JP2771617B2 - ステツピングモータ駆動制御方式 - Google Patents

ステツピングモータ駆動制御方式

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えばフアクシミリ等の記録部に用いられ
るステツピングモータの駆動制御方式に関し、特に、正
回転のみならず逆回転時においても、実際のモータ回転
が適切になるように改良したものである。
[従来の技術] 従来、前記のような方法でモータを駆動する制御装置
では、ステツピングモータの界磁の各相に流す電流の値
を、各相毎に、回転角度に対するマップテーブルとして
格納している。第10図に、2相のステツピングモータを
駆動する際の上記テーブルのデータの特性をグラフとし
て図示して示す。界磁のA相、B相の電流値として、図
のように正弦波の位相を90°ずらしたものから得てい
る。このために、各ステツプごとの電流値として、この
曲線に近い数値を選び、1周期分のテーブルをつくつて
おく。回転時には、そのテーブルの読出しアドレスを進
めることにより、モータを駆動すればよい。また、正
転、逆転の切換は、同一のテーブル上で、アドレスを進
める方向を逆にすることにより行つていた。第10図から
も明らかなように、正逆の各々の回転方向について、特
性は対称だからである。このような特性の励磁電流を各
相に与えると、正逆方向の回転において、モータは理想
的に回転する筈である。
[発明が解決しようとしている課題] ところが、実際の駆動系においては、第10図のような
正弦波の比率でもって電流値を設定しても、モータは理
想的に動かないことを発明者達は発見した。この理由
は、モータによつて動かされる負荷がモータの回転に与
える影響が大きい。この負荷の存在を考慮したときの、
相A,Bに与えるべき励磁電流を発明者達が実験的に得た
ものが第8図のものである。第8図の特性は、回転方向
に対して、立ち上りをおくらせた曲線となっている。従
って、逆転のときも、立ち上がりを遅らせるためには、
第9図のような特性であることが望ましい。
しかし、正転時と逆転時とで、第8図と第9図のよう
に特性が異なって発生されるべきであるのに、従来のよ
うに、例えば、第8図の特性だけのテーブルを有し、逆
転時に、テーブルのアドレスを逆に進めるという手法で
は、逆転時の立ち上がりに本来は遅らせたほうが良いの
に、逆に進んだ特性となってしまう。
即ち、第10図の従来のように、テーブルを、正転時
と、逆転時とで共通にすれば、テーブルの必要容量を減
らすこともでき、また、テーブルをアクセスするときの
アドレスの増減方向を変えるだけで、正転時と逆転時に
一応は対処できる。しかしながら、立ち上がり時の特性
に難点があるのは説明した通りである。
一方、第8図のような特性を選べば、正転時と逆転時
とで、いずれか一方における立ち上がり特性を改良する
ことはできるが、他方の立ち上がり特性が悪化してしま
う。
そこで、本発明は、ステッピングモータの界磁の各相
に流す電流値をデータテーブルとして有し、このテーブ
ルから読出した電流値によりステッピングモータの回転
を制御する駆動制御方式において、必要メモリ容量の少
ないデータテーブルの使用が可能なステッピングモータ
の駆動制御方式を提案するものである。
[課題を解決するための手段] この課題を達成するための本発明の、 ステッピングモータの界磁のA相とB相に流す電流値
をデータテーブルとして有し、このテーブルから読出し
た電流値によりステッピングモータの回転を制御する駆
動制御方式は、 前記データテーブルを記憶する記憶手段と、 前記ステッピングモータの回転方向が正回転と逆回転
の一方向か、他方向かを判断する判断手段と、 該判断手段により、前記ステッピングモータの回転方
向が一方向と判断されたときに、回転位置に対応したア
ドレス値をセットアドレス値として前記データテーブル
から電流値を読出し、前記ステッピングモータの回転方
向が他方向と判断されたときに、一方向回転時の回転位
置に対応した前記セットアドレス値をアドレス変換式に
基づいて他方向回転時のセットアドレス値に変換して前
記データテーブルから電流値を読み出す読み出し手段
と、 前記ステッピングモータの一方向回転時には前記読み
出し手段により読み出されたセットアドレス値のデータ
を設定するとともに、前記ステッピングモータの他方向
回転時には前記読み出し手段により読み出されたセット
アドレス値のデータを前記ステッピングモータの界磁の
A相とB相とで置換して符号を反転して設定し、前記設
定値に基づいて前記ステッピングモータの回転を制御す
る手段とを、具備したことを特徴とする。
[実施例] 第1図は、本発明の実施例を示し、1は、制御手段と
して、駆動のコントロールを行うマイクロコンピユー
タ、2は2チヤンネルのD/Aコンバータ、3,4は定電流チ
ヨツパタイプのバイポーラモータドライバ、5は2相バ
イボーラタイプのステツピングモータである。
第2図に示すように、マイクロコンピユータ1には、
回転位置に対応した励磁電流値をマップとして格納する
ためRAM12と、このRAMをアクセスするためのアドレスレ
ジスタ11と、所定の制御を行なうCPU10と、プログラム
を格納したROM13が設けられている。
かかるハードウェア構成において、本発明を適用した
