JPH03178597A - 電動機巻線電流の制御方法および制御装置並びに制御信号発生装置 - 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】 ［産業上の利用分野〕 この発明は、一般に電動機の制御、特にステッパ（ｓＬ
ｅｐｐｅｒ）電動機と一緒に使用するのに適したデジタ
ル電子コントローラに関するものである。

［従来の技術］ ステッパ電動機の構成、制御および使用は当業者には周
知のことである。ステッパ電動機は、その設計のため、
回転子を多数の既知位置に正確に位置決めすることがで
きる。この性能のため、ステッパ電動機の用途は多い０
例えば、電子タイプライタやプリンタのプラテンや印刷
へ・ソドを位置決めするのにステッパ電動機が使用され
る。

選択されたシーケンスで界磁巻線を励磁して電機子の位
置を変えるのにステッパ電動機用コントローラが使用さ
れる。電機子のフルステップおよびハーフステップの位
置決めのために異なる界磁巻線の種々のスイッチングシ
ーゲンスが使用される。ステッパ電動機はまた電機子を
固定位置に保持できる。これは代表的な例では止め（ｄ
ｅｔｅｎｔ　）モードと云われる。

代表的なステッパ電動機は２個の独立した界磁巻線を持
っているが、界磁巻線は２ｇでなくても良い。例えば、
５個の界磁巻線を持ったステッパ電動機を構成すること
が知られている。界磁巻線の数および使用される電機子
ボール対（ｐｏｌｅｐａｉｒｓ）　　の数は各フルステ
ップ位置間または各ハーフステップ位置間の角度分離を
決定する０例えば、５０個の電機子ボール対および２個
の界磁巻線を持つ電動機では、フルステップ・モードに
て２００もの異なる設定値に位置決めされる。これは１
．８゛の角度分離に相当する。上述した電動機をハーフ
ステップ・モードで制御すると、位置は４００ｇ所、角
度分離は０．９°になる。

ステッパ電動機およびその関連制御回路装置は第１図に
概略図で示されている。この装置は２個の界磁巻線を含
む代表的な装置である。電機子１０は界磁巻線１２およ
び１４を流れる電流のスイッチングによって駆動されか
つ位置決めされる。

界磁巻線１２は後述するＨブリッジ１６によって駆動さ
れ、そして界磁巻線１４はＨブリッジ１８によって駆動
される。

後述するように、Ｈブリッジ１６．１８は、電流を所望
の方向で界磁巻線１２．１４に流させるために適切にス
イッチ・オンまたはスイッチ・オフされるトランジスタ
を含む、Ｈブリッジ１６゜１８はそれぞれコントローラ
２０．２２で制御される。後述するように、コントロー
ラ２０．２２を設計する際には、界磁巻線１２．１４を
流れる電流のレベルを知らなければならない、この電流
は低抵抗値の電流検知用抵抗２４．２６で検知される。

抵抗２４．２６の両端間に発生した電圧はそれぞれ信号
線２８．３０を通してコントローラ２０．２２に供給さ
れる。

第２図は１１ブリツジ１６の回路図である。４閣のトラ
ンジスタ３２，３４．３６．３８は界磁巻線１２に対し
て１１字型に接続されている。トランジスタ３２および
３６のコレクタは電源Ｖ、に接続されており、トランジ
スタ３４および３８のエミッタは抵抗２４に接続されて
いる。トランジスタ３４および３８のコレクタ並びにト
ランジスタ３２および３６のエミッタは°界磁巻線１２
に接続されている。再ｆ！環用ダイオード４０４２４４
．４６はそれぞれトランジスタ３２３４３６．３８の両
端間に接続されている。第２図に示したバイポーラ・ト
ランジスタの代りに電界効果トランジスタを使用するこ
とが知られている。

電流を界磁巻線１２に左から右へ流させるために、トラ
ンジスタ３２および３８はスイッチ・オンされ、その間
トランジスタ３４および３６はスイッチ・オフされる。

逆に電流を界磁巻線１２に右から左へ流させるために、
トランジスタ３６および３４はスイッチ・オンされ、そ
の間トランジスタ３２および３８はスイッチ・オフされ
る。４咽のトランジスタを全部、或は少なくとも上側の
トランジスタ対３２．３６もしくは下側のトランジスタ
対３４．３８をターン・オフすると、界磁巻線１２への
電流の供給をカット・オフすることになる。エネルギー
が界磁巻線１２の磁界にＭ積されるので、電流は一瞬も
流れるのを止めず、当業者には周知のようにＬ／Ｒ時定
数に応じて減少する。トランジスタがオフ状態に在る時
にダイオード４０，４２，４４．４６は自身を通して電
流を循環させ、そＩ−て界磁巻線１２の磁界は消滅して
トランジスタ３２〜３８を保護する。

