JP3361576B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】
【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、特に高速回転時に制御部を構成するマ
イクロコンピュータの負荷を軽減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。 【０００３】ステッピングモータの駆動装置の制御部の
ハードウエアとしてはマイクロコンピュータが適用され
ることが一般的であり、ステッピングモータを流れる励
磁電流の制御およびステッピングモータの実回転角度と
目標回転角度との一致の程度の監視はソフトウエアによ
り行われる。従ってステッピングモータのコイルを流れ
る実励磁電流および実回転角度を検出器により検出して
制御部に取り込む必要があり、このためにＡ／Ｄ変換器
が使用される。 【０００４】そしてステッピングモータが高速回転であ
る場合には、実励磁電流および実回転角度の取り込みを
短時間間隔で実行しなければ精度のよい励磁電流の制御
あるいは回転角度の監視を実行することはでない。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながらＡ／Ｄ変
換器による実励磁電流および実回転角度の取り込みは、
例えば３０マイクロ秒である一定時間＊隔毎に行われる
ため高速回転時には実励磁電流および実回転角度の取り
込みが遅れることとなる。図６は励磁電流制御の説明図
であって、（イ）は低速回転時を、（ロ）は高速回転時
の様子を示し、縦軸は電流を、横軸は時間を表す。 【０００６】即ち低速回転時であれば、励磁電流設定値
が破線で示すようにステップ状に変化した場合にも実線
で示される実励磁電流は問題とならない。しかし高速回
転時には、励磁電流設定値と実励磁電流とは位相差が大
となりフィードバック制御は意味を持たないものとな
る。図７は回転角度監視の説明図であって、（イ）は低
速回転時を、（ロ）は高速回転時の様子を示し、縦軸は
回転角度を、横軸は時間を表す。 【０００７】即ち低速回転時であれば、破線で表される
目標回転角度の変化に対してステッピングモータの実回
転角度は追従するため、脱調が発生しているか否かのし
きい値を小に設定することが可能である。しかし高速回
転時には、ロータの回転モーメントの影響が顕著となり
追従が悪くなるためしきい値に十分な余裕を見込む必要
が生じ監視精度は悪化せざるを得ない。 【０００８】高速回転時にもフィードバック制御および
回転角度の監視の精度を維持するためには、実励磁電流
および実回転角度の取り込みを一層短時間間隔毎に実行
する必要があるが、常時マイクロコンピュータの演算能
力一杯を使用することとなりマイクロコンピュータの有
効利用を図ることができない。本発明は上記課題に鑑み
なされたものであって、高速回転時にマイクロコンピュ
ータの負荷が増大することを防止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】 【００１０】 【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目標回
転角度を発生する目標回転角度発生手段と、一定の時間
間隔毎にステッピングモータの回転角度を検出する回転
角度検出手段と、目標回転角度発生手段で発生した目標
回転角度と回転角度検出手段で検出された回転角度との
偏差を監視する回転角度監視手段と、ステッピングモー
タの目標回転速度が予め定められたしきい値回転数以上
となった時には回転角度監視手段による監視を中止する
回転角度監視中止手段を具備する。 【００１１】 【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、目標回転速度が予め定められたしきい値回
転数以上となった時には回転角度監視手段による監視を
中止し、マイクロコンピュータの負荷の増大を防止す
る。 【００１２】 【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。 【００１３】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。 【００１４】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。 【００１５】さらにアクセルペダル１７の踏み込み量は
アクセルセンサ１８によって検出され、同じく入力イン
ターフェイス１３４を介して制御部１３に取り込まれ
る。ここでステッピングモータのロータは慣性モーメン
トを有するため直ちに全速回転、停止させることはでき
ず、徐々に加速した後全速回転し行き過ぎを抑制するた
めに徐々に減速する。 【００１６】図２はステッピングモータの運転パターン
であって、縦軸に回転速度を、横軸に時間をとる。即ち
起動後時間ｔa は加速運転期間、停止前時間ｔa は減速
運転期間であり、その間の期間は全速運転期間である。
図３は制御部１３で実行される運転パターン発生ルーチ
ンのフローチャートであって、例えばアクセルペダル１
７の踏み込み量が変化する度に割り込み処理として実行
される。 【００１７】ステップ３０１でアクセルペダルの踏み込
み量Ａｃを読み込み、ステップ３０２で踏み込み量Ａｃ
の関数としてステッピングモータの目標ステップ数ＮT
を求める。ステップ３０３で加速ステップ数および減速
ステップ数Ｎa を、ステップ３０４で定速ステップ数Ｎ
c を演算する。 【００１８】ステップ３０５において加速パルスを出力
し、ステップ３０６においてパルス数を表すインデック
スｋが加速ステップ数Ｎa 以上であるか否かを判定す
る。ステップ３０６で否定判定された時はステップ３０
７に進みインデックスｋをインクリメントしてステップ
