KR100189761B1 - Printing system motor control apparatus and control method using stepping motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스텝 모터를 사용하여 메커니즘을 구동시키는 인쇄 장치 및 이를 제어하는 방법에 관한 것으로, 특히 가·감속 구간에서는 기존 방식과 동일한 타임 인터럽트를 사용하고 정속 구간에서는 하드웨어에 의한 실시간 처리를 하도록 하여 프로세서의 성능을 향상시키고 인터럽트 처리 시간 지연에 의한 위치 오차를 감소시켜 인쇄 위치에 대한 정밀도를 제공하는 스텝 모터를 사용한 인쇄 시스템의 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a printing apparatus for driving a mechanism using a stepper motor and a method for controlling the same. Particularly, the same time interrupt as in the conventional method is used in the acceleration / deceleration section, and the processor performs real-time processing by hardware in the constant speed section. The present invention relates to a motor control apparatus of a printing system using a step motor and a method of controlling the same, which improve the performance of the step and reduce the position error caused by the interrupt processing time delay, thereby providing the accuracy for the printing position.
Description
본 발명은 스텝 모터를 사용하여 메커니즘을 구동시키는 인쇄 장치 및 이를 제어하는 방법에 관한 것으로, 특히 가·감속 구간에서는 기존 방식과 동일한 타임 인터럽트를 사용하고 정속 구간에서는 하드웨어에 의한 실시간 처리를 하도록 하여 프로세서의 성능을 향상시키고 인터럽트 처리 시간 지연에 의한 위치 오차를 감소시켜 인쇄 위치에 대한 정밀도를 제공하는 스텝 모터를 사용한 인쇄 시스템의 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a printing apparatus for driving a mechanism using a stepper motor and a method for controlling the same. Particularly, the same time interrupt as in the conventional method is used in the acceleration / deceleration section, and the processor performs real-time processing by hardware in the constant speed section. The present invention relates to a motor control apparatus of a printing system using a step motor and a method of controlling the same, which improve the performance of the step and reduce the position error caused by the interrupt processing time delay, thereby providing the accuracy for the printing position.
일반적으로 모터를 사용하여 프린터의 기계 장치를 구동하는 인쇄 시스템에 있어서 사용되는 모터의 종류에 따라 크게 스텝 모토(Stepping Moter)를 사용하는 경우와 직류 모터(DC Moter)를 사용하는 경우로 대별되며 각각의 경우 프린터 기계 장치의 구동을 제어하는 방법은 다음과 같다.In general, depending on the type of motor used in the printing system that uses the motor to drive the mechanical device of the printer, it is roughly divided into the case of using a stepping motor and the case of using a DC motor. In the case of the method of controlling the driving of the printer mechanism is as follows.
먼저, 프린터의 구동원으로 스텝 모터를 사용할 경우는 모터의 위상(phase)이 변경되는 매 스텝마다 프로세서가 타이머 인터럽트(timer interrupt)를 이용하여 스텝 타임(step time) 및 다음 위상(next phase)에 대한 데이터 또는 시그널을 모터 구동부에 전송시키는 제어 장치 및 방법을 사용하였다.First, when a step motor is used as a driving source of the printer, the processor uses a timer interrupt for each step in which the phase of the motor is changed, so that the processor has a timer interrupt for the step time and the next phase. A control device and method for transmitting data or signals to the motor drive were used.
직류 모터를 사용할 경우는 엔코딩 시스템을 이용한 폐쇄 루프 제어(closed loop control) 장치 및 방법을 사용하며 인자 위치에 대한 높은 정밀도를 제공하는 특징을 갖고 있다.In the case of using a DC motor, a closed loop control device and method using an encoding system are used, and a feature of providing a high precision in print position is provided.
그러나 스텝 모터를 이용한 구동장치의 경우는 매 스텝마다 인터럽트 처리를 수행해야 하므로 프로세서의 성능이 현저하게 저하되고 인터럽트 처리 시간에 따른 시간 지연(delay)에 의해 인쇄 위치의 오차가 발생하는 문제가 있으며, 직류 모터를 이용한 폐쇄 루프 구동 장치의 경우는 엔코딩 시스템의 사용으로 인한 비용 부담이 따르며, 이 장치 또한 일정한 주기로 모터의 속도 및 위치를 체크하여 보상해야 함으로 프로세서의 성능이 저하되는 문제점을 갖고 있다However, in the case of the driving device using the step motor, since the interrupt processing must be performed every step, the performance of the processor is remarkably degraded, and there is a problem that an error in the printing position occurs due to a time delay due to the interrupt processing time. In the case of a closed loop driving device using a DC motor, the cost of using an encoding system is incurred, and this device also has a problem in that the performance of the processor is degraded by checking and compensating the speed and position of the motor at regular intervals.
