JPH09313000A - Method of driving stepping motor - Google Patents

Method of driving stepping motor

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JPH09313000A
JPH09313000A JP8127055A JP12705596A JPH09313000A JP H09313000 A JPH09313000 A JP H09313000A JP 8127055 A JP8127055 A JP 8127055A JP 12705596 A JP12705596 A JP 12705596A JP H09313000 A JPH09313000 A JP H09313000A
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JP
Japan
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stepping motor
driving
drive
motor
range
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Application number
JP8127055A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Katano
圭二 片野
Masashi Ogasawara
政司 小笠原
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lessen current ripple by performing microstep drive in the low frequency acceleration.deceleration range at low speed revolution and high speed revolution of a motor, and driving it by usual excitation method in the high frequency acceleration.deceleration range at high speed revolution. SOLUTION: In the case where a motor is at low speed revolution in one step of performing the switching of each phase 2, 3, 4, and 5 by bipolar drive, microstep drive is performed from an acceleration range to the whole sphere of a low-speed sphere and a deceleration range. On the other hand, in the case where the motor 1 is at high speed revolution, microstep drive is performed only in the range where the drive pulse width per step is from three times the self starting frequency of the motor 1 to 10 millisec, out of the range of accelerating it up to a desired fixed velocity and the range of decelerating it from a desired fixed velocity to its stoppage, and it is driven by usual excitation method in other high frequency acceleration.deceleration range and fixed velocity range. Hereby, the current ripple can be made small.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの駆動方法に係り、特に、プリンタのキャリッジ駆動
機構あるいは紙送り機構の駆動源として使用されるステ
ッピングモータの駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a stepping motor, and more particularly to a method for driving a stepping motor used as a driving source for a carriage driving mechanism or a paper feeding mechanism of a printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】印字ヘッドを搭載したキャリッジをプラ
テンに沿って移動させながら1行分の印字を行ない、こ
の1行分の印字を行なった後、記録用紙を1行分搬送
し、つぎの行の印字を行なうことを繰り返して所定の印
字を行なうシリアル式プリンタは、ワードプロセッサな
どの出力装置として多く用いられている。
2. Description of the Related Art One line of printing is performed while a carriage on which a print head is mounted is moved along a platen. After this one line of printing is performed, a recording sheet is conveyed by one line and the next line is printed. Serial printers that perform predetermined printing by repeating printing are often used as output devices such as word processors.

【0003】そして、このようなシリアル式プリンタの
キャリッジ駆動機構あるいは紙送り機構を駆動制御する
ために、ステッピングモータが一般的に用いられてい
る。このステッピングモータを使用するのは下記の各理
由による。
A stepping motor is generally used to drive and control the carriage driving mechanism or the paper feeding mechanism of such a serial printer. This stepping motor is used for the following reasons.

【0004】1. モータの回転角が入力パルス数に比
例し、累積誤差を生じない。
1. The rotation angle of the motor is proportional to the number of input pulses, and no accumulated error occurs.

【0005】2. モータの回転速度が入力パルス速度
に比例し、精密な同期運転が可能で制御域が広い。
[0005] 2. The rotation speed of the motor is proportional to the input pulse speed, precise synchronous operation is possible, and the control range is wide.

【0006】3. 起動・停止特性が極めてよく、自起
動周波数以下では一定周波数での運転ができる。
[0006] 3. The start / stop characteristics are extremely good, and operation at a constant frequency is possible below the self-start frequency.

【0007】4. 応答性が高く、出力も高い。[0007] 4. High response and high output.

【0008】5. 入力パルスを目標位置に応じて発生
させるだけで位置を制御できる。
[0008] 5. The position can be controlled only by generating the input pulse according to the target position.

【0009】6. デジタルで制御できる。6. Can be controlled digitally.

【0010】ステッピングモータは、その構造を図4に
原理的に示すように、例えば90度間隔で配置された第
1(A)、第2(B)、第3(C)および第4(D)の
磁極(相)2,3,4,5を有する固定子6と、N極と
S極とを180度間隔で有する回転自在な永久磁石から
なる回転子7とを備えており、この回転子7に図示しな
い出力軸が連結されている。また、第1(A)および第
3(C)の磁極2,4には第1のコイル8が巻回され、
第2(B)および第4(D)の磁極3,5には第2のコ
イル9が巻回されている。
As shown in principle in FIG. 4, the structure of the stepping motor is, for example, first (A), second (B), third (C) and fourth (D) arranged at 90 degree intervals. ) Is provided with a stator 6 having magnetic poles (phases) 2, 3, 4, 5 and a rotor 7 composed of a rotatable permanent magnet having an N pole and an S pole at intervals of 180 degrees. An output shaft (not shown) is connected to the child 7. A first coil 8 is wound around the first (A) and third (C) magnetic poles 2 and 4,
A second coil 9 is wound around the second (B) and fourth (D) magnetic poles 3 and 5.

