JP4825588B2 - Stepper motor device and stepper motor control method - Google Patents
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Description
本発明は、ステッパモータ装置及びステッパモータの制御方法に係り、特に、指針を駆動するステッパモータ装置及びステッパモータの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a stepper motor device and a stepper motor control method, and more particularly to a stepper motor device that drives a pointer and a stepper motor control method.
従来から、上述したステッパモータ装置を用いたものとして、例えば車両の指示装置が知られている。この指示装置は、速度センサなど各種センサの計測値を示す目盛りが設けられた文字板と、この文字板上の目盛りを指示する指針とを備え、この指針を駆動するムーブメントとしてステッパモータが用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a vehicle indicating device is known as a device using the above-described stepper motor device. This indicating device includes a dial plate provided with a scale indicating the measurement values of various sensors such as a speed sensor, and a pointer indicating the scale on the dial plate, and a stepper motor is used as a movement for driving the pointer. ing.
このステッパモータ装置は、周期的に変化する駆動信号を供給し、周期的にステッパモータ内部の励磁コイルの励磁状態を変化させることにより、この励磁コイルに囲まれたマグネットロータに回転トルクを発生させてステッパモータを回転させる。 This stepper motor device supplies a drive signal that changes periodically, and periodically changes the excitation state of the excitation coil in the stepper motor, thereby generating rotational torque in the magnet rotor surrounded by the excitation coil. Rotate the stepper motor.
詳しくは、ステッパモータ装置は指針の現位置θ′と目標指示位置θとの差分である移動量(θ−θ′)に応じた位相分の駆動信号をステッパモータに供給して、上記移動量(θ−θ′)分、ステッパモータを回転させる。上記指針の現位置θ′と目標指示位置θとは、ステッパモータ装置内のメモリ内に格納されている。ステッパモータ装置は、ステッパモータに供給した駆動信号に基づいて上記指針の現位置θ′を更新すると共に、各種センサからの計測値に基づいて上記目標指示位置θを更新する。これにより、指針が上記文字板上の上記計測値を指示するようになる。 Specifically, the stepper motor device supplies a drive signal for a phase corresponding to a movement amount (θ−θ ′), which is the difference between the current position θ ′ of the pointer and the target indication position θ, to the stepper motor, and the movement amount The stepper motor is rotated by (θ−θ ′). The current position θ ′ of the pointer and the target indication position θ are stored in a memory in the stepper motor device. The stepper motor device updates the current position θ ′ of the pointer based on the drive signal supplied to the stepper motor, and updates the target indication position θ based on the measurement values from various sensors. As a result, the pointer indicates the measured value on the dial.
ところで、上述した指示装置は、車両の振動あるいは雑音が重畳している各種センサからの計測値の入力などの原因により、指針が本来移動すべき移動量(θ−θ′)と、実際の移動量とが異なる脱調を起こしてしまうことがある。そして、この脱調が繰り返されると、メモリに記憶された指針の現位置θ′と、文字板上の指針の現位置とが異なり、正確な指示を行うことができなくなってしまう。 By the way, the above-described pointing device has a movement amount (θ−θ ′) to which the pointer should move due to the input of measurement values from various sensors on which vehicle vibration or noise is superimposed, and the actual movement. It may cause a step-out with a different amount. If this step-out is repeated, the current position θ ′ of the pointer stored in the memory is different from the current position of the pointer on the dial plate, and an accurate instruction cannot be performed.
そこで、このような問題を解決するために、ステッパモータに片とストッパとを設けている。片は、例えばステッパモータの回転を指針に伝動するための指針側のギアに設けた凸部であり、ステッパモータに連動して回転する。ストッパは、上記片と当接してステッパモータの回転を機械的に停止させる。このストッパは、片と当接したとき、指針が計測値0(=初期化位置)を指示するように設ける。 Therefore, in order to solve such a problem, a stepper motor is provided with a piece and a stopper. The piece is, for example, a convex portion provided on a gear on the pointer side for transmitting the rotation of the stepper motor to the pointer, and rotates in conjunction with the stepper motor. The stopper abuts against the piece and mechanically stops the rotation of the stepper motor. This stopper is provided so that the pointer indicates the measured value 0 (= initialization position) when it comes into contact with the piece.
