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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Ansteuersystem für einen Schrittmotor für das Ansteuern
eines Schrittmotors, der in einem Drucker, einem Kopierer, einem
Roboter oder dergleichen verwendet wird, und auf ein Verfahren für das Ansteuern
eines Schrittmotors.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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In
einem Beispiel eines konventionellen Ansteuersystems für einen
Schrittmotor wird der Motorversorgungsstrom durch eine Motorspule
hindurch geführt,
bis ein Spulenstromdetektionswert einen oberen Grenzeinstellpunkt
erreicht. Wenn der Spulenstromdetektionswert den oberen Grenzeinstellpunkt
erreicht hat, wird ein Motorregenerationsstrom durch die Motorspule
hindurch geführt,
bis eine erste vorbestimmte Zeit abläuft. Wenn die erste vorbestimmte
Zeit vergangen ist, wird ein Motorrückflussstrom durch die Motorspule
hindurch geführt,
bis eine zweite vorbestimmte Zeit abläuft, seit der Motorversorgungsstrom
beginnt, durch die Motorspule hindurch zu gehen. Wenn die zweite
vorbestimmte Zeit vergangen ist, wird der Motorversorgungsstrom durch
die Motorspule hindurch geführt,
bis der Spulenstromdetektionswert den oberen Grenzeinstellpunkt
erreicht. Wenn der Spulenstromdetektionswert den oberen Grenzeinstellpunkt
erreicht hat, wird der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule
hindurch geführt,
bis die erste vorbestimmte Zeit abläuft. Danach wird dieselbe Steuerung
ausgeführt.
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In
einem anderen konventionellen Ansteuersystem für einen Schrittmotor wird ein
Motorversorgungsstrom durch eine Motorspule hindurchgeführt, bis
die Versorgungszeit, die einem Versorgungszeitsignal entspricht,
abläuft.
Wenn die Versorgungszeit abgelaufen ist, wird der Motorregenerationsstrom durch
die Motorspule hindurchgeführt,
bis eine festgelegte Regenerationszeit, die einem Regenerationszeitsignal
entspricht, abläuft.
Wenn die Regenerationszeit abgelaufen ist, wird ein Motorrückflussstrom
durch die Motorspule geführt,
bis die vorbestimmte Zeit abläuft,
seit der Motorversorgungsstrom begonnen hat, durch die Motorspule
hindurch zu gehen. Wenn die vorbestimmte Zeit vergangen ist, wird der
Motorversorgungsstrom durch die Motorspule geführt, bis die Versorgungszeit
abläuft.
Wenn die Versorgungszeit vergangen ist, wird der Motorregenerationsstrom
durch die Motorspule geführt,
bis die Regenerationszeit vergeht. Danach wird dieselbe Steuerung
ausgeführt.
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In
solchen Ansteuersystemen für
einen Schrittmotor wird jedoch die Zeit, bis der Motorrückflussstrom
fließt,
konstant, so dass die Möglichkeit besteht,
dass eine Störung
im Spulenstrom bei einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit erhöht wird,
und dass ein Wellenstrom erhöht
wird. Somit wird die Vibration des Motors erhöht, die Ansprecheigenschaften
bei hoher Geschwindigkeit werden verschlechtert und die Präzision des
Schrittwinkels in einem Mikroschritt wird erniedrigt. Insbesondere
dann, wenn eine digitale Prozesssteuerung durchgeführt wird,
machen sich solche Probleme bemerkbar.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein System
und ein Verfahren für das
Ansteuern eines Schrittmotors, bei dem ein Wellenstrom minimiert
wird, zu liefern.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ansteuersystem für einen
Schrittmotor, der eine unabhängige
Wicklung aufweist, geliefert. Das Ansteuersystem für den Schrittmotor
umfasst ein Schaltelement für
das Steuern des Stroms, der durch eine Motorspule fließt, eine
Stromdetektionsvorrichtung für
das Detektieren des Stroms, der durch die Motorspule fließt, und
eine Schaltelementsteuervorrichtung für das Steuern des Schaltelements
auf der Basis eines Motorstromdetektionswertes, der ein Ausgangssignal
der Stromdetektionsvorrichtung ist, wobei die Schaltelementsteuervorrichtung
ausgelegt ist, das Schaltelement so zu steuern, dass der Motorversorgungsstrom
durch die Motorspule hindurch geführt wird, bis der Spulenstromdetektionswert
einen oberen Grenzeinstellpunkt erreicht, der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule geführt
wird, bis die vorbestimmte Zeit vergeht, seit der Motorversorgungsstrom
begonnen hat zu fließen, nachdem
der Spulenstromdetektionswert den oberen Grenzeinstellpunkt erreicht
hat, ein Motorregenerationsstrom durch die Motorspule geführt wird,
bis der Spulenstromdetektionswert einen unteren Grenzeinstellpunkt
erreicht, wenn die vorbestimmte Zeit abläuft, und ein Motorrückflussstrom
durch die Motorspule hindurch geführt wird, bis die vorbestimmte
Zeit abläuft,