【0011】このようなステッピングモータ1を回転駆
動するために、固定子6の各相のコイル8,9に励磁電
流(相電流)を流すと、この電流により磁界が発生し、
固定子6と回転子7との間に吸引または反発する電磁力
が発生する。この相電流を順次切り換えることにより、
固定子6と回転子7との間の電磁力が切り換わり、回転
子を動かすトルクとなる。
When an exciting current (phase current) is passed through the coils 8 and 9 of each phase of the stator 6 in order to drive the stepping motor 1 to rotate, a magnetic field is generated by this current.
An electromagnetic force that is attracted or repelled is generated between the stator 6 and the rotor 7. By sequentially switching this phase current,
The electromagnetic force between the stator 6 and the rotor 7 is switched, and becomes a torque for moving the rotor.

【0012】図5には一般的なステッピングモータを駆
動するためのドライバのブロック図が示されている。こ
の図に示すように、ドライバ10は、制御回路11、駆
動回路12および電源13により構成されている。前記
制御回路11は、入力インターフェイスのほか、入力電
圧の可変、回転速度や方向、距離および角度など全体を
制御するための機能を有するもので、ステッピングモー
タ1に供給するパルスタイミングの制御を行なうように
なっている。また、前記駆動回路12は、前記制御回路
11からのパルス信号を各相に分配、増幅してステッピ
ングモータ1の各相を一定の順序で励磁するための回路
である。前記電源13としては、ステッピングモータ駆
動用とIC回路用の2種類が必要である。
FIG. 5 is a block diagram of a driver for driving a general stepping motor. As shown in FIG. 1, the driver 10 includes a control circuit 11, a drive circuit 12, and a power supply 13. The control circuit 11 has a function for controlling input voltage, variable input voltage, overall rotation speed, direction, distance and angle, in addition to an input interface. The control circuit 11 controls pulse timing supplied to the stepping motor 1. It has become. The drive circuit 12 is a circuit for distributing and amplifying the pulse signal from the control circuit 11 to each phase and exciting each phase of the stepping motor 1 in a certain order. The power source 13 needs two types, one for driving a stepping motor and the other for an IC circuit.

【0013】また、ステッピングモータ1の駆動方式に
は、ユニポーラ駆動とバイポーラ駆動とがある。
The driving method of the stepping motor 1 includes a unipolar drive and a bipolar drive.

【0014】前記ユニポーラ駆動は、図6に1例を示す
ように、各コイルにそれぞれ1個のトランジスタ21,
22,23,24を接続し、それぞれのトランジスタを
ONすることで、各コイルに一方向のみの電流を流す方
法である。これに対し、バイポーラ駆動は、図7に示す
ように各コイルには複数のトランジスタ25,26,2
7,28が接続されており、A相についてのみ説明する
と、動作時には第1のトランジスタ25と第4のトラン
ジスタ28をONすることによりA方向の電流が流れ、
第2のトランジスタ26と第3のトランジスタ27をO
Nすることにより逆方向のB方向の電流が流れるように
なっている。ユニポーラ駆動は、バイポーラ駆動に比
べ、トランジスタの数が1/2のため回路構成が簡単で
あり、一方、バイポーラ駆動は入力電力が同じ場合、ユ
ニポーラ駆動よりモータトルクが大きくとれるという利
点がある。なお、後述する本発明におけるステッピング
モータ1の駆動方法はバイポーラ駆動によるものであ
る。
In the unipolar drive, as shown in an example in FIG. 6, one transistor 21 is provided for each coil,
By connecting 22, 23, and 24 and turning on the respective transistors, a current in only one direction is passed through each coil. On the other hand, in the bipolar drive, as shown in FIG. 7, a plurality of transistors 25, 26, 2 are provided in each coil.
7 and 28 are connected and only the phase A will be described. In operation, a current in the direction A flows by turning on the first transistor 25 and the fourth transistor 28,
The second transistor 26 and the third transistor 27 are
By setting N, a current in the opposite direction B flows. The unipolar drive has a simpler circuit configuration because the number of transistors is 比 べ compared to the bipolar drive, while the bipolar drive has an advantage that the motor torque can be larger than the unipolar drive when the input power is the same. The driving method of the stepping motor 1 in the present invention described later is based on bipolar driving.

