JP2000209900A

JP2000209900A - ステッパモ―タ駆動装置用直流コマンド発生

Info

Publication number: JP2000209900A
Application number: JP11374750A
Authority: JP
Inventors: William Komm; ウイリアム、カム
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2000-07-28
Also published as: US6121745A; DE10000125A1; FR2788175A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ステッパモータ制御回路における要
素数を減少させ、そしてそれ故また、そのコスト及びサ
イズを減少させること、さらに、モータ回転当たりのス
テップ数のような動作パラメータ、及び電流コマンド設
定を容易に選択可能にすることを目的としている。【解決手段】電流コマンド信号を直接発生するためのマ
イクロプロセッサは、メモリを有し、そこには、関数テ
ーブル、第一の関数テーブルアドレス、及び第二の関数
テーブルアドレスを含んでいる。速度信号は、複数の割
り込み間隔を含む各更新間隔中にマイクロプロセッサに
よって計算される。本発明のモータ制御は、関数テーブ
ルから第一の電流値を発生する。この第一の電流値は、
モータのための励起波形に相当する。そして、この第一
の電流値は、第一の転送テーブルに記憶される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本出願は、１９９７年１０月
２日に出願された米国特許出願第０８／９４２，９３７
号のＣＩＰ出願である。本発明は、ステッパモータ（ｓ
ｔｅｐｐｅｒｍｏｔｏｒ）の制御装置に関し、そし
て、特にステッパモータ用の駆動電流コマンド信号を直
接発生するための制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッパモータは、とりわけ、低コス
ト、耐久性、構成の簡単性、及び広範囲の採用により、
多様な用途において用いられている。普通のタイプのス
テッパモータは、永久磁石タイプのロータ、及び内方向
に延びる歯を持つ本体部を有するステータとを含んでい
る。コイルが、モータ相を形成するために一緒に結合さ
れているステータ磁極上に巻かれている。この技術は、
このタイプのステッパモータの変種で満ちている。例え
ば、通常の構成は、２相、２００ステップ／回転（即
ち、１．８°メカニズム／ステップ）ステッパモータで
ある。非マイクロステッピングモード動作において、任
意の時間における任意のモータ相の電流は、完全オン或
いは完全オフのいずれかに切り替えられる。しかしなが
ら、"マイクロステッピング"モード動作を使用すること
は公知であり、かつここで、種々のモータ相における電
流値は、所定関数に従って調整される。例えば、２相を
有するステッパモータにおいて、駆動電流は、サイン／
コサイン法則に従ってステータ巻線（相）を通して電流
を流すことができる。

【０００３】駆動回路に印加される電流コマンド信号を
発生するために本技術分野で行われる１つのアプローチ
は、最初に所望の速度信号（即ち、単位時間当たりのロ
ータの回転変化）を発生し、そしてそれから、電流コマ
ンド信号を得るために所望の速度信号を処理することで
ある。このアプローチの下でこれを達成するための構成
は、所望の速度信号を発生するための手段、パルス発生
器、アップダウンカウンタ、サイン及びコサインデータ
を包含するＲＯＭ、及びディジタル−アナログ（Ｄ／
Ａ）コンバータを含むことができる。パルス発生器、ア
ップダウンカウンタ、ＲＯＭ、及びＤ／Ａコンバータは
全て、所望の速度発生手段の外部にある。速度信号は、
次の予め定められた期間に亘って出力するパルス数を表
すディジタルワードにすることができる。パルス発生器
は、速度信号を受け取り、そしてそれから、次の予め定
められた時間間隔に亘って所望数のパルスを一様に出力
する。パルス発生器出力は、カウンタに結合され、そし
てそれは、（制御装置によって発生した）右回り／左回
り（ＣＷ／ＣＣＷ）方向ラインの状態に依存してアップ
又はダウン方向のいずれかに計数する。カウンタの出力
は、ＲＯＭに印加されるアドレスを限定する。それか
ら、ＲＯＭの出力は、Ｄ／Ａコンバータに印加され、か
つその出力は、各相の電流コマンド信号を限定する。

【０００４】先のアプローチについての問題は、（通
常、インデクサーとして参照される）制御装置のコスト
及びサイズを大きくするいくつかのハードウエア要素を
使用する必要があるということである。さらに、電流コ
マンドの値、モータ回転当たりのステップ数は、他のパ
ラメータと同様に、通常ディップスイッチによって調整
され、変更することが困難である。

【０００５】従って、前述した１つ以上の問題を小さく
し、或いは無くす改良されたステッパモータ制御回路を
提供する必要性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ステッパモ
ータ制御回路における要素数を減少させ、そしてそれ故
また、そのコスト及びサイズを減少させることを目的と
している。さらに、本発明は、モータ回転当たりのステ
ップ数のような動作パラメータ、及び電流コマンド設定
を容易に選択可能にすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】好ましくは、本制御方法
は、ソフトウエアで実施され、かつ電流レベル及び回転
当たりのパルスのようなパラメータは、ソフトウエアコ
マンドを使って設定することができ、それによって、デ
ィップスイッチ等の必要性を無くしている。従って、本
アプローチは、通常のアプローチに比較して、テスト時
間と共に、コストの節約になる。

【０００８】本発明に従い、これら及び他の目的を達成
するために、ステッパモータを制御する方法及び装置が
提供される。第一の好適具体例において、この方法は、
いくつかの基本的なステップを包含する。第一のステッ
プは、単位時間当たりのモータの回転位置の所望変化を
示す第一の速度信号を発生することを含んでいる。次
に、回転位置のこの変化を、第一の予め定められたイン
クリメント数に分割する。第三のステップは、第一の予
め定められたインクリメント数及び少なくとも一つの関
数テーブルを使って第一の電流値信号を発生することを
含んでいる。次に、第一の電流値信号を第一の転送テー
ブルに記憶する。次のステップは、次の所定の期間第二
の速度信号を発生することを含んでいる。その次のステ
ップは、第二の速度信号と関連したモータの回転位置の
変化を、第二の予め定められたインクリメント数に分割
することを含んでいる。その次のステップは、第二の予
め定められたインクリメント数及び関数テーブルを使っ
て、第二の電流値信号を発生することを含んでいる。最
後に、第二の電流値信号を第二の転送テーブルに記憶す
る。重要なことに、第一の電流値信号が第一の転送テー
ブルから読み出して、モータ巻線に印加される励起信号
を発生するために使用される間に、第二の電流値信号を
発生しかつそれを第二の転送テーブルに記憶するステッ
プが生じる。上述のことは、この構成された具体例にお
いては、多数の個別ハードウエア部品を無くすために、
ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）能力を有するマイ
クロプロセッサをプログラミングすることにより実施さ
れる。特に、この構成された具体例においては、ＤＭＡ
コントローラは、マイクロプロセッサコアが第二の電流
値信号を計算する間に、励起信号を発生するために第一
の電流値信号を転送する。

【０００９】第二の好適具体例において、ステッパモー
タを制御するための方法は再び、いくつかの基本的なス
テップを含んでいる。その第一のステップは、第一の更
新間隔中に速度信号を発生することを含んでいる。この
第一の更新間隔は、複数の割り込み間隔を含むことがで
き、かつこの速度信号は、単位時間当たりのモータの回
転位置における所望の変化に相当するかもしれない。第
二のステップにおいて、（速度信号によって表されるよ
うな）モータの回転位置の変化は、インクリメンタル位
置変化値を得るために所定数によって割り算される。第
三のステップにおいて、インクリメンタル位置変化値
は、関数テーブルにアクセスし、かつ第一の電流値を発
生するために使用される。この第三のステップは、複数
の割り込み間隔の内の第一の割り込み間隔の間に行うこ
とができる。第四のステップは、第一の電流値に応答し
てモータ内に第一の電流を発生することを含んでいる。
第一の電流は、モータの第一の相コイルに供給すること
ができる。第三のステップ同様に、第四のステップは、
第一の割り込み間隔中に行うことができる。

