JP4259687B2

JP4259687B2 - ステッピングモータを制御する方法及び装置

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Publication number: JP4259687B2
Application number: JP23238499A
Authority: JP
Inventors: イヴ・ゲラン; ルドルフ・バグマン
Original assignee: ウーテーアー・エス・アー・マニファクチュール・オロロジェール・スイス
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: JP2000069793A; SG89288A1; US6025690A; EP0982846B1; EP0982846A1; HK1026078A1; TW434998B; CN1245996A; CN1183657C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石を備えたロータと、コイルと、コイルと磁石を磁気結合させるステータとを有するステッピングモータを制御する方法であって、
第１極性と、第１極性と反対の第２極性とを交互に有する連続駆動パルスをコイルに加えて、それぞれの駆動パルスのときにコイルに所定の電気エネルギ量を供給する段階と、
各駆動パルスの後に、その駆動パルスに応答したロータの回転または非回転を検出する段階と、
その検出の相関的要素としてその電気エネルギ量を調節する段階とを含む方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、この方法を実施する装置、すなわち、永久磁石を備えたロータと、コイルと、コイル及び磁石を磁気結合させるステータとを有するステッピングモータを制御する装置であって、
第１極性と、第１極性と反対の第２極性とを交互に有する連続駆動パルスをコイルに加えて、それぞれの駆動パルスのときにコイルに所定の電気エネルギ量を供給できるようにする駆動パルス発生手段と、
各駆動パルスの後に、その駆動パルスに応答したロータの回転または非回転を表す検出信号を発生する検出手段と、
その検出信号に応じて電気エネルギ量を調節する調節手段とを備えた装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
特に米国特許第４，２１２，１５６号に開示されているこの形式の方法と装置は、ステッピングモータが消費する電気エネルギの総量を減少させようとしている。携帯用及び／または小型の装置、例えば電子時計にステッピングモータを使用する時、そのような減少は特に望ましい。他がすべて等しいならば、ステッピングモータの電力消費量をこのように減少させることによって、一般的にバッテリで形成されている装置給電用の電源の寿命を延ばすか、そのような電源が占める容積を縮小することができる。
【０００４】
ステッピングモータが消費する電気エネルギ量を減少させるために、上記の従来方法は、モータのロータが一定数の駆動パルスに応答して正確に回転した時、次の駆動パルスのときにモータコイルに供給する電気エネルギ量を減少させる段階を含む。さらに、この方法は、モータロータが駆動パルスに応答して正確に回転しなかった時、抜けたステップをロータが正すに十分な電気エネルギ量をコイルに供給する間、補正パルスをモータコイルに加える段階と、後続の駆動パルスの持続中にコイルに供給される電気エネルギ量を最大値まで増加させる段階とを含む。
【０００５】
その結果、何らかの理由でモータロータが駆動パルスに応答して回転しなかった場合、次の駆動パルスのときにモータコイルに供給される電気エネルギ量は必ずその最大値になる。
【０００６】
この周知の方法は原則的に、モータコイルに実際に供給される電気エネルギ量をその最小値、すなわちロータを正確に回転させるためにコイルに最小限、供給しなければならない電気エネルギ値に近づけることができることがわかるであろう。
【０００７】
しかし、ステッピングモータの様々な構成部品の製造と組み立てに一定の寸法及び／または位置決め公差を許容しなければならないことは周知である。
【０００８】
このため、例えば、そのようなモータなどのロータの磁化軸線がロータの回転軸線と交差しないことがある。同様に、この回転軸線は、ロータ磁石が位置するステータの開口の軸線及びこの磁石で形成される円筒形の軸線のいずれにも必ずしも正確に一致しない。
