JPH1019598A - ステッピングモータ式計器の駆動装置 - Google Patents

ステッピングモータ式計器の駆動装置

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JPH1019598A
JPH1019598A JP8169740A JP16974096A JPH1019598A JP H1019598 A JPH1019598 A JP H1019598A JP 8169740 A JP8169740 A JP 8169740A JP 16974096 A JP16974096 A JP 16974096A JP H1019598 A JPH1019598 A JP H1019598A
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    • 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
    • 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
    • H02P8/36Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定データを演算処理し指示角信号に変換出
力する処理手段において求めた指示角データに対して、
測定量の変化に対応するデータ変化が大きい場合はステ
ッピングモータへの更新信号に遅延を与え、回転マグネ
ットの追従が確実に行われるようにし脱調しにくくす
る。 【解決手段】 測定量に対応したデジタル信号に基づい
てステッピングモータを駆動する駆動回路3,4を有
し、このステッピングモータの駆動軸端に固定した指針
9により、前記測定量に対応した文字板7上の目盛8を
指示して前記測定量を表示するステッピングモータ式計
器6であって、前記測定量に対応したデジタル信号を入
力し、所定の周期にて指示角データに変換する処理手段
3と、この処理手段3での変換周期にて出力される連続
する前後の指示角データに対してその差を求めるととも
に、その差が所定値より大きい場合は前記所定値以下の
変化となるよう信号変換し連続する指示角データとして
出力する遅延手段4を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動コイル式ある
いは交差コイル式回転マグネット型等からなる電流計に
代ってデジタル制御の容易な計器ムーブメントとして用
いられ、たとえば、車輌用の走行速度やエンジン回転数
のごとき測定量をこれに比例した周波数信号入力に基づ
いて計測指示するステッピングモータ式計器の駆動装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にこの種の計器装置にあっては、計
器ムーブメントの駆動軸端に固着した指針を入力信号に
対応して回動し、計測する測定量を表す数字や目盛を施
した文字板との対比判読にて測定指示するよう構成され
る。
【0003】特に、ステッピングモータは、くし歯ヨー
クの歯数やその形成ピッチによってマグネットロータの
ステップ動作が決定し、円滑な回転動作を得るために
は、歯数を多くしてくし歯のピッチを微小にするかある
いは駆動信号により所謂マイクロステップ駆動する必要
があり、使用条件に応じたステッピングモータ本体の許
容できる大きさや駆動回路を含むコストによってそれら
の形態が選択される。
【0004】また、こうしたステッピングモータは、そ
の使用用途の如何にかかわらず小型であることが望まれ
ており、所謂PM型ステッピングモータが簡単な構成の
ため、ロータマグネットやくし歯ヨークの改良によって
使い易くなっている。
【0005】さらに、処理回路のデジタル化(マイクロ
コンピュータによる制御)に対して、パルス信号制御が
なされるこうしたステッピングモータは、指針による文
字板目盛との対比読み取りを行なう指示計器のムーブメ
ントとしても注目され、たとえば、自動車用の走行速度
計やエンジン回転計さらには検出信号のA/D処理によ
り燃料計や温度計にも利用が可能であり、特開昭61−
129575号,特開平1−223312号等にて開示
されているように実用化に向けての種々の提案がなされ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
