JP3785313B2 - ステッピングモータ装置、ステッピングモータ用制御装置及び、ステッピングモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッピングモータ装置、ステッピングモータ用制御装置及び、ステッピングモータに係わり、特に、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータと、該ステッピングモータの回転を制御する制御装置とを備えるステッピングモータ装置、当該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータ用制御装置及び、当該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述したステッピングモータ及び、ステッピングモータ用制御装置を組み込んだステッピングモータ装置として、例えば、図１０に示すようなものが知られている。上記ステッピングモータ装置は、２つの励磁コイル１ａ１、１ａ２と、ＮＳ極が５極づつ着磁され、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１ｂとを有するステッピングモータ１と、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御して、回転子１ｂを正逆回転させるマイクロコンピュータ２ａ（以下、μＣＯＭ２ａ）から構成される制御装置２とを備える。
【０００３】
上記μＣＯＭ２ａは、プログラムに従って各種の処理を行う中央演算ユニット（ＣＰＵ）２ａ１と、ＣＰＵ２ａ１が行う処理プログラムなどを格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ２ａ２と、ＣＰＵ２ａ１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２ａ３などを内蔵し、これらが図示しないバスラインによって相互接続されている。
【０００４】
上述したステッピングモータ装置が、例えば車速計の指針駆動に用いられている場合、制御装置２には、車速センサが計測した車速情報Ｄ１が供給される。そして、制御装置２内のＣＰＵ２ａ１が、車速情報Ｄ１に基づき、指針の指示位置である目標位置θと、現位置θ′との差である移動量θ−θ′を、角度情報として算出する。その後、ＣＰＵ２ａ１は、算出した角度情報に応じた時間、励磁コイル１ａ１、１ａ２の一端又は、他端に対して、各々位相の異なるパルス信号を出力する。このパルス信号の印加により、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態が変化し、この変化に追従して回転子１ｂが回転する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記ステッピングモータ装置は、一般的に、ステッピングモータ１が指針などの被駆動部材付近に設けられ、制御装置２が基板上に設けられる。従って、制御装置２から出力される信号を、信号線を介してステッピングモータ１に供給する必要がある。しかしながら、上記ステッピングモータ装置は、各励磁コイル１ａ１及び、１ａ２の両端に対して各々異なる位相のパルス信号を出力している。このため、ステッピングモータ１−制御装置２間を、励磁コイル×２本の信号線で接続する必要がある。
【０００６】
従って、ステッピングモータ１−制御装置２間の信号線の配線に手間がかかり、コスト的に問題となる。また、ステッピングモータ１内の励磁コイル数の増加に伴って、信号線の本数も増加するため、より一層配線に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、ステッピングモータから引き出す信号線を減らすことにより、コストダウンを図ったステッピングモータ装置、該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータ用制御装置及び、該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータと、該ステッピングモータの回転を制御する制御装置とを有するステッピングモータ装置において、前記制御装置は、前記ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号を、繰り返し出力すると共に、前記角度情報に応じて、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を、繰り返し出力する信号発生手段を有し、前記ステッピングモータは、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する印加手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端を、接地する接地手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記第２信号を供給する第２信号供給手段とを有することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、制御装置内において、信号発生手段が、ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号を、繰り返し出力すると共に、角度情報に応じて、所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を、繰り返し出力する。ステッピングモータにおいて、印加手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する。接地手段が、第２信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端を接地する。第２信号供給手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端に、第２信号を供給する。このため、各励磁コイルが予め定めた励磁状態に順次変化し、この変化に応じて回転子が回転する。
【００１０】
従って、励磁コイルの数が増えても、ステッピングモータからは、制御装置から出力される第１信号及び、第２信号を供給する多くても２本の信号線と、所定の直流電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との多くても４本を引き出して、接続するだけでよい。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のステッピングモータ装置であって、前記ステッピングモータは、前記各励磁コイルの一端及び、他端に各々設けられ、当該各励磁コイルに供給される信号又は、電圧を増幅する増幅手段をさらに備えることを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、各励磁コイルの一端及び、他端に各々設けられた増幅手段が、各励磁コイルの一端又は、他端に供給される信号又は、電圧を増幅する。従って、マイクロコンピュータ（以下、μＣＯＭ）により第２信号を出力した場合において、μＣＯＭから直接励磁コイルの一端に第２信号が供給されることがなく、第２信号は必ず一増幅手段を介して励磁コイルに供給されるため、μＣＯＭに大電流ポートを設ける必要がない。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は、２記載のステッピングモータ装置であって、前記信号発生手段は、前記第１信号と、前記第２信号とを重畳した重畳信号を出力し、前記ステッピングモータは、前記重畳信号から、前記第２信号を取り出す取出手段をさらに備え、前記印加手段、前記接地手段及び、前記第２信号供給手段は、前記重畳信号を、前記第１信号として流用することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、信号発生手段が、第１信号と、第２信号とを重畳した重畳信号を出力する。ステッピングモータ内において、取出手段が、重畳信号から、第２信号を取り出す。印加手段、接地手段及び、第２信号供給手段が、重畳信号を第１信号として流用する。従って、第１信号と、第２信号とを重畳した重畳信号を出力することにより、ステッピングモータからは、制御装置から出力される重畳信号を供給する信号線と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との３本を引き出して、接続するだけでよい。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載のステッピングモータ装置であって、前記第２信号の実効電流は、ＴＡＮ関数で増加し、−ＴＡＮ関数で減少することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、第２信号の実効電流は、ＴＡＮ関数で増加し、−ＴＡＮ関数で減少する。従って、各励磁コイルの励磁電流の位相を、９０゜づつずらすことができ、回転子を均等な回転角度でスムーズに回転することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載のステッピングモータ装置であって、前記信号発生手段は、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、信号発生手段は、所定時間で、デューティ比が増加し、次の所定時間でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力する。従って、パルス信号のデューティ比を増減するだけで、実効電流が増減する第２信号を、簡単に出力することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項３記載のステッピングモータ装置であって、前記信号発生手段は、前記角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なるディジタル値を示すディジタル信号を出力すると共に、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間内でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力するマイクロコンピュータと、前記ディジタル信号が示すディジタル値に対応して、予め定めた一定電圧に、前記第２信号を重畳した信号を重畳信号として出力する重畳手段とを備えることを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、信号発生手段内において、マイクロコンピュータが、角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なるディジタル値を示すディジタル信号を出力する。マイクロコンピュータはさらに、ディジタル信号の出力と共に、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力する。重畳手段が、ディジタル信号が示すディジタル値に対応して、予め定めた一定電圧に、前記第２信号を重畳することにより、第１信号と第２信号を重畳した重畳信号を出力することができる。従って、マイクロコンピュータが出力するディジタル値に応じた電圧値に、第２信号を重畳することにより、簡単に重畳信号を出力することができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載のステッピングモータ装置であって、前記制御装置は、前記第２信号を平滑する平滑手段を更に有することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、平滑手段が、第２信号を平滑する。従って、励磁コイルにはパルス信号が直接印加されることがなく、パルス信号の立ち下がり、又は立ち上がり時に発生する高調波が輻射されて、ラジオ局などから受信する電波を妨害することがない。
