JP2838666B2 - 単相ステップモーターの給電方法と給電回路 - Google Patents
単相ステップモーターの給電方法と給電回路Info
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- JP2838666B2 JP2838666B2 JP7086217A JP8621795A JP2838666B2 JP 2838666 B2 JP2838666 B2 JP 2838666B2 JP 7086217 A JP7086217 A JP 7086217A JP 8621795 A JP8621795 A JP 8621795A JP 2838666 B2 JP2838666 B2 JP 2838666B2
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
- G07C3/14—Quality control systems
- G07C3/143—Finished product quality control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/02—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step specially adapted for single-phase or bi-pole stepper motors, e.g. watch-motors, clock-motors
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/14—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor
- G04C3/143—Means to reduce power consumption by reducing pulse width or amplitude and related problems, e.g. detection of unwanted or missing step
-
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H02P8/36—Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
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- Control Of Stepping Motors (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単相ステップモーターへ
の給電方法と給電回路に関し、詳細には、負荷状態と供
給電圧の関数としての可変持続時間の裁断電圧パルス
と、可変持続時間の裁断電圧パルスに続く補助パルスを
モーターに給電するのに適した単相ステップモーターの
給電方法と、前述の方法を実行するスイッチ構成の駆動
回路、一定の周波数において相互に続く主期間を決定す
る計時装置、および各主期間の間にモーターへ複数の部
分パルスで形成された裁断パルスと極端な負荷状態の下
で補助パルスを送出する前にスイッチ構成に働く制御装
置とを有し、前記制御装置は、部分パルスの持続時間を
決定することができる一つ以上のセンサーを有する単相
ステップモーターを駆動するための給電回路に関するも
のである。
の給電方法と給電回路に関し、詳細には、負荷状態と供
給電圧の関数としての可変持続時間の裁断電圧パルス
と、可変持続時間の裁断電圧パルスに続く補助パルスを
モーターに給電するのに適した単相ステップモーターの
給電方法と、前述の方法を実行するスイッチ構成の駆動
回路、一定の周波数において相互に続く主期間を決定す
る計時装置、および各主期間の間にモーターへ複数の部
分パルスで形成された裁断パルスと極端な負荷状態の下
で補助パルスを送出する前にスイッチ構成に働く制御装
置とを有し、前記制御装置は、部分パルスの持続時間を
決定することができる一つ以上のセンサーを有する単相
ステップモーターを駆動するための給電回路に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】水晶時計用のモーターに給電する回路の
多くは、一定の持続時間と振幅とを有するパルス電圧を
モーターのコイルへ送る形態のものが一般的である。こ
のような給電方法は、電力消費が非常に多く、従って、
バッテリーの寿命が早く低下してしまうという問題点が
ある。多くの解決策が、その機械的負荷の関数として可
変給電パルスをコイルに送ることにより、モーターの電
力消費を低減することが提案されている。
多くは、一定の持続時間と振幅とを有するパルス電圧を
モーターのコイルへ送る形態のものが一般的である。こ
のような給電方法は、電力消費が非常に多く、従って、
バッテリーの寿命が早く低下してしまうという問題点が
ある。多くの解決策が、その機械的負荷の関数として可
変給電パルスをコイルに送ることにより、モーターの電
力消費を低減することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記した機械的負荷の
関数として可変給電パルスをコイルに送ることにより、
モーターの電力消費を低減する方法の一例として、米国
特許第５，２４７，２３５（日本国特許出願公開公報、
特開平２−３６，７９９号；韓国特許公報第９３−１０
６４３号）明細書には、給電端子２個と、モーター用端
子２個とスイッチ一式と、そのスイッチを含んでモータ
ー用端子を給電端子に接続する結線とを有し、前記結線
が前記スイッチの制御により、モーターをオフの状態と
少なくとも一回のオンの状態との間で切替る単相ステッ
プモーターへの電力給電にあたり、前記モーターが図９
に示すように同一極性と一定の持続時間Ｔ４の部分パル
ス列Ｐ４が、負荷状態の関数および供給電圧の関数とし
ての可変時間間隔Ｔ５ｉ（ｉ＝１、２、３）により分割
され、各時間間隔Ｔ５ｉ（ｉ＝１、２、３）は、部分パ
