JP5406455B2 - 送りモータのロック検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定するロック検出装置に関するものである。
従来より、光ディスク駆動装置では、送りモータによってピックアップが駆動限界位置(光ディスクの最内周或いは最外周)に当たっていることを検出する手段として、メカスイッチやフォトセンサスイッチが用いられていた(例えば、特許文献1〜3を参照)。
特開2000−173205号公報 特開平11−328887号公報 特開2000−67437号公報
確かに、上記従来の光ディスク駆動装置であれば、ピックアップが駆動限界位置に到達したことを検出して、送りモータを停止させることが可能である。
しかしながら、上記従来の光ディスク駆動装置では、メカスイッチやフォトセンサスイッチを用いていたので、部品コストの上昇やセット基板の大型化が招かれていた。また、メカスイッチを用いる場合には、ピックアップのメカ的なばらつきを考慮しなければならず、フォトセンサスイッチを用いる場合には、レーザ光量のばらつきや反射光量のばらつきを考慮しなければならないため、その設定が非常に困難であった。
なお、上記の課題は、光ディスク駆動装置だけでなく、送りモータを用いるセット全般に当てはまるものであった。
本発明は、上記の問題点に鑑み、部品コストの上昇やセット基板の大型化を招くことなく、送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定することが可能なロック検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る送りモータのロック検出装置は、送りモータの逆起電圧を検出し、その大きさに基づいて前記送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成(第1の構成)とされている。
なお、上記第1の構成から成る送りモータのロック検出装置は、前記送りモータの磁極切り替わり付近で前記逆起電圧の検出を行う構成(第2の構成)にするとよい。
また、上記第1または第2の構成から成る送りモータのロック検出装置は、一の相出力から前記逆起電圧の検出を行う際に、その余の相出力を安定化させる構成(第3の構成)にするとよい。
また、上記第1〜第3いずれかの構成から成る送りモータのロック検出装置は、複数の相出力から前記逆起電圧の検出を行い、各相の検出結果に基づいて、前記送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成(第4の構成)にするとよい。
また、上記第4の構成から成る送りモータのロック検出装置は、全ての相の逆起電圧がいずれも所定値に満たないときに前記送りモータが非駆動状態であると判定する構成(第5の構成)にするとよい。
また、上記第4の構成から成る送りモータのロック検出装置は、いずれか一相の逆起電圧が所定値に満たないときに、前記送りモータが非駆動状態であると判定する構成(第6の構成)にしてもよい。
また、上記第1〜第6いずれかの構成から成る送りモータのロック検出装置において、前記逆起電圧と比較される閾値は可変値である構成(第7の構成)にするとよい。
また、本発明に係る送りモータのロック検出装置は、送りモータの逆起電圧を検出し、前記逆起電圧の極性変化が生じているか否かに基づいて、前記送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成(第8の構成)とされている。
なお、上記第8の構成から成る送りモータのロック検出装置は、複数の相出力から前記逆起電圧の検出を行い、各相の検出結果に基づいて、前記送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成(第9の構成)にするとよい。
また、上記第9の構成から成る送りモータのロック検出装置は、全ての相の逆起電圧がいずれも極性変化を生じていないときに、前記送りモータが非駆動状態であると判定する構成(第10の構成)にするとよい。
また、上記第9の構成から成る送りモータのロック検出装置は、いずれか一相の逆起電圧が極性変化を生じていないときに、前記送りモータが非駆動状態であると判定する構成(第11の構成)にしてもよい。
本発明によれば、部品コストの上昇やセット基板の大型化を招くことなく、送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定することが可能となる。
図1は、本発明に係る送りモータのロック検出装置を搭載した電気機器(DVD駆動装置、CD駆動装置、ブルーレイディスク駆動装置、カーオーディオ、カムコーダなど、送りモータを用いるセット全般)の一実施形態を示すブロック図である。
