JPS62201097A - ステツピングモ−タの非安定動作防止装置 - 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］ 本発明はステッピングモータの非安定動作防止装置に係
り、さらに詳しくはステッピングモータの制御パルスを
位相変調させる遅延回路を備え、この遅延回路が電流セ
ンサにより少なくともローパスフィルタとハイパスフィ
ルタとを介して誤差補正信号によって制御されるととも
に、クロック発生器の出力によって駆動され、遅延回路
が制御可能なのこぎり歯発生器と、のこぎり歯発生器か
ら発生されるのこぎり歯信号としきい値として用いられ
る誤差補正信号とを比較する比較装置とから形成される
ステッピングモータの非安定動作防止装置に関するもの
である。ステッピングモータは、例えばプリンタ、画像
出力装置、フロッピーディスクドライバ、ハードディス
クドライバ等において使用される。

［従来の技術］ 米国特許明細書第４０９１３１８号から、実際値検出器
として速度計を用い、またステッピングモータの制御パ
ルスの位相角度を制御し変調する制御回路を用いて、ス
テッピングモータの振動と同期外れを防止する方法およ
び装置が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の課題は、次に示すことを行うことができる方法
ないし装置を実現することである。

例えばホールセンサ誘導コイル、高価な速度計１機械的
あるいは光学的センサなどのセンサおよびそのカップリ
ング装置を使用せずに、単相あるいは多相のステッピン
グモータを、そのパラメータ共振帯域内部で安定駆動し
、遅延時間なく比較的急速かつ負荷と無関係に、すなわ
ちｌから１００までの負荷の変化に耐えるように安定駆
動させること。

０から３５，０００回転回転上いう極めて大きい速度領
域において正確に作動すること。

高出力時のステッピングモータの性能を改良し、非常に
大きい機械的効率を可能にすること。

使用するシーケンス発生器の種類、すなわち定電圧制御
、定電流制御、「チョッパー」制御、「パイレベル」制
御、あるいはＬ／Ｒ制御であるか否かに無関係であるこ
と。

定常動作であっても加速動作であってもステッピングモ
ータを安定化させること。

ステッピングモータの値段に対して満足のいく値段を達
成すること。

並列に接続されている２台あるいは多数台のステッピン
グモータを１台の安定化装置で駆動すること。

［問題点を解決するための手段］ 上述の課題を解決するために、本発明によれば、のこぎ
り歯発生器がコンデンサと、このコンデンサと並列に接
続されている制御可能なスイッチと、コンデンサと直列
に接続されている制御可能な電流源と制御装置とから構
成され、のこぎり歯信号の振幅を一定に保つために前記
制御装置の入力端子がコンデンサの端子と接続され、そ
の出力端子がダイオードを介して制御可能な電流源の制
御入力端子と接続され、また制御可能なスイッチの制御
入力端子が制御可能なのこぎり歯発生器の入力端子と接
続される構成を採用した。

［作　用］ このような構成では、比較的小型で安価なステッピング
モータを使用することが可能となり、今日までは直流モ
ータの使用によってのみ安定であった使用領域へステッ
ピングモータを使用することができる。安定化装置は、
ステッピングモータの制御装置の通常すでに設けられて
いる回路部材の間に［インターフェイス回路」として接
続でき、制御装置を大幅に変化させる必要がないように
構成される。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明する。

図面のすべての図において同一の参照番号は同一の部分
を示しており、必要に応じて設けられる回路部分は点線
で示されている。

第１図に示す装置は、直流電圧Ｕが供給されるステッピ
ングモータ１、シーケンス発生器２、電流センサ３、ロ
ーパスフィルタ４、必要に応じて設けられる増幅器５、
ハイパスフィルタ６、クロック発生器７、必要に応じて
設けられるパルス整形器８および制御可能な遅延回路９
から構成されている。

ステッピングモータｌは任意の数の相を有する０図面で
は、それぞれ４相のステッピングモータ１が図示されて
いる。この場合、シーケンス発生器２はステッピングモ
ータｌと接続されている４つの出力端子、例えば「オー
プン舎コレクタ」出力端子を有する。すなわち、シーケ
ンス発生器２の出力ドライバは、４つのバイポーラトラ
ンジスタＴＩ　、Ｔ２　、Ｔ３およびＴ４からなり、そ
のコレクタがシーケンス発生器２の４つの出力端子を形
成する。また、そのベース端子はシーケンス制御回路１
０の４つの出力端子のそれぞれと接続されており、その
入力端子はシーケンス発生器２の入力端子を形成してい
る。４つのバイポーラトランジスタＴＩ、Ｔ２．Ｔ３お
よびＴ４のエミッタは１例えばシーケンス発生器２の内
部で互いに接続されている。この種のシーケンス発生器
は公知であって、南限されているものである。

直流電圧Ｕのステッピングモータ１と接続されていない
極は図示されていないが、例えばアースに接続されてい
る。この場合には、電流センサ３として使用されている
測定抵抗の第１の極もアースに接続されている。

次に示すものは互いに単極で接続されている。

すなわち、 バイポーラトランジスタＴＩ　、Ｔ２　、Ｔ３およびＴ
４のエミッタと、電流センサ３の第２の極およびローパ
スフィルタ４の入力端子、 ローパスフィルタ４の出力端子と増幅器５の入力端子、
あるいは増幅器が存在しない場合にはハイパスフィルタ
６の入力端子。

増幅器５が存在する場合には、この出力端子とハイパス
フィルタ６の入力端子、 ハイパスフィルタ６の出力端子と遅延回路９の第１の制
御入力端子、 クロック発生器７の出力端子と遅延回路９の第２の制御
入力端子、 遅延回路９の出力端子とパルス整形器８の入力端子、あ
るいはパルス整形器が存在しない場合にはシーケンス発
生器２の入力端子、 パルス整形器８が存在する場合には、この出力端子とシ
ーケンス発生器２の入力端子。

