JP2001333597A - ステップモータの制御装置、制御方法および計時装置 - Google Patents
ステップモータの制御装置、制御方法および計時装置Info
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- JP2001333597A JP2001333597A JP2001097568A JP2001097568A JP2001333597A JP 2001333597 A JP2001333597 A JP 2001333597A JP 2001097568 A JP2001097568 A JP 2001097568A JP 2001097568 A JP2001097568 A JP 2001097568A JP 2001333597 A JP2001333597 A JP 2001333597A
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- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子腕時計などに収納されたステップモータ
を駆動するために消費される電力をさらに低減可能な制
御装置を提供する。 【解決手段】 ステップモータを制御する制御装置のパ
ルス信号生成回路25において、基準信号BPに基づき
デューティーの異なる2つのパルス信号GPiおよびG
Pi+2を合成信号CPで合成して、その中間のデュー
ティーのパルス信号GPi+1を生成できるようにす
る。これにより、基準信号BPの周波数を下げても駆動
パルスの実効電力のデューティーを制御する刻み幅が大
きくなることはないので、ステップモータの駆動電力が
増加するのを阻止できる。一方、基準信号BPの周波数
を下げることにより回路側の消費電力を低減できるの
で、制御装置における消費電力を低減することができ
る。
を駆動するために消費される電力をさらに低減可能な制
御装置を提供する。 【解決手段】 ステップモータを制御する制御装置のパ
ルス信号生成回路25において、基準信号BPに基づき
デューティーの異なる2つのパルス信号GPiおよびG
Pi+2を合成信号CPで合成して、その中間のデュー
ティーのパルス信号GPi+1を生成できるようにす
る。これにより、基準信号BPの周波数を下げても駆動
パルスの実効電力のデューティーを制御する刻み幅が大
きくなることはないので、ステップモータの駆動電力が
増加するのを阻止できる。一方、基準信号BPの周波数
を下げることにより回路側の消費電力を低減できるの
で、制御装置における消費電力を低減することができ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステップモータの
制御装置および制御方法に関し、特に、電子時計のステ
ップモータなどを駆動させるのに好適な省電力型の制御
装置および制御方法に関するものである。
制御装置および制御方法に関し、特に、電子時計のステ
ップモータなどを駆動させるのに好適な省電力型の制御
装置および制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ステップモータは、パルスモータ、ステ
ッピングモータ、階動モータあるいはデジタルモータな
どとも称され、デジタル制御装置のアクチュエータとし
て多用されているパルス信号によって駆動されるモータ
である。近年、携帯に適した小型の電子装置あるいは情
報機器が開発されており、これらのアクチュエータとし
て小型、軽量化されたステップモータが多く採用されて
いる。このような電子装置の代表的なものが電子時計、
時間スイッチといった計時装置である。この計時装置に
おいては、水晶発振子などを用いた発振回路から基準パ
ルスを供給し、この基準パルスを1Hzなどの計時に適
した周波数の時間信号に分周する。そして、その時間信
号に合わせて駆動パルスをステップモータに供給し、計
時装置の秒針などを運針するようにしている。
ッピングモータ、階動モータあるいはデジタルモータな
どとも称され、デジタル制御装置のアクチュエータとし
て多用されているパルス信号によって駆動されるモータ
である。近年、携帯に適した小型の電子装置あるいは情
報機器が開発されており、これらのアクチュエータとし
て小型、軽量化されたステップモータが多く採用されて
いる。このような電子装置の代表的なものが電子時計、
時間スイッチといった計時装置である。この計時装置に
おいては、水晶発振子などを用いた発振回路から基準パ
ルスを供給し、この基準パルスを1Hzなどの計時に適
した周波数の時間信号に分周する。そして、その時間信
号に合わせて駆動パルスをステップモータに供給し、計
時装置の秒針などを運針するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの携帯用に適し
た小型の電子装置においては、搭載可能な電源が限られ
ているので、長時間、安定した動作を行うためにはステ
ップモータなどによって消費される電力をできるだけ低
減することが重要である。このため、ステップモータを
用いた電子時計においては、ステップモータに供給する
駆動パルスの実効電力を、個々の電子時計に固有の条件
あるいは使用されている環境条件などに対し適当な値に
自動的に設定し、ステップモータを駆動するために消費
される電力を低減できるようにしている。駆動パルスの
実効電力を制御する方法は幾つかあり、例えば、駆動パ
ルスのパルス幅あるいはパルス高さを制御する方法があ
る。また、駆動パルスを複数のサブパルスで構成し、サ
ブパルスのデューティーを変えることにより実効電力を
制御する方法もある。
た小型の電子装置においては、搭載可能な電源が限られ
ているので、長時間、安定した動作を行うためにはステ
ップモータなどによって消費される電力をできるだけ低
減することが重要である。このため、ステップモータを
用いた電子時計においては、ステップモータに供給する
駆動パルスの実効電力を、個々の電子時計に固有の条件
あるいは使用されている環境条件などに対し適当な値に
自動的に設定し、ステップモータを駆動するために消費
される電力を低減できるようにしている。駆動パルスの
実効電力を制御する方法は幾つかあり、例えば、駆動パ
ルスのパルス幅あるいはパルス高さを制御する方法があ
る。また、駆動パルスを複数のサブパルスで構成し、サ
ブパルスのデューティーを変えることにより実効電力を
制御する方法もある。
【0004】ステップモータの消費電力を低減するのに
加えて、電子装置全体で消費される電力を低減すること
も考慮されており、このため、近年においては、水晶振
動子などの基準発振源を用いた発振回路から出力される
基準パルス(基準信号)の発振周波数を下げることによ
