JPS6323596A - ステップ・モ−タ制御方法および装置 - 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】 〔概　要〕 本発明の方法では、駆動パルスの持続している間にステ
ップ・モータによって機械エネルギーに変換される電気
エネルギーの量Ｅｍｅを測定し、このエネルギー量が基
準値Ｅｒｅｆに到達するまでの時間を決定し、その時間
の決定結果に応じて駆動パルスを中断する。

また本発明の装置は上記エネルギー量Ｅｍｅを測定する
手段と、このエネルギー量が上記基準値Ｅ　ｒ＠　ｆに
達するまでの時間を決定する手段と、またその時間の決
定結果に応じて駆動パルスを中断する手段とを含んでい
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ステップ・モータを制御する方法、特に巻線
とこの巻線に磁気結合されたロータとを有するステップ
・モータを、このモータを１ステップ回転させる時その
都度その巻線に駆動パルスを加えることによって制御す
る方法、またこの方法を適用する装置に関する。

以下余白 〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕 駆動パルスの持続する間にステップ・モータに供給すべ
き電気エネルギーの量を、そのモータのロータが克服す
べき抵抗偶力に合わせて調整することによって、そのモ
ータの電力消費を下げる方法は様々提案されている。か
かる偶力は直接に測定できないので、実際にはこれらの
方法では、そのような電気エネルギー量を、その測定結
果あるいは、時間の関数としてそのような偶力に大なり
小なり直接左右される値あるいは変動値の物理量の計算
結果に応じて調整するものである。

駆動パルスの持続する間ロータに与えられる抵抗偶力は
、例えば米国特許第４．・２１２．１５６号に開示する
ようにそのパルスの立下りから測定することができる。

この特許においては、駆動パルスの立下りにおいてロー
タの発振によってモータ巻線に誘起さ、れる電流の変動
はこの偶力の測定値とされ、また次の駆動パルスの持続
時間は必要であればそのような測定結果に応じて変調さ
れる。

ロータに与えられる抵抗偶力は例えばヨーロッパ特許第
ＥＰ−Ａ−Ｑ、０６０．８０６号に開示するように各駆
動パルスの持続している間に測定できる。この例におい
ては、偶力の測定値とされるのはロータの回転によって
モータの巻線に誘起される電圧の変動率である。

これらの方法およびここに示さないその他の多数の方法
もいずれも、抵抗偶力の測定値として用いる物理量はそ
のような偶力を真に示すものでない点で不都合さを有す
る。

こうしたことから、これらの公知方法のいずれかによる
ステップ・モータの制御は実際的には好適とはいえない
。つまり、方法を選んでそれを適用する機構を、モータ
があらゆるあり得べき状況にも正しく動作し得るように
しても、そのモータの電力消費は一般にその理論的な最
小電力消費よりも明らかに大きくなる。モータの電力消
費がその理論的最小値に接近するように制御回路の特性
を変更すると、そのモータの動作信顛性が低くなる、す
なわちその後はそのロータは各駆動パルスに応答して正
しく回転することがなくなる。

また、ロータに与えられた抵抗偶力がその最小値であっ
ても、ステップ・モータに駆動パルスを与えて確実にロ
ータを回転させることが必要になる場合もある。

これは、特に例えば米国特許第４，２７２，８３７号に
開示する方法に従ってモータを制御する場合に見られる
。

かかる方法は、その特徴が、短い持続時間の１ｍ常駆動
パルスに対してもロータが回転しなかったことを適当な
回路で検出した時に、キャッチアップ・パルスと称する
持続時間の長いパルスをモータに与えることにある。

そのキャッチアップ・パルスの持続時間は、ロータに与
えられた抵抗偶力がその最小値であっても、ロータを回
転させるように決定されることは明らかである。

しかし、通常の駆動パルスに対してもロータが回転しな
いのはほんの一瞬であり、次のキャッチアンプ・パルス
の持続する間にロータへ与えられる偶力は小さい、こと
がある。このような場合には、そのキャッチアップ・パ
ルスの間モータに与えられる電気エネルギーの量は大き
過ぎ、そのため、モータのロータがそのキャッチアップ
・パルスに対して、１ステップでなく、数ステップ回転
することがある。

前記の制御方法において要求される、ロータの回転また
は不回転の検出は様々な方法で行うことができる。

例えば、前記の米国特許第４，２７２，８３７号に開示
する方法においては、上記検出は、各駆動パルスの立下
りからある時間経過した時に極めて短い持続時間の検出
パルスをステップ・モータに与えることによって行なう
。この検出パルスの立下りにおいてモータの巻線に循環
する電流の大きさによって、先行の駆動パルスに対して
ロータが回転したかあるいは不回転であったかを判定す
るうとができる。

しかし、ロータの回転の場合でも不回転の場合でも、そ
れらの間における巻線に循環する電流の【１６） 差は小さく、このため不回転の検出が困難になってしま
う。更には、検出パルスがモータに与えられた時、ロー
タがその平衡位置を中心とする発振を終了していないか
、あるいは例えばショックによって運動投入されたため
にそのロータが運動中であれば電流測定は歪曲されるこ
とがある。

更に、ステップ・モータのロータが駆動パルスに応動し
て回転したか否かを検出できる方法が上記以外にも提案
されている。これらの方法についてはここでは説明しな
いで、一般にこれらの方法も前記の方法と同じ不都合を
有することを指摘するにとどめておく。

本発明の目的は、上記従来技術による方法の不都合を克
服し、ステップ・モータの電力消費をその絶対最小値に
減らす、高い信輔度でしかもモータのロータに抵抗偶力
材いかんに係わらずそのロータを単一ステップだけ回転
させる、あるいは回転駆動パルスに応動してロータの回
転または不回転を検出することを、そのステップ・モー
タの応用態様に応じて可能にするステップ・モータ制御
方法を提供することにある。

本発明の別の目的は上記方法を実施する装置を提供する
ことにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明のステップ・モータ制御方法は、その制御対象が
巻線とこの巻線に磁気結合されたロータとを有するステ
ップ・モータであって、上記ロータを１ステップ進める
時その都度上記巻線に駆動パルスを与え、 上記駆動パルスの立上りから機械エネルギーへ変換され
た電気エネルギーの量を測定し、上記電気エネルギーを
基準エネルギー値と比較し、 上記駆動パルスを上記比較の結果に応じて中断すること
を特徴とする。

また本発明の、上記ステップ・モータ制御方法を適用す
る装置は、上記駆動パルスを発生する手段を含んでおり
、また更には、上記駆動パルスの立上りから上記モータ
によって機械エネルギーに変換される電気エネルギー量
を示す信号を発生ずる手段と、−り記電気エネルギー指
示信号に応動して上記電気エネルギー量と基準エネルギ
ー値との比較信号を発生する手段と、上記比較信号の関
数として上記駆動パルスに対する中断信号を発生ずる手
段とを含んでいることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、添付図面に従って、本発明を更に詳細に説明する
。

ステップ・モータのロータに、その回転に対抗する抵抗
偶力（ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｃｏｕｐｌｅ）Ｔｒが常に
与えられることは一般に知られている。

この抵抗偶力Ｔｒは、ロータ自体とそれが駆動する機械
要素の、それらのベアリングおよびそれらどうしの間に
おいてフーコー電流やヒステリシス現象によって生ずる
摩擦偶力によって発生させらるものである。またこのヒ
ステリシス現象はモータのステータを横断する磁界の変
動およびロータの位置決め偶力によって、位置決め偶力
がモーり偶力になる不安定平衡回転位置をオーバシュー
トしない程度にモータのステータに生じる。

上記抵抗偶力Ｔ、はこうしてランダムに時間の関数とし
て可変であり、最小値Ｔｒ０ｘｎと最大値Ｔ　ｒｌｌｌ
ｌＸとの間のいずれかの値をとる。それら最　゛小値お
よび最大値はともにモータの特性およびそのモータの駆
動する機械要素に左右されるもので、解析的あるいは試
行錯誤的に決めてもよい。

この抵抗偶力Ｔ、の各値には、モータのロータが１ステ
ップ回転するのにモータに最低限要求される出力である
機械的エネルギー量Ｐ）ｍｍが対応する。特に、この抵
抗偶力の値’ｒｒｍｔ７とＴｒ□、には上記エネルギー
量の値Ｅｍｍ、ｉ０ｘとＥｍｍ０ｘ。

がそれぞれ対応する。この抵抗偶力Ｔｒとエネルギー量
Ｅｍｍとは、数式（当該技術関係者にはよく知られてい
るが本発明には直接関係しないのでここでは示さない）
を用いて関係づけられる。

他方、時点ｔ。に位置する駆動パルスの立上りと任意の
時点ｔＸとの間においてモータのエネルギー源から出さ
れる電気エネルギーＥｐ０ｘは下式を満足することも同
様に公知されている。