従って、遅延回路９は電流センサ３により少なくともロ
ーパスフィルタ４とハイパスフィルタ６を介して、以下
に誤差補正信号として示される信号によって制御される
とともに、直接クロック発生器７の出力により制御され
る。クロック発生器７は矩形波発生器であって、例えば
非安定マルチバイブレータである。ローパスフィルタ４
は電流センサ３の出力電圧の平均値を発生させ、かっこ
の平均値の９０’変位した位相を発生させるのに用いら
れる。必要に応じて設けられる増幅器５とハイパスフィ
ルタ６の順序は交換することもできる。すなわち、増幅
器５はハイパスフィルタ６の後段に接続することもでき
る。

両フィルタ４と６は、例えば公知のＬ字形のＲＣ回路で
あって、コンデンサはハイパスフィルタ６の場合には縦
の分岐に配置され、抵抗は横の分岐に配置されているが
、ローパスフィルタ４の場合には（第９図参照）、反対
にコンデンサが横の分岐に配置され、抵抗は縦の分岐に
配置されている。最も簡単な場合には、ハイパスフィル
タ６はコンデンサだけで構成され、この場合、このコン
デンサの一方の極はハイパスフィルタ６の入力端子とな
り、このコンデンサの他方の極がハイパスフィルタ６の
出力端子となる。ローパスフィルタ４とハイパスフィル
タ６との間に増幅器５が存在しない場合には、ハイパス
フィルタ６とローパスフィルタ４をカスケード接続し、
屯−の帯域フィルタを形成することができる。

例えば、立ち下がり端によって制御される公知で南限さ
れている単安定マルチバイブレータとしての構成される
パルス整形器８は、シーケンス発生器２がパルス制御さ
れている場合だけに必要である。これに対して、シーケ
ンス発生器がパルス端で制御される場合には、パルス整
形器８は省くことができる。

第２図（Ａ）は、時間ｔを関数としたステッピングモー
タ１のすべての相電流の合計電流の平均値のうち、交流
電圧成分の特性曲線を示すものである。簡単にするため
に、この特性曲線の形状は、第２図（Ａ）では正弦形状
となっている。

：５２図（Ｂ）は、時間ｔを関数としたクロック発生器
７の出力信号の特性曲線を示すものである。この特性曲
線は、期間τで周期Ｔ＝１／ｆの一連の矩形状パルスか
ら形成されている。ただし、ｆはクロック周波数を表わ
す、Ｔは１例えば１ｍｓに選ばれる。

第２図（Ｃ）は、時間ｔを関数とした遅延回路９の出力
信号の特性曲線を示すものである。この特性曲線は、周
期Ｔの一連のパルス幅変調された矩形状パルスから形成
されている。

ＴＩは相電流の合計電流の平均値の交流電圧成分、すな
わち変調がゼロである場合の遅延回路９の遅延時間であ
る。

第２図（Ｄ）は１時間計を関数としたパルス整形器８の
出力信号の特性曲線を示すものである。

この特性曲線は期間τｌの一連の矩形パルスから形成さ
れており、この矩形パルスの立ち上がり端は第２図（Ｃ
）に示すパルスの立ち下がり端と時間的に一致している
。

好ましくは、遅延回路９の遅延時間ＴＩの値は変調がゼ
ロの場合、すなわちハイパスフィルタ６の出力の誤差補
正信号の値がゼロの場合には、第２図（Ｄ）に示すパル
スの立ち上がり端、ないしは第２図（Ｃ）に示すパルス
の立ち下がり端が時間的にみて第２図（Ｂ）に示すクロ
ック発生器７の出力信号の連続する２つのパルス間のほ
ぼ中央にくるように、すなわちＴ１％Ｔ／２であるよう
に選定される。この場合、パルス期間でとパルス期間τ
ｌは遅延時間Ｔ１よりかなり小さな値に選ばれる。

第３図には、ステッピングモータｌのステッピング速度
Ｖを関数とした４つの特性曲＆ｉＭｎ。

Ｍｌ、Ｐ、、およびＰ、が示されている。特性曲線ＭＯ
は、安定化回路が存在しないときのステッピングモータ
ｌの回転トルクを示し、Ｍ、は安定化回路が存在する場
合の回転トルクを示し、Ｐｏは安定化回路が存在しない
ときのステッピングモータ１の機械的出力を示し、Ｐ、
は安定化回路が存在する場合の機械的出力を示すもので
ある。

回転トルク特性曲線Ｍ（、は、例えば約１０００ステツ
プ／秒のときに回転トルクが崩壊し、出力特性曲線ＰＯ
は１０００ステツプ／秒以下で１つの最大値を有し、こ
の最大値は１０００ステツプ／秒の上にある出力特性曲
線Ｐｌの最大値よりもかなり小さい０回転トルク特性曲
線Ｍ、は、ステッピング速度Ｖが大きくなるにつれて、
陥没なしに連続的に下降する。

ステッピングモータでは、速度の大きい領域において所
定の周波数領域で突然の回転トルク損失が生じ、ステッ
ピングモータは同期を失って停止Ｆしてしまうことがあ
る。この特性はステッピングモータのパラメータ共振に
よって説明することができる。というのは、ステッピン
グモータのロータは一定の角速度に加えて振動を起して
おり、その振幅がこの臨界周期数領において著しく成長
して非常に強くなることがあり、その結果、ステッピン
グモータが同期を失って停止してしまうからである。

