KR930004032B1 - 스텝모터의 미세스텝 구동제어시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스텝모터의 미세스텝 구동제어시스템

제 1 도는 미세스텝 구동을 위한 상전류 제어 파형도.

제 2 도는 본 발명 스텝모터의 미세스텝 구동제어시스템 구성도.

제 3 도는 제 2 도의 기준전류신호 발생부에 대한 상세도.

제 4 도는 제 2 도의 전류검출부 및 감산부에 대한 상세도.

제 5 도는 제 2 도의 전류제어부에 대한 상세도.

제 6 도는 제 2 도의 게이트구동부에 대한 상세도.

제 7 도는 제 2 도의 인버터부에 대한 상세도.

제 8 도는 제 3 도의 기준전류신호 발생부에 입력되는 미세스텝수와 비트입력과의 관계를 나타낸 진리표도.

제9(a)도 내지 제9(f)도는 제 4 도의 전류제어부의 입, 출력 파형도.

제10(a)도 내지 제10(d)도는 제 6 도의 게이트 구동부의 입, 출력 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기준전류신호 발생부 2 : 감산부

3 : 전류검출부 4 : 전류제어부

5 : 게이트구동부 6 : 인버터부

7 : 스텝모터 8 : 전원부

본 발명은 마이크로프로세서를 이용한 히스테리시스(Hysteresis) 전류제어방식에 의해 최대정도(Max. Resolution)를 전 스텝각(Full Step Angle : 1.8°)의 1/128(0.014°)로 세분화한 미세스텝 구동시스템에 관한 것으로, 특히 디텐토크(Detent Torque)에 의한 위치오차 보상과 한 스텝각이 0.014°까지의 정밀 위치제어 가능 및 스텝모터가 가지고 있는 저속영역에서 공진현상을 제거하도록 한 스템모터의 미세스텝 구동제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 스텝모터는 입력펄스에 따라 정확히 한 스텝씩 회전하는 간단 명료한 동작원리 때문에 컴퓨터 주변기기, 비디오테이프레코더(VTR), X-Y 테이블등 각종 자동화기기에 개루프(open loop) 제어방식에 의해 널리 사용되고 있다. 그러나 스텝모터는 회전할때 진동을 수반하며, 스텝 회전으로 인하여 연속적인 위치제어가 곤란할 뿐만 아니라 입력펄스열이 매우 빠르거나 관성 부하가 클때는 입력펄스에 따라 회전하지 못하고 탈조하는 경우가 있고, 이러한 스텝모터의 진동 및 공진현상은 스텝모터의 구조상 피할 수 없는 현상이지만 이때문에 위치 정밀제어가 곤란하고 저속 및 중속영역에서 동작이 곤란한 영역이 존재하며, 최대 응답주파수가 제한되는 등 사용상의 문제를 야기시켰다.

본 발명은 이와 같은 종래의 결함을 감안하여 입력펄스 한개당 스텝모터의 회전량을 줄이기 위하여 전 스텝 구동방식의 권선전류를 작은 스텝의 권선전류(예 : 1주기당 32,64,96,128 미스스텝)로 변화시켜 디텐토크에 의한 위치오차를 보상하면서 미세스텝 구동이 가능하도록 창안한 것으로, 이하 본 발명을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 미세스텝 구동에 있어서 가장 중요한 문제는 전류 제어라 할 수 있다. 즉 스텝모터에 대한 조건이 이상적인 경우 각상의 전류(I₂)(I₂)를 식(i) 및 식(ii)와 같이 흘려주면 이때의 토크(T)는 식(iii)과 같이 된다.

여기서, I_R: 정격전류, ψ : 전류각(전기각), T_HO: k_tI_R, kt : 토크상수, θe :기준위치각(전기각)이다.

이와같이 이상적인 조건하에서는 안정점은 전류각과 같게 된다. 따라서 전류각의 한 주기를 원하는 수로 세분화함에 따라 미세스텝의 정도(Resolution)가 결정된다.

그러나 모터에 자속의 포화나 디텐토크 및 마찰부하가 존재하는 경우에는 안정점과 전류각은 일치하지 않아 위치오차가 발생하게 된다. 따라서 4차 디텐토크의 고조파 성분만을 고려하였을 경우의 발생토크(T)는 아래 식(iV)과 같으며 4차 디텐토크의 고조파 성분에 의한 영향을 제거하기 위한 전류(I₁)(I₂)는 아래 식(V) 및 식(Vi)과 같이 된다.