【００２３】
請求項８記載の発明は、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ用制御装置において、一定周期内で、所定時間毎に各々異なる電圧値となる第１信号を、前記ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じた時間、繰り返し出力すると共に、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流値を有する第２信号を、前記角度情報に応じた時間、繰り返し出力する信号発生手段を備えるステッピングモータ用制御装置に存する。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、信号発生手段が、一定周期内で、所定時間毎に各々異なる電圧値となる第１信号を、ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じた時間、繰り返し出力すると共に、所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流値を有する第２信号を、角度情報に応じた時間、繰り返し出力する。
【００２５】
従って、ステッピングモータにおいて、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定電圧を印加し、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端を、接地すると共に、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、第２信号を供給するよれば、励磁コイルの数が増加しようと、ステッピングモータからは、制御装置から出力される第１信号及び、第２信号を供給する信号線２本と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との４本を引き出して、接続するだけでよい。
【００２６】
請求項９記載の発明は、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータにおいて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する印加手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端を、接地する接地手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を供給する第２信号供給手段とを備えることを特徴とするステッピングモータに存する。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、印加手段が、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する。接地手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端を、接地する。第２信号供給手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流値を有する第２信号を供給する。従って、励磁コイルの数が増加しようと、ステッピングモータからは、第１信号及び、第２信号を供給する多くとも２本の信号線と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との４本を引き出して、接続するだけでよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の実施形態においては、図１に示すように、一定時間ｔ１毎に、デューティ比が変化するパルスが繰り返し、ステッピングモータ１内の各励磁コイル１ａ１及び、１ａ２の＋ＳＩＮ端子ａ１、−ＳＩＮ端子ｂ１、＋ＣＯＳ端子ａ１及び、−ＣＯＳ端子ａ２（図３参照）に各々供給される。ここでは、例えば、１周期で３２ステップの回転を得られる場合について説明する。なお、デューティ比０〜１までの増加は、ＴＡＮ関数に応じて増加し、デューティ比１〜０までの減少は、−ＴＡＮ関数に応じて減少する。
【００２９】
図１に示すデューティ比の変化について、詳細に説明すると、図２に示すように、励磁ステップ１〜４までの間は、励磁コイル１ａ１の＋ＳＩＮ端子ａ１に、デューティ比が増加するパルス（ＰＷＭで示す）が供給される。一方、−ＳＩＮ端子ｂ１にはＬレベルの信号（デューティ比０）が、＋ＣＯＳ端子ａ２にはＨレベルの信号（デューティ比１）が、−ＣＯＳ端子ｂ２にはＬレベルの信号（デューティ比０）が各々供給される。
【００３０】
そして、次の励磁ステップ５〜８までの間は、励磁コイル１ａ２の＋ＣＯＳ端子ａ２に、デューティ比が減少するパルス（＝ＰＷＭ）が供給される。一方、＋ＳＩＮ端子ａ１にはＨレベルの信号（デューティ比１）が、−ＳＩＮ端子ｂ１にはＬレベルの信号（デューティ比０）が、−ＣＯＳ端子ｂ２にはＬレベルの信号（デューティ比０）が各々供給される。
【００３１】
その後、励磁ステップが９〜１２→…→２９〜３２と進む毎に、図３に示すように、＋ＳＩＮ端子ａ１、−ＳＩＮ端子ｂ２、＋ＣＯＳ端子ａ２又は、−ＣＯＳ端子ｂ２の何れか１つにデューティ比が増減するパルスが供給される。そして、残りの３つの端子のうち何れか１つに、Ｈレベルの信号が供給され、残りの２つの端子にＬレベルの信号が供給される。なお、図３のＰＷＭの隣の矢印は、デューティ比の増減を表すものであり、上向きの矢印はデューティ比の増加を示し、下向きの矢印はデューティ比の減少を示す。
【００３２】
すなわち、図２に示すような、デューティ比のパルスを各励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給すると、励磁コイル１ａ１、１ａ２の何れか一方に流れる励磁電流がＴＡＮ関数で増減し、励磁コイル１ａ１、１ａ２の他方に流れる励磁電流が一定となる。このため、式（１）に示すように、各励磁コイル１ａ１、１ａ２の何れか一方にＳＩＮ関数で変化する励磁電流を流し、他方にＣＯＳ関数で変化する励磁電流を流すのと同様に、各励磁コイルに流れる励磁電流の位相を９０゜ずらすことができ、回転子１ｂを１ステップ毎に均一に回転させることができる。
∵１：ＴＡＮ＝１：（ＳＩＮ／ＣＯＳ）＝ＣＯＳ：ＳＩＮ…（１）
【００３３】
従って、回転子１ｂを回転させるには、図２に示すように、３２からなる励磁ステップを８つの事象に分割し、事象が変化する毎に、デューティ比が増減するパルス（＝ＰＷＭ）、Ｈレベルの信号及び、Ｌレベルの信号を供給する端子を予め定めた順番で順次切り替えればよい。
【００３４】
以上のことに着目し、本発明のステッピングモータ装置は、制御装置２を、所定時間Ｔ１（図１参照）毎に８つの各々異なる電圧値となる第１信号と、所定時間Ｔ１で増加し、次の所定時間Ｔ２で減少するデューティ比のパルスから構成されるＰＷＭ信号とを重畳した重畳信号を出力させる回路構成とした。一方、ステッピングモータ１には、励磁コイル１ａ１、１ａ２、回転子１ｂ以外に、重畳信号の電圧値に対応して予め定めた端子に、ＨＬレベルの信号及び、ＰＷＭ信号を供給するような回路を組み込んだ。
【００３５】
以上のようにステッピングモータ装置を構成することにより、ステッピングモータ１からは、制御装置２から出力される重畳信号が供給される信号線と、Ｈレベルの信号すなわち、所定の直流電圧を得るための信号線と、Ｌレベルの信号すなわち、グランドが供給される信号線との３本を引き出して、接続するだけでよい。
【００３６】
従って、励磁コイルが２つの場合、従来は、＋ＳＩＮ端子ａ１、−ＳＩＮ端子ｂ１、＋ＣＯＳ端子ａ２及び、−ＣＯＳ端子ｂ２に対応した４本の信号線をステッピングモータ１から引き出して、制御装置２と接続する必要があったが、本発明では信号線を３本に減らすことができ、配線動作を軽減して、コストダウンを図ることができる。
【００３７】
上述したステッピングモータ装置の詳細について、図面を参照して説明する。図３は、本発明のステッピングモータ及び、ステッピングモータ用制御装置（以下、単に制御装置）を組み込んだステッピングモータ装置の一実施の形態を示す回路図である。同図において、図１０について上述した従来と同等の部分には、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。本発明の実施形態において、制御装置２内のＣＰＵ２ａ１には、外部からステッピングモータ１の回転子１ｂの回転角度を示す角度情報ＤＢが供給されている。
【００３８】
そして、制御装置２内のＣＰＵ２ａ１は、所定時間Ｔ１毎に、予め定めた８つの異なるディジタル値を示すディジタル信号Ｓ１を、角度情報ＤＢに応じた時間繰り返し、その出力端子Ｄ０〜Ｄ２から出力する（図４（ａ）参照）。この８つのディジタル値が上述した８つの事象に相当する。また、ＣＰＵ２ａ１は、所定時間Ｔ１で、デューティ比が０〜１まで増加し、次の所定時間Ｔ１でデューティ比が１〜０まで減少するパルス信号をＰＷＭ信号Ｐ１（＝請求項中の第２信号に相当する）として、角度情報ＤＢに応じた時間繰り返し、その出力端子ＰＷＭから出力する（図４（ｂ）参照）。なお、ＰＷＭ信号Ｐ１のデューティ比は、詳しくは一定時間ｔ１（＜Ｔ１）経過する毎に、ＴＡＮ関数に応じて段階的に増加し、一定時間ｔ１経過する毎に、−ＴＡＮ関数に応じて段階的に減少する。
