JPH01298998A - 回転角度検出回路 - Google Patents

回転角度検出回路

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JPH01298998A
JPH01298998A JP63323790A JP32379088A JPH01298998A JP H01298998 A JPH01298998 A JP H01298998A JP 63323790 A JP63323790 A JP 63323790A JP 32379088 A JP32379088 A JP 32379088A JP H01298998 A JPH01298998 A JP H01298998A
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JP
Japan
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rotation angle
change
rotation
signal
step motor
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Application number
JP63323790A
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English (en)
Inventor
Jeong Y Kim
ジェオン イェオル キム
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LG Electronics Inc
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Gold Star Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/14Arrangements for controlling speed or speed and torque

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力制御信号に従い、回転子が正確な角度に回
転するステップモータに係るもので、詳しくは、ステッ
プモータの回転子が回転した角度を正確に検出するステ
ップモータの回転角度検出回路に関するものである。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕一般
に、ステップモータはその特性上、制御性が極めて優れ
ているため、普通帰還(フィードバック)させることな
くオープンループ形態に駆動させるように成っている。
第3図は一般のステップモータの制御ブロック図を示し
たもので、図面に示したように、駆動部1に制御記号が
入力することに依りその駆動部1がステップモータ2の
多数の入力端子に適切なパルス信号を印加し、そのステ
ップモータ2の回転軸(回転子)が希望する角度だけ回
転するようになっている。併し、この場合、そのステッ
プモータ2の回転軸(回転子)が果してその希望する角
度だけ回転したかは確認していない。
これを−層詳細に説明すると、第4図は3個の入力端子
A、B、Cを有するステップモータを例示したもので、
図面に示したようにコイル(L、。
Lz )(Lt  、L、)(LS  、La )が相
互一定角度を維持して入力端子A、B、Cに直列に連結
されている。そして、スイッチS+、Si、Ssの選択
に依り入力端子A、B、Cに選択的に電源が印加される
と、該電源が印加された入力端子A、B、Cより、コイ
ル(L、、Lt )(L、、L、)(Ls  。
L6)に一定電圧が印加されて電流が流れ磁場が発生す
る。これにより、回転子の永久磁石はその発生した磁場
と平衡を保つために最も短い距離に回転するようになる
。第5図はこのようなステップモータの回転角度を示し
た図で、例えば、入力端子Aにのみ電源を印加した“0
01°゛状態から、入力端子Bにも電源を印加した“0
11”状態になると、回転子は+15°回転するように
なり、このような状態から、今度は入力端子Bにだけ電
源を印加して“’oto ”状態にすると、回転子は、
さらに+15°回転するようになる。すなわち、ステッ
プモータの入力端子A、B、Cに現在電源が印加されて
いる状態と次に電源が印加される状態に従ってステップ
モータの回転子は±15°あるいは±30″づつ回転す
るようになる。
しかしながら、従来は、ステップモータの回転をオープ
ンループ形態に制御していたためにそのステップモータ
の回転軸がどの程度回転したのかを判別することができ
なく、よって、ステップモータの回転軸位置信号を必要
とするシステムに適用することができない欠点があった
本発明は上記の問題点に鑑み、なされたもので、以下に
述べるようなステップモータの回転角度検出回路を提供
することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕 本発明の最も基本的な形態は、複数の励磁コイルを有し
てなるステップモータにおける回転子の回転角度を検出
する回転角度検出回路において、該複数の励磁コイルの
何れかにおける通電電流の変化を検出する励磁電流変化
検出手段と、前記複数の励磁コイルの通電電流の前記変
化直前の状態の情報を保持する変化直前情報保持手段と
、前記複数の励磁コイルの通電電流の前記変化直前の状
態の情報と現在の状態の情報とを入力して、前記回転子
の回転の方向を認識する回転方向認識手段と、前記励磁
電流検出変化手段において検出した変化の度に、前記認
識した回転の方向に応じて計数を増減することにより回
転角度を演算する回転角度演算手段と、前記回転角度が
所定の値となることを検出して前記回転角度演算手段を
