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步進(jìn)電機(jī)控制器和游戲機(jī)的制作方法

文檔序號(hào):1592205閱讀:167來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:步進(jìn)電機(jī)控制器和游戲機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于控制步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器以及配備有該步進(jìn)電機(jī)控制器的游戲機(jī),具體地,涉及具有步進(jìn)電機(jī)作為使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源的游戲機(jī)。
背景技術(shù)
在游戲廳或者游樂(lè)場(chǎng)中,安裝有諸如投幣機(jī)的游戲機(jī),其通過(guò)使表面上顯示有不同種類的符號(hào)的轉(zhuǎn)筒(也稱為滾筒(drum))旋轉(zhuǎn)來(lái)向用戶提供游戲。轉(zhuǎn)筒在旋轉(zhuǎn)后停止,根據(jù)支付線上的停止符號(hào)向玩家支付獎(jiǎng)勵(lì)。
在具有轉(zhuǎn)筒的游戲機(jī)中,通常使用步進(jìn)電機(jī)作為使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于步進(jìn)電機(jī)響應(yīng)于輸入脈沖信號(hào)(命令脈沖)而步進(jìn)地旋轉(zhuǎn),所以可以改變命令脈沖的頻率以改變步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。在游戲機(jī)中,使用這種步進(jìn)電機(jī),以如下方式執(zhí)行轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)控制通過(guò)改變命令脈沖的頻率或者周期來(lái)使轉(zhuǎn)筒從停止?fàn)顟B(tài)旋轉(zhuǎn)以及從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)停止。
通常,提供給步進(jìn)電機(jī)以執(zhí)行轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)控制的命令脈沖是在設(shè)置于游戲機(jī)中的微計(jì)算機(jī)每預(yù)定時(shí)間T(例如,1ms(毫秒))地執(zhí)行的中斷服務(wù)中產(chǎn)生的。例如,為了在旋轉(zhuǎn)剛剛開(kāi)始之后的低速旋轉(zhuǎn)時(shí)間產(chǎn)生脈沖周期為5T(例如,5ms)的命令脈沖,將中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)為每執(zhí)行五個(gè)中斷服務(wù)時(shí)輸出一個(gè)脈沖;另一方面,為了在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生周期為T(例如,1ms)的命令脈沖,將中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)為每執(zhí)行一個(gè)中斷服務(wù)時(shí)輸出一個(gè)脈沖。即,這種游戲機(jī)在軟件程序的控制下對(duì)用于使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制。
此外,當(dāng)在步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)由于某種原因而施加了超過(guò)通過(guò)轉(zhuǎn)矩(through torque)特性(也稱作連續(xù)特性、脫出轉(zhuǎn)矩特性)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí),引起稱為失步(step-out)的現(xiàn)象,其中步進(jìn)電機(jī)不能遵循命令脈沖而旋轉(zhuǎn)。具體地,在高速旋轉(zhuǎn)時(shí),高頻電流很難流入步進(jìn)電機(jī)的線圈,因此電機(jī)轉(zhuǎn)矩顯著減小,容易發(fā)生失步。
如果這種失步將要發(fā)生,則降低命令脈沖的頻率(可以延長(zhǎng)周期)以避免這種麻煩。然而,如果如上所述地用軟件來(lái)控制旋轉(zhuǎn)速度,則控制受限于周期性中斷處理的執(zhí)行周期T,因此,雖然脈沖周期可以變?yōu)檎麛?shù)倍(例如從T變?yōu)?T、3T等),但不能基于諸如1.5T的中間段周期(“周期”相當(dāng)于“頻率”)來(lái)產(chǎn)生命令脈沖。因此,為了降低脈沖頻率以防止失步,脈沖頻率大幅度降低,例如從1/T(=1000Hz)的脈沖頻率降低到1/2T(=500Hz),旋轉(zhuǎn)速度急劇下降。因此,很難對(duì)步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供對(duì)步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)控制的步進(jìn)電機(jī)控制器和游戲機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了一種步進(jìn)電機(jī)控制器,包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其從外部控制器接收具有第一頻率的命令脈沖并且產(chǎn)生具有低于第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖,所述外部控制器根據(jù)其周期性執(zhí)行的中斷處理來(lái)輸出命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路接收命令脈沖,并且基于該命令脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸出替代命令脈沖而不是從外部控制器接收的命令脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供了一種游戲機(jī),包括外周面上設(shè)置有多個(gè)符號(hào)的轉(zhuǎn)筒;使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī);控制器,其根據(jù)周期性執(zhí)行的中斷處理而輸出命令脈沖;以及步進(jìn)電機(jī)控制器。所述步進(jìn)電機(jī)控制器包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其從控制器接收具有第一頻率的命令脈沖,并產(chǎn)生具有低于第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路接收命令脈沖,并基于該命令脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸出替代命令脈沖而不是從控制器接收的命令脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供了一種游戲機(jī),包括步進(jìn)電機(jī);控制器,其根據(jù)周期性執(zhí)行的中斷處理而輸出命令脈沖;以及步進(jìn)電機(jī)控制器,其基于命令脈沖而向步進(jìn)電機(jī)輸出用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁信號(hào)。當(dāng)命令脈沖的頻率是會(huì)引起步進(jìn)電機(jī)的失步的頻率時(shí),步進(jìn)電機(jī)控制器產(chǎn)生頻率比命令脈沖低的脈沖信號(hào)的替代命令脈沖,并基于該替代命令脈沖輸出用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁信號(hào)。


在附圖中圖1是投幣機(jī)的外部立體圖;圖2是示出投幣機(jī)的控制系統(tǒng)的示例的框圖;圖3是示出步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例的框圖;圖4是示出脈沖頻率調(diào)節(jié)電路的示例的框圖;圖5是示出脈沖頻率調(diào)節(jié)電路的操作示例的時(shí)序圖;圖6是示出脈沖頻率調(diào)節(jié)電路的操作示例的時(shí)序圖;圖7是示出步進(jìn)電機(jī)的脫出轉(zhuǎn)矩特性和負(fù)載特性的曲線圖;圖8是示出電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的配置示例的框圖;以及圖9是示出脈沖頻率調(diào)節(jié)電路的另一配置示例的框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例。
