DE102013101976B4

DE102013101976B4 - Motorsteuerung und Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern eines Schrittmotors

Info

Publication number: DE102013101976B4
Application number: DE102013101976.5A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Takada; Takayuki Matsui; Scott Jacobs
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: US20130229139A1; DE102013101976A1; JP2013183572A; US8896257B2; JP5936883B2

Abstract

Motorsteuerung (1), die einen Bestromungszustand einer Wicklung (21a,b) jeder Phase zum Antreiben eines Schrittmotors (20) mit mehreren Phasenwicklungen (21a,b) steuert, wobei die Motorsteuerung (1)
eine Messeinheit (126) umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine elektromotorische Rückspannung zu messen, die in einer der Phasenwicklungen induziert wird, für die die Bestromung gestoppt wird,
eine Erfassungseinheit (128) umfasst, die dazu konfiguriert ist, Temperaturinformationen über die Temperatur des Schrittmotors (20) oder über Temperaturen, die der Temperatur des Schrittmotors entsprechen, zu erfassen, und
eine Erkennungseinheit umfasst, die dazu konfiguriert ist, basierend auf einem Ergebnis, das von der Messeinheit (126) und den von der Erfassungseinheit (128) erfassten Temperaturinformationen erhalten wird, zu erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht,
wobei die Erkennungseinheit umfasst:
eine Einstelleinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Erkennungs-Kriterium in Bezug auf Schrittfehler des Schrittmotors entsprechend den Temperaturinformationen, die von der Erfassungseinheit (128) erfasst wurden, festzusetzen, und
eine Vergleichseinheit, die dazu konfiguriert ist, das von der Messeinheit (126) erhaltene Ergebnis mit dem von der Einstelleinheit festgesetzten Erkennungskriterium zu vergleichen, und
wobei die Erkennungseinheit so konfiguriert ist, dass sie ein Erkennungsverfahren durchführt, das auf einem von der Vergleichseinheit erhaltenen Ergebnis basiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerung und ein Verfahren zum Erkennen von Schrittfehlern eines Schrittmotors, insbesondere auf eine Motorsteuerung und ein Verfahren zum Erkennen von Schrittfehlern eines Schrittmotors, die zum Erkennen von Schrittfehlern eine elektromotorische Rückspannung messen.
2. Stand der Technik
Ein Schrittmotor hat verschiedenartige Merkmale und ist weit verbreitet. Der Schrittmotor hat eine lange Lebensdauer, da es auf Grund seiner Konstruktion keinen mechanischen Kontakt zwischen Stator und Rotor gibt. Ferner erzielt der Schrittmotor, wenn er sich in erregtem Zustand befindet, ein großes statisches Drehmoment.
In dem Schrittmotor können so genannte Schrittfehler auftreten und das Auftreten von Schrittfehlern kann zu Problemen führen. Gerät ein Schrittmotor aus dem Schritt, dann kann sein Rotor nicht mehr normal rotieren. Der Schrittfehler kann zum Beispiel auftreten, wenn die Periode eines Pulssignals kurz ist oder eine Last groß ist.
Im Allgemeinen wird der Schrittmotor dazu verwendet, den Winkel oder die Drehzahl mit hoher Genauigkeit zu steuern. Da der Schrittmotor eine Drehposition einnimmt, die der Anzahl von Pulsen entspricht, die von einer Ansteuerung ausgehen, kann die Position eines Getriebes oder ähnlichem, die angetriebene Einheiten sind, abweichen, wenn die Erkennung von Schrittfehlern spät erfolgt und nur die normale Steuerung fortschreitet. Ferner können bei verspäteter Erkennung von Schrittfehlern störende Geräusche verursacht werden. Um daher einen geeigneten Betrieb in einer Vorrichtung oder dergleichen auszuführen, die einen Schrittmotor verwendet, ist es notwendig, das Auftreten von Schrittfehlern schnell zu erkennen.
Wenn ein Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist, ist es notwendig, den Schrittfehler schnell zu erkennen und eine Fehlerbearbeitung durchzuführen, wie zum Beispiel das Anhalten der Rotation oder Rückkehr zu einem normalen Rotationszustand. Daher wird in dem Schrittmotor zusätzlich eine Schaltung oder ein System zur Erkennung von Schrittfehlern und anschließender Fehlerbearbeitung verwendet.
JP 2009- 261 045 A offenbart das nachfolgende Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern. Für einen nur kurzen Zeitraum, der keinen Einfluss auf die Rotation eines Schrittmotors hat, wird ein Ansteuerungsstrom einer Wicklung jeder Phase des Schrittmotors der Reihe nach, Phase nach Phase, angehalten. Wenn dann der Steuerstrom angehalten ist, wird eine elektromotorische Rückspannung gemessen, und wenn das Messergebnis ein festgelegtes Schrittfehlererkennungs-Kriterium erfüllt, wird das Auftreten eines Schrittfehlers erkannt.
JP 2012- 16 221 A offenbart ein Ansteuerverfahren eines Motors, das so konfiguriert ist, dass es sämtliche Wicklungen, mit Ausnahme einer Wicklung, deren elektromotorische Rückspannung gemessen wird, wenn ein Steuerstrom angehalten wird, auf eine feste Spannung einstellt. Dies geschieht zusätzlich zu einem Verfahren, wie es in JP 2009- 261 045 A offenbart ist.
JP 2011- 259 525 A offenbart eine Motorsteuerung, die die elektromotorische Rückspannung eines Motors während der Rotation misst, und dadurch einen Zustand erkennt, der Schrittfehler eines Schrittmotors betrifft.
JP 2000- 166 297 A offenbart eine Antriebseinrichtung eines Schrittmotors, die die Ausgabe eines Antriebspulses stoppt, so dass die Bestromung einer Erregerwicklung des Schrittmotors gestoppt wird, wenn eine Schrittfehlererkennungsschaltung das Auftreten von Schrittfehlern erkennt. Es wird offenbart, dass bei dieser Antriebseinrichtung das Erkennen von Schrittfehlern auf einer Spannungsschwankung beruht, die durch eine elektromotorische Rückspannung verursacht wird.
JP 2005- 39 874 A offenbart eine Steuerungseinrichtung eines Schrittmotors, die so konfiguriert ist, dass sie dem Schrittmotor einen Erregungsstrom über eine Vorheiz-Kontrolleinheit so zuführt, dass der Schrittmotor nicht rotiert, wenn eine Temperatur, gemessen durch einen Temperatursensor zur Messung einer Umgebungstemperatur, niedriger ist, als eine festgelegte Schwellenwerttemperatur.