そして、ステッパモータ装置は、電源が投入される毎に、片がストッパに向かう復帰方向にステッパモータが回転するように駆動信号をステッパモータに供給して、片を強制的にストッパに当接させる初期化動作を行う。これにより、指針が強制的に計測値0で停止する。ステッパモータ装置はまた、メモリ内の現位置θ′を計測値0にリセットする。
Then, each time the power is turned on, the stepper motor device supplies a drive signal to the stepper motor so that the stepper motor rotates in the return direction toward the stopper, thereby forcing the piece into contact with the stopper. Perform initialization. This forcibly stops the pointer at the measured
以上の初期化動作により、メモリに記憶された現位置θ′が計測値0にリセットされているとき、文字板上の指針も計測値0を指示することとなるため、メモリに記憶された指針の現位置θ′と、文字板上の指針の現位置との間の誤差をリセットすることができる。また、電源が投入される毎に計測値0から指針の動作を開始することができる。
By the above initialization operation, when the current position θ ′ stored in the memory is reset to the measured
ところで、ステッパモータ装置に対する電源投入が開始されるタイミングは、イグニッションスイッチがオンしたときだけではない。その他に、クランキングに伴うバッテリ電圧の低下に起因して電源投入が一時的に遮断され、その後バッテリ電圧が復帰して再び電源投入されるタイミングもある。クランキングによる電源の瞬断直前には、燃料計等に用いられている指針はすでにある程度大きな計測値を指示している場合が多い。 By the way, the timing when the power supply to the stepper motor device is started is not only when the ignition switch is turned on. In addition, there is a timing at which the power-on is temporarily interrupted due to a decrease in the battery voltage accompanying the cranking, and then the battery voltage is restored and the power is turned on again. Immediately before the momentary power interruption due to cranking, the guidelines used in fuel gauges and the like often already indicate a somewhat large measured value.
そこで、従来より、クランキングによる電源の瞬断直前にメモリ内に格納されている指針の現位置θ′を保持し、その後に電源投入が復帰したときに指針の現位置θ′から計測値0までの差分だけ、ステッパモータを復帰方向に回転させることが考えられている(例えば特許文献1、2)。これにより瞬断後の電源投入時も計測値0から指針の動作を開始することができる。
しかしながら、図4に示すように、ステッパモータが復帰方向とは逆方向の正転方向に高速に回転している状態で電源の瞬断が発生して、ステッパモータに対する駆動信号の供給が遮断されると、ステッパモータの回転は直ぐに停止せずに慣性力によりしばらく正回転した後に停止する。 However, as shown in FIG. 4, when the stepper motor rotates at a high speed in the forward rotation direction opposite to the return direction, an instantaneous power interruption occurs, and the drive signal supply to the stepper motor is interrupted. Then, the rotation of the stepper motor does not stop immediately, but stops after a positive rotation for a while due to the inertial force.
つまり、メモリ内に格納される指針の現位置θ′としては、電源の瞬断が発生してステッパモータに対する駆動信号の供給遮断が発生したときの指針の指示位置θ1が格納される。これに対して、文字板上の指針の指示位置は、慣性力により回転した誤差角度Δθ分だけ指示位置θ1から正転方向側の位置(θ1+Δθ)となる。 That is, as the current position θ ′ of the pointer stored in the memory, the pointer indicating position θ1 when the power supply is interrupted and the supply of the drive signal to the stepper motor is interrupted is stored. On the other hand, the indication position of the pointer on the dial plate is a position (θ1 + Δθ) on the forward rotation direction side from the indication position θ1 by the error angle Δθ rotated by the inertial force.
このため、上述したように瞬断直前にメモリ内に格納されている指針の現位置θ′から計測値0までの差分だけ、ステッパモータを復帰方向に回転させても、指針は計測値0に到達せずに計測値0から誤差角度Δθ分だけ正転した位置で停止してしまい、計測値0から指針の動作を開始することができないという問題があった。
Therefore, as described above, even if the stepper motor is rotated in the return direction by the difference from the current position θ ′ of the pointer stored in the memory immediately before the momentary interruption to the measured
また、上記問題の対策として例えば瞬断からの復帰後に指針の最大振れ角だけ復帰方向にステッパモータを回転させる駆動信号を供給する方法が考えられる。しかしながら、瞬断直前の文字板上の指針の位置が計測値0に近かった場合、指針が計測値0に到達してもステッパモータに復帰方向の駆動信号が供給され続けて指針の跳ね返りが発生する時間が長くなり、見栄えが悪化してしまう。
Further, as a countermeasure for the above problem, for example, a method of supplying a drive signal for rotating the stepper motor in the return direction by the maximum deflection angle of the pointer after the return from the momentary interruption can be considered. However, if the position of the pointer on the dial plate immediately before the momentary break is close to the measured
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、電源瞬断後に電源が復帰した場合も確実に指針を片とストッパとが当接する初期化位置まで復帰させることができるステッパモータ装置及びステッパモータの制御方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention pays attention to the above-described problems, and a stepper motor device capable of reliably returning the pointer to the initialization position where the piece and the stopper come into contact with each other even when the power is restored after a momentary power interruption. It is an object of the present invention to provide a method for controlling a stepper motor.
