JP2002084791A - Stepping motor driving circuit - Google Patents

Stepping motor driving circuit

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JP2002084791A
JP2002084791A JP2000271369A JP2000271369A JP2002084791A JP 2002084791 A JP2002084791 A JP 2002084791A JP 2000271369 A JP2000271369 A JP 2000271369A JP 2000271369 A JP2000271369 A JP 2000271369A JP 2002084791 A JP2002084791 A JP 2002084791A
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JP
Japan
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rotor
stopper
stepper motor
drive circuit
detection
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Withdrawn
Application number
JP2000271369A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Yamada
吉寿 山田
Original Assignee
Yazaki Corp
矢崎総業株式会社
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stepping motor driving circuit capable of reducing the induced voltage generated by a backlash without increasing the cost and more accurately conducting a zero detection. SOLUTION: An angle sift amount θ1 of a rotor 3 when a needle 6 is moved from another step 1 to a detecting step 7 of a zero detection exciting signal for rotating the rotor 3, so that the needle 6 moves in a zero position direction decided by a stopper 7, is set larger than an angle sift amount θ of the rotor 3 due to the backlash after a part of a member to be driven contacts the stopper 7. Thus, the induced voltage generated before the part of the member contacts the stopper 7 can be distinguished from an induced voltage generated due to the backlash, and the contact of the needle 6 with the stopper can be accurately decided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッパモータ駆
動回路に関し、特に、ステッパモータにより位置制御さ
れる指針(又はステッパモータに駆動される被駆動部材
の一部)がそのゼロ位置を定めたストッパに当接したか
どうかを検出するために回転子の回転により発生する誘
導電圧を検出し、ストッパが上記ゼロ位置に設定された
かどうかを判定するゼロ位置検出処理(以下ゼロ検とい
う)を効率的に行うことのできるステッパモータ駆動回
路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stepper motor drive circuit and, more particularly, to a stopper in which a pointer whose position is controlled by a stepper motor (or a part of a driven member driven by the stepper motor) determines its zero position. A zero position detection process (hereinafter referred to as zero detection) for detecting whether or not the stopper has been set to the zero position by detecting an induced voltage generated by rotation of the rotor in order to detect whether or not the contact has occurred. The present invention relates to a stepper motor drive circuit that can be performed at a time.

【0002】[0002]

【従来の技術】車速を表示するスピードメータやエンジ
ンの回転数を表示するタコメータ等の車載メータには、
指示精度や価格的な理由で近年ステッパモータが多用さ
れている。しかしながら、ステッパモータを搭載する車
両の振動やエンジンノイズ等により発生した誤った駆動
信号等により、ステッパモータの回転に連動する指針の
本来移動すべき移動量と実際の移動量との間に差異が生
じてしまう場合がある。このような場合を想定して、例
えば、イグニッションスイッチのオンのタイミングで、
指針を上記ストッパで定められるゼロ位置に戻すと共
に、このときの指針の位置に同期させて計数機構の初期
設定を行うゼロ位置設定処理が行われる。上記処理にお
いて、指針がゼロ位置に戻ったかどうか、すなわち、指
針がストッパに当接したかどうかを判定するために、回
転子の回転により発生する誘導電圧を検出する上記ゼロ
検が、従来から行われている。
2. Description of the Related Art In-vehicle meters, such as a speedometer for displaying a vehicle speed and a tachometer for displaying an engine speed, include:
In recent years, stepper motors have been frequently used for reasons of pointing accuracy and price. However, due to vibration of a vehicle equipped with a stepper motor, an erroneous drive signal generated by engine noise, or the like, there is a difference between a movement amount of the pointer that should be moved and an actual movement amount of the pointer that is linked to the rotation of the stepper motor. May occur. Assuming such a case, for example, at the timing of turning on the ignition switch,
The pointer is returned to the zero position determined by the stopper, and a zero position setting process for initial setting of the counting mechanism is performed in synchronization with the position of the pointer at this time. In the above process, the zero detection, which detects an induced voltage generated by the rotation of the rotor, is conventionally performed to determine whether the pointer has returned to the zero position, that is, whether the pointer has contacted the stopper. Have been done.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記回転子
は複数のギアを介して指針と連結されているため、これ
による緩みや遊びを起因とする、いわゆるバックラッシ
ュが存在する。したがって、上記ゼロ検において、指針
のストッパ当接後もバックラッシュによって定まる一定
角度だけ回転子は更に回転してしまう場合がある。この
バックラッシュによる過回転は、ストッパ当接を判断す
るステップにおいては、無視できない大きさの誘導電圧
を発生させ、正確なゼロ検の障害となる。すなわち、こ
のバックラッシュにより発生する誘導電圧のレベルはス
トッパ当接を判定する基準電圧レベル付近であることが
多いので、検出された誘導電圧が、ストッパ当接前に発
生した誘導電圧なのか、或いは当接後のバックラッシュ
により発生した誘導電圧なのか判断しずらく、正確なゼ
ロ検を困難にしていた。また、ストッパ当接を判断する
ステップにおいて既にバックラッシュがない状態では、
回転子が逆転(ゼロ検時の回転方向と逆)してしまう場
合もあり、これも正確なゼロ検を困難にしていた。
However, since the rotor is connected to the pointer via a plurality of gears, there is a so-called backlash caused by loosening and play caused by the rotation. Therefore, in the zero detection, the rotor may further rotate by a certain angle determined by the backlash even after the pointer abuts on the stopper. The excessive rotation due to the backlash generates an induced voltage of a magnitude that cannot be ignored in the step of determining whether the stopper is in contact with the stopper, and hinders accurate zero detection. That is, since the level of the induced voltage generated by the backlash is often near the reference voltage level for determining the stopper contact, whether the detected induced voltage is the induced voltage generated before the stopper contact, or It was difficult to determine whether the voltage was induced by backlash after contact, and it was difficult to perform accurate zero detection. Also, if there is no backlash in the step of judging stopper contact,
In some cases, the rotor reversely rotates (reverse the rotation direction at the time of zero detection), which also makes accurate zero detection difficult.

【0004】上述のような問題を解決するため、誘導電
圧検出タイミングにおいて、バックラッシュが程良い状
態にストッパ等の寸法を調整することも考えられるが、
小型の多極着磁の回転子を使用する場合、非常に高い寸
法精度を要求されることになり、これを維持することは
非常にコスト高になってしまう。寸法調整が可能であっ
たとしても、各部品のバラツキにより歩留まりが悪化し
これもコスト高を引き起こすことになる。
In order to solve the above-mentioned problem, it is conceivable to adjust the dimensions of the stopper and the like so that the backlash is moderate at the timing of detecting the induced voltage.
When a small multi-pole magnetized rotor is used, very high dimensional accuracy is required, and maintaining this requires a very high cost. Even if the dimensional adjustment is possible, the yield is deteriorated due to the variation of each part, which also causes the cost to increase.

【0005】よって本発明は、上述した現状に鑑み、コ
スト高を引き起こすことなく、バックラッシュにより発
生する誘導電圧を低減させ、より正確なゼロ検を可能に
したステッパモータ駆動回路を提供することを課題とし
ている。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has been made to provide a stepper motor drive circuit capable of reducing an induced voltage generated by backlash and enabling more accurate zero detection without increasing cost. It is an issue.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項1記載のステッパモータ駆動回路は、
図1、図2及び図4に示すように、N極及びS極が交互
に均等に着磁された回転子3、並びに複数の励磁ステッ
プで1サイクルが構成される励磁信号に応答して前記回
転子3を回転させる、相互に所定の角度で配置された第
1及び第2コイルC1、C2を有するステッパモータ
と、前記回転子3により駆動される指針6がストッパ7
で定められるゼロ位置方向に移動するように前記回転子
3を回転させる前記励磁信号を生成し、前記第1及び第
2コイルC1、C2に供給する励磁信号供給手段と、前
記回転子3の回転に伴い発生する誘導電圧に基づいて前
記被駆動部材の一部が前記ストッパ7に当接したかどう
かを判断する当接判断手段と、前記当接判断手段による
判断に基づいて、前記被駆動部材の一部が前記ストッパ
7に当接した位置を計数機構に同期させる同期機能を備
えたステッパモータ駆動回路であって、前記励磁信号
は、前記第1及び第2コイルC1、C2にそれぞれ供給
される励磁信号から構成されており、前記被駆動部材の
一部が前記ストッパ7に当接するタイミングに同期し
て、前記1サイクルのうちの特定のステップにおいて、
前記第1及び第2コイルC1、C2のうちの少なくとも
一方を誘導電圧検出用として機能させるための信号波形
からなる検出ステップ7を含み、前記検出ステップ7に
他のステップ1から遷移する際の前記回転子3の角度変
移量は、前記被駆動部材の一部が前記ストッパ7に当接
した後のバックラッシュによる前記回転子3の角度変移
量よりも大きいことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a stepper motor drive circuit comprising:
As shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 4, the rotor 3 in which the N pole and the S pole are alternately and uniformly magnetized, and in response to an excitation signal in which one cycle is constituted by a plurality of excitation steps. A stepper motor for rotating the rotor 3 having first and second coils C1 and C2 arranged at a predetermined angle to each other, and a pointer 6 driven by the rotor 3
Excitation signal supply means for generating the excitation signal for rotating the rotor 3 so as to move in the zero position direction defined by the following, and supplying the excitation signal to the first and second coils C1 and C2; Contact determining means for determining whether or not a part of the driven member has contacted the stopper 7 based on an induced voltage generated along with the driven member, based on the determination by the contact determining means. Is a stepper motor drive circuit provided with a synchronization function for synchronizing a position where the stopper abuts on the stopper 7 with a counting mechanism, wherein the excitation signal is supplied to the first and second coils C1 and C2, respectively. In a specific step of the one cycle, in synchronization with the timing at which a part of the driven member contacts the stopper 7,
The method includes a detection step 7 including a signal waveform for causing at least one of the first and second coils C1 and C2 to function as an induction voltage detection. The amount of angular displacement of the rotor 3 is larger than the amount of angular displacement of the rotor 3 due to backlash after a part of the driven member comes into contact with the stopper 7.