seit der Motorregenerationsstrom zu fließen begonnen hat, nachdem der
Spulenstromdetektionswert den unteren Grenzeinstellpunkt erreicht
hat.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für das Ansteuern
eines Schrittmotors, der eine unabhängige Wicklung aufweist, vorgesehen,
wobei es ein Ansteuersystem für
den Schrittmotor verwendet, das ein Schaltelement für das Steuern
des Stroms, der durch eine Motorspule fließt, eine Stromdetektionsvorrichtung
für das
Detektieren des Stroms, der durch die Motorspule fließt, und
eine Schaltelementsteuervorrichtung für das Steuern des Schaltelements
auf der Basis des Motorstromdetektionswertes, der ein Ausgangssignal
der Stromdetektionsvorrichtung ist, umfasst. Das Ansteuerverfahren
für den
Schrittmotor umfasst die Schritte der Steuerung des Schaltelements
durch die Schaltelementsteuervorrichtung, das Bewirken, dass der
Motorversorgungsstrom durch die Motorspule fließt, bis der Spulenstromdetektionswert
einen oberen Grenzeinstellpunkt erreicht, das Bewirken, dass der
Motorrückflussstrom durch
die Motorspule fließt,
bis die vorbestimmte Zeit abläuft,
seit der Motorversorgungsstrom begonnen hat zu fließen, nachdem
der Spulenstromdetektionswert den oberen Grenzeinstellpunkt erreicht
hat, das Bewirken, dass der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule
fließt,
bis der Spulenstromdetektionswert einen unteren Grenzeinstellpunkt
erreicht, wenn die vorbestimmte Zweit vergangen ist, und das Bewirken,
dass der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule fließt,
bis die vorbestimmte Zeit abläuft,
seit der Motorregenerationsstrom zu fließen begonnen hat, nachdem der
Spulenstromdetektionswert den unteren Grenzeinstellpunkt erreicht
hat.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ansteuersystem
für einen Schrittmotor
für das
Ansteuern eines Schrittmotors, der eine unabhängige Wicklung aufweist, geliefert. Das
Ansteuersystem für
den Schrittmotor umfasst ein Schaltelement für das Steuern von Strom, der durch
eine Motorspule fließt,
eine Stromdetektionsvorrichtung für das Detektieren des Stroms,
der durch die Motorspule fließt,
und eine Schaltelementsteuervorrichtung für das Steuern des Schaltelements
auf der Basis eines Motorstromdetektionswertes, der ein Ausgangssignal
der Stromdetektionsvorrichtung ist, wobei die Schaltelementsteuervorrichtung
ausgelegt ist, um das Schaltelement so zu steuern, dass ein Motorversorgungsstrom
durch die Motorspule hindurch geführt wird, bis die Versorgungszeit,
die dem Spulenstromdetektionswert und einem Zielstromwert entspricht,
abläuft,
ein Motorrückflussstrom
durch die Motorspule hindurch geführt wird, bis die vorbestimmte
Zeit abläuft,
seit der Motorversorgungsstrom zu fließen begonnen hat, nachdem die Versorgungszeit
abgelaufen ist, und ein Motorregenerationsstrom durch die Motorspule
hindurch geführt
wird, bis die Regenerationszeit, die einer befohlenen Geschwindigkeit
entspricht, abläuft,
wenn die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, und ein Motorrückflussstrom
durch die Motorspule hindurch geführt wird, bis die vorbestimmte
Zeit abläuft,
seit der Motorregenerationsstrom begonnen hat zu fließen, nachdem
die Regenerationszeit abgelaufen ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für das Ansteuern
eines Schrittmotors, der eine unabhängige Wicklung aufweist, das
ein Ansteuersystem für
einen Schrittmotor verwendet, das ein Schaltelement für das Steuern
des Stroms, der durch eine Motorspule fließt, eine Stromdetektionsvorrichtung
für das
Detektieren des Stroms, der durch die Motorspule fließt, und
eine Schaltelementsteuervorrichtung für das Steuern des Schaltelements
auf der Basis eines Motorstromdetektionswertes, der ein Ausgangssignal der
Stromdetektionsvorrichtung ist, umfasst, geliefert. Das Ansteuerverfahren
für den
Schrittmotor umfasst die Schritte der Steuerung des Schaltelements durch
die Schaltelementsteuervorrichtung, des Bewirkens, dass der Motorversorgungsstrom
durch die Motorspule fließt,
bis die Versorgungszeit, die dem Spulenstromdetektionswert und einen
Zielstromwert entspricht, abläuft,
des Bewirkens, dass der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule fließt,
bis die vorbestimmte Zeit abläuft,
seit der Motorversorgungsstrom begonnen hat zu fließen, nachdem
die Versorgungszeit abgelaufen ist, des Bewirkens, dass der Motorregenerationsstrom
durch die Motorspule fließt,
bis die Regenerationszeit, die einer befohlenen Geschwindigkeit
entspricht, abläuft,
wenn die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, und des Bewirkens, dass der
Motorrückflussstrom
durch die Motorspule fließt, bis
die vorbestimmte Zeit abläuft,
seit der Motorregenerationsstrom begonnen hat zu fließen, nachdem die
Regenerationszeit abgelaufen ist.
