电机驱动装置、电机控制方法和钟表
阅读说明:本技术 电机驱动装置、电机控制方法和钟表 (Motor driving device, motor control method, and timepiece ) 是由 野边哲也 于 2019-07-03 设计创作,主要内容包括:本发明涉及电机驱动装置、电机控制方法和钟表。本发明的目的在于提供电机驱动装置和电机控制方法,能够以宽范围的电压进行稳定的动作。电机驱动装置具有脉冲生成电路,该脉冲生成电路对具有2极被磁化的转子和将二相的线圈卷绕于磁轭而成的定子的二相步进电机施加使所述转子旋转的驱动脉冲。所述驱动脉冲由驱动脉冲(P1)和驱动脉冲(P2)构成。所述脉冲生成电路施加在从基准位置起转子旋转角度为90度以下处具有稳定静止位置的所述驱动脉冲(P1),与所述驱动脉冲(P1)的施加连续地施加在从所述基准位置起所述转子旋转角度为90度以上处具有稳定静止位置的所述驱动脉冲(P2)。(The invention relates to a motor driving device, a motor control method and a timepiece. The invention aims to provide a motor driving device and a motor control method, which can perform stable operation with wide range of voltage. The motor driving device includes a pulse generating circuit that applies a driving pulse for rotating a rotor having a 2-pole magnetized rotor and a stator in which a two-phase coil is wound around a yoke to the two-phase stepping motor. The drive pulse is composed of a drive pulse (P1) and a drive pulse (P2). The pulse generation circuit applies the drive pulse (P1) having a stable rest position at a rotor rotation angle of 90 degrees or less from a reference position, and applies the drive pulse (P2) having a stable rest position at the rotor rotation angle of 90 degrees or more from the reference position, continuously with the application of the drive pulse (P1).)
技术领域
本发明涉及电机驱动装置、电机控制方法和钟表。
背景技术
模拟式电子钟表中使用了具有2个线圈的步进电机,以使时针、分针、秒针等指针走针。这样的步进电机具有线圈、定子和二极被磁化的转子。
专利文献1和专利文献2中公开了具有2个线圈的步进电机。该步进电机通过对电机施加适当脉冲,能够进行正反旋转。
此外,提出有在具有2个线圈的步进电机中,针对电机的负载变动、电源电压变动、温度、振动等干扰,检测与转子的旋转对应地产生的感应电压,与检测出的感应电压对应地调整检测感应电压的期间的驱动脉冲宽度(例如,参照专利文献3)。
此外,在模拟式电子钟表中,使用了至少1个电池。该电池例如是钮扣电池、太阳能电池、二次电池等。在用这样的电池启动模拟式电子钟表时,从电池供给的电压值根据电机的负载变动、温度、电池的剩余量等而发生变化。因此,在模拟式电子钟表中,期望使电机的控制电路应对较宽的电压范围。
专利文献1:日本特开昭56-15163号公报
专利文献2:日本特公平2-016679号公报
专利文献3:日本特开2006-101618号公报
但是,在使专利文献1、专利文献2所记载的技术应对较宽的电压范围的情况下,有可能在高电压时过多地产生旋转力,在低电压时产生由于旋转力不足引起的失步。此外,在使日本特开2006-101618号公报所记载的技术应对较宽的电压范围的情况下,进行旋转检测来进行脉冲调整,因此,系统变得复杂。
发明内容
本发明正是鉴于这样的情况而提出的,其目的在于提供一种能够以较大的电压进行稳定的动作的电机驱动装置、电机控制方法和钟表。
本发明的一个方式的电机驱动装置是一种二相步进电机的电机驱动装置,该二相步进电机具有2极被磁化的转子和将二相的线圈卷绕于磁轭而成的定子,其中,所述电机驱动装置具有脉冲生成电路,该脉冲生成电路对所述二相步进电机施加通过驱动所述线圈来使所述转子旋转的驱动脉冲,所述驱动脉冲由驱动脉冲P1和驱动脉冲P2构成,所述脉冲生成电路施加在从基准位置起转子旋转角度为90度以下处具有稳定静止位置的所述驱动脉冲P1,与所述驱动脉冲P1的施加连续地施加在从所述基准位置起所述转子旋转角度为90度以上处具有稳定静止位置的所述驱动脉冲P2。
此外,本发明的一个实施方式的钟表具有:指针;二相步进电机,其具有2极被磁化的转子和将二相的线圈卷绕于磁轭而成的定子,并且使所述指针进行走针;以及脉冲生成电路,其将使所述转子旋转的驱动脉冲施加至所述二相步进电机。所述驱动脉冲由驱动脉冲P1和驱动脉冲P2构成。所述脉冲生成电路施加在从基准位置起转子旋转角度为90度以下处具有稳定静止位置的所述驱动脉冲P1,与所述驱动脉冲P1的施加连续地施加在从所述基准位置起所述转子旋转角度为90度以上处具有稳定静止位置的所述驱动脉冲P2。
此外,在本发明的一个方式的电机驱动装置中,也可以是,所述驱动脉冲P2的能量大于所述驱动脉冲P1的能量。
此外,在本发明的一个方式的电机驱动装置中,也可以是,所述驱动脉冲P1的施加时间比所述驱动脉冲P2的施加时间短。
此外,在本发明的一个方式的电机驱动装置中,也可以是,所述驱动脉冲P1的施加时间为所述驱动脉冲P2的施加时间的1/2以下。
此外,在本发明的一个方式的电机驱动装置中,也可以是,所述驱动脉冲P1的施加时间为所述驱动脉冲P2的施加时间的1/5以上。
此外,在本发明的一个方式的电机驱动装置中,也可以是,所述脉冲生成电路与所述驱动脉冲P2的施加连续地设置使脉冲的施加停止的等待期间。
此外,在本发明的一个方式的电机驱动装置中,也可以是,所述等待期间为0.5ms以上并且2ms以下。
此外,在本发明的一个方式的电机驱动装置中,也可以是,所述驱动脉冲P1还具有:第1驱动脉冲P1,其在从基准位置起转子旋转角度为90度以下的第1角度处具有稳定静止位置;和第2驱动脉冲P1,其在从基准位置起转子旋转角度大于所述第1角度并且为90度以下的第2角度处具有稳定静止位置,所述驱动脉冲P2还具有:第1驱动脉冲P2,其在从基准位置起转子旋转角度为90度以上的第3角度处具有稳定静止位置;和第2驱动脉冲P2,其在从基准位置起转子旋转角度为90度以上且大于所述第3角度的第4角度处具有稳定静止位置。
本发明的一个方式的电机控制方法是一种电机驱动装置中的电机控制方法,该电机驱动装置具有:二相步进电机,其具有2极被磁化的转子和将二相的线圈卷绕于磁轭而成的定子;以及脉冲生成电路,其对所述二相步进电机施加通过驱动所述线圈来使所述转子旋转的驱动脉冲,其中,所述电机控制方法包含以下步骤:所述脉冲生成电路施加在从基准位置起转子旋转角度为90度以下处具有稳定静止位置的所述驱动脉冲P1;以及所述脉冲生成电路与驱动脉冲P1的施加连续地施加在从所述基准位置起所述转子旋转角度为90度以上处具有稳定静止位置的驱动脉冲P2。
根据本发明,能够以宽范围的电压进行稳定的动作。
