專利名稱：調節電動馬達電流量的電流控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型有關于一種調節電動馬達電流量的電流控制裝置，特別是有關于一種利用不同電阻器的電流控制裝置。
電動馬達利用電力以產生扭力并驅動機器。馬達利用轉軸與機器相連接，電力被用來轉動轉軸并帶動相連的機器。根據慣性定律，馬達的轉動頻率越高則需要用來轉動轉軸的扭力越少，因此馬達所需要用來產生扭力的電流也越少。
圖1A與圖1B呈現出這三個變數(頻率、扭力、電流)之間的定性關系。明顯地，由于在不同的工作區域中機器所需要的扭力不同，因此馬達所需要的電流也隨之改變。如果馬達并沒有和其它的裝置分享電源，電流需求量的改變將只影響其電源的工作條件。然而，如果，馬達和其它設備分享其電源，則電流需求量的改變將經由改變其它設備所能使用的電流量而對其它設備產生影響。一個顯著的例子是電動馬達與其它設備分享一個定電流源，當馬達消耗的電流量起伏過大時，其它的設備可能因缺乏電流而不能穩定地且有效率的工作。
在現代電子工業中，系統精致化的趨勢增加了電動馬達與其它設備分享電源的機會，而且電源可能是固定在一定的電壓或電流范圍內。例如一種新的電腦界面“通用串行總線接口”(universal series bus，USB)，所有經由它與電腦連接的周邊設備將分享同一個定電壓且定電流量的電源，在這些系統中馬達所消耗電流量的變化會對整體系統的穩定性產生重要的影響。因此，這個問題亟特解決。
鑒于上述創作背景，本實用新型的主要目地是提出一種調節電動馬達電流量的電流控制裝置，用以實際地改善在不同工作條件下馬達消耗電流量變動的問題。
本實用新型的目地還在于提出一種使用該電流控制裝置的影像處理裝置，其實際地改善在不同工作條件下馬達消耗電流量變動的問題。
本實用新型的目的是這樣實現的一種調節電動馬達消耗電流量的電流控制裝置，至少包含多數個電阻器，該多數個電阻器和該馬達間是串聯的，但該多數個電阻器彼此間是相互并聯的；多數個開關，其和該多數個電阻器相連接；及控制裝置，其與所述的多個開關相連。
一種影像處理裝置，至少包含一個步進馬達，其通過一個通用串行總線接口與一個電腦上的電源相連接，并帶動一個光源；一通用串行總線接口，連接在該影像處理裝置和該電腦之間；一特殊用途集成電路，其與所述的通用串行總線接口相連，并且與一晶體管的基極相連；一晶體管，其基極與該特殊用途集成電路相連；一電阻器，該電阻器與該晶體管并聯。
本實用新型實際地改善了在不同工作條件下馬達消耗電流量變動的問題，而且本實用新型的構成是既不復雜而且又容易實施。
圖1A顯示馬達頻率與扭力間的定性關系；圖1B顯示馬達頻率與電流間的定性關系；圖2顯示本實用新型的基本結構的方塊示意圖；圖3顯示本實用新型的一實施例的方塊示意圖；圖4A顯示本實用新型的一實施例的一種特殊情形；圖4B顯示在前敘的特殊情形，各個開關的狀態與電源到馬達間凈電阻之間的關系；圖5顯示本實用新型的另一實施例的方塊示意圖。
根據本實用新型其中一實施例，此電流控制裝置是應用在掃描儀中以控制驅動光源通過掃描區域的馬達。此裝置包括多數個開關、多數個電阻器和一個控制器。控制器是用來決定在相對于每一個特別的掃描模式時，不同工作條件下哪些開關被設定為導通以及哪些電阻器被使用。由于電源同時供應馬達與掃描儀中其它元件，因此在不同工作條件下，馬達消耗電流量的變動都將影響其它設備所能使用的電流量。有兩種問題可能發生一種是馬達消耗太多的電流以致于其它設備缺乏電流而不能正常工作，相對地另一種問題是其它設備耗用太多的電流而導致馬達不能產生足夠的扭力來驅動機器。這些問題可以利用本實用新型來解決，在馬達與電源間放入一些相互并聯的電阻器，而且自電源到馬達的電流至少需流經一個電阻。所有的電阻器都和開關相連接并由控制器控制所有開關的導通與否，進而決定了那些電阻被用來傳導電流。因為同時被運用的電阻數目可能是零個，一個或多數個，所以存在多數種電阻器選用方式。每一選用方式皆包含了一些被挑選的電阻器因此可能的選用方式數目比電阻的數目多。每一個電阻器都有其特定的電阻值，而且每一種選用方式也對應到一個特定的電阻值。這些特定的電阻值是由實驗所預定的并用以調整電源與馬達間的總電阻值。根據來自其它設備的訊號，控制器判斷，馬達的工作條件，并決定哪些開關必須導通和哪些電阻器必須被選用來調整電流量。經由選擇不同的電阻器可將總電阻值控制在一定的范圍內，進而限制馬達消耗的電流量，因此電流的變化也同時受到控制。
