達的檢測回轉裝置動作的檢測回轉用電刷的輸出信號的波形圖，即如圖28A-圖28G所示那樣整流子CM3(轉子)回轉時，檢測回轉用電刷BD3a的輸出V的預測電壓波形。
若是上述圖27和圖29所示波形，通過低通濾波器，從輸出V除去包括波動的高頻成份，根據該除去高頻成份的波形可以檢測涉及回轉數的信息。
當然，本發明并不局限于上述實施例，在本發明技術思想范圍內可以作種種變更，它們都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1．一種直流馬達的回轉檢測裝置，一對電極用電刷與整流子滑接，該整流子與轉子線圈連接且與該轉子線圈一起設于轉子上，通過該整流子切換直流驅動電壓，供給上述轉子線圈，上述一對電極用電刷與定子設為一體，檢測回轉速度、累計回轉數、回轉方向及回轉位置中至少某個；其特征在于，包括至少一個檢測回轉用電刷，用于檢測上述轉子回轉；標準電壓產生裝置，用于產生比較標準電壓；比較器，比較由上述檢測回轉用電刷所檢測的電壓和由上述標準電壓產生裝置產生的比較標準電壓。
2．根據權利要求1中所述的直流馬達的回轉檢測裝置，其特征在于，上述標準電壓產生裝置包括對上述直流驅動電壓進行分壓得到比較標準電壓的裝置。
3．一種電氣裝置，其特征在于，包括上述權利要求1或2中所述的回轉檢測裝置。
4．一種直流馬達的回轉控制裝置，一對電極用電刷與整流子滑接，該整流子與轉子線圈連接且與該轉子線圈一起設于轉子上，通過該整流子切換直流驅動電壓，供給上述轉子線圈，上述一對電極用電刷與定子設為一體，控制上述結構直流馬達的轉子的回轉動作；其特征在于，包括至少一個檢測回轉用電刷，用于檢測上述轉子回轉；馬達驅動電路，向上述一對電極用電刷供給上述直流驅動電壓，驅動該直流馬達；標準電壓產生裝置，用于產生與上述轉子的不同回轉方向和/或施加到上述直流馬達上的電壓對應的若干比較標準電壓；比較器，對由上述檢測回轉用電刷所檢測的電壓和由上述標準電壓產生裝置產生的上述若干比較標準電壓之一進行比較。馬達控制電路，將由上述標準電壓產生裝置產生的若干比較標準電壓中與所希望的回轉方向和/或施加到上述直流馬達上的電壓對應的比較標準電壓供給上述比較器，且根據上述回轉方向和/或施加到上述直流馬達上的電壓及上述比較器的輸出信號控制上述馬達驅動電路。
5．根據權利要求4中所述的直流馬達的回轉控制裝置，其特征在于，上述馬達控制電路包括脈沖間隔檢測裝置，用于檢測上述比較器的輸出脈沖間隔；回轉速度計算裝置，根據由上述脈沖間隔檢測裝置所檢測到的脈沖間隔求取上述轉子的回轉速度；回轉速度比較裝置，將上述由回轉速度檢測裝置檢測的回轉速度與目標回轉速度進行比較；斬波器控制裝置，根據上述比較結果進行斬波器控制，控制上述馬達驅動電路的驅動輸出，以達到上述目標回轉速度。
6．根據權利要求5中所述的直流馬達的回轉控制裝置，其特征在于，上述馬達控制電路進一步包括抑制檢測速度裝置，當通過上述斬波器控制裝置進行斬波器控制時，使得根據上述脈沖間隔檢測裝置檢測回轉速度無效。
7．根據權利要求4或5中所述的直流馬達的回轉控制裝置，其特征在于，上述馬達控制電路包括脈沖數計數裝置，用于對馬達回轉脈沖進行計數；累計回轉數計算裝置，用于計算累計回轉數；殘存回轉數計算裝置，用于計算殘存回轉數；斬波器控制裝置，根據上述計算結果進行斬波器控制，控制上述馬達驅動電路的驅動輸出，以達到上述目標回轉速度。
8．一種電氣裝置，其特征在于，包括上述權利要求4-7任一個中所述的回轉控制裝置。
全文摘要
本發明涉及馬達回轉檢測裝置和回轉控制裝置。在直流馬達M1上設有電極用電刷B11、B12和檢測回轉用電刷BD1。噪音除去電路1除去BD1的檢測信號中噪音成份,供給比較器3。比較標準電壓產生裝置2產生比較標準電壓供給比較器3。比較器3比較來自BDl的檢測信號與比較標準電壓,輸出與回轉速度相對應的脈沖周期及脈沖寬度的脈沖列。能通過簡單結構可靠檢測回轉速度、累計回轉數、回轉方向及回轉位置,有效進行回轉控制。
文檔編號H02P7/28GK1302115SQ0013646
公開日2001年7月4日 申請日期2000年12月26日 優先權日1999年12月27日
發明者大野好美, 鶴川育也, 小山憲次 申請人:株式會社理光