実施例を説明する。この実施例は正転用と逆転用の2つ
のテーブル内の夫々の絶対値が一定の関係にあることに
鑑みて、正転用のテーブルだけを具備し、逆転時には、
読出し位置を変えてこの正転用のテーブルから電流値を
読出している。
正転用のテーブルだけを具備した場合を説明する前
に、正転用と逆転用のテーブルの2つを持つ場合につい
て最初に説明する。
第3図、第4図はパルスモータ駆動の電流値のテーブ
ルを示す。ここで、第3図は正転の場合のテーブルであ
り、第4図は逆転の場合のテーブルである。この第3
図、第4図に示された例においては、パルスモータの1
周期を32分割したものを1ステツプとするので、各ステ
ツプにおけるA相およびB相の電流の正負および大きさ
は、第8図,第9図におけるアドレス“0"〜“31"の各
点に対応する値となる。
いま、D/Aコンパータ2を6ビツトのものであるとす
ると、電流の大きさは“0"〜“63"まで選択できること
になる。最大電流のものをコンバータ2の出力として
“63"とし、各々のポイントで、第8図,第9図の曲線
に近い数値を選んでテーブルとして作つたものが、第3
図、第4図のテーブルである。このテーブルは電流の正
負情報および大きさのデータから成る。各相ごとに大き
さのデータは6ビツト、正負のデータは1または0で表
わすので1ビツトとなつている。なお、説明の便宜上、
ここでは+63のように10進のデータで示しておく。
第5図に示すように、正転用のデータテーブル(第3
図)、逆転用のデータテーブル(第4図)は共に、RAM1
2内の互いに異なる領域に格納されている。しかし、テ
ーブル内における各データのテーブル先頭からの相対ア
ドレスは一致しており、即ち、両テーブルの相対アドレ
スは第3図、第4図に示されたアドレス値をとる。
第3図、第4図からわかるように、正転と逆転では一
周期において電流の大きさを逆に並べたものとなつてい
る。
第6図のフローチャートを用いて正転用と逆転用の2
つのテーブルを持つ場合の動作を説明する。
マイクロコンピユータ1は端子1−aから1ステツプ
の命令を受けると、アドレスレジスタ11から現在のアド
レスの値をもつてくる(ステツプS1)。次に、その命令
中の正転/逆転のデータを見る(ステツプS2)。正転の
場合は、アドレス値を1ステツプだけインクリメント
し、逆転の場合は1ステツプだけデクリメントする。第
3図、第4図のアドレス値はモジュロ32になっているの
で、もし現在のアドレスの値が“31"でそこからインク
リメントする場合は“0"とし(ステツプS4)、現在のア
ドレスの値が“0"でデクリメントするときは“31"とす
る(ステツプS10)。
更新されたアドレス値(相対アドレス)は、新たに、
アドレスレジスタ11にストアされる(ステツプS6,S1
1)。この場合、アドレスレジスタにセットされるもの
は、第5図に示したような絶対アドレス値に変換され
る。
次に、正転の場合は、ステツプS7で、第3図のテーブ
ルから電流値を読出し、逆転の場合は、ステツプS12で
第4図のテーブルから電流値を読出す。そし、読出され
たデータをD/Aコンバータ2に出力し、このコンバータ
出力をドライバ3,4に出力する。D/Aコンバータ2は、そ
の値をアナログ値に変えてドライバに出力する。
ドライバ3,4はマイクロコンピユータの正負のデータ
およびD/Aコンバータからの電流の大きさのデータに応
じた電流をモータのA,B各相に流す。これによりA,B各相
が励磁されて、モータが回転する。
次に正転用のテーブルだけを持つ場合について説明す
る。
この例は、正転用のテーブルを1つだけRAM12に格納
しておき、逆転時には、読出し位置を変えてこの正転用
のテーブルから電流値を読出している。従って、逆転時
に、どのようなアドレスをアドレスレジスタに設定する
かが重要となる。
第3図、第4図に示されたテーブルを検討すると、一
定の法則がある。例えば、正転用のテーブルのアドレス
“9"のデータは、A相に対しては+60であり、B相に対
しては+8である。逆転用のテーブルのアドレス“31"
のデータは、A相に対しては−8であり、B相に対して
は−60である。つまり、符号の反転を捨象すれば、正転
用のテーブルのA相,B相のデータは、逆転用のテーブル
のB相,A相のデータに等しい。
このことは、それまで正転しており、現在、アドレス
“0"の位置におり、逆転命令が来て、逆転用のデータ、
第4図のアドレス“31"のデータが欲しいときは、第3
図のアドレス“9"から読出したデータを、A相とB相と
で置換して、符号を反転すればよいことを意味する。従
って、問題は、2つのテーブルにおいて、データ同士に
一定の関係があるものは、アドレス値としてどのような
関係を有するかが分ればよい。
2つのテーブルにおいて、データ同士に一定の関係が
あるもので、正転用のアドレス値をADSと表わし、逆転
用のアドレス値をADGと表わせば、 ADS=(32+8)−ADG ‥‥‥(1) =40−ADG ‥‥‥(2) で表わされる。即ち、逆転用のアドレスADGの値が欲し
いときは、上記式で得られたADSの番地の正転用のテー
ブルデータをもってくればよい。ここで、(1)式の
“32"は、本実施例では、1周期を32等分したためであ
る。また、(1)式の“8"は、第3図において、A相と
B相とは8ステツプ分の位相差があるからである。従っ