【００３９】
これらディジタル信号Ｓ１及び、ＰＷＭ信号Ｐ１は、ディジタル信号Ｓ１が示すディジタル値に対応した電圧値と、ＰＷＭ信号Ｐ１とを重畳した重畳信号Ｓ２を出力する重畳手段としての重畳回路２ｂに対して出力される。上記重畳回路２ｂは、図５に示すように、８つのスイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８と、ディジタル信号Ｓ１及び、ＰＷＭ信号Ｐ１が供給されると共に、ディジタル信号Ｓ１のディジタル値に対応して予め定めたスイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８に対して、ＰＷＭ信号Ｐ１を出力するロジック回路２ｂ９と、スイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８からの出力を増幅する増幅器２ｂ１０とを備えている。
【００４０】
上記スイッチング回路２ｂ１は、ロジック回路２ｂ９からの出力がベースに接続されるスイッチングトランジスタ（以下、ＳＷトランジスタ）Ｑ１１を有する。ＳＷトランジスタＱ１１は、そのコレクタが抵抗Ｒ１１を介して基準電圧Ｖrefと接続され、そのエミッタが接地されている。また、この抵抗Ｒ１１とＳＷトランジスタＱ１１とから構成される直列回路に、３つの抵抗Ｒ１２〜Ｒ１４から構成される直列回路が、並列に接続されている。
【００４１】
また、この抵抗Ｒ１２−抵抗Ｒ１３間の接点と、増幅器２ｂ１０の＋入力端との間に、ＳＷトランジスタＱ１２のコレクタ−エミッタが接続されている。さらに、抵抗Ｒ１３−Ｒ１４間の接点と、増幅器２ｂ１０の＋入力端との間に、ＳＷトランジスタＴｒ３のエミッタ−コレクタが接続されている。上記ＳＷトランジスタＱ１２のベースには、ＳＷトランジスタＱ１１のコレクタが接続され、ＳＷトランジスタ１３のベースには、ＳＷトランジスタＱ１４のコレクタが接続されている。なお、ＳＷトランジスタＱ１４は、そのベースがＳＷトランジスタＱ１１のコレクタに接続され、そのエミッタが接地されている。
【００４２】
他のスイッチング回路２ｂ２〜２ｂ８も上記スイッチング回路２ｂ１と同様に、４つの抵抗と、４つのＳＷトランジスタを有し、同様に接続されている。また、ロジック回路２ｂ９は、図６に示すように、ディジタル値「０００」のとき、ＳＷトランジスタＱ１１に、ディジタル値「００１」のとき、ＳＷトランジスタＱ２１に…ディジタル値が「１１１」のとき、ＳＷトランジスタＱ８１に対してＰＷＭ信号Ｐ１を供給するように、論理回路が組まれている。従って、ディジタル信号Ｓ１のディジタル値が変化する毎に、すなわち事象が変化する毎に、ＰＷＭ信号Ｐ１を供給するＳＷトランジスタが切り替わる。
【００４３】
上述した構成の重畳回路２ｂの動作について、以下説明する。まず、μＣＯＭ２ａからディジタル値「０００」を示すディジタル信号Ｓ１が重畳回路２ｂに供給されると、ロジック回路２ｂ９は、ＰＷＭ信号Ｐ１をスイッチング回路２ｂ１内のＳＷトランジスタＱ１１に対して供給する。
【００４４】
従って、このＰＷＭ信号Ｐ１のＨレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１は、オンする。そして、ＳＷトランジスタＱ１１のオンに応じて、そのコレクタが接地されるため、ＳＷトランジスタＱ１２がオンし、ＳＷトランジスタＱ１４がオフする。そして、このＳＷトランジスタＱ１４のオフに応じて、ＳＷトランジスタＱ１３がオフする。従って、増幅器２ｂ１０には、
Ｖref・（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）の電圧値が供給される。
【００４５】
一方、このＰＷＭ信号Ｐ１のＬレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１は、オフする。そして、ＳＷトランジスタＱ１１のオフに応じて、そのコレクタは基準電圧Ｖrefと接続されるため、ＳＷトランジスタＱ１２がオフし、ＳＷトランジスタＱ１４がオンする。そして、このＳＷトランジスタＱ１４のオフに応じて、ＳＷトランジスタＱ１３がオンする。従って、増幅回路２ｂ１０には、
Ｖref・Ｒ１４／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）の電圧値が供給される。
【００４６】
その後、ディジタル値「００１」、…、「１１１」を示すディジタル値が重畳回路２ｂに順次供給されると、ロジック回路２ｂ９は、ＰＷＭ信号Ｐ１をＳＷトランジスタＱ２１、…、ＳＷトランジスタＱ８１に順次出力する。スイッチング回路２ｂ２〜２ｂ８内のＳＷトランジスタのオンオフは上記スイッチング回路２ｂ１と同様である。すなわち、ＰＷＭ信号Ｐ１のＨレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１、Ｑ１２、…Ｑ８１、Ｑ８２がオンし、ＳＷトランジスタＱ１３、Ｑ１４、…、Ｑ８３、Ｑ８４がオフする。
【００４７】
従って、増幅回路２ｂ１０には、
Ｖref・（Ｒ２３＋Ｒ２４）／（Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４）、…
Ｖref・（Ｒ８３＋Ｒ８４）／（Ｒ８２＋Ｒ８３＋Ｒ８４）の電圧値が各々供給される。
【００４８】
一方、ＰＷＭ信号Ｐ１のＬレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１、Ｑ１２、…、Ｑ８１、Ｑ８２がオフし、ＳＷトランジスタＱ１３、Ｑ１４、…、Ｑ８３、Ｑ８４がオンし、増幅回路２ｂ１０には、
Ｖref・（Ｒ２４）／（Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４）、…
Ｖref・（Ｒ８４）／（Ｒ８２＋Ｒ８３＋Ｒ８４）の電圧値が各々供給される。
【００４９】
従って、
Ｖref・（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）
＝４／５Ｖref＋α（αは定数）
Ｖref・Ｒ１４／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）
＝４／５Ｖref＋α＋β（βは定数）
…
Ｖref・（Ｒ８３＋Ｒ８４）／（Ｒ８２＋Ｒ８３＋Ｒ８４）
＝１／１０Ｖref＋α
Ｖref・Ｒ１４／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）
＝１／１０Ｖref＋α＋β
となるように各スイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８の抵抗値を設定すれば、図７に示すような重畳信号Ｓ２を、増幅器２ｂ１０の＋入力端に供給することができる。
【００５０】
この重畳信号Ｓ２は、図７からも明らかなように、ディジタル信号Ｓ１が示すディジタル値に応じた８つの異なる高さとなる電圧信号である第１信号と、電圧値βのＰＷＭ信号Ｐ１とを重畳したような波形となる。そして、この重畳信号Ｓ２は、信号線Ｌを介して、ステッピングモータ１内の駆動回路１ｃに供給される（図３参照）。以上から明らかなように、μＣＯＭ２ａ及び、重畳回路は、請求項中の信号発生手段に相当することがわかる。
【００５１】
次に、ステッピングモータ１内の駆動回路１ｃの構成について、図８を参照して以下説明する。同図において、駆動回路１ｃは、＋入力端子に４／５Ｖref、７／１０Ｖref、…、１／５Ｖrefが、−入力端に重畳信号Ｓ２が各々供給される７つの比較器ＯＰ１〜ＯＰ７を備える。各比較器ＯＰ１〜ＯＰ７は、重畳信号Ｓ２と、＋入力端に供給される比較電圧とを比較し、重畳信号Ｓ２＞比較電圧のとき、Ｌレベルの信号を、重畳信号Ｓ２＜比較電圧のとき、Ｈレベルの信号を各々出力する。
【００５２】
駆動回路１ｃはまた、−入力端に基準電圧Ｖrefを、抵抗Ｒａと可変抵抗部１ｃ１の抵抗値とで分圧した分圧電圧が供給され、＋入力端に重畳信号Ｓ２が供給される比較器ＯＰ８を備えている。この比較器ＯＰ８は、重畳信号Ｓ２と、−入力端に供給される比較電圧とを比較し、重畳信号Ｓ２＞比較電圧の時、Ｈレベルの信号を、重畳信号Ｓ２＜比較電圧のとき、Ｌレベルの信号を各々出力する。
【００５３】
上記可変抵抗部１ｃ１は、抵抗Ｒｂと、該抵抗Ｒｂに各々並列接続された抵抗Ｒｃ−ＳＷトランジスタＱｃ、抵抗Ｒｄ−ＳＷトランジスタＱｄ、…、抵抗Ｒｉ−ＳＷトランジスタＱｉから構成される７つの直列回路から構成されている。従って、オンするＳＷトランジスタの数が多いほど、可変抵抗部１ｃ１の並列合成抵抗値が小さくなり、比較器ＯＰ８の＋入力端に供給される分圧電圧が小さくなる。
【００５４】
駆動回路１ｃはさらに、励磁コイル１ａ１、１ａ２の端子に供給する信号を増幅する増幅手段としての４つの増幅器１ｃ２〜１ｃ５と、ロジック回路１ｃ６とを備えている。上記ロジック回路１ｃ６は、図９に示すように、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に対応して、予め定めたＳＷトランジスタＱｃ〜Ｑｉのベースに対してＨレベルのオン信号を出力する論理回路が組まれている。
【００５５】
ロジック回路１ｃ６はまた、励磁コイル１ａ１、１ａ２のａｂ端のうち、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に対応して予め定めた何れか１つに、比較器ＯＰ８の出力する論理回路と、残りの何れか１つにＨレベルの信号を出力する論理回路と、残りの２つにＬレベルの信号を出力する論理回路とが組まれている。
【００５６】
上述した構成の駆動回路１ｃの動作について、以下説明する。駆動回路１ｃには、図７に示すような波形の重畳信号Ｓ２が、角度情報ＤＢに応じた時間繰り返し供給される。まず、電圧値４／５Ｖref＋αの第１信号に、電圧値βのＰＷＭ信号Ｐ１が重畳した重畳信号Ｓ２が供給されると、各比較器ＯＰ１〜ＯＰ７は全てＬレベルの信号を出力する（図９の事象１参照）。このとき、ロジック回路１ｃ６は、ＳＷトランジスタＱｃ〜Ｑｉの何れにもＨレベルの信号を出力しない。従って、比較器ＯＰ８の＋入力端には、基準電圧Ｖrefを抵抗Ｒａ及び、Ｒｂで分圧した電圧が供給される。
【００５７】
その後、電圧値７／１０Ｖref＋α、…、１／１０Ｖref＋αの第１信号に、ＰＷＭ信号Ｐ１が重畳した重畳信号Ｓ２が順次供給されると、各比較器ＯＰ１〜ＯＰ７は図９に示すような、比較結果を所定時間Ｔ１毎に順次出力する。このとき、ロジック回路１ｃ６は、この比較結果に応じてＳＷトランジスタＱｃ〜Ｑｉに順次Ｈレベルの信号を出力する。この結果、比較器ＯＰ８の＋入力端には、基準電圧Ｖrefを抵抗Ｒａと、抵抗Ｒｂ、Ｒｃの並列合成抵抗で分圧した電圧、…抵抗Ｒａと、抵抗Ｒｂ〜Ｒｉの並列合成抵抗で分圧した電圧が順次供給される。
