JPH0654594A - ステップモータを使用する測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源を完全に遮断したと同様の省電力効果を
得ることができ、しかも装置の動作再開時にはそのよう
な時間のかかる初期化動作を不要としたスリープモード
を備えた測定装置を提供する。 【構成】 スリープモード時には、通常動作モード時の
駆動電流よりも少なく、回転位置を保持するに十分な量
の電流をステップモータ（パルスモータ）ＰＭに供給し
ておく。また、その他の要素（光源Ｌ1等）に対しても
電源を半減又は完全に遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば分光光度計等の
ように、被駆動物の位置を正確に制御するために駆動源
としてステップモータを使用する測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような測定装置の一例として、マイ
コン制御分光光度計の構造及び動作を図３により説明す
る。分光光度計の基本的機能は、分光器１１より出射さ
れる単色光を透明なサンプルセル１７の中の試料に照射
して、その吸光度を光検出器１８（フォトマル等）で測
定するとともに、分光器１１により照射単色光の波長を
変化（スキャン）させ、波長毎の吸光度を検出すること
により試料の分析を行なうものである。このように波長
の変化する単色光を生成するため、分光光度計本体は次
のように構成されている。内部に回折格子等の分散素子
１４を備えた分光器１１を中心に、その入口側（図にお
いて左側）には可視域用光源Ｌ1、紫外域用光源Ｌ2、切
換ミラー１２及び入口スリット１３が、出口側には出口
スリット１５、高次光カットフィルタ１６、サンプルセ
ル１７、光検出器１８がこの順に配置されている。分光
器１１が生成する単色光の波長は、基本的には分散素子
１４の角度を変化させることによりスキャンされる。生
成波長が可視域から紫外域の広い範囲にわたる場合には
１つの光源だけでは対応することができないため、切換
ミラー１２により可視域用光源Ｌ1、紫外域用光源Ｌ2の
いずれかの光を入口スリット１３に反射させるように切
換ミラー１２の角度を切り換えなければならない。ま
た、分散素子１４として回折格子を用いた場合には、出
射光には２次以上の高次回折光が含まれるため、それら
をカットするフィルタ１６が分光器１１の出口側に必要
となるが、現在のところ、全波長域をカバーするような
フィルタが存在しないため、数種類のフィルタを波長に
応じて使い分ける必要がある。このため、高次光カット
フィルタ１６も生成波長に応じて移動させる必要があ
る。さらに、分光器１１から出射される単色光のバンド
幅を変化させるため、入口及び出口スリット１３、１５
がそれぞれ複数個用意されており、その中のいずれかが
選択され、光路中に挿入される。