ステッピングモータの特徴は、回転トルクによって示さ
れる。安定化回路が存在しない場合には１回転トルク特
性曲線はゼロから２０ＫＨｚの周波数領域内で理論的に
は多数の陥没を有するが、実際には陥没は少なくとも１
つであって、この陥没は、例えば約１ｏｏｏパルス／秒
のときである。これが第３図において特性曲＆ｉ　Ｍ　
ｏで示されている（いわゆる［プルｅアウト（ｐｕｌｌ
　ｏｕｔ）　Ｊ領域）。この結果、ステッピングモータ
は安定化回路が存在しない場合には、例えば１０００パ
ルス／秒以下の比較的小さい速度の場合しか駆動するこ
とができず、従ってその機械的出力は第３図の特性曲線
ト示したように比較的小さく、効率の悪い速度領域にお
いてしか駆動することができない。

センサおよびカップリングを必要とするステッピングモ
ータを安定化させる方法は、通常は値段と場所上の理由
から使用することはできない、速度計、例えば「ブリキ
カン（ｔｉｎ−ｃａｎ）Ｊステッピングモータなどの手
頃な値段のステッピングモータの何倍もする。さらに、
カップリングのためには、通常はそれに必要な場所をと
ることができない。本発明装置の場合には、ステッピン
グモータ自体が制御回路の誤差補正信号を求めるための
センサとして使用され、実際値が求められる。このよう
な制御の場合には、前述した従来技術の場合のように、
目標速度との速度の差が誤差補正信号として用いられる
のではなく、公称負荷角度を中心とする負荷角度の振動
が誤差補正信号として用いられる。このことは、特にス
テッピングモータの安定化が負荷と関係なく行われると
いう利点を有する。

ステッピングモータが安定駆動され、負荷が与えられて
いる場合に、この相電流の包絡線はほぼ一定であり、そ
れによってその平均値もほぼ一定である。これに対して
、非安定的に駆動されている場合には、包ｋｔ！１線の
振動、従って相電流の平均値の振動も生じ、これが公称
値を中心とする負荷角度の振動の尺度となる。

第１図に示す装置においては、ステッピングモータｌの
非安定動作はフィードバック信号によって除去される。

このフィードバック信号は電流センサ３を用いてステッ
ピングモータ１の相電流から代数的合計電流を連続的に
求めて、それを比例した電圧へ変換し１次にローパスフ
ィルタ４を用いてこの比例電圧の平均値を求めることに
よってステッピングモータ１の制御パルスの位相を変調
するものである。ステッピングモータ１の個々の相電流
は時間的にほぼ連続して生じるので、電流センサ３に生
じる電圧はその瞬間に流れるステッピングモータｌの相
電流にほぼ比例し。

ローパスフィルタ４を用いて求めた平均値の振動が、ス
テッピングモータ１の負荷角度の振動の尺度となる。こ
の平均値の振動はＯ〜４００Ｈｚの周波数となるが、４
ｉ均値とは無関係であって、従って公称負荷角度とも無
関係である０、Ｓ１差補止信号としてこの１を均（＋／
ｉの振動を利用することの利点は、ステッピングモータ
ｌが臨界点に達する直前、すなわちステッピングモータ
ｌが同期を失う前に前記４１均値がその最大値を持つこ
とにある。

というのは、この瞬間に負荷角度が最大になるからであ
る。これは、速度の実際値がこの瞬間に最小値、すなわ
ちほぼゼロになる従来技術と異なるところである。

ローパスフィルタ４の出力信号の値は、測定抵抗のイダ
１および相電流の値に関係する０通常、これはステッピ
ングモータ１に供給される直流電圧Ｕの１００〜１００
０分の１である。ローパスフィルタ４の出力電圧のイ〆
ｉが後段の制御回路を駆動するのに充分でない場合には
、例えばローパスフィルタ４とハイパスフィルタ６との
間に増幅器５が接続される（第１図参照）　−１ｆｌＪ
幅器５は、移相（以後「移相」と「位相」を注意するこ
と）されたｔ均値の振動がステッピングモータｌの制御
パルスを位相変調する前に、交流゛１ヒ圧成分、すなわ
ち移相された平均値の振動を増幅する。

ハイパスフィルタ６は増ＩＩＩＩＪ器５が存在しない場
合にはｆ均イ１の直流電圧成分を除去し、前段に増幅器
５が接続されている場合にはその出力「オフセット」電
圧を除去するので、いずれの場合にも必要に応じて増幅
された平均値の振動のみが求められ１次に遅延回路９の
第１の制御入力端子へ達し、シーケンス発生器２から発
生されたステッピングモータｌの制御パルスを位相変調
する。

周波数はｄΦ／ｄｔに比例することが知られている。た
だし、Φは位相を示すものであって、その微分値はよく
知られているように１位相を９０°回転させる原因とな
る。゛電流センサ３の出力電圧の１１均値の振動によっ
てステッピングモータｌの制御パルスを位相変調させる
前に、この４１均ｆ１１の位相をローパスフィルタ４内
で９０°移和しなければならない、このことは、ローパ
スフィルタ４によって行われる移相をローパスフィルタ
４を公知の構成にすることにより、ちょうど９０°に調
整することによってｆ）ｎ単、かつうまく行うことがで
きる。このようにして、ハイパスフィルタ６の出力の誤
差補正信号は１位相変調に必“支な正確な位相長さを右
する。誤差補正信りは遅延回路９によって発生された遅
延時間を調整するので（第２図（Ｃ）参照）、例えばク
ロック発生器７により発生された矩形パルスのすべての
ケち１−がり端（第２図（Ｂ）参照）は１位相変調され
てケち下がり端より遅延して、′Ｍ延回路９の出力に現
われる（第２図（Ｃ）参照）、後段のシーケンス発生器
２がパルス端のみで制御されている場合には、遅延回路
９の出力信号がシーケンス発生器２を直接制御する。そ
うでない場合には、遅延回路９の出力パルスの立ち下が
り端が後段のシーケンス発生器２の供給される前にこの
ｑち下がり端をさらにパルス整形器８を用いて処理して
、整形されたパルスに変換しなければならない、この場
合、パルス整形器８はその入力信号の各☆ちドがり端に
応じて一定の期間τｌのパルスを発生する（第２図（Ｄ
）参照）。

