JPH08275592A

JPH08275592A - モータ制御回路

Info

Publication number: JPH08275592A
Application number: JP9802795A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamada; 隆山田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ステッピングモータにおける脱調と異常を検
知する制御回路を提供する。【構成】制御回路の構成として、ステッピングモータ
のコイルに通電する通電手段と、通電手段によって通電
されたコイルに流れる電流を検知する電流検知手段と、
基準電流値を発生する基準電流発生手段と、電流検知手
段によって検知された検知電流と基準電流発生手段によ
って発生された基準電流を比較する比較手段とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータ駆動装置に用い
られる制御回路に関し、特に、ステッピングモータの脱
調を検知できる制御回路に関する。なお、本発明の制御
回路はプリンタ装置の記録紙搬送などに用いるステッピ
ングモータを制御する際に用いられることが好ましい。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータ制御回路を図１０に示す。
同図において、１００１は２相ステッピングモータの片
側のコイルであり、１００２、１００３、１００４、１
００５はコイルに任意の方向で電圧をかけるためのトラ
ンジスタブリッジであり、１００６はコイルに流れてい
る電流を検知するための抵抗であり、１００７はトラン
ジスタブリッジ１００２〜１００５等を駆動する制御回
路である。不図示のステッピングモータを回転させるた
めには、モータのコイル１００１と不図示のもう一方の
コイルに位相をずらせた電圧をかけることにより実現で
きる。電圧のかけ方は、トランジスタ１００２と１００
５をオンさせ、トランジスタ１００３と１００４をオフ
させると、電流がトランジスタ１００２を通ってコイル
１００１、トランジスタ１００５、抵抗１００６へと流
れる。

【０００３】また、逆にトランジスタ１００３と１００
４をオンさせ、トランジスタ１００２と１００５をオフ
させると、電流がトランジスタ１００３を通ってコイル
１００１、トランジスタ１００４、抵抗１００６へと流
れる。さらに、トランジスタ１００２〜１００５を全て
オフしてコイル１００１の通電を停止することができ
る。こうしてコイル１００１の磁界の方向を入替えるこ
とができる。

【０００４】通電時にはコイル１００１に流れる電流は
１００６の電圧１０１２により知ることができる。い
ま、抵抗１００６が１Ωであったとして、１０１２の電
圧が５００ｍＶであったとすると、抵抗１００６に流れ
ている電流は５００ｍＡになる。このときに制御回路１
００７はオンしているトランジスタを一定時間オフにし
て、電流を下げ、再びオンする。そしてまた１０１２の
電圧が５００ｍＡになればトランジスタを一定時間オフ
にする。このように電流を検出する抵抗１００６の電圧
を一定以上に上げないようにチョッパ制御を行い、コイ
ルに流れる電流の上限を定めている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においてはモータの脱調を検知することはできず、
メカ的にモータ軸にエンコーダを取り付けたりする必要
があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、モータ
に流れる電流と、通常動作時の基準となる電流とを比較
し、基準電流よりモータ電流が大きくなった状態におい
てモータが脱調したと認識をすることが可能となる。さ
らには通常動作時の基準となる電流値を動作の時系列デ
ータとしてモータ電流と比較することにより、モータを
含めたメカ全体の異常を認識することができる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【０００８】（実施例１）図１ないし図４は本発明の実
施例１を示す図であり、図１は、本発明の実施例１の
回路図であり、図２は、本発明の実施例２の通常回転時
の波形図であり、図３は、本発明の実施例１の通常回転
時の電圧比較波形図であり、図４は、本発明の実施例１
の脱調時の電圧比較波形図である。

【０００９】図１において、１０１は不図示の２相ステ
ッピングモータの片側のコイル、１０２、１０３、１０
４、１０５はコイル１０１に任意の方向で電圧をかける
ためのトランジスタブリッジ、１０６はコイル１０１に
流れている電流を検知するための抵抗、１０７はトラン
ジスタブリッジ１０２〜１０５等を駆動する制御回路で
ある。不図示のステッピングモータを回転させるために
は、図１と同様の構成の回路装置が不図示のもう一方の
コイル側にも存在し、モータのコイル１０１ともう一方
のコイルに位相をずらせた電圧をかけることにより実現
できる。

【００１０】電圧のかけ方は、トランジスタ１０２と１
０５をオンさせ、トランジスタ１０３と１０４をオフさ
せると、電流が矢印Ａに示すようにトランジスタ１０２
を通ってコイル１０１、トランジスタ１０５、抵抗１０
６へと流れる。また、逆にトランジスタ１０３と１０４
をオンさせ、トランジスタ１０２と１０５をオフさせる
と、電流が矢印Ｂに示すようにトランジスタ１０３を通
ってコイル１０１、トランジスタ１０４、抵抗１０６へ
と流れる。さらに、トランジスタ１０２〜１０５を全て
オフにすると、コイル１０１の通電を停止することがで
きる。こうしてコイル１０１の磁界の方向を入替えるこ
とができる。