附图说明
图1是示出第1实施方式的模拟电子钟表的框图。
图2是第1实施方式的步进电机的示意图。
图3是示出在对步进电机施加各种驱动脉冲的情况下产生的磁场与转子的停止位置的关系的图。
图4是示出在对步进电机施加各种驱动脉冲的情况下产生的磁场与转子的停止位置的关系的图。
图5是总结了在施加各驱动脉冲时施加至第1线圈的端子和第2线圈的端子的电压电平、以及第1磁极部、第2磁极部和第3磁极部的极性的图。
图6是用于说明在本实施方式中使用的驱动脉冲的转矩产生区域的图。
图7是示出转子旋转角度与转矩的关系的图。
图8是示出在本实施方式中使用的驱动脉冲的转矩产生方向的图。
图9是示出第1实施方式的正转时的驱动脉冲波形的图。
图10是示出第1实施方式的施加正转方向的驱动脉冲时的步进电机的状态的图。
图11是示出第1实施方式的施加正转方向的驱动脉冲时的步进电机的状态的图。
图12是示出第1实施方式的反极时施加驱动脉冲时的步进电机3的状态的图。
图13是示出第1实施方式的反转时的驱动脉冲波形的图。
图14是示出第1实施方式的驱动脉冲P1、驱动脉冲P2与等待期间的组合的图。
图15是示出第2实施方式的正转时的驱动脉冲波形的图。
图16是示出第2实施方式的驱动脉冲P1、驱动脉冲P2与等待期间的组合的图。
图17是示出第3实施方式的正转时的驱动脉冲波形的图。
图18是示出第3实施方式的驱动脉冲P1、驱动脉冲P2与等待期间的组合的图。
图19是示出驱动脉冲P1和驱动脉冲P2之比(P1/P2)与最大工作电压的关系、以及驱动脉冲P1和驱动脉冲P2之比(P1/P2)与最低工作电压的关系的图。
图20是示出驱动脉冲P1比率、驱动脉冲P2比率、P1/P2、最大工作电压、最低工作电压、最大工作电压与最低工作电压之差的图。
标号说明
1:模拟电子钟表;2:控制部;3:步进电机;11:振荡电路;12:分频电路;13:控制电路;14:驱动脉冲生成电路;100:模拟显示部;101:钟表用机芯;102:钟表壳体;103:表冠;111:时针;112:分针;113:秒针;114:日期显示用的日历显示部。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外,在以下的说明中使用的附图中,为了将各部件设为能够识别的大小,适当变更了各部件的比例尺。
<第1实施方式>
[模拟电子钟表1的结构例]
图1是示出本实施方式的模拟电子钟表1的框图。
如图1所示,模拟电子钟表1具有控制部2、步进电机3、模拟显示部100、钟表用机芯101、钟表壳体102和表冠103。
控制部2具有振荡电路11、分频电路12、控制电路13和驱动脉冲生成电路14。
模拟显示部100具有时针111、分针112、秒针113和日期显示用的日历显示部114。另外,在以下的说明中,在不特别指定时针111、分针112、秒针113和日期显示用的日历显示部114中的1个的情况下,称作指针110。
模拟显示部100配设于钟表壳体102的外表面侧。此外,在钟表壳体102的内部配设有包含轮系(未图示)的钟表用机芯101。
振荡电路11生成规定频率的信号。
分频电路12对振荡电路11生成的信号进行分频,生成作为计时基准的钟表信号。
控制电路13进行构成模拟电子钟表1的各电子电路要素的控制和电机旋转驱动用的脉冲信号的控制。
驱动脉冲生成电路14根据控制电路13输出的控制信号,生成电机旋转驱动用的驱动脉冲信号,将所生成的脉冲信号输出至步进电机3。
步进电机3利用驱动脉冲生成电路14输出的驱动脉冲信号进行旋转驱动。通过该步进电机3的旋转,经由轮系而使指针110走针。
步进电机3是二相步进电机。步进电机3包含定子20、第1磁轭22、一对第2磁轭23、24、转子30、第1线圈50A和第2线圈50B。
[步进电机3的结构例]
接着,说明步进电机3的结构例。
图2是本实施方式的步进电机3的示意图。
如图2所示,步进电机3具有定子20和转子30,该定子20具有转子收纳孔25。转子30通过在径向上2极被磁化而具有磁极性,以能够旋转的方式配设于转子收纳孔25。步进电机3按照每步单位进行动作。步进电机3经由轮系而使时针111、分针112、秒针113和日期显示用的日历显示部114旋转。
定子20具有:定子主体21;第1磁芯40A和第2磁芯40B,它们与定子主体21磁性接合;以及第1线圈50A和第2线圈50B,它们卷绕于各磁芯40A、40B。
定子主体21由使用了例如坡莫合金(Permalloy)等高导磁率材料的板材形成。定子主体21具有第1磁轭22和第2磁轭23、24。第1磁轭22为T字状,具有在规定的第1方向上延伸的直线状部分22a、和一对伸出部22b、22c。一对伸出部22b、22c从直线状部分22a的一端部起向与第1方向垂直的第2方向的两侧伸出。第2磁轭23、24从直线状部分22a的另一端部起向第2方向的两侧伸出。由这样的第1磁轭22和第2磁轭23、24构成的定子主体21在俯视观察时形成为H状。第1磁轭22和第2磁轭23、24一体形成。第1磁轭22的伸出部22b和第2磁轭23从直线状部分22a起在相同的方向上伸出。第1磁轭22的伸出部22c和第2磁轭24从直线状部分22a起在相同的方向上伸出。
上述的圆孔状的转子收纳孔25形成于定子主体21的第1磁轭22与第2磁轭23、24的交点。一对切口部25a形成于转子收纳孔25的内周面。一对切口部25a形成为在第2方向上排列且彼此对置。一对切口部25a分别被切成圆弧状。这些切口部25a构成为用于确定转子30的停止位置的定位部。在转子30的磁极轴位于与连接一对切口部25a的线段垂直的位置、即磁极轴位于沿着第1方向的位置时,转子30的势能变得最低,稳定地停止。以下,设转子30的磁极轴沿着第1方向并且转子30的S极朝向第1磁轭22侧时的转子30的停止位置(图2所示的位置)为第1停止位置。也将该位置称作基准位置。此外,将转子30的磁极轴沿着第1方向并且转子30的N极朝向第1磁轭22侧时的转子30的停止位置称作第2停止位置。
此外,3个切口部26形成于定子主体21中的转子收纳孔25的周围。切口部26分别是从俯视时的定子主体21的外周缘朝向转子收纳孔25切开而成的。切口部26由第1磁轭22与第2磁轭23连接的角部、第1磁轭22与第2磁轭24连接的角部和第2磁轭23与第2磁轭24连接的部分形成。各切口部26被切成圆弧状。
定子主体21中的转子收纳孔25的周围具有由于各切口部26而局部地变窄的狭小部。狭小部容易磁饱和。定子主体21由于狭小部磁饱和而在转子收纳孔25的周围被磁性分割为3个。定子主体21具有第1磁极部20A、第2磁极部20B和第3磁极部20C。第1磁极部20A配设于转子30的周围的、与第2磁轭23对应的位置。第2磁极部20B配设于转子30的周围的、与第2磁轭24对应的位置。第3磁极部20C配设于转子30的周围的、与第1磁轭22的直线状部分22a对应的位置。第1磁极部20A和第2磁极部20B与位于第1停止位置的转子30的N极(位于第2停止位置的转子30的S极)相对配置。第3磁极部20C与位于第1停止位置的转子30的S极(位于第2停止位置的转子30的N极)相对配置。
第1线圈50A卷绕于第1磁芯40A,与第1磁极部20A和第3磁极部20C磁耦合。第1线圈50A具有第1端子Out3和第2端子Out4。第1线圈50A卷绕成在从第2端子Out4朝向第1端子Out3流过电流时,在第1线圈50A内产生从伸出部22b侧朝向第2磁轭23侧的磁场。
第2线圈50B卷绕于第2磁芯40B,与第2磁极部20B和第3磁极部20C磁耦合。第2线圈50B具有第1端子Out1和第2端子Out2。第2线圈50B卷绕成在从第1端子Out1朝向第2端子Out2流过电流时,在第2线圈50B内产生从伸出部22c侧朝向第2磁轭24侧的磁场。
