專利名稱：：步進電機控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種步進電機控制器，且更具體地涉及一種使用一編碼器的步進電機控制器。步進電機具有尺寸小、高轉(zhuǎn)矩、長壽命和通過開環(huán)控制的高分辨定位的優(yōu)點。因此，步進電機通常由開環(huán)控制驅(qū)動。然而，這種驅(qū)動方法具有例如在高速旋轉(zhuǎn)時失去同步的問題。因此，已建議有各種用于通過附加地提供一用于步進電機(例如，無刷DC電機)的編碼器而執(zhí)行一閉環(huán)控制的控制器以適應(yīng)于高速旋轉(zhuǎn)操作。在美國專利No.4,963,808中，描述了這樣一結(jié)構(gòu)其中一步進電機的控制模式通過一控制部分被切換以使步進電機可在兩相步進模式下作為兩相步進電機而在閉環(huán)模式下作為DC電機工作。而且，在該專利中還描述了這樣一構(gòu)成其中一編碼器的每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)被設(shè)置成為一步進電機的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的整數(shù)倍，該步進電機在一相激勵中被激勵的狀態(tài)被看作為一參考狀態(tài)，并且自確定該參考狀態(tài)后每當檢測到一預定數(shù)量的脈沖時，給步進電機的勵磁電流被轉(zhuǎn)換，以不作任何特殊的調(diào)整實現(xiàn)具有不大于在編碼器的輸出信號與給步進電機的勵磁電流之間的一預定誤差的相位精確度。然而，當在例如一光盤裝置中運送一光拾取頭的情況中，期望以一高速度及高精確度運送一物體到一目標位置時，便會遇到下列問題。首先，高速運送和高精確度定位是相矛盾的目的。原因如下雖然閉環(huán)模式適于高速運送，但這樣一模式下通過利用步進電機的分辨特性的優(yōu)點卻不能輕易地實現(xiàn)高精度定位。相反地，在實現(xiàn)高精度定位的兩相步進模式中，難于實現(xiàn)高速運送。而且，為了提高步進電機在閉環(huán)模式下的高速旋轉(zhuǎn)能力及效率，期望能夠減少步進電機的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)。然而，如果減少了轉(zhuǎn)子磁極數(shù)。定位分辨力被不利地降低，因此，滿足這些相矛盾的要求是期盼已久的愿望。但在上述引用的美國專利4,963,808中根據(jù)未描述滿足這些要求的一結(jié)構(gòu)。其次，盡管可能在一系列運送操作中轉(zhuǎn)換一閉環(huán)控制和一開環(huán)控制以同時滿足高速運送和高精度定位兩個目的，但在模式轉(zhuǎn)換前后，在該系列運送操作期間的模式轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生沖擊振動。這樣一沖擊振動阻礙了一物體以高速度及高精度被平滑地運送到一目標位置。根據(jù)本發(fā)明的一步進電機控制器包括包括有一轉(zhuǎn)子和一勵磁線圈的步進電機；一驅(qū)動部分，用于響應(yīng)于輸入命令值，提供多級驅(qū)動電流給該勵磁線圈，從而實現(xiàn)一微步驅(qū)動，一控制部分，用于通過改變提供給驅(qū)動部分的命令值來控制該步進電機；及一位置檢測控制部分，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置生成一檢測信號，其中該控制部分轉(zhuǎn)換第一操作模式和第二操作模式的兩種操作模式，該控制部分在第一操作模式中根據(jù)由其自身生成的一定時，改變提供給驅(qū)動部分的命令值，及該控制部分在第二操作模式中根據(jù)對應(yīng)于由位置檢測控制部分生成的檢測信號的一定時，改變提供給驅(qū)動部分的命令值，從而控制該步進電機，且其中該控制部分在將步進電機從一開始位置運送到一目標位置的一系列運送操作期間轉(zhuǎn)換兩操作模式，及該控制部分在第二操作模式中使步進電機執(zhí)行一粗操作且然后將第二操作模式轉(zhuǎn)換成第一操作模式，從而執(zhí)行一微步驅(qū)動。在本發(fā)明的一實施例中，控制部分依據(jù)將步進電機從開始位置運送到目標位置的運送量而選擇地使用兩操作模式，如果該運送量小于一預定值，控制部分只在第一種模式下驅(qū)動步進電機，如果該運送量等于或大于該預定值，控制部分通過在第二操作模式與第一操作模式之間進行轉(zhuǎn)換來驅(qū)動該步進電機。在本發(fā)明的另一實施例中，當位置檢測控制部分的一輸出信號的相位被改變時，控制部分根據(jù)一時間將第二操作模式轉(zhuǎn)換成第一操作模式；且在轉(zhuǎn)換瞬間時的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置實際地與一穩(wěn)定點相匹配，轉(zhuǎn)子在該穩(wěn)定點被電磁地穩(wěn)定并在微步驅(qū)動中停止。在本發(fā)明的再一實施例中，當步進電機在第二操作模式中被驅(qū)動時，控制部分為驅(qū)動部分提供第一序列命令值，從而以第一加速度加速該步進電機，并接著為驅(qū)動部分提供第二序列命令值，從以實際上低于第一加速度的第二加速度加速該步進電機，且然后為驅(qū)動部分提供第三序列命令值，從而減速該步進電機。根據(jù)本發(fā)明的另一種步進電機控制器包括包括一轉(zhuǎn)子和多個勵磁線圈的步進電機；一驅(qū)動部分，用于響應(yīng)于一輸入命令值，提供驅(qū)動電流給各個勵磁線圈；一控制部分，用于通過改變提供給驅(qū)動部分的命令值來步驅(qū)動該步進電機；一位置檢測控制部分，用于以α°或更小的分辨力檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度；及一判定控制部分，用于確定步進電機是否脫離同步，其中該控制部分通過α°或更大的分辨力改變對應(yīng)于步進電機的旋轉(zhuǎn)的命令值，及判定控制部分根據(jù)命令值被改變前后的判定信號的變化來確定步進電機是否脫離同步。在本發(fā)明的一實施例中，步進電機控制器還包括有一被運送的物體，該物體由步進電機提供給一驅(qū)動力以沿一預定路由被運送；及一制動器，用于與被運送物體發(fā)生接觸，從而限定被運送物體的運送范圍，其中該控制部分沿一方向驅(qū)動步進電機，被運送的物體與制動器接觸，且其中在判定控制部分已確定失去同步時，控制部分停止以該方向驅(qū)動步進電機或反轉(zhuǎn)驅(qū)動的方向。在本發(fā)明的一實施例中，步進電機控制器還包括有一被運送的物體，該物體由步進電機提供給一驅(qū)動力以使經(jīng)一預定路由被運送；及第一制動器和第二制動器，用于與被運送物體發(fā)生接觸，從而限定被運送物體的運送范圍，其中提供有第一和第二制動器以使在它們之間經(jīng)一預定距離而被隔開，第一制動器的硬度低于第二制動器的硬度，且其中控制部分以一方向控制步進電機，沿該方向被運送物體與第一制動器接觸，及其中在判定控制部分已確定失去同步后，控制部分以一方向控制步進電機沿該方向被運送物體與第二制動器接觸，及其中在判定控制部分再次確定失去同步后，控制部分停止或反轉(zhuǎn)驅(qū)動步進電機，及其中在被運送物體與第二制動器發(fā)生接觸前被運送物體的即刻速度低于被運送物體與第一制動器發(fā)生接觸前該被運送物體的即刻速度。以下，將描述通過本發(fā)明所獲得的功能或效果。在本發(fā)明的一方面，該步進電機控制器被構(gòu)成為使控制部分在第一操作模式與第二操作模式之間進行轉(zhuǎn)換。具體，響應(yīng)于檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的位置檢測控制部分的檢測信號，控制部分在第二操作模式中控制步進電機，且隨后將第二操作模式轉(zhuǎn)換成第一操作模式用于執(zhí)行一微步驅(qū)動。這樣，首先，轉(zhuǎn)子通過閉環(huán)控制被進行粗驅(qū)動以一高速度被運送到目標位置的附近。接著，驅(qū)動在開環(huán)控制中被轉(zhuǎn)換成一微步驅(qū)動以使轉(zhuǎn)子以一高精度定位在目標位置。在此方式，步進電機可以高速度及高精度被運送到目標位置。