JP2010516225A - Method and system for reducing noise during homing of stepper motor - Google Patents

Method and system for reducing noise during homing of stepper motor Download PDF

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JP2010516225A JP2009545296A JP2009545296A JP2010516225A JP 2010516225 A JP2010516225 A JP 2010516225A JP 2009545296 A JP2009545296 A JP 2009545296A JP 2009545296 A JP2009545296 A JP 2009545296A JP 2010516225 A JP2010516225 A JP 2010516225A
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors of the kind having motors rotating step by step
    • H02P8/32Reducing overshoot or oscillation, e.g. damping

Abstract

本発明は、ステッパモータのホーミング中のノイズを、トルクを弱めることなく削減する方法に関する。提案方法は、ポインタ(1)を定格電圧にて順方向の間駆動し、次いで、逆方向に定格電圧にて、ポインタ(1)が加速され(ポインタ(1)の反対方向に始動)、そいて、モータを10〜30%低減した電圧にて駆動して、ノイズと跳ね返りの大きさを削減する。この方法によれば、ポインタ(1)が必要とする初期トルクを確保するとともに、ポインタ(1)のノイズおよび跳ね返りを確実に削減する。ホーミング過程の間、ホーミング位置は、ADC(アナログ−デジタル変換)装置を用いたバウンスバック電圧の検出により測定される。
【選択図】図1
The present invention relates to a method for reducing noise during homing of a stepper motor without reducing torque. In the proposed method, the pointer (1) is driven at the rated voltage for the forward direction, and then the pointer (1) is accelerated (started in the opposite direction of the pointer (1)) at the rated voltage in the reverse direction. Then, the motor is driven with a voltage reduced by 10 to 30% to reduce the size of noise and bounce. According to this method, the initial torque required by the pointer (1) is ensured, and the noise and rebound of the pointer (1) are surely reduced. During the homing process, the homing position is measured by detecting the bounceback voltage using an ADC (analog-to-digital conversion) device.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ステッパモータのホーミング中のノイズを、トルクを弱める(compromising)ことなく削減する方法に関する。提案方法は、ポインタ(1)を定格電圧にて順方向の間駆動し、次いで、定格電圧にて、ポインタ(1)が加速される(ポインタ(1)の逆への始動)までの少時間の逆方向に駆動を継続し、次いでモータを10〜30%低減した電圧で駆動して、ノイズおよび跳ね返り(bounce)の大きさを減少させることである。この方法は、ポインタ(1)が必要とする初期トルクを確保し、ポインタ(1)のノイズおよび跳ね返りを削減する。ホーミングの進行中、ホーミング位置は、ADC(アナログ−デジタル変換)装置を用いたバウンスバック電圧の検出により測定される。   The present invention relates to a method for reducing noise during homing of a stepper motor without compromising torque. In the proposed method, the pointer (1) is driven at the rated voltage for the forward direction, and then at the rated voltage, the pointer (1) is accelerated (starting the pointer (1) backward). To drive in the opposite direction, and then drive the motor with a 10-30% reduced voltage to reduce the amount of noise and bounce. This method ensures the initial torque required by the pointer (1) and reduces noise and bounce of the pointer (1). While homing is in progress, the homing position is measured by detecting a bounceback voltage using an ADC (analog-to-digital conversion) device.

ステッパモータの既存の動向において、ノイズ削減は、不揮発性メモリを用いた実施態様を必要とする。この装置に使用されるステッパモータは、ポインタのホーミング(リセットまたは零)位置用にメカニカルストッパを備えている。ステッパモータは、より良好な設定能のために単一/多重極磁石を内部に備え、そして、位相偏移が30または40または60または90度離れた二つのコイルが存在する。   In the existing trend of stepper motors, noise reduction requires an implementation using non-volatile memory. The stepper motor used in this device has a mechanical stopper for the homing (reset or zero) position of the pointer. Stepper motors have single / multipole magnets inside for better setting capability, and there are two coils with a phase deviation of 30 or 40 or 60 or 90 degrees apart.

ホーミング位置を検知するために、ポインタは、メカニカルストッパ(順方向)とは反対の方向に数度動かされ、次いで、メカニカルストッパに向かって逆方向に駆動してホーミング位置を見つける。   To detect the homing position, the pointer is moved several times in the direction opposite to the mechanical stopper (forward direction) and then driven in the opposite direction towards the mechanical stopper to find the homing position.