ステッパ電動機の動作を改善するために、多くのコント
ローラ設計によれば、公称定格の界磁巻線１２．１４よ
りもステッパ電動機に高い電圧が印加される。例えば、
５ボルト、１アンペアのステッパ電動機は５オームの巻
線抵抗を呈する。ステッパ電動１幾の応答時間を改善す
るために、４８ボルトの電圧が電源電圧■９として印加
される。

巻線電流が当業者には周知のようにＬ　／　Ｒ時定数に
応じて変わるので、より高い電圧を使用すると電動機の
応答が早くなる。しかしながら、それでもまだ電動機の
電流を最大定格値（この例ではｌアンペア）まで制限す
る必要がある。４８ボルトの電圧を５オームの巻線に印
加した７けでは、９アンペアよりも大きい電流が流れる
ことになり、これではステッパ電動機を焼き切る。

最も普通に採用されている解決策は、電動機電流を１ア
ンペアに制限するための電流“チョッパ”を使用するこ
とである。界磁巻線１２の電流を最大定格値に制限する
ためにトランジスタ３２３４．３６．３８がコントロー
ラによって適切にスイッチ・オンまたはオフされる。こ
のスイッチング作用は、電動機の電流定格にはゾ等しい
平均値を有する電流を少し変えさせる。

代表的な例では３種類のコントローラ・モードを用いて
この電流断続動作（ｃｈｏｐｐｉｎｇ）を行わせる。第
１の技術は、Ｈブリッジ１６中のトランジスタを定周波
数でスイッチしかつ電流を制御するために可変デユティ
・サイクルを使用することである。第２の技術は、スイ
ッチング周波数を変えかつＨブリッジ中のトランジスタ
に一定のオフ時間を持たせることである。これら技術は
それぞれパルス幅変調（ＰＷＭ）、周波数変調（ＦＭ）
と普通云われる。これら両方の技術は第１図について説
明した電流検知技術を使用する。定周波数（ＰＷＭ）技
術は巻線電流を定格値に制限するためにデユティ・サイ
クルを調節するが、ＦＭ技術は電流が定格値に達する時
にはいつでも電流を一定時間の間ターン・オフするにす
ぎない。第３の技術は、一定の周波数および一定のデユ
ティ　サイクルを使用しかつ界磁巻線に流れる電流を検
知しない。この技術はオーブン・ループ・モードと云わ
れる。

［発明が解決しようとする課題］ コントローラ中で行われるスイッチングの一方的な影響
は、もしスイッチング周波数が人間の耳に普通に聰える
周波数内にあるならば、可聴雑音が発生することである
。人間が近くに居る所で操作される機械中にステッパ電
動機がしば１．ば使用されるので、可聴音の発生は防止
するのが重要な刺ａ物となる。可聴雑音を確実に発生さ
せなくするには、有効スイッチング周波数を約２０　ｋ
　Ｈｚよりも高くすることが必要である。

ＦＭスイッチング周波数が負荷や他の要因の変動に応じ
て変わるので、定オフ時間技術はスイッチング周波数が
可聴範囲に入る状況に特に敏感である。現在設計されて
いるＦＭコントローラは、電動機とコントローラの組み
合わせの最良の動作および可聴周波雑音の発生回避の両
方を確保する程融通性に富んでいない。

ＰＷＭおよびＦＭコントローラで起こる問題は、抵抗に
よる電流の検知に関するものである。それはスイッチン
グ中に発生されるべき雑音スパイクにとって普通のこと
であり、雑音スパイクは抵抗を流れる過渡電流として反
映され得る。これが起きると、コントローラ内の検出回
路装置が大界磁巻線電流状態を検出することにしばしば
導かれるので、巻線の検知電流は実際の値以上に大きく
見える。その結果、コントローラが巻線＄流を小さくす
るので、所望値よりも小さい電流が実際に供給され、代
表的な例では巻線の実効スイッチング周波数を可聴範囲
内に下げる。これが起きるのは、巻線電流が所望周波数
の４高調波（ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃ　）の実効スイッ
チング周波数に追従するためである。

ステッパ電動機と一緒に使用するのに適し、ＦＭモード
およびオーブン・ループ・モードの両方で効率良くかつ
融通自在に作動できるコントローラを提供することが望
ましい。マイクロプロセッサやコントローラによってプ
ログラムされる動作パラメータを持てるそのようなコン
トローラを提供することがまた望ましい。電流検知用抵
抗の両端間に反映され得る雑音に耐えれるそのようなコ
ントローラを提供することが更に望ましい。

