JP2006166564A - Motor control apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】DCブラシレスモータ内の1相分のマグネットロータ位置検知用センサを用いて他の2相分の検知タイミングを演算処理で作成して、スイッチングタイミングを簡単な構成で高精度に作成するモータ制御装置を提供する。
【解決手段】DCブラシレスモータ2の励磁電流のスイッチング制御を行うためのスイッチS1〜S6と、DCブラシレスモータ2内に設置された回転位置検知用の1個のホールセンサHUの出力の複数の変化の時間を計測し、それらに基づいて次の変化の時間を求め、スイッチS1〜S6によるスイッチングの基準となる信号SW1〜SW6を作成するスイッチングタイミング演算回路を備えている。
【選択図】 図1
A motor for generating a detection timing for the other two phases by arithmetic processing using a magnet rotor position detection sensor for one phase in a DC brushless motor and generating a switching timing with a simple configuration and high accuracy. A control device is provided.
A plurality of changes in the outputs of switches S1 to S6 for performing switching control of an excitation current of a DC brushless motor 2 and a single hall sensor HU installed in the DC brushless motor 2 for detecting a rotational position. Is provided, and a switching timing arithmetic circuit for generating signals SW1 to SW6 that serve as a reference for switching by the switches S1 to S6 is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、DCブラシレスモータ等のモータを制御する際に用いて好適なモータ制御装置及びそのモータ制御装置を用いて構成した画像形成装置に関する。 The present invention relates to a motor control device suitable for use in controlling a motor such as a DC brushless motor and an image forming apparatus configured using the motor control device.
画像形成装置等に搭載されるポリゴンミラーを回転制御するためのポリゴンミラーモータには、DCブラシレスモータが多く利用されている。ここで、ポリゴンミラーとは、ビーム走査系等に用いられる回転多面鏡である。DCブラシレスモータから構成されているポリゴンミラーモータでは、固定(ステータ)ヨークに流す3相の励磁電流を制御することで、マグネットロータを回転制御している。また励磁電流の各相の切替えは、マグネットロータの位置情報を基に行っている。回転数(回転速度)制御は、ステータヨークの印加電圧をチョッピングする時間を直接可変するPWM(Pulse Width Modulation)制御、またはステータヨークのDC印加電圧自体をPWM制御で間接的に制御するPAM(Pulse Amplitude Moduration)制御で行われている。 As a polygon mirror motor for controlling the rotation of a polygon mirror mounted on an image forming apparatus or the like, a DC brushless motor is often used. Here, the polygon mirror is a rotating polygon mirror used in a beam scanning system or the like. In a polygon mirror motor composed of a DC brushless motor, the rotation of the magnet rotor is controlled by controlling the three-phase excitation current that flows through the fixed (stator) yoke. Further, switching of each phase of the excitation current is performed based on the position information of the magnet rotor. Rotational speed (rotational speed) control is achieved by PWM (Pulse Width Modulation) control that directly varies the time to chop the applied voltage of the stator yoke, or PAM (Pulse) that indirectly controls the DC applied voltage of the stator yoke itself by PWM control. (Amplitude Moduration) control.
従来、ポリゴンミラーモータでの位置情報検知は、ホールセンサをマグネットロータの回転位置上に3個配置し、マグネットの磁極の変化をホールセンサで検知することで行っていた。またAV(Audio Visual)機器用DCブラシレスモータなどではセンサを使わずに各相の誘起電圧と基準電圧を比較し、この比較結果を位置検知信号とし演算処理を行って励磁電流の切替えタイミング信号を作成するものや、各相の誘起電圧を積分して基準電圧と比較するアナログ回路処理で位置検知信号を作成しているものもあった。 Conventionally, position information detection by a polygon mirror motor has been performed by arranging three Hall sensors on the rotational position of the magnet rotor and detecting changes in the magnetic poles of the magnet by the Hall sensor. In addition, in a DC brushless motor for AV (Audio Visual) equipment, the induced voltage of each phase is compared with a reference voltage without using a sensor, and the comparison result is used as a position detection signal to perform arithmetic processing to generate an excitation current switching timing signal. In some cases, the position detection signal is created by analog circuit processing in which the induced voltage of each phase is integrated and compared with a reference voltage.