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Im
Ansteuersystem und Ansteuerverfahren für den Schrittmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule
hindurch geführt,
bis der Spulenstromdetektionswert den unteren Grenzeinstellpunkt
erreicht, oder bis die Regenerationszeit, die der befohlenen Geschwindigkeit
entspricht, abläuft,
so dass ein Wellenstrom unabhängig
von der Rotationsgeschwindigkeit minimiert wird.
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KURZE BESCHREIBUNGEN
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Aufgaben und viele der zugehörigen Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden leicht erkennbar, wenn diese durch Bezugnahme auf
die folgenden detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen dieselben Teile in den
Figuren bezeichnen, besser verständlich
wird.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die ein Ansteuersystem für einen
Schrittmotor gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine detaillierte Ansicht, die einen Schaltelementabschnitt des
in 1 gezeigten Ansteuersystems des Schrittmotors
darstellt;
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3 ist
eine graphische Darstellung, die bei der Erläuterung des Betriebs des in 1 gezeigten Ansteuersystems
des Schrittmotors hilfreich ist;
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4 ist
eine schematische Ansicht, die ein Ansteuersystem für einen
Schrittmotor gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 ist
eine graphische Darstellung, die bei der Erläuterung des Betriebs des in 4 gezeigten Ansteuersystems
des Schrittmotors hilfreich ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter
Bezug auf 1 wird nachfolgend ein Ansteuersystem
für einen
Schrittmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung diskutiert. 1 ist eine schematische Ansicht,
die ein Ansteuersystem für
einen Schrittmotor für
das Ansteuern eines Schrittmotors, der eine unabhängige Dreiphasen-Wicklung aufweist,
zeigt. In 1 ist nur der U-Phasen-Abschnitt
des Schrittmotors gezeigt. Die Konstruktion eines V-Phasen-Abschnitts des Schrittmotors
und die Konstruktion eines W-Phasen-Abschnitt des Schrittmotors
sind ähnlich
der des U-Phasen-Abschnitts, so dass deren Darstellung weggelassen
wird. Leistungs-MOSFETs (U1H, U2H) 4a, 4b sind
zwischen einer Motorspule 2 und einer Leistungsquelle vorgesehen.
Leistungs-MOSFETs (U1L, U2L) 4c, 4d sind zwischen
der Motorspule 2 und Erde vorgesehen. Die Leistungs-MOSFETs 4a–4d sind
in einer H-Brückenform
verbunden und bilden ein Schaltelement des H-Brückentyps für das Steuern eines elektrischen
Stroms, der durch die Motorspule 2 fließt. Ein Stromdetektionselement
(eine Stromdetektionsvorrichtung) 6 für das Detektieren des elektrischen Stroms,
der durch die Motorspule 2 fließt, ist in Serie mit der Motorspule 2 vorgesehen.
