JPH0345195A - ステッピングモータの制御装置 - Google Patents

ステッピングモータの制御装置

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JPH0345195A
JPH0345195A JP1178091A JP17809189A JPH0345195A JP H0345195 A JPH0345195 A JP H0345195A JP 1178091 A JP1178091 A JP 1178091A JP 17809189 A JP17809189 A JP 17809189A JP H0345195 A JPH0345195 A JP H0345195A
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JP
Japan
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stepping motor
time
output
signal
phase
Prior art date
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JP1178091A
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English (en)
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Noriyuki Kikukawa
則幸 菊川
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/14Arrangements for controlling speed or speed and torque
    • H02P8/18Shaping of pulses, e.g. to reduce torque ripple
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/14Arrangements for controlling speed or speed and torque

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

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の制御装置に関する。
〔従来の技術〕
第5図は従来から知られているバイポーラ駆動方式の一
例を示す図であり、ステッピングモータのうち、ひとつ
の巻線L1を駆動する回路のみを示している。本図にお
いて、入力信号DIRは巻線電流の方向を切換える信号
であり、バッファG51゜G54、インバータG52.
G53の入力端に供給されている。インバータG51〜
G54は、それぞれR51〜R54を介して、トランジ
スタTr51 NTr54のベースに接続されている。
 Tr51. Tr52はNPN トランジスタであり
、その二稟ツタは接地され、コレクタは巻線L1の両端
へ接続されている。Tr53. Tr54はPNP )
−ランジスタであり、その工よツタは電源Vccへ、コ
レクタは巻線Llの両端へ接続されている(Tr54は
Tr51のコレクタ側、Tr53はT「52のコレクタ
側へ接続されている)。
いま、DIR信号がハイレベルにあるとすると、インバ
ータG51.G53によりトランジスタTr51゜T「
53がバイアスされ、導通状態になる。この時、DIR
信号がローレベルに遷移したとすると、インバータG5
2.G54によりトランジスタTr52. Tr54が
バイアスされ導通するとともに、トランジスタTr51
. Tr53が非導通となる。ここで、トランジスタT
r51.7r53が完全に非導通となってからトランジ
スタTr52. Tr54が導通ずれば何ら問題は生じ
ないが、トランジスタTr51. Tr53の一方、あ
るいは双方が非導通とならないうちにトランジスタTr
52. Tr54が導通してしまうために、−瞬である
がVcc−eTr54−*Tr51−+接地、あるいは
Vcc →Tr53−4Tr52→接地というルートで
貫通電流が流れてしまう。
(発明が解決しようとする課題) このように従来の方式では、ステッピングモータの駆動
電流の方向を切換える際にドライバに不要の電流が流れ
、ドライバを発熱させるとともに電源に不要の負荷を与
えるという欠点があった。
よって本発明の目的は上述の点に鑑み、駆動用トランジ
