提升步进马达加减速特性的方法
专利名称：提升步进马达加减速特性的方法
技术领域：
本发明是有关于一种提升加减速特性的方法，且特别是有关于一种提升步进马达加减速特性的方法背景技术随着电子研发技术不断地演进，消费性电子产品在功能上更强、更快速的驱使下，不断地推陈出新，就扫描仪而言，不但朝向轻、薄、短、小的趋势设计，而且更着重于高分辨率与高速扫瞄的需求。在扫描系统中，利用光学成像架构以及影像撷取技术的光学扫描模块是最普遍的扫描工具，一般市面上的平台式扫描仪(Flatbed scanner)，其光学扫描模块沿着扫描方向移动，以对透光平台上的文件进行扫描，而光学扫描模块通过驱动装置驱动，该驱动装置的动力来源为步进马达(Stepper motor)，用来控制光学扫描模块的速度与扫描位置。
请同时参照图1A与图1B，其中，图1A是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图，图1B是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图。步进马达在时间T0时，开始以递增方式增加转速，且步进马达的转矩固定，到时间T1时达到最高转速，而步进马达即保持该最高转速做匀速运转，由图1B可知，步进马达在运转时，其转矩并不随转速的不同而有所改变，且步进马达的转矩是最小需求转矩。
请同时参照图2A与图2B，其中，图2A是现有步进马达由匀速到静止的时间与转速示意图，图2B是现有步进马达由匀速到静止的时间与转矩示意图。在时间T2之前，步进马达原为匀速运转状态，在时间T2时转速以递减方式减速，且步进马达产生的转矩(负值)为固定，当到达阶段T3时步进马达转速为0，即静止状态，由图2B可知，步进马达在运转时，其转矩(负值)并不随转速阶段不同而有所改变。
综合以上所述，现有步进马达的缺点有(1)步进马达从静止加速至最高转速或由最高转速减速至静止需要较长时间。
(2)步进马达从静止加速至最高转速或由最高转速减速至静止需要较长距离。
(3)由于步进马达的转矩固定，使步进马达的转速无法有效发挥到上限。
发明内容
本发明要解决的问题是使步进马达能在短时间与短距离内，完成加速或减速的动作。
为解决上述问题，本发明提出一种提升步进马达加减速特性的方法在步进马达由静止启动之初，即使用步进马达的最大转矩加速，且以阶梯方式分阶段递减步进马达的转矩，而步进马达的转速则随转矩的递减而递增，在步进马达的转速达到最高转速时，即固定步进马达的转矩，并以该最高转速做匀速运转，此时步进马达的转矩是最小需求转矩。
而步进马达从运转至停止的步骤步进马达正以最高转速做匀速运转，接着以阶梯方式分阶段递增步进马达的转矩，而步进马达的转速随转矩的递增而递减，待步进马达的转矩为零时，步进马达停止运转。
与现有技术相比，本发明提升马达加减速特性的方法，以阶梯方式分阶段递增或递减步进马达的转矩，具有下列优点(1)本发明提升马达加减速特性的方法，缩短了加速或减速所需花费的时间。
(2)本发明提升马达加减速特性的方法，缩短了加速或减速所需花费的距离。
(3)本发明提升马达加减速特性的方法，有效地发挥马达转速接近上限，增加步进马达使用者的工作效率。
图1A是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图；图1B是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图；图2A是现有步进马达由匀速运转到静止的时间与转速示意图；图2B是现有步进马达由匀速运转到静止的时间与转矩示意图；图3A是本发明实施例的一种步进马达的转矩点阵示意图；图3B是本发明实施例的一种步进马达的转矩轨迹示意图；图3C是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图；图3D是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图；图4A是本发明实施例的一种步进马达的转矩轨迹示意图；
图4B是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转速示意图；以及图4C是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转矩示意图。
附图标示说明A、B、C、D相位T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7时间具体实施方式
请结合参照图3A、图3B、图3C与图3D，图3A是本发明实施例的一种步进马达的转矩点阵示意图、图3B是本发明实施例的一种步进马达的转矩轨迹示意图、图3C是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图以及图3D是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图。其中，该技术领域的技术人员可知，步进马达为1/8阶步进马达，且可利用电流控制功能来控制转矩的递减，但不局限于此。
若步进马达走了四个全步即以阶梯方式分阶段完成加速，其中加速步骤为一开始时步进马达为静止状态时间T4，在步进马达被启动后，步进马达使用最大转矩运转，由相位A以最大转矩走了八个1/8阶至相位B。接着，在相位B，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的87.5％，并以该最大转矩的87.5％在走了七个1/7阶后到达相位C。
