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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung P2007-207839 , die
am 9. August 2007 eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt
mittels Verweis hier aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schrittmotor-Steuerapparat.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Die
offengelegte
japanische Patentanmeldung
Nr. 2001-91302 (hier im Nachfolgenden Patentdokument 1
genannt) beschreibt einen Schrittmotor-Steuerapparat zum Steuern
einer Drehung eines Schrittmotors. Dieser Schrittmotor-Steuerapparat vermeidet
mittels Drehen des Schrittmotors für jede vorbestimmte
Aktualisierungsperiode und mittels Reduzieren eines Drehbetrags
des Schrittmotors für jede Aktualisierungsperiode, dass
der Schrittmotor außer Schritt gerät.
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INHALTSANGABE DER ERFINDUNG
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Ein
Schrittmotor hat eine maximale Reaktionsgeschwindigkeit und eine
maximale Reaktionsbeschleunigung als seine Eigenschaften. Wenn der Schrittmotor
bei einer Geschwindigkeit über der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit
oder bei einer Beschleunigung über der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit
beschleunigt wird, geschieht es leicht, dass der Schrittmotor außer
Schritt gerät. Somit ist es ratsam, den Schrittmotor mittels
Berücksichtigung seiner maximalen Reaktionsgeschwindigkeit
und maximalen Reaktionsbeschleunigung zu steuern. Da ein konventioneller
Schrittmotor-Steuerapparat jedoch eine Steuerung ohne Berücksichtigung
einer maximalen Reaktionsgeschwindigkeit oder maximalen Reaktionsbeschleunigung
eines Schrittmotors durchführt, muss der Steuerapparat
noch ein Ziel erreichen, zu vermeiden, dass der Schrittmotor außer Schritt
gerät.
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Die
vorliegende Erfindung ist zum Lösen des zuvor erwähnten
Problems entwickelt worden und ist auf einen Schrittmotor-Steuerapparat
gerichtet, der sicherer als der konventionelle Schrittmotor-Steuerapparat
verhindern kann, dass ein Schrittmotor außer Schritt gerät.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Schrittmotor-Steuerapparat:
eine Bedingungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer ersten
Bedingung, um beide unten stehende Gleichungen (1) und (2) zu erfüllen,
und einer zweiten Bedingung, um eine unten stehende Gleichung (3)
zu erfüllen; eine Bezugsschrittanzahl-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen, wenn die erste Bedingung erfüllt ist, der
Anzahl von Bezugsschritten, die ein Bezugswert für eine
Drehrichtung und einen Schrittbetrag eines Schrittmotors ist, als
einen Wert um einen Schritt größer als die Anzahl
von Bezugsschritten eines vorherigen Verarbeitungszyklus in einer
Näherungsrichtung, in welcher eine Differenz zwischen einem
durch Akkumulieren der Anzahl von Bezugsschritten erhaltenen Winkel
und einem Zielwinkel des Schrittmotors reduziert wird, zum Berechnen,
wenn die zweite Bedingung erfüllt ist, der Anzahl von Bezugsschritten
als einen Wert um einen Schritt kleiner als die Anzahl von Bezugsschritten
des vorherigen Verarbeitungszyklus in der Näherungsrichtung, und
zum Berechnen, wenn weder die erste noch die zweite Bedingung erfüllt
ist, der Anzahl von Bezugsschritten als einen Wert gleich der Anzahl
von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus, für
jeden Durchgang einer Aktualisierungsperiode, die eine unten stehende
Gleichung (4) erfüllt; (|V(N – 1)|
+ 1)·(|V(N – 1)| + 2)/2 ≤ |DISTANZ| (1), |V(N – 1)| < V_MAX (2), |V(N – 1)|·(|V(N – 1)|
+ 1)/2 > |DISTANZ| (3), t ≥ (θk/a_MAX)^(1/2) (4),wobei V(N – 1)
eine Anzahl von Bezugsstopps eines vorherigen Verarbeitungszyklus
ist, DISTANZ ein Wert ist, der erhalten ist durch Subtrahieren eines durch
Akkumulieren von Anzahlen von Bezugsschritten erhaltenen Winkels
vom Zielwinkel des Schrittmotors, und der durch eine Schritteinheit
dargestellt ist, V_MAX ein maximaler Schrittbetrag ist, der eine Drehung
des Schrittmotors bei einer Aktualisierungsperiode ermöglicht,
t eine Aktualisierungsperiode ist, θk ein Winkel eines
Schrittes ist, a_MAX eine maximale Reaktionsbeschleunigung des Schrittmotors
ist;
und eine Schrittmotor-Antriebsvorrichtung zum Drehen,
für jeden Durchgang der Aktualisierungsperiode, des Schrittmotors
um einen Schrittbetrag, der durch die Anzahl von Bezugsschritten
eines aktuellen Verarbeitungszyklus angegeben ist, in einer Richtung,
die durch die Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus
angegeben ist.
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6 veranschaulicht
einen Grundbetrieb des Schrittmotor-Steuerapparates der vorliegenden Erfindung.
In 6 ist ein Zielwinkel zur Zeit T0 θ1 (Schritt)
und zur Zeit T6 0 (Schritt). In diesem Fall erhöht sich
ein Ausgabewinkel (durch Akkumulieren der Anzahlen von Bezugsschritten
erhaltener Winkel) zu θ1 und nimmt danach ähnlich
zu 0 ab.
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Da
die Steuerung mittels Berücksichtigung der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit
und der maximalen Reaktionsbeschleunigung des Schrittmotors ausgeführt
wird, kann gemäß der vorliegenden Erfindung sicherer
als bei dem konventionellen Schrittmotor-Steuerapparat verhindert
werden, dass der Schrittmotor außer Schritt gerät.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung eines Schrittmotor-Steuerapparates
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung einer Ausgabedaten-Erzeugungseinheit gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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3A und 3B sind
ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur des Schrittmotor-Steuerapparates
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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4 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Situation einer Änderung
im Ausgabewinkel gemäß der ersten Ausführungsform
veranschaulicht.
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5 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Situation einer Änderung
im Ausgabewinkel gemäß der ersten Ausführungsform
veranschaulicht.
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6 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Situation einer Änderung
im Ausgabewinkel gemäß der ersten Ausführungsform
veranschaulicht.
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7 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Situation einer Änderung
im Ausgabewinkel gemäß einer konventionellen Technologie
veranschaulicht.
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8 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem
Ausgabewinkel der ersten Ausführungsform, einem Ausgabewinkel der
konventionellen Technologie und einer maximalen Reaktion eines Schrittmotors
veranschaulicht.
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9 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem
Ausgabewinkel der ersten Ausführungsform, einem Ausgabewinkel der
konventionellen Technologie und einer maximalen Reaktion des Schrittmotors
veranschaulicht.
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10 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Situation einer Änderung
im Ausgabewinkel gemäß einer zweiten Ausführungsform
veranschaulicht.
