ミシンのモータ制御回路
【課題】 モータの回転数の検出を安価で、かつ、安全性を向上した方法で実現できること。
【解決手段】 電源回路１からの出力をモータ３に供給する駆動回路４の駆動出力回路４Ａと、駆動回路４のオン・オフ制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂとの間に、また、モータ３の両端の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａと、モータ３の両端に接続した電圧検出回路２Ａから信号を得て検出制御信号とする検出制御回路２Ｂとの間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせた。したがって、電源回路１は通常商用電源から供給される電力をモータ３に供給しても、駆動回路４及び逆起電圧検出回路２内で、駆動制御回路４Ｂと駆動出力回路４Ａ、電圧検出回路２Ａと検出制御回路２Ｂとが互いに絶縁しているので、電力側の回路と弱電制御系回路が接触する可能性がなくなる。
【解決手段】 電源回路１からの出力をモータ３に供給する駆動回路４の駆動出力回路４Ａと、駆動回路４のオン・オフ制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂとの間に、また、モータ３の両端の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａと、モータ３の両端に接続した電圧検出回路２Ａから信号を得て検出制御信号とする検出制御回路２Ｂとの間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせた。したがって、電源回路１は通常商用電源から供給される電力をモータ３に供給しても、駆動回路４及び逆起電圧検出回路２内で、駆動制御回路４Ｂと駆動出力回路４Ａ、電圧検出回路２Ａと検出制御回路２Ｂとが互いに絶縁しているので、電力側の回路と弱電制御系回路が接触する可能性がなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシン用のモータの回転数制御を行うミシンの制御回路に関するもので、特に、ミシン用のモータから、そのモータの回転数を検出し、希望する回転速度に一致させるミシンのモータ制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のミシンのモータ制御回路の基本的な技術思想は、特許文献１、特許文献２に掲載のように、フォトインタラプタとエンコーダディスク（１００パルス／１回転）とを組み付け、パルス幅の計測、パルス数の計測によって速度を検出する方法を採用している。
【０００３】
また、従来のミシンのモータ制御回路において、モータの逆起電力による電圧値から速度を求める方法の基本的な技術思想も、特許文献３に掲載されている。
【０００４】
これらの基本的なモータの速度検出方法は共に公知である。
【特許文献１】特開平８−１５０２７９
【特許文献２】特開２００４−３２１７７１
【特許文献３】特開２０００−３５４３９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１及び特許文献２等のパルス幅、パルス数の計測によって回転速度を検出する方法は、フォトインタラプタ、エンコーダディスク等の構成部品が必要であり、コスト的に高価とならざるを得ない。また、パルス幅計測用の精度の高いクロックパルスで駆動されるカウンタも必要となり、低速度から高速度まで広い領域で速度を検出するには、それを計数するカウンタ及びメモリの容量が大きくなり、高速処理回路及びメモリが必要不可欠となる。そして、仮に、高速処理機能を有するカウンタ及び高速処理回路を有していても、フォトインタラプタの出力として整形されたパルスが到来しないと実速度が正確に計測できない。
【０００６】
また、特許文献３等のモータの逆起電圧から回転数を求める方法は、商用電源からなる構成のため、制御回路は商用電源から電気的に絶縁する絶縁回路の採用が必要となる。したがって、二重絶縁構造（クラスII）の規格等が要求されない日本国内であれば、廉価に
製造できるものの、二重絶縁構造の規格が適用される外国においては、採算上問題がある。
【０００７】
そして、特許文献３等のミシンのモータ制御回路は、ミシンのモータ速度制御が周囲の環境（温度、ミシントルク等）に依存されるため、前者のパルス幅、パルス数の計測によって回転数を検出する方法よりも回転数制御の安定化に劣る。しかし、部品点数が少ない構成で実現できるから、安価な構成とすることができるという利点がある。また、電圧検出のためリアルタイムで計測ができるという利点もある。
【０００８】
そこで、本発明は、これらの特徴を考慮してなされたもので、モータの回転数の検出を安価で、かつ、安全性を向上した方法で実現できるミシンのモータ制御回路の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のミシンのモータ制御回路は、電源回路からの出力を駆動回路によってオン・オフ制御してモータを回転させ、そのときのモータの逆起電圧（逆起電力）を逆起電圧検出回路で検出し、前記駆動回路に前記逆起電圧検出回路で検出した実測速度と回転数指示回路に設定された設定速度との差をフィードバックして速度制御するミシンのモータ制御回路において、前記駆動回路は駆動制御回路及び駆動出力回路からなリ、また、前記逆起電圧検出回路は電圧検出回路及び検出制御回路からなると共に、前記電源回路からの出力をスイッチング回路を介して前記モータに供給する前記駆動出力回路と前記モータの逆起電圧を検出する前記電圧検出回路は、前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路と前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の変量とする検出制御回路との間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているものである。
【００１０】
ここで、上記回転数指示回路は、ミシンの駆動源としてのモータの回転数を指示する機能を有する可変抵抗器、テンキー、切替スイッチ等の入力手段を介して入力する構成とすることができる。そして、前記電源回路は、モータに電力を供給する半波整流回路、全波整流回路または他の回路構成と共に設定することにより交流回路とすることができる。
【００１１】
また、前記駆動回路は、前記電源回路からの出力をスイッチング回路のオン・オフ制御によって、前記回転数指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御するものであり、交流回路の所定の繰り返し半波のタイミングのみでオン制御した直流とすることができる。半波整流回路、全波整流回路の出力を、所定のタイミングでオン制御する回路とすることができる。
【００１２】
そして、前記逆起電圧検出回路は、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態にし、モータの端子間電圧によって逆起電圧を検出するものであるが、本発明を実施する場合には、モータの回転を検出する専用のコイルから回転検出することもできる。
【００１３】
更に、前記比較回路は、前記回転数指示回路から指示した回転数と、前記逆起電圧検出回路の検出回路から得た回転数とを比較し、例えば、その比較結果が実際の回転数が指示した回転数よりも少ないとき、前記駆動回路に実際の回転数を高めるべくフィードバックするものであり、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。
【００１４】
更にまた、前記駆動回路は、駆動制御回路及び駆動出力回路からなリ、前記駆動出力回路は前記電源回路からの出力をスイッチング回路を介して前記モータに供給する回路であり、前記駆動制御回路は前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する回路である。
【００１５】
