JP2002165494A - ステッピングモータの制御装置 - Google Patents

ステッピングモータの制御装置

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JP2002165494A
JP2002165494A JP2000360628A JP2000360628A JP2002165494A JP 2002165494 A JP2002165494 A JP 2002165494A JP 2000360628 A JP2000360628 A JP 2000360628A JP 2000360628 A JP2000360628 A JP 2000360628A JP 2002165494 A JP2002165494 A JP 2002165494A
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stepping motor
clock signal
circuit
outputs
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Yuichi Senoo
優一 妹尾
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 OA、情報機器等に使用されるステッピング
モータの駆動装置において、マイクロステップ駆動時の
ディテントトルク等による位置ずれを解決し、負荷等に
よる位置ずれ、脱調を回避することを目的とする。 【解決手段】 ステップ制御回路4の駆動クロック信号
出力をカウントする停止処理回路5を設け、前記停止処
理回路のカウント値が所定の値になると停止信号をステ
ップ制御回路に出力することにより、負荷等によりモー
タが停止した場合、位置ずれ、脱調を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ステッピングモータの制御装置と
しては、特開2000−78892公報に記載されたも
のが知られている。図13に従来のステッピングモータ
の制御装置の構成図を示す。図13において、ステッピ
ングモータ111は駆動手段112によってマイクロス
テップ駆動を行う。ステップ制御手段114は指令パル
ス信号a0が入力されるとクロック信号b0を出力しス
テッピングモータ1はマイクロステップ駆動を始め、位
置検出手段113の位置信号c0が入力されるとマイク
ロステップ駆動を停止する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、負荷等によりステッピングモータの回転
子が停止した場合も、位置信号が入力されるまでステッ
プ制御手段はマイクロステップ駆動を続ける。このと
き、ステッピングモータを励磁する通電信号の位相とス
テッピングモータの回転子の位相が電気角90度以上ず
れると脱調現象を発生する。また、脱調現象を発生した
まま励磁しつづけるというが課題があった。
【0004】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり位置信号が入力されない場合も位相ずれを
小さくし励磁を停止するステッピングモータの制御装置
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ステッピングモータと、前記ステッピング
モータをステップ動作させる駆動クロック信号を入力と
し、その周期に応じて前記ステッピングモータをマイク
ロステップ駆動する駆動処理手段と、前記ステッピング
モータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、駆動
クロック信号をカウントし所定のカウント値になると停
止信号を出力する信号停止手段と、前記ステッピングモ
ータを所定角度回転するための指令パルス信号と前記位
置検出手段の位置信号と前記信号停止手段の停止信号を
入力とし指令パルス信号が入力されると所定の周期の駆
動クロック信号を出力し、前記位置検出手段の位置信号
または信号停止手段の停止信号が入力されると駆動クロ
ック信号の出力を停止するステップ制御手段を備え、前
記信号停止手段は前記ステップ制御手段の駆動クロック
信号をカウントし所定のカウント値になると停止信号を
前記ステップ制御手段に出力するように構成したもので
ある。