従って、この発明の目的は、ステッパ電動機と一緒に使
用するのに適し、変化する状態下でプログラマブル動作
パラメータを持つコントローラを得ることである。

この発明の他の目的は、スイッチング雑音に耐えるよう
なコントローラを得ることである。

この発明の更に他の目的は、ＰＷＭモードとオーブン・
ループ・モードのどちらでも選択的に作動され得るよう
なコントローラを得ることである。

［課題を解決するための手段］ 促って、この発明によれば、電動機コントローラは、電
動機内の界磁巻線がターン・オンされるべきか或はター
ン・オフされるべきかを示す制御信号を発生するデジタ
ル単安定回路を提供する。

このデジタル単安定回路内には２明のレジスタが設けら
れ、これらレジスタには一定のオフ時間および最短のオ
ン時間を示す値を記憶させる。これらレジスタにはマイ
クロプロセッサやｆ也のコントローラで選ばれた値をロ
ードできる。記憶された値はカウンタに選択的にロード
され、このカウンタは、界磁巻線電流が予め選ばれたレ
ベルに達すると、オフ時間値に相当する時間界磁巻線へ
の電流供給をターン・オフし、その後、少なくとも最短
オン時間値に相当する期間電流供給をターンオンする。

オフ時間レジスタおよびオン時間レジスタの値は装置の
動作状態に適合するように変えられることができ、そし
てコントローラはＰＷＭモードまたはオーブン・ループ
・モードで作動されることができる。

［実施Ｍ］ この発明の新規な特色と思われる特徴部分は特許請求の
範囲に明記されている。しかしながら、この発明自体並
びに望ましい使用モード、その他の目的および利点は、
添付図面に関する以下の詳しい説明を読む時に一番良く
理解できるだろう。

第３図は、この発明に係るコントローラを示すブロック
図である。このコントローラは単一界磁巻線用制御回路
装置の動作を例示する。上述したように、ステッパ電動
機は２個以上の界磁巻線を持ち、その各々は第３図に示
した型式の別々のコントローラによって制御される。当
業者には分かつているように、第３図に示されたような
単一のコントローラは標準の直流電動機での電流を制限
するのに使用されることができる。

第３図を参照すれば、界磁巻線５０はＨブリッジ５２に
接続されている。電源Ｖ、はＨブリッジ５２を介して界
磁巻線５０を励磁するために電力を供給する。電流検知
用抵抗５４は界磁巻線５０を流れる電流を検知するため
に低抵抗値を呈する。

制御ロジック５６は、界磁巻線５０に流れる電流を制御
するためにＨブリッジ５２中のトランジスタ・スイッチ
を駆動する。制御ロジック５６は、レジスタ５８に含ま
れた情報を使用して、界磁巻１！５０に流れる電流の方
向を決定しかつ早い電流減少と遅い電流減少のどちらが
所望されるかを選択する。当業者には周知のように、Ｈ
ブリッジ５２中の全てのトランジスタをスイッチ・オフ
すると、主副のトランジスタのうちの１ｇ３２または３
６がオンのまＮである時よりも早く電流が減少する。

界磁巻線５０を流れるｔ流をターン・オンすべきか或は
ターン・オフすべきかを示す制御信号は、デジタル単安
定回路６０によって発生されかつ信号線６２を通して制
御ロジック５６へ送られる。

デジタル単安定回路６０の動作についての詳細は後で第
４図および第５図について説明する。

電圧コンパレータ６４および論理ゲート６６は両方共デ
ジタル単安定回路６０への入力を供給する。コンパレー
タ６４は信号線６８によって抵抗５４と接続され、この
抵抗５４はその両端間の電圧を測定することにより界磁
巻線５０に流れる電流を検知するためのものである。コ
ンパレータ６４はまた信号線７０によってデジタル／ア
ナログ（Ｄ／Ａ）変換器７２と接続されている。信号線
７４および７６はゲート６６への入力を供給し、このゲ
ート６６は信号線７４における信号の真の値および信号
線７６における信号の相補（直に対してアンド論理作用
を行う。

レジスタ７８に貯えられた値に応じて信号線７０に比較
基準信号を発生するためにり、／Ａ変ｔＱ器７２が使用
される。望ましい実施間は２ビツトのＤ／Ａ変換器７２
を使用するが、所望ならば池の解決手段を使用しても良
い。基準電圧■８ｏはＤ／Ａ２換器７２を作動するため
の電圧である。

