專利名稱：用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測電動機轉速的裝置和方法，更具體地說，涉及一種用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置和方法，其沒有使用在使用直流主軸電動機的電子設備中的附加頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。
一些使用主軸電動機的電子設備例如DVDP、CDP和VCR一般使用一種無刷電動機。

圖1表示通常的光盤驅動器的結構。在采用恒定線速度(CLV)記錄方法的光盤驅動器中，光盤的轉速根據(jù)拾感頭的重現(xiàn)位置由約500rpm(轉/分)(最內圓周)到約200rpm(轉/分)(最外圓周)連續(xù)變化。
參照圖1，CLV伺服組件104將用于按照預設的初始速度旋轉光盤101的電壓經過驅動器103提供到主軸電動機102。因此，光盤101開始旋轉，記錄在光盤101上的信息由拾感頭105變換為模擬射頻(RF)信號。經變換的模擬射頻(RF)信號輸出到信號處理組件106。然后，信號處理組件106將該模擬射頻(RF)信號變換為脈沖波形并將該脈沖波形輸出到CLV伺服組件104。
在CLV伺服組件104中，數(shù)字鎖相環(huán)(PLL)電路產生與重現(xiàn)信號同步的位(bit)時鐘。在此之后，在自動頻率控制(AFC)檢測電路和相位比較電路中將位時鐘與系統(tǒng)時鐘相比較，以向驅動器103輸出一控制電壓。換句話說，當位時鐘頻率低于系統(tǒng)時鐘頻率時，提供到主軸電動機102上的電壓增加，從而增加轉速。另一方面，當位時鐘頻率高于系統(tǒng)時鐘頻率時，提供到主軸電動機102上的電壓降低，從而降低轉速。
當通過這種控制使位時鐘頻率等于系統(tǒng)時鐘頻率時，光盤重現(xiàn)速度變得等于記錄時的線速度，使得在該適于記錄的線速度的范圍內可以重現(xiàn)在光盤上的數(shù)據(jù)。
跟蹤和聚焦(T/F)伺服組件107用于對跟蹤和聚焦進行伺服控制。換句話說，跟蹤和聚焦伺服組件107產生與光束跟蹤狀態(tài)相對應的電信號并根據(jù)產生的電信號沿徑向方向移動物鏡和拾感頭105的本體，以此實現(xiàn)用于控制光束跟蹤軌道的伺服跟蹤。此外，T/F伺服組件107采用象差法和臨界角度檢測法來實現(xiàn)用于控制拾感頭105的聚焦伺服控制，以使物鏡聚焦在光盤101的反射表面上。
當在重現(xiàn)的過程中由光盤101的一個表面切換到光盤101的另一個表面時，用于沿重現(xiàn)方向加速光盤101的電壓提供到主軸電動機102上，直到拾感頭105移動到用于重現(xiàn)的目標位置時為止，然后，實現(xiàn)CLV伺服控制以便控制驅動器103，從而使光盤101恒速旋轉。
然而，當為使拾感頭105到達目標位置要用較長時間時，主軸電動機102的轉速持續(xù)增加，因而，產生使轉速超過預定的轉速的加速狀態(tài)?？刂破?08檢測主軸電動機102的轉速并當檢測到轉速超過預定的轉速時確定為加速狀態(tài)。如果確定為加速狀態(tài)，控制器108向CLV伺服組件104提供一用于終止重現(xiàn)的命令以保護該系統(tǒng)。此外，控制器108檢測主軸電動機102的轉速，以便根據(jù)該狀態(tài)控制主軸電動機102。
相應地，常規(guī)技術采用無刷電動機作為主軸電動機102并利用FG信號發(fā)生器產生與主軸電動機102的轉速成比例的頻率發(fā)生(FG)信號，如圖2中所示。換句話說，利用在無刷電動機內部的霍爾器件201檢測的信號由比較器202變換為脈中信號，以產生FG信號。
這種無刷電動機比直流電動機費用高，以及其制造過程困難。當根據(jù)常規(guī)技術采用直流電動機作為主軸電動機時，由于直流電動機沒有霍爾器件，其不能產生用于檢測轉速的FG信號。因而，必須采用附加的FG信號發(fā)生器。在這種情況下，由于附加裝置成本增加，制造過程困難。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置和方法，其采用直流電動機作為用于驅動光盤的主軸電動機，同時沒有使用附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。
相應地，為實現(xiàn)上述目的，提供一種用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置。該裝置包含電流至電壓變換器，用于檢測提供到直流主軸電動機上的電流并將其變換為電壓；模數(shù)變換器，用于將由電流至電壓變換器輸出的模擬電壓變換為數(shù)字信號；以及控制器，用于利用模數(shù)變換器輸出的數(shù)字信號檢測直流主軸電動機的轉速和根據(jù)檢測結果控制直流主軸電動機。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于檢測直流主軸電動機轉速的方法。該方法包含的步驟有(a)檢測提供到直流主軸電動機上的電流；(b)產生與在步驟(a)中檢測的電流的幅值成比例的數(shù)字信號；(c)根據(jù)該數(shù)字信號確定直流主軸電動機的轉速和根據(jù)確定結果控制直流主軸電動機。
