CN1061488C - 步进电机控制器 - Google Patents

Abstract

一种步进电机控制器包括：一步进电机，包括一转子和一励磁线圈；一驱动部分，用于响应于一输入命令值，提供多级驱动电流给该励磁线圈，从而实现一微步驱动；一控制部分，用于通过改变提供给驱动部分的命令值来控制该步进电机；一位置检测控制部分，用于根据转子的旋转位置生成一检测信号。其同时充分利用了步进电机的位置控制分辨力和高精度运送能力并大大减小了在操作模式转换时的振动。

Description

步进电机控制器

本发明涉及一种步进电机控制器，且更具体地涉及一种使用一编码器的步进电机控制器。

步进电机具有尺寸小、高转矩、长寿命和通过开环控制的高分辨定位的优点。因此，步进电机通常由开环控制驱动。然而，这种驱动方法具有例如在高速旋转时失去同步的问题。因此，已建议有各种用于通过附加地提供一用于步进电机(例如，无刷DC电机)的编码器而执行一闭环控制的控制器以适应于高速旋转操作。

在美国专利No．4，963，808中，描述了这样一结构：其中一步进电机的控制模式通过一控制部分被切换以使步进电机可在两相步进模式下作为两相步进电机而在闭环模式下作为DC电机工作。而且，在该专利中还描述了这样一构成：其中一编码器的每转输出脉冲数被设置成为一步进电机的转子磁极数的整数倍，该步进电机在一相激励中被激励的状态被看作为一参考状态，并且自确定该参考状态后每当检测到一预定数量的脉冲时，给步进电机的励磁电流被转换，以不作任何特殊的调整实现具有不大于在编码器的输出信号与给步进电机的励磁电流之间的一预定误差的相位精确度。

然而，当在例如一光盘装置中运送一光拾取头的情况中，期望以一高速度及高精确度运送一物体到一目标位置时，便会遇到下列问题。

首先，高速运送和高精确度定位是相矛盾的目的。

原因如下：虽然闭环模式适于高速运送，但这样一模式下通过利用步进电机的分辨特性的优点却不能轻易地实现高精度定位。相反地，在实现高精度定位的两相步进模式中，难于实现高速运送。而且，为了提高步进电机在闭环模式下的高速旋转能力及效率，期望能够减少步进电机的转子磁极数。然而，如果减少了转子磁极数。定位分辨力被不利地降低，因此，满足这些相矛盾的要求是期盼已久的愿望。但在上述引用的美国专利4，963，808中根据未描述满足这些要求的一结构。

其次，尽管可能在一系列运送操作中转换一闭环控制和一开环控制以同时满足高速运送和高精度定位两个目的，但在模式转换前后，在该系列运送操作期间的模式转换会产生冲击振动。这样一冲击振动阻碍了一物体以高速度及高精度被平滑地运送到一目标位置。

根据本发明的一步进电机控制器包括：包括有一转子和一励磁线圈的步进电机；一驱动部分，用于响应于输入命令值，提供多级驱动电流给该励磁线圈，从而实现一微步驱动，一控制部分，用于通过改变提供给驱动部分的命令值来控制该步进电机；及一位置检测控制部分，用于根据转子的转动位置生成一检测信号，其中该控制部分转换第一操作模式和第二操作模式的两种操作模式，该控制部分在第一操作模式中根据由其自身生成的一定时，改变提供给驱动部分的命令值，及该控制部分在第二操作模式中根据对应于由位置检测控制部分生成的检测信号的一定时，改变提供给驱动部分的命令值，从而控制该步进电机，且其中该控制部分在将步进电机从一开始位置运送到一目标位置的一系列运送操作期间转换两操作模式，及该控制部分在第二操作模式中使步进电机执行一粗操作且然后将第二操作模式转换成第一操作模式，从而执行一微步驱动。

在本发明的一实施例中，控制部分依据将步进电机从开始位置运送到目标位置的运送量而选择地使用两操作模式，如果该运送量小于一预定值，控制部分只在第一种模式下驱动步进电机，如果该运送量等于或大于该预定值，控制部分通过在第二操作模式与第一操作模式之间进行转换来驱动该步进电机。

在本发明的另一实施例中，当位置检测控制部分的一输出信号的相位被改变时，控制部分根据一时间将第二操作模式转换成第一操作模式；且在转换瞬间时的转子的旋转位置实际地与一稳定点相匹配，转子在该稳定点被电磁地稳定并在微步驱动中停止。

在本发明的再一实施例中，当步进电机在第二操作模式中被驱动时，控制部分为驱动部分提供第一序列命令值，从而以第一加速度加速该步进电机，并接着为驱动部分提供第二序列命令值，从以实际上低于第一加速度的第二加速度加速该步进电机，且然后为驱动部分提供第三序列命令值，从而减速该步进电机。

根据本发明的另一种步进电机控制器包括：包括一转子和多个励磁线圈的步进电机；一驱动部分，用于响应于一输入命令值，提供驱动电流给各个励磁线圈；一控制部分，用于通过改变提供给驱动部分的命令值来步驱动该步进电机；一位置检测控制部分，用于以α°或更小的分辨力检测转子的旋转角度；及一判定控制部分，用于确定步进电机是否脱离同步，其中该控制部分通过α°或更大的分辨力改变对应于步进电机的旋转的命令值，及判定控制部分根据命令值被改变前后的判定信号的变化来确定步进电机是否脱离同步。

在本发明的一实施例中，步进电机控制器还包括有一被运送的物体，该物体由步进电机提供给一驱动力以沿一预定路由被运送；及一制动器，用于与被运送物体发生接触，从而限定被运送物体的运送范围，其中该控制部分沿一方向驱动步进电机，被运送的物体与制动器接触，且其中在判定控制部分已确定失去同步时，控制部分停止以该方向驱动步进电机或反转驱动的方向。

在本发明的一实施例中，步进电机控制器还包括有一被运送的物体，该物体由步进电机提供给一驱动力以使经一预定路由被运送；及第一制动器和第二制动器，用于与被运送物体发生接触，从而限定被运送物体的运送范围，其中提供有第一和第二制动器以使在它们之间经一预定距离而被隔开，第一制动器的硬度低于第二制动器的硬度，且其中控制部分以一方向控制步进电机，沿该方向被运送物体与第一制动器接触，及其中在判定控制部分已确定失去同步后，控制部分以一方向控制步进电机沿该方向被运送物体与第二制动器接触，及其中在判定控制部分再次确定失去同步后，控制部分停止或反转驱动步进电机，及其中在被运送物体与第二制动器发生接触前被运送物体的即刻速度低于被运送物体与第一制动器发生接触前该被运送物体的即刻速度。