レジスタ７８に保持された２ビツトは４つの状態を定め
、これら状態は１００％、７０％、ＬＯＷおよびＯＦＦ
である。１００％状態は量定ｔ３電流が界磁巻線５０へ
流されるべきであることを示すが、７０％状態は全定格
電流の７０％が流されるべきであることを示す、当業者
には周知のように、約１００％の値を持つベクトル電流
和を提供するために両方の界磁巻線が励磁される時に、
この７０％値（ＳＱＲＴ　（２）／２に等しい〕はハー
フ・ステップ・モードで使用される。ＬＯＷ状態は保持
または止め状態に相当する。電動機を静止状態に保持す
るには電動機を運転するより小さい電流しか必要とせず
、この値は代表的な例で全定格を流の２０％〜３０％の
範囲中のどこかに設定される。ＯＦＦ状態は界磁巻線５
０への電流がターン・オフされるべきであることを示す
のに使用される。

信号線７４での論理値１および信号線７６での論理値Ｏ
で定められた状態はゲート６６の出力を論Ｆ！！ｆａｌ
にさせ、これは止め状態に相当する。これが使用される
のは、オープン・ループ・モードでの動作が使用される
べきであることをデジタル単安定回路６０に知らせるた
めである。この信号はデジタル単安定回路６０の通常の
ＰＷＭ作用を無効にする。従って、コントローラのオー
ブン・ループ動作は界磁巻線５０による小電流を使用す
る。

インターフェイス回路８０はデジタル単安定囲ｎ　６０
およびレジスタ５８．７８へデータを供給するのに使用
される。上述したように、２ビツトはレジスタ７８へ供
給されるが、これは界磁巻線５０の基準電流値を制御す
るためである。同じ２ビツトはレジスタ５８へも供給さ
れ、これによりＯＦＦ状態の時に制御ロジック５６がト
■ブリッジ５２中の全てのトランジスタ・スイッチをタ
ーンオフする。レジスタ５８中の第３のビットは、当業
者には周知のように、界磁巻線５０を流れる電流０方向
を示すのに使用される。インターフェイス回２８８０は
、上述したようにデータを供給できるマイクロプロセッ
サやマイクロコントローラによる制御と両立できること
が望ましい。インターフェイス回路８０の型式、例えば
直列インターフェイスもしくは並列インターフェイスは
この発明の一部をなさず、当業者によって客語に実施さ
れる。

第４図は、デジタル単安定回路６０の詳しいブロック図
である。ゲート６６およびコンパレータ６４の出力はオ
ア・ゲート９０への入力として供給され、このオア　ゲ
ート９０の出力はアンド・ゲート９２への１人力として
供給される。オア・ゲート９０からの出力は信号ＣＵＲ
ＲＥＮＴ　　５ＥＮＳＥを定め、コノ信号ＣＩＩＲＲＥ
ＮＴ　　５ＥＮＳＥは論Ｆ！！値１の時に界磁巻線５０
の電流が基準値よりも大きいことを示す。Ｊ　Ｋフリッ
プフロップ９４のＱ出力はアンド・ゲート９２へ第２人
力として供給される。フリップフロップ９４のＱ出力は
アンド・ゲート９６へ１人力として供給される。Ｑ出力
は信号線６２に出される制御信号にもなる。アンド・ゲ
ート９２゜９６の出力はフリップフロップ９４のそれぞ
れＪ入力、Ｋ入力として供給され、またオア・ゲート９
８にも供給される。フリップフロラ１９４はクロック信
号ＣＫによってクロック動作される。

カウンタ１００は、これもまたクロック信号ＣＫでクロ
ック動作され、成る電流値がら０までカウントダウンす
る。カウンタ１００の値がＯになると、　ＣＡＲＲＹ出
力１０２の値が高くなる。この出力１０２はアンド・ゲ
ート９２および９６への入力として使用される。カウン
タ１００は、Ｏになると計数を停止してそのＣＡＲＲＹ
出力１０２を高い値に保持する。

カウンタ１００にロードされるべき値はプレロード人力
１０４として供給されることができ、この値はＬＯ＾Ｄ
　　ＥＮＡＢＬＥ入力１０６の値が高くなった〈同期ロ
ード）後のクロック信号の最初のエツジ（立ち上がり或
は立ち下がり）でカウンタ１００にラッチされる。カウ
ンタ１００は、プレロード人力１０４からカウンタ１０
０ヘラツチされたどんんな値からもカウントダウンをＩ
７Ｆ！女台する。１．〇へＤＥＮＡＢＬＥ入力１０６は
オア・ゲート９８の出力である。