In der dargestellten Ausführungsform
wird ein Stromsensor mit einem Ausgangssignal von 0–5 Volt
als das Stromdetektionselement 6 verwendet. Es ist eine
Basis-PWM-Signal-Erzeu gungsvorrichtung 8, die ein Basis-PWM-Signal
mit einem Tastverhältnis
von 50% unter Verwendung eines Basistaktgenerators hoher Genauigkeit
erzeugt, vorgesehen. Es ist eine Einstellwerterzeugungsschaltung 10,
die einen oberen Grenzeinstellpunkt ausgibt, wenn das Basis-PWM-Signal
den Wert AN annimmt, ausgibt, und die einen unteren Grenzeinstellpunkt
ausgibt, wenn das Basis-PWM-Signal den Wert AUS annimmt. Es ist
eine erste Vergleichsvorrichtung 12 für das Durchführen eines
Vergleichs zwischen einem Spulenstromdetektionswert und dem oberen
Grenzeinstellpunkt vorgesehen. Es ist eine zweite Vergleichsvorrichtung 14 für das Durchführen eines
Vergleichs zwischen dem Spulenstromdetektionswert und dem unteren
Grenzeinstellpunkt vorgesehen. Es ist eine Vergleichssignalerzeugungsvorrichtung 16 für das Erzeugen
eines Maximumvergleichssignals, das darstellt, dass der Spulenstromdetektionswert
den oberen Grenzeinstellpunkt erreicht, und für das Erzeugen eines Minimumvergleichssignals,
das darstellt, dass der Spulenstromdetektionswert den unteren Grenzeinstellpunkt
erreicht, auf der Basis des Basis-PWM-Signals und der Ausgangssignale der
Vergleichsvorrichtungen 12, 14 vorgesehen. Die Vergleichssignalerzeugungsvorrichtung 16 erzeugt das
Maximumvergleichssignal, das den Wert AN annimmt, wenn das Basis-PWM-Signal
den Wert AN annimmt, und das den Wert AUS annimmt, wenn der Spulenstromdetektionswert
den oberen Grenzeinstellpunkt erreicht und das Ausgangssignal der
Vergleichsvorrichtung 12 null wird. Weiterhin erzeugt die Vergleichssignalerzeugungsvorrichtung 16 das
Minimumvergleichssignal, das den Wert AN annimmt, wenn das Basis-PWM-Signal
den Wert AUS annimmt, und das den Wert AUS annimmt, wenn der Spulenstromdetektionswert
den unteren Grenzeinstellpunkt erreicht und das Ausgangssignal der
Vergleichsvorrichtung 14 null wird. Es wird auch eine Steuersignalerzeugungsvorrichtung
für das
Ausgeben von Steuersignalen für
die Leistungs-MOSFETs 4a–4d auf der Basis
des Ausgangssignals der Vergleichssignalerzeugungsvorrichtung 16 vorgesehen.
Die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 gibt ein Steuersignal
aus, um zu veranlassen, dass der MOSFET 4a ausgeschaltet
wird, wenn das Minimumvergleichssignal den Wert AN annimmt, und
sie gibt ein Steuersignal aus, um zu veranlassen, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, wenn das Minimumvergleichssignal den Wert AUS annimmt. Weiterhin
gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 ein Steuersignal
aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4d angeschaltet
wird, wenn das Maximumvergleichssignal den Wert AN annimmt, sie
gibt ein Steuersignal aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4d ausgeschaltet
wird, wenn das Maximumvergleichssignal den Wert AUS annimmt, und
sie gibt ein Steuersignal aus, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c immer ausgeschaltet
werden. Das heißt,
die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 gibt ein Steuersignal
aus, um zu bewirken, dass die MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
werden, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c ausgeschaltet
werden, bis das Maximumvergleichssignal den Wert AUS annimmt, nachdem
das Maximumvergleichssignal den Wert AN angenommen hat. Die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 gibt
ein Steuersignal aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b–4d ausgeschaltet
werden, bis das Minimumvergleichssignal den Wert AN annimmt, nachdem
das Maximumvergleichssignal den Wert AUS angenommen hat. Die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 gibt
ein Steuersignal aus, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a–4d ausgeschaltet
werden, bis das Minimumvergleichssignal den Wert AUS annimmt, wenn
das Minimumvergleichssignal den Wert AN angenommen hat. Die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 gibt
ein Steuersignal aus, um zu bewirken, dass das Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b–4d ausgeschaltet
werden, bis das Maximumvergleichsignal den Wert AN annimmt, nachdem
das Minimumvergleichssignal den Wert AUS angenommen hat. Es werden
Ansteuerabschnitte 22a, 22b vorgesehen, um zu
bewirken, dass die Steuersignale, die von der Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 ausgegeben werden,
auf einen Pegel gebracht werden, bei dem die Leistungs-MOSFETs 4a–4d die
Steuersignale schalten können.