上述したように従来のホリゴンミラーモータの回転制御では、3相のステータヨークの位置に対するマグネットロータの位置情報を基にステータヨークの励磁電流の切替えが行われてきた。この位置検知情報は3相分必要な為、制御回路の構成が複雑になり、低価格化及び小型化を図ることが難しかった。これに対し、近年、位置検知情報用のセンサの個数削減を図ったモータ制御装置が開発されている。例えば、特許文献1又は2には、ホールセンサの個数を1個(あるいは2個)としたモータ制御装置が記載されている。
As described above, in the rotation control of the conventional holgon mirror motor, the excitation current of the stator yoke has been switched based on the position information of the magnet rotor with respect to the position of the three-phase stator yoke. Since this position detection information is required for three phases, the configuration of the control circuit is complicated, and it is difficult to reduce the cost and size. On the other hand, in recent years, a motor control device has been developed that reduces the number of sensors for position detection information. For example,
特許文献1又は2に記載されているモータ制御装置では、例えば、1個のホールセンサで検知したロータのN極とS極の切り替わり周期を計測し、その周期を演算した結果に基づいて各相に流す励磁電流の切替パターンを決定している。
特許文献1や特許文献2に記載されている装置では、1個のホールセンサの出力から省略した他の2個のセンサの出力を演算する処理を行っている。その際、1個のホールセンサの変化の周期に基づいて他の2個のセンサの変化のタイミングを所定の演算処理によって求めている(すなわち推定している)。一方、DCブラシレスモータの極数が多くなると、ホールセンサの出力の1回の変化で計測される回転角度は、モータの1回転(360°)の数分の1の程度(例えば60°)となってしまう。すなわち、1回の測定では1回転の1部(の角度)に対応する時間の計測が繰り返し行われることになる。このような場合に、1回の回転内でモータの回転に変動が発生したときには、その変動の影響が作成されるタイミングに影響を及ぼし、精度を低下させる場合があると考えられる。
In the devices described in
また、起動時等のモータの回転数の変化が大きい場合には、今回の計測値と次回の実際の値との間に比較的大きな差が発生するときがあり、このようなときには演算によって求めた他の2個のセンサの変化のタイミングに大きな誤差が発生することが考えられる。 In addition, when the change in the number of rotations of the motor at the time of start-up is large, a relatively large difference may occur between the current measured value and the next actual value. It is conceivable that a large error occurs in the change timing of the other two sensors.
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、DCブラシレスモータ内の1相分のマグネットロータ位置検知用センサを用いて他の2相分の検知タイミングを演算処理で作成し、DCブラシレスモータのスイッチングタイミングを作成する構成において、簡単な構成で、高精度にそれを作成することができるモータ制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the detection timing for the other two phases is created by arithmetic processing using the magnet rotor position detection sensor for one phase in the DC brushless motor, An object of the present invention is to provide a motor control device and an image forming apparatus that can create a switching timing of a DC brushless motor with high accuracy with a simple configuration.
請求項1記載の発明は、DCブラシレスモータの制御装置において、DCブラシレスモータの駆動電流のスイッチング制御を行う駆動手段と、DCブラシレスモータ内に設置された回転位置検知用の1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、それらに基づいて次の変化の時間を求める演算手段と、演算手段の出力に基づいて前記駆動手段によるスイッチングの基準となる信号を作成する信号作成手段とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in the control device for the DC brushless motor, the output of the driving means for performing switching control of the driving current of the DC brushless motor, and one sensor for detecting the rotational position installed in the DC brushless motor. Calculating means for measuring the time of the plurality of changes and determining the time of the next change based on the time, and signal generating means for generating a signal serving as a reference for switching by the driving means based on the output of the calculating means. It is characterized by providing.
請求項2記載の発明は、前記演算手段が、DCブラシレスモータ内に設置された回転位置検知用の1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、それらの平均値から次の変化の時間を求めることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the calculation means measures a plurality of changes in the output of one sensor for detecting the rotational position installed in the DC brushless motor, and calculates the next change from the average value thereof. It is characterized in that the time is determined.
