JP2007336747A - ステッピングモータの制御方法および制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 通電信号発生部1により、複数のスイッチング素子S1〜S4を作動し、ステッピングモータの巻線10の通電順序を制御し、PWM定電流制御方式により通電電流を所定の値に制御するステッピングモータの制御方法において、
前記PWM定電流制御方式で、モータに高周波で電流平均値ゼロの電圧を印加した時に発生するリップル電流を検出し、インダクタンスの違いからモータの種類を判別し、前記リップル電流から判別したモータの種類に合わせて、前記モータに流れる電流値を自動的に設定する方法。
【選択図】 図1
Description
このステッピングモータ制御装置は、通電信号発生回路1´と、モータ巻線10にブリッジに構成した複数のスイッチング素子S1〜S4を備えた通電制御回路2´と、通電制御回路2´の通電電流を所定値に制御するPWM定電流制御回路3´と、PWM定電流制御回路3´に接続され、読み出し書き換え可能な不揮発性記憶素子4´が併設された電流値設定信号発生回路5´と、モータ判別制御回路始動スイッチ11と、モータ判別のための一定電流を1個の巻線に所定時間流すためのモータ判別制御回路12と、判別用の一定電流を発生させる電流制御回路13と、基準電圧発生回路14と、巻線10の電圧降下と前記基準電圧とを比較する比較回路15とから構成されている。
モータの種類によってモータ巻線10の抵抗値が異なるため、その抵抗値を検出することでモータの種類を判別できる。
検出した電圧値と電流指令が等しくなるように電圧比較回路15で自動設定する構成としている(特許文献1参照)。
前記PWM定電流制御方式で、モータに高周波で電流平均値ゼロの電圧を印加した時に発生するリップル電流を検出し、インダクタンスの違いからモータの種類を判別し、前記リップル電流から判別したモータの種類に合わせて、前記モータに流れる電流値を自動的に設定することにある。
また、本発明は、前記スイッチング素子を交互にデューティ比が一定割合に成るようにスイッチングし、電流検出器から、スイッチング後、PWM周期の所定時間が経過したときの電流値を検出することで、リップル電流のピーク値を判別することにある。
さらに、本発明は、前記スイッチング素子を交互にデューティ比が50%に成るようにスイッチングし、電流検出器から、スイッチング後PWM周期の1/2の時間が経過したときの電流値を検出することにある。
またさらに、本発明は、通電信号発生部と、複数のスイッチング素子によりステッピングモータの巻線の通電順序を制御する通電制御回路部と、通電電流を所定の値に制御するPWM定電流制御回路部と、ステッピングモータの巻線に流れる電流を検出する電流検出器とを備えたステッピングモータの制御装置において、
前記PWM定電流制御回路部でモータに高周波で電流平均値ゼロの電圧を印加した時に発生するリップル電流を前記電流検出器から検出し、インダクタンスの違いから生じるリップル電流の検出値の値によってモータ種類を判別し、前記リップル電流から判別したモータの種類に合わせて、前記モータに流れる電流値を自動的に設定する電流指令発生回路を設けたことにある。
また、本発明は、前記電流検出器からの出力をピークホールド回路でリップル電流のピーク値を判別し、不揮発性記憶素子に予め記憶されたモータ種類に合う電流値を電流値設定信号発生回路に読み出し、該電流値設定信号発生回路からの信号により電流指令発生回路にて前記PWM定電流制御回路部に電流指令値を発生することでモータ種類に合った電流値を自動設定したことにある。
従来では、巻き線仕様の異なるモータ毎に設定されたドライバが必要だったが、本発明では、モータに流れる電流値を自動的に設定することで、ドライバの種類を減少させることが可能となる。
スイッチング素子を交互にデューティ比50%でスイッチングすることで、モータには電流が流れず、モータシャフトも動くことなく、モータ種類の判別ができる。
図1は、本発明の実施の形態によるステッピングモータの制御装置を示す回路図である。図2は図1のステッピングモータの制御装置におけるリップル電流の検出波形を示す波形図である。
前記PWM定電流制御回路部3は、前記電流検出器16の出力を受け、通電制御回路部2の電流が電流値設定信号発生回路5によって設定された電流値になるように通電信号発生部1に制御信号を送るものである。通電信号発生部1では、入力パルス信号が到来するごとに通電制御回路部2のスイッチング素子S1,S4の組と、スイッチング素子S2,S3の組が交互にONとなり、かつ前記設定された電流値となるように通電信号を各スイッチング素子S1〜S4のベースに送るようになっている。
17は、電流指令発生回路部で、電流値設定信号発生回路5から出力される信号が入力され、モータ種類および指令位置に合う電流値をPWM定電流制御回路部3に出力するものである。
まず、通電制御回路部2のスイッチング素子S1,S4と、スイッチング素子S2,S3を交互にデューティ比50%でスイッチングする。