＋Ｖ、および負の位相方向において、ＩＩｋ大の制御可
能性を得るために、８延回路９の８延時間Ｔ１はハイパ
スフィルタ６の出力で＋ｒｅ差補正信号がＯの場合に遅
延回路９の出力制御端１例えば（Ｌち下がり端が１１ν
間的にみてクロック発生器７の連続する２つの出力パル
スのほぼ中央に来るように選択ぎれる。

第１図に示す装置は、クロック発生器７を電圧制御する
必要がないという利点を有する。非電圧制御のクロック
発生′ｊＡ７．シーケンス発生器２および電流センサ３
は、ステッピングモータを使用する場合には通常すでに
存在しているので、ステッピングモータｌの非安定動作
を除去するためには、すでに存在しているクロック発生
器と、場合によってはすでに存在しているシーケンス発
生器２および電流センサ３の組み合わせとの間にｒイン
ターフェイス」回路１１を挿入しなければならない。こ
の「インターフェイス」回路はローパスフィルタ４、必
要に応じて設けられる増幅器５、ハイパスフィルタ６、
遅延回路７．および必要に応して設けられるパルス整形
器８とから構成される。

第４図に示す遅延回路９は、少なくとも一定の振幅のの
こぎり歯信号ｄを発生させる制御ｒ＋（能なのこぎり歯
発生器１２と、その後段に接続され。

のこぎり歯信号ｄと遅延回路９の第１の制御入力端ｆ−
に現われ、しきい値として用いられる誤差補＋ｌＥ信−
）とを比較する比較装７１１３とから構成されている。

従ってこの比較装ｇ！Ｉ１３は、例えばアナログコンパ
レークなどの比較スイッチである。コンパレータの反転
入力端子がｉｌ！！！延回路９の第１の制御入力端子を
形成し、のこぎり歯発生器１２の制御入力端子が第２の
制御入力端子を形成する。

のこぎり歯信号ｄが発生するのこぎりＮ４発生器１２の
出力端子は、コンパレータの非反転入力端ｒ−と接続さ
れており、このコンパレータの出力端ｒ−は、に延回路
９内で必要に応じて１没けられるコンパレータの後段に
接続された論理回路で、抑圧されたパルスを回復させる
ための論理回路１４と接続されている。論理回路１４が
設けられている場合には、クロック信号ａが生じるのこ
ぎりｔＮ１発生器１２のクロック出力端子は論理回路１
４の第２の入力端子を接続されているので、論理回路１
４はのこぎり歯発生器１２からクロック信号ａが供給さ
れる。比較装置１３の出力信号および遅延回路９の出力
信号がｂないしＸで示されている。論理回路１４が存在
しない場合には、比較装置１３の出力端子は直接遅延回
路９の出力端子と接続される。第４図に示す遅延回路９
の機能は次の如くである。すなわち、のこぎり歯発生器
１２がクロック発生器７の矩形状の出力パルスをのこぎ
りｍ　パルスに変換し、こののこぎり南パルス自体は、
その値が遅延回路９の第１の制御入力端子に生じる誤差
補正信号の値に達したときに比較装置１３を反転させる
。このようにして比較装置１３の出力に現われた矩形パ
ルスの幅は、１誤差補正信号に比例し、従ってこのパル
スはパルス幅変調されている。

のこぎり尚発生器１２は、一定の振幅ののこぎり歯パル
スを発生する。

ステッピングモータ１の回転上昇時、のこぎり歯発生器
１２の可変人力周波数が短期間非常に大きくなる場合に
は、のこぎり歯発生器１２は過渡的に一定振幅ののこぎ
り歯パルスを発生させる時間を持たなくなる。すなわち
、そのときにはのこぎり歯の振幅は比較装置１３のしき
い値よりも小さくなるＩＩＴ能性があるので、比較装置
の出力パルスのうち幾つかは発生されず、従って抑圧さ
れる。論理回路１４の動作については、後に第１１図を
用いて詳細に説明するが、この論理回路１４はこの抑圧
された装置１３の出力パルスを＋ＩＦびｔｌＴ生させる
機能を有する。

遅延回路９で使用されるのこぎり尚発生器１２が第５１
４に示されており、必要に応じて設けられるＱｊ安定マ
ルチバイブレータ１５．必要に応じて設けられる減衰（
３ｊｌ路１６．８ツノ御＋ｉ（能なスイッチ１７、コン
デンサＣ１制御＋１）能な電流源１８゜インヒータンス
ｅ換ｎ１９、ローパスフィルタ２０、制御増幅器２１お
よびタイオードＤから構成されている。電１ｌｊ１８と
コンデンサＣとで積分器１８ｃを形成している。例えば
、バイポーラトランジスタであるスイッチ１７は、コン
デンサＣと並列に接続されており、電流源１８はコンデ
ンサＣと直列に接続されている。電流源１８とコンデン
サＣの共通の第１の端子は、制御装置１９．２０．２１
の入力端ｆと接続されるとともに、のこぎり歯信号ｄが
生じるのこぎりｉ発生器１２の出力端子を形成しており
、前記制御装置の出力端子は、その後段に接続されてい
るダイオードＤを介して制御可能な電流源１８の制御入
力端子１８＆と接続されている。

