JPH0311200B2 - - Google Patents

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JPH0311200B2
JPH0311200B2 JP58005985A JP598583A JPH0311200B2 JP H0311200 B2 JPH0311200 B2 JP H0311200B2 JP 58005985 A JP58005985 A JP 58005985A JP 598583 A JP598583 A JP 598583A JP H0311200 B2 JPH0311200 B2 JP H0311200B2
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JP
Japan
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motor
pulse
current
voltage
measurement
Prior art date
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Application number
JP58005985A
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English (en)
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JPS58130799A (ja
Inventor
Fueritsukusu Tomen Uerunaa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JPS58130799A publication Critical patent/JPS58130799A/ja
Publication of JPH0311200B2 publication Critical patent/JPH0311200B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/12Control or stabilisation of current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、可変持続期間を有する付勢パルスで
付勢されるステツプモータのトルクを、モータの
電流を測定し付勢パルスの持続期間を制御してモ
ータの電流を一定に保持することによつて制御す
る方法に関するものである。
本発明は、また、この方法を実施する回路に関
するものである。
従来の技術 ステツプモータを付勢する特別の方法は、1981
年10月28日および24日に開催された第56回時間測
定法会議(Chronometry Congress)の文献:
「コミユニケーシヨンNo.27」に開示されている。
この方法によれば、モータの運動の結果モータの
コイルに誘導される電圧を分析することによつ
て、ステツプ駆動の際のモータの振舞を決定する
ことができる。一般に、このようなステツプモー
タは、定電圧パルスによつて付勢される。したが
つて、電源線に設けた抵抗によつてモータの電流
を測定することにより、誘導電圧の大きさを決定
することができる。
モータの自己インダクタンスおよび内部抵抗は
変化するので、誘導電圧を正確に測定しなければ
ならない。
したがつて前記文献では、モータを一定電流で
付勢することが提案されている。その結果、モー
タのコイルの電圧は変動する。この場合、自己イ
ンダクタンスは零であり、内部抵抗は一定であ
る。このことは、モータコイルの電圧変動が、誘
導電圧に比例することを意味している。
この理論を実施するためには、モータの電流
を、周期的に、たとえば16KHzの周波数で電流
弁別器に供給することが提案されている。これは
数マイクロ秒間行われる。弁別器の出力信号は、
モータを流れる電流が公称電流より大きく、した
がつてモータの電流がスイツチオフされる場合を
示している。モータの電流が小さいと、次の測定
まで付勢が続く。モータの電流が大きいと、モー
タは短絡され、次の測定の際に、モータの電流が
小さくなると再び付勢される。他の場合には、短
絡が保持される。
インダクタンスの電流は急に変化できないの
で、電流は、短絡中ほぼ公称電流に等しく保たれ
る。このため、外部抵抗によつてこの電流を測定
し、必要なトルクが得られるように電流を調整で
きる。
発明の目的 本発明の目的は、短絡の際に特別の測定区間を
設けることなく、各モータパルスを点検すること
のできる方法を提供することにある。さらに、こ
の方法は、駆動中にモータ電流を測定できるよう
にしなければならない。
この目的のため本発明は、複数の測定区間中の
誘導電圧を決定することによつてモータの電流の
実際の値についての情報を得、この情報からモー
タの電流を制御する基準を取り出すことを特徴と
するものである。