図1に示す通り、本実施形態の電気機器は、送りモータMと、入力信号生成回路1a、1bと、送りモータドライバ2a、2bとを有するほか、上記の送りモータMが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定するロック検出装置として、磁極切替検出回路3a、3bと、逆起電圧検出回路4a、4bと、駆動・非駆動判定回路5と、を有して成る。
送りモータMは、A相のモータコイルLaとB相のモータコイルLbを有して成る2相の送りモータ(DCモータ及びステッピングモータを含む)である。モータコイルLaの一端は、送りモータドライバ2aの第1出力端(A相出力信号AO+の印加端)に接続されている。モータコイルLaの他端は、送りモータドライバ2aの第2出力端(A相出力信号AO−の印加端)に接続されている。モータコイルLbの一端は、送りモータドライバ2bの第1出力端(B相出力信号BO+の印加端)に接続されている。モータコイルLbの他端は、送りモータドライバ2bの第2出力端(B相出力信号BO−の印加端)に接続されている。
入力信号生成回路1aは、正弦波状のA相入力信号AIを生成し、これを送りモータドライバ2aと磁極切替検出回路3aに送出する手段である。入力信号生成回路1bは、正弦波状のB相入力信号BIを生成し、これを送りモータドライバ回路2bと磁極切替検出回路3bに送出する手段である。なお、A相入力信号AIとB相入力信号BIとは、互いの位相が90°だけずらされている。また、入力信号生成回路1a、1bは、検出判定信号S4に応じて、入力信号AI、BIの生成動作を停止する機能を備えているが、当該機能については、後ほど詳細な説明を行う。
送りモータドライバ2aは、A相入力信号AIに基づいて、矩形波状のA相出力信号AO+、AO−を生成し、これをモータコイルLaの両端に印加する手段である。送りモータドライバ2bは、B相入力信号BIに基づいて、矩形波状のB相出力信号BO+、BO−を生成し、これをモータコイルLbの両端に印加する手段である。なお、A相出力信号AO+、AO−、及び、B相出力信号BO+、BO−は、送りモータMの駆動に際して、各々のローレベル期間或いはハイレベル期間がPWM[Pulse Width Modulation]制御されるものである。また、送りモータドライバ2a、2bは、ドライバ制御信号S2a、S2bに応じて、各相の出力信号をハイインピーダンスとしたり、PWM駆動を停止(或いは間引き)する機能を備えているが、当該機能については、後ほど詳細な説明を行う。
磁極切替検出回路3aは、A相入力信号AIをモニタして磁極切替検出信号S1aを生成し、これを駆動・非駆動判定回路5に送出する手段である。磁極切替検出回路3bは、B相入力信号BIをモニタして磁極切替検出信号S1bを生成し、これを駆動・非駆動判定回路5に送出する手段である。なお、磁極切替検出回路3a、3bは、送りモータMの磁極切り替わり付近で磁極切替検出信号S1a、S1bのトリガパルスを立てるものであり、例えば、正負両方に所定の閾値(例えば±20[mV])を有するウィンドウコンパレータを用いればよい。
逆起電圧検出回路4aは、逆起検出制御信号S3aによって指示されるタイミングで、A相出力信号AO+、AO−からA相逆起電圧AEを検出し、これを駆動・非駆動判定回路5に送出する手段である。逆起電圧検出回路4bは、逆起検出制御信号S3bによって指示されるタイミングで、B相出力信号BO+、BO−からB相逆起電圧BEを検出し、これを駆動・非駆動判定回路5に送出する手段である。
駆動・非駆動判定回路5は、A相、B相の逆起電圧AE、BEの大きさに基づいて、送りモータMが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定し、その判定結果を検出判定信号S4として、入力信号生成回路1a、1bに送出する手段である。また、駆動・非駆動判定回路5は、磁極切替検出信号S1a、S1bに基づいて、ドライバ制御信号S2a、S2b、並びに、逆起検出制御信号S3a、S3bを生成する手段としても機能する。
次に、送りモータMのロック検出動作について、図2を参照しながら詳細に説明する。
図2は、送りモータMのロック検出動作を説明するための図であり、上から順に、A相入力信号AI、B相入力信号BI、A相出力信号AO+、AO−、B相出力信号BO+、BO−、A相逆起電圧AE、B相逆起電圧BE、及び、検出判定信号S4の電圧波形がそれぞれ描写されている。なお、逆起電圧AE、BEについては、本来、ドライバ出力のPWM駆動に被覆されて観察できないものであるが、本図では、ドライバ出力を常時ハインピーダンスとした場合を仮定して、各々の電圧波形を概念的に描写している。
送りモータMのロック検出動作に際して、磁極切替検出回路3a、3bは、それぞれ、A相入力信号AI及びB相入力信号BIをモニタし、送りモータMの磁極切り替わり付近(A相については丸印、B相については三角印を各々参照)で磁極切替検出信号S1a、S1bのトリガパルスを立てる。
