GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schrittmotor-Antriebsvorrichtung.The
The present invention relates to a stepping motor driving device.
EINSCHLÄGIGER STAND
DER TECHNIKRELATED STAND
OF THE TECHNIQUE
Es
gibt – abhängig von ihrer Struktur – zahlreiche
Typen von Schrittmotoren. Allgemein bekannt ist jedoch ein Zweiphasenschrittmotor,
welcher derart angetrieben wird, dass zwei Wicklungen mit jeweils unterschiedlichen
Erregungs-Timings erregt werden.It
There are many, depending on their structure
Types of stepper motors. However, a two-phase stepping motor is generally known,
which is driven in such a way that two windings each with different
Excitement timings are excited.
Ein
Schrittmotor 100, der als konventioneller Stand der Technik
dient, wird in 13, 14 und 15 beschrieben. Der Schrittmotor 100 umfasst
einen Rotor 102, der von einem Magnetkörper, z.
B. einem Permanentmagneten, gebildet ist und der rotierbar gehalten
ist, und zwei Wicklungen 104 und 105, welche in
der Nähe eines äußeren Teils des Rotors 102 bereitgestellt
sind. Die Wicklungen 104 und 105 werden infolge
von elektrischen Strömen korrespondierend zu in 14A gezeigten Erregungsmustern durch eine Antriebsschaltungsanordnung
(nicht gezeigt) erregt, und ein Rotationswinkel des Schrittmotors 100 wird
infolge Setzens des Rotors 102 in einen zu den Erregungsmustern
korrespondierenden Rotationswinkel gesteuert und/oder geregelt.
Dabei bezeichnen Plus-Stromwerte in 14A elektrische Ströme
in den Richtungen der Pfeile A und C in 13, und
Minus-Stromwerte bezeichnen elektrische Ströme in den Richtungen
der Pfeile B und D. Die Steuerung und/oder Regelung der Richtungen der
durch die Wicklungen 104 und 105 fließenden elektrischen
Ströme und die Aufrechterhaltung der Stromwerte werden
bestimmt durch das Steuern und/oder Regeln des EIN/AUS (ON/OFF)
von FETs 111 bis 114 (siehe 15)
in entsprechenden H-Brückenschaltungsanordnungen, welche
den Wicklungen 104 und 105 bereitgestellt sind.A stepper motor 100 , which serves as a conventional prior art is in 13 . 14 and 15 described. The stepper motor 100 includes a rotor 102 of a magnetic body, z. B. a permanent magnet, is formed and which is held rotatably, and two windings 104 and 105 which is near an outer part of the rotor 102 are provided. The windings 104 and 105 become due to electric currents corresponding to in 14A is excited by a drive circuit arrangement (not shown), and a rotation angle of the stepping motor 100 becomes due to seating of the rotor 102 controlled and / or regulated in a rotation angle corresponding to the excitation patterns. Here, plus current values denote in 14A electrical currents in the directions of arrows A and C in FIG 13 , and minus current values denote electrical currents in the directions of arrows B and D. The control and / or regulation of the directions through the windings 104 and 105 flowing electric currents and maintaining the current values are determined by controlling and / or controlling the ON / OFF of FETs 111 to 114 (please refer 15 ) in corresponding H-bridge circuit arrangements which are the windings 104 and 105 are provided.
In 15 sind die FETs 111 bis 114 Feldeffekttransistoren,
und ein Anschluss der FETs 111 und 112 ist mit
einem Anschluss der Wicklung 104 verbunden, und ein Anschluss
der FETs 113 und 114 ist mit dem anderen Anschluss
der Wicklung 104 verbunden. Ferner ist der andere Anschluss
der FETs 111 und 113 mit einer Anode 106a einer
Leistungsversorgungseinrichtung 106 verbun den, und der
andere Anschluss der FETs 112 und 114 ist mit
einer Masse 106b verbunden. Das heißt, die Wicklung 104 ist
durch die aus den FETs 111 bis 114 bestehende H-Brückenschaltungsanordnung
mit der Leistungsversorgungseinrichtung verbunden. Ferner sind die Gate-Anschlüsse
der FETs 111 bis 114 mit einer PWM-Schaltungsanordnung
(nicht gezeigt) verbunden, und das EIN/AUS der FETs 111 bis 114 wird durch
ein PWM-Signal aus der PWM-Schaltungsanordnung geschaltet. Ferner
ist – obwohl nicht dargestellt – eine Vorrichtung
zum Detektieren eines durch die Wicklung 104 fließenden
elektrischen Stroms bereitgestellt, und ein durch die Wicklung 104 fließender
Stromwert wird zu der PWM-Schaltungsanordnung zurückgeführt.
Auf detaillierte Beschreibungen der Wicklung 105 wird verzichtet,
weil die Wicklung 105 identisch mit der Wicklung 104 ist.In 15 are the FETs 111 to 114 Field effect transistors, and a connection of the FETs 111 and 112 is with a connection of the winding 104 connected, and a connection of the FETs 113 and 114 is with the other terminal of the winding 104 connected. Further, the other terminal of the FETs 111 and 113 with an anode 106a a power supply device 106 connect the, and the other terminal of the FETs 112 and 114 is with a crowd 106b connected. That is, the winding 104 is through the out of the FETs 111 to 114 existing H-bridge circuit connected to the power supply device. Furthermore, the gate terminals of the FETs 111 to 114 connected to PWM circuitry (not shown), and the ON / OFF of the FETs 111 to 114 is switched by a PWM signal from the PWM circuitry. Further, though not shown, there is a device for detecting one through the winding 104 provided by flowing electrical current, and a through the winding 104 flowing current value is fed back to the PWM circuitry. On detailed descriptions of the winding 105 is omitted because the winding 105 identical to the winding 104 is.
Zuerst,
wie in 15A gezeigt – wenn
die FETs 111 und 114 EIN geschaltet und die FETs 112 und 113 AUS
geschaltet werden – fließt ein elektrischer Strom
von der Leistungsversorgungseinrichtung 106 in der Richtung
eines Pfeils a1. Das heißt, eine Richtung des in der Wicklung
fließenden elektrischen Stroms ist "a". Wenn der elektrische
Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 106 so fließt, dass
ein Zielstromwert G überschritten wird, werden die FETs 111 und 114 AUS
geschaltet und die FETs 112 und 113 werden EIN
geschaltet, damit der Stromwert den Stromwert G nicht überschreitet.
Dabei wird ein selbstinduzierter elektrischer Strom in der Richtung
des Pfeils a in der Wicklung 104 erzeugt. Andererseits
ist eine Richtung des elektrischen Stroms infolge einer Spannung
der Leistungsversorgungseinrichtung 106 ein Pfeil b1, d.
h. eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeils a, welche
die Richtung des selbstinduzierten elektrischen Stroms in der Wicklung 104 ist.
Dabei – da die Spannung der selbstinduzierten elektromotorischen
Kraft höher ist als die Spannung der Leistungsversorgungseinrichtung 106 – fließt
ein elektrischer Strom in der Richtung eines Pfeils a2. Damit fließt
durch die Wicklung 104 ein elektrischer Strom in der Richtung
des Pfeils a, jedoch wird der elektrische Strom graduell gedämpft,
weil die Spannung der Leistungsversorgungseinrichtung 106 ein
elektrischer Widerstand ist. Wenn der Stromwert durch die Dämpfung
des selbstinduzierten elektrischen Stroms unter den Zielstromwert
G fällt, werden die FETs 111 und 114 wieder
EIN geschaltet und die FETs 112 und 113 werden
wieder AUS geschaltet, und in der Wicklung 104 fließt
ein elektrischer Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung in
Richtung eines Pfeils a. Sodann, wenn der in der Wicklung 104 fließende
elektrische Strom den Zielstromwert G überschreitet, werden
die FETs 111 und 114 wieder AUS geschaltet und
die FETs 112 und 113 werden wieder EIN geschaltet,
und in der Wicklung fließt ein selbstinduzierter elektrischer Strom
in der Richtung des Pfeils a. Das heißt, in der Wicklung 104 fließt
ein elektrischer Strom in Richtung des Pfeils a durch Wiederholen
der EIN/AUS-Schaltmuster der FETs 111 bis 114,
welche im Vorstehenden beschrieben worden sind. Dabei sind bei der Steuerung
und/oder Regelung zum im Wesentlichen Konstanthalten des in der
Wicklung 104 fließenden elektrischen Stroms eine
Zeit t1, für die der elektrische Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 106 fließen
gelassen wird, und eine Zeit t2, für die der selbstinduzierte
elektrische Strom in der Wicklung 104 fließt,
im Wesentlichen gleich.First, as in 15A shown - when the FETs 111 and 114 ON and the FETs switched 112 and 113 OFF - an electric current flows from the power supply device 106 in the direction of an arrow a1. That is, a direction of the electric current flowing in the winding is "a". When the electric current from the power supply device 106 so flows that a target current value G is exceeded, the FETs 111 and 114 OFF switched and the FETs 112 and 113 are switched ON so that the current value does not exceed the current value G. In this case, a self-induced electric current in the direction of arrow a in the winding 104 generated. On the other hand, a direction of the electric current is due to a voltage of the power supply device 106 an arrow b1, that is, a direction opposite to the direction of the arrow a, which indicates the direction of the self-induced electric current in the winding 104 is. In this case - since the voltage of the self-induced electromotive force is higher than the voltage of the power supply device 106 An electric current flows in the direction of an arrow a2. This flows through the winding 104 an electric current in the direction of the arrow a, however, the electric current is gradually attenuated because the voltage of the power supply device 106 is an electrical resistance. When the current value falls below the target current value G by the attenuation of the self-induced electric current, the FETs become 111 and 114 turned ON again and the FETs 112 and 113 are switched off again, and in the winding 104 An electric current flows from the power supply device in the direction of an arrow a. Then, if in the winding 104 flowing electric current exceeds the target current value G, the FETs 111 and 114 switched off again and the FETs 112 and 113 are turned ON again, and in the winding, a self-induced electric current flows in the direction of the arrow a. That is, in the winding 104 An electric current flows in the direction of the arrow a by repeating the ON / OFF switching patterns of the FETs 111 to 114 which have been described above. In this case, in the control and / or regulation for substantially keeping constant in the winding 104 flowing electrical current for a time t1, for which the electric current from the power supply device 106 is flowed, and a time t2 for which the self-induced electric current in the winding 104 flows, essentially the same.
Die
Steuerung und/oder Regelung des elektrischen Stroms in der Wicklung 104 durch EIN/AUS-Schalten
der FETs 111 bis 114, wie oben beschrieben, wird
selbst während des Stoppens des Schrittmotors 100 durchgeführt.
Das heißt, die Wicklungen 104 und 105 werden
erregt, um einen Rotationswinkel des Rotors 102 zu halten,
wenn der Schrittmotor 100 gestoppt wird. Ferner erzeugen
die Wicklungen 104 und 105 Wärme, wenn
sie erregt werden, d. h. wenn ein elektrischer Strom in ihnen fließt.
Daher verbrauchen die Wicklungen 104 und 105 des
Schrittmotors 100 die Leistung der Leistungsversorgungseinrichtung 106 und
erzeugen Wärme, selbst während der Schrittmotor 100 gestoppt
wird. Ein derartiger Leistungsverbrauch und eine derartige Wärmeerzeugung
der Wicklungen 104 und 105 während des
Stoppens des Schrittmotors 100 sind verschwenderisch unter
dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz, und die Wärmeerzeugung
der Wicklungen 104 und 105 wirft das Problem auf,
dass eine Verschlechterung des Schrittmotors 100 beschleunigt
wird.The control and / or regulation of the electrical current in the winding 104 by switching the FETs ON / OFF 111 to 114 As described above, even during the stopping of the stepping motor 100 carried out. That is, the windings 104 and 105 are excited to a rotation angle of the rotor 102 to hold when the stepper motor 100 is stopped. Furthermore, the windings generate 104 and 105 Heat when energized, ie when an electric current flows in them. Therefore, consume the windings 104 and 105 of the stepper motor 100 the power of the power supply device 106 and generate heat even during the stepper motor 100 is stopped. Such power consumption and heat generation of the windings 104 and 105 while stopping the stepper motor 100 are wasteful from the viewpoint of energy efficiency, and the heat generation of the windings 104 and 105 raises the problem that a deterioration of the stepper motor 100 is accelerated.
Es
besteht daher der Wunsch, den Leistungsverbrauch und die Wärmeerzeugung
während des Stoppens des Schrittmotors 100 zu
verbessern. Als ein Weg zur Verbesserung ist eine Struktur einer Schrittmotorantriebsschaltungsanordnung
bekannt geworden, welche die Wärmeerzeugung und den Leistungs verbrauch
unterdrückt durch Absenken eines in Wicklungen fließenden
durchschnittlichen elektrischen Stroms durch Absenken eines Zyklus
eines Signals zum Steuern und/oder Regeln des EIN/AUS von Schaltelementen
gemäß der Antriebslast eines Schrittmotors (siehe
z. B. JP 9-163785 A ). Konventionell
bekannt ist ferner ein Verfahren zum Unterdrücken des Leistungsverbrauchs
und der Wärmeerzeugung von Wicklungen durch Setzen eines elektrischer
Stroms zur Zeit des Haltens eines Rotationswinkels eines Rotors
während des Stoppens des Schrittmotors 100 auf
einen Wert, der kleiner ist als ein elektrischer Strom beim Antreiben
des Schrittmotors 100 zu einer Rotationsbewegung.Therefore, there is a desire to reduce the power consumption and the heat generation during the stopping of the stepping motor 100 to improve. As a way for improvement, there has been known a structure of a stepping motor driving circuit which suppresses the heat generation and the power consumption by lowering an average electric current flowing in windings by lowering a cycle of a signal for controlling and / or controlling the ON / OFF of switching elements according to the Drive load of a stepper motor (see eg JP 9-163785 A ). Conventionally, there is also known a method for suppressing the power consumption and the heat generation of windings by setting an electric current at the time of holding a rotation angle of a rotor during the stopping of the stepping motor 100 to a value smaller than an electric current when driving the stepping motor 100 to a rotational movement.
Jedoch
ist es bei der Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Ströme
in den Wicklungen 104 und 105 während
des Stoppens des Schrittmotors 100 durch die Antriebsschaltungsanordnung
bei den konventionellen Schrittmotoren von Patentdokument 1 und
den anderen so, dass, weil eine entgegengesetzt gerichtete Spannung
durch die Leistungsversorgungseinrichtung 106 an denselben
anliegt, wenn selbstinduzierte elektrische Ströme in den Wicklungen 104 und 105 fließen,
der selbstinduzierte elektrische Strom in der Wicklung 104 schnell
gedämpft wird. Es besteht also das Problem, dass eine Fließrate
eines elektrischen Stroms von der Leistungsversorgungseinrichtung
zu der Wicklung nicht reduziert werden kann und dass der Leistungsverbrauch
nicht ausreichend reduziert werden kann, selbst während
der Schrittmotor 100 gestoppt wird.However, it is in the control and / or regulation of the electrical currents in the windings 104 and 105 while stopping the stepper motor 100 by the drive circuit arrangement in the conventional stepping motors of patent document 1 and the other such that, because an oppositely directed voltage through the power supply device 106 abuts the same when self-induced electrical currents in the windings 104 and 105 flow, the self-induced electric current in the winding 104 is steamed quickly. Thus, there is a problem that a flow rate of an electric current from the power supply device to the winding can not be reduced, and that the power consumption can not be sufficiently reduced even during the stepping motor 100 is stopped.
