JPS58175997A - ステツピングモ−タ駆動回路 - 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】 本発明は機械的位置制御等に使用されるステッピングモ
ータ駆動回路に関する。

ステッピングモータの駆動において、ステッピングモー
タを高速回転させるために、ステッピングモータの各相
巻線に供給するパルス電圧の周波数を高めると、パルス
モータの出力トルクが減少する。これはパルスモータの
各相巻線は等測的に抵抗凄インダクタンスとの直列回路
で構成され、パルス電圧の周波数が増加すると、前記直
列回路のインピーダンスが増加し、各相巻線に流れる電
流が減少して定格電流を流し得ないためである。

このために、ステッピングモータの各相巻線に定格電圧
より高いパルス１！１圧を印加して、高速回転時におけ
る特性の改善を図っている。

しかしステッピングモータの各相巻線に定格電圧よシ高
い電圧のパルス電圧を印加したときにおいて、ステッピ
ングモータを停止させた場合、ステッピングモータの巻
線に過大電流が流れ、巻線を焼損する問題が生ずる。

このため従来は、高、低圧の２電源を用いて、停止時に
は低電圧側の電源に切替えて、巻線の焼損を防止したり
、または高電圧電源にドロッピング抵抗を接続して巻線
を所定電流値で定電流駆動する等の方策がとられている
。

しかし、上記した如き従来の方法によるときは、前者の
場合は２電源を必要とし、後者の場合はドロッピング抵
抗を必要とする欠点があった。また、何れの場合も停止
時に電圧を切替えるかまたはドロッピング抵抗を接続す
る等の切替手段を必要とする欠点もあった。

本発明は上記にかんがみなされたもので、上記の欠点が
解消されかつ構成の簡単なステッピングモータ駆動回路
を提供することを目的とするもの゛である。

この目的は本発明によれば、パルス発振器と、ステッピ
ングモータの各相巻線中の１つの巻線に対応する励磁信
号パルスが１周期を超える期間にわたって変化しないこ
とを検出する検出回路と、の通過を制御するゲート手段
とを備え、前記ゲート手段の出力によりステッピングモ
ータの励磁相巻線に印加される電圧を断続することによ
り達成される。

以下、本発明を実施例により説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図であり、本実施
例は４相パルスモータを２相励磁するパルスモータ駆動
回路の場合を例示している。

Ａ、Ｂ、ＡおよびＢ′は４相ステツピングモータのステ
ータ各相巻線を示してお９．１は所定のタイミングでス
テッピングモータの励磁信号パルスａ、ｂ、ａ’および
ｂ′を出力する公知の制御回路であって、本実施例の場
合、ステッピングモータの回転指示中は各相巻線に順次
９０度位相の遅れた同一周波数のパルス電圧を出力し、
ステッピングモータの停止指示中は停止指示のあったと
きにおける励磁信号パルスの状態を維持して出方する。

一方、２はステッピングモータの各相巻線を直接駆動す
る駆動回路であり、制御回路１からの励磁信号パルスａ
、ｂ、ａ’およびｂ′がそれぞれ各別に印加されて、入
力された励磁信号パルスａ、　ｂ、ａおよびｂ′を各別
に増幅して巻線ＡＳＢ、　Ａ′およびＢ′にそれぞれ印
加するトランジスタ３．４．５および６と、トランジス
タ３．４．５および６のオフ時において巻線Ａ、Ｂ、　
Ａ′およびＢ′によるスパイク電圧を抑制するためにト
ランジスタ３．４．５および６のコレクタにそれぞれ各
別に陽極が接続されたダイオード７．８．９および１ｏ
と、ダイオード７．８．９および１０の陰極と電源＋　
ＶＤＤとの間に接続されたツェナーダイオード１１とか
らなっており、駆動回路２は従来におけるステッピング
モータ駆動回路と同様に構成されている。