【００１０】第二の好適具体例に従う方法は、いくつか
の追加のステップを含むことができる。例えば、この方
法は、第一の電流値発生ステップ及び更新間隔の各割り
込み間隔の間の第一の電流発生ステップを繰り返すステ
ップを含むことができる。この方法はまた、モータの第
二のモータ相を制御する際に使用するため、第二の電流
値を発生するステップ、及び第一の割り込み間隔中に第
二の電流を発生するステップを含むことができる。

【００１１】第二の好適具体例は、より少ない部品によ
って実施することができるので、第一の好適具体例に比
較して有利である。特に、第一の好適具体例は、一対の
転送テーブル及び該転送テーブルにアクセスするための
ＤＭＡコントローラを使用する。転送テーブルとＤＭＡ
コントローラの両方が、第二の好適具体例において無く
すことができ、かつこれは、更新間隔の各割り込み間隔
中に関数テーブルから直接の電流コマンド発生に頼る。

【００１２】本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下
の詳細な説明及び本発明を制限するものではない具体例
によって本発明の特徴を示す添付図面から当業者には容
易になるであろう。

【００１３】

【発明の実施の形態】さて、種々の図における同一要素
を識別するために同一参照数字が使用される図面を参照
すると、図１には、本発明の第一の好適具体例に従うモ
ータシステム１０が示されている。システム１０は、２
相ステッパモータ１２のようなディジタルモータ、及び
予め定められた基準に従い、モータ１２のモータ相を付
勢する（活動させる）ための手段又は回路１４を含んで
いる。本発明の第一の好適具体例は、２相ステッパモー
タ好適具体例に関して説明するけれども、本発明はそれ
に制限されず、３相又はそれ以上を有する電気モータに
有利に使用することができるということを認めるべきで
ある。

【００１４】モータ１２は、当業者には公知の複数の通
常のステッパモータの１つにすることができる。本構成
具体例において、２相、永久磁石ロータの、回転当たり
２００ステップの構成が使用された。しかしながら、モ
ータ相の数、回転当たりのフルステップ数等は、例示で
あって、本質を制限するものではないということを認め
るべきである。モータ１２は、図１に概略的に例示され
ており、かつ、ロータ部２２，ステータ部２４，及びモ
ータ相Ａ及びモータ相Ｂをそれぞれ限定する巻線２６_Ａ
及び２６_Ｂを含んでいる。付勢手段１４は、相電流Ｉ
_φＡ、及びＩ_φＢが巻線２６_Ａ及び２６_Ｂを通して流れ
るようにそれらを付勢するよう構成されている。モータ
１２の通常の構成により、ロータ２２は複数の半径方
向、外方向に延びる磁極を含むことができる一方、ステ
ータ２４は、巻線２６Ａ及び２６Ｂが巻かれる複数の半
径方向、内方向に延びる磁極（その端部に形成される歯
を有することができる）を含むことができるということ
を認めるべきである。ステータ磁極の先端は、ロータ２
２を収容するサイズの中央孔を限定する。あらゆる観点
で、モータ１２は周知であり、かつ通常のものである。

【００１５】付勢手段１４は、制御手段１６，複数のデ
ィジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換装置１８，及び駆動
回路２０を含んでいる。制御手段１６は、モータ相Ａ及
びＢを通して流す所望の電流値に相当する一対のディジ
タルワード（電流値信号２７）を直接発生するよう構成
されている。好適具体例において、制御手段１６は、各
相Ａ及びＢに対してそれぞれ１つの８ビットワードの、
２つの８ビットワードから成る１６ビットワードを出力
する。１６ビットディジタルワードは、所定周波数で制
御手段１６により更新される。例示のみの目的で、本構
成具体例においては、制御手段１６は、２ミリ秒毎に６
４回、１６ビットディジタルワードを更新する。別の具
体例において、制御手段１６は、２ミリ秒毎に４８回、
１６ビットディジタルワード４８を更新する。回転当た
りのマイクロステップ数は選択可能であり、かつ変更す
ることができるが、依然として、本発明の範囲内にある
ということを認めるべきである。さらに、回転当たりの
マイクロステップ数の選択は、システム１０で使用され
る駆動回路２０のタイプ、特にモータ１２の種々の動作
パラメータの瞬時値（例えば、速度、加速、など）と共
に、モータ１２の特別の構成によって影響を受けるかも
しれないということを認めるべきである。好適具体例に
おいて、制御手段１６は、本発明に従い予めプログラム
されたマイクロプロセッサから構成される。本構成具体
例において、オンチップディレクトメモリアクセス（Ｄ
ＭＡ）コントローラ（ＤＭＡＣ）と共に、オンチップＲ
ＡＭ，ＲＯＭ、処理コアを有する市販部品、日立モデル
Ｈ８／３００３が、本発明を実施するために満足的に動
作することがわかった。もちろん、当業者に公知の他の
装置及びそれと同等品を、本発明の範囲内で、容易に代
換えすることができる。

【００１６】ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバー
タ１８は、所望の相電流レベルに相当する８ビットディ
ジタルワード（電流値信号２７）を、それぞれ受信する
よう構成されている。Ｄ／Ａコンバータ１８はまた、そ
れぞれ、電流コマンド信号Ｉ _{ＣＭＤφＡ}、及びＩ
_{ＣＭＤφＢ}のフルスケールをそれぞれセットする基準信
号REFERENCEを受信する。それから、Ｄ／Ａコンバータ
１８は、それに応答して、一対の"アナログ"電流コマン
ド信号Ｉ_{ＣＭＤφＡ}、及びＩ_{ＣＭＤφＢ}をそれぞれ発生
する。電流コマンド信号は、もちろん、当業者には認識
されるように、一連の小さなステップから成っている。
駆動回路２０は通常のものであって、この技術分野にお
いては周知であり、かつ、電流コマンド信号Ｉ
_{ＣＭＤφＡ}、及びＩ_ＣＭ _ＤφＢを使ってモータ１２の相
Ａ及び相Ｂのための励起信号を発生して、コイル２６_Ａ
及び２６_Ｂを通して相電流Ｉ_φＡ、及びＩ_φＢを流すよ
う構成されている。この技術分野は、本発明と共に使用
するのに適した種々の駆動構成及び接続形態で、文字通
り満ちている。従って、このブロックは、これ以上詳細
には説明しない。

【００１７】図面を参照しての本発明の詳細な説明に進
む前に、本発明によって確立した制御の全体的概況を説
明する。ステッパモータ１２の回転位置を制御するため
に、VELOCITY信号が、更新間隔（本構成具体例において
は２ミリ秒）毎に制御装置１６によって計算される。VE
LOCITY信号は、次の更新間隔に亘る回転位置の所望の変
化を表している。特に、VELOCITYは、次の更新間隔の間
に取るべき"マイクロステップ"数に相当する。この位置
の変化は、転送テーブルにおけるテーブルエントリーの
数に相当する予め定められた数によって割り算され、か
つこの数は、好ましくは、本構成具体例においては６４
である。この割り算の結果は、速度インクリメント（VE
L INC）である。VEL INCは、次の更新間隔に亘って３
１．２５ミリ秒（本構成具体例において、０．００２／
６４）毎に位置データを発生するために使用される。本
構成具体例において、各新たなVELOCITY信号は、関数テ
ーブルからデータサンプルを抽出するためにテーブルア
ドレスを発生するための速度インクリメントを使って、
関数テーブル（例えば、サイン波又はコサイン波）から
データを読み出すことにより、２つの６４エントリー転
送テーブルの内の一方に書き込むために使用される。転
送テーブルの一方に書き込まれた後、３１．２５ミリ秒
間隔で、転送テーブルからのデータワードが出力ポート
に書き込まれる。出力ポートピンにおけるデータは、電
流値信号である。転送テーブルアドレスは、次の転送で
（３１．２５ミリ秒後）次のテーブルエントリーを出力
するために各転送に続いてインクリメントされる。６４
転送（２ミリ秒）後、転送テーブル全体が出力完了し、
かつこの点で、ソフトウエア割込が発生する。この割込
コードは、新たなVELOCITY信号値を計算させ、かつそれ
によって、６４の新たなテーブルエントリーが決定され
る。２つの転送テーブルがある。テーブルの第一のもの
が、ＤＭＡコントローラの制御の下で、３１．２５ミリ
秒毎にデータを出力する一方、その他方は、メイン制御
ソフトウエアによって６４の新たなデータワードによっ
てロードされている。２つの転送テーブルの役割は、割
込みによって更新間隔毎に逆にされる。最も新しくロー
ドされた転送テーブルは、次の割込みに続いて出力ポー
トにそのデータの転送を開始する一方、メインコントロ
ールによって現在アクセスされた転送テーブルは、新た
な電流値によってロードされるであろう。

