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AND8399/D SLAピンでのBEMFの測定方法

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(1)

AND8399/D

SLAピンでのBEMFの

要約

にいでストールとステップロスを

するアルゴリズムにえて、トルクにできるア プリケーションをできるように、

AMIS−305xx

/ (SLA)

ピンをしています。この

ピンはモータの

BEMF (Back Electro Magnetic Force

) を !するをします。

SLA

ピンをった"#で$することを%する ために、このアプリケーション・ノートでは

SLA

ピ ンで(しい

BEMF を)するためにモータ・ド

ライバを./させる"#について0します。

はじめに「コイル2ゼロ・クロス」と4ばれるタイミン グごとに、

BEMF

がサンプリングされます。8 9:ごとに;コイルで

2

つのゼロ・クロス<が=

>し、その?、89:ごとに@

4

つのゼロ

・クロス<が=>します。すると、89 :ごとに

BEMF を 4

A)できます。89:

ごとに

BEMF を 4

A)することはBですが、

4

A)することをCDするわけではありま せん。モータ・ドライバを$して

BEMF のサ

ンプリングをうのは、マイクロステップ<が

「コイル2ゼロ・クロス」になっているときだ けです。このF@にのみ、

BEMF の(しい (

G

1)

SLA

ピンで)できます。マイクロステップ

<が「コイル2ゼロ・クロス」になっていな いF@、

SLA

ピンで)されるのはったHです。

コイル電ゼロ・クロス

IJの;Kに、

AMIS−305xx

でLできる@

7

つ のステッピング・モードのうち

4

つをします。

Start

t

Figure 1. Full Step Mode IY

IX

Start Icoil

IX IY

APPLICATION NOTE

www.onsemi.jp

(2)

Start

“coil current zero crossing”

“coil current zero crossing”

t

Figure 2. Half Step Compensated Mode IY

IX

Start Icoil

IY

IX

Start

“coil current zero crossing”

“coil current zero crossing”

t

Figure 3. 1/4th Stepping Mode Start

IX IY

IX IY

Icoil

Start

“coil current zero crossing”

“coil current zero crossing”

t

Figure 4. 1/8 Stepping Mode Start

IX IY

IY

IX Icoil

M のKにすように、フル・ステップ・モード を!き、マイクロステップ<は「コイル2ゼロ

・クロス」になっています

(

G

2)

。マイクロステッ

プ<が「コイル2ゼロ・クロス」になってい るF@のみ、

BEMF の(しいHが SLA

ピン で)されます。

(3)

AMIS−305xx

のいくつかのステッピング・モード で、O々なP"Qをできますが、(しい"#で$

しないと

R#が

$%

するおそれもあります。

Figure 5

に、った"#で&Sのステッピング・モー ド'でTりUえをったF@に、どのようなR#が

$%するかをします。

Motor is in full step position, stepping mode is 1/8 stepping

NXT-pulse is applied.

1/8 of a full step is set. Stepping mode is changed to half stepping and several NXT-

pulses are applied

Figure 5. Changing of Stepping Mode in an Incorrect Way IX

IY IY

IX

IY

IX

M の;Kは、ステッピング・モードをVいW(

にXYするときにGCするZがあることをし

ています。Vいステッピング・モードにXYすると き、オフセットが/りされ、どのマイクロステッ プ<も「コイル2ゼロ・クロス」にならなく なるおそれがあります。このF@、ステッパ・モー

タ・ドライバは

BEMF のサンプリングをわな

くなり、

SLA

ピンで

BEMF のったHが

)されることになります。

^のKに、_ハーフ・ステッピングをします が、aはオフセットがbまれています

(Figure 5

の cdにすのとeじ

)

No microstep at the zero current

crossing!

No microstep at the zero current

crossing!

t

Figure 6. Half Stepping with Offset IY

IX

IY IX

Icoil

7

ページの

Table 1

を$すると、オフセットを/

らずにステッピング・モードをXYできるマイクロ ステップ<をhiできます

(AMIS−305xx

のステー タス・レジスタ

3

をk)

)

。W(のい(lへの XYはいつでもできます。Vい(lへのXYがで

きるのは、マイクロステップ<がVいステッピン グ・モードにも=>するF@のみです。*+につい ては、「

SLA

チェック」セクションの

Table 1

をk) してください。

(4)

IJのオシロスコープopでは、

1/8

マイクロステ ップで)したコイル2と

SLA をします。

qrのプロット

(Figure 7)

ではオフセットが/りさ れていないので、マイクロステップ<が「コイル

2ゼロ・クロス」になっています。 SLA

ピンで

)されるは、ステッパ・モータのの BEM F をしています。

2 ,-のプロット (Figure 8)

ではオフセットが/り されています。どのマイクロステップ<も「コイ ル2ゼロ・クロス」になっていません。

SLA

ピ ンで)されるはステッパ・モータのの

BEMF をしていません。

Figure 7. Oscilloscope Plot of 1/8 Microstepping with Microstep Y−coil

X−coil

Y−coil

VSLA

Microstep position is located at the zero current crossing (= full step position).