計器装置のムーブメントとしてステッピングモータを用
いる場合、交差コイル式計器のようにコイル磁界の合成
ベクトル方向に回転マグネットが追従するベクトル追従
式と違って、多くは入力信号の所定周期毎の変化量を求
めこの変化量分ずつステップ駆動するものであり、回転
マグネットの磁極がくし歯ヨークのピッチ毎もしくはこ
のピッチ間のマイクロステップ処理によって駆動するた
め、たとえば電源スイッチオン時の回転マグネットの位
置を初期値(指示計器としては、文字板のゼロ位置に強
制復帰する等して起点初期化処理を行なう)としてこの
起点位置からの入力信号の増減分ずつステップ駆動する
構成が一般的である。
【0007】従って、計器装置への外部振動による回転
マグネットへの機械的影響によって本来起点からのステ
ップ駆動によって駆動制御された角度位置すなわちくし
歯ヨークと回転マグネットの磁極との正しい位置関係か
ら外れ、一ピッチ分角度ずれが生じる可能性もあり、一
旦こうした角度ずれ所謂脱調が発生すると電源の再投入
による起点初期化を行なわない限り本来の正しい角度位
置を示さず、常に脱調誤差分を含んだ角度にて指示して
しまう。
【0008】このような脱調現象は、前述した外部振動
等による機械的変動の他に、入力信号の変化に対して回
転マグネットが追従しないときにも発生する。すなわ
ち、ステッピングモータの回転マグネットに対するステ
ップ駆動トルクが構造的あるいは駆動電流制限等によっ
て大きく取れない場合、またそうした駆動トルクの限界
に対して入力信号の変化すなわち角速度が大きい場合に
回転マグネットが追従しきれず脱調が繰り返され結果と
して大きな角度誤差を生じてしまうという問題を有して
いる。
【0009】特に、ステッピングモータは、くし歯ヨー
クの歯のピッチに対応したステップ動作を基本として、
駆動信号波形の補正によって円滑性を得るようにしてい
るが、このような円滑性処理もあくまでくし歯ヨークの
極歯ピッチ間での円滑化にすぎず、ピッチオーバーでの
脱調はそのまま発生するため、測定量の変化が早くそれ
に伴う入力信号の変化が回転マグネットの追従限界を越
えて早いときにはステッピングモータの回転マグネット
が追従しきれず指示計器としての正確な指示特性が得ら
れない。
【0010】本発明は、測定データを演算処理し指示角
信号に変換出力する処理手段において求めた指示角デー
タに対して、測定量の変化に対応するデータ変化が大き
い場合はステッピングモータへの更新信号に遅延を与
え、回転マグネットの追従が確実に行われるようにし脱
調しにくくすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、測定量に対応
したデジタル信号に基づいてステッピングモータを駆動
する駆動回路を有し、このステッピングモータの駆動軸
端に固定した指針により、前記測定量に対応した文字板
上の目盛を指示して前記測定量を表示する計器装置であ
って、前記測定量に対応したデジタル信号を入力し、所
定の周期にて指示角信号に変換する処理手段と、この処
理手段での変換周期にて出力される連続する前後の指示
角信号に対してその差を求めるとともに、その差が所定
値より大きい場合は前記所定値以下の変化となるよう信
号変換し連続する指示角信号として出力する遅延手段を
備えることを特徴とする。
【0012】また本発明は、測定量に対応したデジタル
信号に基づいてステッピングモータを駆動する駆動回路
を有し、このステッピングモータの駆動軸端に固定した
指針により、前記測定量に対応した文字板上の目盛を指
示して前記測定量を表示する計器装置であって、前記測
定量に対応したデジタル信号Dを入力し、所定の周期に
て指示角データAに変換する処理手段と、この処理手段
にて出力された最新の指示角データAn+1 の前回の指示
角データAn に対する差ΔAを求め、この差ΔAが所定
値Cよりその絶対値において大きい場合、前記最新の指
示角データAn+1 を、その増減状態に応じて An+Cあ
るいは An−Cに書き換えて出力しかつこのデータを次
回の処理における前記前回の指示角データAn として順
次指示角データの更新出力をなす遅延手段を備えること
を特徴とする。
【0013】また本発明は、測定量に対応したデジタル
信号に基づいてステッピングモータを駆動する駆動回路
を有し、このステッピングモータの駆動軸端に固定した
指針により、前記測定量に対応した文字板上の目盛を指