【００１８】さて、図２を参照すると、制御手段１６が
より詳細に示されている。制御手段１６は、速度信号を
発生するための手段２８，電流値信号を決定するための
手段３０，関数テーブル３２，第一の転送テーブル３
４，第二の転送テーブル３６，出力ポート３８，速度イ
ンクリメントメモリ４０，転送テーブル位置メモリ４
２，テーブルアドレスメモリ４４，及びディレクトメモ
リアクセス（ＤＭＡ）コントローラ（ＤＭＡＣ）４５を
含んでいる。

【００１９】発生手段２８は、制御手段１６のプログラ
ムメモリ内に記憶された予めプログラムされたステップ
のシーケンスを実行することによりソフトウエアで好ま
しくは実現される。発生手段２８からの出力信号、即
ち、速度信号VELOCITYは、本構成具体例において、単位
時間当たりのロータ２２の回転位置の所望の変化を示す
ディジタルワードにすることができる。一具体例におい
て、VELOCITY信号計数は、次の更新間隔中に取るべきロ
ータ２２のための所望数のマイクロステップに相当す
る。例えば、モータ１２のためのフルステップは、ロー
タ２２の周知の１．８°機械的変位に相当する。さら
に、一構成において、フルステップ当たり６４マイクロ
ステップが選択されると仮定する。また、更新間隔は２
ミリ秒であると仮定する。上述のことに基づいて、６４
０のVELOCITY計数は、更新間隔当たり１０のフルステッ
プに相当し、或いは、言い換えると、２ミリ秒当たり１
８°メカニズムに相当する。この単位時間当たりの変位
は、１５００回転／分（ｒｐｍ）に相当する。

【００２０】VELOCITY信号の決定された値は、ロータ２
２の最大速度、ロータ２２の最大（絶対、又はデルタ）
加速、及び／又はロータ２２の最大（絶対、又はデル
タ）減速のような種々のシステムパラメータによって抑
制（或いは制約）されるかもしれない。これら及び他の
抑制パラメータは、この技術分野において良く理解され
ている。従って、VELOCITY信号発生プログラムは、通常
のプログラミング技術の通常の応用により実現すること
ができる。

【００２１】決定手段３０はまた、好ましくは、制御手
段１６のプログラムメモリ内に記憶されているプログラ
ムステップの予めプログラムされたシーケンスの実行に
よりソフトウエアで実現される。ブロック３０は、速度
信号（即ち、ロータ２２の回転位置における変化に相当
する計数）を、予め決められた数のインクリメントに分
割するための手段３０ａ（図６参照）を含んでいる。好
適具体例において、予め決められた数のインクリメント
は、６４である。別の具体例において、この予め決めら
れた数のインクリメントは、４８である。この予め決め
られた数は、テーブル３４及び３６におけるテーブルエ
ントリー数（その多くは後述する）に相当する。ブロッ
ク３０はまた、第一の所定数のインクリメント（即ち、
VEL INCパラメータ：この値がどのように処理されるか
は後述する。）と調和して関数テーブル３２を使って電
流値信号を発生するための手段３０ｂ（図６参照）を含
んでいる。VEL INCパラメータは、一更新間隔（本構成
具体例において２ミリ秒）に対して有効であり、かつそ
の点で、それは、更新されたVELOCITY信号値に従い更新
されるであろう。即ち、VEL INCパラメータ値は、本構
成具体例において、０．００２／６４秒におけるモータ
位置の変化である。ブロック３０はさらに、転送テーブ
ル３４及び３６の一方で計算されるような電流値信号
（即ち、ディジタルワードのシーケンス）を記憶するた
めの手段３０ｃ（図６参照）を含んでいる。

【００２２】VEL INCパラメータに加えて、ブロック３
０に含まれている電流値信号２７を発生するための手段
は、メモリ４４内に記憶されたテーブルアドレスパラメ
ータと共に、メモリ４２内に記憶されたテーブル位置パ
ラメータを利用する。テーブル位置パラメータは好まし
くは、（テーブルエントリー当たりを基礎にして加算さ
れた）VEL INCパラメータのランニング合計である。テ
ーブルアドレスパラメータは、テーブル位置パラメータ
から得られ、かつ、好適具体例において、テーブル位置
パラメータの自然数部の内の下８ビットから得られる。
テーブル位置パラメータは、関数テーブル３２におい
て、最後のデータ点が取られたトラックを保つために使
用される。これは、特に、出力電流波コマンドにおける
連続性を維持するために必要である。

【００２３】関数テーブル３２は、好適の２相ステッパ
モータ具体例において、サイン法則関数テーブル４６，
及びコサイン法則関数テーブル４８から構成される。本
構成具体例において、テーブル４６及び４８はそれぞ
れ、１サイクル（３６０°）の期間を有するサイン波及
びコサイン波の値に相当する２５６の等間隔点をそれぞ
れ包含している。各点は、本構成具体例において、８ビ
ット幅である。テーブル４６及び４８は、例えば、非揮
発性メモリのような制御手段１６のデータメモリを使っ
て実現することができるということを認めるべきであ
る。さらに、テーブル４６及び４８は、モータ１２をよ
り効果的に駆動するために必要とされるような純サイン
及びコサイン波形以外の関数に相当するデータを包含す
ることができるということを認めるべきである。例え
ば、第三高調波が、個々の波テーブル４６及び４８にお
いて表されるようなサイン及びコサイン関数のそれぞれ
に付加することができ、或いはひずみが、モータなめら
かさを改良するために付加することができる。或い
は、"三角"波形が、当業者に公知のある事情の下では望
ましいかもしれない。

【００２４】ＤＭＡＣ４５は、制御手段１６のメイン処
理コアによってさらに干渉することなく、データ転送サ
イクルを実行するようプログラムすることができる。特
に、ＤＭＡＣ４５は、ソースアドレス（例えば、転送テ
ーブル３４及び／又は転送テーブル３６の開始アドレ
ス）、宛先アドレス（例えば、出力ポート３８のアドレ
ス）、及びトランスファーモードのタイプ（例えば、Ｉ
／Ｏモード等）のようなパラメータによってプログラム
することができる。

【００２５】続いて図２を参照すると、制御手段１６は
また、パルス幅変調器（ＰＷＭ）４９を含み、かつこれ
は、本来ディジタルの、比較的高周波数のパルス列を発
生するよう構成することができ、そしてそのデューティ
サイクルは選択可能にすることができる。さらに、本発
明において、ローパスフィルタ５０を備えることができ
る（かつこれは、制御手段１６の本構成具体例において
実際に使用されるマイクロコントローラの外部に備える
ことができる）。ローパスフィルタ５０は、ＰＷＭ４９
によって発生したディジタルパルス列の平均値（即ち、
ＤＣ値）を抽出するよう構成されている。図１及び２に
REFERENCE信号として示された平均値はそれから、Ｄ／
Ａコンバータ１８の基準入力端子に印加される。前述し
たように、Ｄ／Ａコンバータ１８に印加されたREFERENC
E信号は、電流コマンド信号のフルスケール値をセット
する。即ち、Ｄ／Ａコンバータ１８は、出力信号（即
ち、Ｉ_{ＣＭＤφＡ}及びＩ_{ＣＭＤφＢ}信号）が、基準信号
と、ディジタルコード入力、即ち電流値信号２７との積
である乗算タイプのものである。

