JPS6031199B2 - Stepping motor drive circuit - Google Patents

Stepping motor drive circuit

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JPS6031199B2
JPS6031199B2 JP3543779A JP3543779A JPS6031199B2 JP S6031199 B2 JPS6031199 B2 JP S6031199B2 JP 3543779 A JP3543779 A JP 3543779A JP 3543779 A JP3543779 A JP 3543779A JP S6031199 B2 JPS6031199 B2 JP S6031199B2
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switch
circuits
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Inoue Japax Research Inc
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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

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は各種ステッピングモータの駆動回路の改良に係
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in drive circuits for various stepping motors.

例えば、或る種のステッピングモータについて検討する
に、そのステータには例えばロータの中心を介して相対
向し同時に同方向の磁場を発生するよう互いに直列に接
続された一対の励磁コイルが互いに直交するように設け
られ、この二組の励磁回路により強度が一定であるが、
その方向が上記励磁回路の中心軸のなす角、即ち90o
の整数分の一ずつステップ状に変化する回転磁界が形成
され、ロータがこの回転磁界に追随してステップ状に回
動せしめられるタイプのステッピングモータがある。
For example, considering a certain kind of stepping motor, the stator has a pair of excitation coils that are orthogonal to each other and are connected in series to each other so as to face each other through the center of the rotor and simultaneously generate magnetic fields in the same direction. The intensity is constant due to these two sets of excitation circuits, but
The direction is the angle formed by the central axis of the excitation circuit, that is, 90 degrees.
There is a type of stepping motor in which a rotating magnetic field that changes in steps by an integer of 1 is formed, and a rotor is rotated in steps following this rotating magnetic field.

このタイプのステッピングモータを駆動する駆動回路に
は各種のものがあるが、例えば各励磁回路ごとにその励
磁電流の方向を正逆両方向に切換え得るスイッチ回路網
が後続されており、且つ、それぞれの励磁回路に流れる
電流をいくつかの基準値のうちの一つに一致させるよう
な選択回路又は制御回路が設けられており、これらによ
り各励磁回路を流れる電流の向きと大きさとをステップ
状に制御し、上記の一定強度でステップ状に回転する磁
界を発生せしめ、ロータの回転角を制御するようになつ
ている。
There are various types of drive circuits that drive this type of stepping motor, but for example, each excitation circuit is followed by a switch circuit network that can switch the direction of the excitation current in both forward and reverse directions. A selection circuit or control circuit is provided to match the current flowing through the excitation circuit to one of several reference values, and these control the direction and magnitude of the current flowing through each excitation circuit in a stepwise manner. However, a magnetic field that rotates in a stepwise manner with the above-mentioned constant strength is generated to control the rotation angle of the rotor.

然しながら、従来公知の駆動装置では、励磁弦流の制御
が完全でなく、位相角ごとに生じる誤差が大きく、また
温度ドリフト等も無視できないので、モータの引き込み
トルク、脱出トルク、回転角等の誤差が大きかった。
However, in conventionally known drive devices, the control of the excited chordal flow is not perfect, the error that occurs for each phase angle is large, and temperature drift, etc. cannot be ignored, so errors in the motor's pull-in torque, escape torque, rotation angle, etc. was big.

以下その理由を説明する。The reason will be explained below.

従釆公知の駆動回路は、 各励磁回路と駆動用直流電源との間にそれぞれ接続され
励磁回路を流れる電流の方向を正逆両方向に切換え得る
スイッチ回路網と、上記スイッチ回路網を介して各励磁
コイルに流れる電流を制御するため各励磁回路に直列に
挿入される電流制御スイッチと、適宜の駆動制御回路が
出力するパルス信号に応答し上記スイッチ回路網の各ス
イッチを順次輪番的に切換える制御回路と、複数段の電
圧信号を出力し得る基準電圧発生回路と、各励磁回路毎
に設けられ、上記駆動制御装置の出力する上記パルス信
号より繰返し周波数の高いパルス信号に応動して上記基
準電圧出力回路の出力を順次選択して出力する選択回路
と、上記励磁回路毎にそれぞれ直列に挿入された抵抗と
、上記各抵抗の端子電圧をそれぞれ平滑化するため各抵
抗毎に設けられる平滑回路と、上記各平滑回路の出力と
それに応答して与えられる上記選択回路の出力とをそれ
ぞれ比較し前者が後者以下であるときのみ対応する励磁
回路の電流制御スイッチを開とする指令信号を発振する
励磁電流制御回路から成るものであった。
The conventional drive circuit includes a switch circuit network that is connected between each excitation circuit and a drive DC power source and can switch the direction of current flowing through the excitation circuit in both forward and reverse directions, and A current control switch inserted in series in each excitation circuit to control the current flowing through the excitation coil, and control for sequentially and rotationally switching each switch of the switch circuit network in response to a pulse signal output from an appropriate drive control circuit. circuit, a reference voltage generation circuit capable of outputting voltage signals of multiple stages, and a reference voltage generation circuit provided for each excitation circuit, which generates the reference voltage in response to a pulse signal having a higher repetition frequency than the pulse signal output from the drive control device. A selection circuit that sequentially selects and outputs the output of the output circuit, a resistor inserted in series for each of the excitation circuits, and a smoothing circuit provided for each resistor to smooth the terminal voltage of each of the resistors. , an excitation device that compares the output of each of the smoothing circuits with the output of the selection circuit given in response, and oscillates a command signal to open the current control switch of the corresponding excitation circuit only when the former is less than or equal to the latter; It consisted of a current control circuit.