JP 2006- 14 440 A offenbart eine Motorantriebs-Steuereinrichtung, die einen Temperaturzustand eines Lastmechanismus, wie zum Beispiel einer Antriebsrolle oder einer von einem Motor angetriebenen Rolle, ermittelt und einen Antriebsstrom für den Motor, basierend auf dem ermittelten Temperaturzustand, einstellt.
Die US 8 072 177 B2 beschreibt einen zweiphasigen bipolaren Schrittmotor. Beim Antrieb des Schrittmotors wird eine sinusförmige elektromotorische Kraft an der Spule des Motors erzeugt, die die gleiche Periode wie eine Stromversorgungsperiode hat, indem ein Rotor mit Mikroschrittantrieb gleichmäßig gedreht wird, und eine induzierte Leistung wird stabil erfasst, indem die elektromotorische Kraft im Nulldurchgang des Antriebsstroms erfasst wird.
Die JP H11- 179 991 A beschreibt ein Motorsteuerungsverfahren für einen Schrittmotor, wobei die Temperatur des Schrittmotors erfasst wird. Die Temperatur des Schrittmotors wird mit Schrittfehler-Geschwindigkeitsbereichs-Daten für jede Temperatur verglichen, und die Geschwindigkeit des Schrittmotors wird korrigiert, wenn das Auftreten eines Schrittfehlers vorhergesagt wird.
Die JP 2001- 128 033 A beschreibt eine Kameradrehvorrichtung, die eine Kamera mittels eines Schrittmotors dreht, ein Thermometer zum Erhalten von Temperaturinformationen um die Drehvorrichtung herum, und eine Geschwindigkeit zum Steuern der Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors basierend auf den Temperaturinformationen, die durch das Thermometer erhalten werden.
Die US 6 087 798 A beschreibt eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung zur Verwendung in einem Plattenlaufwerk. Die Halbleiterschaltungsvorrichtung hat einen Schrittmotortreiber zum Zuführen eines elektrischen Stroms zu einem Schrittmotor, eine Temperaturüberwachungsschaltung zum Überwachen der Temperatur aufgrund der durch den Schrittmotortreiber erzeugten Wärme, eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten eines analogen Signals, das übermittelt wird, um Daten auf ein magnetisches Datenaufzeichnungsmedium zu schreiben oder von diesem zu lesen, und einen Controller zum Steuern des Schrittmotortreibers und der Signalverarbeitungsschaltung. Die Signalverarbeitungsschaltung ist zwischen dem Schrittmotortreiber und der Temperaturüberwachungsschaltung angeordnet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In einer Motorsteuerung, die die elektromotorische Rückspannung misst, um Schrittfehler zu erkennen, wie dies in JP 2009- 261 045 A oder JP 2012- 16 221 A offenbart ist, ist jedoch das Problem erkannt worden, dass sich bei einem Schrittmotor, der sich in einem Zustand hoher Temperatur oder niedriger Temperatur befindet, die Genauigkeit der Erkennung von Schrittfehlern verschlechtert. In keiner der Veröffentlichungen JP 2011- 259 525 A , JP 2000- 166 297 A , JP 2005- 39 874 A und JP 2006- 14 440 A werden wirksame Lösungen zu diesem Problem offenbart.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des oben genannten Sachverhalts gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuerung und ein Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern eines Schrittmotors anzugeben, das in der Lage ist, Schrittfehler in einem weiten Temperaturbereich zuverlässiger zu erkennen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Motorsteuerung angegeben, die einen Bestromungszustand einer Wicklung jeder der Phasen zum Antreiben eines Schrittmotors mit mehreren Phasenwicklungen steuert. Die Motorsteuerung umfasst eine Messeinheit, die dazu konfiguriert ist, eine elektromotorische Rückspannung zu messen, die in einer Wicklung einer Phase unter den mehreren Phasenwicklungen, für die die Bestromung angehalten wird, induziert wird; eine Erfassungseinheit, die dazu konfiguriert ist, Temperaturinformationen über die Temperatur des Schrittmotors oder über Temperaturen, die der Temperatur des Schrittmotors entsprechen, zu erfassen; und eine Erkennungseinheit, die dazu konfiguriert ist, auf Grundlage von einem Ergebnis, das von der Messeinheit und den von der Erfassungseinheit erfassten Temperaturinformationen gewonnen wird, zu erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht. Die Erkennungseinheit umfasst folgendes: eine Einstelleinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Erkennungs-Kriterium in Bezug auf Schrittfehler des Schrittmotors entsprechend der Temperaturinformationen, die von der Erfassungseinheit erfasst wurden, festzusetzen, und eine Vergleichseinheit, die dazu konfiguriert ist, das von der Messeinheit erhaltene Ergebnis mit dem von der Einstelleinheit festgesetzten Erkennungskriterium zu vergleichen, wobei die Erkennungseinheit so konfiguriert sein kann, dass sie ein Erkennungsverfahren durchführt, das auf einem von der Vergleichseinheit erhaltenen Ergebnis basiert.
In der obigen Motorsteuerung kann ein Teil der Motorsteuerung oder die gesamte Motorsteuerung eine Steuerschaltung bilden, und die Temperatur der Steuerschaltung kann als die Temperaturinformation durch die Erfassungseinheit erfasst werden.
In der obigen Motorsteuerung kann die Steuerschaltung ein integrierter Schaltkreis sein.
In der obigen Motorsteuerung kann die Einstelleinheit so konfiguriert sein, dass sie bestimmt, zu welchem von mindestens zwei vorgegebenen Temperaturbereichen die über die Temperaturinformationen erfasste Temperatur gehört, und so konfiguriert sein, dass sie das Erkennungskriterium unter Verwendung eines Schwellenwerts festsetzt, der sich auf den Temperaturbereich bezieht, für den festgestellt wurde, dass er die über die Temperaturinformationen erfasste Temperatur enthält.
Die obige Motorsteuerung kann ferner umfassen: eine Stoppeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie beim Umschalten der Richtung eines Wicklungsstroms, der in einer Wicklung einer Phase der mehreren Phasenwicklungen fließt, das Anlegen einer Spannung an die Wicklung vorübergehend stoppt, und in einer Stopp-Periode, wenn die Zufuhr der Spannung durch die Stoppeinheit gestoppt ist, eine elektromotorische Rückspannung, die in der Wicklung induziert wird, von der Messeinheit gemessen werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung von Schrittfehlern eines Schrittmotors angegeben, der über mehrere Phasenwicklungen verfügt, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Messen einer elektromotorischen Rückspannung, die unter den mehreren Phasenwicklungen in einer Wicklung einer Phase, für die die Bestromung gestoppt ist, induziert wird; Erfassen von Temperaturinformationen über die Temperatur des Schrittmotors, oder der Temperatur, die der Temperatur des Schrittmotors entspricht; und Erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, basierend auf einem Ergebnis, das durch den Messvorgang und die erfassten Temperaturinformationen erhalten wird. Das Erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, umfasst das Festsetzen eines Erkennungs-Kriteriums in Bezug auf Schrittfehler des Schrittmotors entsprechend den erfassten Temperaturinformationen. Ferner umfasst das Erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, das Vergleichen der gemessenen elektromotorischen Rückspannung mit dem festgesetzten Erkennungskriterium. Ferner basiert das Erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, auf einem Ergebnis des Vergleichs der gemessenen elektromotorischen Rückspannung mit dem festgesetzten Erkennungskriterium.
Gemäß der obigen Konfiguration wird erkannt, ob ein Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, basierend auf der elektromotorischen Rückspannung, die in der Wicklung induziert wird, für die die Bestromung gestoppt ist, und den Temperaturinformationen, die zumindest einer der beiden Temperaturen, der Temperatur des Schrittmotors oder der Temperatur der Motorsteuerung, entsprechen. Es ist daher möglich, eine Motorsteuerung und ein Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern eines Schrittmotors anzugeben, das in der Lage ist, das Auftreten von Schrittfehlern in einem weiten Temperaturbereich zuverlässiger zu erkennen.
Figurenliste
In den beigefügten Zeichnungen gilt:

1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Motorsteuerung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist eine schematische Ansicht, die einen Schaltungsaufbau eines Schrittmotors zeigt,
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, und
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Tabelle von Schwellenwert-Einstellungen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird eine Motorsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Motorsteuerung ist für den Antrieb eines Schrittmotors mit mehreren Phasenwicklungen ausgelegt. Zum Antreiben des Schrittmotors steuert die Motorsteuerung den Bestromungszustand einer Wicklung jeder einzelnen Phase. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die Motorsteuerung eine Treiberschaltung, die die Wicklungen des Schrittmotors bestromt, und eine Steuerschaltung, die die Treiberschaltung steuert. Mit anderen Worten bildet die Steuerschaltung einen Teilbereich der Motorsteuerung.
Die Motorsteuerung und der von ihr angetriebene Schrittmotor bilden zusammen den Motorantrieb. In dem Motorantrieb wird die elektrische Antriebsenergie, die von einer Stromversorgung zugeführt wird, von der Treiberschaltung zum Schrittmotor geführt, wodurch der Schrittmotor angetrieben wird. Im Motorantrieb wird die Treiberschaltung von der Steuerschaltung angesteuert, wodurch der Antrieb des Schrittmotors gesteuert wird.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Motorantriebs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet ein Motorantrieb 1 eine Motorsteuerung 10 und einen Schrittmotor 20. Der Schrittmotor 20 wird zum Beispiel durch 2-Phasen-Erregung von Phase A und Phase B angetrieben. Der Schrittmotor 20 beinhaltet eine Wicklung der Phase A und eine Wicklung der Phase B (in 2 abgebildet). Elektrische Energie wird von der Motorsteuerung 10 zu einer Wicklung jeder Phase geleitet, wodurch der Schrittmotor 20 angetrieben wird. Der Schrittmotor 20 wird zum Beispiel als Stellantrieb in einer Klimaanlage verwendet, die in einem Fahrzeug eingebaut ist. Die Anwendung des Schrittmotors 20 und des Motorantriebs 1 sind jedoch nicht auf diesen Verwendungszweck beschränkt.
Die Motorsteuerung 10 beinhaltet eine Steuerschaltung 12 und eine Treiberschaltung 14.
Die Treiberschaltung 14 beinhaltet eine Motorantriebseinheit 142 und einen Stromsensor 144. Die Treiberschaltung 14 liefert dem Schrittmotor 20 die elektrische Energie, die den Schrittmotor 20 antreibt.
Die Steuerschaltung 12 beinhaltet eine Zentraleinheit 122 (CPU, Central Processing Unit: ein Beispiel einer Erfassungseinheit, einer Einstelleinheit, und einer Vergleichseinheit), eine Strommesseinheit 124, eine Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung (ein Beispiel einer Messeinheit) 126, und eine Temperaturmesseinheit (ein Beispiel einer Erfassungseinheit) 128. Die Steuerschaltung 12 steuert die Treiberschaltung 14 an, um den Antrieb des Schrittmotors 20 zu steuern. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuerschaltung 12 in einem integrierten Schaltkreis (IC) zusammengefasst.
Die Motorantriebseinheit 142 ist ein Modul, das an einer Wicklung jeder Phase des Schrittmotors 20 eine Spannung anlegt. Die Motorantriebseinheit 142 empfängt ein Steuersignal von der CPU 122. Die Motorantriebseinheit 142 legt eine Spannung an, die auf dem Steuersignal basiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Treiberschaltung 14 und Schrittmotor 20 durch vier Leitungen miteinander verbunden, die einen positiven Pol einer Phase A (A+), einen negativen Pols einer Phase A (A-), einen positiven Pols einer Phase B (B+), und einen negativen Pol einer Phase B (B-) umfassen. Die Motor-Antriebseinheit 142 führt dem Schrittmotor 20 durch jede dieser Leitungen eine dem Steuersignal entsprechende elektrischen Energie zu.
Der Stromsensor 144 ist ein Modul, das einen Strom (Wicklungsstrom) erfasst, der in einer Wicklung jeder Phase des Schrittmotors 20 fließt. Der Stromsensor 144 gibt ein Ergebnis der Erfassung des Wicklungsstroms an die Strommesseinheit 124 aus.
Die Strommesseinheit 124 ist ein Modul, das den Wicklungsstrom des Schrittmotors 20 misst. Die Strommesseinheit 124 empfängt erfasste Werte des Wicklungsstroms, die vom Stromsensor 144 ausgegeben werden. Die Strommesseinheit 124 misst den Wicklungsstrom basierend auf dem empfangenen Erfassungsergebnis. Die Strommesseinheit 124 gibt ein Ergebnis der Wicklungsstrommessung an die CPU 122 aus.
Die Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 ist ein Modul, das eine elektromotorische Rückspannung misst, die in einer Wicklung jeder Phase des Schrittmotors 20 induziert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 mit jeder der vier Leitungen verbunden, die die Treiberschaltung 14 und den Schrittmotor 20 verbinden. Die Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 gibt ein Ergebnis der Messung der elektromotorischen Rückspannung an die CPU 122 aus.
Die Temperaturmesseinheit 128 ist zum Beispiel ein Temperatursensor, der die Temperatur des IC der Steuerschaltung 12 misst. Die Temperaturmesseinheit 128 gibt die Temperaturinformation, die der Temperatur der Steuerschaltung 12 entspricht, an die CPU 122 aus.
