JPS59191494A - ステツピングモ−タ駆動回路 - 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】 ＩＪノ技術分野 本発明はステンピングモータの駆動回路に関し特に、各
々の励磁コイルに流す電流を所定値とするように制御す
る駆動回路に関する。

■従来技術 第１図に、５相ステツピングモータを定電流駆動する従
来の１つの回路構成を示す。第１図を参照して説明する
。ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ，ＬＤおよびＬＥがステンピングモ
ータの励磁コイルである。

各々の励磁コイルには、それぞれ同一構成のドライバ回
路ＤＲＡ、ＤＲＢ、ＤＲＣ，ＤＲＤおよびＤ　ＲＥが接
続されている。ドライバ回路ＤＲＡに着目すると、この
回路は負荷電流検出抵抗器Ｒ１゜演算増幅Ｊｊ：　ＯＰ
　Ｈ分圧用抵抗器ＲＭ等でなっている。

励磁コイルＬＡに電流■が流れると、抵抗器ＲＩにＲＩ
・■の電圧降下が生じ、この電圧が演算増ＩＵ　ｊｔ３
０Ｉ〕にフィードバックされる。したかつて、このドラ
イバ回路ＤＲＡは、演算増幅器ＯＰの一方の入力端に印
加される電圧ｖ１と、他方の入力端に印加されるフィー
ドハソタ電圧Ｖ２　　（＝ＲＩ・■）とが等しくなるよ
うに動作し、電圧ｖ１に応した所定電流■を励磁コイル
ＬＡに流す。

！・ライバ回路ＤＲＡの入力端には、それぞれ抵抗値の
異なる抵抗器ＲＡＩ、ＲＡ２．ＲＡ３およびＲＡ４か接
続されており、各々の抵抗器の他端に、アナログスイッ
チＳ１を介して電源ライン（５■）か接続されている。

トライバ回路ＤＲＡの入力端に着目すると、たとえば抵
抗器ＲＡＬと直列に接続されたアナログスイッチがオン
する場合、抵抗器ＲＡを通る電流が抵抗器ＲＭを通って
アースに流れ、この電流と抵抗器ＲＭの抵抗値に応した
電圧が入力端の電位Ｖａとなる。

すなわち、アナログスイッチと直列に接続された抵抗器
の抵抗値をＲｘとすれは、電圧Ｖａは次のようになる。

Ｖ　ａ　＝　５　・ＲＭ／　（Ｒｘ　＋　ＲＭ）電圧Ｖ
ａと■１は略等しいので、モータの励磁コイルＬＡに流
れる負荷電流■は、抵抗値Ｒｘに応じた値となる。

他のトライバ回路ＤＲＢ、ＤＲＣ，ＤＲＤおよびＤＲＥ
−ｔ＋ＤＲＡと同一の動作をする。ドライバ回路ＤＲ，
Ｂ、ＤＲＣ，ＤＲＤおよびＤＲ−Ｅに接続した抵抗器Ｒ
ＢＩ・ＲＣＩ・ＲＤＩ・Ｒ，Ｅ”１．ＲＢ２・ＲＣ２・
ＲＤ２・ＲＥ２．ＲＢ３・ＲＣ３・ＲＤ３・ＲＥ３．お
よびＲＢ　’４・ＲＣ４・ＲＤ４・ＲＥ４は、それぞれ
Ａ相の抵抗器ＲＡ　１　、　ＲＡ　２　。

’ＲＡ３およびＲＡ４と同一の抵抗値に設定しである。

したがって、たとえばそれぞれ抵抗器ＲＡＩ、ＲＣ］　
、　ＲＤ　］およびＲＥＩに接続されたアナログスイッ
チをオンにすると、ステッピングモータの励磁コイルＬ
Ａ、ＬＢ、、ＬＣ，ＬＤおよびＬＥに流れる電流は全て
同一値になる。

しかしながら、この条件を満たすためには、各相のそれ
ぞれ対応する位置にある抵抗器の抵抗値を同一にしなげ
れはならない。もし抵抗値が各相の間で異なると、ドラ
イバ回路に流入する電流の値が異なり、抵抗器ＲＭに生
ずる電圧降下（Ｖａ）か異なるので、励磁コイルに流れ
る負荷電流工の大きさか変わる。この種のモータは、一
般に励磁コイルに流れる電流に応じたトルクを発生する
ので、流才【る電流が相毎に異なると１−ルクむらを生
し、ｔ：ｔの発生、振動（すなわち回転むら）Ｖを生ず
る。