1、游戲機(jī)的示例結(jié)構(gòu)通過(guò)采用混和型投幣機(jī)作為示例來(lái)討論根據(jù)本實(shí)施例的游戲機(jī)。然而,本發(fā)明不限于在此描述的游戲機(jī),也可以應(yīng)用于諸如彈球盤(pán)機(jī)的任何游戲機(jī),只要該游戲機(jī)包括用于驅(qū)動(dòng)諸如轉(zhuǎn)筒(也稱為滾筒)的機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)。
圖1是示出根據(jù)本實(shí)施例的投幣機(jī)的外部立體圖。如圖1所示,投幣機(jī)1具有形成投幣機(jī)的外圍的機(jī)柜2以及設(shè)置在機(jī)柜2的正面上部的上液晶顯示器3。在機(jī)柜2的正面中部設(shè)置有下液晶顯示器4。上液晶顯示器3實(shí)現(xiàn)為通用液晶顯示器,下液晶顯示器4實(shí)現(xiàn)為透明型液晶顯示器。
下液晶顯示器4具有窗口23、24和25,玩家通過(guò)窗口23、24和25視覺(jué)地辨認(rèn)位于稍后描述的轉(zhuǎn)筒46的外周面上的符號(hào)。轉(zhuǎn)筒46可旋轉(zhuǎn)地安裝于機(jī)柜2的內(nèi)部,通過(guò)稍后描述的步進(jìn)電機(jī)47使其旋轉(zhuǎn)。
在各個(gè)轉(zhuǎn)筒的外周面上設(shè)置有多個(gè)符號(hào)。
在下液晶顯示器4的下方設(shè)置有向前凸出的操作臺(tái)5,在操作臺(tái)5上從左到右設(shè)置有呼叫按鈕6、支付(CASHOUT)按鈕7、以及幫助(HELP)按鈕8。在幫助按鈕8的右邊設(shè)置有游戲幣插入部9和游戲券插入部10。在操作臺(tái)5的前側(cè)從左邊起設(shè)置有1注按鈕11、旋轉(zhuǎn)/重復(fù)下注按鈕12、3注按鈕13、以及5注按鈕14。
呼叫按鈕6是玩家為了呼叫店員(店鋪服務(wù)員)以請(qǐng)求幫助或者兌換游戲券而按下的按鈕。支付按鈕7是玩家在基本游戲結(jié)束時(shí)按下的按鈕。當(dāng)玩家按下支付按鈕7時(shí),玩游戲獲得的游戲幣從游戲幣支付口15支付到游戲幣接收盤(pán)16。對(duì)支付按鈕7設(shè)置有支付CASHOUT開(kāi)關(guān)66(稍后描述)。當(dāng)按下支付按鈕7時(shí),向CPU 30輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。
幫助按鈕8是玩家在其不熟悉游戲操作方法和游戲規(guī)則時(shí)按下的按鈕。當(dāng)玩家按下幫助按鈕8時(shí),在上液晶顯示器3和下液晶顯示器4上顯示多條幫助信息。對(duì)幫助按鈕8設(shè)置有幫助(HELP)開(kāi)關(guān)42(稍后描述)。當(dāng)按下HELP按鈕8時(shí),從幫助開(kāi)關(guān)42向CPU 30輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。
在游戲幣插入部9中設(shè)置有游戲幣傳感器43(稍后描述)。當(dāng)將游戲幣投入游戲幣插入部9中時(shí),通過(guò)游戲幣傳感器43向CPU 30輸出游戲幣檢測(cè)信號(hào)。在游戲券插入部10中設(shè)置有游戲券傳感器44。當(dāng)將游戲券投入游戲券插入部10中時(shí),通過(guò)游戲券傳感器44向CPU 30輸出游戲券檢測(cè)信號(hào)。
1注按鈕11是在玩家每次將其按下時(shí)一次投1注的按鈕。對(duì)1注按鈕11設(shè)置有1注開(kāi)關(guān)38(稍后描述)。當(dāng)按下1注按鈕11時(shí),從1注開(kāi)關(guān)38向CPU 30輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。
旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)/重復(fù)下注)按鈕12是用于在被按下時(shí)開(kāi)始稍后描述的轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)以根據(jù)當(dāng)前注數(shù)或者先前注數(shù)開(kāi)始游戲的按鈕。對(duì)旋轉(zhuǎn)按鈕12設(shè)置有旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)37(稍后描述)。當(dāng)按下旋轉(zhuǎn)按鈕12時(shí),從旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)37向CPU 30輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。按下旋轉(zhuǎn)按鈕12時(shí)的可能注數(shù)可以在1到5的范圍內(nèi)。
3注按鈕13是在被按下時(shí)開(kāi)始注數(shù)為三的游戲的按鈕。對(duì)3注按鈕13設(shè)置有3注開(kāi)關(guān)39(稍后描述)。當(dāng)按下3注按鈕13時(shí),從3注開(kāi)關(guān)39向CPU 30輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。5注按鈕14是被玩家按下以開(kāi)始注數(shù)為5的游戲或者當(dāng)被按下時(shí)開(kāi)始獎(jiǎng)勵(lì)游戲(稍后描述)的按鈕。對(duì)5注按鈕14設(shè)置有5注開(kāi)關(guān)40(稍后描述)。當(dāng)按下5注按鈕14時(shí),從5注開(kāi)關(guān)40向CPU 30輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。
在機(jī)柜2的下部,形成有上述游戲幣支付口15,并且設(shè)置有用于接收從游戲幣支付口15支付的游戲幣的上述游戲幣接收盤(pán)16。在游戲幣支付口15中設(shè)置有由傳感器等構(gòu)成的游戲幣檢測(cè)部52,用于檢測(cè)從游戲幣支付口15支付的游戲幣的數(shù)量。
接下來(lái),參照?qǐng)D2來(lái)討論投幣機(jī)1的控制系統(tǒng)的配置。圖2是示意性地示出投幣機(jī)1的控制系統(tǒng)的框圖。在圖2中,投幣機(jī)1的控制系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)為以CPU 30為中心的微計(jì)算機(jī)61,ROM 31和RAM 32連接到CPU 30。ROM 31存儲(chǔ)有游戲控制程序,周期性中斷處理程序,用于隨著游戲進(jìn)度在上液晶顯示器3和下液晶顯示器4上產(chǎn)生各種效果的各種效果程序,用于確定抽彩的各種獲贏組合的抽彩表,以及控制投幣機(jī)1所需要的其他各種程序、數(shù)據(jù)表等。RAM 32是用于臨時(shí)存儲(chǔ)CPU 30對(duì)其執(zhí)行操作的各種數(shù)據(jù)項(xiàng)的存儲(chǔ)器。
用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖的時(shí)鐘脈沖發(fā)生電路33和分頻器34連接到CPU 30,用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器35和隨機(jī)數(shù)抽樣電路36也連接到CPU 30。通過(guò)隨機(jī)數(shù)抽樣電路36抽樣的隨機(jī)數(shù)用于獲贏組合、效果等的各種抽彩。此外,附接于旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)/重復(fù)下注)按鈕12的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)37、附接于1注按鈕11的1注開(kāi)關(guān)38、附接于3注按鈕13的3注開(kāi)關(guān)39、附接于5注按鈕14的5注開(kāi)關(guān)40、附接于支付按鈕7的支付(CASHOUT)開(kāi)關(guān)41、以及附接于幫助按鈕8的幫助(HELP)開(kāi)關(guān)42都連接到CPU 30。CPU 30在各個(gè)按鈕被按下時(shí)基于從各個(gè)開(kāi)關(guān)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制投幣機(jī)執(zhí)行對(duì)應(yīng)于各個(gè)按鈕的操作。
