JP2009077467A - Micro-step drive method of stepping motor and indicating device using the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PWM信号を用いたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法およびそれを用いた指示装置に関する。 The present invention relates to a stepping motor micro-step driving method using a PWM signal and an instruction device using the method.
一般的なステッピングモータの使用において、制御角度の分解能すなわち入力の1パルスに対応して進むステッピングモータ回転角度はフルステップとハーフステップの2種類があり、そのときの1ステップ当たりの進み角Rは、(数1)で表される。
ここで、1サイクルのステップ数はステッピングモータ巻数の励磁パターンが同様になるまでの数とする。図9はステッピングモータの構成を示す説明図、図10はステッピングモータの駆動方法による分解能を示す説明図である。 Here, the number of steps in one cycle is the number until the excitation pattern of the number of steps of the stepping motor becomes the same. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of the stepping motor, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing the resolution according to the driving method of the stepping motor.
例えば、図9に示すローターの歯数(極対数)が25の2相ステッピングモータを図10に示すユニポーラによるフルステップ駆動の場合、1サイクルのステップ数は4となるので、制御角度の分解能は3.6度/ステップとなる。またハーフステップ駆動の場合、1サイクルのステップ数は8となるので、制御角度の分解能は、1.8度/ステップとなる。 For example, in the case of a two-phase stepping motor with 25 rotor teeth (number of pole pairs) shown in FIG. 9 and full-step drive by the unipolar shown in FIG. 10, the number of steps in one cycle is 4, so the control angle resolution is 3.6 degrees / step. In the case of half-step driving, the number of steps in one cycle is 8, so that the resolution of the control angle is 1.8 degrees / step.
そして、ステッピングモータの一般的な使用方法においては、ステータの各巻線(図示せず)へ流す電流を制御することにより回転させることができる。しかしこの方法は、簡単で小規模な制御回路で実現できるが、その反面、制御角度の分解能は1.8度/ステップより小さくならない。以上の2相ステッピングモータの欠点を補う方法の1つにマイクロステップ駆動方式がある。 And in the general usage method of a stepping motor, it can be rotated by controlling the electric current sent to each coil | winding (not shown) of a stator. However, this method can be realized with a simple and small control circuit, but on the other hand, the resolution of the control angle is not smaller than 1.8 degrees / step. One of the methods for compensating for the drawbacks of the above two-phase stepping motor is a micro-step driving method.
図11は従来のステッピングモータのマイクロステップ駆動方式の動作を示す説明図である。 FIG. 11 is an explanatory view showing the operation of a conventional stepping motor using a micro-step driving method.
このマイクロステップ駆動方式は、図10に示すように細かな位置を制御する技術の一つにコイルへの通電電流を階段的に変化させ通電電流に応じた位置に回転子を停止させることができる。 As shown in FIG. 10, this micro-step drive system is one of the techniques for controlling the fine position, and can change the energization current to the coil stepwise to stop the rotor at a position corresponding to the energization current. .
図12は従来のステッピングモータのマイクロステップ駆動方法の構成を示す回路図である。 FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional microstep driving method of a stepping motor.
従来のステッピングモータのマイクロステップ駆動方法は、ステッピングモータの各巻線(図示せず)に流す電流を正弦波電流設定データおよび余弦波電流設定データに基づいて、正弦波状、余弦波状にそれぞれ変化させ、前記電流設定データの分割数に応じた制御角度の分解能でローター3の回転を制御するようにしたマイクロステップ駆動方法であり、分割数の異なる電流設定データを複数種類用意し、ステッピングモータ1の設定最高速度に対して設定最高速度が高いときは分割数の少ない電流設定データを選択し、設定最高速度が低いときは分割数の多い前記電流設定データを選択するものである。
The conventional microstep driving method of a stepping motor changes the current passed through each winding (not shown) of the stepping motor into a sine wave shape and a cosine wave shape based on the sine wave current setting data and the cosine wave current setting data, This is a micro-step driving method in which the rotation of the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、上記従来の構成では、ステッピングモータのマイクロステップ駆動のために分割数の異なる複数種類の電流設定データが用意され、より細かな制御を実施する上で、多くの分割数の異なる電流設定データが必要となると共に回路構成においても複数の記憶部が必要となるため、簡単で小規模な制御回路で実現できないという課題があった。 However, in the above-described conventional configuration, a plurality of types of current setting data having different division numbers are prepared for microstep driving of the stepping motor, and when carrying out finer control, current setting data having many different division numbers. And a plurality of storage units are required in the circuit configuration, and there is a problem that it cannot be realized with a simple and small control circuit.