在本發(fā)明的另一方面，步進電機控制器被構(gòu)成為使在控制部分的操作模式被從第二操作模式轉(zhuǎn)換成第一操作模式時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置實際上與一穩(wěn)定點相匹配，在該穩(wěn)定點，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置被電磁地穩(wěn)定住。這樣，由于提供給轉(zhuǎn)子的減速力在轉(zhuǎn)換時變得非常小，可能防止在轉(zhuǎn)換操作模式時轉(zhuǎn)子被反向轉(zhuǎn)動。在本發(fā)明的再一方面，在步進電機的操作狀態(tài)被從加速操作轉(zhuǎn)換成減速操作之前，步進電機控制器改變控制部分提供給驅(qū)動部分的一序列命令值，從而減少提供給步進電機的驅(qū)動電流。這樣，從加速操作轉(zhuǎn)換成減速操作時的速度變化更加平滑，以使由于速度變化而導致的沖擊振動被大大地減小。因此，在此描述的本發(fā)明取得以下優(yōu)點提供一種步進電機控制器，其同時充分利用了步進電機的位置控制分辨力和高精度運送能力并大大減小了在操作模式轉(zhuǎn)換時的振動。通過閱讀及理解以下結(jié)合附圖所作的詳細描述，本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點相對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)入員將變得顯然。圖1為本發(fā)明的第一實例中作為一示例性步進電機控制器的光盤驅(qū)動裝置的構(gòu)成示意圖。圖2為本發(fā)明的第一實例中步進電機控制器中所包括的一步進電機10和其外圍設(shè)備的示意圖。圖3A和3B為本發(fā)明的第一實例中步進電機控制器中所使用的步進電機10的勵磁相位與編碼器60的輸出之間的相位關(guān)系示意圖。圖3C說明大量地到A相定子32的勵磁電流。圖4為說明本發(fā)明的第一實例中步進電機控制器中步進電機10的運送控制操作的示意圖。圖5為本發(fā)明第二實例中作為一示例性步進電機控制器的光盤驅(qū)動裝置的構(gòu)成示意圖。圖6為說明本發(fā)明的第二實例中步進電機控制器中步進電機10a的運送控制操作的示意圖。圖7為本發(fā)明的第三實例中作為示例性步進電機控制器的光盤驅(qū)動裝置的構(gòu)成示意圖。以下將參照附圖對本發(fā)明的步進電機控制器的實施例進行描述。在以下第一至第三實例中，本發(fā)明的步進電機控制器被提供以驅(qū)動光盤驅(qū)動裝置中的頭，且待由步進電機驅(qū)動的被運送物體即為該頭。然而，本發(fā)明并不限于這一應(yīng)用，而是可應(yīng)用于各種其它類型的步進電機控制器。實例1以下將參照圖1、圖2及圖3A至3C對本發(fā)明的第一實例進行描述。圖1為本發(fā)明的第一實例所應(yīng)用于的一光盤驅(qū)動裝置的示例性構(gòu)成的示意圖。在該實例中，將描述一在兩相激勵時具有18°步進角的兩相PM型的步進電機10。該步進電機10包括一轉(zhuǎn)子20和兩相激勵線圈30。轉(zhuǎn)子20包括一永久磁鐵，其中磁化有5對N和S極以使沿其圓周方向以基本相等的節(jié)距在它們之間經(jīng)一72°的角度間隔被隔開。該兩相勵磁線圈30包括一A相定子32和一B相定子34。A相定子32和B相定子34被提供有在面向轉(zhuǎn)子20的位置上的軛形式的磁極以當勵磁線圈變?yōu)閷щ姇r在72°的間隔上生成5對N和S極。用于A相定子32和B相定子34的軛形式的磁極被配置成相互偏離18°。驅(qū)動部分40包括在兩獨立通道上的一對電流驅(qū)動器，即A相電流驅(qū)動器42和B相電流驅(qū)動器44。A相電流驅(qū)動器42和B相電流驅(qū)動器44各自接收表示從控制部分50輸出的一電流命令量的數(shù)字數(shù)據(jù)并根據(jù)該數(shù)據(jù)值各自地提供驅(qū)動電流給A相定子32和B相定子34，從而驅(qū)動該步進電機10。具體地，各電流驅(qū)動器42和44包括一D/A轉(zhuǎn)換器和一放大器。例如，該D/A轉(zhuǎn)換器將自控制部分50輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一模擬信號。例如，該放大器將由D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的模擬信號進行放大。編碼器60包括在兩通道上的一對傳感器，即A相傳感器62和B相傳感器64；一編碼器磁鐵66；和一數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路(未示出)。例如，A相傳感器62和B相傳感器64被實現(xiàn)為孔裝置。在編碼器磁鐵66中，總共10個N和S極沿其圓周方向在72°的間隔上被磁化。編碼器60根據(jù)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)輸出每轉(zhuǎn)5個(在72°的間隔上)已被數(shù)字化的脈沖。A相傳感器62和B相傳感器64被安裝在一印刷電路板68上以使其安裝角度變?yōu)槔@電機旋轉(zhuǎn)軸的18±1°或更小(等于90±5°或更小的電角)。該印刷電路板68被固定在一法蘭盤72上。編碼器磁鐵66裝有一絲杠74并在其相對于轉(zhuǎn)子20被調(diào)整一相對量角度后被附著及固定住?？刂撇糠?0例如被形成為一數(shù)字信號處理器(DSP)?？刂撇糠?0可接收編碼器60的輸出信號并輸出表示電流命令值的數(shù)字數(shù)據(jù)給驅(qū)動部分40?？刂撇糠?0可通過轉(zhuǎn)換第一操作模式M1和第二操作模式M2來執(zhí)行一控制。在第一操作模式M1中，控制部分50根據(jù)由其自身生成的一定時信號，輸出代表電流命令值的數(shù)字數(shù)據(jù)給驅(qū)動部分40，從而根據(jù)閉環(huán)控制執(zhí)行一微步驅(qū)動。更具體地，待被提供給步進電機10的A相定子32和B相定子34的電流的比例被改變，從而執(zhí)行微步驅(qū)動并以高分辨力控制轉(zhuǎn)子20的穩(wěn)定角度。由于轉(zhuǎn)子20的穩(wěn)定角度與電流比例之間的關(guān)系依據(jù)于磁路的狀態(tài)和步進電機10的負載，在固定間隔上提供轉(zhuǎn)子穩(wěn)定角度的電流命令值被預先確定為函數(shù)或一表。例如，在通過將18°的步進角劃分成32部分而以0.6°執(zhí)行微步驅(qū)動的情況下，形成一表以生成相對于代表32級(即5比特位)步進角命令的數(shù)據(jù)的代表8比特位電流命令值的數(shù)據(jù)。通過增加或減少該表示一步進角命令的數(shù)據(jù)，該步進電機10以一微步的方式被驅(qū)動到任意旋轉(zhuǎn)方向。在第二操作模式M2中，控制部分50響應(yīng)于編碼器60的輸出信號執(zhí)行一閉環(huán)控制以輸出代表電流命令值的數(shù)字數(shù)據(jù)。步進電機10和編碼器60已被提供使?jié)M足一具體的相位關(guān)系。后面將參照圖2描述該相位關(guān)系。下面將進一步描述圍繞光盤的外圍元件的構(gòu)成。絲桿74與步進電機10的輸出軸連同編碼器磁鐵66一起整體地耦合，并在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中經(jīng)一軸承76被軸向地固定在法蘭盤72上。法蘭盤72被固定在一底盤80上。頭90包括可繞一軸滑動及轉(zhuǎn)動的一激勵器(未示出)，并將信息光學地記錄在一光盤95上及從該光盤光學地再現(xiàn)信息。附著在頭90上的一螺母段92的一端與絲杠74的一槽相嚙合以使通過一彈簧94被激勵。因此，隨著步進電機10轉(zhuǎn)動，頭90可線性地沿著一導軸82被往復驅(qū)動。光盤95通過一主軸85被轉(zhuǎn)動地驅(qū)動。在運送頭90到目標位置中，根據(jù)已被寫在光盤95上的當前位置(開始位置)的地址和目標位置的地址確定運送方向和運送量，控制部分50根據(jù)該運送方向和運送量對步進電機10執(zhí)行一控制操作。圖2更詳細地說明了本實例的步進電機。在圖2中，步進電機10的轉(zhuǎn)子20與編碼器60的編碼器磁鐵66一起整體地轉(zhuǎn)動。當編碼器60的A相傳感器62和B相傳感器64中的每一個檢測到編碼器磁鐵66的N極部分(陰影部分)時，該傳感器輸出一“高(HIGH)”信號。另一方面，當該傳感器檢測到其S極部分時，該傳感器輸出一“低(LOW)”信號。當步進電機10的A相定子32和B相定子34的激勵方向等同于圖2中各線圈部分內(nèi)的N和S示出的方向時，這樣一激勵方向被表示“正”。另一方面，當激勵方向相對于圖2中示出的方向時，這樣一方向被表示為“負”。設(shè)定編碼器60的輸出在高與低之間被轉(zhuǎn)換的“相位轉(zhuǎn)換位置”以使與穩(wěn)定點基本匹配，在該些穩(wěn)定點，轉(zhuǎn)子20被電磁地穩(wěn)定以當步進電機10在兩相激勵中被驅(qū)動時停止。假定轉(zhuǎn)子20的角位置由Ψ表示，如圖2所示，在Ψ＝45°、135°、225°和315°的四點對應(yīng)于相位轉(zhuǎn)換點。而且，這些點為“死點”，在這些點上，轉(zhuǎn)子20處于停止狀態(tài)中，不能通過第二操作模式所致動。因此，當轉(zhuǎn)子20被致動時，控制部分50被請求首先在第一操作模式M1中執(zhí)行一微步驅(qū)動以將轉(zhuǎn)子20運送到除這些死點以外的一固定位置，且然后在第二操作模式M2中執(zhí)行一運送操作。圖3A和3B為說明在第二操作模式M2中步進電機10的激勵相位與編碼器60的輸出之間的相位關(guān)系的示意圖。圖3A及3B中所指出的角度不是實際的旋轉(zhuǎn)角度，而被表示為具有360°的相位周期的電角。圖3A說明了當轉(zhuǎn)子20以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，步進電機10的激勵相位與編碼器60的輸出之間的相位關(guān)系。Ψ＝45°至225°)時，B相定子34以一正方向被激勵，及當A相傳感器62的輸出為低(Ψ＝225°至45°)時，B相定子34以一負方向被激勵。而且，控制部分50執(zhí)行控制以使當B相傳感器64的輸出為高(Ψ＝-45°至135°)時，A相定子32以正方向被激勵，及當B相傳感器64的輸出為低(Ψ＝135°至-45°)時，A相定子32以負方向被激勵。圖3B說明了當轉(zhuǎn)子20以逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，步進電機10的激勵相位與編碼器60的輸出之間的相位關(guān)系?？刂撇糠?0執(zhí)行控制以使當A相傳感器62的輸出為高(Ψ＝45°至225°)時，A相定子32以正方向被激勵，及當A相傳感器62的輸出為低(Ψ＝225°至45°)時，A相定子32以負方向被激勵。而且，控制部分50執(zhí)行控制以使當B相傳感器64的輸出為高(Ψ＝-45°至135°)時，B相定子34以負方向被激勵，及當B相傳感器64的輸出為低(Ψ＝135°至315°)時，B相定子34以正方向被激勵。圖3C附加地說明了大量地到A相定子32的激勵電流。在實際中，到定子32和34的激勵電流量根據(jù)一脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制而被控制。代表由控制部分50輸出給驅(qū)動部分40的電流命令值的數(shù)字數(shù)據(jù)在比電機的響應(yīng)頻率高得多的頻率上被發(fā)送，且PWM的周期P大約為10us。另外，通過設(shè)定占空因數(shù)d＝q/p可在0到1的范圍內(nèi)變化，電流量被控制。根據(jù)從步進電機10的當前位置、當前速度、目標位置、目標速度及轉(zhuǎn)動方向、控制部分50的操作模式及類似中選擇的條件，該占空因數(shù)被控制，從而確定在步進電機10中生成的轉(zhuǎn)矩。通過以此方法控制代表由控制部分50輸出的電流命令值的數(shù)字數(shù)據(jù)，可實際地控制待提供給A相及B相定子32和34的激勵電流的幅值及定時。圖4說明了在具有上述結(jié)構(gòu)的光盤驅(qū)動裝置中的步進電機的控制操作。在圖4中，橫坐標軸表示步進電機10的旋轉(zhuǎn)位置。具體地，在圖4中，左端橫坐標代表步進電機10的開始位置PS及右端橫坐標代表步進電機10的目標位置PT。另一方面，縱坐標分別表示步進電機10在各旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)速度、待被提供給A相及B相定子32及34的激勵電流、及編碼器60的A相及B相傳感器62和64的輸出信號。為說明的目的，這些軸的標度被適當?shù)財U大或縮小。當步進電機10被致動以將頭90運送到目標位置PT時，控制部分50將寫在光盤95上的當前位置的地址與目標位置PT的地址相比較，從而確定步進電機10的旋轉(zhuǎn)方向。圖4說明了一順時針方向。接著，控制部分50根據(jù)從開始位置PS到目標位置PT的運送量，選擇地使用兩操作模式。如果運送量很小，僅在第一操作模式M1中執(zhí)行微步驅(qū)動直至目標位置。然而，如果運送量等于或大于一預定量，通過以第一操作模式M1、第二操作模式M2和第一操作模式M1的次序轉(zhuǎn)換操作模式來執(zhí)行運送。下面，將描述運送量為一預定量或更多時所進行的操作。在自開始位置PS到目標位置PT的運送量為一預定量或更多的情況下，傳送操作被劃分成以下三個階段。也就是說，在第一階段，第一操作模式中執(zhí)行一初始的運送操作。接著，在第二階段中，在第二操作模式M2中執(zhí)行一粗操作，最后，在第三階段中，再在第一操作模式中執(zhí)行運送操作?？刂撇糠?0首先選擇第一操作模式M1，從而通過在對應(yīng)于預定數(shù)量的脈沖的多個時間上以順時針方向的微步驅(qū)動來轉(zhuǎn)動步進電機10。設(shè)定該預定數(shù)量的脈沖以消除驅(qū)動傳輸系統(tǒng)的實際后沖以使步進電機10與頭90相耦合。預先設(shè)定抑制在該致動時由此因素所引起的沖擊振動所要求的一值。例如，在劃分為32個的微步驅(qū)動中將預定脈沖數(shù)設(shè)為32的情況下，電機10被運送到位置P1，在此位置，到定子32和34的激勵電流被改變過一個周期，如圖4所示，然后消除驅(qū)動運送系統(tǒng)的后沖。然后，繼續(xù)微步驅(qū)動直至實現(xiàn)一預定的激勵狀態(tài)，如箭頭C所示。這樣做是為了在第一操作模式M1中預先將轉(zhuǎn)子20定位在一預定的相位并確實地在第二操作模式M2中致動電機10，同時避免第二操作模式M2中的死點。假定由箭頭C指示的激勵狀態(tài)是一A相定子32和B相定子34中的任一相位已被激勵到一最大點及第二操作模式M2中的轉(zhuǎn)動扭矩變?yōu)樽畲蟮臓顟B(tài)?？刂撇糠?0在由箭頭C指示的激勵狀態(tài)在電機10已通過位置P1后所首先出現(xiàn)的位置P2上將操作模式從第一操作模式M1轉(zhuǎn)換為第二操作模式M2。在第二操作模式M2中，控制部分50根據(jù)編碼器60的A相傳感器62和B相傳感器64的輸出信號，提供第一序列的命令值給驅(qū)動部分40。響應(yīng)于此，驅(qū)動部分40根據(jù)A相傳感器62的輸出高/低以正/負方向激勵B相定子34且同樣地根據(jù)B相傳感器64的輸出高/低以正/負方向激勵A相定子32。在此情況下，激勵電流的實際幅值為Ao并且步進電機10通過一較強的加速力被順時針地加速。該加速是指第一加速。步進電機10被開始減速的時間為步進電機在位置P5具有一預定速度時的時間，在位置P5，控制部分50的操作模式被從第二操作模式M2轉(zhuǎn)換成第一操作模式M1。因此，預先確定減速所需的制動距離并該減速被設(shè)定為在剩余距離等于該制動距離的一點上開始。更具體地，控制部分50通過計數(shù)A相傳感器62或B相傳感器64的輸出信號來計算步進電機10的旋轉(zhuǎn)位置，并通過比較旋轉(zhuǎn)位置與位置P5來計算其余運送量。確定對應(yīng)于該其余運送量的目標速度VT，如虛線所示。另一方面，從編碼器60的A相傳感器62或B相傳感器64的輸出信號的周期次數(shù)的反數(shù)計算在各點上的步進電機10的旋轉(zhuǎn)速度。在該點上的目標速度VT與旋轉(zhuǎn)速度V之間的偏差變得小于一預定值V0的位置(即在位置P3)上，控制部分50改變待被提供給驅(qū)動部分40的序列命令值，從第一序列變?yōu)榈诙蛄?，以將該加速度為第二加速。