JP2003339195A - ステッピングモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモータに印加される電池の出力電
圧の低下を精度良く検知して、ステッピングモータの駆
動を禁止することができるステッピングモータの制御装
置を提供する。 【解決手段】燃焼禁止手段４２は、駆動制御手段４１に
よるステッピングモータ１２の駆動開始に先立って、ス
イッチング素子３１ａをＯＮし、このときステッピング
モータ１２の固定子巻線４０ａに印加される電池２０の
出力電圧（Ｖout）をＡＤ入力ポート（ＡＤ）に入力さ
れる電圧から検知して、基準電圧と比較する。検知した
電池の出力電圧（Ｖout）が基準電圧以下であるときに
は、燃焼禁止手段４２は、バーナの燃焼運転を禁止して
駆動制御手段４１によるステッピングモータ１２の駆動
を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池の出力電圧の
印加によりステッピングモータの駆動を制御するステッ
ピングモータの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ガスこんろにおいて、バーナと
接続されたガス供給管に該ガス供給管の開度を変更する
開度調節弁を設け、電池を駆動源とするステッピングモ
ータにより該開度調節弁を作動させてバーナへの燃料ガ
スの供給量を調節するようにしたものが知られている。

【０００３】かかるガスこんろにおいては、ステッピン
グモータは電池の出力電圧を該ステッピングモータの固
定子巻線に印加することにより駆動されるが、電池寿命
の減少により電池の内部抵抗が高くなるに従って該内部
抵抗における電圧降下が大きくなるため、電池の出力端
子とステッピングモータの固定子巻線を導通したときに
該固定子巻線に印加される電池の出力電圧が低下する。

【０００４】そして、このように固定子巻線に印加され
る電池の出力電圧が低下すると、ステッピングモータの
出力トルクが減少してステッピングモータの脱調が生じ
るようになり、電池の出力電圧がさらに低下すると、ス
テッピングモータの駆動自体が不能となる。

【０００５】ここで、ステッピングモータにより開度調
節弁を開けてバーナの燃焼を開始した後に、上述したよ
うに電池の出力電圧の低下によりステッピングモータの
駆動が不能となると、開度調節弁によりバーナの燃焼量
を調節することができなくなって、調理に失敗してしま
う。

【０００６】そこで、電池の出力端子間にステッピング
モータの固定子巻線の抵抗を想定したダミー抵抗を接続
する回路を設け、バーナの点火処理に先立って、該回路
により電池の出力端子間にダミー抵抗を接続して電池の
出力電圧を確認し、該出力電圧が予め定められた基準電
圧以下となったときには、バーナの燃焼運転を禁止する
ようにしたガスこんろが知られている。

【０００７】このように、バーナの点火処理に先立って
ダミー抵抗を接続したときの電池の出力電圧を確認する
ことによって、バーナの燃焼運転を開始した後にバーナ
の燃焼量の調節が不能となることを未然に防止すること
ができる。

【０００８】しかし、ダミー抵抗には個体差による抵抗
値のばらつきがある。また、ステッピングモータの固定
子巻線の抵抗値にも個体差による抵抗値のばらつきがあ
る。そこで、上述したように、電池にダミー抵抗を接続
したときの該電池の出力電圧によって、ステッピングモ
ータの固定子巻線に印加される電池の出力電圧の低下を
判断する場合には、これらの抵抗値の誤差を考慮して、
ある程度余裕を持たせて前記基準電圧を設定していた。

【０００９】そのため、実際には、ステッピングモータ
を駆動する際の電池の出力電圧に余裕があるにも拘わら
ず、電池の出力電圧が不足していると判断されてバーナ
の燃焼が禁止される場合があるという不都合があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不都合
を解消し、ステッピングモータに印加される電池の出力
電圧の低下を精度良く検知して、ステッピングモータの
駆動を禁止することができ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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、ステッピングモータ
と接続されて該ステッピングモータの作動を制御する装
置であって、電池と、ステッピングモータが有する複数
の固定子巻線に対する該電池の出力電圧の印加／遮断を
各固定子巻線ごとに切り替えるスイッチング手段と、該
スイッチング手段により前記電池の出力電圧を印加する
固定子巻線を切り替えることによってステッピングモー
タを駆動する駆動制御手段とを備えたステッピングモー
タの制御装置の改良に関する。