而して、上記の回路に於ては、各励磁回路が、電流制御
スイッチと、電流方向切換えスイッチとを介して直流電
源に接続されており、電流方向切換えスイッチは、数日
2乃至100日2程度の繰返し周波数の指令パルスで切
換えられ、各励磁コイルに与えられる基準電圧は上記指
令パルスのN倍(但し、Nは電気的分割数)の繰返し周
波数の指令パルスにより切換えられる。
In the above circuit, each excitation circuit is connected to a DC power supply via a current control switch and a current direction changeover switch, and the current direction changeover switch The reference voltage applied to each excitation coil is switched by a command pulse having a repetition frequency of about 2, and the reference voltage applied to each excitation coil is switched by a command pulse having a repetition frequency N times the above-mentioned command pulse (where N is the number of electrical divisions).

一方電流制御スイッチのオンオフ繰返し周波数は回路特
性から通常数10〜100KH2程度に限定されている
On the other hand, the on/off repetition frequency of the current control switch is usually limited to about several tens to 100 KH2 due to circuit characteristics.

而して、この程度の繰返し周波数でも、ステッピングモ
ータの分割数Nがさほど大きくなく、且つその回転数で
駆動されていると基準電圧が一つの基準値に保たれてい
る期間内に電流制御スイッチが数lq司以上オン・オフ
されるから、問題は少ない。
Therefore, even at this level of repetition frequency, if the number of divisions N of the stepping motor is not very large and the stepping motor is driven at that rotation speed, the current control switch will change during the period when the reference voltage is maintained at one reference value. is turned on and off over several liters of time, so there is little problem.

然しながら、この回路は本質的に低周波数回路であるこ
とから周波数応答特性が悪く、叙上の如き問題があり、
特に回転数やトルクが変動する場合いよいよ誤動作をす
ることがあった。
However, since this circuit is essentially a low frequency circuit, it has poor frequency response characteristics and has the problems described above.
In particular, when the rotation speed or torque fluctuates, malfunctions sometimes occur.

本発明は叙上の鏡部こ立ってなされたものであって、そ
の目的とするところは、簡単な回路で確実に励磁函流が
制御できるこの種のステッピングモータの駆動回路、特
に電気的分割によるステップ駆動が確実に行なわれるよ
うに改良した回路を提供することにある。
The present invention has been made with the above-mentioned in mind, and its object is to provide a drive circuit for this type of stepping motor that can reliably control the excitation box current with a simple circuit, and in particular, to An object of the present invention is to provide an improved circuit so that step driving can be reliably performed.

而して、本願発明の要旨とするところは、励磁電流をそ
のステップ周期より格段に高い繰返し周波数のパルスと
し、回路全体の周波数応答を高め、これによりステッビ
ングモータの特性を改善することにある。
Therefore, the gist of the present invention is to make the excitation current into pulses with a repetition frequency much higher than the step period, thereby increasing the frequency response of the entire circuit, thereby improving the characteristics of the stepping motor. .

以下図面により本発明の詳細を説明する。The details of the present invention will be explained below with reference to the drawings.

図面は本発明にか)るステッピングモータ駆動回路の一
実施例を示す回路図である。
The drawing is a circuit diagram showing an embodiment of a stepping motor drive circuit according to the present invention.

而して、図中、1は上記のステッピングモータであり、
2はそのロー夕、3,3′及び4,4′はそれぞれ対を
なし励磁回路を構成する二組の励磁コイルである。
Therefore, in the figure, 1 is the above-mentioned stepping motor,
Reference numeral 2 designates the rotor, and reference numerals 3, 3' and 4, 4' designate two pairs of excitation coils constituting an excitation circuit.