【0007】請求項1記載の発明によれば、指針6がス
トッパ7で定められるゼロ位置方向に移動するように回
転子3を回転させる励磁信号における検出ステップ7に
他のステップ1から遷移する際の回転子3の角度変移量
θ1は、被駆動部材の一部がストッパ7に当接した後の
バックラッシュによる回転子3の角度変移量θよりも大
きくしている。これにより、被駆動部材の一部がストッ
パ7に当接する前に発生する誘導電圧と、バックラッシ
ュにより発生する誘導電圧との区別が明確になり、指針
6がストッパ当接したことが正確に判定できるようにな
る。
According to the first aspect of the present invention, when a transition is made from another step 1 to the detection step 7 in the excitation signal for rotating the rotor 3 so that the pointer 6 moves in the zero position direction defined by the stopper 7. Is larger than the angular displacement θ of the rotor 3 due to backlash after a part of the driven member abuts on the stopper 7. Thereby, the distinction between the induced voltage generated before a part of the driven member contacts the stopper 7 and the induced voltage generated by the backlash becomes clear, and it is accurately determined that the pointer 6 has contacted the stopper. become able to.

【0008】上記課題を解決するためになされた請求項
2記載のステッパモータ駆動回路は、図2に示すよう
に、請求項1のステッパモータ駆動回路において、前記
検出ステップ7に他のステップ1から遷移する際の前記
回転子3の角度変移量は、他のステップ間遷移時の角度
変移量よりも大きいことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a stepper motor driving circuit according to the first aspect of the present invention. The amount of angular displacement of the rotor 3 at the time of transition is larger than the amount of angular displacement at the time of another inter-step transition.

【0009】請求項2記載の発明によれば、検出ステッ
プ7に他のステップ1から遷移する際に回転子3の回転
量が大きくなるので、それに応じて磁力変化による誘導
電圧も増大する。ストッパ当接時及び当接前に発生する
両誘導電圧の差が大きくなる。この結果、ストッパ当接
の判断が容易になり、ゼロ検が確実にできるようにな
る。また、検出ステップ7による角度変移量が大きくな
るので、バックラッシュによる角度変移量との差が明確
になり、指針6がストッパ当接したことがより正確に判
定できるようになる。
According to the second aspect of the present invention, the amount of rotation of the rotor 3 increases when transitioning from the other step 1 to the detecting step 7, so that the induced voltage due to the change in magnetic force increases accordingly. The difference between the two induced voltages generated when the stopper abuts and before the abutment increases. As a result, it is easy to determine whether the stopper is in contact with the stopper, and zero detection can be reliably performed. Further, since the amount of angle shift due to the detection step 7 becomes large, the difference from the amount of angle shift due to backlash becomes clear, and it is possible to more accurately determine that the pointer 6 has come into contact with the stopper.

【0010】上記課題を解決するためになされた請求項
3記載のステッパモータ駆動回路は、図1、図2及び図
4に示すように、請求項2のステッパモータ駆動回路に
おいて、前記回転子3は、3磁極対であり、前記励磁信
号は、1つの前記検出ステップ7、及び均等に前記回転
子3の角度変移させる6つの励磁ステップ1〜6から構
成されることを特徴とする。
A stepper motor drive circuit according to a third aspect of the present invention has been made to solve the above problem. As shown in FIGS. 1, 2 and 4, in the stepper motor drive circuit according to the second aspect, Is a pair of three magnetic poles, and the excitation signal is characterized by comprising one detection step 7 and six excitation steps 1 to 6 for uniformly changing the angle of the rotor 3.

【0011】請求項3記載の発明によれば、回転子3を
3磁極対にし、励磁信号を1つの検出ステップ7及び均
等に回転子3の角度変移させる6つの励磁ステップ1〜
6から構成するようにすることにより、検出ステップ7
による回転子3の角度変移量が30度になる。検出ステ
ップ7による回転子3の角度変移量が30度になると、
回転子3を5磁極対にした場合の同18度と比較して、
バックラッシュにより発生する誘導電圧が相対的に小さ
くなる。
According to the third aspect of the present invention, the rotor 3 is formed into three magnetic pole pairs, and the excitation signal is detected one step 7 and the six excitation steps 1 to uniformly shift the angle of the rotor 3.
6, the detection step 7
Causes the angular displacement of the rotor 3 to be 30 degrees. When the amount of angular displacement of the rotor 3 in the detection step 7 becomes 30 degrees,
Compared to the same 18 degrees when the rotor 3 has 5 magnetic pole pairs,
The induced voltage generated by the backlash becomes relatively small.

【0012】上記課題を解決するためになされた請求項
4記載のステッパモータ駆動回路は、図2及び図3に示
すように、請求項3のステッパモータ駆動回路におい
て、前記被駆動部材の一部が前記ストッパ7に当接した
際に、前記回転子3の磁極変化点が、誘導電圧検出用と
して機能している前記第1又は第2コイルC1、C2に
一致するように設定されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, a stepper motor drive circuit according to a fourth aspect of the present invention is, as shown in FIGS. 2 and 3, a part of the driven member in the stepper motor drive circuit of the third aspect. Is set so that the magnetic pole change point of the rotor 3 coincides with the first or second coil C1, C2 functioning as an induced voltage detection when the rotor 3 comes into contact with the stopper 7. It is characterized by.

【0013】請求項4記載の発明によれば、被駆動部材
の一部がストッパ7に当接した際に、回転子3の磁極変
化点が、誘導電圧検出用として機能しているコイルC2
に一致するように設定されている。すなわち、図4
(B)に示すように、ストッパ当接時において、回転子
3の磁極変化点がコイルC2に一致するように設定され
ている。このように設定すると、図4(B)に示すよう
に、バックラッシュによる磁力変化が、N1の中心点付
近のピーク値よりも小さくなるように設定しやすくな
る。
According to the fourth aspect of the present invention, when a part of the driven member comes into contact with the stopper 7, the magnetic pole change point of the rotor 3 is changed to the coil C2 functioning as an induced voltage detection.
Is set to match. That is, FIG.
As shown in (B), the magnetic pole change point of the rotor 3 is set to coincide with the coil C2 when the stopper abuts. With this setting, as shown in FIG. 4B, it is easy to set the magnetic force change due to the backlash to be smaller than the peak value near the center point of N1.

【0014】上記課題を解決するためになされた請求項
5記載のステッパモータ駆動回路は、請求項1〜4いず
れか記載のステッパモータ駆動回路において、前記ステ
ッパモータ駆動回路は車載されることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a stepper motor driving circuit according to any one of the first to fourth aspects, wherein the stepper motor driving circuit is mounted on a vehicle. And

【0015】請求項5記載の発明によれば、ステッパモ
ータ駆動回路は車載される。車両では、温度変化や振動
による緩み等によりバックラッシュ量の変動もしやすい
環境にあるが、本発明によると、これらの変動を予測し
て、上述のように回転子3の角度変移量を設定すること
が可能になる。また、駆動用コイルと誘導電圧検出用コ
イルの兼用化により、ステッパモータ筐体の小型化が可
能になる。
According to the fifth aspect of the present invention, the stepper motor drive circuit is mounted on a vehicle. The vehicle is in an environment where the amount of backlash tends to fluctuate due to temperature change or looseness due to vibration, etc., but according to the present invention, these fluctuations are predicted and the angle displacement of the rotor 3 is set as described above. It becomes possible. Further, by using the driving coil and the induced voltage detecting coil together, the size of the stepper motor housing can be reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明のステッパモータ
駆動回路及びその適用例を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a stepper motor drive circuit of the present invention and an application example thereof.