Die CPU 122 empfängt das Ergebnis der Messung des Wicklungsstroms, das von der Strommesseinheit 124 ausgegeben wird, das Ergebnis der Messung der elektromotorischen Rückspannung, das von der Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 ausgegeben wird, und die Temperaturinformation, die von der Temperaturmesseinheit 128 ausgegeben wird. Die CPU 122 erzeugt ein Steuersignal zur Steuerung einer Spannung, die am Schrittmotor 20 angelegt wird. Beim Betrieb des Schrittmotors 20 basiert das von der CPU 122 erzeugte Steuersignal auf dem Ergebnis der Messung des Wicklungsstroms. Die CPU 122 gibt das erzeugte Steuersignal an die Motorantriebseinheit 142 aus.
2 ist eine schematische Ansicht, die den Schaltungsaufbau des Schrittmotors 20 zeigt.
Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der Schrittmotor 20 zwei Wicklungen 21a und 21b, einen Rotor 22 und eine Vielzahl von Statorrückschlüssen (nicht abgebildet).
Die Wicklungen 21a und 21b sind Wicklungen, die die jeweiligen Statorrückschlüsse erregen. Jede der Wicklungen 21a und 21b ist mit der Treiberschaltung 14 verbunden. Die Wicklung 21a ist die Wicklung der Phase A. Die Wicklung 21b ist die Wicklung der Phase B. In den Wicklungen 21a und 21b fließen entsprechend Wicklungsströme verschiedener Phasen.
Der Rotor 22 hat einen Permanentmagneten, der so mit mehreren Polen magnetisiert ist, dass sich jeweils ein Südpol 22s und ein Nordpol 22n in Umfangsrichtung abwechseln. Ferner ist der Rotor 22 in 2 vereinfacht mit nur einem Südpol 22s und einem Nordpol 22n dargestellt. Die Statorrückschlüsse sind nahe des Bereichs des Außenumfangs des Rotors 22 um den Rotor 22 herum angeordnet. Die Phase eines Wicklungsstroms, der in jeder der Wicklungen 21a und 21b fließt, wird periodisch umgeschaltet, damit der Rotor 22 rotiert.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führen die CPU 122 und die Motor-Antriebseinheit 142 beim Antreiben des Schrittmotors 20 jeder der Wicklungen 21a und 21b eine pulsbreitenmodulierte Pulsspannung zu.
Der Schrittmotor 20 wird wie folgt angetrieben: An der Wicklung 21a wird eine Pulsspannung so angelegt, dass sich die Polarität eines Wicklungsstroms I_a (das heißt, die Richtung des Wicklungsstroms I_a) mit einer bestimmten Periode ändert (eine Wicklungsspannung V_a). Währenddessen wird eine Pulsspannung an der Wicklung 21b angelegt, die die gleiche Periode hat, wie die der Wicklung 21a (eine Wicklungsspannung V_b). Die Pulsspannung wird so an der Wicklung 21b angelegt, dass sich die Polarität eines Wicklungsstroms I_b (das heißt, die Richtung des Wicklungsstroms I_b) um einen bestimmten Phasenanteil später ändert als beim Wicklungsstrom I_a.
Fließen die Wicklungsströme I_a und I_b in den jeweiligen Wicklungen 21a und 21b, so werden die Statorrückschlüsse der Wicklungen 21a und 21b entsprechend den Polaritäten der Wicklungsströme I_a und I_b erregt. Als Folge davon rotiert der Rotor 22 in einer bestimmten Schritteinheit.
Hierbei hat die Motorsteuerung 10 eine Funktion zum Erkennen, ob in dem Schrittmotor 20 ein Schrittfehler aufgetreten ist (ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist). Dies geschieht durch ein Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern, das nachstehend erläutert wird. Die CPU 122 verwendet die einzelnen Einheiten der Steuerschaltung 12, um Prozesse auszuführen und dadurch diese Funktion zu implementieren. Diese Funktion sowie ein Ablauf nach dem Auftreten von Schrittfehlern im Schrittmotor 20 werden nachstehend beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird erkannt, ob ein Schrittfehler des Schrittmotors 20 aufgetreten ist, während die CPU 122 einen Antriebsvorgang zum Antreiben des Schrittmotors 20 durchführt. Der Antriebsvorgang wird von dem Zeitpunkt, an dem der Antrieb des Schrittmotors 20 beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Antrieb des Schrittmotors 20 endet, wiederholt. Die Erkennung erfolgt auf der Basis der elektromotorischen Rückspannung, die von der Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 gemessen wird, und den Temperaturinformationen, die von der Temperaturmesseinheit 128 erfasst werden. Die Erkennung wird auf der Basis eines Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerts (der ein Beispiel eines Erkennungskriteriums ist) ausgeführt, der wie nachstehend erläutert festgelegt wird.
Zunächst wird der Verfahrensablauf zum Erfassen von Schrittfehlern, den die CPU 122 ausführt, schematisch beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
Beginnt der Antriebsvorgang, so führt die CPU 122 in Schritt S101eine Temperaturmessung durch die Temperaturmesseinheit 128 aus. Als Ergebnis werden Temperaturinformationen erfasst.
In Schritt S102 wählt die CPU 122 den Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert und legt ihn, basierend auf den erfassten Temperaturinformationen, fest.
In Schritt S103 misst die CPU 122 die elektromotorische Rückspannung durch die Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126.
In Schritt S104 ermittelt die CPU 122, ob der Schrittmotor 20 aus dem Schritt geraten ist oder nicht. Lässt sich nicht ermitteln, dass der Schrittmotor 20 aus dem Schritt geraten ist, wiederholt die CPU 122 den Schritt S103 zur Messung der elektromotorischen Rückspannung und Schritt S104 zur Ermittlung, ob der Schrittmotor 20 aus dem Schritt geraten ist.
Wird in Schritt S104 ermittelt, dass der Schrittmotor 20 aus dem Schritt geraten ist, so führt die CPU 122 in Schritt S105 ein Verfahren zum Stopp des Schrittmotors 20 aus. Wird der Schrittmotor 20 gestoppt, so endet der Antriebsvorgang des Schrittmotors 20.
In dem oben erwähnten Verfahrensschritt S103 wird die elektromotorische Rückspannung wie folgt gemessen: Wenn die Richtung des Wicklungsstroms I_a oder I_b, der in einer Wicklung 21a oder 21b der Phase A und Phase B umgeschaltet wird, stoppt die CPU 122 vorübergehend das Anlegen der Pulsspannung an den Wicklungen 21a oder 21b. In dieser Stopp-Periode misst die Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 die elektromotorische Rückspannung, die an der Phasenwicklung 21a oder 21b, an der die Pulsspannung nicht anliegt, einzeln (für jede Phase, oder für jede Wicklung).