【００１２】そして、前記電源の出力電圧を検出する電
源電圧検出手段と、前記駆動制御手段によるステッピン
グモータの駆動開始に先立って、前記スイッチング手段
によりステッピングモータのいずれかの固定子巻線に前
記電池の出力電圧を印加して前記電源電圧検出手段の検
出電圧が所定電圧以下となるか否かを確認し、該検出電
圧が該所定電圧以下となったときに前記駆動制御手段に
よるステッピングモータの駆動を禁止する駆動禁止手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１３】かかる本発明によれば、前記駆動禁止手段
は、前記駆動制御手段によりステッピングモータの駆動
が開始される前に、前記スイッチング手段によりステッ
ピングモータのいずれかの固定子巻線に前記電池の出力
電圧を印加して、該電源電圧検出手段の検出電圧が前記
所定電圧以下となるか否かを確認する。この場合、前記
電源電圧検出手段により検出される電圧は、ステッピン
グモータの固定子巻線と前記電池の出力端子が導通され
たときに、該固定子巻線に実際に印加される前記電池の
出力電圧となる。そのため、ステッピングモータの電機
子に印加される実際の電池の出力電圧に基づいて、前記
電池の出力電圧の低下を精度良く検知してステッピング
モータの駆動を禁止することができる。

【００１４】また、前記駆動禁止手段は、前記電池の出
力電圧を精度良く検知することができるため、前記所定
電圧を前記ステッピングモータの正常動作に必要な最低
電圧レベル付近に設定して、前記電池の出力電圧と比較
することができる。

【００１５】この場合、電池の出力電圧が実際に前記ス
テッピングモータの正常動作に必要な最低電圧レベル付
近に至るまで、前記ステッピングモータを駆動させるこ
とができるため、前記電池を有効に使用することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て、図１〜図２を参照して説明する。図１は本発明のス
テッピングモータの制御装置が備えられたガスこんろの
全体構成図、図２はステッピングモータの制御装置の回
路構成図である。

【００１７】図１を参照して、ガスこんろ１には、バー
ナ２、バーナ２と連通したガス供給管３、ガス供給管３
に設けられたガス本弁４及び開度調節弁５、バーナ２の
燃焼状態を検出する炎センサ６、点火電極７、点火電極
７に高電圧を印加して火花放電を生じさせるスパーカ
８、バーナ２に載置された調理容器９内の調理物１０の
温度を検出する温度センサ１１、開度調節弁５と連結さ
れたステッピングモータ１２、ガスこんろ１の作動を指
示するためのスイッチ等が備えられた操作パネル１３、
及びガスこんろ１の作動を制御する電子ユニット１４が
備えられている。

【００１８】電子ユニット１４は、電池２０から供給さ
れる電力によって作動し、マイコン２１とインターフェ
ース回路２２とを備える。そして、マイコン２１は、イ
ンターフェース回路２２を介して、ガス本弁４とステッ
ピングモータ１２とスパーカ８の駆動信号を出力すると
共に、炎センサ６と温度センサ１１の検出信号を入力す
る。

【００１９】使用者が操作パネル１３に備えられた点火
スイッチ（図示しない）を操作すると、マイコン２１
は、スパーカ８を介して点火電極７に火花放電を生じさ
せた状態で、ガス元弁４と開度調節弁５を開弁すること
により、バーナ２の点火処理を行う。

【００２０】そして、炎センサ６によりバーナ２の着火
が検出されたときに、マイコン２１はバーナ２の燃焼運
転を開始する。また、操作パネル１３により、調理物１
０の温度を一定に保つ「保温運転」の実行が指示された
ときには、マイコン２１は、温度センサ１１により検出
される調理物１０の温度が設定温度に保たれるように、
開度調節弁５によりバーナ２への燃料ガスの供給流量を
調節してバーナ２の燃焼量を制御する。

【００２１】次に、図２を参照して、ステッピングモー
タ１２を駆動するための回路構成について説明する。な
お、かかる回路構成が、本発明のステッピングモータの
制御装置に相当する。

【００２２】マイコン２１は、昇圧回路３０により生成
された電圧（Ｖｃｃ）を電源として作動し、出力ポート
ＯＵＴ＿０〜ＯＵＴ＿３からの出力信号によって、イン
ターフェース回路２２に含まれるスイッチング素子３１
（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）をＯＮ／ＯＦＦ
し、これにより、ステッピングモータ１２の４相の固定
子巻線４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）に電池
２０の出力電圧（Ｖout）を印加する。

【００２３】そして、マイコン２１に備えられた駆動制
御手段４１は、スイッチング素子３１ａ〜３１ｄを順次
ＯＮしてステッピングモータ１２の固定子巻線４０ａ〜
４０ｄを順次励磁させることによって、ステッピングモ
ータ１２を回転駆動する。