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、駆動信号の供給に応じて回転して指針を駆動するステッパモータと、前記ステッパモータの回転に連動する被駆動部材と当接して前記ステッパモータの回転を機械的に停止させて前記指針を初期化位置に強制的に停止させるストッパと、前記指針の現位置が記憶されるメモリ手段とを設けたステッパモータ装置において、電源瞬断直前に前記メモリ手段に記憶された前記指針の現位置を取得する取得手段と、前記電源瞬断後に再び前記電源が投入されると前記取得手段が取得した前記指針の現位置と前記指針の初期化位置との差分だけ前記被駆動部材が前記ストッパに向かう復帰方向に前記ステッパモータが回転するように前記駆動信号を前記ステッパモータに供給する第1初期化駆動手段とを備えると共に、前記電源瞬断直前の前記ステッパモータの回転速度又は回転加速度を検出する速度検出手段と、前記電源瞬断後に再び前記電源が投入されるとさらに前記回転速度又は前記回転加速度に応じた補正量だけ前記復帰方向に前記ステッパモータが回転するように前記駆動信号を前記ステッパモータに供給する第2初期化駆動手段とを備えることを特徴とするステッパモータ装置に存する。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is in contact with a stepper motor that rotates in response to a drive signal to drive a pointer, and a driven member that interlocks with the rotation of the stepper motor. In a stepper motor device comprising a stopper for mechanically stopping the rotation of the stepper motor to forcibly stop the pointer at an initialization position, and a memory means for storing the current position of the pointer, An acquisition means for acquiring the current position of the pointer stored in the memory means immediately before, and an initial position of the pointer and the initial position of the pointer acquired by the acquisition means when the power is turned on again after the instantaneous power interruption. A first initialization for supplying the drive signal to the stepper motor so that the driven member rotates in a return direction in which the driven member moves toward the stopper by a difference from the shift position. And a speed detecting means for detecting the rotational speed or rotational acceleration of the stepper motor immediately before the momentary power interruption, and the rotational speed or the rotation when the power is turned on again after the momentary power interruption. A stepper motor apparatus comprising: a second initialization drive unit that supplies the drive signal to the stepper motor so that the stepper motor rotates in the return direction by a correction amount corresponding to an acceleration.
請求項1記載の発明によれば、第2初期化駆動手段が、指針の現位置と指針の初期化位置との差分に加えて回転速度又は回転加速度に応じた補正量だけ復帰方向にステッパモータが回転するように駆動信号をステッパモータに供給するので、瞬断からの復帰後に発生する慣性に起因した誤差角度を回転速度又は回転加速度に応じた補正量によって補正することができる。 According to the first aspect of the present invention, the second initialization drive means includes a stepper motor in the return direction by a correction amount corresponding to the rotational speed or rotational acceleration in addition to the difference between the current position of the pointer and the initialization position of the pointer. Since the drive signal is supplied to the stepper motor so as to rotate, the error angle caused by the inertia after the recovery from the momentary interruption can be corrected by the correction amount corresponding to the rotation speed or the rotation acceleration.
請求項2記載の発明は、前記電源瞬断直前の前記ステッパモータの回転方向を検出する回転方向検出手段と、前記回転方向検出手段により復帰方向が検出されたとき前記第2初期化駆動手段による前記駆動信号の供給を停止させる停止手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のステッパモータ装置に存する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotation direction detecting means for detecting a rotation direction of the stepper motor immediately before the instantaneous power interruption, and a second initialization driving means when a return direction is detected by the rotation direction detecting means. The stepper motor device according to claim 1, further comprising stop means for stopping the supply of the drive signal.
請求項2記載の発明によれば、停止手段が、回転方向検出手段により復帰方向が検出されたとき第2初期化駆動手段による駆動信号の供給を停止させるので、被駆動部材とストッパとが当接した後に復帰方向への駆動信号が供給され続ける時間を短くすることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the stop means stops the supply of the drive signal by the second initialization drive means when the return direction is detected by the rotation direction detection means, the driven member and the stopper are in contact with each other. It is possible to shorten the time during which the drive signal in the return direction is continuously supplied after the contact.
請求項3記載の発明は、前記第2初期化駆動手段が、前記検出した回転速度又は前記回転加速度で回転中の前記ステッパモータに対する前記駆動信号の供給を停止した時点から前記ステッパモータの回転が停止するまでの間の前記指針の移動量を前記補正量に設定する補正量設定手段をさらに有することを特徴とする請求項1又は2に記載のステッパモータ装置に存する。 According to a third aspect of the present invention, the rotation of the stepper motor starts when the second initialization drive means stops supplying the drive signal to the stepper motor rotating at the detected rotational speed or rotational acceleration. 3. The stepper motor device according to claim 1, further comprising a correction amount setting unit that sets the movement amount of the pointer until the stop is set to the correction amount. 4.
請求項3記載の発明によれば、補正量設定手段が、回転速度又は回転加速度に基づいて復帰方向とは逆方向に回転するステッパモータに対する駆動信号の供給を停止した時点からステッパモータの回転が停止するまでの間の指針の移動量を推定して当該推定した移動量を補正量に設定するので、瞬断からの復帰後に発生する慣性に起因した誤差角度を補正量によって確実に補正することができる。 According to the third aspect of the present invention, the rotation of the stepper motor is started when the correction amount setting means stops supplying the drive signal to the stepper motor that rotates in the direction opposite to the return direction based on the rotational speed or the rotational acceleration. Estimate the movement amount of the pointer until it stops, and set the estimated movement amount as the correction amount, so that the error angle caused by the inertia that occurs after recovery from the momentary interruption is corrected with the correction amount. Can do.