本発明は、上記の課題を解決するもので、回転速度と、回転速度に関係なく一定にしたステッピングモータの制御角度の分解能とを基に通常装備される制御部(CPU)により演算処理し、得られた結果に基づいてPWMキャリアを求めて回転制御するため、複数の異なる電流設定データが不要となるため、新たな回路構成としての記憶(メモリ)を必要とせず簡易な回路構成でより細かな(滑らかな)動きを実現することができるステッピングモータのマイクロステップ駆動方法およびそれを用いた指示装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described problem, and performs calculation processing by a control unit (CPU) that is normally equipped based on the rotation speed and the resolution of the control angle of the stepping motor that is constant regardless of the rotation speed, Since the PWM carrier is obtained based on the obtained results and the rotation control is performed, a plurality of different current setting data is not required, so that a memory (memory) as a new circuit configuration is not required and a simple circuit configuration is finer. It is an object of the present invention to provide a microstep driving method of a stepping motor capable of realizing a smooth (smooth) movement and an indicating device using the same.
この目的を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
本発明の請求項1に記載の発明は、PWM信号を用いたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法において、入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する工程と、該回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する工程と、を備えたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法であり、通常装備される制御回路の単純な演算処理により細かな(滑らかな)回転を制御することができる。
請求項2に記載の発明は、PWM信号を用いたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法において、入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する工程と、該回転速度が予め設定された少なくとも2つの回転速度範囲のいずれかを判断し、該判断された回転速度範囲に1つの回転速度を対応付ける工程と、該対応付けられた回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する工程と、を備えたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法であり、通常装備される制御回路の演算処理の負荷が軽減できると共に単純な演算処理により細かな(滑らかな)回転を制御することができる。
In order to solve this object, the present invention has the following configuration.
According to a first aspect of the present invention, in a microstep driving method of a stepping motor using a PWM signal, the step of detecting the rotational speed of the stepping motor from an input signal, the rotational speed, and the stepping motor A step of setting a PWM carrier (cycle) based on a resolution of a constant control angle regardless of the rotation speed, and a stepping motor micro-step driving method, and a simple arithmetic processing of a control circuit normally provided This makes it possible to control fine (smooth) rotation.
According to a second aspect of the present invention, in the microstep driving method of a stepping motor using a PWM signal, a step of detecting the rotational speed of the stepping motor from an input signal, and at least two rotations at which the rotational speed is preset Determining one of the speed ranges and associating one rotational speed with the determined rotational speed range; and the resolution of the control angle that is constant regardless of the associated rotational speed and the rotational speed of the stepping motor; And a step of setting the PWM carrier (cycle) based on the above, and a stepping motor micro-step driving method comprising: (Smooth) rotation can be controlled.
請求項3に記載の発明は、PWM信号によりマイクロステップ駆動するステッピングモータと基準位置を検出する位置検出手段とを備えた指示装置において、前記位置検出手段は、遮光板の通過により得られる信号を基に前記基準位置を求める光学素子を有し、入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する検出手段と、該回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する演算処理手段と、を備えた指示装置であり、通常装備される簡単で小規模な制御回路でより細かな(滑らかな)回転を制御することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the pointing device including a stepping motor that is micro-step driven by a PWM signal and a position detection unit that detects a reference position, the position detection unit outputs a signal obtained by passing through a light shielding plate. An optical element for obtaining the reference position based on the detection means for detecting the rotational speed of the stepping motor from an input signal, the rotational speed, and a resolution of a constant control angle irrespective of the rotational speed of the stepping motor; And an arithmetic processing means for setting a PWM carrier (cycle) based on the above, and can control finer (smooth) rotation with a simple and small control circuit that is normally equipped .
