JP2000295761A - ステッピングモータ保護装置 - Google Patents

ステッピングモータ保護装置

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JP2000295761A
JP2000295761A JP9649399A JP9649399A JP2000295761A JP 2000295761 A JP2000295761 A JP 2000295761A JP 9649399 A JP9649399 A JP 9649399A JP 9649399 A JP9649399 A JP 9649399A JP 2000295761 A JP2000295761 A JP 2000295761A
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JP
Japan
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stepping motor
phase
control signal
timer
motor
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JP9649399A
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English (en)
Inventor
Masaru Murakoshi
勝 村越
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Toshiba Tec Corp
Original Assignee
Toshiba Tec Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動中のステッピングモータに対する相励磁
の切替が停止しても、ステッピングモータが熱により破
損する前にステッピングモータへの通電を解除して保護
を図る。 【解決手段】 ステッピングモータ1における各相の励
磁切替を制御する複数の相制御信号のうちの少なくとも
1つの相制御信号Aのパルス立ち上がりまたは立ち下が
りを検出する微分回路4と、この微分回路4により相制
御信号のパルス立ち上がりまたは立ち下がりが検出され
るとリセット動作した後計時をスタートするタイマ回路
5と、このタイマ回路5による計時時間が所定時間を経
過するとステッピングモータ1を通電するモータ制御信
号Kを停止させるアンドゲート6とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス入力により
各相の励磁切替を行ってステップ状に駆動するステッピ
ングモータの保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来の2−2相励磁形式のステッ
ピングモータ1に対する駆動装置の概略を示す。コント
ローラ2は、ステッピングモータ1を通電するか通電を
解除するかを制御するモータ制御信号Kと、ステッピン
グモータ1の各相(相A.相/A,相B,相/B:相/
Aは相Aの逆相、相/Bは相Bの逆相)の励磁切替を制
御するパルス状の相制御信号A,/A,B,/Bとを、
ソフトウェアの制御により出力する。モータドライブ回
路3は、前記モータ制御信号Kのオン“H”によりモー
タ用電源Vからの電源電圧をステッピングモータ1に供
給し、オフ“L”により上記電源電圧の供給を遮断す
る。また、各相制御信号A,/A,B,/Bのパルス立
上がりに同期してステッピングモータ1の対応する相を
励磁し、立ち下がりに同期して対応する相の励磁を解除
する。
【0003】このような構成のモータ駆動装置において
は、図5に示すように、モータ制御信号Kがオンのとき
に、ステップ1,2,3,4を1周期とするタイミング
で各相制御信号A,/A,B,/Bを順次オン“H”ま
たはオフ“L”させる。こうすることにより、オン状態
の相制御信号A,/A,B,/Bに対応する相が順次励
磁されてステッピングモータ1が回転駆動する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コントロー
ラ2はCPUを主体に構成し、前記モータ制御信号K及
び各相制御信号A,/A,B,/Bをソフトウェアによ
り制御するのが一般的である。このため、ソフトウェア
の暴走等により、モータ制御信号Kがオンしているにも
拘らず各相制御信号A,/A,B,/Bの全てがいずれ
かのステップの状態(図5の時点t3ではステップ3)
で停止し切替わらなくなると、ステッピングモータ1の
いずれかの相(図5の時点t3で停止した場合は相Aと
相B)に電流が流れ続ける。この状態が長時間放置され
ると、ステッピングモータ1が熱をもつために破損する
場合があった。また、ステッピングモータ1が破損した
ためにモータドライブ回路3に過電流が流れ、モータド
ライブ回路3までもが破損する場合もあった。
【0005】そこで本発明は、駆動中のステッピングモ
ータに対する相励磁の切替が停止したことによる不具合
を未然に防止できるステッピングモータ保護装置を提供
しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願請求項1記載の発明
は、駆動中のステッピングモータにおける少なくとも1
つの相の励磁切替有無を監視する相励磁切替監視手段
と、この監視手段により相の励磁切替が無い状態が所定
時間連続したことを検出するとステッピングモータを停
止させる停止制御手段とを備えたステッピングモータ保
護装置である。このような構成のステッピングモータ保
護装置であれば、駆動中のステッピングモータにおける
少なくとも1つの相の励磁切替が無い状態が所定時間連
続すると、ステッピングモータが自動的に停止するの
で、ステッピングモータが熱によって破損するのを防止
できる。
【0007】また、本願請求項2記載の発明は、ステッ
ピングモータにおける各相の励磁切替を制御する複数の
相制御信号のうちの少なくとも1つの相制御信号のパル
ス立ち上がりまたは立ち下がりによりリセット動作した
後計時をスタートするタイマ手段と、このタイマ手段に
よる計時時間が所定時間を経過するとステッピングモー
タを通電するモータ制御信号を停止させる通電解除手段
とを備えたステッピングモータ保護装置である。
【0008】また、本願請求項3記載の発明は、ステッ
ピングモータにおける各相の励磁切替を制御する複数の
相制御信号のうちの少なくとも1つの相制御信号のパル
ス立ち上がりまたは立ち下がりを検出するパルス検出手
段と、このパルス検出手段により相制御信号のパルス立
ち上がりまたは立ち下がりが検出されるとリセット動作
した後計時をスタートするタイマ手段と、このタイマ手
段による計時時間が所定時間を経過するとステッピング
モータを通電するモータ制御信号を停止させる通電解除
手段とを備えたステッピングモータ保護装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を用いて説明する。なお、この実施の形態では、従来
の技術で説明した2−2相励磁のステッピングモータ1
に対する駆動装置に本発明のステッピングモータ保護装
置を組み込む場合を例示し、図4と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明を省略する。
【0010】はじめに、この実施の形態において、ステ
ッピングモータ保護装置は、コントローラ2から出力さ
れる各相制御信号A,/A,B,/Bのうちの1つの相
制御信号Aを微分処理する微分回路4と、この微分回路
4から出力されるパルス信号の立ち下がりによりリセッ
ト動作した後計時を再スタートするリトリガタイプのタ
イマ回路5と、このタイマ回路5の出力信号と前記コン
トローラ2から出力されるモータ制御信号Jとの論理積
を演算し、その論理積出力をモータドライブ回路3に対
するモータ制御信号Kとして出力するアンドゲート6と
で構成している。
【0011】前記微分回路4は、前記コントローラ2に
おける各相制御信号A,/A,B,/Bのうちの1つの
相制御信号Aの出力端子と接地端子との間に直列に介挿
したコンデンサC2と抵抗R2とによって構成してい
る。
【0012】前記タイマ回路5は、タイマ用IC(LS
123)50と、このタイマ用IC50のタイムアップ
時間を設定するコンデンサC1と抵抗R1とからなる時
定数回路とで構成している。具体的には、タイマ用IC
50における負論理の/A入力端子を入力保護抵抗R3
を介して前記微分回路4のコンデンサC2と抵抗R2と
の接続点に接続し、正論理のB入力端子を前記コントロ
ーラ2におけるモータ制御信号Jの出力端子に接続して
いる。また、タイマ用IC50における正論理のR/C
入力端子をコンデンサC1と抵抗R1との直列回路を介
して+5Vの直流電源に接続するとともに、正論理のC
入力端子を前記コンデンサC1と抵抗R1との接続点に
接続している。さらに、タイマ用IC50における負論
理の/CLR入力端子を前記コントローラ2におけるリ
セット信号RSTの出力端子に接続している。前記タイ
マ用IC50の真理値表を[表1]に示す。
【0013】
【表1】
【0014】ここで、上記真理値表の状態(1),
(4),(5)においてQ出力端子から出力されるパル
ス信号のパルス幅が各相制御信号A,/A,B,/Bの
1周期Tより長い時間Txになるように、抵抗R1とコ
ンデンサC1の値を設定している。
【0015】このように構成された本実施の形態におい
ては、ステッピングモータ1を回転駆動させる場合、ソ
フトウェアによって制御されるコントローラ2は、リセ
ット信号RSTをオン“H”した状態で、モータ制御信
号Jをオン“H”する。そうすると、タイマ用IC50
のB入力端子に立上がりエッジが入力される。このと
き、タイマ用IC50の/A入力端子のレベルは、微分
回路4の作用により相制御信号Aのレベルに拘らずロー
“L”レベルになっているため真理値表の状態(4)と
なり、Q出力端子からの出力信号がハイ“H”レベルに
なる。これにより、アンドゲート6に対する2入力はい
ずれもハイ“H”レベルとなるため、アンドゲート6の
出力がハイ“H”レベルとなり、モータ制御信号Kがオ
ンする[図2(a)の時点t0]。
【0016】その後、コントローラ2は、図5に示した
ステップ1,2,3,4を1周期Tとするタイミング
で、各相制御信号A,/A,B,/Bのオン“H”,オ
フ“L”を順次切替える。そうすると、相制御信号Aが
ロー“L”レベルからハイ“H”レベルに変化するとき
に、微分回路4を通してタイマ用IC50の/A入力端
子に図2の符号pで示すようなパルス信号が入力され
る。このパルス信号pの立ち下がりによりタイマ用IC
50はリトリガされ、タイマが再スタートする。このた
め、Q出力端子の出力信号はハイ“H”レベルを維持す
る[図2(a)の時点t1,t2,…,t3]。
【0017】したがって、コントローラ2が正常にモー
タ制御信号J及び各相制御信号A,/A,B,/Bを出
力している間は、アンドゲート6への2入力がいずれも
ハイ“H”レベルになるので、モータ制御信号Kがオン
状態を維持する。その結果、モータドライバ3の作用に
よりステッピングモータ1の各相の励磁,非励磁状態が
周期Tで正常に切替えられて、ステッピングモータ1が
回転駆動する。
【0018】その後、ステッピングモータ1の回転駆動
を停止させるために、モード制御信号Jをオフすると、
アンドゲート6の出力がロー“L”レベルになるので、
モータ制御信号Kがオフし、ステッピングモータ1への
通電が遮断されてステッピングモータ1が停止する。ま
たこのとき、タイマ用IC50のB入力端子への入力が
ロー“L”レベルになるために真理値表の状態(2)と
なり、Q出力端子からの出力信号もロー“L”レベルに
なる[図2(a)の時点t4]。
【0019】一方、コントローラ2においてソフトウェ
アの暴走などによりモータ制御信号Jがオンしている状
態で各相制御信号A,/A,B,/Bの全てがいずれか
のステップの状態で停止し切替わらなくなったとすると
[図2(b)の時点t5]、タイマ用IC50の/A入
力端子への入力はロー“L”レベルのままとなり、リト
リガがかからなくなる。これにより、最新のリトリガが
かかった時点[図2(b)の時点t3]から、抵抗R1
とコンデンサC1とによって定められたタイムアップ時
間Txが経過すると、タイマ用IC50のQ出力端子か
らの出力信号が強制的にロー“L”レベルになる[図2
(b)の時点t6]。その結果、アンドゲート6の出力
がロー“L”レベルとなり、モータ制御信号Kがオフす
る。かくして、ステッピングモータ1への通電が遮断さ
れる。
【0020】このように、本実施の形態においては、駆
動中のステッピングモータ1における少なくとも1つの
相の励磁切替有無を監視する相励磁切替監視手段とし
て、ステッピングモータ1における各相の励磁切替を制
御する複数の相制御信号A,/A,B./Bのうちの1
つの相制御信号Aのパルス立ち下がりを検出するパルス
検出手段としての微分回路4と、この微分回路4により
相制御信号Aのパルス立ち下がりが検出されるとリセッ
ト動作した後計時を再スタートするタイマ手段としての
タイマ回路5とを設けている。また、上記相励磁切替監
視手段により相の励磁切替が無い状態が所定時間連続す
るとステッピングモータ1を停止させる停止制御手段と
して、タイマ回路5による計時時間が所定時間を経過す
るのを待機し、経過するとステッピングモータ1を通電
するモータ制御信号Kを停止させる通電解除手段として
のアンドゲート6を設けている。
【0021】したがって、コントローラ2に実装された
ソフトウェアの暴走などによりモータ制御信号Jがオン
している状態で各相制御信号A,/A,B,/Bの全て
がいずれかのステップの状態で停止し切替わらなくなっ
たとしても、ステッピングモータ1が熱をもち破損する
前にステッピングモータ1への通電を遮断できるので、
ステッピングモータ1及びモータドライブ回路3を確実
に保護できる。
【0022】なお、本発明は前記一実施の形態に限定さ
れるものではない。図3に本発明のステッピングモータ
保護装置の他の実施形態を示す。この実施形態のもの
は、タイマ用IC50を主体としたタイマ回路5A,5
Bを2個使用する。そして、一方のタイマ回路5Aにお
けるタイマ用IC50のB入力端子にコントローラ2か
ら出力される各相制御信号A,/A,B,/Bのうちの
1信号Aを入力し、他方のタイマ回路5Aにおけるタイ
マ用IC50のB入力端子にコントローラ2から出力さ
れるモータ制御信号Jを入力する。また、一方のタイマ
回路5AのQ出力端子から出力される信号と他方のタイ
マ回路5BのQ出力端子から出力される信号との論理和
をオアゲート7で演算し、このオアゲート7の論理和出
力と前記モータ制御信号Jとの論理積をアンドゲート6
で演算して、このアンドゲート6の論理積出力をモータ
ドライブ回路3に対するモータ制御信号Kとして出力す
るようにしたものである。
【0023】このような構成としても、相制御信号Aが
正常に出力されている間は、この相制御信号Aの立ち上
がりにより一方のタイマ回路5Aのタイマ用IC50が
リトリガされるので、Q出力はハイ“H”レベルを維持
する。その結果、オアゲート7の出力もハイ“H”レベ
ルを維持するので、アンドゲート6の出力つまりはモー
タドライブ回路3に対するモータ制御信号Kもオンし続
ける。また、相制御信号Aが停止してしまった場合に
は、一方のタイマ回路5Aのタイマ用IC50がリトリ
ガされないので、抵抗R4とコンデンサC4とによって
定まるタイムアップ時間Ty(Ty>T)が経過する
と、Q出力がロー“L”レベルとなる。他方のタイマ回
路5Bにおけるタイマ用IC50は、モータ制御信号J
がオンしている間はリトリガされないので、Q出力は既
にロー“L”レベルになっている。したがって、オアゲ
ート7の出力がロー“L”レベルとなり、アンドゲート
6の出力もロー“L”レベルとなって、モータドライブ
回路3に対するモータ制御信号Kがオフする。その結
果、前記一実施の形態と同様にステッピングモー1への
通電が解除されるので、ステッピングモータ1及びモー
タドライブ回路3を保護できる。この他の実施の形態に
よれば、パルス検出手段としての微分回路4を省略でき
る。通常、タイマ用IC50として用いるLS123は
1素子2回路入りなので、この他の実施の形態のように
構成してもコスト高にはならない。
【0024】また、前記実施の形態では、相制御信号A
を使用してステッピングモータ1における相の励磁切替
有無を監視したが、他の相制御信号/A,Bまたは/B
を使用してステッピングモータ1における相の励磁切替
有無を監視してもよいのはいうまでもないことである。
因みに、全ての相制御信号A,/A,B,/Bを使用し
て各相の励磁切替有無を監視してもよいが、いずれか1
つまたは2つの信号が停止した場合にはモータの脱調な
どの症状が表れるため使用者が異常に気が付き、電源を
オフするなどの処置を取る。したがって、全ての相制御
信号A,/A,B,/Bを使用して監視する必要はな
く、少なくとも1つの信号を使用すれば充分に本発明の
作用効果を奏し得るものである。
【0025】この他、タイマ回路をリトリガするタイミ
ングを相制御信号の立上がりにするなど、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論で
ある。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように本願請求項1記載の
発明によれば、駆動中のステッピングモータにおける少
なくとも1つの相の励磁切替有無を監視し、相の励磁切
替が無い状態が所定時間連続するとステッピングモータ
を停止させるようにしたので、駆動中のステッピングモ
ータに対する相励磁の切替が停止しても、ステッピング
モータが熱により破損する前にステッピングモータへの
通電を解除でき、ステッピングモータ及びそのモータド
ライブ回路が破損するのを未然に防止できるステッピン
グモータ保護装置を提供できる。
【0027】また、本願請求項2記載の発明によれば、
ステッピングモータにおける各相の励磁切替を制御する
複数の相制御信号のうちの少なくとも1つの相制御信号
のパルス立ち上がりまたは立ち下がりによりリセット動
作した後計時をスタートするタイマ手段を設け、このタ
イマ手段による計時時間が所定時間を経過するとステッ
ピングモータを通電するモータ制御信号を停止させるよ
うにしたので、上記請求項1記載の発明と同等な効果を
奏し得る。
【0028】また、本願請求項3記載の発明によれば、
ステッピングモータにおける各相の励磁切替を制御する
複数の相制御信号のうちの少なくとも1つの相制御信号
のパルス立ち上がりまたは立ち下がりを検出するパルス
検出手段と、このパルス検出手段により相制御信号のパ
ルス立ち上がりまたは立ち下がりが検出されるとリセッ
ト動作した後計時をスタートするタイマ手段とを設け、
このタイマ手段による計時時間が所定時間を経過すると
ステッピングモータを通電するモータ制御信号を停止さ
せるようにしたので、上記請求項1または2記載の発明
と同等な効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を示す構成図。
【図2】 同実施の形態における主要な信号の波形例を
示すタイミング図。
【図3】 本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図4】 従来例を示す構成図。
【図5】 従来例における主要な信号の波形例を示すタ
イミング図。
【符号の説明】
1…ステッピングモータ 2…コントローラ 3…モータドライブ回路 4…微分回路 5,5A,5B…タイマ回路 50…タイマ用IC 6…アンドゲート 7…オアゲート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動中のステッピングモータにおける少
    なくとも1つの相の励磁切替有無を監視する相励磁切替
    監視手段と、この監視手段により相の励磁切替が無い状
    態が所定時間連続したことを検出すると前記ステッピン
    グモータを停止させる停止制御手段とを具備したことを
    特徴とするステッピングモータ保護装置。
  2. 【請求項2】 ステッピングモータにおける各相の励磁
    切替を制御する複数の相制御信号のうちの少なくとも1
    つの相制御信号のパルス立ち上がりまたは立ち下がりに
    よりリセット動作した後計時をスタートするタイマ手段
    と、このタイマ手段による計時時間が所定時間を経過す
    ると前記ステッピングモータを通電するモータ制御信号
    を停止させる通電解除手段とを具備したことを特徴とす
    るステッピングモータ保護装置。
  3. 【請求項3】 ステッピングモータにおける各相の励磁
    切替を制御する複数の相制御信号のうちの少なくとも1
    つの相制御信号のパルス立ち上がりまたは立ち下がりを
    検出するパルス検出手段と、このパルス検出手段により
    相制御信号のパルス立ち上がりまたは立ち下がりが検出
    されるとリセット動作した後計時をスタートするタイマ
    手段と、このタイマ手段による計時時間が所定時間を経
    過すると前記ステッピングモータを通電するモータ制御
    信号を停止させる通電解除手段とを具備したことを特徴
    とするステッピングモータ保護装置。
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