JP7460511B2 - step motor drive device - Google Patents

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Description

本発明は、2コイルステップモータを駆動するためのステップモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a step motor drive device for driving a two-coil step motor.

アナログ表示式の電子時計で利用される2コイルステップモータにおいて、2つのコイルを同時に励磁させる駆動パルスと、いずれか1つのコイルのみを励磁させる駆動パルスを切り替えながら駆動させる技術が知られている。 In two-coil step motors used in analog display electronic watches, a technique is known that switches between a drive pulse that excites both coils simultaneously and a drive pulse that excites only one of the coils.

たとえば、特許文献1に記載された発明では高速駆動可能な2コイルステップモータを備えた電子時計が提案されている。ロータを360度回転させるために、1つのコイルのみを励磁させる駆動パルスにより135度回転させ、2つのコイルを同時に励磁させる駆動パルスにより225度回転させる方式を採用している。これにより、ロータを停止させることなく、短時間で一回転させることができるため、高速駆動が実現できると共に、運針が滑らかになり、見栄えの良い電子時計が提供できることが示されている。 For example, the invention described in Patent Document 1 proposes an electronic watch equipped with a two-coil step motor capable of high-speed operation. To rotate the rotor 360 degrees, a method is adopted in which a drive pulse that excites only one coil rotates it 135 degrees, and a drive pulse that excites both coils simultaneously rotates it 225 degrees. This allows the rotor to rotate once in a short time without stopping, realizing high-speed operation and smooth hand movement, and it is shown that an electronic watch with a good appearance can be provided.

国際公開第2017/141994号International Publication No. 2017/141994

多機能な電子時計においては、現在時刻の表示モードの他に、ワールドタイム表示モードなどを持っており、モードの切り替え時においては、指針をよりスピーディに駆動させることが求められていた。 Multi-functional electronic watches have a world time display mode in addition to the current time display mode, and when switching between modes, there is a need for the hands to move more quickly.

本発明は、2コイルステップモータをよりスピーディに駆動させることを可能とするステップモータ駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a step motor drive device that allows a two-coil step motor to be driven more quickly.

上記の課題を解決するために、径方向に2極以上着磁されたロータ、ロータに対向して設けられた第1のステータ磁極部及び第2のステータ磁極部、及び、当該第1及び第2のステータ磁極部の間にあってロータに向き合って設けられた第3のステータ磁極部を有するステータ、第1のステータ磁極部及び第3のステータ磁極部に磁気的に結合する第1のコイル、及び、第2のステータ磁極部及び第3のステータ磁極部に磁気的に結合する第2のコイル、を有するステップモータを駆動するためのステップモータ駆動装置であって、
第1のコイルと第2のコイルに印加され、第1のステータ磁極部と第2のステータ磁極部を互いに異なる極性に励磁する第1の駆動電圧と、第1のコイルまたは第2のコイルのいずれか1つのコイルに印加され、第1のステータ磁極部と第2のステータ磁極部を互いに異なる極性に励磁させ、且つ、第3のステータ磁極部を第1のステータ磁極部または第2のステータ磁極部と同じ極性に励磁する第2の駆動電圧と、を発生可能な駆動電圧発生手段を備え、
駆動電圧発生手段は、第1の駆動電圧により前記ロータを90度以上回転させ、第1の駆動電圧及び第2の駆動電圧によりロータは180度回転させ、第1の駆動電圧及び第2の駆動電圧を交互に繰り返して印加することによってロータを回転駆動させる、ステップモータ駆動装置を提供する。
In order to achieve the above object, there is provided a step motor drive device for driving a step motor having a rotor magnetized with two or more poles in the radial direction, a stator having a first stator magnetic pole portion and a second stator magnetic pole portion provided opposite the rotor, and a third stator magnetic pole portion provided between the first and second stator magnetic pole portions facing the rotor, a first coil magnetically coupled to the first stator magnetic pole portion and the third stator magnetic pole portion, and a second coil magnetically coupled to the second stator magnetic pole portion and the third stator magnetic pole portion,
a drive voltage generating means capable of generating a first drive voltage which is applied to the first coil and the second coil and excites the first stator magnetic pole portion and the second stator magnetic pole portion with polarities different from each other, and a second drive voltage which is applied to either the first coil or the second coil and excites the first stator magnetic pole portion and the second stator magnetic pole portion with polarities different from each other and excites the third stator magnetic pole portion with the same polarity as the first stator magnetic pole portion or the second stator magnetic pole portion;
A step motor drive device is provided in which a drive voltage generating means rotates the rotor by 90 degrees or more with a first drive voltage, rotates the rotor by 180 degrees with the first drive voltage and the second drive voltage, and drives the rotor to rotate by alternately and repeatedly applying the first drive voltage and the second drive voltage.

上記のステップモータ駆動装置は、第1の駆動電圧により、ロータを115度以上且つ150度以下回転させることが好ましい。 The step motor drive device preferably rotates the rotor by more than 115 degrees and less than 150 degrees using the first drive voltage.

上記のステップモータ駆動装置は、ロータの極性値を記憶するステアリング記憶手段を更に備え、ステアリング記憶手段は第2駆動電圧出力終了後に極性値を反転し、駆動電圧発生手段は、極性値に基づいて、第1の駆動電圧、及び、第2の駆動電圧の印加方向を反転することが好ましい。 The above-mentioned step motor drive device further includes a steering storage means for storing the polarity value of the rotor, the steering storage means inverts the polarity value after outputting the second drive voltage, and the drive voltage generation means stores the polarity value based on the polarity value. , the first drive voltage, and the second drive voltage are preferably applied in opposite directions.

上記のステップモータ駆動装置は、ロータの回転を検出するための検出パルスを発生可能な検出パルス発生手段と、検出パルスに基づく電圧を第1のコイル又は第2のコイルに印加することにより、検出される検出信号に基づいて、ロータの回転/非回転を判定する回転検出手段と、を更に備えることが好ましい。 The above-mentioned step motor drive device includes a detection pulse generating means capable of generating a detection pulse for detecting rotation of the rotor, and a detection pulse generator that applies a voltage based on the detection pulse to the first coil or the second coil. It is preferable that the rotor further includes rotation detection means for determining rotation/non-rotation of the rotor based on a detection signal generated by the rotor.

上記のステップモータ駆動装置は、第2の駆動電圧をステップモータに印加する時間は可変であって、回転検出手段は第2の駆動電圧の印加中に前記ロータの回転を検出し、回転検出手段の検出結果により印加中の前記第2の駆動電圧の印加時間幅可変されることが好ましい。 It is preferable that the step motor drive device described above has a variable time for applying the second drive voltage to the step motor, the rotation detection means detects the rotation of the rotor while the second drive voltage is being applied, and the application time width of the second drive voltage being applied is variable based on the detection result of the rotation detection means.

上記のステップモータ駆動装置は、第1の駆動電圧を前記ステップモータに印加する時間は可変であって、回転検出手段の検出結果により、次回印加される第1の駆動電圧の印加時間が可変されることが好ましい。 It is preferable that the step motor drive device described above is variable in the time for which the first drive voltage is applied to the step motor, and that the application time of the next application of the first drive voltage is variable based on the detection result of the rotation detection means.

上記のステップモータ駆動装置は、ロータの回転を補助する補正パルスを発生可能な補正パルス発生手段を更に備え、補正パルス発生手段は回転検出手段がロータを非回転と判断した場合に、補正パルスに応じた電圧を第2の駆動電圧に続いて前記ステップモータへ出力することが好ましい。 The step motor drive device described above further includes a correction pulse generating means capable of generating a correction pulse to assist rotation of the rotor, and the correction pulse generating means generates a correction pulse when the rotation detecting means determines that the rotor is not rotating. Preferably, a corresponding voltage is output to the step motor following the second drive voltage.

上記のステップモータ駆動装置は、ロータの回転を停止させる終端パルスを発生可能な終端パルス発生手段を更に備え、終端パルス発生手段は、駆動停止時に、終端パルスに応じた電圧を第1の駆動電圧又は第2の駆動電圧の出力後に前記ステップモータへ出力することが好ましい。 The step motor drive device further includes a terminal pulse generating means capable of generating a terminal pulse that stops the rotation of the rotor, and it is preferable that the terminal pulse generating means outputs a voltage corresponding to the terminal pulse to the step motor after outputting the first drive voltage or the second drive voltage when driving is stopped.

上記のステップモータ駆動装置は、停止状態のロータの動き出しを補助する初動パルスを発生可能な初動パルス発生手段を更に備え、初動パルス発生手段は、駆動開始時に、初動パルスに応じた電圧を第1の駆動電圧の出力前にステップモータへ出力することが好ましい。 The step motor drive device further includes an initial pulse generating means capable of generating an initial pulse that assists the rotor in starting to move from a stopped state, and the initial pulse generating means preferably outputs a voltage corresponding to the initial pulse to the step motor before outputting the first drive voltage when driving starts.

上記のステップモータ駆動装置は、初動パルスに応じた電圧をステップモータへ印加する時間は可変であり、回転検出手段は初動パルスの印加中にロータの回転を検出し、回転検出手段の検出結果により、初動パルスに応じた電圧を前記ステップモータへ印加する時間が可変されることが好ましい。 The step motor drive device preferably has a variable time for applying a voltage corresponding to the initial pulse to the step motor, a rotation detection means detects the rotation of the rotor while the initial pulse is being applied, and the time for applying a voltage corresponding to the initial pulse to the step motor is variable based on the detection result of the rotation detection means.

1つのコイルのみを励磁させる駆動パルスの出力期間と比較して、2つのコイルを同時に励磁させる駆動パルスの出力期間の割合を大きくしたことで、従来よりも2コイルステップモータを高速駆動可能なステップモータ駆動装置を提供することが可能となった。 By increasing the ratio of the output period of the drive pulse that simultaneously excites two coils compared to the output period of the drive pulse that excites only one coil, it has become possible to provide a step motor drive device that can drive a two-coil step motor at higher speeds than before.

電子時計10の一例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an example of an electronic timepiece 10. 本発明の第1の実施形態に係るステップモータ駆動装置20の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a step motor drive device 20 according to a first embodiment of the present invention. 2コイルステップモータの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a two-coil step motor. ドライバ回路30の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a driver circuit 30. (a)は駆動パルス列SP10による駆動波形及O1~O4の一例を示し、(b)は駆動パルス列SP10による各トランジスタの動作を示す表である。13A shows an example of drive waveforms O1 to O4 produced by a drive pulse train SP10, and FIG. 13B is a table showing the operation of each transistor by the drive pulse train SP10. (a)~(e)は、駆動パルス列SP10によるステップモータ40の動作図である。11A to 11E are diagrams illustrating the operation of the step motor 40 in response to the drive pulse train SP10. (a)は逆転駆動パルス列SP10´による駆動波形O1´~O4´の一例を示し、(b)~(f)は逆転駆動パルス列SP10´によるステップモータ40の動作図である。13A shows an example of drive waveforms O1' to O4' produced by a reverse rotation drive pulse train SP10', and FIGS. 13B to 13F show the operation of the step motor 40 produced by the reverse rotation drive pulse train SP10'. (a)比較例として示す駆動波形を示し、(b)~(e)は比較例として示す駆動波形によるステップモータ40の動作図である。(a) shows a drive waveform shown as a comparative example, and (b) to (e) are operation diagrams of the step motor 40 with drive waveforms shown as a comparative example. 図5に示した駆動パルス列SP10による駆動波形と図8に示した比較例として示す駆動パルス列SP20による駆動波形とを比較して説明するための図である。9 is a diagram for explaining a comparison between the drive waveform produced by the drive pulse train SP10 shown in FIG. 5 and the drive waveform produced by the drive pulse train SP20 shown in FIG. 8 as a comparative example. ステップモータ駆動装置20において、第1の駆動電圧によりロータを回転させる角度を変更したときの駆動パルス列SP10と駆動パルス列SP20との間の時間差を示す図であり、(a)はロータを回転させる角度が115度である場合を示し、(b)はロータを回転させる角度が135度である場合を示し、(c)はロータを回転させる角度が150度である場合を示す。FIG. 7 is a diagram showing the time difference between the drive pulse train SP10 and the drive pulse train SP20 when the angle at which the rotor is rotated is changed by the first drive voltage in the step motor drive device 20, and (a) is the angle at which the rotor is rotated. (b) shows the case where the angle of rotation of the rotor is 135 degrees, and (c) shows the case where the angle of rotation of the rotor is 150 degrees. 本発明の第2の実施形態に係るステップモータ駆動装置50の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a step motor drive device 50 according to a second embodiment of the present invention. ドライバ回路60の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a driver circuit 60. ステップモータ40のロータ41の回転と非回転を説明するための図である。5 is a diagram for explaining rotation and non-rotation of a rotor 41 of a step motor 40. FIG. (a)は駆動パルス列SP30による駆動波形O1~O4の一例を示し、(b)は駆動パルス列SP30及び検出パルスCPによる各トランジスタの動作を示す表である。13A shows an example of drive waveforms O1 to O4 generated by a drive pulse train SP30, and FIG. 13B is a table showing the operation of each transistor by the drive pulse train SP30 and a detection pulse CP. 駆動パルス発生回路53から出力されるパルス波形の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of a pulse waveform output from a drive pulse generation circuit 53. FIG. (a)は補正パルスFPを含む場合の駆動パルス列SP30に対応した駆動波形О1~О4の一例を示し、(b)は補正パルスFPによるドライバ回路60のトランジスタのON/OFF状態を示した表である。(a) shows an example of drive waveforms О1 to О4 corresponding to the drive pulse train SP30 when the correction pulse FP is included, and (b) is a table showing the ON/OFF states of the transistors of the driver circuit 60 according to the correction pulse FP. be. (a)~(f)は、補正パルスFPによるステップモータ40の動作を説明するための図である。5A to 5F are diagrams for explaining the operation of the step motor 40 in response to the correction pulse FP. 第2の実施形態に係るステップモータ駆動装置50の動作フロー図である。FIG. 5 is an operation flow diagram of a step motor drive device 50 according to a second embodiment. (a)はコイルAに発生する誘起電流の波形を示す図であり、(b)はコイルBに発生する誘起電流の波形を示す図であり、(c)はコイル端子O1~O4に印加される駆動波形О1~О4の一例を示す図である。(a) is a diagram showing the waveform of the induced current generated in coil A, (b) is a diagram showing the waveform of the induced current generated in coil B, and (c) is a diagram showing an example of drive waveforms O1 to O4 applied to coil terminals O1 to O4. (a)~(c)は、本発明の第2の実施形態における変形例を説明するための図である。13A to 13C are diagrams illustrating a modification of the second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係るステップモータ駆動装置70の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the step motor drive device 70 based on the 3rd Embodiment of this invention. (a)は初動パルス列IP10に対応した駆動波形О1~О4の一例を示し、(b)は初動パルス列IP10及び検出パルスCPによるドライバ回路60のトランジスタのON/OFF状態を示した表である。13A shows an example of drive waveforms O1 to O4 corresponding to an initial action pulse train IP10, and FIG. 13B is a table showing the ON/OFF states of the transistors of the driver circuit 60 by the initial action pulse train IP10 and the detection pulse CP. (a)~(d)は、初動パルス列IP10によるステップモータ40の動作を説明するための図である。(a) to (d) are diagrams for explaining the operation of the step motor 40 based on the initial pulse train IP10. (a)は駆動パルス列SP30及び終端パルス列EPに対応した駆動波形О1~О4の一例を示し、(b)は終端パルス列EPによるドライバ回路60のトランジスタのON/OFF状態を示した表である。13A shows an example of drive waveforms O1 to O4 corresponding to the drive pulse train SP30 and the terminal pulse train EP, and FIG. 13B is a table showing the ON/OFF state of the transistors of the driver circuit 60 by the terminal pulse train EP. (a)~(d)は、終端パルスEPによるステップモータ40の動作を説明するための図である。11A to 11D are diagrams for explaining the operation of the step motor 40 by the terminal pulse EP. (a)~(d)は、本発明の第3の実施形態における変形例1を説明するための図である。(a) to (d) are diagrams for explaining a first modification of the third embodiment of the present invention. (a)及び(b)は、本発明の第3の実施形態における変形例2を説明するための図である。(a) and (b) are diagrams for explaining a second modification of the third embodiment of the present invention. 第3の実施形態における変形例2における動作フロー図である。It is an operation flow diagram in modification 2 of a 3rd embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。 Various embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, please note that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the inventions described in the claims and their equivalents.

[第1の実施形態]
図1は本発明に係るステップモータ駆動装置20を適用可能な電子時計10の一例を示す平面図であり、図2は本発明の第1の実施形態に係るステップモータ駆動装置20の概略構成図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing an example of an electronic timepiece 10 to which a step motor drive device 20 according to the present invention can be applied, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the step motor drive device 20 according to the first embodiment of the present invention. It is.

図1に示す電子時計10は、アナログ表示方式の電子時計であり、文字板11、時針12a、分針12b、秒針12c、図2に示すステップモータ駆動装置20、及び、図2に示す2コイルステップモータ40等を有している。図示してはいないが、電子時計10は、更に、輪列、回転駆動させて振動を得るための回転錘、及び、電源等を含む。ステップモータ40は、指針、及び、回転錘を駆動させるための輪列に機械的に接続されている。輪列は、時針12a、分針12b、秒針12cの3つの指針が連動するように構成されている。また、輪列は、指針を駆動させるか、回転錘を駆動させるか、を機械的に選択可能に構成され、1つのステップモータ40で指針および回転錘の両方を駆動できる。電源は、例えば二次電池を含む。 The electronic timepiece 10 shown in FIG. 1 is an electronic timepiece of an analog display type, and includes a dial 11, an hour hand 12a, a minute hand 12b, a second hand 12c, a step motor drive device 20 shown in FIG. 2, and a two-coil step shown in FIG. It has a motor 40 and the like. Although not shown, the electronic timepiece 10 further includes a wheel train, a rotary weight for rotationally driving to generate vibrations, a power source, and the like. The step motor 40 is mechanically connected to a wheel train for driving a pointer and a rotating weight. The wheel train is configured so that three hands, an hour hand 12a, a minute hand 12b, and a second hand 12c, are interlocked. Further, the wheel train is configured to be able to mechanically select whether to drive the pointer or the rotating weight, and one step motor 40 can drive both the pointer and the rotating weight. The power source includes, for example, a secondary battery.

ステップモータ駆動装置20は、発振回路21と、制御回路22と、駆動パルス発生回路23と、ドライバ回路30を含む。ステップモータ駆動装置20は、例えば、マイクプロセッサを含む集積回路として実装されている。発振回路21は、水晶振動子(図示せず)によって、所定のクロック信号P1を生成し、制御回路22に出力する。制御回路22は、クロック信号P1に基づいて制御信号CN1を生成し、駆動パルス発生回路23に出力する。駆動パルス発生回路23は、制御信号CN1に基づいて、駆動パルス列SP10を生成し、ドライバ回路30に出力する。ドライバ回路30は、駆動パルス列SP10に基づいて、駆動波形O1~04を生成し、ステップモータ40に供給する。 The step motor drive device 20 includes an oscillation circuit 21, a control circuit 22, a drive pulse generation circuit 23, and a driver circuit 30. The step motor drive device 20 is implemented, for example, as an integrated circuit including a microprocessor. The oscillation circuit 21 generates a predetermined clock signal P1 using a crystal resonator (not shown) and outputs it to the control circuit 22. The control circuit 22 generates a control signal CN1 based on the clock signal P1 and outputs it to the drive pulse generation circuit 23. The drive pulse generation circuit 23 generates a drive pulse train SP10 based on the control signal CN1 and outputs it to the driver circuit 30. The driver circuit 30 generates drive waveforms O1 to O4 based on the drive pulse train SP10 and supplies them to the step motor 40.

図3は、本発明に係る2コイルステップモータ駆動装置によって駆動可能な2コイルステップモータの概略構成図である。図3に示す様に、ステップモータ40は、ロータ41、ステータ42、及び、2つのコイル(コイルA及びコイルB)等を含んで構成される。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a two-coil step motor that can be driven by the two-coil step motor drive device according to the present invention. As shown in FIG. 3, the step motor 40 includes a rotor 41, a stator 42, two coils (coil A and coil B), and the like.

ロータ41は、2極磁化された円盤状の回転体であり、径方向にN極、S極が着磁されている。ロータ軸43は、ロータ41の中心に設けられ、図面の垂直方向の上下に設けられた軸受け(図示せず)によりロータ41を回転可能に支持している。 The rotor 41 is a two-pole magnetized disk-shaped rotating body, with a north pole and a south pole magnetized in the radial direction. The rotor shaft 43 is provided at the center of the rotor 41, and rotatably supports the rotor 41 by bearings (not shown) provided above and below in the vertical direction of the drawing.

ステータ42は、軟磁性体によって製造され、ロータ41が挿入されるロータ穴44が設けられ、ロータ穴44にロータ41が配置されている。ステータ42には、ロータ41に略対向して第1のステータ磁極部45a(以下、「第1磁極部45a」と略す)と、第2のステータ磁極部45b(以下、「第2磁極部45b」と略す)が設けられている。また、第1磁極部45aと第2磁極部45bの間にあって、ロータ41と向き合う位置に第3のステータ磁極部45c(以下、「第3磁極部45c」と略す)が設けられている。 The stator 42 is made of a soft magnetic material, and has a rotor hole 44 into which the rotor 41 is inserted, and the rotor 41 is disposed in the rotor hole 44. The stator 42 has a first stator magnetic pole portion 45a (hereinafter abbreviated as "first magnetic pole portion 45a") and a second stator magnetic pole portion 45b (hereinafter abbreviated as "second magnetic pole portion 45b") that are substantially opposite the rotor 41. In addition, a third stator magnetic pole portion 45c (hereinafter abbreviated as "third magnetic pole portion 45c") is provided between the first magnetic pole portion 45a and the second magnetic pole portion 45b, facing the rotor 41.

ロータ41をはさんで第3磁極部45cの反対側となる、第1磁極部45aと第2磁極部45bの間には、ステータの幅が狭くなる狭窄部46が設けられる。また、ロータ41の中心から見て、第3磁極部45cの方向を0度とした場合、左右おおむね75度の位置にスリット47が設けられている。すなわち、第1磁極部45aと第3磁極部45c、第2磁極部45bと第3磁極部45c、第1磁極部45aと第2磁極部45bが磁気的に接続されにくくなっている。なお、狭窄部46とスリット47は、ここで示したような狭窄や間隙であってもよいし、細幅の非磁性材料をスリット47の位置に挿入し、ステータと結合させたものであってもよい。 Between the first magnetic pole portion 45a and the second magnetic pole portion 45b, which are opposite the third magnetic pole portion 45c across the rotor 41, a narrowed portion 46 is provided where the width of the stator is narrowed. Also, when viewed from the center of the rotor 41, if the direction of the third magnetic pole portion 45c is 0 degrees, a slit 47 is provided at a position approximately 75 degrees to the left and right. In other words, the first magnetic pole portion 45a and the third magnetic pole portion 45c, the second magnetic pole portion 45b and the third magnetic pole portion 45c, and the first magnetic pole portion 45a and the second magnetic pole portion 45b are difficult to magnetically connect. The narrowed portion 46 and the slit 47 may be a narrowed portion or a gap as shown here, or a narrow non-magnetic material may be inserted at the position of the slit 47 and connected to the stator.