スタのオン/オフ制御を適切に行うことにより、不要な
エネルギー消費を抑えたステッピングモータの制御装置
を提供することにある。
〔課゛題を解決しようとする手段〕
本発明は、複数の巻線を備えたステッピングそ−タを駆
動する制御装置において、前記巻線を付勢するための相
信号に休止期間を挿入するタイミング制御手段を具備し
たものである。
また、複数の巻線を備えたステッピングモータを駆動す
る制御装置において、所定の周波数で発振する発振手段
と、前記ステッピングモータの励磁相を切換えるための
相信号を前記発振手段からの出力に同期して保持するラ
ッチ手段と、前記相信号および前記ラッチ手段の出力信
号を入力して所定の演算処理を施す演算手段とを設ける
ことができる。
さらに、複数の巻線を備えたステッピングモータを駆動
するモータ制御装置において、所定の周波数で発振する
発振手段と、前記ステッピングモータの励磁相を切換え
るための相信号を前記発振手段からの出力に同期して保
持する第1のラッチ手段と、前記第1のラッチ手段の出
力を前記発振手段からの出力に同期して保持する第2の
ラッチ手段と、前記第1のラッチ手段の出力信号および
前記第2のラッチ手段の出力信号を入力して所定の演算
処理を施す演算手段とを設けることができる。
〔作 用〕
本発明では、ステッピングモータを駆動するための相信
号に休止時間を挿入することにより駆動用トランジスタ
の発熱を低下し、電源の負担を軽減することができる。
〔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
東直里ユ 第1図は、本発明の一実施例を示す回路図である0本実
施例は2つの巻線を有するステッピングモータを駆動す
るものである。ここで図中破線内のLl、 L2はステ
ッピングモータの巻線(駆動コイル)である、 DIR
I、 DIR2は巻線L1. L2に流れる電流の向き
を切換える信号(相信号)であり、DIRIはD型フリ
ップフロップICIのD入力、ANDゲートG9の片人
力及びNORゲートGllの片人力へ供給される。また
、他方の相信号DIR2はD型フリップフロップIC2
の0人力、ANDゲートGIOの片人力、及びNORゲ
ートG12の片入力へ供給される。
これらフリップフロップIC1,IC2は、クロック入
力端Cにに印加されたパルスジェネレータ1の出力に同
期してD入力端に人力された信号DIR1,DIR2を
ラッチし、Q出力端から出力する。フリップフロップI
CI、IC2のQ出力端はそれぞれゲートG9およびG
ll、GIOおよびG12の入力端に接続されてる。
ゲート09〜G12の出力端はそれぞれ、バッファG1
とインバータG5の入力端、バッファG2とインバータ
G8の入力端、バッファG3とインバータG7の入力端
、バッファG4とインバータG8の入力端に接続されて
いる。バッファおよびインバータG1−G3の出力端は
それぞれ抵抗RINR8を介してトランジスタTrl〜
Tr8のベースに接続されている。ここで、NPN )
ランジスタTri〜Tr4の工主ツタは接地され、PN
P トランジスタTr5〜Tr8のエミッタは電源Vc
cへ接続されている。また、トランジスタTrlのコレ
クタはトランジスタTr7のコレクタとともに巻線L1
の一端へ、トランジスタTr3のコレクタはトランジス
タTr5のコレクタとともに巻jiL1のもう一端へ、
トランジスタTr2のコレクタはトランジスタTr8の
コレクタとともに巻線L2の一端へ、トランジスタTr
4のコレクタはトランジスタTr6のコレクタとともに
L2巻線のもう一端へ接続されている。
以上の構成において、その具体的動作を以下に述べる。
第2図は第1図示の各部の動作タイミングを示すタイく
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である。第2図中
、PG信号はパルスジェネレータ1の出力、DIRIA
 、 DIR2A信号はそれぞれブリップフロップTC
I、IC2aQ出力、φ1〜φ4信号はそれぞれゲート
69〜G12の出力信号である。相信号0rRI、DI
R2はフリップフロップ[1。
IC2によって遅延され、しかもPG信号の立上りに同
期して変化する信号DIRIA、DIR2Aとなる。
信号φl〜φ4がハイレベルの時にステッピングモータ
の巻線が駆動される。すなわち、φlがハイレベルの時
、バッファG1によってトランジスタTrlがバイアス
され、インバータG5によってトランジスタTr5がバ
イアスされ、これにより両トランジスタTri 、 T
r5が導通状態となる。この結果Vcc 4Tr5→L