再根據本實用新型的另一實施例，電腦經由通用串行總線接口(US)提供掃描儀電源，此電源是一個定電壓且定電流量的電源，同時掃描儀所使用的馬達為步進馬達。電流控制裝置包括一個特殊用途集成電路(ASIC)，一個晶體管和一個電阻器。特殊用途集成電路接收來自電腦的訊號并據以決定相對應的步進馬達工作條件；，當馬達的工作頻率低時，特殊用途集成電路會決定是否要增加步進馬達與電阻器的總電阻值；如果有需要時，特殊用途集成電路會傳送一個低的訊號到晶體管使這個開關位于斷路的狀態，然後電阻器會被應用來調整總電阻值以及步進馬達所使用的電流量。
圖2顯示本實用新型的基本結構。其中電阻器221是相互并聯的，而控制器222則控制了所有開關223的狀態。再者，本電流控制裝置22和電源20以及電動馬達21三者間是相互串聯的。
圖3顯示根據本實用新型其中一實施例，使用電流控制裝置30的影像處理裝置32的方塊示意圖。這個影像處理裝置32可以是一個掃描儀。在此實施例中的馬達33可以是任何種類的馬達33，并和其它裝置34分享電源31。當電源31所提供的電流輸送到影像處理裝置32，馬達33與此機器的其它元件34分享這些電梳。馬達33的作用是驅動光源35使其通過掃描區域，在整個操作程序中，有數種不同的操作模式，這些模式包括沒有掃描動作、沒有掃描任何物件、掃描不同物件以及使用不同解析度掃描相同的物件。在每個模式中光源35的移動速率都是特定的，所以在不同的模式里，，馬達33的扭力也是各不相同的；同時扭力的改變也將改變馬達33所消耗的電流量。籍由本實用新型，電流量變化所可能產生的效應可以通過利用一些與馬達33串聯且相互并聯的電阻器302來加以控制。
如圖3所示，在此實施例中使用了多數個電阻器302，對應到許多種掃描模式沒有掃描動作，沒有掃描任何物件，以各種不同的解析度掃描相同物件。相聯接開關303的狀態決定了哪些電阻器302被使用。由于不同的工作條件下被選用的電阻器302數目是可變的，所以可能出現在電源31與馬達33間的電阻值的數目比電阻器302的總數還多。所有電阻器302的電阻值都是根據實驗數據所預先選定的，選擇的標準是要使得在不同掃描模式中，馬達33與電源31間的總電阻值都能固定在一特定范圍內，進而能適當地控制馬達33所消耗的電流量。
電阻器302的數目以及每個電阻器302的電阻值都是由影像處理裝置32所需的電流控制精密度所決定的。如果需要的精密度低，也許一個電阻器302便足夠了；在這種情形，馬達33是否連接到電阻器302對應到兩種摸式沒有掃描物件與有掃描物件。當需要的精密度提高時，所需要的電阻器302數目也隨之增加，直到每一個操作模式都對應到一種特定的電阻器302選用方式為止，這些被選用電阻器302的總電阻值是預先根據調整電流的需要所預先決定的。
如圖3所示，每一個電阻器302都連接到各別的開關303，所有的開關303都是由同一個控制器301所控制。控制器301接收來自掃描儀32中其它元件34的訊號，這些訊號的內容包括所掃描物件的種類以及所需求的精確度。控制器301根據所收到的訊號來決定在目前的掃描模式中，哪些電阻器302必需被選擇出來控制電流。控制器301輸送信號到每一個開關303以決定導通或斷路，只有與這些被選定的電阻器302相連接的開關303是導通的并傳導電流通過選定的電阻器302、馬達33與電源31間的總電阻值可以經由選擇所連結的電阻器302而加以調整，因此馬達33所消耗的電流也被限制在特定的范圍內。
