JP4209731B2

JP4209731B2 - ステッパモータの駆動装置

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Publication number: JP4209731B2
Application number: JP2003199743A
Authority: JP
Inventors: 吉寿山田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP2005045852A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッパモータの駆動装置に関し、特に車載メータ等に用いられるステッパモータの初期化処理を改善したステッパモータの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車速を表示するスピードメータやエンジンの回転数を表示するタコメータ等の車載メータには、指示精度や価格的な理由で近年ステッパモータが多用されている。
【０００３】
しかしながら、このようなステッパモータを用いた車載メータを搭載する車両においては、車両の振動やノイズ等により発生した誤った駆動信号等により、ステッパモータの回転に連動する指針の本来移動すべき移動量と実際の移動量との間に差異が生じてしまう場合がある。
【０００４】
そこで、このようなステッパモータを用いた車載メータでは、たとえば、イグニッションスイッチのオンのタイミングで、ステッパモータをストッパ方向に逆回転させて、指針をストッパで定められるゼロ位置に戻す初期化処理が行われている。
【０００５】
この初期化処理においては、ステッパモータにより位置制御される表示指針がそのゼロ位置を定めたストッパに接触したかどうかを検出するために、ステッパモータの回転子の回転により発生する誘導電圧を検出し、検出された誘導電圧が所定の閾値以下になったときに、表示指針がゼロ位置に設定されたストッパに当たって停止したと判定するゼロ位置検出処理を行っている。
【０００６】
以下、このゼロ位置検出処理について図１９および図２０を用いて説明する。
【０００７】
図１９は、ゼロ位置検出処理における各励磁ステップ、ゼロ位置検出励磁パターン、検出タイミング信号および誘導電圧の関係を示す図である。図２０は、図１９の各励磁ステップと回転子の回転パターンの関係を示す図である。長方形の中の数字はステップ番号を示す。なお、これらの図においては、ゼロ位置検出処理時には矢印で示す方向にステッパモータの回転子が回転するものと想定する。この回転子には、それぞれ３つのＮ極およびＳ極が交互に均等に着磁されている。
【０００８】
回転子を回転させるための励磁信号は、励磁信号（励磁パルス）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４からなり、それらはＨ（ハイレベル）およびＬ（ローレベル）の組み合わせにより構成される。このＨはたとえば５ボルトであり、Ｌは０ボルトである。励磁パルスＰ１およびＰ２は、一方の励磁コイル１ａ１の両端ａ，ｂに供給される。また、励磁パルスＰ３およびＰ４は、他方の励磁コイル１ａ２の両端ａ，ｂに供給される。
【０００９】
回転子にギア連結された指針がストッパで定められたゼロ位置方向に移動するように回転子を逆回転させるためのゼロ位置検出励磁パターンの１サイクルは、それぞれ均等時間が割り当てられた８つの励磁ステップ３、２、１、８、７、６、５および４で構成され、ステッパモータはハーフステップ駆動方式で駆動される。
【００１０】
励磁ステップ１の励磁信号（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４）とそれに対応する回転子の回転パターンが同期しており、励磁ステップが３、２、１、８、７、６、５および４の順に移行するにしたがって、回転子は、図２０に示すように１５度ずつ回転していく。たとえば、励磁ステップ３から励磁ステップ２に遷移する際には、回転子はその励磁信号（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４）によって、回転角０度から１５度に角度変移する。以下の各励磁ステップ間の角度変移量も同様に１５度である。なお、励磁ステップ４から次のサイクルの励磁ステップ３に移行する際の角度変移量も１５度である。
【００１１】
このような８つの励磁ステップからなるサイクルが、指針がストッパに接触するまで、すなわち、回転子が回転できなくなり、励磁コイルにより検出される誘導電圧値が閾値を下回るまで繰り返される。
