JPH02211094A - Method of determining driving current of stepping motor - Google Patents
Method of determining driving current of stepping motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明はステッピング・モータの駆動電流決定方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for determining a driving current for a stepping motor.
[従来の技術]
第2図はステッピング・モータの動作を説明するための
略断面図で、V R(variable reluct
anc)形ステッピング・モータの一例を示し、図にお
いて(20)はロータ、(21)はステータ、(22)
はコイルである。コイルA−1,A−2が1つの相を形
成し、コイルB−1,B−2がこれに隣接する相を形成
する。[Prior Art] FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of a stepping motor.
(20) is the rotor, (21) is the stator, and (22) is the stator.
is a coil. Coils A-1 and A-2 form one phase, and coils B-1 and B-2 form an adjacent phase.
コイルA−1,A−2だけに電流を流すと、ロータの歯
R−1はコイルA−1の磁極に引き付けられ、R−3は
コイルA−2の磁極に引き付けられて、磁束が図に点線
で示す状態になった位置で停止する。即ちこの停止位置
は磁気抵抗(reluctance)が最小になった位
置である。When current flows only through coils A-1 and A-2, rotor tooth R-1 is attracted to the magnetic pole of coil A-1, R-3 is attracted to the magnetic pole of coil A-2, and the magnetic flux is It will stop at the position shown by the dotted line. That is, this stop position is the position where the magnetic reluctance is the minimum.
次にコイルA−1,A−2の電流を遮断し、コイルB−
1,B−2だけに電流を流すとR−2がコイルB−1の
磁極に対向し、R−4がコイルB−2の磁極に対向する
位置で停止する。Next, the current in coils A-1 and A-2 is cut off, and coil B-
When current is applied only to 1 and B-2, R-2 stops at the position where it opposes the magnetic pole of coil B-1, and R-4 opposes the magnetic pole of coil B-2.
コイルA−1,A−2の相にだけ電流を流した時のロー
タの停止位置と、その隣の相のコイルB−1,B−2に
だけ電流を流した時のロータの停止位置との間の角度を
、基本ステップ角という。The stopping position of the rotor when current is passed only through the phases of coils A-1 and A-2, and the stopping position of the rotor when current is passing only through the coils B-1 and B-2 of the adjacent phase. The angle between is called the basic step angle.
ステッピング・モータの駆動方法には、基本ステップ角
単位の駆動を行う駆動方法と、マイクロステップ駆動と
称する駆動方法とがある。Stepping motor driving methods include a driving method that performs driving in basic step angle units and a driving method called microstep driving.
基本ステップ角単位の駆動は、1つの相の巻き線に流れ
ている電流を切り換えて、その隣の相の巻き線に流し、
ステッピング・モータのロータを基本ステップ角だけ回
転させるものであり、マイクロステップ駆動は、基本ス
テップ角内の移動において、1つの相の巻き線に流れて
いる電流を漸次隣の相の巻き線に移して行き、基本ステ
ップ角の移動が完了した時点で隣の相の巻き線に全電流
が移っているように制御するものである。即ち、1つの
基本ステップ角単位の移動の開始点では、1つの相の巻
き線に流れている電流IAは全電流Ioに等しく、隣の
相の巻き線に流れている電流IBは0であり、この状態
で
IA +IB =Io ・・・、(1)の条件を保ちな
がら、■、を増加して行き、その基本ステップ角単位の
移動の終点ではIA =O。Basic step angle unit drive switches the current flowing in the winding of one phase and flows it to the winding of the adjacent phase.
The rotor of a stepping motor is rotated by a basic step angle, and microstep drive gradually transfers the current flowing in the winding of one phase to the winding of the adjacent phase while moving within the basic step angle. The control is performed so that the entire current is transferred to the winding of the adjacent phase when the basic step angle movement is completed. That is, at the starting point of movement by one basic step angle unit, the current IA flowing in the winding of one phase is equal to the total current Io, and the current IB flowing in the winding of the adjacent phase is 0. , In this state, IA + IB = Io..., while maintaining the condition (1), increase ■, and at the end point of the movement of the basic step angle unit, IA = O.
IB=Ioとなるように電流を制御するものである。The current is controlled so that IB=Io.
マイクロステップ駆動の方が静止位置精度を向上させる
ことができ、従って振動を抑制することができるので、
基本ステップ角単位の駆動より一般的によく用いられる
が、マイクロステップ駆動においても振動を十分に抑制
するには、ロータの角加速度をなるべく定常に保つよう
な駆動が必要である。即ちロータの回転角をθ1回転イ
ナーシャ(連結される負荷を含めて考える。以下同じ)
を1.摩擦係数をF、ロータに作用するトルクをTとす
れば、
T=I(d2θ/dt2 )+F (dθ/dt)・
(2)
で表されるが、この式(2)によって定められるトルク
以外のトルクが加えられないよ2うに制御しなければな
らない、このためには式(1)の条件を保ちながら電流
IBを適当な時間関数として変化させてやる必要がある
が、従来はこの適当な時間関数を決定する方法が存在せ
ず、例えば基本ステップ角をθ、とじ、基本ステップ角
θ、内の角度をθで表すとき、式(1)の関係を保ちな
がらIB=Ioθ/θ、 −・・(3)
によって示されるように、1.を直線的に変化させてい
る。Microstep drive can improve the static position accuracy and therefore suppress vibrations, so
Although it is more commonly used than basic step angle unit drive, in order to sufficiently suppress vibrations even in microstep drive, it is necessary to maintain the angular acceleration of the rotor as constant as possible. In other words, the rotation angle of the rotor is θ1 rotational inertia (consider including the connected load; the same applies hereinafter)
1. If the friction coefficient is F and the torque acting on the rotor is T, then T=I(d2θ/dt2)+F(dθ/dt)・
(2), but it must be controlled so that no torque other than that determined by equation (2) is applied. To do this, the current IB must be controlled while maintaining the conditions of equation (1). It is necessary to change it as an appropriate time function, but there is no conventional method for determining this appropriate time function.For example, if the basic step angle is θ, then the angle within the basic step angle θ is θ. When expressing, while maintaining the relationship of equation (1), IB=Ioθ/θ, - (3) As shown by 1. is changing linearly.
[発明が解決しようとする課題]
上記のような従来のステッピング・モータの駆動電流決
定方法では以上のように決定しているが、このような波
形の電流を加えると有害なトルクを発生して振動の原因
となる。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional stepping motor drive current determination method described above determines the drive current as described above, but when a current with such a waveform is applied, harmful torque is generated. This may cause vibration.
第4図は式(1) 、 (3)の条件に従ってIQを変
化させた場合のロータ(20)の静止点θを測定した測
定値を示す図であるが、第4図に示すようにθ=θ8の
とき式(3)によりI、=IXとなるが、■、に対して
はθbが静止点であるので、θ8にあるロータ(20)
をθbまで引き戻そうとするトルクが発生し、振動の原
因になるという問題点があった。FIG. 4 is a diagram showing the measured values of the static point θ of the rotor (20) when varying the IQ according to the conditions of equations (1) and (3). When = θ8, I, = IX according to equation (3), but for ■, θb is the stationary point, so the rotor (20) at θ8
There was a problem in that a torque was generated to try to pull back the angle θb to θb, causing vibration.
この発明は従来のものにおける上述の課題を解決するた
めになされたもので、簡単な方法により最適電流波形を
決定することができるステッピング・モータの駆動電流
決定方法を得ることを目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional method, and an object of the present invention is to provide a method for determining a driving current for a stepping motor that can determine an optimum current waveform by a simple method.
[課題を解決するための手段]
この発明にかかるステッピング・モータの駆動電流決定
方法は、IBとθとの関係、即ちθ=f(IB )から
関数fの逆関数りを求め、I+5=h(θ)とすること
とした。[Means for Solving the Problems] The method for determining the driving current of a stepping motor according to the present invention is to obtain the inverse function of the function f from the relationship between IB and θ, that is, θ=f(IB), and calculate I+5=h (θ).
[作用]
この発明においては、逆関数りを求め、IB=h(θ)
とすることとしたので、ロータの現在位置をそのロータ
の静止位置に一致させることが可能となる。[Operation] In this invention, the inverse function is calculated and IB=h(θ)
Therefore, it becomes possible to match the current position of the rotor with the rest position of the rotor.
[実施例]
以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。第1
図はこの発明の一実施例を示すブロック図で、図におい
て(1)はホスト計算機、(2)。[Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which (1) is a host computer and (2) is a host computer.
(3)はディジタルアナログ変換器(以下DACと略記
する)、(4)、(5)は増幅器、(6)はステッピン
グ・モータ、(7)はステッピング・モータ(6)に直
結された角度計、(8)は増幅器、(9)はアナログデ
ィジタル変換器(以下ADCと略記する)である、なお
角度計(7)がθの値をディジタル値で出力するときは
、(8)。(3) is a digital-to-analog converter (hereinafter abbreviated as DAC), (4) and (5) are amplifiers, (6) is a stepping motor, and (7) is an angle meter directly connected to the stepping motor (6). , (8) is an amplifier, and (9) is an analog-to-digital converter (hereinafter abbreviated as ADC). When the angle meter (7) outputs the value of θ as a digital value, (8).
(9)は不要となる。(9) becomes unnecessary.
ロータの回転速度dθ/dtが実際上0であるような状
態で、式(1) 、 (3)の条件でIBを変化させた
場合、式り2)のT=0の角度位置でロータは停止する
。仮にこれを静止点という。静止点におけるθの値とI
Bとの関係を測定すると、第3図(a)に示す状態゛と
なる。If IB is changed under the conditions of equations (1) and (3) in a state where the rotational speed dθ/dt of the rotor is actually 0, the rotor will be at the angular position of T = 0 in equation 2). Stop. This is called a resting point. The value of θ at the stationary point and I
When the relationship with B is measured, the state shown in FIG. 3(a) is obtained.
次にロータが定速度で回転する場合を考える。Next, consider the case where the rotor rotates at a constant speed.
この場合、式(2)のTはθ及びIBの関数となるので
、θとIBとの関係は複雑となり、dθ/dtの値によ
っても変化する。但しこの関係は第1図に示す装置によ
って測定することができる。In this case, since T in equation (2) becomes a function of θ and IB, the relationship between θ and IB becomes complicated and changes depending on the value of dθ/dt. However, this relationship can be measured by the apparatus shown in FIG.
式(3)のかわりに、
IB=Iot/τ・・・(4)
(τはθ、に相当する時間)
で表されるようにIBを時間に対し直線的に変化させて
θを測定すると、θの時間的変化はほぼ第3図(a)に
示す曲線と一致する。即ち一般的にθとIBとの関係は
第3図(a)の特性で近似することができる。Instead of formula (3), IB=Iot/τ...(4) (τ is the time corresponding to θ) If IB is varied linearly with respect to time and θ is measured, then , θ over time approximately coincides with the curve shown in FIG. 3(a). That is, in general, the relationship between θ and IB can be approximated by the characteristics shown in FIG. 3(a).
第31図・(a)に示す関係を θ=f(Ia、)・・・(5)で表す。The relationship shown in Figure 31 (a) θ=f(Ia,)...Represented by (5).
また第3図(a)に示す関係から関数fの逆関数りを定
め、
1、 =h (θ)・・・(6)
とすることができる。Further, from the relationship shown in FIG. 3(a), the inverse function of the function f can be determined as follows: 1, = h (θ) (6).
第3図(b)のIBは式(6)の関係を表すものであり
、θのかわりにマイクロステップ数を用いて表しである
。なおマイクロステップとは基本ステップの間を任意の
ステップ数Nに分割したものであり、θとマイクロステ
ップ数nとの関係はn=Nθ/θ、となる。同図■^は
式(1)から求めた値である。この図では■いと工、と
をI゛。の値に関して正規化して示しである。IB in FIG. 3(b) represents the relationship of equation (6), and is expressed using the number of microsteps instead of θ. Note that a microstep is a division between basic steps into an arbitrary number of steps N, and the relationship between θ and the number n of microsteps is n=Nθ/θ. In the same figure, ■^ is the value obtained from equation (1). In this diagram, ■Itoko and I゛. It is shown normalized with respect to the value of .
即ち第3図(b)に示すIBとマイクロステップとの関
係によって決定される電流波形が最適駆動電流波形とな
る。That is, the current waveform determined by the relationship between IB and microstep shown in FIG. 3(b) becomes the optimum drive current waveform.
以上のようにしてマイクロステップに対するIBの値が
決定すると、これを例えばROMのような記憶装置に記
憶し、ロータの回転速度に比例する速度で読み出し、D
AC(2)、(3) 、増幅器(4)、(5)を経てス
テッピング・モータ(6)に加えることができる。この
場合IAは式(1)により決定されるので、DAC(2
)、(4)を省略し、IQのアナログ量が得られた後、
式(1)の演算で算出してもよい。Once the value of IB for the microstep is determined as described above, it is stored in a storage device such as a ROM, read out at a speed proportional to the rotational speed of the rotor, and D
It can be applied to the stepping motor (6) via AC (2), (3), amplifiers (4), (5). In this case, IA is determined by equation (1), so DAC(2
), (4) are omitted, and after obtaining the analog quantity of IQ,
It may be calculated by the calculation of equation (1).
IBを記憶する場合のマイクロステップ数Nの値はデー
タのサンプリング密度を示すものであるが、N=20程
度で十分目的を達することができる。The value of the number of microsteps N when storing IB indicates the sampling density of data, and N=20 or so can sufficiently achieve the purpose.
第3図(b)に示す波形の電流をステッピングモータ(
7)に加えた場合の角度θの変化は、第1図の装置で測
定することができ、第3図(c)に示すような直線的角
度変化が得られる。A stepping motor (
7) can be measured with the apparatus shown in FIG. 1, and a linear angle change as shown in FIG. 3(c) can be obtained.
従来は時間に対し直線状に、又は正弦波状に電流を変化
させたが、いずれの場合にも第3図(c)に示すような
直線性は得られてない。Conventionally, the current was changed linearly or sinusoidally with respect to time, but in either case, linearity as shown in FIG. 3(c) could not be obtained.
[発明の効果]
この発明は以上説明したように、簡単な方法でステッピ
ング・モータのコイルに流すべき電流の最適波形を決定
することができるという効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention has the advantage that the optimum waveform of the current to be passed through the coil of the stepping motor can be determined in a simple manner.
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はステッピング・モータの動作を説明するための略断面
図、第3図はこの発明の詳細な説明する特性図、第4図
はロータの静止点と電流との関係を示す図。
(1)・・・ホスト計算機、(2)、(3)・DAC1
(4)、(5)・・・増幅器、(6)・ステッピング・
モータ、(7)・・・角度計、(20)・・・ロータ、
(21)・・・ステータ、(22)・・・コイル。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を第2ai
3
第4vIJFIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining the operation of a stepping motor, FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining the invention in detail, and FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the static point of the rotor and the current. (1)...Host computer, (2), (3)・DAC1
(4), (5)...Amplifier, (6)・Stepping・
Motor, (7)...angle meter, (20)...rotor,
(21)... Stator, (22)... Coil. In addition, the same reference numerals in each figure refer to the same or corresponding parts in the second ai.
3 4th vIJ
Claims (1)
該基本ステップ角内移動に関連する互いに隣接する2つ
の相の巻き線の電流値の和を一定の値I_0に保ちなが
ら、一方の相の電流I_Bを0からI_0まで増加させ
、これにともない他方の相の電流I_AをI_0から0
まで減少して行く場合の、電流波形の変化を決定するス
テッピング・モータの駆動電流決定方法において、 上記基本ステップ角内を複数の等間隔のマイクロステッ
プに分割し、電流I_Bをマイクロステップ数に比例し
て変化し、各I_Bに対応する当該ステッピング・モー
タの回転角度θを測定し、θ=f(I_B)の関数fを
決定する段階、 関数fから関数fの逆関数hを決定する段階、I_B=
h(θ),I_A=I_0−I_BからI_B,I_A
を決定する段階、 を備えたことを特徴とするステッピング・モータの駆動
電流決定方法。[Claims] When the stepping motor moves within a basic step angle, while keeping the sum of the current values of the windings of two mutually adjacent phases related to the movement within the basic step angle at a constant value I_0, The current I_B of the phase is increased from 0 to I_0, and the current I_A of the other phase is increased from I_0 to 0.
In the stepper motor drive current determination method that determines the change in the current waveform when the current waveform decreases to a step of determining a function f of θ=f(I_B) by measuring the rotation angle θ of the stepping motor corresponding to each I_B; a step of determining an inverse function h of the function f from the function f; I_B=
h(θ), I_A=I_0-I_B to I_B, I_A
A stepper motor drive current determination method comprising: a step of determining .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2972189A JPH02211094A (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Method of determining driving current of stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2972189A JPH02211094A (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Method of determining driving current of stepping motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02211094A true JPH02211094A (en) | 1990-08-22 |
Family
ID=12283973
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JP2972189A Pending JPH02211094A (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Method of determining driving current of stepping motor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH02211094A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0556694A (en) * | 1991-08-22 | 1993-03-05 | Meretsuku:Kk | Complementary excitation drive method for n-phase pulse motor |
EP0892492A1 (en) * | 1997-07-16 | 1999-01-20 | Zentrum Mikroelektronik Dresden GmbH | Method and circuit to control a stepper motor |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP2972189A patent/JPH02211094A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0556694A (en) * | 1991-08-22 | 1993-03-05 | Meretsuku:Kk | Complementary excitation drive method for n-phase pulse motor |
EP0892492A1 (en) * | 1997-07-16 | 1999-01-20 | Zentrum Mikroelektronik Dresden GmbH | Method and circuit to control a stepper motor |
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