そして、前記逆起電圧検出回路は、電圧検出回路及び検出制御回路からなリ、前記電圧検出回路は前記モータの逆起電圧を検出する回路であり、前記検出制御回路は前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の前記モータの速度に比例した変量として用いる回路である。
【００１６】
加えて、前記信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されるとは、前記駆動回路の電源回路からの出力を前記モータに供給する電力側の回路と、前記駆動回路のオン・オフ制御信号を生成する回路及び逆起電圧検出回路の逆起電圧を検出する回路との間に、電気的導通が形成できないように、電気的不導体からなる絶縁物を介在していることを意味する。
【００１７】
請求項２のミシンのモータ制御回路の前記信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁は、発光素子及び受光素子からなるフォトカプラとして、両者間に絶縁を持たせたものである。
【００１８】
具体的には、前記駆動回路の一部である駆動制御回路で生成されたオン・オフ制御信号は、駆動制御回路の発光素子から、モータの電流を決定するスイッチング回路を駆動する駆動出力回路の受光素子に光結合されている。また、前記モータの逆起電圧は、直接モータに検出回路を接続し、前記検出回路の発光素子と検出制御回路の受光素子とが光結合されている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１にかかるミシンのモータ制御回路においては、電源回路からの出力をモータに供給する駆動回路の駆動出力回路と、前記駆動回路のオン・オフ制御信号を生成する駆動制御回路との間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせたものである。また、前記モータの逆起電圧は、前記モータの両端の逆起電圧を検出する電圧検出回路と、前記モータの両端に接続した電圧検出回路から信号を得て検出制御信号とする検出制御回路との間に信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせたものである。
【００２０】
したがって、電源回路は通常商用電源から供給される電力をモータに供給しても、駆動回路及び逆起電圧検出回路内の駆動制御回路と駆動出力回路、電圧検出回路と検出制御回路とが互いに絶縁されているので、電力側の回路とマイコン等の制御系回路が接触する可能性がなくなる。また、構成部品が格別増加するものではなく、電子部品の増加のみで対応できるから、廉価に製造できる。
【００２１】
請求項２にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記電気的絶縁をフォトカプラとすることにより、廉価にしかも確実な絶縁を両者間に持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路について、図を用いて説明する。
【００２３】
［実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図、図２は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。また、図３は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図であり、図４は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の逆起電圧検出回路のモータ回転数とモータ逆起電圧信号との特性図である。
【００２４】
図１及び図２において、電源回路１は、直流電動機からなるモータ３に電力を供給する商用電源１１及びその整流回路１０からなる。この整流回路１０としては、全波整流回路、半波整流回路の使用が可能である。本発明を実施する場合には、整流回路の使用に限定されるものではなく、後述する駆動回路４に交流のスイッチング特性を持たせれば、交流回路の使用も可能となる。
【００２５】
逆起電圧検出回路２は、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のタイミングでモータ３の逆起電圧を検出する回路であり、具体的には、モータ３の逆起電圧を光として検出する電圧検出回路２Ａと、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎ（実際の回転数）に比例する変量（アナログ値）を得る検出制御回路２Ｂからなる。そして、モータ３は、直流電動機でＰＷＭ信号等の制御電流によって回転数制御が可能なものである。
【００２６】
また、駆動回路４は、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって回転数指示回路６からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御するもので、特定のタイミングでオン・オフ制御することができる。この駆動回路４は、電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａと、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する光制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂからなっている。
【００２７】
なお、ここでスイッチング素子ＭＯＳは、本発明のスイッチング回路を構成するもので、他にトランジスタ等の素子、アナログゲート等のゲートとすることもできる。
【００２８】
回転数指示回路６は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標回転数を可変抵抗器、テンキー、切替スイッチとして入力する入力手段を含む回路である。また、比較回路５は、回転数指示回路６から指示した目標回転数と、逆起電圧検出回路２から得た実回転数Ｎとを比較し、その比較結果が実際の目標回転数が指示した回転数よりも低いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを高めるべく制御量をフィードバックし、また、その比較結果が目標回転数よりも実回転数Ｎが高いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを抑えるべく制御量をフィードバックさせる回路である。
【００２９】
更に、前述の電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａと、モータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａとは、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の回転速度に比例する変量として得る検出制御回路２Ｂとの間が、フォトカプラ７，８によって信号伝達が自在となっており、かつ、電気的に絶縁された結合状態となっている。
【００３０】
更に、主に、図２の本実施の形態のミシンのモータ制御回路の具体的構成に基づき説明する。
【００３１】
図２において、電源回路１は、商用電源１１及びその全波整流回路１２からなり、モータ３の一方の端子にその電力を供給している。また、モータ３の他方の端子は、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳに接続されており、スイッチング素子ＭＯＳがオンのときに、電力が供給されるようになっている。
【００３２】
なお、光結合している受光素子８ｂ、抵抗Ｒ1、スイッチング素子ＭＯＳは、駆動出力回路４Ａを構成し、光結合している受光素子８ｂの信号で、抵抗Ｒ1の端子電圧を変更させ、スイッチング素子ＭＯＳがスイッチング動作を行うように構成されている。
【００３３】
また、モータ３の逆起電圧は、モータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子７ａの光量として検出される。なお、これらモータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子７ａは、モータ３の逆起電圧を発光素子７ａの光量として検出する電圧検出回路２Ａを構成する。