第1线圈50A的导线的线直径与第2线圈50B导线的线直径相同。第1线圈50A的匝数与第2线圈50B的匝数相同。第1线圈50A、第2线圈50B的端子与驱动脉冲生成电路14连接。在以下的说明中,设第1线圈50A的第2端子Out4的电位为V4、第1线圈50A的第1端子Out3的电位为V3、第2线圈50B的第2端子Out2的电位为V2、第2线圈50B的第1端子Out1的电位为V1。
在以这样的方式构成的定子20中,当从第1线圈50A、第2线圈50B产生磁通时,磁通沿着各磁芯40A、40B和定子主体21流过。而且,与向各线圈50A、50B的通电状态对应地切换上述的第1磁极部20A、第2磁极部20B和第3磁极部20C的极性。
[施加的驱动脉冲与转子的静止位置的关系]
接着,使用图3和图4说明在将各种驱动脉冲施加至步进电机3的情况下产生的磁场与转子30的停止位置的关系。图3和图4是示出在对步进电机3施加各种驱动脉冲的情况下产生的磁场与转子30的停止位置的关系的图。另外,在图3和图4中,步进电机3仅简化地示出说明所需的结构要素。
标记g101表示未在第1线圈50A、第2线圈50B中流过电流的状态。由于磁芯40A、40B未产生磁场,所以转子30处于在第1停止位置处停止的状态,且处于旋转角度为0度的状态。
标记g102表示驱动脉冲生成电路14对线圈50B施加了驱动脉冲的状态。标记g102所示的步进电机3处于对第2线圈50B的第1端子Out1施加的电压V1为H(高电平)、对第2线圈50B的第2端子Out2施加的电压V2为L(低电平)的状态。此外,标记g102所示的步进电机3处于对第1线圈50A的第1端子Out3施加的电压V3为L、对第1线圈50A的第2端子Out4施加的电压V4为L的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作45度的驱动脉冲。
通过施加45度的驱动脉冲,在第2线圈50B内产生从伸出部22c侧朝向第2磁轭24侧的磁场。由此,第2磁极部20B被励磁为N极,第1磁极部20A和第3磁极部20C被励磁为S极。其结果,转子30的S极与第2磁极部20B的N极相互吸引,转子30在沿正方向45度的角度处具有稳定静止位置。另外,稳定静止位置有时与定子设计对应地以15~75度左右发生变化。转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
在本实施方式中,将在无励磁状态或励磁状态(驱动脉冲)持续的情况下,转子30磁性稳定地静止的位置称作稳定静止位置。
标记g103表示驱动脉冲生成电路14对标记g102的状态的步进电机3的第1线圈50A进一步施加驱动脉冲的状态。标记g103所示的步进电机3处于对第1线圈50A的第1端子Out3施加的电压V3为H、对第1线圈50A的第2端子Out4施加的电压V4为L的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作90度的驱动脉冲。
通过施加90度的驱动脉冲,除了在第2线圈50B内产生从伸出部22c侧朝向第2磁轭24侧的磁场以外,还在第1线圈50A内产生从第2磁轭23侧朝向伸出部22b侧的磁场。由此,第2磁极部20B被励磁为N极,第1磁极部20A被励磁为S极。其结果,转子30的S极被第2磁极部20B的N极吸引,并且,转子30的N极被第1磁极部20A的S极吸引,转子30在沿正方向90度的角度处具有稳定静止位置。转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
标记g104表示使向标记g103的状态的步进电机3的线圈50B施加的驱动脉冲停止的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作135度的驱动脉冲。
通过施加135度的驱动脉冲,在第1线圈50A内产生从第2磁轭23侧朝向伸出部22b侧的磁场。由此,第2磁极部20B和第3磁极部20C被励磁为N极,第1磁极部20A被励磁为S极。其结果,转子30的S极被第3磁极部20C的N极吸引,转子30在沿正方向135度的角度处具有稳定静止位置。稳定静止位置有时与定子设计对应地相对于135以±15度左右发生变化。另外,转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
标记g105表示驱动脉冲生成电路14对标记g104的状态的步进电机3的线圈50B再次施加驱动脉冲的状态。标记g105所示的步进电机3处于对第2线圈50B的第1端子Out1施加的电压V4为L、对第2线圈50B的第2端子Out2施加的电压V2为H的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作180度的驱动脉冲。
通过施加180度的驱动脉冲,除了在第1线圈50A内产生从第2磁轭23侧朝向伸出部22b侧的磁场以外,还在第2线圈50B内产生从第2磁轭24侧朝向伸出部22c侧的磁场。由此,第3磁极部20C被励磁为N极,第1磁极部20A和第2磁极部20B被励磁为S极。其结果,转子30的S极被第3磁极部20C的N极吸引,并且,转子30的N极被第1磁极部20A的S极和第2磁极部20B的S极吸引,转子30具有沿正方向180度的角度的作为第2停止位置的稳定静止位置。转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
转移到图4继续说明。
标记g106表示转子30在沿正方向180度的角度的第2停止位置处停止的状态。
标记g107表示驱动脉冲生成电路14对线圈50B施加驱动脉冲的状态。标记g107所示的步进电机3处于对第2线圈50B的第1端子Out1施加的电压V1为L、对第2线圈50B的第2端子Out2施加的电压V2为H的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作225度的驱动脉冲。
通过施加225度的驱动脉冲,在第2线圈50B内产生从第2磁轭24侧朝向伸出部22c侧的磁场。由此,第2磁极部20B被励磁为S极,第1磁极部20A和第3磁极部20C被励磁为N极。其结果,转子30的S极与第1磁极部20A及第3磁极部20C的N极相互吸引,转子30的N极与第2磁极部20B的S极相互吸引,转子30在沿正方向225度的角度处具有稳定静止位置。另外,稳定静止位置有时与定子设计对应地相对于225以±15度左右发生变化。转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
标记g108表示驱动脉冲生成电路14对标记g107的状态的步进电机3的第1线圈50A进一步施加驱动脉冲的状态。标记g108所示的步进电机3处于对第1线圈50A的第1端子Out3施加的电压V3为L、对第2端子Out4施加的电压V4为H的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作270度的驱动脉冲。通过施加270度的驱动脉冲,除了在第2线圈50B内产生从第2磁轭24侧朝向伸出部22c侧的磁场以外,还在第1线圈50A内产生从伸出部22b侧朝向第2磁轭23侧的磁场。由此,第1磁极部20A被励磁为S极,第2磁极部20B被励磁为N极。其结果,转子30的S极被第1磁极部20A的N极吸引,并且,转子30的N极被第2磁极部20B的S极吸引,转子30在沿正方向270度的角度处具有稳定静止位置。转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
标记g109表示使向标记g108的状态的步进电机3的线圈50B施加的驱动脉冲停止的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作315度的驱动脉冲。