여기서, Kd : 디텐토크, B₁: 모터전류의 기본파 성분의 크기이다.

즉, 스텝모터의 각 상에 식(V) 및 식(Vi)과 같은 전류를 흘려주면 디텐토크에 의한 위치오차를 보상하면서 미세스텝이 가능하게 된다.

제 1 도는 히스테리시스 방식을 이용하여 스텝모터를 미세하게 구성하기 위한 상전류 제어파형도로서, 스텝모터의 각상에 해당하는 기준전류(iref)가 주어진 경우, 초기에는 상전류(i)가 기준전류(iref)에 미달하기 때문에 상전압(ν)의 기준전압(νdc)이 상에 가해지게 되면 상에 흐르는 상전류(i)는 점차 증가하게 된다. 상전류(i)가 계속 증가하여 시간(t₁)에서 상전류(i)가 상전류 상한계치(iref+△i)(여기서 △i는 히스테리시스 대역이다)가 되면 상전압(ν)은 제로(zero)가 되어 상전류(i)는 계속 감소하게 된다. 상전류(i)가 계속 감소하여 하한계치(iref-△i)가 되면 다시 상전압(ν)을 기준전압(νdc)으로 인가시켜 상전류(i)가 증가되도록 한다. 이와 같이 하여 각 상에 흐르는 전류를 미리정한 한계이내의 값을 갖도록 제어하는 방식이 히스테리시스방식 전류제어이다. 이 히스테리시스 방식을 이용하여 스텝 모터의 미세스텝 구동을 구현하기 위한 시스템 구성을 제 2 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 발명 스텝모터의 미세스텝 구동제어시스템 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 외부로부터 인가되는 기준속도 및 원하는 미세스텝각 데이타에 따라 해당 기준전류를 발생하는 기준전류신호발생부(1)와, 상기 스텝모터(7)의 각 상에서 전류를 검출하여 증폭출력하는 전류검출부(3)와, 상기 전류검출부(3)로부터 검출된 스텝모터(7)의 상전류 및 기준전류신호발생부(1)에서 발생되는 기준전류를 비교하여 그 차전류를 출력하는 감산부(2)와, 상기 감산부(2)로부터 출력된 차전류 및 기준전류신호발생부(1)로부터 출력된 스탭모터(7)의 회전방향신호를 히스테리시스 대역 전류제어방식에 의하여 전류를 제어함과 아울러 스텝모터(7)의 회전 방향을 제어하는 전류제어부(4)와, 상기 전류제어부(4)로부터 출력된 전류제어신호를 게이트구동부(5)를 통해 인가 받은 후 이를 교류신호로 변환시켜 스텝모터(7)를 제어하는 인버터부(6)와, 상기 시스템전체를 구동시키기 위하여 전원을 공급하는 전원부(8)로서 구성한다.

제 3 도는 제 2 도의 기준전류신호 발생부(1)에 대한 상세도로서, 이에 도시한 바와 같이 인터럽트단자(INT)로 입력되는 기준속도, 포트단자(P_ψ-P₂)로 입력되는 미세스텝신호(MS_ψ-MS₂), 포트단자(P₃)로 입력되는 스타트 스톱신호(S/ST) 및 포트단자(P₄)로 입력되는 스텝모터(7)의 회전방향신호(DIR)에 따라 그에 해당하는 어드레스를 발생함과 아울러 시스템 전체를 제어하는 마이크로 프로세서(1a)와, 상기 마이크로프로세서(1a)로부터 출력되는 인에이블신호에 의하여 인에이블되어 그 마이크로프로세서(1a)의 어드레스를 디코딩하는 디코더부(1b)와, 상기 디코더부(1b)로부터 출력된 2비트의 데이타를 각기 낸드화하여 출력하는 낸드게이트(NAND₁),(NAND₂), 상기 낸드게이트(NAND₁),(NAND₂)의 출력신호에 따라 인에이블되어 그 마이크로프로세서(1a)의 어드레스를 래치하는 래치부(1c),(1d)와, 상기 래치부(1c),(1d)에 래치되어 있는 마이크로프로세서(1a)의 어드레스 지정에 의해 1상 및 2상 각각의 기준전류를 양자화시킨 데이타를 출력하는 이피롬(EPROM)(1e,1f,1g,1h)과, 상기 이피롬(1e,1f,1g,1H)으로부터 출력된 1상 및 2상의 데이타, 즉 기준전류를 각각 아날로그 신호로 변환시키는 디지탈/아나로그 변환부(1i),(1j)와, 상기 디지탈/아날로그 변환부(1i)(1j)로부터 출력된 기준전류 및 전원단자(Vcc)로부터 인가된는 전압을 비교하여 기준전압을 발생하는 제너다이오드(ZD₁), 콘덴서(C₁), 가변저항(VR₁), 저항(R₁) 및 비교기(CP₁)로 된 기준전압발생부(1h)와, 상기 디지탈/아날로그변환부(1i)(1j)의 기준전류를 입력한 후 이를 전압으로 변환하여 각기 1상 및 2상 출력단자(CC₁)(CC₂)로 출력하는 차동증폭기(OP₁),(OP₂) 및 저항(R₂,R₃)(R₄,R₅)으로 된 전압변환부(1l)(1m)로서 구성한다.