【００３４】
発光素子７ａは、受光素子７ｂと共にフォトカプラ７を構成し、発光素子７ａの発光は、受光素子７ｂで検出され、受光タイミングに応じた電流がコンデンサＣ1に充電される。受光タイミングとは、駆動回路４の出力をオフにしたとき、即ち、比較回路５の出力が“Ｈ”になったとき、ベース抵抗Ｒ7を介してトランジスタＴＲ2をオンとしたタイミングのときのみ、受光素子７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3との並列回路に電流が流れ、コンデンサＣ1の充電は受光素子７ｂの出力に依存する。なお、コンデンサＣ1の充電は、放電抵抗Ｒ3を介して放電される。
【００３５】
したがって、受光素子７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列回路からなる回路は、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎに比例する変量とする検出制御回路２Ｂを構成している。コンデンサＣ1の電圧は、比較回路５として機能するマイクロプロセッサのアナログ入力に接続されており、そこでＡＤ変換され、ディジタル処理される。
【００３６】
そして、駆動出力回路４Ａの受光素子８ｂは、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子８ａからの光信号を受光するように光結合されている。なお、この発光素子８ａと受光素子８ｂはフォトカプラ８を構成する。トランジスタＴＲ1はプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6に接続されており、比較回路５として機能するマイクロプロセッサの比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子８ａを発光させ、また、比較回路５の比較出力が"Ｈ"になったとき、トランジスタＴＲがオフし、発光素子８ａが発光を停止する。
【００３７】
ここで、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子８ａ、トランジスタＴＲ1のプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6は、駆動制御回路４Ｂを構成する。
【００３８】
因みに、比較回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子８ａが発光し、受光素子８ｂによって抵抗Ｒ1の電圧降下により、スイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。同時に、比較回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ2はオフし、発光素子７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に無関係となる。比較回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ1がオフし、発光素子８ａを消灯し、スイッチング素子ＭＯＳがオフとなる。同時に、比較回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ2はオンし、発光素子７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に寄与される。
【００３９】
回転数指示回路６は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標回転数を指示する機能を有するテンキーを入力手段として含む回路である。比較回路５は、アナログ入力端子を具備するマイコンからなり、コンデンサＣ1の電圧のディジタル値と回転数指示回路６から入力した目標回転数のディジタル値とをディジタル比較し、その比較結果が回転数指示回路６から入力した目標回転数よりも実回転数Ｎが低いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを高めるべく比較回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックし、また、その比較結果が回転数指示回路６から入力した目標回転数よりも実回転数Ｎが高いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを抑えるべく比較回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックする。
【００４０】
比較回路５の入力となっている抵抗Ｒ0、コンデンサＣ0は、電源回路１の波形と駆動回路４の出力のタイミングを一致させるためのタイミング回路である。
【００４１】
このタイミング回路は、比較回路５をマイコン等で構成する場合には、自己の電源電圧から検出することもできる。また、電源回路１の整流回路のリップル率を少なくすることにより、省略することもできる。
【００４２】
次に、本実施の形態のミシンのモータ制御回路動作について、波形を用いて説明する。
【００４３】
電源回路１からは、全波整流によって図３（ａ）に示す出力波形が得られる。回転数指示回路６により目標回転数を入力する。回転数指示回路６で入力された目標回転数は、比較回路５に入力される。また、モータ３には、図３（ｂ）に示すモータ３の端子電圧が発生する。このモータ３の端子電圧は、制限抵抗Ｒ2を介してフォトカプラ７の発光素子７ａ側へ供給され、かつ、モータ３に電力が加えられていないときを選択することにより、モータ３の実回転数Ｎに応じた逆起電圧をフォトカプラ７の受光素子７ｂ側に与えることができる。
【００４４】
したがって、逆起電圧検出回路２により、モータ３の実回転数Ｎに応じたコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅが比較回路５に入力される。このコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、図４に示すように、ミシンのモータ３の実回転数Ｎに応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。このモータ逆起電圧信号ｅはモータ３の実回転数Ｎとして与えられる。
【００４５】
ここで、回転数指示信号として与えられる目標回転数と、モータ逆電圧起信号から求めた実回転数Ｎとの比較を比較回路５で行うことにより、ミシンのモータ３を目標回転数に引き込むために、比較回路５でその出力が決定され、駆動回路４から図３（ｃ）に示すモータ駆動信号が出力される。このモータ駆動信号により、モータ３の回転数を制御して、一定の回転数（目標回転数）とすることができる。なお、図３（ｃ）に示すモータ駆動信号は、タイミングＴ1が“Ｈ”でオフ出力、タイミングＴ2が“Ｌ”でオン出力となる。
【００４６】
モータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の端子間に発生する電圧を、フォトカプラ７の発光素子７ａと受光素子７ｂを介して、トランジスタＴＲ2がオンのタイミングのみ充電された並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3のアナログ電圧として現れ、比較回路５のアナログ端子に入力されている。この並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3のモータ逆起電圧信号ｅは、図４に示すように、モータ３の回転数に応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。
【００４７】
