JP3354633B2 - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents
ステッピングモータ駆動装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータの駆
動装置に係わり、特に開ループで定電流制御することの
可能なステッピングモータ駆動回路に関する。
動装置に係わり、特に開ループで定電流制御することの
可能なステッピングモータ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステッピングモータは、 １．回転角度が入力パルス数に比例するため、オープン
ループ制御が可能。 ２．回転速度が入力パルスの周波数に比例するため、広
範囲の回転速度制御が可能。 ３．入力パルスのない時には停止位置が保持されるた
め、ブレーキ、ロック機構が不要。 ４．ブラシ等のしゅう動部がないため、信頼性が高い。 ５．パルスで駆動されるため、マイクロコンピュータ等
のディジタル素子により直接駆動が可能。 等の特徴を有するために、種々の分野で利用されてい
る。
ループ制御が可能。 ２．回転速度が入力パルスの周波数に比例するため、広
範囲の回転速度制御が可能。 ３．入力パルスのない時には停止位置が保持されるた
め、ブレーキ、ロック機構が不要。 ４．ブラシ等のしゅう動部がないため、信頼性が高い。 ５．パルスで駆動されるため、マイクロコンピュータ等
のディジタル素子により直接駆動が可能。 等の特徴を有するために、種々の分野で利用されてい
る。
【０００３】ステッピングモータの動作特性は、ステッ
ピングモータのコイルへ供給される電流によって定まる
が、コイルインダクタンス、相互インダクタンスおよび
ステッピングモータ逆起電力の影響を最小限としつつ大
電流を流すことの可能な駆動方法が提案されている。そ
の１つに定電流駆動方法があるが、この駆動方法はコイ
ルに流れる電流をフィードバックし、目標電流との偏差
に応じてコイルを流れる電流を制御する。
ピングモータのコイルへ供給される電流によって定まる
が、コイルインダクタンス、相互インダクタンスおよび
ステッピングモータ逆起電力の影響を最小限としつつ大
電流を流すことの可能な駆動方法が提案されている。そ
の１つに定電流駆動方法があるが、この駆動方法はコイ
ルに流れる電流をフィードバックし、目標電流との偏差
に応じてコイルを流れる電流を制御する。
【０００４】図４は従来から使用されている定電流駆動
制御装置の構成図であって、４つのＭＯＳ−ＦＥＴ２
１、２２、２３および２４がブリッジ状に接続されてい
わゆるＨブリッジが構成されている。Ｈブリッジの高圧
辺は電源バス６０に接続され、低圧辺は電流検出抵抗５
０を介して接地されている。
制御装置の構成図であって、４つのＭＯＳ−ＦＥＴ２
１、２２、２３および２４がブリッジ状に接続されてい
わゆるＨブリッジが構成されている。Ｈブリッジの高圧
辺は電源バス６０に接続され、低圧辺は電流検出抵抗５
０を介して接地されている。
【０００５】ＭＯＳ−ＦＥＴ２１および２２の共通接続
点と、ＭＯＳ−ＦＥＴ２３および２４の共通接続点との
間にステッピングモータ１０のコイル１１が接続されて
いる。電流検出抵抗５０の両側の端子が接続されたバッ
ファ５１は、Ｈブリッジを流れる電流に比例したフィー
ドバック電流Ｉｆを出力する。
点と、ＭＯＳ−ＦＥＴ２３および２４の共通接続点との
間にステッピングモータ１０のコイル１１が接続されて
いる。電流検出抵抗５０の両側の端子が接続されたバッ
ファ５１は、Ｈブリッジを流れる電流に比例したフィー
ドバック電流Ｉｆを出力する。
【０００６】フィードバック電流Ｉｆは減算部４１にお
いて目標電流Ｉｄと比較され、電流偏差ΔＩを出力す
る。この電流偏差ΔＩは制御演算部４２に入力され、演
算結果は駆動部４３を介して各ＭＯＳ−ＦＥＴ２１、２
２、２３および２４のゲートに供給される。なお制御演
算はいわゆるＰＷＭ制御が一般的である。
いて目標電流Ｉｄと比較され、電流偏差ΔＩを出力す
る。この電流偏差ΔＩは制御演算部４２に入力され、演
算結果は駆動部４３を介して各ＭＯＳ−ＦＥＴ２１、２
２、２３および２４のゲートに供給される。なお制御演
算はいわゆるＰＷＭ制御が一般的である。
【０００７】近年はディジタル技術に発達により制御部
のハードウエアとしてはマイクロコンピュータが使用さ
れる場合が多いが、Ｈブリッジと制御部とのインターフ
ェイスをどこに選択するかによって制御部の構成が異な
る。即ちインターフェイスＩにより、減算部４１以前を
ディジタル処理、制御演算部４２以降をディスクリート
素子とした場合にはディスクリート素子の部分が多くな
る。
のハードウエアとしてはマイクロコンピュータが使用さ
れる場合が多いが、Ｈブリッジと制御部とのインターフ