【００５８】
従って、
４／５Ｖref＋α＜Ｖref・Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）＜４／５Ｖref＋α＋β
…
１／１０Ｖref＋α
＜Ｖref・（Ｒａ//…//Ｒｉ）／（Ｒａ＋（Ｒａ//…//Ｒｉ））
＜１／１０Ｖref＋α＋β
となるように、可変抵抗部１ｃ１内の各抵抗値を設定すれば、重畳信号Ｓ２に重畳しているＰＷＭ信号Ｐ１がＨレベルのときは、重畳信号Ｓ２＞比較電圧となり、比較器ＯＰ８の出力をＨレベルにすることができる。一方、Ｌレベルのときは、重畳信号Ｓ２＜比較電圧となり、比較器ＯＰ８の出力をＬレベルにすることができる。即ち、ＰＷＭ信号Ｐ１と同じデューティ比のパルス信号をＰＷＭ信号Ｐ１′として比較器ＯＰ８から出力することができる。以上のことから比較器ＯＰ８は、請求項中の取出手段として働くことがわかる。
【００５９】
そして、この比較器ＯＰ８から出力されたＰＷＭ信号Ｐ１′信号は、ロジック回路１ｃ６に供給される。そして、ロジック回路１ｃ６が、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に応じて、図２に示すように、予め定めた端子に上記ＰＷＭ信号Ｐ１′を供給する。ロジック回路１ｃ６はさらに、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に応じて、図２に示すように、予め定めた端子に所定の直流電圧（すなわちＨレベルの信号）を供給し、予め定めた端子を接地する（すなわち、Ｌレベルの信号を供給する）。
【００６０】
このようにすれば、図１に示すデューティ比のパルスを各端子に印加することができ、励磁コイル１ａ１、１ａ２の何れか一方に流れる励磁電流がＴＡＮ関数で増減し、励磁コイル１ａ１、１ａ２の他方に流れる励磁電流が一定となるため、回転子１ｂが回転する。以上のことから明らかなように、ロジック回路１ｃ６は、請求項中の印加手段、接地手段及び、第２信号供給手段として働くことがわかる。
【００６１】
上述したように、各励磁コイル１ａ１、１ａ２の端子に、増幅器１ｃ２〜１ｃ５を設けることにより、μＣＯＭのＣＰＵ２ａ１から直接励磁コイル１ａ１、１ａ２の一端にＰＷＭ信号Ｐ１が供給されることがなく、ＰＷＭ信号Ｐ１は必ず増幅器１ｃ２〜１ｃ５を介して励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給されるため、ＣＰＵ２ａ１に大電流ポートを設ける必要がない。
【００６２】
なお、上述した実施形態では、ステッピングモータ１内において、比較器ＯＰ８が出力するＰＷＭ信号Ｐ１′のパルスを直接、励磁コイル１ａ１、１ａ２の各端子に出力していた。しかしながら、例えば、比較器ＯＰ８の出力と、ロジック回路１ｃ６との間に、ＰＷＭ信号Ｐ１′を平滑する平滑手段としての平滑回路を設け、ＰＷＭ信号Ｐ１′を平滑して得た、デューティ比に応じた高さの電圧を各端子に供給するようにしても良い。このようにすれば、パルス信号の立ち下がり、又は立ち上がり時に発生する高調波が輻射されて、ラジオ局などから受信する電波を妨害することがない。
【００６３】
また、上述した実施形態では、励磁コイルが２つの場合について説明したが、励磁コイルの数は２つに限られるものでなく、例えば互いに９０度をなす位置に配置された４つの励磁コイルにより回転させる場合であっても適用することができる。この場合は、上述したように、上記第１信号と、ＰＷＭ信号Ｐ１とを重畳した重畳信号を出力しなくても、第１信号と、ＰＷＭ信号Ｐ１とを並列に出力して、信号線数を４本にしても、ステッピングモータ１から４＊２本の信号線を出して制御装置２と接続する場合に比べれば、信号線数を減らすことができる。
【００６４】
また、上述した実施形態では、ＰＷＭ信号Ｐ１のデューティ比をＴＡＮ、−ＴＡＮ関数に応じて増減させていたが、単にデューティ比が増減するものであれば、直線的に増減するものであっても良い。しかしこの場合、励磁コイル１ａ１、励磁コイル１ａ２に流れる励磁電流の位相差を正確に９０゜に保つことができず、各励磁ステップ毎に均一に回転させることができない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、８又は、９記載の発明によれば、励磁コイルの数が増えても、ステッピングモータからは、制御装置から出力される第１信号及び、第２信号を供給する多くても２本の信号線と、所定の直流電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との多くても４本を引き出して、接続するだけでよいので、配線作業が軽減し、コストダウンを図ったステッピングモータ装置、ステッピングモータ用制御装置及び、ステッピングモータを得ることができる。
請求項２記載の発明によれば、マイクロコンピュータ（以下、μＣＯＭ）により第２信号を出力した場合において、μＣＯＭから直接励磁コイルの一端に第２信号が供給されることがなく、第２信号は必ず一増幅手段を介して励磁コイルに供給されるため、μＣＯＭに大電流ポートを設ける必要がないので、コストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６６】
請求項３記載の発明によれば、第１信号と、第２信号とを重畳した重畳信号を出力することにより、ステッピングモータからは、制御装置から出力される重畳信号を供給する信号線と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との３本を引き出して、接続するだけでよいので、より一層配線動作が軽減され、コストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６７】
請求項４記載の発明によれば、各励磁コイルの励磁電流の位相を、９０゜づつずらすことができるので、回転子を均等な回転角度でスムーズに回転することができるステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６８】
請求項５記載の発明によれば、パルス信号のデューティ比を増減するだけで、実効電流が増減する第２信号を、簡単に出力することができるので、構成が簡単となりコストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６９】
請求項６記載の発明によれば、マイクロコンピュータが出力するディジタル値に応じた電圧値に、第２信号を重畳することにより、簡単に重畳信号を出力することができるので、構成が簡単となりコストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００７０】
請求項７記載の発明によれば、励磁コイルにはパルス信号が直接印加されることがなく、パルス信号の立ち下がり、又は立ち上がり時に発生する高調波が輻射されて、ラジオ局などから受信する電波を妨害することがないステッピングモータ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態において、各励磁コイルの端子に供給されるパルスのデューティ比を示すタイムチャートである。
【図２】図１のタイムチャートの詳細を説明するための表である。
【図３】本発明のステッピングモータ及び、制御装置を組み込んだステッピングモータ装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図４】図３のステッピングモータ装置を構成するＣＰＵが出力する信号のタイムチャートである。
【図５】図３のステッピングモータ装置を構成する重畳回路の詳細を説明するための回路図である。
【図６】図５の重畳回路の動作を説明するための図である。
【図７】図５の重畳回路が出力する重畳信号のタイムチャートである。
【図８】図３のステッピングモータ装置を構成する駆動回路の詳細を説明するための回路図である。
【図９】図８の駆動回路の動作を説明するための図である。
【図１０】従来のステッピングモータ装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ１ 励磁コイル
１ａ２ 励磁コイル
１ｂ 回転子
１ ステッピングモータ
２ 制御装置
１ｃ６ ロジック回路（印加手段、接地手段及び、第２信号供給手段）
ＯＰ８ 比較器（取出手段）
２ｂ 重畳回路（重畳手段）
２ａ マイクロコンピュータ
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッピングモータ装置、ステッピングモータ用制御装置及び、ステッピングモータに係わり、特に、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータと、該ステッピングモータの回転を制御する制御装置とを備えるステッピングモータ装置、当該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータ用制御装置及び、当該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述したステッピングモータ及び、ステッピングモータ用制御装置を組み込んだステッピングモータ装置として、例えば、図１０に示すようなものが知られている。上記ステッピングモータ装置は、２つの励磁コイル１ａ１、１ａ２と、ＮＳ極が５極づつ着磁され、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１ｂとを有するステッピングモータ１と、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御して、回転子１ｂを正逆回転させるマイクロコンピュータ２ａ（以下、μＣＯＭ２ａ）から構成される制御装置２とを備える。
【０００３】
上記μＣＯＭ２ａは、プログラムに従って各種の処理を行う中央演算ユニット（ＣＰＵ）２ａ１と、ＣＰＵ２ａ１が行う処理プログラムなどを格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ２ａ２と、ＣＰＵ２ａ１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２ａ３などを内蔵し、これらが図示しないバスラインによって相互接続されている。
【０００４】
