JPS607477B2 - 励磁相カウンタ誤動作検出回路付ステツプモ−トル駆動電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、励磁相カウンタと、この励磁相カウンタの
出力信号でスイッチングされるスイッチング素子とから
なるステップモートル駆動電源装置に関するもので、特
に励磁相カウンタの誤動作を検出するための回路を付加
したものである。

以下、従来のステップモートル駆動電源装置の一例につ
いて、その回路構成および動作について図により説明す
る。第１図は従来の５相ステップモートル駆動電源装置
の回路構成を示す図で「図において、１は５進の可逆リ
ングカウンタから成る励磁相カゥンタ、２はこの励磁相
カウンタ１の出力ＩＳを電流増中するベースアンプ、３
はこのベースアンプ２の出力によりスイッチングされる
パワートランジスタユニットで、ＴＲ，，ＴＲ２，ＴＲ
３，ＴＲ４およびＴＲ５の５個のパワートランジスタに
より構成されている。

４は５相のコイルＣ，，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４およびＣ５か
ら成るステップモートルの励磁コイル、５は電流制限抵
抗、６は直流電源で、この励磁コイル４は、上記パワー
トランジスタユニット３を構成するトランジスタＴＲ，
〜ＴＲ５スイッチングにより直流電源６で励磁される。

このように構成されたステップモートル駆動電源装置は
、図示しないパルス制御回路などから、励磁相カウンタ
１の（十）側カウント入力端子ＩＦにパルスが到来する
毎に、励磁相カウンタ１の出力ＩＳは第２図に示すよう
にＳ，→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→…と順々に変
化し、この出力ＩＳがベースアンプ２で増中され、この
ベースアンプ２の出力でパワートランジスタユニット３
のトランジスタをＴＲ，，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４７
ＴＲ５，ＴＲ．・・・と順次スイッチングして行く。ス
テップモートルの励磁コイル４は、トランジスタユニッ
ト３のトランジスタがスイッチングすることによって、
Ｃ，→Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４→Ｃ５→Ｃ，→…と順次励磁さ
れて回転磁界が発生する。

この結果、励磁相カウンターの（十）側カウント入力端
子ＩＦに１パルス入力されるごとに、ステップモートル
は単位角だけ正方向に回転する。つまり、ステップモー
トルは励磁相カウンタ１の（十）側入力端子ＩＦに入力
されたパルス数に比例した量だけ回転することになる。
一方、励磁相カウンタ１の（一）側入力端子ＩＲにパル
スが到来した場合には、励磁相カウンタ１の出力ＩＳは
、Ｓ，→Ｓ５→Ｓ４→Ｓ３→Ｓ２→Ｓ，→Ｓ５→Ｓ４・
・・と順々に変化し、励磁コイル４には、逆方向の回転
磁界が発生し、ステップモートルは入力されたパルス数
に比例した量だけ逆方向に回転することになる。

以上説明したようなステップモートル駆動電源装置にお
いてはトロジック回路に誤動作が発生すると、ステップ
モートルの回転量に誤差が生じる欠点があり、近年、信
頼性が要求される装置においては、この誤差が発生する
欠点が問題となって来た。

この発明はこの従来の欠点を除去するためになされたも
ので、パワー回路に一番近接している励磁相カゥンタの
誤動作を該励磁相カゥンタのカウント動作終了毎に検出
するための回路を備えた、信頼性の高いステップモート
ル駆動電源装置を提供することを目的としてなされたも
のである。

以下、この発明の一実施例である励磁相カゥンタ誤動作
検出回路付ステップモートル駆動電源装置について図に
より説明する。第３図は上軌第１図に示す従来の５相ス
テップモートル駆動電線装置に励磁相カウンタの誤動作
検出回路を付加したもので、図において、同一符号は従
来例と同一または相等部分を示し、特に説明をしない部
分は同一の動作をするものである。