따라서, 본 발명의 목적은 인쇄 장치의 구동원으로 비용 부담이 적은 스텝 모터를 사용하고 인쇄 수행 시 정속 구간에서의 모터 구동은 하드웨어에 의해 실시간 처리를 지원함으로 인터럽트 처리에 따른 프로세서의 성능 저하를 개선하고 인터럽트 처리 시간 지연(delay)에 의해 발생되는 위치 오차를 제거함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to use a step motor with a low cost as a driving source of the printing apparatus, and the motor driving in the constant speed section when performing printing to support the real-time processing by hardware to improve the performance degradation of the processor due to interrupt processing It is to eliminate the position error caused by the interrupt processing time delay.
도 1은 일반적인 스텝 모터를 사용하는 프린터의 구동 구간을 나타낸 그래프.1 is a graph showing a driving section of a printer using a general step motor.
도 2는 본 발명에 따른 스텝 모터를 이용한 인쇄 시스템의 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도.2 is a block diagram showing the configuration of a motor control apparatus for a printing system using a step motor according to the present invention.
도 3A는 본 발명에 따른 타임 인터럽트를 처리하는 방법을 나타낸 흐름도.3A is a flow diagram illustrating a method of processing a time interrupt in accordance with the present invention.
도 3B는 본 발명에 따른 위치 인터럽트를 처리하는 방법을 나타낸 흐름도.3B is a flow diagram illustrating a method of processing a location interrupt in accordance with the present invention.
도면의 주요부분의 부호의 설명Explanation of Signs of Major Parts of Drawings
a : 가속 구간b : 정속 구간a: acceleration section b: constant speed section
c : 감속 구간20 : 처리부c: deceleration section 20: processing unit
21 : 비교부22 : 타임 저장부21: comparison unit 22: time storage unit
23 : 타임 카운터24 : 위치 저장부23: time counter 24: position storage unit
25 : 위치 카운터26 : 위상 카운터25: position counter 26: phase counter
27 : 모터 구동부28 : 스텝 모터27: motor drive unit 28: step motor
S1∼S10 : 정보 전송 단계들S1 to S10: information transmission steps
상기 목적을 달성하기 위한 스텝 모터를 사용한 인쇄 시스템의 모터 제어 장치는 인쇄 장치의 가·감속 구간 동안 구동 모터의 회전 속도를 제어하기 위해 인터럽트를 발생하는 타임 인터럽트 발생 수단과 상기 인쇄 장치의 정속 구간 동안 기설정된 속도로 상기 타임 인터럽트 발생 수단을 사용하지 않고 상기 모터를 일정 속도로 구동하고 상기 정속 구간을 벗어날 때 인터럽트를 발생하는 위치 인터럽트 발생 수단과, 상기 인터럽트들을 처리하는 처리 수단으로 구성하는 것을 특징으로 한다.A motor control apparatus of a printing system using a step motor for achieving the above object includes a time interrupt generating means for generating an interrupt for controlling the rotational speed of the driving motor during an acceleration / deceleration section of the printing apparatus, and a constant speed section of the printing apparatus. And a position interrupt generating means for driving the motor at a constant speed without generating the time interrupt generating means at a predetermined speed and generating an interrupt when the motor is out of the constant speed section, and a processing means for processing the interrupts. do.
또한, 본 발명의 스텝 모터를 사용한 인쇄 시스템의 모터 제어 방법은 타임 인터럽트가 처리 수단에 입력된 후 현재 모터 구동 구간을 판단하는 구간 판단 단계와, 상기 구간 판단 결과 현재 모터의 구동 구간이 감속 구간의 말단이면 모터를 정지하는 단계와, 상기 구간 판단 결과 현재 모터의 구동 구간이 가·감속 구간이면 타임 저장부에 다음 위상에 대한 타임 값을 기록하는 단계와, 위치 인터럽트가 처리 수단에 입력된 후 위치 인터럽트를 디스에이블(disable)하고 타임 인터럽트를 인에이블하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the motor control method of the printing system using the step motor of the present invention includes a section determination step of determining the current motor driving section after the time interrupt is input to the processing means, and as a result of the section determination, the driving section of the current motor If the terminal is stopped, if the driving section of the current motor is the acceleration / deceleration section, writing the time value for the next phase in the time storage unit; Disabling interrupts and enabling time interrupts.
