DE102016004393B4

DE102016004393B4 - Antriebssteuerung eines Instruments

Info

Publication number: DE102016004393B4
Application number: DE102016004393.8A
Authority: DE
Inventors: Sakae Fujitani; Nobuyuki Sueyoshi
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2036-04-09
Also published as: JP2016201890A; CN106059414A; CN106059414B; US9787234B2; US20160301343A1; DE102016004393A1; JP6348869B2

Abstract

Antriebssteuerung (100) eines Instruments (10), die dazu ausgebildet ist, einen Schrittmotor (120) zum Drehen eines Zeigers (13) des Instruments (10), der an einer Drehwelle (14) des Schrittmotors (120) angebracht ist, und der zwischen einer Skalennullposition (11) und einer maximalen Skalenposition (12) drehbar ist, zu steuern,bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, den Schrittmotor (120) zum Durchführen eines Zeigerrücksetzvorgangs zum Stellen des Zeigers (13) auf die Skalennullposition (11) zu steuern,bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, nach dem Zeigerrücksetzvorgang den Schrittmotor (120) zum Durchführen eines Streichvorgangs, bei dem der Zeiger (13) von der Skalennullposition (11) zu der maximalen Skalenposition (12) geschwungen und zu der Skalennullposition (11) zurückgebracht wird, indem der Schrittmotor (120) eine Drehung startet und auf eine vorherbestimmte Drehzahl beschleunigt, sich danach bei einer konstanten Drehzahl dreht, dann verlangsamt, so dass der Zeiger (13) an der maximalen Skalenposition (12) stoppt, der Schrittmotor (120) anschließend eine Drehung in der entgegengesetzten Drehrichtung startet und auf eine vorherbestimmte Drehzahl beschleunigt, sich danach bei einer konstanten Drehzahl dreht und anschließend verlangsamt, so dass der Zeiger (13) bei der Skalennullposition (11) stoppt, zu steuern,bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, den Schrittmotor (120) während des Streichvorgangs zum Beschleunigen auf die vorherbestimmte Drehzahl durch Ausgeben eines Nenndrehmomentsignals an den Schrittmotor (120) zu steuern, und danach, während des Streichvorgangs, den Schrittmotor (120) durch Ausgeben eines verringerten Drehmomentsignals an den Schrittmotor (120), das niedriger als das Nenndrehmomentsignal ist, zu steuern, so dass er sich bei der vorherbestimmten Drehzahl dreht, undbei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, ein pulsmoduliertes Signal als das verringerte Drehmomentsignal auszugeben, das eine Modulationsfrequenz, die höher als 50 Hz und eine Resonanzfrequenz des Schrittmotors (120) einschließlich Trägheitsmoment des Zeigers (13) ist und niedriger als 200 Hz ist, aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebssteuerung, die einen Zeiger steuert, der in einem Instrument, wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeige, einem Tachometer oder irgendeinem anderen Instrument, verwendet wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
In Absatz „0021“ von JP H09-145 742 A wird beschrieben, dass „ein Streichvorgang ohne Erzeugen der Pulsation eines Zeigers ohne Durchführen eines genauen Schrittbetriebs durchgeführt werden kann, ein Streichvorgang, der nicht bewirkt, dass ein Fahrer Unbehagen verspürt, erlangt werden kann, und die Marktfähigkeit und Gestaltungsfähigkeit eines kreuzspulenartigen Instruments verbessert werden kann“. Zudem wird in Absatz „0003“ beschrieben, dass „durch Durchführen eines Streichvorgangs, bei dem, nachdem der Zündschalter eingeschaltet wird, der Zeiger eines kreuzspulenartigen Instruments, wie einer Geschwindigkeitsanzeige, eines Tachometers oder dergleichen, auf einer vollen Skala von dem Anfangszustand betätigt wird und dann in den Anfangszustand zurückgebracht wird, der Streichvorgang als die Marktfähigkeit und die Gestaltungsfähigkeit verbessernd angesehen wird“, und in Absatz „0004“ wird beschrieben, dass „wenn ein Streichvorgang in Abhängigkeit vom Antriebsdrehmoment, das von der oben beschriebenen Antriebsverarbeitungseinheit, die ein kreuzspulenartiges Instrument betätigt, durchgeführt wird, bei einer normalen Zeit durchgeführt wird, das Antriebsdrehmoment hoch ist, und somit der Zeiger über einen angewiesenen elektrischen Winkel (Schrittbetrieb) hinausschießt, und es ein Problem dahingehend gibt, dass die Pulsation bei dem Betätigen des Zeigers erzeugt wird, so dass bewirkt wird, dass der Fahrer Unbehagen verspürt“.
WO 2008/084500 A2 offenbart ein Verfahren zur Geräuschreduktion in Schrittmotoren bei einem Rückstellvorgang eines Zeigers. DE 103 57 969 A1 zeigt ein Verfahren zur Nullung eines Schrittmotors. US 2008/0309274 A1 offenbart ein Verfahren und eine Struktur zum Erreichen einer gewünschten Drehzahl und/oder Schrittfrequenz für einen Elektromotor. DE 689 14 949 T2 offenbart eine Regelvorrichtung für Messinstrumente. US 2012 / 0 255 483 A1 offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein Instrument zum Anzeigen einer Fahrzeuginformation, die einen Streichvorgang durchführt. US 5 689 159 A offenbart ein medizinisches Instrument mit einem Elektromotor, der präzise mit einer bestimmten Drehzahl betrieben wird.
Bei Fahrzeuginstrumenten der jüngsten Jahre werden Schrittmotoren anstelle der Kreuzspule, die oben beschrieben ist, verwendet. Ein Schrittmotor, der in einem Fahrzeuginstrument verwendet wird, erfordert ein Drehmoment höher als ein dynamisches Reibungsdrehmoment eines Konstantdrehzahlzeitraums zu der Zeit von Durchführen eines Streichvorgangs, so dass er der Beschleunigung, dem Widerstand gegen Schwingung und dergleichen des Zeigers in einem normalen Betrieb genügt.
Der Zeitraum eines Streichvorgangs wird durch einen Beschleunigungszeitraum, einen Verlangsamungszeitraum und einen Konstantdrehzahlzeitraum ausgebildet. In einem Fall, in dem ein Motor mit demselben Drehmoment wie dem zu der Zeit von Durchführen eines normalen Betriebs während des Konstantdrehzahlzeitraums des Streichvorgangs angetrieben wird, wird die Laufruhe aufgrund überschüssigen Drehmoments verschlechtert, und die Pulsation kann bei dem Betrieb des Zeigers einfach erzeugt werden, wodurch bewirkt wird, dass der Fahrer Unbehagen verspürt. Zudem tendiert in einem Fall, in dem ein Motor bei einer Drehzahl nahe seines Schwingungsresonanzpunkts (Resonanzfrequenz) in dem Konstantdrehzahlzeitraum angetrieben wird, die Pulsation dazu, bemerkbarer zu sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Einer von Gegenständen der vorliegenden Erfindung ist, eine Antriebssteuerung eines Instruments vorzusehen, die nicht bewirkt, dass ein Benutzer, wie beispielsweise ein Fahrer und ein Bediener, Unbehagen in Übereinstimmung mit der Bewegung eines Zeigers bei einem Streichvorgang verspürt.
