JPH02261095A - ステッピングモータ制御装置 - Google Patents

ステッピングモータ制御装置

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JPH02261095A
JPH02261095A JP8000489A JP8000489A JPH02261095A JP H02261095 A JPH02261095 A JP H02261095A JP 8000489 A JP8000489 A JP 8000489A JP 8000489 A JP8000489 A JP 8000489A JP H02261095 A JPH02261095 A JP H02261095A
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JP
Japan
Prior art keywords
stepping motor
drive
unipolar
bipolar
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP8000489A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriyuki Kikukawa
則幸 菊川
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH02261095A publication Critical patent/JPH02261095A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステッピングモータ制御装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、プリンタやタイプライタなどのキャリッジ駆動・
用紙駆動などの用途に簡単かつ精度の高い操作部材とし
て、ステッピングモータが広く用いられている。
そのステッピングモータの駆動方式としては、バイポー
ラ駆動方式と呼ばれる巻線に双方向の電流を流して駆動
する方式と、ユニポーラ駆動方式と呼ばれる巻線を半分
ずつ使用して一方向にしか電流を流さない方式が代表的
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、バイポーラ駆動方式は低速て高トルクが
得られるものの高速回転は出来ないという問題点がある
し、ユニポーラ駆動方式は高速回転けするものの、トル
クがあまり出す効率が良くないという問題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、複数の巻線を有するステッピングモータ制御
装置において、 バイポーラ駆動手段とユニポーラ駆動手段とを設け、こ
の2つの手段のいずれか一方を選択して使用するための
駆動回路切換え手段を備えたものである。
〔作 用〕
本発明によれば、バイポーラ駆動とユニポーラ駆動とを
切換える手段と、それら駆動手段の切換えを制御する手
段とを設けることにより、ステッピングモータを高トル
ク、高速回転、高効率で駆動することが可能となる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
実施例1 第1図は、本発明の一実施例を示す回路図である。木実
層側は4相ステツピングモータを駆動するものである。
ここて、図中破線内のLl、L2.L3L4はステッピ
ングモータの巻線(駆動コイル)である。51〜S4は
相信号であり、SLはバッファ61の人力とNANDゲ
ートG5の片人力へ、S2はバッファG2の人力とNA
NDゲート66の片入力へ、S3はバッファG3の入力
とNANDゲートG7の片入力へ、S4はバッファG4
の人力とNANDゲートG8の片入力へ接続されている
。B/iliはバイポーラ駆動とユニポーラ駆動の切換
え信号であり、65〜G8のもう一方の人力とバッファ
G9.GIOの入力へ接続されている。
Gl〜GIGはそれぞれ、抵抗RINRIOを介してト
ランジスタT r I NT r 10のベースへと接
続されている。Trl〜Tr4はNPN トランジスタ
であり、エミッタは接地、コレクタは、それぞれし1〜
L4とTr7.Tr8.Tr5.Tr6のコレクタへと
接続されている。Tr5〜TrlOはPNP トランジ
スタであり、それらのエミッタは電源v1へ接続されて
いる。またトランジスタTr9 、TrlOのコレクタ
はそれぞれ巻線LLと1.312とL4  のタップ点
へ接続されている。
このような構成における巻線電流の流れ方を、第2図を
用いて説明する。ただし全く等価であるため、Ll、1
.3側のみ例にあげ説明する。まずバイポーラ/ユニポ
ーラ切換信号B/uがハイレベルとなりバイポーラモー