駆動・非駆動判定回路5は、送りモータMの磁極切り替わり付近(逆起電圧が最も大きくなるポイント)で、磁極の切り替わりに関係のある相の逆起電圧を検出するために、磁極切替検出信号S1a、S1bに基づいて、ドライバ制御信号S2a、S2bと逆起検出制御信号S3a、S3bを生成する。
具体的に述べると、磁極切替信号S1aのトリガパルスが立った場合には、その時点から所定の期間だけA相出力信号AO+、AO−をハイインピーダンスとするように、ドライバ制御信号S2aが生成され、上記所定の期間中に所定のタイミングでA相逆起電圧AEを検出するように、逆起検出制御信号S3aが生成される。一方、磁極切替信号S1bのトリガパルスが立った場合には、その時点から所定の期間だけB相出力信号BO+、BO−をハイインピーダンスとするように、ドライバ制御信号S2bが生成され、上記所定の期間中に所定のタイミングでB相逆起電圧BEを検出するように、逆起検出制御信号S3bが生成される。
なお、上記所定の期間については、モータコイルLa、Lbのインダクタンスが安定するまでに要する期間(モータコイルLa、Lbによって千差万別ではあるが、例えば、数百[μs])を回路内部で設定すればよい。
そして、駆動・非駆動判定回路5は、送りモータMが非駆動状態となったときに逆起電圧の大きさがほぼゼロとなることに鑑み、検出された逆起電圧の大きさに基づいて、送りモータMが駆動状態(逆起電圧が所定値よりも大きい状態)であるか、非駆動状態(逆起電圧が所定値よりも小さい状態)であるかを判定し、その判定結果を検出判定信号S4として、入力信号生成回路1a、1bに送出する。例えば、送りモータMが駆動状態であると判定されたときには、検出判定信号S4がローレベルとされ、送りモータMが非駆動状態であると判定されたときには、検出判定信号S4がハイレベルとされる。
なお、駆動・非駆動判定回路5において、逆起電圧と比較される閾値は可変値である構成にするとよい。このような構成とすることにより、送りモータMの特性ばらつき(モータ特性によるトルクの落ち込み)にも対応することが可能となる。
入力信号生成回路1a、1bは、送りモータMが非駆動状態であることを示す論理(上記の例ではハイレベル)の検出判定信号S4を受けたとき、入力信号AI、BIの生成動作を停止する。
上記したように、本発明に係る送りモータMのロック検出装置は、送りモータMの逆起電圧を検出し、その大きさに基づいて送りモータMが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成とされている。このような構成とすることにより、メカスイッチやフォトセンサスイッチを用いる従来構成に比べて、部品コストの低減やセット基板の小型化を実現することが可能となる。また、メカスイッチやフォトセンサスイッチ、或いは、その他の追加部品に関するばらつきを考慮せずに済むので、設定も非常に容易となる。
また、本発明に係る送りモータMのロック検出装置は、送りモータMの磁極切り替わり付近で逆起電圧の検出を行う構成とされている。このように、磁極の切り替わりに関係のある相のみを逆起電圧の検出対象とする構成であれば、装置の駆動電流に影響を及ぼすことがないので、逆起電圧の検出時に不要な駆動音を生じずに済む。
なお、磁極切り替わり付近において、A相出力信号AO+、AO−をハイインピーダンスとしている期間中に、B相出力信号BO+、BO−のPWM駆動を継続すると、A相出力信号AO+、AO−が上記PWM駆動の影響を受けて不安定となり、A相逆起電圧AEの検出精度が低下する。逆に、B相出力信号BO+、BO−をハイインピーダンスとしている期間中に、A相出力信号AO+、AO−のPWM駆動を継続すると、B相出力信号BO+、BO−が上記PWM駆動の影響を受けて不安定となり、B相逆起電圧BEの検出精度が低下する。
そこで、本発明に係る送りモータMのロック検出装置は、一の相出力から逆起電圧の検出を行う際に、その余の相出力を安定化させる構成とされている。
具体的に述べると、A相逆起電圧AEを検出する際には、その検出タイミングに合わせて、B相出力信号BO+、BO−のPWM駆動を一時的に停止するように、駆動・非駆動判定回路5から送りモータドライバ2bにドライバ制御信号S2bが送出される。逆に、B相逆起電圧BEを検出する際には、その検出タイミングに合わせて、A相出力信号AO+、AO−のPWM駆動を一時的に停止するように、駆動・非駆動判定回路5から送りモータドライバ2aにドライバ制御信号S2aが送出される。
なお、PWM駆動の一時停止については、各相出力信号のPWMパルスを間引くことやSB(VCCショート、GNDショート)によって実現することができる。