【０００９】
そのような場合、ステッピングモータのロータがその角位置の相関的要素として受ける位置決め偶力の変化が、ロータが動作するステップによって異なる。
【００１０】
また、ステッピングモータのロータ磁石の磁化軸線はこの磁石で形成される円筒形の軸線に対して正確には垂直でないことがある。そのような場合、磁石の磁極の一方が円筒形の一方の端面に他方より近くなり、第２磁極が第１端面よりこの他方の端面に近くなることは明らかである。
【００１１】
そのような場合、ロータの一方の端面の一部分に近接した位置でそれと向き合った強磁性材料からなる部品、例えば、ロータのピニオンと噛み合う歯車が存在することも、ロータに加えられる位置決め偶力の変化がロータが動作するステップによって異なるという結果をもたらす。
【００１２】
また、ステッピングモータは連続的な外部磁界を受けることがある。そのような場合も、モータのロータに加わる位置決め偶力の変化が、ロータが動作するステップによって異なる。
【００１３】
図１は、上記の場合の一方及び／または他方においてステッピングモータのロータが受ける位置決め偶力ＣＰの変化の一例をそのロータの角位置αの関数として示している。
【００１４】
図１では、ロータの２つの安定静止位置がそれぞれＲ１及びＲ２で示されている。さらに、ロータが位置Ｒ１から位置Ｒ２に、また位置Ｒ２からＲ１に回転する時のステップが、それぞれＰ１及びＰ２で示されている。
【００１５】
当該技術の専門家には周知のように、モータのロータがステップＰ１を実施するための駆動パルスとロータがステップＰ２を実施するための駆動パルスとは逆の極性を有していなければならない。以下の説明では、これらの駆動パルスをそれぞれ任意に正及び負と呼ぶ。
【００１６】
図１において、モータのロータの安定静止位置Ｒ１及びＲ２は正確に正反対ではなく、ロータはステップＰ１を実施する時に１８０゜より多く、またステップＰ２を実施する時に１８０゜より少なく回転することがわかるであろう。
【００１７】
しかし、特に軸線αと位置決め偶力ＣＰの負の部分を表す曲線、すなわちロータの回転に抵抗する偶力ＣＰの部分とで囲まれた表面は、本例では、ロータがステップＰ１を実施する時がステップＰ２を実施する時よりも相当に大きいことがわかるであろう。
【００１８】
図１において、これらの２つの表面に陰影線でつけて、それぞれをＮ１及びＮ２で表している。
【００１９】
当該技術の専門家には周知のように、多くの場合、特にステッピングモータを時計に使用する時、ロータがステップを実施するためにモータのコイルに供給しなければならない最小電気エネルギ量は、ほとんどの時にほぼ独占的にこの表面の寸法によって決まる。
【００２０】
このため、本例ではこの最小電気エネルギ量は、これらの場合のすべてでほとんどの時に、ステッピングモータのロータがステップＰ１を実施しなければならない時がステップＰ２を実施しなければならない時よりも相当に大きい。
【００２１】
そのようなモータを上記の従来の方法に従って制御する時、各駆動パルスの持続中にコイルに供給される電気エネルギ量は、このモータのロータが正の駆動パルスに応答してステップＰ１を正確に実施するために必要である量を下回ることはありえないことがわかるであろう。その結果、各負駆動パルスの間にモータのコイルに供給される電気エネルギ量は、モータロータがステップＰ２を正確に実施するために必要な量より常に相当に大きい。各負駆動パルスの間モータのコイルに供給される過剰電気エネルギ量が全くの無駄になることは明らかである。
【００２２】
また、モータのロータが駆動パルスに応答して回転しなかった理由が、次の駆動パルスがコイルに加えられる時点ですでに存在していないこともある。
【００２３】
例えば、モータが駆動パルスの持続中に衝撃を受けた場合、モータのロータはその駆動パルスに応答して回転することができない。
【００２４】
さらに例を挙げると、ロータが駆動する歯車列の歯車の１つに欠陥がある場合も、モータロータは駆動パルスに応答して回転することができない。歯車列におけるこの歯車の位置に従って、この欠陥が原因のロータの非回転は、非常に多数の駆動パルスがコイルに加えられた後に再発するだけであろう。
【００２５】
また、いずれの場合でも、ロータが回転しなかった時の駆動パルスに後続し、その極性と反対の極性を有する駆動パルスのときにモータコイルに供給される電気エネルギ量が不必要に大きく、この電気エネルギの大部分がやはり全くの無駄になる。