本発明の一実施例においては、上記駆動回路２の他にさ
らに制御回路１から出力される励磁信号パルスａを入力
として励磁信号パルスａが１周期を超えた期間にわたっ
て変化しないことを検出する検出回路１２、デユーティ
比または周波数が設定可能な無安定マルチバイブレータ
からなるパルス発振器１３、検出回路１２の出力信号お
よびパルス発振器１３の出力パルスを入力とするアンド
ゲート回路１４、エミッタがアースされかつベースにア
ンドゲート回路１４の出力信号が印加されてオン−オフ
駆動されてトランジスタ３．４．５および６のベース電
圧を制御するトランジスタ１５と、陰極が共通に接続さ
れてトランジスタ１５のコレクタに接続されかつ陽極が
それぞれ各別にトランジスタ３．４．５および６のベー
スに接続されてトランジスタ３．４．５および６のベー
ス間を遮断するダイオード１６〜１９とが設けである。

検出回路１２は制御回路１から出力される励磁信号パル
スａの立上りでトリガされる単安定マルチバイブレータ
２５と単安定マルチバイブレータ２５の出力パルスを積
分する積分回路２９とからなっている。単安定マルチバ
イブレータ２５は本実施例においてはノアゲート２０、
コンデンサ２１および抵抗２２とからなる微分回路２３
、アンドゲート２４とから構成しており、積分回路２９
は抵抗２６とコンデンサ２８とから構成しである。

ここで単安定マルチバイブレータ２５の出力パルス幅は
制御回路１からステッピングモータ駆動のときに出力さ
れる励磁信号パルス１周期より僅かに短いパルス幅とな
るように設定しである。

以上の如く構成した本発明の一実施例において時刻ｔ１
　　またはｔ３　においてステッピングモータを停止し
、時刻ｔ２　において再び駆動する場合を例に、作用を
説明する。

制御回路１に入力パルス列が印加されると、制御回路１
は第２図（ａ）、（ｂ）、（ａ′）オヨヒ（ｂ′）ノ左
側、時刻ｔ１　ｔでに示す波形の順次位相が９０度遅れ
た励磁信号パルスａ、ｂ、ａ’およびｂ′を出力する。

この励磁信号パルスａ、ｂ、Ｂおよびｂ′はそれぞれト
ランジスタ３．４．５および６により増幅されて巻線Ａ
、Ｂ、　Ａ′および「に各別に印加され、ステッピング
モータは１ステツプづつ回転する。

一方励磁信号バルスａは単安定マルチバイブレータ２５
に印加されて、単安定マルチバイブレータ２５をトリガ
する。従って単安定マルチバイブレータ２５の出力パル
スは第２図（Ｃ）の左側、時刻ｔ１までに示す如く励磁
信号パルスａの立上りと同期して励磁信号パルスａの１
周期より短いパルス幅の出力パルスを発生する。単安定
マルチバイブレータ２５の出力パルスは積分回路２９に
よって積分されて、積分回路２９の出力波形は第２図（
ｄ）の左側、時刻ｔ１　ｔでに示す如き波形となり、積
分回路２９の出力信号はアンドゲート回路１４のスレシ
ョールドレベルを切ることはなく、アンドゲートを閉状
態にしている。従ってパルス発振器１３の出力はアンド
ゲート回路１４から出力されず、トランジスタ１５０ベ
ースには第２図（ｅ）の左側、時刻ｔ１マでに示す如く
低電位が印加されてトランジスタ１５はオフ状態に維持
されている。このためトランジスタ３．４．５および６
による励磁信号パルスａ、ｂ、ａ’およびｂ′の増幅作
用に影響を与えることはなく、ステッピングモータは冊
−通常の場合と同様に回転を続けることになる。

