CN105634342A - 电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法,以廉价的微机将旋转脉冲信号乘以n(n为2以上的自然数)。电机(1)的驱动控制装置(2)具备电机驱动电路(21),其包括对转子的位置进行检测并输出位置检测信号(Sr)的位置检测单元(211),且驱动电机(1);电机控制电路(22),其基于该位置检测信号(Sr)来生成旋转脉冲信号(FG);以及微机(23),其包括至少一个计时器(234),并输出通过计时器(234)将旋转脉冲信号(FG)乘以n后的变换信号(S)。
Description
技术领域
本发明涉及电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法。
背景技术
近年来,无刷电机因长寿命、免维护而被用于广泛的用途。在固定型的设备中由于安装面积等有富余,所以大多分开构成无刷电机和控制电路。然而,便携式的设备由于安装面积等不充裕,所以大多一体构成无刷电机和控制电路。以往的控制电路构成为能够驱动特定种类的无刷电机。
通过提高无刷电机的机型选定的自由度,能够降低采购成本,并提高性能。因此,期望控制电路不光驱动特定种类的无刷电机,也能够驱动任意的无刷电机。
专利文献1的课题记载为“目的在于提供一种即使转子极数为10也输出与转子极数为8的电机相同的脉冲数的转速脉冲信号,由此不变更搭载无刷电机的设备内的转速检测电路就能够简单地替代,并实现低噪声、低振动的无刷电机。”,解决手段记载为“通过设置转速脉冲信号频率变换电路17,从而即使转子极数为10也能够输出每一转4脉冲或者12脉冲的转速脉冲信号。”。由此,能够在相同的设备内(系统)共享转子极数不同的无刷电机。
专利文献1的第0027段中记载为“位置检测元件15a~15c的输出信号15ao~15co分别是相位各错开电角120°的每一转5脉冲的信号。由位置检测信号处理电路16对输出信号15ao~15co进行信号处理,输出每一转5脉冲的信号15ao或者每一转15脉冲的信号15bo。对该信号15ao或者信号15bo用转速脉冲信号频率变换电路17进行频率变换,而输出每一转4脉冲的信号17ao或者每一转12脉冲的信号17bo。该信号17ao或者信号17bo通过转速脉冲信号输出电路18被输出至外部。”。即,通过转速脉冲信号频率变换电路对转速脉冲信号的频率进行变换。
专利文献1:日本特开2004-72903号公报
发明内容
然而,在专利文献1的技术中,输出电角各偏离规定角度的多个转速脉冲信号(以下,记载为“旋转脉冲信号”。)的电机成为前提。因而,不能够应用于以输出单一的旋转脉冲信号的电机为前提的系统。具体地说,在使用输出每一转2脉冲的电机时,不能够将专利文献1的技术应用在以输出单一的旋转脉冲信号且每一转4脉冲的电机为前提的系统。即,在旋转脉冲信号为单一时,不能够容易地对该单一的旋转脉冲信号进行频率变换,所以存在必须变更电机本身或者通过微机乘以2这种问题。旋转脉冲信号FG在从电机启动开始到达到目标旋转速度为止的期间,频率缓缓上升,与其成反比地周期减少。为了利用微机对旋转脉冲信号FG的周期进行测量而与该频率的变化对应,所以必须扫描计时器的换算电路,处理复杂化,需要高速的微机。另外,为了输出对测量出的周期进行倍增后的信号,需要与测量旋转脉冲信号FG的周期的计时器不同的计时器,因此需要具有两个以上的计时器的高功能的微机。因而,存在系统变得高价这个问题。因此,本发明的课题在于提供一种能够利用廉价的微机将旋转脉冲信号乘以n(n为2以上的自然数)的电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法。
为了解决上述的课题,本发明的电机的驱动控制装置具备:电机驱动电路,其包括对转子的位置进行检测并输出位置检测信号的位置检测单元,并且驱动电机;电机控制电路,其基于该位置检测信号来生成旋转脉冲信号;以及微机,其包括至少一个计时器,并通过该计时器输出将旋转脉冲信号乘以n后的变换信号,其中n为2以上的自然数。
