JP2018174671A - Motor control device, sheet transfer device, and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータを制御するモータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls a motor, a sheet conveying device, and an image forming apparatus.
従来、モータの駆動制御において、モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、検出された電流値に基づいて、巻線に供給する駆動電流を制御する制御方法が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in motor drive control, a control method for detecting a current value of a drive current flowing in a motor winding and controlling a drive current supplied to the winding based on the detected current value is known.
図15は、モータを駆動するモータ駆動回路50の構成の例を示す図である。図15に示すように、モータ駆動回路50は、スイッチング素子としてのFET Q1〜Q4及びモータの巻線L1等を有する。具体的には、FET Q1〜Q4はHブリッジ回路を構成し、巻線L1は、FET Q1とQ3との接続点とFET Q2とQ4との接続点とを繋ぐように接続されている。また、FET Q1及びQ2のドレイン端子は24Vの電源端子に接続され、FET Q3及びQ4のソース端子は、抵抗器200の一端に接続される。更に、抵抗器200の他端はグラウンド(GND)に接続される。即ち、抵抗器200は接地されている。なお、モータは第1相の巻線と第2相の巻線とを有し、モータ駆動回路はモータの第1相及び第2相それぞれに対応して設けられている。更に、モータ駆動回路の駆動は相毎に独立に行われているものとする。モータの制御は、第1相において検出された電流値と第2相において検出された電流値とに基づいて行われる。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of a
FET Q1及びQ4はPWM信号であるPWM+によって駆動され、FET Q2及びQ3はPWM信号であるPWM−によって駆動される。なお、PWM+とPWM−は互いに逆位相の関係にある。即ち、PWM+が‘H(ハイレベル)’である場合は、PWM−は‘L(ローレベル)’である。また、PWM−が‘H’である場合は、PWM+は‘L’である。なお、PWM信号が‘H’である場合はFETの動作はオン状態となり、PWM信号が‘L’である場合はFETの動作はオフ状態となる。 The FETs Q1 and Q4 are driven by PWM + which is a PWM signal, and the FETs Q2 and Q3 are driven by PWM− which is a PWM signal. Note that PWM + and PWM− are in an opposite phase relationship. That is, when PWM + is “H (high level)”, PWM− is “L (low level)”. Further, when PWM− is “H”, PWM + is “L”. When the PWM signal is ‘H’, the operation of the FET is turned on. When the PWM signal is ‘L’, the operation of the FET is turned off.
図16は、PWM+、PWM−及び巻線L1に流れる駆動電流の電流値Iの関係を示すタイムチャートである。 FIG. 16 is a time chart showing the relationship between PWM +, PWM−, and the current value I of the drive current flowing through the winding L1.
図16において、期間T1は、巻線L1に流れる駆動電流Iが正、即ち、図15に示す矢印の方向に駆動電流Iが流れる期間である。また、期間T2は、巻線L1に流れる駆動電流Iが負、即ち、図15に示す矢印と逆方向に駆動電流Iが流れる期間である。 In FIG. 16, a period T1 is a period in which the drive current I flowing through the winding L1 is positive, that is, the drive current I flows in the direction of the arrow shown in FIG. The period T2 is a period in which the drive current I flowing through the winding L1 is negative, that is, the drive current I flows in the direction opposite to the arrow shown in FIG.
期間T1において、PWM+が‘H(ハイレベル)’である場合は、電源、FET Q1、巻線L1、FET Q4、GNDの順に駆動電流が流れる。その後、PWM+が‘L(ローレベル)’になると、巻線L1には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、GND、FET Q3、巻線L1、FET Q2、電源の順に駆動電流が流れる。また、期間T2において、PWM+が‘L’である場合は、電源、FET Q2、巻線L1、FET Q3、GNDの順に駆動電流が流れる。その後、PWM+が‘H’になると、巻線L1には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、GND、FET Q4、巻線L1、FET Q1、電源の順に駆動電流が流れる。 In the period T1, when PWM + is “H (high level)”, the drive current flows in the order of the power supply, the FET Q1, the winding L1, the FET Q4, and the GND. Thereafter, when PWM + becomes ‘L (low level)’, an induced electromotive force is generated in the winding L <b> 1 in a direction to prevent a change in current. As a result, a drive current flows in the order of GND, FET Q3, winding L1, FET Q2, and power supply. In the period T2, when PWM + is ‘L’, the drive current flows in the order of the power source, the FET Q2, the winding L1, the FET Q3, and the GND. Thereafter, when PWM + becomes ‘H’, an induced electromotive force is generated in the winding L <b> 1 in a direction to prevent a change in current. As a result, a drive current flows in the order of GND, FET Q4, winding L1, FET Q1, and power supply.
電流値Iは、抵抗器200にかかる電圧Vsnsに基づいて検出される。しかしながら、前述したように、期間T1において、PWM+が‘H’である場合は、電源1、FET Q1、巻線L1、FET Q4、GNDの順に駆動電流が流れる。また、期間T1において、PWM+が‘L’である場合は、GND、FET Q3、巻線L1、FET Q2、電源1の順に駆動電流が流れる。即ち、期間T1において、駆動電流が電源側からGNDへ向かう方向に流れる場合と、駆動電流がGNDから電源側へ向かう方向に流れる場合とがある。なお、期間T2についても同様である。したがって、図15に示す位置に抵抗器を設け、該抵抗器の両端の電圧Vsnsに基づいて駆動電流Iを検出すると、抵抗器に流れる実際の電流の向きと検出された駆動電流の向きとが一致しない。
The current value I is detected based on the voltage Vsns applied to the
特許文献1においては、抵抗器がモータ駆動回路とグラウンドとの間に設けられている。また、抵抗器の両端電圧Vsnsの極性を切り替える切替手段が設けられ、前記切替手段は、PWM信号に応じてVsnsの極性の切り替えを行う、という構成が述べられている。
In
前記特許文献1において述べられている構成においては、PWM+の‘H’と‘L’とを切り替える時間間隔が短いことによって、スイッチング素子がPWM+の‘H’と‘L’との切り替えに応答出来ない場合が考えられる。この場合、Vsnsの極性を切り替える必要が無いにもかかわらずVsnsの極性を切り替えてしまい、抵抗器に流れる実際の電流の向きと検出された駆動電流の向きとが一致しない可能性がある。
In the configuration described in
そこで、本出願人は、PWM+が‘H’である期間(ハイ期間)と‘L’である期間(ロー期間)のうち、期間が長い方における電流値を検出する構成を提案している。具体的には、本出願人は、図17に示すように、デューティ比(PWM+の1周期に対するハイ期間の割合)が50%以上の場合はハイ期間の電流値を検出し、デューティ比が50%未満の場合はロー期間の電流値を検出する構成を提案している。 Therefore, the present applicant has proposed a configuration in which the current value in the longer period is detected between the period (high period) in which PWM + is ‘H’ and the period (low period) in which ‘L’ is ‘L’. Specifically, as shown in FIG. 17, the present applicant detects the current value of the high period when the duty ratio (ratio of the high period to one PWM + cycle) is 50% or more, and the duty ratio is 50 In the case of less than%, a configuration for detecting the current value in the low period is proposed.
このような構成を用いることによって、抵抗器に流れる実際の電流の向きと検出された駆動電流の向きとが一致しなくなることを抑制することができる。 By using such a configuration, it is possible to prevent the direction of the actual current flowing through the resistor from being inconsistent with the direction of the detected drive current.
ハイ期間とロー期間のうち、期間が長い方における電流値を検出する構成を用いると、巻線に流れる駆動電流の過渡応答特性に起因して検出結果に差異が生じる。具体的には、ハイ期間に検出された電流値とロー期間に検出された電流値とが異なってしまう。したがって、ハイ期間とロー期間のうち、期間が長い方において電流値を検出すると、デューティ比が50%未満の値から50%以上の値に変化する際、又は、デューティ比が50%以上の値から50%未満の値に変化する際に、検出した電流波形が歪んでしまう。具体的には、図18に示すように、検出した電流波形に段差が生じてしまう。電流波形に歪みが生じてしまうと、巻線に供給する駆動電流を適切に制御することができなくなってしまう。その結果、モータの制御が不安定になってしまう。 When a configuration in which the current value in the longer period of the high period and the low period is detected is used, a difference occurs in the detection result due to the transient response characteristics of the drive current flowing in the winding. Specifically, the current value detected during the high period is different from the current value detected during the low period. Therefore, when the current value is detected in the longer period of the high period and the low period, the duty ratio changes from a value less than 50% to a value greater than 50%, or the duty ratio is a value greater than 50%. When the current value is changed to a value less than 50%, the detected current waveform is distorted. Specifically, as shown in FIG. 18, a step occurs in the detected current waveform. If the current waveform is distorted, the drive current supplied to the winding cannot be properly controlled. As a result, the control of the motor becomes unstable.
上記課題に鑑み、本発明は、モータの巻線に流れる駆動電流を検出するタイミングをPWM信号のデューティ比に応じて変えることに起因して電流波形に生じる段差を低減することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to reduce a step generated in a current waveform due to a change in timing for detecting a drive current flowing in a motor winding according to a duty ratio of a PWM signal.
