JPS5989596A - ステツピング・モ−タを制御する方法 - 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】 発明の技術分野 この発明は、コイル、このコイルへ磁気的に結合された
回転子、およびコイルに電流が流れていない場合に回転
子を少な（とも１つの停止位置にもたらしてそこに維持
する手段を有するステッピング・モータを制御する方法
に関するものである。

この発明は、また、そのようなステッピング・モータを
制御する装置に関するものである。

従来技術 ステッピング・モータへ接続された機械的要素を駆動す
るのに必要な電気エネルギーは、ステッピング・モータ
が１ステツプ進もうとする毎に駆動・ぐルスを供給する
制御回路によって一般に供給される。被駆動要素は、電
子時計によって与えられた時間情報を表示する針ないし
円板のような要素で良い。

ステッピング・モータによって駆動される実際の機械的
負荷に相当する最小値まで駆動パルスのエネルギーを調
節する回路を制御回路中に設けることにより、ステッピ
ング・モータの消費する電気エネルギーをがなり減少さ
せることができる。この実際の機械的負荷を測定して駆
動ノξルスのエネルギーを調節するために種々の型式の
回路がある。

米国特許第４．２　］、　２．１５６号は、例えば、各
駆動・ぐルスの開始前にその持続時間が既に決定される
制御回路について述べている。検１１ｆ　ｌｌ−ｍ１路
は、各駆動パルスの終りから平衡位置を中心にした回転
子の振動によってコイルに接続された電流の最小値が初
めて出現するまでの経過時間を測定する。

もしこの時間が短かければ、これはこの駆動パルスの持
続時間中回転子によって駆動される負荷も小さく、従っ
て回転子がそのステップを確実に終ったことを示す。制
御回路は次続の駆動・ξルスの持続時間を変更しないか
或は環１姦によりこの持続時間を縮める。他方、もしこ
の時間が長ければ、これは回転子によって駆動される負
荷がかなり太き（かつ回転子がこの駆動・ξルスに応答
して多分回転しなかったことを示す。

制御回路は、今終ったばかりの駆動・ξルスよりも持続
時間が長くて極性が同じである補正・ξルスを送って次
続の駆動・ξルスの持続時間を長くする。

そのような回路では、回転子の回転または非回転は、各
駆動・ξルスの直後ないしは大体直後に検出される。こ
れらの回路は以下の説明中で即時検出回路と呼ばれる。

米国特許第４．３００．２２３号は、駆動）ξルスが各
所定の持続時間を有する他の種類の制御回路を開示する
。この回路では、検出回路が各駆動・ぐルスの開始後約
２ミリ秒経過した、ステッピング・モータのコイルに流
れる電流の大きさを測定する。もしこの大きさが所定値
よりも小さければ、これは回転子がこの駆動パルスに応
答して回転するために正しい位置にあるので回転子が先
行の駆動ノξルスに応答して回転したことを示す。もし
この大きさが所定値よりも太きければ、これは回転子が
正しい位置にないので回転子が先行の駆動ノξルスに応
答して回転しなかったことを示す。この時、制御回路は
、持続中の駆動・々ルスを打ち切り、先行の駆動パルス
と同じ極性の補正、ｏルスをステッピング・モータへ送
り、その後再び正常な駆動・ξルスを送る。

そのような回路では、駆動・ぞルスに応答した回転子の
回転または非回転は、この駆動パルスか終って長い時間
たってから検出される。これらの回路は以下の説明中で
遅延検出回路と呼ばれる。

どんな種類の制御回路や制御手段を使用しても、駆動ノ
ξルスの持続時間は回転子がそのステップを実行するの
にかＮつだ時間よりも一般に短いことに注目されたい。

各駆動・ξルスによってステッピング・モータへ供給さ
れた電気エネルギーは、回転子が蓄積した運動エネルギ
ーとコイルに電流が流れていない場合に安定ではっきり
平衡した停止位置に回転子を戻して維持しようとする位
置決めトルクとのせいで回転子がそのステップを終れば
充分である。この位置決めトルクは、ステッピング・モ
ータの回転子を囲む極片に与えられた特殊な形状により
或は１個以上の位置決め磁石により生じられる。

第１図の曲線１は、点ＡおよびＢに相当する２つの停止
位置間で回転子の回転角ａの関数として位置決めトルク
の変化を略図で示す。この位置決めトルクは、正である
と回転角ａの増大方向で回転子を回転させようとし、負
であると回転角ａの減小方向で回転子を回転させようと
する。

時計に現在使用される大部分のステッピング・モータで
は回転子が１８０°のステップで回転する。これは回転
子が２つの停止位置を有することを意味する。他の型式
のステッピング・モータでは回転子の１ステツプが３６
０°の回転に相当し、これは回転子がわずか１つの停止
位置しか持たないことを意味する。

位置決めトルクの周期は回転子の２つの次々の停止位置
間の角に等しい。第１図の点Ｃで表わした回転子位置が
あり、この位置はｌステップの半回転に大体相当し、こ
の位置で位置決めトルクがゼロになって極性を変える。

点Ｃのどちらか側にある位置決めトルクは、点Ｃから離
れる方向に回転子を駆動するようなものであるこの点Ｃ
は従って回転子の不安定平衡位置に相当する。

ステラぎング・モータによって駆動される機械的負荷は
、その大部分が、回転子および軸受を［ｔｌ−ｔろ歯車
のビヂットの避けられない摩擦のせいでの反抗トルクに
よりかつまた歯車の歯の摩擦により、構成される。この
摩擦トルクは第１図に曲線２および３によって略図で表
わされる。

不安定平衡点Ｃのまわりには、点りおよびＥによって定
められかつ摩擦トルクが位置決めトルクよりも大きい区
域がある。もし駆動・ξルスによって回転子へ供給され
たエネルギーが回転子を点りへ達しさせるには充分であ
るが点Ｅへ達しさせかつ点Ｅを通過させるには充分でな
いならば、回転子は点りとＥの間の何処かに位置し得る
中間位置で進行停止されたま〜となる。

