JP2013031294A - Motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ステッピングモータの回転、停止、および脱調などの動作状態を検出する機能を備えたモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device having a function of detecting an operation state such as rotation, stop, and step-out of a stepping motor.
ステッピングモータの回転、停止、および脱調などの動作状態を、ロータの駆動コイルに誘起される逆起電力(BEMF:Back Electromotive Force)に基づいて検出する方法が知られている。たとえば、特開2009−261045号公報(特許文献1)は、制御信号における各ステップ単位の期間内にモータの回転に影響しない程度の短い時間だけ信号を停止する期間を設け、その期間にコイルに誘起される逆起電圧を測定することで、脱調状態を高精度に検出できるようにした技術を開示する。より具体的には、電流値の符号が反転する時点の前後にこの停止期間が設けられており、この停止期間中に逆起電圧が測定される。 There is known a method for detecting an operation state such as rotation, stop, and step-out of a stepping motor based on a back electromotive force (BEMF) induced in a drive coil of a rotor. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2009-261045 (Patent Document 1) provides a period in which a signal is stopped for a short period of time that does not affect the rotation of a motor within a period of each step unit in a control signal, Disclosed is a technique in which a step-out state can be detected with high accuracy by measuring an induced back electromotive voltage. More specifically, this stop period is provided before and after the time point when the sign of the current value is inverted, and the counter electromotive voltage is measured during this stop period.
一方、位置センサレスの永久磁石三相同期モータにおいては、逆起電力に基づいて回転子位置を推定することがよく行なわれている。たとえば、120度通電方式の場合には、3相インバータのいずれか1相は、上側および下側の各スイッチ素子が両方ともオフ状態となる無通電状態になる。この無通電状態になった相の端子電圧には、モータの回転速度に応じた誘起電圧(逆起電力)が現れるので、この無通電状態の相の端子電圧に基づいて、回転子位置が推定される。 On the other hand, in a position sensorless permanent magnet three-phase synchronous motor, the rotor position is often estimated based on the counter electromotive force. For example, in the case of the 120-degree energization method, any one phase of the three-phase inverter is in a non-energized state where both the upper and lower switch elements are turned off. An induced voltage (counterelectromotive force) corresponding to the rotational speed of the motor appears in the terminal voltage of the non-energized phase, so the rotor position is estimated based on the terminal voltage of the non-energized phase. Is done.
180°通電方式の場合には、3相インバータの各相のスイッチ素子は、上側または下側のいずれか一方はかならずオンしているので、120度通電方式のように容易に逆起電力を検知することはできない。そこで、特開2009−106141号公報(特許文献2)に記載の技術では、3相インバータの全てのスイッチ素子を任意のタイミングでオフし、全相が無通電の状態でモータの端子電圧を測定することによって、回転子位置が推定される。 In the case of the 180 ° energization method, the switch element of each phase of the three-phase inverter is always turned on either on the upper side or the lower side, so that the back electromotive force can be easily detected as in the 120 ° energization method. I can't do it. Therefore, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-106141 (Patent Document 2), all switch elements of the three-phase inverter are turned off at an arbitrary timing, and the terminal voltage of the motor is measured in a state where all the phases are not energized. By doing so, the rotor position is estimated.
特開2009−11088号公報(特許文献3)には、三相同期モータの主開閉器をオフした電源遮断時に、逆起電力を検出することによって三相モータが停止したか否かを検知する安全機器について記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-11088 (Patent Document 3) detects whether or not a three-phase motor has stopped by detecting a back electromotive force when the main switch of the three-phase synchronous motor is turned off. Safety equipment is described.
上記の特開2009−106141号公報(特許文献2)に記載の技術は、三相同期モータの回転子位置を推定することを目的としたものであるので、3相インバータの全相を無通電状態にして、この無通電期間中に3相全部の端子電圧を測定する必要がある。特開2009−11088号公報(特許文献3)は、電源遮断時に三相同期モータの停止状態を検知することを目的としたものであるので、全相の無通電が前提となっている。 The technique described in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-106141 (Patent Document 2) is intended to estimate the rotor position of the three-phase synchronous motor, and therefore all the phases of the three-phase inverter are not energized. It is necessary to measure the terminal voltages of all three phases during this non-energization period. Japanese Patent Laid-Open No. 2009-11088 (Patent Document 3) is intended to detect the stop state of the three-phase synchronous motor when the power is shut off, and is premised on the non-energization of all phases.