【０００３】分光器１１が波長をスキャンする際、これ
ら各移動要素（切換ミラー１２、分散素子１４、及び高
次光カットフィルタ１６）の位置（角度）は互いに関連
して変化させる必要がある。そのため、これら各移動要
素の駆動は回転位置を制御することができるパルス（ス
テップ）モータ２６、２８、２９により行なわれ、入
口、出口スリット１３、１５の切り換えを行なうパルス
モータ２７とともに、全てマイコンにより統一的に制御
される。マイコンはＣＰＵ３４、ＲＯＭ３５、ＲＡＭ３
６、キーボード３８、ディスプレイ３９等から構成さ
れ、その他に、各パルスモータ２６、２７、２８、２９
とのインタフェイスである制御部Ｉ／Ｏ３１、キーボー
ド３８等とのインタフェイスである操作部Ｉ／Ｏ３７及
びそれら各要素を接続するバスライン３３を備えてい
る。なお、光検出器１８の検出信号はアンプ２５及びＡ
／Ｄコンバータ３２を介してマイコンに入力され、スキ
ャン波長と吸光度との関係を解析することにより試料の
分析が行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、分光光度
計により正確な分析を行なうためには、各移動要素が一
定の位置関係を保って変化する必要があるが、それらを
駆動するパルスモータは相対的な回転位置を制御するこ
とは可能であるが、本来回転の原点を持たず、電源が投
入された直後の絶対的な回転位置は不定である。従って
分光光度計を正しく動作させるためには、予め各移動要
素の移動（回転）位置の原点を決めておき、電源投入直
後に各移動要素（被駆動物）が原点位置に来るようにそ
れぞれのパルスモータの絶対的な位置決めを行なう必要
がある。パルスモータの位置決めは例えば図２に示すよ
うな方法で行なわれる。パルスモータＰＭの回転軸５１
に横方向に延びる遮光板５２を固定し、その先端側に、
装置の本体側に固定して、発光部と受光部を対向して配
置した検出器５３を設ける。このような配置において、
遮光板５２の一方の端部が検出器５３の発光部と受光部
との間の光を遮り始めた時点をパルスモータＰＭの回転
位置の原点とする。パルスモータＰＭが通電されたと
き、その回転軸５１及び遮光板５２の回転位置は不定で
あるため、パルスモータＰＭを制御するＣＰＵはまずパ
ルスモータＰＭをいずれかの方向に回転させ、遮光板５
２の一方の端部が検出器５３の発光部と受光部との間で
光を遮り始めた時点でパルスモータＰＭを停止させる。
これがパルスモータＰＭの原点検出のための初期化動作
である。

【０００５】このような原点検出のための初期化動作
は、原点位置決定に高い精度が必要とされる程、時間が
かかるという問題がある。特に、上記分光光度計の分散
素子１４等のように高精度な位置決めが必要とされる場
合、粗い精度で仮の原点を定めた後、その近傍で更に高
精度に原点を定める（例えば、紫外域用光源Ｌ2の輝線
スペクトル位置を高精度原点とする）という二重の原点
位置決めを行なうこともある。このような場合、初期化
動作は更に時間を要するものとなり、例えば分光光度計
の場合、１つの試料の測定を行なう（すなわち、所定範
囲の波長のスキャンを行なう）のに１分以内の時間で済
むのに対して、初期化動作に数分の時間がかかるという
逆転現象が生じる。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、電源を完全に遮断したと同様の省
電力効果を得ることができ、しかも装置の動作再開時に
はそのような時間のかかる初期化動作を不要としたスリ
ープモードを備えた測定装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、被駆動物の位置を制御するため
に駆動源としてステップモータを使用し、電源投入時に
ステップモータを回転させて原点検出機構によりステッ
プモータの回転位置の原点を検出する初期化動作を行な
う測定装置において、ａ）通常動作モードとスリープモ
ードとを切り換えるスイッチと、ｂ）スリープモード時
には、通常動作モード時の駆動電流よりも少なく、回転
位置を保持するには十分な量の電流をステップモータに
供給するステップモータ駆動回路とを備えることを特徴
とするものである。