【００１２】
ゼロ位置検出の検出タイミング信号は、励磁コイル１ａ１が無励磁状態となるタイミングで、すなわち、励磁コイル１ａ１の両端ａおよびｂに供給される励磁パルスＰ１およびＰ２がＬ（ゼロボルト）になる励磁ステップ１および５と、励磁コイルＣ２の両端ａおよびｂに供給される励磁パルスＰ３およびＰ４がＬ（ゼロボルト）になる励磁ステップ３および７で、Ｈになるように設定されている。この検出タイミング信号に応答して、一方の端部が接地されかつ他方の端部が開放された励磁コイル１ａ１および１ａ２により検出される誘導電圧が、閾値（基準電圧Ｖ）と比較される。指針がストッパで定められたゼロ位置方向に移動するように回転子を回転させたとき、指針がストッパに接触すると、誘導電圧は理論的にはゼロになるはずなので、閾値を下回ることになり、この時点でゼロ位置検出が行われたことになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のゼロ位置検出処理では、誘導電圧の検出サイクルがハーフステップ駆動方式になっており、図２１のベクトル図で示すように、コイルＡ相（励磁コイル１ａ１）とコイルＢ相（励磁コイル１ａ２）における１相励磁ステップと２相励磁ステップとで駆動トルクの大きさが変わるため、駆動トルクが一定ではなく、また、回転子の回転速度が変わるため、回転が非円滑になり、図２２に示すように、検出される誘導電圧値がかなりの変動幅で変動し、ゼロ位置の誤検出が発生する可能性がある。
【００１４】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、ゼロ位置検出処理時にステッパモータの回転を安定させ、安定した回転時誘導電圧を得てゼロ位置の誤検出を防止することができるステッパモータの駆動装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【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、励磁コイルおよび前記励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、前記回転子の回転に連動する被駆動部材と、前記被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させるストッパと、前記励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、前記回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記誘導電圧に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備え、前記制御手段は、通常動作時には、入力される角度データ信号に基づき前記回転子をマイクロステップ駆動方式で正逆回転させるための複数の励磁ステップで電気的１サイクルが構成される第１の励磁パターンを生成して前記励磁コイルに供給し、前記被駆動部材をゼロ位置へ戻すゼロ位置検出処理時には、前記第１の励磁パターン中の複数の励磁ステップの一部を複数の誘導電圧検出用励磁ステップに変換した第２の励磁パターンを生成して前記励磁コイルに供給し、前記第１の励磁パターンにおける複数の励磁ステップは、デューティ比が０％から１００％の間で段階的に増加または減少するようにＰＷＭ制御された励磁信号を含み、前記第２の励磁パターンにおける前記複数の誘導電圧検出用励磁ステップは、デューティ比０％または１００％の励磁信号を含み、前記第２の励磁パターンは、前記１サイクルにおける電気的９０度毎が、前記誘導電圧を検出するための前記複数の誘導電圧検出用励磁ステップと、複数の回転用励磁ステップとを含み、前記複数の誘導電圧検出用励磁ステップの合計時間長を第１の所定時間長とし、前記複数の回転用励磁ステップの合計時間長を第２の所定時間長としたとき、前記第２の所定時間長は前記第１の所定時間長より長く設定されていることを特徴とするステッパモータの駆動装置に存する。