上述したステッピングモータ装置が、例えば車速計の指針駆動に用いられている場合、制御装置２には、車速センサが計測した車速情報Ｄ１が供給される。そして、制御装置２内のＣＰＵ２ａ１が、車速情報Ｄ１に基づき、指針の指示位置である目標位置θと、現位置θ′との差である移動量θ−θ′を、角度情報として算出する。その後、ＣＰＵ２ａ１は、算出した角度情報に応じた時間、励磁コイル１ａ１、１ａ２の一端又は、他端に対して、各々位相の異なるパルス信号を出力する。このパルス信号の印加により、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態が変化し、この変化に追従して回転子１ｂが回転する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記ステッピングモータ装置は、一般的に、ステッピングモータ１が指針などの被駆動部材付近に設けられ、制御装置２が基板上に設けられる。従って、制御装置２から出力される信号を、信号線を介してステッピングモータ１に供給する必要がある。しかしながら、上記ステッピングモータ装置は、各励磁コイル１ａ１及び、１ａ２の両端に対して各々異なる位相のパルス信号を出力している。このため、ステッピングモータ１−制御装置２間を、励磁コイル×２本の信号線で接続する必要がある。
【０００６】
従って、ステッピングモータ１−制御装置２間の信号線の配線に手間がかかり、コスト的に問題となる。また、ステッピングモータ１内の励磁コイル数の増加に伴って、信号線の本数も増加するため、より一層配線に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、ステッピングモータから引き出す信号線を減らすことにより、コストダウンを図ったステッピングモータ装置、該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータ用制御装置及び、該ステッピングモータ装置に用いられるステッピングモータを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータと、該ステッピングモータの回転を制御する制御装置とを有するステッピングモータ装置において、前記制御装置は、前記ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号を、繰り返し出力すると共に、前記角度情報に応じて、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を、繰り返し出力する信号発生手段を有し、前記ステッピングモータは、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する印加手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端を、接地する接地手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記第２信号を供給する第２信号供給手段とを有することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、制御装置内において、信号発生手段が、ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号を、繰り返し出力すると共に、角度情報に応じて、所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を、繰り返し出力する。ステッピングモータにおいて、印加手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する。接地手段が、第２信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端を接地する。第２信号供給手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端に、第２信号を供給する。このため、各励磁コイルが予め定めた励磁状態に順次変化し、この変化に応じて回転子が回転する。
【００１０】
従って、励磁コイルの数が増えても、ステッピングモータからは、制御装置から出力される第１信号及び、第２信号を供給する多くても２本の信号線と、所定の直流電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との多くても４本を引き出して、接続するだけでよい。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のステッピングモータ装置であって、前記ステッピングモータは、前記各励磁コイルの一端及び、他端に各々設けられ、当該各励磁コイルに供給される信号又は、電圧を増幅する増幅手段をさらに備えることを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、各励磁コイルの一端及び、他端に各々設けられた増幅手段が、各励磁コイルの一端又は、他端に供給される信号又は、電圧を増幅する。従って、マイクロコンピュータ（以下、μＣＯＭ）により第２信号を出力した場合において、μＣＯＭから直接励磁コイルの一端に第２信号が供給されることがなく、第２信号は必ず一増幅手段を介して励磁コイルに供給されるため、μＣＯＭに大電流ポートを設ける必要がない。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は、２記載のステッピングモータ装置であって、前記信号発生手段は、前記第１信号と、前記第２信号とを重畳した重畳信号を出力し、前記ステッピングモータは、前記重畳信号から、前記第２信号を取り出す取出手段をさらに備え、前記印加手段、前記接地手段及び、前記第２信号供給手段は、前記重畳信号を、前記第１信号として流用することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、信号発生手段が、第１信号と、第２信号とを重畳した重畳信号を出力する。ステッピングモータ内において、取出手段が、重畳信号から、第２信号を取り出す。印加手段、接地手段及び、第２信号供給手段が、重畳信号を第１信号として流用する。従って、第１信号と、第２信号とを重畳した重畳信号を出力することにより、ステッピングモータからは、制御装置から出力される重畳信号を供給する信号線と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との３本を引き出して、接続するだけでよい。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載のステッピングモータ装置であって、前記第２信号の実効電流は、ＴＡＮ関数で増加し、−ＴＡＮ関数で減少することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、第２信号の実効電流は、ＴＡＮ関数で増加し、−ＴＡＮ関数で減少する。従って、各励磁コイルの励磁電流の位相を、９０゜づつずらすことができ、回転子を均等な回転角度でスムーズに回転することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載のステッピングモータ装置であって、前記信号発生手段は、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、信号発生手段は、所定時間で、デューティ比が増加し、次の所定時間でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力する。従って、パルス信号のデューティ比を増減するだけで、実効電流が増減する第２信号を、簡単に出力することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項３記載のステッピングモータ装置であって、前記信号発生手段は、前記角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なるディジタル値を示すディジタル信号を出力すると共に、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間内でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力するマイクロコンピュータと、前記ディジタル信号が示すディジタル値に対応して、予め定めた一定電圧に、前記第２信号を重畳した信号を重畳信号として出力する重畳手段とを備えることを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、信号発生手段内において、マイクロコンピュータが、角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なるディジタル値を示すディジタル信号を出力する。マイクロコンピュータはさらに、ディジタル信号の出力と共に、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力する。重畳手段が、ディジタル信号が示すディジタル値に対応して、予め定めた一定電圧に、前記第２信号を重畳することにより、第１信号と第２信号を重畳した重畳信号を出力することができる。従って、マイクロコンピュータが出力するディジタル値に応じた電圧値に、第２信号を重畳することにより、簡単に重畳信号を出力することができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載のステッピングモータ装置であって、前記制御装置は、前記第２信号を平滑する平滑手段を更に有することを特徴とするステッピングモータ装置に存する。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、平滑手段が、第２信号を平滑する。従って、励磁コイルにはパルス信号が直接印加されることがなく、パルス信号の立ち下がり、又は立ち上がり時に発生する高調波が輻射されて、ラジオ局などから受信する電波を妨害することがない。
【００２３】
請求項８記載の発明は、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ用制御装置において、一定周期内で、所定時間毎に各々異なる電圧値となる第１信号を、前記ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じた時間、繰り返し出力すると共に、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流値を有する第２信号を、前記角度情報に応じた時間、繰り返し出力する信号発生手段を備えるステッピングモータ用制御装置に存する。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、信号発生手段が、一定周期内で、所定時間毎に各々異なる電圧値となる第１信号を、ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じた時間、繰り返し出力すると共に、所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流値を有する第２信号を、角度情報に応じた時間、繰り返し出力する。