The measured SLA voltage (VSLA) will be a correct rep- resentation of the Bemf voltage.

“Coil current zero crossing”

VSLA X−coil

(5)

Figure 8. Oscilloscope Plot of 1/8 Microstepping with No Microstep Position Located at the Zero Current Crossing VSLA

X−coil

Y−coil

“Coil current zero crossing”

Because there is an offset cre- ated, no microstep position is located at the zero current crossing (= full step position).

The measured SLA voltage (VSLA) will not represent the real Bemf voltage.

X−coil

VSLA

(6)

SLAチェック

マイクロコントローラはステッパ・モータ・ドラ イバをstしますが、オフセットがuZに/り されるBQはに=>します。マイクロステップ

<を.みvる

(

ステータス・レジスタ

3)

"#で、

マイクロコントローラはオフセットが/りされる かどうかをチェックできます。

Table 1

に、フル・ステップを!くwのすべてのス

テッピング・モードでこりえる、すべてのマイク ロステップ<をします。どの/'であっても、

.みされたマイクロステップ<が ( 0)のステッ

ピング・モードにして

)

このに 1されたHに2 しいF@、オフセットは/られません

(Figure 9

もk

) )

。xのHが.みされたF@は、オフセットが/

りされ、どのマイクロステップ<も「コイル 2ゼロ・クロス」にならなくなります

(Figure 10

も k)

)

。そのF@、

SLA はステッパ・モータの の BEMF

をしていません。

0

16

32 4 812

20 24

28 36 40 44 48 5652 6460 7268 76 80 84 88 92 96 100 104

108 112

116120 124

Figure 9. Possible Microstepping Positions for Correct Bemf Measurement (1/8 Microstepping)

IX IY

2

18

34 6 10

14 22

16 30 38 42 46 5450 62 58 70 66 74 78 82 86 90 94 98 102

106 110

114118122126

Figure 10. Example of 1/8 Microstepping with Offset IX IY

(7)

Table 1. MICROSTEP POSITIONS FOR DIFFERENT STEPPING MODES (NO OFFSET)

Stepping Mode Stepping Mode Stepping Mode

1/32 1/16 1/8 1/4 1/2 1/32 1/16 1/8 1/4 1/2 1/32 1/16 1/8 1/4 1/2

0 0 0 0 0 43 86

1 44 44 44 87

2 2 45 88 88 88 88

3 46 46 89

4 4 4 47 90 90

5 48 48 48 48 48 91

6 6 49 92 92 92

7 50 50 93

8 8 8 8 51 94 94

9 52 52 52 95

10 10 53 96 96 96 96 96

11 54 54 97

12 12 12 55 98 98

13 56 56 56 56 99

14 14 57 100 100 100

15 58 58 101

16 16 16 16 16 59 102 102

17 60 60 60 103

18 18 61 104 104 104 104

19 62 62 105

20 20 20 63 106 106

21 64 64 64 64 64 107

22 22 65 108 108 108

23 66 66 109

24 24 24 24 67 110 110

25 68 68 68 111

26 26 69 112 112 112 112 112

27 70 70 113

28 28 28 71 114 114

29 72 72 72 72 115

30 30 73 116 116 116

31 74 74 117

32 32 32 32 32 75 118 118

33 76 76 76 119

34 34 77 120 120 120 120

35 78 78 121

36 36 36 79 122 122

37 80 80 80 80 80 123

38 38 81 124 124 124

39 82 82 125

40 40 40 40 83 126 126

41 84 84 84 127

42 42 85

(8)

透過モード

マイクロステップ<が「コイル2ゼロ・クロ ス」になっているF@でも、

SLA

ピンのがス テッパ・モータのの

BEMF をす、という 0が 100%

(3であるとは4りません。526y に7したときにコイルが)されます。この ときコイル2はまだ

0

になっていない

(

z2がコ イルから2れすのに{'がかかる

)

ため、コイル

は8

(VBB) + 0.6 V

にクランプされます。

コイル2が

0

になった{9で、コイルは|:

します

( ;}./ )

。コイルは|:して、ステッ パ・モータの

BEMF に2しくなります。コイル がモータの BEMF に2しくなるのはこの/

'のみです。

Figure 11. Coil Voltage Behavior During Current Less State

t I

coil

I

coil

t

Coil Current Zero Crossing Previous

Microstep

Next Microstep

V

coil

t

V

BB

+ 0.6V

V

BEMF

Voltage Transient Current Decay

Ne xt st e p Ne xt st e p

(9)

