JPH01194896A - Driving unit for stepping motor - Google Patents

Driving unit for stepping motor

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JPH01194896A
JPH01194896A JP1726188A JP1726188A JPH01194896A JP H01194896 A JPH01194896 A JP H01194896A JP 1726188 A JP1726188 A JP 1726188A JP 1726188 A JP1726188 A JP 1726188A JP H01194896 A JPH01194896 A JP H01194896A
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drive
circuit
step motor
signal
driving
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Eiji Ogiwara
荻原 栄治
Sunao Kitamura
直 北村
Shinichiro Tanaka
伸一郎 田中
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Toyota Motor Corp
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Aisan Industry Co Ltd
Toyota Motor Corp
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent generated torque from being lowered at the time of driving at a high speed without increasing applied voltage, by changing the distribution ratio of phase current distributed unequally stepwise, to drive a device, when driving frequency exceeds specified frequency. CONSTITUTION:By a constant-current driving circuit 2, a stepping motor 1 is properly driven and controlled according to a signal from a reference current value switching circuit 6 and a control circuit 3. By a driving frequency monitor 50 connected to the constant-current driving circuit 2, the driving frequency of the stepping motor 1 is always monitored, and when the driving frequency of the stepping motor 1 comes to the specified frequency, for example, when the driving frequency comes to one at which the generated torque begins to decrease, the decrease is detected by the control circuit 3, and optimum control is performed so that the lowering of the torque of the stepping motor 1 may be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばエンジンのスロットルバルブの制御に
用いられるステップモータの駆動装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a step motor drive device used for controlling a throttle valve of an engine, for example.

〔従来技術、および発明が解決しようとする課題〕例え
ば特開昭60−200798号公報に開示されたステッ
プモータの駆動方法は、ステップモータ高速駆動時の発
生トルクの低下をステップモータへの印加電圧を変化(
増減)させることにより改善しようとするものである。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] For example, a step motor driving method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-200798 has a method that reduces the torque generated when the step motor is driven at high speed by reducing the voltage applied to the step motor. Change (
The aim is to improve this by increasing or decreasing the

たとえば、自動車、オートバイ等のように、印加電圧(
即ちバッテリー電圧)がDC12Vというように電圧値
が低く、一定の電圧であり、変化させることが困難な場
合には、上記公報のような制御を行ってもステップモー
タの発生トルクを改善することができず、ステ・ノブモ
ータ高速駆動時の発生トルクの低下が依然として残って
しまうし、また、印加電圧が低いため、高速駆動時の発
生トルクの低下も目立ったものとなってしまう。通常、
このように印加電圧が低く、高速駆動する場合は、発生
トルクが印加電圧にあまり影響を受けない定電流駆動を
用いるのが一般であるが、この定電流駆動を用いても、
DC12V程度の印加電圧では、高速駆動時の発生トル
クの低下は避けられないという課題があった。
For example, in cars, motorcycles, etc., the applied voltage (
In other words, if the voltage (battery voltage) is low and constant, such as 12 V DC, and difficult to change, the torque generated by the step motor cannot be improved even if the control described in the above publication is performed. If this is not possible, the decrease in the torque generated when the steering knob motor is driven at high speed still remains, and since the applied voltage is low, the decrease in the torque generated when the steering knob motor is driven at high speed is also noticeable. usually,
When driving at high speed with a low applied voltage, it is common to use constant current driving in which the generated torque is not affected much by the applied voltage, but even if this constant current driving is used,
With an applied voltage of approximately 12 V DC, there is a problem in that a decrease in generated torque during high-speed driving is unavoidable.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明においては、ステップモータの一つの相の巻線お
よび他の相の巻線へ電流を供給する一対の定電流駆動回
路、該定電流駆動回路へ夫々制御信号を供給する制御回
路、および 該定電流駆動回路へ基準電流値信号を供給する基準電流
値切換回路が設けられ、 該制御回路は、該ステップモータの駆動周波数のみをパ
ラメータとしてトルク低下の補正を行って該基準電流値
切換回路へ切換指令信号を、該定電流駆動回路へ駆動指
令信号をそれぞれ供給し得るようになっており、 それにより、ステップモータの駆動周波数に対応して、
ステップモータに供給される階段状に不等配分される相
電流の不等配分の割合が変化させられるようになってい
ることを特徴とする、ステップモータの駆動装置、 が提供される。
The present invention includes a pair of constant current drive circuits that supply current to the windings of one phase and the other phase of the step motor, a control circuit that supplies control signals to the constant current drive circuits, and A reference current value switching circuit is provided that supplies a reference current value signal to the constant current drive circuit, and the control circuit corrects the torque drop using only the drive frequency of the step motor as a parameter and sends the reference current value signal to the reference current value switching circuit. It is possible to supply a switching command signal and a drive command signal to the constant current drive circuit, respectively, so that the switching command signal and the drive command signal can be supplied to the constant current drive circuit, respectively, so that the switching command signal and the drive command signal can be supplied to the constant current drive circuit, respectively.
A step motor driving device is provided, characterized in that the proportion of phase currents that are unevenly distributed in a stepwise manner and supplied to the step motor is changed.