Ferner:
weil der selbstinduzierte elektrische Strom rasch gedämpft
wird, wird der Auf-und-Ab-Ripple des Stromwertes bei der Steuerung
und/oder Regelung des Stromwertes zum Konstanthalten der in den
Wicklungen 104 und 105 fließenden Stromwerte
größer. Es besteht also das Problem, dass die
Wärmeerzeugung in den Wicklungen 104 und 105 groß ist,
selbst während der Schrittmotor 100 gestoppt wird.Further, because the self-induced electric current is rapidly attenuated, the up-and-down ripple of the current value in the control and / or regulation of the current value becomes constant in the windings 104 and 105 flowing current values greater. So there is the problem that the heat generation in the windings 104 and 105 is great even during the stepper motor 100 is stopped.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der
oben beschriebenen Probleme erzielt, und ein Ziel der vorliegenden
Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Schrittmotor-Antriebsvorrichtung,
bei der der Leistungs verbrauch und die Wärmerzeugung während
des Stoppens des Schrittmotors reduziert sind, um effizienter zu
sein.The
The present invention has been made in consideration of
achieves the problems described above, and an object of the present
Invention is to provide a stepping motor driving device,
in which the power consumption and heat generation during
Stopping the stepper motor are reduced to be more efficient
be.
Eine
Schrittmotor-Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten
Aspekt der Erfindung umfasst eine H-Brücke, umfassend vier
Schaltelemente (11–14), durch welche
entsprechende Enden einer Wicklung (4, 5) eines
Schrittmotors (1) mit einer Anode (6a) einer Leistungsversorgungseinrichtung
(6) und mit einer Masse verbindbar sind, und eine Antriebsschaltungsanordnung
(20), welche einen durch die Wicklungen (4, 5)
fließenden elektrischen Strom steuert und/oder regelt durch
Steuern und/oder Regeln des EIN/AUS (ON/OFF) der entsprechenden
Schaltelemente (11–14), wobei die Antriebsschaltungsanordnung
(20) das EIN/AUS der entsprechenden Schaltelemente (11–14)
derart steuert und/oder regelt, dass ein konstanter Antriebsstrom
durch die Wicklung (4, 5) fließt, wenn
der Schrittmotor (1) angetrieben wird, und dass ein konstanter
Stopstrom durch die Wicklung (4, 5) fließt,
wenn der Schrittmotor (1) gestoppt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass beim Stoppen des Schrittmotors (1) die Antriebsschaltungsanordnung
(20) das EIN/AUS der entsprechenden Schaltelemente (11–14)
derart steuert und/oder regelt, dass ein elektrischer Strom, der
infolge Selbstinduktion der Wicklung (4, 5) aus
der Wicklung (4, 5) fließt, zu der Wicklung
(4, 5) zurückfließt.A stepping motor drive device according to a first aspect of the invention comprises an H-bridge comprising four switching elements ( 11 - 14 ), through which respective ends of a winding ( 4 . 5 ) of a stepping motor ( 1 ) with an anode ( 6a ) of a power supply device ( 6 ) and connectable to a ground, and drive circuitry ( 20 ), which through the windings ( 4 . 5 ) controls and / or regulates by controlling and / or regulating the ON / OFF of the respective switching elements ( 11 - 14 ), wherein the drive circuitry ( 20 ) the ON / OFF of the corresponding switching elements ( 11 - 14 ) controls and / or regulates such that a constant drive current through the winding ( 4 . 5 ) flows when the stepper motor ( 1 ), and that a constant stop current through the winding ( 4 . 5 ) flows when the stepper motor ( 1 ) is stopped, characterized in that when stopping the stepping motor ( 1 ) the drive circuitry ( 20 ) the ON / OFF of the corresponding switching elements ( 11 - 14 ) controls and / or regulates such that an electric current, due to self-induction of the winding ( 4 . 5 ) from the winding ( 4 . 5 ) flows to the winding ( 4 . 5 ) flows back.
Gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung ist in einem Fall, in dem beim Stoppen
des Schrittmotors ein selbstinduzierter elektrischer Strom in der
Wicklung zu der Wicklung selbst zurückfließt,
ein Dämpfungsgrad pro Zeit des selbstinduzierten elektrischen Stroms
weitgehend moderater, verglichen mit der Steuerung und/oder Regelung
für den elektrischen Strom in der Wicklung nach dem herkömmlichen Stand
der Technik. Das heißt, weil eine Dämpfung des
selbstinduzierten elektrischen Stroms weitgehend moderater ist,
wenn der durch die Wicklung fließende elektrische Strom
im Wesentlichen konstant gehalten wird, während der Schrittmotor
gestoppt wird, ist es möglich, eine Rate, bei der ein elektrischer
Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung durch die Wicklung
fließt, kleiner zu machen, verglichen mit der Zeit, für
die der selbstinduzierte elektrische Strom durch die Wicklung fließt.
Daher ist es möglich, das Problem des konventionellen Standes
der Technik, dass der Leistungsverbrauch selbst während
des Stoppens des Schrittmotors nicht ausreichend reduziert werden
kann, zu lösen, und es ist möglich, eine Schrittmotor-Antriebsvorrichtung
bereitzustellen, welche in der Lage ist, den Leistungsverbrauch
eines Schrittmotors stark zu reduzieren, um energieeffizient zu
sein.According to the first aspect of the invention, in a case where a self-induced electric current in the winding flows back to the winding itself upon stopping the stepping motor, a degree of damping per time of the self-induced electric current is substantially more moderate as compared with the control and / or regulation for the electrical current in the winding according to the conventional art. That is, because attenuation of the self-induced electric current weitge Since the electric current flowing through the coil is kept substantially constant while the stepping motor is stopped, it is possible to make smaller a rate at which an electric current flows from the power supply device through the coil as compared with FIG the time for which the self-induced electric current flows through the winding. Therefore, it is possible to solve the problem of the conventional art that the power consumption can not be sufficiently reduced even during the stopping of the stepping motor, and it is possible to provide a stepping motor driving apparatus capable of power consumption of a stepping motor to be energy efficient.
Ferner:
weil eine Rate, bei der ein elektrischer Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung
durch die Wicklung fließt, kleiner gemacht werden kann,
als die Zeit, für die der selbstinduzierte elektrische
Strom durch die Wicklung fließt, wird ein Anstiegsbereich
in einem Stromwert gemäß dem von der Leistungsversorgungseinrichtung
durch die Wicklung fließenden elektrischen Strom verringert. Demgemäß wird
der Auf-und-Ab-Ripple des Stromwertes bei der Steuerung und/oder
Regelung zum im Wesentlichen Konstanthalten des Stromwertes vermindert.
Demgemäß wird die Wärmeerzeugung in der
Wicklung stark reduziert. Daher ist es möglich, das Problem
des konventionellen Standes der Technik, dass die Wärmeerzeugung
in der Wicklung größer wird, wenn der Ripple groß ist,
zu lösen, und es ist möglich, die Verschlechterung
des Schrittmotors infolge der Wärmerzeugung stark zu reduzieren.Further:
because a rate at which an electric current from the power supply device
flowing through the winding, can be made smaller,
as the time for which the self-induced electric
Current flowing through the winding becomes a rising area
in a current value according to that of the power supply device
reduced by the winding flowing electrical current. Accordingly, becomes
the up-and-down ripple of the current value in the control and / or
Control for substantially keeping constant the current value reduced.
Accordingly, the heat generation in the
Winding greatly reduced. Therefore, it is possible the problem
of the conventional art that heat generation
gets bigger in the winding when the ripple is big,
to solve, and it is possible the deterioration
to greatly reduce the stepping motor due to the heat generation.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist
ein erläuterndes Diagramm, welches die Struktur eines Schrittmotors
illustriert, mit dem eine Schrittmotor-Antriebsvorrichtung gemäß vorliegender
Erfindung verbunden ist. 1 Fig. 12 is an explanatory diagram illustrating the structure of a stepping motor to which a stepping motor driving device of the present invention is connected.
2 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Struktur einer Erregungsschaltungsanordnung
illustriert, die eine Wicklung des Schrittmotors und eine Leistungsversorgungseinrichtung
verbindet. 2 FIG. 12 is a circuit diagram illustrating the structure of excitation circuitry that connects a winding of the stepping motor and a power supply device. FIG.
3 ist
ein erläuterndes Diagramm, welches eine Korrespondenzbeziehung
zwischen Schritten von elektrischen Strömen, die durch
Wicklungen 4 und 5 fließen, und deren
Stromwerten zeigt. 3 Fig. 10 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between steps of electric currents passing through windings 4 and 5 flow, and their current values shows.
4 ist
eine Tabelle, welche eine Korrespondenzbeziehung zwischen Eingangscodes
eines Decoders und Strombefehlswerten und Signalen P1 und P2, welche
von dem Decoder ausgegeben werden, zeigt. 4 FIG. 13 is a table showing a correspondence relationship between input codes of a decoder and current command values and signals P1 and P2 output from the decoder.
5 ist
ein erläuterndes Diagramm, welches eine Korrespondenzbeziehung
zeigt zwischen einer Dreieckswelle von einer Dreieckswellenerzeugungsschaltungsanordnung,
Strombefehlswerten infolge einer Ausgabe von einem Fehlerverstärker
und Duty-Cycles von PWM-Signalen von einer PWM-Ausgabeschaltungsanordnung. 5 Fig. 12 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between a triangular wave from triangular wave generating circuitry, current command values due to an output from an error amplifier, and duty cycles of PWM signals from PWM output circuitry.
6 ist ein erläuterndes Diagramm,
welches EIN/AUS-Muster von FETs während des Antreibens
des Schrittmotors zeigt. Es sei angemerkt, dass 6A einen
Fall zeigt, bei dem ein PWM-Signal EIN ist, während 6B einen
Fall zeigt, bei dem ein PWM-Signal AUS ist. 6 Fig. 10 is an explanatory diagram showing ON / OFF patterns of FETs during driving of the stepping motor. It should be noted that 6A shows a case where a PWM signal is ON while 6B shows a case where a PWM signal is OFF.
7 ist
ein erläuterndes Diagramm, welches die Details eines Stromwertes
zeigt in einem Fall, in dem ein Antriebsstrom bei Schritt 0 durch
die Wicklung fließt. 7 FIG. 12 is an explanatory diagram showing the details of a current value in a case where a drive current flows through the winding at step O. FIG.
8 ist ein erläuterndes Diagramm
mit Darstellung von EIN/AUS-Mustern der mit der Wicklung verbundenen
FETs bei den Schritten 0 bis 2 während des Stoppens des
Schrittmotors. Es sei angemerkt, dass 8A einen
Fall zeigt, bei dem ein PWM-Signal EIN ist, während 8B einen
Fall zeigt, bei dem ein PWM-Signal AUS ist. 8th FIG. 12 is an explanatory diagram showing ON / OFF patterns of the FETs connected to the winding at steps 0 to 2 during stopping of the stepping motor. FIG. It should be noted that 8A shows a case where a PWM signal is ON while 8B shows a case where a PWM signal is OFF.
9 ist
ein erläuterndes Diagramm, welches die Details eines Stromwertes
zeigt in einem Fall, in dem ein Stopstrom bei Schritt 0 durch die Wicklung 4 fließt. 9 Fig. 12 is an explanatory diagram showing the details of a current value in a case where a stop current at step 0 through the winding 4 flows.
10 ist ein erläuterndes Diagramm
mit Darstellung von EIN/AUS-Mustern der mit der Wicklung verbundenen
FETs bei den Schritten 4 bis 6 während des Stoppens des
Schrittmotors. Es sei angemerkt, dass 10A einen
Fall zeigt, bei dem ein PWM-Signal AUS ist, während 10B einen Fall zeigt, bei dem ein PWM-Signal EIN
ist. 10 FIG. 12 is an explanatory diagram showing ON / OFF patterns of the winding-connected FETs at steps 4 to 6 during the stopping of the stepping motor. FIG. It should be noted that 10A shows a case where a PWM signal is OFF while 10B shows a case where a PWM signal is ON.
11 ist
ein erläuterndes Diagramm, welches die Details eines Stromwertes
zeigt in einem Fall, in dem ein Stopstrom bei Schritt 4 durch
die Wicklung fließt. 11 FIG. 10 is an explanatory diagram showing the details of a current value in a case where a stop current at step. FIG 4 flows through the winding.
12 ist
ein erläuterndes Diagramm mit Darstellung von EIN/AUS-Mustern
der mit der Wicklung verbundenen FETs bei den Schritten 3 bis 7 während
des Stoppens des Schrittmotors, d. h. während ein CD-Signal
ausgegeben wird. 12 FIG. 12 is an explanatory diagram showing ON / OFF patterns of the FETs connected to the winding at steps 3 to 7 during the stopping of the stepping motor, that is, while a CD signal is being output. FIG.
13 ist
ein erläuterndes Diagramm, welches einen Schrittmotor gemäß einem
konventionellen Stand der Technik zeigt. 13 Fig. 10 is an explanatory diagram showing a stepping motor according to a conventional art.
14 ist ein erläuterndes Diagramm,
welches Muster von elektrischen Strömen zeigt, die durch
eine Wicklung des Schrittmotors fließen. Es sei angemerkt,
dass 14A ein erläuterndes
Diagramm ist, welches ein Erregungsmuster bei jedem Rotationswinkel
des Schrittmotors zeigt, während 14B ein
erläuterndes Diagramm ist, welches die Details eines Stromwertes
in jedem Muster zeigt. 14 Fig. 10 is an explanatory diagram showing patterns of electric currents flowing through a winding of the stepping motor. It should be noted that 14A is an explanatory diagram showing an excitation pattern at each Rotation angle of the stepper motor shows while 14B is an explanatory diagram showing the details of a current value in each pattern.
15 ist ein erläuterndes Diagramm,
welches Beziehungen zwischen dem EIN/AUS von mit der Wicklung verbundenen
FETs und Richtungen von elektrischen Strömen zeigt, wenn
ein elektrischer Strom in der Richtung eines Pfeils a fließt. 15A zeigt einen Fall, in dem ein elektrischer
Strom von einer Leistungsversorgungseinrichtung durch die Wicklung
fließt, und 15B zeigt einen Fall, in dem ein
selbstinduzierter elektrischer Strom in der Wicklung durch die Wicklung
fließt. 15 FIG. 12 is an explanatory diagram showing relationships between the ON / OFF of FETs connected to the winding and directions of electric currents when an electric current flows in the direction of an arrow a. 15A shows a case in which an electric current flows from the power supply device through the winding, and 15B shows a case where a self-induced electric current flows in the winding through the winding.