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11 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem
Ausgabewinkel einer dritten Ausführungsform und einem Ausgabewinkel
der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
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12 ist
eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Ausgabewinkel der
dritten Ausführungsform und einem Ausgabewinkel der ersten
Ausführungsform veranschaulicht.
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13A und 13B sind
ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur eines Schrittmotor- Steuerapparates
gemäß einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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14 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem
Ausgabewinkel der vierten Ausführungsform und einem Ausgabewinkel
der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
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15 ist
eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Ausgabewinkel der
vierten Ausführungsform und einem Ausgabewinkel der ersten
Ausführungsform veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten
mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben werden. 1 ist
ein Blockdiagramm, das eine schematische Ausgestaltung eines Schrittmotor-Steuerapparates 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung einer Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 veranschaulicht,
die in dem Schrittmotor-Steuerapparat 1 enthalten ist. 3A und 3B sind ein
Flussdiagramm, das eine durch die Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 ausgeführte
Verarbeitungsprozedur veranschaulicht.
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In
der unten stehenden Beschreibung nehmen vielfältige Winkel
(beispielsweise Zielwinkel und unten beschriebener Ausgabewinkel)
Werte an, bei denen ein vorbestimmter Bezugswinkel 0 ist und der Uhrzeigersinn
eine Vorwärtsrichtung ist. Einheiten dieser Winkel sind,
wenn nicht anders spezifiziert, Schritte, und eine Größe
eines Schrittes ist 0,5 (Grad).
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Die
Schrittmotor-Steuereinheit 1 wird für einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmotor
verwendet und enthält eine CPU, einen ROM und einen RAM,
eine Eingabedaten-Zwischenspeichereinheit 3 realisierend,
eine Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 und eine Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5.
Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 enthält mit anderen Worten
im Wesentlichen die Eingabedaten-Zwischenspeichereinheit 3,
die Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 und die Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5.
Ein Mikrocomputer 2 und ein Schrittmotor 6 sind
mit dem Schrittmotor-Steuerapparat 1 verbunden. Der Mikrocomputer 2 ist
mit einem Geschwindigkeitssensor 2a verbunden. Gemäß der
Ausführungsform ist der Schrittmotor-Steuerapparat 1 mittels
Software realisiert. Jedoch kann der Schrittmotor-Steuerapparat 1 mittels
Hardware (IC) realisiert sein.
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Die
Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 enthält eine
Restwinkel-Berechnungseinheit 7, eine Bestimmungseinheit 9,
eine Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 und
eine Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11.
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Der
Geschwindigkeitssensor 2a erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit,
um ein Geschwindigkeitssignal an den Mikrocomputer 2 auszugeben.
Der Mikrocomputer 2 berechnet einen Zielwinkel gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit,
um ein den Zielwinkel angebendes Zielwinkelsignal an den Schrittmotor-Steuerapparat 1 auszugeben.
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Die
Eingabedaten-Zwischenspeichereinheit 3 hält das
von dem Geschwindigkeitssensor 2a gelieferte Zielwinkelsignal
als Zielwinkeldaten. Die Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 erhält
die Zielwinkeldaten von der Eingabedaten-Zwischenspeichereinheit 3 und
erzeugt die Anzahl von Bezugsschritten angebende Bezugsschrittanzahldaten
auf Grundlage der Zielwinkeldaten. Die Anzahl von Bezugsschritten stellt
einen Bezugswert für eine Drehrichtung und einen Schrittbetrag
des Schrittmotors 6 bereit. Ein Code der Anzahl von Bezugsschritten
gibt, mit anderen Worten, eine Drehrichtung des Schrittmotors 6 an,
und ein Absolutwert der Anzahl von Bezugsschritten (durch die Anzahl
von Bezugsschritten angegebener Schrittbetrag) ist ein Bezugswert
für einen Drehschrittbetrag des Schrittmotors 6.
Ein positiver Code gibt eine Vorwärtsrichtung (Uhrzeigersinn, CW-Richtung)
an, während ein negativer Code eine Rückwärtsrichtung
(Gegenuhrzeigersinn, CCW-Richtung) angibt. Der Absolutwert der Anzahl von
Bezugsschritten wird auch als ein CW-Änderungsbetrag bezeichnet,
wenn die Anzahl von Bezugsschritten 0 oder ein positiver Wert ist,
und als ein CCW-Änderungsbetrag, wenn die Anzahl von Bezugsschritten
0 oder ein negativer Wert ist. Gemäß der ersten
Ausführungsform wird der Schrittmotor 6 in einer
durch die Anzahl von Bezugsschritten angegebenen Richtung um einen
durch die Anzahl von Bezugsschritten angegebenen Betrag gedreht.
Die Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5 erzeugt ein Motorantriebssignal
auf Grundlage von Ausgabewinkeldaten mittels Akkumulieren der Anzahlen
von Bezugsschritten zum Ausgeben davon an den Schrittmotor 6.
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Der
Schrittmotor 6 ist mit einer Nadel eines Geschwindigkeitsmotors über
eine Übersetzung verbunden und wird zum Drehen der Nadel
des Geschwindigkeitsmotors gedreht. Wenn ein Drehwinkel des Schrittmotors 6 der
zuvor erwähnte Bezugswinkel ist, zeigt die Nadel des Geschwindigkeitsmotors auf
0. Der Schrittmotor 6 wird auf Grundlage des Motorantriebssignals
in der durch die Anzahl von Bezugsschritten angegebenen Richtung
und um den durch die Anzahl von Schrittbeträgen angegebenen Schrittbetrag
gedreht. Beispielsweise wird der Schrittmotor 6 um 5 Schritte
in einer Rückwärtsrichtung gedreht, wenn die Anzahl
von Bezugsschritten –5 ist.
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Der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 enthält auch einen
Timer (nicht gezeigt). Der Timer gibt ein Ausgabeaktualisierungstaktsignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 und
die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 für jeden
Durchgang einer Aktualisierungsperiode aus. Die Aktualisierungsperiode
wird gesetzt, um die folgende Gleichung (4) zu erfüllen: t ≥ (θk/a_MAX)^(1/2) (4),wobei t
eine Aktualisierungsperiode ist, θk ein Winkel von 1 Schritt
ist, und a_MAX eine maximale Reaktionsbeschleunigung von Schrittmotor 6 ist.
Wenn die maximale Reaktionsbeschleunigung des Schrittmotors 6 5000
(Grad/s^2) ist, ist ein Wert der rechten Seite der Gleichung (4)
0,01 (s). Somit ist eine Aktualisierungsperiode auf 0,01 (s) oder
mehr gesetzt.
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Mit
Verweis auf das Flussdiagramm von 3A und 3B wird
die Verarbeitungsprozedur des Schrittmotor-Steuerapparates 1 beschrieben werden.
Schritte ST2 bis ST19-1 oder Schritte ST2 bis ST19-2 bilden einen
Verarbeitungszyklus der Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4.
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Im
Schritt ST1 erhält die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 Zielwinkeldaten
von der Eingabedaten-Zwischenspeichereinheit 3.
