DE69719656T2

DE69719656T2 - Antriebsvorrichtung für einen motor

Info

Publication number: DE69719656T2
Application number: DE69719656T
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Higuchi; Masakazu Ichikawa; Hiroyuki Kihara; Tomomi Murakami; Hidetaka Tsuchiya
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2017-04-12
Also published as: EP0833438A1; JP3808510B2; EP0833438A4; EP1083653A3; US5973469A; EP0833438B1; DE69735447T2; WO1997038487A1; DE69719656D1; DE69735447D1; EP1083653B1; EP1083653A2

Description

(Technisches Gebiet)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorantriebsvorrichtung, um eine Hochgeschwindigkeitsdrehung unter einer Phasenerfassungssteuerung zu ermöglichen.

(Stand der Technik)

Einen Motor bei einer hohen Geschwindigkeit mit einem großen Drehmoment zu drehen, ist einer der wichtigsten Faktoren in Bezug auf eine Verbesserung des grundsätzlichen Leistungsvermögens des Motors, und dies wurde während vieler Jahre studiert und entwickelt. Beispielsweise wurde eine elektronische Uhr als eines der Produkte, die Motoren verwenden, in den letzten Jahren so weiterentwickelt, dass sie viele Funktionen hat. Uhren mit verschiedenen Funktionen wie einer Stoppuhrfunktion, einer Alarmfunktion und einer Doppelzeitfunktion zusätzlich zur normalen Zeitanzeige wurden entwickelt und kommerziell erhältlich. Diese Mehrfunktionsuhren führen immer die schnelle Vorwärtsoperation von Zeigern durch, wenn das System in einem Anfangszustand initialisiert wird, z. B. beim Laden der Batterie oder wenn der Betrieb verschoben wird oder die Zeigerposition im normalen Gebrauch auf Null gebracht wird. Aus diesem Grund ist eine Hochgeschwindigkeitsdrehung des Motors sehr wichtig in Bezug auf eine Verbesserung der Operationsfähigkeit und dergleichen.
Ein Motor mit großem Drehmoment ist unverzichtbar, wenn ein flaches Gewicht an einem Motor angebracht ist, um eine Uhr als einen Vibrationsalarm zu verwenden, um über die Zeit zu informieren, wobei bei Drehung des Motors erzeugte Vibrationen verwendet werden, oder wenn eine Scheibe anstelle eines Zeigers an einem Uhrenmotor befestigt ist, um eine andere Anzeige als die Zeitanzeige durchzuführen.
Wenn der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, kann, selbst wenn die Ausgabe eines Antriebsimpulses gestoppt wird, der Motor nicht unverzüglich anhalten aufgrund der Trägheit des Motors oder von Teilen (z. B. ein Reduktionsringzug und ein Zeiger in der Uhr), die mit dem Motor verbunden sind. Normalerweise wird, um eine vorbestimmte Anzahl von Drehungen zu erhalten, eine entsprechende Anzahl von Impulsen ausgegeben. In diesem Fall jedoch ist die Anzahl von Ausgangsimpulsen nicht gleich der Anzahl von Umdrehungen des Motors.
Bei beispielsweise einem Uhrenzeiger ist dies ein wesentlicher Fehler und führt zu einem Zeitanzeigefehler und dergleichen. Zusätzlich kann der bei dem Stator durch einen Antriebsimpuls, der zum nächsten Antreiben des Motors ausgegeben wird, erzeugte magnetische Pol von der Polposition des Rotors verschoben werden in Abhängigkeit von der Polposition des Rotors beim Stoppen des Motors, und der Motor kann sich nicht normal drehen. Daher ist es bei einem System zum Antreiben des Motors mit hoher Geschwindigkeit und genauer Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Motors auf einen gewünschten Wert wichtig, dass der Motor an einer vorbestimmten Position angehalten wird. Eine herkömmliche Motorantriebsvorrichtung wird nachfolgend beschrieben durch Veranschaulichung des Schrittmotors einer elektronischen Uhr.
Fig. 1 ist eine Ansicht der Anordnung einer Motorantriebsvorrichtung, die durch einen herkömmlichen bipolaren Schrittmotor gebildet ist, und die Fig. 2 bis 7 sind jeweils Draufsichten, die die Positionsbeziehung zwischen den magnetischen Polen eines Stators und eines Rotors zeigen. Als ein Mittel zum Umwandeln eines elektrischen Signals in eine mechanische Drehbewegung wird der bipolare Schrittmotor gebildet durch eine Antriebsspule 101, einen flachen Stator 102 und einen Rotor 103, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der flache Stator 102 hat einen Schritt 102a, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Motortreiber 104a und 104b sind so angeordnet, dass sie das Fließen eines Stroms durch die Antriebsspule 101 bewirken, indem das Potential zwischen den beiden Anschlüssen der Antriebsspule 101 verändert wird, wodurch der flache Stator 102 erregt wird. In dem in Fig. 1 gezeigten bipolaren Motor ist, wenn kein Strom durch die Antriebsspule 101 fließt, die Polposition des Rotors 103 mit Bezug auf den flachen Stator 102 an einem statisch stabilen Punkt 110, der in Fig. 2 gezeigt ist; wenn ein Strom durch die Antriebsspule 101 fließt, um den flachen Stator 102 zu erregen, ist sie an einem elektromagnetisch stabilen Punkt 111, der in Fig. 3 gezeigt ist. Normalerweise wird in der elektronischen Uhr ein Antriebsimpulssignal zum Ändern des Potentials zwischen den beiden Anschlüssen der Antriebsspule 101 von dem Motortreiber 104a oder 104b während 4 bis 5 ms ausgegeben, um zu bewirken, dass ein Impulsstrom durch die Antriebsspule 101 fließt, wodurch der Rotor 103 gedreht wird. Wenn sich der Rotor 103 während der Zuführung des Stroms zu der Antriebsspule 101 dreht, und mit Bezug auf den flachen Stator 102 nahezu in eine Polposition gelangt, die in Fig. 4 gezeigt ist, wird der durch die Antriebsspule 101 fließende Strom angehalten. Der Rotor 103 dreht sich aufgrund der Trägheit in die Position nach Fig. 5, wird einer gedämpften Vibration um den statisch stabilen Punkt 110 unterworfen und hält schließlich an.
Nachdem der Rotor 103 zum Stillstand gekommen ist, wird ein Antriebsimpulssignal z. B. von dem Motortreiber 104a ausgegeben, um zu bewirken, dass ein Strom durch die Antriebsspule 101 fließt, wodurch der flache Stator 102 erregt wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist. In diesem Fall dreht sich der Rotor 103 um 180º in der in Fig. 6 gezeigten Drehrichtung A. Weiterhin wird, nachdem der Rotor 103 zum Stillstand gekommen ist, ein Antriebsimpulssignal von dem Motortreiber 104b auf einer Seite entgegengesetzt zu der Seite, von der das vorhergehende Antriebsimpulssignal ausgegeben wurde, ausgegeben. Dann dreht sich der Rotor 103 um weitere 180º in der Richtung A gemäß Fig. 6. Wenn der Rotor 103 gedreht wird, indem ein Strom durch die Antriebsspule 101 fließt, nachdem der Rotor 103 zum Stillstand gekommen ist, dreht er sich zuverlässig in der in Fig. 6 gezeigten Richtung A.
Wenn der Schrittmotor mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht werden soll, muss sich der Rotor 103 selbstverständlich mit einer hohen Geschwindigkeit drehen. Zu dieser Zeit muss das Intervall zwischen den von den Rotortreibern 104a und 104b ausgegebenen Antriebsimpulssignalen verkürzt werden.
Wenn das Ausgabeintervall zwischen den Antriebsimpulssignalen verkürzt wird, um den Rotor 103 mit einer höheren Geschwindigkeit zu drehen, muss das nächste Antriebsimpulssignal vor der gedämpften Vibration des Rotors 103 unmittelbar nach dem Anhalten seiner Drehung ausgegeben werden.
Wenn das nächste Antriebsimpulssignal ausgegeben wird, wenn sich der Rotor 103 in der in Fig. 7 gezeigten Position während der gedämpften Vibration befindet, d. h. der Rotor 103 und der elektromagnetisch stabile Punkt 111 die in Fig. 7 gezeigte Positionsbeziehung haben, dreht sich der Rotor 103 unerwünschterweise in der Richtung entgegengesetzt zur in Fig. 6 gezeigten Richtung A, d. h. entgegengesetzt zur normalen Richtung. Daher muss, um den Rotor 103 stabil zu drehen, das Ausgabeintervall zwischen Antriebsimpulssignalen auf eine Dauer oder mehr eingestellt werden, die erforderlich ist, um die gedämpfte Vibration des Rotors 103 nach der Drehung innerhalb eines Bereichs zu stabilisieren, damit der elektromagnetisch stabile Punkt 111 nicht überschritten wird.
Selbst die minimale Gesamtzeit der Impulsbreite des Antriebsimpulssignals und der Stabilisierungszeit für die gedämpfte Vibration, d. h. die minimale Ausgabenperiode des Antriebsimpulssignals beträgt etwa 10 ms. Dies zeigt, dass die Ausgabefrequenz des Antriebsimpulssignals bei dem gegenwärtigen Antriebsschema auf etwa 100 Hz begrenzt ist.
Dieses Problem wurde jedoch gelöst durch das in der japanischen Patentanmeldung Nr. 6-304440 (EP-A- 0744825), die von der vorliegenden Anmelderin eingereicht wurde, offenbarte Schema.
Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Treiberschaltung in einer herkömmlichen Motorantriebsvorrichtung zeigt, und Fig. 9 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise der Treiberschaltung nach Fig. 8 zeigt.