【００２６】
このように、以上に記載した従来の方法は、もちろんこの方法を実施する装置と共に、ステッピングモータが消費する電気エネルギ量を所望されるほどに減少させることができない。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ステッピングモータが消費する電気エネルギ量を以上に記載した従来の方法の場合よりもさらに減少させることができるステッピングモータの制御方法を提供することである。
本発明の別の目的は、上記方法を実施するための装置を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明方法は、永久磁石を備えたロータと、コイルと、コイル及び磁石を磁気結合させるステータとを有するステッピングモータを制御する方法において、
第１極性と、第１極性と反対の第２極性とを交互に有する連続駆動パルスをコイルに加えて、その駆動パルスの各々のときにコイルに所定の電気エネルギ量を供給する段階と、
各駆動パルスの後に、その駆動パルスに応答したロータの回転または非回転を検出する段階と、
その検出の相関的要素としてその所定の電気エネルギ量を調節する段階とを含む方法であって、
その調節が、第１極性を有する駆動パルスと第２極性を有する駆動パルスとの場合で別々に実施されることを特徴とする方法である。
【００２９】
本発明装置は、永久磁石を備えたロータと、コイルと、コイル及び磁石を磁気結合させるステータとを有するステッピングモータを制御する装置において、
第１極性と、第１極性と反対の第２極性とを交互に有する連続駆動パルスをコイルに加えて、その駆動パルスの各々の持続中にコイルに所定の電気エネルギ量を供給できるようにする駆動パルス発生手段と、
各駆動パルスの後に、その駆動パルスに応答したロータの回転または非回転を表す検出信号を発生する検出手段と、
その検出信号に応じて電気エネルギ量を調節する調節手段とを備えた装置であって、
調節手段が、第１極性を有する駆動パルスと第２極性を有する駆動パルスとの場合で別々に電気エネルギ量を調節するように構成されていることを特徴とする装置である。
【００３０】
本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図２に示されている実施形態において、本発明に従った装置１は、機械式時刻表示手段、例えば針を有する電子時計に使用されて、その手段を駆動するステッピングモータを制御するためのものである。
【００３２】
このステッピングモータは、図２に参照番号２で概略的に示されているが、本例では単一コイルと、二極式永久磁石を有するロータと、コイル及びロータ磁石を磁気結合させるステータと、ロータに２つの安定静止位置のいずれか一方に保持または復帰させようとする位置決め偶力を加える手段とを備えている。モータ２のコイルだけが参照番号３で図示されている。
【００３３】
しかし、本発明はこの形式のステッピングモータの制御に限定されず、コイルの数、ロータの永久磁石の磁極の数及びその安定静止位置の数がいずれのものも含む他の形式のステッピングモータの制御にも使用できることは、当該技術の専門家であれば容易に理解できるであろう。また、本発明は時計のステッピングモータの制御に限定されず、他のいずれの形式の装置の一部を形成するステッピングモータの制御にも使用できることも、当該技術の専門家にはわかるであろう。
【００３４】
上記形式のステッピングモータを制御するために、第１極性とこの第１極性と反対の第２極性とを交互に有する駆動パルスをコイルに加える必要があり、これらの駆動パルスは、個々の場合に従って、定電圧パルスと呼ばれる形式か、定電流パルスと呼ばれる形式である。
【００３５】
上記のように、以下の説明では第１極性を有する駆動パルスと第２極性を有する駆動パルスとを任意にそれぞれ正及び負と呼ぶ。
【００３６】
装置１は増幅器４を含むが、これは周知の回路であるので、ここでは詳細に説明しない。
【００３７】
簡単に説明すると、増幅器４は、それぞれコイル３の端子の１つに接続された２つの出力部４ａ及び４ｂを有している。増幅器４はさらに、２つの入力部４ｃ及び４ｄを有しており、本例では、その入力部４ｃが論理状態「１」にある間は正の定電圧駆動パルスを、入力部４ｄが論理状態「１」にある間は負の定電圧駆動パルスをコイル３に供給するように構成されている。増幅器４はさらに、それの入力部４ｃ及び４ｄの両方が論理状態「０」にある間、すなわち、１つの駆動パルスの終わりから次の駆動パルスの始めまでの間はコイル３を短絡させるように構成されている。