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、ステッパモータの駆動装置は、励磁コイルおよび励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、回転子の回転に連動する被駆動部材と、被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させるストッパと、励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧を検出する検出素子と、検出素子で検出された誘導電圧に基づき、被駆動部材がストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備え、制御手段は、通常動作時には、入力される角度データ信号に基づき回転子をマイクロステップ駆動方式で正逆回転させるための複数の励磁ステップで電気的１サイクルが構成される第１の励磁パターンを生成して励磁コイルに供給し、被駆動部材をゼロ位置へ戻すゼロ位置検出処理時には、第１の励磁パターン中の複数の励磁ステップの一部を複数の誘導電圧検出用励磁ステップに変換した第２の励磁パターンを生成して励磁コイルに供給し、第１の励磁パターンにおける複数の励磁ステップは、デューティ比が０％から１００％の間で段階的に増加または減少するようにＰＷＭ制御された励磁信号を含み、第２の励磁パターンにおける複数の誘導電圧検出用励磁ステップは、デューティ比０％または１００％の励磁信号を含み、第２の励磁パターンは、１サイクルにおける電気的９０度毎が、誘導電圧を検出するための複数の誘導電圧検出用励磁ステップと、複数の回転用励磁ステップとを含み、複数の誘導電圧検出用励磁ステップの合計時間長を第１の所定時間長とし、複数の回転用励磁ステップの合計時間長を第２の所定時間長としたとき、第２の所定時間長は第１の所定時間長より長く設定されているので、ゼロ位置検出処理時に、ステッパモータの回転が安定すると共に誘導電圧検出用のサンプリング時間を確保することができ、それにより安定した回転時誘導電圧を得ることができ、ゼロ位置の誤検出を防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るステッパモータの駆動装置の実施の形態を用いた車載メータの構成図である。車載メータは、たとえばスピードメータであり、固定子（図示しない）に互いに直交する位置に配置された２つの励磁コイル１ａ１および１ａ２と、Ｎ極およびＳ極が交互に３極づつ着磁され、励磁コイル１ａ１および１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１ｂを有するステッパモータ１と、ステッパモータ１を駆動制御するための駆動回路４とを備えている。
【００２３】
車載メータは、さらに、回転子１ｂの回転駆動に連動する被駆動部材としての指針２と、回転子１ｂの回転駆動を指針２に伝えるギア３と、指針２を機械的ゼロ位置で接触させて停止させるストッパ５とを備えている。なお、ストッパ５と指針２の接触によるゼロ位置設定に代えて、ギヤ３から突出する被駆動部材としてのストッパ片６と、ゼロ位置に相当する位置に別個に設けられたストッパ５′との接触によるゼロ位置設定とする構成にしても良い。
【００２４】
駆動回路４は、図２に示すように、制御手段としてのマイクロコンピュータ４１（以下、マイコン４１という）を備えている。マイコン４１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）４１ａと、メモリ４１ｂと、モータ駆動回路４１ｃと、ゼロ位置検出回路４１ｄとを備えている。
【００２５】
ＣＰＵ４１ａは、車速センサ（図示しない）からの速度情報に基づき算出された角度データ信号Ｄ１と、イグニッションスイッチ（図示しない）のイグニッションオン操作に基づくＨレベルの初期化指令信号Ｓ１が入力され、モータ駆動回路４１ｃから励磁コイル１ａ１，１ａ２の両端ａ，ｂに励磁信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４を出力する。
【００２６】
ゼロ位置検出開路４１ｄは、励磁コイル１ａ１および１ａ２の一端ａまたはｂにそれぞれ接続された、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃおよび４２ｄを介して誘導電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４が入力され、ゼロ位置判定信号をＣＰＵ４１ａに供給する。
【００２７】