って、発振回路で消費される電力を低減することが考え
られている。また、基準パルスを低周波にすることによ
り、分周回路などの回路要素を減らすことができ、回路
側の動作周波数も低下するので回路側の消費電力をさら
に低減することが可能となる。
加えて、電子装置全体で消費される電力を低減すること
も考慮されており、このため、近年においては、水晶振
動子などの基準発振源を用いた発振回路から出力される
基準パルス(基準信号)の発振周波数を下げることによ
って、発振回路で消費される電力を低減することが考え
られている。また、基準パルスを低周波にすることによ
り、分周回路などの回路要素を減らすことができ、回路
側の動作周波数も低下するので回路側の消費電力をさら
に低減することが可能となる。
【0005】しかしながら、駆動パルスの実効電力をサ
ブパルスのデューティで制御している制御装置では、発
振回路から供給される基準パルスの周波数が低下する
と、サブパルスのデューティーを制御できる分解能が低
下してしまう。例えば、基準パルスの周波数が32kH
zであれば1kHzのパルス信号のデューティーを1/
32の刻み幅(分解能)で制御可能であるが、基準パル
スの周波数が半分の16kHzに低下すると制御可能な
刻み幅は1/16と大きくなり分解能は劣化してしま
う。このため、駆動パルスの実効電力をステップモータ
の作動状態に合致した最も低く、適当な値の実効電力に
制御することが難しくなる。この結果、駆動パルスの電
力が不足して運針ミスが発生するのを避けるためには、
従来の発振周波数が高い基準パルスを用いた刻み幅の狭
いときよりも、実効電力の高い駆動パルスが供給される
ことになる。したがって、モータの消費電力が上がり、
計時装置全体としては、基準パルスの発振周波数を下げ
て省電力化した効果を活かすことができない。
ブパルスのデューティで制御している制御装置では、発
振回路から供給される基準パルスの周波数が低下する
と、サブパルスのデューティーを制御できる分解能が低
下してしまう。例えば、基準パルスの周波数が32kH
zであれば1kHzのパルス信号のデューティーを1/
32の刻み幅(分解能)で制御可能であるが、基準パル
スの周波数が半分の16kHzに低下すると制御可能な
刻み幅は1/16と大きくなり分解能は劣化してしま
う。このため、駆動パルスの実効電力をステップモータ
の作動状態に合致した最も低く、適当な値の実効電力に
制御することが難しくなる。この結果、駆動パルスの電
力が不足して運針ミスが発生するのを避けるためには、
従来の発振周波数が高い基準パルスを用いた刻み幅の狭
いときよりも、実効電力の高い駆動パルスが供給される
ことになる。したがって、モータの消費電力が上がり、
計時装置全体としては、基準パルスの発振周波数を下げ
て省電力化した効果を活かすことができない。
【0006】そこで、本発明においては、簡易な構成あ
るいは方法で基準信号の発振周波数よりも実質的に高い
分解能でデューティーを制御することができるステップ
モータの制御装置および制御方法を提供し、計時装置に
おける消費電力をさらに低減可能とすることを目的とし
ている。そして、携帯装置に適用可能な省電力タイプの
ステップモータの制御装置および制御方法を提供するこ
とを目的としている。
るいは方法で基準信号の発振周波数よりも実質的に高い
分解能でデューティーを制御することができるステップ
モータの制御装置および制御方法を提供し、計時装置に
おける消費電力をさらに低減可能とすることを目的とし
ている。そして、携帯装置に適用可能な省電力タイプの
ステップモータの制御装置および制御方法を提供するこ
とを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明においては、デュ
ーティの異なるパルス信号を適当な割合で合成すること
により、実効的に、すなわち、駆動パルスあるいはサブ
パルス単位で巨視的に捉えたときに、基準信号から通常
得られるデューティーのパルス信号に対し、その中間の
ディーティのパルス信号を合成し、基準信号の発振周波
数を下げても駆動パルスの制御可能な実効電力の分解能
を従来と同様あるいはそれ以上に高くできるようにして
いる。すなわち、本発明のステップモータの制御装置
は、基準信号に基づき第1のデューティーの第1のパル
ス信号、および第2のデューティーの第2のパルス信号
を生成可能なパルス生成部と、第1および第2のパルス
信号を所定の比率で交互に出力可能な合成部と、第1お
よび第2のパルス信号に加えて合成部から出力された第
3のパルス信号に基づきデューティーの異なる駆動パル
スをステップモータに供給可能な駆動制御部とを有する
ことを特徴としている。また、本発明のステップモータ
の制御方法は、第1のデューティーの第1のパルス信
号、および第2のデューティーの第2のパルス信号を所
定の比率で交互に出力する合成工程と、第1および第2
のパルス信号に加えて合成工程で合成された第3のパル
ス信号に基づき駆動パルスをステップモータに供給可能
な駆動工程とを有している。
ーティの異なるパルス信号を適当な割合で合成すること
により、実効的に、すなわち、駆動パルスあるいはサブ
パルス単位で巨視的に捉えたときに、基準信号から通常
得られるデューティーのパルス信号に対し、その中間の
ディーティのパルス信号を合成し、基準信号の発振周波
数を下げても駆動パルスの制御可能な実効電力の分解能
を従来と同様あるいはそれ以上に高くできるようにして
いる。すなわち、本発明のステップモータの制御装置
は、基準信号に基づき第1のデューティーの第1のパル
ス信号、および第2のデューティーの第2のパルス信号
を生成可能なパルス生成部と、第1および第2のパルス
信号を所定の比率で交互に出力可能な合成部と、第1お
よび第2のパルス信号に加えて合成部から出力された第
3のパルス信号に基づきデューティーの異なる駆動パル
スをステップモータに供給可能な駆動制御部とを有する
ことを特徴としている。また、本発明のステップモータ
の制御方法は、第1のデューティーの第1のパルス信
号、および第2のデューティーの第2のパルス信号を所
定の比率で交互に出力する合成工程と、第1および第2
のパルス信号に加えて合成工程で合成された第3のパル
ス信号に基づき駆動パルスをステップモータに供給可能
な駆動工程とを有している。
【0008】本発明のステップモータの制御装置および
制御方法においては、デューティーが50%の合成用の
パルス信号に基づき動作するセレクターなどを用いて第
1および第2のパルス信号を選択することにより、第1
および第2のパルス信号が均等に現れるパルス信号を合
成でき、この合成されたパルス信号は、合成用のパルス
信号の周期で平均したときに第1および第2のデューテ
ィーの中間のデューティーとなる。もちろん、合成用の