Die Basis-PWM-Signalerzeugungsvorrichtung 8,
die Vergleichssignalerzeugungsvorrichtung 16 und die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 bestehen
aus einem Steuer-IC (ASIC) 20. Weiterhin bilden die Einstellwerterzeugungsschaltung 10,
die Vergleichsvorrichtungen 12, 14, die Basis-PWM-Signalerzeugungsvorrichtung 8,
die Vergleichssignalerzeugungsvorrichtung 16 und die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 eine
Schaltelementsteuervorrichtung. Die Schaltelementsteuervorrichtung
steuert die Leistungs-MOSFETs 4a–4d so, dass der Motorversorgungsstrom
durch die Motor spule 2 geleitet wird, bis der Spulenstromdetektionswert
den oberen Grenzeinstellpunkt erreicht, der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule 2 geleitet wird, bis eine vorbestimmte
Zeit vergeht, seit der Motorversorgungsstrom durch die Motorspule 2 geleitet wird,
nachdem der Spulenstromdetektionswert den oberen Grenzeinstellpunkt
erreicht hat, der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule 2 geführt wird,
bis der Spulenstromdetektionswert den unteren Grenzeinstellpunkt
erreicht, wenn die vorbestimmte Zeit vergangen ist, und der Motorrückflussstrom durch
die Motorspule 2 geleitet wird, bis die vorbestimmte Zeit
vergeht, seit der Motorregenerationsstrom beginnt, durch die Motorspule 2 hindurch
geleitet zu werden, nachdem der Spulenstromdetektionswert den unteren
Grenzeinstellpunkt erreicht hat.
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2 ist
eine detaillierte Ansicht, die den Leistungs-MOSFET-Abschnitt des
in 1 gezeigten Ansteuersystem für den Schrittmotor darstellt. Wenn
die Leistungs-MOSFETs 4a, 4d AN
sind, und die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c AUS sind,
fließt
der Motorversorgungsstrom so, wie das durch eine Linie a in 2 dargestellt
ist. Wenn weiterhin die Leistungs-MOSFETs 4a–4d AUS
sind, fließt
der Motorregenerationsstrom so, wie das durch eine Linie b in 2 dargestellt
ist. Wenn der Leistungs-MOSFET 4a AN ist, und wenn die
Leistungs-MOSFETs 4b–4d AUS
sind, fließt
der Motorrückflussstrom
so, wie das durch eine Linie c in 2 dargestellt
ist.
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Unter
Bezug auf 3 wird nachfolgend der Betrieb
des in 1 gezeigten Ansteuersystems für den Schrittmotor, nämlich ein
Ansteuerverfahren für den
Schrittmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung diskutiert. Zuerst nimmt, wenn das Basis-PWM-Signal den Zustand
AN annimmt, das Maximumvergleichssignal den Zustand AN an, so dass
die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 das Steuersignal ausgibt,
um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
werden, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c ausgeschaltet
werden. Somit wird der Motorversorgungsstrom durch die Motorspule 2 geführt, und
der Spulenstrom wird erhöht.
Wenn dann der Spulenstromdetektionswert den oberen Grenzeinstellpunkt
erreicht, nimmt das Maximumvergleichssignal den Wert AUS an, so
dass die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 das Steuersignal
ausgibt, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b–4d ausgeschaltet
werden. Somit wird der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule 2 geführt, und der Spulenstrom wird
allmählich
erniedrigt. Wenn dann das Basis-PWM-Signal den Wert AUS annimmt,
nimmt das Minimumvergleichssignal den Wert AN an, so dass die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 das
Steuersignal ausgibt, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a–4d ausgeschaltet
werden. Somit wird der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule 2 geleitet, und
der Spulenstrom wird erniedrigt. Wenn dann der Spulenstromdetektionswert
den unteren Grenzeinstellpunkt erreicht, nimmt das Minimumvergleichssignal
den Wert AUS an, so dass die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 das
Steuersignal ausgibt, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b–4d ausgeschaltet
werden. Somit wird der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule 2 geführt, und der Spulenstrom wird
allmählich
erniedrigt. Wenn dann das Basis-PWM-Signal
den Wert AN annimmt, nimmt das Maximumvergleichssignal den Wert
AN an, so dass die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 das
Steuersignal ausgibt, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
werden, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c ausgeschaltet
werden. Somit wird der Motorversorgungsstrom durch die Motorspule 2 geführt, und
der Spulenstrom wird erhöht.
Danach wird der Spulenstrom in derselben Weise gesteuert.
