專利名稱：用于閉環(huán)反饋控制的直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1997年1月31日提出的，序號(hào)為08/791,735的共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明一般涉及電動(dòng)機(jī)，更具體地說涉及能產(chǎn)生供閉環(huán)反饋控制用的隨時(shí)間變化信號(hào)的一種直流電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)可以用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，包括計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，盒式磁帶錄相機(jī)(VCR)，汽車，以及立體聲系統(tǒng)等場(chǎng)合。這些應(yīng)用包括VCR磁頭電動(dòng)機(jī)，計(jì)算機(jī)軟盤用的主軸電動(dòng)機(jī)，光盤用的主軸電動(dòng)機(jī)，磁帶驅(qū)動(dòng)器的磁帶驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪，以及汽車座的定位電動(dòng)機(jī)等等方面。電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)可用于打印機(jī)上的下述事情移動(dòng)盒，移動(dòng)打印介質(zhì)，以及移動(dòng)噴墨打印頭的維護(hù)站的一些部件。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流(dc)電動(dòng)機(jī)兩者都可用于這樣的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常常用在開環(huán)配置中，在這種配置中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)接受一指令信號(hào)，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的軸朝一預(yù)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一預(yù)定的度數(shù)。這指令信號(hào)可以是由一微處理器產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)脈沖，為了產(chǎn)生這一個(gè)或多個(gè)脈沖，使電動(dòng)機(jī)軸朝預(yù)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)定的度數(shù)，以便完成指定的功能(例如，啟動(dòng)維護(hù)站將噴墨打印頭加蓋)，就得對(duì)這微處理器進(jìn)行編程。可利用多個(gè)脈沖的極性和/或位相來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這種開環(huán)系統(tǒng)還能通過，例如，記錄軸的起始位置和對(duì)已經(jīng)傳遞的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法來跟蹤步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸的位置。這開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)提供對(duì)被控裝置的精確的電動(dòng)機(jī)控制和定位。
直流電動(dòng)機(jī)既可用在開環(huán)配置，也可用在閉環(huán)配置中。在一個(gè)開環(huán)配置中，只要施加一直流電壓的控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)的軸就轉(zhuǎn)動(dòng)，而且在這控制信號(hào)撤去以后還會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間直到這轉(zhuǎn)動(dòng)軸的慣性被阻尼。直流電動(dòng)機(jī)的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由這控制信號(hào)的極性控制。被控裝置的精確電動(dòng)機(jī)控制和定位，對(duì)于這樣的開環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)來說是困難的，這是因?yàn)樵诿看问┘右豢刂菩盘?hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的軸并不象步進(jìn)電動(dòng)機(jī)那樣轉(zhuǎn)動(dòng)一預(yù)定的角度。但是，利用直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)也有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是，直流電動(dòng)機(jī)的基本控制系統(tǒng)更為有效地利用了電力，因而運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用沒有開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力不象在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中那樣是間斷的?，F(xiàn)今直流電動(dòng)機(jī)也比步進(jìn)電動(dòng)機(jī)便宜。
已提出了各種方法來解決這個(gè)定位的問題，這些方法包括利用一些限位器和利用閉環(huán)直流控制系統(tǒng)。限位器是一些安置在被控裝置的路徑上的定位結(jié)構(gòu)，它可阻止該被控裝置朝特定方向的進(jìn)一步移動(dòng)。閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用了一個(gè)反饋裝置，如象一個(gè)編碼器，一個(gè)轉(zhuǎn)換器，或轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)來跟蹤這直流電動(dòng)機(jī)或被控裝置的轉(zhuǎn)軸的實(shí)際位置。將這實(shí)際位置反饋回去與希望的位置進(jìn)行比較。兩者之間的任何差異都可通過將進(jìn)一步的信號(hào)送到電動(dòng)機(jī)使電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直到它把被控裝置定位在恰好位置上的方法來進(jìn)行校正。這種設(shè)計(jì)提供了被控裝置的精確電動(dòng)機(jī)控制和定位，它能很好地與開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)相比擬。這樣的閉環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)就是這些反饋裝置價(jià)格昂貴。這額外的費(fèi)用可能導(dǎo)致這種閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的成本達(dá)到或超過開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明旨在通過利用直流電動(dòng)機(jī)對(duì)被控裝置實(shí)現(xiàn)精確的電動(dòng)機(jī)控制和定位，而同時(shí)又避免使用昂貴的反饋控制裝置來校正直流電動(dòng)機(jī)中的原有誤差。本發(fā)明是通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子阻力來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因而，若在恒定直流電壓時(shí)，這直流電動(dòng)機(jī)的電流就可重復(fù)地發(fā)生變化，或者若是在恒定直流電流時(shí)，這直流電動(dòng)機(jī)的電壓就可重復(fù)地發(fā)生變化。這種變化被反饋回去用來測(cè)定這電動(dòng)機(jī)軸的精確位置。這軸，因而這被控裝置，位置的任何誤差這時(shí)都可被校正。
于是，本發(fā)明至少有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是它包括一個(gè)直接設(shè)置在這電動(dòng)機(jī)內(nèi)的電動(dòng)機(jī)位置反饋發(fā)生裝置，因而傳統(tǒng)的反饋發(fā)生裝置，如編碼器，轉(zhuǎn)換器，以及轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)的成本就可免去。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)就是改進(jìn)了的控制系統(tǒng)的良好可靠性，這是因?yàn)榉蛛x的反饋發(fā)生裝置的故障已被當(dāng)作總的系統(tǒng)性能的一個(gè)因素從該控制系統(tǒng)中消除。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，由于分離的反饋發(fā)生裝置不需要當(dāng)作每個(gè)控制系統(tǒng)的一部件來安裝，可制造性增強(qiáng)。
從一方面來看，本發(fā)明是一個(gè)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)。該直流電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)電流換向器，這電流換向器具有很多槽口并具有適于轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)形。該直流電動(dòng)機(jī)還包括一些繞組，繞組的數(shù)目比換向器的槽口數(shù)多一個(gè)。此外，該直流電動(dòng)機(jī)還包括一些電刷，這些電刷被這樣配置，使得在將直流電壓施加在這些電刷的兩端時(shí)至少在一個(gè)繞組中產(chǎn)生能引起換向器轉(zhuǎn)動(dòng)的電流。當(dāng)這換向器繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，直流電壓連續(xù)地施加在這些電刷的兩端就會(huì)使電流在不同數(shù)目的繞組中流動(dòng)。
可將上述的直流電動(dòng)機(jī)加以改進(jìn)，它包括下述的特征。可將其中的兩個(gè)繞組在電學(xué)上并聯(lián)。在這繞組中流過的電流可隨時(shí)間變化，而且有一表示電動(dòng)機(jī)位置特征的最大值。
該直流電動(dòng)機(jī)可以包含一個(gè)與換向器聯(lián)結(jié)的軸，因而換向器的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致這個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，在這繞組中流過的電流將按照能指示這個(gè)軸的位置的方式隨時(shí)間變化。繞組中流過的電流每當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°就具有一個(gè)最大值。