パルス信号のデューティーは50%にかぎらず、適当な
デューティーの合成用のパルス信号を用いることによ
り、第1および第2のパルス信号のデューティーの間の
適当なデューティーとなるパルス信号を合成することが
できる。
制御方法においては、デューティーが50%の合成用の
パルス信号に基づき動作するセレクターなどを用いて第
1および第2のパルス信号を選択することにより、第1
および第2のパルス信号が均等に現れるパルス信号を合
成でき、この合成されたパルス信号は、合成用のパルス
信号の周期で平均したときに第1および第2のデューテ
ィーの中間のデューティーとなる。もちろん、合成用の
パルス信号のデューティーは50%にかぎらず、適当な
デューティーの合成用のパルス信号を用いることによ
り、第1および第2のパルス信号のデューティーの間の
適当なデューティーとなるパルス信号を合成することが
できる。
【0009】駆動パルスを複数のサブパルスにより構成
され、駆動制御部からステップモータに供給している場
合は、第1および第2のパルス信号に加えて合成された
第3のパルス信号に基づきサブパルスのデューティーを
制御することができる。したがって、第1および第2の
パルス信号のデューティーに加えて、第3のパルス信号
に基づく、第1および第2のパルス信号の間の適当な値
のデューティーのサブパルスを生成し出力することがで
きる。このため、基準信号に基づき生成される第1およ
び第2のパルス信号では、制御できるデューティーの分
解能が低く、駆動パルスの刻み幅が大きな場合でも、第
3のパルス信号を採用することにより、駆動パルスの実
効電力の分解能を高く、刻み幅を細かく設定することが
できる。
され、駆動制御部からステップモータに供給している場
合は、第1および第2のパルス信号に加えて合成された
第3のパルス信号に基づきサブパルスのデューティーを
制御することができる。したがって、第1および第2の
パルス信号のデューティーに加えて、第3のパルス信号
に基づく、第1および第2のパルス信号の間の適当な値
のデューティーのサブパルスを生成し出力することがで
きる。このため、基準信号に基づき生成される第1およ
び第2のパルス信号では、制御できるデューティーの分
解能が低く、駆動パルスの刻み幅が大きな場合でも、第
3のパルス信号を採用することにより、駆動パルスの実
効電力の分解能を高く、刻み幅を細かく設定することが
できる。
【0010】このように、本発明により、基準信号の発
振周波数が低く設定されている装置においても、ステッ
プモータに供給される駆動パルスの実効電力の刻み幅を
十分狭くすることができ、ステップモータが稼動してい
る状況に応じた最も低い実効電力の駆動パルスを供給す
ることが可能となる。したがって、基準信号の発振周波
数を下げたことによる省電力効果が相殺されることな
く、その省電力効果を活かすことが可能となる。
振周波数が低く設定されている装置においても、ステッ
プモータに供給される駆動パルスの実効電力の刻み幅を
十分狭くすることができ、ステップモータが稼動してい
る状況に応じた最も低い実効電力の駆動パルスを供給す
ることが可能となる。したがって、基準信号の発振周波
数を下げたことによる省電力効果が相殺されることな
く、その省電力効果を活かすことが可能となる。
【0011】本発明のステップモータの制御装置により
運針用のステップモータを駆動することにより、基準信
号の発振周波数を低くしても駆動パルスの実効電力を細
かく制御することが可能である。このため、計時装置な
どにおいて、モーターの消費電力を上げずに、発振回路
の基準信号の周波数を落として回路側の消費電力を削減
することが可能となる。
運針用のステップモータを駆動することにより、基準信
号の発振周波数を低くしても駆動パルスの実効電力を細
かく制御することが可能である。このため、計時装置な
どにおいて、モーターの消費電力を上げずに、発振回路
の基準信号の周波数を落として回路側の消費電力を削減
することが可能となる。
【0012】また、発振周波数を変えない場合において
は、本発明のステップモータの制御装置によりモータの
駆動パルスの実効電力をさらに細かく制御することが可
能になる。このため、モータに供給される駆動パルスの
実効電力を駆動可能な最小限の電力となるようにさらに
細かく制御できるので、モータの消費電力を削減するこ
とが可能になる。
は、本発明のステップモータの制御装置によりモータの
駆動パルスの実効電力をさらに細かく制御することが可
能になる。このため、モータに供給される駆動パルスの
実効電力を駆動可能な最小限の電力となるようにさらに
細かく制御できるので、モータの消費電力を削減するこ
とが可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら本発明
をさらに詳細に説明する。図1に、本発明に係る計時装
置1の概略構成を示してある。本例の計時装置1は、ス
テップモータ10と、このステップモータ10を制御す
る制御装置20と、ステップモータ10の動きを伝達す
る輪列50、および輪列50によって運針される秒針6
1、分針62および時針63を備えている。本例のステ
ップモータ10は、制御装置20から供給される駆動パ
ルスによって磁力を発生する駆動コイル11と、この駆
動コイル11によって励磁されるステータ12と、さら
に、ステータ12の内部で回転するロータ13を備えて
いる。このロータ13はディスク状の2極の永久磁石に
よって構成されており、PM型(永久磁石回転型)の1
相のステップモータ10となっている。ステータ12に
は、駆動コイル11で発生した磁力によって異なった磁
極がロータ13の回りのそれぞれの相15および16に
発生するように磁気飽和部17が設けられている。ま
た、ロータ13の回転方向を規定するために、ステータ
12の内周の適当な位置には内ノッチ18が設けられて
おり、これによってコギングトルクを発生させてロータ
13が適当な位置に停止するようにしている。
をさらに詳細に説明する。図1に、本発明に係る計時装
置1の概略構成を示してある。本例の計時装置1は、ス
テップモータ10と、このステップモータ10を制御す
る制御装置20と、ステップモータ10の動きを伝達す
る輪列50、および輪列50によって運針される秒針6
1、分針62および時針63を備えている。本例のステ
ップモータ10は、制御装置20から供給される駆動パ
ルスによって磁力を発生する駆動コイル11と、この駆
動コイル11によって励磁されるステータ12と、さら
に、ステータ12の内部で回転するロータ13を備えて
いる。このロータ13はディスク状の2極の永久磁石に
よって構成されており、PM型(永久磁石回転型)の1
相のステップモータ10となっている。ステータ12に
