專(zhuān)利名稱(chēng)：步進(jìn)馬達(dá)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于光盤(pán)再現(xiàn)裝置中追蹤伺服(tracking servo)的步進(jìn)馬達(dá)的控制方法。
圖6是表示包含伺服機(jī)構(gòu)的光盤(pán)再現(xiàn)裝置的方塊示意圖。
光盤(pán)1至少在一面形成有螺旋狀的記錄軌道，而沿著該記錄軌道可記錄依照給定格式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。以CD為例，依據(jù)EFM調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而獲得的EFM信號(hào)，可在記錄軌道上形成具有給定長(zhǎng)度的凸部(比特)。步進(jìn)馬達(dá)2響應(yīng)從后述的伺服控制部7所供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD，以給定速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)光盤(pán)1。
傳感器3包含有激光光源及傳感器，并以可在細(xì)線(xiàn)(thread)4上移動(dòng)的方式安裝。細(xì)線(xiàn)4是使傳感器3與光盤(pán)1的記錄軌道面相對(duì)向而支持于該記錄軌道面，并以可朝光盤(pán)1的半徑方向移動(dòng)的方式將傳感器3安裝于驅(qū)動(dòng)裝置。致動(dòng)器5響應(yīng)伺服控制部7所供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)TD，使傳感器3及細(xì)線(xiàn)4朝光盤(pán)1的半徑方向移動(dòng)。
信號(hào)處理部6接收來(lái)自由傳感器3所取出的光盤(pán)1的讀取輸出，并施以波形整形、二值化等處理，且對(duì)應(yīng)于光盤(pán)1的記錄軌道上的凹凸，而產(chǎn)生可切換2階段電平的EFM信號(hào)。此外，信號(hào)處理部6依據(jù)傳感器3的輸出，產(chǎn)生追蹤誤差(tracking error)信號(hào)TE及偏離軌道(off track)信號(hào)OT。即，傳感器3具有將記錄于光盤(pán)1的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取的主光源和對(duì)相對(duì)于磁盤(pán)1的記錄軌道的主光源位置進(jìn)行讀取的輔助光源，而且信號(hào)處理部6由主光源的讀取輸出產(chǎn)生EFM信號(hào)，而由來(lái)自輔助光源的讀取輸出產(chǎn)生追蹤誤差信號(hào)TE。如此產(chǎn)生的追蹤誤差信號(hào)TE，一般而言相對(duì)于光盤(pán)1的傳感器3的讀取位置正確保持時(shí)，維持‘0’電平，而當(dāng)傳感器3的讀取位置偏離于光盤(pán)1的內(nèi)周側(cè)或外周側(cè)時(shí)，則變成負(fù)極性或正極性。另一方面，偏離軌道信號(hào)OT是由EFM信號(hào)的低頻成分產(chǎn)生的，在正確輸入EFM信號(hào)時(shí)，即，在傳感器3從光盤(pán)1的記錄軌道正確讀取數(shù)據(jù)時(shí)，維持低電平，而當(dāng)傳感器3的位置偏離且未正確輸出EFM信號(hào)時(shí)則會(huì)升高。
伺服控制部7從信號(hào)處理部6接收EFM信號(hào)與追蹤誤差信號(hào)TE及偏離軌道信號(hào)OT，以形成心軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD及致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)TD。心軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD在例如以一定線(xiàn)速度驅(qū)動(dòng)光盤(pán)1的CLV控制時(shí)，使EFM信號(hào)的周期固定而形成。此外，以一定角速度驅(qū)動(dòng)光盤(pán)1的CAV控制時(shí)，心軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)SD依據(jù)一定頻率的基準(zhǔn)時(shí)鐘而產(chǎn)生。而致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)TD依據(jù)追蹤誤差信號(hào)TE及偏離軌道信號(hào)OT而產(chǎn)生，例如從軌道1讀取數(shù)據(jù)時(shí)，以使追蹤誤差信號(hào)TE接近‘0’電平的方式而產(chǎn)生。由此，以給定的速度(一定線(xiàn)速度或一定角速度)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)光盤(pán)1，同時(shí)，可在光盤(pán)1上的記錄軌道追蹤傳感器3的位置，以讀取記錄于光盤(pán)1的數(shù)據(jù)。
然而，致動(dòng)器5所產(chǎn)生的傳感器3及細(xì)線(xiàn)4的移動(dòng)方式，具有在細(xì)線(xiàn)4上傳感器3的可動(dòng)范圍內(nèi)僅使傳感器3移動(dòng)的情況(短跳躍(shortjump))，以及在大致固定細(xì)線(xiàn)4上的傳感器3的位置的狀態(tài)下使細(xì)線(xiàn)4移動(dòng)的情況(長(zhǎng)跳躍(long jump))。在短跳躍的情況中，首先使細(xì)線(xiàn)4固定同時(shí)僅使傳感器3移動(dòng)，當(dāng)傳感器3的位置接近細(xì)線(xiàn)4上可動(dòng)范圍的極限時(shí)，僅稍微使細(xì)線(xiàn)4移動(dòng)，并使傳感器3可在細(xì)線(xiàn)4內(nèi)移動(dòng)。在光盤(pán)1的記錄軌道上追蹤傳感器3以讀取數(shù)據(jù)時(shí)，可進(jìn)行由該短跳躍的移動(dòng)。
長(zhǎng)跳躍的情況中，設(shè)定相對(duì)于光盤(pán)1的傳感器3的移動(dòng)距離(一般比傳感器3的可動(dòng)范圍長(zhǎng))，并使細(xì)線(xiàn)4配合該設(shè)定距離移動(dòng)。此時(shí)，細(xì)線(xiàn)4上傳感器3大致為固定狀態(tài)，并橫越光盤(pán)1的記錄軌道同時(shí)從光盤(pán)1讀取信號(hào)。該傳感器3的讀取動(dòng)作并非為了讀取記錄于光盤(pán)1的數(shù)據(jù)，而是為了計(jì)算傳感器3所跳越的記錄軌道的數(shù)量。