In Fig. 8 bezeichnet die Bezugszahl 25' eine Treiberschaltung, die durch Motortreiber 1a und 1b gebildet wird. Die Bezugszahl 2 bezeichnet eine Antriebsspule; und 41' eine Erfassungsschaltung für eine gegenelektromotorische Spannung, die eine Vorspannschaltung 3 und eine Spannungserfassungsschaltung 5 hat. Die Vorspannschaltung 3 wird gebildet durch Schalter 3a und 3b und Vorspannwiderstände 3c und 3d mit demselben Widerstandswert. Die Bezugszahl 4 bezeichnet einen flachen Stator. Die Spannungserfassungsschaltung 5 wird gebildet durch einen Inverter 5a, einen Rückkopplungswiderstand 5b und einen Eingangswiderstand 5c. Die Bezugszahl 6 bezeichnet einen Inverter; 103 einen Rotor; und 42' einen Motor, der von der Antriebsspule 2, dem flachen Stator 4 und dem Rotor 103 gebildet wird.
Wenn ein Signal OE1 auf den Pegel "H" gesetzt wird, geben die Motortreiber 1a und 1b gepuffert Eingangssignale O1in bzw. O2in aus; wenn sich das Signal OE1 auf dem Pegel "L" befindet, werden ihre Ausgänge in einen Hochimpedanzzustand versetzt. Die Schalter 3a und 3b werden ausgeschaltet, wenn ein Signal SE, das von dem Inverter 6 ausgegeben wird, den Pegel "L" hat, und eingeschaltet, wenn das Signal SE den Pegel "H" hat.
Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 8 wird mit Bezug auf das Wellenformdiagramm nach Fig. 9 erläutert.
Während eine Periode (a) in Fig. 9 fließt, da das Signal OE1 den Pegel "H" hat und ein "H"-Pegel- Antriebsimpulssignal von dem Motortreiber 1a ausgegeben wird, ein Strom durch die Antriebsspule 2, um den Rotor 103 zu drehen. Während dieser Periode sind beide Schalter 3a und 3b im Aus-Zustand, da das Signal SE den Pegel "L" hat. Während einer Periode (b) in Fig. 9 sind, da das Signal OE1 den Pegel "L" hat, die Ausgänge der Motortreiber 1a und 1b im Hochimpedanzzustand und die Schalter 3a und 3b sind eingeschaltet. Die Spannung in einem Anschluss X als einem Anschluss der Antriebsspule 2 wird geteilt in eine Vorspannung Vb, die 1/2 der Leistungszuführungsspannung ist.
Eine Spannungswellenform, die an einem Anschluss Y als einem anderen Anschluss der Antriebsspule 2 während der Periode (b) in Fig. 9 auftritt, wird erläutert.
Wenn die Ausgänge der Motortreiber 1a und 1b im Hochimpedanzzustand sind, sind die Schalter 3a und 3b im Ein-Zustand und die Spannung an dem Anschluss X wird durch die Vorspannwiderstände 3c und 3d auf den Pegel der Vorspannung Vb gesetzt, der Spannungswert an dem Anschluss Y wird die Vorspannung Vb ähnlich der des Anschlusses X, solange wie sich der Rotor 103 nicht dreht und die Motortreiber 1a und 1b keinen Einfluss haben. Jedoch wird, unmittelbar nachdem ein Antriebsimpulssignal während der Periode (a) in Fig. 9 ausgegeben wird, ein durch die Antriebsspule 2 fließende Strom angehalten, um eine induzierte Spannung Vr in Fig. 9 zu erzeugen. Wenn ein Antriebsimpulssignal ausgegeben wird, um den Rotor 103 zu drehen, wird bei der Drehung des Rotors 103 eine gegenelektromotorische Spannung Vg erzeugt, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die zusammengesetzte Wellenform dieser erzeugten Spannungen tritt an dem Anschluss Y auf. Die an dem Anschluss Y auftretende Spannungswellenform wird durch die Spannungserfassungsschaltung 5 verstärkt, um eine durch Aout in Fig. 9 gezeigte Wellenform zu erhalten.
In der Wellenform Aout während der Periode (b) in Fig. 9 ist die induzierte Spannung, die von der Antriebsspule 2 erzeugt wird, unmittelbar nachdem das Antriebsimpulssignal ausgegeben wird, dominant. Mit dem Verstreichen der Zeit nimmt der Einfluss der induzierten Spannung ab, während die gegenelektromotorische Spannung von dem Rotor 103 dominant wird.
In Fig. 9 wird ein Zeitpunkt (Zeit P), zu dem die Wellenform Aout die Vorspannung Vb von der positiven Richtung zu der negativen Richtung kreuzt, nahezu gleich einem Zeitpunkt, zu dem der Rotor 103 den vorbeschriebenen elektromagnetisch stabilen Punkt passiert. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Antriebsimpulssignal von dem Motortreiber 1b auf der Seite, die der Seite, von der das vorhergehende Antriebsimpulssignal ausgegeben wurde, entgegengesetzt ist, ausgegeben wird, dreht sich der Rotor 103 kontinuierlich in der Vorwärtsrichtung ohne eine umgekehrte Drehung, da seine Polposition mit Bezug auf den flachen Stator 4 bereits den elektromagnetisch stabilen Punkt passiert hat.
Fig. 10 zeigt einen anderen Stand der Technik, bei dem eine von einem Motor erzeugte gegenelektromotorische Spannung durch eine koaxial mit einer Antriebsspule gewickelte Erfassungsspule erfasst wird. Der vorbeschriebene Schrittmotor in Fig. 1 weist weiterhin eine Spannungserfassungsvorrichtung auf, die gebildet ist durch eine Erfassungsspule 105, die koaxial mit der Antriebsspule 101 gewickelt ist, einem Differenzverstärker 106a zum Erfassen einer bei Drehung des Rotors 103 an der Erfassungsspule 105 erzeugten gegenelektromotorischen Spannung, sowie einen Komparator 108 zum Vergleichen eines Ausgangssignals des Differenzverstärkers 106a mit einer Bezugsspannung Vb und zum Ausgeben eines Signals Aout als Vergleichsergebnis.
In Fig. 10 bezeichnet die Bezugszahl 25 eine durch Motortreiber 104a und 104b gebildete Treiberschaltung; 41 eine Erfassungsschaltung für eine gegenelektromotorische Spannung, die von der um einen Stator 102 gewickelten Erfassungsspule 105, dem Differenzverstärker 106a und dem Komparator 108 gebildet wird, und 42 einen von der Antriebsspule 101, dem Stator 102 und dem Rotor 103 gebildeten Motor.
Bei diesem Stand der Technik wird die Polposition des Rotors 103 mit Bezug auf den flachen Stator 102 während der Drehung des Rotors 103 erfasst durch Erfassung der bei Drehung des Rotors 103 erzeugten gegenelektromotorischen Spannung durch Verwendung der Spannungserfassungsvorrichtung durch die Erfassungsspule 105, und die Ausgabezeit des Antriebsimpulssignals wird auf der Grundlage des Ausgangssignals des Komparators 108 gesteuert.
Der Motor mit dieser Anordnung nach dem Stand der Technik kann ähnlich dem Schema der Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung des Motors angetrieben werden durch Verwendung der vorbeschriebenen Antriebsspule 2 in Fig. 8. Fig. 11 zeigt Wellenformen bei diesem Stand der Technik. Bei dieser Anordnung ist, da die Gleichstromkomponente eines durch die Antriebsspule 101 fließenden Strom durch Ausgabe des Antriebsimpulses entfernt wird, eine Spannungswellenform, die an einem Ausgang des Differenzverstärkers auftritt, die zusammengesetzte Wellenform aus Vg und Vr.
Bei diesem Stand der Technik wird die gegenelektromotorische Spannung durch die koaxial mit der Antriebsspule 101 gewickelte Erfassungsspule 105 erfasst. Dieses Schema wurde bereits durch die vorliegende Anmelderin als ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-235777 angemeldet.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten Antriebsschema das Ausgabeintervall zwischen Antriebsimpulssignalen minimiert werden. Als eine Folge kann der Motor mit einer Geschwindigkeit gedreht werden, die etwa das dreifache von derjenigen eines normalen Schrittantriebsschemas beträgt.
Bei diesem herkömmlichen Synchronisationsantriebsschema unterscheiden sich die Antriebsimpulsbedingungen beim Start des Motors stark von denjenigen, wenn sich die Drehgeschwindigkeit eine vorbestimmte Zeit nach dem Start stabilisiert hat. Daher werden vorher mehrere Arten von zu der Treiberschaltung zu liefernden Antriebsimpulssignalen vorbereitet. Ein Antriebsimpulssignal mit einer großen Breite wird beim Start des Motors zu der Treiberschaltung geliefert, und die Impulsbreite des zu liefernden Antriebsimpulssignals nimmt mit einer Zunahme der Drehgeschwindigkeit ab.
Jedoch ändern sich in einem System, in welchem ein Motor durch eine schwere Last belastet ist, und insbesondere durch eine unausgeglichene Last wie ein flaches Gewicht für einen Vibrationsmotor, die Antriebsimpulsbedingungen stark in Abhängigkeit von der Stellung des Motors. Das heißt, eine beim Start erforderliche Energie ist stark unterschiedlich zwischen einem Fall, bei dem die Drehwelle des Motors senkrecht zu der Schwerkraft ist und das flache Gewicht sich in einer solchen Position befindet, dass die Drehung gegen die Schwerkraft gestartet wird, und einem Fall, bei dem das flache Gewicht sich in einer solchen Position befindet, dass die Drehung in Übereinstimmung mit der Schwerkraft gestartet wird. Als eine Folge ändern sich die Breitenbedingungen für die von der Treiberschaltung ausgegebenen Antriebsimpulse.