は、駆動コイル11で発生した磁力によって異なった磁
極がロータ13の回りのそれぞれの相15および16に
発生するように磁気飽和部17が設けられている。ま
た、ロータ13の回転方向を規定するために、ステータ
12の内周の適当な位置には内ノッチ18が設けられて
おり、これによってコギングトルクを発生させてロータ
13が適当な位置に停止するようにしている。
【0014】ステップモータ10のロータ13の回転
は、かなを介してロータ13に噛合された五番車51、
四番車52、三番車53、二番車54、日の裏車55お
よび筒車56からなる輪列50によって各針に伝達され
る。四番車52の軸には秒針61が接続され、二番車5
4には分針62が接続され、さらに、筒車56には時針
63が接続されており、ロータ13の回転に連動してこ
れらの各針によって時刻が表示される。輪列50には、
さらに、年月日などの表示を行うための伝達系など(不
図示)を接続することももちろん可能である。
は、かなを介してロータ13に噛合された五番車51、
四番車52、三番車53、二番車54、日の裏車55お
よび筒車56からなる輪列50によって各針に伝達され
る。四番車52の軸には秒針61が接続され、二番車5
4には分針62が接続され、さらに、筒車56には時針
63が接続されており、ロータ13の回転に連動してこ
れらの各針によって時刻が表示される。輪列50には、
さらに、年月日などの表示を行うための伝達系など(不
図示)を接続することももちろん可能である。
【0015】本例の計時装置1は、ステップモータ10
の回転によって時刻が表示される。従って、ステップモ
ータ10は所定の周波数(1Hz)の時間信号に従って
出力された駆動パルスによって駆動される。ステップモ
ータ10を制御する本例の制御装置20は、水晶振動子
などの基準発振源21を用いて基準周波数の基準パルス
BPを出力する発振回路22と、基準パルスを分周して
特定の幾つかの周波数のパルスWP1〜WPm(mは適
当な整数)を出力する分周回路23と、ステップモータ
10に供給する駆動パルスを生成するためのパルス信号
などを分周回路23から供給されたパルス群24に基づ
き出力するパルス信号生成回路(波形合成回路)25を
備えている。パルス信号生成回路25からは、複数のパ
ルス信号が出力され、本例においては、例えば、ステッ
プモータ10に供給する駆動パルスDPを生成するため
のパルス信号P1、ステップモータ10が回転しなかっ
たときに充分に大きな駆動パルスを供給してステップモ
ータ10を回転させるためのパルス信号(補助パルス)
P2、および大きな駆動パルスが供給された後に駆動コ
イル11に残留する磁力を消すために供給する消磁パル
スPEを生成するためのパルス信号P3などが出力され
る。
の回転によって時刻が表示される。従って、ステップモ
ータ10は所定の周波数(1Hz)の時間信号に従って
出力された駆動パルスによって駆動される。ステップモ
ータ10を制御する本例の制御装置20は、水晶振動子
などの基準発振源21を用いて基準周波数の基準パルス
BPを出力する発振回路22と、基準パルスを分周して
特定の幾つかの周波数のパルスWP1〜WPm(mは適
当な整数)を出力する分周回路23と、ステップモータ
10に供給する駆動パルスを生成するためのパルス信号
などを分周回路23から供給されたパルス群24に基づ
き出力するパルス信号生成回路(波形合成回路)25を
備えている。パルス信号生成回路25からは、複数のパ
ルス信号が出力され、本例においては、例えば、ステッ
プモータ10に供給する駆動パルスDPを生成するため
のパルス信号P1、ステップモータ10が回転しなかっ
たときに充分に大きな駆動パルスを供給してステップモ
ータ10を回転させるためのパルス信号(補助パルス)
P2、および大きな駆動パルスが供給された後に駆動コ
イル11に残留する磁力を消すために供給する消磁パル
スPEを生成するためのパルス信号P3などが出力され
る。
【0016】制御装置20は、さらに、パルス信号生成
回路25から供給されたこれらのパルス信号に基づき駆
動回路31を制御し、駆動回路31のCMOS31およ
び32を動作させる駆動制御回路30を備えている。そ
して、駆動制御回路30によって制御された駆動回路3
1からステップモータ10の駆動コイル11に駆動パル
スが供給され、ステップモータ10が駆動される。さら
に、駆動回路31から駆動コイル11へ駆動パルスを供
給する配線には、駆動パルスを供給した後に生ずる誘起
電圧などからロータ13の回転・非回転を検出する検出
回路39が接続されている。駆動制御回路30には、こ
の検出回路39からの検出信号が供給され、さらに適切
なタイミングで適切な実効電力の駆動パルスが供給され
るように調整される。
回路25から供給されたこれらのパルス信号に基づき駆
動回路31を制御し、駆動回路31のCMOS31およ
び32を動作させる駆動制御回路30を備えている。そ
して、駆動制御回路30によって制御された駆動回路3
1からステップモータ10の駆動コイル11に駆動パル
スが供給され、ステップモータ10が駆動される。さら
に、駆動回路31から駆動コイル11へ駆動パルスを供
給する配線には、駆動パルスを供給した後に生ずる誘起
電圧などからロータ13の回転・非回転を検出する検出
回路39が接続されている。駆動制御回路30には、こ
の検出回路39からの検出信号が供給され、さらに適切
なタイミングで適切な実効電力の駆動パルスが供給され
るように調整される。
【0017】本例の制御装置20においては、駆動パル
スDPが複数のパルス幅の狭いサブパルスSPから構成
されており、これらのサブパルスSPのデューティーを
変えることにより駆動パルスDPの実効電力を制御でき
るようになっている。このため、パルス信号生成回路2
5から、デューティーの異なるサブパルスSPを生成す
るためのパルス信号GP1〜GPn(nは適当な整数)
が供給されている。
スDPが複数のパルス幅の狭いサブパルスSPから構成
されており、これらのサブパルスSPのデューティーを
変えることにより駆動パルスDPの実効電力を制御でき
るようになっている。このため、パルス信号生成回路2
5から、デューティーの異なるサブパルスSPを生成す
るためのパルス信号GP1〜GPn(nは適当な整数)
が供給されている。
【0018】図2に、パルス信号生成回路25におい
て、デューティーの異なるパルス信号GPiを生成する
回路の一例を示してある。本例のパルス信号生成回路2
5においては、発振回路22から供給された基準周波
数、例えば、32kHzの基準信号BPと、この基準信
号BPが分周された適当な周波数、例えば、2kHzの
パルス信号WPhとに基づきデューティーの分解能(刻
み幅)dが1/16のパルス信号GPiをそれぞれ生成