Gemäß einer darstellenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebssteuerung eines Instruments gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bei den beigefügten Zeichnungen:

ist 1 eine Außenansicht, die ein Beispiel eines Fahrzeuginstruments darstellt;
ist 2 ein schematisches Gestaltungsschaubild, das eine Antriebssteuerung eines Fahrzeuginstruments darstellt;
ist 3 ein Schaubild, das einen Streichvorgang darstellt;
ist 4 ein Wellenformschaubild einer verringerten Spannung gemäß der Ausfiihrungsform;
ist 5 ein Diagramm (berechneter Wert), das eine Beziehung zwischen Drehungleichmäßigkeit und einem Spannungsverhältnis einer verringerten Spannung darstellt;
sind 6A und 6B erläuternde Schaubilder, die die Ursache von Erzeugung von Pulsation bei Antriebssteuerung eines Fahrzeuginstruments darstellen;
sind 7A bis 7C Diagramme (berechneter Wert), die die Ursache von Erzeugung von Pulsation in einem Schrittmotor darstellen; und
sind 8A und 8B Diagramme (berechneter Wert), die die Ursache von Erzeugung von Pulsation in einem Schrittmotor darstellen.

GENAUE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Außenansicht, die ein Beispiel eines Fahrzeuginstruments 10 darstellt.
Das Fahrzeuginstrument 10 stellt ein Beispiel eines Tachometers mit einer in etwa kreisförmigen Form dar, und ist dazu ausgebildet, eine Drehwelle 14, die in der Mitte einer Instrumententafel 15 angeordnet ist, und einen Zeiger 13, der an der Drehwelle 14 angeordnet ist, aufzuweisen. Der Zeiger 13 ist dazu ausgebildet, irgendeine beliebige Position zwischen einer Skalennullposition 11 und einer maximalen Skalenposition 12 aufgrund eines Motors 120, der später beschrieben wird, anzuzeigen. Ein Pfeil, der in 1 dargestellt ist, stellt die Richtung eines Streichvorgangs des Zeigers 13 dar.
Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, zeigt der Zeiger 13 des Fahrzeuginstruments 10 die Skalennullposition 11 an. Wenn der Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird, dreht sich der Zeiger 13 zum Anzeigen der maximalen Skalenposition 12 und wird danach in die Skalennullposition 11 zurückgebracht. Dies wird ein Streichvorgang genannt. Der Streichvorgang wird in Bezug auf 3, die später zu beschreiben ist, im Detail beschrieben. Dieser Streichvorgang ist lediglich ein simulierter Vorgang, und es gibt keine Beziehung zwischen einer Position, die durch den Zeiger angezeigt wird, und der tatsächlichen Drehzahl des Verbrennungsmotors.
2 ist ein schematisches Gestaltungsschaubild, das eine Antriebssteuerung 100 darstellt, die den Zeiger 13 des Fahrzeuginstruments 10 zum Drehen antreibt.
Die Antriebssteuerung 100 wird durch eine Host-Steuerung 130 gesteuert und dreht den Zeiger 13 des Fahrzeuginstruments 10 durch Antreiben des Motors 120 und zeigt konstant eine Position an, die eine geeignete Verbrennungsmotordrehzahl darstellt, wodurch ein Fahrer die tatsächliche Drehzahl des Verbrennungsmotors erkennen kann.
Die Host-Steuerung 130 erfasst eine gegenwärtige Drehzahl des Verbrennungsmotors (in der Zeichnung nicht dargestellt) durch Verwenden eines Verbrennungsmotordrehzahlsignals und führt Steuerung der Drehposition des Motors 120 durch, so dass die Drehzahl durch den Zeiger 13 des Fahrzeuginstruments 10 angezeigt wird. Zudem gibt in einem Fall, in dem der Zündschalter des Fahrzeugs gemäß einem Zündungs-Ein/Aus-Signal als Ein (eingeschaltet) erfasst wird, die Host-Steuerung 130 ein Anweisungssignal zum Bewirken, dass der Motor 120 einen Streichvorgang durchführt, an die Antriebssteuerung 100 aus.
Die Antriebssteuerung 100 weist H-Brückenschaltungen 20X und 20Y auf. Die Antriebssteuerung 100 gibt basierend auf einem Anweisungssignal, das von der Host-Steuerung 130 zugeführt wird, eine Antriebsspannung Vb von der H-Brückenschaltung 20X aus und gibt eine Antriebsspannung Va von der H-Brückenschaltung 20Y aus, so dass sie dadurch geeignet ein Motorantriebssystem gemäß einem Betriebszweck des Motors 120 auswählt und den Motor antreibt. Zudem ist es in einem Fall, in dem Zeigeranzeigeauflösungsvermögen als ein Instrument erforderlich ist, erforderlich, Antreiben durch Mikroschrittantreiben, das elektrisch fein unterteilt wird, bis das Auflösungsvermögen sichergestellt werden kann, durchzuführen.
Wenn ein Positionsanweisungssignal zum Bewirken, dass der Motor 120 einen normalen Betrieb durchführt, von der Host-Steuerung 130 eingegeben wird, gibt die Antriebssteuerung 100 Antriebsspannungen Va und Vb zum Drehen des Motors 120 in eine vorgesehene Position aus. Andererseits gibt, wenn ein Anweisungssignal zum Bewirken, dass der Motor 120 einen Streichvorgang durchführt, eingegeben wird, die Antriebssteuerung 100 Antriebsspannungen Va und Vb zum Bewirken, dass der Motor 120 einen Streichvorgang durchführt, aus.
Der Motor 120 ist ein bipolarartiger zweiphasiger Schrittmotor und weist einen Rotor 126, der einen Permanentmagneten aufweist und so angeordnet ist, dass er frei drehbar ist, und Statoren, die an Positionen vier gleicher Abschnitte in der Umfangsrichtung auf dem Umfang des Rotors 126 durch einen winzigen Luftspalt in der Durchmesserrichtung von dem Rotor 126 getrennt angeordnet sind, auf. Derartige Statoren sind durch Statoren 122XP und 122XN einer B-Phase und Statoren 122YP und 122YN einer A-Phase ausgebildet. Um jeden Stator ist eine Wicklung gewickelt. Hier sind Wicklungen, die um die Statoren 122YP und 122YN gewickelt sind, in Reihe verbunden, und die beiden Wicklungen zusammen werden als eine „Spule 124Y“ (A-phasige Spule) bezeichnet. In ähnlicher Weise sind Wicklungen, die um die Statoren 122XP und 122XN gewickelt sind, in Reihe verbunden, und die beiden Wicklungen zusammen werden als eine „Spule 124X“ (B-phasige Spule) bezeichnet. Obwohl es in 2 nicht deutlich dargestellt ist, sind der Stator 122YP und der Stator 122YN durch eine magnetische Schaltung gekoppelt, und diese magnetische Schaltung ist derart ausgebildet, dass, wenn ein A-phasiger Strom durch die A-phasige Spule 124Y fließt, Magnetfelder der A-phasigen Richtung addiert werden. Zudem sind in ähnlicher Weise der Stator 122XP und der Stator 122XN durch eine magnetische Schaltung gekoppelt, und diese magnetische Schaltung ist derart ausgebildet, dass, wenn ein B-phasiger Strom durch die B-phasige Spule 124X fließt, Magnetfelder der B-phasigen Richtung addiert werden. Gemäß der Drehung dieses Motors 120 dreht sich der Zeiger 13 (siehe 1) zum Anzeigen einer vorherbestimmten Position und kann an der Position, wie erforderlich, gestoppt werden.