Das heißt, wenn sich die Polarität des Wicklungsstroms I_a ändert, wird das Anlegen der Pulsspannung an die Wicklung 21a gestoppt, so dass der Wicklungsstrom I_a Null wird. In dieser Stopp-Periode wird die elektromotorische Rückspannung an der Wicklung 21a induziert. Ebenfalls wird bei einer Änderung der Polarität des Wicklungsstroms I_b das Anlegen der Pulsspannung an die Wicklung 21b gestoppt, so dass der Wicklungsstrom I_b Null wird. In dieser Stopp-Periode wird die elektromotorische Rückspannung an der Wicklung 21b induziert. Die Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 misst diese elektromotorischen Rückspannungen.
Insbesondere werden beim Antreiben des Schrittmotors 20 die an den Wicklungen 21a und 21b angelegten Pulsspannungen durch die CPU 122 (durch Pulsbreitenmodulation PWM) gesteuert. Dementsprechend fließen die Wicklungsströme I_a und I_b in den jeweiligen Wicklungen 21a und 21b.
Die PWM wird gesteuert, und dann werden ein Stopp der Erregung und eine Konstantspannungsansteuerung durchgeführt. Zum Beispiel wird, während der Stopp der Erregung der Wicklung 21a durchgeführt wird, das Anlegen der Pulsspannung an der Wicklung 21a nur für eine im Voraus bestimmte Stopp-Periode angehalten. Als Folge davon wird der Wicklungsstrom I_a Null. Die Stopp-Periode wird von der CPU 122 beliebig festgelegt. Die CPU 122 kann zum Beispiel eine bestimmte Stopp-Periode festlegen, oder kann die Einstellung einer Stopp-Periode von außerhalb des Motorantriebs 1 erhalten. In dieser Stopp-Periode misst die Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung 126 die in der Wicklung 21a induzierte elektromotorische Rückspannung. Das Ergebnis der Messungen wird an die CPU 122 ausgegeben.
Wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner der Stopp der Erregung an der Wicklung 21a wie oben beschrieben durchgeführt, stellt die CPU 122 die Wicklungsspannung V_b der Wicklung 21b während der Stopp-Periode auf eine feste Spannung ein, wie eine Konstantspannungsansteuerung. Das heißt, die CPU 122 stellt während der Stopp-Periode sämtliche Wicklungen, mit Ausnahme der Wicklung, an der die elektromotorische Rückspannung gemessen wird, auf eine feste Spannung ein. Der Spannungspegel der festen Spannung kann den gleichen Spannungspegel haben wie der der vorherigen Wicklungsspannung (zum Beispiel einen Spannungspegel der Stromversorgung, ein Nullpotential oder ähnliches) oder kann einen vorher bestimmten Referenzspannungspegel aufweisen. Demzufolge wird zum Beispiel, wenn die Erregung an der Wicklung 21a gestoppt wird, die Wicklungsspannung V_b der Wicklung 21b konstant (zum Beispiel der Spannungspegel der Stromversorgung im vorliegenden Ausführungsbeispiel).
Ist der Spannungspegel der festen Spannung der gleiche wie der Spannungspegel der Stromversorgung, so erhöht sich der Wicklungsstrom I_b der Wicklung 21b bei Durchführung des Stopps der Erregung an der Wicklung 21a geringfügig im Vergleich zum Wicklungsstrom I_b in der Periode, in der die oben erwähnte Pulsbreitenmodulation PWM gesteuert wird. Da die Wicklungsspannung V_b in der Stopp-Periode konstant ist, treten durch das Anlegen der Wicklungsspannung V_b keine Störspannungen auf. Daraus ergibt sich, dass die Wicklungsspannung V_a der Wicklung 21a in der Stopp-Periode nicht von Störspannungen überlagert wird. Mit anderen Worten ergibt sich aus der Messung der Wicklungsspannung V_a in der Stopp-Periode eine exakte Messung der elektromotorischen Rückspannung, die in der Wicklung 21a induziert wird. Dadurch lässt sich eine irrtümliche Erkennung von Schrittfehlern verhindern.
Wird die elektromotorische Rückspannung wie oben beschrieben gemessen, so stellt die CPU 122 in Schritt S104 fest, ob die elektromotorische Rückspannung einem vorab festgelegten Schrittfehlererkennungs-Kriterium genügt, mit anderen Worten, ob die elektromotorische Rückspannung den in Schritt S102 eingestellten Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert erreicht. Das heißt, die CPU 122 vergleicht den Wert der erfassten elektromotorischen Rückspannung mit dem Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert. Aus dem Ergebnis des Vergleichs lässt sich ermitteln, ob ein Schrittfehler im Schrittmotor 20 aufgetreten ist oder nicht. Erreicht zum Beispiel der Wert der erfassten elektromotorischen Rückspannung den Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert, stellt die CPU 122 fest, dass ein Schrittfehler im Schrittmotor 20 aufgetreten ist.
Als nächstes wird die Einstellung der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerte basierend auf den Temperaturinformationen beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird vor der Ermittlung, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist, der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert in Schritt S101 und Schritt S102 auf Grundlage der Temperaturinformationen im Voraus festgesetzt. Dann wird, basierend auf dem vorab festgesetzten Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert ermittelt, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht.
Es wurde festgestellt, dass die elektromotorische Rückspannung des Schrittmotors 20 von der Temperatur des Schrittmotors 20 abhängig ist. Daher erfolgt die Einstellung der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerte unter Verwendung von Temperaturinformationen über die Temperatur des Schrittmotors 20 oder über die Temperatur der Motorsteuerung 10, die der Temperatur des Schrittmotors 20 entspricht.
Die Motorsteuerung 10 ist oft in der gleichen Umgebung angeordnet, wie der Schrittmotor 20 und führt eine Funktion entsprechend dem Betrieb des Schrittmotors 20 aus. Daher entspricht die Temperatur der Motorsteuerung 10 der Temperatur des Schrittmotors 20. Der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert wird unter Verwendung dieser Temperaturinformation festgelegt, wodurch sich Schrittfehler noch genauer ermitteln lassen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst die Temperaturmesseinheit 128 die Temperatur der Steuerschaltung 12, genauer gesagt die interne Temperatur des integrierten Schaltkreises (IC), als Temperaturinformation. Hierbei sind die Umgebungsbedingungen der Steuerschaltung oft im Wesentlichen die Gleichen wie die des Schrittmotors 20. Die Steuerschaltung 12 arbeitet ebenfalls entsprechend dem Betrieb des Schrittmotors 20. Deshalb entspricht die interne Temperatur des ICs im Wesentlichen der Umgebung, in der der Schrittmotor 20 angeordnet ist (zum Beispiel der Raumtemperatur) oder einer Belastungssituation des Schrittmotors 20. Daher wird der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert an Hand der Temperatur ausgewählt, wobei die Temperaturinformation über die interne Temperatur des ICs verwendet wird, was es ermöglicht, Schrittfehler des Schrittmotors 20 präziser zu ermitteln.
