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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantrieb-Steuervorrichtung, eine Motoreinheit und ein Motorantrieb-Steuerverfahren, z. B. eine Motorantrieb-Steuervorrichtung zum Antreiben eines Schrittmotors.
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[Technischer Hintergrund]
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Als Schrittmotor ist ein 2-Phasen-Schrittmotor mit zwei Phasen bekannt. Als Antriebsverfahren für einen 2-Phasen-Schrittmotor sind ein 1-Phasen-Anregungsverfahren, ein 2-Phasen-Anregungsverfahren und ein 1-2-Phasen-Anregungsverfahren bekannt.
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Bei dem 1-Phasen-Anregungsverfahren handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die anregende Phase pro Phase umgeschaltet wird. Bei dem 2-Phasen-Anregungsverfahren handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die anregende Phase pro zwei Phasen umgeschaltet wird. Bei dem 1-2-Phasen-Anregungsverfahren handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die anregende Phase dadurch umgeschaltet wird, dass in die 1-Phasen-Anregung und die 2-Phasen-Anregung abwechselnd umgeschaltet werden.
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In Patentdokument 1 ist z. B. eine Motorantrieb-Steuertechnik offenbart, bei der zur Unterdrückung von Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors beim Antrieb eines 2-Phasen-Schrittmotors mittels eines 1-2-Phasen-Anregungsverfahrens, während einer 1-Phasen-Anregungsperiode eine Periode zur 2-Phasen-Anregung mit der gleichen Phase wie bei der folgenden 2-Phasen-Anregungsperiode vorgesehen wird.
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[Dokumente des Standes der Technik]
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[Patentdokumente]
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[Patentdokument 1] Patentveröffentlichung Nr.
JP 2010-93914 A -
[Übersicht der Erfindung]
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[Zu lösende Aufgabe der Erfindung]
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben als Antriebsverfahren für einen 2-Phasen-Schrittmotor, das für eine bestimmte Applikation angewendet wird, die Anwendung des 1-2-Phasen-Anregungsverfahrens untersucht, bei dem ein größeres Drehmoment als bei einer 1-Phasen-Anregung entsteht.
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Bei dem durch Patentdokument 1 repräsentierten allgemeinen 1-2-Phasen-Anregungsverfahren wird jedoch vorab die jeweilige Länge der Periode, in der die 1-Phasen-Anregung ausgeführt wird, und der Periode festgelegt (ist konstant), in der die 2-Phasen-Anregung ausgeführt wird. Daher besteht das Problem, dass bei dem 1-2-Phasen-Anregungsverfahren die Widerstandsfähigkeit gegenüber Laständerungen gering ist. Konkret besteht die Aufgabe, dass bei einer vergrößerten Last des 2-Phasen-Schrittmotors eine Umschaltung der Anregungsphase erfolgt, bevor sich der Rotor bis zu einer geeigneten Position bewegt hat, sodass das Drehmoment sinkt und es leicht zu einem Schrittverlust kommt.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der vorstehend beschriebenen Aufgabe und beabsichtigt, die Widerstandsfähigkeit eines 2-Phasen-Schrittmotors gegenüber Laständerungen zu erhöhen.
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[Mittel zum Lösen der Aufgabe]
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Eine Motorantrieb-Steuervorrichtung gemäß einer repräsentativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuerungskomponente, die ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs eines 2-Phasen-Schrittmotors erzeugt, damit bei dem 2-Phasen-Schrittmotor eine 1-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen des 1-Phasenanteils der Spulen der zwei Phasen und eine 2-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen des 2-Phasenanteils der Spulen der zwei Phasen abwechselnd wiederholt werden, und eine Antriebskomponente, die basierend auf dem Steuersignal die Spulen der zwei Phasen antreibt, wobei die Motorantrieb-Steuervorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungskomponente basierend auf einer während der 1-Phasen-Anregung bei den nicht angeregten Spulen aufgetretenen Gegen-EMK die Periode festlegt, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt, und basierend auf der Periode der vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung die Periode festlegt, in der die 2-Phasen-Anregung erfolgt.
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[Wirkungen der Erfindung]
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Nach der erfindungsgemäßen Motorantrieb-Steuervorrichtung kann die Widerstandsfähigkeit eines 2-Phasen-Schrittmotors gegenüber Laständerungen erhöht werden.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein Blockbild, das den Aufbau einer Motoreinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [2] 2 ist eine den Aufbau des Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigende Ansicht.
- [3] 3 ist eine erläuternde Ansicht einer Bestromungsumschaltsteuerung eines 2-Phasen-Schrittmotors durch eine Motorantrieb-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [4] 4 ist ein funktionaler Blockdigramm der Steuerungskomponente bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [5] 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Bestromungsumschaltsteuerung eines 2-Phasen-Schrittmotors durch die Motorantrieb-Steuervorrichtung zeigt.
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[Formen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung]
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1. Übersicht über die Ausführungsformen
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Zunächst wird eine Übersicht bezüglich einer repräsentativen Ausführungsform der in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Erfindung erläutert. In der folgenden Erläuterung werden als ein Beispiel Bezugszeichen in den Figuren, die Bestandteilen der Erfindung entsprechen, in Klammern angegeben.
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[1] Eine Motorantrieb-Steuervorrichtung (10) gemäß einer repräsentativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuerungskomponente (11), die ein Steuersignal (Sc) zum Steuern des Antriebs eines 2-Phasen-Schrittmotors erzeugt, damit bei dem 2-Phasen-Schrittmotor (20) eine 1-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen des 1-Phasenanteils der Spulen der zwei Phasen (21A, 21B) und eine 2-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen des 2-Phasenanteils der Spulen der zwei Phasen abwechselnd wiederholt werden, und eine Antriebskomponente (12), die basierend auf dem Steuersignal die Spulen der zwei Phasen antreibt, wobei die Steuerungskomponente basierend auf einer während der 1-Phasen-Anregung bei den nicht angeregten Spulen aufgetretenen Gegen-EMK die Periode (T1, T3, T5 usw.) festlegt, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt, und basierend auf der Periode der vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung die Periode (T2, T4, T6 usw.) festlegt, in der die 2-Phasen-Anregung erfolgt.
