专利名称：用于控制电动机的电流限制器的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机控制设备和方法，尤其涉及一种用于控制电动机的电流限制器的设备和方法，借助于按照电动机的旋转速度控制电流限制器，用于限制提供给电动机的电流，使得可以按照执行方式的种类进行电机的精确控制。
一般地说，电机控制设备使用电流限制器保护电机勉遭过电流。电流限制器按照施加到控制端口的电压限制提供给电动机的电流。即，当在一个门限值以下的电压施加给控制端口时，电流限制器切断提供给电动机的电流。当施加的电压超过所述门限值时，电流限制器则和所施加的电压值成比例地增加提供给电机的电流。
按照常规技术，因为恒定的电压值被施加于电流限制器的控制端口，所以提供给电动机的电流被限制于一个特定的值而与执行方式的类型无关。
在一般的VCR中，作为一组特定的播放方式中的一种播放方式的慢播放方式是用于比正常播放方式慢地显示图像，这是由周期地重复静止方式和正常播放方式来实现。当通过重复正常播放方式和静止方式执行慢播放方式时，需要对电机进行制动控制。制动控制一般通过在一个预定的时间内对电动机施加反向电压来实现，以便减少电动机的速度，使得磁带运行一段预定的时间之后电动机停止。在这种情况下，因为按照负载电动机停止在目标位置之外，所以在屏幕上不能流畅地显示特征图像运动。
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种通过控制电流量控制电动机的电流限制器的设备和方法，其中该电流按照播放方式依据电动机的转速由电流限制器限制，使得电机的精确控制成为可能。
因而，为实现上述目的，提供一种用于控制电动机电流限制器的设备，通过限制提供给电动机的电流的数量，并控制电动机的驱动力，用于保护电动机，所述设备包括频率检测器，用于检测电动机的旋转频率，限制器控制器，用于相应于由频率检测器检测的旋转频率产生电流限制器控制信号，以及电流限制器，用于通过电流限制器控制信号限制提供给电动机上的电流的数量。
为实现本发明目的的另一个方面，提供一种控制电动机的电流限制器的方法，通过按照电流限制器控制信号限制提供给电动机的电流的数量，并控制电动机的驱动力，用于保护电动机，所述方法是通过以下步骤实现的(A)设置脉宽调制信号的占空比值D0，所述脉宽调制信号是每种方式的电流限制器控制信号，(B)确定当前执行方式是否对应于一种用于控制而改变电流限制器的电流限制量的方式，(C)检测电动机的旋转频率fc，以及(D)如果在步骤(B)中确定当前执行方式是用于控制而改变电流限制量的方式，则按照fc的值改变在步骤(A)中设置的D0值。
本发明的上述目的和优点通过结合附图详细说明本发明的优选实施例将会更加清楚地看出，其中
图1是采用按照本发明的电流限制器的VCR的主轴电机(capstan motor)伺服机构的结构方框图；图2是说明按照本发明的用于控制电动机的电流限制器的方法的流程图；图3是说明在采用本发明的电流限制器的VCR中慢播放方式的控制流程图；图4是说明在图3的制动电压施加步骤中控制电流限制器的方法的流程图；以及图5是关于图3的主要信号的定时图。
图1表示采用本发明的电流限制器的VCR的主轴电机伺服机构部件的结构。由图1可见，主轴电机伺服机构部件包括振荡器101，分频电路102，104和108，控制头103，相位控制器105，主轴电机106，C.FG(主轴电机频率发生器)信号发生器107，速度控制器109，驱动放大器110，系统控制器111，频率检测器112，限制器控制器113，低通滤波器114，和电流限制器115。
在主轴电机106中包括的C.FG信号发生器107产生具有相应于主轴电机转速的频率的信号(C.FG信号)。使用C.FG信号执行正常播放方式下的主轴电机的速度控制。
下面说明控制主轴电机的速度的方法。
C.FG信号通过分频电路108被转换成矩形波信号。速度控制器109延迟C.FG矩形波信号，并使用延迟的C.FG矩形波信号产生和C.FG信号保持预定的定时关系的梯形脉冲(trapezoidal pulse)。从梯形脉冲中采样与C.FG矩形波信号的脉宽成比例的电压，并通过保持采样的电压，和将其输出给驱动放大器110，控制主轴电机106的速度。
下面说明在正常播放方式下控制主轴电机的相位的方法。
来自振荡器101的振荡信号输出被分频电路102分频并被输入到相位控制器105。由控制头103检测的控制信号被分频电路104分频，并被输入到相位控制器105。