本発明方法を実施する回路は、誘導電圧を決定
するために、モータを電圧源に接続する少なくと
も1個の切り換え段のインピーダンスによつてモ
ータの電流を測定することを特徴とするものであ
る。
実施例の説明 以下図面につき本発明の実施例を説明する。
第1図は、本発明方法の原理を示す。インダク
タンスLを有するステツプモータMは、付勢パル
スTM中に一時的に蓄電池電圧UBを受ける。モ
ータ電流inが基準値IR=Vref/Rpよりも小さいと、モ ータはスイツチSを経て蓄電池UBに接続され、
モータ電流inがIRよりも大きいと、モータは短絡
される。制御回路1のために、モータ電流は値IR
の近辺を変動するので、インダクタンスによつて
モータ電流inの急激な変化が発生する。第2制御
回路2は、駆動状態を最適にするためにスイツチ
Sが付勢位置にある期間を定め且つ調整する。
モータの固定子コイルに誘導される電圧ui(t)
は、回転速度および回転位置の目安を表わしてい
る。付勢パルスTMに対する誘導電圧の変化がほ
ぼ第2図に示すようなものであれば、満足すべき
モータ効率が得られる。基準電圧Vrefを変えるこ
とによつて、モータ電inのレベルは次のように制
御される。すなわち、2つの一定の所定測定区間
S1,S2中の平均誘導電圧i1i2の比が、一定
値kを有するように制御する。小形モータでは、
区間S1が加速段階の終りに発生し、区間S2が
付勢パルスの終りに発生し、k=i1i2=2な
らば、最適な駆動が得られる。
誘導電圧uiと付勢時間teioとの間の関係は、第
4図から導くことができる。インダクタンスLお
よびコイル抵抗Rを有するモータを、電圧UB
供給する蓄電池に接続すると、次式が成り立つ。
UB=Ui+inR+Ldin/dt UBui+IRR+LΔin eio/Δteio (1) 短絡中は次式が成り立つ。
O=ui+inR+Ldin/dt Oui+IRR+LΔin aus/Δtaus (2) 制御回路1が存在する結果、次式が成り立つ。
Δin eio=−Δin aus (3) 相対付勢時間εを、(1),(2)および(3)式から導く
ことができる。
ε=Δteio/Δteio+Δtaus=ui+IRR/UB (4) 瞬時taで開始し瞬時tbで終了する測定区間S
1,S2中の全付勢時間teioは、εの積分によつ
て得られる。
teio=∫tb taεdt=IRR/UB(tb−ta)+∫tb taui/UB
dt teio=IRR/UB(tb−ta)+ui/UB(tb−ta)=tb
ta/UB(IRR+i)(5) コイルの抵抗値Rとは無関係に、制御目標
ui1i2=kに到達するには、第4図に示すよう
に第1測定区間S1後に、基準電圧Vrefを値Vref1
からVref2=Vref1/kに切り換える。これら2つ
の値は、次式で与えられる。
Vref1=RpIR1 Vref2=RpIR2 2つの測定区間中に、相対付勢時間が定められ
る。
ε1=teio1/t1=IR1R+ui1/UB ε2=teio2/t2=IR2R+ui2/UB=IR1/KR+ui2
UB ε1およびε2から制御量εrが導かれる。この制御
量は、もはや未知の値Rを含んでいない。
εr=ε1−kε2=ui1−kui2/UB (6) この場合、3つの状態が発生し得る(第5図参
照)。
εr=O:i1=ki2 付勢は要求通りである。基準電圧Vrefは、変化
しない。
εr>0:i1>ki2 付勢は強過ぎる。基準電圧Vrefは、次の付勢パル
スに対して減少しなければならない。
εr<O:i1<ki2 付勢は弱過ぎる。基準電圧Vrefは、次の付勢パ
ルスに対して増大しなければならない。
相対付勢時間ε1およびε2の代りに、付勢時間
teio1およびteio2を、制御基準として直接に用いる
ことができる。t1=t2ならば、差teio1−k・teio2
零となるように調整しなければならず、t2=k・
t1の場合には、差teio1−teio2を零となるようにし
なければならない。
蓄電池電圧が供給されたときの始動の衝撃のよ
うな極端な状態のもとで、基準電流IRが制御範囲
内に入るようにするためには、IRを最大値に制限
する。モータパルスの初めに、特定の時間tpより
も長い時間の間モータがオンに切り換えられる
と、最大付勢時間がtpとなるまで、IRは自動的に
減少する。測定された誘導電圧に応じて制御が開
始されるのは、前記瞬時までではない。
次に、双極性ステツプモータ用の回路の一例を
第6図および第7図に基いて説明する。トランジ
スタQ1,Q2,Q3,Q4を具えるブリツジ回
路を経て、ステツプモータMを、正および負の電
流で交互に付勢する。必要な周波数および波形
は、水晶制御周波数発生器FGによつて供給する。
正のモータステツプ駆動の間は、トランジスタQ
1,Q4,Q5は導通し、トランジスタQ2,Q
3,Q6はしや断する。モータの電流inに比例す
る電圧降下V4をトランジスタQ5がトランジス
タ6を経て、比較器Kの入力端子に供給した後、
この電圧降下を基準電圧Vrefと比較する。電圧降
