[发明专利]装有控制电机旋转位置的控制装置的电机控制装置

说明书

本发明涉及用在诸如有刷DC电机，无刷电机等等电动机中的电机控制装置，特别是涉及一种装有控制电机旋转位置的控制装置的电机控制装置，通过把旋转位置信号与参考位置信号相比较，可以使电机的定位误差变得最小，具有较高分辨率的位置控制和速度控制。

近年来，诸如复印机，打印机等办公自动化设备逐步朝着数字化，高分辨率和彩色的方向发展。随着这种趋势，对用在这些设备中的电机的要求提高了，要求电机具备高分辨率，高精度的旋转位置控制，以及在很宽的转速范围内的高精度的速度控制。

以下参照附图说明按照现有技术的一例电机控制装置。

例如在待审查的日本专利公开(Koukoku)号昭63-10668中所述的一例现有技术。图11是这种惯用的电机控制装置的示意性框图。

参见图11，标号31表示一台电机，32表示用于产生代表电机31转速的信号的一个速度发生器。33表示一个FG信号发生电路(频率信号发生电路)，用于产生具有对应电机31转速的一定周期的转速信号(FG信号)。一个参考速度信号发生器100产生具有对应FG信号的预定的恒定周期或频率的参考速度信号，并且把参考速度信号输出给速度控制电路34。速度控制电路34把上述转速信号与来自参考速度信号发生器100的参考速度信号相比较，并且所得的速度误差信号通过一个D/A变换器35被提供给驱动电路36。按照这种方式把电机31的转速控制在一个恒定值。

然而，如图所示的惯用电机控制装置具有以下的缺点。

在图11所示的惯用电机控制装置中，由于速度发生器32的输出信号的频率在低速旋转期间下降，控制的速率就会下降，因而通常很难实现稳定的速度控制。另外，在电机暂停期间也不可能实现电机的旋转位置控制。

作为一种可以控制旋转位置的电机，步进电机已经得到了广泛的应用。正如普通技术人员所公知的那样，特别是在步进电机低速旋转的时候，步进电机会出现明显的转速变化。因此，在需要对低速旋转时的转速变化进行转速控制时，就需要另外提供具有较大惯量的飞轮。

另外，对于步进电机来说，为了维持暂停的位置，有必要在驱动线圈中保持不同于大驱动电流的连续电流。这样就会带来发热和功率消耗的问题。

因此，本发明的基本目的是要提供一种电机控制装置，它能够在很宽的速度范围内执行高分辨率和高精度的旋转位置控制。

本发明的另一目的是要提供一种电机控制装置，它能够在很宽的速度范围内执行高分辨率和高精度的旋转位置控制和速度控制。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于控制电机旋转位置的电机控制装置，该装置包括：

旋转检测装置，用于检测上述电机的旋转位置，并且输出具有对应着测得的上述电机的旋转位置的相位，而且彼此不同的第一和第二检测信号；

位置检测装置，用于根据上述旋转检测装置输出的第一和第二检测信号采用比第一和第二检测信号的一个周期更精密的单位来检测旋转位置，并且输出代表测得的旋转位置的旋转位置信号；以及

电机控制装置，用于把上述位置检测装置输出的旋转位置信号与代表上述电机的参考旋转位置的参考位置信号相比较，从而获得位置误差，并且控制上述电机的旋转位置，使其位置误差减至最小。

按照本发明的另一方面，提供了一种用于控制电机旋转位置和转速的电机控制装置，该装置包括：

旋转检测装置，用于检测上述电机的旋转位置，并且输出具有对应着测得的上述电机的旋转位置的相位，而且彼此不同的第一和第二检测信号；

位置检测装置，用于根据上述旋转检测装置输出的第一和第二检测信号采用比第一和第二检测信号的一个周期更精密的单位来检测旋转位置，并且输出代表测得的旋转位置的旋转位置信号；

频率信号发生装置，用于根据旋转检测装置输出的第一和第二检测信号之一产生和输出对应上述电机转速的转速信号；

位置控制装置，用于检测代表上述电机的参考位置的参考位置信号与上述位置检测装置输出的旋转位置信号之间的位置误差，并且产生和输出代表测得的位置误差的位置控制信号；

速度控制装置，用于检测代表上述电机的参考速度的参考速度信号与上述频率信号发生装置输出的转速信号之间的速度误差，并且产生和输出代表测得的速度误差的速度控制信号；

混合装置，用于把上述位置控制装置输出的位置控制信号和上述速度控制装置输出的速度控制信号相加，并且输出代表相加结果之和的一个和信号；以及

电机控制装置，用于根据上述混合装置输出的和信号控制上述电机的旋转位置和转速，使其位置误差和速度误差分别减至最小。