在相位C，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的75％，且以该最大转矩的75％再走了六个1/6阶后到达相位D。接着，在相位D，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的62.5％，且以该最大转矩的62.5％走了五个1/5阶后到达相位A。最后，在时间T5时，在相位A，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的50％，同时以该最大转矩的50％与四个1/4阶做匀速运转，则该最大转矩的50％为步进马达的最小需求转矩。
其中，在步进马达分阶段递减最大转矩的同时，步进马达的转速随着最大转矩的分阶段递减而递增。
接着，请结合参考图4A、图4B以及图4C，图4A是本发明实施例的一种步进马达的转矩运转轨迹示意图、图4B是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转速示意图以及图4C是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转矩示意图，其中，该技术领域的技术人员可知，步进马达为1/8阶步进马达，且可利用电流控制功能来控制转矩的递增，但不局限于此。
在时间T6之前，步进马达用最大转矩的50％与四个1/4阶做匀速运转，在时间T6时以阶梯方式分阶段递增步进马达的转矩，由最大转矩(负值)的50％增加为最大转矩(负值)的62.5％，且从相位A走了五个1/5阶到相位D。接着在相位D，将步进马达的转矩(负值)由最大转矩(负值)的62.5％增加为最大转矩(负值)的75％，且从相位D走了六个1/6阶到相位C。
在相位C将步进马达的转矩由最大转矩(负值)的75％增加为最大转矩(负值)的87.5％，且从相位C走了七个1/7阶到相位B。最后，在相位B，将步进马达的转矩(负值)由最大转矩(负值)的87.5％增加为100％的最大转矩(负值)，且从相位B走了八个1/8阶到相位A，在时间T7时，步进马达完成减速。
其中，在步进马达分阶段递增转矩的同时，步进马达的转速随着转矩分阶段递增而递减。
虽然本发明已经以一较佳实施例公开如上，然并非用以限定本发明，任何该领域的技术人员，在不脱离本发明的思想和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前附的权利要求所界定范围为准。
权利要求
1.一种提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该步进马达从静止到最高转速运转的步骤包括启动该步进马达，此时该步进马达产生最大转矩；当该最大转矩使该步进马达保持一定转速时，则以阶梯方式递减该最大转矩，使该步进马达的转速随着该最大转矩递减而递增；待该步进马达到达最高转速时，则保持该最高转速的转矩；以及该步进马达以该最高转速做匀速运转。
2.如权利要求1所述的提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该步进马达以最高转速做匀速运转时，该转矩为最小需求转矩。
3.如权利要求1所述的提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该阶梯方式为待该步进马达能做匀速运转时，则降低该步进马达的转矩，待该步进马达能再做匀速运转时，再次降低该步进马达的转矩，直到该步进马达的转矩为该步进马达的最小需求转矩。
4.如权利要求1所述的提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该步进马达为扫描仪中的驱动装置。
5.一种提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该步进马达从最高转速运转到静止的步骤包括该步进马达以最高转速做匀速运转，此时该步进马达的转矩为最小需求转矩；以阶梯方式递增该转矩，使该步进马达的转速随着该转矩的递增而递减；以及待该转矩为最大转矩时，则该步进马达停止运转。
6.如权利要求5所述的提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该步进马达以该最高转速做匀速运转时，该转矩为最小需求转矩。
7.如权利要求5所述的提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该阶梯方式为待该步进马达能做匀速运转时，则升高该步进马达的转矩，待该步进马达能再做匀速运转时，则再次升高该步进马达的转矩，直到该步进马达的转矩为该最大转矩。
8.如权利要求5所述的提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该步进马达为扫描仪中的驱动装置。
全文摘要
一种提升步进马达加减速特性的方法，利用阶梯方式分阶段递增或递减步进马达的转矩，使步进马达能在短时间与短距离内完成加速或减速的动作。
文档编号H02P8/24GK1534860SQ0312123