ホーミング中、ポインタは、ポインタがメカニカルストッパに接触するときに前後に跳ね返る。モータに当たったポインタの跳ね返りの大きさ、および、ポインタがメカニカルストッパに接触するときのノイズの大きさは、両方とも、ホーミングの印加電圧に直接関係する。   During homing, the pointer bounces back and forth when the pointer contacts the mechanical stopper. The magnitude of the bounce of the pointer that hits the motor and the magnitude of the noise when the pointer contacts the mechanical stopper are both directly related to the homing applied voltage.

通常、このタイプのステッパモータは、通常操作およびホーミングのために5Vのような定格電圧にて駆動される。ポインタの跳ね返りと発生ノイズを許容レベルまで減少させるためには、印加電圧を減少させる。しかし、これは、ポインタ初期移動に必要とされる稼動トルクを減少させる。   Typically, this type of stepper motor is driven at a rated voltage such as 5V for normal operation and homing. In order to reduce the pointer bounce and generated noise to an allowable level, the applied voltage is decreased. However, this reduces the operating torque required for the initial pointer movement.

ステッパモータをノイズ無く再ゼロイング(re−zeroing)する一法は、米国特許6,853,162で提供され、ここでノイズの無いステッパモータは、ステッパモータのコイルを駆動するために使用されるパルス幅変調(PWM)電圧信号により提供される。駆動信号間の位相は、位相から90°ずれている。したがって、モータを駆動するために正弦/余弦方法論が使用される。マイクロプログラムパルス幅変調(PWM)レベルを使用するためには、モータが所望の角変位量に対応した、メモリ内に格納されたテーブルから格納された電圧レベルを読み出すマイクロプロセッサを必要とする。次いで、これらの電圧レベルは、モータのコイルへ印可される。マイクロプロセッサは、メモリ内に格納されたソフトウエアの命令を実行することにより、これらの操作を実行する。このソフトウエアは、コントローラ内に位置するメモリ内、あるいは別個の論理ブロックまたは論理チップ内に格納することができる。出力シャフトに当たったポインタの跳ね返りの大きさ、および、ポインタがメカニカルストッパと接触するときに発生するノイズの大きさは、両方とも、印加電圧およびホーミング戦略の速度または周波数と直接関係する。ポインタの跳ね返りおよび発生ノイズをかろうじて認識できるまで減少させるためには、この印加電圧を通常駆動電圧(5Vシステムでは約1V)の15%〜30%の間まで減少させる。さらに、ホーミングの速度を、モータの新規なスタート−ストップ周波数より低い値に設定する。   One method for re-zeroing a stepper motor without noise is provided in US Pat. No. 6,853,162, where the noiseless stepper motor is a pulse used to drive the stepper motor coil. Provided by a width modulation (PWM) voltage signal. The phase between the drive signals is shifted by 90 ° from the phase. Therefore, a sine / cosine methodology is used to drive the motor. In order to use the microprogram pulse width modulation (PWM) level, the motor needs a microprocessor that reads the stored voltage level from a table stored in memory corresponding to the desired amount of angular displacement. These voltage levels are then applied to the motor coils. The microprocessor performs these operations by executing software instructions stored in the memory. This software can be stored in a memory located within the controller, or in a separate logic block or logic chip. The amount of bounce of the pointer that hits the output shaft and the amount of noise generated when the pointer contacts the mechanical stopper are both directly related to the applied voltage and the speed or frequency of the homing strategy. In order to reduce pointer bounce and generated noise until it can be barely recognized, this applied voltage is reduced to between 15% and 30% of the normal drive voltage (about 1V for a 5V system). Further, the homing speed is set to a value lower than the new start-stop frequency of the motor.

しかし、上記米国特許6,853,162の書面は、ポインタに必要とされる初期トルクを維持することを論じていない。これは、このシステムでは大きな欠点である。この文書は、また、マイクロプロセッサの使用、および、コンポーネントを数多く増やすソフトウエアの命令を要する。   However, the above document of US Pat. No. 6,853,162 does not discuss maintaining the initial torque required for the pointer. This is a major drawback with this system. This document also requires the use of a microprocessor and software instructions that add many components.