これに対して、本願発明が対象とするステッピングモータの場合には、逆起電力の大きさによってモータが停止または脱調状態にあるか否かを判定することを目的とするので、逆起電力の測定時に全相を無通電にする必要はない。たとえば、1相励磁方式の2相ステッピングモータの場合には、励磁していないほうの駆動コイルの端子電圧から逆起電力の大きさを検出することができる。 On the other hand, in the case of the stepping motor targeted by the present invention, the purpose is to determine whether or not the motor is stopped or stepped out according to the magnitude of the counter electromotive force. It is not necessary to de-energize all phases during the measurement. For example, in the case of a one-phase excitation type two-phase stepping motor, the magnitude of the back electromotive force can be detected from the terminal voltage of the drive coil that is not excited.
2相励磁方式の2相ステッピングモータの場合には、逆起電力を検出するいずれか1相についてのみ、モータの回転に影響しない程度の短い時間だけ通電を停止する。たとえば、上記の特開2009−261045号公報(特許文献1)の図2に示された例では、A相の通電を停止する時刻T2からT3,T8からT9ではB相は通電状態になっており、B相の通電が停止する時刻T5からT6,T11からT12ではA相は通電状態になっている。 In the case of a two-phase excitation type two-phase stepping motor, energization is stopped for only one phase for detecting the counter electromotive force for a short time that does not affect the rotation of the motor. For example, in the example shown in FIG. 2 of the above Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-261045 (Patent Document 1), the B phase is energized at times T2 to T3 and T8 to T9 when the energization of the A phase is stopped. The A phase is energized from time T5 to T6 and from T11 to T12 when the energization of the B phase stops.
ところで、ステッピングモータ動作状態を判定する際に、誤判定が生じる原因は種々考えられる。たとえば、逆起電力のレベル判定に用いられるコンパレータの特性にばらつきがあると、誤判定を生じやすい。ステッピングモータが組み込まれるピックアップ装置などの機構に製造ばらつきがある場合も、ステッピングモータの動作に影響を及ぼすことになるので、誤判定の原因となる。さらには、ステッピングモータが使用される環境やモータの動作周波数なども、動作状態の判定に影響を及ぼす。これらの影響をできるだけ小さくして正確にモータの動作状態を検知するには、モータの回転時に検出される逆起電力ができるだけ大きくなるような条件で、逆起電力を検出する必要がある。 By the way, when determining the stepping motor operation state, various causes for erroneous determination are conceivable. For example, if there is variation in the characteristics of the comparator used for determining the level of the back electromotive force, an erroneous determination is likely to occur. Even if there is a manufacturing variation in a mechanism such as a pickup device in which the stepping motor is incorporated, the operation of the stepping motor is affected, which may cause an erroneous determination. Furthermore, the environment in which the stepping motor is used, the operating frequency of the motor, and the like also affect the determination of the operating state. In order to accurately detect the operating state of the motor while minimizing these influences, it is necessary to detect the counter electromotive force under conditions such that the counter electromotive force detected when the motor rotates is as large as possible.
本願の発明者は、上記の観点から逆起電力の検出条件について検討し、この発明を完成した。この発明の目的は、ステッピングモータの動作状態の判定を従来よりも正確に行なうことができるモータ制御装置を提供することである。 The inventor of the present application studied the detection conditions of the counter electromotive force from the above viewpoint, and completed the present invention. An object of the present invention is to provide a motor control device capable of more accurately determining the operation state of a stepping motor than in the prior art.
この発明の実施の一形態によるモータ制御装置は、N相(N≧2)のステッピングモータを制御するモータ制御装置であって、駆動回路と、判定回路とを備えている。駆動回路は、N相のうち複数相の駆動コイルに同時に通電する方式でステッピングモータを回転駆動する。駆動回路は、さらに、全駆動コイルへの通電を一時的に停止する。判定回路は、全駆動コイルへの通電が一時的に停止している通電停止期間中に、少なくとも1相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出し、検出した逆起電力の大きさに基づいて、ステッピングモータの動作状態を判定する。 A motor control device according to an embodiment of the present invention is a motor control device that controls an N-phase (N ≧ 2) stepping motor, and includes a drive circuit and a determination circuit. The drive circuit rotationally drives the stepping motor by simultaneously energizing a plurality of drive coils of N phases. The drive circuit further temporarily stops energization of all the drive coils. The determination circuit detects a counter electromotive force generated in at least one phase of the drive coil during the energization stop period in which energization of all the drive coils is temporarily stopped, and based on the detected back electromotive force The operation state of the stepping motor is determined.