リセットする1回転リセット手段とを有してなるように
構成する。
さらに、本発明の他の形態においては、上記の構成に加
えて、複数の励磁コイルの通電電流の前記変化直前の状
態の情報と現在の状態の情報とを基に、該通電電流の変
化による回転角の変化量を求める回転角変化量認識手段
を設け、前記回転角度演算手段が、前記励磁電流変化検
出手段において検出した変化の回数を、前記認識した回
転の方向と共に、上記回転角の変化量にも応じて計数す
ることにより回転角度を演算するように構成する。
〔作 用〕
前記本発明の最も基本的な形態においては、回転方向認
識手段は、励磁電流変化検出手段において検出された、
複数の励磁コイルの何れかにおける通電電流の変化の度
に、そのとき変化直前情報保持手段に保持されている、
複数の励磁コイルの通電電流の前記変化直前の状態の情
報と、該複数の励磁コイルの通電電流の現在の状態の情
報とを基に、回転子の回転の方向を認識する。
そして、回転角度演算手段は、上記複数の励磁コイルの
何れかにおける通電電流の変化の度に、上記回転の方向
に応じて計数を増減することにより回転角度を演算する
1回転リセット手段は、上記回転角度が所定の値となる
と、これを検出して前記回転角度演算手段をリセットす
る。この所定の値は、角度の基準値、すなわち、角度0
°に対応し、こうして、上記回転角度演算手段の出力は
、常に、0°がら360”の間の値で示される。
さらに、本発明の他の形態においては、上記の構成に加
えて、回転角変化量認識手段によって、複数の励磁コイ
ルの通電電流の前記変化直前の状態の情報と現在の状態
の情報とを基に、該通電電流の変化による回転角の変化
量を求める。
そして、回転角度演算手段は、励磁電流変化検出手段に
おいて検出された、複数の励磁コイルの何れかにおける
通電電流の変化の度に、前記認識した回転の方向と共に
、上記回転角の変化量にも応じて計数を増減することに
より回転角度を演算する。
上記本発明の最も基本的な形態は、回転角度の検出対象
となるステッピングモータにおいて、励磁コイルの通電
電流を一回変化させることにより変化する回転子の回転
角度の変化量が一定量である場合に適用され、他方、上
記本発明の他の形態は、回転角度の検出対象となるステ
ッピングモータにおいて、励磁コイルの通電電流を一回
変化させることにより変化する回転子の回転角度の変化
量が、−通りではなく、数通りある場合に適用される。
〔実施例〕
本発明に依れば、入力端子に入力するパルス信号の上昇
及び下降区間で各パルス信号を出力するモノマルチバイ
ブレークと、該モノマルチバイブレータで出力されるパ
ルス信号中のある一つの低電位信号を出力する信号調合
部と、ステップモータの回転方向並びに回転角度を区別
するために制御信号を出力するプログラマブルアレイ論
理部と、前記信号調合部の低電位パルス信号をカウント
して回転角度信号に出力するカウント部並びにそのカウ
ント部をリセットさせるリセット部とで構成することに
依り、制御信号でステップモータが回転する時、そのス
テップモータの回転角度を正確に検出して出力すること
ができるステップモータの回転角度検出回路が提供され
る。
以下、本発明に依る実施例について図面を用いて詳細に
説明する。なお、本発明は特許請求の範囲をはずれない
限り本実施例に局限されるものではないことは勿論であ
る。
第1図は本発明に依るステップモータの回転角度検出回
路図で、図面に示したように、入力端子AI 、Bl 
、C1に入力するパルス信号の上昇区間でパルス信号を
出力するモノマルチバイブレーク訂1〜MV3と、これ
らの入力端子A1.B1゜C1に入力するパルス信号の
下降区間でパルス信号を出力するモノマルチバイブレー
タMV4〜MV6と、ノアゲートN0RI 、 N0R
2及びアンドゲートANDIにより構成されて、これら
モノマルチバイブレータMVI〜MV6でパルス信号が
出力されることに依り一つの低電位パルス信号を出力す
る信号調合部11とで構成されている。次いで、該信号
調合部11の出力信号に依り前記入力端子Al 、B1
 。
C1の信号を出力するフリップフロップFF、〜FF、
と、該フリップフロップFF、〜FF、の出力信号及び
入力端子A1.B1.C1の信号に依りアップ/ダウン
制御信号UP10o及びマスク制御信号MSを出力する
プログラマブルアレイ論理部PALと、カウンタCO1
,CO2オアゲートORI及び加算器ADDで構成され
て前記プログラマブルアレイ論理部PALの出力信号に
依り前記信号調合部11の出力信号をカウントして回転
角度信号T0〜Tsを出力するカウント部12と、ノア
ゲートNOR3、排他的オアゲートEXOR1及びナン
ドゲー) NAND 1で構成されて前記カウント部1
2の出力信号に依りそのカウント部12のカウンタCO
t。
CO2をリセットさせるリセット部13とにより、本発
明の実施例の回転角度検出回路は構成される。
前記で、入力端子AI 、Bl 、C1にはステップモ
ータに入力する信号がトラスジスタトランジスタ論理(
以下、TTLと称す。)レベルに変換されて入力するよ
うにし、プログラマブルアレイ論理部PALはその入力
端子A11BlICIIA2182102に入力される
信号に従い、第2図の眞理表及び次の論理式のようにア
ップ/ダウン制御信号UP/■及びマスク制御信号MS
を出力するようにする。
UP/DOi2.B2.A2.C1,B1+で−2,8
2,A2.R1,AI+で2.B2゜A2.で1.Ab
C2,B2.A2.C1,B1+C2,B2ユ2.B1
.A1+C2,B2.A2.C1,A1 42.1“1.B1.TI+”C”2.B2.A2.で
1 、TI 、へl十で2.82.11蓋2.CI。
B1.Al1で2.82.A2.C1,B1.AI+C
2,B2.A2.C1,B1.AI+C2,B2.T2
.’11. Bl 、it +C2,’T12.T2.
C1、T1. AI +C2,1S2゜A2.C1,B
1.A1+C2,B2.^2.C1,B1.A1+C2
,B2.A2.CI。
B1.AI このように構成された本発明の実施例のステップモータ
の回転角度検出回路の作用効果を詳細に説明すると次の
ようである。
ステップモーターに印加する信号を変化させてステップ
モータが一定角度回転するようになると、そのステップ
モータに印加する信号がTTLレベルに変換された後、
入力端子AI 、Bl 、CIに入力されてモノマルチ
バイブレータMVI〜MV3゜MV4〜MV6(7)入
力端子IN、 〜IN3 、 IN4〜IN6 ニ印加
するので、それら6個のモノマルチバイブレータMVI
〜MV6の中で少くとも一個は高電位のパルス信号を出
力するようになる。
例えば、ステップモータに”001”が印加されている
状態から、“011“が印加されてステップモータの回
転子が+15°回転するとき、入力端子CI 、B1 
、AIにも“001゛か゛ら”011 ”が入力されて
、モノマルチバイブレータMν1〜MV3゜Mv4〜M
v6の入力端子IN+ 〜IN3 、 IN4〜IN’
6 ニにそれぞれ印加されるので、モノマルチバイブレ
ータMV2より高電位パルス信号が出力され、ノアゲー
トMORIに入力される。従って、該ノアゲートN0R
Iより低電位のパルス信号が出力されアントゲ−I−A
NDIに入力されるので該アントゲ−) AN[11よ
り低電位のパルス信号が出力される。
又、ステップモータに“001°“が印加している状態
から“°010“が印加されてステップモータの回転子
が30″回転する場合には、入力端子CI。
Bl、Atにも°“001”から“OlO”が入力して
モノマルチバイブレータ夕MV 1〜MV3 、 MV
4〜MV6に入力されるので、モノマルチバイブレータ
MV2゜MV6より高電位のパルス信号が出力されて、
ノアゲートN0R1,N0R2に、それぞれ印加される
。よって、該ノアゲートN0RI 、 N0R2より低
電位のパルス信号が出力されてアントゲ−1−ANDI
に印加されるので、該アンドゲートANDIより低電位
のパルス信号が出力される。このように、ステップモー
タを±15″あるいは±30″30°せることに依りア
ンドゲートAND1でパルス信号が出力され、そのパル
ス信号はフリップフロップFF、−Fhのクロック端子
CKI−CK3及びカウンタCOIのクロック端子cp
、 、オアゲートORIの一方側入力端子に印加される
このように、ステップモータに印加する信号が変化して
回転子が一定角度回転し、フリップフロップPF1〜F
F3のクロック端子CK、−CK3にパルス信号が印加
されると、これは入力端子Al。
Bl、C1に入力されてフリップフロップFF1〜Ph
の入力端♀D1〜D3にそれぞれ印加していた信号が、
そのフリップフロップPF+〜FF3の出力端子Q1〜
Q3に出力されてプログラマブルアレイ論理部PALの
入力端子A1.B+、C+に各印加される。また、この
場合、プログラマブルアレイ論理部PALの入力端子A
 t、 B 2+ Ctには入力端子AI 、Bl 、
C1に現在入力されている信号がそれぞれ印加される。
従って、プログラマブルアレイ論理部PALはその入力
端子’At B+ C+AzBzCtに印加する信号か
らアップ/ダウン制御信号11P/■及びマスク制御信
号MSを出力するようになる。すなわち、この場合、プ
ログラマブルアレイ論理部PALは第5図の眞理表に示
したように、ステップモータが十及び一方向に回転する
ことによって高電位及び低電位のアップ/ダウン制御信
号UP/■を出力してカウンタCOI。
CO2のアップ/ダウン端子01/Di  02/匝に
印加すると共に、ステップモータが15°あるいは30
°回転するに従って、それぞれ高電位あるいは低電位と
なるマスク制御信号MSを出力してオアゲートORIの
他方側入力端子に印加するようになる。従って、ステッ
プモータの回転子が+15゜又は−15°回転する場合
には、カウンタco1のみがそのクロック端子CP、に
印加するパルス信号を、それぞれアップカウント又はダ
ウンカウントするようになり、ステップモータの回転子
が+30@又は−30”11転する場合には、カウンタ
C01およびCO2がそのクロック端子cp、、cp、
に印加するパルス信号をアップカウント又はダウンカウ
ントするようになる。このようにカウンタcoi。
CO2でアップカウント又はダウンカウントした信号は
加算器ADDで加算されてステップモータの回転子が現
在回転した角度信号T0〜T、として出力される。
例えば、ステップモータの入力端子に°″001”が印
加している状態から“011”を印加してステップモー
タの回転子を+15°回転させると、プログラマブルア
レイ論理部PALの入力端子C2゜B 2 、 A z
 、 C+ 、B + 、A 、に各々“Oll”、“
001”が印加される。
よって、そのプログラマブルアレイ論理部PALで第5
図の眞理表に示したように高電位のマスク制御信号MS
が出力されてオアゲー)ORIの他方側入力端子に印加
するのでオアゲー1−0RIからは、その一方何入力端
子に印加される信号に関係なく高電位信号が継続出力さ
れてカウンタCO2のクロック端子CP2に印加される
。すなわち、この場合、アントゲ−) ANDIで低電
位のパルス信号が出力されてもオアゲートOR1から高
電位信号が継続出力されてカウンタCO2のクロック端
子cP2に印加される。又この場合、プログラマブルア
レイ論理部PALから高電位のアップ/ダウン制御信号
UP/DOが出力されてカウンタCot CO2のアッ
プ/ダウン端子υ1/DI  υ2/囮に印加されるの
で、そのカウンタCO1,CO2はアップカウント動作
をするようになる。従って、カウンタCotは信号調合
部11のアントゲ−) ANDIで出力される低電位の
パルス信号をアップカウントするようになる。
併し、この場合、前記で説明したように、カウンタCO
2のクロック端子CP2には信号調合部11のアンドゲ
ートANDIで出力された低電位のパルス信号が印加さ
れないためにそのカウンタCO2はカウントしないよう
になる。
一方、ステップモータの入力端子に“001 ”が印加
している状態で“010”を印加してステップモータの
回転子を+30°回転させると、プログラマブルアレイ
論理部PALの入力端子C2+ B 2+At、 CI
t B It A + ニ各”010”、 ”001”
が印加され、よって、そのプログラマブルアレイ論理部
PALで低電位のマスク制御信号MSが出力されてオア
ゲーFORIの他方側入力端子に印加するので、信号調
合部11のアンドゲート^NDIで出力される低電位の
パルス信号がそのオアゲートORIを通ってカウンタC
O2のクロック端子CP2に印加される。且つ、この場
合、プログラマブルアレイ論理部PALより高電位のア
ップ/ダウン制御信号UP/■が出力されてカウンタC
OI、CO2のアップ/ダウン端子Ul/DI 、 0
2/D2に印加するのでそのカウンタCo I Co 
2はアップカウント動作をするようになる。従って、こ
の場合、カウンタCOI。
CO2は信号調合部11のアントゲ−) ANDIで出
力される低電位のパルス信号をアップカラン!・するよ
うになる。
このようにカウンタCot、CO2でカウントされた値
は加算器A D Dで加算されてステップモータの回転
による角度信号T。−T5として出力される。すなわち
、ステップモータが+15″又は=15°回転するに従
い、加算器ADDの出力信号は“t ”づつ増加又は減
少するようになり、ステップモータが+30″又は−3
0°回転することによって加算器ADDの出力信号は“
2′”づつ増加又は減少するようになる。そして、ステ
ップモーターの回転子が+360°回転して加算器AD
Dで°゛24″が出力されると、即ち、加算器ADDで
出力される角度信号T5〜T0が“oiiooo”にな
ると、リセット部13の排他的オアゲートEXOR1及
びノアゲートNOR3で高電位信号が出力してナンドゲ
ー) NAND 1の全ての入力端子に高電位信号が印
加されるので、そのナントゲートNAND 1で低電位
信号が出力され、この低電位信号はカウンタCO1,C
O2のリセット端子R3T、 、 is行に印加されて
そのカウンタCOI、CO2をリセットさせるようにな
る。
以上の本発明の詳細な説明から明らかなように、第1図
の構成において、モノマルチバイブレークMVI〜MV
6および信号調合部11は、前述の本発明の最も基本的
な形態、あるいは、他の形態における励磁電流変化検出
手段を実現し、第1図のフリップフロップFF、〜FF
、は、前述の変化直前情報保持手段を実現し、第1図の
プログラマブルアレイ論理部は、前述の回転方向認識手
段および回転角変化量認識手段を実現し、第1図のカウ
ント部12は、前述の回転角度演算手段を実現し、第1
図のリセット部13は、前述の1回転リセット手段を実
現する。
[発明の効果] 以上、詳細に説明したように本発明に依ればステップモ
ーターが回転する時の回転角度を正確に検出することが
でき、さらに、ステップモーターの回(を電気的に測定
するシステムに有用に適用することができる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に依るステップモーターの回転角度検出
回路図、第2図は第1図のプログラマブルアレイ論理部
の眞理表、第3図は一般のステップモーターの制御ブロ
ック図、第4図は一般のステップモーターの等価回路図
、第5回は一般のステップモーターの入力制御信号に依
る回転角度を示した図である 〔符号の説明〕 11;信号調合部、  12;カウント部、13;リセ
ット部、 MVI−MV6;モノマルチバイブレーク−1FF1〜
FF:l;フリップフロップ、PAL 、プログラマブ
ルアレイ論理部、AI、Bl、C1,入力端子。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数の励磁コイルを有してなるステップモータにお
    ける回転子の回転角度を検出する回転角度検出回路にお
    いて、該複数の励磁コイルの何れかにおける通電電流の
    変化を検出する励磁電流変化検出手段と、前記複数の励
    磁コイルの通電電流の前記変化直前の状態の情報を保持
    する変化直前情報保持手段と、前記複数の励磁コイルの
    通電電流の前記変化直前の状態の情報と現在の状態の情
    報とを入力して、前記回転子の回転の方向を認識する回
    転方向認識手段と、前記励磁電流変化検出手段において
    検出した変化の度に、前記認識した回転の方向に応じて
    計数を増減することにより回転角度を演算する回転角度
    演算手段と、前記回転角度が所定の値となることを検出
    して前記回転角度演算手段をリセットする1回転リセッ
    ト手段とを有してなることを特徴とする回転角度検出回
    路。
  2. 2.前記複数の励磁コイルの通電電流の前記変化直前の
    状態の情報と現在の状態の情報とを基に、該通電電流の
    変化による回転角の変化量を求める回転角変化量認識手
    段を設け、前記回転角度演算手段は、前記励磁電流変化
    検出手段において検出した変化の回数を、前記認識した
    回転の方向と共に、上記回転角の変化量にも応じて計数
    することにより回転角度を演算する請求項1記載の回転
    角度検出回路。
  3. 3.入力端子(A1,B1,C1)に入力されるパルス
    信号の上昇区間と下降区間で各パルス信号を出力するモ
    ノマルチバイブレータ(MV1〜MV3,MV4〜MV
    6)と、該モノマルチバイブレータ(MV1〜MV6)
    の中で一つでもパルス信号が出力される時一つの低電位
    パルス信号を出力する信号調合部(11)と、該信号調
    合部(11)で低電位パルス信号が出力するに従い前記
    入力端子(A1,B1,C1)に入力している信号を出
    力するフリップフロップ(FF_1〜FF_3)と、該
    フリップフロップ(FF_1〜FF_3)の出力信号及
    び前記入力端子(A1,B1,C1)に現在印加される
    信号からステップモータの+、−回転方向を区別するた
    めのアップ/ダウン制御信号(UP/■)及びステップ
    モータの回転角度15°、30°を区別するためのマス
    ク制御信号(MS)を出力するプログラマブルアレイ論
    理部(PAL)と、該プログラマブルアレイ論理部(P
    AL)のマスク制御信号(MS)及びアップ/ダウン制
    御信号(UP/■)の制御を受けて前記信号調合部(1
    1)の低電位パルス信号を“1”又は“2”にアップ/
    ダウンカウントして回転角度信号(T_0〜T_5)に
    出力するカウント部(12)と、該カウント部(12)
    の回転角度信号(T_0〜T_5)がステップモータの
    360°回転に依る信号の場合そのカウント部(12)
    をリセットさせるリセット部(13)とで構成されるこ
    とを特徴とするステップモータの回転角度検出回路。
JP63323790A 1987-12-23 1988-12-23 回転角度検出回路 Pending JPH01298998A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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KR1019870014832A KR900003990B1 (ko) 1987-12-23 1987-12-23 스텝모타의 회전각도 검출회로
KR14832/1987 1987-12-23

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