抵抗値が正確であれはこのような状態は生じないが、一
般的に使用される抵抗器は定格誤差が±５％程度である
から、この種の抵抗器を使用するとすれはトルクむらを
生ずる可能性がある。誤差の小さい抵抗器を使用しても
よいが、誤差の小さい抵抗器は高価であるので、モータ
の相数および負荷電流値の種類が多くなると高価な抵抗
器をたくさん使用することになり装置コス１−が増大す
る。

また可変抵抗器等を使用して調整を行なうと工程数が増
えるので、いずれにしてもロス１ヘアンプになる。

■目的 本発明は、精度の高い抵抗器等を用いることなく、また
調整を要することなく、ステッピングモータの音発生１
回転むら等をなくすることを目的とする。

■）構成 １−ライバ回路（たとえは第１図のＤＲＡ）が入力電流
に応じた負荷電流を流す形式のものであると、これを制
御する場合には、それぞれの相の１−ライバ回路の入力
端に、電流値設定のためのそれぞれ独立した低゛抗器（
第１図のＲＡＩ、ＲＡ２．　　・・ＲＢ　１　、　ＲＢ
　２　、　　・・ＲＣＩ、　　・・ＲＤＩ、　　・・Ｒ
Ｅ　１．　、　ＲＥ　２　、　ＲＥ　３　、　ＩＲＥ　
４　）を備えなければならない（並列接続すると電流値
が変わる）。

しかしドライバ回路が入力電圧に応じた負荷電流を流す
形式のものであれは、制御信号（電圧）を複数の１くラ
イバ回路の入力端に並列に印加しても制御信号のレベル
（電圧）が変わらない。

しかも、ステッピングモータの駆動においては各相に印
加される信号のレベルが等しいので、制御信号源（基準
電圧源）は最小限１つあればよい。

すなわち、所定の基準電圧源に相数分のスイッチング素
子を共通に接続し、各々のスイッチング素子の他端を各
４・目のドライバ回路入力端に接続して、モータ付勢タ
イミングに応じて所定のドライバ回路に電圧を印加すれ
ばよい。

このよう１・こすると、各相に印加される電圧が共通の
電圧源からのものであり、しかも抵抗器を介さないので
５各相の間で差が生ずることはあり得ない。

またこれによれは、抵抗器の数が少なくなるのでロス１
〜ダウンになる。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第２図に、本発明を実施する一形式のステンピングモー
タ制御回路の一部を示す。第２図を参照して説明する。

この回路は５相ステツピングモータを定電流駆動するた
めの制御回路である。Ｌ　Ａ　。

ＬＢ、ＬＣ，ＬＤおよびＬＥがステンピンクモータの励
磁コイルである。各々の励磁コイルには、それぞれドラ
イバ回路ＤＶＡ、ＤＶＢ、ＤＶＣ。

ＩＴ）　Ｖ　ＤおよびＤＶＥを接続しである。これらの
トライバ回路は、第１図のＤＲＡ、ＤＲＢ、ＤＲＣ。

Ｄ　ＲＤおよびＤ　ＲＥと似た構成になっているが、入
力インピーダンスが高く（抵抗器ＲＩＮの抵抗値がＲＭ
に比べて極めて大きい）、入力電圧に応じた電流Ｉを負
荷に流すようになっている。各ドライバ回路の入力端側
に備わった抵抗器ＲＩ　Ｎは、入力端が開放の状態で入
力電圧をＯｖとし、負荷電流を０に設定するためのもの
である。

各相のドライバ回路入力端には、それぞれアナログスイ
ッチＡＳＡ、ＡＳＢ、ＡＳＣ，ＡＳＤおよびＡＳＥの共
通端子ＣＯＭを接続しである。この実施例で用いている
アナログスイッチは、モトローラ社製の集積回路４０５
２（ＭＯＳタイプアナログマルチプレクサ）である。こ
の集積回路は、それぞれ４個のＭＯＳＦＥＴを備えてお
り、それらの一端は端子０．］、、２又は３に接続され
、他端が共通端子ＣＯＭに接続されている。各々のＭＯ
ＳＦＥＴの制御端子には、デコーダを介して所定の信号
が印加される。集積回路の入力端Ａ、　ＢおよびＩＮＨ
がそのデコーダに接続されている。