また5乃至8及び9乃至12は、それぞれ励磁コイル3
,3′及び4,4′に接続され、それらの励磁電流の方
向を切換えるスイッチ回路網を構成するスイッチング素
子、113及び14はそれぞれ励磁コイル3,3′及び
4,4′の励磁回路を開閉し平均励磁電流を制御するス
イッチング素子、15及び16は各励磁電流を検出する
ため挿入された抵抗、17は歩進指令パルス発振器等を
含む例えば数値制御装置の記録テープからの読み出し指
令情報信号の出力装置、18は前記指令情報信号を例え
ば並列バィナリコードの信号に変換出力する信号変換装
置、19及び20はアィソレータ、21は複数の基準電
圧を発生する基準電圧発生回路、22及び23はICス
イッチ、24及び25はそれぞれ励磁方向を切換制御す
るスイッチング素子5乃至8及び9乃至12の開閉状態
を制御する励磁方向制御回路、26及び27は抵抗15
,16の端子電圧を平滑化する平滑回路、28及び29
は比較回路、30は高周波パルス発振器、31及び32
はゲート回路作動と共に信号増幅を行なう演算増幅器、
33は励磁電源である。励磁コイル3,3′の励磁回路
と同4,4′の励磁回路とは全く同形であるから、前者
についてのみ説明する。
Further, 5 to 8 and 9 to 12 are excitation coils 3, respectively.
, 3' and 4, 4', switching elements 113 and 14 constituting a switch network for switching the directions of the excitation currents open and close the excitation circuits of the excitation coils 3, 3' and 4, 4', respectively. 15 and 16 are resistors inserted to detect each excitation current, and 17 is a control element for reading command information signals from a recording tape of a numerical control device, including a step command pulse oscillator, etc. an output device; 18 is a signal conversion device that converts and outputs the command information signal into, for example, a parallel binary code signal; 19 and 20 are isolators; 21 is a reference voltage generation circuit that generates a plurality of reference voltages; 22 and 23 are IC switches; 24 and 25 are excitation direction control circuits that control the opening and closing states of switching elements 5 to 8 and 9 to 12, respectively, which switch and control the excitation direction; 26 and 27 are resistors 15;
, a smoothing circuit for smoothing the terminal voltage of 16, 28 and 29
is a comparison circuit, 30 is a high frequency pulse oscillator, 31 and 32
is an operational amplifier that performs signal amplification along with gate circuit operation,
33 is an excitation power source. Since the excitation circuits for the excitation coils 3 and 3' and the excitation circuits for the excitation coils 4 and 4' are completely the same, only the former will be explained.

励磁コイル3,3′は直列に接続され一つの励磁回路を
構成しており、これにスイッチング素子5及び8から成
る回路並びに同7及び6から成る回路がそれぞれ直列で
、互いに逆並列に接続され、公知のブリッジ回路が形成
される。パルス発振器30は、二つの励磁コイル3,3
′及び4.4′に共通の励磁信号源であり、その出力は
比較回路28及び29によって制御される演算増幅器3
1及び32を介して電源33を有する各スイッチング素
子13及び14に、その制御信号として入力する。
The excitation coils 3 and 3' are connected in series to form one excitation circuit, to which a circuit consisting of switching elements 5 and 8 and a circuit consisting of switching elements 7 and 6 are connected in series and antiparallel to each other. , a known bridge circuit is formed. The pulse oscillator 30 has two excitation coils 3, 3
' and 4.4' is an excitation signal source common to the operational amplifier 3 whose output is controlled by comparator circuits 28 and 29.
The signal is input as a control signal to each switching element 13 and 14 having a power supply 33 via terminals 1 and 32.

スイッチング素子13の出力側端子はスイッチング素子
5及び7の接続点に接続され、これにより電源33の出
力電流が供給される。また、スイッチング素子6及び8
の接続点は励磁電流検出用の挿入抵抗16を介して接地
される。
The output side terminal of the switching element 13 is connected to the connection point between the switching elements 5 and 7, and thereby the output current of the power supply 33 is supplied. In addition, switching elements 6 and 8
The connection point is grounded via an inserted resistor 16 for exciting current detection.

一方、励磁方向制御回路24のQ出力が状態1であると
、スイッチング素子5及び8が導通し、同6及び7が非
導通となるが、逆にQ出力が状態1となるときは、スイ
ッチング素子6及び7が導通し、同5及び8が非導通と
なる。
On the other hand, when the Q output of the excitation direction control circuit 24 is in state 1, switching elements 5 and 8 are conductive, and switching elements 6 and 7 are non-conductive, but conversely, when the Q output is in state 1, switching Elements 6 and 7 are conductive, and elements 5 and 8 are non-conductive.

従って、今、比較回路28の信号が出力しているとする
と、パルス発振器30の出力パルスに応じてスイッチン
グ素子13はオン・オフし、Q出力が状態1であるとき
は、スイッチング素子5→励磁コイル3→同3′→スイ
ッチング素子8→挿入抵抗16という電離を通り、また
Q出力が状態1であるときは、スイッチング素子7→励
磁コイル3′→同3→スイッチング素子6→挿入抵抗1
6という亀路を通ってパルス励磁電流がコイル3,3′
に電源33から流れる。
Therefore, if the signal from the comparator circuit 28 is currently being output, the switching element 13 is turned on and off according to the output pulse from the pulse oscillator 30, and when the Q output is in state 1, the switching element 5 → excitation It passes through the ionization circuit of coil 3→switching element 3'→switching element 8→insertion resistor 16, and when the Q output is in state 1, switching element 7→excitation coil 3'→switching element 3→switching element 6→insertion resistor 1
The pulse excitation current passes through the turtle path 6 to the coils 3 and 3'.
flows from the power supply 33.