ェイスをどこに選択するかによって制御部の構成が異な
る。即ちインターフェイスＩにより、減算部４１以前を
ディジタル処理、制御演算部４２以降をディスクリート
素子とした場合にはディスクリート素子の部分が多くな
る。
【０００８】従って制御装置全体の構成が複雑となるだ
けでなく、電流偏差を高精度のアナログ信号として出力
するために高精度・高速のＤ／Ａコンバータを使用する
必要があるため、制御装置が高価なものとなることは避
けることができない。高精度・高速のＤ／Ａコンバータ
の使用を避けるために制御演算部４２の出力が幅変調さ
れたパルスであるであることに着目して、インターフェ
イスIIとすることも可能である。
けでなく、電流偏差を高精度のアナログ信号として出力
するために高精度・高速のＤ／Ａコンバータを使用する
必要があるため、制御装置が高価なものとなることは避
けることができない。高精度・高速のＤ／Ａコンバータ
の使用を避けるために制御演算部４２の出力が幅変調さ
れたパルスであるであることに着目して、インターフェ
イスIIとすることも可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの場合
でも、フィードバック電流Ｉｆをディジタル信号に変換
するためにＡ／Ｄコンバータを使用する必要があるが、
制御精度を確保するためにサンプル周期を１００マイク
ロ秒以下としなければならず高性能なマイクロコンピュ
ータを適用せざるを得ない。
でも、フィードバック電流Ｉｆをディジタル信号に変換
するためにＡ／Ｄコンバータを使用する必要があるが、
制御精度を確保するためにサンプル周期を１００マイク
ロ秒以下としなければならず高性能なマイクロコンピュ
ータを適用せざるを得ない。
【００１０】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、電流を常時フィードバックすることなく定電流
駆動することの可能なステッピングモータ駆動装置を提
供することを目的とする。
あって、電流を常時フィードバックすることなく定電流
駆動することの可能なステッピングモータ駆動装置を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるステッピ
ングモータ駆動制御装置は、ステッピングモータの第１
のコイルに供給される電流を制御するための第１のＨブ
リッジと、ステッピングモータの第２のコイルに供給さ
れる電流を制御するための第２のＨブリッジと、第１の
Ｈブリッジおよび第２のＨブリッジに流す目標電流を決
定する目標電流決定手段と、第１のＨブリッジおよび第
２のＨブリッジを構成するスイッチング素子をスイッチ
ングするために目標電流決定手段によって決定された目
標電流の関数として定まるパルス幅を有するパルスを出
力するパルス発生手段と、第１のＨブリッジあるいは第
２のＨブリッジに実際に流れる電流を検出する少なくと
もひとつの電流検出手段と、特定運転状態にあるときに
目標電流決定手段で定められた目標電流を特定目標電流
とし少なくともひとつの電流検出手段で検出される第１
のＨブリッジあるいは第２のＨブリッジに実際に流れる
電流が特定目標電流と一致するようにパルス幅を補正す
る閉ループ制御手段と、特定運転状態以外の運転状態に
あるときは閉ループ制御手段で決定されたパルス幅補正
量によりパルス幅を補正する開ループ制御手段を具備す
る。
ングモータ駆動制御装置は、ステッピングモータの第１
のコイルに供給される電流を制御するための第１のＨブ
リッジと、ステッピングモータの第２のコイルに供給さ
れる電流を制御するための第２のＨブリッジと、第１の
Ｈブリッジおよび第２のＨブリッジに流す目標電流を決
定する目標電流決定手段と、第１のＨブリッジおよび第
２のＨブリッジを構成するスイッチング素子をスイッチ
ングするために目標電流決定手段によって決定された目
標電流の関数として定まるパルス幅を有するパルスを出
力するパルス発生手段と、第１のＨブリッジあるいは第
２のＨブリッジに実際に流れる電流を検出する少なくと
もひとつの電流検出手段と、特定運転状態にあるときに
目標電流決定手段で定められた目標電流を特定目標電流
とし少なくともひとつの電流検出手段で検出される第１
のＨブリッジあるいは第２のＨブリッジに実際に流れる
電流が特定目標電流と一致するようにパルス幅を補正す
る閉ループ制御手段と、特定運転状態以外の運転状態に
あるときは閉ループ制御手段で決定されたパルス幅補正
量によりパルス幅を補正する開ループ制御手段を具備す
る。
【００１２】
【作用】本発明にかかるステッピングモータ駆動装置に
あっては、例えば起動時である特定運転状態において、
Ｈブリッジに流れる電流が所定の特定目標電流と一致す
るように補正量を決定する。そして通常の運転状態にお
いては、この補正量によって補正した幅変調パルスによ