以下，将描述通过本发明所获得的功能或效果。

在本发明的一方面，该步进电机控制器被构成为使控制部分在第一操作模式与第二操作模式之间进行转换。具体，响应于检测转子的旋转位置的位置检测控制部分的检测信号，控制部分在第二操作模式中控制步进电机，且随后将第二操作模式转换成第一操作模式用于执行一微步驱动。

这样，首先，转子通过闭环控制被进行粗驱动以一高速度被运送到目标位置的附近。接着，驱动在开环控制中被转换成一微步驱动以使转子以一高精度定位在目标位置。在此方式，步进电机可以高速度及高精度被运送到目标位置。

在本发明的另一方面，步进电机控制器被构成为使在控制部分的操作模式被从第二操作模式转换成第一操作模式时，转子的转动位置实际上与一稳定点相匹配，在该稳定点，转子的旋转位置被电磁地稳定住。

这样，由于提供给转子的减速力在转换时变得非常小，可能防止在转换操作模式时转子被反向转动。

在本发明的再一方面，在步进电机的操作状态被从加速操作转换成减速操作之前，步进电机控制器改变控制部分提供给驱动部分的一序列命令值，从而减少提供给步进电机的驱动电流。

这样，从加速操作转换成减速操作时的速度变化更加平滑，以使由于速度变化而导致的冲击振动被大大地减小。

因此，在此描述的本发明取得以下优点：提供一种步进电机控制器，其同时充分利用了步进电机的位置控制分辨力和高精度运送能力并大大减小了在操作模式转换时的振动。

通过阅读及理解以下结合附图所作的详细描述，本发明的上述及其它优点相对本领域的熟练技术人员将变得显然。

图1为本发明的第一实例中作为一示例性步进电机控制器的光盘驱动装置的构成示意图。

图2为本发明的第一实例中步进电机控制器中所包括的一步进电机10和其外围设备的示意图。

图3A和3B为本发明的第一实例中步进电机控制器中所使用的步进电机10的励磁相位与编码器60的输出之间的相位关系示意图。图3C说明大量地到A相定子32的励磁电流。

图4为说明本发明的第一实例中步进电机控制器中步进电机10的运送控制操作的示意图。

图5为本发明第二实例中作为一示例性步进电机控制器的光盘驱动装置的构成示意图。

图6为说明本发明的第二实例中步进电机控制器中步进电机10a的运送控制操作的示意图。

图7为本发明的第三实例中作为示例性步进电机控制器的光盘驱动装置的构成示意图。

以下将参照附图对本发明的步进电机控制器的实施例进行描述。

在以下第一至第三实例中，本发明的步进电机控制器被提供以驱动光盘驱动装置中的头，且待由步进电机驱动的被运送物体即为该头。然而，本发明并不限于这一应用，而是可应用于各种其它类型的步进电机控制器。

实例1

以下将参照图1、图2及图3A至3C对本发明的第一实例进行描述。

图1为本发明的第一实例所应用于的一光盘驱动装置的示例性构成的示意图。在该实例中，将描述一在两相激励时具有18°步进角的两相PM型的步进电机10。

该步进电机10包括一转子20和两相激励线圈30。

转子20包括一永久磁铁，其中磁化有5对N和S极以使沿其圆周方向以基本相等的节距在它们之间经一72°的角度间隔被隔开。该两相励磁线圈30包括一A相定子32和一B相定子34。A相定子32和B相定子34被提供有在面向转子20的位置上的轭形式的磁极以当励磁线圈变为导电时在72°的间隔上生成5对N和S极。用于A相定子32和B相定子34的轭形式的磁极被配置成相互偏离18°。

驱动部分40包括在两独立通道上的一对电流驱动器，即A相电流驱动器42和B相电流驱动器44。A相电流驱动器42和B相电流驱动器44各自接收表示从控制部分50输出的一电流命令量的数字数据并根据该数据值各自地提供驱动电流给A相定子32和B相定子34，从而驱动该步进电机10。

具体地，各电流驱动器42和44包括一D／A转换器和一放大器。例如，该D／A转换器将自控制部分50输入的数字数据转换成一模拟信号。例如，该放大器将由D／A转换器产生的模拟信号进行放大。

编码器60包括：在两通道上的一对传感器，即A相传感器62和B相传感器64；一编码器磁铁66；和一数字转换器电路(未示出)。例如，A相传感器62和B相传感器64被实现为孔装置。在编码器磁铁66中，总共10个N和S极沿其圆周方向在72°的间隔上被磁化。

编码器60根据转子20的旋转输出每转5个(在72°的间隔上)已被数字化的脉冲。

A相传感器62和B相传感器64被安装在一印刷电路板68上以使其安装角度变为绕电机旋转轴的18±1°或更小(等于90±5°或更小的电角)。该印刷电路板68被固定在一法兰盘72上。编码器磁铁66装有一丝杠74并在其相对于转子20被调整一相对量角度后被附着及固定住。

控制部分50例如被形成为一数字信号处理器(DSP)。控制部分50可接收编码器60的输出信号并输出表示电流命令值的数字数据给驱动部分40。

控制部分50可通过转换第一操作模式M1和第二操作模式M2来执行一控制。

在第一操作模式M1中，控制部分50根据由其自身生成的一定时信号，输出代表电流命令值的数字数据给驱动部分40，从而根据闭环控制执行一微步驱动。

更具体地，待被提供给步进电机10的A相定子32和B相定子34的电流的比例被改变，从而执行微步驱动并以高分辨力控制转子20的稳定角度。

由于转子20的稳定角度与电流比例之间的关系依据于磁路的状态和步进电机10的负载，在固定间隔上提供转子稳定角度的电流命令值被预先确定为函数或一表。例如，在通过将18°的步进角划分成32部分而以0．6°执行微步驱动的情况下，形成一表以生成相对于代表32级(即5比特位)步进角命令的数据的代表8比特位电流命令值的数据。通过增加或减少该表示一步进角命令的数据，该步进电机10以一微步的方式被驱动到任意旋转方向。

在第二操作模式M2中，控制部分50响应于编码器60的输出信号执行一闭环控制以输出代表电流命令值的数字数据。步进电机10和编码器60已被提供使满足一具体的相位关系。后面将参照图2描述该相位关系。

下面将进一步描述围绕光盘的外围元件的构成。

丝杆74与步进电机10的输出轴连同编码器磁铁66一起整体地耦合，并在非旋转状态中经一轴承76被轴向地固定在法兰盘72上。法兰盘72被固定在一底盘80上。头90包括可绕一轴滑动及转动的一激励器(未示出)，并将信息光学地记录在一光盘95上及从该光盘光学地再现信息。附着在头90上的一螺母段92的一端与丝杠74的一槽相啮合以使通过一弹簧94被激励。因此，随着步进电机10转动，头90可线性地沿着一导轴82被往复驱动。光盘95通过一主轴85被转动地驱动。在运送头90到目标位置中，根据已被写在光盘95上的当前位置(开始位置)的地址和目标位置的地址确定运送方向和运送量，控制部分50根据该运送方向和运送量对步进电机10执行一控制操作。