上記の実施の形態によれば、全駆動コイルへの通電を停止した状態で逆起電力を検出するので、1相の駆動コイルのみ通電を停止する場合に比べて通電停止時のモータの回転速度の低下が抑制できる。このため、ステッピングモータの動作状態の判定を従来よりも正確に行なうことができる。 According to the above embodiment, since the back electromotive force is detected in a state where the energization to all the drive coils is stopped, the rotation speed of the motor when the energization is stopped is smaller than when the energization is stopped only for the one-phase drive coil. Can be suppressed. For this reason, the operation state of the stepping motor can be determined more accurately than in the past.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
[モータ制御装置の構成]
図1は、この発明の実施の一形態によるモータ制御装置10の構成の一例を示すブロック図である。
[Configuration of motor controller]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a
図1を参照して、モータ制御装置10は、PM(Permanent Magnet)型の2相のステッピングモータ2を駆動制御する。モータ制御装置10は、半導体基板上に半導体素子が集積化された半導体装置として構成される。モータ制御装置10には、外部から、A相入力電圧VinAおよびB相入力電圧VinB(制御信号と総称する場合がある)と、これらの入力電圧VinA,VinBの論理レベルを決める基準となる基準電圧REFとが入力される。A相入力電圧VinAが基準電圧REFよりも高いときA相入力電圧VinAはハイレベル(Hレベル)であるとし、A相入力電圧VinAが基準電圧REFよりも低いときA相入力電圧VinAはローレベル(Lレベル)であるとする。B相入力電圧VinBについても同様に定義する。
Referring to FIG. 1, a
図1に示すように、モータ制御装置10は、駆動回路(ドライバ)11と、ロータ2Aの回転/停止を判定する判定回路12とを含む。判定回路12は、タイミング算出回路(タイミング制御部とも称する)13と、選択回路(セレクタ)14と、比較回路15とを含む。
As shown in FIG. 1, the
ドライバ11は、A相入力電圧VinAおよびB相入力電圧VinBの論理レベルの変化に基づいて、A相駆動コイルCLAおよびB相駆動コイルCLBに電流を供給する。図2では2相励磁方式で示す。ドライバ11には、A相駆動コイルCLAに励磁電流を供給するための出力端子A+,A−と、B相駆動コイルCLBに励磁電流を供給するための出力端子B+,B−とが設けられている。
The
タイミング算出回路13は、A相入力電圧VinAと基準電圧REFとを受ける。タイミング算出回路13は、A相入力電圧VinAの論理レベルが切替わるタイミングを基準にして、A相駆動コイルCLAおよびB相駆動コイルCLBの両方(すなわち、通電中の全駆動コイル)への通電を一時的に停止するタイミングを決定する。そして、タイミング算出回路13は、決定したタイミングで通電を停止するように指令するための電流遮断信号16を生成してドライバ11に出力する。ドライバ11は、電流遮断信号16に応答して、全駆動コイルへの通電を一時的に停止する。以下、駆動コイルへの通電が停止している期間を通電停止期間と称する。
The
タイミング算出回路13は、さらに、通電停止期間中に駆動コイルに生じる逆起電力を検出するために、セレクタ14に接続の切替えを指示するセレクト信号17を出力する。
The
セレクタ14は、セレクト信号17に従ってA相、B相のうちのいずれか1相を選択して、選択した相の駆動コイルの両端にかかる電圧を出力する。より詳細には、セレクタ14は、比較回路15の非反転入力端子および反転入力端子にそれぞれ接続する端子CMP+,CMP−を有する。セレクタ14は、これらの端子CMP+,CMP−とドライバ11の出力端子A+,A−,B+,B−との接続を、セレクト信号17に応じて切替える。
The
具体的には、図1に示すようにセレクタ14の端子の接続には4つの状態がある。第0状態では、端子CMP+を出力端子A−に接続し、端子CMP−を出力端子A+に接続する。第1状態では、端子CMP+を出力端子B+に接続し、端子CMP−を出力端子B−に接続する。第2状態では、端子CMP+を出力端子A+に接続し、端子CMP−を出力端子A−に接続する。第3状態では、端子CMP+を出力端子B−に接続し、端子CMP−を出力端子B+に接続する。
Specifically, as shown in FIG. 1, there are four states for the connection of the terminals of the
比較回路15は、セレクタ14の出力電圧(すなわち、端子CMP+,CMP−間の差電圧)が所定の閾値電圧を超えたときに出力信号DoutをHレベルにする。したがって、判定回路12の出力信号DoutがHレベルのとき、ステッピングモータ2は回転中であると判定し、判定回路12の出力信号Doutがローレベル(Lレベル)のとき、ステッピングモータ2は、停止または脱調状態にあると判定する。