図3は、逆起電圧検出時におけるPWM停止制御を説明するための図であり、本図ではA相出力電圧AO+、AO−の挙動を一例として示している。
このような構成とすることにより、PWM駆動の影響を受けることなく、安定した逆起電圧検出が可能となるので、駆動・非駆動の誤検出を防止することが可能となる。
また、送りモータMには、その製造ばらつき等に起因して、図4に示すように、送りモータMが駆動しているにも関わらず、低周波時に片相(本図ではB相)だけ十分な逆起電圧を得られないものがある。
そこで、本発明に係る送りモータMのロック検出装置は、複数の相出力から逆起電圧の検出を行い、各相の逆起電圧がいずれも所定値に満たないときに、送りモータMが非駆動状態であると判定する構成とされている。
具体的に述べると、駆動・非駆動判定回路5は、各相逆起電圧AE、BEがいずれも所定値より小さいと判断したときに、送りモータMが非駆動状態であると判定して、検出判定信号S4をローレベルからハイレベルに立ち上げる(図2を参照)。
このような構成とすることにより、モータ特性のばらつき(モータ特性に起因するトルクの落ち込み)に依ることなく、駆動・非駆動の誤検出を防止することが可能となる。ただし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、送りモータMのストレス軽減を優先するのであれば、一方の相の逆起電圧が所定値よりも小さいと判断した時点で、即座に送りモータMが非駆動状態であると判定して、これを停止させる構成としても構わない。
以上詳細に述べたように、本発明に係る送りモータMのロック検出装置は、図5(a)で示すように、送りモータMの回転に伴う逆起電圧を検出し、その大きさに基づいて送りモータMが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成とされている。
なお、従来より、図5(b)で示すように、入力に応じたトルクをスピンドルモータに与え、スピンドルモータの回転に伴う逆起電圧とコモン端子電圧とを比較して、逆起電圧がコモン端子電圧を横切る時間を測定し、その長さに基づいてスピンドルモータの回転数を検出する技術が知られているが、本発明と当該従来技術とは、モータの逆起電圧を検出する点しか一致しておらず、その本質的構成を異にするものであることは明白である。
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、2相の送りモータMを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、1相の送りモータを用いてもよいし、3相、4相、…、n相(n≧2)の送りモータを用いてもよい。
また、上記実施形態では、送りモータMの回転に伴う逆電圧を検出し、その大きさに基づいて、送りモータMが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成を例示して説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、A相逆起電圧AE(またはB相逆起電圧BE)の検出タイミング毎に、A相逆起電圧AE(またはB相逆起電圧BE)の極性変化が生じているか否か(別の言い方をすれば、図6に示すように、A相の正相逆起電圧AE+と逆相逆起電圧AE−との高低(またはB相の正相逆起電圧BE+と逆相逆起電圧BE−との高低)が交互に逆転しているか否か)に基づいて、送りモータMが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する構成としても構わない。
図7は、駆動・非駆動判定回路5の一構成例を示すブロック図である。
図7に示したように、本構成例の駆動・非駆動判定回路5は、A相逆起電圧AEの極性(+/−)を判定するコンパレータ51と、磁極切替検出信号S1a(より正確には、磁極切替検出信号S1aの遅延信号)をトリガとしてコンパレータ51の出力信号を保持する第1ラッチ52(現検出タイミングで検出されたA相逆起電圧AEの極性を示す論理信号を保持するための手段)と、磁極切替検出信号S1aをトリガとして第1ラッチ51の出力信号を保持する第2ラッチ53(前検出タイミングで検出されたA相逆起電圧AEの極性を示す論理信号を保持するための手段)と、第1、第2ラッチ52、53の各出力論理が一致しているか否かを判定する一致判定部54と、を有して成る。
このような構成とすることにより、誤検出を防止するとともに、送りモータMの特性ばらつき(モータ特性によるトルクの落ち込み)にも対応することが可能となる。
また、図7では、A相逆起電圧AEのみを監視する構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、図8に示す通り、B相逆起電圧BEについても、その検出タイミング毎に極性変化が生じているか否かを判定し、A相、B相の両判定結果に基づいて、送りモータMの駆動・非駆動を判定する構成としても構わない。