通过施加315度的驱动脉冲,在第1线圈50A内产生从伸出部22b侧朝向第2磁轭23侧的磁场。由此,第2磁极部20B和第3磁极部20C被励磁为S极,第1磁极部20A被励磁为N极。其结果,转子30的N极被第2磁极部20B和第3磁极部20C的S极吸引,转子30在沿正方向315度的角度处具有稳定静止位置。另外,稳定静止位置有时与定子设计对应地相对于315以±15度左右发生变化。转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
标记g110表示驱动脉冲生成电路14对标记g109的状态的步进电机3的线圈50B再次施加驱动脉冲的状态。标记g110所示的步进电机3处于对第2线圈50B的第1端子Out1施加的电压V4为H、对第2线圈50B的第2端子Out2施加的电压V2为L的状态。在以下的说明中,将这样的驱动脉冲称作0度的驱动脉冲。
通过施加0度的驱动脉冲,除了在第1线圈50A内产生从伸出部22b侧朝向第2磁轭23侧的磁场以外,还在第2线圈50B内产生从伸出部22c侧朝向第2磁轭24侧的磁场。由此,第3磁极部20C被励磁为S极,第1磁极部20A和第2磁极部20B被励磁为N极。其结果,转子30的N极被第3磁极部20C的S极吸引,转子30的S极被第1磁极部20A和第2磁极部20B的N极吸引,转子30在沿正方向0度(360度)的角度处具有稳定静止位置。转子30有时与驱动电压、负载的大小对应地越过稳定静止位置而旋转,但在转子30越过稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
如果总结图3和图4所示的关系,则如图5所示。图5是总结在施加各驱动脉冲时施加至第1线圈50A的端子和第2线圈50B的端子的电压电平、以及第1磁极部20A、第2磁极部20B和第3磁极部20C的极性的图。
[在本实施方式中使用的驱动脉冲的转矩产生区域]
接着,使用图6~图8说明在本实施方式中使用的驱动脉冲的转矩产生区域。
图6是用于说明在本实施方式中使用的驱动脉冲的转矩产生区域的图。在图6中,标记g151和标记1A是连结一对切口部25a的线段,设该角度为0度。标记g152和标记1B表示施加了转子30旋转45度的驱动脉冲的情况下的转矩产生区域。标记g152表示施加了转子30旋转135度的驱动脉冲的情况下的转矩产生区域。
图7是示出转子旋转角度与转矩的关系的图。在图7中,横轴是转子旋转角度[度],纵轴是转矩[μNm]。标记g161是施加了转子30旋转45度的驱动脉冲的情况下的转矩特性。标记g162是施加了转子30旋转135度的驱动脉冲的情况下的转矩特性。
图8是示出在本实施方式中使用的驱动脉冲的转矩产生方向的图。在图8中,标记1A对应于图6中的标记1A,并对应于图7中的标记g161的转矩特性。标记1B对应于图6中的标记1B,并对应于图7中的标记g162的转矩特性。
如图8所示,就转子旋转角度从0向45度沿正方向旋转时的转矩的极性而言,如图8所示,在1A的情况下为正方向,在1B的情况下为正方向。此外,在无励磁的情况下,为负方向。
就转子旋转角度从45向90度沿正方向旋转时的转矩的极性而言,如图8所示,在1A的情况下为负方向,在1B的情况下为正方向。此外,在无励磁的情况下,为负方向。
就转子旋转角度从90向135度沿正方向旋转时的转矩的极性而言,如图8所示,在1A的情况下为负方向,在1B的情况下为正方向。此外,在无励磁的情况下,为正方向。
就转子旋转角度从135向180度沿正方向旋转时的转矩的极性而言,如图8所示,在1A的情况下为负方向,在1B的情况下为负方向。此外,在无励磁的情况下,为正方向。
这里,转矩产生方向为正方向表示产生使得向正方向旋转的转矩。转矩产生方向为负方向表示产生使得以返回的方式旋转的转矩。另外,在图7中,从正到负的切换位置为稳定静止位置。
[本实施方式的正转时的驱动脉冲]
接着,使用图9~图11说明本实施方式的正转时的驱动脉冲。
图9是示出本实施方式的正转时的驱动脉冲波形的图。在图9中,横轴表示时刻,纵轴表示电压。H表示高电平,L表示低电平。H例如为3V,L例如为0V。标记g171是施加至第2线圈50B的第1端子Out1的驱动脉冲。标记g172是施加至第2线圈50B的第2端子Out2驱动脉冲。标记g173是施加至第1线圈50A的第1端子Out3的驱动脉冲。标记g174是施加至第1线圈50A的第2端子Out4的驱动脉冲。
图10和图11是示出本实施方式的施加正转方向的驱动脉冲时的步进电机3的状态的图。
首先,对0~180度的旋转进行说明。
图10的标记g201表示未对第1线圈50A和第2线圈50B施加驱动脉冲并且电机3正在停止的状态。该情况下的转子30的旋转角度是0度。
(步骤S1)在时刻0~t1的期间,驱动脉冲生成电路14将45度的驱动脉冲作为驱动脉冲P1(第1脉冲)施加至步进电机3。即,如图9的标记g171和标记g172所示,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加H,对第2线圈50B的第2端子Out2施加L。此外,如标记g173和标记g174所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3和第2端子Out4施加L。驱动脉冲P1的期间为大约0.75ms。
施加了驱动脉冲P1,其结果,如图10的标记g202所示,产生磁场,转子30沿正方向(顺时针)开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过45度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S2)接着,在时刻t1~t2的期间,驱动脉冲生成电路14将135度的驱动脉冲作为驱动脉冲P2(第2脉冲)施加至步进电机3。即,如图9的标记g171和标记g172所示,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1和第2端子Out2施加L。此外,如标记g173和标记g174所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3施加H,对第1线圈50A的第2端子Out4施加L。驱动脉冲P2的期间为大约2.25ms。
施加了驱动脉冲P2,其结果,如图10的标记g203所示,产生磁场,转子30沿正向继续旋转,旋转90度以上。
(步骤S3)接着,在时刻t2~t3的期间,驱动脉冲生成电路14设置等待期间(Wait)。在等待期间,如图9的标记g171和标记g172所示,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1和第2端子Out2施加L。此外,如标记g173和标记g174所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3和第2端子Out4施加L。即,等待期间是停止脉冲的施加的期间。等待期间为大约0.5~2ms。
如图10的标记g204所示,转子30利用该等待期间,借助惯性从135度的旋转位置旋转至作为稳定的停止位置(第2停止位置)的180度的旋转位置,在无励磁状态的稳定静止位置处停止。
接着,对180~0度的旋转进行说明。
图11的标记g205是未对第1线圈50A和第2线圈50B施加驱动脉冲并且正在停止的状态。该情况下的转子30的旋转角度是180度。
(步骤S4)接着,在时刻t3~t4的期间,驱动脉冲生成电路14将225度的驱动脉冲作为驱动脉冲P1施加至步进电机3。即,如图9的标记g171和标记g172所示,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加L,对第2线圈50B的第2端子Out2施加H。此外,如标记g173和标记g174所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3和第2端子Out4施加L。驱动脉冲P1的期间为大约0.75ms。