【0015】また、相電流の供給パターンには、1相励
磁、1−2相励磁、2−2相励磁などがある。
The phase current supply pattern includes one-phase excitation, one-two phase excitation, two-two phase excitation and the like.

【0016】前記1相励磁によるステッピングモータ1
の駆動方法は、各相を1相ずつ順に励磁して、基本ステ
ップ角度で回転させる最も基本的な駆動方法であり、角
度精度はよいが、駆動トルクが小さいし、また、電力効
率がよくないという欠点があるため、あまり用いられて
いない。なお、特に、1相励磁で駆動したときの1ステ
ップ角度を基本ステップ角度という。
Stepping motor 1 by one-phase excitation
Is the most basic driving method in which each phase is sequentially excited one by one and rotated at a basic step angle, and although the angular accuracy is good, the driving torque is small and the power efficiency is not good. Due to the drawback, it is not widely used. In particular, one step angle when driven by one-phase excitation is referred to as a basic step angle.

【0017】前記2−2相励磁によるステッピングモー
タ1の駆動方法は、常に相互に隣位する2相を同時に励
磁し、1回に1つの相の励磁を切り換える方法であり、
常に2相が励磁されるため、1相励磁に比べて電力の利
用効率が高く、同一のモータ電源電圧に対し高い出力を
得ることができるし、また、回転子のオーバーシュート
などの振動に対しても有利に働くため、ステッピングモ
ータ1の駆動方法として多く用いられている。
The method of driving the stepping motor 1 by the 2-2 phase excitation is a method in which two phases adjacent to each other are always excited at the same time, and the excitation of one phase is switched at a time.
Since two phases are always excited, the power utilization efficiency is higher than that of one-phase excitation, and a higher output can be obtained for the same motor power supply voltage. Therefore, it is often used as a driving method of the stepping motor 1 because it works advantageously.

【0018】さらに、前記1−2相励磁によるステッピ
ングモータ1の駆動方法は、1相励磁と2−2相励磁と
を交互に繰り返す方法であり、1相励磁による回転子の
停止位置と2−2相励磁による停止位置とが、基本ステ
ップ角度の1/2だけずれることから、この2つの励磁
状態を交互に繰り返すことにより、1相励磁および2−
2相励磁駆動のステップ角度の1/2のステップ角度に
よる出力が得られる。このため、他の駆動方法に比べて
分解能が倍増して細かいステップ送りができるし、ま
た、低騒音で駆動できるとともに、高速時の安定した駆
動が行なえるために、正確な回転量を得るのが必要な場
合に用いられている。
Further, the method of driving the stepping motor 1 by the 1-2-phase excitation is a method of alternately repeating the one-phase excitation and the 2-2-phase excitation. Since the stop position by the two-phase excitation deviates by 停止 of the basic step angle, the two excitation states are alternately repeated to perform the one-phase excitation and the two-phase excitation.
An output is obtained at a step angle of 1/2 of the step angle of the two-phase excitation drive. For this reason, the resolution is doubled as compared with other driving methods, and fine step feed can be performed.Also, it is possible to drive with low noise, and to obtain a precise rotation amount for stable driving at high speed. Is used when necessary.

【0019】しかしながら、このようなステッピングモ
ータ1の駆動方法においては、高速運転時のトルクを確
保するために入力電力を増加すると、低速領域で過大な
トルクが発生されて振動や騒音の原因となる。
However, in such a method of driving the stepping motor 1, if the input power is increased in order to secure the torque at the time of high-speed operation, excessive torque is generated in a low-speed region, causing vibration and noise. .

【0020】このような不具合を解決するために、ステ
ッピングモータ1の構造から機械的に決まるステップ角
を、さらに電子回路により細かく分割してステッピング
モータ1の回転子の回転を滑らかに駆動する定電流チョ
ッパ方式によるマイクロステップ駆動と呼ばれる駆動方
法が行なわれている。ここで、2−2相励磁でバイポー
ラ駆動によりマイクロステップ駆動を行なった場合につ
いて説明する。
In order to solve such a problem, the step angle mechanically determined by the structure of the stepping motor 1 is further finely divided by an electronic circuit so as to smoothly drive the rotation of the rotor of the stepping motor 1. A driving method called microstep driving by a chopper method is performed. Here, a case in which micro-step driving is performed by bipolar driving with 2-2 phase excitation will be described.