３０５に戻る。ステップ３０６で肯定判定された時は加
速運転期間が終了したものとしてステップ３０７に進
み、定速ステップ数Ｎc が正であるか否かを判定する。 【００１９】ステップ３０７で肯定判定された時はステ
ップ３０８に進み、定速パルスを出力してステップ３０
９に進む。ステップ３０９においてはインデックスｋが
加速ステップ数Ｎa と定速ステップ数Ｎc との和（Ｎa
＋Ｎc ）以上であるか否かを判定し、否定判定された時
にはステップ３１０でインデックスｋをインクリメント
してステップ３０８に戻る。 【００２０】ステップ３１１で減速パルスを出力し、ス
テップ３１２でインデックスｋが（２×Ｎa ＋Ｎc ）以
上であるか否かを判定する。ステップ３１２で否定判定
された時にはステップ３１３でインデックスｋをインク
リメントしてステップ３１１に戻る。ステップ３１２で
肯定判定されればこのルーチンを終了する。 【００２１】図４は制御部１３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
（例えば３０マイクロ秒）毎に実行される。ステップ４
０１において運転パターン発生ルーチンで発生されるパ
ルスに基づいてステッピングモータの目標回転速度ＶT
が演算される。ステップ４０２で目標回転速度ＶT が第
１のしきい値回転速度Ｖ1 以下であるか否かを判定す
る。 【００２２】ステップ４０２で肯定判定されれば、ステ
ップ４０３に進みステッピングモータのコイルを流れる
励磁電流ｉc を読み込みステップ４０５に進む。ステッ
プ４０２で否定判定されれば、ステップ４０４に進み励
磁電流ｉc を零に設定してステップ４０５に進む。ステ
ップ４０５では周知の励磁電流制御処理が実行され、こ
のルーチンを終了する。 【００２３】従ってステッピングモータの目標回転速度
が第１のしきい値回転速度以上である場合には励磁電流
の読み込みが中止され、マイクロコンピュータの負荷が
増大することを抑制する。図５は制御部１３で実行され
る回転角度監視ルーチンのフローチャートであって、一
定時間間隔（例えば３０ミリ秒）毎に実行される。 【００２４】ステップ５０１において運転パターン発生
ルーチンで発生されるパルスに基づいてステッピングモ
ータの目標回転速度ＶT が演算される。ステップ５０２
で目標回転速度ＶT が第２のしきい値回転速度Ｖ2 以下
であるか否かを判定する。ステップ５０２で肯定判定さ
れれば、ステップ５０３に進みステッピングモータの回
転角度ΘS を読み込む。 【００２５】ステップ５０４では、周知の回転角度監視
処理が実行されてこのルーチンを終了する。ステップ５
０２で否定判定されれば、回転角度監視処理を実行せず
直接このルーチンを終了する。従ってステッピングモー
タの目標回転速度が第２のしきい値回転速度以上である
場合には回転角度の読み込みが中止され、マイクロコン
ピュータの負荷が増大することを抑制する。 【００２６】 【００２７】 【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、ステッピングモータの目標回転速度が
しきい値回転速度以上である場合には回転角度の読み込
みを中止することにより、マイクロコンピュータの負荷
が増大することを抑制することが可能となる。
動装置に係わり、特に高速回転時に制御部を構成するマ
イクロコンピュータの負荷を軽減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。 【０００３】ステッピングモータの駆動装置の制御部の
ハードウエアとしてはマイクロコンピュータが適用され
ることが一般的であり、ステッピングモータを流れる励
磁電流の制御およびステッピングモータの実回転角度と
目標回転角度との一致の程度の監視はソフトウエアによ
り行われる。従ってステッピングモータのコイルを流れ
る実励磁電流および実回転角度を検出器により検出して
制御部に取り込む必要があり、このためにＡ／Ｄ変換器
が使用される。 【０００４】そしてステッピングモータが高速回転であ
る場合には、実励磁電流および実回転角度の取り込みを
短時間間隔で実行しなければ精度のよい励磁電流の制御
あるいは回転角度の監視を実行することはでない。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながらＡ／Ｄ変
換器による実励磁電流および実回転角度の取り込みは、
例えば３０マイクロ秒である一定時間＊隔毎に行われる
ため高速回転時には実励磁電流および実回転角度の取り
込みが遅れることとなる。図６は励磁電流制御の説明図
であって、（イ）は低速回転時を、（ロ）は高速回転時
の様子を示し、縦軸は電流を、横軸は時間を表す。 【０００６】即ち低速回転時であれば、励磁電流設定値
が破線で示すようにステップ状に変化した場合にも実線
で示される実励磁電流は問題とならない。しかし高速回
転時には、励磁電流設定値と実励磁電流とは位相差が大
となりフィードバック制御は意味を持たないものとな
る。図７は回転角度監視の説明図であって、（イ）は低
速回転時を、（ロ）は高速回転時の様子を示し、縦軸は
回転角度を、横軸は時間を表す。 【０００７】即ち低速回転時であれば、破線で表される
目標回転角度の変化に対してステッピングモータの実回
転角度は追従するため、脱調が発生しているか否かのし
きい値を小に設定することが可能である。しかし高速回
転時には、ロータの回転モーメントの影響が顕著となり
追従が悪くなるためしきい値に十分な余裕を見込む必要
が生じ監視精度は悪化せざるを得ない。 【０００８】高速回転時にもフィードバック制御および
回転角度の監視の精度を維持するためには、実励磁電流
および実回転角度の取り込みを一層短時間間隔毎に実行
する必要があるが、常時マイクロコンピュータの演算能
力一杯を使用することとなりマイクロコンピュータの有