ここで、高速回転時は、逆起電圧は大きくなり、フォトカプラ７の発光素子７ａ側の電流は多くなり、フォトカプラ７の受光素子７ｂ側の電流も大きくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列接続された電圧は高くなる。逆に、低速回転時は、逆起電圧は小さくなり、フォトカプラ７の発光素子７ａ側の電流は少なくなり、フォトカプラ７の受光素子７ｂ側の電流も少なくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の電圧は低くなる。即ち、図３（ｄ）に示すタイミングｔの繰り返しの積分値によって、モータ３の実回転数Ｎが出力される。
【００４８】
コンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、比較回路５に入力され、そこで回転数指示回路６で入力された目標回転数と比較され、比較回路５から駆動回路４を介して図３（ｃ）に示すモータ３の実回転数Ｎを所望の目標回転数にすべくモータ駆動信号が出力される。即ち、モータ駆動信号は、駆動制御回路４ＢのトランジスタＴＲ1、フォトカプラ８、スイッチング素子ＭＯＳと伝達され、スイッチング素子ＭＯＳを図３（ｃ）に示すモータ駆動信号でオン・オフ制御し、モータ３への電力の供給を制御し、結果、モータ３の回転数を制御する。ここで、図３の（ｃ）のＴ1期間中はスイッチング素子ＦＥＴがオフであり、Ｔ2期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。したがって、モータ３の端子間の電圧は、図３（ｂ）のようになる。
【００４９】
前述の逆起電圧検出回路２は、スイッチング素子ＭＯＳがオフしている図３（ｃ）のＴ1期間は、モータ３の回転維持状態によってモータ逆起電圧が発生し、図３（ｄ）のｔ期間の積分値だけ、この電圧を読み取り、ミシンのモータ３の実回転数として回転速度が読み取られる。
【００５０】
ここでフォトカプラ７，８は、電圧検出回路２Ａ及び駆動出力回路４Ａと検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂとを絶縁する構造とすることにより、欧州のクラスIIの絶縁構
造への対応、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。特に、フォトカプラ７，８を使用することによって、比較的低い電圧を使用する検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂを絶縁しながら信号のみ伝達することが可能となる。
【００５１】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータ３の回転数を指示する回転数指示回路６と、モータ３に電力を供給する電源回路１と、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって回転数指示回路６からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御する駆動制御回路４Ｂ及び駆動出力回路４Ａからなる駆動回路４と、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のときにモータの逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａ及び検出制御回路２Ｂからなる逆起電圧検出回路２と、回転数指示回路６で指示した目標回転数と逆起電圧検出回路２から得た実回転数Ｎとを比較し、その比較結果を駆動回路４にフィードバックする比較回路５とを具備し、電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａとモータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａは、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎに比例する変量として用いる検出制御回路２Ｂとの間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているものである。
【００５２】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａとモータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａと、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎに比例する変量として用いる検出制御回路２Ｂとの間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているフォトカプラ７，８を接続したものである。したがって、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているフォトカプラ７，８によって、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂ、比較回路５等のマイコン等を絶縁する構造が維持でき、欧州のクラスIIの絶縁構造への対応、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御
回路４Ｂの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。
【００５３】
上記実施の形態においては、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されている機能を、フォトカプラ７，８でなしているが、本発明を実施する場合には、電磁石とホール素子等の磁気センサの対とすることができる。勿論、分離した発光素子と受光素子として構成することもできる。
【００５４】
上記実施の形態においては、スイッチング回路としてスイッチング素子ＭＯＳを使用しているが、本発明を実施する場合には、アナログゲート等のゲート回路及びトランジスタ等の半導体素子の使用が可能である。
【００５５】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、比較回路５としてマイコン（マイクロプロセッサ）を使用しているが、積極的にＡＤ変換回路、比較回路５、回転数指示回路６は、マイコン内の処理とすることができる。また、マイコン内処理とした場合には、自己でタイミングを得ている信号は外部から入力する必要がなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ミシン用のモータの回転数制御を行うミシンの制御回路として説明したが、本発明はミシン用に限定されるものでなく、一般のモータについても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の逆起電圧検出回路のモータ回転数とモータ逆起電圧信号との特性図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電源回路
２ 逆起電圧検出回路
２Ａ 電圧検出回路
２Ｂ 検出制御回路
３ モータ
４ 駆動回路
４Ａ 駆動出力回路
４Ｂ 駆動制御回路
５ 比較回路
６ 回転数指示回路
７，８ フォトカプラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシン用のモータの回転数制御を行うミシンの制御回路に関するもので、特に、ミシン用のモータから、そのモータの回転数を検出し、希望する回転速度に一致させるミシンのモータ制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のミシンのモータ制御回路の基本的な技術思想は、特許文献１、特許文献２に掲載のように、フォトインタラプタとエンコーダディスク（１００パルス／１回転）とを組み付け、パルス幅の計測、パルス数の計測によって速度を検出する方法を採用している。
【０００３】
また、従来のミシンのモータ制御回路において、モータの逆起電力による電圧値から速度を求める方法の基本的な技術思想も、特許文献３に掲載されている。
【０００４】
これらの基本的なモータの速度検出方法は共に公知である。
【特許文献１】特開平８−１５０２７９