從另一方面來看，本發(fā)明涉及一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括一個(gè)具有一個(gè)軸，而且被這樣配置的直流電動(dòng)機(jī)，即使得當(dāng)將直流電壓施加在電動(dòng)機(jī)上時(shí)就能使軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而且在軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一隨時(shí)間變化的電流。這隨時(shí)間變化的電流具有能指示該電動(dòng)機(jī)軸的位置的最大值。這系統(tǒng)還包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源，這位置信號(hào)源產(chǎn)生一電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)，用來將直流電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望的位置上。另外，這系統(tǒng)還包括一反饋電路，它被配置來產(chǎn)生一與該直流電動(dòng)機(jī)的軸的實(shí)際位置相應(yīng)的實(shí)際的位置信號(hào)。這實(shí)際的位置信號(hào)可從隨時(shí)間的變化電流值導(dǎo)出來。還可進(jìn)一步對(duì)這反饋電路加以配置，以便產(chǎn)生一電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)來代表從電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)和實(shí)際位置信號(hào)之間的任何差異。這系統(tǒng)還包括一個(gè)與該直流電動(dòng)機(jī)耦連的直流電壓源。將這電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)與這直流電壓源耦連，以便根據(jù)電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)來轉(zhuǎn)動(dòng)這直流電動(dòng)機(jī)的軸，從而校正直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置與希望位置的誤差。
可將上述的閉環(huán)控制系統(tǒng)加以改進(jìn)，它包括下述的特征。該電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源可包括一個(gè)微處理器或控制器。反饋電路可包括一專用用集成電路塊(ASIC)，這反饋電路被設(shè)計(jì)來根據(jù)電流的時(shí)間變化值產(chǎn)生實(shí)際位置信號(hào)。這反饋電路還包括一個(gè)比較器，它被配置來產(chǎn)生這電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)，這種誤差信號(hào)可代表從電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)和實(shí)際位置信號(hào)之間的任何差異。
這閉環(huán)控制系統(tǒng)可以用于打印機(jī)中。該直流電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)電流換向器，這電流換向器具有很多槽口并具有適于轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)形。這直流電動(dòng)機(jī)還包括很多繞組。傳導(dǎo)電流的繞組數(shù)目比換向器的槽口數(shù)多一個(gè)。在電學(xué)上可將其中的兩個(gè)繞組并聯(lián)起來。
本發(fā)明的另一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)施例包括一直流電動(dòng)機(jī)，這個(gè)直流電動(dòng)機(jī)具有一根軸并被這樣配置，使得當(dāng)將恒定的電流施加在這電動(dòng)機(jī)時(shí)就能使這軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并當(dāng)這軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)還在這直流電動(dòng)機(jī)兩端產(chǎn)生一隨時(shí)間變化的電壓降落。這隨時(shí)間變化的電壓具有一最大值，它是電動(dòng)機(jī)軸位置的指示。這系統(tǒng)還包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制位置的信號(hào)源，它產(chǎn)生一電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)以便將這直流電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望的位置。另外，這系統(tǒng)還包括一反饋電路，它是配置來產(chǎn)生一代表這直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)。這實(shí)際位置信號(hào)可從電壓的時(shí)間變化值導(dǎo)出來。還對(duì)這反饋電路做了進(jìn)一步配置，以便能產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)，這信號(hào)代表由上述電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)控制位置的信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)之間的差異。這系統(tǒng)還包括一恒流源，它是與該直流電動(dòng)機(jī)相耦連的。將這電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)與恒流源相耦連，以便根據(jù)這電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)來轉(zhuǎn)動(dòng)這直流電動(dòng)機(jī)的軸，從而校正對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)軸的希望位置所存在的任何誤差。
還可對(duì)這另一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)加以改進(jìn)，它包括上述的一些與第一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)相關(guān)的特性。這另一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)也可用于打印機(jī)中。
從再一方面來看，本發(fā)明與在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中直流電動(dòng)機(jī)位置的控制方法有關(guān)。該方法包括產(chǎn)生用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望位置的電動(dòng)機(jī)控制位置的信號(hào)和產(chǎn)生代表該電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)的一些步驟。這實(shí)際的位置信號(hào)是從直流電動(dòng)機(jī)的隨時(shí)間變化的電流值導(dǎo)出來的。這方法另外還包括產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)和根據(jù)電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)產(chǎn)生直流電壓的步驟，這些位置誤差信號(hào)代表電動(dòng)機(jī)控制位置的信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)之間的差異，而產(chǎn)生這種直流電壓是用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望的位置上。
從更進(jìn)一步的方面來看，本發(fā)明是與在一閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中直流電動(dòng)機(jī)軸的控制方法有關(guān)。該方法包括產(chǎn)生用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望位置的電動(dòng)機(jī)控制位置的信號(hào)和產(chǎn)生代表該電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)的一些步驟。這實(shí)際的位置信號(hào)是從直流電動(dòng)機(jī)的電流的時(shí)間變化值導(dǎo)出來的。這方法另外還包括產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)和根據(jù)電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)產(chǎn)生恒定電流的步驟，這些位置誤差信號(hào)代表電動(dòng)機(jī)控制位置的信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)之間的差異，而產(chǎn)生這種恒定電流是用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望的位置上。
當(dāng)結(jié)合附圖來考慮時(shí)，本發(fā)明的一些其它的目的，優(yōu)點(diǎn)和新穎之處，在本發(fā)明下面的詳細(xì)描述中將是顯而易見的。


圖1是一個(gè)噴墨打印機(jī)的部分剖開的示意透視圖，它包括一個(gè)可通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)平行移動(dòng)的維護(hù)站。
圖2是圖1中所示的形式的維護(hù)站的剖開的透視圖。
圖3是圖2中所示的維護(hù)站的剖開的透視圖，它由本發(fā)明的一個(gè)閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)所控制。
圖4A-4E是直流(dc)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的部分示意圖。
圖5是與圖4A-4E所示的直流(dc)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的電流-時(shí)間曲線。