効利用を図ることができない。本発明は上記課題に鑑み
なされたものであって、高速回転時にマイクロコンピュ
ータの負荷が増大することを防止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】 【００１０】 【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目標回
転角度を発生する目標回転角度発生手段と、一定の時間
間隔毎にステッピングモータの回転角度を検出する回転
角度検出手段と、目標回転角度発生手段で発生した目標
回転角度と回転角度検出手段で検出された回転角度との
偏差を監視する回転角度監視手段と、ステッピングモー
タの目標回転速度が予め定められたしきい値回転数以上
となった時には回転角度監視手段による監視を中止する
回転角度監視中止手段を具備する。 【００１１】 【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、目標回転速度が予め定められたしきい値回
転数以上となった時には回転角度監視手段による監視を
中止し、マイクロコンピュータの負荷の増大を防止す
る。 【００１２】 【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。 【００１３】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。 【００１４】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。 【００１５】さらにアクセルペダル１７の踏み込み量は
アクセルセンサ１８によって検出され、同じく入力イン
ターフェイス１３４を介して制御部１３に取り込まれ
る。ここでステッピングモータのロータは慣性モーメン
トを有するため直ちに全速回転、停止させることはでき
ず、徐々に加速した後全速回転し行き過ぎを抑制するた
めに徐々に減速する。 【００１６】図２はステッピングモータの運転パターン
であって、縦軸に回転速度を、横軸に時間をとる。即ち
起動後時間ｔa は加速運転期間、停止前時間ｔa は減速
運転期間であり、その間の期間は全速運転期間である。
図３は制御部１３で実行される運転パターン発生ルーチ
ンのフローチャートであって、例えばアクセルペダル１
７の踏み込み量が変化する度に割り込み処理として実行
される。 【００１７】ステップ３０１でアクセルペダルの踏み込
み量Ａｃを読み込み、ステップ３０２で踏み込み量Ａｃ
の関数としてステッピングモータの目標ステップ数ＮT
を求める。ステップ３０３で加速ステップ数および減速
ステップ数Ｎa を、ステップ３０４で定速ステップ数Ｎ
c を演算する。 【００１８】ステップ３０５において加速パルスを出力
し、ステップ３０６においてパルス数を表すインデック
スｋが加速ステップ数Ｎa 以上であるか否かを判定す
る。ステップ３０６で否定判定された時はステップ３０
７に進みインデックスｋをインクリメントしてステップ
３０５に戻る。ステップ３０６で肯定判定された時は加
速運転期間が終了したものとしてステップ３０７に進
み、定速ステップ数Ｎc が正であるか否かを判定する。 【００１９】ステップ３０７で肯定判定された時はステ
ップ３０８に進み、定速パルスを出力してステップ３０
９に進む。ステップ３０９においてはインデックスｋが
加速ステップ数Ｎa と定速ステップ数Ｎc との和（Ｎa
＋Ｎc ）以上であるか否かを判定し、否定判定された時
にはステップ３１０でインデックスｋをインクリメント
してステップ３０８に戻る。 【００２０】ステップ３１１で減速パルスを出力し、ス
テップ３１２でインデックスｋが（２×Ｎa ＋Ｎc ）以
上であるか否かを判定する。ステップ３１２で否定判定
された時にはステップ３１３でインデックスｋをインク
リメントしてステップ３１１に戻る。ステップ３１２で
肯定判定されればこのルーチンを終了する。 【００２１】図４は制御部１３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
（例えば３０マイクロ秒）毎に実行される。ステップ４
０１において運転パターン発生ルーチンで発生されるパ
ルスに基づいてステッピングモータの目標回転速度ＶT
が演算される。ステップ４０２で目標回転速度ＶT が第
１のしきい値回転速度Ｖ1 以下であるか否かを判定す
る。 【００２２】ステップ４０２で肯定判定されれば、ステ
ップ４０３に進みステッピングモータのコイルを流れる
励磁電流ｉc を読み込みステップ４０５に進む。ステッ
プ４０２で否定判定されれば、ステップ４０４に進み励
磁電流ｉc を零に設定してステップ４０５に進む。ステ
ップ４０５では周知の励磁電流制御処理が実行され、こ
のルーチンを終了する。 【００２３】従ってステッピングモータの目標回転速度
が第１のしきい値回転速度以上である場合には励磁電流
の読み込みが中止され、マイクロコンピュータの負荷が
増大することを抑制する。図５は制御部１３で実行され
る回転角度監視ルーチンのフローチャートであって、一
定時間間隔（例えば３０ミリ秒）毎に実行される。 【００２４】ステップ５０１において運転パターン発生
ルーチンで発生されるパルスに基づいてステッピングモ
ータの目標回転速度ＶT が演算される。ステップ５０２
で目標回転速度ＶT が第２のしきい値回転速度Ｖ2 以下
であるか否かを判定する。ステップ５０２で肯定判定さ
れれば、ステップ５０３に進みステッピングモータの回
転角度ΘS を読み込む。 【００２５】ステップ５０４では、周知の回転角度監視
処理が実行されてこのルーチンを終了する。ステップ５
０２で否定判定されれば、回転角度監視処理を実行せず
直接このルーチンを終了する。従ってステッピングモー
タの目標回転速度が第２のしきい値回転速度以上である
場合には回転角度の読み込みが中止され、マイクロコン
