JPS6046800A - ステツプモ−タの制御回路 - Google Patents

ステツプモ−タの制御回路

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JPS6046800A
JPS6046800A JP12499784A JP12499784A JPS6046800A JP S6046800 A JPS6046800 A JP S6046800A JP 12499784 A JP12499784 A JP 12499784A JP 12499784 A JP12499784 A JP 12499784A JP S6046800 A JPS6046800 A JP S6046800A
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rotor
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JP12499784A
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エヴアシオ・ボツカ
サンドロ・セラート
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Olivetti SpA
TIM SpA
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Olivetti SpA
Ing C Olivetti and C SpA
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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】 技術分野 本発明は、口−夕と選択的に細路可能な複数の巻線を備
えたステップモータの制餌)回路であって、所望の角度
位置にロータを回転させるため巻線に接続され/こ電力
供給装置を有する制御回路に関する。
発明の背Jj1と問題点 スグノブモ−りを非す−フ■ツカ式、ρ1]ちロー タ
に1ザ続ざ7’Lるトランスジューサの助けなしに制御
する」場合に肋に問題となる点は、ロータが指定の停止
1位11′21゛の4、わりを振動し、この/Cめ角度
進め一すイクルの<z 1141間にかなりの影響がで
るということである。このすi、象が特に問題視される
のは、連続的に位置を変える素子(例えば、高速のタイ
プライタや印字装置で用いる可撓性ブレー用パ形式の文
字JL+持テイスク(ブイシイウィール)、あるいは磁
気媒体V(データの1込、読出ケ行う磁気ヘノ1〜゛)
の位置ぎめの手段としてステップモータを利用する場合
である。
ステップモータのロータの振動を制動するための従来の
4・1′11成例では、モータの軸に金属リングを固定
しリングがモータ軸と共転するようにしている。リング
は、固定の円筒容器に収められた、潤滑油で満たされた
空所内で回転可能である。
この機械式の制動作用はロータの振動をごく部分的に減
らすのK 、+hま9、しかもロ一りに関連する質計ヲ
相当増加させるといつ不利があり、このためモータの効
率が損われる。
発明の目的・要旨 本発明の目的は、モータをパイロン1〜制御する回路と
関連する電子回路を用いて、ステップモータのロータの
振動全制御助ないし減衰することである。
この目的を達成するとともに従来の機械式制動構成の欠
点を除去するため1本発明による回路においては、その
特徴として、制動回路を巻線のひとつに接続してロータ
の角速度ケ表わす信号を検IBさせるとともに、電力供
給装置に接続して、所望角度位置での悴th動作に際し
てロータの振動が制動されるようその他の巻線に供給す
る電力を調整させている。
実施例の説明 単1図+rcおいて、本発明を具体化しブヒ電子回路J
−0はステップモータ11を制御するためのものであり
、その構成要素である制御回路12は、例えはマイクロ
ゾロセザで構成される制御コーニノトJ3よシ与えられ
るデータに基いて、モータ11の巻線への制御パルス(
詳細は後述する)を発生することができる。制【助回路
14はステップモータ1]、制御ユニット13及び制御
回路12に接続σれ−Cいる。
!Ii’l動回路14の詳細な説明に入る前に、ステッ
プモータに関J〜る一般的な検訓事JjIVCついて吐
ず説明する。
第2図は、単イヴ、4相タイプのステップモー タの雪
−価回路図である。ステップモータのステータ(固定子
)J5には巻線A、A、J3及び正が巻か−fI−てい
る磁極片16.17.18及び19が設(丈られている
永久磁石よ構成るロータ(回転子)20id、ステータ
15と同軸のモータ軸21に取りイづけられている。
巻線A、A、、B及びBけその一端が開閉スイッチ22
.23.24及び25を夫々介して電力供給部(電源)
VAにつながっており、他端は接地されている。
通常、ロータ20・r静止させるため、ロータの所望静
止位置と関連する巻線に対応するスイッチ全閉状態にす
る。例えば、ロータ20を磁極片16と18の間に保持
するには、スイッチ22を閉成して巻線A乏付勢して磁
極片16と18を夫々、S極、N極に励磁する。
ロータ20ヲステータ]5に対し回転さぜるには、他の
巻線を順次付勢する。口1]ち、スイッチ24を閉にし
、スイッチ22ヲ開にして巻線Bのす・孕付勢するとロ
ータ20は時削回りに1ステツプだけ回転し、第2図の
破線で示す位置20′に進む。しかし、巻線A 、!:
 Bを同時にイマ]勢した場合には、ロー タ20は磁
極片16と17の中間の位置20“葡とる。この中間ス
テップないし中間位置ておいてロータ20ば、磁(飯片
16と17の磁界により発生した2つの力の合成力によ
って静止状態に保持される。したがってこの停止位置は
、ロータ20がステータ15のひとつの磁極片と完全に
対向する停止位置より好捷しい。
図かられかるように、単極形のステップモータでは巻線
全流れる電流の向きは常に同じである。
第3図は第2図と異なり双椿形のステップ玉−タの等価
回路図である。ステップモータのステータ3]、には、
巻線A、、B、A及びBが夫々巻かれている磁41V片
32.33.34及び35が設けらハ、ている。
ロータ36trJ、永久磁石であシ軸37に取りイ」け
である。
巻線AとAは互に直列接続されて紐り、その−’1fi
iはスイッチ41につながり、他端はスイッチ42にツ
ナがっている。巻線BとBも直列接続さ、!しておりそ
の−ψ品;(Ijスイッチ43に他fJはスイッチ44
Vcつながっている。各スイッチ41.42.43及び
44v′i3つのf1ン11″1″σ、h及びC全有す
る。(3’(置aではスィッチ゛Cよ11.力供給部(
電源)VAにつながり、1立置Bでは開となり、位@C
では接地される。このタイプ(双極形)のステップモー
タでCよ、巻線A。
B、A及びBには電流が両方向で流れる。
第3図に示す状態では、スイッチ43と44が開いてお
り巻線BとBには電流は流れない、−力、スイッチ41
は接地されておりスイッチ42は電源VAにつながって
いるため、電流は巻線AとAに流れ、ロータ36はN4
ψが磁極片32の前面と対向する位置に1呆J寺される
ロータ36を時計回りに1/2ステツプ(位1fit3
6“)回転さぜるには、スイッチ43を位置aに動かし
スィッチ44ヲ位置Cに動かして巻線BとBにも電流を
流す。
単極形、双極形のいずれのタイプのモータも、ロータが
一度にJ/2ステノプりるいは一度に1ステップ進むよ
うに制御することができる。
ステップモータの制御に関して広く使用されている制御
方式のひとつ(−1、定電流全間欠的に、ないし「チョ
ッパ」モードで使用する方式である。
定電流供給モードの使用により、ある日j11囲内につ
いては、速度と実質」−フハ[関係なトルクを出すこと
かで@、 他h、チ:jツバ・七−1(リニア・モー1
−’ではなく)を・使用−支ることにより、利用できる
出力と供給電力間の比率を高くすることができる。
制御回路45の一例を第4図に示す。ここでは4対のl
・ランジスタ(50と51)、(52と53)、(54
と55)及び(56と57)ヲ使用しており、それらの
ベースには論理信号F i 、 F 2 、 F 3 
、 F’ 4 、 F 5 。
F6.F7.F8が夫々供給される。これらのトランジ
スタは巻線A、A、B及びBに電流を選択的に流すため
のスイッチとして働く。
信号F1からF811−Jニ一連のANDゲート58と
インノに一夕58の出力である。これらの素子はその入
力信号として、チャンイ・ル57 (第1図、第4図参
照)を介して制御ユニット]3より送られてくるデータ
VC基いてデコーダ46より与えられる信号ドA。
■電’B、FC:、FD、及び、 2つのフリップフロ
ップ48と413より夫々与えられる信号INlと工N
2ヶ受は取る。デコーダ46は既知のタイプであり、し
たがつで詳述しない。
回路45&まさらに発振器60ヲ有し、これは一定周波
数、例えば22KH7でタイミングパルスO8を供給す
る。両フリップフロップ48と49(dこの信号O8に
よりセットされ、2つのコンパレークG1とC2の出力
する信号RESIとRES2 により夫々、リセットさ
れる。各コンパレータG1とC2は、その一方の入力が
基−準信号”M+。、1であり、他方の人力は、夫々、
抵抗R31とR82の一端より取り出した信号である。
g抗R31,!:コンパレータC1間には2つの抵抗R
14とR’ 16より成る分圧回路が設けられる。同様
にm抗FI$2とコンパレータC2間には2つの抵抗R
13と815よシ成る分圧回路が設けられZ・0回路4
5の動作は次の通り。
まず、信号FAは論理レベル1であり信号B″Bは論理
レベル0と仮定する。したがってトランジスタ51と5
2は導通状態にあり、トランジスタ50と53は非導通
状態にある。このためトランジスタ51と52及び検出
抵抗E(SL’を介して正極からアースへ電流が巻線B
とBi通って流れる。この電流増加により検出抵抗R3
Iの電圧が上昇し、やがて、この電圧を基準電圧■4゜
12と連続的に比較しているコンパレータ61が動作す
る。コンハレー タG 1 カTJ’dJ作するとフリ
ップフロップ48は反転して禁止信号工NIのレベルが
Oになるため、電源が巻線BとBより切り離される。信
号I N lのレベル0の状態は発振器60(第4図参
照)より新しいパルスO8が出力される(第8図参照)
−1で続く。信号INIがレベル1になると、最初の電
力供給状態に戻る。
以上の動信は信号FAがレベル1を維持する間続く。情
−弓FCとF D VCより巻線AとA金制往1する回
路部分についても同様の動作が行なわれる。
明らかなようVこ、テコーグ回WJ46が発生ずる信号
FA、FB、FC及びF’ Dの周波数(は、所望位置
に至らしめるためロータが進祉ねばならない角度距1す
1[に従って変えることがてきる。これは周知技術であ
り、制御ユニノ1−13のメモリに記録しであるプログ
ラムにより達成できる。この角度距離全コイLむのに要
する時間は短縮できるがその公債性力が大きくなるため
ロータは所望の位置では停+に−。
ぜず、そのまわり’に振動するため、破割向1素子が使
ハ」できるようになる時点が遅れてしまう。
以上で一般的な検電事項の説明を終り、いよいよ本発明
による制御回路10(第1図参照)、即ちロータが所望
の角度位置に動いた後のロータの振動を制動できるよう
にした回路について詳述する。
本発明によれば、制動回路14はステップモータ11の
巻線のO・とつに結合してロータの速度を表わす電気信
号全検出する。後で詳述するように、この情報を処理し
て、他の巻線への電力供給を変えるのに用いる。
本発明のこの特徴がよくわかるように、−例として、第
5図1(示すのは第2図のと同様なステップモータであ
るが、本例では巻線AとAとが互に逆並列に接続されて
おり、その両端70と71は2つの3位置スイッチ72
と73VCつながって」、−91巻線Bはその両端が2
つのスイッチ74と75につながっており、巻線百は電
源VAKは接続されておらず一端76がアースに他端7
7が制動回路に]〆続きれている。
したがって、モータ11は見かけは単極形であるが巻線
の接続方式により実際には双極形のモータを構成してい
る。
制動回路14(第6図参照)は4つのブロック80.8
1.82及び83より成る。ブロック80と83ハフイ
ルタと利得調整手段を構成し、ブロック81は単なる反
転部であり、ゾロツク82は制御ユニット13からの信
号A T T 3デコ一ダ回路46からの信号PO8を
取扱う論’1lli部である。詳細にはブロック80は
アンプ85を有し、その第1人力に−1、巻1’AIB
の逆起11エカ()3ack EMF )に比例する電
圧信号が2つの抵抗R2とR3及びコンデンサC1]、
(r介して与えられる。アンプ85の第2人力は抵抗R
=l介して接地されている。アンプ85の出力と第1人
力間にはコンパレータ−012と抵抗R1が挿入されて
いる。
ブ「Iツク80(はさらに抵抗T(12とコンデンサC
r3*有する。
ゾロツク81はアンプ86を有し、その第1入力は抵抗
](6を介してノロツク80の出力につながってお9、
第2人力は抵抗1(7’c介して接地されている。抵抗
R5がアンプ86の出力と第1人力間に設けられている
論理部82は2つのNANDゲート87と88を有し、
各ゲートの一方の人力は制御コーニソト13(η1,1
図参照)からの信号ATTに接続されている。ゲ−1・
87 (第6図参照)の他方の入力はデコーダ回路46
(第7図参照)からの信号PO8につながっており、ゲ
−1・88の他方の入力はインバータ89を介して信号
PO3Kつながっている。論理部82(d、さらに2つ
の電界効果トランジスタ(1(’ET)90と91を有
し、これらの制御電極は夫々、ゲー l−87と88の
出力につながっている。B″ET9Qの人力は抵抗R9
’x介してブロック80の出力につながってJ、−9、
F″E T91の入力は抵抗R8に介してノロツク81
0出カンこつながっている。
フロック83は2つの抵抗1l−(8,R9とアンプ9
:3ヲイ1し、アンプの第1人力はD″ET90と91
の出力につながっており、第2人力は抵抗R11を介し
て接地されている。コンデンサG1.4と抵抗R10が
アンプ93の出力と第1人力間に接続されている。制動
回;烙14の出力S M Rは制御回路12(第1図、
第7図参照)に供給される。
制御回路12は双極形のステノブモーフを制御できる点
で上述の回路45(第4図)と似ている。両者の違いは
、回路12では、検出抵抗R82と関連する抵抗R13
の一端が制動回路14の出力(で接続されていることで
ある。したがって、回路14てモータ11の巻線Bに存
在する逆起電力を再生しそれから速度4’Ff報を取り
出し、それによって巻線AとAの電が。全変調して所望
の制動効果を達成している。
巻線B(不例ではロータ全回lIIバσぜるのにu: 
を用していない巻線)には、単離ずべき逆起rtt力信
号以外の成分も誘導される。したがって、考慮すべき点
は、歩進の最終指令をモータに出し/こ後は(制動モー
1・゛てば)、巻線Bを流れる電流はもはや変出しなく
なり、この結果この電流の変化による成分は巻線B((
は生しなくなるということである。即ち、制動モート゛
ては、巻線Bから取り出した信(ひは2つの成分のみよ
り成る。ひとつはパルスO8の周波数(22K[−1Z
)の矩形波成分であり、もうひとつは逆起電力である。
矩形波成分か存在するの0:j−1上述したように巻、
腺A−Aと已に通す電流ケスイソグーング・モードVC
より、u[」ちそ才tらの電力供給手段をパルスOSの
周波数で開閉することにより、チヨソ・ξ制御している
からである。
この22KHz周波数成分(は巻線Bの両端では、その
ピーク間の大きさが電源電圧VAの大きさとほぼ雪しい
(第9図)。
制動回路14のフロック80(第6図)は、回路要素(
R2、R3、C1l )、(R1,C:12)及び(E
(J2.C13)より成る3つのフィルタにより、巻線
Bの信号22KH7,成分をろ波し、アンプ85により
逆起゛舵力成分を増幅する。ブロック80の出力信号S
Xの波形f:第9図に示す。この図かられかるように、
信号SXは公称停止位置に対するモータ軸の実効角速度
全表わす信号跋と(反転しているが)比例しており、ま
た若干の22 K t(z の残留成分葡もっている。
各フィルタは22 K H7,成分を約イ()に減、哀
さぜるため、ブロック80の出力端では、この成分の大
きさは、電源電圧VAとアンプ85の利得係数との積の
約4゜O(l VCなる。
θ(に、公称停止位置の了わりでのロータ20の振・W
lを制動するためロータの角速度を表わす信号をどのよ
うにして利用するかについて説明する。
まず、巻線A、AとBiともに付勢してロータ20葡第
5図r(示すようにそのN極が磁(ヴ片16ど17の中
間ic (る位置に停止させるものとする。
信−ぢ■x(第9図)において、ロータが磁極片16の
方に動いているときを正の方向、D−夕が磁(ヴハ17
の方に動いているときを負の方向とする。
巻線Bについては、ロータが磁極片16の方に動いてい
るときに正の電圧、磁極片J7の力に動いているときに
負の電圧が生じるように磁(参片17と19に巻かれて
いるとする。巻線Bのこの誘導信号は回路14に供給き
れ、ろ被され増幅され、巻H4y Aと八に流れる電流
下A、Aを変調するのに用いられる。
詳イI11には、′屯流丁71.πは第9図に示すよう
になる。
この図か1)わかるように電流エア、人はロー タ20
かイl必極1117に向っていくときには大きくなり、
■コータがイ庭棒ハ16に向っていくときには小さくな
る。
しかし、o−タ20ヲそのN極が磁極片J6と17間で
は/rく磁(1シ片18と19の中間にくる位置に停止
させる場合には巻線A、AとBの電流の向きQゴ逆にす
る。この位置でのロータ20の振動を制動するには巻線
A、Aの電流の変調も逆にして行う必要がある。これ全
達成するため、ロータ20の位置に関する信号pos 
(デコーダ回路46でつくられる)を使用する。信号P
o5il″:i:ロータ20のN極が磁極片16ど17
の間にあるときは論理レベル1となり磁極片18と19
間のJg合はレベルOとなる。
さて、制御ユニット13は、回路12に実行すべき最後
のステップ指令を出すときには、信号ATTの論理レベ
ルも1に設定して制動回路14を細いする。制動回路1
4は通常は、信号ATTが論理レベルOであるため消勢
されている。
信けA ’1’ Tの論理レベルが1の状態では(第6
図参照)、信号PO8が論理レベル1のときにFET9
Qが閉でp″E T91が開となり、信号PO8か論理
レベルOのときにFET90が開、FET91が閉とな
る。
したがって、ロータ20を第5図に示す位置に停止させ
る場合には、ブロック80(第6図参照)より出力され
た4を号SXは抵抗R9f=介してブロック83のアン
プ93に供給される。したがって回路14の出力信号S
 Ivi Rは信号SX全反転し増幅したものとなる(
卯9図参照)。
しかし1コー タ20(第5図参照)をそのN極が磁極
片18と19の中間になる位#に停止させる場合には、
ブロック80(第6図参照)の出力信号SXけノロツク
8Jと抵抗R8を介してブロック83のアンプ93に送
られる。ブロック81は単位利得の反転増幅器にすぎな
いから、信号Sxはいったんブロック8Jで反転され、
ノロツク83で肉度反転され、したがって回路14の出
カイぎ号SMFfはSxを増1晶したものであるが同相
となる。
いずれの1易合も、コンデンサC14id22 KHZ
 成分をさらに除去するフィルタとして作用する。上述
し/こように信号SMI’(は開側j回路12(第7図
参照)に送しれる。
巻線AとAに流れる?W 7Aロア8. Aの瞬時値は
、(RJ−3十)(15)とR13の比VCVS2の瞬
時(直とR82の比を乗じ/辷ものに等しくなる。電圧
Vs2は常に基準値VR1,9、になろうとするがら、
電流へ、τのピークは、(R13+R15)とRI3の
比にVI(’TEFとR82の比を乗じたものと等しい
とみることができる。
信号$1φRがゼロのときは、巻線A、Aに流れる電流
は公称電流In となる。しかし、信号SMRが正ある
い(r、を負の値をとるときd:、巻線電流エア、7、
k l<々、減少あるい(d増加さぜ、公称値下n に
ついて電流を変調する。この理由は、抵抗R82の電圧
に信qsMHの電圧を加えたものが■S2したがって■
Hl!:l’i、に等しく維持されなければならないか
らである。
これによりロータ20は急速に制動がかかる。
以上の説明から明らかなように、制動回路は、モー タ
の巻線のひとつに接続され、その巻線よりロータの角速
度を表わす信号全敗り出し、この信号シこより他の巻線
への酸力供給金調416することにより、所望の角度位
置にロータを停止させる際に牛しるロータの振動を制動
することができる。−上述した以外の実施例も可能であ
る。
本発明による回路を、事務プリンタの文字担持ディスク
(ティシイ・ウィール)の角度の位置決めを行うステッ
プ・モータの制御回路と−して使用したところ顕著な効
果が生じた。即ち、ロータの振動を抑制することにより
各選択サイクルのト−タル時間をはFr半分に短縮する
ことができプリンタの速度を格段に上げることができた
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を具体化した制御回路のブロック図、 第2図υま単極形のステップモータの概安図、第3図(
f、j双極形のステップモータの概要図、884図&:
I:双極形のステップモータの制御回路の回路図、 第5図は本発明による回路vC上り制帥可青げなステッ
プモータの概−四回、 第6図1:i本発明の実施回路の槙1部分の詳細な回路
図。 第7図(メ:L上記実施回路の第2部分の詳細な回路図
、 第8図は第4図と第7図に示す回路のいくつかの信号の
波形図、 第9図は第6図の回路のいくつかの信号の波形1゛ノI
である。 it、旨′ImM′1人 インク・チイ・オリベノチ・
アンド・チイ0ニス・ヒ0−・ア (外5名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) ロータ(2fl)と選択的((旧都可能な複数
    の巻線(A、A、B、B)を備えたステップモータを制
    御するための回路であって、ロータを所望の角度位置へ
    向けて回転させるため巻線に接続さII>穎電力供給装
    置(12)’を有する回路において、制動回路(14)
    全巻線のひとつ(B)に接続してロータ(20)の角速
    度を表わす信号全敗り出すとともて、′電力供給装置(
    12)に接続してロータを所望の角変位16−に停止さ
    ぜる際に生じるロータの振動が制動されるよう他の巻線
    への電力供給ケ変えるようにしたことk ’II徴とす
    る回路。 (2、特許請求の範囲第1項記載の回路において、ステ
    ップモータの巻線は4相(A、A、B、B)に分かれて
    おり、そのうち3つの相(A、A、B)は、電力供給装
    置(I2)に接続されて、ロータ(20)を所望の角度
    位置に向けて回転させるためこの装置(121によシ選
    択的に+j勢され、他方、4番目の相律)は制動回路(
    14)に接続されること全特徴とする回路。 (3)特許請求の範囲第2項記載の回路において、電力
    供給装置に接続された3つの相のうち2つの相(A、A
    )は、モータが双極形となるよう互に逆並列に接続され
    ていることを特徴とする回路。 (/I) 71壮メ1請求の範囲第3項記載の回路にお
    いて、fli!l動回路+14)l=、J、ロータ(2
    0)が前記の所望の角度位置の寸わシを振動する速度と
    実習上比例する制御信号(,5M1t ) f生成する
    こと、及びこの制御信号を逆並列接続された巻線(A、
    A)と関連する検出抵抗(f(J:3)K与えるように
    したことを特徴とする回路。 (5)′l”+、f′l菖i’j求の範囲第1 J)’
    、iから第4項のいずノtかに記載の回路において、ロ
    ータの所望の角変位Urよ、4つの相の巻線の−fべて
    か巻かれたモータの固定磁極片(16(9)のうち2つ
    の磁極片の中間位置であること、及びロータケこの所望
    の角度位置Vこ停止させるため電力供給装置(12)に
    接続された3つの相に公称電流を供給するようにしたこ
    とを特徴とする回路。 (6)特許請求の範囲第4項または第5項に記載の回路
    において、制動回路(14)は、逆並列接続さizだ2
    つの相の巻線(A、A)の電流を、[コ・−タ(20)
    が所望の角度位置の捷わりを振動する速IWに比例して
    変えるようにしたことを特徴とする回路。 (7)特許請求の範囲第1項記載の回路において、電力
    供給装置(I2)は、制御ユニット(13)より供給さ
    れるデータに基いて巻線(A、A、B、B)i選択的に
    付勢すること、及び制動回路(1<)+J、ロータが所
    望の角度位置に向けて回転している間iqJ、制御ユニ
    ットにより消勢状態に1呆たれ、ロータか所望の角度位
    置への最終のステップを実行したとき制釧]回路により
    旧都されることを特徴とする回路。 (8)特許請求の範囲第1項記載の回路において、モー
    タの巻、呟(A、A、B、B )への電力供給に所定周
    波数の変調モー1’で行なわれること、及0・制動回路
    (14)はロータの角速度を表わす電気信号を復調する
    少なくともひとつの復調回路(80) k有することを
    特徴とする回路。
JP12499784A 1983-06-17 1984-06-18 ステツプモ−タの制御回路 Pending JPS6046800A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0279799A (ja) * 1988-09-14 1990-03-20 Matsushita Electric Works Ltd ステップモータ
JPH02188197A (ja) * 1989-01-13 1990-07-24 Alps Electric Co Ltd ステツピングモータの駆動制御装置

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