此外,上述設(shè)置在游戲幣插入部9中的游戲幣傳感器43和上述設(shè)置在游戲券插入部10中的游戲券傳感器44連接到CPU 30。游戲幣傳感器43檢測(cè)從游戲幣插入部9投入的游戲幣,CPU 30基于從游戲幣傳感器43輸出的游戲幣檢測(cè)信號(hào)來(lái)計(jì)算所投入游戲幣的數(shù)量。游戲券傳感器44檢測(cè)從游戲券插入部10投入的各個(gè)游戲券的種類和數(shù)量,CPU 30基于從游戲券傳感器44輸出的游戲券檢測(cè)信號(hào)來(lái)計(jì)算等價(jià)于游戲券數(shù)量的游戲幣數(shù)量。
用于使轉(zhuǎn)筒46旋轉(zhuǎn)的三個(gè)步進(jìn)電機(jī)47經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)控制器45連接到CPU 30。位置變化檢測(cè)電路48也連接到CPU 30。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)47和步進(jìn)電機(jī)控制器45來(lái)使轉(zhuǎn)筒46旋轉(zhuǎn)。CPU 30在周期性的中斷處理執(zhí)行時(shí)間向步進(jìn)電機(jī)控制器45輸出命令脈沖。步進(jìn)電機(jī)控制器45響應(yīng)于該命令脈沖,在控制對(duì)步進(jìn)電機(jī)47的電機(jī)繞組線的勵(lì)磁順序時(shí)執(zhí)行對(duì)電機(jī)繞組線的電流的通/斷控制。然而,如果命令脈沖的頻率(或者脈沖周期)是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期),則步進(jìn)電機(jī)控制器45在內(nèi)部產(chǎn)生頻率(或者脈沖周期)低于(或者,在脈沖周期的情況下為高于)該命令脈沖的頻率(或者脈沖周期)的命令脈沖(稱為“替代命令脈沖”),并且響應(yīng)于該替代命令脈沖,在控制對(duì)步進(jìn)電機(jī)47的電機(jī)繞組線的勵(lì)磁順序時(shí)執(zhí)行對(duì)電機(jī)繞組線的電流的通/斷控制。
用于使轉(zhuǎn)筒46旋轉(zhuǎn)的多個(gè)(例如三個(gè))步進(jìn)電機(jī)47經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)控制器45連接到CPU 30。當(dāng)CPU 30向步進(jìn)電機(jī)控制器45輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(命令脈沖)時(shí),從步進(jìn)電機(jī)控制器45輸出的勵(lì)磁信號(hào)驅(qū)動(dòng)各個(gè)步進(jìn)電機(jī)47。CPU 30對(duì)提供給各個(gè)步進(jìn)電機(jī)47的命令脈沖的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù),基于對(duì)命令脈沖的計(jì)數(shù)數(shù)量來(lái)把握各個(gè)轉(zhuǎn)筒46上的符號(hào)的旋轉(zhuǎn)位置,并且執(zhí)行諸如用于使轉(zhuǎn)筒46停止的停止位置控制的控制。
位置變化檢測(cè)電路48連接到CPU 30。位置變化檢測(cè)電路48在通過(guò)上述步進(jìn)電機(jī)控制器45進(jìn)行了停止控制之后檢測(cè)轉(zhuǎn)筒46的停止位置的變化。例如,在玩家強(qiáng)制改變轉(zhuǎn)筒46的停止位置以使得停止的符號(hào)為獲贏組合的情況下,當(dāng)并非確定轉(zhuǎn)筒46停止在獲贏組合時(shí),位置變化檢測(cè)電路48檢測(cè)轉(zhuǎn)筒46的停止位置的這種變化。位置變化檢測(cè)電路48通過(guò)對(duì)按預(yù)定間隔附貼于各個(gè)轉(zhuǎn)筒46內(nèi)部的翼片進(jìn)行檢測(cè)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)筒46的停止位置的變化。
CPU 30根據(jù)位置變化檢測(cè)電路48執(zhí)行的檢測(cè)的結(jié)果,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)筒46上的符號(hào)的旋轉(zhuǎn)位置的跟蹤。
儲(chǔ)幣倉(cāng)50經(jīng)由儲(chǔ)幣倉(cāng)驅(qū)動(dòng)電路49連接到CPU 30。當(dāng)CPU 30向儲(chǔ)幣倉(cāng)驅(qū)動(dòng)電路49輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí),儲(chǔ)幣倉(cāng)50從游戲幣支付口15支付預(yù)定數(shù)量的游戲幣。
游戲幣檢測(cè)部52經(jīng)由支付完成信號(hào)電路51連接到CPU 30。游戲幣檢測(cè)部52位于游戲幣支付口15中。當(dāng)游戲幣檢測(cè)部52檢測(cè)到已經(jīng)從游戲幣支付口15支付了預(yù)定數(shù)量的游戲幣時(shí),游戲幣檢測(cè)部52向支付完成信號(hào)電路51輸出游戲幣支付檢測(cè)信號(hào),支付完成信號(hào)電路51隨后向CPU 30輸出支付完成信號(hào)。
上液晶顯示器3和下液晶顯示器4經(jīng)由液晶驅(qū)動(dòng)電路53連接到CPU30??梢詫D形板用作液晶驅(qū)動(dòng)電路53??梢酝ㄟ^(guò)分立的液晶驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制上液晶顯示器3和下液晶顯示器4。觸摸板55經(jīng)由觸摸板驅(qū)動(dòng)電路54連接到CPU 30。
LED 57經(jīng)由LED驅(qū)動(dòng)電路56連接到CPU 30。在投幣機(jī)1的正面設(shè)置有大量的LED 57,這些LED 57在產(chǎn)生各種視覺(jué)效果時(shí)基于來(lái)自CPU 30的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在LED驅(qū)動(dòng)電路56的控制下發(fā)光。此外,聲音輸出電路58和揚(yáng)聲器59連接到CPU 30。揚(yáng)聲器59在產(chǎn)生各種音頻效果時(shí)基于來(lái)自聲音輸出電路58的輸出信號(hào)產(chǎn)生各種聲音效果。對(duì)CPU 30設(shè)置有用于在管理單元102與投幣機(jī)之間進(jìn)行通信的通信端口的通信接口(I/F)60。
2、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例配置接下來(lái),詳細(xì)描述投幣機(jī)1中的步進(jìn)電機(jī)47的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
在本實(shí)施例中,假設(shè)使用采用1-2相勵(lì)磁系統(tǒng)(半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))的混和(HB)型2相步進(jìn)電機(jī)作為步進(jìn)電機(jī)47。然而,步進(jìn)電機(jī)47不限于2相步進(jìn)電機(jī),而可以是3相或者5相步進(jìn)電機(jī)。其也不限于混和(HB)型步進(jìn)電機(jī),而可以是VR(可變磁阻)型步進(jìn)電機(jī)或者PM(永磁體)型步進(jìn)電機(jī)。
圖3是示出步進(jìn)電機(jī)47的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的框圖。
混和(HB)型步進(jìn)電機(jī)48包括中央的轉(zhuǎn)子300和被設(shè)置為圍繞轉(zhuǎn)子300的第一到第四磁極(未示出)。
第一勵(lì)磁線圈L0和第三勵(lì)磁線圈L2雙股纏繞著第一磁極和第三磁極,勵(lì)磁線圈L0的繞組終端和勵(lì)磁線圈L2的繞組線始端相連接,對(duì)連接點(diǎn)施加預(yù)定的DC電源(例如+24伏特)。同樣,第二勵(lì)磁線圈L1和第四勵(lì)磁線圈L3雙股纏繞著第二磁極和第四磁極,勵(lì)磁線圈L1的繞組終端和勵(lì)磁線圈L3的繞組線始端相連接,對(duì)連接點(diǎn)施加預(yù)定的DC電源(例如+24伏特)。