ＣＰＵ４１ａは、通常動作時には、角度データ信号Ｄ１に応じて、回転子１ｂをマイクロステップ駆動方式で正逆回転させるための複数の励磁ステップで電気的１サイクルが構成される第１の励磁パターンを生成して励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給し、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御することにより、角度データ信号Ｄ１に対応して回転子１ｂを正方向（Ｙ２）または逆方向（Ｙ１）に正逆回転させるようにステッパモータ１を駆動制御する。また、ＣＰＵ４１ａは、初期化処理動作時には、初期化指令信号Ｓ１に応じて、第１の励磁パターン中の複数の励磁ステップの一部を誘導電圧検出用励磁ステップに変換した第２の励磁パターンを生成して励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給し、マイクロステップ駆動方式で励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御することにより、回転子１ｂを、指針２がストッパ５に向かう方向（すなわち、Ｙ１方向）に移動するように逆回転させるべくステッパモータ１を駆動制御する。
【００２８】
このマイクロステップ駆動方式は、１／ｎ（ｎ≧３）マイクロステップを使用し、この実施の形態では、たとえば電気的１サイクルを６４分割するマイクロステップを使用し、電気的９０度において１６分割される。
【００２９】
図３は、通常動作時の励磁信号の電流ベクトル図を示す。図３では、一例として、電気的１サイクルにおいて励磁ステップ０〜１６に対応する９０度における電流ベクトルが示されている。
【００３０】
図４は、通常動作時のマイクロステップ駆動方式の各励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給する励磁信号の電流ベクトルを時系列で表した波形図である。図４に示すように、通常動作時には、各励磁コイル１ａ１、１ａ２には、デューティ比が０％から１００％の間で段階的に増加または減少するようにＰＷＭ制御された励磁信号が供給される。
【００３１】
ゼロ位置検出回路４１ｄは、初期化処理動作時、検出タイミング信号に合わせて一端が開放された無励磁状態の励磁コイル１ａ１，１ａ２の両端に発生する誘導電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４が各Ｉ／Ｆ回路を介して入力され、入力された誘導電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４のいずれかが閾値以下になったときに、指針２がストッパ５に接触してゼロ位置にあることを判定するゼロ位置判定信号をＣＰＵ４１ａに出力する。すなわち、上述の励磁コイル１ａ１，１ａ２は、一端が開放された時、誘導電圧の検出素子として働くことになる。
【００３２】
図５に示すように、駆動回路４は、初期化処理動作時にステッパモータ１を逆回転させる際、まず所定時間の間ステッパモータ１を加速させるための励磁パターンを有する励磁パルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を励磁コイル１ａ１，１ａ２に供給してステッパモータ１を逆回転開始から加速し、その後、ゼロ位置検出処理を行う。
【００３３】
ゼロ位置検出処理においては、駆動回路４は、回転子１ｂをマイクロステップ駆動方式で逆回転させる複数の励磁ステップで電気的１サイクルが構成される励磁パターン、すなわち、通常動作時の第１の励磁パターン中の複数の励磁ステップの一部を誘導電圧検出用励磁ステップに変換した第２の励磁パターンを有する励磁信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４を生成し、このときの励磁パターンは、１サイクルにおける電気的９０度が、誘導電圧を検出するための第１の所定時間長を有する誘導電圧検出用励磁ステップと、この誘導電圧検出用励磁ステップの第１の所定時間長より長い第２の所定時間長の回転用励磁ステップとを含む。
【００３４】
このゼロ位置検出処理時のマイクロステップ駆動方式は、図６に示すように、１サイクルにおける電気的９０度において１６分割された、所定の励磁ステップを出力する。
【００３５】
具体的には、図６中の１サイクルにおいて矢印（数字記載あり）の箇所の励磁ステップで、励磁コイル１ａ１，１ａ２を励磁する。すなわち、励磁コイル１ａ１はＡ相（ＳＩＮ＋）および−Ａ相（ＳＩＮ−）に対応し、励磁コイル１ａ２は、Ｂ相（ＣＯＳ＋）および−Ｂ相（ＣＯＳ−）に対応するものとすれば、回転子を逆回転させる場合、誘導電圧検出用励磁ステップは、ＳＴＥＰ−０（通常動作時のステップ５８〜６４を変換），１６（通常動作時のステップ１０〜１６を変換），３２（通常動作時のステップ２６〜３２を変換）および４８（通常動作時のステップ４２〜４８を変換）とし、回転用励磁ステップはＳＴＥＰ−２，５，７，９，１８，２１，２３，２５，３４，３７，３９，４１，５０，５３，５５および５７を使用する。