【0017】まず、動作概要を説明する。図中、ステッ
パモータ駆動回路1は、例えば、車速センサのセンサ出
力PSに基づいて計数装置2が生成する計数データを計
数データ入力端子RXDを介して受信する。そして、ス
テッパモータ駆動回路1は、ステッパモータの回転子3
を回転駆動するための励磁信号を励磁信号出力端子Tx
1a、Tx1b、Tx2a及びTx2bから出力し、第
1コイルC1及び第2コイルC2に供給する。第1コイ
ルC1及び第2コイルC2はこの励磁信号に応じてそれ
ぞれの端部a及びbがN又はS極になり、回転子3に交
互に均等に着磁されたN極及びS極との吸引又は反発作
用によって、回転子3を回転駆動する。この回転子3は
中間ギア4を介して出力ギア5に機械的に連結され、出
力ギア5を回転駆動する。この回転駆動される出力ギア
5は、この回転駆動に連動して速度計のメータ8上に割
り振られた速度目盛りの所定値を指示する指針6を有し
ている。例えば、増速時には回転子3、ギア4、5及び
指針6は図中矢印で示す時計回りの方向に回転移動し、
減速時又はゼロ検時にはこれとは逆方向に回転移動す
る。
First, an outline of the operation will be described. In the figure, a stepper motor drive circuit 1 receives, for example, count data generated by a counter 2 based on a sensor output PS of a vehicle speed sensor via a count data input terminal RXD. The stepper motor drive circuit 1 includes a rotor 3 of the stepper motor.
An excitation signal output terminal Tx
Output from 1a, Tx1b, Tx2a and Tx2b, and supply them to the first coil C1 and the second coil C2. The first coil C1 and the second coil C2 have N or S poles at their respective ends a and b in response to the excitation signal, and have N and S poles alternately and uniformly magnetized on the rotor 3. The rotor 3 is driven to rotate by suction or repulsion. The rotor 3 is mechanically connected to an output gear 5 via an intermediate gear 4 and drives the output gear 5 to rotate. The rotationally driven output gear 5 has a pointer 6 for indicating a predetermined value of a speed scale allocated on a meter 8 of a speedometer in conjunction with the rotational drive. For example, at the time of speed increase, the rotor 3, the gears 4, 5 and the hands 6 rotate clockwise as indicated by arrows in the figure,
At the time of deceleration or zero detection, it rotates and moves in the opposite direction.

【0018】通常時には、指針6は、センサ出力PSに
対応するメータ8上の所定の速度目盛りを指示する。こ
の指針6は、ストッパ7とで定められ、これ以上指針6
が図中矢印と逆方向に移動できない位置をゼロ位置とし
ている。なお、目盛り上の表示原点、すなわち、速度0
km/h点は上記ゼロ位置よりやや正転方向に移動した
点に設けられている。
Normally, the pointer 6 indicates a predetermined speed scale on the meter 8 corresponding to the sensor output PS. The pointer 6 is determined by the stopper 7 and the pointer 6
, A position at which movement in the direction opposite to the arrow in the drawing is impossible is defined as a zero position. The display origin on the scale, that is, the speed 0
The km / h point is provided at a point slightly shifted from the zero position in the normal rotation direction.

【0019】上述のような通常時の動作に対して、この
駆動回路1を搭載する車両の振動やエンジンノイズ等に
より発生した誤った駆動信号等により、指針6が本来移
動すべき移動量と実際の移動量との間に差異が生じてし
まう場合がある。このような場合を想定して、例えば、
イグニッションスイッチのオンのタイミングで、指針6
を指針ゼロ位置に戻すと共にこれに同期させて計数装置
2による計数機構を初期設定するゼロ位置設定処理が行
われる。上記指針6がゼロ位置に戻ったかどうか、すな
わち、指針6がストッパ7に当接したかどうかを判定す
るために、回転子3の回転により発生する誘導電圧を検
出し上記判定を行う前述のゼロ検が行われる。
In contrast to the above-described normal operation, the amount of movement of the pointer 6 and the actual amount of movement of the pointer 6 due to an erroneous drive signal generated by vibration of the vehicle on which the drive circuit 1 is mounted, engine noise, etc. There is a case where a difference occurs between the movement amount and the movement amount. Assuming such a case, for example,
When the ignition switch is turned on, the pointer 6
Is returned to the pointer zero position, and in synchronization with this, a zero position setting process for initial setting the counting mechanism by the counting device 2 is performed. In order to determine whether or not the pointer 6 has returned to the zero position, that is, whether or not the pointer 6 has come into contact with the stopper 7, an induced voltage generated by rotation of the rotor 3 is detected and the above-described zero is determined. An inspection is performed.

【0020】なお、本実施形態では、指針6がストッパ
7に当接する位置をゼロ位置としているが、指針6の他
に、ギア5に片を突設し、この片とストッパ7との当接
する位置をゼロ位置としてもよい。要は、回転子3に駆
動され、かつストッパ7に当接することで上記のような
ゼロ位置を特定できる手段であればよく、上記指針や片
に限定されることはない。請求範囲においては、これを
被駆動部材の一部と記載している。しかしながら、本実
施形態においては、説明を簡略化するために、代表して
指針6がストッパ7と当接したことに基づいて、一連の
ゼロ検処理が行われるものとして説明している。
In this embodiment, the position where the pointer 6 contacts the stopper 7 is set to the zero position. In addition to the pointer 6, a piece is protruded from the gear 5 so that the piece contacts the stopper 7. The position may be the zero position. In short, any means can be used as long as it is driven by the rotor 3 and can contact the stopper 7 to specify the zero position as described above, and is not limited to the pointers and pieces. This is described as a part of the driven member in the claims. However, in the present embodiment, for simplicity of description, a series of zero detection processing is described as being performed based on the fact that the pointer 6 abuts on the stopper 7 as a representative.

【0021】次にステッパモータ及びステッパモータ駆
動回路1の構成に関して説明する。ステッパモータは、
基本的に回転子3、第1コイルC1及び第2コイルC2
から構成される。この第1コイルC1の端子a及びbに
はそれぞれステッパモータ駆動回路1の出力端子TX1
a及びTX1bから、回転子3を駆動するための上記励
磁信号が供給される。第2コイルC2の端子a及びbに
はそれぞれステッパモータ駆動回路1の出力端子TX2
a及びTX2bから、回転子3を駆動するための励磁信
号が供給される。
Next, the configuration of the stepper motor and the stepper motor drive circuit 1 will be described. The stepper motor is
Basically, the rotor 3, the first coil C1, and the second coil C2
Consists of The terminals a and b of the first coil C1 are connected to the output terminal TX1 of the stepper motor drive circuit 1, respectively.
The excitation signal for driving the rotor 3 is supplied from a and TX1b. Output terminals TX2 of the stepper motor drive circuit 1 are connected to terminals a and b of the second coil C2, respectively.
a and the TX 2 b supply an excitation signal for driving the rotor 3.

【0022】上記第1コイルC1及び第2コイルC2は
共に、回転子3を駆動すると共にそのうちの一方は後述
する所定の励磁ステップ(検出ステップ)のタイミング
では、回転子3の回転に基づき発生する誘導電圧を検出
するための誘導電圧検出素子としても機能する。
Both the first coil C1 and the second coil C2 drive the rotor 3, and one of them is generated based on the rotation of the rotor 3 at the timing of a predetermined excitation step (detection step) described later. It also functions as an induced voltage detecting element for detecting an induced voltage.

【0023】これら第1コイルC1及び第2コイルC2
は抵抗R1、R2及びコンデンサC1から構成されるフ
ィルタとしてのRC回路に接続され、これを介して上記
回転に応じた誘導電圧が誘導電圧入力端子RXIに供給
される。この誘導電圧が上記ゼロ検に用いられることに
なる。
The first coil C1 and the second coil C2
Is connected to an RC circuit as a filter composed of resistors R1 and R2 and a capacitor C1, through which an induced voltage corresponding to the rotation is supplied to an induced voltage input terminal RXI. This induced voltage is used for the zero detection.

【0024】ステッパモータ駆動回路1は、シリアルパ
ラレル変換部11、波形パターン発生部12、誘導電圧
比較部14、ゼロ検制御部15及び出力バッファ部16
を有する。
The stepper motor drive circuit 1 includes a serial / parallel conversion unit 11, a waveform pattern generation unit 12, an induced voltage comparison unit 14, a zero detection control unit 15, and an output buffer unit 16.
Having.

【0025】シリアルパラレル変換部11は計数データ
入力端子RXDを介して計数装置2から送出されてくる
上記計数データを受信し、コイルC1及びC2に供給す
る励磁信号に対応するパラレルデータに変換して波形パ
ターン発生部12に供給する。
The serial / parallel converter 11 receives the count data sent from the counter 2 via the count data input terminal RXD, converts the count data into parallel data corresponding to the excitation signals supplied to the coils C1 and C2. The waveform is supplied to the waveform pattern generator 12.

