專(zhuān)利名稱(chēng)：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的方法，該步進(jìn)電機(jī)可以在具有預(yù)先確定的勵(lì)磁模式數(shù)目的控制信號(hào)下工作，所述模式按照預(yù)先確定的序列進(jìn)行切換以轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)由兩個(gè)停止位置限定的預(yù)定角度。
例如，日本實(shí)用新型公開(kāi)No.63-112914揭示了一種汽車(chē)懸掛控制系統(tǒng)，它采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制汽車(chē)上各個(gè)減震器的阻尼力特性。在對(duì)阻尼力特性進(jìn)行控制之前，每個(gè)步進(jìn)電機(jī)返回其初始步進(jìn)位置。由于斷電時(shí)步進(jìn)電機(jī)所處的停止位置在各種情況下不盡相同，所以初始化需要將步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)由兩個(gè)停止器限定的預(yù)定角度。如果步進(jìn)電機(jī)在斷電時(shí)停止于其中一個(gè)停止器附近，則在轉(zhuǎn)子與該停止器碰撞后步進(jìn)電機(jī)仍然處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)子與停止器將不斷碰撞從而產(chǎn)生噪聲。
本發(fā)明的一個(gè)主要目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，它能夠盡量減少步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子與置于停止位置的停止器發(fā)生碰撞時(shí)產(chǎn)生的噪聲。
按照本發(fā)明提供的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，所述步進(jìn)電機(jī)可以在具有預(yù)先確定的勵(lì)磁模式數(shù)目的控制信號(hào)下工作，所述模式在每個(gè)勵(lì)磁循環(huán)期間按照預(yù)先確定的序列進(jìn)行切換，從而經(jīng)歷相對(duì)于參考步進(jìn)位置具有順序步數(shù)的步進(jìn)位置轉(zhuǎn)過(guò)由兩個(gè)停止位置限定的預(yù)定角度。該方法包括以下步驟在由電源供電的用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)的控制單元的作用下，以等于初始步進(jìn)位置的步數(shù)加上每個(gè)勵(lì)磁循環(huán)中所包含的勵(lì)磁模式數(shù)的步數(shù)設(shè)定目標(biāo)步進(jìn)位置，所述控制單元包含控制電路斷電時(shí)保存控制步進(jìn)位置的存儲(chǔ)器(它仍被供電)和在控制單元重新通電時(shí)將步進(jìn)電機(jī)重新設(shè)置到其中一個(gè)停止位置附近的初始步進(jìn)位置的裝置；以及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使其按一定的步數(shù)運(yùn)動(dòng)，該步數(shù)等于存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的控制步進(jìn)位置的步數(shù)與目標(biāo)步進(jìn)位置的步數(shù)之間的差值。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更為詳盡的描述，其中

圖1為表示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的汽車(chē)懸掛控制系統(tǒng)的示意圖；圖2為表示用于圖1懸掛控制系統(tǒng)中的每個(gè)減震器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的放大剖面圖；圖3為表示與用于圖1懸掛控制系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖；圖4為表示與勵(lì)磁模式有關(guān)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)位置的示意圖；圖5為表示按照本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)位置變化的曲線(xiàn)圖；以及圖6為表示按照本發(fā)明的改進(jìn)型步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)位置變化的曲線(xiàn)圖。