Wenn der Motor durch das herkömmliche Antriebsschema angetrieben wird, kann er nicht glatt starten, da die Impulsbreite beim Start unter vorbestimmten Bedingungen festgelegt ist. Das heißt, wenn das flache Gewicht die Drehung gegen die Schwerkraft beginnt, kann die Impulsbreite nicht groß genug sein, um den Motor zu starten, und der Motor dreht sich nicht. Wenn das flache Gewicht die Drehung in Übereinstimmung mit der Schubkraft beginnt, ist die Impulsbreite übermäßig groß, was zu einer Zunahme des Leistungsverbrauchs führt.
Bei dem Schema des Antriebs des Motors synchron mit dem Phasenwinkel des Rotors, was ein Merkmal des herkömmlichen Antriebsschemas ist, muss das nächste Antriebsimpulssignal zu dem Zeitpunkt ausgegeben werden, zu dem sich der Motor dreht, um eine entgegengesetzte Phase zu erreichen. Wenn ein Impuls mit einer übermäßigen Breite ausgegeben wird, wird derselbe Antriebsimpuls noch ausgegeben, selbst nachdem der Motor die entgegengesetzte Phase erreicht hat. Als eine Folge wird der Motor gebremst, so dass der Drehungswirkungsgrad stark herabgesetzt wird.
Bei dem Schema der allmählichen Abnahme der Impulsbreite eines Antriebsimpulssignals innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem Start des Motors wird, wenn die Last des Motors groß ist oder wenn die Antriebsspannung niedrig ist, die Impulsbreite herabgesetzt, bevor die Drehgeschwindigkeit des Motors ausreichend zunimmt. Als eine Folge kann nicht nur das Beschleunigungsvermögen des Motors herabgesetzt werden, sondern es kann auch die für die Drehung erforderliche Energie nicht erhalten werden, um den Motor in einigen Fällen anzuhalten.
Wenn die Impulsbreite des Antriebsimpulssignals sich mit Bezug auf die Drehgeschwindigkeit nicht ausreichend verringert hat, d. h., wenn ein Antriebsimpulssignal mit einer übermäßigen Impulsbreite ausgegeben wird, wird das von der Spannungserfassungsschaltung 5 in Fig. 8 ausgegebene Signal Aout wird das in Fig. 12 gezeigte. Das heißt, die von dem Motor erzeugte gegenelektromotorische Spannung verschiebt sich zu der negativen Seite mit Bezug auf das Potential Vb, bevor der Einfluss der induzierten Spannung, die nach der Ausgabe eines Antriebsimpulssignals erzeugt wird, verschwindet. Aus diesem Grund wird kein nächstes Antriebsimpulssignal, das zu der Zeit Q ausgegeben werden soll, ausgegeben. Als eine Folge wird der Motor angehalten, oder, selbst wenn er nicht anhält, nimmt die Drehgeschwindigkeit nicht zu.
Zusätzlich zu dem vorstehend diskutierten Stand der Technik wird auch auf die US-A-4550279 Bezug genommen, die eine Anordnung offenbart, bei der, um die Drehgeschwindigkeit eines Schritt für Schritt-Motors in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu erhöhen, der Motor bei seiner "Synchrongeschwindigkeit" angetrieben wird. Damit der Motor N-Schritte mit hoher Geschwindigkeit durchführt, muss ein Startantriebsimpuls zugeführt werden, der eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung induziert, dann müssen N-2 abwechselnde Aufrechterhaltungsimpulse und schließlich ein Stoppimpuls zugeführt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Probleme zu lösen und zuverlässige Starteigenschaften und ein stabiles Drehvermögen eines Motors zu erzielen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung für einen Motor vorgesehen, mit einem Schrittmotor, der durch einen Stator mit zumindest zwei Polen, einen Rotor mit einem Permanentmagneten mit zumindest zwei Polen und einer Antriebsspule, die mit dem Stator magnetisch gekoppelt ist, gebildet wird, Antriebsimpuls-Erzeugungsmitteln für die Ausgabe eines Antriebsimpulssignals zum Antreiben des Schrittmotors, einer Treiberschaltung zum Zuführen eines Antriebsstroms zu der Antriebsspule auf der Grundlage des Signals von den Antriebsimpuls- Erzeugungsmitteln, einer Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen einer gegenelektromotorischen Spannung, die bei Drehung des Rotors erzeugt wurde, und Polpositionserfassungsmitteln zum Erfassen einer Polposition des sich drehenden Rotors mit Bezug auf den Stator auf der Grundlage eines von der Spannungserfassungsschaltung erzeugten Erfassungssignals, wobei die Antriebsimpuls-Erzeugungsmittel die Ausgangszeiten des Antriebsimpulssignals auf der Grundlage des Erfassungssignals von den Polpositions- Erfassungsmitteln steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Polpositions-Erfassungsmittel die Ausgaben des Antriebsimpulssignals anhalten auf der Grundlage des Erfassungssignals von der Spannungserfassungsschaltung, das während einer Ausgabeperiode des Antriebsimpulssignals erfasst wird, und ein Antriebsimpulssignal mit einer Phase, die entgegengesetzt zu der des Antriebsimpulssignals ist, ausgeben.
Weitere Merkmale und Aspekte der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung und den begleitenden Ansprüchen offenbart.
Die Erfindung wird nun nur beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm des Treiberteils einer herkömmlichen Motorantriebsvorrichtung,
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die den statisch stabilen Punkt eines bipolaren Schrittmotors in Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 ist eine Draufsicht, die den elektromagnetisch stabilen Punkt des bipolaren Schrittmotors in Fig. 1 zeigt,
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die die Polposition während der Drehung des bipolaren Schrittmotors in Fig. 1 zeigt,
Fig. 5 ist eine Draufsicht, die die Drehrichtung des bipolaren Schrittmotors in Fig. 1 zeigt,
Fig. 6 ist eine Draufsicht, die die Drehrichtung des bipolaren Schrittmotors in Fig. 1 zeigt,
Fig. 7 ist eine Draufsicht, die die Drehrichtung des bipolaren Schrittmotors in Fig. 1 zeigt,
Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm einer Treiberschaltung in einer Motorantriebsvorrichtung nach dem Stand der Technik,
Fig. 9 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise der Treiberschaltung in Fig. 8 zeigt,
Fig. 10 ist ein Schaltungsdiagramm einer Treiberschaltung in einer Motorantriebsvorrichtung nach einem anderen Stand der Technik,
Fig. 11 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise der Treiberschaltung nach Fig. 10 zeigt,
Fig. 12 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise der Treiberschaltung in Fig. 8 zeigt,
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, das das erste Ausführungsbeispiel eines Treibersystems in einer Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 14 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 13 zeigt,
Fig. 15 ist ein Wellenformdiagramm, das die Zustände von jeweiligen Teilen der Schaltung zeigt, wenn der Motor sich durch den ersten Impuls nicht dreht,
Fig. 16 ist ein Wellenformdiagramm, das die Zustände der jeweiligen Teile der Schaltung zeigt, wenn sich der Motor durch den ersten Impuls nicht dreht,
Fig. 17 ist ein Schaltungsdiagramm, bei dem ein Hysteresekomparator bei der Treiberschaltung nach Fig. 10 verwendet wird,
Fig. 18 ist ein Blockschaltbild, das das zweite Ausführungsbeispiel des Treibersystems in der Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 19 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 18 zeigt,
Fig. 20 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 18 zeigt,
Fig. 21 ist ein Schaltungsdiagramm, in welchem ein Hysteresekomparator bei der Treiberschaltung nach Fig. 8 verwendet wird,
Fig. 22 ist ein Blockschaltbild, das das dritte Ausführungsbeispiel des Treibersystems in der Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 23 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 22 zeigt,
Fig. 24 ist ein Blockschaltbild, das eine andere Anordnung des dritten Ausführungsbeispiels nach Fig. 22 zeigt,
Fig. 25 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 24 zeigt,
Fig. 26 ist ein Blockschaltbild, das das vierte Ausführungsbeispiel des Treibersystems bei der Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 27 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 26 zeigt,
Fig. 28 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 26 zeigt,
Fig. 29 ist ein Blockschaltbild, das das fünfte Ausführungsbeispiel des Treibersystems in der Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 30 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 29 zeigt,
Fig. 31 ist ein Blockschaltbild, das das sechste Ausführungsbeispiel des Treibersystems in der Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 32 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung des siebenten Ausführungsbeispiels des Treibersystems in der Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 33 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 32 zeigt,
Fig. 34 ist ein Blockschaltbild, das das achte Ausführungsbeispiel des Treibersystems in der Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 35 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 34 zeigt.