ルスＰ４の各端と、コイルの電流が基準値Ｉref に等し
いか、またはそれより小さい場合のこの端に続く時点と
により境界が限られている。
関数として可変給電パルスをコイルに送ることにより、
モーターの電力消費を低減する方法の一例として、米国
特許第５，２４７，２３５（日本国特許出願公開公報、
特開平２−３６，７９９号；韓国特許公報第９３−１０
６４３号）明細書には、給電端子２個と、モーター用端
子２個とスイッチ一式と、そのスイッチを含んでモータ
ー用端子を給電端子に接続する結線とを有し、前記結線
が前記スイッチの制御により、モーターをオフの状態と
少なくとも一回のオンの状態との間で切替る単相ステッ
プモーターへの電力給電にあたり、前記モーターが図９
に示すように同一極性と一定の持続時間Ｔ４の部分パル
ス列Ｐ４が、負荷状態の関数および供給電圧の関数とし
ての可変時間間隔Ｔ５ｉ（ｉ＝１、２、３）により分割
され、各時間間隔Ｔ５ｉ（ｉ＝１、２、３）は、部分パ
ルスＰ４の各端と、コイルの電流が基準値Ｉref に等し
いか、またはそれより小さい場合のこの端に続く時点と
により境界が限られている。
【０００４】前述の従来の方法では、論理制御回路の動
作が単純化されるという利点はあるが、以下に述べる二
つの大きな問題点がある。第一の問題点は、この方法が
正確に動作するためには、基準電流Ｉref は、非常に広
範囲の電圧と温度において、かなり正確でなければなら
ない。この正確度は技術的に達成されるが、これによ
り、回路は高価なものになってしまうことである。また
第二の問題点は、極度の攝動、例えば、激しい振動の場
合、モーターはステップし損なってしまうことである。
作が単純化されるという利点はあるが、以下に述べる二
つの大きな問題点がある。第一の問題点は、この方法が
正確に動作するためには、基準電流Ｉref は、非常に広
範囲の電圧と温度において、かなり正確でなければなら
ない。この正確度は技術的に達成されるが、これによ
り、回路は高価なものになってしまうことである。また
第二の問題点は、極度の攝動、例えば、激しい振動の場
合、モーターはステップし損なってしまうことである。
【０００５】
【課題を解決しようとする手段】本発明の目的は、単相
ステップモーターの改善された給電法を提供することで
あり、これにより、上述の２つの問題点は改善され、モ
ーターにより消費される電力を確実に低減することがで
きる。
ステップモーターの改善された給電法を提供することで
あり、これにより、上述の２つの問題点は改善され、モ
ーターにより消費される電力を確実に低減することがで
きる。
【０００６】この目的を達成するために、最初に述べた
本発明による給電方法においては、各裁断電圧パルス
は、持続時間Ｔ１の裁断電圧パルスＰ１、持続時間Ｔ２
の裁断電圧パルスＰ２、および一定持続時間Ｔ３の裁断
電圧パルスＰ３列から構成された裁断電圧パルス列Ｐ７
で構成され、持続時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のパルスＰ１、
Ｐ２、Ｐ３は、極性が同じで、前に裁断電圧パルスＰ
１、Ｐ２、Ｐ３を分割している接続時間間隔Ｔ４、Ｔ
５、およびＴ６は、負荷状態とモーターへの給電電圧と
の関数として可変とし、補助パルスＰ１０を、所定定数
ｋ１と時間間隔Ｔ４との積と所定定数ｋ２と時間間隔Ｔ
５との積がｋ１・Ｔ４＜ｋ２・Ｔ５により定義された極
端な負荷状態が現れる場合にのみ、モーターへ給電する
ものである。
本発明による給電方法においては、各裁断電圧パルス
は、持続時間Ｔ１の裁断電圧パルスＰ１、持続時間Ｔ２
の裁断電圧パルスＰ２、および一定持続時間Ｔ３の裁断
電圧パルスＰ３列から構成された裁断電圧パルス列Ｐ７
で構成され、持続時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のパルスＰ１、
Ｐ２、Ｐ３は、極性が同じで、前に裁断電圧パルスＰ
１、Ｐ２、Ｐ３を分割している接続時間間隔Ｔ４、Ｔ
５、およびＴ６は、負荷状態とモーターへの給電電圧と
の関数として可変とし、補助パルスＰ１０を、所定定数
ｋ１と時間間隔Ｔ４との積と所定定数ｋ２と時間間隔Ｔ
５との積がｋ１・Ｔ４＜ｋ２・Ｔ５により定義された極
端な負荷状態が現れる場合にのみ、モーターへ給電する
ものである。
【０００７】また、最初に述べた、本発明による給電回
路は、計時手段が配置されており、裁断電圧パルスの範
囲を限定する一定持続時間を設定し、制御回路は、持続
時間間隔Ｔ４、Ｔ５、およびＴ６に反応しかつ裁断電圧
パルスの全持続時間の範囲を限定するセンサーと、持続
時間間隔Ｔ４とＴ５に反応しかつモーターに補助パルス
を送るセンサーとを備えたものである。
路は、計時手段が配置されており、裁断電圧パルスの範
囲を限定する一定持続時間を設定し、制御回路は、持続
時間間隔Ｔ４、Ｔ５、およびＴ６に反応しかつ裁断電圧
パルスの全持続時間の範囲を限定するセンサーと、持続
時間間隔Ｔ４とＴ５に反応しかつモーターに補助パルス
を送るセンサーとを備えたものである。
【０００８】
【作用】本発明のモーターへの給電は、各裁断電圧パル
スは、持続時間Ｔ１の裁断電圧パルスＰ１、持続時間Ｔ
２の裁断電圧パルスＰ２、および一定持続時間Ｔ３の裁
断電圧パルスＰ３列から構成された裁断電圧パルス列Ｐ
７で構成され、持続時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のパルスＰ
１、Ｐ２、Ｐ３は、極性が同じで、前に裁断電圧パルス
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を分割している接続時間間隔Ｔ４、Ｔ
５、およびＴ６は、負荷状態とモーターへの給電電圧と
の関数として可変とし、補助パルスＰ１０を、所定定数
ｋ１と時間間隔Ｔ４との積と所定定数ｋ２と時間間隔Ｔ
５との積がｋ１・Ｔ４＜ｋ２・Ｔ５により定義された極
端な負荷状態が現れた場合にのみ、モーターへ給電す
る。
スは、持続時間Ｔ１の裁断電圧パルスＰ１、持続時間Ｔ
２の裁断電圧パルスＰ２、および一定持続時間Ｔ３の裁
断電圧パルスＰ３列から構成された裁断電圧パルス列Ｐ