DETAILBESCHREIBUNGLONG DESCRIPTION
(Gesamtstruktur einer Schrittmotor-Antriebsvorrichtung
gemäß vorliegender Erfindung)(Overall structure of a stepping motor driving device
according to the present invention)
Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.in the
Below is an embodiment of the invention below
Referring to the drawings described.
Eine
Schrittmotor-Antriebsvorrichtung 7 gemäß der
Erfindung ist eine Schrittmotor-Antriebsvorrichtung für
eine Nähmaschine mit FETs (Feldeffekttransistoren) 11 bis 14 (siehe 2),
welche zwischen Wicklungen 4 und 5 (siehe 1)
eines Schrittmotors 1 und einer Leistungsversorgung bereitgestellt
sind und welche als Schaltelemente fungieren, und einer Antriebsschaltungsanordnung 20 (siehe 2),
welche durch die Wicklungen 4 und 5 fließende elektrische
Ströme auf einen konstanten Strom einstellt durch Steuern
und/oder Regeln des EIN/AUS der FETs 11 bis 14.A stepper motor drive device 7 According to the invention, a stepping motor drive device for a sewing machine with FETs (Field Effect Transistors) 11 to 14 (please refer 2 ), which between windings 4 and 5 (please refer 1 ) of a stepper motor 1 and a power supply, and which function as switching elements, and drive circuitry 20 (please refer 2 ), which through the windings 4 and 5 regulate flowing electric currents to a constant current by controlling and / or regulating the ON / OFF of the FETs 11 to 14 ,
(Schrittmotor)(Stepping motor)
In 1 umfasst
der Schrittmotor 1 einen säulenförmigen
Rotor 2, der mit einer Rotationswelle des Schrittmotors
rotierbar verbunden ist, einen zylindrischen Stator 3,
der um den Rotor 2 herum bereitgestellt ist, und die Wicklungen 4 und 5,
welche um Kernteile 3a und 3b gewickelt sind,
die in dem Rotor 2 nahe kommenden Richtungen vorstehend
an einem Innenumfangsteil des Stators 3 bereitgestellt sind,
wobei die Wicklungen 4 und 5 unter Stromsteuerung
und/oder -regelung durch Erregungsschaltungsanordnungen 10 erregt
werden, welche später beschrieben werden, um einen Rotationswinkel
des Rotors 2 zu variieren/halten.In 1 includes the stepper motor 1 a columnar rotor 2 which is rotatably connected to a rotary shaft of the stepping motor, a cylindrical stator 3 that's about the rotor 2 is provided around, and the windings 4 and 5 which are about core parts 3a and 3b are wound in the rotor 2 approaching directions projecting on an inner peripheral portion of the stator 3 are provided, wherein the windings 4 and 5 under current control and / or regulation by excitation circuitry 10 are excited, which will be described later, to a rotation angle of the rotor 2 to vary / hold.
Der
Rotor 2 ist ein Magnetkörper, z. B. ein Permanentmagnet,
und ist mit der Rotationswelle des Schrittmotors (nicht gezeigt)
so verbunden, dass er drehbar gehalten ist. Der Stator 3 ist
ein zylindrisches Magnetmaterial (z. B. Eisen), welches um den Rotor 2 herum
bereitgestellt ist, und die Kernteile 3a und 3b,
welche so bereitgestellt sind, dass sie in den Richtungen vorstehen,
in denen sie dem Rotor 2 nahe kommen, sind an dem Innenumfangsteil
des Stators 3 bereitgestellt.The rotor 2 is a magnetic body, for. A permanent magnet, and is connected to the rotation shaft of the stepping motor (not shown) so as to be rotatably supported. The stator 3 is a cylindrical magnetic material (eg iron), which surrounds the rotor 2 around, and the core parts 3a and 3b which are provided so as to protrude in the directions in which they are the rotor 2 come close, are on the inner peripheral part of the stator 3 provided.
Die
Wicklungen 4 und 5 sind Wickeldrähte, welche
um die Kernteile 3a und 3b gewickelt sind, und
werden dadurch erregt, dass in ihnen elektrische Ströme
fließen gelassen werden durch die Erregungsschaltungsanordnungen 10,
welche später beschrieben werden, um als Elektromagnete
zu fungieren. Dabei werden die Wicklungen 4 und 5 korrespondierend
zu einem Erregungsmuster gemäß einem Befehlsrotationswinkel
des Schrittmotors 1 durch eine Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 erregt,
wie später beschrieben. Hierdurch rotiert der als ein Magnetkörper
dienende Rotor 2 bis zu einem Rotationswinkel korrespondierend
zu einem Erregungsmuster der Wicklungen 4 und 5 und
wird bei dem Rotationswinkel gehalten, bis das Erregungsmuster geändert
wird. Das heißt, der Schrittmotor 1 ist ein sogenannter
Permanentmagnet-Typ-Zweiphasenschrittmotor. Die Steuer- und/oder
Regelschaltungsanordnung 40 und das Erregungsmuster werden
später beschrieben.The windings 4 and 5 are winding wires, which are around the core parts 3a and 3b are wound and are energized by flowing electrical currents through the excitation circuitry 10 , which will be described later to act as electromagnets. This will be the windings 4 and 5 corresponding to an excitation pattern according to a command rotation angle of the stepping motor 1 by a control and / or regulating circuit arrangement 40 excited, as described later. As a result, the rotor serving as a magnetic body rotates 2 to a rotation angle corresponding to an energization pattern of the windings 4 and 5 and is held at the rotation angle until the excitation pattern is changed. That is, the stepper motor 1 is a so-called permanent magnet type two-phase stepper motor. The control and / or regulating circuitry 40 and the excitation pattern will be described later.
Ferner ändern
sich die Richtungen der elektrischen Ströme in den Wicklungen 4 und 5,
welche durch die Erregungsschaltungsanordnungen 10 fließen
gelassen werden, in Abhängigkeit von der Steuerung und/oder
Regelung der Erregungsschaltungsanordnungen 10. Das heißt,
der Schrittmotor 1 ist ein sogenannter Bipolar-Typ-Schrittmotor.Further, the directions of the electric currents in the windings change 4 and 5 generated by the excitation circuitry 10 be flowed, depending on the control and / or regulation of the excitation circuitry 10 , That is, the stepper motor 1 is a so-called bipolar-type stepper motor.
(Schrittmotor-Antriebsvorrichtung)(Step-motor-driving device)
Als
Nächstes wird die Schrittmotor-Antriebsvorrichtung 7 im
Detail beschrieben.Next, the stepping motor driving device 7 described in detail.
Die
Schrittmotor-Antriebsvorrichtung 7 steuert und/oder regelt
ein Antreiben/Stoppen und einen Rotationswinkel des Schrittmotors 1.
Die Schrittmotor-Antriebsvorrichtung 7 umfasst, wie in 1 gezeigt,
die zwei Erregungsschaltungsanordnungen 10, welche den
entsprechenden Wicklungen 4 und 5 des Schrittmotors 1 bereitgestellt
sind, um durch die Wicklungen 4 und 5 fließende
elektrische Ströme zu steuern und/oder zu regeln, und die
Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40, um ein Antreiben/Stoppen
und einen Rotationswinkel des Schrittmotors 1 zu steuern
und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 wird
später beschrieben.The stepper motor drive device 7 controls and / or controls a drive / stop and a rotation angle of the stepper motor 1 , The stepper motor drive device 7 includes, as in 1 shown the two excitation circuit arrangements 10 which the corresponding windings 4 and 5 of the stepper motor 1 are provided to through the windings 4 and 5 to control and / or regulate flowing electrical currents, and the control and / or regulating circuitry 40 to drive / stop and a rotation angle of the stepping motor 1 to control and / or to regulate. The control and / or regulating circuitry 40 will be described later.
2 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur der Erregungsschaltungsanordnung 10 illustriert,
welche die Wicklungen 4 und 5 des Schrittmotors
und eine Leistungsversorgungseinrichtung 6 verbindet. 2 is a circuit diagram illustrating the structure of the excitation circuitry 10 Illustrates which the windings 4 and 5 the stepping motor and a power supply device 6 combines.
Die
Erregungsschaltungsanordnung 10 umfasst die FETs 11 bis 14,
welche als "Schaltelemente" fungieren, die paarweise bereitgestellt
sind, derart, dass sie parallel zu den beiden entsprechenden Anschlüssen
der Wicklungen 4 und 5 sind, Dioden 15 bis 18,
welche parallel zu den entsprechenden FETs 11 bis 14 geschaltet
sind, und die Antriebsschaltungsanordnung 20, die mit den
FETs 11 bis 14 verbunden ist und durch die Wicklungen 4 und 5 fließende
elektrische Ströme durch Steuern und/oder Regeln des EIN/AUS
der FETs 11 bis 14 steuert und/oder regelt.The excitation circuitry 10 around summarizes the FETs 11 to 14 which act as "switching elements" provided in pairs so as to be parallel to the two corresponding terminals of the windings 4 and 5 are, diodes 15 to 18 which are parallel to the corresponding FETs 11 to 14 are switched, and the drive circuitry 20 that with the FETs 11 to 14 is connected and through the windings 4 and 5 flowing electrical currents by controlling and / or regulating the ON / OFF of the FETs 11 to 14 controls and / or regulates.
Es
sei angemerkt, dass die Erregungsschaltungsanordnung 10 unabhängig
für jede der Wicklungen 4 und 5 bereitgestellt
ist und dass Struktur und Funktionsmechanismus derselben gleich
sind. Im Folgenden wird die mit der Wick lung 4 verbundene Erregungsschaltungsanordnung 10 beschrieben, und
auf Beschreibungen der Erregungsschaltungsanordnung 10 der
Wicklung 5, welche den gleichen Mechanismus aufweist, wird
verzichtet.It should be noted that the excitation circuitry 10 independent for each of the windings 4 and 5 is provided and that the same structure and function mechanism. The following is the development with the Wick 4 connected excitation circuitry 10 and descriptions of the excitation circuitry 10 the winding 5 which has the same mechanism is omitted.
Ferner
ist die Wicklung 4 über eine aus den FETs 11 bis 14 und
den Dioden 15 bis 18 bestehende H-Brückenschaltungsanordnung
mit der Leistungsversorgungseinrichtung 6 verbunden.Further, the winding 4 about one of the FETs 11 to 14 and the diodes 15 to 18 existing H-bridge circuit arrangement with the power supply device 6 connected.
Die
Leistungsversorgungseinrichtung 6 ist eine Leistungsversorgungseinrichtung,
welche eine Gleichstromleistung liefert, und weist eine Anode 6a und
eine Masse 6b auf. Es sei angemerkt, dass die Leistungsversorgungseinrichtung 6 von
den Wicklungen 4 und 5 gemeinsam genutzt wird.
Das heißt, die zwei Erregungsschaltungsanordnungen 10 sind
mit der Leistungsversorgungseinrichtung 6 verbunden, um
elektrische Ströme durch die Wicklungen 4 und 5 fließen
zu lassen.The power supply device 6 is a power supply device that supplies a DC power, and has an anode 6a and a mass 6b on. It should be noted that the power supply device 6 from the windings 4 and 5 shared. That is, the two excitation circuitry 10 are with the power supply device 6 connected to electrical currents through the windings 4 and 5 to flow.
Die
FETs 11 bis 14 sind sogenannte Feldeffekttransistoren
mit drei Anschlüssen, und die einen Elektroden der FETs 11 und 12 sind
mit einem Ende der Wicklung 4 verbunden und die einen Elektroden der
FETs 13 und 14 sind mit dem anderen Ende der Wicklung 4 verbunden.
Ferner sind die anderen Elektroden der FETs 11 und 13 mit
der Anode 6a der Leistungsversorgungseinrichtung 6 verbunden
und die anderen Elektroden der FETs 12 und 14 sind
mit der Masse 6b verbunden. Das heißt die H-Brückenschaltungsanordnung
besteht aus der Wicklung 4 und den FETs 11 bis 14.The FETs 11 to 14 are so-called field-effect transistors with three terminals, and the one electrodes of the FETs 11 and 12 are with one end of the winding 4 connected and the one electrodes of the FETs 13 and 14 are with the other end of the winding 4 connected. Further, the other electrodes of the FETs 11 and 13 with the anode 6a the power supply device 6 connected and the other electrodes of the FETs 12 and 14 are with the crowd 6b connected. That is, the H-bridge circuit arrangement consists of the winding 4 and the FETs 11 to 14 ,
Ferner
sind die Gates der FETs 11 bis 14 mit einer PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 der Antriebsschaltungsanordnung 20 verbunden,
und wenn eine Spannung an die Gates durch die Antriebsschaltungsanordnung 20 angelegt
wird, wie später beschrieben, fungieren die FETs 11 bis 14 als "Schaltelemente",
welche einen elektrischen Strom gemäß einem Wert
der Spannung von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 zu
der Wicklung 4 fließen lassen. Es sei angemerkt,
dass die FETs 11 bis 14 dazu in der Lage sind,
Strom bidirektional anzulegen.Further, the gates of the FETs 11 to 14 with a PWM output circuitry 26 the drive circuit arrangement 20 connected, and when a voltage to the gates by the drive circuitry 20 is created, as described later, the FETs function 11 to 14 as "switching elements" which receive an electric current according to a value of the voltage from the power supply device 6 to the winding 4 let it flow. It should be noted that the FETs 11 to 14 are able to apply power bidirectionally.