第３図において、７は励磁相カウンタ１に入力するため
のパルスを発生するオシレータ、１９は外部から与えら
れる起動信号により開閉するＡＮＤゲートで、このＡＮ
Ｄゲート１９は起動信号によって、上記オシレータ７の
出力を開閉するものである。８はこのＡＮＤゲート１９
の出力パルス数をカウントするカウン夕、１０はステッ
プモートルの回転量を設定する移動量設定装置で、この
移動量設定装置１０‘ま移動量設定用のディジタルスイ
ッチまたはディジタルメモリから構成されている。

９はこの移動量設定装置１０のディジタルスイッチまた
はディジタルメモリの内容に「上記カウンタ８の内容が
一致すると出力が１となる一致回路である。

１ 川まこの一致回路９の出力が】となると閉となるＡ
ＮＤゲート、２０‘まオシレータ７の出力をスローアッ
プ、スローダウンするスムージング回路で、起動信号が
入力されてからカウンタ８の内容が移動量設定装置１０
の設定値に一致するまで、このスムージング回路２０の
入力側にパルスが出力され、スムージング回路２０の出
力からはそのパルス列の−次遅れ時定数をもったパルス
列が出力される。

１０Ａは移動量設定装置１川こ設定された移動方向が「
正方向」なら１、「負方向」なら０を出力する移動量設
定装置１０の方向指示出力信号、１２はこの方向指示信
号１０Ａで開閉するＡＮＤゲート、１８は方向指示信号
１０Ａをインバーター８Ａにより反転した信号で開閉す
るＡＮＤゲートで、移動量設定装置１川こ設定された移
動方向が「正方向」の時にＡＮＤゲート１２を介して励
磁相カウンタ１の（十）側カウント入力端子ＩＦにスム
ージング回路２０のパルス出力を、設定された移動方向
が「逆方向」の時はＡＮＤゲート１８を介して励磁相カ
ウンタ１の（一）側カウント入力端子ＩＲにスムージン
グ回路２０のパルス出力を入力して、励磁相カウンタ１
を「正万向」または「逆方向」に動作ごせて、ステップ
モートルを設定量だけ回転させる。

１４はステップモートル回転開始前におけるステップモ
ートルの励磁コイル４の励磁相を示す励磁相カウンタ１
の内容Ｎ，，１三Ｎ，三５と、移動量設定装置１０の設
定内容とから、ステップモートル回転停止後における励
磁相カワンタ１のあるべき値Ｎ２，１三Ｎ２三５を算出
する演算回路で、この演算回路１４の回路構成の一例を
第４図に示す。

第４図において、２２は移動量設定装置１０の方向指示
信号１０Ａが１、つまり「正方向」を指示している時に
関となるＡＮＤゲート、２３はこの方向指示信号１０Ａ
をィンバータ２３Ａで反転した信号で開閉するＡＮＤゲ
ートで、このＡＮＤゲート２３は方向指示信号１０Ａが
０、つまり「負方向」を指示している時に開となるもの
である。

２４は５の補数を算出する補数器、２５はＯＲゲートで
、ステップモートル回転開始前における励磁相カウンタ
１の内容Ｎ，，１三Ｎ，三５を、方向指示信号１０Ａが
１、つまり「正万向」を指示している時はＡＮＤゲート
２２を介して直接ＯＲゲート２５に入力され、方向指示
信号１０Ａが０、つまり「負方向」を指示している時は
ＡＮＤゲート２３を介して補数器２５に入力され、５の
補数（５−Ｎ，十１）を算出し○Ｒゲ−ト２５に入力す
る。

２７はこのＯＲゲート２５の出力に、移動量設定装置１
０１こ設定された移動量、つまり励磁相カゥンタ１に入
力されるパルス数を加算するための加算器、２８はこの
加算器２７の演算結果を５で割るための除算器、２９は
この除算器２８で除算をした結果の剰余Ｎ２を記憶して
おくための剰余レジスタである。

２９Ａはこの剰余レジスタ２９の内容Ｎ３が０の時その
出力が１となる第１の出力端子、２９Ｂは剰余レジスタ
２９の内容Ｎ３が１三Ｎ３三４の時その内容Ｎ３を出力
する第２の出力端子である。