【００１１】通電時にはコイル１０１に流れる電流は抵
抗１０６の電圧１１２により知ることができる。いま、
抵抗１０６が１Ωであったとして、１１２の電圧が５０
０ｍＶであったとすると、抵抗１０６に流れている電流
は５００ｍＡになる。今、制御回路１０７は１１２の電
圧が５００ｍＶ以上になるとオンしているトランジスタ
を一定時間オフにするよう設定している。抵抗１０６に
流れる電流が５００ｍＡを越した場合、オンしているト
ランジスタを一定時間オフにして電流を下げ、再びオン
する。そしてまた抵抗１０６に流れる電流が５００ｍＡ
を越した場合、トランジスタを一定時間オフにする。こ
のように電流を検出する抵抗１０６の電圧を一定以上に
上げないようにチョッパ制御を行い、コイル１０１に流
れる電流の上限を定めている。このときの波形を図２に
示す。同図において、まず全トランジスタがオフの状態
から矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向、矢印Ａ方向、矢印Ｂ方
向、矢印Ａ方向の順に通電し、通電を停止している（波
形２０５）。

【００１２】抵抗１０６の電圧１１２（波形２０６）は
図１のショットキダイオード１１３を通り、片側を接地
されたコンデンサ１１４と抵抗１１５により整流される
（波形２０７）。本整流回路でショットキダイオード１
１３を使用しているが、これはダイオードの順方向電圧
降下を少なくするためである。このショットキダイオー
ド１１３を通った電流はコンデンサ１１４に充電され、
抵抗１０６に逆流することなく抵抗１１５により放電さ
れる。この時の波形が２０７でありトランジスタ１０
２、１０３、１０４、１０５のチョッパ動作にもかかわ
らず、ほぼ安定した電圧を保つことができる。

【００１３】図１において、抵抗１１７と抵抗１１８の
抵抗値の比率により決定される基準電圧１１９があり、
その電圧１１９と整流波形２０７が電圧比較器１２０に
それぞれ入力され、常に電圧が比較されている。電圧比
較器１２０は整流波形２０７（１１６）の電圧が基準電
圧１１９より高くなった場合に比較出力１２１に信号を
発するように設定されている。

【００１４】図３に通常時の電圧比較器１２０の動作を
示す。同図において波形３０１は整流波形２０７と基準
電圧１１９の電圧を重ねたものであって、この場合基準
電圧１１９の方が高く、２つの波形が交差することはな
い。よって比較出力波形３０２には何も信号が発されて
いない。

【００１５】図４は不図示のステッピングモータが通常
回転から脱調した場合の波形を示したものであり、同図
において、波形４０１に示す脱調の段階においては、波
形４０２で示す電圧１１２はコイル１０１の通電方向を
切り替えた直後からチョッパがかかる。これは不図示の
ステッピングモータに過大な負荷がかかっている状態で
ある。このとき波形４０３に示すとおり整流波形１１６
は基準電圧１１９より大きくなってしまう。よって電圧
比較器１２０の比較出力１２１は波形４０４の通り脱調
の段階において信号を発する。比較出力１２１が信号を
発すると制御回路１０７は不図示のステッピングモータ
が脱調していると判断することができ、モータを停止さ
せたり、他の装置に警告を発したりすることができる。

【００１６】（実施例２）図５ないし図７は本発明の実
施例２を示し、実施例１の一部を変更したものであり、
変更箇所について説明する。図５において５０１は不図
示のステッピングモータの制御回路であり、５０２はカ
ウンタであり、５０３は読み出し専用のメモリであるＲ
ＯＭであり、５０４はデジタル信号をアナログ電圧に変
換するＤ／Ａコンバータである。制御回路５０１はコイ
ル１０１に通電を開始すると同時にカウンタクリア信号
５０９を発する。カウンタクリア信号５０９を受け取っ
たカウンタ５０２はカウント値を０にクリアする。その
後、コイル１０１の通電方向を変えるたびにカウントパ
ルス５０５を１パルス出力する。カウントパルス５０５
を受け取ったカウンタ５０２はカウントを＋１し、カウ
ンタ値５０６に出力する。