Die
Dioden 15 bis 18 sind mit den entsprechenden FETs 11 bis 14 parallel
geschaltet. Ferner sind die Anoden der Dioden mit der Seite der
Masse 6b der Leistungsversorgungseinrichtung 6 verbunden,
und die Kathoden derselben sind mit der Seite der Anode 6a der
Leistungsversorgungseinrichtung 6 verbunden. Das heißt,
ein elektrischer Strom aus der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließt
in jedem Fall nicht durch die Dioden 15 bis 18,
und wenn ein elektrischer Strom in einer Richtung entgegengesetzt zu
der Richtung des elektrischen Stroms von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließt,
fließt der entgegengesetzt gerichtete elektrische Strom
durch die Dioden 15 bis 18. Der entgegengesetzt
gerichtete elektrische Strom fließt hierdurch durch die
FETs 11 bis 14, wodurch verhindert wird, dass
die FETs 11 bis 14 Schaden nehmen. Das heißt,
die Dioden 15 bis 18 fungieren als Schutzschaltungsanordnungen
für die FETs 11 bis 14.The diodes 15 to 18 are with the corresponding FETs 11 to 14 connected in parallel. Further, the anodes of the diodes are to the side of the ground 6b the power supply device 6 connected, and the cathodes thereof are with the side of the anode 6a the power supply device 6 connected. That is, an electric current from the power supply device 6 in any case does not flow through the diodes 15 to 18 , and when an electric current in a direction opposite to the direction of the electric current from the power supply device 6 flows, the oppositely directed electric current flows through the diodes 15 to 18 , The oppositely directed electrical current thereby flows through the FETs 11 to 14 , which prevents the FETs 11 to 14 Get damaged. That is, the diodes 15 to 18 act as protection circuits for the FETs 11 to 14 ,
(Antriebsschaltungsanordnung)(Drive circuit)
Die
Antriebsschaltungsanordnung 20 umfasst einen Zähler 21,
der ein Pulssignal CL und ein Richtungssignal DIR empfängt,
welche von der Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 ausgegeben
werden, um einen 3-bit-Code auszugeben, einen Decoder 22,
der einen 8-bit-Strombefehlswert und Signale P1 und P2 ausgibt,
welche EIN/AUS-Muster der FETs 11 bis 14 steuern und/oder
regeln, auf der Basis des Code von dem Zähler 21 und
eines Signals CH (Strom hoch) oder CD (Strom nieder), welches von
der Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 ausgegeben
wird, einen D/A-Wandler 23, der den Strombefehlswert von dem
Decoder 22 in einen Analogwert wandelt, einen Fehlerverstärker 24,
der die Korrektur an dem durch den D/A-Wandler 23 in den
Analogwert umgewandelten Strombefehlswert durchführt auf
der Basis eines detektierten Werts von einer Stromdetektionsschaltungsanordnung 32,
welche später beschrieben wird, um ihn auszugeben, eine
Dreieckswellenerzeugungsschaltungsanordnung 25, welche
eine Dreieckswelle H bei einer vorbestimmten Frequenz ausgibt, eine
PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26, welche ein PWM-Signal
ausgibt auf der Basis des Strombefehlswerts, der als eine Ausgabe
des Fehlerverstärkers 24 dient, und der Dreieckswelle,
welche als eine Ausgabe der Dreieckswellenerzeugungsschaltungsanordnung 25 dient,
zwei UND-Schaltungsanordnungen 27 und 28, welche
zwischen der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 und den FETs 11 bis 14 bereitgestellt
sind, eine NICHT-Schaltungsanordnung 29, welche zwischen
der PWM-Ausgabeschal tungsanordnung 26 und der UND-Schaltungsanordnung 28 bereitgestellt
ist, eine NICHT-Schaltungsanordnung 30, welche zwischen der
UND-Schaltungsanordnung 27 und dem FET 12 bereitgestellt
ist, eine NICHT-Schaltungsanordnung 31, welche zwischen
der UND-Schaltungsanordnung 28 und dem FET 14 bereitgestellt
ist, und die Stromdetektionsschaltungsanordnung 32, welche
einen durch die Wicklung 4 fließenden Stromwert
detektiert, um ihn an den Fehlerverstärker 24 auszugeben.The drive circuit arrangement 20 includes a counter 21 receiving a pulse signal CL and a direction signal DIR generated by the control and / or regulating circuitry 40 to output a 3-bit code, a decoder 22 which outputs an 8-bit current command value and signals P1 and P2 which indicate ON / OFF patterns of the FETs 11 to 14 control and / or regulate, based on the code of the counter 21 and a signal CH (high current) or CD (low current) supplied by the control and / or regulating circuitry 40 is output, a D / A converter 23 containing the current command value from the decoder 22 converts to an analog value, an error amplifier 24 who made the correction to the through the D / A converter 23 current command value converted to the analog value is performed on the basis of a detected value from current detection circuitry 32 , which will be described later to output it, triangular wave generating circuitry 25 outputting a triangular wave H at a predetermined frequency, PWM output circuitry 26 which outputs a PWM signal on the basis of the current command value indicative of an output of the error amplifier 24 and the triangular wave serving as an output of the triangular wave generating circuitry 25 serves, two AND circuits 27 and 28 which is between the PWM output circuitry 26 and the FETs 11 to 14 are provided, a non-circuit arrangement 29 which is between the PWM output circuit arrangement 26 and the AND circuitry 28 is provided, a non-circuit arrangement 30 which between the AND circuit arrangement 27 and the FET 12 is provided, a non-circuit arrangement 31 which is between the AND circuitry 28 and the FET 14 is provided, and the current detection circuitry 32 which one through the winding 4 flowing current value detected to it to the error amplifier 24 issue.
Ferner
sind der Zähler 21 und der Decoder 22 in
der Antriebsschaltungsanordnung 20 mit der Steuer- und/oder
Regelschaltungsanordnung 40 verbunden.Further, the counter 21 and the decoder 22 in the drive circuit arrangement 20 with the control and / or regulating circuitry 40 connected.
Zuerst
wird die Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 im
Detail beschrieben.First, the control and / or regulating circuitry 40 described in detail.
Die
Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 führt
verschiedene Prozessierungen aus, um ein Antreiben/Stoppen und einen
Rotationswinkel des Schrittmotors 1 zu steuern und/oder
zu regeln. Die Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 gibt
ein Pulssignal CL und ein Richtungssignal DIR an den Zähler 21 und
ein CH- oder CD-Signal an den Decoder 22 aus.The control and / or regulating circuitry 40 performs various processing to drive / stop and a rotation angle of the stepping motor 1 to control and / or to regulate. The control and / or regulating circuitry 40 outputs a pulse signal CL and a direction signal DIR to the counter 21 and a CH or CD signal to the decoder 22 out.
Ein
Pulssignal CL ist ein Signal, welches ein Übergangs-Timing
für einen Schritt angibt, wie später beschrieben,
und ein Richtungssignal DIR ist ein Signal, welches eine Rotationsrichtung
des Schrittmotors 1 angibt. Ein CH- oder ein CD-Signal
ist ein Signal, welches das Antreiben oder das Stoppen des Schrittmotors 1 angibt.A pulse signal CL is a signal indicating a transition timing for one step as described later, and a direction signal DIR is a signal indicating a rotational direction of the stepping motor 1 indicates. A CH or CD signal is a signal that drives or stops the stepper motor 1 indicates.
Im
Folgenden werden Schritte des Schrittmotors 1 und eine
Beziehung zwischen einem Richtungssignal DIR und den Schritten beschrieben.The following are steps of the stepper motor 1 and a relationship between a direction signal DIR and the steps.
Wie
in 3 gezeigt, sind durch die Wicklungen 4 und 5 fließende
elektrische Ströme in acht Schritte, Schritt 0 bis Schritt
7, unterteilt und elektrische Ströme korrespondierend zu
einem Schritt der Schritte 0 bis 7 fließen durch die Wicklungen 4 und 5. Die
elektrischen Ströme sind elektrische Ströme, welche
aus der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließen
durch Steuern und/oder Regeln der FETs 11 bis 14 durch
die Antriebsschaltungsanordnung 20, und Stromwerte bei
den Schritten 0 bis 7 werden vorab bestimmt.As in 3 are shown through the windings 4 and 5 flowing electric currents are divided into eight steps, step 0 to step 7, and electric currents corresponding to a step of steps 0 to 7 flow through the windings 4 and 5 , The electrical currents are electrical currents coming from the power supply device 6 flow through taxes and / or rules of the FETs 11 to 14 by the drive circuitry 20 , and current values at steps 0 to 7 are determined in advance.
Es
sei angemerkt, dass die Linien E und F in 3 Linien
sind, welche angeben, dass die Stromwerte 0[A] sind, und wenn die
Stromwerte oberhalb der Linien E und F (Plus) sind, fließen
die elektrischen Ströme in den Richtungen der Pfeile A
und C in 1 durch die Wicklungen 4 und 5,
und wenn die Stromwerte unterhalb der Linien E und F (Minus) sind,
fließen die elektrischen Ströme in den Richtungen
der Pfeile B und D in 1 durch die Wicklungen 4 und 5.It should be noted that the lines E and F in 3 Lines are which indicate that the current values are 0 [A], and when the current values are above the lines E and F (plus), the electric currents flow in the directions of the arrows A and C in FIG 1 through the windings 4 and 5 , and when the current values are below the lines E and F (minus), the electric currents flow in the directions of the arrows B and D in FIG 1 through the windings 4 and 5 ,
Dabei
werden, wenn der Schrittmotor 1 in einer Richtung rotiert
(positive Rotation), die Stromwerte in den Wicklungen 4 und 5 derart
gesteuert und/oder geregelt, dass die Schritte der Reihe nach vorwärts
ablaufen, und nach Schritt 7 kehrt die Routine zu Schritt
0 zurück. Andererseits, im Falle einer Rotation in einer
Richtung entgegengesetzt zu der positiven Rotation (negative Rotation),
werden die Stromwerte in den Wicklungen 4 und 5 derart
gesteuert und/oder geregelt, dass die Schritte rückwärts
ablaufen, und nach Schritt 0 geht die Routine zu Schritt 7.
Dabei ist ein Timing für einen Übergang von einem bestimmten
Schritt zum nächsten Schritt durch ein Pulssignal CL spezifiziert.
Ferner ist eine Rotationsrichtung des Schrittmotors 1 durch
ein Richtungssignal DIR spezifiziert.In doing so, if the stepper motor 1 rotated in one direction (positive rotation), the current values in the windings 4 and 5 controlled and / or regulated so that the steps go forward in turn, and after step 7 the routine returns to step 0. On the other hand, in the case of rotation in a direction opposite to the positive rotation (negative rotation), the current values in the windings become 4 and 5 controlled and / or regulated so that the steps are backward, and after step 0, the routine goes to step 7 , In this case, a timing for a transition from a certain step to the next step is specified by a pulse signal CL. Further, a rotation direction of the stepping motor 1 specified by a direction signal DIR.
Ferner
sind bei jedem Schritt ein Antriebsstromwert, der in einem Falle
des Antreibens des Schrittmotors 1 zu einer Rotationsbewegung
verwendet wird, und ein Stopstromwert, der in einem Falle des Stoppens
des Schrittmotors 1 verwendet wird, bereitgestellt. Ein
Stopstrom wird verwendet, wenn die Wicklungen 4 und 5 erregt
werden zum Halten eines Rotationswinkels des Schrittmotors 1 beim
Stoppen des Schrittmotors 1. Ferner wird ein Stopstrom so
gesetzt, dass er – verglichen mit einem Antriebsstrom – ein
niedrigerer Stromwert ist. Mit einem CH- oder einem CD-Signal wird
angewiesen, welcher der Ströme, welche sind Antriebsstrom
und Stopstrom, verwendet werden soll. Wird ein CH-Signal ausgegeben,
so wird der Antriebsstrom verwendet, und wenn ein CD-Signal ausgegeben
wird, wird der Stopstrom verwendet.Further, at each step, a drive current value that is in a case of driving the stepping motor 1 is used for a rotational movement, and a stop current value, which in a case of stopping the stepping motor 1 is used provided. A stop current is used when the windings 4 and 5 are energized to hold a rotation angle of the stepping motor 1 when stopping the stepper motor 1 , Further, a stop current is set to be a lower current value as compared with a drive current. With a CH or a CD signal, it is instructed which of the currents, which are drive current and stop current, should be used. When a CH signal is output, the drive current is used, and when a CD signal is output, the stop current is used.
Es
sei angemerkt, dass, wie in 3 gezeigt,
bei einem Erregungsmuster der Wicklungen 4 und 5 des
Schrittmotors 1 in der vorliegenden Ausführungsform
ein Schritt, bei dem eine der Wicklungen, welche sind Wicklung 4 und
Wick lung 5, erregt wird, und ein Schritt, bei dem beide
Wicklungen 4 und 5 erregt werden, wechselweise
ausgeführt werden in einer Beziehung zwischen der Wicklung 4 und
der Wicklung 5. Das heißt, bei der Erregungsschaltungsanordnung 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform wird ein Rotationswinkel des
Schrittmotors in einem Ein-Zwei-Phasen-Erregungssystem gesteuert und/oder
geregelt.It should be noted that, as in 3 shown in an excitation pattern of the windings 4 and 5 of the stepper motor 1 in the present embodiment, a step in which one of the windings, which are winding 4 and winding 5 , is excited, and a step in which both windings 4 and 5 are energized alternately in a relationship between the winding 4 and the winding 5 , That is, in the excitation circuitry 10 According to the present embodiment, a rotation angle of the stepping motor is controlled and / or regulated in a one-two-phase excitation system.
Der
Zähler 21 empfängt ein Pulssignal CL und
ein Richtungssignal DIR, welche von der Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 ausgegeben
werden, um einen 3-bit-Code an den Decoder 22 auszugeben.
Dabei managt der Zähler 21 jeweils einen Schritt
nach dem anderen und gibt an den Decoder 22 einen 3-bit-Code
aus, der angibt, den Schrittmotor 1 zu einem Schritt anzutreiben,
der – ausgehend von dem gegenwärtigen Schritt – vor
oder zurück geht gemäß einer Rotationsrichtung
des Schrittmotors 1, welche durch das Richtungssignal DIR
in einem Timing angegeben wird, in dem das Pulssignal CL empfangen
wird.The counter 21 receives a pulse signal CL and a direction signal DIR from the control and / or regulating circuitry 40 are output to a 3-bit code to the decoder 22 issue. It manages the counter 21 one step at a time and gives to the decoder 22 a 3-bit code indicating the stepper motor 1 to drive to a step which - starting from the current step - goes back or forth according to a direction of rotation of the stepping motor 1 , which by the direction signal DIR in a timing is given in which the pulse signal CL is received.
Der
Decoder 22 gibt einen 8-bit-Strombefehlswert aus und Signale
P1 und P2, welche die EIN/AUS-Muster der FETs 11 bis 14 steuern und/oder
regeln, auf der Basis des Code von dem Zähler 21 und
des von der Steuer- und/oder Regelschaltungsanordnung 40 ausgegebenen
CH- oder CD-Signals. Der Decoder 22 gibt einen Strombefehlswert
aus, der anweist, einen Antriebsstrom fließen zu lassen,
wenn ein CH-Signal empfangen wird, und einen Stopstrom fließen
zu lassen, wenn ein CD-Signal empfangen wird. Das heißt,
der Decoder 22 bestimmt einen Schritt auf der Basis des
von dem Zähler 21 ausgegebenen 3-bit-Code und
bestimmt die Verwendung von einem der Ströme, welche sind Antriebsstrom
und Stopstrom, auf der Basis eines CH- oder eines CD-Signals, um
einen 8-bit-Strombefehlswert auszugeben.The decoder 22 outputs an 8-bit current command value and signals P1 and P2 representing the ON / OFF patterns of the FETs 11 to 14 control and / or regulate, based on the code of the counter 21 and of the control and / or regulating circuitry 40 output CH or CD signal. The decoder 22 outputs a current command value instructing to flow a drive current when a CH signal is received, and to let a stop current flow when a CD signal is received. That is, the decoder 22 determines a step based on that of the counter 21 output 3-bit code and determines the use of one of the streams, which are drive current and stop current, based on a CH or a CD signal to output an 8-bit current command value.
Unter
den in 4 gezeigten Codes sind V, W und X 3-bit-Codes,
die von dem Zähler ausgegeben werden, und Y ist ein Wert,
der ein CH- oder CD-Signal bezeichnet. Wenn Y "0" ist, wird das
Signal als ein CH-Signal angesehen, und wenn Y "1" ist, wird das
Signal als ein CD-Signal angesehen.Among the in 4 The codes shown are V, W, and X 3-bit codes output from the counter, and Y is a value denoting a CH or CD signal. When Y is "0", the signal is regarded as a CH signal, and when Y is "1", the signal is regarded as a CD signal.