請求項4に記載の発明は、PWM信号によりマイクロステップ駆動するステッピングモータと基準位置を検出する位置検出手段とを備えた指示装置において、前記位置検出手段は、遮光板の通過により得られる信号を基に前記基準位置を求める光学素子を有し、入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する検出手段と、該回転速度が予め設定された少なくとも2つの回転速度範囲のいずれか判断し、該判断された回転速度範囲に1つの回転速度を対応付ける分割・対応付け手段と、該対応付けられた回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する演算処理手段と、を備えた指示装置であり、通常装備される簡単で小規模な制御回路でより細かな(滑らかな)回転を制御することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the pointing device including a stepping motor that is micro-step driven by a PWM signal and a position detection unit that detects a reference position, the position detection unit outputs a signal obtained by passing through a light shielding plate. An optical element for obtaining the reference position based on the detection means for detecting the rotation speed of the stepping motor from an input signal, and determining at least one of at least two rotation speed ranges in which the rotation speed is preset; PWM carrier based on division / association means for associating one rotational speed with the determined rotational speed range, the associated rotational speed, and a resolution of a constant control angle regardless of the rotational speed of the stepping motor And a processing unit for setting (cycle), and a simple and small control circuit that is normally equipped Kana can be controlled (smooth) rotation.
以上のように本発明は、PWM信号を用いたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法において、入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する工程と、該回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する工程とを備えたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法であり、通常装備される制御回路の単純な演算処理により細かな(滑らかな)回転を制御することができる。 As described above, the present invention relates to the step of detecting the rotation speed of the stepping motor from the input signal, the rotation speed, and the rotation speed of the stepping motor in the microstep driving method of the stepping motor using the PWM signal. A stepping motor micro-step driving method including a step of setting a PWM carrier (cycle) based on a constant control angle resolution, and fine (smooth) by a simple arithmetic processing of a control circuit normally provided. Rotation can be controlled.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1) (Embodiment 1)
先ず、本発明の実施の形態1におけるマイクロステップ駆動方法を用いた指示装置の構成について説明する。ここで、位置検出手段は位置検出部、回転速度を検出する検出手段は速度検出部、制御手段は制御部、分割・対応付け手段は分割・対応付け部とする。
First, the configuration of the pointing device using the microstep driving method according to
図1は本発明の実施の形態1におけるマイクロステップ駆動方法を用いた指示装置の構成を示すブロック図、図3はメータ(指示部)の構成を示す平面図、図4は機構部の構成を示す断面図である。
1 is a block diagram showing the configuration of an indicating device using the microstep driving method according to
図1に示す指示装置110は、デジタル入力端子111aおよびアナログ入力端子111bとを備え、速度検出部112、A/D変換器119および演算処理部118からなる制御部113と、駆動回路部114と、ステッピングモータ115およびメータ(指示部)116からなる位置検出部117とから構成される。
1 includes a digital input terminal 111a and an analog input terminal 111b. The control unit 113 includes a
以下、本発明の実施の形態1におけるマイクロステップ駆動方法の構成について詳細に説明する。
Hereinafter, the configuration of the microstep driving method according to
指示装置110は、センサ(図示せず)および舶用機器等から出力されるデジタル信号を入力する入力端子111aおよびアナログ信号を入力する入力端子111bを備え、デジタル入力端子111aに入力された入力信号またはアナログ入力端子111bに入力されデジタル変換器119により変換されたデジタル信号から回転速度を検出する速度検出部112、そしてこの速度検出部112からの回転速度の情報を含めた信号と予め設定された回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とを演算処理し、この結果に基づいてマイクロステップ駆動のPWM信号に変換する演算処理部118、そして演算処理部118からのマイクロステップ駆動のPWM信号をステッピングモータ115の駆動信号に変換する駆動回路部114、駆動回路部114からの駆動信号に応じて所定の値を示すように回転するステッピングモータ115、このステッピングモータ115の回転により所定の値を示すメータ(指示部)116から構成される。