制御装置１９，２０．２１は、記載の順序でインピーダ
ンス変換器１９、ローパスフィルタ２０および制御増幅
器２１のカスケード接続から構成されている。制御装置
１９，２０．２１の出力端ｒ・はダイオードＤの陽極と
、そして制す１入力端子１８ａは陰極と接続されている
。ダイオードＤは、″電流が＋ｔＳから制御増幅器２１
へ電流が逆流するのを防ＩＪニする。コンデンサＣの第
２の端子は、例えばアースされており、電流源１８の他
の端ｆ−はＩＦの供給直流型ハ：Ｖｃｃに接続されてお
り、図示していないＶｃｃの第２の極はアースされてい
る。必要に応じて設けられている中安定マルチパイブレ
ーク１５の入力端子は、のこぎり歯発生器１２の制御入
力端子を形成しており、このマルチバイブレータの出力
端子はクロック信号ａが生じるのこぎり歯発生器１２の
クロック出力端子を形成している。さらに、この中安定
マルチ７−イプレータ１５と減衰回路１６が存イＣする
場合には。

これらはこの記載の順序でカスケード接続されており、
このカスケード回路１５．１６の出力はスイッチ１７の
制御入力端子と接続されている。

従って、制御可能なスイッチ１７の制御入力端子は直接
、あるいは減衰回路１６、あるいはｒｌ安定マルチバイ
ブレータ１５を介して、制御可能なのこぎりｔｋ１発生
器１２の入力端子と接続されている。

制御可能なのこぎり歯発生器１２の人力信号ＣＬｉｎの
パルスが急峻で無限でない端部を有する場合には（第１
３図（Ａ）と第１４１；１４（Ａ）を参照）、巾安定マ
ルチバイブレータ１５の存在が必要であって、この単安
定マルチバイブレータはパルス整形器として作用し、か
つ入力信％ＣＬｉｎのパルスの端部を整形して、単安定
マルチバイブレータ１５の出力にクロック信号を形成す
る矩形パルスが新たに生じるように波形整形する。この
単安定マルチバイブレータ１５は１例えば通常に市販さ
れている回路素子である。

例えば分圧器２２．２３から形成される（第６図参照）
減衰回路１６は、必要な場合にはクロ７り信号ａの振幅
を、制御可能なスイッチ１７の制御信号の必要とされる
振幅に適合させる。スイー。

チ１７がバイポーラトランジスタである場合には、この
制御信号は１例えばこのトランジスタのベース・エミッ
タ電圧である。第６図によれば、分圧器２２．２３は直
列に接続された２個の抵抗２２と２３から形成されてお
り、その共通の端子が減衰回路１６の出力端子を形成し
ている。抵抗２２の第２の端子は、減衰回路１６の入力
端子を形成しており、抵抗２３の第２の端子は１例えば
アースに接続されている。

スイッチ１７が開放している場合には、電流源１８が定
電流でコンデンサＣを充゛准するので、コンデンサ電圧
Ｕｃ、従ってのこぎり歯信号・ｄは線形に上シ１する。

のこぎり歯発生′ｊＡ１２の人力にパルスが現われると
、すぐにこのパルスの期間の間スイッチ１７が閉鎖され
るので、コンデンサＣは短絡機能を有する閉鎖されたス
イッチ１７を介して急速に放電し、コンデンサ電圧Ｕｃ
の立ち下がり端が生じ、それに従ってのこぎり歯信号ｄ
のケちドがり端も生じる。

′上流源１８の構造は第７図から明らかであって、１つ
のバイポーラトランジスタ２４と３つの１１（抗２５，
２６．２７とから形成されている。抵抗２５はトランジ
スタ２４のエミッタ抵抗であって、その共通の端子が制
御可能な電流源１８の制御入力端子１８ａを形成してい
る。抵抗２６と２７は直列に接続されている。その共通
の端子はトランジスタ２４のベースと接続されている分
圧器出力を形成している。抵抗２５と２７の第２の端子
は、供給直流電圧Ｖｃｃと接続されており、抵抗２６の
第２の端子はアースに接続されている。

トランジスタ２４のコレクタが電流源１８の出力端子を
形成しており、この出力端子は外部でコンデンサＣの端
子と接続されている。

制御装置１９，２０，２１、ダイオードＤおよび制ｕｉ
　ｔｔｒ能な′屯流源１８が一緒になって閉ループ制り
１回路１９，２０，２１．Ｄ、１８を形成している。こ
の制御回路の機能は、コンデンサ電圧Ｕｃの振幅を一定
の値に制御し、従ってのこぎり南信壮ｄの振幅も一定の
値に制御することである。好ましくはエミッタフォロワ
２８．２９として構成されるインピーダンス変換器１９
（第８図を参照）は、制御装置１９，２０．２１による
コンデンサＣの負荷を回避するためだけに用いられる。

というのは、インピーダンス変換器１９の入力抵抗は高
抵抗であるからである。第８図によれＩｆ、エミッタフ
ォロワ２８．２９は抵抗２８とバイポーラトランジスタ
２９とから形成されている。ただし、抵抗２８はトラン
ジスタ２９のエミッタ抵抗である。トランジスタ２９と
抵抗２８の共通の端子−がエミッタフォロワ２８．２９
の出力端子を形成し、トランジスタ２９のベースが入力
端ｒ・を形成する８　トランジスタ２９のコレクタは、
供給直流電圧Ｖｃｃと接続され、抵抗２８の第２の端ｆ
はアースと接続されている。