ステッパモータ内のノイズを減少させるさらに別の方法が、米国特許5,665,897で提供される。それは、ゲージグラフィクスの零ポイント付近にストップを有するステッパモータにより駆動されるロータリーゲージを備える。工場でのキャリブレーション手順は、ゲージ場を逆方向に回転させ、ゲージポインタをストップに対して動かし、そして、ロータが不安定になり、順方向にフリップバックし、次いでロータレスト位置に移動するまで場回転を継続する。フリップバックの角度、レスト位置および零位置へのステップ数が、不揮発メモリ内に格納される。乗り物では、点火が消えるとき、マイクロプロセッサまたはステッパモータが定期的に起動し、そして、格納された値を用いてゲージを演習してゲージをテーブル位置にリセットする。点火を着けたとき、マイクロプロセッサは、ゲージを零位置に直接動かす。しかし、上記米国特許5,665,897の書面は、本発明の主題であるポインタに必要とされる初期トルクを備えていない。   Yet another method for reducing noise in a stepper motor is provided in US Pat. No. 5,665,897. It comprises a rotary gauge driven by a stepper motor having a stop near the zero point of the gauge graphics. The factory calibration procedure rotates the gauge field in the opposite direction, moves the gauge pointer relative to the stop, and the field until the rotor becomes unstable, flips back in the forward direction, and then moves to the rotor rest position. Continue to rotate. The flip back angle, the rest position and the number of steps to the zero position are stored in the non-volatile memory. In the vehicle, when the ignition goes out, the microprocessor or stepper motor is periodically activated and exercises the gauge using the stored value to reset the gauge to the table position. When ignited, the microprocessor moves the gauge directly to the zero position. However, the document of US Pat. No. 5,665,897 does not provide the initial torque required for the pointer that is the subject of the present invention.

本発明の第一の目的は、ステッパモータのホーミング中のノイズを、トルクを弱めることなく削減する方法を提供することにある。   A first object of the present invention is to provide a method of reducing noise during homing of a stepper motor without reducing torque.

本発明のさらに別の目的は、ポインタ(1)に必要とされる初期トルクを確保し、そしてまた、ポインタ(1)のノイズおよび跳ね返りを削減することにある。   Yet another object of the present invention is to ensure the initial torque required for the pointer (1) and also to reduce the noise and bounce of the pointer (1).

本発明のさらに別の目的は、定格電圧より所定の低減電圧にてモータを駆動して、ノイズを削減することにある。   Still another object of the present invention is to drive a motor with a predetermined reduced voltage from the rated voltage to reduce noise.

本発明のさらに別の目的は、ステッパモータのホーミング中のノイズを、トルクを弱めることなく削減するシステムを開発することにある。   Still another object of the present invention is to develop a system that reduces noise during homing of a stepper motor without reducing torque.

本発明のさらに別の目的は、マイクロコントローラ内に設置されたアナログ−デジタル変換器(ADC)を用いて、モータ内に生成された逆起電力を検知することである。   Yet another object of the present invention is to detect the back electromotive force generated in the motor using an analog-to-digital converter (ADC) installed in the microcontroller.

したがって、本発明は、ステッパモータのホーミング中のノイズを、トルクを弱めることなく削減する方法であって、バウンスバック電圧を検出することによりポインタ(1)のホーミング位置を測定し;ポインタ(1)を定格電圧にて順方向またはホーミング位置とは反対方向に駆動し、そしてその後、ポインタ(1)を定格電圧にて逆方向にポインタ(1)が加速されるまで駆動し;そして、モータを低減電圧にてポインタがホーミング位置に達するまで駆動して、ステッパモータのノイズを初期トルクを弱めることなく削減する工程を含む前記方法、ならびにステッパモータのホーミング中のノイズを、初期トルクを弱めることなく削減するシステムであって、ハイカレントバッファを有するマイクロコントローラのPWM出力に結合されたステッパモータ、およびモータ内で生成した逆起電力を検知するためのマイクロコントローラ内アナログ−デジタル変換器(ADC)を有する前記システムを提供する。   Therefore, the present invention is a method for reducing noise during homing of a stepper motor without reducing torque, and measuring the homing position of the pointer (1) by detecting the bounceback voltage; the pointer (1). Is driven in the forward direction at the rated voltage or in the opposite direction to the homing position, and then the pointer (1) is driven in the reverse direction at the rated voltage until the pointer (1) is accelerated; and the motor is reduced The method including the step of reducing the noise of the stepper motor without reducing the initial torque by driving until the pointer reaches the homing position by voltage, and the noise during the homing of the stepper motor without reducing the initial torque System coupled to the PWM output of a microcontroller with a high current buffer Providing digital converter said system having (ADC) - are stepper motors, and the microcontroller analog for detecting a counter electromotive force generated in the motor.