【００２４】また、マイコンのＡ／Ｄ入力ポート（Ａ
Ｄ）には、分圧抵抗（Ｒa，Ｒb）により電池２０の出力
電圧（Ｖout）を分圧した電圧が入力され、Ａ／Ｄ入力
ポート（ＡＤ）に入力されてアナログ／デジタル変換さ
れた電圧から、マイコン２１は電池２０の出力電圧（Ｖ
out）を検知する。

【００２５】ここで、電池２０の出力電圧（Ｖout）
は、以下の式（１）に示したように、電池２０の内部起
電圧（Ｖb）から電池２０の出力電流（Ｉout）による内
部抵抗（ｒ）での電圧降下を減じたものとなる。

【００２６】 Ｖout ＝ Ｖb − Ｉout×ｒ ・・・・・（１） そして、電池２０の内部抵抗（ｒ）は、電池２０の残寿
命が減少するに従って高くなるため、スイッチング素子
３１をＯＮしたときにステッピングモータ１２の固定子
巻線４０に印加される電池２０の出力電圧（Ｖout）が
次第に低下する。

【００２７】このように、ステッピングモータ１２の固
定子巻線４０に印加される電池２０の出力電圧（Ｖou
t）が低下すると、ステッピングモータ１２の出力トル
クが減少してステッピングモータ１２の脱調が生じ、開
度調節弁５（図１参照）を正常に作動させることができ
なくなる。また、ステッピングモータ１２の固定子巻線
４０に印加される電池２０の出力電圧（Ｖout）がさら
に低下すると、ステッピングモータ１２を駆動すること
自体が不能となる。

【００２８】そして、バーナ２の燃焼運転を開始した後
に、電池２０の内部抵抗（ｒ）が高くなって、ステッピ
ングモータ１２の固定子巻線４０に印加される電池２０
の出力電圧（Ｖout）が低下し、ステッピングモータ１
２を正常に作動させることができなくなると、開度調節
弁５によりバーナ２に対する燃料ガスの供給量を調節し
てバーナ２の燃焼量を制御することができなくなる。そ
の結果、例えば、上述した保温運転の実行が不能となっ
て調理に失敗してしまう。

【００２９】そこで、マイコン２１に備えられた燃焼禁
止手段４２（本発明の駆動禁止手段の機能を含む）は、
操作パネル１３によりバーナ２の燃焼開始が指示された
ときに、バーナ２の点火処理を行う前（本発明の「ステ
ッピングモータの駆動開始に先立って」のタイミングに
相当する）に、スイッチング素子３１ａをＯＮし、この
ときステッピングモータ１２の固定子巻線４０ａに印加
される電池２０の出力電圧（Ｖout）をＡ／Ｄ入力ポー
ト（ＡＤ）への入力電圧から検知する。

【００３０】そして、燃焼禁止手段４２は、電池２０の
出力電圧（Ｖout）が予めメモリ（図示しない）に記憶
されたステッピングモータ１２の正常動作に必要な最低
電圧レベルよりも若干高めに設定された基準電圧（本発
明の所定電圧に相当する）以下であるか否かを確認す
る。電池２０の出力電圧（Ｖout）が該基準電圧以下で
あったときは、燃焼禁止手段４２はバーナ２の燃焼運転
を禁止する（これにより、駆動制御手段４１によるステ
ッピングモータ１２の駆動も禁止される）。

【００３１】このように、バーナ２の燃焼運転を開始す
る前に、スイッチング素子３１ａをＯＮしたときにステ
ッピングモータ１２の固定子巻線４０ａに実際に印加さ
れる電池２０の出力電圧（Ｖout）を確認することによ
って、電池２０の出力電圧（Ｖout）の低下を検知して
バーナ２の燃焼動作を禁止することができる。

【００３２】そして、この場合には、従来のガスこんろ
において必要であった、スイッチ５０とステッピングモ
ータ１２の固定子巻線４０の抵抗を想定したダミー抵抗
（Ｒd）とからなる付加回路５１を設ける必要ななく、
さらに、スイッチ５０を開閉するための出力ポート（Ｏ
ＵＴ_４）を用意する必要もないため、電子ユニット１
３のコストを下げることができる。