這里,用于向第一勵(lì)磁線圈L0施加勵(lì)磁信號(hào)以將第一磁極勵(lì)磁為S極并將第三磁極勵(lì)磁為N極的相稱為A相;用于向第三勵(lì)磁線圈L2施加勵(lì)磁信號(hào)以將第一磁極勵(lì)磁為N極并將第三磁極勵(lì)磁為S極的相稱為A-(A bar)相;用于向第二勵(lì)磁線圈L1施加勵(lì)磁信號(hào)以將第二磁極勵(lì)磁為S極并將第四磁極勵(lì)磁為N極的相稱為B相;用于向第四勵(lì)磁線圈L3施加勵(lì)磁信號(hào)以將第二磁極勵(lì)磁為N極并將第四磁極勵(lì)磁為S極的相稱為B-相。
在圖3和圖8中,A-相由頂上有橫條的字母“A”的符號(hào)來(lái)表示,B-相由頂上有橫條的字母“B”的符號(hào)來(lái)表示。
在1相勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,按順序?qū)相、B相、A-相以及B-相施加勵(lì)磁信號(hào),由此轉(zhuǎn)子300可以順時(shí)針(或者逆時(shí)針)旋轉(zhuǎn)。
相反,在本實(shí)施例中,采用交替地進(jìn)行1相勵(lì)磁和2相勵(lì)磁的1-2相勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)。在1-2相勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)中,按照以下(1)到(9)的勵(lì)磁順序來(lái)進(jìn)行勵(lì)磁(1)對(duì)A相通電(1相勵(lì)磁);(2)對(duì)A相和B相二者通電(2相勵(lì)磁);(3)對(duì)B相通電;
(4)對(duì)B相和A-相二者通電;(5)對(duì)A-相通電;(6)對(duì)A-相和B-相二者通電;(7)對(duì)B-相通電;(8)對(duì)B-相和A相通電;以及(9)返回(1)。
根據(jù)本實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)控制器45包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302。脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301從CPU 30(控制器;外部控制器)接收具有第一頻率的命令脈沖,CPU 30根據(jù)其進(jìn)行(執(zhí)行)的中斷處理(周期性中斷處理)輸出命令脈沖。脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301產(chǎn)生具有低于第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖。當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302輸出替代命令脈沖而不是從CPU 30接收的命令脈沖,以防止步進(jìn)電機(jī)47失步。
圖4是示出脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301的示例的框圖。在該圖所示的示例中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301包括第一計(jì)數(shù)器401,其接收來(lái)自CPU 30的命令脈沖,并對(duì)該命令脈沖的脈沖數(shù)(第一脈沖數(shù))進(jìn)行計(jì)數(shù);基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402,其產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖;第二計(jì)數(shù)器403,其對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖的脈沖數(shù)(第二脈沖數(shù))進(jìn)行計(jì)數(shù);脈沖發(fā)生單元405,其基于基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖,產(chǎn)生具有第二頻率的替代命令脈沖(脈沖信號(hào));確定單元404,其通過(guò)對(duì)第一脈沖數(shù)與第二脈沖數(shù)進(jìn)行比較來(lái)確定是否向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302輸出替代命令脈沖而不是從CPU 30接收的命令脈沖;切換單元406,其根據(jù)確定單元404進(jìn)行的確定而將命令脈沖和替代命令脈沖之一輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302。
圖5是用于描述在脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301接收的命令脈沖的頻率(或者脈沖周期)是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)的情況下脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301的操作示例的時(shí)序圖。在圖5中,(A)示出輸入到脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301的命令脈沖501;(B)示出基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖502;(C)示出脈沖發(fā)生單元405產(chǎn)生的脈沖信號(hào)503;(D)示出切換單元406輸出的脈沖信號(hào)(=替代命令脈沖)504。
(A)中示出的命令脈沖501是當(dāng)CPU 30在其每毫秒(msec)執(zhí)行的周期性中斷處理中按每個(gè)周期性中斷處理一個(gè)脈沖的速率輸出脈沖時(shí)獲得的脈沖周期為1msec(相當(dāng)于脈沖頻率為1kHz,1kpps(pps每秒的脈沖))的脈沖串。
(B)中示出的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖502是脈沖周期為0.5msec(相當(dāng)于脈沖頻率為2kHz,2kpps)的脈沖串。
每次第一計(jì)數(shù)器401計(jì)數(shù)到兩個(gè)脈沖時(shí),該計(jì)數(shù)器向確定單元404發(fā)出確定請(qǐng)求以檢查命令脈沖501的脈沖頻率或者脈沖周期。在接收到確定請(qǐng)求時(shí),確定單元404查看第二計(jì)數(shù)器403的計(jì)數(shù)并確定命令脈沖501的頻率(或者脈沖周期)是否是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)。在本示例中,在第一計(jì)數(shù)器401計(jì)數(shù)到命令脈沖501的兩個(gè)脈沖時(shí),第二計(jì)數(shù)器403計(jì)數(shù)到基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖502的三個(gè)脈沖。
確定單元404具有存儲(chǔ)裝置404a,其中預(yù)先存儲(chǔ)有與會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)(稱為界限值)。該示例假設(shè)界限值是“3”。即,確定單元404進(jìn)行操作以確定如果脈沖命令501的脈沖周期等于或者小于0.5msec×(3-1)=1msec(即,如果脈沖頻率等于或者大于1kHz)則該頻率(或者脈沖周期)是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)。
在本實(shí)施例中,該界限值用作脈沖頻率調(diào)節(jié)電路用來(lái)確定是否向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302輸出替代命令脈沖而不是從CPU 30接收的命令脈沖的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。
在圖5示出的實(shí)施例中,第二計(jì)數(shù)器403的計(jì)數(shù)是“3”,等于或者小于界限值,因此確定單元404命令切換單元406輸出脈沖發(fā)生單元405產(chǎn)生的脈沖信號(hào)。