步驟(b)包含的步驟有(b1)將步驟(a)檢測的電流變換為電壓；(b2)將在步驟(b1)得到的模擬電壓變換為數(shù)字信號。
通過參照附圖更詳細地介紹本發(fā)明的一優(yōu)選實施例將會使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點變得更明顯，其中圖1表示一般光盤驅動器的結構；圖2表示根據(jù)在先技術的無刷電動機中的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器的結構；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置的結構；以及圖4表示根據(jù)本發(fā)明的用于檢測直流主軸電動機轉速的方法的流程圖。
如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置包含直流主軸電動機驅動器301、直流主軸電動機302、電流至電壓(I/V)變換器303、模數(shù)(A/D)變換器304和控制器305。直流主軸電動機驅動器301由光盤驅動器中的伺服組件(未示出)接收誤差電壓信號并產生驅動電流i1，用于驅動直流主軸電動機302。將該驅動電流i1分流并提供到直流主軸電動機302和電流至電壓(I/V)變換器303。當將電流至電壓(I/V)變換器303的輸入阻抗預設置得明顯高于直流主軸電動機302的阻抗時，提供到直流主軸電動機302的電流i2的數(shù)值明顯高于提供到電流至電壓(I/V)變換器303的電流i3。提供到電流至電壓(I/V)變換器303的電流i3的數(shù)值與電流i2的數(shù)值比較相當小，并與由直流主軸電動機驅動器301提供的電流i1的幅值成比例。
在本發(fā)明的一實施例中，使電流至電壓(I/V)變換器303具有高的輸入阻抗并且并聯(lián)到直流主軸電動機302。然而，可以使電流至電壓(I/V)變換器303具有較低的輸入阻抗并且串聯(lián)在直流主軸電動機驅動器301和直流主軸電動機302之間。
電流至電壓(I/V)變換器303將輸入電流i3變換為電壓。模數(shù)(A/D)變換器304將由電流至電壓(I/V)變換器303輸出的電壓變換為數(shù)字信號Vd并將該數(shù)字信號Vd輸出到控制器305?？刂破?05利用數(shù)字信號Vd根據(jù)在圖4中所示的方法檢測轉速并根據(jù)檢測結果實施伺服控制。
控制器305在按照在步驟401中采用CLV伺服的伺服方法中播放狀態(tài)的期間，分別設定該相應于直流主軸電動機302在光盤的最內和最外圓周可以正常旋轉的最大轉速和最小轉速的A/D變換值b和a。通過測試或模擬可以得到起始值b和a。
在步驟402中確定數(shù)字信號Vd是否為“0”。如果確定數(shù)字信號Vd為“0”，由于提供到直流主軸電動機302的電流為“0”，則在步驟403中確定直流主軸電動機302處于停止狀態(tài)。
如果確定數(shù)字信號Vd不為“0”，則在步驟404中確定數(shù)字信號Vd是否在最小值a和最大值b之間。如果確定數(shù)字信號Vd在最小值a和最大值b之間，則在步驟405中確定直流主軸電動機302按正常播放狀態(tài)工作。
另一方面，如果確定數(shù)字信號Vd不在最小值a和最大值b之間，則在步驟406中確定數(shù)字信號Vd是否超過最大值b。如果確定數(shù)字信號Vd超過最大值b，則在步驟407中確定直流主軸電動機302處在其旋轉快于正常播放狀態(tài)的加速狀態(tài)。
如果確定數(shù)字信號Vd不在最小值a和最大值b之間以及不超過最大值b，則在步驟408中確定數(shù)字信號Vd是否小于“0”。如果確定數(shù)字信號Vd小于“0”，則在步驟409中確定直流主軸電動機302為反轉。
如果確定數(shù)字信號Vd不在最小值a和最大值b之間以及小于最小值a但不小于“0”，由于數(shù)字信號Vd可以表達為0＜Vd＜a，則在步驟410中確定直流主軸電動機302未處在正常播放狀態(tài)而處在減速狀態(tài)。
因此，可以不利用附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器就該確定直流主軸電動機302的轉速，以及在步驟411中控制器305根據(jù)確定的狀態(tài)進行伺服控制。例如，當確定為加速狀態(tài)時，控制器305將當前的狀態(tài)變換為停止狀態(tài)，以控制伺服組件保護直流主軸電動機302。當確定為減速狀態(tài)時，控制器305控制直流主軸電動機302的制動電壓與數(shù)字信號Vd的值相對應。
通過上述控制操作，可以不向直流主軸電動機302添加頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器就能檢測流過直流主軸電動機302的電流的數(shù)值，以及根據(jù)檢測的電流的數(shù)值可以確定直流主軸電動機302的轉速。根據(jù)確定的結果，可以控制直流主軸電動機302和伺服組件。
如上所述，本發(fā)明根據(jù)提供到直流電動機的電流檢測直流電動機的轉速，并根據(jù)檢測結果進行控制，而沒有使用在采用直流電動機的電子設備中的附加頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。因此，與采用無刷電動機來檢測電動機轉速的常規(guī)技術相比，降低了成本和改進了制造過程。
權利要求
1．一種用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置，該裝置包含電流至電壓變換器，用于檢測提供到直流主軸電動機上的電流并將其變換為電壓；模數(shù)變換器，用于將由電流至電壓變換器輸出的模擬電壓變換為數(shù)字信號；以及控制器，用于利用由模數(shù)變換器輸出的數(shù)字信號檢測直流主軸電動機的轉速，和根據(jù)檢測結果控制直流主軸電動機。
2．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電流至電壓變換器的一個輸入端由直流主軸電動機的驅動電流輸入端分流以及并聯(lián)連接到直流主軸電動機。
3．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電流至電壓變換器串聯(lián)連接到直流主軸電動機。
4．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中控制器在所述數(shù)字信號為“0”時確定直流主軸電動機停止，在所述數(shù)字信號為正值時確定直流主軸電動機沿正方向旋轉，以及在所述數(shù)字信號為負值時確定直流主軸電動機沿反方向旋轉，并根據(jù)確定結果控制執(zhí)行狀態(tài)。
5．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中控制器在所述數(shù)字信號超過正常轉速的最大閾值時確定直流主軸電動機處在加速狀態(tài)，并根據(jù)確定結果控制直流主軸電動機。
6．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中控制器在所述數(shù)字信號大于“0”以及小于正常轉速的最小閾值時確定直流主軸電動機處在減速狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)字信號的數(shù)值控制直流主軸電動機的制動電壓。
7．根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中電流至電壓變換器的輸入阻抗設置得高于直流主軸電動機的阻抗。
8．根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中電流至電壓變換器的輸入阻抗設置得低于直流主軸電動機的阻抗。
9．一種用于檢測直流主軸電動機轉速的方法，該方法包含的步驟有(a)檢測提供到直流主軸電動機上的電流；(b)產生與在步驟(a)中檢測的電流的幅值成比例的數(shù)字信號；以及(c)根據(jù)該數(shù)字信號確定直流主軸電動機的轉速和根據(jù)確定結果控制直流主軸電動機。
10．根據(jù)權利要求9所述的方法，其中步驟(b)包含的步驟有(b1)將步驟(a)檢測的電流變換為電壓；以及(b2)將在步驟(b1)得到的模擬電壓變換為數(shù)字信號。
11．根據(jù)權利要求9所述的方法，其中在所述數(shù)字信號為“0”時確定直流主軸電動機停止，在所述數(shù)字信號為正值時確定直流主軸電動機沿正方向旋轉，以及在所述數(shù)字信號為負值時確定直流主軸電動機沿反方向旋轉，并根據(jù)確定結果控制直流主軸電動機。
12．根據(jù)權利要求9所述的方法，其中在所述數(shù)字信號超過正常轉速的最大閾值時確定直流主軸電動機處在加速狀態(tài)，并根據(jù)確定結果控制直流主軸電動機。
13．根據(jù)權利要求9所述的方法，其中在所述數(shù)字信號大于“0”以及小于正常轉速的最小閾值時確定直流主軸電動機處在減速狀態(tài)，并根據(jù)所述數(shù)字信號的數(shù)值控制直流主軸電動機的制動電壓。
全文摘要
一種用于檢測直流主軸電動機轉速的裝置和方法,其沒有使用在利用直流主軸電動機的電子設備中的附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。該裝置沒有使用在利用直流主軸電動機的電子設備中的附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器,而是根據(jù)提供到直流電動機的電流檢測直流電動機轉速,并根據(jù)檢測結果進行控制。因此與采用無刷電動機來檢測電動機轉速的常規(guī)方法相比,降低了成本和改進了制造方法。
文檔編號H02P6/16GK1287296SQ0010381
公開日2001年3月14日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權日1999年9月7日
發(fā)明者金泳漢 申請人:三星電子株式會社