請求項4記載の発明は、前記電源瞬断後に再び前記電源が投入されるとさらに所定角度だけ前記復帰方向に前記ステッパモータが回転するように前記駆動信号を前記ステッパモータに供給する第3初期化駆動手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載のステッパモータ装置に存する。 According to a fourth aspect of the present invention, when the power is turned on again after the instantaneous power interruption, the drive signal is supplied to the stepper motor so that the stepper motor further rotates in the return direction by a predetermined angle. The stepper motor device according to claim 1, further comprising a drive unit.
請求項4記載の発明によれば、第3初期化駆動手段が、指針の現位置と指針の初期化位置との差分、補正量に加えて所定角度だけ復帰方向にステッパモータが回転するように駆動信号をステッパモータに供給するので、振動などに起因して指針に脱調が生じていても所定角度分の復帰方向へのステッパモータの回転により脱調分がキャンセルされる。 According to the invention described in claim 4, the third initialization drive means is configured so that the stepper motor rotates in the return direction by a predetermined angle in addition to the difference between the current position of the pointer and the initialization position of the pointer and the correction amount. Since the drive signal is supplied to the stepper motor, even if the pointer has stepped out due to vibration or the like, the stepping out part is canceled by the rotation of the stepper motor in the return direction by a predetermined angle.
請求項5記載の発明は、駆動信号の供給によって指針を駆動するステッパモータの制御方法であって、電源瞬断後に再び前記電源が投入されると前記電源瞬断直前にメモリ手段に記憶された前記指針の現位置と、前記ステッパモータの回転に連動する被駆動部材のストッパとの当接位置における前記指針の指示位置である初期化位置と、の差分と、前記電源瞬断直前の前記ステッパモータの回転速度又は回転加速度に応じた補正量と、を加算した値を復帰移動量として設定する設定工程と、前記復帰移動量分だけ、前記被駆動部材が前記ストッパに向かう復帰方向に前記ステッパモータが回転するように前記駆動信号を前記ステッパモータに供給する初期化駆動工程とを順次有することを特徴とするステッパモータの制御方法に存する。
The invention according to
請求項5記載の発明によれば、指針の現位置と指針の初期化位置との差分と、補正量とを加算した値に設定された復帰移動量だけ復帰方向にステッパモータが回転するように駆動信号をステッパモータに供給するので、瞬断からの復帰後に発生する慣性に起因した誤差角度を回転速度又は回転加速度に応じた補正量によって補正することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the stepper motor rotates in the return direction by the return movement amount set to the value obtained by adding the difference between the current position of the pointer and the initialization position of the pointer and the correction amount. Since the drive signal is supplied to the stepper motor, it is possible to correct the error angle caused by the inertia generated after the recovery from the momentary interruption by the correction amount corresponding to the rotation speed or the rotation acceleration.
以上説明したように請求項1及び5記載の発明によれば、瞬断からの復帰後に発生する慣性に起因した誤差角度を回転速度又は回転加速度に応じた補正量によって補正することができるので、電源瞬断後に電源が復帰した場合も確実に指針を片とストッパとが当接する初期化位置まで復帰させることができる。
As described above, according to the inventions of
請求項2記載の発明によれば、被駆動部材とストッパとが当接した後に復帰方向への駆動信号が供給され続ける時間を短くすることができるので、指針の不自然な挙動が発生することがない。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to shorten the time during which the drive signal is continuously supplied in the return direction after the driven member and the stopper come into contact with each other, so that an unnatural behavior of the pointer occurs. There is no.
請求項3記載の発明によれば、瞬断からの復帰後に発生する慣性に起因した誤差角度を補正量によって確実に補正することができるので、電源瞬断後に電源が復帰した場合もより確実に指針を片とストッパとが当接する初期化位置まで復帰させることができる。 According to the third aspect of the invention, the error angle caused by the inertia generated after the recovery from the momentary interruption can be reliably corrected by the correction amount. The pointer can be returned to the initialization position where the piece and the stopper abut.
請求項4記載の発明によれば、振動などに起因して指針に脱調が生じていても所定角度分の復帰方向へのステッパモータの回転により脱調分がキャンセルされるので、脱調が生じていてもストッパと指針との当接を検出する位置検出手段を用いることなく、指針を片とストッパとが当接する初期化位置まで復帰させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, even if there is a step out of the pointer due to vibration or the like, the step out is canceled by the rotation of the stepper motor in the return direction by a predetermined angle. Even if it occurs, the pointer can be returned to the initialization position where the piece and the stopper abut without using the position detecting means for detecting the abutment between the stopper and the pointer.