ステッパ・モータの<)がすぎるF@は、

;}./が=~するに、^の (

マイクロ

)

ステップ が<)されるBQがあります。このF@、

SLA

ピ ンのがの

BEMF をすことはありませ

ん。この6€に>しているかどうか‚ƒできるよう

に、

AMIS−305xx

はいわゆる「?;」モードを„え

ています。このモードでは、

SLA

ピンで526y {のコイルを)できます。これにより、この …@のうちにコイルの;}./をABして、

ステッパ・モータのの

BEMF をサンプリン

グBかどうか3Cできます。

「?;」モードで./しているF@は、モータが

「コイル2ゼロ・クロス」になっているとき に、

SLA は PWM

9oSとeじレートでY†され ます。 ;}./をABできます。

Figure 12

からわかるように、^の

(

マイクロ

)

ステッ プが<)されるに、;}./は=~しています。

ステッパ・モータのの

BEMF を)できま

す。

526y{にコイルの;}./を3Cする

/‡をうのは、

(

ˆDWのアプリケーションで

) E

$…@のみです。q=アプリケーションでは、この;

}./z‰をサンプリングするZはありません。

このため、

AMIS−305xx

には「?;」モードとい うモードがあります。

このモードでも、コイル2が

0

のときに、コイル

が PWM

レートでサンプリングされますが、

SLA

ピンのがY†されるのは、「コイル2ゼロ・

クロス」6yが=~したŠになります

(Figure 12

もk

) )

。;}./は、マイクロコントローラからはCG されません

(

ˆDWのアプリケーションではこのCG もu

)

526yの=~{にのみ SLA がY†される

ことにGCしてください。526y‹に)され た

SLA は、にはHのフル・ステップでの

BEMF をしています。

(10)

t I

coil

I

coil

t

Coil Current Zero Crossing Previous

Microstep

Next Microstep

V

coil

t

VBB+ 0.6V

VBEMF

Nextstep Nextstep

V

SLA

t

Transparent Mode

V

SLA

Not Transparent Mode

PWM Rate

Transient behavior

Last sample before leaving zero crossing is retained.

SLA voltage is only updated after current−less state is left+ a certain

delay (50us at room temp).

Bemf of previous zero crossing.

Current Decay

(11)

速!「?;モード」で0したとおり、いつ

BEMF

)するべきかGCするZがあります。コイル

2ゼロ・クロスがEŒされたŠ、の

BEMF

を) できるようになるまでにあるI{'がかかります

(Figure 11

をk)

) 。コイル2ゼロ・クロスの…@が

=~するのがすぎるF@は、った BEMF

サンプ リングをう

(

つまり、

SLA

ピンでの)が の

BEMF

をしていない

) ?になります。このため

qˆ./がs4されます。

qˆ./はIJのパラメータに=します。

ステッパ・モータ

コイル2

./

ステッピング・モード

H‘’が“さい (

SWIJ

)

ステッパ・モータをJ

”するのがq•です。アプリケーションのF@

は、インダクタンスの“さいステッパ・モータをJ

”することもです。

ステップロスなしでをAKさせるのに—Wな トルクをステッパ・モータが%˜できる"#で、

コイル2を)LするZがあります。

MN./をするには、W(のいステッピ

ングモードを™šします。ただし、Šで0するよ うに、このF@はqˆAKがs4される?に なります。

./は、$するモータ、./、コイル

2に=します。)›./Oœで、ステッパ・

モータを./させることがです。

qˆ./をPつけるq•の"#は、)にž

づいて‚ƒすることです。この-に

AMIS−3052x QŸキットを$できます。 AMIS−3052x QŸキッ

トは、オン・セミコンダクターの

Web

サイト

(www.o nsemi.com)

でG¡できます。IJのステップで、

AM IS−3052x EVK

を$してqˆ./を¢める"#

を0します。

ステップ1:

AMIS−3052x

マザーボードからコンデン サ

C3

をvり¦します

(

ASKとレイアウト はグラフィカル・ユーザ・インタフェー スにある

)

。このコンデンサは

SLA

ª«を フィルタリングします。q=アプリケー ションではこのコンデンサをTするこ とが™šされますが、このコンデンサは aAの)に¬Uを­ぼすので、aはv り¦しておきます。

ステップ

2 :QŸキットのセットアップを®しま

す(

QŸキット

に¯°の

をk

))。

(しい./を$していること(Z なF@はWXの8に²Y)、および(し いステッパ・モータを$していること を3Cします。

ステップ

4 : CLR

ピンを1A³して、デジタルをクリ アします。

ステップ

5 :コイル2とステッピング・モードを

<)します (

コントロール・レジスタ

0)