入力端ＩＮ’Ｈは接続を禁止するための端子であり、こ
の端子がしてあると全てのＭＯＳＦＥＴがオフとなり、
共通端子ＣＯＭは開放となる。端子ｌＮ１１が１−１の
場合、入力端ＡおよびＢに印加される２進コードに応し
て、４つのうちのいずれかのＭＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔカオン
し、端子０．］、、２．　又は３を共通端子ＣＯＭに接
続する。

各々のアナログスイッチＡＳＡ、ＡＳＢ、ＡＳＣ。

Ａ　Ｓ　ＤおよびＡＳＥの入力端Ａ、ＢおよびＩＮＨは
、それぞれシングルチンプマイクロコンピュータＣＰ　
Ｕ　（７）出力ボートＰＡＯ−ＰＡ２．ＰＡ４−ＰＡ６
．ＰＢＯ〜ＰＢ２．ＰＢ４〜ＰＢ６およびＰＤＯ〜ＰＤ
２に接続されている。

１００か基準電圧発生回路である。この回路１゜Ｏは、
それぞれ２つの抵抗器でなる４つの分圧回路てなってお
り、４種類の電圧Ｖ　ｏ　ｒ　Ｖ　１＋　Ｖ２およびＶ
３を発生する。４つの分圧回路の両端には、電源ライン
Ｖｃｃおよびアースラインが接続されているので、各々
の電圧Ｖｏ、Ｖｉ　、ｖ２およびＶ１３は、電圧Ｖｃｃ
と各分圧回路の分圧比に応じた値である。各々の電圧出
力端は、アナログスイッチＡＳＡ、ＡＳＢ、ＡＳＣ，Ａ
ＳＤおよびＡＳＥの端子０，１．２および３にそれぞれ
共通に接続しである。

したがって、たとえばアナログスイッチＡＳＡおよびＡ
ＳＢの入力端ＩＮＨを共にＨとし、両者の入力端Ａおよ
びＢに同一の所定２進コー１−を印加すれば、Ａ　Ｓ　
ＡおよびＡＳＢのそれぞれの端子〇とＣＯＭが接続され
、トライバ回路ＤＶＡおよびＤ　Ｖ　Ｂの入力インピー
ダンス（ＲＩ　Ｎ）が基準電圧発生回路１００の各分圧
回路の抵抗値よりも極めて大きいので、各ドライバ回路
ＤＶＡおよびＤＶ　Ｂの入力端には共に電圧Ｖｏが印加
される。各ドライバ回路は入力電圧に応じた負荷電流■
を流すように動作するので、この場合、励磁コイルＬＡ
およびＬＢには同一の電流が流れる。

仮に、基準電圧発生回路１００の分圧回路の抵抗値が公
称値に対して大きな誤差を有する場合、基１１（電圧Ｖ
ｏ、′Ｘ、）１．Ｖ２又は■３の電圧の値が目標値から
ずれることになるが、その場合にも５つの１−ライハ回
路にその電圧が共通に印加されることになるので、モー
タ励磁コイルＬＡ、ＬＢ、ＬＣ，ＬＤおよび、ＬＥに流
れる電圧■は全て同一の値となる。つまりモータに発生
する！−ルクカベ目標値から多少ずれたとしても、各励
磁コイルＬ二発生するｌ−ルクのバランスは保た社る。

１〜ルクの７＜ランスが保たれれば、ステッピングモー
タの回転時に音が発生したり、回転むらが生ずるような
ことが起こらない。

こ才しについては、第３図を参照すると明ら力１である
。第３図は、第２図の回路で５相ステソピンタモータを
２−３４’ｌ励磁制御する場合の１〜ルクのベクＩ〜ル
タイアグラムを示すものである。第３図を参照して説明
する。ごの例では、各々の励磁コイルＬＡ、Ｌ、Ｂ、Ｌ
Ｃ，ＬＤおよびＴ−Ｅによって生ずる１−ルクが、それ
ぞれＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、ＴｄおよびＴｅで示しである。

まず励磁コイルＬＡおよびＬＢの２和しこ同一電流を流
してモータを付勢すると、Ｔ　ａ　十Ｔ　ｂ　（７）　
ヘ’）トルで示すように１ヘルクが生ずる。この（−ル
りの大きさは、各々の相に生ずるｌ−ルクＴＡ、ＴＢ。

ＴＣ，ｒＤ又はＴＥの１．６２　倍である。次しコノ１
−フステップ進んだ位置で、励磁コイルＬＡ’、ＬＢお
よびＬＣの３州を励磁すると、Ｔ　ａ　＋　Ｔ　ｂ　＋
Ｔｃで示すベタ１−ルのようにトルクが発生する。