施加了驱动脉冲P1,其结果,如图11的标记g206所示,产生磁场,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过225度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S5)接着,在时刻t4~t5的期间,驱动脉冲生成电路14将315度的驱动脉冲作为驱动脉冲P2施加至步进电机3。即,如图9的标记g171和标记g172所示,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1和第2端子Out2施加L。此外,如标记g173和标记g174所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3施加L,对第1线圈50A的第2端子Out4施加H。驱动脉冲P2的期间为大约2.25ms。
施加了驱动脉冲P2,其结果,如图11的标记g207所示,产生磁场,转子30沿正方向继续旋转,旋转90度以上。
(步骤S6)接着,在时刻t5~t6的期间,驱动脉冲生成电路14设置等待期间。在等待期间,如标记g171和标记g172所示,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1和第2端子Out2施加L。此外,如标记g173和标记g174所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3和第2端子Out4施加L。等待期间为大约0.5~2ms。
如图11的标记g208所示,转子30利用该等待期间,借助惯性从315度的旋转位置旋转至作为稳定的停止位置(第1停止位置)的0度的旋转位置,在无励磁状态的稳定静止位置处停止。
这样,在本实施方式中,在转子30正转时,按照45度的驱动脉冲P1、135度的驱动脉冲P2、等待期间、225度的驱动脉冲P1、315度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
此外,在本实施方式中,将时刻0~t3的处理和时刻t3~t6的处理称作1步(1Step)。1步包含驱动脉冲P1、驱动脉冲P2和等待期间。
综上所述,在本实施方式中,在转子30的正转时使用的驱动脉冲P1是使用图3~图8而说明的驱动脉冲中的、45度或者225度的驱动脉冲。此外,在转子30的正转时使用的驱动脉冲P2是使用图3~图8而说明的驱动脉冲中的、135度或者315度的驱动脉冲。即,在本实施方式中,在转子30的正转时,关于转子30,首先,从基准位置(0度)起旋转45度,在90度以下处具有稳定静止位置的作为第1脉冲的驱动脉冲P1施加至步进电机3。在本实施方式中,在正转时,与驱动脉冲P1连续地,从基准位置(0度)起旋转135度,在90度以上处具有稳定静止位置的作为第2脉冲的驱动脉冲P2施加至步进电机3。然后,与驱动脉冲P2连续地设置等待期间。
[本实施方式的反极时的驱动脉冲]
接着,使用图9、图11和图12说明本实施方式的反极时的驱动脉冲。
图12是示出在本实施方式的反极时施加驱动脉冲时的步进电机3的状态的图。另外,图12是例如模拟电子钟表1掉落而转子30和驱动脉冲的极性偏离的例子。
图12的标记g301表示未对第1线圈50A和第2线圈50B施加驱动脉冲并且电机3正在停止的状态。该情况下的转子30的旋转角度是180度。
在图9的时刻0~t1的期间,驱动脉冲生成电路14将45度的驱动脉冲作为驱动脉冲P1施加至步进电机3。
施加了驱动脉冲P1,其结果,如图12的标记g302所示,产生磁场,转子30沿负方向(逆时针)开始旋转。通过该处理,转子30成为失步的状态。
接着,在图9的时刻t1~t2的期间,驱动脉冲生成电路14将135度的驱动脉冲作为驱动脉冲P2施加至步进电机3。
施加了驱动脉冲P2,其结果,如图12的标记g303所示,产生磁场,转子30反转并沿正方向开始旋转。
接着,在图9的时刻t2~t3的期间,驱动脉冲生成电路14设置等待期间。
如图12的标记g304所示,转子30利用该等待期间,借助惯性从-45度的旋转位置旋转至作为稳定的停止位置(第2停止位置)的180度的旋转位置,在无励磁状态的稳定静止位置处停止。
通过时刻0~t13的处理,转子30不旋转,返回原来的旋转角度。这样,在转子30与驱动脉冲的极性偏离的情况下,在1步的失步之后,极性与驱动脉冲一致。
时刻t13~t16的期间的处理与时刻t3~t6的驱动脉冲(图9)相同,转子30的旋转角度与图10的标记g205~g208相同。
即,在时刻t3~t6的期间,转子30利用驱动脉冲P1从180度旋转至225度,利用驱动脉冲P2从225度旋转至315度。在之后的等待期间,转子30借助惯性从315度旋转至0度,返回正常的位置。
[本实施方式的反转时的驱动脉冲]
接着,对反转时的驱动脉冲进行说明。
图13是示出本实施方式的反转时的驱动脉冲波形的图。标记g181是施加至第2线圈50B的第1端子Out1的驱动脉冲。标记g182是施加至第2线圈50B的第2端子Out2驱动脉冲。标记g183是施加至第1线圈50A的第1端子Out3的驱动脉冲。标记g184是施加至第1线圈50A的第2端子Out4的驱动脉冲。
(步骤S11)在图13的时刻0~t11的期间,驱动脉冲生成电路14将315度的驱动脉冲作为驱动脉冲P1施加至步进电机3。即,如标记g181和标记g182所示,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1和第2端子Out2施加L。此外,如标记g183和标记g184所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3施加L,对第1线圈50A的第2端子Out4施加H。驱动脉冲P1的期间为大约0.75ms。
施加了驱动脉冲P1,其结果,转子30沿负方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过-45度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S12)接着,在时刻t11~t12的期间,将225度的驱动脉冲作为驱动脉冲P2施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加L,对第2线圈50B的第2端子Out2施加H。此外,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3和第2端子Out4施加L。驱动脉冲P2的期间为大约2.25ms。
施加了驱动脉冲P2,其结果,转子30沿负方向继续旋转,旋转-90度以上。
(步骤S13)接着,在时刻t12~t13的期间,驱动脉冲生成电路14设置等待期间。
转子30利用该等待期间,借助惯性从-135度的旋转位置旋转至作为稳定的停止位置(第2停止位置)的-180度的旋转位置,在无励磁状态的稳定静止位置处停止。
(步骤S14)接着,在时刻t13~t14的期间,驱动脉冲生成电路14将135度的驱动脉冲作为驱动脉冲P1施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1和第2端子Out2施加L。此外,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3施加H,对第1线圈50A的第2端子Out4施加L。驱动脉冲P1的期间为大约0.75ms。