することができる複数のパルス生成回路(以降では生成
回路)27を備えている。そして、このパルス生成回路
27で生成されたパルス信号GPiは駆動制御回路30
に供給される。さらに、本例のパルス信号生成回路25
は、生成回路27から出力されたデューティーが1/1
6だけ異なるパルス信号GPiおよびGPi+2が入力
されるセレクター回路28を備えている。このセレクタ
ー回路28は、デューティーの異なるパルス信号GPi
とパルス信号GPi+2が所定の比率(以下では50
%)で交互に出力され、パルス信号GPiとデューティ
ーが1/32だけ異なるパルス信号GPi+1が合成さ
れる合成回路であり、合成されたパルス信号GPi+1
も駆動制御回路30に供給される。
て、デューティーの異なるパルス信号GPiを生成する
回路の一例を示してある。本例のパルス信号生成回路2
5においては、発振回路22から供給された基準周波
数、例えば、32kHzの基準信号BPと、この基準信
号BPが分周された適当な周波数、例えば、2kHzの
パルス信号WPhとに基づきデューティーの分解能(刻
み幅)dが1/16のパルス信号GPiをそれぞれ生成
することができる複数のパルス生成回路(以降では生成
回路)27を備えている。そして、このパルス生成回路
27で生成されたパルス信号GPiは駆動制御回路30
に供給される。さらに、本例のパルス信号生成回路25
は、生成回路27から出力されたデューティーが1/1
6だけ異なるパルス信号GPiおよびGPi+2が入力
されるセレクター回路28を備えている。このセレクタ
ー回路28は、デューティーの異なるパルス信号GPi
とパルス信号GPi+2が所定の比率(以下では50
%)で交互に出力され、パルス信号GPiとデューティ
ーが1/32だけ異なるパルス信号GPi+1が合成さ
れる合成回路であり、合成されたパルス信号GPi+1
も駆動制御回路30に供給される。
【0019】セレクター回路28は、例えば、出力側が
接続された2つのアンドゲート29aおよび29bを備
えており、一方のアンドゲート29aにはパルス信号G
Piと合成用のパルス信号(合成信号)CPが入力さ
れ、他方のアンドゲート29bにはパルス信号GPi+
2と反転した合成信号CPが入力されている。このた
め、セレクター回路28からは、合成信号CPが高レベ
ルのときはパルス信号GPiが出力され、合成信号CP
が低レベルのときはパルス信号GPi+2が出力され
る。そして、合成信号CPのデューティーが50%のと
きは、パルス信号GPiとGPi+2が均等の間隔で出
力される。したがって、刻み幅が1/16のパルス信号
GPiおよびGPi+2の中間のデューティー、すなわ
ち、1/32の刻み幅のパルス信号GPi+1がセレク
ター回路28から出力される。そして、パルス信号GP
iおよびGPi+2に加えて合成されたパルス信号GP
i+1も駆動制御回路30に供給され、駆動パルスDP
の実効電力を制御するために利用される。
接続された2つのアンドゲート29aおよび29bを備
えており、一方のアンドゲート29aにはパルス信号G
Piと合成用のパルス信号(合成信号)CPが入力さ
れ、他方のアンドゲート29bにはパルス信号GPi+
2と反転した合成信号CPが入力されている。このた
め、セレクター回路28からは、合成信号CPが高レベ
ルのときはパルス信号GPiが出力され、合成信号CP
が低レベルのときはパルス信号GPi+2が出力され
る。そして、合成信号CPのデューティーが50%のと
きは、パルス信号GPiとGPi+2が均等の間隔で出
力される。したがって、刻み幅が1/16のパルス信号
GPiおよびGPi+2の中間のデューティー、すなわ
ち、1/32の刻み幅のパルス信号GPi+1がセレク
ター回路28から出力される。そして、パルス信号GP
iおよびGPi+2に加えて合成されたパルス信号GP
i+1も駆動制御回路30に供給され、駆動パルスDP
の実効電力を制御するために利用される。
【0020】図3に、本例の制御装置20において適当
な実効電力の駆動パルスDPを得るプロセスの概要をフ
ローチャートで示してある。まず、ステップST1で発
振回路22にて基準パルスBPが出力される。次に、ス
テップST2において、パルス信号生成回路25に設け
られた複数の生成回路27によってデューティーの異な
る複数のパルス信号GPjが生成される。この生成回路
27によって生成されるパルス信号GPjを奇数番目の
パルス信号とすると、次のステップST3において、セ
レクター回路28に隣接する奇数番目のパルス信号GP
jのペアーが入力される。そして、セレクター回路28
に入力された奇数番目のパルス信号GPjが合成信号C
Pにしたがって交互に出力され、それらの間の偶数番目
のパルス信号GPkが合成される。さらに、ステップS
T4において、生成された奇数番目のパルス信号GPj
および偶数番目のパルス信号GPk、すなわち、パルス
信号生成回路25で生成された全てのパルス信号GPi
(i=1からn)が駆動制御回路30に供給される。そ
して、駆動制御回路30ではそれらのパルス信号GPi
の中から適当なデューティーのパルス信号に基づいて所
定の実効電力の駆動パルスDPが生成され、ステップモ
ータに供給される。
な実効電力の駆動パルスDPを得るプロセスの概要をフ
ローチャートで示してある。まず、ステップST1で発
振回路22にて基準パルスBPが出力される。次に、ス
テップST2において、パルス信号生成回路25に設け
られた複数の生成回路27によってデューティーの異な
る複数のパルス信号GPjが生成される。この生成回路
27によって生成されるパルス信号GPjを奇数番目の
パルス信号とすると、次のステップST3において、セ
レクター回路28に隣接する奇数番目のパルス信号GP
jのペアーが入力される。そして、セレクター回路28
に入力された奇数番目のパルス信号GPjが合成信号C
Pにしたがって交互に出力され、それらの間の偶数番目
のパルス信号GPkが合成される。さらに、ステップS
T4において、生成された奇数番目のパルス信号GPj
および偶数番目のパルス信号GPk、すなわち、パルス
信号生成回路25で生成された全てのパルス信号GPi
(i=1からn)が駆動制御回路30に供給される。そ
して、駆動制御回路30ではそれらのパルス信号GPi
の中から適当なデューティーのパルス信号に基づいて所
定の実効電力の駆動パルスDPが生成され、ステップモ
ータに供給される。
【0021】図4にセレクター回路28で中間のデュー
ティーのパルス信号が生成される例をタイミングチャー
トを用いて示してある。基準パルスBPに基づき生成さ
れる周波数が2kHzのパルス信号GPiおよびGPi
+2(図3に示した奇数番目のパルス信号GPj)のデ
ューティーがそれぞれ8/16および9/16である
