JPS62290400A - ステツピングモ−タの励磁タイミング信号の抽出装置 - 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】 発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、ロータ位置検出信号によって励磁切換タイミ
ング信号を得るようにしたステッピングモータにおける
励磁タイミング信号の抽出装置に関する。

（従来の技術） 光学式あるいは磁気式のロータリーエンコーダ、を有し
、このエンコーダによるロータ位置検出信号によって励
磁タイミングを調整するようにしたステッピングモータ
がある。このようなステ、ピングモータにも、次のよう
な各種方式のものがある。

（ａ）エンコーダの正弦波出力レベルでロータ位置を検
出するようにすると共に、正弦波出力レベルを基準レベ
ルと比較して励磁切換タイミング信号を作り出すように
し、比較基準レベルを切り換えることにより励磁切換タ
イミングを調整するようにしたもの。

（ｂ）エンコーダからの出力パルス数をカウントしてロ
ータ位置を検出し、これに基づいて励磁切換タイミング
を調整するようにしたもの。

（ｃ）！７コー）；？”の数ビットのデジタルパターン
によりロータ位置を検出し、これに基づいて励磁切換タ
イミングを調整するようにしたもの。

（発明が解決しようとする問題点） 上記（ａ）の方式のものによれば、エンコーダ出力のピ
ーク点を検出することができないため励磁切換タイミン
グの調整が不連続となる。上記（ｂ）及び（ｃ）の方式
のものによれば、励磁切換タイミングはデジタル的に可
変されるものであって連続的ではなく、また、励磁切換
タイミングを可変とするための分割数に躍りがあって可
変範囲を広くすることができない。

本発明は、かかる従来の問題点を解消するためになされ
たものであって、励磁切換タイミングを連続的に可変と
しうるようにすると共に、可変範囲を広くとることがで
きるようにし、さらに、回路構成の簡略化を図ったステ
ッピングモータの励磁切換タイミング信号の抽出装置を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ステッピングモータの回転により得られる９
０度位相差の二つの位１信号と、これら二つの位置信号
の逆相信号とによって四つの位置検出信号を得るように
し、これら四つの位置検出信号のうちの少なくとも二つ
の位置検出信号のそれぞれの比率を変えて加算すること
により得られる信号と挿入パルス発生回路より発生され
るパルス信号とにより励磁切換タイミング信号を抽出す
るようにしたことを特徴とする。

（作用） ステッピングモータの回転によって、互いに９０度の位
相差をもつ二つの位置検出信号と、これら二つの位置検
出信号の逆相信号とによって合計四つの位置検出信号が
得られる。これら四つの位置検出信号のうちの少なくと
も二つの位置検出信号を加算し、この加算信号の例えば
ゼロクロス点を励磁切換点とすることによりステッピン
グモータは連続回転する。そして、加算する少なくとも
二つの信号の比率を変えれば、加算された信号のゼロク
ロス点が移動して励磁切換点が移動し、挿入パルス発生
回路からパルスが出力されると励磁タイミングがパルス
１個分ずつ移動する。

（実施例） 以下、本発明に係るステッピングモータの励磁タイミン
グ信号の抽出装置の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図において、ステッピングモータ１の回転出力軸に
は光学式又は磁気式のエンコーダ２が直結されており、
ステッピングモータ１の回転に伴い、エンコーダ２から
はステッピングモータ１のロータ位置に対応した正弦波
のＡ相とＡ相より９０度位相のずれたＢ相のロータ位置
検出信号が得られるようになっている。エンコーダ２は
ステッピングモータｌに対して外付けされていてもよい
し、内蔵されていてもよい。Ａ相とＢ相のロータ位置検
出信号は非反転アンプ３．５によって必要なレベルまで
増幅され、また、反転アンプ４．６によってそれぞれＡ
相とＢ相の必要なレベルの信号が作り出されるようにな
っている。

Ａ相信号とＡ相信号はスイッチ７により何れか一方がか
；択されたのち可変抵抗９によりレベル調整され、Ｂ相
信号は可変抵抗１０によりレベル調整され、Ｂ相信号と
Ｂ相信号はスイッチ８により何れか一方が選択されたの
ち可変抵抗１１によりレベル調整され、さらに、Ａ相信
号は可変抵抗１２によりレベル調整されるようになって
いる。可変抵抗９及び可変抵抗１０でレベル調整された
信号はそれぞれバッファ１３．１４を介し加算されてＣ
２相の位置検出信号が作られ、可変抵抗１１及び可変抵
抗１２でレベル調整された信号はそれぞれバッファ１５
．１６を介し加算されてＣ１相の位置検出信号が作られ
るようになっている。上記Ｃ２相の位置検出信号はコン
パレータ１７に入力され、入力信号の中心レベル、即ち
ゼロクロス点でコンパレートされるようになっている。

