JPH09103096A - ステッピングモータの駆動装置 - Google Patents
ステッピングモータの駆動装置Info
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- JPH09103096A JPH09103096A JP25864895A JP25864895A JPH09103096A JP H09103096 A JPH09103096 A JP H09103096A JP 25864895 A JP25864895 A JP 25864895A JP 25864895 A JP25864895 A JP 25864895A JP H09103096 A JPH09103096 A JP H09103096A
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- Japan
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- circuit
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- wave
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２個のステッピングモータを１個のＣＰＵで
２つのＰＷＭ回路により正弦波駆動することを課題とす
る。 【解決手段】 ステッピングモータの駆動装置におい
て、三角波を発生する三角波発生回路と、該三角波発生
回路の出力を反転する反転回路と、上記三角波発生回路
と上記反転回路の出力に従って２相ステッピングモータ
の各相に通電をおこなうことを特徴とする。また、ステ
ッピングモータの駆動装置において、三角波を発生する
三角波発生回路と、該三角波発生回路の出力を反転する
反転回路と、上記三角波発生回路の出力を正弦波に変更
する第一の正弦波変更回路と、上記反転回路の出力を正
弦波に変更する第二の正弦波変更回路と、上記第一、第
二の正弦波変更回路の出力に従って２相ステッピングモ
ータの各相に正弦波通電をおこなう正弦波駆動回路と、
からなることを特徴とする。
２つのＰＷＭ回路により正弦波駆動することを課題とす
る。 【解決手段】 ステッピングモータの駆動装置におい
て、三角波を発生する三角波発生回路と、該三角波発生
回路の出力を反転する反転回路と、上記三角波発生回路
と上記反転回路の出力に従って２相ステッピングモータ
の各相に通電をおこなうことを特徴とする。また、ステ
ッピングモータの駆動装置において、三角波を発生する
三角波発生回路と、該三角波発生回路の出力を反転する
反転回路と、上記三角波発生回路の出力を正弦波に変更
する第一の正弦波変更回路と、上記反転回路の出力を正
弦波に変更する第二の正弦波変更回路と、上記第一、第
二の正弦波変更回路の出力に従って２相ステッピングモ
ータの各相に正弦波通電をおこなう正弦波駆動回路と、
からなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの駆動装置に関し、更に正弦波の駆動波により駆動す
るマイクロステップ駆動装置に関する。
タの駆動装置に関し、更に正弦波の駆動波により駆動す
るマイクロステップ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ステッピングモータは、ステッ
プの分割数を高めるために、その構造上、磁極数を増や
すことが行われている。しかし限られた大きさの中で、
磁極数を増加することは機械加工上、電気部品の装着上
限度があり、現状では１．８°程度が一応の限度である
といわれている。そこで更にステップ数を細かくできる
方式としてマイクロステップ駆動方式が採用されてい
る。これは機械的に微小角を得るのではなく、回路技術
により分割数を高める方式で、ステッピングモータの２
相励磁方式を発展させたもので、例えば２個の励磁コイ
ルにそれぞれ任意の駆動電流を流すことで回転ロータの
静止点を任意に設定できる。
プの分割数を高めるために、その構造上、磁極数を増や
すことが行われている。しかし限られた大きさの中で、
磁極数を増加することは機械加工上、電気部品の装着上
限度があり、現状では１．８°程度が一応の限度である
といわれている。そこで更にステップ数を細かくできる