【００２６】図３は、（例示のために滑らかにした）電
流コマンド信号Ｉ_ＣＭＤφＡ及びＩ _{ＣＭＤφＢ}に相当す
るＤ／Ａコンバータ１８からのサンプル出力を示してい
る。波形５２_Ａ及び５２_Ｂは、それぞれ、第一の周波数
を有するサイン及びコサイン波形を示している。軌跡５
４_Ａ及び５４_Ｂは、第一の周波数の略２倍の第二の周波
数を有するサイン及びコサイン波形を示している。軌跡
５４_Ａ及び５４_Ｂは、軌跡５２_Ａ及び５２_Ｂよりも高速
にモータ１２を回転させるということが理解されよう。

【００２７】図４は、本発明によって確立した基本的制
御を例示するフローチャートである。ステップ６０及び
６４は、更新間隔毎に（即ち、Ｎ＊Ｔ秒毎、ここで、Ｎ
は転送テーブル３４又は３６のサイズに等しく、かつＴ
は、新たな電流値信号２７が出力ポートに転送される間
隔である。）周期的に実行される。

【００２８】ステップ６２及び６０は好ましくは、ある
程度並列に実行される。即ち、ステップ６２及び６４の
実行は、所定量だけオーバラップする。ステップ６２の
実行は、大部分ＤＭＡＣ４５によって制御される（そし
て、制御手段１６で実行するソフトウエアに認識されな
い）。ステップ６４の実行は、制御手段１６の処理コア
によってブロック３０に相当するソフトウエアの実行に
よって制御される。

【００２９】ステップ６２は、制御手段１６のプログラ
マブルタイマー部（図示せず）によって、好ましくは決
定されるように、周期的に実行される。タイマーがタイ
ムアウトする毎に（即ち、本構成具体例において、Ｔ
秒、又は０．００２／６４秒毎）、割り込みが発生す
る。この割り込みは、ＤＭＡＣ４５に、活動（アクティ
ブ）転送テーブルから電流値信号２７を読み出させて、
それを出力ポートに出力し、かつこれは、Ｄ／Ａコンバ
ータ１８及び回路２０から成るモータ駆動回路に結合さ
れている。特に、このステップは、（上述したように）
ＤＭＡＣ４５を設定し、そしてそれからデータ転送サイ
クルのためにＤＭＡＣ４５を活動させることを含んでい
る。それから、（上述したように）Ｔ秒（更新間隔）／
Ｎ毎に、（ここで、Ｎは、転送テーブルエントリーの数
に等しい）、別のディジタルワードが、アクティブ転送
テーブル（３４又は３６のいずれか）から、ＤＭＡＣ４
５によって読み出される。好ましくは、このディジタル
ワードは、モータ相毎に８ビットの、１６ビット幅であ
る。それから、読み出されたディジタル電流値信号２７
は、各Ｄ／Ａコンバータ１８に一つずつの８ビットワー
ドが、Ｄ／Ａコンバータ１８に印加される。Ｄ／Ａコン
バータ１８は、駆動回路２０に印加される電流コマンド
信号Ｉ_{ＣＭＤφＡ}及びＩ_{ＣＭＤφＢ}を発生することによ
り応答する。駆動回路２０は、電流Ｉ_φＡ及びＩ_φＢを
発生するためにモータ１２に印加される励起信号を発生
する。最後のテーブルエントリーが出力ポート３８に書
き込まれたとき（即ち、転送テーブルが出力ポートに完
全に書き込まれたとき）、割り込み（ソフトウエア）が
発生して、メインプログラムを、テーブル３４，３６の
活動／非活動状態を切り換えさせる。即ち、メインソフ
トウエアルーチンは、転送テーブルの状態を変えること
によりソフトウエア割り込みに応答するようプログラム
されている。もちろん、先に不活動の転送テーブルが新
たなデータによって満たされ、かつ今、出力の用意がさ
れている。

【００３０】この点で、今アクティブ（活動）転送テー
ブル内にデータを書き込むジョブを開始するＤＭＡＣ４
５によって、制御手段１６で実行するメインソフトウエ
アルーチンは再び、ステップ６０及び６４を実行する。
ステップ６０において、VELOCITYコマンド信号が、上述
したように、手段２８によって計算される。ステップ６
４において、（目下）不活動の転送テーブルのための更
新された電流値信号が、更新された速度信号VELOCITYを
使って決定され、かつそこに記憶される。ステップ６０
及び６４から成る主ループは、本構成具体例においては
２ミリ秒にすることができる更新間隔毎に繰り返され
る。主ループが繰り返すとき、２つの転送テーブルの活
動及び不活動状態は、切り換えられ、かつ、新たな、或
いは更新された速度信号VELOCITYが計算され、かつこれ
は、ブロック３０に相当するソフトウエアの実行により
発生している更新電流値信号２７を生じる。

【００３１】図５は、更新電流値信号を決定する際に関
係したステップを、より詳細に示すフローチャートであ
る。ステップ６６において、速度インクリメントパラメ
ータVEL INCのための新たな値が発生する。このステッ
プの詳細は上述した。VEL INCパラメータは実質上、ど
れだけ離れたサンプルが、関数テーブル４６及び４８か
ら引き出されるかを制御する。例えば、VEL INCは８に
等しいと仮定する。テーブル４６及び４８の長さは２５
６であり、かつ６４のサンプルが（テーブル３４及び３
６を書き込むための好適具体例において）そこから引き
出すことができるので、サンプル抽出は、（テーブル４
６及び４８におけるサンプル抽出が包み込む）２倍で関
数テーブルを横断させるであろう。テーブル４６，４８
がサイン又はコサイン法則に従い１つのフルサイクルを
包含すると仮定すると、先のことは、サイン又はコサイ
ン波形の２つのフルサイクルに相当するデータによって
転送テーブル３４，３６の１つを書き込むことになる。
或いは、VEL INCが４に等しいと、関数テーブル４６，
４８は、転送テーブルが１つのフルサイクルのみに相当
するデータを包含するように、６４エントリーの転送テ
ーブルを書き込む際に、一度のみ横断するであろう。あ
るいは、もしVEL INCが１６に等しいならば、そのと
き、（本構成具体例において）関数テーブル４６，４８
は４回横断し、かつその結果の６４エントリーの転送テ
ーブルは、サイン又はコサイン波の４つのフルサイクル
を包含するであろう。転送テーブルに包含されたデータ
は、一定期間（"更新間隔"）中に出力されるので、より
大きな数のサイクルを出力して、生じる電流コマンド信
号Ｉ_{ＣＭＤφＡ}（又はＩ_{ＣＭＤφＢ}）の周波数を増加さ
せて、それによって、モータ１２のロータ２２の回転速
度を増加させるということを理解すべきである。

【００３２】従って、ディジタル電流値信号２７を発生
するステップは、（サインテーブル４６を使って）サイ
ン法則関数に相当する８ビットのディジタルワードの第
一のシーケンスを発生し、（コサインテーブル４８を使
って）コサイン法則関数に相当する８ビットのディジタ
ルワードの第二のシーケンスを発生し、そして、各シー
ケンスからの個々の８ビットディジタルワードを組み合
わせて、１６ビットディジタルワードの第三のシーケン
スを形成する各サブステップを包含している。この第三
のシーケンスは、電流値信号２７に相当する。本構成具
体例において、波テーブル４６及び４８は、サイン関数
のために８ビット、そしてコサイン関数のために８ビッ
トの、１６ビット幅の１つのテーブルである。従って、
サイン及びコサイン値は、波テーブル４６／４８から、
転送テーブル（３４又は３６のいずれか）に同時に転送
される。それから、１６ビットワードは、ＤＭＡＣの方
向の下で出力ポート３８に送られる。出力ポート３８
は、その１６ビット出力を２グループの８ビットに分割
し或いは分離し、そしてこれは、個々に２つのＤ／Ａコ
ンバータ１８に結合される。

【００３３】また、本構成具体例において、サイン法則
タイプの波形は、１つのモータ巻線を駆動するために使
用される一方、コサイン法則タイプの波形は、他のモー
タ巻線を駆動するために使用されるので、２つの巻線
は、位相がずれているということを認めるべきである。
言い換えると、サイン波は、コサイン波よりも"遅れる"
ということができる。この関係は、ロータ２２をその構
成に依存して右回り（ＣＷ）又は左回り（ＣＣＷ）方向
のいずれかに回転させる。２つのモータ相に印加される
サイン／コサイン波形を切り換えると、ロータ２２は反
対方向に回転するであろう。本発明は、VELOCITY信号
を、単に正又は負の数のいずれかにすることにより、方
向制御を実施する。正数によって、VEL INCパラメータ
値はまた、正であり、そのため、データは、順方向でサ
イン及びコサインテーブル４６，４８から抽出される。
VEL INCパラメータが負のとき、データは、後方又は逆
方向にテーブル４６，４８から抽出される。これは、基
本的には、モータ相の間の進み−遅れ関係を逆にし、従
ってまた、ロータ２２の回転方向を逆にする。

【００３４】続いて、図５を参照すると、ステップ６８
において、テーブル位置パラメータが更新される。上述
したように、TABLEPOSパラメータは、（テーブルエント
リー毎に加算された）速度インクリメントVEL INCのラ
ンニング和を示している。ステップ７０において、テー
ブルアドレスパラメータ値が決定される。このテーブル
アドレスは、（TABLEPOSの自然数部）モジュロ（波テー
ブル４６／４８のサイズ）として決定することができ
る。実施において、モジュロ関数の評価は、波テーブル
４６／４８サイズが２の累乗であるとき、比較的に率直
である。本構成具体例において、テーブルアドレスパラ
メータ値は、TABLEPOSパラメータの自然数部の下８ビッ
トから成る。これは、好適具体例において、サイン及び
コサイン波テーブル４６，４８へのインデックスとして
使用することのできる整数値である。

【００３５】ステップ７２において、１つの１６ビット
データサンプルが、ステップ７０で決定されるようなテ
ーブルアドレスパラメータ値を使って波形テーブル４
６，４８から読み出される。ステップ７４において、モ
ータ相のための波データは、目下不活動の転送テーブル
に記憶されている。ステップ７６において、ステップ６
８−７４の反復を制御するカウンタがデクリメントさ
れ、かつこれは、不活動転送テーブルを完全に書き込む
のに十分な回数反復されなければならない。

【００３６】ステップ７８において、不活動転送テーブ
ルが、最近計算された電流値信号に相当する波データに
よって完全に書き込まれたかどうかを判断するための比
較がなされる。ステップ７６及び７８の例示及び変数ｎ
の使用は、ステップ６８−７４がｎエントリーを有する
不活動転送テーブルを完全に書き込むためにｎ回反復さ
れるということを示すためのみの例示であるということ
を認めるべきである。もちろん、いかなる特別の実施に
おいても、限定されたシーケンスのステップの反復動作
を達成するために、プログラミング技術において当業者
には周知の複数の技術がある。

【００３７】

【実施例】VELOCITY信号は、更新間隔（該更新間隔は、
本構成具体例において２ミリ秒として任意に選択されて
いる）当たりの（モータ１２によって取られるべき）マ
イクロステップ数であると仮定する。さらに、VELOCITY
は、３００に等しいと仮定する。速度インクリメントパ
ラメータVEL INCはそれから、６４で割ったVELOCITYと
して計算される。速度インクリメントVEL INCは、それ
故、４．６８７５に等しい。テーブル位置パラメータ値
は、速度インクリメントパラメータVEL INCのランニン
グ和にすることができ、そして、好適具体例においては
そのようにしている。テーブルアドレスは、テーブルア
ドレスパラメータの自然数部の下８ビットである。以下
の表１は、上述したパラメータの数列を示している。

【００３８】表１ VEL=300 速度信号VELOCITYのための新たな値が発生し、かつこれ
は３０４に等しいと仮定する。それ故、新たな速度イン
クリメントパラメータVEL INCは４．７５であり、かつ
以下の表２はさらに、上記した動作パラメータの数列の
続きを例示している。

【００３９】表２ VEL=304

【００４０】速度インクリメントパラメータVEL INC
は、本構成具体例において、（自然数部のみが関数波形
テーブル４６，４８へのインデックスとして使用されて
さえ）精度を維持するために、自然数部及び小数部を有
するバイナリ数として、テーブル位置パラメータTABLEP
OSのように、保持される。VEL INCの少数部は、いくつ
かの加算に亘って蓄積されるとき、自然数部に影響する
ことができ、かつそれ故、好ましくは、考慮されるとい
うことを認めるべきである。さらに、モータ１２は、実
質上連続波形（即ち、厳しい不連続を避けるために）に
よって駆動すべきということを認めるべきである。これ
は、なぜVEL INCパラメータのランニング合計が維持さ
れるかであり、そのため、次の転送テーブルが定められ
るとき、サイン及び／又はコサインテーブル４６，４８
において、制御プログラムは、どこでサンプリングが停
止し、かつ転送テーブルと転送テーブルの連続性が維持
されるようにサンプリングをどこから再開するかを知っ
ているであろう。

【００４１】制御装置１６は、単一チップマイクロプロ
セッサを使って実施されるので、必要とされるハードウ
エアは、通常のアプローチよりも少ない。さらに、ソフ
トウエア制御は、使用するのがやっかいなディップスイ
ッチの必要性もなく、あるパラメータの値（例えば、電
流コマンド値）を変更することを可能にする。特に、好
適具体例において、プロセッサのＰＷＭ４９の出力は、
電流値を制御するために使用することができる。

【００４２】さて、図７を参照すると、本発明の第二の
好適具体例に従うモータシステム８０が示されている。
モータシステム８０は、モータシステム１０に見られる
要素と構成及び機能が同一か又は実質上同じであるいく
つかの要素を含んでいる。従って、これらの要素には同
じ番号を付け、かつこれ以上詳細には説明しない。シス
テム８０は、２相ステッパモータ１２のようなディジタ
ルモータ、及び所定の基準に従いモータ１２のモータ相
を付勢するための手段又は回路８２を含んでいる。本発
明の第二の好適具体例を２相ステッパモータと関連して
再び説明するけれども、本発明はそれに制限されず、か
つ、３相以上を有する電気モータにおいて実施すること
ができるということを認めるべきである。

【００４３】付勢手段８２は、モータ１２のモータ相巻
線２６_Ａ及び２６_Ｂを選択的に付勢するためにモータ制
御電流Ｉ_φＡ及びＩ_φＢを発生するために備えられてい
る。付勢手段８２は、制御手段８４，複数のディジタル
／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ１８，及び駆動回路２
０を含んでいる。

【００４４】制御手段８４は、モータ相Ａ及びＢを通し
て流すための所望の電流値に相当する一対のディジタル
ワード（電流値信号８６及び８８）を直接発生するよう
構成されている。制御手段８４は、オンチップＲＡＭ、
ＲＯＭ、及び処理コアを有するプログラム化マイクロプ
ロセッサから構成することができる。詳細は後述するよ
うに、制御手段８４は、制御手段１６に見られたＤＭＡ
コントローラ４５を含まない。好適具体例において、制
御手段８４は、各相Ａ及びＢに対して１つの８ビットワ
ードの、２つの８ビットワードから成る１６ビットワー
ドを出力する。１６ビットディジタルワードは、所定の
周波数で制御手段８４により更新される。例示目的のみ
のために、本構成具体例において、制御手段８４は、２
ミリ秒（更新間隔）毎に６４回１６ビットディジタルワ
ードを更新する。モータシステム１０を参照して前述し
たように、２つの８ビットディジタルワード（電流値信
号８６，８８）は、Ｄ／Ａコンバータ１８に供給され、
かつこれは、それに応答して、一対の"アナログ"電流コ
マンド信号Ｉ_{ＣＭＤφＡ}及びＩ_{ＣＭＤφＢ}を発生する。
それから、電流コマンド信号Ｉ_{ＣＭＤφＡ}及びＩ
_{ＣＭＤφＢ}は、駆動回路２０に供給され、かつこれは、
励起信号を発生して、相電流Ｉ_φＡ及びＩ_φＢを相巻線
２６_Ａ及び２６_Ｂを通してそれぞれ流す。