圖6A-6K按本發(fā)明構(gòu)造的直流(dc)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的部分示意圖。
圖7是與圖6A-6K所示的本發(fā)明的直流(dc)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的電流-時(shí)間曲線。
圖8按本發(fā)明構(gòu)造的直流(dc)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流-時(shí)間曲線。
圖9是采用了反饋發(fā)生裝置的閉環(huán)直流(dc)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的示意圖。
圖10是按照本發(fā)明構(gòu)造的閉環(huán)直流(dc)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的示意圖。
圖11是直流電動(dòng)機(jī)軸的位置控制流程圖，按照本發(fā)明，該電動(dòng)機(jī)在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中具有一種不平衡繞組。
圖12是另一種直流電動(dòng)機(jī)軸的位置控制方法的流程圖，按照本發(fā)明，該電動(dòng)機(jī)在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中具有一種不平衡繞組。
圖13A-13G是按本發(fā)明構(gòu)造的直流(dc)電動(dòng)機(jī)的另一實(shí)施例運(yùn)行的部分示意圖。
圖14是與圖6A-6K所示的本發(fā)明的直流(dc)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的電流-時(shí)間曲線。
圖15按本發(fā)明構(gòu)造的直流(dc)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流-時(shí)間曲線。
圖1示出了一種噴墨打印機(jī)的實(shí)施例，此處畫作一個(gè)噴墨打印機(jī)20，它可在工業(yè)，辦公室，家庭或其它環(huán)境中用來打印業(yè)務(wù)報(bào)告，信函和用于桌面印刷等等。各種噴墨打印機(jī)都可從市場(chǎng)上買到。例如，在下面介紹的某些可體現(xiàn)本發(fā)明的打印機(jī)包括繪圖機(jī)，便攜式打印裝置，復(fù)印機(jī)，照相機(jī)，圖像打印機(jī)，以及傳真機(jī)等等，僅列舉這些就可見一般。本發(fā)明可在打印機(jī)中用來移動(dòng)盒，移動(dòng)打印介質(zhì)和移動(dòng)噴墨打印頭的維護(hù)站的某些元件。本發(fā)明還可在打印機(jī)之外找到應(yīng)用。例如本發(fā)明的應(yīng)用可包括錄相機(jī)，計(jì)算機(jī)，汽車，以及立體聲系統(tǒng)等。為方便起見，只就噴墨打印機(jī)20的情形來對(duì)本發(fā)明的概念加以說明。但應(yīng)明白，本發(fā)明也可用于其它的基于微處理器或控制器的直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合，如象在上面介紹的那些。
顯而易見，盡管打印機(jī)的零部件隨型號(hào)而變化，但通常的噴墨打印機(jī)20都包含一個(gè)被機(jī)箱或外殼24所包圍的底盤22，這機(jī)箱或外殼通常是由塑料制作的。一張張的打印介質(zhì)被一合適的打印介質(zhì)裝卸輸送系統(tǒng)26饋送經(jīng)過打印區(qū)25。這打印介質(zhì)可以是任何的合適的片狀材料，如象紙，卡片材料，透明膠片，聚酯薄膜等等，但為了簡(jiǎn)便，在所介紹的圖示實(shí)施例中，是用紙作打印介質(zhì)。這打印介質(zhì)輸送系統(tǒng)26具有一個(gè)饋送托盤28，用來存放打印前的紙張。一系列的慣常的由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的紙張驅(qū)動(dòng)輪(沒畫出來)可以被用來從托盤28將打印介質(zhì)送進(jìn)打印區(qū)25去進(jìn)行打印。在打印后，這紙張就放置在一對(duì)可伸縮的輸出干燥翼部件30上。這兩翼30暫時(shí)地將新打印好的紙張保持在先打印的仍在輸出托盤32中進(jìn)行干燥的紙張之上，然后如彎曲箭頭所示向兩側(cè)縮回，以便將新打印的紙張落入輸出托盤32中。介質(zhì)輸送系統(tǒng)26可以包含一系列的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如滑動(dòng)長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿34，和信封饋送槽35，來適應(yīng)不同尺寸的打印介質(zhì)，包括書信紙，法律文件紙，A-4紙，信封等等。
打印機(jī)還具有一打印機(jī)控制器，它被示意地畫成微處理器36，這控制器從主機(jī)，通常是計(jì)算機(jī)，如象個(gè)人電腦(未畫出)接受指令。的確，很多打印機(jī)的功能都可由主計(jì)算機(jī)，打印機(jī)主板上的電子器件，或兩者之間的相互作用來完成。與主計(jì)算機(jī)耦連的監(jiān)視器可以用來顯示給操作員的可視信息，如象打印機(jī)的狀態(tài)或正在主計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的特定程序。個(gè)人電腦，它們的輸入設(shè)備，如鍵盤和/或鼠標(biāo)，和監(jiān)視器都是業(yè)內(nèi)人士所熟悉的。
盒的導(dǎo)桿38由底盤22支撐，以便可滑動(dòng)地支撐噴墨盒40沿著由導(dǎo)桿38確定的掃描軸42來回地橫掃過打印區(qū)25。盒40可利用傳統(tǒng)盒的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)包括一可將盒的位置傳送給控制器36的位置反饋系統(tǒng)。例如，可將盒的齒輪和DC電動(dòng)機(jī)裝置耦連，以驅(qū)動(dòng)一條以傳統(tǒng)方式固定在盒40上的環(huán)形帶，當(dāng)從打印機(jī)的控制器36上接受到控制信號(hào)時(shí)，上述電動(dòng)機(jī)就運(yùn)轉(zhuǎn)。為了向打印機(jī)控制器36提供盒的位置反饋信息，可以將一個(gè)光學(xué)編碼讀數(shù)器安裝在盒40上，以便讀取沿盒運(yùn)行路徑伸展的編碼條帶上的位置信息。
也可將盒沿導(dǎo)桿38推入在機(jī)殼24內(nèi)部的維護(hù)區(qū)，一般用箭頭44標(biāo)示。這維護(hù)區(qū)44內(nèi)裝有一維護(hù)站45，它可提供各種慣常的打印頭的維護(hù)功能。例如，維護(hù)站的框架中46擁有一組打印頭的維護(hù)器具，下面會(huì)作更詳細(xì)地介紹。在圖1中，畫有一個(gè)維護(hù)站的痰盂狀的部分48，它至少是部分地由維護(hù)站的框架46構(gòu)成。
在打印區(qū)25中的介質(zhì)薄片從噴墨盒，如象黑墨水盒50和/或彩色墨水盒52接受墨水。業(yè)內(nèi)人士還常把墨水盒50和52叫做“筆”。所示的彩色筆52是一個(gè)三色筆，但在某些實(shí)施例中也可使用分離的單色筆。
所示出的筆50,52，各自都包含一些儲(chǔ)存一些墨水的容器。筆50,52都各有一打印頭54,56，每個(gè)打印頭都有一孔板，在這板上以業(yè)內(nèi)人士所熟知的方式做有很多穿過該板的噴嘴。所示出的打印頭54,56為熱噴墨打印頭，但也可使用其它類型的打印頭，如壓電打印頭。該打印頭54,56通常包含一襯底層，其上具有一些與噴嘴相關(guān)連的電阻。在將一個(gè)選擇的電阻通電時(shí)，就會(huì)形成一個(gè)氣泡，從噴嘴噴射出一小滴墨水到打印區(qū)25內(nèi)的介質(zhì)上。在使能或啟動(dòng)指令控制信號(hào)下達(dá)時(shí)這打印頭電阻就被有選擇地通電，這種控制信號(hào)是通過慣常的多芯扁電纜(未畫出)從控制器36傳送到盒40，并通過盒和筆50,52之間的內(nèi)部連接傳送到打印頭54,56。
圖2示出了一個(gè)可移動(dòng)的維護(hù)站系統(tǒng)58的實(shí)施例。此處，該維護(hù)站框架46包括一基座件60利用，例如，卡扣，鉚釘，和穿過由基座件60的前部所限定的槽孔(未畫出)的螺栓或其它固定裝置可將該平臺(tái)附著在打印機(jī)的底盤22上。為了調(diào)節(jié)打印頭維護(hù)部件的高度，可利用一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(未畫出)來與框架連接，這種連接可通過，例如，一對(duì)從框架基座60每邊向外伸出的柱桿62來完成。
可以利用底盤22，最好是基座60的外部來支撐慣常的維護(hù)站的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)64，最好是，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)64具有上下兩固定件，上固定件用，例如，伸進(jìn)基座60的緊固件66固定在框架基座60上?；?0還可具有一凸臺(tái)，或其它的緊固件安裝結(jié)構(gòu)，在此處它們都是從安裝緊固件68的那一邊向外伸出的，這樣的結(jié)構(gòu)可將電動(dòng)機(jī)的下固定件固定在基座60上。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)64被有效地用來驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪70，它還利用了一個(gè)或多個(gè)減速裝置，傳動(dòng)帶，或業(yè)內(nèi)人士熟知的其它的驅(qū)動(dòng)裝置，此處畫的是驅(qū)動(dòng)第二傳動(dòng)齒輪72。第一和第二傳動(dòng)齒輪70,72最好是安裝在從基座60那邊伸出的兩柱桿上。傳動(dòng)齒輪72與心軸小齒輪傳動(dòng)裝置組件(未畫出)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪74之一嚙合。這對(duì)驅(qū)動(dòng)齒輪74分置于維護(hù)站框架的相反兩側(cè)，并由一軸(未畫出)連在一起。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)64和這些齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)起來將托架76朝雙箭頭78所表的方向平移。
