JP2002027795A - ステップモータ駆動制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を削減できると共に、回路の集積回
路化の際にパッケージサイズを小型化できるステップモ
ータ駆動制御回路を得ることを目的とする。 【解決手段】 複数のステップモータの励磁コイルを外
部端子Ｔ１〜Ｔ７により回路基板Ｐ上に、選択信号ＳＥ
に基づいて励磁コイルを選択し、励磁電流ＥＸを供給す
る励磁コイル選択手段ＳＥＣＬと、選択信号ＳＥに従っ
て選択された励磁コイルに発生する誘導電圧を切り替え
選択して出力する誘導電圧切替手段ＡＳＷと、誘導電圧
切替手段ＡＳＷにより切り替え出力された誘導電圧のレ
ベルからステップモータの回転子の回転により励磁コイ
ルに誘導電圧が発生したか否かを判定する誘導電圧検出
手段ＣＯＭＰとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は駆動機構および脱
調補正機構を内蔵したステップモータ駆動制御回路に関
し、特に回路の集積化設計の際に外付け部品および外部
端子の縮小化を計るステップモータ駆動制御回路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述したステップモータ駆動制御
回路を組み込んだ駆動装置として、例えば、車両の速度
やエンジンの回転数を指示する指針を被駆動部材とする
指示装置が知られている。

【０００３】上記指示装置は、図５に示すように、２つ
の励磁コイル２−ａ，２−ｂ及びＮＳ極が交互に５極づ
つ着磁され、励磁コイル２−ａ，２−ｂの励磁状態の変
化に追従して回転する回転子２ｂを有するステップモー
タ２と、回転子２ｂの回転動作に連動する指針７と、回
転子２ｂの回転動作を指針７に伝えるギア９と、図示し
ないイグニッションキーのＯＦＦ時に指示装置の指針７
を強制的にストッパ５に当接させたことを、励磁コイル
２−ａに発生する誘導電圧の測定値から検出する誘導電
圧測定回路１１より構成されている。

【０００４】この誘導電圧測定回路１１は各ステップモ
ータ１個毎に設けられ、この測定信号は図示しない位置
検出回路に出力される。この誘導電圧測定回路１１の動
作としては、指針７が移動し回転子２ｂが回転している
間は無励磁状態の励磁コイル２−ａに誘導電圧が発生す
る。この誘導電圧は抵抗Ｒ１を通してコンデンサＣに充
電され、充電電圧が誘導電圧として位置検出回路に出力
される。誘導電圧のピークが過ぎマイナス電位に至ると
コンデンサＣに充電された電荷は抵抗Ｒ２を通して放電
される。

【０００５】しかし、指針７がストッパ５に当接して回
転子２ｂの回転が停止すると励磁コイル２−ａの誘導電
圧は減少する。そして、位置検出回路が指針７のストッ
パ５に対する当接を、誘導電圧の減少より検出すると図
示しない制御回路を通して回転子２ｂの逆回転制御を停
止させる。尚、励磁コイル２−ａ，２−ｂには回転子２
ｂの回転動作に応じた励磁パルスが図示しないセレクタ
より入力される。

【０００６】図４は誘導電圧検出回路１１を外付け部品
として備えた集積回路ＩＣ化したステップモータ駆動制
御回路の構成図である。この回路は集積回路ＩＣ基板中
の外部端子Ｔ１、Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７のそれぞれにモータ
〜の励磁コイル２−ｂを接続し、また各外部端子Ｔ
１、Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７に隣接させて誘導電圧検出回路１
１の検出信号を入力する信号入力端子としての外部端子
Ｔ０，Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６を設けている。各隣接する端子
Ｔ０−Ｔ１，Ｔ２−Ｔ３，Ｔ４−Ｔ５，Ｔ６−Ｔ７間に
各励磁コイル２−ｂ毎の誘導電圧検出回路１１を接続す
る。

【０００７】各外部端子Ｔ１、Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７にはス
トローブ端子にＬのセレクト信号ＳＥが入力されると、
ローインピーダンスとなるトライステートバッファによ
るセレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ４の出力が接続されてい
る。このセレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ４にはモータ〜
の励磁コイル２−ｂに流す励磁パルスが供給され、スト
ローブ端子がＬになると励磁パルスＥＸ１〜ＥＸ４はセ
レクタＳＥＬ１〜４を通して外部端子Ｔ１、Ｔ３，Ｔ
５，Ｔ７に出力される。

