专利名称：步进马达控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种马达控制装置，特别是一种使用于影像扫描仪的步进马达控制装置，及其控制方法。
图1是一现有步进马达的线圈示意图，此步进马达经设计成以60度步角移动，其具有以两个线圈驱动的一转子。此步进马达可以60度步角前进或倒退。为使步进马达以步进方式移动，须要施予电压在线圈A及B上。线圈A具有两端部A1及A2。同样地，线圈B具有两端部B1及B2。通过施予正电位、负电位及零电位横跨线圈A及B，步进马达可以步进方式移动。图2是步进马达的一表示图，其于步进马达本体上显示出线圈端部A1、A2、B1及B2。
图3是图2的步进马达步进状态表，其显示出为控制步进马达的步进状态，须要施予在线圈A及B的电位及其相应的步进角度。对于每一步进位置，线圈A及B须相应具有一定电位。以步角60度移动的步进马达为例，此步进马达具有6种可能的步进位置，每一步进位置与其相邻的步进位置相差60度。此6种步进位置以状态0至5标示。步进马达可以前进60度至下一步进位置，或倒退60度回到前一步进位置。就单一步进动作而言，为从0度的步进位置前进至60度的步进位置，线圈A及B必须从状态0变化至状态1；其中线圈A及B在状态0时，皆具有正电位，如步进状态表上所指”1”代表者。而线圈A及B在状态1时，线圈A具有正电压，线圈B具有零电位，分别如步进状态表上相应线圈A所指”1”及相应线圈B所指”0”。
由于施予在线圈A及B 上的电位可能为+1电位(正电位)、0电位(零电位)及-1电位(负电位)，步进马控制电路必须控制四个线圈端部A1、A2、B1及B2。例如，在状态2时，如步进状态表上所指”-1”者，B线圈接收-1电位。此意指B1端部具有0值及B2端部具有+1值。换言的，一负电位施予在B线圈上。相反地，在状态0时，一正电位施予在线圈B上。此意指+1电位施予在线圈端部B1，且零电位施予在线圈端部B2。根据分别施予在线圈A及B的四个端部A1、A2、B1及B2的+1值电位或0值电位，步进马达即移动一相应的预定步角。
图4是使用于影像扫描仪的一现有驱动装置的功能方块图。此驱动装置包括一控制电路40、一步进马达驱动器42及一步进马达44。控制电路40可以包含一数字马达驱动讯号产生器402的一特殊应用集成电路(application specific integrated circuit)来实现。数字马达驱动讯号产生器402用以产生包含高逻辑位准”1”及低逻辑位准”0”的一组数字讯号，并以并列方式将此组数字讯号输出至步进马达驱动器42。步进驱动器42相应此组数字讯号，借助一输出接脚43施予一相应电位，即正电位或零电位，至步进马达44线圈个别端部。由此，驱动步进马达44相应此组数字讯号移动一预定步角。
在此一现有驱动装置中，每一数字讯号由控制电路40经由一控制接脚输出至步进马达驱动器42。控制电路40，例如是一特殊应用集成电路，须要提供额外的控制接脚供输出一组控制讯号至步进马达驱动器42。此些控制接脚占据控制电路40相当多的面积。因此，亟待提供一种经改良的步进马达控制装置，其可减少控制电路对马达控制讯号的控制接脚数目。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有技术的不足与缺陷，提供一种步进马达控制装置及其控制方法，其使用内建于控制电路中的一并接输入-串接输出接口以控制一组步进马达控制讯号以序列方式从控制电路输出。由此，可减少控制电路对步进马达控制讯号输出的控制接脚数目，并可缩小控制电路的体积。
本发明的另一目的是提供一种步进马达控制装置及其控制方法，其可减少控制电路对步进马达控制讯号输出的控制接脚数目及缩小控制电路的体积，进而使得控制电路控制自动馈纸装置或光罩等外接装置时，可使用较小的电缆线(cable)或接头(connector)，而降低成本。
根据以上所述的目的，本发明提供一种步进马达控制装置及其控制方法。此控制装置包括一控制电路及一串接输入-并接输出接口。此控制电路包括一马达驱动讯号产生器及一并接输入-串接输出接口。马达控制讯号产生器产生一组以并列方式输出的控制讯号，经此并接输入-串接输出接口以序列方式输出此组控制讯号。串接输入-并接输出接口接收此组控制讯号及以并列方式将此组控制讯号输出至一步进马达驱动器，以驱动步进马达移动一预定步角。
图中符号说明40 控制电路402数字马达驱动讯号产生器42 步进马达驱动器43 输出接脚44 步进马达50 控制电路51 控制端502马达控制讯号产生器504并接输入-串接输出接口52 串接输入-并接输出接口53 装置端54 步进马达驱动器55 输出接脚56 步进马达本发明提供一种步进马达控制装置，特别是使用于影像扫描仪的步进马达控制装置。此步进马达用以移动影像扫描仪的扫描头，而本发明的控制装置用以提供一组控制讯号予步进马达驱动器以驱动步进马达移动一预定步角。本发明的步进马达动作原理与背景技术中所述及如图1及图2所示的步进马达作动原理相同。
图5是本发明使用于影像扫描仪的一驱动装置的功能方块图。此驱动装置包括一控制端51及一装置端53。控制端51包括一控制电路50。装置端53包括一串接输入-并接输出接口52、一步进马达驱动器54及一步进马达56。控制电路50更包含一马达控制讯号产生器502及一并接输入-串接输出接口504。控制电路50可以一特殊应用集成电路来实现。马达控制讯号产生器502可以是一数字马达驱动讯号产生器或一数字马达驱动讯号产生电路。马达控制讯号产生器502产生一组以并列方式输出的数字讯号至并接输入-串接输出接口504。并接输入-串接输出接口504再以序列方式输出此组数字讯号至串接输入-并接输出接口52。详而言的，马达控制讯号产生器502产生一组包括高逻辑位准“1”及低逻辑位准“0”的数字讯号，并将此组数字讯号以并列方式送至并接输入-串接输出接口504。并接输入-串接输出接口504接着以序列方式输出此组数字讯号至一串接输入-并接输出接口52。此意即并接输入-串接输出接口504在每一计时脉冲变化(clocktransition)时，依序送出一数字讯号至串接输入-并接输出接口52。