本发明的电机的驱动控制方法由电机的驱动控制装置执行,该电机的驱动控制装置具备:电机驱动电路,其包括对转子的位置进行检测并输出位置检测信号的位置检测单元,并且驱动电机;电机控制电路,其基于该位置检测信号来生成旋转脉冲信号;以及微机,其包括至少一个计时器。如果电机的旋转速度低于规定速度,则该微机不输出将旋转脉冲信号乘以n后的变换信号,如果电机的旋转速度为规定速度以上则输出变换信号。对于其它手段,在具体实施方式中进行说明。
根据本发明,能够提供一种能够以廉价的微机将旋转脉冲信号乘以n的电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法。
附图说明
图1是表示本实施方式中的电机驱动控制装置的概略的结构图。
图2是表示本实施方式中的微机的概略的结构图。
图3是由微机进行的倍增处理(其1)的活动图。
图4是由微机进行的倍增处理(其2)的活动图。
图5是表示电机的旋转速度与变换信号波形的关系的图表。
图6是表示电机的旋转脉冲信号与变换信号的波形图。
具体实施方式
以下,参照各图,详细地对用于实施本发明的方式进行说明。图1是表示本实施方式中的电机1的驱动控制装置2的概略的结构图。如图1所示,电机1的驱动控制装置2构成为包括电机驱动电路21、电机控制电路22、以及微机23。电机1以输出每一转2脉冲的旋转脉冲信号的方式进行动作。该驱动控制装置2通过未图示的系统的指令对电机1进行驱动控制。
电机驱动电路21例如具备霍尔式传感器等位置检测单元211。电机驱动电路21若被输入电机驱动信号Sp,则在电机1中流动电流而旋转驱动,并由位置检测单元211检测转子的位置,且输出位置检测信号Sr。此外,位置检测单元211并不限于霍尔式传感器,可以是任意的方式。电机控制电路22将电机驱动信号Sp输出给电机驱动电路21,并根据转子的位置检测信号Sr输出旋转脉冲信号FG。在该旋转脉冲信号FG中,电机1每旋转一圈出现2个脉冲。微机23对该旋转脉冲信号FG进行倍增,并将变换信号S输出给未图示的系统。在该变换信号S中,电机1每旋转一圈出现4个脉冲。通过输出该变换信号S,例如能够在以输出单一的旋转脉冲信号且每一转4脉冲的电机为前提的系统中使用输出每一转2脉冲的电机。
图2是表示本实施方式中的微机23的概略的结构图。如图2所示,微机23构成为包括CPU(CentralProcessingUnit:中央处理器)231、ROM(ReadOnlyMemory:只读存储器)232、RAM(RandomAccessMemory:随机存取存储器)233、以及计时器234。微机23包括一个计时器234,通过该计时器234输出将旋转脉冲信号FG乘以2后的变换信号S。CPU231是中央处理装置,通过执行储存在ROM232或RAM233中的程序来生成对旋转脉冲信号FG进行倍增的变换信号S。ROM232是仅能够读出记录的信息的存储器,例如储存倍增程序3。该倍增程序3通过由CPU231执行,而具体化未图示的倍增处理部。RAM233是能够以任意的顺序访问储存的数据的存储器,例如储存处理中的程序的变量。
计时器234例如是8位的寄存器,对经过时间进行测量。CPU231利用该计时器234对时间进行测量。CPU231利用计时器234的换算电路(scaler)来设定计数时间的单位后,在计时器234设定与规定时间对应的值来开始测量。计时器234随着时间的经过而使值增加,并在值从255变化为0时使溢出中断产生。由此计时器234能够通知CPU231经过了规定时间。此外,计时器234可以不具有捕获外部触发的定时的功能。计时器234并不限于自加1动作,也可以通过递减动作来测量时间经过。
图3是表示由微机23进行的乘2处理(其1)的活动图。微机23若通过系统等加以启动,则执行步骤S10以后的倍增处理。此时,从微机23的S端子输出的变换信号S被初始化为Low。在步骤S10中,微机23读入旋转脉冲信号FG的状态。在步骤S11中,微机23判断旋转脉冲信号FG的状态是High(高)和Low(低)中的哪个。如果旋转脉冲信号FG的状态为High,则微机23进入步骤S12的处理,如果旋转脉冲信号FG的状态为Low,则微机23进入步骤S13的处理。此外,在图3中,将High省略记载为“Hi”,将Low省略记载为“Lo”。
在步骤S12中,微机23将FG标志设定为1,进入步骤S14的处理。此处FG标志是指储存在RAM233中的变量之一。在步骤S13中,微机23将FG标志设定为0,进入步骤S14的处理。在步骤S14中,微机23重新读入旋转脉冲信号FG的状态,并判断该旋转脉冲信号FG的状态与FG标志是否一致。
在步骤S15中,如果旋转脉冲信号FG的状态与FG标志一致(是),微机23返回到步骤S14的处理,如果旋转脉冲信号FG的状态与FG标志不一致(否),则进入步骤S16的处理。由此,能够检测旋转脉冲信号FG的边沿的定时。在步骤S16中,微机23开始计时器234的时间测量。此时,微机23对计时器234设定最小值(例如0)即可。在步骤S17中,微机23利用旋转脉冲信号FG更新FG标志。具体地说,微机23执行与步骤S10~S13同样的处理,使FG标志反映最新的旋转脉冲信号FG的状态。这是为了检测旋转脉冲信号FG的下一个边沿。
在步骤S18中,微机23判断是否产生计时器234的溢出。在步骤S19中,如果产生计时器234的溢出(是),则微机23返回到步骤S16的处理,如果未产生计时器234的溢出(否),则进入步骤S20的处理。由此,微机23能够控制为直至电机1达到规定的旋转速度为止不输出将旋转脉冲信号FG乘以n后的变换信号S。此处规定的旋转速度是指旋转脉冲信号FG的边沿期间变小到不产生计时器234的溢出的程度的速度。旋转脉冲信号FG的边沿期间是指从检测出旋转脉冲信号FG的边沿时开始到检测出下一个边沿为止的期间。在步骤S20中,微机23判断旋转脉冲信号FG的状态与FG标志是否一致。
在步骤S21中,如果旋转脉冲信号FG的状态与FG标志一致(是),则微机23未检测出旋转脉冲信号FG的下一个边沿所以返回到步骤S18的处理,如果旋转脉冲信号FG的状态与FG标志不一致(否),则检测出旋转脉冲信号FG的下一个边沿所以进入步骤S22的处理。由此微机23能够检测旋转脉冲信号FG的边沿。在步骤S22中,微机23结束计时器234的时间测量。此时,在计时器234中存储从步骤S16中设定计时器时开始到结束该时间测量时为止的时间。这是从步骤S15中检测出旋转脉冲信号FG的边沿的定时开始到步骤S21中检测出旋转脉冲信号FG的下一个边沿的定时为止的时间的近似值。在步骤S23中,微机23利用旋转脉冲信号FG更新FG标志。该处理是与步骤S10~S13同样的处理。在步骤S24中,微机23使S端子的输出触发来使变换信号S的逻辑反转。在步骤S25中,微机23对变量T设定计时器234的测量值,并经由节点A进入图4的步骤S26。计时器234的测量值能够通过从计时器234的测量结束时的值减去测量开始时的值(例如0)来计算。
图4是由微机23进行的2倍增处理(其2)的活动图。在步骤S26中,微机23对计时器234设定变量T的1/2。即,对计时器234设定从作为计时器234的最大的计数数目的256减去变量T的1/2所得的值,开始计时器234的时间测量。由此,计时器234能够在紧前的旋转脉冲信号FG的边沿间隔的1/2使溢出产生,并通知微机23。此外,变量T的1/2通过移位运算或表格参照等,即使利用廉价的微机也能够以实用的运算时间计算。具体地说,在计时器的换算电路被设定为100μ秒时,若单纯对计时器进行计时,则每25.6m秒产生溢出。此处,若步骤S25中所设定的变量T为10.0m秒,则在步骤S26中,对计时器234设定“256-(100/2)=206”。在步骤S27中,微机23判定是否产生计时器234的溢出。在步骤S28中,如果未产生计时器234的溢出(否),则微机23返回到步骤S27的处理,如果产生计时器234的溢出(是),则进入步骤S29的处理。