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明のステッパモータの制御方法を実施したステッパモータ装置を組み込んだ指示装置を示す電気回路図である。図2は、図1に示す指示装置の分解斜示図である。この指示装置は、指針1と、この指針1を駆動するステッパモータ装置2とを備えている。指針1は、速度センサなどのセンサの計測値を示す目盛りが設けられた文字板(図2参照)上に設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a pointing device incorporating a stepper motor device that implements the stepper motor control method of the present invention. 2 is an exploded perspective view of the pointing device shown in FIG. The pointing device includes a pointer 1 and a
ステッパモータ装置2は、ステッパモータ3と、このステッパモータ3を回転させる駆動装置4とを備えている。上述したステッパモータ3は、2つの励磁コイル5及び6と、励磁コイル5、6の励磁状態の変化に追従して回転するマグネットロータ7と、マグネットロータ7の駆動力を指針1に伝えるギア8と、図示しないケースとを備えている。
The
マグネットロータ7は、円盤状に設けられ、その外周に沿ってN極S極が交互に5極づつ着磁されている。ギア8は、互いに噛み合う3つから構成されている。そして、3つのギア8の一つはマグネットロータ7の回転軸に固定され、一つは指針1の回転軸に固定されている。残りの一つは、マグネットロータ7に固定されたギアと指針1に固定されたギアとの間に設けられている。
The magnet rotor 7 is provided in a disk shape, and N poles and S poles are alternately magnetized by 5 poles along the outer periphery thereof. The
上記ステッパモータ装置2は、ステッパモータ3の回転に連動する被駆動部材としての片9と、片9と当接してステッパモータ3の回転を機械的に停止させるストッパ10とを有している。片9は、上述したギア8のうち指針1の回転軸に固定されている他方に凸設されている。ストッパ10は、ケースに凸設されている。上述した片9とストッパ10とが当接したときに指針1が文字板に設けた目盛り上の計測値0(初期化位置)を指示するように、指針1がステッパモータ3の回転軸に打ち込まれている。
The
以下、片9がストッパ10に向かうステッパモータ3の回転を復帰方向とする。これに対して、復帰方向と逆方向、即ち片9がストッパ10から離れるステッパモータ3の回転を正転方向とする。
Hereinafter, the rotation of the
次に、駆動装置4の構成について説明する。駆動装置4は、励磁コイル5、6に接続されているマイクロコンピュータ11(以下、μCOM11)を備えている。μCOM11は、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット(CPU)12と、CPU12が行う処理プログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるROM13と、CPU12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RAM14とを備えている。
Next, the configuration of the driving device 4 will be described. The drive device 4 includes a microcomputer 11 (hereinafter referred to as μCOM 11) connected to the excitation coils 5 and 6. The
上述したμCOM11は、デューティが周期的に変化するパルス状の駆動信号をそれぞれ励磁コイル5、6に供給してステッパモータ3を回転させる。励磁コイル5、6に供給する駆動信号は、互いに位相が90°異なる。
The above-described
また、上述したμCOM11には、不揮発性のメモリ手段であるEEPROM15と図示しないイグニッションスイッチとが接続されている。さらに、上述したμCOM11には、センサの計測値である目標指示位置θiが入力されている。
Further, the above-described
上述したEEPROM15又はROM13内には、回転速度又は回転加速度に相当する値である駆動信号の周波数毎に、慣性に起因して発生する誤差角度が記憶されている。誤差角度とは、その回転速度又は回転加速度で回転中のステッパモータ3に対する駆動信号の供給を停止した時点から指針1やギア8の慣性によるステッパモータ3の回転が停止するまでの間の指針1の移動量である。
In the above-described
低速回転中のステッパモータ3に対する駆動信号を遮断することにより発生する誤差角度は、小さい。一方、高速回転中のステッパモータ3に対する駆動信号を遮断することにより発生する誤差角度は、大きい。従って、上記誤差角度としては、駆動信号の周波数が高いほど大きい値が記憶されている。
The error angle generated by cutting off the drive signal for the
上述した構成の指示装置の動作について説明する。上述した背景技術でもすでに説明したように、イグニッションスイッチのオンに応じた電源投入に応じて、CPU12は、復帰方向にステッパモータ3が回転するように駆動信号をステッパモータ3に供給して、片9を強制的にストッパ10に当接させると共にメモリ(RAM14又はEEPROM15)内の指針1の現位置θ′を計測値0にリセットする投入時初期化動作を行う。
The operation of the pointing device having the above-described configuration will be described. As already described in the background art, the
その後、CPU12は、指針1に文字板の目盛り上の計測値を指示するために通常駆動処理を行っている。通常駆動処理において、CPU12は、RAM14内に記憶された指針1の現位置θ′と目標指示位置θiとの差分である移動量(θi−θ′)に応じた位相分の駆動信号をステッパモータ3に供給して、上記移動量(θi−θ′)分、ステッパモータ3を回転させる。
Thereafter, the
同時にCPU12は、更新手段として働き、所定時間毎にステッパモータ3に供給した駆動信号に基づいてメモリ(RAM14又はEEPROM15)内の上記指針1の現位置θ′を更新する。なお、指針1の現位置θ′は、指針1の現位置と計測値0との差分で表されている。これにより、指針1が上記文字板上の計測値を指示するようになる。