【0026】波形パターン発生部12は、図示しないフ
ィルタ部、SIN/COS変換部、パルス幅変調(PW
M)出力部から基本的に構成される。フィルタ部では受
信したパラレルデータに対してそれぞれ所定の演算式に
基づいてフィルタ処理をする。SIN/COS変換部
は、フィルタ部での演算結果を基にSIN/COSの象
限データ及びSIN/COSデータを所定時間毎に更新
してPWM出力部に出力する。PWM出力部は、SIN
/COS変換部からの所定時間毎に更新されるデータを
PWM信号に変換して、コイルC1及びC2に供給する
励磁信号を生成して、励磁信号出力端子TX1a、TX
1b、TX2a、及びTX2bに供給する。波形パター
ン発生部12はまた、ゼロ検制御部15からの指令信号
に応答して後述する励磁信号(C1a、C1b、C2a
及びC2b信号)を生成して、これを出力バッファ部1
6を介して、励磁信号出力端子TX1a、TX1b、T
X2a、及びTX2bに供給する。波形パターン発生部
12は更にまた、指針の滑らかな動きを見せるための回
転子3をマイクロステップで制御する専用の駆動波形も
発生し、ゼロ検制御部15は確実にゼロ検制御を行うた
めにこの専用の駆動波形を出力するように制御すること
もできる。
The waveform pattern generation unit 12 includes a filter unit (not shown), a SIN / COS conversion unit, and a pulse width modulation (PW
M) It basically consists of an output unit. The filter unit performs a filtering process on the received parallel data based on a predetermined arithmetic expression. The SIN / COS conversion unit updates the SIN / COS quadrant data and the SIN / COS data at predetermined time intervals based on the operation result of the filter unit, and outputs the updated data to the PWM output unit. The PWM output unit is SIN
The data updated every predetermined time from the / COS converter is converted into a PWM signal to generate an excitation signal to be supplied to the coils C1 and C2, and the excitation signal output terminals TX1a, TX1
1b, TX2a, and TX2b. The waveform pattern generation unit 12 also responds to a command signal from the zero detection control unit 15 to output excitation signals (C1a, C1b, C2a) described later.
And a C2b signal), which are output to the output buffer 1
6, the excitation signal output terminals TX1a, TX1b, T
X2a and TX2b. The waveform pattern generation unit 12 also generates a dedicated drive waveform for controlling the rotor 3 in microsteps for showing a smooth movement of the hands. It is also possible to control to output this dedicated drive waveform.

【0027】誘導電圧比較部14は、コンパレータから
基本的に構成されており、端子RXIから供給される誘
導電圧を受けて上記指針6がストッパ7に当接したかど
うかを検出するための基準となる予め設定された基準電
圧値とを比較し、比較結果をゼロ検制御部15に供給す
る。この基準電圧は、温度及び経年変化等に応じて、基
準電圧設定端子RXRにより変更可能である。基準電圧
設定端子RXRは、例えば、1組のピンスイッチの組み
合わせにより構成される。使用環境や経時変化等を考慮
して、上記基準電圧を変更することができる。
The induced voltage comparing section 14 is basically composed of a comparator, and receives the induced voltage supplied from the terminal RXI to determine whether the indicator 6 has come into contact with the stopper 7 or not. The reference voltage value is compared with a predetermined reference voltage value, and the comparison result is supplied to the zero detection control unit 15. This reference voltage can be changed by the reference voltage setting terminal RXR according to the temperature, aging and the like. The reference voltage setting terminal RXR is configured by, for example, a combination of a set of pin switches. The above-mentioned reference voltage can be changed in consideration of a use environment, a change with time, and the like.

【0028】ゼロ検制御部15は、誘導電圧比較部14
からの比較結果及びゼロ検指令信号入力端子RXZから
のゼロ検指令信号に応答して、波形パターン発生部12
に後述する図2に示す励磁信号(C1a、C1b、C2
a及びC2b信号)の生成を指令し、生成されたこの励
磁信号を出力バッファ部16を介して出力させると共に
ゼロ検処理中であることを示すゼロ検モニタ信号を出力
する。またゼロ検制御部15は、計数装置2からのゼロ
検指令信号に応答して、シリアルパラレル変換部11に
計数データの格納を停止するように指令を出す。
The zero detection control unit 15 includes an induced voltage comparison unit 14
In response to the comparison result from the control unit and the zero detection command signal from the zero detection command signal input terminal RXZ, the waveform pattern generation unit 12
The excitation signals (C1a, C1b, C2) shown in FIG.
a and C2b signal), and outputs the generated excitation signal via the output buffer unit 16 and outputs a zero detection monitor signal indicating that zero detection processing is being performed. Further, the zero detection control unit 15 issues a command to the serial / parallel conversion unit 11 to stop storing the count data in response to the zero detection command signal from the counting device 2.

【0029】更にゼロ検制御部15は、上記励磁信号に
同期して所定のタイミングで検出タイミング信号を生成
し、そのタイミングで対応する出力バッファ部16を波
形パターン発生部12から切り離す。このタイミング信
号は、誘導電圧比較部14にも供給される。
Further, the zero detection control section 15 generates a detection timing signal at a predetermined timing in synchronization with the excitation signal, and disconnects the corresponding output buffer section 16 from the waveform pattern generation section 12 at that timing. This timing signal is also supplied to the induced voltage comparison unit 14.

【0030】なお、計数装置2は、インターフェース
(I/F)22によって所定の信号レベルに変換された
図示しない速度センサから送出されるセンサ出力PSが
入力される。ステッパモータ駆動回路1の端子TXMか
らのゼロ検モニタ信号がH(アクティブ)の状態で入力
してきた上記センサ出力PSに基づいて計数装置2は、
この装置の有するソフトウエアプログラムによりセンサ
出力PSとそれに対応するステッパモータの目標回転角
を算出し、この目標回転角にステッパモータを回転制御
するための角度データ(又は計数データと記載)を生成
し計数データ出力端子TXDから出力する。また計数装
置2は、イグニッションスイッチ等の電源ON信号をト
リガーとして、ゼロ検指令信号を生成しゼロ検指令信号
出力端子TXZから出力する。
The counting device 2 receives a sensor output PS which is converted from a speed signal (not shown) and converted into a predetermined signal level by an interface (I / F) 22. Based on the sensor output PS input when the zero detection monitor signal from the terminal TXM of the stepper motor drive circuit 1 is H (active), the counting device 2
The sensor output PS and the corresponding target rotation angle of the stepper motor are calculated by a software program of the apparatus, and angle data (or count data) for controlling the rotation of the stepper motor is generated at the target rotation angle. Output from the count data output terminal TXD. Further, the counting device 2 generates a zero detection command signal by using a power ON signal of an ignition switch or the like as a trigger and outputs the signal from a zero detection command signal output terminal TXZ.

【0031】更に計数装置2は、ゼロ検モニタ信号受信
端子RXMを備え、ステッパモータ駆動回路1からゼロ
検モニタ信号を受信する。ゼロ検モニタ信号のLからH
への変化、すなわち、ゼロ検終了に応答して、計数装置
2は上記計数データの計数機構を初期値に設定する。な
お、計数装置2はゼロ検モニタ信号がLの期間では、上
記センサ出力PSには応答せず、したがって上記計数デ
ータの生成は行わず出力端子TXDにはデータの送出も
行わない。また、本実施形態ではゼロ検指令信号を端子
TXZから入力しているが、これをシリアルデータに付
け加えステップモータ駆動回路1内で判断させ生成させ
ることも可能である。
The counting device 2 further includes a zero detection monitor signal receiving terminal RXM, and receives the zero detection monitor signal from the stepper motor drive circuit 1. Zero detection monitor signal from L to H
, That is, in response to the end of the zero detection, the counting device 2 sets the counting mechanism of the counting data to an initial value. The counting device 2 does not respond to the sensor output PS during the period when the zero detection monitor signal is L, and therefore does not generate the count data and does not send data to the output terminal TXD. Further, in the present embodiment, the zero detection command signal is input from the terminal TXZ. However, this signal can be added to the serial data and determined and generated in the step motor drive circuit 1.

【0032】次に図2を用いて、後述する本実施形態及
び参考例で用いられる信号波形について説明する。図2
は、本実施形態及び参考例で用いられる励磁信号の各励
磁ステップにおける信号波形、及び検出タイミング信号
を示す図である。図2において、長方形の中の数字はス
テップ番号を示す。この励磁信号が供給される回転子は
多磁極対であると想定する。この回転子は、相互に軸が
略垂直な角度になるようにして配置された図1で示した
1対のコイルC1及びC2に、この図に示すような励磁
信号が印加されて、回転駆動される。このうちコイルC
2は所定のタイミングで検誘導電圧出素子としても機能
する。なお、ゼロ検時には図1で示した矢印で示す方向
とは逆の半時計周りに回転子が回転するものとする。
Next, signal waveforms used in the present embodiment and a reference example described later will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a signal waveform and a detection timing signal in each excitation step of an excitation signal used in the present embodiment and a reference example. In FIG. 2, the numbers in the rectangles indicate the step numbers. It is assumed that the rotor supplied with the excitation signal is a multi-pole pair. In this rotor, an excitation signal as shown in FIG. 1 is applied to a pair of coils C1 and C2 shown in FIG. Is done. Coil C
Reference numeral 2 also functions as a detection and induction voltage output element at a predetermined timing. At the time of zero detection, the rotor rotates counterclockwise in the direction opposite to the direction shown by the arrow shown in FIG.