The indicating device 110 includes an input terminal 111a for inputting a digital signal output from a sensor (not shown), a marine equipment or the like, and an input terminal 111b for inputting an analog signal, and an input signal input to the digital input terminal 111a or
そして、位置検出部117は、図3、図4に示すように目盛りが表示された表示板123、この表示板123の上部に配置され回転軸125に固着された指針124、そして表示板123の下部に配置され遮光に応じた信号を出力するフォトインタラプタ127、表示板123の下部に配置されステッピングモータ115の回転軸125に固着され且つフォトインタラプタ127を遮光する遮光板126から構成される。ここで、フォトインタラプタ127は、遮光板126による遮光に応じた出力信号129と基準電圧とを比較し生成する矩形波の信号を制御部113の演算処理部118に出力する構成となっている。
3 and FIG. 4, the position detection unit 117 includes a display board 123 on which a scale is displayed, a pointer 124 disposed on the display board 123 and fixed to the rotation shaft 125, and the display board 123. The photo interrupter 127 is disposed below and outputs a signal corresponding to light shielding. The light interrupting plate 126 is disposed below the display plate 123 and is fixed to the rotating shaft 125 of the
次に、本発明の実施の形態1におけるマイクロステップ駆動方法を用いた指示装置の動作について、図を用いて説明する。
Next, the operation of the pointing device using the microstep driving method according to
図5はフォトインタラプタによる基準位置の設定動作を示す説明図、図6はフォトインタラプタの出力信号を示す説明図である。 FIG. 5 is an explanatory view showing the setting operation of the reference position by the photo interrupter, and FIG. 6 is an explanatory view showing the output signal of the photo interrupter.
指示装置10は、船舶用の制御機器間でデータ交換するNMEA2000(National Marine Electronics Association)からの信号やセンサ(図示せず)等からの信号に応じてステッピングモータ115を回転させ、メータ(指示部)116に所定の値を示す。
The indicating
最初に、ステッピングモータ115を用いた指示装置110で必要となる基準位置の設定動作について説明する。
First, a reference position setting operation necessary for the pointing device 110 using the
指示装置110が電源ONすると、位置検出部117は、基準位置を設定する動作を実行する。 When the instruction device 110 is turned on, the position detection unit 117 performs an operation of setting a reference position.
図5に示すようにステッピングモータ115の回転軸125に固着された遮光板126が一定速度で右回転または左回転により1回転する。例えば右回転により遮光板126が回転する場合、時間t1からt3において、フォトインタラプタ127の開口部128は遮光板126により徐々に遮光され、時間t3からt4の間開口部128の全体が遮光板126により遮光された状態となる。そして時間t4からt6において、フォトインタラプタ127の開口部128は徐々に開口され、時間t6で開口部126の全体が開口される。
As shown in FIG. 5, the light-shielding plate 126 fixed to the rotation shaft 125 of the
この状態において、フォトインタラプタ127は、図6に示すようにステッピングモータ115に固着された遮光板126が1回転する間の時間t1からt3において、フォトインタラプタ127の出力信号129の電圧レベルは、最大電圧レベルから徐々に小さくなり、時間t3からt4の間、最小電圧レベル状態を維持する。
In this state, the photo interrupter 127 has a maximum voltage level of the output signal 129 of the photo interrupter 127 from time t1 to t3 during one rotation of the light shielding plate 126 fixed to the
そして、時間t4からt6において、フォトインタラプタ127の出力信号129の電圧レベルは徐々に大きくなり、時間t6で再び最大電圧レベルとなる。そして電圧比較器(図示せず)を備えた位置検出部117において、出力信号129を基準電圧と比較することにより、遮光板126により開口部128が遮光された矩形波の信号を生成し制御部113の演算処理部118に出力する。そしてこの矩形波の信号は、演算処理部118により矩形波の信号の時間幅より十分に小さいクロック信号を用いてこの生成した矩形波の信号の時間幅をカウントし、この時間幅の中点を検出して基準位置Tとする。ここで、基準位置Tは、メータ(指示部)116の表示板123に表示された目盛りの零点または所定の基準点とする。
From time t4 to t6, the voltage level of the output signal 129 of the photo interrupter 127 gradually increases, and again reaches the maximum voltage level at time t6. Then, in the position detection unit 117 having a voltage comparator (not shown), the output signal 129 is compared with the reference voltage, thereby generating a rectangular wave signal in which the opening 128 is shielded by the light shielding plate 126 to generate a control unit. The result is output to the
以上の動作により基準位置Tが設定されると、指針124は無入力の場合、所定の値を示す。一般的には零点を示すことになる。 When the reference position T is set by the above operation, the pointer 124 indicates a predetermined value when there is no input. Generally, it indicates a zero point.