【００３８】
増幅器４はさらに出力部４ｅを有しており、コイル３が駆動パルスの終わりに短絡された後もコイル３をまだ流れている電流の強さを表す測定信号ＳＭをこの出力部に４ｅに供給するように構成されている。
【００３９】
増幅器４の入力部４ｃ及び４ｄは、それぞれＡＮＤゲート５の出力部及びＡＮＤゲート６の出力部に接続されており、これらの両ＡＮＤゲート５及び６のそれぞれの入力部はＯＲゲート７の出力部に接続されている。
【００４０】
ＡＮＤゲート５及び６の第２入力部は、それぞれＤフリップフロップ８の直接出力部Ｑおよび反転出力部Ｑ^*に接続されている。
【００４１】
Ｄフリップフロップ８は、タイムベース回路９の出力部９ａに接続されたクロック入力部Ｃ１と、自身の反転出力部Ｑ^*に接続されたデータ入力部Ｄとを有している。
【００４２】
タイムベース回路９は周知の回路であるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、本例では、その出力部９ａから１Ｈｚの周波数を有するパルスから成る周期的信号ＳＴ１を発生するように構成されている。また、タイムベース回路９には、やはり本例では、１０２４Ｈｚの周波数を有するパルスから成る別の周期的信号ＳＴ２を発生する第２出力部９ｂが設けられている。
【００４３】
タイムベース回路９の出力部９ａは、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０の制御入力部Ｓにも接続されており、このフリップフロップ１０の直接出力部ＱはＡＮＤゲート１１の第１入力部と、ＯＲゲート７の第１入力部とに接続されている。ＡＮＤゲート１１の第２入力部は、タイムベース回路９の出力部９ｂに接続されており、このＡＮＤゲート１１の出力部はカウンタ１２のクロック入力部Ｃ１に接続されている。
【００４４】
カウンタ１２は、個別には図示されていないが従来通りに接続された３つのフリップフロップから成り、それらの直接出力部がカウンタ１２の出力部１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを形成している。
【００４５】
カウンタ１２はさらに、インバータ１３を介してＲ−Ｓフリップフロップ１０の出力部Ｑに接続されたゼロリセット入力部Ｒを有している。
【００４６】
やはり従来通りに、カウンタ１２の入力部Ｒが論理状態「１」である間、すなわち、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０の出力部Ｑが論理状態「０」である間、カウンタ１２の３つの出力部１２ａ、１２ｂ及び１２ｃは論理状態「０」に保持される。
【００４７】
カウンタ１２の入力部Ｒが論理状態「０」である間、後述するようにＡＮＤゲート１１の出力部を介してカウンタ１２の入力部Ｃ１に加えられる各パルスに応答して、出力部１２ａ、１２ｂ及び１２ｃの論理状態「０」または「１」によって形成される２進数が１単位ずつ増加する。このため、この２進数は、以下の説明でＢ１と呼ばれるが、０００から１１１まで変化することができる。
【００４８】
本装置１はさらに２進比較器１４を含み、その３つの第１入力部１４ａ、１４ｂ及び１４ｃはそれぞれカウンタ１２の出力部１２ａ、１２ｂ及び１２ｃに接続されている。この比較器１４はまた、３つの第２入力部１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆと共に、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０のゼロリセット入力部に接続された出力部Ｓを有している。
【００４９】
比較器１４は周知の回路であるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、それの第１入力部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び第２入力部１４ｄ、１４ｅ、１４ｆの論理状態「０」または「１」によって形成される２つの２進数が同一である時だけ、出力部Ｓが論理状態「１」になる。すべての他の状態では、比較器１４の出力部の論理状態は「０」である。
【００５０】
