JPH01177898A - ステッピングモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 この発明は、ステッピングモータの駆動装置に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、ステッピングモータを駆動するには、１相励磁、
２相励磁、１−２相励磁の方式があり、各方式とも、そ
れぞれ利点と欠点があり、同モータの使用目的に応じて
使い分けられていた。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点ところが、上記
モータの全てにおいて低速で回転させようとすると、出
力パルス幅が長くなって通電時間が長くなり、同モータ
が発熱するという欠点があった。

（ニ）　問題点を解決するための手段 この発明では、ステッピングモータを駆動するパルス状
の駆動電流波形の一部に、可変長の非通電期間を設けた
ことを特徴とするステッピングモータの駆動装置を提供
するものである。

（ホ）　作用・効果 この発明によれば、パルス状の駆動電流波形の一部が非
通電であるので、同モータを流れる電流の積算値が減少
し、同モータの発熱が減少し、過熱を防止することがで
きる。

また、上記非通電部分を可変長としたので、負荷及び回
転速度に最も適した通電、非通電の時間比率で同モータ
を駆動することができる。

更に、−波形の出力期間の前後部は通電し、中央の一部
を可変長の非通電期間とすることができるので、ステッ
ピング初期の加速期と、同終期の減速期だけ通電して、
正確なステッピングを行わせながら、積算電源を減少さ
せることができる。

（へ）　実施例 本発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、第１図は
、本発明に係るステッピングモータの駆動装置を湯水混
合装置における温度制御方法に適用した実施例を示して
おり、図中（１）（２）は湯側流路と水側流路であり、
両方の流路（１）（２）にそれぞれ設けた流量調整弁（
３）（４）は、制御装置（Ｃ）で制御されたステッピン
グモータ（６）と連動連結しており、湯側の流動調整弁
（３）の開度を大きくすると、水側の流量調整弁（４）
の開度が小さくなるように構成されている。

両方の流量調整弁（３）（４）の下流側は、混合流路（
７）に連通しており、同流路（７）中で湯水混合が行わ
れるものであり、ステッピングモータ（６）の作動を、
第２図で示す制御装置（Ｃ）で制御して、予め設定した
一定温度の混合水を、ステッピングモータ及び一対の流
量調整弁からなる切換弁（１４）を介してシャワー（１
５）又はカラン（１６）から吐出する。

混合流路（７）には、サーミスタ等の温度センサー（Ｓ
）を設けており、同センサー（Ｓ）の検出出力を制御装
置（Ｃ）に入力するようにしている。

制御装置（Ｃ）は第２図で示すように、マイクロブセッ
サー（５）、メモリー（８）、入出力インターフェース
（９）（１０）で構成されている。

また、制御装置（Ｃ）には、表示部と設定部とを兼ねた
制御パネル（１１）が接続されており、同パネル（１１
）に設けた設定器（１２）で混合水温度の目標値を設定
する。

そして、温度センサー（Ｓ）からの検出値を入力インタ
ーフェース（９）を介してマイクロプロセッサ−（５）
に入力し、メモリー（８）に記憶させておいたプログラ
ムに従って、同検出値と前記の目標値とを比較演算処理
して、同演算処理の結果にもとづき、出力インターフェ
ース（１０）及びドライバー　（１３）を介してステッ
ピングモータ（６）を駆動するように構成している。

なお、上記の演算処理は、次式にもとづいて行われる。

ただし、ｙは、流量調整弁（３）（４）に加える操作量
であり、ステッピングモータ（６）を駆動するパルス数
と対応している。

Ｋｐは演算上のゲインであり、同ゲイン（にｐ）は温度
センサー（Ｓ）の出力特性、入力インターフェース（９
）の＾／Ｄ変換特性、ステッピングモータ（６）の１パ
ルス当りの回動角度、流量調整弁（３）　（４）の単位
回動角度当りの流量変化率とで定まるトータルゲインと
モノトナスに対応させている。

２は、前記目標値から温度センサー（Ｓ）の検出値を差
引いた偏差であり、入力インターフェース（９）でのサ
ンプリングインターバル及びＡ／Ｄ変換によって時間的
及び数値的に離散値となっているが、サンプリング周波
数と＾／Ｄ変換の分解能を充分大きくとっているので連
続量として枢扱っても差支えない。

Ｔｉ、　Ｔｄはそれぞれ積分及び微分期間である。

ｄｔは、微分時間であり、前記サンプリングインターバ
ルと同時間か、又はその整数倍を用いている。

かかる湯水混合装置において、温度調整弁（Ｖ）を作動
させるためのステッピングモータ（６）を下記のように
して駆動している。

第３図、第４図でステッピングモータ（６）の各コイル
（＾）（Ｂ）　（Ａ’）（Ｂ’）への駆動電流の位相及
び波形を示しており、各コイル（Ａ）（Ｂ）（Ａ’）（
Ｂ’）への駆動電流は、上記の順で位相を１７４周期づ
つずらしている。

波形について、まず第３図のものを説明すると、基本的
には２相駆動型の波形（１４１）であるが、同波形（−
１）の非通電期間（−１°）を可変長としたものであり
、非通電期間（Ｗｔ　’）を０から大きくして行くに従
って駆動方式が、２相駆動→２−１相駆動→非通電期間
（−°）が３７４周期を超えると、どのコイルにも通電
されないデッドゾーンを置いた単相駆動へと変化し、積
算駆動電流も上記の順で減少する。

第４図で示す波形（−りは、同波形（ＷＸ　）の中間部
にも非通電期間を設けて、１波形中に前後２箇所の非通
電期間（１４１’）（Ｌ　”）があり、従って、２−１
相駆動力式の１周期中に４箇所のデッドゾーンを設けた
いわば２−１−０相駆動力式として、積算駆動電流を大
幅に減少させたことに特徴がある。

上記のような駆動電流の波形を発生させるために、本実
施例では下記の構成を用いている。

すなわち、ステッピングモータ（６）は第４図で示すよ
うに、同モータ（６）の４個のコイル（＾）（Ｂ）（＾
’）（Ｂ’）を、それぞれドライバー（１３）及び出力
インターフェース（１０）を介して、制御部（Ｃ）に設
けたマイクロプロセッサ−（５）の４個のパラレル出力
ボート（ｐｔ〜Ｐａ　）に割り付け、同ボート（Ｐｔ−
Ｐａ　）の出力信号を出力インターフェース（１０）で
ＮＲＺ信号に変換し、ドライバー（１３）で電力増幅し
て各コイル（＾）（Ｂ）（＾’）（Ｂ’）を駆動するよ
うにしている。

マイクロプロセッサ−（５）の制御プログラム中には第
５図及び第６図で示すステッピングモータ駆動用のサブ
ルーチンが組み込まれており、メインルーチンからのサ
ブルーチンコールによって起動する。

第５図のサブルーチンは第３図で示した駆動電流を発生
させるためのものであり、ステッピングモータ（６）の
回転速度（Ｖｎ）を検出して、設定速度（Ｖｄ）ト比較
しく１００）、Ｖｎ≦Ｖｄでなければ（１０１）　、２
個のコイルに出力しく１０７）　、Ｖｎ≦■ｄであれば
（１０２）　、現時点が、２個のコイルに出力すべきタ
イミングであるか（１０３）　、又は１個のコイルに出
力すべきタイミングであるか（１０４）、で条件分岐し
く１０５）　、この条件分岐に従って、２個又は１個の
コイルに駆動電流を流すようにする（１０７）（１０８
）、そして、上記の制御動作を、極めて短い時間間隔（
本実施例では約３１１３１３Ｃ）で各コイル（Ａ）（Ｂ
）（＾’）（Ｂ’）に対して１７４周期づつずらして繰
返しく１０９）行うことで第３図の駆動電流を発生させ
る。

第６図のサブルーチンは、第４図で示した駆動電流を発
生させるためのもので、上記と同様に回転速度（Ｖｎ）
と設定速度（Ｖｄ）との比較で条件分岐（ｔｉｏ）させ
、Ｖｎ≦Ｖｄでなければ（１１１）　２個のコイルに出
力しく１１５）　、Ｖｎ≦Ｖｄであれば（１１２）次の
判断（１１６）　、すなわち現時点が、２個のコイルに
出力すべきタイミングであれば（１１３）２個のコイル
に対し出力しく１１５）　、否であれば（１１４）次の
判断（１１６）すなわち、１個のコイルに出力すべきタ
イミングであれば（１１７）　１個のコイルに出力しく
１１８）　、否であれば（１１９）どのコイルにも出力
しない（１２０）。

このような駆動電流制御動作を、前記のように短い時間
間隔で繰返しく１２１）行うことで第４図の駆動電流を
発生させる。

また、第３図、第４図で示した非通電期間（Ｗｌ　’）
（１４！　’）（Ｗｔ　”）を可変にするには、マイク
ロプロセッサ−（５）に接続′したメモリー（８）中に
各駆動電流を発生させるためのデータを記憶させておき
、現時点に対応したデータを読み出して各タイミングに
おける各出力ボート（ｐｔ〜ｐｇ）の出力を制御すれば
よい。

また、ステッピングモータ（６）の正逆転、発停、時期
、回動ステップ数、回転速度、加減速等は、メインルー
チンで温度制御条件にもとづいて同モータ（６）の駆動
条件をデータ化し、これをサブルーチンに引渡して、同
サブルーチンに実行させる。

上記のように、ステッピングモータ（６）に流す駆動電
流が同モータ（６）の回転速度（Ｖｎ）が低くなるのに
応じて、２相駆動→２−１相駆動→２−１−〇相駆動と
積算駆動電流が少い方向に変化し、かつ各駆動電流波形
非通電期間（−１°）（Ｌ　’）（＄１．　”）も長く
なるので、積算駆動電流を減少させることができ、低速
回転時におけるステッピングモータ（６）の発熱を減少
させて同モータ（６）の過熱を防止する。

なお、どのコイルにも駆動電流が流れていないデッドゾ
ーンでも、同モータ（りが有するデテントトルクによっ
て、同モータ（６）のステッピング中の仮停止位置及び
停止位置を保持させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるステッピングモータの駆動装置
を具備した湯水混合装置の構成を示す模式図。 第２図、第３図は、駆動電流の波形図。 第４図は、ステッピングモータ制御回路図。 第５図、第６図は、ステッピングモータ駆動電流制御の
フローチャート。 （６）ニスチッピングモータ （Ｌ　）（Ｗ　！　）　：波形 （匈ｓ　’）（１４ｇ　’）（Ｌ　”）　：非通電期間
第１図 第２図 第３図 Ｂ９−】　　　　　　　　−″″］ 第４図 第５図 第６ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）　ステッピングモータを駆動するパルス状の駆動電
   流波形の一部に、可変長の非通電期間を設けたことを特
   徴とするステッピングモータの駆動装置。