追蹤誤差信號(hào)TE在傳感器3橫越一個(gè)記錄軌道時(shí)，會(huì)反復(fù)進(jìn)行極性的反轉(zhuǎn)，所以在連續(xù)橫越多個(gè)記錄軌道時(shí)，會(huì)表示正弦波狀的波形。此外，EFM信號(hào)在傳感器3位于記錄軌道上時(shí)，表示給定的振幅，而由記錄軌道偏離時(shí)，則變成固定值。因此，由EFM信號(hào)的低頻率成分所產(chǎn)生的偏離軌道信號(hào)OT，每次在傳感器3橫越記錄軌道時(shí)，會(huì)反復(fù)進(jìn)行上升與下降。該偏離軌道信號(hào)OT與追蹤誤差信號(hào)TE為相同的周期，并依據(jù)傳感器3(細(xì)線(xiàn)4)的進(jìn)行方向，相對(duì)于追蹤誤差信號(hào)TE僅前進(jìn)π/2，或表示慢的相位。因此，通過(guò)計(jì)算追蹤誤差信號(hào)TE或偏離軌道信號(hào)OT，可檢測(cè)出傳感器3所跳過(guò)的的記錄軌道數(shù)量。而當(dāng)跳過(guò)相當(dāng)于目標(biāo)的移動(dòng)距離數(shù)量的記錄軌道時(shí)，則會(huì)停止細(xì)線(xiàn)4的移動(dòng)。
使細(xì)線(xiàn)4朝光盤(pán)1的半徑方向僅移動(dòng)至目標(biāo)的距離時(shí)，在移動(dòng)開(kāi)始時(shí)加速光盤(pán)4，并以從停止位置前使細(xì)線(xiàn)4減速的方式產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)TD。例如，如圖7所示，在從時(shí)間t0開(kāi)始移動(dòng)至達(dá)到給定速度的時(shí)間t1賦予一定的加速度，然后，以等速移動(dòng)至?xí)r間t2來(lái)設(shè)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)TD。而在時(shí)間t2以后至?xí)r間t3之前賦予負(fù)的加速度，由此可在時(shí)間t3使細(xì)線(xiàn)4停止。因此，時(shí)間t2可通過(guò)細(xì)線(xiàn)4的移動(dòng)距離與減速時(shí)的加速度而決定，而在移動(dòng)距離較短或者減速時(shí)加速度的絕對(duì)值較小時(shí)，可設(shè)定比時(shí)間t1更早的時(shí)間。此時(shí)，不進(jìn)行等速的移動(dòng)，而在時(shí)間2由加速切換至減速。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)TD使細(xì)線(xiàn)4移動(dòng)時(shí)，通過(guò)計(jì)算傳感器3(細(xì)線(xiàn)4)所跳過(guò)的記錄軌道的數(shù)量，以確認(rèn)移動(dòng)距離同時(shí)進(jìn)行伺服控制。因此，通過(guò)電路的延遲或者移動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械的延遲等，在超過(guò)目標(biāo)的移動(dòng)距離后，細(xì)線(xiàn)4有時(shí)會(huì)停止。此外，因?yàn)楸仨毚_認(rèn)細(xì)線(xiàn)4實(shí)際的移動(dòng)距離同時(shí)進(jìn)行伺服控制，所以要達(dá)到高速化是有困難的。
另一方面，因?yàn)槭褂每蛇M(jìn)行精密轉(zhuǎn)動(dòng)控制的步進(jìn)馬達(dá)時(shí)，可容易地確認(rèn)細(xì)線(xiàn)4的移動(dòng)距離，并使其停止于正確的位置，所以可解決上述的問(wèn)題。然而，為了驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)，必須產(chǎn)生復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)脈沖，且在反復(fù)進(jìn)行順暢的加速、減速時(shí)，會(huì)使驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)荷增大。
根據(jù)本發(fā)明，將對(duì)象物的位置設(shè)定為極限值，并且通過(guò)對(duì)于該極限值依次加上速度值可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)。此時(shí)，由于將階段地增加或者減少的加速值進(jìn)行加上或者減去并進(jìn)行更新，因此不會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的處理，而可順暢地進(jìn)行步進(jìn)馬達(dá)的加速或減速。
圖3是表示對(duì)象物的移動(dòng)速度的隨時(shí)間變化的圖。
圖4是表示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制方法的控制電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5是說(shuō)明各數(shù)據(jù)的位置調(diào)整的圖。
圖6是表示光盤(pán)再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是表示長(zhǎng)跳躍時(shí)的傳感器的移動(dòng)速度的隨時(shí)間變化的圖。
在步驟S1中，將表示對(duì)象物的初期位置的極限值數(shù)據(jù)P(0)及表示使對(duì)象物移動(dòng)的目標(biāo)距離的目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP加載作為初期值。這些初期值可維持至處理完成為止。而且，除了這些初期值之外，也可準(zhǔn)備用來(lái)判定切換多個(gè)加速值或加速度的時(shí)間的多基準(zhǔn)值。
在步驟S2中，從表示對(duì)象物的現(xiàn)在位置的極限值數(shù)據(jù)P(n)，減去表示初期位置的極限值數(shù)據(jù)P(0)，以運(yùn)算出表示對(duì)象物移動(dòng)的超過(guò)距離的超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP。對(duì)象物開(kāi)始移動(dòng)之前，對(duì)象物的初期位置與現(xiàn)在位置為相同且超過(guò)距離為‘0’，即，超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP為‘0’。反復(fù)進(jìn)行后述各步驟與步驟S2時(shí)，超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值與對(duì)象物從初期位置移動(dòng)的距離正比例地增加。
