JP5528902B2 - ステッピングモータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータ装置に係り、特に車載メータ等に用いられるステッピングモータ装置に関するものである。

従来から、上述したステッピング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、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ピングモータが用いられている。

上記ステッピングモータ装置１００は、図６に示すように、マイクロコンピュータ（以下マイコンと略記）１０１に内蔵された駆動回路１０２からステッピングモータ１０３の励磁コイルとしてのＡ相コイル１０４Ａ、Ｂ相コイル１０４Ｂに駆動信号を供給し、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂの励磁状態を周期的に変化させることにより、このＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂに囲まれた回転子としてのマグネットロータ１０５に回転トルクを発生させてステッピングモータ１０３を回転させる。

詳しくは、ステッピングモータ装置１００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Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂに供給して、上記移動量（θ−θ´）分、ステッピングモータ１０３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、ステッピングモータ装置１００のメモリ内に格納されていて、ステッピングモータ装置１００は、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂ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計測値を指示するようになる。

しかしながら、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モータ駆動信号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。

そこで、このような問題を解決するために、ステッピングモータ１０３に片とストッパとを設ける。片は、例えばステッピングモータ１０３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、ステッピングモータ１０３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ピングモータ１０３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を指示するように設ける。

そして、ステッピングモータ装置１００は、例えば、イグニッションスイッチがオンして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ピングモータ１０３を回転させる初期化駆動信号をＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂに供給して、片を強制的にストッパに当接させる初期化処理を行う。これにより、指針が強制的に計測値０で停止する。ステッピングモータ装置１００はまた、メモリ内の現位置θ´を計測値０にリセットする。

以上の初期化処理により、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。

なお、上記片とストッパとの当接検出は、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂの両端をマイコン１０１に内蔵した電圧検出手段としてのＡ／Ｄコンバータ１０６に接続して、初期化駆動信号のうちＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂが無励磁に制御される検出位相θ１〜θ４（図８）で、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂの両端電圧を取り込んで、マグネットロータ１０５の回転に応じてＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂに発生する誘導電圧の有無に基づいて検出することが提案されている（特許文献１〜５）。例えば、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂの両端電圧が閾値より大きいとき、高い誘導電圧が発生するマグネットロータ１０５の回転時であり、片がストッパに当接していないと判断する。一方、閾値以下のとき、誘導電圧が殆んど発生しておらず、マグネットロータ１０５が片とストッパとの当接により機械的に停止されたことを検出する。

図８に示す初期化駆動信号は、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂが無励磁に制御される検出位相θ１〜θ４が１電気サイクル中に４回ある。マグネットロータ１０５の着磁極数が多い場合や、その他部品サイズが小型化されているときには、通常、当接検出の精度を向上させるため、初期化駆動信号の１電気サイクル中、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂが無励磁に制御される４回全ての検出タイミングθ１〜θ４で当接検出を行う。

次に、上記概略で説明したマイコン１０１の初期化処理の詳細を図７を参照して以下説明する。まず、イグニッションスイッチＩＧのオンに応じて、マイコン１０１は初期化処理を開始する。初期化処理において、マイコン１０１は、駆動回路１０２を制御して片がストッパに向かう復帰方向にマグネットロータ１０５が回転するように初期化駆動信号をＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂに対して供給する（ステップＳ１０１）。

上記初期化駆動信号は、図８に示すように、駆動パルスＰ１〜Ｐ４からなり、それらはＨ（ハイレベル）及びＬ（ローレベル）の組み合わせにより構成される。駆動パルスＰ１及びＰ２は、Ａ相コイル１０４Ａの＋端子、−端子にそれぞれ供給される。駆動パルスＰ３及びＰ４は、Ｂ相コイル１０４Ｂの＋端子、−端子にそれぞれ供給される。

次に、マイコン１０１は、上述した初期化駆動信号の位相が検出位相θ１〜θ４の何れかであるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。判断した結果、初期化駆動信号の位相が検出位相θ１〜θ４の何れでもなければ（ステップＳ１０２でＮ）、マイコン１０１は、ステップＳ１０１に戻る。これに対して、判断した結果、初期化駆動信号の位相が検出位相θ１〜θ４の何れかであれば（ステップＳ１０２でＹ）、マイコン１０１は、駆動回路１０２を制御してＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂの対象端子をグランド基準で開放する（ステップＳ１０３）。