本装置１はまた、３つの第１入力部１５ａ、１５ｂ及び１５ｃと、３つの第２入力部１５ｄ、１５ｅ及び１５ｆと、それぞれ比較器１４の入力部１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆに接続された３つの出力部１５ｇ、１５ｈ及び１５ｉと、フリップフロップ８の反転入力部Ｑ^*に接続された制御入力部Ｅとを有するスイッチ１５を備えている。
【００５１】
スイッチ１５は周知の回路であるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、入力部Ｅの論理状態が「０」か「１」かに従って、出力部１５ｇ、１５ｈ及び１５ｉを第１入力部１５ａ、１５ｂ及び１５ｃまたは第２入力部１５ｄ、１５ｅ及び１５ｆに接続するように構成されている。
【００５２】
本装置１はさらに、それぞれスイッチ１５の第１入力部１５ａ、１５ｂ及び１５ｃに接続された３つの出力部１６ａ、１６ｂ及び１６ｃを有するカウンタ１６と、それぞれスイッチ１５の第２入力部１５ｄ、１５ｅ、１５ｆに接続された３つの出力部１７ａ、１７ｂ、１７ｃを有するカウンタ１７とを備えている。カウンタ１６、１７の各々はさらに、クロック入力部Ｃ１とゼロリセット入力部Ｒとを有している。
【００５３】
カウンタ１６、１７は同一であって、それぞれ個別には図示しないが従来通りに縦続接続された５つのフリップフロップより成る。しかし、それぞれの出力部１６ａないし１６ｃ及び１７ａないし１７ｃを形成するのは、これらのカウンタ１６、１７の最後の３つのフリップフロップの反転出力部である。
【００５４】
その結果、一方では、カウンタ１６の入力部Ｒまたはカウンタ１７の入力部Ｒが論理状態「１」である時、それぞれの出力部１６ａないし１６ｃまたは１７ａないし１７ｃの論理状態が２進数の１１１を形成し、これは、誰でもわかるように、１０進数の７に相当する。
【００５５】
その結果、他方では、カウンタ１６の入力部Ｒが論理状態「０」である時、カウンタ１６の入力部Ｃ１は、それの出力部１６ａないし１６ｃの論理状態「０」または「１」によって形成される２進数を１単位だけ減少させるために４つの連続パルスを受け取らなければならない。この２進数をＢ２と呼ぶ。
【００５６】
同様に、カウンタ１７の入力部Ｒが論理状態「０」である時、カウンタ１７の入力部Ｃ１は、それの出力部１７ａないし１７ｃの論理状態「０」または「１」によって形成される２進数を１単位だけ減少させるために４つの連続パルスを受け取らなければならない。この２進数をＢ３と呼ぶ。
【００５７】
当該技術の専門家であれば容易に理解できる理由から、カウンタ１６及び１７はさらに、２進数Ｂ２及びＢ３が所定の最小値、例えば０１１より小さくなることができないように構成されている。このため、以下に説明する状況において、これらの２進数Ｂ２及びＢ３は１１１から０１１まで、すなわち、１０進数で７から３まで変化することができる。
【００５８】
カウンタ１６のクロック入力部Ｃ１及びゼロリセット入力部Ｒは、それぞれＡＮＤゲート１８の出力部及びＡＮＤゲート１９の出力部に接続されており、これらのＡＮＤゲートの各々の第１入力部はＤフリップフロップ８の直接出力部Ｑに接続されている。さらに、カウンタ１７のクロック入力部Ｃ１及びゼロリセット入力部Ｒは、それぞれＡＮＤゲート２０の出力部及びＡＮＤゲート２１の出力部に接続されており、これらのＡＮＤゲートの各々の第１入力部はＤフリップフロップ８の反転出力部Ｑ^*に接続されている。
【００５９】
本装置１はまた、入力部２２ａを有する検出器回路２２を備えており、入力部２２ａは増幅器４の出力部４ｅに接続されているために、各駆動パルスの終わりに短絡された後もコイル３をまだ流れている電流を表す信号ＳＭを受け取る。
【００６０】
ステッピングモータのコイルが駆動パルスの後に短絡された時にコイルをまだ流れている電流の変化が、モータが駆動パルスに応答して正確に回転したか否かに応じて異なることは、当該技術の専門家には周知である。また、この変化の違いを分析する様々な方法や、ロータの回転または非回転を表す検出信号を発生する方法も、当該技術の専門家には周知である。
【００６１】
このため、検出器２２についてはここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、本例では、検出器２２は２つの出力部２２ｂ及び２２ｃを有しており、各駆動パルスの後にそれが発生する検出信号が、モータ２のロータが駆動パルスに応答して正確に回転したか否かに応じて出力部２２ｂまたは出力部２２ｃに現れる短パルスによって形成されるように構成されている。