1→Tri→接地というルートで巻線電流が巻!JLI
に左向きに流れる。
同様にφ2がハイレベルの時にはトランジスタTr2 
、Tr6が導通して巻線L2に左向きの電流が、φ3が
ハイレベルの時にはトランジスタTr3 、丁「7が導
通して巻線Llに右向きの電流が、φ4がハイレベルの
時にはトランジスタTr4.Tr8が導通して巻線L2
に右向きの電流が流れる。ここで信号φl〜φ4は φ1  =DIR1−DIRI^ φ2  =DrR2・DI[2^ このような論理演算によって作成されているため、第2
図に示したような波形となる。すなわちDIRIが変化
するたびにφ1とφ3が両方ともローレベルになる期間
tが生じ、この結果トランジスタTri、Tr3 、 
Tr5及びTr7がすべて非導通となる。かくして、巻
線Llを流れる電流の向きが反転するたびに、巻線L1
が駆動されない期間tが生じるわけである。同様に、D
IR2が変化するとトランジスタTr2.Tr4.Tr
6.Tr8がすべて非導通となる期間tが生じ、この間
巻線L2は駆動されないことになる。
以上述べたように、ステッピングモータの巻線に流れる
電流の向きが反転する度&:巻線の駆動を休止する時間
を挿入することで、相切換えの際に発生する電源から接
地への貫通電流を完全に防止できることになる。
実」り仕l 上述した実施例1では電流の向きを切換える2つの相信
号(DIRI、 DIR2)が入力される場合を例にあ
げたが、以下の実施例では、4つの相信号が入力される
場合を例にあげる。また、実施例1ではパルスジェネレ
ータ1からの出力信号PGと相信号DIRI、 DIR
2の位相がずれた場合、巻線の駆動を休止する時間が一
定とならない場合が有り得るが、本実施例ではその対策
も行っている。この実施例2を第3図に示す。
第3図中において、第1図と同一番号を付した素子は第
1図示の素子と同一である。51〜S4は相信号であり
、それぞれフリップフロップIC3〜■C6のD入力端
に印加されている。フリップフロップIC3〜IC8の
Q出力はそれぞれ、フリップフロップIC7〜ICl0
のD入力端子と、ANDゲート017〜G2J)の片入
力端へ接続されている。また、ANDゲートG17〜G
20のもう一方の入力端にはそれぞれフリップフロップ
IC7〜ICl0のQ出力が接続されている。フリップ
フロップIC3〜ICl0のクロック入力端Cににはパ
ルスジェネレータ1の出力信号PGが印加されている。
ANDゲート617〜G20の出力信号はそれぞれ実施
例1のφl〜φ4に相当する信号であり、第1図中に破
線Aで示したよりも右側の回路部分をこれらANDゲー
ト617〜G20の出力部分へ接続してもよい。但しそ
の場合、例えば51と53の双方が付勢状態Cなった時
にトランジスタTri 、Tr3 、Tr5 。
丁「7の4つがすべて導通し、電源Vccを接地ヘショ
ートさせることになってしまう。そこで本実施例では第
1図示のインバータ65〜G8に代ってゲートG13〜
016 とインバータ621〜G24が追加されている
。この相異部分の接続状態を以下に述べる。
ANDゲートG17〜G20の出力端はそれぞれ、イン
バータ021〜G24の入力端、NANDゲートG13
〜G16の片入力端、およびバッファGING4の入力
端に接続されている。インバータG21〜G24の出力
端はそれぞれ、NANDゲートG15.G16.G13
.G14のもう一方の入力端へ接続され、インバータG
13〜G1Bの出力端はそれぞれ85〜R8の一端へ接
続されている。
以上のような構成の具体的動作を以下に述べる。ただし
、全く等価であるので以下の説明では巻線Ll側のみ行
なうものとし、巻線L2側については省略する。
第4図は本実施例2の動作タイミングを示した図である
。図中のSIA、S3AはそれぞれフリップフロップI
C3,IC5のQ出力を、SIB、53Bはそれぞれフ
リップフロップIC7,IC9の出力を、φ1′φ3′
はそれぞれANDゲートG17 、G19の出力信号を
示す。
まず相信号51.53はフリップフロップ103.IC
5によりパルスジェネレータ1の出力信号PGに同期化
され51^、S3Aとなる。これらSIA、S3Aの変
化点はPG倍信号立上りC同期したものとなる。次・に
フリップフロップIC7,IC9によりSIA、S3^
はPG倍信号1クロック分だけ遅延されSIB、53B
となる。このS1^とSIB、S3AとS3Bの論理積
をとったものがφ1′ φ3′ となり、第4図から分
かるように、その変化点はPG倍信号同期したもので、
かつ、相切換えの際にはPG信号1クロック分(=tO
)だけ双方とも非付勢状態となる。この結果、トランジ