這樣，驅(qū)動部分40從A0到A1地降低待被提供給定子32和34的電流量，同時維持定子32和34與傳感器62和64之間的轉(zhuǎn)換定時關(guān)系以使步進電機10的驅(qū)動方向恒定。A1的值被設(shè)定為一最佳值，該最佳值被經(jīng)驗地確定當步進電機10帶有最小沖擊地從加速操作變?yōu)闇p速操作時，消除在將步進電機10與頭90相耦合的驅(qū)動傳輸系統(tǒng)中生成的后沖。在偏差ΔV變?yōu)榱愕奈恢肞4，控制部分50將待被提供給驅(qū)動部分40的序列命令值從第二序列變?yōu)榈谌蛄?。響?yīng)于此，驅(qū)動部分40激勵定子32和34并減速電機10以在步進電機中沿逆時針方向產(chǎn)生一轉(zhuǎn)動力。在此情況下，控制部分50根據(jù)A相傳感器62的輸出高/低以正/負方向激勵A相定子32并類似地根據(jù)B相傳感器64的輸出高/低以負/正方向激勵B相定子34。控制部分50繼續(xù)該減速操作，同時控制電流量A2以使可在完成第二操作模式M2的位置P5處得到預定范圍內(nèi)的精度和速度精度。在步進電機10通過位置P5后，控制部分50再次以第一操作式M1執(zhí)行一微步驅(qū)動。更具體地，在第一次檢測到編碼器60的A相傳感器62或B相傳感器64的輸出信號的轉(zhuǎn)換點(即上升邊或下降邊)時一點上，操作模式從第二操作模式M2轉(zhuǎn)換成第一操作模式M1。在此情況下，通過在轉(zhuǎn)換操作模式的前后使到定子32和34的激勵電流滿足一預定關(guān)系，防止產(chǎn)生沖擊振動。例如，在與B相傳感器64的下降邊同步的時間上完成第二操作模式M2的瞬間，如圖4所示，轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)位置被定位在Ψ＝-45°的一位置上，如圖2所示。在此情況下，當開始第一操作模式M1時，在正方向上具有相同幅值的激勵電流被提供給A相定子32和B相定子34，從而將轉(zhuǎn)子20的穩(wěn)定點設(shè)定在Ψ＝-45°以使該點匹配于本發(fā)明。因此，在該點，由電磁力所致的轉(zhuǎn)動扭矩變?yōu)榱?。所以，該位置變?yōu)檗D(zhuǎn)子20被電磁地穩(wěn)定的一穩(wěn)定點。因此，在此時，第二操作模式M2被轉(zhuǎn)換成第一操作模式M1，被提供在轉(zhuǎn)子20上直至此時的減速力變?yōu)榉浅Ｐ?。通過在停止轉(zhuǎn)子20之前削弱待被提供給轉(zhuǎn)子20的減速力，可能防止整個輔助系統(tǒng)由于慣性而造成的反轉(zhuǎn)。為了確保該效果，制動電機10的旋轉(zhuǎn)速度在操作模式被切換的前后之間被連續(xù)地改變。也就是說，在操作模式被轉(zhuǎn)換成第一操作模式式之后即刻的微步驅(qū)動速度等于在第二操作模式M2中位置P5處的目標速度。從位置P5起，電機10通過第一操作模式中的微步驅(qū)動而被逐步地減速直至電機10達到目標位置PT。上述的控制操作不僅實現(xiàn)了運送到目標位置PT的高分辨力控制，而且大大減小了步進電機10被停止時所產(chǎn)生的沖擊振動。在上述實例中，步進電機10以順時針方向轉(zhuǎn)動。同樣的描述可用于步進電機10以逆時針方向轉(zhuǎn)動的情況。從上述描述中可以清楚地看出，在該實例中可獲得以下的效果。首先，通過在一系列步進電機10的運送操作期間轉(zhuǎn)換控制部分50的操作模式(例如通過在作為閉環(huán)模式的第二操作模式M2中以高速度運送步進電機10且然后在第一操作模式M1中微步驅(qū)動電機)，可實現(xiàn)步進電機10的高分辨力。因此，可同時實現(xiàn)高速運送和高分辨力定位。步進電機10的分辨力可通過與轉(zhuǎn)子20的磁極數(shù)無關(guān)的微步驅(qū)動而被確定。因此，可將轉(zhuǎn)子20的磁極數(shù)設(shè)定為很少，以提高電機在第二操作模式M2中被驅(qū)動時的高速旋轉(zhuǎn)能力及電機的效率，同時保持一滿意的分辨力。其次，控制部分50依據(jù)步進電機10到目標位置的運送量而選擇地使用操作模式。具體地，當運送量小于一預定值時，控制部分50在短距離運送時僅在第一操作模式M1中驅(qū)動步進電機10，并當運送量等于或大于該預定值時，控制部分50通過轉(zhuǎn)換第二操作模式M2和第一操作模式M1來驅(qū)動步進電機10。因此，通過避免在短距離運送時進行復雜的控制轉(zhuǎn)換，可執(zhí)行適于步進電機10的運送量的最佳控制。第三，可防止在步進電機10的輸出的驅(qū)動傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生沖擊振動。當開始步進電機10的加速操作時，控制部分50在第一操作模式式中微步驅(qū)動步進電機1。然后，在消除驅(qū)動傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的后沖后，操作模式被轉(zhuǎn)換成第二操作模式M2，從而加速步進電機10。因此，可防止由于在加速時后沖所致的驅(qū)動傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊振動。而且，控制部分50在步進電機10的操作狀態(tài)從加速操作轉(zhuǎn)換成減速操作之前，還改變提供給驅(qū)動部分40的序列的命令值并減小提供給步進電機10的驅(qū)動電流。因此，可防止由在減速的后沖所致的在驅(qū)動傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊振動。還有，在電機被停止前，激勵電流被提供給定子32和34以使在控制部分50的操作模式被從第二操作模式M2轉(zhuǎn)換成第一操作模式M1的瞬間，轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)位置實際地與在微步驅(qū)動期間同樣的瞬間處轉(zhuǎn)子20的穩(wěn)定點相匹配。所以，可在電機被停止前將提供給轉(zhuǎn)子20的減速力減小到很小，以防止由整個輔助系統(tǒng)的慣性能量所引起的反轉(zhuǎn)，并防止當步進電機10被停止時在驅(qū)動傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊振動。在該實例中，可以理解，通過用于步進電機的一簡單構(gòu)成可同時實現(xiàn)高的位置控制分辨力、高速旋轉(zhuǎn)能力和低振動。在該實例中，已說明了具有兩相激勵線圈的兩相PM型步進電機。但是，本發(fā)明的應(yīng)用并不限于此。通常，在使用其中轉(zhuǎn)子的磁極周期角為θ°且勵磁線圈有N個相位的步進電機的情況下(這里N是一等于或大于二的整數(shù)但不包括一反轉(zhuǎn)相位)，如果使用一在N個通道上輸出檢測信號的編碼器，這里各輸出信號具有一θ°的周期角并相互具有一θ°/N角的相位差，則可獲得同樣的效果。而且，步進電機的類型對于轉(zhuǎn)子來說并不限于使用一永久磁鐵的PM型。作為替代，也可采用使用軟磁部件的VR型步進電機。而且，在該實例中，對于當控制部分處于第二操作模式M2時，步進電機在兩相激勵中被驅(qū)動的情況，已敘述一種用于提供一預定引導角關(guān)系給一編碼器的輸出及定子的激勵轉(zhuǎn)換定時的方法。然而，通常在控制部分在第二操作模式M2中以一P相激勵驅(qū)動步進電機的情況下(P是一等于或小于N的自然數(shù)且不包括一反轉(zhuǎn)相位)，它僅設(shè)定在步進電機以P相激勵被驅(qū)動時轉(zhuǎn)子被穩(wěn)定的穩(wěn)定點和當編碼器的輸出信號相位被改變時轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，以使這兩點實際上相互匹配。實例2下面將參照圖5及6敘述本發(fā)明的第二個實例。圖5為采用本發(fā)明的第二個實例的一光盤驅(qū)動裝置的示例性構(gòu)成示意圖。在圖5中，驅(qū)動部分40、電流驅(qū)動器42和44、法蘭盤72、絲杠74、軸承76、底盤80、導軸82、主軸85、頭90、螺母段92、彈簧94及光盤95與在第一實例中所使用的相應(yīng)部分相同。控制部分50a除了在第一實例的控制部分的元件外，還包括有下述元件。步進電機10a也為兩相PM型，轉(zhuǎn)了20、A相定子32和B相定子34與在第一實例中的相同。