このため、励磁方向制御回路24の出力が反転すると、
励磁コイル3,3′の励磁方向が逆転する。そして平均
励磁電流の大きさは、後述するように比較制御回路28
の出力信号により制御または設定されている。同様にし
て、励磁コイル4,4′もパルス発振器30の出力でオ
ン・オフされるスイッチング素子14からの出力パルス
により励磁される。
Therefore, when the output of the excitation direction control circuit 24 is reversed,
The excitation directions of the excitation coils 3, 3' are reversed. The magnitude of the average excitation current is determined by the comparison control circuit 28 as described later.
is controlled or set by the output signal of Similarly, the excitation coils 4 and 4' are also excited by the output pulse from the switching element 14, which is turned on and off by the output of the pulse oscillator 30.

その励磁方向制御回路25の出力で制御されるスイッチ
ング素子9,10,11及び12により決定され、且つ
その平均励磁電流の大きさは比較制御回路29の出力信
号により制御または設定される。上記の場合、パルス発
振器30の発振周波数は、例えばIMHZの高周波に設
定してあり、このため、各励磁回路に供給される励磁電
流はIMHzの高周波パルスの脈流的なものとなるが、
平均励磁電流の大きさは従来公3句のものと同様に制御
されることになる。即ち、スイッチング素子13,14
の出力励磁電流の大きさは、パルス発振器30の発振信
号パルスと比較回路28,29の信号が入力する演算増
幅器31,32の出力信号のデューティフアクタによっ
て制御されるもので、前記比較回路28.29には基準
電圧発生回路21に設けられている例えば5段階の電圧
信号の1つが信号変換装置18を介して、駆動制御装置
17により選択されたICスイッチ22,23の出力電
圧が前記比較回路28,29に入力して、対応する励磁
回路の平均電流が上記5段階の1つの基準値に対応した
値となるよう制御する。
The switching elements 9, 10, 11, and 12 are controlled by the output of the excitation direction control circuit 25, and the magnitude of the average excitation current is controlled or set by the output signal of the comparison control circuit 29. In the above case, the oscillation frequency of the pulse oscillator 30 is set to, for example, a high frequency of IMHZ, and therefore the excitation current supplied to each excitation circuit is like a pulsating flow of high frequency pulses of IMHz.
The magnitude of the average excitation current will be controlled in the same way as in the conventional three-way system. That is, the switching elements 13 and 14
The magnitude of the output excitation current is controlled by the duty factor of the output signal of the operational amplifiers 31 and 32 into which the oscillation signal pulse of the pulse oscillator 30 and the signals of the comparison circuits 28 and 29 are input. .29, one of, for example, five levels of voltage signals provided in the reference voltage generation circuit 21 is passed through the signal conversion device 18, and the output voltage of the IC switches 22 and 23 selected by the drive control device 17 is converted to the voltage signal for the comparison. It is input to the circuits 28 and 29 and controlled so that the average current of the corresponding excitation circuit becomes a value corresponding to one of the reference values in the above five stages.

この場合、比較回路28と29とには通常は同一レベル
の設定信号が入力しない。上記の如く比較回路28と2
9に、それぞれ或レベルの信号電圧が設定電圧として基
準電圧発生回路21から各ICスイッチ22,23を介
して入力している状態で、該回路28,29の出力と発
振器30の出力とによってスイッチング素子13,14
が導適すると、励磁コイル3,3′及び4,4′に励磁
電流が流れ始めるが、該電流は0.10程度の抵抗15
,16により検出され、その端子に現れる脈流状の検出
信号はそれぞれ平滑回路26,27によって平滑化され
て前記比較回路28,29に帰還入力し、該帰還入力信
号が0から増大するに従って回路28,29の出力信号
を減少、または前記帰還入力信号が増大してICスイッ
チ22,23から入力する設定信号電圧と同一になった
時に回路28,29の出力を零とするようにスイッチン
グ素子13,14を制御し(回路28,29の出力が零
のとき増幅器31,32の出力も零となってスイッチン
グ素子13,14は不導通)、回路28,29の出力が
零となると、スイッチング素子13及び14はオフとな
って励磁コイル3,3′及び4,4′の励磁電流は断た
れ、抵抗15,16の検出信号はなくなり、平滑回路2
6,27から回路28,29に入力する信号もなくなる
から、スイッチング素子13,14は再びオンとなる。
In this case, setting signals of the same level are not normally input to the comparison circuits 28 and 29. As described above, comparison circuits 28 and 2
9, switching is performed by the outputs of the circuits 28 and 29 and the output of the oscillator 30 while the signal voltages of a certain level are input as set voltages from the reference voltage generation circuit 21 via the respective IC switches 22 and 23. Elements 13, 14
When the current is suitable, an exciting current starts to flow through the exciting coils 3, 3' and 4, 4'.
, 16 and appearing at their terminals are smoothed by smoothing circuits 26 and 27, respectively, and fed back into the comparison circuits 28 and 29, and as the feedback input signal increases from 0, the circuit The switching element 13 is configured to reduce the output signals of the circuits 28 and 29 or to make the outputs of the circuits 28 and 29 zero when the feedback input signal increases and becomes the same as the set signal voltage input from the IC switches 22 and 23. . 13 and 14 are turned off, the excitation currents of the excitation coils 3, 3' and 4, 4' are cut off, the detection signals of the resistors 15 and 16 disappear, and the smoothing circuit 2
Since the signals inputted to the circuits 28 and 29 from the circuits 6 and 27 also disappear, the switching elements 13 and 14 are turned on again.

このようなスイッチング素子13,14のオン・オフ、
即ち励磁電流のオン・オフは、発振器30の発振周波数
IMHZより格段に低いが、ロータのステッピング回数
よりは格段に高い繰返し周波数、例えば10KH2前後
で行なわれるから、このようなスイッチング素子13,
14のオン・オフによってロータは回動せず、且つこの
ような制御はICスイッチ22,23の切換により比較
回路29,29に基準電圧発生回路21から入力する入
力設定電圧が切換えられた後にも同様に行なわれて励磁
電流が変化するので、別途手段を講ずることなくICス
イッチ22,23の切換だけで励磁電流制御が行なわれ
ることになる。
On/off of such switching elements 13 and 14,
That is, the excitation current is turned on and off at a repetition frequency that is much lower than the oscillation frequency IMHZ of the oscillator 30 but much higher than the number of steppings of the rotor, for example, around 10 KH2.
14, the rotor does not rotate, and such control continues even after the input setting voltage input from the reference voltage generation circuit 21 to the comparison circuits 29, 29 is changed by switching the IC switches 22, 23. Since the excitation current is changed in the same manner, the excitation current can be controlled simply by switching the IC switches 22 and 23 without taking any additional measures.

即ち、例えば、比較回路28,29への発生回路21か
らの入力設定電圧が高い程スイッチング素子13,14
ノズルオン・オフ周波数は通常低くなり、逆に入力設定
電圧が低い程スイッチング素子13,14ノズルオン・
オフ周波数は通常高くなっている。
That is, for example, the higher the input set voltage from the generation circuit 21 to the comparator circuits 28 and 29, the higher the switching elements 13 and 14.
The nozzle on/off frequency usually becomes lower, and conversely, the lower the input setting voltage, the lower the nozzle on/off frequency of the switching elements 13 and 14 becomes.
The off frequency is usually high.

励磁コイル3,3′及び4,4′に対する平均励磁電流
の設定制御は、上記ICスイッチ22,23によって選
択され基準電圧発生回路21から比較回路28,29に
入力する電圧信号の大きさと、上述の如きスイッチング
素子13,14のオン・オフ周波数によって定まる。
Setting control of the average excitation current for the excitation coils 3, 3' and 4, 4' is based on the magnitude of the voltage signal selected by the IC switches 22, 23 and input from the reference voltage generation circuit 21 to the comparison circuits 28, 29, and the above-mentioned It is determined by the on/off frequencies of the switching elements 13 and 14 such as.

そして、上記ICスイッチ22,23の切換は、数値制
御装置17の出力18からの指令信号によって、信号変
換装置18を介して行なわれ、同指令信号は励磁方向制
御回路24,25にも入力してスイッチング素子5乃至
8及び9乃至12を切換制御する。
The IC switches 22 and 23 are switched via the signal conversion device 18 in response to a command signal from the output 18 of the numerical control device 17, and the same command signal is also input to the excitation direction control circuits 24 and 25. The switching elements 5 to 8 and 9 to 12 are switched and controlled.

而して、スイッチング素子13及び14が上記の如くオ
ン・オフ導通を繰り返しているときは、励磁コイル3,
3′及び/又は4,4′にICスィッチ22,23によ
って選択された発生回路21の選択設定電圧に応ずる所
定の励磁電流が流れ、このため、励磁コイル3,3′及
び4,4′の中央部には、これらの電流の方向と大きさ
により定まる合成磁界が発生し、ロータ2の磁極は、こ
の合成磁界の方向に向けられるものである。
Therefore, when the switching elements 13 and 14 are repeatedly turned on and off as described above, the excitation coils 3,
A predetermined excitation current corresponding to the selected set voltage of the generating circuit 21 selected by the IC switches 22, 23 flows through the excitation coils 3' and/or 4, 4'. A composite magnetic field determined by the direction and magnitude of these currents is generated in the center, and the magnetic poles of the rotor 2 are directed in the direction of this composite magnetic field.

而して、この合成磁界の方向及び大きさは、出力装置1
8の計数値、即ちバイナリコードの信号iに対応したも
のとなる。
The direction and magnitude of this composite magnetic field are determined by the output device 1.
This corresponds to a count value of 8, that is, a binary code signal i.

即ち、歩進指令パルスによってNC装置が制御信号を出
力し、出力装置18の計数が、iから(i+1)に進め
られると、上記合成磁界はHiから日(i+1)に変り
、ロータ2はこれに追随して回動せしめられる。然ると
きは、励磁コイル3,3′及び4,4′には正逆両方向
に励磁電流が流れるが、これらの励磁電流の向きに拘わ
らず、抵抗15及び16を通る電流の向きは常に一定と
なるものである。
That is, when the NC device outputs a control signal in response to the step command pulse and the count of the output device 18 is advanced from i to (i+1), the composite magnetic field changes from Hi to day (i+1), and the rotor 2 It is forced to rotate according to the . In such a case, exciting currents flow in both forward and reverse directions in the exciting coils 3, 3' and 4, 4', but regardless of the direction of these exciting currents, the direction of the current passing through the resistors 15 and 16 is always constant. This is the result.

この抵抗15及び16の端子電圧は、それぞれ平滑回路
27及び26を介して、それぞれ比較回路28及び29
の上記他の一方の入力端子にフィードバックされる。比
較回路28及び29の作用は前述した通りである。
The terminal voltages of the resistors 15 and 16 are passed through smoothing circuits 27 and 26, respectively, to comparison circuits 28 and 29, respectively.
is fed back to the other one of the input terminals. The operations of the comparison circuits 28 and 29 are as described above.

而して、今、スイッチング素子13及び14が発振器3
0の高周波信号でオン・オフせしめられたとすると、電
源33から励磁電流がそれぞれ励磁コイル3,3′及び
4,4′に上記高周波でオン・オフする電流として、且
つ比較回路28,29に入力する選択された発生回路2
1の基準電圧レベルに応じた振幅を有する高周波のパル
ス又は脈流露流として供給される。
Therefore, the switching elements 13 and 14 are now connected to the oscillator 3.
If it is turned on and off by a high frequency signal of 0, the excitation current from the power supply 33 is inputted to the excitation coils 3, 3' and 4, 4' as a current that turns on and off at the high frequency, and is input to the comparison circuits 28 and 29. Selected generator circuit 2
It is supplied as a high frequency pulse or pulsating current having an amplitude corresponding to a reference voltage level of 1.

励磁コイル3,3′及び4,4′の励磁電流は、上記高
周波パルス又は脈流露流の名コイルごとの振幅、周波数
及び励磁回路の諸定数により定まるスルーレートで上昇
し、このため挿入抵抗15及び16の端子電圧も上昇す
る。
The excitation currents of the excitation coils 3, 3' and 4, 4' increase at a slew rate determined by the amplitude and frequency of each coil and various constants of the excitation circuit due to the above-mentioned high frequency pulse or pulsating current exposure. The voltage at terminals 16 and 16 also increases.

挿入抵抗15及び16の各端子間電圧はそれぞれ平滑回
路26及び27で平滑化され、該各平滑電圧は、比較回
路28及び29の他方の入力端子にICスイッチの選択
回路22,23から入力している基準電圧と比較され、
上記平滑電圧が基準電圧と同一になれば、スイッチング
素子13及び14がオフとなると挿入抵抗15及び16
の端子電圧は零となるから、前述の如くスイッチング素
子13及び14は、発振器30の高周波パルスでオン・
オフされ前述の作動を数値制御17から次の指令信号が
出力する迄繰返し、ステッピングモータ1の回動は停止
している。
The voltages between the respective terminals of the insertion resistors 15 and 16 are smoothed by smoothing circuits 26 and 27, respectively, and the respective smoothed voltages are inputted from the IC switch selection circuits 22 and 23 to the other input terminals of the comparison circuits 28 and 29. is compared with the reference voltage that is
When the smoothed voltage becomes the same as the reference voltage, when the switching elements 13 and 14 are turned off, the insertion resistors 15 and 16
Since the terminal voltage of becomes zero, the switching elements 13 and 14 are turned on by the high frequency pulse of the oscillator 30 as described above.
The stepping motor 1 is turned off and the above-described operation is repeated until the next command signal is output from the numerical control 17, and the rotation of the stepping motor 1 is stopped.

なお、上記の場合、比較回路28,29の出力が零とな
る時間や時期は格別、相互に同期する訳ではないが、挿
入抵抗15,16の検出信号によってオン・オフするス
イッチング素子13及び14の該オン・オフ周波数を、
前述の如くステッピングモータ1の自起動周波数よりも
高く設定しておくことにより、上言己非同期状態が生じ
ても、数値制御装置17から次の動作指令信号が出力せ
ず、信号変換回路18のバィナリコードが歩進等変化し
ない以上ステッピングモーターは回動しない。
In the above case, the times and periods at which the outputs of the comparison circuits 28 and 29 become zero are not particularly synchronized with each other, but the switching elements 13 and 14 are turned on and off by the detection signals of the insertion resistors 15 and 16. The on/off frequency of
As described above, by setting the self-starting frequency higher than the self-starting frequency of the stepping motor 1, even if an asynchronous state occurs, the next operation command signal will not be output from the numerical control device 17, and the signal conversion circuit 18 will not output the next operation command signal. The stepping motor will not rotate as long as the binary code does not change such as stepping.

而して、数値制御装置17が少なくとも一つのパルスを
発生し、信号変換回路18のバィナリコードが変化又は
歩進せしめられると、励磁コイル3,3′及び4,4′
の励磁電流は新しいステップに適合するように切換えら
れ、以下同様にしてステッピングモータ1が駆動される
ものである。
Thus, when the numerical control device 17 generates at least one pulse and the binary code of the signal conversion circuit 18 is changed or stepped, the excitation coils 3, 3' and 4, 4'
The excitation current is switched to suit the new step, and the stepping motor 1 is driven in the same manner thereafter.

而して、叙上の制御回路は、総て高周波回路であり、そ
のため周波数応答特性が極めて良好なものであるから、
これによれば励磁コイル3,3′及び4,4′の励磁電
流を極めて正確、確実に制御できるものである。従って
本発明によるときは、ロータの進み角、一定速度に於け
る脱出トルク、引込トルクその他の特性を向上させると
共に、トルク又は速度が変動する場合も誤動作等がなく
、従ってこれを用いた制御系の安定性と信頼性を高め得
るものである。なお、本発明の構成は叙上の実施例に限
定されるものではない。
The control circuits mentioned above are all high-frequency circuits, and therefore have extremely good frequency response characteristics.
According to this, the excitation currents of the excitation coils 3, 3' and 4, 4' can be controlled extremely accurately and reliably. Therefore, according to the present invention, the advance angle of the rotor, the escape torque at a constant speed, the retracting torque, and other characteristics are improved, and there is no malfunction even when the torque or speed fluctuates. This can improve the stability and reliability of the system. Note that the configuration of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments.

いくつかの例を拳げれば次の通りである。Here are some examples:

まずバイナリコードの信号を出力する出力回路18の代
りには、ロー夕の位相角を二進コードに変換できる総て
のェンコーダを利用できるものであり、これらの例とし
てはリングカウンタ、シフトカウンタその他のカゥンタ
、選択回路等が拳げられる。またICスイッチは、他の
デコーダその他の選択回路が利用でき、励磁方向制御回
路の構成要素には選択回路、バイステーフルェレメント
、演算回路、シフトレジスタ等が利用できるものである
。スイッチング素子13及び14の制御回路としては、
より高次の制御を行なうため、より高度な演算回路、論
理回路等を各種組合せて用いることもある。
First, instead of the output circuit 18 that outputs a binary code signal, any encoder that can convert the phase angle of the rotor into a binary code can be used, examples of which include a ring counter, a shift counter, etc. The counters, selection circuits, etc. will be blown away. Further, other decoders and other selection circuits can be used for the IC switch, and selection circuits, bi-stabil elements, arithmetic circuits, shift registers, etc. can be used as the components of the excitation direction control circuit. As a control circuit for the switching elements 13 and 14,
In order to perform higher-order control, various combinations of more advanced arithmetic circuits, logic circuits, etc. may be used.

而して、これらの制御回路は、二つの比較回路28及び
29の出力状態が一致及び不一致となったとき、スイッ
チング素子13及び14の開閉をより合理的に行なうた
め用いるものである。また、挿入抵抗15又は16と、
平滑回路27又は26とは、一体的に構成されることも
あり、またこれらに代えて公知の電圧検出器等を利用す
ることも可能である。
These control circuits are used to more rationally open and close the switching elements 13 and 14 when the output states of the two comparison circuits 28 and 29 match and do not match. In addition, an insertion resistor 15 or 16,
The smoothing circuit 27 or 26 may be formed integrally with the smoothing circuit 27 or 26, or a known voltage detector or the like may be used instead.

また、本発明は、永久磁石型、異極又は徴4・角変位の
可変リラクタンス型、ハイブリッド型等各種形式のステ
ッピングモータに、且つ各種形式のステツピングモータ
に於ける1相、2相、3相、2〜3相、又はダブル1〜
2相等の各種励磁方式のものにも適用できるものである
。本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によると
きは、極めてコンパクトでありながら、ステッピングモ
ータを正確、確実に駆動できる駆動回路を提供できるも
のである。
The present invention also applies to various types of stepping motors such as permanent magnet type, variable reluctance type with different polarity or angular displacement, and hybrid type, as well as one-phase, two-phase, and three-phase stepping motors in various types of stepping motors. phase, 2~3 phase, or double 1~
It can also be applied to various excitation methods such as two-phase. Since the present invention is constructed as described above, it is possible to provide a drive circuit that is extremely compact and can drive a stepping motor accurately and reliably.