この１−ルクの大きさは、前記の場合と同一で、各励磁
コイルによって生ずるＩ−ルクの１，６２　倍である。

すなわち、このステッピングモータを２−３相励碌モー
ドで制御する場合、名々の励磁コイルに同一の電流か流
れる場合には、各々の励磁状態で合成ベクトルの先端は
半径が］、６２　の円周」二を通るから、モータは滑ら
かに回転する。もし、仮に励磁コイルＬ　Ｄに流れる電
流が他の励磁コイルに流れる電流と異なり、それによっ
て生ずる１−ルクが第３図のＴｄ’のようであると、Ｔ
ｄ’を含む合成１〜ルクのムク１〜ルは角度および大き
さが通常と異なり、モータのステップ間移動量が変わる
ので、振動すなわち回転むら、音発生等を生ずることに
なる。

しかし」二連のように第２図に示す構成であれは、全て
の相に流れる電流が同一になるので、１−ルクの大きさ
は全ての相で同一である。

第２図においては、４種類の電圧■。、Ｖ（、Ｖ２およ
びｖ、３　を７　ｆ　ログスイッチＡＳＡ、Ａ、９１３
゜Ａ、　Ｓ　Ｃ＋　ΔＳＤおよびＡＳＥで選択的に各ド
ライバ回路に印加しうる構成としであるが、これはモー
タ駆動条件に応じて最も効率のよい１〜ルクを発生する
ためである。すなわち、一般に負荷が一定である場合、
モータに要求される１−ルクは加速度の大きさに比例す
る。したがって、たとえば立ち」二かりでは定常速度に
達するまでの時間に応じて比較的大きな電流を流し、定
速動作では摩擦等による１−ルクのロスを補う程度の比
較的小さな電流を流せば最もエネルギーの効率がよい。

また、一般にモータを高速回転させる場合には、励磁′
電流の立ち上がりの遅れによって発生１〜ルクが所定値
よりも小さくなる傾向があるか、その場合には励磁電流
を大きく設定することによって１−ルクの低下を補償し
うる。

この実施例では、アナログスイッチの制御すなわち負荷
電流の選択をマイクロコンピュータの出カベ−１−で行
なう構成にしであるので、マイクロコンピュ〜りに所定
の動作プログラムを備えることにより、様々なモータ駆
動条件の変化に応じて、任意に励磁電流を設定しつる。

■効果 以上のとおり本発明によれば、抵抗器等の部品数を少な
くでき、しかも高精度（高価）の抵抗器を用いずに、ま
た調整を行なわなくとも、モータの回転＋１４に音が発
生したり回転むらが生じたりすることかない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のステンビングモータ制御回路の一例を
示す電気回路図である。 第２図は、本発明の一実施例を示す電気回路図である。 第３図は、５相ステノピンクモータを２−３相励硯制御
する場合のトルクムク１−ルを示すベタ１ヘル図である
。 ＤＶハ、ＤＶＢ、ＤＶＣ，ＤＶＤ、ＤＶＥ　：　ｌ−ラ
イバ回路（増幅手段） ＋　ｏ　ｏ　：　ｊｉ：；準電圧発生回路（残率電圧発
生手段）１”ｒ　Ｓハ、ΔＳＢ、ＡＳＣ，ＡＳＤ、ＡＳ
Ｅ　：アナロクスインチ（スインチング手段） ＣＰ　Ｕ　：マイクロコンピュータ（制御手段）し、Δ
、ＬＢ、ＬＣ，ＬＤ、ＬＥ　：励磁コイルＯＰ：演算増
幅器 待δ′１−出願人　株式会社　リコー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］、　）入力端子に応じた電流を各々のモータ励磁コ
   イルに流す、複数の増幅手段； 少なくとも１つの基準電圧を発生する基準電圧発生手段
   ； １つの端子が各々の増幅手段の入力端に接続され、他の
   少なくとも１つの端子が基＄電圧発生手段の出力端に共
   通に接続された複数のスイッチング手段；および スイッチング手段を制御する制御手段；を備えるステン
   ピングモータ駆動回路。 （２）基準電圧発生手段が複数の基準電圧出力端を備え
   、各々のスイッチング手段が複数の基＄電圧を選択的に
   増幅手段に印加するアナログマルチプレクサである、市
   記特許請求の範囲第（１）項記載のステンピングモータ
   駆動回路。