JPH0822159B2 - パルスモータ駆動制御回路 - Google Patents

パルスモータ駆動制御回路

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JPH0822159B2
JPH0822159B2 JP63053541A JP5354188A JPH0822159B2 JP H0822159 B2 JPH0822159 B2 JP H0822159B2 JP 63053541 A JP63053541 A JP 63053541A JP 5354188 A JP5354188 A JP 5354188A JP H0822159 B2 JPH0822159 B2 JP H0822159B2
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pulse motor
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新一 下出
英樹 室矢
勝文 大内
治義 小宮
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パルスモータ駆動制御回路に係り、特にフ
ァクシミリ,プリンタ等の用紙搬送に好適なパルスモー
タ駆動制御回路に関する。
〔従来の技術〕
パルスモータの基本的な励磁方式として、モータの巻
線電圧を回転数に対し一定とする定電圧励磁方式と、モ
ータの巻線電流を回転数に対し一定とする定電流励磁方
式がある。
定電圧方式は、定電流方式と異なりフィードバック回
路が不要であるので、回路が簡単になり安価となるが、
パルスモータが高速になると、巻線インダクタンスと回
転に伴う逆起電力の影響により電流が流れにくくなるた
め、高速でのトルクが不足する。その結果、高速を可能
とするために、高電圧を印加すると、低速で軸振動が発
生し、用紙の搬送精度の悪化と騒音が発生する。このた
め、低速では低電圧を、高速では高電圧を印加する方式
が開示されている(実開昭62−15000号公報参照)。
一方定電流チョッピング方式では、回転数に対して巻
線電流を一定とする方式であり、高速応答性は良い。し
かしながらこの方式では巻線の励磁電流を検知するため
のフィードバック回路が原理的に必要となるので、回路
が複雑となり、その結果大形,高価格となるので、適用
範囲が限られる。さらに低速では、過電流のため上記と
同じく軸振動に伴う用紙搬送精度の悪化と騒音の発生が
ともなう。精度の悪化と騒音の発生の対策として、巻線
の励磁電流を回転数に応じて電気回路で可変する方式が
一方では開示されている(特開昭61−203896号公報)。
〔発明が解決しようとする課題〕
前者の従来技術は、電源を複数個必要とすることか
ら、価格が高くなることはさけられない。また高速応答
性を向上させる方式として外部抵抗と高電圧回路を組み
合せたものもあるが、これとて低速時の振動の発生をお
さえることはできない上に、直列抵抗による熱の発生が
ある。
後者の従来技術は、原理的にフィードーバック回路を
必要とし、しかも頻繁に速度が可変する機器すなわちフ
ァクシミリでは、励磁電流の設定と等しい数の抵抗と比
較器とスイッチをフィードバック回路内に必要となるた
め、大形になり高価格となる。
また、一般的には定電流方式では、ダイオードを備え
ていないため、スイッチングトランジスタがオフ時に逆
起電力吸収用抵抗の発熱により電力の消費が生じ、トラ
ンジスタのオン時にこれを償う電流があらかじめ余分に
必要となる。これを解決するためには、回路に外付けの
ダイオードを設ける必要が有り、コスト的に高くなるこ
とはこれとて避けられない。
本発明の目的は、定電圧励磁方式の特長である低価格
化と定電流チョッピング方式の特長である高速応答性を
維持しつつ、さらに低振動,低騒音化を実現するパルス
モータ駆動回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するため、パルスモータを1
個の電源を用いて定電圧で駆動する制御回路において、
各相の巻線に印加される電圧のうち少なくとも1相の電
圧をスイッチングし、かつこのスイッチングの周波数及
びデューティ(巻線印加電圧のオン/オフの割り合
い)、スイッチング開始時間のうちの少なくとも1つを
回転数に応じてプログラマブルに可変する手段を設けた
ものであり、各相への励磁磁束を回転数に応じた最適値
に設定できるようにしたものである。
〔作用〕 本発明のパルスモータ駆動制御回路において、電源電