在步骤S29中,微机23使S端子的输出触发来使变换信号S的逻辑反转。在步骤S30中,微机23开始计时器234的时间测量。此时微机23对计时器234设定最小值(例如0)即可。在步骤S31中,微机23判断是否产生计时器234的溢出。在步骤S32中,如果产生计时器234的溢出(是),则微机23经由节点B返回到步骤S16(参照图3)的处理,如果未产生计时器234的溢出(否),则进入步骤S33的处理。
在步骤S33中,微机23判断旋转脉冲信号FG的状态与FG标志是否一致。在步骤S34中,如果旋转脉冲信号FG的状态与FG标志一致(是),则微机23返回到步骤S31的处理,如果旋转脉冲信号FG的状态与FG标志不一致(否),则进入步骤S35的处理。由此微机23能够检测旋转脉冲信号FG的边沿。
在步骤S35中,微机23结束计时器234的时间测量。在步骤S36中,微机23将对变量T的1/2加上计时器234的测量值和偏移量所得的值设定为变量T。计时器234的测量值能够通过从计时器234的测量结束时的值减去测量开始时的值来计算。偏移量是未由计时器234测量出的步骤S28、S29等的处理时间的总和。偏移量也能够对微机23输入已知的周期的脉冲信号通过实验来求出。
在步骤S37中,微机23使S端子的输出触发来使变换信号S的逻辑反转。在步骤S38中,微机23利用旋转脉冲信号FG更新FG标志。该处理是与步骤S10~S13同样的处理。在步骤S39中,微机23判断是否结束S端子的输出。在步骤S40中,如果未结束S端子的输出(否)则微机23返回到步骤S26的处理,如果结束S端子的输出(是)则结束图4的处理。这样,微机23能够利用计时器234测量旋转脉冲信号FG的各边沿间隔,并且决定使S端子的输出触发来使变换信号S的逻辑反转的定时。此外,在将旋转脉冲信号FG乘以3时,微机23在步骤S26、S36中,代替变量T的1/2,而应用变量T的1/3,并且反复两次步骤S26~S29的处理即可。
根据上述,变换信号S通过以下的方法生成。变换信号S在旋转脉冲信号FG为初次周期的期间成为Low。之后,变换信号S在旋转脉冲信号FG的逻辑反转时,同样地反转。变换信号S在经过使逻辑反转紧前的旋转脉冲信号FG的High区间或者Low区间的时间的测量结果为1/n倍的时间后逻辑反转。另外,使该动作反复(n-1)次。此处n为表示倍增的数目的2以上的自然数。
图5是表示电机1的旋转速度和变换信号S的波形的关系的图。在从在时刻t0电机1启动之后到达到规定旋转速度的时刻t1为止的期间,变换信号S维持Low。系统直至电机1达到规定旋转速度为止,以规定扭矩驱动电机,不进行基于变换信号S的反馈控制,所以即使是这样的简单化的动作也不会有问题。由于仅在旋转速度上升某种程度的状态下输出变换信号S即可,所以微机23不必再设定计时器234的换算电路,就能够对旋转脉冲信号FG进行倍增。在时刻t1以后,变换信号S反复Low和High,将旋转脉冲信号FG乘以2。系统在电机1达到规定旋转速度后,例如反馈变换信号S的周期与目标周期的差来控制旋转速度。电机1达到规定旋转速度后的旋转脉冲信号FG的周期通过固定有换算电路的8位计时器234也能够获取。因此,能够利用廉价的微机23对旋转脉冲信号FG进行倍增。
图6是表示电机1的旋转脉冲信号FG和变换信号S的波形图。图6所示的波形图示出将旋转脉冲信号FG倍增为其2倍的频率的变换信号S的例子。若从时刻t10开始旋转脉冲信号FG的输入,则到时刻t12为止旋转脉冲信号FG为初次周期,所以变换信号S维持Low。这与从步骤S10到步骤S19为止的迁移对应。在时刻t12,变换信号S伴随旋转脉冲信号FG的逻辑反转而同样地逻辑反转。这与步骤S24的动作对应。在时刻t13,从时刻t12起经过了从时刻t11到时刻t12为止的1/2倍的时间,所以变换信号S的逻辑反转。该动作在n倍增时重复(n-1)次。在本实施方式中为2倍增,所以进行一次动作。这与步骤S29的动作对应。在时刻t14,变换信号S伴随旋转脉冲信号FG的逻辑反转而同样地逻辑反转。这与步骤S37的动作对应。在时刻t15,从时刻t14经过了从时刻t12至时刻t14为止的1/2倍的时间,所以变换信号S的逻辑反转。这与步骤S29的动作对应。在时刻t16,变换信号S伴随旋转脉冲信号FG的逻辑反转而同样地逻辑反转。这与步骤S37的动作对应。以下,反复时刻t12~t16的波形。由此旋转脉冲信号FG被倍增,生成变换信号S。
