JPH04285499A - ステッピングモーターの制御装置 - Google Patents

ステッピングモーターの制御装置

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JPH04285499A
JPH04285499A JP7256291A JP7256291A JPH04285499A JP H04285499 A JPH04285499 A JP H04285499A JP 7256291 A JP7256291 A JP 7256291A JP 7256291 A JP7256291 A JP 7256291A JP H04285499 A JPH04285499 A JP H04285499A
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JP
Japan
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stepping motor
motor
chopper frequency
current
step motor
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JP7256291A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Takeuchi
敏幸 竹内
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Canon Inc
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Canon Inc
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  • 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモーター
の制御装置に関し、詳しくは、ステッピングモーターを
用いて機構系を駆動する際のストップ時または駆動時の
駆動電流の制御に特徴を有するステッピングモーターの
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ステッピングモーターは、磁路を形成す
る複数の電極および複数の励磁コイルを有するステータ
と、複数の磁極を有するローターとで構成されている。 このステッピングモーターにあっては、直径を挟んで対
向する1対の励磁コイルを接続して一つの励磁相が形成
され、こうして形成した複数の励磁相(相)のそれぞれ
にスイッチング素子(スイッチングトランジスタ等)を
直列に接続し、励磁信号に基づいて各スイッチング素子
のオン・オフを制御することにより、モーター回転が制
御される。また、ステッピングモーターの駆動方式には
、各相(各励磁相)を1相づつ励磁する1相励磁、2相
づつ同時に励磁する2相励磁、あるいは1相励磁と2相
励磁を交互に繰り返す1−2相励磁などが採用されてい
る。
【0003】上記ステッピングモーターの電力制御方式
としては、一般に、図6に示すようなバイポーラ方式と
図7に示すようなユニポーラ方式が用いられており、駆
動回路が安価である点からユニポーラ方式が多く用いら
れている。また、駆動方式には定電圧駆動方式と定電流
駆動方式があるが、安価な定電圧駆動方式の方が多く用
いられている。
【0004】図5は、従来の定電圧駆動方式のステッピ
ングモーターの制御装置の回路構成を示す回路図である
。図5において、ステッピングモーター50の各相(図
示の例では4相)φ1 、φ2 、φ3 、φ4 には
スイッチングトランジスタS1 、S2 、S3 、S
4 が直列に接続されており、各相の励磁信号でそれぞ
れのスイッチングトランジスタをオン・オフ制御するこ
とにより、モーターの駆動制御が行なわれる。ステッピ
ングモーター駆動中にストップした時に大電流が流れる
と、温度上昇によってモーターが壊れるおそれがある。 そこで、この大電流を防止するため、従来の制御回路で
は、セメント抵抗51とトランジスタ52を並列接続し
た回路を電源回路に入れる構成が採られていた。かかる
構成においては、ホールド切り換え信号Hを用いて、ス
トップ時にトランジスタ52をオフにし、セメント抵抗
51によって電圧を低下させてモーター印加電圧を小さ
くするように制御される。
【0005】図8は、ステッピングモーターの回転周波
数とトルクとの関係を示すグラフである。従来のステッ
ピングモーターにおいては、低速駆動を行なう時、トル
クが図8に示すように大きくなって振動が発生する場合
があり、そのような場合には、前記トランジスタ52を
オフにし、前記セメント抵抗51で電源電圧を分圧して
モーター電流を減少させることにより、トルクを小さく
して振動を抑えるような制御動作が採られていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制御装置では、ストップ時にはセメント抵抗51で
電力を無駄に消費しているだけであり、そのため、発熱
によるモーター内部の温度上昇に注意しなければならな
いという課題があった。また、モーターの小型化を図る
場合には、セメント抵抗51が大型の部品であり、かつ
発熱することからその回りに部品を配置することができ
ず、小型化が難しいという課題があった。さらに、低速
駆動の際にトランジスタ52をオフにしてセメント抵抗
で電圧を分圧してモータートルクを小さく制御する場合
には、セメント抵抗51が常にしているので、温度上昇
がひどくなるという課題もあった。
【0007】本発明は以上のような技術的課題に鑑みて
なされたものであり、本発明の目的は、簡単な構成で、
ステッピングモーターに流れる電流を少なく調整するこ
とによりモーターの昇温を小さくすることができ、従来