在圖5中,(C)表示脈沖發(fā)生單元405產(chǎn)生的脈沖信號(hào)503。在該示例中,為了輸出周期為周期性中斷處理執(zhí)行周期1msec的1.5倍的脈沖信號(hào),脈沖發(fā)生單元405進(jìn)行如下操作每次其從基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402接收到基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖502的四個(gè)脈沖時(shí)輸出一個(gè)脈沖。即,脈沖發(fā)生單元405輸出脈沖周期為0.5msec×(4-1)=1.5msec(近似相當(dāng)于脈沖頻率為667Hz)的脈沖信號(hào)503。
切換單元406根據(jù)確定單元404的命令,輸出(C)所示的脈沖發(fā)生單元405的脈沖信號(hào)。因此,如果脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301接收到脈沖周期為1msec(相當(dāng)于脈沖頻率為1kHz)的命令脈沖,則其輸出脈沖周期為1.5msec(近似相當(dāng)于脈沖頻率為667Hz)的脈沖信號(hào)504。將脈沖信號(hào)504輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302作為上述的替代命令脈沖。
圖6是用于描述在脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301接收的命令脈沖的頻率(或者脈沖周期)不是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)的情況下脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301的操作示例的時(shí)序圖。在圖6中,(A)示出輸入到脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301的命令脈沖601;(B)示出基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖602;(C)示出脈沖發(fā)生單元405產(chǎn)生的脈沖信號(hào)603;(D)示出切換單元406輸出的脈沖信號(hào)604。
(A)中所示的命令脈沖601是當(dāng)在每毫秒(msec)執(zhí)行的周期性中斷處理中每?jī)蓚€(gè)周期性中斷處理輸出一個(gè)脈沖時(shí)獲得的脈沖周期為2msec(相當(dāng)于脈沖頻率為500Hz,500pps)的脈沖串。
另一方面,與圖5所示的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖502相似,(B)中示出的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖602是脈沖周期為0.5msec(相當(dāng)于脈沖頻率為2kHz,2kpps)的脈沖信號(hào)。
每次第一計(jì)數(shù)器401計(jì)數(shù)到兩個(gè)脈沖時(shí),該計(jì)數(shù)器向確定單元404發(fā)出確定請(qǐng)求以檢查命令脈沖601的脈沖頻率或者脈沖周期。在接收到確定請(qǐng)求時(shí),確定單元404查看第二計(jì)數(shù)器403的計(jì)數(shù)并確定命令脈沖的頻率(或者脈沖周期)是否是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)。如先前參照?qǐng)D5所述,如果第二計(jì)數(shù)器403的計(jì)數(shù)等于或者小于“3”,則確定單元404確定該頻率(或者脈沖周期)是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)。在本例中,第二計(jì)數(shù)器403的計(jì)數(shù)為“4”,因此確定單元404命令切換單元406輸出命令脈沖601。
在圖6中,(C)表示脈沖發(fā)生單元405產(chǎn)生的脈沖信號(hào)603,其與圖5所示的脈沖信號(hào)503相同。即,脈沖發(fā)生單元405的輸出脈沖串是脈沖周期為1.5msec(近似相當(dāng)于脈沖頻率為667Hz)的脈沖信號(hào)。
在接收到確定單元404的命令時(shí),切換單元406輸出(A)所示的命令脈沖。因此,如果脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301接收到脈沖周期為2msec(相當(dāng)于脈沖頻率為500Hz)的命令脈沖601,則其原樣輸出命令脈沖601(參見(jiàn)圖6中的(D),脈沖信號(hào)604)。
當(dāng)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301確定從CPU 30接收的命令脈沖的頻率(或者脈沖周期)是會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301可以輸出具有不存在導(dǎo)致發(fā)生失步的危險(xiǎn)的頻率(或者脈沖周期)的替代命令脈沖,以防止發(fā)生失步。
可以如下地確定會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)圖7是示出步進(jìn)電機(jī)47的脫出轉(zhuǎn)矩特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩測(cè)量值的曲線圖。
脫出轉(zhuǎn)矩特性(也稱為連續(xù)特性)表示當(dāng)電機(jī)根據(jù)給定頻率的命令脈沖而旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)在增加多少負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況下可以繼續(xù)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩測(cè)量值是在電機(jī)根據(jù)給定頻率的命令脈沖而旋轉(zhuǎn)的情況下實(shí)際施加到步進(jìn)電機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的測(cè)量值。在圖7所示的示例中,在點(diǎn)P1(脈沖頻率500Hz)處負(fù)載特性低于脫出轉(zhuǎn)矩特性,因此可以確定不存在失步的危險(xiǎn)。另一方面,在P2(脈沖頻率1000Hz)處負(fù)載轉(zhuǎn)矩測(cè)量值超過(guò)脫出轉(zhuǎn)矩特性,因此可以確定存在失步的危險(xiǎn)。于是,如果脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301接收到脈沖頻率為1000Hz的命令脈沖,則脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301輸出對(duì)應(yīng)于P3(脈沖頻率667Hz)的脈沖信號(hào)(替代命令脈沖),以將頻率降低到不存在導(dǎo)致發(fā)生失步的危險(xiǎn)的脈沖頻率。由于可以通過(guò)脈沖發(fā)生單元405來(lái)確定替代命令脈沖的頻率,所以可以將脈沖發(fā)生單元405設(shè)置并設(shè)計(jì)為產(chǎn)生具有任何適當(dāng)脈沖頻率的脈沖信號(hào)。
接下來(lái),將討論電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302的配置示例。
圖8是示出電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302的配置示例的框圖。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301接收命令脈沖,并基于命令脈沖控制步進(jìn)電機(jī)47進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在圖中示出的示例中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302包括分配電路801和勵(lì)磁電路802。
分配電路801也稱作邏輯序列發(fā)生器,是對(duì)命令脈沖作出響應(yīng)以按順序控制對(duì)步進(jìn)電機(jī)47的繞組線的勵(lì)磁的邏輯電路。