方式としてマイクロステップ駆動方式が採用されてい
る。これは機械的に微小角を得るのではなく、回路技術
により分割数を高める方式で、ステッピングモータの２
相励磁方式を発展させたもので、例えば２個の励磁コイ
ルにそれぞれ任意の駆動電流を流すことで回転ロータの
静止点を任意に設定できる。
【０００３】このようなマイクロステップ駆動方式によ
るステッピングモータは、オープン制御にて定速制御及
び位置制御が行えるため、その特徴を生かして一般的に
使用されつつある。通電方式は２相ステッピングモータ
の場合、１−２相或は２相通電が一般的であるが、微小
回転角に維持するのではなく、回転を主目的とするとき
の高速回転で使用する場合は、慣性力によりスムーズに
回転する。しかし、低速回転の場合、移動及び停止を交
互に行うために振動が発生し、騒音を伴う。その解決策
として近年用いられてきているのは、コイルの各相に９
０度位相のずれた正弦波通電を行って、ステッピングモ
ータを一様に回転させる手段である。その正弦波通電に
関して図４、図５、及び図６を用いて説明する。
るステッピングモータは、オープン制御にて定速制御及
び位置制御が行えるため、その特徴を生かして一般的に
使用されつつある。通電方式は２相ステッピングモータ
の場合、１−２相或は２相通電が一般的であるが、微小
回転角に維持するのではなく、回転を主目的とするとき
の高速回転で使用する場合は、慣性力によりスムーズに
回転する。しかし、低速回転の場合、移動及び停止を交
互に行うために振動が発生し、騒音を伴う。その解決策
として近年用いられてきているのは、コイルの各相に９
０度位相のずれた正弦波通電を行って、ステッピングモ
ータを一様に回転させる手段である。その正弦波通電に
関して図４、図５、及び図６を用いて説明する。
【０００４】図４は２相のステッピングモータの通電波
形である。コイルは２相で構成され、Ａ相とＢ相で構成
されている。各コイルに図４に示す正弦波の波形で連続
的に通電を行うと、一様に正弦波の周波数に応じた所定
の回転数で回転を行う。なお、所定の角度で静止する場
合には、Ａ相とＢ相とに図４の所定の時間の電流を供給
することで固定でき、所定角度でステップする場合には
この各相の正弦波レベルに従って電流を刻々変化させる
ことで回転固定することができる。
形である。コイルは２相で構成され、Ａ相とＢ相で構成
されている。各コイルに図４に示す正弦波の波形で連続
的に通電を行うと、一様に正弦波の周波数に応じた所定
の回転数で回転を行う。なお、所定の角度で静止する場
合には、Ａ相とＢ相とに図４の所定の時間の電流を供給
することで固定でき、所定角度でステップする場合には
この各相の正弦波レベルに従って電流を刻々変化させる
ことで回転固定することができる。
【０００５】図５は、Ａ，Ｂ相のコイルに正弦波通電を
行うための正弦波通電回路である。図において，１は、
ワンチップマイコン（ＣＰＵ）で、ＰＷＭ回路が２個内
蔵されている。２はステッピングモータのコイルの駆動
回路である。３はコイルでＡ相のコイルである。４はコ
イル３に通電されている電流を検出する電流検出抵抗で
ある。駆動回路２には入力端子ＩＮ０，ＩＮ１が設けら
れ、ＣＰＵ１の出力ポートに接続されている。ＩＮ０が
ハイレベルで、ＩＮ１がローレベルでコイル３には矢印
方向に通電される。ＩＮ０がローレベルで、ＩＮ１がハ
イレベルでコイル３には矢印と反対方向に通電される。
ＩＮ０，ＩＮ１がローレベルではコイル３には電流が通
電されない。駆動回路２にはコイル３の通電電流を出力
するＩ端子が設けられ、検出抵抗４から検出されたコイ
ル電流に対応する検出電圧により駆動回路２に電圧を帰
還している。駆動回路２にはコイル３の通電電流値を設
定するための入力端子（基準電圧Ｖrefの端子）が設け
られ、入力される基準電圧Ｖrefに対応した駆動電流が
コイル３に通電される。駆動回路２の基準電圧Ｖref端
子には、ＣＰＵ１のＰＷＭ１端子の出力を抵抗５とコン
デンサ６とによるローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介して
平滑した出力が接続されている。Ｂ相はＡ相と同様であ
るので説明は省略する。
行うための正弦波通電回路である。図において，１は、
ワンチップマイコン（ＣＰＵ）で、ＰＷＭ回路が２個内
蔵されている。２はステッピングモータのコイルの駆動
回路である。３はコイルでＡ相のコイルである。４はコ