在步驟S3中，從表示使對(duì)象物移動(dòng)的目標(biāo)距離的步驟值數(shù)據(jù)TP中，減去超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP，以運(yùn)算出表示對(duì)象物從現(xiàn)在位置至目標(biāo)位置的剩余距離的剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP。當(dāng)對(duì)象物開(kāi)始移動(dòng)之前，超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP為‘0’時(shí)，剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP與目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP為一致。而當(dāng)反復(fù)進(jìn)行步驟S2及后述各步驟與步驟S3，超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值增加時(shí)，剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值則會(huì)隨著增加的程度而減少。
在步驟S4中，判定剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP是否為‘0’，若剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP非為‘0’，則繼續(xù)進(jìn)行步驟5，若變成‘0’，則結(jié)束處理。因此，可反復(fù)進(jìn)行步驟S2、S3及后述各步驟直到剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP變成‘0’為止，換言之，直至對(duì)象物到達(dá)目標(biāo)位置為止。
在步驟S5中，判定剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP是否到達(dá)依據(jù)目標(biāo)距離(目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP的值)所設(shè)定的基準(zhǔn)值KM0，若剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP沒(méi)有到達(dá)基準(zhǔn)值KM0，則繼續(xù)進(jìn)行加速步驟S6a～S9a，若到達(dá)基準(zhǔn)值KM0，則繼續(xù)進(jìn)行減速步驟S6b～S9b。
在加速步驟S6a中，判定步驟S2中所產(chǎn)生的超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值，而在加速步驟S7a中，設(shè)定依據(jù)加速步驟S6a的判定結(jié)果的正的加速值。例如如圖3(a)所示，將對(duì)象物的移動(dòng)速度從時(shí)間t0至?xí)r間t3以3階段進(jìn)行加速時(shí)，從時(shí)間t0至各時(shí)間t1～t3之間，設(shè)定對(duì)應(yīng)于對(duì)象物所移動(dòng)的距離的基準(zhǔn)值KM1～KM3，并將超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值分別與各基準(zhǔn)值KM1～KM3相比較。而當(dāng)超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值為基準(zhǔn)值KM1以下時(shí)，選擇最小的加速值數(shù)據(jù)A(1)；為基準(zhǔn)值KM1與基準(zhǔn)值KM2之間時(shí)，選擇第2加速值數(shù)據(jù)A(2)；為基準(zhǔn)值KM2與基準(zhǔn)值KM3之間時(shí)，則選擇最大加速值數(shù)據(jù)A(3)。并且，當(dāng)超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值到達(dá)基準(zhǔn)值KM3時(shí)，則選擇值成為‘0’的加速值數(shù)據(jù)A(0)。
在加速步驟S8a中，將于加速步驟S7a中設(shè)定的加速值數(shù)據(jù)A(m)與速度值數(shù)據(jù)V(n)相加并進(jìn)行更新。根據(jù)該更新處理，由于反復(fù)進(jìn)行處理時(shí)將速度值數(shù)據(jù)V(n)與加速值數(shù)據(jù)A(m)相加，因此可賦予依據(jù)加速度值數(shù)據(jù)A(m)的值的加速度。而且，在加速步驟S9a中，將于加速步驟S8a中更新的速度值數(shù)據(jù)V(n)與極限值數(shù)據(jù)P(n)相加并進(jìn)行更新。該極限值數(shù)據(jù)P(n)是對(duì)應(yīng)于對(duì)象物的位置的數(shù)據(jù)，通過(guò)加上速度值數(shù)據(jù)V(n)并進(jìn)行更新，能以速度值數(shù)據(jù)V(n)所表示的值使對(duì)象物移動(dòng)。完成該加速步驟S9a之后，返回步驟S2，并重復(fù)上述的處理，根據(jù)以上的加速步驟S6a～S9a，如圖3(a)所示，在時(shí)間t1～t3之間階段地使加速度增加，同時(shí)可使對(duì)象物移動(dòng)。而在時(shí)間t3之后，可使對(duì)象物等速地移動(dòng)。
另一方面，在減速步驟S6b中，判定步驟S3中產(chǎn)生的剩余數(shù)數(shù)據(jù)PP的值，而在減速步驟S7b中，設(shè)定依據(jù)減速步驟S6b的判定結(jié)果的加速值。例如，如圖3(a)所示，在從時(shí)間t4至?xí)r間t7之間以3階段將等速移動(dòng)的對(duì)象物進(jìn)行減速，最后停止于時(shí)間t7時(shí)，從各時(shí)間t4～t6至對(duì)象物停止的時(shí)間t7之間，設(shè)定對(duì)應(yīng)于對(duì)象物移動(dòng)的距離的基準(zhǔn)值KM4～KM6，并將剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值分別與各基準(zhǔn)值KM4～KM6相比較。當(dāng)剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值在基準(zhǔn)值KM4至基準(zhǔn)值KM5之間時(shí)，選擇最大的加速值數(shù)據(jù)A(4)；為基準(zhǔn)值KM5至基準(zhǔn)值KM6之間時(shí)，則選擇第2加速值數(shù)據(jù)A(5)；為基準(zhǔn)值KM6以下，則選擇最小加速值數(shù)據(jù)A(6)。