【００４５】前述のモータシステム１０によってなされ
るように、モータシステム８０によって確立した制御装
置の全体的概況を、本発明の詳細な説明をする前に述べ
る。ステッパモータ１２の回転位置を制御するために、
VELOCITY信号は、更新間隔（本構成具体例において２ミ
リ秒）毎に、制御手段８４によって計算される。VELOCI
TY信号は、次の更新間隔に亘ってモータ１２の回転位置
における所望の変化を表す。特に、VELOCITYは、次の更
新間隔中に取るべき"マイクロステップ"数に相当する。
各更新間隔は、複数の割り込み間隔から成る。本構成具
体例において、各割り込み間隔は、３１．２５ミリ秒の
持続期間を有している。

【００４６】VELOCITY信号によって表されるような、モ
ータ１２の回転位置の所望の変化は、更新間隔中の割り
込み間隔の数に相当する所定数によって割り算される。
本構成具体例において、更新間隔中に６４の割り込み間
隔がある。即ち、更新間隔の持続期間（２ミリ秒）／割
り込み間隔の持続期間（３１．２５ミリ秒）である。こ
の割り算の結果は、速度インクリメント、又はインクリ
メンタル位置変化値、VEL INCであり、かつこれは、更
新間隔の各割り込み間隔中に関数テーブルから位置デー
タを発生するために使用することができる。特に、VEL
INCは、各割り込み間隔中に第一及び第二の関数テーブ
ルアドレスを発生するためにメモリに記憶された関数テ
ーブルアドレスに反復して加えることができる。第一及
び第二の関数テーブルアドレスはそれから、関数テーブ
ルをインデックスし、かつ所望の位置データを得るため
に使用することができる。位置データは、電流値信号８
６，８８として制御手段８４により発生し、かつモータ
相２６_Ａ及び２６_Ｂにおける電流を制御するために使用
される第一及び第二の電流値として各割り込み間隔中に
読み出すことができる。更新間隔が完了すると、ソフト
ウエア割り込みが発生する。割り込みコードは、新たな
VELOCITY信号値を計算させ、かつ上述のプロセスを反復
することができる。

【００４７】さて、図８を参照して、制御手段８４を詳
細に説明する。制御手段８４は、速度信号を発生するた
めの手段２８，電流値信号８６，８８を決定するための
手段９０，関数テーブル９２，出力ポート９４，速度イ
ンクリメントメモリ９６，関数テーブル位置メモリ９
８，第一の関数テーブルアドレスメモリ１００，第二の
関数テーブルアドレスメモリ１０２，及び位相オフセッ
トメモリ１０３を含んでいる。制御手段８４はまた、電
圧供給手段１０４を含むことができる。

【００４８】モータシステム１０を参照して前述したよ
うに、速度信号発生手段２８は、単位時間当たりのモー
タ１２のロータ２２の回転位置の所望の変化を表すVELO
CITY信号を発生する。発生手段２８は、制御手段８４の
プログラムメモリに記憶された予めプログラムされたス
テップのシーケンスを実行することにより、ソフトウエ
アで実施することができる。

【００４９】決定手段９０は、電流値信号８６，８８を
発生するために備えられる。手段９０はまた、好ましく
は、制御手段８４のプログラムメモリ内に記憶されたプ
ログラムステップの予めプログラムされたシーケンスの
実行によってソフトウエアで実施される。図９を参照す
ると、決定手段９０は、インクリメンタル位置変化値VE
L INCを得るために所定数によって回転位置の変化（即
ち、VELOCITY）を割るための手段９０ａを含むことがで
きる。前述したように、この所定数は、更新間隔におけ
る割り込み間隔の数に相当し、かつ、本構成具体例にお
いて、６４である。即ち、更新間隔の持続期間（２ミリ
秒）／割り込み間隔の持続期間（３１．２５ミリ秒）で
ある。VEL INC値は、１更新間隔に対して有効であり、
かつその点で、更新されたVELOCITY信号値に従い更新さ
れるであろう。

【００５０】決定手段９０は、さらに、第一及び第二の
電流値信号８６，８８をそれぞれ発生するための手段９
０ｂ、９０ｃを含むことができる。VEL INC値に加え
て、発生手段９０ｂは、メモリ９８に記憶された関数テ
ーブル位置パラメータ値TABLEPOSを利用することができ
る。テーブル位置パラメータ値TABLEPOSは、電流値信号
８６，８８を表す最も最近のディジタルワードが得られ
た関数テーブル９２内の位置のトラックを保つために使
用される。TABLEPOSは好ましくは、VEL INCを使ってイ
ンクリメントされる連続的増加値である。発生手段９０
ｂは、詳細に後述するように第一の関数テーブルアドレ
スを得るためにTABLEPOSを使用する。発生手段９０ｃ
は、メモリ１０３内に記憶された位相オフセット値を付
加的に利用することができる。詳細に後述するように、
位相オフセット値は、第一の関数テーブルアドレスによ
って得られたデータ点に関して位相シフトされている関
数テーブル９２内のデータ点をアクセスする第二の関数
テーブルアドレスを発生するようにされた所定数であ
る。いったん、第一及び第二の関数テーブルアドレスが
得られると、発生手段９０ｂ、９０ｃは、関数テーブル
９２をインデックスし、かつ電流値信号８６，８８を表
すディジタルワードを得るためにこのアドレスを使用す
る。第一及び第二の関数テーブルアドレスは、メモリ１
００，１０２内に記憶することができる。

【００５１】関数テーブル９２は、サイン又はコサイン
法則関数のような周期的数学関数を表すデータ点又は値
を記憶するために備えている。本構成具体例において、
テーブル９２は、２つのサイクルの持続期間（７２０
゜）を有するサイン波の値に相当する２５６の等間隔の
データ点を包含する。各データ点は、本構成具体例にお
いて８ビット幅である。テーブル９２は、非揮発性メモ
リのような制御手段８４のデータメモリを使って実施す
ることができるということを認めるべきである。さら
に、テーブル９２は、モータ１２をより効果的に駆動す
るために必要なように、純サイン又はコサイン波形以外
の関数に個々に相当するデータを包含することができる
ということを認めるべきである。

【００５２】出力ポート９４は、第一及び第二の電流値
信号８６，８８をＤ／Ａコンバータ１８に伝送するため
に備えている。出力９４は、この技術分野において通常
のものである。メモリ９６，９８，１００，１０２及び
１０３は、インクリメンタル位置変化値VEL INC、テー
ブル位置パラメータ値TABLEPOS、第一及び第二の関数テ
ーブルアドレス、及び位位相オフセット値を個々に記憶
するために備えている。メモリ９６，９８，１００，１
０２，及び１０３はまた、この技術分野において通常の
ものである。

【００５３】電圧供給手段１０４は、Ｄ／Ａコンバータ
１８のための基準電圧を発生するために備えられてい
る。供給手段１０４は、この技術分野において通常のも
のであり、かつ、REFERENCE信号を得るための所定量に
従う電圧を分割する通常の抵抗器回路網１０６に接続す
ることができる。それから、REFERENCE信号は、Ｄ／Ａ
コンバータ１８に供給することができる。REFERENCE信
号は、コンバータ１８により出力された電流コマンド信
号のフルスケール値をセットする。特に、コンバータ１
８は、出力信号（即ち、電流コマンド信号Ｉ_{ＣＭＤφＡ}
及びＩ_{ＣＭＤφＢ}）が、REFERENCE信号と、第一の電流
値信号８６及び第二の電流値信号８８に相当するディジ
タルワード入力との積である乗算タイプのものである。
モータシステム１０を参照して上述したＰＷＭ４９及び
ローパスフィルタ５０は、供給手段１０４及び抵抗器回
路網１０６の代わりに使用することができるということ
を理解すべきである。