并接输入-串接输出接口504可以一并接输入-串接输出型态的移位缓存器(shifting register)60构成，如图6A所示。并接输入-串接输出型态的移位缓存器60包括一组并接的RS正反器(RS flip-flop)。此组RS正反器的输出端串接在一起。所有资料同时输入并接输入-串接输出型态的移位缓存器60，然后在每一计时脉冲变化时，位于并接输入-串接输出型态的移位缓存器60所有位中的资料依序列方式依次送出。
串接输入-并接输出接口52可以一串接输入-并接输出型态的移位缓存器62构成，如图6B所示。此串接输入-并接输出型态的移位缓存器62包括一组串接的RS正反器。每一RS正反器的输出端连接至个别的输出接脚。
串接输入-并接输出接口52以并列方式将此组数字讯号送至步进马达驱动器54。如背景技术中所述及的，此组包含+1值及0值的数字讯号相应步进马达的一位置状态。当此组数字讯号送至步进马达驱动器54时，对应每一数字讯号的电位，即正电位或零电位，由一输出接脚55分别施予在步进马达56相应的线圈端部，以产生电位如正电位、零电位或负电位，横跨每一线圈。据此，驱动步进马达56移动一预定步角至相应的位置状态。
根据本发明，一并接输入-串接输出接口504内建于控制电路50中。控制电路50经由此并接输入-串接输出接口504可以序列方式送出一组步进马达控制讯号。因此，本发明的控制电路50并不需要提供如图4所示的现有控制电路40一样多数目的控制接脚以供输出步进马达控制讯号。本发明控制电路50中供输出步进马达控制讯号的控制接脚的数目明显减少，故可缩小控制电路50如特殊应用集成电路的体积。当控制电路50控制如自动馈纸装置或光罩等外接装置时，亦可使用较小的电缆线(cable)或接头(connector)，进而降低制造成本。再者，本发明可利用并接输入-串接输出接口504及串接输入-并接输出接口52的组合，在不增加控制电路50供输出马达控制讯号的控制接脚数目的情况下，同时控制多个步进马达动作。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种步进马达控制装置，其特征在于，包括一控制电路，包括一马达控制讯号产生器及一并接输入-串接输出接口，该马达控制讯号产生器用以产生以并列方式输出的一组控制讯号至该并接输入-串接输出接口，借助该并接输入-串接输出接口将该组控制讯号以序列方式输出；及一串接输入-并接输出接口，供接收以序列方式输出的该组控制讯号及以并列方式输出该组控制讯号至一步进马达驱动器，以驱动一步进马达移动一预定步角。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，上述的控制电路更包含一特殊应用集成电路。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，上述的一组控制讯号包括高逻辑位准“1”及低逻辑位准“0”的数字讯号。
4.一种步进马达控制装置，其特征在于，包括一控制电路，包括一马达控制讯号产生器及一并接输入-串接输出接口，该马达控制讯号产生器用以产生以并列方式输出的一组控制讯号至该并接输入-串接输出接口，借助该并接输入-串接输出接口将该组控制讯号以序列方式输出；及一串接输入-并接输出接口，供接收以序列方式输出的该组控制讯号及以并列方式输出该组控制讯号至一步进马达驱动器，以同时驱动多个步进马达移动一预定步角。
5.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，上述的控制电路更包含一特殊应用集成电路。
6.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，上述的一组控制讯号包括高逻辑位准“1”及低逻辑位准“0”的数字讯号。
7.一种使用于影像扫描仪的步进马达控制装置，该步进马达用以移动该影像扫描仪的一扫描头，其特征在于，该控制装置包括一控制电路，包括一马达控制讯号产生器及一并接输入-串接输出接口，该马达控制讯号产生器用以产生以并列方式输出的一组控制讯号至该并接输入-串接输出接口，借助该并接输入-串接输出接口以序列方式输出该组控制讯号；及一串接输入-并接输出接口，供接收以序列方式输出的该组控制讯号及以并列方式输出该组控制讯号至一步进马达驱动器，以驱动该步进马达移动一预定步角以移动该扫描头。
8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，上述的控制电路更包含一特殊应用集成电路。
9.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，上述的一组控制讯号包括高逻辑位准“1”及低逻辑位准“0”的数字讯号。
10.一种步进马达控制方法，其特征在于，包括接收一组并列控制讯号；转换该组并列控制讯号为一组序列控制讯号；及将该组序列控制讯号转换成以并列方式输出至一步进马达驱动器，以驱动一步进马达移动一预定步角。
全文摘要
本发明涉及一种步进马达控制装置及其控制方法，此控制装置包括一控制电路及一串接输入－并接输出接口，此控制电路包括一马达控制讯号产生器及一并接输入－串接输出接口，马达控制讯号产生器产生一组以并列方式输出的控制讯号，经此并接输入－串接输出接口以序列方式输出此组控制讯号，串接输入－并接输出接口接收此组控制讯号及以并列方式将此组控制讯号输出至一步进马达驱动器，以驱动步进马达移动一预定步角。
文档编号H02P8/22GK1464635SQ0212477
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月25日 优先权日2002年6月25日
发明者陈世煌, 黄英俊 申请人:力捷电脑股份有限公司