請求項3記載の発明は、前記演算手段が、DCブラシレスモータ内に設置された回転位置検知用の1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、それらに基づいて求めた予測値と最後の変化の時間とから次の変化の時間を求めることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the calculation means measures the time of a plurality of changes in the output of one sensor for detecting the rotational position installed in the DC brushless motor, and the predicted value obtained based on them. And the time of the next change from the time of the last change.
請求項4記載の発明は、前記演算手段が、DCブラシレスモータ内に設置された回転位置検知用の1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、一方、DCブラシレスモータの回転速度が所定範囲内にある場合にはそれらの平均値から次の変化の時間を求め、他方、所定範囲内に無い場合にはそれらに基づいて求めた予測値と最後の変化の時間とから次の変化の時間を求めることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the calculating means measures a plurality of changes in the output of one sensor for detecting the rotational position installed in the DC brushless motor, while the rotational speed of the DC brushless motor is measured. Is within the predetermined range, the time of the next change is obtained from the average value thereof, while when it is not within the predetermined range, the next value is calculated from the predicted value obtained based on them and the time of the last change. It is characterized by obtaining the time of change.
請求項5記載の発明は、前記信号作成手段が、前記センサの出力に変化があった場合に、前記演算手段の出力に関わらず、予め設定してあるスイッチングパターンに基づいて、前記駆動手段によるスイッチングの基準となる信号を作成することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, when the signal generating means changes the output of the sensor, the driving means is based on a preset switching pattern regardless of the output of the calculating means. A signal serving as a reference for switching is created.
請求項6記載の発明は、ポリゴンミラーを備えた画像形成装置において、ポリゴンミラーを回転させるポリゴンミラーモータが、DCブラシレスモータであって、かつ、その制御装置が、DCブラシレスモータの駆動電流のスイッチング制御を行う駆動手段と、DCブラシレスモータ内に設置された回転位置検知用の1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、次の変化の時間を求める演算手段と、演算手段の出力に基づいて前記駆動手段によるスイッチングの基準となる信号を作成する信号作成手段とを備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus provided with the polygon mirror, the polygon mirror motor that rotates the polygon mirror is a DC brushless motor, and the control device switches the drive current of the DC brushless motor. A driving means for performing control, an arithmetic means for measuring a plurality of changes in the output of one sensor for detecting a rotational position installed in the DC brushless motor, and obtaining a time for the next change; Signal generating means for generating a signal that becomes a reference for switching by the driving means based on the output.
本発明によれば、1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、それらに基づいて次の変化の時間を求めるようにしているので、モータの回転状態に応じた対応が容易にでき、DCブラシレスモータ内の1相分のマグネットロータ位置検知用センサを用いて他の2相分の検知タイミングを演算処理で作成し、スイッチングタイミングを決定する構成において、構成の簡単化や高精度化を図ることができる。 According to the present invention, the time of a plurality of changes in the output of one sensor is measured, and the time of the next change is obtained based on them, so that it is easy to cope with the rotation state of the motor. In the configuration where the detection timing for the other two phases is created by calculation processing using the magnet rotor position detection sensor for one phase in the DC brushless motor, and the switching timing is determined, the configuration is simplified and highly accurate Can be achieved.