【００１７】ＲＯＭ５０３のアドレスはカウンタ値５０
６に接続しており、カウンタ値５０６に応じたアドレス
に存在するデータを５０７に出力する。そしてＲＯＭデ
ータ５０７はＤ／Ａコンバータ５０４で、数値に応じた
アナログ電圧に変換されアナログ電圧５０８に出力され
る。アナログ電圧５０８は電圧比較器１２０に接続さ
れ、コイル１０１に流れる電流に応じた整流後電圧１１
６と比較される。

【００１８】図６に本実施例の通常回転時の動作を示
す。同図の状態６０１に示すように、本実施例は停止状
態から最初軽負荷で回転し一定時間後重負荷に変わりさ
らに一定時間後軽負荷となり停止する。このような機構
は例えばプリンタ装置の給紙機構などであり、モータの
回転開始時はメカの初期化が行われるため軽負荷で、そ
の後紙を１枚すくって搬送機構にまで持っていく動作の
時に重負荷となり、紙搬送のみの状態で軽負荷になるも
のである。図６では軽負荷で回転開始と同時に制御回路
５０１からカウンタクリア信号５０９が出力されカウン
タ５０２は０クリアされる。そしてコイル１０１の通電
方向を変えるたびにカウントパルス５０５を１パルス出
力する（波形６０３）。

【００１９】カウントパルス５０５を受け取ったカウン
タ５０２はカウントを＋１し、カウンタ値５０６に出力
する（数値６０４）。ＲＯＭ５０３はカウンタ値５０６
応じたアドレスに存在するデータを５０７に出力しＤ／
Ａコンバータ５０４により変換されたアナログ電圧５０
８が波形６０５のように電圧比較器１０２に送られる。
ＲＯＭ５０３の内容は、モータが軽負荷のときはＤ／Ａ
コンバータ５０４のアナログ電圧５０８が低く、重負荷
の時はアナログ電圧５０８が高くなるようなデータを設
定している。コイル１０１に流れる電流すなわち整流後
電圧１１６は波形６０６に示すように軽負荷で小さく、
重負荷で大きくなっている。アナログ電圧５０８と整流
後電圧１１６を重ねたものが波形６０７であり、アナロ
グ電圧５０８を越える整流後電圧１１６は存在しないた
め、電圧比較器１２０の比較出力１２１は波形６０８に
示すように信号を発しない。

【００２０】図７に異常状態時を示す。機構は図６の場
合と同様であり、今回機構の異常により状態７０１に示
すように重負荷回転の時間がずれた場合を想定する。状
態７０１に示すように重負荷回転がずれたので整流後電
圧１１６は波形７０２に示すように電圧の高い部分も時
間的にずれる。しかし、ＲＯＭ５０３には状態６０１に
示す状態で設定されているため、電圧比較器１２０の比
較出力１２１は波形７０４のとおり、本来軽負荷である
べきところで重負荷となった部分で信号が発せられる。
このように、メカ的に負荷が予定どおりに推移していな
い場合を検出することができる。

【００２１】（実施例３）図８ないし図９は本発明の実
施例３を示し、図８において、８０５はＲＯＭであり、
８０７はＤ／Ａコンバータであり、８０１は電圧比較器
であり、８０３は論理和回路である。ＲＯＭ８０５の内
容は、モータが軽負荷のときはＤ／Ａコンバータ８０７
のアナログ電圧８０８が低く、重負荷の時はアナログ電
圧８０８が高くなるようなデータを設定している。そし
てＲＯＭ５０３との違いは、ＲＯＭ５０３がコイル１０
１の整流波形の上限を示しているのに対し、ＲＯＭ８０
５はコイル１０１の整流波形の下限を示している。

【００２２】ＲＯＭ５０３とＲＯＭ８０５に挟まれた電
流値を逸脱した場合は、論理和回路８０３にて検出さ
れ、制御回路５０１に比較出力和８０４として伝えられ
る。このときの状態を図９に示す。同図において波形９
０１はＲＯＭ８０５の内容をＤ／Ａコンバータ８０７で
アナログ電圧８０８にしたもので、波形９０１のよう
に、本来通常回転を行っているところは、波形７０２が
波形６０５と波形９０１に挟まれている。しかし、この
場合、重負荷回転時がずれているので、波形９０４に示
すように、本来軽負荷回転であるのに重負荷回転になっ
ているところと、本来重負荷回転であるのに軽負荷回転
になっているところで比較出力和８０４の信号が発せら
れている。このように、メカ的に負荷が予定どおりに推
移していない場合を詳細に検出することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータに流れる電流と、通常動作時の基準となる電流と
を比較することによりモータの脱調を認識することが可
能となる。さらに、通常動作時の電流値の時系列データ
を持つことにより、モータを含めたメカ全体の異常を認
識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１の回路図である。