Beste Art zur Ausführung der Erfindung

Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, das das erste Ausführungsbeispiel eines Treibersystems in einer Motorantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 14 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibersystems nach Fig. 13 zeigt.
In Fig. 13 bezeichnet die Bezugszahl 21 eine Oszillationsschaltung zum Oszillieren eines Bezugsfrequenzsignals OSC; 22 eine Frequenzteilungsschaltung zur Ausgabe eines Signals Fdiv, das durch Teilen der Bezugsfrequenz OSC erhalten wurde; 23 eine Wellenform-Formungsschaltung zum Formen eines Signals OE, das als ein Basissignal für ein Antriebsimpulssignal zum Antrieb eines Motors 42 dient; 24 eine Antriebssteuerschaltung zur Ausgabe eines Signals O1in oder O2in als das Antriebsimpulssignal auf der Grundlage von Signalen OE und Fd; 25 eine Treiberschaltung zur Ausgabe eines Signals drv1 oder drv2 zum Antreiben des Motors 42 auf der Grundlage der Signal O1in und O2in; 26a eine Erfassungsschaltung für eine positive Kante zur Ausgabe eines Erfassungssignals PE für eine positive Kante, wenn ein von einer Erfassungsschaltung 41 für eine gegenelektromotorische Spannung erfasstes Signal Aout ein Bezugspotential Vb in der positiven Richtung (von der negativen Richtung in die positive Richtung) kreuzt; 26b eine Erfassungsschaltung für eine negative Kante zur Ausgabe eines Erfassungssignals NE für eine negative Kante, wenn das von der Erfassungsschaltung 41 für die gegenelektromotorische Spannung erfasste Signal Aout das Bezugspotential Vb in der negativen Richtung (von der positiven Richtung zu der negativen Richtung) kreuzt; 31 eine ODER-Schaltung zur Ausgabe einer ODER-Beziehung zwischen den Erfassungssignalen PE und NE für die positive und negative Kante; und 28 eine Zeitgeberschaltung zum Messen einer vorbestimmten Zeit nach dem Anstieg des Antriebsimpulssignals. Die Bezugszahl 27 bezeichnet eine Impulssteuerschaltung, die das Signal Fd zum Steuern des Betriebs/Nichtbetriebs der Antriebssteuerschaltung 24 und ein Signal Ptrg zum Steuern der Ausgabezeit des von der Wellenform- Formungsschaltung 23 ausgegebenen Signals OE ausgibt. Die Treiberschaltung 25, die Erfassungsschaltung 41 für die gegenelektromotorische Spannung und der Motor 42 haben die in Fig. 10 beschriebenen Anordnungen nach dem Stand der Technik. Die Bezugszahl 40 bezeichnet eine Polpositions-Erfassungsschaltung, die von der Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante, der Erfassungsschaltung 26b für die negative Kante, der ODER-Schaltung 31 und der Erfassungsschaltung 41 für die gegenelektromotorische Spannung gebildet wird.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 14 beschrieben.
Wenn dieses Schaltungssystem der Motorantriebsvorrichtung nicht im Betrieb ist, d. h. wenn der in Fig. 10 gezeigte Rotor 103 sich nicht dreht, hat das von der Impulssteuerschaltung 27 ausgegebene Signal Fd den Pegel "H". In diesem Zustand haben, da beide Ausgangssignale O1in und O2in der Antriebssteuerschaltung 24 zu der Treiberschaltung 25 den Pegel "L" haben, beide Ausgangssignale der Motortreiber 104a und 104b den Pegel "L".
Bei der Drehung des Rotors 103 ändert sich, wenn ein Startsignal SS extern in die Impulssteuerschaltung 27 eingegeben wird, das von der Impulssteuerschaltung 27 ausgegebene Signal Fd in den Pegel "L". Bei Empfang des Signals SS startet die Zeitgeberschaltung 28 eine Zeitgeberoperation. Wenn das Signal Fd in den Pegel "L" geändert wird, und das Signal OE sich in "H" ändert, gibt die Antriebssteuerschaltung 24 ein "H"- Signal O1in für ein "L"-Pegelsignal OE aus oder gibt ein "H"-Signal O2in für ein "H"-Pegelsignal OE aus. In Fig. 14 ist das Signal O1in bei "H", da das Signal OE unmittelbar nachdem das Signal SS ausgegeben wird, bei "L" ist.
Die Arbeitsweise der Erfassungsschaltungen 26a und 26b für die positive und die negative Kante wird beschrieben. Die Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante wird aktiv, wenn das Signal OE den Pegel "H" hat, und gibt das Erfassungssignal PE für die positive Kante aus, wenn das Signal Aout die Vorspannung Vb in der positiven Richtung kreuzt. Die Erfassungsschaltung 26b für die negative Kante wird aktiv, wenn das Signal OE den Pegel "L" h at, und gibt das Erfassungssignal NE für die negative Kante aus, wenn das Signal Aout die Vorspannung Vb in der negativen Richtung kreuzt, während das Signal OE den Pegel "L" hat.
Während einer Periode t1 in Fig. 14 ist die Erfassungsschaltung 26b für die negative Kante in Betrieb, da das Signal OE bei "L" ist. Wenn das Ausgangssignal O1in von der Antriebssteuerschaltung 24 bei "H" gehalten wird, hat das Signal Aout als ein Signal von der Treiberschaltung 25 eine Wellenform während der Periode t1 in Fig. 14.
Während der Periode t1 gibt, wenn das Signal Aout das Potential der Vorspannung Vb von der positiven Richtung zu der negativen Richtung kreuzt, die Erfassungsschaltung 26b für die negative Kante, das Erfassungssignal NE für die negative Kante aus. Bei Empfang des Erfassungssignals NE für die negative Kante durch die ODER-Schaltung 31 gibt die Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ptrg aus. Wenn die Zeitgeberschaltung 28 in gleicher Weise das Erfassungssignal NE für die negative Kante über die ODER-Schaltung 31 empfängt, setzt sie ihre Zeitgeberoperation zurück und wird angehalten.
Die Wellenform-Formungsschaltung 23 ändert das Signal OE in den Pegel "H" während einer Periode t2 in Fig. 14 synchron mit dem Anstieg des Signal Ptrg. Die Antriebssteuerschaltung 24 ändert das Signal O2in in den Pegel "H", während das Signal OE bei "H" ist.
Während der Periode t2 in Fig. 14 empfängt die Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante das Signal Aout und gibt das Erfassungssignal PE für die positive Kante aus, wenn der Pegel des Signals Aout die Vorspannung Vb von der negativen Richtung zu der positiven Richtung kreuzt. Bei Empfang des Erfassungssignals PE für die positive Kante über die ODER- Schaltung 31 gibt die Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ptrg aus. Dieselbe Operation wird wiederholt ausgeführt, um den Rotor 103 kontinuierlich zu drehen.
Um die Drehung des Rotors 103 anzuhalten, wird ein Stoppsignal Es extern in die Impulssteuerschaltung 27 eingegeben. Wenn die Impulssteuerschaltung 27 das Erfassungssignal PE oder NE für die positive oder die negative Kante unmittelbar nach Empfang des Stoppsignals Es empfängt, gibt sie das letzte Ptrg aus. In dem Beispiel von Fig. 14 empfängt die Impulssteuerschaltung 27 das Erfassungssignal NE für die negative Kante und gibt das Signal Ptrg aus.
Während einer Periode t4 in Fig. 14 wird ein "H"- Pegelsignal O2in ausgegeben, um die Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante zu aktivieren, und das Erfassungssignal PE für die positive Kante wird zu einem Zeitpunkt ausgegeben, zu welchem das Signal Aout die Vorspannung Vb von der negativen Richtung zu der positiven Richtung kreuzt. Wenn die Impulssteuerschaltung 27 das Erfassungssignal PE für die positive Kante nach Empfang des Stoppsignals Es empfängt, ändert sie das Signal Fd in den Pegel "H" und fixiert die Ausgangssignale der Motortreiber 104a und 104b auf dem Pegel "L", wodurch der Betrieb der Schaltung beendet wird.
Das vorbeschriebene erste Ausführungsbeispiel nimmt an, dass der Rotor 103 durch den ersten Impuls beim Beginn der Ausgabe eines Signals O1in mit dem Pegel "H" auf eine Drehpolposition eingestellt wird. Im praktischen Gebrauch jedoch stimmt die Phase des Antriebsimpulssignals nicht immer mit der Polposition des Rotors 103 überein. Insbesondere wenn eine Last mit einer großen Trägheit wie ein Vibrationsalarm angefügt ist, kann der Motor durch die Trägheit weitergedreht werden, selbst nachdem die Drehung des Motors angehalten ist. In einem solchen Fall ist die endgültige Polposition unbestimmt.
Die obige Situation wird in Betracht gezogen, und es wird mit Bezug auf die Fig. 13 und 15 beschrieben, wie das System nach der vorliegenden Erfindung arbeitet, wenn sich der Motor nicht durch den ersten Impuls dreht.
Fig. 15 ist ein Wellenformdiagramm, das die Zustände der jeweiligen Teile der Schaltung zeigt, wenn sich der Motor nicht durch den ersten Impuls dreht.
Wenn der Motor nicht in der Lage ist, sich durch den ersten Impuls zu drehen, ist das von der Treiberschaltung 25 ausgegebene Signal Aout in einem in Fig. 15 oder 16 gezeigten Zustand. Das heißt, da der Motor sich nicht dreht, wird eine gegenelektromotorische Spannung Vr, die bei normaler Drehung des Motors erzeugt wird, kaum erzeugt. Als eine Folge hängt das Signal Aout nur von einer Spannung ab, die bei Ausgabe eines Antriebsimpulssignals in einer Erfassungsspule induziert wird. In diesem Fall sollte, wenn der Einfluss der induzierten Spannung verschwindet, die Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen des in Fig. 10 gezeigten Differenzverstärkers 106a grundsätzlich 0 werden. In der Praxis jedoch wird eine gewisse Potentialdifferenz erzeugt, so dass das Potential des Signals Aout geringfügig höher oder niedriger als die Vorspannung Vb ist.
Wenn das Potential des Signals Aout höher als Vb ist, nachdem der Einfluss der induzierten Spannung verschwunden ist, kreuzt das Signal Aout den Pegel Vb von der positiven zu der negativen Richtung nicht, selbst wenn das Antriebsimpulssignal kontinuierlich ausgegeben wird. Aus diesem Grund wird kein Signal Ptrg erzeugt, das als der Ausgangszeitpunkt des nächsten Antriebsimpulssignals dient. In diesem System wird, wenn das Signal SS eingegeben wird, ein Startantriebsimpulssignal ausgegeben, und die Zeitgeberoperation der Zeitgeberschaltung 28 wird durchgeführt. Wenn kein Erfassungssignal für die positive oder die negative Kante selbst nach einer vorbestimmten Zeit (t1' in Fig. 15) ausgegeben wird, gibt die Zeitgeberschaltung 28 ein Pseudoerfassungssignal Tup aus und hält ihre Zeitgeberoperation an. Bei Empfang des Signals Tup gibt die Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ptrg aus. Demgemäß wird ein Signal O2in mit dem Pegel "H" unmittelbar ausgegeben, d. h., das nächste Impulssignal mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des ersten Antriebsimpulssignals wird ausgegeben, wodurch der Rotor 103 gedreht wird. Die nachfolgende Operation wird unter derselben Steuerung wie der in dem vorbeschriebenen Fall, bei dem der Motor durch den ersten Impuls gedreht wird, durchgeführt.
Wenn das Potential des Signals Aout nach dem Einfluss der induzierten Spannung niedriger als Vb ist, kreuzt die Wellenform des Signals Aout Vb von der positiven Richtung zu der negativen Richtung unmittelbar nachdem der Einfluss der induzierten Spannung verschwunden ist, so dass die Erfassungsschaltung 26b für die negative Kante unmittelbar das Signal NE ausgibt. Nach Empfang des Signals NE hält die Zeitgeberschaltung 28 ihre Zeitgeberoperation an. Die Impulssteuerschaltung 27 gibt das Signal Ptrg aus. Die nachfolgende Operation wird unter derselben Steuerung wie der bei dem vorgeschriebenen Fall, bei dem der Motor durch den ersten Impuls gedreht wird, durchgeführt.
Bei dem vorbeschriebenen System kann eine 180º- Drehung des Motors erkannt werden durch Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung, die von dem Motor während der Ausgabe eines Antriebsimpulssignals erzeugt wird. Wenn der nächste Impuls zu diesem Zeitpunkt ausgegeben wird, kann der Motor mit einem hohen Wirkungsgrad sicher angetrieben werden ohne Verringerung seiner Drehleistung.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann, da keine Antriebsimpulssignal-Leerlaufperiode zum Erfassen der Polposition erforderlich ist, anders als beim Stand der Technik das Intervall zwischen dem Antriebsimpulssignal und dem nächsten Antriebsimpulssignal eliminiert werden, um den Motor mit hoher Geschwindigkeit stabil anzutreiben. Zusätzlich kann der Motor zuverlässig gestartet werden ungeachtet der Polposition des Rotors 103 beim Start.