ってＨブリッジに流れる電流を開ループ制御する。
あっては、例えば起動時である特定運転状態において、
Ｈブリッジに流れる電流が所定の特定目標電流と一致す
るように補正量を決定する。そして通常の運転状態にお
いては、この補正量によって補正した幅変調パルスによ
ってＨブリッジに流れる電流を開ループ制御する。
【００１３】
【実施例】図１は本発明にかかるステッピングモータ駆
動装置の実施例の構成図であって、ステッピングモータ
１０にはロータ１１を駆動するためにＡ相コイル１２お
よびＢ相コイル１３の２つのコイルを有する。Ａ相コイ
ル１２およびＢ相コイル１３に流れる電流は、それぞれ
第１のＨブリッジ２１および第２のＨブリッジ２２によ
って制御される。
動装置の実施例の構成図であって、ステッピングモータ
１０にはロータ１１を駆動するためにＡ相コイル１２お
よびＢ相コイル１３の２つのコイルを有する。Ａ相コイ
ル１２およびＢ相コイル１３に流れる電流は、それぞれ
第１のＨブリッジ２１および第２のＨブリッジ２２によ
って制御される。
【００１４】また第１のＨブリッジ２１および第２のＨ
ブリッジ２２には、電流検出抵抗５０を介して電源バス
６０から電力が供給される。ステッピングモータ１０を
制御するための制御部４０はマイクロコンピュータシス
テムであり、データバス４１を中心として、ＣＰＵ４
２、メモリ４３、入力インターフェイス４４および出力
インターフェイス４５から構成される。
ブリッジ２２には、電流検出抵抗５０を介して電源バス
６０から電力が供給される。ステッピングモータ１０を
制御するための制御部４０はマイクロコンピュータシス
テムであり、データバス４１を中心として、ＣＰＵ４
２、メモリ４３、入力インターフェイス４４および出力
インターフェイス４５から構成される。
【００１５】入力インターフェイス４４には電源バス６
０の電圧を読み込むための配線６１および電流検出抵抗
５０で検出される第１のＨブリッジ２１あるいは第２の
Ｈブリッジ２２を流れる電流を読み込むための配線５１
が接続されている。出力インターフェイス４５には第１
のＨブリッジ２１および第２のＨブリッジ２２が接続さ
れる。
０の電圧を読み込むための配線６１および電流検出抵抗
５０で検出される第１のＨブリッジ２１あるいは第２の
Ｈブリッジ２２を流れる電流を読み込むための配線５１
が接続されている。出力インターフェイス４５には第１
のＨブリッジ２１および第２のＨブリッジ２２が接続さ
れる。
【００１６】図２はＣＰＵ４２で実行される補正量決定
ルーチンのフローチャートであって、例えば電源スイッ
チをオンとした直後である特定運転状態に割り込み処理
として実行される。即ちステップ２０１で目標電流値Ｉ
ｒを特定目標電流値Ｉｄに設定し、ステップ２０２でＡ
相補正係数ｋ（Ａ）を“１”に設定する。
ルーチンのフローチャートであって、例えば電源スイッ
チをオンとした直後である特定運転状態に割り込み処理
として実行される。即ちステップ２０１で目標電流値Ｉ
ｒを特定目標電流値Ｉｄに設定し、ステップ２０２でＡ
相補正係数ｋ（Ａ）を“１”に設定する。
【００１７】ステップ２０３で目標電流値Ｉｒの関数と
して次式によりＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）を定める。 ｆ（Ａ） ＝ ｋ（Ａ） ＊ ｆ（Ｉｒ） そしてステップ２０４でＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）を出力
する。するとＡ相ＨブリッジはＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）
で駆動され、Ａ相電流Ｉ（Ａ）は電流検出抵抗５０によ
って検出される。
して次式によりＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）を定める。 ｆ（Ａ） ＝ ｋ（Ａ） ＊ ｆ（Ｉｒ） そしてステップ２０４でＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）を出力
する。するとＡ相ＨブリッジはＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）
で駆動され、Ａ相電流Ｉ（Ａ）は電流検出抵抗５０によ
って検出される。
【００１８】ステップ２０５でＡ相電流Ｉ（Ａ）が読み
込まれ、ステップ２０６で特定目標電流値ＩｄとＡ相電
流Ｉ（Ａ）との偏差ΔＩが次式により演算される。 ΔＩ ＝ Ｉｒ − Ｉ（Ａ） ステップ２０７で偏差ΔＩが略零であるか否かが判定さ
れ、否定判定された場合はステップ２０８に進み、Ａ相
補正係数ｋ（Ａ）を次式により修正する。
込まれ、ステップ２０６で特定目標電流値ＩｄとＡ相電
流Ｉ（Ａ）との偏差ΔＩが次式により演算される。 ΔＩ ＝ Ｉｒ − Ｉ（Ａ） ステップ２０７で偏差ΔＩが略零であるか否かが判定さ
