JPH01148099A - Malfunction detector for pulse motor - Google Patents
Malfunction detector for pulse motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、パルスモータ異常検知装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a pulse motor abnormality detection device.
(従来の技術)
パルスモータはオープンループ制御により比較的容易に
駆動できるため、プリンタや複写機のようなマイクロプ
ロセッサを用いた制御機器に多く使用されている。(Prior Art) Pulse motors can be driven relatively easily by open-loop control, so they are often used in control equipment using microprocessors, such as printers and copying machines.
パルスモータの回転異常を検知する方法として、例えば
、パルスモータの回転軸にエンコーダとフォトセンサを
取り付け、そのフォトセンサの出力パルスによりパルス
モータの回転速度を検知する方法が知られている。これ
によると、パルスモータの回転異常は検知することがで
きるが、他のメカニカルスイッチやフォトセンサ等が必
要になり、コストアップになっていた。As a method for detecting abnormal rotation of a pulse motor, for example, a method is known in which an encoder and a photosensor are attached to the rotating shaft of the pulse motor, and the rotation speed of the pulse motor is detected by output pulses from the photosensor. According to this method, abnormal rotation of the pulse motor can be detected, but other mechanical switches, photo sensors, etc. are required, which increases the cost.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、負荷に起因するバルスモータの回転異常を安
価でかつ簡単に検知できるパルスモータ異常検知装置を
得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a pulse motor abnormality detection device that can inexpensively and easily detect abnormal rotation of a pulse motor caused by a load.
この発明に係るパルスモータ異常検知装置は、励磁相の
・励磁時にこの励磁相を流れる相電流の立ち上り時の傾
きを検知する傾き検知手段を設けたものである。The pulse motor abnormality detection device according to the present invention is provided with a slope detection means for detecting the slope at the rise of the phase current flowing through the excitation phase during excitation of the excitation phase.
この発明におけるパルスモータ異常検知装置は、励磁相
の励磁時にこの励磁相を流れる相電流の立ち上り時の傾
きを傾き検知手段により検知する。The pulse motor abnormality detection device according to the present invention detects the slope at the rise of the phase current flowing through the excitation phase when the excitation phase is excited, using the slope detection means.
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図である。これ
は2相励磁方式により駆動されるパルスモータの例であ
る。図において、1は既知の定電流駆動形パルスモータ
ドライバで、スイッチング回路11と、励磁切り換え回
路12と、逆起電力解消回路13とにより構成されてい
る。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. This is an example of a pulse motor driven by a two-phase excitation method. In the figure, reference numeral 1 denotes a known constant current drive type pulse motor driver, which is composed of a switching circuit 11, an excitation switching circuit 12, and a back electromotive force canceling circuit 13.
前記スイッチング回路11は、パルスモータの相電流を
制御するもので、トランジスタQ1、Q2、抵抗R1〜
R12、ダイオードD7、D8、コンパレータICI、
IC2により構成されている。The switching circuit 11 controls the phase current of the pulse motor, and includes transistors Q1, Q2, and resistors R1 to
R12, diodes D7, D8, comparator ICI,
It is composed of IC2.
前記励磁切り換え回路12は、パルスモータの励磁相を
切り換えるもので、トランジスタQ3〜Q6により構成
されている。The excitation switching circuit 12 switches the excitation phase of the pulse motor, and is composed of transistors Q3 to Q6.
前記逆起電力解消回路13は、逆起電力を吸収するもの
で、ダイオードD3〜D6、ツェナーダイオードZDI
により構成されている。The back electromotive force canceling circuit 13 absorbs back electromotive force, and includes diodes D3 to D6 and a Zener diode ZDI.
It is made up of.
2は傾き検知手段で、パルスモータ相電流立ち上り検知
回路(以下、相電流立ち上り検知回路という)3と1チ
ツプマイクロプロセツサ(以下、CPUという)4によ
り構成され、前記抵抗R5,R8の端子電圧の立ち上が
り時の傾きを検知するものである。Reference numeral 2 denotes a slope detection means, which is composed of a pulse motor phase current rise detection circuit (hereinafter referred to as a phase current rise detection circuit) 3 and a 1-chip microprocessor (hereinafter referred to as CPU) 4, and detects the terminal voltage of the resistors R5 and R8. This is to detect the inclination at the time of rise.
