专利名称：调节电动马达电流量的电流控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种调节电动马达电流量的电流控制装置，特别是有关于一种利用不同电阻器的电流控制装置。
电动马达利用电力以产生扭力并驱动机器。马达利用转轴与机器相连接，电力被用来转动转轴并带动相连的机器。根据惯性定律，马达的转动频率越高则需要用来转动转轴的扭力越少，因此马达所需要用来产生扭力的电流也越少。
图1A与图1B呈现出这三个变数(频率、扭力、电流)之间的定性关系。明显地，由于在不同的工作区域中机器所需要的扭力不同，因此马达所需要的电流也随之改变。如果马达并没有和其它的装置分享电源，电流需求量的改变将只影响其电源的工作条件。然而，如果，马达和其它设备分享其电源，则电流需求量的改变将经由改变其它设备所能使用的电流量而对其它设备产生影响。一个显著的例子是电动马达与其它设备分享一个定电流源，当马达消耗的电流量起伏过大时，其它的设备可能因缺乏电流而不能稳定地且有效率的工作。
在现代电子工业中，系统精致化的趋势增加了电动马达与其它设备分享电源的机会，而且电源可能是固定在一定的电压或电流范围内。例如一种新的电脑界面“通用串行总线接口”(universal series bus，USB)，所有经由它与电脑连接的周边设备将分享同一个定电压且定电流量的电源，在这些系统中马达所消耗电流量的变化会对整体系统的稳定性产生重要的影响。因此，这个问题亟特解决。
鉴于上述创作背景，本实用新型的主要目地是提出一种调节电动马达电流量的电流控制装置，用以实际地改善在不同工作条件下马达消耗电流量变动的问题。
本实用新型的目地还在于提出一种使用该电流控制装置的影像处理装置，其实际地改善在不同工作条件下马达消耗电流量变动的问题。
本实用新型的目的是这样实现的一种调节电动马达消耗电流量的电流控制装置，至少包含多数个电阻器，该多数个电阻器和该马达间是串联的，但该多数个电阻器彼此间是相互并联的；多数个开关，其和该多数个电阻器相连接；及控制装置，其与所述的多个开关相连。
一种影像处理装置，至少包含一个步进马达，其通过一个通用串行总线接口与一个电脑上的电源相连接，并带动一个光源；一通用串行总线接口，连接在该影像处理装置和该电脑之间；一特殊用途集成电路，其与所述的通用串行总线接口相连，并且与一晶体管的基极相连；一晶体管，其基极与该特殊用途集成电路相连；一电阻器，该电阻器与该晶体管并联。
本实用新型实际地改善了在不同工作条件下马达消耗电流量变动的问题，而且本实用新型的构成是既不复杂而且又容易实施。
图1A显示马达频率与扭力间的定性关系；图1B显示马达频率与电流间的定性关系；图2显示本实用新型的基本结构的方块示意图；图3显示本实用新型的一实施例的方块示意图；图4A显示本实用新型的一实施例的一种特殊情形；图4B显示在前叙的特殊情形，各个开关的状态与电源到马达间净电阻之间的关系；图5显示本实用新型的另一实施例的方块示意图。
根据本实用新型其中一实施例，此电流控制装置是应用在扫描仪中以控制驱动光源通过扫描区域的马达。此装置包括多数个开关、多数个电阻器和一个控制器。控制器是用来决定在相对于每一个特别的扫描模式时，不同工作条件下哪些开关被设定为导通以及哪些电阻器被使用。由于电源同时供应马达与扫描仪中其它元件，因此在不同工作条件下，马达消耗电流量的变动都将影响其它设备所能使用的电流量。有两种问题可能发生一种是马达消耗太多的电流以致于其它设备缺乏电流而不能正常工作，相对地另一种问题是其它设备耗用太多的电流而导致马达不能产生足够的扭力来驱动机器。这些问题可以利用本实用新型来解决，在马达与电源间放入一些相互并联的电阻器，而且自电源到马达的电流至少需流经一个电阻。所有的电阻器都和开关相连接并由控制器控制所有开关的导通与否，进而决定了那些电阻被用来传导电流。因为同时被运用的电阻数目可能是零个，一个或多数个，所以存在多数种电阻器选用方式。每一选用方式皆包含了一些被挑选的电阻器因此可能的选用方式数目比电阻的数目多。每一个电阻器都有其特定的电阻值，而且每一种选用方式也对应到一个特定的电阻值。这些特定的电阻值是由实验所预定的并用以调整电源与马达间的总电阻值。根据来自其它设备的讯号，控制器判断，马达的工作条件，并决定哪些开关必须导通和哪些电阻器必须被选用来调整电流量。经由选择不同的电阻器可将总电阻值控制在一定的范围内，进而限制马达消耗的电流量，因此电流的变化也同时受到控制。
