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Die
vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung
Nr. 2006-173874, eingereicht am 23. Juni 2006, deren vollständige Offenbarung
inklusive der Beschreibung und der Zeichnungen hiermit durch Bezugnahme ausdrücklich aufgenommen
ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schrittschaltmotor-Vorrichtung
und ein Verfahren zum Kontrollieren eines Schrittschaltmotors und
betrifft insbesondere eine Schrittschaltmotor-Vorrichtung zum Ansteuern
eines Zeigers und ein Verfahren zum Kontrollieren des Schrittschaltmotors.
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Konventionell
wurde eine Schrittschaltmotor-Vorrichtung als geeignet für die Verwendung
für beispielsweise
ein Anzeigegerät
in einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs angesehen. Das Anzeigegerät weist
eine Skala auf, die graphische Markierungen aufweist und einen Zeiger,
der um die Skala herum bewegt wird. Die Schrittschaltmotor-Vorrichtung wurde
als eine Vorrichtung zum Ansteuern des Zeigers verwendet.
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Diese
Art der Schrittschaltmotor-Vorrichtung stellt ein Steuersignal bereit,
bei dem ein Arbeitszyklus moduliert wird und folglich den Ansteuerungszustand
einer Ansteuerungsspule innerhalb des Schrittschaltmotors periodisch ändert. Als
eine Folge wird ein Steuerdrehmoment in einem Magnetanker, der von
der Ansteuerungsspule umgeben ist, erzeugt, was zu einer Drehung
des Schrittschaltmotors führt.
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Genauer
gesagt wird in der Schrittschaltmotor-Vorrichtung das Steuersignal
der der Differenz (θ-θ') zwischen einer
geforderten Position (θ)
und einer aktuellen Position (θ') des Zeigers entsprechenden
Phase dem Schrittschaltmotor zugeführt, so dass sich der Schrittschaltmotor
um (θ-θ') Grad dreht. Sowohl
die geforderte Position (θ)
als auch die aktuelle Position (θ') des Zeigers wurden
in einem Speicher in der Schrittschaltmotor-Vorrichtung gespeichert. In dem Fall,
dass die Schrittschaltmotor-Vorrichtung die aktuelle Position des
Zeigers auf der Basis des Steuersignals initialisiert, das dem Schrittschaltmotor
zugeführt
wird, initialisiert sie ebenfalls die geforderte Position des Zeigers
auf der Basis der Werte, die jeweils mittels einer Reihe an Sensoren
gemessen und angezeigt werden. Folglich kann der Zeiger um die Skala,
die graphische Markierungen aufweist, herum bewegt werden.
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Unterdessen
kann in dem Anzeigegerät
die tatsächliche
Bewegung des Zeigers von seiner gemessenen Bewegung, d.h. (θ-θ'), abweichen, aufgrund
der Eingabe des mittels einer Reihe von Sensoren gemessenen Wertes,
wobei diese Sensoren von Vibration oder Lärm von Fahrzeugen ungünstig beeinflusst
sein können.
Wenn dieses Phänomen wiederholt
wird, kann die tatsächliche
Position θ', die im Speicher
gespeichert wird, von der in der Skala angezeigten Position abweichen,
was zu einer ungenauen Anzeige führt.
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Zum
Lösen des
oben beschriebenen Problems wird ein Schrittschaltmotor bereitgestellt,
der sowohl einen Vorsprung als auch einen Anschlag aufweist. Der
Vorsprung weist z.B. einen hervorstehenden Bereich auf, der auf
einem Zahnrad des Zeigers zum Übertragen
von Drehbewegungen des Schrittschaltmotors auf den Zeiger gebildet
ist und somit mit dem Schrittschaltmotor verbunden ist. Aus diesem
Grund ist der hierin verwendete Begriff Vorsprung äquivalent
zu einem angetriebenen Bauteil und diese Begriffe werden hierin
austauschbar verwendet. Wenn der Anschlag an den Vorsprung anschlägt, wird
die Drehung des Schrittschaltmotors mittels des Anschlags blockiert.
In dem Fall, dass der Anschlag an den Vorsprung anschlägt, wird
der Zeiger an einem Nullpunkt positioniert (der auch als Bezugspunkt
bezeichnet wird).
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Des
Weiteren wird in der Schrittschaltmotor-Vorrichtung, jedes Mal wenn
ein Zündschalter
angeschaltet wird, so dass sie mit Energie versorgt wird, das Steuersignal
solcherart dem Schrittschaltmotor zugeführt, dass der Schrittschaltmotor
sich in die Rückwärtsrichtung
bewegt, wobei der Vorsprung in Richtung des Anschlags bewegt wird.
Hierdurch wird der Vorsprung gezwungen, an den Anschlag anzustoßen, wodurch
der Zeiger zwingend an dem Nullpunkt angehalten wird. Schließlich kann
die Schrittschaltmotor-Vorrichtung
die tatsächliche
Position (θ'), die in dem Speicher
gespeichert ist, auf den Nullpunkt rückstellen.
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In
dem Fall, dass die tatsächliche
Position (θ'), die in dem Speicher
gespeichert ist, auf den Nullpunkt rückgestellt wird, da der Zeiger
auf der Skala ebenfalls den Nullpunkt anzeigt, ist es möglich, die Differenz
(θ-θ') zwischen der tatsächlichen
Position, die in dem Speicher gespeichert ist, und der auf der Skala
angezeigten Position des Zeigers rückzustellen.
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Ferner
kann die oben beschriebene Anschlagermittlung z.B. ausgeführt werden,
indem die Spannung an beiden Enden von Erfassungsspulen ermittelt
wird, in denen aufgrund der Drehung des Magnetankers Spannung generiert
wird. Beispielsweise sind die Spannungspegel an beiden Enden der
Erfassungsspulen höher
als ein Grenz-Spannungspegel, was anzeigt, dass sich der Magnetanker
dreht und dabei einen hohen Pegel an induzierter Spannung generiert,
und der Vorsprung schlägt
nicht an den Anschlag an.
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Andererseits
wenn der Spannungspegel niedriger ist als ein Grenz-Spannungspegel,
wird kaum induzierte Spannung generiert und der Magnetanker wird
mechanisch mittels des Anschlags blockiert, der an dem Vorsprung
anschlägt.
Zusätzlich
ist die Verwendung einer Ansteuerungsspule, die auf eine Weise ohne
Energieversorgung kontrolliert wird, als eine Steuerspule während der
Drehbewegung des Schrittschaltmotors in der Japanischen Veröffentlichung
Nr. 2003-125599 offenbart.
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Die
Position, in der der Vorsprung an den Anschlag anschlägt, hängt von
einer thermischen Ausdehnung oder einem Altersverschleiß der einzelnen Komponenten,
die die Schrittschaltmotor-Vorrichtung aufweist, bei der Umgebungstemperatur
ab. Folglich tritt, wenn die Ausgabe des Steuersignals, das der Höhe der Differenz
(θ-θ') entspricht, von
der Phase des Steuersignals an dem Punkt abhängt, an dem ermittelt wird,
dass der Vorsprung an den Anschlag anschlägt, ein Problem auf, dass der
Ausschlag des Zeigers in Abhängigkeit
von dem Altersverschleiß oder
der thermischen Ausdehnung der einzelnen Komponenten, die die Schrittschaltmotor-Vorrichtung aufweist,
aufgrund von Änderungen
der Umgebungstemperatur variieren kann.