７で構成され、持続時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のパルスＰ
１、Ｐ２、Ｐ３は、極性が同じで、前に裁断電圧パルス
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を分割している接続時間間隔Ｔ４、Ｔ
５、およびＴ６は、負荷状態とモーターへの給電電圧と
の関数として可変とし、補助パルスＰ１０を、所定定数
ｋ１と時間間隔Ｔ４との積と所定定数ｋ２と時間間隔Ｔ
５との積がｋ１・Ｔ４＜ｋ２・Ｔ５により定義された極
端な負荷状態が現れた場合にのみ、モーターへ給電す
る。
【０００９】以下本発明を、図面に示す実施例に基づき
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１０】
【実施例】図１の１ａ，１ｂ，１ｃ，および１ｄは、本
発明の給電方法により給電された単相ステップモーター
が、アイドリング、すなわち、機械的トルクの無い状態
におけるローターの電流、電圧、角速度、および回転角
をそれぞれ示す。この場合、モーターの角速度はかなり
速く（約６００rad/s ）、モーターは約１５msの後にそ
のステップを０°から１８０°へ動作する。
発明の給電方法により給電された単相ステップモーター
が、アイドリング、すなわち、機械的トルクの無い状態
におけるローターの電流、電圧、角速度、および回転角
をそれぞれ示す。この場合、モーターの角速度はかなり
速く（約６００rad/s ）、モーターは約１５msの後にそ
のステップを０°から１８０°へ動作する。
【００１１】図２の２ａと２ｂは、図１の１ａと１ｂの
それぞれ拡大である。持続時間Ｔ７の電圧パルスＰ７
は、所定の持続時間間隔Ｔ１，Ｔ２，およびＴ３の部分
パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３列により形成される。この実施
例では、裁断電圧パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３の接続時間Ｔ
１＝０．５ms、Ｔ２＝１ms、およびＴ３＝０．５msであ
る。これらの裁断電圧パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、時間
間隔Ｔ４、Ｔ５、およびＴ６ｉ（ｉ＝１，２，３）によ
り分割されている。
それぞれ拡大である。持続時間Ｔ７の電圧パルスＰ７
は、所定の持続時間間隔Ｔ１，Ｔ２，およびＴ３の部分
パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３列により形成される。この実施
例では、裁断電圧パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３の接続時間Ｔ
１＝０．５ms、Ｔ２＝１ms、およびＴ３＝０．５msであ
る。これらの裁断電圧パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、時間
間隔Ｔ４、Ｔ５、およびＴ６ｉ（ｉ＝１，２，３）によ
り分割されている。
【００１２】一連の裁断電圧パルスは、次のように行わ
れる。最初に、図２の２ｂに示すように持続時間間隔Ｔ
１の一定電圧のパルスがモーターへ給電されると、図２
の２ａに示すようにコイルの電流はゼロからＩ１の値へ
増加する。この持続時間Ｔ１の後に、モーターの電流は
時間Ｔ４だけ短絡する。この間コイルの電流は、時間ｔ
＝Ｔ１から始まり、Ｉ１値から基準値Ｉref へ減少す
る。その時点、すなわち、図２の２ｂに示すように時点
ｔ＝Ｔ１＋Ｔ４から、コイルへは、再び、持続時間Ｔ２
の一定電圧が給電される。コイルの電流は図２の２ａに
示すようにＩref からＩ２へ増加する。時点ｔ＝Ｔ１＋
Ｔ４＋Ｔ２において、コイルは短絡する。電流は、図２
の２ａに示すように時点ｔ＝Ｔ１＋Ｔ４＋Ｔ２＋Ｔ５に
おいて、Ｉ２からＩref へ低下する。その時点から、こ
の給電プロセスは一定給電持続時間Ｔ３により繰り返さ
れる。持続時間間隔Ｔ３の部分パルスを分割している時
間間隔を、Ｔ６ｉ（ｉ＝１、２、３）とする。次の条件
の一つが現れると、給電プロセスは中断する。持続時間
間隔Ｔ３の部分パルスの数が限界に達した場合。この実
施例では、限界は４に設定されている。時間間隔Ｔ６ｉ
の一つが限界を超えた場合。この実施例では、２msに設
定された限界には到達しない。パルスの全持続時間間隔
Ｔ７が限界を超えた場合。この実施例では、１２msに設
定された限界には到達しない。
れる。最初に、図２の２ｂに示すように持続時間間隔Ｔ
１の一定電圧のパルスがモーターへ給電されると、図２
の２ａに示すようにコイルの電流はゼロからＩ１の値へ
増加する。この持続時間Ｔ１の後に、モーターの電流は
時間Ｔ４だけ短絡する。この間コイルの電流は、時間ｔ
＝Ｔ１から始まり、Ｉ１値から基準値Ｉref へ減少す
る。その時点、すなわち、図２の２ｂに示すように時点
ｔ＝Ｔ１＋Ｔ４から、コイルへは、再び、持続時間Ｔ２
の一定電圧が給電される。コイルの電流は図２の２ａに
示すようにＩref からＩ２へ増加する。時点ｔ＝Ｔ１＋
Ｔ４＋Ｔ２において、コイルは短絡する。電流は、図２
の２ａに示すように時点ｔ＝Ｔ１＋Ｔ４＋Ｔ２＋Ｔ５に
おいて、Ｉ２からＩref へ低下する。その時点から、こ
の給電プロセスは一定給電持続時間Ｔ３により繰り返さ
れる。持続時間間隔Ｔ３の部分パルスを分割している時
間間隔を、Ｔ６ｉ（ｉ＝１、２、３）とする。次の条件
の一つが現れると、給電プロセスは中断する。持続時間
間隔Ｔ３の部分パルスの数が限界に達した場合。この実
施例では、限界は４に設定されている。時間間隔Ｔ６ｉ
の一つが限界を超えた場合。この実施例では、２msに設
定された限界には到達しない。パルスの全持続時間間隔
Ｔ７が限界を超えた場合。この実施例では、１２msに設
定された限界には到達しない。
【００１３】本発明の給電方法による裁断持続時間Ｔ７
のパルスの全持続時間は、次式により表される。
のパルスの全持続時間は、次式により表される。
【００１４】