在減速步驟S8b中，從速度值數(shù)據(jù)V(n)中減去減速步驟S7a中設(shè)定的加速值數(shù)據(jù)A(m)并進(jìn)行更新。根據(jù)該更新處理，由于在反復(fù)進(jìn)行處理時(shí)從速度值數(shù)據(jù)V(n)中減去加速值數(shù)據(jù)A(m)，因此可賦予依據(jù)加速度值數(shù)據(jù)A(m)的值的負(fù)的加速度。而在減速步驟S9b中，將于減速步驟S8b所更新的速度值數(shù)據(jù)V(n)與極限值數(shù)據(jù)P(n)相加并進(jìn)行更新。加上速度值數(shù)據(jù)V(n)并進(jìn)行更新，這與加速步驟S9a相同，表示以速度值數(shù)據(jù)V(n)所表示的值使對(duì)象物移動(dòng)。完成該減速步驟S9b之后，返回步驟S2，并重復(fù)上述的處理，根據(jù)以上的減速步驟S6b～S9b，如圖3(a)所示，在時(shí)間t4～t7之間階段地使加速度的絕對(duì)值減少，同時(shí)可使對(duì)象物最后停止于時(shí)間t7。
以上說(shuō)明中使用的極限值數(shù)據(jù)P(n)是以1對(duì)1地對(duì)應(yīng)于對(duì)象物的可動(dòng)范圍內(nèi)的特定位置。然而，由于步進(jìn)馬達(dá)在轉(zhuǎn)動(dòng)1次時(shí)返回原來(lái)的位置，所以極限值數(shù)據(jù)P(n)沒(méi)有1對(duì)1地對(duì)應(yīng)于步進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。因此，就步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)而言，使用極限值數(shù)據(jù)P(n)的中間比特。如圖5所示，若取出極限值數(shù)據(jù)P(n)中間的適數(shù)比特作為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)。此時(shí)，除了驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)以外的極限值數(shù)據(jù)P(n)的上位比特表示使對(duì)象物移動(dòng)時(shí)步進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)，而下位比特是運(yùn)算處理時(shí)的端數(shù)。該端數(shù)與步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)并無(wú)直接關(guān)系，而是用來(lái)減少運(yùn)算誤差以順利進(jìn)行步進(jìn)馬達(dá)的加速或減速。由以上可知，就超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP及剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP而言，其最上位比特是與極限值數(shù)據(jù)P(n)的位數(shù)符合，就速度數(shù)據(jù)V(n)而言，其最下位比特是與極限值數(shù)據(jù)P(n)的位數(shù)符合。
然而，使對(duì)象物移動(dòng)的目標(biāo)距離變短時(shí)，如圖3(b)所示，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生加速至使對(duì)象物等速移動(dòng)之前時(shí)必須先行減速的情況。如此的現(xiàn)象，在設(shè)定的加速度較小，加速、減速產(chǎn)生鈍化時(shí)也同樣可能發(fā)生。即，為了以給定的速度使移動(dòng)的對(duì)象物停止，對(duì)應(yīng)于開(kāi)始減速的速度的停止距離是必要的，且為了確保該停止距離，即使在加速處理途中也須在時(shí)間t3中切換為減速處理。該切換為根據(jù)時(shí)間S5的判定，并依據(jù)對(duì)象物的移動(dòng)距離與加速值數(shù)據(jù)A(m)的設(shè)定值選擇基準(zhǔn)值KM0。如圖3(a)所示，當(dāng)對(duì)象物的移動(dòng)距離相當(dāng)長(zhǎng)，且在可加速至使對(duì)象物等速移動(dòng)時(shí)，該基準(zhǔn)值KM0的選擇也可與依據(jù)時(shí)間t4時(shí)的殘值數(shù)據(jù)NP而設(shè)定的基準(zhǔn)值KM4一致。
圖4是表示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的步進(jìn)馬達(dá)控制方法的運(yùn)算電路的方塊圖。該運(yùn)算電路的結(jié)構(gòu)是依據(jù)

圖1所示的流程圖并依序更新極限值數(shù)據(jù)P(n)，而且將該極限值數(shù)據(jù)P(n)的中間比特供給至驅(qū)動(dòng)電路。
運(yùn)算電路包含有選擇器11、12、加法器13、數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)器14、寄存器15～17、22～25及基準(zhǔn)值內(nèi)存18，并設(shè)有控制各部動(dòng)作時(shí)間的時(shí)間控制電路19。
第1選擇器11接收極限值數(shù)據(jù)P(n)、剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP、目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP、超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP及速度值數(shù)據(jù)V(n)，并依據(jù)時(shí)間控制電路19的指示選擇其中任一個(gè)數(shù)據(jù)，而將所選擇的數(shù)據(jù)供給至加法器13。而第2選擇器12接收作為初期值的極限值數(shù)據(jù)P(0)、超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP、加速值數(shù)據(jù)A(m)、速度值數(shù)據(jù)V(n)及基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0～KM6，并依據(jù)時(shí)間控制電路19的指示選擇其中任一個(gè)數(shù)據(jù)，而通過(guò)反轉(zhuǎn)電路14將所選擇的數(shù)據(jù)供給至加法器13。
加法器13將從第1選擇器11輸入的數(shù)據(jù)與通過(guò)反轉(zhuǎn)電路14而從第2選擇器12輸入的數(shù)據(jù)相加，并將相加結(jié)果分配供給至極限值寄存器21、剩余數(shù)寄存器22、超過(guò)數(shù)寄存器23及速度值寄存器24中任一個(gè)，同時(shí)，將表示相加結(jié)果的正/負(fù)的符號(hào)比特供給至符號(hào)寄存器25。而反轉(zhuǎn)電路14通過(guò)使從第2選擇器12輸入的數(shù)據(jù)的各比特反轉(zhuǎn)，可在加法器13中進(jìn)行減法處理。即，因?yàn)槿羰?的補(bǔ)碼表示所表示的各數(shù)據(jù)符號(hào)反轉(zhuǎn)，可不改變數(shù)據(jù)的絕對(duì)值而僅反轉(zhuǎn)正/負(fù)符號(hào)，所以若將反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)供給至加法器13可進(jìn)行一般的減法處理。而且，該反轉(zhuǎn)電路14在加法器12中進(jìn)行一般的加法處理時(shí)，并不進(jìn)行反轉(zhuǎn)處理而使從第2選擇器12輸入的數(shù)據(jù)直接通過(guò)。