下V4がを基準電圧Vrefより大きくなると、比較
器Kの出力は論理レベル1から論理レベルOに変
わる。この値を16KHzの周波数によつてクロツ
クされる1ビツトシフトレジスタFF1に負荷す
るので、次の16KHzクロツクパルス後に、付勢
パルスはゲートG1によつてしや断される。この
ときトランジスタQ2が導通するので、モータは
トランジスタQ2およびQ4を経て短絡される。
その結果、モータ電流inが減少する。電圧降下V
4が基準電圧Vrefより小さくなると、次の16KHz
のクロツクパルス後に、蓄電池電圧UBがトラン
ジスタQ1を経てモータMに印加される。
基準電圧Vrefは、抵抗回路網D2のインピーダ
ンスと、2個の同一電流源I1および12からの
電流の値とによつて定められる。I1は全付勢パ
ルス(TMP,MN)中にターンオンし、I2は
加速段階でのみターンオンする。したがつて、基
準電圧Vrefは、区間TA後付勢パルスが終了する
までその値の半分に減少する。
シフトレジスタFF1の出力が論理レベル1の
状態にあるとき、モータMが電源電圧UBに接続
される付勢時間teioを、第6図の下側部に示す基
準電圧Vrefを制御する回路によつて定める。パル
ス持続期間TO後までに電圧V4が値Vrefに達し
ないならば、フリツプフロツプFF2がゲートG
4の阻止のためにセツト信号を受信しないので、
フリツプフロツプFF2の反転出力は、1のレ
ベルに保たれる。ゲートG6およびG9を経て、
係数パルスS1を、減少計数モードにあるアツプ
−ダウン・カウンタZ2に供給する。抵抗回路網
D2は、カウンタZ2によつて低い値にセツトさ
れ、基準電圧Vrefは1ステツプだけ減少する。こ
の制御プロセスは、モータパルスの初めの付勢時
間がTOの期間よりも小さくなるまで、各モータ
ステツプ駆動中繰り返し行われる。この状態が得
られると、フリツプフロツプFF2はセツトパル
スを受信し、ゲートG2が阻止され、ゲートG5
がイネイブルされる。フリツプフロツプFF1の
出力が1レベル状態にある限り、16KHzパルス
を計数することによつて、等しい測定区間S1お
よびS2中に付勢時間teio2を測定する。測定区間
S1中に、フリツプフロツプFF3において
16KHzパルスの数を2で除算し、パルスをスイ
ツチU3を経て、増加係数モードにあるアツプ−
ダウン・カウンタZ1に転送する。
測定区間S2中は、カウンタZ1は減少計数モ
ードにあり、16KHzパルスがカウンタZ1に直
接に転送される。測定区間S2が経過した後、カ
ウンタZ1の計数は、測定区間S1中のモータ付
勢時間から測定区間S2中のモータ付勢時間の2
倍を引いたものに比例する。カウンタZ1の計数
が零ならば、抵抗回路網D1の出力端子には信号
は発生せず、カウンタZ2の計数は変化しない。
計数が零より小さいと、出力A2は1となり、こ
れはゲートG8およびG9を経てカウンタZ2の
計数に加えられる。したがつて、基準電圧Vref
1ステツプ増大する。カウンタZ1の計数が零よ
り大きいと、抵抗回路網D1の出力A1は1にな
る。この値は1ビツトシストレジスタFF4に負
荷され、次のモータパルスが発生するまでこのシ
フトレジスタに記憶される。ゲートG7は、次の
ことを保証する。すなわち、カウンタZ2の計数
が1だけ減少せず、したがつて連続する2個のモ
ータパルス間にA1が1レベルになるまで、基準
電圧が減少しないようにする。このことは、非対
称ステツプ駆動モータの場合に、基準電流が2つ
の駆動方向のウイーカ(weaker)によつて常に
決定されるようにする。
したがつてこの制御プロセスは、基準電圧Vref
を次のように制御する。すなわち、測定区間S1
の間のモータ付勢時間が等しい測定区間S2の間
のモータ付勢時間の2倍である、すなわち区間S
1中誘導電圧が区間S2中の誘導電圧の2倍であ
るようにする。基準電圧Vrefはステツプ状に調整
する。基準電圧Vrefは、1付勢パルスあたり1ス
テツプより多くのステツプで変えることはできな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の原理を示す回路、第2図
は、付勢パルスの電圧波形図、第3a図および第
3b図は、誘導電圧と付勢パルス持続期間との間
の関係を示す等価回路図および関連電圧波形図、
第4図は、モータ制御および制御基準を示す電圧
波形図、第5図は、動作原理を示す電圧波形図、
第6図は、トルクを制御する全体回路装置の回路
図、第7図は、第6図に示す回路の動作原理を示
す波形図である。 1,2……制御回路、M……ステツプモータ、
S……スイツチ、Q……トランジスタ、FG……
周波数発生器、FF1,FF4……シフトレジス
タ、FF2,FF3……フリツプフロツプ、D2…
…抵抗回路網、I……電流源、Z……カウンタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 パルス付勢ステツプモータの制御方法であつ
    て、モータの各ステツプ駆動段階に対して可変持
