JP3661052B2

JP3661052B2 - パルスモ−タ制御方法

Info

Publication number: JP3661052B2
Application number: JP6117099A
Authority: JP
Inventors: 秀樹高橋; 太志稲波
Original assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Current assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: JP2000262094A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルスモータの加減速時に最適な駆動電流で制御し、低振動、低騒音かつ短時間で立ち上げ可能とするパルスモータ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、パルスモータの１相のみを励磁し、次に隣り合う２相を同時に励磁することを交互に行いながら進相する１−２相励磁などの様にパルスモータの各相を矩形波で駆動する場合には、高いトルクが必要な加減速時（スルーイング時）と加減速時よりは低いトルクで十分な定速時で駆動電流を分け、２段階の電流制御を行っていた。
【０００３】
また、特開平１０−０６６３９４に示すように低振動、低騒音を達成するため、パルスモータの各相を擬似正弦波で駆動し、隣り合う２相のＯＮする割合を徐々に変化させながら進相するマイクロステップ制御を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、１−２相励磁の様なパルスモータの各相を矩形波で駆動する場合には、必要トルクが速度の立ち上げ／立ち下げカーブ（スルーイングカーブ）によって各進相ステップ毎に変化するにも関わらず、加減速時におけるトルクが最大必要となるステップに合わせて一定の駆動電流を設定していたため、パルスモータの振動及び騒音の原因となっていた。また、マイクロステップ駆動においては、ドライバＩＣの関係上、最大駆動電流値が限られ、大きな駆動電流が必要である短時間で高速に立ち上げることが現時点ではできなかった。更に駆動回路も複雑になっていた。
【０００５】
本発明の目的は、上記に示した従来技術の課題を解決するため、パルスモータの振動及び騒音を押さえつつ、短時間で高速に立ち上げるパルスモータ制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を達成するために、予め実験等で求めたパルスモータの加減速時（スルーイング時）における各ステップ毎の最適な駆動電流をメモリに駆動電流テーブルとして格納し、加減速を行う場合には１ステップ進相毎に対応するステップの駆動電流テーブル値をＤ／Ａコンバータに転送して、Ｄ／Ａコンバータのアナログ出力とパルスモータ電流検知回路出力とをアナログ回路であるパルスモータ駆動電流決定回路で比較して、駆動電流を決定することとしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に従って説明する。尚、本実施例では２相モータをユニポーラ駆動した場合について記述する。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施例におけるパルスモータ制御回路の概略ブロック図である。また、図２は本発明におけるパルスモータ制御回路の詳細ブロック図である。
【０００９】
図１及び図２において駆動電流テーブル２は予め実験等で求めたスルーイング時における各進相ステップでの駆動電流値をテーブル化したものであり、またスルーイングテーブル３はスルーイング時のパルスモータ１ステップの進相時間をテーブル化したものであり、メモリ３に格納する。
【００１０】
進相制御回路８は各進相ステップに対応したスルーイングテーブル３の進相時間により進相の基準となる進相クロックを出力するカウンタと進相クロックに同期してパルスモータの各相にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力するデコーダで構成されている。
【００１１】