次に、本発明の実施の形態1におけるマイクロステップ駆動方法の動作について、図1、図7および図8を用いて説明する。 Next, the operation of the microstep driving method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 7, and FIG.
図7(a)〜(d)は本発明の実施の形態1におけるマイクロステップ駆動方法の動作を示す説明図、図8(a)〜(k)はマイクロステップ駆動方法の制御角度の分解能を示す説明図である。
7A to 7D are explanatory diagrams showing the operation of the microstep driving method according to
図1に示す指示装置110に船舶用の制御機器、例えばNMEA2000からのデジタル信号が入力端子111aに入力されると、速度検出部112は入力されたデジタル信号に対する回転速度を検出する。そして速度検出部118により検出された回転速度の情報を含めた信号が演算処理部112に入力される。演算処理部118は、予め設定された回転速度に関係なく一定した制御角度121の分解能と、回転速度の情報を含めた信号とを演算処理し、この演算処理結果に基づいてマイクロステップ駆動のPWM信号122に変換する。
When a digital signal from a marine control device such as NMEA 2000 is input to the input device 111a in the pointing device 110 shown in FIG. 1, the
一方、アナログ入力端子111bに入力されたアナログ信号は、A/D変換器119によりデジタル信号に変換され、速度検出部112に出力され、速度検出部112からの演算処理部118で同様の動作が実施される。
On the other hand, the analog signal input to the analog input terminal 111b is converted into a digital signal by the A /
ここで、PWM信号122は、図7(a)〜(d)に示すように入力される信号の回転速度に関係なく予め設定された1つの制御角度121の分解能を基にPWMキャリア(周期)130を決定する。その結果異なる回転速度、例えば360度/secと180度/secのPWM信号122のPWMキャリア(周期)130はT1対2T1の1対2となるが、デューティー比およびPWM周波数は同じとなる。尚、予め設定された1つの制御角度121の分解能は、TVの垂直同期信号の周期と同様の観点により決定される。例えばPAL方式におけるTVの垂直同期信号の周期は約40msecであり、本来静止している画像が目の残像現象により動くように見える。この観点に注視し、6度/sec程度の低速回転に対して約0.4度(15ポイント/sec)までがこの効果を利用することができる。しかし低速回転の場合、より細かな(滑らかな)指針124の動きは、制御角度121の分解能を小さくすれば当然さらに細かな(滑らかな)動きとなるがPWM周波数が上昇し、制御部113のクロックも上昇するため、高応答のデバイスが必要となり、指示装置110が高価となる。ここで、図8(a)〜(k)に示すようにPWM周波数はPWM信号122を生成するクロック信号であり、1ビット分が制御角度121の分解能に相当する。一般的にはPWM周波数は数百kHz以下が望ましいとされる。
Here, as shown in FIGS. 7A to 7D, the
回転速度R、PWMキャリア(周期)Tk、制御角度の分解能An、PWM周波数fpおよび基本ステップ角Asとの関係は、 The relationship among the rotational speed R, the PWM carrier (cycle) Tk, the control angle resolution An, the PWM frequency fp, and the basic step angle As is
Tk=An/R Tk = An / R
fp=(Tk/(As/An))
で表される。
fp = (Tk / (As / An))
It is represented by
一般的なPWM信号122の入力信号の回転速度に対する制御角度121の分解能およびPWM周波数を(表1)に示す。ここでは、基本ステップ角を18度とした。
(表1)に示すように入力信号の回転速度Rの変化に対してPWMキャリア(周期)130を一定とすると、制御角度121の分解能は回転速度が低くなるに従い高分解能となるが、PWM周波数は高くなり、指示装置110も高価となる。 As shown in (Table 1), when the PWM carrier (period) 130 is constant with respect to the change in the rotational speed R of the input signal, the resolution of the control angle 121 becomes higher as the rotational speed becomes lower. And the pointing device 110 is also expensive.