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[2] Bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung nach Punkt [1] kann die Steuerungskomponente auch entsprechend dem Detektionsergebnis eines Nulldurchgangs der in der Periode der 1-Phasen-Anregung bei den nicht angeregten Spulen aufgetretenen Gegen-EMK das Steuersignal erzeugen, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt. Ferner kann die Steuerungskomponente auch das Steuersignal erzeugen, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung erfolgt, wenn nach Beginn der 2-Phasen-Anregung eine entsprechend der Periode der vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung festgelegte Soll-Bestromungszeit abgelaufen ist.
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[3] Bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung nach Punkt [2] kann die Steuerungskomponente die Soll-Bestromungszeit auch derart einstellen, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung gleich der Periode der unmittelbar vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung ist.
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[4] Bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung nach Punkt [2] kann die Steuerungskomponente die Soll-Bestromungszeit auch derart einstellen, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung auf einem basierend auf den Perioden einer Mehrzahl von vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregungen berechneten Wert beruht.
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[5] Bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung nach einem von Punkt [2] bis Punkt [4] kann die Steuerungskomponente auch das Steuersignal erzeugen, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt, wenn in der Periode der 1-Phasen-Anregung ein Nulldurchgang einer bei den nicht angeregten Spulen aufgetretenen Gegen-EMK zwei Mal detektiert wurde.
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[6] Bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung nach einem von Punkt [2] bis Punkt [5] umfasst die Steuerungskomponente (11) eine die Zeit messende Zeitmesserkomponente (114), eine die Zeitmesserkomponente steuernde Zeitmesser-Steuerungskomponente (113), eine die durch die Zeitmesserkomponente gemessene Zeit speichernde Speicherkomponente (115), eine einen Nulldurchgang einer bei den Spulen der zwei Phasen aufgetretenen Gegen-EMK detektierende Nulldurchgang-Detektorkomponente (112) und eine Steuersignalerzeugerkomponente (116), die basierend auf dem Detektionsergebnis der Nulldurchgang-Detektorkomponente und dem Messergebnis der Zeitmesserkomponente das Steuersignal erzeugt. Die Zeitmesser-Steuerungskomponente lässt bei Beginn der 1-Phasen-Anregung die Zeitmesserkomponente mit der Zeitmessung beginnen, lässt während der 1-Phasen-Anregung entsprechend dem Detektionsergebnis eines Nulldurchgangs der Gegen-EMK durch die Nulldurchgang-Detektorkomponente die Zeitmessung der Zeitmesserkomponente unterbrechen und lässt die Messzeit durch die Zeitmesserkomponente in der Speicherkomponente speichern. Die Steuersignalerzeugerkomponente erzeugt während der 1-Phasen-Anregung entsprechend dem Detektionsergebnis eines Nulldurchgangs einer Gegen-EMK durch die Nulldurchgang-Detektorkomponente das Steuersignal (Sc), damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt. Ferner stellt die Zeitmesser-Steuerungskomponente, wenn die 2-Phasen-Anregung beginnt, basierend auf der in der Speicherkomponente gespeicherten Messzeit der Zeitmesserkomponente die Soll-Bestromungszeit (tg) in der Zeitmesserkomponente ein und veranlasst die Zeitmesserkomponente mit der Zeitmessung bis zur Soll-Bestromungszeit zu beginnen. Die Steuersignalerzeugerkomponente kann auch das Steuersignal erzeugen, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung erfolgt, wenn während der 2-Phasen-Anregung die Messzeit der Zeitmesserkomponente die Soll-Bestromungszeit erreicht hat.
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[7] Eine Motoreinheit (1) gemäß einer repräsentativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Motorantrieb-Steuervorrichtungen (10) nach einem von Punkt [1] bis Punkt [6] und den 2-Phasen-Schrittmotor (20).
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[8] Ein Motorantrieb-Steuerverfahren gemäß einer repräsentativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung des Antriebs eines 2-Phasen-Schrittmotors (20) durch eine Motorantrieb-Steuervorrichtung (10). Das vorliegende Verfahren umfasst einen ersten Schritt, in dem die Motorantrieb-Steuervorrichtung ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des 2-Phasen-Schrittmotors erzeugt, damit bei dem 2-Phasen-Schrittmotor eine 1-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen des 1-Phasenanteils der Spulen der zwei Phasen und eine 2-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen des 2-Phasenanteils der Spulen der zwei Phasen abwechselnd wiederholt werden, und einen zweiten Schritt (Si, S6), in dem die Motorantrieb-Steuervorrichtung die Spulen der zwei Phasen basierend auf dem Steuersignal antreibt. Der erste Schritt umfasst einen dritten Schritt (S2 bis S5) zum Festlegen der Periode, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt, basierend auf der während der 1-Phasen-Anregung bei den nicht angeregten Spulen aufgetretenen Gegen-EMK, und einen vierten Schritt (S7, S8) zum Festlegen der Periode, in der die 2-Phasen-Anregung erfolgt, basierend auf der Periode der vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung.
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Konkrete Beispiele der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden anhand der Figuren konkrete Beispiele der Ausführungsformen der jeweiligen Erfindung erläutert. In der folgenden Erläuterung werden gemeinsame Bestandteile in den verschiedenen Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen versehen und eine wiederholte Erläuterung wird ausgelassen.
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1 ist ein Blockbild, das den Aufbau einer Motoreinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Motoreinheit 1 den 2-Phasen-Schrittmotor 20 und die den 2-Phasen-Schrittmotor 20 antreibende Motorantrieb-Steuervorrichtung 10. Die Motoreinheit 1 ist z. B. auf verschiedene Vorrichtungen anwendbar, die einen Motor als Antriebsquelle verwenden, wie eine Vorrichtung für den Transport von Papier bei einem Drucker.
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2 ist eine den Aufbau des 2-Phasen-Schrittmotors 20 schematisch zeigende Ansicht.
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Der 2-Phasen-Schrittmotor 20 ist ein Schrittmotor, der Spulen mit zwei Phasen aufweist.
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Der 2-Phasen-Schrittmotor 20 weist, wie in 2 dargestellt, eine Spule 21A der A-Phase, eine Spule 21B der B-Phase, einen Rotor 22 sowie ein 2-Phasen Statorjoch (nicht dargestellt) auf.
