專利名稱：用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置和方法，更具體地說，涉及一種用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置和方法，其沒有使用在使用直流主軸電動機(jī)的電子設(shè)備中的附加頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。
一些使用主軸電動機(jī)的電子設(shè)備例如DVDP、CDP和VCR一般使用一種無刷電動機(jī)。

圖1表示通常的光盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)。在采用恒定線速度(CLV)記錄方法的光盤驅(qū)動器中，光盤的轉(zhuǎn)速根據(jù)拾感頭的重現(xiàn)位置由約500rpm(轉(zhuǎn)/分)(最內(nèi)圓周)到約200rpm(轉(zhuǎn)/分)(最外圓周)連續(xù)變化。
參照圖1，CLV伺服組件104將用于按照預(yù)設(shè)的初始速度旋轉(zhuǎn)光盤101的電壓經(jīng)過驅(qū)動器103提供到主軸電動機(jī)102。因此，光盤101開始旋轉(zhuǎn)，記錄在光盤101上的信息由拾感頭105變換為模擬射頻(RF)信號。經(jīng)變換的模擬射頻(RF)信號輸出到信號處理組件106。然后，信號處理組件106將該模擬射頻(RF)信號變換為脈沖波形并將該脈沖波形輸出到CLV伺服組件104。
在CLV伺服組件104中，數(shù)字鎖相環(huán)(PLL)電路產(chǎn)生與重現(xiàn)信號同步的位(bit)時鐘。在此之后，在自動頻率控制(AFC)檢測電路和相位比較電路中將位時鐘與系統(tǒng)時鐘相比較，以向驅(qū)動器103輸出一控制電壓。換句話說，當(dāng)位時鐘頻率低于系統(tǒng)時鐘頻率時，提供到主軸電動機(jī)102上的電壓增加，從而增加轉(zhuǎn)速。另一方面，當(dāng)位時鐘頻率高于系統(tǒng)時鐘頻率時，提供到主軸電動機(jī)102上的電壓降低，從而降低轉(zhuǎn)速。
當(dāng)通過這種控制使位時鐘頻率等于系統(tǒng)時鐘頻率時，光盤重現(xiàn)速度變得等于記錄時的線速度，使得在該適于記錄的線速度的范圍內(nèi)可以重現(xiàn)在光盤上的數(shù)據(jù)。
跟蹤和聚焦(T/F)伺服組件107用于對跟蹤和聚焦進(jìn)行伺服控制。換句話說，跟蹤和聚焦伺服組件107產(chǎn)生與光束跟蹤狀態(tài)相對應(yīng)的電信號并根據(jù)產(chǎn)生的電信號沿徑向方向移動物鏡和拾感頭105的本體，以此實(shí)現(xiàn)用于控制光束跟蹤軌道的伺服跟蹤。此外，T/F伺服組件107采用象差法和臨界角度檢測法來實(shí)現(xiàn)用于控制拾感頭105的聚焦伺服控制，以使物鏡聚焦在光盤101的反射表面上。
當(dāng)在重現(xiàn)的過程中由光盤101的一個表面切換到光盤101的另一個表面時，用于沿重現(xiàn)方向加速光盤101的電壓提供到主軸電動機(jī)102上，直到拾感頭105移動到用于重現(xiàn)的目標(biāo)位置時為止，然后，實(shí)現(xiàn)CLV伺服控制以便控制驅(qū)動器103，從而使光盤101恒速旋轉(zhuǎn)。
然而，當(dāng)為使拾感頭105到達(dá)目標(biāo)位置要用較長時間時，主軸電動機(jī)102的轉(zhuǎn)速持續(xù)增加，因而，產(chǎn)生使轉(zhuǎn)速超過預(yù)定的轉(zhuǎn)速的加速狀態(tài)?？刂破?08檢測主軸電動機(jī)102的轉(zhuǎn)速并當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)速超過預(yù)定的轉(zhuǎn)速時確定為加速狀態(tài)。如果確定為加速狀態(tài)，控制器108向CLV伺服組件104提供一用于終止重現(xiàn)的命令以保護(hù)該系統(tǒng)。此外，控制器108檢測主軸電動機(jī)102的轉(zhuǎn)速，以便根據(jù)該狀態(tài)控制主軸電動機(jī)102。
相應(yīng)地，常規(guī)技術(shù)采用無刷電動機(jī)作為主軸電動機(jī)102并利用FG信號發(fā)生器產(chǎn)生與主軸電動機(jī)102的轉(zhuǎn)速成比例的頻率發(fā)生(FG)信號，如圖2中所示。換句話說，利用在無刷電動機(jī)內(nèi)部的霍爾器件201檢測的信號由比較器202變換為脈中信號，以產(chǎn)生FG信號。