6A und 6B sind beispielhafte Schaubilder, die die Ursache von Erzeugen von Pulsation in der Antriebssteuerung des Fahrzeuginstruments 10 darstellen.
6A ist ein beispielhaftes Schaubild der Drehung des Motors 120.
6A stellt für die Zweckmäßigkeit der Beschreibung einen elektrischen Winkel des Motors 120 an der Position des Rotors 126 dar und stellt die Drehrichtung davon dar. Bei dem Motor 120, der in 2 dargestellt ist, sind, da die Anzahl von Rotormagnetpolen zwei ist, der mechanische Winkel und der elektrische Winkel derselbe.
Eine Position B0 stellt eine Position dar, die einer Richtung entspricht, in der der Stator 122XN angeordnet ist, und eine Position /B0 stellt eine Position dar, die einer Richtung entspricht, in der der Stator 122XP angeordnet ist. Zudem stellt eine Position A0 eine ideale Richtung dar, in der der Stator 122YN angeordnet ist, und eine Position /A0 stellt eine ideale Richtung dar, in der der Stator 122YP angeordnet ist. Tatsächlich ist der Stator 122YN an einer Position A1 angeordnet, die von der Position A0 um einen Linearitätsfehler δ (statischen Winkelfehler) abweicht. Der Stator 122YP ist an einer Position /A1 angeordnet, die von der Position /A0 um den Linearitätsfehler δ abweicht. Die Anbringposition A1 des Stators 122YN und die Anbringposition /A1 des Stators 122YP stellen keine beabsichtigte Abweichung dar, sondern stellen eine Abweichung dar, die während des Herstellungsprozesses zugelassen wird. Ein Anschlag 127 ist ein Stift, der auf der Statorseite und statisch angeordnet ist, ist ein Bauteil, das Regelung durchführt, so dass der Anschlag 127 und eine Wand (in der Zeichnung nicht dargestellt), die auf der Rotorseite angeordnet ist, genau in Berührung miteinander sind, wenn der Rotor 126 an der Position /B0 erregt wird.
Wenn die Leistung (der Strom) ausgeschaltet ist, ist der Motor 120 in der Position /B0, und der Zeiger 13 (siehe 1) zeigt die Skalennullposition 11 an. Als den mechanischen Betriebsbereich kann sich der Motor 120 in einer CW-Richtung (Richtung im Uhrzeigersinn) von der Position /B0 zu der Position A0 --> der Position B0 --> der Position /A0 --> vor der Ankunft an dem Anschlag 127 unmittelbar vor der Position /B0 drehen. Andererseits bewegt sich bei einem Streichvorgang der Zeiger 13 von der Skalennullposition 11 zu der maximalen Skalenposition 12, und danach dreht sich der Motor 120 in einer CCW-Richtung (Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn), so dass er wieder in die Position /B0 zurückgebracht wird, und der Zeiger 13 wird wieder in die Skalennullposition 11 zurückgebracht. Hier ist die maximale Skalenposition 12 ein Gestaltungselement des Fahrzeuginstruments, aber ist nicht konstant.
6B stellt die Wellenformen von Antriebsspannungen Vb und Va, die durch die H-Brückenschaltungen 20X und 20Y ausgegeben werden, dar. In der Zeichnung stellt die vertikale Achse den Spannungswert dar, und die horizontale Achse stellt den elektrischen Winkel dar.
Die Antriebsspannungen Va und Vb sind sinusförmige Wellen, deren Phasen voneinander um 90 Grad abweichen. Idealerweise wird die Antriebsspannung Va bei einem 90 Grad abweichenden Winkel maximal, werden magnetische Kräfte, die durch die Statoren 122YN und 122YP erzeugt werden, maximal, und behält das Drehmoment des Rotors 126 einen vorherbestimmten Wert bei. Jedoch pulsiert (siehe 7B) tatsächlich, da die Position A1 des Stators 122YN und die Position /A1 des Stators 122YP voneinander um den Linearitätsfehler δ abweichen, Drehmoment, das auf den Rotor 126 ausgeübt wird, bei einer Frequenz, die zweimal die Drehfrequenz ist. Zudem kann zum umgekehrten Betätigen des Zeigers 13 die Reihenfolge von Phasen A und B, die an den Motor 120 angelegt werden, geändert werden. Mit anderen Worten stellt 6B einen Zustand dar, in dem die A-Phase der B-Phase um 90 Grad vorausgeht, und in einem Fall, in dem sich der Motor in der CW-Richtung in diesem Zustand dreht, kann für Drehung in der CCW-Richtung die A-Phase um 90 Grad in Bezug auf die B-Phase verzögert werden.
Eine erste Ursache der Erzeugung von Pulsation ist der Linearitätsfehler δ (statische Winkelgenauigkeit) des Motors 120, der in 6A dargestellt ist. Der Linearitätsfehler δ wird durch Digitalisieren des Auftretens einer Abweichung des tatsächlichen Drehwinkels des Schrittmotors von dem idealen Drehwinkel für die Antriebsspannung erhalten. Mit anderen Worten kann der Linearitätsfehler als eine Differenz zwischen einem theoretischen winkelangebenden Wert und einem tatsächlichen winkelangebenden Wert darstellend angesehen werden.
In einem Fall, dass er als ein Fahrzeuginstrument angetrieben wird, wird ein Schrittmotor im Allgemeinen durch eine Mikroschrittantriebsspannung erregt (siehe 6B), die hinreichend als eine sinusförmige Wellenform angesehen werden kann, und dementsprechend ist es üblich, dass die Steifigkeitsdrehmomentkennlinie (θ-T-Kennlinie) eine sinusförmige Welle ist, die keine Verzerrung aufweist. Wenn Antriebsspannungen mit einer Phasendifferenz eines elektrischen Winkels 90° und mit derselben Amplitude an einen zweiphasigen Schrittmotor angelegt werden, wird ein Drehmagnetfeld mit einer konstanten Drehzahl (Geschwindigkeit) in einem Luftspalt ausgebildet. Zu der Zeit von Konstantdrehzahlbetrieb des Schrittmotors kann der Rotor 126, der ein Rotor ist, der durch einen Magneten ausgebildet ist, als eine Art des Synchronisationsmotors, der sich synchron mit dem Drehmagnetfeld dreht, angesehen werden.