被分频的振荡信号不仅用于主轴电机106的相位控制，而且用于鼓电机(drum motor)的相位控制。因而，被分频的振荡信号恒定地保持由主轴电机驱动的磁带和视频头的相对位置。
在相位控制器105中，由分频振荡信号的上升沿(或下降沿)产生梯形脉冲，并且控制信号被分频而产生采样脉冲。然而，梯形脉冲按照采样脉冲被采样，并且通过保持采样电压，作为来自参考电压的差值电压(differentialvoltage)的误差电压(error voltage)被输出给速度控制器109。
在速度控制器109中，通过使用由主轴电机速度控制环产生的采样和保持电压进行速度控制。此外，通过把由相位控制器105产生的误差电压加到用于速度控制的电压来控制主轴电机106的相位。从速度控制器109输出的误差电压被驱动放大器110转换成电机驱动电压和电流，并被提供给电流限制器115。
在频率检测器112中，检测从C.FG信号发生器107输出的C.FG信号的频率并输出给限制器控制器113。然后，在限制器控制器113中，通过按照执行方式设置的控制函数产生脉宽调制(PWM)型电流限制器控制信号，其中按照C.FG信号的频率改变脉冲的占空比(duty)。通过低通滤波器114对PWM型电流限制器控制信号进行整流并被输出到电流限制器115。
因而，接收到从驱动放大器110输出的驱动电压的电流限制器115按照整流的限制器控制信号限制施加于主轴电机106的电流量。即，电动机106的操作可以通过电流限制器115按照电动机106的转速来限制施加于电动机106的电流量被精确地控制。
下面参照图2的流程图说明按照本发明的用于控制电动机的电流限制器的方法。
在步201中，对于每种方式，设置PWM型电流限制器控制信号的占空比值D0。在步202，确定当前执行方式。在步203，检测电动机106的旋转频率fc。例如，通过确定由附着于电机的磁性器件检测的C.FG信号的频率来检测电动机的旋转频率fc。在步204，通过按照执行方式设置的控制函数产生PWM型电流限制器控制信号，其中按照C.FG信号的频率改变脉冲的占空比。
下面详细说明在VCR的正向慢播放方式下控制电动机的电流限制器的方法。
图3是说明用于控制VCR中的正向慢播放方式的流程图。
在步301，初始设置在慢播放方式中的速度倍数(1/N)和用于移动一场(one field)的一部分的C.FG信号的数量(C1和C2)。此处C1是在ST1(见图5的定时图(e))期间发生的C.FG脉冲数，其中ST1是从产生正的控制脉冲的时刻到施加主轴制动电压的时刻的部分，从而确定用于构成慢播放方式的正常播放方式中一场执行部分的长度。C2是在ST2(见图5的定时图(e))期间发生的C.FG脉冲数，ST2是从产生负控制脉冲的时刻到施加主轴制动电压的时刻的部分。
在步302，确定当前执行方式是否正向慢播放方式。在步303，如果在步302中确定当前方式是正向慢播放方式，则执行构成慢播放方式的静止方式。在步304，在执行静止方式的同时，对鼓的转数T进行计数，并确定T是否等于(N-1)/2。此处鼓的转数的一半(1/2)相应于一场，本发明中的1/N速度的慢播放方式由一场播放方式和(N-1)场静止方式构成。
在步305，当在步304确定静止方式被执行，使T等于(N-1)/2时，则主轴电机106被驱动，从而执行一场的播放方式。在主轴电机106在步305被驱动了图5的定时图(c)中所示的间隔K1之后，在步306，执行速度和相位控制。在步307，确定是否产生图5所示的定时图(e)中的控制脉冲，同时执行构成慢播放方式的一场播放方式。在步308，如果在步307确定控制脉冲被产生，则计数器被操作而对C.FG脉冲的数量计数。在步309，确定在步307检测的控制脉冲是否正的。在步310，如果在步309确定检测到的控制脉冲是正的，则确定计数器的值C是否等于在步301设置的数量C1。在步311，如果在步309检测的控制脉冲是负的，则确定计数器的C值是否等于在步301设置的数量C2。
在步312，当确定计数器的值C分别等于在步310或311的数C1或C2时，如图5的定时图(d)和(e)所示，则相应于反向电压的制动电压被施加从而停止主轴电机106。这是因为计数器的值相应于执行一场播放方式。在制动控制中，开始在时间间隔B1内施加强制动，而在时间间隔B2期间施加弱制动。如图5的定时图(h)和(i)所示，在第二时间间隔B2内施加弱制动，其中C.FG1脉冲的相位和C.FG2脉冲的相位通过在正方向和反方向中改变C.FG1脉冲和C.FG2脉冲的相位而改变。然后，在图5的定时图(d)中所示的时间间隔B3内执行反向补偿。
