JPH0221757B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にステツプ・モータを有する時計
装置に係わり、そして特にステツプ・モータの巻
線の端子に、それぞれ互いに分離された１連の要
素パルスから形成されている複数のモータ駆動パ
ルスからなるモータ駆動パルス列を含む指令信号
を印加するための制御方法および装置に関する。

West Publishing Co.発行のBenjamin C.Kuo
着の文献「Theory and Applications of Step
Motors」頁173ないし180には、上記の型の制御
信号を用いたステツプ・モータの巻線の給電方法
が提供されている。この方法によれば、モータの
巻線に印加されるモータ駆動パルスの各々は、次
のような仕方で要素パルスに裁断もしくはチヨツ
プされる。即ち、先ず、モータの給電に用いられ
る電源をモータの巻線端子に接続し、この電源を
次いで巻線から電気的に分離すると共に該巻線内
を流れる電流が第１の予め定められた値に達する
と直ちに該巻線を短絡する。この場合、巻線内の
電流は減少し、そして該電流が第２の予め定めら
れた値に達した時に短絡を解除して電源を再びモ
ータ巻線端子に接続する。この方法によれば、モ
ータ巻線を流れる電流をほぼ一定の平均値に維持
することができる。

しかしながら電源電圧が変ると、モータに供給
される電力も同様に変化し、したがつて上記の公
知の方法では、起電力ならびに内部抵抗が経時変
化する電源を用いた場合には各モータ駆動パルス
でモータに供給される電力を一定に維持すること
はできない。

英国特許第2006995号明細書には、チヨツプ率
を予め定められた２つの異なつた値を用いて、モ
ータ巻線に印加される各モータ駆動パルスをチヨ
ツプすることが提案されている。その場合、モー
タが特に大きな力を発生すべき時にのみ大きい方
の値が用いられる。この目的で、この英国特許の
発明では、モータの負荷を検出するための装置が
用いられている。

しかしながら、上記の英国特許明細書に記述さ
れている装置においても、電源によつて供給され
る電圧の変動、即ち電源の起電力および／または
内部抵抗の変化に起因する電圧の変動は考慮され
ていない。

ところで電子時計の場合には、実際、電源とし
てリチウム電池を用いる傾向が強い。これと関連
して、リチウム電池の起電力は経時的に比較的大
きく減少し、そして該電池の内部抵抗は経時的に
もまた温度変化の影響を受けても大きく変化する
ことは知られている。このような起電力の減少お
よび／または内部抵抗の変化はモータの停止した
がつてまた時計の機能を停止を、電池の寿命が切
れる前に惹起し得る。この欠点を回避するために
は、電池の起電力が小さくなつたりあるいはその
内部抵抗が大きくなつた時にも動作し続けること
ができるようにモータを設計しなければならな
い。このようにした場合には、電池寿命の大きな
部分を占める期間中のモータの電力消費が過度に
大きくなる。

英国特許願第2045916号明細書には、電源を既
知の値の抵抗端子に接続した時に該電源により供
給される電圧の値に依存して決定されるパルス幅
を有する要素パルス列からそれぞれ形成されるモ
ータ駆動パルスでステツプ・モータの巻線を付勢
することが提案されている。この公知の技術にお
いては、ほぼミリ秒台の期間でこの電圧がどの値
にあるかを決定して、それにより予め定められた
５つの信号のうちから１つのモータ信号を選択す
るようにしている。

したがつて上述の公知の技術は、電源電圧の関
数としてのモータ駆動パルス電力の不連続制御で
あつて、モータのステツプ動作を喪失せしめるよ
うなモータ・トルクの大きな変動が生じ得る。さ
らに、不連続制御であるために、モータ駆動パル
ス・エネルギをモータが駆動する負荷に効果的に
適合することはできない。

したがつて、本発明の主たる目的は、実質的に
連続した仕方で、各モータ駆動パルス電力もしく
はエネルギを、電源の２つの特性量のうちの少な
くとも１つの特性量の値、即ち電源の起電力の値
および／または電源の内部抵抗の値に簡単に適合
することを可能にする時計のステツプ・モータの
制御方法および装置を提供することにある。

本発明によれば、チヨツプ率の値は、上記の特
性量の少なくとも１つのものの値に依存して周期
的に決定される。この値は記憶され、そして各モ
ータ駆動パルスのチヨツプ率はこの値に調整され
る。本発明によるステツプ・モータの制御装置
は、所与の時点でＶ−R^*I₀（但しＶは電源の起電
力そしてR^*はその内部抵抗である）の減少関係
であるチヨツプ率の値を求めて記憶することによ
り巻線内を流れる電流ｉを制御する手段と、実際
にモータに供給されるモータ駆動パルスのチヨツ
プ率もしくは衝撃係数をこの値に調整するための
手段とを有する。

したがつて本発明による装置においては、各モ
ータ駆動パルスは、電池の特性量の連続関数であ
る値を有するチヨツプ率に従がつてチヨツプされ
るパルスである。

本発明の好ましい実施例によれば、チヨツプ率
の更新された値が周期的に求められる。例えば16
分毎に現われる周期的較正信号に応答して、電源
はモータ巻線に接続され、この巻線を流れる電流
ｉが測定され、そしてこの電流が予め定められた
第１の値iMに達すると直ちにモータを第１の転
流状態に設定する。この状態においては電源はモ
ータ巻線端子から電気的に切離されそしてこの巻
線は短絡される。上記の第１の値iMより小さい
予め定められた第２の値imに電流ｉが達するの
に要する時間Ｔ１ｍを測定してメモリに記憶す
る。電流ｉがこの値imに達した時に、モータを
第２の転流状態に設定する。この第２の転流状態
においては巻線の短絡は取り払われて、電源は再
び巻線端子に接続される。電流ｉが予め定められ
た第１の値に再び達するのに要する時間Ｔ２ｍを
も同様に測定してメモリに記憶する。

このモータ駆動パルス列およびそれに続くモー
タ駆動パルス列で、各要素パルスの持続時間の値
Ｔ２を値Ｔ２ｍに調整し、そして上記要素パルス
間の期間即ち休止期間の持続時間の値Ｔ１ｍに調
整する。

