JP6004830B2 - Control device and stepping motor control method - Google Patents
Control device and stepping motor control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6004830B2 JP6004830B2 JP2012181411A JP2012181411A JP6004830B2 JP 6004830 B2 JP6004830 B2 JP 6004830B2 JP 2012181411 A JP2012181411 A JP 2012181411A JP 2012181411 A JP2012181411 A JP 2012181411A JP 6004830 B2 JP6004830 B2 JP 6004830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- advance angle
- control
- stepping motor
- rotation speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
本発明は、制御装置およびステッピングモータの制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a stepping motor control method.
ステッピングモータは、例えば、撮像装置などの光学機器に搭載され、その様々な駆動方法が提案されている。ステッピングモータは、正弦波を制御波形とするマイクロステップ駆動によって開ループ制御で簡易に高分解能が得られる。したがって、一般的に、開ループ制御によるステッピングモータの駆動方法が提案されている。 The stepping motor is mounted on, for example, an optical apparatus such as an imaging device, and various driving methods have been proposed. The stepping motor can easily obtain high resolution by open-loop control by microstep drive using a sine wave as a control waveform. Therefore, generally, a stepping motor driving method based on open loop control has been proposed.
一方、ステッピングモータは、高速回転時には脱調してしまうという課題が存在する。したがって、ステッピングモータに回転位置検出機構を付与して、制御波形の位相を所定の角度だけ進めることにより、脱調せずに高速回転させる進角制御技術が提案されている。 On the other hand, the stepping motor has a problem of stepping out during high-speed rotation. Therefore, there has been proposed an advance angle control technique in which a rotational position detection mechanism is provided to the stepping motor and the phase of the control waveform is advanced by a predetermined angle to rotate at a high speed without stepping out.
例えば、特許文献1は、制御部によってステッピングモータの制御モードを2相ステッピングモータとして用いるステッピングモードとDCモータとして用いる閉ループモードとの2種類の動作モードに切り替えて使用できる制御技術を開示している。また、特許文献2は、閉ループ制御によって用いる進角に応じた最大速度を予め実測しておき、この実測データを用いて進角制御することで、モータを任意の速度で制御する技術を開示している。
For example,
しかし、ステッピングモータを、進角制御により任意の速度に制御する技術では、実際には、進角変更時の応答性やリニアリティが良くないという課題がある。したがって、従来、進角を用いた閉ループ制御を行うためには、モータ特性やモータに連結されたメカ負荷などのばらつきの影響を考慮し、個々に速度に応じた進角を測定して装置に予め記憶し、当該測定結果に基づき目標速度に対応する進角を算出する必要がある。 However, in the technique of controlling the stepping motor at an arbitrary speed by the advance angle control, there is a problem that the response and linearity when the advance angle is changed are actually not good. Therefore, conventionally, in order to perform closed loop control using an advance angle, the effect of variations such as motor characteristics and mechanical loads connected to the motor is taken into account, and the advance angle according to the speed is individually measured to the device. It is necessary to store in advance and calculate an advance angle corresponding to the target speed based on the measurement result.
ここで、撮像センサを用いて焦点を自動で合わせる撮像装置において、焦点調節用レンズを制御するステッピングモータの回転速度は、レンズの焦点深度と撮像センサのフレームレートに応じて決定される。上記制御に必要とされるステッピングモータの速度は、レンズの焦点距離や被写体の条件などによって異なるため、任意の速度で正確にステッピングモータを制御する必要がある。上記の撮像装置のように、任意の速度で一定速に制御する必要がある装置に従来の進角制御を適用する場合、装置の駆動速度に応じた進角の測定データの全てを装置内に予め記憶しておかなければならない。したがって、任意の速度で一定速に制御する必要がある装置においては、進角制御が使われることはあまりなかった。 Here, in the imaging apparatus that automatically focuses using the imaging sensor, the rotation speed of the stepping motor that controls the focus adjustment lens is determined according to the focal depth of the lens and the frame rate of the imaging sensor. Since the speed of the stepping motor required for the control differs depending on the focal length of the lens, the condition of the subject, etc., it is necessary to accurately control the stepping motor at an arbitrary speed. When conventional advance angle control is applied to a device that needs to be controlled at a constant speed at an arbitrary speed, such as the above-described imaging device, all the advance measurement data corresponding to the drive speed of the device is stored in the device. Must be memorized in advance. Therefore, in a device that needs to be controlled at a constant speed at an arbitrary speed, the advance angle control is rarely used.
本発明は、速度と進角の測定データの全てを記憶させておくことなく、正確に任意の速度でステッピングモータを進角制御する制御装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a control device that controls the advance angle of a stepping motor accurately at an arbitrary speed without storing all the measurement data of the speed and the advance angle.
本発明の一実施形態の制御装置は、ステッピングモータの回転部の回転位置の検知信号を生成する生成手段と、前記回転位置の検知信号に応じたタイミングで前記ステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御手段とを備え、前記モータ制御手段は、記憶手段に予め記憶された、前記回転部の回転速度の所定の範囲での、前記進角と前記回転速度との対応情報に基づいて、指定された前記回転部の回転速度に応じた制御波形の進角値を目標進角として算出する進角算出手段と、前記回転位置の検知信号に応じたタイミングで制御波形の進角が前記目標進角となるように制御する進角制御手段と、前記回転位置の検知信号の生成周期で前記回転部の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記記憶手段内の対応情報に基づいて、前記指定された前記回転部の回転速度と前記回転速度検出手段によって検出された回転速度との速度偏差が予め決められた閾値の範囲になるように前記ステッピングモータの駆動電圧を制御する電圧制御手段を備え、前記記憶手段は、前記対応情報を、前記進角と前記回転速度との関係を示すグラフ上における前記進角と前記回転速度との対応関係を示す軌跡に基づいて算出される直線近似式として記憶し、前記直線近似式として記憶された前記対応情報は、限られた速度範囲の範囲内で電圧値に応じてシフトする。
A control device according to an embodiment of the present invention includes a generation unit that generates a detection signal of a rotation position of a rotation unit of a stepping motor, and a motor that controls the rotation speed of the stepping motor at a timing according to the detection signal of the rotation position. Control means, and the motor control means is designated based on correspondence information between the advance angle and the rotation speed in a predetermined range of the rotation speed of the rotation unit, which is stored in advance in the storage means. Further, an advance angle calculating means for calculating an advance value of the control waveform according to the rotation speed of the rotating portion as a target advance angle, and an advance angle of the control waveform at the timing according to the detection signal of the rotation position is the target advance angle. Based on the correspondence information in the storage means, the advance angle control means for controlling the rotation position, the rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the rotation portion in the generation period of the detection signal of the rotation position, Comprising a voltage control means for controlling the driving voltage of the stepping motor so that the speed deviation between the detected rotational speed rotational speed and by the rotational speed detecting means is in the range of a predetermined threshold value of the rotation portion which is The storage means uses the correspondence information as a linear approximation formula calculated based on a locus indicating a correspondence relationship between the advance angle and the rotation speed on a graph indicating a relationship between the advance angle and the rotation speed. The correspondence information stored and stored as the linear approximation formula is shifted according to the voltage value within a limited speed range .
本発明の制御装置は、所定の駆動速度の範囲内における進角と駆動速度との対応情報に基づいて、ステッピングモータを進角制御する。したがって、本発明によれば、進角と駆動速度の実測値の全てを装置内に記憶させることなく、任意の速度を指定して高精度に進角速度制御を行うことができる。 The control device of the present invention performs advance angle control of the stepping motor based on correspondence information between the advance angle and the drive speed within a predetermined drive speed range. Therefore, according to the present invention, it is possible to designate an arbitrary speed and perform the advanced speed control with high accuracy without storing all the measured values of the advance angle and the drive speed in the apparatus.
図1は、本実施形態の構成例を示す図である。制御装置100は、ステッピングモータユニット200を制御する装置である。制御装置100は、ステッピングモータ101の回転位置を検出しながらステッピングモータ101の回転制御を行う。制御装置100は、回転速度に応じた進角データを用いて進角制御を行う機能と、駆動電圧で速度制御を行う機能とを有する。具体的には、ステッピングモータユニット200は、ステッピングモータ101、ロータ102、パルス板105、フォトインタラプタ(以下、「PI」と記述)103、104を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the present embodiment. The
図2は、ステッピングモータユニットの構成図である。ステッピングモータユニット200は、位置検出機能を有する。ステッピングモータユニット200が備えるステッピングモータ101のロータ102にパルス板105を備えたエンコーダを例として説明する。パルス板105は、明領域と暗領域の比率が50:50で設計されている。メカ的に設計された位置に2つのPI103、104が取り付けられ、ロータの回転に伴ってパルス板105がPIの出力信号を変化させる。ここで、PI103、104およびパルス板106を組み合わせて2相エンコーダが構成される。
FIG. 2 is a configuration diagram of the stepping motor unit. The
図1に戻って、制御装置は、コンパレータ106、エンコーダ回路107、CPU108、正弦波発生器109、PWM発生器111、モータドライバ112を備える。コンパレータ106は、PI103、104から出力されたアナログ信号を入力し、設定された閾値電圧によって2値化された信号を後段に出力する。すなわち、コンパレータは、ステッピングモータの回転部であるロータの回転位置の検知信号を生成する生成手段として機能する。フォトインタラプタの信号を2値化した信号は、それぞれエンコーダ回路107に入力して信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを取得する。このタイミングにあわせて、エンコーダ回路107が、モータの位置カウントおよび信号周期カウントを行う。
Returning to FIG. 1, the control device includes a
また、エンコーダ回路107は、信号入力タイミング時にCPU108に割り込み処理をかけることができる。CPU108は、予め保存されているプログラムを実行する機能を備え、割り込み処理に応じてプログラムが順次実行される。また、CPU108は、バス110を介して、エンコーダ回路107、正弦波信号発生器109、PWM発生器111を制御する。正弦波発生器109は、CPU108の指示にしたがって、正弦波1周期に相当する分解能でPWM値をPWM発生器111に送り、PWM発生器111から出力されるPWM信号をモータドライバ112で増幅させてステッピングモータ101に伝える。
The
モータドライバ112は、PWMのDUTY比(%)によって出力電圧を制御し、モータのコイルに対して実効的に正弦波状の電圧信号を印加する。以下では、説明の簡便化のため、コイルにかけている電圧は正弦波であるとして扱う。上記正弦波状の電圧信号の印加によって、ステッピングモータ101の回転速度が制御される。すなわち、CPU108、正弦波発生器109、PMW発生器111、およびモータドライバ112は、ロータの検知信号に応じたタイミングでステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御手段として機能する。
The
ステッピングモータ101が備えるA相用コイル113、B相用コイル114は、モータドライバ112から発せられる正弦波信号を受ける。そして、A相用コイル113、B相用コイル114は、後段のステータA+115、ステータA−116、ステータB+117、ステータB−118に対して、4種類の位相の異なる正弦波電圧を発生させる。A相用コイル113に対してSin波とB相用コイル114にCos波を出力すると、B相はA相よりも90度先行した波形となり、モータは正転する。逆にB相にA相よりも90度遅れた波形を出力すると、モータは逆転する。
The
以下に、ロータマグネット119の着磁位相に対して、エンコーダのパルス板105の明暗位相が一致するように取り付けられている場合について説明する。ロータマグネット119の着磁位相とエンコーダのパルス板105の明暗位相の位相ズレ量が予め分かっていれば、位相ズレ量を考慮して同等の制御を行うことができる。
Hereinafter, a case where the light-dark phase of the
図3は、本実施形態における制御装置によるステッピングモータの進角制御処理を説明するフローチャートである。指定速度Sでステッピングモータ101を回転させる場合を想定する。CPU108が、指定速度Sに応じた目標進角θを算出する(ステップS100)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the advance angle control processing of the stepping motor by the control device in the present embodiment. Assume that the stepping
図4は、図3のステップS100における目標進角の算出処理を説明する図である。図4(A)は、所定の駆動電圧におけるモータの進角と速度との関係を示すグラフである。グラフ上の進角と速度との関係を示す軌跡を、以下では進角−速度特性曲線と記述する。グラフ横軸を左方向に進み、進角を小さくしていくと、駆動速度も遅くなる。また、グラフ横軸を右方向に進み、進角を大きくしていくと駆動速度は速くなる。しかし、所定の進角よりも大きくなると、駆動速度は低下してしまうという特徴がある。 FIG. 4 is a diagram illustrating the target advance angle calculation process in step S100 of FIG. FIG. 4A is a graph showing the relationship between the motor advance angle and speed at a predetermined drive voltage. Hereinafter, a locus indicating the relationship between the advance angle and the speed on the graph is described as an advance angle-speed characteristic curve. As the horizontal axis of the graph is advanced to the left and the advance angle is decreased, the driving speed is also reduced. The driving speed increases as the horizontal axis of the graph advances to the right and the advance angle increases. However, there is a feature that the driving speed is reduced when the predetermined advance angle is exceeded.
これらの進角と速度との対応関係を示す対応情報(進角−速度データ)を実測してテーブル化し、制御装置内に記憶しておけば、任意の速度を指定して駆動する場合であっても目標となる進角値を算出することができる。しかし、進角−速度データをテーブル化して記憶する場合、データ量が多くなってしまう。 Corresponding information (advance angle-velocity data) indicating the correspondence relationship between the advance angle and the speed is actually measured and tabulated, and stored in the control device, it is possible to drive by designating an arbitrary speed. However, the target advance value can be calculated. However, when the advance angle / velocity data is stored in the form of a table, the amount of data increases.
そこで、本実施形態の制御装置は、限られた速度範囲内における進角−速度データを予め記憶手段(不図示)記憶させておき、この進角−速度データを用いて目標進角を算出する。これにより、目標進角算出に用いるデータ量が削減される。 Therefore, the control device according to the present embodiment stores advance angle-speed data within a limited speed range in advance in storage means (not shown), and calculates the target advance angle using the advance angle-speed data. . Thereby, the data amount used for target advance angle calculation is reduced.