。 ステップ6:

SLA Transparency (SLA ?;Q )

Transparent ( ?;モード )

に<)し、モータ

・ドライバを´µにします

(

コントロール

・レジスタ

2)

ステップ7:

NXT

ª«を²Yします。

NXT

9oSを

に“さいHに<)します。 BEMF

$%しないように、AK¶をにゆっく

りAKさせるZがあります。

ステップ8:

V

マイクロステッピング<を.みvる

(

ステータス・レジスタ

3)

"#で、オフセッ トが/りされていないことを3Cしま す。

AMIS−3052x QŸキットのグラフィカ

ル・ユーザ・インタフェース

(GUI)

にあ る

Check SLA Output (SLA

のチェック

)

を´µにすると、この/‡をZ·に®

できます

(Figure 13

をk)

)

。このチェック をうF@、オフセットが/りされて いると、

(

ステータス・レジスタ

3

を.み したときに)マイクロステッピング<

が[\でされます。

Figure 13. Check SLA Output

SR3

を.みしたŠ、マイクロステッピ ング<が[\になっているF@は、ス テップ

1

に¸ります。

ステップ9:どちらかのコイルでコイル2を) し、

SLA

ピンでを)して、

NXT

ピン をABします。q•の"#は、コイル 2ゼロ・クロスの{9でオシロスコープ をトリガすることです。

Figure 14

に、

12 V

415 mA

のコイル2 で./している

Nidec Servo

ステッパ・モ ータで)した?をします。ステッ ピング・モードは、

1/8

マイクロステッピ ングに<)しました。

コイル2ゼロ・クロスをºˆしま す。

NXT

ª«の]Mりエッジ

( ^\の¼

_ )

で、コイル2は0に½)¾されてい

(12)

い。コイル

(

オシロスコープopには

されていない)が Vbat + 0.6 V

にクラ ンプされていることが¿Àです

(Figure 11

をk)

) 。このŠ、 SLA が 0

にVJする ことを3Cできます。これは;}なD

WのÁDです

(Figure 11

をk)

)

SLA

が、

PWM

9oSとeじレートでのみY†

されることにGCしてください

(

この

?、

SLA にステップが%じる)。

155us

Latest noticeable step in SLA voltage (SLA voltage approx. 0V).

Figure 14. Define Maximum Operating Speed

NXTª«(^\の¼_)の]Mりエッジか

SLA ( `\の¼_ )

のCGBなqも

aいステップまでの{'によって、qˆ

./が)Lされます。

Figure 14

からわかるように、この{'は

155 m s

です。

$しているステッピング・モードが

1/8

マイクロステッピングで、コイル2ゼ ロ・クロスがqV

155 m s

をすることをb

(すれば、 NXT

のqˆ9oSは^のよう になります。

1

155ms+6450 Hz (eq. 1)

この?、は^のようになります。

6450 Hz

8 +806 FS

sec (eq. 2)

Figure 15

に、

800 FS/sec (

qˆにcい H

)

のときの?をします。こので

)された SLA は、ÂきYきの

BEMF (

ゼロ・クロス=~{に)

)

をし ています。

(13)

Figure 15. SLA Voltage at 800 Full Steps / sec

SLA Tr ansparency (SLA ? ;

Q

)

Not Transparent ( ?; )

に<)した

(

コントロ ール・レジスタ

2)

F@、

Figure 16

SLA

が½)していることにGCしてくださ

い。

Not Transparent ( ?; )

のF@は

SLA

ª«からクランプと;}./がv り!かれ、

BEMF

をより3にする ことができます

(Figure 12

もk)

)

(14)

Figure 16. SLA Voltage at Maximum Speed in Not Transparent Mode

Figure 16

で、)した

SLA が 2.5 V

であることにGCしてください。Ãに )したが

5 V

にクランプされているF

@は、%˜された

BEMF

がすぎるB Qがあります。

SLA Gain (SLA

ゲイン

)

1/4

に<)します

(

コントロール・レジスタ

2) 。 NXT

9oSが

7 kHz (875 FS/sec)

にMÅし たF@、{に

BEMF

のサンプリングが

すぎて、った

SLA が%じることが

あります

(Figure 17

をk)

)

。その?、コ イル2ゼロ・クロスがく=~して、

;} DW

がサンプリングされるため、

SLA がˆきくなります (Figure 11

もk

) )

(15)

Figure 17. Too High Speed Results in Incorrect BEMF Sampling qˆ./がÆ./よりVいF@は、アプ

リケーション・パラメータのÁDをXYしてqˆ.