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Im
Schritt ST2 bestimmt die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 Bedingungen,
bei denen ein Zielwinkel größer als ein Ausgabewinkel
eines vorherigen Verarbeitungszyklus ist, auf Grundlage von von der
Eingabedaten-Zwischenspeichereinheit 3 erhaltenen Zielwinkeldaten
und von von der Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 gelieferten
Ausgabewinkeldaten des vorherigen Verarbeitungszyklus. Der Prozess
schreitet zum Schritt ST3 voran, wenn die Bedingungen erfüllt
sind, und zum Schritt AT11, wenn nicht. Wenn keine Ausgabewinkeldaten des
vorherigen Verarbeitungszyklus von der Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 geliefert
werden, wenn also mit anderen Worten es keine Ausgabewinkeldaten
des vorherigen Verarbeitungszyklus gibt, bestimmt die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 Bedingungen
mittels Setzen eines Ausgabewinkels des vorherigen Verarbeitungszyklus
auf 0.
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Im
Schritt ST3 subtrahiert die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 den
Ausgabewinkel von dem Zielwinkel, um einen Restwinkel zu berechnen,
und gibt den Restwinkel angebende Restwinkeldaten an die Bestimmungseinheit 9 aus.
Man beachte, dass die Restwinkel-Berechnungseinheit 7,
wenn es keine Ausgabewinkeldaten des vorherigen Verarbeitungszyklus
gibt, Restwinkeldaten mittels Setzen eines Ausgabewinkels des vorherigen
Verarbeitungszyklus auf 0 berechnet.
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Im
Schritt ST4 bestimmt die Bestimmungseinheit 9 Bedingungen,
bei denen ein CCW-Änderungsbetrag 0 ist, mit anderen Worten
Bedingungen, bei denen die Anzahl von Bezugsschritten 0 oder ein positiver
Wert ist, auf Grundlage von Bezugsschrittanzahldaten des vorherigen
Verarbeitungszyklus, die von der Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 geliefert
sind. Der Prozess schreitet zum Schritt ST5 voran, wenn die Bedingungen
erfüllt sind, und gibt ein CCW-Verringerungs-Anweisungssignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus, um
zum Schritt ST14 voranzuschreiten, wenn nicht.
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Im
Schritt ST5 bestimmt die Bestimmungseinheit 9 Bedingungen,
bei denen der Schrittmotor 6 den Zielwinkel überschreitet,
außer wenn der Schrittmotor 6 verlangsamt wird,
genauer genommen Bedingungen, um die folgende Gleichung (3) zu erfüllen: |V(N – 1)|·(|V(N – 1)|
+ 1)/2 > |DISTANZ| (3), wobei V(N – 1)
eine Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus
ist, DISTANZ ein Wert ist, der erhalten wird durch Subtrahieren
eines Ausgabewinkels (Winkel, der durch Akkumulieren von Anzahlen
von Bezugsschritten erhalten ist, die vom Start der in 3A und 3B durch
Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 bis zum Ende des vorherigen
Verarbeitungszyklus erhalten sind) des vorherigen Verarbeitungszyklus
von dem Zielwinkel des Schrittmotors 6, und |DISTANZ| ein
Restwinkel ist.
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Die
Bestimmungseinheit 9 gibt ein CW-Verringerungs-Anweisungssignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST6 voranzuschreiten, wenn die Bedingungen erfüllt sind,
und schreitet zum Schritt ST7 voran, wenn nicht.
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Im
Schritt ST6 wartet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals und setzt dann einen
CW-Änderungsbetrag eines aktuellen Verarbeitungszyklus
auf einen um 1 kleineren Wert als den des vorherigen Verarbeitungszyklus
auf Grundlage des von der Bestimmungseinheit 9 gelieferten CW-Verringerungs-Anweisungssignals.
Genauer genommen berechnet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus als
einen um 1 Schritt kleineren Wert als den des vorherigen Verarbeitungszyklus
in einer Näherungsrichtung, in der eine Differenz zwischen
einem Ausgabewinkel des vorherigen Verarbeitungszyklus und einem
Zielwinkel des Schrittmotors reduziert wird. Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die
die Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus
angeben, an die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 aus.
Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus als Bezugsschrittanzahldaten
des vorherigen Verarbeitungszyklus an die Bestimmungseinheit 9 aus.
Dann schreitet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 zum
Schritt ST19-1 voran.
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Auf
Grundlage der Bezugsschrittanzahldaten des vorherigen Verarbeitungszyklus
und von Daten eines maximalen Änderungsbetrags bestimmt
im Schritt ST7 die Bestimmungseinheit 9 eine Bedingung,
bei der der CW-Änderungsbetrag nicht einen maximalen Änderungsbetrag überschreitet,
genauer genommen eine Bedingung zum Erfüllen einer unten stehenden
Gleichung (2): |V(N – 1)| < V_MAX (2)wobei V_MAX
ein maximaler Änderungsbetrag ist.
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Die
Daten eines maximalen Änderungsbetrags werden in der Bestimmungseinheit 9 gespeichert.
Der maximale Änderungsbetrag ist ein maximaler Schrittbetrag,
um welchen der Schrittmotor 6 bei einer Aktualisierungsperiode
gedreht werden kann. Wenn eine maximale Reaktionsgeschwindigkeit
500 (Grad/s) ist, ist der maximale Änderungsbetrag 500/0,5·0,01
= 10 (Schritte).
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Die
Bestimmungseinheit 9 schreitet zum Schritt ST8 voran, wenn
diese Bedingung erfüllt wird, und gibt ein CW-Konstant-Anweisungssignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST10 voranzuschreiten, wenn nicht.
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Im
Schritt ST8 bestimmt die Bestimmungseinheit 9 eine Bedingung,
um nicht einen Zielwinkel zu überschreiten, selbst bei
einer Beschleunigung, genauer genommen eine Bedingung zum Erfüllen
einer unten stehenden Gleichung (1): (|V(N – 1)
+ 1)·(|V(N – 1) + 2)/2 ≤ |DISTANZ| (1).
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Die
Bestimmungseinheit 9 gibt ein CW-Erhöhungs-Anweisungssignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST9 voranzuschreiten, wenn diese Bedingung erfüllt wird.
Die Bestimmungseinheit 9 gibt ein CW-Konstant-Anweisungssignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST10 voranzuschreiten, wenn nicht.
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Im
Schritt ST9 wartet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals und setzt dann einen
CW-Änderungsbetrag des aktuellen Verarbeitungszyklus auf
einen um 1 größeren Wert als den des vorherigen
Verarbeitungszyklus auf Grundlage des von der Bestimmungseinheit 9 gelieferten CW-Erhöhungs-Anweisungssignals.
Genauer genommen berechnet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus als
einen um 1 Schritt größeren Wert als den des vorherigen
Verarbeitungszyklus in der Näherungsrichtung. Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die
die Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus
angeben, an die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 aus.
Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus als Bezugsschrittanzahldaten
des vorherigen Verarbeitungszyklus an die Bestimmungseinheit 9 aus.