【０００８】また、各外部端子Ｔ０，Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６
には各アナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ４の信号入力端子
が接続され、その制御端子にはセレクタＳＥＬ１〜ＳＥ
Ｌ４のストローブ端子に入力されるセレクト信号ＳＥが
入力される。各アナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ４の信号
出力端子はコンパレータＣＯＭの非反転入力端子（＋）
に共通入力され、反転入力端子（−）に入力されている
基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。

【０００９】セレクト信号ＳＥ１〜ＳＥ４及び励磁パル
スＥＸ１〜ＥＸ４はセレクタ回路および励磁回路を含む
駆動回路より出力され、励磁コイル２−ａ，２−ｂの励
磁状態を制御して、回転子２ｂを正逆回転制御する。

【００１０】ここで、励磁コイル２−ａ，２−ｂの励磁
状態と回転子２ｂの回転との関係を、図６、図７を参照
して以下説明する。図６において図７と対応させると、
コイル１−ａとはコイル２−ａの（ａ）端子を、コイル
１−ｂとはコイル２−ａの（ｂ）端子を、コイル２−ａ
とはコイル２−ｂの（ａ）端子を、コイル２−ｂとはコ
イル２−ｂの（ｂ）端子をそれぞれ示す。まず図７にお
いて、励磁ステップに規定された励磁状態、すなわち
励磁コイル２−ａの無励磁に、励磁コイル２−ｂのａ側
がＳ極となるように制御すると、励磁コイル２−ｂのａ
側に回転子２ｂのＮ極が吸引され安定する。

【００１１】次に、励磁ステップに進んで、励磁コイ
ル２−ａのｂ側がＳ極に、励磁コイル２−ｂのａ側がＳ
極になるように制御すると、回転子２ｂは励磁ステップ
の回転子２ｂの位置から矢印Ｙ１方向に９度回転した
位置で安定する。この回転子１ｂの矢印Ｙ１方向の回転
を以降正回転という。

【００１２】以下、励磁コイル２−ａのｂ側をＳ極、励
磁コイル２−ｂを無励磁（励磁ステップ）→励磁コイ
ル２−ａのｂ側をＳ極、励磁コイル２−ｂのａ側をＮ極
（励磁ステップ）→励磁コイル２−ａを無励磁、励磁
コイル２−ｂのａ側をＮ極（励磁ステップ）→励磁コ
イル２−ａのｂ側をＮ極、励磁コイル２−ｂのａ側をＮ
極（励磁ステップ）→励磁コイル２−ａのｂ側をＮ
極、励磁コイル２−ｂを無励磁（励磁ステップ）→励
磁コイル２−ａのｂ側をＮ極、励磁コイル２−ｂのａ側
をＳ極（励磁ステップ）となるように制御すると、回
転子２ｂは励磁状態の変化に追従して９度づつ正回転す
る。

【００１３】そして、励磁ステップから、再び励磁ス
テップに規定された励磁状態に制御すると、回転子１
ｂはまた９度正回転して安定する。従って、それぞれ異
なる複数の励磁ステップ→→…から構成される励
磁パターンに従って繰り返し励磁コイル２−ｂ、２−ａ
の励磁状態を制御することによって、回転子２ｂを１ス
テップごとに９度づつ正回転させている。なお、この正
回転に応じて指針７は矢印Ｙ３方向（図５参照）に回転
することとなる。

【００１４】また、回転子２ｂを矢印Ｙ２方向に回転さ
せるには、励磁コイル２−ｂ、２−ａの励磁状態を励磁
ステップ→→…→というように上記励磁パターン
と逆の励磁パターンに従って制御すればよい。以降、回
転子２ｂの矢印Ｙ２方向の回転を逆回転と言い、この逆
回転を行うことにより指針７がストッパ５に向かう方向
Ｙ４（図５参照）に移動することになる。

【００１５】上記指示装置が例えば車速計に用いられて
いる場合、駆動回路は、車速センサが計測した車速情報
に基づき算出した指針７の指示位置である目標位置θ
と、現位置θ′との差である移動量θ−θ′に相当する
回転子２ｂの回転角度を示す角度データＤ１１が供給さ
れる。そして、駆動回路は、この角度データＤ１１に応
じて励磁コイル２−ａ，２−ｂの励磁状態を制御するこ
とにより、指針２が差分θ−θ′だけ移動して目標位置
を指示するようになる。

【００１６】ところで、上記指示装置は、車体の振動あ
るいは雑音が重畳している角度データＤ１１の入力等の
原因により、指針７が本来移動すべき移動量θ−θ′
と、実際の移動量とが異なる脱調を起こしてしまうこと
があった。そして、この脱調が繰り返されると、指針７
が指示する速度と、速度センサが計測した速度情報との
間で差異が生じ、指示装置は正確な指示を行うことがで
きなくなってしまう。

【００１７】そこで、このような問題を解決するため
に、図５に示すように、指針７がゼロ（例えば０Ｋｍ／
ｈ）を示す位置にストッパ５を設け、そして、駆動回路
はイグニッションスイッチのオン／オフ又はイグニッシ
ョン回路にバッテリを接続する毎に、指針７をストッパ
５側に移動させることによって、強制的に指針７をスト
ッパ５に当接させてゼロ位置に停止させ、指針７が指示
する速度と、速度センサが計測した速度情報との間の差
異をリセットするリセット動作を行っていた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来の集積回路化され
たステップモータ駆動制御回路は、励磁コイルに発生す
る誘導電圧を測定する誘導電圧測定回路を各ステップモ
ータ毎に１つ設け、これら誘導電圧測定回路からの測定
信号は個々に専用の外部端子を通して集積回路に入力し
ているため、部品点数が増えて回路基板のパターンが複
雑化すると共に、外部端子の数が増えてステップモータ
駆動制御回路の集積回路化の際にパッケージサイズが大
型化するという問題点があった。

【００１９】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、部品点数を削減できると共
に、回路の集積回路化の際にパッケージサイズを小型化
できるステップモータ駆動制御回路を得ることを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、図１に示すように、複数のステッ
プモータの励磁コイルを外部端子により回路基板の外部
に接続したステップモータ駆動制御回路において、前記
回路基板上に、選択信号に基づいて前記励磁コイルを選
択し、励磁電流を供給する励磁コイル選択手段と、前記
選択信号に従って選択された励磁コイルに発生する誘導
電圧を切り替え選択して出力する誘導電圧切替手段と、
この誘導電圧切替手段により切り替え出力された誘導電
圧のレベルから前記ステップモータの回転子の回転によ
り励磁コイルに誘導電圧が発生したか否かを判定する誘
導電圧検出手段とを備え、各励磁コイルに発生する誘導
電圧を各選択信号に従って誘導電圧切替手段により、誘
導電圧検出手段に切り替え選択して出力することで単一
の誘導電圧検出手段で複数の励磁コイルに発生する誘導
電圧を個々に検出する。

【００２１】また、この発明に係るステップモータ駆動
制御回路の誘導電圧切替手段は、前記各外部端子を通し
て各励磁コイルより誘導電圧を入力し、これら誘導電圧
を各選択信号の出力タイミングに準じて単一の誘導電圧
検出手段に順次出力することで、誘導電圧検出手段は各
励磁コイルを外部に接続する外部端子より誘導電圧を順
次入力しステップモータの回転子の回転により発生する
励磁コイルの誘導電圧を検出する。

【００２２】また、この発明に係るステップモータ駆動
制御回路は、励磁コイル選択手段、誘導電圧切替手段お
よび誘導電圧検出手段は基板上に集積回路化すると共
に、励磁コイル選択手段から出力された励磁電流を外部
端子から励磁にコイルに出力し、前記外部端子より集積
回路基板上の誘導電圧切替手段に誘導電圧を入力する。