參見(jiàn)附圖，特別是圖1，它示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的汽車(chē)懸掛控制系統(tǒng)的示意圖。如圖所示的懸掛控制系統(tǒng)包括一個(gè)按照一定方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3的控制單元12，它向介于懸掛質(zhì)量(車(chē)身)與非懸掛質(zhì)量(車(chē)輪)之間的減震器SA提供優(yōu)化的阻尼力性能?？刂茊卧?2包括第一接口電路12a、中央處理單元(CPU)12b、驅(qū)動(dòng)電路12c和第二接口電路12d。中央處理單元12b計(jì)算向各減震器SA提供所需的阻尼力特性(以阻尼系數(shù)表示)。這些計(jì)算是在各種傳感器通過(guò)第一接口電路12a送入的信號(hào)的基礎(chǔ)上作出的，傳感器包括加速度傳感器13、轉(zhuǎn)向盤(pán)傳感器14、車(chē)速傳感器15和制動(dòng)傳感器16。G傳感器13安裝在車(chē)輪位置附近的車(chē)身(懸掛質(zhì)量)上以檢測(cè)各車(chē)輪位置處車(chē)身(懸掛質(zhì)量)垂直方向的加速度G并向接口電路12a提供表示檢測(cè)到的垂直加速度的傳感器器信號(hào)。提供轉(zhuǎn)向盤(pán)傳感器12來(lái)檢測(cè)汽車(chē)轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)動(dòng)的角度并向第一接口電路12a提供表示檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向角的傳感器信號(hào)。提供車(chē)速傳感器15來(lái)檢測(cè)車(chē)輛行駛速度并產(chǎn)生表示檢測(cè)到的車(chē)速的傳感器信號(hào)。制動(dòng)傳感器16與制動(dòng)踏板相連并在剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生信號(hào)。中央處理單元12b將規(guī)定算得的阻尼系數(shù)的控制字傳送給產(chǎn)生控制信號(hào)V的驅(qū)動(dòng)電路12c來(lái)驅(qū)動(dòng)其中一個(gè)相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)3從而提供算得的阻尼力特性。中央處理器12b由汽車(chē)上的蓄電池Ba通過(guò)第二接口電路12d供電。驅(qū)動(dòng)電路12c還產(chǎn)生步進(jìn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它用于根據(jù)中央處理器單元12b傳送的相應(yīng)控制信號(hào)V將其中一個(gè)相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)至其控制步進(jìn)位置?？紤]使中央處理單元12b包括一個(gè)存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)懸掛控制所需的數(shù)據(jù)和與各步進(jìn)電機(jī)3的控制步進(jìn)位置有關(guān)的數(shù)據(jù)。該存儲(chǔ)器一直由汽車(chē)蓄電池Ba供電以保存其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
參見(jiàn)圖2，它示出了與懸掛控制系統(tǒng)一起使用的可變阻尼力型減震器。減震器SA包括缸筒1和安裝在缸筒1內(nèi)部作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活塞2?；钊?確定了位于相對(duì)兩側(cè)的上室A和下室B。設(shè)置包圍了缸筒體1的外殼4從而沿其方向限定了儲(chǔ)存器C。提供基座5以將儲(chǔ)存器C與下室B中分開(kāi)?；钊麠U6與活塞2相連以作滑動(dòng)用?；钊麠U6的滑動(dòng)由引導(dǎo)部件7引導(dǎo)。懸掛彈簧8位于外殼4和車(chē)身之間。標(biāo)號(hào)9表示橡膠緩沖件(或襯套)?；钊麠U6包括回轉(zhuǎn)閥10。控制電機(jī)3位于減震器SA的頂端以經(jīng)控制桿11轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)閥10。如圖3所示，步進(jìn)電機(jī)3可以是具有兩個(gè)勵(lì)磁相的單極四相型電機(jī)。產(chǎn)生的控制信號(hào)用來(lái)選擇四種勵(lì)磁模式(A′-B，A-B′，A-B和A′-B′)，即，按預(yù)先確定的序列，一個(gè)接一個(gè)的相鄰兩相的四種組合，從而在每個(gè)勵(lì)磁循環(huán)期間逐步驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3。
圖4示出了與勵(lì)磁模式相關(guān)聯(lián)的步進(jìn)電機(jī)3的步進(jìn)位置。步進(jìn)電機(jī)3沿第一方向從步進(jìn)位置0轉(zhuǎn)動(dòng)到-10。步進(jìn)電機(jī)3沿第一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)受到放置于停止位置SN處的停止器的限制。步進(jìn)電機(jī)3還沿與第一方向相反的第二方向從步進(jìn)位置0轉(zhuǎn)動(dòng)到+11。步進(jìn)電機(jī)3沿第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)受到放置于停止位置So處的停止制動(dòng)器的限制。步進(jìn)位置+12、+13和+14是步進(jìn)電機(jī)3因?yàn)榉胖糜谕Ｖ刮恢肧o處的停止器的存在而無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)的虛位置。停止位置So設(shè)置在對(duì)應(yīng)勵(lì)磁模式(A-B′)的步進(jìn)位置+11與對(duì)應(yīng)勵(lì)磁模式(A-B)的步進(jìn)位置+12之間。位于停止位置So之前兩步的步進(jìn)位置+10是初始步進(jìn)位置。步進(jìn)位置+14與初始步進(jìn)位置+10相同的勵(lì)磁模式(A′-B′)對(duì)應(yīng)。