て、(1)式の“32"や“8"は、1ステツプの細かさを
変えたり、位相差を変更すれば変わり得るものである。
本実施例では、アドレス値は“0"から“31"までの値
しかとれないから、(1)式で、ADSが“31"を超えると
きは、ADSから更に“32"を引いたものを新たにADSとし
なければならない。従って、 ADX=40−ADG if ADX≦31 then ADS=ADX ………(3) otherwise ADS=ADX−32 ………(4) が求める変換式となる。
第7図に従って、この正転用と逆転用の2つのテーブ
ルを持つ場合の制御動作を説明する。尚、正転用と逆転
用の2つのテーブルを持つ場合の制御手順は、前述の正
転用のテーブルだけを持つ場合のステップS1,S2,S3,S4,
S5とステツプS1,S2,S8,S9,S10と同じ手順を含んでい
る。従って、第7図のフローチヤートでは、この同じ手
順部分を省略する。
さて、1ステツプS命令を受けると、第4図のステツ
プS4,S5,S9,S10と同じ制御手順により、テーブルが夫々
同じものが独立してあるのと同じように、アドレス値が
更新される。次に第8図のステツプS20に来て、ここ
で、命令の正転/逆転を調べる。正転のときは、ステツ
プS22で、ステツプS4,ステツプS5で計算したアドレス値
をレジスタ11に格納する。そして、ステツプS26で、RAM
12から正転用の電流値をアドレスレジスタ11の格納値に
従って読出す。ステツプS28では、この読出し値をD/Aコ
ンバータ2にセットして、モータ5をステツプする。
ステツプS20において、逆転命令のときは、ステツプS
24で、前記(3)(4)式の変換を行なってレジスタ11
に格納する。このときは、逆転用の電流値を『疑似的』
に正転用テーブルから読出すことになる。
また、ステップ28では読み出したデータをA相とB相
で置換して符号を反転してからD/Aコンバータ2にセッ
トする。
尚、実施例では、正転用のテーブルをメモリに記憶し
ていたが、逆転用のテーブルをメモリに記憶していても
同じである。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のステッピングモータの
駆動制御方式によれば、ステッピングモータの界磁の各
相に流す電流値をデータテーブルとして有し、このテー
ブルから読出した電流値によりステッピングモータの回
転を制御する駆動制御方式において、正回転用(或いは
逆回転用)のデータテーブルを逆回転テーブル(或いは
正回転用)に用いているので、1つのテーブルが両回転
方向について共用化され、メモリ容量の節約ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のモータの駆動回路のブロツク
図、 第2図はマイクロコンピユータ1の内部構成図、 第3図,第4図は夫々、正転用、逆転用の電流値のテー
ブルのデータ構成を示す図、 第5図は2つのテーブルのRAM内における構成を示す
図、 第6図は2つのテーブルを用いた場合の制御手順を示す
フローチヤート、 第7図は正転用のテーブルだけを持つ場合の制御手順を
示すフローチヤート、 第8図,第9図は2つのテーブルを用いた場合における
モータ各相の電流値の傾向を示すグラフ、 第10図は従来例における、モータ各相の電流値を示す図
である。 図中、 1はマイクロコンピユータ、2はD/Aコンパータ、3,4は
モータドライバ、5はパルスモータ、
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 8/20 - 8/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステッピングモータの界磁のA相とB相に
    流す電流値をデータテーブルとして有し、このテーブル
    から読出した電流値によりステッピングモータの回転を
    制御する駆動制御方式において、 前記データテーブルを記憶する記憶手段と、 前記ステッピングモータの回転方向が正回転と逆回転の
    一方向か、他方向かを判断する判断手段と、 該判断手段により、前記ステッピングモータの回転方向
    が一方向と判断されたときに、回転位置に対応したアド
    レス値をセットアドレス値として前記データテーブルか
    ら電流値を読出し、前記ステッピングモータの回転方向
    が他方向と判断されたときに、一方向回転時の回転位置
    に対応した前記セットアドレス値をアドレス変換式に基
    づいて他方向回転時のセットアドレス値に変換して前記
    データテーブルから電流値を読み出す読み出し手段と、 前記ステッピングモータの一方向回転時には前記読み出
    し手段により読み出されたセットアドレス値のデータを
    設定するとともに、前記ステッピングモータの他方向回
    転時には前記読み出し手段により読み出されたセットア
    ドレス値のデータを前記ステッピングモータの界磁のA
    相とB相とで置換して符号を反転して設定し、前記設定
    値に基づいて前記ステッピングモータの回転を制御する
    手段とを、 具備したことを特徴とするステッピングモータ駆動制御
    方式。
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