のセメント抵抗やトランジスタを必要とせず、装置の小
型化およびコストダウンを図り得るステッピングモータ
ーの制御装置を提供することである。
【0008】
【課題解決のための手段】本発明は、ステッピングモー
ターの各相の励磁を制御するステッピングモーターの制
御装置において、CPUと、ステッピングモーターの駆
動電流を検出するための電流検出手段と、CPUからの
ホールド切り換え信号によって出力信号をチョッパー周
波数信号に切り換えるためのセレクターと、セレクター
の出力信号および各相の励磁信号を入力しその論理積を
各相のスイッチング素子に印加するアンド回路とを有し
、ストップ時に、前記CPUによって、前記駆動電流の
検出値に基づいて、前記チョッパー周波数信号のパルス
幅またはチョッパー周波数を可変に制御する構成とする
ことにより、上記目的を達成するものである。
【0009】
【実施例】図1は本発明によるステッピングモーターの
制御装置の一実施例の構成を示す回路図である。図1に
おいて、ステッピングモーター10の各相(図示の例で
は4相)φ1 、φ2 、φ3 、φ4 にはスイッチ
ングトランジスタTR1 、TR2 、TR3 、TR
4 が直列に接続されており、制御信号によって各スイ
ッチングトランジスタのオン・オフを制御することによ
りモーターの駆動制御が行なわれる。そこで、図1のモ
ーター制御回路は、マイクロプロセッサ等のCPU20
と、ステッピングモーター10の駆動電流を検出し検出
信号を前記CPU20に送る電流検出手段21と、CP
U20からのホールド切り換え信号Hによって出力信号
が定電圧信号からチョッパー周波数信号Fに切り換わる
セレクター22と、セレクター22の出力信号および各
相の励磁信号を入力しその論理積を各相φ1 、φ2 
、φ3 、φ4 のスイッチング素子(スイッチングト
ランジスタ)TR1 、TR2 、TR3 、TR4 
に印加するAND回路23とを備えている。
【0010】前記CPU20は、ステッピングモーター
10の駆動回路を制御するためのプログラム用のROM
等を内蔵しており、チョッパー周波数信号Fを選択する
前記セレクター22に対して、前記ホールド切り換え信
号Hの他に、前記駆動電流の検出信号に応じて演算処理
した前記チョッパー周波数信号Fを出力するものである
。また、前記AND23は、図示のようなオープンコレ
クター型のAND回路で構成されている。そこで、図1
の制御装置においては、CPU20は、モーター駆動電
流の検出値に基づいて、所定のタイミングでチョッパー
周波数信号Fのパルス幅を可変に制御するように動作す
る。この場合、パルス幅制御は、モーター10のストッ
プ時、モーター10の駆動時、あるいは、モーター10
の停止時または駆動時に、実行される。
【0011】図2、図3および図4は、それぞれ、図1
の制御装置によるモーター駆動回路の制御動作の種々の
態様を示すタイミングチャートである。すなわち、図2
はホールド期間のチョッパー周波数を低くしてホールド
電流を小さくする場合のタイミングチャートであり、図
3はホールド期間のチョッパー周波数を高くしてホール
ド電流を大きくする場合のタイミングチャートであり、
図4はホールド期間のチョッパー周波数のパルス幅を制
御してホールド電流を小さくする場合のタイミングチャ
ートである。
【0012】図2において、ステッピングモーター10
の励磁方式は1−2相励磁であり、該モーター10の各
相(1相〜4相)に対して図示のような入力パルスが印
加される。印加されたパルスは、ホールド切り換え信号
Hが発せられるホールド時または低速駆動時に、セレク
ター22でチョッパー周波数Fを選択し、AND回路2
3によってANDされる。AND回路23は、オープン
コレクタータイプであるので、ステッピングモーター1
0の駆動用トランジスタTR1、TR2 、TR3 、
TR4 を直接駆動する。ステッピングモーター10に
流れる電流は、電流検出用の抵抗21により電圧に変換
され、A/Dコンバータを内蔵するCPU20によって
検知される。検知した電流値によって、チョッパー周波
数Fを可変したり、該チョッパー周波数Fのパルス幅を
可変にすることにより、ステッピングモーター10に流
れる電流を制御する。
【0013】図3においては、図2の場合と同様の構成
において、ホールド切り換え信号Hが発せられるホール
ド期間に、CPU20から低いチョッパー周波数Fを出
力して、モーター10の各相φ1 、φ2 、φ3、φ
4 の駆動用トランジスタTR1 、TR2 、TR3
 、TR4 が導通している期間を短くすることにより
、該モーター10に流れる電流を小さくするように制御
される。同様に、低速駆動時には、チョッパー周波数F
を印加したままで駆動を行ない、モーター10の電流を
減らして該モーターのトルクを小さくするように制御さ
れる。図3のようにチョッパー周波数Fを高くすると各
トランジスタTR1 、TR2 、TR3 、TR4 
の導通期間が長くなるので、モーター10に流れる電流
を増やすことができ、該モーター10のトルクを調整す
ることが可能となる。
【0014】図4においては、図2の場合と同様の構成
において、ホールド期間にCPU20から出力されるチ
ョッパー周波数Fのパルス幅を制御することにより、ホ
ールド期間中の電流が制御される。パルス幅t1 が小
さくなるとトランジスタTR1 、TR2 、TR3 
、TR4 の導通期間が短くなるので、モーター10に
流れる電流を小さくすることができる。同様に、低速駆
動時にも、チョッパー周波数Fを印加したままで駆動を
行ない、そのパルス幅t1 を可変にすることによりモ
ーター10の電流を制御し、該モーターのトルクを調整
することが可能である。
【0015】なお、ホールド期間が長くなった場合には
ステッピングモーター10が発熱するが、その場合には
、上記各実施例のCPU20でホールド時間を計測し、
一定時間経過するごとにチョッパー周波数Fまたはその