【０００８】

【作用】操作者がスイッチａによりスリープモードに切
り換えると、ステップモータ駆動回路ｂにより、ステッ
プモータへは通常動作モード時よりも少ない量の駆動電
流しか供給されない。このため、ステップモータを多数
使用している測定装置では、スリープモードの間、省電
力が達成される。一方、回転位置を保持するに十分なト
ルクを発生するための電流は供給されているため、スリ
ープモードの間、ステップモータの回転位置が変化する
ことはない。従って、再度測定装置を使用する際には、
ステップモータの初期化動作は不要であり、直ちに測定
を開始することができる。なお、スリープモード時に、
ステップモータの駆動電流を減少させるばかりではな
く、他の部分への電力を減少又は完全に遮断することに
より、省電力の効果を更に上げることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例であるマイコン制御分光光
度計を図１及び図３により説明する。本実施例の分光光
度計の基本的構成及び作用は先に説明した従来の装置
（図３）と同じであるためそれらの説明を省略し、マイ
コンによる各部の制御を図１により詳しく説明する。本
実施例の分光光度計では、上述の各パルスモータ２６、
２７、２８、２９以外に、可視域用及び紫外域用の両光
源Ｌ1、Ｌ2の点灯・消灯も制御部Ｉ／Ｏ３１を介してマ
イコンのＣＰＵ３４により制御されている。本実施例で
は各パルスモータ２６、２７、２８、２９（図１では１
個のパルスモータＰＭだけで代表させている）の駆動に
は市販のパルスモータドライバチップ４１を使用し、制
御部Ｉ／Ｏ３１からの制御パルス信号φ1〜φ4はパルス
モータドライバ４１に与えられる。パルスモータドライ
バ４１は、制御部Ｉ／Ｏ３１からの制御パルス信号に基
づき、電源（＋Ｖ）からの駆動電流をパルスモータＰＭ
の各相φ1〜φ4に供給することにより、所定のステップ
数（すなわち、所定の角度）だけ回転させる。なお、パ
ルスモータＰＭは回転時ばかりではなく、停止時もその
回転位置（角度）を保持するために、駆動電流が供給さ
れている。パルスモータドライバ４１にはその他にＰＤ
端子が備えられており、この端子をＬ（ロー）レベルに
することにより、パルスモータＰＭへの駆動電流が半減
されるようになっている。

【００１０】光源Ｌ1及びＬ2（図１ではそのうち可視域
用光源Ｌ1のみを示している）を点灯・消灯するための
制御部Ｉ／Ｏ３１からのＯＮ／ＯＦＦ信号は、ＡＮＤゲ
ート４２を介してトランジスタTr1に与えられる。トラ
ンジスタTr1にはリレー４３が接続されており、ＡＮＤ
ゲート４２の出力がＨ（ハイ）となったときにリレー４
３が作動して光源Ｌ1及びＬ2を点灯させる。

【００１１】本実施例の分光光度計では、通常の動作モ
ードの他にスリープモードを備えており、操作者がマイ
コンのキーボード３８上で所定のキー操作を行なうこと
により、或いは、所定のプログラムにより（例えば、測
定が終了してから所定時間何の操作も行なわれなくなっ
た場合等）、本分光光度計はスリープモードに入る。こ
のとき、マイコンのＣＰＵ３４は制御部Ｉ／Ｏ３１のSL
EEP端子をＬにする。SLEEP端子はパルスモータドライバ
４１のＰＤ（パワーダウン）端子に直接接続されてお
り、スリープモード時にはパルスモータＰＭへは通常動
作時の半分の電流しか供給されないようになる。しか
し、半分とはいえ、パルスモータＰＭには電流が供給さ
れ続けるため、パルスモータＰＭは全くフリーとはなら
ず、その回転位置が保持される。すなわち、パルスモー
タＰＭの回転軸を回転させようとするトルクに対抗する
に十分な保持トルクが与えられる。従って本実施例の分
光光度計がスリープモードにある間、パルスモータＰＭ
（２６、２７、２８、２９）はその回転位置が変化せ
ず、それらにより駆動される各移動要素１２、１３、１
４、１５、１６の位置も変化しない。

【００１２】制御部Ｉ／Ｏ３１のSLEEP信号はＡＮＤゲ
ート４２にも与えられる。従って、スリープモード時に
SLEEP端子がＬとなることにより、ＡＮＤゲート４２の
出力がＬとなり、リレー４３により光源Ｌ1及びＬ2は消
灯される。

【００１３】本実施例ではSLEEP信号は更に、インバー
タ４５を介してトランジスタTr2に与えられる。トラン
ジスタTr2は発光ダイオード４４への電源供給をオン・
オフするものであり、スリープモード時にはこの発光ダ
イオード４４が点灯し、現在、装置の電源が完全に遮断
されているのではなく、スリープモードにあることを表
示する。