分配電路801的輸出信號(hào)發(fā)送到勵(lì)磁電路802的輸入端,用于執(zhí)行對(duì)允許流入電機(jī)繞組線的電流的通/斷控制。通常使用各種配置的電路作為勵(lì)磁電路802,而在本實(shí)施例中可以使用任一種。如果分配電路801的輸出信號(hào)足以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)47,則無(wú)須安裝勵(lì)磁電路802。
3、其他實(shí)施例(1)在上述實(shí)施例中,基于確定單元404掌握的一個(gè)界限值(第二計(jì)數(shù)器403的計(jì)數(shù)3)來(lái)確定會(huì)發(fā)生失步的頻率(或者脈沖周期)。然而,可以將確定單元404構(gòu)成為基于兩個(gè)或者更多個(gè)界限值來(lái)執(zhí)行確定。
(2)在圖4中示出的脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301的實(shí)施例中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301確定命令脈沖的頻率是否是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率。然而,可以由CPU 30執(zhí)行該確定。
圖9是示出在通過(guò)CPU 30來(lái)確定命令脈沖的頻率是否是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率的情況下脈沖頻率調(diào)節(jié)電路的另一實(shí)施例的框圖。
在圖9示出的實(shí)施例中,CPU 30在其每次執(zhí)行了N個(gè)周期性中斷處理(其中N是自然數(shù))時(shí)輸出命令脈沖,并確定該命令脈沖的頻率是否是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率。當(dāng)該命令脈沖的頻率是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí),CPU 30輸出切換命令。
脈沖頻率調(diào)節(jié)電路301A包括基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402,其產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖;脈沖發(fā)生單元405,其基于基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元402產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖來(lái)產(chǎn)生具有第二頻率的替代命令脈沖;以及切換單元406A,其向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302輸出命令脈沖,在從CPU 30(外部控制器)接收到切換命令時(shí)將替代命令脈沖而不是所述命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路302。
在本實(shí)施例中描述的步進(jìn)電機(jī)控制器45不僅可以用于設(shè)置在游戲機(jī)中的步進(jìn)電機(jī),而且可以用于設(shè)置在任何其他裝置中的步進(jìn)電機(jī)。
如參照實(shí)施例所述,提供了如下配置。
(1)一種步進(jìn)電機(jī)控制器,包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其從外部控制器接收具有第一頻率的命令脈沖并且產(chǎn)生具有低于第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖,所述外部控制器根據(jù)其周期性執(zhí)行的中斷處理來(lái)輸出所述命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路接收命令脈沖,并且基于該命令脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路將替代命令脈沖而不是從外部控制器接收的命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
(2)一種游戲機(jī),包括外周面上設(shè)置有多個(gè)符號(hào)的轉(zhuǎn)筒;使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī);控制器,其根據(jù)周期性執(zhí)行的中斷處理而輸出命令脈沖;以及步進(jìn)電機(jī)控制器。所述步進(jìn)電機(jī)控制器包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其從控制器接收具有第一頻率的命令脈沖,并且產(chǎn)生具有低于第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路接收命令脈沖,并且基于該命令脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路將替代命令脈沖而不是從控制器接收的命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
(3)一種游戲機(jī),包括步進(jìn)電機(jī);控制器,其根據(jù)周期性執(zhí)行的中斷處理而輸出命令脈沖;以及步進(jìn)電機(jī)控制器,其基于命令脈沖向步進(jìn)電機(jī)輸出用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁信號(hào)。當(dāng)命令脈沖的頻率是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí),步進(jìn)電機(jī)控制器產(chǎn)生頻率低于該命令脈沖的脈沖信號(hào)的替代命令脈沖,并基于該替代命令脈沖輸出用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁信號(hào)。
根據(jù)上述配置,在步進(jìn)電機(jī)中會(huì)發(fā)生失步的情況下,通過(guò)硬件配置而提供的步進(jìn)電機(jī)控制器產(chǎn)生具有不會(huì)導(dǎo)致發(fā)生失步的頻率(第二頻率)的替代命令脈沖,使用該替代命令脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。從而防止發(fā)生失步。
在根據(jù)(3)的游戲機(jī)中,步進(jìn)電機(jī)控制器可以被構(gòu)成為包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其接收來(lái)自控制器的命令脈沖,當(dāng)該命令脈沖的頻率是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí)輸出替代命令脈沖,而當(dāng)該命令脈沖的頻率不是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí)輸出該命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其基于命令脈沖按順序控制對(duì)多個(gè)繞組線的勵(lì)磁,所述繞組線設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)中。
根據(jù)如此構(gòu)成的游戲機(jī),通過(guò)硬件(步進(jìn)電機(jī)控制器)來(lái)調(diào)節(jié)CPU執(zhí)行軟件(周期性執(zhí)行的中斷處理)時(shí)產(chǎn)生的命令脈沖的頻率,由此使得可以防止發(fā)生失步。
在根據(jù)(3)的游戲機(jī)中,控制器可以被構(gòu)成為確定命令脈沖的頻率是否是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率、并且當(dāng)確定了命令脈沖的頻率是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí)輸出切換命令。步進(jìn)電機(jī)控制器可以被構(gòu)成為包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其接收來(lái)自控制器的命令脈沖,并且響應(yīng)于切換命令而選擇性地輸出該命令脈沖和替代命令脈沖之一;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其基于命令脈沖按順序控制對(duì)多個(gè)繞組線的勵(lì)磁,所述繞組線設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)中。