/をくするZがあります。IJに、B

なdÇをいくつかします。

• H‘’が“さいステッパ・モータをJ”します。

インダクタンスが“さいステッパ・モータをJ”

します。このXYをうと、トルクに¬Uを­ぼ すことにGCしてください。

./をくします。

より“さなコイル2をJ”します。これにより トルクが“さくなります。

W(がVいステッピング・モードをJ”します

(

Èえば、

1/8

のÉわりに

1/4

をJ”

)

。これによりコ イル2ゼロ・クロスの{'がeくなります。

M パラメータのどれもXYするZなく、qˆ

./をˆきくする"#は、コイル2ゼロ・ク ロスをeくすることです。この¿bは

AMIS−3062x

でも$されており

(www.onsemi.com

をk)

)

Min

Samples (

q“サンプルS

)

と4ばれています。*+に ついては、アプリケーション・ノート

AND8371/D

( fg )

をk)してください。

(16)

フル・ステップ・ステッピング・モード

M のすべての0は、ステッピング・モードが フル・ステップに<)されていないF@にのみ´µ です。モータ・ドライバをハード・リセットした

Š、フル・ステップ・モードはにハーフ・ステッ プの<のいずれかからŒまること、つまりどのマ イクロステップ<も「コイル2ゼロ・クロス」

にならないことがそのbhです

(Figure 1

もk)

)

「コイル2ゼロ・クロス」になるようにステッ プ<を7.する-でオフセットを/りすこ と、つまりこのステッピング・モードで

BEMF

を )できるようにすることはuBです。

ただし、ステッパ・モータをフル・ステップ・モ ードで./させるとe{に

BEMF を)するこ

とはBです。

AMIS−305xx

のハーフ・ステップ・

ステッピング・モード<)を$して、ステッパ・

モータをフル・ステップ・モードで./させるに は、IJのÊiにËってください。

1.

モータ・ドライバをリセットします

2.

コイル2を<)します。ステッピング・モ ードをj̯きハーフ・ステップに<)しま す。

3.

モータ・ドライバを´µにします

(

ステッパ・

モータをフル・ステップ<に@わせるZ がある

)

4.

フル・ステップを<)するZが%じるたび に、

2

Íの

NXT

パルスをかつÎいの'k をほとんどlけずにÏしてください

(NXT

ピ ンのs4をmÐ

)

^のKでは、

AMIS−305xx

のステッピング・モード がj̯きハーフ・ステップに<)されているにも かかわらず、ステッパ・モータがフル・ステップ・

モードで./していることがわかります。モータの インダクタンスがÑnˆきいので、

2

Íの

NXT

パ ルスの'k

(Figure 18

のºˆDWをk)

)

とドライバ のDaÒはにoい{'であり、この{'で ハーフ・ステップ<にÓpすることはÔしてあり ません。これIq、ステッパ・モータは、フル・ス テップ・モードで./します。

(17)

Figure 18. Operating Stepper Motor in Full Step by Using Half Step Stepping Mode X−coil

Y−coil

VSLA

VNXT

Apply two NXT−pulses fast after each other.

VNXT

VSLA X−coil

Y−coil

The current rise and fall time are too high to reach the half step position. The stepper motor will run in full step.

(18)

高&

ステッパ・モータ・ドライバがÕで./してい るF@は、®する

2

Aのサンプリングの'に

SLA

がqJするBQがあります。このF@は、Öま

しくない?になります。このため、

SLA をY

†HŠに)することがです。

^のオシロスコープopに、このR#をします。

Figure 19. Decrease of SLA-voltage at High Temperature

“Coil current zero crossing”

Between two SLA measurements (= full step posi- tions), the SLA voltage drops because of the high IC temperature. Sampling the SLA voltage too late could result in an incorrect Bemf voltage interpretation.

Kからわかるように、

2

つのフル・ステップ<の

'で SLA がqJしています。マイクロコントロ

ーラまたは

DSP

による

SLA のサンプリングがa

すぎるF@は、

BEMF がって(rされること

になります。Y†HŠに

SLA をサンプリングす

ると、Õµ?が?に­ぼす¬Uはq“4で×み ます。

PCB <をsTにうと、 SLA qJをtØで

きます。このÙyをÚして—Wˆきい

PCB

ヒート シンクをÜするか、Tヒートシンクを$して

uをパッケージからÝÞすると、ダイÕがVJ

し、

SLA のqJがtØされます。

(19)