【0006】これにより、信号停止手段はステッピング
モータを駆動する駆動クロック信号をカウントし所定の
カウント値で停止信号を出力する。負荷等によりステッ
ピングモータが停止した場合、駆動クロック信号のカウ
ント値が所定の値より大きくなるとステッピングモータ
を停止する停止信号を出力する。そのためステッピング
モータを励磁する信号の位相と回転子の位相を一定の範
囲内に保つことができ、ステッピングモータの位置ず
れ、脱調、また、励磁しつづけるという課題を解消する
ことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
ステッピングモータと、前記ステッピングモータをステ
ップ動作させる駆動クロック信号を入力とし、その周期
に応じて前記ステッピングモータをマイクロステップ駆
動する駆動処理手段と、前記ステッピングモータの回転
子の位置を検出する位置検出手段と、駆動クロック信号
をカウントし所定のカウント値になると停止信号を出力
する信号停止手段と、前記ステッピングモータを所定角
度回転するための指令パルス信号と前記位置検出手段の
位置信号と前記信号停止手段の停止信号を入力とし指令
パルス信号が入力されると所定の周期の駆動クロック信
号を出力し、前記位置検出手段の位置信号または信号停
止手段の停止信号が入力されると駆動クロック信号の出
力を停止するステップ制御手段を備え、前記信号停止手
段は前記ステップ制御手段の駆動クロック信号をカウン
トし所定のカウント値になると停止信号を前記ステップ
制御手段に出力するように構成したものであり、前記信
号停止手段は駆動クロック信号が所定のカウント値にな
ると停止信号を出力し、前記ステップ回路は駆動クロッ
ク信号の出力を停止するため、負荷等によってステッピ
ングモータの回転子が停止しても駆動信号の位相と回転
子の位相が大きくずれることなくステッピングモータの
脱調を回避し励磁を停止するという作用を有する。
【0008】請求項2記載の発明は、ステップ制御手段
が、指令パルス信号の数と位置信号の数を比較し指令パ
ルス信号が多いとき駆動クロック信号を出力し、指令パ
ルス信号と位置信号が同じ数または位置信号が多いとき
駆動クロック信号を停止するように構成されたことを特
徴とする請求項1記載のステッピングモータの制御装置
としたものであり、指令パルス信号の数をカウントする
ことでステッピングモータが駆動中も指令パルス信号の
入力が可能となり、ステッピングモータの駆動停止を確
認することなく指令パルス信号が入力できるという作用
を有する。
【0009】請求項3に記載の発明は、ステップ制御手
段が、指令パルス信号の数と位置信号の数を比較し入力
パルス信号が多いとき正転方向の駆動クロック信号を出
力し、位置信号が多いとき逆転方向の駆動クロック信号
を出力し、差が0のとき駆動クロック信号を停止するよ
うに構成されたことを特徴とする請求項1記載のステッ
ピングモータの制御装置としたものであり、指令パルス
信号の数と位置信号の数が一致するようにステッピング
モータを駆動することで、ステッピングモータが駆動中
も指令パルス信号が入力でき、また、ステッピングモー
タを精度よく停止できるという作用を有する。
【0010】請求項4に記載の発明は、指令パルス信号
を入力とし、その周期に比例した周期信号をステップ制
御手段に出力する信号発生手段を備えた請求項1から3
のいずれか1項に記載のステッピングモータの制御装置
としたものであり、指令パルス信号の周期とステッピン
グモータを駆動する駆動クロック信号の周期が比例する
ことで、ステッピングモータの回転が滑らかになり振動
を低減できるという作用を有する。
【0011】請求項5に記載の発明は、位置検出手段は
駆動処理手段の機械的精度で決まる基本ステップ位置の
間を等間隔に分割する信号を出力するように構成された
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載
のステッピングモータの制御装置としたものであり、ス
テッピングモータの構造的に位置が安定する基本ステッ
プ位置を基準に位置検出信号を分割することで位置精度
が向上するという作用を有する。
【0012】請求項6に記載の発明は、駆動処理手段が
マイクロステップ駆動信号を1相毎に交互に出力する請
求項1から5のいずれか1項に記載のステッピングモー
タの制御装置としたものであり、相毎にマイクロステッ
プ駆動することでマイクロステップの分割を多くするこ