Die Spulen 21A, 21B sind jeweils Spulen, die das Statorjoch anregen. Die Spulen 21A, 21B sind jeweils mit einer später beschriebenen Antriebskomponente 12 verbunden. In den Spulen 21A, 21B fließt jeweils ein Strom (Spulenstrom) einer unterschiedlichen Phase. In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt einfach eine Angabe als „Spule 21“ für den Fall, dass nicht zwischen den Spulen 21A, 21B unterschieden wird.
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Der Rotor 22 weist entlang der Kreisumfangsrichtung multipolar magnetisierte Permanentmagneten auf, damit sich ein S-Pol 22S und ein N-Pol 22N abwechselnd umkehren. In 2 ist als ein Beispiel der Fall dargestellt, dass der Rotor 22 zwei Pole hat. Das Statorjoch ist in der Umgebung des Rotors 22 an den Außenumfang des Rotors 22 angrenzend angeordnet. Der Rotor 22 dreht sich dadurch, dass die Phase des in den jeweiligen Spulen 21A, 21B fließenden Spulenstroms periodisch umgeschaltet wird. Mit dem Rotor 22 ist eine Ausgangswelle (nicht dargestellt) verbunden, wobei die Ausgangswelle durch die Drehkraft des Rotors 22 angetrieben wird.
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Die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 ist eine Vorrichtung zum Antreiben des 2-Phasen-Schrittmotors 20. Die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 steuert das Drehen und Anhalten des 2-Phasen-Schrittmotors 20 durch die Steuerung des Bestromungszustandes der Spulen 21A, 21B der jeweiligen Phasen des 2-Phasen-Schrittmotors 20 aufgrund eines Antriebsbefehls z. B. von einer Hostvorrichtung (nicht dargestellt).
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Wie in 1 gezeigt, weist die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 die Steuerungskomponente 11 und die Antriebskomponente 12 auf.
Die Antriebskomponente 12 ist eine Funktionskomponente, die den 2-Phasen-Schrittmotor 20 durch das Bestromen der Spulen 21A, 21B des 2-Phasen-Schrittmotors 20 antreibt. Die Antriebskomponente 12 weist eine Motorantriebskomponente 121 auf.
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Die Motorantriebskomponente 121 versorgt den 2-Phasen-Schrittmotor 20 basierend auf einem durch die Steuerungskomponente 11 erzeugten Steuersignal Sc mit einer elektrischen Antriebsleistung. Wie in 2 gezeigt, ist die Motorantriebskomponente 121 jeweils mit einem Anschluss AP der Pluspolseite der Spule 21A, einem Anschluss AN der Minuspolseite der Spule 21A, einem Anschluss BP der Pluspolseite der Spule 21B und einem Anschluss BN der Minuspolseite der Spule 21B verbunden und bestromt die Spulen 21A, 21B durch das Anlegen einer Spannung an die jeweiligen Anschlüsse AP, AN, BP und BN.
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Die Motorantriebskomponente 121 besteht aus einer H-Brückenschaltung usw., die z. B. aus vier Schaltelementen (z. B. einem Thyristor) gebildet ist. Die Motorantriebskomponente 121 schaltet die Bestromung der Spulen 21A, 21B z. B. durch ein wahlweises An-/Ausschalten der die H-Brückenschaltung bildenden jeweiligen Schaltelemente um.
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Wie in 2 gezeigt, legt die Motorantriebskomponente 121 für den Fall, dass in der A-Phasen-Spule 21A ein Strom +Ia fließt, z. B. an den Anschluss AP eine Spannung „+Va“ gegenüber dem Anschluss AN der Spule 21A an. Andererseits legt die Motorantriebskomponente 121 für den Fall, dass in der A-Phasen-Spule 21A ein Strom -Ia fließt, an den Anschluss AP eine Spannung „-Va“ gegenüber dem Anschluss AN der Spule 21A an. Ebenso legt die Motorantriebskomponente 121 auch bei der Spule 21B der B-Phase für den Fall, dass ein Strom +Ib fließt, z. B. an den Anschluss BP eine Spannung „+Vb“ gegenüber dem Anschluss BN der Spule 21B an, und für den Fall, dass in der B-Phasen-Spule 21B ein Strom -Ib fließt, legt die Motorantriebskomponente 121 an den Anschluss BP eine Spannung „-Vb“ gegenüber dem Anschluss BN der Spule 21B an.
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Wie vorstehend ausgeführt, schaltet die Motorantriebskomponente 121 den Bestromungszustand der jeweiligen Spulen 21A, 21B dadurch um, dass die Spannung, die zwischen den Anschlüssen der jeweiligen Spulen 21A, 21B angelegt wird, aufgrund des Steuersignals Sc aus der Steuerungskomponente 11 umgeschaltet wird.
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Die Steuerungskomponente 11 erzeugt das Steuersignal Sc zum Steuern des Antriebs des 2-Phasen-Schrittmotors 20 und steuert den Antrieb des 2-Phasen-Schrittmotors 20 über die Antriebskomponente 12.
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Die Steuerungskomponente 11 ist z. B. eine Programmverarbeitungsvorrichtung (z. B. ein Mikrocontroller) aufweisend einen Aufbau, bei dem ein Prozessor wie eine CPU, verschiedene Speichervorrichtungen wie ein RAM, ROM usw., Peripherieschaltung wie ein Zeitgeber (Zähler), eine A/D-Konverterschaltung, eine D/A-Konverterschaltung und eine Ein-Ausgang-I/F-Schaltung usw. über einen Bus miteinander verbunden sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungskomponente 11 als IC (integrierte Schaltung) gepackt, wobei hierauf jedoch keine Beschränkung besteht.
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Die Steuerungskomponente 11 erzeugt ein Steuersignal Sc zum Steuern des Antriebs des 2-Phasen-Schrittmotors 20, damit bei dem 2-Phasen-Schrittmotor 20 eine 1-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen 21 des 1-Phasenanteils der Spulen 21A, 21B der zwei Phasen, und eine 2-Phasen-Anregung zum Anregen der Spulen 21 des 2-Phasenanteils abwechselnd wiederholt werden. Das heißt, die Steuerungskomponente 11 führt mittels eines 1-2-Phasen-Anregungsverfahrens eine Bestromungsumschaltsteuerung der Spulen 21A, 21B des 2-Phasen-Schrittmotors 20 durch.