제 4 도는 제 2 도의 전류검출부(3) 및 감산부(2)에 대한 상세도로서, 이에 도시한 바와 같이, 상기 인버터부(6)의 각상 단자(P₁)(P₂)로부터 입력된 스텝모터(7)의 각 상전류를 2단 증폭하여 출력하는 차동증폭기(OP₃)(OP₄) 및 저항(R₆-R₁₁)로 된 증폭부(3a)와, 상기 증폭부(3a)로부터 증폭되어 출력된 스텝모터(7)의 상전류를 입력하여 절대값을 취하는 다이오드(D₁-D₄), 저항(R₁₆-R₂₀) 및 비교기(CP₂)로 된 절대값회로부(3b)와, 상기 기준전류신호발생부(1)의 출력단자(CC₁)로부터 출력된 기준전류를 2단 증폭하여 출력하는 차동증폭기(OP₅),(OP₆) 및 저항(R₁₂-R₁₅)으로 된 기준전류신호 발생부(1)의 증폭부(1n)와, 상기 증폭부(1n)의 기준전류 및 절대값회로부(3b)로부터 출력된 스텝모터(7)의 실제 전류값을 비교하여 그 차전류를 출력단자(iea)로 출력하는 차동증폭기(OP₇) 및 저항(R₂₁-R₂₄)으로 된 감산부(2)로서 구성한다.

제 5 도는 제 2 도에 대한 전류제어부(4)의 상세도로서, 이에 도시한 바와 같이, 상기 가산부(2)의 출력단자(iea)로부터 출력된 차전류의 레벨과 기준신호레벨을 비교하여 디지탈신호의 하이레벨 또는 로우레벨을 출력하는 저항(R₂₅-R₂₈), 차동증폭기(OP₈), 다이오드(D₅) 및 제너다이오드(ZD₂)로 된 비교부(4a)와, 상기 마이크로프로세서(1a)로부터 출력된 방향신호(DIR)를 각각 반전시키는 인버터게이트(I₁)(I₂)와, 상기 인버터게이트(I₁)(I₂)로부터 반전출력된 방향신호(DIR)를 적분함과 아울러 이를 다시 반전출력하는 다이오드(D₆)(D₇), 콘덴서(C₂)(C₃), 저항(R₂₉)(R₃₀) 및 인버터게이트(I₃)(I₄)로 된 스위칭 지연부(4b)(4c)와, 상기 비교부(4a)의 출력신호 및 각 스위칭지연부(4b)(4c)의 출력신호로 낸드화시키고 이를 다시 반전시켜 출력단자(GA₁-GA₄)로 출력하는 낸드게이트(NAND₃)(NAND₄), 인버터게이트(I₅-I₈) 및 저항(R₃₁-R₃₄)으로 된 출력구동부(4d)로서 구성한다. 제6도는 게이트구동부(5)에 대한 상세도이고, 제 7 도는 제 2 도의 인버터부(6)에 대한 상세도로서, 이에 도시한 바와 같이, 상기 전류제어부(4)의 전류제어신호에 따라 게이트구동부(5)의 옵토커플러(OPT)가 구동하여 트랜지스터(TR₁-TR₃)를 온-오프스위칭하도록 하고, 상기 트랜지스터(TR₁-TR₃)의 온-오프 스위칭에 따라 전원부(8)의 전원이 트랜지스터(TR₂)를 통해 인버터부(6)에 구성된 엔-모스트랜지스터(NM₁-NM₄)를 제어하여 스텝모터(7)의 회전속도를 미세하게 구동하도록 구성되어 있는 것으로, 도면중 미설명부호 R₃₅-R₃₉는 저항이고, C₄는 콘덴서이며, ZD₃는 제너다이오드이다.

여기서 이피롬(1e-1h)에는 상기에서 설명한 식(i)(ii) 또는 식(V)(Vi)에 해당하는 1상 2상 각각의 기준전류를 12비트로 양자화한 데이터가 내장되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

기준전류신호발생부(1)에 구성된 마이크로프로세서(1a)에 미세스텝에 관한 명령, 즉 포트단자(P₃)에 스타트스톱신호(S/ST)를 인가하고, 스텝모터(7)의 회전방향신호(DIR)는 포트단자(P₄)로 입력한다. 이때 회전방향신호(DIR)가 로우(L)신호이면 반시계 방향이고, 하이(H)레벨이면 시계방향이다.

또한 제 8 도와 같이 기계적인 한 스텝을 미세스텝으로 등분하는 미세스텝신호(MSφ-MS₂)를 포트단자(P_ψ-P₂)로 입력한다.

즉 기계적 1스텝을 64등분한 미세스텝으로 스텝모터(7)를 구동시키고자 할 때에는 MSψ=ψ, MS₁=1, MS₂=1로 설정하면 된다. 이때 스텝모터(7)의 회전속도에 관한 명령은 인터럽트단자(INT)를 통하여 입력된다. 즉 인터럽트단자(INT)에 원하는 회전속도 즉, 주파수를 갖는 펄스를 가하면 마이크로프로세서(1a)는 이를 인터럽트신호로 입력하여 이에 해당하는 전류기준치가 저장된 어드레스를 발생하여 래치부(1c)(1d)에 래치하게 되는데, 이때 마이크로프로세서(1a)의 포트단자(P₁₃)(P₁₄)로부터 출력된 어드레스가 디코더부(1b)에서 디코딩되어 낸드게이트(NAND₁)(NAND₂)의 입력에 인가되면 그 낸드게이트(NAND₁)(NAND₂)는 디코더부(1b)에서 부호화된 데이터를 낸드화시켜 상기 래치부(1c)(1d)를 인에이블시키게 된다.

따라서 마이크로프로세서(1a)의 포트단자(P₅-P₁₂)로부터 출력된 어드레스가 래치부(1c)(1d)를 인에이블시키게 된다.

따라서 마이크로프로세서(1a)의 포트단자(P₅-P₁₂)로부터 출력된 어드레스가 래치부(1c)(1d)에 래치되고, 1상 및 2상 각각의 기준전류를 12비트로 양자화한 데이터가 저장된 이피롬(1e,1f)(1g,1h)의 어드레스를 지정하게 되므로써 이에 저장된 12비트의 데이타가 디지탈/아날로그 변환부(1i)(1j)를 통하여 아날로그 신호로 변환된 후 전압변환부(1l)(1m)의 저항(R₂)(R₄)을 통하여 차동증폭기(OP₁)(OP₂)의 반전단자에 인가됨과 아울러 기준전압발생부(1k)에 구성된 비교기(CP₁)의 반전단자에 인가되면 그 비교기(CP₁)는 가변저항(VR₁)의 조정에 의한 비반전단자로 인가되는 전원단자(Vcc)의 전압과 비교하여 기준전압을 출력하게 되고, 이 기준전압은 상기 디지탈/아날로그 변환부(1i)(1j)의 출력전류와 합산된 후 저항(R₂,R₃)(R₄,R₅) 및 차동증폭기(OP₁)(OP₂)로 된 전압변환부(1l)(1m)에서 전압으로 변환되어 출력단자(CC₁)(CC₂)를 통해 출력되는데 여기서 1상과 2상이 서로 대칭을 이루고 있으므로 1상만 가지고 설명하면 다음과 같다.

상기 전압변환부(11)의 출력단자(CC₁)를 통한 기준전류 값은 기준전류신호발생부(1)에 구성된 증폭부(1n)의 저항(R₁₂-R₁₅)에 의해 이득이 조정되고, 차등증폭기(OP₅)(OP₆)에 의하여 반전증폭된 후 감산부(2)의 저항(R₂₂)(R₂₄)을 통하여 차동증폭기(OP₇)의 비반전단자에 인가된다.