ドの時を考える。信号S1が付勢状態になると、トラン
ジスタTri、Tr5が導通して巻線電流は第2図(a
)のように流れる。逆に、信号S3が付勢状態になると
、トランジスタTr3゜Tr7が導通して第2図(b)
のようになる。
次に、信号B/Tiがロレベルでユニポーラモートの時
を考える。信号B/Uがローレベルなので、トランジス
タTr9は導通している。ここで信号SLが付勢状態に
なると、トランジスタTriが導通して巻線電流は第2
図(C)のように流れる。逆に、信号S3が付勢状態に
なるとトランジスタTr3が導通して第2図(d)のよ
うになる。ここで第2図中(a) 、 (b)がバイポ
ーラ駆動方式のそれぞれI相。
II相励磁状態であり、(C) (d)がユニポーラ駆
動方式のそれぞれI相、 II相励磁状態である。そし
て同しI相励磁状態であれば、ステッピングモータの停
止位置はバイポーラの場合もユニポーラの場合も同一で
ある。
次に、本実施例の具体的動作を以下に述へる。
第3図は第1図図示の各部信号の動作タイミングの一例
を示すタイミングチャートである。ここでは2相励磁に
よりステッピングモータを駆動する場合を例にあげ、l
−11相励磁から19ステップ進んでI−■相で停止す
る場合を示している。また、図中の先付文字はステップ
数を示している。
時刻t。で起動されたステッピングモータは時刻t1ま
でバイポーラ駆動方式で、時刻t1からt2までユニポ
ーラ駆動方式により駆動される。この時刻1、からt2
までがステッピングモータの加速領域である。
次に、時刻t2からt3までが等速領域であり、やはり
ユニポーラ駆動される。
そして、時刻L3からり、Iまでユニポーラ駆動方式で
、時刻t4以降はバイポーラ駆動方式で駆動されるが、
この時刻t3以降が減速領域となる。
このように加速領域の途中から等速領域を経て減速領域
の途中まで、すなわち駆動周波数の高い部分がユニポー
ラ方式で駆動される。ここでは19ステツプ移動を例に
あげたが駆動ステップが小さくなってくると、時刻t2
からt3の等速領域がなくなる場合もあり得るし、さら
に小さくなるとユニポーラ駆動するタイミングがなくな
る場合もあり得る。
第4図はステッピングモータの駆動時間(1)駆動周波
数(f)の関係を示す図であり、(a)が本実施例の場
合、(b)がバイポーラ方式の場合、(C)がユニポー
ラ方式の場合を示す。これらの比較でわかるように、本
発明実施例では(低速域のトルクはバイポーラ方式によ
って高トルクが得られるため)加速度はバイポーラ方式
と同等、かつ等速時の駆動周波数はユニポーラ方式と同
等のものが得られるので、目的位置に達するまでの時間
(t5−to)が従来より短縮されるのがわかる。さら
に、ユニポーラ方式より効率のよいバイポーラ方式を加
減速領域で使用しているため、効率もユポーラ方式より
増加している。
実施例2 以上述べた実施例では、駆動電圧は一定てあったかバイ
ポーラ方式とユニポーラ方式の切換えに付随して電圧を
切換えると、さらなる効果が期待できる。この実施例を
第5図に示す。
第5図は、第1図に対しバッファGll 、抵抗R11
,トランジスタTrll、ダイオードD1.および電源
V2(>Vl)が追加されている。第1図と異なる点の
み説明すると、まず各部に印加されていた電源v1を逆
流防止用ダイオードD1を介して接続する。すなわち、
電源VlはダイオードD1のアノードへ接続され、゛ダ
イオードD1のカソードはトランジスタTr5〜lOの
エミッタへ接続されると共に、追加されたPNP トラ
ンジスタTrl Iのコレクタへ接続される。トランジ
スタTrllのエミッタは電源v2へ、そのベースは抵
抗R11を介してバッファGllの出力へ接続されてい
る。バッファ611の人力へは信号8/Tiか供給され
ている。
以上のような構成の具体的動作を以下に述へる。
信号[1/uかハイレベルでバイポーラモートの時には
、各部にはダイオードD1を介して電圧V、が印加され
ており、第1の実施例と何ら差異はない。
しかし、信号B/百がローレベルでユニポーラモトにな
ると、トランジスタTrllはバッファGll により
バイアスされて導通し、各部に印加される電圧はVlよ
り高い電圧v2となる。この結果、ステッピング千−夕
はユニポーラ駆動時にさらに高トルクを発生ずることに
なり、駆動周波数をさらにあげることが可能となる。
ここでは信号B/uを用いて電源電圧の切換えを行なっ
たか、もちろん電源電圧切換え専用の信号を備えて、電
源電圧切換えを行なってもよい。この場合、必ずしも信
号B/u信号と同期して切換える必要はなくなり、ステ
ッピングモータを制御する際の自由度は増すことになる
実施例3 以上述べた実施例では、ステッピングモータの駆動はす
べて定電圧駆動方法であったか、以下に定電流ヂョッパ
ー駆動の場合の例をあげる。第6図がその一例である。