その後、マイコン１０１は、Ａ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂの対象端子から入力される電圧をＡ／Ｄコンバータ１０６によりサンプリングさせる（ステップＳ１０４）。その後、マイコン１０１は、Ａ／Ｄコンバータ１０６によりサンプリングされたＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂの対象端子から入力される電圧のデジタル値が閾値より低い場合にストッパと片とが当接したと判定し、閾値以上の場合にストッパと片とが当接していないと判定する（ステップ１０５）。

次に、マイコン１０１は、ステップＳ１０５の当接判定で当接が判定されたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。当接が判定されていれば（ステップＳ１０６でＹ）、マイコン１０１は、初期化駆動信号の出力を停止すると共に停止する直前の初期化駆動信号の励磁状態を保持して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。

一方、当接が判定されていなければ（ステップＳ１０６でＮ）、マイコン１０１は、指針６が所定角度以上回転するような初期化駆動信号が出力されたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。なお、所定角度としては、例えば目盛りの最大値と計測値０との成す角度に設定されている。指針６が所定角度以上回転するような初期化駆動信号が出力されていなければ（ステップＳ１０８でＮ）、マイコン１０１は再びステップＳ１０１に戻る。

一方、指針６が所定角度以上回転するような初期化駆動信号が出力されていれば（ステップＳ１０８でＹ）、マイコン１０１は、何らかの原因で誘導電圧では当接判定が行えなかったと判断して、ステップＳ１０７に進む。

ところが、上述した初期化駆動信号は、図８に示すように、検出位相θ１ではＢ相コイル１０４Ｂの＋端子よりも−端子の電位が高い誘導電圧が生じ、検出位相θ３では逆にＢ相コイル１０４Ｂの−端子よりも＋端子の電位が高い誘導電圧が生じる。また、検出位相θ２ではＡ相コイル１０４Ａの＋端子よりも−端子の電位が高い誘導電圧が生じ、検出位相θ４では逆にＡ相コイル１０４Ａの−端子よりも＋端子の電位が高い誘導電圧が生じる。

このため、図６に示すように、ステッピングモータ１０３に２つのＡ相、Ｂ相コイル１０４Ａ、１０４Ｂが設けられている場合、マイコン１０１として汎用のものを用いると、１つのステッピングモータ１０３に対して４つのＡ／Ｄポートが必要となる。複数のステッピングモータ１０３を汎用のマイコン１０１で制御する場合には、さらに多くのＡ／Ｄポートが必要となる。また、マイコン１０１外部に検出専用のインタフェース（以下Ｉ／Ｆ）１０７〜１１０が必要となり部品点数が増えてしまう。このため、マイコン１０１周辺にインタフェース１０７〜１１０が多く配線上での部品レイアウトや配線レイアウトが非常に困難であった。

そこで、図９に示すように、Ａ相コイル１０４Ａの＋端子、Ｂ相コイル１０４Ｂの−端子をグランド電位にして、Ａ相コイル１０４Ａの−端子、Ｂ相コイル１０４Ｂの＋端子のみをＡ／Ｄコンバータ１０６に接続して、Ａ／Ｄポートを減らすことも考えられる。しかしながら、このようにＡ／Ｄポートを減らすと検出位相θ１及びθ４ではＡ相コイル１０４Ａの−端子、Ｂ相コイル１０４Ｂの＋端子にマイナスの誘導電圧が発生するので、汎用のマイコン１０１を用いることができず、高価なカスタムマイコンを開発したり、負の電圧を判定できるように専用の回路を構成する必要があり、コスト的に問題がある。