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3 ist eine erläuternde Ansicht der Bestromungsumschaltsteuerung eines 2-Phasen-Schrittmotors durch die Motorantrieb-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der Figur zeigt das Bezugszeichen 301 die Spannung des Anschlusses AP gegenüber dem Anschluss AN der Spule 21A der A-Phase (im Folgenden auch als „A-Phasen-Spannung“ bezeichnet), und das Bezugszeichen 302 zeigt die Spannung des Anschlusses BP gegenüber dem Anschluss BN der Spule 21B der B-Phase (im Folgenden auch als „B-Phasen-Spannung“ bezeichnet).
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Wie in 3 gezeigt, schaltet die Steuerungskomponente 11 den Bestromungszustand des 2-Phasen-Schrittmotors 20 derart um, dass die 1-Phasen-Anregung und die 2-Phasen-Anregung abwechselnd wiederholt werden. In der Periode T1 der 1-Phasen-Anregung in 3 wird z. B. die Spule 21A mit der A-Phasen-Spannung „+Va“ positiv (+) angeregt und die Spule 21B wird mit der B-Phasen-Spannung „0“ nicht angeregt. In der auf die Periode T1 folgenden Periode T2 der 2-Phasen-Anregung wird anschließend die Spule 21A mit der A-Phasen-Spannung „+Va“ positiv (+) angeregt und die Spule 21B wird mit der B-Phasen-Spannung „+Vb“ positiv (+) angeregt. In der auf die Periode T2 folgenden Periode T3 der 1-Phasen-Anregung wird die Spule 21A mit der A-Phasen-Spannung „0“ nicht angeregt und die Spule 21B wird mit der B-Phasen-Spannung „+Vb“ positiv (+) angeregt. In der auf die Periode T3 folgenden Periode T4 der 2-Phasen-Anregung wird die Spule 21A mit der A-Phasen-Spannung „-Va“ negativ (-) angeregt und die Spule 21B wird mit der B-Phasen-Spannung „+Vb“ positiv (+) angeregt.
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Somit erzeugt die Steuerungskomponente 11 das Steuerungssignal Sc, damit abwechselnd die 1-Phasen-Anregung und die 2-Phasen-Anregung umgeschaltet werden, und führt dieses der Antriebskomponente 12 zu.
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Bei der Motoreinheit 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Periode, in der die 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 erfolgt, und die Periode, in der die 2-Phasen-Anregung erfolgt, basierend auf einer an den Spulen 21A, 21B aufgetretenen Gegen-EMK festgelegt. Das heißt, bei der Motoreinheit 1 sind die Periode der 1-Phasenanregung und die Periode der 2-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 keine konstanten, sondern variable Perioden.
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Zunächst wird die Periode der 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 wie folgt festgelegt.
Die Periode der 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 wird basierend auf einer bei der Anregung der einen Spule 21 an der anderen, nicht angeregten Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK festgelegt.
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Konkret erzeugt die Steuerungskomponente 11 in der Periode der 1-Phasen-Anregung entsprechend dem Detektionsergebnis des Nulldurchgangs einer an der nicht angeregten Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK ein Steuersignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt.
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Zum Beispiel wird in der Periode T3 der 1-Phasen-Anregung, wie in 3 gezeigt, die Gegen-EMK der nicht angeregten Spule 21A der A-Phase zum Zeitpunkt ta zu 0 V, und danach zum Zeitpunkt tb wieder zu 0 V. Das heißt, In der Periode T3 der 1-Phasen-Anregung tritt zwei Mal ein Nulldurchgang der Gegen-EMK auf. Daher erzeugt die Steuerungskomponente 11 für den Fall, dass in der Periode T3 der 1-Phasen-Anregung ein Nulldurchgang der an der nicht angeregten Spule 21A aufgetretenen Gegen-EMK zwei Mal detektiert wurde, das Steuersignal Sc, damit das Umschalten von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt.
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Als Nächstes wird die Periode der 2-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 wie folgt festgelegt.
Wie vorstehend beschrieben, entsteht in der Periode, in der die 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 erfolgt, eine Gegen-EMK an der nicht angeregten Spule 21. Andererseits kann in den Perioden, in denen die 2-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 erfolgt (z. B. die Perioden T2, T4 usw. in 3) an beiden Spulen 21A, 21B keine Gegen-EMK gemessen werden, da sowohl die Spule 21A der A-Phase als auch die Spule 21B der B-Phase angeregt sind. Daher kann der Zeitpunkt zum Umschalten von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung nicht wie bei der Umschaltung von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung basierend auf der Gegen-EMK der Spulen 21 festgelegt werden.
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Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Periode der 2-Phasen-Anregung basierend auf der Periode der vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung festgelegt.
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Konkret erzeugt die Steuerungskomponente 11, wenn nach Beginn der 2-Phasen-Anregung eine entsprechend der Periode der vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung festgelegte Soll-Bestromungszeit tg abgelaufen ist, ein Steuersignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung erfolgt.
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Wie in 3 gezeigt, kann z. B. in der Periode T4 der 2-Phasen-Anregung keine Gegen-EMK gemessen werden, da sowohl die Spule 21A der A-Phase als auch die Spule 21B der B-Phase angeregt sind. Daher erzeugt die Steuerungskomponente 11 zu einem Zeitpunkt (Zeitpunkt t4), an dem die Soll-Bestromungszeit tg ab dem Beginn der 2-Phasen-Anregung abgelaufen ist, ein Steuersignal Sc, damit das Umschalten von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung erfolgt.
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Dabei kann die Soll-Bestromungszeit tg, d. h. die Periode der 2-Phasen-Anregung, z. B. mittels des folgend gezeigten Verfahrens festgelegt werden.
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Als ein erstes Verfahren wird z. B. die Soll-Bestromungszeit tg basierend auf der Periode der unmittelbar vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung festgelegt. Das heißt, die Steuerungskomponente 11 stellt die Soll-Bestromungszeit tg derart ein, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung gleich der Periode der unmittelbar vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung ist. Zum Beispiel wird in 3 die Periode T4 der 2-Phasen-Anregung (Soll-Bestromungszeit tg) auf die gleiche Länge eingestellt wie die Periode T3 der unmittelbar vor der Periode T4 erfolgten 1-Phasen-Anregung.