公开日2004年10月6日 申请日期2003年3月28日 优先权日2003年3月28日
发明者张庆琳, 施振祥 申请人:力捷电脑股份有限公司
技术领域：
本发明是有关于一种提升加减速特性的方法，且特别是有关于一种提升步进马达加减速特性的方法背景技术随着电子研发技术不断地演进，消费性电子产品在功能上更强、更快速的驱使下，不断地推陈出新，就扫描仪而言，不但朝向轻、薄、短、小的趋势设计，而且更着重于高分辨率与高速扫瞄的需求。在扫描系统中，利用光学成像架构以及影像撷取技术的光学扫描模块是最普遍的扫描工具，一般市面上的平台式扫描仪(Flatbed scanner)，其光学扫描模块沿着扫描方向移动，以对透光平台上的文件进行扫描，而光学扫描模块通过驱动装置驱动，该驱动装置的动力来源为步进马达(Stepper motor)，用来控制光学扫描模块的速度与扫描位置。
请同时参照图1A与图1B，其中，图1A是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图，图1B是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图。步进马达在时间T0时，开始以递增方式增加转速，且步进马达的转矩固定，到时间T1时达到最高转速，而步进马达即保持该最高转速做匀速运转，由图1B可知，步进马达在运转时，其转矩并不随转速的不同而有所改变，且步进马达的转矩是最小需求转矩。
请同时参照图2A与图2B，其中，图2A是现有步进马达由匀速到静止的时间与转速示意图，图2B是现有步进马达由匀速到静止的时间与转矩示意图。在时间T2之前，步进马达原为匀速运转状态，在时间T2时转速以递减方式减速，且步进马达产生的转矩(负值)为固定，当到达阶段T3时步进马达转速为0，即静止状态，由图2B可知，步进马达在运转时，其转矩(负值)并不随转速阶段不同而有所改变。
综合以上所述，现有步进马达的缺点有(1)步进马达从静止加速至最高转速或由最高转速减速至静止需要较长时间。
(2)步进马达从静止加速至最高转速或由最高转速减速至静止需要较长距离。
(3)由于步进马达的转矩固定，使步进马达的转速无法有效发挥到上限。
发明内容
本发明要解决的问题是使步进马达能在短时间与短距离内，完成加速或减速的动作。
为解决上述问题，本发明提出一种提升步进马达加减速特性的方法在步进马达由静止启动之初，即使用步进马达的最大转矩加速，且以阶梯方式分阶段递减步进马达的转矩，而步进马达的转速则随转矩的递减而递增，在步进马达的转速达到最高转速时，即固定步进马达的转矩，并以该最高转速做匀速运转，此时步进马达的转矩是最小需求转矩。
而步进马达从运转至停止的步骤步进马达正以最高转速做匀速运转，接着以阶梯方式分阶段递增步进马达的转矩，而步进马达的转速随转矩的递增而递减，待步进马达的转矩为零时，步进马达停止运转。
与现有技术相比，本发明提升马达加减速特性的方法，以阶梯方式分阶段递增或递减步进马达的转矩，具有下列优点(1)本发明提升马达加减速特性的方法，缩短了加速或减速所需花费的时间。
(2)本发明提升马达加减速特性的方法，缩短了加速或减速所需花费的距离。
(3)本发明提升马达加减速特性的方法，有效地发挥马达转速接近上限，增加步进马达使用者的工作效率。
图1A是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图；图1B是现有步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图；图2A是现有步进马达由匀速运转到静止的时间与转速示意图；图2B是现有步进马达由匀速运转到静止的时间与转矩示意图；图3A是本发明实施例的一种步进马达的转矩点阵示意图；图3B是本发明实施例的一种步进马达的转矩轨迹示意图；图3C是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图；图3D是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图；图4A是本发明实施例的一种步进马达的转矩轨迹示意图；
图4B是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转速示意图；以及图4C是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转矩示意图。
附图标示说明A、B、C、D相位T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7时间具体实施方式
请结合参照图3A、图3B、图3C与图3D，图3A是本发明实施例的一种步进马达的转矩点阵示意图、图3B是本发明实施例的一种步进马达的转矩轨迹示意图、图3C是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转速示意图以及图3D是本发明实施例的一种步进马达由静止到完成加速的时间与转矩示意图。其中，该技术领域的技术人员可知，步进马达为1/8阶步进马达，且可利用电流控制功能来控制转矩的递减，但不局限于此。