根據(jù)如此構(gòu)成的游戲機(jī),在CPU的控制下通過(guò)硬件(步進(jìn)電機(jī)控制器)來(lái)調(diào)節(jié)CPU執(zhí)行軟件(周期性中斷服務(wù))時(shí)產(chǎn)生的命令脈沖的頻率,由此使得可以防止發(fā)生失步。
在所述步進(jìn)電機(jī)控制器和游戲機(jī)中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路可以被構(gòu)成為產(chǎn)生具有滿足以下關(guān)系式的第二頻率F的替代命令脈沖1/(N·T)<F<1/{(N+1)·T}其中N是自然數(shù),T是外部控制器周期性執(zhí)行的中斷處理的周期。
根據(jù)上述構(gòu)造,使得可以產(chǎn)生頻率在中間段(例如,頻率在1/T與1/(2T)之間)而不限于CPU的周期性中斷處理可以產(chǎn)生的命令脈沖頻率的脈沖信號(hào),并且使得可以避免步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的突然變化。
根據(jù)這些實(shí)施例,在由CPU(控制器;外部控制器)執(zhí)行的軟件進(jìn)行的中斷服務(wù)的控制下產(chǎn)生用于使游戲機(jī)的轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)的命令脈沖的情況下,使得可以產(chǎn)生脈沖頻率在中間段而不限于軟件的中斷服務(wù)執(zhí)行間隔的命令脈沖。
對(duì)這些實(shí)施例的前述描述是出于例示和描述的目的而提供的。其并非旨在窮舉或者將本發(fā)明限制于所公開(kāi)的確切形式,根據(jù)以上教義可以進(jìn)行修改和變化,或者可以從對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐獲得這些修改和變化。選擇并描述本實(shí)施例是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用,以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠按適于所預(yù)期具體應(yīng)用的各種實(shí)施例和各種變型例來(lái)利用本發(fā)明。旨在通過(guò)所附權(quán)利要求及其等同物來(lái)限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)控制器,包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其從外部控制器接收具有第一頻率的命令脈沖并且產(chǎn)生具有低于該第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖,所述外部控制器根據(jù)其周期性執(zhí)行的中斷處理來(lái)輸出命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路接收命令脈沖,并且基于接收的命令脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),其中,當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路將替代命令脈沖而不是從外部控制器接收的命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制器,其中,所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)是導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制器,其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路設(shè)置有存儲(chǔ)所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制器,其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路包括第一計(jì)數(shù)器,其對(duì)從外部控制器接收的命令脈沖的第一脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元,其產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖;第二計(jì)數(shù)器,其對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖的第二脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);脈沖發(fā)生單元,其基于基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖,產(chǎn)生具有第二頻率的替代命令脈沖;確定單元,其通過(guò)對(duì)第一脈沖數(shù)和第二脈沖數(shù)進(jìn)行比較來(lái)確定是否將替代命令脈沖而不是從外部控制器接收的命令脈沖輸出給步進(jìn)電機(jī);以及切換單元,其根據(jù)確定單元進(jìn)行的確定,將從外部控制器接收的命令脈沖和替代命令脈沖之一輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制器,其中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括分配電路,所述分配電路接收從脈沖頻率調(diào)節(jié)電路輸出的命令脈沖并且基于接收的命令脈沖按順序控制對(duì)多個(gè)繞組線的勵(lì)磁,這些繞組線設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)電機(jī)控制器,其中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括勵(lì)磁電路,所述勵(lì)磁電路根據(jù)分配電路的控制而向繞組線輸出勵(lì)磁信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制器,其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路包括基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元,其產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖;脈沖發(fā)生單元,其基于基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖,產(chǎn)生具有第二頻率的替代命令脈沖;以及切換單元,其向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸出命令脈沖,在從外部控制器接收到切換命令時(shí)將替代命令脈沖而不是從外部控制器接收的命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)控制器,其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路產(chǎn)生具有滿足以下關(guān)系式的第二頻率F的替代命令脈沖1/(N·T)<F<1/{(N+1)·T}其中N是自然數(shù),T是外部控制器周期性執(zhí)行的中斷處理的周期。