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Folglich
besteht ein Bedarf an einer verbesserten Schrittschaltmotor-Vorrichtung,
so dass verhindert wird, dass der Ausschlag des Zeigers variiert, selbst
wenn eine Änderung
der Position auftritt, in der der Vorsprung an den Anschlag anschlägt, und
an einem Verfahren zum Kontrollieren des Schrittschaltmotors.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Schrittschaltmotor-Vorrichtung bereitgestellt, aufweisend:
einen Schrittschaltmotor, der sich in Antwort auf ein ihm zugeführtes Steuersignal,
dessen einer Arbeitszyklus moduliert wird, dreht, so dass ein Zeiger
angetrieben wird; einen Anschlag, der so eingerichtet ist, dass
die Drehung des Schrittschaltmotors mechanisch angehalten wird,
in Fällen,
in denen ein angesteuertes Bauteil, das mit dem Schrittschaltmotor
verbunden ist, daran anschlägt;
eine Initialisierungs- Steuervorrichtung,
die so eingerichtet ist, dass sie dem Schrittschaltmotor das Steuersignal
zuführt, so
dass der Schrittschaltmotor so angesteuert wird, dass er sich in
einer Rückwärtsrichtung
dreht, wobei das angetriebene Bauteil in Richtung des Anschlags bewegt
wird; eine Erfassungsspule, die eine induzierte Spannung mittels
der Drehung des Schrittschaltmotors generiert; eine Positionsermittlungs-Vorrichtung,
die so eingerichtet ist, dass sie ermittelt, ob das angesteuerte
Bauteil an den Anschlag anschlägt oder
nicht, indem die induzierte Spannung an der Erfassungsspule ermittelt
wird; eine erste Anschlagvorrichtung, die so eingerichtet ist, dass
sie die Drehung des Schrittschaltmotors in der Rückwärtsrichtung anhält, indem
die Phase des Steuersignals aufrecht erhalten wird, bei der das
Anschlagen mittels der Positionsermittlungs-Vorrichtung ermittelt
wird; und eine normale Steuervorrichtung, die so eingerichtet ist, dass
das Steuersignal dem Schrittschaltmotor zugeführt wird, so dass der Schrittschaltmotor
angetrieben wird, sich in einer Richtung zu drehen, in der der Zeiger
sich auf seine geforderte Position richtet, nach dem ersten Anhalten
mittels der ersten Anschlagvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
dass sie ferner aufweist: einen Speicher, der so eingerichtet ist,
dass er eine vorher festgelegte Phase abspeichert; eine Vorwärts-Steuervorrichtung,
die so gestaltet ist, dass sie das Steuersignal dem Schrittschaltmotor
zuführt, so
dass der Schrittschaltmotor angesteuert wird, sich in einer Vorwärtsrichtung
zu drehen, wobei das angetriebene Bauteil gegen den Anschlag bewegt
wird, nach dem ersten Anhalten mittels der ersten Anschlagvorrichtung;
und eine zweite Anschlagvorrichtung, die so gestaltet ist, dass
die Drehung des Schrittschaltmotors in der Vorwärtsrichtung angehalten wird,
indem eine vorher festgelegte Phase aufrecht erhalten wird, wenn
das Steuersignal, das mittels der Vorwärts-Steuervorrichtung übertragen
wird, die vorher festgelegte Phase erreicht, wobei die normale Steuervorrichtung
den Schrittschaltmotor so ansteuert, dass er sich nach einem zweiten
Anhalten mittels der zweiten Anschlagvorrichtung wieder dreht.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der Schrittschaltmotor-Vorrichtung ist es möglich, da die Vorwärts-Steuervorrichtung
so eingerichtet ist, dass sie das Steuersignal dem Schrittschaltmotor
zuführt, so
dass der Schrittschaltmotor so angetrieben wird, dass er sich in
der Vorwärtsrichtung
dreht, wobei das angetriebene Bauteil gegen den Anschlag bewegt wird,
nach dem ersten Anhalten mittels der ersten Anschlagvorrichtung,
da die zweite Anschlagvorrichtung so eingerichtet ist, dass sie
die Drehung des Schrittschaltmotors in der Vorwärtsrichtung anhält, indem
die vorher festgelegte Phase aufrechterhalten wird, wenn das Steuersignal,
das mittels der Vorwärts-Steuervorrichtung übertragen
wird, die vorher festgelegte Phase erreicht, und da die normale
Steuervorrichtung den Schrittschaltmotor so ansteuert, dass er sich
nach einem zweiten Anhalten mittels der zweiten Anschlagvorrichtung
wieder dreht, den Schrittschaltmotor bei der vorher festgelegten
Phase (d.h. bei derselben Position) mittels der normalen Steuervorrichtung
beginnen zu lassen, sich zu drehen, selbst wenn eine Änderung
der Position auftritt, in der der Vorsprung an den Anschlag anschlägt, in Abhängigkeit
von dem Altersverschleiß oder
der thermischen Ausdehnung der einzelnen Komponenten, die die Schrittschaltmotor-Vorrichtung
aufweist, aufgrund von beispielsweise einer Änderung der Umgebungstemperatur.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Verbesserung der ersten Ausführungsform
bereitgestellt, ferner aufweisend: eine Steuerungsinitialisierungs-Vorrichtung, die
so eingerichtet ist, dass sie den Betrieb von sowohl der Initialisierungs-Steuervorrichtung
als auch der Positionsermittlungs-Vorrichtung entsprechend einer
Speicheranweisung startet; und eine Speichervorrichtung, die so
eingerichtet ist, dass sie eine Phase, die eine vorher festgelegte
Phasendifferenz ist, die außer
Phase mit der Phase des Steuersignals ist, bei der das Anschlagen
mittels der Positionsermittlungs-Vorrichtung ermittelt wird, als
die vorher festgelegte Phase im Speicher speichert.
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Gemäß der oben
beschriebenen zweiten Ausführungsform
der Schrittschaltmotor-Vorrichtung, da
die Steuerungsinitialisierungs-Vorrichtung den Betrieb von sowohl
der Initialisierungs-Steuervorrichtung als auch der Positionsermittlungs-Vorrichtung entsprechend
einer Speicheranweisung initialisieren kann und da die Speichervorrichtung
die Phase, die die vorher festgelegte Phasendifferenz ist, die außer Phase
mit der Phase des Steuersignals ist, bei der das Anschlagen mittels
der Positionsermittlungs-Vorrichtung ermittelt wird, als die vorher
festgelegte Phase im Speicher speichern kann, selbst wenn die Position,
bei der das angetriebene Bauteil an den Anschlag anschlägt, in der
Vorwärtsrichtung
hinsichtlich der Anschlagposition geändert ist, bei der die Speicheranweisung
ausgegeben wurde, kann der Steuerbetrieb mittels der normalen Steuervorrichtung
an derselben Position gestartet werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Verbesserung der zweiten Ausführungsform
der Schrittschaltmotor-Vorrichtung bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet,
dass die vorher festgelegte Phasendifferenz 270 Grad beträgt.