上記課題を解決するために、本発明に係るモータ制御装置は、
モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値を補正し、補正した電流値に基づいて前記駆動電流を制御する第1モードと、前記電流値を補正する補正値を決定する第2モードと、を備えるモータ制御装置において、
Hブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子を備え、前記巻線が接続された駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子のオン動作、オフ動作を制御するPWM信号であって、ハイレベルとローレベルの一方である第1レベルの信号とハイレベルとローレベルの他方である第2レベルの信号とで構成される第1のPWM信号を搬送波としての第1の三角波に基づいて生成し、前記第1レベルの信号と前記第2レベルの信号とで構成される第2のPWM信号を前記第1の三角波の位相とは逆位相である第2の三角波に基づいて生成するパルス生成手段と、
前記第1モードにおいて、前記駆動回路が前記第1のPWM信号に応じて前記巻線に供給した駆動電流の電流値を、前記第1のPWM信号のデューティ比によって決まるタイミングにおいて検出し、検出した電流値を補正する補正手段と、
を有し、
前記補正手段は、前記駆動電流の電流値を前記第1の三角波の1周期毎に1回検出し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて、前記デューティ比が所定値である状態で前記駆動回路が前記第1のPWM信号に応じて前記巻線に供給した前記駆動電流の電流値を、前記第1のPWM信号が前記第1レベルである第1期間に検出し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて、前記第1期間に前記駆動電流の電流値を検出した後に、前記デューティ比が前記所定値である状態で前記駆動回路が前記第2のPWM信号に応じて前記巻線に供給した前記駆動電流の電流値を、前記第2のPWM信号が前記第2レベルである第2期間に検出し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて検出した電流値に基づいて、前記第1モードにおいて前記第1のPWM信号が前記ハイレベルである期間に検出した電流値を減少させる第1補正値を決定し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて検出した電流値に基づいて、前記第1モードにおいて前記第1のPWM信号が前記ローレベルである期間に検出した電流値を増加させる第2補正値を決定し、
前記補正手段は、前記第1モードにおいて、前記デューティ比が前記所定値より大きい場合は、前記第1のPWM信号が前記ハイレベルである期間に前記駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値を前記第1補正値に基づいて補正し、前記デューティ比が前記所定値より小さい場合は、前記第1のPWM信号が前記ローレベルである期間に前記駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値を前記第2補正値に基づいて補正し、
前記パルス生成手段は、前記補正手段によって補正された電流値に基づいて、前記PWM信号を生成することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a motor control device according to the present invention includes:
A first mode for detecting the current value of the drive current flowing in the motor winding, correcting the detected current value, and controlling the drive current based on the corrected current value, and a correction value for correcting the current value. A motor control device comprising: a second mode to be determined;
A drive circuit comprising a plurality of switching elements constituting an H-bridge circuit, to which the windings are connected;
A PWM signal for controlling on and off operations of the plurality of switching elements, a first level signal that is one of a high level and a low level, and a second level signal that is the other of a high level and a low level; Is generated based on a first triangular wave as a carrier wave, and a second PWM signal composed of the first level signal and the second level signal is generated as the first PWM signal. Pulse generating means for generating based on a second triangular wave having a phase opposite to the phase of the triangular wave of
In the first mode, the current value of the drive current supplied to the winding by the drive circuit in response to the first PWM signal is detected at a timing determined by the duty ratio of the first PWM signal, and detected. Correction means for correcting the current value;
Have
The correction means detects the current value of the drive current once for each period of the first triangular wave,
Further, the correction means, in the second mode, the current value of the drive current supplied by the drive circuit to the winding in response to the first PWM signal in a state where the duty ratio is a predetermined value, Detecting the first PWM signal in a first period of the first level;
Further, in the second mode, the correction means detects the current value of the drive current in the first period, and then the drive circuit causes the second PWM signal to be in a state where the duty ratio is the predetermined value. And detecting the current value of the drive current supplied to the winding in response to the second period in which the second PWM signal is at the second level,
Further, the correction means reduces a current value detected during a period in which the first PWM signal is at the high level in the first mode based on a current value detected in the second mode. Decide
Further, the correction means increases a current value detected during a period in which the first PWM signal is at the low level in the first mode based on the current value detected in the second mode. Decide
In the first mode, when the duty ratio is larger than the predetermined value, the correction unit detects a current value of the drive current during a period in which the first PWM signal is at the high level, and detects the detected current When the value is corrected based on the first correction value and the duty ratio is smaller than the predetermined value, the current value of the drive current is detected during a period in which the first PWM signal is at the low level, and detection is performed. The corrected current value based on the second correction value,
The pulse generation unit generates the PWM signal based on the current value corrected by the correction unit.
本発明によれば、モータの巻線に流れる駆動電流を検出するタイミングをPWM信号のデューティ比に応じて変えることに起因して電流波形に生じる段差を低減することができる。この結果、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the step generated in the current waveform due to the change in the timing for detecting the drive current flowing in the motor winding according to the duty ratio of the PWM signal. As a result, it is possible to prevent the motor control from becoming unstable.
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。なお、以下の説明においては、モータ制御装置が画像形成装置に設けられる場合について説明するが、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置等にも用いられる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shape of the component parts described in this embodiment and the relative arrangement thereof should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions, and the scope of the present invention is limited. It is not intended to be limited to the following embodiments. In the following description, a case where the motor control device is provided in the image forming apparatus will be described, but the motor control device is not limited to the image forming apparatus. For example, it is also used for a sheet conveying apparatus that conveys a sheet such as a recording medium or a document.
〔第1実施形態〕
[画像形成装置]
図1は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機(以下、画像形成装置と称する)100の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
[First Embodiment]
[Image forming apparatus]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a monochrome electrophotographic copying machine (hereinafter referred to as an image forming apparatus) 100 having a sheet conveying device used in the present embodiment. The image forming apparatus is not limited to a copying machine, and may be, for example, a facsimile machine, a printing machine, a printer, or the like. The recording method is not limited to the electrophotographic method, and may be, for example, an ink jet. Further, the format of the image forming apparatus may be either monochrome or color.
以下に、図1を用いて、画像形成装置100の構成および機能について説明する。図1に示すように、画像形成装置100は、原稿給送装置201、読取装置202及び画像印刷装置301を有する。
The configuration and function of the
原稿給送装置201の原稿積載部203に積載された原稿は、給紙ローラ204によって1枚ずつ給紙され、搬送ガイド206に沿って読取装置202の原稿ガラス台214上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト208によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ205によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置202の読取位置において照明209によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー210、211、212からなる光学系によって画像読取部111に導かれ、画像読取部111によって画像信号に変換される。画像読取部111は、レンズ、光電変換素子であるCCD、CCDの駆動回路等で構成される。画像読取部111から出力された画像信号は、ASIC等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部112によって各種補正処理が行われた後、画像印刷装置301へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。即ち、原稿給送装置201及び読取装置202は、原稿読取装置として機能する。
The originals stacked on the original stacking
また、原稿の読取モードとして、第1読取モードと第2読取モードがある。第1読取モードは、一定速度で搬送される原稿の画像を、所定の位置に固定された照明系209及び光学系によって読み取るモードである。第2読取モードは、読取装置202の原稿ガラス214上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する照明系209及び光学系によって読み取るモードである。通常、シート状の原稿の画像は第1読取モードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿の画像は第2読取モードで読み取られる。
Further, there are a first reading mode and a second reading mode as document reading modes. The first reading mode is a mode in which an image of a document conveyed at a constant speed is read by an
画像印刷装置301の内部には、シート収納トレイ302、304が設けられている。シート収納トレイ302、304には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ302にはA4サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ304にはA4サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、OHPシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。
Inside the
シート収納トレイ302に収納された記録媒体は、給紙ローラ303によって給送されて、搬送ローラ306によってレジストレーションローラ308へ送り出される。また、シート収納トレイ304に収納された記録媒体は、給紙ローラ305によって給送されて、搬送ローラ307及び306によってレジストレーションローラ308へ送り出される。
The recording medium stored in the
読取装置202から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置311に入力される。また、感光ドラム309は、帯電器310によって外周面が帯電される。感光ドラム309の外周面が帯電された後、読取装置202から光走査装置311に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置311からポリゴンミラー及びミラー312、313を経由し、感光ドラム309の外周面に照射される。この結果、感光ドラム309の外周面に静電潜像が形成される。なお、感光ドラムの帯電には、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法が用いられる。
The image signal output from the
続いて、静電潜像が現像器314内のトナーによって現像され、感光ドラム309の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム309に形成されたトナー像は、感光ドラム309と対向する位置(転写位置)に設けられた転写帯電器315によって記録媒体に転写される。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ308は記録媒体を転写位置へ送り込む。
Subsequently, the electrostatic latent image is developed with toner in the developing
前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト317によって定着器318へ送り込まれ、定着器318によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置100によって記録媒体に画像が形成される。
As described above, the recording medium to which the toner image has been transferred is sent to the
片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器318を通過した記録媒体は、排紙ローラ319、324によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器318によって記録媒体の第1面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ319、搬送ローラ320、及び反転ローラ321によって、反転パス325へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ322、323によって再度レジストレーションローラ308へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第2面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ319、324によって不図示の排紙トレイへ排紙される。
When image formation is performed in the single-sided printing mode, the recording medium that has passed through the fixing
また、第1面に画像形成された記録媒体がフェースダウンで画像形成装置100の外部へ排紙される場合は、定着器318を通過した記録媒体は、排紙ローラ319を通って搬送ローラ320へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ320のニップ部を通過する直前に搬送ローラ320の回転が反転することによって、記録媒体の第1面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ324を経由して、画像形成装置100の外部へ排出される。
When the recording medium on which the image is formed on the first surface is discharged face-down to the outside of the
以上が画像形成装置100の構成および機能についての説明である。なお、本発明における負荷とはモータによって駆動される対象物である。例えば、給紙ローラ204、303、305、レジストレーションローラ308及び排紙ローラ319等の各種ローラ(搬送ローラ)や感光ドラム309、搬送ベルト208、317、照明系209及び光学系等は本発明における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。
The above is the description of the configuration and functions of the
図2は、画像形成装置100の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ151は、図2に示すように、CPU151a、ROM151b、RAM151cを備えている。また、システムコントローラ151は、画像処理部112、操作部152、アナログ・デジタル(A/D)変換器153、高圧制御部155、モータ制御装置600、センサ類159、ACドライバ160と接続されている。システムコントローラ151は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a control configuration of the
CPU151aは、ROM151bに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。
The
RAM151cは記憶デバイスである。RAM151cには、例えば、高圧制御部155に対する設定値、モータ制御装置600に対する指令値及び操作部152から受信される情報等の各種データが記憶される。
The
システムコントローラ151は、画像処理部112における画像処理に必要となる、画像形成装置100の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部112に送信する。更に、システムコントローラ151は、センサ類159からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部155の設定値を設定する。高圧制御部155は、システムコントローラ151によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット156(帯電器310、現像器314、転写帯電器315等)に必要な電圧を供給する。なお、センサ類159には、搬送ローラによって搬送される記録媒体を検知するセンサ等が含まれる。
The
モータ制御装置600は、CPU151aから出力された指令に応じて、負荷を駆動するモータ509を制御する。なお、図2においては、画像形成装置のモータとしてモータ509のみが記載されているが、実際には、画像形成装置には複数個のモータが設けられているものとする。また、1個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図2においては、モータ制御装置が1個しか設けられていないが、実際には、複数個のモータ制御装置が画像形成装置に設けられているものとする。
The
A/D変換器153は、定着ヒータ161の温度を検出するためのサーミスタ154が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ151に送信する。システムコントローラ151は、A/D変換器153から受信したデジタル信号に基づいてACドライバ160の制御を行う。ACドライバ160は、定着ヒータ161の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ161を制御する。なお、定着ヒータ161は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器318に含まれる。
The A /
システムコントローラ151は、使用する記録媒体の種類(以下、紙種と称する)等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部152に設けられた表示部に表示するように、操作部152を制御する。システムコントローラ151は、ユーザが設定した情報を操作部152から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置100の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ151は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部152に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置201及び画像印刷装置301におけるシート材のジャムや重送等に関する情報である。操作部152は、システムコントローラ151から受信した情報を表示部に表示する。
The
前述の如くして、システムコントローラ151は画像形成装置100の動作シーケンスを制御する。
As described above, the
[モータ制御部]
次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を用いてモータを制御する。
[Motor control unit]
Next, the motor control device in the present embodiment will be described. The motor control device in the present embodiment controls the motor using vector control.
