CN1120397C - 用于检测直流主轴电动机转速的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测直流主轴电动机转速的装置和方法，其没有使用在利用直流主轴电动机的电子设备中的附加的频率发生(FG)信号发生器。该装置没有使用在利用直流主轴电动机的电子设备中的附加的频率发生(FG)信号发生器，而是根据提供到直流电动机的电流检测直流电动机转速，并根据检测结果进行控制。因此与采用无刷电动机来检测电动机转速的常规方法相比，降低了成本和改进了制造方法。

Description

用于检测直流主轴电动机转速的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测电动机转速的装置和方法，更具体地说，涉及一种用于检测直流主轴电动机转速的装置和方法，其没有使用在使用直流主轴电动机的电子设备中的附加频率发生(FG)信号发生器。
背景技术
一些使用主轴电动机的电子设备例如DVDP(数字通用盘播放器)、CDP(光盘播放器)和VCR(录像机)一般使用一种无刷电动机。图1表示通常的光盘驱动器的结构。在采用恒定线速度(CLV)记录方法的光盘驱动器中，光盘的转速根据拾感头的重现位置由约500rpm(转/分)(最内圆周)到约200rpm(转/分)(最外圆周)连续变化。
参照图1，CLV伺服组件104将用于按照预设的初始速度旋转光盘101的电压经过驱动器103提供到主轴电动机102。因此，光盘101开始旋转，记录在光盘101上的信息由拾感头105变换为模拟射频(RF)信号。经变换的模拟射频(RF)信号输出到信号处理组件106。然后，信号处理组件106将该模拟射频(RF)信号变换为脉冲波形并将该脉冲波形输出到CLV伺服组件104。
在CLV伺服组件104中，数字锁相环(PLL)电路产生与重现信号同步的位(bit)时钟。在此之后，在自动频率控制(AFC)检测电路和相位比较电路中将位时钟与系统时钟相比较，以向驱动器103输出一控制电压。换句话说，当位时钟频率低于系统时钟频率时，提供到主轴电动机102上的电压增加，从而增加转速。另一方面，当位时钟频率高于系统时钟频率时，提供到主轴电动机102上的电压降低，从而降低转速。
当通过这种控制使位时钟频率等于系统时钟频率时，光盘重现速度变得等于记录时的线速度，使得在该适于记录的线速度的范围内可以重现在光盘上的数据。
跟踪和聚焦(T/F)伺服组件107用于对跟踪和聚焦进行伺服控制。换句话说，跟踪和聚焦伺服组件107产生与光束跟踪状态相对应的电信号并根据产生的电信号沿径向方向移动物镜和拾感头105的本体，以此实现用于控制光束跟踪轨道的伺服跟踪。此外，T/F伺服组件107采用象差法和临界角度检测法来实现用于控制拾感头105的聚焦伺服控制，以使物镜聚焦在光盘101的反射表面上。
当在重现的过程中由光盘101的一个表面切换到光盘101的另一个表面时，用于沿重现方向加速光盘101的电压提供到主轴电动机102上，直到拾感头105移动到用于重现的目标位置时为止，然后，实现CLV伺服控制以便控制驱动器103，从而使光盘101恒速旋转。
然而，当为使拾感头105到达目标位置要用较长时间时，主轴电动机102的转速持续增加，因而，产生使转速超过预定的转速的加速状态。控制器108检测主轴电动机102的转速并当检测到转速超过预定的转速时确定为加速状态。如果确定为加速状态，控制器108向CLV伺服组件104提供一用于终止重现的命令以保护该系统。此外，控制器108检测主轴电动机102的转速，以便根据该状态控制主轴电动机102。
相应地，常规技术采用无刷电动机作为主轴电动机102并利用FG信号发生器产生与主轴电动机102的转速成比例的频率发生(FG)信号，如图2中所示。换句话说，利用在无刷电动机内部的霍尔器件201检测的信号由比较器202变换为脉冲信号，以产生FG信号。
这种无刷电动机比直流电动机费用高，以及其制造过程困难。当根据常规技术采用直流电动机作为主轴电动机时，由于直流电动机没有霍尔器件，其不能产生用于检测转速的FG信号。因而，必须采用附加的FG信号发生器。在这种情况下，由于附加装置成本增加，制造过程困难。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于检测直流主轴电动机转速的装置和方法，其采用直流电动机作为用于驱动光盘的主轴电动机，同时没有使用附加的频率发生(FG)信号发生器。
相应地，为实现上述目的，提供一种用于检测直流主轴电动机转速的装置。该装置包含：直流主轴电动机驱动器，用于接收误差电压信号并产生驱动电流，将该驱动电流分流并提供到直流主轴电动机和电流电压变换器；电流电压变换器，用于检测提供到直流主轴电动机上的电流并将其变换为电压；模数变换器，用于将由电流电压变换器输出的模拟电压变换为数字信号；以及控制器，用于设定直流主轴电动机正常转速的最大阈值和最小阈值，利用模数变换器输出的数字信号检测直流主轴电动机的转速和根据检测结果控制直流主轴电动机。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于检测直流主轴电动机转速的方法。该方法包含的步骤有：接收误差电压信号并产生驱动电流；将该驱动电流分流并提供到直流主轴电动机和电流电压变换器；检测提供到直流主轴电动机上的电流；将检测到的电流变换为模拟电压；将模拟电压变换为数字信号；设定直流主轴电动机正常转速的最大阈值和最小阈值；以及根据该数字信号确定直流主轴电动机的转速和根据确定结果控制直流主轴电动机。
附图说明
通过参照附图更详细地介绍本发明的一优选实施例将会使本发明的上述目的和优点变得更明显，其中：
图1表示一般光盘驱动器的结构；
图2表示根据在先技术的无刷电动机中的频率发生(FG)信号发生器的结构；
图3表示根据本发明的用于检测直流主轴电动机转速的装置的结构；以及
图4表示根据本发明的用于检测直流主轴电动机转速的方法的流程图。
具体实施方式
如图3中所示，根据本发明的用于检测直流主轴电动机转速的装置包含：直流主轴电动机驱动器301、直流主轴电动机302、电流电压(I/V)变换器303、模数(A/D)变换器304和控制器305。直流主轴电动机驱动器301由光盘驱动器中的伺服组件(未示出)接收误差电压信号并产生驱动电流i1，用于驱动直流主轴电动机302。将该驱动电流i1分流并提供到直流主轴电动机302和电流电压(I/V)变换器303。当将电流电压(I/V)变换器303的输入阻抗预设置得明显高于直流主轴电动机302的阻抗时，提供到直流主轴电动机302的电流i2的数值明显高于提供到电流电压(I/V)变换器303的电流i3。提供到电流电压(I/V)变换器303的电流i3的数值与电流i2的数值比较相当小，并与由直流主轴电动机驱动器301提供的电流i1的幅值成比例。
在本发明的一实施例中，使电流电压(I/V)变换器303具有高的输入阻抗并且并联到直流主轴电动机302。然而，可以使电流电压(I/V)变换器303具有较低的输入阻抗并且串联在直流主轴电动机驱动器301和直流主轴电动机302之间。
电流电压(I/V)变换器303将输入电流i3变换为电压。模数(A/D)变换器304将由电流电压(I/V)变换器303输出的电压变换为数字信号Vd并将该数字信号Vd输出到控制器305。控制器305利用数字信号Vd根据在图4中所示的方法检测转速并根据检测结果实施伺服控制。
控制器305在按照在步骤401中采用CLV伺服的伺服方法中播放状态的期间，分别设定该相应于直流主轴电动机302在光盘的最内和最外圆周可以正常旋转的最大转速和最小转速的A/D变换值b和a。通过测试或模拟可以得到起始值b和a。
在步骤402中确定数字信号Vd是否为“0”。如果确定数字信号Vd为“0”，由于提供到直流主轴电动机302的电流为“0”，则在步骤403中确定直流主轴电动机302处于停止状态。
如果确定数字信号Vd不为“0”，则在步骤404中确定数字信号Vd是否在最小值a和最大值b之间。如果确定数字信号Vd在最小值a和最大值b之间，则在步骤405中确定直流主轴电动机302按正常播放状态工作。
另一方面，如果确定数字信号Vd不在最小值a和最大值b之间，则在步骤406中确定数字信号Vd是否超过最大值b。如果确定数字信号Vd超过最大值b，则在步骤407中确定直流主轴电动机302处在其旋转快于正常播放状态的加速状态。
如果确定数字信号Vd不在最小值a和最大值b之间以及不超过最大值b，则在步骤408中确定数字信号Vd是否小于“0”。如果确定数字信号Vd小于“0”，则在步骤409中确定直流主轴电动机302为反转。如果确定数字信号Vd不小于“0”，则确定直流主轴电动机沿正方向旋转。
如果确定数字信号Vd不在最小值a和最大值b之间以及小于最小值a但不小于“0”，由于数字信号Vd可以表达为0＜Vd＜a，则在步骤410中确定直流主轴电动机302未处在正常播放状态而处在减速状态。
因此，可以不利用附加的频率发生(FG)信号发生器就该确定直流主轴电动机302的转速，以及在步骤411中控制器305根据确定的状态进行伺服控制。例如，当确定为加速状态时，控制器305将当前的状态变换为停止状态，以控制伺服组件保护直流主轴电动机302。当确定为减速状态时，控制器305控制直流主轴电动机302的制动电压与数字信号Vd的值相对应。
通过上述控制操作，可以不向直流主轴电动机302添加频率发生(FG)信号发生器就能检测流过直流主轴电动机302的电流的数值，以及根据检测的电流的数值可以确定直流主轴电动机302的转速。根据确定的结果，可以控制直流主轴电动机302和伺服组件。
如上所述，本发明根据提供到直流电动机的电流检测直流电动机的转速，并根据检测结果进行控制，而没有使用在采用直流电动机的电子设备中的附加频率发生(FG)信号发生器。因此，与采用无刷电动机来检测电动机转速的常规技术相比，降低了成本和改进了制造过程。

Claims (12)

1.一种用于检测直流主轴电动机转速的装置，该装置包含：
直流主轴电动机驱动器，用于接收误差电压信号并产生驱动电流，将该驱动电流提供到直流主轴电动机和电流电压变换器；
电流电压变换器，用于检测提供到直流主轴电动机上的电流并将其变换为电压；
模数变换器，用于将由电流电压变换器输出的模拟电压变换为数字信号；以及
控制器，用于设定直流主轴电动机正常转速的最大阈值和最小阈值，利用由模数变换器输出的数字信号检测直流主轴电动机的转速，和根据检测结果控制直流主轴电动机。
2.根据权利要求1所述的用于检测直流主轴电动机转速的装置，其中电流电压变换器并联连接到直流主轴电动机，将直流主轴电动机驱动器产生的驱动电流分流并提供到直流主轴电动机和电流电压变换器。
3.根据权利要求1所述的用于检测直流主轴电动机转速的装置，其中电流电压变换器串联连接到直流主轴电动机。
4.根据权利要求1所述的用于检测直流主轴电动机转速的装置，其中控制器在所述数字信号为“0”时确定直流主轴电动机停止，在所述数字信号为正值时确定直流主轴电动机沿正方向旋转，以及在所述数字信号为负值时确定直流主轴电动机沿反方向旋转，并根据确定结果控制执行状态。
5.根据权利要求1所述的用于检测直流主轴电动机转速的装置，其中控制器在所述数字信号超过正常转速的最大阈值时确定直流主轴电动机处在加速状态，并根据确定结果控制直流主轴电动机。
6.根据权利要求1所述的用于检测直流主轴电动机转速的装置，其中控制器在所述数字信号大于“0”以及小于正常转速的最小阈值时确定直流主轴电动机处在减速状态，并根据数字信号的数值控制直流主轴电动机的制动电压。
7.根据权利要求2所述的用于检测直流主轴电动机转速的装置，其中电流电压变换器的输入阻抗设置得高于直流主轴电动机的阻抗。
8.根据权利要求3所述的用于检测直流主轴电动机转速的装置，其中电流电压变换器的输入阻抗设置得低于直流主轴电动机的阻抗。
9.一种用于检测直流主轴电动机转速的方法，该方法包含的步骤有：
接收误差电压信号并产生驱动电流；
将该驱动电流提供到直流主轴电动机和电流电压变换器；
检测提供到直流主轴电动机上的电流；
将检测到的电流变换为模拟电压；
将模拟电压变换为数字信号；
设定直流主轴电动机正常转速的最大阈值和最小阈值；以及
根据该数字信号确定直流主轴电动机的转速和根据确定结果控制直流主轴电动机。
10.根据权利要求9所述的用于检测直流主轴电动机转速的方法，其中在所述数字信号为“0”时确定直流主轴电动机停止，在所述数字信号为正值时确定直流主轴电动机沿正方向旋转，以及在所述数字信号为负值时确定直流主轴电动机沿反方向旋转，并根据确定结果控制直流主轴电动机。
11.根据权利要求9所述的用于检测直流主轴电动机转速的方法，其中在所述数字信号超过正常转速的最大阈值时确定直流主轴电动机处在加速状态，并根据确定结果控制直流主轴电动机。
12.根据权利要求9所述的用于检测直流主轴电动机转速的方法，其中在所述数字信号大于“0”以及小于正常转速的最小阈值时确定直流主轴电动机处在减速状态，并根据所述数字信号的数值控制直流主轴电动机的制动电压。
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