Dann schreitet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 zum
Schritt ST19-1 voran.
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Im
Schritt ST10 wartet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals und setzt dann einen
CW-Änderungsbetrag des aktuellen Verarbeitungszyklus gleich
dem CW-Änderungsbetrag des vorherigen Verarbeitungszyklus auf
Grundlage der Ausgabewinkeldaten des vorherigen Verarbeitungszyklus
und des von der Bestimmungseinheit 9 gelieferten CW-Konstant-Anweisungssignals.
Genauer genommen berechnet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus als
einen Wert gleich der Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen
Verarbeitungszyklus. Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die
die Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus
angeben, an die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 aus.
Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus als Bezugsschrittanzahldaten
des vorherigen Verarbeitungszyklus an die Bestimmungseinheit 9 aus.
Dann schreitet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 zum
Schritt ST19-1 voran.
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Im
Schritt ST19-1 wartet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 11 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals und addiert
dann den CW-Änderungsbetrag des aktuellen Verarbeitungszyklus
zu dem Ausgabewinkel des vorherigen Verarbeitungszyklus, um einen
Ausgabewinkel des aktuellen Verarbeitungszyklus zu berechnen. Genauer
genommen addiert die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus zu
dem Ausgabewinkel des vorherigen Verarbeitungszyklus, um einen Ausgabewinkel
des aktuellen Verarbeitungszyklus zu berechnen. Die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 gibt
Ausgabewinkeldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die einen
Ausgabewinkel des aktuellen Verarbeitungszyklus angeben, an die
Restwinkel-Berechnungseinheit 7 und die Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5 aus.
Dann kehrt die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 zu dem
Schritt ST2 zurück.
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Im
Schritt ST11 subtrahiert die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 einen
Zielwinkel von dem Ausgabewinkel, um einen Restwinkel zu berechnen und
um Restwinkeldaten, die den Restwinkel angeben, an die Bestimmungseinheit 9 auszugeben.
Die Verarbeitung, wenn es keine Daten des vorherigen Verarbeitungszyklus
gibt, ist der zuvor erwähnten Verarbeitung ähnlich.
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Im
Schritt ST12 bestimmt die Bestimmungseinheit 9 eine Bedingung,
bei der ein CW-Änderungsbetrag 0 ist, genauer genommen
eine Bedingung, bei der die Anzahl von Bezugsschritten 0 oder ein
negativer Wert ist, auf Grundlage der Bezugsschrittanzahldaten des
vorherigen Verarbeitungszyklus. Die Bestimmungseinheit 9 schreitet
zum Schritt S13 voran, wenn diese Bedingung erfüllt wird,
und gibt ein CW-Verringerungs-Anweisungssignal an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST6 voranzuschreiten, wenn nicht.
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Im
Schritt ST13 bestimmt die Bestimmungseinheit 9 eine Bedingung,
bei der der Schrittmotor 6 den Zielwert überschreitet,
außer wenn verlangsamt, genauer genommen eine Bedingung
zum Erfüllen der Gleichung (3).
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Die
Bestimmungseinheit 9 gibt ein CCW-Verringerungs-Anweisungssignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST14 voranzuschreiten, wenn diese Bedingung erfüllt
wird, und zum Schritt ST15, wenn nicht.
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Im
Schritt ST14 wartet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals, und setzt dann einen
CCW-Änderungsbetrag des aktuellen Verarbeitungszyklus auf
einen um 1 kleineren Wert als den CCW-Änderungsbetrag des
vorherigen Verarbeitungszyklus auf Grundlage des von der Bestimmungseinheit 9 gelieferten
CCW-Verringerungs-Anweisungssignals. Genauer genommen berechnet
die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus als
einen um 1 Schritt kleineren Wert als die Anzahl von Bezugsschritten
des vorherigen Verarbeitungszyklus in der Näherungsrichtung.
Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die
die Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus
angeben, an die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 aus.
Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus als Bezugsschrittanzahldaten
des vorherigen Verarbeitungszyklus an die Bestimmungseinheit 9 aus.
Dann schreitet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 zum
Schritt ST19-2 voran.
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Im
Schritt ST15 bestimmt die Bestimmungseinheit 9 eine Bedingung,
bei der ein CCW-Änderungsbetrag nicht einen maximalen Änderungsbetrag überschreitet,
genauer genommen eine Bedingung zum Erfüllen der Gleichung
(2).
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Die
Bestimmungseinheit 9 schreitet zum Schritt ST16 voran,
wenn diese Bedingung erfüllt wird, und gibt ein CCW-Konstant-Anweisungssignal an
die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST18 voranzuschreiten, wenn nicht.
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Im
Schritt ST16 bestimmt die Bestimmungseinheit 9 eine Bedingung,
bei der der Zielwinkel nicht überschritten wird, selbst
wenn beschleunigt, genauer genommen eine Bedingung zum Erfüllen
der Gleichung (1).
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Die
Bestimmungseinheit 9 gibt ein CCW-Erhöhungs-Anweisungssignal
an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST17 voranzuschreiten, wenn diese Bedingung erfüllt
wird, und gibt ein CCW-Konstant- Anweisungssignal an die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 aus,
um zum Schritt ST18 voranzuschreiten, wenn nicht.
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Im
Schritt ST17 wartet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals, und setzt dann einen
CCW-Änderungsbetrag des aktuellen Verarbeitungszyklus auf
einen um 1 größeren Wert als den CCW-Änderungsbetrag
des vorherigen Verarbeitungszyklus auf Grundlage des von der Bestimmungseinheit 9 gelieferten
CCW-Erhöhungs-Anweisungssignals. Genauer genommen berechnet
die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus als
einen um 1 Schritt größeren Wert als die Anzahl
von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus in der Näherungsrichtung.
Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die
die Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus
angeben, an die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 aus.
Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus als Bezugsschrittanzahldaten
des vorherigen Verarbeitungszyklus an die Bestimmungseinheit 9 aus.
Dann schreitet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 zum
Schritt ST19-2 voran.
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Im
Schritt ST18 wartet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals, und setzt dann einen
CCW-Änderungsbetrag des aktuellen Verarbeitungszyklus gleich
dem CCW-Änderungsbetrag des vorherigen Verarbeitungszyklus
auf Grundlage des von der Bestimmungseinheit 9 gelieferten CCW-Konstant-Anweisungssignals.
Genauer genommen berechnet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus als
einen Wert gleich der Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen
Verarbeitungszyklus. Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die
die Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus angeben,
an die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 aus. Die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 gibt
Bezugsschrittanzahldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus als Bezugsschrittanzahldaten
des vorherigen Verarbeitungszyklus an die Bestimmungseinheit 9 aus.
Dann schreitet die Änderungsbetrags-Berechnungseinheit 10 zum
Schritt ST19-2 voran.
-
Im
Schritt ST19-2 wartet die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 bis
zum Empfang eines Ausgabeaktualisierungstaktsignals, und subtrahiert dann
den CCW-Änderungsbetrag des aktuellen Verarbeitungszyklus
von dem Ausgabewinkel des vorherigen Verarbeitungszyklus, um einen
Ausgabewinkel des aktuellen Verarbeitungszyklus zu berechnen. Genauer
genommen addiert die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 die
Anzahl von Bezugsschritten des aktuellen Verarbeitungszyklus zu
dem Ausgabewinkel des vorherigen Verarbeitungszyklus, um einen Ausgabewinkel
des aktuellen Verarbeitungszyklus zu berechnen. Die Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 gibt
Ausgabewinkeldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus, die den Ausgabewinkel
des aktuellen Verarbeitungszyklus angeben, an die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 und
die Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5 aus. Dann kehrt die
Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 zu dem Schritt ST2
zurück.
-
Demgemäß gibt
die Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 Ausgabewinkeldaten
des aktuellen Verarbeitungszyklus an die Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5 für
jeden Durchgang der Aktualisierungsperiode. Im Schritt ST2 und danach
eines nächsten Verarbeitungszyklus werden die Daten, die die
Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 an die Restwinkel- Berechnungseinheit 7 ausgegeben
hat, als Daten des vorherigen Verarbeitungszyklus behandelt.
-
Die
Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5 erzeugt auf Grundlage
der Ausgabewinkeldaten des aktuellen Verarbeitungszyklus ein Motorantriebssignal
(vorwiegend PWM-Signal), das den Ausgabewinkel angibt, um es an
den Schrittmotor 6 auszugeben. Der Schrittmotor 6 wird
um einen durch die Anzahl von Bezugsschritten angegebenen Schrittbetrag
in einer durch die Anzahl von Bezugsschritten angegebenen Richtung
auf Grundlage des Motorantriebssignals gedreht.
-
Als
Nächstes wird ein spezifisches Beispiel einer Änderung
eines Ausgabewinkels beschrieben werden. Ein maximaler Änderungsbetrag
ist 10 (Schritte). In einem Beispiel von 4 ist ein
Zielwinkel 0 (Schritt) bei Zeit T0 bis T1, und 14 (Schritte)
bei Zeit T1.
-
In
diesem Fall ist ein Zielwinkel 14, und ist ein Ausgabewinkel
des vorherigen Verarbeitungszyklus 0 zu der Zeit T1. Somit schreitet
der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST2 zum Schritt
ST3 voran, um einen Restwinkel als 14 zu berechnen. Da die
Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus 0
ist, schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat vom Schritt ST4 zum
Schritt ST5 voran.
-
Wegen
0·(0 + 1)/2 < 14
gemäß der Gleichung (3) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST5 zum Schritt ST7 voran. Wegen 0 < 10 gemäß der Gleichung
(2) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST7 zum Schritt ST8 voran. Wegen (0 + 1)·(0 + 2)/2 < 14 gemäß der
Gleichung (1) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom
Schritt ST8 zum Schritt ST9 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten
des aktuellen Verarbeitungszyklus als 0 + 1 = 1 zu berechnen. Der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet ferner vom Schritt ST9
zum Schritt ST19-1 voran, um einen Ausgabewinkel des aktuellen Verarbeitungszyklus
als 0 + 1 = 1 zu berechnen.
-
Zur
Zeit T2, die ein nächster Aktualisierungszeitpunkt ist,
schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST2 zum Schritt ST3 voran, um einen Restwinkel als 13 zu berechnen,
da ein Zielwinkel 14 ist und ein Ausgabewinkel des vorherigen
Verarbeitungszyklus 1 ist. Weil die Anzahl von Bezugsschritten
des vorherigen Verarbeitungszyklus 1 ist, schreitet der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST4 zum Schritt
ST5 voran.
-
Wegen
1·(1 + 1)/2 < 13
gemäß der Gleichung (3) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST5 zum Schritt ST7 voran. Wegen 1 < 10 gemäß der Gleichung
(2) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST7 zum Schritt ST8 voran. Wegen (1 + 1)·(1 + 2)/2 < 13 gemäß der
Gleichung (1) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom
Schritt ST8 zum Schritt ST9 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten
des aktuellen Verarbeitungszyklus als 1 + 1 = 2 zu berechnen. Der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet ferner vom Schritt ST9
zum Schritt ST19-1 voran, um einen Ausgabewinkel des aktuellen Verarbeitungszyklus
als 1 + 2 = 3 zu berechnen.
-
Zur
Zeit T3, da ein Zielwinkel 14 ist und ein Ausgabewinkel
des vorherigen Verarbeitungszyklus 6 ist, schreitet der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST2 zum Schritt
ST3 voran, um einen Restwinkel als 8 zu berechnen. Weil die Anzahl
von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus 3 ist,
schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat vom Schritt ST4 zum Schritt
ST5 voran.
-
Wegen
3·(3 + 1)/2 < 8
gemäß der Gleichung (3) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST5 zum Schritt ST7 voran. Wegen 3 < 10 gemäß der Gleichung
(2) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST7 zum Schritt ST8 voran. Wegen (3 + 1)·(3 + 2)/2 > 8 gemäß der
Gleichung (1) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom
Schritt ST8 zum Schritt ST10 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten
des aktuellen Verarbeitungszyklus als 3 zu berechnen. Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet
ferner vom Schritt ST10 zum Schritt ST19-1 voran, um einen Ausgabewinkel des
aktuellen Verarbeitungszyklus als 6 + 3 = 9 zu berechnen.
-
Zur
Zeit T4, da ein Zielwinkel 14 ist und ein Ausgabewinkel
des vorherigen Verarbeitungszyklus 9 ist, schreitet der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST2 zum Schritt
ST3 voran, um einen Restwinkel als 5 zu berechnen. Weil die Anzahl
von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus 3 ist,
schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST4 zum Schritt ST5 voran.
-
Wegen
3·(3 + 1)/2 < 5
gemäß der Gleichung (3) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST5 zum Schritt ST6 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten des
aktuellen Verarbeitungszyklus als 3 – 1 = 2 zu berechnen.
Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet ferner vom Schritt
ST6 zum Schritt ST19-1 voran, um einen Ausgabewinkel des aktuellen
Verarbeitungszyklus als 9 + 2 = 11 zu berechnen.
-
Zur
Zeit T5, da ein Zielwinkel 14 ist und ein Ausgabewinkel
des vorherigen Verarbeitungszyklus 11 ist, schreitet der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST2 zum Schritt
ST3 voran, um einen Restwinkel als 3 zu berechnen. Weil die Anzahl
von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus 2 ist,
schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST4 zum Schritt ST5 voran.
-
Wegen
2·(2 + 1)/2 = 3 gemäß der Gleichung (3)
schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST5 zum Schritt ST7 voran. Wegen 2 < 10 gemäß der Gleichung
(2) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST7 zum Schritt ST8 voran. Wegen (2 + 1)·(2 + 2)/2 > 3 gemäß der
Gleichung (1) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom
Schritt ST8 zum Schritt ST10 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten
des aktuellen Verarbeitungszyklus als 2 zu berechnen. Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet
ferner vom Schritt ST10 zum Schritt ST19-1 voran, um einen Ausgabewinkel des
aktuellen Verarbeitungszyklus als 11 + 2 = 13 zu berechnen.
-
In
einem Beispiel von 5 ist ein Zielwinkel 20 (Schritte)
zur Zeit T6 und 6 (Schritte) zur Zeit T7.
-
Zur
Zeit T7, da der Zielwinkel 6 ist und ein Ausgabewinkel
des vorherigen Verarbeitungszyklus 10 ist, schreitet der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST2 zum Schritt
ST11 voran, um einen Restwinkel als 4 zu berechnen. Weil die Anzahl
von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus 4 ist,
schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST12 zum Schritt ST6 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten des
aktuellen Verarbeitungszyklus als 4 – 1 = 3 zu berechnen.
Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet ferner vom Schritt
ST6 zum Schritt ST19-1 voran, um einen Ausgabewinkel des aktuellen
Verarbeitungszyklus als 10 + 3 = 13 zu berechnen.
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Zur
Zeit T8, da ein Zielwinkel 6 ist und ein Ausgabewinkel
des vorherigen Verarbeitungszyklus 16 ist, schreitet der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST2 zum Schritt
ST11 voran, um einen Restwinkel als 10 zu berechnen. Da
die Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus 1 ist,
schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST12 zum Schritt ST6 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten des
aktuellen Verarbeitungszyklus als 1 – 1 = 0 zu berechnen.
Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet vom Schritt
ST6 zum Schritt ST19-1 voran, um einen Ausgabewinkel des aktuellen
Verarbeitungszyklus als ein 16 + 0 = 16 zu berechnen.
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Zur
Zeit T9, da ein Zielwinkel 6 ist und ein Ausgabewinkel
des vorherigen Verarbeitungszyklus 16 ist, schreitet der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt ST2 zum Schritt
ST11 voran, um einen Restwinkel als 10 zu berechnen. Weil
die Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus 0
ist, schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST12 zum Schritt ST13 voran.
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Wegen
0·(0 + 1)/2 < 10
gemäß der Gleichung (3) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST13 zum Schritt ST15 voran. Wegen 0 < 10 gemäß der Gleichung
(2) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST15 zum Schritt ST16 voran. Wegen (0 + 1)·(0 + 2)/2 < 10 gemäß der Gleichung
(1) schreitet der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vom Schritt
ST16 zum Schritt ST17 voran, um die Anzahl von Bezugsschritten des
aktuellen Verarbeitungszyklus als 0 – 1 = 1 zu berechnen
(CCW-Änderungsbetrag = 1). Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 schreitet
ferner vom Schritt ST17 zum Schritt ST19-2 voran, um einen Ausgabewinkel
des aktuellen Verarbeitungszyklus als 16 – 1 = 15 zu berechnen.
-
Als
Nächstes werden der Schrittmotor-Steuerapparat 1 und
der in dem Patentdokument 1 beschriebene Stand der Technik
im Vergleich zueinander beschrieben werden. 7 veranschaulicht
einen Zielwinkel zur jeweiligen Zeit und einen Ausgabewinkel des
Patentdokuments 1. 8 und 9 veranschaulichen
einen Zielwinkel zur jeweiligen Zeit, einen Ausgabewinkel des Patentdokuments 1, einen
Ausgabewinkel des Schrittmotor-Steuerapparats 1 und eine
maximale Reaktion des Schrittmotors 6. Man beachte, dass
beispielsweise eine Größe eines Schrittes 0,0521
(Grad) ist, eine maximale Reaktionsgeschwindigkeit 500 (Grad/s)
ist, eine maximale Reaktionsbeschleunigung 5000 (Grad/s^2) ist,
und eine Aktualisierungsperiode des Schrittmotor-Steuerapparats 1 4,096
(ms) ist. Eine Kurve L1 gibt einen Ausgabewinkel des Schrittmotor-Steuerapparats 1 zur
jeweiligen Zeit an, eine Kurve L2 gibt eine maximale Reaktion des
Schrittmotors 6 zur jeweiligen Zeit an, und eine Kurve
L3 gibt einen Ausgabewinkel des Patentdokuments 1 zur jeweiligen
Zeit an. Die maximale Reaktion des Schrittmotors 6 ist
ein Drehwinkel des Schrittmotors 6, wenn er bei seiner
maximalen Reaktionsgeschwindigkeit und maximalen Reaktionsbeschleunigung
gedreht wird. Wenn eine Kurve, die eine Beziehung zwischen einem
Ausgabewinkel und der jeweiligen Zeit angibt, über der
Kurve L2 angeordnet ist, überschreitet demgemäß der
Ausgabewinkel die maximale Reaktion des Schrittmotors 6. Somit
kann der Schrittmotor 6 außer Schritt geraten.
-
Wie
aus 8 ersichtlich ist, überschreitet der
Ausgabewinkel des Patentdokuments 1 die maximale Reaktion
des Schrittmotors 6. Jedoch überschreitet der
Ausgabewinkel des Schrittmotor-Steuerapparats 1 nicht die
maximale Reaktion des Schrittmotors 6. Außerdem
erreicht der Ausgabewinkel des Schrittmotor-Steuerapparats 1 schneller
einen Zielwinkel als der Ausgabewinkel des Patentdokuments 1.
Diese Beziehung ändert sich selbst dann nicht, wenn ein
Zielwinkel konstant ist (8), oder wenn ein Zielwinkel
sich mit einem Zeitdurchlauf ändert (9).
-
Ein
Grund, warum der Ausgabewinkel des Schrittmotor-Steuerapparats 1 die
maximale Reaktion des Schrittmotors 6 nicht überschreitet,
ist wie folgt. Mit jedem Durchgang einer Aktualisierungsperiode ändert
sich die Anzahl von Bezugsschritten. Jedoch ist ein Betrag einer Änderung
auf ± einen Schritt begrenzt. Die Änderung in
der Anzahl von Bezugsschritten bedeutet eine Beschleunigung oder
Verlangsamung des Schrittmotors 6. Genauer genommen bewirkt
eine Erhöhung der Anzahl von Bezugsschritten um einen Schritt
in einer Näherungsrichtung eine Beschleunigung des Schrittmotors 6.
Eine Verringerung der Anzahl von Bezugsschritten um einen Schritt
in der Näherungsrichtung bewirkt eine Verlangsamung des
Schrittmotors 6. Somit erfüllt Beschleunigung
ak (oder hier im Nachfolgenden ähnlich Verlangsamung bk),
wenn die Anzahl von Bezugsschritten einmal geändert wird,
eine unten stehende Gleichung (6): |ak|
= θk/(t^2) (6).
-
Die
Aktualisierungsperiode (= t) erfüllt die Gleichung (4).
Somit überschreitet eine Größe der Beschleunigung
ak niemals die maximale Reaktionsbeschleunigung des Schrittmotors 6.
-
Wenn
die Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus
gleich oder mehr einem maximalen Reaktionsänderungsbetrag
(maximaler Änderungsbetrag) ist, wird der Schrittmotor 6 nicht
beschleunigt (Schritt ST7). Wenn der Schrittmotor 6 bei
der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit gedreht wird, wird der Schrittmotor 6 um
den maximalen Reaktionsänderungsbetrag für eine
Aktualisierungsperiode gedreht. Demgemäß entspricht
der maximale Reaktionsänderungsbetrag der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit
des Schrittmotors 6. Wenn die Anzahl von Bezugsschritten
gesteuert wird, nicht den maximalen Reaktionsänderungsbetrag
zu überschreiten, mittels Verwendung der Gleichung (2),
wird mit anderen Worten der Schrittmotor 6 bei einer Geschwindigkeit
gleich oder kleiner der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit gedreht.
-
Da
der Schrittmotor 6 bei einer Geschwindigkeit gedreht wird,
die nicht die maximale Reaktionsgeschwindigkeit überschreitet,
und mit einer Beschleunigung, die nicht die maximale Reaktionsbeschleunigung überschreitet, überschreitet
demgemäß ein Ausgabewinkel des Schrittmotor-Steuerapparats 1 nicht
die maximale Reaktion des Schrittmotors 6.
-
Somit
kann der Schrittmotor-Steuerapparat 1 sicherer als der
konventionelle Schrittmotor-Steuerapparat verhindern, dass der Schrittmotor 6 außer Schritt
gerät. Darüber hinaus ermöglicht der
Schrittmotor-Steuerapparat 1, dass ein Ausgabewinkel schneller
einen Zielwinkel erreicht als bei dem konventionellen Schrittmotorapparat.
-
Wenn
eine Änderung im Zielwinkel die Drehung des Schrittmotors 6 in
die Drehung in einer Separationsrichtung (bzw. Abgrenzungsrichtung) ändert,
wie in 5 gezeigt, verringert der Schrittmotor-Steuerapparat 1 die
Anzahl von Bezugsschritten schrittweise um 1 in der Separationsrichtung
(Verweis auf die Verarbeitung zur Zeit T7 bis T8). Die Separationsrichtung
ist umgekehrt zu der Näherungsrichtung.
-
Wenn
der Schrittmotor 6 in der Separationsrichtung gedreht wird,
verlangsamt der Schrittmotor-Steuerapparat 1 vielmehr den
Schrittmotor 6 schrittweise, um ihn in der Näherungsrichtung
zu drehen, als ihn plötzlich anzuhalten oder den Schrittmotor 6 in
der Näherungsrichtung zu drehen. Somit kann sicherer als
bei dem konventionellen Schrittmotor-Steuerapparat verhindert werden,
dass der Schrittmotor 6 außer Schritt gerät.
-
Zweite Ausführungsform
-
Als
Nächstes wird ein Unterschied einer zweiten Ausführungsform
zu der ersten Ausführungsform beschrieben werden. Ein Schrittmotor-Steuerapparat 1 der
zweiten Ausführungsform führt den folgenden Prozess
aus. Im Schritt ST1 von 3A erhält
eine Restwinkel-Berechnungseinheit 7 Zielwinkeldaten von
einer Eingabedaten-Zwischenspeichereinheit 3. Die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 multipliziert
einen durch die Zielwinkeldaten angegebenen Zielwinkel mit x (x:
beliebige natürliche Zahl), um einen Zielwinkel zur Steuerung
zu berechnen. Dann führt eine Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 einen
Prozess von Schritt ST2 und danach auf Grundlage des Zielwinkels
zur Steuerung aus. Die Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 ersetzt
mit anderen Worten den "Zielwinkel des Schrittmotors 6" von
dem Schritt ST2 und danach mit dem "Zielwinkel zur Steuerung", um
den Prozess von dem Schritt ST2 und danach auszuführen.
-
Eine
Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 multipliziert Ausgabewinkeldaten
eines aktuellen Verarbeitungszyklus mit 1/x (nach dem Dezimalzeichen
abgerundet), um Antriebswinkeldaten zu berechnen, und gibt ein Motorantriebssignal,
das die Antriebswinkeldaten angibt, an den Schrittmotor 6 über
eine Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5 aus.
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Der
Schrittmotor 6 wird auf Grundlage des Motorantriebssignals
um einen Schrittbetrag, der durch die Anzahl von Bezugsschritten
(1/x (nach dem Dezimalzeichen abgerundet) des Absolutwertes der Anzahl
von Bezugsschritten) angegeben ist, in einer durch die Anzahl von
Bezugsschritten angegebenen Richtung gedreht.
-
10 veranschaulicht
eine Änderung in jeweiligen Daten in dem Fall von x = 2,
bei dem ein durch einen Mikrocomputer 2 berechneter Zielwinkel θ2
ist, und ein Zielwinkel zur Steuerung θ3(= 2·θ2)
ist. Eine Kurve L4 gibt einen Ausgabewinkel zur jeweiligen Zeit
gemäß der zweiten Ausführungsform an, eine
Kurve L5 gibt einen Drehwinkel des Schrittmotors 6 zur
jeweiligen Zeit an, und eine Kurve L6 gibt einen Ausgabewinkel zur
jeweiligen Zeit gemäß der ersten Ausführungsform
an.
-
Der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 der zweiten Ausführungsform
kann leicht und beliebig eine glattere Bewegung als die des Schrittmotor-Steuerapparats
der ersten Ausführungsform mittels Ändern eines
Wertes von x realisieren.
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Durch
gleichzeitiges Setzen eines maximalen Änderungsbetrags
auf einen um x-mal größeren Wert kann darüber
hinaus der Schrittmotor-Steuerapparat 1 der zweiten Ausführungsform
einen Start sanft machen und ein Ende einer Drehung bei einer maximalen
Geschwindigkeit nicht unterschiedlich von dem des Schrittmotor-Steuerapparats 1 der
ersten Ausführungsform machen.
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Dritte Ausführungsform
-
Als
Nächstes wird ein Unterschied einer dritten Ausführungsform
zu der ersten Ausführungsform beschrieben werden. Ein Schrittmotor-Steuerapparat 1 der
dritten Ausführungsform führt den folgenden Prozess
aus. Eine Ausgabewinkel-Berechnungseinheit 11 führt
einen Prozess zum Berechnen von Antriebswinkeldaten mittels Multiplizieren
von Ausgabewinkeldaten eines aktuellen Verarbeitungszyklus mit 1/n
(n: beliebige natürlich Zahl) (nach dem Dezimalzeichen
abgerundet) zu einer um 1/n-mal größeren Periode
als einem Aktualisierungszyklus aus, und gibt ein die Antriebswinkeldaten
angebendes Motorantriebssignal an einen Schrittmotor 6 über
eine Ausgabesignal-Erzeugungseinheit 5 bei einer um 1/n größeren
Periode als der Aktualisierungsperiode aus. Der Schrittmotor 6 wird
auf Grundlage des Motorantriebssignals um 1/n (nach dem Dezimalzeichen abgerundet)
eines durch die Anzahl von Bezugsschritten angegebenen Schrittbetrags
in einer durch die Anzahl von Bezugsschritten angegebenen Richtung
gedreht.