【００３６】
そして、各励磁ステップにおける励磁信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の出力時間は次のように設定される。
誘導電圧検出用励磁ステップ＝ＳＴＥＰ−０，１６，３２および４８は３（ｍｓ；ミリ秒）
回転用励磁ステップ＝ＳＴＥＰ−２，５，７，９，１８，２１，２３，２５，３４，３７，３９，４１，５０，５３，５５および５７は各１（ｍｓ；ミリ秒）
【００３７】
したがって、各々の電気的９０度の中では、誘導電圧検出用励磁ステップの時間の長さ（第１の所定の時間長）と回転用励磁ステップの時間の長さ（第２の所定の時間長）の大小関係は、
誘導電圧検出用励磁ステップ３（ｍｓ）＜回転用励磁ステップ４（ｍｓ）
となっている。
【００３８】
次に、上述した構成の車載メータの動作について、図７に示すＣＰＵ４１ａのゼロ位置検出処置手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。初期化処理が開始されると、励磁ステップを所定の更新間隔で更新し（ステップＳ１）、次いで、所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２は、具体的には、図５に示すように、ゼロ位置検出処理のスタートから、ギア３のバックラッシュ除去（片寄せ）しながら回転子１ｂを励磁信号に追従（同期する）させ、所定速度まで回転（加速）させる。所定時間経過していれば、次に、誘導電圧検出処理を開始する（ステップＳ３）。すなわち、回転子１ｂの回転開始直後から所定時間経過するまで誘導電圧が安定しないため、誘導電圧の検出処理を行わない。（たとえば、特開２００１−２９８９９３号公報参照。）
【００３９】
次いで、検出タイミング信号に合わせて誘導電圧測定用コイルをＰＷＭ出力からＨｉ−Ｚ出力（ハイインピーダンス出力）へ切り換える（ステップＳ４）。Ｈｉ−Ｚ出力とは、誘導電圧測定用のコイルに相当する励磁コイルが、誘導電圧検出用励磁ステップにおけるサンプリング時間（この実施の形態では、３ｍｓ）の間無励磁状態で一端が開放された状態とされ、このサンプリング時間の間に当該励磁コイルから誘導電圧が出力されることを意味する。
【００４０】
次いで、誘導電圧測定用コイルから検出励磁ステップ中に表れる誘導電圧を複数回サンプリングする（ステップＳ５）。すなわち、励磁コイル１ａ１，１ａ２の両端に発生する誘導電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４が各Ｉ／Ｆ回路を介してサンプリングされ、ゼロ位置検出回路４１ｄに入力される。次いで、サンプリングされた誘導電圧値が閾値を超えていると判定された回数が予め設定された当接判定回数より少ないか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４１】
ステップＳ６の答えがイエスならば、出力励磁相を一定時間保持し（ステップＳ８）、次いで初期化処理を正常に終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ６の答えがノーならば、次いで回転子１ｂが３６０度回転したか否かを判定し（ステップＳ９）、その答えがイエスならば、次いで、出力励磁相を一定時間保持し（ステップＳ１０）、次いで初期化処理を異常に終了する。また、ステップＳ９の答えがノーならば、次いで、次の検出励磁ステップまでマイクロステップで逆転処理を実行し（ステップＳ１１）、次いでステップＳ４に戻る。
【００４３】
図８は、ステッパモータの初期化処理時の駆動波形を示し、図９は、図８における加速処理時の駆動波形の拡大図を示し、図１０（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図９における加速処理の前半および後半のＰＷＭ出力波形を示し、図１１は、誘導電圧検出処理時の駆動波形の拡大図を示し、図１２は、誘導電圧検出サイクル（ＰＷＭ駆動による励磁）の拡大図を示し、図１３は、図１２における逆転処理の部分の拡大波形を示し、図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は、それぞれ、図１３における回転用励磁ステップ４１，３９，３７，３４における拡大波形を示す。
【００４４】