在步312对主轴电机106施加主轴制动电压之后，系统返回步302，并重复步302到步312的步骤。
上述步骤中的步303和312是用于对电动机施加制动电压。下面参照图4说明按照本发明的用于通过控制电动机的电流限制器精确控制电动机的方法。
在步401，设置PWM型占空比值D0，其是电流限制器的控制信号，和设置用于在慢播放方式中按照电机的转速改变占空比的比例常数K0。
在步402，确定其是否在慢播放方式中的制动施加间隔TBRK，这可以通过使用图5的定时图所示的电机的正向/反向控制信号(CAPF/R)进行确定。
在步403，如果在步402确定其是制动施加间隔TBRK，则检测电机的旋转频率，即C.FG信号fc的频率。
在步404，改变电机的电流限制值，这通过按照C.FG信号的频率fc改变PWM型电流限制器控制信号的占空比来实现。即，在制动施加部分，以和电机的转速成比例地改变电流限制器控制信号的脉冲占空比。图5的定时图(k)中示出了通过按照电机的转速而改变的电流限制器的限制电流波形。
在步405，如果在步402确定不相应于制动施加间隔TBRK，则电流限制器控制信号的脉冲占空比被确定是在步401中初始设置的D0，用于控制电流限制器。
按照上述制动控制，在制动施加部分，考虑电机的转速，通过不仅限制制动施加电压，而且限制施加于电动机的电流的数量，可以控制电机使其精确地停止在所需的位置。
按照上述操作，通过按照电机的转速改变电机的电流限制器的控制电压，由于走带机构的负载状态、电机的轴负载、或转矩的偏差引起的影响可以被减到最小，使得电机可以停止在所需的位置。
如上所述，按照本发明，电机的电流限制器被脉宽调制信号控制，其中占空比，即PWM信号，按照电机的转速而改变，使得电机的负载状态或轴负载的偏差被减到最小，从而精确地控制电动机。
权利要求
1.一种用于控制电动机电流限制器的设备，通过限制提供给所述电动机的电流的数量，并控制所述电动机的驱动力，用于保护所述电动机，其特征在于，所述设备包括频率检测器，用于检测所述电动机的旋转频率；限制器控制器，用于相应于由所述频率检测器检测的旋转频率产生电流限制器控制信号；以及电流限制器，用于通过所述电流限制器控制信号限制施加于所述电动机上的电流的数量。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述限制器控制器按照所述检测的旋转频率借助于对每种执行方式设置的控制函数产生作为所述电流限制器控制信号的具有不同占空比的脉宽调制信号。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述电流限制器控制信号在制动施加部分以和由所述频率检测器检测的所述旋转频率成比例地来改变向所述电机提供的电流的数量。
4.一种控制电动机的电流限制器的方法，通过限制按照电流限制器控制信号提供给所述电动机的电流的数量，并控制所述电动机的驱动力，用于保护所述电动机，其特征在于，所述方法包括以下步骤(A)设置脉宽调制信号的占空比值D0，所述脉宽调制信号是用于每种方式的所述电流限制器控制信号；(B)确定当前执行方式是否相应于一种用于控制以便改变所述电流限制器的电流限制量的方式；(C)检测所述电动机的旋转频率fc；以及(D)如果在步骤(B)中确定当前执行方式是用于控制以便改变所述电流限制量的方式，则按照fc的值改变在步骤(A)中设置D0的值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在制动施加部分在步骤(D)以和fc的值成比例地改变D0以便限制施加于所述电动机的电流的数量。
全文摘要
一种用于控制电动机电流限制器的设备,通过限制提供给电动机的电流的数量,并控制电动机的驱动力,用于保护电动机,该设备包括:频率检测器,用于检测电动机的旋转频率,限制器控制器,用于产生相应于由频率检测器检测的旋转频率的电流限制器控制信号,以及电流限制器,用于通过电流限制器控制信号限制施加于所述电动机上的电流的数量。这样,电动机的电流限制器被脉宽调制信号控制,其中脉宽调制信号的占空比按照电动机的转速而改变,使电机负载状态或轴负载偏差的影响减至最小。
文档编号H02P7/288GK1248092SQ9911848
公开日2000年3月22日 申请日期1999年9月3日 优先权日1998年9月12日
发明者权宁基 申请人:三星电子株式会社