-
11 veranschaulicht
einen Drehwinkel des Schrittmotors 6 in den Fällen
von n = 2 und 4. Eine normale Ausgabe gibt einen Drehwinkel des Schrittmotors 6 der
ersten Ausführungsform an, 1/2-Korrektur gibt einen Drehwinkel
des Schrittmotors 6 in dem Fall von n = 2 an, und 1/4-Korrektur
gibt einen Drehwinkel des Schrittmotors 6 in dem Fall von n
= 4 an. 12 veranschaulicht eine Tabellenform von 11.
Die Anzahl von Bezugsschritten ist ein Wert eines aktuellen Verarbeitungszyklus.
-
Der
Schrittmotor-Steuerapparat 1 der dritten Ausführungsform
hat eine kürzere Periode zum Aktualisieren des Drehwinkels
des Schrittmotors 6 und einen kleineren Drehbetrag des
Schrittmotors 6 pro einer Drehung als der erste Schrittmotor-Steuerapparat 1 der
ersten Ausführungsform. Demgemäß kann eine
stabile Drehung realisiert werden, selbst wenn die Eigenschaften
des Schrittmotors 6 geringfügig schwanken. Als
ein Ergebnis kann der Schrittmotor-Steuerapparat 1 der
dritten Ausführungsform sicherer als der Schrittmotor-Steuerapparat 1 der
ersten Ausführungsform vermeiden, dass der Schrittmotor 6 außer
Schritt gerät.
-
Vierte Ausführungsform
-
Als
Nächstes wird ein Unterschied einer vierten Ausführungsform
zu der ersten Ausführungsform beschrieben werden. 13A und 13B sind
ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur veranschaulicht,
die durch eine Ausgabedaten-Erzeugungseinheit 4 der vierten
Ausführungsform ausgeführt wird. Dieses Flussdiagramm
enthält zusätzlich zu denen des Flussdiagramms
der 3A und 3B den
Schritt ST3-1 und den Schritt ST11-1.
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Im
Schritt ST3-1 bestimmt eine Restwinkel-Berechnungseinheit 7 eine
Bedingung, um eine unten stehende Gleichung (5) zu erfüllen,
und schreitet zum Schritt ST4 voran, wenn die Bedingung erfüllt wird,
und zum Schritt ST10, wenn nicht. |DISTANZ|/|V(N – 1)| > y (5), wobei y
eine beliebige natürliche Zahl ist.
-
Im
Schritt ST11-1 bestimmt die Restwinkel-Berechnungseinheit 7 eine
Bedingung, um die Gleichung (5) zu erfüllen, und schreitet
zum Schritt ST12 voran, wenn die Bedingung erfüllt wird,
und zu ST18, wenn nicht.
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14 und 15 veranschaulichen
einen Ausgabewinkel der vierten Ausführungsform zur jeweiligen
Zeit und einen Ausgabewinkel der ersten Ausführungsform
zur jeweiligen Zeit im Vergleich zueinander. In diesem Fall ist
y 8. Eine normale Ausgabe gibt einen Ausgabewinkel der ersten Ausführungsform
an, und eine Korrekturausgabe gibt einen Ausgabewinkel der vierten
Ausführungsform an. Eine unterbrochene Linie L7 gibt eine
Situation einer Änderung im Ausgabewinkel der ersten Ausführungsform
an, und eine unterbrochene Linie L8 gibt eine Situation einer Änderung
im Ausgabewinkel der vierten Ausführungsform an. Eine Erhöhung
der Anzahl von Bezugsschritten bedeutet eine Erhöhung eines CW-Änderungsbetrags,
und eine Verringerung der Anzahl von Bezugsschritten bedeutet eine
Verringerung eines CW-Änderungsbetrags.
-
Wegen
eines Restwinkels (= |DISTANZ|) = 4 und der Anzahl von Bezugsschritten
eines vorherigen Verarbeitungszyklus = 1 wird beispielsweise zur Zeit
T13 die Gleichung (5) nicht erfüllt. Demgemäß sind
die Anzahl von Bezugsschritten eines aktuellen Verarbeitungszyklus
und die Anzahl von Bezugsschritten des vorherigen Verarbeitungszyklus
gleich zueinander im Wert.
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Wegen
eines Restwinkels (= |DISTANZ|) = 13 und der Anzahl von Bezugsschritten
des vorherigen Verarbeitungszyklus = 1 wird zur Zeit T20 die Gleichung
(5) erfüllt. Demgemäß wird derselbe Prozess
wie der der ersten Ausführungsform ausgeführt, um
die Anzahl von Bezugsschritten um 1 in einer Vorwärtsrichtung
zu erhöhen.
-
Wegen
eines Restwinkels (= |DISTANZ|) = 21 und der Anzahl von Bezugsschritten
des vorherigen Verarbeitungszyklus = 2 wird zur Zeit T28 ähnlich die
Gleichung (5) erfüllt. Demgemäß wird
derselbe Prozess wie der der ersten Ausführungsform ausgeführt,
um die Anzahl von Bezugsschritten um 1 in der Vorwärtsrichtung
zu erhöhen.
-
Wenn
die Gleichung (5) nicht erfüllt wird, wird die Anzahl von
Bezugsschritten nicht geändert. Somit kann der Schrittmotor-Steuerapparat 1 der
vierten Ausführungsform den Schrittmotor 6 sanfter
als der Schrittmotor-Steuerapparat 1 der ersten Ausführungsform
drehen.
-
Im
Besonderen ist nahezu keine Schwankung in einem Zielwinkel (beispielsweise
ist ein Änderungsbetrag des Zielwinkels innerhalb einer
festen Periode innerhalb ± 10 Schritte) wünschenswert.
Dieses ist so, da mit einer geringeren Änderungsfrequenz
der Anzahl von Bezugsschritten der Betrieb des Schrittmotors 6 stabiler
ist. Somit ist der Schrittmotor-Steuerapparat 1 der vierten
Ausführungsform besonders nützlich, wenn nahezu
keine Schwankung im Zielwinkel auftritt.
-
Die
Ausführungsformen können geändert werden,
ohne von der Lehre der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
sind die Werte von x, n und y nicht auf die zuvor erwähnten
Beispiele beschränkt. Eine Größe von
einem Schritt und einer Aktualisierungsperiode sind beliebig innerhalb
der Erfüllung der Gleichung (4) gesetzt. Der Schrittmotor-Steuerapparat 1 und
der Schrittmotor 6 können für andere
Zwecke als den des Geschwindigkeitsmessers (beispielsweise Drehzahlmesser)
verwendet werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2007-207839 [0001]
- - JP 2001-91302 [0003]