【特許文献２】特開２００４−３２１７７１
【特許文献３】特開２０００−３５４３９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１及び特許文献２等のパルス幅、パルス数の計測によって回転速度を検出する方法は、フォトインタラプタ、エンコーダディスク等の構成部品が必要であり、コスト的に高価とならざるを得ない。また、パルス幅計測用の精度の高いクロックパルスで駆動されるカウンタも必要となり、低速度から高速度まで広い領域で速度を検出するには、それを計数するカウンタ及びメモリの容量が大きくなり、高速処理回路及びメモリが必要不可欠となる。そして、仮に、高速処理機能を有するカウンタ及び高速処理回路を有していても、フォトインタラプタの出力として整形されたパルスが到来しないと実速度が正確に計測できない。
【０００６】
また、特許文献３等のモータの逆起電圧から回転数を求める方法は、商用電源からなる構成のため、制御回路は商用電源から電気的に絶縁する絶縁回路の採用が必要となる。したがって、二重絶縁構造（クラスII）の規格等が要求されない日本国内であれば、廉価に
製造できるものの、二重絶縁構造の規格が適用される外国においては、採算上問題がある。
【０００７】
そして、特許文献３等のミシンのモータ制御回路は、ミシンのモータ速度制御が周囲の環境（温度、ミシントルク等）に依存されるため、前者のパルス幅、パルス数の計測によって回転数を検出する方法よりも回転数制御の安定化に劣る。しかし、部品点数が少ない構成で実現できるから、安価な構成とすることができるという利点がある。また、電圧検出のためリアルタイムで計測ができるという利点もある。
【０００８】
そこで、本発明は、これらの特徴を考慮してなされたもので、モータの回転数の検出を安価で、かつ、安全性を向上した方法で実現できるミシンのモータ制御回路の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のミシンのモータ制御回路は、電源回路からの出力を駆動回路によってオン・オフ制御してモータを回転させ、そのときのモータの逆起電圧（逆起電力）を逆起電圧検出回路で検出し、前記駆動回路に前記逆起電圧検出回路で検出した実測速度と回転数指示回路に設定された設定速度との差をフィードバックして速度制御するミシンのモータ制御回路において、前記駆動回路は駆動制御回路及び駆動出力回路からなリ、また、前記逆起電圧検出回路は電圧検出回路及び検出制御回路からなると共に、前記電源回路からの出力をスイッチング回路を介して前記モータに供給する前記駆動出力回路と前記モータの逆起電圧を検出する前記電圧検出回路は、前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路と前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の変量とする検出制御回路との間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているものである。
【００１０】
ここで、上記回転数指示回路は、ミシンの駆動源としてのモータの回転数を指示する機能を有する可変抵抗器、テンキー、切替スイッチ等の入力手段を介して入力する構成とすることができる。そして、前記電源回路は、モータに電力を供給する半波整流回路、全波整流回路または他の回路構成と共に設定することにより交流回路とすることができる。
【００１１】
また、前記駆動回路は、前記電源回路からの出力をスイッチング回路のオン・オフ制御によって、前記回転数指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御するものであり、交流回路の所定の繰り返し半波のタイミングのみでオン制御した直流とすることができる。半波整流回路、全波整流回路の出力を、所定のタイミングでオン制御する回路とすることができる。
【００１２】
そして、前記逆起電圧検出回路は、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態にし、モータの端子間電圧によって逆起電圧を検出するものであるが、本発明を実施する場合には、モータの回転を検出する専用のコイルから回転検出することもできる。
【００１３】
更に、前記比較回路は、前記回転数指示回路から指示した回転数と、前記逆起電圧検出回路の検出回路から得た回転数とを比較し、例えば、その比較結果が実際の回転数が指示した回転数よりも少ないとき、前記駆動回路に実際の回転数を高めるべくフィードバックするものであり、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。
【００１４】
更にまた、前記駆動回路は、駆動制御回路及び駆動出力回路からなリ、前記駆動出力回路は前記電源回路からの出力をスイッチング回路を介して前記モータに供給する回路であり、前記駆動制御回路は前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する回路である。
【００１５】
そして、前記逆起電圧検出回路は、電圧検出回路及び検出制御回路からなリ、前記電圧検出回路は前記モータの逆起電圧を検出する回路であり、前記検出制御回路は前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の前記モータの速度に比例した変量として用いる回路である。
【００１６】
加えて、前記信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されるとは、前記駆動回路の電源回路からの出力を前記モータに供給する電力側の回路と、前記駆動回路のオン・オフ制御信号を生成する回路及び逆起電圧検出回路の逆起電圧を検出する回路との間に、電気的導通が形成できないように、電気的不導体からなる絶縁物を介在していることを意味する。
【００１７】
請求項２のミシンのモータ制御回路の前記信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁は、発光素子及び受光素子からなるフォトカプラとして、両者間に絶縁を持たせたものである。
【００１８】
具体的には、前記駆動回路の一部である駆動制御回路で生成されたオン・オフ制御信号は、駆動制御回路の発光素子から、モータの電流を決定するスイッチング回路を駆動する駆動出力回路の受光素子に光結合されている。また、前記モータの逆起電圧は、直接モータに検出回路を接続し、前記検出回路の発光素子と検出制御回路の受光素子とが光結合されている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１にかかるミシンのモータ制御回路においては、電源回路からの出力をモータに供給する駆動回路の駆動出力回路と、前記駆動回路のオン・オフ制御信号を生成する駆動制御回路との間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせたものである。また、前記モータの逆起電圧は、前記モータの両端の逆起電圧を検出する電圧検出回路と、前記モータの両端に接続した電圧検出回路から信号を得て検出制御信号とする検出制御回路との間に信号伝達が可能で、かつ、電気的絶縁を持たせたものである。
【００２０】
したがって、電源回路は通常商用電源から供給される電力をモータに供給しても、駆動回路及び逆起電圧検出回路内の駆動制御回路と駆動出力回路、電圧検出回路と検出制御回路とが互いに絶縁されているので、電力側の回路とマイコン等の制御系回路が接触する可能性がなくなる。また、構成部品が格別増加するものではなく、電子部品の増加のみで対応できるから、廉価に製造できる。
【００２１】
請求項２にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記電気的絶縁をフォトカプラとすることにより、廉価にしかも確実な絶縁を両者間に持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路について、図を用いて説明する。
【００２３】