上記ＣＩ相の位置検出信号はコンパレータ１８に入力さ
れ、ゼロクロス点でコンパレートされるようになってい
る。

コンパレータ１７の出力は、遅延回路とエクスクル−シ
ブオア回路を有してなるエツジ検出回路１９に入力され
、コンパレータ１７の出力の立ち上がりエツジ部分と立
ち下がりエツジ部分で狭幅のパルスを発生するようにな
っている。同様に、エツジ検出回路２０がコンパレータ
１８の出力の立ち上がりエツジ部分と立ち下がりエツジ
部分で狭幅のパルスを発生するようになっている。各エ
ツジ検出回路１９．２０の出力はオア回路２１及びオア
回路２４を経て励磁コントローラ２５に入力されるよう
になっている。

符号２２はスタートパルス発生回路であり、起動時に１
パルスを発生するようになっている。２３は挿入パルス
発生回路であり、回転中に、指定された任意のタイミン
グでパルス信号を発生するようになっている。スタート
パルス発生回路２２と挿入パルス発生回路２３からのパ
ルスはオア回路２４を経て励磁コントローラ２５に入力
されるようになっている。励磁コントローラ２５は、パ
ルスが一つ入力されるたびにステンピングモータ１の励
磁状態を一つずつ進めるものである。この実施例は４相
励磁の例であり、励磁コントローラ２５はパルスが一つ
人力するたびに四つの出力を順次切り換え、四つのバッ
ファアンプ２６．２７．２Ｂ、２９が励磁コントローラ
２５のそれぞれの出力を電力増幅してステンピングモー
タ１の各相に供給するようになっている。

次に、上記実施例の動作を第２図乃至第４図を参照しな
がら説明する。

いま、４相ステツピングモータの１相励磁駆動時におい
て、励磁相φ１、φ２、φ３、φ４の各励磁によって停
止する位置■■■■と、エンコーダ２の二つの出力との
関係が第３図に示されているような関係になるように、
即ち、停止位置■■■■がそれぞれエンコーダ２のＡ相
とＢ相の出力のゼロクロス点に一致するようにセットす
る。回転方向は時計方向ＣＷとし、スイッチ７はＡ側、
スイッチ８はＢ側を選択しているものとする。可変抵抗
１１．１２はＡ相とＢ相を１対１０レベルに設定し、可
変抵抗９．１０はＢ相とＡ相を１対１のレベルに設定し
ているものとする。

初期状態でφｌが励磁されてロータが■の位置に停止し
ているものとする。スタートパルス発生回路２２からス
タートパルス（ｌパルス）が発せられて励磁コントロー
ラ２５に入力されると、励磁がφｌからφ２へ切り換え
られてロータは第２図の■から■の位置に向かって回転
していく。ロータが■と■の間のｂ点を通過すると、Ａ
相とＢ相の加算信号であるＣ２相のゼロクロス点を通過
してエツジ検出回路１９から１パルスが出力され、励磁
がφ２からφ３へ切り換えられ、ロータは■を通過し■
の位置に向かって回転していく。ロータが■と■の間の
０点を通過すると、Ａ相とＢ相の加算信号であるＣＩ相
のゼロクロス点を通過してエツジ検出回路２０から１パ
ルスが出力され、励磁がφ３からφ４へ切り換えられ、
ロータは■を通過し■の位置に向かって回転していく。

以後、同様の動作が繰り返され、ロータは連続的に回転
する。

ここで、Ｃ１相はＡ相とＢ相を加算し、Ｃ２相はＸ相と
Ｂ相を加算したものであるから、各相の加算比率を変化
させればＣ１相と０２相のゼロクロス点を移動させるこ
とができる。例えば、第３図におけるｂ点は■と■との
間で移動させることができる。

但し、各相の加算比率を変化させる場合、各励磁切換ポ
インｌ−ａ、ｂ、ｃ、ｄの相互が９０度ずつずれた関係
に保持されるように、ＣＩ相と０２相との間に９０度の
位相差を保った状態で変化させる。

挿入パルス発生回路２３からパルスが挿入される前まで
は、φ２からφ３への切換ポイントはｂ点であり、■か
ら■の範囲（φ３に対して９０度乃至１８０度手前の範
囲）で可変であったが、１パルス挿入後は切換ポイント
はａ点となり、■から■の範囲（φ３に対して１８０度
乃至２７０度手前の範囲）で可変となる。挿入パルス発
生回路２３からさらに１パルスが挿入されると励磁切換
ポイントがさらに一つずれ、φ２からφ３への切換ポイ
ントはｄ点となり、■から■の範囲（φ３に対して２７
０度乃至３６０度手前の範囲）で可変となる。なお、挿
入するパルスは、最高回転時でも一つの切換ポイントか
ら次の切換′ポイントまでの時間より短くする必要があ
る。以上は励磁相φ２からφ３への励磁切換ポイントの
調整について説明したものであるが、他の励磁相間の励
磁切換ポイントもそれぞれ対応関係がずれることになる
。