第6図中において第1図と同一の素子には同の番号を付
しである。また′ (ダッシュ)をイ」シた素子は第1
図から変更になっている素子である。これも第1図と異
なる点のみ説明する。
まずゲート65〜G8が2人力NANDから3人力NA
NDに変更されており、追加された人力には電圧比較器
IGI、IC2の出力が接続されている。(IcIの出
力が65′ と67′へ、IC2の出力か06′ と0
8′へ接続)。また、バ・ンファG9.GIOがNへN
Dゲート69′G10′ に変更されており、その片入
力にはそれぞれTCI、IC2の出力が接続される。
もう一方の人力には、いままでバッファG9.GIOに
人力されていた信号B/「に代わりインバータG12に
よって信号B/uを反転したものが接続され1す る。第1図で接地されていたTri〜Tr4のエミッタ
は、Tri とTr3が電流検出抵抗Rsl、Tr2 
とTr4が電流検出抵抗Rs2を介して接地される。さ
らにTri 、Tr3のエミッタとRslの交点には抵
抗RIBの一端が、もう一端はICIのマイナス人力へ
接続される。同様にTr2.Tr4のエミッタとRs2
の交点には抵抗1118の一端が、もう一端はIC2の
マイナス入力へ接続される。
基準電圧源VREFからR13,RI4.R15とシリ
ーズに接続され、R15の一端は接地される。R13と
R14の交点にはR17とR19が接続され、それぞれ
のもう一端はTCI、IC2のプラス入力端子へ接続さ
れる。RI4とR15の交点にはNPN トランジスタ
Tr12のコレクタが接地され、そのエミッタは接地さ
れる。Tri2のベースにはR12を介して信号87石
が人力される。D2〜D7はフライホイールダイオード
であり、それぞれのTrl、Tr9.Tr3.Tr2.
TrlO,Tr4のコレクタが接続されている点にカソ
ードが接続され、アノードは接地されている。
以上のような構成の具体的動作を以下に述べる。
IC1,IC2は電圧比較器てあり、マイナス人力より
もプラス人力の方か入力端子が高い時に出力はハイレベ
ルに、反対に低い時にはローレベルに設定される。今、
信号B/uかハイレベルでバイポーラモードになってい
るとすると、トランジスタTr12はバイアスされ導通
する。このTri2のサチレーション電圧を無視すると
、IC1,IC2のプラス入力端子に印加される電圧v
8+は となる。この状態で51が付勢状態になると、Tr5と
Triが導通し、巻線L3.Ll、検出用抵抗11sl
を流れる電流iBが立上がっていく。この巻線電流i1
1が を越すと、ICIの人力はマイナス入力端が高電位とな
り、出力はローレベルとなる。この結果、ゲートG5’
の出力がハイレベルとなってTr5が非導通となり、巻
線電流は立下がる。
このような繰り返しによって巻線電流11.lは(2)
式で示される電流値にヂョッパされる。ここでは信号S
1か付勢状態の場合のみ述へたが52.53.54でも
同様である。
次に、信号B/1かローレベルてユニポーラモー1・の
時を考える。トランジスタTr12は非導通となるため
、ICIjC2のプラス入力端子に印加される電圧V。
やは となる。この状態で51が付勢状態になるとTr9 と
Triが導通し、巻線Ll、検出用抵抗flslを流れ
る巻線電流1uはバイポーラモード時と同様にえてみる
と、バイポーラ駆動はユニポーラ駆動の2倍分巻線を使
用するため、バイポーラからユニポーラあるいはユニポ
ーラからバイポーラへの切換えの際のトルクリップルを
低減するには、ユニポーラモート時の電流皇。をバイポ
ーラモー1〜n;’7の電7んiRの2倍にしなりれば
ならない。これより!u=2jn          
・・・(5)vU、 = 2V11.       −
(6)が成立する。ここで仮に Vu+=  V+++:r       −(7)に設
定すると、(3)式より また(1) 、 (6)式より で示される値にヂョッパされる。このようにユニポーラ
モートの時の巻線電流を増加することにより、駆動周波
数の改善が可能となる。
ここで、発生ずるトルクの面から巻線電流を考(a) 
、 (9)式より R13: R14: R15= 3  ・ 1:2が成
立する。すなわち、この例ではR13=3にΩR14=
IKΩ、 R15=2にΩに設定ずれはJ:いことがわ
かる。
以」二連へたように本実施例によれば、バイポーラ駆動
とユニポーラ駆動のトルクリップルを低減することも可
能である。
ここでも第2の実施例と同様、信号B/uを用いて電源
の切換えを行なったが、やはり電流切換専用の信号を備
えて実施しても良い。
第3図は第1図の装竹における動作を示したタイミング
チャート、 第4図は本発明装置におりる作用・効果を説明する図、 第5図は本発明の第2の実施例を示す回路図、第6図は
本発明の第3の実施例を示す回路図である。