<ベクトル制御>
まず、図3及び図4を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置600がベクトル制御を行う方法について説明する。なお、以下の説明におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていないが、ロータリエンコーダなどのセンサが設けられていてもよい。
<Vector control>
First, a method in which the
図3は、A相(第1相)とB相(第2相)との2相から成るステッピングモータ(以下、モータと称する)509と、d軸及びq軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。図3では、静止座標系において、A相の巻線に対応した軸であるα軸と、B相の巻線に対応した軸であるβ軸とが定義されている。また、図3では、回転子402に用いられている永久磁石の磁極によって作られる磁束の方向に沿ってd軸が定義され、d軸から反時計回りに90度進んだ方向(d軸に直交する方向)に沿ってq軸が定義されている。α軸とd軸との成す角度はθと定義され、回転子402の回転位相は角度θによって表される。ベクトル制御では、回転子402の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。具体的には、ベクトル制御では、巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの、回転座標系における電流成分であって、回転子にトルクを発生させるq軸成分(トルク電流成分)と巻線を貫く磁束の強度に影響するd軸成分(励磁電流成分)とが用いられる。
FIG. 3 shows a stepping motor (hereinafter referred to as a motor) 509 having two phases of A phase (first phase) and B phase (second phase), and a rotating coordinate system represented by d-axis and q-axis. It is a figure which shows the relationship. In FIG. 3, an α axis that is an axis corresponding to the A phase winding and a β axis that is an axis corresponding to the B phase winding are defined in the static coordinate system. In FIG. 3, the d-axis is defined along the direction of the magnetic flux created by the magnetic poles of the permanent magnet used in the
ベクトル制御とは、回転子の目標位相を表す指令位相と実際の回転位相との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法である。また、回転子の目標速度を表す指令速度と実際の回転速度との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する方法もある。 Vector control is a motor that performs phase feedback control that controls the value of the torque current component and the value of the excitation current component so that the deviation between the command phase representing the target phase of the rotor and the actual rotation phase is small. It is the control method which controls. In addition, the motor is controlled by performing speed feedback control that controls the value of the torque current component and the value of the excitation current component so that the deviation between the command speed representing the target speed of the rotor and the actual rotation speed becomes small. There is also a method.
図4は、モータ509を制御するモータ制御装置600の構成の例を示すブロック図である。本実施形態におけるモータ制御装置600は、ベクトル制御を用いてモータを制御するモータ制御部157及びモータの巻線に駆動電流を供給してモータを駆動させるモータ駆動部158によって構成されている。なお、モータ制御装置157は、少なくとも1つのASICで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a
図4に示すように、モータ制御部157は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器502、電流制御器503、座標逆変換器505、座標変換器511、モータの巻線に駆動電流を供給するPWMインバータ506等を有する。座標変換器511は、モータ509のA相及びB相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系からq軸及びd軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、巻線に流れる駆動電流は、回転座標系における電流値であるq軸成分の電流値(q軸電流)とd軸成分の電流値(d軸電流)とによって表される。なお、q軸電流は、モータ509の回転子402にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、d軸電流は、モータ509の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当し、回転子402のトルクの発生には寄与しない。モータ制御部157は、q軸電流及びd軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。この結果、モータ制御部157は、回転子402にかかる負荷トルクに応じてq軸電流を制御することによって、回転子402が回転するために必要なトルクを効率的に発生させることができる。
As shown in FIG. 4, the
モータ制御部157は、モータ509の回転子402の回転位相θを後述する方法により決定し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。CPU151aは、モータ509の回転子402の目標位相を表す指令位相θ_refを生成し、所定の時間周期で指令位相θ_refをモータ制御部157へ出力する。
The
減算器101は、モータ509の回転子402の回転位相θと指令位相θ_refとの偏差を演算し、該偏差を位相制御器502に出力する。
The subtractor 101 calculates a deviation between the rotational phase θ of the
位相制御器502は、比例制御(P)、積分制御(I)、微分制御(D)に基づいて、減算器101から出力された偏差が小さくなるように、q軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成して出力する。具体的には、位相制御器502は、P制御、I制御、D制御に基づいて減算器101から出力された偏差が0になるように、q軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成して出力する。なお、P制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、I制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間積分に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、D制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間変化に比例する値に基づいて制御する制御方法である。本実施形態における位相制御器502は、PID制御に基づいてq軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、位相制御器502は、PI制御に基づいてq軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成しても良い。なお、回転子402に永久磁石を用いる場合、通常は巻線を貫く磁束の強度に影響するd軸電流指令値id_refは0に設定されるが、これに限定されるものではない。
The
モータ509のA相及びB相の巻線に流れる駆動電流は、モータ駆動部158によって後述する方法により検出される。モータ駆動部158によって検出された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値iα及びiβとして、図3に示す電流ベクトルの位相θeを用いて次式によって表される。なお、電流ベクトルの位相θeは、α軸と電流ベクトルとの成す角度と定義される。また、Iは電流ベクトルの大きさを示す。
iα=I*cosθe (1)
iβ=I*sinθe (2)
The drive current flowing in the A-phase and B-phase windings of the
iα = I * cos θe (1)
iβ = I * sin θe (2)
これらの電流値iα及びiβは、座標変換器511と誘起電圧決定器512に入力される。
These current values iα and iβ are input to the coordinate
座標変換器511は、静止座標系における電流値iα及びiβを、次式によって、回転座標系におけるq軸電流の電流値iq及びd軸電流の電流値idに変換する。
id= cosθ*iα+sinθ*iβ (3)
iq=−sinθ*iα+cosθ*iβ (4)
The coordinate
id = cos θ * iα + sin θ * iβ (3)
iq = −sin θ * iα + cos θ * iβ (4)
減算器102には、位相制御器502から出力されたq軸電流指令値iq_refと座標変換器511から出力された電流値iqとが入力される。減算器102は、q軸電流指令値iq_refと電流値iqとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器503に出力する。
The
また、減算器103には、位相制御器502から出力されたd軸電流指令値id_refと座標変換器511から出力された電流値idとが入力される。減算器103は、d軸電流指令値id_refと電流値idとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器503に出力する。
Further, the
電流制御器503は、PID制御に基づいて、前記偏差がそれぞれ小さくなるように駆動電圧Vq及びVdを生成する。具体的には、電流制御器503は、前記偏差がそれぞれ0になるように駆動電圧Vq及びVdを生成して座標逆変換器505に出力する。即ち、電流制御器503は、生成手段として機能する。なお、本実施形態における電流制御器503は、PID制御に基づいて駆動電圧Vq及びVdを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流制御器503は、PI制御に基づいて駆動電圧Vq及びVdを生成しても良い。
The
座標逆変換器505は、電流制御器503から出力された回転座標系における駆動電圧Vq及びVdを、次式によって、静止座標系における駆動電圧Vα及びVβに逆変換する。
Vα=cosθ*Vd−sinθ*Vq (5)
Vβ=sinθ*Vd+cosθ*Vq (6)
The coordinate
Vα = cos θ * Vd−sin θ * Vq (5)
Vβ = sin θ * Vd + cos θ * Vq (6)
座標逆変換器505は、逆変換された駆動電圧Vα及びVβを誘起電圧決定器512、PWMインバータ506及び電流値生成器530に出力する。電流値生成器530については後述する。
The coordinate