追つて明らかになるように、このようにして決
定されるチヨツプ率T2／（T1＋T2）はほぼ
RI₀／（Ｖ−R^*I₀）に実質的に等しい。ここでＶ
は電源の起電力であり、Ｒはモータ巻線の抵抗で
あり、R^*は電源の内部抵抗であり、そしてI₀は
（iM＋im）／２に等しい予め定められたパラメ
ータである。なお予め定められたパラメータiM
およびimの値の選択に関しては追つて説明する。

以下添付図面を参照し本発明の幾つかの実施例
に関し詳細に説明し、本発明の特徴および利点を
一層明らかにする。

第１図はステツプ・モータの等価回路を示す。
モータ巻線は、抵抗零でインダタクンスＬを有す
る巻線１および該モータの巻線の抵抗に等しい値
Ｒを有する抵抗器２によつて表わされている。２
極永久磁石で記号的に示されている回転子１ａ
は、固定子（図示せず）を介し巻線１，２に磁気
結合されている。運動により誘起される電圧、即
ち回転子の回転によつてモータ巻線に誘起される
電圧は、第１図において電源３で表わされてい
る。この誘起電圧の値はUiで示されている。モ
ータの給電電源は、内部抵抗が零の電源４と、モ
ータに給電を行なう実際の電源の内部抵抗に等し
い値R^*の抵抗器５によつて表わされており、該
電源４の起電力はＶによつて表わされている。

第１図の等価回路において、モータの制御回路
はモータの巻線１，２に対する電源４，５の接続
および切離しに用いられる第１の断続器６ならび
に、上記巻線を短絡したりあるいは短絡を解除す
るのに用いられる第２の断続器７によつて表わさ
れている。

第２図abcはモータ駆動パルスのチヨツプ率を
決定する仕方を説明する図である。

モータ駆動パルスの始端と一致する時点ｔ０に
おいて、断続器６は閉じられ、そして断続器７は
開かれる。巻線１，２内の電流ｉは増加し始め
る。時点ｔ１でこの電流が、予め定められた第１
の値iM（この値の選択に関しては追つて説明す
る）に達すると、断続器６は開かれて断続器７は
閉ざされる。したがつて巻線１，２は電源４，５
から切離されて短絡されることになる。電流ｉは
減少し始め、そして時点ｔ２でこの電流は第２の
予め定められた値imに達する。この値imの選択
に関しては追つて説明する。時点ｔ１およびｔ２
を分離する期間Ｔ１ｍはモータの電気的および磁
気的特性に依存する。

時点ｔ２で、断続器６は再び閉ざされて断続器
７は再び開かれる。したがつて短絡状態は取払わ
れ、電源４，５は再び巻線１，２に接続される。
電流ｉは増加し始める。時点ｔ３で、この電流は
２度目に値imに達する。時点ｔ２およびｔ３を
分かつ期間Ｔ２ｍは、モータの電気および磁気的
特性ならびに電源４の起電力Ｖおよび／またはそ
の内部抵抗５の値R^*に依存する。該起電力Ｖが
減少しかつ／または該抵抗R^*が増大すると、時
間Ｔ２ｍは増大する。

これら時間幅Ｔ１ｍおよびＴ２ｍは測定されて
記憶される。時点ｔ３以後モータ駆動パルスの終
末まで、断続器６および７は、Ｔ１ｍおよびＴ２
ｍにそれぞれ等しい持続幅Ｔ１およびＴ２の相続
く期間中巻線が交互に短絡されたり電源４，５に
接続されるように制御される。言い換えるなら
ば、モータ駆動パルスはHa＝Ｔ２ｍ／（Ｔ１ｍ
＋Ｔ２ｍ）で定義されるチヨツプ率Haでチヨツ
プされる。このモータ駆動パルスは、Haに等し
い衝撃係数を有する要素パルス列から構成され
る。

上述の第１の予め定められる値iMはモータの
動作に実質的な影響を及ぼすことなく相当に自由
に選択することができる。しかしながら実験の示
すところによれば、値iMは、回転子が回転しな
くなる大きさの電流よりも大きい電流の値にほぼ
等しくなるように選択するのが好ましいことが判
つた。iMをこの値に等しいかまたはそれより低
くく選択すると、チヨツプ率Haはモータによつ
て駆動される負荷に依存することになるが、iM
を上記のように回転子が最早や回転しなくなる大
きさよりも高い値に選択すれば、上記のような依
存性は回避される。

第２の予め定められる値imも同様に充分な自
由度をもつて選択することができる。この場合、
差iM−imがiMに比して小さく、それにより時間
幅もしくは持続期間Ｔ１ｍおよびＴ２ｍがモータ
巻線の時定数τ＝Ｌ／Ｒに比して小さくなるよう
にするだけで充分である。追つて明らかになるよ
うに、この条件は、上に述べた仕方で選ばれるチ
ヨツプ率が実質上、電源の特性にしか依存しない
ようにするのに必要な条件である。

しかしながら、持続期間Ｔ１ｍおよびＴ２ｍを
充分な精度で測定できるようにするためには、差
iM−imは非常に小さく選ぶべきではない。実際
上、imの値はiMの値の約80ないし90パーセント
の範囲内で選択することができよう。

一般に、モータの動作に関与する電流および電
圧は次の関係式によつて与えられる。

Um＝Ｒ・ｉ＋Ｌdi／dt＋Ui ……(1) 上式中Umはモータの端子電圧であり、ｉはそ
の巻線内を流れる電流である。

電流iMの値は、回転子が時点ｔ１ではまだ回
転しないように選ぶとすると、誘起電圧Uiはこ
の時点ｔ１では零に留まつており、したがつて上
式(1)は次のように書き改めることができる。

Um＝Ｒ・ｉ＋Ｌdi／dt ……(2) 時点ｔ１およびｔ２の間では、回転子は回転す
ることはない。断続器７は閉ざされ、モータの端
子電圧Umは零に等しい。但しこの場合、この断
続器７の内部抵抗は実際の場合そうであるように
無視し得るものとする。したがつて、上式(2)は次
のように書き改めることができる。