In Fig. 10 ist die von dem Komparator 108 zum Vergleichen eines Ausgangssignals des Differenzverstärkers 106a mit der Bezugsspannung Vb und zum Ausgeben eines Signals als Vergleichsergebnis gebildete Spannungserfassungsvorrichtung hinzugefügt. Alternativ kann, wie in Fig. 17 gezeigt ist, ein Hysteresekomparator gebildet werden durch Verbinden einer durch einen Differenzverstärker 107a, einen Rückkopplungswiderstand 107b und einen Eingangswiderstand 107c gebildeten Schaltung 107 mit einer durch einen Differenzverstärker 106a, einen Rückkopplungswiderstand 106b und einen Eingangswiderstand 106c gebildeten Schaltung 106, und eine Hysterese kann für das Bezugspotential vorgesehen werden, um das Kreuzen der gegenelektromotorischen Spannung zu prüfen, damit die Polposition erfasst wird.
Wenn der Hysteresekomparator auf diese Weise angeordnet ist, um den Zeitpunkt für die Erfassung, ob die gegenelektromotorische Spannung das Bezugspotential kreuzt, zu verzögern, kann eine durch den Einfluss eines externen magnetischen Feldes oder dergleichen bewirkte Fehlfunktion verhindert werden. Weiterhin kann, selbst wenn ein physikalischer Schock oder dergleichen auf den Motor ausgeübt wird, der Motor sich sehr stabil drehen.
Ein Fall, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Motorantriebsvorrichtung angewendet wird, die so ausgebildet ist, dass eine Treiberspule ebenfalls als eine Erfassungsspule zum Erfassen der Polposition für die Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung von dem Motor verwendet wird, wird als das zweite Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 18 ist ein Blockschaltbild, das das zweite Ausführungsbeispiel beschreibt, bei dem das vorbeschriebene System nach Fig. 13 leicht verbessert ist, um eine Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung von dem Motor selbst während der Ausgabe des Antriebsimpulssignals zu ermöglichen. Die Fig. 19 und 20 sind Wellenformdiagramme, die die Operation nach Fig. 18 zeigen. Fig. 20 zeigt Wellenformen, die im Vergleich zu Fig. 19 entlang der Zeitachse vergrössert sind.
In Fig. 18 bezeichnet die Bezugszahl 32 eine Zeitgeberschaltung B zum Messen einer vorbestimmten Zeit, nachdem das Signal OE1 sich in "L" geändert hat, und sie gibt ein Signal Tup' aus, wenn kein Erfassungssignal PE oder NE für die positive oder negative Kante innerhalb dieser vorbestimmten Zeit empfangen wird; 46 eine Flip-Flop-Schaltung zum Invertieren eines Ausgangssignals Q, jedes Mal, wenn sie das Signal Tup' empfängt; und 40' eine Polpositions- Erfassungsschaltung, die von einer Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante einer Erfassungsschaltung 26b für die negative Kante, einer ODER- Schaltung 31 und einer Erfassungsschaltung 41' für die gegenelektromotorische Spannung gebildet ist. Eine Wellenform-Formungsschaltung 23 steuert intermittierend das Antriebsimpulssignal und gibt das Signal OE1 als ein Signal zum Steuern der Polpositions- Erfassungsschaltung 40' und der Zeitgeberschaltung B 32 jedes Mal aus, wenn die Schaltung 23 das von der Impulssteuerschaltung 27 ausgegebene Signal Ptrg empfängt. Eine Antriebssteuerschaltung 24 ist gebildet zum Schalten und Ausgeben der Signale O1in und O2in auf der Grundlage des Ausgangssignals Q der Flip- Flop-Schaltung 46. Eine Treiberschaltung 25', die Erfassungsschaltung 41' für die gegenelektromotorische Spannung und ein Motor 42' haben dieselbe Anordnung wie diejenigen beim Stand der Technik gemäß Fig. 8. Die verbleibenden Elemente sind dieselben wie diejenigen in Fig. 13 und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Beim Drehen des in Fig. 8 gezeigten Rotors 103 gibt, wenn das Startsignal SS extern in die Impulssteuerschaltung 27 eingegeben wird, die Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ptrg aus, um das Signal OE1 in einer Periode tb in den Pegel "H" zu ändern, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Das Signal OE1 wird zu dem Signal O1in ausgegeben, wenn das Ausgangssignal Q der Flip- Flop-Schaltung 46 den Pegel "L" hat, oder zu dem Signal O2in, wenn das Ausgangssignal Q den Pegel "H" hat. In Fig. 19 wird, da das Ausgangssignal Q unmittelbar nach dem Signal SS bei "L" ausgegeben wird, das Signal OE1 zu dem Signal O1in ausgegeben. Da in Fig. 19 das Signal Q während einer Periode t2 nach der Periode tb ist, wenn das Signal OE1 ausgegeben wird, und das Signal OE1 bei "L" ist, wird die Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante aktiv.
Während einer Periode t1 in Fig. 19, während das Signal OE1 bei "H" ist, wird das Antriebsimpulssignal für das Signal O1in ausgegeben. Während das Signal OE1 bei "L" ist, sind die Ausgänge der Motortreiber 1a und 1b in einen Hochimpedanzzustand gesetzt, und eine Vorspannvorrichtung 3 wird bestätigt, um die gegenelektromotorische Spannung von dem Motor zu erfassen.
Die Wellenform des Signals Aout während der Periode t1 in Fig. 19 wird mit Bezug auf das vergrößerte Diagramm nach Fig. 20 erläutert.
Wenn das Antriebsimpulssignal mit der Wellenform des Signals O1in ausgegeben wird, ist die Wellenform von Aout während der Periode t1, die zusammengesetzte Wellenform der an der Treiberspule 2 erzeugten induzierten Spannung Vr und der bei Drehung des Motors erzeugten gegenelektromotorischen Spannung Vg. Während der Periode t2 in Fig. 20 ist die induzierte Spannung Vr dominierend, unmittelbar nachdem das Signal O1in in "L" geändert ist. Da der Einfluss der induzierten Spannung Vr mit dem Verstreichen der Zeit verschwindet, wird die gegenelektromotorische Spannung Vg beobachtet. Während der Periode t2, wenn der Potentialpegel der gegenelektromotorischen Spannung Vg höher als Vb ist, d. h., wenn sich der Rotor 103 noch nicht vollständig um 180º gedreht hat, kreuzt die Wellenform des Signals Aout unausweichlich das Potential Vb von der negativen zu der positiven Richtung, bevor der Einfluss der induzierten Spannung Vr verschwunden ist (zur Zeit P1 in Fig. 20).
Wenn sich das Signal OE1 in "L" ändert, beginnt die Zeitgeberschaltung B 32 eine Zeitgeberoperation. Da das Ausgangssignal Q von der Flip-Flop-Schaltung 46 bei "L" ist, wird die Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante in Betrieb gesetzt, während das Signal OE1 bei "L" ist. Wenn beobachtet wird, dass die Wellenform des Signals Aout Vb von der negativen Richtung zu der positiven Richtung zu der Zeit P1 während der Periode t2 in Fig. 20 kreuzt, gibt die Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante das Erfassungssignal PE aus. Bei Empfang des Signals PE über die ODER-Schaltung 31 hält die Zeitgeberschaltung B 32 ihre Zeitgeberoperation an. Wenn kein Signal von der Zeitgeberschaltung B 32 während einer vorbestimmten Zeit (t2) ausgegeben wird, gibt die Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ptrg nach der vorbestimmten Zeit aus. Nach Empfang des Signals Ptrg gibt die Wellenform-Formungsschaltung 23 ein "H"-Signal OE1 während einer Periode tc aus. Während der nachfolgenden Periode t3 wird die gegenelektromotorische Spannung in derselben Weise wie während der Periode t2 erfasst.
Da die Wellenform des Signals Aout das Potential Vb von der negativen zu der positiven Richtung zu den Zeitpunkt P1, P2 und P3 während der Perioden t2, t3 und t4 in Fig. 20 kreuzt, wird Ptrg ausgegeben, und ein "H"-Signal wird zu dem Signal OE1 ausgegeben. Während einer Periode, wenn der Potentialpegel der gegenelektromotorischen Spannung Vg niedriger als Vb ist, d. h., während einer Periode t5 in Fig. 20, hat sich der Rotor 103 um 180º oder mehr gedreht, so dass die Wellenform des Signals Aout nicht das Potential Vb von der negativen Richtung zu der positiven Richtung kreuzt. Daher gibt während der Periode t5 die Erfassungsschaltung 26a für die positive Kante nicht das Erfassungssignal PE für die positive Kante aus. Wenn die Zeitgeberschaltung B 32 kein Erfassungssignal PE für die positive Kante während der Periode t5 empfängt, und die vorbestimmte Zeit t5 verstrichen ist, gibt die Zeitgeberschaltung B 32 Tup' aus. Nach Empfang des Signals Tup' gibt die Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ptrg aus. Als eine Folge gibt die Wellenform-Formungsschaltung 23 das Signal OE1 aus. Zu dieser Zeit gibt, da das Signal Q von der Flip- Flop-Schaltung 46 sich in Abhängigkeit von dem Signal Tup' von "L" in "H" ändert, die Antriebssteuerschaltung 24 das Antriebsimpulssignal zu der Seite des Signals O2in aus. Die nachfolgende Operation ist dieselbe wie bei dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann durch Einstellen des Intervalls zum Erfassen der gegenelektromotorischen Spannung während der Ausgabe des Antriebsimpulssignals die Antriebsspule als eine Erfassungsspule für die gegenelektromotorische Spannung verwendet werden, um die Anordnung zu vereinfachen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann, da das Intervall zwischen dem Antriebsimpulssignal und dem nächsten Antriebsimpulssignal eliminiert werden kann, der Motor bei einer hohen Geschwindigkeit stabil angetrieben werden.
Eine Treiberschaltung in Fig. 21 wird erhalten durch Hinzufügen eines Hysteresekomparators 13 zu der Treiberschaltung nach Fig. 8. Der Hysteresekomparator 13 ist mit dem Ausgang der Spannungserfassungsschaltung 5 verbunden. Der Hysteresekomparator 13 wird durch einen Eingangswiderstand 13a, einen Rückkopplungswiderstand 13b und Inverter 13c und 13d gebildet. Bei dieser Anordnung kann dem Bezugspotential eine Hysterese zugeteilt werden, um das Kreuzen der gegenelektromotorischen Spannung zu prüfen, damit die Polposition erfasst wird.
Wenn der Hysteresekomparator in dieser Weise angeordnet ist, um die Zeit zum Erfassen, ob gegenelektromotorische Spannung das Bezugspotential kreuzt, zu verzögern, kann eine durch den Einfluss eines externen magnetischen Feldes oder dergleichen bewirkte Fehlfunktion verhindert werden. Weiterhin kann, selbst wenn ein physikalischer Stoss oder dergleichen auf den Motor ausgeübt wird, der Motor sehr stabil rotieren.
Das Verfahren zum Steuern der Ausgabe des Impulses unmittelbar nach dem Starten des Motors wurde vorstehend beschrieben. Ein Verfahren zum Ausgeben eines Impulses, während die Drehgeschwindigkeit des Motors nach seinem Start von einem Beschleunigungszustand zu einem Zustand mit konstanter Geschwindigkeit verschoben wird, wird als das dritte Ausführungsbeispiel beschrieben.
Dieses zu beschreibende Ausführungsbeispiel ist mit einer Vorrichtung assoziiert, die besonders wirksam für einen Motor mit einer Last mit großer Trägheit ist, wie einem flachen Gewicht für eine Datumsfläche oder einen Vibrationsalarm.
Die Fig. 22 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung nach dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt. Eine Beschreibung von Teilen, die mit dem ersten und den zweiten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, wird weggelassen. Fig. 23 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise nach Fig. 22 zeigt.
In Fig. 22 bezeichnet die Bezugszahl 35 eine Zeitgeberschaltung C zum Starten einer Zeitgeberoperation synchron mit dem Fall des Signals OE1. Wenn das Signal OE1 bei "L" ist, beginnt die Zeitgeberschaltung C 35 die Operation, gibt ein Signal C nach einer vorbestimmten Zeit aus und wird durch das Signal Ptrg zurückgesetzt. Die Bezugszahl 36 bezeichnet eine Zählerschaltung zum Zählen von Signalen Cup von der Zeitgeberschaltung C 35 und zum Schalten und Ausgeben von Impulsbreiten-Auswahlsignalen Ps1 bis PsN. Die Bezugszahl 37 bezeichnet eine Antriebsimpulssteuerschaltung zum Ändern der Breite des Signals OE1 auf der Grundlage der Impulsbreiten-Auswahlsignale Ps1 bis PsN. Eine Antriebsschaltung 25', eine Erfassungsschaltung 41' für eine gegenelektromotorische Spannung und ein Motor 42' in Fig. 22 haben dieselben Anordnungen wie diejenigen bei dem Stand der Technik nach Fig. 8. Eine Beschreibung derselben Anordnung wie der bei dem vorbeschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird weggelassen.
In dem anfänglichen Zustand ist der Zählwert der Zählerschaltung 36 gelöscht, und daher ist das Signal Ps1 auf "H". Die Antriebsimpuls-Steuerschaltung 37 ändert die Impulsbreite eines auszugebenden Antriebsimpulssignals gemäß dem von der Zählerschaltung 36 ausgegebenen Signalen Ps1 bis PsN. In diesem Fall ist das Signal Ps1 bei "H", d. h. ein Antriebsimpulssignal mit der größten Breite wird unmittelbar nach dem Start ausgegeben. Da sich das "H"-Pegelsignal in der Reihenfolge der Signale Ps2, Ps3, ..., PsN ändert (wird später beschrieben), nimmt die Impulsbreite des Antriebsimpulssignals ab.
Der Zustand, in welchem der Motor nach Empfang des Signals SS startet, d. h. eine Periode (a) in Fig. 23 ist dieselbe wie in der vorbeschriebenen Fig. 9, und die Beschreibung hiervon wird weggelassen.
In Fig. 23 wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors durch den ersten und zweiten Impuls erhöht wird, die Impulsbreite des Antriebsimpulssignals übermäßig, wie vorstehend beschrieben ist. Ein Kreuzen des Pegels Vb von der negativen Richtung zu der positiven Richtung, das zu dem Zeitpunkt P in Fig. 23 erfolgen soll, findet nicht statt, so dass kein nächstes Antriebsimpulssignal ausgegeben wird.
Wenn sich das Signal OE1 in "L" ändert, startet die Zeitgeberschaltung C 35 eine Zeitgeberoperation in dem normalen Zustand, d. h. in dem Zustand, wie der Periode (a) in Fig. 23. Die Zeitgeberschaltung C 35 gibt kein Signal aus, da sie durch das nächste Signal Ptrg zurückgesetzt wird, bevor eine im vorhinein eingestellte vorbestimmte Zeitgeberoperations-Endzeit Δt verstrichen ist. Wenn jedoch das Signal Aout Vb nicht kreuzt und kein Signal Ptrg zur Zeit Δt, nachdem das Signal OE1 gefallen ist, wie während der Perioden (c) und (d) in Fig. 23, ausgegeben ist, wird festgestellt, dass der Rotor 103 bereits eine Position erreicht hat, an der der Motor durch das nächste Antriebsimpulssignal angetrieben wird, und die Zeitgeberschaltung C 35 gibt ein Impulssignal mit dem Pegel "H" zu dem Signal Cup. Nach Empfang des Signals Cup zählt die Zählerschaltung 36 einen internen Zähler aufwärts und setzt das Signal Ps1 auf "L" und das Signal Ps2 auf "H". Als eine Folge wird das Signal OE1 als ein Antriebsimpulssignal mit einer kleineren Impulsbreite ausgegeben.
Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors einen bestimmten Grad oder mehr erreicht, oder wenn eine Last mit einer großen Trägheit mit dem Motor verbunden ist, wird, wie vorstehend beschrieben ist, selbst wenn kein Antriebsimpulssignal zu dem Zeitpunkt P in Fig. 23 ausgegeben wird, die Drehung nicht unmittelbar angehalten, obgleich die Drehgeschwindigkeit leicht abnimmt. Wenn daher das nächste Antriebsimpulssignal zum Zeitpunkt Q ausgegeben wird, wird die Drehung selbst nicht angehalten. Wenn jedoch die Impulsbreite des zu dem Zeitpunkt Q ausgegebenen Antriebsimpulses gleich der des vorhergehenden Antriebsimpulssignals ist, nimmt die Drehgeschwindigkeit, die sich einmal verringert hat, aufgrund der Abwesenheit des Antriebsimpulssignals zum Zeitpunkt P, unerwünschterweise wieder zu, um wieder die Situation zu bewirken, die zum Zeitpunkt P in Fig. 23 gezeigt ist. Eine weitere Zunahme der Drehgeschwindigkeit kann nicht erwartet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt, wenn die Wellenform des Signals Aout nicht die Vorspannung Vb innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach Ausgabe des Antriebsimpulssignals kreuzt, die Impulsbreite eines als nächstes auszugebenden Antriebsimpulssignals ab. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors in diesem Zustand zunimmt, tritt auch derselbe Zustand wie der zum Zeitpunkt P in Fig. 23 auf. Zu dieser Zeit wird die vorbeschriebene Steuerung durchgeführt, um die Impulsbreite des Antriebsimpulssignals zu verringern. Durch wiederholtes Durchführen derselben Steuerung für die Impulsbreite des Antriebsimpulssignals nimmt die Drehgeschwindigkeit allmählich zu und wird bei der maximalen Drehgeschwindigkeit stabilisiert. In diesem Zustand hat das Antriebsimpulssignal keine übermäßige Breite. Daher kann, da der Kreuzungspunkt der Wellenform des Signals Aout über der Vorspannung Vb erfasst werden kann, der Antriebsimpuls zuverlässig ausgegeben werden, um eine stabile Drehung zu erzielen.
Der Motor wird durch das Signal Es angehalten, wie vorstehend beschrieben ist. Nach Empfang des Signals Es wird die Zählerschaltung 36 zurückgesetzt, um den Zählerwert auf einen anfänglichen Zustand zu setzen. Da das Signal Ps1 beim nächsten Antriebsvorgang des Motors bei "H" ist, wird ein Antriebsimpulssignal mit der größten Breite ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird durch Anwendung des dritten Ausführungsbeispiels ein Antriebsimpulssignal mit einer optimalen Breite gemäß der Drehgeschwindigkeit des Motors ausgewählt. Der Motor kann schnell beschleunigt und stabil gedreht werden, und die Drehgeschwindigkeit kann erhöht werden. Bei der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels haben die Antriebsschaltung 25', die Erfassungsschaltung 41' für die gegenelektromotorische Spannung und der Motor 42' die in Fig. 8 beschriebene Schaltungskonfiguration. Selbst mit der Schaltungskonfiguration nach Fig. 10 kann dieselbe Operation erhalten werden.
Es ist festzustellen, dass das dritte Ausführungsbeispiel eine Anordnung wie die in Fig. 24 gezeigte verwenden kann. Fig. 24 ist ein Blockschaltbild, das eine andere Anordnung des dritten Ausführungsbeispiels zeigt. Eine Beschreibung derselben Anordnung wie der in Fig. 22 gezeigten wird weggelassen. Fig. 25 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise in Fig. 24 zeigt.
In dem Blockschaltbild nach Fig. 24 ist eine Kompensationsimpuls-Bildungsschaltung 38 neu angeordnet. Wenn kein Signal Ptrg in der Zeit Δt, nachdem das Signal OE1 gefallen ist, wie Nährend einer Periode (d) in Fig. 25, ausgegeben wird, gibt die Zeitgeberschaltung C 35 ein Impulssignal mit dem Pegel "H" zu dem Signal Cup. Nach Empfang des Signals Cup gibt die Kompensationsimpuls-Bildungsschaltung 38 ein Kompensationsimpulssignal FP aus. Dieses Signal FP wird als das Signal OE1 über eine ODER-Schaltung in eine Antriebssteuerschaltung 24 eingegeben. Das Ausgangssignal Q von der Flip-Flop-Schaltung 46 wird durch das Signal Cup von "H" in "L" umgeschaltet. Als eine Folge wird das Kompensationsimpulssignal FP als das Antriebsimpulssignal für das Signal O1in ausgegeben.
Mit dieser Anordnung kann, selbst wenn kein Signal Ptrg ausgegeben wird, das Kompensationsimpulssignal FP ausgegeben werden, um eine vorübergehende Abnahme der Geschwindigkeit zu unterdrücken.
Das auszugebende Kompensationsimpulssignal FP hat wünschenswerterweise eine Impulsbreite, die kleiner ist als die eines normalen Antriebsimpulssignals. Wenn die Breite des Signals FP größer ist, kann die Kreuzungszeit des Signals Aout über das Potential Vb der positiven zu der negativen Richtung verlorengehen. Dies kann verhindert werden durch kleinere Einstellung der Impulsbreite des Kompensationsimpulssignals FP.
Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Fig. 26 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung des vierten Ausführungsbeispiels zeigt. Eine Beschreibung von Teilen, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, wird weggelassen. Fig. 27 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise in Fig. 26 zeigt, und Fig. 28 ist ein vergrößertes Wellenformdiagramm für das Signal OE1.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels. Bezugnehmend auf das Wellenformdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 19 werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mehrere Antriebsimpulssignale derselben Impulsbreite innerhalb der Periode t1 ausgegeben, um die Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung innerhalb der Periode t1 zu ermöglichen. Mit dieser Einstellung wird jedoch die Antriebsimpulssignal-Ausgabezeit kurz infolge der Erfassungszeit für die gegenelektromotorische Spannung, und die Zeit zum Zuführen einer Drehenergie zu dem Motor (Antriebimpulssignal-Ausgabezeit) wird geopfert, wie aus Fig. 19 ersichtlich ist. Aus diesem Grund ist, um den Motor rasch zu beschleunigen und stabil zu drehen, dieses Ausführungsbeispiel, d. h. das vierte Ausführungsbeispiel, wirksam.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von einer Periode t1 in Fig. 27, während der anfänglichen Periode, wenn ersichtlich ist, dass ein Rotor 103 eine Drehung um 180º nicht vollständig durchgeführt hat, die Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung nicht durchgeführt, um ein Antriebsimpulssignal mit einer relativ großen Impulsbreite wird ausgegeben, um die Zeit zum Zuführen der Drehenergie zu dem Motor (Antriebsimpulssignal-Ausgabezeit) zu verlängern. Dieses Ausführungsbeispiel wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Wellenform- Formungsschaltung 23 gebildet durch eine Erzeugungsschaltung 23a für einen großen Impuls und eine Erzeugungsschaltung 23b für einen kleinen Impuls, wie in Fig. 26 gezeigt ist. Eine Zeitgeberschaltung B 32 wird zurückgesetzt und wieder gestartet in Abhängigkeit von dem Fallen des. Signals OE1, und sie gibt das Signal Tup' nach einer vorbestimmten Zeit aus. Nach Empfang des Signals Tup' gibt eine Impulssteuerschaltung 27 ein Signal Ctrg oder Ptrg aus. Die Impulssteuerschaltung 27 gibt das Signal Ctrg aus, wenn sie nicht eines der Signale PE oder NE von einer Polpositions-Erfassungsschaltung 40' während des Intervalls zwischen der Eingabe des vorhergehenden Signals Tup' und der Eingabe des letzten Signals Tup' empfängt, oder sie gibt das Signal Ptrg aus, wenn sie das Signal PE oder NE empfängt. Die Wellenform- Formungsschaltung 23 gibt ein Signal OE1 mit einer relativ großen Impulsbreite aus, wenn sie das Signal Ctrg empfängt, oder sie gibt ein Signal OE1 mit einer relativ kleinen Impulsbreite aus, wenn sie das Signal Ptrg empfängt. Das Signal Ctrg wird auch in eine Flip-Flop-Schaltung 46 eingegeben, um die Signale O1in und O2in zu schalten. Wenn die Impulssteuerschaltung 27 das Signal SS empfängt, gibt sie das Signal Ctrg bedingungslos aus. Die Zeitgeberschaltung B 32 wird in Abhängigkeit von dem Abfallen des Signals OE1 zurückgesetzt.
Mit der Anordnung nach Fig. 26 kann eine in Fig. 27 gezeigte Steuerung durchgeführt werden. Bezugnehmend auf die Periode t1 in Fig. 27 wird zuerst ein Antriebsimpulssignal mit einer relativ großen Impulsbreite einmal ausgegeben, und dann wird ein Antriebsimpulssignal mit einer relativ kleinen Impulsbreite ausgegeben. Bezugnehmend auf Fig. 28 wird ein Signal mit einer relativ großen Impulsbreite als das Signal OE1 während einer Periode tp1 ausgegeben, und ein Signal mit einer relativ kleinen Impulsbreite wird während einer Periode tp3 nach einer Periode tp2 ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel von der Periode t1 in Fig. 27 während der Periode, wenn ersichtlich ist, dass der Rotor 103 sich nicht vollständig um 180º gedreht hat, die Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung nicht durchgeführt, und ein Antriebsimpulssignal mit einer relativ großen Impulsbreite wird ausgegeben, um die Zeit zum Zuführen der Drehenergie zu dem Motor (Impulssignal-Ausgabezeit) zu verlängern. Der Motor kann rasch beschleunigt und stabil gedreht werden. Das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Fig. 29 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung des fünften Ausführungsbeispiels zeigt. Eine Beschreibung von Teilen, die mit dem vierten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, wird weggelassen. Fig. 30 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise in Fig. 29 zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Impulsbreite eines Signals, das von der Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse erzeugt wurde, die eines Signals, das von der Erzeugungsschaltung 23b für kleine Impulse erzeugt wurde, und die von der Zeitgeberschaltung B 32 gemessenen Zeiten (z. B. t3, t4 und t5) immer konstant. Da jedoch die Länge der in Fig. 27 gezeigten Periode t1 sich entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Motors ändert, kann der Motor rascher beschleunigt und stabil gedreht werden durch Änderung dieser Werte entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Motors.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Impulsbreite eines von der Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse erzeugten Signals, diejenige eines von der Erzeugungsschaltung 23b für kleine Impulse erzeugten Signals und die von einer Zeitgeberschaltung B 32 gemessene Zeit entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Motors geändert werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Drehgeschwindigkeits-Erfassungsschaltung 45 neu angeordnet, wie in Fig. 29 gezeigt ist. Die Drehgeschwindigkeits- Erfassungsschaltung 45 berechnet das Erzeugungsintervall für das Signal Ctrg von einer Impulssteuerschaltung 27 durch Verwendung eines Signals von einer Frequenzteilungsschaltung 22 als einen Bezugstakt und erhält die Drehgeschwindigkeit des Motors auf der Grundlage des Erzeugungsintervalls für das Signal Ctrg. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors gleich einer oder größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird, schaltet die Drehgeschwindigkeits- Erfassungsschaltung 45 ein Signal Psel von "L" in "H". Das Signal Psel wird in die Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse, die Erzeugungsschaltung 23b für kleine Impulse und die Zeitgeberschaltung B 32 eingegeben.
Wenn das Signal Psel von "L" in "PH" geschaltet wird, beginnt die Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse mit der Ausgabe eines Signals mit einer Impulsbreite, die kleiner ist als die eines vorher erzeugten Signals. Wenn das Signal Psel vom "L" in "H" geschaltet wird, beginnt die Erzeugungsschaltung 23b für kleine Impulse mit der Ausgabe eines Signals mit einer Impulsbreite, die kleiner als die eines vorher erzeugten Signals ist. Wenn das Signals Psel von "L" in "H" geschaltet wird, schaltet die Zeitgeberschaltung B 32 die gemessene Zeit (Erfassungszeit für die gegenelektromotorische Spannung) zu einer kürzeren Zeit.
Bezugnehmend auf Fig. 30 wird, wenn ein Erzeugungsintervall Tp für das Signal Ctrg gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, das Signal Psel von "L" in "H" geschaltet. Wenn das Signal Psel gleich "H" wird, wird eine Periode Tp1 in eine kürzere Periode Tp1' geschaltet, eine Periode Tp2 wird in eine kürzere Periode Tp2' geschaltet und eine Periode TP3 wird in eine kürzere Periode TP3' geschaltet.
Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors zunimmt, werden die Impulsbreite eines von der Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse erzeugten. Signals und die eines von der Erzeugungsschaltung 23b für kleine Impulse erzeugten Signals kleiner eingestellt. Durch diese Einstellung kann die Anzahl von ausgegebenen Antriebsimpulssignalen mit derselben Phase nach einer 180º-Drehung des Rotors 103 verringert werden, um den Rotor rascher zu beschleunigen und stabil zu drehen.
Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors zunimmt, wird die von der Zeitgeberschaltung B 32 zu messenden Zeit (Erfassungszeit für die gegenelektromotorische Spannung) verkürzt. Durch diese Einstellung kann das Verhältnis der Erfassungszeit für die gegenelektromotorische Spannung zu der Antriebsimpulssignal- Ausgabezeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eingestellt werden, um den Rotor rascher zu beschleunigen und stabil zu drehen. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors zunimmt, steigt der Spannungspegel der gegenelektromotorischen Spannung, so dass die gegenelektromotorische Spannung innerhalb einer kürzeren Periode erfasst werden kann. Demgemäß kann die von der Zeitgeberschaltung B 32 zu messende Zeit (Erfassungszeit für die gegenelektromotorische Spannung) verkürzt werden.
Das sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Fig. 31 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung nach dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt. Eine Beschreibung von Teilen, die mit dem fünften Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, wird weggelassen.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des fünften Ausführungsbeispiels. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist die Drehgeschwindigkeits- Erfassungsschaltung 45 so ausgebildet, dass z. B. die Impulsbreite eines von der Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse erzeugten Signals oder dergleichen verändert wird. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist eine Zählerschaltung B 47 so ausgebildet, dass z. B. die Impulsbreite eines von der Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse erzeugten Signals oder dergleichen geändert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehgeschwindigkeit des Motors geschätzt durch Zählen der Anzahl von Signalen Ctrg, die nach dem Beginn der Drehung des Motors erzeugt wurden. Das heißt, die Drehgeschwindigkeit des Motors wird geschätzt auf der Grundlage des Zählwertes der Signale Ctrg, da die Drehgeschwindigkeit des Motors entsprechend der Anzahl von Signalen Ctrg, die nach dem Start des Motors erzeugt wurden, zunimmt. Die Zählerschaltung B 47 zählt die Anzahl von Signalen Ctrg von einer Impulssteuerschaltung 27, und wenn der Zählwert einen vorbestimmten Wert oder mehr erreicht, schaltet sie das Signal Psel von "L" in "H". Dieses Signal Psel wird in die Erzeugungsschaltung 23a für große Impulse, die Erzeugungsschaltung 23b für kleine Impulse und die Zeitgeberschaltung B 32 eingegeben. Wenn das Stoppsignal Es in die Zählerschaltung B 47 eingegeben wird, wird der Zählerwert der Zählerschaltung B 47 zurückgesetzt. Die verbleibende Operation ist dieselbe wie die bei dem fünften Ausführungsbeispiel, und eine Beschreibung hiervon wird weggelassen.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel kann, da die Drehgeschwindigkeit des Motors einfach geschätzt wird auf der Grundlage des Zählwertes der Signale Ctrg, dieselbe Wirkung wie die des fünften Ausführungsbeispiels erhalten werden. Da weiterhin eine Schaltung zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Motors weggelassen werden kann, kann die Schaltung vereinfacht werden.
Das siebente Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Fig. 32 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung nach dem siebenten Ausführungsbeispiel zeigt. Eine Beschreibung von Teilen, die mit dem vierten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, wird weggelassen. Fig. 33 ist ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise in Fig. 32 zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine andere Modifikation des vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsbeispiels. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel gibt die Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ctrg oder Ptrg nur aus, wenn sie das Signal Tup' von der Zeitgeberschaltung B 32 empfängt. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel gibt eine Impulssteuerschaltung 27 das Signal Ptrg unmittelbar nachdem sie das Signal PE oder NE von einer Polpositions-Erfassungsschaltung 40' empfangen hat, aus, und gibt das Signal Ctrg aus, wenn sie das Signal Tup' von einer Zeitgeberschaltung B 32 empfangen hat, oder ein Signal PE oder NE von der Polpositions-Erfassungsschaltung 40' zu empfangen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Signale PE und NE von der Polpositions-Erfassungsschaltung 40' in die Zeitgeberschaltung B 32 eingegeben, um den Zeitgeber zurückzusetzen. Die verbleibende Operation ist dieselbe wie die bei dem vierten Ausführungsbeispiel, und eine Beschreibung hiervon wird weggelassen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann, wie aus Fig. 33 ersichtlich ist, die Erfassungszeit für die gegenelektromotorische Spannung weiter verkürzt werden, um den Motor rascher zu beschleunigen und stabil zu drehen.
Das achte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Fig. 34 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung nach dem achten Ausführungsbeispiel zeigt. Eine Beschreibung von Teilen, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, wird weggelassen. Fig. 35 ist ein Wellenformdiagramm, das die Operation in Fig. 34 zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist mit einer Dämpfungssteuerung beim Anhalten des Motors assoziiert. Eine Dämpfungsimpuls-Erzeugungsschaltung 50 ist zu der Anordnung des in Fig. 18 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels hinzugefügt.
Eine Impulssteuerschaltung 27 gibt normalerweise das Signal Ptrg bei Empfang des Signals Tup' aus. Wenn sie das Stoppsignal Es empfängt, gibt sie ein Signal Etrg aus. Bei Empfang des Signals Etrg gibt die Dämpfungsimpuls-Erzeugungsschaltung 50 ein "H"-Signal Ep aus. Das Signal Ep wird als das Signal OE1 über eine ODER-Schaltung in eine Antriebssteuerschaltung 24 eingegeben. Das Signal Ep wird direkt in die Antriebssteuerschaltung 24 eingegeben und zur Feststellung verwendet, ob das Signal O1in oder O2in ausgegeben wird. Das heißt, das Signal OE1 wird normalerweise als das Signal O1in ausgegeben, wenn das Ausgangssignal Q von einer Flip-Flop-Schaltung 46 gleich "L" ist, und als das Signal O2in, wenn das Ausgangssignal Q gleich "H" ist. Wenn das Signal Ep gleich "H" ist, wird diese Ausgangsbestimmung umgekehrt.
Bezugnehmend auf Fig. 35 empfängt, nachdem die Impulssteuerschaltung 27 das Stoppsignal Es empfangen hat, diese das Signal Tup' zu dem Zeitpunkt Q, um das Signal Etrg auszugeben. Nach dem Zeitpunkt Q ist das Ausgangssignal Q von der Flip-Flop-Schaltung 46 gleich "L". Zu dieser Zeit wird, da das Signal Ep gleich "H" ist, ein Dämpfungsimpulssignal PSE als O2in ausgegeben.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit dieser Anordnung kann der Motor rascher in einer gewünschten Position angehalten werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung durch das erste und zweite Ausführungsbeispiel zuverlässigere Starteigenschaften des Motors erhalten werden, während eine raschere Beschleunigung und ein stabiles Drehvermögen durch das dritte Ausführungsbeispiel erhalten werden können. Obgleich das erste, zweite und dritte Ausführungsbeispiel getrennt beschrieben wurden, können sie kombiniert werden, um eine Motorantriebsschaltung mit höherem Leistungsvermögen zu realisieren. Bei der vorliegenden Erfindung kann ein Drehantrieb des Motors mit hoher Geschwindigkeit und großem Drehmoment realisiert werden durch eine einfache Systemanordnung ohne Änderung der Struktur eines herkömmlichen flachen bipolaren Motors.

(Industrielle Anwendbarkeit)

Die vorliegende Erfindung kann für jede elektronische Vorrichtung, die einen Motor verwendet, benutzt werden, zusätzlich zu einer elektronischen Uhr. Ihr Nutzwert ist besonders hoch bei elektronischen Vorrichtungen, die eine Größenverringerung erfordern. Die vorliegende Erfindung zeigt eine erhöhte Wirkung für eine Größenverringerung von Motorantriebsvorrichtungen und eine Abnahme des Leistungsverbrauchs.

Claims

1. Antriebsvorrichtung für einen Motor mit einem Schrittmotor (42), der durch einen Stator (102) mit zumindest zwei Polen, einen Rotor (103) mit einem Permanentmagneten mit zumindest zwei Polen und einer Antriebsspule, die mit dem Stator magnetisch gekoppelt ist, gebildet wird, Antriebsimpuls-Erzeugungsmitteln (21, 22, 23) für die Ausgabe eines Antriebsimpulssignals (OE) zum Antreiben des Schrittmotors, einer Treiberschaltung (25) zum Zuführen eines Antriebsstroms zu der Antriebsspule auf der Grundlage des Signals von den Antriebsimpuls-Erzeugungsmitteln, einer Spannungserfassungsschaltung (41) zum Erfassen einer gegenelektromotorischen Spannung, die bei Drehung des Rotors erzeugt wurde, und Polpositions-Erfassungsmitteln (40) zum Erfassen einer Polposition des sich drehenden Rotors mit Bezug auf den Stator auf der Grundlage eines von der Spannungserfassungsschaltung (41) erzeugten Erfassungssignals, wobei die Antriebsimpuls- Erzeugungsmittel die Ausgangszeiten des Antriebsimpulssignals auf der Grundlage des Erfassungssignals von den Polpositions-Erfassungsmitteln (40) steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Polpositions-Erfassungsmittel die Ausgabe des Antriebsimpulssignals anhalten auf der Grundlage des Erfassungssignals von der Spannungserfassungsschaltung (41), das während einer Ausgabeperiode des Antriebsimpulssignals erfaßt wird, und ein Antriebsimpulssignal mit einer Phase, die entgegengesetzt zu der des Antriebsimpulssignals ist, ausgeben.

2. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polposition durch Erfassung der gegenelektromotorischen Spannung erfaßt wird, die an einer Erfassungsspule erzeugt wird, die koaxial auf die Antriebsspule gewickelt ist, durch Verwendung der Polpositions-Erfassungsmittel.

3. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polposition erfaßt wird auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen der von den Polpositions-Erfassungsmitteln erfaßten gegenelektromotorischen Spannung und einem vorbestimmten Potential.

4. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Potential zum Erfassen der Polposition mehrere Einstellpotentiale enthält.

5. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungserfassungsschaltung gebildet ist durch Vorspannmittel zum Vorspannen eines Potentialpegels an einem Anschluß der Antriebsspule auf ein Zwischenpotential einer Leistungszuführungsspannung, und eine Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen einer gegenelektromotorischen Spannung, die an dem anderen Anschluß der Antriebsspule erzeugt wird, wobei die Antriebsimpuls- Erzeugungsmittel ein Antriebsimpulssignal ausgeben, das durch eine intermittierende Impulsgruppe mit mehreren Leerlaufperioden gebildet ist, und wobei die Polpositions-Erfassungsmittel das Antriebsimpulssignal anhalten auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem Erfassungssignal von der Spannungserfassungsschaltung, das während den mehreren Leerlaufperioden erfaßt wird, und dem Zwischenpotential, und ein Antriebsimpulssignal mit einer Phase, die der des angehaltenen Antriebsimpulses entgegengesetzt ist, ausgibt.

6. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polposition auf der Grundlage des Kreuzens der von den Polpositions-Erfassungsmitteln erfaßten gegenelektromotorischen Spannung mit einem vorbestimmten Potential erfaßt wird.

7. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Potential zum Erfassen der Polposition mehrere Einstellpotentiale enthält.

8. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von der intermittierenden Impulsgruppe gebildete Antriebsimpulssignal durch mehrere Impulsgruppen mit unterschiedlichen Impulsbreiten gebildet ist.

9. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das von der intermittierenden Impulsgruppe gebildete Antriebsimpulssignal durch einen ersten Impuls mit einer großen Impulsbreite und eine zweite Impulsgruppe mit einer Impulsbreite, die kleiner als die des ersten Impulses ist, gebildet wird.

10. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite des ersten Impulses sich entsprechend einer Drehgeschwindigkeit des Rotors ändert.

11. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite des ersten Impulses sich entsprechend der Ausgangszahl der Antriebsimpulse beim Start des Rotors ändert.

12. Vorrichtung zum Antrieb eines Motors nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite des zweiten Impulses sich entsprechend einer Drehgeschwindigkeit des Rotors ändert.

13. Vorrichtung zum Antrieb eines Motors nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite des zweiten Impulses sich entsprechend der Ausgangszahl der Antriebsimpulse beim Start des Rotors ändert.

14. Vorrichtung zum Antrieb eines Motors nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impuls sich ändert, um die Impulsbreite zu verringern entsprechend einer Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Rotors.

15. Vorrichtung zum Antrieb eines Motors nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Impuls ändert, um die Impulsbreite zu verringern entsprechend einer Zunahme der Anzahl von Ausgangsantriebsimpulsen beim Start des Rotors.

16. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impuls sich ändert, um die Impulsbreite zu verringern entsprechend einer Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Rotors.

17. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Impuls ändert, um die Impulsbreite zu verringern entsprechend einer Zunahme der Anzahl von Ausgangsantriebsimpulsen beim Start des Rotors.

18. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Leerlaufperioden der mehreren Leerlaufperioden des von der intermittierenden Impulsgruppe gebildeten Antriebsimpulssignals sich entsprechend einer Drehgeschwindigkeit des Rotors ändern.

19. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Leerlaufperioden der mehreren Leerlaufperioden des durch die intermittierende Impulsgruppe gebildeten Antriebsimpulssignals sich entsprechend der Anzahl von Ausgangsimpulsen beim Start des Rotors ändern.

20. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Leerlaufperioden sich ändern, um die Breiten entsprechend einer Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Rotors zu verringern.

21. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Leerlaufperioden sich ändern, um die Breiten entsprechend einer Zunahme der Anzahl von Ausgangsantriebsimpulsen beim Start des Rotors zu verringern.

22. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Antreiben eines Motors eine Zeitgeberschaltung aufweist für das Messen einer vorbestimmten Zeit, nachdem die Antriebsimpuls- Erzeugungsmittel einen Startimpuls ausgegeben haben, und dann für die Erzeugung eines Zeitsignals, und wenn kein Erfassungssignal von den Polpositions-Erfassungsmitteln innerhalb der vorbestimmten Zeit, nachdem die Ausgabe des Startimpulses gestartet wurde, erzeugt wird, halten die Antriebsimpuls-Erzeugungsmittel die Ausgabe des Startimpulses an entsprechend einem von der Zeitgeberschaltung ausgegebenen Zeitsignal, und geben ein Antriebsimpulssignal aus, dessen Phase entgegengesetzt zu der des Startimpulses ist.

23. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch Dämpfimpuls-Erzeugungsmittel zum Ausgeben eines Dämpfimpulssignals, um die Drehung des Schrittmotors anzuhalten, welche Dämpfimpuls-Erzeugungsmittel die Ausgabezeit des Dämpfimpulssignals auf der Grundlage des Erfassungssignals von den Polpositions-Erfassungsmitteln steuern.

24. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfimpulssignal in einer Richtung ausgegeben wird, in der der Stator für eine Polarität erregt wird, die entgegengesetzt einem magnetischen Pol des Rotors ist.

25. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfimpulssignal mit einer Impulsbreite ausgegeben wird, die größer als die des Antriebsimpulssignals für den Antrieb des Schrittmotors ist.

26. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitgeberschaltung vorgesehen ist für die Erzeugung eines Zeitsignals zu einer vorbestimmten Zeit, nachdem die Antriebsimpuls- Erzeugungsmittel das Antriebsimpulssignal ausgegeben haben, und wenn kein Erfassungssignal von den Polpositions-Erfassungsmitteln in der vorbestimmten Zeit nach dem Starten der Ausgabe des Antriebsimpulssignals erzeugt wurde, stellen die Antriebsimpuls-Erzeugungsmittel eine Impulsbreite eines als nächstes auszugebenden Antriebsimpulssignals so ein, daß sie kleiner als die des vorher ausgegebenen Antriebsimpulssignals ist.

27. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn kein Erfassungssignal von den Polpositions- Erfassungsmitteln in der vorbestimmten Zeit nach dem Start der Ausgabe des Antriebsimpulssignals erzeugt wurde, die Antriebsimpuls- Erzeugungsmittel ein Kompensationsimpulssignal mit einer Polarität, die entgegengesetzt zu der Antriebsimpulssignals ist, ausgeben.

28. Vorrichtung zum Antreiben eines Motors nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsimpulssignal eine Impulsbreite hat, die kleiner als die des Antriebsimpulssignals ist.