Von
dem Decoder 22 ausgegebene 8-bit-Strombefehlswerte sind
Signale, welche Strombefehlswerte innerhalb eines Bereichs von 00H
bis FFH angeben, und es wird ein Signal ausgegeben, welches einen
Stromwert korrespondierend zu jedem Schritt und ein Antreiben/Stoppen
bei dem Schritt angibt. Unter diesen sind C0H, E0H, 40H und 20H
Antriebsströme und 90H, A0H, 70H und 60H sind Stopströme.
Ferner wird 80H sowohl als ein Antriebsstrom wie auch als ein Stopstrom
verwendet.From the decoder 22 output 8-bit current command values are signals indicating current command values within a range of 00H to FFH, and a signal indicative of a current value corresponding to each step and driving / stopping in the step is output. Among them, C0H, E0H, 40H and 20H are drive currents and 90H, A0H, 70H and 60H are stop currents. Further, 80H is used both as a drive current and as a stop current.
Wie
in 4 gezeigt, gibt der Decoder 22 einen
Strombefehlswert aus und gibt Signale P1 und P2 aus, welche die
EIN/AUS-Muster der FETs 11 bis 14 gemäß dem
Strombefehlswert steuern und/oder regeln. Das Signal P1 wird an
die UND-Schaltungsanordnung 27 ausgegeben, und das Signal
P2 wird an die UND-Schaltungsanordnung 28 ausgegeben. Die Steuerung
und/oder Regelung für die EIN/AUS-Muster der FETs 11 bis 14 durch
die Signale P1 und P2 und die UND-Schaltungsanordnungen 27 und 28 werden
später beschrieben.As in 4 shown is the decoder 22 outputs a current command value and outputs signals P1 and P2 indicating the ON / OFF patterns of the FETs 11 to 14 control and / or regulate according to the current command value. The signal P1 is applied to the AND circuit 27 output, and the signal P2 is applied to the AND circuitry 28 output. The control and / or regulation of the ON / OFF patterns of the FETs 11 to 14 by the signals P1 and P2 and the AND circuits 27 and 28 will be described later.
Der
D/A-Wandler 23 wandelt den Strombefehlswert von dem Decoder 22 in
einen Analogwert um, um ihn an den Fehlerverstärker 24 auszugeben.The D / A converter 23 converts the current command value from the decoder 22 into an analog value to send it to the error amplifier 24 issue.
Der
Fehlerverstärker 24 führt die Korrektur an
dem durch den D/A-Wandler 23 in den Analogwert umgewandelten
Strombefehlswert durch auf der Basis eines detektierten Werts von
der Stromdetektionsschaltungsanordnung 32, um ihn auszugeben. Die
Stromdetektionsschaltungsanordnung 32 detektiert einen
durch die Wicklung 4 fließenden Stromwert, um
ihn als einen detektierten Wert FB an den Fehlerverstärker 24 auszugeben.
Der Fehlerverstärker 24 vergleicht den durch den
D/A-Wandler 23 in den Analogwert umgewandelten Strombefehlswert und
den detektierten Wert FB von der Stromdetektionsschaltungsanordnung 32,
und wenn der detektierte Wert FB kleiner ist als der Strombefehlswert, führt
der Fehlerverstärker 24 die Korrektur durch, um den
Strombefehlswert anzuheben, und wenn der detektierte Wert FB größer
ist als der Strombefehlswert, führt der Fehlerverstärker 24 die
Korrektur durch, um den Strombefehlswert abzusenken. Das heißt,
der Fehlerverstärker 24 korrigiert den Strombefehlswert gemäß einem
durch die Wicklung 4 fließenden Stromwert, um
den durch die Wicklung 4 fließenden elektrischen
Strom so zu steuern und/oder zu regeln, dass er gleich dem Strombefehlswert
ist.The error amplifier 24 performs the correction on the through the D / A converter 23 current command value converted to the analog value based on a detected value from the current detection circuitry 32 to spend it. The current detection circuitry 32 detects one through the winding 4 flowing current value to it as a detected value FB to the error amplifier 24 issue. The error amplifier 24 compares this with the D / A converter 23 current command value converted into the analog value and the detected value FB from the current detection circuit 32 and if the detected value FB is smaller than the current command value, the error amplifier will result 24 the correction by to raise the current command value, and if the detected value FB is greater than the current command value, the error amplifier leads 24 the correction by to lower the current command value. That is, the error amplifier 24 corrects the current command value according to one through the winding 4 flowing current to the through the winding 4 to control and / or regulate flowing electrical current so that it is equal to the current command value.
Die
Dreieckswellenerzeugungsschaltungsanordnung 25 gibt eine
Dreieckswelle H bei einer vorbestimmten Frequenz aus (siehe 5).The triangular wave generating circuit arrangement 25 outputs a triangular wave H at a predetermined frequency (see 5 ).
Die
PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 gibt ein PWM-Signal aus
auf der Basis des Strombefehlswertes, der als eine Ausgabe des Fehlerverstärkers 24 dient,
und der Dreieckswelle, die als eine Ausgabe der Dreieckswellenerzeugungsschaltungsanordnung 25 dient.
Das ausgegebene PWM-Signal wird an die Gates der FETs 11 bis 14 gelegt,
um die FETs 11 bis 14 EIN/AUS zu schalten. Dabei ändert sich
ein Duty-Cycle des PWM-Signals gemäß dem Strombefehlswert,
der als eine Ausgabe des Fehlerverstärkers 24 dient.The PWM output circuitry 26 outputs a PWM signal based on the current command value indicative of an output of the error amplifier 24 and the triangular wave serving as an output of the triangular wave generating circuitry 25 serves. The output PWM signal is applied to the gates of the FETs 11 to 14 placed to the FETs 11 to 14 To turn ON / OFF. At this time, a duty cycle of the PWM signal changes according to the current command value indicative of an output of the error amplifier 24 serves.
In 5 wird – mit
Bezug auf die bei einer vorbestimmten Frequenz auf und ab gehende
Dreieckswelle H – der Strombefehlswert, der als eine Ausgabe
des Fehlerverstärkers 24 dient, gemäß dem detektierten
Wert von der Stromdetektionsschaltungsanordnung 32 korrigiert,
und eine Position mit Bezug auf die Dreieckswelle H fluktuiert.In 5 with respect to the triangular wave H going up and down at a predetermined frequency, the current command value indicative of an output of the error amplifier 24 is used, according to the detected value of the current detection circuitry 32 corrected, and a position with respect to the triangular wave H fluctuates.
Dabei
wird das PWM-Signal AUS geschaltet, wenn sich die Dreieckswelle
H oberhalb des Strombefehlswertes befindet, und das PWM-Signal wird EIN
geschaltet, wenn sich die Dreieckswelle H unterhalb des Strombefehlswertes
befindet. Das heißt, ein Duty-Cycle des PWM-Signals wird
gemäß einer Position des Strombefehlswertes mit
Bezug auf die Dreieckswelle bestimmt. Beispielsweise wird in einem
Fall, in dem die als Ausgaben des Fehlerverstärkers 24 dienenden
Strombefehlswerte "I", "J" (I > J) sind,
ein Duty-Cycle eines PWM-Signals K, wenn der Strombefehlswert "I"
ist, größer gemacht als ein Duty-Cycle eines PWM-Signals
L, wenn der Strombefehlswert "J" ist. Auf diese Weise wird ein Spannungswert,
der an die FETs 11 bis 14 angelegt werden soll,
auf der Basis eines Duty-Cycle eines PWM-Signals, d. h. eines PWM-Signals,
bestimmt.At this time, the PWM signal is turned OFF when the triangular wave H is above the current command value, and the PWM signal is turned ON when the triangular wave H is below the current command value. That is, a duty cycle of the PWM signal is determined according to a position of the current command value with respect to the triangular wave. For example, in a case where the as outputs of the error amplifier 24 serving current command values "I", "J"(I> J), a duty cycle of a PWM signal K when the current command value is "I" are made larger than a duty cycle of a PWM signal L when the current command value "J" is. In this way, a voltage value is applied to the FETs 11 to 14 should be created on the basis of a duty cycle of a PWM signal, ie a PWM signal determined.
Ein
PWM-Signal von der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 steuert
und/oder regelt das EIN/AUS der FETs 11 bis 14 über
die UND-Schaltungsanordnungen 27 und 28 und die
NICHT-Schaltungsanordnungen 29 bis 31.A PWM signal from the PWM output circuitry 26 controls and / or controls the ON / OFF of the FETs 11 to 14 via the AND circuits 27 and 28 and the NAND circuits 29 to 31 ,
Zunächst
werden, unter Verwendung von 6A, die
EIN/AUS-Muster der FETs 11 bis 14 beschrieben,
wenn das PWM-Signal EIN ist, während der Schrittmotor 1 angetrieben
wird, d. h. wenn ein CH-Signal ausgegeben wird.First, using 6A , the ON / OFF pattern of the FETs 11 to 14 described when the PWM signal is ON while the stepper motor 1 is driven, ie when a CH signal is output.
In 6 werden die EIN/AUS-Muster der FETs 11 bis 14 während
des Antreibens des Schrittmotors 1 beschrieben. Es sei
angemerkt, dass, wenn das an einen der FETs 11 bis 14 ausgegebene
Signal "1" ist, der FET auf EIN geschaltet wird, und wenn das an
einen der FETs 11 bis 14 ausgegebene Signal "0"
ist, der FET auf AUS geschaltet wird.In 6 become the ON / OFF patterns of the FETs 11 to 14 while driving the stepper motor 1 described. It should be noted that if this is one of the FETs 11 to 14 output signal is "1", the FET is turned ON, and if that is to one of the FETs 11 to 14 output signal is "0", the FET is turned OFF.
Weil
das PWM-Signal EIN geschaltet ist, ist eine Ausgabe von der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 an
die UND-Schaltungsanordnung 27 "1". Ferner, weil der Schrittmotor 1 angetrieben
wird, ist das Signal P1 "1", wie in 4 gezeigt.
Daher sind beide Eingaben in die UND-Schaltungsanordnung 27 "1"
und eine Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 27 ist
"1". Daher wird der FET 11 EIN geschaltet. Ferner wird
ein Ausgabewert von der UND-Schaltungsanordnung 27 durch
die NICHT-Schaltungsanordnung 30 zu "0" invertiert, und
der FET 12 wird AUS geschaltet.Because the PWM signal is ON, it is an output from the PWM output circuitry 26 to the AND circuitry 27 "1". Further, because of the stepper motor 1 is driven, the signal P1 is "1", as in 4 shown. Therefore, both inputs are in the AND circuitry 27 "1" and an output from the AND circuit 27 is "1". Therefore, the FET 11 Switched on. Further, an output value from the AND circuit 27 through the NOT circuitry 30 inverted to "0", and the FET 12 is switched OFF.
Andererseits
ist – mit Bezug auf die UND-Schaltungsanordnung 28 – aufgrund
dessen, dass der Schrittmotor 1 angetrieben wird, das Signal P2
"1", wie in 4 gezeigt. Weil jedoch der Ausgabewert,
der "1" ist, weil das PWM-Signal EIN ist, durch die NICHT-Schaltungsanordnung 29 zu
"0" invertiert wird, ist eine Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 28 "0".
Daher wird der FET 13 AUS geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert
von der UND-Schaltungsanordnung 28 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 31 zu
"1" invertiert, und der FET 14 wird EIN geschaltet.On the other hand, with respect to the AND circuit arrangement 28 - because of that, the stepper motor 1 is driven, the signal P2 "1", as in 4 shown. However, because the output value which is "1" because the PWM signal is ON, by the NAND circuit 29 is inverted to "0" is an output from the AND circuit 28 "0". Therefore, the FET 13 Switched off. Further, an output value from the AND circuit 28 through the NOT circuitry 31 inverted to "1", and the FET 14 is switched ON.
Das
heißt, wenn das PWM-Signal EIN ist, während der
Schrittmotor 1 angetrieben wird, werden der FET 11 und
der FET 14 EIN geschaltet und der FET 12 und der
FET 13 werden AUS geschaltet, und es fließt ein
elektrischer Strom in der Richtung eines Pfeils A1. Damit fließt
ein elektrischer Strom in der Richtung eines Pfeils A durch die
Wicklung 4.That is, when the PWM signal is ON while the stepper motor is ON 1 is driven, the FET 11 and the FET 14 ON and the FET 12 and the FET 13 are turned OFF, and an electric current flows in the direction of an arrow A1. Thus, an electric current flows in the direction of an arrow A through the winding 4 ,
Als
Nächstes werden – unter Verwendung von 6B – die
EIN/AUS-Muster der FETs 11 bis 14 beschrieben,
wenn das PWM-Signal AUS ist, während der Schrittmotor 1 angetrieben
wird, d. h. wenn ein CH-Signal ausgegeben wird.Next are - using 6B - the ON / OFF pattern of the FETs 11 to 14 described when the PWM signal is OFF while the stepper motor 1 is driven, ie when a CH signal is output.
Weil
der Schrittmotor 1 angetrieben wird, ist – obwohl
das an die UND-Schaltungsanordnung 27 ausgegebene Signal
P1 "1" ist – das PWM-Signal AUS. Da her ist eine Ausgabe
aus der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 an die UND-Schaltungsanordnung 27 "0".
Daher ist eine Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 27 "0".
Daher wird der FET 11 AUS geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert aus
der UND-Schaltungsanordnung 27 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 30 zu
"1" invertiert, und der FET 12 wird EIN geschaltet.Because the stepper motor 1 is driven - although that to the AND circuitry 27 output signal P1 is "1" - the PWM signal is OFF. There is an output from the PWM output circuitry 26 to the AND circuitry 27 "0". Therefore, an output is from the AND circuitry 27 "0". Therefore, the FET 11 Switched off. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 27 through the NOT circuitry 30 inverted to "1", and the FET 12 is switched ON.
Andererseits
wird – mit Bezug auf die UND-Schaltungsanordnung 28 – der
Ausgabewert, der "0" ist, weil das PWM-Signal AUS ist, durch die NICHT-Schaltungsanordnung 29 zu
"1" invertiert. Ferner, weil der Schrittmotor 1 angetrieben
wird, ist das Signal P2 "1". Daher ist eine Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 28 "1".
Daher wird der FET 13 EIN geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert aus
der UND-Schaltungsanordnung 28 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 31 zu
"0" invertiert, und der FET 14 wird AUS geschaltet.On the other hand, with reference to the AND circuit arrangement 28 The output value, which is "0" because the PWM signal is OFF, through the NOT circuit 29 inverted to "1". Further, because of the stepper motor 1 is driven, the signal P2 is "1". Therefore, an output is from the AND circuitry 28 "1". Therefore, the FET 13 Switched on. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 28 through the NOT circuitry 31 inverted to "0", and the FET 14 is switched OFF.