圖4A顯示本實施例的一個使用四個電阻器和四個開關的特殊情形。因為每一次被選用的電阻器數目可以是零、一、二或三，所以出現在電源與馬達間的電阻值一共有十六種。在此特例中個各個開關的狀態與凈電阻值間的關系陳列于圖4B。
圖5顯示根據本實用新型的另一實施例。在此實施例中，電腦50透過通用串行總線接口54提供掃描儀52與其它電腦周邊設備53電源，同時所使用的馬達51為步進馬達。任何通用串行總線接口皆提供一個大約5伏特的電壓與大約500毫安培的電流到所有透過它和電腦連接的周邊設備。步進馬達51是用來提供對光源55位移的精確控制。此電流控制裝置56包括一個特殊用途集成電路561，一個電阻器562以及一個晶體管563。由于在此實施例只有兩種掃描模式一種是沒有掃描任何物件而只是移動光源通過掃描區域，另一種則是掃描物件。因此只使用一個電阻器562。一個模式是掃描物件，另一個模式是沒有掃描物件而只是移動光源55通過掃描區域。兩種可能的電流途徑分別是流經電阻器562或流經開關563。此開關563是一個由特殊用途集成電路561所控制的晶體管，特殊用途集成電路561同時也透過通用串行總線接口54接收來自電腦50的訊號，當掃描儀52運作時，電腦50會輸送電源和訊號到掃描儀52。一旦程式判斷目前的運作摸式是掃描物件和光源必需慢速移動時，特殊用途集成電路561會輸出一個訊號到晶體管563并使此開關導通，此時晶體管如同一個電阻值趨近于零的電阻器。所以電流將直接流到馬達51而不會流經電阻器562。而當程式判斷目前的運作模式是沒有掃描物件和光源必需快速移動時，特殊用途集成電路561會輸出另一個訊號到晶體管563電阻器。強迫電流先流經電阻器562再到馬達51。通過改變電流途徑，介于馬達51和電腦50間的總電阻值以及所消耗的總電流量都可以調整在一定的范圍內。所以其它設備53能使用的電流量也會固定在一定范圍內而不會有缺少或變化太大的情形。除此之外，由于通用串行總線接口54所提供的電源受到兩個限制，一個是固定電壓在五伏特附近，另一個是總電流量限制在五百毫安培附近。因此如果總電阻值太大則電流量可能太小，因而使步進馬達51無法利用這些電流來產生足夠的扭力。換句話說，電阻值的選擇必需平衡下列兩個需要第一，控制馬達51消耗的電流量。第二，提供馬達51足夠的扭力以帶動光源55。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用以限定本發明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利范圍內。
權利要求1.一種調節電動馬達消耗電流量的電流控制裝置，其特征在于至少包含有多數個電阻器，該多數個電阻器和該馬達間是串聯的，但該多數個電阻器彼此間是相互并聯的；多數個開關，其和該多數個電阻器相連接；及控制裝置，其與所述的多個開關相連。
2.一種影像處理裝置，其特征在于至少包含有一個步進馬達，其通過一個通用串行總線接口與一個電腦上的電源相連接，并帶動一個光源；一通用串行總線接口，連接在該影像處理裝置和該電腦之間；一特殊用途集成電路，其與所述的通用串行總線接口相連，并且與一晶體管的基極相連；一晶體管，其基極與該特殊用途集成電路相連；一電阻器，該電阻器與該晶體管并聯。
專利摘要一種調節電動馬達電流消耗量的電流控制裝置,其至少包含控制器,開關和電阻器,此裝置位于電源與馬達之間。電阻器和馬達間是串聯的而電阻器彼此之間則是并聯的。控制器控制所有與電阻器連接的開關,并根據馬達的工作條件改變各開關的狀態以選擇這些特定的電阻器。馬達消耗的電流量會隨工作狀況不同而改變,但馬達與電阻器所消耗的凈電流量則被控制在預定的范圍內。
文檔編號H02K11/00GK2377768SQ9921107
公開日2000年5月10日 申請日期1999年5月18日 優先權日1999年5月18日
發明者戴兆瑾, 林陵衍 申請人:鴻友科技股份有限公司