圧スイッチング用トランジスタは、パルスモータ駆動制
御回路内のCPUより発振される各相への励磁信号とスイ
ッチング信号に従って、少なくとも1つの相の巻線への
印加電圧を回転数に応じてオン/オフ動作するものであ
る。この際パルスモータの回転数に対する励磁磁束は、
オン/オフ動作の周波数,デューティ、及びスイッチン
グ開始時間をプログラマブルに行うことで最適になるよ
うに設定されるので、低速での軸振動にともなう騒音の
低減,高速での応答性の向上が図られ、更にフィードバ
ック回路が不要となるので、低価格化が図れる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第1図は本発明の定電圧励磁方式におけるパルスモー
タ駆動制御回路の構成の一実施例を示したもので、この
図においてパルスモータ1は電源2より相励磁切換え用
トランジスタを有するモータ駆動部3に供給される印加
電圧によってパルスモータ1の巻線に順次電流が励磁さ
れて駆動する。パルスモータ駆動制御回路4は各相への
励磁タイミングパルスφ〜φを作り出力するととも
に、電源2からモータ駆動部3に供給される印加電圧を
パルスモータ1の回転またはパルスモータ1により駆動
される機器の状態量に応じてプログラマブルに可変する
パルスを発生するものであり、予め記憶した各速度に対
応したスイッチングパラメータを選択しながら最適なス
イッチングパルスを作成し、これを電源電圧スイッチン
グ用トランジスタ5(スイッチング用トランジスタ)の
ベースに出力される。このパルスがスイッチング用トラ
ンジスタ5のベースに与えられることによってスイッチ
ング用トランジスタ5がオン/オフしモータ駆動部3へ
の印加電圧を変化させる。
ここで第1図では、ファクシミリのようにセンサ6が
原稿の情報量を読み取ってパルスモータの駆動速度を変
化させるパルスモータ駆動回路の例を示してあるが、他
の機器、例えばプリンタ等においても同様である。
第2図は第1図に示す本発明の駆動制御回路を具体的
に示したもので、この図において第1図と同符号のもの
は第一部分である。ここで点線で囲んだ符号4で示すパ
ルスモータ駆動制御回路は、記憶回路40,パルスモータ
用励磁信号発生回路41及びスイッチング制御回路42を備
えている。
次に上述した本発明の回路の動作について説明する
が、第2図では4相の巻線1a〜1dに対応する回路を示し
てあるが、パルスモータの駆動では4相が同じように動
作するので、ここではφ相について代表して述べる。
パルスモータ駆動制御回路4はセンサー6で得られた
信号50を基準パルス(第4図のパルスP1)を基に、パル
スモータ用励磁信号発生回路41内で分周された各相励磁
用のパルス列φ〜φとしてそれぞれ出力する(第4
図のφ〜φ)。出力された1つのパルス列φはパ
ルスの立ち上りから立ち下り迄の間(逆の場合も有りう
る)をオン状態となるように相電流となって、モータ駆
動部3のトランジスタ3aのベースに与えられる。このよ
うにモータ駆動部3のトランジスタ3aのベースに相電流
が供給されている状態がオンであり、供給されていない
状態がオフである。この時モータ駆動部3がオンしてい
る間は、電源2からスイッチング用トランジスタ5を経
て巻線1aに励磁電流が供給される。またスイッチング用
トランジスタ5がオフの間は、各相のインダクタンス成
分の影響により、第2図に示すダイオードD2→巻線1b→
巻線1a→トランジスタ2a→ダイオードD2の方向でオン時
の約1/2の電流i0が磁束を維持する様に流れる。一方、
パルスモータ用励磁信号発生回路41より出力されたパル
ス列φは前記したようなモータ駆動部のオン/オフ用
励磁信号の他に、電源電圧のスイッチングを行うことが
あり、これによって少なくとも1つの相の巻線への印加
電圧を回転数に応じてオン/オフ動作させてパルスモー
タの回転数に対する磁束が最適とする必要がある。
このため、パルス列φはスイッチング制御回路42に
導かれプログラマブルに、回転数に対し最適となるよう
なオン/オフ動作のスイッチング周波数(CY),デュー
ティ(D)及びスイッチング開始時間(tC)のパラメー
タをあらかじめ記憶されている記憶回路40から選択し、
パルス列φと重畳し、電源電圧スイッチング用のパル
ス電流となりスイッチング用トランジスタ5のベースに
供給される。従ってスイッチング用トランジスタ5は、
回転数に応じたスイッチング条件でオン/オフされるこ
ととなり、モータ駆動部3a〜3bへの印加電圧が変化する
ことになる。
ここで、プログラマブルにモータ回転数に応じたスイ