［実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図、図２は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。また、図３は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図であり、図４は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の逆起電圧検出回路のモータ回転数とモータ逆起電圧信号との特性図である。
【００２４】
図１及び図２において、電源回路１は、直流電動機からなるモータ３に電力を供給する商用電源１１及びその整流回路１０からなる。この整流回路１０としては、全波整流回路、半波整流回路の使用が可能である。本発明を実施する場合には、整流回路の使用に限定されるものではなく、後述する駆動回路４に交流のスイッチング特性を持たせれば、交流回路の使用も可能となる。
【００２５】
逆起電圧検出回路２は、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のタイミングでモータ３の逆起電圧を検出する回路であり、具体的には、モータ３の逆起電圧を光として検出する電圧検出回路２Ａと、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎ（実際の回転数）に比例する変量（アナログ値）を得る検出制御回路２Ｂからなる。そして、モータ３は、直流電動機でＰＷＭ信号等の制御電流によって回転数制御が可能なものである。
【００２６】
また、駆動回路４は、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって回転数指示回路６からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御するもので、特定のタイミングでオン・オフ制御することができる。この駆動回路４は、電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａと、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する光制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂからなっている。
【００２７】
なお、ここでスイッチング素子ＭＯＳは、本発明のスイッチング回路を構成するもので、他にトランジスタ等の素子、アナログゲート等のゲートとすることもできる。
【００２８】
回転数指示回路６は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標回転数を可変抵抗器、テンキー、切替スイッチとして入力する入力手段を含む回路である。また、比較回路５は、回転数指示回路６から指示した目標回転数と、逆起電圧検出回路２から得た実回転数Ｎとを比較し、その比較結果が実際の目標回転数が指示した回転数よりも低いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを高めるべく制御量をフィードバックし、また、その比較結果が目標回転数よりも実回転数Ｎが高いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを抑えるべく制御量をフィードバックさせる回路である。
【００２９】
更に、前述の電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａと、モータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａとは、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の回転速度に比例する変量として得る検出制御回路２Ｂとの間が、フォトカプラ７，８によって信号伝達が自在となっており、かつ、電気的に絶縁された結合状態となっている。
【００３０】
更に、主に、図２の本実施の形態のミシンのモータ制御回路の具体的構成に基づき説明する。
【００３１】
図２において、電源回路１は、商用電源１１及びその全波整流回路１２からなり、モータ３の一方の端子にその電力を供給している。また、モータ３の他方の端子は、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳに接続されており、スイッチング素子ＭＯＳがオンのときに、電力が供給されるようになっている。
【００３２】
なお、光結合している受光素子８ｂ、抵抗Ｒ1、スイッチング素子ＭＯＳは、駆動出力回路４Ａを構成し、光結合している受光素子８ｂの信号で、抵抗Ｒ1の端子電圧を変更させ、スイッチング素子ＭＯＳがスイッチング動作を行うように構成されている。
【００３３】
また、モータ３の逆起電圧は、モータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子７ａの光量として検出される。なお、これらモータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子７ａは、モータ３の逆起電圧を発光素子７ａの光量として検出する電圧検出回路２Ａを構成する。
【００３４】
発光素子７ａは、受光素子７ｂと共にフォトカプラ７を構成し、発光素子７ａの発光は、受光素子７ｂで検出され、受光タイミングに応じた電流がコンデンサＣ1に充電される。受光タイミングとは、駆動回路４の出力をオフにしたとき、即ち、比較回路５の出力が“Ｈ”になったとき、ベース抵抗Ｒ7を介してトランジスタＴＲ2をオンとしたタイミングのときのみ、受光素子７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3との並列回路に電流が流れ、コンデンサＣ1の充電は受光素子７ｂの出力に依存する。なお、コンデンサＣ1の充電は、放電抵抗Ｒ3を介して放電される。
【００３５】
したがって、受光素子７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列回路からなる回路は、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎに比例する変量とする検出制御回路２Ｂを構成している。コンデンサＣ1の電圧は、比較回路５として機能するマイクロプロセッサのアナログ入力に接続されており、そこでＡＤ変換され、ディジタル処理される。
【００３６】
そして、駆動出力回路４Ａの受光素子８ｂは、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子８ａからの光信号を受光するように光結合されている。なお、この発光素子８ａと受光素子８ｂはフォトカプラ８を構成する。トランジスタＴＲ1はプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6に接続されており、比較回路５として機能するマイクロプロセッサの比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子８ａを発光させ、また、比較回路５の比較出力が"Ｈ"になったとき、トランジスタＴＲがオフし、発光素子８ａが発光を停止する。
【００３７】
ここで、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子８ａ、トランジスタＴＲ1のプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6は、駆動制御回路４Ｂを構成する。
【００３８】