【００５４】さて、図１０を参照すると、本発明の第二
の好適具体例に従う方法は、詳細に説明する。この方法
は、単位時間当たりのモータ１２の回転位置の所望変化
に相当するVELOCITY信号を発生するステップ１０８，及
びインクリメンタル位置変化値VEL INCを得るために所
定数によって回転位置の変化を割り算するステップ１１
０を含むことができる。ステップ１０８及び１１０は、
更新間隔毎に（即ち、本構成具体例において２ミリ秒
毎）周期的に実行され、かつ所定数は、各更新間隔中の
割り込み間隔（即ち、本構成具体例において、更新間隔
の持続期間（２ミリ秒）／割り込み間隔の持続期間（３
１．２５ミリ秒）＝６４）に相当させることができる。

【００５５】本発明の第二の好適具体例に従う方法はま
た、関数テーブル９２から第一及び第二の電流値を発生
するステップ１１２，及び第一及び第二の電流値に応答
するモータ１２の相巻線２６_Ａ及び２６_Ｂにおいて、第
一及び第二の電流を発生するステップ１１４を含むこと
ができる。ステップ１１２及び１１４は、相当する更新
間隔中の割り込み間隔毎に（即ち、本構成具体例におい
て、３１．２５ミリ秒毎、或いは各更新間隔中に６４
回）実行することができる。

【００５６】さて、図１１を参照すると、第一及び第二
の電流値を発生するステップ１１２を詳細に説明する。
ステップ１１２は、第一の関数テーブルアドレスを得る
ために関数テーブル位置パラメータ値TABLEPOSに、イン
クリメンタル位置変化値VELINCを加算するサブステップ
を含むことができる。このサブステップは、図１１に示
されるようないくつかのサブステップを含むことができ
る。第一に、サブステップ１１６において、VEL INCがT
ABLEPOSのための新たな値を得るためにTABLEPOSに加え
られる。例１を参照して前述したように、VEL INCは非
整数にすることができる。TABLEPOSは、VEL INCのラン
ニング合計を表すので、TABLEPOSはまた、自然数部及び
小数部を有する非整数にすることができる。次に、サブ
ステップ１１８において、第一の関数テーブルアドレス
は、TABLEPOSの自然数部と関数テーブル９２のサイズと
のモジュロを取ることにより得られる。本構成具体例に
おいて、関数テーブル９２は、サイン法則関数に相当す
る２４５データ点又はディジタルワードを含んでいる。
従って、第一の関数テーブルアドレスは、TABLEPOSの自
然数部の下８ビットからなるであろう。ステップ１１２
はまた、第一の電流値を得るために関数テーブル９２に
アクセスするサブステップ１２０を含むことができる。
特に、第一の関数テーブルアドレスは、関数テーブル９
２をインデックスし、かつ第一の電流値に相当するディ
ジタルワードを読み出すために使用される。第一の電流
値は、更新間隔の１割り込み間隔中にモータ１２のモー
タ相巻線２６Ａに印加され、かつサイン法則関数データ
点に相当させることができる励起信号の値を表してい
る。

【００５７】関数テーブル９２から第一及び第二の電流
値を発生するステップ１１２は、第二の電流値を得るた
めに使用されたいくつかの付加的サブステップを含むこ
とができる。特に、ステップ１１２は、第二の関数テー
ブルアドレスを得るために第一の関数テーブルアドレス
に位相オフセット値を加えるサブステップ１２２を含む
ことができる。位相オフセット値は、所定量だけ（例え
ば、９０゜）第一の電流値（及びモータ相Ａにおける第
一の電流）に関して位相シフトされる第二の電流値（及
び、それ故、モータ相Ｂにおける第二の電流）を発生す
るようになっている。関数テーブルは、本構成具体例に
おいてサイン波関数を含むので、９０゜オフセットが、
コサイン法則関数内に生じるということを認めるべきで
ある。第一の電流値がモータ相Ａを駆動するために使用
される一方、第二の電流値がモータ相Ｂを駆動するため
に使用されるので、２つの相は位相がずれているであろ
う。この関係により、ロータ２２は、モータ１２の構成
に依存して右回り（ＣＷ）又は左回り（ＣＣＷ）のいず
れかに回転する。本発明は、VELOCITY信号を、正数又は
負数のいずれかにすることにより方向制御を実施する。
正数によって、インクリメンタル位置変化値VEL INCは
また、正であって、関数テーブル位置パラメータ値TABL
EPOSを増加させることになる。このように、第一及び第
二の関数テーブルアドレスはまた増加し、かつデータが
第一の方向に関数テーブル９２から引き出される。VEL
INCが負のとき、TABLEPOS及び第一及び第二の関数アド
レスは減少して、第二の方向に関数テーブル９２からデ
ータを引き出すことになる。

【００５８】位相オフセット値は、関数テーブル９２に
記憶された関数のサイクル長（゜）により所望の位相シ
フト（゜）を割ることにより、かつこの結果の数を関数
テーブル９２におけるテーブルエントリー数に乗算する
ことにより計算することができる。本構成具体例におい
て、２サイクル（即ち、７２０゜）サイン法則関数が、
２５６ディジタルワードテーブルエントリーの関数テー
ブル９２に記憶される。従って、もし所望位相シフトが
９０゜であるならば、本構成具体例における位相オフセ
ット値は、３２（即ち、［９０゜／２７０゜］＊２５
６）になるであろう。この位相オフセット値は、目盛り
１０３内に記憶することができる。この位相オフセット
値は、関数テーブル位置パラメータ値TABLEPOS、及び第
一の関数テーブルアドレスのためのサブステップ１１６
及び１１８においてなされたのと同様に関数テーブル９
２におけるテーブルエントリー数の合計和モジュロを取
ることにより計算された第二の関数テーブルアドレス
に、二者択一的に付加することができる。

【００５９】第一及び第二の電流値信号を発生するステ
ップ１１２は最終的に、第二の電流値を得るために第二
の関数テーブルアドレスを使って関数テーブル９２をア
クセスするサブステップ１２４を含むことができる。特
に、第二の関数テーブルアドレスは、関数テーブル９２
をインデックスし、かつ第二の電流値に相当するディジ
タルワードを読み出すために使用される。第二の電流値
は、更新間隔の１割り込み間隔中にモータ１２のモータ
相巻線２６_Ｂに印加され、かつサイン法則関数データ点
に相当させることのできる励起信号の値を表す。

【００６０】再び、図１０を参照すると、モータ１２に
おいて第一及び第二の電流を発生させるステップ１１４
はまた、いくつかのサブステップを含むことができる。
特に、ステップ１１４は、第一及び第二の電流値に応答
する第一及び第二の電流コマンド信号Ｉ_{ＣＭＤφＡ}及び
Ｉ_{ＣＭＤφＢ}を発生するサブステップを含むことができ
る。特に、第一及び第二の電流値は、ディジタル電流値
信号８６，８８として制御手段８４によって読み出され
る。電流値信号８６，８８は、１６ビットワード（各モ
ータ相に対して８ビット）である１つのディジタルワー
ドから構成することができる。それから、読み出された
電流値信号８６，８８は、各Ｄ／Ａコンバータ１８に１
つの８ビットワードの、Ｄ／Ａコンバータ１８に印加さ
れる。Ｄ／Ａコンバータ１８は、電流コマンド信号Ｉ
_{ＣＭＤφＡ}及びＩ_{ＣＭＤφＢ}を発生することにより応答
し、かつこれらは、駆動回路２０に印加される。ステッ
プ１１４はまた、第一及び第二の励起信号を発生するた
めに駆動回路２０に第一及び第二の電流コマンド信号Ｉ
_{ＣＭＤφＡ}及びＩ_{ＣＭＤφＢ}を印加し、かつ、駆動電流
Ｉ_φＡ及びＩ_φＢのようなモータ１２のモータ相巻線２
６Ａ及び２６Ｂにそれぞれ、励起信号を印加するサブス
テップを含むことができる。

【００６１】ステップ１１２及び１１４（及びそれらの
関連したサブステップ）は、更新間隔中の割り込み間隔
の数に相当する所定の回数実行することができる。各更
新間隔の終わりに、ソフトウエア割り込みが発生する。
この点で、制御手段８４を実行するメインソフトウエア
ルーチンは、新たなVELOCITY信号を発生させ（ステップ
１０８）、そしてこのプロセスが再び始まる。