The
[モータ制御装置の動作]
図2は、図1のドライバ11の入力電圧波形と出力電流波形を示す図である。以下、図1、図2を主に参照して、A相入力電圧VinAおよびB相入力電圧VinBに応じたモータ制御装置10の動作について説明する。
[Operation of motor controller]
FIG. 2 is a diagram showing an input voltage waveform and an output current waveform of the
(入力電圧波形について)
図2(A)には、A相およびB相の入力電圧波形と駆動コイルに生じる逆起電力の波形とを示している。A相入力電圧VinAは、区間I(時刻t1から時刻t4まで)および区間II(時刻t4から時刻t7まで)でHレベルであり、区間III(時刻t7から時刻t10まで)および区間IV(時刻t10から時刻t13まで)でLレベルである。B相入力電圧VinBは、区間Iおよび区間IVでLレベルであり、区間IIおよび区間IIIでHレベルである。
(About input voltage waveform)
FIG. 2A shows the input voltage waveforms of the A phase and the B phase and the waveform of the counter electromotive force generated in the drive coil. The A-phase input voltage VinA is at the H level in the section I (from time t1 to time t4) and in the section II (from time t4 to time t7), and in the section III (from time t7 to time t10) and section IV (time t10). To time t13). The B-phase input voltage VinB is at the L level in the sections I and IV, and is at the H level in the sections II and III.
(通電停止期間を設けていない場合)
図2(B)には、ドライバ11から出力されるA相およびB相の電流波形を示している。図2(B)の場合には、本発明の場合とは異なり、通電停止期間が設けていない。
(When there is no energization stop period)
FIG. 2B shows A-phase and B-phase current waveforms output from the
以下、この明細書でのA相電流およびB相電流の符号について定義する。A相電流について、出力端子A+から駆動コイルCLAを通って出力端子A−に流れる場合を正とし、逆方向に流れる場合を負とする。A相入力電圧がHレベルのとき正方向のA相電流が流れ、A相入力電圧がLレベルのとき負方向のA相電流が流れる。同様に、B相電流について、出力端子B+から駆動コイルCLBを通って出力端子B−に流れる場合を正とし、逆方向に流れる場合を負とする。B相入力電圧がHレベルのとき正方向のB相電流が流れ、B相入力電圧がLレベルのとき負方向のB相電流が流れる。 Hereinafter, the signs of the A-phase current and the B-phase current in this specification will be defined. Regarding the A-phase current, the case where it flows from the output terminal A + to the output terminal A− through the drive coil CLA is positive, and the case where it flows in the opposite direction is negative. When the A-phase input voltage is at the H level, a positive A-phase current flows. When the A-phase input voltage is at the L level, a negative A-phase current flows. Similarly, regarding the B-phase current, the case where it flows from the output terminal B + through the drive coil CLB to the output terminal B− is positive, and the case where it flows in the reverse direction is negative. When the B-phase input voltage is at the H level, a positive B-phase current flows. When the B-phase input voltage is at the L level, a negative B-phase current flows.
A相電流の電気角について、A相電流が負方向から正方向に切替わるとき(時刻t1,t13)のA相電流の電気角を0°(または360°)とし、A相電流が正方向から負方向に切替わるとき(時刻t7)のA相電流の電気角を180°とする。正のA相電流が流れる期間(すなわち、電気角0°から180°まで)を第1通電期間と称し、負のA相電流が流れる期間(すなわち、電気角180°から360°まで)を第2通電期間と称する。 Regarding the electrical angle of the A phase current, the electrical angle of the A phase current when the A phase current switches from the negative direction to the positive direction (time t1, t13) is 0 ° (or 360 °), and the A phase current is in the positive direction. The electrical angle of the A-phase current when switching from negative to negative (time t7) is 180 °. A period during which a positive A-phase current flows (that is, an electrical angle from 0 ° to 180 °) is referred to as a first energization period, and a period during which a negative A-phase current flows (that is, from an electrical angle of 180 ° to 360 °) Two energization periods are called.
同様に、B相電流が負方向から正方向に切替わるとき(時刻t4)のB相電流の電気角を90°とし、B相電流が正方向から負方向に切替わるとき(時刻t10)のB相電流の電気角を270°とする。正のB相電流が流れる期間(すなわち、電気角90°から270°まで)を第3通電期間と称し、負のB相電流が流れる期間(すなわち、電気角270°から90°まで)を第4通電期間と称する。 Similarly, when the B-phase current is switched from the negative direction to the positive direction (time t4), the electrical angle of the B-phase current is 90 °, and when the B-phase current is switched from the positive direction to the negative direction (time t10). The electrical angle of the B phase current is 270 °. A period during which a positive B-phase current flows (that is, an electrical angle of 90 ° to 270 °) is referred to as a third energization period, and a period during which a negative B-phase current flows (that is, from an electrical angle of 270 ° to 90 °) This is referred to as a 4 energization period.
図3は、図2の区間I〜IVの各々における駆動コイルに対するロータ2Aの位置を模式的に示す図である。図2の区間I〜IVが図3(A)〜(D)にそれぞれ対応する。図3において、駆動コイルに正方向の電流が流れる場合、コイルがN極になり、ロータ2AのS極が引かれる。逆に、駆動コイルに負方向の電流が流れる場合、コイルがS極になり、ロータ2AのN極が引かれる。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the position of the
図3(A)を参照して、A相駆動コイルに正方向の電流が流れ、B相駆動コイルに負方向の電流が流れる場合(図2の区間Iに対応)、ロータ2AのS極がA相駆動コイルに近接する位置になり、ロータ2AのN極がB相の駆動コイルに近接する位置になる。
Referring to FIG. 3A, when a positive current flows through the A-phase drive coil and a negative current flows through the B-phase drive coil (corresponding to section I in FIG. 2), the S pole of the
図3(B)を参照して、A相駆動コイルおよびB相駆動コイルともに正方向の電流が流れる場合(図2の区間IIに対応)、ロータ2AのS極がA相駆動コイルおよびB相駆動コイルの両方に近接する位置になる。
Referring to FIG. 3B, when a positive current flows in both the A-phase drive coil and the B-phase drive coil (corresponding to section II in FIG. 2), the S pole of
図3(C)を参照して、A相駆動コイルに負方向の電流が流れ、B相駆動コイルに正方向の電流が流れる場合(図2の区間IIIに対応)、ロータ2AのN極がA相駆動コイルに近接する位置になり、ロータ2AのS極がB層の駆動コイルに近接する位置になる。
Referring to FIG. 3C, when a negative current flows through the A-phase driving coil and a positive current flows through the B-phase driving coil (corresponding to section III in FIG. 2), the N pole of the
図3(D)を参照して、A相駆動コイルおよびB相駆動コイルともに負方向の電流が流れる場合(図2の区間IVに対応)、ロータ2AのN極がA相駆動コイルおよびB相駆動コイルの両方に近接する位置になる。以降、上記の図3(A)〜(D)の状態が繰返されることによって、ロータ2Aは時計回りに連続回転する。
Referring to FIG. 3D, when negative current flows in both the A-phase drive coil and the B-phase drive coil (corresponding to section IV in FIG. 2), the N pole of
(通電停止期間を設けた場合)
再び図1、図2を参照して、A相およびB相の駆動コイルへの通電が一次的に停止される通電停止期間を設けた場合のモータ制御装置10の動作について説明する。
(When energization stop period is provided)
With reference to FIGS. 1 and 2 again, the operation of the
図2(C)には、ドライバ11から出力するA相およびB相の電流波形を示す。ただし、本発明の場合とは異なり、図2(C)の場合には、通電停止期間中に、A相、B相のいずれか一方の駆動コイルのみ給電を停止する。逆起電力は、給電を停止した駆動コイルの両端にかかる電圧を検出する。
FIG. 2C shows the A-phase and B-phase current waveforms output from the
具体的に説明すると、区間Iの時刻t2から時刻t3の間にA相の駆動コイルへの給電を停止する。この通電停止期間中に、セレクタ14の接続状態を第2状態にすることによって、A相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出する。区間IIの時刻t5から時刻t6の間にB相の駆動コイルへの給電を停止する。この通電停止期間中に、セレクタ14の接続状態を第1状態にすることによって、B相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出する。区間IIIの時刻t8から時刻t9の間にA相の駆動コイルへの給電を停止する。この通電停止期間中に、セレクタ14の接続状態を第0状態にすることによって、A相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出する。区間IVの時刻t11から時刻t12の間にB相の駆動コイルへの給電を停止する。この通電停止期間中に、セレクタ14の接続状態を第3状態にすることによって、B相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出する。
More specifically, power supply to the A-phase drive coil is stopped between time t2 and time t3 in section I. During this energization stop period, the back electromotive force generated in the A-phase drive coil is detected by setting the connection state of the
以上をまとめると、区間I(第1通電期間の前半、すなわち電気角0°〜90°)および区間III(第2通電期間の前半、すなわち電気角180°〜270°)において、A相駆動コイルに生じる逆起電力を検出する。区間II(第3通電期間の前半、すなわち電気角90°〜180°)および区間IV(第4通電期間の前半、すなわち電気角270°〜360°)において、B相駆動コイルに生じる逆起電力を検出する。このように逆起電力の検出期間を設定する理由は、できるだけ大きな逆起電力が生じている状態で逆起電力を検出するためである。図2(A)に示すように、A相の逆起電力の大きさ(絶対値)は、区間Iおよび区間IIIのほうが区間IIおよび区間IVよりも大きく、Bの逆起電力の大きさは、区間IIおよび区間IVのほうが区間Iおよび区間IIIよりも大きいからである。
In summary, in the section I (the first half of the first energization period, ie,
また、逆起電力の検出タイミングとしては、駆動コイルへの給電を停止した通電停止期間と一致させず、前後にずらしても良い。駆動コイルへの給電を停止し、駆動電流が0Aにまたがる点(0クロス点)よりも逆起電圧が大きい場合があるためである。 Further, the detection timing of the back electromotive force may be shifted back and forth without matching with the energization stop period in which the power supply to the drive coil is stopped. This is because the back electromotive force may be larger than the point where the power supply to the drive coil is stopped and the drive current crosses 0 A (0 cross point).
ところが、上記のように1相のみしか通電を停止しない場合には、次のような別の問題が生じる。 However, when energization is stopped only for one phase as described above, another problem occurs as follows.
図4は、1相のみ通電を停止する場合の問題点を説明するための図である。図4には、図3(C)の状態で、A相の駆動コイルへの通電を停止した場合に、駆動コイルに対するロータ2Aの位置を示す。この場合、ロータ2AのS極がB相駆動コイルから生じた電流磁場に引き寄せられるので、ロータ2Aには、逆回転方向(反時計回り)のトルクが生じる。このため、モータの回転速度が低下するので、逆起電力の大きさが減少してしまい、回転状態を停止または脱調と誤判定する確率が増える。
FIG. 4 is a diagram for explaining a problem that occurs when energization of only one phase is stopped. FIG. 4 shows the position of the
この問題を解決するために、実施の形態1によるモータ制御装置10では、逆起電力の検出時には、全駆動コイルへの給電を一時的に停止する。すなわち、図2(D)に示すように、通電停止期間には、逆起電力を検出しない相、すなわち、区間Iおよび区間IIIのB相と、区間IIおよび区間IVのA相(図2(D)において丸で囲って示される)の駆動コイルへの通電も同時に停止する。これによって、モータ回転時に検出する逆起電力を図2(C)の場合よりも増加できるので、ステッピングモータの動作状態の判定をより正確に行なうことができる。
In order to solve this problem, in the
[モータ制御装置の適用例]
以下、上記のモータ制御装置によって駆動制御されるステッピングモータを組み込んだ装置の一例として光ピックアップの移送機構について説明する。
[Application example of motor control device]
Hereinafter, an optical pickup transport mechanism will be described as an example of a device incorporating a stepping motor driven and controlled by the motor control device.
図5は、光ビックアップの移送機構1を模式的に示す平面図である。図5を参照して、移送機構1は、ステッピングモータ2と、スクリューシャフト3と、ガイドシャフト4と、取付台5と、取付台5に装着された光ピックアップ6と、ストッパ7と、ステッピングモータ2を回転駆動するモータ制御装置10と、制御機器8とを含む。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the optical
ステッピングモータ2は、スクリューシャフト3を回転駆動する。スクリューシャフト3には、螺旋状の溝が表面に形成されている。取付台5には、ガイドシャフト4が貫通している貫通孔5Aと、スクリューシャフト3の螺旋状の溝と合った突出部5Bが設けられている。取付台5は、光ピックアップ6とともに、ステッピングモータ2の回転に応じてガイドシャフト4に沿って移動する。ストッパ7は、光ピックアップ6が図面の左方向に移動したときに、取付台5に当たり接するように配置する。制御機器8は、光ピックアップの移送機構1を含めた機器全体(たとえば、光ディスクドライブ装置)を制御する。具体的に、制御機器8は、図1で説明したA相入力電圧VinA、B相入力電圧VinB、および基準電圧REFをモータ制御装置10に出力するとともに、ステッピングモータ2の動作状態の判定結果Doutをモータ制御装置10から受ける。
The stepping
光ピックアップ6の位置制御を行なうためには、最初に、光ピックアップ8を原点OPまで移動し、原点OPに達したことを制御機器8に検知させる必要がある。このため、取付台5とともに光ピックアップ6を図中の左方向に移動させて、取付台5をストッパ7に衝突させる。このとき、ステッピングモータ2が停止したことがモータ制御装置10によって検出され、この検出結果を制御機器8が受けることによって、光ビックアップ6が原点OPに位置していることを検知できる。
In order to control the position of the optical pickup 6, it is first necessary to move the
上記の方法で原点OPを検知する場合には、取付台5がストッパ7に衝突する際の衝撃を減らすことが望ましい。このため、取付台5をできるだけゆっくりと移動させること(すなわち、ステッピングモータ2の動作周波数を下げること)が必要である。しかしながら、ステッピングモータ2の動作周波数を下げると逆起電力が小さくなるので、ステッピングモータ2の回転/停止の判定が困難になる。
When the origin OP is detected by the above method, it is desirable to reduce the impact when the
この実施の形態によるモータ制御装置10によれば、モータ回転時に発生する逆起電力を従来よりも増加させることができるので、検出可能な動作周波数の範囲を広げることができる。この結果、原点を検知するために取付台5をストッパ7に衝突させる際の衝撃を減らすことができる。さらに、移送機構1のガタや摩擦、周囲温度などの影響によって誤判定が生じることを抑制することができ、閾値判定に用いるコンパレータ(比較回路15)の製造ばらつき(オフセットや特性ばらつき)も緩和することができる。小型のモータになるほど逆起電力の大きさは小さくなるが、そのような場合でも回転か停止かを誤判定する確率を減らすことができる。
According to the
[変形例]
上記の実施の形態では、2相励磁方式の2相ステッピングモータを例に挙げて説明したが、この発明が適用できるステッピングモータは上記の例には限られない。この発明は、3相励磁方式の3相ステッピングモータや4相励磁方式の4相ステッピングモータなどのように、N相(N≧2)のステッピングモータに広く適用することができる。
[Modification]
In the above embodiment, a two-phase excitation type two-phase stepping motor has been described as an example. However, a stepping motor to which the present invention can be applied is not limited to the above example. The present invention can be widely applied to N-phase (N ≧ 2) stepping motors such as a three-phase excitation type three-phase stepping motor and a four-phase excitation type four-phase stepping motor.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことを意図している。 The embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2 ステッピングモータ、2A ロータ、10 モータ制御装置(半導体装置)、11 ドライバ(駆動回路)、12 判定回路、13 タイミング算出回路(タイミング制御部)、14 セレクタ(選択回路)、15 比較回路、CLA,CLB 駆動コイル、VinA,VinB 入力電圧(制御信号)。 2 stepping motor, 2A rotor, 10 motor control device (semiconductor device), 11 driver (drive circuit), 12 determination circuit, 13 timing calculation circuit (timing control unit), 14 selector (selection circuit), 15 comparison circuit, CLA, CLB drive coil, VinA, VinB Input voltage (control signal).