【0033】図2に示すように、回転子を回転させるた
めの励磁信号は、C1a信号、C1b信号、C2a信号
及びC2b信号からなり、これらはH(ハイレベル)及
びL(ローレベル)の組み合わせにより構成される。こ
のHは例えば5ボルトであり、Lは0ボルトである。コ
イルC1の両端子a及びbにはそれぞれ図6に示されて
いるようなC1a信号、及びC1b信号が供給される。
同様にコイルC2の両端子a及びbにはそれぞれC2a
信号及びC2b信号が供給される。これら信号が供給さ
れた各コイルC1及びC2は、それらの端子a及びbに
供給される上記信号の電位差に応じて電流が流れ、回転
子に対抗するコイル端部がN極又はS極になり、回転子
に均等に着磁されたN又はS極に反発又は吸引されて回
転子を回転駆動する。これらの励磁信号は図1で示した
ゼロ検制御部15からの指令に応答して、波形パターン
発生部12で生成され、出力バッファ部16を介して出
力される。
As shown in FIG. 2, the excitation signal for rotating the rotor is composed of a C1a signal, a C1b signal, a C2a signal and a C2b signal, which are a combination of H (high level) and L (low level). It consists of. H is, for example, 5 volts, and L is 0 volts. A C1a signal and a C1b signal as shown in FIG. 6 are supplied to both terminals a and b of the coil C1, respectively.
Similarly, C2a is connected to both terminals a and b of the coil C2.
And a C2b signal. In each of the coils C1 and C2 supplied with these signals, a current flows according to the potential difference of the signals supplied to their terminals a and b, and the coil end facing the rotor becomes an N pole or an S pole. The rotor is driven to rotate by being repelled or attracted by the N or S poles uniformly magnetized on the rotor. These excitation signals are generated by the waveform pattern generator 12 in response to a command from the zero detection controller 15 shown in FIG. 1 and output via the output buffer 16.

【0034】回転子に連動する指針がストッパで定めら
れたゼロ位置方向に移動するように回転子を回転させる
ための励磁信号の1サイクルは、複数の励磁ステップ
1、7a、7b、6、5、4、3及び2で構成されてい
る。励磁ステップが1、7a、7b、6、5、4、3及
び2の順に遷移するにしたがって、回転子は反時計回り
に所定の角度ずつ回転していくことになる。各ステップ
1、7a、7b、6、5、4、3及び2は、均等時間づ
つ割り当てられているとする。
One cycle of the excitation signal for rotating the rotor so that the pointer linked to the rotor moves in the direction of the zero position determined by the stopper includes a plurality of excitation steps 1, 7a, 7b, 6, 5 , 4, 3 and 2. As the excitation step changes in the order of 1, 7a, 7b, 6, 5, 4, 3, and 2, the rotor rotates counterclockwise by a predetermined angle. It is assumed that the steps 1, 7a, 7b, 6, 5, 4, 3, and 2 are allocated at equal time intervals.

【0035】例えば、5磁極対の回転子に上記励磁信号
を供給すると、励磁ステップ1から7aに遷移する際に
は、回転子は18度、角度変移する。励磁ステップ7a
から7bに遷移する際には、励磁信号の波形は変化しな
いので角度変移しない。励磁ステップ7bから励磁ステ
ップ6に遷移する際には角度変移量は9度である。同様
に、励磁ステップ6から5、励磁ステップ5から4、励
磁ステップ4から3及び励磁ステップ3から2にそれぞ
れ遷移する際も、角度変移は9度ずつとなる。なお、励
磁ステップ2から次のサイクルの励磁ステップ1に遷移
する際の角度変移量も9度となる。
For example, when the excitation signal is supplied to a rotor having five magnetic pole pairs, the angle of the rotor is shifted by 18 degrees when transitioning from the excitation step 1 to 7a. Excitation step 7a
When transitioning from step 7b to step 7b, the angle does not change because the waveform of the excitation signal does not change. When transitioning from the excitation step 7b to the excitation step 6, the angle shift is 9 degrees. Similarly, when transitioning from the excitation steps 6 to 5, the excitation steps 5 to 4, the excitation steps 4 to 3, and the excitation steps 3 to 2, the angle shift is 9 degrees. It should be noted that the angle shift amount at the time of transition from the excitation step 2 to the excitation step 1 of the next cycle is also 9 degrees.

【0036】また例えば、3磁極対の回転子に上記励磁
信号を供給すると、励磁ステップ1から7aに遷移する
際には、回転子は30度、角度変移する。励磁ステップ
7aから7bに遷移する際には、励磁信号の波形は変化
しないので角度変移しない。励磁ステップ7bから励磁
ステップ6に遷移する際には角度変移量は15度であ
る。同様に、励磁ステップ6から5、励磁ステップ5か
ら4、励磁ステップ4から3及び励磁ステップ3から2
にそれぞれ遷移する際も、角度変移は15度ずつとな
る。なお、励磁ステップ2から次のサイクルの励磁ステ
ップ1に遷移する際の角度変移量も15度となる。
Further, for example, when the excitation signal is supplied to a rotor having three magnetic pole pairs, the angle of the rotor is shifted by 30 degrees when transitioning from the excitation step 1 to 7a. When transitioning from the excitation step 7a to 7b, the angle of the excitation signal does not change because the waveform of the excitation signal does not change. At the time of transition from the excitation step 7b to the excitation step 6, the angle shift amount is 15 degrees. Similarly, excitation steps 6 to 5, excitation steps 5 to 4, excitation steps 4 to 3, and excitation steps 3 to 2
, The angle shift is 15 degrees. It should be noted that the angle shift amount at the time of transition from the excitation step 2 to the excitation step 1 of the next cycle is also 15 degrees.

【0037】検出タイミング信号は上記励磁ステップ7
a及び7bのタイミングで、コイルC2に発生する誘導
電圧を検出するため制御信号である。検出タイミング信
号はコイルC2の両端a及びbに供給されるC2a及び
信号C2b信号が共にL(ゼロボルト)になる励磁ステ
ップ7で、Hになるように設定されている。この検出タ
イミング信号に応答して、コイルC2に発生する誘導電
圧は、図1で示したRC回路を介して誘導電圧比較部1
4に供給される。指針がストッパに当接すると、回転子
はそれ以上反時計回りには回転することができなくなる
ので、誘導電圧は理論的にはゼロになるはずである。し
たがって、誘導電圧は指針のストッパ当接判定のための
基準電圧を下回ることになり、ここでゼロ検のための励
磁信号の供給は停止され、これを持ってゼロ検終了とす
ることができる。
The detection timing signal is supplied to the excitation step 7
This is a control signal for detecting the induced voltage generated in the coil C2 at the timings a and 7b. The detection timing signal is set to be H at the excitation step 7 in which both the signal C2a and the signal C2b supplied to both ends a and b of the coil C2 become L (zero volt). In response to the detection timing signal, the induced voltage generated in the coil C2 is supplied to the induced voltage comparison unit 1 via the RC circuit shown in FIG.
4 is supplied. When the pointer touches the stopper, the rotor can no longer rotate counterclockwise, so the induced voltage should theoretically be zero. Therefore, the induced voltage is lower than the reference voltage for judging the contact of the pointer with the stopper. At this point, the supply of the excitation signal for zero detection is stopped, and the zero detection can be terminated with this.

【0038】上述のような複数の励磁ステップからなる
サイクルの励磁信号が、指針がストッパに当接して回転
子が回転できなくなるまで、すなわち、コイルC2によ
り検出される誘導電圧が検出ステップ7a及び7bにお
いて、所定の基準電圧を下回るまで原則的に繰り返され
る。
The excitation signal of the cycle consisting of a plurality of excitation steps as described above is used until the pointer comes into contact with the stopper and the rotor cannot rotate, that is, the induced voltage detected by the coil C2 is detected by the detection steps 7a and 7b. Is repeated in principle until the voltage falls below a predetermined reference voltage.

【0039】ここで、同じ信号波形の上記励磁ステップ
7a及び7bが連続的に割り当てられているのは、この
前の励磁ステップ1からの角度変位量を他のステップ間
遷移における各変位量よりも大きくすることによって、
発生する誘導電圧値を大きくし、指針がストッパに当接
したかどうかの判断を容易にするためである。すなわ
ち、指針のストッパ当接時には誘導電圧はゼロに近くな
るはずなので、上記励磁ステップ7a及び7bによりこ
こで発生する誘導電圧値を大きくすることによって、ス
トッパ当接前と当接後との誘導電圧の差をより大きくし
ている。この結果、指針のがストッパ7に当接したかど
うかの判断が容易になり、この結果ゼロ検がより確実に
できるようになる。また、検出ステップ7a及び7bに
よる角度変移量が大きくなるので、バックラッシュによ
る角度変移量と磁力ピークポイントに対応する角度変移
量との差が拡大し、指針6がストッパ当接したことがよ
り正確に判定できるようになる。なお、便宜上、本明細
書では、ステップ7a及び7bをまとめてステップ7と
記述することもある。
Here, the reason why the excitation steps 7a and 7b having the same signal waveform are continuously assigned is that the angular displacement from the previous excitation step 1 is smaller than the displacement in the transition between other steps. By making it larger,
This is to increase the value of the induced voltage to be generated and to easily determine whether or not the pointer has contacted the stopper. That is, since the induced voltage should be close to zero when the pointer comes into contact with the stopper, by increasing the induced voltage value generated by the excitation steps 7a and 7b, the induced voltage between before and after the stopper comes into contact is increased. The difference is larger. As a result, it is easy to determine whether or not the pointer has contacted the stopper 7, and as a result, zero detection can be performed more reliably. In addition, since the amount of angular displacement due to the detection steps 7a and 7b increases, the difference between the amount of angular displacement due to backlash and the amount of angular displacement corresponding to the magnetic peak point increases, and it is more accurate that the pointer 6 comes into contact with the stopper. Can be determined. In this specification, steps 7a and 7b may be collectively described as step 7 for convenience.