【数１】 ここで、本実施例では、ｋ＝４である。
【００１５】全持続時間は、所定の一定値（Ｔ１＋Ｔ２
＋ｋ・Ｔ３）と、モーターの負荷状態により変化する持
続時間、すなわち、次式との和に等しいことが分かる。
＋ｋ・Ｔ３）と、モーターの負荷状態により変化する持
続時間、すなわち、次式との和に等しいことが分かる。
【００１６】
【数２】 モーターへの負荷が大きくなるに従って、この可変持続
時間は大きくなる。実際に、持続時間間隔Ｔ４、Ｔ５、
Ｔ６ｉ（ｉ＝１、２、３）は、コイルが短絡された時、
コイルに流れる電流が低下する時間により決定される。
この低下は、次式のモーターの電圧等式により定義され
る。 ０＝Ｒｉ＋Ｌ・ｄｉ／ｄｔ＋ｋΩ （１） または ｄｉ／ｄｔ＝−（Ｒｉ＋ｋΩ）Ｌ （２） ここで、Ｌ＝モーターのインダクタンス、Ｒ＝モーター
の抵抗、ｉ＝電流、ｔ＝時間、ｋ＝磁石とコイルとの間
の相互磁束の変化を表す結合係数、およびΩ＝角速度で
ある。
時間は大きくなる。実際に、持続時間間隔Ｔ４、Ｔ５、
Ｔ６ｉ（ｉ＝１、２、３）は、コイルが短絡された時、
コイルに流れる電流が低下する時間により決定される。
この低下は、次式のモーターの電圧等式により定義され
る。 ０＝Ｒｉ＋Ｌ・ｄｉ／ｄｔ＋ｋΩ （１） または ｄｉ／ｄｔ＝−（Ｒｉ＋ｋΩ）Ｌ （２） ここで、Ｌ＝モーターのインダクタンス、Ｒ＝モーター
の抵抗、ｉ＝電流、ｔ＝時間、ｋ＝磁石とコイルとの間
の相互磁束の変化を表す結合係数、およびΩ＝角速度で
ある。
【００１７】モーターの負荷が高い場合、回転速度は低
下し、これにより、電流はあまり急速に減少せず、その
結果、減少時間が増加する。このようにして、本発明の
給電方法により、機械的負荷に適合しているパルス持続
時間がモーターへ送られる。
下し、これにより、電流はあまり急速に減少せず、その
結果、減少時間が増加する。このようにして、本発明の
給電方法により、機械的負荷に適合しているパルス持続
時間がモーターへ送られる。
【００１８】このように適合することにより、正常な負
荷状態の下で、モーターの良好な動作が確実に行われ
る。極端な負荷状態の下で、例えば、大きい振幅の衝撃
が起こった場合、持続時間Ｔ７のパルスは、もはやモー
ターのステップを確実に行うことが出来ない。
荷状態の下で、モーターの良好な動作が確実に行われ
る。極端な負荷状態の下で、例えば、大きい振幅の衝撃
が起こった場合、持続時間Ｔ７のパルスは、もはやモー
ターのステップを確実に行うことが出来ない。
【００１９】図３の３ａ，３ｂ，３ｃ，および３ｄは、
大きい負荷の時におけるモーターの電流、電圧、角速
度、および回転角をそれぞれ示す。モーターの角速度
は、図１の１ｃの事例よりもかなり小さく、その上、モ
ーターはこの大きい負荷（この事例の場合 ０．３５μ
Ｎｍ）のためにステップをし損なう。
大きい負荷の時におけるモーターの電流、電圧、角速
度、および回転角をそれぞれ示す。モーターの角速度
は、図１の１ｃの事例よりもかなり小さく、その上、モ
ーターはこの大きい負荷（この事例の場合 ０．３５μ
Ｎｍ）のためにステップをし損なう。
【００２０】図４の４ａと４ｂは、図３の３ａと３ｂの
拡大である。図２の２ａと２ｂに示された場合と比較し
て、持続時間Ｔ４とＴ５が増加していることが分かる。
電流低下における持続時間の増加は、等式（１）と
（２）から説明することが出来る。この増加の主な原因
は、モーターの角速度の低下である。
拡大である。図２の２ａと２ｂに示された場合と比較し
て、持続時間Ｔ４とＴ５が増加していることが分かる。
電流低下における持続時間の増加は、等式（１）と
（２）から説明することが出来る。この増加の主な原因
は、モーターの角速度の低下である。
【００２１】図２の２ａ，２ｂと図４の４ａ，４ｂに与
えられている持続時間Ｔ４とＴ５とをそれぞれ比較する
と、次の結果が得られる： モーターがアイドリングの場合（図２の２ａ，２ｂ） Ｔ４＝０．４３ms Ｔ５＝０．２７ms ΔＴ＝Ｔ４−Ｔ５＝０．１６ms モーターが極端な負荷を受けた場合（図４の４ａ，４
ｂ） Ｔ４＝０．６１ms Ｔ５＝０．８５ms ΔＴ＝Ｔ４−Ｔ５＝−０．２４ms 従って、ΔＴの符号はアイドリングと極端な負荷での運
転との間で変化する。
えられている持続時間Ｔ４とＴ５とをそれぞれ比較する
と、次の結果が得られる： モーターがアイドリングの場合（図２の２ａ，２ｂ） Ｔ４＝０．４３ms Ｔ５＝０．２７ms ΔＴ＝Ｔ４−Ｔ５＝０．１６ms モーターが極端な負荷を受けた場合（図４の４ａ，４
ｂ） Ｔ４＝０．６１ms Ｔ５＝０．８５ms ΔＴ＝Ｔ４−Ｔ５＝−０．２４ms 従って、ΔＴの符号はアイドリングと極端な負荷での運
転との間で変化する。
【００２２】持続時間Ｔ１とＴ２に関するほかの値によ
り、計画的に試みた結果、極端な負荷状態は、本質的に
これらの持続時間に依存し、基準電流Ｉref の値にはほ
んの少ししか依存していないことがわかった。極端な負
荷状態は、一般的な場合、次の式のように表される。 ΔＴ＝ｋ１・Ｔ４−ｋ２・Ｔ５＜０ ここで、ｋ１とｋ２は所定の定数である。
り、計画的に試みた結果、極端な負荷状態は、本質的に
これらの持続時間に依存し、基準電流Ｉref の値にはほ
んの少ししか依存していないことがわかった。極端な負
荷状態は、一般的な場合、次の式のように表される。 ΔＴ＝ｋ１・Ｔ４−ｋ２・Ｔ５＜０ ここで、ｋ１とｋ２は所定の定数である。
【００２３】この条件は、量産において高精度で保証す
る困難である基準電流値Ｉref にほんの僅かしか依存し
ていないので、本検出法は、集積回路のコストを低減す
る観点から、重要な利点を構成する。
る困難である基準電流値Ｉref にほんの僅かしか依存し
ていないので、本検出法は、集積回路のコストを低減す
る観点から、重要な利点を構成する。
【００２４】図４の４ａと４ｂにおいて、一定接続時間
Ｔ３の四つのパルスの列は、極端な負荷状態が出現した
後に示されており、これは図２の２ａ，２ｂとの比較を
容易するために示されている。実際に、極端な負荷状態
が検出されると、持続時間Ｔ３の四つのパルスの列は不
要となるので、モーターの電力消費を節減するために、