示して前記測定量を表示する計器装置であって、前記測
定量に対応したデジタル信号Dを入力し、所定の周期に
て指示角データAに変換する処理手段と、この処理手段
にて出力された最新の指示角データAn+1 の前回の指示
角データAn に対する差ΔAn の変化率と、前回の指示
角データAn の前々回の指示角データAn-1 に対する差
ΔAn-1 の変化率とを求め、さらにこれら変化率の差が
所定値Xよりその絶対値において大きい場合、前記最新
の指示角データAn+1 を、その増減状態に応じて2An
−An-1+Kあるいは2An−An-1−K(ただし、0<
K=<X)に書き換えて出力しかつこのデータを次回の
処理における前記前回の指示角データAn として順次指
示角データの更新出力をなす遅延手段を備えることを特
徴とする。
【0014】また本発明は、前記遅延手段が、前記指示
角データAn の更新周期Tに対してそれよりも短い周期
T/m ( m は2以上の整数)にて、(An+1 −An )/
m =Bh ごとの分解ステップ処理を行い、かつBh+1 −
Bh の差の絶対値ΔBh が所定値Eよりも大きい場合、
前記指示データBh+1 を、その増減状態に応じて Bh+
Eあるいは Bh−Eに書き換えて出力しかつこのデータ
を次回の処理における指示角データBh として順次指示
角データの更新処理をなすことを特徴とする。
【0015】また本発明は、前記遅延手段が、前記指示
角データAn の更新周期Tに対してそれよりも短い周期
T/m ( m は2以上の整数)にて、(An+1 −An )/
m =Bh ごとの分解ステップ処理を行い、かつBh+1 −
Bh の差ΔBhの変化率およびBh−Bh-1 の差ΔBh-1
の変化率を求めこれら変化率の差が所定値Yよりも大き
い場合、前記指示データBh+1 を、その増減状態に応じ
て 2Bh−Bh-1+L あるいは2Bh−Bh-1−L(ただ
し、0<L=<Y)に書き換えて出力しかつこのデータ
を次回の処理における指示角データBh として順次指示
角データの更新処理をなすことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】計数手段2にて求められた測定量
はデジタル信号(デジタルデータ)Dとして、処理手段
3にて指示角データAn に変換され、遅延手段4によっ
て前記指示角データAn に対し最新の指示角データAn+
1 への変化差ΔAを求めこの差ΔAが所定値Cよりその
絶対値において大きい場合、また増加方向に変化してい
る場合、An+1 をAn+C に書き換えて出力しかつこの
データを次回の処理における指示角データAn として順
次指示角データを更新出力することにより、デジタルデ
ータDに対応する指示角データAがステッピングモータ
の回転マグネットの追従限界との関係にて設定した所定
値Cだけ増加してステップ駆動させ、確実な追従動作を
行なうことができる。
【0017】また、計数手段2にて求められた測定量は
デジタルデータDとして、処理手段3にて指示角データ
An に変換され、遅延手段4によって前記指示角データ
Anに対し最新の指示角データAn+1 への変化An+1−A
n=ΔAn の変化率と前回の変化An−An-1=ΔAn-1
の変化率を求め、これら変化率の差が所定値Cよりその
絶対値において大きい場合、また増加方向に変化してい
る場合、An+1 を2An−An-1+K(0<K=<C)に
書き換えて出力しかつこのデータを次回の処理における
指示角データAn として順次指示角データを更新出力す
ることにより、デジタル信号Dに対応する指示角データ
Aがステッピングモータの回転マグネットの追従限界と
の関係にて設定した前記の増加分(An-1, An, An+1
の増加率の関係にて最新の増加率が大きい場合にAn +
Cに近似した増加分だけ増加)だけ増加してステップ駆
動させ、確実な追従動作を行なうことができる。
【0018】さらに、遅延手段4は、指示角データAの
更新周期Tが大きい場合には、ステップ動作を円滑にす
る分割周期T/m にて更新し、かつこの分割周期T/m
ごとの指示データBに対してさらに前記同様の演算処理
もしくはゲート処理による遅延処理によってさらに円滑
性と脱調の防止が確実となる。
【0019】
【実施例】図1は、本発明の基本的構成を示すもので、
車輌用の速度計を例にとって説明すると、測定量である
走行速度に比例した周波数信号が入力端子1から入力さ
れると、計数手段2において入力信号の立上がりや立下
がりを検出してこれを所定のゲートタイムにてカウント
(ゲートタイム方式)するかもしくは別の高周波クロッ
ク信号を入力信号にてカウント(周期測定方式)し、刻
々と変化する走行速度をデジタルデータDとして算出す
る。
【0020】前記計数手段2にて求められた測定量は、
処理手段3にて所定の変換周期Tで指示角データAに変
換され、遅延手段4によって前記変換周期Tごとに前回
の指示角データAn と最新の指示角データAn+1 の差の
絶対値ΔAとその増減状態を求められる。
【0021】この差ΔAが、ステッピングモータの回転
マグネットの機械構造的あるいは駆動回路による駆動ト
ルクと追従限界との関係にて設定した所定値Cより大き
いとき、すなわち An+1−An=ΔA>Cのときで増加
方向に変化しているときは、遅延手段4はAn+1 =An
+Cの処理によって最新の指示角データAn+1 を決定し
出力する。
【0022】この出力データAn+1=An+Cは、次回の
更新時における前回時データAn として採用され、同様
の演算にて最新指示角データAn+1 との比較と更新が繰
り返される。
【0023】所定値Cは、ステッピングモータの回転マ
グネットが脱調を起すことなく容易に追従できる程度の
ステップ角度に設定してあり、従ってAn からAn+1へ
の変化が大きく実際の変化に合わせてデータ出力した場
合には回転マグネットが追従できず脱調するようなとき
でも遅延手段4における遅延処理によって脱調すること
のない駆動が可能となる。
【0024】こうした遅延処理駆動による指示角データ
Aの変化は、図2に示すように実際の測定量に対応した
デジタルデータDの変化に対して遅れた指示を与えるこ
とになるが、現実には通常の加速時や減速時における指
示計器指針の角速度が極端に大きくなることはなく、本
発明における遅延を含んだ指示も実走上での影響はほと
んどない。
【0025】以上説明してきた遅延手段4より遅延処理
された指示角データAは、出力手段5を介してステッピ
ングモータの2相励磁コイルに適宜の波形処理(マイク
ロステップ波形や位相変換)を行なって供給されこれに
よりステッピングモータ式計器6を駆動し、文字板7の
目盛8に対応した角度指示にて駆動軸端に固着した指針
9を回動するものである。
【0026】前記各手段は駆動回路として入力信号を適
宜処理しステッピングモータ式計器6を駆動するもので
あり、処理手段3は、計器指示特性を任意に設定して走
行速度を指示できるよう計数手段2や遅延手段4を含ん
でマイクロコンピュータにて構成することができ、計数
した前記デジタルデータDに対応した指示角データAを
記憶したメモリ(ROM)10を備え、所定の変換周期
にて前記デジタルデータDを取り込みこれに対応したメ
モリアドレスの指示角データAを読み出して出力するも
のである。
【0027】この処理手段3は、ここで説明する走行速
度計のような単一の指示計器駆動に対して処理速度の遅
い安価なICを用いる場合や、図示しない他の指示計器
たとえばエンジン回転計、燃料計、温度計、油圧計、電
圧計(これら指示計器は、全てをステッピングモータ式
計器としてもよいし、あるいは交差コイル式計器や可動
コイル式計器等の他の計器ムーブメントを併用してもよ
い)を同時に時分割駆動する場合に、走行速度計に割り
振られる処理周期が円滑な応答性を得るに不十分な処理
能力のものに有効である。
【0028】また、処理回路3のメモリ10への指示角
データAの記憶は、測定量に対応したデジタルデータD
のMINからMAXまでの前指示領域に対応して所望の
分解能を得るためのデータ数を持たせ、たとえば指示角
0度(MIN)から360度(MAX)に対して0.5
度単位の指示角データAを記憶させておき、デジタルデ
ータDに対応してこの記憶した指示角データAnを所定
の変換周期Tで読み出すものである。
【0029】遅延回路4は、処理回路3からの変換周期
Tで出力された指示角データAnに対し、たとえば前回
の指示角データA0から変換周期T後に出力される変化
した指示角データA1の差すなわち連続する前後の指示
角データの角度差ΔA=(A1−A0)を求め、この差
が所定値Cより大きいときはこの所定値CをA0に加え
て更新データとするとともに、さらに変換周期Tより短
い分割周期T/m(mは2以上の整数)毎にΔA/m相
当の角度データBhを順次出力する分割回路11と、こ
の分割回路11にて出力される分割周期T/m毎の指示
角データBに基づきステッピングモータ式計器6を駆動
するための2相の駆動信号に変換出力する電圧メモリ1
2とから構成され、ステッピングモータの2相の励磁コ
イルに加える電圧信号に変換する出力回路5を介して、
たとえば図2に示すような電圧信号を生成する。
【0030】ステッピングモータを駆動する信号波形は
そのくし歯ヨークの歯数やピッチによって任意の2相信
号を設定でき、360度の全指示角度に対応した全駆動
波形のデータを電圧メモリ12に記憶させておくことも
できるが、ここでは、ステッピングモータ式計器6のス
テッピングモータ駆動信号として360度を1/6した
60度分の電圧データを電圧メモリ12に用意し、この
データを各角度領域に展開使用する方式でメモリ容量を
軽減する構成をとっている。
【0031】すなわち、ステッピングモータ式計器6の
指針9(連結したマグネットロータ)の回動角360度
に対して2相式励磁コイルA,Bに加える駆動信号の電
圧波形は、図2に示すごとく、60度の角度内で略SI
N,COS波形の変化を呈し、この電圧波形にて各60
度の全角度領域a〜fに展開する。この展開処理はデジ
タルデータDの指示領域に対応した指示角データAによ
って判定すればよく、電圧メモリ12には60度を12
8分割した分解能の駆動電圧データV(0度に対するA
0から60度に対するA60まで60/128度の角度差
でデータを記憶)を記憶させておき、デジタルデータD
に対応してこの電圧データVを読み出すとともに指示角
領域b〜fのデジタルデータDに対しては、各指示領域
の判定とともに、その判定領域内における電圧データV
を電圧メモリ12から読み出し、その判定領域との組み
合わせで指示計器としての指示位置を求めることができ
る。
【0032】これについては、ステッピングモータはそ
のくし歯ヨークの歯が図2の各指示領域に少なくとも一
組づつ配置されていれば、マグネットロータの磁極位置
はその領域内での励磁位置に移動するだけであるため、
駆動信号が各指示領域にて異なるということではなく、
デジタルデータDに基づく指示領域の判定により、電圧
メモリ12から読み出す電圧データVを読み出せばよい
ということであり、たとえばデジタルデータDが指示角
150度に相当するとすれば、指示領域はcと判定し、
この領域内での30度相当のデータを電圧メモリ12か
ら読み出すことによって、駆動信号としては図2に示し
たようになる。
【0033】ここで、図2に示した駆動波形は、ステッ
ピングモータのくし歯ヨークのくし歯ピッチで決定する
機械的ステップ動作を所謂マイクロステップ駆動によっ
て円滑な動作を得るための典型的な近似波形であり、実
際にはSIN,COS波形はデジタル的な微細階段波形
となっており、そのマイクロステップのピッチは指示計
器にて指示する測定量の変化速度すなわち指針の角速度
と処理回路の処理能力にて設定される。
【0034】本出願人は、こうした基本的構成に基づい
て、具体的な指示計器の制作と特性の実験を行なってき
たが、こうしたステッピングモータ式計器6に用いる計
器ムーブメントとしてのステッピングモータ本体として
は、積層した2つの樹脂製ボビンに2相の駆動波形を通
電する励磁コイルを巻装し、各ボビンの上下にくし歯ヨ
ークを重ね、このボビンの積層体中空部にマグネットロ
ータを回転自在に軸支した周知の構造のPM型を用い
た。
【0035】各くし歯ヨークには、6本のくし歯を形成
し、これらを各相ごとに対向して位置合わせし、全周に
て24本のくし歯が並ぶようにしており、15度の機械
的ステップピッチを有し、図2にて示した指示領域a〜
fの各60度の角度範囲で4本のくし歯が対応する構成
とした。
【0036】処理回路3は、マイクロコンピュータにて
他の指示計器や警報表示等も同時に駆動処理する時分割
駆動をなすもので、ここでの走行速度計に割り振る変換
周期Tを16msecに設定し、デジタルデータDを様
々な角速度で変化させたときの、指針9の動きを観測し
た。
【0037】さらに遅延回路4における分割回路11で
の分割周期T/mの設定を、mの変更により段階的に行
い、こうして設定した分割周期T/mの下で角速度を変
化させ、デジタルデータDの急速な変化に対して脱調す
ることなく円滑に指針9が回動していることを確認し
た。
【0038】実際には、変換周期Tを16msecにて
仮設定するとともに、角速度ωを10度/secから1
080度/secな範囲で低速域10度/sec単位、
高速域100度/sec単位で変化させ、この条件下に
て16msecからこれより短い周期として1msec
単位で周期を増加設定し、指針9の回動円滑性を確認し
た。
【0039】結果、このように順次設定したいずれの角
速度においても、最終的安定指示値は脱調することなく
入力した指示データに対応する指示位置を示した。すな
わち、本発明による入力値の変化の大きさに対応した書
き換え補正のない、従来のような所定の更新周期のみに
よる更新処理では角速度が大きいときにはステッピング
モータ式計器6の可動部であるマグネットロータが追従
しきれず脱調していたものが、本発明の遅延処理を行う
ことによって若干の追従遅延は生ずるものの脱調するこ
となく正しい位置を指示することができたものである。
【0040】つまり、ステッピングモータの構造によっ
て機械的に追従不可能となり結果的に脱調してしまう角
速度すなわち測定量の変化をカウント計測した計数手段
2のデジタルデータDを処理手段3にて指示角データA
nに変換し、これを指示している状態にて遅延手段4に
より最新の指示角データAn+1 への変化=差ΔAが上
記の脱調する角速度相当の変化に対応して設定した所定
値Cよりその絶対値において大きい場合には、その変化
の増減方向の判定とともにAn+1 をAn+Cもしくは
An−Cに書き換えて出力しかつこのデータを次回の処
理における指示角データAnとして順次更新出力するこ
とにより、本来なら脱調してしまう角速度に対応する入
力データの変化に対して十分に追従可能な小さい変化分
である所定値Cだけの増減補正(遅延処理)を行うこと
で、脱調のない正確な指示動作が可能となった。こうし
た遅延処理による指示データの変化は、図3に示した変
化特性によっても説明される。
【0041】また、処理手段3の処理能力によって変換
周期Tが短くできない場合には、遅延手段4により更新
出力周期の分割処理を行うことで、さらに指示の円滑性
と脱調の防止が向上できる。
【0042】すなわち、変換周期Tが短くできない場
合、測定量の急速な変化に対する更新データの変化幅が
細かく分解できず大きく変化してしまうため、単純にA
n+Cの遅延処理を行ったとするとその遅延作用により
脱調は防げるものの追従がきわめて遅くなり、結果とし
てマグネットロータの次に入力される新たなデータ変化
に対しても同様の比較加算による遅延処理にて大きな遅
れが生じてしまう。このように変換周期Tに制限がある
ときには、本発明の分割回路11にて行う分割周期T/
mによる分割処理とこの分割周期T/m毎の同様の遅延
処理にて解消することが可能となる。
【0043】つまり、連続する前後の指示角データの差
(An+1 −An)をその分割数mで割った分割データB
hを求め、この分割にて通常の周期Tにおける遅延処理
と同様の処理を行うものであり、Bh+1 −Bhの差の
絶対値ΔBhが所定値Eより大きいときは通常周期Tで
の変化幅がきわめて大きいと判断し、その増減状態に応
じてBh+EあるいはBh−Eに書き換えて出力し」か
つこのデータを次回の処理における指示角データBhと
して順次指示角データの更新処理を行うものである。
【0044】図4は、変換周期Tに対して、m=4にし
て分割周期T/mを設定した場合の指示角データBhの
変化特性をしめすものであり、走行速度に対応するデジ
タルデータDをメモリ10のデータテーブルにより変換
する処理回路3における走行速度計への割り振り可能な
変換周期Tの変化に対して、T/4の分割周期でデータ
更新するが、この変換周期Tにおける指示角データの変
化すなわち連続する前後の指示角データの差ΔAが大き
いとすれば、分割周期T/4毎のデータBhの変化も大
きくなり、このBhの変化(Bh+1−Bh)が所定値E
より大きいときにはBh+Eの加算処理を行って順次周
期T/4毎に同様の遅延処理を行うものである。
【0045】従って、図3に示すように、周期T毎に変
換出力される指示角データAnが点線のように変化し、
A0からA1、さらにA1からA2への更新データの差
がCより大きい脱調の可能性のある変化を呈するときに
は、実線で示すように所定値Cを加算した更新処理にて
遅延を行うことにより、マグネットロータは脱調するこ
となく最終指示位置に追従することになり、さらに、周
期Tでの指示角データA4からA5のようにその変化が
きわめて大きいときには、図のように追従がきわめて遅
くなるのに対し、図4にて示すように、分割周期T/4
での指示角データBh(B0からB4)にて同様の遅延
処理がなされ、所定値Eの加算処理によって追従がより
円滑となり脱調の発生も良好に防止できるものである。
【0046】こうした分割周期による遅延処理の必要性
およびその分割数については、採用するステッピングモ
ータの本体特性と測定する対象の変化条件によって、通
常の計測指示における範囲での脱調を防止できるように
決定すればよく、また処理手段のサンプリングや変換処
理能力によってもそれをカバーする目的をもって適宜設
定してやればよい。
【0047】また、遅延処理のやり方としてこれまで説
明してきた連続する指示角データAnやBnの単純差に
よる所定値CやEを加減算し遅延を行う方法に対して、
連続する指示角データAnやBnの差をさらに連続して
求め、それらの各変化率を比較し、その変化率の差が所
定値XやYより大きいとき、それぞれその増減方向に対
応して2An−An-1+Kあるいは2An−An-1−K(た
だし、0<K=<X)や、2Bh−Bh-1+L あるいは
2Bh−Bh-1−L(ただし、0<L=<Y)に書き換え
て出力しかつこのデータを次回の処理における指示角デ
ータAnやBhとして順次指示角データの更新処理をな
すことで同様の脱調防止を可能とする遅延処理を行うこ
とができる。
【0048】この構成と処理ステップについては詳細を
省くが、この方法は周期Tや分割周期T/mにおける測
定量に対応した指示角データAnやBnの変化率から脱
調しにくい変化率に抑えることを構成の基本とし、連続
するデータの変化率が急速に変動している場合には変化
特性が大きく傾く方向に変化していることから、現在の
指示角データAnからこれに続く指示角データAn+1
をそのまま採用せず、まず(2An−An-1)=An+
(An−An-1)にて前回の変化と同一の変化分だけ変
更し、その後変化率の増減に応じて所定値K=<Xだけ
加減算処理すること、また、分割指示角データBnにつ
いてもまず(2Bh−Bh-1)=Bn+(Bh−Bh-1)
にて前回の変化と同一の変化分だけ変更し、その後変化
率の増減に応じて所定値L=<Yだけ加減算処理するこ
とで、変化率が大きくなるような変化特性においてその
変化に追従するべく直前の変化率にてそのまま変化させ
るとともにそれに小さい増減を与えて遅延追従させるこ
とができ、これにより同様に追従不可による脱調が発生
することを防止できるものである。
【0049】
【発明の効果】以上のように、本発明になるステッピン
グモータ式計器の駆動装置によれば、測定量の変化に対
応するデータ変化が大きい場合はステッピングモータへ
の更新信号に遅延を与え、回転マグネットの追従が確実
に行われるようにし脱調しにくくすることができ、脱調
に対する復帰対策、たとえば電源投入時に一旦強制的に
フルスケール分だけゼロ復帰させストッパピンなどを用
意してこのストッパでの停止による起点位置へのリセッ
ト機構を備えたり、あるいは脱調を常に監視し補正をか
けるためにエンコーダなどを組み込んだりといった複雑
な構成を持つ必要がなく、結果として小型で安価な指示
計器を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
る。
【図2】本発明のステッピングモータ駆動信号波形の一
例を示す駆動波形図である。
【図3】本発明における指示データの変換周期での遅延
処理を説明するステップ波形図である。
【図4】本発明における指示データの分割周期での遅延
処理を説明する分割ステップ波形図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 計数手段 3 処理手段 4 遅延手段 5 出力回路 6 ステッピングモータ式計器 7 文字板 8 目盛 9 指針 10 メモリ 11 分割回路 12 電圧メモリ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定量に対応したデジタル信号に基づい
    てステッピングモータを駆動する駆動回路を有し、この
    ステッピングモータの駆動軸端に固定した指針により、
    前記測定量に対応した文字板上の目盛を指示して前記測
    定量を表示する計器装置であって、前記測定量に対応し
