KR20040069340A - 스텝핑 모터의 스톨 상태 검출 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

회전자(12) 상의 복수의 자극들(18, 20)과 상호작용하는 적어도 제1 및 제2 코일들(A, B)를 교대로 구동시킴으로써 스텝핑 모터의 회전자(12)에 스텝상 회전 운동이 부여된다. 각각의 코일들(A, B)이 구동상태에서 비구동 상태로 천이할 때, 회전자 운동이 계속됨에 따라 역기전력이 코일(A, B)에 발생하게 된다. 코일들(A, B)에 의해 생성되는 역기전력들을 정류하고, 적분하고, 이어서 임계값과 비교하여 모터의 스톨 상태가 존재하는지를 판정한다.

Description

스텝핑 모터의 스톨 상태 검출 방법 및 장치{Method and apparatus for detecting a stall condition in a stepping motor}

스텝핑 모터들은 고도의 정확도로 고 토크를 제공할 수 있는 콤팩트한 직류 구동 모터들이다. 즉, 이러한 모터들은 이웃한 기어 비들(ratios)이 약 200:1인 것이 특징이고, 디지털 회로를 이용하여 증분적으로 스텝핑될 수 있다. 이들 및 이외 다른 이유들로, 스텝핑 모터들은 속도계들, 타코미터들(tachometers) 등과 같은 자동차의 계기반(dashborad) 액추에이터들에 사용하기에 특히 적합한 것으로 알려져 있다.

2상 스텝핑 모터는 서로에 대하여 수직한 방위로 놓여있고 서로 반대되는 극성들의 전류들로 번갈아 구동되는 적어도 제1 및 제2 코일들(즉, 코일(A) 및 코일(B))을 포함하는 것으로 기술될 수 있다. 예를 들면, 코일(A)은 제1 극성의전류에 의해 구동되고, 이에 이어 코일(B)은 동일 극성의 전류에 의해 구동된다. 다음 코일(A)은 제2 반대 극성을 가진 전류에 의해 구동되고 이어서 코일(B)은 동일 반대 극성의 전류로 구동되며, 등등으로 행해진다. 모터의 회전자에 부착된 자기 링은 전술한 바와 같이 코일들(A, B)을 구동함으로써 생기는 자계들에 의해 개별적으로 그리고 선택적으로 끌어당겨지는 다수 쌍들의 극들(예를 들면 5쌍의 N극 및 S극)을 갖도록 구성된다. 속도계 혹은 타코미터의 경우에, 구동 전류는 차량의 물리적 속도(예를 들면, 시간 당 마일(mph)) 혹은 엔진의 분 당 회전수(rpm)에 관계되고, 경우에 따라선, 이들은 스텝핑 모터의 회전자에 부착된 니들(needle) 혹은 포인터에 의해 계기 상에 반영될 수도 있다.

불행히도, 전술한 유형의 개방루프 응용들에 스텝핑 모터들을 사용할 때는 어려움에 봉착된다. 피드백이 없기 때문에, 모터가 니들 혹은 포인터를 정확한 위치로 구동하였는지 판정할 방도가 없고 스텝 혹은 스텝들을 놓쳤다면 읽힌 것을 정정할 방도가 없다. 또한, 스텝핑 모터로부터 파워가 제거되었을 때, 포인터는 파워가 턴 오프 되었을 때에 위치하였던 위치에 머물러 있어 측정되어 디스플레이되는 변량(예를 들면, mph, rpm)과 포인터의 실제 위치간의 관계를 와해시킨다. 이에 따라, 예를 들면 점화장치(ignition)가 처음 턴 온 되거나, 시스템이 과전압 상태, 우발적 파워 차단, 등과 같은 기능장애로부터 복구하였을 때와 같이 파워가 시스템에 인가될 때마다 구동되는 니들의 위치로 스텝핑 모터를 초기화 혹은 동기화하는 것이 필요함을 알게 되었다. 이것은 스텝핑 모터/니들 조립체와 디스플레이되는 물리적 파라미터들 간에 미리정해진 바람직한 관계를 수립한다.