パルス幅t1を切り換えて、モーター10に流れる電流
をさらに小さくするように制御することにより、該モー
ター発熱を抑えるように制御することができる。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、本発明
によれば、ステッピングモーターの各相の励磁を制御す
るステッピングモーターの制御装置において、CPUと
、ステッピングモーターの駆動電流を検出するための電
流検出手段と、CPUからのホールド切り換え信号によ
って出力信号をチョッパー周波数信号に切り換えるため
のセレクターと、セレクターの出力信号および各相の励
磁信号を入力しその論理積を各相のスイッチング素子に
印加するアンド回路とを有し、ストップ時に、前記CP
Uによって、前記駆動電流の検出値に基づいて、前記チ
ョッパー周波数信号のパルス幅またはチョッパー周波数
を可変に制御する構成としたので、定電圧駆動方式にお
けるホールド用のセメント抵抗を必要とせず、簡単な構
成で、ステッピングモーターに流れる電流を少なく調整
してモーターの昇温を抑えることができ、装置の小型化
およびコストダウンが可能で、しかも無駄な電力消費を
少なくすることが可能なステッピングモーターの制御装
置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるステッピングモーターの制御装置
の構成を示す回路図である。
【図2】図1の制御装置によるモーター駆動回路の制御
動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図3】図1の制御装置によるモーター駆動回路の制御
動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図4】図1の制御装置によるモーター駆動回路の制御
動作のさらに他の例を示すタイミングチャートである。
【図5】従来のステッピングモーターの制御装置の構成
を示す回路図である。
【図6】ステッピングモーターのバイポーラ駆動方式の
回路構成および駆動電流を示す説明図である。
【図7】ステッピングモーターのユニポーラ駆動方式の
回路構成および駆動電流を示す説明である。
【図8】ステッピングモーターの回転周波数とトルクと
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10    ステッピングモーター 20    CPU 21    駆動電流検出手段(抵抗)22    セ
レクター 23    AND回路 φi     励磁相 TRi   スイッチングトランジスタF      
チョッパー周波数 H      ホールド切り換え信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】    ステッピングモーターの各相の励
    磁を制御するステッピングモーターの制御装置において
    、CPUと、ステッピングモーターの駆動電流を検出す
    るための電流検出手段と、CPUからのホールド切り換
    え信号によって出力信号をチョッパー周波数信号に切り
    換えるためのセレクターと、セレクターの出力信号およ
    び各相の励磁信号を入力しその論理積を各相のスイッチ
    ング素子に印加するアンド回路とを有し、ストップ時に
    、前記CPUによって、前記駆動電流の検出値に基づい
    て、前記チョッパー周波数信号のパルス幅を可変に制御
    することを特徴とするステッピングモーターの制御装置
  2. 【請求項2】    ステッピングモーターの駆動時に
    も、前記CPUによって、前記駆動電流の検出値に基づ
    いて、前記チョッパー周波数信号のパルス幅を可変に制
    御することを特徴とする請求項1のステッピングモータ
    ーの制御装置。
  3. 【請求項3】    ステッピングモーターの停止時ま
    たは駆動時にも、前記CPUによって、前記駆動電流の
    検出値に基づいて、前記チョッパー周波数信号の周波数
    を可変に制御することを特徴とする請求項1のステッピ
    ングモーターの制御装置。
JP7256291A 1991-03-12 1991-03-12 ステッピングモーターの制御装置 Pending JPH04285499A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10146097A (ja) * 1996-11-12 1998-05-29 Unisia Jecs Corp ステッピングモータ駆動装置
WO2000016472A1 (fr) * 1998-09-10 2000-03-23 Seiko Epson Corporation Dispositif d'entrainement pour moteur pas-a-pas, technique d'entrainement de ce type de moteur, temporisateur et technique de commande de celui-ci
US6476579B1 (en) 1998-09-10 2002-11-05 Seiko Epson Corporation Pulse motor driving device, pulse motor driving method, timepiece device, and timepiece device control method

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CN1311619C (zh) * 1998-09-10 2007-04-18 精工爱普生株式会社 计时装置和计时装置的控制方法

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