    続期間の電圧パルスでモータコイルを付勢するこ
    とによりモータ内に電流パルスを発生し、モータ
    の電流を測定し且つ電流パルス期間は基準レベル
    でほぼ一定に維持するようにこの電圧パルスの持
    続期間を制御するパルス付勢ステツプモータの制
    御方法において、 モータ内に誘導される電圧を複数の測定区画の
    間に決定し、決定された誘導電圧の間に所定の関
    係を維持するように前記基準レベルを決定された
    誘導電圧に依存して変更することを特徴とする、
    パルス付勢ステツプモータの制御方法。 2 特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
    て、一方の測定区間を加速段階の終りに、すなわ
    ち最大角速度を越えた後に発生させ、且つ他方の
    測定区間を付勢段階の終りに、すなわち簡単に言
    えば次のステツプ駆動段階に達する位置で発生さ
    せることを特徴とするパルス付勢ステツプモータ
    の制御方法。 3 特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
    方法において、モータの各ステツプ駆動について
    2つの測定区間を定め、決定された誘導電圧の間
    の商が特定の一定値になるように前記基準レベル
    を変更することを特徴とするパルス付勢ステツプ
    モータの制御方法。 4 特許請求の範囲第3項に記載の方法におい
    て、前記2つの平均誘導電圧の商を発生させるた
    めに、第2測定区間における電流を、前記一定値
    により除算した第1測定区間における電流に等し
    くし、電圧源が接続され且つ前記測定区間の瞬時
    長さに関係する付勢時間を、相対付勢時間として
    測定し、第1測定区間における相対付勢時間から
    前記一定値により乗算された第2測定区間におけ
    る相対付勢時間を引いた差が零になるまで、モー
    タの電流を1ステツプ駆動段階ごとに変化させる
    ことを特徴とするパルス付勢ステツプモータの制
    御方法。 5 モータMを電圧源(UB)へ接続する少なく
    とも1個に切り換え段のインピーダンスによつて
    モータの電流(in)を測定する手段と、電圧源が
    接続されている間の付勢時間をモータの電流が一
    定になるように制御する手段とを具えてパルス付
    勢ステツプモータを制御する方法を実行する回路
    装置において、 モータの各ステツプ駆動段階に対してモータの
    電流の実際の値からの誘導電圧の表現である値に
    より2つの測定区間の間のモータの付勢条件につ
    いての情報を得る手段、および第1測定区間中の
    平均誘導電圧と第2測定区間中の平均誘導電圧と
    の商を特定の一定値に維持するような方法でモー
    タの電流を一定値に制御する手段とを特徴とす
    る、パルス付勢ステツプモータの制御回路装置。 6 特許請求の範囲第5項に記載の回路装置にお
    いて、モータの電流を決定するためにスイツチン
    グトランジスタQ4のインピーダンスを用いたこ
    とを特徴とする、パルス付勢ステツプモータの制
    御回路装置。
JP58005985A 1982-01-21 1983-01-19 パルス付勢ステップモータの制御方法および回路装置 Granted JPS58130799A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH38382 1982-01-21
CH383/82-6 1982-01-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58130799A JPS58130799A (ja) 1983-08-04
JPH0311200B2 true JPH0311200B2 (ja) 1991-02-15

Family

ID=4185755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58005985A Granted JPS58130799A (ja) 1982-01-21 1983-01-19 パルス付勢ステップモータの制御方法および回路装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4506206A (ja)
EP (1) EP0087172B1 (ja)
JP (1) JPS58130799A (ja)
DE (1) DE3368828D1 (ja)

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EP0087172A1 (de) 1983-08-31
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