ローパスフィルタ２０は、例えばローパスフィルタ４と
同じ構造を有し、従って第９図に示すようにコンデンサ
３０と抵抗３１との直列回路から形成されており、その
共通の端子はローパスフィルタ４ないし２０の出力端子
を形成している。抵抗３１の第２の端子はローパスフィ
ルタ４ないし２０の入力端子であって、コンデンサ３１
の第２の端子はアースに接続されている。ローパスフィ
ルタ２０はコンデンサ′市圧Ｕｃの平均値を形成し、従
ってのこぎり歯信号ｄのｆ均値を形成する。このｆ均値
は制御増幅器２１、ダイオードＤおよび−Ｉｔ！：流源
１８の制御入力端子１８ａを介して゛ＩＬ流源に作用を
及ぼし、平均値が小さい場合には電流源１８から供給さ
れるコンデンサ充電′准流を増大させ、それに従っての
こぎり面信号ｄの線形にＩ；昇する端の急峻さを増大さ
せる。

制御増幅器２１は、同時に閉ループ制御増幅器であり、
かつインピーダンス変換器である。この制御増幅器２１
は、少なくとも利得比１を有し。

好ましくは第１０図に示すように演算増幅器３２を用い
て形成されている。この演算増幅器は、公知の反転増幅
器３２，３３，３４，３５．３６（第１０図を参照）と
して接続されている。従って、この反転増幅器には４ｍ
の抵抗３３，３４゜３５８よび３６が含まれている。２
つの抵抗３３と３６と２つの抵抗３４と３５は、それぞ
れ直列に接続されて分圧器を形成している。抵抗３３と
３６の共通の端子は演算増幅器３２の反転入力端子と接
続され、抵抗３４と３５の共通の端子は非反転入力端子
と接続されており、この演算増幅器には供給直流電圧Ｖ
ｃｃが供給されている。抵抗３３の第２の端子は、演算
増幅器３２の出力端子と接続され、この出力端子は同時
に制御増幅器２１の出力端子である。抵抗３４と３５の
第２の端子は供給直流電圧ｖｃＣないしアースに接続さ
れており、抵抗３６の第２の端子は制御増幅器２１の入
力端子を形成している。

ステッピングモータｌの回転が上昇する場合には、のこ
ぎり歯発生器１２の人力信号ＣＬｉｎ（第１３図（Ａ）
と第１４図（Ａ）参照）の周波数は一定ではなく、従っ
てクロ７り信号ａ（第１３図（Ｂ）と第１４図（Ｂ）参
照）の周波数も一定ではなく、回転の上シＩにつれて増
大する。第１３図においては、入力周波数が上ｙＩシて
も、のこぎり１＆ｊ発生器１２は一定の振幅ののこぎり
閾値ｉ３　ｄ（第１３図（Ｃ））を発生させるのに常に
充分な時間を持つようになちている。この結果、各のこ
ぎり南パルスは比較装置ｌ１３として使用されているコ
ンパレータ（第４図参照）のしきい値を■−Ｈり、比較
装置１３の出力にはパルスの抑圧なしに各のこぎり尚パ
ルスに対し、それぞれ出力信号すで示した矩形パルスが
発生する（第１３図（Ｄ）参照）、この場合には、論理
回路ｊ４（第４図参！に４．）の存在は余計であって、
出力信−＋ｂは′Ｍ延回路９の出力材−）Ｘと等しい（
第４図と第１３１４（Ｈ）を参照）、第１３図（Ｊ）に
示したように、出力信号Ｘの立ちにがり端（第１３図（
Ｈ）を参照）に応じてパルス整形器８（第１図参照）を
介し、制御信号ＣＬｏｕｔとなる一定の期間の矩形パル
スに変換される。

ステッピングモータｌの回転上昇時のこぎり歯発生器１
２の人力周波数の加速度が１．７Ｘ　１０　Ｓパル７７
秒２よりも大きい場合には、のこぎり尚発生器１２には
所定の時点からのこぎり尚パルスの振幅を一定（／ｉに
制御するだけの充分な時間が与えられない、のこぎり歯
パルスの振幅値は減少し、比較袋と１３として使用され
ているコンパレータのしきいイダ１に達することができ
ない、この場合が、第１４図（Ｃ）において最後の２つ
ののこぎり南パルスに関して図示されている。この最後
の２つのパルスは、もはやコンパレータのしきいイｆ１
を１−回らないので、比較装置ｘ３（ｍ４図参照）の出
力端子にも出力信号すの矩形パルスは生じない、従って
、出力信号すのこの最後の２つに対１心するパルスは、
第１４図（Ｄ）には図示されていない。論理回路１４（
第４図参照）が存在しない場合には、最後の２つのパル
スに対応する第１４図（Ｊ）に示した制御信号ＣＬｏｕ
ｔはなくなってしまう。

論理回路１４は、第１１図に示したように、２つの同種
の論理ゲート、例えば２つのナンドゲート３７と３８、
第１のインバータ３９、出力論理回路４０、および第２
のインへ−夕４４から構成されており、前記出力論理回
路４０自体は２つのアントゲ−）４１．４２およびオア
ゲート４３から構成されている。２つの同種の論理ゲー
トはナンドゲートあるいはノアゲートとすることができ
、２つまとめてＲＳフリップ・フロップ４５として接続
されており、すなわち同種の論理ゲートのそれぞれｍｌ
の入力端子がＲＳフリップ・フロップ４５のＨないしＳ
入力端子を形成し、この論理ゲートの第２の入力端子は
それぞれ他方の論理ゲートの出力端子と接続されている
。

