JPH0373239B2 - - Google Patents

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JPH0373239B2
JPH0373239B2 JP4474579A JP4474579A JPH0373239B2 JP H0373239 B2 JPH0373239 B2 JP H0373239B2 JP 4474579 A JP4474579 A JP 4474579A JP 4474579 A JP4474579 A JP 4474579A JP H0373239 B2 JPH0373239 B2 JP H0373239B2
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JP
Japan
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step motor
drive
phase
signal
phase winding
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JP4474579A
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Genichi Yoshimura
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Brother Industries Ltd
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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

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  • 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] 本発明はステツプモータを駆動するステツプモ
ータ駆動装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、ステツプモータ駆動装置において、ステ
ツプモータの回転速度を減速する制御としては、
ステツプモータの各相巻線に選択的に切換える駆
動パルス信号の切換周波数を徐々に遅くする、い
わゆるスルーダウン制御が知られている。また、
他の減速制御としてステツプモータの各相巻線に
印加する励磁電圧を徐々に低下させて駆動トルク
を下げる制御もある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、いずれの減速制御においても、
現在の速度と目的とする減速後の速度とから切換
周波数を遅くする割合または励磁電圧を低下させ
る割合が決定されるので、前記減速制御は常に同
じ減速を行なう場合には利用できるが、任意の速
度からその速度より遅い任意の速度への減速制
御、即ち広範囲な回転速度に対応する減速制御に
は適応できない。
また、上記減速制御は、予め決められたデータ
に従つて行なわれるため、制御途中に負荷の変動
等に起因する急激な速度変動が起こつた場合、こ
の速度変動に対応した制御を行なうことができ
ず、減速途中にステツプモータが脱調するおそれ
がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされ
たものであり、幅広い回転速度に対応する減速制
御を行なうことができると共に、減速途中に負荷
の変動に起因する速度変動が起こつたとしてもス
テツプモータを脱調させることのないステツプモ
ータ駆動装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用] 上記の目的を達成するために、特許請求の範囲
第1項記載の発明によれば、複数の相巻線を有す
るステツプモータと、前記相巻線に励磁電流を出
力するようにその各相巻線に接続される出力端子
とその出力端子の出力を制御するための入力端子
とを有し、その入力端子を介した入力に対応した
出力を出力端子より出力する駆動素子と、前記入
力端子に接続され前記ステツプモータを正転駆動
させるために励磁電流が導通される相巻線に対応
する入力端子に順次正転駆動用の制御信号を出力
する励磁相選択回路とを備えたステツプモータ駆
動装置において、前記励磁相選択回路に設けら
れ、前記ステツプモータの正転駆動にブレーキを
加えるように前記正転駆動時に導通されている相
巻線とは異なる逆転駆動側の相巻線に対応する入
力端子を指定する指定手段と、前記各入力端子に
それぞれ接続され、前記ステツプモータの回転速
度を検出し、その回転速度に対応するアナログブ
レーキ信号を出力可能なアナログブレーキ信号発
生回路と、前記入力端子に接続され、前記アナロ
グブレーキ信号発生回路より出力されるアナログ
ブレーキ信号を前記指定手段によつて指定された
入力端子に導通させる導通手段とを設けた。
その構成を有する本願発明によれば、正転駆動
しているステツプモータ駆動装置において、指定
手段が正転駆動にブレーキを加えるように正転駆
動時に導通されている相巻線とは異なる逆転駆動
側の相巻線に対応する入力端子を指定し、その入
力端子に対してアナログブレーキ信号発生回路に
より常に出力可能である回転速度に対応するアナ
ログブレーキ信号を導通手段を介して導通する。
それにより、このステツプモータ駆動装置は広い
範囲の回転速度に対して良好なブレーキ制御を加
えることができる。
特許請求の範囲第2項に記載のステツプモータ
駆動回路によれば、特許請求の範囲第1項に記載
された前記駆動素子は、駆動トランジスタ回路よ
り構成されて、前記入力端子はその駆動トランジ
スタのベースに該当し、前記導通手段は、前記駆
動トランジスタのベースに接続される3ステート
バツフアゲートと、その駆動トランジスタのベー
ス及び前記アナログブレーキ信号発生回路の間に
接続される逆流防止用素子、及び抵抗とから構成
され、前記指定手段は、前記3ステートバツフア
ゲートを制御するゲート信号発生装置から構成さ
れている。
特許請求の範囲第2項の構成を有するステツプ
モータ駆動装置においては、駆動トランジスタが
オフ状態になる時、即ち3ステートバツフアゲー
トの出力がLOWになると、駆動トランジスタの
ベースにあるチヤージは3ステートバツフアゲー
トの出力端に放電され、駆動トランジスタのコレ
クタ電流の立ち下がり特性が良好となる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明を具体化した実施
例を詳細に説明する。
第1図は本発明に係るステツプモータ駆動装置
の回路ブロツク図であり、図中1はW1〜W4の
4個の相巻線によりなる4層ステツプモータ、2
はアナログブレーキ信号発生回路である。
このアナログブレーキ信号発生回路2はステツ
プモータ1の回転を検出し、第3図に示すよう
に、その回転速度に対応する周期を有し、夫々位
相が90°ずつ異なつた4個の正弦波信号SS1〜SS
4を出力する検出回路3と、この正弦波信号SS
1〜SS4が入力され、夫々個別に抵抗とコンデ
ンサとにより構成され、第4図aに示すように、
正弦波信号SS1〜SS4をその周期に比例して振
幅値の変化する交流信号SD1〜SD4に変換する
微分回路4と、その交流信号SD1〜SD4と、検
出回路3から正弦波信号SS1〜SS4の周期に対
応して出力される選択信号SM1,SM2とが入
力され、第4図bに示す交流信号SD1〜SD4の
各ピーク値領域を選択信号SM1,SM2により
順次選択して合成される信号SEを出力するマル
チプレクサ5と、その信号SEが入力され、第4
図cに示すように、信号SEの増幅された電圧レ
ベル信号SGを出力する増幅回路6とより構成さ
れる。7は4個の3ステートバツフアゲートGB
1〜GB4である。
励磁相選択回路は、その3ステートバツフアゲ
ート7と、その3ステートバツフアゲート7を介
して前記ステツプモータ1を正転駆動させるよう
に後述される駆動トランジスタTr1〜Tr4のベ
ース端子に信号PH1〜PH4を出力させる信号
出力装置(図示せず)と、前記ステツプモータ1
の正転駆動にブレーキを掛けるように後述するゲ
ート信号GT1〜GT4に基づいて3ステートバ
ツフアゲート7を制御するゲート信号発生装置
(図示せず)とから構成されている。そのゲート
信号発生装置は指定手段を構成する。
第2図によつてその3ステートバツフアゲート
の動作について説明する。第2図において信号
IN,OUT,GATEは夫々入力信号、出力信号、
ゲート信号であり、ゲート信号GATEがLOWの
時は、入力信号INがLOWならば出力信号OUT
はLOW、入力信号INがHIGHならば出力信号
OUTはHIGHとして出力され、ゲート信号
GATEがHIGHの時は入力信号INの如何にかか
わらず出力端子OUTはハイインピーダンスにな
る。
再び第1図において、8はステツプモータ駆動
回路であり、夫々の相巻線に対応する各駆動トラ
ンジスタTr1〜Tr4のコレクタ端子は抵抗と各
相巻線W1〜W4の直列接続とフライホイールダ
イオードDF1〜DF4とよりなる並列回路を介し
て電源電圧VDに接続され、各駆動トランジスタ
のエミツタ端子は共通接続されダイオードDBを
介して接地されている。また増幅回路6からの電
圧レベル信号SGは逆流防止用の一方向性素子と
してのダイオードD1〜D4及び抵抗を介して励
磁相選択回路7の各出力線にワイヤードオアさ
れ、抵抗を介して駆動素子として用いられる各駆
動トランジスタの入力端子としてのベース端子に
入力される。
そのアナログブレーキ信号としての電圧レベル
信号SGは、3ステートバツフアゲート7の出力
端子がハイインピーダンスの場合のみ駆動トラン
ジスタTr1〜Tr4のベース端子に入力される。
それにより、逆流防止用のダイオードD1〜D4
及び抵抗、さらに3ステートバツフアゲート7は
導通手段を構成する。
次に励磁相選択回路7の動作について説明す
る。まずブレーキ相なしに2相励磁でステツプモ
ータを駆動する場合、即ち(W1,W2)−(W
2,W3)−(W3,W4)−(W4,W1)−(W
1,W2)の順に相巻線を例示するとき、第5図
に示すように、励磁相選択回路7においてゲート
信号GT1〜GT4は全てLOWであり、入力信号
PH1〜PH4は前述の相巻線の励磁に対応して、
第6図に示すように、(PH1,PH2)−(PH2,
PH3)−(PH3,PH4)−(PH4,PH1)−
(PH1,PH2)の順にHIGHになりその他の相
はLOWになる。その時入力信号がHIGHである
相に対応する駆動トランジスタはオン状態により
相巻線を励磁し、入力信号がLOWである相に対
応する駆動トランジスタはオフ状態になり、その
相巻線は励磁されない。
例えば、第5図に示すように、時間T1と時間
T2との間において、入力信号PH2,PH3は
HIGHであり、その他の入力信号PH4,PH1
はLOWになる。その時、入力信号PH2,PH3
に対応する駆動トランジスタTr2,Tr3はオン
状態となり、第6図に示すように、相巻線W2,
W3に励磁電流が流れて相巻線W2,W3が励磁
される。一方、入力信号PH4,PH1に対応す
る駆動トランジスタTr4,Tr1はオフ状態とな
り、第6図に示すように、相巻線W4,W1には
励磁電流が流れず、相巻線W2,W3は励磁され
ない。
同様に、時間T2と時間T3との間において、
入力信号PH3,PH4はHIGHであり、その他
の入力信号PH1,PH2はLOWになる。その
時、入力信号PH3,PH4に対応する駆動トラ
ンジスタTr3,Tr4はオン状態となり、第6図
に示すように、相巻線W3,W4に励磁電流が流
れて相巻線W3,W4が励磁される。一方、入力
信号PH1,PH2に対応する駆動トランジスタ
Tr1,Tr2はオフ状態となり、第6図に示すよ
うに、相巻線W1,W2には励磁電流が流れず、
相巻線W1,W2は励磁されない。
次に2相励磁の他に1相をブレーキ相として励
磁して速度制御をする場合、即ち(W1,W2)
−(W2,W3)−(W3,W4)−(W4,W1)−
(W1,W2)の順に相巻線を励磁するのに対応
して、W4−W1−W2−W3−W4の順に相巻
線をブレーキ相として励磁するとき、励磁相選択
回路7において、第7図に示すようにゲート信号
GT1〜GT4はGT4−GT1−GT2−GT3−
GT4の順にHIGHになり、その他はLOWにな
る。またその時入力信号PH1〜PH4は相巻線
に対応して、第7図に示すように、(PH1,PH
2)−(PH2,PH3)−(PH3,PH4)−(PH
4,PH1)−(PH1,PH2)の順にHIGHにな
り他の入力信号はLOWになる。それによりゲー
ト信号がLOWである相に対応する駆動トランジ
スタは入力信号がHIGHのときオン状態、LOW
のときオフ状態になり、ゲート信号がHIGHに対
応する相駆動トランジスタのベース端子には、ア
ナログブレーキ信号発生回路2の電圧レベル信号
SGに対応するベース電流が入力され、それによ
りステツプモータ1の回転速度に対応するブレー
キ制御のために、その相巻線がブレーキ相として
励磁される。例えば、第7図に示すように、時間
T1と時間T2との間において、ゲート信号GT
1はHIGHになり、その他のゲート信号GT2〜
GT4はLOWになる。その時、入力信号PH2,
PH3はHIGHになり、入力信号PH1,PH4は
LOWになる。このことにより、ゲート信号が
LOWである相に対応する駆動トランジスタTr
2,Tr3,Tr4のうち、入力信号がHIGHとな
つている駆動トランジスタTr2,Tr3がオン状
態となり、第8図に示すように、相巻線W2,W
3に駆動電流が流れ、相巻線W2,W3が励磁さ
れる。入力信号がLOWとなつている駆動トラン
ジスタTr4がオフ状態となり、相巻線W4には
励磁電流が流れず、相巻線W4は励磁されない。
一方、ゲート信号がHIGHである相に対応する駆
動トランジスタTr1のベース端子には、第7図
に示すように、アナログブレーキ信号発生回路2
の電圧レベル信号SGが入力され、第8図に示す
ように、相巻線W1に電圧レベル信号SGに対応
する励磁電流が流れて、その相巻線W1がブレー
キ相として励磁される。
同様に、時間T2と時間T3との間において、
ゲート信号GT2がHIGHになり、その他のゲー
ト信号GT1,GT3,GT4はLOWになる。そ
の時、入力信号PH3,PH4はHIGHになり、
入力信号PH1,PH2はLOWになる。このこと
により、ゲート信号がLOWである相に対応する
駆動トランジスタTr1,Tr3,Tr4のうち、入
力信号がHIGHとなつている駆動トランジスタ
Tr3,Tr4がオン状態となり、第8図に示すよ
うに、相巻線W3,W4に駆動電流が流れ、相巻
線W3,W4が励磁される。入力信号がLOWと
なつている駆動トランジスタTr1がオフ状態と
なり、相巻線W1には励磁電流が流れず、相巻線
W1は励磁されない。一方、ゲート信号がHIGH
である相に対応する駆動トランジスタTr2のベ
ース端子には、第7図に示すように、アナログブ
レーキ信号発生回路2の電圧レベル信号SGが入
力され、第8図に示すように、相巻線W2に電圧
レベル信号SGに対応する励磁電流が流れて、そ
の相巻線W2がブレーキ相として励磁される。
以上のように本発明に係るステツプモータ駆動
装置は、正転駆動時に導通されている相巻線とは
異なる逆転駆動側の相巻線に回転速度に対応する
励磁電流が流れるので、ステツプモータに回転速
度に応じたブレーキが作用する。従つて、広範囲
な回転速度に対して良好な減速制御が行える。ま
た、減速途中に負荷の変動に起因する速度変動が
起こつても、ステツプモータは脱調することがな
い。
また駆動トランジスタTr1〜Tr4がオフ状態
になるとき、即ち、3ステートバツフアゲートの
出力OUTがLOWになると、駆動トランジスタの
ベースにあるチヤージは抵抗を介して3ステート
バツフアゲートの出力端に放電され、駆動トラン
ジスタのコレクタ電流の立下り特性が良好とな
る。
またアナログブレーキ信号発生回路2及び励磁
相選択回路7の電源電圧Vccは単一電源であり電
源が簡素に構成できる。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるもの
でなく、例えば駆動素子として電界効果トランジ
スタ(EFT)等を用いてもよいし、更に3ステ
ートバツフアゲートが半導体素子より構成される
だけでなく、電子部品等より構成されていてもよ
い。
[発明の効果] 以上詳述した通り本発明のステツプモータの駆
動装置においては、前記ステツプモータの正転駆
動にブレーキを加えるように前記正転駆動時に導
通されている相巻線とは異なる逆転駆動側の相巻
線に対応する制御端子にステツプモータの回転速
度に応じたアナログブレーキ信号を出力すること
により広い範囲の回転速度に対して良好なブレー
キ制御を加えることを可能にすると共に、減速途
中に負荷の変動に起因する速度変動が起こつても
ステツプモータが脱調することがないステツプモ
ータの駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るステツプモータ駆動装置
の回路ブロツク図、第2図は3ステートバツフア
ゲートのブロツク図、第3図は正弦波信号SS1
〜SS4を示すタイミングチヤート、第4図は交
流信号SD1〜SD4及び信号SE、電圧レベル信
号SGを示すタイミングチヤート、第5図はブレ
ーキ信号なしに2相励磁でステツプモータを駆動
する場合のゲート信号GT1〜GT4と入力信号
PH1〜PH4とを示すタイミングチヤート、第
6図はブレーキ信号を加えないで2相励磁でステ
ツプモータを駆動する場合の各相巻線W1〜W4
に流れる電流を示すタイミングチヤート、第7図
はブレーキ信号を加えて2相励磁でステツプモー
タを駆動する場合のゲート信号GT1〜GT4と
入力信号PH1〜PH4とを示すタイミングチヤ
ート、第8図はブレーキ信号を加えて2相励磁で
ステツプモータを駆動する場合の各層巻線W1〜
W4に流れる電流を示すタイミングチヤートであ
る。 図中、1はステツプモータ、2はアナログブレ
ーキ信号発生回路、7は3ステートバツフアゲー
ト、8はステツプモータ駆動回路、D1〜D4は
ダイオード、Tr1〜Tr4は駆動トランジスタで
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の相巻線を有するステツプモータと、前
    記相巻線に励磁電流を出力するようにその各相巻
    線に接続される出力端子と、その出力端子の出力
    を制御するための入力端子とを有する駆動素子
    と、 前記入力端子に接続され、前記ステツプモータ
    を正転駆動させるために励磁電流が導通される相
    巻線に対応する入力端子に順次正転駆動用の制御
    信号を出力する励磁相選択回路とを備えたステツ
    プモータ駆動装置において、 前記励磁相選択回路に設けられ、前記ステツプ
    モータの正転駆動にブレーキを加えるように前記
    正転駆動時に導通されている相巻線とは異なる逆
    転駆動側の相巻線に対応する前記入力端子を指定
    する指定手段と、 前記各入力端子にそれぞれ接続され、前記ステ
    ツプモータの回転速度を検出しその回転速度に対
    応するアナログブレーキ信号を出力可能なアナロ
    グブレーキ信号発生回路と、 前記入力端子に接続され、前記アナログブレー
    キ信号発生回路より出力されるアナログブレーキ
    信号を、前記指定手段によつて指定された入力端
    子に導通させる導通手段とを設けたことを特徴と
    するステツプモータ駆動装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載されたステツプ
    モータ駆動装置において、 前記駆動素子は、駆動トランジスタより構成さ
    れ、前記入力端子はその駆動トランジスタのベー
    スに該当し、 前記導通手段は、前記駆動トランジスタのベー
    スに接続される3ステートバツフアゲートと、そ
    の駆動トランジスタのベース及び前記アナログブ
    レーキ信号発生回路の間に接続される逆流防止用
    素子及び抵抗とから構成され、 前記指定手段は、前記3ステートバツフアゲー
    トを制御するゲート信号発生装置から構成されて
    いることを特徴とするステツプモータ駆動装置。
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