施加了驱动脉冲P1,其结果,转子30沿负方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过-225度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S15)接着,在时刻t14~t15的期间,驱动脉冲生成电路14将45度的驱动脉冲作为驱动脉冲P2施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加H,对第2线圈50B的第2端子Out2施加L。此外,如标记g183和标记g184所示,驱动脉冲生成电路14对第1线圈50A的第1端子Out3和第2端子Out4施加L。驱动脉冲P2的期间为大约2.25ms。
施加了驱动脉冲P2,其结果,转子30沿负方向继续旋转,旋转-90度以上。
(步骤S16)接着,在时刻t15~t16的期间,设置等待期间。
转子30利用该等待期间,借助惯性从-315度的旋转位置旋转至作为稳定的停止位置(第1停止位置)的0度的旋转位置,在无励磁状态的稳定静止位置处停止。
综上所述,在转子30反转时,驱动脉冲生成电路14按照315度的驱动脉冲P1、225度的驱动脉冲P2、等待期间、135度的驱动脉冲P1、45度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
[变形例]
另外,在上述的例子中,说明了驱动脉冲P1为45度的驱动脉冲并且驱动脉冲P2为135度的驱动脉冲的例子,但不限于此。如图14所示,也可以是,驱动脉冲P1为90度的驱动脉冲,驱动脉冲P2为135度的驱动脉冲,组合这些的驱动脉冲P1和P2。图14是示出本实施方式的驱动脉冲P1、驱动脉冲P2和等待期间的组合的图。
这里,如上所述,90度的驱动脉冲是第2线圈50B的第1端子Out1为H、第2线圈50B的第2端子Out2为L、第1线圈50A的第1端子Out3为H、第1线圈50A的第2端子Out4为L的驱动脉冲。
说明电机3的驱动方法,在该驱动方法中,驱动脉冲P1是90度的驱动脉冲,驱动脉冲P2是135度的驱动脉冲,对它们进行组合而使转子30正转。
(步骤S21)首先,驱动脉冲生成电路14将90度的驱动脉冲P1施加至步进电机3。由此,如图3的标记g103所示,产生磁场,转子30从基准位置(0度)起沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过90度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S22)接着,驱动脉冲生成电路14将135度的驱动脉冲P2施加至步进电机3。由此,如图3的标记g104所示,产生磁场,转子30沿正方向继续旋转,旋转90度以上。
(步骤S23)接着,驱动脉冲生成电路14设置等待期间。转子30利用等待期间,借助惯性从135度的旋转位置旋转至作为稳定的停止位置(第2停止位置)的180度的旋转位置,在无励磁状态的稳定静止位置处停止。
(步骤S24)接着,驱动脉冲生成电路14将270度的驱动脉冲P1施加至步进电机3。由此,如图4的标记g108所示,产生磁场,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过270度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S25)接着,驱动脉冲生成电路14将315度的驱动脉冲P2施加至步进电机3。由此,如图4的标记g109所示,产生磁场,转子30沿正方向继续旋转,旋转90度以上。
(步骤S26)接着,驱动脉冲生成电路14设置等待期间。转子30利用等待期间,借助惯性从315度的旋转位置旋转至作为稳定的停止位置(第1停止位置)的0度的旋转位置,在无励磁状态的稳定静止位置处停止。
综上所述,在变形例中,在转子30正转时,驱动脉冲生成电路14按照90度的驱动脉冲P1、135度的驱动脉冲P2、等待期间、270度的驱动脉冲P1、315度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
另外,在变形例中,在转子30反转时,驱动脉冲生成电路14按照315度的驱动脉冲P1、270度的驱动脉冲P2、等待期间、135度的驱动脉冲P1、90度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
这样,在变形例中,在正转时,首先,从基准位置(0度)起旋转90度,在90度以下处具有稳定静止位置的作为第1脉冲的驱动脉冲P1施加至步进电机3。在变形例中,在正转时,与驱动脉冲P1连续地,从基准位置(0度)起旋转135度,在90度以上处具有稳定静止位置的作为第2脉冲的驱动脉冲P2施加至步进电机3。然后,与驱动脉冲P2连续地设置等待期间。
综上所述,在本实施方式中,驱动脉冲生成电路14在正转时施加45度或者90度的驱动脉冲P1之后,施加135度的驱动脉冲P2,在施加驱动脉冲P2之后设置等待期间。而且,在本实施方式中,将驱动脉冲P2的施加时间(例如2.25ms)设定为比驱动脉冲P1的施加时间(例如0.75ms)长。此外,在本实施方式中,将等待期间设定为0.5ms以上。该等待期间需要在反极性时确保转子30返回的时间,因此为0.5ms~2ms左右。
另外,由于进给角度之比为45度:90度,所以也可以基于该比,将驱动脉冲P1的施加时间设为驱动脉冲P2的施加时间的1/2以下。
通过实验确认到,如果驱动脉冲P1的施加时间为0.75ms、驱动脉冲P2的施加时间为2.25ms,则能够在高电压时获得制动效果。因此,驱动脉冲P1的施加时间设定为驱动脉冲P2的施加时间的1/5以上。
另外,之后叙述工作电压、与驱动脉冲P1和驱动脉冲P2的P1/P2比的关系。
综上所述,根据本实施方式,通过形成为上述的结构,在高电压时,利用驱动脉冲P1施加制动,能够抑制旋转力过大。此外,根据本实施方式,通过形成为上述的结构,即使在低电压时产生转子30的旋转不足,也能够利用驱动脉冲P1确保转矩。其结果,根据本实施方式,能够在不使用旋转方向检测电路等复杂系统的情况下,在较宽的电压范围内抑制失步。
<第2实施方式>
在第2实施方式中,说明将90度的驱动脉冲P1、180度的驱动脉冲P2和等待期间设为1步的例子。
图15是示出本实施方式的正转时的驱动脉冲波形的图。标记g301是施加至第2线圈50B的第1端子Out1的驱动脉冲。标记g302是施加至第2线圈50B的第2端子Out2的驱动脉冲。标记g303是施加至第1线圈50A的第1端子Out3的驱动脉冲。标记g304是施加至第1线圈50A的第2端子Out4的驱动脉冲。
(步骤S31)如图15所示,在时刻t21~t22的期间,驱动脉冲生成电路14将90度的驱动脉冲P1施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加H,对第2线圈50B的第2端子Out2施加L,对第1线圈50A的第1端子Out3施加H,对第1线圈50A的第2端子Out4施加L。
通过施加90度的驱动脉冲P1,如图3的标记g103所示,产生磁场,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过90度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S32)接着,在时刻t22~t23的期间,驱动脉冲生成电路14将180度的驱动脉冲P2施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加L,对第2线圈50B的第2端子Out2施加H,对第1线圈50A的第1端子Out3施加H,对第1线圈50A的第2端子Out4施加L。
通过施加180度的驱动脉冲,如图3的标记g105所示,产生磁场,转子30沿正方向继续旋转,旋转90度以上。
(步骤S33)接着,在时刻t23~t24的期间,驱动脉冲生成电路14成为等待期间的状态。