３０Ａは剰余レジスタ２９の第１の出力２９Ａが１で、
かつ方向指示信号１０Ａが１、つまり「正方向」を指示
している時に関となるＡＮＤゲ−トで、このＡＮＤゲー
ト３０Ａが開となると５が出力される。

また、３０Ｂは剰余レジスタ２９の第１の出力２９Ａが
１でかつ方向指示信号１０Ａが０、つまり「負方向」を
指示している時に関となるＡＮＤゲートで、このＡＮＤ
ゲート３０Ｂが関となると１が出力される。３０はＡＮ
Ｄゲート２２と同様に方向指示信号ｌｏＡが１、つまり
ｒ正万向」を指示している時に開となるＡＮＤゲート、
３１はＡＮＤゲート２３と同様に方向指示信号１０Ａが
０、つまり「負方向」を指示している時に関となるＡＮ
Ｄゲート、２６は補数器２４と同様に５の補数（５−Ｎ
３十１）を算出する補数器、３２はＯＲゲートである。

剰余レジスタ２９の記憶内容Ｎ３は、１三Ｎ３三４の時
には方向指示信号１０Ａが１、つまり「正方向・，を指
示している時にはＡＮＤゲート３０を介して直接ＯＲゲ
ート３２に入力され、方向指示信号１０Ａが０、つまり
「負方向」を指示している時には補数器２６で５の補数
（５−Ｎ３十１）を算出した上、ＡＮＤゲート３１を介
してＡＮＤゲート３０Ａおよび３０Ｂの出力と共にＯＲ
ゲート３２に入力される。

このＯＲゲート３２の出力は、ステップモートル回転停
止後における励磁相カウンタ１のあるべき値を示してお
り、この値が演算回路１４の出力となる。１５はこの演
算回路１４の出力と励磁相カウンタ１の内容を比較する
一致回路で、この一致回路１５は両者が一致すると０を
出力し、両者が不一致の間は１を出力するものである。

２１は前に説明した一致回路９の出力により開閉するＡ
ＮＤゲートで、カウンタ８の内容が移動量設定装置１０
‘こ設定された移動量と一致した場合、すなわちステッ
プモートルの回転を停止させる時に一致回路９の出力は
１となり、ＡＮＤゲート２１は開となる。

１３はこのＡＮＤゲート２１が開となるとスムージング
回路２０の出力が入力される微分回路でこの微分回路１
３はスムージング回路２０のパルスのたまりがなくなる
とパルスを発生する。

１６は一致回路１５の出力を入力とし、微分回路１３の
出力パルスをラツチ指令とするフリツプフロツプ回路、
１７はこのフリツプフロツプ回路が１にセットされると
異常表示を行なう異常表示器である。

このように構成された装置においては、ステップモート
ルの回路開始前における励磁相カウンタ１の内容と、移
動量設定装置１０の設定量、すなわち励磁相カゥンタ１
に入力されるパルス数とからステップモートル回転停止
後における励磁相カウンタ１のあるべき内容を算出し、
この算出した結果と励磁相カゥンタ１の内容を一致回路
１５で比較し、ステップモートル回転停止時に、この一
致回路１５が両者が一致していないと判定した時には、
一致回路１５の出力１を微分回路１３からのステップモ
ートル回転停止を示す信号でフリップフロップ回路１６
１こセットし、異常表示器１７を介して外部に励磁相カ
ウン夕１が誤動作したことを示す信号を発するものであ
る。

以上説明した実施例はワイヤードロジツクで構成された
もので、その回路構成はやや複雑であるがｈ この発明
の別の実施例として上記実施例における、カウン夕８、
一致回路９、スムージング回路２０、演算回路１４、一
致回路１５などを、マイクロプロセッサによりソフトウ
ェヤー化したものの回路構成を第５図に示す。