現(xiàn)在假設(shè)步進(jìn)電機(jī)3需要轉(zhuǎn)動(dòng)至在控制單元12斷電時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的控制步進(jìn)位置+6。首先，步進(jìn)電機(jī)返回至初始步進(jìn)位置+10。通過(guò)將目標(biāo)步進(jìn)位置設(shè)定為+14并隨后產(chǎn)生控制信號(hào)以沿第二方向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3行進(jìn)八步(8＝14-6，這里14為目標(biāo)步進(jìn)位置+14的步數(shù)而6為控制步進(jìn)位置+6的步數(shù))來(lái)進(jìn)行這種初始化。目標(biāo)步進(jìn)位置+14的步數(shù)(14)與初始步進(jìn)位置+10的步數(shù)(10)以及在一勵(lì)磁循環(huán)中包含的勵(lì)磁模式數(shù)(在所述情形下為4)之和對(duì)應(yīng)。
在勵(lì)磁模式由對(duì)應(yīng)步進(jìn)位置+11的(A-B′)變化到對(duì)應(yīng)步進(jìn)位置+12的(A-B)之后，步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子與停止器相接并停于停止位置So。這樣，即使在勵(lì)磁模式由(A-B)變化至對(duì)應(yīng)步進(jìn)位置+13的(A′-B)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)3仍然停留于停止位置So。當(dāng)勵(lì)磁模式由(A′-B)變化至對(duì)應(yīng)步進(jìn)位置+14的(A′-B′)時(shí)，由于初始步進(jìn)位置+10較目標(biāo)步進(jìn)位置+14更接近停止位置，所以步進(jìn)電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)于與目標(biāo)步進(jìn)位置+14相同的勵(lì)磁模式(A′-B′)的初始步進(jìn)位置+10。因此，如圖5所示，步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子與位于停止位置處的停止器的碰撞次數(shù)總是一次。
雖然對(duì)本發(fā)明的描述是在下面的假定下作出的，即控制單元12重新通電時(shí)步進(jìn)電機(jī)3占據(jù)的實(shí)際步進(jìn)位置與控制單元12斷電時(shí)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的控制步進(jìn)位置是一致的，但是應(yīng)該理解的是，實(shí)際和控制步進(jìn)位置可以因?yàn)楦鞣N原因(包括步進(jìn)電機(jī)位移)而不同。由于命令步進(jìn)電機(jī)在初始化操作期間走額外的步數(shù)，這些步數(shù)相應(yīng)于包括在一個(gè)勵(lì)磁循環(huán)內(nèi)的勵(lì)磁模式數(shù)，所以如果實(shí)際與控制步進(jìn)位置之差在四(一個(gè)勵(lì)磁循環(huán)內(nèi)包含的勵(lì)磁模式數(shù))加一之內(nèi)，則初始化操作可以將步進(jìn)電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)至初始步進(jìn)位置+10。這將在假定實(shí)際和控制步進(jìn)位置為+1和+6時(shí)作進(jìn)一步的描述。步進(jìn)電機(jī)3在控制單元12重新通電時(shí)受到控制沿第二方向朝步進(jìn)位置+2行進(jìn)一步。通過(guò)隨后的在初始化操作，步進(jìn)電機(jī)3受到控制沿第二方向從步進(jìn)位置+2行進(jìn)八步，即，步進(jìn)電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)至初始步進(jìn)位置+10(+2+8)。在這種情況下，步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子不會(huì)與位于停止位置So的停止器發(fā)生碰撞。
比較好的做法是通過(guò)將初始化操作期間的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)頻率(步進(jìn)電機(jī)3的步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率)設(shè)定得較隨后的正常操作期間的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)頻率小來(lái)降低步進(jìn)驅(qū)動(dòng)速度(步進(jìn)電機(jī)3的步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子與位于停止位置So處的停止器碰撞時(shí)這樣做有效地減少了噪聲。
控制單元12可以改動(dòng)為包括用來(lái)驅(qū)動(dòng)各步進(jìn)電機(jī)3的微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器(mi-cro step driver)。如圖6所示，微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)3在兩個(gè)相鄰步進(jìn)位置之間行進(jìn)許多步。在這樣的改動(dòng)中，可以減少步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)角從而降低步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度。因此可以減少步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子與位于停止位置So處的停止器碰撞時(shí)產(chǎn)生的噪聲。應(yīng)該理解的是，控制單元12可以安排為只是在初始化操作期間操作微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。
雖然這里結(jié)合特殊的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，顯然可以在此基礎(chǔ)上對(duì)本發(fā)明作出各種替換、改動(dòng)和變化。例如，本發(fā)明中所用的步進(jìn)電機(jī)3并不局限于單極四相型。因此，所有這些替換、改動(dòng)和變化都落在后面所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，所述步進(jìn)電機(jī)可以在具有預(yù)先確定勵(lì)磁模式數(shù)的控制信號(hào)下工作，所述模式在每個(gè)勵(lì)磁循環(huán)期間按照預(yù)先確定的序列進(jìn)行切換，從而經(jīng)歷相對(duì)于參考步進(jìn)位置具有順序步數(shù)的步進(jìn)位置轉(zhuǎn)過(guò)由兩個(gè)停止位置限定的預(yù)定角度，其特征在于，所述方法包括以下步驟在由電源供電的用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)的控制單元的作用下，以等于初始步進(jìn)位置的步數(shù)加上每個(gè)勵(lì)磁循環(huán)中所包含的勵(lì)磁模式數(shù)的步數(shù)設(shè)定目標(biāo)步進(jìn)位置，所述控制單元包含控制電路斷電時(shí)保存控制步進(jìn)位置的仍被供電的存儲(chǔ)器和在控制單元重新通電時(shí)將步進(jìn)電機(jī)重新設(shè)置到其中一個(gè)停止位置附近的初始步進(jìn)位置的裝置；以及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使其按一定的步數(shù)運(yùn)動(dòng)，該步數(shù)等于存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的控制步進(jìn)位置的步數(shù)與目標(biāo)步進(jìn)位置的步數(shù)之間的差值。
2.如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，通過(guò)操作微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述步進(jìn)電機(jī)在兩個(gè)相鄰步進(jìn)位置之間行進(jìn)許多步使所述步進(jìn)電機(jī)返回初始步進(jìn)位置。
3.如權(quán)利要求2所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，利用所述步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制可變阻尼力型減震器的阻尼力特性。
4.如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，利用所述步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制可變阻尼力型減震器的阻尼力特性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，它可在具有預(yù)定勵(lì)磁模式數(shù)的控制信號(hào)下工作，所述模式在每個(gè)勵(lì)磁循環(huán)期間按預(yù)定的序列切換，從而經(jīng)歷相對(duì)于參考步進(jìn)位置具有順序步數(shù)的步進(jìn)位置轉(zhuǎn)過(guò)由兩個(gè)停止位置限定的預(yù)定角度。該方法包括以下步驟在控制單元的作用下，以等于初始步進(jìn)位置步數(shù)加上每個(gè)勵(lì)磁循環(huán)的勵(lì)磁模式數(shù)的步數(shù)設(shè)定目標(biāo)步進(jìn)位置，所述控制單元包含在斷電時(shí)保存控制步進(jìn)位置的仍被供電的存儲(chǔ)器和在重新通電時(shí)將步進(jìn)電機(jī)重新設(shè)置到一個(gè)停止位置附近的初始步進(jìn)位置的裝置；以及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使其按一定的步數(shù)運(yùn)動(dòng)，該步數(shù)等于控制步進(jìn)位置的步數(shù)與目標(biāo)步進(jìn)位置的步數(shù)之差。
文檔編號(hào)H02P8/08GK1140927SQ9610884
公開(kāi)日1997年1月22日 申請(qǐng)日期1996年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月6日
發(fā)明者木村誠(chéng) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社優(yōu)尼希雅杰克斯