【0021】図8にはフルステップ駆動時とマイクロス
テップ駆動時の巻線電流の変化の様子が示されている。
ステッピングモータ1のトルク角度特性が正弦波形状で
あれば、図8のような正弦波の巻線電流を流すことによ
り、トルク変動の少ない滑らかな回転が可能となる。こ
の正弦波巻線電流は制御回路により1周期を複数に分割
して形成される。図8は、1周期を40分割した例であ
るが、基本ステップ角に対しては10分割されたことに
なるので、分解能は10倍となる。なお、分割数は任意
に設定可能である。
FIG. 8 shows how the winding current changes during full-step driving and during micro-step driving.
If the torque angle characteristic of the stepping motor 1 has a sine wave shape, smooth rotation with less torque fluctuation can be achieved by passing a sine wave winding current as shown in FIG. This sinusoidal winding current is formed by dividing one cycle into a plurality by the control circuit. FIG. 8 shows an example in which one cycle is divided into 40, but since the basic step angle is divided into 10, the resolution is 10 times. The number of divisions can be set arbitrarily.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のマイ
クロステップ駆動における定電流チョッパ方式は、以下
に説明するどちらかの方法を用いることで定電流を得て
いる。ここで、使用している定電流チョッパドライバ
は、図9にその電流波形を示すように、供給電流値が設
定値になったら所定時間の電流OFF状態を設け、その
後再び供給電流値が設定値になるようにON状態とする
ことで、定電流を保つように構成したものである。
By the way, in the conventional constant current chopper method in the micro step drive, a constant current is obtained by using one of the methods described below. Here, the constant current chopper driver used is provided with a current OFF state for a predetermined time when the supply current value reaches a set value as shown in the current waveform in FIG. It is configured such that a constant current is maintained by setting the ON state so as to become.

【0023】そして、この定電流を得るための第1の方
法は、図7に示す駆動回路において、電源ON状態で、
第1のトランジスタ25および第4トランジスタ28を
ONとし、供給電流値が設定値になったときに、第4の
トランジスタ28をONに保持した状態で第1のトラン
ジスタ25をOFFとする。すると、コイル電流は徐々
に減少するが、所定時間が経過すると、再び第1のトラ
ンジスタ25をON状態にし、電流を設定値まで増加さ
せ、再度第1のトランジスタ25をOFFにするという
動作を繰り返すものである。また、第2の方法は、図7
に示す駆動回路において、第1のトランジスタ25およ
び第4トランジスタ28をONとし、供給電流値が設定
値になったときに、第1のトランジスタ25をOFFに
すると同時に第4のトランジスタ28もOFFし、電流
値を急激に減少させ、所定時間経ったところで、第1の
トランジスタ25および第4のトランジスタ28をON
にして電流を設定値まで増加させ、再度第1のトランジ
スタ25および第4のトランジスタ28をOFFにする
という動作を繰り返すものである。
A first method for obtaining this constant current is to turn on the power supply in the drive circuit shown in FIG.
The first transistor 25 and the fourth transistor 28 are turned on, and when the supply current value reaches a set value, the first transistor 25 is turned off while the fourth transistor 28 is kept on. Then, the coil current gradually decreases, but after a lapse of a predetermined time, the operation of turning on the first transistor 25 again, increasing the current to the set value, and turning off the first transistor 25 again is repeated. It is a thing. The second method is shown in FIG.
In the drive circuit shown in FIG. 7, the first transistor 25 and the fourth transistor 28 are turned on, and when the supply current value reaches the set value, the first transistor 25 is turned off and the fourth transistor 28 is also turned off. , The current value is rapidly decreased, and after a predetermined time has elapsed, the first transistor 25 and the fourth transistor 28 are turned on.
The current is increased to the set value, and the operation of turning off the first transistor 25 and the fourth transistor 28 again is repeated.

【0024】なお、前述した説明では、A相のコイル電
流についてのみ説明しているが、他の相のコイルに対し
ても励磁時間をずらして同様の制御がなされる。
In the above description, only the A-phase coil current is described, but the same control is performed for the coils of other phases by shifting the excitation time.

【0025】前記第1の方法によると、図10に示すよ
うに電流リップルは小さくできるが、コイル電流が歪ん
でしまい、ステッピングモータの発熱が大きくなるとい
う不具合がある。
According to the first method, the current ripple can be reduced as shown in FIG. 10, but the coil current is distorted and the heat generation of the stepping motor increases.

【0026】また、第2の方法においては、図11に示
すように、電流リップルが大きくなってモータの損失が
大きくなり、トルクが減少するという不具合がある。
In the second method, as shown in FIG. 11, there is a problem that the current ripple increases, the loss of the motor increases, and the torque decreases.