【００６２】
検出器２２の出力部２２ｂ及び２２ｃは、それぞれＡＮＤゲート１８及び２０の第２入力部と、ＡＮＤゲート１９及び２１の第２入力部とに接続されている。
【００６３】
本装置１はさらに、ＯＲゲート７の第２入力部に接続された出力部２３ａと、検出器２２の出力部２２ｃに接続された入力部２３ｂとを有するパルス発生器２３を備えている。
【００６４】
パルス発生器２３の実現は当該技術の専門家にはまったく問題にならないためにここでは詳細に説明しないが、パルス発生器２３は、その入力部２３ｂに受け取る各パルスに応答して、出力部２３ａに比較的長い持続時間を有する別のパルスを発生する。
【００６５】
以下の説明から明らかになるように、この持続時間は、モータ２のロータが駆動パルスに応答して正確に回転しなかった時毎にコイル３に加えられ、抜けたステップをロータに実施させる補正パルスが有していなければならない持続時間である。そのため、この持続時間は、コイル３に加えられる駆動パルスの最長のものより長いが、個々の場合に応じて異なる幾つかの要因によって決まるため、ここではさらに特定することができない。
【００６６】
本装置１の作用は、以上の説明から当該技術の専門家には問題なく理解されるであろうから、ここでは詳細に説明しない。
【００６７】
簡単に説明すると、タイムベース回路９が発生する各信号パルスＳＴ１がＤフリップフロップ８の出力部Ｑ及びＱ^*の論理状態を変化させる。
【００６８】
同時に、この信号パルスＳＴ１はＲ−Ｓフリップフロップ１０の出力部Ｑを論理状態「１」に変える。その結果、論理状態「１」に変化したのがＤフリップフロップ８の出力部Ｑか出力部Ｑ^*かに応じて、増幅器４の入力部４ｃまたは入力部４ｄが論理状態「１」に変化する。このため、増幅器４は、第１の場合には正の、第２の場合には負の駆動パルスをコイルに加え始める。さらに、論理状態「１」に変化したのがＤフリップフロップ８の出力部Ｑか出力部Ｑ^*かに応じて、スイッチ１５を介して比較器１４の入力部１４ｄないし１４ｆに加えられるのが、カウンタ１６の出力部１６ａないし１６ｃに現れる２進数Ｂ２か、カウンタ１７の出力部１７ａないし１７ｃに現れる２進数Ｂ３である。入力部Ｅは第１の場合には論理状態「０」で、第２の場合には論理状態「１」である。
【００６９】
言い換えると、比較器１４の入力部１４ｄないし１４ｆは、増幅器４がコイル３に加える駆動パルスが正か負かに応じて、２進数Ｂ２または２進数Ｂ３を受け取る。
【００７０】
Ｒ−Ｓフリップフロップ１０の出力部Ｑが論理状態「１」に変わることによって、カウンタ１２はＡＮＤゲート１１を介して入力部Ｃ１に受け取る信号パルスＳＴ２をカウントし始める。このため、入力部Ｒが論理状態「１」であったので前に０００であったカウンタ１２の２進数Ｂ１が増加し始める。
【００７１】
この２進数Ｂ１が前述した比較器１４の入力部１４ａないし１４ｆに現れる２進数Ｂ２またはＢ３と等しくなった時、この比較器４の出力部Ｓが論理状態「１」に変わる。その結果、その時まで論理状態「１」であった増幅器４の入力部４ｃまたは入力部４ｄと共に、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０の出力部Ｑが再び論理状態「０」に変わる。このため、以上に記載したようにしてコイル３に加え始められていた駆動パルスが中断される。
【００７２】
各正駆動パルスの持続時間は、この正駆動パルスの持続中にカウンタ１６の出力部１６ａないし１６ｃに現れる２進数Ｂ２の値によって決定されることはわかるであろう。同様に、各負駆動パルスの持続時間は、この負駆動パルスの持続中にカウンタ１７の出力部１７ａないし１７ｃに現れる２進数Ｂ３の値によって決定される。本例では、これらの持続時間は信号ＳＴ２の持続時間の３倍から７倍まで、すなわち、約２．９３ミリ秒から約６．８４ミリ秒まで変化することができる。
【００７３】
本例の場合のように、定電圧駆動パルスのときにステッピングモータのコイルに供給される電気エネルギ量は、特にその駆動パルスの持続時間によって決まる。そのため、この場合、正駆動パルスの持続中または負駆動パルスの間にコイル３に供給される電気エネルギ量は、それぞれ２進数Ｂ２または２進数Ｂ３によって決まる。この電気エネルギ量はモータの供給電圧及びモータの電気特徴などの他の要因にも依存しているため、それをさらに特定することはできない。この電気エネルギ量は、それぞれ２進数Ｂ２またはＢ３の値が０１１である時に最小値になり、２進数Ｂ２またはＢ３の値が１１１である時に最大値になると言えるだけである。