【0040】更に、図3に示す参考例を参照しながら、
図4に示す本実施形態について説明する。図3は図4に
示す本実施形態を理解するための参考例に関するもの
で、図3(A)はその参考例で用いられる回転子の概略
図である。図3(B)は図3(A)の回転子の回転に伴
う磁力変化を示すグラフである。図4(A)は本実施形
態で用いられる回転子の概略図である。図4(B)は図
4(A)の回転子の回転に伴う磁力変化を示すグラフで
ある。
Further, referring to the reference example shown in FIG.
The embodiment shown in FIG. 4 will be described. FIG. 3 relates to a reference example for understanding the embodiment shown in FIG. 4, and FIG. 3A is a schematic view of a rotor used in the reference example. FIG. 3B is a graph showing a change in magnetic force accompanying rotation of the rotor of FIG. FIG. 4A is a schematic diagram of a rotor used in the present embodiment. FIG. 4B is a graph showing a change in magnetic force accompanying rotation of the rotor of FIG. 4A.

【0041】図3(A)に示すように、参考例で想定す
る回転子は5磁極対である。N1〜N5及びS1〜S5
は、それぞれ5つのN極及びS極が交互に均等に着磁さ
れていることを示し、それらに付されている番号は説明
の便宜上のためであり、物理的な差異はない。1対のN
極及びS極の角度は72度であり、図2で示した励磁信
号の検出ステップ7による角度変移は18度(検出ステ
ップ変移角θ2)である。なお、この回転子に図2で示
した励磁信号が印加されて、この図の矢印方向に回転子
が回転しゼロ検が行われる。
As shown in FIG. 3A, the rotor assumed in the reference example has five magnetic pole pairs. N1 to N5 and S1 to S5
Indicates that five N poles and five S poles are alternately and uniformly magnetized, and the numbers assigned to them are for convenience of explanation, and there is no physical difference. A pair of N
The angle between the pole and the south pole is 72 degrees, and the angle shift at the detection step 7 of the excitation signal shown in FIG. 2 is 18 degrees (detection step shift angle θ2). The excitation signal shown in FIG. 2 is applied to the rotor, and the rotor rotates in the direction of the arrow in FIG. 2 to perform zero detection.

【0042】図3(B)のグラフは、回転子の回転に伴
い、各磁極N1、S1、N2、…が検出用コイル上を通
過した場合に生じる磁力の変化を示している。磁力変化
は各磁極N1、S1、N2…の中間点でピークになり、
磁極変化点でゼロになることがわかる。
The graph of FIG. 3B shows the change in magnetic force that occurs when each of the magnetic poles N1, S1, N2,... Passes over the detection coil with the rotation of the rotor. The magnetic force change peaks at the midpoint between the magnetic poles N1, S1, N2,.
It turns out that it becomes zero at the magnetic pole change point.

【0043】ここで、この回転子の磁極変化点(S5か
らN1への変化点)が、指針がストッパに当接した際
に、コイルC2に一致するように設定されているとす
る。そして、バックラッシュによる回転角を図に示すよ
うにθ、例えば20度とする。このθが図に示すように
上記検出ステップ変移角θ2(=18度)より大きい
と、θ及びθ2による磁力の変化のピークが等しくな
る。すなわち、上記θ及びθ2による誘導電圧値も等し
くなるため、検出された誘導電圧がストッパ当接前に発
生したものなのか、或いは当接後のバックラッシュによ
り発生したものなのか判断しずらく、従来例で説明した
ように正確なゼロ検を困難にする。
Here, it is assumed that the magnetic pole change point (change point from S5 to N1) of the rotor is set to match the coil C2 when the pointer comes into contact with the stopper. Then, the rotation angle due to the backlash is set to θ as shown in the figure, for example, 20 degrees. If θ is larger than the detection step transition angle θ2 (= 18 degrees) as shown in the drawing, the peaks of the magnetic force change due to θ and θ2 become equal. That is, since the induced voltage values by θ and θ2 are also equal, it is difficult to determine whether the detected induced voltage is generated before the stopper abuts or is generated by backlash after the abutment. As described in the conventional example, accurate zero detection is difficult.

【0044】これに対して、図4(A)に示すように、
本実施形態では回転子は3磁極対である。N1〜N3及
びS1〜S3は、それぞれ3つのN極及びS極が交互に
均等に着磁されていることを示し、それらに付されてい
る番号は図3と同様、説明の便宜上のためであり、物理
的な差異はない。1対のN極及びS極の角度は120度
であり、図2で示した励磁信号の検出ステップ7による
角度変移は30度(検出ステップ変移角θ1)である。
なお、この回転子に図2で示した励磁信号が印加され
て、この図の矢印方向に回転子が回転しゼロ検が行われ
る。
On the other hand, as shown in FIG.
In the present embodiment, the rotor has three magnetic pole pairs. N1 to N3 and S1 to S3 indicate that three N poles and S poles are alternately and uniformly magnetized, respectively, and the numbers assigned to them are for convenience of explanation as in FIG. There is no physical difference. The angle between the pair of north pole and south pole is 120 degrees, and the angle transition in the detection step 7 of the excitation signal shown in FIG. 2 is 30 degrees (detection step transition angle θ1).
The excitation signal shown in FIG. 2 is applied to the rotor, and the rotor rotates in the direction of the arrow in FIG. 2 to perform zero detection.

【0045】図4(B)のグラフは、回転子の回転に伴
い、各磁極N1、S1、N2…が検出用コイル上を通過
した場合に生じる磁力の変化を示している。磁力変化は
図3の例と同様、各磁極N1、S1、N2、…の中間点
でピークになり、磁極変化点でゼロになることがわか
る。
The graph of FIG. 4B shows the change in magnetic force that occurs when each of the magnetic poles N1, S1, N2,... Passes over the detection coil as the rotor rotates. It can be seen that the magnetic force change peaks at the midpoint between the magnetic poles N1, S1, N2,... And becomes zero at the magnetic pole change point, as in the example of FIG.

【0046】ここで、この回転子の磁極変化点(S3か
らN1への変化点)が、指針がストッパに当接した際
に、コイルC2に一致するように設定されているとす
る。こうすることにより、バックラッシュによる磁力変
化が、N1の中心点付近のピーク値よりも小さくなるよ
うに設定しやすくなる。そして、バックラッシュによる
回転角を図に示すようにθとする。ステッパモータを構
成する部品は図3の例と同様になるので、この図4
(B)におけるθは、図3(B)で示したものと同等、
例えば20度となる。
Here, it is assumed that the magnetic pole change point (change point from S3 to N1) of the rotor is set to match the coil C2 when the pointer comes into contact with the stopper. This makes it easier to set the magnetic force change due to the backlash to be smaller than the peak value near the center point of N1. Then, the rotation angle due to the backlash is represented by θ as shown in the figure. Since the components constituting the stepper motor are the same as in the example of FIG.
Θ in (B) is equivalent to that shown in FIG.
For example, it is 20 degrees.

【0047】ところで本実施形態では、回転子は3磁極
対であるので、検出ステップ7による検出ステップ変移
角θ1は30度となり、S3及びN1の変化点から30
度の点で磁力変化、すなわち、誘導電圧値は最大とな
る。バックラッシュによる回転角θは上述のように20
度であるので、この図に示すように、磁力変化のピーク
点に到達するまでの距離は拡大し、バックラッシュによ
る回転角θはピーク点にまで到達しなくなる。すなわ
ち、バックラッシュより発生する誘導電圧は、ストッパ
当接前に発生した誘導電圧よりも小さくなる。この結
果、ストッパ当接前に発生した誘導電圧とバックラッシ
ュより発生する誘導電圧とが明確に区別できるようにな
り、正確なゼロ検が可能になる。
In the present embodiment, since the rotor has three magnetic pole pairs, the detection step transition angle θ1 in the detection step 7 is 30 degrees, which is 30 degrees from the change point of S3 and N1.
In terms of degree, the magnetic force change, that is, the induced voltage value becomes maximum. The rotation angle θ due to backlash is 20 as described above.
Therefore, as shown in this figure, the distance until reaching the peak point of the change in magnetic force increases, and the rotation angle θ due to backlash does not reach the peak point, as shown in FIG. That is, the induced voltage generated by the backlash is smaller than the induced voltage generated before the stopper abuts. As a result, the induced voltage generated before the stopper abuts and the induced voltage generated by the backlash can be clearly distinguished, and accurate zero detection can be performed.

【0048】以上本実施形態によると、励磁信号は図2
に示したものをそのまま利用し、回転子を5磁極対から
3磁極対にすることにより、検出ステップ7によるスト
ッパ当接前に回転子の角度変移量を、バックラッシュに
より発生すると予測される角度変移量よりも大きくなる
ようにしている。これにより、ストッパ当接前後の各誘
導電圧の区別を容易にし、正確なゼロ検を可能にする。
バックラッシュより発生する誘導電圧を、ストッパ当接
前に発生する誘導電圧より小さくなるようにしていると
考えてもよい。
According to the present embodiment, the excitation signal is
Is used as it is, and the rotor is changed from five magnetic pole pairs to three magnetic pole pairs, so that the amount of angular displacement of the rotor before the stopper abuts in the detection step 7 is calculated by the angle expected to occur due to backlash. It is set to be larger than the displacement. This facilitates the distinction between the induced voltages before and after the stopper abuts, and enables accurate zero detection.
It may be considered that the induced voltage generated by the backlash is made smaller than the induced voltage generated before the stopper abuts.

【0049】また、本実施形態のようにすることによ
り、出力ギアとモータのケース側のストッパ7の調整精
度が緩和されることになる。すなわち、ケース側のスト
ッパ7を高度に調整してバックラッシュの量を調整する
必要がなくなるので、製造コストが低減し、低コストの
ステッパモータを提供できるようになる。
In addition, according to the present embodiment, the adjustment accuracy of the output gear and the stopper 7 on the case side of the motor is reduced. That is, since it is not necessary to adjust the amount of backlash by highly adjusting the stopper 7 on the case side, the manufacturing cost can be reduced and a low-cost stepper motor can be provided.

【0050】更に、図1で示したように、本実施形態の
ステッパモータ駆動回路を車載すると非常に効果的であ
る。すなわち、車両では温度変化や振動による緩み等に
よりバックラッシュ量の変動もしやすい環境にあるが、
本本実施形態によると、これらの変動を予測して、上述
のように回転子3の角度変移量を設定することが可能な
ので、バックラッシュ量が多少変動しても正確にゼロ検
を行うことができるようになる。したがって、本実施形
態のステッパモータ駆動回路を車載することは、非常に
有効になる。また、コイルC2は駆動用及び誘導電圧検
出用コイルを兼用しているので、ステッパモータ筐体の
小型化が可能にり、居住スペースが限られる車両用に非
常に有効である。
Further, as shown in FIG. 1, it is very effective to mount the stepper motor drive circuit of this embodiment on a vehicle. In other words, the vehicle is in an environment where the amount of backlash tends to fluctuate due to temperature changes or looseness due to vibration, etc.
According to the present embodiment, it is possible to set the angle shift amount of the rotor 3 by predicting these changes as described above, so that zero detection can be accurately performed even if the backlash amount slightly changes. become able to. Therefore, it is very effective to mount the stepper motor drive circuit of this embodiment on a vehicle. In addition, since the coil C2 serves as both a driving coil and an induced voltage detecting coil, the size of the stepper motor housing can be reduced, which is very effective for a vehicle where living space is limited.

【0051】なお、上述してきた本実施形態では3磁極
対を例として挙げたが、励磁信号及び駆動コイルの配置
を最適化し更に着磁極数を減らすことによって、更にバ
ックラッシュによる誘導電圧を低下させることも可能で
ある。
In the above-described embodiment, three magnetic pole pairs have been described as an example. However, by optimizing the arrangement of the excitation signal and the drive coil and further reducing the number of magnetized poles, the induced voltage due to backlash is further reduced. It is also possible.

【0052】またなお、上述してきた本実施形態ではス
テッパモータ駆動回路はひとつのステッパモータのみを
駆動しているが、時分割制御することによりタコメー
タ、燃料計、温度計、ターボメータ等に対応する複数の
ステッパモータも駆動することもできる。その場合に
は、各ステッパモータに対応するゼロ検も上述してきた
実施形態に示す方式を時分割的に適用すればよい。
In the above-described embodiment, the stepper motor drive circuit drives only one stepper motor. However, by performing time-division control, it is possible to correspond to a tachometer, a fuel gauge, a thermometer, a turbo meter, and the like. A plurality of stepper motors can also be driven. In this case, the method described in the above embodiment may be applied in a time-division manner to the zero detection corresponding to each stepper motor.

【0053】また、本実施形態では励磁ステップ1でコ
イルC2が、N極を引っ張るようにしているが、S極を
引っ張るようにしてもよい。その際には、ストッパ7に
当接した際の回転子3の回転パターンや各励磁ステップ
での信号波形は本実施形態とは異なるものになる。
In this embodiment, the coil C2 pulls the N pole in the excitation step 1, but may pull the S pole. In this case, the rotation pattern of the rotor 3 when it comes into contact with the stopper 7 and the signal waveform at each excitation step are different from those of the present embodiment.

【0054】更に、本発明はゼロ検時の回転子の回転方
向は本実施形態に示した方向に限定するものではない。
コイルC1及びC2の配極変更、ストッパの位置変更等
も可能である。例えば、ゼロ位置検出時のみに出現する
ストッパにより定められる位置を上記ゼロ位置としても
よい。
Further, in the present invention, the rotation direction of the rotor at the time of zero detection is not limited to the direction shown in this embodiment.
It is also possible to change the polarity of the coils C1 and C2, change the position of the stopper, and the like. For example, a position determined by a stopper that appears only when the zero position is detected may be the zero position.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、検出ステップ7に他のステップ1から遷移
する際の回転子3の角度変移量は、被駆動部材の一部が
ストッパ7に当接した後のバックラッシュによる回転子
3の角度変移量よりも大きいので、検出ステップ7にお
いてストッパ当接前に発生する誘導電圧は、バックラッ
シュにより発生する誘導電圧よりも大きくなる。逆にい
うと、バックラッシュより発生する誘導電圧が、ストッ
パ当接前に発生する誘導電圧より小さくなる。したがっ
て、これら両誘導電圧の区別が明確にできるようにな
り、指針6がストッパ当接したことが正確に判定できる
ようになる。この結果、正確なゼロ検が可能になる。ま
た、上述のように回転子3の角度変移量を設定すること
により、出力ギアとモータのケース側のストッパ7の調
整精度が緩和されることになる。すなわち、ケース側の
ストッパ7を高度に調整してバックラッシュの量を調整
する必要がなくなるので、製造コストが低減し、低コス
トのステッパモータを提供できるようになる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, when the transition from the other step 1 to the detection step 7 is made, the amount of angular displacement of the rotor 3 is determined by a part of the driven member. Since it is larger than the amount of angular displacement of the rotor 3 due to backlash after contact with the stopper 7, the induced voltage generated before the stopper abuts in the detection step 7 is larger than the induced voltage generated due to backlash. Conversely, the induced voltage generated by the backlash is smaller than the induced voltage generated before the stopper abuts. Therefore, the two induced voltages can be clearly distinguished from each other, and it can be accurately determined that the pointer 6 has contacted the stopper. As a result, accurate zero detection becomes possible. In addition, by setting the angle shift amount of the rotor 3 as described above, the adjustment accuracy of the output gear and the stopper 7 on the case side of the motor is reduced. That is, since it is not necessary to adjust the amount of backlash by highly adjusting the stopper 7 on the case side, the manufacturing cost can be reduced and a low-cost stepper motor can be provided.

【0056】請求項2記載の発明によれば、検出ステッ
プ7に他のステップ1から遷移する際に回転子3の回転
量が大きくなるので、それに応じて磁力変化による誘導
電圧も増大する。この結果、回転子3が回転している
際、すなわち、被駆動部材の一部がストッパ当接する前
の誘導電圧が確実に検出できるようになる。もちろん、
被駆動部材の一部がストッパ当接した際には誘導電圧は
ゼロに近くなるはずなので、それが当接している時とし
てないときの誘導電圧の差が大きくなる。この結果、被
駆動部材の一部がストッパ7に当接したかどうかの判断
が容易になり、すなわち、ゼロ検が確実にできるように
なる。また、検出ステップ7による角度変移量が大きく
なるので、バックラッシュによる角度変移量との差が明
確になり、指針6がストッパ当接したことがより正確に
判定できるようになる。
According to the second aspect of the present invention, the amount of rotation of the rotor 3 increases when transitioning from the other step 1 to the detecting step 7, so that the induced voltage due to the change in magnetic force increases accordingly. As a result, it is possible to reliably detect the induced voltage when the rotor 3 is rotating, that is, before the part of the driven member comes into contact with the stopper. of course,
Since the induced voltage should be close to zero when a part of the driven member comes into contact with the stopper, the difference between the induced voltages when the driven member is in contact with the stopper and when it is not in contact is large. As a result, it is easy to determine whether or not a part of the driven member has contacted the stopper 7, that is, zero detection can be reliably performed. Further, since the amount of angle shift due to the detection step 7 becomes large, the difference from the amount of angle shift due to backlash becomes clear, and it is possible to more accurately determine that the pointer 6 has come into contact with the stopper.

