JP2002010689A - パルスモータ制御方式 - Google Patents

パルスモータ制御方式

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JP2002010689A
JP2002010689A JP2000194910A JP2000194910A JP2002010689A JP 2002010689 A JP2002010689 A JP 2002010689A JP 2000194910 A JP2000194910 A JP 2000194910A JP 2000194910 A JP2000194910 A JP 2000194910A JP 2002010689 A JP2002010689 A JP 2002010689A
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pulse motor
drive current
pulse
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秀樹 ▲高▼橋
Hideki Takahashi
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パルスモータの低振動、低騒音の実現、脱調の
防止を可能とし、更に高速回転時における駆動トルクの
低下を防止するパルスモータ制御方式を提供する。 【解決手段】電流検知回路10により1ステップ毎の駆
動電流を監視し、常に必要十分な電流が流れる様に可変
電源20によって駆動電圧を変化させることにより、パ
ルスモータの駆動電流波形の立ち上がり時間を必要トル
クによって変化させ、また負荷変動に対して最適な駆動
電流で制御して、低振動、低騒音の実現及び、脱調の防
止を可能し、更にパルスモータコイルのインダクタンス
により規定の駆動電流が流れなくなった場合において
も、駆動トルクの低下を防止し、パルスモータをより高
速で回転することを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパルスモータの駆動
電流の変化を検知し、駆動電圧を切り替えることにより
常に必要十分な駆動電流で駆動することによりパルスモ
ータ駆動の低振動化、低騒音化の実現及び、脱調の防止
を可能とし、更に高速回転を可能にしたパルスモータ制
御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】プリンタなどの機器における用紙の搬送
制御、印字ヘッドキャリアの移動制御用としてパルスモ
ータが多く用いられているが、従来の技術では、例えば
特開平07−245991号公報に挙げられる様に1つ
の相に流れる電流を電流検知抵抗により電圧に変換し、
規定の基準電圧との比較により印可パルスのチョッピン
グを行うことにより予め決められた電流でパルスモータ
を駆動する定電流チョッピング制御が行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】定電流チョッピング制
御方式では、予め決められた電流で制御を行う為、駆動
電流波形の立ち上がり時間がパルスモータのコイルイン
ダクタンスに依存する為、必要トルクに関係なく一定と
なっており、振動や騒音の原因となっていた。また、パ
ルスモータの負荷が変動した場合、負荷が低下した場合
には、駆動電流が必要以上に流れ、振動や騒音の発生原
因などとなっていた。また、負荷が増加した場合には、
駆動電流が足りなくなり、脱調などの発生原因となって
いた。
【0004】また、高速回転時、パルスモータコイルの
インダクタンスにより、規定の駆動電流まで流れなくな
った場合、規定の基準電圧に達せず定電流チョッピング
制御が不可能となっていた。このため、パルスモータは
コイルのインダクタンスで制限された電流しか流れず、
駆動トルクが低下し、脱調の発生または、パルスモータ
をそれ以上の高速で回転させることができなかった。
【0005】本発明は、パルスモータの必要トルクによ
り駆動電流波形の立ち上がり時間を変化させ、またパル
スモータの負荷変動に対しても最適な駆動電流で制御
し、低振動化、低騒音化の実現及び、脱調の防止を可能
とすること。更に高速回転時のようなパルスモータコイ
ルのインダクタンスにより規定の駆動電流が流れなくな
った場合においても、駆動トルクの低下を防止し、パル
スモータをより高速で回転するパルスモータ制御方式を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決する為に1ステップ毎の駆動電流を監視し、
常に必要十分な電流が流れる様に駆動電圧を変化させる
手段を有することにより、必要トルクによって駆動電圧
を変えることでパルスモータの駆動電流波形の立ち上が
り時間を変化させ、また負荷変動に対しても駆動電圧を
変化させることで最適な駆動電流によって制御し、低振
動、低騒音の実現及び、脱調の防止を可能とし、更に高
速回転時におけるパルスモータコイルのインダクタンス
により規定の駆動電流が流れなくなった場合において
も、駆動電圧を上げることで駆動トルクの低下を防止
し、パルスモータをより高速で回転することを可能とす
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図8に従って説明する。尚、本実施例では2相モータ
をユニポーラ駆動の1−2相励磁した場合について記述
する。
【0008】図1は本発明請求項1におけるパルスモー
タ制御回路のブロック図であり、図2は本発明請求項2
におけるパルスモータ制御回路のブロック図である。図
3は2相パルスモータを1−2相励磁した場合の各相の
印可パルスを示し、図4はメモリ2に格納するスルーイ
ングテーブル3と駆動電流テーブル4の例を示す。
【0009】パルスモータはCPU1により加減速や回
転時間、回転方向などが制御され、メモリ2には図4に
示す様な動作モードに対応したスルーイングテーブル3
および、駆動電流テーブル4が格納されている。スルー
イングテーブル3は加速または減速する場合のパルスモ
ータ1ステップ毎の印可パルス時間に対応したカウント
値をテーブル化したものであり、このカウント値により
パルスモータは加速または減速を行う。駆動電流テーブ
ル4はスルーイングテーブル3の1ステップ毎に対応し
た設定駆動電流の選択信号をテーブル化したものであ
り、必要駆動電流に対し、設定電流を高くした上限電流
設定値32テーブルと低くした下限電流設定値33テー
ブルの2種類のテーブルから成る。
【0010】パルスモータ進相制御回路5は進相基本ク
ロック6、スルーイングタイマ7、デコーダ8から構成
されており、動作モードに対応したスルーイングテーブ
ルのカウント値をスルーイングタイマ7に1ステップ進
相毎にDMA転送などでセットし、進相基本クロック6
を転送されたカウント値でカウントする事で進相クロッ
ク9を作成して、加減速制御を行う。またカウント値を
固定とすることでパルスモータは定速回転を行う。デコ
ーダ8では進相クロック9に同期して、図3に示すパル
スモータ各相の印可パルスを作成する。2相パルスモー
タの1ー2相励磁は1ステップ進相する毎にある相のみ
を励磁(1相励磁)、ある相と隣り合う次の相を励磁
(2相励磁)、次の相のみを励磁(1相励磁)を繰り返
すことによりパルスモータを駆動する。
【0011】電流検知回路10は電流検知抵抗11、コ
ンパレータ12、13、アナログマルチプレクサ14、
15、電流決定抵抗16、17、18、19から構成さ
れる。ここでコンパレータ12、アナログマルチプレク
サ14、電流決定抵抗16、17は必要駆動電流に対し
設定電流を高くした上限設定電流値32テーブルに対応
し、コンパレータ13、アナログマルチプレクサ15、
電流決定抵抗18、19は必要駆動電流に対し設定電流
を低くした下限電流設定値33テーブルに対応する。1
ステップ進相毎に対応した駆動電流テーブルに格納され
ている上限設定電流値32、下限設定電流値33のそれ
ぞれの選択信号をアナログマルチプレクサ14、15に
DMA転送などによりセットする。アナログマルチプレ
クサ14、15では転送された選択信号により電流決定
抵抗16、18を選択し、電流決定抵抗17、19との
抵抗分割によりそれぞれ基準電圧を作成する。作成した
それぞれの基準電圧をコンパレータ12、13に入力
し、上限設定電流値32、下限設定電流値33を決定す
る。次にパルスモータの駆動電流を電流検知抵抗11に
より電圧に変換してコンパレータ12、13に入力す
る。これにより駆動電流テーブル4によって決定した上
限設定電流値32、下限設定電流値33から作成したそ
れぞれの基準電圧と駆動電流の電圧変換値との比較を行
う。
【0012】比較した結果により可変電源20に起動を
掛け、パルスモータドライバ回路21の駆動電圧35を
可変する。このとき、上限設定電流値32より駆動電流
を電圧変換した値が高ければ、駆動電圧を低くし、下限
設定電流値33より低ければ、駆動電圧を高くする。
【0013】ここでは1つの相について記述している
が、2相モータのユニポーラ駆動では上記の構成が2つ
必要となる。
【0014】図5は通常動作時における1つの相がON
している場合のパルスモータ駆動電流波形と必要電流
値、設定電流値、印可パルス、駆動電源の関係を示した
グラフであり、横軸に時間、縦軸にパルスモータ駆動電
流波形30、必要電流値31、上限設定電流値32、下
限設定電流値33については電流値、印可パルス34、
駆動電圧35については電圧値を示す。
【0015】印可パルス34がONしている間にパルス
モータの1つの相はパルスモータドライバ回路21によ
り駆動されてONする。このときの駆動電流は駆動電流
波形30に示すようになる。尚、駆動電流波形30は駆
動電圧35によって立ち上がり時間が変化し、低い駆動
電圧35では立ち上がり時間が長くなり、高い駆動電圧
35では立ち上がり時間が短くなる。これにより、必要
トルクの低い場合には駆動電圧35を低くして、ゆっく
りと立ち上げることでパルスモータの振動、騒音を低減
することを可能とし、高いトルクが必要な場合には駆動
電圧35を高くして立ち上がり時間を短くすることで発
生トルクを高くすることができる。駆動電流テーブル4
には1ステップ毎の必要トルクによって駆動電圧35が
変化するように上限設定電流値32と下限設定電流値3
3を格納する。
【0016】図5において通常動作時は駆動電流波形3
0が上限設定電流値32と下限設定電流値33の間にあ
るため、駆動電圧35は予め設定した値で動作する。
【0017】図6は図5に対し、パルスモータの回転中
に負荷が低下した場合のパルスモータの駆動電流波形と
必要電流値、設定電流値、印可パルス、駆動電源の関係
を示したグラフである。負荷が低下して、駆動電流が多
く流れ、駆動電流波形30が上限設定電流値32を上回
るとコンパレータ12により、可変電源20に電圧低下
信号を出力して、駆動電圧35が下がり、駆動電流が低
下する。これにより、駆動電流が必要以上に流れること
を防止して最適な駆動電流で駆動することが可能とな
り、振動や騒音の低減を図ることができる。
【0018】図7は図5に対し、パルスモータの回転中
に負荷が増加した場合のパルスモータの駆動電流波形と
必要電流値、設定電流値、印可パルス、駆動電源の関係
を示したグラフである。負荷の増加により駆動電流が低
下し、駆動電流波形30が下限設定電流値33を下回る
とコンパレータ13により、可変電源20に電圧増加信
号を出力して、駆動電圧35が上り、駆動電流が増加す
る。これにより、パルスモータの脱調を防止することが
可能となる。
【0019】同様にパルスモータを高速で回転させた場
合においてパルスモータコイルのインダクタンスによ
り、駆動電流が設定電流まで流れない場合、パルスモー
タコイルのインダクタンスにより駆動電流波形30が下
限設定電流値33を下回るとコンパレータ13により、
可変電源20に電圧増加信号を出力し、駆動電圧35が
増加し、駆動電流が増加する。これにより、パルスモー
タを更に高速で回転させることが可能となる。
【0020】図8は本発明請求項3におけるパルスモー
タ制御回路のブロック図である。請求項3に示すパルス
モータ制御方式では、上記請求項2における電流検知回
路10をA/Dコンバータ36、電流検知抵抗11、デ
ィジタルコンパレータ37、38の構成に変更する。こ
こでディジタルコンパレータ37は上限設定電流値32
テーブルに対応し、ディジタルコンパレータ38は下限
電流設定値33に対応する。また、駆動電流テーブル4
は上限設定電流値32、下限設定電流値33共に基準電
圧をA/D変換した値でそれぞれのテーブルを作成す
る。
【0021】進相ステップ毎に対応した駆動電流テーブ
ル4に格納されている上限設定電流値32、下限電流設
定値33を1ステップ進相毎に基準値としてディジタル
コンパレータ37、38にそれぞれDMA転送などによ
りセットする。次にパルスモータの駆動電流を電流検知
抵抗11により電圧に変換してA/Dコンバータ36に
入力し、アナログ信号からディジタル信号に変換する。
変換したディジタル信号をディジタルコンパレータ3
7、38に入力し、上限設定電流値32、下限設定電流
値33と比較することにより可変電源20に起動を掛
け、パルスモータドライバ回路21の駆動電圧35を可
変する。このとき、上限設定電流値32より駆動電流を
電圧変換した値が高ければ、駆動電圧を低くし、下限設
定電流値33より低ければ、駆動電圧を高くする。以後
は上述した請求項2と同様な駆動電流波形の変化により
駆動電圧を変化させ、必要十分な駆動電流でのパルスモ
ータ駆動が可能となる。
【0022】上記方式以外にも低速時は定電流チョッピ
ング制御を行い、高速時のトルクが足りなくなるときの
み本発明の駆動電流波形の変化により駆動電圧を可変す
る方式を採用しても良い。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、1ステップ毎の駆動電
流を監視し、常に必要十分な電流が流れる様に駆動電圧
を変化させることにより、負荷変動に対して最適な駆動
電流で制御し、低振動、低騒音の実現及び、脱調の防止
を可能し、更にパルスモータコイルのインダクタンスに
より規定の駆動電流が流れなくなった場合においても、
駆動トルクの低下を防止し、パルスモータをより高速で
回転することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明請求項1におけるパルスモータ制御回路
のブロック図である。
【図2】本発明請求項2におけるパルスモータ制御回路
のブロック図である。
【図3】2相パルスモータのユニポーラ駆動における1
ー2相励磁の印可パルス例を示す図である。
【図4】メモリに格納するスルーイングテーブルと駆動
電流テーブルの例を示す図である。
【図5】パルスモータの駆動電流波形と設定電流値、印
可パルス、駆動電源の関係を示したグラフであり、通常
動作時の例を示す図である。
【図6】パルスモータの駆動電流波形と設定電流値、印
可パルス、駆動電源の関係を示したグラフであり、負荷
が低減した場合の例を示す図である。
【図7】パルスモータの駆動電流波形と設定電流値、印
可パルス、駆動電源の関係を示したグラフであり、負荷
が増加した場合の例を示す図である。
【図8】本発明請求項3におけるパルスモータ制御回路
の詳細ブロック図である。
【符号の説明】
1…CPU、2…メモリ、3…スルーイングテーブル、
4…駆動電流テーブル、5…パルスモータ進相制御回
路、6…進相基本クロック、7…スルーイングタイマ、
8…デコーダ、9…進相クロック、10…電流検知回
路、11…電流検知抵抗、12…コンパレータ、13…
コンパレータ、14…アナログマルチプレクサ、15…
アナログマルチプレクサ、16…電流決定抵抗、17…
電流決定抵抗、18…電流決定抵抗、19…電流決定抵
抗、20…可変電源、21…パルスモータドライバ回
路、30…駆動電流波形、31…必要電流値、32…上
限設定電流値、33…下限電流設定値、34…印可パル
ス、35…駆動電圧、36…A/Dコンバータ、37…
ディジタルコンパレータ、38…ディジタルコンパレー
タ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1ステップ毎に印加パルスを変化させる
    ことによりパルスモータの進相を行うパルスモータ制御
    方法において、1ステップ毎に駆動電流を監視し、駆動
    電流が進相ステップ毎に予め決定している必要駆動電流
    を下回ったら、駆動電圧を上げ、必要駆動電流を上回っ
    たら、駆動電圧下げて、常に必要十分な駆動電流が流れ
    るように駆動電圧を可変することにより低振動、低騒音
    の実現及び脱調の防止、更に高速回転時における駆動ト
    ルクの低下を防止することを特徴とするパルスモータ制
    御方式。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のパルスモータ制御方式に
    おいて、パルスモータ電流検知回路出力電圧と予め決め
    られた駆動電流テーブルから求めた基準電圧とをコンパ
    レータにより比較することにより駆動電圧の制御を行う
    手段を有するパルスモータ制御方式。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のパルスモータ制御方式に
    おいて、パルスモータ電流検知回路出力電圧をA/Dコ
    ンバータによりディジタル化してメモリに格納されてい
    る駆動電流テーブルと比較することにより駆動電圧の制
    御を行う手段を有するパルスモータ制御方式。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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