Wenn beispielsweise, wie in 6B dargestellt ist, die Antriebsspannungen Va und Vb von einem elektrischen Winkel von 0° bis zu einem elektrischen Winkel von 90° eingegeben werden, dreht sich der Rotor 126 (begleitende Drehung) bei einer konstanten Drehzahl von der Position /B0 in die Position A0 in einem Zustand, in dem er durch das Drehmagnetfeld magnetisch angesaugt wird. Mit anderen Worten, in einem Fall, in dem der Linearitätsfehler δ Null ist, pulsiert das Drehmagnetfeld nicht. Infolgedessen ist das Drehmoment konstant (das keine Pulsation aufweist), und der Motor 120 pulsiert nicht.
Jedoch pulsiert in einem Fall, in dem es einen Linearitätsfehler δ aufgrund eines Strukturfaktors des Schrittmotors 120 gibt, das Ausgangsdrehmoment.
Zu dieser Zeit, wenn die Antriebsspannungen eingegeben werden, bis ein elektrischer Winkel bei 0° bis 90° ankommt, dreht sich der Motor 120 mit der Drehzahl, die sich von der Position /B0 zu der Position A0 ändert, und der Motor 120 pulsiert.
Wenn die Stromwellenform aufgrund des Einflusses von Induktanz oder einer gegenelektromotorischen Spannung eine verzerrte Form einer sinusförmigen Welle wird, wird die Steifigkeitsdrehmomentkennlinie (θ-T-Kennlinie) auch von einer sinusförmigen Welle verzerrt, und dies wird auch ein Faktor für die Pulsation des Motors 120.
Es gibt die folgenden Ursachen des Linearitätsfehlers δ aufgrund eines Strukturfaktors des Motors 120.
7A bis 7C und 8A und 8B sind Diagramme, die die Ursachen der Erzeugung von Pulsation in einem Schrittmotor darstellen. In jedem Diagramm stellt die vertikale Achse das erzeugte Drehmoment des Schrittmotors dar, und die horizontale Achse stellt den Drehwinkel dar. Diese Diagramme sind Diagramme, die durch Eingeben physikalischer Information erhalten wurden.
Bei den erläuternden Anmerkungen ist „Drehmoment-A-Phase“ Drehmoment, das von der Spule 124Y (A-Phase) des Motors 120 erzeugt wird, und stellt das Produkt der Steifigkeitsdrehmomentkennlinie und eines momentan durch die A-phasige Spule fließenden Stroms dar. Bei den erläuternden Anmerkungen ist „Drehmoment-B-Phase“ Drehmoment, das von der Spule 124X (B-Phase) des Motors 120 erzeugt wird, und stellt das Produkt der Steifigkeitsmomentkennlinie und eines momentan durch die B-phasige Spule fließenden Stroms dar. Bei den erläuternden Anmerkungen stellt „Ausgangsdrehmoment“ eine Ausgangsdrehmomentkennlinie des Motors 120 dar. In 7A bis 7C und 8A ist Rastdrehmoment, das nicht dargestellt ist, nicht berücksichtigt und wird in der Rechnung als Null angenommen. In der hier dargestellten Diskussion wird für die Berechnung angenommen, dass die Stromwellenformen von Strömen, die durch die A-phasige Spule und die B-phasige Spule fließen, im Wesentlichen dieselben wie die Antriebsspannungswellenformen sind, und es keine Verzerrung in den Stromwellenformen gibt.
7A stellt ein ideales Beispiel dar, in dem das Ausgangsdrehmoment nicht pulsiert.
Wie in diesem Wellenformschaubild dargestellt ist, sind eine Drehmoment-A-Phase und eine Drehmoment-B-Phase in der Form, dass sie einen Durchschnittswert aufweisen, der um einen Maximalwert der sinusförmigen Welle auf die positive Seite verschoben ist, und dass die Amplitudenwerte davon dieselben sind. Zudem ist die Frequenz zweimal die Frequenz der Antriebsspannung, und die Phasendifferenz des Drehmoments ist ein elektrischer Winkel von 180°. Zu dieser Zeit behält das Ausgangsdrehmoment (die Drehmoment-A-Phase und die Drehmoment-B-Phase) des Motors 120 einen vorherbestimmten konstanten Wert bei. Sozusagen ist dies in einem Zustand, der in der folgenden Gleichung (1) dargestellt ist. Hier entspricht sinθ der Antriebsspannung Va der A-Phase, die in 6B dargestellt ist, und cosθ entspricht der Antriebsspannung Vb der B-Phase. ${(sin θ)}^{2} + {(cos θ)}^{2} = 1$
7B ist ein Schaubild, das einen Fall gemäß einer elektrischen Winkelabweichung zwischen der Drehmoment-A-Phase und der Drehmoment-B-Phase darstellt.
Wie in diesem Wellenformschaubild dargestellt ist, weicht, während die Amplituden der Drehmoment-A-Phase und der Drehmoment-B-Phase dieselben sind, eine derartige Phasendifferenz von einem elektrischen Winkel von 180° ab. Zu dieser Zeit pulsiert das Ausgangsdrehmoment.
7C ist ein Schaubild, das einen Fall darstellt, in dem die Amplituden der Drehmoment-A-Phase und der Drehmoment-B-Phase voneinander verschieden sind.
Wie in diesem Wellenformschaubild dargestellt ist, sind, während eine Phasendifferenz zwischen der Drehmoment-A-Phase und der Drehmoment-B-Phase ein elektrischer Winkel von 180° ist, die Amplituden davon voneinander verschieden. Zu dieser Zeit pulsiert das Ausgangsdrehmoment.
8A ist ein Schaubild, das einen Fall darstellt, in dem die Steifigkeitsdrehmomentkennlinie (θ-T-Kennlinie) z.B. gemäß der magnetischen Sättigung des Jochs (magnetische Schaltung) verzerrt ist.
Gemäß der magnetischen Sättigung des Jochs (magnetische Schaltung) treten Verzerrungen der Phasen oder der Wellenformen der Drehmoment-A-Phase und der Drehmoment-B-Phase auf. Hier ist gemäß der magnetischen Sättigung ein Ende einer oberen Hälfte des Steifigkeitsdrehmoments größer als ein Ende einer unteren Hälfte davon.
8B ist ein Schaubild, das einen Fall darstellt, in dem die Steifigkeitsdrehmomentkennlinie (θ-T-Kennlinie) von einer sinusförmigen Welle z.B. gemäß Rastdrehmoment verzerrt ist.