と、これらを1kHzで50%デューティーの合成信号
CPで合成することにより、パルス信号GPiおよびG
Pi+2が交互に現れる。したがって、デューティーが
17/32のパルス信号GPi+1(図3に示した偶数
番目のパルス信号GPk)を出力することができる。こ
のため、駆動制御回路30においては、パルス幅が3m
sのパルス信号P1とパルス信号GPi+1とを合成す
ることにより、デューティーが17/32のサブパルス
SPで構成された駆動パルスDPを生成して駆動回路3
1を駆動することができる。
ティーのパルス信号が生成される例をタイミングチャー
トを用いて示してある。基準パルスBPに基づき生成さ
れる周波数が2kHzのパルス信号GPiおよびGPi
+2(図3に示した奇数番目のパルス信号GPj)のデ
ューティーがそれぞれ8/16および9/16である
と、これらを1kHzで50%デューティーの合成信号
CPで合成することにより、パルス信号GPiおよびG
Pi+2が交互に現れる。したがって、デューティーが
17/32のパルス信号GPi+1(図3に示した偶数
番目のパルス信号GPk)を出力することができる。こ
のため、駆動制御回路30においては、パルス幅が3m
sのパルス信号P1とパルス信号GPi+1とを合成す
ることにより、デューティーが17/32のサブパルス
SPで構成された駆動パルスDPを生成して駆動回路3
1を駆動することができる。
【0022】図5に、上記と異なった周波数である0.
5kHzの合成信号CP’を用いてパルス信号GPi+
1を合成した例を示してある。本例でも、合成されたパ
ルス信号GPi+1には、合成信号CP’の半周期毎に
パルス信号GPiおよびGPi+2が現れており、合成
信号CP’の周期で平均するとデューティーが17/3
2となるパルス信号GPi+1が生成されている。しか
しながら、駆動パルスの生成信号P1のパルス幅が合成
信号CP’の周期の整数倍になっていないために、この
パルス信号GPi+1とパルス幅が3msのパルス信号
P1とを合成すると、サブパルスSPのデューティーが
平均して25/48の駆動パルスDPを出力することが
できる。さらに、合成信号CPのデューティーを変える
ことによって、中間的なデューティーのパルス信号GP
を出力することが可能であり、デューティーが25%、
50%および75%の合成信号CPを供給することによ
り、デューティーの刻み幅が1/64のパルス信号GP
を合成して出力することも可能である。
5kHzの合成信号CP’を用いてパルス信号GPi+
1を合成した例を示してある。本例でも、合成されたパ
ルス信号GPi+1には、合成信号CP’の半周期毎に
パルス信号GPiおよびGPi+2が現れており、合成
信号CP’の周期で平均するとデューティーが17/3
2となるパルス信号GPi+1が生成されている。しか
しながら、駆動パルスの生成信号P1のパルス幅が合成
信号CP’の周期の整数倍になっていないために、この
パルス信号GPi+1とパルス幅が3msのパルス信号
P1とを合成すると、サブパルスSPのデューティーが
平均して25/48の駆動パルスDPを出力することが
できる。さらに、合成信号CPのデューティーを変える
ことによって、中間的なデューティーのパルス信号GP
を出力することが可能であり、デューティーが25%、
50%および75%の合成信号CPを供給することによ
り、デューティーの刻み幅が1/64のパルス信号GP
を合成して出力することも可能である。
【0023】このように、本例の計時装置1の制御装置
20においては、基準信号BPに基づき生成されたデュ
ーティの異なるパルス信号GPiを合成信号CPによっ
て、例えば、50%の割合で合成することにより、平均
的なデューティーがこれらのパルス信号GPiの中間と
なるデューティーのパルス信号GPi+1を生成するこ
とができる。従って、これらのパルス信号GPiおよび
GPi+1を用いることにより、基準信号BPによって
得られる刻み幅より狭い刻み幅でサブパルスのデューテ
ィーを制御することが可能であり、基準信号BPの分解
能より高い分解能で駆動パルスDPの実効電力を制御す
ることができる。このため、本例の制御装置20におい
ては、例えば、基準信号BPの発振周波数を従来より1
ランク落とした周波数の低い基準信号を採用しても、従
来と同じ精度で駆動パルスDPの実効電力を制御するこ
とが可能である。従って、低い周波数の基準信号BPを
採用したときに、適当な実効電力の駆動パルスが得られ
ずにモーターの消費電力が逆に増加してしまうことはな
く、モーターの消費電力を従来通り制御することができ
る。あるいは、合成パルスCPのデューティーを変える
ことによって、さらに刻み幅の狭い制御が可能となるの
で、モーターの消費電力をさらに低減することも可能で
ある。
20においては、基準信号BPに基づき生成されたデュ
ーティの異なるパルス信号GPiを合成信号CPによっ
て、例えば、50%の割合で合成することにより、平均
的なデューティーがこれらのパルス信号GPiの中間と
なるデューティーのパルス信号GPi+1を生成するこ
とができる。従って、これらのパルス信号GPiおよび
GPi+1を用いることにより、基準信号BPによって
得られる刻み幅より狭い刻み幅でサブパルスのデューテ
ィーを制御することが可能であり、基準信号BPの分解
能より高い分解能で駆動パルスDPの実効電力を制御す
ることができる。このため、本例の制御装置20におい
ては、例えば、基準信号BPの発振周波数を従来より1
ランク落とした周波数の低い基準信号を採用しても、従
来と同じ精度で駆動パルスDPの実効電力を制御するこ
とが可能である。従って、低い周波数の基準信号BPを
採用したときに、適当な実効電力の駆動パルスが得られ
ずにモーターの消費電力が逆に増加してしまうことはな
く、モーターの消費電力を従来通り制御することができ
る。あるいは、合成パルスCPのデューティーを変える
ことによって、さらに刻み幅の狭い制御が可能となるの
で、モーターの消費電力をさらに低減することも可能で
ある。
【0024】一方、基準信号BPの周波数を低くするこ
とにより発振回路22およびその他の回路における消費
電力は低くなり、また、分周回路23における分周段を
削減することができるので、回路側の消費電力は低くな
る。従って、本例の計時装置1においては、周波数の低
い基準信号BPを採用することにより、装置全体の消費
電力を低減することが可能となる。また、合成信号のデ
ューティーを制御することにより、さらに基準信号BP
の発振周波数を下げられることは上述した通りであり、
これによりいっそう消費電力を削減することが可能とな
る。
とにより発振回路22およびその他の回路における消費
電力は低くなり、また、分周回路23における分周段を
削減することができるので、回路側の消費電力は低くな