【００３３】また、ダミー抵抗（Ｒd）の抵抗値には個
体ばらつきがあり、ステッピングモータ１２の固定子巻
線４０の抵抗値にも個体ばらつきがある。そのため、ス
イッチ５０を閉成したときの電池２０の出力電圧（Ｖou
t）により、スイッチング素子３１をＯＮしたときに実
際にステッピングモータ１２の固定子巻線４０に印加さ
れる電池の出力電圧（Ｖout）の低下を判断した場合に
は、ダミー抵抗（Ｒd）と固定子巻線４０の双方の抵抗
値のばらつきから、精度良く電池２０の出力電圧（Ｖou
t）の低下を検知することができない。そのため、ある
程度余裕を持たせて前記基準電圧を決定する必要があ
り、実際には電池の出力電圧に余裕があるにも拘わら
ず、バーナの燃焼が禁止される場合があった。

【００３４】それに対して、本実施の形態の燃焼禁止手
段４２は、スイッチング素子３１ａをＯＮしたときにス
テッピングモータ１２の固定子巻線４０に実際に印加さ
れる電池の出力電圧（Ｖout）により、電池２０の出力
電圧の低下を検知している。そのため、ダミー抵抗（Ｒ
d）及び固定子巻線４０の抵抗値のばらつきの影響を排
除して、精度良く電池２０の出力電圧（Ｖout）の低下
を検知することができる。

【００３５】したがって、前記基準電圧のステッピング
モータ１２の正常動作に必要な最低電圧レベルからの余
裕分を少なくすることができ、電池２０の出力電圧にま
だ余裕があるにも拘わらず、燃焼禁止手段４２によりバ
ーナ２の燃焼運転が禁止されることを抑制することがで
きる。

【００３６】そして、これにより、電池２０の使用期間
を延ばして電池２０を有効に利用することができる。な
お、前記基準電圧のステッピングモータ１２の正常動作
に必要な最低電圧レベルからの余裕分を多くした場合で
あっても、電池２０の出力電圧の検知精度の向上という
本発明の利益を受けることができる。

【００３７】なお、本実施の形態では、スイッチング素
子３１ａをＯＮしたときの電池２０の出力電圧（Ｖou
t）を検知したが、スイッチング素子３１ｂ，３１ｃ，
３１ｄのいずれかをＯＮしたときの電池２０の出力電圧
（Ｖout）を検知するようにしてもよい。

【００３８】また、スイッチング素子３１ａ，３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄを順次ＯＮして、電池２０の出力電圧
（Ｖout）を検知し、検知した電圧を平均して前記基準
電圧と比較するようにしてもよい。これによれば、ステ
ッピングモータ１２の固定子巻線４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ，４０ｄ間の抵抗値のばらつきの影響を抑制して、電
子２０の出力電圧の低下を判断することができる。

【００３９】また、本実施の形態では、ガスこんろに組
み込まれた開度調節弁５を作動させるステッピングモー
タを駆動する例を示したが、本発明の実施はこれに限ら
れず、ステッピングモータを駆動する装置であれば本発
明の適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステッピングモータの制御装置が備えられたガ
スこんろの全体構成図。

【図２】ステッピングモータの制御装置の回路構成図。

【符号の説明】 １…ガスこんろ、２…バーナ、３…ガス供給管、４…ガ
ス本弁、５…開度調節弁、６…炎センサ、７…点火電
極、８…スパーカ、９…調理容器、１０…調理物、１１
…温度センサ、１２…ステッピングモータ、１４…電子
ユニット、２０…電池、２１…マイコン、２２…インタ
ーフェース回路、３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１
ｄ）…スイッチング素子、４０（４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ，４０ｄ）…固定子巻線、４１…駆動制御手段、４２
…燃焼禁止手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータと接続されて該ステッ
   ピングモータの作動を制御する装置であって、電池と、
   ステッピングモータが有する複数の固定子巻線に対する
   該電池の出力電圧の印加／遮断を各固定子巻線ごとに切
   り替えるスイッチング手段と、該スイッチング手段によ
   り前記電池の出力電圧を印加する固定子巻線を切り替え
   ることによってステッピングモータを駆動する駆動制御
   手段とを備えたステッピングモータの制御装置におい
   て、 前記電源の出力電圧を検出する電源電圧検出手段と、 前記駆動制御手段によるステッピングモータの駆動開始
   に先立って、前記スイッチング手段によりステッピング
   モータのいずれかの固定子巻線に前記電池の出力電圧を
   印加して前記電源電圧検出手段の検出電圧が所定電圧以
   下となるか否かを確認し、該検出電圧が該所定電圧以下
   となったときに前記駆動制御手段によるステッピングモ
   ータの駆動を禁止する駆動禁止手段とを備えたことを特
   徴とするステッピングモータの制御装置。
2. 【請求項２】前記所定電圧を、前記ステッピングモータ
   の正常動作に必要な最低電圧レベル付近に設定したこと
   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。