Das Rastdrehmoment ist ein magnetisches Drehmoment, das zwischen einem Stator in einem nicht-erregten Zustand und einem Rotor 126 (Magneten) ausgeübt wird, das aufgrund einer magnetischen Flussdichteverteilung auf der Oberfläche des Rotors 126, einer Polzahnform des Rotors 126 und des Stators und der Verarbeitungsgenauigkeit der anderen Teile erzeugt wird. Da das Rastdrehmoment schwankt, wenn sich der Rotor 126 dreht, kann es ein Problem verursachen. Eine Komponente, die gemäß der Position des Rotors 126 geändert wird, kann als eine äußere Störung angesehen werden. Diese äußere Störung überlappt mit Drehmoment, das durch den Motor erzeugt wird, und wird ein Faktor, der Drehmomentschwankungen verursacht.
3 ist ein Schaubild, das einen Streichvorgang gemäß der Ausführungsform darstellt.
Der Streichvorgang weist eine Reihe von Vorgängen von Zeit t0 bis t6 auf. Hier ist die Drehzahl zu der Zeit von CW-Drehung als positiv und zu der Zeit von CCW-Drehung als negativ festgelegt. Während dies nicht im Detail beschrieben ist, kann vor dem Streichvorgang ein Zeigerrücksetzvorgang zum zuverlässigen Festlegen des Zeigers 13 auf die Skalennullposition 11 durchgeführt werden. In einem Schrittmotor kann die Position des Zeigers vor elektrischer Leitung nicht bestimmt werden. Jedoch kann die Position unmittelbar vor dem Streichvorgang durch diesen Rücksetzvorgang zuverlässig auf die Skalennullposition 11 festgelegt werden, unabhängig davon, was eine Position ist, an der der Zeiger 13 unmittelbar vor dem Streichvorgang stoppt.
Zu Zeit t0 zeigt der Zeiger 13 die Skalennullposition 11 an. Zu dieser Zeit startet der Motor 120 CW-Drehung und beschleunigt auf eine vorherbestimmte Drehzahl. Eine Spannung, die während dieses Beschleunigungszeitraums an den Motor angelegt wird, ist eine Nennspannung (Nenndrehmomentsignal).
Zu Zeit t1, wenn der Motor 120 auf eine vorherbestimmte Drehzahl beschleunigt ist, dreht sich der Motor 120 danach bei einer konstanten Drehzahl, und der Zeiger 13 wird bei einer konstanten Drehzahl gedreht. Eine Spannung, die während dieses Konstantdrehzahlzeitraums an den Motor angelegt wird, ist eine verringerte Spannung (ein verringertes Drehmomentsignal), die niedriger als die Nennspannung ist. Hier ist die verringerte Spannung, die an den Motor 120 angelegt wird, vorzugsweise in einem Anstiegsgeschwindigkeitsbereich des Motors 120.
Zu Zeit t2 verlangsamt der Motor 120, so dass der Zeiger 13 an der maximalen Skalenposition 12 stoppt. Hier ist es vorzuziehen, dass ein überschüssiger Betrag (Überschussbetrag) von der maximalen Skalenposition 12 des Zeigers 13 möglichst verringert wird. Eine Spannung, die während dieses Verlangsamungszeitraums an den Motor angelegt wird, ist die Nennspannung.
Zu Zeit t3 zeigt der Zeiger 13 die maximale Skalenposition 12 an und ist gestoppt. Zu dieser Zeit startet der Motor 120 CCW-Drehung und beschleunigt auf eine vorherbestimmte Drehzahl. Eine Spannung, die an den Motor während dieses Beschleunigungszeitraums angelegt wird, ist die Nennspannung (Nenndrehmomentsignal).
Zu Zeit t4, wenn der Motor 120 auf eine vorherbestimmte Drehzahl (CCW-Drehung) beschleunigt ist, dreht sich der Motor 120 danach bei einer konstanten Drehzahl, und der Zeiger 13 wird bei einer konstanten Drehzahl gedreht. Eine Spannung, die während dieses Konstantdrehzahlzeitraums an den Motor angelegt wird, ist eine verringerte Spannung (verringertes Drehmomentsignal), die niedriger als die Nennspannung ist. Hier ist die verringerte Spannung, die an den Motor 120 angelegt wird, vorzugsweise in dem Anstiegsgeschwindigkeitsbereich des Motors 120.
Zu Zeit t5 verlangsamt der Motor 120, so dass der Zeiger 13 bei der Skalennullposition 11 stoppt. Eine Spannung, die zu dieser Zeit an den Motor angelegt wird, ist die Nennspannung. Dann wird der Motor 120 bei Zeit t6 gestoppt, und der Zeiger 13 stoppt bei der Skalennullposition 11. Auf diese Weise endet eine Abfolge von Streichvorgängen.
Die Antriebssteuerung 100 verringert durch Festlegen der Antriebsspannungen Va und Vb des Motors 120 auf eine verringerte Spannung mit einem Spannungswert kleiner als die Nennspannung das Drehmoment der Steifigkeitsdrehmomentkennlinie, das in jeder Phase erzeugt wird, so dass dadurch der absolute Wert der Drehmomentschwankung des Ausgangsdrehmoments verringert wird. Dementsprechend wird die Pulsation des Motors 120 verringert.
Als ein Verfahren von Erzeugen von einer verringerten Spannung niedriger als die Nennspannung können die folgenden zwei Verfahren in Betracht gezogen werden.
Ein erstes Verfahren ist ein Verfahren, bei dem die Amplitude der Antriebsspannungen Va und Vb in einer analogen Weise niedriger als die Nennspannung festgelegt wird. In dem ersten Verfahren kann die Amplitude der Antriebsströme, die an die A-Phase und die B-Phase als Drehmomentsignale angelegt werden, in einer analogen Weise niedriger als der Nennstrom festgelegt werden. Ein zweites Verfahren ist ein Verfahren, bei dem die Antriebsspannungen Va und Vb pulsmoduliert werden. Hier wird das zweite Verfahren in Bezug auf 4 und 5 beschrieben.
4 ist ein Wellenformschaubild einer verringerten Spannung gemäß der Ausführungsform. In dem Diagramm stellt die vertikale Achse die Antriebsspannung dar, und die horizontale Achse stellt die Zeit dar.
Die Antriebsspannung Va ist ein pulsmoduliertes Signal mit einer 50%-Einschaltdauer von V1 und V2, in dem eine erste sinusförmige Welle mit einer Amplitude V1 und eine zweite sinusförmige Welle mit einer Amplitude V2, deren Phase dieselbe wie jene der ersten sinusförmigen Welle ist, bei jedem elektrischen Winkel von 1,0 Grad abgewechselt werden, weist einen momentanen Wert auf, der derselbe wie die Nennspannung in dem Einschaltzeitraum davon ist (einem Zeitraum einer sinusförmigen Welle mit der Amplitude V1), und weist eine Wellenform mit einem vorherbestimmten Verhältnis der Nennspannung in dem Ausschaltzustand (einem Zeitraum einer sinusförmigen Welle mit der Amplitude V2) auf. Zudem ist die Antriebsspannung Vb ein pulsmoduliertes Signal mit einer 50%-Einschaltdauer von V1 und V2, in dem eine dritte sinusförmige Welle mit der Amplitude V1 und eine vierte sinusförmige Welle mit der Amplitude V2, deren Phase dieselbe wie jene der dritten sinusförmigen Welle ist, bei jedem elektrischen Winkel von 1,0 Grad abgewechselt werden, weist einen momentanen Wert auf, der derselbe wie die Nennspannung in dem Einschaltzeitraum davon ist (einem Zeitraum einer sinusförmigen Welle mit der Amplitude V1), und weist eine Wellenform mit einem vorherbestimmten Verhältnis der Nennspannung in dem Ausschaltzeitraum (einem Zeitraum einer sinusförmigen Welle mit der Amplitude V2) auf. Die Phase der ersten sinusförmigen Welle und die Phase der dritten sinusförmigen Welle weichen voneinander um 90° ab. Die Phase der zweiten sinusförmigen Welle und die Phase der vierten sinusförmigen Welle weichen voneinander um 90° ab.
Hier entspricht die sinusförmige Welle mit der Amplitude V1 der Nennspannung des Motors 120, und die Amplitude V2 ist 50% der Amplitude V1. Zudem wird, wenn die Amplitude V1 und die Amplitude V2 dieselben sind, Antreiben gemäß der Nennspannung durchgeführt.
Für jede der beiden Antriebsspannungen Va und Vb fällt ein Nulldurchgang des Anstiegs der Spannung mit einem Umschaltzeitpunkt von einer sinusförmigen Welle mit der Amplitude V2 in eine sinusförmige Welle mit der Amplitude V1 zusammen. Zudem fällt für jede der beiden Antriebsspannungen Va und Vb ein Nulldurchgang des Abfalls der Spannung mit einem Umschaltzeitpunkt von einer sinusförmigen Welle mit der Amplitude V2 in eine sinusförmige Welle mit der Amplitude V1 zusammen. Derartige pulsmodulierte Signale werden „Synchronisationssignale“ genannt. Durch Durchfiihren von Steuerung als solche sind die Anstiegswellenform und die Abfallwellenform nahe des Nulldurchgangs jeder der Antriebsspannungen Va und Vb symmetrisch in Bezug auf eine Spannung von 0 V als ihre Mittellinie, und dementsprechend kann eine äußere Störung des Drehmoments minimiert werden.
Die verringerte Spannung, die angelegt wird, wenn die Antriebssteuerung 100 den Schrittmotor 120 zum Drehen bei einer konstanten Drehzahl in dem Streichvorgang antreibt, ist ein Signal, das durch Verringern der Nennspannung bei einem vorherbestimmten Verhältnis in einem vorherbestimmten Bereich des elektrischen Winkels des Schrittmotors 120 erhalten wird. Das Verhältnis η der sinusförmigen Welle mit der Amplitude V2 zu der sinusförmigen Welle „100“ mit der Amplitude V1 wird in dem Bereich, der -100 überschreitet und +100 oder weniger ist, festgelegt und wird vorzugsweise auf einen optimalen Wert gemäß der Spezifikation des Zeigers 13 und der Betriebsdrehzahl des Zeigers 13 festgelegt. Hier wird in einem Fall, in dem das Verhältnis η negativ ist, z.B. während eine Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten sinusförmigen Wellen 90 Grad in dem elektrischen Winkel ist, die Phasendifferenz -90 Grad, und ein Fall wird angenommen, in dem das Drehmoment gemäß der ersten sinusförmigen Welle und das Drehmoment gemäß der zweiten sinusförmigen Welle in den entgegengesetzten Richtungen sind. Mit anderen Worten stellt es in einem Fall, in dem das Verhältnis η negativ ist, dar, dass gegenläufiges (Brems-) Drehmoment zu der Zeit, zu der die sinusförmige Welle die Amplitude V2 aufweist, erzeugt wird.
Andererseits wird in einem Fall, in dem das Verhältnis η positiv ist, wenn die Antriebsspannung Va auf die sinusförmige Welle mit der Amplitude V1 umgeschaltet wird, die Antriebsspannung Vb auch auf die sinusförmige Welle mit der Amplitude V1 umgeschaltet. Wenn die Antriebsspannung Va auf die sinusförmige Welle mit der Amplitude V2 umgeschaltet wird, wird die Antriebsspannung Vb auch auf die sinusförmige Welle mit der Amplitude V2 umgeschaltet. Auf diese Weise nimmt, da die Amplituden der Antriebsspannungen der A-Phase und der B-Phase bei elektrischen Winkeln mit derselben Amplitude umgeschaltet werden, der Betrag des Drehmagnetfelds ab, aber die Position des Magnetfelds ändert sich nicht. Dementsprechend kann eine erhöhte/verringerte Drehzahl des Rotors bei diesem Umschaltpunkt absichtlich erwartet werden.
Eine Frequenz f (Hz), die für Pulsmodulation dieser Antriebsspannungen verwendet wird, mit anderen Worten, eine Frequenz zu einer Zeit von Festlegen von Ein/Aus als einen Zyklus wird höher als die Resonanzfrequenz des Motors 120 einschließlich des Trägheitsmoments des Zeigers 13, höher als 50 Hz und niedriger als 200 Hz festgelegt. Hier tritt, wenn die Amplituden der Antriebsspannungen Va und Vb in der analogen Weise klein sind, eine äußere Drehzahlstörung aufgrund der Resonanzfrequenz des Motors 120 auf. Wenn diese Resonanzfrequenz 50 Hz oder weniger ist, kann diese externe Störung von einem Menschen visuell erkannt werden. Jedoch kann in einem Fall, in dem die Frequenz der externen Drehzahlstörung des Zeigers 13 und des Motors 120 z.B. auf einen Bereich höher als 50 Hz durch Durchfuhren von Pulsmodulation dieser Antriebsspannungen unter Verwendung einer Frequenz, die höher als die Resonanzfrequenz ist und höher als 50 Hz ist, verschoben wird, bewirkt werden, dass ein Mensch die externe Drehmomentstörung des Zeigers 13 nicht visuell erkennt. Der Grund dafür ist, dass im Allgemeinen ein Mensch visuelle Informationen mit einer Frequenz höher als 50 Hz nicht erkennen kann.
Andererseits bestehen in einem Fall, in dem die Frequenz von Ein/Aus 200 Hz überschreitet, während die externe Drehzahlstörung des Zeigers 13 von einem Menschen zu dieser Zeit nicht visuell erkannt wird, Bedenken, dass ein elektromagnetisches Geräusch, das ein harsches Geräusch ist, gemäß Ein/Aus durch des Menschen Ohr gehört wird. Dementsprechend kann diese Ein/Aus-Frequenz höher als 50 Hz und niedriger als 200 Hz festgelegt werden. Durch Durchfiihren von Festlegen, so dass eine derartige Bedingung erfüllt ist, ist es zweckmäßig, dass ein Mensch die Schwingung des Zeigers 13 nicht visuell erkennen kann und ein elektromagnetisches Geräusch des Motors 120 kein harsches Geräusch ist. Mit anderen Worten kann gemäß diesem Verfahren, während die physikalische Pulsation des Zeigers vorliegt, durch Kombinieren der Pulsation mit den visuellen Kenndaten des Menschen eine Wirkung, dass zugelassen wird, dass die Pulsation visuell erkannt wird, als wäre sie verringert worden, erwartet werden.
Genauer gesagt, kann in dem in 4 dargestellten Beispiel (Ein: elektrischer Winkel 9,0 Grad, Aus: elektrischer Winkel 9,0 Grad) in einem Fall, in dem die Anzahl magnetischer Polpaare 9 ist, zum Festlegen der Frequenz f von Ein/Aus auf höher als 50 Hz der Drehzahlbereich des Zeigers 13 auf höher als 200 Grad/s festgelegt werden. Andererseits kann zum Festlegen der Frequenz f von Ein/Aus auf niedriger als 200 Hz der Drehzahlbereich des Zeigers 13 auf niedriger als 800 Grad/s festgelegt werden. Als eine Technik zum Beibehalten des Frequenzbereichs von Ein/Aus, so dass er von 50 bis 200 Hz breit ist, in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Zeigers 13 kann z.B. durch Regeln des elektrischen Winkels von Ein/Aus, so dass er breit ist, in einem Fall, in dem die Drehzahl des Zeigers 13 hoch ist, und im Gegensatz dazu durch Regeln des elektrischen Winkels von Ein/Aus, so dass er eng ist, in einem Fall, in dem die Drehzahl des Zeigers 13 niedrig ist, die Drehzahl des Zeigers 13 flexibel angesprochen werden.
5 stellt ein beispielhaftes Diagramm dar, das eine Beziehung zwischen einer Drehungleichmäßigkeit und einem Spannungsverhältnis der verringerten Spannung darstellt und basierend auf berechneten Werten erhalten wird.
Dieses Diagramm wird durch eine Rechnung erhalten, die durch Ausbilden von Drehungleichmäßigkeit eines Falls, in dem das Spannungsverhältnis x zwischen der Amplitude V1 und der Amplitude V2 geändert wird, als eine physikalische Berechnungsgleichung unter Verwendung eines Motors 120 (δ = 0,555°) mit einem Linearitätsfehler als der Bezugsgröße vorgenommen wird. In dem Diagramm stellt die vertikale Achse die Drehungleichmäßigkeit als einen prozentualen Anteil dar, und die horizontale Achse stellt ein Spannungsverhältnis x zwischen der Amplitude V1 und der Amplitude V2 als einen prozentualen Anteil dar. Hinsichtlich des Pulsmodulationszeitraums wird eine Frequenz, die zehn Mal die Frequenz der Antriebsspannung des Motors 120 ist, festgelegt. Mit anderen Worten ist der elektrische Winkel von Ein 4,5 Grad, und der elektrische Winkel von Aus ist 4,5 Grad.
Der Wert der Drehungleichmäßigkeit, wenn das Spannungsverhältnis x zwischen der Amplitude V1 und der Amplitude V2 100% ist, ist als 100% festgelegt.
Zu der Zeit einer verringerten Spannung, die durch Verringern des Spannungsverhältnisses x zwischen der Amplitude V1 und der Amplitude V2 auf 50% erhalten wird, nimmt die Drehungleichmäßigkeit auf in etwa 60% ab. Zudem nimmt zu der Zeit einer verringerten Spannung, die durch weiteres Verringern des Spannungsverhältnisses x auf 0% erhalten wird, die Drehungleichmäßigkeit auf in etwa 50% ab. Der effektive Wert der Antriebsspannung zu dieser Zeit ist 70,7% der Nennspannung. In einem Fall, in dem die Spannung in einer analogen Weise verringert wird, wird angenommen, dass derselbe Effekt durch Festlegen der Amplitude der Antriebsspannung, einen Betrag von 70,7% der Nennspannung aufzuweisen, erwartet werden kann.
In einem Streichvorgang treibt die Antriebssteuerung 100 gemäß der Ausführungsform den Motor 120 durch Eingeben der Nennspannung an diesen während des Beschleunigungszeitraums und des Verlangsamungszeitraums an, und treibt den Motor 120 durch Eingeben einer verringerten Spannung niedriger als die Nennspannung an den Motor 120 während des Konstantdrehzahlzeitraums an. Gemäß einem derartigen System kann die Erzeugung von Pulsation des Betätigens des Zeigers 13 zu der Zeit von Durchführen des Streichvorgangs unterdrückt werden, und es wird nicht bewirkt, dass der Fahrer Unbehagen verspürt.
Die Antriebssteuerung 100 gemäß der Ausführungsform kann die Erzeugung überschüssigen Drehmoments in dem Konstantdrehzahlzeitraum vermeiden, und dementsprechend kann eine Drehmomentwelligkeit des Motors 120 basierend auf einem Linearitätsfehler des Motors 120 unterdrückt werden. Dementsprechend kann die Erzeugung von Pulsation bei dem Betätigen des Zeigers 13 unterdrückt werden.
Die Antriebssteuerung 100 gemäß der Ausführungsform kann die Erzeugung überschüssigen Drehmoments in dem Konstantdrehzahlzeitraum vermeiden. Dementsprechend kann die Erzeugung von Pulsation bei dem Betätigen des Zeigers 13 unterdrückt werden. Durch Unterdrücken der Pulsation des Zeigers 13 kann ein zugelassener Wert des Linearitätsfehlers des Motors 120 erhöht werden. Mit anderen Worten kann bei dem Herstellungsprozess des Motors 120 ein zugelassener Bereich des Linearitätsfehlers erhöht werden, und dementsprechend kann die Ertragsrate der Produktion des Motors 120 verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann in einem Bereich, der nicht von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abweicht, geändert werden, und es gibt beispielsweise die folgenden Abwandlungen (a) bis (e).

(a) In der oben beschriebenen Ausführungsform kann, während die Beschreibung basierend auf dem Mikroschrittantreiben eines mehrschichtartigen zweiphasigen Schrittmotors dargelegt wird, die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise ebenso auf einen klauenpolartigen Schrittmotor angewendet werden. Zudem ist die Anzahl von Rotormagnetpolen nicht auf zwei festgelegt, und die Anzahl der Phasen ist nicht auf zwei beschränkt.
(b) In der oben beschriebenen Ausführungsform kann, während die Beschreibung basierend auf dem Mikroschrittantreiben gemäß Spannungssteuerung dargelegt wird, Stromsteuerung verwendet werden. In einem derartigen Fall kann der Motor in dem Konstantdrehzahlzeitraum unter Verwendung eines verringerten Stroms angetrieben werden, der niedriger als der Strom ist, der zu der Zeit von Durchführen eines normalen Betriebs verwendet wird. Zudem kann durch Ausgestalten der Wellenform des Stroms als eine sinusförmige Welle die Drehmomentwellenform im Vergleich zu dem Fall von Spannungsantreiben weiter vereinheitlicht werden.