目標(biāo)值寄存器15是用來(lái)儲(chǔ)存表示移動(dòng)對(duì)象物的目標(biāo)距離的目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP，并供給至第1選擇器。該目標(biāo)值寄存器15所儲(chǔ)存的目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP，一般可通過(guò)指示對(duì)象物的移動(dòng)的微電腦而設(shè)定。初期值寄存器16在初期狀態(tài)將儲(chǔ)存于極限值寄存器21的極限值數(shù)據(jù)P(0)作為初期值并進(jìn)行存取，并供給至第2選擇器12。這些目標(biāo)值寄存器15及初期值寄存器16分別儲(chǔ)存單一數(shù)據(jù)，經(jīng)常將相同的數(shù)據(jù)供給至第1選擇器11或第2選擇器12。
加速值寄存器17是用來(lái)儲(chǔ)存可依據(jù)剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP或超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值而進(jìn)行切換的加速值數(shù)據(jù)A(m)，并依據(jù)時(shí)間控制電路19的指示，將加速值數(shù)據(jù)A(m)供給至第2選擇器12?；鶞?zhǔn)值內(nèi)存18將用來(lái)判定切換加速度的時(shí)間的多個(gè)基準(zhǔn)值KM0～KM6加以保持，并依據(jù)時(shí)間控制電路19的指示，在每個(gè)判定動(dòng)作時(shí)將各基準(zhǔn)值KM0～KM6依次供給至第2選擇器12。
時(shí)間控制電路19是用來(lái)進(jìn)行各選擇器11、12的選擇控制，同時(shí)，與該選擇動(dòng)作同步，控制各寄存器22～25的存取時(shí)間。同時(shí)，進(jìn)行反轉(zhuǎn)電路14中的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)/非反轉(zhuǎn)的選擇。再者，有關(guān)來(lái)自基準(zhǔn)值內(nèi)存18的基準(zhǔn)值KM0～KM6的讀取動(dòng)作，也與各選擇器11、12的選擇及各寄存器22～25的存取時(shí)間同步來(lái)進(jìn)行控制。
極限值寄存器21連接于加法器13，且第1選擇器11選擇極限值數(shù)據(jù)P(n)的同時(shí)，將第2選擇器12選擇速度值數(shù)據(jù)V(n)時(shí)的加法器13的相加結(jié)果作為新的極限值數(shù)據(jù)P(n+1)并進(jìn)行存取。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14直接將速度值數(shù)據(jù)V(n)供給至加法器13。而該極限值寄存器21所儲(chǔ)存的極限值數(shù)據(jù)P(n)，可取出中間比特作為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)以供給至驅(qū)動(dòng)電路。即，如圖5所示，就用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)而言，并不需要極限值數(shù)據(jù)P(n)的全部比特，而將除了表示步進(jìn)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)的上位比特與成為運(yùn)算處理的端數(shù)的下位比特以外的中間比特作為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。
剩余數(shù)寄存器22連接于加法器13，且第1選擇器11選擇目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP的同時(shí)，將第2選擇器12選擇超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP時(shí)的加法器13的相加結(jié)果的上位比特作為剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP并進(jìn)行存取。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14使超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP反轉(zhuǎn)并供給至加法器13。超過(guò)數(shù)寄存器23連接于加法器13，且第1選擇器11選擇極限值數(shù)據(jù)P(n)的同時(shí)，將第2選擇器12選擇作為初期值的極限值數(shù)據(jù)P(0)時(shí)的加法器13的相加結(jié)果的上位比特作為超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP并進(jìn)行存取。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14使極限值數(shù)據(jù)P(0)反轉(zhuǎn)并供給至加法器13。速度值寄存器24連接于加法器13，且第1選擇器11選擇速度值數(shù)據(jù)V(n)的同時(shí)，將第2選擇器12選擇加速值數(shù)據(jù)A(m)時(shí)的加法器13的相加結(jié)果作為新的速度值數(shù)據(jù)V(n+1)并進(jìn)行存取。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14直接將加速值數(shù)據(jù)A(m)供給至加法器13。而各寄存器21～24的數(shù)據(jù)的存取時(shí)間，通過(guò)來(lái)自時(shí)間控制電路19的指示，與各選擇器11、12的選擇動(dòng)作同步來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