その際には、A相、B相のいずれにも逆起電圧の極性変化が生じていないことを検出したときに初めて、送りモータMが非駆動状態であると判定する構成としてもよいし、或いは、A相、B相のいずれか一方にでも逆起電圧の極性変化が生じていないことを検出した時点で、即時に送りモータMが非駆動状態であると判定する構成としてもよい。
また、逆起電圧AE、BEの極性を各々判定するコンパレータ51、55については、送りモータMが非駆動状態に陥った後、逆起電圧AE、BEにチャタリングが生じた場合であっても、その極性を正しく判定できるように、閾値にオフセットを与えておくことが望ましい。
本発明は、DVD駆動装置、CD駆動装置、ブルーレイディスク駆動装置、カーオーディオ、カムコーダなど、送りモータを用いるセット全般に有用な技術であり、例えば、光ディスク駆動装置のピックアップが駆動限界位置(光ディスクの最内周或いは最外周)に到達したことを検出して、送りモータを停止させる手段として利用することができる。
は、本発明に係る送りモータのロック検出装置を搭載した電気機器の一実施形態を示すブロック図である。 は、送りモータMのロック検出動作を説明するための図である。 は、逆起電圧検出時におけるPWM停止制御を説明するための図である。 は、モータ特性の一例を示す図である。 は、本発明による送りモータのロック検出制御とスピンドルモータの回転数検出制御との相違点を対比するための図である。 は、送りモータMのロック検出動作の別の一例を説明するための図である。 は、駆動・非駆動判定回路5の一構成例を示すブロック図である。 は、駆動・非駆動判定回路5の別の一構成例を示すブロック図である。
符号の説明
1a、1b 入力信号生成回路(A相、B相)
2a、2b 送りモータドライバ(A相、B相)
3a、3b 磁極切替検出回路(A相、B相)
4a、4b 逆起電圧検出回路(A相、B相)
5 駆動・非駆動判定回路
51、55 コンパレータ
52、56 第1ラッチ
53、57 第2ラッチ
54、58 一致判定部
59 論理ゲート
M 送りモータ
La、Lb モータコイル(A相、B相)
AI A相入力信号
BI B相入力信号
AO+、AO− A相出力信号(+、−)
BO+、BO− B相出力信号(+、−)
AE A相逆起電圧
BE B相逆起電圧
S1a、S1b 磁極切替検出信号(A相、B相)
S2a、S2b ドライバ制御信号(A相、B相)
S3a、S3b 逆起検出制御信号(A相、B相)
S4 検出判定信号

Claims (5)

  1. 各相毎の入力信号に基づいて各相毎の出力信号を各々生成し、これらを送りモータの各相モータコイルに各々印加する複数の送りモータドライバと;
    前記各相毎の入力信号を各々モニタし、前記送りモータの各相毎の磁極切り替わり付近で各相毎の磁極切替検出信号にトリガパルスを立てる複数の磁極切替検出回路と;
    前記各相毎の出力信号から前記送りモータの各相毎の逆起電圧を検出する複数の逆起電圧検出回路と;
    前記送りモータの磁極切り替わり付近で前記逆起電圧を検出するために前記送りモータドライバ及び前記逆起電圧検出回路を制御し、検出された前記逆起電圧の大きさに基づいて前記送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定する駆動・非駆動判定回路と;
    を有し、
    前記駆動・非駆動判定回路は、ある相の磁極切替検出信号のトリガパルスが立った場合には、当該相の出力信号をハイインピーダンスとするように当該相の送りモータドライバを制御すると共に、他相の出力信号のパルス駆動を一時停止するように他相の送りモータドライバを制御した上で、当該相の逆起電圧を検出するように当該相の逆起電圧検出回路を制御することを特徴とするロック検出装置。
  2. 前記駆動・非駆動判定回路は、複数相分の前記逆起電圧の検出結果に基づいて、前記送りモータが駆動状態であるか非駆動状態であるかを判定することを特徴とする請求項に記載のロック検出装置。
  3. 前記駆動・非駆動判定回路は、全ての相の逆起電圧がいずれも所定値に満たないときに、前記送りモータが非駆動状態であると判定することを特徴とする請求項に記載のロック検出装置。
  4. 前記駆動・非駆動判定回路は、いずれか一相の逆起電圧が所定値に満たないときに、前記送りモータが非駆動状態であると判定することを特徴とする請求項に記載のロック検出装置。
  5. 前記逆起電圧と比較される閾値は可変値であることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載のロック検出装置。
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