Das
heißt, wenn das PWM-Signal AUS ist, während der
Schrittmotor 1 angetrieben wird, werden der FET 12 und
der FET 13 EIN geschaltet und der FET 11 und der
FET 14 werden AUS geschaltet, und eine Spannung von der
Leistungsversorgungseinrichtung 6 wird an die Wicklung 4 angelegt
in einer Richtung, in der der elektrische Strom in der Richtung eines
Pfeils B1 fließt. Andererseits fließt ein elektrischer
Strom in der Richtung eines Pfeils A durch die Wicklung 4,
wenn das PWM-Signal EIN ist. Daher wird in dem Moment, in dem das
PWM-Signal von EIN in AUS geändert wird und die Richtung
des elektrischen Stroms von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 geändert
wird, ein selbstinduzierter elektrischer Strom in der Richtung des
Pfeils A erzeugt. Weil eine Spannung der selbstinduzierten elektromotorischen
Kraft höher ist als eine Spannung der Leistungsversorgungseinrichtung 6,
fließt ein elektrischer Strom in der Richtung eines Pfeils
A2. Daher ist der durch die Wicklung 4 fließende
elektrische Strom in der Richtung des Pfeils A.That is, when the PWM signal is OFF, while the stepper motor 1 is driven, the FET 12 and the FET 13 ON and the FET 11 and the FET 14 are turned OFF, and a voltage from the power supply device 6 gets to the winding 4 applied in a direction in which the electric current flows in the direction of an arrow B1. On the other hand, an electric current flows in the direction of an arrow A through the winding 4 when the PWM signal is ON. Therefore, at the moment when the PWM signal is changed from ON to OFF and the direction of the electric current from the power supply device 6 is changed, generates a self-induced electric current in the direction of the arrow A. Because a voltage of the self-induced electromotive force is higher than a voltage of the power supply device 6 , an electric current flows in the direction of an arrow A2. Therefore, that's through the winding 4 flowing electric current in the direction of arrow A.
Als
Nächstes wird der durch die Wicklung 4 fließende
elektrische Strom im Detail beschrieben unter Bezugnahme auf 6 und 7.Next is the through the winding 4 flowing electric current described in detail with reference to 6 and 7 ,
Wenn
der Stromwert in der Wicklung 4 einen Stromwert korrespondierend
zu C0H bei Schritt 0 erreicht, steigt zuerst der durch die Wicklung 4 fließende
Stromwert auf "O" durch EIN-Schalten des FET 11 und des
FET 14, wie inWhen the current value in the winding 4 reaches a current value corresponding to C0H at step 0, the first increases through the winding 4 flowing current value to "O" by switching the FET ON 11 and the FET 14 , as in
6A gezeigt,
um einen Stromwert korrespondierend zu C0H von 80H (0 [A]) aus zu
erreichen. Sodann, wenn die Richtung des elektrischen Stroms von
der Leistungsversorgungseinrichtung 6 umgekehrt wird durch
EIN-Schalten des FET 12 und des FET 13, wie in 6B gezeigt,
fließt ein selbstinduzierter elektrischer Strom durch die
Wicklung 4. Der selbstinduzierte elektrische Strom empfängt
eine Spannung von der Leistungsversorgungseinrichtung 6,
um graduell gedämpft zu werden, und der Stromwert wird
auf "P" gesenkt. Sodann werden der FET 11 und der FET 14 wieder
EIN geschaltet, und der Stromwert erreicht "O". Sodann werden der
FET 12 und der FET 13 wieder EIN geschaltet, und
der Stromwert wird auf "P" gesenkt. Durch Wiederholen dieser Vorgänge
wird der durch die Wicklung 4 fließende Stromwert
zwischen "O" und "P" aufrechterhalten. Ferner wird dabei der Stromwert
korrespondierend zu C0H so gesteuert und/oder geregelt, dass er
sich bei einem Punkt befindet, der im Wesentlichen in der Mitte
zwischen "O" und "P" liegt. Das heißt, die Antriebsschaltungsanordnung 20 stellt
einen im Wesentlichen konstanten Stromwert C0H ein, der durch die
Wicklung 4 fließt, dadurch, dass ein elektrischer
Strom, der den FET 11 und den FET 14 EIN schaltet,
und ein elektrischer Strom, der den FET 12 und den FET 13 EIN
schaltet, wechselweise durch die Wicklung 4 fließen
gelassen wird. 6A to achieve a current value corresponding to C0H of 80H (0 [A]). Then, when the direction of the electric current from the power supply device 6 is reversed by turning ON the FET 12 and the FET 13 , as in 6B shown, a self-induced electric current flows through the winding 4 , The self-induced electric current receives a voltage from the power supply device 6 to be gradually attenuated, and the current value is lowered to "P". Then the FET 11 and the FET 14 switched back ON, and the current value reaches "O". Then the FET 12 and the FET 13 switched back ON, and the current value is lowered to "P". By repeating these operations, that through the winding 4 flowing current value between "O" and "P" maintained. Further, the current value corresponding to C0H is controlled and / or regulated so as to be at a point substantially in the middle between "O" and "P". That is, the drive circuitry 20 sets a substantially constant current value C0H passing through the winding 4 flows, in that an electric current flowing to the FET 11 and the FET 14 ON turns on, and an electric current that drives the FET 12 and the FET 13 ON switches, alternately through the winding 4 is allowed to flow.
Dabei
beträgt ein Verhältnis einer Zeit T1, für die
ein elektrischer Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung durch
die Wicklung 4 fließt, zu einer Zeit T2, für
die ein selbstinduzierter elektrischer Strom in der Wicklung 4 durch
die Wicklung 4 fließt, ca. 1:1.Here, a ratio of a time T1 for which an electric current from the power supply device through the winding is 4 flows, at a time T2, for a self-induced electric current in the winding 4 through the winding 4 flows, about 1: 1.
Es
sei angemerkt, dass 7 und die obigen Erläuterungen
Beschreibungen über den elektrischen Strom sind, der bei
Schritt 0 durch die Wicklung 4 fließt. Jedoch
wird der durch die Wicklung 4 fließende elektrische
Strom auch bei den Schritten 1 bis 7 nach dem gleichen Mechanismus
gesteuert und/oder geregelt. Ferner versteht es sich, dass der elektrische
Strom mit Bezug auf die Wicklung 5 ebenfalls nach dem gleichen
Mechanismus gesteuert und/oder geregelt wird.It should be noted that 7 and the above explanations are descriptions of the electric current passing through the winding at step 0 4 flows. However, that gets through the winding 4 flowing electric current also in steps 1 to 7 controlled and / or regulated by the same mechanism. Further, it is understood that the electric current with respect to the winding 5 also controlled and / or regulated according to the same mechanism.
Als
Nächstes werden, unter Verwendung von 8A,
die EIN/AUS-Muster der mit der Wicklung 4 verbundenen FETs 11 bis 14 beschrieben,
wenn das PWM- Signal bei den Schritten 0 bis 2 EIN ist, während
der Schrittmotor 1 gestoppt wird, d. h. wenn ein CD-Signal
ausgegeben wird.Next, using 8A , the ON / OFF pattern of the winding 4 connected FETs 11 to 14 when the PWM signal is ON in steps 0 to 2 while the stepper motor is ON 1 is stopped, ie when a CD signal is output.
In 8 ist aufgrund dessen, dass das PWM-Signal
EIN ist, eine Ausgabe von der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 an
die UND-Schaltungsanordnung 27 "1". Ferner, wegen der Schritte
0 bis 2, ist das Signal P1 "1", wie in 4 gezeigt.
Daher sind beide Eingaben in die UND-Schaltungsanordnung 27 "1"
und eine Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 27 ist
"1". Daher wird der FET 11 EIN geschaltet. Ferner wird
ein Ausgabewert der UND-Schaltungsanordnung 27 durch die
NICHT-Schaltungsanordnung 30 zu "0" invertiert, und der
FET 12 wird AUS geschaltet.In 8th is an output from the PWM output circuitry due to the PWM signal being ON 26 to the AND circuitry 27 "1". Further, because of the steps 0 to 2, the signal P1 is "1" as in FIG 4 shown. Therefore, both inputs are in the AND circuitry 27 "1" and an output from the AND circuit 27 is "1". Therefore, the FET 11 Switched on. Further, an output value of the AND circuit arrangement becomes 27 through the NOT circuitry 30 inverted to "0", and the FET 12 is switched OFF.
Andererseits
ist – mit Bezug auf die UND-Schaltungsanordnung 28 – aufgrund
dessen, dass der Ausgabewert, der "1" ist, weil das PWM-Signal EIN
ist, durch die NICHT-Schaltungsanordnung 29 zu "0" invertiert
wird, und das Signal P2 bei den Schritten 0 bis 2 ebenfalls "0"
ist, eine Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 28 "0".
Daher wird der FET 13 AUS geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert
der UND-Schaltungsanordnung 28 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 31 zu
"1" invertiert, und der FET 14 wird EIN geschaltet.On the other hand, with respect to the AND circuit arrangement 28 Due to the output value being "1" because the PWM signal is ON, by the NOT circuit arrangement 29 is inverted to "0", and the signal P2 in steps 0 to 2 is also "0", an output from the AND circuit 28 "0". Therefore, the FET 13 Switched off. Further, an output value of the AND circuit arrangement becomes 28 through the NOT circuitry 31 inverted to "1", and the FET 14 is switched ON.
Das
heißt, wenn das PWM-Signal bei den Schritten 0 bis 2 EIN
ist, während der Schrittmotor 1 gestoppt wird,
werden der FET 11 und der FET 14 EIN geschaltet
und der FET 12 und der FET 13 werden AUS geschaltet,
und es fließt ein elektrischer Strom in der Richtung eines
Pfeils A1. Daher fließt ein elektrischer Strom in der Richtung
eines Pfeils A durch die Wicklung 4.That is, when the PWM signal is ON in steps 0 to 2, while the stepper motor is ON 1 stopped, become the FET 11 and the FET 14 ON and the FET 12 and the FET 13 are turned OFF, and an electric current flows in the direction of an arrow A1. Therefore, an electric current flows in the direction of an arrow A through the winding 4 ,
Als
Nächstes werden – unter Verwendung von 8B – die
EIN/AUS-Muster der mit der Wicklung 4 verbundenen FETs 11 bis 14 beschrieben, wenn
das PWM-Signal bei den Schritten 0 bis 2 AUS ist, während
der Schrittmotor 1 gestoppt wird, d. h. wenn ein CD-Signal
ausgegeben wird.Next are - using 8B - the ON / OFF pattern of the winding 4 connected FETs 11 to 14 described when the PWM signal is OFF in steps 0 to 2 while the stepper motor is OFF 1 is stopped, ie when a CD signal is output.
Obwohl
das Signal P1 bei den Schritten 0 bis 2 "1" ist, ist das PWM-Signal
AUS. Daher ist eine Ausgabe aus der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 an
die UND-Schaltungsanordnung 27 "0". Daher ist eine Ausgabe
aus der UND-Schaltungsanordnung 27 "0". Daher wird der
FET 11 AUS geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert aus
der UND-Schaltungsanordnung 27 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 30 zu
"1" invertiert, und der FET 12 wird EIN geschaltet.Although the signal P1 in steps 0 to 2 is "1", the PWM signal is OFF. Therefore, an output is from the PWM output circuitry 26 to the AND circuitry 27 "0". Therefore, an output is from the AND circuitry 27 "0". Therefore, the FET 11 Switched off. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 27 through the NOT circuitry 30 inverted to "1", and the FET 12 is switched ON.
Andererseits
wird – mit Bezug auf die UND-Schaltungsanordnung 28 – der
Ausgabewert, der "0" ist aufgrund dessen, dass das PWM-Signal AUS
ist, durch die NICHT-Schaltungsanordnung 29 zu "1" invertiert.
Weil jedoch das Signal P2 bei den Schritten 0 bis 2 "0" ist, ist
eine Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 28 "0". Daher
wird der FET 13 AUS geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert
aus der UND-Schaltungsanordnung 28 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 31 zu
"1" invertiert, und der FET 14 wird EIN geschaltet.On the other hand, with reference to the AND circuit arrangement 28 The output value, which is "0" due to the PWM signal being OFF, through the NOT circuitry 29 inverted to "1". However, because the signal P2 is "0" at steps 0 to 2, an output is from the AND circuit 28 "0". Therefore, the FET 13 Switched off. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 28 through the NOT circuitry 31 inverted to "1", and the FET 14 is switched ON.
Das
heißt, wenn das PWM-Signal bei den Schritten 0 bis 2 AUS
ist, während der Schrittmotor 1 gestoppt wird,
werden der FET 12 und der FET 14 EIN geschaltet
und der FET 11 und der FET 13 werden AUS geschaltet,
und die beiden Anschlüsse der Wicklung 4 werden
durch den FET 12 und den FET 14 verbunden.That is, when the PWM signal is OFF at steps 0 to 2, while the stepper motor is OFF 1 stopped, become the FET 12 and the FET 14 ON and the FET 11 and the FET 13 who turned off, and the two terminals of the winding 4 be through the FET 12 and the FET 14 connected.
Die
Selbstinduktion, welche in der Wicklung 4 erzeugt wird,
während der Schrittmotor 1 gestoppt wird, wird
nun im Detail beschrieben. Wenn der elektrische Strom aus der Leistungsversorgungseinrichtung 6 abgeschaltet
wird durch AUS-Schalten des FET 11 und des FET 13 während
des Stoppens des Schrittmotors 1, verläuft die
Richtung des selbstinduzierten elektrischen Stroms in der Wicklung 4 in
der Richtung, in welcher der elektrische Strom bis dahin geflossen
ist, d. h. in der Richtung eines Pfeils A. Dabei – weil
die beiden Anschlüsse der Wicklung 4 durch den
FET 12 und FET 14 verbunden werden – passiert
der selbstinduzierte elektrische Strom durch den FET 14 und
den FET 12, um in die Wicklung 4 zurückzukehren,
wie durch Pfeil A3 gezeigt. Das heißt, der infolge Selbstinduktion
in der Wicklung 4 aus der Wicklung 4 fließende
elektrische Strom fließt zu der Wicklung selbst zurück.
Der selbstinduzierte elektrische Strom wird graduell langsam gedämpft durch
den elektrischen Widerstand, den die die Wicklung 4, den
FET 12 und den FET 14 umfassende Schaltungsanordnung
aufweist.The self-induction, which in the winding 4 is generated while the stepper motor 1 is stopped, will now be described in detail. When the electric power from the power supply device 6 is switched off by switching off the FET 11 and the FET 13 while stopping the stepper motor 1 , the direction of the self-induced electric current in the winding runs 4 in the direction in which the electric current has flowed until then, ie in the direction of an arrow A. In this case - because the two terminals of the winding 4 through the FET 12 and FET 14 connected - happens the self-induced electric current through the FET 14 and the FET 12 to get into the winding 4 to return, as shown by arrow A3. That is, due to self-induction in the winding 4 from the winding 4 flowing electric current flows back to the winding itself. The self-induced electric current is gradually attenuated slowly by the electrical resistance that the winding 4 , the FET 12 and the FET 14 comprising comprehensive circuitry.
