JPS61128796A - ステツピングモ−タ駆動回路 - Google Patents
ステツピングモ−タ駆動回路Info
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- JPS61128796A JPS61128796A JP24606584A JP24606584A JPS61128796A JP S61128796 A JPS61128796 A JP S61128796A JP 24606584 A JP24606584 A JP 24606584A JP 24606584 A JP24606584 A JP 24606584A JP S61128796 A JPS61128796 A JP S61128796A
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- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 9
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/14—Arrangements for controlling speed or speed and torque
- H02P8/18—Shaping of pulses, e.g. to reduce torque ripple
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は．ステツピングモータ駆動回路に係り、特に、
Ｘ−Ｙプロッタ等に使用するに好適なステッピングモー
タ駆動回路に関する。
Ｘ−Ｙプロッタ等に使用するに好適なステッピングモー
タ駆動回路に関する。
４相の巻線を持つステッピングモータは使用目的により
、１相励磁、２相励磁、１−２相励磁力式の３方法に分
類されるが回転ステップ角を１／２とし、高精度、高速
度、高信頼性の仕様を満足させるには、一般的に１−２
相励磁力式が用いられる。前記励磁方式によれば入力パ
ルスに応じて励磁巻線には表１に示すように１相励磁電
流と２相励磁電流とが交互に切換わりｒＯＮｊ 、ｒＯ
ＦＦｊするシーケンスとなっている。第１図は前記方式
を採用した回路である。第１図の構成について説明する
。
、１相励磁、２相励磁、１−２相励磁力式の３方法に分
類されるが回転ステップ角を１／２とし、高精度、高速
度、高信頼性の仕様を満足させるには、一般的に１−２
相励磁力式が用いられる。前記励磁方式によれば入力パ
ルスに応じて励磁巻線には表１に示すように１相励磁電
流と２相励磁電流とが交互に切換わりｒＯＮｊ 、ｒＯ
ＦＦｊするシーケンスとなっている。第１図は前記方式
を採用した回路である。第１図の構成について説明する
。
表 １
ＯＮ・・・・・・・・・１
ＯＦＦ・・・・・・０
ステッピングモータ１を駆動する信号を発生するパルス
発生器２、前記パルス発生器２から送り出−されるステ
ッピングモータ駆動用指令パルスレート（可変調周波数
）３、前記パルスレート３はパルス分配器４により表Ｉ
Ｋ示すような位相差を有する４相の並列パルス（φ１．
φ２．φ３゜φ４，５，６，７．８）に分配され電力増
巾器９のトランジスタ（Ｔ ｒｌ １ Ｔ Ｆ２ Ｉ
Ｔ ｒ ａ ＋Ｔｒ４，１０．１１，１２．１３）のペ
ース入力部へ送られ、その後、電力増巾及びスイッチン
グ動作によりステッピングモータ１の固定子巻線（Ｎｌ
、Ｎ２．Ｎ３．Ｎ４，１４，１５，１６゜１７）Ｋ供給
される励磁電流（Ｉｆ、Ｉ２．Ｉ３゜Ｉ４，１８，１９
，２０．２１）に増幅され巻線（ＮｌへＮ４．１４〜１
７）と鉄心（Ｆｌ、Ｆ２゜Ｆ３．Ｆ４，２２，２３，２
４．２５）との組合わせにより励磁磁束０１〜Ｇ４（図
示せず）となり前記励磁電流（ＩＩ〜Ｉ４，１８〜２１
）のｒＯＮｊ、ｒＯＦＦＪ制御により鉄心（Ｆｌ〜Ｆ４
．２２〜２５）と回転子２６の位置の相対関係、励磁極
性により所定の変位を発生させる構成となっている。又
、前記従来例によれば、Ｎ１１４とＮ３１６．Ｎ２１４
とＮ４１７の各組合わせからなる励磁巻線には励磁電流
（１１１８〜Ｉ４２１ ）が表１に示す順序で駆動電源