PWMインバータ506は、フルブリッジ回路を有する。なお、フルブリッジ回路(モータ駆動回路)は、図15において説明したモータ駆動回路50と同様の構成である。なお、図15においては、巻線L1は、実際には、モータ509に設けられている巻線である。即ち、巻線L1はモータ制御装置157の外部に設けられている。フルブリッジ回路は座標逆変換器505から入力された駆動電圧Vα及びVβに基づくPWM信号によって駆動される。その結果、PWMインバータ506は、駆動電圧Vα及びVβに応じた駆動電流iα及びiβを生成し、駆動電流iα及びiβをモータ509の各相の巻線に供給することによって、モータ509を駆動させる。なお、本実施形態においては、PWMインバータはフルブリッジ回路を有しているが、PWMインバータはハーフブリッジ回路等であっても良い。
The
次に、回転位相θを決定する構成について説明する。回転子402の回転位相θの決定には、回転子402の回転によってモータ509のA相及びB相の巻線に誘起される誘起電圧Eα及びEβの値が用いられる。誘起電圧の値は誘起電圧決定器512によって決定(算出)される。具体的には、誘起電圧Eα及びEβは、A/D変換器510から誘起電圧決定器512に入力された電流値iα及びiβと、座標逆変換器505から誘起電圧決定器512に入力された駆動電圧Vα及びVβとから、次式によって決定される。
Eα=Vα−R*iα−L*diα/dt (7)
Eβ=Vβ−R*iβ−L*diβ/dt (8)
Next, a configuration for determining the rotational phase θ will be described. For the determination of the rotational phase θ of the
Eα = Vα−R * iα−L * diα / dt (7)
Eβ = Vβ−R * iβ−L * diβ / dt (8)
ここで、Rは巻線レジスタンス、Lは巻線インダクタンスである。R及びLの値は使用されているモータ509に固有の値であり、ROM151b又はモータ制御装置600に設けられたメモリ(不図示)等に予め格納されている。
Here, R is winding resistance, and L is winding inductance. The values of R and L are values specific to the
誘起電圧決定器512によって決定された誘起電圧Eα及びEβは位相決定器513に出力される。
The induced voltages Eα and Eβ determined by the induced
位相決定器513は、誘起電圧決定器512から出力された誘起電圧Eαと誘起電圧Eβとの比に基づいて、次式によってモータ509の回転子402の回転位相θを決定する。
θ=tan^−1(−Eβ/Eα) (9)
The
θ = tan ^ −1 (−Eβ / Eα) (9)
なお、本実施形態においては、位相決定器513は、式(9)に基づく演算を行うことによって回転位相θを決定したが、この限りではない。例えば、誘起電圧Eα及び誘起電圧Eβと誘起電圧Eα及び誘起電圧Eβとに対応する回転位相θとの関係を示すテーブルをROM151b等に記憶しておき、前記テーブルを参照することによって回転位相θを決定してもよい。
In the present embodiment, the
前述の如くして得られた回転子402の回転位相θは、減算器101、座標逆変換器505及び座標変換器511に入力される。
The rotation phase θ of the
モータ制御装置157は、上述の制御を繰り返し行う。
The
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置157は、指令位相θ_refと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。
As described above, the
[モータ駆動部]
以上のように、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて巻線に流れる駆動電流を制御する。即ち、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する構成、及び、駆動電流を巻線に供給する構成が必要となる。
[Motor drive unit]
As described above, in the drive control of the motor, the current value of the drive current flowing through the winding is detected, and the drive current flowing through the winding is controlled based on the detected current value. That is, in the drive control of the motor, a configuration for detecting the current value of the drive current flowing through the winding and a configuration for supplying the drive current to the winding are required.
図5は、本実施形態におけるモータ駆動部158の構成の例を示す図である。図5に示すように、モータ駆動部158は、A相におけるPWMインバータ506a、A/D変換器510a、電流値生成器530aを有する。また、モータ駆動部158は、B相におけるPWMインバータ506b、A/D変換器510b、電流値生成器530bを有する。なお、図4に示すPWMインバータ506にはPWMインバータ506aとPWMインバータ506bとが含まれる。また、図4に示すA/D変換器510にはA/D変換器510aとA/D変換器510bとが含まれる。更に、図4に示す電流値生成器530には電流値生成器530aと電流値生成器530bとが含まれる。このように、PWMインバータ、A/D変換器及び電流値生成器はモータ509のA相とB相それぞれに対応して設けられており、相毎に独立に駆動される。なお、PWMインバータ506aの構成とPWMインバータ506bの構成は同じ構成であるため、図5においては、PWMインバータ506aの具体的構成を示している。PWMインバータ506aは、モータ駆動回路50a、モータ駆動回路50aに設けられた複数のFETのオン動作/オフ動作を制御するPWM信号を生成するPWM生成器203、抵抗器200の両端の電圧信号を増幅する増幅器300を有する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
また、図5に示すように、モータ制御部157は、A相の巻線に発生する誘起電圧の値を決定する誘起電圧決定器512aとB相の巻線に発生する誘起電圧の値を決定する誘起電圧決定器512bとを有する。なお、図4に示す誘起電圧決定器512には誘起電圧決定器512aと誘起電圧決定器512bとが含まれる。
Further, as shown in FIG. 5, the
以下に、モータ駆動部158がA相の巻線に駆動電流を供給する方法、及び、モータ駆動部158がA相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する方法について説明する。なお、B相については、A相と同様の構成であるため説明を省略する。また、図15乃至図18において既に説明した内容と同様の部分については、説明を省略する。
Hereinafter, a method in which the
<駆動電流を供給する方法>
まず、モータ駆動部158が巻線に駆動電流を供給する方法について説明する。
<Method of supplying drive current>
First, a method in which the
図6は、本実施形態におけるPWM生成器203の構成を示すブロック図である。また、図7は、PWM信号が生成される構成を説明する図である。図6に示すように、PWM生成器203は、所定の周波数の三角波搬送波を生成する搬送波生成部522、変調波と搬送波とを比較してPWM信号を生成する比較器203a、比較器203aからのPWM信号の位相を反転させる位相反転器524を有する。更に、PWM生成器203は、搬送波生成部522から出力された三角波搬送波の位相を反転させる搬送波反転部523、比較器203aに出力される搬送波を切り替える切替スイッチ525、切替スイッチ525を制御する反転制御部521を有する。なお、本実施形態においては、三角波搬送波の周波数(所定の周波数)は、CPU151aがモータ制御装置600を制御する周波数、即ち、CPU151aがモータ制御装置600に指令位相θ_refを出力する周波数に同期しているものとする。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the
以下の説明においては、比較器203aには搬送波生成部522から出力された三角波搬送波が入力されるものとする。
In the following description, it is assumed that the triangular wave carrier wave output from the carrier
図7に示すように、比較器203aは、モータ制御部157から出力された変調波としての駆動電圧Vαと搬送波生成部522によって生成された搬送波としての三角波とを比較することによってPWM信号であるPWM+を生成して出力する。
As shown in FIG. 7, the
位相反転器524は、比較器203aから出力されたPWM+の位相を反転させ、位相が反転したPWM信号であるPWM−を出力する。なお、三角波の値が極小値となるタイミングから次に極小値となるタイミングまでの期間を一周期とした場合に、該三角波の1周期の波形(極小値から次の極小値までの波形)は、該三角波の値が極大値となるタイミングを基準として線対称となるような波形とする。また、A相における三角波搬送波はB相における三角波搬送波に同期している。なお、切替スイッチ525、反転制御部521及び搬送波反転部523については後述する。
The
図8は、PWM信号が生成される方法を説明する図である。以下に、図8を用いて、PWM信号が生成される方法を説明する。 FIG. 8 is a diagram illustrating a method for generating a PWM signal. Hereinafter, a method of generating a PWM signal will be described with reference to FIG.
前述したように、比較器203aは変調波としての駆動電圧Vαと三角波搬送波とを比較してPWM信号を生成する。具体的には、比較器203aは、駆動電圧Vαが三角波搬送波よりも大きい期間(ハイ期間)は‘H’、駆動電圧Vαが三角波搬送波よりも小さい期間(ロー期間)は‘L’としてPWM+を生成する。また、PWM生成器203は、PWM+の位相を反転させたPWM−を生成する。
As described above, the
図5に示すように、PWM生成器203は、PWM+をFET Q1及びQ4に出力し、PWM−をFET Q2及びQ3に出力する。FET Q1乃至Q4は、PWM+とPWM−によって、オン動作/オフ動作が制御される。この結果、A相の巻線L1に供給する駆動電流の大きさ及び向きを制御することができる。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態においては、駆動電圧が24Vである場合はデューティ比が100%、駆動電圧が0Vである場合はデューティ比が50%、駆動電圧が−24Vである場合はデューティ比が0%に対応する。即ち、本実施形態においては、駆動電圧VαはPWM+のデューティ比に対応する値である。なお、本実施形態においては、PWM+の周期に対するハイ期間の割合をデューティ比と定義するが、PWM+の周期に対するロー期間の割合をデューティ比と定義しても良い。 In this embodiment, when the drive voltage is 24V, the duty ratio is 100%, when the drive voltage is 0V, the duty ratio is 50%, and when the drive voltage is -24V, the duty ratio is 0%. To do. That is, in the present embodiment, the drive voltage Vα is a value corresponding to the duty ratio of PWM +. In this embodiment, the ratio of the high period to the PWM + period is defined as the duty ratio, but the ratio of the low period to the PWM + period may be defined as the duty ratio.