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Bei
einem solchen Ansteuersystem für
einen Schrittmotor und einem solchen Ansteuerverfahren für einen
Schrittmotor wird der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule 2 geführt, bis
der Spulenstromdetektionswert den unteren Grenzeinstellpunkt erreicht,
so dass die Zeit, bei der der Motorrückflussstrom fließt, in Abhängigkeit
vom Spulenstrom variiert wird. Somit wird eine Störung im
Spulenstrom unabhängig
von der Rotationsgeschwindigkeit minimiert, und es wird ein Wellenstrom
minimiert. Somit wird die Vibration unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit
des Schrittmotors vermindert, die Ansprecheigenschaften bei hoher
Rotationsgeschwindigkeit werden verbessert, und die Schrittwinkelgenauigkeit
eines Mikroschritts wird verbessert. Weiterhin gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 die
Steuersignale für
die Leistungs-MOSFETs 4a–4d auf der Basis
des Basis-PWM- Signals
mit einem Tastverhältnis
von 50% aus, so dass die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 18 Steuersignale
schaffen kann, die stabile PWM-Frequenzen aufweisen. Somit kann
verhindert werden, dass eine Vibrationserscheinung auftritt. Weiterhin
wird der Stromsensor mit einem Ausgangssignal von 0–5 Volt
als Stromdetektionselement 6 verwendet, so dass es nicht
notwendig ist, dass das Ausgangssignal des Stromdetektionselements
verstärkt
wird. Somit kann ein Fehler im Spulenstromdetektionswert unterdrückt werden,
so dass die Rotationseigenschaft des Motors nicht negativ beeinflusst
wird.
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Unter
Bezug auf 4 wird hier nachfolgend ein
Ansteuersystem für
einen Schrittmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung diskutiert. 4 ist eine
schematische Ansicht, die ein Ansteuersystem für einen Schrittmotor für das Ansteuern
eines Schrittmotors, der eine unabhängige Dreiphasenwicklung aufweist,
zeigt. In 4 ist nur der U-Phasen-Abschnitt
des Schrittmotors gezeigt. Eine Konstruktion eines V-Phasen-Abschnitts des
Schrittmotors und eine Konstruktion eines W-Phasen-Abschnitts des
Schrittmotors sind ähnlich wie
die des U-Phasen-Abschnitts, so dass ihre Darstellung weggelassen
wird. Es wird eine Rotationsgeschwindigkeitsbefehlsvorrichtung 30 für das Ausgeben
einer Impulsfolge in Abhängigkeit
vom Rotationsgeschwindigkeitsbefehl vorgesehen. Es ist eine Mikroschritteinstellvorrichtung 32 für das Ausgeben
der Anzahl der Unterteilungen der Schritte vorgesehen. Es ist eine
Rotationsrichtungsbefehlsvorrichtung 36 für das Angeben
einer Rotationsrichtung vorgesehen. Es ist eine Erregungsmusterdatenerzeugungsvorrichtung 38 für das Erzeugen
von Erregungsmusterdaten auf der Basis der Impulsfolge, der Anzahl
der Unterteilungen der Schritte und der Rotationsrichtung vorgesehen.
Es ist eine Zielstromwertberechnungsvorrichtung 40 für das Berechnen
eines Zielstromwertes auf der Basis der Erregungsmusterdaten vorgesehen.
Es ist eine A/D-Umwandlungsvorrichtung 42 für das Umwandeln
eines analogen Spulenstromdetektionswert, der das Ausgangssignal
des Stromdetektionselements 6 darstellt, in einen digitalen
Spulenstromdetektionswert vorgesehen. Es ist eine Versorgungszeitsignalerzeugungsvorrichtung 44 für das Erzeugen
eines Versorgungszeitsignals, das der Zeit, während der der Motorversorgungsstrom
fließen
soll, nämlich
der Versorgungszeit, entspricht, auf der Basis des Zielstromwerts
und des Spulenstromdetektionswertes vorgesehen. Es ist eine Geschwindigkeitssignalbefehlserzeugungsvorrichtung 46 für das Erzeugen
eines Geschwindigkeitsbefehlssignals durch das Zählen der Impulsfolge von der
Rotationsgeschwindigkeitsbefehlsvorrichtung 30 vorgesehen.
Es ist eine Regenerationszeitsignalerzeugungsvorrichtung 48 für das Erzeugen
eines Regenerationszeitsignals, das der Zeit, zu der ein Motorregenerationsstrom
fließen
soll, nämlich
der Regenerationszeit, entspricht, auf der Basis des Geschwindigkeitsbefehlssignals
vorgesehen. Die Regenerationszeitsignalerzeugungsvorrichtung 48 umfasst
eine Regenerationszeitdatentabelle, die eine Beziehung zwischen
dem Geschwindigkeitsbefehl und der Regenerationszeit anzeigt, und
die das Regenerationszeitsignal aus dem Geschwindigkeitsbefehlssignal
durch die Regenerationszeitdatentabelle schafft. Es ist eine Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 für das hoch
präzise
Erzeugen eines Basis-PWM-Signals mit einem Tastverhältnis von
50% und das Erzeugen von Steuersignalen für die Leistungs-MOSFETs 4a–4d auf
der Basis des Basis-PWM-Signals, des Versorgungszeitsignals und des
Regenerationszeitsignals vorgesehen. Ein Ausgangssignal der Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 wird
in die Ansteuerabschnitte 22a, 22b eingegeben.