再根据本实用新型的另一实施例，电脑经由通用串行总线接口(US)提供扫描仪电源，此电源是一个定电压且定电流量的电源，同时扫描仪所使用的马达为步进马达。电流控制装置包括一个特殊用途集成电路(ASIC)，一个晶体管和一个电阻器。特殊用途集成电路接收来自电脑的讯号并据以决定相对应的步进马达工作条件；，当马达的工作频率低时，特殊用途集成电路会决定是否要增加步进马达与电阻器的总电阻值；如果有需要时，特殊用途集成电路会传送一个低的讯号到晶体管使这个开关位于断路的状态，然後电阻器会被应用来调整总电阻值以及步进马达所使用的电流量。
图2显示本实用新型的基本结构。其中电阻器221是相互并联的，而控制器222则控制了所有开关223的状态。再者，本电流控制装置22和电源20以及电动马达21三者间是相互串联的。
图3显示根据本实用新型其中一实施例，使用电流控制装置30的影像处理装置32的方块示意图。这个影像处理装置32可以是一个扫描仪。在此实施例中的马达33可以是任何种类的马达33，并和其它装置34分享电源31。当电源31所提供的电流输送到影像处理装置32，马达33与此机器的其它元件34分享这些电梳。马达33的作用是驱动光源35使其通过扫描区域，在整个操作程序中，有数种不同的操作模式，这些模式包括没有扫描动作、没有扫描任何物件、扫描不同物件以及使用不同解析度扫描相同的物件。在每个模式中光源35的移动速率都是特定的，所以在不同的模式里，，马达33的扭力也是各不相同的；同时扭力的改变也将改变马达33所消耗的电流量。籍由本实用新型，电流量变化所可能产生的效应可以通过利用一些与马达33串联且相互并联的电阻器302来加以控制。
如图3所示，在此实施例中使用了多数个电阻器302，对应到许多种扫描模式没有扫描动作，没有扫描任何物件，以各种不同的解析度扫描相同物件。相联接开关303的状态决定了哪些电阻器302被使用。由于不同的工作条件下被选用的电阻器302数目是可变的，所以可能出现在电源31与马达33间的电阻值的数目比电阻器302的总数还多。所有电阻器302的电阻值都是根据实验数据所预先选定的，选择的标准是要使得在不同扫描模式中，马达33与电源31间的总电阻值都能固定在一特定范围内，进而能适当地控制马达33所消耗的电流量。
电阻器302的数目以及每个电阻器302的电阻值都是由影像处理装置32所需的电流控制精密度所决定的。如果需要的精密度低，也许一个电阻器302便足够了；在这种情形，马达33是否连接到电阻器302对应到两种摸式没有扫描物件与有扫描物件。当需要的精密度提高时，所需要的电阻器302数目也随之增加，直到每一个操作模式都对应到一种特定的电阻器302选用方式为止，这些被选用电阻器302的总电阻值是预先根据调整电流的需要所预先决定的。
如图3所示，每一个电阻器302都连接到各别的开关303，所有的开关303都是由同一个控制器301所控制。控制器301接收来自扫描仪32中其它元件34的讯号，这些讯号的内容包括所扫描物件的种类以及所需求的精确度。控制器301根据所收到的讯号来决定在目前的扫描模式中，哪些电阻器302必需被选择出来控制电流。控制器301输送信号到每一个开关303以决定导通或断路，只有与这些被选定的电阻器302相连接的开关303是导通的并传导电流通过选定的电阻器302、马达33与电源31间的总电阻值可以经由选择所连结的电阻器302而加以调整，因此马达33所消耗的电流也被限制在特定的范围内。