【００７４】
上記のように中断された駆動パルスがモータ２のロータを正確に回転させた場合、検出器２２の出力部２２ｂが検出パルスを発生し、このパルスは、その駆動パルスが正か負かに応じて、それぞれゲート１８またはゲート２０を介してカウンタ１６またはカウンタ１７のクロック入力部Ｃ１に供給される。このため、カウンタ１６またはカウンタ１７の内容が変更され、必要ならば、２進数Ｂ２または２進数Ｂ３が、その最小値０１１にまだ達していない場合に１単位だけ減少する。
【００７５】
中断された駆動パルスがモータ２のロータを正確に回転させなかった場合、検出パルスを発生するのは検出器２２の出力部２２ｃである。この検出パルスは、一方ではパルス発生器２３の出力部２３ａから前述したように長い持続時間のパルスを供給させる。この長い持続時間のパルスによって、同じ長い持続時間を有すると共に、モータ２のロータが回転しなかった時の駆動パルスと同じ極性を有する補正パルスが増幅器４を介してコイル３に加えられる。
【００７６】
この同じ検出パルスが、その駆動パルスが正か負かに応じて、それぞれゲート１９またはゲート２１を介してカウンタ１６またはカウンタ１７のゼロリセット入力部Ｒにも供給される。
【００７７】
その時、第１の場合の２進数Ｂ２または第２の場合の２進数Ｂ３が最大値１１１になり、他方の２進数の値は変更されない。
【００７８】
２進数Ｂ２及びＢ３は、必要に応じて互いに独立的に変更されることがわかるであろう。
【００７９】
従って、従来の装置によって制御されるステッピングモータとは異なって、正駆動パルスの間及び負駆動パルスの間にコイル３に供給される電気エネルギ量も、必要に応じて互いに独立的に変更されることになる。
【００８０】
さらに正確に言い換えれば、所定の極性を有する、例えば、正の駆動パルスに応答したモータ２のロータの回転または非回転は、同じ極性を有する後続の駆動パルスの間にコイル３に供給される電気エネルギ量に影響を与えるだけで、他方の極性、すなわち、本例では負極性を有する後続の駆動パルスのときにコイル３に供給される電気エネルギ量にはまったく影響を与えない。
【００８１】
一例として、正及び負の駆動パルスの持続中にコイル３に供給される電気エネルギ量が共にそれぞれの最小値を有する場合について考えてみよう。その時に何らかの理由でモータ２のロータが正の駆動パルスに応答して正確に回転しない場合、後続の正の駆動パルス中にコイル３に供給される電気エネルギ量は実際にその最大値まで増加するが、後続の負の駆動パルス中にコイル３に供給される電気エネルギ量は変更されない。このため、後者の電気エネルギ量は、モータ２のロータがこれらの負駆動パルスに応答して正確に回転し続ける限り、最小値に維持されるであろう。
【００８２】
従来の装置によって実施される従来の方法に従ってステッピングモータを制御した時にしばしば発生し、かつこのモータのロータが一定の極性を有する駆動パルスに応答して回転しない時に、逆の極性を有する直後の駆動パルスの間にモータコイルに供給される電気エネルギ量をその最大値まで増加させることによる電気エネルギの不必要な浪費は、上記の装置１などの装置によってモータを制御した時に回避される。
【００８３】
従って、他のことがすべて同一であれば、ステッピングモータを制御するために装置１などの装置によって本発明に従った方法を実施することによって、そのモータが一部を成す器具に給電する電源の寿命が長くなるか、そのような電源が占める容積が減少し、このことは従来の方法及び装置に対比した本方法及び装置の大きな利点である。
【００８４】
同じ方法を実施すると共に以上に記載した装置１と同じ利点を有している本発明に従った装置の他の様々な実施形態を本発明の範囲から逸脱しないで達成できることは明らかである。
【００８５】
特に、本発明に従った装置は、適当にプログラムされると共に、各駆動パルスのときに必要な電気エネルギをモータのコイルに供給することができるインターフェースを備えたマイクロコンピュータの形で達成されることができる。
【００８６】