イル３に通電されている電流を検出する電流検出抵抗で
ある。駆動回路２には入力端子ＩＮ０，ＩＮ１が設けら
れ、ＣＰＵ１の出力ポートに接続されている。ＩＮ０が
ハイレベルで、ＩＮ１がローレベルでコイル３には矢印
方向に通電される。ＩＮ０がローレベルで、ＩＮ１がハ
イレベルでコイル３には矢印と反対方向に通電される。
ＩＮ０，ＩＮ１がローレベルではコイル３には電流が通
電されない。駆動回路２にはコイル３の通電電流を出力
するＩ端子が設けられ、検出抵抗４から検出されたコイ
ル電流に対応する検出電圧により駆動回路２に電圧を帰
還している。駆動回路２にはコイル３の通電電流値を設
定するための入力端子（基準電圧Ｖrefの端子）が設け
られ、入力される基準電圧Ｖrefに対応した駆動電流が
コイル３に通電される。駆動回路２の基準電圧Ｖref端
子には、ＣＰＵ１のＰＷＭ１端子の出力を抵抗５とコン
デンサ６とによるローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介して
平滑した出力が接続されている。Ｂ相はＡ相と同様であ
るので説明は省略する。
【０００６】図６を用いて図５の回路の動作説明を行
う。図６（ａ）のＡ相の半波整流の正弦波波形は、ＣＰ
Ｕ１のＰＷＭ１ａの出力を抵抗５とコンデンサ６とによ
り平滑した波形で、駆動回路２のＶrefに入力している
ので、コイル３には、図６（ａ）のＡ相の波形の電流が
通電される。また、Ｂ相コイルにはＡ相から９０°位相
の遅れた半波整流の正弦波が供給されている。図６
（ｂ）は、Ａ相の通電方向を制御するタイミング図で、
ＩＮ０がハイレベルで、ＩＮ１がローレベルの時、コイ
ル３の矢印の方向に通電される。また、ＩＮ０がローレ
ベルで、ＩＮ１がハイレベルの時、コイル３の矢印と反
対の方向に通電される。図６（ｃ）はＢ相のコイルの通
電方向を制御するタイミング図であるが、図６（ｂ）と
同様であるので説明は省略する。
う。図６（ａ）のＡ相の半波整流の正弦波波形は、ＣＰ
Ｕ１のＰＷＭ１ａの出力を抵抗５とコンデンサ６とによ
り平滑した波形で、駆動回路２のＶrefに入力している
ので、コイル３には、図６（ａ）のＡ相の波形の電流が
通電される。また、Ｂ相コイルにはＡ相から９０°位相
の遅れた半波整流の正弦波が供給されている。図６
（ｂ）は、Ａ相の通電方向を制御するタイミング図で、
ＩＮ０がハイレベルで、ＩＮ１がローレベルの時、コイ
ル３の矢印の方向に通電される。また、ＩＮ０がローレ
ベルで、ＩＮ１がハイレベルの時、コイル３の矢印と反
対の方向に通電される。図６（ｃ）はＢ相のコイルの通
電方向を制御するタイミング図であるが、図６（ｂ）と
同様であるので説明は省略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図５により明らかであ
るように、１個のステッピングモータを正弦波駆動する
のにＰＷＭ回路が２個必要である。通常ＣＰＵ１個に内
蔵されているＰＷＭ回路は２個が普通である。したがっ
て廉価に２個のステッピングモータを正弦波駆動するこ
とは４個のＰＷＭ回路を必要とし、１個のＣＰＵではド
ライブが不可能であった。
るように、１個のステッピングモータを正弦波駆動する
のにＰＷＭ回路が２個必要である。通常ＣＰＵ１個に内
蔵されているＰＷＭ回路は２個が普通である。したがっ
て廉価に２個のステッピングモータを正弦波駆動するこ
とは４個のＰＷＭ回路を必要とし、１個のＣＰＵではド
ライブが不可能であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るステッピン
グモータの駆動装置は、三角波を発生する三角波発生回
路と、該三角波発生回路の出力を反転する反転回路と、
前記した三角波発生回路と前記した反転回路の出力に従
って２相ステッピングモータの各相に通電をおこなう駆
動回路と、により構成することにより１個のＣＰＵだけ
で廉価システムを提供可能とした。
グモータの駆動装置は、三角波を発生する三角波発生回
路と、該三角波発生回路の出力を反転する反転回路と、
前記した三角波発生回路と前記した反転回路の出力に従
って２相ステッピングモータの各相に通電をおこなう駆
動回路と、により構成することにより１個のＣＰＵだけ
で廉価システムを提供可能とした。
【０００９】また、本発明は、ステッピングモータの駆
