JP3349784B2 - ステッピングモータの駆動装置 - Google Patents
ステッピングモータの駆動装置Info
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- JP3349784B2 JP3349784B2 JP24146893A JP24146893A JP3349784B2 JP 3349784 B2 JP3349784 B2 JP 3349784B2 JP 24146893 A JP24146893 A JP 24146893A JP 24146893 A JP24146893 A JP 24146893A JP 3349784 B2 JP3349784 B2 JP 3349784B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータの駆
動装置に係わり、特に高速回転時の応答性を改善するこ
との可能なステッピングモータの駆動装置に関する。
動装置に係わり、特に高速回転時の応答性を改善するこ
との可能なステッピングモータの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステッピングモータは、 １．回転角度が入力パルス数に比例するため、オープン
ループ制御が可能。 ２．回転速度が入力パルスの周波数に比例するため、広
範囲の回転速度制御が可能。 ３．入力パルスのない時には停止位置が保持されるた
め、ブレーキ、ロック機構が不要。 ４．ブラシ等のしゅう動部がないため、信頼性が高い。 ５．パルスで駆動されるため、マイクロコンピュータ等
のディジタル素子により直接駆動が可能。 等の特徴を有するために、種々の分野で利用されてい
る。
ループ制御が可能。 ２．回転速度が入力パルスの周波数に比例するため、広
範囲の回転速度制御が可能。 ３．入力パルスのない時には停止位置が保持されるた
め、ブレーキ、ロック機構が不要。 ４．ブラシ等のしゅう動部がないため、信頼性が高い。 ５．パルスで駆動されるため、マイクロコンピュータ等
のディジタル素子により直接駆動が可能。 等の特徴を有するために、種々の分野で利用されてい
る。
【０００３】ステッピングモータの駆動装置としては各
種の形式が提案されているが、ステッピングモータを流
れる実励磁電流を予め定められた励磁電流設定値に制御
するものが一般的である。即ち例えばマイクロコンピュ
ータで構成される制御部で、ステッピングモータの目標
駆動速度に対応した時間間隔で励磁電流設定値を発生
し、ステッピングモータを流れる実励磁電流が励磁電流
設定値と一致するようにスイッチング素子のデューティ
比を制御している。
種の形式が提案されているが、ステッピングモータを流
れる実励磁電流を予め定められた励磁電流設定値に制御
するものが一般的である。即ち例えばマイクロコンピュ
ータで構成される制御部で、ステッピングモータの目標
駆動速度に対応した時間間隔で励磁電流設定値を発生
し、ステッピングモータを流れる実励磁電流が励磁電流
設定値と一致するようにスイッチング素子のデューティ
比を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、励磁電
流設定値の発生はステッピングモータの目標駆動速度に
対応した時間間隔で実行されるものの、スイッチング素
子のデューティ制御は一定の時間間隔で実行される。こ
のため、ステッピングモータの回転速度が高速となった
場合にはスイッチング素子のデューティ比制御で使用さ
れる励磁電流設定値の更改が遅れ、その結果ステッピン
グモータの応答性が悪化するという課題があった。
流設定値の発生はステッピングモータの目標駆動速度に
対応した時間間隔で実行されるものの、スイッチング素
子のデューティ制御は一定の時間間隔で実行される。こ
のため、ステッピングモータの回転速度が高速となった
場合にはスイッチング素子のデューティ比制御で使用さ
れる励磁電流設定値の更改が遅れ、その結果ステッピン
グモータの応答性が悪化するという課題があった。
【０００５】図５は応答性の説明図であって、（イ）は
制御部で発生する励磁電流設定値を、（ロ）は励磁電流
制御のための励磁電流設定値であって、縦軸は励磁電流
設定値を、横軸は時間を表す。この説明図から明らかな
ように、励磁電流制御のための励磁電流設定値は発生値
に対してスイッチング素子のデューティ制御の実行周期
ΔＴだけ遅れて変化する。
制御部で発生する励磁電流設定値を、（ロ）は励磁電流
制御のための励磁電流設定値であって、縦軸は励磁電流
設定値を、横軸は時間を表す。この説明図から明らかな