이하 본 발명을 첨부된 도면들 통해 살펴보면 다음과 같다.Looking at the present invention through the accompanying drawings as follows.
도 1은 일반적인 스텝 모터를 사용하는 프린터의 구동 구간을 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 가속 구간(a)은 스텝 모터가 인쇄를 위해 일정 정도의 속도를 확보하기 위해 작동하는 구간이다1 is a graph showing a driving section of a printer using a general step motor. As shown, the acceleration section a is a section in which the step motor operates to secure a certain speed for printing.
정속 구간(b)은 인쇄를 수행하기에 적합한 소정의 속도를 갖는 구간을 나타낸다The constant speed section b represents a section having a predetermined speed suitable for performing printing.
감속 구간(c)은 인쇄를 종료할 때 스텝 모터의 속도를 주려 나가는 구간이다The deceleration section (c) is a section that gives out the speed of the stepper motor when the printing ends.
도 2는 본 발명에 따른 스텝 모터를 이용한 인쇄 시스템의 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 이때 S1∼S10은 각각의 구성 요소간에 시그널 및 정보들이 전송되는 단계를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 인쇄 장치의 가·감속 구간(a, c) 동안 구동 모터의 회전 속도를 제어하기 위해 인터럽트를 발생하는 타임 인터럽트 발생 수단과 정속 구간(b) 동안 기설정된 속도로 상기 타임 인터럽트 발생 수단을 사용하지 않고 상기 모터를 일정 속도로 구동하고 상기 정속 구간(b)을 벗어날 때 인터럽트를 발생하는 위치 인터럽트 발생 수단과, 상기 인터럽트들을 처리하는 처리 수단과, 상기 처리부(20)에 의해 수행하는 모터 구동 수단들로 구성한다.2 is a block diagram showing the configuration of a motor control apparatus for a printing system using a step motor according to the present invention. In this case, S1 to S10 represent a step in which signals and information are transmitted between each component. As shown, the time interrupt generating means for generating an interrupt to control the rotational speed of the drive motor during the acceleration / deceleration sections a and c of the printing apparatus and the time interrupt at the predetermined speed during the constant speed section b. A position interrupt generating means for generating an interrupt when the motor is driven at a constant speed and leaving the constant speed section b without using means, a processing means for processing the interrupts, and the processing unit 20 It consists of motor drive means.
이때, 상기 타임 인터럽트 발생 수단은 상기 처리부(20)로부터 모터 구동 속도에 관한 타임(time)을 받아 저장하는 타임 저장 수단(22)과, 상기 타임 저장 수단으로부터 모터 구동 속도에 관한 타임을 로드하여 카운트하고 만일 상기 카운트 값이 0이 되면 처리부(20)에 타임 인터럽트를 발생하는 타임 카운터(23)와, 상기 타임 카운트 값이 0일 때 위상 변경 시그널을 받고 이를 모터 구동부(27)에 전달하고 상기 위상 변경 시그널의 수신 횟수를 카운트하는 위상 카운터(26)로 구성한다.At this time, the time interrupt generating means is a time storing means 22 for receiving and storing time related to the motor driving speed from the processing unit 20, and counting by loading the time related to the motor driving speed from the time storing means. If the count value is 0, a time counter 23 for generating a time interrupt in the processor 20 and a phase change signal when the time count value is 0 are transmitted to the motor driver 27 and the phase It consists of the phase counter 26 which counts the frequency | count of reception of a change signal.
상기 위치 인터럽트 발생 수단은 상기 정속 구간(b) 말단의 위치를 저장하는 위치 저장부(24)와, 상기 타임 인터럽트 발생 수단의 위상 카운터(26)로부터 현재의 위상 카운트 값을 전송받아 이를 현재의 위치 카운트로 저장하는 위치 카운터(25)와 상기 정속 구간(b) 말단의 위치 값과 상기 현재의 위치 카운트 값을 비교하여 두 값이 일치할 경우 위치 인터럽트를 발생하는 비교부(21)로 구성한다.The position interrupt generating means receives the current phase count value from the position storing part 24 which stores the position at the end of the constant speed section b, and the phase counter 26 of the time interrupt generating means, and receives the current phase count value. A position counter 25 for storing a count and a position value at the end of the constant speed section b and the current position count value are compared with each other, and a comparator 21 for generating a position interrupt when the two values match.
도 2와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as shown in Figure 2 as follows.