る。従って、本例の計時装置1においては、周波数の低
い基準信号BPを採用することにより、装置全体の消費
電力を低減することが可能となる。また、合成信号のデ
ューティーを制御することにより、さらに基準信号BP
の発振周波数を下げられることは上述した通りであり、
これによりいっそう消費電力を削減することが可能とな
る。
【0025】なお、上記の例に示したように発振周波数
を下げる代わりに、発振周波数を変えずに本発明を適用
することにより、モータの駆動パルスの実効電力をさら
に細かく制御することが可能になる。このため、本発明
の制御装置および制御方法により、モータに供給される
駆動パルスの実効電力を駆動可能な最小限の電力となる
ようにさらに細かく制御できるので、モータの消費電力
を削減することが可能になる。
を下げる代わりに、発振周波数を変えずに本発明を適用
することにより、モータの駆動パルスの実効電力をさら
に細かく制御することが可能になる。このため、本発明
の制御装置および制御方法により、モータに供給される
駆動パルスの実効電力を駆動可能な最小限の電力となる
ようにさらに細かく制御できるので、モータの消費電力
を削減することが可能になる。
【0026】また、上記の例では、計時装置に好適な2
相のステップモータを例に本発明を説明しているが、3
相以上のステップモータに対しても本発明を同様に適用
できることはもちろんである。また、ステップモータの
駆動方式は、1相励磁に限らず、2相励磁あるいは1−
2相励磁であっても、もちろん良く、さらに、本発明の
制御方法および制御装置によって制御されるステップモ
ータはPMタイプに限定されないことはもちろんであ
り、VR型あるいはハイブリッド型などのステップモー
タに対しても本発明を適用できる。
相のステップモータを例に本発明を説明しているが、3
相以上のステップモータに対しても本発明を同様に適用
できることはもちろんである。また、ステップモータの
駆動方式は、1相励磁に限らず、2相励磁あるいは1−
2相励磁であっても、もちろん良く、さらに、本発明の
制御方法および制御装置によって制御されるステップモ
ータはPMタイプに限定されないことはもちろんであ
り、VR型あるいはハイブリッド型などのステップモー
タに対しても本発明を適用できる。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のステッ
プモータの制御装置および制御方法においては、周波数
の低い基準信号によって生成されたデューティーの異な
るパルス信号を合成することにより、それらの中間的な
デューティーのパルス信号を合成することができる。こ
のため、基準信号の発振周波数を下げても、従来と同様
あるいはそれ以上に細かな刻み幅で駆動パルスのデュー
ティー制御を行うことが可能である。従って、ステップ
モータを駆動するのに必要な最小限の実効電力の駆動パ
ルスを供給でき、ステップモータの消費電力の増加を抑
えることができる。このため、基準信号の周波数を下げ
ることにより回路側の消費電力が削減される効果を十分
に活かすことが可能となり、ステップモータを駆動する
ために消費される電力を削減することができる。
プモータの制御装置および制御方法においては、周波数
の低い基準信号によって生成されたデューティーの異な
るパルス信号を合成することにより、それらの中間的な
デューティーのパルス信号を合成することができる。こ
のため、基準信号の発振周波数を下げても、従来と同様
あるいはそれ以上に細かな刻み幅で駆動パルスのデュー
ティー制御を行うことが可能である。従って、ステップ
モータを駆動するのに必要な最小限の実効電力の駆動パ
ルスを供給でき、ステップモータの消費電力の増加を抑
えることができる。このため、基準信号の周波数を下げ
ることにより回路側の消費電力が削減される効果を十分
に活かすことが可能となり、ステップモータを駆動する
ために消費される電力を削減することができる。
【0028】本発明は、このように、ステップモータを
駆動するために制御装置で消費される電力を低減するこ
とができるので、近年、小型化、多機能化している携帯
型機器に好適なステップモータの制御方法および制御装
置として好適である。例えば、電子腕時計などの携帯型
機器においては、多機能化によって消費電力が増加し、
その一方で小型化が進んでいるので容量の多きなバッテ
リーを搭載することが困難になっている。また、太陽電
池などの発電装置を内蔵することによって電池をなくせ
るようにしている腕時計もある。これらの発電量の少な
い電源を用いた計時装置であっても、本発明の制御方法
および制御装置を適用することにより、低消費電力で計
時を確実に行うことが可能なので、長時間、信頼性の高
い時計表示が可能となり、また、電子腕時計などに搭載
された計時装置以外の多様な機能を有効に活用すること
ができる。
駆動するために制御装置で消費される電力を低減するこ
とができるので、近年、小型化、多機能化している携帯
型機器に好適なステップモータの制御方法および制御装
置として好適である。例えば、電子腕時計などの携帯型
機器においては、多機能化によって消費電力が増加し、
その一方で小型化が進んでいるので容量の多きなバッテ
リーを搭載することが困難になっている。また、太陽電
池などの発電装置を内蔵することによって電池をなくせ
るようにしている腕時計もある。これらの発電量の少な
い電源を用いた計時装置であっても、本発明の制御方法
および制御装置を適用することにより、低消費電力で計
時を確実に行うことが可能なので、長時間、信頼性の高
い時計表示が可能となり、また、電子腕時計などに搭載
された計時装置以外の多様な機能を有効に活用すること
ができる。
【図1】本発明の制御装置を格納した計時装置の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図2】図1に示した制御装置のパルス生成回路のう
ち、デューティーの異なるパルス信号を合成するための
合成回路の一例を示す図である。
ち、デューティーの異なるパルス信号を合成するための
合成回路の一例を示す図である。
【図3】図1に示した制御装置により実効電力の異なる
駆動パルスが生成される過程を示すフローチャートであ
る。
駆動パルスが生成される過程を示すフローチャートであ
る。
【図4】図2に示した合成回路によりデューティーの異
なるパルス信号を合成し、そのパルス信号により駆動パ
ルスを合成することを説明するタイミングチャートであ
る。
なるパルス信号を合成し、そのパルス信号により駆動パ
ルスを合成することを説明するタイミングチャートであ
る。
【図5】図4と異なる合成信号によりデューティーの異
なるパルス信号を合成し、そのパルス信号により駆動パ
ルスを合成することを説明するタイミングチャートであ