【００１４】測定を再開したいときには、操作者がキー
ボード３８上で適当なキー操作を行なうことにより（又
はプログラム上で所定時間後再開するようにとの設定を
行なっておくことにより）、スリープモードから通常動
作モードに戻る。このとき、ＣＰＵ３４は制御部Ｉ／Ｏ
３１のSLEEP端子をＨとする。これにより、パルスモー
タＰＭへは通常の量（スリープモード時の倍）の電流が
供給され、制御パルス信号φ1〜φ4に応じて各移動要素
を確実に所定の量（角度）だけ移動（回転）させるため
のトルクが与えられる。また、リレー４３により光源Ｌ
1及びＬ2も点灯される。上述の通り、スリープモード中
には各パルスモータＰＭの回転位置（角度）が変化しな
いため、再起動後のパルスモータＰＭの原点検出のため
の初期化動作は不要であり、スリープモードから通常動
作モードに切り換えられた後は直ちに測定を開始するこ
とができる。なお、スリープモードであることを表わす
発光ダイオード４４は消灯する。

【００１５】上記実施例ではパルスモータＰＭの制御に
専用のドライバチップ４１を使用したが、制御部Ｉ／Ｏ
３１からの信号に応じて駆動電流を半減する回路は、専
用のチップを用いなくとも、各種方法で実現することが
できる。また、スリープモード時に電源が遮断される要
素として光源Ｌ1、Ｌ2のみを示したが、その他に、ディ
スプレイ３９（ＣＲＴへの電源供給の停止、又は液晶の
場合にはバックライトの消灯）等についても電源供給を
停止して、省電力の効果を上げることができる。例え
ば、図４に示すように、サンプルセル１７の前後にチョ
ッピングミラー１９、２１が設けられたダブルビーム型
分光光度計の場合には、スリープモード時はチョッピン
グミラー回転用のモータ３０も停止させるようにすると
よい。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係る装置では、比較的短時間の
後に再使用する予定はあるが当面は装置を使用しないと
いう場合、ステップモータを本発明によるスリープモー
ドにするとともに他の主要部分への電源の供給を停止す
ることにより、ステップモータの回転位置を固定したま
ま、装置全体の消費電力を低減することができる。再度
装置を使用するときには、ステップモータを本発明によ
るスリープモードから通常動作モードに切り換えるとと
もに他の主要部分への電源供給を再開する。このとき、
ステップモータが電源投入時のような原点位置決めのた
めの初期化動作を行なわないため、直ちに装置を通常通
り使用することができるようになる。本発明は特に、被
駆動物の位置決めに高い精度が要求されるため初期化動
作に長い時間がかかる分光光度計のような測定装置にお
いて有効であるが、他の測定装置においても全く同様に
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるマイコン制御分光光
度計の制御系統を示す回路図。

【図２】 原点検出機構を有するステップモータの斜視
図。

【図３】 本発明の一実施例であるマイコン制御分光光
度計の構成を示すブロック図。

【図４】 ダブルビーム型分光光度計の構成を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１１…分光器 １２…光源切換
ミラー Ｌ1…可視域用光源 Ｌ2…紫外域用
光源 １３…入口スリット １４…分散素子 １５…出口スリット １６…高次光カ
ットフィルタ １７…サンプルセル １８…光検出器 ２６、２７、２８、２９、ＰＭ…パルス（ステップ）モ
ータ ３１…制御部Ｉ／Ｏ ４１…パルスモ
ータドライバチップ ４２…ＡＮＤゲート ４３…リレー ４４…スリープモード表示用発光ダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被駆動物の位置を制御するために駆動源
   としてステップモータを使用し、電源投入時にステップ
   モータを回転させて原点検出機構によりステップモータ
   の回転位置の原点を検出する初期化動作を行なう測定装
   置において、 ａ）通常動作モードとスリープモードとを切り換えるス
   イッチと、 ｂ）スリープモード時には、通常動作モード時の駆動電
   流よりも少なく、回転位置を保持するに十分な量の電流
   をステップモータに供給するステップモータ駆動回路と
   を備えることを特徴とする測定装置。