符號(hào)寄存器25連接于加法器13，且第1選擇器11選擇剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的同時(shí)，僅將選擇基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0時(shí)的加法器13的相加結(jié)果的符號(hào)比特進(jìn)行存取。再者，符號(hào)寄存器25在第1寄存器11選擇剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP或超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的同時(shí)，從選擇基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM1～KM6時(shí)的加法器13的相加結(jié)果僅將符號(hào)位進(jìn)行存取。在進(jìn)行這些加法處理時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14反轉(zhuǎn)基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0～KM6并供給至加法器13。即，在此時(shí)的運(yùn)算處理中，為了判定剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP或超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP對(duì)于各基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0～KM6為大或小，而從剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP或超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP減去各基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0～KM6(加上反轉(zhuǎn)值)，并僅將該結(jié)果的符號(hào)進(jìn)行存取。
判定電路26連接于剩余數(shù)寄存器22，且用來(lái)判定剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值是否為‘0’，并將判定結(jié)果供給至?xí)r間控制電路19。該判定電路26的結(jié)構(gòu)是通過(guò)使用例如將剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的全部比特接收至輸入的NAND柵極，在使剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的全部比特變成‘0’時(shí)，輸出‘1’。
以下，說(shuō)明進(jìn)行圖1所示的控制方法時(shí)各部位的動(dòng)作。
最初，在極限值寄存器21中儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)于對(duì)象物的初期位置的極限值數(shù)據(jù)P(0)，而在目標(biāo)值寄存器15中儲(chǔ)存表示目標(biāo)的移動(dòng)距離的目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP。在該極限值數(shù)據(jù)P(0)持續(xù)控制對(duì)象物移動(dòng)的情況下，在1次移動(dòng)控制完成時(shí)儲(chǔ)存于極限值寄存器21的極限值數(shù)據(jù)P(n)在開(kāi)始下次移動(dòng)控制的時(shí)間點(diǎn)被用作極限值數(shù)據(jù)P(0)。此外，目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP由指示對(duì)象物移動(dòng)的微電腦設(shè)定于目標(biāo)值寄存器15。
首先，在步驟S1中，將作為初期值的極限值數(shù)據(jù)P(0)從極限值寄存器21加載初期值寄存器16。而且，在步驟S2中，第1選擇器11選擇來(lái)自極限值寄存器21的極限值數(shù)據(jù)P(n)的同時(shí)，第2選擇器12選擇來(lái)自初期值寄存器16的極限值數(shù)據(jù)P(0)。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14反轉(zhuǎn)極限值數(shù)據(jù)P(0)。由此，進(jìn)行‘P(n)-P(0)’的運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果作為超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP存取于超過(guò)數(shù)寄存器23。此時(shí)，就超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP而言，如圖5所示，并非運(yùn)算結(jié)果的全部比特，而僅存取必要的上位比特。
在步驟S3中，第1選擇器11選擇來(lái)自目標(biāo)值寄存器15的目標(biāo)值TP的同時(shí)，第2選擇器12選擇來(lái)自超過(guò)數(shù)寄存器23的超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14反轉(zhuǎn)超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP。由此，進(jìn)行‘TP-PP’的運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果作為剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP存取于剩余數(shù)寄存器22。此時(shí)，就剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP而言，與超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP相同，并非運(yùn)算結(jié)果的全部比特，而僅存取必要的上位比特。
在步驟S4中，由剩余數(shù)寄存器22將剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP存取于判定電路26，以判定剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP是否為‘0’。將該判定結(jié)果傳送至?xí)r間控制電路19。若剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP不為‘0’，時(shí)間控制電路19指示下一個(gè)步驟S5的動(dòng)作，若為‘0’則停止各部位的動(dòng)作以結(jié)束處理。
在步驟S5中，可從基準(zhǔn)值內(nèi)存18讀取基準(zhǔn)值KM0，而第1選擇器11選擇來(lái)自剩余數(shù)寄存器22的剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的同時(shí)，第2選擇器12選擇來(lái)自基準(zhǔn)值內(nèi)存18的基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14反轉(zhuǎn)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)KM0。由此，執(zhí)行‘NP-KM0’的運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)比特存取于時(shí)間控制電路19。時(shí)間控制電路19中，若存取的符號(hào)為‘正’，則剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值大于基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0，并且以繼續(xù)進(jìn)行加速步驟S6a的方式賦予指示至各部位。另一方面，若該符號(hào)為‘負(fù)’，則剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值小于基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0，并且以繼續(xù)進(jìn)行減速步驟S6b的方式賦予指示至各部位。
在加速步驟S6a中，可從基準(zhǔn)值內(nèi)存18依次讀取作為加速處理時(shí)的切換判定基準(zhǔn)的基準(zhǔn)值KM1～KM3，且第1選擇器11選擇來(lái)自超過(guò)數(shù)寄存器23的超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的同時(shí)，第2選擇器12選擇來(lái)自基準(zhǔn)值內(nèi)存18的基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM1～KM3。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14分別反轉(zhuǎn)基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM1～KM3。由此，與來(lái)自基準(zhǔn)值內(nèi)存18的讀取動(dòng)作同步，并依次執(zhí)行‘PP-KM1’、‘PP-KM2’和‘PP-KM3’的運(yùn)算，分別將各運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)比特存取于時(shí)間控制電路19中。
在加速步驟S7a中，依據(jù)加速步驟Sa6中存取于時(shí)間控制電路19的符號(hào)比特，來(lái)決定加速值，并將依該決定的加速值數(shù)據(jù)A(m)設(shè)定于加速值寄存器17。即，因?yàn)樵陂_(kāi)始對(duì)象物的加速時(shí)，是以最小加速值階段地增加加速值，所以相當(dāng)于對(duì)象物移動(dòng)距離的超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值到達(dá)第1基準(zhǔn)值KM1為止前，設(shè)定最小加速值數(shù)據(jù)A(1)。然后，每當(dāng)超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP的值增加，且分別達(dá)到第2基準(zhǔn)值KM2、第3基準(zhǔn)值KM3時(shí)，依次設(shè)定加速值數(shù)據(jù)A(2)、A(3)[A(1)＜A(2)＜A(3)]。
在加速步驟S8a中，第1選擇器11選擇來(lái)自速度值寄存器24的速度值數(shù)據(jù)V(n)，而第2選擇器12選擇來(lái)自加速值寄存器17的加速值數(shù)據(jù)A(m)。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14不會(huì)反轉(zhuǎn)加速值數(shù)據(jù)A(m)。由此，執(zhí)行‘V(n)+A(m)’的運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果作為新的速度值數(shù)據(jù)V(n+1)存取于速度值寄存器24中。
在加速步驟S9a中，第1選擇器11選擇來(lái)自極限值寄存器21的極限值數(shù)據(jù)P(n)，而第2選擇器12選擇來(lái)自速度值寄存器17的速度值數(shù)據(jù)V(n)。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14不會(huì)反轉(zhuǎn)速度值數(shù)據(jù)V(n)。由此，執(zhí)行‘P(n)+V(n)’的運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果作為新的極限值數(shù)據(jù)P(n+1)存取于極限值寄存器21中。
在減速步驟S6b中，可從基準(zhǔn)值內(nèi)存18依次讀取作為減速處理時(shí)的切換判定基準(zhǔn)的基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM4～KM6，且第1選擇器11選擇來(lái)自剩余數(shù)寄存器22的剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的同時(shí)，第2選擇器12選擇來(lái)自基準(zhǔn)值內(nèi)存18的基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM4～KM6。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14分別反轉(zhuǎn)基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM4～KM6。由此，與來(lái)自基準(zhǔn)值內(nèi)存18的讀取動(dòng)作同步，依次執(zhí)行‘PP-KM4’、‘PP-KM5’和‘PP-KM6’的運(yùn)算，并分別將各運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)比特存取于時(shí)間控制電路19中。
在減速步驟S7b中，依據(jù)加速步驟Sa6中存取于時(shí)間控制電路19的符號(hào)比特，來(lái)決定加速值，并將依據(jù)該決定的加速值數(shù)據(jù)A(m)設(shè)定于加速值寄存器17中。即，因?yàn)橐越o定速度開(kāi)始使移動(dòng)的對(duì)象物減速時(shí)必須進(jìn)行最大的減速，且在停止之前進(jìn)行最緩和的減速，所以相當(dāng)于對(duì)象物至停止位置的距離的剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值，到達(dá)第4基準(zhǔn)值KM4為止，設(shè)定加速值數(shù)據(jù)A(4)。而每當(dāng)剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP的值減少，且分別達(dá)到第5基準(zhǔn)值KM5、第6基準(zhǔn)值KM6時(shí)，依次設(shè)定加速值數(shù)據(jù)A(5)、A(6)[A(6)＜A(5)＜A(4)]。