【００２３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明に
係るステップモータ駆動制御回路を各添付図面について
説明する。図２は本実施の形態に係るステップモータ駆
動制御回路を集積回路化した場合の内部構成図である。
尚、図中、図４と同一符号は同一または相当部分を示
す。本実施の形態においては、誘導電圧測回路は各モー
タ〜の励磁コイル２−ｂに共通に単一にして集積回
路内に設け、コンデンサＣのみを外部端子Ｔ０によりア
ースに接続して配線基板上に配置してある。

【００２４】集積回路ＩＣの内部においては、各モータ
〜の励磁コイル２−ｂ（実際には励磁コイル２の
（ｂ）端子側）を接続する外部端子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５，
Ｔ７にはアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ４の信号入力端
子が接続されている。従って、外部端子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ
５，Ｔ７は集積回路ＩＣ内において、セレクタＳＥＬ１
〜ＳＥＬ４の出力端子と共用する。

【００２５】また、各アナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ４
の信号出力端子は誘導電圧測定回路を構成する抵抗Ｒ１
を通してコンパレータＣＯＭの非反転入力端子（＋）に
共通接続される。抵抗Ｒ１及びアナログスイッチＡＳの
接続点とアースとの間には抵抗Ｒ２が接続され、また抵
抗Ｒ１と非反転入力端子（＋）との接続点は外部端子Ｔ
０を通し、一端が接地されているコンデンサＣの他端に
接続されている。

【００２６】次に本実施の形態の動作を図２に示すタイ
ミングチャートをも参照して説明する。セレクタＳＥＬ
１にセレクト信号ＳＥ１が入力され、励磁パルスＥＸ１
がセレクタＳＥＬ１を通してモータの励磁コイル２−
ｂに入力されると、セレクト信号ＳＥ１はアナログスイ
ッチＡＳ１の制御端子に入力される。

【００２７】この結果、アナログスイッチＡＳ１はＯＮ
となり、モータの励磁コイル２−ｂに発生する誘導電
圧はアナログスイッチＡＳ１を通して誘導電圧測定回路
を構成する抵抗Ｒ１よりコンデンサＣに印加され、電荷
が充電される。この充電された電荷は誘導電圧としてコ
ンパレータＣＯＭの非反転入力端子（＋）に加えられて
反転入力端子（−）に印加されている基準電圧Ｖｒｅｆ
と比較され、誘導電圧が基準電圧より低ければ指針５は
ストッパ５に当接し、回転子２ｂは反時計回りには回転
していないと判定する。

【００２８】次に、図３に示すようにモータの誘導電
圧検出タイミングとなると、セレクト信号ＳＥ２がアナ
ログスイッチＡＳ２の制御端子に入力されてアナログス
イッチＡＳ２はＯＮとなり、モータの励磁コイル２−
ｂに発生する誘導電圧はアナログスイッチＡＳ２を通し
て同一の誘導電圧測定回路に入力される。更に、モータ
の誘導電圧検出タイミングとなると、セレクト信号Ｓ
Ｅ３がアナログスイッチＡＳ３の制御端子に入力されて
アナログスイッチＡＳ３はＯＮとなり、モータの励磁
コイル２−ｂに発生する誘導電圧はアナログスイッチＡ
Ｓ３を通して同一の誘導電圧測定回路に入力される。更
に、また、モータの誘導電圧検出タイミングとなる
と、セレクト信号ＳＥ４がアナログスイッチＡＳ４の制
御端子に入力されてアナログスイッチＡＳ４はＯＮとな
り、モータの励磁コイル２−ｂに発生する誘導電圧は
アナログスイッチＡＳ４を通して同一の誘導電圧測定回
路に入力される。

【００２９】以上のように、本実施の形態では、モータ
〜の誘導電圧検出タイミングをモータ毎にずらし同
一の誘導電圧測定回路で行うことで、従来技術に比べて
部品点数を大幅に削減できるとともに、誘導電圧測定回
路を集積回路ＩＣの内部に単一にして集積回路化したた
め、集積回路ＩＣの外部端子を大幅に削減できる。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、複数のステップモー
タの励磁コイルを外部端子により回路基板の外部に接続
したステップモータ駆動制御回路において、前記回路基
板上に、選択信号に基づいて前記励磁コイルを選択し、
励磁電流を供給する励磁コイル選択手段と、前記選択信
号に従って選択された励磁コイルに発生する誘導電圧を
切り替え選択して出力する誘導電圧切替手段と、この誘
導電圧切替手段により切り替え出力された誘導電圧のレ
ベルから前記ステップモータの回転子の回転により励磁
コイルに誘導電圧が発生したか否かを判定する誘導電圧
検出手段とを備え、各励磁コイルに発生する誘導電圧を
各選択信号に従って誘導電圧切替手段により、誘導電圧
検出手段に切り替え選択して出力することで単一の誘導
電圧検出手段で複数の励磁コイルに発生する誘導電圧を
個々に検出することで、回路の部品点数が削減されて回
路基板を小型化できるという効果がある。