【００６２】本発明を第一及び第二の好適具体例を参照
して特に図示しかつ説明したけれども、種々の変化及び
変形が本発明の精神及び範囲から離れることなく本発明
においてなすことができるということが当業者には理解
できる。

【００６３】

【発明の効果】本発明は、ステッパモータ制御回路にお
ける要素数を減少させ、そしてそれ故また、そのコスト
及びサイズを減少させることができる。さらに、本発明
は、モータ回転当たりのステップ数のような動作パラメ
ータ、及び電流コマンド設定を容易に選択することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の具体例に従う改良されたステッ
パモータシステムの簡単化された回路ブロック図であ
る。

【図２】図１にブロック図形態で示された制御手段をよ
り詳細に示す簡単化された回路ブロック図である。

【図３】本発明に従う制御回路により発生した波形例を
示す図である。

【図４】本発明の第一の具体例の原理体系を示す簡単化
されたフローチャートである。

【図５】図４にブロック図形態で示された不活動転送テ
ーブルのための電流値信号を決定する全体ステップをよ
り詳細に示す図である。

【図６】図６は、図２の電流値決定手段３０をより詳細
に示す図である。

【図７】本発明の第二の具体例に従う改良されたステッ
パモータシステムの簡単化された回路ブロック図であ
る。

【図８】図７にブロック図形態で示された制御手段をよ
り詳細に示す簡単化された回路ブロック図である。

【図９】図８の電流値決定手段９０をより詳細に示す図
である。

【図１０】本発明の第二の具体例の原理体系を示す簡単
化されたフローチャートである。

【図１１】図１０にブロック図形態で示された電流値信
号を決定する全体ステップをより詳細に示す図である。

【符号の説明】

１０モータシステム１２ステッパモータ１４付勢手段１６制御手段１８ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２０駆動回路２２ロータ部２４ステータ部２６Ａ巻線２６Ｂ巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）モータのための励起波形に相当す
る第一の電流値を関数テーブルから発生するステップ、
（Ｂ）前記第一の電流値を第一の転送テーブルに記憶す
るステップ、から成るモータ制御方法。
【請求項２】さらに、（Ｃ）第一の更新間隔中に前記
第一の転送テーブルから出力されるべきエントリー数に
相当する複数回、ステップ（Ａ）及び（Ｂ）を繰り返す
ステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】さらに、（Ｄ）前記モータのための励起
波形に相当する第二の電流値を前記関数テーブルから発
生するステップと、（Ｅ）前記第二の電流値を第二の転
送テーブルに記憶するステップと、を含む請求項１に記
載の方法。
【請求項４】さらに、（Ｆ）第一の更新間隔中に前記
第一の転送テーブルから出力されるべきエントリー数に
相当する複数回、ステップ（Ａ）及び（Ｂ）を繰り返す
ステップと、（Ｇ）第二の更新間隔中に前記第二の転送
テーブルから出力されるべきエントリー数に相当する複
数回、ステップ（Ｄ）及び（Ｅ）を繰り返すステップ
と、を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】（Ａ）第一の更新間隔中に速度信号を発
生し、かつ該第一の更新間隔は複数の割り込み間隔を含
み、また、前記速度信号は単位時間当たりの前記モータ
の回転位置における所望の変化に相当するステップと、
（Ｂ）インクリメンタル位置変化値を得るために所定数
によって前記回転位置の前記変化を割り算するステップ
と、（Ｃ）前記インクリメンタル位置変化値を使って前
記複数の割り込み間隔の内の第一の割り込み間隔中に関
数テーブルから第一の電流値を発生するステップと、
（Ｄ）前記第一の電流値に応答して前記第一の割り込み
間隔中に前記モータに第一の電流を発生するステップ
と、から成るモータ制御方法。
【請求項６】さらに、（Ｅ）前記複数の割り込み間隔
中の内の各割り込み間隔中にステップ（Ｃ）及び（Ｄ）
を繰り返すステップを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】第一の電流値を発生する前記ステップ
（Ｃ）は、第一の関数テーブルアドレスを得るために関
数テーブル位置値に前記インクリメンタル位置変化値を
加えるサブステップと、前記第一の電流値を得るために前記第一の関数テーブル
アドレスを使って前記関数テーブルにアクセスするサブ
ステップと、を含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】第一の電流を発生する前記ステップ
（Ｄ）は、前記第一の電流値に応答して第一の電流コマンドを発生
するサブステップと、第一の励起信号を発生するために駆動回路に前記第一の
電流コマンドを印加するサブステップと、前記モータの第一のモータ相に前記第一の励起信号を印
加するサブステップと、を含む請求項５に記載の方法。
【請求項９】前記第一の電流値がサイン法則関数に相
当する請求項５に記載の方法。
【請求項１０】さらに、（Ｅ）前記インクリメンタル
位置変化値を使って前記第一の割り込み期間中に前記関
数テーブルから第二の電流値を発生するステップと、
（Ｆ）前記第二の電流値に応答して前記第一の割り込み
間隔中に前記モータ内に第二の電流を発生するステップ
と、を含む請求項５に記載の方法。
【請求項１１】さらに、（Ｇ）前記複数の割り込み間
隔の内の各割り込み間隔中にステップ（Ｃ），（Ｄ），
（Ｅ）及び（Ｆ）を繰り返すステップを含む請求項１０
に記載の方法。
【請求項１２】第二の電流値を発生する前記ステップ
（Ｅ）は、第二の関数テーブルアドレスを得るために第一の関数テ
ーブルアドレスに位相オフセット値を加えるサブステッ
プと、前記第二の電流値を得るために前記第二の関数テーブル
アドレスを使って前記関数テーブルをアクセスするサブ
ステップと、を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】前記第二の電流値が、コサイン法則関
数に相当する請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】（Ａ）第一の更新間隔中に速度信号を
発生し、該第一の更新間隔は複数の割り込み間隔を含
み、かつ前記速度信号は、単位時間当たりのモータの回
転位置の所望変化に相当するステップと、（Ｂ）インク
リメンタル位置変化値を得るために所定数によって前記
回転位置の前記変化を割り算するステップと、（Ｃ）第
一の関数テーブルアドレスを得るために関数テーブル位
置値に前記インクリメンタル位置変化値を加えるステッ
プと、（Ｄ）前記第一の電流値を得るために前記第一の
関数テーブルアドレスを使って前記関数テーブルにアク
セスするステップと、（Ｅ）前記第一の電流値に応答し
て前記第一の割り込み間隔中にモータの第一の相に第一
の電流を発生するステップと、（Ｆ）第二の関数テーブ
ルアドレスを得るために前記第一の関数テーブルアドレ
スに位相オフセット値を加えるステップと、（Ｇ）前記
第二の電流値を得るために前記第二の関数テーブルアド
レスを使って前記関数テーブルをアクセスするステップ
と、（Ｈ）前記第二の電流値に応答して前記第一の割り
込み間隔中に前記モータの第二の相に第二の電流を発生
するステップと、から成るモータ制御方法。
【請求項１５】第一の更新間隔中に速度信号を発生
し、該第一の更新間隔は複数の更新間隔を含み、かつ前
記速度信号が単位時間当たりのモータの回転位置の所望
変化に相当する手段と、インクリメンタル位置変化値を得るために所定数によっ
て前記回転位置の前記変化を割り算するための手段と、前記インクリメンタル位置変化値を使って前記複数の割
り込み間隔の内の第一の割り込み間隔中に関数テーブル
から第一の電流値を発生するための手段と、前記第一の電流値に応答して前記第一の割り込み間隔中
に前記モータに第一の電流を発生するための手段と、か
ら成るモータ制御装置。
【請求項１６】さらに、前記インクリメンタル位置変
化値を使って前記複数の割り込み間隔の内の第一の割り
込み間隔中に前記関数テーブルから第二の電流値を発生
するための手段と、前記第二の電流値に応答して前記第一の割り込み間隔中
に前記モータに第二の電流を発生するための手段と、を
備える請求項１５に記載の装置。