ＥｐｏＸ＝ＥｍｅｏＸ＋Ｅ　Ｊ０ｘ＋Ｅｍａ０ｘ　　（
１）ここで、Ｅｍｅ０ｘ：時点ｔ０と１Ｘ＊との間にお
いて、モータによって機械エネルギー に変換されかつそのモータによって負 荷へ伝達された電気エネルギーＥｐ０ｘの部分 Ｅｊ０ｘ：時点ｔ０とｔＸとの間においてモータの巻線
およびその制御回路におけるジ ュール効果によって散逸させられた上 記電気エネルギーＥＩ）’０ｘの部分 ＥｍａｏＸ：時点ｔＸにおいてモータに与えられた磁気
エネルギーを作り出すのに用いら れた電気エネルギーＥｐ０ｘの部分 なお、上記のように、本明細書の他の部分にて示す各種
エネルギーの符合の形を偶然に□とる指標は、その間に
おいて該当のエネルギーが発生あるいは散逸させられる
時点の符合の形をとる指標とそれぞれ同一である２つの
文字にて常に形成する。

時点ｔ。においで立上りかつ時点ｔ７において立下る駆
動パルスの持続する間、モータによって機械エネルギー
にされる電気エネルギーＥｍｅｏｌｌを使用して上記の
抵抗偶力Ｔｒを克服しかつ、ロータによって駆動される
各種機械要素やロータそれ自体へそれらの運動エネルギ
ーを与える。

駆動パルスの立下りにおいては、モータからのエネルギ
ー源はそれ以上電気エネルギーを出さない。

エネルギー量Ｅｍｅｔ、：が、上記駆動パルスの持続す
る間ロータに与えられる偶力Ｔｒに対応するエネルギー
量Ｅ　ｍ　ｍに等しくなると、ロータはその位置決め偶
力がモータの偶力である時にはその位置決め偶力からの
各種可動要素の運動エネルギーの再変換から、また巻線
が駆動パルスの立下りから短絡される場合には時点ｔに
おいてモータに蓄えられた磁気エネルギーＥｍａの一部
の再変換から、得られる機械エネルギーに応じて駆動パ
ルスの立下りの後そのステップの回転を完了することに
なる。上記磁気エネルギーＥ　ｍ　ａの残部はモータの
巻線におけるジュール効果によって散蓬する。この場合
、駆動パルスの持続時間は最適になっており、またモー
タの電力消費が最小になっている。駆動パルスの最適持
続時間を以下τと称する。

エネルギー量Ｅｍｍｅｏ、ｌがエネルギー量Ｅｍｍより
大きい場合、すなわち、駆動持続時間が最適持続時間τ
より長い場合、ロータはその最終位置をオーバシュート
し、その最終位置を中心に１回あるいは数回発振する。

これらの発振の際には、エネルギー量Ｅｍｅｏｌ、とＥ
ｍｍとの差がモータの巻線におけるジュール効果および
上記に各種摩擦によって熱エネルギーに変換される。こ
のような差が大きい場合は、ローダはそのエネルギー量
Ｅｍｅｏゎに応じて１ステップ以上回転する。

エネルギー量Ｅｍｅｏわがエネルギー量Ｅ　ｍ　ｍより
小さい場合は、ロータはそのステップを完了せず、その
位置決め偶力に応じてその起動位置へ戻る、あるいは中
間位置に■止されたままとなる場合もある。

抵抗偶力Ｔｒが最大値Ｔ　ｒｍａｘであってもモー夕の
ロータが駆動パルスに応答して確実に歩進するようにモ
ータと制御したい場合、モータが機械エネルギーに変換
するエネルギー量Ｅｍｅを連続的に測定し、その最大抵
抗偶力（ａ　Ｔｒ　ｍ　ａ　ｘに対応したエネルギーＷ
Ｅｍｍｌ、１．Ｘにエネルギー量Ｅｍｅが等しい時に駆
動パルスを中断するだけでよい。

他方、モータの電力消費ができるだけ小さくなるように
そのモータを制御したい場合、エネルギー量Ｅｍｅを測
定するだけでは最良の時点で駆動パルスを中断させるこ
とができない。

要するに、駆動パルスの立上りからいずれかの時点１Ｘ
までの間にモータが機械エネルギーに変換する電気エネ
ルギー量Ｅｍｅ０ｘはロータの回転に対抗する抵抗偶力
Ｔｒに絶対的には左右されず、モータ自体の電気的かつ
磁気的特性およびその制御回路の特性にだけ左右される
。

ここでは再度述べないが、実際的に調査、確認した理論
的考察から解るように、上記とは逆に、モータによって
機械エネルギーに変換される電気エネルギーの量Ｅｍｅ
の経時変化は抵抗偶力Ｔｒに直接左右される。

より詳しくは、エネルギーＦ、ｍｅの増大は偶力Ｔｒが
小さいとそれだけより急速になる。

したがって、このエネルギーＥｍｅが所定の基イセ値に
達するまでの時間Ｔは抵抗偶力Ｔｒの極−１−の目安で
ある。

更に、駆動パルスの最適持続時間τが上記の時間Ｔに直
接左右されることがすでに判明している。

この最適持続時間τは時間Ｔに等しいかあるいはそれよ
りも長棒く、この最適持続時間を時間Ｔに結びつける関
係はモータの特性およびモータの駆動する負荷の特性を
知ることによって解析的に、あるいは試行錯誤的に決め
てもよい。

したがって、時間Ｔの測定によって、この関係を援用し
て、駆動パルスの最適持続時間を決定することができる
。

モータのロータが駆動パルスに応動して正しく回転した
か否かを判定するのも同じ原理を用いることができる。

要するに、モータが変換するエネルギー量Ｅｍｅが、同
様にして決定した時間が経過する前に所定の値に達する
と、これはロータが正しく歩進したことを意味する。こ
のエネルギー量Ｅｍｅがその時間内に上記所定値に達し
ない場合は、ロータが歩進しなかったことになる。

モータによって機械エネルギーに変換される電気エネル
ギーｉＥｍｅの測定は、上記のすべての例においてモー
タを効果的に制御する方法（以下に詳しく述べる）にお
いてベースとなる。

上記の式（１）から、下式が容易に得られる。

Ｅｍｅ０ｘ＝ＥＩ）０ｘ　　Ｅ　ｊ０ｘ　　Ｅｍａ０ｘ
　　（２）更には下式も得られる。

Ｒ，Ｌ　　　：上記巻線の抵抗とインダクタンスロー　
Ｌ−タ・　工冬Ｊレキ′°−シ骨、の電圧’ｒＳ（七）
；、１−３乙す羊）レキ゛′−］・力゛らＩ９　　電遭
の本ｈ式（２）はしたがって下記のようにも表わせる。

エネルギー量ＥｍｅｏＸを示ず信号を出す電子回路を想
像することはできる。

この回路は例えば、電流＋１＋’ｆｆ＋に比例する信号
を発生する手段と、式（６）を様々に操作できるアナロ
グまたはディジタル回路とで形成できる。この回路につ
いては、式（６）から直接に実施できるのでここでは説
明しない。

第１図は特に、モータの巻線を通る電流が実質的に一定
であり基準電流Ｔ　ｒａｆに等しく　（第２図参照）な
るようにステップ・モータを制御する特別の場合におい
てエネルギー量ＥｍｅｏＫを示す信号を上記同様比すこ
とのできる回路例の概略図である。

第１図に示す例においては、モータＭは駆動パルス整形
回路１によって付勢される。この駆動パルス整形回路に
ついては、これと同じ機能を有する、ヨーロッパ特許出
願筒ＥＰ−Ａ−００５７６６３号に開示されている回路
と同様でよいのでここでは詳細には説明しない。

上記パルス整形回路１は、その人力１ａで受ける制御信
号が論理状態“１”から論理状態“０”へ移行しこれに
応答してモータＭのロータが１ステップ回転すると、上
記のようにｔｏで示す各時点で駆動パルスＴＭを出すよ
うに構成されている。

この例においては、制御信号は分周器２の出力２ａから
出される周波数Ｉ　Ｈｚの周期信号で形成され、その分
周器２の入力２ｂはクォーツ４で制御される発振器３の
出力３ａに接続されている。その他の用途においては、
パルス整形回路１の入力に与えられる制御信号が非周期
的信号でもよいことは明らかである。

発振′ａ３からの出力信号の周波数は３２．７６８１１
ｚである。その出力２ａに加えて、分周器２は出力２０
〜２ｋを有しており、これらの出力からは周波数１６．
３８４Ｈｚ、８．１９２１１ｚ、４，０９６ＭＨｚ、２
，０４８Ｈｚ、１．０２４Ｈ２，５１２１−１ｚ、　　
２５６Ｈｚ、　　１２８Ｈｚ、　６４Ｈｚが出される。

回路２．３については、それらが普通のものであり当該
技術関係者にはよく知られているのでここでは詳細には
記述しない。

上記パルス整形回路１は各時点ｔ０において、図示しな
い電気エネルギー源にモータＭの巻線を接続するように
構成されている。こうして、その時点ｔ０から、モータ
巻線の端子の電圧ｔＪ、はそのエネルギー源の電圧Ｕ４
等しい。

時点ｔ。で巻線において循環し始める電流ｉ。

（第２図参照）は、この電流ｉいに比例した電圧を出す
測定回路５によって測定される。この測定回路５につい
てもやはりここではこれ以上説明しない。これは同じ機
能を有する、前記のヨーロッパ特許出願筒ＥＰ−Ａ−０
０５７６６３号に開示されている回路と同様のものでよ
いからである。