因みに、比較回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子８ａが発光し、受光素子８ｂによって抵抗Ｒ1の電圧降下により、スイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。同時に、比較回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ2はオフし、発光素子７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に無関係となる。比較回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ1がオフし、発光素子８ａを消灯し、スイッチング素子ＭＯＳがオフとなる。同時に、比較回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ2はオンし、発光素子７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に寄与される。
【００３９】
回転数指示回路６は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標回転数を指示する機能を有するテンキーを入力手段として含む回路である。比較回路５は、アナログ入力端子を具備するマイコンからなり、コンデンサＣ1の電圧のディジタル値と回転数指示回路６から入力した目標回転数のディジタル値とをディジタル比較し、その比較結果が回転数指示回路６から入力した目標回転数よりも実回転数Ｎが低いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを高めるべく比較回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックし、また、その比較結果が回転数指示回路６から入力した目標回転数よりも実回転数Ｎが高いとき、駆動回路４に実回転数Ｎを抑えるべく比較回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックする。
【００４０】
比較回路５の入力となっている抵抗Ｒ0、コンデンサＣ0は、電源回路１の波形と駆動回路４の出力のタイミングを一致させるためのタイミング回路である。
【００４１】
このタイミング回路は、比較回路５をマイコン等で構成する場合には、自己の電源電圧から検出することもできる。また、電源回路１の整流回路のリップル率を少なくすることにより、省略することもできる。
【００４２】
次に、本実施の形態のミシンのモータ制御回路動作について、波形を用いて説明する。
【００４３】
電源回路１からは、全波整流によって図３（ａ）に示す出力波形が得られる。回転数指示回路６により目標回転数を入力する。回転数指示回路６で入力された目標回転数は、比較回路５に入力される。また、モータ３には、図３（ｂ）に示すモータ３の端子電圧が発生する。このモータ３の端子電圧は、制限抵抗Ｒ2を介してフォトカプラ７の発光素子７ａ側へ供給され、かつ、モータ３に電力が加えられていないときを選択することにより、モータ３の実回転数Ｎに応じた逆起電圧をフォトカプラ７の受光素子７ｂ側に与えることができる。
【００４４】
したがって、逆起電圧検出回路２により、モータ３の実回転数Ｎに応じたコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅが比較回路５に入力される。このコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、図４に示すように、ミシンのモータ３の実回転数Ｎに応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。このモータ逆起電圧信号ｅはモータ３の実回転数Ｎとして与えられる。
【００４５】
ここで、回転数指示信号として与えられる目標回転数と、モータ逆電圧起信号から求めた実回転数Ｎとの比較を比較回路５で行うことにより、ミシンのモータ３を目標回転数に引き込むために、比較回路５でその出力が決定され、駆動回路４から図３（ｃ）に示すモータ駆動信号が出力される。このモータ駆動信号により、モータ３の回転数を制御して、一定の回転数（目標回転数）とすることができる。なお、図３（ｃ）に示すモータ駆動信号は、タイミングＴ1が“Ｈ”でオフ出力、タイミングＴ2が“Ｌ”でオン出力となる。
【００４６】
モータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の端子間に発生する電圧を、フォトカプラ７の発光素子７ａと受光素子７ｂを介して、トランジスタＴＲ2がオンのタイミングのみ充電された並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3のアナログ電圧として現れ、比較回路５のアナログ端子に入力されている。この並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3のモータ逆起電圧信号ｅは、図４に示すように、モータ３の回転数に応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。
【００４７】
ここで、高速回転時は、逆起電圧は大きくなり、フォトカプラ７の発光素子７ａ側の電流は多くなり、フォトカプラ７の受光素子７ｂ側の電流も大きくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列接続された電圧は高くなる。逆に、低速回転時は、逆起電圧は小さくなり、フォトカプラ７の発光素子７ａ側の電流は少なくなり、フォトカプラ７の受光素子７ｂ側の電流も少なくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の電圧は低くなる。即ち、図３（ｄ）に示すタイミングｔの繰り返しの積分値によって、モータ３の実回転数Ｎが出力される。
【００４８】
コンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、比較回路５に入力され、そこで回転数指示回路６で入力された目標回転数と比較され、比較回路５から駆動回路４を介して図３（ｃ）に示すモータ３の実回転数Ｎを所望の目標回転数にすべくモータ駆動信号が出力される。即ち、モータ駆動信号は、駆動制御回路４ＢのトランジスタＴＲ1、フォトカプラ８、スイッチング素子ＭＯＳと伝達され、スイッチング素子ＭＯＳを図３（ｃ）に示すモータ駆動信号でオン・オフ制御し、モータ３への電力の供給を制御し、結果、モータ３の回転数を制御する。ここで、図３の（ｃ）のＴ1期間中はスイッチング素子ＦＥＴがオフであり、Ｔ2期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。したがって、モータ３の端子間の電圧は、図３（ｂ）のようになる。
【００４９】
前述の逆起電圧検出回路２は、スイッチング素子ＭＯＳがオフしている図３（ｃ）のＴ1期間は、モータ３の回転維持状態によってモータ逆起電圧が発生し、図３（ｄ）のｔ期間の積分値だけ、この電圧を読み取り、ミシンのモータ３の実回転数として回転速度が読み取られる。
【００５０】
ここでフォトカプラ７，８は、電圧検出回路２Ａ及び駆動出力回路４Ａと検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂとを絶縁する構造とすることにより、欧州のクラスIIの絶縁構
造への対応、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。特に、フォトカプラ７，８を使用することによって、比較的低い電圧を使用する検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂを絶縁しながら信号のみ伝達することが可能となる。