となく簡単な回路構成で停止位置を大きくすることがで
きるという作用を有する。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
【0014】(実施例1)図1において本発明のステッ
ピングモータの制御装置は、ステッピングモータ1と、
マイクロステップ駆動するための駆動クロック信号とス
テッピングモータの回転する方向を指示する励磁方向信
号を入力として前記ステッピングモータ1をマイクロス
テップ駆動する励磁信号を出力する駆動回路2と、前記
ステッピングモータ1の回転子の回転位置を検出する位
置検出回路3と、ステッピングモータを所定角度回転す
るための指令パルス信号aとステッピングモータの回転
する方向を指示する指令回転方向信号と前記位置検出回
路3の位置信号と停止処理回路5の停止信号を入力と
し、指令回転方向信号を指令パルス信号でラッチし励磁
方向信号を出力し、指令パルス信号が入力されると駆動
クロック信号を出力し位置信号または停止信号が入力さ
れると駆動クロック信号を停止するステップ制御回路4
と、位置信号と駆動クロック信号を入力とし、位置信号
でリセットされ駆動クロック信号をカウントし所定の値
で停止信号を出力する停止処理回路5から構成されてい
る。
【0015】ステップ制御回路4と停止処理回路5につ
いて図2を用いて説明する。
【0016】図2においてステップ制御回路4と停止処
理回路5は、指令回転方向信号をデータ入力とし、指令
パルス信号aの入力でラッチし励磁方向信号を出力する
DFF回路41と、位置信号と停止信号dを入力とし論
理和を出力するOR回路45と、指令パルス信号aの入
力でセットされ前記OR回路45の出力信号の入力でリ
セットされるSRラッチ回路42と、所定の周期のクロ
ック信号bを発生する発振回路43と、前記発振回路4
3のクロック信号bと前記SRラッチ回路42の出力の
論理積から駆動クロック信号cを出力するAND回路4
4と、位置信号と駆動クロック信号を入力とし、駆動ク
ロック信号でリセットされ駆動クロック信号cをカウン
トし所定のカウント値で停止信号を出力する停止処理回
路51で構成されている。
【0017】上記構成について、図3を用いて説明す
る。指令パルス信号aが入力されると前記DFF回路4
1は指令回転方向信号をラッチし回転方向信号を出力す
る。また、前記SRラッチ回路42はセットされ前記A
ND回路44は前記発振回路43の論理積である駆動ク
ロック信号cを出力する。駆動回路2は駆動クロック信
号cと励磁方向信号に応じて前記ステッピングモータ1
をマイクロステップ駆動する。前記位置検出回路3から
出力された位置信号は前記SRラッチ回路42をリセッ
トし、駆動クロック信号cは前記駆動回路2には出力さ
れない。また、前記停止処理回路51が所定の値になる
と停止信号dを出力し、前記SRラッチ回路42はリセ
ットされ、駆動クロック信号cは前記駆動回路2には出
力されない。
【0018】上記構成により、負荷等によりステッピン
グモータ1の回転子が停止し位置検出信号が出力されな
い場合、駆動クロック信号cをカウントする前記停止処
理回路51が所定の値になると前記SRラッチ回路42
はリセットされ駆動クロック信号cは前記駆動回路2に
出力されない。このことによりステッピングモータ1は
負荷等により回転子が停止しても、励磁位相と回転子の
位相ずれを小さくし脱調現象を回避でき、また、ステッ
ピングモータを停止することができる。
【0019】(実施例2)図4は請求項2記載のステッ
プ制御手段の具体構成図である。図4において、指令回
転方向信号をデータ入力とし指令パルス信号a1の入力
でラッチし励磁方向信号を出力するDFF回路61と、
指令パルス信号a1と位置信号b1を入力とし指令パル
ス信号a1でUPカウントし位置信号b1でDOWNカ
ウントするUPDOWNカウンタ回路64と、所定の周
期のクロック信号を発生する発振回路65と、前記UP
DOWNカウンタ回路64のカウンタ値c1を入力と
し、c1が0より大きいとき比較信号d1を出力する比
較回路67と、前記発振回路65の出力と比較信号d1
を入力とし、その論理積から駆動クロック信号e1を出
力するAND回路66で構成されている。
【0020】上記構成について、図5を用いて説明す
る。指令パルス信号a1が入力されると前記DFF回路
61は指令回転方向信号をラッチし励磁方向信号を出力