若步进马达走了四个全步即以阶梯方式分阶段完成加速，其中加速步骤为一开始时步进马达为静止状态时间T4，在步进马达被启动后，步进马达使用最大转矩运转，由相位A以最大转矩走了八个1/8阶至相位B。接着，在相位B，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的87.5％，并以该最大转矩的87.5％在走了七个1/7阶后到达相位C。
在相位C，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的75％，且以该最大转矩的75％再走了六个1/6阶后到达相位D。接着，在相位D，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的62.5％，且以该最大转矩的62.5％走了五个1/5阶后到达相位A。最后，在时间T5时，在相位A，将此时步进马达的转矩减少为最大转矩的50％，同时以该最大转矩的50％与四个1/4阶做匀速运转，则该最大转矩的50％为步进马达的最小需求转矩。
其中，在步进马达分阶段递减最大转矩的同时，步进马达的转速随着最大转矩的分阶段递减而递增。
接着，请结合参考图4A、图4B以及图4C，图4A是本发明实施例的一种步进马达的转矩运转轨迹示意图、图4B是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转速示意图以及图4C是本发明实施例的一种步进马达由匀速到静止的时间与转矩示意图，其中，该技术领域的技术人员可知，步进马达为1/8阶步进马达，且可利用电流控制功能来控制转矩的递增，但不局限于此。
在时间T6之前，步进马达用最大转矩的50％与四个1/4阶做匀速运转，在时间T6时以阶梯方式分阶段递增步进马达的转矩，由最大转矩(负值)的50％增加为最大转矩(负值)的62.5％，且从相位A走了五个1/5阶到相位D。接着在相位D，将步进马达的转矩(负值)由最大转矩(负值)的62.5％增加为最大转矩(负值)的75％，且从相位D走了六个1/6阶到相位C。
在相位C将步进马达的转矩由最大转矩(负值)的75％增加为最大转矩(负值)的87.5％，且从相位C走了七个1/7阶到相位B。最后，在相位B，将步进马达的转矩(负值)由最大转矩(负值)的87.5％增加为100％的最大转矩(负值)，且从相位B走了八个1/8阶到相位A，在时间T7时，步进马达完成减速。
其中，在步进马达分阶段递增转矩的同时，步进马达的转速随着转矩分阶段递增而递减。
虽然本发明已经以一较佳实施例公开如上，然并非用以限定本发明，任何该领域的技术人员，在不脱离本发明的思想和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前附的权利要求所界定范围为准。
权利要求
1.一种提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该步进马达从静止到最高转速运转的步骤包括启动该步进马达，此时该步进马达产生最大转矩；当该最大转矩使该步进马达保持一定转速时，则以阶梯方式递减该最大转矩，使该步进马达的转速随着该最大转矩递减而递增；待该步进马达到达最高转速时，则保持该最高转速的转矩；以及该步进马达以该最高转速做匀速运转。
2.如权利要求1所述的提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该步进马达以最高转速做匀速运转时，该转矩为最小需求转矩。
3.如权利要求1所述的提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该阶梯方式为待该步进马达能做匀速运转时，则降低该步进马达的转矩，待该步进马达能再做匀速运转时，再次降低该步进马达的转矩，直到该步进马达的转矩为该步进马达的最小需求转矩。
4.如权利要求1所述的提升步进马达加速特性的方法，其特征在于，该步进马达为扫描仪中的驱动装置。
5.一种提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该步进马达从最高转速运转到静止的步骤包括该步进马达以最高转速做匀速运转，此时该步进马达的转矩为最小需求转矩；以阶梯方式递增该转矩，使该步进马达的转速随着该转矩的递增而递减；以及待该转矩为最大转矩时，则该步进马达停止运转。
6.如权利要求5所述的提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该步进马达以该最高转速做匀速运转时，该转矩为最小需求转矩。
7.如权利要求5所述的提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该阶梯方式为待该步进马达能做匀速运转时，则升高该步进马达的转矩，待该步进马达能再做匀速运转时，则再次升高该步进马达的转矩，直到该步进马达的转矩为该最大转矩。
8.如权利要求5所述的提升步进马达减速特性的方法，其特征在于，该步进马达为扫描仪中的驱动装置。
全文摘要
一种提升步进马达加减速特性的方法，利用阶梯方式分阶段递增或递减步进马达的转矩，使步进马达能在短时间与短距离内完成加速或减速的动作。
文档编号H02P8/24GK1534860SQ0312123
公开日2004年10月6日 申请日期2003年3月28日 优先权日2003年3月28日
发明者张庆琳, 施振祥 申请人:力捷电脑股份有限公司
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