【００５１】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータ３の回転数を指示する回転数指示回路６と、モータ３に電力を供給する電源回路１と、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって回転数指示回路６からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御する駆動制御回路４Ｂ及び駆動出力回路４Ａからなる駆動回路４と、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のときにモータの逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａ及び検出制御回路２Ｂからなる逆起電圧検出回路２と、回転数指示回路６で指示した目標回転数と逆起電圧検出回路２から得た実回転数Ｎとを比較し、その比較結果を駆動回路４にフィードバックする比較回路５とを具備し、電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａとモータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａは、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎに比例する変量として用いる検出制御回路２Ｂとの間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているものである。
【００５２】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａとモータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａと、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実回転数Ｎに比例する変量として用いる検出制御回路２Ｂとの間に、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているフォトカプラ７，８を接続したものである。したがって、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されているフォトカプラ７，８によって、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂ、比較回路５等のマイコン等を絶縁する構造が維持でき、欧州のクラスIIの絶縁構造への対応、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御
回路４Ｂの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。
【００５３】
上記実施の形態においては、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されている機能を、フォトカプラ７，８でなしているが、本発明を実施する場合には、電磁石とホール素子等の磁気センサの対とすることができる。勿論、分離した発光素子と受光素子として構成することもできる。
【００５４】
上記実施の形態においては、スイッチング回路としてスイッチング素子ＭＯＳを使用しているが、本発明を実施する場合には、アナログゲート等のゲート回路及びトランジスタ等の半導体素子の使用が可能である。
【００５５】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、比較回路５としてマイコン（マイクロプロセッサ）を使用しているが、積極的にＡＤ変換回路、比較回路５、回転数指示回路６は、マイコン内の処理とすることができる。また、マイコン内処理とした場合には、自己でタイミングを得ている信号は外部から入力する必要がなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ミシン用のモータの回転数制御を行うミシンの制御回路として説明したが、本発明はミシン用に限定されるものでなく、一般のモータについても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の逆起電圧検出回路のモータ回転数とモータ逆起電圧信号との特性図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電源回路
２ 逆起電圧検出回路
２Ａ 電圧検出回路
２Ｂ 検出制御回路
３ モータ
４ 駆動回路
４Ａ 駆動出力回路
４Ｂ 駆動制御回路
５ 比較回路
６ 回転数指示回路
７，８ フォトカプラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの駆動源となるモータの目標回転数を指示する回転数指示回路と、
前記モータに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記回転数指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、
前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときに前記モータの逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、
前記回転数指示回路で指示した目標回転数と前記逆起電圧検出回路から得た実回転数とを比較し、その比較結果を前記駆動回路にフィードバックする比較回路とを具備するミシンのモータ制御回路において、
前記駆動回路は駆動制御回路及び駆動出力回路からなり、また、前記逆起電圧検出回路は電圧検出回路及び検出制御回路からなると共に、前記電源回路からの出力をスイッチング素子を介して前記モータに供給する前記駆動出力回路と前記モータの逆起電圧を検出する前記電圧検出回路は、前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路及び前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の前記モータの実回転数に比例する変量として制御量を処理する検出制御回路との間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されていることを特徴とするミシンのモータ制御回路。
【請求項２】
前記信号伝達が可能な電気的絶縁は、フォトカプラとしたことを特徴とする請求項１に記載のミシンのモータ制御回路。
【請求項１】
ミシンの駆動源となるモータの目標回転数を指示する回転数指示回路と、
前記モータに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記回転数指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、
前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときに前記モータの逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、
前記回転数指示回路で指示した目標回転数と前記逆起電圧検出回路から得た実回転数とを比較し、その比較結果を前記駆動回路にフィードバックする比較回路とを具備するミシンのモータ制御回路において、
前記駆動回路は駆動制御回路及び駆動出力回路からなり、また、前記逆起電圧検出回路は電圧検出回路及び検出制御回路からなると共に、前記電源回路からの出力をスイッチング素子を介して前記モータに供給する前記駆動出力回路と前記モータの逆起電圧を検出する前記電圧検出回路は、前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路及び前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の前記モータの実回転数に比例する変量として制御量を処理する検出制御回路との間が、信号伝達が可能で、かつ、電気的に絶縁されていることを特徴とするミシンのモータ制御回路。
【請求項２】
前記信号伝達が可能な電気的絶縁は、フォトカプラとしたことを特徴とする請求項１に記載のミシンのモータ制御回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２３９１８６（Ｐ２００６−２３９１８６Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５９８７７（Ｐ２００５−５９８７７）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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