SLA電'のサンプリング

Figure 20

に、ÉなアプリケーションASKを

します。

Figure 20. Typical Application Schematic

HV20081114.1 DIR

NXT DO DI CLK

CLR

SLA

AMIS−30521/

100 nF

100 nF 100 nF 100 nF

VDD VBB VBB

VCP CPN

CPP MOTXP MOTXN

MOTYP MOTYN

220 nF R3

R2 C4 C2 C3 C6

C7

M C5

TSTO GND

C8 R1

+ C1

CS

ERR 5 4 31 2 3 13 12 6 7

11 9

10 25,26 21,22 15,16 19,20 NCV70521

1, 8

17, 18

23,

24 30 28 29

32 14 27

D1

mC

220 nF 100 mF

VBAT VDD

SLA のサンプリングは、マイクロコントロー

ラの

ADC

でします。フル・ステップごとに

BEMF

1

Aサンプリングできるので、いサンプリング

・レートを$するZはありません。

ADC

のW(

は、ßÖする SLA )によってvなりま

3

「?;モード」で0したように、

SLA がY

†されるのは、コイル2ゼロ・クロス=~Šのみ です

( ?;モードのF@ )

SLA をサンプリン

グするときは、この9にwCしてください。また、

ローパス・フィルタ

(R1

C8)

によって、)される ª«にaÒが$%します。

?;モードでは SLA が PWM

9oSとeじレー トでY†されるので、コイル2ゼロ・クロスの'

に、すでに

BEMF

の)を=~しているBQがあ ります。クランピングDWと;}DWがどれだけà

YするかがわかっているF@ (

「qˆ./」セク ションで)L×み

)

、マイクロコントローラはこのY

†DWのHŠに

SLA をサンプリングできます。

あるいは、6€をよりZxにするために、マイクロ コントローラは^のマイクロステップをá)した/

'に、 SLA をサンプリングすることもできます。

?;モードのF@のように、TのaÒ

4をâãす るZはありません

(Figure 21

をk)

)

?;モードでは、;}./は SLA

ピンにれます。

マイクロコントローラは·にこれを5Bするだけで す。

(20)

t I

coil

I

coil

t

Coil Current Zero Crossing Previous

Microstep

Next Microstep

V

coil

t

VBB+ 0.6V

VBEMF

Nextstep Nextstep

V

SLA

t

Transparent Mode

V

SLA

Not Transparent Mode

Earliest moment to sample in Not Transparent

Easiest moment to sample is at next step .

Earliest moment to sample

(21)

*

IJに、

SLA

ピンの$Èをいくつかします。

これらのÈですフローチャートは、マイクロコン トローラのファームウェアの./をしています

(Figure 20

をk)

)

。åæに 1するÈとフローチャ ートはすべて、0をZy¾し、

SLA

ピンの$"

#をよりçくb(できるようにすることのみを- としています。

モータの駆

Figure 22

に、ステッパ・モータをz.するZ·な

"#をします。このÈでは、まだ

SLA

ピンを$

していません。このアプリケーションに8がèã

されると、マイクロコントローラがr:¾されます。

この./のŠ、コイル2とステッピング・モード が<)されます。モータ・ドライバが´µになり、

NXT

パルスが{ªされてモータがAKします。タイ マは

2

Íの

NXT

パルスの'kを‚)し、これによっ てAKがÔまります。b|には、ステッパ・

モータはqˆまでされるはずですが、åæ では}れていません。ここでは、なしでŒ.で きるだけのAKがVいとé)しています。

また、AKはqˆ./よりaくなければな りません

(

「qˆAK」セクションをk)

)

Timer Overflow ? Power Up

Initialize microcontroller

Set Coil Current

Set Stepping Mode Control Register 0

Enable Motor Control Register 2

Send NXT Pulse

Start Timer

Y

N

Figure 22. Simple Motor Control Example M のフローチャートは、ステッパ・モータをz

.するにZ·なÈです。~ƒは®されておら ず、ステッパ・モータがAKしているかどうかの3

Cもわれていません。このÈのCKは、q“オー

バヘッドでモータをAKさせることだけです。

のでのステッパ・モータのz.はこれより&€

になりますが、åæでは0していません。

SLAのサンプリング

Figure 23

のフローチャートに、

1/8

マイクロステッ ピングでの./{に

SLA をサンプリングする{

:をします。

NXT

パルスを{ªするたびに、コイル2ゼロ・

クロス・フェーズが=~したかどうかをマイクロコ ントローラがチェックします。=~していたF@、

マイクロコントローラは

SLA がY†されると‚

ƒし、

SLA

ピンのサンプリングをいます。

SLA

ピ ンをサンプリングするに、TのaÒが¯され ます

(

モータ・ドライバDでのY†aÒについて は、「?;モード」をk)

)

(22)

Timer Overflow ? Power Up

Initialize microcontroller

Set Coil Current Set Stepping Mode

Enable Motor

Send NXT Pulse

Start Timer

Y

N If MSP =

(4 OR 36 OR 68 Y

N Delay

Sample SLA−pin Read Microstep

Position

Values only valid for 1/8 micro−stepping See Table 1 for other stepping modes

Status Register 3

Figure 23. Sample SLA Voltage (1/8 Microstepping)

or 100)