(c) In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das Pulsmodulationssystem, die Pulsperiode und die Einschaltdauer Beispiele, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
(d) In der oben beschriebenen Ausführungsform kann, während der Fahrzeugtachometer beschrieben worden ist, die Antriebssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeige oder irgendein anderes Instrument angewendet werden.
(e) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die verringerte Spannung unter Verwendung eines Verfahrens gleichmäßigen Verringerns momentaner Werte der Nennspannung des gesamten Bereichs des elektrischen Winkels des Schrittmotors bei einem vorherbestimmten Verhältnis in einer analogen Weise oder einem Pulsmodulationsverfahren dazu ausgebildet, niedriger zu sein als die Nennspannung. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern die Antriebssteuerung kann eine verringerte Spannung durch Verringern der momentanen Werte der Spannung lediglich für einen vorherbestimmten Bereich des elektrischen Winkels des Schrittmotors, so dass er Regelmäßigkeit für jede Wiederholung der Antriebsspannung aufweist, in einer analogen Weise oder durch Verwenden von Pulsmodulation erzeugen. Zum Beispiel kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem die momentanen Werte des Bereichs des elektrischen Winkels von 45 bis 135 Grad und des Bereichs des elektrischen Winkels von 225 bis 315 Grad verringert werden. Mit anderen Worten kann die Antriebssteuerung eine verringerte Spannung unter Verwendung eines Verfahrens von Verringern der Nennspannung bei einem vorherbestimmten Verhältnis in einem vorherbestimmten Bereich des elektrischen Winkels des Schrittmotors erzeugen. Auf diese Weise kann der Motor geeignet angetrieben werden, so dass er sich dreht, indem lediglich ein Teil vermieden wird, der einfach durch die Drehmomentpulsation des Drehmoments, das durch regelmäßiges Abweichen von einer sinusförmigen Welle oder dergleichen erzeugt wird, wie in dem Fall magnetischer Sättigung, einer externen Störung, die regelmäßig auftritt, und dergleichen, beeinflusst werden kann.

Wie in dem Obigen in Bezug auf die Ausführungsform und abgewandelte Beispiele beschrieben worden ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Antriebssteuerung eines Instruments, die nicht bewirkt, dass ein Fahrer, ein Bediener oder dergleichen Unbehagen in Übereinstimmung mit der Bewegung eines Zeigers in einem Streichvorgang verspürt, vorgesehen werden.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.

Claims

Antriebssteuerung (100) eines Instruments (10), die dazu ausgebildet ist, einen Schrittmotor (120) zum Drehen eines Zeigers (13) des Instruments (10), der an einer Drehwelle (14) des Schrittmotors (120) angebracht ist, und der zwischen einer Skalennullposition (11) und einer maximalen Skalenposition (12) drehbar ist, zu steuern, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, den Schrittmotor (120) zum Durchführen eines Zeigerrücksetzvorgangs zum Stellen des Zeigers (13) auf die Skalennullposition (11) zu steuern, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, nach dem Zeigerrücksetzvorgang den Schrittmotor (120) zum Durchführen eines Streichvorgangs, bei dem der Zeiger (13) von der Skalennullposition (11) zu der maximalen Skalenposition (12) geschwungen und zu der Skalennullposition (11) zurückgebracht wird, indem der Schrittmotor (120) eine Drehung startet und auf eine vorherbestimmte Drehzahl beschleunigt, sich danach bei einer konstanten Drehzahl dreht, dann verlangsamt, so dass der Zeiger (13) an der maximalen Skalenposition (12) stoppt, der Schrittmotor (120) anschließend eine Drehung in der entgegengesetzten Drehrichtung startet und auf eine vorherbestimmte Drehzahl beschleunigt, sich danach bei einer konstanten Drehzahl dreht und anschließend verlangsamt, so dass der Zeiger (13) bei der Skalennullposition (11) stoppt, zu steuern, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, den Schrittmotor (120) während des Streichvorgangs zum Beschleunigen auf die vorherbestimmte Drehzahl durch Ausgeben eines Nenndrehmomentsignals an den Schrittmotor (120) zu steuern, und danach, während des Streichvorgangs, den Schrittmotor (120) durch Ausgeben eines verringerten Drehmomentsignals an den Schrittmotor (120), das niedriger als das Nenndrehmomentsignal ist, zu steuern, so dass er sich bei der vorherbestimmten Drehzahl dreht, und bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, ein pulsmoduliertes Signal als das verringerte Drehmomentsignal auszugeben, das eine Modulationsfrequenz, die höher als 50 Hz und eine Resonanzfrequenz des Schrittmotors (120) einschließlich Trägheitsmoment des Zeigers (13) ist und niedriger als 200 Hz ist, aufweist.
Antriebssteuerung (100) nach Anspruch 1, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, das pulsmodulierte Signal durch wiederholtes Abwechseln des Nenndrehmomentsignals und eines Signals mit einem vorherbestimmten Verhältnis des Nenndrehmomentsignals zu erzeugen und das pulsmodulierte Signal als das verringerte Drehmomentsignal auszugeben.
Antriebssteuerung (100) nach Anspruch 2, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, das pulsmodulierte Signal mit einem Nulldurchgang bei einem Anstieg, der mit einem Umschaltzeitpunkt von einem des Nenndrehmomentsignals und des Signals mit dem vorherbestimmten Verhältnis des Nenndrehmomentsignals zu dem anderen zusammenfällt, und mit einem Nulldurchgang bei einem Abfall, der mit einem Umschaltzeitpunkt von dem anderen des Nenndrehmomentsignals und des Signals, das das vorherbestimmte Verhältnis des Nenndrehmomentsignals ist, zu dem einen zusammenfällt, zu erzeugen.
Antriebssteuerung (100) nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, das pulsmodulierte Signal mit 50% Einschaltdauer des Nenndrehmomentsignals und 50% Einschaltdauer des Signals mit dem vorherbestimmten Verhältnis des Nenndrehmomentsignals zu erzeugen.
Antriebssteuerung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, das verringerte Drehmomentsignal durch Verringern des Nenndrehmomentsignals um ein vorherbestimmtes Verhältnis in einem vorherbestimmten Bereich eines elektrischen Winkels des Schrittmotors (120) zu erzeugen.
Antriebssteuerung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, ein Spannungssignal oder ein Stromsignal als das verringerte Drehmomentsignal auszugeben.
Antriebssteuerung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Antriebssteuerung (100) dazu ausgebildet ist, den Schrittmotor (120) während des Streichvorgangs zum Drehen bei der vorherbestimmten Drehzahl nach Beschleunigen des Schrittmotors (120) auf die vorherbestimmte Drehzahl und zum Verlangsamen des Schrittmotors (120) durch Ausgeben des Nenndrehmomentsignals an den Schrittmotor (120) zum Stoppen des Zeigers (13) bei der maximalen Skalenposition (12) zu steuern.