ピュータの負荷が増大することを抑制する。 【００２６】 【００２７】 【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、ステッピングモータの目標回転速度が
しきい値回転速度以上である場合には回転角度の読み込
みを中止することにより、マイクロコンピュータの負荷
が増大することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はスロットル弁駆動システムの構成図であ
る。 【図２】図２はステッピングモータの発生パターンであ
る。 【図３】図３は運転パターン発生ルーチンのフローチャ
ートである。 【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。 【図５】図５は回転角度監視ルーチンのフローチャート
である。 【図６】図６は励磁電流制御の説明図である。 【図７】図７は回転角度監視の説明図である。 【符号の説明】 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…スロットル弁開度センサ １７…アクセルペダル １８…アクセルセンサ
る。 【図２】図２はステッピングモータの発生パターンであ
る。 【図３】図３は運転パターン発生ルーチンのフローチャ
ートである。 【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。 【図５】図５は回転角度監視ルーチンのフローチャート
である。 【図６】図６は励磁電流制御の説明図である。 【図７】図７は回転角度監視の説明図である。 【符号の説明】 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…スロットル弁開度センサ １７…アクセルペダル １８…アクセルセンサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−57838（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−164481（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−129776（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−10186（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−185300（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−122600（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 8/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ステッピングモータの目標回転角度を発
生する目標回転角度発生手段と、 一定の時間間隔毎にステッピングモータの回転角度を検
出する回転角度検出手段と、 前記目標回転角度発生手段で発生した目標回転角度と前
記回転角度検出手段で検出された回転角度との偏差を監
視する回転角度監視手段と、 ステッピングモータの目標回転速度が予め定められたし
きい値回転数以上となった時には、前記回転角度監視手
段による監視を中止する回転角度監視中止手段を具備す
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 |
|---|---|---|---|
| JP24947693A JP3361576B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP24947693A JP3361576B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | ステッピングモータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07107787A JPH07107787A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3361576B2 true JP3361576B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=17193536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24947693A Expired - Fee Related JP3361576B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | ステッピングモータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361576B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6101428B2 (ja) * | 2012-03-26 | 2017-03-22 | 東芝電波プロダクツ株式会社 | 回転角制御装置の異常検出器及びその異常検出方法 |
-
1993
- 1993-10-05 JP JP24947693A patent/JP3361576B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07107787A (ja) | 1995-04-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020910 |
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