図１５は、上述の誘導電圧検出処理、すなわちゼロ位置検出処理時の励磁信号の電流ベクトル図を示す。図１５では、一例として、電気的１サイクルにおいて励磁ステップ０〜１６に対応する９０度における電流ベクトルが示されている。
【００４５】
図１６は、ゼロ位置検出処理時のマイクロステップ駆動方式の各励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給する励磁信号の電流ベクトルを時系列で表した波形図である。図１６に示すように、ゼロ位置検出処理時には、励磁コイル１ａ１、１ａ２には、通常動作時の第１の励磁パターンと同一であるが各励磁ステップが逆順になり、デューティ比が０％から１００％の間で段階的に増加または減少するようにＰＷＭ制御されると共に、各励磁ステップの一部を、誘導電圧の検出タイミングに合わせたサンプリング時間（この実施の形態では、３ｍｓ）の間デューティ比０％または１００％となる誘導電圧検出用励磁ステップに変換（または置換）した励磁信号が供給される。そして、誘導電圧検出励磁ステップ以外の励磁ステップは、回転用励磁ステップとして、１サイクル中の各電気的９０度において誘導電圧検出用励磁ステップのサンプリング時間（この実施の形態では、３ｍｓ）より長い時間（この実施の形態では、４ｍｓ）を有するので、回転子１ｂの回転が安定することになる。
【００４６】
図１７は、励磁コイル１ａ１、１ａ２の駆動波形と励磁を与えるタイミングを説明するために、回転子の回転角度を時系列に示した図である。ステッパモータの誘導電圧を完全に捕らえるためには、励磁コイル１ａ１、１ａ２に発生する誘導電圧の最大値をサンプリングできるように、検出時間（サンプリング時間）を設定する必要がある。（なぜなら、ピークが発生する前の誘導電圧を捕らえた場合には、ゼロ位置判定が困難な場合があるからである。）
【００４７】
ある速度で回転子１ｂが回転している状態で、減速処理を行わずに回転を停止させるような励磁を与えた時（すなわち、誘導電圧検出用励磁ステップでデューティ比０％の励磁信号を与えた時）（図１７においてＡで示されている）、次の回転用励磁ステップの励磁が与えられなければ、回転子１ｂは、オーバーシュート（図１７においてＢで示されている）した（このオーバーシュート時に、誘導電圧のピーク値が発生する）後、振動しながら励磁出力に応じた停止角度に到達する。この時、図１７のＣのタイミングや、さらに回転子１ｂが逆転したＤのタイミングで、次の回転用励磁ステップによる回転方向の励磁を与えた場合、回転子１ｂの回転は不安定になり円滑に回転しなくなるため、次の誘導電圧検出ポイント（図１７のＦで示されている）以降の誘導電圧のレベルが安定しなくなる。
【００４８】
これを避けるために、Ｂ点を通過した直後（すなわち、誘導電圧のピーク値が発生した直後）に、再び回転用励磁ステップによる回転方向の励磁信号を出力する。この時の励磁波形出力位置は、ステッパモータをＡ点で停止させずに一定速度で回転継続させていた場合に出力されるべき、回転角度Ｅに相当する励磁信号を出力するのである。すなわち、図１６に示すように、デューティ比０％の誘導電圧検出用励磁ステップの次の回転用励磁ステップ（すなわち、ステップ９，５７，４１，２５）における励磁信号は、通常動作時の駆動波形に沿ったデューティ比を有する部分から再び供給される。
【００４９】
図１８は、検出された誘導電圧のタイムチャートを示し、この図から、検出される誘導電圧値Ｖ１〜Ｖ４の変動幅が従来より少なく、安定するまでの時間が短いことが分かる。
【００５０】
このように、ゼロ位置検出処理時には、通常動作時の第１の励磁パターンにおける複数の励磁ステップの一部を誘導電圧検出励磁ステップに変換した第２の励磁パターンを有する励磁信号で励磁コイルを励磁すると共に、電気的１サイクルにおける９０度において誘導電圧検出用励磁ステップの時間（第１の所定時間長）より回転用励磁ステップの時間（第２の所定時間長）を長く設定することで、回転子の回転励磁時間が長く回転が円滑になり、安定した回転時誘導電圧を得ることができ、ゼロ位置の誤検出を防止することができる。
【００５１】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ゼロ位置検出処理時に、ステッパモータの回転が安定すると共に誘導電圧検出用のサンプリング時間を確保することができ、それにより安定した回転時誘導電圧を得ることができ、ゼロ位置の誤検出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステッパモータの駆動装置の実施の形態を用いた車載メータの構成図である。