Als
Nächstes wird der elektrische Strom bei Schritt 0 während
des Stoppens des Schrittmotors 1 im Detail unter Bezugnahme
auf 9 beschrieben.Next, the electric current at step 0 during the stopping of the stepping motor 1 in detail with reference to 9 described.
Wenn
ein Stromwert in der Wicklung 4 einen Stromwert korrespondierend
zu 90H bei Schritt 0 erreicht, steigt zuerst der durch die Wicklung 4 fließende
Stromwert auf "o" durch EIN-Schalten des FET 11 und des
FET 14, wie in 8A gezeigt,
um einen Stromwert korrespondierend zu 90H von 80H (0 [A]) aus zu
erreichen. Sodann fließt ein elektrischer Strom durch eine
infolge Selbstinduktion erzeugte Spannung durch EIN-Schalten des
FET 12 und des FET 14, wie in 8B gezeigt.
Weil jedoch der Stromwert infolge Dämpfung graduell gesenkt
wird, wird der durch die Wicklung 4 fließende
Stromwert auf "p" gesenkt. Sodann werden der FET 11 und
der FET 14 wieder EIN geschaltet, und der Stromwert erreicht
"o". Sodann werden der FET 12 und der FET 14 wieder
EIN geschaltet, und der Stromwert wird auf "p" abgesenkt. Durch
Wiederholen dieser Vorgänge wird der durch die Wicklung 4 fließende
Stromwert zwischen "o" und "p" aufrechterhalten. Ferner wird dabei
der Stromwert korrespondierend zu 90H so gesteuert und/oder geregelt,
dass er sich bei einem Punkt befindet, der im Wesentlichen in der
Mitte zwischen "o" und "p" liegt. Das heißt, die Antriebsschaltungsanordnung 20 steuert
und/oder regelt einen elektrischen Strom in der Richtung A, der
ein im Wesentlichen konstanter Stromwert korrespondierend zu 90H
ist, der durch die Wicklung 4 fließt, dadurch, dass
ein aus der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließender
elektrischer Strom und ein selbstinduzierter elektrischen Strom
in der Wicklung 4 wechselweise durch die Wicklung 4 fließen
gelassen werden, durch EIN-Schalten des FET 11 und des
FET 14.If a current value in the winding 4 reaches a current value corresponding to 90H at step 0, the first through the winding increases 4 flowing current value to "o" by switching the FET ON 11 and the FET 14 , as in 8A to achieve a current value corresponding to 90H from 80H (0 [A]). Then, an electric current flows through a voltage generated due to self-induction by turning ON the FET 12 and the FET 14 , as in 8B shown. However, because the current value is gradually lowered due to damping, the current through the winding 4 flowing current value lowered to "p". Then the FET 11 and the FET 14 switched back ON, and the current value reaches "o". Then the FET 12 and the FET 14 switched back ON, and the current value is lowered to "p". By repeating these operations, that through the winding 4 flowing current value between "o" and "p" maintained. Further, the current value corresponding to 90H is controlled and / or regulated so as to be at a point substantially in the middle between "o" and "p". That is, the drive circuitry 20 controls and / or regulates an electric current in the direction A which is a substantially constant current value corresponding to 90H passing through the winding 4 flows, in that one from the power supply device 6 flowing electric current and a self-induced electric current in the winding 4 alternately through the winding 4 be flowed by turning the FET ON 11 and the FET 14 ,
Dabei
gibt es – anders als während des Antreibens des
Schrittmotors 1 – mit Bezug auf einen selbstinduzierte
elektrischen Strom keine Spannung durch die Leistungsversorgungseinrichtung 6,
welche mit dem selbstinduzierten elektrischen Strom interferiert.
Daher ist, wie in 9 gezeigt, ein Dämpfungsgrad
mit Bezug auf die Zeit des selbstinduzierten elektrischen Stroms
weitgehend moderat mit Bezug auf einen Änderungsgrad für
die Zeit eines Stromwertes, wenn ein elektrischer Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließt.
Daher ist in einer EIN/AUS-Rate des PWM-Signals, wenn ein Stromwert
auf einen im Wesentlichen konstanten Stromwert gesteuert und/oder
geregelt wird, eine AUS-Zeit viel länger als eine EIN-Zeit.
Das heißt, eine Zeit T3, für die der elektrische
Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 durch die Wicklung
fließt, wird drastisch kürzer gemacht als eine Zeit
T4, für die der selbstinduzierte elektrische Strom fließt.
Ferner, wenn die Rate, in der die Zeit, für die der elektrische
Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 durch die
Wicklung fließt, kürzer gemacht wird, wird der
Auf-und-Ab-Ripple des elektrischen Stroms kleiner gemacht, verglichen
mit demjenigen während des Antreibens des Schrittmotors 1. Das
heißt, eine Breite zwischen dem Stromwert o und dem Stromwert
p in 9 wird kleiner gemacht als eine Breite zwischen
dem Stromwert O und dem Stromwert P in 7.There is - unlike during the driving of the stepper motor 1 No voltage through the power supply device with respect to a self-induced electric current 6 which interferes with the self-induced electric current. Therefore, as in 9 A degree of attenuation with respect to the time of the self-induced electric current is largely moderate with respect to a degree of change for the time of a current value when an electric current is supplied from the power supply device 6 flows. Therefore, in an ON / OFF rate of the PWM signal, when a current value is controlled and / or regulated to a substantially constant current value, an OFF time is much longer than an ON time. That is, a time T3 for which the electric current from the power supply device 6 through the winding, is made drastically shorter than a time T4 for which the self-induced electric current flows. Further, if the rate at which the time for which the electrical power from the power supply device 6 is made shorter by the winding, the up-and-down ripple of the electric current is made smaller as compared with that during the driving of the stepping motor 1 , That is, a width between the current value o and the current value p in 9 is made smaller than a width between the current value O and the current value P in 7 ,
Es
sei angemerkt, dass 9 und die obigen Erläuterungen
Beschreibungen über den elektrischen Strom sind, der bei
Schritt 0 durch die Wicklung 4 fließt. Jedoch
wird ein durch die Wicklung 4 fließender elektrischer
Strom auch bei den Schritten 1 und 2 nach dem gleichen Mechanismus
gesteuert und/oder geregelt. Ferner versteht es sich, dass das gleiche
auch für die Schritte 2 bis 4 sowie für die Wicklung 5 gilt.It should be noted that 9 and the above explanations are descriptions of the electric current passing through the winding at step 0 4 flows. However, a through the winding 4 flowing electrical current also in steps 1 and 2 controlled and / or regulated by the same mechanism. Further, it will be understood that the same applies to the steps 2 to 4 as well as to the winding 5 applies.
Als
Nächstes werden, unter Verwendung von 10A, die EIN/AUS-Muster der mit der Wicklung 4 verbundenen
FETs 11 bis 14 beschrieben, wenn das PWM-Signal
bei den Schritten 4 bis 6 AUS ist, während der Schrittmotor 1 gestoppt
wird, d. h. wenn ein CD-Signal ausgegeben wird.Next, using 10A , the ON / OFF pattern of the winding 4 connected FETs 11 to 14 when the PWM signal is OFF in steps 4 through 6 while the stepper motor is OFF 1 is stopped, ie when a CD signal is output.
In 10A ist aufgrund dessen, dass das PWM-Signal AUS
ist, eine Ausgabe von der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 an
die UND-Schaltungsanordnung 27 "0". Ferner ist das Signal
P1 bei den Schritten 4 bis 6 "0". Daher ist eine Ausgabe aus der
UND-Schaltungsanordnung 27 "0". Daher wird der FET 11 AUS
geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert aus der UND-Schaltungsanordnung 27 durch
die NICHT-Schaltungsanordnung 30 zu "1" invertiert, und
der FET 12 wird EIN geschaltet.In 10A is an output from the PWM output circuitry due to the PWM signal being OFF 26 to the AND circuitry 27 "0". Further, the signal P1 at steps 4 to 6 is "0". Therefore, an output is from the AND circuitry 27 "0". Therefore, the FET 11 Switched off. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 27 through the NOT circuitry 30 inverted to "1", and the FET 12 is switched ON.
Andererseits
ist – mit Bezug auf die UND-Schaltungsanordnung 28 – aufgrund
dessen, dass der Ausgabewert, der "0" ist, weil das PWM-Signal AUS
ist, durch die NICHT-Schaltungsanordnung 29 zu "1" invertiert
wird, und das Signal P2 bei den Schritten 4 bis 6 "1" ist, eine
Ausgabe aus der UND-Schaltungsanordnung 28 "1". Daher wird
der FET 13 EIN geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert aus
der UND-Schaltungsanordnung 28 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 31 zu
"0" invertiert, und der FET 14 wird AUS geschaltet.On the other hand, with respect to the AND circuit arrangement 28 Due to the output value being "0" because the PWM signal is OFF by the NOT circuit 29 is inverted to "1" and the signal P2 in steps 4 to 6 is "1", an output from the AND circuit 28 "1". Therefore, the FET 13 Switched on. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 28 through the NOT circuitry 31 inverted to "0", and the FET 14 is switched OFF.
Das
heißt, wenn das PWM-Signal bei den Schritten 4 bis 6 AUS
ist, während der Schrittmotor 1 gestoppt wird,
werden der FET 12 und der FET 13 EIN geschaltet
und der FET 11 und der FET 14 werden AUS geschaltet,
und es fließt ein elektrischer Strom in der Richtung eines
Pfeils B1. Daher fließt ein elektrischer Strom in der Richtung
eines Pfeils B durch die Wicklung 4.That is, when the PWM signal is OFF in steps 4 through 6, the stepper motor 1 stopped, become the FET 12 and the FET 13 ON and the FET 11 and the FET 14 are turned OFF, and an electric current flows in the direction of an arrow B1. Therefore, an electric current flows in the direction of an arrow B through the winding 4 ,
Als
Nächstes werden – unter Verwendung von 10B – die EIN/AUS-Muster der mit der
Wicklung 4 verbundenen FETs 11 bis 14 beschrieben, wenn
das PWM-Signal bei den Schritten 4 bis 6 EIN ist, während
der Schrittmotor 1 gestoppt wird, d. h. wenn ein CD-Signal
ausgegeben wird.Next are - using 10B - the ON / OFF pattern of the winding 4 connected FETs 11 to 14 when the PWM signal is ON in steps 4 through 6 while the stepper motor is ON 1 is stopped, ie when a CD signal is output.
Weil
das PWM-Signal EIN ist, ist eine Ausgabe von der PWM-Ausgabeschaltungsanordnung 26 an
die UND-Schaltungsanordnung 27 "1". Jedoch ist das Signal
P1 "0", wie in 4 gezeigt. Daher ist eine Ausgabe
aus der UND-Schaltungsanordnung 27 "0". Daher wird der
FET 11 AUS geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert aus
der UND-Schaltungsanordnung 27 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 30 zu
"1" invertiert, und der FET 12 wird EIN geschaltet.Because the PWM signal is ON, it is an output from the PWM output circuitry 26 to the AND circuitry 27 "1". However, the signal P1 is "0" as in 4 shown. Therefore, an output is from the AND circuitry 27 "0". Therefore, the FET 11 Switched off. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 27 through the NOT circuitry 30 inverted to "1", and the FET 12 is switched ON.
Andererseits
ist – mit Bezug auf die UND-Schaltungsanordnung 28 – das
Signal P2 "1", wie in 4 gezeigt. Weil jedoch der Ausgabewert, der
"1" ist aufgrund dessen, dass das PWM-Signal EIN ist, durch die
NICHT-Schaltungsanordnung 29 zu "0" invertiert wird, ist
eine Ausgabe der UND-Schaltungsanordnung 28 "0". Daher
wird der FET 13 AUS geschaltet. Ferner wird ein Ausgabewert
aus der UND-Schaltungsanordnung 28 durch die NICHT-Schaltungsanordnung 31 zu
"1" invertiert, und der FET 14 wird EIN geschaltet.On the other hand, with respect to the AND circuit arrangement 28 The signal P2 "1", as in 4 shown. However, because the output value that is "1" due to the PWM signal being ON is through the NAND circuitry 29 is inverted to "0" is an output of the AND circuit 28 "0". Therefore, the FET 13 Switched off. Further, an output value from the AND circuit arrangement becomes 28 through the NOT circuitry 31 inverted to "1", and the FET 14 is switched ON.
Das
heißt, wenn das PWM-Signal bei den Schritten 4 bis 6 EIN
ist, während der Schrittmotor 1 gestoppt wird,
werden der FET 12 und der FET 14 EIN geschaltet
und der FET 11 und der FET 13 werden AUS geschaltet,
und die beiden Anschlüsse der Wicklung 4 werden
durch den FET 12 und den FET 14 verbunden. Dabei
fließt der selbstinduzierte elektrische Strom in der Wicklung 4 in
einer Richtung des aus der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließenden
elektrischen Stroms, d. h. in der Richtung B, wenn sich das PWM-Signal
bei den Schritten 4 bis 6 in einem AUS-Zustand befindet, und fließt
via FET 12 und FET 14 – als ein Pfeil
B2 – in die Wicklung 4 selbst zurück.That is, when the PWM signal is ON in steps 4 through 6, while the stepper motor is ON 1 stopped, become the FET 12 and the FET 14 ON and the FET 11 and the FET 13 are switched OFF, and the two terminals of the winding 4 be through the FET 12 and the FET 14 connected. The self-induced electric current flows in the winding 4 in a direction of the power supply device 6 flowing electrical current, that is in the direction B, when the PWM signal is in an OFF state at steps 4 to 6, and flows via FET 12 and FET 14 - as an arrow B2 - in the winding 4 even back.
Es
folgt, unter Bezugnahme auf 11, eine detaillierte
Beschreibung eines Stromwerts, wenn ein Stopstrom bei Schritt 4 durch
die Wicklung 4 fließt.It follows, with reference to 11 , a detailed description of a current value when a stop current at step 4 through the winding 4 flows.
Wenn
ein Stromwert in der Wicklung 4 bei Schritt 4 einen
Stromwert korrespondierend zu 70H erreicht, erreicht zuerst ein
durch die Wicklung 4 fließender Stromwert "q"
durch EIN-Schalten des FET 12 und des FET 13,
wie in 10A gezeigt, um einen Stromwert
korrespondierend zu 70H von 80H (0 [A]) aus zu erreichen. Sodann
fließt ein elektrischer Strom durch eine infolge Selbstinduktion
erzeugte Spannung durch EIN-Schalten des FET 12 und des FET 14,
wie in 10B gezeigt. Weil jedoch der Stromwert
infolge Dämpfung graduell gesenkt wird, wird der durch
die Wicklung 4 fließende Stromwert bis "r" gedämpft.