位置指令用のパルス信号が1個到来すると、電流指令発生回路部17の値を1パルス分進めた値をPWM定電流制御回路部3に送ることで、スイッチング素子S1,S4と、スイッチング素子S2,S3のデューティ比が変化することにより、ステッピングモータの巻線10に電流が流れ、ステッピングモータを回転させる。巻線10に流れる電流は、電流検出器16で検出され、PWM定電流制御回路部3に送られ電流指令発生回路部17に合わせた電流値となるように制御される。
一方、スイッチング素子S1,S4と、スイッチング素子S2,S3をスイッチング後、PWM周期の1/2の時間が経過した電流値を電流検出器16で、検出し、この電流値を電流値設定信号発生回路5に入力する。電流値設定信号発生回路5では、不揮発性記憶素子4に予め記憶されたモータ種類に合う電流値を読み出し、電流指令発生回路部17によってモータ種類および指令位置に合った電流値がPWM定電流制御回路部3に送られる。
そして、PWM定電流制御回路部3によって制御された信号が、通電信号発生部1からスイッチング素子S1〜S4に供給される。
V=L×di/dt
従って、L(インダクタンス)は、次式で求められる。
L=V/(di/dt)
Rについて次のように求められる。
R=Vmax/I×(1−e(−τ×t))
従来では、巻き線仕様の異なるモータ毎に設定されたドライバが必要だったが、本発明では、モータに流れる電流値を自動的に設定することで、ドライバの種類を減少させることが可能となる。
スイッチング素子S1,S4と、スイッチング素子S2,S3を交互にデューティ比50%でスイッチングすることで、モータには電流が流れず、モータシャフトも動くことなく、モータ種類の判別ができる。
この場合、ステッピングモータの巻線10に接続された電流検出器16からの検出値をピークホールド回路18に入力し、ピークホールド回路18を介して電流値設定信号発生回路5に接続したものである。
この実施の形態によっても前記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
2 通電制御回路部
3 PWM定電流制御回路部
4 読み出し書き換え可能な不揮発性記憶素子
5 電流値設定信号発生回路
10 ステッピングモータの巻線
16 電流検出器
17 電流指令発生回路部
18 ピークホールド回路
19 電圧検出回路
S1〜S4 スイッチング素子
Claims (5)
- 通電信号発生部により、複数のスイッチング素子を作動し、ステッピングモータの巻線の通電順序を制御し、PWM定電流制御方式により通電電流を所定の値に制御するステッピングモータの制御方法において、
前記PWM定電流制御方式で、モータに高周波で電流平均値ゼロの電圧を印加した時に発生するリップル電流を検出し、インダクタンスの違いからモータの種類を判別し、前記リップル電流から判別したモータの種類に合わせて、前記モータに流れる電流値を自動的に設定することを特徴とするステッピングモータの制御方法。 - 前記スイッチング素子を交互にデューティ比が一定割合に成るようにスイッチングし、電流検出器から、スイッチング後、PWM周期の所定時間が経過したときの電流値を検出することで、リップル電流のピーク値を判別することを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータの制御方法。
- 前記スイッチング素子を交互にデューティ比が50%に成るようにスイッチングし、電流検出器から、スイッチング後PWM周期の1/2の時間が経過したときの電流値を検出することを特徴とする請求項2に記載のステッピングモータの制御方法。
- 通電信号発生部と、複数のスイッチング素子によりステッピングモータの巻線の通電順序を制御する通電制御回路部と、通電電流を所定の値に制御するPWM定電流制御回路部と、ステッピングモータの巻線に流れる電流を検出する電流検出器とを備えたステッピングモータの制御装置において、
前記PWM定電流制御回路部でモータに高周波で電流平均値ゼロの電圧を印加した時に発生するリップル電流を前記電流検出器から検出し、インダクタンスの違いから生じるリップル電流の検出値の値によってモータ種類を判別し、前記リップル電流から判別したモータの種類に合わせて、前記モータに流れる電流値を自動的に設定する電流指令発生回路部を設けたことを特徴とするステッピングモータの制御装置。 - 前記電流検出器からの出力をピークホールド回路でリップル電流のピーク値を判別し、不揮発性記憶素子に予め記憶されたモータ種類に合う電流値を電流値設定信号発生回路に読み出し、該電流値設定信号発生回路からの信号により電流指令発生回路にて前記PWM定電流制御回路部に電流指令値を発生することでモータ種類に合った電流値を自動設定したことを特徴とする請求項4に記載のステッピングモータの制御装置。
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