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Gemäß der oben
beschriebenen dritten Ausführungsform
der Schrittschaltmotor-Vorrichtung kann,
da die vorher festgelegte Phasendifferenz auf 270 Grad festgelegt
wird, so lange die Position, bei der das angetriebene (Bau)-Teil
an den Anschlag anschlägt,
von 0 auf 180 Grad in der Vorwärtsrichtung oder
der Rückwärtsrichtung
in Bezug auf die Anschlagposition, bei der die Speicheranweisung
ausgegeben wurde, geändert
ist, der Steuerbetrieb mittels der normalen Steuervorrichtung an
derselben Position gestartet werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kontrollieren
eines Schrittschaltmotors bereitgestellt, aufweisend die Schritte: (A)
Zuführen
eines Steuersignals, bei dem ein Arbeitszyklus moduliert wird, zu
dem Schrittschaltmotor, so dass der Schrittschaltmotor angetrieben
wird, sich in einer Rückwärtsrichtung
zu drehen, wobei ein angetriebenes Bauteil, das mit dem Schrittschaltmotor
verbunden ist, in Richtung eines Anschlags bewegt wird; (B) Ermitteln,
ob das angetriebene Bauteil an den Anschlag anschlägt oder
nicht, indem eine aus dem Schritt (A) resultierende induzierte Spannung
an einer Erfassungsspule ermittelt wird; (C) Anhalten der Drehung
des Schrittschaltmotors in der Rückwärtsrichtung,
indem die Phase des Steuersignals, bei der das Anschlagen in Schritt
(B) ermittelt wird, aufrecht erhalten wird; und (D) Zuführen des Steuersignals
zu dem Schrittschaltmotor, so dass der Schrittschaltmotor angetrieben
wird, sich in eine Richtung zu bewegen, in der ein Zeiger, der mittels des
Schrittschaltmotors angetrieben wird, sich schrittweise auf seine
nach dem Schritt (C) geforderte Position richtet, was dadurch gekennzeichnet
ist, dass zwischen dem Schritt (C) und dem Schritt (D) ferner der
Schritt enthalten ist, dass das Steuersignal dem Schrittschaltmotor
zugeführt
wird, so dass der Schrittschaltmotor angetrieben wird, sich in einer Vorwärtsrichtung
zu drehen, wobei das angetriebene Bauteil gegen den Anschlag bewegt
wird; und danach der Schritt, dass die Drehung des Schrittschaltmotors
in der Vorwärtsrichtung
angehalten wird, indem eine vorher festgelegte Phase aufrecht erhalten wird,
bei der das Steuersignal die in einem Speicher gespeicherte, vorher
festgelegte Phase erreicht.
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Gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
des Verfahrens zum Kontrollieren des Schrittschaltmotors ist es
möglich,
da zwischen dem Schritt (C) und dem Schritt (D) der Schritt, dass
das Steuersignal dem Schrittschaltmotor zugeführt wird, so dass der Schrittschaltmotor
angetrieben wird, sich in der Vorwärtsrichtung zu drehen, wobei
das angetriebene Bauteil gegen den Anschlag bewegt wird, und danach
der Schritt, dass die Drehung des Schrittschaltmotors in der Vorwärtsrichtung
angehalten wird, indem die vorher festgelegte Phase aufrecht erhalten
wird, bei der das Steuersignal die in einem Speicher gespeicherte,
vorher festgelegte Phase erreicht, schrittweise durchgeführt werden,
den Schrittschaltmotor mittels der normalen Steuervorrichtung so
anzutreiben, dass er sich bei der vorher festgelegten Phase dreht
(d.h. an derselben Position), selbst wenn eine Änderung der Position auftritt,
bei der das angetriebene Bauteil an den Anschlag anschlägt, in Abhängigkeit
von dem Altersverschleiß oder
der thermischen Expansion der einzelnen Komponenten, die der Schrittschaltmotor
aufweist, aufgrund von beispielsweise einer Änderung der Umgebungstemperatur.
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Gemäß einem
wiederum anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kontrollieren
eines Schrittschaltmotors bereitgestellt, aufweisend die Schritte:
(A) Zuführen
eines Steuersignals, bei dem ein Arbeitszyklus moduliert wird, zu
dem Schrittschaltmotor, so dass der Schrittschaltmotor angetrieben
wird, sich in einer Rückwärtsrichtung
zu drehen, wobei ein angetriebenes Bauteil, das mit dem Schrittschaltmotor
verbunden ist, in Richtung eines Anschlags bewegt wird; (B) Ermitteln,
ob das angetriebene Bauteil an den Anschlag anschlägt oder
nicht, indem eine aus dem Schritt (A) resultierende induzierte Spannung
an einer Erfassungsspule ermittelt wird; (C) Anhalten der Drehung
des Schrittschaltmotors in der Rückwärtsrichtung,
indem die Phase des Steuersignals, bei der das Anschlagen in Schritt
(B) ermittelt wird, aufrecht erhalten wird; und (D) Zuführen des
Steuersignals zu dem Schrittschaltmotor, so dass der Schrittschaltmotor
angetrieben wird, sich in eine Richtung zu drehen, in der ein Zeiger,
der mittels des Schrittschaltmotors angetrieben wird, sich schrittweise
auf seine nach dem Schritt (C) geforderte Position richtet, was
dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem Schritt (C) und dem
Schritt (D) ferner der Schritt enthalten ist, dass das Steuersignal dem
Schrittschaltmotor zugeführt
wird, so dass der Schrittschaltmotor angetrieben wird, sich um einen Betrag
der Phasendifferenz zwischen der wie in Schritt (C) aufrechterhaltenen
Phase und einer vorher festgelegten, in einem Speicher gespeicherten Phase
in einer Vorwärtsrichtung
zu drehen, wobei das angetriebene Bauteil gegen den Anschlag bewegt
wird; und danach der Schritt, dass die Drehung des Schrittschaltmotors
in der Vorwärtsrichtung
angehalten wird, indem die vorher festgelegte Phase nach Beendigung
der vorher erwähnten
Zuführung des
Steuersignals aufrecht erhalten wird.
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Gemäß der oben
erwähnten
Ausführungsform
des Verfahrens zum Kontrollieren des Schrittschaltmotors ist es
möglich,
da zwischen dem Schritt (C) und dem Schritt (D) der Schritt, dass
das Steuersignal dem Schrittschaltmotor zugeführt wird, so dass der Schrittschaltmotor
angetrieben wird, sich um einen Betrag der Phasendifferenz zwischen
der wie in Schritt (C) aufrechterhaltenen Phase und der vorher festgelegten,
in einem Speicher gespeicherten Phase in der Vorwärtsrichtung
zu drehen, wobei das angetriebene Bauteil gegen den Anschlag bewegt
wird, und danach der Schritt, dass die Drehung des Schrittschaltmotors
in der Vorwärtsrichtung
angehalten wird, indem die vorher festgelegte Phase nach Beendigung
der vorher erwähnten
Zuführung des
Steuersignals aufrecht erhalten wird, schrittweise durchgeführt werden,
den Schrittschaltmotor mittels der normalen Steuervorrichtung beginnen
zu lassen, sich bei der vorher festgelegten Phase zu drehen (d.h.
an derselben Position), selbst wenn eine Änderung der Position auftritt,
bei der der Vorsprung an den Anschlag anschlägt, in Abhängigkeit von dem Altersverschleiß oder der
thermischen Expansion der einzelnen Komponenten, die der Schrittschaltmotor aufweist,
aufgrund von beispielsweise einer Änderung der Umgebungstemperatur.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
Anzeigegerät,
das mit einer Schrittschaltmotor-Vorrichtung zum Durchführen eines
Verfahrens zum Ansteuern eines Schrittschaltmotors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Anzeigegerätes aus 1;
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3 ein
Zeitschema von Sinussignal und Cosinussignal, die den Ansteuerungsspulen
zugeführt
werden;
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4 ein
Prozessablaufschema, das einen Vorgang zum Ansteuern eines Zeigers
in der CPU (Zentrale Datenverarbeitungseinheit) darstellt, welche
in dem Anzeigegerät
aus 1 enthalten ist;
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5 zeigt
ein Zeiteinteilungsschema, das die Zeiteinteilung zur Positionsermittlung
und zur Phasenvariation in Sinussignal und Cosinussignal des in 4 dargestellten
Vorgangs darstellt;
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6A zeigt
das Betriebsprinzip eines Schrittschaltmotors gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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6B zeigt
das Betriebsprinzip eines Schrittschaltmotors gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6C zeigt
das Betriebsprinzip eines Schrittschaltmotors gemäß einer
wiederum anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt
ein exemplarisches Zeiteinteilungsschema, das die Zeiteinteilung
für die
Positionsermittlung und die Phasenvariation in Sinussignal und Cosinussignal
während
des Initialisierungsvorgangs, wie in 4 gezeigt,
darstellt;
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8 zeigt
ein weiteres exemplarisches Zeiteinteilungsschema, das die Zeiteinteilung
für die Positionsermittlung
und die Phasenvariation in Sinussignal und Cosinussignal während des
Initialisierungsvorgangs, wie in 4 gezeigt,
darstellt; und
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9 zeigt
wiederum ein weiteres exemplarisches Zeiteinteilungsschema, das
die Zeiteinteilung für
die Positionsermittlung und die Phasenvariation in Sinussignal und
Cosinussignal während
des Initialisierungsvorgangs, wie in 4 gezeigt,
darstellt.
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Die
vorgehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung
von bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
besser verstanden werden, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten 1 bis 9 gelesen
werden. Mit dem Ziel, die Erfindung zu illustrieren, sind in den
Zeichnungen bestimmte Ausführungsformen
dargestellt. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende
Erfindung in keiner Weise durch die beigefügten Zeichnungen eingeschränkt wird.
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Bezugnehmend
auf 1 wird ein Schaltkreisdiagramm bereitgestellt,
das ein Anzeigegerät darstellt,
das mit einer Schrittschaltmotor-Vorrichtung 2 zum Durchführen eines
Verfahrens zum Ansteuern des Schrittschaltmotors 3 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. 2 zeigt
eine perspektivische Explosionsdarstellung des Anzeigegerätes aus 1.
Das Anzeigegerät
weist einen Zeiger 1 auf und eine Schrittschaltmotor-Vorrichtung 2,
die so eingerichtet ist, dass sie den Zeiger 1 antreibt.
Der Zeiger 1 ist auf einer Anzeige mit der Skala des mittels
einer Sensorvorrichtung wie einem Geschwindigkeitsmessgerät gemessenen Wertes
angeordnet. (siehe 2) Die Schrittschaltmotor-Vorrichtung 2 weist
einen Schrittschaltmotor 3 auf und eine Ansteuerung 4 zum
Drehen des Schrittschaltmotors 3. Der Schrittschaltmotor 3 weist
zwei Ansteuerungsspulen 5 und 6 auf, einen Magnetanker 7,
der sich in Abhängigkeit
von einer Änderung
im Ansteuerungszustand der Ansteuerungsspule 5 und der
Ansteuerungsspule 6 dreht, eine Zahnradbaugruppe 8,
die so eingerichtet ist, dass sie eine treibende Kraft auf den Zeiger 1 überträgt, und
ein Gehäuse.
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Der
Magnetanker 7 ist scheibenförmig und weist drei Paare von
Polen auf (z.B. drei Paare von Nordpolen und Südpolen), die abwechselnd mittels eines
magnetischen Feldes angezogen werden. Die Zahnradbaugruppe 8 weist
drei Zahnräder
auf, die jeweils ineinandergreifen. Ein Zahnrad der Zahnbaugruppe 8 ist
an der Drehachse des Magnetankers 7 befestigt und ein anderes
Zahnrad ist an der Drehachse des Zeigers 1 befestigt. Das
letzte Zahnrad der Zahnbaugruppe 8 ist zwischen dem Zahnrad,
das an dem Magnetanker 7 befestigt ist, und dem Zahnrad, das
an dem Zeiger 1 befestigt ist, eingeschoben.
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Die
Schrittschaltmotor-Vorrichtung 2 weist einen Vorsprung 9 auf,
der eine angetriebenes Bauteil, das mit dem Schrittschaltmotor 3 ineinander greift
(d.h. mit ihm verbunden ist), und einen Anschlag 10, der
angrenzend an den Vorsprung 9 angeordnet ist und so angeordnet
ist, dass er die Drehung des Schrittschaltmotors 3 mechanisch
anhält.
Der Vorsprung 9 ist als ein hervorstehender Bereich auf einer
Seite des Zahnrads gebildet, dessen gegenüberliegende Seite mit der Drehachse
des Zeigers 1 verbunden ist. Der Anschlag 10 ist
als ein hervorstehender Bereich auf dem Gehäuse gebildet.
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Wenn
der Schrittschaltmotor 3 sich in einer Richtung dreht,
in der der Vorsprung 9 in Richtung zu dem Anschlag 10 hin
bewegt wird, wird die Richtung im Folgenden als eine „Rückwärtsrichtung" bezeichnet. Im Vergleich
zu der oben beschriebenen Rückwärtsrichtung,
wenn sich der Schrittschaltmotor 3 in einer Richtung dreht,
in der der Vorsprung 9 in Richtung von dem Anschlag 10 weg
bewegt wird, wird die Richtung im Folgenden als eine „Vorwärtsrichtung" bezeichnet.
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Hiermit
ist ein Aufbau der Ansteuerung 4 bereitgestellt. Die Ansteuerung 4 weist
einen Mikrocomputer 11 auf, der mit der Ansteuerungsspule 5 und der
Ansteuerungsspule 6 verbunden ist. Der Mikrocomputer 11 wird
im Folgenden als „μCOM 11" bezeichnet. μCOM 11 weist
eine Zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) 12 auf, so
dass eine Vielzahl an Vorgängen
durchgeführt
werden, die mittels Programmen angewiesen werden, ein ROM 13 als
ein Nur-Lese-Speicher zum Speichern der Programme, die mittels der
CPU 12 durchgeführt
werden sollen, einen Arbeitsbereich, der im Verlauf der mittels
der CPU durchgeführten
Prozesse verwendet wird, und ein RAM 14 als ein Vielfachzugriffsspeicher
zum Speichern einer Vielzahl von Daten.
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μCOM 11 ist
so eingerichtet, dass er die Ansteuerungsspule 5 und die
Ansteuerungsspule 6 mit Steuersignalen, d.h. mit Sinussignal
und Cosinussignal versorgt, bei denen der Arbeitszyklus des Pulses wie
in 3 dargestellt moduliert ist, so dass der Schrittschaltmotor 3 angetrieben
wird, sich zu drehen. Sinussignal und Cosinussignal sind zueinander um
90 Grad außer
Phase. Außerdem
sind, bezugnehmend auf 3, entsprechende Arbeitszyklen der
Pulse (d.h. des Sinussignals und des Cosinussignals) tatsächlich diskret
moduliert, obwohl sie nacheinander moduliert zu sein scheinen.
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Die
Ansteuerungsspule 5 ist mit μCOM 11 an ihren beiden
Enden mittels Schalter 15 und Schalter 16 verbunden.
Dieser Schalter 15 und dieser Schalter 16 werden
mittels μCOM 11 in
einer kontrollierbaren Weise an- oder abgeschaltet. Zusätzlich ist
die Ansteuerungsspule 5 mit μCOM 11 an ihren beiden Enden
mittels Tiefpassfilter (LPF) 18 und Tiefpassfilter 21 verbunden,
wodurch es ermöglicht
ist, dass von der Ansteuerungsspule 5 generierte induzierte Spannung
dem μCOM 11 während eines
Vorgangs zugeführt
wird, in dem der Schalter 15 und der Schalter 16 abgeschaltet
sind. Die Ansteuerungsspule 6 ist mit μCOM 11 an ihren beiden
Enden mittels Schalter 19 und Schalter 20 verbunden.
Dieser Schalter 19 und dieser Schalter 20 werden
mittels μCOM 11 in
einer kontrollierbaren Weise an- oder abgeschaltet. Zusätzlich ist
die Ansteuerungsspule 6 mit μCOM 11 an ihren beiden
Enden mittels Tiefpassfilter (LPF) 17 und Tiefpassfilter 22 verbunden,
wodurch es ermöglicht
ist, dass von der Ansteuerungsspule 6 generierte induzierte
Spannung dem μCOM 11 während eines
Vorgangs zugeführt
wird, in dem der Schalter 19 und der Schalter 20 abgeschaltet
sind.
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Ferner
ist der oben beschriebene μCOM 11 mit
EEPROM 23 verbunden, einer wiederbeschreibbaren Speichervorrichtung,
in der die Phasen COS+, COS– und
SIN+ (siehe 3), während derer Ansteuerungsspule 5 und
Ansteuerungsspule 6 auf eine Weise ohne Energiezuführung kontrolliert
werden, im Vorhinein in dem Speicher als die Phasen gespeichert
werden, die so eingerichtet sind, dass sie einen Ermittlungsvorgang
ausführen.
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Im
Fall, dass Sinussignal und Cosinussignal, die den Schrittschaltmotor 3 antreiben,
dass er sich in einer Rückwärtsrichtung
dreht, der Ansteuerungsspule 5 und der Ansteuerungsspule 6 innerhalb
der Schrittschaltmotor-Vorrichtung 2 zugeführt werden, wird
der Vorsprung 9 getrieben, an dem Anschlag 10 während eines
Vorgangs anzuschlagen, bei dem die Phasen des Sinussignals und des
Cosinussignals beispielsweise SIN+ einnehmen. Im EEPROM 23 wird
die Phase COS+, die um 270 Grad außer Phase ist gegenüber der
Phase SIN+, als eine vorher festgelegte Phase im Voraus in dem Speicher
gespeichert. μCOM 11 ist
ebenso sowohl mit einem Zündschalter
(nicht dargestellt) als auch einem Schalter für Speicheranweisungen (nicht
dargestellt) verbunden. Im μCOM 11 werden
die Messungen eines Sensors als eine geforderte Position θi eingegeben.
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4 und 5 zeigen
einen Betrieb des Anzeigegeräts
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 4 ein
Prozessablaufschema, das einen Vorgang zum Ansteuern des Zeigers
in der CPU 12 darstellt, einer Komponente des Anzeigegeräts aus 1. 5 zeigt
ein Zeiteinteilungsschema, das die Zeiteinteilung zur Positionsermittlung
und zur Phasenvariation des Sinussignals und des Cosinussignals
des in 4 dargestellten Initialisierungsvorgangs darstellt. Zuerst
startet die CPU 12 den Vorgang zum Ansteuern eines Zeigers,
wie in 4 dargestellt, wenn die Fahrzeugzündung angeschaltet
wird.
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Im
Verlauf des oben beschriebenen Vorgangs wirkt die CPU als eine Initialisierungs-Steuervorrichtung
und ist so eingerichtet, dass sie den Initialisierungsvorgang durchführt und
hierdurch Sinussignal und Cosinussignal der Ansteuerungsspule 5 und
der Ansteuerungsspule 6 zuführt, so dass der Schrittschaltmotor 3 angetrieben
wird, sich in der Rückwärtsrichtung
zu bewegen (Schritt S1). In diesem Fall beginnt die CPU 12,
wie in 5 dargestellt, Sinussignal und Cosinussignal bei
der Phase COS+ zuzuführen,
die als eine vorher festgelegte Phase im EEPROM 23 gespeichert
wurde.
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Während des
Initialisierungsvorgangs synchronisiert die CPU 12, wie
in 5 dargestellt, den Schrittschaltmotor 3 mit
einer niedrigen Frequenz, deren Frequenz unterhalb einer Autostart-Frequenz liegt,
die von der Phase COS+ bis zu der Phase SIN– reicht. Der Begriff „Autostart-Frequenz" wird hierin definiert
als eine maximale Drehfrequenz, in der der Schrittschaltmotor 3 in
einem angehaltenen Zustand sich zu drehen beginnt als Antwort auf
eine Änderung des
Ansteuerungszustands. Danach betreibt die CPU 12 einen
Beschleunigungsvorgang zur Beschleunigung der Drehung des Schrittschaltmotors 3 von
der Phase SIN– zu
der Phase SIN+.
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In
dem Fall, dass die Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals
SIN+ werden, wirkt die CPU als eine Positionsermittlungs-Vorrichtung,
so dass ein Vorgang der Positionsermittlung durchgeführt wird.
(Schritt S2). Während
des Vorgangs der Positionsermittlung schaltet die CPU 12 Schalter 15, Schalter 16,
Schalter 19 und Schalter 20 aus, die mit beiden
Enden der Ansteuerungsspule 5 und der Ansteuerungsspule 6 verbunden
sind, denen das Sinussignal zugeführt wird. Unter diesen Umständen werden,
da die Ansteuerungsspule 5 und die Ansteuerungsspule 6,
die in einem Zustand ohne Energieversorgung kontrolliert wurden,
geöffnet
werden, und unter der Annahme, dass sich der Schrittschaltmotor 3 dreht,
werden die Ansteuerungsspule 5 und die Ansteuerungsspule 6 induzierte
Spannung generieren.
-
Die
CPU 12 entscheidet, ob die induzierte Spannung generiert
wird oder nicht, indem sie die Spannung ermittelt, die durch den
Tiefpassfilter 17, den Tiefpassfilter 18, den
Tiefpassfilter 21 und den Tiefpassfilter 22 hindurch
den beiden Enden der Ansteuerungsspule 5 und der Ansteuerungsspule 6 zugeführt wird,
und folglich daraus schließt,
ob der Vorsprung 9 an den Anschlag 10 anschlägt oder
nicht. Im Fall, dass festgestellt wird, dass sich als ein Ergebnis
aus dem Schritt des Vorgangs der Positionsermittlung (d.h. Schritt
S2) der Vorsprung 9 nicht im Anschlag an Anschlag 10 befindet
(d.h. „N" im Schritt S3),
geht die CPU 12 zurück
zu dem Schritt S1.
-
Nach
dem Zurückkehren
zu dem Schritt S1, dreht die CPU 12 den Schrittschaltmotor 3 mit
einer konstanten Geschwindigkeit. Jedes Mal wenn Sinussignal und
Cosinussignal die Phasen COS+, COS– und SIN+ einnehmen, die in
EEPROM 23 gespeichert wurden und für den Vorgang der Positionsermittlung
verwendet werden, führt
die CPU 12 den Vorgang der Positionsermittlung aus (d.h.
den Schritt S2).
-
Im
Gegensatz zu dem oben beschriebenen Fall, wirkt die CPU 12,
wenn die CPU 12 mittels des Vorgangs der Positionsermittlung
des Schritts S2 ermittelt, dass sich der Vorsprung 9 im
Anschlag an den Anschlag 10 befindet (d.h. „Y" in dem Schritt S3),
als eine erste Anhaltevorrichtung, so dass die CPU 12 die
Drehung des Schrittschaltmotors 3 in der Rückwärtsrichtung
anhält,
indem die Phase COS+, COS– oder
SIN+ aufrecht erhalten wird, die jeweils der Phase des Sinussignals
oder des Cosinussignals zu dem Moment entspricht, wenn ermittelt
wird, dass der Vorsprung 9 an den Anschlag 10 anschlägt. Dies
wird auch als „erster
Anhaltevorgang" oder
ein „Schritt
S4" bezeichnet.