Sodann werden der FET 12 und der FET 13 wieder
EIN geschaltet, und der Stromwert erreicht "q". Sodann werden der
FET 12 und der FET 14 wieder EIN geschaltet, und
der Stromwert wird bis "r" gedämpft. Durch Wiederholen
dieser Vorgänge wird der durch die Wicklung 4 fließende
Stromwert zwischen "q" und "r" aufrechterhalten. Ferner wird dabei
der Stromwert korrespondierend zu 70H so gesteuert und/oder geregelt,
dass er sich bei einem Punkt befindet, der im Wesentlichen in der
Mitte zwischen "q" und "r" liegt. Das heißt, die Antriebsschaltungsanordnung 20 steuert
und/oder regelt einen elektrischen Strom in der Richtung B, der
ein im Wesentlichen konstanter Stromwert korrespondierend zu 70H
ist, der durch die Wicklung 4 fließt, dadurch, dass
ein aus der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließender
elektrischer Strom und ein selbstinduzierter elektrischer Strom
in der Wicklung 4 wechselweise durch die Wicklung 4 fließen
gelassen werden durch EIN-Schalten des FET 12 und des FET 13.If a current value in the winding 4 at step 4 reaches a current value corresponding to 70H, reaches first through the winding 4 flowing current value "q" by switching the FET ON 12 and the FET 13 , as in 10A to achieve a current value corresponding to 70H from 80H (0 [A]). Then, an electric current flows through a voltage generated due to self-induction by turning ON the FET 12 and the FET 14 , as in 10B shown. However, because the current value is gradually lowered due to damping, the current through the winding 4 flowing current value attenuated to "r". Then the FET 12 and the FET 13 switched back ON, and the current value reaches "q". Then the FET 12 and the FET 14 switched back ON, and the current value is attenuated to "r". By repeating these operations, that through the winding 4 flowing current value between "q" and "r" maintained. Further, the current value corresponding to 70H is controlled and / or regulated to be at a point substantially in the middle between "q" and "r". That is, the drive circuitry 20 controls and / or regulates an electric current in the direction B which is a substantially constant current value corresponding to 70H passing through the winding 4 flows, in that one from the power supply device 6 flowing electric current and a self-induced electric current in the winding 4 alternately through the winding 4 to be flowed by turning ON the FET 12 and the FET 13 ,
Dabei
gibt es – anders als während des Antreibens des
Schrittmotors 1 – mit Bezug auf einen selbstinduzierte
elektrischen Strom keine Spannung durch die Leistungsversorgungseinrichtung 6,
welche mit dem selbstinduzierten elektrischen Strom interferiert.
Daher ist, wie in 11 gezeigt, ein Dämpfungsgrad
mit Bezug auf die Zeit des selbstinduzierten elektrischen Stroms
weitgehend moderat mit Bezug auf einen Änderungsgrad für
die Zeit eines Stromwertes, wenn ein elektrischer Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 fließt.
Daher ist in einer EIN/AUS-Rate des PWM-Signals, wenn ein Stromwert
auf einen im Wesentlichen konstanten Stromwert gesteuert und/oder
geregelt wird, eine AUS-Zeit viel länger als eine EIN-Zeit.
Das heißt, eine Zeit T5, für die der elektrische
Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 durch die
Wicklung fließt, ist drastisch kürzer als eine
Zeit T6, für die der selbstinduzierte elektrische Strom
fließt. Ferner, wenn die Rate, in der die Zeit, für
die der elektrische Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 durch
die Wicklung fließt, kürzer gemacht wird, wird der
Auf-und-Ab-Ripple des elektrischen Stroms kleiner gemacht, verglichen
mit demjenigen während des Antreibens des Schrittmotors 1.
Das heißt, eine Breite zwischen dem Stromwert q und dem
Stromwert r in 11 wird kleiner gemacht als
eine Breite zwischen dem Stromwert O und dem Stromwert P in 7.There is - unlike during the driving of the stepper motor 1 No voltage through the power supply device with respect to a self-induced electric current 6 which interferes with the self-induced electric current. Therefore, as in 11 A degree of attenuation with respect to the time of the self-induced electric current is largely moderate with respect to a degree of change for the time of a current value when an electric current is supplied from the power supply device 6 flows. Therefore, in an ON / OFF rate of the PWM signal, when a current value is controlled and / or regulated to a substantially constant current value, an OFF time is much longer than an ON time. That is, a time T5 for which the electric current from the Power supply means 6 through the winding is drastically shorter than a time T6 for which the self-induced electric current flows. Further, if the rate at which the time for which the electrical power from the power supply device 6 is made shorter by the winding, the up-and-down ripple of the electric current is made smaller as compared with that during the driving of the stepping motor 1 , That is, a width between the current value q and the current value r in 11 is made smaller than a width between the current value O and the current value P in 7 ,
Es
sei angemerkt, dass 11 und die obigen Erläuterungen
Beschreibungen über den elektrischen Strom sind, der bei
Schritt 4 durch die Wicklung 4 fließt.
Jedoch wird ein durch die Wicklung 4 fließender
elektrischer Strom auch bei den Schritten 5 und 6 nach dem gleichen
Mechanismus gesteuert und/oder geregelt. Ferner versteht es sich,
dass das gleiche auch für die Schritte 6, 7 und 0 sowie
für die Wicklung 5 gilt.It should be noted that 11 and the above explanations are descriptions of the electric current used in step 4 through the winding 4 flows. However, a through the winding 4 flowing electric current also in steps 5 and 6 controlled and / or regulated by the same mechanism. Furthermore, it will be understood that the same is also true for steps 6, 7 and 0 as well as for the winding 5 applies.
Es
folgt eine Beschreibung der die EIN/AUS-Muster der mit der Wicklung 4 verbundenen
FETs 11 bis 14 bei den Schritten 3 und 7, während
der Schrittmotor 1 gestoppt wird, d. h. wenn ein CD-Signal
ausgegeben wird, unter Verwendung von 12 The following is a description of the ON / OFF pattern of the winding 4 connected FETs 11 to 14 at steps 3 and 7, while the stepper motor 1 is stopped, that is, when a CD signal is output, using 12
Unabhängig
vom EIN/AUS-Zustand des PWM-Signals sind aufgrund dessen, dass die
Signale P1 und P2 bei den Schritten 3 und 7 "0" sind, wie in 4 gezeigt,
beide Ausgaben aus den UND-Schaltungsanordnungen 27 und 28 "0".
Daher werden der FET 11 und der FET 13 AUS geschaltet, und
die Ausgaben aus den UND-Schaltungsanordnungen 27 und 28 werden
durch die NICHT-Schaltungsanordnungen 30 und 31 invertiert,
um den FET 12 und den FET 14 EIN zu schalten.
Das heißt, der FET 12 und der FET 14 werden
EIN geschaltet und der FET 11 und der FET 13 werden
AUS geschaltet, und die beiden Anschlüsse der Wicklung 4 werden durch
den FET 12 und den FET 14 verbunden. Daher fließt
kein elektrischer Strom durch die Wicklung 4. Es sei angemerkt,
dass dies selbstverständlich auch für die Schritte
1 und 5 der Wicklung 5 gilt.Regardless of the ON / OFF state of the PWM signal, due to the signals P1 and P2 being "0" in steps 3 and 7, as in FIG 4 shown both outputs from the AND circuitry 27 and 28 "0". Therefore, the FET 11 and the FET 13 OFF, and the outputs from the AND circuitry 27 and 28 be through the non-circuitries 30 and 31 inverted to the FET 12 and the FET 14 ON to turn ON. That is, the FET 12 and the FET 14 are switched ON and the FET 11 and the FET 13 are switched OFF, and the two terminals of the winding 4 be through the FET 12 and the FET 14 connected. Therefore, no electric current flows through the winding 4 , It should be noted that this, of course, for the steps 1 and 5 of the winding 5 applies.
Es
sei angemerkt, dass bei einem Schritt, bei dem kein elektrischer
Strom durch eine der Wicklungen 4 und 5 fließt,
ein elektrischer Strom durch die jeweils andere Wicklung fließt
und daher der Rotationswinkel des Schrittmotors 1 durch
die andere Wicklung gehalten wird.It should be noted that at a step in which no electrical current passes through one of the windings 4 and 5 flows, an electric current flows through the other winding and therefore the angle of rotation of the stepping motor 1 held by the other winding.
(Vorteilhafter Effekt der Schrittmotor-Antriebsvorrichtung
für eine Nähmaschine gemäß vorliegender
Erfindung)(Advantageous effect of the stepping motor driving device
for a sewing machine according to the present
Invention)
Gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform fließen selbstinduzierte
elektrische Ströme in den Wicklungen 4 und 5 zu
den Wicklungen selbst zurück, während der Schrittmotor 1 gestoppt wird.
Dabei gibt es, wenn ein selbstinduzierter elektrischer Strom fließt,
keinen Fall, in dem eine Spannung der Leistungsversorgungseinrichtung 6 den
selbstinduzierten elektrischen Strom dämpft, wie beim konventionellen
Stand der Technik. Das heißt, ein Dämpfungsgrad
pro Zeit des selbstinduzierten elektrischen Stroms ist weitgehend
moderater, verglichen mit demjenigen bei Stromsteuerung und/oder
-regelung der Wicklung durch den Schrittmotor-Antriebsvorrichtung
für eine Nähmaschine gemäß dem
konventionellen Stand der Technik. Daher – weil eine Dämpfung
des selbstinduzierten elektrischen Stroms weitgehend moderater ist,
wenn die durch die Wicklungen 4 und 5 fließenden
elektrischen Ströme während des Stoppens des Schrittmotors 1 im
Wesentlichen konstant gehalten werden – ist es möglich,
die Zeit, für die ein elektrischer Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 durch
die Wicklungen 4 und 5 fließt, in hohem
Maße zu reduzieren, verglichen mit der Zeit, für
die die selbstinduzierten elektrischen Ströme durch die
Wicklungen 4 und 5 fließen. Daher ist
es möglich, das Problem des konventionellen Standes der
Technik, dass der Leistungsverbrauch selbst während des
Stoppens des Schrittmotors nicht ausreichend reduziert werden kann,
zu lösen, und es ist möglich, eine Schrittmotor-Antriebsvorrichtung
für eine Nähmaschine bereitzustellen, welche in
der Lage ist, den Leistungsverbrauch eines Schrittmotors stark zu
reduzieren, um energieeffizient zu sein.According to the embodiment described above, self-induced electric currents flow in the windings 4 and 5 back to the windings themselves while the stepper motor 1 is stopped. In this case, when a self-induced electric current flows, there is no case in which a voltage of the power supply device 6 attenuates the self-induced electric current, as in the conventional art. That is, a degree of attenuation per time of the self-induced electric current is largely more moderate as compared with that in current control and / or regulation of the winding by the stepping motor driving apparatus for a sewing machine according to the conventional art. Therefore - because damping of the self-induced electric current is largely more moderate when passing through the windings 4 and 5 flowing electrical currents during the stopping of the stepping motor 1 be kept substantially constant - it is possible, the time for which an electric current from the power supply device 6 through the windings 4 and 5 flows to a large extent, compared with the time for which the self-induced electrical currents through the windings 4 and 5 flow. Therefore, it is possible to solve the problem of the conventional art that the power consumption can not be sufficiently reduced even during the stopping of the stepping motor, and it is possible to provide a stepping motor driving device for a sewing machine capable of To greatly reduce the power consumption of a stepper motor to be energy efficient.
Weiter:
wie oben beschrieben, wird aufgrund dessen, dass es möglich
ist, die Zeit, für die ein elektrischer Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung 6 durch
die Wicklungen 4 und 5 fließt, in hohem Maße
zu reduzieren, verglichen mit der Zeit, für die die selbstinduzierten
elektrischen Ströme durch die Wicklungen 4 und 5 fließen,
ein Anstiegsbereich in einem Stromwert gemäß dem
elektrischen Strom von der Leistungsversorgungseinrichtung, der
durch die Wicklungen 4 und 5 fließt,
verringert. Demgemäß wird der Auf-und-Ab-Ripple
des Stromwertes bei der Steuerung und/oder Regelung zum im Wesentlichen Konstanthalten
des Stromwertes reduziert. Demgemäß wird die Wärmeerzeugung
in der Wicklung stark reduziert. Daher ist es möglich,
das Problem des konventionellen Standes der Technik, dass die Wärmeerzeugung
in der Wicklung größer wird, wenn der Ripple groß ist,
zu lösen, und es ist möglich, die Verschlechterung
des Schrittmotors infolge der Wärmerzeugung stark zu reduzieren.Further, as described above, by virtue of being possible, the time for which an electric current is supplied from the power supply device 6 through the windings 4 and 5 flows to a large extent, compared with the time for which the self-induced electrical currents through the windings 4 and 5 flow, a rise range in a current value according to the electric current from the power supply device passing through the windings 4 and 5 flows, decreases. Accordingly, the up-and-down ripple of the current value is reduced in the control and / or regulation for substantially keeping the current value constant. Accordingly, the heat generation in the winding is greatly reduced. Therefore, it is possible to solve the problem of the conventional art that the heat generation in the coil becomes larger when the ripple is large, and it is possible to greatly reduce the deterioration of the stepping motor due to the heat generation.
(Weiteres)(Additional)
Es
sei angemerkt, dass in der oben beschriebenen Ausführungsform
der Bipolar-Typ des Permanentmagnet-Typ-Zweiphasen-Schrittmotors
beschrieben worden ist. Jedoch kann ein beliebiger Schrittmotor,
bei dem die Steuerung und/oder Regelung für einen durch
eine Wicklung fließenden elektrischen Strom durch die Steuerung
und/oder Regelung des EIN/AUS von Schaltelementen wie FETs durchgeführt
wird, Anwendung finden.It
It should be noted that in the embodiment described above
the bipolar type permanent magnet type two-phase stepping motor
has been described. However, any stepper motor,
in which the control and / or regulation for a by
a winding flowing electrical current through the controller
and / or regulation of ON / OFF of switching elements such as FETs
will find application.
Ferner
wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform die Steuerung
und/oder Regelung für einen Rotationswinkel des Schrittmotors
in einem Ein-Zwei-Phasen-Erregungssystem durchgeführt. Jedoch
kann die Steuerung und/oder Regelung auf ein anderes Erregungssystem
Anwendung finden, z. B. ein Einphasen-Erregungssystem oder ein Zweiphasenerregungssystem.Further
In the embodiment described above, the controller became the controller
and / or regulation for a rotation angle of the stepping motor
performed in a one-two-phase excitation system. however
may be the control and / or regulation on another excitation system
Find application, for. A single-phase excitation system or a two-phase excitation system.
Ferner
werden in der oben beschriebenen Ausführungsform die FETs
als Schaltelemente verwendet. Jedoch können auch andere
Schaltelemente, welche die gleichen Funktionen erfüllen,
Verwendung finden. Ferner können die Antriebsschaltungsanordnung 20 und
die entsprechenden, die Antriebsschaltungsanordnung 20 strukturierenden
Teile, welche die gleichen Funktionen erfüllen, andere
Strukturen aufweisen.Further, in the above-described embodiment, the FETs are used as switching elements. However, other switching elements that perform the same functions can be used. Furthermore, the drive circuit arrangement 20 and the corresponding drive circuitry 20 structuring parts that perform the same functions, have different structures.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- JP 9-163785
A [0007] - JP 9-163785 A [0007]