Claims (5)
N相のうち複数相の駆動コイルに同時に通電する方式で前記ステッピングモータを回転駆動する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、全駆動コイルへの通電を一時的に停止し、
全駆動コイルへの通電を一時的に停止する通電停止期間中に、少なくとも1相の駆動コイルに生じている逆起電力を検出し、検出した逆起電力の大きさに基づいて、前記ステッピングモータの動作状態を判定する判定回路をさらに備えたモータ制御装置。 A motor control device for controlling an N-phase (N ≧ 2) stepping motor,
A drive circuit that rotationally drives the stepping motor by simultaneously energizing drive coils of a plurality of phases of N phases;
The drive circuit temporarily stops energization of all drive coils,
The stepping motor detects the counter electromotive force generated in at least one phase of the drive coil during the energization stop period in which energization to all the drive coils is temporarily stopped, and based on the magnitude of the detected counter electromotive force The motor control apparatus further provided with the determination circuit which determines the operation state of.
前記駆動回路は、第1相の駆動コイルに第1方向の電流を流す第1通電期間のうちの前半に、全駆動コイルへの通電を一時的に停止する第1通電停止期間を設け、
前記判定回路は、前記第1通電停止期間中に前記第1相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出する、請求項1に記載のモータ制御装置。 The stepping motor is a two-phase stepping motor,
The drive circuit is provided with a first energization stop period in which energization of all the drive coils is temporarily stopped in the first half of the first energization period in which a current in the first direction flows through the first phase drive coil.
2. The motor control device according to claim 1, wherein the determination circuit detects a back electromotive force generated in the first phase drive coil during the first energization stop period.
前記判定回路は、前記第2通電停止期間中に前記第1相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出する、請求項2に記載のモータ制御装置。 The drive circuit further temporarily energizes all the drive coils in the first half of the second energization period in which a current in the second direction opposite to that during the first energization period is passed through the first phase drive coil. The second energization stop period to stop is provided,
3. The motor control device according to claim 2, wherein the determination circuit detects a back electromotive force generated in the first-phase drive coil during the second energization stop period.
前記判定回路は、前記第3および第4通電停止期間中に前記第2相の駆動コイルに生じる逆起電力を検出する、請求項3に記載のモータ制御装置。 The determination circuit further includes a first half of a third energization period in which a current in the first direction flows through the second-phase drive coil, and a second opposite to the second energization period in the second-phase drive coil. In the first half of the fourth energization period for flowing the current in the direction, the third and fourth energization stop periods for temporarily stopping energization of all the drive coils are provided,
4. The motor control device according to claim 3, wherein the determination circuit detects a back electromotive force generated in the second-phase drive coil during the third and fourth energization stop periods.
前記判定回路は、
前記制御信号に基づいて、全駆動コイルへの通電を一時的に停止するタイミングを決定し、決定したタイミングで通電が停止されるように前記駆動回路に指令するタイミング制御部と、
前記タイミング制御部によって決定されたタイミングに基づいて、前記N相のうちの1つの相を選択し、選択した相の駆動コイルの両端にかかる電圧を出力する選択回路と、
前記選択回路の出力電圧と所定の閾値とを比較する比較回路とを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 In response to a control signal received from the outside of the motor control device, the drive circuit energizes the drive coil of each phase,
The determination circuit includes:
A timing control unit that determines a timing for temporarily stopping energization of all the drive coils based on the control signal, and commands the drive circuit to stop energization at the determined timing;
A selection circuit that selects one of the N phases based on the timing determined by the timing control unit and outputs a voltage applied to both ends of a drive coil of the selected phase;
The motor control device according to claim 1, further comprising a comparison circuit that compares an output voltage of the selection circuit with a predetermined threshold value.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2011-07-28 JP JP2011165693A patent/JP2013031294A/en not_active Withdrawn
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