Ｒ・ｉ＋Ｌdi／dt＝Ｏ ……(3) 時点ｔ２およびｔ３との間で断続器６は閉ざさ
れるが、回転子は回転しない。電圧Umは（Ｖ−
R^*・ｉ）に等しい。したがつて上式(2)は次のよ
うになる。

Ｖ＝（Ｒ＋R^*）・ｉ＋Ｌdi／dt ……(4) 電流imの値を、電流iMに充分に近く選んだと
すると、時間Ｔ１ｍおよびＴ２ｍは、モータ巻線
のτ＝Ｌ／Ｒに比較して小さくなり、式(3)におい
て項di／dtを項（−△ｉ／Ｔ１ｍ）で置換するこ
とができる。尚、いずれの場合にも、△ｉはiM
−imである。同様にして、期間Ｔ１−Ｔ２とＴ
２−Ｔ３内で、項ｉを（iM＋im／２に等しい平
均値で置換することも可能である。

式(3)および(4)からそれぞれ次式が得られる。

Ｒ・I₀−Ｌ△ｉ／T1m＝Ｏ ……(5) Ｖ＝（Ｒ＋R^*）・I₀＋Ｌ△ｉ／T2m ……(6) これら式(5)および(6)からそれぞれ次式が得られ
る。

Ｔ１ｍ＝Ｌ・△ｉ／Ｒ・Lo ……(7) Ｔ２ｍ＝Ｌ・△ｉ／Ｖ−（Ｒ＋R^*）・Lo ……(8) 時点ｔ３後には、モータ駆動パルスは測定持続
期間Ｔ１ｍに等しい持続時間Ｔ１を有する中断期
間によつて分離されて、測定持続期間Ｔ２ｍに等
しい持続期間Ｔ２を有する要素パルスから形成さ
れる。この駆動パルスのチヨツプ率Haもしくは
該モータ駆動パルスを形成する要素パルスの衝撃
係数はしたがつて次式で与えられる。

Ha＝T2m／T1m＋T2m この式においてＴ１ｍおよびＴ２ｍを、式(7)お
よび(8)で与られる値で置換し、単純化すると、次
式が得られる。。

Ha＝RI₀／Ｖ−R^*I₀ ……(9) この式(9)から明らかなように、チヨツプ率は、
電源の起電力Ｖが減少しかつ／またはその内部抵
抗R^*が増加する時に増大する。

チヨツプ率Haは、各モータ駆動パルスの始端
で上述のようにして求めることができる。しかし
ながら、電源の起電力および／またはその内部抵
抗の変化は一般に相当に緩慢である。したがつ
て、チヨツプ率の決定は相当に長い期間で行なう
ことができる。この場合には、複数の相続くモー
タ駆動パルスが同じチヨツプ率でチヨツプされ
る。

第３図は、上に述べた方法を実施するための装
置の１実施例として、ステツプ・モータ１１を有
する電子時計装置を簡略にブロツク・ダイヤグラ
ムで示し、そして第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
は第３図に示した回路の幾つかの点で測定された
信号を示す波形図である。この時計装置は、例え
ば、32768Hzに等しい周波数を有する時間標準信
号Ｈを発生する発振回路８を備えている。この発
振回路８の出力端は、分周回路９の入力端に接続
されており、該分周回路９は、時間標準信号Ｈを
基にしていろいろな周期信号を発生する。これら
信号には特に、回転子が１ステツプ進むべき都度
現われる指令信号Ｊおよび該信号Ｊの周期の２倍
の周期を有する信号Ｉが含まれる。一般に当該時
計装置が秒針を備えている場合には、指令信号Ｊ
の周期は１秒に等しい。

第３図に示した時計装置はさらに、パルス整形
回路１５を備ており、該パルス整形回路の出力か
らは、信号Ｊ自体が状態「１」に遷移する都度、
言い換えるならば１秒毎に状態「１」になる同じ
極性のパルス列から形成された信号Ｚが発生され
る。

信号Ｚのパルス幅は、例えばモータを流れる電
流を表わす測定信号Ｓを受ける調整回路１６によ
つて決定される。この回路１６は信号Ｓを用いて
モータにより駆動される機械的負荷に依存する時
点で信号Ｎを発生する。なお、この回路１６は周
知の数多の調整回路の任意の型のものとすること
ができるので、ここでは詳述を省略する。なお、
この回路はまた本発明による方法を実施するのに
不可欠なものでなく、省略し得ることを述べてお
く。この場合には、信号Ｎの代りに、例えば分周
回路９によつて供給される信号を用いることがで
きよう。その場合、信号Ｚのパルスは予め定めら
れた一定の持続期間を有することになる。

信号Ｚが状態「１」になる都度、駆動回路１２
はモータ１１の巻線１１ａにモータ駆動パルスを
発生する。この巻線の端子電圧は、第３ａ図ｆに
おいて同じ参照番号１１ａで表わされている。各
モータ駆動パルス期間中に巻線１１ａに供給され
るエネルギは、第１図に示した電源と同様に、値
Ｖの起電力および値R^*の内部抵抗を有する電源
１０により供給される。

これらモータ駆動パルスの極性は、１秒間に交
互に状態「０」および状態「１」をとる信号Ｉの
論理状態によつて決定される。駆動回路１２は、
さらに、高い周波数を有するパルスから形成され
たチヨツプ信号Ｍに応答してモータ駆動パルスが
チヨツプされるように制御される。例えば信号Ｍ
が状態「１」になる都度、駆動回路１２は電源１
０と巻線１１ａとの間の接続を中断して、巻線１
１ａを短絡する。信号Ｍが状態「０」にある時に
は、駆動回路１２は巻線１１ａの短絡を取り払つ
て該巻線を電源１０に接続する。

信号Ｍは追つて詳述する回路１３により発生さ
れる。この信号Ｍの各パルスの持続期間およびパ
ルスを分離する休止時間ならびにまたチヨツプ率
Haは、メモリ１４に記憶されている情報に基ず
いて回路１３により決定される。この回路１３は
さらに、駆動回路１２から供給される測定信号Ｓ
の関数としてこれら情報を周期的に修正するため
の手段を備えている。