【００２５】
従って、ステッピングモータにおいて、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定電圧を印加し、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端を、接地すると共に、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、第２信号を供給するよれば、励磁コイルの数が増加しようと、ステッピングモータからは、制御装置から出力される第１信号及び、第２信号を供給する信号線２本と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との４本を引き出して、接続するだけでよい。
【００２６】
請求項９記載の発明は、複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータにおいて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する印加手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端を、接地する接地手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を供給する第２信号供給手段とを備えることを特徴とするステッピングモータに存する。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、印加手段が、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する。接地手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた励磁コイルの一端を、接地する。第２信号供給手段が、第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流値を有する第２信号を供給する。従って、励磁コイルの数が増加しようと、ステッピングモータからは、第１信号及び、第２信号を供給する多くとも２本の信号線と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との４本を引き出して、接続するだけでよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の実施形態においては、図１に示すように、一定時間ｔ１毎に、デューティ比が変化するパルスが繰り返し、ステッピングモータ１内の各励磁コイル１ａ１及び、１ａ２の＋ＳＩＮ端子ａ１、−ＳＩＮ端子ｂ１、＋ＣＯＳ端子ａ１及び、−ＣＯＳ端子ａ２（図３参照）に各々供給される。ここでは、例えば、１周期で３２ステップの回転を得られる場合について説明する。なお、デューティ比０〜１までの増加は、ＴＡＮ関数に応じて増加し、デューティ比１〜０までの減少は、−ＴＡＮ関数に応じて減少する。
【００２９】
図１に示すデューティ比の変化について、詳細に説明すると、図２に示すように、励磁ステップ１〜４までの間は、励磁コイル１ａ１の＋ＳＩＮ端子ａ１に、デューティ比が増加するパルス（ＰＷＭで示す）が供給される。一方、−ＳＩＮ端子ｂ１にはＬレベルの信号（デューティ比０）が、＋ＣＯＳ端子ａ２にはＨレベルの信号（デューティ比１）が、−ＣＯＳ端子ｂ２にはＬレベルの信号（デューティ比０）が各々供給される。
【００３０】
そして、次の励磁ステップ５〜８までの間は、励磁コイル１ａ２の＋ＣＯＳ端子ａ２に、デューティ比が減少するパルス（＝ＰＷＭ）が供給される。一方、＋ＳＩＮ端子ａ１にはＨレベルの信号（デューティ比１）が、−ＳＩＮ端子ｂ１にはＬレベルの信号（デューティ比０）が、−ＣＯＳ端子ｂ２にはＬレベルの信号（デューティ比０）が各々供給される。
【００３１】
その後、励磁ステップが９〜１２→…→２９〜３２と進む毎に、図３に示すように、＋ＳＩＮ端子ａ１、−ＳＩＮ端子ｂ２、＋ＣＯＳ端子ａ２又は、−ＣＯＳ端子ｂ２の何れか１つにデューティ比が増減するパルスが供給される。そして、残りの３つの端子のうち何れか１つに、Ｈレベルの信号が供給され、残りの２つの端子にＬレベルの信号が供給される。なお、図３のＰＷＭの隣の矢印は、デューティ比の増減を表すものであり、上向きの矢印はデューティ比の増加を示し、下向きの矢印はデューティ比の減少を示す。
【００３２】
すなわち、図２に示すような、デューティ比のパルスを各励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給すると、励磁コイル１ａ１、１ａ２の何れか一方に流れる励磁電流がＴＡＮ関数で増減し、励磁コイル１ａ１、１ａ２の他方に流れる励磁電流が一定となる。このため、式（１）に示すように、各励磁コイル１ａ１、１ａ２の何れか一方にＳＩＮ関数で変化する励磁電流を流し、他方にＣＯＳ関数で変化する励磁電流を流すのと同様に、各励磁コイルに流れる励磁電流の位相を９０゜ずらすことができ、回転子１ｂを１ステップ毎に均一に回転させることができる。
∵１：ＴＡＮ＝１：（ＳＩＮ／ＣＯＳ）＝ＣＯＳ：ＳＩＮ…（１）
【００３３】
従って、回転子１ｂを回転させるには、図２に示すように、３２からなる励磁ステップを８つの事象に分割し、事象が変化する毎に、デューティ比が増減するパルス（＝ＰＷＭ）、Ｈレベルの信号及び、Ｌレベルの信号を供給する端子を予め定めた順番で順次切り替えればよい。
【００３４】
以上のことに着目し、本発明のステッピングモータ装置は、制御装置２を、所定時間Ｔ１（図１参照）毎に８つの各々異なる電圧値となる第１信号と、所定時間Ｔ１で増加し、次の所定時間Ｔ２で減少するデューティ比のパルスから構成されるＰＷＭ信号とを重畳した重畳信号を出力させる回路構成とした。一方、ステッピングモータ１には、励磁コイル１ａ１、１ａ２、回転子１ｂ以外に、重畳信号の電圧値に対応して予め定めた端子に、ＨＬレベルの信号及び、ＰＷＭ信号を供給するような回路を組み込んだ。
【００３５】
以上のようにステッピングモータ装置を構成することにより、ステッピングモータ１からは、制御装置２から出力される重畳信号が供給される信号線と、Ｈレベルの信号すなわち、所定の直流電圧を得るための信号線と、Ｌレベルの信号すなわち、グランドが供給される信号線との３本を引き出して、接続するだけでよい。
【００３６】
従って、励磁コイルが２つの場合、従来は、＋ＳＩＮ端子ａ１、−ＳＩＮ端子ｂ１、＋ＣＯＳ端子ａ２及び、−ＣＯＳ端子ｂ２に対応した４本の信号線をステッピングモータ１から引き出して、制御装置２と接続する必要があったが、本発明では信号線を３本に減らすことができ、配線動作を軽減して、コストダウンを図ることができる。
【００３７】
上述したステッピングモータ装置の詳細について、図面を参照して説明する。図３は、本発明のステッピングモータ及び、ステッピングモータ用制御装置（以下、単に制御装置）を組み込んだステッピングモータ装置の一実施の形態を示す回路図である。同図において、図１０について上述した従来と同等の部分には、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。本発明の実施形態において、制御装置２内のＣＰＵ２ａ１には、外部からステッピングモータ１の回転子１ｂの回転角度を示す角度情報ＤＢが供給されている。
【００３８】
そして、制御装置２内のＣＰＵ２ａ１は、所定時間Ｔ１毎に、予め定めた８つの異なるディジタル値を示すディジタル信号Ｓ１を、角度情報ＤＢに応じた時間繰り返し、その出力端子Ｄ０〜Ｄ２から出力する（図４（ａ）参照）。この８つのディジタル値が上述した８つの事象に相当する。また、ＣＰＵ２ａ１は、所定時間Ｔ１で、デューティ比が０〜１まで増加し、次の所定時間Ｔ１でデューティ比が１〜０まで減少するパルス信号をＰＷＭ信号Ｐ１（＝請求項中の第２信号に相当する）として、角度情報ＤＢに応じた時間繰り返し、その出力端子ＰＷＭから出力する（図４（ｂ）参照）。なお、ＰＷＭ信号Ｐ１のデューティ比は、詳しくは一定時間ｔ１（＜Ｔ１）経過する毎に、ＴＡＮ関数に応じて段階的に増加し、一定時間ｔ１経過する毎に、−ＴＡＮ関数に応じて段階的に減少する。
【００３９】
これらディジタル信号Ｓ１及び、ＰＷＭ信号Ｐ１は、ディジタル信号Ｓ１が示すディジタル値に対応した電圧値と、ＰＷＭ信号Ｐ１とを重畳した重畳信号Ｓ２を出力する重畳手段としての重畳回路２ｂに対して出力される。上記重畳回路２ｂは、図５に示すように、８つのスイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８と、ディジタル信号Ｓ１及び、ＰＷＭ信号Ｐ１が供給されると共に、ディジタル信号Ｓ１のディジタル値に対応して予め定めたスイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８に対して、ＰＷＭ信号Ｐ１を出力するロジック回路２ｂ９と、スイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８からの出力を増幅する増幅器２ｂ１０とを備えている。
【００４０】
上記スイッチング回路２ｂ１は、ロジック回路２ｂ９からの出力がベースに接続されるスイッチングトランジスタ（以下、ＳＷトランジスタ）Ｑ１１を有する。ＳＷトランジスタＱ１１は、そのコレクタが抵抗Ｒ１１を介して基準電圧Ｖrefと接続され、そのエミッタが接地されている。また、この抵抗Ｒ１１とＳＷトランジスタＱ１１とから構成される直列回路に、３つの抵抗Ｒ１２〜Ｒ１４から構成される直列回路が、並列に接続されている。
【００４１】
また、この抵抗Ｒ１２−抵抗Ｒ１３間の接点と、増幅器２ｂ１０の＋入力端との間に、ＳＷトランジスタＱ１２のコレクタ−エミッタが接続されている。さらに、抵抗Ｒ１３−Ｒ１４間の接点と、増幅器２ｂ１０の＋入力端との間に、ＳＷトランジスタＴｒ３のエミッタ−コレクタが接続されている。上記ＳＷトランジスタＱ１２のベースには、ＳＷトランジスタＱ１１のコレクタが接続され、ＳＷトランジスタ１３のベースには、ＳＷトランジスタＱ１４のコレクタが接続されている。なお、ＳＷトランジスタＱ１４は、そのベースがＳＷトランジスタＱ１１のコレクタに接続され、そのエミッタが接地されている。