前記相電流立ち上り検知回路3はコンパレータIC3、
IC4、抵抗R13〜R20により構成され、前記抵抗
R5、R8の端子電圧と所定の基準電圧とを比較するも
のである。前記基準電圧は抵抗R13〜R20によって
決定される。The phase current rise detection circuit 3 includes a comparator IC3,
It is composed of IC4 and resistors R13 to R20, and compares the terminal voltage of the resistors R5 and R8 with a predetermined reference voltage. The reference voltage is determined by resistors R13 to R20.
前記cpυ4はコントロールROM、RAM。The cpυ4 is a control ROM and RAM.
タイマ回路、イベントカウンタ等を内蔵し、イベントカ
ウンタの入力ボートとしてボートP5、R6を有し、励
磁信号の出力ボートとしてボートP1〜P4を有するも
のである。It has a built-in timer circuit, an event counter, etc., and has ports P5 and R6 as input ports for the event counter, and ports P1 to P4 as output ports for excitation signals.
また、前記CPU4はボートP5に入力される前記コン
パレータIC3からのパルスの立ち上がりエツジに同期
して、イベントカウンタにより内部クロックパルスのカ
ウントを開始し、ボートP5の電圧レベルがローレベル
になった時、カウントを停止し、得られたカウント値を
中間的にバッファレジスタに格納し、この格納されたカ
ウント値からパルス幅、すなわち、抵抗R5の端子電圧
の立ち上り時の傾きを検知するものである。Further, the CPU 4 starts counting internal clock pulses using an event counter in synchronization with the rising edge of the pulse from the comparator IC3 input to the port P5, and when the voltage level of the port P5 becomes low level, Counting is stopped, the obtained count value is intermediately stored in a buffer register, and the pulse width, that is, the slope at the rise of the terminal voltage of the resistor R5 is detected from the stored count value.
前記コントロ−ルIC3から出力されるパルスのパルス
幅から抵抗R5の端子電圧の立ち上り時の傾きを検知で
きるのは、コンパレータIC3の基準電圧値をvRより
小さく設定した場合、前記コンパレータIC3の出力波
形は第4図に示す破線のようになり、第4図かられかる
ように、パルスモータの負荷が変化すると、コンパレー
タIc3のスライスレベルが変化し、その結果、コンパ
レータIC3出力のデユーティ、すなわち、パルス幅が
変化するからである。The slope at the rise of the terminal voltage of the resistor R5 can be detected from the pulse width of the pulse output from the control IC3 when the reference voltage value of the comparator IC3 is set smaller than vR, the output waveform of the comparator IC3 is like the broken line shown in Fig. 4. As shown in Fig. 4, when the load of the pulse motor changes, the slice level of the comparator Ic3 changes, and as a result, the duty of the output of the comparator IC3, that is, the pulse This is because the width changes.
さらに、前記CPU4は、ボートP6に人力される前記
コンパレータIC4からの入力のパルス幅すなわち、抵
抗R8の端子電圧の立ち上り時の傾きを検知するもので
ある。第5図にボートP5、R6に入力される信号の波
形を示す。前記ボートP5、R6は、例えば、日本電気
社製のマイコンμC0M−87ADのCIボートに相当
するものである。Further, the CPU 4 detects the pulse width of the input from the comparator IC4 which is manually input to the boat P6, that is, the slope at the time of rising of the terminal voltage of the resistor R8. FIG. 5 shows the waveforms of signals input to boats P5 and R6. The boats P5 and R6 correspond to, for example, a CI boat of a microcomputer μC0M-87AD manufactured by NEC Corporation.
さらにまた、前記CPU4はボートP1〜P4からの励
磁信号により、前記トランジスタQ3〜Q6を0N10
FF制御するものである。第3図にボートpt〜P4か
ら出力される励磁信号の波形を示す。Furthermore, the CPU 4 controls the transistors Q3 to Q6 by 0N10 using excitation signals from the boats P1 to P4.