この修正を行なう周期は、モータ駆動パルスの
周期に等しくすることもできるし、あるいはまた
後者よりも大きくすることもできる。

第４図は、第３図の回路１２および１５の実施
例を示す。回路１５は、この実施例の場合、単
に、Ｔ型のフリツプ・フロツプ３９から構成され
ており、該フリツプ・フロツプのクロツク入力端
子Ｔは第３図の分周回路９によつて発生される周
波数１Hzの信号Ｊを受ける。またフリツプ・フロ
ツプ３９のリセツト入力端Ｒは第３図の調整回路
１６の信号Ｎを受ける。このフリツプ・フロツプ
３９の出力端Ｑは従がつて、信号Ｊが状態「１」
になる時、言い換えるならば回転子が１ステツプ
回転すべき都度状態「１」になり、そして回路１
６が信号Ｎを発生する時に状態「０」にリセツト
する。なおリセツトする時点は、フリツプ・フロ
ツプ３９の上記出力Ｑから発生される信号Ｚの持
続期間がモータ駆動パルスの最適持続期間に等し
くなるように決定される。既に述べたように、回
路１６は省略することもできる。その場合にはフ
リツプ・フロツプ３６の入力端Ｒは、信号Ｚの持
続期間が例えば7.8ミリ秒に等しくなるように選
択された分周回路９の出力端（図示せず）に接続
されることになる。

第３図の回路１２はこの実施例の場合、４つの
アンド・ゲート４３１ないし４３４、２つのオ
ア・ゲート４３５および４３５ならびに２つのイ
ンバータ４３７および４３８から構成された結合
回路４３を有している。モータの巻線１１ａは、
電源１０の端子＋Ｖとアース間に接続された４つ
の伝達ゲート４４ないし４７から構成された回路
内に周知の仕方で接続されている。

他の２つの伝達ゲート４８および４９はそれぞ
れ巻線１１ａの端子を測定抵抗１７の第１の端子
に接続する。該測定抵抗１７の第２端子は接地さ
れている。この抵抗１７の第１の端子に現われる
電圧が既述の信号Ｓとなる。

伝達ゲート５０は、抵抗１７と並列に接続され
ている。このゲートは、場合に応じ、回路１５ま
たは回路１３から供給される信号Ｘによつて制御
される。第３図の回路が調整回路１６を有してい
る場合には、信号Ｘは、ゲート５０がモータ駆動
パルス中阻止されかつ該モータ駆動パルス間では
導通になるように、整形回路１５によつて発生す
ることができる。調整回路１６はこの信号Ｓを用
いて、パルスＺのパルス幅したがつてまた駆動パ
ルスのパルス幅を回転子により駆動される機械的
負荷に適合するように調整する。

第３図に示した回路が、調整回路１６を備えて
いない場合には、信号Ｘは回路１３から供給する
ことができる。その場合、ゲート５０は、回路１
３がメモリ１４に格納されている情報を修正する
ために信号Ｓを処理している間阻止され、そして
このゲート５０は残りの時間は導通状態にある。
なおこのことに関連しては、追つて詳細に説明す
る。

ゲート４４ないし４９の制御電極は、信号Ｉ，
ＺおよびＭをそれぞれ受ける入力を備えている結
合回路４３の出力端に接続されている。この結合
回路は第４図から容易に理解できるので詳述は省
略するが、次の様に動作することを述べておく。

信号Ｚが状態「０」にある時、言い換えるなら
ば、モータ駆動パルス間では、信号ＩおよびＭの
状態の如何に係わらず、ゲート４４ないし４９の
指令もしくは制御電極は全べて状態「０」にあ
る。したがつて、これらゲート４４ないし４９は
阻止状態にあり、巻線１１ａは電源から分離され
ている。信号Ｚが状態「１」にある時、言い換え
るならばモータ駆動パルス持続期間中でしかも信
号Ｍが状態「０」にある時には、信号Ｉが状態
「０」であるとゲート４４および４８は導通し他
の全べてのゲートは阻止状態になり、そして信号
Ｉが状態「１」にある場合にはゲート４５および
４９は導通状態にあり他の全べてのゲートは阻止
状態にある。したがつて電源１０は、ゲート４４
および４８または４５および４９を介して巻線１
１ａに接続され、電流が矢印１１ｂで示す方向ま
たはその逆の方向で巻線１１ａ内を流れる。この
状態は、個々のパルス持続期間中の中断期間の間
に現われる状況である。

信号Ｚが状態「１」にあり、しかも信号Ｍも状
態「１」にある場合には、ゲート４７および４８
または４６および４９が信号Ｉの状態「０」また
は「１」に従がつて導通状態になり、他の全べて
のゲートは阻止状態となる。したがつて電源は巻
線１１ａから切離される。この状況は、モータ駆
動パルスの中断期間中に現われる状況にある。

さらにゲート５０が、１つのモータ駆動パルス
期間中信号Ｘの状態「０」により阻止される場合
には、巻線１１ａを流れる電流はまた抵抗１７を
も流れる。この電流によつて抵抗１７に発生され
る電圧が、信号Ｓとなる。

なお、この結合回路４３は、例えば、ゲート４
４および４５がモータ駆動パルス間で２つ共に導
通して巻線が短絡されるように変更し得ることは
自明である。このような構成は、モータ駆動パル
スの終時に、平衡位置を中心に回転子が振動する
のを迅速に制動するのにしばしば用いられている
ものである。

第５図は第３図の回路１３の実施例を例示する
図である。

この回路は第３図の回路のメモリ１４を形成す
る２つの計数器５４および５５を備えている。こ
れら計数器５４および５５のクロツク入力端はそ
れぞれ２つのアンド・ゲート５６および５７の出
力端に接続されている。これらゲート５６および
５７はそれぞれ、発振器８（図示せず）の出力信
号Ｈを受ける第１の入力端と、Ｔ型フリツプ・フ
ロツプ５９の出力端に接続された第２の入力端
と、やはりＴ型のフリツプ・フロツプ６０の出力
端に接続された第３の入力端を有している。

ゲート５６および５７は、後述するヒステリシ
ス回路の出力端５２ｆにそれぞれ直接およびイン
バータ６５を介して間接的に接続された第４の入
力端を有している。該出力端５２ｆはさらにフリ
ツプ・フロツプ５９のクロツク入力端Ｔに接続さ
れると共に、ナンド・ゲート７１の第１の入力端
に接続されており、該ナンド・ゲート７１の第２
の入力端はフリツプ・フロツプ６０の出力端に
接続されている。

フリツプ・フロツプ５９の出力端は、フリツ
プ・フロツプ６０のクロツク入力端Ｔに接続され
ている。このフリツプ・フロツプ６０の出力端Ｑ
はナンド・ゲート７０およびアンド・ゲート５２
２の第１の出力端ならびに伝達ゲート５０（第４
図）の制御入力端に接続されている。フリツプ・
フロツプ６０のこの出力端Ｑは既述の信号Ｘを発
生する。

フリツプ・フロツプ５９および６０ならびに計
数器５４および５５のリセツト入力端Ｒは、Ｔ型
のフリツプ・フロツプ３７１の出力端Ｑに接続さ
れている。該フリツプ・フロツプ３７１は、計数
器３７２と共にタイミング回路３７を形成してい
る。該計数器３７２のクロツク入力端Ｃ１は分周
回路９（第３図）の信号Ｊを受ける。フリツプ・
フロツプ３７１のリセツト入力端Ｒならびにゲー
ト５２２の第２の入力端は共に信号Ｈを受ける。

計数器５４および５５の出力端（共に参照数字
Siで表わされている）は、２つの可逆計数器６６
および６７のプレセレクト（予備選択）入力端
（双方共に参照符号Piで表わされている）に接続
されている。これら計数器６６および６７の計数
方向制御入力端Ｕ／Ｄは、これら計数器が永続的
に減分計数器として動作するように論理「１」の
信号を受ける。これら計数器６６および６７のク
ロツク入力端CLはゲート５２２の出力端に接続
されている。

計数器６７のプレセレクト制御入力端PEは、
ナンド・ゲート６９の出力端に接続されており、
該ゲート６９の入力端は各々ゲート７０および７
１の出力端に接続されている。計数器６６のプレ
セレクト制御入力端PEも、インバータ６８を介
してゲート６９の出力端に接続されている。

計数器６６および６７は各々、それらの内容が
値零に達したときに短いパルスを発生する出力端
Ｃを有している。これら出力端Ｃは各々オア・ゲ
ート７３の２つの入力端に接続されており、そし
て該オア・ゲート７３の第３の入力端はフリツ
プ・フロツプ３７１の出力端Ｑに接続されてい
る。このゲート７３の出力端は、Ｔ型フリツプ・
フロツプ７１０のクロツク入力端Ｔに接続されて
いる。このフリツプ・フロツプ７１０の出力端Ｑ
はゲート７０の第２の入力端に接続されており、
そしてそのリセツト入力端Ｒは、インバータ７１
１を介して、信号Ｚを発生するフリツプ・フロツ
プ３９（第４図参照）の出力端Ｑに接続されてい
る。この信号Ｚはまたゲート５２２の第３の入力
端にも印加される。ゲート６９の出力端は、駆動
回路１２（第３図および第４図）に対して中断指
令信号Ｍを発生する。

ヒステリシス回路５２は周知のように差動増幅
器５２ｂと基準電源５２ｃと、２つの抵抗５２ｄ
および５２ｅから形成された分圧器から構成され
ている。この分圧器は、測定抵抗１７（第４図）
からの信号Ｓを受ける回路５２の入力端５２ａ
と、回路５２の出力端５２ｆとなる増幅器５２ｂ
の出力端との間に接続されている。この差動増幅
器５２ｂの非反転入力端は、抵抗５２ｄと５２ｅ
との接続点に接続されており、そしてその反転入
力端は基準電源５２ｃに接続されている。

増幅器５２ｂの利得、抵抗器５２ｄおよび５２
ｅならびに抵抗器１７の値および電源５２ｃから
供給される基準電圧の値は、伝達ゲート５０（第
４図）が阻止状態にあり、巻線１１ａを流れる電
流が、例えば値零から出発して増加するときに、
回路５２の出力端５２ｆが巻線電流の先に定義し
た値iMの時点で状態「１」になり、そして上記
電流が上の値iMより大きいかまたはそれに等し
い値から出発して減少する時に、回路５２の上記
出力５２ｆが上記巻線電流の上に定義した値以外
では状態「０」にリセツトされないように、選択
される。

次に第５図の回路の動作に関して、通常のモー
タ駆動パルスの場合の信号波形図を示す第５ａ図
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，
ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑならびにモータ駆動パル
スを存在する間、Ｔ１ｍおよびＴ２ｍの新しい値
を測定して記憶する事例について示す第５ｂ図
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，
ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑを参照し詳細に説明す
る。

後述するように、通常の動作においては、フリ
ツプ・フロツプ５９の出力Ｑは状態「０」にあ
り、そしてフリツプ・フロツプ６０の出力Ｑは状
態「１」にある。従つて信号Ｘは状態「１」とな
り、ゲート５０（第４図）は導通し、そして信号
Ｓは永久的に零電圧レベルに留まる。他方、ゲー
ト５６および５７は阻止状態にあり、計数器５４
および５５の入力端CLは状態「０」に位置され
る。さらに、ゲート７１の出力端は状態「１」に
あり、そして信号Ｍを発生するゲート６７の出力
端は、フリツプ・フロツプ７１０の出力Ｑと同じ
状態をとる。

また自明なように、計数器５４の出力状態は、
信号Ｈの周波数で割つた持続期間Ｔ１ｍ（第２図
を参照して既に定義してある）の商に等しい２進
符号（第５ａ図ｉ，ｊにＮ１で示されている）で
表わされた数に対応する。同様にして、計数器５
５の出力状態は、信号Ｈの周波数で割つた先に定
義した持続期間Ｔ２ｍ（第２図）の商に等しい２
進符号もしくはコード（第５ａ図ｌ，ｍにＮ２で
示されている）で表わされた数に対応する。

モータ駆動パルス間で、信号Ｚは状態「０」に
ある。従つてゲート５２２は阻止され、そして計
数器６６および６７のクロツク入力端CLは状態
「０」にある。フリツプ・フロツプ７１０のリセ
ツト入力端Ｒは状態「１」にあり、そしてこのフ
リツプ・フロツプ７１０の出力Ｑは状態「０」に
なる。

モータ駆動パルス中に、信号Ｚは状態「１」に
なる。フリツプ・フロツプ７１０の入力端Ｒは従
つて状態「０」となり32768Hzの周波数を有する
信号Ｈのパルスは計数器６６および６７のクロツ
ク入力端に供給される。

フリツプ・フロツプ７１０の出力Ｑ従つてまた
信号Ｍが状態「０」であるとき、すなわちモータ
駆動パルスを形成する要素パルスの各持続期間中
に、計数器６６のプレセレクト制御入力PEは状
態「１」となる。その結果、計数器５４の内容Ｎ
１は計数器６６に転送され、該計数器６６はその
状態に留まる。

これに対して、計数器６７のプレセレクト制御
入力PEは状態「０」にあり、そしてこの計数器
は後述するように計数器５５の内容Ｎ２に対応す
る状態から出発して信号Ｈのパルスを減分する。

計数器６７の内容が値零に達すると、この計数
器６７の出力端Ｃは短いパルスを発生し、このパ
ルスはゲート７３を介してフリツプ・フロツプ７
１０の入力端Ｔに印加される。このフリツプ・フ
ロツプ７１０の出力端Ｑは状態「１」になり、そ
して信号Ｍも同様に状態「１」に遷移する。

回路１２（第４図）は、信号Ｍのこの状態
「１」に応答してモータ駆動パルスを中断する。
さらに計数器６７のプレセレクト制御入力PEが
状態「１」に遷移し、そして計数器５５の内容Ｎ
２は計数器６７に転送され、該計数器６７はこの
状態に阻止されて留まる。最後に、計数器６６の
プレセレクト入力PEは状態「０」に遷移し、そ
してこの計数器は、該計数器がこの時点で持つて
いる状態すなわち計数器５４の内容Ｎ１に対応す
る状態から出発して、信号Ｈのパルスの減分を開
始する。

計数器６６の内容が値零になると、計数器６６
の出力端Ｃは短いパルスを発生し、この短いパル
スはフリツプ・フロツプ７１０の入力端Ｔに印加
される。このフリツプ・フロツプ７１０の出力Ｑ
ならびに信号Ｍは状態「０」になり、タイミング
回路３７の出力が状態「０」になると直ちに上に
述べたプロセスが再び開始される。

信号Ｍが状態「０」に留まつている期間、すな
わち各要素パルスの持続期間Ｔ２は、信号Ｍが状
態「０」に遷移する時点での計数器６７の内容に
対応する数を信号Ｈの周期に乗じた積に等しい。
この数は、計数器５５の内容に対応する数Ｎ２に
等しいので、この期間Ｔ２は先に定義した期間Ｔ
２ｍに等しい。同様の理由から、信号Ｍが状態
「１」に留まる期間、すなわちモータ駆動パルス
の各中断期間の長さＴ１は、先に定義した期間Ｔ
１ｍに等しい。

計数器３７２の出力が状態「１」に遷移する
と、フリツプ・フロツプ３７１の出力Ｑは状態
「１」になる。この出力Ｑは信号Ｈの状態「１」
の遷移に応答して、約15マイクロ秒後に状態
「０」に再びなる。RZで表わした周期的較正信号
となるこのパルスは、計数器５４および５５を零
にリセツトし、そしてフリツプ・フロツプ５９お
よび６０をそれらの出力Ｑが双方共に状態「０」
となる状態にリセツトする。ゲート５６，５７お
よび５２２は斯くして不導通になり、計数器５
４，５５，６６および６７のクロツク入力CLは
状態「０」に維持される。フリツプ・フロツプ７
１０の出力Ｑは逆に状態「１」にセツトされる。
ゲート７０および７１の出力は双方共に状態
「１」となり、ゲート６９の出力端に現われる信
号Ｍは斯しくして状態「０」となる。 信号Ｚ
も、計数器３７２の出力が状態「１」に遷移する
時点で状態「１」となる。信号Ｍが状態「０」で
あるので、駆動回路１２は電源を巻線１１ａに接
続する（第４図参照）。伝達ゲート５０（第４図）
は状態「０」である信号Ｘによつて阻止されてい
るので、巻線１１ａを流れ始める電流は、抵抗１
７を通る。この電流が最初に、値iMに達すると、
ヒステリシス回路５２の出力５２ｆおよびフリツ
プ・フロツプ５９の出力Ｑは状態「１」になる。
同時にゲート７１の出力は状態「０」となり、信
号Ｍは状態「１」になる。斯くして、駆動回路１
２は電源１０と巻線１１ａとの間の接続を中断し
て、該巻線を短絡状態にする。この巻線１１ａお
よび抵抗１７を流れる電流は減少し始める。

同時に、ゲート５６は、計数器５４によつて計
数される信号Ｈのパルスを通過し始める。モータ
の電気的特性および磁気的特性のみ依存する時間
Ｔ１ｍ後に巻線１１ａ内の電流は値imに達する。
この時点で、ヒステリシス回路５２の出力５２ｆ
は状態「０」になる。従つてゲート５６は阻止さ
れる。この時点における計数器５４の内容は、時
間Ｔ１ｍおよび信号Ｈの周波数の積に等しい。

同時に、ゲート７１の出力は状態「１」にな
り、信号Ｍは状態「０」にリセツトする。駆動回
路１２は、電源１０と巻線１１ａとの接続を設定
し、そしてこの巻線１１ａ内の電流は再び増加し
始める。さらに、ゲート５７は信号Ｈのパルスを
通過し始め、このパルスは計数器５５によつて計
数される。同時に、計数器６６のプレセレクト制
御入力PEは状態「１」になり、計数器５４の内
容は計数器６６に転送され、そして該計数器６６
はこの状態に阻止されたままに留まる。

巻線１１ａの電気的特性および磁気的特性なら
びに電源１０の起電力Ｖおよびその内部抵抗R^*
に依存する時間Ｔ２ｍ後に、巻線１１ａ内の電流
は２度目に、値iMに達する。この時点で、ヒス
テリシス回路５２の出力５２ｆは再び状態「１」
になる。従つてフリツプ・フロツプ５９の出力Ｑ
は状態「０」にリセツトし、フリツプ・フロツプ
６０の出力Ｑは状態「１」に遷移する。ゲート５
７はフリツプ・フロツプ５９の出力Ｑの状態
「０」により阻止状態にされる。この時点で、計
数器５５の内容は時間Ｔ２ｍと信号Ｈの周波数と
の積に等しくなる。

ゲート７１の出力は、フリツプ・フロツプ６０
の出力状態「０」によつて状態「１」にセツト
される。この時点から、信号Ｍが再びフリツプ・
フロツプ７１０の出力Ｑの状態に左右される。こ
の時点での該出力Ｑが状態「１」にある。従つ
て、駆動回路１２はモータ駆動パルスを中断す
る。

ゲート５６および５７はフリツプ・フロツプ６
０の出力の状態「０」によつて阻止される。伝
達ゲート５０（第４図）は逆に、このフリツプ・
フロツプ６０の出力Ｑの状態「１」により導通に
されて抵抗１７を短絡する。信号Ｓは従つて再び
零に等しくなる。

フリツプ・フロツプ６０の出力Ｑは状態「１」
にあるので、ゲート５２２は信号Ｈのパルスを通
す。これらパルスは計数器６６により減分計数さ
れる。尚該計数器６６のプレセレクト制御入力
PEが状態「０」にある。

この時点から出発して、第５図の回路は既述の
ように動作する。信号Ｍは、既に述べた仕方で測
定される時間Ｔ１ｍおよびＴ２ｍに各々等しい時
間Ｔ１およびＴ２中、交互に状態「１」および状
態「０」を通る。時間Ｔ２ｍは直接、電源１０の
電圧Ｖおよび／またはその内部抵抗R^*に依存す
るので、モータ駆動パルスのチヨツプ率も、これ
ら量に依存することになる。

上の説明から明らかなように第５図の回路は先
に述べた方法を好適に実施し得る回路である。

尚、本発明の範囲から逸脱することなく、第５
図に示した回路に数多の変形を施すことが可能で
あることは明らかである。例えば、時間Ｔ１ｍお
よびＴ２ｍを測定する際の精度を決定する信号Ｈ
の周波数は、上に述べたのとは異つた値に選択す
ることができよう。また、計数器３７２は省略す
ることも可能である。この場合には、信号Ｊは直
接フリツプ・フロツプ３７１の入力端Ｔに印加さ
れることになる。この場合には、チヨツプ率Ha
の決定は各モータ駆動パルスの始端で行なわれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ステツプ・モータの等価電気回路
図、第２図ａ，ｂ，ｃは本発明による方法を図解
する信号波形図、第３図は発明の１実施例による
制御装置のブロツク・ダイヤグラム、第３ａ図
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは第３図の回路のいくつ
かの回路点で測定した信号を示す信号波形図、第
４図は本発明の１実施例による第３図の装置の一
部を詳細に示す回路図、第５図は本発明の１実施
例による第３図の装置の他の部分の回路構成を示
す回路図、そして第５ａ図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，
ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，
ｑおよび第５ｂ図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，
ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑは、第
５図の回路の２つの動作モードにおいて該回路の
幾つかの回路点で測定した信号を表わす信号波形
図である。 １……巻線、２，５，５２ｄ，５２ｅ……抵抗
器、１ａ……回転子、３，４……電源、６，７…
…断続器、８……発振回路、９……分周回路、１
０……電源、１１……ステツプ・モータ、１２…
…駆動回路、１１ａ……巻線、１４……メモリ、
１５……パルス整形回路、１６……調整回路、１
７……測定抵抗、３６，３９，５６，５９，６
０，３７１，７１０……フリツプ・フロツプ、４
３……結合回路、４４，４５，４６，４７，４
８，４９，５０……伝達ゲート、５４，５５，３
７２，６６，６７……計数器、５６，５７，５２
２，４３１，４３２，４３３，４３４……アン
ド・ゲート、６５，６８，４３７，４３８……イ
ンバータ、６９，７０，７１……ナンド・ゲー
ト、７３，４３５，４３６……オア・ゲート、３
７……タイミング回路、５２２……ゲート、６
６，６７……可逆計数器、５２……ヒステリシス
回路、５２ｂ……差動増幅器、５２ｃ……基準電
源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻線１１ａと該巻線に磁気的に結合された回
   転子１ａを有するステツプ・モータの制御方法で
   あつて、 前記巻線１１ａに要素パルス列からなるモータ
   駆動パルスを供給し、当該パルス供給期間中に前
   記巻線１１ａは電源１０と導電的に接続され、該
   電源はそれぞれその起電力Ｖおよび内部抵抗R※
   からなる特性量を有し、また前記要素パルスは相
   互に中断期間により分離され、当該中断期間中に
   は前記巻線１１ａは前記電源１０から分離される
   ようにしたステツプ・モータの制御方法におい
   て、 前記中断期間のうちの第１の中断期間に後続す
   る中断期間はすべて第１の所定数Ｎ１に比例する
   第１の持続期間を有するようにし、 また前記要素パルスのうち第２の要素パルスに
   後続する要素パルスはすべて第２の所定数Ｎ２に
   比例する第２の持続期間Ｔ２を有するようにし、 さらに前記第１の所定数Ｎ１を前記第１の中断
   期間中に、かつ前記第２の所定数Ｎ２を前記第２
   の要素パルス期間中に定め、 当該第１および第２の所定数Ｎ１，Ｎ２を定め
   るために、前記電源１０を前記巻線１１ａに前記
   駆動パルスの開始時に接続し、 該巻線１１ａを流れる電流ｉが初めて第１の所
   定値iMに達する第１の時点ｔ１を検出し、 前記電源１０を前記巻線１１ａから遮断して該
   巻線を前記第１の時点ｔ１から短絡し、 前記電流ｉが、前記第１の所定値iMよりも低
   い第２の所定値imに前記第１の時点ｔ１以後初
   めて達する第２の時点ｔ２を検出し、 前記第１の時点ｔ１と第２の時点ｔ２との間の
   第１の時間間隔Ｔ１ｍを測定し、 前記第２の時点ｔ２から前記短絡を中断して電
   源１０を前記巻線１１ａに再び接続し、 前記電流ｉが前記第１の所定値iMに２回目に
   達する第３の時点ｔ３を検出し、 前記第２の時点ｔ２と前記第３の時点ｔ３との
   間の第２の時間間隔Ｔ２ｍを測定し、 前記第１の所定数Ｎ１に、前記第１の時間間隔
   Ｔ１ｍに比例する値を所属せしめ、 前記第２の所定数Ｎ２に、前記第２の時間間隔
   Ｔ２ｍに比例する値を所属せしめ、 前記所定数Ｎ１，Ｎ２と前記第１および第２の
   持続期間Ｔ１，Ｔ２との比例係数と、前記所定数
   Ｎ１，Ｎ２と前記第１および第２の時間間隔Ｔ１
   ｍ，Ｔ２ｍとの比例係数は同じようにしたことを
   特徴とするステツプ・モータの制御方法。 ２ すべてが前記第１の持続期間Ｔ１を有する複
   数の要素パルスからなり、すべてが前記第２の持
   続期間Ｔ２を有する中断期間により分離されてい
   る第２の駆動パルスを前記巻線に供給する特許請
   求の範囲第１項記載の制御方法。 ３ 巻線１１ａと該巻線に磁気的に結合された回
   転子１ａを有するステツプ・モータの制御装置で
   あつて、 その起電力Ｖおよび内部抵抗R※からそれぞれ
   なる第１および第２の特性量を有する電源１０
   と、 回転子１ａが１ステツプの回転を要求されると
   きに制御信号Ｊを形成するための装置８，９と、 該制御信号Ｊに応答して、複数の要素パルスか
   らなる駆動パルスを形成および前記巻線１１ａに
   供給するための装置１２〜１５，３９，４３〜４
   ７，５４，５５，６６，６７，７１０とを備え、 当該パルス供給期間中には前記巻線１１ａは前
   記電源１０に接続され、前記要素パルスは中断期
   間により相互に分離され、該中断期間中には前記
   巻線１１ａは前記電源１０から遮断されるステツ
   プ・モータの制御装置において、 駆動パルスを形成および前記巻線１１ａに供給
   するための前記装置１２〜１５；３９，４３〜４
   ７，５４，５５，６６，６７，７１０は、 第１および第２の所定数Ｎ１，Ｎ２を記憶する
   ための記憶装置１４，５４，５５と、 前記中断期間のうち第１の中断期間に後続する
   中断期間に対し前記第１の記憶した所定数Ｎ１に
   比例する第１の持続期間Ｔ１を配属し、また前記
   要素パルスのうち第２の要素パルスに後続する要
   素パルスに対し前記第２の記憶した所定数Ｎ２に
   比例する第２の持続期間Ｔ２を配属するための装
   置１２，１３，１５，３９，４３〜４７，６６，
   ６７，７１０と、 前記制御信号Ｊに応答して、前記第１の記憶し
   た所定数Ｎ１を前記第１の中断期間中に定める装
   置３７，５２，５６，５７，５９，６０とを有
   し、 ここで、第１および第２の所定数Ｎ１，Ｎ２を
   記憶するための記憶装置１５；５４，５５は、前
   記第１の所定数Ｎ１を表わす状態の第１計数器５
   ４と前記第２の所定数Ｎ２を表わす状態の第２計
   数器５５とを有し、 さらに前記第１および第２の所定数Ｎ１，Ｎ２
   を定めるための装置３７，５２，５６，５７，５
   ９，６０は、 前記駆動パルスの開始時に再較正信号RZを形
   成するための装置３７と、 前記巻線１１ａを流れる電流ｉが上昇して第１
   の所定値iMに達したときに第１の状態となる測
   定信号を形成し、電流ｉが下降して、前記第１の
   所定値iMよりも低い第２の所定値imに達したと
   きに第２の状態となる測定信号を形成するための
   装置５２と、 引続き前記巻線１１ａと前記電源１０とを前記
   再較正信号RZに応答して接続し、前記測定信号
   が再較正信号RZの後初めて第１の状態を表わす
   第１の時点ｔ１にて前記接続を中断し、前記測定
   信号が前記第１の時点ｔ１以後初めて第２の状態
   を表わす第２の時点ｔ２にて前記巻線１１ａと前
   記電源１０との接続を再び行うための装置５９，
   ６０と、 前記第１計数器５４に、前記第１の時点ｔ１と
   第２の時点ｔ２との間の第１の時間間隔Ｔ１ｍに
   比例するパルス数である第１の数を供給するため
   の装置５６と、 前記第２計数器５５に、前記第２の時点ｔ２と
   第３の時点ｔ３との間の前記第２の時間間隔Ｔ２
   ｍに比例するパルス数である第２の数を、前記測
   定信号が第１の状態を二度目に表わしたときに供
   給するための装置５７とを備え、 従つて前記第１の所定数Ｎ１は前記第２の時点
   ｔ２以後では第１の時間間隔Ｔ１ｍに比例するも
   のであり、また前記第２の所定数は第３の時間間
   隔ｔ３以降、前記第２の時間間隔Ｔ２ｍに比例す
   るものであり、 前記記憶した所定数Ｎ１，Ｎ２と前記第１およ
   び第２の持続期間Ｔ１，Ｔ２との比例係数と、前
   記記憶した所定数Ｎ１，Ｎ２と前記第１および第
   ２の時間間隔Ｔ１ｍ，Ｔ２ｍとの比例係数とはす
   べて同じであることを特徴とするステツプ・モー
   タの制御装置。