動装置において、三角波を発生する三角波発生回路と、
該三角波発生回路の出力を反転する反転回路と、上記三
角波発生回路の出力を正弦波に変更する第一の正弦波変
更回路と、上記反転回路の出力を正弦波に変更する第二
の正弦波変更回路と、上記第一、第二の正弦波変更回路
の出力に従って２相ステッピングモータの各相に正弦波
通電をおこなう正弦波駆動回路と、により構成されたこ
とを特徴とし、通常２つのＰＷＭ出力端子を有するＣＰ
Ｕによって、２つのステッピングモータを、特にマイク
ロステッピングモータを駆動することが可能となる。
動装置において、三角波を発生する三角波発生回路と、
該三角波発生回路の出力を反転する反転回路と、上記三
角波発生回路の出力を正弦波に変更する第一の正弦波変
更回路と、上記反転回路の出力を正弦波に変更する第二
の正弦波変更回路と、上記第一、第二の正弦波変更回路
の出力に従って２相ステッピングモータの各相に正弦波
通電をおこなう正弦波駆動回路と、により構成されたこ
とを特徴とし、通常２つのＰＷＭ出力端子を有するＣＰ
Ｕによって、２つのステッピングモータを、特にマイク
ロステッピングモータを駆動することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は２相のステッピングモータ
の通電波形である。コイルは２相で構成され、Ａ相とＢ
相で構成されている。各コイルに図１に示す様に正弦波
電流による通電を行うと一様に回転を行う。図２は、
Ａ，Ｂ相のコイルに正弦波通電を行うための正弦波通電
回路である。図５と同一記号は同一部材で同一作用効果
を有するので説明は省略する。図２において、１はワン
チップマイコン（ＣＰＵ）で、１個のステッピングモー
タにＰＷＭ回路１ａを１個使用する。ＰＷＭ回路１ａの
出力は、抵抗５とコンザンサ６とによるローパスフィル
タ（ＬＰＦ）を介して平滑し、折れ線近似回路７により
正弦波の波形に変更し、駆動回路２のＶref端子に入力
する。Ｂ相に関しては抵抗５とコンデンサ６とによるロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）の出力を反転回路８により反
転し、反転した信号を折れ線近似回路９により正弦波の
波形に変更し、駆動回路１０のＶref端子に入力してい
る。
の通電波形である。コイルは２相で構成され、Ａ相とＢ
相で構成されている。各コイルに図１に示す様に正弦波
電流による通電を行うと一様に回転を行う。図２は、
Ａ，Ｂ相のコイルに正弦波通電を行うための正弦波通電
回路である。図５と同一記号は同一部材で同一作用効果
を有するので説明は省略する。図２において、１はワン
チップマイコン（ＣＰＵ）で、１個のステッピングモー
タにＰＷＭ回路１ａを１個使用する。ＰＷＭ回路１ａの
出力は、抵抗５とコンザンサ６とによるローパスフィル
タ（ＬＰＦ）を介して平滑し、折れ線近似回路７により
正弦波の波形に変更し、駆動回路２のＶref端子に入力
する。Ｂ相に関しては抵抗５とコンデンサ６とによるロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）の出力を反転回路８により反
転し、反転した信号を折れ線近似回路９により正弦波の
波形に変更し、駆動回路１０のＶref端子に入力してい
る。
【００１１】図３を用いて図２の回路の動作説明を行
う。図３（ａ）のＡ相の波形は、ＣＰＵ１のＰＷＭ回路
１ａの出力を抵抗５とコンデンサ６とにより平滑した波
形であり、三角波の波形を示す。また、Ｂ相の波形はＡ
相の波形を反転した波形である。図３（ｂ）の波形は、
図３（ａ）の波形を折れ線近似により正弦波に変換した
波形である。ここで、折れ線近似回路としては、例え
ば、ダイオードの非直線性を利用するもので、バイアス
電圧をそれぞれ加えたダイオードを複数列並列接続し入
力端子からインピーダンス素子を介して該ダイオードの
アノードに加える構成からなり、該バイアス電圧をそれ
ぞれ異ならせることで、三角波から正弦波信号を得るこ
とができる。
う。図３（ａ）のＡ相の波形は、ＣＰＵ１のＰＷＭ回路
１ａの出力を抵抗５とコンデンサ６とにより平滑した波
形であり、三角波の波形を示す。また、Ｂ相の波形はＡ
相の波形を反転した波形である。図３（ｂ）の波形は、
図３（ａ）の波形を折れ線近似により正弦波に変換した
波形である。ここで、折れ線近似回路としては、例え