ステップモータ40には、第1磁極部45aと第3磁極部45cに磁気的に結合する第1のコイルとしてのコイルAと、第2磁極部45bと第3磁極部45cに磁気的に結合する第2のコイルとしてのコイルBが設けられている。 The step motor 40 includes a coil A as a first coil that is magnetically coupled to a first magnetic pole section 45a and a third magnetic pole section 45c, and a coil A that is magnetically coupled to a second magnetic pole section 45b and a third magnetic pole section 45c. A coil B is provided as a second coil.

コイルAのコイル巻き線の両端は、絶縁基板48a上に配置されたコイル端子O1、O2とそれぞれ接続している。また、コイルBは絶縁基板48b上にコイル端子O3、O4を有しており、コイルBの巻線の両端が接続されている。この各コイル端子O1~O4に、前述したドライバ回路30から出力される駆動波形O1~O4がそれぞれ供給される。説明をわかりやすくするために、各コイル端子と、供給される各駆動波形の符号を共通にしている。また、一例としてコイル端子O1がコイルAの巻始めであり、コイル端子O4がコイルBの巻始めである。図3に示す様に、絶縁基板48aにコイルAが回線され、絶縁基板48bにコイルBが回線され、絶縁基板48a及び48bは3本のネジ49でステータ48に固定されている。 Both ends of the coil winding of the coil A are connected to coil terminals O1 and O2 arranged on the insulating substrate 48a, respectively. Further, the coil B has coil terminals O3 and O4 on the insulating substrate 48b, and both ends of the winding of the coil B are connected. Drive waveforms O1 to O4 output from the driver circuit 30 described above are supplied to each of the coil terminals O1 to O4, respectively. In order to make the explanation easier to understand, each coil terminal and each supplied drive waveform are given the same reference numerals. Further, as an example, the coil terminal O1 is the beginning of winding of the coil A, and the coil terminal O4 is the beginning of winding of the coil B. As shown in FIG. 3, the coil A is wired to the insulating substrate 48a, the coil B is wired to the insulating substrate 48b, and the insulating substrates 48a and 48b are fixed to the stator 48 with three screws 49.

図3で示すロータ41は静止状態であり、図面の上方を0度と規定し(始点)、その位置から反時計回りに90度、180度、270度と規定する。ロータ41は、N極が0度に位置するときと、180度に位置するときが静的安定点である。ステータ42が磁化されていない場合は、保持トルクによりロータ41に対して静的安定点に留まる力が働く。なお、図3で示すロータ41は、N極が0度の静的安定点に留まっている。そして、後述するステップモータ40の回転駆動の説明をわかりやすくするために、ロータ41のN極が135度に位置するときを定常回転の開始位置と規定する。ところで、ステータ42が磁化されていない状態で、ロータ41のN極を定常回転の開始位置に位置せることはできないが、後述する実施形態3にてロータ41のN極を定常回転の開始位置に合わせてから定常駆動させる方法を説明する。なお、定常回転の開始位置はロータ41のN極が90度から180度の間であれば任意であり、通常はステータ42の設計により任意に調節が可能である。 The rotor 41 shown in FIG. 3 is in a stationary state, and the top of the drawing is defined as 0 degrees (starting point), and 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees are defined counterclockwise from that position. The rotor 41 has a statically stable point when the N pole is at 0 degrees and when it is at 180 degrees. When the stator 42 is not magnetized, a force acts on the rotor 41 to keep it at the statically stable point due to the holding torque. Note that the rotor 41 shown in FIG. 3 has the N pole at the statically stable point of 0 degrees. In order to make it easier to understand the explanation of the rotation drive of the step motor 40 described later, the start position of steady rotation is defined as when the N pole of the rotor 41 is at 135 degrees. By the way, when the stator 42 is not magnetized, the N pole of the rotor 41 cannot be positioned at the start position of steady rotation, but a method of aligning the N pole of the rotor 41 with the start position of steady rotation and then driving it steadily will be described in the third embodiment described later. The starting position of steady-state rotation can be any position as long as the north pole of the rotor 41 is between 90 degrees and 180 degrees, and can usually be adjusted as desired by the design of the stator 42.

図4は、ドライバ回路30の一例を示す回路図である。 Figure 4 is a circuit diagram showing an example of a driver circuit 30.

図4に示す様に、ドライバ回路30は、駆動パルス列SP10に基づいて、ステップモータ40のコイルA、コイルBに駆動波形O1~O4を供給する4つのバッファ回路によって構成される。 As shown in FIG. 4, the driver circuit 30 includes four buffer circuits that supply drive waveforms O1 to O4 to the coil A and coil B of the step motor 40 based on the drive pulse train SP10.

第1のバッファ回路では、低ON抵抗のPチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタP1と、低ON抵抗のNチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタN1とがコンプリメンタリ接続されており、駆動波形O1を生成して、コイルAのコイル端子O1に供給する。第2のバッファ回路では、低ON抵抗のPチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタP2と、低ON抵抗のNチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタN2とがコンプリメンタリ接続されており、駆動波形O2を生成して、コイルAのコイル端子O2に供給する。 In the first buffer circuit, transistor P1, a P-channel MOS transistor with low on-resistance, and transistor N1, an N-channel MOS transistor with low on-resistance, are complementary connected to generate a drive waveform O1 and supply it to coil terminal O1 of coil A. In the second buffer circuit, transistor P2, a P-channel MOS transistor with low on-resistance, and transistor N2, an N-channel MOS transistor with low on-resistance, are complementary connected to generate a drive waveform O2 and supply it to coil terminal O2 of coil A.

第3のバッファ回路では、低ON抵抗のPチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタP3と、低ON抵抗のNチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタN3とがコンプリメンタリ接続されており、駆動波形O3を生成して、コイルBのコイル端子O3に供給する。第4のバッファ回路では、低ON抵抗のPチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタP4と、低ON抵抗のNチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタN4とがコンプリメンタリ接続されており、駆動波形O4を生成して、コイルBのコイル端子O4に供給する。 In the third buffer circuit, transistor P3, a P-channel MOS transistor with low on-resistance, and transistor N3, an N-channel MOS transistor with low on-resistance, are complementary connected to generate a drive waveform O3 and supply it to coil terminal O3 of coil B. In the fourth buffer circuit, transistor P4, a P-channel MOS transistor with low on-resistance, and transistor N4, an N-channel MOS transistor with low on-resistance, are complementary connected to generate a drive waveform O4 and supply it to coil terminal O4 of coil B.

各トランジスタP1~P4、N1~N4のそれぞれのゲート端子Gには、駆動パルス発生回路23から駆動パルスが入力され、各トランジスタは駆動パルスに基づいてON/OFF制御され、駆動波形O1~O4を出力する。 A drive pulse is input from the drive pulse generation circuit 23 to the gate terminal G of each transistor P1 to P4 and N1 to N4, and each transistor is ON/OFF controlled based on the drive pulse to generate drive waveforms O1 to O4. Output.

図5(a)は駆動パルス列SP10による駆動波形及O1~O4の一例を示し、図5(b)は駆動パルス列SP10による各トランジスタの動作を示す表である。 FIG. 5(a) shows an example of the drive waveform and O1 to O4 by the drive pulse train SP10, and FIG. 5(b) is a table showing the operation of each transistor by the drive pulse train SP10.

図5(a)は、ロータ41を、N極が定常回転の開始位置135度にある状態から、正転方向(反時計回り)に回転駆動させるために、ドライバ回路30からコイル端子O1~コイル端子О4に出力される4つの駆動波形O1~O4を示している。 Figure 5 (a) shows four drive waveforms O1 to O4 output from the driver circuit 30 to coil terminals O1 to O4 in order to rotate the rotor 41 in the forward direction (counterclockwise) from a state in which the N pole is at 135 degrees, the starting position of steady rotation.

図5(b)は、駆動波形O1~O4を生成するために、ドライバ回路30の8つのトランジスタP1~P4及びN1~N4のON/OFF状態を示した表である。後述する様に、ステップモータ40の4つの駆動状態に応じて、駆動波形O1~O4も4つの状態に区別されるが、最初の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが、第1の駆動パルスSP11である。同様に、第2の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが第2の駆動パルスSP12であり、第3の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが第3の駆動パルスSP13であり、第4の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが第4の駆動パルスSP14である。また、第1の駆動パルスSP11~第4の駆動パルスSP14をまとめて、駆動パルス列SP10と称する。 Figure 5 (b) is a table showing the ON/OFF states of the eight transistors P1-P4 and N1-N4 of the driver circuit 30 to generate the drive waveforms O1-O4. As described later, the drive waveforms O1-O4 are also divided into four states according to the four drive states of the step motor 40, and the first drive pulse SP11 determines the ON/OFF state of the eight transistors of the driver circuit 30 to be in the first state. Similarly, the second drive pulse SP12 determines the ON/OFF state of the eight transistors of the driver circuit 30 to be in the second state, the third drive pulse SP13 determines the ON/OFF state of the eight transistors of the driver circuit 30 to be in the third state, and the fourth drive pulse SP14 determines the ON/OFF state of the eight transistors of the driver circuit 30 to be in the fourth state. Additionally, the first drive pulse SP11 to the fourth drive pulse SP14 are collectively referred to as the drive pulse train SP10.

図5(a)に示す様に、駆動パルス列SP10は、第1の駆動パルスSP11、第2の駆動パルスSP12、第1の駆動パルスSP11のコイルへの印加方向を反転させた反転第1の駆動パルスSP13と第2の駆動パルスSP12のコイルへの印加方向を反転させた反転第2の駆動パルスSP14の4個の駆動パルスを含む。ステップモータ40が、回転を継続している場合には、図5(a)に示す4つの駆動波形O1~O4が、繰り返し順次ステップモータ40へ供給され、その為にドライバ回路30に駆動パルス列SP10が繰り返し順次出力されることとなる。 As shown in FIG. 5(a), the drive pulse train SP10 includes four drive pulses: a first drive pulse SP11, a second drive pulse SP12, an inverted first drive pulse SP13 obtained by inverting the direction of application of the first drive pulse SP11 to the coil, and an inverted second drive pulse SP14 obtained by inverting the direction of application of the second drive pulse SP12 to the coil. When the step motor 40 continues to rotate, the four drive waveforms O1 to O4 shown in FIG. 5(a) are repeatedly and sequentially supplied to the step motor 40, so that the drive pulse train SP10 is repeatedly and sequentially output to the driver circuit 30.

制御回路22は、ロータ41の極性を記憶するステアリング記憶手段(不図示)を備えており、ステアリング記憶手段は、コイルへのパルス印加方向を記憶する変数を記憶している。また、変数は、第2の駆動パルスSP12及び、反転第2の駆動パルスSP14を出力する毎にその値が反転される。制御回路22は、変数の値に基づいて、駆動パルス発生回路23から、第1の駆動パルスSP11と第2の駆動パルスSP12と、反転第3の駆動パルスSP13及び反転第4の駆動パルスSP14を選択的に出力可能に制御する。これにより、各コイルへの電流印加方向が反転される。 The control circuit 22 includes a steering storage means (not shown) that stores the polarity of the rotor 41, and the steering storage means stores a variable that stores the direction of applying pulses to the coil. Further, the value of the variable is inverted every time the second drive pulse SP12 and the inverted second drive pulse SP14 are output. The control circuit 22 generates a first drive pulse SP11, a second drive pulse SP12, an inverted third drive pulse SP13, and an inverted fourth drive pulse SP14 from the drive pulse generation circuit 23 based on the value of the variable. Control to enable selective output. As a result, the direction of current application to each coil is reversed.

第1の駆動パルスSP11による駆動波形O1、О3の電圧は、0(v)であり、駆動波形O2、О4の電圧は、-V(v)である。これにより、ステップモータ40のコイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBが励磁される。 The voltage of the drive waveforms O1 and O3 by the first drive pulse SP11 is 0 (v), and the voltage of the drive waveforms O2 and O4 is -V (v). This causes a drive current to flow through both coils A and B of the step motor 40, exciting both coils A and B.

第2の駆動パルスSP12による駆動波形O4の電圧は、-V(v)であり、他の駆動波形O1、O2、O3の電圧は、0(v)である。これにより、ステップモータ40のコイルBにのみ駆動電流が流れて、コイルBのみが励磁される。この場合、コイルAには、駆動電流は流れない。 The voltage of the drive waveform O4 by the second drive pulse SP12 is -V (v), and the voltages of the other drive waveforms O1, O2, and O3 are 0 (v). As a result, a drive current flows only through coil B of the step motor 40, and only coil B is excited. In this case, no drive current flows through coil A.

第3の駆動パルスSP13による4つの駆動波形O1~O4は、第1の駆動パルスSP11による4つの駆動波形O1~O4の電圧状態が反転した状態となっている。すなわち、第3の駆動パルスSP13による駆動波形O2、O4の電圧は、0(v)であり、駆動波形O1、O3の電圧は、-V(v)である。これにより、ステップモータ40のコイルA、コイルBの両方に、第1の駆動パルスSP11による駆動波形O1~O4の時とは逆方向の駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBが逆方向に励磁される。 The four drive waveforms O1 to O4 generated by the third drive pulse SP13 are inverted voltage states of the four drive waveforms O1 to O4 generated by the first drive pulse SP11. That is, the voltage of the drive waveforms O2 and O4 by the third drive pulse SP13 is 0 (v), and the voltage of the drive waveforms O1 and O3 is -V (v). As a result, a drive current flows in both coil A and coil B of the step motor 40 in the opposite direction to that of the drive waveforms O1 to O4 caused by the first drive pulse SP11, and both coils A and B move in the opposite direction. It is excited in the direction.

第4の駆動パルスSP14による駆動波形O1、О2、О4の電圧は、0(v)であり、駆動波形O3の電圧は、-V(v)。これにより、ステップモータ40のコイルBに、第2の駆動パルスSP12による駆動波形O1~О4の時とは逆方向の駆動電流が流れて、コイルBのみが逆方向に励磁される。 The voltages of the drive waveforms O1, O2, and O4 by the fourth drive pulse SP14 are 0 (v), and the voltage of the drive waveform O3 is -V (v). As a result, a drive current flows through the coil B of the step motor 40 in a direction opposite to that of the drive waveforms O1 to O4 caused by the second drive pulse SP12, and only the coil B is excited in the opposite direction.

なお、駆動パルス列SP10の周期、すなわち、合計のパルス幅は任意である。また、駆動波形O1~O4は、連続するフルパルスとして図示しているが、複数の細かいパルス群によるチョッパ形の駆動パルスとしても良い。 Note that the period of the drive pulse train SP10, that is, the total pulse width is arbitrary. Furthermore, although the drive waveforms O1 to O4 are illustrated as continuous full pulses, they may also be chopper-type drive pulses made up of a plurality of fine pulse groups.

図6は、図5に示す駆動波形及O1~O4によるステップモータ40の動作図である。ステップモータ40の正転方向(反時計回り)への回転駆動について図6(a)~(e)を用いて説明する。 Figure 6 is a diagram showing the operation of the step motor 40 using the drive waveforms and O1 to O4 shown in Figure 5. The rotational drive of the step motor 40 in the forward direction (counterclockwise) will be explained using Figures 6 (a) to (e).

図6(a)に示す様に、ロータ41のN極の開始位置は、図3に示す0度の位置から反時計回りに135度の位置にあるものとする。なお、図6において、各パルスによるロータ41の移動量は一例を示しており、通常はステータ42の設計により任意に調節が可能である。 As shown in FIG. 6A, the starting position of the north pole of the rotor 41 is assumed to be 135 degrees counterclockwise from the 0 degree position shown in FIG. Note that in FIG. 6, the amount of movement of the rotor 41 due to each pulse is shown as an example, and can normally be arbitrarily adjusted depending on the design of the stator 42.

図6(b)は、第1の駆動パルスSP11による駆動波形O1~О4に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBがそれぞれ矢印の方向に励磁される。これにより、第1磁極部45aがN極に磁化され、第2磁極部45bがS極に磁化され、第3磁極部45cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のN極と第2磁極部45bのS極が引き合い、且つ、ロータ41のS極と第1磁極部45aのN極が引き合い、ロータ41のN極は、反時計周りに回転し、定常回転の開始位置135度から270度の位置まで、約135度回転する。 FIG. 6(b) shows a state in which voltages shown in drive waveforms O1 to O4 by the first drive pulse SP11 are supplied to coil terminals O1 to O4 of the step motor 40, and coils A and B are Drive current flows through both, and both coils A and B are excited in the directions of the arrows. As a result, the first magnetic pole part 45a is magnetized to the north pole, the second magnetic pole part 45b is magnetized to the south pole, and the third magnetic pole part 45c is not magnetized because the magnetization cancels each other out. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the second magnetic pole part 45b attract each other, and the S pole of the rotor 41 and the N pole of the first magnetic pole part 45a attract each other, and the N pole of the rotor 41 moves counterclockwise. It rotates approximately 135 degrees from the steady rotation starting position of 135 degrees to a position of 270 degrees.

次に、図6(c)は、第2の駆動パルスSP12による駆動波形O1~O4に示した電圧がステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルBにのみ駆動電流が流れて、コイルBのみが矢印の方向に励磁される。これにより、第2磁極部45bがS極、第3磁極部45cがN極に磁化され、コイルAは励磁されないので第1磁極部45aは第3磁極部45cと同じN極となる。その結果、ロー41のS極と第1の磁極部45a及び第3の磁極部45cのN極が引き合い、ロータ41のN極は、停止することなく更に反時計周りに回転し、270度の位置から315度の位置まで、約45度回転する。 Next, FIG. 6(c) shows the state in which the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 by the second drive pulse SP12 are supplied to the coil terminals O1 to O4 of the step motor 40, and drive current flows only through coil B, so that only coil B is excited in the direction of the arrow. As a result, the second magnetic pole portion 45b is magnetized as an S pole and the third magnetic pole portion 45c is magnetized as an N pole, and since coil A is not excited, the first magnetic pole portion 45a becomes the same N pole as the third magnetic pole portion 45c. As a result, the S pole of the row 41 and the N poles of the first magnetic pole portion 45a and the third magnetic pole portion 45c attract each other, and the N pole of the rotor 41 continues to rotate counterclockwise without stopping, rotating approximately 45 degrees from the 270 degree position to the 315 degree position.

この時点で、ロータ41は第1の駆動パルスSP11と第2の駆動パルスSP12による駆動波形O1~O4に示した電圧によって、定常回転の開始位置を基準として反時計周りに180度回転されたことになる。 At this point, the rotor 41 has been rotated 180 degrees counterclockwise from the steady rotation start position by the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 caused by the first drive pulse SP11 and the second drive pulse SP12. become.

次に、図6(d)は、第3の駆動パルスSP13による4つの駆動波形O1~O4に示した電圧(第1の駆動パルスSP11による4つの駆動波形O1~O4の電圧状態が反転した電圧)が、コイル端子O1~О4に供給された状態を示している。この結果、コイルA、コイルBの両方に、第1の駆動パルスSP11による駆動波形O1~O4の時とは逆方向の駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBが矢印の方向(図6(b)とは逆方向)に励磁される。これにより、第1磁極部45aがS極に磁化され、第2磁極部45bがN極に磁化され、第3磁極部45cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のN極と第1磁極部45aのS極が引き合い、且つ、ロータ41のS極と第2磁極部45bのN極が引き合い、ロータ41のN極は、反時計周りに回転し、315度の位置から0度の位置を通過して90度の位置まで、約45度回転する。 Next, Figure 6(d) shows the state in which the voltages shown in the four drive waveforms O1 to O4 by the third drive pulse SP13 (voltages in which the voltage states of the four drive waveforms O1 to O4 by the first drive pulse SP11 are inverted) are supplied to coil terminals O1 to O4. As a result, a drive current flows in both coils A and B in the opposite direction to that in the drive waveforms O1 to O4 by the first drive pulse SP11, and both coils A and B are excited in the direction of the arrow (the opposite direction to that in Figure 6(b)). As a result, the first magnetic pole portion 45a is magnetized to the S pole, the second magnetic pole portion 45b is magnetized to the N pole, and the magnetizations of the third magnetic pole portion 45c cancel each other out and are not magnetized. As a result, the north pole of the rotor 41 and the south pole of the first magnetic pole portion 45a attract each other, and the south pole of the rotor 41 and the north pole of the second magnetic pole portion 45b attract each other, and the north pole of the rotor 41 rotates counterclockwise, rotating approximately 45 degrees from the 315 degree position, passing through the 0 degree position, to the 90 degree position.

次に、図6(e)は、第4の駆動パルスSP14による駆動波形O1~O4に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示している。この結果、コイルBに、第2の駆動パルスSP12による駆動波形O1~О4の時とは逆方向の駆動電流が流れて、コイルBのみが矢印の方向(図6(c)とは逆方向)に励磁される。これにより、第2磁極部45bがN極に磁化され、第3磁極部45cがS極に磁化され、コイルAは励磁されないので第1磁極部45aは第3磁極部45cと同じS極となる。その結果、ロータ41のN極と第1の磁極部45a及び第3の磁極部45cのS極が引き合い、ロータ41のN極は、停止することなく更に反時計周りに回転し、90度の位置から定常回転の開始位置である135度の位置まで、約45度回転する。 Next, FIG. 6(e) shows the state in which the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 by the fourth drive pulse SP14 are supplied to the coil terminals O1 to O4 of the step motor 40. As a result, a drive current flows through coil B in the opposite direction to that of the drive waveforms O1 to O4 by the second drive pulse SP12, and only coil B is excited in the direction of the arrow (opposite direction from FIG. 6(c)). As a result, the second magnetic pole portion 45b is magnetized to the N pole, the third magnetic pole portion 45c is magnetized to the S pole, and since coil A is not excited, the first magnetic pole portion 45a becomes the same S pole as the third magnetic pole portion 45c. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S poles of the first magnetic pole portion 45a and the third magnetic pole portion 45c attract each other, and the N pole of the rotor 41 further rotates counterclockwise without stopping, rotating about 45 degrees from the 90 degree position to the 135 degree position, which is the start position of steady rotation.

この時点で、ロータ41は、第1の駆動パルスSP11~第4の駆動パルスSP14による駆動波形O1~O4に示した電圧によって、正転方向(反時計回り)に360度回転駆動される。以上のように第1の実施形態に係るステップモータ駆動装置20は、ステップモータ40に駆動パルス列SP10による駆動波形O1~O4に示した電圧を供給することで、正転方向(反時計回り)の回転駆動を可能としている。 At this point, the rotor 41 is driven to rotate 360 degrees in the forward direction (counterclockwise) by the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 by the first drive pulse SP11 to fourth drive pulse SP14. As described above, the step motor drive device 20 according to the first embodiment supplies the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse train SP10 to the step motor 40, thereby enabling the step motor 40 to be driven to rotate in the forward direction (counterclockwise).