２つの論理ゲートの一方のゲートの出力端子は、同時に
ＲＳフリップ拳フロップ４５の出力端ｆである。ＲＳフ
リップ・フロップのこの出力端子−はインバータ４４を
介して、その後段に接続されている出力論理回路４０の
第１の入力端子と接続されている。論理回路１４の入力
端子は外部で出力信号すが現われる比較装置１３の出力
端子と接続されている。この論理回路１４の入力端子は
インパーク３９を介してＲＳフリップ−フロップ４５の
第１の入力端子と接続され、また出力論理回路４０の第
２の入力端子と直接接続されている。グロック信号ａが
現われる論理回路１４のクロック入力端子は、出力論理
回路４０の第３の入力端子およびＲＳフリップ・フロッ
プ４５の第２の入力端子と接続されている。出力論理回
路４０のＱｌ　ｌの入力端子は、アンドゲート４２の第
１の入力端子によって形成され、出力論理回路４０の第
２の入力端子はアンドゲート４１の第１の入力端子によ
って形成される。出力論理回路４０の第３の入力端子は
、アンドゲート４１と４２のｌＦいに接続されている第
３の入力端子によって形成されている。アンドゲート４
１の第２の入力端子は反転入力端子である。アンドゲー
ト４１と４２の出力端子は、それぞれオアゲート４３の
入力端子と接続され、オアゲート４３の出力端子が出力
論理回路４０の出力端子となり、従って論理回路１４の
出力端ｆともなっている。

８延回路９内に論理回路１４が存在する場合（第４図参
照）については、第１３図（Ｆ）と第１４図（Ｆ）にア
ントゲ−）４１の出力信号ｉ・ｂが図示されており、第
１３図（Ｇ）と第１４図（Ｇ）にアンドゲート４２の出
力信号ａ　＊　、Ｃが図示されている。ただし、εはイ
ンバータ４４の出力材−）である。アンドゲート４１と
４２の出力材りのオア機能は、第１３図（Ｈ）と第１４
図（Ｈ）に示されている信号Ｘに等しい。

どのパルスも抑圧されていない（第１３図参照）場合に
は、第１３図参照）に基づく出力信号ａ・εは常にゼロ
であって、すなわち無効である。この場合には、信号ｂ
（第１３図（Ｄ）参照）と出力材−ｆａａｂ（第１３図
（Ｉ）参照）およびＸ第１３図（Ｈ）参照）は等しい。

インバータ４４の入力信号Ｃは第１３図（Ｅ）に示され
ており、この人力（Ａ　”７のすへてのでｆちヒかり端
は時間的に信’ｉｊ　ｂ　、　ａ　ａ　ｂおよびＸの立
ち上がり端と−・致する。

信号すの最後の２つのパルスが抑圧されている（第１４
図参照）場合には、第１４図（Ｇ）に示す出力信ＩＺ　
ａ−τはもはやゼロではなく、通常は矩形パルスを形成
しない各のこぎり尚の端部で矩形波を発生する。この結
果、この時点では出力信号Ｘもそれぞれ矩形状のパルス
を右するので（第１４図（Ｈ）参照）、パルスの抑圧は
なくなる。

インバータ４４の入力信号Ｃは第１４図（Ｅ）に示され
ている。クロック信号ａの各パルスはクリップ争フロッ
プ４５に格納されて、クリップ争フロップ４５が信号す
によって１１ひリセットされるまでの間、インバータ４
４の出力に信号εとしての論理値「１」を発生させる。

信号すに抑圧されたパルスが存在する場合には、このリ
セ−／　）は行われず、信号ａ−τが発生され、この信
号はすでに述へたようにゼロとは異なり、従って抑圧さ
れたパルスを新たに＋ｌｒ生することができる。

第１２図には出力論理回路４０の他の実施例が示されて
おり、この実施例では出力論理回路は３つのナンドゲー
）４６．４７および４８から構成されている。この場合
、ナンドゲー）４６，４８の出力端子はナンドゲート４
７のそれぞれの入力端子・に１妄続されており、このナ
ンドゲート４７の出力端子は出力論理回路４０の出力端
子となっており、従ってまた論理回路１４の出力端子と
もなっている。出力論理回路４０の第１の入力端子はナ
ンドゲート４６の第１の入力端子によって形成され、出
力論理回路４０の第２の入力端子はナンドゲート４８の
第１の入力端子によって形成され、また出力論理回路４
０の第３の入力端子はナンドゲート４６と４８の尾いに
結合されている第２の入力端子によって形成されている
。ナンドゲート４８の第２の入力端子は反転入力端子で
ある。

となるので、第１２図に示す出力論理回路４０は第１１
図で使用されている出力論理回路４０と同じ論理機能を
発生させる。第１２図に示す出力論理回路４０とともに
構成されている論理回路１４は、多数のナンドゲートだ
けを使用すればよいという利点を有する。というのは、
すべてのインバータはその入力が１いに接続ごれている
ナンドゲートを用いて同様に実現できることが知られて
いるからである。