次に、本発明の実施の形態1におけるマイクロステップ駆動方法によるPWM信号122の入力信号の回転速度Rに対する制御角度121の分解能およびPWM周波数を(表2)に示す。
ここでも同様に基本ステップ角を18度とした。
Again, the basic step angle was 18 degrees.
(表2)に示すように入力信号の回転速度Rに関係なく制御角度121の分解能を低回転速度でも細かく(滑らかに)回転する0.36度に予め設定し、この制御角度の分解能を基にPWMキャリア(周期)130を設定することで低速度回転時にもより細かな(滑らかな)動きが実現できると共にPWM周波数を安価な回路で構成できる低周波数に止めることができる。 As shown in (Table 2), the resolution of the control angle 121 is set in advance to 0.36 degrees that rotate finely (smoothly) even at a low rotational speed regardless of the rotational speed R of the input signal. By setting the PWM carrier (cycle) 130, a finer (smooth) movement can be realized even during low-speed rotation, and the PWM frequency can be stopped at a low frequency that can be configured with an inexpensive circuit.
そして、駆動回路部114は、制御部113の演算処理部118で生成されたPWM信号130をステッピングモータ115の駆動信号に変換し、ステッピングモータ115を駆動する。その結果PWM信号130に応じた値が回転軸125に固着された指針124によりメータ(指示部)116の表示板123上の目盛りに示される。
Then, the
以上のように回転速度と、回転速度に関係なく一定にしたステッピングモータ115の制御角度121の分解能とを基に通常装備される制御部(CPU)113により演算処理し、得られた結果に基づいてPWMキャリア130を求めて回転制御するため、複数の異なる電流設定データが不要となるため、新たな回路構成としての記憶(メモリ)を必要とせず簡易な回路構成で滑らかな動きを実現することができる。
(実施の形態2)
As described above, the control unit (CPU) 113 that is normally equipped performs arithmetic processing based on the rotation speed and the resolution of the control angle 121 of the stepping
(Embodiment 2)
次に、本発明の実施の形態2におけるマイクロステップ駆動方法を用いた指示装置について説明する。
Next, an instruction device using the microstep driving method according to
以下、本発明の実施の形態2におけるマイクロステップ駆動方法を用いた指示装置の構成について、図を用いて説明する。
Hereinafter, the configuration of the pointing device using the microstep driving method according to
図2は、本発明の実施の形態2におけるマイクロステップ駆動方法による指示装置の構成を示すブロック図である。尚、実施の形態1と同様の構成については説明を省略する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the pointing device according to the microstep driving method in
実施の形態1と異なる構成は、速度検出部112からの回転速度の情報が予め設定された少なくとも2つの回転速度範囲のいずれかを判断し、この判断された回転速度範囲に1つの回転速度を対応付けする分割・対応付け部120が追加された点である。
The configuration different from that of the first embodiment is that one of at least two rotation speed ranges in which rotation speed information from the
この分割・対応付け部120により入力信号の回転速度に応じてPWMキャリア(周期)130を求める演算処理が不要となる。
The division /
以下、実施の形態2におけるマイクロステップ駆動方法を用いた指示装置の動作について説明する。 The operation of the pointing device using the microstep driving method in the second embodiment will be described below.
図2に示す分割・対応付け部120は、予め回転速度を少なくとも2つの範囲に分割、設定し、この分割された回転速度範囲毎に1つの回転速度が対応付けられている。そして速度検出部112から出力される回転速度の情報が分割された回転速度範囲のどの範囲に含まれるかを判断し、判断された回転速度の範囲に対応する1つの回転速度と、予め設定された制御角度121の分解能とにより演算処理することなくPWMキャリア(周期)130が対応付けられ、演算処理部118はこれらの情報からPWM信号122を生成する。
The division /
例えば、入力される回転速度Rを3分割した実施の形態2におけるマイクロステップ駆動方法によるPWM信号122の入力信号の回転速度Rに対する制御角度121の分解能およびPWM周波数を(表3)に示す。ここでも同様に基本ステップ角を18度とした。
(表3)に示すように入力される回転速度Rは、R>36度/sec、6度/sec≦R≦36度/secおよびR<6度/secに分割され、R>36度/secは360度/sec、6度/sec≦R≦36度/secは36度/sec、R<6度/secは6度/secに対応付けられている。そして制御角度121の分解能は0.36度とすることでPWMキャリア(周期)130は、1ms、10msおよび60ms、PWM周波数は50kHzとなり演算処理を必要とせずPWM信号122の条件が求められ、演算処理部118によりPWM信号122が生成される。以下実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
The rotational speed R input as shown in Table 3 is divided into R> 36 degrees / sec, 6 degrees / sec ≦ R ≦ 36 degrees / sec, and R <6 degrees / sec, and R> 36 degrees / sec. sec is associated with 360 degrees / sec, 6 degrees / sec ≦ R ≦ 36 degrees / sec is associated with 36 degrees / sec, and R <6 degrees / sec is associated with 6 degrees / sec. When the resolution of the control angle 121 is 0.36 degrees, the PWM carrier (period) 130 is 1 ms, 10 ms, and 60 ms, the PWM frequency is 50 kHz, and the condition of the
以上のように予め回転速度Rを少なくとも2つの範囲に分割し、この分割された回転速度Rの範囲毎に1つの回転速度が対応付けることにより速度検出部112から入力される回転速度の情報が分割された回転速度範囲のどの範囲に含まれるかを判断し、判断された回転速度の範囲に対応する1つの回転速度と、予め設定された制御角度121の分解能とにより演算処理することなくPWM信号122を生成することができる。
As described above, the rotational speed R is divided into at least two ranges in advance, and one rotational speed is associated with each of the divided rotational speeds R, whereby the rotational speed information input from the
回転速度と、回転速度に関係なく一定にしたステッピングモータの制御角度の分解能とを基に通常装備される制御部(CPU)により演算処理し、得られた結果に基づいてPWMキャリアを求めて回転制御するため、簡易な回路構成でより細かな(滑らかな)動きを実現することができ、自動車、計測機器および舶用機器等に用いた指示装置に有効である。 Based on the rotation speed and the resolution of the control angle of the stepping motor that is constant regardless of the rotation speed, the control unit (CPU) that is normally equipped performs arithmetic processing, and based on the obtained result, the PWM carrier is obtained and rotated. Since the control is performed, a finer (smooth) movement can be realized with a simple circuit configuration, which is effective for an indicating device used in automobiles, measuring instruments, marine equipments, and the like.