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

図面は本発明にか)るステッピングモータ駆動回路の一
実施例を示す回路図である。 1……ステツピングモータ、2……ロータ、3,3′,
4,4′・・・・・・励磁コイル、5乃至12・・・・
・・励磁方向を切換えるスイッチ回路網を構成するスイ
ッチング素子、13,14・・・・・・励磁電流制御用
のスイッチング素子、15,16・・・・・・抵抗、1
7・・・・・・数値制御装置、18・・・・・・信号変
換回路、19,20・・・・・・アィソレータ、21・
・・・・・基準電圧発生回路、22,23…・・・IC
スイッチ、24,25・…・・励磁方向制御回路、26
,27・・・・・・平滑回路、28,29・・・・・・
比較回路、30・…・・高周波パルス発振器、31,3
2・・・・・・演算増幅器(ゲート回路)、33・・・
・・・電源。
The drawing is a circuit diagram showing an embodiment of a stepping motor drive circuit according to the present invention. 1... Stepping motor, 2... Rotor, 3, 3',
4, 4'... Excitation coil, 5 to 12...
... Switching elements constituting a switch circuit network for switching the excitation direction, 13, 14 ... Switching elements for controlling excitation current, 15, 16 ... Resistor, 1
7... Numerical control device, 18... Signal conversion circuit, 19, 20... Isolator, 21.
...Reference voltage generation circuit, 22, 23...IC
Switch, 24, 25... Excitation direction control circuit, 26
, 27... Smoothing circuit, 28, 29...
Comparison circuit, 30...High frequency pulse oscillator, 31,3
2... operational amplifier (gate circuit), 33...
···power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ロータと、上記ロータの周囲に放散同形に配列され
互いに対をなすコイルを直列に接続した励磁回路を複数
個有するステツピングモータの駆動回路であつて、 上
記各励磁回路と駆動用直流電源との間にそれぞれ接続さ
れ励磁回路を流れる電流の方向を正逆両方向に切換え得
るスイツチ回路網と、上記スイツチ回路網を介して各励
磁コイルに流れる電流を制御するため各励磁回路に直列
に挿入される電流制御スイツチと、適宜の駆動制御回路
が出力するパルス信号に応答した上記スイツチ回路網の
各スイツチを順次輪番的に切換える制御回路と、複数段
の電圧信号を出力し得る基準電圧発生回路と、各励磁回
路毎に設けられ、上記駆動制御装置の出力する上記パル
ス信号に応動して上記基準電圧出力回路の出力を順次選
択して出力する選択回路と、上記励磁回路毎にそれぞれ
直列に挿入された抵抗と、上記各抵抗の端子電圧をそれ
ぞれ平滑化するため各抵抗毎に設けられる平滑回路と、
上記各平滑回路の出力とそれに応答して与えられる上記
選択回路の出力とをそれぞれ比較し前者が後者以下であ
るときのみ対応する励磁回路の電流制御スイツチを開と
する指令信号を発振する励磁電流制御回路から成るもの
に於て、 上記励磁電流制御回路が、電流制御スイツチ
の開閉制御信号として用いられる高周波パルスを発振す
る発振器と、上記各平滑回路の出力とそれに応答して与
えられる上記選択回路の出力とを比較し前者が後者以下
であるとき特定の信号を発生する比較回路と、上記比較
回路が上記特定の信号を発生したときのみ、上記高周波
パルス発振器の出力パルスを通過させ上記電流制御スイ
ツチに制御信号として供給するゲート回路から成ること
を特徴とする上記のステツピングモータ駆動回路。
1 A driving circuit for a stepping motor having a rotor and a plurality of excitation circuits in which coils arranged in a dispersion-like manner around the rotor and connected in series, each of the excitation circuits and a DC power source for driving. A switch circuit network is connected between each of the excitation circuits and can switch the direction of the current flowing through the excitation circuit in both forward and reverse directions, and a switch circuit network is inserted in series in each excitation circuit to control the current flowing to each excitation coil via the switch circuit network. a current control switch, a control circuit that sequentially and sequentially switches each switch of the switch network in response to a pulse signal output from an appropriate drive control circuit, and a reference voltage generation circuit that can output voltage signals of multiple stages. , a selection circuit provided for each excitation circuit and sequentially selecting and outputting the output of the reference voltage output circuit in response to the pulse signal output from the drive control device; and a selection circuit inserted in series for each excitation circuit. a smoothing circuit provided for each resistor to smooth the terminal voltage of each resistor,
Excitation current that oscillates a command signal to open the current control switch of the corresponding excitation circuit only when the output of each of the smoothing circuits and the output of the selection circuit given in response are compared, and the former is less than or equal to the latter. In the control circuit, the excitation current control circuit includes an oscillator that oscillates a high-frequency pulse used as an opening/closing control signal for the current control switch, and an output of each of the smoothing circuits and the selection circuit provided in response thereto. a comparator circuit that compares the output of the oscillator with the output of the high-frequency pulse oscillator and generates a specific signal when the former is less than or equal to the latter; The above-mentioned stepping motor drive circuit comprises a gate circuit that supplies a control signal to a switch.
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