-
Nachdem
der Schrittschaltmotor 3 mittels der ersten Anhaltevorrichtung
angehalten wurde (d.h. nach dem ersten Anhalten), wirkt die CPU 12 nun
als eine Vorrichtung zum Vorwärtstreiben
und führt
folglich Sinussignal und Cosinussignal dem Schrittschaltmotor 3 zu,
so dass sich der Schrittschaltmotor 3 in der Vorwärtsrichtung
dreht, wobei der Vorsprung 9 von dem Anschlag 10 weg
bewegt wird. Dieser Schritt wird im Folgenden als ein „Vorgang
des Vorwärtstreibens" oder ein „Schritt
S5" bezeichnet.
Danach wirkt die CPU 12 als eine zweite Anhaltevorrichtung,
so dass zu dem Zeitpunkt, wenn die mittels des Vorgangs des Vorwärtsantreibens
zugeführten
Sinussignal und Cosinussignal eine vorher festgelegte Phase COS+
erreichen, die CPU 12 die Drehung des Schrittschaltmotors 3 in
der Vorwärtsrichtung
anhält,
indem die Phase COS+ aufrecht erhalten wird. Dies wird im Folgenden
als ein „zweiter Anhaltevorgang" oder ein „Schritt
S6" bezeichnet.
-
In
anderen Worten stellt die CPU 12, im Fall des Vorgangs
zum Vorwärtstreiben,
das Steuersignal bereit, so dass sich der Schrittschaltmotor 3 in
der Vorwärtsrichtung
in einem Winkel von 360 Grad, 270 Grad oder 180 Grad dreht, was
der Phasendifferenz zwischen der vorher festgelegten Phase COS+
und der Phase COS+, COS– oder
SIN+, wie sie mittels des ersten Anhaltevorgangs aufrecht erhalten
wird, entspricht, und im Fall des zweiten Anhaltevorgangs, nach
Beendigung des oben beschriebenen Zuführens des Steuersignals, hält die CPU 12 die
Drehung des Schrittschaltmotors 2 in der Vorwärtsrichtung
an, indem die vorher festgelegte Phase COS+ aufrecht erhalten wird.
-
Danach
wirkt die CPU 12 als eine normale Steuervorrichtung und
führt dem
Schrittschaltmotor 3 Sinussignal und Cosinussignal zu,
so dass der Schrittschaltmotor 3 sich in der Richtung zu
drehen beginnt, in der der Zeiger 1 zu der geforderten
Position θi
bewegt wird. Dies wird als ein „normaler Steuerungsvorgang" oder ein „Schritt 57" bezeichnet.
Anschließend
wird der oben beschriebene normale Steuerungsvorgang wiederholt,
bis die Zündung
ausgeschaltet wird. In dem Fall, dass die Zündung ausgeschaltet wird (d.h. „Y" in Schritt S8),
führt die
CPU 12 der Ansteuerungsspule 5 und der Ansteuerungsspule 6 wieder
Sinussignal und Cosinussignal zu, so dass der Schrittschaltmotor 3 sich
in die Rückwärtsrichtung
dreht, wobei der Vorsprung 9 in Richtung zum Anschlag 10 hin
bewegt wird. Dies wird als „Nullen" oder ein „Schritt
S9" bezeichnet.
-
Das
Nullen des Schrittschaltmotors 3 wird für eine Zeitspanne durchgeführt oder
bis der Zeiger 1 auf einen Nullpunkt auf der Skala zurückkehrt.
Der Begriff „eine
Zeitspanne" bezeichnet
die Zeitdauer, die vergeht, bis der Zeiger 1 von dem maximalen Wert
auf den Nullpunkt auf der Skala zurückgekehrt ist. Nachdem eine
Zeitspanne verstrichen ist (d.h. „Y" in Schritt S10), schaltet die CPU 12 die
Energieversorgung aus (Schritt S11) und vervollständigt dann diesen
Steuervorgang des Zeigers.
-
Mittels
der Durchführung
oben genannter Schritte werden, wie in 5 dargestellt,
im Fall der Initialisierung des Schrittes S1, Sinussignal und Cosinussignal
der Phase COS+ bereitgestellt. Ferner wird, im Fall des ersten Zyklus,
der Vorgang der Positionsermittlung in den Phasen SIN+ oder COS+ durchgeführt, und
im Fall jedes anderen Zyklus nach dem zweiten Zyklus wir der Vorgang
der Positionsermittlung in den Phasen COS–, SIN+ oder COS+ durchgeführt.
-
In
dem Fall, dass die Position, in der der Vorsprung 9 an
den Anschlag 10 anschlägt,
innerhalb des Bereichs der Phase COS– bis zur Phase COS+ in der
Rückwärtsrichtung
variiert wird (d.h. wenn der elektrische Winkel in Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung
in Bezug auf die Phase SIN+, bei der das Anschlagen erfolgte, zum
Zeitpunkt der Herstellung unterhalb von 180 Grad liegt), wird ein
Anschlagen ebenfalls bei der Phase SIN+ ermittelt, wie in 5 und 6A dargestellt.
In diesem Fall treibt die CPU 12 den Schrittschaltmotor 3 an,
sich um 270 Grad in der Vorwärtsrichtung
zu drehen, wobei die Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals
bis zur Phase COS+ durchlaufen werden.
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Zum
Beispiel wird, nun bezugnehmend auf 6A, im
Fall, dass der Vorsprung 9 bei der Phase θT1 an den Anschlag 10 anschlägt, das
Anschlagen bei der Phase SIN+ ermittelt. In diesem Fall werden während des
Initialisierungsvorgangs die Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals
innerhalb des Bereichs der Phase θT1 bis
zur Phase SIN+ variiert unter der Bedingung, dass die Drehung des Schrittschaltmotors 3 gleich
bleibt. Entsprechend ist es nicht möglich, das Drehmoment in einer
Vorwärtsrichtung
innerhalb des Bereichs der Phase SIN+ bis zur Phase θT1 in dem Schrittschaltmotor 3 zu
erzeugen, selbst wenn dem Schrittschaltmotor 3 Sinussignal
und Cosinussignal zugeführt
werden, die so ausgelegt sind, dass sich der Schrittschaltmotor 3 um 270
Grad in der Vorwärtsrichtung
von der Phase COS+ aus dreht, in anderen Worten, selbst wenn der Vorgang
des Vorwärtstreibens
durchgeführt
wird. Insgesamt wird die Drehung von Schrittschaltmotor 3 stehen
bleiben.
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Danach
wird in dem Schrittschaltmotor 3 das Drehmoment in einer
Vorwärtsrichtung
innerhalb des Bereichs zwischen der Phase θT1 und
der Phase COS+ erzeugt. Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich
wird, kann sich, selbst wenn dem Schrittschaltmotor 3 Sinussignal
und Cosinussignal zugeführt
werden, die so ausgelegt sind, dass sie den Schrittschaltmotor 3 sich
um 270 Grad in der Vorwärtsrichtung
drehen lassen, der Schrittschaltmotor 3 nur um (270 – Δθ) Grad in
der Vorwärtsrichtung
drehen, wobei Δθ Grad der
Phasendifferenz zwischen der Phase SIN+ und der Phase θT1 entsprechen.
-
Außerdem wird,
in dem Fall, dass die Position, bei der der Vorsprung 9 an
den Anschlag 10 anschlägt,
innerhalb des Bereichs von der Phase SIN+ bis zu der Phase COS+
in der Rückwärtsrichtung
variiert wird (d.h. wenn der elektrische Winkel in Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung
in Bezug auf die Phase SIN+, bei der das Anschlagen zum Zeitpunkt
der Herstellung erfolgte, zwischen 0 Grad und 180 Grad liegt), ein
Anschlagen ebenfalls bei der Phase COS– oder COS+ ermittelt, wie
in 5, 6B und 6C dargestellt.
Sobald das Anschlagen bei der Phase COS– ermittelt wird, wie in 6B dargestellt,
treibt die CPU 12 den Schrittschaltmotor 3 an,
sich um 180 Grad in der Vorwärtsrichtung
zu drehen, was in COS+ als den Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals
resultiert.
-
In
einer ähnlichen
Weise wird z.B., bezugnehmend auf 6B, in
dem Fall, dass der Vorsprung 9 bei der Phase θT2 an den Anschlag 10 anschlägt, das
Anschlagen bei der Phase COS– ermittelt.
In diesem Fall werden während
des Initialisierungsvorgangs die Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals
innerhalb des Bereichs von der Phase θT2 bis
zu der Phase COS– variiert,
unter der Bedingung, dass die Drehung des Schrittschaltmotors 3 gleich
bleibt. Dementsprechend ist es nicht möglich, das Drehmoment in einer
Vorwärtsrichtung
innerhalb des Bereichs der Phase COS– bis zur Phase θT2 in dem Schrittschaltmotor 3 zu
erzeugen, selbst wenn dem Schrittschaltmotor 3 Sinussignal
und Cosinussignal zugeführt
werden, die so ausgelegt sind, dass sich der Schrittschaltmotor 3 um
180 Grad in der Vorwärtsrichtung
von der Phase COS– aus
dreht, in anderen Worten, selbst wenn der Vorgang des Vorwärtstreibens
durchgeführt
wird. Insgesamt wird die Drehung von Schrittschaltmotor 3 stehen
bleiben.
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Danach
wird in dem Schrittschaltmotor 3 das Drehmoment in einer
Vorwärtsrichtung
innerhalb des Bereichs der Phase θT2 bis
zu der Phase COS+ erzeugt. Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist,
kann sich der Schrittschaltmotor 3 nur um (180 – Δθ) Grad in
der Vorwärtsrichtung
drehen, selbst wenn dem Schrittschaltmotor 3 Sinussignal
und Cosinussignal zugeführt
werden, die so ausgelegt sind, dass der Schrittschaltmotor 3 so
angesteuert wird, dass er sich um 180 Grad in der Vorwärtsrichtung dreht,
wobei Δθ Grad der
Phasendifferenz zwischen der Phase COS– und der Phase θT2 entspricht.
-
Andererseits
treibt die CPU 12, sobald das Anschlagen bei der Phase
COS+ ermittelt wurde, wie in 6C dargestellt,
den Schrittschaltmotor 3 an, sich um 360 Grad in der Vorwärtsrichtung
zu drehen, was zu COS+ als Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals
führt.
In ähnlicher
Weise wird z.B., bezugnehmend auf 6C, in
dem Fall, dass der Vorsprung 9 bei der Phase θT3 an den Anschlag 10 anschlägt, das
Anschlagen bei der Phase COS+ ermittelt. In diesem Fall werden während des
Initialisierungsvorgangs die Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals
innerhalb des Bereichs der Phase θT3 bis
zur Phase COS+ variiert, unter der Bedingung, dass die Drehung des
Schrittschaltmotors 3 gleich bleibt. Dementsprechend ist
es nicht möglich,
das Drehmoment in dem Schrittschaltmotor 3 in einer Vorwärtsrichtung
innerhalb des Bereichs von der Phase COS+ bis zur Phase θT3 zu erzeugen, selbst wenn dem Schrittschaltmotor 3 das
Sinussignal und das Cosinussignal zugeführt werden, die so ausgelegt
sind, dass der Schrittschaltmotor 3 so angesteuert wird,
dass er sich um 360 Grad in der Vorwärtsrichtung dreht, in anderen
Worten, selbst wenn der Vorgang des Vorwärtstreibens durchgeführt wird.
Insgesamt wird die Drehung von Schrittschaltmotor 3 stehen
bleiben.
-
Danach
wird in dem Schrittschaltmotor 3 das Drehmoment in Vorwärtsrichtung
innerhalb des Bereichs zwischen der Phase θT3 und
der Phase COS+ erzeugt. Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist,
kann der Schrittschaltmotor 3 sich nur um (360 – Δθ) Grad in
der Vorwärtsrichtung
drehen, selbst wenn dem Schrittschaltmotor 3 Sinussignal
und Cosinussignal zugeführt
werden, die so ausgelegt sind, das der Schrittschaltmotor 3 so
angesteuert wird, dass er sich um 360 Grad in der Vorwärtsrichtung dreht,
wobei Δθ Grad der
Phasendifferenz zwischen der Phase COS+ und der Phase θT3 entspricht.
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Da
der Schrittschaltmotor 3 sich an der gleichen Position
(z.B. COS+) zu drehen beginnen kann, die Phase des Sinussignals
und des Cosinussignals mittels des normalen Steuervorgangs, kann
entsprechend der Zeiger 1 daran gehindert werden, sich
in Bezug auf eine Änderung
der Position, in der der Vorsprung 9 an den Anschlag 10 anschlägt, zu drehen.
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In
dem Zeiger 1 wird, wie oben beschrieben, obwohl weder die
Ansteuerungsspule 5 noch die Ansteuerungsspule 6 in
einer Weise ohne Energieversorgung bei der Phase SIN– kontrolliert
wird, der Vorgang der Positionsermittlung nicht durchgeführt. Dementsprechend
kann dies garantieren, dass im Verlauf der Synchronisation und der
Beschleunigung die Anschlagermittlung mittels des Vorgangs der Positionsermittlung
nicht durchgeführt
wird. Während Synchronisation
und Beschleunigung wird der Schrittschaltmotor 3 bei einer
geringen Geschwindigkeit angesteuert und es wird keine große Menge
an Spannung an den beiden Enden der Ansteuerungsspule 5 und
der Ansteuerungsspule 6 induziert. Um Verwirrung bezüglich des
oben beschriebenen Spannungswertes und dem bei der Anschlagermittlung, während Synchronisation
und Beschleunigung gemessenen Wertes zu vermeiden, ist es notwendig, die
Anschlagermittlung nicht mittels des Vorgangs der Positionsermittlung
durchzuführen.
-
Während gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung keine Anschlagermittlung bei der Phase
SIN– durchgeführt wird,
selbst in dem Zyklus nach dem zweiten Zyklus, kann die Anschlagermittlung
tatsächlich
bei der Phase SIN– bei
jedwedem Zyklus nach dem zweiten Zyklus, z.B. bei dem dritten Zyklus,
durchgeführt
werden.
-
Gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden während des Initialisierungsvorgangs
Sinussignal und Cosinussignal in der Rückwärtsrichtung von der Phase COS+
bereitgestellt, die um 270 Grad außer Phase mit der Phase SIN+
ist, bei der das Anschlagen zum Zeitpunkt der Herstellung erfolgte.
In diesem Fall ist die Anschlagposition nicht geändert und, wenn nur kein Verlust
an Synchronisation vorhanden ist, die Anschlagermittlung kann sofort
nach Synchronisation und Beschleunigung durchgeführt werden, was es gestattet,
den Schrittschaltmotor 3 anzuhalten, was wiederum zu einer
Abnahme des Bewegungswinkels des Zeigers 1 führt. Wenn
jedoch der elektrische Winkel anders notwendig ist als die vorher
erwähnten 270
Grad, beispielsweise 180 Grad, zum Durchführen von Synchronisation und
Beschleunigung, kann der Initialisierungsvorgang bei der Phase begonnen werden,
die um 180 elektrische Grad in der Vorwärtsrichtung außer Phase
mit der Phase SIN+ ist, bei der das Anschlagen zum Zeitpunkt der
Herstellung erfolgte.
-
Gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird, im Fall, dass der Ansteuerungsspule 5 und
der Ansteuerungsspule 6 Sinussignal und Cosinussignal zugeführt werden,
die so ausgelegt sind, dass sie den Schrittschaltmotor 3 in
der Rückwärtsrichtung
ansteuern, der Vorsprung 9 so eingerichtet, dass er an den
Anschlag 10 anschlägt,
wenn die Phasen des Sinussignals und des Cosinussignals SIN+ erreichen. Jedoch
tritt dem eine Schwierigkeit entgegen, wenn nicht alle Produkte
solcherart hergestellt werden können,
dass der Vorsprung 9 bei der Phase SIN+ an den Anschlag 10 anschlägt.
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Dies
tritt z.B. auf, weil Abweichungen in der Polarität des Magnetankers 7 auftreten.
Folglich kann gegebenenfalls der Vorsprung 9 bei der Phase COS+
oder SIN– an
den Anschlag 10 anschlagen. Aus den oben genannten Gründen muss
ein Abgleich vor dem Speichern der vorher festgelegten Phasen durchgeführt werden.
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Speziell
wenn ein Schalter für
das Speichern von Anweisungen (nicht dargestellt) eingeschaltet wird,
beginnt die CPU 12, den Initialisierungsvorgang (d.h. den
Schritt S1) und den Vorgang der Positionsermittlung (d.h. den Schritt
S2) durchzuführen.
Danach speichert die CPU 12 die Phase, die um eine vorher
festgelegte Phasendifferenz (d.h. 270 Grad) außer Phase mit der Phase des
Steuersignals ist, als eine vorher festgelegte Phase in dem Speicher
wie EEPROM 23.
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Obwohl
mittels Speichern der Phase, die um 270 Grad außer Phase mit der Position
ist, in der der Vorsprung 9 an den Anschlag 10 anschlägt zum Zeitpunkt
des Schaltens des „Anweisung
speichern"-Schalters
als eine vorher festgelegte Phase, die Anschlagposition in der Vorwärtsrichtung
in Bezug auf die ursprüngliche
Anschlagposition (d.h. die Anschlagposition beim Schalten des „Anweisung speichern"-Schalters) geändert wurde,
kann der normale Steuervorgang an der gleiche Position gestartet werden.
Aus diesem Grund kann der Zeiger 1 sicher an Bewegung gehindert
werden, die aus einer Änderung
der Position resultiert, in der der Vorsprung 9 an den
Anschlag 10 anschlägt.
-
Während der
Initialisierungsvorgang gemäß der oben
erwähnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bei COS+ beginnt, muss verstanden werden,
dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Zum Beispiel kann gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Vorgang bei SIN– beginnen. Siehe 7,
die ein Zeiteinteilungsschema zeigt, das die Zeiteinteilung für die Positionsermittlung
und die Phasenvariation in Sinussignal und Cosinussignal während des
Initialisierungsvorgangs aus 4 darstellt.
-
Anders
gesagt werden das Sinussignal und das Cosinussignal bei SIN– beginnend
während
des Initialisierungsvorgangs zugeführt. Während bei dem ersten Zyklus
(d.h. Zyklus 1) Positionsermittlung bei den Phasen COS+
oder SIN– durchgeführt werden muss,
kann nach Zyklus 1 Positionsermittlung bei den Phasen SIN+,
COS+ oder SIN– durchgeführt werden.
-
Zusätzlich kann
der Initialisierungsvorgang bei SIN+ beginnen. Siehe 8,
welche das Zeiteinteilungsschema zeigt, das die Zeiteinteilung für die Positionsermittlung
und die Phasenvariation in Sinussignal und Cosinussignal während des
Initialisierungsvorgangs aus 4 darstellt.
Anders gesagt werden das Sinussignal und das Cosinussignal bei SIN+
beginnend während
des Initialisierungsvorgangs zugeführt. Während bei Zyklus 1 Positionsermittlung
bei den Phasen COS– oder
SIN+ durchgeführt
werden muss, kann nach Zyklus 1 Positionsermittlung bei
den Phasen SIN–,
COS– oder
SIN+ durchgeführt
werden.
-
Alternativ
dazu kann die Initialisierung bei COS– beginnen. Siehe 9,
welche das Zeiteinteilungsschema zeigt, das die Zeiteinteilung für die Positionsermittlung
und die Phasenvariation in Sinussignal und Cosinussignal während des
Initialisierungsvorgangs aus 4 darstellt.
Anders gesagt werden das Sinussignal und das Cosinussignal bei COS– beginnend
während
des Initialisierungsvorgangs zugeführt. Während bei Zyklus 1 Positionsermittlung
bei den Phasen SIN– oder
COS– durchgeführt werden muss,
kann nach Zyklus 1 Positionsermittlung bei den Phasen COS+,
SIN– oder
COS– durchgeführt werden.
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Während die
Ansteuerungsspule 5 und die Ansteuerungsspule 6 in
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Erfassungsspulen zum Ermitteln
verwendet werden, ob induzierte Spannung generiert wird oder nicht, kann
mindestens eine Spule, die nicht die Ansteuerungsspule 5 und
die Ansteuerungsspule 6 ist, unabhängig als die Erfassungsspule
verwendet werden. Jedoch ist es wünschenswert, Ersteres zu verwenden
(d.h. die Ansteuerungsspule 5 und die Ansteuerungsspule 6 als
Erfassungsspulen), da Letzteres erhöhte Kosten der Schrittschaltmotor-Vorrichtung
hervorrufen kann, indem extra Elemente hinzugefügt werden.
-
Während die
vorher festgelegte Phasendifferenz als 270 Grad in einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gegeben ist, muss verstanden werden,
dass die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Die vorher festgelegte Phasendifferenz kann zwischen 0 Grad und
360 Grad liegen und liegt vorzugsweise bei 270 Grad.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Schrittschaltmotor-Vorrichtung
und gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens zum Kontrollieren des Schrittschaltmotors ist es
möglich,
mittels der normalen Steuervorrichtung bei der vorher festgelegten
Phase zu beginnen, den Schrittschaltmotor sich drehen zu lassen
(d.h. bei der gleichen Position), selbst wenn eine Änderung
der Position auftritt, in der der Vorsprung an den Anschlag anschlägt, in Abhängigkeit
von dem Altersverschleiß oder
der thermischen Expansion der einzelnen Komponenten der Schrittschaltmotor-Vorrichtung
aufgrund von beispielsweise einer Änderung der Umgebungstemperatur.
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Gemäß wiederum
einer anderen Ausführungsform
der Schrittschaltmotor-Vorrichtung, so lange die Position, in der
das angetriebene Bauteil an den Anschlag anschlägt, von 0 Grad auf 180 Grad
in der Vorwärtsrichtung
oder der Rückwärtsrichtung
geändert
wird in Bezug zu der Anschlagposition, als die Speicheranweisung
ausgegeben wurde, kann der Steuerbetrieb mittels der normalen Steuervorrichtung bei
derselben Position gestartet werden.
-
Die
vorangehende Diskussion offenbart und beschreibt eine exemplarische
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird leicht aus so einer
Diskussion und den beigefügten
Zeichnungen und Ansprüchen
erkennen, dass verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Variationen hierin vorgenommen werden können, ohne
von dem Grundgedanken oder dem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen,
wie mittels der folgenden Ansprüche
definiert.