110 指示装置
111a デジタル入力端子
111b アナログ入力端子
112 速度検出部
113 制御部
114 駆動回路部
115 ステッピングモータ
116 メータ(指示部)
117 位置検出部
118 演算処理部
119 A/D変換器
120 分割・対応付け部
121 制御角度
122 PWM信号
123 表示板
124 指針
125 回転軸
126 遮光板
127 フォトインタラプタ
128 開口部
129 出力信号
130 PWMキャリア(周期)
110 instruction device 111a digital input terminal 111b
117
Claims (4)
入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する工程と、
該回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する工程と、
を備えたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法。 In a microstep driving method of a stepping motor using a PWM signal,
Detecting the rotation speed of the stepping motor from an input signal;
Setting a PWM carrier (period) based on the rotational speed and the resolution of a constant control angle regardless of the rotational speed of the stepping motor;
A micro-step driving method for a stepping motor comprising:
入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する工程と、
該回転速度が予め設定された少なくとも2つの回転速度範囲のいずれかを判断する工程と、
該判断された回転速度の範囲に1つの回転速度を対応付ける工程と、
該対応付けられた回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する工程と、
を備えたステッピングモータのマイクロステップ駆動方法。 In a microstep driving method of a stepping motor using a PWM signal,
Detecting the rotation speed of the stepping motor from an input signal;
Determining one of at least two rotation speed ranges in which the rotation speed is preset;
Associating one rotational speed with the determined rotational speed range;
Setting a PWM carrier (cycle) based on the associated rotational speed and the resolution of the control angle that is constant regardless of the rotational speed of the stepping motor;
A micro-step driving method for a stepping motor comprising:
前記位置検出手段は、遮光板の通過により得られる信号を基に前記基準位置を求める光学素子を有し、
入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する検出手段と、
該回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する制御手段と、
を備えた指示装置。 In a pointing device including a stepping motor that performs microstep driving by a PWM signal and a position detection unit that detects a reference position,
The position detection means has an optical element for obtaining the reference position based on a signal obtained by passing through a light shielding plate,
Detecting means for detecting the rotation speed of the stepping motor from an input signal;
Control means for setting the PWM carrier (cycle) based on the rotational speed and the resolution of the control angle that is constant regardless of the rotational speed of the stepping motor;
Indicating device.
前記位置検出手段は、遮光板の通過により得られる信号を基に前記基準位置を求める光学素子を有し、
入力信号から前記ステッピングモータの回転速度を検出する検出手段と、
該回転速度が予め設定された少なくとも2つの回転速度範囲のいずれかを判断し、該判断された回転速度範囲に1つの回転速度を対応付ける分割・対応付け手段と、
該対応付けられた回転速度と、前記ステッピングモータの回転速度に関係なく一定した制御角度の分解能とに基づいてPWMキャリア(周期)を設定する制御手段と、
を備えた指示装置。 In a pointing device including a stepping motor that performs microstep driving by a PWM signal and a position detection unit that detects a reference position,
The position detection means has an optical element for obtaining the reference position based on a signal obtained by passing through a light shielding plate,
Detecting means for detecting the rotation speed of the stepping motor from an input signal;
Dividing / associating means for determining any one of at least two rotation speed ranges set in advance, and associating one rotation speed with the determined rotation speed range;
Control means for setting the PWM carrier (cycle) based on the associated rotational speed and the resolution of the control angle that is constant regardless of the rotational speed of the stepping motor;
Indicating device.
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---|---|---|---|
JP2007241691A JP2009077467A (en) | 2007-09-19 | 2007-09-19 | Micro-step drive method of stepping motor and indicating device using the method |
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JP (1) | JP2009077467A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH053985A (en) * | 1991-06-27 | 1993-01-14 | Tokai Ind Sewing Mach Co Ltd | Pulse motor controller for sewing machine |
JPH09506759A (en) * | 1994-01-11 | 1997-06-30 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Correction method between electrical phase angle and mechanical drive angle of step motor |
JPH1141989A (en) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Victor Co Of Japan Ltd | Drive gear for stepping motor and monitor camera system using it |
-
2007
- 2007-09-19 JP JP2007241691A patent/JP2009077467A/en active Pending
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