在減速步驟S8b中，第1選擇器11選擇來(lái)自速度值寄存器24的速度值數(shù)據(jù)V(n)，而第2選擇器12選擇來(lái)自加速值寄存器17的加速值數(shù)據(jù)A(m)。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14會(huì)反轉(zhuǎn)加速值數(shù)據(jù)A(m)。由此，執(zhí)行‘V(n)-A(m)’的運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果作為新的速度值數(shù)據(jù)V(n+1)存取于速度值寄存器24中。
減速步驟S9a中，第1選擇器11選擇來(lái)自極限值寄存器21的極限值數(shù)據(jù)P(n)，而第2選擇器12選擇來(lái)自速度值寄存器17的加速值數(shù)據(jù)V(n)。此時(shí)，反轉(zhuǎn)電路14不會(huì)反轉(zhuǎn)速度值數(shù)據(jù)V(n)。由此，執(zhí)行‘P(n)+V(n)’的運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果作為新的極限值數(shù)據(jù)P(n+1)存取于極限值寄存器21中。
當(dāng)以上的加速步驟S6a～S9a或減速步驟S6b～S9b完畢時(shí)，在極限值寄存器21及速度值寄存器24上，分別儲(chǔ)存已更新的極限值數(shù)據(jù)P(n+1)及速度值數(shù)據(jù)V(n+1)。因此，當(dāng)返回步驟S2反復(fù)進(jìn)行各步驟S2～S5、步驟S6a～S9a、步驟S6b～S9b的處理時(shí)，依序更新極限值數(shù)據(jù)P(n)及速度值數(shù)據(jù)V(n)。
在以上的驅(qū)動(dòng)電路中，由于以時(shí)間分割使單一的加法器13進(jìn)行動(dòng)作可執(zhí)行全部的運(yùn)算處理，所以可形成小的電路規(guī)模。而且，通過(guò)增設(shè)選擇器及加法器，也可并列處理多的運(yùn)算處理。此時(shí)，雖電路規(guī)模會(huì)變大，然而因?yàn)榭刹⒘刑幚砀鞣N運(yùn)算，故可達(dá)到高速化。就實(shí)際的驅(qū)動(dòng)電路而言，為了獲得依據(jù)使用目的的電路規(guī)模與處理速度，也可決定加法器的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榭墒褂媚苓M(jìn)行正確轉(zhuǎn)動(dòng)控制的步進(jìn)馬達(dá)來(lái)使對(duì)象物移動(dòng)，所以可期望當(dāng)使用于光盤(pán)再現(xiàn)裝置的細(xì)線(xiàn)的伺服控制時(shí)，提升反應(yīng)速度。此外，通過(guò)依據(jù)至對(duì)象物的移動(dòng)距離或目標(biāo)位置的剩余距離來(lái)切換加速值同時(shí)更新速度值，得以高速處理各種運(yùn)算。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)馬達(dá)的控制方法，設(shè)定對(duì)應(yīng)于對(duì)象物的位置的極限值，并通過(guò)更新該極限值使對(duì)象物從初期位置僅移動(dòng)目標(biāo)距離的步進(jìn)馬達(dá)的控制方法，其特征在于包括由相對(duì)于對(duì)象物的初期位置的現(xiàn)在位置的差值計(jì)算出所述對(duì)象物移動(dòng)的超過(guò)距離的第1步驟；由相對(duì)于目標(biāo)距離的所述超過(guò)距離的差值計(jì)算出剩余距離的第2步驟；至所述超過(guò)距離超越第1基準(zhǔn)值為止、依次加上依據(jù)所述超過(guò)距離而階段地增加的加速值以更新速度值、同時(shí)依次加上更新的速度值以更新所述極限值的第3步驟；以及在所述剩余距離少于第2基準(zhǔn)值之后、依次減去依據(jù)所述剩余距離而階段地減少的加速值以更新速度值、同時(shí)依次加上所更新的速度值以更新所述極限值的第4步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)的控制方法，其特征在于在所述超過(guò)距離超越所述第1基準(zhǔn)值之前，到達(dá)依據(jù)所述目標(biāo)距離而設(shè)定的第3基準(zhǔn)值時(shí)，中斷所述第3步驟而進(jìn)行所述第4步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種步進(jìn)馬達(dá)的控制方法,可控制步進(jìn)馬達(dá)的對(duì)象物的移動(dòng)。從表示對(duì)象物初期位置的極限值數(shù)據(jù)P(0)減去表示現(xiàn)在位置的極限值數(shù)據(jù)P(n),可算出表示對(duì)象物移動(dòng)距離的超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP,而從表示目標(biāo)的移動(dòng)距離的目標(biāo)值數(shù)據(jù)TP減去超過(guò)數(shù)數(shù)據(jù)PP,可算出表示至目標(biāo)位置的距離的剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP。當(dāng)剩余數(shù)數(shù)據(jù)NP比基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0大時(shí),將階段地增加的加速值數(shù)據(jù)A(m)與速度值數(shù)據(jù)V(n)進(jìn)行相加,來(lái)更新速度值數(shù)據(jù)V(n),而當(dāng)比基準(zhǔn)值數(shù)據(jù)KM0小時(shí),從速度值數(shù)據(jù)V(n)減去階段地減少的加速值數(shù)據(jù)A(m),來(lái)更新速度值數(shù)據(jù)V(n)。將所更新的速度值數(shù)據(jù)V(n)與極限值數(shù)據(jù)P(n)進(jìn)行相加,來(lái)更新極限值數(shù)據(jù)P(n),并將其中間比特作為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G11B7/085GK1388641SQ02121939
公開(kāi)日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月28日
發(fā)明者高野浩二 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社