图4A显示本实施例的一个使用四个电阻器和四个开关的特殊情形。因为每一次被选用的电阻器数目可以是零、一、二或三，所以出现在电源与马达间的电阻值一共有十六种。在此特例中个各个开关的状态与净电阻值间的关系陈列于图4B。
图5显示根据本实用新型的另一实施例。在此实施例中，电脑50透过通用串行总线接口54提供扫描仪52与其它电脑周边设备53电源，同时所使用的马达51为步进马达。任何通用串行总线接口皆提供一个大约5伏特的电压与大约500毫安培的电流到所有透过它和电脑连接的周边设备。步进马达51是用来提供对光源55位移的精确控制。此电流控制装置56包括一个特殊用途集成电路561，一个电阻器562以及一个晶体管563。由于在此实施例只有两种扫描模式一种是没有扫描任何物件而只是移动光源通过扫描区域，另一种则是扫描物件。因此只使用一个电阻器562。一个模式是扫描物件，另一个模式是没有扫描物件而只是移动光源55通过扫描区域。两种可能的电流途径分别是流经电阻器562或流经开关563。此开关563是一个由特殊用途集成电路561所控制的晶体管，特殊用途集成电路561同时也透过通用串行总线接口54接收来自电脑50的讯号，当扫描仪52运作时，电脑50会输送电源和讯号到扫描仪52。一旦程式判断目前的运作摸式是扫描物件和光源必需慢速移动时，特殊用途集成电路561会输出一个讯号到晶体管563并使此开关导通，此时晶体管如同一个电阻值趋近于零的电阻器。所以电流将直接流到马达51而不会流经电阻器562。而当程式判断目前的运作模式是没有扫描物件和光源必需快速移动时，特殊用途集成电路561会输出另一个讯号到晶体管563电阻器。强迫电流先流经电阻器562再到马达51。通过改变电流途径，介于马达51和电脑50间的总电阻值以及所消耗的总电流量都可以调整在一定的范围内。所以其它设备53能使用的电流量也会固定在一定范围内而不会有缺少或变化太大的情形。除此之外，由于通用串行总线接口54所提供的电源受到两个限制，一个是固定电压在五伏特附近，另一个是总电流量限制在五百毫安培附近。因此如果总电阻值太大则电流量可能太小，因而使步进马达51无法利用这些电流来产生足够的扭力。换句话说，电阻值的选择必需平衡下列两个需要第一，控制马达51消耗的电流量。第二，提供马达51足够的扭力以带动光源55。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；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，均应包含在下述之申请专利范围内。
权利要求1.一种调节电动马达消耗电流量的电流控制装置，其特征在于至少包含有多数个电阻器，该多数个电阻器和该马达间是串联的，但该多数个电阻器彼此间是相互并联的；多数个开关，其和该多数个电阻器相连接；及控制装置，其与所述的多个开关相连。
2.一种影像处理装置，其特征在于至少包含有一个步进马达，其通过一个通用串行总线接口与一个电脑上的电源相连接，并带动一个光源；一通用串行总线接口，连接在该影像处理装置和该电脑之间；一特殊用途集成电路，其与所述的通用串行总线接口相连，并且与一晶体管的基极相连；一晶体管，其基极与该特殊用途集成电路相连；一电阻器，该电阻器与该晶体管并联。
专利摘要一种调节电动马达电流消耗量的电流控制装置,其至少包含控制器,开关和电阻器,此装置位于电源与马达之间。电阻器和马达间是串联的而电阻器彼此之间则是并联的。控制器控制所有与电阻器连接的开关,并根据马达的工作条件改变各开关的状态以选择这些特定的电阻器。马达消耗的电流量会随工作状况不同而改变,但马达与电阻器所消耗的净电流量则被控制在预定的范围内。
文档编号H02K11/00GK2377768SQ9921107
公开日2000年5月10日 申请日期1999年5月18日 优先权日1999年5月18日
发明者戴兆瑾, 林陵衍 申请人:鸿友科技股份有限公司