以下、図面を参照して本発明によるモータ制御装置の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態の構成を示すブロック図である。図1に示すモータ制御装置1は、直流電源3を電源として、DCブラシレスモータ2の3相巻線21に流れる励磁電流を切替制御することで回転数制御(回転速度制御)を行う。モータ制御装置1とDCブラシレスモータ2は、例えば、同一の基板上に搭載されている。
Embodiments of a motor control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment. The
この場合、図1のDCブラシレスモータ2は、図2にその断面図を示すように、3相12極DCブラシレスモータであって、UVWの3相巻線21が巻かれたステータヨーク22と、各6極のN極磁石23N及びS極磁石23Sとからなるロータ23と、ロータ23の外周部に配置された1個のホールセンサHUとから構成されている。なお、DCブラシレスモータ2には、例えば、ロータ23に対して図示していないポリゴンミラーを取り付けることでポリゴンミラーモータとして用いることができる。
In this case, the DC
図1のモータ制御装置1は、スイッチングタイミング演算回路10、PWMコントロール回転数制御回路11、6個のスイッチS1〜S6、及び3個のANDゲートG1〜G3から構成されている。ここでスイッチS1〜S6はバイポーラトランジスタ、FET(Field-Effect Transistor)等の半導体スイッチング素子である。スイッチS1〜S6は、3相インバータ回路を構成し、直流電源3から供給される直流電圧をチョッピング制御することで3相交流電圧を発生し、3相巻線21に印加する。
The
PWMコントロール回転数制御回路11は、ホールセンサHUの出力信号に基づいて回転速度を検知し、DCブラシレスモータ2が所定の一定速度で回転するにように、ANDゲートG1〜G3に制御信号を出力する。これによって、スイッチS2、S4及びS6のオン時間幅が制御される。
The PWM control rotation
スイッチングタイミング演算回路10は、6個のスイッチS1〜S6のスイッチング制御信号を生成する。スイッチングタイミング演算回路10は、DCブラシレスモータ2における1相分のマグネットロータ23の位置検知用ホールセンサHUの出力信号から、ロータ23の60度回転時間情報を求め、それを基にして他の2相分の検知タイミングを演算処理して作成する。そして、直接検知した1相分の検知タイミングと、その検知タイミングに基づいて演算処理で作成した2相分の検知タイミングとに対応させて、各スイッチS1〜S6のオン又はオフ信号SW1〜SW6を出力する。
The switching timing
図3は、ホールセンサHUの出力信号と、各スイッチS1〜S6のオン・オフ信号SW1〜SW6との基本的な関係を示すタイミングチャートである。ホールセンサHUは、ロータ23が60度回転する度に出力信号(すなわちマグネットロータ位置検知信号)を反転する。スイッチングタイミング演算回路10は、ホールセンサHUの出力信号の立上りと立下りの時間(60度回転時間)を計測し、それを6分割した時間(10度回転時間;60°内の5本の波線)を用いて、各スイッチS1〜S6を図3に示すタイミングでオン・オフする。ここで、本実施の形態のスイッチングタイミング演算回路10は、スイッチングタイミングの演算処理において、次のような特徴を有している。
FIG. 3 is a timing chart showing a basic relationship between the output signal of the hall sensor HU and the on / off signals SW1 to SW6 of the switches S1 to S6. The hall sensor HU inverts an output signal (that is, a magnet rotor position detection signal) every time the
(1)DCブラシレスモータ2を所定の一定速度(規定回転数とする)に制御する場合に、DCブラシレスモータ2の回転数が、規定回転数からの所定の誤差範囲内にあるときは(図4参照)、複数の60度回転時間(ホールセンサHUの出力信号の立ち上がり及び立ち下がり変化の複数組分の時間)の平均値に基づいて、スイッチングタイミングを作成するようにしている。すなわち、所定の誤差範囲内では、複数の60度回転時間の平均値(移動平均値)を求めて、他の2相分の検知タイミングを作成し、励磁電流の切替えタイミングを作成している。これによって、1計測周期に対応するDCブラシレスモータ2の回転角度を大きくすることができ、回転変動による影響を抑えた上で切替タイミングを作成することができる。
(1) When the DC
(2)一方、DCブラシレスモータ2を所定の一定速度(規定回転数とする)に制御する場合に、起動時等においてDCブラシレスモータ2の回転数が、規定回転数からの所定の誤差範囲外にあるときは(図4参照)、複数の60度回転時間(ホールセンサHUの出力信号の立ち上がり及び立ち下がり変化の複数組分の時間)を計測し、それらに基づいて求めた60度回転時間の変化分の予測値と、最後の変化の時間とから次のスイッチングタイミングを作成するようにしている。すなわち、複数の60度回転時間の移動変化量を算出し、直前の60度回転時間を補正したものでスイッチングタイミングを作成している。
(2) On the other hand, when the
(3)また、上記算出予測値に対し負荷変動が生じるなどして回転速度が変動した場合に対応するため、実際に検知したホールセンサHUの出力信号(マグネットロータ位置検知信号)の立上りと立下り時に、強制的に予め設定したステータヨークの励磁電流の切替えパターンに変更する制御を行うようにしている。 (3) In order to deal with a case where the rotational speed fluctuates due to a load fluctuation or the like with respect to the calculated predicted value, the rise and rise of the output signal (magnet rotor position detection signal) of the actually detected hall sensor HU. At the time of going down, control is performed to forcibly change to a preset excitation current switching pattern of the stator yoke.
すなわち、スイッチングタイミング演算回路10では、規定回転数範囲内で回転している時と規定回転数範囲外で回転している時とで、別の処理アルゴリズムを使用して励磁電流の切替えタイミングの演算処理を行っているのである。なお、図4は、DCブラシレスモータ2のスタートから規定回転数に達する迄と、規定回転数に達してからモータ2をストップ(通電OFF)するまでの時間軸に対する回転数の変化特性を示している。
In other words, the switching
次に上記アルゴリズム(1)〜(3)を実現するための構成(ロジック)について説明する。 Next, a configuration (logic) for realizing the algorithms (1) to (3) will be described.
図5は、(1)のアルゴリズムを実現するための第1の構成例を示すブロック図であり、図6は、その動作を説明するためのタイミングチャートである。移動平均値算出回路50は、4周期分の60度回転時間T1〜T4から平均の60度回転時間を算出する回路である。この場合、移動平均値算出回路50は、nビットのカウンタ51、カウンタ51の動作を制御するカウンタイネーブル回路52、カウンタ51のnビットの出力を4で割る演算を行うn/4演算回路53、及びn/4演算回路53の出力を6で割る演算を行う1/6演算回路54から構成されている。図6は、ホールセンサHUの出力信号(HU)と、各スイッチS1〜S6のオン・オフ信号SW1〜SW6と、カウンタ51のカウント値の変化を示すタイミングチャートである。なお、以下のタイミングチャートにおいて同一の信号には同一の符号を用いている。
FIG. 5 is a block diagram showing a first configuration example for realizing the algorithm (1), and FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation thereof. The moving average
カウンタイネーブル回路52は、ホールセンサHUの出力信号(HU)のT1〜T4迄の4周期分に対応するイネーブル信号を4周期毎に出力する。これによって、カウンタ51は、イネーブル信号変化時にカウンタ値をリセットした後、T1〜T4迄の4周期分のクロック数(所定のシステムクロックCLOCK)をカウントし、その結果を保持する。n/4演算回路53は、カウント値を4で割り、回転角60°の予測時間To_60を出力する。1/6演算回路54は、この値を更に6で割って回転角10°の予測時間To_10を算出して出力する。この処理を4周期毎に繰り返し、予測時間To_60及びTo_10を更新する。
The counter enable
図7は、(2)のアルゴリズムを実現するための構成例を示すブロック図であり、図8は、その動作を説明するためのタイミングチャートである。図7の移動変化量平均値算出回路70は、5個のカウンタからなるカウンタ群71、カウンタ群71を制御するカウンタイネーブル回路72、4個の変化量演算回路からなる変化量演算回路群73、加算回路74、1/4演算回路75、カウンタ群71の中で最新の値をカウントするカウンタ71aの出力から1/4演算回路75の出力を減算する演算回路76、及び1/6演算回路77から構成されている。なお、図8において信号C1〜C5は、カウンタ群71の各カウンタのカウント値(出力)を表している(例えば信号C5はカウンタ71aの出力)。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example for realizing the algorithm (2), and FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation. 7 includes a
移動変化量平均値算出回路70では、HU信号T1〜T5迄の5周期分の各クロック数をカウンター群71の各カウンタ(COUNTER1〜5)でカウントし、変化量演算回路群73の4個の変化量演算回路でカウント値の差を算出する。そして、その結果を加算回路74で加算して、1/4演算回路75によって4で割り、移動変化量の平均値を出す。さらに、演算回路76で直前のカウンタ71aのカウント値(COUNTER5)の値から移動変化量平均値を引くことで、次周期の回転角60°の予測時間To_60を算出する。そして、1/6演算回路77で、この値を更に6で割って回転角10°の予測時間To_10を算出している。
In the movement change amount average
図7に示す移動変化量平均値算出回路70では、波線で示したブロック内の回路で、5個のカウンタのカウント値n1〜n5から、各カウント値の変化量(差分)の移動平均値を求めている。すなわち、{(n1−n2)+(n2−n3)+(n3−n4)+(n4−n5)}/4によって移動変化量平均値(予測変化)を求めている。そして、演算回路76で、最新のカウント値n5からこの移動変化量平均値(予測変化)を減じることで、次の60度回転時間To_60の予測値を算出している。すなわち、予測値を、最新のカウント値から、過去の各カウント値の変化量の移動平均を減じたものとして求めている。この演算は、60度回転時間To_60が変化する場合に、その移動変化量がほぼ一定となることを前提として予測値を得るものである。DCブラシレスモータの起動時等においては各60度回転時間To_60の変化量はほぼ一定とみなした場合でも比較的精度の高い予測値を得ることが可能である。
In the moving change amount average
なお、図7に示す波線のブロック内の回路で変化量を求める式{(n1−n2)+(n2−n3)+(n3−n4)+(n4−n5)}/4は、(n1−n5)/4というようにまとめることができる。つまり、次の60度回転時間To_60の予測値は、n5−(n1−n5)/4の式によって求めることが可能である。したがって、図7の構成をこの式に対応する形に簡単化することも可能である。 It should be noted that the equation {(n1-n2) + (n2-n3) + (n3-n4) + (n4-n5)} / 4 for obtaining the change amount in the circuit within the wavy line block shown in FIG. n5) / 4. That is, the predicted value of the next 60-degree rotation time To_60 can be obtained by the equation n5- (n1-n5) / 4. Therefore, the configuration of FIG. 7 can be simplified to a form corresponding to this equation.
また、図7の構成では、移動変化量が一定であること(今回と次のカウンタ値の差分がほぼ一定であること)を前提とするものであるが、移動変化量が変化する場合にも対応できるような予測方法を採用することも可能である。例えば、移動変化量の傾きを求めて、移動変化量の変化を予測しながら、60度回転時間To_60の予測値を求めるようにすることができる。すなわち、Δ1=(n1−n2)、Δ2=(n2−n3)、Δ3=(n3−n4)、Δ4=(n4−n5)とした場合、変化量の予測値は例えばΔ4−{(Δ1−Δ2)+(Δ2−Δ3)+(Δ3−Δ4)}/3で求めることができる。この場合、60度回転時間To_60の予測値は、n5−[Δ4−{(Δ1−Δ2)+(Δ2−Δ3)+(Δ3−Δ4)}/3]として求めることができる。 Further, in the configuration of FIG. 7, it is assumed that the movement change amount is constant (the difference between the current and next counter values is substantially constant). It is also possible to adopt a prediction method that can cope. For example, the predicted value of the 60-degree rotation time To_60 can be obtained while obtaining the inclination of the movement change amount and predicting the change of the movement change amount. That is, when Δ1 = (n1−n2), Δ2 = (n2−n3), Δ3 = (n3−n4), and Δ4 = (n4−n5), the predicted value of the change amount is, for example, Δ4 − {(Δ1− Δ2) + (Δ2-Δ3) + (Δ3-Δ4)} / 3. In this case, the predicted value of the 60-degree rotation time To_60 can be obtained as n5- [Δ4-{(Δ1-Δ2) + (Δ2-Δ3) + (Δ3-Δ4)} / 3].
次に、(3)のアルゴリズムを実現するための構成について図9〜図12を参照して説明する。図9は、(3)のアルゴリズムを実現するための構成例を示すブロック図であり、図10〜図12は、その動作を説明するためのタイミングチャートである。 Next, a configuration for realizing the algorithm (3) will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example for realizing the algorithm (3), and FIGS. 10 to 12 are timing charts for explaining the operation.
図9の励磁電流切替信号作成回路90は、カウンタ901、コンパレータ902、2ビットのカウンタ903、デコーダ出力テーブル90Tに従って出力を作成するデコーダ904、Dフリップフロップ回路905、906及び912、インバータ回路907及び908、ANDゲート(AND回路)909及び910、並びにOR回路911から構成されている。励磁電流切替信号作成回路90は、上記で算出した回転角10°の予測時間To_10とU相ステータ検知用のホールセンサHUの出力(HU信号)を使用して励磁電流切替え信号を作成する。
9 includes a
なお、図10は回転角60°の予測時間To_60が実際のホールセンサHUの検知信号とほぼ等しい時の回路動作タイミングチャートを、図11は回転角60°の予測時間To_60が実際のホールセンサHUの検知信号より大きくなった時の回路動作タイミングチャートを、図12は回転角60°の予測時間To_60が実際のホールセンサHUの検知信号より小さくなった時の回路動作タイミングチャートを示している。
10 shows a circuit operation timing chart when the estimated time To_60 at the
励磁電流切替信号作成回路90の動作について説明する。まずクロック数をカウンタ901(COUNTER_A)でカウントし、カウント値とTo_10とを、コンパレータ902(COMPARATOR)で比較する。等しくなったらコンパレータ902はHiレベルの出力となるCOMP_OUT信号が作成される。ここでカウンタ901はCOMP_OUT出力及びHU信号の立上り立下り検知信号UP/DOWN_EDGEに同期してリセット(0クリア)される。
The operation of the excitation current switching
次にCOMP_OUT信号は2bitのカウンタ903(COUNTER_B)に入力されるのでカウンタ901(COUNTER_A)のカウント値がTo_10と等しくなるごとに1カウントアップされる。ここでカウンタ903(COUNTER_B)はHU信号の立上り立下りエッジ検知信号UP/DOWN_EDGEに同期してリセット(0クリア)される。 Next, since the COMP_OUT signal is input to the 2-bit counter 903 (COUNTER_B), the count is incremented by one every time the count value of the counter 901 (COUNTER_A) becomes equal to To_10. Here, the counter 903 (COUNTER_B) is reset (cleared to 0) in synchronization with the rising / falling edge detection signal UP / DOWN_EDGE of the HU signal.
HU信号はDフリップフロップ回路905(DFF1)、Dフリップフロップ回路906(DFF2)でクロック同期遅延処理され、立上り立下りエッジ検知信号UP/DOWN_EDGEが作成される。Dフリップフロップ回路912(DFF3)はHU信号の立上りエッジでHi(「1」)レベル、立下りエッジでLow(「0」)レベルとなる。カウンタ903(COUNTER_B)の出力とDフリップフロップ回路912(DFF3)の出力を、デコーダ出力テーブル90Tに従って出力するデコーダ904(DECODER)に入力することで、図10〜12に示す励磁電流の切替え制御信号が作成される。 The HU signal is subjected to clock synchronization delay processing by the D flip-flop circuit 905 (DFF1) and the D flip-flop circuit 906 (DFF2), and a rising / falling edge detection signal UP / DOWN_EDGE is created. The D flip-flop circuit 912 (DFF3) becomes Hi (“1”) level at the rising edge of the HU signal and becomes Low (“0”) level at the falling edge. By inputting the output of the counter 903 (COUNTER_B) and the output of the D flip-flop circuit 912 (DFF3) to a decoder 904 (DECODER) that outputs in accordance with the decoder output table 90T, an excitation current switching control signal shown in FIGS. Is created.
以上のように本実施の形態によれば、DCブラシレスモータにおいて、1相分のマグネットロータ位置検知情報と60度回転時間情報を基に他の2相分の検知タイミングを演算処理して作成することで、安価で小型化に対応し、かつ高精度な回転制御回路技術を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, in the DC brushless motor, the detection timings for the other two phases are generated by calculation processing based on the magnet rotor position detection information for one phase and the 60-degree rotation time information. As a result, it is possible to provide a rotation control circuit technology that is inexpensive, corresponds to downsizing, and is highly accurate.
なお、上記では例えば図4の回転数を検知して切替を行う回路について特に構成を図示して説明していないが、ホールセンサHUの出力間隔をカウンタで計測し、コンパレータで所定の値と比較する等の構成で対応可能である。また、本発明の実施の形態は上記に限定されず、カウンタ、各演算回路等をさらに増加させたり、あるいは減少させたりする等の変更が可能である。 In the above description, for example, the circuit for detecting the number of rotations in FIG. 4 and switching is not specifically illustrated and described. However, the output interval of the Hall sensor HU is measured by a counter and compared with a predetermined value by a comparator. It is possible to cope with such a configuration. Further, the embodiment of the present invention is not limited to the above, and it is possible to make a change such as further increasing or decreasing the counter, each arithmetic circuit, and the like.
1 モータ制御装置
2 DCブラシレスモータ
10 スイッチングタイミング演算回路
11 PWMコントロール回転数制御回路
50 移動平均値算出回路
70 移動変化量平均値算出回路
90 励磁電流切替信号作成回路
HU ホールセンサ(あるいはホールセンサHUの出力信号)
S1〜S6 スイッチ
DESCRIPTION OF
S1-S6 switch
Claims (6)
DCブラシレスモータの駆動電流のスイッチング制御を行う駆動手段と、
DCブラシレスモータ内に設置された回転位置検知用の1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、それらに基づいて次の変化の時間を求める演算手段と、
演算手段の出力に基づいて前記駆動手段によるスイッチングの基準となる信号を作成する信号作成手段と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。 In a DC brushless motor control device,
Driving means for performing switching control of the driving current of the DC brushless motor;
Calculating means for measuring a plurality of changes in the output of one sensor for detecting a rotational position installed in the DC brushless motor, and obtaining a next change based on the measured times;
A motor control device comprising: a signal generating unit that generates a signal that serves as a reference for switching by the driving unit based on an output of the calculating unit.
ことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。 The calculation means measures the time of a plurality of changes in the output of one sensor for detecting the rotational position installed in the DC brushless motor, and obtains the time of the next change from the average value thereof. The motor control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。 The calculation means measures a plurality of change times of the output of one sensor for detecting the rotational position installed in the DC brushless motor, and based on the predicted value obtained based on them and the last change time. The motor control device according to claim 1, wherein a time for the next change is obtained.
ことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。 The arithmetic means measures the time of a plurality of changes in the output of one sensor for detecting the rotational position installed in the DC brushless motor, while the rotational speed of the DC brushless motor is within a predetermined range. Finds the time of the next change from the average value of them, and calculates the time of the next change from the predicted value obtained based on them and the time of the last change when they are not within the predetermined range. The motor control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 When the signal generating means changes in the output of the sensor, the signal generating means generates a signal serving as a reference for switching by the driving means based on a preset switching pattern regardless of the output of the calculating means. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a motor control device.
ポリゴンミラーを回転させるポリゴンミラーモータが、DCブラシレスモータであって、かつ、
その制御装置が、
DCブラシレスモータの駆動電流のスイッチング制御を行う駆動手段と、
DCブラシレスモータ内に設置された回転位置検知用の1個のセンサの出力の複数の変化の時間を計測し、次の変化の時間を求める演算手段と、
演算手段の出力に基づいて前記駆動手段によるスイッチングの基準となる信号を作成する信号作成手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus provided with a polygon mirror,
The polygon mirror motor that rotates the polygon mirror is a DC brushless motor, and
The control unit is
Driving means for performing switching control of the driving current of the DC brushless motor;
A calculation means for measuring a plurality of changes in the output of one sensor for detecting a rotational position installed in the DC brushless motor and obtaining a next change time;
An image forming apparatus comprising: a signal generation unit that generates a signal that serves as a reference for switching by the driving unit based on an output of the calculation unit.
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2004
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