同様に、本発明に従った装置は、それが発生する駆動パルスが定電流駆動パルスであるように構成することができる。そのような場合、モータのコイルに供給される電気エネルギ量を、その時にこのコイルを流れている電流の強さに作用することによって変更できることは、当該技術の専門家には周知であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】様々な場合にステッピングモータのロータが受ける位置決め偶力の変化の一例をロータの角位置の関数として示したグラフである。
【図２】本発明に従った装置の非制限的な例である実施形態を概略的に示している。
【符号の説明】
２ステッピングモータ、３コイル、４増幅器、
５、６ＡＮＤゲート、７ＯＲゲート８Ｄフリップフロップ、
９タイムベース回路、１０Ｒ−Ｓフリップフロップ、
１１ＡＮＤゲート、１２カウンタ、１３インバータ、
１４２進比較器、１５スイッチ、１６、１７カウンタ、
１８、１９、２０、２１ＡＮＤゲート、２２検出回路

Claims

永久磁石を備えたロータと、コイル（３）と、そのコイル（３）及び前記磁石を磁気結合させるステータとを有するステッピングモータ（２）を制御する方法において、
第１極性と、その第１極性と反対の第２極性とを交互に有する連続駆動パルスを前記コイル（３）に加えて、それぞれの駆動パルスのときに前記コイル（３）に所定の電気エネルギ量を供給する段階と、
前記駆動パルスの各々の後に、前記駆動パルスに応答する前記ロータの回転または非回転を検出する段階と、
その検出に応じて前記電気エネルギ量を調節する段階とを含む方法であって、
前記ロータの回転が検出されて最小値にまだ達していない場合にはエネルギー量が減じられ、前記ロータの非回転が検出された場合にはエネルギー量が最大値まで増加させられ、そして
前記調節が、前記第１極性を有する前記駆動パルスと前記第２極性を有する前記駆動パルスとの場合で別々に実施されることを特徴とする方法。
永久磁石を備えたロータと、コイル（３）と、そのコイル（３）及び前記磁石を磁気結合させるステータとを有するステッピングモータ（２）を制御する装置において、
第１極性と、その第１極性と反対の第２極性とを交互に有する連続駆動パルスを前記コイル（３）に加えて、それぞれの駆動パルスのときに前記コイル（３）に所定の電気エネルギ量を供給する駆動パルス発生手段（４〜９）と、
前記駆動パルスの各々の後に、前記駆動パルスに応答したロータの回転または非回転を表す検出信号を発生する検出手段（２２）と、
前記検出信号に応じて前記電気エネルギ量を調節する調節手段（１０〜２１）とを備えた装置であって、
前記ロータの回転が検出されて最小値にまだ達していない場合には、前記調節手段によってエネルギー量が減じられ、前記ロータの非回転が検出された場合には、前記調節手段によってエネルギー量が最大値まで増加させられ、そして
前記調節手段（１０〜２１）が、前記第１極性を有する前記駆動パルスと前記第２極性を有する前記駆動パルスとの場合で別々に前記電気エネルギ量を調節するように構成されていることを特徴とする装置。
前記パルス発生手段（４〜９）が、
第１状態及び第２状態を交互に有する交互信号を発生する手段（８，９）と、その交互信号の前記第１状態及び前記第２状態に応答してそれぞれ前記第１極性及び前記第２極性を有する前記駆動パルスを前記コイル（３）に供給すると共に、決定信号に応答して前記電気エネルギ量を決定する整形手段（４〜６）とを有しており、前記調節手段（１０〜２１）が、
入力部（１４ｄ〜１４ｆ）を有し、その入力部（１４ｄ〜１４ｆ）に加えられたデータ信号に応答して前記決定信号を発生するように構成されている決定手段（１０〜１４）と、
第１記憶信号（Ｂ２）を記憶し、前記決定信号及び前記交互信号の前記第１状態に応答してその記憶信号（Ｂ２）を変更する第１記憶手段（１６、１８、１９）と、第２記憶信号（Ｂ３）を記憶し、前記検出信号及び前記交互信号の前記第２状態に応答してその第２記憶信号（Ｂ３）を変更する第２記憶手段（１７、２０、２１）と、
前記交互信号の前記第１状態及び前記第２状態に応答して、それぞれ前記入力部（１４ｄ〜１４ｆ）にその時の前記データ信号を構成する前記第１記憶信号（Ｂ２）及びその時の前記データ信号を構成する前記第２記憶信号（Ｂ３）を加えるスイッチング手段（１５）とを有しており、
これによって前記電気エネルギ量が、前記第１極性を有する前記駆動パルスの間は前記第１記憶信号（Ｂ２）によって、また前記第２極性を有する前記駆動パルスの間は前記第２記憶信号（Ｂ３）によって決定されるようにした請求項２記載の装置。