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Als ein zweites Verfahren wird z. B. die Soll-Bestromungszeit tg basierend auf den Perioden einer Mehrzahl von vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregungen festgelegt. Die Steuerungskomponente 11 stellt z. B. die Soll-Bestromungszeit tg mittels eines aufgrund der Perioden einer Mehrzahl von vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregungen berechneten Zahlenwertes ein. Konkreter stellt die Steuerungskomponente 11 die Soll-Bestromungszeit tg derart ein, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung auf einem Mittelwert der Perioden einer Mehrzahl von vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregungen basiert. In 3 wird z. B. die Länge der Periode T4, in der die 2-Phasen-Anregung erfolgt, auf den Mittelwert der Perioden T1, T3 der vor der Periode T4 erfolgten 1-Phasen-Anregungen eingestellt. Ferner kann auch ein Mittelwert mit einer Wichtung der Perioden einer Mehrzahl von vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasenanregungen berechnet, und die Soll-Bestromungszeit tg basierend auf diesem Mittelwert eingestellt werden. Es kann z. B. auch ein Mittelwert mit einer Wichtung der jeweiligen Perioden der 1-Phasen-Anregung berechnet werden, damit die spezifische Wichte desto größer wird, je zeitlich näher es zu der 2-Phasen-Anregung als Standard liegt.
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Bei der folgenden Erläuterung wird als ein Beispiel die Steuerungskomponente 11 erläutert, vorausgesetzt, dass diese mittels des ersten Verfahrens die Soll-Bestromungszeit tg festlegt.
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4 ist ein funktionaler Blockdiagramm der Steuerungskomponente 11 bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 4 gezeigt, weist die Steuerungskomponente 11 als Funktionskomponenten zur Realisierung der vorstehend beschriebenen Bestromungsumschaltsteuerung der Spulen 21A, 21B eine Gegen-EMK-Überwachungskomponente 111, eine Nulldurchgang-Detektorkomponente 112, eine Zeitmesser-Steuerungskomponente 113, eine Zeitmesserkomponente 114, eine Speicherkomponente 115 und eine Steuersignalerzeugungskomponente 116 auf.
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Diese Funktionskomponenten werden z. B. dadurch realisiert, dass in der vorstehend beschriebenen Programmverarbeitungsvorrichtung (Mikrocontroller) ein Prozessor verschiedene Berechnungen entsprechend in der Speichervorrichtung gespeicherten Programmen ausführt, und Peripherieschaltungen wie einen A/D-Konverter und einen Zeitgeber usw. steuert.
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Die Gegen-EMK-Überwachungskomponente 111 ist eine Funktionskomponente, die eine an den jeweiligen Spulen 21A, 21B aufgetretene Gegen-EMK überwacht.
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Die Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 ist eine Funktionskomponente zum Detektieren von Nulldurchgängen einer an den Spulen 21A, 21B des 2-Phasen-Schrittmotors 20 aufgetretenen Gegen-EMK basierend auf dem Überwachungsergebnis der Gegen-EMK-Überwachungskomponente 111. Die Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 gibt für den Fall, dass ein Nulldurchgang der Gegen-EMK einer nicht angeregten Spule 21 detektiert wurde, ein Detektionssignal Sz aus, das die Detektion eines Nulldurchgangs anzeigt.
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Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 ist eine Funktionskomponente, die die Zeitmesserkomponente 114 steuert. Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 kann z. B. mittels einer Programmverarbeitung usw. durch einen den vorstehend beschriebenen Mikrocontroller bildenden Prozessor realisiert werden.
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Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 steuert den Beginn und das Anhalten der Zeitmessung der Zeit mittels der Zeitmesserkomponente 114. Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 lässt durch das Einstellen der Soll-Bestromungszeit tg in der Zeitmesserkomponente 114 die Zeit bis zur Soll-Bestromungszeit tg messen. Die Zeitmesserkomponente 114 gibt für den Fall, dass die Messzeit die Soll-Bestromungszeit tg erreicht hat, ein Mitteilungssignal St aus, das den Ablauf der Soll-Bestromungszeit anzeigt, und setzt die gemessene Zeit (das Zeitmessungsergebnis) zurück.
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Die Speicherkomponente 115 ist eine Funktionskomponente, die das Zeitmessungsergebnis durch die Zeitmesserkomponente 114 speichert.
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Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 lässt die Zeitmesserkomponente 114 mit der Zeitmessung beginnen, wenn die 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 beginnt. Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 hält für den Fall, dass sie basierend auf dem Detektionssignal Sz der Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 beurteilt hat, dass ein Nulldurchgang der Gegen-EMK während der 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 zwei Mal detektiert wurde, die Zeitmessung durch die Zeitmesserkomponente 114 an, und speichert die durch die Zeitmesserkomponente 114 gemessene Zeit (die Messzeit) in der Speicherkomponente 115. Das heißt, in der Speicherkomponente 115 wird die Bestromungszeit der 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 gespeichert.
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Dabei können in der Speicherkomponente 115 sowohl Informationen einer Mehrzahl von durch die Zeitmesserkomponente 114 gemessenen Perioden der 1-Phasen-Anregung als auch nur die Informationen der aktuellsten Periode der 1-Phasen-Anregung gespeichert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird durch das vorstehend beschriebene erste Verfahren die Bestromungszeit der 2-Phasen-Anregung festgelegt, sodass vorgegeben ist, dass die Speicherkomponente 115 nur die Informationen der aktuellsten Periode der 1-Phasen-Anregung speichert.
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Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 lässt die Zeitmesserkomponente 114 mit der Zeitmessung beginnen, wenn die 2-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 beginnt. Dabei stellt die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 die Soll-Bestromungszeit tg in der Zeitmesserkomponente 114 ein. Konkret legt die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113, wenn die 2-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 beginnt, die Soll-Bestromungszeit tg basierend auf dem in der Speicherkomponente 115 gespeicherten Zeitmessergebnis fest, und stellt die festgelegte Soll-Bestromungszeit tg in der Zeitmesserkomponente 114 ein. Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 stellt z. B. die in der Speicherkomponente 115 gespeicherte Zeit, in der die unmittelbar vorherige 1-Phasen-Anregung erfolgt ist, als Soll-Bestromungszeit tg in der Zeitmesserkomponente 114 ein und lässt die Zeitmesserkomponente 114 mit der Zeitmessung beginnen. Hat die Messzeit die Soll-Bestromungszeit tg erreicht, gibt die Zeitmesserkomponente 114 das den Ablauf der Soll-Bestromungszeit anzeigende Mitteilungssignal St aus.