Die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 gibt ein Steuersignal
aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a ausgeschaltet
wird, wenn das Basis-PWM-Signal
den Wert AUS annimmt, und sie gibt ein Steuersignal aus, um zu bewirken,
dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet wird, nachdem
vom Zeitpunkt an, zu dem der Leistungs-MOSFET 4a ausgeschaltet
wurde, die Regenerationszeit, die dem Regenerationszeitsignal entspricht,
vergangen ist. Weiterhin gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 ein
Steuersignal aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4d angeschaltet
wird, wenn das Basis-PWM-Signal den Wert AN annimmt, sie gibt ein
Steuersignal aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4d nach
der Versorgungszeit, die dem Versorgungszeitsignal entspricht, das
vom Zeitpunkt, zu dem der Leistungs-MOSFET 4d angeschaltet
wurde, vergangen ist, ausgeschaltet wird, und sie gibt ein Steuersignal
aus, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c immer
ausgeschaltet sind. Das heißt,
die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 gibt Steuersignale
aus, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
werden, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c ausgeschaltet
werden, bis die Versorgungszeit, die dem Versorgungszeitsignal entspricht,
vergangen ist. Weiterhin gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 Steuersignale aus,
um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b–4d ausgeschaltet
werden, bis die vorbestimmte Zeit vom Zeitpunkt, zu dem die Leistungs-MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
wurden, nachdem die Versorgungszeit verstrichen ist, vergangen ist.
Die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 gibt ein Steuersignal
aus, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a–4d ausgeschaltet
werden, bis die Regenerationszeit vergeht, nachdem die vorbestimmte
Zeit vergangen ist. Weiterhin gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 ein
Steuersignal aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b–4d ausgeschaltet
werden, bis die vorbestimmte Zeit vom Zeitpunkt, zu dem das Leistungs-MOSFET 4a ausgeschaltet
wurde, nachdem die Regenerationszeit verstrichen ist, vergeht. Die
Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 gibt ein Steuersignal
aus, um zu bewirken, dass die MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
werden, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c ausgeschaltet
werden, bis die Versorgungszeit, die dem Versorgungszeitsignal entspricht,
vergeht, nachdem die vorbestimmte Zeit vergangen ist. Danach werden dieselben
Steuersignale ausgegeben. Die Erregungsmusterdatenerzeugungsvorrichtung 38, die
Zielstromwertberechnungsvorrichtung 40, die A/D-Umwandlungsvorrichtung 42,
die Versorgungszeitsignalerzeugungsvorrichtung 44, die Geschwindigkeitssignalbefehlserzeugungsvorrichtung 46,
die Regenerationszeitsignalerzeugungsvorrichtung 48 und
die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 bilden eine Schaltelementsteuervorrichtung. Die
Schaltelementsteuervorrichtung steuert die Leistungs-MOSFETs 4a–4d so,
dass der Motorversorgungsstrom durch die Motorspule 2 hindurchgeführt wird,
bis die Versorgungszeit, die dem Spulenstromdetektionswert und dem
Zielstromwert entspricht, vergeht, dass der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule 2 geführt wird, bis die vorbestimmte
Zeit vergangen ist, seit der Motorversorgungsstrom zu fließen beginnt,
nachdem die Versorgungszeit vergangen ist, dass der Motorregenerationsstrom
durch die Motorspule 2 geführt wird, bis die Regenerationszeit, die
dem Geschwindigkeitsbefehl entspricht, vergeht, wenn die vorbestimmte
Zeit vergangen ist, und dass der Motorrückflussstrom durch die Motorspule 2 geführt wird,
bis die vorbestimmte Zeit vergeht, seit der Motorregenerationsstrom
zu fließen
beginnt, nachdem die Regenerationszeit vergangen ist. Weiterhin besteht
die Schaltelementsteuervorrichtung aus einem Steuer-IC (ASIC) 52 für das Durchführen eines Digitalisierungsverfahrens.
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Unter
Bezug auf 5 wird nun der Betrieb des in 4 gezeigten
Ansteuersystems für
einen Schrittmotor, nämlich
ein Ansteuerverfahren für
den Schrittmotor gemäß der zweiten
Ausführungsform hier
nachfolgend diskutiert. Zuerst wird, wenn die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 die
Steuersignale ausgibt, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
werden, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c ausgeschaltet
werden, der Motorversorgungsstrom durch die Motorspule 2 geführt, und
der Spulenstrom wird erhöht.