［効　果］ 以［−の説明から明らかなように、本発明によれ１ｆ、
安価で簡単なｆ段により、負荷と無関係に広範囲の速度
領域でステッピングモータを安定駆動させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はステッピングモータの非安定動作防１に装置の
ブロック図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）は時間を関数とした
ステッピングモータの種々の制御信号の特性曲線を示す
線図、第３図は安定化回路が存在する場合および存在し
ない場合のステー、ピング速度を関数としたステッピン
グモータの回転トルクおよび機械的出力の特性曲線を示
す線図、第４図は遅延回路のブロック回路図、第５図は
のこぎり歯発生器のブロック回路図、第６図は減衰回路
の回路図、第７図は制御５（能な゛Ｉｆ流源の回路図、
第８図はインピーダンス変換器の回路図、第９図はロー
パスフィルタの回路図、第１θ図は制御増幅器の回路図
、第１１図は抑圧されたパルスを再生するための論理回
路の回路図、第１２図は抑圧されたパルスを再生するた
めの出力論理回路の変形例を示す回路図、第１３図（Ａ
）〜（１）は抑圧されたパルスがない場合の装置の動作
を示すパルス図、第１４図（Ａ）〜（Ｉ）は抑圧されて
パルスをｉｌＴ生する場合の装置の動作を示すパルス図
である。 ■・・・ステッピングモータ ３・・・電流センサ ４・・・ローパスフィルタ ６・・・ハイパスフィルタ ７・・・クロック発生器　９・・・８延回路ｌ２・・・
のこぎり歯発生器 １３１９．比較装置　　　１４・・・論理回路１５・・
・屯安定マルチバイブレータ １６・・・減衰回路　　　１７・・・スイッチ１８・・
・’ｌｔｆ流源 １９・・・インビーグンス変換器 “１ 代理人　弁理ト　加　藤　　１ｘ１ メ ０’） Ｕ− ４電１ ｐ 口−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ステッピングモータ（１）の制御パルスを位相変調
   させる遅延回路（９）を備え、この遅延回路が電流セン
   サ（３）により少なくともローパスフィルタ（４）とハ
   イパスフィルタ（６）を介して誤差補正信号によって制
   御されるとともに、クロック発生器（７）の出力によっ
   て駆動され、また前記遅延回路（９）が少なくとも制御
   可能なのこぎり歯発生器（１２）と、のこぎり歯発生器
   （１２）から発生されたのこぎり歯信号（ｄ）としきい
   値として使用される誤差補正信号とを比較する比較装置
   （１３）とから構成されるステッピングモータ（１）の
   非安定動作防止装置において、 前記のこぎり歯発生器（１２）は少なくともコンデンサ
   （Ｃ）と、このコンデンサ（Ｃ）に並列接続されている
   制御可能なスイッチ（１７）と、コンデンサ（Ｃ）に直
   列に接続されている制御可能な電流源（１８）と，制御
   装置（１９，２０，２１）とから構成され、 この制御装置の入力端子がコンデンサ（Ｃ）の一方の端
   子と接続され、 制御装置の出力端子はダイオード（Ｄ）を介して制御可
   能な電流源（１８）の制御入力端子（１８ａ）と接続さ
   れてのこぎり歯信号（ｄ）の振幅を一定に保ち、 制御可能なスイッチ（１７）の制御入力端子がのこぎり
   歯発生器（１２）の入力端子と接続されていることを特
   徴とするステッピングモータの非安定動作防止装置。 ２）制御装置（１９，２０，２１）がカスケード接続さ
   れたインピーダンス変換器（１９）、ローパスフィルタ
   （２０）及び制御増幅器（２１）から構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３）インピーダンス変換器（１９）がエミッタフォロワ
   （２８，２９）から構成されることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の装置。 ４）制御増幅器（２１）が反転増幅器（３２，３３，３
   ４，３５，３６）として接続された演算増幅器（３２）
   から構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項あるいは第３項に記載の装置。 ５）のこぎり歯発生器（１２）の入力端子が少なくとも
   減衰回路（１６）を介して制御可能なスイッチ（１７）
   の制御入力端子と接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載
   の装置。 ６）のこぎり歯発生器（１２）の入力端子が単安定マル
   チバイブレータ（１５）を介して制御可能なスイッチ（
   １７）の制御入力端子ないしは減衰回路（１６）の入力
   端子と接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第５項までのいずれか１項に記載の装置。 ７）遅延回路（９）において、のこぎり歯信号（ｄ）と
   誤差補正信号とを比較する装置（１３）の後段に論理回
   路（１４）が接続されており、この論理回路にはさらに
   のこぎり歯発生器（１２）からクロック信号（ａ）が供
   給されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ６項までのいずれか１項に記載の装置。 ８）論理回路（１４）がＲＳフリップ・フロップ（４５
   ）から構成され、このフリップ・フロップの出力端子が
   インバータ（４４）を介してその後段に接続されている
   出力論理回路（４０）の第１の入力端子と接続されてお
   り、のこぎり歯信号（ｄ）を誤差補正信号と比較する比
   較装置（１３）の出力端子は他のインバータ（３９）を
   介してＲＳフリップ・フロップ（４５）の第１の入力端
   子と接続されるとともに、出力論理回路（４０）の第２
   の入力端子と直接接続されており、かつクロック信号（
   ａ）がＲＳフリップ・フロップ（４５）の第２の入力端
   子と出力論理回路（４０）の第３の入力端子に入力され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置
   。 ９）ＲＳフリップ・フロップ（４５）が同種の２つの論
   理ゲート（３７，３８）によって構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の装置。 １０）出力論理回路（４０）が２つのアンドゲート（４
   １，４２）から構成され、このアンドゲートの出力端子
   がオアゲート（４３）のそれぞれの入力端子と接続され
   ており、一方のアンドゲート（４１）が反転入力端子を
   有し、この反転入力端子が他方のアンドゲート（４２）
   の入力端子と接続されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項あるいは第９項に記載の装置。 １１）出力論理回路（４０）が２つのナンドゲート（４
   ６，４８）から構成され、これらナンドゲートの出力端
   子が第３のナンドゲート（４７）のそれぞれの入力端子
   と接続されており、２つのナンドゲートの一方（４８）
   が反転入力端子を有し、この反転入力端子が他方のナン
   ドゲート（４６）の入力端子と接続されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項あるいは第９項に記載の
   装置。 １２）のこぎり歯信号（ｄ）を誤差補正信号と比較する
   比較装置（１３）がコンパレータから形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１１項まで
   のいずれか１項に記載の装置。