する。前記UPDOWNカウンタ回路64は指令パルス
信号が入力されるとUPカウントする。前記UPDOW
Nカウンタ回路64のカウンタ値c1が0より大きい
時、前記比較回路67の比較信号d1はHIGHとな
り、前記AND回路66は駆動クロック信号e1を出力
する。前記位置信号b1が入力されると前記UPDOW
Nカウンタ回路64はDOWNカウントしカウンタ値c
1が0以下となると比較信号d1はLOWとなり前記A
ND回路66は駆動クロックe1を出力しない。
【0021】上記構成により、前記UPDOWNカウン
タ回路64により指令パルス信号と位置信号の入力をカ
ウントし、カウント値が0より大きいとき駆動クロック
信号e1を出力するため、マイクロステップ駆動時に指
令パルス信号が入力されても目標とする位置まで駆動ク
ロック信号は出力されるという作用を有する。
【0022】(実施例3)図6は請求項3記載のステッ
プ制御手段の具体構成図である。図6において、指令パ
ルス信号a2と指令回転方向信号b2を入力とし、指令
回転方向信号b2が正転のときUP信号を出力し、指令
回転方向信号が逆転のときDOWN信号を出力する選択
回路72と、位置信号c2と位置方向信号d2を入力と
し、位置方向信号d2が正転のときDOWN信号を出力
し、位置方向信号が逆転のときUP信号を出力する選択
回路73と、UP信号とDOWN信号を入力としUP信
号をUPカウントしDOWN信号をDOWNカウントす
るUPDOWNカウンタ回路74と、前記UPDOWN
カウンタ回路74のカウンタ値e2が0以上のとき正転
の方向、0より小さいとき逆転の方向の励磁方向信号f
2を出力する方向指令回路77と、前記UPDOWNカ
ウンタ回路74のカウンタ値e2を入力とし、カウンタ
値e2が0以外の時、比較信号g2を出力する比較回路
78と、所定の周期のクロック信号を出力する発振回路
75と、前記比較回路78と前記発振回路75の出力を
入力とし、その論理積をとり駆動クロック信号h2を出
力するAND回路76で構成されている。
【0023】上記構成について、図7を用いて説明す
る。指令パルス信号a2が入力され指令回転方向信号b
2が正転の時、前記選択回路72はUP信号を出力し、
前記UPDOWNカウンタ回路74はUPカウントす
る。前記UPDOWNカウンタ回路74のカウント値e
2が0以上のとき励磁方向信号f2は正転信号LOWを
出力する。前記比較回路78はカウンタ値e2が0以外
の時は比較信号g2をHIGHとして出力し前記AND
回路76は駆動クロック信号g2を出力する。位置信号
c2が入力され、位置方向信号d2が正転の時、選択回
路73はDOWN信号を出力し、UPDOWNカウンタ
回路74はDOWNカウントする。UPDOWNカウン
タ回路74のカウンタ値e2が0になると前記比較回路
78の比較信号g2はLOWとなり、前記AND回路7
6は駆動クロック信号h2は出力されない。次に、前記
指令パルス信号a2が入力され、指令回転方向信号b2
が逆転の時は、前記UPDOWNカウンタ回路74はD
OWNカウントされる。前記UPDOWNカウンタ回路
74のカウンタ値e2が0より小さいとき、前記方向指
令回路77は逆転の方向信号f2は逆転信号HIGHを
出力し、駆動クロック信号h2はカウンタ値e2が0に
なるまで出力される。
【0024】上記構成により、前記UPDOWNカウン
タ回路74のカウント値e2が0となるように駆動クロ
ック信号h2を出力することで、マイクロステップ駆動
時に指令パルス信号が入力可能となり、また、外乱等に
よりステッピングモータが逆転しても目標位置で停止す
ることができる。
【0025】(実施例4)図8はステップ信号発生手段
の具体回路図である。所定の周期でクロック信号b3を
発生する発振回路85と、所定の周期でクロック信号c
3を発生する発振回路86と、指令パルス信号a3とク
ロック信号b3を入力とし、指令パルス信号a3でリセ
ットされクロック信号b3をカウントするカウンタ回路
81と、前記カウンタ回路81のカウンタ値と指令パル
ス信号a3を入力とし、指令パルス信号a3の入力でカ
ウンタ値をラッチするラッチ回路82と、クロック信号
c3と比較回路83が出力する周期信号d3を入力と
し、周期信号d3でリセットされクロック信号c3をカ
ウントするカウンタ回路84と、前記ラッチ回路82の
値と前記カウンタ回路84の値を入力とし、入力される