ば、ダイオードの非直線性を利用するもので、バイアス
電圧をそれぞれ加えたダイオードを複数列並列接続し入
力端子からインピーダンス素子を介して該ダイオードの
アノードに加える構成からなり、該バイアス電圧をそれ
ぞれ異ならせることで、三角波から正弦波信号を得るこ
とができる。
【００１２】そうして正弦波に変換した波形を駆動回路
２、１０の基準電圧Ｖref端子に入力しているのでＡ，
Ｂ相のコイルには、図３（ｂ）のＡ，Ｂ相の波形の電流
が通電される。図３（ｃ）は、Ａ相の通電方向を制御す
るタイミング図で、ＩＮ０がハイレベルで、ＩＮ１がロ
ーレベルの時、コイル３の矢印の方向に通電される。ま
た、ＩＮ０がローレベルで、ＩＮ１がハイレベルの時、
コイル３の矢印と反対の方向に通電される。図３（ｄ）
はＢ相のコイルへの通電方向を制御するタイミング図
で、図３（ｃ）と比較して９０度の位相差を持たせて、
Ｂ相のコイルに通電している。
２、１０の基準電圧Ｖref端子に入力しているのでＡ，
Ｂ相のコイルには、図３（ｂ）のＡ，Ｂ相の波形の電流
が通電される。図３（ｃ）は、Ａ相の通電方向を制御す
るタイミング図で、ＩＮ０がハイレベルで、ＩＮ１がロ
ーレベルの時、コイル３の矢印の方向に通電される。ま
た、ＩＮ０がローレベルで、ＩＮ１がハイレベルの時、
コイル３の矢印と反対の方向に通電される。図３（ｄ）
はＢ相のコイルへの通電方向を制御するタイミング図
で、図３（ｃ）と比較して９０度の位相差を持たせて、
Ｂ相のコイルに通電している。
【００１３】このＣＰＵに備えられているもう１つのＰ
ＷＭ出力端子から三角波を出力することにより、もう１
個のステッピングモータを制御できる。その際、上記ス
テッピングモータとは別個に三角波を発生できるので、
このステッピングモータの回転数及び回転位置などを別
個に制御できる。
ＷＭ出力端子から三角波を出力することにより、もう１
個のステッピングモータを制御できる。その際、上記ス
テッピングモータとは別個に三角波を発生できるので、
このステッピングモータの回転数及び回転位置などを別
個に制御できる。
【００１４】尚、騒音は若干増加するが、折れ線近似回
路を省略することにより更に廉価とすることができる。
ただし、この場合でも、反転回路８は２相を１つの三角
波で制御するので必要である。また、ＰＷＭ出力を三角
波としたが、正弦波でのステッピングモータの駆動のた
めに、ＣＰＵの出力を正弦波に近似した三角波を出力す
るようにしてもよい。
路を省略することにより更に廉価とすることができる。
ただし、この場合でも、反転回路８は２相を１つの三角
波で制御するので必要である。また、ＰＷＭ出力を三角
波としたが、正弦波でのステッピングモータの駆動のた
めに、ＣＰＵの出力を正弦波に近似した三角波を出力す
るようにしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１個のステッピングモータの正弦波駆動にＰＷＭ回路或
はＤ／Ａ回路を１個と若干の付属回路によりおこなうこ
とができるので廉価にシステムを構築することができる
のでその効果を著しくしたものである。
１個のステッピングモータの正弦波駆動にＰＷＭ回路或
はＤ／Ａ回路を１個と若干の付属回路によりおこなうこ
とができるので廉価にシステムを構築することができる
のでその効果を著しくしたものである。
【図１】本発明の実施例を説明するための２相ステッピ
ングモータの通電波形である。
ングモータの通電波形である。
【図２】本発明の実施例の回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施例を説明するためのタイミングチ
ャートである。
ャートである。
【図４】従来例を説明するための２相ステッピングモー
タの通電波形である。
タの通電波形である。
【図５】従来例の回路ブロック図である。
【図６】従来例を説明するためのタイミングチャートで
ある。
ある。
【符号の説明】 １ ＣＰＵ １ａ，１ｂ ＰＷＭ回路 ２，１０ 駆動回路 ３ コイル ４ 電流検出抵抗 ５ 抵抗 ６ コンザンサ ７，９ 折れ線近似回路 ８ 反転回路
Claims (2)
- 【請求項１】 ステッピングモータの駆動装置におい
て、 三角波を発生する三角波発生回路と、 該三角波発生回路の出力を反転する反転回路と、 前記した三角波発生回路と前記した反転回路の出力に従
って２相ステッピングモータの各相に通電をおこなう駆