【図２】図２は、本発明の実施例１の通常回転時の波形
図である。

【図３】図３は、本発明の実施例１の通常回転時の電圧
比較波形図である。

【図４】図４は、本発明の実施例１の脱調時の電圧比較
波形図である。

【図５】図５は、本発明の実施例２の回路図である。

【図６】図６は、本発明の実施例２の通常回転時の波形
図である。

【図７】図７は、本発明の実施例２の異常時の波形図で
ある。

【図８】図８は、本発明の実施例３の回路図である。

【図９】図９は、本発明の実施例３の異常時の波形図で
ある。

【図１０】図１０は、従来例の回路図である。

【符号の説明】

１０１ステッピングモータのコイル１０６電流検出抵抗１０７制御回路１１３ショットキダイオード１１４コンデンサ１１５抵抗１２０電圧比較器２０６抵抗１０６の電圧波形２０７整流後波形４０４比較出力波形５０２カウンタ５０３ＲＯＭ５０４Ｄ／Ａコンバータ６０５アナログ電圧８０３論理和回路９０４比較出力和

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステッピングモータと、該ステッピング
モータのコイルに通電する通電手段と、該通電手段によ
って通電された前記コイルに流れる電流を検知する電流
検知手段と、基準電流値を発生する基準電流発生手段
と、前記電流検知手段によって検知された検知電流と前
記基準電流発生手段によって発生された基準電流を比較
する比較手段と、を有することを特徴とするモータ制御
回路。
【請求項２】請求項１記載のモータ制御回路におい
て、前記比較手段は前記電流検知手段で検知した電流値
が前記基準電流発生手段で発生した電流値を越えたとき
前記ステッピングモータが脱調したと認識することを特
徴とするモータ制御回路。
【請求項３】請求項１記載のモータ制御回路におい
て、前記基準電流発生手段は時系列の電流値を発生し、
前記比較手段は前記モータの駆動時間に従って前記基準
電流発生手段で発生した時系列の電流値と前記電流検知
手段で検知した電流値を比較し、前記時系列の電流値と
前記検知手段で検知した電流値の差が規定値以上に大き
くなった場合に前記ステッピングモータが異常動作して
いると認識することを特徴とするモータ制御回路。
【請求項４】請求項１記載のモータ制御回路におい
て、前記電流検知手段は抵抗器の端子電圧により電流を
検知するもので、前記端子電圧を整流する整流手段を有
していることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項５】請求項１記載のモータ制御回路におい
て、前記電流検知手段は、検知した電流値を該電流値に
相当する電圧値に変換する電圧値変換手段と、該電圧値
変換手段によって変換した電圧値を整流する電圧値整流
手段とを有し、前記基準電流発生手段は、基準電流値に
相当する電圧を発生する電圧発生手段を有し、前記比較
手段は、前記電圧値整流手段で整流した電圧値と前記電
圧発生手段で発生した電圧値を比較することを特徴とす
るモータ制御回路。
【請求項６】請求項３記載のモータ制御回路におい
て、前記時系列で電流値を発生する前記基準電流発生手
段は、時刻を計測するカウンタと、該カウンタで計測し
た時刻に対応する電流値に相当する電圧値をデジタル値
として予め格納しているメモリ手段と、該メモリ手段に
格納してあるデジタル値の電圧値をアナログ値に変換す
るＤ／Ａ変換手段とを有することを特徴とするモータ制
御回路。
【請求項７】請求項６記載のモータ制御回路におい
て、前記時系列で電流値を発生する前記基準電流発生手
段は、時刻を計測するカウンタと、該カウンタで計測し
た時刻に対応する上限電流値に相当する電圧値をデジタ
ル値として予め格納している第１メモリ手段と、該第１
メモリ手段に格納してあるデジタル値の電圧値をアナロ
グ値に変換する第１Ｄ／Ａ変換手段と、前記カウンタで
計測した時刻に対応する下限電流値に相当する電圧値を
デジタル値として予め格納している第２メモリ手段と、
該第２メモリ手段に格納してあるデジタル値の電圧値を
アナログ値に変換する第２Ｄ／Ａ変換手段とを有するこ
とを特徴とするモータ制御回路。
【請求項８】請求項７記載のモータ制御回路におい
て、前記基準電流発生手段で発生した時系列の電流値と
前記上限電流値の差が所定値を越えた場合および前記基
準電流発生手段で発生した時系列の電流値と前記下限電
流値の差が所定値を越えた場合に前記ステッピングモー
タが異常動作していると認識することを特徴とするモー
タ制御回路。