At the same time, the
また同時にCPU12は、所定時間毎にステッパモータ3に供給した駆動信号の周波数をメモリ(RAM14又はEEPROM15)内に記憶させた現周波数として更新する。駆動信号の周波数は、ステッパモータ3の回転速度又は回転加速度に相当する値である。
At the same time, the
その後、イグニッションスイッチがオフされると、CPU12は、通常駆動処理を終了して復帰方向にステッパモータ3が回転するように駆動信号をステッパモータ3に供給して、片9を強制的にストッパ10に当接させると共にメモリ(RAM14又はEEPROM15)内の指針1の現位置θ′を計測値0にリセットする遮断時初期化動作を行った後、電源を遮断する。クランキングによる瞬断が生じると、この遮断時初期化動作は行われない。
Thereafter, when the ignition switch is turned off, the
また、CPU12は、クランキングによる電源瞬断からの電源復帰に応じて復帰時初期化処理を開始する。なお、イグニッションオンによる電源投入と瞬断からの復帰との区別は、例えば電源投入時にメモリ(RAM14又はEEPROM15)内に記憶された指針1の現位置θ′に基づいて行う。即ち、メモリ(RAM14又はEEPROM15)内に記憶された指針1の現位置θ′が計測値0でなかった場合、瞬断からの復帰と判断する。
In addition, the
上述した復帰時初期化処理における指針装置の動作を図3に基づいて以下説明する。図3は、図1に示す指示装置を構成するCPU12の復帰時初期化処理における処理手順を示すフローチャートである。まず、CPU12は、取得手段として働き、メモリ(RAM14又はEEPROM15)内に記憶されている指針1の現位置θ′を電源瞬断直前にEEPROM15に記憶された指針1の現位置θ′として取得する取得処理を行う(ステップS1)。
The operation of the pointer device in the return initialization process described above will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in the return initialization process of the
次に、CPU12は、回転方向検出手段として働き、電源瞬断直前のステッパモータ3の回転方向を検出する回転方向検出処理を行う(ステップS2)。CPU12は、メモリ(RAM14又はEEPROM15)内に記憶されている指針1の現位置θ′と指針1の目標位置θiとの比較に基づいて回転方向の検出を行う。CPU12は、目標位置θiが現位置θ′よりも正転方向側であれば、正転方向の回転を検出する。CPU12は、目標位置θiが現位置θ′よりも復帰方向側であれば、復帰方向の回転を検出する。
Next, the
次に、CPU12は、速度検出手段として働き、メモリ(RAM14又はEEPROM15)内に記憶されている現周波数を電源瞬断直前のステッパモータ3の回転速度又は回転加速度として検出する速度検出処理を行う(ステップS3)。
Next, the
次に、CPU12は、上記回転方向検出処理により復帰方向の回転を検出すると(ステップS4でY)、上記取得処理で取得した電源瞬断直前にメモリ(RAM14又はEEPROM15)に記憶された指針1の現位置θ′を逆転角度に設定した後(ステップS5)、次のステップS6に進む。
Next, when the
一方、CPU12は、上記回転方向検出処理により正転方向の回転を検出すると(ステップS4でN)、上記速度検出処理で電源瞬断直前のステッパモータ3の回転速度又は回転加速度として検出したメモリ(RAM14又はEEPROM15)内に記憶されている現周波数が所定値以下であるか否かを判断する(ステップS7)。なお、所定値としては、ステッパモータ3の最大応答周波数の数分の1、例えば1/2、1/3に設定されている(例えば100〜200°/sec)。
On the other hand, when the
CPU12は、所定値以下であると判断すると(ステップS7でY)、電源瞬断直前のステッパモータ3の回転速度又は回転加速度が非常に遅いため慣性による誤差角度は発生していないとして、ステップS5に進む。
If the
これに対して、所定値より大きいと判断すると(ステップS7でN)、CPU12は、補正量設定手段として働き、回転速度又は回転加速度に応じた値である現周波数に対応する慣性に起因する誤差角度をメモリ(RAM14又はEEPROM15)内から読み出して補正量Δθとして設定する補正値設定処理を行う(ステップS8)。
On the other hand, if it is determined that the value is larger than the predetermined value (N in step S7), the
次に、CPU12は、上記取得処理で取得した電源瞬断直前にメモリ(RAM14又はEEPROM15)に記憶された指針1の現位置θ′と上記補正量Δθとを加算した量を逆転角度(=復帰移動量)に設定する設定処理を行った後(ステップS9)、ステップS6に進む。
Next, the
ステップS6において、CPU12は、ステッパモータ3に対して復帰方向の駆動信号を供給する。そして、CPU12は、上記ステップS5及びS9で設定した逆転角度分、復帰方向に回転したか否かを判断する(ステップS10)。CPU12は、逆転角度分の復帰方向の回転が終了するのを待って(ステップS10でY)、次にステップS11に進む。
In step S <b> 6, the
ステップS11において、CPU12は、第3初期化駆動手段として働き、所定角度だけ復帰方向にステッパモータ3が回転するように駆動信号を供給する第3初期化駆動処理を行った後、上記通常駆動処理を開始させて(ステップS12)、復帰時初期化駆動処理を終了する。
In step S11, the
以上の動作によれば、ステップS5からステップS6、S10に進むと、CPU12は、電源瞬断直前にメモリ(RAM14又はEEPROM15)に記憶された指針1の現位置θ′が逆転角度として設定され、指針1の現位置θ′だけ復帰方向にステッパモータ3が回転する。上述したように指針1の現位置θ′は、指針1の現位置と指針1の初期化位置である計測値0との差分によって表されている。即ち、CPU12は、指針1の現位置と指針1の初期化位置である計測値0との差分だけ復帰方向にステッパモータ3が回転するように駆動信号をステッパモータ3に供給しており、請求項中の第1初期化駆動手段として働く。
According to the above operation, when the process proceeds from step S5 to steps S6 and S10, the
一方、ステップS7〜S9からステップS6、S10に進むと、CPU12は、電源瞬断直前にメモリ(RAM14又はEEPROM15)に記憶された指針1の現位置θ′と上記補正量Δθとを加算した量(θ′+Δθ)が逆転角度として設定され、(θ′+Δθ)だけ復帰方向にステッパモータ3が回転する。即ち、CPU12は、指針1の現位置θ′だけ復帰方向にステッパモータ3が回転するような駆動信号の供給に加えて、補正量Δθだけ復帰方向にステッパモータ3が回転するような駆動信号の供給も行っており、請求項中の第1及び第2初期化駆動手段として働く。