This is for FF control. FIG. 3 shows the waveforms of the excitation signals output from the boats pt to P4.
次に、第2図に示すフローチャートに基づき動作を説明
する。Next, the operation will be explained based on the flowchart shown in FIG.
トランジスタQ3がCPU4のボートPiから出力され
た励磁信号によりONされると(S−1)、コイルL1
に電源vcc1から相電流が流れ始める(S−2)。そ
の相電流は第4図に示すようにコイルL1のインダクタ
ンスと抵抗R5の抵抗値により決まる時定数で増加し、
同時に、これと同じ時定数で抵抗R5の端子電圧も増加
する(S−3)。そして、この端子電圧が所定の基準電
圧(電圧値VR)を越えると(S−4)、コンパレータ
IC3の出力信号のレベルが反転してハイレベルになり
(S−S)、このとき、出力信号の立ち上がりエツジに
同期して、イベントカウンタにより、内部クロックパル
スのカウントが開始される(S−6)。When the transistor Q3 is turned on by the excitation signal output from the boat Pi of the CPU 4 (S-1), the coil L1
A phase current begins to flow from the power supply vcc1 (S-2). As shown in Fig. 4, the phase current increases with a time constant determined by the inductance of the coil L1 and the resistance value of the resistor R5.
At the same time, the terminal voltage of resistor R5 also increases with the same time constant (S-3). When this terminal voltage exceeds a predetermined reference voltage (voltage value VR) (S-4), the level of the output signal of the comparator IC3 is inverted and becomes high level (S-S), and at this time, the output signal In synchronization with the rising edge of , the event counter starts counting internal clock pulses (S-6).
また、前記コンパレータIC3の出力パルスのレベルが
反転すると、トランジスタQ1がOFFされ(S−6)
、電源vcc1の電圧が前記コイルL1に印加されなく
なる。電源Vcctの電圧がコイルL1に印加されなく
なると、同時に、コイルL1に逆起電力が生じ(S−7
)、コイルし1に流れていた電流は、トランジスタQ1
、コイルL1、ダイオードD3、ツェナーダイオードZ
D1をこの順に流れ、コイルLlの相電流値はツェナー
ダイオードZDIにより速かに減少される。Furthermore, when the level of the output pulse of the comparator IC3 is reversed, the transistor Q1 is turned off (S-6).
, the voltage of the power supply vcc1 is no longer applied to the coil L1. When the voltage of the power supply Vcct is no longer applied to the coil L1, at the same time, a back electromotive force is generated in the coil L1 (S-7
), the current flowing through the coil 1 is the transistor Q1
, coil L1, diode D3, Zener diode Z
The current flows through D1 in this order, and the phase current value of coil Ll is quickly reduced by Zener diode ZDI.
相電流値が減少すると、抵抗R5の端子電圧が下降しく
5−8)、この端子電圧が基準電圧値vRより小さくな
ると、前記コンパレータIC3の出力パルスのレベルが
反転し、ローレベルになる(S−9)。すると、トラン
ジスタQ1がONされるとともに、前記イベントカウン
タによる内部クロックパルスのカウントが停止され(S
−10)、得られたカウント値は中間的にバッファレジ
スタに格納される(S−11)。When the phase current value decreases, the terminal voltage of the resistor R5 decreases (5-8), and when this terminal voltage becomes smaller than the reference voltage value vR, the level of the output pulse of the comparator IC3 is inverted and becomes a low level (S -9). Then, the transistor Q1 is turned on and the counting of internal clock pulses by the event counter is stopped (S
-10), the obtained count value is intermediately stored in a buffer register (S-11).
この格納されたカウント値からパルス幅、すなわち抵抗
R5の端子電圧の立ち上り時の傾きが検知される(S−
12)。The pulse width, that is, the slope at the rise of the terminal voltage of resistor R5 is detected from this stored count value (S-
12).
また、抵抗R8の端子電圧の立ち上り時の傾きも上記と
同様にして検知されるので重複説明を省略する。Further, since the slope of the terminal voltage of the resistor R8 at the time of rising is also detected in the same manner as described above, a redundant explanation will be omitted.
なお、第4図において、抵抗R5、R8の端子電圧波形
が端子電圧が0ボルトから上昇し、基準電圧値vRに到
達した後、のこぎり状に変化しているのは、コイルに流
れる相電流値が一定になるように制御されているからで
ある。In addition, in Fig. 4, the waveform of the terminal voltage of resistors R5 and R8 changes in a sawtooth shape after the terminal voltage rises from 0 volts and reaches the reference voltage value vR, which is due to the value of the phase current flowing through the coil. This is because it is controlled so that it remains constant.
次に、パルスモータの脱調検知を説明する。Next, detection of step-out of the pulse motor will be explained.
抵抗R5、R8の端子電圧がOから基準電圧に到達する
までの時間は、パルスモータにかかる負荷の大きさによ
フて異なり、負荷が増加するとともに短く、負荷が減少
するとともに長くなる。これは、パルスモータ内の磁極
(ロータ)の小さな動きが負荷状態によって異なり、磁
極と巻線との間に構成される磁気回路がその負荷により
て異ってくるからである。この状態を第5図に破線で示
す。The time it takes for the terminal voltages of resistors R5 and R8 to reach the reference voltage from O varies depending on the magnitude of the load applied to the pulse motor; it becomes shorter as the load increases, and becomes longer as the load decreases. This is because the small movements of the magnetic poles (rotor) in the pulse motor vary depending on the load condition, and the magnetic circuit formed between the magnetic poles and the windings varies depending on the load. This state is shown by the broken line in FIG.
パルスモータが過負荷状態から脱調状態に移行した時は
、相電流がゆっくりと立ち上るから、抵抗R5の端子電
圧は第6図に示すようにゆっくり立ち上る。この場合、
前記コンパレータIC3の出力のデユーティは急激に変
化し、ハイレベル区間が減少する。When the pulse motor shifts from an overload state to an out-of-step state, the phase current rises slowly, so the terminal voltage of resistor R5 rises slowly as shown in FIG. in this case,
The duty of the output of the comparator IC3 changes rapidly, and the high level section decreases.
また、脱調時、第7図に示すように、相電流がその制限
レベルに達しないことがある。この場合、コンパレータ
IC3からパルスが出力されない。Furthermore, when the phase goes out, the phase current may not reach its limit level, as shown in FIG. In this case, no pulse is output from comparator IC3.
そこで、逆に、ハイレベル区間を検知した結果、ハイレ
ベル区間が減少しているか、あるいは、無い場合は、パ
ルスモータは脱調状態にあることになる。Therefore, conversely, if the high level section is detected and the high level section is decreasing or does not exist, the pulse motor is out of synchronization.
以上、2相パルスモータを2相励磁力式で駆動した例を
説明したが、I相励磁方式や1−2相励磁力式により駆
動する場合も、2相励磁力式で駆動した場合と同様に負
荷異常を検知することができる。Above, we have explained an example in which a 2-phase pulse motor is driven using a 2-phase excitation force method, but driving it using an I-phase excitation method or 1-2 phase excitation force method is the same as when it is driven using a 2-phase excitation force method. load abnormalities can be detected.
1相励磁力式により駆動した場合の各部の電圧波形の一
例を第8図に示す。FIG. 8 shows an example of voltage waveforms at various parts when driven by a one-phase excitation force type.
第8図かられかるように、負荷が変動すると、抵抗R5
、R8の端子電圧の立ち上り時間が変化し、ボートP5
、R6のパルスのデユーティが変化するので、上述した
ように、ボートP5またはボートP6に入力される電圧
のハイレベル時間を計時することにより、パルスモータ
の負荷異常を知ることができる。As shown in Figure 8, when the load fluctuates, the resistance R5
, the rise time of the terminal voltage of R8 changes, and the terminal voltage of boat P5 changes.
, R6 changes, and therefore, as described above, by measuring the high level time of the voltage input to boat P5 or boat P6, it is possible to know whether there is a load abnormality in the pulse motor.
第9図はこの発明の他の実施例を示す。これは前記実施
例との比較で言えば、傾き検知手段の構成が異る。すな
わち、前記実施例では相電流立ち上り検知回路3とCP
U4により構成し、コンパレータI’C3、IC4から
のパルスのパルス幅を検知したが、この実施例では、検
出された抵抗R5、R8の端子電圧を増幅する演算増幅
器5.6と、増幅後の電圧をディジタルデータに変換す
るA/D変換器7.8と、マイクロプロセッサ9とによ
り構成し、A/D変換器7.8の出力をマイクロブセッ
サ9により監視するようにした。FIG. 9 shows another embodiment of the invention. This is because the configuration of the tilt detection means is different from the above embodiment. That is, in the above embodiment, the phase current rise detection circuit 3 and the CP
U4 is configured to detect the pulse width of the pulses from the comparators I'C3 and IC4, but in this embodiment, the operational amplifier 5.6 amplifies the detected terminal voltages of the resistors R5 and R8, and the It consists of an A/D converter 7.8 that converts voltage into digital data and a microprocessor 9, and the microprocessor 9 monitors the output of the A/D converter 7.8.
作用、効果は前記実施例のそれと本質的に相違しない。The operation and effect are not essentially different from those of the previous embodiment.
(発明の効果)
以上説明したように、この発明によれば、負荷に起因す
るパルスモータの回転異常を安価でかつ簡単に検知でき
るパルスモータ異常検知装置を得ることができるという
効果がある。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a pulse motor abnormality detection device that can inexpensively and easily detect abnormal rotation of a pulse motor caused by a load.
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図は動
作フローチャート、第3図は励磁信号の波形図、第4図
は抵抗R5、R8の端子電圧波形図、第5図はボートP
5、R6に人力されるパルスの波形図、第6図および第
7図は脱調時の動作説明図、第8図は一相励磁方式によ
り駆動した場合の第1図に示す各部の波形図、第9図は
この発明の他の実施例を示す回路図である。
3−−−−−−パルスモータ相電流立ち上り検知回路
4−−−−−マイクロプロセッサ
L1〜L4−−−−コイル
R5、R8−−−−−−抵抗FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an operation flowchart, FIG. 3 is a waveform diagram of an excitation signal, FIG. 4 is a terminal voltage waveform diagram of resistors R5 and R8, and FIG. Boat P
5. Waveform diagram of the pulse manually applied to R6, Figures 6 and 7 are explanatory diagrams of the operation during step-out, and Figure 8 is a waveform diagram of each part shown in Figure 1 when driven by the one-phase excitation method. , FIG. 9 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. 3---------Pulse motor phase current rise detection circuit 4------Microprocessor L1 to L4------Coil R5, R8------Resistance
Claims (3)
ち上り時の傾きを検知する傾き検知手段を備えたことを
特徴とするパルスモータ異常検知装置。(1) A pulse motor abnormality detection device characterized by comprising a slope detection means for detecting the slope at the rise of a phase current flowing through an excitation phase when the excitation phase is excited.
得られる端子電圧の値と所定の基準値とを比較するコン
パレータと、このコンパレータの出力パルスのパルス幅
をカウントするカウンタとを備えたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のパルスモータ異常検知装置。(2) The slope detection means includes a comparator that compares the value of the terminal voltage obtained by passing the phase current through a predetermined resistance with a predetermined reference value, and a counter that counts the pulse width of the output pulse of the comparator. A pulse motor abnormality detection device according to claim 1, characterized in that:
得られる端子電圧をデジタルデータに変換するA/D変
換器と、前記デジタルデータの所定期間での増分を検知
する増分検知手段とを備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のパルスモータ異常検知装置。(3) The slope detection means includes an A/D converter that converts a terminal voltage obtained by passing a phase current through a predetermined resistance into digital data, and an increment detection means that detects an increment of the digital data over a predetermined period. A pulse motor abnormality detection device according to claim 1, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62305539A JPH01148099A (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Malfunction detector for pulse motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62305539A JPH01148099A (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Malfunction detector for pulse motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH01148099A true JPH01148099A (en) | 1989-06-09 |
Family
ID=17946375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62305539A Pending JPH01148099A (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Malfunction detector for pulse motor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH01148099A (en) |
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1987
- 1987-12-04 JP JP62305539A patent/JPH01148099A/en active Pending
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