ッチング条件を選択する方法を第3図のフローチャート
に従って説明する。初めに、記憶回路40内に先頭アドレ
スから順番にスイッチングパラメータであるスイッチン
グ開始時間tC、スイッチング周波数CY,デューティDを
回転数n1〜nNまであらかじめ記憶させておく。一方、パ
ルスモータ駆動制御回路4内では、レジスタAに先頭ア
ドレスが設定されるとともにパルスモータ1の回転速度
が先頭アドレスの回転速度n1と一致しているか判定を行
い、不一致の場合には下位アドレスに進む。判定を繰り
返す中で回転数が一致した場合には、レジスタAが示す
アドレス、第3図では先頭アドレスからtCパラメータを
読取りその値を設定する。同じようにCY,Dの値が設定さ
れることによってモータ回転数に応じたスイッチングパ
ラメータが選択されることになる。この選択されたパラ
メータを基にスイッチングパルスが作られ、スイッチン
グ用トランジスタ5のベースに出力されるものである。
以上の動作をタイミングチャート(第4図及び第5図参
照)に従いより詳しく説明する。従来の制御しない場合
のパルスモータでは、各ドライバの励磁信号φ〜φ
は第4図に示した実線のような立ち上り,立ち下りの間
だけ電源電圧が巻線に印加されていたが、本発明の実施
例ではパルスモータ1の回転数に従って巻線の印加電圧
がスイッチング用トランジスタ5がオン,オフ動作する
ため変化し(第4図のP2〜P5のような動作)、その結果
第2図のP2〜P5部に対応する巻線の励磁電流が、オン,
オフの周期によって順次可変するものである。実際に
は、パルスφが入力した後一定時間tCの間は電源電圧
がそのまま通電される。このtCの時間を回転数に合せて
適宜選択することでモータトルクが確保される。次に第
5図(a)に示したようにスイッチング周波数(CY)、
及びデューティ(D)が設定されて、それに従いスイッ
チング用トランジスタ5がオン,オフ動作する結果、各
相はP2〜P5のような励磁電圧EH波形になる。この時、ス
イッチング用トランジスタ5の出力は、第4図のP0に示
すような頻繁にオン,オフ動作したパルス状の電圧波形
として現われる。
次に一定角度θをきざみながら回転するパルスモー
タの定電圧励磁方式において、本実施例のようなスイッ
チングを行うことにより、パルスモータの高速応答性を
維持しながら低速時の騒音の発生やモータの発熱を抑制
できることについて第6図を参照しながら説明する。従
来の定電圧方式では、モータの回転数に合せて電源電圧
を変える方式を採用しない限り、高速応答性で決定され
る高電圧電源EHによって、巻線には直接的に高電圧が印
加されることになる。その結果、巻線P2部の励磁磁束は
第5図の(b)に示したH0の波形となる。この磁束H0
低速時においてもパルスモータに励磁されるとなれば、
負荷に対してモータトルクが大き過ぎることとなり、モ
ータ軸の動きはパルスの入力後ただちに一定角度θ
所で制定できず、一定時間だけ大きな振動を繰り返すこ
とになる。この軸振動の発生によってモータは正転
(Rf)や逆転(Rr)をするため、モータ軸以後にあるギ
アと衝突を行い、騒音が発生する(第6図の特性a)。
一方、電源電圧をスイッチング制御することによって第
5図(b)に示した磁束波形H1のようにモータへの励磁
エネルギが少なくなることで、軸の動きがなめらかに動
作することとなり、第6図の特性bのように可変電圧制
御の低電圧時と同じような軸振動効果が現われる。これ
は低速時での励磁エネルギが少ないことで、パルスモー
タの回転きざみ角(ステップ角)θに制定されるのが
素早くなるため、ギアとの歯当り音も小さく、またモー
タの発熱も入力エネルギが少ない分だけ低減できるもの
である。
以上本発明のようにパルスモータ駆動制御回路4によ
ってプログラマブルに管理されたスイッチング制御を1
個の電源電圧2に対して行うことにより、パルスモータ
の駆動を回転数に応じて最適な相励磁磁束で印加するこ
とができることとなる。このため、騒音の発生やモータ
の発熱の防止の他に、相切換え時や高速時のトルク不足
及び脱調等に対してもスイッチング開始時間tCの変更等
のパラメータの変更で容易に対処できるものである。
また本発明の実施例によれば、第2図に示したように
電源電圧スイッチング用トランジスタ5がオフ時に発生
する逆起電力による循環電流を相切換え用トランジスタ
に内蔵されたダイオードによって電流ループを形成する
ことができるので、従来の外付けダイオードを用いるこ
となく電力消費の少ない高効率な回路とすることができ