【0027】さらに、高速回転時のマイクロステップ駆
動は高周波数での駆動パルス付与でさらに1ステップ
(パルス)を細かく分割する必要があるために、駆動回
路ならびにその制御が複雑になるという不具合があっ
た。
Further, the micro-step driving at the time of high-speed rotation requires further division of one step (pulse) by applying a driving pulse at a high frequency, so that the driving circuit and its control become complicated. Was.

【0028】本発明は、このような従来のものにおける
問題点を克服し、制御回路を複雑化することなく、電流
リップルを小さくでき、ステッピングモータの発熱を抑
えることができるとともに、低速回転時および高速回転
時の低周波加速・減速領域における振動を抑えたステッ
ピングモータの駆動方法を提供することを目的としてい
る。
The present invention overcomes the problems in the prior art, can reduce the current ripple without complicating the control circuit, can suppress the heat generation of the stepping motor, and can be used at low speed rotation and It is an object of the present invention to provide a driving method for a stepping motor that suppresses vibration in a low frequency acceleration / deceleration region during high speed rotation.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
のステッピングモータの駆動方法の特徴は、バイポーラ
駆動により相の切換を行なう1ステップの中で、モータ
の低速回転時および高速回転時の低周波加速・減速領域
においてマイクロステップ駆動を行なうように制御する
点にある。
A stepping motor driving method according to a first aspect of the present invention is characterized in that, in one step of switching phases by bipolar driving, a low speed rotation and a high speed rotation of the motor are performed. In the low frequency acceleration / deceleration region, the control is performed so as to perform the micro step drive.

【0030】また、本発明の請求項2に記載のステッピ
ングモータの駆動方法の特徴は、前記低速回転時を、1
ステップ当たりの駆動パルス幅がそのモータの自起動周
波数の3倍から10ミリ秒の駆動時とした点にある。
The stepping motor driving method according to a second aspect of the present invention is characterized in that the low speed rotation is 1
The driving pulse width per step is 3 times the self-starting frequency of the motor to 10 ms for driving.

【0031】このようにステッピングモータを駆動する
ことにより、制御回路を複雑化することなく、低速回転
時および高速回転時の低周波加速・減速領域においてス
テッピングモータの回転子コアは滑らかに回転し、振動
を最小限に抑えることができる。
By driving the stepping motor in this way, the rotor core of the stepping motor smoothly rotates in the low frequency acceleration / deceleration region during low speed rotation and high speed rotation without complicating the control circuit. Vibration can be minimized.

【0032】また、請求項3に記載のステッピングモー
タの駆動方法の特徴は、モータの低速回転時および高速
回転時の低周波加速・減速領域はマイクロステップ駆動
にて制御を行なうとともに、電流値の減衰量を制御する
点にある。
The stepping motor driving method according to a third aspect of the present invention is characterized in that the low frequency acceleration / deceleration region during low-speed rotation and high-speed rotation of the motor is controlled by microstep drive, and the current value is changed. The point is to control the amount of attenuation.

【0033】このように、ステッピングモータを駆動す
ることにより、低速回転時でもステッピングモータの回
転子コアは滑らかに回転し、振動を最小限に抑えること
ができるし、また、高速回転時は通常の相励磁で制御す
ることにより、制御回路を複雑化する必要がなく、制御
方法を変えるだけでよいため、特別な回路を必要としな
い。
As described above, by driving the stepping motor, the rotor core of the stepping motor smoothly rotates even during low-speed rotation, and vibration can be suppressed to a minimum, and at the time of high-speed rotation, a normal rotation occurs. By controlling by phase excitation, it is not necessary to complicate the control circuit, and it suffices to change the control method, and thus no special circuit is required.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るステッピング
モータの駆動方法の実施の形態について図面を用いて説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for driving a stepping motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】本発明のステッピングモータの駆動方法
は、前述したバイポーラ駆動回路により、チョッピング
駆動を前提としたものである。そして、本発明において
は、ステッピングモータ1の低速回転時および高速回転
時の低周波加速・減速領域においてはマイクロステップ
駆動を行ない、高速回転時の高周波加速・減速領域およ
び定速領域においては通常の励磁方式で駆動するもので
ある。ここで、低速回転時とは、1ステップ当たりの駆
動パルス幅がそのモータの自起動周波数の3倍(約65
0マイクロ秒)から10ミリ秒の駆動時である。また、
高速回転時の低周波加速・減速領域とは、加速領域およ
び減速領域のうちでも前記低速回転時と同等の低速領域
をいい、すなわち、1ステップ当たりの駆動パルス幅が
ステッピングモータ1の自起動周波数の3倍(約650
マイクロ秒)から10ミリ秒である領域をいう。
The method of driving a stepping motor according to the present invention is based on the premise that chopping is driven by the above-described bipolar drive circuit. In the present invention, microstep driving is performed in the low frequency acceleration / deceleration region during low speed rotation and high speed rotation of the stepping motor 1, and the normal step is performed in the high frequency acceleration / deceleration region and constant speed region during high speed rotation. It is driven by an excitation method. Here, at low speed rotation, the drive pulse width per step is three times the self-starting frequency of the motor (about 65
The driving time is from 0 microsecond) to 10 milliseconds. Also,
The low-frequency acceleration / deceleration region during high-speed rotation refers to a low-speed region equivalent to the above-described low-speed rotation in the acceleration region and the deceleration region, that is, the drive pulse width per step is the self-starting frequency of the stepping motor 1. 3 times (about 650
Microseconds) to 10 milliseconds.

【0036】これを図1および図2に示す。図1(a)
は低速回転時におけるステッピングモータ1の速度を示
しており、図1(b)はそのときの各相に加える電圧を
示している。また、図2(a)は高速回転時におけるス
テッピングモータ1の速度を示しており、図2(b)は
そのときの各相に加える電圧を示している。図1(b)
および図2(b)において山形の線で示した部分はマイ
クロステップ駆動により駆動している領域である。
This is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 1 (a)
Indicates the speed of the stepping motor 1 during low-speed rotation, and FIG. 1B shows the voltage applied to each phase at that time. FIG. 2A shows the speed of the stepping motor 1 during high-speed rotation, and FIG. 2B shows the voltage applied to each phase at that time. Figure 1 (b)
The portion indicated by the mountain-shaped line in FIG. 2B is a region driven by microstep driving.

【0037】図1に示すように、ステッピングモータ1
が低速回転時の場合には、加速度領域(t0 〜t1 時
間)から定速度領域(t1 〜t2 時間)および減速領域
(t2〜t3 時間)の全領域にかけてマイクロステップ
駆動により駆動するように制御されている。
As shown in FIG. 1, the stepping motor 1
In the case of low speed rotation, it is controlled to be driven by microstep drive from the acceleration region (t0 to t1 time) to the constant velocity region (t1 to t2 time) and deceleration region (t2 to t3 time). ing.

【0038】一方、図2に示すように、ステッピングモ
ータ1が高速回転時の場合には、所望の定速度まで加速
する領域および所望の定速度から停止するまで減速する
領域のうち、1ステップ当たりの駆動パルス幅がステッ
ピングモータ1の自起動周波数の3倍(約650マイク
ロ秒)から10ミリ秒である領域、すなわち、t0 〜t
1 時間およびt4 〜t5 時間においてのみマイクロステ
ップ駆動により駆動され、その他の高周波加速・加速領
域および定速領域は通常の励磁法方により駆動するよう
に制御されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, when the stepping motor 1 is rotating at a high speed, one step is selected from the range of acceleration to a desired constant speed and the range of deceleration from the desired constant speed to a stop. Drive pulse width of 3 times the self-starting frequency of the stepping motor 1 (about 650 microseconds) to 10 milliseconds, that is, t0 to t
It is driven by microstep driving only for 1 hour and t4 to t5 hours, and the other high frequency acceleration / acceleration region and constant velocity region are controlled by the normal excitation method.

【0039】そして、前記マイクロステップ駆動におい
て供給される電流は、定電流チョッパ方式であるが、各
分割時において、図9に示す駆動回路において電流値が
設定値になったときに、第1のトランジスタ25をOF
Fするが、この状態において、第4のトランジスタ28
がONの状態とOFFの状態とを選択できるようにし
て、まず、供給電流値が設定値になったとき、第1のト
ランジスタ25とともに第4のトランジスタ28もOF
Fにする。すると、コイル電流は急激に減少(高速減
衰)する。そして、所定値(所定時間)まで減少した
ら、第4のトランジスタ28をONにする。すると、コ
イル電流の減少は緩慢(低速減衰)になる。そして、第
2の設定値まで電流値が減少(所定時間経過)すると、
再度第1のトランジスタ25をONにし、電流値を増加
させる。設定値まで電流値が増加すると、第1のトラン
ジスタ25および第4のトランジスタ28に対して前述
した制御を行なう。この制御を複数回繰り返して、1つ
の分割時でのチョッピング動作の制御とする。
The current supplied in the micro-step drive is of the constant current chopper system, but at each division, when the current value reaches the set value in the drive circuit shown in FIG. Transistor 25 is OF
However, in this state, the fourth transistor 28
The ON state and the OFF state can be selected so that when the supply current value reaches the set value, the first transistor 25 and the fourth transistor 28 are OF
Change to F. Then, the coil current sharply decreases (fast decay). Then, when it decreases to a predetermined value (predetermined time), the fourth transistor 28 is turned on. Then, the coil current decreases slowly (slowly decays). When the current value decreases to the second set value (a predetermined time has elapsed),
The first transistor 25 is turned on again to increase the current value. When the current value increases to the set value, the above-described control is performed on the first transistor 25 and the fourth transistor 28. This control is repeated a plurality of times to control the chopping operation in one division.