图2更详细地说明了本实例的步进电机。

在图2中，步进电机10的转子20与编码器60的编码器磁铁66一起整体地转动。当编码器60的A相传感器62和B相传感器64中的每一个检测到编码器磁铁66的N极部分(阴影部分)时，该传感器输出一“高(HIGH)”信号。另一方面，当该传感器检测到其S极部分时，该传感器输出一“低(LOW)”信号。

当步进电机10的A相定子32和B相定子34的激励方向等同于图2中各线圈部分内的N和S示出的方向时，这样一激励方向被表示“正”。另一方面，当激励方向相对于图2中示出的方向时，这样一方向被表示为“负”。设定编码器60的输出在高与低之间被转换的“相位转换位置”以使与稳定点基本匹配，在该些稳定点，转子20被电磁地稳定以当步进电机10在两相激励中被驱动时停止。假定转子20的角位置由ψ表示，如图2所示，在ψ=45°、135°、225°和315°的四点对应于相位转换点。而且，这些点为“死点”，在这些点上，转子20处于停止状态中，不能通过第二操作模式所致动。因此，当转子20被致动时，控制部分50被请求首先在第一操作模式M1中执行一微步驱动以将转子20运送到除这些死点以外的一固定位置，且然后在第二操作模式M2中执行一运送操作。

图3A和3B为说明在第二操作模式M2中步进电机10的激励相位与编码器60的输出之间的相位关系的示意图。图3A及3B中所指出的角度不是实际的旋转角度，而被表示为具有360°的相位周期的电角。

图3A说明了当转子20以顺时针方向旋转时，步进电机10的激励相位与编码器60的输出之间的相位关系。ψ=45°至225°)时，B相定子34以一正方向被激励，及当A相传感器62的输出为低(ψ=225°至45°)时，B相定子34以一负方向被激励。而且，控制部分50执行控制以使当B相传感器64的输出为高(ψ=-45°至135°)时，A相定子32以正方向被激励，及当B相传感器64的输出为低(ψ=135°至-45°)时，A相定子32以负方向被激励。

图3B说明了当转子20以逆时针方向旋转时，步进电机10的激励相位与编码器60的输出之间的相位关系。

控制部分50执行控制以使当A相传感器62的输出为高(ψ=45°至225°)时，A相定子32以正方向被激励，及当A相传感器62的输出为低(ψ=225°至45°)时，A相定子32以负方向被激励。而且，控制部分50执行控制以使当B相传感器64的输出为高(ψ=-45°至135°)时，B相定子34以负方向被激励，及当B相传感器64的输出为低(ψ=135°至315°)时，B相定子34以正方向被激励。

图3C附加地说明了大量地到A相定子32的激励电流。在实际中，到定子32和34的激励电流量根据一脉冲宽度调制(PWM)控制而被控制。代表由控制部分50输出给驱动部分40的电流命令值的数字数据在比电机的响应频率高得多的频率上被发送，且PWM的周期P大约为10us。另外，通过设定占空因数d=q／p可在0到1的范围内变化，电流量被控制。根据从步进电机10的当前位置、当前速度、目标位置、目标速度及转动方向、控制部分50的操作模式及类似中选择的条件，该占空因数被控制，从而确定在步进电机10中生成的转矩。通过以此方法控制代表由控制部分50输出的电流命令值的数字数据，可实际地控制待提供给A相及B相定子32和34的激励电流的幅值及定时。

图4说明了在具有上述结构的光盘驱动装置中的步进电机的控制操作。

在图4中，横坐标轴表示步进电机10的旋转位置。具体地，在图4中，左端横坐标代表步进电机10的开始位置PS及右端横坐标代表步进电机10的目标位置PT。另一方面，纵坐标分别表示步进电机10在各旋转位置的旋转速度、待被提供给A相及B相定子32及34的激励电流、及编码器60的A相及B相传感器62和64的输出信号。为说明的目的，这些轴的标度被适当地扩大或缩小。

当步进电机10被致动以将头90运送到目标位置PT时，控制部分50将写在光盘95上的当前位置的地址与目标位置PT的地址相比较，从而确定步进电机10的旋转方向。图4说明了一顺时针方向。

接着，控制部分50根据从开始位置PS到目标位置PT的运送量，选择地使用两操作模式。如果运送量很小，仅在第一操作模式M1中执行微步驱动直至目标位置。然而，如果运送量等于或大于一预定量，通过以第一操作模式M1、第二操作模式M2和第一操作模式M1的次序转换操作模式来执行运送。

下面，将描述运送量为一预定量或更多时所进行的操作。

在自开始位置PS到目标位置PT的运送量为一预定量或更多的情况下，传送操作被划分成以下三个阶段。也就是说，在第一阶段，第一操作模式中执行一初始的运送操作。接着，在第二阶段中，在第二操作模式M2中执行一粗操作，最后，在第三阶段中，再在第一操作模式中执行运送操作。

控制部分50首先选择第一操作模式M1，从而通过在对应于预定数量的脉冲的多个时间上以顺时针方向的微步驱动来转动步进电机10。设定该预定数量的脉冲以消除驱动传输系统的实际后冲以使步进电机10与头90相耦合。预先设定抑制在该致动时由此因素所引起的冲击振动所要求的一值。例如，在划分为32个的微步驱动中将预定脉冲数设为32的情况下，电机10被运送到位置P1，在此位置，到定子32和34的激励电流被改变过一个周期，如图4所示，然后消除驱动运送系统的后冲。然后，继续微步驱动直至实现一预定的激励状态，如箭头C所示。这样做是为了在第一操作模式M1中预先将转子20定位在一预定的相位并确实地在第二操作模式M2中致动电机10，同时避免第二操作模式M2中的死点。假定由箭头C指示的激励状态是一A相定子32和B相定子34中的任一相位已被激励到一最大点及第二操作模式M2中的转动扭矩变为最大的状态。

控制部分50在由箭头C指示的激励状态在电机10已通过位置P1后所首先出现的位置P2上将操作模式从第一操作模式M1转换为第二操作模式M2。

在第二操作模式M2中，控制部分50根据编码器60的A相传感器62和B相传感器64的输出信号，提供第一序列的命令值给驱动部分40。响应于此，驱动部分40根据A相传感器62的输出高／低以正／负方向激励B相定子34且同样地根据B相传感器64的输出高／低以正／负方向激励A相定子32。在此情况下，激励电流的实际幅值为Ao并且步进电机10通过一较强的加速力被顺时针地加速。该加速是指第一加速。