る。なお本実施例は、CPUによるソフト制御を主体とし
たパルスモータの駆動制御回路を示したが、上記と同様
な効果を論理回路で構成することもできる。また、第2
図ではスイッチング用トランジスタ5が1個の場合につ
いて述べているが、2個以上のトランジスタで各相を制
御しても同様以上の効果が期待できる。
以上述べたように、本発明は、総てのパルスモータ駆
動の際に実施できるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば1個の定電圧電
源で定電流励磁方式のようなフィードバック回路を用い
ることなく簡単な回路によって、パルスモータの高速応
答性を維持しつつ、低速時における軸振動の発生やモー
タの発熱が抑制できパルスモータ駆動制御回路を低コス
トで提供することができる。特に本発明は、ファクシミ
リのように原稿によって、駆動速度が頻繁に変化するよ
うな機器に好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御回路構成の一実施例を示す図、第
2図は第1図に示す本発明の回路の具体的実施例を示す
図、第3図は本発明の実施例における動作フローを示す
フローチャート図、第4図は本発明の実施例における動
作タイミング図、第5図はパルスモータの巻線における
励磁電圧,電流波形磁束の詳細を示す特性図、第6図は
本発明によるモータ軸の挙動を説明した特性図である。 1……パルスモータ、2……電源、3……モータ駆動
部、4……パルスモータ駆動制御回路、5……電源電圧
スイッチング用トランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室矢 英樹 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所戸塚工場内 (72)発明者 大内 勝文 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所戸塚工場内 (72)発明者 小宮 治義 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町180番地 日 立通信システム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−44716(JP,A) 特開 昭61−4498(JP,A) 特開 昭61−266097(JP,A) 実開 昭60−135098(JP,U) 特公 昭53−44206(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルスモータの巻線に加わる電圧がスイッ
    チングされ、複数のパルス状の励磁電流として順次パル
    スモータの各相に供給されてパルスモータを駆動するパ
    ルスモータ駆動制御回路において、予め定められた複数
    の駆動速度に対応して、それぞれスイッチングの周波数
    とデューティ及びスイッチング開始時間を記憶する手段
    と、前記駆動速度に対応して前記記憶手段より取り出
    し、かつパルスモータ各相へ励磁信号を出力するパルス
    モータ用励磁信号発生手段と、前記パルスモータ用励磁
    信号発生手段の出力信号から前記スイッチングの周波数
    とデューティ及びスイッチング開始時間で、前記巻線に
    加わる電圧をスイッチング可能なスイッチング手段と前
    記パルスモータ用励磁信号発生手段の出力信号と前記ス
    イッチング制御手段の出力信号を基に、モータ各相に電
    流を供給するモータ駆動手段、とを備えたことを特徴と
    するパルスモータ駆動制御回路。
JP63053541A 1988-03-09 1988-03-09 パルスモータ駆動制御回路 Expired - Lifetime JPH0822159B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60135098U (ja) * 1984-02-20 1985-09-07 マックス株式会社 パルスモ−タの駆動回路
JPS614498A (ja) * 1984-06-14 1986-01-10 Ricoh Co Ltd 多速度パルスモ−タの駆動方法
JPS61266097A (ja) * 1985-05-20 1986-11-25 Hitachi Ltd パルスモ−タ制御方式

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