這種無刷電動機(jī)比直流電動機(jī)費(fèi)用高，以及其制造過程困難。當(dāng)根據(jù)常規(guī)技術(shù)采用直流電動機(jī)作為主軸電動機(jī)時，由于直流電動機(jī)沒有霍爾器件，其不能產(chǎn)生用于檢測轉(zhuǎn)速的FG信號。因而，必須采用附加的FG信號發(fā)生器。在這種情況下，由于附加裝置成本增加，制造過程困難。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置和方法，其采用直流電動機(jī)作為用于驅(qū)動光盤的主軸電動機(jī)，同時沒有使用附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。
相應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置。該裝置包含電流至電壓變換器，用于檢測提供到直流主軸電動機(jī)上的電流并將其變換為電壓；模數(shù)變換器，用于將由電流至電壓變換器輸出的模擬電壓變換為數(shù)字信號；以及控制器，用于利用模數(shù)變換器輸出的數(shù)字信號檢測直流主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和根據(jù)檢測結(jié)果控制直流主軸電動機(jī)。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法。該方法包含的步驟有(a)檢測提供到直流主軸電動機(jī)上的電流；(b)產(chǎn)生與在步驟(a)中檢測的電流的幅值成比例的數(shù)字信號；(c)根據(jù)該數(shù)字信號確定直流主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和根據(jù)確定結(jié)果控制直流主軸電動機(jī)。
步驟(b)包含的步驟有(b1)將步驟(a)檢測的電流變換為電壓；(b2)將在步驟(b1)得到的模擬電壓變換為數(shù)字信號。
通過參照附圖更詳細(xì)地介紹本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例將會使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯，其中圖1表示一般光盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)；圖2表示根據(jù)在先技術(shù)的無刷電動機(jī)中的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置的結(jié)構(gòu)；以及圖4表示根據(jù)本發(fā)明的用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法的流程圖。
如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置包含直流主軸電動機(jī)驅(qū)動器301、直流主軸電動機(jī)302、電流至電壓(I/V)變換器303、模數(shù)(A/D)變換器304和控制器305。直流主軸電動機(jī)驅(qū)動器301由光盤驅(qū)動器中的伺服組件(未示出)接收誤差電壓信號并產(chǎn)生驅(qū)動電流i1，用于驅(qū)動直流主軸電動機(jī)302。將該驅(qū)動電流i1分流并提供到直流主軸電動機(jī)302和電流至電壓(I/V)變換器303。當(dāng)將電流至電壓(I/V)變換器303的輸入阻抗預(yù)設(shè)置得明顯高于直流主軸電動機(jī)302的阻抗時，提供到直流主軸電動機(jī)302的電流i2的數(shù)值明顯高于提供到電流至電壓(I/V)變換器303的電流i3。提供到電流至電壓(I/V)變換器303的電流i3的數(shù)值與電流i2的數(shù)值比較相當(dāng)小，并與由直流主軸電動機(jī)驅(qū)動器301提供的電流i1的幅值成比例。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，使電流至電壓(I/V)變換器303具有高的輸入阻抗并且并聯(lián)到直流主軸電動機(jī)302。然而，可以使電流至電壓(I/V)變換器303具有較低的輸入阻抗并且串聯(lián)在直流主軸電動機(jī)驅(qū)動器301和直流主軸電動機(jī)302之間。
電流至電壓(I/V)變換器303將輸入電流i3變換為電壓。模數(shù)(A/D)變換器304將由電流至電壓(I/V)變換器303輸出的電壓變換為數(shù)字信號Vd并將該數(shù)字信號Vd輸出到控制器305?？刂破?05利用數(shù)字信號Vd根據(jù)在圖4中所示的方法檢測轉(zhuǎn)速并根據(jù)檢測結(jié)果實(shí)施伺服控制。
控制器305在按照在步驟401中采用CLV伺服的伺服方法中播放狀態(tài)的期間，分別設(shè)定該相應(yīng)于直流主軸電動機(jī)302在光盤的最內(nèi)和最外圓周可以正常旋轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速的A/D變換值b和a。通過測試或模擬可以得到起始值b和a。
在步驟402中確定數(shù)字信號Vd是否為“0”。如果確定數(shù)字信號Vd為“0”，由于提供到直流主軸電動機(jī)302的電流為“0”，則在步驟403中確定直流主軸電動機(jī)302處于停止?fàn)顟B(tài)。
如果確定數(shù)字信號Vd不為“0”，則在步驟404中確定數(shù)字信號Vd是否在最小值a和最大值b之間。如果確定數(shù)字信號Vd在最小值a和最大值b之間，則在步驟405中確定直流主軸電動機(jī)302按正常播放狀態(tài)工作。
另一方面，如果確定數(shù)字信號Vd不在最小值a和最大值b之間，則在步驟406中確定數(shù)字信號Vd是否超過最大值b。如果確定數(shù)字信號Vd超過最大值b，則在步驟407中確定直流主軸電動機(jī)302處在其旋轉(zhuǎn)快于正常播放狀態(tài)的加速狀態(tài)。
如果確定數(shù)字信號Vd不在最小值a和最大值b之間以及不超過最大值b，則在步驟408中確定數(shù)字信號Vd是否小于“0”。如果確定數(shù)字信號Vd小于“0”，則在步驟409中確定直流主軸電動機(jī)302為反轉(zhuǎn)。
如果確定數(shù)字信號Vd不在最小值a和最大值b之間以及小于最小值a但不小于“0”，由于數(shù)字信號Vd可以表達(dá)為0＜Vd＜a，則在步驟410中確定直流主軸電動機(jī)302未處在正常播放狀態(tài)而處在減速狀態(tài)。
因此，可以不利用附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器就該確定直流主軸電動機(jī)302的轉(zhuǎn)速，以及在步驟411中控制器305根據(jù)確定的狀態(tài)進(jìn)行伺服控制。例如，當(dāng)確定為加速狀態(tài)時，控制器305將當(dāng)前的狀態(tài)變換為停止?fàn)顟B(tài)，以控制伺服組件保護(hù)直流主軸電動機(jī)302。當(dāng)確定為減速狀態(tài)時，控制器305控制直流主軸電動機(jī)302的制動電壓與數(shù)字信號Vd的值相對應(yīng)。
通過上述控制操作，可以不向直流主軸電動機(jī)302添加頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器就能檢測流過直流主軸電動機(jī)302的電流的數(shù)值，以及根據(jù)檢測的電流的數(shù)值可以確定直流主軸電動機(jī)302的轉(zhuǎn)速。根據(jù)確定的結(jié)果，可以控制直流主軸電動機(jī)302和伺服組件。
如上所述，本發(fā)明根據(jù)提供到直流電動機(jī)的電流檢測直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行控制，而沒有使用在采用直流電動機(jī)的電子設(shè)備中的附加頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。因此，與采用無刷電動機(jī)來檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)速的常規(guī)技術(shù)相比，降低了成本和改進(jìn)了制造過程。
權(quán)利要求
1．一種用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置，該裝置包含電流至電壓變換器，用于檢測提供到直流主軸電動機(jī)上的電流并將其變換為電壓；模數(shù)變換器，用于將由電流至電壓變換器輸出的模擬電壓變換為數(shù)字信號；以及控制器，用于利用由模數(shù)變換器輸出的數(shù)字信號檢測直流主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，和根據(jù)檢測結(jié)果控制直流主軸電動機(jī)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中電流至電壓變換器的一個輸入端由直流主軸電動機(jī)的驅(qū)動電流輸入端分流以及并聯(lián)連接到直流主軸電動機(jī)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中電流至電壓變換器串聯(lián)連接到直流主軸電動機(jī)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器在所述數(shù)字信號為“0”時確定直流主軸電動機(jī)停止，在所述數(shù)字信號為正值時確定直流主軸電動機(jī)沿正方向旋轉(zhuǎn)，以及在所述數(shù)字信號為負(fù)值時確定直流主軸電動機(jī)沿反方向旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)確定結(jié)果控制執(zhí)行狀態(tài)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器在所述數(shù)字信號超過正常轉(zhuǎn)速的最大閾值時確定直流主軸電動機(jī)處在加速狀態(tài)，并根據(jù)確定結(jié)果控制直流主軸電動機(jī)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器在所述數(shù)字信號大于“0”以及小于正常轉(zhuǎn)速的最小閾值時確定直流主軸電動機(jī)處在減速狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)字信號的數(shù)值控制直流主軸電動機(jī)的制動電壓。
7．根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中電流至電壓變換器的輸入阻抗設(shè)置得高于直流主軸電動機(jī)的阻抗。
8．根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中電流至電壓變換器的輸入阻抗設(shè)置得低于直流主軸電動機(jī)的阻抗。
9．一種用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，該方法包含的步驟有(a)檢測提供到直流主軸電動機(jī)上的電流；(b)產(chǎn)生與在步驟(a)中檢測的電流的幅值成比例的數(shù)字信號；以及(c)根據(jù)該數(shù)字信號確定直流主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和根據(jù)確定結(jié)果控制直流主軸電動機(jī)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中步驟(b)包含的步驟有(b1)將步驟(a)檢測的電流變換為電壓；以及(b2)將在步驟(b1)得到的模擬電壓變換為數(shù)字信號。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述數(shù)字信號為“0”時確定直流主軸電動機(jī)停止，在所述數(shù)字信號為正值時確定直流主軸電動機(jī)沿正方向旋轉(zhuǎn)，以及在所述數(shù)字信號為負(fù)值時確定直流主軸電動機(jī)沿反方向旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)確定結(jié)果控制直流主軸電動機(jī)。
12．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述數(shù)字信號超過正常轉(zhuǎn)速的最大閾值時確定直流主軸電動機(jī)處在加速狀態(tài)，并根據(jù)確定結(jié)果控制直流主軸電動機(jī)。
13．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述數(shù)字信號大于“0”以及小于正常轉(zhuǎn)速的最小閾值時確定直流主軸電動機(jī)處在減速狀態(tài)，并根據(jù)所述數(shù)字信號的數(shù)值控制直流主軸電動機(jī)的制動電壓。
全文摘要
一種用于檢測直流主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置和方法,其沒有使用在利用直流主軸電動機(jī)的電子設(shè)備中的附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器。該裝置沒有使用在利用直流主軸電動機(jī)的電子設(shè)備中的附加的頻率發(fā)生(FG)信號發(fā)生器,而是根據(jù)提供到直流電動機(jī)的電流檢測直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速,并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行控制。因此與采用無刷電動機(jī)來檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)速的常規(guī)方法相比,降低了成本和改進(jìn)了制造方法。
文檔編號H02P6/16GK1287296SQ0010381
公開日2001年3月14日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月7日
發(fā)明者金泳漢 申請人:三星電子株式會社