【００３１】また、この発明によれば、誘導電圧切替手
段は、前記各外部端子を通して各励磁コイルより誘導電
圧を入力し、これら誘導電圧を各選択信号の出力タイミ
ングに準じて単一の誘導電圧検出手段に順次出力するこ
とで、誘導電圧検出手段は各励磁コイルを外部に接続す
る外部端子より誘導電圧を順次入力しステップモータの
回転子の回転により発生する励磁コイルの誘導電圧を検
出することで、外部端子を励磁コイル接続端子と誘導電
圧入力端子とに共用することで端子数を削減することが
できるという効果がある。

【００３２】また、この発明によれば、励磁コイル選択
手段、誘導電圧切替手段および誘導電圧検出手段は基板
上に集積回路化すると共に、励磁コイル選択手段から出
力された励磁電流を外部端子から励磁にコイルに出力
し、前記外部端子より基板上の誘導電圧切替手段に誘導
電圧を入力することで、ステップモータ駆動制御回路を
集積回路化する際にパッケージサイズを小型化できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るステップモータ駆動制御回
路の基本構成図である。

【図２】図２は集積回路化された本実施の形態に係るス
テップモータ駆動制御回路の構成図である。

【図３】図３は本実施の形態に係る誘導電圧検出タイミ
ングを説明するタイミングチャート図である。

【図４】図４は集積回路化された従来のステップモータ
駆動制御回路の構成図である。

【図５】図５は固定子の逆回転に伴う指針とストッパと
の当接状態を説明する図である。

【図６】図６は励磁コイルの励磁状態と回転子の回転状
態とを説明する図である。

【図７】図７は励磁コイルの励磁状態と回転子の回転状
態とを説明する図である。

【符号の説明】

ＳＥＣＬ１〜ＳＥＣＬ４ 励磁コイル選択手段 ＡＳＷ 誘導電圧切替手段 ＣＯＭＰ 誘導電圧検出手段 ＳＥ１〜ＳＥ４ 選択信号 ＥＸ１〜ＥＸ４ 励磁電流 Ｐ 回路基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のステップモータの励磁コイルを外
   部端子により回路基板の外部に接続したステップモータ
   駆動制御回路において、前記回路基板上に、選択信号に
   基づいて前記励磁コイルを選択し、励磁電流を供給する
   励磁コイル選択手段と、前記選択信号に従って選択され
   た各励磁コイルに発生する誘導電圧を切り替え選択して
   出力する誘導電圧切替手段と、この誘導電圧切替手段に
   より切り替え出力された誘導電圧のレベルから前記ステ
   ップモータの回転子の回転により励磁コイルに誘導電圧
   が発生したか否かを判定する誘導電圧検出手段とを備え
   たことを特徴とするステップモータ駆動制御回路。
2. 【請求項２】 前記誘導電圧切替手段は、前記各外部端
   子を通して各励磁コイルより誘導電圧を入力し、これら
   誘導電圧を各選択信号の出力タイミングに準じて単一の
   誘導電圧検出手段に順次出力することを特徴とする請求
   項１に記載のステップモータ駆動制御回路。
3. 【請求項３】 前記励磁コイル選択手段、誘導電圧切替
   手段および誘導電圧検出手段は回路基板上に集積回路化
   すると共に、励磁コイル選択手段から出力された励磁電
   流を外部端子から励磁にコイルに出力し、前記外部端子
   より集積回路中の誘導電圧切替手段に誘導電圧を入力す
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のステップ
   モータ駆動制御回路。