JP2006197749A - Stepping motor driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステッピングモータを使ったモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device using a stepping motor.
従来、定電流のステッピングモータのモータ制御には、種々の技術が提案されている。
特許文献1記載の発明では、低速時基準電圧を低く抑えることにより、ステッピングモータの回転トルクを小さく制御し、過大なトルクによる機構部のガタつきを防止し、騒音や振動を低減するようにしている。
特許文献2には、高速回転時にマイクロコンピュータの負荷が増大することを防止するステッピングモータの駆動装置が開示されている。
特許文献3には、モータ駆動パルスに基づいて駆動するステッピングモータのモータ制御装置において、モータ速度に応じて異なる大きさの電流を流して、低速時のトルクを減少させる技術が開示されている。
特許文献4には、ステッピングモータを電流値が一定の駆動電流で回転駆動するモータ駆動装置において、部品誤差や経時変化に起因したステッピングモータのトルク不足による脱調やトルク過剰による騒音を防止する技術が開示されている。
特許文献5には、ステッピングモータの駆動電流または印可する電圧を選択的に設定可能とし、それぞれの状態に最適な駆動電流または印可電圧で搬送手段を駆動する媒体制御装置が開示されている。
In the invention described in
Patent Document 4 discloses a technology for preventing stepping motor out-of-step due to insufficient torque and noise due to excessive torque due to component errors and changes over time in a motor driving device that rotationally drives a stepping motor with a constant driving current. Is disclosed.
ところで、ドライバの電流制御については、チョッピング動作用コンパレータに対して、電流検出用抵抗に発生する電圧とあらかじめ設定した電流に対する基準電圧とを入力して、このコンパレータで電圧を比較して各相のMOSFETのON/OFF制御をするものが使用されていた。 By the way, for the current control of the driver, the voltage generated in the current detection resistor and the reference voltage for the preset current are input to the chopping operation comparator, and the voltage is compared by this comparator. A device for controlling ON / OFF of the MOSFET has been used.
このあらかじめ設定した電流に対する基準電圧の設定については、回路設計段階にて抵抗などの部品定数のばらつきを加味して行われる。しかし、このばらつきが大きいと設定電流のばらつきも大きくなり、意図した電流にて制御できずモータの脱調などの不具合に発展するおそれがあった。
また、電流検出抵抗のばらつきによって、チョッピング動作用コンパレータの比較電圧にばらつきが生じるという問題が残る。
さらに、ADCが基準電圧モニター用と電流検出抵抗の電圧モニター用とで2回路必要となってしまうという問題も生じる。
そこで、本発明の第1の目的は、基準電圧を構成している部品のばらつきに対しても正確な電圧を生成することができ、モータの電流設定の精度を高めることができるステッピングモータ駆動装置を提供することである。
本発明の第2の目的は、電流検出抵抗の抵抗値がばらついてもより正確にモータ電流を設定することができるステッピングモータ駆動装置を提供することである。
本発明の第3の目的は、単一のADCで基準電圧と電流検出抵抗電圧を両方モニターすることができるステッピングモータ駆動装置を提供することである。
The setting of the reference voltage with respect to the preset current is performed in consideration of variations in component constants such as resistance in the circuit design stage. However, if this variation is large, the variation in the set current also becomes large, and it may not be possible to control with the intended current, which may lead to problems such as motor step-out.
Further, there remains a problem that the comparison voltage of the comparator for chopping operation varies due to variations in the current detection resistance.
Furthermore, there is a problem that two circuits are required for the ADC for monitoring the reference voltage and for monitoring the voltage of the current detection resistor.
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a stepping motor driving apparatus that can generate an accurate voltage even with respect to variations in components constituting a reference voltage, and can increase the accuracy of motor current setting. Is to provide.
A second object of the present invention is to provide a stepping motor driving device that can set the motor current more accurately even if the resistance value of the current detection resistor varies.
A third object of the present invention is to provide a stepping motor driving apparatus capable of monitoring both a reference voltage and a current detection resistance voltage with a single ADC.
請求項1記載の発明では、ステッピングモータ駆動装置が、基準電圧値をADCを用いてモニターするモニター手段と、PWM制御を用いて基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、前記モニター手段によりモニターした基準電圧値を前記基準電圧生成手段によるPWM制御にフィードバックさせてPWM制御を補正する補正手段と、を備えたことによりお、前記第1の目的を達成する。 According to the first aspect of the present invention, the stepping motor driving apparatus monitors the reference voltage value using the ADC, the reference voltage generating means for generating the reference voltage using the PWM control, and the monitoring means. The first object is achieved by providing correction means for correcting the PWM control by feeding back the reference voltage value to the PWM control by the reference voltage generating means.
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、一定電流を供給する定電流回路と、電流を検出する電流検出抵抗と、この電流検出抵抗への印加電圧を前記定電流回路と通常のモータ電流経路のパスとで切り替えるためのスイッチ手段と、前記電流検出抵抗の電圧降下分をADCによりモニターする第2のモニター手段と、この第2のモニター手段によりモニターした値から前記電流検出抵抗の抵抗値を算出する抵抗値算出手段と、この抵抗値算出手段が算出した値に基づいて前記補正手段が補正を行うことにより、前記第2の目的を達成する。
請求項3記載の発明では、請求項2記載の発明において、前記ADCから基準電圧生成手段へのパスと前記電流検出抵抗へのパスとを切り替える第2のスイッチ手段を備え、この第2のスイッチ手段を切り替えることで、単一のADCで動作することにより、前記第3の目的を達成する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a constant current circuit that supplies a constant current, a current detection resistor that detects a current, and a voltage applied to the current detection resistor are compared with the constant current circuit. Switch means for switching between paths of the motor current path, second monitor means for monitoring the voltage drop of the current detection resistor by ADC, and the current detection resistance from the value monitored by the second monitor means The second object is achieved by the resistance value calculating means for calculating the resistance value and the correction means performing correction based on the value calculated by the resistance value calculating means.
According to a third aspect of the invention, there is provided the second switch means according to the second aspect of the invention, further comprising second switch means for switching a path from the ADC to a reference voltage generation means and a path to the current detection resistor. By switching the means, the third object is achieved by operating with a single ADC.
請求項1記載の発明では、基準電圧を構成している部品のばらつきに対しても正確な電圧を生成することができ、モータの電流設定の精度を高くすることができる。
請求項2記載の発明では、電流検出抵抗の抵抗値がばらついてもより正確にモータ電流を設定することができる。
請求項3記載の発明では、複数個のADCを設けることなく、単一のADCで基準電圧と電流検出抵抗電圧を両方モニターすることができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to generate an accurate voltage even with respect to variations in components constituting the reference voltage, and it is possible to increase the accuracy of motor current setting.
According to the second aspect of the present invention, the motor current can be set more accurately even if the resistance value of the current detection resistor varies.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to monitor both the reference voltage and the current detection resistance voltage with a single ADC without providing a plurality of ADCs.
以下、本発明の好適な実施の形態を図1ないし図3を参照して、詳細に説明する。
図1は、本実施例に係るステッピングモータ駆動装置の構成を示したブロック図(1相のみ)である。
この図に示すように、このステッピングモータ駆動装置は、CPU(中央演算処理装置)1、基準電圧生成部(PWM)2、ADC3、セレクタ4、5、定電流回路6、チョッピング動作用コンパレータ7、出力MOSFET8及び電流検出抵抗9より構成されている。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram (only one phase) showing the configuration of the stepping motor driving apparatus according to the present embodiment.
As shown in this figure, this stepping motor driving device includes a CPU (Central Processing Unit) 1, a reference voltage generator (PWM) 2, an
CPU1は、ADC3によって変換されたデジタルデータによって基準電圧生成部PWM2のパラメータを算出し、基準電圧生成部2を制御し、またセレクタ4を制御する。基準電圧生成部2は、基準電圧をPWMによって生成し、ADC3は、基準電圧及び電流検出抵抗の電圧をデジタルデータに変換する。
セレクタ4は、ADC3のアナログ入力を基準電圧か電流検出抵抗の電圧かのどちらかを選択し、セレクタ5は、電流検出抵抗に流す電流を通常のモータからか定電流回路からかを選択する。定電流回路6は、電流検出抵抗に特定の電流を流すためのものであり、チョッピング動作用コンパレータ7は、モータを設定電流にて動作させるように設定電流を上限に出力MOSFET8を制御する。
電流検出抵抗9は、モータの相電流を制御する出力MOSFET8、モータの電流を検出する。
The
The selector 4 selects either the reference voltage or the voltage of the current detection resistor as the analog input of the
The
次に、本実施例の処理手順を図2及び図3のフローチャートを参照して詳細に説明する。
この装置は電源ON後などのまだモータを動作させないイニシャル動作時に、電流検出抵抗の算出動作を実施する。まず、ADC3の入力を電流検出抵抗の電圧になるようにセレクタ4をCPU1によって切り替え、また、電流検出抵抗に特定の電流を流すためにセレクタ5をCPU1によって切り替えて(ステップ10)、定電流回路からの電流を供給するようにする(ステップ11)。
そして、2つのセレクタ4、5が切り替わった後に、定電流回路から特定の電流を供給し、ADC3にて電流検出抵抗の電圧降下の値をセンシングしてデジタルデータに変換させる(ステップ12)。このデジタルデータと既にわかっている電流値から電流検出抵抗の抵抗値をCPU1によって算出する(ステップ13)。これによって正確な抵抗値をCPU1が認識する。
Next, the processing procedure of this embodiment will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS.