データ選択回路１０８はプレロード人力ｌ○４に成る値
を供給し、この値はオフ時間ラッチ１１０またはオン時
間ラッチ１１２によって供給される。

事実、データ選択回路１０８は並列マルチプレクサとし
て作動する。プレロード人力１０４へ呈示される値はデ
ータ選択回路１０８への制御入力１１４の値によって決
められる。制御入力１１４へ供給される値はフリップフ
ロップ９４のＱの出力である。

デジタル単安定回路６０を作動させるために、一定のオ
フ時間値がインターフェイス回路８０を通してオフ時間
ラッチ１１０にロードされる。最短のオン時間値はイン
ターフェイス回路８０を通してオン時間ラッチ１１２に
ロードされる。適切な値が上述したようにレジスタ５８
．７８にもロードされる。これら値をオフ時間ラッチ１
１０およびオン時間ラッチ１１２にロードすることによ
り初期作動パラメータが一度設定されると、界磁巻線５
０に流れる電流の制御が始まる。

−ｍに、デジタル単安定回路６０はＯＮ状態で作動し、
フリップフロップ９４のＱ出力端子は信号線６２に論理
値Ｏを供給する。これは電流が界磁巻線５０に流される
ことを示す。抵抗５４の両端間の電圧で分かるように、
界磁巻線５０の電流が基準値まで上がると、コンパレー
タ６４の出力は論理値０から論理値ｌへ状態を切り換え
る。第５図について後述するように、これはデジタル単
安定回路６０の出力（フリップフロラ１９４の出力Ｑに
よって表される）をＯＦＦ状態に切り換え、そしてオフ
時間ラッチ１１０にロードされた値によって決定された
時間カウンタ１００がクロックサイクルを計数する間遅
延が起こる。カウンタ１００はオン時間ラッチ１１２の
値をロードし、そして信号線６２での出力はオン時間ラ
ッチ１１２に貯えられた値で定められる期間ＯＮ状！（
論理値０）に戻る。この期間後にデジタル単安定回路６
０はその初期状態に戻る。

第５図のタイミング図はデジタル単安定回路６０の動作
を例示する。この例示のため、オフ時間ラッチ１１０ヘ
ロードされた値が１２であり、そしてオン時間ラッチ１
１２ヘロードされた値が３である例を示す。

時点ｔ。以前では、フリップフロップ９４の出力Ｑは低
く、これはＩ］ブリッジ５２がＯＮ状態で作動されるべ
きことを示す。この値は、制御入力端子１１４にも存在
し、オフ時間ラッチ１１０に現在貯えられている値をプ
レロード入力端子１０４に提供させる。上述したように
、カウンタ１００の値は０であり、そしてＣＡＲＲＹ出
力１０２の論理値は１である。

第５図に示したように、クロック信号ＣＫの立ち上がり
で全てのトランジスタはオンにされる。

信号ＣＩＩＲＲＥＮＴ　　５ＥＮＳＥが論理値０である
限り、デジタル単安定回路６０は上述したように不足状
態に留る。

上述したように、抵抗５４の両端間の電圧がＤ／Ａ変換
器７２によって発生された基準レベルよりも高くなると
、コンパレータ６４は論理値１を発生する。これは信号
ＣＩＩＲｆｔＥＮ丁５ＥＮＳＥを高レベルにさせ、同様
に信号ＬＯＡＤ　　ＥＮＡＢＬＥも高レベルにさせる。

クロック信号ＣＫの次の立ち上がりは時点ｔ、　ｏで起
こり、この時点上〇でフリップフロラ１９４のＱ出力は
高レベルになりかつ信号ＬＯＡＤ　　ＥＮ＾［ＩＣＥは
低いレベルに戻る。非Ｏ値がカウンタ１００にロードさ
れたので、ＣＡＲＲＹ出力も低レベルになる。Ｑの値が
変わったので、データ選択回路１０８の制御入力端子１
１４での値も変わり、オン時間ラッチ１１２中の値をプ
レロード入力端子１０４に提供される。

Ｑが高レベルになると、Ｉ−ｉブリッジ５２中のトラン
ジスタ・スイッチはターン　オフされ、そして電流はも
はや電源から界磁巻線５０へ供給されない。界磁巻線５
０の電流が装置中に存在するどんなインピーダンスのＬ
／Ｒ時定数に応じて減少するので、信号ＣＵＲＲＥＮＴ
　　５ＥＮＳＥの値は時点ｔ。後のどこかで低レベルに
なる。第５図において、信号ＣＵＲＲＥＮＴ　　５ＥＮ
ＳＥは時点ｔ。とｔｌの間で低レベルになると示されて
いるが、この事象は数クロック・サイクル後にも起こる
かもしれない。