ように、励磁電流制御のための励磁電流設定値は発生値
に対してスイッチング素子のデューティ制御の実行周期
ΔＴだけ遅れて変化する。
【０００６】この遅れはステッピングモータが低速回転
している場合は問題とはならないが、高速回転している
場合は影響が顕著となりステッピングモータの応答性が
悪化する。図６は励磁電流設定値の変化とステッピング
モータの１つのコイルを流れる励磁電流を表すグラフで
あって、縦軸に電流を、横軸に時間をとる。
している場合は問題とはならないが、高速回転している
場合は影響が顕著となりステッピングモータの応答性が
悪化する。図６は励磁電流設定値の変化とステッピング
モータの１つのコイルを流れる励磁電流を表すグラフで
あって、縦軸に電流を、横軸に時間をとる。
【０００７】即ち実線で示される発生する励磁電流設定
値が時刻ｔ1 で増加するのに対し、破線で示されるデュ
ーティ制御のための励磁電流設定値は時刻ｔ2 において
ΔＴ遅れて変化する。さらに二点鎖線で示されるステッ
ピングモータのコイルを流れる励磁電流の変化はコイル
のインダクタンスによって一層遅れ、回転速度が高とな
るほど遅れに起因する応答性の悪化は顕著となる。
値が時刻ｔ1 で増加するのに対し、破線で示されるデュ
ーティ制御のための励磁電流設定値は時刻ｔ2 において
ΔＴ遅れて変化する。さらに二点鎖線で示されるステッ
ピングモータのコイルを流れる励磁電流の変化はコイル
のインダクタンスによって一層遅れ、回転速度が高とな
るほど遅れに起因する応答性の悪化は顕著となる。
【０００８】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、高速回転時の応答性を改善することの可能なステ
ッピングモータの駆動装置を提供することを目的とす
る。
って、高速回転時の応答性を改善することの可能なステ
ッピングモータの駆動装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるステッピ
ングモータの駆動装置は、ステッピングモータの励磁電
流設定値をステッピングモータの目標駆動速度に反比例
する時間間隔毎に発生する励磁電流設定値発生手段と、
ステッピングモータのコイルを流れる励磁電流を検出す
る励磁電流検出手段と、励磁電流設定値発生手段で発生
した励磁電流設定値が励磁電流検出手段で検出された励
磁電流よりも大である場合にはオン信号を出力し小であ
る場合にはオフ信号を一定時間間隔毎に発生する励磁電
流制御手段と、励磁電流制御手段で発生したオン信号あ
るいはオフ信号に基づいてステッピングモータのコイル
を流れる電流をオンあるいはオフする駆動手段と、励磁
電流設定値発生手段で発生する励磁電流設定値が増方向
である場合には駆動手段を強制的にオンとし減方向であ
る場合には駆動手段を強制的にオフとする強制手段と、
から構成される。
ングモータの駆動装置は、ステッピングモータの励磁電
流設定値をステッピングモータの目標駆動速度に反比例
する時間間隔毎に発生する励磁電流設定値発生手段と、
ステッピングモータのコイルを流れる励磁電流を検出す
る励磁電流検出手段と、励磁電流設定値発生手段で発生
した励磁電流設定値が励磁電流検出手段で検出された励
磁電流よりも大である場合にはオン信号を出力し小であ
る場合にはオフ信号を一定時間間隔毎に発生する励磁電
流制御手段と、励磁電流制御手段で発生したオン信号あ
るいはオフ信号に基づいてステッピングモータのコイル
を流れる電流をオンあるいはオフする駆動手段と、励磁
電流設定値発生手段で発生する励磁電流設定値が増方向
である場合には駆動手段を強制的にオンとし減方向であ
る場合には駆動手段を強制的にオフとする強制手段と、
から構成される。
【００１０】
【作用】本発明にかかるステッピングモータの駆動装置
にあっては、励磁電流制御手段で発生するオン信号ある
いはオフ信号に係わらず励磁電流設定値が増方向であれ
ばオン信号を、減方向であればオフ信号を強制的に出力
して、ステッピングモータの応答性を改善する。
にあっては、励磁電流制御手段で発生するオン信号ある
いはオフ信号に係わらず励磁電流設定値が増方向であれ
ばオン信号を、減方向であればオフ信号を強制的に出力
して、ステッピングモータの応答性を改善する。
【００１１】
【実施例】図１はステッピングモータを適用した自動車
のスロットル弁駆動システムの構成図であって、ステッ
ピングモータ１１はスロットル弁１２のアクチュエータ
として使用される。ステッピングモータ１１はマイクロ
コンピュータが適用される制御部１３の出力信号によっ
て駆動されるが、制御部１３はバス１３１を中心として
ＣＰＵ１３２、メモリ１３３、入力インターフェイス１
３４および出力インターフェイス１３５から構成され
る。
のスロットル弁駆動システムの構成図であって、ステッ
ピングモータ１１はスロットル弁１２のアクチュエータ
として使用される。ステッピングモータ１１はマイクロ
コンピュータが適用される制御部１３の出力信号によっ
て駆動されるが、制御部１３はバス１３１を中心として
ＣＰＵ１３２、メモリ１３３、入力インターフェイス１
３４および出力インターフェイス１３５から構成され
る。
【００１２】出力インターフェイス１３５からは、ステ
ッピングモータ１１の第１および第２のコイル１１１お
よび１１２を流れる励磁電流をオンオフ制御する駆動部
１４１および１４２に対する制御信号が出力される。電
源バス１５と駆動部１４１および１４２との間には、ス
テッピングモータ１１の第１および第２のコイル１１１
および１１２を流れる励磁電流を検出する第１および第
２の電流検出部１５１および１５２が設置される。
ッピングモータ１１の第１および第２のコイル１１１お
よび１１２を流れる励磁電流をオンオフ制御する駆動部
１４１および１４２に対する制御信号が出力される。電
源バス１５と駆動部１４１および１４２との間には、ス
テッピングモータ１１の第１および第２のコイル１１１
および１１２を流れる励磁電流を検出する第１および第
２の電流検出部１５１および１５２が設置される。
【００１３】第１および第２の電流検出部１５１および
１５２で検出されるステッピングモータ１１の第１およ
び第２のコイル１１１および１１２を流れる励磁電流は
入力インターフェイス１３４を介して制御部１３に取り
込まれる。なおスロットル弁１２の実開度はスロットル
弁１２に直結される開度センサ１６によって検出され、
入力インターフェイス１３４を介して制御部１３に取り
込まれる。
１５２で検出されるステッピングモータ１１の第１およ
び第２のコイル１１１および１１２を流れる励磁電流は
入力インターフェイス１３４を介して制御部１３に取り
込まれる。なおスロットル弁１２の実開度はスロットル
弁１２に直結される開度センサ１６によって検出され、
入力インターフェイス１３４を介して制御部１３に取り
込まれる。
【００１４】図２は制御部で実行される励磁電流設定値
発生ルーチンのフローチャートであって、ステッピング
モータの目標回転速度に反比例した時間間隔毎に割り込
み処理される。図３は励磁電流設定値のパターンであっ
て、インデックスｉ（０〜１５）に対応して１６段階の
励磁電流設定値のパターンはメモリ１３３中にＩｐ
（ｉ）として記憶されている。
発生ルーチンのフローチャートであって、ステッピング
モータの目標回転速度に反比例した時間間隔毎に割り込
み処理される。図３は励磁電流設定値のパターンであっ
て、インデックスｉ（０〜１５）に対応して１６段階の
励磁電流設定値のパターンはメモリ１３３中にＩｐ
（ｉ）として記憶されている。
【００１５】ステップ２１においてインデックスｉが
“１６”以上であるか否かを判定する。ステップ２１で
肯定判定されればステップ２２に進みインデックスｉを
リセットし、否定判定されればステップ２３に進みイン
デックスｉをインクリメントして、ステップ２４に進
む。
“１６”以上であるか否かを判定する。ステップ２１で
肯定判定されればステップ２２に進みインデックスｉを
リセットし、否定判定されればステップ２３に進みイン
デックスｉをインクリメントして、ステップ２４に進
む。
【００１６】ステップ２４においては、励磁電流設定値
ＩｄをＩｐ（ｉ）に設定する。ステップ２５において
は、インデックスｉが“５”から“１２”のいずれかで
あるか否か、即ち励磁電流設定値Ｉｄが減少傾向である
か否かを判定する。ステップ２５において肯定判定され
ればステップ２６に進み、出力インターフェイス１３５
中の第１のポート（図示せず。）をセットすることによ
り第１あるいは第２の駆動部１４１あるいは１４２に対
して強制オフ指令を出力して、このルーチンを終了す
る。
ＩｄをＩｐ（ｉ）に設定する。ステップ２５において
は、インデックスｉが“５”から“１２”のいずれかで
あるか否か、即ち励磁電流設定値Ｉｄが減少傾向である
か否かを判定する。ステップ２５において肯定判定され
ればステップ２６に進み、出力インターフェイス１３５
中の第１のポート（図示せず。）をセットすることによ
り第１あるいは第２の駆動部１４１あるいは１４２に対
して強制オフ指令を出力して、このルーチンを終了す
る。
【００１７】ステップ２５において否定判定されればス
テップ２７に進み、出力インターフェイス１３５中の第
２のポート（図示せず。）をセットすることにより第１
あるいは第２の駆動部１４１あるいは１４２に対して強
制オン指令を出力して、このルーチンを終了する。図４
は制御部で実行される励磁電流制御ルーチンのフローチ
ャートであって、一定時間間隔ΔＴ（例えば５０マイク
ロ秒）毎に実行される。
テップ２７に進み、出力インターフェイス１３５中の第
２のポート（図示せず。）をセットすることにより第１
あるいは第２の駆動部１４１あるいは１４２に対して強
制オン指令を出力して、このルーチンを終了する。図４
は制御部で実行される励磁電流制御ルーチンのフローチ
ャートであって、一定時間間隔ΔＴ（例えば５０マイク
ロ秒）毎に実行される。
【００１８】なお励磁電流制御はステッピングモータの
コイル１１１および１１２毎に実行されるため、以下第
１のコイル１１１に対する電流制御について説明する。
ステップ４１において、第１のコイル１１１を流れる励
磁電流Ｉａを読み込み、ステップ４２で励磁電流設定値
Ｉｄと励磁電流Ｉａとの偏差ΔＩを演算する。ステップ
４３で偏差ΔＩがヒステリシス幅ε（εは正の値とす
る。）より大であるか否かを判定し、肯定判定されれば
ステップ４４に進み、第１の駆動部１４１に対してオン
指令を出力してこのルーチンを終了する。
コイル１１１および１１２毎に実行されるため、以下第
１のコイル１１１に対する電流制御について説明する。
ステップ４１において、第１のコイル１１１を流れる励
磁電流Ｉａを読み込み、ステップ４２で励磁電流設定値
Ｉｄと励磁電流Ｉａとの偏差ΔＩを演算する。ステップ
４３で偏差ΔＩがヒステリシス幅ε（εは正の値とす
る。）より大であるか否かを判定し、肯定判定されれば
ステップ４４に進み、第１の駆動部１４１に対してオン
指令を出力してこのルーチンを終了する。
【００１９】ステップ４３で否定されれば、ステップ４
５に進み偏差ΔＩが−εより大であるか否かを判定し、
肯定判定されれば直接このルーチンを終了する。ステッ
プ４５で否定判定されれば、ステップ４６に進み、第１
の駆動部１４１に対してオフ指令を出力してこのルーチ
ンを終了する。従って本発明によれば、励磁電流制御ル
ーチンが一定時間間隔ΔＴ毎に実行されることに起因し
て励磁電流設定値の取り込みが遅れる場合であっても、
電流制御ルーチンで決定される駆動部に対するオンオフ
制御指令に係わらず、励磁電流設定値が増加傾向であれ
ば強制的にオンとし、減少傾向であれば強制的にオフと
することにより応答性を改善することが可能となる。
５に進み偏差ΔＩが−εより大であるか否かを判定し、
肯定判定されれば直接このルーチンを終了する。ステッ
プ４５で否定判定されれば、ステップ４６に進み、第１
の駆動部１４１に対してオフ指令を出力してこのルーチ
ンを終了する。従って本発明によれば、励磁電流制御ル
ーチンが一定時間間隔ΔＴ毎に実行されることに起因し
て励磁電流設定値の取り込みが遅れる場合であっても、
電流制御ルーチンで決定される駆動部に対するオンオフ
制御指令に係わらず、励磁電流設定値が増加傾向であれ
ば強制的にオンとし、減少傾向であれば強制的にオフと
することにより応答性を改善することが可能となる。
【００２０】即ち図６に示すグラフにおいて、時刻ｔ1
において励磁電流設定値が増加すると駆動部が直ちにオ
ンとされる結果一点鎖線で示されるように励磁電流も直
ちに増加して応答性が改善される。
において励磁電流設定値が増加すると駆動部が直ちにオ
ンとされる結果一点鎖線で示されるように励磁電流も直
ちに増加して応答性が改善される。
【００２１】
【発明の効果】本発明にかかるステッピングモータの駆
動装置によれば、励磁電流設定値の増加減少に応じて駆
動部を強制的にオンオフすることにより、励磁電流制御
ルーチンを一定時間間隔毎に実行する場合にもステッピ
ングモータの応答性を改善することが可能となる。
動装置によれば、励磁電流設定値の増加減少に応じて駆
動部を強制的にオンオフすることにより、励磁電流制御
ルーチンを一定時間間隔毎に実行する場合にもステッピ
ングモータの応答性を改善することが可能となる。
【図１】図１はスロットル弁駆動システムの構成図であ
る。
る。
【図２】図２は励磁電流設定値発生ルーチンのフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】図３は励磁電流設定値のパターンである。
【図４】図４は励磁電流制御ルーチンのフローチャート
である。
である。
【図５】図５はステッピングモータの応答性の説明図で
ある。
ある。
【図６】図６は励磁電流設定値と励磁電流のグラフであ
る。
る。
１１…ステッピングモータ １１１、１１２…コイル １２…スロットル弁 １３…制御部 １４１、１４２…駆動部 １５…電源バス １５１、１５２…電流検出部 １６…開度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−68399（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−178597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−255242（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−208099（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−236796（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−56693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−71411（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−114998（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 8/00
Claims (1)
- 【請求項１】 ステッピングモータの励磁電流設定値を
ステッピングモータの目標駆動速度に反比例する時間間
隔毎に発生する励磁電流設定値発生手段と、 ステッピングモータのコイルを流れる励磁電流を検出す
る励磁電流検出手段と、 前記励磁電流設定値発生手段で発生した励磁電流設定値
が前記励磁電流検出手段で検出された励磁電流よりも大
である場合にはオン信号を出力し、小である場合にはオ
フ信号を一定時間間隔毎に発生する励磁電流制御手段
と、 前記励磁電流制御手段で発生したオン信号あるいはオフ
信号に基づいてステッピングモータのコイルを流れる電
流をオンあるいはオフする駆動手段と、から構成される
ステッピングモータの駆動装置において、 前記励磁電流設定値発生手段で発生する励磁電流設定値
が増方向である場合には前記駆動手段を強制的にオンと
し、減方向である場合には前記駆動手段を強制的にオフ
とする強制手段を具備するステッピングモータの駆動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24146893A JP3349784B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | ステッピングモータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24146893A JP3349784B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | ステッピングモータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799794A JPH0799794A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3349784B2 true JP3349784B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=17074766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24146893A Expired - Fee Related JP3349784B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | ステッピングモータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349784B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP24146893A patent/JP3349784B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0799794A (ja) | 1995-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020806 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080913 Year of fee payment: 6 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |