JPH0398496A

JPH0398496A - ステップモーターの制御方法

Info

Publication number: JPH0398496A
Application number: JP14753290A
Authority: JP
Inventors: Jean-Charles Sarbach; ジャン‐シャルル　サルバシュ; Daniel Virey; ヴィレーダニエル
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1991-04-24
Also published as: DE69017269D1; ES2071794T3; DE69017269T2; EP0402220B1; EP0402220A1

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，ステップモーターを制御する方法に関し、特
に，この種のモーターに、減速機を組み合わせたものに
関するが、それに限定されるものではない．〔従来の技術〕直流電源から供給される電圧をクロック信号で断続させ
て，ステップモーターの捲線あるいは位相に供給するこ
とは公知である．パルス幅を規制することにより，捲線
の一定電流の制御が行われる．〔発明が解決しようとする課題〕ステップモーターは，正しい条件で使用すれば，その回
転子の位置を常に知ることができるので、直流モーター
と位置検出器とを組み合わせた装置に代えて，効果的に
使用できる．しかし、自動車用の機器に適用するには，直流電圧の変
動、温度変化、振動など、難かしい条件があるので、ス
テップモーターは余り使用されていない．本発明は、この問題を解決する手段を提供することを目
的とする．〔課題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、本発明は、以下のとおりに
構成される．ステップモーター（ＭＰ）の捲線（Ｅｌ）　（Ｅ２）に
、制御回路（ＣＣ）及び電源回路（ＣＰ）を通して，ク
ロック信号でチョップされた直流電圧（ＶＢ）を供給し
、作動回路（ＲＩＯ）　（Ｒ２０）　（０１０）　（０
２０）により、電源回路（ＣＰ）を介して捲線に供給さ
れる電流値を、制御回路にフィードバックさせるように
したステップモーターの制御方払において、クロック信号でチョップされ、フィルタを通した電圧の
変化量を、制御回路（ＣＣ）と捲線（Ｅｌ）　（Ｅ２）
との間に接続された導ｌｉＡ（Ｃ２１）　（Ｃ２２）　
（Ｐ２１）（Ｐ２２）の中，少なくとも１つの導線にお
ける電流値によって監視することを特徴とするステップ
モーターの制御方法．上記の方法において、制御回路と電源回路との間に接続
された導線（Ｃ２１）　（Ｃ２２）の少なくとも一方に
よって、電圧の変化量を監視するようにしてもよい．この場合、電源回路と捲線（Ｅｌ）　（Ｅ２）との間に
接続された導線（Ｐ２１）（Ｐ２２）の少なくとも一方
によって，電圧の変化量を監視するようにしてもよい。

同じく、電源回路と捲線（Ｅ１）（Ｅ２）との間に接続
された導線（Ｐ２１）（Ｐ２２）の少なくとも一方によ
って、電圧の変化量を監視するようにしてもよい．ステ
ップモーター（ＭＰ）に減速機を付設して，ステップモ
ーターを減速するのがよい．フィルタを通した電圧の変化量を，閾値（ＶＳ）と比較
するようにしてもよい．この場合，閾値との比較を、ディジタル式で行なうのが
よい．また、閾値との比較結果を、論理型式で出力するのがよ
い，〔作用〕ステップモーター（ＭＰ）の位相を決める捲線（Ｅ１）
（Ｅ２）に、クロック信号でチョップされた直流電圧（
ＶＢ）を、制御回路（ＣＣ）及び電源回路（ＣＰ）を介
して供給し、電源回路（ＣＰ）から捲線（Ｅｌ）　（Ｅ
２）に供給される実効電流値を、作動回路により制御回
路（ＣＣ）にフィードバックさせる。実効電流値は、ク
ロック信号によりチョップされた平均値である。

クロック信号でチョップされ、ローパスフィルタを通っ
た電圧の変化量を，制御回路（ＣＣ）と捲線（Ｅ１）（
Ｅ２）との間に接続された導線の少なくとも１つにおい
て監視することにより、ステップモーターの同期運転の
狂いを知ることができる。

〔実施例〕

第１図は，本発明を実施する２極式ステップモーター減
速機のブロック図である。

第ｌ図において、２個の捲線又は位相（Ｅｌ）（ＩＥ２
）を備える２極式ステップモーター減速機（ＭＰ）は、
電池からの直流電圧を連続して供給されている電源回路
（ＣＰ）によって制御される。電源回路（ＣＰ）は，制
御回路（ＣＣ）によって制御され、制御回路（ＣＣ）に
は、２種の論理入力信号、すなわちモーター減速機の作
動を制御する信号（ＥＮ）と、回転方向を決定する信号
（ＤＩＲ）とが入力する．信号（ＣＬＫ）は，クロック形式の信号で、モーター減
速機（ＭＰ）に実行させるべき指令のステップ番号を示
すもので，制御回路（ＣＣ）に供給されて，フィードバ
ック信号として作用する。

電源回路（ＣＰ）と制御回路（ＣＣ）は、それぞれエス
・ジー・エス（Ｓ．Ｃ．Ｓ．）社製の型式番号Ｌ２９３
及びＬ２９７を使用し得る。

公知のように、電源回路（ＣＰ）には、少なくともｌ個
の抵抗を設ける。この実施例では，１対の抵抗器（ＲＩ
Ｏ）と（Ｒ２０）とを設け、捲線（Ｅ１）及び（Ｅ２）
に流れる電流を接地してある．したがって、抵抗器（Ｒ
ＩＯ）と（Ｒ２０）の端子電圧は，捲線の電流値を示す
。

この情報は，２本の導線（０１０）と（Ｄ２０）により
制御回路（ＣＣ）に伝送され、それぞれ導線（Ｃｌｌ）
と（Ｃ１２）．及び（Ｃ２１）と（Ｃ２２）を介して，
電源回路（ＣＰ）を制御する．電源回路（ＣＰ）は、捲
線（Ｅ１）に対して１対の導線（Ｐｌｌ）と（Ｐ１２）
により、また、捲線（Ｅ２）に対して１対の導線（Ｐ２
１）と（Ｐ２２）により、一定の制御電流を供給する。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は、それぞれ電池の電圧が１６ボ
ルト及び９ボルトである場合の、捲線電流の波形を示す
グラフである。両図において、縦軸は，捲線の励起の開
始を示す．第２Ａ図示の１６ボルトの場合は、電流がチョップされ
て、次に捲線が励起するまでに、電流の急速な立上りが
見られる。一方、第２Ｂ図示の９ボルトの場合は，制御
電流の立上り時間が長くなり，かつ、同じ捲線の新たな
励起までの時間間隔が，いくらか長くなる。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は、正常作動で、ステップモータ
ー減速機に所要の同期性がある場合である．この場合、
指令されたステップ番号は、実行されたステップ番号に
一致する。

ステップモーター減速機が、たとえば、なんらかの理由
で、同期性が失われたり、ステップが欠落した等の、故
障がある場合には、制御電流の波形は、はるかに密に圧
縮されたものになる。

本発明者は、そのようなステップモーター減速機の故障
が生じたときには、位相電流の波形が、質的及び量的に
変化することに注目した．本発明者は，実験により、制
御回路（ＣＣ）の出力と電源回路（ＣＰ）とを結ぶ導線
（Ｃ２１）と（Ｃ２２）である制御導線間の電位差を測
定した．全く予期しなかったことであるが，この信号を
適宜に処理することにより、ステップモーターの故障を
確認する手段として使用でき、さらに、その故障の発生
時点を示す論理型式の信号を出力させることもできるこ
とが分かった。このシステムは、第１図の下部に示して
ある。

このシステムでは．　ＮＯＴ−八ＮＯ回路（１）の入力
端子（旧）と（Ｂ２）とを、導線（Ｃ２１）と（Ｃ２２
）にそれぞれ接続してある。ＮＯＴ−ＡＮＤ回路（１）
は、導線（Ｃ２１）と（Ｃ２２）に現出した信号の電位
差に等しい論理和を出力し、それらの電位は、ＮＯＴ−
ＡＮＤ回路によりピーク値を制限され、論理反転される
。

第３Ａ図は，電池の電圧が工６ボルトで，ステップモー
ターが正常な同期運転をしている場合・；１つの捲線の
励起時におけるＮＯＴ−ＡＮＤ回路の出力信号の波形を
示すグラフである．故障が生じると、ＮＯＴ−ＡＮＤ回路の出力は、第３Ｂ
図に示すように変化し、特に、ＮＯＴ−ＡＮＤ回路の出
力が，より長い時間チョップされる期間（Ｐ３Ｂ）を生
じる．ＮＯＴ−ＡＮＤ回路の出力信号は，ローバスフィルタ（
３）に入力する。ローパスフィルタ（３）は、抵抗（３
０）とコンデンサ（３ｌ）で構成してあり、負の供給電
圧（Ｖ−）を論理回路に導入する。

第４Ａ図は、第３Ａ図の正常運転時における臼−パスフ
ィルタの出力信号を示す。モーターの捲線（Ｅ２）の励
起開始時に、コンデンサ（３１）の端子電圧は、急速に
増加する。次いで，端子電圧は、クロック信号によって
変調されて漸減し、捲線が再度励起される時期における
低電圧値まで減衰する。

これと対無的に（これが本発明の基本的な考え方である
），ステップモーターが置障した場合には，第４Ｂ図に
示すように、ローパスフィルタ（３）からの電圧は、同
様に増加し、ついでより急速に減少し，第３Ｂ図の期間
（Ｐ３Ｂ）において再度増加する。それに続いて、故障
による不安定さと等しい供給電圧のチョッピングと対応
する、比較的不安定な変化が生じる。

正常な同期運転におけるローパスフィルタ（３）の出力
信号の下限レベルを限定する閾値（ＶＳ）を設定するこ
とができるが、ステップモーターが故障すると、出力信
号は、それよりも低位まで低下する。このことは、下眼
値（ＶＳ）を，モーター減速機の正常な運転条件の下で
，ステップモーターに要求される特別な適用条件の要件
に合わせて設定し得ることを示している。

第５図は，同期運転時と、モーターの１つの捲線におけ
る同期が失われた時とを，連続させて示したものである
．第５図（Ａ）は、ＮＯＴ−ＡＮＤ回路（１）からの出力
を示す。同（Ｂ）は、クロック信号（チョッピング用で
はなく、ステップモーター制御用）で、各捲線は．各ク
ロックのステップごとに励起される．第５図（Ｃ）は、
閾値電圧（ＶＳ）で設定されたコンパレータの出力を示
し，ステップモーターの同期性が失われた時期には、低
レベルになっている。

第１図に戻って，コンパレータ（５）は、抵抗器（５１
）を備え，これは，抵抗器（５２）を組み合わせた差動
増幅器（５０）のプラス側入力端子に接続されている．
ａ増幅器（５０）のマイナス側入力端子は，固定値の抵
抗器（５３）と可変抵抗器（５４）で構成される分圧器
と、コンデンサ（５５）に接続してある。可変抵抗器（
５４）は、前述の閾値電圧（ＶＳ）を差動増幅器（５０
）のマイナス入力端子に入力させる。

第６図は、第１図の示回路の変形例を示すブロック図で
ある．この実施例では、２個の入力線（Ｂ１）と（Ｂ２
）を、電源回路（ＣＰ）と捲ａ　（Ｅ２）とを結ぶ導１
ｉＡ（Ｐ２１）と（Ｐ２２）にそれぞれ接続して、それ
らをＮＯＴ−ＡＮＤ回路（１）に接続してある。

前述のように．　ＮＯＴ−ＡＮＤ回路（１）は，導線（
Ｐ２１）と（Ｐ２２）とに現出する信号の論理和、すな
わち、ＮＯＴ−ＡＮＩ）回路によって、位相を限定され
論理反転された、それらの電位差を出力する。この回路
（１）からの信号は，前述と同じ手法によって処理され
る。

従来技術では、制御回路（ＣＣ）を制御するには、たと
えばマイクロプロセッサ（ＵＣＴ）を使用して，信号（
ＥＮ）と（ＤＩＲ）を供給し、かつ、制御回路（ＣＣ）
により指令されるステップを示すクロック信号（ＣＬＫ
）の送受信なするようにしている。

本発明の方法によると、コンパレータ（５）の出力信号
として、故障発生を示す信号（ＤＥＦ）を入力させるこ
とによって、ステップモーター（ＭＰ）がステップを実
行していないことを認識できる。

本発四の方法によると，自動車用として，たとえば，振
動、電池電圧や温度の大幅な変化等の難しい環境に対し
て、従来は、きわめて問題が多かったステップモーター
、特にステップモーター減迷機の使用適性を高めること
ができる。本発明によれば、ステップモーター又はステ
ップモーター減連磯を，上記のような環境で使用するこ
とが可能になる。

さらに，本発明によれば，モーター減速機によって制御
される部材の移＠量を，制御中の部材が動きを止められ
ている際、減速機があることにより、正確に制御するこ
とができる．ＴＩＡ在の段階で確証はできないが、モー
ター減速機とか他のある理由によってもたらされるこの
種のオーバーランがあるということは、本発明による装
置の作動において役割を果たしていると思われる。

また，使用に際し、２極ステップモーター減速機の２つ
の制御ラインだけは、監視されなければならない。勿論
，この種のステップモーター減速機の４つすべての制御
ラインを監視することは可能である．本発明は、例えば監視される制御ラインの数を増すこと
により、２つ以上の巻線を有するステップモーター減速
機にも適用できる。

〔発明の効果〕

（ａ）ステップモーターの運転に際して、同期の狂いを
，即時的に検知することができる。

（ｂ）特に、自動車に適用した場合に、振動、電源電圧
や温度の変化等に影響されず、正確な同期運転を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は，本発明による２極ステップモーター減速機の
制御システムのブロック回路図、第２Ａ図及び第２Ｂ図
は、２種の異なる供給電圧に対する捲線の電流変化を示
すグラフ，第３Ａ図及び第３Ｂ図は、正常な同期運転時
と，ステップモーターが故障したときの，本発明システ
ムのある個所における電圧変化を示すグラフ、第４Ａ図
及び第４Ｂ図は、正常な同期運転時と、ステップモータ
ー減速機が故障したときの、本発明システムの他の個所
における電圧変化を示すグラフ，第５図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の作動の全般モードを
示すグラフ、第６図は、第１図示の回路の変形例を示すブロック図で
ある．（　１　）ＮＯＴ−ＡＮＤ回路　　（３）ローバスフィ
ルタ（３０）抵抗器　　　　　（３１）コンデンサ（５
）コンパレータ　　（５１）　（５２）　（５３）抵抗
器（５４）可変抵抗器　　　（５５）コンデンサ（ＣＣ
）制御回路　　　　（ＣＰ）電源回路（ＭＰ）ステップ
モーター減速機（ＲＩＯ）　（Ｒ２０）抵抗器　　（Ｅｌ）（ｌＥ２）
捲線（Ｃｌ　１）　（Ｃ１２）　（Ｃ２１）　（Ｃ２２
）　（Ｄ　１０）　（Ｄ２０）導線（ＶＢ）電池電圧（ＥＮ）ステップモーター制御信号（ＤＩＲ）回転方向指定信号（ＣＬＫ）クロック信号　（ＤＥＦ）故障発生信号手続
補正書，ヵ．，平成２年９月γ日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステップモーター（ＭＰ）の捲線（Ｅ１）（Ｅ２
）に、制御回路（ＣＣ）及び電源回路（ＣＰ）を通して
、クロック信号でチョップされた直流電圧（ＶＢ）を供
給し、作動回路（Ｒ１０）（Ｒ２０）（Ｄ１０）（Ｄ２
０）により、電源回路（ＣＰ）を介して捲線に供給され
る電流値を、制御回路にフィードバックさせるようにし
たステップモーターの制御方法において、クロック信号でチョップされ、フィルタを通した電圧の
変化量を、制御回路（ＣＣ）と捲線（Ｅ１）（Ｅ２）と
の間に接続された導線（Ｃ２１）（Ｃ２２）（Ｐ２１）
（Ｐ２２）の中、少なくとも１つの導線における電流値
によつて監視することを特徴とするステップモーターの
制御方法。
（２）制御回路と電源回路との間に接続された導線（Ｃ
２１）（Ｃ２２）の少なくとも一方によつて、電圧の変
化量を監視することを特徴とする請求項（１）記載のス
テップモーターの制御方法。
（３）電源回路と捲線（Ｅ１）（Ｅ２）との間に接続さ
れた導線（Ｐ２１）（Ｐ２２）の少なくとも一方によつ
て、電圧の変化量を監視することを特徴とする請求項（
１）記載のステップモーターの制御方法。
（４）電源回路と捲線（Ｅ１）（Ｅ２）との間に接続さ
れた導線（Ｐ２１）（Ｐ２２）の少なくとも一方によっ
て、電圧の変化量を監視することを特徴とする請求項（
１）〜（３）のいずれかに記載のステップモーターの制
御方法。
（５）ステップモーター（ＭＰ）に減速機を付設して、
ステップモーターを減速することを特徴とする請求項（
１）記載のステップモーターの制御方法。
（６）フィルタを通した電圧の変化量を、閾値（ＶＳ）
と比較することを特徴とする請求項（１）記載のステッ
プモーターの制御方法。
（７）閾値との比較を、ディジタル式で行なうことを特
徴とする請求項（６）記載のステップモーターの制御方
法。
（８）閾値との比較結果を、論理型式で出力することを
特徴とする請求項（６）記載のステップモーターの制御
方法。