步进电机10被开始减速的时间为步进电机在位置P5具有一预定速度时的时间，在位置P5，控制部分50的操作模式被从第二操作模式M2转换成第一操作模式M1。因此，预先确定减速所需的制动距离并该减速被设定为在剩余距离等于该制动距离的一点上开始。

更具体地，控制部分50通过计数A相传感器62或B相传感器64的输出信号来计算步进电机10的旋转位置，并通过比较旋转位置与位置P5来计算其余运送量。确定对应于该其余运送量的目标速度VT，如虚线所示。另一方面，从编码器60的A相传感器62或B相传感器64的输出信号的周期次数的反数计算在各点上的步进电机10的旋转速度。

在该点上的目标速度VT与旋转速度V之间的偏差变得小于一预定值V0的位置(即在位置P3)上，控制部分50改变待被提供给驱动部分40的序列命令值，从第一序列变为第二序列，以将该加速度为第二加速。这样，驱动部分40从A0到A1地降低待被提供给定子32和34的电流量，同时维持定子32和34与传感器62和64之间的转换定时关系以使步进电机10的驱动方向恒定。A1的值被设定为一最佳值，该最佳值被经验地确定当步进电机10带有最小冲击地从加速操作变为减速操作时，消除在将步进电机10与头90相耦合的驱动传输系统中生成的后冲。

在偏差△V变为零的位置P4，控制部分50将待被提供给驱动部分40的序列命令值从第二序列变为第三序列。响应于此，驱动部分40激励定子32和34并减速电机10以在步进电机中沿逆时针方向产生一转动力。在此情况下，控制部分50根据A相传感器62的输出高／低以正／负方向激励A相定子32并类似地根据B相传感器64的输出高／低以负／正方向激励B相定子34。控制部分50继续该减速操作，同时控制电流量A2以使可在完成第二操作模式M2的位置P5处得到预定范围内的精度和速度精度。

在步进电机10通过位置P5后，控制部分50再次以第一操作式M1执行一微步驱动。更具体地，在第一次检测到编码器60的A相传感器62或B相传感器64的输出信号的转换点(即上升边或下降边)时一点上，操作模式从第二操作模式M2转换成第一操作模式M1。在此情况下，通过在转换操作模式的前后使到定子32和34的激励电流满足一预定关系，防止产生冲击振动。例如，在与B相传感器64的下降边同步的时间上完成第二操作模式M2的瞬间，如图4所示，转子20的旋转位置被定位在ψ=-45°的一位置上，如图2所示。在此情况下，当开始第一操作模式M1时，在正方向上具有相同幅值的激励电流被提供给A相定子32和B相定子34，从而将转子20的稳定点设定在ψ=-45°以使该点匹配于本发明。因此，在该点，由电磁力所致的转动扭矩变为零。所以，该位置变为转子20被电磁地稳定的一稳定点。因此，在此时，第二操作模式M2被转换成第一操作模式M1，被提供在转子20上直至此时的减速力变为非常小。通过在停止转子20之前削弱待被提供给转子20的减速力，可能防止整个辅助系统由于惯性而造成的反转。

为了确保该效果，制动电机10的旋转速度在操作模式被切换的前后之间被连续地改变。也就是说，在操作模式被转换成第一操作模式式之后即刻的微步驱动速度等于在第二操作模式M2中位置P5处的目标速度。

从位置P5起，电机10通过第一操作模式中的微步驱动而被逐步地减速直至电机10达到目标位置PT。

上述的控制操作不仅实现了运送到目标位置PT的高分辨力控制，而且大大减小了步进电机10被停止时所产生的冲击振动。

在上述实例中，步进电机10以顺时针方向转动。同样的描述可用于步进电机10以逆时针方向转动的情况。

从上述描述中可以清楚地看出，在该实例中可获得以下的效果。

首先，通过在一系列步进电机10的运送操作期间转换控制部分50的操作模式(例如通过在作为闭环模式的第二操作模式M2中以高速度运送步进电机10且然后在第一操作模式M1中微步驱动电机)，可实现步进电机10的高分辨力。因此，可同时实现高速运送和高分辨力定位。

步进电机10的分辨力可通过与转子20的磁极数无关的微步驱动而被确定。因此，可将转子20的磁极数设定为很少，以提高电机在第二操作模式M2中被驱动时的高速旋转能力及电机的效率，同时保持一满意的分辨力。

其次，控制部分50依据步进电机10到目标位置的运送量而选择地使用操作模式。具体地，当运送量小于一预定值时，控制部分50在短距离运送时仅在第一操作模式M1中驱动步进电机10，并当运送量等于或大于该预定值时，控制部分50通过转换第二操作模式M2和第一操作模式M1来驱动步进电机10。因此，通过避免在短距离运送时进行复杂的控制转换，可执行适于步进电机10的运送量的最佳控制。

第三，可防止在步进电机10的输出的驱动传输系统中产生冲击振动。当开始步进电机10的加速操作时，控制部分50在第一操作模式式中微步驱动步进电机1。然后，在消除驱动传输系统中产生的后冲后，操作模式被转换成第二操作模式M2，从而加速步进电机10。因此，可防止由于在加速时后冲所致的驱动传输系统中产生的冲击振动。

而且，控制部分50在步进电机10的操作状态从加速操作转换成减速操作之前，还改变提供给驱动部分40的序列的命令值并减小提供给步进电机10的驱动电流。因此，可防止由在减速的后冲所致的在驱动传输系统中产生的冲击振动。

还有，在电机被停止前，激励电流被提供给定子32和34以使在控制部分50的操作模式被从第二操作模式M2转换成第一操作模式M1的瞬间，转子20的旋转位置实际地与在微步驱动期间同样的瞬间处转子20的稳定点相匹配。所以，可在电机被停止前将提供给转子20的减速力减小到很小，以防止由整个辅助系统的惯性能量所引起的反转，并防止当步进电机10被停止时在驱动传输系统中产生的冲击振动。

在该实例中，可以理解，通过用于步进电机的一简单构成可同时实现高的位置控制分辨力、高速旋转能力和低振动。

在该实例中，已说明了具有两相激励线圈的两相PM型步进电机。但是，本发明的应用并不限于此。通常，在使用其中转子的磁极周期角为θ°且励磁线圈有N个相位的步进电机的情况下(这里N是一等于或大于二的整数但不包括一反转相位)，如果使用一在N个通道上输出检测信号的编码器，这里各输出信号具有一θ°的周期角并相互具有一θ°／N角的相位差，则可获得同样的效果。而且，步进电机的类型对于转子来说并不限于使用一永久磁铁的PM型。作为替代，也可采用使用软磁部件的VR型步进电机。

而且，在该实例中，对于当控制部分处于第二操作模式M2时，步进电机在两相激励中被驱动的情况，已叙述一种用于提供一预定引导角关系给一编码器的输出及定子的激励转换定时的方法。然而，通常在控制部分在第二操作模式M2中以一P相激励驱动步进电机的情况下(P是一等于或小于N的自然数且不包括一反转相位)，它仅设定在步进电机以P相激励被驱动时转子被稳定的稳定点和当编码器的输出信号相位被改变时转子的旋转位置，以使这两点实际上相互匹配。

实例2

下面将参照图5及6叙述本发明的第二个实例。

图5为采用本发明的第二个实例的一光盘驱动装置的示例性构成示意图。

在图5中，驱动部分40、电流驱动器42和44、法兰盘72、丝杠74、轴承76、底盘80、导轴82、主轴85、头90、螺母段92、弹簧94及光盘95与在第一实例中所使用的相应部分相同。控制部分50a除了在第一实例的控制部分的元件外，还包括有下述元件。

步进电机10a也为两相PM型，转了20、A相定子32和B相定子34与在第一实例中的相同。在转子20的轴上固定一遮光板24。其中，遮光板24上以4．5°的角度周期开有数条狭缝。该4．5°值被确定为遮光板24的狭缝的角度周期以使为在转子20的磁铁中形成磁极的72°角度周期的1／L(这里L为一等于或大于2的整数，例如在该情况下为1／16)。具体地，由于步进电机10a的相位数为2，也将狭缝的角度周期选择为1／2L(这里L为一整数，即1／16=1／(2⁴))。光电传感器26为一传输型光电传感器，包括有在其发光测上的一LED和在其光接收侧上的一光电晶体管，并根据遮光板24的狭缝的存在或不存在来提供输出信号。光电传感器26连同遮光板24一起被安装在一罩壳28内以在处理期间不被损坏或不会聚集灰尘以劣化其性能。

光电传感器26的输出由数字转换器电路52数字化。数字转换器电路52通过将光电传感器26的输出与某一参考值相比较，不是简单地输出高／低信号，而是仅当一值被从参考值转换成另一参考值时，在高和低之间转换这些输出，从而防止由震颤所致的误操作。数字转换器电路52的输出在一方面被输入给控制部分50a且在另一方面也被输入给一十六进制计数器54。每当一个信号脉冲被从数字转换器电路52输入给其时，计数器54的计数增加1。一组0到15的循环值输出作为四比特二进制数。另一方面，当从控制部分50a输出一清除信号给计数器54时，计数器54的值被清除为零。计数器54的输出通过具有四个输入端和四个输出端的一码转换器56而被码转换。码转换器56的真值被示在表1中。码转换器56的四个输出端将分别称为“P”、“Q”。“P的反量( P)”和“Q的反量( Q)”。应注意到表1中所示的输入值被表示为十进制数，而不是实际的四比特二进制数。

表1

输入值	输出值
					0	P	Q	P的反量	Q的反量
1	0	0	1	1
					2	0	0	1	1
3	1	0	0	1
					4	1	0	0	1
5	1	0	0	1
					6	1	1	0	0
7	1	1	0	0
					8	1	1	0	0
9	1	1	0	0
					10	0	1	1	0
11	0	1	1	0
					12	0	1	1	0
13	0	1	1	0
					14	0	0	1	1
15	0	0	1	1

如从表1中所看到，码转换器56的各输出通过将数字转换器电路56的一相应输出进行划分以使前者输出为后者输出的1／16而获得。码转换器56的P输出的相位通过数字转换器电路52的四个输出周期而与Q输出相同不同。码转换器56的另外两个输出通过分别将P输出和Q输出进行反转而得到。

数据选择器58选择四个输入P、Q、P的反量和Q的反量中的两个并检索它们作为两输出A和B。一三比特选择信号被输入给数据选择器58，数据选择器58根据该信号值执行一选择。该选择信号的三比特内容为旋转方向数据CW(一比特)和电机初始状态数据CM(两比特)。当步进电机10a以顺时针方向旋转时，提供“1”为旋转方向数据CW，而当步进电机10a以逆时针方向旋转时，提供“0”为旋转方向数据。电机初始状态数据CM表示在开始第二操作模式M2之前即刻的步进电机10a的激励状态。

这里，将提前描述假定步进电机10a被保持在一相激励状态且然后控制部分50a被转换成第二操作模式M2。

该一相激励状态包括有四个状态：只有A相定子被以正方向激励的状态；只有B相定子34被以正方向激励的状态；只有A相定子被以负方向激励的状态；只有B相定子被以负方向激励的状态。依据该四个状态的各状态，CW值以上述次序变为0、1、2和3，操作模式被转换成第二操作模式M2用于执行一驱动。选择信号CW和CM与由数据选择器58选择的输入和输出信号的值中的对应关系被示出在表2中。可注意到CM值将在下面表示为十进制数，而不是实际的两比特二进制。

表2

选择信号		对应关系
				CW	CM	输出A	输出B
1	0	P	Q
				1	1	Q	P的反量
1	2	P的反量	Q的反量
				1	3	Q的反量	P
0	0	Q	P
				0	1	P	Q的反量
0	2	Q的反量	P的反量
				0	3	P的反量	Q

将参照图6描述具有上述结构的光盘驱动装置中的步进电机的控制操作。根本上，第一实例中所述的控制操作类似于第二实例中所执行的控制操作。这里，将省去与第一实例中所述重复的内容。

图6为说明步进电机的控制操作的示意图。

在图6中，横坐标轴表示步进电机10a的旋转位置。另一方面，纵坐标轴分别表示在各旋转位置的控制部分50a的操作模式、步进电机10a的旋转速度、待被提供给定子32和34的激励电流、数据选择器58的输出信号及数字转换器电路52的输出信号。

首先，控制部分50a确定步进电机10a的旋转方向。这里，假设旋转方向为顺时针。接着，步进电机10a在第一操作模式M1中通过微步驱动而被转动直至电机到达实现了由箭头C1至C4指示的四个一相激励状态中的任一个的位置P2。这里，C1为仅有A相定子32以正方向被激励的状态，C2为仅有B相定子34以正方向被激励的状态，C3为仅有A相定子32以负方向被激励的状态及C4为仅有B相定子34以负方向被激励的状态。

在一相激励状态被保持大约1或2ms后，控制部分50a输出一清除信号给计数器54，从而将输出值设定为零。控制部分50a还输出旋转方向数据CW和电机初始状态数据CM给数据选择器58。这里，由于步进电机10a的旋转方向为顺时针，CW=1且当电机从状态C1被致动时CM被设定为“0”。这些值被继续保持直到后来操作模式被从第二操作模式转换成第一操作模式M1。

在CW和CM的值被分别设在“1”和“0”的情况下，如上所述。数据选择器58的输出信号A和B分别等于码转换器56的输出P和Q，如可从表2中所示的对应关系看出。而且，根据表1中所示的真值，当计数器54被清除时，值A和B都为“0”(即低状态)。从该相位状态开始，输出信号A的值响应于数字转换器电路52的第二周期脉冲而升至“1”(高)且每当从那时起通过数字转换器电路52的八个脉冲周期时，输出信号A的状态发生周期地变化。类似地，输出信号B的值响应于数字转换器电路52的第六周期脉冲而升至“1”且每当从那时起通过数字转换器电路52的八个脉冲周期时，输出信号B的状态发生周期地变化。也就是说，数字转换器电路52的输出通过计数器54、码转换器56和数据选择器58被划分为1／16以使产生输出信号A和B。因此，可以理解输出信号A和B开始自计数器通过控制部分50a被清除的输出状态并具有被相互移位过对应于数字转换器电路52的输出的四个周期的一角度的相位。

在此时，控制部分50a根据数据选择器58的两输出信号A和B的值，采用第二操作模式M2并提供命令值给驱动部分40。数据选择器58的输出信号A和B各自变为具有与如第一实例中所述的A相传感器32与B相传感器34的输出信号相同的定时的信号。因此，以与第一实例中完全相同的方法，控制部分50a提供命令值以使在加速操作期间根据输出信号A的值1／0来以正／负方向激励B相定子34并根据输出信号B的值1／0以正／负方向激励A相定子32。

从位置P4起，执行一减速操作。而且，以与第一实例中完全相同的方法，控制部分50a根据输出信号A的值1／0以正／负方向激励A相定子32并根据输出信号B的值1／0以正／负方向激励B相定子34。

控制部分50a继续减速操作。同时控制电流量A2以使在完成第二操作模式M2的位置P5处可获得在确定范围内的一位置精度和一速度精度。在此情况下，步进电机10a的旋转速度已从输入给控制部分50的数字转换器电路52的输出脉冲的一间隔时间获得。因此，每当电机转过4．5°就可检测到该速度，并且取样所需的时间可被缩短至1／16，例如，与第一实例相比。因此，高精度速度控制可在一宽控制带上被执行。

在步进电机10a通过位置p5后，当数据选择器58的输出信号A或B的值第一次改变时，控制部分50a将操作模式从第二操作模式M2转换为第一操作模式M1。在转换后，以与第一实例中的相同方法控制到定子32和34的激励电流，并且执行微步驱动直至电机10a到达目标位置PT。

在上述实例中，已叙述过步进电机以顺时针方向旋转的情况，同样的叙述也可用于电机以逆时针方向旋转的情况。在这一情况下，控制部分50a仅提供“0”值作为旋转方向数据CW用于数据选择器58。而且，已叙述了假定在第二操作模式M2中的致动时间的电机初始状态数据为状态C1的情况。在电机从状态C2和C4被致动的状态下，控制部分50a仅分别提供“1”到“3”的值作为电机初始状态数据CM。

注意到在第二实例中包括有遮光板24、光电传感器26和数字转换器电路52的组件对应于本申请的权利要求书中所引用的编码器。

进而，步进电机的激励线圈数假定为N(这里N为一等于或大于2的整数且不包括反转的相位)且编码器的输出信号的旋转角度周期与转子的磁极的角度周期的比例假定为K(这里K为-等于或大于2的整数)。通过概括N和K间的关系，K被假定为一N的倍数(即K=M×N，N为等于或大于2的整数)。然后，通过假定一分配器部分经将编码器的输出信号划分成1／K而生成一检测信号并假定通过将各自被划分的检测信号的相位移过对应于编码器输出信号的M／2个周期的一角度而产生N个通道，本实例的构成可被概括。

从上述中可以显见，在该实例中可获得以下效果。

首先，可完全除去用于匹配步进电机与编码器之间相位关系的调整。无论在转子20的磁极位置的角相位、遮光板24的狭缝位置的角相位和光电传感器26的安装位置的角相位中确立什么类型的相对关系，如果通过将编码器的输出信号划分成1／K(该编码器具有一恰好为形成转子20的磁极时角周期K倍的角周期)而生成一检测信号，同时将步进电机10a处于一预定激励状态的一状态视为参考状态，则步进电机的激励与检测信号的定时可相互匹配。通过以这种方式省去匹配步进电机与编码器间相位关系的调整过程，可完全简化装配过程。

其次，可减少用于编码器的传感器数量。由于K的值被设定为N的倍数(即激励线圈的相位数)且通过分配器部分产生具有各自不同相位的N个通道上的输出信号，只有一光电传感器26可产生N个通道上的具有各自不同相位的多个输出信号。

这样，与使用多个传感器的情况相比，可节省这些传感器及其连线的成本。而且，可完全消除引起精度下降的各种因素，例如传感器中的安装精度、传感器中的温度特性、及其频率特性中的变化等。因此，可以高可靠性及稳定性的方式驱动步进电机。

第三，可提高旋转角度中的检测精度及步进电机的旋转速度。与根据由形成转子20的磁极时的角周期所确定的周期信号检测角度及速度的情况相比，通过将编码器的输出信号直接输入给与分配器部相分离的控制部分50a，可以高精度检测旋转角度及旋转速度并在宽控制带上以高精度控制电机而不增加任何成本。特别当电机以低转数旋转时，输出速度信号的时间可被有利地提早。

从这些效果中可以理解，在该实例中，通过不需要调整过程的简化结构，可以高精度和高可靠性的方式来控制步进电机。

在该实例中，计数器54的值随数字转换器电路52的输出信号的上升边而变化。但是，如果控制器被构成为使计数器54的值在数字转换器电路52的上升边和下降边被改变，则相位匹配中的精度可被加倍。

而且，在该实施例中，分配器部分被构成为由计数器54、码转换器56和数据选择器58组成的一电路结构。可替换地，该分配器部分可通过软件算法，例如，通过在第一实例中在控制部分50内的DSP中执行程序处理而被实现。

还有，在该实例中，分配器部分通过一直将数字转换器电路52的输出划分成1／16而生成一检测信号。可替代地，例如通过高速旋转期间在划分时改变计数数字而可提供一导前角。旋转速度变得越高，则扭矩角变得更加不同于理想角度90°。因此，在该实例中，通过采用在整个旋转区中预先提供-45°的导前角的结构，提高了高速旋转区中的扭矩特性。然而，如果根据转数调整划分时的计数数字，更佳的扭矩特性是适用的。具体地，如果通过在转数达到第一预定值(例如2000rpm)时使数字转换器电路52的输出不被进行1／16而是仅被进行一次1／15划分来产生一检测信号，则提供一23°的导前角。接着，如果通过在转数达到下一个预定值(例如4000rpm)时使数字转换器电路52的输出不被进行1／16划分而是仅再被进行一次1／15划分来产生一检测信号，则再提供一23°的导前角。通过以这种方式在控制部分50内的DSP中设定该程序而能实现更佳的扭矩特性。相反地，在减速时，通过在转数达到各预定值(例如4000rpm、2000rpml时使数字转换器电路52的输出不被进行1／16划分而是被进行两次1／17划分来生成一检测信号，导前角被减小。