On the other hand, when proceeding from steps S7 to S9 to steps S6 and S10, the
以上の指示装置によれば、CPU12、指針1の現位置θ′分に加えて回転速度又は回転加速度に応じた補正量Δθだけ復帰方向にステッパモータ3が回転するように駆動信号をステッパモータ3に供給するので、瞬断からの復帰後に発生する慣性に起因した誤差角度Δθを回転速度又は回転加速度に応じた補正量Δθによってキャンセルすることができる。従って、振動などに起因した指針1の脱調が生じていなければ、ステップS10でYとなった時点で片9とストッパ10とが当接する計測値0まで指針1を復帰させることができる。これにより、計測値0に指針1が戻りきらずに指針1表示がずれてしまい不快感を与えることがなくなる。
According to the above instruction device, the drive signal is sent to the
また、ステッパモータ3が復帰方向に回転しているときに瞬断が生じて駆動信号が遮断されると、慣性による誤差角度Δθは復帰方向に発生する。このため、電源瞬断直前のステッパモータ3の回転方向が復帰方向であった場合、瞬断からの復帰後に上記(θ′+Δθ)分だけ復帰方向にステッパモータ3を回転させる駆動信号を出力すると、片9とストッパ10とが当接して、ステッパモータ3の回転が機械的に停止された後に、さらに2Δθ分の復帰方向への駆動信号が供給される。このため、片9とストッパ10とが当接した後に復帰方向への駆動信号が供給され続ける時間が長くなる。
Further, when a momentary interruption occurs while the
そこで、本実施形態では、CPU12は、停止手段として働き、回転方向検出処理により復帰方向が検出されたとき補正量Δθ分の復帰方向への駆動信号の供給を停止させている。このため、片9とストッパ10とが当接した後に復帰方向への駆動信号が供給され続ける時間を短くすることができ、指針1が計測値0付近で揺れるといった不自然な挙動が発生することがない。
Therefore, in the present embodiment, the
また、CPU12は、指針1の現位置θ′、補正量Δθに加えて所定角度(例えば10°程度)だけ復帰方向にステッパモータ3が回転するように駆動信号をステッパモータ3に供給するので、振動などに起因して指針1に脱調が生じていても所定角度分の復帰方向へのステッパモータ3の回転により脱調分がキャンセルされる。このため、片9とストッパ10との当接を検出するために高価な機械(光学)的センサを設けたり、励磁コイル5、6に生じる誘導電圧の有無に基づいてステッパモータ3の回転を検出する必要もなく、指針1を片9とストッパ10とが当接する計測値0まで復帰させることができる。
Further, the
なお、上述した実施形態では、電源の瞬断直前のステッパモータ3の回転方向が復帰方向であった場合、補正量Δθ分の復帰方向への駆動信号の供給を停止させていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、電源の瞬断直前のステッパモータ3の回転方向が復帰方向であっても正転方向であっても、補正量Δθ分の復帰方向への駆動信号を供給してもよい。
In the above-described embodiment, when the rotation direction of the
また、上述した実施形態では、指針1の現位置θ′、補正量Δθに加えて所定角度だけ復帰方向にステッパモータ3が回転するように駆動信号をステッパモータ3に供給して、振動などにより生じた脱調分をキャンセルしていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、指針1の現位置θ′、補正量Δθだけの復帰方向へのステッパモータ3の回転が終了した後、励磁コイル5、6に生じる誘導電圧の有無に基づいて片9とストッパ10との当接を検出するまでさらに復帰方向へ駆動信号を供給し続けるようにして、脱調分をキャンセルするようにしてもよい。
In the above-described embodiment, in addition to the current position θ ′ of the pointer 1 and the correction amount Δθ, a drive signal is supplied to the
また、上述した実施形態では、片9とストッパ10とが当接したときの指針1の指示位置である初期化位置と、目盛り上の基準位置である計測値0とを同じ位置に設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、指針1の初期化位置を計測値0よりも一定角度分、復帰方向側に設けても良い。この場合、指針1の現位置と指針1の初期化位置との差分は、メモリ(RAM14又はEEPROM15)に記憶されている指針1の現位置θ′と上記一定角度とを加算した値となる。
Further, in the above-described embodiment, the initialization position that is the indicated position of the pointer 1 when the
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 指針
3 ステッパモータ
9 片(被駆動部材)
10 ストッパ
12 CPU(更新手段、取得手段、第1初期化駆動手段、速度検出手段、第2初期化駆動手段、回転方向検出手段、停止手段、補正量設定手段、第3初期化駆動手段)
15 EEPROM(メモリ手段)
1
10
15 EEPROM (memory means)
Claims (5)
電源瞬断直前に前記メモリ手段に記憶された前記指針の現位置を取得する取得手段と、
前記電源瞬断後に再び前記電源が投入されると前記取得手段が取得した前記指針の現位置と前記指針の初期化位置との差分だけ前記被駆動部材が前記ストッパに向かう復帰方向に前記ステッパモータが回転するように前記駆動信号を前記ステッパモータに供給する第1初期化駆動手段とを備えると共に、
前記電源瞬断直前の前記ステッパモータの回転速度又は回転加速度を検出する速度検出手段と、
前記電源瞬断後に再び前記電源が投入されるとさらに前記回転速度又は前記回転加速度に応じた補正量だけ前記復帰方向に前記ステッパモータが回転するように前記駆動信号を前記ステッパモータに供給する第2初期化駆動手段と
を備えることを特徴とするステッパモータ装置。 A stepper motor that rotates in response to the supply of a drive signal to drive the pointer, and a driven member that interlocks with the rotation of the stepper motor, and mechanically stops the rotation of the stepper motor to initialize the pointer. In a stepper motor device provided with a stopper forcibly stopping at a position and memory means for storing the current position of the pointer,
Obtaining means for obtaining the current position of the pointer stored in the memory means immediately before the momentary power interruption;
When the power is turned on again after the momentary power interruption, the stepper motor moves in the return direction in which the driven member moves toward the stopper by the difference between the current position of the pointer acquired by the acquisition means and the initialization position of the pointer. And a first initialization drive means for supplying the drive signal to the stepper motor so as to rotate.
Speed detecting means for detecting the rotational speed or rotational acceleration of the stepper motor immediately before the instantaneous power interruption;
When the power is turned on again after the instantaneous power interruption, the drive signal is supplied to the stepper motor so that the stepper motor further rotates in the return direction by a correction amount corresponding to the rotational speed or the rotational acceleration. A stepper motor device comprising: 2 initialization driving means;
前記回転方向検出手段により復帰方向が検出されたとき前記第2初期化駆動手段による前記駆動信号の供給を停止させる停止手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のステッパモータ装置。 Rotation direction detection means for detecting the rotation direction of the stepper motor immediately before the instantaneous power interruption;
2. The stepper motor device according to claim 1, further comprising: a stop unit that stops the supply of the drive signal by the second initialization drive unit when a return direction is detected by the rotation direction detection unit.
電源瞬断後に再び前記電源が投入されると前記電源瞬断直前にメモリ手段に記憶された前記指針の現位置と、前記ステッパモータの回転に連動する被駆動部材のストッパとの当接位置における前記指針の指示位置である初期化位置と、の差分と、前記電源瞬断直前の前記ステッパモータの回転速度又は回転加速度に応じた補正量と、を加算した値を復帰移動量として設定する設定工程と、
前記復帰移動量分だけ、前記被駆動部材が前記ストッパに向かう復帰方向に前記ステッパモータが回転するように前記駆動信号を前記ステッパモータに供給する初期化駆動工程とを順次有することを特徴とするステッパモータの制御方法。 A stepper motor control method for driving a pointer by supplying a drive signal,
When the power is turned on again after a momentary power interruption, the current position of the pointer stored in the memory means immediately before the momentary power interruption and the contact position between the stopper of the driven member interlocked with the rotation of the stepper motor A setting for setting a value obtained by adding the difference between the initialization position, which is the indicated position of the pointer, and the correction amount according to the rotation speed or rotation acceleration of the stepper motor immediately before the instantaneous power interruption as the return movement amount Process,
And an initialization driving step of sequentially supplying the drive signal to the stepper motor so that the driven member rotates in the return direction of the driven member toward the stopper by an amount corresponding to the return movement amount. Stepper motor control method.
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