M フローチャートのë9は、マイクロステップ

<を.みすZがあることです。この/‡には {'がかかる

(SPI ª )

ので、qˆ./がs4さ れます。ZなF@は、マイクロコントローラがW

Xの<‚)ìをして<T‚をうことも

できます。そうすれば

SPI ªはuになります。

ただし、これについてはåæのOœ¦です。

?;モードを Not Transparent ( ?; )

Transparent ( ?; )

のどちらかに<)したF@は、M フローチ ャートを$できます。ただし、

Transparent ( ?; )

を$するF@、

SLA

ピンのサンプリングのaÒ をvり!くことができます。

Transparent ( ?; )

モードをJ”するF@、コイル

2ゼロ・クロス‹に、 SLA

ピンはすでにサンプリ ングされたBQがあります。これを

Figure 24

に します。コイル2ゼロ・クロスに7した{9で、

SLA

ピンのサンプリングがされます。サンプリング

に、aÒがTされます。このF@は、クランピ ング・フェーズと;}フェーズが3に=~し、

BEMF

がサンプリングされるよう、このaÒ がZです

(Figure 11

Figure 21

もk)

)

(23)

Timer Overflow ? Power Up

Initialize microcontroller

Set Coil Current Set Stepping Mode

Enable Motor Driver Transparent Mode

Send NXT Pulse

Start Timer

Y

N If MSP =

(0 OR 32 OR 64 Y

N Delay

Sample SLA−pin Read Microstep

Position

Figure 24. Sample SLA Voltage in Transparent Mode

OR 96)

ストールの-.

Figure 25

のフローチャートに、ストール

(Figure 24

にžづく

)

のZ·なをします。サンプリング されたSLAがƒHとÑnされます。サンプリン グされた

SLA がƒHIJのF@は./をí%し

ます。ƒHは、モータがXhAKしているときに、

サンプリングされた

SLA がƒHよりくなるよ

うに<)するZがあります。モータがAKしなく なると、

BEMF

がVJしそれにじて

SLA もq

Jするため、ストールをできます。AKがí%

します。

Figure 25

にすフローチャートをしても、お

そらくîïするとmえられます。qrのコイル2 ゼロ・クロス{9で

SLA がすでにサンプリング

されているためです。AKをEŒするに、

BEMF

で$ðが„され

(

AK¶の

)

SLA でもe

Oの./が„されます。はストールが$%し ていないにもかかわらず、これらの$ðがストール を…$するBQがあります。qrのフル・ス テップの'はストールをスキップするのがq†

です。 ただし、これはåæのOœ¦です。

(24)

Timer Overflow ? Power Up

Initialize microcontroller

Set Coil Current Set Stepping Mode

Enable Motor Transparent Mode

Send NXT Pulse

Start Timer

Y

N If MSP =

(0 OR 32 OR 64 Y

N Delay

Sample SLA−pin Read Microstep

Position

SLA below Threshold ?

Y

N

Stop

Figure 25. Simple Stall Detection

OR 96)

SLAチェック

Figure 25

にすフローチャートを$

すると、

(しい"#で

SLA をサンプリングし、Z·なス

トールをできます。この6€で$%するB

QがあるñÁのR#はオフセットです。òらかの bhでオフセットが/りされたF@は、どのマイ

クロステップもコイル2ゼロ・クロスにならな

Figure 26

に、このR#にするZ·な(Ô"#を

します。オフセットがされたF@は、.きが

í%します。なアプリケーションでは、マイ クロコントローラがó(ô/をするか、R#を õöすることができます。これについてはåæのO

œ¦です。

(25)

Timer Overflow ?

Power Up

Initialize microcontroller

Set Coil Current Set Stepping Mode

Enable Motor Transparent Mode

Send NXT Pulse

Start Timer

Y

N Y

Delay

Sample SLA−pin Read Microstep

Position

SLA below Threshold ?

Y

N

Stop

If MSP MOD Y = 0

MSP = Microstep Position MOD = Remainder of a division

Y = 2 for 1/16 microstepping, 4 for 1/8 microstepping 8 for 1/4 microstepping and 16 for half stepping

If MSP =

N

(0 OR 32 OR 64 OR 96)

(26)

Figure 26

でした"#で

SLA

ピンをサンプリング すると、(しい/'にサンプリングをし、

BEMF

を3に)できます。オフセットやスト ール6yもされます。(しい/'に

SLA

ピンを サンプリングすると、Õµ?は!÷されます

(

「 Õ」をk)

)

ADCを0載していないマイクロコントローラ

M フローチャートをするには、

ADC

ø1マ イクロコントローラを$するZがあります。

6€によっては、このような ADC

はLできませ ん。この6€でストールをBにするZ·な"