<駆動電流を検出する方法>
次に、モータ駆動部158が巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する方法について説明する。
<Method for detecting drive current>
Next, a method for detecting the current value of the drive current flowing through the winding by the
前述したように、巻線に流れる駆動電流は抵抗器200にかかる電圧Vsnsに基づいて検出される。増幅器300は、電圧Vsnsの信号を増幅してA/D変換器510aに出力する。A/D変換器510aは、電圧Vsnsをアナログ値からデジタル値へと変換して、電流値生成器530aに出力する。また、電流値生成器530aには、モータ制御部157から出力される駆動電圧Vα及びPWM生成器203から出力される三角波搬送波の情報としての周波数及び位相の情報が入力される。
As described above, the drive current flowing through the winding is detected based on the voltage Vsns applied to the
図9は、電流値生成器530aの構成を示す図である。電流値生成器530aは、検出制御部901、検出値生成部902、補正制御部903、補正値記憶部904、及び補正値生成部905を備える。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the
検出制御部901は、モータ制御部157から出力された駆動電圧Vαに基づいて、検出値生成部902及び補正制御部903を制御する。
具体的には、検出制御部901は、駆動電圧Vαが負(デューティ比が50%未満)の場合はロー期間に電圧値Vsnsをサンプリングするように検出値生成部902を制御する。
The
Specifically, the
検出値生成部902は、検出制御部901からの指令に基づいて、PWM生成器203によって生成されたPWM+が立ち下がった(‘H’から‘L’に切り替わった)後に三角波搬送波が最初に極値となるタイミングで電圧値Vsnsをサンプリングする。そして、検出値生成部902は、サンプリングした電圧値Vsnsの極性を反転させて、電流値Isnsを生成する。また、検出制御部901は、駆動電圧が0V以上(デューティ比が50%以上)の場合は、ハイ期間に電圧値Vsnsをサンプリングするように検出値生成部902を制御する。検出値生成部902は、検出制御部901からの指令に基づいて、PWM生成器203によって生成されたPWM+が立ち上がった(‘L’から‘H’に切り替わった)後に三角搬送波が最初に極値となるタイミングで電圧値Vsnsをサンプリングする。そして、検出値生成部902は、サンプリングした電圧値Vsnsの極性を反転させず、電流値Isnsを生成する。なお、検出値生成部902は、サンプリングした電圧値Vsnsに基づいて電流値Isnsを生成した後に、電流値Isnsの極性を反転させる処理を行ってもよい。
Based on a command from the
このように、三角波搬送波が極値となるタイミングで電圧値Vsnsをサンプリングすることによって、PWM信号が立ち上がる又は立ち下がるタイミングにおいてデジタル値をサンプリングすることを防止することが出来る。この結果、PWM信号が立ち上がる又は立ち下がる際にスイッチング素子がスイッチングすることに起因して発生するノイズがサンプリングした値に含まれることを抑制することができる。 As described above, by sampling the voltage value Vsns at the timing when the triangular wave carrier wave reaches the extreme value, it is possible to prevent the digital value from being sampled at the timing when the PWM signal rises or falls. As a result, it is possible to prevent noise generated due to switching of the switching element when the PWM signal rises or falls from being included in the sampled value.
<電流値Isnsを補正する方法>
次に、検出された電流値Isnsを補正する方法について説明する。本実施形態では、以下の構成をモータ駆動部158に適用することによって、検出される電流波形に生じる段差を低減する。
<Method of correcting the current value Isns>
Next, a method for correcting the detected current value Isns will be described. In the present embodiment, by applying the following configuration to the
図10は、電流値を補正する方法を説明する図である。図10には、駆動電流I(t)、サンプリングタイミングts1、ts2及び、電流値Isnsの補正の基準として用いられる直線状の基準関数ref1(t)、ref2(t)が示されている。なお、tは時間を示す。基準関数ref1(t)は、PMW信号(PWM+)のH期間に駆動電流Iが線形的に増加した場合を示し、基準関数ref2(t)は、PMW信号(PWM+)のL期間に駆動電流Iが線形的に減少した場合を示している。なお、図10では、PWM生成部203によってデューティ比DR=50%のPWM信号を生成した場合が一例として示されている。
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of correcting the current value. FIG. 10 shows linear reference functions ref1 (t) and ref2 (t) used as a reference for correcting the drive current I (t), the sampling timings ts1 and ts2, and the current value Isns. T represents time. The reference function ref1 (t) indicates a case where the drive current I increases linearly during the H period of the PMW signal (PWM +), and the reference function ref2 (t) indicates the drive current I during the L period of the PMW signal (PWM +). Shows a case where the linearity decreases linearly. In FIG. 10, a case where a PWM signal with a duty ratio DR = 50% is generated by the
図10に示すように、H期間内のサンプリングタイミングts1における駆動電流の値I(ts1)は、基準関数が示す基準値ref1(ts1)よりも、Δi1だけ高くなっている。このため、H期間における補正値C1は、駆動電流Iの検出値IsnsをΔi1減少させるように、C1=−Δi1と定められる。また、L期間内の検出タイミングts2における駆動電流の値I(ts2)は、基準関数が示す基準値ref2(ts2)よりも、Δi2だけ低くなっている。このため、L期間における補正値C2は、駆動電流Iの検出値IsnsをΔi2増加させるように、C2=Δi2と定められる。なお、補正値C1及びC2は、図9に示す補正値記憶部904に予め記憶されている。
As shown in FIG. 10, the value I (ts1) of the drive current at the sampling timing ts1 within the H period is higher by Δi1 than the reference value ref1 (ts1) indicated by the reference function. For this reason, the correction value C1 in the H period is determined as C1 = −Δi1 so that the detection value Isns of the drive current I is decreased by Δi1. In addition, the drive current value I (ts2) at the detection timing ts2 within the L period is lower by Δi2 than the reference value ref2 (ts2) indicated by the reference function. For this reason, the correction value C2 in the L period is determined as C2 = Δi2 so that the detection value Isns of the drive current I is increased by Δi2. The correction values C1 and C2 are stored in advance in the correction
検出制御部901は、H期間用の補正値C1及びL期間用の補正値C2のいずれを用いて検出値Isnsを補正すべきかを、補正制御部903に指示する。具体的には、検出制御部901は、デューティ比が50%以上である場合は、補正値C1に基づいて電流値Isnsを補正するように補正制御部903を制御する。また、検出制御部901は、デューティ比が50%未満である場合は、補正値C2に基づいて電流値Isnsを補正するように補正制御部903を制御する。
The
補正制御部903は、検出値生成部902によって生成された検出値Isnsを、検出制御部901からの指示に従って補正する。具体的には、補正制御部903は、補正値記憶部904から読み出した補正値C1またはC2を検出値Isnsに加算することによって検出値Isnsを補正し、補正後の値を電流値Iαとして出力する。
The
<補正値を決定する方法>
次に、補正値C1及びC2を決定する具体的な方法について説明する。前述したように、補正値C1及びC2が決定されるためには、Δi1及びΔi2を決定する必要がある。
<Method for determining correction value>
Next, a specific method for determining the correction values C1 and C2 will be described. As described above, in order to determine the correction values C1 and C2, it is necessary to determine Δi1 and Δi2.
本実施形態においては、デューティ比が50%である状態において検出された電流値に基づいてΔi1及びΔi2が決定されるが、デューティ比は50%でなくてもよい。 In the present embodiment, Δi1 and Δi2 are determined based on the current value detected in a state where the duty ratio is 50%, but the duty ratio may not be 50%.
図11は、Δi1及びΔi2が決定される方法を説明するタイムチャートである。図11(a)は、三角波搬送波とデューティ比との関係を示す図である。図11(b)は、図11(a)に示す三角波搬送波とデューティ比とに基づいて生成されたPWM信号を示す図である。図11(c)は、図11(b)に示すPWM信号に基づいて巻線に供給された電流を示す図である。図11(d)は、電流値を検出(サンプリング)するタイミングを示す図である。なお、本実施形態における検出値生成部902がサンプリングを行う周期Tsは、三角波搬送波の周期と同期している。即ち、本実施形態における検出値生成部902は、三角波搬送波の1周期毎にサンプリングを1回行う。
FIG. 11 is a time chart illustrating a method for determining Δi1 and Δi2. FIG. 11A is a diagram showing the relationship between the triangular wave carrier wave and the duty ratio. FIG. 11B is a diagram showing a PWM signal generated based on the triangular wave carrier wave and the duty ratio shown in FIG. FIG.11 (c) is a figure which shows the electric current supplied to the coil | winding based on the PWM signal shown in FIG.11 (b). FIG. 11D is a diagram illustrating timing for detecting (sampling) the current value. Note that the period Ts at which the detection
以下に、図11を用いて、補正値C1及びC2を決定する具体的な方法について説明する。なお、以下の説明においては、図11における時刻t0において、モータの巻線への電流の供給が開始されたものとする。 Hereinafter, a specific method for determining the correction values C1 and C2 will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that supply of current to the winding of the motor is started at time t0 in FIG.