【図２】図１の車載メータにおける駆動装置の構成を示す図である。
【図３】通常動作時の励磁信号の電流ベクトル図を示す。
【図４】通常動作時のマイクロステップ駆動方式の各励磁コイルに供給する励磁信号の電流ベクトルを時系列で表した波形図である。
【図５】図２の駆動回路の動作の概略を説明する図である。
【図６】マイクロステップ駆動方式の具体例を示す図である。
【図７】駆動回路のＣＰＵの処理手順を示すフローチャートを示す。
【図８】ステッパモータの初期化処理時の駆動波形を示す。
【図９】図８における加速処理時の駆動波形の拡大図を示す。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図９における加速処理の前半および後半のＰＷＭ出力波形を示す。
【図１１】誘導電圧検出処理時の駆動波形の拡大図を示す。
【図１２】誘導電圧検出サイクル（ＰＷＭ駆動による励磁）の拡大図を示す。
【図１３】図１２における逆転処理の部分の拡大波形を示す。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は、それぞれ、図１３における回転用励磁ステップ４１，３９，３７，３４における拡大波形を示す。
【図１５】誘導電圧検出処理（ゼロ位置検出処理）時の励磁信号の電流ベクトル図を示す。
【図１６】ゼロ位置検出処理時のマイクロステップ駆動方式の各励磁コイルに供給する励磁信号の電流ベクトルを時系列で表した波形図である。
【図１７】励磁コイルの駆動波形と励磁を与えるタイミングを説明するために、回転子の回転角度を時系列に示した図である。
【図１８】位置検出回路で検出される誘導電圧のタイムチャートを示す。
【図１９】従来のステッパモータを使用した車載メータにおけるゼロ位置検出処理における各励磁ステップ、ゼロ位置検出励磁パターン、検出タイミング信号および誘導電圧の関係を示す図である。
【図２０】図１９の各励磁ステップと回転子の回転パターンの関係を示す図である。
【図２１】ハーフステップ駆動方式における駆動トルクのベクトル図を示す。
【図２２】従来のステッパモータを使用した車載メータにおけるゼロ位置検出処理において検出される誘導電圧のタイムチャートを示す。
【符号の説明】
１ステッパモータ
１ａ１励磁コイル
１ａ２励磁コイル
１ｂ回転子
２指針（被駆動部材）
４駆動回路
４１ａＣＰＵ（制御手段）
４１ｂメモリ
４１ｃモータ駆動回路
４１ｄゼロ位置検出回路（ゼロ位置検出手段）
５ストッパ

Claims

励磁コイルおよび前記励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、
前記回転子の回転に連動する被駆動部材と、
前記被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させるストッパと、
前記励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、
前記回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧を検出する検出素子と、
前記検出素子で検出された前記誘導電圧に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備え、
前記制御手段は、通常動作時には、入力される角度データ信号に基づき前記回転子をマイクロステップ駆動方式で正逆回転させるための複数の励磁ステップで電気的１サイクルが構成される第１の励磁パターンを生成して前記励磁コイルに供給し、前記被駆動部材をゼロ位置へ戻すゼロ位置検出処理時には、前記第１の励磁パターン中の複数の励磁ステップの一部を複数の誘導電圧検出用励磁ステップに変換した第２の励磁パターンを生成して前記励磁コイルに供給し、
前記第１の励磁パターンにおける複数の励磁ステップは、デューティ比が０％から１００％の間で段階的に増加または減少するようにＰＷＭ制御された励磁信号を含み、
前記第２の励磁パターンにおける前記複数の誘導電圧検出用励磁ステップは、デューティ比０％または１００％の励磁信号を含み、
前記第２の励磁パターンは、前記１サイクルにおける電気的９０度毎が、前記誘導電圧を検出するための前記複数の誘導電圧検出用励磁ステップと、複数の回転用励磁ステップとを含み、前記複数の誘導電圧検出用励磁ステップの合計時間長を第１の所定時間長とし、前記複数の回転用励磁ステップの合計時間長を第２の所定時間長としたとき、前記第２の所定時間長は前記第１の所定時間長より長く設定されている
ことを特徴とするステッパモータの駆動装置。