전술한 초기화 혹은 캘리브레이션을 달성하는 한 기술은 모터의 스톨(stall) 상태, 즉, 모터의 회전자에 부착된 니들이 계기의 제로 점에 정확하게 위치할 때 혹은 이외 어떤 다른 바람직한 알려진 위치에 위치할 때 스텝핑 모터의 상태의 검출을 수반한다. 종래에, 한 방법은, 니들이 도달할 수 있는 가장 먼 시계방향 위치에서, 계기 상의 어떤 위치 혹은 제로에 대응하는 스텝핑 모터 내의 어떤 위치에 놓인 기계적인 스톱(stop) 혹은 펙(peg)과 같은 장애물에 부딪치는 지점까지 이동시키기에 충분한 시간 동안 반시계 방향으로 모터의 니들 조립체를 구동하는 것을 수반하였다. 이것은 2초만큼 길게 걸릴 수도 있고, 이에 따라 니들이 기계적인 스톱 혹은 펙에 강하게 부딪쳐 바운스(bounce)를 일으켜 운전자를 혼란시킬 수도 있게 된다.

회전자의 운동에 기인하여 자속 변화들로부터 비롯되는 스텝핑 모터의 코일들(A 및 B)에 나타나는 기전력(emf)을 감시함으로써 스텝핑 모터의 스톨 상태가 검출될 수 있음을 최근 알았다. 즉, 모터가 정지하였을 때(예를 들면 모터가 기계적인 스톱 혹은 펙에 부딪쳤을 때), 모터의 회전자는 더 이상 스텝핑 혹은 회전할 수 없어 어떠한 emf 전압도 발생되지 않는다. 이에 따라, 전술한 역기전력에 의해 생기는 전압을 임계전압과 비교함으로써 이를 감시하는 기술이 개발되었다. 임계전압을 초과하지 않는다면, 스텝핑 모터는 이의 스톨된 위치에 있는 것으로 간주된다. 이러한 방식에 대한 보다 자세한 것에 대해, 관심있는 자는, 1991년 7월 16일, 발명의 명칭이 Kronenberg에게 발행된 "METHOD AND CIRCUIT FOR OPERATING A STEPPING MOTOR"인 미국특허 제5,032,781호, 및 1994년 2월 15일, Kronenberg 등에게 발행된 발명의 명칭이 "METHOD OF SYNCRONIZATION FOR AN INDICATION INSTRUMENT WITH ELECTROMAGNETICALLY CONTROLLED STEPPING MOTOR"인 미국특허 제5,287,050호를 참조할 수 있다.

전술한 방식은 스텝핑 모터가 고속 모드에서 동작하고 있을 땐 일반적으로 사용가능하나, 저속 적용시엔 확실히 곤란을 나타낸다. 고속모드에서, 회전자는 연속적으로 회전하고, 비구동된 코일 혹은 상(phase)의 자속은 상당히 스무드하게 변할 것이다. 이에 따라 비교적 스무드한 역기전력 전압 레벨이 발생하게 된다. 고속에 기인하여, 회전자와 구동신호 간에 약간 지체가 있다. 즉, 회전자는 구동신호가 변하기 전에 자화된 극에 완벽하게 도달하지 못한다. 자속은 극이 비활성화된 후 매우 짧은 시간동안 증가할 것이며 이어서 실질적으로 제로로 감소할 것이다. 이러한 감소로 비교적 꾸준한 전압이 발생하게 되고, 이 전압의 크기는 공급전압 및 모터 속도에 따르며, 통상 수백 밀리볼트 정도이다. 이에 따라, 고속 제로 점 검출 혹은 리셋은 단지, 이 전압이 미리정해진 임계값을 초과하는지를 판정하는 것을 포함한다. 그러나, 저속모드에서, 역기전력은 단향적(unidirectional)인 것이 아니라 발진한다. 또한, 역기전력의 특성은 회전자의 관성 및 모터에 의해 구동되는 부호(예를 들면, 니들의 질량)의 크기에 따라 변할 수 있다. 부하가 무거운 것이면 회전자 운동이 느려지고 역기전력 전압들의 낮아지게 될 수 있을 것이다. 이에 따라, 단지 이 전압을 미리정해진 임계값과 비교함으로써 제로 점 혹은 리셋 검출 및 캘리브레이션이 부정확하게 될 수도 있을 것이다.