    たデジタル信号を入力し、所定の周期にて指示角信号に
    変換する処理手段と、この処理手段での変換周期にて出
    力される連続する前後の指示角信号に対してその差を求
    めるとともに、その差が所定値より大きい場合は前記所
    定値以下の変化となるよう信号変換し連続する指示角信
    号として出力する遅延手段を備えてなるステッピングモ
    ータ式計器の駆動装置。
  2. 【請求項2】 測定量に対応したデジタル信号に基づい
    てステッピングモータを駆動する駆動回路を有し、この
    ステッピングモータの駆動軸端に固定した指針により、
    前記測定量に対応した文字板上の目盛を指示して前記測
    定量を表示する計器装置であって、前記測定量に対応し
    たデジタル信号Dを入力し、所定の周期にて指示角デー
    タAに変換する処理手段と、この処理手段にて出力され
    た最新の指示角データAn+1 の前回の指示角データAn
    に対する差ΔAを求め、この差ΔAが所定値Cよりその
    絶対値において大きい場合、前記最新の指示角データA
    n+1 を、その増減状態に応じて An+Cあるいは An−
    Cに書き換えて出力しかつこのデータを次回の処理にお
    ける前記前回の指示角データAn として順次指示角デー
    タの更新出力をなす遅延手段を備えてなるステッピング
    モータ式計器の駆動装置。
  3. 【請求項3】 測定量に対応したデジタル信号に基づい
    てステッピングモータを駆動する駆動回路を有し、この
    ステッピングモータの駆動軸端に固定した指針により、
    前記測定量に対応した文字板上の目盛を指示して前記測
    定量を表示する計器装置であって、前記測定量に対応し
    たデジタル信号Dを入力し、所定の周期にて指示角デー
    タAに変換する処理手段と、この処理手段にて出力され
    た最新の指示角データAn+1 の前回の指示角データAn
    に対する差ΔAn の変化率と、前回の指示角データAn
    の前々回の指示角データAn-1 に対する差ΔAn-1 の変
    化率とを求め、さらにこれらの変化率の差が所定値Xよ
    りその絶対値において大きい場合、前記最新の指示角デ
    ータAn+1 を、その増減状態に応じて2An−An-1+K
    あるいは2An−An-1−K(ただし、0<K=<X)に
    書き換えて出力しかつこのデータを次回の処理における
    前記前回の指示角データAn として順次指示角データの
    更新出力をなす遅延手段を備えてなるステッピングモー
    タ式計器の駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記遅延手段は、前記指示角データAn
    の更新周期Tに対してそれよりも短い周期T/m ( m は
    2以上の整数)にて、(An+1 −An )/m =Bh ごと
    の分解ステップ処理を行い、かつBh+1 −Bh の差の絶
    対値ΔBh が所定値Eよりも大きい場合、前記指示デー
    タBh+1 を、その増減状態に応じて Bh+Eあるいは
    Bh−Eに書き換えて出力しかつこのデータを次回の処
    理における指示角データBh として順次指示角データの
    更新処理をなす請求項2もしくは3に記載のステッピン
    グモータ式計器の駆動装置。
  5. 【請求項5】 前記遅延手段は、前記指示角データAn
    の更新周期Tに対してそれよりも短い周期T/m ( m は
    2以上の整数)にて、(An+1 −An )/m =Bh ごと
    の分解ステップ処理を行い、かつBh+1 −Bh の差ΔB
    h の変化率およびBh−Bh-1 の差ΔBh-1の変化率を求
    めこれら変化率の差が所定値Yよりも大きい場合、前記
    指示角データBh+1 を、その増減状態に応じて 2Bh−
    Bh-1+L あるいは2Bh−Bh-1−L(ただし、0<L
    =<Y)に書き換えて出力しかつこのデータを次回の処
    理における指示角データBh として順次指示角データの
    更新処理をなす請求項2もしくは3に記載のステッピン
    グモータ式計器の駆動装置。
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