〔作 用〕[For production]

本発明に〜よる装置においては、ステップモータの駆動
周波数が、所定の周波数を超えたら、」二記の階段状に
不等配分された相電流の配分割合を変化させて駆動する
ことにより、印加電圧を増加させることな(、高速駆動
時の発生トルクの低下を改善する。
In the device according to the present invention, when the drive frequency of the step motor exceeds a predetermined frequency, the step motor is driven by changing the distribution ratio of the phase current, which is unevenly distributed in the form of two steps. (Improve the decrease in generated torque during high-speed driving without increasing the voltage.)

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明の一実施例としてのステッモータの駆
動装置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a step motor driving device as an embodiment of the present invention.

第1図を参照すると、制御回路3は定電流駆動回路2と
、基準電流値切換回路6に制御信号を送り、定電流駆動
回路2は、基準電流値切換回路6と制御回路3からの信
号に従い、定電流駆動回路2に接続されたステップモー
タ1を適切に駆動制御する。
Referring to FIG. 1, the control circuit 3 sends control signals to the constant current drive circuit 2 and the reference current value switching circuit 6, and the constant current drive circuit 2 receives signals from the reference current value switching circuit 6 and the control circuit 3. Accordingly, the step motor 1 connected to the constant current drive circuit 2 is appropriately driven and controlled.

また、定電流駆動回路2には、駆動周波数モニタ50が
接続され、ステップモータ1の駆動周波数が随時制御回
路3に送られるような構成になっている。第1図装置の
特徴の一つは、上記駆動周波数モニタ50を備え、常に
ステップモータ1の駆動周波数を監視し、ステップモー
タ1の駆動周波数が所定の周波数(たとえば、発生トル
クが低下し始める駆動周波数)になった時に、制御回路
3でそれを察知し、ステップモータ1のトルク低下を改
善するように最適制御を行うことにある。
Further, a drive frequency monitor 50 is connected to the constant current drive circuit 2, and the drive frequency of the step motor 1 is sent to the control circuit 3 at any time. One of the features of the device shown in FIG. 1 is that it is equipped with the drive frequency monitor 50 mentioned above, and constantly monitors the drive frequency of the step motor 1 so that the drive frequency of the step motor 1 reaches a predetermined frequency (for example, the drive frequency at which the generated torque begins to decrease). frequency), the control circuit 3 detects this and performs optimal control to improve the decrease in torque of the step motor 1.

第1図の定電流駆動回路2は、ステップモータ1を定電
流方式で駆動する。この定電流駆動回路2には、制御回
路3と基準電流値切換回路6から信号が入力されている
。制御回路3からの信号は、ステップモータ1を駆動さ
せるための、励磁相切換タイミングの信号であり、この
信号により、定電流駆動回路2はステップモータ1の各
励磁相を随時切り換えている。また、基準電流値切換回
路6からの信号は、ステップモータ1の各巻線への印加
電流値を規定するものであり、この信号により定電流駆
動回路2は、ステップモータ1に流れる電流値を制限し
て、定電流駆動するものである。
A constant current drive circuit 2 shown in FIG. 1 drives the step motor 1 using a constant current method. Signals are input to this constant current drive circuit 2 from a control circuit 3 and a reference current value switching circuit 6. The signal from the control circuit 3 is an excitation phase switching timing signal for driving the step motor 1, and based on this signal, the constant current drive circuit 2 switches each excitation phase of the step motor 1 at any time. Further, the signal from the reference current value switching circuit 6 defines the current value applied to each winding of the step motor 1, and based on this signal, the constant current drive circuit 2 limits the current value flowing through the step motor 1. The device is driven at a constant current.

基準電流値切換回路6の出力波形を第6図(a)に実線
で示す。第6図(a)は駆動パルス順・・・つまり駆動
シーケンスに従って書いである。そして、同図には、多
数ある駆動方法の代表例として、1−2相励磁駆動のパ
ターンを示すものとする。
The output waveform of the reference current value switching circuit 6 is shown by a solid line in FIG. 6(a). FIG. 6(a) is written according to the drive pulse order, that is, the drive sequence. The figure shows a 1-2 phase excitation drive pattern as a representative example of many drive methods.

以上のような作用により、通常は、第6図(a)の実線
で示すような、基準電流値切換回路6の出力波形に従い
、第6図(b)に示すような電流波形でモータの各巻線
に電流を流してステップモータ1を最適に駆動している
。しかし、第6図(b)に示す電流波形は低い駆動周波
数域のものであり、駆動周波数が高くなるに従い、モー
タ巻線のインダクタンスの影響で、第6図(c)のよう
に電流の立ち上がり方が悪くなり、ついには、第6図(
d)に実線で示すように、基準電流値■に達しきらなく
なってしまう。巻線電流が基準電流値に達しなければ、
基準のトルクは発生し得ない。これが、高速駆動時にモ
ータの発生トルクが低下する原因である。そこで第1図
に示すような駆動周波数モニタ50を設置することによ
り、上記課題に対処する。
Due to the above-mentioned effects, each winding of the motor normally follows the output waveform of the reference current value switching circuit 6 as shown by the solid line in FIG. 6(a), and the current waveform as shown in FIG. 6(b). The step motor 1 is optimally driven by passing a current through the wire. However, the current waveform shown in Figure 6(b) is in a low driving frequency range, and as the driving frequency increases, the current rises as shown in Figure 6(c) due to the influence of the inductance of the motor windings. Things got worse, and finally, Figure 6 (
As shown by the solid line in d), the reference current value ■ cannot be reached. If the winding current does not reach the reference current value,
The reference torque cannot be generated. This is the reason why the torque generated by the motor decreases during high-speed driving. Therefore, by installing a driving frequency monitor 50 as shown in FIG. 1, the above problem can be solved.

駆動周波数モニタ50は定電流駆動回路2のステップモ
ータ励磁相切り換えタイミングから、ステップモータ1
の駆動周波数を検知し、制御回路3に随時データを送り
出している。制御回路3では、駆動周波数モニタ50か
ら送られてくる駆動周波数のデータを常に監視し、所定
の駆動周波数(たとえば、ステップモータ1の発生トル
クの低下が始まる駆動周波数)になったら、基準電流値
切換回路6にステップモータ1の駆動電流値を変えるよ
うに信号を送る。基準電流値切換回路6は、その信号に
従い、第6図(a)の出力波形を実線で示す波形から、
実線十点線で示すような波形に変える。基準電流値切換
回路6から、このような出力波形が出されると、定電流
駆動回路2のモータへの印加電流波形も、第6図(d)
の点線部分が付加されたような電流波形に変わり、高駆
動周波数域でも基準電流値を満たすようになる。これに
より、高速駆動時のモータの発生トルクの低下が改善で
きるのである。
The drive frequency monitor 50 detects the step motor 1 from the step motor excitation phase switching timing of the constant current drive circuit 2.
The drive frequency is detected and data is sent to the control circuit 3 at any time. The control circuit 3 constantly monitors the drive frequency data sent from the drive frequency monitor 50, and when the drive frequency reaches a predetermined value (for example, the drive frequency at which the torque generated by the step motor 1 starts to decrease), the reference current value is changed. A signal is sent to the switching circuit 6 to change the drive current value of the step motor 1. According to the signal, the reference current value switching circuit 6 changes the output waveform of FIG. 6(a) from the waveform shown by the solid line to
Change the waveform to the one shown by the solid ten-dot line. When such an output waveform is output from the reference current value switching circuit 6, the current waveform applied to the motor by the constant current drive circuit 2 also changes as shown in FIG. 6(d).
The current waveform changes to one with a dotted line added, and the reference current value is satisfied even in the high drive frequency range. This makes it possible to improve the reduction in torque generated by the motor during high-speed driving.

この時のモータのトルク特性を第7図に示す。The torque characteristics of the motor at this time are shown in FIG.

実線は改善前、破線は改善後の特性を示す。指の印は基
準電流値を切り換える、所定の駆動周波数の設定点を示
す。
The solid line shows the characteristics before improvement, and the broken line shows the characteristics after improvement. The finger mark indicates a predetermined drive frequency set point at which the reference current value is switched.

次に定電流駆動回路2を説明する。第1図において、比
較器74 、94の基準側電圧をマイクロコンピュータ
5の指令のもとに基準電流値切換回路を介して設定する
。基準電流値切換回路は、ポテンショメータ60 、6
1と双方向スイッチ62 、63 、64 。
Next, the constant current drive circuit 2 will be explained. In FIG. 1, the reference side voltages of the comparators 74 and 94 are set via a reference current value switching circuit under instructions from the microcomputer 5. The reference current value switching circuit includes potentiometers 60 and 6.
1 and two-way switches 62 , 63 , 64 .

65から成り、ポテンショメータ6o又は61で設定さ
れた、基準電流値のベースとなる電圧をマイクロコンピ
ュータ5の指令により、比較器74 、94の基準側電
圧に供給している。比較器74 、94では、ステップ
モータ1内の各コイル相Aとτ、又はBと丁に流れる電
流に応じた各電圧を前記基準電圧と大小比較してオン又
はオフの信号を発生させる。
65, which supplies the voltage set by the potentiometer 6o or 61, which is the base of the reference current value, to the reference side voltage of the comparators 74 and 94 according to instructions from the microcomputer 5. The comparators 74 and 94 compare each voltage corresponding to the current flowing through each coil phase A and τ or B in the step motor 1 with the reference voltage to generate an ON or OFF signal.

該オン又はオフの信号に応じて各ゲート用トランジスタ
76又は96を介してパワートランジスタ78又は98
をオン又はオフさせる。図中の十Bは12Vの自動車用
バッテリを示す。
The power transistor 78 or 98 is connected via each gate transistor 76 or 96 depending on the on or off signal.
turn on or off. 10B in the figure indicates a 12V automobile battery.

一方、マイクロコンピュータ5の指令のもとにパワート
ランジスタ84 、86 、104又は106をオン・
オフさせる。ステップモータ1には4つのコイル相A、
A、B、Bが存在し、パワートランジスタ78は2つの
コイル相A、τに接続され、一方、パワートランジスタ
98は残りの相B、Hに接続されている。また、各パワ
ートランジスタ84 、86 。
On the other hand, the power transistors 84, 86, 104, or 106 are turned on and off under instructions from the microcomputer 5.
Turn it off. The step motor 1 has four coil phases A,
A, B, B are present, and the power transistor 78 is connected to the two coil phases A, τ, while the power transistor 98 is connected to the remaining phases B, H. Also, each power transistor 84 , 86 .

104 、106は各々コイル用A、τ、B、Bに接続
されている。こうして、各パワートランジスタのオン・
オフに応じて、各コイル相に電流が流れる。
104 and 106 are connected to coils A, τ, B, and B, respectively. In this way, each power transistor turns on and off.
When turned off, current flows through each coil phase.

図中の抵抗88 、108は電流検出用の値の小さな抵
抗である。また、ダイオード79 、99は、ダンピン
グ制御用のフライホイールダイオードである。
Resistors 88 and 108 in the figure are small-value resistors for current detection. Furthermore, the diodes 79 and 99 are flywheel diodes for damping control.

コイル相A、τ、又はB、Bに流れる電流に応じたポイ
ント89又は109の電位(電圧)は各々バッファアン
プ90又は110によって増幅されて各比較器74又は
94へ帰還される。この各入力電圧を比較器74又は9
4によって各基準の電圧と比較してオン・オフ信号を発
生させることは即ち、各コイル相に流れる電流をある基
準値以下に設定制御することになる。
The potential (voltage) at point 89 or 109 corresponding to the current flowing through coil phases A, τ, or B, B is amplified by buffer amplifier 90 or 110, respectively, and fed back to each comparator 74 or 94. This input voltage is input to the comparator 74 or 9.
4 to generate an on/off signal by comparing each reference voltage, that is, the current flowing through each coil phase is set and controlled to be below a certain reference value.

以上の回路作動をタイミング図である第5図を参照して
更に説明する。第5図の各図の左側記号は第1図の各信
号発生箇所と対応する。
The above circuit operation will be further explained with reference to FIG. 5 which is a timing diagram. The symbols on the left side of each figure in FIG. 5 correspond to the respective signal generation locations in FIG.

信号a、bは、ステップモータ1の駆動に際して各相に
流す電流を2段階に切換制御する方法を採用しているた
めその周期的切換信号を示したものである。信号c、d
は信号a、bに応じて、2つの基準電圧の発生状態を示
している。時間も。
Signals a and b represent periodic switching signals since a method of switching and controlling the current flowing through each phase in two stages is adopted when driving the step motor 1. signal c, d
shows the generation states of two reference voltages according to signals a and b. Time too.

とt2の間は、モータの発生トルクが低下しはじめ、相
電流の配分割合を変化させる期間を示し、時間t、とt
2の間はマイクロコンピュータ5からの信号a、bの切
換パターンが変化している。
The period between t and t2 indicates a period in which the torque generated by the motor begins to decrease and the phase current distribution ratio is changed.
2, the switching pattern of the signals a and b from the microcomputer 5 is changing.

信号a、bの変化により、信号c、dもそれに応じて変
化している。
As signals a and b change, signals c and d also change accordingly.

信号t、j、に、Iは各々コイル相A、B、τ。For signals t, j, I are coil phases A, B, τ, respectively.

■への通電を制御するオン・オフ信号である。各コイル
相への通電制御に際し電流は各コイル相のインダクタン
スのために遅れる。即ち、トランジスタ76 、96の
オン信号に応じて各コイルに流れる電流はある傾斜を有
して立上り、オフ信号に応じである傾斜を有して下降す
る。まずパワートランジスタ84のみがオンの場合に、
トランジスタ76のオン信号に応じてコイルAのみが通
電される。コイル相Aのインダクタンスに応じて、その
電流はある傾斜角度で上昇し、やがて比較器74へ入力
される比較側電圧は基準値電圧を超え始める。この時比
較器74の作用によりオフ信号が発せられてトランジス
タ76をオフにさせる。この場合も、コイル相Aのイン
ダクタンスに応じて即時に電流が無くなるのではなく、
ある傾斜を有して電流が減少する。即ち比較器74の比
較側入力電圧もある傾斜で下降し、今度は基準電圧より
も下がり始める。この時比較器74はオン信号を発生さ
せるのでトランジスタ76がオンとなり、コイルAに通
電を再開する。コイルAとτへの通電に応じた比較器7
4への比較側入力電圧の変動を模式的に信号gに示し、
コイルBと丁への通電に応じた比較器94への比較側入
力電圧の変動を模式的に信号りに示している。信号e、
fは各々信号g、hの入力電圧変動に対応したオン・オ
フ信号(チョッピング信号)を示している。
This is an on/off signal that controls the power supply to ■. When controlling energization to each coil phase, the current is delayed due to the inductance of each coil phase. That is, the current flowing through each coil rises with a certain slope in response to the ON signal of the transistors 76 and 96, and falls with a certain slope in response to the OFF signal. First, when only the power transistor 84 is on,
Only coil A is energized in response to the ON signal of transistor 76. Depending on the inductance of the coil phase A, its current increases at a certain slope angle, and soon the comparison side voltage input to the comparator 74 begins to exceed the reference value voltage. At this time, an off signal is generated by the action of comparator 74 to turn off transistor 76. In this case as well, the current does not disappear immediately depending on the inductance of the coil phase A;
The current decreases with a certain slope. That is, the comparison side input voltage of the comparator 74 also falls at a certain slope, and this time it begins to fall below the reference voltage. At this time, the comparator 74 generates an on signal, so the transistor 76 is turned on, and the coil A is energized again. Comparator 7 according to energization to coil A and τ
The fluctuation of the comparison side input voltage to 4 is schematically shown as signal g,
The signal diagram schematically shows the fluctuation of the comparison side input voltage to the comparator 94 according to the energization of the coils B and D. signal e,
f indicates on/off signals (chopping signals) corresponding to input voltage fluctuations of signals g and h, respectively.

第2図に、制御回路3の構成を示す。制御回路3は、マ
イクロコンピュータ5と、このマイクロコンピュータ5
に基準クロックパルスを供給するクロックジェネレータ
72とから構成されている。
FIG. 2 shows the configuration of the control circuit 3. The control circuit 3 includes a microcomputer 5 and a microcomputer 5.
A clock generator 72 supplies a reference clock pulse to the clock generator 72.

マイクロコンピュータ5は、クロックジェネレータ72
からの基準クロック信号に基づき、CPU54によりプ
リセットできる任意の時間毎に割込要求を発生するプロ
グラマブルタイマ52と、この割込要求に応じて割込処
理を実行させる割込制御回路53と、ステップモータ1
の駆動制御処理を実行するCPU54と、CPU54で
演算処理を実行するのに必要な制御プログラムやデータ
が予め記録されたROM55と、同じ< CPU54で
演算処理を実行するのに必要なデータが一時的に読み書
きされるRAM56と、このRAM56の一部を使い、
ステップモータ1の最新駆動周波数情報をラッチする駆
動周波数モニタ50と、定電流駆動回路2及び基準電流
値切換回路6に駆動信号や切換信号を出力する入出力バ
ッファ57と、から構成されている。
The microcomputer 5 has a clock generator 72
A programmable timer 52 that generates an interrupt request at arbitrary time intervals that can be preset by the CPU 54 based on a reference clock signal from the CPU 54, an interrupt control circuit 53 that executes interrupt processing in response to this interrupt request, and a step motor. 1
The CPU 54 executes the drive control process, and the ROM 55 stores the control programs and data necessary for executing the arithmetic processing in the CPU 54, and the data necessary for executing the arithmetic processing in the CPU 54 is temporarily stored. Using the RAM 56 that is read and written to, and a part of this RAM 56,
It consists of a drive frequency monitor 50 that latches the latest drive frequency information of the step motor 1, and an input/output buffer 57 that outputs drive signals and switching signals to the constant current drive circuit 2 and reference current value switching circuit 6.

以下、上記の如く構成された制御回路3で実行されるス
テップモータlの駆動制御処理について第12図、第9
図に示すフローチャートを用いて詳しく説明する。
The drive control process for the step motor l executed by the control circuit 3 configured as described above will be described below with reference to FIGS. 12 and 9.
This will be explained in detail using the flowchart shown in the figure.

駆動周波数モニタ50は、マイクロコンピュータ5内部
の[?AM56の一部を使い、ROM55内に記録され
たステップモータ制御用モータをもとに、CPU54で
算出されたステップモータ駆動周波数情報を駆動周波数
の変更毎に最新情報としてラッチしておくバッファであ
り、ラッチされる駆動周波数情報の更新は、CPUのメ
インルーチンで、ステップモータlの駆動周波数を変更
する毎に行われるものとする。
The drive frequency monitor 50 is connected to the [?] inside the microcomputer 5. This is a buffer that uses a part of the AM56 to latch the step motor drive frequency information calculated by the CPU 54 based on the step motor control motor recorded in the ROM 55 as the latest information every time the drive frequency is changed. It is assumed that the latched drive frequency information is updated in the main routine of the CPU every time the drive frequency of the step motor l is changed.

ここでいう駆動周波数情報とは、第4図に示すように駆
動周波数の逆数、つまり周期をいい、この周期そのもの
が、プログラマブルタイマ52のプリセットデータとな
るのである。ここでは、100KHzを基準クロックと
しているので、第4図に示す如きデータとなる。
The driving frequency information here refers to the reciprocal of the driving frequency, that is, the period, as shown in FIG. 4, and this period itself becomes the preset data of the programmable timer 52. Here, since 100 KHz is used as the reference clock, the data is as shown in FIG. 4.

第12図は、常時くり返し実行され、ステップモータ1
の駆動周波数モニタ50から出力される情報に基づき、
ステップモータ1の励磁パターンを算出する、目標励磁
パターン算出ルーチンを表わしている。
In Fig. 12, the step motor 1 is constantly executed repeatedly.
Based on the information output from the drive frequency monitor 50 of
A target excitation pattern calculation routine for calculating the excitation pattern of the step motor 1 is shown.

第12図に示す如く、この処理が開始されると、まずス
テップ201を実行し、ステップモータ1の駆動周波数
モニタ50より駆動周波数情報RPPSを読み込み、ス
テップ202に移行する。
As shown in FIG. 12, when this process is started, step 201 is first executed, drive frequency information RPPS is read from the drive frequency monitor 50 of the step motor 1, and the process proceeds to step 202.

次のステップ202では、駆動周波数情報RPPSと、
基準駆動周波数情報BAPPSとの大小比較を行う。
In the next step 202, drive frequency information RPPS,
A comparison is made with reference drive frequency information BAPPS.

大小比較の結果RPPS > BAPPSであると判断
されると、ステップ203に移行して、フラグFを「0
」にセットし、励磁パターンを第3図の上段に示す励磁
パターン■にする、と、算出する。
If it is determined that RPPS > BAPPS as a result of the size comparison, the process moves to step 203 and the flag F is set to "0".
'', and the excitation pattern is set to the excitation pattern ■ shown in the upper row of FIG. 3.

一方、上記ステップ202においてRPPS S BA
PPSと判断された場合は、ステップ204に移行して
、フラグFを「1」にセットし、励磁パターンを第3図
の下段に示す励磁パターンHにする、と、算出する。
On the other hand, in step 202 above, the RPPS S BA
If it is determined to be PPS, the process proceeds to step 204, where the flag F is set to "1" and the excitation pattern is calculated to be the excitation pattern H shown in the lower part of FIG. 3.

ここで、上記ステップ202で大小比較される、基準駆
動周波数情報BAPPSは、マイクロコンピュータ5内
のROM55に予め記録されているデータであり、その
値は、ステップモータ1のトルク低下の始まる、所定の
駆動周波数である。
Here, the reference drive frequency information BAPPS, which is compared in magnitude in step 202, is data recorded in advance in the ROM 55 in the microcomputer 5, and its value is determined at a predetermined value at which the torque of the step motor 1 starts to decrease. This is the driving frequency.

次に第9図は、駆動回路2に駆動信号を出力し、ステッ
プモータ1を駆動制御する駆動制御ルーチンを表わし、
CPU54の制御により、第4図に示すような任意の時
間をプリセット可能なプログラマブルタイマ52から発
生されるパルス信号毎に実行される。
Next, FIG. 9 shows a drive control routine for outputting a drive signal to the drive circuit 2 and controlling the drive of the step motor 1.
Under the control of the CPU 54, the process is executed every time a pulse signal is generated from a programmable timer 52, which can be preset to an arbitrary time as shown in FIG.

処理が開始されると、まずステップ301にて、ステッ
プモータ1の回転方向を決めるフラグcwcchの「0
」または「1」を判断し、フラグCWCCWが「0」で
あれば、次ステツプ302に移行する。そしてステップ
302においては、ステップカウンタN5TEPO値に
rlJを加算し、ステップ3o4に移行する。
When the process starts, first in step 301, the flag cwcch that determines the rotation direction of the step motor 1 is set to "0".
” or “1”, and if the flag CWCCW is “0”, the process moves to the next step 302. Then, in step 302, rlJ is added to the step counter N5TEPO value, and the process moves to step 3o4.

一方、上記ステップ301にて、フラグCWCCWO値
が「1」である場合には、ステップ303に移行して、
今度はステップカウンタN5TEPの値がらrlJを減
算し、ステップ304に移行する。
On the other hand, in step 301, if the flag CWCCWO value is "1", the process moves to step 303,
This time, rlJ is subtracted from the value of the step counter N5TEP, and the process moves to step 304.

ステップ304においては、ステップカウンタN5TE
Pの下位3 bitの値に基づき第3図に示す如きデー
タマツプを用いて駆動回路2及び基準電流値切換回路6
への駆動・切換信号パターンを算出して、ステップ30
5に移行する。
In step 304, step counter N5TE
The drive circuit 2 and the reference current value switching circuit 6 use a data map as shown in FIG. 3 based on the value of the lower 3 bits of P.
Step 30
Move to 5.

ステップ305では、第12図の目標励磁パターン算出
ルーチンにおいてセットされたフラグFの「0」または
「1」を判断し、フラグFが「0」であると判断したな
らば、次ステツプ306へ移行し、第3図の上段の励磁
パターン■に示す出力を行うものである。また、上記ス
テップ305において、フラグFが「1」であると判断
された場合は、ステップ307に移行し、第3図の下段
の励磁パターン■に示す出力を行うものである。
In step 305, it is determined whether the flag F set in the target excitation pattern calculation routine of FIG. The output shown in the excitation pattern (3) in the upper part of FIG. 3 is produced. Further, if it is determined in step 305 that the flag F is "1", the process moves to step 307, and the output shown in the excitation pattern (2) in the lower part of FIG. 3 is performed.

以上のような処理をして、本ルーチンは一旦終了し、次
の割込命令を待つのである。
After performing the above processing, this routine ends and waits for the next interrupt command.

ここで、上記ステップ301で「0」または「1」と判
断されるフラグ四CC−はCPUのメインルーチンで算
出されるステップモータlの回転方向を決定するフラグ
である。
Here, the flag 4CC-, which is determined to be "0" or "1" in step 301, is a flag that determines the rotational direction of the step motor I, which is calculated in the main routine of the CPU.

また、ステップ302以降に出てくるステップカウンタ
N5TEPは、ここでは8bitとしている。ステップ
304でN5TEPの下位3 bitから第3図に示す
如き信号パターンを算出するのは、ステップモータ1が
4相で、1−2相励磁によって駆動するため、駆動信号
パターンとしては8パターンとなり、下位3 bitの
ステップ位置情報のみでステップモータ1を駆動制御す
ることができるからである。
Further, the step counter N5TEP that appears after step 302 is set to 8 bits here. The reason why the signal pattern shown in FIG. 3 is calculated from the lower 3 bits of N5TEP in step 304 is because the step motor 1 has 4 phases and is driven by 1-2 phase excitation, so there are 8 drive signal patterns. This is because the step motor 1 can be driven and controlled using only the step position information of the lower 3 bits.

第6図には、1−2相励磁駆動の駆動パターンのみを示
したが、他のダブル1−2相、トリプル1−2相、・・
・、マイクロステップ駆動等の駆動パターンでも同様に
高速駆動時のステップモータのトルク特性の改善が行え
る。
In Fig. 6, only the drive pattern of 1-2 phase excitation drive is shown, but other double 1-2 phase, triple 1-2 phase,...
・The torque characteristics of the step motor during high-speed driving can be similarly improved with a drive pattern such as microstep drive.

また、第6図(a)の破線で示したような、基準電流値
波形の変化だけではなく、さらに、第8図(c)に示す
ような矩形波波形にしても同様の効果があり、これは波
形変化をさせ易くする。
Furthermore, in addition to changing the reference current value waveform as shown by the broken line in FIG. 6(a), the same effect can be obtained by changing the waveform to a rectangular waveform as shown in FIG. 8(c). This makes it easier to change the waveform.

また、上限の電流値を超えなければ、相電流の不等配分
変化の増加割合はいくつでもよい。
Further, as long as the upper limit current value is not exceeded, the increase rate of the phase current unequal distribution change may be any number.

一般にステップモータのトルクと相電流の関係は、第1
O図に示すような関係にあり、たとえばA、B相を同時
に通電するような2相励磁の時は、A相、B相の各相電
流の合成ベクトルとしてトルクが発生するため、A相、
B相の各相電流をサインカーブ的に減少させなければ、
1相励磁時のトルクとの差が生じてしまう。よって相電
流の不等配分の割合は、ステップモータのトルク脈動を
なくすという点に関しては、第11図(a)に図示の如
くサインカーブ的な配分割合が好ましいが、モータのト
ルク脈動を気にしないような使用方法ならば、三角波的
な不等配分の割合でもよい。
Generally, the relationship between step motor torque and phase current is
The relationship is as shown in diagram O. For example, in two-phase excitation where A and B phases are energized at the same time, torque is generated as a composite vector of each phase current of A phase and B phase.
Unless each phase current of B phase is decreased like a sine curve,
A difference occurs between the torque and the torque during one-phase excitation. Therefore, in terms of eliminating the step motor's torque pulsation, it is preferable to use a sine curve distribution ratio as shown in FIG. If the method of use is such that it does not occur, a triangular wave-like unequal distribution ratio may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、高速駆動時のトルク低下を改善するこ
とにより、高速域でも脱調することなく、安心して駆動
させることが可能であるので高速域までステップモータ
を使用できる。
According to the present invention, by improving the torque drop during high-speed driving, it is possible to drive with confidence without losing synchronization even in the high-speed range, so the step motor can be used up to the high-speed range.

また、定電流駆動の電流値を変化させて、トルクアップ
しており、電源電圧(バッテリー電圧)に依存しないの
で1、印加電圧を変える必要がない。
In addition, the torque is increased by changing the current value of constant current drive, and it does not depend on the power supply voltage (battery voltage), so there is no need to change the applied voltage.

また、駆動周波数モニタ、基準電流値切換信号等、すべ
て制御回路内のソフト上で対応可能なため、特別な付加
物がいらない。その結果として構成が節単になる。
In addition, the drive frequency monitor, reference current value switching signal, etc. can all be handled by software within the control circuit, so no special additions are required. As a result, the structure becomes simple.

また、切り換えのパラメータが、モータ駆動周波数だけ
であるので、制御ソフトの数値変更だけで済む。その結
果、モータ、駆動方法が変わってもすぐ対応できる。
Furthermore, since the only parameter for switching is the motor drive frequency, all that is required is to change the numerical values in the control software. As a result, even if the motor or drive method changes, it can be adapted immediately.

また、高速駆動時に、上限ピーク電流を超えないように
電流値を制御しているので、モータ発熱の変化がなく、
それゆえ、発熱の増加がない。
Additionally, during high-speed drive, the current value is controlled so as not to exceed the upper limit peak current, so there is no change in motor heat generation.
Therefore, there is no increase in fever.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のステップモータ駆動装置の一実施例を
示す回路構成図; 第2図は第1図の装置における制御回路のブロック線図
; 第3図は第1図の装置における制御回路の出力信号パタ
ーンを説明する図; 第4図は第2図の制御回路のプログラマブルタイマの駆
動周波数に対するプリセットデータを説明する図; 第5図は第1図の装置におけるa、b、・・・k。 l各ライン出力のタイミングを示す図;第6図は第1図
の装置における1−2相励磁駆動パターンの波形図; 第7図はステップモータのトルク特性を示す図;第8図
は第1図の装置における励磁駆動パターンの他の例を示
す波形図; 第9図は第1図装置における駆動信号出力ルーチンの流
れ図; 第10図はトルク対相電流の関係を示す図;第11図は
相電流配分を説明する図; 第12図は駆動周波数情報を用いた励磁パターン算出ル
ーチンの流れ図; を夫々示している。 1・・・ステップモータ、 2・・・定電流駆動回路、   3・・・制御回路、5
・・・マイクロコンピュータ、 6・・・基準電流値切換回路、 50・・・駆動周波数モニタ。 60 、61・・・ポテンショメータ、62 、63 
、64 、65・・・双方向スイッチ、74 、94・
・・比較器、 76.78,84,86.96.98,104 、10
6・・・トランジスタ、 79 、99・・・ダイオード、   88 、108
・・・抵抗、90 、110・・・バンファアンプ。 3制御回路 制御回路 第2図 zJ?ターン算出ルーチンのデータマツプ第3図 プリセットデータ 第4回 駆動周波数 トルク特性 第7図 第8図 第9図 A相 A (0)サイン波曲な相電流配分の例 (b)三角波的な相電流配分の例 第11PjJ
Fig. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the step motor drive device of the present invention; Fig. 2 is a block diagram of a control circuit in the device shown in Fig. 1; Fig. 3 is a control circuit in the device shown in Fig. 1. 4 is a diagram illustrating preset data for the drive frequency of the programmable timer of the control circuit in FIG. 2; FIG. 5 is a diagram illustrating a, b, . . . in the device in FIG. k. l A diagram showing the timing of each line output; Figure 6 is a waveform diagram of the 1-2 phase excitation drive pattern in the device shown in Figure 1; Figure 7 is a diagram showing the torque characteristics of the step motor; Figure 8 is a diagram showing the torque characteristics of the step motor; A waveform diagram showing another example of the excitation drive pattern in the device shown in the figure; FIG. 9 is a flowchart of the drive signal output routine in the device shown in FIG. 1; FIG. 10 is a diagram showing the relationship between torque and phase current; A diagram explaining phase current distribution; FIG. 12 is a flowchart of an excitation pattern calculation routine using drive frequency information; and FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Step motor, 2...Constant current drive circuit, 3...Control circuit, 5
...Microcomputer, 6.Reference current value switching circuit, 50.Driving frequency monitor. 60, 61...potentiometer, 62, 63
, 64 , 65 . . . bidirectional switch, 74 , 94 .
...Comparator, 76.78,84,86.96.98,104,10
6...Transistor, 79, 99...Diode, 88, 108
...Resistance, 90, 110... Banfa amplifier. 3 Control circuit Control circuit Fig. 2 zJ? Data map of turn calculation routine Figure 3 Preset data 4th drive frequency torque characteristics Figure 7 Figure 8 Figure 9 A phase A (0) Example of sine wave curved phase current distribution (b) Triangular wave phase current distribution Example of 11th PjJ

Claims (1)

【特許請求の範囲】  ステップモータの一つの相の巻線および他の相の巻線
へ電流を供給する一対の定電流駆動回路、該定電流駆動
回路へ夫々制御信号を供給する制御回路、および 該定電流駆動回路へ基準電流値信号を供給する基準電流
値切換回路が設けられ、 該制御回路は該ステップモータの駆動周波数のみをパラ
メータとしてトルク低下の補正を行って該基準電流値切
換回路へ切換指令信号を、該定電流駆動回路へ駆動指令
信号をそれぞれ供給し得るようになっており、 それにより、ステップモータの駆動周波数に対応して、
ステップモータに供給される階段状に不等配分される相
電流の不等配分の割合が変化させられるようになってい
ることを特徴とする、ステップモータの駆動装置。
[Scope of Claims] A pair of constant current drive circuits that supply current to the windings of one phase and the other phase of a step motor, a control circuit that supplies control signals to the constant current drive circuits, and A reference current value switching circuit is provided that supplies a reference current value signal to the constant current drive circuit, and the control circuit corrects for torque reduction using only the drive frequency of the step motor as a parameter and sends the signal to the reference current value switching circuit. It is possible to supply a switching command signal and a drive command signal to the constant current drive circuit, respectively, so that the switching command signal and the drive command signal can be supplied to the constant current drive circuit, respectively, so that the switching command signal and the drive command signal can be supplied to the constant current drive circuit, respectively.
1. A step motor drive device, characterized in that the ratio of unequal distribution of stepwise phase currents supplied to the step motor is changed.
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