スタTri 、Tr3 、Tr5 、Tr7は巻線Ll
に流れる電流が反転するたびに、時間t。たけすべて非
導通となる時間が挿入される。
ここでゲートG13.G15.G21.G23の機能で
あるが、第4図に示したような例の場合、すなわち51
と53のどちらか一方が付勢状態の場合には何ら特別な
ことはなく、第1図示の破線Aから右側の回路と同様の
動作となる。しかし、Slと53が双方付勢状態となっ
た場合には、これらのゲートに入力されているφ1′ 
φ3′ ともやはり付勢状態となってしまう。これによ
って前述の貫通電流が流れるのを防ぐため、この時ゲー
トG13 とG15の出力信号をハイレベルにしてトラ
ンジスタTr5と丁r7を非導通とするようじなってい
る。このために挿入されているのがゲートG13.G1
5.G21.G23である。
いま、ステッピングモータを2相励磁で4000ρps
  (パルス7秒)にて駆動すると、SlあるいはS3
の周波数は1000Hzとなる(理由:51が1サイク
ルの間に4ステツプだけステッピングモータが回転する
から)。また、巻線L1をドライブするトランジスタT
ri、Tr3.Tr5.Tr7などのスイッチング時間
が2〜3μsecであることから、挿入する休止時間t
0を5 μsec  (> 2〜3 μsec )と定
めると、PG倍信号200kHzとなる。すなわち、S
lが付勢状態にある時間は1/ (1000Hz X 
2) = 500 μsecであり、PGとSlの位相
のずれを無視するとφ1′の付勢時間は 500 μsec −to= 495 p secとな
る。これは本来の相信号Slの99%の付勢時間となり
、巻線L1の駆動体止時間を挿入してもほとんど影響の
ないことがわかる。ステッピングモータの駆動周波数を
下げるほど休止時間の影響は低下してい、く。
以上述べてきたように、ステッピングモータの相信号に
一定時間の休止時間を挿入することで、相切換えの際に
発生する電源から接地への貫通電流を防止することが可
能となる。
(発明の効果) 以上述べて来たように、本発明ではステッピングモータ
を駆動する相信号に所定の休止時間を挿入する構成をと
ったため、ステッピングモータを駆動する際に発生する
巻線駆動用トランジスタの貫通電流(電源から接地への
貫通電流)を防止することが可能となり、駆動用トラン
ジスタの発熱を低下させ、且つ、電源の負荷を軽減する
ことが可能となる。
【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図は第1
図に示した装置における動作を示したタイミング図、 第3図は本発明のその他の実施例を示す回路図、 第4図は第3図に示した装置における動作を示したタイ
ミング図、 第5図は従来例を説明するための図である。 第5図 手続補正書 平成2年6月26日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)複数の巻線を備えたステッピングモータを駆動する
    制御装置において、前記巻線を付勢するための相信号に
    休止期間を挿入するタイミング制御手段を具備したこと
    を特徴とするステッピングモータの制御装置。 2)複数の巻線を備えたステッピングモータを駆動する
    制御装置において、所定の周波数で発振する発振手段と
    、前記ステッピングモータの励磁相を切換えるための相
    信号を前記発振手段からの出力に同期して保持するラッ
    チ手段と、前記相信号および前記ラッチ手段の出力信号
    を入力して所定の演算処理を施す演算手段とを設けたこ
    とを特徴とするステッピングモータの制御装置。 3)複数の巻線を備えたステッピングモータを駆動する
    制御装置において、所定の周波数で発振する発振手段と
    、前記ステッピングモータの励磁相を切換えるための相
    信号を前記発振手段からの出力に同期して保持する第1
    のラッチ手段 と、前記第1のラッチ手段の出力を前記発振手段からの
    出力に同期して保持する第2のラッチ手段と、前記第1
    のラッチ手段の出力信号および前記第2のラッチ手段の
    出力信号を入力して所定の演算処理を施す演算手段とを
    設けたことを特徴とするステッピングモータの制御装置
JP1178091A 1989-07-12 1989-07-12 ステッピングモータの制御装置 Pending JPH0345195A (ja)

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