第２図は、回転子がそのような中間位置で進行停止され
る場合に電子時計で最も普通に使用される型式のステラ
ぎング・モータを略図で示す。第２図は、コイル１１．
ステッピング・モーりの回定子の一部を形成する２個の
極片１２および１３並びに回転子の磁石１４を示す。こ
の磁石１４の磁化軸は矢印１５で表わされ、南極Ｓから
北極Ｎを向いている。この例では、回転子の位置決めト
ルクが極片１２，１３にそれぞれ形成した突起１６．１
７によって生じられる。

正常な動作時には、ステッピング・モータの制御回路（
第２図には示さない）は、回転子が１ステツプ進もうと
する毎に例えば時間基準（ｔｉｍｅ　ｂｅｓｅ　）回路
によって供給された制御ノξルスに応答してコイル】１
へ駆動・ぞルスを供給する。

以下の説明は、すべて、−例としてそのようなステッピ
ング・モータについて行うが、当業者ならばどんな型式
のステッピング・モータにも困難な（適用できることが
理解されよう。−これらの説明に対し、第１図の点Ａは
磁石の磁化軸が第２図に示した破線の矢印１５′によっ
て表わされる回転子の位置に相当し、かつ第３図に符号
１８で示されてコイル１１へ印加された駆動・ぐルスに
よって回転子が矢印１５で表わす位置にもたらされたと
しよう。従って、極片１２は南極の極性として働きかつ
極片１３は北極の極性として働（。この駆動〕ξルスに
よってステッピング・モータへ供給されたエネルギーは
、回転子が第１図の点りを越えた位置に達するには充分
だったが、同じ理由で回転子が点Ｅに相当する位置を越
えて進むには不充分だった１、従って、回転子は第２図
で示した中間位置で進行停止されたま＼である。

もし上述した米国特許第４．２１２．１５６号に記載さ
れた種類の即時検出制御回路でこの事態が起るならば、
この制御回路は回転子がそのステップを終らなかったこ
とを検出するやいなやステッピング・モータへ補正・ξ
ルスを送る。第３図に符号１９で示されるこの補正ノξ
ルスば、駆動・ξルス１８と同一の極性を持つと共に回
転子を点Ａから点Ｂまで完全に１ステツプ回転させるの
に充分な持続時間を有する。この補正パルスによって生
じられたトルクは第１図に曲線４で示される。この場合
には回転子が点ＡとＢの間に位置するので、回転子が点
Ｂ／　（これは位置決めトルクとコイルに流れる電流に
よって生じられたトルクとが互に打ち消し合う点である
）に達する時には補正ノξルスはまだ終りにならない。

回転子がこの点Ｂ′を中心に振動しかつ補正・ξルスが
終る瞬間に、回転子は点への方向に再び出発しかつその
ステップを反対方向で完了するように速度および回転方
向を有する。

この場合は第３図に示され、符号１８．１９はそれぞれ
駆動・ξルス（回転子を第２図の位置にもたらした）、
補正・ξルスを示し、曲線２０は時間の関数としての回
転子の角位置を略図で表わす。

そのような場合に、補正・ξルスはその目的（つまり、
回転子を正しく回転させるのに不充分なエネルギーしか
持たない先行の駆動・ξルスの埋め合わせようとする目
的）を達成しない。

同じ事態が起り得るのは、回転子が駆動パルスの終りに
実際に停止されないがその回転が成る理由または別の理
由で単に遅らされた場合である。この場合は、同時に、
制御回路によって送られた補正ノξルスが点Ｂ′を中心
に回転子の振動を生じ、そして回転子はこの補正繋ルス
の終りに点Ａまで良く戻され得ろ。

ステッピング・モータの制御回路が上述した米国特許第
４．３．００，２２３号に記載された（１［類のものな
ら、回転子が点Ｂに近い中間位置で進行停止された時に
検出回路はその検出信号を供給しないかも知れない。回
転子が進行停止された期間に従う駆動・ξルスばその時
しゃ断されず、回転子はその出発位置へ戻る。もし回転
子が進行停止される位置で検出回路がこの事態に反応す
るなら、制御回路は補正・ξルスを送り出１〜、その効
果は上述した場合と同じであり得る。

要約すれば、ステッピング・モータの回転ｒ−が中間位
置で進行停止されたま〜なら、回転子の非回転を検出す
る回路を備えた既存の制御回路は全ての場合にステッピ
ング・モータの完全な動作を保証しない。

この発明の１つの目的は、この重大な欠点を持たない、
ステッピング・モータを制御する方法を提供することで
ある。

この目的は特許請求の範囲記載の方法によって達成され
る。

他の目的はこの方法を実施するためにステッピング・モ
ータを制御する装置を提案することである。

この発明を、添付図面を用いて詳しく説明する。

発　　明　　の　　実　施　　例 電子時開 第４図は、この発明に係る方法を実施する構成の一例と
しての電子時計のブロック図である。

この電子時計は、歯車列で時１分および秒を表示する針
（図示しない）を駆動するステッピング・モータ１０１
を備える。

第４図中の制御回路１０２は、ステッピング・モータ１
０１の回転子が１ステップ回転しなければならない毎に
、すなわちこの例では１秒毎に、時間基準回路１０３に
よって供給された制御信号に応答してステッピング・モ
ータ１０１へ駆動・ぐルスを供給する。普通のように、
時間基準回路１０３は発振器および分周回路を備える。

この例では、制御回路１０２が整形回路１０４、検出回
路１０５およびノクルス・ゼネレータ１０６から成る。

検出回路１０５は、ステッピング・モータ１０１へ接続
されており、もし回転子が先行の駆動・ξルスに応答し
て回転しなかったら出力端子に検出信号を供給する。整
形回路１０４はこの検出信号を使用して、各駆動ノξル
スによってステッピング・モータ１０１へ供給される電
気エネルギー量をとりわけ決定する。

後で詳しく説明する状態では、必要ならば回転子を解放
するためにステッピング・モータ１０１へ送られるノξ
ルスヲノξルス・ゼネレータ１０６が整形回路１０４へ
供給する。

第５ａ図は、検出回路１０５が上述した米国特許第４．
２　］、　２．１５６号に記載されたものと同じ種類で
ある場合、すなわち即時検出回路である場合の第４図の
回路動作を例示する。第５ａ図はそれに後で説明する第
５ｂ図では、符号１０３〜１０６で示した波形は第４図
に同一符号で示した諸口路の出力側で測定された信号を
表わす。

時間基準回路１０３が制御信号を供給する毎に、整形回
路１０４は所定持続時間の駆動・ξシス１１１をステッ
ピング・モータ１０１へ供給する。もしステッピング・
モータ１０１の回転子が１つの駆動・ξルスに応答して
その回転を正しく完了しないならばその時だけ、検出回
路１０５は検出信号１１２を供給する。

検出回路］０５が検出信号を供給しないかぎり、整形回
路１０４は極性が交互に変りかつ所定持続時間が等しい
駆動パルスをステッピング・モータＩ　Ｏｌへ供給スる
。パルス・ゼネレータ１０６（この場合は第４図に破線
で示した接続１０７によって検出回路（測定回路）１０
５へ接続されている）はどんな・ξルスも供給しない。

この事態（正常である）は例示しない。例えば駆動ノξ
ルスが持ち得る最短の持続時間である持続時間の駆動・
々ルス１１１に応答して回転子がその回転を正しく完了
しない場合を第５ａ図に示す。

駆動・ぐルスの開始後酸る時間経過すると、回転子がそ
のステップを終らなかったことを示す検出信号１１２を
検出回路】０５が供給する。

この検出信号１１２はノξルス・ゼネレータ１０６に・
ξシス１１３を形成させる。この持続時間が短いノξル
ス１１３は駆動パルス］１１と反対の極性のノξルス１
１４の形態で整形回路１０４からステッピング・モータ
１０１へ送られる。

検出信号１１．２は・ξシス１１３の後で整形回路１０
４にもノξルス１１５を形成さぜ、この・ξシス１１５
は駆動ノξルス１１１よりも長い持続時間および駆動パ
ルス】１１と同じ極性を有する。

第２図に示したように回転子が中間位置で進行停止され
たまＮなので回転子がそのステップを完了しなかったな
らば、ノξルス１１４は回転子を解放しかつ回転子をそ
の出発位置へ戻させる。従って、回転子が失敗したばか
りのステップを回転子に満了させるべく意図した・ξシ
ス１１５が整形回路１０４から供給される瞬間、回転子
は良く定められた位置にある。

ノξルス１１４が供給される前に回転子がその出発位置
まで戻ったならば、・ぐルス１１４は何の効果もなくそ
して補正パルス１１５は回転子を正常に回転させる。

最後に、もし回転子が単に遅らされかつ検出回路１０５
が検出信号１１２を供給した後でそのステップを終るな
らば、解放ノξルス１１４および補正・ξシス１１５は
何の効果もない。

整形回路１０４が後で供給される駆動パルスの持続時間
を長くするように、検出信号１１２は既知の仕方で整形
回路１０４に作用する。そのような駆動ノξルス１１１
’は駆動ノξルス１１１よりも長い持続時間を有し第５
ａ図に示されている。駆動ノξルス１１１′は駆動ノξ
ルス１１１と反対の極性を持っている。

駆動パルス１１１または１１１′がどうであれ、回転子
がそのステップを正しく完了しない毎に検出信号１】２
のような信号を供給することは明白である。各検出信号
１１２ばＡルス１１４のような解放ノξルスおよびパル
ス１１５のような補正・ξルスを形成させる。各検出信
号１１２の後で、整形回路１０４は駆動ノξルス１１１
′と同一持続時間の駆動パルスを少な（とも所定数だけ
供給する。この数に達すると、整形回路１０４は駆動）
ξルスの持続時間を駆動ノξルス１１１の持続時間に戻
す。

第５力図は、検出回路１０５が上述した米国特許第４．
３００．２２３号に記載されたのと同じ種類である場合
、すなわち遅延検出回路である場合の第４図の回路動作
を例示する。

第５ａ図の場合と同様に、時間基準回路１０３が制御信
号を供給する毎に整形回路１０４は所定持続時間の駆動
パルス１１６をステッピング・モータ１０１へ供給する
。もしステッピング・モータ１０１の回転子が先行の駆
動・ξルスに応答して正しく回転したなら、検出回路１
０５は検出信号を供給しない。パルス・ゼネレータ１０
６（この場合は第４図に破線で示したように接続１０７
′によって整形回路１０４へ接続されている）は各駆動
ノξルスの後で符号１１７で示した短いパルスを供給す
る。

整形回路１０４は、このノξルス１１７を、今供給され
たばかりの駆動・ξルスと反対の極性の解放ノξルス】
１８の形態でステッピング・モータＩＯ］へ送る。もし
ステッピング・モータ］０１の回転子が駆動ノξルス１
１６に応答して正しく回転したなら、この解放ノξルス
１１８は何等影響しない。しかし、回転子が第２図に例
示した位置で進行停止されたま〜なら（これは第５ｂ図
の場合である）、解放・ｑルス１１８は回転子を解放し
て駆動・ξルス１］６以前に回転子が占めていた位置ま
で回転子を戻させる。このようにして、整形回路１０４
が時間基準回路１０３の供給した新しい制御信号に応答
して駆動ノξルス１１６と反対の極性を有する次続の駆
動・ξルス１１９を導入すると、検出回路＋０５実 は検出信号１２０を１に供給する。整形回路１０４はこ
の検出信号１２０に応答して駆動、。

ルス１１９をしゃ断しがっ補正ノξルス１２１を導入す
る。

駆動ノξルス１１６と同一極性を有しかつ正常な駆動・
ぐルスよりも長い持続時間を有するこの補正パルス１２
１は、ステッピング・モータ１０１の回転子が駆動・ξ
ルス】１６に応答して完了しなかった回転を回転子に実
行させ；！、）。１刀られた駆動パルス１１９に応答し
て回転子が実行すべきだった回転を回転子に実行させる
／＝めに設計された新しい駆動・ξルス１２２を整形回
路１０４が供給する。この新しい駆動パルス１２２（そ
の持続時間は駆動・？ルス１１６の持続時間よりも長い
）の後で・ξルス・ゼネレータ１０６は短いパルス１１
１を供給し、これを整形回路１０４が解放ノξルス１１
８′の形態でステッピング・モータ１０１へ送る。もし
回転子が新しい駆動・ξルスに応答して中間位置で再び
進行停止されたま〜となるならば、解放・ξルス１１８
′は回転子を解放してその出発位置へ戻す。

整形回路１０４が次続の駆動・ξルス（図示しない）を
導入する時に同じプロセスが繰り返される。

上述した２つの場合に、整形回路１０４が先行の駆動・
ξルスと同一の極性を有する解放・ξルスを供給するよ
うに、整形回路１０４を構成することが可能である。解
放・ξルスは回転子を解放してその回転を完了させると
いう効果がある。

補正ノξルス１１５および１２１のよりなノξルスを提
供することは明らかにもはや不用である。

しかしながら、動作の信頼性のために、第５ａおよび５
ｂ図の助けを借りて説明した仕方で回路動作をさせるこ
とが望ましい。

第１図の曲線４は、点りとＥの間で回転子が進行停止さ
れた位置へ回転子をもたらした駆動Ｑυ パルスと同一の極性を有する解放ノξルスによって生じ
られたトルクも略図で表わす。このトルクはそれが点Ｂ
の方向でさせる回転中減少しかつ曲線３で表わした摩擦
トルクよりも小さくなる。従って、このパルスが回転子
を完全には解放しないことが起り得る。他方、回転子が
停止したことに応答して駆動ノξルスと反対の極性を持
つ解放ノξルスによって生じられたトルクは（これは曲
線５によって略図で表わされる）は、それが点Ａの方向
でさせる回転中増大する。この・ξルスは従って回転子
を確実に解放させる。

制御回路の第１実施例 第６図は、ステッピング・モータのためのこの発明を具
体化した制御回路の第１実施例を示し、上述した米国特
許第４．２１２．１５６号に記載された回路におけるよ
うに、各駆動ノξルスの直後に回転子の回転または非回
転が検出されろ。

第７ａおよび７ｂ図はこの制御回路の２つの動作例にお
ける第６図中の若干の点で測定された信号を示す。第７
ａ図および第７ｂ図中の波形ＡＣ＋ａ ｌｌはステッピング・モータのコイル１１（第６図）の
両端間で測定された電圧を表わす。

このモータのコイル１１ば、２つのＰチャネルＭＯ８）
ランジスタ２１および２２と２つのＮチャネルＭＯ８）
ランジスタ２３および２４とから構成されたブリッジに
、慣用の仕方で接続されており、前記Ｐ−ＭＯ８）ラン
ジスタのソースは電源の正端子に接続され、Ｎ−ＭＯＳ
）ランジスタのソースは電源の負端子に接続されている
。

発振器３４は分周回路５１０入力端子へ接続され、その
出力端子５　］、　３　、５　ｌ　ｂ　、　５１　Ｃ、
５１ｄ　。

５１ｅは例えばそれぞれ０．５　Ｈｚ　、　Ｉ　Ｈｚ　
、　８　Ｈｚ　。

１６１１ｚ、　１０２４Ｈｚの周波数を持つ信号を供給
する。符号５１ｆでひとまとめにして示された他の出力
端子はこ〜では詳しく説明しない他の周波数を有する信
号を供給する。

これらの信号は全て、ゲート、フリップフロップおよび
カウンタを備える整形回路５２（その構成は上述した米
国特許第４．２１２．１５６号に詳しく述べられている
）の入力端子へ印加される。これらのゲートのうちの若
干は、持続時間が異なるノξルスを形成するために分周
回路５１の出力端子５１ｆから特に供給された信号を利
用する。回路５２ば２つの出力側５２ａおよび５２ｂを
有しており、これらの出方側には通常は論理値゛０″が
加わっており、出力側５２ｒ１はＯＲゲート５３の第１
０入カ側に接続され、出力側５２ｂはＯＲゲート５４の
第１の入力側に接続されている。後述するように、これ
らのＯＲゲート５３，５４の第２の入力側にも通常は論
理値″０”が加わっている。ＯＲゲート５３の出力側は
トランジスタ２１．２３のゲ−１・ど接続され、ＯＲゲ
ート５４の出力側はトランジスタ２２．２４のゲートに
接続されている。論理値”０″は（一般の通り）電源の
負電位と実質的に等しい電位で表わされる。２つのトラ
ンジスタ２１および２２は通常導通しており、これによ
りコイル１１は短絡されており、またトランジスタ２３
．２４は通常遮断されている。

分周回路５１の出力端子５１ｂから供給される］　１１
Ｚ信号が例えば゛１″状態に変る毎に、整形回路５２は
分周回路５１の出力端子５１ａが１１０１＋状態が”１
″状態かに応じて出力端子５２ａから５２ｂに論理値ｌ
の、ｏルスを供給する。このノξルスは、整形回路５２
０入力端子５２ｅの状態の関数として上述した異なる持
続時間の・ξルスのうちから選択される。入力端子５２
ｅは回転子の回転を検出する回路（後述する）の出力端
子へ接続される。

整形回路５２の出力端子５２ａから供給される各ノぐル
スはＯＲゲート５３を通してトランジスタ２］および２
３のゲートへ送られる。論理値゛°】”′は（一般の通
り）電源の正電位に実質上等しい電位によって表わされ
る。論理値＋１１１＋の、ａルスによって、トランジス
タ２１が遮断され、トランジスタ２３が導通する。従っ
てコイル１１はその中で矢印３９の方向に電流を流させ
る駆動ノξルスを受ける。同様に、出力端子５２ｂから
供給される論理値Ｎ　１．　Ｉ＋の・ぐルスはＯＲゲー
ト５４を通してトランジスタ２２および２４のゲートへ
送られ、その結果トランジスタ２２が遮断されかつトラ
ンジスタ２４が導通するので、先行の駆動・ξルスと逆
極性の駆動・ξルスがコイル１１に印加され且つ矢印３
９と反対の方向の電流がこのコイル１】を流れる。通常
、整形回路５２０入力端子５２ｅは論理ＩＩ　ｏＩ＋状
態にあり、そして出力端子５２ａまたは５２ｂから供給
されるノξルスは例えば５．　ｌ　ミＩＪ秒の比較的短
い持続時間を有する。回転子が駆動・ξルスに応答して
そのステップを正しく終らない時には、回転検出回路の
出力従って入力端子５２ｃでの入力はこの駆動ノξルス
の開始後約１０ミリ秒たってからパ１″′状態に切り換
わる。１１　、　＋＋状態へのこの切り換え後分周回路
５１の出力端子５］ｃが″１″状態に切り換わると、す
なわち駆動ノξルスの開始後６２．５　ミＩＪ秒たつと
、最後の・ξルスを供給した出力端子５２ａまたは５２
ｂは例えば７．　ｓ　ミ＋）秒の持続時間を持つ新シイ
ノξルスを供給する。このノξルスは、補市パルスと呼
ばれ、回転子がミスしたばかりのステツブを回転子に実
行させるために設計される。

この瞬間から所定の時間、１１（ｚ信号の１′”状態へ
の切り換えに応答して出力端子５２ａと５２ｂから交互
に供給される・ξルスは例えば７８ミリ秒まで増大され
る。もし入力端子５２ｅが所定の時間゛０″状態に留っ
ているならば、すなわちもし回転子が正しく回転したな
ら、出力端子５２ａおよび５２ｂから供給される・ξル
スの持続時間は５．１　ミＩＪ秒に戻される。

整形回路５２は他の２個の出力端子５２Ｃおよび５２ｄ
も備え、各出力端子は出力端子５２ａまたは５２ｂが正
常な・ｑルスを供給する毎に・ξルスを供給する。出力
端子５２ｃから供給される繋ルスは約ｌＯミリ秒の持続
時間を有し、出力端子５２ｄから供給される・ξルスは
出力端子５２ａまたは５２ｂから供給される）ξルスと
等しい持続時間を有する。

コイル１１の両端は、米国特許第４，２１２，１５６号
にまた記載されている回路５５の入力端子５５ａおよび
５５ｂへ接続されている。この回路５５は、入力端子５
５ｃへ印加される０、　５１１Ｚ信号によって制御され
る微分回路および伝送ゲートを備える。０．５　Ｈｚ倍
信号状態に応じ微分回路はコイル１１の一方または他方
の端子へｍ　？ＡＩされる。この微分回路はコイル１１
の電流が最小値を通過する毎に出力端子５５ｄに・ξル
スを供給するように構成される。

このノξルスはＡＮＤゲート５６の第１入力端子へ印加
される。ＡＮＤゲート５６の第２入力端子、第３入力端
子はそれぞれインバータ５７を介１−で整形回路５２の
出力端子５２ｄへ接続され、また出力端子５２ｃへ直接
々続される。ＡＮｒ）ゲート５６の出力端子はＴ型フリ
ツプフロツゾ５８のクロック入力端子Ｃ１へ接続される
。フリップフロップ５８の出力端子りはＡＮＤゲート５
９の第１入力端子へ接続され、その第２入力端子はイン
バータ６０を介して整形回路５２の出力端子５２ｃへ接
続される。ＡＮＤゲート５９の出力端子は失張りＴ型の
フリップフロップ６１のクロック入力端子Ｃ１へ接続さ
れ、その出力端子Ｑは整形回路５２０入力端子５２ｅへ
接続される。フリップフロップ５８および６１のリセッ
ト入力端子Ｒはインバータ６２を介して分周回路５１の
出力端子５１ｂへ接続される。

回路５５、ＡＮＤゲート５６および５９、インバータ５
７および６０並びにフリップフロップ５８および６１は
、他の構成要素と一緒に米国特許第４．２１２．１５６
号に見い出され、以下に述べるように機能する回転子の
ための回転検出回路を形成する。

コイル１１の電流が周知の仕方で最小値を通過する瞬間
に各駆動・ぐルスが存在する開回路５５の出力端子５５
ｄによって通常供給される・ぐルスは、ＡＮＤゲート５
６のインバータ５７へ接続された第２入力端子がこの瞬
間°゛０”状態にあるので、阻止される。

回転子がそのステップを正しく終るならば、駆動・ξル
スの終了後に回転子が行う振動によってコイルに誘起さ
れた電流は、この駆動パルスの開始後１０ミリ秒以内に
最小値を提供する。

回路５５の出力端子５５ｄによってこの瞬間に供給され
るパルスはＡＮＤゲート５６を通過してフリップフロッ
プ５８を切り換えさせ、その出力端子りは゛０″状態に
なる。この″０″状態はＡＮＤゲート５９を閉じる。整
形回路５２の出力端子５２Ｃが駆動パルスの開始後約１
０ミリ秒して゛０″′状態へ変る時にフリップフロップ
６１（その出力端子Ｑは回転検出回路の出力端子になる
）は、従って、切り換わることができない。整形回路５
２の入力端子５２ｅは従って上述した結果で”０″′状
態に留る。この場合が第７ａ図に例示されている。

他方、もし機械的負荷が太きすぎるために回転子が駆動
・ξルスに応答して正しく回転しないならば、回転子の
振動によってコイル１１に誘起される電流の最小値は駆
動・々ルスの開始後１０ミリ秒以後に生じる。従って、
整形回路５２の出力端子５２Ｃが″０″状態へ再び変る
瞬間にフリップフロップ５８はまだその不動作状態にあ
る。ＩＩ　ｏ”状態へのこの変化はインバータ６゜およ
びＡＮＤゲート５９を通してフリップフロップ６１を切
り換えさせる。このフリップフロップ６１の出力端子Ｑ
へ接続された入力端子５２ｅは、従って、上述した結果
で゛１″状態へ変る。

この事態は、回転子が第２図に示したような位置で進行
停止されたま〜である場合にも起る。

この場合、回路５５の出力端子５５ｄがノξルスを発生
しないのはコイル１１に流れる電流が最小値を提供しな
いためである。この場合は第７ｂ図に例示される。

上述したように切り換わったフリップフロップ５８また
は６１は、１　Ｈｚ倍信号“′０″状態へ再び変る時に
インバータ６２によってリセット入力端子Ｒに印加され
る”１″状態によって不作動状態へ戻される。

他の回路素子と共に米国特許第４．２１２．１５６号に
矢張り見い出されるこれらの回路に加えて、第６図の回
路は、フリップフロップ６１の出力端子Ｑ、分周回路５
１の出力端子５１ｄへそれぞれ接続された２個の入力端
子を有するＡＮＤゲ−１−７１を備える。このＡＮＤゲ
ーグー１の出力端子はＴ型の７リツプフロツゾ７２のク
ロック入力端子Ｃ１へ接続されている。Ｄ型のフリップ
フロップ７３は、そのクロック入力端子ｃｅが分周回路
５１の出力端子５１ｅへ接続されが″　つその入力端子
りがフリップフロップ７２の出力端子Ｑへ接続されてい
る。フリップフロップ７３の出力端子Ｑは２個のＡＮＤ
ゲーグー４お」：び７５の第１入力端子へ接続されてい
る。分周回路５１の出力端子５１ａは、ＡＮＤゲーグー
４の第２入力端子へ直接々続されがっＡＮＤゲーグー５
の第２入力端子へインバータ７６を介して接続される。

これらのＡＮＤゲーグー４．７５の出力端子はそれぞれ
ＯＲゲート５３．５４の第２入力端子へ接続されている
。

フリップフロップ７２のリセット入力端子ＲはＡＮＤゲ
ーグー７の出力端子へ接続される。このＡＮＤゲーグー
７は、その第１入力端子がフリップフロップ７３の出力
端子へ接続されかつその第２入力端子がイン・ぐ−夕７
８を介して分周回路５１の出力端子５１ａへ接続されて
いる。

これらの回路は、第４図の、ｏルス・ゼネレータ１０６
０機能を果しかつ以下に述べるように作動する・ξルス
・ゼネレータを形成する。

回転子が駆動・ξルスに応答して正しく回転している限
り、フリップフロップ６１の出力側Ｑは状態ｕ　ＯＩ＋
を保つ。従ってフリップフロップ７２．７６の出力側Ｑ
も、ひいてはゲート７４゜７５の出力側ならびにグー）
５３．５４の第２の入力側も状態ｎ　ｏｌｌを保つ。こ
のとき回路は上述のように動作する。

もし回転子が駆動ノξルスに応答して正しく回転しない
ならば、フリップフロップ６１の出方端子Ｑは上述した
仕方で゛１″状態へ変り、そして出力端子５１ｄ自体が
°゛ｌ″ｌ″状態瞬間すなわち駆動・ξルスの開始後約
３０ミリ秒してからＡＮＤゲーグー１の出力も″１″状
態へ一変る。フリップフロップ７２は、従ってこの瞬間
に切り換わってその出方端子Ｑが”１″状態に変る。

フリップフロップ７３のクロック入力端子Ｃ１が約０５
ミリ秒後に矢張りＮ　Ｉ１１状態へ変る時に、このフリ
ップフロップ７３も切り換ってその出力端子Ｑが゛′１
″状態へ変る。分周回路５１の出力端子５１ｅが更に０
５ミリ秒遅れて再び゛０′′状態へ変る時に、フリップ
フロップ７２のリセット入力端子Ｒば”１″状態に変り
その出力端子Ｑを″′０″状態に変える。更に０５ミリ
秒遅れて分周回路５１の出力端子５１ｅが再び°′１″
状態に変ると、フリップフロップ７３の出力端子Ｑは再
び゛′０″状態に変る。従って、フリップフロップ７３
のこの出力端子Ｑは、駆動・ξルスの開始後約３０ミリ
秒たってから始まる持続時間約１ミリ秒の・ξルスを供
給する。このノξルスは第５ａ図のノソルス１１３に相
当する、もし分周回路５１の出力端子５１ａが０”状態
にあるならば、すなわち回転子が正しく回転しなかった
ことに応答して整形回路５２の出力端子５２ａが・ξル
スを供給したならば、フリップフロップ７３の出力端子
Ｑがら供給された／ξルスはＡＮＤゲーグー５およびＯ
Ｒゲート５４を通してトランジスタ２２および２４のゲ
ートへ送られる。その結果トランジスタ２２が遮断され
、トランジスタ２４が導通する。この場合が第７ｂ図で
例示される。

他方、もし分周回路５１の出力端子５１ａが　１１１１
、　ＴＩ状態にあると、すなわち回転子が正しく回転し
なかったことに応答して回路５２の出力端子５２ｂがノ
ξルスを供給したならば、フリップフロップ７３の出力
端子Ｑから供給されたパルスはＡＮＤゲーグー４および
ＯＲゲート５３を通してトランジスタ２１および２３の
ゲートへ送られろ。その結果トランジスタ２１が遮断さ
れ、トランジスタ２３が導通する。

両方の場合に、フリップフロップ７３の出力端子Ｑによ
って供給されたこの、ｏルスは、回転子を正しく回転さ
せるのに成功しなかった駆動／８ルスと反対の方向でコ
イル１１に電流ノξルスを通過させる。

もし回転子がこの駆動・ξルスに応答して中間位置で進
行停止されたまへたったら、約１ミリ秒のこのノξルス
は回転子を解放させかつ回ＱＵ−ｒ−をその出発位置に
戻す方向に回転させる。約３（）ミリ秒後に整形回路５
２が上述した補正・ぐルスを供給すると、この補正パル
スが確実に１ステツプ前進させる位置に回転子はある。

第８図はステッピング・モータのためにこの発明を具体
化した制御回路の第２実施例を示し、駆動・ξルスに応
答する回転子の回転または非回転は上述した米国特許第
４．３００．２２３号に記載したように次続の駆動・ξ
ルスの開始時に検出される。第９図は第８図の回路中の
若］−の点で測定された信号を示す。こｋでも波形１１
はステッピング・モータのコイル１１の両端間の電圧を
表わす。

第６図の場合のように、このコイル１１は第６図と同一
の符号で示すＭＯＳトランジスタ２１〜２４によって形
成されたブリッジに接続される。しかしながら、第８図
では、トランジスタ２３および２４のソースが測定用抵
抗８１を介して電源の負端子へ接続される。

トランジスタ２３および２４のソースは検出回路８２の
入力端子８２ａへ接続されている。

検出回路８２は基準電源および電圧比較器を備え、その
構成は上述した米国特許第４，３００，２２３号に述べ
られている。整形回路８３は、発振器８４および分周回
路８５によって形成された時間基準回路から異なる周波
数の信号を受ける。

分周回路８５はＩ　Ｈｚ　、　１６　Ｈｚ　、　２５６
　Ｈｚの周波数の信号をそれぞれ出力端子８５ａ、８５
ｂ。

８５ｃに供給する。その上、符号８５ｄでまとめて表わ
した他の出力端子はと〜では詳しく説明しない他の周波
数の信号を供給する。

整形回路８３はこれらの種々の信号を利用して、分周回
路８５の出力端子８５ａが論理ＩＩ　ＩＩ＋ＩＩに変る
毎に所定持続時間の・ぞルスを出力端子８３ｂに供給す
る。このノξルスは各々ＴＷフリツプフロツゾ８６を状
態変化させる。このフリップフロップ８６のクロック入
力端子ＣＩは整形回路８３の出力端子８３ｂへ接続され
ている。フリップフロップ８６の出力端子ＱとＱは、１
秒毎に一方が論理“０″状態で他方が論理＋１１．１１
状態になる状態を交互にとる。

フリップフロップ８６の出力端子ＱとＱがＩＩ　、　Ｉ
＋状態に変ることに応じて、整形回路８３の出力端子８
３ｂから供給されたノξルスは、ＡＮＤゲート８７およ
びＯＲゲート８８を通してトランジスタ２１および２３
のゲートへ送られるか或はＡＮＤゲート８９およびＯＲ
ゲート９０を通してトランジスタ２２および２４のゲー
トへ送られる。従って、トランジスタ２１またはトラン
ジスタ２２が遮断され、トランジスタ２３またはトラン
ジスタ２４が導通し、電流は矢印３９の方向或は反対の
方向にコイル］１を流れる。

各駆動・ξルスの開始後約２ミリ秒してから検出回路８
２が整形回路８３から図示しない接続を通して受ける信
号に応答して、検出回路８２は抵抗８１から入力端子８
２ａに受ける測定電圧の値と基準電圧の値とを比較する
ように構成される。もしこの測定電圧の値が比較の瞬間
に基準電圧の値よりも低ければ、これはステッピング・
モータの回転子が先行の駆動・ξルスに応答して正しく
回転したことを示す。検出回路８２はその時には整形回
路８３へ検出信号を供給せず、従って整形回路８３は通
常例えば５１ミリ秒継続した後に終るためにその出力端
子８３ｂに供給する・ξルスを残す。そのようなノξル
スは第９図に符号１３１で示される。

第８図の制御回路は、Ｔ型の２個のフリップフロップに
よって形成されたノξルス・ゼネレータも備える。フリ
ップフロップ９１は、そのクロック入力端子Ｃ７が分周
回路８５の出力端子８５ａへ接続され、そのリセット入
力端子Ｒが分周回路８５の出力端子８５ｂへ接続されて
いる。分周回路８５の出力端子８５ａが゛１″状態に変
る毎に、すなわち各駆動パルスの開始時毎に、フリップ
フロップ９１の出力端子ｑばｎ　ｏ＋＋状態に変って約
３０ミリ秒間、すなわち分周回路８５の出力端子８５ｂ
が１″になるまでその状態に留る。

フリップフロップ９２のクロック入力端子ｃｅはフリッ
プフロップ９１の出力端子ｑへ接続され、前者のリセッ
ト入力端子Ｒは分周回路８５の出力端子８５Ｃへ接続さ
れる。フリップフロップ９２の出力端子Ｑは従って各駆
動ノξルスの開始後約３０ミリ秒してがら゛】′”状態
に変って約２ミリ秒゛′１″′状態に留る。

フリップフロップ９２の出力端子ＱはＡＮＴ）ゲート９
３および９４の第１入力端子へ接続されている。ＡＮＤ
ゲート９３．９４の第２入力端子はフリップフロップ８
６のそれぞれ出力端ｊ’Ｑ。

Ｑへ接続されている。ＡＮＤゲ−）　９　：（、９４の
出力端子はそれぞれＯＲゲート９０．８８の第２入力端
子へ接続されている。

このようにして、もしフリップフロップ８６の出力端子
Ｑが゛ｌ″状態にあれば、すなわちコイル１１の電流が
矢印３９の方向に流れるように最後の駆動）ξルスがス
テッピング・モータへ印加されたならば、フリップフロ
ップ９２の出力端子Ｑによって供給される２ミリ秒のノ
ξルスはＡＮＤゲート９３およびＯＲゲート９ｏを通し
てトランジスタ２２．２４のゲートへ送られ、その結果
コイル１１は、矢印３９と反対の方向に電流を流す解放
パルスを受けとる。

他方、もしフリップフロップ８６の出力端子Ｑが゛°１
″状態にあれば、すなわちコイル１１の電流が矢印３９
と反対の方向に流れるように最後の駆動、ｏルスがステ
ッピング・モータへ印加されたならば、フリップフロッ
プ９２の出力端子Ｑから供給される２ミリ秒の・ぐルス
はＡＮＤゲート９４およびＯＲゲート８８を通してトラ
ンジスタ２１および２３のゲートに送られ、その結果コ
イルＪ１は、矢印３９の方向に電流を流す解放・ξルス
を受けとる。

解放ノξルスは従って先行の駆動パルスと逆−の極性で
ステッピング・モータへ常に印加される。

第９図の場合、駆動パルス１３１に続く解放ノξルスは
符号１３２で表わされる。この説明の残りは、駆動・ξ
ルス１３１に応答して回転子が進行停止されたま〜であ
ることである。解放・ぐルス１３２は従って駆動ノξル
ス１３１の開始前に回転子が占めていた位置へ回転子を
戻させる。

１秒後に分周回路８５の出力端子８５ａが１１１１１状
態に変ると、整形回路８３は・ぐルスを供給し始める。

これはフリップフロップ８６を状態変化させ、そして駆
動パルス】３３はコイル１１へ印加され始める。しかし
ながら、ステッピング・モータの回転子がとるべき位置
にないので、コイル１１の電流はあまりにも速（増大す
る。

駆動）ξルス１３３の開始後約２ミリ秒たつと、検出回
路８２は測定電圧が基準電圧よりも高いことを確立しそ
の出力端子８２ｂに検出信号１３４を供給する。この検
出信号１３４は整形回路８３の出力端子８３ｂに存在す
る・ξルスを終らせるので駆動パルス１３３も終らされ
る。

整形回路８３はその後例えば７．８４１７秒の持続時間
を持つ・ξルス１３５を供給する。この、（ｉルス１３
５はフリップフロップ８６を新に切り換えさせる。コイ
ル１１は従って駆動ノξルス１３１（回転子を正しく回
転させるのに成功しなかった）と同一の極性および７８
ミリ秒の持続時間を有する補正・ξシス１３６を受ける
。

パルス１３５の後で整形回路８３は新しいノξルス１３
７を供給し、これはフリップフロップ８６を今一度状態
変化させかつもし回転子が駆動ノξルス１３１に応答し
て正しく回転したならば駆動ノξルス１３３に応答して
占めるべきだった位置へ回転子をもたらすべく意図され
た駆動・ξルス】３８を形成させる。

前の場合におけろように、フリップフロップ９１および
９２によって形成されたパルス・ゼネレータは約２ミリ
秒の・ξシス１３９を供給する。このノξルス１３９は
解放パルス１４０を形成させ、これは前述のように直前
の駆動パルス１３Ｂと逆の極性を有する。解放パルス１
４０はもし回転子が駆動ノクルス１３８に応答して正し
く回転したなら何の効果もない。他方、もし回転子がこ
の駆動・ξルス１３８に応答して中間位置で進行停止さ
れたま又なら、解放・々ルス１４０は回転子をその出発
位置へ戻す。上述１〜だプロセスは次続の駆動パルス（
図示しない）の開始で再び始まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２つの停止位置間で回転子の回転角の関数とし
てステッピング・モータの位ＩＫｔ決、）トルクの変化
を表わす略図、第２図は電子時バ１で最も普通に使用さ
れる型式のステッピング・モータおよび中間位置で進行
停止される回転子を示す略図、第３図は第２図に示した
位置で進行停止される回転子を有するステッピング・モ
ータへ印加される補正パルスの影響を例示する略図、第
４図はこの発明に係る方法を実施できる回路のブロック
図、第５３および５ｂ図は第４図の回路の若干の点で測
定された信号を示す波形図、第６図はこの発明に係る制
御回路の第１実施例の詳しい回路図、第７ａおよび７ｂ
図は第６図の制御回路の若干の点で測定された信号を表
わす波形図、第８図はこの発明に係る制御回路の第２実
施例の詳しい回路図、第９図は第８図の制御回路の若干
の点で測定された信号を表わす波形図である。 １】・・・コイル、１４・・・磁石（回転子）、ＡとＢ
・・・停止位置、１０１・・・ステラぎング・モータ、
１０２・・・制御回路、１０３・・・時間基準回路、１
０４・・・整形回路、１０５・・・検出回路、１０６・
・・パルス・ゼネレータ、１１１と１１６と１３１・・
・駆動パルス、１１２と１２０と１３４・・・検出信号
、１１５と１２１と１３６・・°補正ノξルス、１１４
と１１８と１３２・・・解放ノξルスＦ々・ｆ Ｆｉ”３．２ ｎり・３ つｊ４ Ｆ少、５ａ Ｆ俊、　ｓｂ Ｆω・９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｊ　コイル、このコイルへ磁気的に結合された回転子、
   および前記コイルに電流が流れていない場合に前記回転
   子を少な（とも１つの停止位量にもたらしてそこに維持
   する手段を有するステッピング・モータを制御する方法
   であって、 前記回転子が１ステップ回転しようとする毎に前記コイ
   ルへ駆動）ξルスを供給するステップ、 もし前記回転子が前記駆動・ξルスに応答してそのステ
   ップを正しく完了しなかったならば検出信号を発生する
   ステップ、 前記検出信号に応答して前記コイルへ補正、ａルスを供
   給するステップ、および 少な（とも前記検出信号が発生されろ時に前記コイルへ
   解放）ξルスを供給し、もし前記回転子が他の位置で進
   行停止されたならば前記回転子を前記停止位置に達しさ
   せるステップ、 ヲ含ムステツピング・モータの制御方法。 ２　解放ノξルスは各駆動パルスの後でコイルへ供給さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の制御方法。 ３、　解放・ξルスは検出信号に応答してコイルへ供給
   されろ特許請求の範囲第１項記載の制御方法。 ４　解放パルスは直前の駆動パルスと逆の極性でコイル
   へ供給される特許請求の範囲第２項または第３項記載の
   制御方法。