JP4787555B2 - 2相ステップモータの回転検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
一方で、ロータの駆動とロータの回転検出を同時に行うため、検出コイルを用いる方法(特許文献4参照)も提案されているが、検出用コイルを設けるためのスペースが必要となり、小型化の妨げとなるという問題が有った。
また、本発明によれば、2相ステップモータのコイルに駆動パルスを印加した状態でロータの回転状態を検出することができるため、駆動の1ステップ毎に回転検出時間を設ける必要がなく、それ故コイルに連続的に駆動パルスを印加することができ、2相ステップモータを高速回転させることができる。
図1に本発明が適用される2相ステップモータの構成を示す。同図において、2相ステップモータは、2極に磁化されたロータ1と、ロータ1を嵌装するステータ2とを有している。ステータ2には、コイルを巻回するためのスペースとなる長孔3、4が設けられており、該長孔3、4からステータ2の一側面に至る領域にヨーク(A)5、ヨーク6(B)が形成されている。ヨーク5、6には、コイル(A)7、コイル(B)8が巻回されている。また、9はノッチ、10、11、12は極間部である。上記ヨーク部とステータ部は磁気的に結合していればよく別部品の構成としても良い。また、極間部は磁気的な結合は必要ないため分離することも可能である。
また、ロータが反時計方向に回転する場合については、駆動パルスの与え方が異なるだけで、考え方は同様であるので、説明を省略する。
ヨークの磁束密度が飽和状態になると、鉄心の透磁率が低下するため、コイルAのインダクタンスが低下し、上記バンドパスフィルタ(BPF)の出力の包絡線のレベルが大きくなる。この包絡線のレベルからロータの回転状態を把握することができる。上記バンドパスフィルタ(BPF)の出力は、コイルAと、コイルBとで位相が異なるため、2つのコイルのA,Bについて異なり、これらの出力から回転方向の判定も可能である。
振幅変調(AM)復調回路16A、16Bは、それぞれ、バンドパスフィルタ(BPF)14A、14Bの出力信号を検波し、包絡線成分を得る。
また制御回路20は、CPU200と、各種プログラム及び固定データが格納されているROM201と、RAM202と、入出力インターフェース(IF)203とを有している。CPU200、ROM201、RAM202及びインターフェース(IF)203はバス210を介して相互に接続されている。
なお、モータドライバ11は本発明の駆動手段に、電流検出回路12A、12Bは本発明の電流検出手段に、制御回路20は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。
次いで、ステップ301では、コイルAから検出した検出電圧Aが基準値A(図9(d))以上であるか否かが判定される。検出電圧Aが基準値A以上である場合には、さらに、コイルA、Bに駆動パルスP2を一定時間(a sec)印加する(ステップ302)。
次いで、コイルBから検出した検出電圧B(包絡線検波回路16Bの出力VdemoB)が基準値B(図9(e))以上であるか否かが判定される(ステップ303)。検出電圧Bが基準値B以上である場合には、さらに、コイルA、Bに駆動パルスP3を一定時間(a sec)印加する(ステップ304)。
次いで、コイルBから検出した検出電圧Bが基準値B以上であるか否かが判定される(ステップ307)。検出電圧Bが基準値B以上である場合には、ステップ300に戻る。
この異常処理は、図11(a)に示すように、駆動パルスの電力を最大ランクに設定することにより行う(ステップ308A)。すなわち、スイッチングしない最大の電力にて駆動する。このとき、回転検出は行わない。またロータを1ステップ、もしくは数ステップ駆動後には、通常駆動に戻し、回転検出も行うようにする。
次いで、コイルAから検出した検出電圧Aが基準値A以上であるか否かが判定される(ステップ401)。検出電圧Aが基準値A以上である場合には、さらに、コイルA、Bに駆動パルスP2を印加する(ステップ402)。
次いで、コイルAから検出した検出電圧Aが基準値A以上であるか否かが判定される(ステップ405)。検出電圧Aが基準値A以上である場合には、さらに、コイルA、Bに駆動パルスP4を印加する(ステップ406)。次いで、コイルBから検出した検出電圧Bが基準値B以上であるか否かが判定される(ステップ407)。検出電圧Bが基準値B以上である場合には、ステップ400に戻る。
ステップ401M」403、405、407において、判定が否定された場合には、上記判定が肯定されるまで駆動パルスの出力を継続する。
Claims (8)
- 2極に磁化されたロータと、2相のコイルがヨークに巻回されてなるステータとを有する2相ステップモータの回転検出方法であって、
磁束が最も集中する状態において前記ヨークが飽和状態に近い状態となるように磁気回路を構成し、
前記2相の各コイルに駆動パルスを供給した際に前記各コイルに流れる駆動電流を検出し、前記駆動電流を前記駆動パルスのスイッチング周波数fswを中心周波数とするバンドパスフィルタによりフィルタリング処理を行い、このフィルタリング処理で得られた信号波形の包絡線成分電圧に基づいて前記ロータの回転状態を検出することを特徴とする2相ステップモータの回転検出方法。 - 前記2相の各コイルに駆動パルスを印加後、規定時間が経過した時点で前記2相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出値がロータがある回転角度に達したと判定するための基準電圧を超えた場合には、次の駆動パルスを前記2相の各コイルに供給し、前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記2相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動することを特徴とする請求項1に記載の2相ステップモータの回転検出方法。
- 前記2相の各コイルに駆動パルスを印加後、前記2相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧が、ロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた時点で、次の駆動パルスを前記2相の各コイルに供給することを特徴とする請求項1に記載の2相ステップモータの回転検出方法。
- 前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記2相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動することを特徴とする請求項3に記載の2相ステップモータの回転検出方法。
- 2極に磁化されたロータと、2相のコイルがヨークに巻回されてなるステータとを有する2相ステップモータの回転検出装置であって、
磁束が最も集中する状態において前記ヨークが飽和状態に近い状態となるように磁気回路を構成し、
前記2相の各コイルに駆動パルスを供給する駆動手段と、
前記駆動手段により前記コイルに駆動パルスを供給した際に前記2相の各コイルの駆動電流を検出する電流検出手段と、
前記駆動電流を前記駆動パルスのスイッチング周波数fswを中心周波数としてフィルタリング処理を行うバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの出力信号波形の包絡線成分電圧に基づいて前記ロータの回転状態を判定し、該判定結果に基づいて前記ロータの回転状態を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする2相ステップモータの回転検出装置。 - 前記制御手段は、前記駆動手段により前記2相の各コイルに駆動パルスを印加後、規定時間が経過した時点で前記2相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する包絡線成分電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた場合には、次の駆動パルスを前記2相の各コイルに供給するように前記駆動手段を制御し、前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記2相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項5に記載の2相ステップモータの回転検出装置。
- 前記制御手段は、前記駆動手段により前記2相の各コイルに駆動パルスを印加後、前記2相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する包絡線成分電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた時点で、次の駆動パルスを前記2相の各コイルに供給するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項5に記載の2相ステップモータの回転検出装置。
- 前記制御手段は、前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記2相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項7に記載の2相ステップモータの回転検出装置。
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