【0057】請求項3記載の発明によれば、回転子3を
3磁極対にし、励磁信号を1つの検出ステップ7及び均
等に回転子3の角度変移させる6つの励磁ステップ1〜
6から構成するようにすることにより、検出ステップ7
による回転子3の角度変移量が30度になる。検出ステ
ップ7による回転子3の角度変移量が30度になると、
回転子3を5磁極対にした場合の同18度と比較して、
バックラッシュにより発生する誘導電圧が相対的に小さ
くなり、ストッパ当接判定が容易になり、正確なゼロ検
が可能になる。
According to the third aspect of the present invention, the rotor 3 is formed into three magnetic pole pairs, and the excitation signal is converted into one detection step 7 and the six excitation steps 1 to 1 for uniformly changing the angle of the rotor 3.
6, the detection step 7
Causes the angular displacement of the rotor 3 to be 30 degrees. When the amount of angular displacement of the rotor 3 in the detection step 7 becomes 30 degrees,
Compared to the same 18 degrees when the rotor 3 has 5 magnetic pole pairs,
The induced voltage generated by the backlash becomes relatively small, the stopper contact determination becomes easy, and accurate zero detection becomes possible.

【0058】請求項4記載の発明によれば、被駆動部材
の一部がストッパ7に当接した際に、回転子3の磁極変
化点が誘導電圧検出用として機能しているコイルC2に
一致するように設定されている。すなわち、図4(B)
に示すように、ストッパ当接時において、回転子3の磁
極変化点(S3からN1への変化点)がコイルC2に一
致するように設定されている。このように設定すると、
図4(B)に示すように、バックラッシュによる磁力変
化が、N1の中心点付近のピーク値よりも小さくなるよ
うに設定しやすくなる。この結果、ストッパ当接判定が
容易になり、正確なゼロ検が可能になる。
According to the fourth aspect of the present invention, when a part of the driven member comes into contact with the stopper 7, the magnetic pole change point of the rotor 3 coincides with the coil C2 functioning for detecting the induced voltage. Is set to That is, FIG.
As shown in (2), when the stopper abuts, the magnetic pole change point (change point from S3 to N1) of the rotor 3 is set to match the coil C2. With this setting,
As shown in FIG. 4B, it is easy to set the magnetic force change due to the backlash to be smaller than the peak value near the center point of N1. As a result, it is easy to determine whether the stopper is in contact with the stopper, and accurate zero detection can be performed.

【0059】請求項5記載の発明によれば、ステッパモ
ータ駆動回路は車載される。すなわち、車両では、温度
変化や振動による緩み等によりバックラッシュ量の変動
もしやすい環境にあるが、本発明によると、これらの変
動を予測して、上述のように回転子3の角度変移量を設
定することが可能なので、バックラッシュ量が多少変動
しても正確にゼロ検を行うことができるようになる。し
たがって、本発明のステッパモータ駆動回路を車載する
ことは非常に有効である。また、駆動用コイルと誘導電
圧検出用コイルの兼用化により、ステッパモータ筐体の
小型化が可能になるので、居住スペースが限られた車両
に本発明を適用することは非常に有効になる。
According to the fifth aspect of the present invention, the stepper motor drive circuit is mounted on a vehicle. That is, the vehicle is in an environment where the amount of backlash is likely to fluctuate due to temperature change or looseness due to vibration, etc., but according to the present invention, these fluctuations are predicted and the amount of angular displacement of the rotor 3 is calculated as described above. Since it can be set, even if the amount of backlash fluctuates slightly, zero detection can be accurately performed. Therefore, it is very effective to mount the stepper motor drive circuit of the present invention on a vehicle. In addition, the dual use of the drive coil and the induction voltage detection coil makes it possible to reduce the size of the stepper motor housing. Therefore, it is very effective to apply the present invention to a vehicle having a limited living space.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のステッパモータ駆動回路及びその適用
例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a stepper motor drive circuit of the present invention and an application example thereof.

【図2】本実施形態及び参考例で用いられる励磁信号の
各励磁ステップにおける信号波形、及び検出タイミング
信号を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a signal waveform and a detection timing signal in each excitation step of an excitation signal used in the present embodiment and a reference example.

【図3】図3(A)は参考例で用いられる回転子の概略
図である。図3(B)は図3(A)の回転子の回転に伴
う磁力変化を示すグラフである。
FIG. 3A is a schematic diagram of a rotor used in a reference example. FIG. 3B is a graph showing a change in magnetic force accompanying rotation of the rotor of FIG.

【図4】図4(A)は本実施形態で用いられる回転子の
概略図である。図4(B)は図4(A)の回転子の回転
に伴う磁力変化を示すグラフである。
FIG. 4A is a schematic view of a rotor used in the present embodiment. FIG. 4B is a graph showing a change in magnetic force accompanying rotation of the rotor of FIG. 4A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステッパモータ駆動回路 2 計数装置 3 回転子 4 中間ギア 5 出力ギア 6 指針 7 ストッパ 8 目盛り DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stepper motor drive circuit 2 Counter 3 Rotor 4 Intermediate gear 5 Output gear 6 Pointer 7 Stopper 8 Scale

Claims (5)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 N極及びS極が交互に均等に着磁された
    回転子、並びに複数の励磁ステップで1サイクルが構成
    される励磁信号に応答して前記回転子を回転させる、相
    互に所定の角度で配置された第1及び第2コイルを有す
    るステッパモータと、 前記回転子により駆動される指針がストッパで定められ
    るゼロ位置方向に移動するように前記回転子を回転させ
    る前記励磁信号を生成し、前記第1及び第2コイルに供
    給する励磁信号供給手段と、 前記回転子の回転に伴い発生する誘導電圧に基づいて前
    記被駆動部材の一部が前記ストッパに当接したかどうか
    を判断する当接判断手段と、 前記当接判断手段による判断に基づいて、前記被駆動部
    材の一部が前記ストッパに当接した位置を計数機構に同
    期させる同期機能を備えたステッパモータ駆動回路であ
    って、 前記励磁信号は、前記第1及び第2コイルにそれぞれ供
    給される励磁信号から構成されており、前記被駆動部材
    の一部が前記ストッパに当接するタイミングに同期し
    て、前記1サイクルのうちの特定のステップにおいて、
    前記第1及び第2コイルのうちの少なくとも一方を誘導
    電圧検出用として機能させるための信号波形からなる検
    出ステップを含み、 前記検出ステップに他のステップから遷移する際の前記
    回転子の角度変移量は、前記被駆動部材の一部が前記ス
    トッパに当接した後のバックラッシュによる前記回転子
    の角度変移量よりも大きいことを特徴とするステッパモ
    ータ駆動回路。
    1. A rotor in which N and S poles are alternately and uniformly magnetized, and wherein said rotor is rotated in response to an excitation signal comprising one cycle of a plurality of excitation steps. And a stepper motor having first and second coils disposed at an angle of 1 mm, and generating the excitation signal for rotating the rotor so that a pointer driven by the rotor moves in a zero position direction defined by a stopper. Determining whether or not a part of the driven member has contacted the stopper based on an excitation signal supply unit that supplies the first and second coils; and an induced voltage generated by rotation of the rotor. A stepper motor driving circuit having a synchronization function for synchronizing a position where a part of the driven member abuts on the stopper with a counting mechanism based on the determination by the contact determination means. A path, wherein the excitation signal is composed of excitation signals supplied to the first and second coils, respectively, and synchronized with a timing at which a part of the driven member contacts the stopper, At certain steps in a cycle,
    A detection step including a signal waveform for causing at least one of the first and second coils to function as an induced voltage detection; and an amount of angular displacement of the rotor when transitioning to the detection step from another step. A stepper motor drive circuit, wherein the amount of angular displacement of the rotor due to backlash after a part of the driven member abuts on the stopper is larger.
  2. 【請求項2】 請求項1のステッパモータ駆動回路にお
    いて、 前記検出ステップに他のステップから遷移する際の前記
    回転子の角度変移量は、他のステップ間遷移時の角度変
    移量よりも大きいことを特徴とするステッパモータ駆動
    回路。
    2. The stepper motor drive circuit according to claim 1, wherein the amount of angular displacement of the rotor when transitioning to the detecting step from another step is larger than the amount of angular displacement during another inter-step transition. A stepper motor drive circuit.
  3. 【請求項3】 請求項2のステッパモータ駆動回路にお
    いて、 前記回転子は、3磁極対であり、 前記励磁信号は、1つの前記検出ステップ、及び均等に
    前記回転子の角度変移させる6つの励磁ステップから構
    成されることを特徴とするステッパモータ駆動回路。
    3. The stepper motor drive circuit according to claim 2, wherein the rotor is a three-pole pair, and the excitation signal includes one detection step and six excitations for uniformly changing the angle of the rotor. A stepper motor drive circuit comprising steps.
  4. 【請求項4】 請求項3のステッパモータ駆動回路にお
    いて、 前記被駆動部材の一部が前記ストッパに当接した際に、
    前記回転子の磁極変化点が、誘導電圧検出用として機能
    している前記第1又は第2コイルに一致するように設定
    されていることを特徴とするステッパモータ駆動回路。
    4. The stepper motor drive circuit according to claim 3, wherein when a part of the driven member comes into contact with the stopper,
    A stepper motor drive circuit, wherein a magnetic pole change point of the rotor is set to coincide with the first or second coil functioning as an induced voltage detection.
  5. 【請求項5】 請求項1〜4いずれか記載のステッパモ
    ータ駆動回路において、 前記ステッパモータ駆動回路は車載されることを特徴と
    するステッパモータ駆動回路。
    5. The stepper motor drive circuit according to claim 1, wherein the stepper motor drive circuit is mounted on a vehicle.
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