【００４２】
他のスイッチング回路２ｂ２〜２ｂ８も上記スイッチング回路２ｂ１と同様に、４つの抵抗と、４つのＳＷトランジスタを有し、同様に接続されている。また、ロジック回路２ｂ９は、図６に示すように、ディジタル値「０００」のとき、ＳＷトランジスタＱ１１に、ディジタル値「００１」のとき、ＳＷトランジスタＱ２１に…ディジタル値が「１１１」のとき、ＳＷトランジスタＱ８１に対してＰＷＭ信号Ｐ１を供給するように、論理回路が組まれている。従って、ディジタル信号Ｓ１のディジタル値が変化する毎に、すなわち事象が変化する毎に、ＰＷＭ信号Ｐ１を供給するＳＷトランジスタが切り替わる。
【００４３】
上述した構成の重畳回路２ｂの動作について、以下説明する。まず、μＣＯＭ２ａからディジタル値「０００」を示すディジタル信号Ｓ１が重畳回路２ｂに供給されると、ロジック回路２ｂ９は、ＰＷＭ信号Ｐ１をスイッチング回路２ｂ１内のＳＷトランジスタＱ１１に対して供給する。
【００４４】
従って、このＰＷＭ信号Ｐ１のＨレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１は、オンする。そして、ＳＷトランジスタＱ１１のオンに応じて、そのコレクタが接地されるため、ＳＷトランジスタＱ１２がオンし、ＳＷトランジスタＱ１４がオフする。そして、このＳＷトランジスタＱ１４のオフに応じて、ＳＷトランジスタＱ１３がオフする。従って、増幅器２ｂ１０には、
Ｖref・（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）の電圧値が供給される。
【００４５】
一方、このＰＷＭ信号Ｐ１のＬレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１は、オフする。そして、ＳＷトランジスタＱ１１のオフに応じて、そのコレクタは基準電圧Ｖrefと接続されるため、ＳＷトランジスタＱ１２がオフし、ＳＷトランジスタＱ１４がオンする。そして、このＳＷトランジスタＱ１４のオフに応じて、ＳＷトランジスタＱ１３がオンする。従って、増幅回路２ｂ１０には、
Ｖref・Ｒ１４／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）の電圧値が供給される。
【００４６】
その後、ディジタル値「００１」、…、「１１１」を示すディジタル値が重畳回路２ｂに順次供給されると、ロジック回路２ｂ９は、ＰＷＭ信号Ｐ１をＳＷトランジスタＱ２１、…、ＳＷトランジスタＱ８１に順次出力する。スイッチング回路２ｂ２〜２ｂ８内のＳＷトランジスタのオンオフは上記スイッチング回路２ｂ１と同様である。すなわち、ＰＷＭ信号Ｐ１のＨレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１、Ｑ１２、…Ｑ８１、Ｑ８２がオンし、ＳＷトランジスタＱ１３、Ｑ１４、…、Ｑ８３、Ｑ８４がオフする。
【００４７】
従って、増幅回路２ｂ１０には、
Ｖref・（Ｒ２３＋Ｒ２４）／（Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４）、…
Ｖref・（Ｒ８３＋Ｒ８４）／（Ｒ８２＋Ｒ８３＋Ｒ８４）の電圧値が各々供給される。
【００４８】
一方、ＰＷＭ信号Ｐ１のＬレベルに応じて、ＳＷトランジスタＱ１１、Ｑ１２、…、Ｑ８１、Ｑ８２がオフし、ＳＷトランジスタＱ１３、Ｑ１４、…、Ｑ８３、Ｑ８４がオンし、増幅回路２ｂ１０には、
Ｖref・（Ｒ２４）／（Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４）、…
Ｖref・（Ｒ８４）／（Ｒ８２＋Ｒ８３＋Ｒ８４）の電圧値が各々供給される。
【００４９】
従って、
Ｖref・（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）
＝４／５Ｖref＋α（αは定数）
Ｖref・Ｒ１４／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）
＝４／５Ｖref＋α＋β（βは定数）
…
Ｖref・（Ｒ８３＋Ｒ８４）／（Ｒ８２＋Ｒ８３＋Ｒ８４）
＝１／１０Ｖref＋α
Ｖref・Ｒ１４／（Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４）
＝１／１０Ｖref＋α＋β
となるように各スイッチング回路２ｂ１〜２ｂ８の抵抗値を設定すれば、図７に示すような重畳信号Ｓ２を、増幅器２ｂ１０の＋入力端に供給することができる。
【００５０】
この重畳信号Ｓ２は、図７からも明らかなように、ディジタル信号Ｓ１が示すディジタル値に応じた８つの異なる高さとなる電圧信号である第１信号と、電圧値βのＰＷＭ信号Ｐ１とを重畳したような波形となる。そして、この重畳信号Ｓ２は、信号線Ｌを介して、ステッピングモータ１内の駆動回路１ｃに供給される（図３参照）。以上から明らかなように、μＣＯＭ２ａ及び、重畳回路は、請求項中の信号発生手段に相当することがわかる。
【００５１】
次に、ステッピングモータ１内の駆動回路１ｃの構成について、図８を参照して以下説明する。同図において、駆動回路１ｃは、＋入力端子に４／５Ｖref、７／１０Ｖref、…、１／５Ｖrefが、−入力端に重畳信号Ｓ２が各々供給される７つの比較器ＯＰ１〜ＯＰ７を備える。各比較器ＯＰ１〜ＯＰ７は、重畳信号Ｓ２と、＋入力端に供給される比較電圧とを比較し、重畳信号Ｓ２＞比較電圧のとき、Ｌレベルの信号を、重畳信号Ｓ２＜比較電圧のとき、Ｈレベルの信号を各々出力する。
【００５２】
駆動回路１ｃはまた、−入力端に基準電圧Ｖrefを、抵抗Ｒａと可変抵抗部１ｃ１の抵抗値とで分圧した分圧電圧が供給され、＋入力端に重畳信号Ｓ２が供給される比較器ＯＰ８を備えている。この比較器ＯＰ８は、重畳信号Ｓ２と、−入力端に供給される比較電圧とを比較し、重畳信号Ｓ２＞比較電圧の時、Ｈレベルの信号を、重畳信号Ｓ２＜比較電圧のとき、Ｌレベルの信号を各々出力する。
【００５３】
上記可変抵抗部１ｃ１は、抵抗Ｒｂと、該抵抗Ｒｂに各々並列接続された抵抗Ｒｃ−ＳＷトランジスタＱｃ、抵抗Ｒｄ−ＳＷトランジスタＱｄ、…、抵抗Ｒｉ−ＳＷトランジスタＱｉから構成される７つの直列回路から構成されている。従って、オンするＳＷトランジスタの数が多いほど、可変抵抗部１ｃ１の並列合成抵抗値が小さくなり、比較器ＯＰ８の＋入力端に供給される分圧電圧が小さくなる。
【００５４】
駆動回路１ｃはさらに、励磁コイル１ａ１、１ａ２の端子に供給する信号を増幅する増幅手段としての４つの増幅器１ｃ２〜１ｃ５と、ロジック回路１ｃ６とを備えている。上記ロジック回路１ｃ６は、図９に示すように、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に対応して、予め定めたＳＷトランジスタＱｃ〜Ｑｉのベースに対してＨレベルのオン信号を出力する論理回路が組まれている。
【００５５】
ロジック回路１ｃ６はまた、励磁コイル１ａ１、１ａ２のａｂ端のうち、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に対応して予め定めた何れか１つに、比較器ＯＰ８の出力する論理回路と、残りの何れか１つにＨレベルの信号を出力する論理回路と、残りの２つにＬレベルの信号を出力する論理回路とが組まれている。
【００５６】
上述した構成の駆動回路１ｃの動作について、以下説明する。駆動回路１ｃには、図７に示すような波形の重畳信号Ｓ２が、角度情報ＤＢに応じた時間繰り返し供給される。まず、電圧値４／５Ｖref＋αの第１信号に、電圧値βのＰＷＭ信号Ｐ１が重畳した重畳信号Ｓ２が供給されると、各比較器ＯＰ１〜ＯＰ７は全てＬレベルの信号を出力する（図９の事象１参照）。このとき、ロジック回路１ｃ６は、ＳＷトランジスタＱｃ〜Ｑｉの何れにもＨレベルの信号を出力しない。従って、比較器ＯＰ８の＋入力端には、基準電圧Ｖrefを抵抗Ｒａ及び、Ｒｂで分圧した電圧が供給される。
【００５７】
その後、電圧値７／１０Ｖref＋α、…、１／１０Ｖref＋αの第１信号に、ＰＷＭ信号Ｐ１が重畳した重畳信号Ｓ２が順次供給されると、各比較器ＯＰ１〜ＯＰ７は図９に示すような、比較結果を所定時間Ｔ１毎に順次出力する。このとき、ロジック回路１ｃ６は、この比較結果に応じてＳＷトランジスタＱｃ〜Ｑｉに順次Ｈレベルの信号を出力する。この結果、比較器ＯＰ８の＋入力端には、基準電圧Ｖrefを抵抗Ｒａと、抵抗Ｒｂ、Ｒｃの並列合成抵抗で分圧した電圧、…抵抗Ｒａと、抵抗Ｒｂ〜Ｒｉの並列合成抵抗で分圧した電圧が順次供給される。
【００５８】
従って、
４／５Ｖref＋α＜Ｖref・Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）＜４／５Ｖref＋α＋β
…
１／１０Ｖref＋α
＜Ｖref・（Ｒａ//…//Ｒｉ）／（Ｒａ＋（Ｒａ//…//Ｒｉ））
＜１／１０Ｖref＋α＋β
となるように、可変抵抗部１ｃ１内の各抵抗値を設定すれば、重畳信号Ｓ２に重畳しているＰＷＭ信号Ｐ１がＨレベルのときは、重畳信号Ｓ２＞比較電圧となり、比較器ＯＰ８の出力をＨレベルにすることができる。一方、Ｌレベルのときは、重畳信号Ｓ２＜比較電圧となり、比較器ＯＰ８の出力をＬレベルにすることができる。即ち、ＰＷＭ信号Ｐ１と同じデューティ比のパルス信号をＰＷＭ信号Ｐ１′として比較器ＯＰ８から出力することができる。以上のことから比較器ＯＰ８は、請求項中の取出手段として働くことがわかる。
【００５９】
そして、この比較器ＯＰ８から出力されたＰＷＭ信号Ｐ１′信号は、ロジック回路１ｃ６に供給される。そして、ロジック回路１ｃ６が、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に応じて、図２に示すように、予め定めた端子に上記ＰＷＭ信号Ｐ１′を供給する。ロジック回路１ｃ６はさらに、比較器ＯＰ１〜ＯＰ７の比較結果に応じて、図２に示すように、予め定めた端子に所定の直流電圧（すなわちＨレベルの信号）を供給し、予め定めた端子を接地する（すなわち、Ｌレベルの信号を供給する）。
【００６０】
このようにすれば、図１に示すデューティ比のパルスを各端子に印加することができ、励磁コイル１ａ１、１ａ２の何れか一方に流れる励磁電流がＴＡＮ関数で増減し、励磁コイル１ａ１、１ａ２の他方に流れる励磁電流が一定となるため、回転子１ｂが回転する。以上のことから明らかなように、ロジック回路１ｃ６は、請求項中の印加手段、接地手段及び、第２信号供給手段として働くことがわかる。
【００６１】