(発明の効果) 以上述へたように本発明では、ステッピングモータをバ
イポーラ駆動とユニポーラ駆動とに切換えて駆動するた
め(また実施例では、その切換えを駆動周波数に応じて
するような構成をとったため)、ステッピング干−夕を
高速・高トルク・高効率で駆動することが可能となる。
Ll−Lll・・・ステッピングモータの巻線、Sl−
S4・・・相信号、 B/u・・・バイポーラ/ユニポーラ切換信号。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明の一実施例を説明するための説明図、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1) 複数の巻線を有するステッピングモータ制御装置
    において、 バイポーラ駆動手段とユニポーラ駆動手段とを設け、こ
    の2つの手段のいずれか一方を選択して使用するための
    駆動回路切換え手段を備えたことを特徴とするステッピ
    ングモータ制御装置。 2) 前記駆動回路切換え手段をステッピングモータの
    駆動周波数に応じて付勢することを特徴とする請求項第
    1項記載のステッピングモータ制御装置。 3) 複数の巻線を有するステッピングモータ制御装置
    において、 バイポーラ駆動手段とユニポーラ駆動手段とを設け、こ
    の2つの手段のいずれか一方を選択して使用するための
    駆動回路切換え手段と、 ステッピングモータの駆動に係わる複数の電源電圧を選
    択して切換えるための電源電圧切換え手段と を備えたことを特徴とするステッピングモータ制御装置
    。 4) 前記電源電圧切換え手段をステッピングモータの
    駆動周波数に応じて付勢することを特徴とする請求項第
    3項記載のステッピングモータ制御装置。 5) 複数の巻線を有するステッピングモータ制御装置
    において、 バイポーラ駆動手段とユニポーラ駆動手段とを設け、こ
    の2つの手段のいずれか一方を選択して使用するための
    駆動回路切換え手段と、 ステッピングモータを駆動する複数の駆動電流を選択し
    て切換えるための電流切換え手段と を備えたことを特徴とするステッピングモータ制御装置
    。 6) 前記電流切換え手段をステッピングモータの駆動
    周波数に応じて付勢することを特徴とする請求項第5項
    記載のステッピングモータ制御装置。
JP8000489A 1989-03-30 1989-03-30 ステッピングモータ制御装置 Pending JPH02261095A (ja)

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JP8000489A JPH02261095A (ja) 1989-03-30 1989-03-30 ステッピングモータ制御装置

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JP8000489A JPH02261095A (ja) 1989-03-30 1989-03-30 ステッピングモータ制御装置

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JPH02261095A true JPH02261095A (ja) 1990-10-23

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ID=13706188

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JP (1) JPH02261095A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201657B1 (en) * 1997-01-14 2001-03-13 Mitsumi Electric Co., Ltd. Removable type magnetic recording/reproducing device
JP2017147836A (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 シナノケンシ株式会社 ステッピングモータ駆動装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201657B1 (en) * 1997-01-14 2001-03-13 Mitsumi Electric Co., Ltd. Removable type magnetic recording/reproducing device
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