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Die Steuersignalerzeugerkomponente 116 ist eine Funktionskomponente, die basierend auf dem Detektionsergebnis der Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 (Detektionssignal Sz) und dem Zeitmessergebnis der Zeitmesserkomponente 114 (Mitteilungssignal St) ein Steuersignal Sc erzeugt. Die Steuersignalerzeugerkomponente 116 kann z. B. mittels einer Programmverarbeitung durch einen den vorstehend beschriebenen Mikrocontroller bildenden Prozessor und eine Peripherieschaltung wie eine Ein-Ausgang-I/F-Schaltung usw. realisiert werden.
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Die Steuersignalerzeugerkomponente 116 erzeugt während einer 1-Phasen-Anregung entsprechend dem Detektionsergebnis eines Nulldurchgangs einer Gegen-EMK durch eine Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 ein Steuersignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustands des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von einer 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt. Die Steuersignalerzeugerkomponente 116 erzeugt z. B. bei der Beurteilung, dass basierend auf dem Detektionsergebnis Sz der Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 während der 1-Phasen-Anregung ein Nulldurchgang der Gegen-EMK zwei Mal detektiert wurde, ein Steuersignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt.
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Ferner erzeugt die Steuersignalerzeugerkomponente 116 während der 2-Phasen-Anregung für den Fall, dass die Messzeit durch die Zeitmesserkomponente 114 die Soll-Betromungszeit tg erreicht hat, ein Steuerungssignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung erfolgt. Die Steuersignalerzeugerkomponente 116 erzeugt z. B., wenn von der Zeitmesserkomponente 114 ein Mitteilungssignal St ausgegeben wurde, ein Steuerungssignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung erfolgt.
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5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Bestromungsumschaltsteuerung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 durch die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 zeigt.
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Die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 beurteilt z. B., ob nach dem Einschalten der Stromversorgung von einer externen Hostvorrichtung ein Antriebsbefehl für den 2-Phasen-Schrittmotor 20 eingegeben wurde oder nicht (Schritt S0). Wenn in Schritt S0 kein Antriebsbefehl eingegeben wurde (bei N0), beginnt der Antrieb des 2-Phasen-Schrittmotors 20 nicht.
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Andererseits treibt die Motorantrieb-Steuerungsvorrichtung 10 den 2-Phasen-Schrittmotor 20 an, wenn in Schritt S0 ein Antriebsbefehl eingegeben wurde (bei Yes). Zunächst beginnt die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 mit der 1-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 (Schritt S1). Zum Beispiel erzeugt die Steuersignalerzeugerkomponente 116 zum Zeitpunkt t0 in 3 ein Steuersignal Sc, damit an die Spule 21A der A-Phase des 2-Phasen-Schrittmotors 20 eine A-Phasen-Spannung „+Va“ angelegt, und keine B-Phasen-Spannung der Spule 21B der B-Phase als „0“ angelegt wird, und führt es der Antriebskomponente 12 zu.
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Ferner beginnt die Steuerungskomponente 11 mit der Zeitmessung der Periode, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt (Schritt S2). Konkret steuert z. B. zum Zeitpunkt t0 in 3 die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 die Zeitmesserkomponente 114, sodass die Zeitmessung der Periode T1 beginnt, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt.
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Als Nächstes überwacht die Steuerungskomponente 11 die Gegen-EMK der Spule 21B des 2-Phasen-Schrittmotors 20 (Schritt S3). Konkret überwacht die Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 das Vorliegen/Nichtvorliegen des Auftretens von Nulldurchgängen der Gegen-EMK der Spule 21B basierend auf dem Überwachungsergebnis der Gegen-EMK-Überwachungskomponente 111.
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Als Nächstes beurteilt die Steuerungskomponente 11, ob ein zweites Mal ein Nulldurchgang der Gegen-EMK der Spule 21B detektiert wurde oder nicht (Schritt S4).
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Wenn in Schritt S4 ein Nulldurchgang der Gegen-EMK nicht zwei Mal detektiert wurde (bei No), überwacht die Steuerungskomponente 11 weiterhin das Auftreten eines Nulldurchgangs der Gegen-EMK.
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Wenn in Schritt S4 zum zweiten Mal ein Nulldurchgang der Gegen-EMK detektiert wurde (bei Yes), hält die Steuerungskomponente 11 die Zeitmessung der Periode an, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt, und speichert das Zeitmessergebnis (Schritt S5). Wurde z. B. zum Zeitpunkt t1 in 3 durch die Nulldurchgang-Detektorkomponente 112 zum zweiten Mal ein Nulldurchgang der Gegen-EMK der Spule 21B detektiert, hält die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 die Zeitmessung der Periode T1 der 1-Phasen-Anregung durch die Zeitmesserkomponente 114 an und speichert dieses Zeitmessergebnis (die Zeit tn-1 der Periode T1 der 1-Phasen-Anregung) in der Speicherkomponente 115.
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Als Nächstes schaltet die Steuerungskomponente 11 den Anregungszustand des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung um (Schritt S6). Zum Beispiel erzeugt die Steuersignalerzeugerkomponente 116 zum Zeitpunkt t1 in 3 ein Steuersignal Sc, damit an die Spule 21A der A-Phase eine A-Phasen-Spannung „+Va“ und an die Spule 21B der B-Phase eine B-Phasen-Spannung „+Vb“ angelegt wird, und führt dieses der Antriebskomponente 12 zu.
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Als Nächstes stellt die Steuerungskomponente 11 die Soll-Bestromungszeit tg ein und startet die Zeitmessung der Periode der 2-Phasen-Anregung (Schritt S7). Die Zeitmesser-Steuerungskomponente 113 stellt z. B. die Messzeit der Zeitmesserkomponente 114 zurück, stellt die in der Speicherkomponente 115 gespeicherte Messzeit, d. h. die Zeit der Periode T1 der unmittelbar vorherigen 1-Phasen-Anregung (tn-1), als Soll-Bestromungszeit tg in der Zeitmesserkomponente 114 ein und lässt die Zeitmesserkomponente 114 mit der Zeitmessung bis zur Soll-Bestromungszeit tg beginnen.