먼저 가·감속 구간(a, c)에서 처리부(20)가 타임 저장부(22)에 가·감속 타임(time) 값을 기록(S1)하고 타임 카운터(23)에 수행 시그널을 주며(S2) 타임 카운터(23)의 요청 시그널(S3)에 의해 타임 값이 타임 카운터(23)에 로드된다(S4). 이때 상기 타임 값은 스텝 모터가 1 회전하는데 소비되는 시간을 나타내며, 따라서 스텝 모터의 속도를 조정하는 값으로 사용된다. 예를 들어 만일 타임 값이 점점 증가하면 스텝 모터의 회전 속도는 감소하므로 감속 구간을 나타내고, 만일 타임 값이 점점 감소하면 스텝 모터의 회전 속도는 증가하므로 가속 구간을 나타낸다.First, in the acceleration / deceleration intervals a and c, the processing unit 20 records the acceleration / deceleration time value in the time storage unit 22 (S1) and gives an execution signal to the time counter 23 (S2). The time value is loaded into the time counter 23 by the request signal S3 of the time counter 23 (S4). At this time, the time value represents the time spent for one rotation of the step motor, and thus is used as a value for adjusting the speed of the step motor. For example, if the time value gradually increases, the rotational speed of the stepper motor decreases, indicating a deceleration section. If the time value gradually decreases, the rotational speed of the stepper motor increases, indicating an acceleration section.
타임 카운터(23)가 로드된 타임 값을 감소 카운팅하여 카운트 값이 0이 되면 다시 타임 값을 얻기 위해 요청 시그널을 타임 저장부(22)에 전달하고(S3), 위상 카운터(26)에 위상 변경 시그널을 보내며(S5), 처리부(20)에는 타입 인터럽트를 걸어서(S6) 다음 위상에 대한 타임 값을 타임 저장부(22)에 기록하게 한다(S1).When the time counter 23 counts down the loaded time value and reaches a count value of 0, the time counter 23 transmits a request signal to the time storage unit 22 to obtain a time value again (S3), and changes the phase to the phase counter 26. The signal is sent (S5), and the processing unit 20 issues a type interrupt (S6) to record the time value for the next phase in the time storage unit 22 (S1).
이어, 정속 구간(b)이 시작되면 처리부(20)는 타임 인터럽트를 디스에이블(disable)시키고 위치 인터럽트를 인에비블(enable)시키며, 위치 저장부(24)에 정속 구간이 끝나는 위치의 값을 기록한다(S7).Subsequently, when the constant speed section b starts, the processor 20 disables the time interrupt, enables the position interrupt, and transmits the value of the position where the constant speed section ends to the position storage 24. Record (S7).
이 경우 타임 카운터(23)는 카운트 값이 0이 되더라도 타임 인터럽트(S6)를 걸지 않으며 타임 저장부(22)에 저장된 타임 값만 하드웨어적으로 로드하게 된다(S4). 이때 상기 타임 값은 모터 구동 속도를 일정하게 유지시키는 값이다.In this case, even if the count value becomes 0, the time counter 23 does not apply the time interrupt S6 and only loads the time value stored in the time storage unit 22 in hardware (S4). At this time, the time value is a value that keeps the motor drive speed constant.
또한, 위상 카운터는 매 위상 변경 시 마다 모터 구동부(27)에 다음 위상에 대한 시그널을 보냄(S8)과 동시에 위치 카운터(25)에 트리거 시그널(trigger signal)을 보냄으로써(S9) 위치 카운터(25)는 항상 현재의 위치를 갖게 된다.In addition, the phase counter transmits a signal for the next phase to the motor drive unit 27 at every phase change (S8) and simultaneously sends a trigger signal to the position counter 25 (S9). ) Always has its current position.
위치 저장부(24)의 값과 위치 카운터의 값은 비교부(21)에 전송된(S10) 후두 값을 비교하여 값이 같게 되면, 처리부(20)에 위치 인터럽트를 걸게 함으로써(S11), 정속 구간(b)이 시작되는 지점에서 정속 구간(b)이 끝나는 지점까지는 인터럽트 처리가 전혀 없이 하드웨어적으로만 스텝 모터(28)를 구동하는 것이 가능하게 된다.When the value of the position storing unit 24 and the value of the position counter are compared with the laryngeal values transmitted to the comparing unit 21 (S10), and the values are the same, the processing unit 20 issues a position interrupt (S11). From the point where the section b starts to the point where the constant speed section b ends, the step motor 28 can be driven only in hardware without any interrupt processing.
모터 구동부(27)에 의해 스텝 모터(28)가 구동되고 이를 통해 구동 메커니즘(29)이 구동된다.The step motor 28 is driven by the motor driver 27, and thereby the drive mechanism 29 is driven.
도 3A 는 본 발명에 따른 타임 인터럽트를 처리하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 먼저 타임 인터럽트를 받으면 현재 모터 구동 구간이 가속 구간(a)의 말단인지를 판단한다(단계 31).3A is a flowchart illustrating a method of processing a time interrupt in accordance with the present invention. As shown in the drawing, first, upon receiving the time interrupt, it is determined whether the current motor driving section is the end of the acceleration section a (step 31).
만일 현재 모터 구동 구간이 가속 구간(a)의 말단이면, 위치 저장부(24)에 정속 구간(b)이 끝나는 위치 값을 기록한다(단계 32).If the current motor driving section is the end of the acceleration section a, the position value at which the constant speed section b ends is recorded in the position storing unit 24 (step 32).
이어서, 타임 인터럽트를 디스에이블한다(단계 33). 즉, 이후 구동되는 구간이 정속 구간(b)이기 때문에 타임 인터럽트를 사용할 수 없게 만드는 것이다.The time interrupt is then disabled (step 33). That is, since the next driven section is the constant speed section (b), the time interrupt cannot be used.
그리고, 위치 인터럽트를 인에이블한다(단계 34). 즉, 정속 구간(b)이 끝나는 지점에서 인터럽트 발생 시 이를 처리하기 위해 인터럽트를 인에이블시킨다.Then, enable position interrupt (step 34). That is, when the interrupt occurs at the end of the constant speed section b, the interrupt is enabled to handle it.
그렇지 않고, 만일 현재 모터 구동 구간이 가속 구간의 말단에 있지 않으면, 현재 모터 구동 구간이 감속 구간의 말단에 있는지를 판단한다(단계 35).Otherwise, if the current motor drive section is not at the end of the acceleration section, it is determined whether the current motor drive section is at the end of the deceleration section (step 35).
만일, 현재 모터 구동 구간이 감속 구간의 말단에 있으면, 스텝 모터(28)의 구동을 정지시킨다(단계 36).If the current motor drive section is at the end of the deceleration section, the drive of the step motor 28 is stopped (step 36).
그렇지 않고, 만일 현재 모터 구동 구간이 감속 구간의 말단에 있지 않으면, 즉 가·감속 구간에 있으면 타임 저장부(22)에 다음 위상에 대한 타임 값을 기록한다(단계 37).Otherwise, if the current motor drive section is not at the end of the deceleration section, that is, in the acceleration / deceleration section, the time value for the next phase is recorded in the time storage section 22 (step 37).
본 발명에 따르면 현재 모터 구동 구간이 정속 구간에 있으면 타임 인터럽트가 발생하지 않고 하드웨어적으로 타임 저장부(22)에 저장된 다음 위상에 대한 타임 값이 타임 카운터(23)에 로드되므로 제 3A와 같은 인터럽트 처리가 필요치 않는다.According to the present invention, if the current motor driving section is in the constant speed section, no time interrupt is generated, and the time value for the next phase, which is stored in the time storage unit 22 in hardware, is loaded into the time counter 23, so that an interrupt as in 3A is obtained. No treatment is required.
도 3B 는 본 발명에 따른 위치 인터럽트를 처리하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 먼저 위치 인터럽트를 받으면 정속 구간(b)이 끝나고 감속 구간(c)을 시작해야 하므로 위치 인터럽트를 디스에이블한다(단계 41).3B is a flowchart illustrating a method of processing a location interrupt in accordance with the present invention. As shown, when the position interrupt is first received, the position interrupt is disabled since the constant speed section b ends and the deceleration section c has to be started (step 41).
이어서, 타입 인터럽트를 인에이블한다(단계 42).The type interrupt is then enabled (step 42).
스텝 모터의 정속 구간(b)에서 소프트웨어적인 인터럽트 없이 하드웨어적인 처리만으로 실시간 처리가 가능함으로써, 프로세서의 성능을 크게 개선시킬 수 있으며 인터럽트 처리 시간 지연에 따른 위치 오차를 감소시킬 수 있다.In the constant speed section (b) of the stepper motor, real-time processing can be performed by only hardware processing without software interrupt, thereby greatly improving the performance of the processor and reducing position error due to interrupt processing time delay.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 부품 비용이 낮은 스텝 모터를 이용하여 인자 품질 정도를 유지하면서 상대적으로 부품 비용이 높은 직류 모터와 엔코딩 시스템보다도 고속의 데이터 처리가 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to process data faster than a DC motor and an encoding system having a relatively high component cost while maintaining a degree of print quality using a step motor having a low component cost.
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