次に、上記のようにしてずらされた励磁切換ポイントと
励磁相との対応関係を元に戻す場合は、挿入パルス発生
回路２３から挿入されるパルス信号を、第３図（ａ）に
示されているように、一つの切換ポイント、例えばａ点
から他の切換ポイント、例えばｂ点に跨るような幅の広
いパルス信号とする。こうすれば、一つの励磁切換ポイ
ント、上記の例ではｂ点での励磁切換パルスが無視され
るため、パルスが一つｔ友き取られた形となり、対応関
係が一つ戻ることになる。

反時計方向ＣＣ−への回転の場合は、スイッチ７をＡ相
側に切り換え、スイッチ８をＢ相開に切り換えればよい
。励磁切り換えポイントの移動は、上に述べたものと同
様に行われる。

ここで、パルス信号の円滑な挿入及び除去について説明
する。いま、φ２からφ３への励磁切換ポイントを例に
挙げて考える。励磁切換ポイントが９０度乃至１８０度
手前にある状！３（即ち第２図のｂの状態）から　１８
０度乃至２７０度手前にある状態に変更しようとする場
合は、Ａ相とＢ相の比率を変化させてｂ点が■の位置に
きたとき（Ｃ１相＝Ｂ相、Ｃ２相＝Ｘ相）に、オア回路
２１の出力（第４図（ｂ））に同期して第４図（ａ）の
ように挿入パルス発生回路２３から幅ｔのパルスを挿入
する。

これと同時に可変抵抗９．１０．１１．１２を幅ｔの間
で動かしてＣ１相＝Ａ相、Ｃ２相＝Ｂ相とする。この操
作によりφ２からφ３への励磁切換ポイントはｂ点から
ａ点に変わる。

次に、励磁切換ポイントが１８０度乃至２７０度手前に
ある状態から９０度乃至１８０度手前にある状態に変更
しようとする場合は、φ２からφ３への励磁切換点ａが
■の位置（Ｃ１相＝Ａ相、Ｃ２相＝Ｂ相）にきたときオ
ア回路２１の出力に同期して挿入パルス発生回路２３よ
り幅ｔのパルスを挿入し、幅【の間に可変抵抗９乃至１
２を操作してＣ１相＝Ｂ相、Ｃ２相＝入相とすると、φ
２からφ３への励磁切換ポイントはａ点からｂ点に変わ
る。

なお、この場合の挿入パルス幅ｔは最高回転時でもオア
回路２１の出力パルス間隔より短くする。

２相励磁においても、励磁停止位置と位置検出信号との
対応が第３図と同じであれば同様の効果を得ることがで
きる。

なお、Ａ相、Ａ相、Ｂ相、Ｂ相の信号レベルをそれぞれ
設定する４個の可変抵抗を２組、合計８個の可変抵抗を
設け、それぞれの組の可変抵抗の出力を加算してＣ１相
と０２相の信号を作るようにし、上記合計８　（Ｉｌｉ
ｌの可変抵抗の調整により励磁切換タイミングを連続的
にかつ広範囲に変化させることも可能であるが、その場
合は、８個の信号のレベルをコントロールする８個の可
変抵抗やバッファ等を必要とし、回路構成が複雑になる
。その点、上記本発明の実施例によれば、４個の信号レ
ベルをコントロールすればよ（、可変抵抗やバッファ等
は半減するから、回路構成が簡略化される。

励磁切換タイミングは必ずしも連続的に変化させる必要
はなく、例えば、第５図に示されているように、可変抵
抗器に代えて切換スイッチ３０により段階的に切り換え
るようにしてもよい。

ロータの停止位置は、必ずしも位置検出信号のゼロクロ
ス点に対応していなくても同様の効果が得られる。

（発明の効果） 本発明によれば、９０度位相差の二つの位置検出信号と
、これらの位置検出信号の逆相信号とによって四つの位
置検出信号を得るようにし、これら四つの位置検出信号
のうちの少なくとも二つの信号の比率を変えて加算する
ことにより得られる信号によって励磁切換タイミング信
号を抽出するようにしたから、タイミングを連続的に可
変できる。

また、挿入パルス発生回路から発せられるパルス信号に
より励磁切換タイミングを一つずつ移動させることがで
きるため、レベル調整のためのアナログ部の回路構成が
簡略化されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るステッピングモータの励磁タイミ
ング信号の抽出装置の一実施例を示す回路図、第２図は
同上実施例の各励磁相とロータ停止位置との関係の説明
図、第３図は上記実施例の位置検出信号とロータ停止位
置との関係を示す波形図、第４図は上記実施例の励磁切
換パルスと挿入パルスとの関係を示すタイミングチャー
ト、第５図は本発明の変形例を示す回路図である。 １・・ステンビングモータ、２３・・挿入パルス発生回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステッピングモータの回転により得られる９０度位相差
   の二つの位置信号と、これら二つの位置信号の逆相信号
   とによって四つの位置検出信号を得るようにし、これら
   四つの位置検出信号のうちの少なくとも二つの位置検出
   信号のそれぞれの比率を変えて加算することにより得ら
   れる信号と挿入パルス発生回路によって発生されるパル
   ス信号とによって励磁切換タイミング信号を抽出するよ
   うにしたステッピングモータの励磁タイミング信号の抽
   出装置。