給電は中断される。
Ｔ３の四つのパルスの列は、極端な負荷状態が出現した
後に示されており、これは図２の２ａ，２ｂとの比較を
容易するために示されている。実際に、極端な負荷状態
が検出されると、持続時間Ｔ３の四つのパルスの列は不
要となるので、モーターの電力消費を節減するために、
給電は中断される。
【００２５】図５の５ａと５ｂは、パルスの極性がロー
ターの極性と異なる場合の、モーターの電流と電圧を示
している。この場合も、得られた状態は、極端な負荷状
態、すなわち、ΔＴ＝Ｔ４−Ｔ５＜０の状態と似てい
る。異なる極性の場合は、モーターのローターが、給電
パルスの代わりに衝撃を受けたために、ステップをし損
なう時に現れる。
ターの極性と異なる場合の、モーターの電流と電圧を示
している。この場合も、得られた状態は、極端な負荷状
態、すなわち、ΔＴ＝Ｔ４−Ｔ５＜０の状態と似てい
る。異なる極性の場合は、モーターのローターが、給電
パルスの代わりに衝撃を受けたために、ステップをし損
なう時に現れる。
【００２６】図６は、極端な負荷または異なる極性の状
態が検出された場合にモーターへ給電する補助パルスＰ
８を示す。この接続時間Ｔ８の補助パルスＰ８の目的
は、前述の発生の結果としてし損なうステップを構成す
ることである。
態が検出された場合にモーターへ給電する補助パルスＰ
８を示す。この接続時間Ｔ８の補助パルスＰ８の目的
は、前述の発生の結果としてし損なうステップを構成す
ることである。
【００２７】補助パルスＰ８は、極端な負荷または異な
る極性の状態が出現した後に約３０msの時間間隔で送ら
れた、異なる極性の二つの高エネルギーパルスから成っ
ている。
る極性の状態が出現した後に約３０msの時間間隔で送ら
れた、異なる極性の二つの高エネルギーパルスから成っ
ている。
【００２８】図７は、本発明の給電方法を実行する給電
回路の回路図を示す。主期間Ｔ０を決定する計時手段と
して発振器Ｑから送られる時間基準の信号は、分割／整
形回路７０へ送られ、その出力部に、モーターＭへの給
電期間Ｔ０と、裁断電圧パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３の持続
時間Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３を決める信号が現れ、接続
時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３を決める信号と、基
準電流Ｉref と変換器７６からのローター電流値に見合
う出力信号ｉとを比較する比較器７１の出力部の信号Ｃ
とが、可変時間間隔Ｔ４、Ｔ５、およびＴ６ｉを決める
信号を出力する論理回路７２へ送られる。論理回路７２
の接続時間Ｔ４とＴ５を決める信号は、極端な負荷検出
論理回路７３へ送られる。論理回路７４は、その入力部
において、接続時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ
５、およびＴ６ｉを決める信号と、負荷検出論理回路７
３の出力信号ＣＥとを受信し、制御信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ
３、およびＤ４をスイッチング機能を有する駆動回路７
５へ送る。ローター電流を検出するセンサ機能を有する
測定抵抗体ｒは、駆動回路７５の出力部において、モー
ターＭと直列に接続しており、変換器７６は、測定抵抗
体ｒの両端子間の電圧をモーターのローター電流ｉの信
号へ変換し、その後、この信号を比較器７１へ送る。
回路の回路図を示す。主期間Ｔ０を決定する計時手段と
して発振器Ｑから送られる時間基準の信号は、分割／整
形回路７０へ送られ、その出力部に、モーターＭへの給
電期間Ｔ０と、裁断電圧パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３の持続
時間Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３を決める信号が現れ、接続
時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３を決める信号と、基
準電流Ｉref と変換器７６からのローター電流値に見合
う出力信号ｉとを比較する比較器７１の出力部の信号Ｃ
とが、可変時間間隔Ｔ４、Ｔ５、およびＴ６ｉを決める
信号を出力する論理回路７２へ送られる。論理回路７２
の接続時間Ｔ４とＴ５を決める信号は、極端な負荷検出
論理回路７３へ送られる。論理回路７４は、その入力部
において、接続時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ
５、およびＴ６ｉを決める信号と、負荷検出論理回路７
３の出力信号ＣＥとを受信し、制御信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ
３、およびＤ４をスイッチング機能を有する駆動回路７
５へ送る。ローター電流を検出するセンサ機能を有する
測定抵抗体ｒは、駆動回路７５の出力部において、モー
ターＭと直列に接続しており、変換器７６は、測定抵抗
体ｒの両端子間の電圧をモーターのローター電流ｉの信
号へ変換し、その後、この信号を比較器７１へ送る。
【００２９】図８は、図７の回路の駆動回路７５の詳細
図である。出力トランジスタ８１，８２，８３，および
８４は、Ｈブリッジとして取り付けられており、回路か
らの信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、およびＤ４により前記ブリ
ッジを構成する出力トランジスタＤ１、Ｄ２、Ｄ３、お
よびＤ４は個々に制御される。基準電流Ｉref と変換器
７６からのローター電流値に見合う出力信号ｉとを比較
する。
図である。出力トランジスタ８１，８２，８３，および
８４は、Ｈブリッジとして取り付けられており、回路か
らの信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、およびＤ４により前記ブリ
ッジを構成する出力トランジスタＤ１、Ｄ２、Ｄ３、お
よびＤ４は個々に制御される。基準電流Ｉref と変換器
７６からのローター電流値に見合う出力信号ｉとを比較
する。
【００３０】以上述べたように本発明によれば、各裁断
電圧パルスは、接続時間Ｔ１の裁断電圧パルスＰ１、接
続時間Ｔ２の裁断電圧パルスＰ２、および一定接続時間
Ｔ３の裁断電圧パルスＰ３列から構成された裁断電圧パ
ルス列Ｐ７で構成され、接続時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
のパルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３極性が同じで、前に裁断電圧
パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３を分割している接続時間間隔Ｔ
４、Ｔ５、およびＴ６は、負荷状態とモーターへの給電
電圧との関数として可変とし、補助パルスＰ１０を、ｋ
１・Ｔ４＜ｋ２・Ｔ５により定義された極端な負荷状態
が現れた場合にのみ、モーターへ給電するようにしたも
ので、モーターの電力消費を低減することができると共
に回路は安価に構成でき、激しい振動の場合でもモータ
ーがステップし損なうことがないという効果を有する。
電圧パルスは、接続時間Ｔ１の裁断電圧パルスＰ１、接
続時間Ｔ２の裁断電圧パルスＰ２、および一定接続時間
Ｔ３の裁断電圧パルスＰ３列から構成された裁断電圧パ
ルス列Ｐ７で構成され、接続時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
のパルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３極性が同じで、前に裁断電圧
パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３を分割している接続時間間隔Ｔ
４、Ｔ５、およびＴ６は、負荷状態とモーターへの給電
電圧との関数として可変とし、補助パルスＰ１０を、ｋ
１・Ｔ４＜ｋ２・Ｔ５により定義された極端な負荷状態
が現れた場合にのみ、モーターへ給電するようにしたも
ので、モーターの電力消費を低減することができると共
に回路は安価に構成でき、激しい振動の場合でもモータ
ーがステップし損なうことがないという効果を有する。
【図１】本発明の給電方法により給電された単相ステッ
プモーターの、無負荷状態における、ローターの電流、
電圧、角速度、および回転角を示すグラフである。
プモーターの、無負荷状態における、ローターの電流、
電圧、角速度、および回転角を示すグラフである。
【図２】図１の１ａ，１ｂの拡大図である。
【図３】本発明の給電方法により給電された単相ステッ
プモーターの、大きなトルクにより負荷受けた状態にお
けるローターの電流、電圧、角速度、および回転角を示
すグラフである。
プモーターの、大きなトルクにより負荷受けた状態にお
けるローターの電流、電圧、角速度、および回転角を示
すグラフである。
【図４】図３の３ａ，３ｂの拡大図である。
【図５】パルスの極性がローターの極性と異なる場合の
モーターの電流と電圧を示すグラフである。
モーターの電流と電圧を示すグラフである。
【図６】補助パルスを示す図である。
【図７】本発明の給電方法を実行する実施例を図示する
回路である。
回路である。
【図８】図７の駆動回路の詳細図である。
【図９】従来の給電方法におけるローターの電流と電圧
波形図である。
波形図である。
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 所定の持続時間 Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６ｉ 可変時間間隔 Ｔ７ 全持続時間 Ｔ８ 接続時間 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 裁断電圧パルス Ｐ７ 裁断電圧パルス群 Ｐ８ 補助パルス ７０ 分割／整形回路 ７１ 比較器 ７２ 論理回路 ７３ 極端な負荷検出論理回路 ７４ 論理回路 ７５ 駆動回路 ７６ 変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−36799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−274290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−12864（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 8/00 - 8/38
Claims (2)
- 【請求項１】 裁断電圧パルスを印加する予め定められ
た持続時間Ｔ１・持続時間Ｔ２・持続時間Ｔ３ｉと、前
記各持続時間Ｔ１・持続時間Ｔ２・持続時間Ｔ３ｉをそ
れぞれ分割しモータのコイルを短絡する負荷状態の関数
およびモータの供給電圧の関数として変動する持続時間
Ｔ４・持続時間Ｔ５・持続時間Ｔ６ｉとからなる全接続
時間Ｔ７を有し、前記持続時間Ｔ１・持続時間Ｔ２・持
続時間Ｔ３ｉにそれぞれ裁断電圧パルスＰ１・裁断電圧
パルスＰ２・裁断電圧パルスＰ３ｉをモータに供給する
時計用の単相ステップモータの供給電流制御回路におい
て、 複数の給電端子と、 複数のモータ端子と、 複数のスイッチ端子と、 各モータ端子を給電端子に接続するための前記スイッチ
を含む駆動回路７５からなる接続手段とを有する前記供
給電流制御回路であって、 固定周波数で互いに連続するモータへの給電期間Ｔ０と
予め定められた所定の長さを有する持続時間Ｔ１・持統
時間Ｔ２・持続時間Ｔ３ｉとを設定する信号を出力する
分周器兼パルス整形器回路７０からなる時計計測手段
と、 前記モータの負荷パラメータを検知するためモータと直
列に接続した測定抵抗体ｒの両端子間の電圧を検知して
モーターのロータ電流の信号ｉへ変換する変換回路７６
からなる検知手段と、 前記検知手段からの信号ｉと予め定めた閾値Ｉｒｅｆと
を比較し信号ｉが閾値Ｉｒｅｆに達した場合に信号Ｃを
もたらす比較器７１からなる比較手段と、 前記時計計測手段及び前記比較手段からの出力信号を入
力し、持続時間Ｔ４・持続時間Ｔ５・持続時間Ｔ６ｉの
変動する時間間隔を決める信号を出力する論理回路７２
からなる論理手段と、 前記論理手段からの持続時間Ｔ４・持続時間Ｔ５を決め
る信号を入力し、一定以上の負荷が検出された場合に信
号ＣＥを出力する負荷検出論理回路７３からなる負荷検
出論理手段と、 前記時計計測手段、前記論理手段、負荷検出論理手段か
らの出力信号を入力し、前記持続時間Ｔ１・持続時間Ｔ
２・持続時間Ｔ３ｉに裁断電圧パルスＰ１・裁断電圧パ
ルスＰ２・裁断電圧パルスＰ３ｉをモータに供給するた
めの信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を出力する論理回路７
４からなるパルス信号論理手段と、 前記パルス信号論理手段の信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４
に基づき、前記スイッチを制御し電圧パルスをモータに
印加する前記接続手段とからなる単相ステップモータの
供給電流制御回路であり、 予め定められた持続時間Ｔ１・持続時間Ｔ２・持続時間
Ｔ３ｉを有する裁断電圧パルスＰ１・裁断電圧パルスＰ
２・裁断電圧パルスＰ３ｉはそれぞれ同一極性を有し、 裁断電圧パルスＰ１と裁断電圧パルスＰ２とを分割する
持続時間Ｔ４、裁断電圧パルスＰ２と裁断電圧パルスＰ
３ｉとを分割する持続時間Ｔ５及び裁断電圧パルスＰ３
ｉと次に続く裁断電圧パルスＰ３ｉとを分割する持続時
間Ｔ６ｉは、それぞれ比較器７１の信号ｃに基づいて論
理回路７２からなる論理手段により定められる変動する
長さを有し、 前記持続時間Ｔ４は、持続時間Ｔ１の後のモーターのコ
イル短絡時点から信号ｉが閾値Ｉｒｅｆに達した時点ま
での時間間隔を有し、前記持続時間Ｔ５は、持続時間Ｔ
２の後のモーターのコイル短絡時点から信号ｉが閾値Ｉ
ｒｅｆに達した時点までの時間間隔を有し、前記持続時
間Ｔ６ｉは、持続時間Ｔ３ｉの後のモーターのコイル短
絡時点から信号ｉが閾値Ｉｒｅｆに達した時点までの時
間間隔を有し、それぞれ前記時計計測手段及び前記比較
手段からの出力信号を入力することにより論理回路７２
からなる論理手段により決定されるものであり、 前記負荷検出論理手段は、所定定数ｋ１と前記持続時間
Ｔ４との積と、所定定数ｋ２と前記持続時間Ｔ５との積
とが、ｋ１・Ｔ４＜ｋ２・Ｔ５により定義された負荷状
態の時に信号ＣＥを出力し、 前記パルス信号論理手段に信号ＣＥが入力した場合に、
持続時間Ｔ１・持続時間Ｔ４・持続時間Ｔ２・持続時間
Ｔ５・持続時間Ｔ３ｉ・持続時間Ｔ６１からなる全接続
時間Ｔ７の経過後に、持続時間Ｔ８の補助パルスＰ８を
モータに供給するための信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を
パルス信号論理手段が出力し、 前記接続手段により、補助パルスＰ８の電圧パルスをモ
ータに印加することを特徴とする単相ステップモータの
供給電流制御回路 - 【請求項２】 予め定められた所定の長さを有する持続
時間Ｔ１が０．５ｍｓであり、持続時間Ｔ２が１ｍｓで
あり、持続時間Ｔ３ｉが０．５ｍｓである時間間隔を有
することを特徴とする請求項１記載の単相ステップモー
タの供給電流制御回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP94810167A EP0672975B1 (fr) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | Procédé d'alimentation d'un moteur pas à pas monophasé et circuit pour sa mise en oeuvre |
| CH94810167.0 | 1994-03-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851794A JPH0851794A (ja) | 1996-02-20 |
| JP2838666B2 true JP2838666B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=8218228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7086217A Expired - Lifetime JP2838666B2 (ja) | 1994-03-17 | 1995-03-17 | 単相ステップモーターの給電方法と給電回路 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5504408A (ja) |
| EP (1) | EP0672975B1 (ja) |
| JP (1) | JP2838666B2 (ja) |
| KR (1) | KR950033739A (ja) |
| AT (1) | ATE154147T1 (ja) |
| DE (1) | DE69403625T2 (ja) |
| HK (1) | HK1002612A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0790539B1 (fr) * | 1996-02-13 | 1998-04-01 | Detra Sa | Procédé et dispositif d'alimentation d'un moteur pas à pas monophasé |
| US6250584B1 (en) | 1999-10-18 | 2001-06-26 | Hr Textron, Inc. | Missile fin locking mechanism |
| US6948685B2 (en) | 2003-10-27 | 2005-09-27 | Hr Textron, Inc. | Locking device with solenoid release pin |