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Als Nächstes beurteilt die Steuerungskomponente 11, ob die Soll-Bestromungszeit tg ab Beginn der 2-Phasen-Anregung abgelaufen ist oder nicht (Schritt S8). Konkret beurteilt die Steuersignalerzeugerkomponente 116, ob von der Zeitmesserkomponente 114 ein Mitteilungssignal St, das anzeigt, dass die Messzeit die Soll-Bestromungszeit tg erreicht hat, ausgegeben wurde oder nicht.
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Ist in Schritt S8 die Soll-Bestromungszeit tg nicht abgelaufen (bei No), setzt die Steuerungskomponente 11 die 2-Phasen-Anregung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 fort.
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Ist in Schritt S8 andererseits die Soll-Bestromungszeit tg ab Beginn der 2-Phasen-Anregung abgelaufen (bei Yes), kehrt die Steuerungskomponente 11 zurück zu Schritt S1 und schaltet den 2-Phasen-Schrittmotor 20 von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung um. Wurde z. B. zum Zeitpunkt t2 in 3 von der Zeitmesserkomponente 114 ein Mitteilungssignal St ausgegeben, erzeugt die Steuersignalerzeugerkomponente 116 ein Steuersignal Sc, damit keine A-Phasen-Spannung der Spule 21A der A-Phase des 2-Phasen-Schrittmotors 20 als „0“ angelegt und an die Spule 21B der B-Phase eine B-Phasen-Spannung „+Vb“ angelegt wird, und führt dieses der Antriebskomponente 12 zu.
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Danach führt die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 bis zur Eingabe eines Befehls zum Anhalten des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der vorstehenden Vorrichtung die vorstehend beschriebene Verarbeitung wiederholt aus.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Bestromungumschaltsteuerung werden, wie in 3 gezeigt, die Periode T1 der 1-Phasen-Anregung und die Periode T2 der nächsten 2-Phasen-Anregung gleich (tn-1), die Periode T3 der 1-Phasen-Anregung und die Periode T4 der nächsten 2-Phasen-Anregung werden gleich (tn), und die Periode T5 der 1-Phasen-Anregung und die Periode T6 der nächsten 2-Phasen-Anregung werden gleich (tn+1). Das heißt, die Steuerungskomponente 11 aktualisiert die Anregungsperiode des 2-Phasen-Schrittmotors 20 basierend auf der an der Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK pro Zyklus eines Paares einer 1-Phasen-Anregung und 2-Phasen-Anregung.
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Vorstehend legt die Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei der Bestromungssteuerung des 2-Phasen-Schrittmotors 20 mittels des 1-2-Phasen-Anregungsverfahrens die Periode, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt, basierend auf der während der 1-Phasen-Anregung bei der nicht angeregten Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK, und die Periode, in der die 2-Phasen-Anregung erfolgt, basierend auf der Periode der vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung fest.
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Im Allgemeinen verändert sich bei einem Schrittmotor bei Änderungen der Lastgröße des Schrittmotors auch die an den Spulen auftretende Gegen-EMK. Bei dem 1-2-Phasen-Anregungsverfahren wird z. B. bei einer sich vergrößernden Last des Schrittmotors die Zeit bis zum Konvergieren der Gegen-EMK zu 0 V tendenziell länger.
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Daher ist es möglich, die Periode der 1-Phasen-Anregung und die Periode der 2-Phasen-Anregung entsprechend der Lastgröße des 2-Phasen-Schrittmotors 20 dadurch zu regulieren (zu verändern), dass wie bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Periode, in der die 1-Phasen-Anregung erfolgt, basierend auf der während der 1-Phasen-Anregung bei der Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK, und die Periode, in der die 2-Phasen-Anregung erfolgt, basierend auf der Periode der vor der 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung festgelegt wird.
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Hierdurch kann verglichen mit einer Bestromungssteuerung durch ein herkömmliches 1-2-Phasen-Anregungsverfahren, bei der die Periode der 1-Phasen-Anregung und die Periode der 2-Phasen-Anregung fest eingestellt sind, die Widerstandsfähigkeit des 2-Phasen-Schrittmotors gegenüber Laständerungen erhöht werden und das Auftreten von Schrittverlusten wird erschwert.
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Ferner erzeugt bei der Motorantrieb-Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuerungskomponente 11 das Steuersignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung entsprechend dem Detektionsergebnis eines Nulldurchgangs einer in der Periode der 1-Phasen-Anregung an der nicht angeregten Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK erfolgt.
Hierdurch kann die Bestromungszeit der 1-Phasen-Anregung entsprechend der Länge der Periode, in der die Gegen-EMK auftritt, auf eine geeignete Länge reguliert werden.
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Ferner erzeugt die Steuerungskomponente 11, wenn nach Beginn der 2-Phasen-Anregung die entsprechend der Periode der vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung festgelegte Soll-Bestromungszeit tg abgelaufen ist, ein Steuersignal Sc, damit das Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 2-Phasen-Anregung zur 1-Phasen-Anregung erfolgt.
Hierdurch wird die Periode der 2-Phasen-Anregung basierend auf der Periode der 1-Phasen-Anregung festgelegt, die der Last des 2-Phasen-Schrittmotors 20 entsprechend angemessen reguliert wurde. Das heißt, auch die Bestromungszeit der 2-Phasen-Anregung, bei der keine Gegen-EMK detektiert werden kann, kann ebenso wie die Bestromungszeit der 1-Phasen-Anregung auf eine der Last entsprechende geeignete Länge reguliert werden.
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Ferner stellt die Steuerungskomponente 11 bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 die Soll-Bestromungszeit tg derart ein, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung gleich der Periode der unmittelbar vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregung ist.