図5において、コイルA及びコイルBを両方とも励磁する駆動パルスSP11又は駆動パルスSP13による駆動波形O1~O4を、第1の駆動電圧と称し、コイルA又はコイルBの一方のみを励磁する駆動パルスSP12又は駆動パルスSP14による駆動波形O1~O4を、第2の駆動電圧と称する。すると、ドライバ回路30は、第1の駆動電圧により、ロータ41を90度以上(図5の例では135度)回転させ、第1の駆動電圧と第2の駆動電圧でロータ41を180度回転させている。更に、第1の駆動電圧と第2の駆動電圧とを交互に連続してコイルA及び/又はコイルBに印加することによって、ロータ41を回転駆動している。第1の駆動電圧により、ロータ41を回転させる角度は、135度に限定されず、115度以上且つ150度以下であれば、ステップモータ40の特性等に応じて、適宜決定することができる。 In FIG. 5, the drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse SP11 or drive pulse SP13 that excite both coil A and coil B are referred to as the first drive voltage, and the drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse SP12 or drive pulse SP14 that excite only one of coil A or coil B are referred to as the second drive voltage. Then, the driver circuit 30 rotates the rotor 41 by 90 degrees or more (135 degrees in the example of FIG. 5) by the first drive voltage, and rotates the rotor 41 by 180 degrees by the first drive voltage and the second drive voltage. Furthermore, the rotor 41 is driven to rotate by applying the first drive voltage and the second drive voltage alternately and continuously to coil A and/or coil B. The angle by which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is not limited to 135 degrees, and can be appropriately determined according to the characteristics of the step motor 40, etc., as long as it is 115 degrees or more and 150 degrees or less.

図7(a)は逆転駆動パルス列SP10´による駆動波形O1´~O4´の一例を示し、図7(b)~(f)は逆転駆動パルス列SP10´によるステップモータ40の動作図である。図7を用いて、ステップモータ40のロータ41を逆転方向(時計回り)に駆動させる場合について説明する。 Figure 7 (a) shows an example of drive waveforms O1' to O4' produced by the reverse drive pulse train SP10', and Figures 7 (b) to (f) are operation diagrams of the step motor 40 produced by the reverse drive pulse train SP10'. Using Figure 7, we will explain the case where the rotor 41 of the step motor 40 is driven in the reverse direction (clockwise).

図7(a)は、ステップモータ40のロータ41を逆転方向(時計回り)に駆動させるための逆転駆動パルス列SP10´による逆転駆動波形O1´~O4´示している。後述する様に、ステップモータ40の4つの駆動状態に応じて、逆転駆動波形O1´~O4´も4つの状態に区別されるが、最初の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが、第1の逆転駆動パルスSP11´である。同様に、第2の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが第2の逆転駆動パルスSP12´であり、第3の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが第3の逆転駆動パルスSP13´であり、第4の状態となるようにドライバ回路30の8つのトランジスタのON/OFF状態を規定するのが第4の逆転駆動パルスSP14´である。また、第1の逆転駆動パルスSP11´~第4の逆転駆動パルスSP14´をまとめて、逆転駆動パルス列SP10´と称する。 FIG. 7A shows reverse drive waveforms O1' to O4' by a reverse drive pulse train SP10' for driving the rotor 41 of the step motor 40 in the reverse direction (clockwise). As will be described later, the reverse drive waveforms O1' to O4' are also divided into four states depending on the four drive states of the step motor 40, but the eight transistors of the driver circuit 30 are The first reverse rotation drive pulse SP11' defines the ON/OFF state. Similarly, the second reverse drive pulse SP12' defines the ON/OFF state of the eight transistors of the driver circuit 30 so that the driver circuit 30 is in the second state, and the driver circuit 30 is brought into the third state. The third reverse drive pulse SP13' defines the ON/OFF state of the eight transistors of the driver circuit 30, and the third reverse drive pulse SP13' defines the ON/OFF state of the eight transistors of the driver circuit 30 so as to reach the fourth state. This is the fourth reverse rotation drive pulse SP14'. Furthermore, the first to fourth reverse drive pulses SP11' to SP14' are collectively referred to as a reverse drive pulse train SP10'.

図7(b)に示す様に、ロータ41のN極の開始位置は、図3に示す0度の位置から反時計回りに225度の位置にあるものとする。なお、各パルスでの駆動による移動量は一例を示しており、通常はステータ42の設計により任意に調節が可能である。 As shown in FIG. 7(b), the starting position of the north pole of the rotor 41 is at 225 degrees counterclockwise from the 0 degree position shown in FIG. 3. Note that the amount of movement caused by driving with each pulse is shown as an example, and can usually be adjusted as desired by the design of the stator 42.

図7(c)は、第1の逆転駆動パルスSP11´による逆転動波形O1´~О4´に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBがそれぞれ矢印の方向(図6(b)とは逆の方向)に励磁される。これにより、第1磁極部45aがS極に磁化され、第2磁極部45bがN極に磁化され、第3磁極部45cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のS極と第2磁極部45bのN極が引き合い、ロータ41のN極と第1磁極部45aのS極が引き合い、ロータ41のN極は、時計周りに回転し、開始位置の225度から90度の位置まで、約135度回転する。 FIG. 7(c) shows a state in which the voltages shown in the reverse motion waveforms O1' to O4' due to the first reverse drive pulse SP11' are supplied to the coil terminals O1 to O4 of the step motor 40, and the coil A drive current flows through both coils A and B, and both coils A and B are excited in the direction of the arrow (the opposite direction to FIG. 6(b)). As a result, the first magnetic pole part 45a is magnetized to the south pole, the second magnetic pole part 45b is magnetized to the north pole, and the third magnetic pole part 45c is not magnetized because the magnetization cancels each other out. As a result, the S pole of the rotor 41 and the N pole of the second magnetic pole part 45b attract each other, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the first magnetic pole part 45a attract each other, and the N pole of the rotor 41 rotates clockwise. Rotate approximately 135 degrees from the starting position of 225 degrees to the 90 degree position.

次に、図7(d)は、第2の逆転駆動パルスSP12´による逆転動波形O1´~О4´に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルAにのみ駆動電流が流れて、コイルAが矢印の方向に励磁される。これにより、第1磁極部45aがS極に磁化され、第3磁極部45cがN極に磁化され、コイルBは励磁されないので第2磁極部45bは第3磁極部45cと同じN極となる。その結果、ロータ41のS極と第2の磁極部45b及び第3の磁極部45cが引き合い、ロータ41のN極は停止することなく更に時計周りに回転し、90度の位置から45度の位置まで、約45度回転する。 Next, FIG. 7(d) shows the state in which the voltages shown in the reverse drive waveforms O1'-O4' by the second reverse drive pulse SP12' are supplied to the coil terminals O1-O4 of the step motor 40, and a drive current flows only through coil A, exciting it in the direction of the arrow. As a result, the first magnetic pole portion 45a is magnetized to an S pole, the third magnetic pole portion 45c is magnetized to an N pole, and since coil B is not excited, the second magnetic pole portion 45b becomes the same N pole as the third magnetic pole portion 45c. As a result, the S pole of the rotor 41 is attracted to the second magnetic pole portion 45b and the third magnetic pole portion 45c, and the N pole of the rotor 41 continues to rotate clockwise without stopping, rotating approximately 45 degrees from the 90 degree position to the 45 degree position.

この時点で、ロータ41は第1の逆転駆動パルスSP11´と第2の逆転駆動パルスSP12´によって、逆転定常回転の開始位置を基準として逆転方向(時計回り)に180度回転されたことになる。 At this point, the rotor 41 has been rotated 180 degrees in the reverse direction (clockwise) based on the start position of the reverse steady rotation by the first reverse drive pulse SP11' and the second reverse drive pulse SP12'.

次に、図7(e)は、第3の逆転駆動パルスSP13´による逆転動波形O1´~О4´に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBがそれぞれ矢印の方向(図7(c)とは逆の方向)に励磁される。これにより、第1磁極部45aがN極に磁化され、第2磁極部45bがS極に磁化され、第3磁極部45cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のS極と第1磁極部45aのN極が引き合い、ロータ41のN極と第2磁極部45bのS極が引き合い、ロータ41のN極は、時計周りに回転し、45度の位置から270度の位置まで、約135度回転する。 Next, FIG. 7(e) shows a state in which the voltages shown in the reverse motion waveforms O1' to O4' due to the third reverse drive pulse SP13' are supplied to the coil terminals O1 to O4 of the step motor 40. As a result, a drive current flows through both coil A and coil B, and both coils A and B are excited in the direction of the arrow (the opposite direction to FIG. 7(c)). As a result, the first magnetic pole part 45a is magnetized to the north pole, the second magnetic pole part 45b is magnetized to the south pole, and the third magnetic pole part 45c is not magnetized because the magnetization cancels each other out. As a result, the S pole of the rotor 41 and the N pole of the first magnetic pole part 45a attract each other, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the second magnetic pole part 45b attract each other, and the N pole of the rotor 41 rotates clockwise. Rotate about 135 degrees from the 45 degree position to the 270 degree position.

次に、図7(f)は、第4の逆転駆動パルスSP14´による逆転動波形O1´~О4´に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルAのみに駆動電流が流れて、コイルAが矢印の方向(図7(d)とは逆の方向)に励磁される。これにより、第1磁極部45aがN極に励磁され、第3磁極部45cがS極に磁化され、コイルBは励磁されないので第2磁極部45bは第3磁極部45cと同じS極となる。その結果、ロータ41のN極と第2の磁極部45b及び第3の磁極部45cのS極が引き合い、ロータ41のN極は停止することなく更に時計周りに回転し、270度の位置から逆転定常回転の開始位置である225度の位置まで、約45度回転する。 Next, FIG. 7(f) shows the state in which the voltages shown in the reverse drive waveforms O1'-O4' by the fourth reverse drive pulse SP14' are supplied to the coil terminals O1-O4 of the step motor 40, and a drive current flows only through coil A, exciting coil A in the direction of the arrow (opposite direction from FIG. 7(d)). As a result, the first magnetic pole portion 45a is excited to the N pole, the third magnetic pole portion 45c is magnetized to the S pole, and coil B is not excited, so the second magnetic pole portion 45b becomes the same S pole as the third magnetic pole portion 45c. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S poles of the second magnetic pole portion 45b and the third magnetic pole portion 45c attract each other, and the N pole of the rotor 41 continues to rotate clockwise without stopping, rotating about 45 degrees from the 270 degree position to the 225 degree position, which is the start position of the reverse steady rotation.

この時点で、ロータ41は、第1の逆転駆動パルスSP11´~第4の逆転駆動パルスSP14´による逆転動波形O1´~О4´に示した電圧によって、逆転方向(時計回り)に360度回転駆動される。以上のように第1の実施形態に係るステップモータ駆動装置20は、ステップモータ40に逆転駆動パルス列SP10´による逆転駆動波形O1´~O4´に示した電圧を供給することで、逆転方向(時計回り)の回転駆動を可能としている。なお、図7を参照して説明された逆転駆動は、後述する第2及び第3の実施形態に係るステップモータ駆動装置においても同様に実行可能である。 At this point, the rotor 41 is rotated 360 degrees in the reverse direction (clockwise) by the voltages shown in the reverse drive waveforms O1' to O4' by the first reverse drive pulse SP11' to fourth reverse drive pulse SP14'. As described above, the step motor drive device 20 according to the first embodiment is capable of rotating the step motor 40 in the reverse direction (clockwise) by supplying the voltages shown in the reverse drive waveforms O1' to O4' by the reverse drive pulse train SP10' to the step motor 40. The reverse drive described with reference to FIG. 7 can also be performed in the step motor drive devices according to the second and third embodiments described below.

[比較例]
図8は、比較例として示す駆動波形O1~O4、及び、比較例として示す駆動波形O1~O4によるステップモータ40の動作図である。図8を用いて、前述したステップモータ40のロータ41を正転方向(反時計回り)に駆動させる比較例について説明する。
[Comparative Example]
8 is a diagram showing drive waveforms O1 to O4 shown as comparative examples, and an operation diagram of the step motor 40 by the drive waveforms O1 to O4 shown as comparative examples. Using FIG. 8, a comparative example in which the rotor 41 of the step motor 40 described above is driven in the forward direction (counterclockwise) will be described.

図8(a)は、ロータ41を、N極が定常回転の開始位置135度にある状態から、正転方向(反時計回り)に回転駆動させるために、コイル端子O1~コイル端子О4に出力される、比較例における4つの駆動波形O1~O4を示している。 FIG. 8(a) shows outputs to coil terminals O1 to O4 in order to rotate the rotor 41 in the normal rotation direction (counterclockwise) from a state where the N pole is at the starting position of steady rotation of 135 degrees. 4 shows four drive waveforms O1 to O4 in a comparative example.

比較例では、ステップモータ40の3つの駆動状態に応じて、駆動波形O1~O4も3つの状態に区別されるが、最初の状態を規定するのが、第1の駆動パルスSP21である。同様に、第2の状態を規定するのが第2の駆動パルスSP22であり、第3の状態を規定するのが第3の駆動パルスSP23である。また、第1の駆動パルスSP21~第3の駆動パルスSP23をまとめて、駆動パルス列SP20と称する。 In the comparative example, the drive waveforms O1 to O4 are also divided into three states according to the three drive states of the step motor 40, and the first drive pulse SP21 defines the first state. Similarly, the second drive pulse SP22 defines the second state, and the third drive pulse SP23 defines the third state. Furthermore, the first to third drive pulses SP21 to SP23 are collectively referred to as a drive pulse train SP20.

図8(b)に示す様に、ロータ41のN極の開始位置は、図3に示す0度の位置から反時計回りに135度にあるものとする。 As shown in FIG. 8(b), the starting position of the north pole of the rotor 41 is assumed to be 135 degrees counterclockwise from the 0 degree position shown in FIG.

次に、図8(c)は、第1の駆動パルスSP21による動波形O1~О4に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBがそれぞれ矢印の方向に励磁される。これにより、第1磁極部45aがN極に磁化され、第2磁極部45bがS極に磁化され、第3磁極部45cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のN極と第2磁極部45bのS極が引き合い、ロータ41のS極と第1磁極部45aのN極が引き合い、ロータ41のN極は、反時計周りに回転し、定常回転の開始位置135度から270度の位置まで、約135度回転する。 Next, FIG. 8(c) shows a state in which voltages shown in dynamic waveforms O1 to O4 due to the first drive pulse SP21 are supplied to the coil terminals O1 to O4 of the step motor 40, and the coil A, A drive current flows through both coils B, and both coils A and B are excited in the directions of the arrows. As a result, the first magnetic pole part 45a is magnetized to the north pole, the second magnetic pole part 45b is magnetized to the south pole, and the third magnetic pole part 45c is not magnetized because the magnetization cancels each other out. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the second magnetic pole part 45b attract each other, the S pole of the rotor 41 and the N pole of the first magnetic pole part 45a attract each other, and the N pole of the rotor 41 rotates counterclockwise. , rotates approximately 135 degrees from the steady rotation starting position of 135 degrees to a position of 270 degrees.

次に、図8(d)は、第2の駆動パルスSP22による動波形O1~О4に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBがそれぞれ矢印の方向に励磁される。これにより、第1磁極部45aと第2磁極部45bがS極に磁化され、第3磁極部45cはN極に磁化される。その結果、ロータ41のS極と第3磁極部45cのN極が引き合い、ロータ41のN極は第1磁極部45aと第2磁極部45bの両方のS極と引き合うので、ロータ41のN極は、更に反時計回りに回転し、270度の位置から0度の位置まで、約90度回転する。 Next, FIG. 8(d) shows a state in which the voltages shown in the waveforms O1 to O4 by the second drive pulse SP22 are supplied to the coil terminals O1 to O4 of the step motor 40, and a drive current flows through both coils A and B, exciting both coils A and B in the direction of the arrows. This causes the first magnetic pole portion 45a and the second magnetic pole portion 45b to be magnetized as S poles, and the third magnetic pole portion 45c to be magnetized as N poles. As a result, the S pole of the rotor 41 and the N pole of the third magnetic pole portion 45c attract each other, and the N pole of the rotor 41 attracts the S poles of both the first magnetic pole portion 45a and the second magnetic pole portion 45b, so that the N pole of the rotor 41 further rotates counterclockwise, rotating approximately 90 degrees from the 270 degree position to the 0 degree position.

次に、図8(e)は、第3の駆動パルスSP23による駆動波形O1~О4に示した電圧が、ステップモータ40のコイル端子O1~О4に供給された状態を示しており、コイルBのみに駆動電流が流れて、コイルAが矢印の方向に励磁される。これにより、第2磁極部45bがN極に励磁され、第3磁極部45cがS極に磁化され、コイルAは励磁されないので第1磁極部45aは第3磁極部45cと同じS極となる。その結果、ロータ41のN極と第1の磁極部45a及び第3の磁極部45cのN極が引き合い、ロータ41のN極は停止することなく更に反時計周りに回転し、0度の位置から定常回転の開始位置である135度の位置まで、約135度回転する。 Next, FIG. 8(e) shows a state in which the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 by the third drive pulse SP23 are supplied to the coil terminals O1 to O4 of the step motor 40, and drive current flows only through coil B, exciting coil A in the direction of the arrow. As a result, the second magnetic pole portion 45b is excited to the N pole, the third magnetic pole portion 45c is magnetized to the S pole, and since coil A is not excited, the first magnetic pole portion 45a becomes the same S pole as the third magnetic pole portion 45c. As a result, the N pole of the rotor 41 attracts the N poles of the first magnetic pole portion 45a and the third magnetic pole portion 45c, and the N pole of the rotor 41 continues to rotate counterclockwise without stopping, rotating approximately 135 degrees from the 0 degree position to the 135 degree position, which is the start position of steady rotation.

この時点で、ロータ41は駆動パルス列SP20による駆動波形O1~О4に示した電圧によって、定常回転の開始位置である135度から360度回転されたことになる。以上のように比較例の回転駆動によれば、ステップモータ40に駆動パルス列SP20を供給することで回転駆動を可能にしている。 At this point, the rotor 41 has been rotated 360 degrees from the steady rotation starting position of 135 degrees by the voltages shown in drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse train SP20. As described above, according to the rotational drive of the comparative example, rotational drive is made possible by supplying the drive pulse train SP20 to the step motor 40.

図9は、図5に示した駆動パルス列SP10による駆動波形と図8に示した比較例として示す駆動パルス列SP20による駆動波形とを比較して説明するための図である。 Figure 9 is a diagram for explaining the comparison between the drive waveform produced by the drive pulse train SP10 shown in Figure 5 and the drive waveform produced by the drive pulse train SP20 shown as a comparative example in Figure 8.

図9の下部に示す駆動パルス列SP20による駆動波形О1~О4は、図8に比較例として示したものであって、ロータ41が脱調することなく安定駆動できる理想的な時間間隔で、切替わる様にして示している。一方、図9の上部に示す駆動パルス列SP10による駆動波形О1~О4は、図5に第1の実施形態に係るステップモータ駆動装置20がステップモータ40に出力するものとして示したものである。また、駆動パルス列SP10による駆動波形О1~О4は、駆動パルス列SP20による駆動波形О1~О4の印加時間間隔を基準として、ロータ41が脱調することなく安定駆動できる理想的な時間間隔で、切替わる様にして示している。なお、図9の上部には、駆動パルス列SP10に対応したロータ41の位置91~95を示し、図8の下部には、駆動パルス列20に対応したロータ41の位置96~99を示している。 The drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse train SP20 shown in the lower part of FIG. 9 are shown in FIG. 8 as a comparative example, and are shown to switch at ideal time intervals that allow the rotor 41 to drive stably without stepping out. On the other hand, the drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse train SP10 shown in the upper part of FIG. 9 are shown in FIG. 5 as being output to the step motor 40 by the step motor drive device 20 according to the first embodiment. Also, the drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse train SP10 are shown to switch at ideal time intervals that allow the rotor 41 to drive stably without stepping out, based on the application time interval of the drive waveforms O1 to O4 by the drive pulse train SP20. The upper part of FIG. 9 shows positions 91 to 95 of the rotor 41 corresponding to the drive pulse train SP10, and the lower part of FIG. 8 shows positions 96 to 99 of the rotor 41 corresponding to the drive pulse train 20.

時刻T0においては、まだパルスは印加されていないので、ロータ41は駆動パルス列SP10の場合、及び、駆動パルス列SP20の場合共に、定常回転の開始位置である始点から135度の位置91及び96となる。 At time T0, no pulses have been applied yet, so the rotor 41 is at positions 91 and 96, which are 135 degrees from the starting point, which is the starting position of steady rotation, in both cases of drive pulse train SP10 and drive pulse train SP20. .

次に、T1区間では、駆動パルスSP11及び駆動パルスSP21では、同じ駆動波形に基づく電圧をステップモータ40に印加してロータ41を135度回転駆動させている。したがって、駆動パルス列SP11とSP21のパルスの印加時間は同じで、ロータ41は共に、位置92及び97となる。 Next, in the T1 interval, the drive pulse SP11 and the drive pulse SP21 apply voltages based on the same drive waveform to the step motor 40 to rotate the rotor 41 by 135 degrees. Therefore, the pulse application times of the drive pulse trains SP11 and SP21 are the same, and the rotor 41 is at positions 92 and 97.

次に、T2区間では、駆動パルスSP12はコイルBのみに通電させてロータ41を45度回転駆動させ、駆動パルスSP22はコイルA、コイルBを同時に通電させてロータ41を、同じパルスの印加時間で90度回転駆動させる。2つのコイルを用いた時の駆動力は1つのコイルを用いた時の駆動力の2倍となるため、目標の移動角は、駆動パルスSP12と駆動パルスSP22で異なるが、駆動パルスSP12及び駆動パルスSP22の双方は、同じ印可時間T2で駆動を完了できる。 Next, in the T2 section, drive pulse SP12 energizes only coil B to drive rotor 41 to rotate 45 degrees, and drive pulse SP22 energizes coils A and B simultaneously to drive rotor 41 to rotate 90 degrees for the same pulse application time. Since the driving force when two coils are used is twice as much as the driving force when one coil is used, the target movement angle differs between drive pulse SP12 and drive pulse SP22, but both drive pulse SP12 and drive pulse SP22 can complete driving in the same application time T2.

次に、T3区間では、駆動パルスSP13はコイルA、コイルBを同時に通電されて、ロータ41を135度回転駆動させるため、T1区間のSP11と同じパルス印加時間になり、ロータ41は位置94となる。更に、T4区間では、駆動パルスSP14はコイルBのみを通電させて45度回転駆動させるため、T2区間のSP12と同じ印加時間になる。T4区間の終了時点で駆動パルス列SP10により、ロータ41は始点から360度回転した位置95となる。 Next, in the T3 section, the drive pulse SP13 simultaneously energizes coils A and B to rotate the rotor 41 by 135 degrees, resulting in the same pulse application time as SP11 in the T1 section, and the rotor 41 being at position 94. Furthermore, in the T4 section, the drive pulse SP14 energizes only coil B to rotate it by 45 degrees, resulting in the same application time as SP12 in the T2 section. At the end of the T4 section, the drive pulse train SP10 causes the rotor 41 to rotate 360 degrees from the starting point, resulting in position 95.