第１図の回路は更に、前記基準電流Ｉ　ｒｍｆに比例す
る電圧を出す電源６を含んでいる。

一方では電流ｉ、と回路５で発生させられる電圧との比
例関係と、もう一方では電流１　ｒｏｔと電源６の出す
電圧との比例関係とは同一である。

回路５と電源６によって出される電圧は公知形式のアナ
ログ・コンパレータ７に与えられる。上記比例関係が等
しいことから、このコンパレータエ フは電流ｉ、と７□、とを比較すると言える。

コンパレータ７はその出カフａから信号を出す工 が、この信号は電流ｉいが中ｒ。ｔより小さい場合論理
状態“１”をとり、またその反対の場合論理状態“０”
をとる。

このコンパレータ７の出カフａはＤフリップ・フロップ
９の入力りに接続されており、またこのフリップ・フロ
ップのクロック入力ＣＬは分周器２の出力２ｄから出さ
れる周波数８．１９２Ｈｚの信号を受け、この信号は、
後で述べる理由からサンプリング信号と称される。この
サンプリング信号が論理状態“１”から論理状態“０”
へ変化する時点をサンプリング時点と称する。

公知の態様にて、フリップ・フロップ９の出力Ｑはその
入力ＣＬが論理状態“１”から論理状態“０”へ移行す
る毎にその人力りと同じ状態をとる。これは後で述べる
別のＤフリップ・フロップについても言える。

時点ｔ０の直後においては、電流ｉ。ばＴ　ｒｏｆより
も小さい。コンパレータ７の出カフａおよびフリップ・
フロ・レブ９の出力Ｑはこうして論理状態“１″となる
。

電流１１がＩ　ｒｌｌｆよりも大きくなると、コンパレ
ータ７の出カフａは論理状態“０”に移行する。

コンパレータ７の出カフａが論理状態“０°゛へ移行し
た後の第１サンプリング時点ｔ、においてはフリップ・
フロップ９の出力Ｑも同様に論理状態“０”へ移る。

入力１ｂがフリップ・フロップ９の出力Ｑに接続されて
いる回路１は、そのフリップ・フロップ９の出力Ｑにお
ける上記論理状態“Ｏ”に応答してモータ巻線をエネル
ギー源から切り離し、またその巻線を短絡する。

時点ｔ１からは、モータ巻線の端子における電圧ＩＪＩ
Ｉはこうしてゼロとなり、電流１７が小さくなり始める
。自電流１７が１ｒｅｆより小さくなると、コンパレー
タ７の出カフａは論理状態“ｌ”へ戻る。次のサンプリ
ング時点においては、フリップ・フロップ９の出力Ｑも
論理状態“１”へ移る。この論理状態“１”に応答して
、回路１はモータ巻線の短絡を終了し、その巻線とエネ
ルギー源へ接続する。こうして電流Ｉいは再び増大し始
め、そして上述のプロセスが再開し回路１が、駆動パル
スを中断する信号をその入力１ｃで受けると第２図の時
点ｔ。まで続く。

この中断信号は、後で述べる回路の出力の論理状態“０
”から“１”への移行から生じ、その出力はパルス整形
回路１に接続される。

上記中断信号に応動して、１はモータの巻線をエネルギ
ー源から切り離し、その巻線を、上記プロセス全体が再
開する次の時点ｔ０まで常時短絡する。

なお、サンプリング信号の周期Δは実際には巻綿におけ
る電流の」−昇あるいは下降時間に比べて短い。そのた
め、基準電流値Ｉ　ｒａｔのいずれかの側への電流ｉヨ
のオーバシュートの大きさは小さくなり、ｉｌＩは時点
ｔ１と１７との間においては一定かつ工、。、と等しく
なるとみなしてもよい。

同様に、サンプリング信号の周期は、巻線における電流
が増大あるいは減少すると周期の各々においては第２図
に示すよりもかなり多くなる。

最初に電流１１が中断される時点１．に続く各時点ｔＸ
毎に上式（２）の項は下記のように書きかえることがで
きる。

Ｅｍｅ０ｘ−Ｅｍｅｌｌｌ＋Ｅｍｅ、。

Ｅｐ０ｘ　　＝ＥＩ）ｏ＋＋ＥＴ）＋ｘＥｊ０ｘ　　−
Ｅ　ｊｏ＋＋Ｅ　ｊ＋ｘおよびＥｍａ、Ｘ＝Ｅｍａｏ、
＋Ｅｍａ、。

時点ｔ１においては、ロータは実際の場合は回転してお
らず、モータはまだ機械エネルギーを出していない。こ
うして下式が得られる。

Ｅｍｅ０ｘ＝０゜ これを念頭におけば、上記の式（２）は下記のように書
きかえることもできることが解る。

Ｅｍｅ０ｘ＝Ｅｍｅ＋ｘ＝Ｅｐ＋、ｘ　　Ｅ　Ｌｘ　　
Ｅｍａ＋ｘ（７）。

もてきる。

この式中、符合は式（３）、　（４）、　（５）におけ
ると同じ意味を有する。

式（５′）から、下記を容易に得ることができる。

Ｅｍ　ａ　＋ｘ＝　＝　Ｌ　・［Ｌ＋　（ｘ）　］　２
ｍ−・Ｌ・　（＋、　（１）　］　２ ここで、１ＩＩ（ｘ）　、　　ｉ、　（１）はそれぞれ
、時点ｔＸ＋ｊ＋　における巻線において循環する電流
を示す。

しかし、前記のように、電流ｉｍは実際には一定であっ
て、時点ｔ１とｔ０ｘとの間においてはＩ　ｒａｔと等
しくなる。該当の時点１が時点ｔｎＯ前にあれば、＋ｍ
（に）−ｉ、（１）であり、Ｅｍａ、Ｘ＝Ｑであること
が解る。

上記の式（７）はこうしてこの特別の場合においては、
下記のように書くこともできる。

または 持続時間が各々Δであるサンプリング信号の周期のある
個数にわたってエネルギー源に接続される。

この説明の他の部分においても、巻線の電流は最初に中
断される時点ｔ、と該当時点ｔＸとの間に含まれる上記
周期の個数をＣ１ｘとする。

これらのＣ１ｘ個の周期の各々の持続する間、電源から
の電流１８は巻線において循環する電流１１と等しく、
この電流ｉ、自体は基準電流１　ｔＱｆと実際上は等し
い。

時点ｔ１ともやとの間に含まれるサンプリング信号のそ
の他の周期においては、モータ巻線がエネルギー源から
切り離される。電流ｉ５はこうしてこれらその他の周期
においてはゼロとなる。

その結果、下記のように表すことができる。

更には、時点１．とｔＸとの間のサンプリング信号の周
期の全個数を０２にとすると、下記のようになる。

以下余白 −に記の弐（８）はこうして下記のように書きがえるこ
とができる。

ＥｍｅｏＸ−Ｕ・Ｉｒ１１ｆ　・Δ’　ｃ　Ｉ　１ｌ−
Ｒ−Ｉｒｅｆ　・Δ・Ｃ２ｘ　　　（９）あるいは Ｅｍｅｏ’ｘ＝ｋ・　（ｐ−Ｃ１ｘ−Ｃ２ｘ）（１０）
ここで　ｋ＝Ｒ・Ｉ　ｒ、ｔ　　・Δおよび上記にとｐ
は定数であるから、式（１ｏ）から次の通りとなる。す
なわち、巻線において循環する電流は実際上Ｉ□、に等
しいこの例においては、駆動パルスの立上りからいずれ
かの任意時点ｔＸまでの間においてモータが機械エネル
ギーに変換する電気エネルギーｉ１１？：ｍｅ０ｘは個
数ＣＩ　Ｋと因数ｐとの積と個数Ｃ２ｘとの差に比例す
る。

なお、上記の式（９）も同様に下記のように書き脅える
ことができる。

Ｅｍｅ０ｘ＝ｋ　’　・（Ｃ１ｘ−一・Ｃ２ｘ　）　　
（１１）ここに（１０）式と同様にに’＝Ｕ−１．□　
・ΔＪ したがって、エネルギー量ＥｍｅＯ，ｌも同様に個数Ｃ
ＩＫと、個数０２ｘを因数ｐで除した商との差に比例す
る。

上記の式（１０）あるいは（１１）のいずれかによって
与えられる値ＥｍｅｏＸを正確ならしめるには、該当の
時点ｔＸがいずれか任意の時点ではなく、サンプリング
時点の１つと合致していることが明らかに必要である。

しかし、サンプリング信号の周波数が比較的高いので、
該当時点ｔＸがサンプリング時点と合致しない場合に発
生するエラーは小さくなる。

上記の式（１０）における個数ＣＩ＋ｔに乗する因数ｐ
が整数である場合においては、式（１０）における括弧
内の項はまったく容易に計算できる。これから解るよう
に、例えばモータの巻線がエネルギー源に接続されてい
る時はサンプリング信号のＰ１期の各々においで可逆カ
ウンタをｐ単（？７増分し、また巻線がエネルギー源に
接続されてると否とにかかわらずサンプリング時点毎に
そのカウンタを１単位ずつ減分するだけでよい。このカ
ウンタの内容はこうして常時ｐ−ｃ１ｘ　　ｃ２１１に
等しくなり、すなわちエネルギー＠Ｅｍｅ０ｘに比例す
る。

巻線がエネルギー源に接続されるサンプリング時点にお
いては、カウンタをｐ！位増分すると同時にそれを１単
位減分することが必要である。この同時操作から生じる
かも知れない問題を回避するために、モータ巻線がエネ
ルギー源に接続される各サンプリング時点においてカウ
ンタを（ｐ−１）単位増分するだけで、モータ巻線がエ
ネルギー源にから切り離されるサンプリング時点以外で
カウンタを１単位減分しない。

これらの条件下で、カウンタの内容は常時下記に等しく
なる。

（ｐ−１）Ｃ１ｘ　−（Ｃ２，−Ｃ１，）　　（１２）
容易に解る通り、この式（１２）は上記の式（１０）の
括弧内の項に等しい。

上記の因数ｐが整数でない場合についても同じことが言
える。

これらの場合においては、例えば、モータ巻線がエネル
ギー源に接続され、ｎが整数であるのでｎ・　（ｐ−１
）も同様に整数である時にはサンプリング信号の周期に
おいてカウンタをｎ・　（ｐ−１）単位だけ増分し、ま
たモータの巻線がエネルギー源から切り離された時には
カウンタをｎ単位だけ減分するだけで充分である。これ
らの条件においては、カウンタの内容は常に下記と等し
くなる。

ｎ・　（ｐ　　１）　　・Ｃ１ｘ　　　ｎ・　（Ｃ２ｘ
　　　ＣＩＭ）これから解るように、式（１３）は上記
の式（１０）の括弧内の項のｎ倍に等しく、かつエネル
ギー量ＥｍｅｏＸに比例する。

第１図は、上記に規定した因数ｐが４に等しい場合に式
（１２）を計算する回路の例の概略図である。この場合
には、上記の可逆カウンタを、モータ巻線がエネルギー
源に接続されている時には各サンプリング時点で３酢位
だけ増分し、またその巻線がそのエネルギー源から切り
離されかつ短絡される時ではサンプリング時点毎に１単
位ずつ減分する。

上記可逆カウンタは第１図においては参照番号８に７示
されている。そのクロック入力８ａｔｊＡＮｒ）ゲート
１１〜１３、ＯＲゲート１４　、１５から構成された論
理回路の出力に接続されており、それらＡＮＤゲートや
ＯＲゲートはフリップ・フロップ９の出力Ｑ、σ、発振
器３の出力、また分周器２の出力２ｃ、２ｄに図示のよ
うに接続されている。

カウンタ８の計数方向制御人力８ｂはフリップ・フロッ
プ９の出力Ｑに接続され、またそのリセット人力８Ｃは
Ｄフリップ・フロップ１０の出力頁に接続されている。

フリップ・フロップ１０のクロック入力ＣＬはフリップ
・フロップ９０出力Ｑに接続され、またそのＤ入力は論
理状態“１”に対応する電圧に常時接続され、かつその
リセ・ノド入力Ｒは前述した回路の出力に接続され、こ
れによって駆動パルスに対する中断信号が、論理状態“
０”から“１”への移行の形で発生させられる。これに
ついては後で述べる。

各駆動パルスの立下りにおいて、フリップ・フロップ１
０の出力石は論理状態“１”に置かれる。

これから容易に解るように、フリップ・フロップ１０の
出力では、次の駆動パルスの立上りを示す時点ｔ０にお
いてはこの論理状態“１”にあり、その時点ｔ０に続く
時点ｔ１までその論理状態にとどまる。

駆動パルスの立下りと次の駆動パルスの立下りの後に位
置する時点ｔ、との間においては、カウンタ８のリセッ
ト人力Ｒはこうして論理状態“１”態“Ｏ”あるいは“
１”によって二進形態で表示される数字からなる。この
数字の最下位の数は出力８ｄの論理状態で、また最上位
の数は出力８１の論理状態で示される。

上記のように、各時点１．に続いて、フリップ・フロッ
プ９の出力Ｑが、電流ｉいが始めて基準電流１　ｒＱｆ
を越えた時点に続くサンプリング時点である時点ｔ１に
おいて論理状態“０”となる。

この時点ｔ１においては、フリップ・フロップ１０の出
力頁はしたがって、フリップ・フロップ９の出力Ｑの状
態“０”への移行に応答して状態“０”に進む。

第６図から容易に解るように、サンプリング信号の各開
梱においては、ゲート１５の出力１５ａは、フリップ・
フロップ９の出力Ｑが論理状態“１”の時３個のパルス
を出す、あるいはフリップ・フロップ９の出力Ｑが論理
状態“０”の；島台に１１固のパルスを出す。

力うンタ８のリセット人力Ｒが論理状態“１”にある限
り、ゲート１５の出力１５ａの出ずパルスはカウンタ８
に何の効果も示さず、このカウンタの内容はゼロにとど
まる。

他方、時点ｔ１からは、それらのパルスは、力ウンタ８
の内容を、その人力８ｂの状態に応して力Ｑが論理状態
“１”の時、すなわち、モータ巻線がエネルギー源に接
続されると、カウンタ８はサンプリングの各周期におい
てゲート１５の出力１５ａから出される３個のパルスの
各々に対し１単位ずつ増分される。

同様にして、カウンタ８はフリップ・フロップ９の出力
Ｑが論理“０”の時、すなわち、モータがエネルギー源
から切り離されかつ短絡されるとサンプリング信号の各
周期において１単位ずつ減分される。

こうして、時点ｔ、の以後いずれのｔＸにおいても、各
駆動パルスの立下りまでは、カウンタ８の内容は上記の
式（１２）によって規定された数Ｎｘに等しく、またこ
うして、駆動パルスの立上りからモータによって機械エ
ネルギーに変換された電気エネルギー量Ｂｍｅ６ｘに比
例する。

同様に、エネルギー量Ｅｍｅ０ｘは、上記の式（１１）
に基づいて、可逆カウンタを用いて行なうことができ、
その可逆カウンタの内容は常に、式（１１）の括弧の間
の項に等しい数Ｎ’ｘである。

この場合、そのカウンタは例えば、巻線がエネルギー源
に接続されると各サンプリング時点において１単位ずつ
増分され、またサンプリング信号の周波数と因数ｐとの
比率に等しい頻度で連続的に減分される。

第７図は、第１図の回路に対して行なって、この回路を
、サンプリング信号の周波数が第１図の場合のように８
．１９２１１ｚでありまた因数ｐが２．６７に等しい場
合に上記の式（１１）によってエネルギーｉＥｍｅＨを
求めることのできる回路に変える変更の例を示している
。上記カウンタの減分信号の周波数はこうして理論的に
は３，０６８．２Ｈｚに等しい。

この回路の構成部分１〜７は第１図において同じ番号を
有するものと同じであるので、第７図には示さない。第
７図のフリップ・フロップ９゜１０は第１図において同
じ番号を有するものと同じであり、それらと同様に制御
される。

第１図のカウンタ８の代りに可逆カウンタ２７が用いら
れ、このカウンタは増分人力２７ａ、Ｍ分人力２７ｂ、
リセット入力２７Ｃを有している。

このカウンタ２７の増分人力２７ａはＡＮＤゲート３０
の出力に接続されており、このゲートの人力はそれぞれ
、フリップ・フロップ９の出力Ｑおよび分周器２の出力
２ｄに接続されている。この後者の出力はサンプリング
信号を出す出力である。

またカウンタ２７の減分入力２７ｂはＡＮＤゲート２８
の出力に接続されており、このゲートの入力はそれぞれ
、分周器２の出力２ｅおよびＮＡＮＤゲート２９の出力
に接続されている。またこのＮＡＮＤゲートの入力はそ
れぞれ分周器２の出力２ｆ。

２ｇに接続されている。

カウンタ２７のリセット入力２７Ｃはフリップ・フロッ
プ１０の出力頁に接続されている。

以上から解るように、第１図のカウンタ８の場合のよう
に、カウンタ２７の内容は、各パルスの立下りから、次
の駆動パルスの立上りに続く時点ｔ、までゼロの状態に
保持さ些る。

この時点ｔ１から、カウンタ２７の内容は、フリップ・
フロップ１０の出力量が論理状態“０゛である時に、す
なわち、モータ巻線はエネルギー源に接続された時に、
各サンプリング時点において１単位づつ増分される。

更に、また時点Ｌ１から続いて、カウンタ２７の内容は
ゲート２８の出力から出された信号によって減分される
。

第８図から解るように、カウンタ２７の減分信号はその
平均周波数が、分周器２の出力２ｅから出される信号の
周波数（３，０７２１１ｚ）の３／４に等しい。

また、各時点ｔ１からは、カウンタ２７の内容は、上記
の数Ｎ’ｘに、従って上記の式（１１）の括弧間の項に
実質上常時等しい数であり、また同様にエネルギー量Ｅ
ｍｅｏＸに実際的には等しい。

カウンタ２７の減分信号の平均周波数がこの場合３．０
７２１１ｚに等しいが、３，０６８．２１１ｚの理論値
には等しくないために、エネルギーＩＥｍｅ０ｘの工Ｉ
算に誤差が生起する。しかし、この特定の場合において
は、この誤差は見過してしまうほど小さい。

エネルギーｉＥｍｅＯつの測定誤差を見過せるほどにす
るために理論値に充分に近づけた周波数の減分信号をカ
ウンタ２７の対して、回路において得られる信号から発
生させることは必ずしも容易ではない。この場合は、カ
ウンタ２７の減分信号の理論的周波数が、得られた信号
から容易に発生させ得る信号の周波数に等しくあるいは
ほぼ等しくなる値を計数ｐがとるように選んだ電流Ｉ　
ｒａｔの値を変更するだけでよい。

また上記から解るように、駆動パルスの持続する間ロー
タの回転に対抗する抵抗偶力Ｔ「の各値毎に、モータは
、そのロータがその駆動パルスに応答して１ステップだ
け進むように決定した機械エネルギー量Ｅｍｍを出さね
ばならない。モータの電力消費を最小にするためには、
こうして、モータによって機械エネルギーに変換される
電気エネルギー量Ｅｍｅがその値Ｅｍｍに達した時点で
各駆動パルスを中断することが必要である。

同様に、上記から解るように、各駆動パルスの持続して
いる間において、エネルギー量Ｅ　ｍ、　ｅが所定のエ
ネルギー量Ｅ　ｒ＠　ｆに達するまでに経過する時間Ｔ
はロータの回転に対抗する抵抗偶力Ｔｒに左右され、ま
たかかる時間Ｔと駆動パルスの最適持続時間τとの間に
明確な関係がある。

第５図は、モータの特性とそのモータが駆動する機械要
素の特性に左右され、また解析的かっ／または試行錯誤
的に定めることのできる上記関係の例を示している。

駆動パルスの最適持続時間τを定めるには、し測定し、
−上記エネルギー量Ｅｍ、ｅが基準エネルギー量Ｅ　ｒ
　ａ　ｆの値に達した時点ｔ２から駆動パルスの立上り
までの時間経過の間Ｔを測定し、この持続時間Ｔに対応
した駆動パルスの最適持続時間τを決定し、その持続時
間が最適持続時間τと等しくなった時に駆動パルスを中
断することが必要である。

また上記から解るように、実際、上記に例にっいてすで
に述べた、エネルギー量Ｅｍｅの測定回路はそのエネル
ギー量Ｐ、ｍｅの真の値を出すものでなく、むしろ、こ
のエネルギーに比例するアナログあるいはディジタル測
定信号を出す。実際、上記の持続時間Ｔは、駆動パルス
の立上りから、その測定信号が基準エネルギー量Ｅ　ｒ
　ａ　ｆに比例した基準値に達する時点までの時間であ
る。エネルギーＬｔＥｍｅと測定信号値との比例関係と
また基準エネルギー値Ｅ　ｒ　ｌ’　ｆとの比例関係に
ついても良く理解されるであろう。

モータの電力消費をできるだけ小さくしなければならな
いこの例においては、基準エネルギー量Ｅ　ｒａｆとし
て、モータのロータが克服しなければならない抵抗偶力
がその最小値Ｔ　ｒ、ｍ５ｎである時にロータが１ステ
ップだけ進むようにモータが出すエネルギー量Ｅｍ　ｍ
、ｉ０ｘを選ぶのが好ましい。

同様に、Ｅ　ｒａｔとして、エネルギー量Ｅｍｍ、７ゎ
より小さい値を選ぶこともできる。他方、Ｅ　ｒｅ　ｆ
として、エネルギー量Ｅｍｍ□７より大きい値を選ぶの
は賢明ではない。その理由は、駆動パルスの持続時間が
、ｔＭ；　ｔｉ’ｃ偶力Ｔｒがその最小値Ｔｒｍｉｎに
なる毎に最適持続時間より長くなることにある。

上記に規定する時点ｔ２はしたがって、エネルギー量Ｅ
ｍｅを測定する回路の出す測定信号がエネルギー量Ｆ、
ｍｍ１．７に対応する値に達する時点である。

第１図また、駆動パルスの立上りから−１−記時点ｔ２
までの時間Ｔを測定できる回路の例を示している。

第１図において、駆動パルスの立上りからモータによっ
て機械エネルギーに変換される電気エネルギー量Ｅｍｅ
を測定する信号は、カウンタ８の内容、すなわち、その
カウンタ８の論理状態“０”あるいは１”で形成された
二進数によって構成されている。

第１図に示す例においては、基準とされるエネルギーＥ
ｍｍ、Ｔｈ０ｘ、に対応する測定信号の値は、カウンタ
８の出力ｇ　、　ｈ　、　ｋ　、　ｊ！が同時に論理状
態“ｌ”になり、カウンタ８のその他の出力が論理状態
“０”である場合の値である。この論理状態の組合−１
で示す二進数の値は４０８という十進数で表される。

時間Ｔを測定できる回路にはＮＡＮＤ回路１９が含まれ
ており、その人力ば各々カウンタ８の出力ｇ。

ｈ、に、Ｊの１つに接続されている。

上記ゲート１９の出力はＤフリップ・フロップ２０のク
ロック人力ＣＬに接続されており、そのフリップ・フロ
ップの入力りは論理状態“１”を示す電位に常時接続さ
れており、またそのリセント人力Ｒはフリップ・フロッ
プ１０の出力可に接続されている。

上記フリップ・フロップ２０の出力Ｑは記憶回路２２の
制御人力ＣＬに接続され、その他の人力は分周器２の出
力ｄ〜ｋに接続されている。

上記記４０回路２２は公知形式のものである。これは、
その制御入力ＣＬが論理状態“０”の時に１透過性」す
なわち、その出力ｉ　−ｐの論理状態がその入力ａ　−
ｙ　ｈの論理状態と常に同一になるように構成されてい
る。他方、その制御人力ＣＬが論理状態“１”の場合、
その出力ｉ−ｐが、その入力ＣＬが論理状態“１”にな
った時の論理状態で阻止される。

ゲート１９、フリップ・フロップ２０、記憶回路２２か
ら構成された時間Ｔ測定回路の動作は次のｉｌｌりであ
る。

上記から解るように、駆動パルスの立下りと、その次の
駆動パルスの立上り以後に位置する時点ｔ１との間では
、フリップ・フロップ１ｏの出力可の論理状態は１”で
ある。この時間において、フリップ・フロップ２０の出
力Ｑはこうして論理状態“０”に保持されかつ記憶回路
２２が「透過性」になる。更に、カウンタ８の内容がゼ
ロに保持される。

各駆動パルスの立」ニリを示す時点ｔ０においては、分
周器２のすべての出力が論理状態“Ｏ”となる。その時
点ｔ。の以後、それら出力の論理状態は発振器３の出す
信号にリズムで規則的に変更され、それらの論理状態全
体で二進数を形成し、この二進数は直前の時点ｔ。以後
の時間を各時点毎に示す。

駆動パルスの立上りに続く時点ｔ１においては、フリッ
プ・フロップ１０の出力可は論理状態“Ｏ”になり、カ
ウンタ８の内容が増大し始めて、モータによって機械エ
ネルギーに変換される電気エネルギーの量Ｅｍｅを示す
。

時点ｔ２において、カウンタ８の内容が上記の基準値、
この例においては、４０８に達すると、ゲートＩ９の出
力は論理状態“０”になる。この論理移行に応じて、フ
リップ・フロップ２０の出力Ｑは状態“１”に移行する
。この時点ｔ２から、記憶回路２２の出力は、分周器２
の出力ｄ−ｋがその時点ｔ２にとる状態である論理状態
で阻止される。こうして、記憶回路２２の出力ｉ〜ｐの
輪状態で形成される二進数は駆動パルスの立上りからエ
ネルギー量Ｅｍｅが所定基準値、この例ではＥｍｍ、’
ｉ、に達した時点ｔ２までの時間経過の測定値である。

なお、ゲート１９はディジタル・コンパレータとして働
くが、これはカウンタ８の内容が基準値、この例では、
４０８と等しくなると信号を発生させるからである。こ
うして、このゲートはそのようなディジタル・コンパレ
ータと容易に交換でき、この場合は、その第１人力をカ
ウンタ８の出力８ｄ〜８ｍに、また第２人力を、論理状
態“０”あるいは“１”を示す電位に常にされていて、
それらの論理状態の組合せで所望の二進数を形成するよ
うになすものである。

第１図はまた、」−配回路で測定する時間Ｔの関数とし
て駆動パルスの最適持続時間τを測定するための回路の
例を示している。この例においては、その回路には簡単
なＰＩ？ＯＭ　（プログラマブル読め出し専用メモリー
）が使用される。

このＰＲＯＭ２３の人力ａ　ｚ　ｈは記４．ａ回路２２
の出力ｉ　−−ｐに接続されており、軸ｐＲｏ旧よ、上
記の回路によって測定された時間Ｔと駆動パルスの最適
持続時間τとの関係を具現化するようプログラミングさ
れる。つまり、記憶回路２２の出力ｉ−ｐの論理状態に
よって各時点ｔｚｌ以後に形成された各二進数、すなわ
ち、時間Ｔの各特別値に対して、ＰＲＯＭ２３の出力ｉ
〜ｐはその時間Ｔに対応する最適持続時間τを示す第２
二進数を形成する論理状態動パルスを中断できる回路の
例を示している。

この回路はその例においては、ディジタル・コンパレー
タ２４を使用しており、その入力ａ−ｈは分周器２の出
力ｄ−ｋに接続されており、また第２人力ａ′〜ｈ′は
ＰＲＯＭ２３の出力ｉ−ｐに接続されている。そのコン
パレータ２４の出力Ｓは通常、論理状態“０”であり、
それが論理状態“１”を呈するのは、その入力ａ　ｙ　
ｈの論理状態で形成される二進数がそれらの入力ａ′〜
ｈ′の論理によって形成された二進数と等しい時だけで
ある。

コンパレータ２４の上記出力ＳはＡＮＤゲート２５の第
１入力に接続されており、その第２人力はフリップ・フ
ロップ２０の出力Ｑに遅延回路２６を介して接続されて
おり、この遅延回路の機能については後述する。ゲート
２５の出力２５ａはパルス整形回路１の入力１ｃおよび
フリップ・フロソブ１０のリセット人力Ｒに接続されて
いる。

上記から解るように、各駆動パルスの持続している間、
ｐＨ０Ｍ２３の出力ｉ−ｐは、時点ｔ２の後、その駆動
パルスの最適持続時間τに対応する二進数を形成する論
理状態を呈する。時点ｔ２の後、・　　分周器２の出力
ｄ〜にの論理状態で形成される二進数は増大し続ける。

この二進数、ＰＲＯＭ２３の出力ｉ　−−ｐの論理状態
によって形成される二進数に等しい時、すなわち、駆動
パルスに持続時間が最適持続時間τと等しくなった時点
ｔ０において、コンパレータ２４の出力Ｓは論理状態“
］　”に移行する。この時点では遅延回路の出力の論理
状態“１　”になるので、ゲート２５の出力２５ａは、
またそのため、パルス整形回路１の入力１ｃおよびフリ
ップ・フロップＩＯのりセント人力Ｒも同様に論理状態
“１”に移行する。

したがって、パルス整形回路１は駆動パルスを中断し、
またカウンタ８の内容はゼロにリセットされる。

この状況は、上記のプロセス全体が再開する次の時点ｔ
０まで不変のままにとどまる。

時点ｔ２のすぐ後、ＰＲＯＭ２３の出力ｉ　−、−ｐは
極めて短い時間において、それらの決った状態とは異っ
た論理状態をとる。この例においては図示のように接続
された２つのインバータと１つのコンデンサを含む遅延
回路２６は、その短時間においてコンパレータ２４の出
力Ｓに場合によっては現れる論理状態“１”が駆動パル
スを時期尚早に中断するのを防止するためのものである
。

要するに、第１図の回路が出す各駆動パルスはその持続
時間が、この駆動パルスに持続する間ロータに効果的に
与えられる抵抗偶力Ｔｒに対応する最適持続時間ｒに等
しくなる。

他のすべてが同じであれば、第１図の回路で実現される
本発明の方法によって例えば、モータを制御して電力消
費をできるだけ小さくすることができる。

抗偶力の値に時間の関数として直接的に結ばれる変動を
示す機械エネルギーモータによって変換される電気エネ
ルギーの量としていることにある。

第１図の場合にように、モータを、駆動パルスの持続す
る間に巻線を横断する電流１１が実質的には一定であっ
て、時点ｔ１とｔ７との間は値Ｉ　ｒａｆ　と等しい場
合、その駆動パルスの持続する間にエネルギー源の出す
電気エネルギーの全量Ｅｐは明らかにこの値Ｔ　ｒａｆ
に左右される。

第３図は４種類の抵抗偶力ＴｒイＨｆｉ　、Ｔｒｌ。

Ｔｒ２．Ｔｒｍａｘの場合における上記の基準値によっ
て左右される形態の例を示す。

第３図に示すように、抵抗偶力の各値に対して、上記エ
ネルギーＬｔＥｐが最小である４１！１ｒｎｔが設定さ
れる。

第３図はまた、エネルギー量Ｅｐが抵抗偶力ＴｒＯ値と
ともに最も少なく増大する上記の値Ｉ　ｒａｆを示して
いる。

更には、第３図に示すように、抵抗偶力Ｔｒ’の値がＴ
ｒい、ｆｉである時モータに対してエネルギー源が出さ
ねばならない最小エネルギー量Ｅｐに対応する値１　ｓ
ｉｎをＴ　ｒｅｆとして選ぶと、そのエネルギー量Ｅｐ
は抵抗偶力Ｔｒの増大に伴って極めて急速に増大する。

このエネルギー量Ｅｐは抵抗偶力の値がその最大値Ｔｒ
□８である場合には無限であってもよい。つまり、モー
タはこの場合には充分な電気エネルギーを機械エネルギ
ーに変換してロータを回転させることがもはやできない
、換言すれば、駆動パルスの最適持続時間τが第４図に
示すように無限となる。

このように、上記の値Ｉ　ＬＩｉｎよりも大きく、また
、抵抗偶力Ｔｒの値がその最大値Ｔ　ｒ１％ａＸである
時エネルギー量Ｅｐが最小であるような値Ｉ　１ｌｌａ
Ｘより小さいまたはそれに等しい値を基準電流Ｔ　ｒｌ
ｌｆとして選ぶのが賢明である。この値１　ｒａｆは抵
抗偶力Ｔｒとは無関係に、エネルギー源が効果的に出す
エネルギー量がその偶力Ｔｒに対応した最小エネルギー
量ＩＣより若干しか大きくならないように選ぶのが好ま
しい。第３図に示す稙■。はこの条件を満たしている。

モータに加えられる電圧が各駆動パルスの持続する間一
定である、すなわち、エネルギー源の出すエネルギー量
Ｅｐが最小となる、この電圧の最適値が存在する場合に
は上記同様の考慮を払ってもよい。

しかし、このエネルギー源は、電圧を自由には選べない
電池で構成するのが一般的である。

したがって、エネルギー源の電圧から最適電圧を生じさ
せる回路を設けることが必要である。しかし、かかる回
路自体が見過し得ない鼠の電気エネルギーを消費してし
まう。その結果、その最適電圧によって付勢されるモー
タの全体電力消費が、エネルギー源の電圧によって直接
付勢される同一のモータの電力消費よりも本質的には小
さくなくなる。

前記の例においては、駆動パルスの持続時間を測定する
のに、駆動パルスの持続している間にモータによって機
械エネルギーに変換される電気エネルギー量の測定値が
用いられる。

ロータが駆動パルスに応動して正しく回転しているか否
かを測定するのにも上記測定値を使用してよい。

上記から解るように、エネルギー量Ｆ、ｍｅが基準値Ｅ
ｒ　ａ　ｆに達するまでの時間はロータに与えられる抵
抗偶力の測定値である。この抵抗偶力Ｔｒがその最大値
Ｔ　ｒｍｌｌＸに達すると、時間Ｔも同様にその値が最
大値Ｔ　１１１＋１　Ｘとなり、この最大値は、すぐに
解るように、モータの特性およびそのモータによって駆
動される負荷の特性によって決まる。

その結果、何らかの理由で、駆動パルスの持続する間ロ
ータに与えられた抵抗偶力Ｔｒがその最大値Ｔ　ｒｌａ
ＭＸより大きくなった場合は、エネルギー量Ｅｍｅは時
間Ｔ　ｍ　ｍ　Ｘが経過するまでは基準値Ｅ□ｔに達し
ない。

これは次の場合についても言える。すなわち、駆動パル
スの極性が何らかの理由で、駆動パルスの立上りにおけ
るロータの回転位置とは対応しない場合であり、したが
ってロータは抵抗偶力ＴｒＯ値とは無関係に駆動パルス
によって回転させられることがあり得ない。

こうして、エネルギー量Ｅｍｅが基準値に達していると
否とにかかわりなく、少なくともＴ□８に等しい時間だ
け駆動パルスの立上りから離れている検出時点ｔ４にお
いて測定を行うことによって駆動パルスに応動してロー
タが正しく回転しているか否かを検出することができる
。

第９図は時間Ｔ　、Ｔｈａ、が約１１ｍ５である場合に
上記検出を行なう回路の例を概略図示している。

この回路はこの例ではＤフリップ・フロップ４１とＡＮ
Ｄゲート４２とを含んでいる。

上記フリップ・フロップ４１のクロック入力ＣＬは第１
図の分周器２の出力２ａに接続され、またその人力りは
、論理状態″１”を呈する電位に常に接続されており、
更にそのリセット人力Ｒが第１図のフリップ・フロップ
２０の出力Ｑに接続されている。上記ゲート４２の入力
はそれぞれ、フリップ・フロップ４１の出力Ｑに、また
第１図の分周器２の出力２ｊ、２ｋに、接続されている
。

第１０ａ図、第１０ｂ図に示すように、フリップ・フロ
ップ４１の出力Ｑは各時点ｔ０において論理状態“１”
になる。更には、その時点ｔ。の後は、分周器２の出力
２ｊ、２にのすくなくとも片方が分周器２の出力２ｊの
出ず信号の１．５周期、ずな。わち１１．７ｍｓの間論
理状態“Ｏ”になる。この例においては、分周器２の出
力２ｊが出ず１２８Ｈｚの信号が論理状態“１”になる
、上記１１．７ｎ＋ｓの周期の終りに位置する時点は上
記の検出時点ｔ、である。

こうして、ゲート４２の出力４２ａがフリップ・フロッ
プ４１の出力Ｑの状態とは無関係に上記時点ｔ４まで論
理状態“０”に保持される。

モータのロータが時点ｔ０に始まる駆動パルスに応動し
て正しく回転した場合、エネルギー量の Ｅｍｅが、上記時点ｔ０から１１ｍ５以下軽ところに位
置する時点ｔ２ホで、すなわち、時点ｔｄＯ前に基準値
Ｅ０ｘ、ｔに達する。この時点ｔ２で、フリップ・フロ
ップ４１の出力Ｑは上記のように論理状態°１”になり
、こうしてフリップ・フロップ４１の出力は論理状態“
Ｏ”に復帰し、次に駆動パルスの立上りまでその状態に
とどまる。ゲート４２の出力４２ａも同様に論理状態“
０″にとどまる。この状況を第１０ａ図に示す。

他方、ロータが駆動パルスに応動して正しく回転しない
場合、時点ｔ、においてエネルギー量Ｅｍｅが基準値Ｅ
　ＦＧｆにはまだ達していない。こうして、フリップ・
フロップ２０の出力Ｑはまだ論理状Ｂ″０″にあり、ま
たフリップ・フロップ４１の出力Ｑのほうは論理状態“
１”にある。この結果、ゲート４２の出力４２ａが時点
Ｔｄにおいて論理状態“１”に進む。この状態“１”に
おいては、ロータの不回転の検出信号が形成される。

この状況を示すのが第１０ｂ図である。

第９図に示す回路が、エネルギー量Ｅｍｅの測定手段は
駆動パルス発生回路にすでに設けられているので、それ
ら駆動パルスの持続する間に機械エネルギーに変換され
る電気エネルギーの量に応じて持続時間を調整される駆
動パルスによって制御されるモータのロータの回転ある
いは不回転を検出するように特に構成されていることは
明らかである。

しかし、ロータの回転、不回転の上記検出は駆動パルス
の発生方法のいかんにかかわりなく行える。

したがって、検出信号が、ロータが正しく回転すること
を示すか短持続時間の駆動パルスには応動しないことを
示すかに応じて第１の比較的短い固定持続時間あるいは
第１の持続時間よりも長い第２持続時間の駆動パルスを
発生させるパルス整形開路を含むステップ・モータ制御
回路を構成することができる。

この検出信号は、第１図の要素５〜１５で形成される、
エネルギー量Ｅｍｅ測定手段と、第一図の要素１９　、
２０で形成される、上記エネルギー量Ｅｍｅが基準値Ｅ
　ｒａｆに達した時点を測定する手段と、第９図の要素
４１　、４２で形成される、ロータの回転あるいは不回
転を検出する手段とからなる回路によって発生させるこ
とができる。

モータが出す機械エネルギーの量がその持続時間におい
て固定の所定値である駆動パルスを発生させる回路にも
エネルギー量Ｅｍｅ測定値を用いてもよい。

１９の代りに、同じ種類ではあるが、エネルギー＠　Ｅ
　ｍ　ｅが所定値の機械エネルギー量に等しい時論理状
態“１″であるカウンタ８の出力にその入力が接続され
ているゲートを用いるだけでよい。

更に、第１図の回路の要素２２〜２６を省略して、フリ
ップ・フロップの出力Ｑをパルス整形回路ｌの人力１ｃ
に直接接続してもよい。

上記から容易に理解されるように、このような回路では
、各駆動パルスはエネルギーｉ１Ｅｍｅが所定値に達す
るとただちに中断される。これらの駆動パルスの持続す
る間にモータが出す機械エネルギー量はこうして一定で
ある。

これらの最後の駆動パルス゛は、モータのロータが通常
与えられる短いパルスの１つに応動して正しく回転しな
い時に公知の制御回路によって発生させられる固定持続
時間のキャッチアップ・パルスの代りに用いて有益であ
る。

このような場合、−１＝記の所定値は明らかに、モ−タ
のロータに与えられる抵抗偶力Ｔ’ｒがその最大値Ｔ　
ｒｌｌｌａＸの時そのモータが出す機械エネルギー量Ｅ
ｍｍ０ｘＸの所定値であるのが好ましい。

これらのパルスの持続している間にモータが出す機械エ
ネルギー量Ｅｍｍの値が一定であるために、それらのパ
ルスでロータが１ステップ以上回転することはありえな
いが、公知の制御回路の発生ずる固定持続時間のキャッ
チアンプ・パルスではそのことがむしろ起こり得る。

比較的短い固定持続時間の駆動パルスの発生と、モータ
の出す機械エネルギー量がその間一定かつ所定の通りで
あるキャッチアップ・パルスの発生を上記方法にて組合
わせる回路については、その実施が当該技術関係者には
公知であるから、ここでは記述しない。

また、本発明は、普通電子時計に用いられているステッ
プ・モータ、すなわち、巻線を担持するステータに設け
られた基本的には円筒形の開口の中に設けられた双極永
久磁石を含むロータを備えたステップ・モータの制御に
限定されず、むしろ、例えば、ロータが多極永久磁石を
有しおよび／またはステータが２個以−１−数個の巻線
を担持しているモータ等のいかなる種類のステップ・モ
ータの制御にも用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はモータのロータに与えられる抵抗偶力の関数と
して駆動パルスの持続時間を調整するために本発明の方
法を応用した回路の概略図、第２図は第１図の回路の１
部分の動作を示す図、第３図はロータに加えられる複数
抵抗偶力に対する基準電流の関数とし゛ての、第１図の
回路で制御するステップ・モータの電力消費の変化を示
す図、 第４図はロータに加えられる複数抵抗偶力に対する基準
電流の関数としてのパルスの最適持続時間の変化を示す
図、 第５図はエネルギー＠　Ｅ　ｍ　ｅが基準値Ｅｒ　ａ　
ｆに達するまでの時間と駆動パルスの最適持続時間との
関係を示す図、 第６図は第１図の回路の別の部分の動作を示す図・ 第７図は本発明の方法を応用した回路の別の実施例を示
す図、 第８図は第７図の回路の動作を示す図、第９図はモータ
のロータが駆動パルスに応動して正しく回転するか否か
を測定するために第１図の回路と組み合せることのでき
る回路の概略図、第１０ａ図、第１０ｂ図はそれぞれ第
９図の回路の動作を示す図、である。 図において、 ６・・・基準電圧源、　　　　　７・・・コンパレータ
、８・・・カウンタ、 ９．１０，１２０・・・フリップ・フロップ、２２・・
・記憶回路、　　　　２３・・・ＦＲＯＭ、２４・・・
コンパレータ。 以下余− ｈ〃・５ Ｆ偕・６ ｂ家・５ 勺物　勺ｍｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、巻線と上記巻線に磁気結合されたロータとを有する
   ステップ・モータの制御方法において、上記ロータを１
   ステップ進める時その都度上記巻線に駆動パルスを与え
   、 上記駆動パルスの立上りから機械エネルギーへ変換され
   た電気エネルギーの量を測定し、 上記電気エネルギーを基準エネルギー値と比較し、 上記駆動パルスを上記比較の結果に応じて中断する、 ステップ・モータ制御方法。 ２、上記基準エネルギー値を、上記モータに出力要求さ
   れる機械エネルギー量と実質的に等しくして、上記ロー
   タに与えられる抵抗偶力が最小値である時にそのロータ
   をちょうど１ステップだけ回転するようにし、また上記
   中断動作として、上記電気エネルギー量が上記基準エネ
   ルギー値に達するまでの時間を測定し、 上記時間の測定結果に応じて駆動パルスの最適持続時間
   を決定して、上記駆動パルスを上記最適持続時間の終り
   に中断する、 上記特許請求の範囲第１項に記載のステップ・モータ制
   御方法。 ３、上記基準エネルギー値を、上記モータに出力要求さ
   れる機械エネルギー量と実質的に等しくして、上記ロー
   タに加えられる抵抗偶力が最大値である時にそのロータ
   をちょうど１ステップだけ回転するようにし、上記中断
   を、上記電気エネルギー量が上記基準エネルギー値に達
   した時上記比較の結果に応じて行う、上記特許請求の範
   囲第１項に記載のステップ・モータ制御方法。 ４、更には、上記電気エネルギー量が所定の時間間隔に
   わたって上記基準エネルギー値に達しない時に上記ロー
   タの不回転を検出した信号を発生させる、 上記特許請求の範囲第１項に記載のステップ・モータ制
   御方法。 ５、上記電気エネルギー量の上記測定動作において、下
   記第１式、すなわち、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、 ｔ＿０，ｔ＿ｘ：それぞれ駆動パルスの立上り時点と、
   この時点ｔ＿０に続くいずれかの時点 Ｅｍｅ＿０＿ｘ：時点ｔ＿０とｔ＿ｘとの間で機械エネ
   ルギーに変換される上記電気エネルギー量（Ｅｍｅ） Ｕ：モータ・エネルギー源の電圧 ｉ＿ｓ（ｔ）：上記エネルギー源からの電流の流れ ｉ＿ｍ（ｔ）：モータ巻線において循環する電流 Ｒ，Ｌ：それぞれ上記巻線の抵抗とインダクタンス を計算する、上記特許請求の範囲第１項に記載のステッ
   プ・モータ制御方法。 ６、更には、複数のサンプリング時点を規定する周期的
   サンプリング信号を発生させ、２つの連続したサンプリ
   ング時点を、上記サンプリング信号の周期に等しい周期
   で分離し、 上記巻線において循環する上記電流が基準電流値より小
   さい場合にサンプリング毎に上記巻線を上記エネルギー
   源に接続することによって上記巻線を循環する電流を上
   記駆動パルスの持続時間の間上記基準電流値に合せ、 上記循環電流が上記基準電流値より大きい場合にはサン
   プリング時点毎に上記巻線を上記エネルギー源から切断
   してその巻線を短絡して、上記第１式を下記の第２式、
   すなわち Ｅｍｅ＿０＿ｘ＝Ｕ・Ｉ＿ｒ＿ｅ＿ｆ・Δ・Ｃ１＿ｘ−
   Ｒ・Ｉ＾２＿ｒ＿ｅ＿ｆ・Δ・Ｃ２＿ｘ ここで、Δ：上記サンプリング信号の周期の持続時間 Ｃ１＿ｘ：上記巻線において循環する上記電流が上記基
   準電流値より大きい場合に時点ｔ＿０とｔ＿ｘとの間に
   位置するサンプリング時点の個数に等しい第１の数 Ｃ２＿ｘ：時点ｔ＿０とｔ＿ｘとの間のサンプリング時
   点の全個数に等しい第２の数 に縮小する、上記特許請求の範囲第５項に記載のステッ
   プ・モータ制御方法。 ７、上記第２式の計算において、下記の式、すなわち Ｎ＿ｘ＝ｐ・Ｃ１＿ｘ−Ｃ２＿ｘ ここで、Ｎ＿ｘ：第３の数 ｐ：Ｕ／ｒ・Ｉ＿ｒ＿ｅ＿ｆに等しい一定因数によって
   上記エネルギー量Ｅｍｅ＿０＿ｘに比例する第３の数Ｎ
   ＿ｘを計算する、上記特許請求の範囲第６項に記載のス
   テップ・モータ制御方法。 ８、上記第２式の計算において、下記の式、すなわち Ｎ′＿ｘ＝Ｃ１＿ｘ−（１／ｐ）・Ｃ２＿ｘ ここで、Ｎ′＿ｘ：第３の数 ｐ：Ｕ／ｒ・Ｉ＿ｒ＿ｅ＿ｆに等しい一定因数 によって上記エネルギー量Ｅｍｅ＿０＿ｘに比例する第
   ３の数Ｎ′＿ｘを計算する、上記特許請求の範囲第６項
   に記載のステップ・モータ制御方法。 ９、巻線と上記巻線に磁気結合されたロータとを有する
   ステップ・モータの制御装置において、上記ロータを１
   ステップ進めるため上記巻線に供給する駆動パルスを発
   生する手段を含んでおり、また更には、上記駆動パルス
   の立上りから上記モータによって機械エネルギーに変換
   される電気エネルギー量を示す信号を発生する手段と、
   上記電気エネルギー指示信号に応動して上記電気エネル
   ギー量と基準エネルギー値との比較信号を発生する手段
   と、上記比較信号の関数として上記駆動パルスに対する
   中断信号を発生する手段とを含んでいる、ステップ・モ
   ータ制御装置。 １０、上記基準エネルギー値が、上記モータに出力要求
   される機械エネルギー量と実質的に等しくされ、上記ロ
   ータに加えられる抵抗偶力が最小値である時に上記駆動
   パルスに応答してそのロータをちょうど１ステップだけ
   回転するようになっており、また上記中断信号を発生す
   る手段が、上記電気エネルギーが上記基準エネルギー値
   に達するまでの時間を測定する手段と、上記の必要時間
   の測定結果に応じて上記駆動パルスの最適持続時間を決
   定する手段と、上記最適持続時間の終りに上記中断信号
   を発生する手段とを含んでいる、上記特許請求の範囲第
   ９項に記載のステップ・モータ制御装置。 １１、上記基準エネルギー値が、上記モータに出力要求
   される機械エネルギー量と実質的に等しくされ、上記ロ
   ータに加えられる抵抗偶力が最大値である時に上記駆動
   パルスに応答してそのロータをちょうど１ステップだけ
   回転するようになっており、また中断信号を発生する上
   記手段は上記比較信号に応動して上記中断信号を発生す
   る手段を含んでいる、上記特許請求の範囲第９項に記載
   のステップ・モータ制御装置。 １２、更には、上記電気エネルギー量が所定時間間隔に
   わたって上記基準値に達しない場合に上記ロータの不回
   転を検出した信号を発生する手段を含んでいる、上記特
   許請求の範囲第９項に記載のステップ・モータ制御装置
   。 １３、電気エネルギー量を示す信号を発生させる上記手
   段が、下記第１式、すなわち、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、ｔ＿０，ｔ＿ｘ：それぞれ駆動パルスの立上り
   時点と、この時点ｔ＿０に続くいずれかの時点 Ｅｍｅ＿０＿ｘ：時点ｔ＿０とｔ＿ｘとの間で機械エネ
   ルギーに変換される上記電気エネルギー量（Ｅｍｅ） Ｕ：モータ・エネルギー源の電圧 ｉ＿ｓ（ｔ）：上記エネルギー源からの電流の流れ ｉ＿ｍ（ｔ）：モータ巻線において循環する電流 Ｒ，Ｌ：それぞれ上記巻線の抵抗とインダクタンス を計算するようになっている、上記特許請求の範囲第９
   項に記載のステップ・モータ制御装置。 １４、上記の、駆動パルス発生手段が、上記駆動パルス
   の持続する間、チェック信号の第１状態に応動して上記
   巻線へ上記エネルギー源を結合し、また上記チェック信
   号の第２状態に応動して上記エネルギー源を上記巻線か
   ら切断するとともに上記巻線を短絡するようになってお
   り、また更には、上記サンプリング信号の周期に等しい
   周期ずつ互いに他から離されている複数のサンプリング
   時点を規定する周期的サンプリング信号を発生させる手
   段と、上記サンプリング信号に応動して、上記サンプリ
   ング時点のいずれかにおいて、上記巻線において循環し
   ている電流が基準電流値より小さいか大きいかに応じて
   、その第１あるいは第２状態において上記チェック信号
   を発生する手段とを含んでおり、こうして上記電流を上
   記基準電流値に合せ、また上記第１式を下記の第２式、
   すなわち Ｅｍｅ＿０＿ｘ＝Ｕ・Ｉ＿ｒ＿ｅ＿ｆ・Δ・Ｃ１＿ｘ−
   Ｒ・Ｉ＾２＿ｒ＿ｅ＿ｆ・Δ・Ｃ２＿ｘ ここで、Δ：上記サンプリング信号の周期の持続時間 Ｃ１＿ｘ：上記巻線において循環する上記電流が上記基
   準電流値より大きい場合に時点ｔ＿０とｔ＿ｘとの間に
   位置するサンプリング時点の個数に等しい第１の数 Ｃ２＿ｘ：時点ｔ＿０とｔ＿ｘとの間のサンプリング時
   点の全個数に等しい第２の数 に縮小する、上記特許請求の範囲第１３項に記載のステ
   ップ・モータ制御装置。 １５、上記電気エネルギー量を示す信号を発生する上記
   手段が、上記サンプリング信号と上記チェック信号とに
   応動して、上記チェック信号がその第１状態の場合、ｐ
   −１個（Ｐ＝Ｕ／Ｒ・Ｉ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）の増分パルスを
   サンプリング時点毎に発生しまた上記チェック信号がそ
   の第２状態である場合に１つの減分パルスをサンプリン
   グ時点毎に発生する手段と、上記増分パルスおよび減分
   パルスに応動して電気エネルギー量を示す上記信号を発
   生する計数手段とを含んでいる、上記特許請求の範囲第
   １４項に記載のステップ・モータ制御装置。 １６、上記電気エネルギー量を示す信号を発生する上記
   手段が、上記サンプリング信号と上記チェック信号とに
   応動して、上記チェック信号がその第１状態の場合、１
   つの増分パルスをサンプリング時点毎に発生しまた上記
   サンプリング信号の周期のｐ倍（ｐ＝Ｕ／Ｒ・Ｉ＿ｒ＿
   ｅ＿ｆ）に等しい周期を有する複数の周期的減分パルス
   を発生する手段と、上記増分パルスおよび減分パルスに
   応動して電気エネルギー量を示す上記信号を発生する計
   数手段とを含んでいる、上記特許請求の範囲第１４項に
   記載のステップ・モータ制御装置。