9.一種游戲機(jī),包括外周面上設(shè)置有多個(gè)符號(hào)的轉(zhuǎn)筒;使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī);控制器,其根據(jù)周期性執(zhí)行的中斷處理而輸出命令脈沖;以及步進(jìn)電機(jī)控制器,包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其從控制器接收具有第一頻率的命令脈沖,并產(chǎn)生具有低于第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路接收命令脈沖,并基于接收的命令脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),其中,當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路將替代命令脈沖而不是從控制器接收的命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的游戲機(jī),其中,所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)是導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的游戲機(jī),其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路設(shè)置有存儲(chǔ)所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的游戲機(jī),其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路包括第一計(jì)數(shù)器,其對(duì)從控制器接收的命令脈沖的第一脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元,其產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖;第二計(jì)數(shù)器,其對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖的第二脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);脈沖發(fā)生單元,其基于基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖,產(chǎn)生具有第二頻率的替代命令脈沖;確定單元,其通過(guò)對(duì)第一脈沖數(shù)和第二脈沖數(shù)進(jìn)行比較來(lái)確定是否將替代命令脈沖而不是從控制器接收的命令脈沖輸出給步進(jìn)電機(jī);以及切換單元,其根據(jù)確定單元進(jìn)行的確定,將從控制器接收的命令脈沖和替代命令脈沖之一輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的游戲機(jī),其中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括分配電路,所述分配電路接收從脈沖頻率調(diào)節(jié)電路輸出的命令脈沖并且基于接收的命令脈沖按順序控制對(duì)多個(gè)繞組線的勵(lì)磁,這些繞組線設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的游戲機(jī),其中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括勵(lì)磁電路,所述勵(lì)磁電路根據(jù)分配電路的控制而向繞組線輸出勵(lì)磁信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的游戲機(jī),其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路包括基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元,其產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖;脈沖發(fā)生單元,其基于基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖,產(chǎn)生具有第二頻率的替代命令脈沖;以及切換單元,其向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸出命令脈沖,在從控制器接收到切換命令時(shí)將替代命令脈沖而不是從控制器接收的命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的游戲機(jī),其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路產(chǎn)生具有滿足以下關(guān)系式的第二頻率F的替代命令脈沖1/(N·T)<F<1/{(N+1)·T}其中N是自然數(shù),T是控制器周期性執(zhí)行的中斷處理的周期。
17.一種游戲機(jī),包括步進(jìn)電機(jī);控制器,其根據(jù)周期性執(zhí)行的中斷處理而輸出命令脈沖;以及步進(jìn)電機(jī)控制器,其基于命令脈沖而向步進(jìn)電機(jī)輸出用于驅(qū)動(dòng)該步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁信號(hào),其中,當(dāng)控制器輸出的命令脈沖的頻率是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí),步進(jìn)電機(jī)控制器產(chǎn)生頻率低于該命令脈沖的脈沖信號(hào)的替代命令脈沖,并基于該替代命令脈沖輸出用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的游戲機(jī),其中,步進(jìn)電機(jī)控制器包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其接收來(lái)自控制器的命令脈沖,當(dāng)接收的命令脈沖的頻率是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí)輸出替代命令脈沖,而當(dāng)接收的命令脈沖的頻率不是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí)輸出接收的命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其基于脈沖頻率調(diào)節(jié)電路輸出的命令脈沖按順序控制對(duì)多個(gè)繞組線的勵(lì)磁,這些繞組線設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的游戲機(jī),其中,控制器確定其輸出的命令脈沖的頻率是否是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率,并且當(dāng)確定了該命令脈沖的頻率是會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步的頻率時(shí)輸出一切換命令,并且其中,步進(jìn)電機(jī)控制器包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其接收來(lái)自控制器的命令脈沖,并且響應(yīng)于所述切換命令選擇性地輸出接收的命令脈沖和替代命令脈沖之一;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其基于脈沖頻率調(diào)節(jié)電路輸出的命令脈沖按順序控制對(duì)多個(gè)繞組線的勵(lì)磁,這些繞組線設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的游戲機(jī),其中,脈沖頻率調(diào)節(jié)電路產(chǎn)生具有滿足以下關(guān)系式的第二頻率F的替代命令脈沖1/(N·T)<F<1/{(N+1)·T}其中N是自然數(shù),T是控制器周期性執(zhí)行的中斷處理的周期。
全文摘要
步進(jìn)電機(jī)控制器和游戲機(jī)。步進(jìn)電機(jī)控制器包括脈沖頻率調(diào)節(jié)電路,其從外部控制器接收具有第一頻率的命令脈沖并且產(chǎn)生具有低于第一頻率的第二頻率的替代命令脈沖,所述外部控制器根據(jù)其周期性執(zhí)行的中斷處理來(lái)輸出所述命令脈沖;以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,其通過(guò)脈沖頻率調(diào)節(jié)電路接收命令脈沖,并且基于該命令脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)谝活l率超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),脈沖頻率調(diào)節(jié)電路將替代命令脈沖而不是從外部控制器接收的命令脈沖輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
文檔編號(hào)A63F13/00GK1881778SQ200610084649
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者武田賢豪 申請(qǐng)人:阿魯策株式會(huì)社
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