【0040】このようにして制御したときに得られる電
流波形が図3に示されている。この制御を各分割時にお
いて繰り返すことにより、コイル電流は歪みやリップル
のない滑らかな波形となり、ステッピングモータ1の発
熱を抑えることができるとともに、ステッピングモータ
1の電力損失も小さく抑えることができるので、トルク
のダウンもないし、また、ステッピングモータ1の回転
子の回転も振動のない滑らかなものとなる。なお、この
トランジスタ25,28のON、OFFは制御回路14
のCPUにより制御される。
FIG. 3 shows a current waveform obtained by controlling in this way. By repeating this control at each division, the coil current has a smooth waveform with no distortion or ripple, heat generation of the stepping motor 1 can be suppressed, and the power loss of the stepping motor 1 can be suppressed to be small. The torque is not reduced, and the rotation of the rotor of the stepping motor 1 is smooth without vibration. The control circuit 14 turns on / off the transistors 25 and 28.
Controlled by the CPU.

【0041】したがって、本発明の実施形態によれば、
制御回路を複雑化することなく、電流リップルを小さく
でき、モータの発熱を抑えることができるとともに、ス
テッピングモータ1の低速回転時および高速回転時の低
周波加速・減速領域における振動を抑えることができ
る。
Therefore, according to an embodiment of the present invention,
The current ripple can be reduced without complicating the control circuit, heat generation of the motor can be suppressed, and vibration in the low frequency acceleration / deceleration region during low speed rotation and high speed rotation of the stepping motor 1 can be suppressed. .

【0042】なお、前述した実施形態においては、供給
するコイル電流を正弦波として説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、直線状に増加あるいは減
少する電流(三角波)でも、あるいは指数関数曲線的な
電流であっても、中間地点での電流値が最大電流値の3
5〜80%であれば、モータおよびドライバの発熱が抑
えられるため、小型化および低価格化が可能となるなど
の効果が得られることが分かった。
In the above-described embodiment, the supplied coil current is described as a sine wave, but the present invention is not limited to this, and a linearly increasing or decreasing current (triangular wave), or Even if the current is an exponential curve, the current value at the middle point is 3 of the maximum current value.
It has been found that if it is 5 to 80%, the heat generation of the motor and the driver is suppressed, so that effects such as downsizing and cost reduction can be obtained.

【0043】さらに、高速回転させる場合でも、その加
速度領域においては、前述した定電流チョッパ方式でマ
イクロステップ駆動を用いれば、振動などの防止に大き
な効果がある。
Further, even in the case of high speed rotation, in the acceleration region, if the micro step drive is used by the constant current chopper method described above, it is very effective in preventing vibration.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、モータの
高速回転時は通常の励磁方式で駆動し、低速回転時はマ
イクロステップ駆動を行なうとともに、マイクロステッ
プ駆動時の分割時において供給する定電流を高速減衰と
低速減衰を組み合わせるように、各コイルに接続されて
それぞれのトランジスタのON・OFFの制御を行なう
ようにしたので、制御回路を複雑化することなく、電流
リップルを小さくでき、モータの発熱を抑えることがで
きるとともに、低速回転時および高速回転時の低周波加
速・減速領域における振動を抑えることができるという
優れた効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the motor is driven by a normal excitation method when the motor rotates at a high speed, and the microstep driving is performed when the motor rotates at a low speed. Since the current is connected to each coil to control ON / OFF of each transistor so as to combine high-speed attenuation and low-speed attenuation, the current ripple can be reduced without complicating the control circuit. It is possible to suppress the heat generation of, and to suppress the vibration in the low frequency acceleration / deceleration region during low speed rotation and high speed rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 (a)は低速回転時におけるステッピングモ
ータの速度変化を示す図、(b)は低速回転時における
各相に加える電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマ
イクロステップ駆動による駆動位置)
FIG. 1A is a diagram showing a speed change of a stepping motor at a low speed rotation, FIG. 1B is a diagram showing a change of a voltage applied to each phase at a low speed rotation (a portion shown by a chevron is driven by a microstep drive). position)

【図2】 (a)は高速回転時におけるステッピングモ
ータの速度変化を示す図、(b)は高速回転時における
各相に加える電圧の変化を示す図(山形で示す部分はマ
イクロステップ駆動による駆動位置)
FIG. 2A is a diagram showing a speed change of a stepping motor at a high speed rotation, and FIG. 2B is a diagram showing a voltage change applied to each phase at a high speed rotation. position)

【図3】 本発明のステッピングモータの駆動方法の実
施の形態によるコイル電流の波形図
FIG. 3 is a waveform diagram of a coil current according to an embodiment of a stepping motor driving method of the present invention.