駆動電流決定回路５は定電流チョッピング回路５１、電流検知回路５２及び進相制御回路８の出力と定電流チョッピング回路５１の出力をＡＮＤする回路で構成されており、Ｄ／Ａコンバータ４によりアナログ化された駆動電流テーブル２の値によって、進相ステップ毎の駆動電流を決定する。
【００１２】
パルスモータドライバ６は駆動電流決定回路５の出力によりパルスモータ７を駆動するものである。
【００１３】
図３は、パルスモータ７の速度と進相ステップ数の関係、及び駆動電流と進相ステップ数の関係についての一例を表すグラフであり、ここではスルーイングの真ん中で最大のトルクが必要となる場合について示す。
【００１４】
図４はメモリ１に格納するスルーイングテーブル３と駆動電流テーブル２の例を示す。
【００１５】
また、図５は本発明の第２の実施例であるパルスモータ制御回路の概略ブロック図であり、駆動電流決定回路１０はディジタル式の定電流チョッピング回路１０１、電流検知回路１０２及び進相制御回路８の出力と定電流チョッピング回路１０１の出力をＡＮＤする回路で構成されており、Ａ／Ｄコンバータによりディジタル化された電流検知回路１０２の出力と駆動電流テーブル２との比較により進相ステップ毎の駆動電流を決定する。
パルスモータはスルーイング時に必要なトルクが進相するステップ毎に異なり、また、同じ時間及びステップ数で立ち上げる場合にも速度増加変動または速度減少変動の度合い（スルーイングカーブ）により各ステップ毎に必要なトルクが異なる。そこで、図３に示すように立ち上げ／立ち下げスルーイング時の進相ステップ毎に駆動電流が最適となるような制御を行う。
【００１６】
まず、準備として、机上計算、実験等によりスルーイング時の各ステップにおける必要トルクを求め、求めたトルクにより各ステップ毎の駆動電流を定める。定めた駆動電流値を図４に示すように駆動電流テーブル２としてテーブル化しておく。また、決められたスルーイング時の各ステップ毎の進相時間をスルーイングテーブル３として駆動電流テーブル２と共にメモリ１に格納しておく。
【００１７】
パルスモータの進相制御は以下の手順で行う。パルスモータ起動前にスルーイングテーブル３の１ステップ目の値を進相制御回路８のカウンタ８１に予めセットする。カウンタ８１はセットした値をカウントし、パルスモータの進相タイミングとなる進相クロックを出力する。１ステップ目のカウントが終了するとスルーイングテーブル３の２ステップ目の値をＤＭＡ転送などによりカウンタ８１にセットし、２ステップ目の進相クロックを出力する。以後同様にスルーイングの終了ステップまで、進相クロックに同期してＤＭＡ転送などによりカウンタ８１にスルーイングテーブル３の値を順次セットする。スルーイング終了後はカウンタ８１のセットする値の更新を停止することにより、スルーイングテーブル３の最終ステップ（図３の例では７０ステップ目）での値で定速回転する。定速回転後、停止や速度の変動を行う場合には、それぞれの場合に応じたスルーイングテーブル３の値の転送を再度開始することにより行う。
【００１８】
次にデコーダ８２では、以上により作成した進相クロックに同期して、パルスモータ各相のＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。進相クロックが入力されるたびにデコーダ８２の出力は変化し、パルスモータは進相する。
【００１９】
本発明に示すパルスモータ制御方法では各ステップ毎の駆動電流設定は上記スルーイングテーブル３のカウンタ８１へのセットと同時に対応するステップの駆動電流テーブル２の値をＤ／Ａコンバータ４にＤＭＡ転送などによりセットすることで行う。即ち１ステップ目の駆動電流テーブル２の値を予めＤ／Ａコンバータ４にセットしておき、次の進相クロックに同期して２ステップ目の値をＤＭＡ転送などによりＤ／Ａコンバータ４にセットする。この時、同時に前述したスルーイングテーブルの値もカウンタ８１にセットする。以後、スルーイングの終了ステップまで駆動電流テーブル３の値を順次セットする。スルーイング終了後はＤ／Ａコンバータ４へセットする値の更新を停止することにより定速時は駆動電流テーブル２の最終ステップでの値で駆動を行う。
【００２０】