Wenn die Temperaturinformationen von der Temperaturmesseinheit 128 erfasst werden, stellt die CPU 122 den Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert den Temperaturinformationen entsprechend ein. Zu diesem Zeitpunkt legt die CPU 122 fest, zu welchem der drei vorgegebenen Temperaturbereiche (Temperaturbereiche in drei Stufen) die Temperatur, dargestellt durch die Temperaturinformation, die von der Temperaturmesseinheit 128 erfasst wird, gehört. Dann setzt die CPU 122 einen Schwellenwert, der einem der drei Temperaturbereiche entspricht, und der bestimmt wurde, dass er die Temperatur der Temperaturinformationen beinhaltet, als den Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert fest. Die entsprechende Beziehung zwischen dem jeweiligen Temperaturbereich und dem Schwellenwert wird zum Beispiel als eine Schwellenwert-Einstelltabelle vorab festgelegt. Die Schwellenwert-Einstelltabelle wird zum Beispiel in einer Speichereinheit (der Speicher ist nicht abgebildet) gespeichert, die sich in der Steuerschaltung 12 befindet. Die entsprechende Beziehung kann jedoch auch nicht durch diese Schwellenwert-Einstelltabelle festgelegt sein.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden drei Temperaturbereiche, zum Beispiel ein erster Bereich, der gleich groß oder niedriger als 5 °C ist, ein zweiter Bereich, der größer als 5 °C und kleiner als 75 °C ist, und ein dritter Bereich, der gleich groß oder größer als 75 °C ist, festgelegt. Ferner entsprechen der erste Bereich, der zweite Bereich und der dritte Bereich den jeweiligen Schwellenwerten V₁, V₂, and V₃, die als Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerte festgelegt wurden.
Die CPU 122 entscheidet, zu welchem der drei Temperaturbereiche (erster bis dritter Bereich) die Temperatur, dargestellt durch die Temperatur, die von der Temperaturmesseinheit 128 erfasst wurde, gehört. Dann wählt die CPU 122 einen Schwellenwert als Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert aus, der einem Bereich entspricht, der die Temperatur beinhaltet.
Als Beispiel wird ein Fall angenommen, bei dem die Temperatur, dargestellt durch die Temperaturinformation, die von der Temperaturmesseinheit 128 erfasst wurde, 50 °C beträgt. In diesem Fall gehört die Temperatur zum zweiten Bereich. Deshalb wird der Schwellenwert V₂, der dem zweiten Bereich entspricht, als Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert festgelegt. Die CPU 122 vergleicht den festgelegten Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert V₂ mit dem Wert der elektromotorischen Rückspannung, und ermittelt dadurch, ob im Schrittmotor 20 ein Schrittfehler aufgetreten ist.
Auf ähnliche Weise wird, wenn die Temperatur, dargestellt durch die Temperaturinformation, die von der Temperaturmesseinheit 128 erfasst wurde, zum Beispiel 0 °C beträgt, der Schwellenwert V₁ als Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert ausgewählt. Gleichfalls wird bei einer Temperatur von zum Beispiel 100 °C der Schwellenwert V₃ als Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert ausgewählt. Auf diese Art und Weise wird auf der Grundlage des Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerts, der der Temperatur des Schrittmotors 20 entspricht, ermittelt, ob im Schrittmotor 20 ein Schrittfehler aufgetreten ist.
Als Temperaturbereiche können zum Beispiel mindestens zwei Bereiche, einer auf der Seite höherer Temperatur und einer auf der Seite niedrigerer Temperatur, festgelegt werden, oder es können mehr als drei Bereiche festgelegt werden. Als Temperaturbereiche können zum Beispiel fünf Stufen, ein Bereich, dessen Temperatur gleich groß oder kleiner als 5 °C, ein Bereich von 5 °C bis 45 °C, ein Bereich von 45 °C bis 60 °C, ein Bereich von 60 °C bis 75 °C, und ein Bereich, dessen Temperatur gleich groß oder größer ist als 75 °C, festgelegt werden, oder es können sieben Stufen oder ähnliches festgelegt werden.
[Wirkungen]
Gemäß der Motorsteuerung 10, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Temperatur, die der Temperatur des Schrittmotors 20 entspricht, gemessen, und der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert wird entsprechend der Temperatur, die bei der Messung erfasst wird, festgelegt. Dann wird der festgelegte Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert mit der separat gemessenen elektromotorischen Rückspannung verglichen, wodurch Schrittfehler erkannt werden. Die elektromotorische Rückspannung des Schrittmotors 20 ist temperaturabhängig und daher wird in der Motorsteuerung 10, der Temperatur des Schrittmotors 20 entsprechend, der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert, der das Kriterium für die zu diesem Zeitpunkt ermittelte elektromotorische Rückspannung darstellt, entsprechend geändert, wonach es dann möglich ist, Schrittfehler zu erkennen. Daher lässt sich, selbst wenn der Schrittmotor 20 eine relativ hohe oder relativ niedrige Temperatur aufweist, mit großer Genauigkeit ermitteln, ob Schrittfehler im Schrittmotor 20 aufgetreten sind.
Der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert wird festgelegt durch Auswählen eines Schwellenwerts, der mit einem Temperaturbereich in Verbindung steht, zu dem die Temperatur, dargestellt durch die Temperaturinformation, gehört. Dadurch lässt sich der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert durch ein relativ einfaches Verfahren festlegen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert unter Verwendung der Temperatur festgelegt, die von der Temperaturmesseinheit 128 gemessen wird, die in der Steuerschaltung 12 angeordnet ist. Wie oben beschrieben, lässt sich die Anzahl der Bauteile der Motorsteuerung 10 dadurch verringern, dass die „Funktion zur Messung der internen Temperatur des ICs“ benutzt wird, der üblicherweise in der Steuerschaltung 12 zur Motorsteuerung verwendet wird. Dadurch lassen sich die Produktionskosten für die Motorsteuerung 10 senken. Ferner lassen sich die Abmessungen der Motorsteuerung 10 verkleinern und dadurch auch der Raumbedarf für den Einbau der Motorsteuerung 10. Die interne Temperatur des ICs steht im Wesentlichen in Beziehung zu der Umgebung (Umgebungstemperatur), in der der Schrittmotor 20 angeordnet ist, oder der Lastsituation des Schrittmotors 20. Da die Temperaturinformationen über die interne Temperatur des ICs zur Festlegung des Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerts entsprechend der Temperatur verwendet werden, lassen sich Schrittfehler noch genauer ermitteln.
Ferner ist das Messen der Temperatur nicht beschränkt auf das Messen mit der Temperaturmesseinheit 128, die in der Steuerschaltung 12 ausgebildet ist. So kann zum Beispiel ein separater Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Schrittmotors 20, der Temperatur der Motorsteuerung 10 oder der Temperatur anderer Abschnitte verwendet werden.
[Abwandlung]
Jeder Temperaturbereich kann sich, wie oben beschrieben, auf einen Schwellenwert beziehen, oder kann sich auf zwei oder mehr Schwellenwerte beziehen. Werden zum Beispiel mehrere Schwellenwerten zur Festsetzung des Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerts verwendet, so lässt sich jeder der Schwellenwerte aus einer Schwellenwert-Einstelltabelle erhalten.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Schwellenwert-Einstelltabelle zeigt. In 4 sind drei Temperaturbereiche festgelegt: ein erster Bereich gleich groß oder kleiner als 5 °C, ein zweiter Bereich größer als 5 °C und kleiner als 75 °C, und ein dritter Bereich gleich groß oder größer als 75 °C. In Bezug auf jeden Temperaturbereich sind drei Schwellenwerte (Schwellenwerte Va, Vb und Vc) festgelegt.
Die Schwellenwerte Va, Vb und Vc werden zum Beispiel wie folgt verwendet. Der Schwellenwert Va wird mit dem Wert der gemessenen Werte der elektromotorischen Rückspannung verglichen. Der Schwellenwert Vb wird mit dem Absolutwert einer Veränderung der elektromotorischen Rückspannung zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen verglichen. Der Schwellenwert Vc wird verglichen mit einer Differenz zwischen den absoluten Werten aufeinander folgender Veränderungen der elektromotorischen Rückspannung in einer Zeitspanne, in der die Veränderungen der elektromotorischen Rückspannung eine bestimmte Bedingung erfüllen.
Das Schrittfehlererkennungs-Kriterium wird unter Verwendung dieser Schwellenwerte Va, Vb und Vc festgesetzt. Das heißt zum Beispiel, wie in JP2009-261045A offen gelegt: Wird irgendeine von mehreren Bedingungen, unter anderem, dass der Wert der gemessenen elektromotorischen Rückspannung eine festgelegte Bedingung in Bezug auf den Schwellenwert Va erfüllt, dass der Absolutwert der Veränderung der elektromotorischen Rückspannung eine bestimmte Bedingung in Bezug auf den Schwellenwert Vb erfüllt, dass die Differenz zwischen Absolutwerten der Veränderungen der elektromotorischen Rückspannung eine bestimmte Bedingung in Bezug auf den Schwellenwert Vc erfüllt, und ähnliches erfüllt, dann kann festgelegt werden, dass das Schrittfehlererkennungs-Kriterium erfüllt ist. Auch wenn eine festgelegte Anzahl von zwei oder mehr von mehreren Bedingungen einschließlich der oben genannten erfüllt werden, oder alle von zwei oder mehreren bestimmten Bedingungen der Vielzahl von Bedingungen erfüllt werden, kann entschieden werden, dass die Schrittfehlererkennungs-Bedingung erfüllt ist.
In dem in 4 gezeigten Beispiel der Schwellenwert-Einstelltabelle bezieht sich der erste Bereich auf die Schwellenwerte Va1, Vb1 und Vc1, die als die entsprechenden Schwellenwerte Va, Vb und Vc, dienen. Ferner bezieht sich der zweite Bereich auf die Schwellenwerte Va2, Vb2 und Vc2. Der dritte Bereich bezieht sich auf die Schwellenwerte Va3, Vb3 und Vc3. Die CPU 122 wählt jeden der Schwellenwerte Va, Vb und Vc aus, die zu einem Temperaturbereich gehören, von dem ermittelt wurde, dass er die Temperatur, dargestellt durch die Temperaturinformation, die von der Temperaturmesseinheit 128 erfasste wurde, beinhaltet, und legt das Schrittfehlererkennungs-Kriterium fest. Es ist daher selbst bei Verwendung eines relativ komplexen Schrittfehlererkennungs-Kriteriums zur Erkennung von Schrittfehlern möglich, das Schrittfehlererkennungs-Kriterium entsprechend der gemessenen Temperatur auf geeignete Weise zu ändern. Durch die Verwendung der Schwellenwert-Einstelltabelle lässt sich das Schrittfehlererkennungs-Kriterium durch ein relativ einfaches Verfahren festlegen.
Die CPU 122 kann auch so konfiguriert sein, dass das Schrittfehlererkennungs-Kriterium nach verschiedenen Verfahren festgelegt wird, zusätzlich zu dem oben beschriebenen Verfahren zur Auswahl eines Schwellenwertes, der einem Temperaturbereich entspricht. Zum Beispiel kann die CPU 122 so konfiguriert sein, dass sie zum Erhalt des Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerts eine Berechnungsformel verwendet, bei der eine Temperatur als Parameter eingeht.
Der Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert V lässt sich als eine Funktion F(t) darstellen, die die interne Temperatur ‚t‘ des ICs zum Parameter hat, zum Beispiel wie die nachfolgende Gleichung, und die Funktion F(t) lässt sich verwenden, um den Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert V zu erhalten. $V = F (t)$
Insbesondere ist es möglich, einen mathematischen Ausdruck, dargestellt zum Beispiel wie die nachfolgende Gleichung, zu verwenden, um den Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert V zu erhalten. $V = {a*t}^{2} + b*t + c$
Der obige Ausdruck ist nur ein Beispiel, die Funktion F(t) kann auch als Funktion höheren Grades, die einen Grad von mehr als zwei aufweist, dargestellt werden.
Da eine Berechnungsformel entsprechend der Abhängigkeit der elektromotorischen Rückspannung von der Temperatur zur Festsetzung des Schrittfehlererkennungs-Schwellenwerts verwendet wird, lässt sich ein Schrittfehlererkennungs-Schwellenwert festsetzen, der bei einer Veränderung der Temperatur noch geeigneter ist. Demzufolge ist es möglich, noch genauer zu ermitteln, ob ein Schrittfehler im Schrittmotor 20 aufgetreten ist. Daher wird es möglich, noch zuverlässiger zu erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist.
[Sonstiges]
In dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel wird während des Anhaltens des Steuerungsstroms einer Wicklung jeder Phase die andere Wicklung auf eine feste Spannung eingestellt und die Messung der elektromotorischen Rückspannung durchgeführt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. In der Stopp-Periode des Steuerungsstroms einer Wicklung einer Phase kann die elektromotorische Rückspannung der Wicklung gemessen werden, unabhängig davon, ob die andere Wicklung auf die feste Spannung eingestellt ist. Ebenfalls kann die elektromotorische Rückspannung zu verschiedenen Zeitpunkten geeignet gemessen werden.
In der Steuerschaltung kann nur ein Teil als integrierter Schaltkreis ausgelegt sein. Ferner kann in der Motorsteuerung ein Teilbereich, der von der Steuerschaltung verschieden ist, als integrierter Schaltkreis ausgelegt sein. Auch die gesamte Motorsteuerung kann als integrierter Schaltkreis ausgelegt sein.
Der Schrittmotor ist nicht auf einen 2-Phasen Schrittmotor beschränkt. Zum Beispiel kann der Schrittmotor ein 5-Phasen Schrittmotor sein.
Die Hardware-Konfiguration des Motorantriebs, wie zum Beispiel der Schrittmotor, die Motorsteuerung, und ähnliches ist nicht auf die oben erwähnte Konfiguration begrenzt. Die Konfiguration des Motorantriebs kann auf geeignete Weise so geändert werden, dass die Motorsteuerung eine Funktion zur Erkennung von Schrittfehlern, wie sie oben beschrieben ist, ausführt.
Die Verfahren im oben erwähnten Ausführungsbeispiel können durch Software oder unter Verwendung einer Hardwareschaltung ausgeführt werden.
Ein Programm zur Ausführung der Verfahren in dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel kann bereitgestellt werden und es ist auch möglich, das Programm in einem Speichermedium, wie zum Beispiel einer CD-ROM, Diskette, Festplatte, ROM, RAM oder einer Speicherkarte zu speichern und das Speichermedium einem Benutzer zur Verfügung zu stellen. Das Programm kann über eine Kommunikationsverbindung, wie zum Beispiel das Internet, auf ein Gerät herunter geladen werden. Gemäß dem Programm lassen sich die in dem obigen Flussdiagramm in Textform beschriebenen Verfahrensschritte durch die CPU oder ähnliches ausführen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele der Veranschaulichung dienen und in keiner Weise beschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.

1: Motorantrieb
10: Motorsteuerung
12: Steuerschaltung
14: Treiberschaltung
20: Schrittmotor
21a,b: Wicklung
22: Rotor
22s: Südpol
22n: Nordpol
122: Zentraleinheit
124: Strommesseinheit
126: Messeinheit für die elektromotorische Rückspannung
128: Temperaturmesseinheit
142: Motorantriebseinheit
144: Stromsensor
A+: Positiver Pol der Phase A
A-: Negativer Pol der Phase A
B+: Positiver Pol der Phase B
B-: Negativer Pol der Phase B
Ia, Ib: Wicklungsstrom
Va, Vb: Wicklungsspannung
Va, Vb, Vc: Schwellenwert
Va1, Vb1, Vc1: Schwellenwert
Va2, Vb2, Vc2: Schwellenwert
Va3, Vb3, Vc3: Schwellenwert

Claims

Motorsteuerung (1), die einen Bestromungszustand einer Wicklung (21a,b) jeder Phase zum Antreiben eines Schrittmotors (20) mit mehreren Phasenwicklungen (21a,b) steuert, wobei die Motorsteuerung (1) eine Messeinheit (126) umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine elektromotorische Rückspannung zu messen, die in einer der Phasenwicklungen induziert wird, für die die Bestromung gestoppt wird, eine Erfassungseinheit (128) umfasst, die dazu konfiguriert ist, Temperaturinformationen über die Temperatur des Schrittmotors (20) oder über Temperaturen, die der Temperatur des Schrittmotors entsprechen, zu erfassen, und eine Erkennungseinheit umfasst, die dazu konfiguriert ist, basierend auf einem Ergebnis, das von der Messeinheit (126) und den von der Erfassungseinheit (128) erfassten Temperaturinformationen erhalten wird, zu erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, wobei die Erkennungseinheit umfasst: eine Einstelleinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Erkennungs-Kriterium in Bezug auf Schrittfehler des Schrittmotors entsprechend den Temperaturinformationen, die von der Erfassungseinheit (128) erfasst wurden, festzusetzen, und eine Vergleichseinheit, die dazu konfiguriert ist, das von der Messeinheit (126) erhaltene Ergebnis mit dem von der Einstelleinheit festgesetzten Erkennungskriterium zu vergleichen, und wobei die Erkennungseinheit so konfiguriert ist, dass sie ein Erkennungsverfahren durchführt, das auf einem von der Vergleichseinheit erhaltenen Ergebnis basiert.
Motorsteuerung (1) nach Anspruch 1, wobei ein Teil der Motorsteuerung oder die gesamte Motorsteuerung eine Steuerschaltung (12) bildet, und wobei als Temperaturinformation der Erfassungseinheit (128) die Temperatur der Steuerschaltung (12) erfasst wird.
Motorsteuerung nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung ein integrierter Schaltkreis ist.
Motorsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einstelleinheit so konfiguriert ist, dass sie festlegt, zu welchem von mindestens zwei vorgegebenen Temperaturbereichen die Temperatur, dargestellt durch die Temperaturinformationen, gehört, und so konfiguriert ist, dass sie das Erkennungskriterium unter Verwendung eines Schwellenwerts (Va, Vb, Vc) festsetzt, der sich auf den Temperaturbereich bezieht, für den festgestellt wurde, dass er die durch die Temperaturinformationen dargestellte Temperatur enthält.
Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Stoppeinheit, die so konfiguriert ist, dass beim Umschalten der Richtung eines Wicklungsstroms, der in einer der Phasenwicklungen fließt, das Anlegen einer Spannung an die Wicklung (21a,b) vorübergehend gestoppt wird, wobei in einer Stopp-Periode, wenn das Anlegen der Spannung durch die Stoppeinheit gestoppt wird, eine elektromotorische Rückspannung, die in der Wicklung induziert wird, von der Messeinheit (126) gemessen wird.
Verfahren zum Erfassen von Schrittfehlern eines Schrittmotors (10), der mehrere Phasenwicklungen aufweist, wobei das Verfahren das Messen einer elektromotorischen Rückspannung umfasst, die in einer der Phasenwicklungen, für die die Bestromung gestoppt ist, induziert wird, das Erfassen von Temperaturinformationen über die Temperatur des Schrittmotors, oder der Temperatur, die der Temperatur des Schrittmotors entspricht, umfasst und das Erkennen umfasst, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, basierend auf einem Ergebnis, das durch den Messvorgang und die erfassten Temperaturinformationen erhalten wird, wobei das Erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, umfasst: Festsetzen eines Erkennungs-Kriteriums in Bezug auf Schrittfehler des Schrittmotors entsprechend den erfassten Temperaturinformationen, und Vergleichen der gemessenen elektromotorischen Rückspannung mit dem festgesetzten Erkennungskriterium, und wobei das Erkennen, ob der Schrittmotor aus dem Schritt geraten ist oder nicht, auf einem Ergebnis des Vergleichs der gemessenen elektromotorischen Rückspannung mit dem festgesetzten Erkennungskriterium basiert.