本実施形態では、図4(A)の進角−速度データにおける比較的リニアリティが高い領域を直線近似して数式化し、得られた数式データ(直線近似式)を記憶手段に記憶させておき、図3のステップS100における目標進角θの算出に用いる。具体的には、制御可能な駆動速度の範囲内で、進角−速度特性曲線におけるリニアリティが高い領域の進角−速度データを直線近似して算出して記憶する。すなわち、CPU108は、記憶手段に予め記憶された、ロータの回転速度の所定の範囲での、進角と回転速度との対応情報に基づいて、指定速度Sに応じた制御波形の進角値を目標進角として算出する進角算出手段として機能する。
In the present embodiment, a region having a relatively high linearity in the advance angle / velocity data of FIG. 4A is linearly approximated to obtain a mathematical expression, and the obtained mathematical formula data (linear approximate expression) is stored in the storage unit. This is used to calculate the target advance angle θ in step S100 in FIG. Specifically, the advance angle-velocity data in a region where the linearity in the advance angle-speed characteristic curve is high within the controllable driving speed range is calculated by linear approximation and stored. That is, the
図5は、駆動電圧毎の進角と速度との関係を説明する図である。図5(A)は、駆動電圧毎に実測した進角−速度データを示す。駆動電圧を所定の範囲内で変化させた場合、電圧V0のときの進角−速度特性曲線は、電圧V0から電圧V1、電圧V2へと電圧を上げた場合に電圧値に応じてシフトする。これら駆動電圧毎の進角−速度データをテーブル化して装置に記憶しておくようにすれば、任意の速度や駆動電圧を指定して駆動する場合であっても、目標とする進角値を算出することができる。しかし、駆動電圧毎の進角−速度データをテーブル化すると、データ量が多くなってしまう。 FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the advance angle and speed for each drive voltage. FIG. 5A shows the advance angle / velocity data measured for each drive voltage. When the drive voltage is changed within a predetermined range, the advance-velocity characteristic curve when the voltage is V0 is shifted according to the voltage value when the voltage is increased from the voltage V0 to the voltage V1 and the voltage V2. If the advance angle-speed data for each drive voltage is tabulated and stored in the apparatus, the target advance angle value can be obtained even when driving is performed by designating an arbitrary speed or drive voltage. Can be calculated. However, if the advance angle / velocity data for each drive voltage is tabulated, the amount of data increases.
そこで、本実施形態の制御装置は、記憶手段内に、限られた速度範囲内における、予め決められた複数の駆動電圧の各々に対応する進角−速度データを予め記憶させておき、この進角−速度データを用いて駆動電圧を制御して、モータの回転速度を制御する。これにより、モータの回転速度の制御に用いるデータ量が削減される。この回転速度の制御は、図3のステップS105、S106において実行され、その詳細を図6を参照して後述する。 Therefore, the control device of the present embodiment stores advance angle-speed data corresponding to each of a plurality of predetermined drive voltages within a limited speed range in the storage means in advance. The drive voltage is controlled using the angle-speed data to control the rotation speed of the motor. Thereby, the data amount used for control of the rotational speed of the motor is reduced. The control of the rotation speed is executed in steps S105 and S106 in FIG. 3, and details thereof will be described later with reference to FIG.
図5(B)は、図5(A)のそれぞれの駆動電圧における進角―速度データのリニアリティが高い領域を直線近似して数式化する例を説明した図である。図4(B)のように制御可能な駆動速度や設定出来る進角が制限されるが、駆動電圧を変えた進角−速度データの近似式を組み合わせることで速度や進角の制御可能範囲を広げることが可能である。すなわち本実施形態の制御装置によれば、所定の進角のまま電圧を変化させても、所定の電圧のまま進角を変化させても駆動速度を制御することが可能である。また、駆動電圧に応じた進角−速度データの関係は、上下にシフトした関係になるため、電圧に応じた特性は近似式の切片で表すことができる。これにより、電圧に応じた進角−速度のデータ量を削減することができる。 FIG. 5B is a diagram illustrating an example in which a region where the linearity of the advance angle-velocity data at each drive voltage in FIG. As shown in FIG. 4B, the controllable drive speed and the advance angle that can be set are limited, but the controllable range of the speed and advance angle can be controlled by combining approximate expressions of advance angle-speed data with different drive voltages. It is possible to spread. That is, according to the control device of the present embodiment, it is possible to control the driving speed even if the voltage is changed with a predetermined advance angle or the advance angle is changed with a predetermined voltage. Further, since the relationship between the advance angle and the speed data according to the drive voltage is a relationship shifted up and down, the characteristic according to the voltage can be expressed by an intercept of an approximate expression. As a result, the amount of advance-speed data corresponding to the voltage can be reduced.