つぎに時刻ｔｌ　　において制御回路１への入力パルス
列の印加を停止すれば、制御回路ｌは時刻ｔ１において
出力していた励磁信号パルスの状態を維持して、ステッ
ピングモータは停止する。いま仮に時刻ｔ１における励
磁信号パルスａＳｂ、ａ’およびｂ′の状態が、励磁信
号パルスｂおよびａ′が高レベルであり、励磁信号パル
スａおよびｂ′が低レベルであったとする。

そこで励磁信号パルスａは時刻ｔ１　以降、時刻ｔｚ　
’ｌ、では低レベルである。従ってこの間においテ単安
定マルチバイブレータ２５はトリガされず、単安定マル
チバイブレータ２５の出力信号波形は第２図（Ｃ）にお
いて時刻ｔ１　　からｔ２マでの間に示す如く、時刻ｔ
１　　の前における励磁パルスａの最後の立上りによる
トリガによって発生する出力パルスが出力された後は低
レベル出力となる。従って積分回路２９の出力信号波形
は第２図（ｄ）の時刻ｔ１　　からｔ２　　までの間に
示す波形となり、その立下り途中においてスレショール
ドレベルｄｓ　　以下となって、アンドゲート回路１４
はそのゲートを開くことになる。このためパルス発振１
１３（７）出力パルスは反転されてアンドゲート回路１
４から出力され、トランジスタ１５のベース電圧波形は
第２図（ｅ）の時刻ｔ１　　から１２　までに示す如く
になり、トランジスタ１５は第２図（ｅ）に示すパルス
によりオンΦオフされる。そこでトランジスタ１５のオ
ン・オフによってトランジスタ３．４．５および６のペ
ースはダイオード１６〜１９を介して断続的にアースさ
れることになり、第２図（ｂ）および（ａ）の時刻ｔ１
　　から１２　　までの一点鎖線に示す如く励磁信号パ
ルスｂおよびａ′が高レベルであるにもかかわらず、ト
ランジスタ４および５０ペ一ス電位は第２図（ｂ）およ
び（ａ′）の時刻ｔ１　　からｔ２までの実線に示す如
く断続されて、巻線ＢおよびＡ′は間歇的に励磁される
ことになる。

従って巻線ＢおよびＡ′には断続的に励磁電流が流れる
ことになり、その平均電流は低下して、ステッピングモ
ータを停止させているとともに、巻ｄＢおよびＡ′を焼
損から防止する。

ま九時刻ｔ２　から制御回路１に入力パルス列を印加す
ると、第２図（ａ）、（ｂ）、（ａ′）および（ｂ′）
の時刻ｔ２　以降に示す如く再び励磁信号パルスａ、　
ｂ、ａ′およびｂが順次出力されて、励磁信号パルスａ
の立上りにより単安定マルチバイブレータ２５はトリガ
されて、単安定マルチバイブレータ２５の出力パルスは
励磁信号パルス１の立上りと同時に立上る。単安定マル
チバイブレータ２５のこの出力パルスは積分回路２９に
よって積分され、積分回路２９の出力の立上９途中にお
いてスレショールドレベルｄ２　　を超え、アンドゲー
ト回路１４はそのゲートを閉じる。従ってパルス発振器
１３の出力パルスはアンドゲート回路１４から出力され
ず、トランジスタ１５のベース電位は再び低電位レベル
に保持されて、トランジスタ１５はオフ状態に維持され
る。そこでステッピングモータは第２図において時刻ｔ
ｌ　前の状態になり、回転を続けることになる。　　　
□″１ 以上の説明において、励磁信号パルスａが低レベルの期
間においてステッピングモータに停止指示が行なわれた
場合を例に説明したが、時刻ｔルベルである期間におけ
る時刻ｔ３　　においてステッピングモータに停止指示
を行なった場合の作用も同様である。すなわち第３図に
おいて時刻ｔ３煎の状態は第２図における時刻ｔｌ　　
前の状態と同様である。時刻ｔ３　　において制御回路
１に印加する入力パルス列を遮断すると、たとえば励磁
信号パルスａおよびｂ′は高レベル状態で第３図（ａ）
および（ｂ５において一点鎖線で示す如く保持され、励
磁信号パルスｂおよびａ′は低レベル状態で保持されて
ステッピングモータは停止する。この場合において単安
定マルチバイブレータ２５は時刻ｔ３前における励磁信
号パルスａの最後の立上りによってトリガされた後は、
停止期間中トリガされることはなく、時刻ｔ３　前にお
ける最後の立上りによるトリガによる出力パルスが出力
された後は第３図（Ｃ）に示す如く低レベル出方となる
。従って積分回路２９の出力信号波形は第３図（ｄ）の
時刻ｔ３以降に示す如くになり、トランジスタ１５のベ
ースには第３図（ｅ）の時刻ｔ３　以降に示す如くパル
ス発振器１３の出力パルスを反転した信号が印加されて
、トランジスタ１５はオン・オフされ、トランジスタ３
．４．５および６のペースはダイオード１６〜１９を介
して断続的にアースされることになり、第３図（ａ）お
よび（ｂ′）の時刻ｔ３　以降に示す如くトランジスタ
３および６のベース電位は断続されて、巻線Ａおよび「
は間歇的に励磁されることになる。従って巻線Ａおよび
Ｂ′に流れる平均電流は低下してステッピングモータは
停止されているとともに、巻線ＡおよびＢ′を焼損から
防止する。