れ、否定判定された場合はステップ２０８に進み、Ａ相
補正係数ｋ（Ａ）を次式により修正する。
【００１９】 ｋ（Ａ） ＝ ｋ（Ａ） ＋ ｇ（ΔＩ／Ｉｒ） ここでｇ（・）は修正項であって、例えば１次関数とす
ることが可能である。そしてステップ２０２に戻り必要
であれば再度補正係数ｋ（Ａ）を修正する。ステップ２
０７で肯定判定された場合はステップ２０９に進みＢ相
に対しても補正量の決定が終了しているか否かを判定
し、否定判定された場合はステップ２０２からステップ
２０８の処理をＢ相についても実行する。
ることが可能である。そしてステップ２０２に戻り必要
であれば再度補正係数ｋ（Ａ）を修正する。ステップ２
０７で肯定判定された場合はステップ２０９に進みＢ相
に対しても補正量の決定が終了しているか否かを判定
し、否定判定された場合はステップ２０２からステップ
２０８の処理をＢ相についても実行する。
【００２０】なおステップ２０９で肯定判定された場合
は、このルーチンを終了する。図３は通常の運転状態に
おいて実行されるＡ相Ｈブリッジ駆動ルーチンのフロー
チャートであって、一定時間間隔毎の割り込み処理とし
て実行される。ステップ３０１で次式によりＡ相駆動周
波数ｆ（Ａ）を定める。 ｆ（Ａ） ＝ ｋ（Ａ） ＊ ｆ（Ｉｒ） ただしＩｒは図示しない他のルーチンで決定される目標
電流である。
は、このルーチンを終了する。図３は通常の運転状態に
おいて実行されるＡ相Ｈブリッジ駆動ルーチンのフロー
チャートであって、一定時間間隔毎の割り込み処理とし
て実行される。ステップ３０１で次式によりＡ相駆動周
波数ｆ（Ａ）を定める。 ｆ（Ａ） ＝ ｋ（Ａ） ＊ ｆ（Ｉｒ） ただしＩｒは図示しない他のルーチンで決定される目標
電流である。
【００２１】また補正係数ｋ（Ａ）は図２の補正係数決
定ルーチンで定められた補正係数を使用する。ステップ
３０２でこのＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）を出力してこのル
ーチンを終了する。なおＢ相も同一の駆動ルーチンによ
って駆動される。
定ルーチンで定められた補正係数を使用する。ステップ
３０２でこのＡ相駆動周波数ｆ（Ａ）を出力してこのル
ーチンを終了する。なおＢ相も同一の駆動ルーチンによ
って駆動される。
【００２２】
【発明の効果】本発明にかかるステッピングモータ駆動
装置によれば、例えば電源オン直後である特定運転状態
にステッピングモータの各相毎に目標電流と実電流との
偏差に基づき補正係数を演算し、通常運転状態はこの補
正係数を使用した開ループ制御により電流を制御するこ
とが可能となるため制御装置の構成を簡略化することが
できる。
装置によれば、例えば電源オン直後である特定運転状態
にステッピングモータの各相毎に目標電流と実電流との
偏差に基づき補正係数を演算し、通常運転状態はこの補
正係数を使用した開ループ制御により電流を制御するこ
とが可能となるため制御装置の構成を簡略化することが
できる。
【図１】図１は本発明にかかるステッピングモータ駆動
回路の構成図である。
回路の構成図である。
【図２】図２は補正量決定ルーチンのフローチャートで
ある。
ある。
【図３】図３はＨブリッジ駆動ルーチンのフローチャー
トである。
トである。
【図４】図４は従来から使用されている定電流駆動制御
装置の構成図である。
装置の構成図である。
１０…ステッピングモータ １１…ロータ １２、１３…コイル ２１、２２…Ｈブリッジ ４０…制御部 ５０…電流検出抵抗 ６０…電源バス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−178198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−16097（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−2097（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−194894（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−194896（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−57838（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−113594（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−153590（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−104599（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 8/00
Claims (1)
- 【請求項１】 ステッピングモータの第１のコイルに供
給される電流を制御するための第１のＨブリッジと、 ステッピングモータの第２のコイルに供給される電流を
制御するための第２のＨブリッジと、 前記第１のＨブリッジおよび前記第２のＨブリッジに流
す目標電流を決定する目標電流決定手段と、 前記第１のＨブリッジおよび前記第２のＨブリッジを構
成するスイッチング素子をスイッチングするために、前
記目標電流決定手段によって決定された目標電流の関数
として定まるパルス幅を有するパルスを出力するパルス
発生手段と、から構成されるステッピングモータ駆動制
御装置において、 前記第１のＨブリッジあるいは前記第２のＨブリッジに
実際に流れる電流を検出する少なくともひとつの電流検
出手段と、特定運転状態にあるときに、前記目標電流決定手段で定
められた目標電流を特定目標電流とし、前記少なくとも
ひとつの電流検出手段で検出される前記第１のＨブリッ
ジあるいは前記第２のＨブリッジに実際に流れる電流が
前記特定目標電流と一致するようにパルス幅を補正する
閉ループ制御手段と、 特定運転状態以外の運転状態にあるときは、前記閉ルー
プ制御手段で決定されたパルス幅補正量によりパルス幅
を補正する開ループ制御手段を 具備するステッピングモ
ータ駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15546193A JP3354633B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | ステッピングモータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15546193A JP3354633B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | ステッピングモータ駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0739194A JPH0739194A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3354633B2 true JP3354633B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=15606563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15546193A Expired - Fee Related JP3354633B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | ステッピングモータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3354633B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3764784B2 (ja) * | 1996-09-03 | 2006-04-12 | 新電元工業株式会社 | 誘導性負荷の同期駆動方法、及びｈブリッジ回路の同期制御装置 |
| JP3462040B2 (ja) * | 1997-05-30 | 2003-11-05 | 三菱電機株式会社 | スピーカ |
| JP4731745B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2011-07-27 | 日本電産サーボ株式会社 | ステッピングモータの制御装置 |
| DE10062918A1 (de) * | 2000-12-16 | 2002-06-20 | Buhler Motor Gmbh | Busgesteuerter Stellantrieb |
| US7109742B2 (en) * | 2004-07-12 | 2006-09-19 | Motorola, Inc. | Current sensing in a two-phase motor |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP15546193A patent/JP3354633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0739194A (ja) | 1995-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020820 |
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