一方、T3区間、T4区間及びT5区間では、駆動パルスSP23はコイルBのみに通電されて、ロータ41を135度回転駆動させる。なお、駆動パルスSP23は、1つのコイルを用いて大きな回転角度を得ようとしているため、パルスの印加時間が長くなっている。T5区間の終了時点において、駆動パルス列SP20によって、ロータ41は始点から360度回転した位置99となる。 On the other hand, in the T3 interval, T4 interval, and T5 interval, the drive pulse SP23 is energized only to the coil B, and drives the rotor 41 to rotate by 135 degrees. Note that since the drive pulse SP23 is intended to obtain a large rotation angle using one coil, the pulse application time is long. At the end of the T5 period, the drive pulse train SP20 causes the rotor 41 to rotate 360 degrees from the starting point to a position 99.

この様に、駆動パルス列SP10と駆動パルス列SP20とを比較すると、駆動パルス列SP10を利用した場合、T5区間分だけ(約9%)、ロータ41が360度回転する時間が早くなる。駆動パルス列SP10では、一回転中で、コイルAとコイルBの両方を励磁させて駆動させる回転角度の合計は270度であり、コイルBのみを励磁させて駆動させる回転角度の合計は90度である。一方で、比較例として示した駆動パルス列SP20では、一回転中で、コイルAとコイルBの両方を励磁させて駆動させる回転角度の合計は225度であり、コイルBのみを励磁させて駆動させる回転角度の合計は135度である。よって、駆動パルス列SP10の方が2つのコイルを励磁させて駆動させる回転角度が45度だけ多い。コイルAとコイルBの両方を励磁させて得られる駆動力は、コイルA又はコイルBのいずれか一方を励磁させて得られる駆動力の2倍であるため、駆動パルス列SP10は従来駆動パルス列SP20と比較して図8のT5区間だけ次のパルスが早く送ることができ、従来よりも約9%早く高速駆動させることができる。 In this way, when comparing the drive pulse train SP10 and the drive pulse train SP20, when the drive pulse train SP10 is used, the time for the rotor 41 to rotate 360 degrees is shorter by the T5 section (about 9%). With the drive pulse train SP10, the total rotation angle for exciting and driving both coil A and coil B during one rotation is 270 degrees, and the total rotation angle for exciting and driving only coil B is 90 degrees. On the other hand, with the drive pulse train SP20 shown as a comparative example, the total rotation angle for exciting and driving both coil A and coil B during one rotation is 225 degrees, and the total rotation angle for exciting and driving only coil B is 135 degrees. Therefore, the drive pulse train SP10 excites and drives two coils by 45 degrees more. The driving force obtained by exciting both coils A and B is twice the driving force obtained by exciting either coil A or coil B alone, so the driving pulse train SP10 can send the next pulse earlier by section T5 in Figure 8 compared to the conventional driving pulse train SP20, allowing for high-speed driving that is approximately 9% faster than conventional driving pulse trains.

なお、仮に、従来駆動パルス列SP20において、駆動パルスSP23をT4区間で打ち切り、T5区間で駆動パルスSP23を出力せずに、次の駆動パルスSP21を出力させると、ロータ41の回転動作がパルスの切り替えに追従できず、脱調を発生させるリスクが極めて高くなる。一方、駆動パルス列SP10においては、T5区間を設けずとも脱調を発生させることがないので、安定性を担保しながら高速駆動させることを可能にしている。 Furthermore, in the conventional drive pulse train SP20, if the drive pulse SP23 is aborted in the T4 interval and the next drive pulse SP21 is output without outputting the drive pulse SP23 in the T5 interval, the rotational operation of the rotor 41 is caused by the switching of the pulses. The risk of losing synchronization is extremely high. On the other hand, in the drive pulse train SP10, step-out does not occur even if the T5 section is not provided, so high-speed driving is possible while ensuring stability.

図10は、第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度を変更したときの駆動パルス列SP10と駆動パルス列SP20との間の時間差を示す図である。図10(a)はロータ41を回転させる角度が115度である場合を示し、図10(b)はロータ41を回転させる角度が135度である場合を示し、図10(c)はロータ41を回転させる角度が150度である場合を示す。 FIG. 10 is a diagram showing the time difference between the drive pulse train SP10 and the drive pulse train SP20 when the angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is changed. 10(a) shows a case where the angle of rotation of the rotor 41 is 115 degrees, FIG. 10(b) shows a case where the angle of rotation of the rotor 41 is 135 degrees, and FIG. 10(c) shows a case where the angle of rotation of the rotor 41 is 135 degrees. The case where the angle of rotation is 150 degrees is shown.

図10(a)~(c)において、横軸は駆動パルス列SP10及び駆動パルス列SP20のT1区間の長さを基準単位とした駆動パルスの印加時間を示し、縦軸は回転角度を示す。図10(a)~(c)において、波形W11は駆動パルス列SP10によりロータ41を回転させたときの角度を示し、波形W12は駆動パルス列SP20によりロータ41を回転させたときの角度を示す。 In FIGS. 10(a) to (c), the horizontal axis indicates the application time of the drive pulse using the length of the T1 section of the drive pulse train SP10 and the drive pulse train SP20 as a reference unit, and the vertical axis indicates the rotation angle. In FIGS. 10A to 10C, waveform W11 indicates the angle when the rotor 41 is rotated by the drive pulse train SP10, and waveform W12 indicates the angle when the rotor 41 is rotated by the drive pulse train SP20.

第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度が115度であるとき、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間は、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間よりも1%程度速くなる。第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度が113度以上であるとき、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間は、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間よりも速くなる。本発明では、第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度の最小値は、113度にマージンを付加して115度とされる。 When the angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is 115 degrees, the time required to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10 is about 1% faster than the time required to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10. When the angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is 113 degrees or more, the time required to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10 is faster than the time required to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10. In the present invention, the minimum angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is set to 115 degrees, which is 113 degrees plus a margin.

第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度が135度であるとき、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間は、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間よりも9%程度速くなる。 When the angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is 135 degrees, the time it takes to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10 is 9 degrees longer than the time it takes to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10. % faster.

第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度が150度であるとき、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間は、駆動パルス列SP10によりステップモータ40を360度回転する時間よりも15%程度速くなる。第1の駆動電圧によりロータ41を回転させるとき、2つのコイルに電流がながされるため、第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度を大きくするに従って、ステップモータ40を駆動するときに消費される消費電力が増加する。本発明では、ステップモータ40を駆動するときに消費される消費電力を抑制する観点から、第1の駆動電圧によりロータ41を回転させる角度の最大値は、150度とされる。 When the angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is 150 degrees, the time it takes to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10 is 15 degrees longer than the time it takes to rotate the step motor 40 360 degrees by the drive pulse train SP10. % faster. When the rotor 41 is rotated by the first drive voltage, current is passed through the two coils, so as the angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is increased, the current is consumed when driving the step motor 40. power consumption increases. In the present invention, from the viewpoint of suppressing power consumption when driving the step motor 40, the maximum value of the angle at which the rotor 41 is rotated by the first drive voltage is 150 degrees.

[第2の実施形態]
図11は、本発明の第2の実施形態に係るステップモータ駆動装置50の概略構成図である。ステップモータ駆動装置50は、前述した電子時計10に適用可能であり、ロータ41の回転を検出する機構を設けることで、駆動安定性の向上と、消費電力の削減、及び更なる高速駆動化を実現させた例である。
Second Embodiment
11 is a schematic diagram of a step motor drive device 50 according to a second embodiment of the present invention. The step motor drive device 50 can be applied to the electronic timepiece 10 described above, and is an example that achieves improved drive stability, reduced power consumption, and even higher drive speeds by providing a mechanism for detecting the rotation of the rotor 41.

図11に示す様に、ステップモータ駆動装置50は、発振回路21と、制御回路52と、駆動パルス発生回路53と、検出パルス発生回路54、補正パルス発生回路55、パルス選択回路56、ドライバ回路60を含む。ステップモータ駆動装置50は例えば、マイクロコントローラを含む集積回路として実装されている。発振回路21及びステップモータ40は、図2に示したものと同じであるので、説明を省略する。 As shown in FIG. 11, the step motor drive device 50 includes an oscillation circuit 21, a control circuit 52, a drive pulse generation circuit 53, a detection pulse generation circuit 54, a correction pulse generation circuit 55, a pulse selection circuit 56, and a driver circuit. Including 60. The step motor drive device 50 is implemented, for example, as an integrated circuit including a microcontroller. The oscillation circuit 21 and the step motor 40 are the same as those shown in FIG. 2, so their explanation will be omitted.

制御回路52は、制御信号CN2、CN3、CN4を生成し、それぞれ駆動パルス発生回路53、検出パルス発生回路54、補正パルス発生回路55に入力する。駆動パルス発生回路53は、制御信号CN2に基づいてステップモータ40を駆動するための駆動パルス列SP30を生成し、パルス選択回路56に出力する。検出パルス発生回路54は、制御信号CN3に基づいて、ステップモータ40のロータ41が正常に回転したことを検出するための検出パルスCPを生成し、パルス選択回路56に出力する。補正パルス発生回路55は、制御信号CN4に基づいて、ステップモータ40の駆動を補助するための補正パルスFPを生成し、パルス選択回路56に出力する。なお、制御回路52は、メモリを含み、後述するパルス印加方向に対応した変数を記憶する。 The control circuit 52 generates control signals CN2, CN3, and CN4, and inputs them to the drive pulse generation circuit 53, detection pulse generation circuit 54, and correction pulse generation circuit 55, respectively. The drive pulse generation circuit 53 generates a drive pulse train SP30 for driving the step motor 40 based on the control signal CN2, and outputs it to the pulse selection circuit 56. The detection pulse generation circuit 54 generates a detection pulse CP for detecting that the rotor 41 of the step motor 40 rotates normally, based on the control signal CN3, and outputs it to the pulse selection circuit 56. The correction pulse generation circuit 55 generates a correction pulse FP for assisting the driving of the step motor 40 based on the control signal CN4, and outputs it to the pulse selection circuit 56. Note that the control circuit 52 includes a memory and stores variables corresponding to the pulse application direction, which will be described later.

パルス選択回路56は、入力された駆動パルス列SP30、検出パルスCP、及び補正パルスFPを選択し、適切なタイミングでドライバ回路60へと出力する。ドライバ回路60は、パルス選択回路56から選択入力されたパルスに基づいて、駆動波形O1~O4を生成し、ステップモータ40に供給する。 The pulse selection circuit 56 selects the input drive pulse train SP30, detection pulse CP, and correction pulse FP, and outputs them to the driver circuit 60 at appropriate timing. The driver circuit 60 generates drive waveforms O1 to O4 based on the pulses selectively input from the pulse selection circuit 56, and supplies them to the step motor 40.

回転検出判定回路57は、ステップモータ40のコイルA、コイルBに検出パルスCPが供給されることにより検出される検出信号CSにより、ステップモータ40のロータ41の誘起電流を検出して回転の有無を判定し、判定結果CKを出力する。出力された判定結果CKは、パルス選択回路56に入力され、パルスの切り替え制御に使用される。 The rotation detection determination circuit 57 detects the induced current in the rotor 41 of the step motor 40 based on the detection signal CS detected by supplying the detection pulse CP to the coils A and B of the step motor 40, and determines whether or not there is rotation. is determined, and the determination result CK is output. The output determination result CK is input to the pulse selection circuit 56 and used for pulse switching control.

図12は、ドライバ回路60の一例を示す回路図である。 Figure 12 is a circuit diagram showing an example of a driver circuit 60.

図12に示すドライバ回路60において、コイルA及びコイルBへ供給される駆動波形O1~O4を出力するための構成(PチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタP1~4と、NチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタN1~4とがコンプリメンタリ接続されている4つのバッファ回路)については、図4に示すドライバ回路30と同じである。 The driver circuit 60 shown in FIG. 12 has a configuration for outputting drive waveforms O1 to O4 supplied to the coil A and the coil B (transistors P1 to 4 which are P channel MOS transistors and transistor N1 which is an N channel MOS transistor). 4) are the same as the driver circuit 30 shown in FIG. 4.

ドライバ回路60は、さらに、PチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタTP1及びTP2と、PチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタTP3及びTP4とを有する点が、ドライバ回路30と異なっている。トランジスタTP1及びTP2は、検出抵抗を介して、それぞれコイルAのコイル端子O1、O2に接続され、トランジスタTP3及びTP4は、検出抵抗を介して、それぞれコイルBのコイル端子O3、O4に接続されている。 Driver circuit 60 differs from driver circuit 30 in that it further includes transistors TP1 and TP2 that are P-channel MOS transistors, and transistors TP3 and TP4 that are P-channel MOS transistors. Transistors TP1 and TP2 are connected to coil terminals O1 and O2 of coil A, respectively, via a detection resistor, and transistors TP3 and TP4 are connected to coil terminals O3, O4 of coil B, respectively, via a detection resistor. There is.

ステップモータの回転検出自体は周知の技術ではあるが、後述の説明をわかりやすくするために、検出パルスCP及び回転検出判定回路57によるステップモータ40の回転検出について以下に説明する。 Although the detection of the rotation of the step motor itself is a well-known technique, in order to make the following explanation easier to understand, the detection of the rotation of the step motor 40 by the detection pulse CP and the rotation detection determination circuit 57 will be described below.

図3に示した様に、ステップモータ40のステータ42には狭窄部46及びスリット47が設けられている。ロータ41が回転している間、及び、ロータ41が慣性により自由回転している間では、電磁誘導によりステータに発生する磁気は、磁気抵抗の大きい狭窄部46及びスリット47を通過しにくくなるため、その大部分がコイルA又はコイルBを通過する経路をとる。よって、ロータ41の回転により誘起される誘起電流を、コイルA、Bを用いて検出することができる。 As shown in FIG. 3, the stator 42 of the step motor 40 is provided with a narrowed portion 46 and a slit 47. While the rotor 41 is rotating, and while the rotor 41 is rotating freely due to inertia, the magnetism generated in the stator by electromagnetic induction has difficulty passing through the narrowed portion 46 and the slit 47, which have a large magnetic resistance, and most of the magnetism takes a path that passes through coil A or coil B. Therefore, the induced current induced by the rotation of the rotor 41 can be detected using coils A and B.

図12に示すドライバ回路60において、所定のタイミングで検出パルスCPをトランジスタTP1~TP4のゲートに印加して、各トランジスタをONとすることで、コイル端子O1~O4に発生する誘起電流の大きさを、電圧信号である検出信号CSとして取り出すことができる。検出判定回路57は、検出信号CSに基づいて、ロータ41の回転及び非回転の判定を行い、判定結果CKを出力する。 In the driver circuit 60 shown in FIG. 12, a detection pulse CP is applied to the gates of transistors TP1 to TP4 at a predetermined timing to turn on each transistor, and the magnitude of the induced current generated in the coil terminals O1 to O4 can be extracted as a detection signal CS, which is a voltage signal. Based on the detection signal CS, the detection judgment circuit 57 judges whether the rotor 41 is rotating or not, and outputs the judgment result CK.

なお、コイルAまたはコイルBに流れる誘起電流を検出する際は、コイルに駆動電流を流すことはできない。すなわち、コイルAとコイルBの両方に駆動電流が流れる駆動パルスを出力している際は回転検出をすることができない。したがって、コイルA又はコイルBのいずれか一方に駆動電流が流れている際に、駆動電流が流れていない側のコイルを回転検出に用いる。 Note that when detecting the induced current flowing in the coil A or the coil B, a driving current cannot be caused to flow in the coil. In other words, rotation cannot be detected when a drive pulse in which drive current flows through both coil A and coil B is output. Therefore, when a drive current is flowing through either the coil A or the coil B, the coil on the side where the drive current is not flowing is used for rotation detection.

図13は、ステップモータ40のロータ41の回転と非回転を説明するための図である。 FIG. 13 is a diagram for explaining rotation and non-rotation of the rotor 41 of the step motor 40.

図13(a)は、ロータ41が非回転、すなわち、駆動波形がコイルに印加されたにもかかわらず、ロータ41が所望の角度まで回転せず、回転に失敗した場合を示している。すなわち、駆動波形がコイルに印加されることによって、ロータ41が反時計回りにいったん回転するが、駆動力が不足しているためロータ41が保持トルクにより時計回りに逆回転して静的安定点である0度に戻された状態である。この場合、最終的にロータ41はなんら回転しなかったこととなるので、これを非回転と称する。図13(a)において、駆動波形がコイルに印加されている期間におけるロータ41の回転は破線で示している。 Figure 13(a) shows a case where the rotor 41 is not rotating, that is, even though a drive waveform is applied to the coil, the rotor 41 does not rotate to the desired angle and fails to rotate. That is, when a drive waveform is applied to the coil, the rotor 41 rotates counterclockwise once, but because the driving force is insufficient, the rotor 41 rotates counterclockwise due to the holding torque and is returned to 0 degrees, which is the static stable point. In this case, the rotor 41 does not rotate at all in the end, so this is called non-rotation. In Figure 13(a), the rotation of the rotor 41 during the period when the drive waveform is applied to the coil is shown by a dashed line.

図13(b)は、ロータ41が回転、すなわち、駆動波形がコイルに印加されて、ロータ41が所望の角度まで回転し、回転に成功した場合を示している。すなわち、駆動波形がコイルに印加されることによって、ロータ41が反時計回りにある一定角度以上回転し、駆動波形の印加停止後も、さらに保持トルクにより反時計回りに回転し、回転目標位置である180度まで回転した状態である。この場合は、最終的にロータ41は目標回転位置まで回転したこととなるので、これを回転と称する。 FIG. 13(b) shows a case where the rotor 41 rotates, that is, the drive waveform is applied to the coil, the rotor 41 rotates to a desired angle, and the rotation is successful. That is, by applying the drive waveform to the coil, the rotor 41 rotates counterclockwise by a certain angle or more, and even after the application of the drive waveform stops, it continues to rotate counterclockwise due to the holding torque and reaches the rotation target position. It is rotated up to 180 degrees. In this case, the rotor 41 has finally rotated to the target rotational position, so this is referred to as rotation.

このように、ロータ41が回転の場合と非回転の場合とでは、駆動パルス出力後のロータ41の挙動が異なり、そのため、コイルA、コイルBに発生する誘起電流の波形も異なる。回転検出判定回路57は、この波形の違いを検出信号CSとして取り出し、ロータの回転/非回転を判定している。 In this way, the behavior of the rotor 41 after the drive pulse is output differs depending on whether the rotor 41 is rotating or not, and therefore the waveforms of the induced currents generated in coils A and B are also different. The rotation detection and determination circuit 57 extracts this difference in waveforms as a detection signal CS and determines whether the rotor is rotating or not.

図14(a)は駆動波形O1~O4の一例を示し、図14(b)は駆動パルス列SP30及び検出パルスCPによる各トランジスタの動作を示す表である。 FIG. 14(a) shows an example of drive waveforms O1 to O4, and FIG. 14(b) is a table showing the operation of each transistor according to the drive pulse train SP30 and the detection pulse CP.

図14(a)は、ドライバ回路60からコイル端子O1~コイル端子O4に出力される駆動波形O1~O4、及び、駆動波形O1~O4を生成するための駆動パルス列SP30を示している。図14(a)の駆動波形O1~O4及び駆動パルス列SP30は、図5(a)の駆動波形O1~O4及び駆動パルス列10と同じである。 Figure 14(a) shows the drive waveforms O1 to O4 output from the driver circuit 60 to the coil terminals O1 to O4, and the drive pulse train SP30 for generating the drive waveforms O1 to O4. The drive waveforms O1 to O4 and the drive pulse train SP30 in Figure 14(a) are the same as the drive waveforms O1 to O4 and the drive pulse train 10 in Figure 5(a).

以下では、駆動パルス列SP30を、第1の固定駆動パルスSP31、第2の可変駆動パルスSP32、反転第1の固定駆動パルスSP33、及び、反転第2の可変駆動パルスSP34の4つに分けて取り扱う。後述するように、第2の可変駆動パルスSP32と反転第2の可変駆動パルスSP34の長さ(期間)は、条件によって変更される。これに対し、第1の固定駆動パルスSP31と反転第1の固定駆動パルスSP33の長さは、固定であり、あらかじめ定められている。 In the following, the drive pulse train SP30 is divided into four parts: a first fixed drive pulse SP31, a second variable drive pulse SP32, an inverted first fixed drive pulse SP33, and an inverted second variable drive pulse SP34. As described below, the lengths (periods) of the second variable drive pulse SP32 and the inverted second variable drive pulse SP34 change depending on the conditions. In contrast, the lengths of the first fixed drive pulse SP31 and the inverted first fixed drive pulse SP33 are fixed and predetermined.

図14(b)は、駆動波形O1~O4を生成するためのドライバ回路60の8つのトランジスタのON/OFF状態、及び、トランジスタTP1~TP4のON/OFF状態を示した表である。なお、駆動波形O1~O4を生成するためのドライバ回路60の8つのトランジスタP1~P4、及びN1~N4のON/OFF状態は、図5(b)と同様であるので、その説明を省略する。 FIG. 14(b) is a table showing the ON/OFF states of eight transistors of the driver circuit 60 for generating drive waveforms O1 to O4 and the ON/OFF states of transistors TP1 to TP4. Note that the ON/OFF states of the eight transistors P1 to P4 and N1 to N4 of the driver circuit 60 for generating the drive waveforms O1 to O4 are the same as those in FIG. 5(b), so the explanation thereof will be omitted. .

以下、図14(b)のトランジスタTP1~TP4のON/OFF状態を示した表を用いて、回転検出について説明する。 Rotation detection will be described below using a table showing the ON/OFF states of the transistors TP1 to TP4 in FIG. 14(b).

第1の固定駆動パルスSP31が出力される期間では回転検出は行わない。したがって、検出パルスCPによりトランジスタTP1~TP4は全てOFF状態とされる。 No rotation detection is performed during the period in which the first fixed drive pulse SP31 is output. Therefore, all transistors TP1 to TP4 are turned off by the detection pulse CP.

次に、第2の可変駆動パルスSP32が出力される期間では、コイルBのみが励磁されているので、コイルAを回転検出に用いる。したがって、検出パルスCPによりトランジスタTP1のみON状態とし、トランジスタTP2~TP4は全てOFF状態とされる。 Next, during the period in which the second variable drive pulse SP32 is output, only the coil B is excited, so the coil A is used for rotation detection. Therefore, only the transistor TP1 is turned on by the detection pulse CP, and all the transistors TP2 to TP4 are turned off.

次に、反転第1の固定駆動パルスSP33が出力される期間では回転検出は行わない。したがって、検出パルスCPによりトランジスタTP1~TP4は全てOFF状態とされる。 Next, rotation detection is not performed during the period when the inverted first fixed drive pulse SP33 is output. Therefore, the detection pulse CP turns off all of the transistors TP1 to TP4.

最後に、反転第2の可変駆動パルスSP34が出力される期間では、コイルBのみが励磁されているので、コイルAを回転検出に用いる。したがって、検出パルスCPによりトランジスタTP1のみON状態とし、トランジスタTP2~TP4は全てOFF状態とされる。 Finally, during the period in which the inverted second variable drive pulse SP34 is output, only the coil B is excited, so the coil A is used for rotation detection. Therefore, only the transistor TP1 is turned on by the detection pulse CP, and all the transistors TP2 to TP4 are turned off.

図15は、駆動パルス発生回路53から出力されるパルス波形の一例を示す図である。 Figure 15 shows an example of a pulse waveform output from the drive pulse generating circuit 53.

図15(a)~図15(c)に示したパルス波形は、ロータ41が回転と判定された時に、ドライバ回路60に出力される駆動パルス列、すなわち、第1の固定駆動パルスSP31と第2の可変駆動パルスSP32、または、反転第1の固定駆動パルスSP33と反転第2の可変駆動パルスSP34の例を示している。(以下、「第1の固定駆動パルスSP31または反転第1の固定駆動パルスSP33」を「第1の固定駆動パルスSP31/SP33」と略し、「第2の可変駆動パルスSP32または反転第2の可変駆動パルスSP34」を「第2の可変駆動パルスSP32/SP34」と略す。)図15(a)~図15(c)に示したものの他、どのような駆動パルス波形が選択されるかは、回転検出の結果に依存して変化する。図15(d)は、ロータ41が非回転と判定されたときに、ドライバ回路60に出力される補正パルスFPを示している。また、図15(e)は、回転検出を行うための検出パルスCPを、ドライバ回路60に出力するタイミングを示している。 The pulse waveforms shown in Figures 15(a) to 15(c) show examples of the drive pulse train output to the driver circuit 60 when the rotor 41 is determined to be rotating, that is, the first fixed drive pulse SP31 and the second variable drive pulse SP32, or the inverted first fixed drive pulse SP33 and the inverted second variable drive pulse SP34. (Hereinafter, the "first fixed drive pulse SP31 or the inverted first fixed drive pulse SP33" will be abbreviated as the "first fixed drive pulse SP31/SP33", and the "second variable drive pulse SP32 or the inverted second variable drive pulse SP34" will be abbreviated as the "second variable drive pulse SP32/SP34".) In addition to those shown in Figures 15(a) to 15(c), the type of drive pulse waveform to be selected will vary depending on the result of rotation detection. Figure 15(d) shows the correction pulse FP output to the driver circuit 60 when the rotor 41 is determined to be non-rotating. Also, FIG. 15(e) shows the timing at which a detection pulse CP for rotation detection is output to the driver circuit 60.

本実施形態では、第1の固定駆動パルスSP31/SP33は、5msの間出力されるようになっている。また、第2の可変駆動パルスSP32/SP34は、第1の固定駆動パルスSP31/SP33の出力後に出力され、長さを1ms刻みで1ms~5msの5つより選択可能になっている。可変駆動パルスSP32/SP34は、回転検出の結果に基づき、どの長さが選択されるかが決定される。より詳しくはこの後説明するが、基本的な考え方は、回転と判断されるまで可変駆動パルスSP32/SP34を出力し続けるというものである。 In this embodiment, the first fixed drive pulses SP31/SP33 are output for 5 ms. The second variable drive pulses SP32/SP34 are output after the first fixed drive pulses SP31/SP33 are output, and the length can be selected from five lengths in 1 ms increments, from 1 ms to 5 ms. The length of the variable drive pulses SP32/SP34 is determined based on the results of rotation detection. This will be explained in more detail later, but the basic idea is to continue outputting the variable drive pulses SP32/SP34 until rotation is determined.

最長の長さ(5ms)の可変駆動パルスSP32/SP34を出力しても回転との判断が得られない場合、図15(d)に示す補正パルスFPを出力し、ロータ41の回転を補助する。なお、補正パルスFPは、ロータ41が非回転と判断された場合に、ロータ41の脱調を防ぐために出力されるものであり、より強い駆動力を持つようにその波形が設定される。ここでは、5msのパルスとなっている。 If rotation is not determined even after outputting the variable drive pulses SP32/SP34 with the longest length (5 ms), the correction pulse FP shown in FIG. 15(d) is output to assist the rotation of the rotor 41. Note that the correction pulse FP is output to prevent the rotor 41 from losing synchronism when it is determined that the rotor 41 is not rotating, and its waveform is set to have a stronger driving force. In this case, it is a 5 ms pulse.

検出パルスCPは、可変駆動パルスSP32/SP34の出力開始後、0.25ms経過後から4.75ms経過するまで0.5ms毎に出力される、16μs幅のパルスとしている。 The detection pulse CP is a 16 μs wide pulse that is output every 0.5 ms from 0.25 ms until 4.75 ms after the start of output of the variable drive pulses SP32/SP34.

以上の説明での第1の固定駆動パルスSP31/SP33、第2の可変駆動パルスSP32/SP34、補正パルスFPの長さや形状、検出パルスCPの出力タイミングなどは一例であり、ステップモータ40の形状や大きさ、駆動させる対象物の負荷など種々の構成に応じて変更されてよい。 The lengths and shapes of the first fixed drive pulses SP31/SP33, the second variable drive pulses SP32/SP34, the correction pulses FP, the output timing of the detection pulses CP, etc. in the above description are merely examples, and the shape of the step motor 40 is It may be changed depending on various configurations such as size, load of the object to be driven, etc.

図16は、補正パルスFPを説明するための図である。図16(a)は、駆動パルス列SP30において第2の可変駆動パルスSP32の後に補正パルスFPが出力される場合に、ステップモータ40に印加される駆動波形О1~О4の一例を示している。 Figure 16 is a diagram for explaining the correction pulse FP. Figure 16 (a) shows an example of the drive waveforms O1 to O4 applied to the step motor 40 when the correction pulse FP is output after the second variable drive pulse SP32 in the drive pulse train SP30.

図16(a)において、補正パルスFPの前後に出力される駆動パルス列SP30によって生成される駆動波形О1~О4については、図14において説明したものと同様であるので、その説明を省略する。補正パルスFPによる駆動波形O1、O4は電圧が―V(v)であり、駆動波形O3、O2は電圧が0(v)である。これにより、ステップモータ40のコイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて両方のコイルA、コイルBが励磁される。 In FIG. 16(a), the drive waveforms O1 to O4 generated by the drive pulse train SP30 output before and after the correction pulse FP are the same as those described in FIG. 14, so their description will be omitted. The drive waveforms O1 and O4 generated by the correction pulse FP have a voltage of -V (v), and the drive waveforms O3 and O2 have a voltage of 0 (v). As a result, a drive current flows through both coils A and B of the step motor 40, exciting both coils A and B.

図16(b)は、補正パルスFPによるドライバ回路60の8つのトランジスタP1~P4及びN1~N4のON/OFF状態を示した表である。ドライバ回路60において、トランジスタN1とトランジスタP2がON、トランジスタP1とトランジスタN2がOFFし、駆動電流がコイル端子O2からコイル端子O1に流れ、コイルAが励磁される。同様に、トランジスタP3とトランジスタN4がON、トランジスタN3とトランジスタP4がOFFし、駆動電流がコイル端子O4からコイル端子O3に流れ、コイルBが励磁される。 Figure 16 (b) is a table showing the ON/OFF states of the eight transistors P1 to P4 and N1 to N4 of the driver circuit 60 due to the correction pulse FP. In the driver circuit 60, transistors N1 and P2 are ON, transistors P1 and N2 are OFF, drive current flows from coil terminal O2 to coil terminal O1, and coil A is excited. Similarly, transistors P3 and N4 are ON, transistors N3 and P4 are OFF, drive current flows from coil terminal O4 to coil terminal O3, and coil B is excited.

図17(a)~(f)は、図16に示す補正パルスFPによるステップモータ40の動作を説明するための図である。 Figures 17(a) to (f) are diagrams for explaining the operation of the step motor 40 by the correction pulse FP shown in Figure 16.

図17(a)は、ステップモータ40の最初の状態を示しており、ロータ41のN極の開始位置は、図3に示す0度の位置から反時計周りに135度の位置にあるものとする。なお、各パルスでの駆動による移動量は一例を示しており、通常はステータ22の設計により任意に調節が可能である。 Figure 17 (a) shows the initial state of the step motor 40, with the starting position of the north pole of the rotor 41 being 135 degrees counterclockwise from the 0 degree position shown in Figure 3. Note that the amount of movement caused by driving with each pulse is shown as an example, and can usually be adjusted as desired by the design of the stator 22.

図17(b)は、第1の固定駆動パルスSP31による駆動波形О1~О4に示した電圧がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、第1磁極部22aがN極に磁化され、第2磁極部22bがS極に磁化され、第3磁極部22cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のN極と、第2磁極部22bのS極が引き合い、またロータ41のS極と第1磁極部22aのN極が引き合い、ロータ41は反時計周りに回転し、定常回転の開始位置(図3に示す0度の位置から反時計周りに135度の位置)から270度の位置まで、約135度回転する。 Figure 17 (b) shows the state in which the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 by the first fixed drive pulse SP31 are supplied to the step motor 40. In this case, the first magnetic pole portion 22a is magnetized to the N pole, the second magnetic pole portion 22b is magnetized to the S pole, and the third magnetic pole portion 22c is not magnetized because the magnetizations cancel each other out. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the second magnetic pole portion 22b attract each other, and the S pole of the rotor 41 and the N pole of the first magnetic pole portion 22a attract each other, causing the rotor 41 to rotate counterclockwise, rotating approximately 135 degrees from the starting position of steady rotation (a position 135 degrees counterclockwise from the 0 degree position shown in Figure 3) to a position of 270 degrees.

次に、図17(c)は、第2の可変駆動パルスSP32による駆動波形О1~О4に示した電圧がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、第2磁極部22bがS極、第3磁極部22cがN極に磁化され、コイルAは励磁されないので第1磁極部22aは第3磁極部22cと同じN極となる。通常はロータ41のS極と、第1の磁極部22a及び第3の磁極部22cのN極が引き合い、ロータ41のN極は停止することなく更に反時計周りに270度の位置から、315度の位置まで約45度回転駆動しようとする。しかしながら、駆動させる対象物の負荷の大きさや、電源電圧や、外乱などの影響によって、315度の位置まで達することができなかった場合、図17(c)で示すように所望の位置までロータ41が回転せず、回転検出判定回路57により非回転と判定される。 Next, FIG. 17(c) shows a state in which voltages shown in drive waveforms O1 to O4 by the second variable drive pulse SP32 are supplied to the step motor 40. In this case, the second magnetic pole part 22b is magnetized to the S pole, the third magnetic pole part 22c is magnetized to the N pole, and since the coil A is not excited, the first magnetic pole part 22a becomes the same N pole as the third magnetic pole part 22c. Normally, the S pole of the rotor 41 and the N poles of the first magnetic pole part 22a and the third magnetic pole part 22c attract each other, and the N pole of the rotor 41 moves further counterclockwise from a position of 270 degrees to 315 degrees without stopping. Attempts are made to rotate it approximately 45 degrees to the position of 45 degrees. However, if it is not possible to reach the 315 degree position due to the magnitude of the load of the object to be driven, the power supply voltage, disturbances, etc., the rotor 41 moves to the desired position as shown in FIG. 17(c). does not rotate, and the rotation detection and determination circuit 57 determines that it is not rotating.

次に、図17(d)は、ロータ41の非回転判定を受けて補助パルスFPによる駆動波形О1~О4に示した電圧がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、コイルAには駆動電流(図示せず)がコイル端子O2からO1に流れ、矢印の方向に励磁される。同様に、コイルBには駆動電流(図示せず)がコイルO3からO4に流れ、矢印の方向に励磁される。これにより、第1磁極部22aと第2磁極部22bがS極に磁化され、第3磁極部22cがN極に磁化される。その結果、ロータ41のS極と、第3磁極部22cのN極が引き合い、ロータ41のN極を強制的に0度の位置まで回転させる。 Next, FIG. 17(d) shows a state in which voltages shown in drive waveforms O1 to O4 by the auxiliary pulse FP are supplied to the step motor 40 in response to a determination that the rotor 41 is not rotating. In this case, a drive current (not shown) flows through the coil A from the coil terminal O2 to O1, and the coil A is excited in the direction of the arrow. Similarly, in coil B, a drive current (not shown) flows from coil O3 to coil O4, and is excited in the direction of the arrow. As a result, the first magnetic pole part 22a and the second magnetic pole part 22b are magnetized to the south pole, and the third magnetic pole part 22c is magnetized to the north pole. As a result, the S pole of the rotor 41 and the N pole of the third magnetic pole portion 22c attract each other, forcing the N pole of the rotor 41 to rotate to the 0 degree position.

次に、図17(e)は、反転第1の固定駆動パルスSP33による駆動波形О1~О4に示した電圧がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、第1磁極部22aがS極に磁化され、第2磁極部22bがN極に磁化され、第3磁極部22cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のN極と、第1磁極部22aのS極が引き合い、またロータ41のS極と第2磁極部22bのN極が引き合い、ロータ41のN極は反時計周りに回転し、0度の位置から90度の位置まで約90度回転する。 Next, FIG. 17(e) shows the state in which the voltages shown in the drive waveforms O1 to O4 by the inverted first fixed drive pulse SP33 are supplied to the step motor 40. In this case, the first magnetic pole portion 22a is magnetized to the S pole, the second magnetic pole portion 22b is magnetized to the N pole, and the third magnetic pole portion 22c is not magnetized because the magnetizations cancel each other out. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the first magnetic pole portion 22a attract each other, and the S pole of the rotor 41 and the N pole of the second magnetic pole portion 22b attract each other, and the N pole of the rotor 41 rotates counterclockwise, rotating approximately 90 degrees from the 0 degree position to the 90 degree position.

次に、図17(f)は、反転第2の可変駆動パルスSP34による駆動波形О1~О4に示した電圧がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、第2磁極部22bがN極、第3磁極部22cがS極に磁化され、コイルAは励磁されないので第1磁極部22aは第3磁極部22cと同じS極となる。その結果、ロータ41のN極と、第1の磁極部22a及び第3の磁極部22cのS極が引き合い、ロータ41のN極は停止することなく更に反時計周りに回転し、90度の位置から定常回転の開始位置である135度の位置まで約45度回転する。 Next, FIG. 17(f) shows a state in which voltages shown in drive waveforms O1 to O4 by the inverted second variable drive pulse SP34 are supplied to the step motor 40. In this case, the second magnetic pole part 22b is magnetized to the north pole, the third magnetic pole part 22c is magnetized to the south pole, and since the coil A is not excited, the first magnetic pole part 22a becomes the same south pole as the third magnetic pole part 22c. As a result, the N pole of the rotor 41 attracts the S poles of the first magnetic pole section 22a and the third magnetic pole section 22c, and the N pole of the rotor 41 further rotates counterclockwise without stopping, and rotates 90 degrees. It rotates about 45 degrees from the position to the 135 degree position, which is the starting position of steady rotation.

以上のように、回転検出の結果が非回転と判定された際は、回転を補助する補助パルスFPが出力され、ステップモータ40のロータ41の回転を補助し、脱調を防止する。なお、図示はしないが、反転第2の駆動パルスSP34の出力後に補助パルスFPを出力する場合は、図16(a)に示した補助パルスFPに対応した駆動波形において駆動波形O1とO2を入れ替え、且つ、駆動波形O3とO4を入れ替えたものをステップモータ40へ出力する。 As described above, when the rotation detection result is determined to be non-rotation, an auxiliary pulse FP that assists rotation is output, assisting the rotation of the rotor 41 of the step motor 40 and preventing loss of synchronization. Although not shown, when an auxiliary pulse FP is output after the output of the inverted second drive pulse SP34, the drive waveform corresponding to the auxiliary pulse FP shown in FIG. 16(a) is output to the step motor 40 after swapping drive waveforms O1 and O2 and swapping drive waveforms O3 and O4.

図18は、第2の実施形態に係るステップモータ駆動装置50の動作フロー図である。以下、このフロー図に従って、図11に示すステップモータ駆動装置50の動作を説明する。 FIG. 18 is an operation flow diagram of the step motor drive device 50 according to the second embodiment. Hereinafter, the operation of the step motor drive device 50 shown in FIG. 11 will be explained according to this flowchart.

最初に、ステップモータ駆動装置50は、駆動パルス発生回路53より発生される第1の固定駆動パルスSP31/SP33をパルス選択回56により選択し、ドライバ回路60に出力する(ST1)。第1の固定駆動パルスSP31と反転第2の固定パルスSP33のどちらが出力されるかは、制御回路52が有するステアリング記憶手段(不図示)に記憶されたパルス印加方向を示す変数に基づき決定される。 First, the step motor drive device 50 selects the first fixed drive pulse SP31/SP33 generated by the drive pulse generation circuit 53 using the pulse selection circuit 56 and outputs it to the driver circuit 60 (ST1). Which of the first fixed drive pulse SP31 and the inverted second fixed pulse SP33 is output is determined based on a variable indicating the pulse application direction stored in a steering storage means (not shown) included in the control circuit 52. .

次に、ステップモータ駆動装置50は、駆動パルス発生回路53より発生される第2の可変駆動パルスSP32/SP34をパルス選択回56により選択し、ドライバ回路60に出力する(ST2)。第1の可変駆動パルスSP32と反転第2の可変駆動パルスSP34のどちらが出力されるかは、制御回路52が有するステアリング記憶手段(不図示)に記憶されたパルス印加方向を示す変数に基づき決定される。 Next, the step motor drive device 50 selects the second variable drive pulse SP32/SP34 generated by the drive pulse generation circuit 53 using the pulse selection circuit 56 and outputs it to the driver circuit 60 (ST2). Which of the first variable drive pulse SP32 and the inverted second variable drive pulse SP34 is output is determined based on a variable indicating the pulse application direction stored in a steering storage means (not shown) included in the control circuit 52. Ru.

次に、ステップモータ駆動装置50は、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力後から0.25ms経過後より5ms毎に、検出パルス発生回路54から出力される検出パルスCPをパルス選択回路56により選択してドライバ回路60に出力し、回転検出を開始する(ST3)。この結果得られる検出信号CSに基づいて、回転検出判定回路57は、判定結果CKを出力する。 Next, the step motor drive device 50 transfers the detection pulse CP output from the detection pulse generation circuit 54 to the pulse selection circuit 56 every 5 ms after 0.25 ms has elapsed since the output of the second variable drive pulse SP32/SP34. is selected and output to the driver circuit 60, and rotation detection is started (ST3). Based on the detection signal CS obtained as a result, the rotation detection determination circuit 57 outputs a determination result CK.

図19は、回転検出判定回路57による回転/非回転の判定について説明するための図である。図19(c)は、コイル端子O1~O4に印加される駆動波形О1~О4の一例を示す図であり、図19(a)はコイルAに発生する誘起電流の波形を示す図であり、図19(b)はコイルBに発生する誘起電流の波形を示す図である。 Figure 19 is a diagram for explaining the determination of rotation/non-rotation by the rotation detection determination circuit 57. Figure 19(c) is a diagram showing an example of drive waveforms O1 to O4 applied to coil terminals O1 to O4, Figure 19(a) is a diagram showing the waveform of the induced current generated in coil A, and Figure 19(b) is a diagram showing the waveform of the induced current generated in coil B.

時刻0msより、反転第2の可変駆動パルスSP34に対応した駆動波形О1~О4により、コイルBのコイル端子O3とO4間に電流が流れコイルBが励磁される。これにより、ロータ41が回転を始め、コイルA及びBには、正の向きの誘導電流が発生する。検出パルスCPに対応した電圧は、反転第2の可変駆動パルスSP34が印加されたコイルとは異なるコイルである、コイルAに印加される。具体的には、コイル端子O1に開始後0.25ms後から0.5ms毎に印加され、これにより各検出パルスCPに応じた検出信号CSが得られる。 From time 0 ms, current flows between the coil terminals O3 and O4 of the coil B, and the coil B is excited by the drive waveforms O1 to O4 corresponding to the inverted second variable drive pulse SP34. As a result, the rotor 41 starts rotating, and positive induced currents are generated in the coils A and B. A voltage corresponding to the detection pulse CP is applied to the coil A, which is a different coil from the coil to which the inverted second variable drive pulse SP34 is applied. Specifically, it is applied to the coil terminal O1 every 0.5 ms from 0.25 ms after the start, thereby obtaining a detection signal CS corresponding to each detection pulse CP.

図19(a)に示すコイルAに生じる誘導電流の波形より明らかなように、ロータ41の回転当初は、コイルAに生じる誘導電流は正の符号をもつあまり大きくない値となる。条件にもよるが、ここで示した例では、回転開始からおおよそ2.5ms経過した時点で誘導電流の符号が反転し(負の符号となり)、ある一定以上の値を示す波形の山が生じる。なお、ロータ41が非回転の場合には、誘導電流が負の符号を持つことはない。この負の値を持つ波形の山は、ロータ41がポテンシャルの山を乗り越え、目標となる静的安定点に向かって回転していることを示している。図19(a)においてハッチングで示した負の符号を持つ波形の山を検出することにより、回転の検出ができる。 As is clear from the waveform of the induced current generated in the coil A shown in FIG. 19(a), at the beginning of rotation of the rotor 41, the induced current generated in the coil A has a positive sign and is not very large. Although it depends on the conditions, in the example shown here, the sign of the induced current reverses (becomes a negative sign) approximately 2.5ms after the start of rotation, and a peak in the waveform that exceeds a certain value occurs. . Note that when the rotor 41 is not rotating, the induced current does not have a negative sign. This waveform peak having a negative value indicates that the rotor 41 has overcome the potential peak and is rotating toward the target static stable point. Rotation can be detected by detecting the peaks of the waveform with negative signs shown by hatching in FIG. 19(a).

コイル端子O1から検出される検出信号CSは、負の所定の閾値thと比較される。図19(c)に示すように、この例では回転開始から2.75ms経過後の検出パルスCP2.75までは、閾値thを下回ることがなく、回転開始から3.25ms経過後の検出パルスCP3.25で、始めて閾値thを下回っている。 The detection signal CS detected from the coil terminal O1 is compared with a predetermined negative threshold th. As shown in FIG. 19(c), in this example, the detection pulse CP2.75 after 2.75 ms from the start of rotation does not fall below the threshold th, and the detection pulse CP3 after 3.25 ms from the start of rotation At .25, it falls below the threshold th for the first time.

回転検出判定回路57では、連続して2回、閾値thを下回っている検出信号CSが得られることにより、回転と判断している。したがって、回転開始から3.75ms経過後の検出パルスCP3.75による検出信号CSが検出された時点で、回転検出判定回路57は回転と判定し、判定結果CKを出力する。また、回転開始から4.75ms経過しても連続する2回の検出信号CSが得られなかった場合は、非回転と判定し、判定結果CKを出力する。 The rotation detection determination circuit 57 determines that the rotation is occurring when the detection signal CS that is lower than the threshold th is obtained twice in succession. Therefore, when the detection signal CS based on the detection pulse CP3.75 is detected after 3.75 ms has elapsed from the start of rotation, the rotation detection determination circuit 57 determines rotation and outputs the determination result CK. Furthermore, if two consecutive detection signals CS are not obtained even after 4.75 ms have elapsed from the start of rotation, it is determined that the rotation is non-rotating, and a determination result CK is output.

連続して2回、閾値thを下回っている検出信号CSが得られるタイミングは、駆動対象の負荷の大きさや、電源電圧など種々の条件により異なる。また、判定の条件は2回の連続する信号には限定されず、1回でも良いし、連続して3回以上でも良いし、所定期間内で得られた信号の数を加算して所定回数以上とするなどとしても良い。 The timing at which a detection signal CS that falls below the threshold value th twice in a row is obtained varies depending on various conditions, such as the size of the load to be driven and the power supply voltage. In addition, the conditions for judgment are not limited to two consecutive signals, but may be one, three or more consecutive signals, or the number of signals obtained within a specified period may be added up to a specified number or more.

図18に戻り、回転検出開始後、回転判定が得られたタイミングを監視する。まず、回転開始より0.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得られたかを判定する(ST41)。検出信号CSが2回得られた場合(ST41:Y)、回転検出を終了し(ST51)検出パルスCPの出力を停止し、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の幅を1msに設定する(ST61)。これにより、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力は1msで終了する。 Returning to FIG. 18, after the start of rotation detection, the timing at which rotation determination is obtained is monitored. First, it is determined whether the detection signal CS has been obtained twice in succession within 0.75 ms from the start of rotation (ST41). When the detection signal CS is obtained twice (ST41: Y), the rotation detection is finished (ST51), the output of the detection pulse CP is stopped, and the width of the second variable drive pulse SP32/SP34 is set to 1 ms ( ST61). As a result, the output of the second variable drive pulses SP32/SP34 ends in 1 ms.

回転開始より0.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得らなかった場合(ST41:N)、次は1.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得られたかを判定する(ST42)。得られた場合(ST42:Y)、回転検出を終了し(ST52)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の幅を2msに設定し(ST62)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力を2msで終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice in succession within 0.75 ms from the start of rotation (ST41: N), then it is determined whether the detection signal CS is obtained twice in succession within 1.75 ms (ST42). If it is obtained (ST42: Y), the rotation detection is terminated (ST52), the width of the second variable drive pulse SP32/SP34 is set to 2 ms (ST62), and the output of the second variable drive pulse SP32/SP34 is terminated at 2 ms.

回転開始より1.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得らなかった場合(ST42:N)、次は2.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得られたかを判定する(ST43)。得られた場合(ST43:Y)、回転検出を終了し(ST53)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の幅を3msに設定し(ST63)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力を3msで終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice in succession within 1.75 ms from the start of rotation (ST42: N), then it is determined whether the detection signal CS is obtained twice in succession within 2.75 ms (ST43). If it is obtained (ST43: Y), the rotation detection is terminated (ST53), the width of the second variable drive pulse SP32/SP34 is set to 3 ms (ST63), and the output of the second variable drive pulse SP32/SP34 is terminated after 3 ms.

回転開始より2.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得らなかった場合(ST43:N)、次は3.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得られたかを判定する(ST44)。得られた場合(ST44:Y)、回転検出を終了し(ST54)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の幅を4msに設定し(ST64)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力を4msで終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice in succession within 2.75 ms from the start of rotation (ST43: N), then it is determined whether the detection signal CS is obtained twice in succession within 3.75 ms (ST44). If it is obtained (ST44: Y), the rotation detection is terminated (ST54), the width of the second variable drive pulse SP32/SP34 is set to 4 ms (ST64), and the output of the second variable drive pulse SP32/SP34 is terminated at 4 ms.

回転開始より3.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得らなかった場合(ST44:N)、次は4.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得られたかを判定する(ST45)。得られた場合(ST45:Y)、回転検出を終了し(ST55)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の幅を5msに設定し(ST65)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力を5msで終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice in a row within 3.75ms from the start of rotation (ST44: N), next check whether the detection signal CS is obtained twice in a row within 4.75ms. Determine (ST45). If obtained (ST45: Y), end the rotation detection (ST55), set the width of the second variable drive pulse SP32/SP34 to 5 ms (ST65), and output the second variable drive pulse SP32/SP34. ends in 5ms.

回転開始より4.75ms経過までに検出信号CSが連続して2回得らなかった場合(ST45:N)は、非回転と判定されたことになるため、回転検出を終了し(ST56)、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力を5msで終了した後に(ST66)、補正パルス発生回路55より出力される補正パルスFPをパルス選択回路47により選択し、補正パルスFPに応じた駆動波形をドライバ回路60に出力する(ST7)。 If the detection signal CS is not obtained twice in succession within 4.75 ms from the start of rotation (ST45: N), it is determined that there is no rotation, so rotation detection is terminated (ST56), and after the output of the second variable drive pulse SP32/SP34 is terminated after 5 ms (ST66), the correction pulse FP output by the correction pulse generation circuit 55 is selected by the pulse selection circuit 47, and a drive waveform corresponding to the correction pulse FP is output to the driver circuit 60 (ST7).

次に、第2の可変パルスSP32/SP34、又は、補助パルスFPの出力後、ステップモータ駆動装置50より停止信号が出ていれば、動作を終了する(ST8:Y)。停止信号が出ていない場合はST1に戻り、制御回路52が記憶するパルス印加方向を記憶する変数を反転させてから駆動を継続する(ST8:N)。 Next, after outputting the second variable pulse SP32/SP34 or the auxiliary pulse FP, if a stop signal is output from the step motor drive device 50, the operation is ended (ST8: Y). If the stop signal has not been issued, the process returns to ST1, inverts the variable that stores the pulse application direction stored in the control circuit 52, and then continues driving (ST8: N).

このように、第2の実施形態によれば、180度の駆動ごとに、ロータ41の回転/非回転の検出ができ、非回転の場合に補正パルスFPを出力することで、ロータ41を確実に回転させることができる。また、出力される駆動パルス列の長さは、ロータ41の回転に必要な分のみで済むため、消費電力が削減されるとともに、無駄な通電時間が排除されて高速駆動が可能である。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to detect rotation/non-rotation of the rotor 41 every 180 degrees of driving, and output the correction pulse FP in the case of non-rotation, thereby ensuring that the rotor 41 is It can be rotated to Further, the length of the outputted drive pulse train is only the length required for rotation of the rotor 41, so power consumption is reduced and unnecessary energization time is eliminated, allowing high-speed drive.

電子時計10における輪列の機械的な切り替えによって、ステップモータ40の駆動対象が指針の場合と、回転錘の場合と切り替わるが、それぞれの慣性量に応じた適切なパルス幅を選択出力させることができる。また、指針や回転錘が慣性量の大きいもの、又は小さいものに変更された場合でも同様に、変更後の慣性量に応じた適切なパルス幅を選択させることができる。すなわち、ステップモータ40の駆動対象の慣性量によらず、共通のモータ駆動装置を使って常に適切なパルス幅を選択して出力することができる。 By mechanically switching the wheel train in the electronic watch 10, the object driven by the step motor 40 is switched between the hands and the oscillating weight, and an appropriate pulse width can be selected and output according to the inertia of each. Even if the hands or oscillating weight are changed to one with a larger or smaller inertia, an appropriate pulse width can be selected according to the changed inertia. In other words, regardless of the inertia of the object driven by the step motor 40, an appropriate pulse width can always be selected and output using a common motor drive device.

[第2の実施形態の変形例]
図20は、第2の実施形態における変形例を説明するための図である。
[Modified example of second embodiment]
FIG. 20 is a diagram for explaining a modification of the second embodiment.

第2の実施形態では、第1の固定駆動パルスSP31/SP33のパルス幅は5msに固定されていたが、第2の可変駆動パルスSP32/SP34の出力期間に行う回転検出の結果に応じて可変するようにしても良い。図20(a)は5msのパルス幅の場合を示しており、図20(b)は4msのパルス幅の場合を示しており、図20(c)は3msのパルス幅の場合を示している。 In the second embodiment, the pulse width of the first fixed drive pulses SP31/SP33 was fixed at 5 ms, but it can be changed according to the result of rotation detection performed during the output period of the second variable drive pulses SP32/SP34. You may also do this. Figure 20(a) shows the case of a pulse width of 5ms, Figure 20(b) shows the case of a pulse width of 4ms, and Figure 20(c) shows the case of a pulse width of 3ms. .

ステップモータ40の定常駆動が始まった直後は、ロータ41の回転速度が十分に上がっておらず、回転検出に時間がかかるか、又は、回転が検出できないため、図18のフローチャートにおけるST64、ST65、ST66のような4ms以上の第2の可変駆動パルスSP32/34を出力する。このような場合、第1の固定駆動パルスSP31/33も図20(1)のような5msの長いパルス幅とする。 Immediately after the steady-state drive of the step motor 40 begins, the rotation speed of the rotor 41 has not increased sufficiently, and it takes time to detect the rotation, or the rotation cannot be detected at all. Therefore, the second variable drive pulse SP32/34 of 4 ms or more is output, as shown in ST64, ST65, and ST66 in the flowchart of FIG. 18. In such a case, the first fixed drive pulse SP31/33 also has a long pulse width of 5 ms, as shown in FIG. 20 (1).

ステップモータ40は徐々にロータ41の回転速度を上げていき、回転検出の結果、図18のフローチャートにおけるST62、ST63のような2ms以上の第2の可変駆動パルスSP32/34が出力されるようになる。このような場合、第1の固定駆動パルスSP31/SP33も、図20(2)のような4msのパルス幅とする。 The step motor 40 gradually increases the rotation speed of the rotor 41, and as a result of rotation detection, a second variable drive pulse SP32/34 of 2 ms or more is output, such as ST62 and ST63 in the flowchart of FIG. 18. In such a case, the first fixed drive pulse SP31/SP33 also has a pulse width of 4 ms, as shown in FIG. 20 (2).

最後に、ステップモータ40のロータ41の回転速度が最大値まで達したとき、図18のフローチャートにおけるST61のような1msの第2の可変駆動パルスSP32/SP34が出力される状態になる。このような場合、第1の固定駆動パルスSP31/33も(3)のような3msの短いパルス幅とする。 Finally, when the rotation speed of the rotor 41 of the step motor 40 reaches the maximum value, a state is reached in which the second variable drive pulses SP32/SP34 of 1 ms are outputted, as shown in ST61 in the flowchart of FIG. In such a case, the first fixed drive pulse SP31/33 is also set to have a short pulse width of 3 ms as shown in (3).

以上のように、第1の固定駆動パルスSP31/SP33のパルス幅を可変することによって、動作開始直後のロータ41の回転速度が小さいときは、より確実に駆動させることができ、ロータ41の回転速度が上がるにしたがって、更に回転速度を上げることが可能である。なお、用意する第1の固定駆動パルスSP31/SP33のパルス幅は3種類に限定されず、3種類より少なくともよく、また3種類より多くてもよい。また、第1の固定駆動パルスSP31/SP33のパルス幅を選択するための条件は任意である。 As described above, by varying the pulse width of the first fixed drive pulses SP31/SP33, when the rotation speed of the rotor 41 is low immediately after the start of operation, it is possible to drive the rotor 41 more reliably, and as the rotation speed of the rotor 41 increases, it is possible to further increase the rotation speed. Note that the pulse widths of the first fixed drive pulses SP31/SP33 provided are not limited to three types, and may be at least three types or may be more than three types. In addition, the conditions for selecting the pulse widths of the first fixed drive pulses SP31/SP33 are arbitrary.

[第3の実施形態]
図21は、本発明の第3の実施形態に係るステップモータ駆動装置70の概略構成図である。ステップモータ駆動装置70は、前述した電子時計10に適用可能であり、ロータ41の動き出しを補助するパルスを出力可能な機構と、ロータ41の動作停止を補助するパルスを出力可能な機構を設けることで、駆動信頼性を向上させた例である。
[Third embodiment]
21 is a schematic diagram of a step motor drive device 70 according to a third embodiment of the present invention. The step motor drive device 70 can be applied to the electronic timepiece 10 described above, and is an example in which drive reliability is improved by providing a mechanism capable of outputting a pulse that assists in starting the rotor 41, and a mechanism capable of outputting a pulse that assists in stopping the rotor 41.

図21に示す様に、ステップモータ駆動装置70は、発振回路21と、制御回路52と、駆動パルス発生回路53と、検出パルス発生回路54、補正パルス発生回路55、パルス選択回路56、回転検出判定回路57、ドライバ回路60に加え、初動パルス発生回路58、終端パルス発生回路59を含む。ステップモータ駆動装置70は例えば、マイクロコントローラを含む集積回路として実装されている。発振回路21及びステップモータ40は、図2に示したものと同じであるので、説明を省略する。 As shown in FIG. 21, the step motor drive device 70 includes an oscillation circuit 21, a control circuit 52, a drive pulse generation circuit 53, a detection pulse generation circuit 54, a correction pulse generation circuit 55, a pulse selection circuit 56, and a rotation detection circuit 52. In addition to the determination circuit 57 and the driver circuit 60, it includes an initial pulse generation circuit 58 and a termination pulse generation circuit 59. The step motor drive device 70 is implemented, for example, as an integrated circuit including a microcontroller. The oscillation circuit 21 and the step motor 40 are the same as those shown in FIG. 2, so their explanation will be omitted.

制御回路52は、制御信号CN2、CN3、CN4、CN5、CN6を生成し、それぞれ駆動パルス発生回路53、検出パルス発生回路54、補正パルス発生回路55、初動パルス発生回路58、終端パルス発生回路59に入力する。駆動パルス発生回路53は、制御信号CN2に基づいてステップモータ40を駆動するための駆動パルス列SP30を生成し、パルス選択回路56に出力する。検出パルス発生回路54は、制御信号CN3に基づいてステップモータ40のロータ41が正常に回転したことを検出するための検出パルスCPを生成し、パルス選択回路56に出力する。補正パルス発生回路55は、制御信号CN4に基づいてステップモータ40の駆動を補助するための補正パルスFPを生成し、パルス選択回路56に出力する。初動パルス発生回路58は、制御信号CN5に基づいてステップモータ40のロータ41を定常回転の開始位置に位相を合わせ、動き出しを補助するための初動パルスIPを生成し、パルス選択回路56に出力する。終端パルス発生回路59は、制御信号CN6に基づいてステップモータ40のロータ41を静的安定点である0度位置、又は180度の位置に停止させるための終端パルスEPを生成し、パルス選択回路56に出力する。なお、制御回路52は、メモリを含み、後述するパルス印加方向に対応した変数を記憶する。 The control circuit 52 generates control signals CN2, CN3, CN4, CN5, and CN6, and includes a drive pulse generation circuit 53, a detection pulse generation circuit 54, a correction pulse generation circuit 55, an initial pulse generation circuit 58, and a termination pulse generation circuit 59, respectively. Enter. The drive pulse generation circuit 53 generates a drive pulse train SP30 for driving the step motor 40 based on the control signal CN2, and outputs it to the pulse selection circuit 56. The detection pulse generation circuit 54 generates a detection pulse CP for detecting that the rotor 41 of the step motor 40 rotates normally based on the control signal CN3, and outputs it to the pulse selection circuit 56. The correction pulse generation circuit 55 generates a correction pulse FP for assisting the driving of the step motor 40 based on the control signal CN4, and outputs it to the pulse selection circuit 56. The initial motion pulse generation circuit 58 aligns the phase of the rotor 41 of the step motor 40 to the start position of steady rotation based on the control signal CN5, generates an initial motion pulse IP for assisting the start of movement, and outputs it to the pulse selection circuit 56. . The termination pulse generation circuit 59 generates a termination pulse EP for stopping the rotor 41 of the step motor 40 at a static stable point of 0 degree position or 180 degree position based on the control signal CN6, and generates a termination pulse EP based on the control signal CN6. 56. Note that the control circuit 52 includes a memory and stores variables corresponding to the pulse application direction, which will be described later.

パルス選択回路56は、入力された駆動パルス列SP30、検出パルスCP、補正パルスFP、初動パルスIP、及び、終端パルスEPを選択し、適切なタイミングでドライバ回路60へと出力する。ドライバ回路60は、パルス選択回路56から選択入力されたパルスに基づいて、駆動波形О1~О4を生成し、ステップモータ40に供給する。 The pulse selection circuit 56 selects the inputted drive pulse train SP30, detection pulse CP, correction pulse FP, initial pulse IP, and end pulse EP, and outputs them to the driver circuit 60 at appropriate timing. The driver circuit 60 generates drive waveforms O1 to O4 based on the pulses selectively input from the pulse selection circuit 56, and supplies them to the step motor 40.

回転検出判定回路57は、ステップモータ40のコイルA、コイルBに検出パルスCPが供給されることにより検出される検出信号CSにより、ステップモータ40のロータ41の誘起電流を検出して回転の有無を判定し、判定結果CKを出力する。出力された判定結果CKは、パルス選択回路56に入力され、パルスの切り替え制御に使用される。 The rotation detection and judgment circuit 57 detects the induced current in the rotor 41 of the step motor 40 based on the detection signal CS detected by the detection pulse CP supplied to coils A and B of the step motor 40, judges whether or not there is rotation, and outputs the judgment result CK. The output judgment result CK is input to the pulse selection circuit 56 and used for pulse switching control.

図22は、初動パルス列IP10を説明するための図である。図22(a)は初動パルス列IP10に対応した駆動波形О1~О4の一例を示している。 Figure 22 is a diagram for explaining the initial pulse train IP10. Figure 22 (a) shows an example of drive waveforms O1 to O4 corresponding to the initial pulse train IP10.

初動パルスIP10は、ステップモータ40を定常駆動させるために、ロータ41のN極を静的安定点である0度の位置から定常回転の開始位置である135度の位置まで移動させるためのものである。図22(a)に示す様に、初動パルス列IP10は第1の初動パルスIP11と、第2の初動パルスIP12と、第3の初動パルスIP13の3個の駆動パルスから構成される。 The initial pulse IP10 is used to move the N pole of the rotor 41 from the 0 degree position, which is a static stable point, to the 135 degree position, which is the start position of steady rotation, in order to drive the step motor 40 in a steady state. be. As shown in FIG. 22(a), the initial motion pulse train IP10 is composed of three drive pulses: a first initial motion pulse IP11, a second initial motion pulse IP12, and a third initial motion pulse IP13.

第1の初動パルスIP11は、駆動波形O1の電圧が-V(v)であり、駆動波形O2、O3、O4の電圧が0(v)である。これにより、駆動波形O1とO2に接続されるステップモータ40のコイルAに駆動電流が流れて励磁される。 The first initial pulse IP11 has a drive waveform O1 with a voltage of -V (v) and drive waveforms O2, O3, and O4 with a voltage of 0 (v). This causes a drive current to flow through coil A of the step motor 40, which is connected to drive waveforms O1 and O2, and excites it.

第2の駆動パルスIP12は、駆動波形O1、O3の電圧が-V(v)であり、駆動波形O2、O4の電圧が0(v)である。これにより、ステップモータ40のコイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBが励磁される。 The second drive pulse IP12 has drive waveforms O1 and O3 with a voltage of -V (v) and drive waveforms O2 and O4 with a voltage of 0 (v). This causes a drive current to flow through both coils A and B of the step motor 40, exciting both coils A and B.

第3の初動パルスIP13は、駆動波形O3の電圧が-V(v)であり、駆動波形O1.O2、O4の電圧が0(v)である。これにより、駆動波形O3とO4に接続されるステップモータ40のコイルBに駆動電流が流れて励磁される。 In the third initial pulse IP13, the voltage of the drive waveform O3 is -V (v), and the voltage of the drive waveform O1. The voltage of O2 and O4 is 0 (v). As a result, a drive current flows through the coil B of the step motor 40, which is connected to the drive waveforms O3 and O4, and is excited.

なお、初動パルス列IP10の合計のパルス幅は任意である。また、駆動波形O1~O4は連続するフルパルスとして図示しているが、複数の細かいパルス群によるチョッパ形の駆動パルスでもよい。 The total pulse width of the initial pulse train IP10 can be any width. Also, while the drive waveforms O1 to O4 are illustrated as continuous full pulses, they may be chopper-type drive pulses consisting of multiple small pulse groups.

図22(b)は、初動パルス列IPによるドライバ回路60の8個のトランジスタP1~P4及びN1~N4のON/OFF状態と、検出パルスCPによるドライバ回路60の4個のトランジスタTP1~4及びのON/OFF状態を示した表である。 FIG. 22(b) shows the ON/OFF states of the eight transistors P1 to P4 and N1 to N4 of the driver circuit 60 according to the initial pulse train IP, and the ON/OFF states of the four transistors TP1 to TP4 of the driver circuit 60 according to the detection pulse CP. It is a table showing ON/OFF states.

第1の初動パルスIP11による駆動波形O1の電圧が-V(v)、駆動波形O2の電圧が0(v)となるので、トランジスタN1とトランジスタP2がON、トランジスタP1とトランジスタN2がOFFし、駆動電流がコイルAのコイル端子O2からコイル端子O1に流れ、コイルAが励磁される。駆動波形O3、O4の電圧は共に0(v)となるので、トランジスタP3、P4がON、トランジスタN3、N4がOFFし、コイルBには駆動電流が流れず、コイルBは励磁されない。 The voltage of the drive waveform O1 due to the first initial pulse IP11 becomes -V (v) and the voltage of the drive waveform O2 becomes 0 (v), so transistors N1 and P2 are ON and transistors P1 and N2 are OFF, drive current flows from coil terminal O2 of coil A to coil terminal O1, and coil A is excited. The voltages of the drive waveforms O3 and O4 are both 0 (v), so transistors P3 and P4 are ON and transistors N3 and N4 are OFF, no drive current flows through coil B, and coil B is not excited.

次に、第2の初動パルスIP12による駆動波形O2の電圧が0(v)、駆動波形O1の電圧が-V(v)となるので、トランジスタN1とトランジスタP2がON、トランジスタP1とトランジスタN2がOFFし、駆動電流がコイル端子O2からコイル端子O1に流れ、コイルAが励磁される。駆動波形O4の電圧が0(v)、駆動波形O3の電圧が-V(v)となるので、トランジスタN3とトランジスタP4がON、トランジスタP3とトランジスタN4がOFFし、駆動電流がコイル端子O4からコイル端子O3に流れ、コイルBが励磁される。 Next, since the voltage of the drive waveform O2 by the second initial pulse IP12 becomes 0 (v) and the voltage of the drive waveform O1 becomes -V (v), the transistor N1 and the transistor P2 are turned on, and the transistor P1 and the transistor N2 are turned on. OFF, the drive current flows from the coil terminal O2 to the coil terminal O1, and the coil A is excited. Since the voltage of drive waveform O4 is 0 (v) and the voltage of drive waveform O3 is -V (v), transistor N3 and transistor P4 are turned on, transistor P3 and transistor N4 are turned off, and the drive current is transferred from coil terminal O4. The current flows to the coil terminal O3, and the coil B is excited.

次に初動パルスIP13による駆動波形O3の電圧が-V(v)、駆動波形O4の電圧0(v)となるので、トランジスタN3とトランジスタP4がON、トランジスタP3とトランジスタN4がOFFし、駆動電流がコイルBのコイル端子O4からコイル端子O3に流れ、コイルBが励磁される。駆動波形O1、O2の電圧は共に0(v)となるので、トランジスタP1及びP2がON、トランジスタN1及びN2がOFFし、コイルAには駆動電流が流れず、コイルAは励磁されない。 Next, the voltage of the drive waveform O3 due to the initial pulse IP13 becomes -V (v) and the voltage of the drive waveform O4 becomes 0 (v), so the transistor N3 and the transistor P4 are turned on, the transistor P3 and the transistor N4 are turned off, and the drive current flows from coil terminal O4 of coil B to coil terminal O3, and coil B is excited. Since the voltages of drive waveforms O1 and O2 are both 0 (v), transistors P1 and P2 are turned on, transistors N1 and N2 are turned off, and no drive current flows through coil A, so that coil A is not excited.

このように、初動パルス列IP10の3個の駆動パルスIP11~IP13によって、ドライバ回路60の各トランジスタがON/OFF制御され、ステップモータ40のコイルA、コイルBを励磁する。なお、初動パルス列IP10が出力される際には、回転検出を行わないので、TP1~TP4は全てOFFである。 In this way, each transistor of the driver circuit 60 is controlled ON/OFF by the three drive pulses IP11 to IP13 of the initial pulse train IP10, and the coils A and B of the step motor 40 are excited. Note that when the initial pulse train IP10 is output, rotation detection is not performed, so TP1 to TP4 are all OFF.

図23(a)~(d)は、図22に示す初動パルス列IP10によるステップモータ40の動作を説明するための図である。 Figures 23(a) to (d) are diagrams for explaining the operation of the step motor 40 by the initial pulse train IP10 shown in Figure 22.

図23(a)は、ステップモータ40の最初の状態を示し、ロータ41のN極が静的安定点の0度にある。なお、各パルスでの駆動による移動量は一例を示しており、通常はステータ42の設計により任意に調節が可能である。 Figure 23 (a) shows the initial state of the step motor 40, with the north pole of the rotor 41 at 0 degrees, the static stable point. Note that the amount of movement caused by driving with each pulse is shown as an example, and can usually be adjusted as desired by the design of the stator 42.

次に、図23(b)は、第1の初動パルスIP11に対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態であり、駆動電流(図示せず)がコイル端O2からO1に流れ、コイルAは矢印の方向に励磁される。これにより、第1磁極部22aがS極、第3磁極部22cがN極に磁化され、コイルBは励磁されないので、第2磁極部22bは第3磁極部22cと同じN極になる。その結果、ロータ41のS極と、第2の磁極部22b及び第3の磁極部22cのN極が引き合い、ロータ41のN極は反時計周りに回転し、45度の位置まで約45度回転する。 Next, FIG. 23(b) shows a state in which drive waveforms O1 to O4 corresponding to the first initial pulse IP11 are supplied to the step motor 40, and a drive current (not shown) flows from coil end O2 to O1, exciting coil A in the direction of the arrow. As a result, the first magnetic pole portion 22a is magnetized as an S pole, and the third magnetic pole portion 22c is magnetized as an N pole, and since coil B is not excited, the second magnetic pole portion 22b becomes the same N pole as the third magnetic pole portion 22c. As a result, the S pole of the rotor 41 attracts the N poles of the second magnetic pole portion 22b and the third magnetic pole portion 22c, and the N pole of the rotor 41 rotates counterclockwise and rotates approximately 45 degrees to the 45 degree position.

次に、図23(c)は、第2の駆動パルスIP12に対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態であり、駆動電流(図示せず)がコイル端子O2からO1に流れ、コイルAは矢印の方向に励磁される。また、駆動電流(図示せず)がコイルO4からO3に流れ、コイルBは矢印の方向に励磁される。これにより、第1磁極部22aがS極に磁化され、第2磁極部22bがN極に磁化され、第3磁極部22cは磁化が打ち消しあって磁化されない。その結果、ロータ41のN極と、第1磁極部22aのS極が引き合い、またロータ41のS極と第2磁極部22aのN極が引き合い、ロータ41のN極は反時計周りに回転し、45度の位置から90度の位置まで約45度回転する。 Next, FIG. 23(c) shows a state in which drive waveforms O1 to O4 corresponding to the second drive pulse IP12 are supplied to the step motor 40, and a drive current (not shown) flows from coil terminal O2 to O1, exciting coil A in the direction of the arrow. Also, a drive current (not shown) flows from coil O4 to O3, exciting coil B in the direction of the arrow. As a result, the first magnetic pole portion 22a is magnetized to an S pole, the second magnetic pole portion 22b is magnetized to an N pole, and the third magnetic pole portion 22c is not magnetized because the magnetizations cancel each other out. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the first magnetic pole portion 22a attract each other, and the S pole of the rotor 41 and the N pole of the second magnetic pole portion 22a attract each other, and the N pole of the rotor 41 rotates counterclockwise, rotating approximately 45 degrees from the 45-degree position to the 90-degree position.

次に、図23(d)は、第3の初動パルスIP13に対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態であり、駆動電流(図示せず)がコイル端子O4からO3に流れ、コイルBは矢印の方向に励磁される。これにより、第2磁極部22bがN極、第3磁極部22cがS極に磁化され、またコイルAは励磁されないので第1磁極部22aは第3磁極部22cと同じS極となる。その結果、ロータ41のN極と、第1の磁極部22a及び第3の磁極部22cのS極が引き合い、ロータのN極は反時計周りに回転し、90度の位置から定常回転の開始位置である135度の位置まで約45度回転する。 Next, FIG. 23(d) shows a state in which the drive waveforms O1 to O4 corresponding to the third initial motion pulse IP13 are supplied to the step motor 40, and the drive current (not shown) is transferred from the coil terminal O4 to O3. current, and coil B is excited in the direction of the arrow. As a result, the second magnetic pole part 22b is magnetized to the north pole, and the third magnetic pole part 22c is magnetized to the south pole, and since the coil A is not excited, the first magnetic pole part 22a becomes the same south pole as the third magnetic pole part 22c. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S poles of the first magnetic pole section 22a and the third magnetic pole section 22c attract each other, and the N pole of the rotor rotates counterclockwise, and steady rotation starts from the 90 degree position. Rotate about 45 degrees to the 135 degree position.

以上のように、ステップモータ40に3個の初動パルスIP11~IP13から構成される初動パルス列IP10対応した駆動波形О1~О4を供給することで、定常回転の開始位置である、135度位置まで回転駆動する。初動パルス列に含まれる3個の初動パルスのそれぞれで約45度ずつ回転させることで、停止状態のロータ41を定常回転の開始位置135度まで確実に回転でき、定常回転が開始できる確率を向上させている。 As described above, by supplying the step motor 40 with drive waveforms O1 to O4 corresponding to the initial pulse train IP10 consisting of three initial pulses IP11 to IP13, the motor is rotated to the 135 degree position, which is the start position of steady rotation. By rotating the motor by approximately 45 degrees with each of the three initial pulses included in the initial pulse train, the rotor 41 in a stopped state can be reliably rotated to the 135 degree position, which is the start position of steady rotation, improving the probability that steady rotation can be started.

なお、初動パルス列IPの出力後に定常回転の開始位置135度位置にロータ41のN極が位置していれば、初動パルス列IPのパルス波形は任意である。例えば、初動パルス列IP10が第3の初動パルスIP13の1個だけの構成または、第1の初動パルスIP11もしくは第2の初動パルスIP12のいずれか1つと、第3の初動パルスIP13の2個で構成されていてもよく、駆動させる対象物の負荷などに応じて任意で選択可能である。 Note that the pulse waveform of the initial pulse train IP is arbitrary as long as the N pole of the rotor 41 is located at the 135 degree position at which steady rotation starts after the output of the initial pulse train IP. For example, the initial pulse train IP10 is configured with only one third initial pulse IP13, or is configured with two initial pulses, either one of the first initial pulse IP11 or the second initial pulse IP12, and the third initial pulse IP13. It may be selected arbitrarily depending on the load of the object to be driven.

図24は、終端パルス列EPを説明するための図である。終端パルス列EPは、ステップモータ40のロータ41を静的安定点である0度または180度の位置に維持させるための駆動波形を生成する。 Figure 24 is a diagram for explaining the terminal pulse train EP. The terminal pulse train EP generates a drive waveform for maintaining the rotor 41 of the step motor 40 at the static stable point of 0 degrees or 180 degrees.

図24(a)は駆動パルス列SP30及び終端パルス列EPに対応した駆動波形О1~О4の一例を示している。駆動パルス列SP30に含まれる第1の固定駆動パルスSP31及び第2の可変駆動パルスSP32は、図14を参照して説明したものと同じであるので、説明を省略する。また、終端パルスEPは第2の実施形態における図16(a)を参照して説明した補助パルスFPと同様に、強制的にロータ41のN極を0度の位置もしくは180度の静的安定点に駆動させる役割があるため、補助パルスFPと同じパルスを用いる。本実施形態では、終端パルスEPを補助パルスFPと分けて取り扱う。ただし、駆動波形自体は補助パルスFPで示したものと同じなので、説明を省略する。なお、図24(a)に示した終端パルスEPのパルス幅は任意である。駆動波形O1~O4は、連続するフルパルスとして図示しているが、複数の細かいパルス群によるチョッパ形の駆動パルスでもよく、駆動させる対象物の負荷などに応じて任意に選択可能である。 Figure 24 (a) shows an example of drive waveforms O1 to O4 corresponding to the drive pulse train SP30 and the terminal pulse train EP. The first fixed drive pulse SP31 and the second variable drive pulse SP32 included in the drive pulse train SP30 are the same as those described with reference to Figure 14, so their description will be omitted. Also, like the auxiliary pulse FP described with reference to Figure 16 (a) in the second embodiment, the terminal pulse EP has the role of forcibly driving the N pole of the rotor 41 to the 0 degree position or the static stable point of 180 degrees, so the same pulse as the auxiliary pulse FP is used. In this embodiment, the terminal pulse EP is handled separately from the auxiliary pulse FP. However, since the drive waveform itself is the same as that shown in the auxiliary pulse FP, its description will be omitted. The pulse width of the terminal pulse EP shown in Figure 24 (a) is arbitrary. The drive waveforms O1 to O4 are illustrated as continuous full pulses, but they may be chopper-type drive pulses consisting of multiple fine pulse groups, and can be selected arbitrarily depending on the load of the object to be driven.

図24(b)は、終端パルス列EPによるドライバ回路60の8つのトランジスタP1~P4及びN1~N4のON/OFF状態を示した表である。図24(b)は、図16(b)に示した補助パルスFPによるトランジスタP1~P4及びN1~N4のON/OFF状態と同じであるので、説明を省略する。 Figure 24(b) is a table showing the ON/OFF states of the eight transistors P1 to P4 and N1 to N4 of the driver circuit 60 due to the termination pulse train EP. Figure 24(b) is the same as the ON/OFF states of the transistors P1 to P4 and N1 to N4 due to the auxiliary pulse FP shown in Figure 16(b), so a description is omitted.

図25(a)~(d)は、図24に示す終端パルスEPによるステップモータ40の動作を説明するための図である。 Figures 25(a) to (d) are diagrams for explaining the operation of the step motor 40 by the terminal pulse EP shown in Figure 24.

図25(a)は、第1の固定駆動パルスSP31に対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、ロータ41のN極と、第2磁極部22bのS極が引き合い、またロータ41のS極と第1磁極部22aのN極が引き合い、ロータ41のN極は反時計周りに回転し、定常回転の開始位置135度から270度の位置まで約135度回転する。 Figure 25 (a) shows the state in which drive waveforms O1 to O4 corresponding to the first fixed drive pulse SP31 are supplied to the step motor 40. In this case, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the second magnetic pole portion 22b attract each other, and the S pole of the rotor 41 and the N pole of the first magnetic pole portion 22a attract each other, causing the N pole of the rotor 41 to rotate counterclockwise, rotating approximately 135 degrees from the starting position of steady rotation, 135 degrees, to a position of 270 degrees.

次に、図25(b)は、第2の可変駆動パルスSP32に対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、第1磁極部22aと第3磁極部22cがN極に磁化され、第2磁極部22bはS極に磁化される。その結果、ロータ41のN極と第2磁極部22bのS極が引き合い、また、ロータ41のS極は、第1磁極部22aと第3磁極部22cの両方のN極と引き合うので、ロータ41のN極は更に反時計回りに回転し、270度の位置から315度の位置まで45度回転する。 Next, FIG. 25(b) shows a state in which drive waveforms O1 to O4 corresponding to the second variable drive pulse SP32 are supplied to the step motor 40. In this case, the first magnetic pole part 22a and the third magnetic pole part 22c are magnetized to the north pole, and the second magnetic pole part 22b is magnetized to the south pole. As a result, the N pole of the rotor 41 and the S pole of the second magnetic pole section 22b attract each other, and the S pole of the rotor 41 attracts the N poles of both the first magnetic pole section 22a and the third magnetic pole section 22c, so that the rotor The north pole of 41 is further rotated counterclockwise, rotating 45 degrees from the 270 degree position to the 315 degree position.

次に、図25(c)は、駆動停止命令を受けて終端パルスEPに対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、第1磁極部22aと第2磁極部22bがS極に磁化され、第3磁極部22cがN極に磁化される。その結果、ロータ41のS極と、第3磁極部22cのN極が引き合い、ロータ41のN極を0度の位置まで回転させる。 Next, Figure 25 (c) shows the state in which the drive waveforms O1 to O4 corresponding to the terminal pulse EP are supplied to the step motor 40 upon receiving a drive stop command. In this case, the first magnetic pole portion 22a and the second magnetic pole portion 22b are magnetized to the S pole, and the third magnetic pole portion 22c is magnetized to the N pole. As a result, the S pole of the rotor 41 and the N pole of the third magnetic pole portion 22c attract each other, causing the N pole of the rotor 41 to rotate to the 0 degree position.

次に、図25(d)は、終端パルスEP出力後にステップモータへの電圧の供給が打ち切られた状態を示している。この場合、コイルA、コイルB共に励磁されていないため、保持トルクのみが働き、ロータ41のN極は静的安定点である0度の位置で停止を続ける。 Next, Figure 25 (d) shows the state in which the voltage supply to the step motor is cut off after the terminal pulse EP is output. In this case, since neither coil A nor coil B is excited, only the holding torque acts, and the N pole of rotor 41 remains stopped at the statically stable point of 0 degrees.

なお、図16に示す反転第2の可変駆動パルスSP34の出力後に終端パルスEPを出力する場合は、図24(a)に示した終端パルスEPのコイル端子O1とO2、及び、O3とO4を入れ替えた駆動波形を出力すればよい。 Note that when outputting the termination pulse EP after outputting the inverted second variable drive pulse SP34 shown in FIG. 16, the coil terminals O1 and O2 and O3 and O4 of the termination pulse EP shown in FIG. It is sufficient to output the replaced drive waveform.

以下、第3の実施形態における動作フローを第2の実施形態で示した図18を参照しながら説明する。 The operation flow in the third embodiment will be described below with reference to FIG. 18, which is shown in the second embodiment.

動作を開始すると、初動パルス発生回路58より出力される初動パルス列IPをパルス選択回路56より選択し、ドライバ回路60に出力する。この時点で、初動パルス列IPの出力により、ロータ41のN極が定常回転の開始位置である135度に位置しているため、定常駆動可能になっている。 When the operation starts, the initial pulse train IP output from the initial pulse generation circuit 58 is selected by the pulse selection circuit 56 and output to the driver circuit 60. At this point, due to the output of the initial pulse train IP, the N pole of the rotor 41 is located at 135 degrees, which is the starting position of steady rotation, so that steady driving is possible.

次に、図18で示したST1~ST8に基づいて、駆動パルス列SP30を停止信号が出るまで出力し、定常駆動させる。 Next, based on ST1 to ST8 shown in Figure 18, the drive pulse train SP30 is output until a stop signal is issued, resulting in steady-state operation.

次に、停止信号が出た場合(ST8:Y)、終端パルス発生回路59より出力される終端パルスEPをパルス選択回路56より選択し、ドライバ回路60に出力する。これにより、ロータ41のN極は静的安定点である0度、又は180度に停止させることができ。終端パルスEPの出力を停止しても、保持トルクにより0度、又は180度の位置に停止し続ける。 Next, when a stop signal is issued (ST8: Y), the terminal pulse EP output from the terminal pulse generating circuit 59 is selected by the pulse selection circuit 56 and output to the driver circuit 60. This allows the N pole of the rotor 41 to be stopped at 0 degrees or 180 degrees, which are the static stable points. Even if the output of the terminal pulse EP is stopped, it continues to be stopped at the 0 degree or 180 degree position due to the holding torque.

以上のように、第3の実施形態のステップモータ駆動装置70によれば、停止状態からの動き出しと、定常駆動の静止時にステップモータ40のロータ41の脱調を防止することができ、高速駆動かつ、駆動信頼性の高い動作が可能である。 As described above, according to the step motor drive device 70 of the third embodiment, it is possible to prevent the rotor 41 of the step motor 40 from stepping out when it starts moving from a stopped state and when it is stationary during steady drive, and is Moreover, operation with high drive reliability is possible.

[第3の実施形態の変形例1]
図26は、終端パルスEPを終端パルスEPは第1の固定駆動パルスSP31または反転第1の固定駆動パルスSP33の出力後に出力した場合について説明するための図である。
[Modification 1 of the third embodiment]
FIG. 26 is a diagram for explaining a case where the terminal pulse EP is output after the first fixed drive pulse SP31 or the inverted first fixed drive pulse SP33 is output.

図26(a)は、第1固定駆動パルスSP31の後に終端パルスEPを出力する場合の駆動波形О1~О4の一例を示している。図26(a)は、図24(a)から、第2の可変駆動パルスSP32に対応した駆動波形О1~О4を除いた波形になっているので、説明を省略する。 Figure 26(a) shows an example of drive waveforms O1 to O4 when a terminal pulse EP is output after a first fixed drive pulse SP31. Figure 26(a) shows the waveforms from Figure 24(a) excluding the drive waveforms O1 to O4 corresponding to the second variable drive pulse SP32, so their explanation is omitted.

図26(b)~(d)は、図26(a)に示す終端パルスEPによるステップモータ40の動作を説明するための図である。 FIGS. 26(b) to 26(d) are diagrams for explaining the operation of the step motor 40 according to the termination pulse EP shown in FIG. 26(a).

図26(b)は、第1の固定駆動パルスSP31に対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、ロータ41のN極と、第2磁極部22bのS極が引き合い、またロータ41のS極と第1磁極部22aのN極が引き合い、ロータ41のN極は反時計周りに回転し、定常回転の開始位置135度から270度の位置まで約135度回転する。 FIG. 26(b) shows a state in which drive waveforms O1 to O4 corresponding to the first fixed drive pulse SP31 are supplied to the step motor 40. In this case, the north pole of the rotor 41 and the south pole of the second magnetic pole part 22b attract each other, and the south pole of the rotor 41 and the north pole of the first magnetic pole part 22a attract each other, and the north pole of the rotor 41 rotates counterclockwise. Then, it rotates approximately 135 degrees from the steady rotation starting position of 135 degrees to a position of 270 degrees.

次に、図26(c)は、駆動停止命令を受けて終端パルスEPに対応した駆動波形О1~О4がステップモータ40に供給された状態を示している。この場合、第1磁極部22aと第2磁極部22bがS極に磁化され、第3磁極部22cがN極に磁化される。その結果、ロータ41のS極と、第3磁極部22cのN極が引き合い、ロータ41のN極を0度の位置まで回転させる。 Next, Figure 26 (c) shows the state in which the drive waveforms O1 to O4 corresponding to the terminal pulse EP are supplied to the step motor 40 upon receiving a drive stop command. In this case, the first magnetic pole portion 22a and the second magnetic pole portion 22b are magnetized to the S pole, and the third magnetic pole portion 22c is magnetized to the N pole. As a result, the S pole of the rotor 41 and the N pole of the third magnetic pole portion 22c attract each other, causing the N pole of the rotor 41 to rotate to the 0 degree position.

次に、図26(d)は、終端パルスEP出力後にステップモータへ電圧の供給を打ち切られた状態を示している。この場合、コイルA、コイルB共に励磁されていないため、保持トルクのみが働き、ロータ41のN極は静的安定点である0度の位置で停止を続ける Next, Figure 26(d) shows the state in which the voltage supply to the step motor is cut off after the terminal pulse EP is output. In this case, since neither coil A nor coil B is excited, only the holding torque acts, and the N pole of the rotor 41 continues to stop at the statically stable point of 0 degrees.

なお、図16に示す反転第1の固定駆動パルスSP33の出力後に終端パルスを出力させることも可能であり、その場合は、図26(a)に示した終端パルスEPのコイル端子O1とO2、及び、O3とO4を入れ替えた駆動波形を出力すればよい。 It is also possible to output a terminal pulse after outputting the inverted first fixed drive pulse SP33 shown in FIG. 16. In that case, it is sufficient to output a drive waveform in which the coil terminals O1 and O2, and O3 and O4 of the terminal pulse EP shown in FIG. 26(a) are swapped.

第3の実施形態の変形例1においては、ステップモータ40が高速駆動していてロータ41に大きな慣性が働いていても、第1の固定駆動パルスSP11または反転第1の固定駆動パルスの出力後に終端パルスEPを出力することによって、ロータ41のN極が90度、または270度の位置から終端パルスEPによる制動を働かせることできるため、0度、または180度の位置での停止を容易にすることが可能である。 In the first modification of the third embodiment, even if the step motor 40 is driven at high speed and large inertia is acting on the rotor 41, after the first fixed drive pulse SP11 or the inverted first fixed drive pulse is output, By outputting the termination pulse EP, braking by the termination pulse EP can be applied from the position where the N pole of the rotor 41 is 90 degrees or 270 degrees, making it easier to stop at the 0 degree or 180 degree position. Is possible.

[第3の実施形態の変形例2]
図27は、第3の実施形態の変形例2における初動パルス列IP20について説明するための図である。図27(a)は初動パルス列IP20に対応した駆動波形О1~О4の一例を示している。第3の実施形態の変形例2では、初動パルス列IP20の出力中に回転検出を行い、回転検出結果に応じて補正パルスを出力することができる。
[Modification 2 of the third embodiment]
Fig. 27 is a diagram for explaining the initial pulse train IP20 in the modified example 2 of the third embodiment. Fig. 27(a) shows an example of drive waveforms O1 to O4 corresponding to the initial pulse train IP20. In the modified example 2 of the third embodiment, rotation detection is performed while the initial pulse train IP20 is being output, and a correction pulse can be output according to the rotation detection result.

図27(a)に示した初動パルス列IP20に対応した駆動波形О1~О4は、図22に示した初動パルス列IP10に対応した駆動波形О1~О4と同じである。ここでは、初動パルス列IP20を、第1の初動パルスIP21と、第2の初動パルスIP22と、第3の初動パルスIP23との3つのパルスに分けて取り扱う。第1の初動パルスIP21と、第2の初動パルスIP22長さは固定であり、あらかじめ定められている。これに対し、第3の初動パルスIP23の長さは可変であり、どの長さが選択されるかは回転検出の結果に基づいて選択される。回転と判定されるまで、パルスを出力し続けるというものである。一例として第2の実施形態における第2の可変駆動パルスSP32/SP34と同様に、長さを1ms刻みで1ms~5msの5つより選択可能とする。 The drive waveforms O1 to O4 corresponding to the initial pulse train IP20 shown in FIG. 27(a) are the same as the drive waveforms O1 to O4 corresponding to the initial pulse train IP10 shown in FIG. 22. Here, the initial pulse train IP20 is divided into three pulses, the first initial pulse IP21, the second initial pulse IP22, and the third initial pulse IP23. The lengths of the first initial pulse IP21 and the second initial pulse IP22 are fixed and predetermined. In contrast, the length of the third initial pulse IP23 is variable, and which length is selected based on the result of rotation detection. The pulses are output continuously until it is determined that rotation has occurred. As an example, the length can be selected from five lengths from 1 ms to 5 ms in 1 ms increments, similar to the second variable drive pulse SP32/SP34 in the second embodiment.

図27(b)は、初動パルス列IP20によるドライバ回路60の12個のトランジスタP1~P4、N1~N4、及び、TP1~4のON/OFF状態を示した表である。 FIG. 27(b) is a table showing the ON/OFF states of the 12 transistors P1 to P4, N1 to N4, and TP1 to TP4 of the driver circuit 60 according to the initial pulse train IP20.

初動パルス列IP20を構成する初動パルスIP21~23を出力するためのドライバ回路60のトランジスタP1~P4、及びN1~N4の動作は、図22(b)を参照して説明したものと同様であるから、説明を省略する。 The operations of the transistors P1 to P4 and N1 to N4 of the driver circuit 60 for outputting the initial pulses IP21 to IP23 constituting the initial pulse train IP20 are the same as those described with reference to FIG. 22(b). , the explanation is omitted.

検出パルスCPが出力されるドライバ回路60のトランジスタTP1~TP4の動作を説明する。第1の初動パルスIP21及び、第2の初動パルスIP22においては回転検出を行わないので、トランジスタTP1~TP4はOFFとなる。次に第3の初動パルスIP23においては、コイルBのみが励磁されておりコイルAを回転検出に用いるため、トランジスタTP1のみON、トランジスタTP2、TP3、TP4はOFFとなる。 The operation of transistors TP1 to TP4 of driver circuit 60, which outputs detection pulse CP, will be explained. Since rotation detection is not performed for the first initial motion pulse IP21 and the second initial motion pulse IP22, transistors TP1 to TP4 are OFF. Next, for the third initial motion pulse IP23, only coil B is excited and coil A is used for rotation detection, so only transistor TP1 is ON and transistors TP2, TP3, and TP4 are OFF.

図28は、第3の実施形態における変形例2における動作フローを示す図である。以下、図28を用いて、第3の実施形態における変形例2における動作フローについて説明する。 FIG. 28 is a diagram showing an operation flow in Modification 2 of the third embodiment. The operation flow in the second modification of the third embodiment will be described below with reference to FIG. 28.

動作を開始すると、初動パルス発生回路58より出力される第1の初動パルスIP21及び第2の初動パルスIP22をパルス選択回路48より選択し、ドライバ回路60に出力する(ST9)。 When operation starts, the first initial pulse IP21 and the second initial pulse IP22 output from the initial pulse generating circuit 58 are selected by the pulse selection circuit 48 and output to the driver circuit 60 (ST9).

次に、初動パルス発生回路58より出力される第3の初動パルスIP23をパルス選択回路56より選択し、ドライバ回路60に出力する(ST10)。 Next, the third initial pulse IP23 output from the initial pulse generating circuit 58 is selected by the pulse selection circuit 56 and output to the driver circuit 60 (ST10).

次に、第3の初動パルスIP23の出力後から0.25ms経過後より5ms毎に、検出パルス発生回路54から出力される検出パルスCPがパルス選択回路56により選択し、ドライバ回路60に出力され、回転検出を開始する(ST11)。回転検出については、第2の実施形態において説明したものと同じであるので、説明を省略する。 Next, the detection pulse CP output from the detection pulse generation circuit 54 is selected by the pulse selection circuit 56 and output to the driver circuit 60 every 5 ms after 0.25 ms has elapsed since the output of the third initial pulse IP23. , starts rotation detection (ST11). Since the rotation detection is the same as that described in the second embodiment, the explanation will be omitted.

回転検出開始後、回転判定が得られたタイミングを監視する。まず、回転開始より0.75ms経過までに検出信号CSが2回得られたかを判定する(ST121)。検出信号CSが2回得られた場合(ST121:Y)、回転検出を終了して検出パルスCPの出力を停止し(ST131)、初動パルスIP23の幅を1msに設定する(ST141)。これにより、第3の初動パルスIP23の出力は1msとして、一連の動作を終了する。 After starting rotation detection, the timing at which rotation determination is obtained is monitored. First, it is determined whether the detection signal CS has been obtained twice within 0.75 ms from the start of rotation (ST121). If the detection signal CS is obtained twice (ST121: Y), the rotation detection is finished, the output of the detection pulse CP is stopped (ST131), and the width of the initial pulse IP23 is set to 1 ms (ST141). As a result, the output of the third initial pulse IP23 is set to 1 ms, and the series of operations ends.

回転開始より0.75ms経過までに検出信号CSが2回得らなかった場合(ST121:N)、次に、回転開始より1.75ms経過までに検出信号CSが2回得られたかを判定する(ST122)。検出信号CSが2回得られた場合(ST122:Y)、回転検出を終了し(ST132)検出パルスCPの出力を停止し、初動パルスSP23の幅を2msに設定する(ST142)。これにより、第3の初動パルスIP23の出力は2msとして、一連の動作を終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice within 0.75ms from the start of rotation (ST121: N), then it is determined whether the detection signal CS has been obtained twice within 1.75ms after the start of rotation. (ST122). If the detection signal CS is obtained twice (ST122: Y), the rotation detection is finished (ST132), the output of the detection pulse CP is stopped, and the width of the initial pulse SP23 is set to 2 ms (ST142). As a result, the output of the third initial pulse IP23 is set to 2 ms, and the series of operations ends.

回転開始より1.75ms経過までに検出信号CSが2回得らなかった場合(ST122:N)、次に、回転開始より2.75ms経過までに検出信号CSが2回得られたかを判定する(ST123)。検出信号CSが2回得られた場合(ST123:Y)、回転検出を終了し(ST133)検出パルスCPの出力を停止し、初動パルスSP23の幅を3msに設定する(ST143)。これにより、第3の初動パルスIP23の出力は3msとして、一連の動作を終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice within 1.75ms from the start of rotation (ST122: N), then it is determined whether the detection signal CS has been obtained twice within 2.75ms after the start of rotation. (ST123). If the detection signal CS is obtained twice (ST123: Y), the rotation detection is finished (ST133), the output of the detection pulse CP is stopped, and the width of the initial pulse SP23 is set to 3 ms (ST143). As a result, the output of the third initial pulse IP23 is set to 3 ms, and the series of operations ends.

回転開始より2.75ms経過までに検出信号CSが2回得らなかった場合(ST123:N)、次に、回転開始より3.75ms経過までに検出信号CSが2回得られたかを判定する(ST124)。検出信号CSが2回得られた場合(ST124:Y)、回転検出を終了し(ST134)検出パルスCPの出力を停止し、第3の初動パルスIP23の幅を4msに設定する(ST144)。これにより、第3の初動パルスIP23の出力は4msとして、一連の動作を終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice within 2.75 ms from the start of rotation (ST123: N), then it is determined whether the detection signal CS is obtained twice within 3.75 ms from the start of rotation (ST124). If the detection signal CS is obtained twice (ST124: Y), the rotation detection is terminated (ST134), the output of the detection pulse CP is stopped, and the width of the third initial pulse IP23 is set to 4 ms (ST144). As a result, the output of the third initial pulse IP23 is set to 4 ms, and the series of operations is terminated.

回転開始より3.75ms経過までに検出信号CSが2回得らなかった場合(ST124:N)、次に、回転開始より4.75ms経過までに検出信号CSが2回得られたかを判定する(ST125)。検出信号CSが2回得られた場合(ST125:Y)、回転検出を終了し(ST135)検出パルスCPの出力を停止し、初動パルスIP23の幅を5msに設定する(ST145)。これにより、第3の初動パルスIP23の出力は5msとして、一連の動作を終了する。 If the detection signal CS is not obtained twice within 3.75ms from the start of rotation (ST124: N), then it is determined whether the detection signal CS has been obtained twice within 4.75ms after the start of rotation. (ST125). If the detection signal CS is obtained twice (ST125: Y), the rotation detection is finished (ST135), the output of the detection pulse CP is stopped, and the width of the initial pulse IP23 is set to 5 ms (ST145). As a result, the output of the third initial pulse IP23 is set to 5 ms, and the series of operations ends.

回転開始より4.75ms経過までに検出信号CSが2回得らなかった場合(ST125:N)は、非回転と判定されたことになるため、回転検出を終了し(ST136)、第1の初動パルスIP23の出力を5msに設定して(ST146)、補正パルス発生回路55より出力される補正パルスFPをパルス選択回路47により選択し、ドライバ回路60に出力する(ST15)。なお、補正パルスFPの出力に関しては、第2の実施形態において、図16を用いて示した通りで、ロータ41のN極を0度または180度の位置に強制的に駆動させるパルスである。 If the detection signal CS is not obtained twice within 4.75 ms from the start of rotation (ST125: N), it is determined that there is no rotation, so rotation detection is terminated (ST136), the output of the first initial pulse IP23 is set to 5 ms (ST146), and the correction pulse FP output from the correction pulse generating circuit 55 is selected by the pulse selection circuit 47 and output to the driver circuit 60 (ST15). Note that the output of the correction pulse FP is as shown in FIG. 16 in the second embodiment, and is a pulse that forcibly drives the N pole of the rotor 41 to the 0 degree or 180 degree position.

図28で示した動作フローが終了した時点で、ロータ41のN極は定常駆動の開始位置又は補正パルス出力後の静的安定点にあるため、モータを定常駆動させることが可能となる。以降はモータを定常駆動させるための動作を開始すればよく、例えば、第2の実施形態における図18で示したフローに従って動作させることが望ましい。 When the operation flow shown in FIG. 28 is completed, the N pole of the rotor 41 is at the start position of steady-state drive or at the static stable point after the correction pulse is output, so the motor can be driven in a steady state. After that, it is sufficient to start the operation for driving the motor in a steady state, and it is desirable to operate according to the flow shown in FIG. 18 in the second embodiment, for example.

電子時計10における輪列の機械的な切り替えによって、ステップモータ40の駆動対象が、指針の場合と回転錘の場合とで切り替わるが、それぞれの慣性量に応じた適切な条件で動き出すことができる。また、指針や回転錘が慣性量の大きいもの、又は、小さいものに変更された場合でも同様に、変更後の慣性量に応じた適切な条件で動き出すことができる。すなわち、ステップモータ40の駆動対象の慣性量によらず、共通のモータ駆動装置を使って常に適切な条件電で動き出すことができる。また、以降の動作においても継続して最適な駆動条件で駆動させることができる。 By mechanically switching the wheel train in the electronic watch 10, the object driven by the step motor 40 is switched between the hands and the oscillating weight, and it can start moving under appropriate conditions according to the amount of inertia of each. Even if the hands or oscillating weight are changed to one with a larger or smaller amount of inertia, it can start moving under appropriate conditions according to the changed amount of inertia. In other words, regardless of the amount of inertia of the object driven by the step motor 40, it can always start moving under appropriate conditions using a common motor drive device. It can also continue to be driven under optimal drive conditions in subsequent operations.

以上のように、第3の実施形態の変形例2によれば、停止状態からの動き出しを補助する初動パルスIPを出力している間に回転検出を行うことにより、駆動対象の負荷や電源状態に応じた適切な初動パルスを出力することによって、動き出し信頼性の高い動作が可能である。 As described above, according to the second variant of the third embodiment, by performing rotation detection while outputting the initial movement pulse IP that assists in starting to move from a stopped state, an appropriate initial movement pulse is output according to the load to be driven and the power supply state, enabling highly reliable operation when starting to move.

10 電子時計
20、50、70 スッテプモータ駆動装置
21 発振回路
22、52 制御回路
23、53 駆動パルス発生回路
30、60 ドライバ回路
40 ステップモータ
41 ロータ
54 検出パルス発生回路
55 補正パルス発生回路
56 パルス選択回路
57 回転検出判定回路
58 初動パルス発生回路
59 終端パルス発生回路
SP10、SP30 駆動パルス列
CP 検出パルス
FP 補正パルス
IP 初動パルス
EP 終端パルス
10 Electronic watch 20, 50, 70 Step motor drive device 21 Oscillator circuit 22, 52 Control circuit 23, 53 Drive pulse generating circuit 30, 60 Driver circuit 40 Step motor 41 Rotor 54 Detection pulse generating circuit 55 Correction pulse generating circuit 56 Pulse selection circuit 57 Rotation detection judgment circuit 58 Initial pulse generating circuit 59 Terminal pulse generating circuit SP10, SP30 Drive pulse train CP Detection pulse FP Correction pulse IP Initial pulse EP Terminal pulse

Claims (11)

径方向に2極着磁されたロータ
前記ロータに対向して設けられた第1のステータ磁極部及び第2のステータ磁極部、及び、当該第1及び前記第2のステータ磁極部の間にあって前記ロータに向き合って設けられた第3のステータ磁極部を有するステータ
前記第1のステータ磁極部及び前記第3のステータ磁極部に磁気的に結合する第1のコイルと、
前記第2のステータ磁極部及び前記第3のステータ磁極部に磁気的に結合する第2のコイル
を有するステップモータを駆動する駆動電圧を発生可能な駆動電圧発生手段を備え、
前記駆動電圧は、前記第1のコイルと前記第2のコイルに印加され、前記第1のステータ磁極部と前記第2のステータ磁極部を互いに異なる極性に励磁する第1の駆動電圧と、前記第1のコイルまたは前記第2のコイルのいずれか1つのコイルに印加され、前記第1のステータ磁極部と前記第2のステータ磁極部を互いに異なる極性に励磁させ、且つ、前記第3のステータ磁極部を前記第1のステータ磁極部または前記第2のステータ磁極部と同じ極性に励磁する第2の駆動電圧と、を含み、
前記駆動電圧発生手段は、
前記第1の駆動電圧による前記ロータの回転方向が前記第2の駆動電圧による前記ロータの回転方向と同一になるように前記駆動電圧を印加することで、
前記第1の駆動電圧により前記ロータを90度以上回転させ、
前記第1の駆動電圧及び前記第2の駆動電圧により前記ロータは180度回転させ、
前記第1の駆動電圧及び前記第2の駆動電圧を交互に繰り返して印加することによって、ロータを回転駆動させる、
ことを特徴とするステップモータ駆動装置。
A rotor magnetized with two poles in the radial direction ;
a stator having a first stator magnetic pole portion and a second stator magnetic pole portion provided opposite the rotor, and a third stator magnetic pole portion provided between the first and second stator magnetic pole portions and facing the rotor;
a first coil magnetically coupled to the first stator pole portion and the third stator pole portion ;
a second coil magnetically coupled to the second stator pole portion and the third stator pole portion ;
a drive voltage generating means capable of generating a drive voltage for driving a step motor having the step motor;
the drive voltages include a first drive voltage that is applied to the first coil and the second coil and excites the first stator magnetic pole portion and the second stator magnetic pole portion with polarities different from each other, and a second drive voltage that is applied to either the first coil or the second coil and excites the first stator magnetic pole portion and the second stator magnetic pole portion with polarities different from each other and excites the third stator magnetic pole portion with the same polarity as the first stator magnetic pole portion or the second stator magnetic pole portion,
The driving voltage generating means
applying the drive voltage such that a rotation direction of the rotor caused by the first drive voltage is the same as a rotation direction of the rotor caused by the second drive voltage;
Rotating the rotor by 90 degrees or more using the first driving voltage;
the rotor is rotated 180 degrees by the first driving voltage and the second driving voltage;
the first driving voltage and the second driving voltage are applied alternately and repeatedly to drive the rotor to rotate;
A step motor drive device comprising:
前記第1の駆動電圧により、前記ロータを115度以上且つ150度以下回転させる、請求項1に記載のステップモータ駆動装置。 The step motor drive device according to claim 1, wherein the first drive voltage rotates the rotor by 115 degrees or more and 150 degrees or less. 前記ロータの極性値を記憶するステアリング記憶手段を更に備え、
前記ステアリング記憶手段は、前記第2の駆動電圧の出力終了後に前記極性値を反転し、
駆動電圧発生手段は、前記極性値に基づいて、前記第1の駆動電圧、及び、前記第2の駆動電圧の印加方向を反転する、請求項1又は2に記載のステップモータ駆動装置。
further comprising steering storage means for storing the polarity value of the rotor;
The steering storage means inverts the polarity value after outputting the second drive voltage ,
3. The step motor drive device according to claim 1, wherein the drive voltage generating means reverses the directions of application of the first drive voltage and the second drive voltage based on the polarity value.
前記ロータの回転を検出するための検出パルスを発生可能な検出パルス発生手段と、
前記検出パルスに基づく電圧を前記第1のコイル又は前記第2のコイルに印加することにより、検出される検出信号に基づいて、前記ロータの回転/非回転を判定する回転検出手段と、
を更に備える、請求項1~3の何れか一項に記載のステップモータ駆動装置。
a detection pulse generating means capable of generating a detection pulse for detecting the rotation of the rotor;
a rotation detection means for determining whether the rotor is rotating or not based on a detection signal detected by applying a voltage based on the detection pulse to the first coil or the second coil;
The step motor drive device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記第2の駆動電圧を前記ステップモータに印加する時間は可変であって、
前記回転検出手段は、前記第2の駆動電圧の印加中に前記ロータの回転を検出し、
前記回転検出手段の検出結果により、印加中の前記第2の駆動電圧の印加時間が可変される、請求項4に記載のステップモータ駆動装置。
The time for applying the second driving voltage to the step motor is variable,
the rotation detection means detects the rotation of the rotor while the second drive voltage is being applied;
5. The step motor drive device according to claim 4 , wherein the application time of said second drive voltage being applied is varied based on the detection result of said rotation detection means.
前記第1の駆動電圧を前記ステップモータに印加する時間は可変であって、
前記回転検出手段の検出結果により、次回印加される前記第1の駆動電圧の印加時間が可変される、請求項4又は5に記載のステップモータ駆動装置。
The time for applying the first drive voltage to the step motor is variable,
6. The step motor drive device according to claim 4, wherein the application time of the first drive voltage to be applied next time is varied based on the detection result of the rotation detection means.
前記ロータの回転を補助する補正パルスを発生可能な補正パルス発生手段を更に備え、
前記補正パルス発生手段は、前記回転検出手段が前記ロータを非回転と判断した場合に、前記補正パルスに応じた電圧を前記第2の駆動電圧に続いて前記ステップモータへ出力する、請求項4~6の何れか一項に記載のステップモータ駆動装置。
a correction pulse generating means for generating a correction pulse for assisting the rotation of the rotor;
7. The step motor drive device according to claim 4, wherein the correction pulse generating means outputs a voltage corresponding to the correction pulse to the step motor following the second drive voltage when the rotation detection means determines that the rotor is not rotating.
前記ロータの回転を停止させる終端パルスを発生可能な終端パルス発生手段を更に備え、
前記終端パルス発生手段は、駆動停止時に、前記終端パルスに応じた電圧を前記第1の駆動電圧又は前記第2の駆動電圧の出力後に前記ステップモータへ出力する、請求項1~7の何れか一項に記載のステップモータ駆動装置。
a terminal pulse generating means for generating a terminal pulse for stopping the rotation of the rotor;
The step motor drive device according to any one of claims 1 to 7, wherein the terminal pulse generating means outputs a voltage corresponding to the terminal pulse to the step motor after outputting the first drive voltage or the second drive voltage when driving is stopped.
停止状態の前記ロータの動き出しを補助する初動パルスを発生可能な初動パルス発生手段を更に備え、
前記初動パルス発生手段は、駆動開始時に、前記初動パルスに応じた電圧を前記第1の駆動電圧の出力前に前記ステップモータへ出力する、請求項4~8の何れか一項に記載のステップモータ駆動装置。
further comprising initial motion pulse generating means capable of generating an initial motion pulse to assist the rotor in a stopped state to start moving;
The step according to any one of claims 4 to 8, wherein the initial pulse generation means outputs a voltage according to the initial pulse to the step motor before outputting the first drive voltage at the time of starting driving. Motor drive device.
停止状態の前記ロータの動き出しを補助する初動パルスを発生可能な初動パルス発生手段を更に備え、
前記初動パルス発生手段は、駆動開始時に、前記初動パルスに応じた電圧を前記第1の駆動電圧の出力前に前記ステップモータへ出力し、
前記初動パルスに応じた電圧を前記ステップモータへ印加する時間は可変であり、
前記回転検出手段は、前記初動パルスの印加中に前記ロータの回転を検出し、
前記回転検出手段の検出結果により、前記初動パルスに応じた電圧を前記ステップモータへ印加する時間が可変される、請求項に記載のステップモータ駆動装置。
further comprising initial motion pulse generating means capable of generating an initial motion pulse to assist the rotor in a stopped state to start moving;
The initial pulse generation means outputs a voltage corresponding to the initial pulse to the step motor before outputting the first drive voltage at the time of starting driving,
The time for applying the voltage according to the initial pulse to the step motor is variable,
The rotation detection means detects rotation of the rotor during application of the initial motion pulse,
5. The step motor drive device according to claim 4 , wherein a time period during which a voltage corresponding to the initial motion pulse is applied to the step motor is varied based on a detection result of the rotation detecting means.
前記駆動電圧発生手段によって第2の駆動電圧が印加されたとき、前記ロータは、前記ロータの前記第3のステータ磁極部に対向する極性が前記第3のステータ磁極部の極性と相違するように回転する、請求項1~10の何れか一項に記載のステップモータ駆動装置。A step motor drive device as described in any one of claims 1 to 10, wherein when a second drive voltage is applied by the drive voltage generating means, the rotor rotates so that the polarity facing the third stator pole portion of the rotor is different from the polarity of the third stator pole portion.
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