なお、以上の実施例において検出回路１２に励磁信号パ
ルスａを印加して、励磁信号パルスａが１周期を超え九
期間にわたって変化しないことを検出した場合を例に説
明したが、励磁信号パルスａに代って、励磁信号パルス
ｂ　、　、／またはｂ′が１周期を超えた期間にわたっ
て変化しないことを検出してもよいことは明らかである
。

以上説明した如く本発明によれば、ステッピングモータ
の停止期間中における励磁相の巻線に流れる電流の平均
値は低減されて、巻線を焼損するようなことはなくなる
。また励磁相に流れる電流を低減させるために２電源を
必要とすることもなく、マたドロピング抵抗を必要とす
ることもない。

また、励磁信号パルスが１周期を超える期間にわたって
変化しないことを検出して、停止期間中の励磁相巻線に
流す電流の平均値を低減させているために、平均電流値
を低減させる必要の検出は、駆動回路側において検出す
ることができ、制御回路に特別の構成を必要とすること
もない。

また、停止期間中、励磁相巻線に電流が流されており、
その平均電流値はパルス発振器の出力パルスのデユーテ
ィ比または周波数によって設定ができ、所定の静止トル
クを得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図。 第２図および第３図は本発明の一実施例の作用の説明に
供する波形図。 １・・・・・制御回路、２・・・・・従来の駆動回路、
１２・　・・検出回路、１３・・・・・パルス発振器、
１４・・・アンドゲート、１５　・・　トランジスタ、
２５・・・・・・単安定マルチバイブレータ、２９・・
・・・積分回路。 特許出願人　ヂーゼル機器株式会社 代理人　弁理士　砂　子　信　夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステッピングモータの各相巻線に対する励磁信号
   パルスを各々増幅して対応する各相巻線に印加してステ
   ッピングモータをステップ回転駆動するステッピングモ
   ータ駆動回路において、前記各相巻線中の１つに対応す
   る励磁信号パルスが１周期を超える期間変化しないこと
   を検出する検出回路と、パルス発振器と、前記検出回路
   の出力により前記パルス発振器の出力パルスの通過を制
   御するゲート回路と、前記ゲート回路の出力によりステ
   ッピングモータの励磁相巻線に印加される電圧を断続す
   るスイッチ手段とを備えてなることを％徴とするステッ
   ピングモータ駆動回路。
2. （２）検出回路は単安定マルチバイブレータと、該単安
   定マルチバイブレータの出力パルスを積分する積分回路
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のステッピングモータ駆動回路。