This apparatus carries out the calculation operation of the current detection resistor at the initial operation that does not operate the motor yet, such as after the power is turned on. First, the selector 4 is switched by the
Then, after the two
次に、モータの動作時の処理手順を図3のフローチャートを参照して説明する。
図2とは反対にADC3の入力を基準電圧になるようにセレクタ4をCPU1によって切り替え、セレクタ5は通常モータ動作時のようにモータ電流が電流検出抵抗に流れるように切り替える(ステップ20)。
そして、モータ動作を開始し(ステップ21;Y)、動作中において基準電圧の値をADC3にてセンシングしてデジタルデータに変換させる(ステップ22)。このデジタルデータと設定電流値となるための基準電圧とを比較し(ステップ23)、同じであればそのまま基準電圧を保持してモータ動作を継続させる(ステップ24;Y)。
一方、比較の結果、異なれば(ステップ24;N)、基準電圧を設定電流値となるような基準電圧と同じになるように、PWM値に補正を加える(ステップ25)。ADC3からのデータをモニターしながら、このPWM値を補正して、基準電圧を意図した値に近づける。
Next, a processing procedure during the operation of the motor will be described with reference to the flowchart of FIG.
Contrary to FIG. 2, the selector 4 is switched by the
Then, the motor operation is started (
On the other hand, if they are different as a result of the comparison (
1 CPU
2 基準電圧生成部(PWM)
3 ADC
4 セレクタ
5 セレクタ
6 定電流回路
7 チョッピング動作用コンパレータ
8 出力MOSFET
9 電流検出抵抗
1 CPU
2 Reference voltage generator (PWM)
3 ADC
4
9 Current detection resistor
Claims (3)
PWM制御を用いて基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記モニター手段によりモニターした基準電圧値を前記基準電圧生成手段によるPWM制御にフィードバックさせてPWM制御を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とするステッピングモータ駆動装置。 Monitoring means for monitoring a reference voltage value using an ADC;
Reference voltage generating means for generating a reference voltage using PWM control;
Correction means for correcting the PWM control by feeding back the reference voltage value monitored by the monitoring means to the PWM control by the reference voltage generating means;
A stepping motor driving device comprising:
電流を検出する電流検出抵抗と、
この電流検出抵抗への印加電圧を前記定電流回路と通常のモータ電流経路のパスとで切り替えるためのスイッチ手段と、
前記電流検出抵抗の電圧降下分をADCによりモニターする第2のモニター手段と、
この第2のモニター手段によりモニターした値から前記電流検出抵抗の抵抗値を算出する抵抗値算出手段と、
この抵抗値算出手段が算出した値に基づいて前記補正手段が補正を行うことを特徴とする請求項1記載のステッピングモータ駆動装置。 A constant current circuit for supplying a constant current;
A current detection resistor for detecting current;
Switch means for switching the voltage applied to the current detection resistor between the constant current circuit and a path of a normal motor current path;
Second monitoring means for monitoring the voltage drop of the current detection resistor by ADC;
Resistance value calculating means for calculating the resistance value of the current detection resistor from the value monitored by the second monitoring means;
2. The stepping motor driving apparatus according to claim 1, wherein the correction unit performs correction based on a value calculated by the resistance value calculation unit.
この第2のスイッチ手段を切り替えることで、単一のADCで動作することを特徴とする請求項2記載のステッピングモータ駆動装置。 Second switch means for switching a path from the ADC to a reference voltage generation means and a path to the current detection resistor;
3. The stepping motor driving apparatus according to claim 2, wherein the stepping motor driving apparatus operates by a single ADC by switching the second switch means.
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KR101782693B1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-09-28 | 한국과학기술원 | Integrated Circuit for Renal Denervation using multi electrode |
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