为了提供一导前角，通过调整电路结构可延迟一检测信号，然而，延迟时间是转数和导前角的函数。因此，即使当提供一恒定导前角时，延迟时间一定总是根据转数被计算的以使控制不利地变为复杂。在另一方面，由于以上述示例的方法可直接控制导前角，控制负载可被有利地减轻。

而且，在该实施例中，步进电机10a从开始位置ps直至位置p2通过微步驱动而被转动。但是，驱动方法并不限于此。由于步进电机10a在位置p2第二操作模式M2开始之前不得不处于一预定的激励状态，进步电机10a可通过例如一相激励驱动的不同驱动方法，从开始位置ps直至位置p2被容易地转动。实例3

下面将参照图7描述本发明的第三实例。

图7为采用本发明的第三实例的一光盘驱动装置的示例性结构示意图。

在图7中，步进电机10a、驱动部分40、电流驱动器42和44、数字转换器电路52、计数器54、码转换器56、数据选择器58、法兰盘72、丝杠74、轴承76、底盘80、导轴82、主轴85、头90、螺母段92、弹簧94和光盘95与第二实例中所用的相同。控制部分50b除了第二实例中控制部分50的元件外，包括有下述元件。

制动器87通过弯曲一部分底盘80而形成并与头90发生接触，从而限制了头90朝向光盘95的内圆周方向上的移动范围。制动器87被用作为初始状态(例如供电时)中定位头90的一基准。且制动器87以高精度形成以使当制动器87与头90相接触时光盘95的中心与头90的光束点的中心之间的距离x变为一预定值。该x值被设定为一小于光盘95上的信息记录区域的最内部圆周的半径R2的值。注意到引入区被定义在光盘95上的R1和R2之间，信息记录区被定义在光盘95上的R2和R3之间。头90在光盘95上开始一读出操作时，头90的光束点的中心被要求位于引入区内的任意位置。

制动器88由例如橡胶的弹性材料制成并与头90发生接触，从而限制头90朝向光盘95的外圆周方向的移动范围。由于制动器88的硬度被设定为低于制动器87的硬度，尽管其定位精度低。该制动器88被提供以使在与头90相接触时具有更高的冲击吸收能力。

控制部分50b包括一判定部分51。判定部分51确定数字转换器电路52的输出信号是否在由控制部分50b确定的一周期内被改变。如果有一变化，判定部分51将“1”值返回给控制部分。另一方面，如果没有变化，判定部分51将“0”值返回给控制部分50b。

在仅检测到上升边的情况下。数字转换器电路52的输出信号具有大约4．5°的角度分辨力。另一方面，在检测到上升边及下降边两者的情况下，数字转换器电路52的输出信号具有大约2．3°的角度分辨力。这里，编码器的角度分辨力被假定为大约4．5°，同时假定只有上升边被检测到。另一方面，在步进电机10a通过闭环控制而被微步驱动，一步对应于大约0．6°的情况下。因此，如果电机以八步或更多步被驱动，则步进电机10a转动大约4．5°(即编码器的角度分辨力)或更多，假定未致使失去同步。因此，如果数字转换器电路52的输出信号在该时间周期中没有被改变，可确定步进电机10a失去控制。在该实例中，当控制部分50b处于第一操作模式M1中，判定部分51确定数字转换器电路52的输出信号是否相对于各单一的角度变化而被改变，同时将具有20步(大约12°)的一微步驱动被为一单位。响应于由判定部分51返回的该值，确定一待被执行的控制操作。

以下，将描述当供电时具有这样一结构的光盘驱动装置的初始操作，该初始操作的目的在于精确地定位头90(该头90初始地位于任意位置)，将制动器87的位置作为一参考。在这样的情况下，在头90与具有较高硬度的制动器87发生接触之前，以低速移动头90以使不产生大的冲击负载。在此情况下，速度越低，冲击负载越小。然而，如果头90初始地位于光盘95的外圆周的附近，则要花在相对长的时间使头90与制动器87发生接触。为了避免这种情况，通过使头90与软制动器88相接触首先执行一粗定位，然后头90与制动器87相接触。

在初始操作时，首先，控制部分50b选择第一操作模式M1并通过微步驱动运送头90向光盘95的外圆周方向。运送速度被设定在大约5至约30mm／s且激励电流量被设定为生成拉矩到这样的程度：使在正常运送操作期间不引起明显失去同步但当头90由制动器88限制时致使失去同步。数字转换器电路52的输出在该运送期间被输入给判定部分51。根据每当执行过一次具有20步的一微步驱动时自控制部分50b输出的定时信号，如果数字转换器电路52的输出在一定时信号被输入的时间与下一定时信号被输入的时间之间的一周期内没有被改变，判定部分51确定已造成失去同步。当头90的位置被制动器88所限制时，判定部分51检测到步进电机10a失去同步并返回“O”值给控制部分50b。

响应于其，控制部分50b在第二操作模式M2中反转步进电机10a的旋转方向并将头90以高速朝向光盘95的内圆周方向运送过一预定距离。该预定距离是这样一距离：预料到有误差，其被设定为稍短于从头90被定位在制动器88的状态到头90被定位在制动器87的状态的运送量。然后，控制部分50b以大约1mm／s／的低速将头90运送过较短的其余距离直至头90被定位在制动器87。在该情况下，激励电流量也被设定为生成扭矩到这样一程度：使在正常运送操作期间不引起明显失去同步，但在头90被制动器87限定时致使失去同步。然后，当头90的位置被制动器87限制时，判定部分51检测到步进电机10a失去同步并将-“O”值返回到控制部分50b。响应于此，控制部分50b停止步进电机10a，且因此通过制动器87完成头90的定位。

最后，将该位置看作为一参考，控制部分50b在第一操作模式M1中再次将头90朝向光盘95的外圆周方向运送过一预定距离。该预定距离被设定为使头90的光束点的中心精确地定位在光盘95的引入区域上。例如，在一CD中，引入区域由该盘的23mm和25mm的半径所确定。假设当头90与制动器87接触时头90的光束点的中心被表示为x=22±0．2mm，头90被要求移动过2mm。