時点ｔ０でオフ時間ラッチ１１０の値がカウンタ１００
にロードされたので、カウンタ１００は時点ｔ、で起こ
る次のクロック・サイクル中そのような値からカウント
ダウンを開始する。この例では、数１２がオフ時間ラッ
チ１１０に収容されたので、カウンタ１００は時点ｔ１
２でＯに達するまでカウントダウンし続ける。時点ｔｌ
＋において信号ＣＡＲＲＹは高レベルになり、これはア
ンド・ゲ−ｌ−９６の出力を高レベルにさせる。これは
信号ＬＯ＾Ｄ　　Ｅ）ＩＡＢＬＥを高レベルにさせる。

この時点ｔでオン時間ラッチ１１２０内容がプレロード
入力端子１０４に呈示されるゆ 時点上〇では、オン時間ラッチ１１２がらの値はカウン
タ１００にロードされがっＣＡＲＲＹ出力が低レベルに
なる。これは信号ＬＯ＾Ｄ　　ＥＮＡＢＬＥも低レベル
に駆動する。アンド・ゲート９６の出力が先のクロック
・サイクルの量論ＦＩＪ、値またったので、フリップ　
フロップ９４の出力Ｑは時点ｔ１３で低レベルになり、
これはデータ選択回路１０８をスイッチさせかつオフ時
間ラッチ１１０の内容を再びプレロード入力端子１０４
に提供させる。

上述したように、この例ではオン時間ラッチ１１２の内
容は３だった。従って、カウンタ１００はＯになる前に
３クロツク・サイクル計数する。

時点ｔｌｓで信号ＣＡＲＲＹは高レベルになる。信号Ｃ
ＩＩＲＲＥＮＴ　　５ＥＮＳＥが低レベルであるので、
もはや状筈変化は起こらずかつデジタル単安定回路は不
動作状態のよ）である。

以上の説明から分かるように、デジタル単安定回路６０
は一定のオフ時間の間ＦＭモードで作動する。検知され
た電流が充分大きくなる時にはいつでも、信号線６２に
！３ける出力は、界磁巻線５０へ供給される電流がオフ
時間ラッチ１１０に貯えた値で定まる一定時間の間ター
ン・オフされるべきであることを示す。フリップ　フロ
ップ９４は、原状層へ切り換わりかつオン時間ラッチ１
１２の値で定まる時間の間原状態に留る。オン時間ラッ
チ■１２に貯えた値をカウンタ１００が計数し終えるま
で、コンパレータ６４から出力された値はデジタル単安
定回路６０の動作に同等影響しない。信号ＣｔｌＲＲＥ
ＮＴ　　５ＥＮＳＥは高レベルになっても時点ｔｏｙま
でデジタル単安定回路６０の不動作状態に影響し得ない
。

デジタル単安定回路６０をオーブン　ループモードで作
動するために、論理値ｌが信号線７４にそして論理値Ｏ
が信号！７６に供給される。これはゲート６６の出力を
論ＦＪ値１にさせ、コンパレータ６４の出力とは無関係
に信号ＣＵＲＲＥＮＴ　’５ＥＮＳＥを論理値１にさせ
る。この状態では、デジタル単安定回路６０は時点ｔ０
とｔ１７の間では上述したのと全く同じ動作をする。し
がしながら、時点ｔ１７では信号ＣＵＲＲＥＮＴ　　５
ＥＮＳＥが高レベルになることにより再び時点上〇で始
まる事象シーケンスをたゾちに再トリガする。この動作
サイクルはデジタル単安定回路６０がオープン・ループ
・モード動作中である限り何回も繰り返される。以上の
説明から分かるように、カウンタ１ｏｏが０になる毎に
、次の値がプレロード入力端子１０４を通してロードさ
れる前に１サイクルの遅れが生じる。

従って、オープン・ループ制御サイクルの期間は１＋オ
フ時間ラッチ１１０に貯えた値＋１トオン時間ラッチ１
１２に貯えた値に等しい。

オン時間ラッチ１１２に貯えた値によって提供される最
短オン時間の制御サイクルは、スイッチング　ノイズに
よるコンパレータ６４の偽トリガを防止するのを助ける
。大抵のスイッチング・ノイズは、界磁巻線電流がオン
またはオフにスイッチされた直後に起きる。電流スイッ
チ・オフ時に、カウンタ１００はオフ時間ラッチ１１０
に供給された値からカウントダウンされそして偽ノイズ
は阿等影響しない。電流が界磁巻線５０に供給された直
後にノイズは普通、偽スイッチングを起こさせるが、上
述したようなオン時間遅れにより最短オン時間中に起き
るスイッチング・ノイズはデジタル単安定回路６０の動
作に影響しない６廃業者には分かるように、オフ時間ラ
ッチ１１０およびオン時間ラッチ１１２を使用して一定
オフ時間および最短オン時間を表す値を記憶させること
により種々の状態に適きするように制御回路装置の動作
パラメータを調節させる。もしスイッチング周波数があ
まりにも低すぎて可聴範囲に入′らないならば、オフ時
間ラッチ１１０に貯えられる値は減少させられる。これ
はスイッチング周波数を高くすることになる。オープン
・ループ・モードで使用されるべきデユティ・サイクル
はオフ時間ラッチ１１０とオン時間ラッチ１１２に貯え
られた相対値で完全に決められる。コンピュータ制御の
下でこれら値を変えることにより大体どんな所望値の周
波数やデユティ・サイクルも得ることができる。

デジタル単安定回路６０を含む上述の制御回路装置を使
用してどんな数の界磁巻線を持つステッパ電動機も制御
できる。第３図に示したような制御回路装置は各界磁巻
線毎に使用される。同じ制御回路装置を使用して他の型
式の電動機も同様に制御できる。例えば、成る種のステ
ッパ電動機は、界磁巻線に流れる電流の方向を制御する
ために、１、＋ブリッジの代りに電源に接続されたセン
ター・タンプを持つ界磁巻線を使用する。そのようなス
テッパ電動機でもまたＰ　Ｗ　Ｍ　Ｎ流制御を使用でき
、そして上述した利点を有する上述のデジタル単安定回
路を使用できる。Ｈブリッジを界磁巻線と直列の単一の
スイッチで置き換えることにより普通の直流電動機用電
流コントローラとして上述の制御回路装置を使用できる
。

この発明をその望ましい実施例について図示しかつ詳し
く説明したが、この発明の精度および範囲を外れること
なく形態や細部を種々変更できることは当業者には理解
されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はステッパ電動機およびその従来の制御″５ｉ１
回路装置を示すブロック図、第２図はＨブリッジの回路
図、第３図はこの発明に係る電動機コントローラのブロ
ック図、第４図はこの発明で使用するのに適したデジタ
ル単安定回路のブロック図、そして第５図は第４図の単
安定回路の動作を例示するタイミング図である。 図において、１０はステッパ電動機の電機子、５０はス
テッパ電動機の界磁巻線、５４は界磁巻線電流検知用抵
抗、６４はコンパレータ、６０はデジタル単安定回路、
５６は制御ロジック、９４はフリップフロップ、１００
はカウンタ、１０８はデータ選択回路、１１０はオフ時
間ラッチ、１１２はオン時間ラッチである。 手続補正書 平成

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電動機巻線を流れる電流のレベルを検知するステッ
   プと、 前記電動機巻線電流レベルが予め選ばれたレベルに達す
   ると、選ばれた第１の期間の間巻線電流の供給をスイッ
   チ・オフするステップと、 前記第１の期間の後で選ばれた第２の最短期間の間前記
   巻線電流の供給をスイッチ・オンするステップと、 これら検知ステップおよびスイッチ・ステップを連続的
   に繰り返すステップと、 を含み、 タイマを使用して前記第１の期間および前記第２の期間
   を測定し、これら期間を表わす数が前記タイマで呼び出
   されるレジスタに変化自在に記憶される電動機巻線電流
   の制御方法。 ２、タイマはカウンタであり、レジスタに記憶される数
   は第１の期間および第２の期間に相当する所望数のクロ
   ック・サイクルを定める請求項１記載の電動機巻線電流
   の制御方法。 ３、第１の期間および第２の期間に相当する遅れ時間を
   計数するために、カウンタはレジスタの内容が交互にロ
   ードされる単一のカウンタである請求項２記載の電動機
   巻線電流の制御方法。 ４、電動機巻線を流れる電流のレベルを検知するステッ
   プと、 前記電動機巻線電流レベルが予め選ばれたレベルに達す
   ると、選ばれた第１の期間の間巻線電流の供給をスイッ
   チ・オフするステップと、 前記第１の期間の後で選ばれた第２の最短期間の間前記
   巻線電流の供給をスイッチ・オンするステップと、 これら検知ステップおよびスイッチ・ステップを連続的
   に繰り返すステップと、 止めモードで動作すべきことを示す制御信号を受けた時
   に、前記巻線電流レベルがその実際値と無関係に前記予
   め選ばれたレベルよりも高い状態に検知電流レベル報知
   器をするステップと、を含み、 これにより、各スイッチ・オン・ステップの完了直後に
   次のスイッチ・オフ・ステップが起こる電動機巻線電流
   の制御方法。 ５、タイマを使用して前記第１の期間および前記第２の
   期間を測定し、これら期間を表わす数が前記タイマで呼
   び出されるレジスタに変化自在に記憶される請求項４記
   載の電動機巻線電流の制御方法。 ６、タイマはカウンタであり、レジスタに記憶される数
   は第１の期間および第２の期間に相当する所望数のクロ
   ック・サイクルを定める請求項５記載の電動機巻線電流
   の制御方法。 ７、第１の期間および第２の期間に相当する遅れ時間を
   計数するために、カウンタはレジスタの内容が交互にロ
   ードされる単一のカウンタである請求項６記載の電動機
   巻線電流の制御方法。 ８、電動機巻線を流れる電流を検知するためのセンサと
   、 このセンサに接続され、前記電動機巻線電流が予め選ば
   れたレベルよりも大きいかどうかを知らせる第１の信号
   を発生するためのコンパレータと、第１の期間および第
   ２の期間を測定するためのタイマと、 このタイマおよび前記コンパレータに接続され、前記第
   １の信号が発生される時に、 前記第１の期間の間第２の信号を発生し、この第２の信
   号に少なくとも前記第２の期間の間第３の信号が後続す
   るようにする制御回路と、 前記第２の信号および前記第３の信号に応答して前記電
   動機巻線への電流の供給を切り換え、その場合に前記第
   ２の信号が発生される時には前記電流供給をスイッチ・
   オフするが、前記第３の信号が発生される時には前記電
   流供給をスイッチ・オンするための手段と、 前記電動機巻線電流がその実際のレベルとは無関係に前
   記予め選ばれたレベルよりも大きいことを知らせるレベ
   ルに前記第１の信号を選択的にする手段と、 を備え、 これにより、前記制御回路は前記第２の期間の終了直後
   に前記第２の信号を再び発生する電動機巻線、電流の制
   御装置。 ９、電動機巻線を流れる電流を検知するためのセンサと
   、 このセンサに接続され、前記電動機巻線電流が予め選ば
   れたレベルよりも大きいかどうかを知らせる第１の信号
   を発生するためのコンパレータと、第１の期間および第
   ２の期間に相当する値を保持するための第１のレジスタ
   および第２のレジスタと、 前記第１の期間および前記第２の期間を測定するための
   タイマと、 このタイマおよび前記コンパレータに接続され、前記第
   １の信号が発生される時に、 前記第１の期間の間第２の信号を発生し、この第２の信
   号に少なくとも前記第２の期間の間第３の信号が後続す
   るようにする制御回路と、 前記第２の信号および前記第３の信号に応答して前記電
   動機巻線への電流の供給を切り換え、その場合に前記第
   ２の信号が発生される時には前記電流供給をスイッチ・
   オフするが、前記第３の信号が発生される時には前記電
   流供給をスイッチ・オンするための手段と、 を備えた電動機巻線電流の制御装置。 １０、タイマはカウンタであり、このカウンタは、第２
   の信号が発生される時に第１のレジスタに保持された値
   に比例する多数のクロック・サイクルを計数しかつ第３
   の信号が発生される時に第２のレジスタに保持された値
   に比例する多数のクロック・サイクルを計数する請求項
   ９記載の電動機巻線電流の制御装置。 １１、第１のレジスタおよび第２のレジスタ値は、これ
   らレジスタに接続されたデジタル・プロセッサで変えら
   れる請求項９記載の電動機巻線電流の制御装置。 １２、カウンタと、 このカウンタのプレロード入力端子に選択的に接続され
   る第１のレジスタおよび第２のレジスタと、 メモリ素子と、 前記第１のレジスタおよび前記第２のレジスタのうちの
   一方を選択して前記プレロード入力端子に接続するため
   のレジスタ選択器と、 少なくとも第１の状態および第２の状態を持つ入力信号
   と、 この入力信号が前記第１の状態に在る時に、前記第１の
   レジスタから前記カウンタへ第１の値をロードし、前記
   カウンタに前記ロード値から０までカウントダウンさせ
   、かつ前記メモリ素子を第１の状態にセットし、また前
   記カウンタが０に達した時に、前記メモリ素子を第２の
   状態にセットし、前記第２のレジスタから前記カウンタ
   へ第２の値をロードし、かつ前記カウンタに前記第２の
   値から０までカウントダウンさせる論理手段と、を備え
   、 前記カウンタが前記第２の値から０までカウントダウン
   した後まで前記入力信号の状態が無視される制御信号発
   生装置。 １３、メモリ素子がＪＫフリップフロップである請求項
   １２記載の制御信号発生装置。