Dann gibt, wenn die Versorgungszeit, die dem Versorgungszeitsignal
entspricht, vergeht, die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 die
Steuersignale aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETS 4b–4d ausgeschaltet
werden, so dass der Motorrückflussstrom durch
die Motorspule 2 geführt
wird, und der Spulenstrom allmählich
vermindert wird. Dann gibt, wenn die vorbestimmte Zeit vom Zeitpunkt,
zu dem die MOSFETs 4a, 4d angeschaltet werden,
vergeht, die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 die Steuersignale aus,
um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a–4d ausgeschaltet
werden, so dass der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule 2 hindurch geführt und
der Spulenstrom erniedrigt wird. Wenn dann die Regenerationszeit
vom Zeitpunkt, zu dem die Leistungs-MOSFETS 4a–4d ausgeschaltet
werden, vergeht, gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 die
Steuersignale aus, um zu bewirken, dass der Leistungs-MOSFET 4a angeschaltet
wird, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b–4d ausgeschaltet
werden, so dass der Motorrückflussstrom
durch die Motorspule 2 geführt und der Spulenstrom allmählich erniedrigt
wird. Wenn dann die vorbestimmte Zeit vom Zeitpunkt, zu dem die Leistungs-MOSFETs 4a–4d ausgeschaltet
werden, vergeht, gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 die
Steuersignale aus, um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4a, 4d angeschaltet
werden, und um zu bewirken, dass die Leistungs-MOSFETs 4b, 4c ausgeschaltet
werden, so dass der Motorversorgungsstrom durch die Motorspule 2 hindurchgeführt wird,
und der Spulenstrom erhöht
wird. Danach wird der Spulenstrom in derselben Art gesteuert.
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In
diesem Ansteuersystem für
einen Schrittmotor und in diesem Ansteuerverfahren für einen Schrittmotor
wird der Motorregenerationsstrom durch die Motorspule 2 hindurch
geführt,
bis die Regenerationszeit, die dem Geschwindigkeitsbefehl entspricht, vergeht,
so dass die Zeit, die erforderlich ist, dass der Motorrückflussstrom
fließt,
in Abhängigkeit
vom Geschwindigkeitsbefehl (Ansteuermuster) variiert wird. Somit
wird eine Störung
im Spulenstrom minimiert, und es wird ein Wellenstrom minimiert.
Somit wird eine Vibration des Motors unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit
des Schrittmotors erniedrigt, die Ansprecheigenschaften bei einer
Rotation hoher Geschwindigkeit werden verbessert, und die Schrittwinkelpräzision eines
Mikroschritts wird verbessert. Weiterhin gibt die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 die
Steuersignale für
die Leistungs-MOSFETs 4a–4d auf der Basis
des Basis-PWM-Signals mit einem Tastverhältnis von 50% aus, so dass
die Steuersignalerzeugungsvorrichtung 50 Steuersignale
erzeugen kann, die stabile PWM-Frequenzen aufweisen. Somit kann
das Auftreten einer Vibrationserscheinung verhindert werden. Weiterhin
bestehen alle Vorrichtungen, die die Schaltelementsteuervorrichtung
bilden, aus dem Steuer-IC 24 für das Durchführen des
Digitalisierungsverfahrens, so dass die Anzahl der Teile reduziert
wird und das Ansteuersystem für
den Schrittmotor somit mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Weiterhin wird die Regenerationszeit auf der Basis der befohlenen
Geschwindigkeit gefunden, so dass sogar, wenn das Abtasten des Spulenstroms
nur durch ein Digitalisierungsverfahren mit langer Periode durchgeführt werden
kann, Vorrichtungen für
das Bestimmen der Regenerationszeit, nämlich die Regenerationszeitsignalerzeugungsvorrichtung 48,
leicht vorgesehen werden können.
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Während vorangehend
Bezug genommen wurde auf ein Ansteuersystem für einen Schrittmotor und auf
ein Ansteuerverfahren für
einen Schrittmotor für
das Ansteuern des Drei-Phasen-Schrittmotors, ist es erkennbar, dass
die vorliegende Erfindung auf ein Ansteuersystem für einen
Schrittmotor und auf ein Ansteuerverfahren für einen Schrittmotor für das Ansteuern
eines anderen Schrittmotors angewandt werden kann.
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Die
verwendeten Begriffe und Ausdrücke werden
als Ausdrücke
der Beschreibung und nicht der Begrenzung verwendet, und es besteht
bei der Verwendung solcher Begriffe und Ausdrücke nicht die Absicht, irgendwelche Äquivalente
der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder von Teilen davon auszuschließen, sondern
es wird vielmehr erkennbar, dass verschiedene Modifikationen innerhalb
des Umfangs der beanspruchten Erfindung möglich sind.