沿雙箭頭78所表之方向移動(dòng)器具架76，以便定期維護(hù)筆50和52的打印頭54和56。這種維護(hù)包括利用柔軟的維護(hù)擦拭器80,82,84,86,88和90擦掉打印頭上的過多墨水，并用蓋92和94將打印頭54和56蓋上，以便有助于防止筆50和52干枯和被污物弄臟。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如象步進(jìn)電動(dòng)機(jī)64，通常都被用在開環(huán)的配置中，在這種配置中該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從例如一微處理器或控制器，如控制器36接受指令信號(hào)，這就會(huì)使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸朝預(yù)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一預(yù)定的度數(shù)。這指令信號(hào)可以是由微處理器或控制器發(fā)出的一個(gè)或多個(gè)脈沖，上述微處理器或控制器經(jīng)過編程以便產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)脈沖來使該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸朝預(yù)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一預(yù)定的度數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)特定的功能(例如啟動(dòng)維護(hù)站將噴墨打印頭蓋上)。多個(gè)信號(hào)的極性和/或相位可以用來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這開環(huán)系統(tǒng)還能跟蹤步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸的位置，其方法是，例如，記錄初始位置和計(jì)數(shù)已經(jīng)傳遞的脈沖數(shù)。這開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可提供對(duì)被控裝置的精確電動(dòng)機(jī)控制和定位。
本發(fā)明的可移動(dòng)維護(hù)站系統(tǒng)96示于圖3之中。系統(tǒng)96中與系統(tǒng)58中相同的元件標(biāo)號(hào)是完全相同的。系統(tǒng)96是通過按照本發(fā)明構(gòu)造的一直流電動(dòng)機(jī)100來操縱，而不是用象在圖2中所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)64來操縱。一個(gè)夾具102和兩個(gè)緊固件將電動(dòng)機(jī)100固定在基座60上，兩緊固件中的一個(gè)由標(biāo)號(hào)103表示。由電動(dòng)機(jī)軸106驅(qū)動(dòng)的蝸桿104與蝸輪74嚙合，以便沿雙箭頭78所指方向平移器具架76。電動(dòng)機(jī)100由直流電壓供電，只要施加有這直流電壓，它就會(huì)朝順時(shí)針或反時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)軸106。這轉(zhuǎn)動(dòng)方向由所施加的直流電壓的極性控制。
圖4A-4E是直流電動(dòng)機(jī)107運(yùn)轉(zhuǎn)的部分示意圖。直流電動(dòng)機(jī)107包括一個(gè)轉(zhuǎn)子108和一對(duì)電刷110和112，在電刷的兩端加有一直流電壓。轉(zhuǎn)子108被畫成包含有一個(gè)具有5個(gè)槽口116,118,120,122和124的換向器114,5個(gè)繞組126,128,130,132，和134就繞在這換向器上。如果在這兩電刷110和112上施加有一固定的直流電壓或恒定的均方根(RMS)直流電壓，如圖4A-4E所示，則正電流將從電刷110經(jīng)過一些或全部繞組126,128,130,132和134流向電刷112，這就會(huì)使換向器114朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，一般由圖4A-4E中的箭頭135表示。參看圖4A，從它可以看出，在換向器的這個(gè)位置上，電流將流過繞組126,128和繞組130,132，流過前兩繞組的電流一般用電流箭頭136和138表示，流過后兩繞組的電流則由電流箭頭140和142表示。但這時(shí)電流并不流過繞組134，這是因?yàn)椴劭?24位于電刷110下面而引起繞組短路的緣故。參看圖4B，換向器114已按順時(shí)針向所示位置轉(zhuǎn)動(dòng)了足夠的量，使得在轉(zhuǎn)子108的每個(gè)繞組中都有電流流過，包括繞組134，這是由于槽口124不再在電刷110的下面的緣故，繞組134中的電流方向一般由電流箭頭144表示。在圖4C中畫出了換向器114沿順時(shí)針方向的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，由于槽口118處于電刷112的下面，繞組128被短路，因而沒有電流流過它。如圖所示，電流流過轉(zhuǎn)子108的其它繞組。參看圖4D，換向器114已朝順時(shí)針方向進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)，因而在轉(zhuǎn)子108的每個(gè)繞組中都有電流流過，包括繞組128，這是由于槽口118不再在電刷112的下面的緣故，繞組128中的電流方向一般由電流箭頭138表示。換向器114的進(jìn)一步順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)被捕捉于圖4E中。在這位置上，由于槽口122處于電刷110的下面而使繞組132被短路。如圖所示，電流流過轉(zhuǎn)子108的其它繞組。
圖5畫出了同在圖4A-4E中所示的直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)相應(yīng)的電流與時(shí)間的關(guān)系曲線146。從圖5可見，在換向器114轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電流的大小是周期性地在兩個(gè)值之間變化。較大的那個(gè)值由圖5中的“2-2”表示，而較小的則由圖5中的“3-2”表示。這“2-2”表示當(dāng)電流同時(shí)流過在電刷110和112上面的兩個(gè)繞組和在電刷110和112下面的兩個(gè)繞組時(shí)，從電刷110流到電刷112的總電流值。這些情形示于圖4A,4C和4E中。這“3-2”表示當(dāng)電流同時(shí)流過在電刷110和112上面的3個(gè)繞組和在電刷110和112下面的兩個(gè)繞組時(shí)，以及當(dāng)電流同時(shí)流過在電刷110和112下面的3個(gè)繞組和在電刷110和112上面的兩個(gè)繞組時(shí)，從電刷110流到電刷112的總電流值，前一情形示于圖4B，后一情形示于4D中?！?-2”情形的電流值比“2-2”情形的電流值小，這是由于加添的繞組增大了電阻，因而對(duì)于一施加的直流電壓而言，這就會(huì)使電流減小。圖5中的“4A”,“4B”,“4C”,“4D”和“4E”分別與圖4A-4E所示位置相應(yīng)。曲線146的虛線部分代表了對(duì)于同一施加的固定直流電壓或恒定的均方根(RMS)直流電壓來說，從電刷110流向電刷112的進(jìn)一步的電流與時(shí)間的關(guān)系曲線的延長(zhǎng)。
盡管直流電動(dòng)機(jī)107產(chǎn)生一可重復(fù)的電流-時(shí)間輸出特性，但這信號(hào)在檢測(cè)任何給定時(shí)間上的電動(dòng)機(jī)軸的位置時(shí)是沒有用的，而在使用直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中是需要這種檢測(cè)的。直流電動(dòng)機(jī)既可用于開環(huán)配置中也可用在閉環(huán)配置中。在開環(huán)配置中，只要施加一控制信號(hào)，直流電動(dòng)機(jī)的軸就轉(zhuǎn)動(dòng)，而且在這信號(hào)撤消以后，還會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間直到這轉(zhuǎn)動(dòng)軸的慣性被阻尼為止。這直流電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由這控制信號(hào)的極性來控制。被控裝置的精確電動(dòng)機(jī)控制和定位，對(duì)于這樣的開環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)來說是困難的，這是因?yàn)槊看问┘涌刂菩盘?hào)時(shí)這軸并不轉(zhuǎn)動(dòng)一預(yù)定的量。但使用直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是基于直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)能更有效地利用功率，因而運(yùn)行的費(fèi)用就會(huì)比開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小，這是由于在轉(zhuǎn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)軸時(shí)功率不會(huì)象在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中那樣被間斷，這已在上面聯(lián)系圖1和圖2描述過了。此外，直流電動(dòng)機(jī)在目前也比步進(jìn)電動(dòng)機(jī)便宜。
已經(jīng)提出了各種方法來解決這個(gè)定位的問題，包括利用限位器和利用閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。限位器是一安置在被控裝置的路徑上，阻止該裝置朝特定方向進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)的固定結(jié)構(gòu)。但限位器的使用，在要求兩個(gè)以上控制位置的地方，卻是困難的，如象對(duì)于在圖1-3所示的維護(hù)站那樣的地方，就至少要求3個(gè)控制位置。
閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用了一個(gè)反饋裝置，如象編碼器，轉(zhuǎn)換器，或轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)來跟蹤被控裝置的實(shí)際位置。這實(shí)際位置被反饋回去并與希望的位置進(jìn)行比較。通過將進(jìn)一步的信號(hào)送給電動(dòng)機(jī)使軸轉(zhuǎn)動(dòng)直到將被控裝置正確定位的方法來校正實(shí)際位置與希望位置之間的差異。這種設(shè)計(jì)提供了對(duì)被控裝置的精確的電動(dòng)機(jī)控制和定位，就象采用開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)一樣。這樣的閉環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)就是這些反饋裝置花費(fèi)昂貴。這增加的費(fèi)用可能導(dǎo)致閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的成本接近或超過開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明的目的在于通過使用直流電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)被控裝置的精確的電動(dòng)機(jī)控制和定位，使其能與采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制和定位相比擬，而同時(shí)還避免了使用昂貴的反饋控制裝置來校正在直流電動(dòng)機(jī)控制中存在的原有誤差。本發(fā)明通過在直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)改變直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的電阻來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因而，在恒定的直流電壓下，每當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一整周時(shí)，這直流電動(dòng)機(jī)的電流至少可重復(fù)地變化兩次，或者在恒定的直流電流下，每當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一整轉(zhuǎn)時(shí)，這直流電動(dòng)機(jī)的電壓至少可重復(fù)地變化兩次。這種反饋方面的變化可用來確定電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置。該軸，因而被控裝置，的位置的任何誤差那時(shí)都可被校正。
圖6A-6K是按照本發(fā)明構(gòu)造的直流電動(dòng)機(jī)146的運(yùn)行的部分示意圖。直流電動(dòng)機(jī)146包括一個(gè)轉(zhuǎn)子148和一對(duì)在其上加有直流電壓的電刷150和152。轉(zhuǎn)子148被畫成包含有一開有5個(gè)槽口156,158,160,162和164的換向器154，而且在這換向器上繞有4個(gè)繞組166,168,170和172。雖然繞組166,168,170和172被畫成位于相應(yīng)槽口156，158,160,162和164的附近，但應(yīng)明白，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，繞組可安置在不靠近槽口的位置處。采用，例如將靠近槽口164的第五個(gè)繞組切斷以形成開路，或把它從電動(dòng)機(jī)146上整個(gè)取下的方法，將第五繞組從該電路中去掉。這就在槽口164處形成一開路。
如果在電刷150和152上施加一固定的直流電壓或恒定的均方根(RMS)直流電壓，如圖6A-6K所示，則就有正電流將經(jīng)過繞組166,168,170和172中的一些或全部從電刷150流向電刷152,這就會(huì)使轉(zhuǎn)子148沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)一般用圖6A-6K中的箭頭174表示。參看圖6A，可以看見，在換向器154的這個(gè)位置上電流將流過繞組166與168和繞組170與172，前者一般用電流箭頭176和178表示，后者一般用電流箭頭180和182表示。這些電流流動(dòng)是因?yàn)椴劭?64是在電刷150的下面，因而被該電刷短路所致。參看圖6B，換向器154已按順時(shí)針向所示位置轉(zhuǎn)動(dòng)了一足夠的量，在槽口164處形成開路，因而在繞組166或168中沒有電流流過。但在繞組170和172中卻有電流流過，一般用電流箭頭180和182表示。換向器154沿順時(shí)針方向的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)示于圖6C中。在這時(shí)，由于在槽口164處的開路，繞組166沒有電流流過，而且由于槽口158處于電刷152之下，繞組168被短路。電流繼續(xù)流過轉(zhuǎn)子148的繞組170和172，如圖所示。參看圖6D，換向器154已按順時(shí)針方向進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)，因而現(xiàn)在電流是流過轉(zhuǎn)子148的繞組168,170和172，如圖所示，但由于在槽口164處形成的開路電流仍不流過繞組166。換向器154沿順時(shí)針方向的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)畫在圖6E中。在這個(gè)位置上，繞組172由于槽口162處于電刷150之下而被短路。由于槽口164處仍然處于開路狀態(tài)，因而電流仍不流過繞組166。電流流過轉(zhuǎn)子148的繞組168和170，如圖所示。轉(zhuǎn)子148的進(jìn)一步的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)畫于圖6F中。在這個(gè)位置上，由于槽口164的開路，既無電流流過繞組166也無電流流過繞組172。電流繼續(xù)流過繞組168和170，如圖所示。
當(dāng)換向器154繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它就會(huì)到達(dá)圖6G所示的位置。在這個(gè)位置上，由于槽口164的開路，因而沒有電流流過繞組172。由于槽口156的位置在電刷152的下面而使繞組166短路。電流繼續(xù)流過繞組168和170。換向器154的進(jìn)一步順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)到達(dá)圖6H所示的位置。在這個(gè)位置上，由于槽口164的開路而沒有電流流過繞組172。這時(shí)，電流流過繞組166,168和170，如圖所示。換向器154的繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)到達(dá)圖6I所示的位置。在這個(gè)位置上，由于槽口160處于電刷150的下面而使繞組170短路，又由于槽口164的開路而使得沒有電流流過繞組172。這時(shí)，電流繼續(xù)流過繞組166和168，如圖所示。進(jìn)一步順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)使電動(dòng)機(jī)處于如圖6J所示位置。在這個(gè)位置上，由于槽口164的開路而沒有電流流過繞組170和172。這時(shí)，電流繼續(xù)流過繞組166和168，如圖所示。換向器154的更進(jìn)一步順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)示于圖6K中。在這個(gè)位置上，由于槽口164被電刷152短路而使得電流流過所有的繞組，如圖所示。
圖7示出了與圖6A-6K所示的運(yùn)作相應(yīng)的直流電動(dòng)機(jī)的電流與時(shí)間的關(guān)系曲線。從圖7中可見，在換向器14轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電流的大小是在三個(gè)值間進(jìn)行周期性地變化。在圖7中，較大的那個(gè)值用“2-2”表示，中間值用“0-2”表示，而最小值是用“0-3”表示。這“2-2”表示在圖6A和6K中電流同時(shí)流過在電刷150和152上方的兩個(gè)繞組與在電刷150和152下方的兩個(gè)繞組時(shí)，從電刷150流到152的總電流值。這“0-2”表示當(dāng)電流流過電刷150和152上方的兩個(gè)繞組或電刷150和152下方的兩個(gè)繞組時(shí)，如圖6B,6C,6E,6F,6G,6I和6J所示，從電刷150流向電刷152的總電流值。這“0-3”表示當(dāng)電流流過電刷150和152上方的三個(gè)繞組或電刷150和152下方的三個(gè)繞組時(shí)，如圖6D,6H所示，從電刷150流向電刷152的總電流值。在“0-2”情形中的電流值比“2-2”情形中的電流值小，這是由于在“0-2”情形中電流僅流過半個(gè)電動(dòng)機(jī)的緣故所致。在“0-3”情形中的電流值又比“0-2”情形中的電流值小，這是由于加入的繞組(additional winding)增加了電阻，從而對(duì)于一施加的直流電壓來說就會(huì)使電流減小。圖7中的“6A”,“6B”,“6C”,“6D”,“6E”,“6F”,“6G”,“6H”,“6I”,“6J”和“6K”與圖6A-6K所示的位置相當(dāng)。曲線184的虛線部分是對(duì)于同一施加的直流電壓或均方根(RMS)直流電壓來說，從電刷150流向152的電流值與時(shí)間的關(guān)系曲線的延續(xù)。
從查看曲線184顯而易見的是，每當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)半轉(zhuǎn)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)相對(duì)的最大電流值的脈沖或“波峰(spike)”186和188。這些“波峰”提供了該直流電動(dòng)機(jī)軸的位置指示，它可被用于被控裝置的定位，它比單獨(dú)采用直流電動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的定位更精確，其定位精度可與用分離的位置反饋裝置，如編碼器所達(dá)到的精度相比擬。
圖8是按照本發(fā)明構(gòu)造的直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流與時(shí)間的輸出特性曲線190。曲線190是由按照本發(fā)明構(gòu)造的三槽口直流電動(dòng)機(jī)，在恒定的直流電壓，每分鐘4000轉(zhuǎn)(rpm)，無負(fù)荷的條件下運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的。從圖8可見，電流脈沖或“波峰”192,194,196,198,200，和202都按周期方式出現(xiàn)，而且每個(gè)都表示這三槽口直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)了半轉(zhuǎn)。
使用反饋發(fā)生裝置的閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)204畫于圖9中。系統(tǒng)204包括一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)被控裝置(未畫出)和反饋裝置的直流電動(dòng)機(jī)206，在本情形中這反饋裝置是一編碼器208，該反饋裝置根據(jù)被控裝置的機(jī)械運(yùn)動(dòng)提供有關(guān)正被直流電動(dòng)機(jī)控制的這個(gè)裝置的實(shí)際位置的數(shù)據(jù)信號(hào)。這實(shí)際位置的數(shù)據(jù)信號(hào)被饋送回去并與從一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)位置的裝置，如微處理器或控制器來的電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)相比較，這由圖9中的比較器210示意表示。這兩種信號(hào)之間的任何差異都表示位置上的誤差，這種誤差被作為控制信號(hào)饋送到伺服程序212，把這樣的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流電壓去驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng)機(jī)和校正任何這樣的位置誤差。
圖10是本發(fā)明的閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)214的示意圖。系統(tǒng)214包括一個(gè)按本發(fā)明構(gòu)造的直流電動(dòng)機(jī)216，如上所述，用來驅(qū)動(dòng)一被控裝置(未畫出)。系統(tǒng)214中顯而易見地沒有象圖9中編碼器208那樣的依賴機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置反饋裝置。如上所述，電動(dòng)機(jī)216直接在該電動(dòng)機(jī)內(nèi)就有電動(dòng)機(jī)的位置反饋信號(hào)(例如，包含大振幅的電流脈沖或“波峰”的隨時(shí)間變化的電流，或包含大振幅的電壓脈沖或“波峰”的隨時(shí)間變化的電壓)，因而就消除了傳統(tǒng)的反饋發(fā)生裝置，如編碼器，轉(zhuǎn)換器，及轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)的額外費(fèi)用。反饋電路中的這種位置信號(hào)由一相當(dāng)便宜的專用集成電路(ASIC)218進(jìn)行處理，以便產(chǎn)生一種不是指示被控裝置位置就是指示電動(dòng)機(jī)軸位置的實(shí)際位置信號(hào)。這信號(hào)饋送回去并與來自控制電動(dòng)機(jī)位置的裝置如微處理器或控制器的信號(hào)進(jìn)行比較，在圖10中這個(gè)控制電動(dòng)機(jī)位置的裝置由比較器220示意地表示。兩種信號(hào)之間的任何差異都暗示位置上的誤差，它作為一種控制信號(hào)被饋送到伺服程序222，再由這程序?qū)⑦@種信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流電壓(對(duì)于隨時(shí)間變化的電流位置信號(hào)來說)，或轉(zhuǎn)變成恒定的電流(對(duì)于隨時(shí)間變化的電壓位置信號(hào)來說)，以便驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)，從而矯正任何這樣的位置誤差。
在按本發(fā)明構(gòu)造的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中，控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸位置的流程圖224示于圖11中。該直流電動(dòng)機(jī)具有一種非平衡繞組(也就是，傳導(dǎo)電流的繞組比換向器槽口少)。流程圖224包括產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)和產(chǎn)生實(shí)際位置信號(hào)228的步驟，前一信號(hào)用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望位置226，后一信號(hào)代表該直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置。實(shí)際位置信號(hào)228是用，例如上述的ASIC，從電動(dòng)機(jī)230的隨時(shí)間變化的電流值導(dǎo)出來的。此外，流程圖224還包含產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)位置誤差信號(hào)232和根據(jù)電動(dòng)機(jī)位置誤差信號(hào)232產(chǎn)生一直流電壓234的步驟，該位置誤差信號(hào)表示電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)226與實(shí)際位置信號(hào)228之間的差異，而該直流電壓234用來使電動(dòng)機(jī)軸運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)到新的更加接近希望位置236的實(shí)際位置。如上所述，由直流電動(dòng)機(jī)的隨時(shí)間變化的電流值產(chǎn)生的新的實(shí)際位置信號(hào)228被反饋回去并與電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)226比較，以便進(jìn)一步使實(shí)際位置更加接近希望位置。通過連續(xù)不斷的反饋，最后，這實(shí)際位置就會(huì)達(dá)到希望的位置。
在按本發(fā)明構(gòu)造的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中，控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸位置的另一流程圖238示于圖12中。該直流電動(dòng)機(jī)具有一種非平衡繞組(也就是，傳導(dǎo)電流的繞組比換向器槽口)少。流程圖238包括產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)和產(chǎn)生實(shí)際位置信號(hào)242的步驟，前一信號(hào)用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望位置240，后一信號(hào)代表該直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置。實(shí)際位置信號(hào)242是用，例如上述的ASIC，從電動(dòng)機(jī)244的隨時(shí)間變化的電壓值導(dǎo)出來的。此外，流程圖238還包含產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)位置誤差信號(hào)246和根據(jù)電動(dòng)機(jī)位置誤差信號(hào)246產(chǎn)生一恒定電流248的步驟，該位置誤差信號(hào)表示電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)240與實(shí)際位置信號(hào)242之間的差異，而該恒定電流用來使電動(dòng)機(jī)軸運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)到新的更加接近希望位置250的實(shí)際位置。如上所述，由直流電動(dòng)機(jī)的隨時(shí)間變化的電壓值產(chǎn)生的新的實(shí)際位置信號(hào)242被反饋回去并與電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)240比較，以便進(jìn)一步使實(shí)際位置更加接近希望位置。通過連續(xù)不斷的反饋，最后，這實(shí)際位置就會(huì)達(dá)到希望的位置。
圖13A-13G是按照本發(fā)明構(gòu)造的直流電動(dòng)機(jī)的另一實(shí)施例300的運(yùn)行的部分示意圖。直流電動(dòng)機(jī)300包括一個(gè)轉(zhuǎn)子302和一對(duì)在其上加有直流電壓的電刷304和306。轉(zhuǎn)子302被畫成包含有一個(gè)開有3個(gè)槽口310,312和314的換向器154，而且在這換向器上繞有4個(gè)繞組316,318,320和322。雖然繞組316,318,320和322被畫成位于相應(yīng)槽口310,312和314的附近，但應(yīng)明白，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，繞組可安置在不靠近槽口的位置處。從圖13A-13G可見，繞組318和320被安置成在電學(xué)上是并聯(lián)的。在圖13A-13G所示的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例300中，繞組318和320可只有半個(gè)繞組316和322的線圈數(shù)，因而不必增大電動(dòng)機(jī)300的尺寸來容納這并聯(lián)的兩繞組。并聯(lián)繞組的不同圈數(shù)的組合(例如，繞組318與繞組320的圈數(shù)比為3∶1)也屬本發(fā)明的范圍。此外，在按本發(fā)明構(gòu)造的直流電動(dòng)機(jī)的其它實(shí)施例中，只要增大直流電動(dòng)機(jī)300的尺寸，繞組318和320也可具有與繞組316和322相同的線圈數(shù)。
如果在圖13A-13G所示的電刷兩端施加一固定的直流電壓，或恒定的均方根(RMS)直流電壓，則有一正電流經(jīng)過繞組316,318,320和322中的一個(gè)或多個(gè)從電刷304流向電刷306，這就會(huì)使轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這轉(zhuǎn)動(dòng)一般用箭頭324表示。參看圖13A，由圖可見，在換向器308的這個(gè)位置上，電流將流過繞組316和繞組322，前者一般由電流箭頭326表示，后者一般由電流箭頭328表示。由于這時(shí)繞組318和320被電刷306短路而沒有電流流過。參看圖13B，換向器308已順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一足夠的量到達(dá)所示位置，由于這時(shí)繞組因318和320不再被電刷306短路，因而電流此時(shí)就會(huì)流過這兩繞組。這時(shí)，電流也會(huì)繼續(xù)流過繞組316和322，流動(dòng)情形由電流箭頭326和328表示。換向器沿順時(shí)針方向進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)示于圖13C中。這時(shí)，由于繞組322被電刷304短路而沒有電流流過。這時(shí)，電流繼續(xù)流過繞組316和繞組318與320，前者由電流箭頭326表示，后兩者由電流箭頭330和332表示。
參看圖13D，換向器308已經(jīng)作了這樣進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得繼續(xù)有電流流過繞組316,318和320，而且由于繞組322不再被電刷304短路，電流又重新流過繞組322，如電流箭頭328所示。換向器308的進(jìn)一步順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)示于圖13E中，在這個(gè)位置上，繞組316被電刷306短路，因而沒有電流流過它。電流繼續(xù)流過繞組322和繞組318與320，前者如電流箭頭328所示，后兩者如電流箭頭330和332所示。轉(zhuǎn)子302的進(jìn)一步的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)示于圖13F中。在這個(gè)位置上，電流繼續(xù)流過繞組318,320，和322，而且由于繞組316不再被電刷306短路，電流又重新流過繞組316，如電流箭頭326所示。當(dāng)換向器308繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就達(dá)到圖13G所示位置。在這個(gè)位置上，由于繞組318和320被電刷304短路而沒有電流流過。這時(shí)，電流繼續(xù)流過繞組316和322，如電流箭頭326和328所示。
圖14示出了與圖13A-13G所示的運(yùn)作相應(yīng)的直流電動(dòng)機(jī)的電流與時(shí)間的關(guān)系曲線。從圖14可見，在換向器308轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電流的大小是在4個(gè)值間進(jìn)行周期性地變化。在圖14中，最大的那個(gè)值用“1-1/4”表示，下一個(gè)最大值用“2-1/4”表示，再下一最大值是用“1-1”表示，而最小值用“1-1 1/4”表示。這“1-1/4”表示當(dāng)電流同時(shí)流過電刷304和306上方的一個(gè)繞組和電刷304和306下方的兩并聯(lián)繞組時(shí)，如圖13C和13E所示，從電刷304流向電刷306的總電流值。這“1/4”值是由于下述原因所致，繞組318和320的線圈數(shù)是繞組316和322的線圈數(shù)的一半，因而電阻值也是繞組316和322的電阻值的一半，而且再一個(gè)原因就是繞組318與320的并聯(lián)。對(duì)于施加的同一電壓來說，電阻越小，流過的電流就越大，如歐姆定律所表明的那樣，電壓(V)=電阻(R)×電流(I)。例如，如果繞組316和322都具有1Ω的電阻，則318與320的電阻就為1/2Ω。兩個(gè)電阻R1和R2的并聯(lián)組合的總電阻就是RT=(R1×R2)/(R1+R2)對(duì)于繞組318和320的并聯(lián)組合而言，總電阻為RT318and320=(1/2×1/2)/(1/2+1/2)=1/4這“2-1/4”表示當(dāng)電流同時(shí)流過電刷304和306上方的兩個(gè)繞組316和322與電刷304和306下方的兩并聯(lián)繞組318和320時(shí)，如圖13D所示，從電刷304流向電刷306的總電流值。由于加入的繞組加大了電阻，這對(duì)于一施加的直流電壓來說就會(huì)減小流過的電流，因而在“2-1/4”情形的電流就會(huì)比“1-1/4”情形的電流小。
這“1-1”表示當(dāng)電流同時(shí)流過電刷304和306上方的一個(gè)繞組與電刷304和306下方的一個(gè)繞組時(shí)，如圖13A和13G所示，從電刷304流向電刷306的總電流值。由于并聯(lián)繞組318和320的電阻比每個(gè)單個(gè)的繞組316或322的電阻小，因而在“1-1”情形的電流值就比在“2-1/4”情形的電流值小。
這“1-1 1/4”表示當(dāng)電流同時(shí)流過電刷304和306上方的一個(gè)繞組和電刷304和306下方的三個(gè)繞組時(shí)，如圖13B和13F所示，從電刷304流向電刷306的總電流值。由于在電刷304和306的下面加入了并聯(lián)繞組，因而在“1-1 1/4”情形的電流值就比在“1-1”情形的電流值小。
圖14中的“13A”,“13B”,“13C”,“13D”,“13E”,“13F”，和“13G”與圖13A-13G中所示位置相當(dāng)。曲線334的虛線部分是代表對(duì)于同一施加的直流電壓或均方根(RMS)直流電壓來說，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)另一半轉(zhuǎn)以完成一整周的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從電刷304流向306的電流值與時(shí)間的關(guān)系曲線的延續(xù)。
每當(dāng)電動(dòng)機(jī)300轉(zhuǎn)動(dòng)半周時(shí)就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)的最大電流值脈沖或“波峰”336和338。這些“波峰”提供了電動(dòng)機(jī)軸的位置指示，這可用來對(duì)被控裝置進(jìn)行精確地定位，其精確度比單獨(dú)利用直流電動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的精度度高，其定位精度可與采用分離的定位反饋裝置，如編碼器達(dá)到的精度相比擬。
圖15是上面討論的象電動(dòng)機(jī)300那樣的具有兩個(gè)并聯(lián)繞組的直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流與時(shí)間的輸出特性曲線340。曲線340是由按本發(fā)明構(gòu)造的3槽口直流電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生，其產(chǎn)生條件為1.5伏的恒定直流電壓，777轉(zhuǎn)/分，無負(fù)荷。從圖15可見，電流脈沖或“波峰”342,344,346,348,350，和352都是周期性地出現(xiàn)，每對(duì)脈沖都表示3槽口直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)了半周。
上述關(guān)于圖10-12的討論適用于圖13-15所示的直流電動(dòng)機(jī)的另一實(shí)施例。在將圖10-12應(yīng)用到這另一實(shí)施例的過程中，非平衡繞組就指利用并聯(lián)繞組來產(chǎn)生象圖14和15所示的那樣的反饋信號(hào)的波形，這樣的波形能用來提供直流電動(dòng)機(jī)的位置。這位置反饋信號(hào)可以是隨時(shí)間變化的包含相當(dāng)大的周期性電流脈沖或“波峰”的電流，或者是隨時(shí)間變化的包含相當(dāng)大的周期性電壓脈沖或“波峰”的電壓。
盡管對(duì)本發(fā)明已經(jīng)作了詳細(xì)的描述和圖示，但顯然應(yīng)該明白，這種描述和圖示僅僅是用作本發(fā)明的示例，而并不是用作對(duì)本發(fā)明的限制。例如，可以利用直流電流源代替直流電壓源來控制本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)。對(duì)于這樣的一些實(shí)施例，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一隨時(shí)間變化的電壓來表示電動(dòng)機(jī)軸或被控裝置的位置。這種隨時(shí)間變化的電壓，如上所述，可用于閉環(huán)反饋系統(tǒng)中。作為另一個(gè)例子，本發(fā)明有一種復(fù)合型的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)和方法可以在直流電壓源和直流電流源之間進(jìn)行更替，以便對(duì)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。這樣的系統(tǒng)和方法的設(shè)計(jì)意圖是，當(dāng)直流電壓源起作用時(shí)，就利用來自該電動(dòng)機(jī)的隨時(shí)間變化的電流來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制，而當(dāng)直流電流源起作用時(shí)，就利用來自該電動(dòng)機(jī)的隨時(shí)間變化的電壓來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制。作為另外的例子，本發(fā)明還可應(yīng)用于除三和五極直流電動(dòng)機(jī)外的各種直流電動(dòng)機(jī)的配置中(例如，七，八，九，或十二極直流電動(dòng)機(jī)中)。作為再一個(gè)例子，如上所述，本發(fā)明還可應(yīng)用于除打印機(jī)外的一些裝置中。本發(fā)明的精神和范圍僅應(yīng)由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于閉環(huán)控制系統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)，它包括一個(gè)換向器，該換向器包括一些槽口并做成能轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)形；一些繞組，這些繞組的數(shù)目比換向器的槽口數(shù)目多一個(gè)；一些電刷，這些電刷被這樣配置，使得施加在這些電刷上的直流電壓能至少在這些繞組的一個(gè)中產(chǎn)生使換向器轉(zhuǎn)動(dòng)的電流流動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于這些繞組中有兩個(gè)繞組在電學(xué)上是并聯(lián)的。
3.按照權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于在這些繞組中流過的電流隨時(shí)間而變化，而且具有顯示電動(dòng)機(jī)位置的最大值。
4.按照權(quán)利要求1所述的直流電動(dòng)機(jī)，還包括一個(gè)與換向器耦連的軸，因而換向器的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致該軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且其中繞組內(nèi)流動(dòng)的電流以一種能指示軸的位置的方式隨時(shí)間變化。
5.按照權(quán)利要求4所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于軸每轉(zhuǎn)動(dòng)180°繞組中流動(dòng)的電流就有一個(gè)最大值。
6.一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，它具有一個(gè)軸，這直流電動(dòng)機(jī)被這樣配置，使得在該電動(dòng)機(jī)上施加一直流電壓就能使軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)這軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一隨時(shí)間變化并具有最大值的電流，一個(gè)最大值能指示該電動(dòng)機(jī)軸的一個(gè)位置；一個(gè)電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源，電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源產(chǎn)生出電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)，用來將這直流電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)希望的位置上；一個(gè)反饋電路，它被配置來產(chǎn)生一個(gè)代表這直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)，這實(shí)際位置信號(hào)是由隨時(shí)間變化的電流值導(dǎo)出的，而且它還被配置來產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)，這位置誤差信號(hào)代表由該電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)之間的差異；以及一個(gè)直流電壓源，這直流電壓源是與該直流電動(dòng)機(jī)相連的；其中，該電動(dòng)機(jī)位置誤差信號(hào)是與該直流電壓源向耦連的，以便根據(jù)電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)來轉(zhuǎn)動(dòng)該直流電動(dòng)機(jī)的軸，從而校正在直流電動(dòng)機(jī)軸的位置方面的任何誤差。
7.按照權(quán)利要求6所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于上述電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源包括一個(gè)微處理器和一個(gè)控制器。
8.按照權(quán)利要求6所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于上述反饋電路包括一個(gè)專用集成電路(ASIC)，它被設(shè)計(jì)來根據(jù)隨時(shí)間變化的電流值產(chǎn)生實(shí)際位置信號(hào)。
9.按照權(quán)利要求6所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于上述反饋電路還包括一個(gè)配置來產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)的比較器，這位置誤差信號(hào)代表電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)之間差異。
10.按照權(quán)利要求6所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于打印機(jī)中。
11.按照權(quán)利要求6所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于該直流電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)換向器，該換向器包括一些槽口并做成能轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)形；一些繞組，這些繞組的數(shù)目比換向器的槽口數(shù)目多一個(gè)。
12.按照權(quán)利要求11所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于這些繞組中有兩個(gè)繞組在電學(xué)上是并聯(lián)的。
13.一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，它具有一軸，這直流電動(dòng)機(jī)被這樣配置，使得在該電動(dòng)機(jī)上施加一恒定電流就能使軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)這軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一隨時(shí)間變化并具有最大值的電壓，一個(gè)最大值能顯示該電動(dòng)機(jī)軸的一個(gè)位置；一個(gè)電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源，電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源產(chǎn)生出電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)，用來將這直流電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)希望的位置上；一個(gè)反饋電路，它是配置來產(chǎn)生一個(gè)代表這直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)，這實(shí)際位置信號(hào)是由隨時(shí)間變化的電壓值導(dǎo)出的，而且它還被配置來產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)，這位置誤差信號(hào)代表由該電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)之間的差異；以及一個(gè)恒定電流源，這恒定電流源是與該直流電動(dòng)機(jī)相連的；其中，該電動(dòng)機(jī)位置誤差信號(hào)是與該恒定電流源相耦連的，以便根據(jù)電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)來轉(zhuǎn)動(dòng)該直流電動(dòng)機(jī)的軸，從而校正在直流電動(dòng)機(jī)軸的位置方面的任何誤差。
14.按照權(quán)利要求13所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于上述電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)源包括一個(gè)微處理器和一個(gè)控制器。
15.按照權(quán)利要求13所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于上述反饋電路包括一個(gè)專用集成電路(ASIC)，它被設(shè)計(jì)來根據(jù)隨時(shí)間變化的電流值產(chǎn)生實(shí)際位置信號(hào)。
16.按照權(quán)利要求15所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于上述反饋電路還包括一個(gè)配置來產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)的比較器，這位置誤差信號(hào)是電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)位置控制信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)之間差異的代表。
17.按照權(quán)利要求13所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于打印機(jī)中。
18.按照權(quán)利要求13所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于該直流電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)換向器，該換向器包括一些槽口并做成能轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)形；一些繞組，這些繞組的數(shù)目比換向器的槽口數(shù)目多一個(gè)。
19.按照權(quán)利要求18所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于這些繞組中有兩個(gè)繞組在電學(xué)上是并聯(lián)的。
20.一種在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中控制直流電動(dòng)機(jī)位置的方法，這方法由下列步驟組成產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)，用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望位置；產(chǎn)生一種實(shí)際位置信號(hào)，來代表該直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置，這實(shí)際位置信號(hào)是從該直流電動(dòng)機(jī)的隨時(shí)間變化的電流值導(dǎo)出來的；產(chǎn)生一電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)，來代表電動(dòng)機(jī)的上述位置控制信號(hào)與上述實(shí)際位置信號(hào)之間的差異；以及根這據(jù)誤差信號(hào)來產(chǎn)生一直流電壓，以便將該直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望的位置。
21.一種在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中控制直流電動(dòng)機(jī)位置的方法，這方法由下列步驟組成產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的位置控制信號(hào)，用來將直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望位置；產(chǎn)生一種實(shí)際位置信號(hào)，它代表該直流電動(dòng)機(jī)軸的實(shí)際位置，這實(shí)際位置信號(hào)是從該直流電動(dòng)機(jī)的隨時(shí)間變化的電壓值導(dǎo)出來的；產(chǎn)生一電動(dòng)機(jī)的位置誤差信號(hào)，來代表電動(dòng)機(jī)的上述位置控制信號(hào)與上述實(shí)際位置信號(hào)之間的差異；以及根這據(jù)誤差信號(hào)來產(chǎn)生一穩(wěn)恒電流，以便將該直流電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到希望的位置上。
全文摘要
公開了一種用于閉環(huán)控制系統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī),它可產(chǎn)生一指示電動(dòng)機(jī)位置的隨時(shí)間變化的信號(hào)。電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的有槽口的換向器,繞組以及電刷,繞組數(shù)比槽口數(shù)多一個(gè),電刷使加在電刷兩端的直流電壓轉(zhuǎn)動(dòng)換向器。還公開了一種閉環(huán)控制系統(tǒng),它包括一個(gè)直流電壓源,一個(gè)按本發(fā)明構(gòu)造的電動(dòng)機(jī),一個(gè)電動(dòng)機(jī)位置信號(hào)源,和一個(gè)反饋電路。還公開了在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中控制按本發(fā)明構(gòu)造的直流電動(dòng)機(jī)位置的方法。
文檔編號(hào)G05B19/23GK1214566SQ9810936
公開日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月14日
發(fā)明者D·蘭德 申請(qǐng)人:惠普公司