図3に戻って、CPU108が、エンコーダ回路107から得られたエンコーダの割り込み信号に同期してモータの回転位置を検出することで位相遅れ角ωを算出する(ステップS101)。算出した位相遅れ角ωは、回転するモータの逆起電力などによって生じるものである。
Returning to FIG. 3, the
次に、CPU108が、位相遅れ角ωと、ステップS100で算出した目標進角θとの位相偏差ω−θを制御進角とする(ステップS102)。そして、CPU108が、上記位相偏差ω−θを補償するように駆動波形を制御して、進角θの状態を保つように進角制御を行う(ステップS103)。具体的には、CPU108は、位相偏差ω−θを、次のエンコーダの割り込み信号が発生するタイミングまでに制御波形の位相を位相偏差ω−θだけ進めるように正弦波発生器109の波形位相を制御する。すなわち、CPU108は、ロータの回転位置の検知信号に応じたタイミングで制御波形の進角が目標進角となるように制御する進角制御手段として機能する。
Next, the
図6は、図3のステップS103における進角制御処理の例を説明する図である。図6(A)は、ステッピングモータ101のロータ軸102に取り付けられたエンコーダ信号の出力波形を示す。CPU108は、エンコーダの明暗または暗明の切り替わりタイミングで駆動波形の位相検出や位相制御を行う。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the advance angle control process in step S103 of FIG. FIG. 6A shows an output waveform of an encoder signal attached to the
図6(B)は、進角0度のときの駆動波形の一例を示す図である。図6(C)は、開ループ制御による駆動時の駆動波形の一例を示し、図6(B)の波形と比べ、位相に遅れが出ていることを示す。図6(D)は、図6(C)の開ループ制御から進角制御に制御が切り替えた時の駆動波形を示す。 FIG. 6B is a diagram illustrating an example of a drive waveform when the advance angle is 0 degree. FIG. 6C shows an example of a driving waveform at the time of driving by open loop control, and shows that the phase is delayed as compared with the waveform of FIG. 6B. FIG. 6D shows a drive waveform when the control is switched from the open loop control of FIG. 6C to the advance angle control.
図6(B)に示す波形は、電流遅れがない理想的な駆動波形(進角0度)を示す。図6(C)に示す波形は、開ループ制御時における駆動波形を示す。図6(C)に示す波形を参照すると、図6(A)の明から暗に切り替わるタイミングInにおいて位相遅れがCn、1/4周期後のタイミングIn+1ではCn+1の位相遅れが発生していることがわかる。
The waveform shown in FIG. 6B shows an ideal drive waveform (
図6(D)のように、タイミングInにて開ループ制御から進角制御に切り替えた場合、CPU108は、制御波形を1/4周期後(In+1)に目標位相となるように制御波形の周期を制御する。例えば、目標位相を進角0度とすると、CPU108は、位相遅れDn+1が0度になるように、1/4周期の期間で制御波形の周期を変更するように制御する。タイミングInの直後から制御波形の位相を進めてしまうと不連続な波形になってしまい、モータの振動や異音、脱調といった問題が発生してしまう。したがって、この例では、CPU108は、制御波形の周期を制御して問題が発生しない所定期間(例えば1/4周期)で位相を合わせるように制御を行う。図6を用いて進角0度になるように進角制御を行った場合を例にして進角制御を説明したが、位相遅れがδだけ残った状態になるように進角制御した場合、進角δで進角制御を行ってもよい。
As shown in FIG. 6D, when switching from open loop control to advance angle control at timing In, the
図3に戻って、上述した進角制御の実行と同時に、CPU108が、電圧フィードバックによる速度制御を実行し、指定速度Sになるようにステッピングモータ101の回転速度を制御する。具体的には、CPU108が、エンコーダの割り込み信号の検出間隔を測定し、ステッピングモータ101の回転速度を算出する(ステップS105)。すなわち、CPU108は,ロータの回転位置の検知信号の生成周期でロータの回転速度を検出する回転速度検出手段として機能する。そして、CPU108が、ステップS105で算出した回転速度と目標速度Sとの偏差量を駆動電圧に反映させて、モータの回転速度を制御する(ステップS106)。上述した進角および駆動速度のフィードバック制御は、エンコーダの割り込み信号に同期して行われる。
Returning to FIG. 3, simultaneously with the execution of the above-described advance angle control, the