한편 인버터부(6)의 각상단자(P₁)(P₂)로부터 입력된 스텝모터(7)의 각 상전류를 전류검출부(3)의 증폭부(3a)에 구성된 저항(R₆-R₉)에 의해 이득이 조정되고, 차당증폭기(OP₃)에 의하여 차동증폭됨과 아울러 그 증폭된 상전류값이 다시 증폭부(3a)의 저항(R₁₀)(R₁₁) 및 차동증폭기(OP₄)를 반전증폭된 후 전류검출부(3)에서 구성된 절대값 회로부(3b)의 입력에 인가된다. 이때 증폭부(3a)로부터 반전증폭된 상전류값이 플러스인 경우에는 절대값회로부(3b)의 다이오드(D₂)가 턴-온되어 그 플러스의 상전류가 다이오드(D₂) 및 저항(R₁₇)(R₁₉)을 통한 후 비교기(CP₂)의 비반전단자에 인가된다. 따라서 비교기(CP₂)는 그의 반전단자와 비교하여 플러스 상전류값을 출력하게 되고, 증폭부(3a)로부터 반전 증폭된 상전류값이 마이너스인 경우에는 절대값 회로부(3b)의 다이오드(D₁)가 턴-온되어 그 마이너스의 상전류가 다이오드(D₁) 및 저항(R₁₆)을 통하여 비교기(CP₂)의 반전 단자에 인가되므로 그 비교기(CP₂)는 그의 비반전단자와 비교하여 플러스 상전류값을 출력하게 되고, 이 상전류값은 감산부(2)의 저항(R₂₁)을 통해 차동증폭기(OP₇)의 반전단자에 인가된다.

이에 따라 감산부(2)의 차동증폭기(OP₇)는 기준전류신호발생부(1)의 증폭부(1n)로부터 출력된 기준전류갑과 전류검출부(3)의 절대값회로부(3b)로부터 출력된 스텝모터(7)의 실제 상전류값과의 차를 증폭한 후 출력단자(iea) 및 전류제어부(4)에 구성되어 히스테리시스 대역을 갖는 비교부(4a)의 저항(R₂₅)을 통해 차동증폭기(OP₈)의 반전단자 인가하게 되는데 만일 상기 감산부(2)의 출력단자(iea)로부터 플러스의 차전류가 입력되면 비교부(4a)의 차동증폭기(OP₈)는 이의 비반전단자와 비교하여 마이너스의 차전류를 출력하게 되고, 이에 따라 전원단자(Vcc)의 전원이 저항(R₂₇) 및 그 차동증폭기(OP₈)를 통해 접지로 바이패스되므로 출력구동부(4d)에 구성된 낸드게이트(NAND₃)(NAND₄)의 일측 입력되면 로우(L)펄스가 걸리게 된다. 반대로 감산부(2)의 출력단자(iea)로부터 마이너스의 차전류가 입력되면 비교부(4a)의 차동증폭기(OP₈)는 이를 반전시켜 플러스의 차전류를 출력하게 되고, 이 플러스의 차전류는 저항(R₂₇)을 통한 전원단자(Vcc)의 전압과 풀업되고, 다이오드(D₅) 및 제너다이오드(ZD₂)를 통해 소정레벨의 펄스로 변환되어 출력구동부(4d)에 구성된 낸드게이트(NAND₃)(NAND₄)의 일측입력에 하이(H)펄스로 걸리게 된다. 이때 비교부(4a)를 통과한 신호는 인버터부(6)에 구성된 엔-모스트랜지스터(NM₁-NM₄)를 구동하는 시간정보만 갖고 있으므로 이에 방향성을 부여해야 한다. 즉 마이크로프로세서(1a)로부터 제9(a)도와 같은 회전방향신호(DIR)가 입력되면 이 신호는 전류제어부(4)의 인버터게이트(I₁)에서 제9(b)도와 같이 반전되고, 이 반전신호는 스위칭지연부(4b)에 구성된 저항(R₂₉)과 콘덴서(C₂)의 시정수에 의해 제9(c)도와 같이 정해진 기울로 서서히 감소되어 출력되면 인버터게이트(I₃)는 제9(e)도와 지연시간(ta)후에 이를 반전시켜 낸드게이트(NAND₃)의 타측 입력에 인가하게 된다.

아울러 상기 제9(b)도와 같은 회전방향신호(DIR)는 인버터게이트(I₂)를 통해 제9(a)도와 같이 반전되고, 이 반전된 회전방향신호(DIR)는 스위칭지연부(4C)에 구성된 저항(R₃₀) 및 콘덴서(C₃)의 시정수에 의해 제9(e)도와 같이 정해진 기울기로 서서히 감소되어 출력되면 인버터 게이트(I₄)는 제9(f)도와 같이 지연시간(ta)후에 그 입력신호를 반전시켜 낸드게이트(NAND₄)에 인가하게 된다. 따라서 상기 낸드게이트(NAND₃)(NAND₄)는 전류제어부(4)의 비교부(4a)에서 출력된 클럭펄스와 스위칭지연부(4b)(4c)로부터 출력된 클럭펄스를 낸드화시키고, 각 인버터게이트(I₅-I₈)를 통해반전시킨 후 출력단자(GA₁-GA₄)를 통해 게이트구동부(5)에 구성된 옵토커플러(OPT)로 인가하게 되는데 만일 전류제어부(4)의 출력단자(GA₁)(Ga₄)로부터 제10(a)도와 같은 하이(H)펄스신호가 입력되면 발광다이오드와 포토트랜지스터로 된 옵토커플러(OPT)가 턴-온되어 그의 출력에는 제10(b)도와 같은 로우(L)펄스신호가 출력되고, 이와 연결된 트랜지스터(TR₁)가 오프되어 그의 콜렉터에는 제10(c)도와 같은 하이펄스신호가 걸리게 됨과 아울러 이 하이펄스신호가 트랜지스터(TR₂)(TR₃)의 베이스에 인가되므로 그 트랜지스(TR₃)는 오프되고, 트랜지스터(TR₂)가 턴-온된다. 따라서 전원단자(AP)로부터 인가된 전원부(8)의 전원이 상기 트랜지스터(TR₂)와 저항(R₃₈) 및 출력단자(GDA₁)(GDA₄)를 통한 후 인버터부(6)에 구성된 엔-모스트랜지스터(NM₁)(NM₄)이 게이트에 제10(d)도와 같은 하이펄스신호로 인가되어 그 엔-모스트랜지스터(NM₁)(NM₄)를 지연시간(ta)(tb)이 지난 후에 온-오프시키게 되므로 스텝모터(7)가 마이크로프로세서(1a)의 미세스텝각 명령에 따라 미세하게 구동을 하게 된다.

여기서 지연시간(ta)(tb)을 발생하는 이유는 제 7 도와 같이 전류의 방향전환을 위하여 엔-모스 트랜지스터(NM₁)(NM₂)를 번갈아 온/오프하게 되면 각각의 온/오프시에 상하의 엔-모스 트랜지스터(NM₁)(NM₂)간에 단락 현상이 발생하여 소자가 파괴될 우려가 있으므로 이를 방지하기 이하여 각각의 온시에 시간지연을 두어야만 하는 단점이 있어 스위칭 주파수를 상승시키는데 제한요소로 작용하게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기준전류가 포시티브인 경우에는 엔-모스 트랜지스터(NM₂)(NM₃)를 오프시킨 채, 엔-모스 트랜지스터(NM₁)(NM₄)만을 오프시켜 권선에 흐르는 전류를 제어하고, 반대로 기준전류가 네가티브인 경우에는 엔-모스 트랜지스터(NM₁)(NM₄)는 오프시켜 놓고 엔-모스트랜지스터(NM₂)(NM₃)만 온/오프시켜 전류를 제어하면 상기의 방식과 같이 매번 스위칭이 일어날 때마다 시간지연을 줄 필요가 없고, 기준전류의 극성이 변환되는 점에서만 지연시간(ta)(tb)을 주면 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 디텐토크에 의한 위치오차 보상기능을 가지고 있으며, 한 스텝각이 0.014°까지의 정밀위치제어가 가능할 뿐만 아니라 스텝모터가 가지고 있는 저속영역에서의 공진현상도 제거되는 특징이 있는 것이다.

Claims (5)

1. 전원부(8)로부터 인가되는 전원을 인버터부(6)에서 제어하여 스텝모터(7)를 구동시키는 스텝모터제어시스템에 있어서, 외부에서 인가되는 기준속도 및 미세스텝각 데이터에 따라 해당기준전류를 발생하는 기준전류신호발생부(1)와, 상기 스텝모터(7)의 각상에서 전류를 검출하여 증폭출력하는 전류 검출부(3)와, 상기 전류검출부(3)의 출력전류 및 기준전류신호 발생부(1)의 기준전류를 비교하여 그 차전류를 출력하는 감산부(2)와, 상기 감산부(2)의 차전류 및 기준전류신호 발생부(1)로부터 출력된 스텝모터(7)의 방전신호를 히스테리시스대역 전류제어방식에 의하여 전류를 제어함과 아울러 스텝모터(7)의 회전방향을 제어하는 전류제어부(4)와, 상기 전류제어부(4)의 출력신호에 따라 온-오프스위칭되어 인버터부(6) 및 스텝모터(7)를 미세스텝각으로 제어하는 게이트구동부(5)로서 구성함을 특징으로 하는 스텝모터의 미세스텝구동제어시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기준전류신호발생부(1)는 기준속도신호, 미세스텝신호(MS_ψ-MS₂) 및 방향신호(DIR)에 따라 그에 해당하는 어드레스를 발생함과 아울러 시스템 전체를 제어하는 마이크로 프로세서(1a)와, 마이크로프로세서(1a)의 어드레스를 디코딩하는 디코더부(1b)와, 상기 디코더부(1b)의 출력데이타를 낸드화하여 출력하는 낸드게이트(NAND₁),(NAND₂)와, 상기 낸드게이트(NAND₁),(NAND₂)의 각 출력신호에 따라 인에이블되어 그 마이크로프로세서(1a)의 어드레스를 래치하는 래치부(1c),(1d)와, 상기 래치부(1c),(1d)의 어드레스지정에 의해 1상 및 2상 각각의 기준전류를 양자화시킨 데이타를 출력하는 이피롬(1e-1h)과, 상기 이피롬(1e-1h)으로부터 출력된 기준전류를 아날로그신호로 변환하는 디지탈/아날로그 변환부(1i)(1j)와, 상기 디지탈/아날로그변환부(1i)(1j)의 출력기준전류 및 전원단자(Vcc)의 전압을 비교하여 기준전압을 발생하는 기준전압발생부(1k)와, 상기 디지탈/아날로그 변환부(1i)(1j)의 기준전류를 전압으로 변환하는 전압변환부(1l)(1m)와, 상기 전압변환부(1l)의 출력전압을 반전증폭하여 감산부(2)에 인가하는 증폭부(1n)로서 구성함을 특징으로 하는 스텝모터의 미세스텝 구동 제어 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 전류검출부(3)는 상기 인버터부(6)의 각 상으로부터 입력된 스텝모터(7)의 각 상 전류를 차동증폭하고, 반전증폭하는 증폭부(3a)와, 상기 증폭부(3a)의 출력전류를 절대값으로 취하여 감산부(2)에 인가하는 절대값 회로부(3b)로서 구성함을 특징으로 하는 한 스텝모터의 미세스텝 구동 제어시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 전류제어부(4)는 상기 감산부(2)의 차전류의 레벨과 기준신호레벨을 비교하여 디지탈신호의 하이레벨 또는 로우레벨을 출력하는 비교부(4a)와, 상기 마이크로프로세서(1a)의 방향신호(DIR)를 각기 반전시키는 인버터게이트(I₁)(I₂)와, 상기 인버터게이트(I₁)(I₂)로부터 반전출력된 방향신호(DIR)를 적분하여 일정시간동안 지연시킴과 아울러 이를 다시 반전출력하는 스위칭지연부(4b)(4c)와, 상기 비교부(4a)의 출력신호 및 스위칭 지연부(4b)(4c)의 출력신호를 낸드화시키고, 이를 다시 반전시켜 출력하는 출력구동부(4d)로서 구성함을 특징으로 하는 스텝모터의 미세스텝 구동 제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 게이트구동부(5)는 상기 전류제어부(4)의 전류제어신호에 따라 옵토커플러(OPT)가 구동하여 트랜지스터(TR₁-TR₃)를 온-오프 스위칭하도록 하고, 상기 트랜지스터(TR₁-TR₃)의 스위칭에 따라 전원부(8)의 전원이 트랜지스터(TR₂)를 통해 인버터부(6)를 제어하는 것을 특징으로 하는 스텝모터의 미세스텝 구동제어시스템.