上述したように、各励磁コイル１ａ１、１ａ２の端子に、増幅器１ｃ２〜１ｃ５を設けることにより、μＣＯＭのＣＰＵ２ａ１から直接励磁コイル１ａ１、１ａ２の一端にＰＷＭ信号Ｐ１が供給されることがなく、ＰＷＭ信号Ｐ１は必ず増幅器１ｃ２〜１ｃ５を介して励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給されるため、ＣＰＵ２ａ１に大電流ポートを設ける必要がない。
【００６２】
なお、上述した実施形態では、ステッピングモータ１内において、比較器ＯＰ８が出力するＰＷＭ信号Ｐ１′のパルスを直接、励磁コイル１ａ１、１ａ２の各端子に出力していた。しかしながら、例えば、比較器ＯＰ８の出力と、ロジック回路１ｃ６との間に、ＰＷＭ信号Ｐ１′を平滑する平滑手段としての平滑回路を設け、ＰＷＭ信号Ｐ１′を平滑して得た、デューティ比に応じた高さの電圧を各端子に供給するようにしても良い。このようにすれば、パルス信号の立ち下がり、又は立ち上がり時に発生する高調波が輻射されて、ラジオ局などから受信する電波を妨害することがない。
【００６３】
また、上述した実施形態では、励磁コイルが２つの場合について説明したが、励磁コイルの数は２つに限られるものでなく、例えば互いに９０度をなす位置に配置された４つの励磁コイルにより回転させる場合であっても適用することができる。この場合は、上述したように、上記第１信号と、ＰＷＭ信号Ｐ１とを重畳した重畳信号を出力しなくても、第１信号と、ＰＷＭ信号Ｐ１とを並列に出力して、信号線数を４本にしても、ステッピングモータ１から４＊２本の信号線を出して制御装置２と接続する場合に比べれば、信号線数を減らすことができる。
【００６４】
また、上述した実施形態では、ＰＷＭ信号Ｐ１のデューティ比をＴＡＮ、−ＴＡＮ関数に応じて増減させていたが、単にデューティ比が増減するものであれば、直線的に増減するものであっても良い。しかしこの場合、励磁コイル１ａ１、励磁コイル１ａ２に流れる励磁電流の位相差を正確に９０゜に保つことができず、各励磁ステップ毎に均一に回転させることができない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、８又は、９記載の発明によれば、励磁コイルの数が増えても、ステッピングモータからは、制御装置から出力される第１信号及び、第２信号を供給する多くても２本の信号線と、所定の直流電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との多くても４本を引き出して、接続するだけでよいので、配線作業が軽減し、コストダウンを図ったステッピングモータ装置、ステッピングモータ用制御装置及び、ステッピングモータを得ることができる。
請求項２記載の発明によれば、マイクロコンピュータ（以下、μＣＯＭ）により第２信号を出力した場合において、μＣＯＭから直接励磁コイルの一端に第２信号が供給されることがなく、第２信号は必ず一増幅手段を介して励磁コイルに供給されるため、μＣＯＭに大電流ポートを設ける必要がないので、コストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６６】
請求項３記載の発明によれば、第１信号と、第２信号とを重畳した重畳信号を出力することにより、ステッピングモータからは、制御装置から出力される重畳信号を供給する信号線と、所定電圧が供給される信号線と、グランドが供給される信号線との３本を引き出して、接続するだけでよいので、より一層配線動作が軽減され、コストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６７】
請求項４記載の発明によれば、各励磁コイルの励磁電流の位相を、９０゜づつずらすことができるので、回転子を均等な回転角度でスムーズに回転することができるステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６８】
請求項５記載の発明によれば、パルス信号のデューティ比を増減するだけで、実効電流が増減する第２信号を、簡単に出力することができるので、構成が簡単となりコストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００６９】
請求項６記載の発明によれば、マイクロコンピュータが出力するディジタル値に応じた電圧値に、第２信号を重畳することにより、簡単に重畳信号を出力することができるので、構成が簡単となりコストダウンを図ったステッピングモータ装置を得ることができる。
【００７０】
請求項７記載の発明によれば、励磁コイルにはパルス信号が直接印加されることがなく、パルス信号の立ち下がり、又は立ち上がり時に発生する高調波が輻射されて、ラジオ局などから受信する電波を妨害することがないステッピングモータ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態において、各励磁コイルの端子に供給されるパルスのデューティ比を示すタイムチャートである。
【図２】図１のタイムチャートの詳細を説明するための表である。
【図３】本発明のステッピングモータ及び、制御装置を組み込んだステッピングモータ装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図４】図３のステッピングモータ装置を構成するＣＰＵが出力する信号のタイムチャートである。
【図５】図３のステッピングモータ装置を構成する重畳回路の詳細を説明するための回路図である。
【図６】図５の重畳回路の動作を説明するための図である。
【図７】図５の重畳回路が出力する重畳信号のタイムチャートである。
【図８】図３のステッピングモータ装置を構成する駆動回路の詳細を説明するための回路図である。
【図９】図８の駆動回路の動作を説明するための図である。
【図１０】従来のステッピングモータ装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ１ 励磁コイル
１ａ２ 励磁コイル
１ｂ 回転子
１ ステッピングモータ
２ 制御装置
１ｃ６ ロジック回路（印加手段、接地手段及び、第２信号供給手段）
ＯＰ８ 比較器（取出手段）
２ｂ 重畳回路（重畳手段）
２ａ マイクロコンピュータ
Claims (9)
- 複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータと、該ステッピングモータの回転を制御する制御装置とを有するステッピングモータ装置において、
前記制御装置は、前記ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号を、繰り返し出力すると共に、前記角度情報に応じて、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を、繰り返し出力する信号発生手段を有し、
前記ステッピングモータは、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する印加手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端を、接地する接地手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記第２信号を供給する第２信号供給手段とを有する
ことを特徴とするステッピングモータ装置。 - 請求項１記載のステッピングモータ装置であって、
前記ステッピングモータは、前記各励磁コイルの一端及び、他端に各々設けられ、当該各励磁コイルに供給される信号又は、電圧を増幅する増幅手段を
さらに備えることを特徴とするステッピングモータ装置。 - 請求項１又は、２記載のステッピングモータ装置であって、
前記信号発生手段は、前記第１信号と、前記第２信号とを重畳した重畳信号を出力し、
前記ステッピングモータは、前記重畳信号から、前記第２信号を取り出す取出手段をさらに備え、
前記印加手段、前記接地手段及び、前記第２信号供給手段は、前記重畳信号を、前記第１信号として流用する
ことを特徴とするステッピングモータ装置。 - 請求項１〜３何れか１項記載のステッピングモータ装置であって、
前記第２信号の実効電流は、ＴＡＮ関数で増加し、−ＴＡＮ関数で減少する
ことを特徴とするステッピングモータ装置。 - 請求項１〜４何れか１項記載のステッピングモータ装置であって、
前記信号発生手段は、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力する
ことを特徴とするステッピングモータ装置。 - 請求項３記載のステッピングモータ装置であって、
前記信号発生手段は、前記角度情報に応じて、所定時間毎に、予め定めた複数の異なるディジタル値を示すディジタル信号を出力すると共に、所定時間で、デューティ比が増幅し、次の所定時間内でデューティ比が減少するパルス信号を第２信号として出力するマイクロコンピュータと、前記ディジタル信号が示すディジタル値に対応して、予め定めた一定電圧に、前記第２信号を重畳した信号を重畳信号として出力する重畳手段と
を備えることを特徴とするステッピングモータ装置。 - 請求項５又は６記載のステッピングモータ装置であって、
前記制御装置は、前記第２信号を平滑する平滑手段を更に有する
ことを特徴とするステッピングモータ装置。 - 複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ用制御装置において、
前記ステッピングモータの回転所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号を、前記ステッピングモータの回転角度を示す角度情報に応じた時間、繰り返し出力すると共に、前記角度情報に応じて、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を、繰り返し出力する信号発生手段
を備えることを特徴とするステッピングモータ用制御装置。 - 複数の励磁コイル及び、ＮＳ極が複数着磁され、前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を有するステッピングモータにおいて、
所定時間毎に、予め定めた複数の異なる電圧値を順次示す第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、所定の直流電圧を印加する印加手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端を、接地する接地手段と、前記第１信号の電圧値に応じて、予め定めた前記励磁コイルの一端に、前記所定時間で増加し、次の所定時間で減少する実効電流を有する第２信号を供給する第２信号供給手段と
を備えることを特徴とするステッピングモータ。
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