| US7410120B2 (en) * | 2005-01-21 | 2008-08-12 | The Boeing Company | Control surface assemblies with torque tube base |
| US7195197B2 (en) * | 2005-02-11 | 2007-03-27 | Hr Textron, Inc. | Techniques for controlling a fin with unlimited adjustment and no backlash |
| DE102012105362A1 (de) * | 2012-06-20 | 2013-12-24 | Trinamic Motion Control Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schrittmotors |
| BR112015011215B1 (pt) | 2012-11-26 | 2018-11-21 | Braskem S.A. | Catalisador metaloceno suportado em suporte híbrido, processo de obtenção do mesmo, processo de polimerização para obtenção de um homopolímero ou copolímero de etileno com distribuição de massa molar ampla ou bimodal, uso do catalisador de metalocenosuportado e polímero de etileno com distribuição de massa molar ampla ou bimodal |
| JP7081268B2 (ja) * | 2018-03-29 | 2022-06-07 | セイコーエプソン株式会社 | モーター制御回路、ムーブメント、電子時計 |
| JP7073849B2 (ja) * | 2018-03-29 | 2022-05-24 | セイコーエプソン株式会社 | モーター制御回路、ムーブメント、電子時計 |
| US11296627B2 (en) * | 2019-07-03 | 2022-04-05 | Seiko Epson Corporation | Electronic watch and method for controlling electronic watch |
| US11646684B2 (en) * | 2019-08-15 | 2023-05-09 | Texas Instruments Incorporated | Average current control in stepper motor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5412864A (en) * | 1977-06-30 | 1979-01-30 | Seiko Epson Corp | Electronic watch |
| GB2006995B (en) * | 1977-09-26 | 1982-11-17 | Citizen Watch Co Ltd | Drive system for pulse motor |
| JPS56164984A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-18 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electronic watch |
| FR2529032A1 (fr) * | 1982-06-21 | 1983-12-23 | Omega Brandt & Freres Sa Louis | Procede d'alimentation d'un moteur pas a pas monophase pour piece d'horlogerie |
| JPS61274290A (ja) * | 1985-12-27 | 1986-12-04 | Seiko Epson Corp | 電子時計 |
| CH672572B5 (ja) * | 1988-06-01 | 1990-06-15 | Detra Sa | |
| US5247235A (en) * | 1988-06-01 | 1993-09-21 | Detra Sa | Method of supplying power to a single phase step motor |
| ATE92653T1 (de) * | 1990-02-23 | 1993-08-15 | Detra Sa | Speiseverfahren fuer monophasenschrittmotor. |
| US5221881A (en) * | 1991-10-03 | 1993-06-22 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method and apparatus for operating polyphase DC motors |
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- 1994-03-17 DE DE69403625T patent/DE69403625T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1995-03-17 JP JP7086217A patent/JP2838666B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-02-28 HK HK98101591A patent/HK1002612A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
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