次にＤ／Ａコンバータにセットされた駆動電流テーブル２の値をアナログ値に変換し、これを基準電圧として定電流チョッピング回路５１に入力する。定電圧チョッピング回路５１ではパルスモータの電流検知回路５２の値と駆動電流テーブル２による基準電圧とをアナログコンパレータで比較し、電流検知回路５２の出力が基準電圧より高ければコンパレータの出力をＯＦＦ、低ければＯＮすることを繰り返し定電流チョッピングを行う。駆動電流テーブル２による基準電圧は進相ステップ毎に対応した値に変化するため、進相ステップ毎に最適な電流値で定電流チョッピングを行うことが可能となる。
【００２１】
パルスモータ７の駆動は前述したパルスモータドライバ６にデコーダ８２の出力であるパルスモータ各相ＯＮ／ＯＦＦ信号と定電流チョッピング回路５１の出力値をＡＮＤした信号を入力することにより行う。
【００２２】
本発明に示すパルスモータ制御方法では、上記スルーイングテーブル３のカウンタ８１へのセットと同時に駆動電流テーブル２の値を定電流チョッピング回路１０１にＤＭＡ転送し、Ａ／Ｄコンバータ９によりディジタル化したパルスモータ７の電流検知回路１０２出力と比較することで行う。即ち、１ステップ目の駆動電流テーブル２の値を予め定電流チョッピング回路１０１内のディジタルコンパレータにセットしておき、次の進相クロックに同期して２ステップ目の値をＤＭＡ転送などにより定電流チョッピング回路１０１内のディジタルコンパレータにセットする。この時、同時に前述したスルーイングテーブルの値もカウンタ８１にセットする。以後、スルーイングの終了ステップまで駆動電流テーブル３の値を順次セットする。スルーイング終了後は定電流検知回路内のディジタルコンパレータへセットする値の更新を停止することにより定速時は駆動電流テーブル２の最終ステップでの値で駆動を行う。
【００２３】
定電流チョッピング回路１０１では駆動電流テーブル２の値とＡ／Ｄコンバータ９によりディジタル化された電流検知回路１０２出力とをディジタルコンパレータで比較し、電流検知回路１０２出力ディジタル値が駆動電流テーブルの値より高ければコンパレータの出力をＯＦＦ、低ければ０Ｎすることを繰り返し定電流チョッピングを行う。以後は上述した第１の実施例と同様に最適な電流でのパルスモータ駆動が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、スルーイング時の進相ステップ毎に最適な駆動電流でパルスモータを駆動することができるため、振動及び騒音を押さえつつ、短時間で高速に立ち上げるパルスモータ制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるパルスモータ制御回路の概略ブロック図である。
【図２】本発明におけるパルスモータ制御回路の詳細ブロック図である。
【図３】パルスモータの速度と時間の関係、駆動電流と時間の関係の一例を表すグラフである。
【図４】メモリに格納するスルーイングテーブルと駆動電流テーブルの例を示したものである。
【図５】本発明におけるパルスモータ制御回路の詳細ブロック図である
【符号の説明】
１…メモリ、２…駆動電流テーブル、３…スルーイングテーブル、４…Ｄ／Ａコンバータ、５…駆動電流決定回路、６…パルスモータドライバ、７…パルスモータ、８…進相制御回路、９…Ａ／Ｄコンバータ、１０…駆動電流決定回路、５１…定電流チョッピング回路、５２…電流検知回路、８１…カウンタ、８２…デコーダ、１０１…定電流チョッピング回路、１０２…電流検知回路

Claims

１ステップ毎に印加パルス時間を変化させることによりパルスモータの進相を行う定電流制御のパルスモータ制御方法において、
加減速時の 1 ステップ進相毎に、メモリに格納されている駆動電流テーブルをＤＭＡ転送によりＤ／Ａコンバータに転送して順次アナログ化し、検知したパルスモータの電流値と比較することによって定電流制御を行う手段を有し、各ステップに対応した駆動電流をステップ毎に取得し、当該ステップでの電流制御に前記取得した駆動電流を用いることを特徴とするパルスモータ制御方法。
請求項１記載のパルスモータ制御方法において、
前記駆動電流テーブルに格納されている駆動電流は、前記パルスモータが必要なトルクに対応して設定されていることを特徴とするパルスモータ制御方法。