而且，假定以一种兼容方式从例如具有与CD不同的引入区(由22．6mm和24mm半径确定)的DVD的光盘再现信息的情况。在该情况下，假定距离x为相同，需要将头90的运送距离设定在1．5mm以使光束点的中心位于由23m及24mm半径确定的范围上，由DVD标准确定的引入区与由CD标准确定的引区相重叠。可替代地，在由于光盘被放在一盒内或类似的原因，光盘的类型可被预先鉴别出的情况下，头90的光束点的中心可通过依据该盘类型改变运送距离而被运送到对于各种类型盘所优选的一初始位置。当以这种方式将头90的光束点的中心运送入引入区后，头90从光盘95读出信息。

从上述可以显见，在该实例中可获得以下效果。

首先，通过快速确定驱动下的电机是正在移动还是被停止，可转换控制操作。也就是说，控制部分50b通过一开环控制直接确定步进电机10a的旋转角，编码器在旋转期间检测一实际旋转角，及判定部分51将这些角进行相互比较，从而以一高精度检测步进电机10a的失去同步。作为一比较例，在一编码器被附连于一DC电机的常规电机控制方法中，例如，需要通过一计时器管理来检查编码器的输出中的变化，在该计时器管理中，电流被连续提供给电机一固定的时间周期，以确定头90是否与制动器87接触。因此，这样一控制方法的响应速度是缓慢的。而且，如果头90被以低速度驱动，肯定难以确定头90是否已与制动器87接触。相反，在该实例中，头90的速度可被任意设定并可在任意速度条件下以短时间确定头90与制动器87之间的接触。当然，本发明不仅可用于判定与制动器的接触，而且可适用其可有效地确定是否已造成失去同步的其它情况。

其次，由于在通过使头90与具有较低硬度的制动器88相接触来执行一粗定位后以一低速使头90与具有较高硬度和较高定位精度的制动器87相接触，可能同时实现头90的高精度定位，接触时低冲击和低噪声及减少定位所需的时间。

从上述可以显见，本发明的步进电机控制器在一系列运送操作期间通过转换适于高精度定位的第一操作模式与适于高速度运送的第二操作模式来执行一控制，从而同时实现步进电机的高精度定位和高速运送。而且，第二操作模式被转换成第一操作模式的转换点实际上与转子被电磁地稳定并在微步驱动中停止的稳定点相匹配，从而大大减少了转换操作模式时的回转。还有，在第二操作模式中，在步进电机的操作状态被从加速操作转换成减速操作之前，加速被降低，从而使从加速进入减速的速度变化变得平滑并大大减小了由于速度变化所导致的冲击振动。

因此，本发明可提供一用于进电机的同时实现高精度定位，高速运送和低振动的步进电机控制器。

不脱离本发明的范围和精神，本领域的熟练技术人员显然可以作出各种其它的改型。因此不期望将所附权利要求的范围仅限于在此的叙述，而是应得到广义地解释。

Claims (7)

1．一种步进电机控制器包括：

一步进电机，包括一转子和一励磁线圈；

一驱动部分，用于响应于一输入命令值，提供多级驱动电流给该励磁线圈，从而实现一微步驱动；

一控制部分，用于通过改变提供给驱动部分的命令值来控制该步进电机；

其特征是还包括：

一位置检测控制部分，用于根据转子的旋转位置生成一检测信号，

其中该控制部分转换第一操作模式和第二操作模式两种操作模式，该控制部分在第一操作模式中根据由其自身生成的一定时改变提供给驱动部分的命令值，且该控制部分在第二操作模式中根据对应于由位置检测控制部分生成的检测信号的一定时，改变提供给驱动部分的命令值从而控制该步进电机，

且其中该控制部分在将步进电机从一开始位置运送到一目标位置的一系列传送操作期间，转换该两操作模式，且该控制部分在第二操作模式中使步进电机执行一粗操作及然后将第二操作模式转换成第一操作模式，从而执行一微步驱动。

2．根据权利要求1的一种步进电机控制制器，其特征是该控制部分依据步进电机从开始位置运送到目标位置的运送量，选择地使用两操作模式，如果该运送量小于一预定值，控制部分仅在第一操作模式中驱动步进电机而如果运送量等于或大于该预定值，控制部分则通过在第二操作模式与第一操作模式之间进行转换来驱动步进电机。

3．根据权利要求1的一种步进电机控制器，其特征是当位置检测控制部分的输出信号的相位被改变时，控制部分根据一时间将第二操作模式转换成第一操作模式，且其中转子在转换瞬间的旋转位置实际地与转子被电磁地稳定并在微步驱动中停止的一稳定点相匹配。

4．根据权利要求1的一种步进电机控制器，其特征是当步进电机在第二操作模式中被驱动时，控制部分为驱动部分提供第一序列命令值，从而以第一加速来加速步进电机，且随后为驱动部分提供第二序列命令值，从而以实际上低于第一加速的第二加速来加速步进电机，及然后为驱动部分提供第三序列命令值，从而减速步进电机。

5．一种步进电机控制器包括：

一步进电机，包括一转子和多个激励线圈；

一驱动部分，用于响应于一输入命令值，提供驱动电流给各激励线圈；

一控制部分，用于通过改变提供给驱动部分的命令值来步驱动步进电机；

其特征是还包括：

一位置检测控制部分，用于通过以α°或更小的分辨力检测转子的旋转角来输出一检测信号；及

一判定控制部分，用于确定步进电机是否脱离同步，

其中该控制部分通过α°或更大的分辨力改变对应于步进电机的旋转的命令值，且判定控制部分根据在命令值被改变前后检测信号的变化来确定步进电机是否脱离同步。

6．根据权利要求5的一种步进电机控制器，其特征是还包括：

一被运送的物体，由步进电机传给其一驱动力以使其经一预定路由被运送；及

一制动器，用于与该被运送的物体相接触，从而限定被运送物体的运送范围，

其中该控制部分以一方向驱动步进电机，在该方向上被运送物体与制动器相接触，且其中在判定控制部分确定去同步后，控制部分停止向该方向驱动步进电机或反转驱动方向。

7．根据权利要求5的一种步进电机控制器，其特征是还包括：

一被运送的物体，由步进电机传给其一驱动力以使其经一预定路由被运送；及

第一制动器和第二制动器，用于与该被运送的物体相接触，从而限定被运送物体的运送范围，

其中提供第一制动器和第二制动器以使它们在相互间经一预定距离而被隔开，第一制动器的硬度低于第二制动器的硬度，

且其中控制部分以一方向控制步进电机，在该方向中，被运送的物体与第一制动器相接触，

且其中在判定控制部分确定失去同步后，控制部分以一方向控制步进电机在该方向中，被运送的物体与第二制动器相接触，

且其中在判定控制部分确定失去同步后，控制部分停止或反转步进电机的驱动，

且其中被运送物体与第二制动器相接触前即刻的被运送物体的速度低于被运送物体与第一制动器相接触前即刻的被运送物体的速度。

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