る。
なるパルス信号を合成し、そのパルス信号により駆動パ
ルスを合成することを説明するタイミングチャートであ
る。
1・・計時装置 10・・ステップモータ 11・・駆動コイル 12・・ステータ 13・・ロータ 20・・制御装置 21・・水晶振動子 22・・発振回路 23・・分周回路 25・・パルス信号生成回路 27・・生成回路 28・・セレクター回路 30・・駆動制御回路 31・・駆動回路 39・・回転・非回転の検出回路 50・・輪列 61・・秒針 62・・分針 63・・時針
Claims (9)
- 【請求項1】 基準信号に基づき第1のデューティーの
第1のパルス信号、および第2のデューティーの第2の
パルス信号を生成可能なパルス生成部と、 前記第1および第2のパルス信号を所定の比率で交互に
出力可能な合成部と、 前記第1および第2のパルス信号に加えて、前記合成部
から出力された第3のパルス信号に基づくデューティー
の異なる駆動パルスをステップモータに供給可能な駆動
制御部とを有するステップモータの制御装置。 - 【請求項2】 前記合成部は、デューティーが50%の
合成用のパルス信号に基づき前記第1および第2のパル
ス信号を選択可能なセレクターを備えている、請求項1
に記載のステップモータの制御装置。 - 【請求項3】 前記駆動パルスは複数のサブパルスによ
り構成されており、前記駆動制御部は、前記第1、第2
および第3のパルス信号に基づき前記サブパルスのデュ
ーティーを制御する、請求項1に記載のステップモータ
の制御装置。 - 【請求項4】 基準信号に基づき第1のデューティーの
第1のパルス信号、および第2のデューティーの第2の
パルス信号を所定の比率で交互に出力する合成工程と、 前記第1および第2のパルス信号に加えて、前記合成工
程で合成された第3のパルス信号に基づきデューティー
の異なる駆動パルスをステップモータに対し供給可能な
駆動工程とを有するステップモータの制御方法。 - 【請求項5】 前記合成工程では、デューティーが50
%の合成用のパルス信号に基づき前記第1および第2の
パルス信号を選択する、請求項4に記載のステップモー
タの制御方法。 - 【請求項6】 前記駆動パルスは複数のサブパルスによ
り構成されており、前記駆動工程では、前記第1、第2
および第3のパルス信号に基づき前記サブパルスのデュ
ーティーを制御する、請求項4に記載のステップモータ
の制御方法。 - 【請求項7】 基準信号を発生する発振装置と、 前記基準信号に基づき第1のデューティーの第1のパル
ス信号、および第2のデューティーの第2のパルス信号
を生成可能なパルス生成部と、 前記第1および第2のパルス信号を所定の比率で交互に
出力可能な合成部と、 前記第1および第2のパルス信号に加えて、前記合成部
から出力された第3のパルス信号に基づきデューティー
の異なる駆動パルスをステップモータに供給可能な駆動
制御部と、 前記ステップモータによって運針される時計針とを有す
る計時装置。 - 【請求項8】 前記合成部は、デューティーが50%の
合成用のパルス信号に基づき前記第1および第2のパル
ス信号を選択可能なセレクターを備えている、請求項7
に記載の計時装置。 - 【請求項9】 前記駆動パルスは複数のサブパルスによ
り構成されており、前記駆動制御部は、前記第1、第2
および第3のパルス信号に基づき前記サブパルスのデュ
ーティーを制御する、請求項7に記載の計時装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001097568A JP2001333597A (ja) | 1997-11-05 | 2001-03-29 | ステップモータの制御装置、制御方法および計時装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30320197 | 1997-11-05 | ||
JP9-303201 | 1997-11-05 | ||
JP2001097568A JP2001333597A (ja) | 1997-11-05 | 2001-03-29 | ステップモータの制御装置、制御方法および計時装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26853398A Division JP3601315B2 (ja) | 1997-11-05 | 1998-09-22 | ステップモータの制御装置、制御方法および計時装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001333597A true JP2001333597A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=26563439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001097568A Withdrawn JP2001333597A (ja) | 1997-11-05 | 2001-03-29 | ステップモータの制御装置、制御方法および計時装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001333597A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100418299C (zh) * | 2003-09-16 | 2008-09-10 | 中国科学院力学研究所 | 一种双路运动控制器 |
JP2013164374A (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Citizen Holdings Co Ltd | 電子回路および電子時計 |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001097568A patent/JP2001333597A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100418299C (zh) * | 2003-09-16 | 2008-09-10 | 中国科学院力学研究所 | 一种双路运动控制器 |
JP2013164374A (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Citizen Holdings Co Ltd | 電子回路および電子時計 |
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Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |