JPH03294000A - ステッピングモータ制御装置 - Google Patents

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し、さらに詳
細にはモータ停止時に所定の相を励磁して保持力を発生
させる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等のキャリッジ駆動、用
紙駆動等の用途に、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（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、１相励磁
力式、２相励磁方式等が代表的であるが、見かけ上の分
解能を倍にすることが可能な１−２相方式も多用されて
きている。

第４図は従来のステッピングモータ制御装置を示す。

図の破線内がステッピングモータであり、励磁コイル（
巻線）Ｌｌ−Ｌ４の４相からなっている。

Ｓ１〜Ｓ４は巻線Ｌｌ〜Ｌ４に対応した相駆動信号であ
り、各々バッファＧ１−６４でバッファされ、抵抗Ｒ１
〜Ｒ４を介してＮＰＮ　トランジスタＴ、ｌ〜Ｔ、４の
ベースに接続されている。トランジスタＴｒｌ〜Ｔ、４
のエミッタは接地され、コレクタはそれぞれステッピン
グモータの巻線Ｌｌ〜Ｌ４に接続されている。５ｌ−３
４信号の到来（ハイレベル）によって対応するトランジ
スタＴ、１〜Ｔ、４が導通し、巻線Ｌｌ−１４が駆動さ
れる。

ＨＯＬＤはステッピングモータの回転／保持の切換信号
であり、バッファＧ５でバッファされ、抵抗Ｒ５を介し
てＰＮＰ　トランジスタＴ、５のベースに接続されてい
る。トランジスタＴ、５のエミッタはステッピングモー
タ駆動用電源■２に接続され、コレクタはステッピング
モータのコモン端子に接続されるとともに、ダイオード
Ｄ１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のア
ノードはステッピングモータ保持用の電源ＶＨ（ＶＨ＜
ＶＰ）に接続されている。ＨＯＬＤ信号がハイレベルの
時には、このダイオードＤＩを介して保持電圧■８がス
テッピングモータに印加され、ローレベルの時にはトラ
ンジスタＴｒ５が導通して■２が印加される−　　（Ｖ
Ｐ＞ＶＭなので、ｖＨはここには現れない）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例では、ステッピングモータの
保持時に各相に流れる電流Ｉ。は、ダイオードＤ１の順
方向電圧と、トランジスタＴ、１〜Ｔ、４のサチレーシ
ョン電圧とを無視すると、となる。

１相励磁時の保持力Ｔ１は、各巻線の巻数をＮとすると
、 Ｔ、＝Ａ−Ｎ−１．＝Ａ−ＮＩＶＨ／ＶＬ）　　（Ａは
定数）−（２）で表わされ、２相励磁時の保持力Ｔ２は
隣りあった相の９０°位相のずれたベクトルの合成とな
るため、 となる。よって、（２）　（３）式より、１相励磁時の
保持力Ｔ、と２相励磁時の保持力Ｔ２との関係は、■、
＝ｆＴ丁、　　　　　　・・・（４）となる。その結果
、ステッピングモータの必要な保持力を１相励磁で設定
すると、２相励磁時にはその√２倍の保持力を発生する
こととなり、消費電力やモーフの発熱上も好ましくない
。

また、プリンタやタイプライタ等のプラテン駆動に使用
する際には、ステッピングモータの保持力がプラテンの
保持力となってあられれるため、オペレータがプラテン
ノブを用いてプラテンを手回しする際の重さも異ってし
まうという問題点があった。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、消費電
力およびステッピングモータの発熱を低減することがで
きるステッピングモータ制御装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するため、本発明はステッピング
モータがｌ相励磁または２相励磁により保持されるかに
応じて各相に供給する電力を変化させる第１スイッチ手
段を備えたことを特徴とする。

〔作　用］ 本発明では、ステッピングモータを保持する際の巻線電
流を１相保持時と２相保持時とで切り換えてステッピン
グモータの１相保持トルクと２相保持トルクを等しくし
、消費電力およびステッピングモータの発熱を低減する
。

〔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
。

１１大見立 第１図は本発明の一実施例を示す。

本実施例は従来例と相違する点は、保持電圧■８を２相
励磁用ｖ８゜、１相励磁用ＶＨＩに分けた点であり、ダ
イオードＤ１に替えてそれぞれＰＮＰ　トランジスタＴ
ｒ６．Ｔ、７のエミッタに接続し、これらを介してステ
ッピングモータに印加する点である。

ゲート６６〜Ｇｌｌおよび抵抗Ｒ６，Ｒ７がその他の追
加素子であ６．　Ｇ８．Ｇ９はＥＸＯＲゲートであり、
ＥＸＯＲゲートＧ８の入力には相信号Ｓ１と３３が印加
され、ＥＸＯＲゲートＧ９の入力には相信号Ｓ２と３４
が印加されテイル。ＥＸＯＲゲートゲートＧ９ノ出力は
３人力ＮＡＮＤゲートＧＩＯに入力され、ＮＡＮＤゲー
）　ＧＩＯのもう一方の入力にはｌ０ＬＤ信号が入力さ
れる。ＮＡＮＤゲートＧＩＯの出力はバッファＧ６の入
力と、ＮＡＮＤゲートＧｌｌの緯入力に入力される。Ｎ
ＡＮＤゲートＧ１１のもう一方の入力にはＨＯＬＤ信号
が入力され、その出力はバッファＧ７へ入力される。バ
ッファＧ６．Ｇ７はそれぞれ抵抗Ｒ６，Ｒ７を介してＰ
ＮＰ　）−ランジスタＴ、６゜Ｔ、？のベースに接続さ
れ、　ＰＮＰ　トランジスタＴ、６Ｔ、７のコレクタは
ともにＰＮＰ　）ランジスタＴ、５のコレクタとステッ
ピングモータのコモン端子に接続される。前述したよう
に、ＰＮＰ　トランジスタＴ、６のエミッタは２相保持
用電圧ＶＨ２に接続され、ＰＮＰ　”トランジスタＴ、
７のエミッタは１相保持用電圧■。、に接続される。

次に、以上の構成による動作を説明する。

表１に示すように、ＮＡＮＤゲートＧｌｌの出力は、Ｈ
ＯＬＤ信号がハイレベルで、かつ相信号５ｌ−３４のい
ずれか１つがハイレベルのｌ相保持状態のとき、ローレ
ベルとなる。この出力がバッファＧ７でバッファされ、
抵抗Ｒ７を介してＮＰＮ　トランジスタＴ、７がバイア
スされ導通する。その結果、ステッピングモータのコモ
ン端子に１相保持電圧■。、が印加される。

同様に、３人力ＮＡＮＤゲートＧ１０は２相保持状態で
ローレベルとなり、バッファＧ６、抵抗Ｒ６によってト
ランジスタＴｒ６が導通する。その結果、表　　１ ステッピングモータのコモン端子には２相保持電圧ＶＨ
２が印加される。このように１相保持と２相保持とでそ
の印加電圧を切換えることが可能となる。

ここで、ｌ相保持時の巻線電流を工１．２相保持時の各
相の巻線電流を１２とし、トランジスタＴ、ｌ〜Ｔ、４
．Ｔ、６．Ｔ、７のサミレーション電圧を無視すると、 ｖｌ（１＝ＲＬ−Ｌ・・・（５） ｖ−２＝　Ｒｔ、４ｇ　　　＋＋　（６）ただし、ＲＬ
：巻線抵抗 となる。一方、１相保持のトルクＴ１と２相保持のトル
クＴ２とを等しくするためには、（２）　（３）式より
、 Ｉ、＝Ｊ１１．　　　　　　・・・（７）としなければ
ならないので、 Ｖ）ＩＩ　＝ｎＶｏｚ”ｐｌ−４Ｖｕｚ　　・・１ｇ）
の関係を成立させれば良い。

すなわち、Ｖ、、　＝ｌＯＶである場合、Ｖｎ＋　＝１
４Ｖと設定すれば良い。

１１叉思刊 第１実施例では２種類の保持電圧を必要としたが、本実
施例では駆動用電圧を用いて実現した。

第２図は本発明の第２実施例を示す。

トランジスタＴｒ６．Ｔ、７のエミッタは電源（電圧Ｖ
、）に接続され、トランジスタＴ、６．Ｔ、７のコレク
タとステッピングモータのコモン端子との間には、それ
ぞれ抵抗ＲＨ□、ＲＨＩが挿入されている。

この場合のトランジスタＴ、６．Ｔ、７の０Ｎ１０ＦＦ
は第１実施例と同様であり、巻線電流り、Ｉｓはトラン
ジスタのサチレーション電圧を無視すると、Ｖｐ＝　（
ＲＬ＋ＲＨＩ）・１１　　　　・・・（９）Ｖｐ＝　（
（ＲＬ／２）＋　ＲＨ２）　−２Ｉ２−（１０）ただし
、Ｒｔ、＋巻線抵抗 を満たす。（７）、　（９）、　（１０）式より、の関
係を満たす場合、本実施例の１相保持トルクＴ＋と２相
本発明実施例トルクＴ２は等しくなる。

すなわち、巻線抵抗Ｒ，，＝３５ΩでＲ１＝１５Ωであ
る場合、ＲＨ＋？１１Ωと設定すれば良い。

１１叉１１ 第１．第２実施例では、１相保持及び２相保持を論理回
路により切換える例を説明したが、この切換えを行なわ
なくても１相保持力Ｔ、と２相保持力Ｔ２を等しくする
ことは可能である。この場合の回路例を第３図に示す。

従来例と異なるのは、ダイオードＤ１の代りにＰＮＰ　
トランジスタＴｔ８と保持抵抗Ｒ，が保持電源ｖＨとス
テッピングモータのコモン端子との間に直列番ζ挿入さ
れている点であり、トランジスタＴｒ８をバイアスする
ためのインバータＧ１２．抵抗Ｒ８が追加されている点
である。

インバータＧ１２の入力にはＨＯＬＤ信号が入力され、
その出力は抵抗Ｒ８を介してトランジスタＴ、８のベー
スに接続されている。トランジスタＴｒ８のエミッタは
保持電源ｖＨに接続され、コレクタは保持抵抗Ｒ，を介
してステッピングモータのコモン端子に接続されている
。

ＨＯＬＤ信号が“ハイレベル”になると、インバータＧ
１２の出力はローレベルとなり、トランジスタＴ、８は
バイアスされて導通する。この時、１相保持状態であれ
ば、 ■イ＝　（ＲＬ＋ＲＨ）　ＩＩ　　・・・（１２）が成
立するｌ相保持電流■１が流れ、２相保持状態であれば
、 ＶＨ＝　（（ＲＬ／２）＋ＲＨ）　・２Ｉ！　　−（１
３）が成立する２相保持電流■２が流れる。

（７）、（１２）、（１３）式より、 Ｒ，＝　（１／こ）Ｒ１≠０．７ＲＬ　　（１４）を満
たせば、１相保持トルクＴ、と２相保持トルクＴ２は等
しくなる。

すなわち、巻線抵抗ＲＬの抵抗値が３５Ωである場合、
保持抵抗ＲＨ４：１１．ＲＮ→２５Ωと設定すれば良い
。

なお、第１．第２実施例では、論理回路により、１相保
持／２相保持の切換信号を作成する例を説明したが、こ
の切り換えをマイコンの出力ボート等を用いて制御する
事も可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ステッピングモ
ータの１相保持時の巻線電流と、２相保持時の巻線電流
を切り換えるようにしたので、■１相保持トルクと２相
保持トルクとを等しくすることができ、様々なアプリケ
ーションに対応することができるようになった。

■ステッピングモータに不用な電力が投入されず、低消
費電力化が可能となったばかりでなく、モータの発熱の
低減も可能となった。

Ｔｒｓ〜Ｔｒフ・・・ＰＮＰ　ｌ−ランジスタ、Ｇ８．
Ｇ９　・ＥＸＯＲゲート、 ＧＩＯ，Ｇｌｌ　・・・ＮＡＮＤゲート。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回路図、第２図は本
発明の第２実施例を示す回路図。 第３図は本発明の第３実施例を示す回路図、第４図は従
来例を示す回路図である。 Ｌ１〜Ｌ４・・・励磁コイル、 ＧＩ〜Ｇ７・・・バッファ、 Ｔ、ｌ　　〜Ｔｒ、　　・　ＮＰＮ トランジスタ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ステッピングモータが１相励磁または２相励磁によ
   り保持されるかに応じて各相に供給する電力を変化させ
   る電力制御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）請求項１において、電力制御手段は、１相励磁によ
   り保持する場合の巻線電流を２相励磁により保持する場
   合の巻線電流の約√２倍に変化させるようにしたことを
   特徴とするステッピングモータ制御装置。 ３）請求項１において、電力制御手段は、１相励磁によ
   り保持する場合に巻線に印加される電圧を２相励磁によ
   り保持する場合に巻線に印加される電圧の約√２倍に変
   化させるようにしたことを特徴とするステッピングモー
   タ制御装置。 ４）請求項１において、電力制御手段は、ステッピング
   モータの巻線と電源との間に、抵抗とスイッチ手段より
   なる回路を直列接続してなり、前記抵抗はその抵抗値が
   巻線抵抗値の約１／√２であることを特徴とするステッ
   ピングモータ制御装置。 ５）請求項１において、電力制御手段は、ステッピング
   モータの巻線と電源の間に、第１抵抗と第１スイッチ手
   段からなる回路を直列接続するとともに、該回路に第２
   抵抗と第２スイッチ手段からなる回路を並列接続してな
   ることを特徴とするステッピングモータ制御装置。 ６）請求項５において、第１スイッチ手段は１相励磁す
   る際に有効となり、第２スイッチ手段は２相励磁する際
   に有効となり、かつ、第１抵抗および第２抵抗はＲ＿Ｈ
   ＿１≒Ｒ＿Ｈ＿２＋（（１／√２）−１）×Ｒ＿Ｌ（た
   だし、Ｒ＿Ｈ＿１：第１抵抗の抵抗値、Ｒ＿Ｈ＿２：第
   ２抵抗の抵抗値、Ｒ＿Ｌ：巻線の抵抗値）の関係を満た
   す抵抗値を有することを特徴とするステッピングモータ
   制御装置。