図11に示すように、検出値生成部902は、PWM+が立ち上がった後の最初に三角波搬送波が極値となるタイミング(時刻t1)に、電圧値Vsns(t1)をサンプリングし、電流値Isns(t1)を生成して補正値生成部905に出力する。その後、検出値生成部902は、PWM+が再び立ち上がった後の最初に三角波搬送波が極値となるタイミング(時刻t3)に、電圧値Vsns(t3)をサンプリングし、電流値Isns(t3)を生成して補正値生成部905に出力する。このように、PWM+が立ち上がった後の最初に三角波搬送波が極値となるタイミングで電流値を検出することによって、ハイ期間における電流値を検出することができる。なお、Isns(t)は、時刻tにおいてサンプリングされた電圧値Vsns(t)に基づいて生成された電流値を示す。
As shown in FIG. 11, the detection
時刻t1から所定時間T1が経過すると、反転制御部521は、搬送波反転部523から出力された三角波搬送波が比較器203aに入力されるように切替スイッチ525を制御する。この結果、搬送波生成部522によって生成された三角波搬送波の位相と逆位相である三角波搬送波に基づく電流が巻線に供給される。
When a predetermined time T1 has elapsed from time t1, the
検出値生成部902は、反転制御部521が切替スイッチ525を制御してから所定時間T2が経過したら、PWM+が立ち下がった後の最初に三角波搬送波が極値となるタイミング(時刻t12)に、電圧値Vsns(t12)をサンプリングする。そして、検出値生成部902は、電圧値Vsns(t12)に基づいて電流値Isns(t12)を生成して補正値生成部905に出力する。その後、検出値生成部902は、PWM+が再び立ち下がった後の最初に三角波搬送波が極値となるタイミング(時刻t14)における電圧値Vsns(t14)をサンプリングし、電流値Isns(t14)を生成して補正値生成部905に出力する。このように、PWM+が立ち下がった後の最初に三角波搬送波が極値となるタイミングで電流値を検出することによって、ロー期間における電流値を検出することができる。時刻t12から所定時間T1が経過すると、検出値生成部902は、電圧値Vsns(t)のサンプリングを終了する。このように、電流値生成器530aは、三角波搬送波に基づく所定の周期で電流値を検出する。なお、位相が反転した三角波搬送波が比較器203aに入力されてから所定時間T2が経過してからサンプリングが行われるのは、三角波搬送波の位相が反転したことに起因して変動する電流が安定した状態でサンプリングが行われるようにするためである。即ち、所定時間T2は、三角波搬送波の位相が反転したことに起因して変動する電流が安定するために最低限必要の時間以上の長さである。
When a predetermined time T2 has elapsed after the
なお、本実施形態においては、検出値生成部902が電圧値Vsns(t)のサンプリングを2回行うように所定時間T1が設定されるが、この限りではない。例えば、所定時間T1は、サンプリングが3回行われるように設定される等、少なくとも1回サンプリングが行われるような時間であればよい。
In the present embodiment, the predetermined time T1 is set so that the detection
補正値生成部905は、入力された電流値Isns(t1)と電流値Isns(t3)との平均値iHを算出する。また、補正値生成部905は、入力された電流値Isns(t12)と電流値Isns(t14)との平均値iLを算出する。
The correction
補正値生成部905は、以下の式(10)を用いて、Δi1及びΔi2を決定する。
Δi1=Δi2=|iH−iL|/2 (10)
The correction
Δi1 = Δi2 = | iH−iL | / 2 (10)
そして、補正値生成部905は、補正値C1及びC2を以下の式(11)及び(12)によって決定する。
C1=−Δi1 (11)
C2= Δi2 (12)
Then, the correction
C1 = −Δi1 (11)
C2 = Δi2 (12)
補正値生成部905は、決定した補正値C1及びC2を補正値記憶部905に記憶する。
The correction
本実施形態では、以上のようにして、補正値C1及びC2が決定される。 In the present embodiment, the correction values C1 and C2 are determined as described above.
図12は、モータ制御装置600によるモータの制御方法を示すフローチャートである。以下に、図11を用いて、本実施形態におけるモータ509の制御について説明する。このフローチャートの処理は、CPU151aからの指示を受けたモータ制御装置600によって実行される。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a motor control method performed by the
まず、S1001において、CPU151aからモータ制御装置600にenable信号‘H’が出力されると、モータ制御装置600はCPU151aから出力される指令に基づいて稼働する。enable信号とは、モータ制御装置600の稼働を許可又は禁止する信号である。enable信号が‘L(ローレベル)’である場合は、CPU151aはモータ制御装置600の稼働を禁止する。即ち、モータ制御装置600は停止する。また、enable信号が‘H(ハイレベル)’である場合は、CPU151aはモータ制御装置600の稼働を許可する。即ち、モータ制御装置600は稼働する。
First, in S1001, when the enable signal 'H' is output from the
次に、S102において、CPU151aは、補正値C1及びC2を決定するように、モータ制御装置600を制御する。この結果、モータ制御装置600は前述した方法で補正値C1及びC2を決定し、補正値記憶部904に記憶する。なお、モータ制御装置600が補正値を決定するフローについては後述する。
Next, in S102, the
その後、S1003において、CPU151aは、モータの駆動が行われるように、モータ制御装置600を制御する。この結果、モータ制御装置600はモータの駆動を開始する。
Thereafter, in S1003, the
S1004において、モータ制御部157から出力された駆動電圧が0V以上(デューティ比(DR)が50%以上)である場合は、処理はS1005に進む。S1005において、検出制御部901は、ハイ期間に電圧値Vsnsをサンプリングして検出値Isnsを生成するように検出値生成部902を制御する。この結果、検出値生成部902は、ハイ期間に電圧値Vsnsをサンプリングし、検出値Isnsを生成する。
In S1004, when the drive voltage output from the
その後、S1006において、検出制御部901は、生成された検出値Isnsを、S1002において補正値記憶部904に記憶された補正値C1で補正するよう、補正制御部903を制御する。この結果、補正制御部903は、取得した検出値Isnsに補正値C1(C1<0)を加算することによって検出値Isnsを補正する。そして、補正制御部903は、当該補正後の電流値Iαを出力する。その後、CPU151aは処理をS1007に進める。
Thereafter, in S1006, the
また、S1004において、モータ制御部157から出力された駆動電圧が負(デューティ比が50%未満)である場合は、処理はS1008に進む。S1008において、検出制御部901は、ロー期間に電圧値Vsnsをサンプリングして検出値Isnsを生成するように、検出値生成部902を制御する。この結果、検出値生成部902は、ロー期間に電圧値Vsnsをサンプリングし、検出値Isnsを生成する。
If the drive voltage output from the
次に、S1009において、検出制御部901は、生成した検出値Isnsの極性(即ち、電圧値Vsnsの極性)を反転させる反転処理を行うよう、検出値生成部902を制御する。この結果、検出値生成部902は、生成した検出値Isnsの極性(即ち、電圧値Vsnsの極性)を反転させる。
In step S <b> 1009, the
その後、S1010において、検出制御部901は、生成された検出値Isnsを、S1002において補正値記憶部904に記憶された補正値C2で補正するよう、補正制御部903を制御する。この結果、補正制御部903は、反転処理後の検出値Isnsに補正値C2(C1>0)を加算することによって検出値Isnsを補正する。そして、補正制御部903は、当該補正後の電流値Iαを出力する。その後、CPU151aは処理をS1007に進める。
After that, in S1010, the
以降、CPU151aがモータ制御装置600にenable信号‘L’を出力するまで、モータ制御装置600は上述の制御を繰り返し行う。
Thereafter, the
図13は、図12に示すS1002において、モータ制御装置600が補正値を決定する方法を示すフローチャートである。以下に、図13を用いて、モータ制御装置600が補正値を決定する方法について説明する。このフローチャートの処理は、CPU151aからの指示を受けたモータ制御装置600によって実行される。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a method in which the
S2001において、CPU151aは、デューティ比50%に対応する電流がモータの巻線に流れるようにPWM生成器203を制御する。PWM生成器203は、搬送波生成部522によって生成される三角波搬送波に基づいてデューティ比が50%であるPWM信号を生成し、モータ駆動回路50aに出力する。モータ駆動回路50aは、PWM生成器203から出力されたPWM信号に対応する電流をモータの巻線に供給する。
In S2001, the
次に、S2002において、検出値生成器902は、ハイ期間において電圧値Vsnsをサンプリングする。その後、検出値生成器902は、サンプリングした電圧値Vsnsに基づいて電流値を生成し、補正値生成部905に出力する。
Next, in S2002, the
S2003において、ハイ期間でのサンプリングが開始されてから所定時間T1が経過していない場合は、CPU151aは処理をS2002に戻す。
In S2003, when the predetermined time T1 has not elapsed since the sampling in the high period was started, the
また、S2003において、ハイ期間でのサンプリングが開始されてから所定時間T1が経過すると、S2004において、反転制御部521は搬送波反転部523から出力された三角波搬送波が比較器203aに入力されるように切替スイッチ525を制御する。この結果、搬送波生成部522によって生成された三角波搬送波の位相と逆位相である三角波搬送波に基づく電流が巻線に供給される。
In S2003, when the predetermined time T1 has elapsed since the sampling in the high period was started, in S2004, the
その後、S2005において、搬送波反転部523から出力された三角波搬送波が比較器203aに入力されるように反転制御部521が切替スイッチ525を制御してから所定時間T2が経過すると、CPU151aは処理をS2006に進める。
After that, when a predetermined time T2 has elapsed since the
次に、S2006において、検出値生成器902は、ロー期間において電圧値Vsnsをサンプリングする。その後、検出値生成器902は、サンプリングした電圧値Vsnsに基づいて電流値を生成し、補正値生成部905に出力する。
Next, in S2006, the
S2007において、ロー期間でのサンプリングが開始されてから所定時間T1が経過していない場合は、CPU151aは処理をS2006に戻す。
In S2007, when the predetermined time T1 has not elapsed since the sampling in the low period was started, the
また、S2007において、ロー期間でのサンプリングが開始されてから所定時間T1が経過すると、S2008において、CPU151aは、電流の供給を終了するようにPWM生成器203を制御する。この結果、モータの巻線への電流の供給が終了する。
In S2007, when a predetermined time T1 has elapsed since the sampling in the low period was started, in S2008, the
次に、S2009において、補正値生成部905は、検出値生成部902から出力された電流値に基づいて、前述した方法で補正値C1及びC2を生成する。
Next, in S2009, the correction
その後、S2010において、補正値生成部905は、生成した補正値C1及びC2を補正値記憶部904に記憶する。
After that, in S2010, the correction
上述のようにして、モータ制御装置600は補正値を決定する。
As described above, the
以上のように、本実施形態においては、巻線に供給された、デューティ比が50%であるPWM信号に対応する電流を検出し、検出された電流値に基づいて、モータを駆動する期間に検出された電流値を補正するための補正値を決定する。具体的には、デューティ比が50%であるPWM信号に対応する電流をハイ期間に検出した後、三角波搬送波の位相を反転させる。その後、位相が反転した三角波搬送波に基づく、デューティ比が50%であるPWM信号に対応する電流をロー期間にも検出する。このように、三角波搬送波の位相を反転させることによって、一定の周期で電流を検出することができる。また、決定された補正値に基づいて、モータを駆動する期間に検出された電流値を補正することによって、検出された電流波形に生じる歪みを低減することができる。この結果、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the current corresponding to the PWM signal supplied to the winding and having a duty ratio of 50% is detected, and the motor is driven based on the detected current value. A correction value for correcting the detected current value is determined. Specifically, after detecting a current corresponding to a PWM signal having a duty ratio of 50% in the high period, the phase of the triangular wave carrier wave is inverted. Thereafter, the current corresponding to the PWM signal having a duty ratio of 50% based on the triangular wave carrier wave whose phase is inverted is also detected in the low period. Thus, by inverting the phase of the triangular wave carrier wave, the current can be detected at a constant period. Further, by correcting the current value detected during the period of driving the motor based on the determined correction value, distortion generated in the detected current waveform can be reduced. As a result, it is possible to prevent the motor control from becoming unstable.
なお、本実施形態においては、デューティ比が所定値以上であるか否か、具体的には、50%以上であるか否かに基づいて、電圧値Vsnsのサンプリングをハイ期間に行うかロー期間に行うかを決定したが、この限りではない。例えば、デューティ比が70%以上であるか否かに基づいて、電圧値Vsnsのサンプリングをハイ期間に行うかロー期間に行うかを決定してもよい。この場合、補正値C1及びC2は、デューティ比が70%である状態における電流値に基づいて決定される。 In the present embodiment, the sampling of the voltage value Vsns is performed in the high period or the low period based on whether the duty ratio is equal to or greater than a predetermined value, specifically, whether it is equal to or greater than 50%. However, this is not the case. For example, it may be determined whether the sampling of the voltage value Vsns is performed in the high period or the low period based on whether the duty ratio is 70% or more. In this case, the correction values C1 and C2 are determined based on the current value in a state where the duty ratio is 70%.
また、本実施形態においてはモータ制御装置が稼働するたびに補正値C1及びC2の決定を行ったがこの限りではない。例えば、ユーザが操作部152の表示部から補正値C1及びC2の決定を行う指示を行った場合に、補正値C1及びC2の決定を行ってもよい。
In the present embodiment, the correction values C1 and C2 are determined each time the motor control device is operated, but this is not restrictive. For example, when the user gives an instruction to determine the correction values C1 and C2 from the display unit of the
また、本実施形態においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、DCモータ等の他のモータであっても良い。また、モータは2相モータである場合に限らず、3相モータ等の他のモータであっても本実施形態を適用することができる。 In this embodiment, a stepping motor is used as a motor for driving a load, but another motor such as a DC motor may be used. Further, the embodiment is not limited to the case where the motor is a two-phase motor, and may be another motor such as a three-phase motor.
また、本実施形態においては、補正値を決定する際に、ハイ期間に電流値を検出した後にロー期間に電流値を検出したが、この限りではない。例えば、ロー期間に電流値を検出した後にハイ期間に電流値を検出する等の構成であってもよい。 In this embodiment, when determining the correction value, the current value is detected in the low period after the current value is detected in the high period, but this is not restrictive. For example, the current value may be detected in the high period after the current value is detected in the low period.
また、本実施形態におけるベクトル制御では、位相フィードバック制御を行うことによってモータ509を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子402の回転速度ωをフィードバックしてモータ509を制御する構成であっても良い。具体的には、図14に示すように、モータ制御装置内部に速度決定器514を設け、速度決定器514が位相決定器513から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転速度ωを決定する。なお、速度の決定には、式(13)が用いられるものとする。
ω=dθ/dt (13)
In the vector control in the present embodiment, the
ω = dθ / dt (13)
そして、CPU151aは回転子の目標速度を表す指令速度ω_refを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器500を設け、速度制御器500が回転速度ωと指令速度ω_refとの偏差が小さくなるように、q軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成して出力する構成とする。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータ509を制御する構成であっても良い。
Then, the
また、本実施形態は、ベクトル制御に限らず、回転子の回転位相を決定する構成を有するものに適用することができる。 In addition, the present embodiment is not limited to vector control and can be applied to a configuration having a configuration for determining the rotational phase of the rotor.
また、本実施形態においては、回転子として永久磁石が用いられているが、これに限定されるものではない。 Moreover, in this embodiment, although the permanent magnet is used as a rotor, it is not limited to this.
50 モータ駆動回路
Q1〜Q4 FET
203 PWM生成器
509 ステッピングモータ
530 電流値生成器
600 モータ制御装置
50 Motor drive circuit Q1-Q4 FET
203
Claims (19)
Hブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子を備え、前記巻線が接続された駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子のオン動作、オフ動作を制御するPWM信号であって、ハイレベルとローレベルの一方である第1レベルの信号とハイレベルとローレベルの他方である第2レベルの信号とで構成される第1のPWM信号を搬送波としての第1の三角波に基づいて生成し、前記第1レベルの信号と前記第2レベルの信号とで構成される第2のPWM信号を前記第1の三角波の位相とは逆位相である第2の三角波に基づいて生成するパルス生成手段と、
前記第1モードにおいて、前記駆動回路が前記第1のPWM信号に応じて前記巻線に供給した駆動電流の電流値を、前記第1のPWM信号のデューティ比によって決まるタイミングにおいて検出し、検出した電流値を補正する補正手段と、
を有し、
前記補正手段は、前記駆動電流の電流値を前記第1の三角波の1周期毎に1回検出し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて、前記デューティ比が所定値である状態で前記駆動回路が前記第1のPWM信号に応じて前記巻線に供給した前記駆動電流の電流値を、前記第1のPWM信号が前記第1レベルである第1期間に検出し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて、前記第1期間に前記駆動電流の電流値を検出した後に、前記デューティ比が前記所定値である状態で前記駆動回路が前記第2のPWM信号に応じて前記巻線に供給した前記駆動電流の電流値を、前記第2のPWM信号が前記第2レベルである第2期間に検出し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて検出した電流値に基づいて、前記第1モードにおいて前記第1のPWM信号が前記ハイレベルである期間に検出した電流値を減少させる第1補正値を決定し、
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて検出した電流値に基づいて、前記第1モードにおいて前記第1のPWM信号が前記ローレベルである期間に検出した電流値を増加させる第2補正値を決定し、
前記補正手段は、前記第1モードにおいて、前記デューティ比が前記所定値より大きい場合は、前記第1のPWM信号が前記ハイレベルである期間に前記駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値を前記第1補正値に基づいて補正し、前記デューティ比が前記所定値より小さい場合は、前記第1のPWM信号が前記ローレベルである期間に前記駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値を前記第2補正値に基づいて補正し、
前記パルス生成手段は、前記補正手段によって補正された電流値に基づいて、前記PWM信号を生成することを特徴とするモータ制御装置。 A first mode for detecting the current value of the drive current flowing in the motor winding, correcting the detected current value, and controlling the drive current based on the corrected current value, and a correction value for correcting the current value. A motor control device comprising: a second mode to be determined;
A drive circuit comprising a plurality of switching elements constituting an H-bridge circuit, to which the windings are connected;
A PWM signal for controlling on and off operations of the plurality of switching elements, a first level signal that is one of a high level and a low level, and a second level signal that is the other of a high level and a low level; Is generated based on a first triangular wave as a carrier wave, and a second PWM signal composed of the first level signal and the second level signal is generated as the first PWM signal. Pulse generating means for generating based on a second triangular wave having a phase opposite to the phase of the triangular wave of
In the first mode, the current value of the drive current supplied to the winding by the drive circuit in response to the first PWM signal is detected at a timing determined by the duty ratio of the first PWM signal, and detected. Correction means for correcting the current value;
Have
The correction means detects the current value of the drive current once for each period of the first triangular wave,
Further, the correction means, in the second mode, the current value of the drive current supplied by the drive circuit to the winding in response to the first PWM signal in a state where the duty ratio is a predetermined value, Detecting the first PWM signal in a first period of the first level;
Further, in the second mode, the correction means detects the current value of the drive current in the first period, and then the drive circuit causes the second PWM signal to be in a state where the duty ratio is the predetermined value. And detecting the current value of the drive current supplied to the winding in response to the second period in which the second PWM signal is at the second level,
Further, the correction means reduces a current value detected during a period in which the first PWM signal is at the high level in the first mode based on a current value detected in the second mode. Decide
Further, the correction means increases a current value detected during a period in which the first PWM signal is at the low level in the first mode based on the current value detected in the second mode. Decide
In the first mode, when the duty ratio is larger than the predetermined value, the correction unit detects a current value of the drive current during a period in which the first PWM signal is at the high level, and detects the detected current When the value is corrected based on the first correction value and the duty ratio is smaller than the predetermined value, the current value of the drive current is detected during a period in which the first PWM signal is at the low level, and detection is performed. The corrected current value based on the second correction value,
The motor control device, wherein the pulse generation unit generates the PWM signal based on the current value corrected by the correction unit.
更に、前記補正手段は、前記第2モードにおいて、検出した前記第1のPWM信号に基づく複数個の電流値の平均値である第1平均値と、検出した前記第2のPWM信号に基づく前記複数個の電流値の平均値である第2平均値と、に基づいて、前記第1補正値及び前記第2補正値を決定することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 In the second mode, the correction means detects the current value of the drive current supplied to the winding in response to the first PWM signal by the drive circuit a plurality of times, and then the drive circuit performs the second mode. Detecting the current value of the drive current supplied to the winding according to the PWM signal of the plurality of times,
Further, in the second mode, the correction means is configured to output a first average value that is an average value of a plurality of current values based on the detected first PWM signal, and the detected second PWM signal based on the detected second PWM signal. The motor control device according to claim 1, wherein the first correction value and the second correction value are determined based on a second average value that is an average value of a plurality of current values.
前記第1補正値は、前記第2補正値の極性を反転して得られた値であることを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 The second correction value is a value calculated by dividing the absolute value of the difference between the first average value and the second average value by 2.
The motor control device according to claim 2, wherein the first correction value is a value obtained by inverting the polarity of the second correction value.