Hierdurch kann die Periode der 2-Phasen-Anregung unter schnellerem Nachfassen gegenüber Laständerungen des 2-Phasen-Schrittmotors 20 reguliert werden, sodass die Widerstandsfähigkeit des 2-Phasen-Schrittmotors 20 gegenüber Laständerungen weiter erhöht werden kann. Ferner können hierdurch die Rechenoperationen durch den Prozessor (CPU) reduziert werden, die für die Festlegung der Soll-Bestromungszeit tg (Periode der 2-Phasen-Anregung) erforderlich sind, sodass auch eine Zunahme des Stromverbrauchs des Prozessors unterdrückt werden kann.
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Ferner kann die Steuerungskomponente 11 bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 die Soll-Bestromungszeit tg auch derart einstellen, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung auf einem Mittelwert der Perioden einer Mehrzahl von vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregungen basiert.
Hierdurch kann, während bei der Periode der 1-Phasen-Anregung gegenüber Laständerungen des 2-Phasen-Schrittmotors schnell nachgefasst wird, bei der Periode der 2-Phasen-Anregung gegenüber Laständerungen des 2-Phasen-Schrittmotors 20 langsam nachgefasst werden.
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Ferner erzeugt die Steuerungskomponente 11 bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 für den Fall, dass in der Periode der 1-Phasen-Anregung zwei Mal ein Nulldurchgang der an der nicht angeregten Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK detektiert wurde, ein Steuersignal Sc, damit das Umschalten der Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt.
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Im Allgemeinen verzögert sich tendenziell bei einem 2-Phasen-Schrittmotor, bei dem die Bestromung mittels eines 1-2-Phasen-Anregungsverfahrens gesteuert wird, mit steigender Größe der Last des Schrittmotors der Zeitpunkt des Nulldurchgangs einer während der Periode der 1-Phasen-Anregung an der Spule aufgetretenen Gegen-EMK.
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Infolgedessen kann dadurch, dass wie bei der Motorantrieb-Steuervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Zeitpunkt zum Umschalten des Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung für den Fall festgestellt wird, dass in der Periode der 1-Phasen-Anregung zwei Mal ein Nulldurchgang der an der nicht angeregten Spule 21 aufgetretenen Gegen-EMK detektiert wurde, eine Bestromungsumschaltung zu einem der Lastgröße entsprechenden geeigneten Zeitpunkt erfolgen, sodass die Widerstandsfähigkeit des 2-Phasen-Schrittmotors 20 gegenüber Laständerungen weiter erhöht werden kann.
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«Erweiterung der Ausführungsform»
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Vorstehend wurde die von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung erfolgte Erfindung aufgrund der Ausführungsformen konkret erläutert, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern in einem nicht vom Wesentlichen abweichenden Bereich selbstverständlich verschiedene Abwandlungen möglich sind.
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Zum Beispiel ist die Motoreinheit 1 gemäß der vorstehenden Ausführungsform nicht auf den in 1 offenbarten Aufbau beschränkt. Die Antriebskomponente 12 kann z. B. neben der vorstehend beschriebenen Motorantriebskomponente 121 auch andere Schaltungen, wie eine Stromdetektorschaltung usw. zum Detektieren des Spulenstroms der Spulen 21A, 21B aufweisen.
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Ferner wurde bei der vorstehenden Ausführungsform als Beispiel ein Fall angeführt, bei dem die Steuerungskomponente 11 für den Fall, dass ein Nulldurchgang der Gegen-EMK der Spule zwei Mal detektiert wurde, ein Steuersignal Sc erzeugt, damit das Umschalten der Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt, wobei jedoch keine Beschränkung hierauf besteht. Zum Beispiel kann die Steuerungskomponente 11 auch nach Ablauf einer bestimmten Zeit nachdem der Nulldurchgang der Gegen-EMK der Spule zwei Mal festgestellt wurde, ein Steuersignal Sc erzeugen, damit das Umschalten der Anregungszustandes des 2-Phasen-Schrittmotors 20 von der 1-Phasen-Anregung zur 2-Phasen-Anregung erfolgt.
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Ferner wurde bei der vorstehenden Ausführungsform als Beispiel ein Fall angeführt, bei dem die Steuerungskomponente 11 die Soll-Bestromungszeit tg derart einstellt, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung auf einem Mittelwert der Perioden einer Mehrzahl von vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregungen basiert, wobei jedoch keine Beschränkung hierauf besteht. Die Steuerungskomponente 11 kann z. B. die Soll-Bestromungszeit tg auch derart einstellen, dass die Periode der 2-Phasen-Anregung auf der längsten Periode einer Mehrzahl von vor dieser 2-Phasen-Anregung erfolgten 1-Phasen-Anregungen basiert.
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Ferner zeigt das vorstehend beschriebene Ablaufdiagramm ein Beispiel zur Erläuterung der Arbeitsweise, wobei keine Beschränkung hierauf besteht. Das heißt, die in den jeweiligen Abbildungen des Ablaufdiagramms dargestellten Schritte sind konkrete Beispiele, wobei keine Beschränkung auf diesen Ablauf besteht. Die Reihenfolge eines Teils der Verarbeitung kann z. B. geändert werden, es können andere Verarbeitungen zwischen den jeweiligen Verarbeitungen eingeschoben werden, und ein Teil der Verarbeitungen kann auch parallel erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motoreinheit
- 10
- Motorantrieb-Steuervorrichtung
- 11
- Steuerungskomponente
- 12
- Antriebskomponente
- 20
- 2-Phasen-Schrittmotor
- 21
- Spule
- 21A
- A-Phasen-Spule
- 21B
- B-Phasen-Spule
- 22
- Rotor
- 22N
- N-Pol
- 22S
- S-Pol
- 111
- Gegen-EMK-Überwachungskomponente
- 112
- Nulldurchgang-Detektorkomponente
- 113
- Zeitmesser-Steuerungskomponente
- 114
- Zeitmesserkomponente
- 115
- Speicherkomponente
- 116
- Steuersignalerzeugerkomponente
- 121
- Motorantriebskomponente
- Sc
- Steuersignal
- St
- Mitteilungssignal
- Sz
- Detektionssignal
- tg
- Soll-Bestromungszeit
- AP
- Anschluss der Pluspolseite der A-Phasen-Spule
- AN
- Anschluss der Minuspolseite der A-Phasen-Spule
- BP
- Anschluss der Pluspolseite der B-Phasen-Spule
- BN
- Anschluss der Minuspolseite der B-Phasen-Spule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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