在本发明中,电机1的驱动控制装置2控制为:将被从电机控制电路22输入的旋转脉冲信号FG乘以n(将频率乘以n)并输出给系统,并iqe从电机1的启动开始到电机1达到规定旋转速度为止的期间不输出该旋转脉冲信号FG。根据本发明,由于能够利用具有单一的计时器234的廉价的微机23对旋转脉冲信号FG进行倍增,所以能够自由地选择可使用于系统的电机1。另外,由于不需要高速的处理,所以能够使用廉价的微机23,并能够廉价地构建系统。
(变形例)本发明并不限于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够实施变更,例如有如下的(a)~(e)那样的变更。(a)变换信号S并不限于旋转脉冲信号FG的2倍增,可以以2以上的自然数n进行倍增。(b)在图3的步骤S16紧前,微机23可以将S端子的输出信号初始化为Low。由此,在计时器234超时时,从S端子输出的变换信号S被初始化为Low。系统通过检测变换信号S是Low规定时间以上,能够容易地检测电机1的异常。(c)在图4的步骤S31中,微机23因计时器234的溢出而检测超时,因此检测出经过规定时间。然而,并不局限于此,微机23也可以通过读取计时器234并与规定值比较来检测规定时间的经过。(d)微机23可以具备多个计时器,仅使用其中一个计时器来执行本发明的电机驱动控制处理(倍增处理)即可,并未被限定。(e)也可以代替微机23而使用ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit:专用集成电路)、FPGA(Field-ProgrammableGateArray:现场可编程门阵列)。由此,起到与上述实施方式同样的效果。
附图标记说明
1…电机;2…驱动控制装置;21…电机驱动电路;211…位置检测单元;22…电机控制电路;23…微机;231…CPU;232…ROM;233…RAM;234…计时器;3…倍增程序;Sp…电机驱动信号;Sr…位置检测信号;FG…旋转脉冲信号;S…变换信号。
Claims (6)
1.一种电机的驱动控制装置,其特征在于,具备:
电机驱动电路,其包括对转子的位置进行检测并输出位置检测信号的位置检测单元,并且驱动电机;电机控制电路,其基于所述位置检测信号来生成旋转脉冲信号;以及微机,其包括至少一个计时器,并通过所述计时器输出将所述旋转脉冲信号乘以n后的变换信号,其中n为2以上的自然数。
2.根据权利要求1所述的电机的驱动控制装置,其特征在于,
所述微机直至所述电机达到规定的旋转速度为止不输出将所述旋转脉冲信号乘以n后的变换信号,如果所述电机达到规定的旋转速度则输出变换信号。
3.根据权利要求1所述的电机的驱动控制装置,其特征在于,
所述微机利用所述计时器对所述旋转脉冲信号的各边沿间隔进行测量,并且决定使所述变换信号触发的定时。
4.根据权利要求3所述的电机的驱动控制装置,其特征在于,
所述微机通过将所述计时器测量出的最近的边沿间隔的值除以n来对所述计时器进行设定,并在该计时器超时时使所述变换信号触发,如果使所述变换信号触发n-1次,则利用所述计时器对至所述旋转脉冲信号的下一个边沿为止的期间进行测量来测量最近的边沿间隔。
5.根据权利要求4所述的电机的驱动控制装置,其特征在于,
所述微机在最近的边沿间隔的测量完成时使所述变换信号触发。
6.一种电机的驱动控制方法,其特征在于,是电机的驱动控制装置执行的电机驱动控制方法,该电机的驱动控制装置具备:电机驱动电路,其包括对转子的位置进行检测并输出位置检测信号的位置检测单元,并且驱动电机;电机控制电路,其基于所述位置检测信号来生成旋转脉冲信号;以及微机,其包括至少一个计时器,
如果所述电机的旋转速度低于规定速度,则所述微机不输出将所述旋转脉冲信号乘以n后的变换信号,如果所述电机的旋转速度为规定速度以上则输出变换信号。
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