前記制御手段は、前記補正手段によって補正された電流値と前記巻線に供給するべき駆動電流との偏差が小さくなるように、前記駆動回路を駆動する駆動電圧を生成する電圧生成手段を有し、
前記パルス生成手段は、前記電圧生成手段によって生成された前記駆動電圧と前記第1の三角波とに基づいて前記第1のPWM信号を生成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The motor control device has control means for controlling the motor based on the current value corrected by the correction means,
The control means includes voltage generation means for generating a drive voltage for driving the drive circuit so that a deviation between the current value corrected by the correction means and the drive current to be supplied to the winding is reduced. ,
4. The pulse generation unit generates the first PWM signal based on the drive voltage generated by the voltage generation unit and the first triangular wave. 5. The motor control device according to item.
前記第1の三角波を生成する三角波生成手段と、
前記三角波生成手段によって生成された前記第1の三角波の位相を反転させることによって前記第2の三角波を生成する反転手段と、
前記三角波と前記駆動電圧とを比較することによって前記PWM信号を生成する比較手段と、
を有することを特徴とする請求項4に記載のモータ制御装置。 The pulse generation means includes
A triangular wave generating means for generating the first triangular wave;
Inverting means for generating the second triangular wave by inverting the phase of the first triangular wave generated by the triangular wave generating means;
Comparison means for generating the PWM signal by comparing the triangular wave and the drive voltage;
The motor control device according to claim 4, comprising:
前記第2期間に前記駆動電流を検出する場合は、前記第2のPWM信号のレベルが前記第1レベルから前記第2レベルへと切り替わった後に前記第1の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記駆動電流を検出し、
前記第1のPWM信号が前記第2レベルである第3期間に前記駆動電流を検出する場合は、前記第2のPWM信号のレベルが前記第1レベルから前記第2レベルへと切り替わった後に前記第2の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記駆動電流を検出し、
前記第2のPWM信号が前記第1レベルである第4期間に前記駆動電流を検出する場合は、前記第2のPWM信号のレベルが前記第2レベルから前記第1レベルへと切り替わった後に前記第2の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記駆動電流を検出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 When the correction means detects the drive current in the first period, the first triangular wave is first detected after the level of the first PWM signal is switched from the second level to the first level. Detect the drive current at the timing of the extreme value,
When the drive current is detected in the second period, the first triangular wave first becomes an extreme value after the level of the second PWM signal is switched from the first level to the second level. Detecting the drive current at
When the driving current is detected in the third period in which the first PWM signal is at the second level, the level of the second PWM signal is switched from the first level to the second level. The drive current is detected at a timing when the second triangular wave first becomes an extreme value,
When the driving current is detected in the fourth period in which the second PWM signal is at the first level, the level of the second PWM signal is switched from the second level to the first level. 6. The motor control device according to claim 1, wherein the drive current is detected at a timing at which the second triangular wave first becomes an extreme value.
前記第1のPWM信号が前記第2レベルである場合は前記複数のスイッチング素子はオフとなり、
前記第2のPWM信号が前記第1レベルである場合は前記複数のスイッチング素子はオンとなり、
前記第2のPWM信号が前記第2レベルである場合は前記複数のスイッチング素子はオフとなり、
前記補正手段は、前記第1のPWM信号が前記第1レベルである期間又は前記第2のPWM信号が前記第1レベルである期間に前記駆動電流を検出する場合は検出した前記駆動電流の極性を反転させず、前記第1のPWM信号が前記第2レベルである期間又は前記第2のPWM信号が前記第2レベルである期間に前記駆動電流を検出する場合は検出した前記駆動電流の極性を反転させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 When the first PWM signal is at the first level, the plurality of switching elements are turned on,
When the first PWM signal is at the second level, the plurality of switching elements are turned off,
When the second PWM signal is at the first level, the plurality of switching elements are turned on,
When the second PWM signal is at the second level, the plurality of switching elements are turned off,
The correction means detects the polarity of the drive current when the drive current is detected during a period in which the first PWM signal is at the first level or a period in which the second PWM signal is at the first level. In the case where the drive current is detected during a period in which the first PWM signal is at the second level or a period in which the second PWM signal is at the second level without being inverted, the polarity of the detected drive current The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is reversed.
第1のスイッチング素子の一端及び第2のスイッチング素子の一端が電源に接続されており、
前記第1のスイッチング素子の他端に第3のスイッチング素子の一端が直列に接続されており、
前記第2のスイッチング素子の他端に第4のスイッチング素子の一端が直列に接続されており、
前記第3のスイッチング素子の他端と前記第4のスイッチング素子の他端とに抵抗器が接続されており、
前記抵抗器は接地されており、
前記モータの巻線は、一端が前記第1のスイッチング素子と第3のスイッチング素子とを繋ぐ導線に接続され、他端が前記第2のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とを繋ぐ導線に接続された回路であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The drive circuit is
One end of the first switching element and one end of the second switching element are connected to a power source;
One end of a third switching element is connected in series to the other end of the first switching element,
One end of a fourth switching element is connected in series to the other end of the second switching element,
A resistor is connected to the other end of the third switching element and the other end of the fourth switching element,
The resistor is grounded;
One end of the winding of the motor is connected to a conductor connecting the first switching element and the third switching element, and the other end is connected to a conductor connecting the second switching element and the fourth switching element. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a circuit that has been configured.
前記比較手段によって生成されたPWM信号とは逆位相であるPWM信号が、前記第2のスイッチング素子及び前記第4のスイッチング素子へ供給される
ことを特徴とする請求項9に記載のモータ制御装置。 The PWM signal generated by the comparison means is supplied to the first switching element and the fourth switching element,
10. The motor control device according to claim 9, wherein a PWM signal having a phase opposite to that of the PWM signal generated by the comparison unit is supplied to the second switching element and the fourth switching element. .
前記モータの回転子の回転によって前記モータの第1相の巻線及び前記モータの第2相の巻線に誘起される誘起電圧を、前記補正手段によって補正された電流値に基づいて決定する誘起電圧決定手段と、
前記誘起電圧決定手段によって決定された前記第1相の誘起電圧と前記第2相の誘起電圧とに基づいて前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される電流値の電流成分であって、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分の値と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分の値とに基づいて前記巻線に流れる前記駆動電流を制御することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The control means includes
Induction for determining the induced voltage induced in the first phase winding of the motor and the second phase winding of the motor by the rotation of the rotor of the motor based on the current value corrected by the correction means. Voltage determining means;
Phase determining means for determining a rotational phase of a rotor of the motor based on the induced voltage of the first phase and the induced voltage of the second phase determined by the induced voltage determining means;
Have
The control means rotates based on the rotational phase determined by the phase determining means so that a deviation between a command phase representing a target phase of the rotor and a rotational phase determined by the phase determining means is small. A current component of a current value represented in a coordinate system, based on a value of a torque current component that generates torque in the rotor and a value of an excitation current component that affects the strength of magnetic flux passing through the winding of the motor The motor control device according to claim 1, wherein the drive current flowing through the winding is controlled.
前記モータの回転子の回転によって前記モータの第1相の巻線及び前記モータの第2相の巻線に誘起される誘起電圧を、前記補正手段によって補正された電流値に基づいて決定する誘起電圧決定手段と、
前記誘起電圧決定手段によって決定された前記第1相の誘起電圧と前記第2相の誘起電圧とに基づいて前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された回転速度との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される電流値の電流成分であって、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分の値と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分の値とに基づいて前記巻線に流れる前記駆動電流を制御することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The control means includes
Induction for determining the induced voltage induced in the first phase winding of the motor and the second phase winding of the motor by the rotation of the rotor of the motor based on the current value corrected by the correction means. Voltage determining means;
Phase determining means for determining a rotational phase of a rotor of the motor based on the induced voltage of the first phase and the induced voltage of the second phase determined by the induced voltage determining means;
Speed determining means for determining the rotational speed of the rotor;
Have
The control means rotates based on the rotational phase determined by the phase determining means so that a deviation between a command speed representing a target speed of the rotor and a rotational speed determined by the speed determining means is small. A current component of a current value represented in a coordinate system, based on a value of a torque current component that generates torque in the rotor and a value of an excitation current component that affects the strength of magnetic flux passing through the winding of the motor The motor control device according to claim 1, wherein the drive current flowing through the winding is controlled.
前記モータの第1相の巻線が設けられた第1のモータ駆動回路と、
前記モータの第2相の巻線が設けられた第2のモータ駆動回路と、
を有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The motor driving device is
A first motor drive circuit provided with a first phase winding of the motor;
A second motor drive circuit provided with a second phase winding of the motor;
The motor control device according to claim 1, comprising:
前記搬送ローラを駆動するモータと、
請求項1乃至13のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御することを特徴とするシート搬送装置。 A transport roller for transporting the sheet;
A motor for driving the transport roller;
The motor control device according to any one of claims 1 to 13,
Have
The sheet conveying apparatus, wherein the motor control apparatus controls driving of a motor that drives the conveying roller.
原稿を積載する原稿積載部と、
を有し、
前記原稿積載部に積載された前記原稿を前記シート搬送装置が給送することを特徴とする原稿給送装置。 A sheet conveying device according to claim 14,
A document stacking unit for loading documents,
Have
An original feeding apparatus, wherein the original loaded on the original stacking unit feeds the original.
前記原稿給送装置によって給送された前記原稿を読み取る読取手段と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。 A document feeder according to claim 15;
Reading means for reading the document fed by the document feeding device;
A document reading apparatus comprising:
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記画像形成手段は、前記シート搬送装置によって搬送された前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 A sheet conveying device according to claim 14,
Image forming means for forming an image on a recording medium;
Have
The image forming apparatus, wherein the image forming unit forms an image on the recording medium conveyed by the sheet conveying apparatus.
負荷を駆動するモータと、
請求項1乃至13のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記負荷を駆動するモータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus for forming an image on a recording medium,
A motor driving the load;
The motor control device according to any one of claims 1 to 13,
Have
The image forming apparatus, wherein the motor control device controls driving of a motor that drives the load.
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