特開２００２−２５０６４１号公報 特許第４２０９７２４号公報 特許第４２０９７３１号公報 特許第４２１３０４０号公報 特表２００３−５０４００３号公報

そこで、本発明は、電圧検出手段の端子数の削減することにより、励磁コイルと電圧検出手段との間のインタフェース部品の削減及び配線上の部品レイアウトや配線レイアウトの自由度向上を図ったステッピングモータ装置を安価に提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、励磁コイル及び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、前記回転子の回転に連動する被駆動部材と当接して前記回転子の回転を機械的に停止させるストッパと、前記励磁コイルに初期化駆動信号を供給して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回転子が回転するように前記励磁コイルの励磁状態を変化させる初期化駆動手段と、前記励磁コイルに生じる電圧を検出する電圧検出手段と、前記初期化駆動信号のうち前記励磁コイルが無励磁に制御され、かつ、前記回転子の回転に応じて当該無励磁に制御される励磁コイルに一端より他端の電位が高い誘導電圧が生じる第１検出位相と、前記初期化駆動信号のうち前記励磁コイルが無励磁に制御され、かつ、前記回転子の回転に応じて当該無励磁に制御される励磁コイルの他端より一端の電位が高い誘導電圧が生じる第２検出位相と、の双方の位相で前記電圧検出手段により検出された前記励磁コイルに生じる電圧に基づいて前記被駆動部材と前記ストッパとの当接を検出する位置検出手段と、を備えたステッピングモータ装置において、前記初期化駆動手段が、前記第１検出位相において前記励磁コイルの一端にグランド電圧を供給すると共に他端を開放し、前記第２検出位相において前記励磁コイルの一端に前記誘導電圧より高い電圧を供給すると共に他端を開放し、前記電圧検出手段が、前記励磁コイルの両端のうち他端のみに接続されていることを特徴とするステッピングモータ装置に存する。

請求項２記載の発明は、前記初期化駆動手段が、当該初期化駆動手段の電源電圧を前記誘導電圧より高い電圧として前記励磁コイルに供給することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ装置に存する。

請求項３記載の発明は、前記位置検出手段が、前記第１検出位相において前記電圧検出手段により検出された電圧が第１閾値より低い場合に前記当接を検出し、前記第２検出位相において前記電圧検出手段により検出された電圧が第２閾値より高い場合に前記当接を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、初期化駆動手段が、第２検出位相において励磁コイルの一端に誘導電圧より高い電圧を供給すると共に他端を開放することにより、第２検出位相においても励磁コイルの他端に正の誘導電圧を発生させることができる。このため、励磁コイルの両端を電圧検出手段に接続しなくても、第１検出位相及び第２検出位相の双方の位相でマイナス電圧の検出ができない位置検出手段を用いた励磁コイルの両端電圧の検出ができる。よって、電圧検出手段の端子数の削減することができ、励磁コイルと電圧検出手段との間のインタフェース部品の削減及び配線上の部品レイアウトや配線レイアウトの自由度向上を図ったステッピングモータ装置を安価に提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、電源電圧を流用して誘導電圧より高い電圧として励磁コイルに供給するだけでよく、構成を簡単にすることができる。

請求項３記載の発明によれば、第１検出位相及び第２検出位相の双方の位相で正確に当接を検出することができる。

本発明のステッピングモータ装置を組み込んだ指示装置の一実施形態を示す正面図である。 図１に示す指示装置を構成するステッピングモータ装置を示す回路図である。 図２に示すステッピングモータの詳細を示す図である。 図２に示すステッピングモータ装置を構成するマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 図２に示すマイコンの駆動回路がステッピングモータに供給する初期化駆動信号及びＡ相コイル、Ｂ相コイルに発生する誘導電圧のタイムチャートである。 従来のステッピングモータ装置の一例を示す回路図である。 図６に示すステッピングモータ装置を構成するマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 従来のステッピングモータに供給する初期化駆動信号及びＡ相コイル、Ｂ相コイルに発生する誘導電圧のタイムチャートである。 従来のステッピングモータに供給する初期化駆動信号及びＡ相コイル、Ｂ相コイルに発生する誘導電圧のタイムチャートである。

以下、本発明のステッピングモータ装置を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示すように、本発明のステッピングモータ装置は、例えば指示装置としての車両用コンビネーションメータ１に用いられる。

車両用コンビネーションメータ１は、自動車等の移動体に搭載されて、この移動体の乗員に対して該移動体の状況を表示する装置である。この車両用コンビネーションメータ１は、エンジンの回転数を表示するタコメータ２と、車両の速度を表示するスピードメータ３と、液晶ディスプレイなどの表示部４と、を備えている。

上記タコメータ２及びスピードメータ３には、それぞれ、エンジンの回転数や車両の速度を示す目盛りが設けられた文字板５と、この文字板５上の目盛りを指示する指針６と、この指針６を駆動するステッピングモータ装置７（図２）と、を備えている。