値を比較し値が等しいとき周期信号d3を出力する比較
回路83で構成されている。
【0026】上記構成について、図9を用いて説明す
る。指令パルス信号a3が入力されると前記カウンタ回
路81はb3をカウントする。前記カウンタ回路81の
値は前記ラッチ回路82にラッチされる。前記カウンタ
回路84はクロック信号c3をカウントし前記ラッチ回
路82の値と等しくなると前記比較回路は周期信号d3
を出力する。
【0027】上記構成により、前記発振回路85と前記
発振回路86の発振周期の比率に応じて、指令パルス信
号a3の周期に比例したクロック信号d3が出力され
る。指令パルス信号の周期の変化に比例した駆動クロッ
ク信号でマイクロステップ駆動を行うことで回転周期の
変動に駆動クロック信号が追従し、ステッピングモータ
を滑らかで振動を小さく回転することが可能となる。
【0028】(実施例5)図10は位置信号処理手段の
動作を説明する図である。a4はマイクロステップ駆動
時の1つの相の電流波形、b4は他方の相の電流波形、
c4は位置検出信号からの位置信号、d4はステッピン
グモータの停止位置を示している。
【0029】上記構成により、機械的精度で決まる基本
ステップ位置の間を、位置検出回路からの位置検出信号
で停止制御することで、ステッピングモータの停止位置
を高精度にすることができる。
【0030】(実施例6)図11は駆動処理手段の具体
回路例である。ステッピングモータ1と、駆動クロック
信号a5を入力とし、駆動クロック信号を1パルス毎に
分配する分配回路101と、分配回路101の出力を入
力とし入力信号に応じてマイクロステップ駆動信号b5
を前記ステッピングモータ1に出力する駆動回路104
と、分配回路101の出力を入力とし入力信号に応じて
マイクロステップ駆動信号c5をステッピングモータ1
に出力する駆動回路105で構成されている。
【0031】上記構成について、図12を用いて説明す
る。駆動クロック信号a5は前記分配回路101によ
り、1パルス毎に前記駆動回路104、105に交互に
分配される。前記駆動回路104は駆動信号b5を前記
駆動回路105は駆動信号c5をステッピングモータ1
に出力し、ステッピングモータ1はマイクロステップ駆
動する。
【0032】上記構成により、マイクロステップの電気
的分解度を大きくすることなく、簡単な回路構成でステ
ッピングモータのマイクロステップ動作角度を小さくす
ることが可能となる。
【0033】なお、以上の説明では、2相のステッピン
グモータで構成した例で説明したが、その他の多相のス
テッピングモータについても同様に実施可能である。
【0034】また、発振回路について外部から任意の周
期でクロック信号を入力することも可能である。
【0035】
【発明の効果】上記実施例の記載から明らかなように、
請求項1記載の発明によれば、ステッピングモータが負
荷等で停止した際も大きな位置ずれ、脱調することがな
いという有利な効果が得られる。
【0036】請求項2記載の発明によれば、ステッピン
グモータが駆動中に指令パルスが入力されても、クロッ
ク信号が出力され目標位置で停止するという効果が得ら
れるものである。
【0037】請求項3記載の発明によれば、ステッピン
グモータが駆動中に指令パルスが入力されても、目標位
置までクロック信号が出力され、また、外乱等でステッ
ピングモータが逆転しても目標位置までクロック信号が
出力される高精度で位置決めができるという効果が得ら
れる。
【0038】請求項4記載の発明によれば、指令パルス
の周期の比例した駆動クロックの周期でステッピングモ
ータを駆動するため、ステッピングモータを滑らかで低
振動に回転できるという効果を奏するものである。
【0039】請求項5記載の発明によれば、機械精度で
決まる基本ステップ位置を利用し高精度に位置決めがで
きるという効果が得られる。
【0040】請求項6記載の発明によれば、電気的分割
を大きくすることなく、ステッピングモータのマイクロ
ステップ駆動を高分解能にできるという効果が得られ
る。
【0041】請求項7記載の発明によれば、電気的分割
を大きくすることなく、ステッピングモータのマイクロ
ステップ駆動を高分解能にでき、また、ディテント等の
外乱成分の影響を受けず位置決めができ、ステッピング
モータが負荷等で停止した際も大きな位置ずれ、脱調を
することがないという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1におけるステッピングモータ
の駆動装置を示す構成図
【図2】本発明の実施例1におけるステップ制御回路と
カウント回路の構成図
【図3】本発明の実施例1におけるステップ制御回路と
カウント回路の動作説明図
【図4】本発明の実施例2におけるステップ制御手段の
構成図
【図5】本発明の実施例2におけるステップ制御手段の
動作説明図
【図6】本発明の実施例3におけるステップ制御手段の
構成図
【図7】本発明の実施例3におけるステップ制御手段の
動作説明図
【図8】本発明の実施例4におけるステップ信号発生回
路の構成図
【図9】本発明の実施例4におけるステップ信号発生回
路の動作説明図
【図10】本発明の実施例5におけるステッピングモー
タの駆動装置の動作説明図
【図11】本発明の実施例6におけるステッピングモー
タの駆動装置の構成図
【図12】本発明の実施例6におけるステッピングモー
タの駆動装置の動作説明図
【図13】従来のステッピングモータの駆動装置の構成
【符号の説明】
1 ステッピングモータ 2 駆動回路 3 位置検出回路 4 ステップ制御回路 5、51 停止処理回路 41 DFF回路 42 SRラッチ回路 43 発振回路 44 AND回路 45 OR回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータと、前記ステッピン
    グモータをステップ動作させる駆動クロック信号を入力
    とし、その周期に応じて前記ステッピングモータをマイ
    クロステップ駆動する駆動処理手段と、前記ステッピン
    グモータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、駆
    動クロック信号をカウントし所定のカウント値になると
    停止信号を出力する信号停止手段と、前記ステッピング
    モータを所定角度回転するための指令パルス信号と前記
    位置検出手段の位置信号と前記信号停止手段の停止信号
    を入力とし指令パルス信号が入力されると所定の周期の
    駆動クロック信号を出力し、前記位置検出手段の位置信
    号または信号停止手段の停止信号が入力されると駆動ク
    ロック信号の出力を停止するステップ制御手段を備え、
    前記信号停止手段は前記ステップ制御手段の駆動クロッ
    ク信号をカウントし所定のカウント値になると停止信号
    を前記ステップ制御手段に出力するように構成したステ
    ッピングモータの制御装置。
  2. 【請求項2】 ステップ制御手段が、指令パルス信号の
    数と位置信号の数を比較し指令パルス信号が多いとき駆
    動クロック信号を出力し、指令パルス信号と位置信号が
    同じ数または位置信号が多いとき駆動クロック信号を停
    止するように構成されたことを特徴とする請求項1記載
    のステッピングモータの制御装置。
  3. 【請求項3】 ステップ制御手段が、指令パルス信号の
    数と位置信号の数を比較し入力パルス信号が多いとき正
    転方向の駆動クロック信号を出力し、位置信号が多いと
    き逆転方向の駆動クロック信号を出力し、差が0のとき
    駆動クロック信号を停止するように構成されたことを特
    徴とする請求項1記載のステッピングモータの制御装
    置。
  4. 【請求項4】 指令パルス信号を入力とし、その周期に
    比例した周期信号をステップ制御手段に出力する信号発
    生手段を備えた請求項1から3のいずれか1項に記載の
    ステッピングモータの制御装置。
  5. 【請求項5】 位置検出手段は駆動処理手段の機械的精
    度で決まる基本ステップ位置の間を等間隔に分割する信
    号を出力するように構成されたことを特徴とする位置検
    出手段とした請求項1から4のいずれか1項に記載のス
    テッピングモータの制御装置。
  6. 【請求項6】 駆動処理手段がマイクロステップ駆動信
    号を1相毎に交互に出力する請求項1から5のいずれか
    1項に記載のステッピングモータの制御装置。
JP2000360628A 2000-11-28 2000-11-28 ステッピングモータの制御装置 Pending JP2002165494A (ja)

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