第５図において、第３図に示す実施例と同一符号は同一
または相当する部分を示し、３４は外部から与えられる
起動信号、移動量設定装置１０の設定内容および励磁相
カゥンタ１の出力ＩＳなどを入力とする入力インターフ
ェース、３７は上記実施例で説明したアルゴリズムをプ
ログラム化して記憶したメモリー、３５はこのメモリー
３５の内容を読出して上記実施例で説明した処理を実行
するマイクロプロセッサから成る中央演算処理装置（Ｃ
ＵＰ）、２６はこの中央演算処理装置３５の出力を励磁
相カウンターの入力端子ＩＦまたはＩＲ、および異常表
示器１７に出力する出力インタフェースで、この別な実
施例も上記実施例と同一の動作を行うものである。

なお、励磁相カウンタ１の誤動作を検出する方法として
、励磁相カウンタ１のステップモートル回転開始前と回
転停止後の内容の差を求め、これを励磁相カウンタ１へ
入力されたパルスの数と比較して、この値が不一致であ
れば励磁相カウンタ１が誤動作したと判定するなどして
もよいことは言うまでもない。

以上説明したように、この発明による励磁相カウンタ誤
動作検出回路付ステップモートル駆動電源装置は、励磁
相カウンタに入力されるパルスの数と、励磁相カウンタ
のステップモートル回転開始前と回転停止後における励
磁相とを比較演算して、励磁相カウンタが正常に動作し
ていることを励磁相カゥン夕のカウント動作終了毎に常
に確認しており、万一誤動作をすると速やかに外部に警
報を発するように構成した誤動作検出回路を備えたもの
であるので、信頼性の高い実用的な装置を安価に提供出
来る効果はきわめて大きいものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の５相ステップモートル駆動電源装置の回
路構成図、第２図は励磁相カゥンタの動作パルスシーケ
ンス図、第３図はこの発明の一実施例である励磁相カゥ
ンタ誤動作検出回路付ステップモートル駆動電源装置の
回路構成図、第４図はその演算回路の回路構成図、第５
図はこの発明における別の実施例の回路構成図である。 図において「同一の符号は同一または相当する部分を示
しもＧは励磁相カウンタ、２はベースアンプ「 ３は／
ｆワートランジスタユニツトト４はステップモートルの
励磁相コイル、５は電流制御抵抗、６は直流電源「 ７
はオシレータ、８１まカウンタ「 ９および１５は一致
回路、１肌ま移動量設定装置、１４は演算回路、１九ま
異常表示器、２８はスムージング回路、３４は入力イン
タフェース、３５は中央演算処理装置、３６は出力イン
タフェースｔ ３７はメモリを示す。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 励磁相カウンタと、この励磁相カウンタの出力信号
   によってスイツチングされるスイツチング素子とから成
   るステツプモートル駆動電源装置において、この装置に
   よって駆動されるステツプモートルの回転開始前におけ
   る励磁相を示す上記励磁相カウンタの内容と、この励磁
   相カウンタに入力されるパルスの数と、上記ステツプモ
   ートルの回転停止後における励磁相を示す上記励磁相カ
   ウンタの内容とに基づいて、想定し得るカウント動作後
   の励磁相カウンタの内容と、ステツプモートルの回転終
   了後の励磁相カウンタの内容との一致・不一致を判断し
   、これによって上記励磁相カウンタの誤動作を検出する
   誤動作検出回路を設けたことを特徴とする励磁相カウン
   タ誤動作検出回路付ステツプモートル駆動電源装置。 ２ 誤動作検出回路が、ステツプモートル回転開始前に
   おける励磁相を示す励磁相カウンタの内容と、この励磁
   相カウンタに入力されるパルスの数とから上記ステツプ
   モートルの回転停止後における励磁相を算出する回路と
   、この回路の算出結果とステツプモートル回転停止後に
   おける励磁相を示す上記励磁相カウンタの内容とを比較
   する回路とから構成されたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の励磁相カウンタ誤動作検出回路付ステ
   ツプモートル駆動電源装置。 ３ 誤動作検出回路が、ステツプモートル回転開始前と
   回転停止後における励磁相を示す励磁相カウンタの内容
   相互間の差を算出する回路と、この回路の算出結果と上
   記励磁相カウンタに入力されるパルス数とを比較する回
   路とから構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の励磁相カウンタ誤動作検出回路付ステツプモ
   ートル駆動電源装置。