在轉(zhuǎn)子20的軸上固定一遮光板24。其中，遮光板24上以4.5°的角度周期開有數(shù)條狹縫。該4.5°值被確定為遮光板24的狹縫的角度周期以使為在轉(zhuǎn)子20的磁鐵中形成磁極的72°角度周期的1/L(這里L為一等于或大于2的整數(shù)，例如在該情況下為1/16)。具體地，由于步進電機10a的相位數(shù)為2，也將狹縫的角度周期選擇為1/2L(這里L為一整數(shù)，即1/16＝1/(24))。光電傳感器26為一傳輸型光電傳感器，包括有在其發(fā)光測上的一LED和在其光接收側(cè)上的一光電晶體管，并根據(jù)遮光板24的狹縫的存在或不存在來提供輸出信號。光電傳感器26連同遮光板24一起被安裝在一罩殼28內(nèi)以在處理期間不被損壞或不會聚集灰塵以劣化其性能。光電傳感器26的輸出由數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52數(shù)字化。數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52通過將光電傳感器26的輸出與某一參考值相比較，不是簡單地輸出高/低信號，而是僅當一值被從參考值轉(zhuǎn)換成另一參考值時，在高和低之間轉(zhuǎn)換這些輸出，從而防止由震顫所致的誤操作。數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出在一方面被輸入給控制部分50a且在另一方面也被輸入給-十六進制計數(shù)器54。每當一個信號脈沖被從數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52輸入給其時，計數(shù)器54的計數(shù)增加1。一組0到15的循環(huán)值輸出作為四比特二進制數(shù)。另一方面，當從控制部分50a輸出一清除信號給計數(shù)器54時，計數(shù)器54的值被清除為零。計數(shù)器54的輸出通過具有四個輸入端和四個輸出端的一碼轉(zhuǎn)換器56而被碼轉(zhuǎn)換。碼轉(zhuǎn)換器56的真值被不在表1中。碼轉(zhuǎn)換器56的四個輸出端將分別稱為“P”、“Q”。“P的反量(P)”和“Q的反量(Q)”。應(yīng)注意到表1中所示的輸入值被表示為十進制數(shù)，而不是實際的四比特二進制數(shù)。表1如從表1中所看到，碼轉(zhuǎn)換器56的各輸出通過將數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路56的一相應(yīng)輸出進行劃分以使前者輸出為后者輸出的1/16而獲得。碼轉(zhuǎn)換器56的P輸出的相位通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的四個輸出周期而與Q輸出相同不同。碼轉(zhuǎn)換器56的另外兩個輸出通過分別將P輸出和Q輸出進行反轉(zhuǎn)而得到。數(shù)據(jù)選擇器58選擇四個輸入P、Q、P的反量和Q的反量中的兩個并檢索它們作為兩輸出A和B。一三比特選擇信號被輸入給數(shù)據(jù)選擇器58，數(shù)據(jù)選擇器58根據(jù)該信號值執(zhí)行一選擇。該選擇信號的三比特內(nèi)容為旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)CW(一比特)和電機初始狀態(tài)數(shù)據(jù)CM(兩比特)。當步進電機10a以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，提供“1”為旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)CW，而當步進電機10a以逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，提供“0”為旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)。電機初始狀態(tài)數(shù)據(jù)CM表示在開始第二操作模式M2之前即刻的步進電機10a的激勵狀態(tài)。這里，將提前描述假定步進電機10a被保持在一相激勵狀態(tài)且然后控制部分50a被轉(zhuǎn)換成第二操作模式M2。該一相激勵狀態(tài)包括有四個狀態(tài)只有A相定子被以正方向激勵的狀態(tài)；只有B相定子34被以正方向激勵的狀態(tài)；只有A相定子被以負方向激勵的狀態(tài)；只有B相定子被以負方向激勵的狀態(tài)。依據(jù)該四個狀態(tài)的各狀態(tài)，CW值以上述次序變?yōu)?、1、2和3，操作模式被轉(zhuǎn)換成第二操作模式M2用于執(zhí)行一驅(qū)動。選擇信號CW和CM與由數(shù)據(jù)選擇器58選擇的輸入和輸出信號的值中的對應(yīng)關(guān)系被示出在表2中?？勺⒁獾紺M值將在下面表示為十進制數(shù)，而不是實際的兩比特二進制。表2</tables>將參照圖6描述具有上述結(jié)構(gòu)的光盤驅(qū)動裝置中的步進電機的控制操作。根本上，第一實例中所述的控制操作類似于第二實例中所執(zhí)行的控制操作。這里，將省去與第一實例中所述重復的內(nèi)容。圖6為說明步進電機的控制操作的示意圖。在圖6中，橫坐標軸表示步進電機10a的旋轉(zhuǎn)位置。另一方面，縱坐標軸分別表示在各旋轉(zhuǎn)位置的控制部分50a的操作模式、步進電機10a的旋轉(zhuǎn)速度、待被提供給定子32和34的激勵電流、數(shù)據(jù)選擇器58的輸出信號及數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出信號。首先，控制部分50a確定步進電機10a的旋轉(zhuǎn)方向。這里，假設(shè)旋轉(zhuǎn)方向為順時針。接著，步進電機10a在第一操作模式M1中通過微步驅(qū)動而被轉(zhuǎn)動直至電機到達實現(xiàn)了由箭頭C1至C4指示的四個一相激勵狀態(tài)中的任一個的位置P2。這里，C1為僅有A相定子32以正方向被激勵的狀態(tài)，C2為僅有B相定子34以正方向被激勵的狀態(tài)，C3為僅有A相定子32以負方向被激勵的狀態(tài)及C4為僅有B相定子34以負方向被激勵的狀態(tài)。在一相激勵狀態(tài)被保持大約1或2ms后，控制部分50a輸出一清除信號給計數(shù)器54，從而將輸出值設(shè)定為零。控制部分50a還輸出旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)CW和電機初始狀態(tài)數(shù)據(jù)CM給數(shù)據(jù)選擇器58。這里，由于步進電機10a的旋轉(zhuǎn)方向為順時針，CW＝1且當電機從狀態(tài)C1被致動時CM被設(shè)定為“0”。這些值被繼續(xù)保持直到后來操作模式被從第二操作模式轉(zhuǎn)換成第一操作模式M1。在CW和CM的值被分別設(shè)在“1”和“0”的情況下，如上所述。數(shù)據(jù)選擇器58的輸出信號A和B分別等于碼轉(zhuǎn)換器56的輸出P和Q，如可從表2中所示的對應(yīng)關(guān)系看出。而且，根據(jù)表1中所示的真值，當計數(shù)器54被清除時，值A(chǔ)和B都為“0”(即低狀態(tài))。從該相位狀態(tài)開始，輸出信號A的值響應(yīng)于數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的第二周期脈沖而升至“1”(高)且每當從那時起通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的八個脈沖周期時，輸出信號A的狀態(tài)發(fā)生周期地變化。類似地，輸出信號B的值響應(yīng)于數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的第六周期脈沖而升至“1”且每當從那時起通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的八個脈沖周期時，輸出信號B的狀態(tài)發(fā)生周期地變化。也就是說，數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出通過計數(shù)器54、碼轉(zhuǎn)換器56和數(shù)據(jù)選擇器58被劃分為1/16以使產(chǎn)生輸出信號A和B。因此，可以理解輸出信號A和B開始自計數(shù)器通過控制部分50a被清除的輸出狀態(tài)并具有被相互移位過對應(yīng)于數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出的四個周期的一角度的相位。在此時，控制部分50a根據(jù)數(shù)據(jù)選擇器58的兩輸出信號A和B的值，采用第二操作模式M2并提供命令值給驅(qū)動部分40。數(shù)據(jù)選擇器58的輸出信號A和B各自變?yōu)榫哂信c如第一實例中所述的A相傳感器32與B相傳感器34的輸出信號相同的定時的信號。因此，以與第一實例中完全相同的方法，控制部分50a提供命令值以使在加速操作期間根據(jù)輸出信號A的值1/0來以正/負方向激勵B相定子34并根據(jù)輸出信號B的值1/0以正/負方向激勵A相定子32。從位置P4起，執(zhí)行一減速操作。而且，以與第一實例中完全相同的方法，控制部分50a根據(jù)輸出信號A的值1/0以正/負方向激勵A相定子32并根據(jù)輸出信號B的值1/0以正/負方向激勵B相定子34?？刂撇糠?0a繼續(xù)減速操作。同時控制電流量A2以使在完成第二操作模式M2的位置P5處可獲得在確定范圍內(nèi)的一位置精度和一速度精度。在此情況下，步進電機10a的旋轉(zhuǎn)速度已從輸入給控制部分50的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出脈沖的一間隔時間獲得。因此，每當電機轉(zhuǎn)過4.5°就可檢測到該速度，并且取樣所需的時間可被縮短至1/16，例如，與第一實例相比。因此，高精度速度控制可在一寬控制帶上被執(zhí)行。在步進電機10a通過位置p5后，當數(shù)據(jù)選擇器58的輸出信號A或B的值第一次改變時，控制部分50a將操作模式從第二操作模式M2轉(zhuǎn)換為第一操作模式M1。在轉(zhuǎn)換后，以與第一實例中的相同方法控制到定子32和34的激勵電流，并且執(zhí)行微步驅(qū)動直至電機10a到達目標位置PT。在上述實例中，已敘述過步進電機以順時針方向旋轉(zhuǎn)的情況，同樣的敘述也可用于電機以逆時針方向旋轉(zhuǎn)的情況。在這一情況下，控制部分50a僅提供“0”值作為旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)CW用于數(shù)據(jù)選擇器58。而且，已敘述了假定在第二操作模式M2中的致動時間的電機初始狀態(tài)數(shù)據(jù)為狀態(tài)C1的情況。在電機從狀態(tài)C2和C4被致動的狀態(tài)下，控制部分50a僅分別提供“1”到“3”的值作為電機初始狀態(tài)數(shù)據(jù)CM。注意到在第二實例中包括有遮光板24、光電傳感器26和數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的組件對應(yīng)于本申請的權(quán)利要求書中所引用的編碼器。進而，步進電機的激勵線圈數(shù)假定為N(這里N為一等于或大于2的整數(shù)且不包括反轉(zhuǎn)的相位)且編碼器的輸出信號的旋轉(zhuǎn)角度周期與轉(zhuǎn)子的磁極的角度周期的比例假定為K(這里K為一等于或大于2的整數(shù))。通過概括N和K間的關(guān)系，K被假定為一N的倍數(shù)(即K＝M×N，N為等于或大于2的整數(shù))。然后，通過假定一分配器部分經(jīng)將編碼器的輸出信號劃分成1/K而生成一檢測信號并假定通過將各自被劃分的檢測信號的相位移過對應(yīng)于編碼器輸出信號的M/2個周期的一角度而產(chǎn)生N個通道，本實例的構(gòu)成可被概括。從上述中可以顯見，在該實例中可獲得以下效果。首先，可完全除去用于匹配步進電機與編碼器之間相位關(guān)系的調(diào)整。無論在轉(zhuǎn)子20的磁極位置的角相位、遮光板24的狹縫位置的角相位和光電傳感器26的安裝位置的角相位中確立什么類型的相對關(guān)系，如果通過將編碼器的輸出信號劃分成1/K(該編碼器具有一恰好為形成轉(zhuǎn)子20的磁極時角周期K倍的角周期)而生成一檢測信號，同時將步進電機10a處于一預定激勵狀態(tài)的一狀態(tài)視為參考狀態(tài)，則步進電機的激勵與檢測信號的定時可相互匹配。通過以這種方式省去匹配步進電機與編碼器間相位關(guān)系的調(diào)整過程，可完全簡化裝配過程。其次，可減少用于編碼器的傳感器數(shù)量。由于K的值被設(shè)定為N的倍數(shù)(即激勵線圈的相位數(shù))且通過分配器部分產(chǎn)生具有各自不同相位的N個通道上的輸出信號，只有一光電傳感器26可產(chǎn)生N個通道上的具有各自不同相位的多個輸出信號。這樣，與使用多個傳感器的情況相比，可節(jié)省這些傳感器及其連線的成本。而且，可完全消除引起精度下降的各種因素，例如傳感器中的安裝精度、傳感器中的溫度特性、及其頻率特性中的變化等。因此，可以高可靠性及穩(wěn)定性的方式驅(qū)動步進電機。第三，可提高旋轉(zhuǎn)角度中的檢測精度及步進電機的旋轉(zhuǎn)速度。與根據(jù)由形成轉(zhuǎn)子20的磁極時的角周期所確定的周期信號檢測角度及速度的情況相比，通過將編碼器的輸出信號直接輸入給與分配器部相分離的控制部分50a，可以高精度檢測旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度并在寬控制帶上以高精度控制電機而不增加任何成本。特別當電機以低轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)時，輸出速度信號的時間可被有利地提早。從這些效果中可以理解，在該實例中，通過不需要調(diào)整過程的簡化結(jié)構(gòu)，可以高精度和高可靠性的方式來控制步進電機。在該實例中，計數(shù)器54的值隨數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出信號的上升邊而變化。但是，如果控制器被構(gòu)成為使計數(shù)器54的值在數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的上升邊和下降邊被改變，則相位匹配中的精度可被加倍。而且，在該實施例中，分配器部分被構(gòu)成為由計數(shù)器54、碼轉(zhuǎn)換器56和數(shù)據(jù)選擇器58組成的一電路結(jié)構(gòu)?？商鎿Q地，該分配器部分可通過軟件算法，例如，通過在第一實例中在控制部分50內(nèi)的DSP中執(zhí)行程序處理而被實現(xiàn)。還有，在該實例中，分配器部分通過一直將數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出劃分成1/16而生成一檢測信號?？商娲?，例如通過高速旋轉(zhuǎn)期間在劃分時改變計數(shù)數(shù)字而可提供一導前角。旋轉(zhuǎn)速度變得越高，則扭矩角變得更加不同于理想角度90°。因此，在該實例中，通過采用在整個旋轉(zhuǎn)區(qū)中預先提供一45°的導前角的結(jié)構(gòu)，提高了高速旋轉(zhuǎn)區(qū)中的扭矩特性。然而，如果根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整劃分時的計數(shù)數(shù)字，更佳的扭矩特性是適用的。具體地，如果通過在轉(zhuǎn)數(shù)達到第一預定值(例如2000rpm)時使數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出不被進行1/16而是僅被進行一次1/15劃分來產(chǎn)生一檢測信號，則提供一23°的導前角。接著，如果通過在轉(zhuǎn)數(shù)達到下一個預定值(例如4000rpm)時使數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出不被進行1/16劃分而是僅再被進行一次1/15劃分來產(chǎn)生一檢測信號，則再提供一23°的導前角。通過以這種方式在控制部分50內(nèi)的DSP中設(shè)定該程序而能實現(xiàn)更佳的扭矩特性。相反地，在減速時，通過在轉(zhuǎn)數(shù)達到各預定值(例如4000rpm、2000rpm1時使數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出不被進行1/16劃分而是被進行兩次1/17劃分來生成一檢測信號，導前角被減小。為了提供一導前角，通過調(diào)整電路結(jié)構(gòu)可延遲一檢測信號，然而，延遲時間是轉(zhuǎn)數(shù)和導前角的函數(shù)。因此，即使當提供一恒定導前角時，延遲時間一定總是根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)被計算的以使控制不利地變?yōu)閺碗s。在另一方面，由于以上述示例的方法可直接控制導前角，控制負載可被有利地減輕。而且，在該實施例中，步進電機10a從開始位置ps直至位置p2通過微步驅(qū)動而被轉(zhuǎn)動。但是，驅(qū)動方法并不限于此。由于步進電機10a在位置p2第二操作模式M2開始之前不得不處于一預定的激勵狀態(tài)，進步電機10a可通過例如一相激勵驅(qū)動的不同驅(qū)動方法，從開始位置ps直至位置p2被容易地轉(zhuǎn)動。實例3下面將參照圖7描述本發(fā)明的第三實例。圖7為采用本發(fā)明的第三實例的一光盤驅(qū)動裝置的示例性結(jié)構(gòu)示意圖。在圖7中，步進電機10a、驅(qū)動部分40、電流驅(qū)動器42和44、數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52、計數(shù)器54、碼轉(zhuǎn)換器56、數(shù)據(jù)選擇器58、法蘭盤72、絲杠74、軸承76、底盤80、導軸82、主軸85、頭90、螺母段92、彈簧94和光盤95與第二實例中所用的相同。控制部分50b除了第二實例中控制部分50的元件外，包括有下述元件。制動器87通過彎曲一部分底盤80而形成并與頭90發(fā)生接觸，從而限制了頭90朝向光盤95的內(nèi)圓周方向上的移動范圍。制動器87被用作為初始狀態(tài)(例如供電時)中定位頭90的一基準。且制動器87以高精度形成以使當制動器87與頭90相接觸時光盤95的中心與頭90的光束點的中心之間的距離X變?yōu)橐活A定值。該X值被設(shè)定為一小于光盤95上的信息記錄區(qū)域的最內(nèi)部圓周的半徑R2的值。注意到引入?yún)^(qū)被定義在光盤95上的R1和R2之間，信息記錄區(qū)被定義在光盤95上的R2和R3之間。頭90在光盤95上開始一讀出操作時，頭90的光束點的中心被要求位于引入?yún)^(qū)內(nèi)的任意位置。制動器88由例如橡膠的彈性材料制成并與頭90發(fā)生接觸，從而限制頭90朝向光盤95的外圓周方向的移動范圍。由于制動器88的硬度被設(shè)定為低于制動器87的硬度，盡管其定位精度低。該制動器88被提供以使在與頭90相接觸時具有更高的沖擊吸收能力。控制部分50b包括一判定部分51。判定部分51確定數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出信號是否在由控制部分50b確定的一周期內(nèi)被改變。如果有一變化，判定部分51將“1”值返回給控制部分。另一方面，如果沒有變化，判定部分51將“0”值返回給控制部分50b。在僅檢測到上升邊的情況下。數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出信號具有大約4.5°的角度分辨力。另一方面，在檢測到上升邊及下降邊兩者的情況下，數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出信號具有大約2.3°的角度分辨力。這里，編碼器的角度分辨力被假定為大約4.5°，同時假定只有上升邊被檢測到。另一方面，在步進電機10a通過閉環(huán)控制而被微步驅(qū)動，一步對應(yīng)于大約0.6°的情況下。因此，如果電機以八步或更多步被驅(qū)動，則步進電機10a轉(zhuǎn)動大約4.5°(即編碼器的角度分辨力)或更多，假定未致使失去同步。因此，如果數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出信號在該時間周期中沒有被改變，可確定步進電機10a失去控制。在該實例中，當控制部分50b處于第一操作模式M1中，判定部分51確定數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出信號是否相對于各單一的角度變化而被改變，同時將具有20步(大約1.2°)的一微步驅(qū)動被為一單位。響應(yīng)于由判定部分51返回的該值，確定一待被執(zhí)行的控制操作。以下，將描述當供電時具有這樣一結(jié)構(gòu)的光盤驅(qū)動裝置的初始操作，該初始操作的目的在于精確地定位頭90(該頭90初始地位于任意位置)，將制動器87的位置作為一參考。在這樣的情況下，在頭90與具有較高硬度的制動器87發(fā)生接觸之前，以低速移動頭90以使不產(chǎn)生大的沖擊負載。在此情況下，速度越低，沖擊負載越小。然而，如果頭90初始地位于光盤95的外圓周的附近，則要花在相對長的時間使頭90與制動器87發(fā)生接觸。為了避免這種情況，通過使頭90與軟制動器88相接觸首先執(zhí)行一粗定位，然后頭90與制動器87相接觸。在初始操作時，首先，控制部分50b選擇第一操作模式M1并通過微步驅(qū)動運送頭90向光盤95的外圓周方向。運送速度被設(shè)定在大約5至約30mm/s且激勵電流量被設(shè)定為生成拉矩到這樣的程度使在正常運送操作期間不引起明顯失去同步但當頭90由制動器88限制時致使失去同步。數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出在該運送期間被輸入給判定部分51。根據(jù)每當執(zhí)行過一次具有20步的一微步驅(qū)動時自控制部分50b輸出的定時信號，如果數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路52的輸出在一定時信號被輸入的時間與下一定時信號被輸入的時間之間的一周期內(nèi)沒有被改變，判定部分51確定已造成失去同步。當頭90的位置被制動器88所限制時，判定部分51檢測到步進電機10a失去同步并返回“O”值給控制部分50b。響應(yīng)于其，控制部分50b在第二操作模式M2中反轉(zhuǎn)步進電機10a的旋轉(zhuǎn)方向并將頭90以高速朝向光盤95的內(nèi)圓周方向運送過一預定距離。該預定距離是這樣一距離預料到有誤差，其被設(shè)定為稍短于從頭90被定位在制動器88的狀態(tài)到頭90被定位在制動器87的狀態(tài)的運送量。然后，控制部分50b以大約1mm/s/的低速將頭90運送過較短的其余距離直至頭90被定位在制動器87。在該情況下，激勵電流量也被設(shè)定為生成扭矩到這樣一程度使在正常運送操作期間不引起明顯失去同步，但在頭90被制動器87限定時致使失去同步。然后，當頭90的位置被制動器87限制時，判定部分51檢測到步進電機10a失去同步并將一“0”值返回到控制部分50b。響應(yīng)于此，控制部分50b停止步進電機10a，且因此通過制動器87完成頭90的定位。最后，將該位置看作為一參考，控制部分50b在第一操作模式M1中再次將頭90朝向光盤95的外圓周方向運送過一預定距離。該預定距離被設(shè)定為使頭90的光束點的中心精確地定位在光盤95的引入?yún)^(qū)域上。例如，在一CD中，引入?yún)^(qū)域由該盤的23mm和25mm的半徑所確定。假設(shè)當頭90與制動器87接觸時頭90的光束點的中心被表示為X＝22±0.2mm，頭90被要求移動過2mm。而且，假定以一種兼容方式從例如具有與CD不同的引入?yún)^(qū)(由22.6mm和24mm半徑確定)的DVD的光盤再現(xiàn)信息的情況。在該情況下，假定距離X為相同，需要將頭90的運送距離設(shè)定在1.5mm以使光束點的中心位于由23m及24mm半徑確定的范圍上，由DVD標準確定的引入?yún)^(qū)與由CD標準確定的引區(qū)相重疊?？商娲?，在由于光盤被放在一盒內(nèi)或類似的原因，光盤的類型可被預先鑒別出的情況下，頭90的光束點的中心可通過依據(jù)該盤類型改變運送距離而被運送到對于各種類型盤所優(yōu)選的一初始位置。當以這種方式將頭90的光束點的中心運送入引入?yún)^(qū)后，頭90從光盤95讀出信息。從上述可以顯見，在該實例中可獲得以下效果。首先，通過快速確定驅(qū)動下的電機是正在移動還是被停止，可轉(zhuǎn)換控制操作。也就是說，控制部分50b通過一開環(huán)控制直接確定步進電機10a的旋轉(zhuǎn)角，編碼器在旋轉(zhuǎn)期間檢測一實際旋轉(zhuǎn)角，及判定部分51將這些角進行相互比較，從而以一高精度檢測步進電機10a的失去同步。作為一比較例，在一編碼器被附連于一DC電機的常規(guī)電機控制方法中，例如，需要通過一計時器管理來檢查編碼器的輸出中的變化，在該計時器管理中，電流被連續(xù)提供給電機一固定的時間周期，以確定頭90是否與制動器87接觸。因此，這樣一控制方法的響應(yīng)速度是緩慢的。而且，如果頭90被以低速度驅(qū)動，肯定難以確定頭90是否已與制動器87接觸。相反，在該實例中，頭90的速度可被任意設(shè)定并可在任意速度條件下以短時間確定頭90與制動器87之間的接觸。當然，本發(fā)明不僅可用于判定與制動器的接觸，而且可適用其可有效地確定是否已造成失去同步的其它情況。其次，由于在通過使頭90與具有較低硬度的制動器88相接觸來執(zhí)行一粗定位后以一低速使頭90與具有較高硬度和較高定位精度的制動器87相接觸，可能同時實現(xiàn)頭90的高精度定位，接觸時低沖擊和低噪聲及減少定位所需的時間。從上述可以顯見，本發(fā)明的步進電機控制器在一系列運送操作期間通過轉(zhuǎn)換適于高精度定位的第一操作模式與適于高速度運送的第二操作模式來執(zhí)行一控制，從而同時實現(xiàn)步進電機的高精度定位和高速運送。而且，第二操作模式被轉(zhuǎn)換成第一操作模式的轉(zhuǎn)換點實際上與轉(zhuǎn)子被電磁地穩(wěn)定并在微步驅(qū)動中停止的穩(wěn)定點相匹配，從而大大減少了轉(zhuǎn)換操作模式時的回轉(zhuǎn)。還有，在第二操作模式中，在步進電機的操作狀態(tài)被從加速操作轉(zhuǎn)換成減速操作之前，加速被降低，從而使從加速進入減速的速度變化變得平滑并大大減小了由于速度變化所導致的沖擊振動。因此，本發(fā)明可提供一用于進電機的同時實現(xiàn)高精度定位，高速運送和低振動的步進電機控制器。不脫離本發(fā)明的范圍和精神，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員顯然可以作出各種其它的改型。因此不期望將所附權(quán)利要求的范圍僅限于在此的敘述，而是應(yīng)得到廣義地解釋。權(quán)利要求1.一種步進電機控制器包括一步進電機，包括一轉(zhuǎn)子和一勵磁線圈；一驅(qū)動部分，用于響應(yīng)于一輸入命令值，提供多級驅(qū)動電流給該勵磁線圈，從而實現(xiàn)一微步驅(qū)動；一控制部分，用于通過改變提供給驅(qū)動部分的命令值來控制該步進電機；一位置檢測控制部分，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置生成一檢測信號，其中該控制部分轉(zhuǎn)換第一操作模式和第二操作模式兩種操作模式，該控制部分在第一操作模式中根據(jù)由其自身生成的一定時改變提供給驅(qū)動部分的命令值，且該控制部分在第二操作模式中根據(jù)對應(yīng)于由位置檢測控制部分生成的檢測信號的一定時，改變提供給驅(qū)動部分的命令值從而控制該步進電機。且其中該控制部分在將步進電機從一開始位置運送到一目標位置的一系列傳送操作期間，轉(zhuǎn)換該兩操作模式，且該控制部分在第二操作模式中使步進電機執(zhí)行一粗操作及然后將第二操作模式轉(zhuǎn)換成第一操作模式，從而執(zhí)行一微步驅(qū)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種步進電機控制制器，其中該控制部分依據(jù)步進電機從開始位置運送到目標位置的運送量，選擇地使用兩操作模式，如果該運送量小于一預定值，控制部分僅在第一操作模式中驅(qū)動步進電機而如果運送量等于或大于該預定值，控制部分則通過在第二操作模式與第一操作模式之間進行轉(zhuǎn)換來驅(qū)動步進電機。3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種步進電機控制器，其中當位置檢測控制部分的輸出信號的相位被改變時，控制部分根據(jù)一時間將第二操作模式轉(zhuǎn)換成第一操作模式，且其中轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)換瞬間的旋轉(zhuǎn)位置實際地與轉(zhuǎn)子被電磁地穩(wěn)定并在微步驅(qū)動中停止的一穩(wěn)定點相匹配。4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種步進電機控制器，其中當步進電機在第二操作模式中被驅(qū)動時，控制部分為驅(qū)動部分提供第一序列命令值，從而以第一加速來加速步進電機，且隨后為驅(qū)動部分提供第二序列命令值，從而以實際上低于第一加速的第二加速來加速步進電機，及然后為驅(qū)動部分提供第三序列命令值，從而減速步進電機。5.一種步進電機控制器包括一步進電機，包括一轉(zhuǎn)子和多個激勵線圈；一驅(qū)動部分，用于響應(yīng)于一輸入命令值，提供驅(qū)動電流給各激勵線圈；一控制部分，用于通過改變提供給驅(qū)動部分的命令值來步驅(qū)動步進電機；一位置檢測控制部分，用于通過以α°或更小的分辨力檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角來輸出一檢測信號；及一判定控制部分，用于確定步進電機是否脫離同步，其中該控制部分通過α°或更大的分辨力改變對應(yīng)于步進電機的旋轉(zhuǎn)的命令值，且判定控制部分根據(jù)在命令值被改變前后檢測信號的變化來確定步進電機是否脫離同步。6.根據(jù)權(quán)利要求5的一種步進電機控制器，還包括一被運送的物體，由步進電機傳給其一驅(qū)動力以使其經(jīng)一預定路由被運送；及一制動器，用于與該被運送的物體相接觸，從而限定被運送物體的運送范圍，其中該控制部分以一方向驅(qū)動步進電機，在該方向上被運送物體與制動器相接觸，且其中在判定控制部分確定去同步后，控制部分停止向該方向驅(qū)動步進電機或反轉(zhuǎn)驅(qū)動方向。7.根據(jù)權(quán)利要求5的一種步進電機控制器，還包括一被運送的物體，由步進電機傳給其一驅(qū)動力以使其經(jīng)一預定路由被運送；及第一制動器和第二制動器，用于與該被運送的物體相接觸，從而限定被運送物體的運送范圍，其中提供第一制動器和第二制動器以使它們在相互間經(jīng)一預定距離而被隔開，第一制動器的硬度低于第二制動器的硬度，且其中控制部分以一方向控制步進電機，在該方向中，被運送的物體與第一制動器相接觸，且其中在判定控制部分確定失去同步后，控制部分以一方向控制步進電機在該方向中，被運送的物體與第二制動器相接觸，且其中在判定控制部分確定失去同步后，控制部分停止或反轉(zhuǎn)步進電機的驅(qū)動，且其中被運送物體與第二制動器相接觸前即刻的被運送物體的速度低于被運送物體與第一制動器相接觸前即刻的被運送物體的速度。全文摘要一種步進電機控制器包括:一步進電機,包括一轉(zhuǎn)子和一勵磁線圈;一驅(qū)動部分,用于響應(yīng)于一輸入命令值,提供多級驅(qū)動電流給該勵磁線圈,從而實現(xiàn)一微步驅(qū)動;一控制部分,用于通過改變提供給驅(qū)動部分的命令值來控制該步進電機;一位置檢測控制部分,用于根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置生成一檢測信號。其同時充分利用了步進電機的位置控制分辨力和高精度運送能力并大大減小了在操作模式轉(zhuǎn)換時的振動。文檔編號H02P8/38GK1177859SQ97116479公開日1998年4月1日申請日期1997年9月22日優(yōu)先權(quán)日1996年9月20日發(fā)明者蟲鹿由浩,川端透,梅田善雄申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社