【図4】 ステッピングモータの構造を説明するための
原理図
FIG. 4 is a principle diagram for explaining the structure of a stepping motor.

【図5】 ステッピングモータのドライバを表わすブロ
ック図
FIG. 5 is a block diagram showing a driver of a stepping motor.

【図6】 ユニポーラ方式のステッピングモータの駆動
回路
FIG. 6 is a drive circuit of a unipolar stepping motor.

【図7】 バイポーラ方式のステッピングモータの駆動
回路
FIG. 7: Driving circuit for bipolar stepping motor

【図8】 フルステップ駆動時とマイクロステップ駆動
時におけるコイル電流の変化を説明するための説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining changes in coil current during full-step driving and micro-step driving.

【図9】 定電流チョッパ方式によるコイル電流の波形
FIG. 9: Waveform diagram of coil current by constant current chopper method

【図10】 従来の駆動方法である低速減衰時のコイル
電流を表わす波形図
FIG. 10 is a waveform diagram showing a coil current during slow decay which is a conventional driving method.

【図11】 従来の駆動方法である高速減衰時のコイル
電流を表わす波形図
FIG. 11 is a waveform diagram showing a coil current during high-speed decay, which is a conventional driving method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステッピングモータ 2,3,4,5 磁極(相) 6 固定子 7 回転子 8,9 コイル 10 ドライバ 11 制御回路 12 駆動回路 13 電源 21,22,23,24,25,26,27,28 ト
ランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stepping motor 2,3,4,5 Magnetic pole (phase) 6 Stator 7 Rotor 8,9 Coil 10 Driver 11 Control circuit 12 Drive circuit 13 Power supply 21,22,23,24,25,26,27,28 Transistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 定電流チョッパ方式でバイポーラ駆動に
よるステッピングモータの駆動方法であって、モータの
低速回転時および高速回転時の低周波加速・減速領域に
おいてはマイクロステップ駆動を行ない、高速回転時の
高周波加速・減速領域および定速領域においては通常の
励磁方式で駆動することを特徴とするステッピングモー
タの駆動方法。
1. A method of driving a stepping motor by bipolar drive of a constant current chopper method, wherein microstep drive is performed in a low frequency acceleration / deceleration region during low speed rotation and high speed rotation of the motor, and high speed rotation is performed. A method for driving a stepping motor, characterized in that the stepping motor is driven by a normal excitation method in a high frequency acceleration / deceleration area and a constant speed area.
【請求項2】 前記低速回転時は、1ステップ当たりの
駆動パルス幅がそのモータの自起動周波数の3倍から1
0ミリ秒の駆動時であることを特徴とする請求項1に記
載のステッピングモータの駆動方法。
2. The drive pulse width per step is 3 to 1 times the self-starting frequency of the motor during the low speed rotation.
The driving method of the stepping motor according to claim 1, wherein the driving is performed for 0 milliseconds.
【請求項3】 前記マイクロステップ駆動の際に供給す
る定電流のためのチョッピング動作時におけるOFF時
の電流の減少を高速減衰と低速減衰を組み合わせて行な
うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のス
テッピングモータの駆動方法。
3. The high-speed decay and the low-speed decay are combined to reduce the current at the time of OFF during the chopping operation for the constant current supplied during the micro-step drive. 2. The driving method of the stepping motor according to 2.
JP8127055A 1996-05-22 1996-05-22 Method of driving stepping motor Pending JPH09313000A (en)

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DE19721282A DE19721282A1 (en) 1996-05-22 1997-05-21 Stepping motor driving method
GB9710327A GB2313499B (en) 1996-05-22 1997-05-21 Method of driving stepping motor
FR9706236A FR2749111B1 (en) 1996-05-22 1997-05-22 METHOD OF ATTACKING A STEPPER MOTOR
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009207223A (en) * 2008-02-26 2009-09-10 Mitsubishi Electric Corp Step motor control device
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CN113386475A (en) * 2021-04-30 2021-09-14 深圳市博思得科技发展有限公司 Paper feeding precision calibration method and calibration system

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