順、逆、および零位置方向へ移動するポインタ(1)の平面図を示す。A top view of the pointer (1) moving in the forward, reverse and zero position directions is shown. ポインタ(1)が定格電圧で駆動される際に、メカニカルストッパ(2)を打つポインタ(1)の平面図を示す。A plan view of the pointer (1) hitting the mechanical stopper (2) when the pointer (1) is driven at the rated voltage is shown. ポインタ(1)が低減電圧で駆動される際に、メカニカルストッパ(2)を打つポインタ(1)の平面図を示す。The top view of the pointer (1) which hits a mechanical stopper (2) when the pointer (1) is driven with a reduced voltage is shown. ステッパに結合したポインタ(1)およびステッパモータ付近に設置されたDBメーターを持つ側面図の側面図を示す。FIG. 4 shows a side view of a side view with a pointer (1) coupled to a stepper and a DB meter installed near the stepper motor. ハイカレントバッファ、マイクロコントローラ内アナログ−デジタル変換器(ADC)を有するマイクロコントローラ、およびステッパモータの間の結合を持つブロック図を示す。FIG. 2 shows a block diagram with coupling between a high current buffer, a microcontroller with an analog-to-digital converter (ADC) in the microcontroller, and a stepper motor. モータが加速を達成するとき、電圧が25%低減することを示す電圧対角度のグラフを示す。Figure 6 shows a voltage versus angle graph showing that the voltage is reduced by 25% when the motor achieves acceleration. モータが加速を達成するとき、電圧が低減しないことを示す電圧対角度のグラフを示す。Figure 5 shows a voltage versus angle graph showing that the voltage does not decrease when the motor achieves acceleration.

本発明は、ステッパモータのホーミング中のノイズを、トルクを弱めることなく削減する方法であって、バウンスバック電圧を検出することによりポインタ(1)のホーミング位置を測定し;ポインタ(1)を定格電圧にて順方向またはホーミング位置とは反対方向に駆動し、そしてその後、ポインタ(1)を定格電圧にて逆方向にポインタ(1)が加速されるまで駆動し;そして、モータを低減電圧にてポインタがホーミング位置に達するまで駆動して、ステッパモータのノイズを初期トルクを弱めることなく削減する工程を含む前記方法に関する。   The present invention is a method of reducing noise during homing of a stepper motor without reducing torque, and measuring the homing position of the pointer (1) by detecting the bounceback voltage; rating the pointer (1) Drive forward in voltage or in the opposite direction to the homing position, and then drive pointer (1) in the reverse direction at rated voltage until pointer (1) is accelerated; And driving the pointer until it reaches the homing position to reduce the noise of the stepper motor without reducing the initial torque.

本発明のさらに別の実施態様では、バウンスバック電圧を検出することによるポインタ(1)のホーミング位置は、アナログ−デジタル変換器(ADC)によって測定される。   In yet another embodiment of the invention, the homing position of the pointer (1) by detecting the bounceback voltage is measured by an analog-to-digital converter (ADC).

本発明のさらに別の実施態様では、ポインタがメカニカルストッパ(2)に接触するときに発生するノイズは、ステッパモータに当たったポインタ(1)の跳ね返りに直接比例する。   In yet another embodiment of the invention, the noise generated when the pointer contacts the mechanical stopper (2) is directly proportional to the bounce of the pointer (1) hitting the stepper motor.

本発明のさらに別の実施態様では、ホーミング位置は、ポインタ(1)をメカニカルストッパ(2)またはホーミング位置とは反対の方向に所定の角度駆動し、続いてポインタ(1)をメカニカルストッパ(2)に向かって逆方向に駆動することにより検知される。   In yet another embodiment of the present invention, the homing position is driven by a predetermined angle in the direction opposite to the mechanical stopper (2) or the homing position, and then the pointer (1) is moved to the mechanical stopper (2 ) In the reverse direction.

本発明のさらに別の実施態様では、該定格電圧は約5Vである。   In yet another embodiment of the invention, the rated voltage is about 5V.

本発明のさらに別の実施態様では、モータは、定格電圧より10%〜30%低減した電圧、好ましくは25%低減した電圧で駆動される。   In yet another embodiment of the invention, the motor is driven with a voltage that is 10% to 30% lower than the rated voltage, preferably a voltage that is 25% lower.