전술한 바에 비추어, 단지 모터 설계에만 의존하고 모터에 의해 구동되는 부하와는 무관한 스텝핑 모터의 스톨 상태를 검출하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직할 것임을 알 것이다.

다음 도면들은 본 발명의 특정의 실시예들을 예시한 것이므로 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 올바른 이해를 제공하는데 도움을 주기 위해 제공된 것이다. 도면들은 축척에 맞게 작성되는 것은 아니며(축척에 맞춘 것이라 하지 않는 한) 다음의 상세한 설명의 설명과 관련하여 사용하기 위한 것이다. 이하 본 발명을, 동일 요소에 동일 참조부호를 사용한 첨부 도면들과 관련하여 기술한다.

본 발명은 일반적으로 모터 제어 시스템들에 관한 것으로, 특히 스텝핑 모터의 스톨 상태를 검출하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 이 발명은 모터의 회전자가 스텝핑(회전)되었는지를 판정하기 위한 스텝핑 모터 내 비활성화된(deenergized) 권선의 자속변화를 검출 및 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1, 도 1, 및 도 3은 스텝핑 모터의 기본 요소들 및 이들의 3단계 동작에서의 위치들을 도시한 평면도들.

도 4 및 도 5는 스텝핑 모터의 코일들(A, B)에 대한 구동전류들의 타이밍 및 극성을 도시한 도면.

도 6은 차량속도, 엔진 rpm 등과 같은 변량을 디스플레이하기 위해 스텝핑 모터의 사용을 도시한 기능 블록도.

도 7은 본 발명에 따른 스톨 상태 검출회로의 일부 블록형태의 개략도.

도 8은 스톨 상태를 판정하기 위해 임계값과의 비교하기 위한, 도 7에 도시된 적분기의 출력에 나타나는 일련의 신호들을 도시한 도면.

도 1, 도 2 및 도 3은 2상 스텝핑 모터의 순차적인 동작 단계들을 예시한 평면도들이다. 알 수 있는 바와 같이, 스텝핑 모터는 하우징(10), 실질적으로 서로간에 수직하게 배치된 제1 및 제2 코일들(A, B), 및 축(14)에 관하여 회전하고 복수의 극 쌍들을 포함하는 자기 링(16)에 의해 둘러싸인 회전자(12)를 포함한다. 즉, 자기 링(16)은 복수의 교대로 이격된 N극들(18) 및 S극들(20)을 포함한다. 이런 유형의 스텝핑 모터들은 공지된 것으로 프랑스에 위치하여 있는 무빙 마그넷 테크놀로지스(MMT)에 의해 설계되고 야자키에 의해 일본에서 제작된 유형의 것일 수도 있다.

도 1을 참조하면, 코일(A)은 도 4에 시간 T₁(0도)에 도시된 바와 같은 양의 전류로 구동된다. 이것은 자기 링(16)에 인접 영역(25) 내 코일(A)에 N극을 형성한다. 이에 따라, S극(22)은 인접한 코일(A)에 정지하게 된다. 제2 S극(24)은 약간 코일(B) 앞에 위치한 것에 유의한다. 도 5에 도시된 시간 T₂(90도)에서, 양 전류가 코일(B)에 공급되고, 코일(A)에 이전에 인가된 구동전류는 종료된다(즉, 제로로 간다). 이것은 코일(B)의 단부(26)에 양극을 형성하여 자기 링(16) 및 따라서 회전자(12)가 18도만큼 회전하게 됨으로써 S극(24)이 도 2에 도시된 바와 같이 인접 코일(B)에 정지하게 된다. 다음에, (시간(T₃)-180도에서) 코일(A)에 도 4에 도시된 음 전류가 공급되어, 코일(A)의 단부(25)에 S극을 형성하고 반면 코일(B)은 비구동된다. 이 경우, 자기 링(16) 상의 N극(28)은 단부(25)에 생긴 S극에 의해 끌어당겨져 도 3에 도시된 바와 같이 단부(25)에 인접한 위치로 순방향 스텝핑하게 됨으로써 회전자(12)를 18도로 더 순방향으로 스텝핑하게 된다. 적합한 구동 전류들을 선택함으로써, 반스테핑 혹은 심지어 미소(micro)-스텝핑이 달성될 수 있다는 것은 공지되어 있다. 이에 따라, 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이 코일(A) 및 코일(B)에 구동전류들을 계속 제공함으로써, 회전자(12)가 회전하게 된다. 스텝핑 모터들에 대한 제어 전압들 및 전류들의 생성은 공지되어 있으므로, 여기서 자세한 설명은 필요하지 않을 것으로 생각된다.

각각의 코일이 비활성화될 때(예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 코일(A)이 시간(T₁)에서 시간(T₂)로 그리고 시간(T₃)에서 시간(T₄)로 천이하고 도 5에 도시된 바와 같이 코일(B)이 시간(T₂)에서 시간(T₃)으로 시간(T₄)에서 시간(T₅)로 천이할 때), 역기전력(emf)이 각각의 코일들에 생성된다. 역기전력 전압들을 감시함으로써, 모터가 스톨하고 있다면, 회전 천이는 없어 어떠한 역기전력 신호도 없을 것이므로 스텝핑 모터의 스톨 상태가 검출될 수 있다. 이러한 상태가 도 8에 도시한 시간(T₈)에 도시되었다.

전술한 바와 같이, 역기전력에 의해 생성된 전압을 감시하고 이를 임계전압과 비교하는 것은 공지된 것으로 그 취지는 전압이 임계전압을 초과할 경우 모터의 회전자는 여전히 회전하고 있으며, 전압이 임계전압을 초과하지 않는다면 모터는 정지되어 있어 스톨 상태에 있다는 것이다. 회전자(12)가 회전되게 전술한 바와 같이 구동되는 코일들(A, B)을 포함하는 스텝핑 모터(30)를 도시한 도 6에 이러한 시스템을 도시하였다. 회전자(12)는 디스플레이 혹은 계기(38) 상의 니들 혹은 포인터(36) 형태의 액추에이터 부호에 샤프트(32) 및 트랜스미션(34)에 의해 결합된다. 계기(38)에 디스플레이될 차량 속도 혹은 모터 rpm과 같은 변량을 나타내는 신호가 제어유닛(42)의 입력(40)에 인가된다. 제어유닛(42)은 입력(40)에 나타나는 신호의 크기를, 니들(36)이 디스플레이 변량의 측정을 정확하게 반영하도록 스텝핑 모터(30)가 회전되어야 하는 스텝들 수로 변환하기 위한 적합한 조합 로직을 내장하고 있다. 제어유닛(42)은 코일들(A, B)에서 생성된 역기전력 신호들도 감시하여 이들 신호들을, 종래엔 스톨 상태를 검출하기 위해 역기전력 전압을 임계전압과 비교하는 것만을 포함하였던 스톨 검출기(44)에 제공한다. 불행히도, 전술한 바와 같이, 저속모드에서, 역기전력은 단향적인 것이 아니라 발진하며 그 특성들은 회전자의 관성 및 회전자에 의해 구동되는 부하(이 경우 니들(36)의 질량)의 크기에 따라 변한다. 역기전력 전압은 시간에 관하여 자속의 변화율에 비례한다. 즉, Vemf = dΦ/dt. 이 전압은 전술한 바와 같이 부하에 의존적이다. 그러나, 자속 변화를 적분한 것은 자속의 총 변화를 나타내어, 느리게 혹은 빠르게 변하는 자속(즉, 부하 의존성 효과들) 혹은 구동 전류 변화들에 의해 영향을 받지 않는다.

기능적 개략도인 도 7에, 부분적으로 블록도 형태로 도시된 본 발명의 스텝핑 모터 스톨 검출회로에서 이 특성을 이용한다. 앞에서 언급한 코일들(A, B)은 각각이 코일 구동-전류 제어 및 발생 회로에 연관된 것으로, 이 회로는, 로직 회로(50)의 제어 하에, 언제, 어떤 방향으로, 어느 정도로 각 코일이 구동될 것인지를 결정한다. 각 코일에는 보정된 극성 역기전력 전압 신호들을 적분기(52)에 제공하는 멀티플렉서 회로가 설치된다. 예를 들면, 코일(A)에 흐르는 전류의 인가및 방향은 스위치들(S₁-S₄)에 의해 결정된다. 유사하게, 스위치들(S₉-S₁₂)은 코일(B)에 인가되는 전류의 인가 및 방향을 제어한다. 알 수 있는 바와 같이, 스위치들(S₁-S₄및 S₉-S₁₂)은 제어 로직(50)에 의해 제어된다.

회전자 운동으로부터 비롯되는 역기전력 전압 신호들은 코일(A)의 전류가 우측에서 좌측으로 흐르고 있다면 제1 극성을 가질 것이며 좌측에서 우측으로 흐른다면 제2 극성을 가질 것이다. 모든 기전력 전압신호들이 동일 극성으로 적분기(52)에 확실히 제공되게 하기 위해서, 코일(A)에는 스위치들(S₅-S₈)을 포함하는 멀티플렉서 회로가 설치된다. 마찬가지로, 코일(B)에는 스위치들(S₁₃-S₁₆)을 포함하는 멀티플렉서 회로가 설치된다. 전술한 경우와 같이, 스위치들(S₅-S₈, S₁₃-S₁₆)은 제어 로직(50)에 결합되어 이에 의해 제어된다.

알 수 있는 바와 같이, 스위치(S₁)는 공급전압원(V_C)와 코일(A)의 제2 단자 간에 결합되고, 스위치(S₂)는 V_C와 코일(A)의 제2 단자 간에 결합되며, 스위치(S₃)는 코일(A)의 제1 단자와 접지 간에 결합되고, 스위치(S₄)는 코일(A)의 제2 단자와 접지 간에 결합된다. 마찬가지로, 스위치들(S₉-S₁₂)은 코일(B)에 대하여 구성된다. 코일(A)의 단자들 양단에 (1) 제1 쌍의 직렬결합된 스위치들(S₅, S₆) 및 (2) 제2 쌍의 직렬결합된 스위치들(S₇, S₈)이 결합된다. 마찬가지로, 코일(B)의 단자들 양단에 (1) 제1 쌍의 직렬결합된 스위치들(S₁₃, S₁₄) 및 (2) 제2 쌍의 직렬결합된 스위치들(S₁₅, S₁₆)이 결합된다. 스위치들(S₅, S₆)의 접점 및 스위치들(S₁₃, S₁₄)의 접점은 내부 저항(R_int)이 연관된 적분기(52)의 제1 입력(54)에 결합된다. 스위치들(S₇, S₈)의 접점 및 스위치들(S₁₅, S₁₆)의 접점은 기준전압(V_ref)에 또한 결합된 적분기(52)의 제2 입력(56)에 결합된다. 내부 캐패시터(C_int)는 스위치(S₁₄)의 단자들인 적분기(52)의 입력(54)과 출력(58) 양단에 결합되고, 그 목적을 이하 기술한다. 알 수 있는 바와 같이, 스위치(S₁₄)는 마찬가지로 제어 로직(50)의 제어 하에 있다. 적분기(52)의 출력은 비교기(60)의 제1 입력에 결합된다. 비교기(60)의 제2 입력은 임계전압(V_T)를 수신하도록 결합된다. 비교기(60)의 출력은 스톨 상태가 검출되었는지 여부를 나타내는 단자(62)에 결합된다.

도 7에 도시된 스톨 검출 회로의 동작을 도 4, 도 5, 도 6에 관련하여 기술한다. 0도(시간 T₁)에서, 스위치들(S₁, S₄)을 닫음으로써 코일(A)에 양 구동 전류가 인가된다. 90도(시간 T₂)에서, 저 구동전류가 코일(A)에 인가되는데, 그러나, 스위치들(S9, S12)을 닫음으로써 코일(B)에 양 구동전류가 인가된다. 코일(B)에 흐르는 구동전류에 의해 스텝핑 모터의 회전자가 회전하게 됨으로써 코일(A)에 역기전력이 생긴다. 스위치(S₅, S₈)를 닫음으로써, 이 기전력은 스위치(S₅)를 통해 코일(A)의 단자(64)를 적분기(52)의 입력(54)에 결합하고 스위치(S₈)를 통해코일(A)의 단자(66)를 적분기(52)의 입력(56)에 결합함으로써 적분기(52)에 인가된다. 180도(시간 T₃)에서, 코일(B)에 흐르는 구동신호가 종료되나, 그러나, 스위치들(S₂, S₃)을 닫음으로써 코일(A)에 음 구동전류가 인가되어 스텝핑 모터의 회전자기 코일(B)을 지나 계속하여 이동하게 되고 코일(B)은 이에 역기전력을 생성하게 된다. 이 역기전력은 적분기(52)의 입력(54)에 스위치(S₁₃)를 통해 코일(B)의 단자(58)를 결합하고 스위치(S₁₆)를 통해 적분기(52)의 단자(56)에 코일(B)의 단자(70)를 결합함으로써 적분기(52)에 결합된다.

270도(시간 T₄)에서, 코일(A)에의 구동전류가 종료되고 음 구동전류가 스위치들(S₁₀, S₁₁)을 닫음으로써 코일(B)에 인가된다. 코일(A)은 구동되는 상태에서 비구동되는 상태로 천이하였기 때문에, 90도로 생성되었던 극성에 반대되는 극성의 역기전력 전압이 이 때만 생성된다. 그러나, 스위치들(S₆, S₇)을 닫음으로써, 코일(A)의 단자(66)는 적분기(52)의 입력(54)에 결합되고, 코일(A)의 단자(64)는 스위치(S₇)를 통해 적분기(52)의 입력(56)에 결합된다. 이렇게 하여, 펄스가 동일 극성의 적분기(52)에 역기전력 신호를 제공하도록 정류되었다(즉, 펄스의 극성이 보정되었다). 유사하게, 360도에서, 코일(B)은 음으로 구동된 상태에서 비구동된 상태로 천이하여 180도(시간 T₃)로 발생되었던 것에 반대되는 극성의 역기전력 전압을 발생하게 된다. 그러나, 다시, 이 극성은 코일(B)의 단자(68)를 적분기(52)의입력(56)에 결합하고 코일(B)의 단자(70)를 적분기(52)의 입력(54)에 결합하도록 스위치들(S₁₄, S₁₅)을 닫음으로써 역전된다. 이에 따라, 도 8에 도시된 일련의 적분된 신호들이 적분기(58)의 출력에 나타날 것이다.

역기전력 전압들은 회전자가 코일들(A, B)을 지나 그 운동을 계속한 결과이기 때문에, 회전자가 스톨하였다면 어떠한 역기전력도 발생되지 않을 것이다. 이 상태를 도 8에 시간(T₈)에 도시하였다. 도 8에 도시된 신호들은 비교기(60)의 제1 입력에 인가되고, 임계전압(V_T)은 제2 입력에 인가된다. 시간(T₈)에서, 적분기(52)의 출력은 임계값(V_T)을 초과할 것이고 스톨이 검출될 것이다.

회전자 운동에서 비롯되는 코일들(A, B)의 자속변화 외에, 구동전류 소진(decay)에 의해 코일들에 추가로 자속변화가 야기됨을 알아야 한다. 코일들 내 구동전류들의 소진에 의해 스톨 검출 과정이 영향받는 것을 방지하기 위해서, 본 발명의 스톨 검출회로는 (1) 급속한 전류 소진을 야기하게 코일들 양단간에 충분한 전압의 발생 및 (2) 역기전력 전압이 무시되는 기간인, 코일의 비활성화와 기전력 전압의 적분 간 짧은 마스킹 혹은 블랭킹 기간을 제공한다. 이 마스킹 혹은 블랭킹 기간은 제어 로직(50)의 제어 하에, 적분기(52)를 리셋 상태에 유지하는 스위치(S₁₄)에 의해 제공된다. 블랭킹 기간은 미리정해진 길이일 수 있으며 혹은 이 길이는 프로그램될 수도 있을 것이다. 또한, 본 발명의 스톨 검출 회로는 적분을 개시하기에 앞서 코일 내 전류가 충분히 소진된 시기를 판정하는 회로를 포함할 수도 있을 것이다.

다이오드들(D₁, D₂)은 코일(A)의 구동전류의 급속한 소진을 돕고, 다이오드들(D₃, D₄)이 코일(B)의 구동전류의 급속한 소진을 돕는다. 이들은 이를 코일들(A, B) 각각의 양단에 충분한 전압을 제공함으로써 달성한다. 알 수 있는 바와 같이, 다이오드들(D₁, D₂)은 이들의 애노드들이 함께 접지에 결합되어 있고 이들의 캐소드들은 코일(A)의 단자들(64, 66)에 각각 결합되어 있다. 다이오드들(D₃, D₄)은 유사하게 코일(B)에 관하여 구성된다.

이에 따라, 코일 구동 전류들의 변동 및 모터의 부하 특성에 무관한, 스텝핑 모터의 스톨 상태를 검출하기 위한 방법 및 장치가 제공되었다. 회전자 운동에 기인한 코일들 내의 역기전력 전압들은 우선, 일련의 동일 극성들의 펄스들을 제공하도록 정류되고 이후 적분된다. 이어서, 적분기의 출력은 스톨 상태가 존재하는지 판정하기 위해 임계전압과 비교된다 .

바람직한 실시예들을 전술한 설명에 제공하였지만, 방대한 수의 변화들이 실시예들내에 존재함을 이해해야 한다. 상기의 설명은 단지 예로써 주어진 것이고, 첨부한 청구의 범위에 청구된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이 기술에 숙련된 자에 의해 형태 및 상세의 변경들이 행해질 수 있다.

Claims (20)

1. 적어도 제1 및 제2 코일들 및 복수의 자극들을 주위에 구비한 회전자를 포함하는 유형의 스텝핑 모터의 스톨 상태를 검출하기 위한 장치로서:

   상기 제1 및 제2 코일들에 번갈아 구동 전류들을 공급하여 상기 회전자가 스텝핑하게 하는 전류 발생기로서, 상기 제1 및 제2 코일들 각각은 구동된 상태에서 비구동된 상태로 천이할 때 신호들을 발생하며, 상기 신호들은 상기 회전자의 움직임에 기인하는, 상기 전류 발생기;

   상기 신호들을 수신하기 위해 결합된 입력을 구비하며, 상기 신호의 적분된 버전(version)를 발생시키기 위한 적분기; 및

   상기 적분된 버전을 미리정해진 임계값과 비교하여 상기 스톨 상태를 검출하기 위해 상기 적분기에 결합된 비교기를 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호들은 극성이 교번하는 것인, 스톨 상태 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 신호들의 상기 극성을 보정하기 위해 상기 적분기에 결합된 출력을 구비하는 정류회로를 더 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 신호들 각각의 초기 부분을 마스킹하기 위한 블랭킹 회로를 더 포함하고, 상기 초기 부분은 상기 제1 및 제2 코일들 각각의 상기 구동전류가 실질적으로 소진되는데 걸리는 시간에 대응하는, 스톨 상태 검출장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 전류 발생기 및 상기 정류회로에 결합된 제어회로를 더 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 전류 발생기는 상기 제어 회로에 결합되어 제어되는 제1 스위칭 회로를 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 정류회로는 상기 제2 제어회로에 결합되어 제어되는 제2 스위칭 회로를 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 블랭킹 회로는 상기 제어회로에 결합되어 제어되는 제3 스위칭 회로를 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
9. 적어도 제1 및 제2 코일들 및 복수의 자극들을 주위에 구비한 회전자를 포함하는 유형의 스텝핑 모터의 스톨 상태를 검출하기 위한 장치로서;

   상기 제1 및 제2 코일들을 번갈아 구동하여 상기 회전자가 스텝핑 회전을 수행하게 하는 전류 발생수단으로서, 상기 제1 및 제2 코일들 각각은 상기 회전자의 회전에 기인하여, 구동된 상태에서 비구동된 상태로 천이할 때 역기전력 전압신호를 발생시키는, 상기 전류 발생수단;

   상기 역기전력 전압신호들을 수신하도록 결합되어 이 신호의 적분된 버전을 발생시키는 적분수단; 및

   상기 적분된 신호가 상기 스톨 상태를 나타내는지 판정하기 위해 상기 적분수단에 결합되는 검출수단을 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 역기전력 전압신호들은 극성이 교번하는 것인, 스톨 상태 검출장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 역기전력 전압신호들의 극성을 보정하기 위해 상기 적분수단에 결합된 정류수단을 더 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 역기전력 전압신호들 각각의 미리정해진 초기 부분을 마스킹하기 위한 블랭킹 수단을 더 포함하고, 상기 미리정해진 부분은 상기 제1 및 제2 코일들 각각의 구동 전류가 실질적으로 소진되는데 걸리는 시간에 대응하는 것인, 스톨 상태 검출장치.
13. 제9항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 적분된 버전을 미리정해진 임계값과 비교하기 위한 비교기를 포함하는, 스톨 상태 검출장치.
14. 변량의 측정을 디스플레이하기 위한 장치로서:

    적어도 제1 및 제2 코일들; 및 복수의 자극들을 주위에 구비한 회전자를 포함하는 스텝핑 모터;

    상기 회전자에 의한 운동이 상기 변량의 측정을 반영하도록 상기 회전자에 결합된 디스플레이 액추에이터;

    상기 제1 및 제2 코일들에 번갈아 구동전류들을 공급하여 상기 회전자가 상기 변량의 측정을 나타내는 양만큼 회전하게 하는 전류 발생기로서, 상기 제1 및 제2 코일들 각각은 구동된 상태에서 비구동된 상태로 천이할 때 신호들을 발생하며, 상기 신호들은 상기 회전자의 움직임에 기인하는, 상기 전류 발생기;

    상기 신호들을 수신하도록 결합된 입력을 구비하며, 상기 신호들의 적분된 버전을 발생시키기 위한 적분기; 및

    상기 적분된 신호가 스톨 상태를 나타내는지 판정하기 위해 상기 적분기에 결합되는 검출기를 포함하는, 디스플레이 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 신호들은 극성이 교번하는 것이며, 상기 신호들을 정류하기 위해 상기 적분기에 결합되는 정류회로를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 신호들 각각의 미리정해진 초기 부분을 마스킹하기 위한 블랭킹 회로를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
17. 제14항에 있어서, 상기 검출기는 상기 스톨 상태를 검출하기 위해 상기 적분한 신호와 미리정해진 임계값을 비교하기 위한 비교기를 포함하는, 디스플레이 장치.
18. 적어도 제1 및 제2 코일들 및 복수의 자극들을 주위에 구비한 회전자를 포함하는 유형의 스텝핑 모터의 스톨 상태를 검출하기 위한 방법으로서;

    상기 회전자가 회전하게 하는 구동 신호들로 상기 제1 및 제2 코일들을 번갈아 구동하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 코일들은 구동된 상태에서 비구동된 상태로 천이할 때 기전력 신호들을 발생하고, 상기 기전력 신호들은 상기 회전자의 운동에 의해 야기되는, 상기 구동 단계;

    상기 기전력 신호들을 적분하는 단계; 및

    스톨 상태를 검출하기 위해 상기 적분된 기전력 신호들을 감시하는 단계를 포함하는, 스톨 상태 검출방법.
19. 제18항에 있어서, 적분에 앞서 상기 기전력 신호들을 정류하는 단계를 더 포함하는, 스톨 상태 검출방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일들 각각의 구동 전류가 실질적으로 소진되는데 걸리는 시간에 대응하는 상기 기전력 신호들 각각의 미리정해진 초기 부분을 마스킹하는 단계를 더 포함하는, 스톨 상태 검출방법.