其结果,转子30在沿正方向180度的角度的第2停止位置处停止。
(步骤S34)接着,在时刻t24~t25的期间,驱动脉冲生成电路14将270度的驱动脉冲P1施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加L,对第2线圈50B的第2端子Out2施加H,对第1线圈50A的第1端子Out3施加L,第1线圈50A的第2端子Out4施加H。
通过施加270度的驱动脉冲P1,如图3的标记g108所示,产生磁场,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过270度的驱动脉冲的稳定静止位置的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S35)接着,在时刻t25~t26的期间,驱动脉冲生成电路14将0度的驱动脉冲P2施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加H,对第2线圈50B的第2端子Out2施加L,对第1线圈50A的第1端子Out3施加L,对第1线圈50A的第2端子Out4施加H。
通过施加0度的驱动脉冲P2,如图3的标记g110所示,产生磁场,转子30沿正方向继续旋转,旋转90度以上。
(步骤S36)接着,在时刻t25~t26的期间,驱动脉冲生成电路14成为等待期间的状态。
其结果,转子30在作为0度的角度的第1停止位置处停止。
综上所述,在本实施方式中,在正转时,驱动脉冲生成电路14按照90度的驱动脉冲P1、180度的驱动脉冲P2、等待期间、270度的驱动脉冲P1、0度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
另外,驱动脉冲P2的施加时间(能量)大于驱动脉冲P1的施加时间(能量)。
这样,在本实施方式中,在正转时,首先,从基准位置(0度)起旋转90度,在90度以下处具有稳定静止位置的作为第1脉冲的驱动脉冲P1施加至步进电机3。在本实施方式中,在正转时,与驱动脉冲P1连续地,从基准位置(0度)起旋转180度,在90度以上处具有稳定静止位置的作为第2脉冲的驱动脉冲P2施加至步进电机3。然后,与驱动脉冲P2连续地设置等待期间。
另外,在本实施方式中,如图16所示,等待期间也为0.5ms以上,例如为0.5~2ms。
另外,在反转时,驱动脉冲生成电路14按照0度的驱动脉冲P1、270度的驱动脉冲P2、等待期间、180度的驱动脉冲P1、90度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
另外,在上述的例子中,说明了正转时的驱动脉冲P1为90度的例子,但如图16所示,驱动脉冲P1也可以为45度。图16是示出本实施方式的驱动脉冲P1、驱动脉冲P2和等待期间的组合的图。
<变形例>
在驱动脉冲P1为45度的情况下,在正转时,驱动脉冲生成电路14也可以按照45度的驱动脉冲P1、180度的驱动脉冲P2、等待期间、225度的驱动脉冲P1、0度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
此外,在反转时,驱动脉冲生成电路14也可以按照0度的驱动脉冲P1、225度的驱动脉冲P2、等待期间、180度的驱动脉冲P1、45度的驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
这样,在变形例中,在正转时,首先,从基准位置(0度)起旋转45度,在90度以下处具有稳定静止位置的作为第1脉冲的驱动脉冲P1施加至步进电机3。在变形例中,在正转时,与驱动脉冲P1连续地,从基准位置(0度)起旋转180度,在90度以上处具有稳定静止位置的作为第2脉冲的驱动脉冲P2施加至步进电机3。然后,与驱动脉冲P2连续地设置等待期间。
综上所述,根据本实施方式,通过形成为上述的结构,与第1实施方式同样,在高电压时,利用驱动脉冲P1施加制动,能够抑制旋转力过大。此外,根据本实施方式,通过形成为上述的结构,即使在低电压时产生转子30的旋转不足,也能够利用驱动脉冲P1确保转矩。其结果,根据本实施方式,能够在不使用旋转方向检测电路等复杂系统的情况下,在较宽的电压范围内抑制失步。
<第3实施方式>
在第3实施方式中,说明将45度的第1驱动脉冲P1和90度的第2驱动脉冲P1、135度的第1驱动脉冲P2和180度的第2驱动脉冲P2以及等待期间设为1步的例子。
图17是示出本实施方式的正转时的驱动脉冲波形的图。标记g401是施加至第2线圈50B的第1端子Out1的驱动脉冲。标记g402是施加至第2线圈50B的第2端子Out2驱动脉冲。标记g403是施加至第1线圈50A的第1端子Out3的驱动脉冲。标记g404是施加至第1线圈50A的第2端子Out4的驱动脉冲。
(步骤S41)如图17所示,在时刻t31~t32的期间,驱动脉冲生成电路14将45度的第1驱动脉冲P1施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加H,对第2线圈50B的第2端子Out2施加L,对第1线圈50A的第1端子Out3和第2端子Out4施加L。
通过施加45度的第1驱动脉冲P1,如图3的标记g102所示,产生磁场,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过45度的驱动脉冲的稳定静止位置(第1角度)的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S42)接着,在时刻t32~t33的期间,驱动脉冲生成电路14将90度的第2驱动脉冲P1施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加H,对第2线圈50B的第2端子Out2施加L,对第1线圈50A的第1端子Out3施加H,对第1线圈50A的第2端子Out4施加L。通过施加90度的第2驱动脉冲P1,如图3的标记g103所示,产生磁场,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过90度的驱动脉冲的稳定静止位置(第2角度)的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S43)接着,在时刻t33~t34的期间,驱动脉冲生成电路14将135度的第1驱动脉冲P2施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1和第2端子Out2施加L,对第1线圈50A的第1端子Out3施加H,对第1线圈50A的第2端子Out4施加L。
通过施加135度的第1驱动脉冲P2,如图3的标记g104所示,产生磁场,转子30沿正方向继续旋转,旋转45度(135度(第3角度)=90+45度)以上。
(步骤S44)接着,在时刻t35~t36的期间,驱动脉冲生成电路14将180度的第2驱动脉冲P2施加至步进电机3。即,驱动脉冲生成电路14对第2线圈50B的第1端子Out1施加L,对第2线圈50B的第2端子Out2施加H,对第1线圈50A的第1端子Out3施加H,对第1线圈50A的第2端子Out4施加L。
通过施加180度的驱动脉冲P2,如图3的标记g105所示,产生磁场,转子30沿正方向继续旋转,旋转45度(180度(第4角度)=135+45度)以上。
(步骤S45)接着,在时刻t35~t36的期间,使驱动脉冲生成电路14成为等待期间的状态。
其结果,转子30在180度的角度的作为第2停止位置的无励磁状态的稳定静止位置处停止。
(步骤S46)接着,在时刻t36~t37的期间,驱动脉冲生成电路14将225度的第1驱动脉冲P1施加至步进电机3。其结果,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过225度的驱动脉冲的稳定静止位置(第1角度)的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S47)接着,在时刻t37~t38的期间,驱动脉冲生成电路14将270度的第2驱动脉冲P1施加至步进电机3。其结果,转子30沿正方向开始旋转。在转子30与驱动电压、负载的大小对应地越过270度的驱动脉冲的稳定静止位置(第2角度)的情况下,转矩起到制动作用。
(步骤S48)接着,在时刻t38~t39的期间,驱动脉冲生成电路14将315度的第1驱动脉冲P2施加至步进电机3。其结果,转子30沿正方向继续旋转,旋转45度(315度(第3角度)=270+45度)以上。
(步骤S49)接着,在时刻t39~t40的期间,驱动脉冲生成电路14施加0度的第2驱动脉冲P2。其结果,转子30沿正方向继续旋转,旋转45度(0度(第4角度)=315+45度)以上。
(步骤S50)接着,在时刻t40~t41的期间,使驱动脉冲生成电路14成为等待期间的状态。其结果,转子30在0度的角度的作为第1停止位置的无励磁状态的稳定静止位置处停止。
另外,驱动脉冲P2(第1驱动脉冲P2和第2驱动脉冲P2)的施加时间(能量)大于驱动脉冲P1(第1驱动脉冲P1和第2驱动脉冲P1)的施加时间(能量)。
图18是示出本实施方式的驱动脉冲P1、驱动脉冲P2和等待期间的组合的图。
如图17和图18所示,在正转时,驱动脉冲生成电路14按照45度的第1驱动脉冲P1、90度的第2驱动脉冲P1、135度的第1驱动脉冲P2、180度的第2驱动脉冲P2、等待期间、225度的第1驱动脉冲P1、270度的第2驱动脉冲P1、315度的第1驱动脉冲P2、0度的第2驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
此外,如图18所示,等待期间为0.5ms以上,例如为0.5~2ms。
另外,在反转时,驱动脉冲生成电路14按照0度的第1驱动脉冲P1、315度的第2驱动脉冲P1、270度的第1驱动脉冲P2、225度的第2驱动脉冲P2、等待期间、180度的第1驱动脉冲P1、135度的第2驱动脉冲P1、90度的第1驱动脉冲P2、45度的第2驱动脉冲P2、等待期间的顺序施加驱动脉冲。
这样,在本实施方式中,在正转时,首先,从基准位置(0度)起旋转45度(第1角度),在90度以下处具有稳定静止位置的第1驱动脉冲P1施加至步进电机3。接着,在本实施方式中,与第1驱动脉冲P1连续地,从基准位置(0度)起旋转90度(第2角度),在90度以下处具有稳定静止位置的第2驱动脉冲P1施加至步进电机3。接着,在本实施方式中,与第2驱动脉冲P1连续地,从基准位置(0度)起旋转135度(第3角度),在90度以上处具有稳定静止位置的第1驱动脉冲P2施加至步进电机3。接着,在本实施方式中,与第1驱动脉冲P2连续地,从基准位置(0度)起旋转180度(第4角度),在90度以上处具有稳定静止位置的第2驱动脉冲P2施加至步进电机3。然后,与驱动脉冲P2连续地设置等待期间。
综上所述,根据本实施方式,由连续的45度的第1驱动脉冲P1和90度的第2驱动脉冲P1构成驱动脉冲P1。而且,由连续的135度的第1驱动脉冲P2和180度的第2驱动脉冲P2构成驱动脉冲P2。
通过形成为上述的结构,与第1实施方式同样,在高电压时,利用驱动脉冲P1施加制动,能够抑制旋转力过大。此外,根据本实施方式,通过形成为上述的结构,即使在低电压时产生转子30的旋转不足,也能够利用驱动脉冲P1确保转矩。其结果,根据本实施方式,能够在不使用旋转方向检测电路等复杂系统的情况下,在较宽的电压范围内抑制失步。
并且,在本实施方式中,由于将驱动脉冲P1和P2分为2个,所以能够进一步获得可抑制转矩的变动并可减少旋转时的振动和噪声的效果。
<驱动电压、驱动脉冲P1与驱动脉冲P2之比>
接着,使用图19和图20说明驱动电压、驱动脉冲P1与驱动脉冲P2之比。
图19是示出驱动脉冲P1与驱动脉冲P2之比和最大工作电压的关系、以及驱动脉冲P1与驱动脉冲P2之比和最低工作电压的关系的图。在图19中,横轴表示驱动脉冲P1与驱动脉冲P2之比(P1/P2),纵轴表示工作电压[V]。
标记g501表示最大工作电压处的P1/P2和工作电压的关系。标记g502表示最低工作电压处的P1/P2和工作电压的关系。标记g503表示与在最大工作电压时进行稳定动作的范围(P1/P2从33%到50%的范围)内的标记g501所示的关系近似的直线。
标记g511表示制动不足区域。标记g512表示动作范围。标记g513表示反极性时反转区域。另外,反极性时反转区域表示产生在反极性时转子会反转的动作的区域。
图20是示出驱动脉冲P1比率、驱动脉冲P2比率、P1/P2、最大工作电压、最低工作电压、最大工作电压与最低工作电压之差的图。
如图19和图20所示,当驱动脉冲P1为驱动脉冲P2的1/5(20%)以下时,高电压(最大工作电压)时的制动效果下降,动作范围缩小。因此,在第1实施方式~第3实施方式中,为了应对较宽的电压范围,将驱动脉冲P1优选设为驱动脉冲P2的1/5(20%)以上。另外,本发明人通过实验对制动效果进行了确认。
此外,如图19和图20所示,当驱动脉冲P1为驱动脉冲P2的1/2(50%)以上时,在反极性时进行反转的区域增加。因此,在第1实施方式~第3实施方式中,为了应对较宽的电压范围,将驱动脉冲P1优选设为驱动脉冲P2的1/2(50%)以下。
这样,在第1实施方式~第3实施方式中,输入到步进电机3的输入能量设定为驱动脉冲P2>驱动脉冲P1。
而且,关于向该步进电机3的输入能量,基于控制电路13的控制,由驱动脉冲生成电路14利用施加时间来调整。
或者,关于向步进电机3的输入能量,也可以基于控制电路13的控制,由驱动脉冲生成电路14利用基于PWM(Pulse Width Modulation;脉冲宽度调制)的驱动脉冲的占空比来调整。
或者,关于向步进电机3的输入能量,还可以基于控制电路13的控制,由驱动脉冲生成电路14利用电压的大小来调整。
另外,还可以组合实施上述的第1实施方式~第3实施方式。例如,也可以通过第1实施方式的方法控制正转,通过第2实施方式的方法控制反转。
另外,也可以通过将用于实现本发明的控制部2的全部或者一部分功能的程序记录到计算机可读取的记录介质中,并将将记录在该记录介质中的程序读入到计算机系统并执行,进行由控制部2进行的全部或者一部分处理。另外,假设此处所说的“计算机系统”包含OS和周边设备等硬件。此外,“计算机系统”还包含具有主页提供环境(或显示环境)的WWW系统。另外,所谓“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质或者内置于计算机系统中的硬盘等存储装置。此外,所谓“计算机可读取的记录介质”还包含在一定时间内保持程序的介质,比如经由互联网等网络或电话线路等通信线路发送了程序时的作为服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器(RAM)。
此外,上述程序可以从将该程序存储到存储装置等中的计算机系统经由传输介质或通过传输介质中的传输波传输到其他计算机系统。这里,传输程序的“传输介质”是如互联网等网络(通信网)或电话线路等通信线路(通信线)那样具有传输信息的功能的介质。此外,上述程序也可以是用于实现上述功能的一部分的程序。并且,还可以是能够通过与已经在计算机系统中记录有上述功能的程序的组合来实现的程序、即所谓的差分文件(差分程序)。
以上,使用实施方式对用于实施本发明的方式进行了说明,但本发明完全不限定于这样的实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形和置换。