動回路と、 により構成されたことを特徴とするステッピングモータ
の駆動装置。 - 【請求項２】 ステッピングモータの駆動装置におい
て、 三角波を発生する三角波発生回路と、 該三角波発生回路の出力を反転する反転回路と、 前記した三角波発生回路の出力を正弦波に変更する第一
の正弦波変更回路と、 前記した反転回路の出力を正弦波に変更する第二の正弦
波変更回路と、 前記した第一、第二の正弦波変更回路の出力に従って２
相ステッピングモータの各相に正弦波通電をおこなう正
弦波駆動回路と、 により構成されたことを特徴とするステッピングモータ
の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25864895A JPH09103096A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | ステッピングモータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25864895A JPH09103096A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | ステッピングモータの駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09103096A true JPH09103096A (ja) | 1997-04-15 |
Family
ID=17323188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25864895A Pending JPH09103096A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | ステッピングモータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09103096A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2434635A1 (de) * | 2010-09-28 | 2012-03-28 | Fresenius Kabi Deutschland GmbH | Antriebsvorrichtung für eine medizinische Pumpe mit einem Schrittmotor |
| US9503004B2 (en) | 2013-11-07 | 2016-11-22 | Rohm Co., Ltd. | Motor driving circuit |
| US9525374B2 (en) | 2013-02-28 | 2016-12-20 | Rohm Co., Ltd. | Motor driving circuit, electronic device using the same, and driving method thereof |
| WO2017051756A1 (ja) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | 日本精機株式会社 | ステッピングモータ駆動装置 |
| US11245347B2 (en) | 2019-02-26 | 2022-02-08 | Rohm Co., Ltd. | Driving circuit and driving method of stepping motor and electronic machine using the same |
| US11251728B2 (en) | 2019-03-14 | 2022-02-15 | Rohm Co., Ltd. | Driving circuit and driving method of stepping motor and electronic machine using the same |
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-
1995
- 1995-10-05 JP JP25864895A patent/JPH09103096A/ja active Pending
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