上記ステッピングモータ装置７は、図２に示すように、指針６を駆動するための回転トルクが発生するステッピングモータ８と、このステッピングモータ８の回転を制御するマイコン９と、を備えている。なお、上記ステッピングモータ８はメータ２、３毎に設けられているが、説明を簡単にするために図２では１つのステッピングモータ８だけを図示する。

上記ステッピングモータ８は、図２及び図３に示すように、励磁コイルとしての２つのＡ相コイル８１Ａ及びＢ相コイル８１Ｂと、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂの励磁状態の変化に追従して回転する回転子としてのマグネットロータ８２と、マグネットロータ８２の駆動力を指針６に伝えるギア８３と、マグネットロータ８２の回転に連動する被駆動部材としての片８４と、片８４と当接してマグネットロータ８２の回転を機械的に停止させるストッパ８５と、図示しないケースと、を備えている。

上記マグネットロータ８２は、円柱状に設けられ、その外周に沿ってＮ極Ｓ極が交互に例えば３極づつ着磁されている。上記ギア８３は、例えば、互いに噛み合う４つから構成されている。そして、４つのギア８３の一つはマグネットロータ８２の回転軸に固定され、一つは指針６の回転軸に固定されている。残りの二つは、マグネットロータ８２に固定されたギア８３と指針６に固定されたギア８３との間に設けられている。

上記片８４は、上述したギア８３のうち指針６の回転軸に固定されているギア８３に凸設されている。上記ストッパ８５は図示しないケースに凸設されている。以下、片８４がストッパ８５に向かうマグネットロータ８２の回転を復帰方向とする。これに対して、片８４がストッパ８５から離れるマグネットロータ８２の回転を正転方向とする。

上記マイコン９は、図２に示すように、周知のプログラムに従って各種の処理を行う図示しないＣＰＵと、ＣＰＵが行う処理プログラム等を格納した読み出し専用のメモリである図示しないＲＯＭと、ＣＰＵ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図示しないＲＡＭと、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに対して駆動信号を出力する駆動回路９１と、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂの両端電圧を取り込んでデジタル値に変換する電圧検出手段としてのＡ／Ｄコンバータ９２と、を備えている。

上記駆動回路９１は、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂの両端が接続されていて、位相が互いに９０度異なる周期的に変化する駆動信号をＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに供給してマグネットロータ８２を回転させる。上記Ａ／Ｄコンバータ９２には、Ａ相コイル８１Ａの−端子、Ｂ相コイル８１Ｂの＋端子がローパスフィルタから構成されるＩ／Ｆ１０、１１を介して接続されている。

また上述したマイコン９には、イグニッションスイッチＩＧ、電源ＩＣ１３、ＥＥＰＲＯＭ１４に接続されている。このイグニッションスイッチＩＧは、マイコン９と車載バッテリＢとの間に設けられている。上記電源ＩＣ１３は、車載バッテリＢから電源電圧を生成して、マイコン９に対して供給している。ＥＥＰＲＯＭ１４は、書換可能な不揮発性のメモリ手段である。このＥＥＰＲＯＭ１４には、後述する初期化駆動信号のうちＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂが無励磁に制御される位相θ１〜θ４が予め記憶されている。

次に、上述した構成の車両用コンビネーションメータ１の動作について図４及び図５を参照して以下説明する。まず、イグニッションスイッチＩＧのオンに応じて、マイコン９は初期化処理を開始する。初期化処理において、マイコン９は、初期化駆動手段として働き、駆動回路９１を制御して片８４がストッパ８５に向かう復帰方向にマグネットロータ８２が回転するように初期化駆動信号をＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに対して供給する（ステップＳ１）。

次に、上記初期化駆動信号について詳しく説明する。初期化駆動信号は、図５に示すように、駆動パルスＰ１〜Ｐ４からなり、それらはＨ（ハイレベル）及びＬ（ローレベル）の組み合わせにより構成される。このＨは電源ＩＣ１３から供給される電源電圧と等しく、Ｌは０ボルトである。駆動パルスＰ１及びＰ２は、Ａ相コイル８１Ａの＋端子、−端子にそれぞれ供給される。駆動パルスＰ３及びＰ４は、Ｂ相コイル８１Ｂの＋端子、−端子にそれぞれ供給される。

上述した初期化駆動信号は、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂが無励磁に制御される位相θ１〜θ４が１電気サイクル中に４回ある。マグネットロータ８２を回転すると、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに対向するマグネットロータ８２の極がＮ極からＳ極、Ｓ極からＮ極と繰り返し変化するため、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂ内を通る磁束が増減を繰り返す。そして、無励磁に制御されたＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂの＋端子及び−端子の一方を開放すると、上記Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂ内を通る磁束の増減を打ち消すようにＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂには＋端子よりも−端子の電位が高い誘導電圧と−端子よりも＋端子の電位が高い誘導電圧が交互に生じる。

結果、検出位相θ１ではＢ相コイル８１Ｂの＋端子よりも−端子の電位が高い誘導電圧が生じ、検出位相θ３では逆にＢ相コイル８１Ｂの−端子よりも＋端子の電位が高い誘導電圧が生じる。また、検出位相θ２ではＡ相コイル８１Ａの＋端子よりも−端子の電位が高い誘導電圧が生じ、検出位相θ４では逆にＡ相コイル８１Ａの−端子よりも＋端子の電位が高い誘導電圧が生じる。以上のことから明らかなように、Ａ相コイル８１Ａの＋端子、Ｂ相コイル８１Ｂの−端子がそれぞれ請求項中の励磁コイルの一端に相当し、Ａ相コイル８１Ａの−端子、Ｂ相コイル８１Ｂの＋端子がそれぞれ請求項中の励磁コイルの他端に相当する。

話を図４のフローチャートに戻すと、次に、マイコン９は、上述した初期化駆動信号の位相が検出位相θ１〜θ４の何れかであるか否かを判断する（ステップＳ２）。判断した結果、初期化駆動信号の位相が検出位相θ１〜θ４の何れでもなければ（ステップＳ２でＮ）、マイコン９は、ステップＳ１に戻る。これに対して、判断した結果、初期化駆動信号の位相が検出位相θ１〜θ４の何れかであれば（ステップＳ２でＹ）、マイコン９は次に初期化駆動信号の位相が第１検出位相としての検出位相θ２及びθ３の何れであるか否かを判断する（ステップＳ３）。

判断した結果、初期化駆動信号の位相が検出位相θ２及びθ３の何れかであれば（ステップＳ３でＹ）、マイコン９は、駆動回路９１を制御してＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂの対象端子をグランド基準で開放する（ステップＳ４）。詳しく説明すると、マイコン９は、検出位相θ２の場合、図５中の斜線で示すようにＡ相コイル８１Ａの−端子側をハイインピーダンス（開放）に制御すると共にＡ相コイル８１Ａの＋端子側にグランド電圧を供給する。また、検出位相θ３の場合、図５中の斜線で示すようにＢ相コイル８１Ｂの＋端子側をハイインピーダンスに制御すると共にＢ相コイル８１Ｂの−端子側にグランド電圧を供給する。

これにより、検出位相θ２においては、マグネットロータ８２が回転していなければＡ相コイル８１Ａの−端子はグランド電圧を示し、マグネットロータ８２が回転していればＡ相コイル８１Ａの−端子には＋の誘導電圧が生じる。また、検出位相θ３においては、マグネットロータ８２が回転していなければＢ相コイル８１Ｂの＋端子はグランド電圧を示し、マグネットロータ８２が回転していればＢ相コイル８１Ｂの−端子には＋の誘導電圧が生じる。

その後、マイコン９は、検出位相θ２であればＡ相コイル８１Ａの−端子の電圧をＡ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングさせ、検出位相θ３であればＢ相コイル８１Ｂの＋端子の電圧をＡ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングさせる（ステップＳ５）。

次に、マイコン９は、当接判定条件をパターンＡに設定して当接判定を行った後（ステップＳ６）、次のステップＳ７に進む。当接判定の詳細を説明すると、マイコン９は、Ａ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングされたＡ相コイル８１Ａの−端子の電圧、Ｂ相コイル８１Ｂの＋端子の電圧のデジタル値が第１閾値より低い場合、又は、第１閾値以上の状態が所定時間未満であればＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに誘導電圧が生じておらずストッパ８５と片８４とが当接したと判定し、第１閾値以上、又は、第１閾値以上の状態が所定時間以上であればＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに誘導電圧が生じていてストッパ８５と片８４とが当接していないと判定する。

一方、ステップＳ３で判断した結果、初期化駆動信号の位相が検出位相θ２及びθ３の何れでもなければ（ステップＳ３でＮ）、マイコン９は、初期化駆動信号の位相が第２検出位相としての検出位相θ１及びθ４の何れかであると判断して、駆動回路９１を制御してＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂを電源電圧基準で開放する（ステップＳ９）。詳しく説明すると、マイコン９は、検出位相θ１の場合、図５中の斜線で示すようにＢ相コイル８１Ｂの＋端子側をハイインピーダンスに制御すると共にＢ相コイル８１Ｂの−端子側に電源電圧を供給する（即ち初期化駆動信号をＨにする）。また、検出位相θ４の場合、図５中の斜線で示すようにＡ相コイル８１Ａの−端子側をハイインピーダンスに制御すると共にＡ相コイル８１Ａの＋端子側に電源電圧を供給する。

これにより、検出位相θ１においては、マグネットロータ８２が回転していなければＢ相コイル８１Ｂの＋端子は電源電圧を示し、マグネットロータ８２が回転していればＢ相コイル８１Ｂには＋端子よりも−端子の電位が高い誘導電圧が生じるため図５に示すように電源電圧から誘導電圧を差し引いた電圧値となる。一方、検出位相θ４においては、マグネットロータ８２が回転していなければＡ相コイル８１Ａの−端子はＨレベルを示し、マグネットロータ８２が回転していればＡ相コイル８１Ａには−端子よりも＋端子の電位が高い誘導電圧が生じるため図５に示すように電源電圧から誘導電圧を差し引いた電圧値となる。この電源電圧は誘導電圧よりも高い値であるため、電源電圧から誘導電圧を差し引いた電圧値は正の電圧となる。

その後、マイコン９は、検出位相θ１であればＢ相コイル８１Ｂの＋端子の電圧をＡ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングさせ、検出位相θ４であればＡ相コイル８１Ａの−端子の電圧をＡ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングさせる（ステップＳ９）。

次に、マイコン９は、当接判定条件をパターンＢに設定して当接判定を行った後（ステップＳ１０）、次のステップＳ７に進む。当接判定の詳細を説明すると、マイコン９は、Ａ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングされたＡ相コイル８１Ａの−端子の電圧、Ｂ相コイル８１Ｂの＋端子の電圧のデジタル値が第２閾値より高い場合、又は、第２閾値以下の状態が所定時間未満であればＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに誘導電圧が生じておらずストッパ８５と片８４とが当接したと判定し、第２閾値以下の場合、又は、第２閾値以下の状態が所定時間以上であればＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに誘導電圧が生じてストッパ８５と片８４とが当接していないと判定する。

ステップＳ７においてマイコン９は、ステップＳ６やＳ１０の当接判定で当接が判定されたか否かを判断する。当接が判定されていれば（ステップＳ７でＹ）、マイコン９は、初期化駆動信号の出力を停止すると共に停止する直前の初期化駆動信号の励磁状態を保持して（ステップＳ１１）、処理を終了する。

一方、当接が判定されていなければ（ステップＳ７でＮ）、マイコン９は、指針６が所定角度以上回転するような初期化駆動信号が出力されたか否かを判定する（ステップＳ１２）。なお、所定角度としては、例えば目盛りの最大値と計測値０との成す角度に設定されている。指針６が所定角度以上回転するような初期化駆動信号が出力されていなければ（ステップＳ１２でＮ）、マイコン９は再びステップＳ１に戻る。

一方、指針６が所定角度以上回転するような初期化駆動信号が出力されていれば（ステップＳ１２でＹ）、マイコン９は、何らかの原因で誘導電圧では当接判定が行えなかったと判断して、ステップＳ１１に進む。

上述した従来のように、検出位相θ１、θ４においてそれぞれＢ相コイル８１Ｂの−端子、Ａ相コイル８１Ａの＋端子にグランド電圧を供給すると、図９に示すようにＢ相コイル８１Ｂの＋端子、Ａ相コイル８１Ａの−端子にマイナスの誘導電圧が生じてしまい、汎用のマイコン９ではサンプリングすることができない。これに対して、上述した車両用コンビネーションメータ１によれば、マイコン９が、検出位相θ１、θ４においてそれぞれＢ相コイル８１Ｂの−端子、Ａ相コイル８１Ａの＋端子に誘導電圧より高い電源電圧を供給すると共にＢ相コイル８１Ｂの＋端子、Ａ相コイル８１Ａの−端子を開放するので、検出位相θ１及びθ４においてもＡ相コイル８１Ａの−端子、Ｂ相コイル８１Ｂの＋端子に正の誘導電圧を発生させることができる。このため、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂの両端をＡ／Ｄコンバータ９２に接続しなくても、検出位相θ１、θ４及び検出位相θ２、θ３の双方の位相でマイナス電圧のサンプリングができないＡ／Ｄコンバータ９２を用いたＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂの両端電圧の検出ができる。よって、Ａ／Ｄコンバータ９２のＡ／Ｄポート数を削減することができ、Ａ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１ＢとＡ／Ｄコンバータ９２との間のＩ／Ｆ部品の削減及び配線上の部品レイアウトや配線レイアウトの自由度向上を図ることができる。

また、上述した車両用コンビネーションメータ１によれば、駆動回路９１が、当該マイコン９の電源電圧を誘導電圧より高い電圧としてＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに供給する。従って、電源電圧を流用して誘導電圧より高い電圧としてＡ相、Ｂ相コイル８１Ａ、８１Ｂに供給するだけでよく、構成を簡単にすることができる。

また、上述した車両用コンビネーションメータ１によれば、マイコン９が、検出位相θ２及びθ３においてＡ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングされた電圧が第１閾値より低い場合に当接と判定し、検出位相θ１及びθ４においてＡ／Ｄコンバータ９２によりサンプリングされた電圧が第２閾値より高い場合に当接を判定するので、検出位相θ１、θ４及び検出位相θ２、θ３の双方の位相で正確に当接を検出することができる。

なお、上述した実施形態では、初期化駆動信号はデューティが変化しないハーフステップ方式の駆動パルスで構成していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、デューティが変化するマイクロステップ方式の駆動パルスで構成してもよい。

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。

７ ステッピングモータ装置
８ ステッピングモータ
９ マイコン（初期化駆動手段、位置検出手段）
８１Ａ Ａ相コイル（励磁コイル）
８１Ｂ Ｂ相コイル（励磁コイル）
８２ マグネットロータ（回転子）
８４ 片（被駆動部材）
８５ ストッパ
９２ Ａ／Ｄコンバータ（電圧検出手段）
θ１ 検出位相（第２検出位相）
θ２ 検出位相（第１検出位相）
θ３ 検出位相（第１検出位相）
θ４ 検出位相（第２検出位相）

Claims (3)

1. 励磁コイル及び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、
   前記回転子の回転に連動する被駆動部材と当接して前記回転子の回転を機械的に停止させるストッパと、
   前記励磁コイルに初期化駆動信号を供給して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回転子が回転するように前記励磁コイルの励磁状態を変化させる初期化駆動手段と、
   前記励磁コイルに生じる電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記初期化駆動信号のうち前記励磁コイルが無励磁に制御され、かつ、前記回転子の回転に応じて当該無励磁に制御される励磁コイルに一端より他端の電位が高い誘導電圧が生じる第１検出位相と、前記初期化駆動信号のうち前記励磁コイルが無励磁に制御され、かつ、前記回転子の回転に応じて当該無励磁に制御される励磁コイルの他端より一端の電位が高い誘導電圧が生じる第２検出位相と、の双方の位相で前記電圧検出手段により検出された前記励磁コイルに生じる電圧に基づいて前記被駆動部材と前記ストッパとの当接を検出する位置検出手段と、を備えたステッピングモータ装置において、
   前記初期化駆動手段が、前記第１検出位相において前記励磁コイルの一端にグランド電圧を供給すると共に他端を開放し、前記第２検出位相において前記励磁コイルの一端に前記誘導電圧より高い電圧を供給すると共に他端を開放し、
   前記電圧検出手段が、前記励磁コイルの両端のうち他端のみに接続されている
   ことを特徴とするステッピングモータ装置。
2. 前記初期化駆動手段が、当該初期化駆動手段の電源電圧を前記誘導電圧より高い電圧として前記励磁コイルに供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ装置。
3. 前記位置検出手段が、前記第１検出位相において前記電圧検出手段により検出された電圧が第１閾値より低い場合に前記当接を検出し、前記第２検出位相において前記電圧検出手段により検出された電圧が第２閾値より高い場合に前記当接を検出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ装置。

Images