#は、コンパレータを$することです。

COMP Vdd

R1

R2

IO

Micro−

Controller

GND Vcc

AMIS−305xx

SLA

GND Vdd

Rpull −up

R3

Figure 27. Stall Detection with Comparator

R1

R2

でƒHレベルを<)します。

R3

でノイズに

ÀするトグルをA‡するヒステリシスをTしま

す。マイクロコントローラはデジタル

IO

ピンをAB することで、

SLA がƒHをˆえているかそれI

Jかをチェックできます。

ストールをする"#もeOです。

Figure 26

にすフローチャートとのñÁの‰いは、

ADC

$して

SLA をサンプリングするÉわりに、 IO

ピンのステータスをチェックして、

SLA がƒH

レベルをˆえているかそれIJかを‚)しているこ とです。このデジタル

IO

のステータスがチェックさ れる/'はeじです。

BXƒHがZなF@は、

R1

R2

をポテンショメ ータまたはマイクロコントローラでstされるデジ タル・ポテンショメータにきûえることができま す

(

デジタル・プログラマブル・ポテンショメータと コンパレータについては、

www.onsemi.com

をk)

)

R3

はZŠではありませんが、

SLA

ピンのノイズに

ÀするトグルをA‡する-で™šされます。 R3

を$しないF@は、

SLA

ピンにローパス・フィル タをTするZがあります

(Figure 20

もk)

)

デジタル

IO

を$すると、マイクロコントローラ の

CPU

からを(ÝするL9もýられます。アナ ログHのサンプリングには、あるI{'がかかる F@があります。デジタル・ピンをABすると

CPU

のは“さくなります。

まとめ

AMIS−305xx

SLA

ピンをsTに$しないF@、

qのストール、ステップロス、またはトルクs アルゴリズムをしてもになりません。いく つかのZ·なガイドラインにËうことにより、sT かつª‹Qのい"#で

SLA

ピンを$することが できます。

9考資:

[1] AMIS−305xx Data Sheet (www.onsemi.com)

;<=>と製?=>

オン・セミコンダクターのŒやサービスについ ての*+は、

http://www.onsemi.com

にあるの

Web

サイトにアクセスしてください。

(27)

ON SemiconductorON SemiconductorのロゴはON SemiconductorというをうSemiconductor Components Industries, LLC しくはその のび/またはの におけるです。ON Semiconductorは、、、トレードシークレット()との に!する"を# します。ON Semiconductorの$%/ の&'!(リストについては、*+のリンクからご-いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. ON Semiconductorは./なしで、0123の$%の45を 6うことがあります。ON Semiconductorは、いかなる7の8での$%の&9:について#;しておらず、また、お<=の$%において>?の@'や'からAじたBC、

に、DE、FE、GHなIJなどKLのIJに!して、いかなるBCもMうことはできません。お<=は、ON SemiconductorによってNOされたサポートやアプリケー ションSTのUVにかかわらず、すべてのWX、YZ、[\:の]^あるいは_の`aをbむ、ON Semiconductor$%を'したお<=の$%とアプリケーションについてK LのBCをMうものとします。ON Semiconductorデータシートやd=1にeされるfg:のある「_」パラメータは、アプリケーションによってはkなることもあり、lm の:gもnFのopにより4qするfg:があります。「_」パラメータをbむすべてのrパラメータは、ご'になるアプリケーションに@じて、お<=のstuvw においてxyz;されるようお{い|します。ON Semiconductorは、そのやそのの"の+、いかなるライセンスも}しません。ON Semiconductor$%は、A~

€‚や、いかなるFDA (ƒ%„…%†)クラス3の„‡ˆ‰、FDAがŠ‹しないŒにおいてŽKもしくはのものとyされる„‡ˆ‰、あるいは、‘’への“”を!(

としたˆ‰における•]–%などへの'を—˜した™šはされておらず、また、これらを'!(としておりません。お<=が、このような—˜されたものではない、fさ れていないアプリケーション'にON Semiconductor$%を›œまたは'した9、たとえ、ON Semiconductorがその–%の™šまたは$žにŸしてp があったと¡¢され たとしても、そのような—˜せぬ'、また£fの'にŸ¤した¥¦§から、DE、¨はFEにAじるすべてのクレーム、ª'、IJ、oª、および«¬­®などを、

お<=のBCにおいて¯°をお{いいたします。また、ON Semiconductorとその±²、³²、 、Ÿ¤ 、´µ¶に!して、いかなるIJも·えないものとします。

ON Semiconductorは¸'ˆ ¹§/º»¼½¸'¡です。この¾®は&'されるあらゆるWの!(となっており、いかなる¿WによってもÀÁすることはできません。

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