Ｖｃ２６、電流制御回路Ａ２７．同Ｂ２８、各トランジ
スタ（Ｔｒ１１０〜Ｔｒ４１３）のコレクターエミッタ
、電流検出用抵抗器Ｒ１２９，Ｒ，２３０ｔ−介して接
地側に流れ出る。
発生器２、前記パルス発生器２から送り出−されるステ
ッピングモータ駆動用指令パルスレート（可変調周波数
）３、前記パルスレート３はパルス分配器４により表Ｉ
Ｋ示すような位相差を有する４相の並列パルス（φ１．
φ２．φ３゜φ４，５，６，７．８）に分配され電力増
巾器９のトランジスタ（Ｔ ｒｌ １ Ｔ Ｆ２ Ｉ
Ｔ ｒ ａ ＋Ｔｒ４，１０．１１，１２．１３）のペ
ース入力部へ送られ、その後、電力増巾及びスイッチン
グ動作によりステッピングモータ１の固定子巻線（Ｎｌ
、Ｎ２．Ｎ３．Ｎ４，１４，１５，１６゜１７）Ｋ供給
される励磁電流（Ｉｆ、Ｉ２．Ｉ３゜Ｉ４，１８，１９
，２０．２１）に増幅され巻線（ＮｌへＮ４．１４〜１
７）と鉄心（Ｆｌ、Ｆ２゜Ｆ３．Ｆ４，２２，２３，２
４．２５）との組合わせにより励磁磁束０１〜Ｇ４（図
示せず）となり前記励磁電流（ＩＩ〜Ｉ４，１８〜２１
）のｒＯＮｊ、ｒＯＦＦＪ制御により鉄心（Ｆｌ〜Ｆ４
．２２〜２５）と回転子２６の位置の相対関係、励磁極
性により所定の変位を発生させる構成となっている。又
、前記従来例によれば、Ｎ１１４とＮ３１６．Ｎ２１４
とＮ４１７の各組合わせからなる励磁巻線には励磁電流
（１１１８〜Ｉ４２１ ）が表１に示す順序で駆動電源
Ｖｃ２６、電流制御回路Ａ２７．同Ｂ２８、各トランジ
スタ（Ｔｒ１１０〜Ｔｒ４１３）のコレクターエミッタ
、電流検出用抵抗器Ｒ１２９，Ｒ，２３０ｔ−介して接
地側に流れ出る。
前記励磁電流値（ｌ１１８〜Ｉ４２１）は、Ｒ１２９゜
Ｒ２３０による電圧降下（Ｖｓ１３１．Ｖｓ２３２ ）
Ｋ変鼻されかつ基準定電圧信号（Ｖｍ １３３． Ｖｍ
２３４）と比較演算増巾後電流制御回路Ａ２７．同Ｂ２
８によシ の関係式で表わされる電流値となり、たえず励磁電流の
変動に対して一定となるように動作する定電流回路を具
備している。
Ｒ２３０による電圧降下（Ｖｓ１３１．Ｖｓ２３２ ）
Ｋ変鼻されかつ基準定電圧信号（Ｖｍ １３３． Ｖｍ
２３４）と比較演算増巾後電流制御回路Ａ２７．同Ｂ２
８によシ の関係式で表わされる電流値となり、たえず励磁電流の
変動に対して一定となるように動作する定電流回路を具
備している。
ステッピングモータは一般に次のような特徴を一有する
。■自起動外のスルーイング特性と呼ばれる広い速度領
域と大きなトルク特性を持つ。■入力パルスに応じて自
在な加減速、定速度設定が可能である。■オープンルー
ズ制御で累積誤差なしに位置決めが可能で使用用途が多
い。しかし反面次のような欠点を有する。すなわち■高
速運転時のトルク低下による脱調を肪ぐために必要以上
の電流を流し発熱と騒音を生ずる。■立ち上り特性を良
くするために必要以上に立ち上がりを速くし、騒音が停
止後の残留振動が発生する。■入力パルスが一定なのに
速度変動が激しい等の不安定要因亦多い。これら前述し
たすべては励磁方式回路方式の違いによシ生じステッピ
ングモータを２相モータの視点から見ると入力パルスに
追従して周期Ｔ（第３図（ａ）参照）の基本波に同期し
て動くと見なされる。又、励磁巻線に流れる電流は矩形
波状の基本波と呼ばれる周期Ｔ（第３図（ａ）参照）の
ＳＩＮ波、又はＣＯ８波の成分それ以外の高、調波成分
と呼ばれる整数倍の周波数分布の成分とに分けられる。
。■自起動外のスルーイング特性と呼ばれる広い速度領
域と大きなトルク特性を持つ。■入力パルスに応じて自
在な加減速、定速度設定が可能である。■オープンルー
ズ制御で累積誤差なしに位置決めが可能で使用用途が多
い。しかし反面次のような欠点を有する。すなわち■高
速運転時のトルク低下による脱調を肪ぐために必要以上
の電流を流し発熱と騒音を生ずる。■立ち上り特性を良
くするために必要以上に立ち上がりを速くし、騒音が停
止後の残留振動が発生する。■入力パルスが一定なのに
速度変動が激しい等の不安定要因亦多い。これら前述し
たすべては励磁方式回路方式の違いによシ生じステッピ
ングモータを２相モータの視点から見ると入力パルスに
追従して周期Ｔ（第３図（ａ）参照）の基本波に同期し
て動くと見なされる。又、励磁巻線に流れる電流は矩形
波状の基本波と呼ばれる周期Ｔ（第３図（ａ）参照）の
ＳＩＮ波、又はＣＯ８波の成分それ以外の高、調波成分
と呼ばれる整数倍の周波数分布の成分とに分けられる。
このうち、高調波成分の配分が振動や騒音の原因と考え
られ、高調波成分は有効な回転力とはならず、振動トル
クとなり基本波による同期運転を妨げる作用をしている
。
られ、高調波成分は有効な回転力とはならず、振動トル
クとなり基本波による同期運転を妨げる作用をしている
。
したがって、本従来例によれば、励磁電流波形が図３（
ａ）に示すように台形波となり前記問題点となる高調波
成分が多種含まれているので、前記方式によれば、トル
クムラ、騒音、自起動外での高速動作時の乱調（９説調
を含む）があり．ステツピングモータを用いたＸ−Ｙプ
ロッタ等ではトルク−角度特性に含まれるｇ４次高調波
波底の影響および奇数次の高調波成分による速度変動に
より高精度高品質の画質、高速度の軌跡制御の実現がで
きないという欠点を有している。又、前記駆動回路は２
つの定電流駆動回路を用いているので部品件数が多く回
路が大規模となり、価格が高く、かつ信頼性の低い回路
構成となる欠点を有している。
ａ）に示すように台形波となり前記問題点となる高調波
成分が多種含まれているので、前記方式によれば、トル
クムラ、騒音、自起動外での高速動作時の乱調（９説調
を含む）があり．ステツピングモータを用いたＸ−Ｙプ
ロッタ等ではトルク−角度特性に含まれるｇ４次高調波
波底の影響および奇数次の高調波成分による速度変動に
より高精度高品質の画質、高速度の軌跡制御の実現がで
きないという欠点を有している。又、前記駆動回路は２
つの定電流駆動回路を用いているので部品件数が多く回
路が大規模となり、価格が高く、かつ信頼性の低い回路
構成となる欠点を有している。
ステッピングモータの駆動において、正弦波状（ＳＩＮ
波）の励磁電流で駆動するほうが異音の発生や、特定周
波数における振動や脱調等の異常現象が起こりにくいこ
とが各種試験により確認された。したがって、励磁電流
波形を極力正弦波状に近似できる安価な定電流方式のス
テッピングモータ駆動回路を提供することにある。
波）の励磁電流で駆動するほうが異音の発生や、特定周
波数における振動や脱調等の異常現象が起こりにくいこ
とが各種試験により確認された。したがって、励磁電流
波形を極力正弦波状に近似できる安価な定電流方式のス
テッピングモータ駆動回路を提供することにある。
本発明は、従来例の電流制御回路人、四Ｂ１励磁電流検
出用抵抗器Ｋｌ、Ｒ２、基準定電圧源ＶＲ１、Ｖｉ＋
２からなる２系統の定電流回路の代りに電流制御回路、
励磁電流検出用抵抗器、スイッチング用トランジスタ、
および、１相、２相の励磁状態を検出し基準電圧信号（
Ｅｌ 、 Ｅｘ ）の切替タイミング指令信号を発生す
る励磁状態検出回路からなる定電流回路により、励磁電
流工５〜Ｉｓ ｔ−励磁シーケンスに合わせて、Ｉ５〜
Ｉａ＝る値に設定し、かつ、巻線Ｎ１〜Ｎ４の時定数を
極力正弦波に近似して前記目的を達成せしむるものであ
る。
出用抵抗器Ｋｌ、Ｒ２、基準定電圧源ＶＲ１、Ｖｉ＋
２からなる２系統の定電流回路の代りに電流制御回路、
励磁電流検出用抵抗器、スイッチング用トランジスタ、
および、１相、２相の励磁状態を検出し基準電圧信号（
Ｅｌ 、 Ｅｘ ）の切替タイミング指令信号を発生す
る励磁状態検出回路からなる定電流回路により、励磁電
流工５〜Ｉｓ ｔ−励磁シーケンスに合わせて、Ｉ５〜
Ｉａ＝る値に設定し、かつ、巻線Ｎ１〜Ｎ４の時定数を
極力正弦波に近似して前記目的を達成せしむるものであ
る。
第２図に本発明の一実施例を示す。基本的構成は従来例
と同様であるので省略する。以下、本発明の定電流回路
の構成について説明する。
と同様であるので省略する。以下、本発明の定電流回路
の構成について説明する。
励磁巻線（Ｎ１１４〜Ｎ４１７）に流れる励磁電流（Ｉ
５３７〜ｌ８４０）は表１に示すタイミングで駆動電源
Ｖａ２６、電流制御回路３５、各トランジスタ（Ｔｒｉ
１０５−Ｔｒ４１３ ） のコレクタおよび共通エ
ミッタ、励磁電流検出用抵抗器Ｒ３３６の経路を通り、
接地側に流れ出てかつ検出用抵抗器Ｒ３３６により電圧
降下Ｖｓ３３７となる。更に１基醜定電圧源Ｅ１３８．
Ｒ２３９および電流制御回路３５からなる閉ループで比
較演算増巾された後、定電流Ｉ４０として電流制御回路
３５から流れ出る。前記定電流４０は、更には励磁電流
（Ｉ５３７〜Ｉ８４０ ）として （ただし本発明の場合Ｅ２≧Ｅ１とする。）の式で表わ
される値となる。これらの値は、励磁状態検出回路４３
（演算式０ＵＴＰＵＴ ＝φ１・φ２＋φ２・φ３＋φ
３Φφ４＋φ４・φ１）（°ただし・印ＡＮＤ論理を示
す。十印ＯＲ，論理を示す。）からの指令パルスにより
電圧切替回路のスイッチ４２の接点を移動しＥ１３８．
Ｅｘ ３９のいずれかの値に切替えることにより可能と
なる。
５３７〜ｌ８４０）は表１に示すタイミングで駆動電源
Ｖａ２６、電流制御回路３５、各トランジスタ（Ｔｒｉ
１０５−Ｔｒ４１３ ） のコレクタおよび共通エ
ミッタ、励磁電流検出用抵抗器Ｒ３３６の経路を通り、
接地側に流れ出てかつ検出用抵抗器Ｒ３３６により電圧
降下Ｖｓ３３７となる。更に１基醜定電圧源Ｅ１３８．
Ｒ２３９および電流制御回路３５からなる閉ループで比
較演算増巾された後、定電流Ｉ４０として電流制御回路
３５から流れ出る。前記定電流４０は、更には励磁電流
（Ｉ５３７〜Ｉ８４０ ）として （ただし本発明の場合Ｅ２≧Ｅ１とする。）の式で表わ
される値となる。これらの値は、励磁状態検出回路４３
（演算式０ＵＴＰＵＴ ＝φ１・φ２＋φ２・φ３＋φ
３Φφ４＋φ４・φ１）（°ただし・印ＡＮＤ論理を示
す。十印ＯＲ，論理を示す。）からの指令パルスにより
電圧切替回路のスイッチ４２の接点を移動しＥ１３８．
Ｅｘ ３９のいずれかの値に切替えることにより可能と
なる。
したがって、前記Ｅ１３８．Ｅ２３９の値を調整するこ
とにより、Ｔｒ１１０〜’ｌ’ｒ４１３のスイッチング
波形は第３図（ｂ）の点線で示すように階段波になるが
、励磁電流波形（Ｉｓ３７〜１．４０）は励磁巻線（Ｎ
ｌ １４〜Ｎ４１７）の時定数τ＝Ｌ／Ｒ。
とにより、Ｔｒ１１０〜’ｌ’ｒ４１３のスイッチング
波形は第３図（ｂ）の点線で示すように階段波になるが
、励磁電流波形（Ｉｓ３７〜１．４０）は励磁巻線（Ｎ
ｌ １４〜Ｎ４１７）の時定数τ＝Ｌ／Ｒ。
により急しゅんな立ち上がりは改善されて実線で示すよ
うな滑らかな立ち上がり波形となり正弦波（ＳＩＮ波）
に近い理想的な電流波形となる。それがゆえにパルス発
生器２からの指令パルス３に応じてステッピングモータ
１の回転制御を良好に行ない得る。
うな滑らかな立ち上がり波形となり正弦波（ＳＩＮ波）
に近い理想的な電流波形となる。それがゆえにパルス発
生器２からの指令パルス３に応じてステッピングモータ
１の回転制御を良好に行ない得る。
したがって、本発明によれば、励磁巻線（Ｎｌ １４〜
Ｎ１１７）には矩形波状の励磁電流が流れず基本波と呼
ばれる周期Ｔ（第３図（ｂ）参照）Ｏ８ＩＮ波又はＣＯ
８波の電流成分が主として流れて整数倍の高周波成分が
極めて少なくなることが理論的にも実験からも立証され
た。前記した理由により、Ｘ・Ｙプロッタ等で必要なト
ルク−角度特性に含まれる第４次高調波底分の除外、速
度変動に関与する奇数次の高調波成分の除外が可能とな
りトルクムラ、振動騒音、自起動外での高速動作時の乱
調を防止でき．ステツピングモータを用いた高精度、高
品質の画質、高速度の軌跡制御のＸ−Ｙプロッタを実現
できる効果がある。
Ｎ１１７）には矩形波状の励磁電流が流れず基本波と呼
ばれる周期Ｔ（第３図（ｂ）参照）Ｏ８ＩＮ波又はＣＯ
８波の電流成分が主として流れて整数倍の高周波成分が
極めて少なくなることが理論的にも実験からも立証され
た。前記した理由により、Ｘ・Ｙプロッタ等で必要なト
ルク−角度特性に含まれる第４次高調波底分の除外、速
度変動に関与する奇数次の高調波成分の除外が可能とな
りトルクムラ、振動騒音、自起動外での高速動作時の乱
調を防止でき．ステツピングモータを用いた高精度、高
品質の画質、高速度の軌跡制御のＸ−Ｙプロッタを実現
できる効果がある。
又、定電流回路を１つとしたことにより部品件数が少な
く、低価格で信頼性の高い回路構成を実現でさる効果が
ある。
く、低価格で信頼性の高い回路構成を実現でさる効果が
ある。
従来は、近似正弦波の励磁電流波形を合成するのに全て
アナログ回路を用いて実現していたのに対して、本発明
は全てディジタル回路により実現可能とした。このこと
は、ドリフトがなく、部品件数の少ない小形でかつ信頼
性の高い低価格のステッピングモータ駆動回路の実現が
可能となる効果を有している。
アナログ回路を用いて実現していたのに対して、本発明
は全てディジタル回路により実現可能とした。このこと
は、ドリフトがなく、部品件数の少ない小形でかつ信頼
性の高い低価格のステッピングモータ駆動回路の実現が
可能となる効果を有している。
第１図は従来例のステッピングモータ駆動回路の回路構
成図、第２図は本発明のステッピングモータ駆動回路の
回路構成図、第３図（ａ）は従来例の励磁電流波形及び
スイッチング波形図、第３図（ｂ）は本発明の励磁電流
波形及びスイッチング波形図である。
成図、第２図は本発明のステッピングモータ駆動回路の
回路構成図、第３図（ａ）は従来例の励磁電流波形及び
スイッチング波形図、第３図（ｂ）は本発明の励磁電流
波形及びスイッチング波形図である。
Claims (1)
- １．ステツピングモータを駆動する指令信号を発生する
パルス発生器、前記パルス発生器からの信号を分配し、
かつ、スイツチング回路へ入力するパルス分配器、前記
パルス分配器からの信号を増巾しかつ、スイツチングし
その出力をステツピングモータへ伝達するスイツチング
回路及び駆動電源から構成されるステツピングモータ駆
動回路において、励磁相検出回路、基準電源、励磁電流
検出回路、電源切換回路及び電流制御回路からなる定電
流回路を備えたことを特徴とするステツピングモータ駆
動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24606584A JPS61128796A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | ステツピングモ−タ駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24606584A JPS61128796A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | ステツピングモ−タ駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128796A true JPS61128796A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=17142942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24606584A Pending JPS61128796A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | ステツピングモ−タ駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61128796A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152996A (ja) * | 1987-08-31 | 1989-06-15 | Xerox Corp | ステップモータ駆動装置 |
-
1984
- 1984-11-22 JP JP24606584A patent/JPS61128796A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152996A (ja) * | 1987-08-31 | 1989-06-15 | Xerox Corp | ステップモータ駆動装置 |
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