本発明のさらに別の実施態様では、該方法は、ポインタ(1)の跳ね返りを減少させ、そしてノイズレベルを30%削減する。   In yet another embodiment of the invention, the method reduces the bounce of the pointer (1) and reduces the noise level by 30%.

本発明は、ステッパモータのホーミング中のノイズを、初期トルクを弱めることなく減少させるシステムであって、ハイカレントバッファを有するマイクロコントローラのPWM出力に結合されたステッパモータ、およびモータ内で生成した逆起電力を検知するためのマイクロコントローラ内アナログ−デジタル変換器(ADC)を有する前記システムに関する。   The present invention is a system that reduces noise during homing of a stepper motor without reducing the initial torque, the stepper motor coupled to the PWM output of a microcontroller having a high current buffer, and the inverse generated in the motor. It relates to such a system having an in-microcontroller analog-to-digital converter (ADC) for detecting electromotive force.

本発明のさらに別の実施態様では、ハイカレントバッファおよびアナログ−デジタル変換器(ADC)は、コイルAおよびコイルBを介してステッパモータに結合される。   In yet another embodiment of the invention, the high current buffer and the analog-to-digital converter (ADC) are coupled to the stepper motor via coil A and coil B.

本発明のさらに別の実施態様では、ハイカレントバッファは、好ましくはマイクロコントローラに組み込まれ、そして25mA電流をステッパモータへ駆動する。   In yet another embodiment of the present invention, a high current buffer is preferably incorporated into the microcontroller and drives 25 mA current to the stepper motor.

本発明のさらに別の実施態様では、PWM出力信号は、15KHz〜16KHzの周波数範囲を有する。   In yet another embodiment of the invention, the PWM output signal has a frequency range of 15 KHz to 16 KHz.

図1に、ステッパモータのポインタ(1)の平面図を示す。ポインタ(1)の移動は、順、逆および零位置方向である。ポインタ(1)は、定格電圧にて順方向に始動し、ポインタ(1)が定格電圧で加速されるまで後戻りする。ポインタ(1)は、定格電圧を印加することによりゆるやかに加速され、ポインタ(1)が加速された後は、ポインタ(1)は、低減電圧で零位置まで駆動される。電圧は、25%低減する。   FIG. 1 shows a plan view of the pointer (1) of the stepper motor. The movement of the pointer (1) is forward, reverse and zero position direction. The pointer (1) starts in the forward direction at the rated voltage and moves back until the pointer (1) is accelerated at the rated voltage. The pointer (1) is gently accelerated by applying a rated voltage, and after the pointer (1) is accelerated, the pointer (1) is driven to the zero position with a reduced voltage. The voltage is reduced by 25%.

この装置内に使用されるステッパモータは、ポインタ(1)の零(リセットまたはホーミング)位置用にメカニカルストッパ(2)を有する。それは、良好な設定能のために内部に単一/多重極磁石を備え、そして、位相偏移が30または40または60または90度離れた二つのコイルが存在する。   The stepper motor used in this device has a mechanical stopper (2) for the zero (reset or homing) position of the pointer (1). It has single / multipole magnets inside for good setting capability, and there are two coils with a phase shift of 30 or 40 or 60 or 90 degrees apart.

ホーミング位置を検知するためには、ポインタ(1)は、メカニカルストッパ(2)(順方向)とは反対に数度動かされ、次いで、メカニカルストッパ(2)の方向かって逆方向に駆動してホーミング位置を見つける、   To detect the homing position, the pointer (1) is moved several times opposite to the mechanical stopper (2) (forward direction) and then driven in the opposite direction toward the mechanical stopper (2) Find location,

図2および3は、それぞれ、ポインタ(1)を定格電圧にて駆動した際およびポインタ(1)を低減電圧で駆動した際に、メカニカルストッパ(2)を打つポインタ(1)の平面図を図示する。ホーミング中、ポインタ(1)がメカニカルストッパ(2)に接触するときに、ポインタ(1)は前後に跳ね返る。モータに当たったポインタ(1)の跳ね返りの大きさ、および、ポインタ(1)がメカニカルストッパ(2)に接触するときに発生するノイズの大きさは、両方とも、ホーミングの印加電圧に直接関係する。   2 and 3 show plan views of the pointer (1) that strikes the mechanical stopper (2) when the pointer (1) is driven at the rated voltage and when the pointer (1) is driven at the reduced voltage, respectively. To do. During homing, when the pointer (1) contacts the mechanical stopper (2), the pointer (1) bounces back and forth. The magnitude of the bounce of the pointer (1) that hits the motor and the magnitude of the noise generated when the pointer (1) contacts the mechanical stopper (2) are both directly related to the homing applied voltage. .

通常、このタイプのステッパモータは、通常操作およびホーミングのために5Vのような定格電圧にて駆動される。ポインタ(1)の跳ね返りおよび発生ノイズを許容レベルまで削減するために、印加電圧を低減することができる。しかし、これは、ポインタ(1)の初期移動に必要とする稼動トルクを減少させ得る。   Typically, this type of stepper motor is driven at a rated voltage such as 5V for normal operation and homing. In order to reduce the bounce of the pointer (1) and the generated noise to an acceptable level, the applied voltage can be reduced. However, this can reduce the operating torque required for the initial movement of the pointer (1).

本提案方法は、ポインタ(1)を定格電圧にて順方向の間駆動し、その後、定格電圧にて逆方向にポインタ(1)が加速(ポインタ(1)の逆方向への始動)される少時間駆動し、そしてその後、モータを10%〜30%低減した電圧にて駆動して、ノイズおよび跳ね返りの大きさを削減する。   In the proposed method, the pointer (1) is driven in the forward direction at the rated voltage, and then the pointer (1) is accelerated in the reverse direction at the rated voltage (starting of the pointer (1) in the reverse direction). Drive for a short time, and then drive the motor at a voltage reduced by 10% to 30% to reduce the amount of noise and bounce.

この方法によれば、ポインタ(1)に必要とされる初期トルクを確保し、そしてまた、ポインタ(1)のノイズおよび跳ね返りを削減する。   This method ensures the initial torque required for the pointer (1) and also reduces the noise and bounce of the pointer (1).

ホーミングの進行中、ホーミング位置は、ADC(アナログ−デジタル変換)法を用いたバウンスバック電圧を検出するシステムにより測定される。   During homing, the homing position is measured by a system that detects a bounceback voltage using an ADC (analog-to-digital conversion) method.

図4は、ステッパに結合したポインタ(1)およびステッパモータ付近に設置されたDBメーターを持った防音室の側面図を示す。DBメーターは、メカニカルストッパ(2)を打つポインタ(1)のノイズレベルを測定するために使用される。この防音室は、外部エージェントからシステムへ音が入るのを防止する。   FIG. 4 shows a side view of a soundproof room with a pointer (1) coupled to the stepper and a DB meter installed near the stepper motor. The DB meter is used to measure the noise level of the pointer (1) hitting the mechanical stopper (2). This soundproof room prevents sound from entering the system from an external agent.

本発明の用途は、自動車産業、航空産業、医療分野および機械用途に使用される。   The applications of the present invention are used in the automotive industry, aviation industry, medical field and mechanical applications.

図5は、ハイカレントバッファ、マイクロコントローラ内アナログ−デジタル変換器(ADC)を有するマイクロコントローラ、およびステッパモータの間の結合を持つブロック図を示す。ステップモータは、マイクロコントローラのPWM出力に直接結合される。マイクロコントローラは、ステッパモータが必要とする25mA電流を駆動することの可能な組み込みハイカレントバッファを有する。モータ内で生成した逆起電力は、マイクロコントローラ内アナログ−デジタル変換器を用いて検知される。   FIG. 5 shows a block diagram with coupling between a high current buffer, a microcontroller with an analog-to-digital converter (ADC) in the microcontroller, and a stepper motor. The stepper motor is directly coupled to the PWM output of the microcontroller. The microcontroller has an embedded high current buffer capable of driving the 25 mA current required by the stepper motor. The back electromotive force generated in the motor is detected using an analog-to-digital converter in the microcontroller.

ステッパモータへの電圧出力は、PWM信号のデューティサイクルを変更することにより調整することができる。PWM信号のために使用される周波数は、15〜16KHzである。   The voltage output to the stepper motor can be adjusted by changing the duty cycle of the PWM signal. The frequency used for the PWM signal is 15-16 KHz.

図6および図7は、モータが加速を達成するとき、電圧が25%削減することを示す電圧対角度のグラフ、および、モータが加速を達成すると、電圧を削減しないことを示す電圧対角度のグラフを図示し、ここで、Vccの値は、それぞれ、0.75VccおよびVccを維持することがわかる。   6 and 7 are graphs of voltage versus angle indicating that the voltage is reduced by 25% when the motor achieves acceleration, and voltage versus angle indicating that the motor does not reduce voltage when it achieves acceleration. A graph is shown, where it can be seen that the value of Vcc maintains 0.75 Vcc and Vcc, respectively.

Claims (11)

ステッパモータのホーミング中のノイズを、トルクを弱めることなく削減する方法であって、
a.バウンスバック電圧を検出することによりポインタ(1)のホーミング位置を測定し;
b.ポインタ(1)を定格電圧にて順方向またはホーミング位置とは反対方向に駆動し、そしてその後、ポインタ(1)を定格電圧にて逆方向にポインタ(1)が加速されるまで駆動し;そして、
c.モータを低減電圧にてポインタがホーミング位置に達するまで駆動して、初期トルクを弱めることなくステッパモータのノイズを減少させる
工程を含む前記方法
It is a method to reduce the noise during stepping motor homing without weakening the torque,
a. Measuring the homing position of the pointer (1) by detecting the bounceback voltage;
b. Driving the pointer (1) in the forward direction at the rated voltage or in the opposite direction to the homing position, and then driving the pointer (1) in the reverse direction at the rated voltage until the pointer (1) is accelerated; and ,
c. Driving the motor at a reduced voltage until the pointer reaches the homing position to reduce the noise of the stepper motor without reducing the initial torque
前記バウンスバック電圧を検出することによるポインタ(1)のホーミング位置は、アナログ−デジタル変換器(ADC)によって測定される、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the homing position of the pointer (1) by detecting the bounceback voltage is measured by an analog-to-digital converter (ADC). 該ポインタがメカニカルストッパ(2)に接触するときに発生するノイズは、ステッパモータに当たったポインタ(1)の跳ね返りに直接比例する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the noise generated when the pointer contacts the mechanical stopper (2) is directly proportional to the bounce of the pointer (1) hitting the stepper motor. 前記ホーミング位置は、ポインタ(1)をメカニカルストッパ(2)またはホーミング位置とは反対の方向に所定の角度駆動し、続いてポインタ(1)をメカニカルストッパ(2)に向かって逆方向に駆動することにより検知される、請求項1に記載の方法。   In the homing position, the pointer (1) is driven at a predetermined angle in the direction opposite to the mechanical stopper (2) or the homing position, and then the pointer (1) is driven in the opposite direction toward the mechanical stopper (2). The method according to claim 1, wherein 前記定格電圧は、約5Vである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the rated voltage is about 5V. 前記モータは、定格電圧より10%〜30%低減した電圧、好ましくは25%低減した電圧にて駆動される、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the motor is driven at a voltage that is 10% to 30% lower than the rated voltage, preferably a voltage that is 25% lower. ポインタ(1)の跳ね返りを減少させ、そしてノイズレベルを30%削減する、請求項1に記載の方法。   2. The method according to claim 1, wherein the bounce of the pointer (1) is reduced and the noise level is reduced by 30%. ステッパモータのホーミング中のノイズを、初期トルクを弱めることなく削減するシステムであって、
a.ハイカレントバッファを有するマイクロコントローラのPWM出力に結合されたステッパモータ、
b.モータ内で生成した逆起電力を検知するためにマイクロコントローラ内アナログ−デジタル変換器(ADC)
を有する前記システム。
A system that reduces noise during homing of a stepper motor without weakening the initial torque,
a. A stepper motor coupled to the PWM output of a microcontroller having a high current buffer;
b. Analog-to-digital converter (ADC) in the microcontroller to detect back electromotive force generated in the motor
Said system.
前記ハイカレントバッファおよび前記アナログ−デジタル変換器(ADC)は、コイルAおよびコイルBを介してステッパモータに結合される、請求項8に記載のシステム。   The system of claim 8, wherein the high current buffer and the analog-to-digital converter (ADC) are coupled to a stepper motor via coil A and coil B. 前記ハイカレントバッファは、好ましくはマイクロコントローラに組み込まれ、そしてステッパモータに25mA電流を駆動する、請求項8に記載のシステム。   9. The system of claim 8, wherein the high current buffer is preferably integrated into a microcontroller and drives a 25mA current to a stepper motor. 前記PWM出力信号は、15KHz〜16KHzの周波数範囲を有する、請求項8に記載のシステム。   The system of claim 8, wherein the PWM output signal has a frequency range of 15 KHz to 16 KHz.
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