図7は、電圧フィードバックによる速度制御の例を説明する図である。ステッピングモータを所定の目標速度で駆動するときの定常駆動電圧をV0とする。V0は、CPU108によって設定される駆動電圧の制御範囲の中央値となる駆動電圧である。この例では、記憶手段内に、V0のときの進角−速度データに対応する数式データが記憶されているものとする。CPU108は、駆動電圧V0のときの進角−速度データに対応する数式データを記憶手段から抽出する。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of speed control by voltage feedback. A steady driving voltage when driving the stepping motor at a predetermined target speed is set to V0. V0 is a drive voltage that is the median value of the control range of the drive voltage set by the CPU. In this example, it is assumed that mathematical formula data corresponding to the advance / velocity data at the time of V0 is stored in the storage means. The
CPU108は、抽出した数式データに基づいて、目標速度に応じた進角値を算出する。CPU108が、この算出した進角になるように進角制御を行うと、モータは定常駆動電圧V0で目標速度付近の速度で回転する。このとき、実際のモータ駆動速度を図3のステップS105で算出し、目標速度との偏差がある場合は、駆動電圧を変化させて駆動速度の制御を行う(ステップS106)。すなわち、CPU108は、記憶手段内の進角−速度データに対応する数式データに基づいて、指定速度SとステップS105で算出された回転速度との速度偏差が予め決められた閾値の範囲になるように駆動電圧を制御する電圧制御手段として機能する。
The
ここで、駆動電圧によるモータの速度制御を行う場合、システムの電力設計などの理由から駆動電圧には制限範囲が設定される。図7に示す例では、上限電圧をα、下限電圧をβとしている。CPU108は、駆動電圧をα〜βの間で変化させながら目標速度になるようにモータを制御する。このように、本実施形態の制御装置は、進角制御と電圧による速度制御を併用することにより、開ループ制御では出せない高速駆動でありながら、任意の速度で速度制御することが可能となる。更に、環境温度や個体差といったバラツキも電圧制御範囲内で吸収することが可能になるため、実測による進角−速度データだけでは実現が困難な高精度な速度制御が可能となる。
Here, when the speed control of the motor by the drive voltage is performed, a limit range is set for the drive voltage for reasons such as system power design. In the example shown in FIG. 7, the upper limit voltage is α and the lower limit voltage is β. The
図3に戻って、CPU108が、停止指示があるかを判断する(ステップS104)。停止指示がない場合は、処理がステップS101に戻って、一連の処理を繰り返す。停止指示がある場合は、CPU108がステッピングモータ101を停止させる。
Returning to FIG. 3, the
図8は、本実施形態における駆動電圧制御処理の詳細な例を説明するフローチャートである。図8中のステップS104,S105は、図3中のステップS104,S105と同様である。 FIG. 8 is a flowchart for explaining a detailed example of the drive voltage control process in the present embodiment. Steps S104 and S105 in FIG. 8 are the same as steps S104 and S105 in FIG.
まず、CPU108が、モータの駆動電圧を定常駆動電圧V0で駆動開始する(ステップS300)。続いて、CPU108が、モータに取り付けられたエンコーダの検知信号の検出間隔からロータ119の駆動速度を算出する(ステップS105)。
First, the
次に、CPU108が、検出されたロータの回転速度が目標速度範囲内であるか、つまり、検出されたロータの回転速度と目標速度との速度偏差が閾値の範囲内であるかを判断する(ステップS301)。CPU108が、検出されたロータの回転速度が目標速度範囲内であると判断した場合は、次のエンコーダの検知信号までの検出期間からロータの駆動速度を監視し続ける。CPU108が、検出されたロータの回転速度が目標速度範囲内でないと判断した場合は、CPU108が、目標速度との速度偏差分を電圧Vdに変換して、直前の駆動電圧Vnに反映させる(ステップS302)。具体的には、駆動電圧V=Vn+Vdとする。すなわち、CPU108は、上記速度偏差が予め決められた閾値の範囲にない場合に、記憶手段に記憶された進角−速度データを参照して、駆動電圧を速度偏差が閾値の範囲になる電圧値に変更する。
Next, the
次に、CPU108が、算出した駆動電圧Vが駆動電圧の制限範囲内であるかを判断し、駆動電圧Vが上限電圧αよりも大きい場合は駆動電圧をαとし、下限電圧βよりも小さい場合は駆動電圧をβとする(ステップS303)。
Next, the
次に、CPU108が、算出された駆動電圧Vを、次のエンコーダの検知信号が検出されたタイミングで変更する(ステップS304)。CPU108は、さらに、その次に検出されたエンコーダの検知信号までの期間の駆動速度から目標速度との速度偏差を求めるという一連の動作を繰り返して駆動電圧による速度制御を行う。停止指示があった場合はモータに対してモータドライバからの通電を止めてモータを停止させる(S104でYes)。以上説明した本実施形態の制御装置によれば、進角と駆動速度の実測値の全てを装置内に記憶させることなく、任意の速度を指定して高精度に進角速度制御を行うことができる。
Next, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
(Other examples)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.
100 制御装置
101 ステッピングモータ
102 ロータ軸
103,104 フォトインタラプタ
105 パルス板
106 コンパレータ
107 エンコーダ回路
108 CPU
109 正弦波発生器
110 バス
111 PWM発生器
112 モータドライバ
DESCRIPTION OF
109
Claims (4)
前記回転位置の検知信号に応じたタイミングで前記ステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、
記憶手段に予め記憶された、前記回転部の回転速度の所定の範囲での、前記進角と前記回転速度との対応情報に基づいて、指定された前記回転部の回転速度に応じた制御波形の進角値を目標進角として算出する進角算出手段と、
前記回転位置の検知信号に応じたタイミングで制御波形の進角が前記目標進角となるように制御する進角制御手段と、
前記回転位置の検知信号の生成周期で前記回転部の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記記憶手段内の対応情報に基づいて、前記指定された前記回転部の回転速度と前記回転速度検出手段によって検出された回転速度との速度偏差が予め決められた閾値の範囲になるように前記ステッピングモータの駆動電圧を制御する電圧制御手段を備え、
前記記憶手段は、前記対応情報を、前記進角と前記回転速度との関係を示すグラフ上における前記進角と前記回転速度との対応関係を示す軌跡に基づいて算出される直線近似式として記憶し、
前記直線近似式として記憶された前記対応情報は、限られた速度範囲の範囲内で電圧値に応じてシフトする
ことを特徴とする制御装置。 Generating means for generating a detection signal of the rotational position of the rotating part of the stepping motor;
Motor control means for controlling the rotational speed of the stepping motor at a timing according to the detection signal of the rotational position;
The motor control means includes
A control waveform corresponding to the specified rotation speed of the rotation unit based on correspondence information between the advance angle and the rotation speed in a predetermined range of the rotation speed of the rotation unit, which is stored in advance in a storage unit An advance angle calculating means for calculating the advance value of the target advance angle;
Advance angle control means for controlling the advance angle of the control waveform at the timing according to the detection signal of the rotational position to be the target advance angle;
Rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the rotating part at a generation cycle of the detection signal of the rotational position;
Based on the correspondence information in the storage means, the speed deviation between the designated rotational speed of the rotating part and the rotational speed detected by the rotational speed detecting means is within a predetermined threshold range. Voltage control means for controlling the driving voltage of the stepping motor ,
The storage means stores the correspondence information as a linear approximation formula calculated based on a locus indicating a correspondence relationship between the advance angle and the rotation speed on a graph indicating a relationship between the advance angle and the rotation speed. And
The correspondence information stored as the linear approximation equation is shifted according to a voltage value within a limited speed range .
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 Before KiSusumu angle calculation unit, when the speed deviation is not within range of a predetermined threshold value, by referring to the correspondence information stored in the storage means, the speed deviation the driving voltage of the stepping motor The control device according to claim 1, wherein the control device changes the voltage value to fall within the threshold range.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。 Wherein the correspondence information in the predetermined range of rotational speed of the rotating part, the control device according to claim 1 or 2, characterized in that a mathematical expression data indicating a correspondence relationship between the advance angle and the rotational speed.
ステッピングモータの回転部の回転位置の検知信号を生成する生成工程と、
前記回転位置の検知信号に応じたタイミングで前記ステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御工程とを有し、
前記モータ制御工程は、
記憶手段に予め記憶された、前記回転部の回転速度の所定の範囲での、前記進角と前記回転速度との対応情報に基づいて、指定された前記回転部の回転速度に応じた制御波形の進角値を目標進角として算出する進角算出工程と、
前記回転位置の検知信号に応じたタイミングで制御波形の進角が前記目標進角となるように制御する進角制御工程と、
前記回転位置の検知信号の生成周期で前記回転部の回転速度を検出する回転速度検出工程と、
前記記憶手段内の対応情報に基づいて、前記指定された前記回転部の回転速度と前記回転速度検出工程によって検出された回転速度との速度偏差が予め決められた閾値の範囲になるように前記ステッピングモータの駆動電圧を制御する電圧制御工程とを有し、
前記記憶手段は、前記対応情報を、前記進角と前記回転速度との関係を示すグラフ上における前記進角と前記回転速度との対応関係を示す軌跡に基づいて算出される直線近似式として記憶し、
前記直線近似式として記憶された前記対応情報は、限られた速度範囲の範囲内で電圧値に応じてシフトする
ことを特徴とする制御方法。
A stepping motor control method comprising:
A generation step of generating a detection signal of the rotational position of the rotating part of the stepping motor;
A motor control step of controlling the rotational speed of the stepping motor at a timing according to the detection signal of the rotational position,
The motor control process includes
A control waveform corresponding to the specified rotation speed of the rotation unit based on correspondence information between the advance angle and the rotation speed in a predetermined range of the rotation speed of the rotation unit, which is stored in advance in a storage unit An advance angle calculation step of calculating the advance value of the target advance angle;
An advance angle control step of controlling the advance angle of the control waveform to be the target advance angle at a timing according to the detection signal of the rotational position;
A rotational speed detecting step of detecting a rotational speed of the rotating portion at a generation cycle of the detection signal of the rotational position;
Based on the correspondence information in the storage means, the speed deviation between the rotation speed of the designated rotating unit and the rotation speed detected by the rotation speed detection step is within a predetermined threshold range. It has a voltage control step of controlling the driving voltage of the stepping motor,
The storage means stores the correspondence information as a linear approximation formula calculated based on a locus indicating a correspondence relationship between the advance angle and the rotation speed on a graph indicating a relationship between the advance angle and the rotation speed. And
The correspondence information stored as the linear approximation formula is shifted according to a voltage value within a limited speed range .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012181411A JP6004830B2 (en) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Control device and stepping motor control method |
US13/965,812 US9503005B2 (en) | 2012-08-20 | 2013-08-13 | Control device and stepping motor control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012181411A JP6004830B2 (en) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Control device and stepping motor control method |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014039428A JP2014039428A (en) | 2014-02-27 |
JP2014039428A5 JP2014039428A5 (en) | 2015-09-17 |
JP6004830B2 true JP6004830B2 (en) | 2016-10-12 |
Family
ID=50287128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012181411A Expired - Fee Related JP6004830B2 (en) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Control device and stepping motor control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6004830B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10461675B2 (en) | 2017-05-10 | 2019-10-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device, optical apparatus, control method, and storage medium |
US10715064B2 (en) | 2017-05-10 | 2020-07-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device, optical device, control method, and storage medium |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6673762B2 (en) * | 2016-06-24 | 2020-03-25 | オリンパス株式会社 | Lens drive device and lens drive control method |
JP6740937B2 (en) * | 2017-03-15 | 2020-08-19 | サンケン電気株式会社 | Intelligent power module for motor controller |
JP7171321B2 (en) * | 2017-09-05 | 2022-11-15 | キヤノン株式会社 | Motor drive device and motor drive method |
JP7301622B2 (en) * | 2019-06-20 | 2023-07-03 | キヤノン株式会社 | MOTOR CONTROL DEVICE, MOTOR CONTROL METHOD, AND OPTICAL DEVICE |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56121398A (en) * | 1980-02-29 | 1981-09-24 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Method of controlling rotation of brushless motor in digital control system |
JPS6392297A (en) * | 1986-10-03 | 1988-04-22 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Rotation controller for step motor |
JP2007181353A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | Monitor camera drive unit and monitor camera system |
JP4745838B2 (en) * | 2006-01-27 | 2011-08-10 | 株式会社Taiyo | Control method and apparatus for electric actuator |
JP4955593B2 (en) * | 2008-03-17 | 2012-06-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Drive signal generation apparatus and drawing apparatus |
JP5539002B2 (en) * | 2010-05-12 | 2014-07-02 | キヤノン株式会社 | Motor control device |
-
2012
- 2012-08-20 JP JP2012181411A patent/JP6004830B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10461675B2 (en) | 2017-05-10 | 2019-10-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device, optical apparatus, control method, and storage medium |
US10715064B2 (en) | 2017-05-10 | 2020-07-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device, optical device, control method, and storage medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014039428A (en) | 2014-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6004830B2 (en) | Control device and stepping motor control method | |
JP6987527B2 (en) | Controls, optics, control methods, and programs | |
JP5491207B2 (en) | Stepping motor drive device | |
US10439525B2 (en) | Motor drive device and method for driving motor | |
US9503005B2 (en) | Control device and stepping motor control method | |
JP2018191461A (en) | Control device, optical instrument, control method, and program | |
JP6401624B2 (en) | Motor control method and apparatus | |
JP6087537B2 (en) | Control device and stepping motor control method | |
KR100967665B1 (en) | System and method for motor speed control in the low speed region | |
US9110227B2 (en) | Motor drive apparatus and optical apparatus | |
JP5025395B2 (en) | Method for adjusting initial position of position detector and motor drive device using this method | |
JP2006174607A (en) | Stepping motor control device and pen recorder using the same | |
JP2009290990A (en) | Drive device and electronic equipment | |
JP2004320847A (en) | Method of controlling stepping motor, and stepping motor controller | |
KR20140017764A (en) | Method and apparatus for obtaining maximum possible magnetic flux in permanant magnet synchronous motor | |
JP2019047722A (en) | Motor drive device and motor drive method | |
JP2019080441A (en) | Motor drive device, motor system with motor drive device, imaging device, and motor drive method | |
US20200389105A1 (en) | Motor control device and motor control method, and optical device | |
US11183954B2 (en) | Motor driving device and control method thereof | |
JP6580296B2 (en) | Actuator control device and control method | |
WO2011132411A1 (en) | Motor control apparatus, motor control method, motor system, and computer-readable medium | |
JP2004208370A (en) | Current controller for motor | |
JP5772799B2 (en) | Motor pole phase adjustment method | |
JP2010246336A (en) | Motor control device and motor control method | |
JP2007006585A (en) | Device and method for estimating initial magnetic pole of ac synchronous motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150728 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160502 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160428 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160630 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160809 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160906 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6004830 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |