JP2827893B2 - ステップモータの駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種制御機器等にお
いて制御対象を駆動するアクチュエータ等を駆動するた
めに用いられるステップモータの駆動制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ステップモータは、各種制御機器におい
てアクチュエータを駆動するための駆動源として多く使
用され、マイクロプロセッサ等において求められた目標
位置にアクチュエータを駆動するために用いられる。具
体的には、求められた目標位置と現在位置との差に基づ
いて算出された出力データを出力レジスタ等に格納し、
所定の出力タイミングにおいてこの出力レジスタの値を
読み出して、ステップモータの駆動指令を出力する。

【０００３】ここで、この様なステップモータの駆動回
路において、電源電圧が正常に保たれていれば特に問題
のないものであるが、この電源電圧がステップモータの
最低作動電圧以下に低下した場合には、マイクロプロセ
ッサから正常に駆動指令が出力されていてもステップモ
ータは駆動されず、したがってステップモータが目標位
置まで動作されないような状態が生ずる。例えば、タイ
マー割り込みによってサンプリングしてステップモータ
を駆動している場合、ステップモータが前回の割り込み
と今回の割り込みの間に、電源電圧がステップモータの
最低作動電圧以下に低下すると、ステップモータが前回
の出力時より１ステップ動作したか否かがわからない。

【０００４】この様な問題に対処するため、ステップモ
ータの電源電圧は常時監視されるものであるが、例えば
電源電圧がステップモータの最低作動電圧以下に低下す
る周期と、マイクロプロセッサにおけるサンプリング周
期とが同期して、このサンプリングタイミングの時点に
おいて正常電圧であり、サンプリングタイミングの間で
電源電圧の低下があって場合には、この電源電圧の低下
を検出することができない。

【０００５】この様な場合を想定してサンプリング周期
を短くすることが考えられるが、やはり電源電圧の変動
がこの短いサンプリング周期に同期した場合には、この
電源電圧の低下を検出することができない。その他、外
部割り込みによって電源電圧を監視する処理を行わせる
ことが考えられるが、外部割り込みが頻繁に生ずること
によって他のタスク処理に対して影響が出る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、ステップモータを制御する
マイクロプロセッサのサンプリング周期に同期する状態
で電源電圧の低下が生じた場合においても、これを確実
に検知してステップモータの制御に対応することがで
き、信頼性の高いステップモータの位置制御が可能とさ
れるようにしたステップモータの駆動制御装置を提供し
ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るステップ
モータの駆動制御装置は、電源電圧を監視して、ステッ
プモータの作動電圧以下までの電圧低下を検出すると共
に、電源電圧低下検出手段で特定されるサンプリング周
期毎に、このサンプリング周期内での前記電圧低下の発
生を検出し、電圧降下の発生が検出されない状態で、出
力データメモリの値に基づいて前記ステップモータを駆
動するもので、前記ステップモータの目標位置と現在位
置との差に基づいて得られる回転データを前記出力デー
タメモリに設定する。そして、前記電源電圧低下検出手
段で前記サンプリング周期内での電圧低下を検出した状
態で、前記出力データメモリの値を前記ステップモータ
制御出力として再出力する再出力制御手段を備える。

【０００８】

【作用】この様に構成されるステップモータの駆動制御
装置にあっては、電源電圧の正常状態においては、求め
られたステップモータの目標位置データと現在の位置デ
ータとの差に基づいて回転データが得られ、この回転デ
ータが出力データメモリに格納され、サンプリング周期
においてこの出力データメモリの値がステップモータの
制御指令として出力される。しかし、このサンプリング
周期の間に電源電圧がステップモータの最低作動電圧以
下に低下すると、制御指令に基づいてステップモータが
実際に動作されたか否かが判然とせず、ステップモータ
が１ステップ動作されていない場合もある。したがっ
て、このままステップモータの制御動作を継続すると、
電源電圧の低下時にステップモータが動作されていない
場合には、それが誤差分として残るようになって、精度
並びに信頼性の高い制御が行われない。しかし、電源電
圧低下検出手段によって電源電圧の低下が検出された場
合、そのサンプリング周期におけるステップモータ制御
出力を停止し、即ち前回のサンプリングタイミングで計
算された出力データメモリ値を出力ポートに書き込んで
出力することを停止し、前回の出力データモメリの値を
再出力する、即ち、前回のポートの値をそのまま出力す
ることによって、電源電圧の低下を検出する以前の状態
に戻り、精度の高いステップモータの駆動制御が再開さ
れて、信頼性の高い制御結果が得られる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１はその構成を示すもので、バッテリ等の
電源11は定電圧電源回路12に供給され、この定電圧電源
回路12で得られた定電圧によって、マイクロプロセッサ
13が駆動される。そして、このマイクロプロセッサ13か
らの指令に基づき、負荷であるステップモータ14が電源
11によって駆動制御される。

【００１０】また、電源11の電圧は、降下電圧検出手段
である電源電圧監視回路15において監視されているもの
で、電源11の電圧がステップモータ14の最低作動電圧以
下、例えば９．５Ｖ以下に低下した状態を検出し、この
電圧低下に伴う電圧の立上がりエッジに対応してマイク
ロプロセッサ10に内蔵されるエッジカウンタ101 を計数
歩進する。このエッジカウンタ101 においては、電源電
圧の立ち下がりエッジを計数するようにしてもよい。

【００１１】すなわち、マイクロプロセッサ13において
は、電源電圧低下検出手段であるエッジカウンタ131 に
入力される電源電圧の低下に伴う信号の計数値によっ
て、所定のサンプリング周期内に電源電圧の低下の存在
を検知し（ステップ101 ）、この電源電圧の低下が検知
されたときに、マイクロプロセッサにおける処理を変更
し、この電源電圧の低下を検出した時点におけるマイク
ロプロセッサ13からステップモータ14に与えられる出力
が停止されるようにする。そして、前回の処理における
出力パターン即ち出力ポートレジスタの値が再出力さ
れ、電源電圧の低下によってステップモータ14が１ステ
ップ駆動されなかった場合に対処できる制御が行われる
ようにする。ただし、かかる処埋において前回出力パタ
ーンを出力するのは、電源電圧が復帰している場合に限
るもので、電源電圧が復帰していない場合には次の割り
込みまで継続して出力を禁止する。

【００１２】ここで、バッテリ等による電源11からマイ
クロプロセッサ13およびステップモータ14に与えられる
電圧が、このステップモータ14の最低作動電圧以下に低
下する要因は、例えば電源11を構成するバッテリの端子
の緩みや、バッテリとステップモータ14の間のコネクタ
の接触不良、さらにエンジンを搭載した車両に搭載され
ているステップモータの場合には、エンジンの起動に際
してのスタータの起動時が主として考えられる。

【００１３】図２はマイクロプロセッサ13における処理
の流れを示すもので、タイマー割り込みは３．３msec毎
に実行される。まず電源電圧監視回路15においては、電
源11の電圧とステップモータ14の最低作動電圧とを比較
するコンパレータ回路を含み構成され、電源11からの電
圧が最低作動電圧より低下したときにローレベルを出力
し、最低動作電圧より電源11の電圧が高い状態でハイレ
ベルを出力するように構成され、そのローレベルへの立
ち下がり、もしくはハイレベルへの立上がりエッジがマ
イクロプロセッサ13のエッジカウンタ131 で計数され
る。

【００１４】したがってこの処理の流れにおいて、まず
ステップ101 で例えば電源電圧監視回路15からの検出信
号の立上がりを計数するエッジカウンタ131 の計数値を
監視し、その計数値が“０”であるか否かを判定する。
すなわち、前回の処理のサンプリングタイミングから今
回の処理のサンプリングタイミングまでの間に、電源11
の電圧が最低作動電圧以下に低下していれば、その低下
回数がエッジカウンタ131 で計数されているものであ
り、その計数値“０”であれば、電源11の電圧が正常で
あったことを意味する。

【００１５】ステップ101 でエッジカウンタ131 の計数
値が“０”で電源電圧が正常であったことが判定された
場合には、ステップ102 に進んで現在の電源11の電圧が
正常であるか否かを判定する。ステップ101 および102
でサンプリング周期の間さらに現在において電源11の電
圧が正常に保たれていたと判定されたならば、ステップ
103 以降に進んで正常時のステップモータ14の制御処理
が実行される。

【００１６】ステップ103 では前回の割り込み処理にお
いて求められた出力データ値を格納した出力データメモ
リの値を出力ポートレジスタに書き込み、前回割り込み
で算出された出力データ値をポート出力する。

【００１７】ステップ104 では目標位置カウンタの値と
現在の位置カウンタの値とを比較して、その差の方向を
求めるもので、その差の値が“＞０”である場合にはス
テップ105 に進んで左回転データを出力データメモリに
入れ、逆に“＜０”のときにはステップ106 に進んで右
回転データを出力デーメモリに格納する。そして、ステ
ップ107 および108 において、現在位置カウンタの値を
それぞれ“−１”および“＋１”してリターン処理す
る。ステップ104 で差の値が“０”であると判定された
ときは、ステップ109 でストップデータを出力データメ
モリに格納してリターンする。

【００１８】ステップ101 で立上がりエッジ検出カウン
タの計数値が“０”ではないと判定されたときには、ス
テップ110 に進んでこのエッジカウンタをクリアする。
すなわち、ステップ101 で前回の割り込みから今回の割
り込みまでの間に、電源電圧がステップモータ14の最低
作動電圧以下に少なくとも１回以上低下したことが検出
されたもので、今回の割り込みに際してこのエッジカウ
ンタを初期状態に戻して次回の割り込みまでの電源電圧
の低下の監視が実行できるように準備する。

【００１９】このステップ110 でエッジカウンタがクリ
アされた後、およびステップ102 で現在の電源電圧が低
下していて正常ではないと判定されたときは、ステップ
111に進んで出力を全て停止する。

【００２０】すなわち、前述したように電源電圧がステ
ップモータの最低駆動電圧以下に低下した場合には、マ
イクロプロセッサから正常に駆動指令が出力されていて
もステップモータは駆動されず、したがってステップモ
ータが前回の出力時より１ステップ動作したか否かがわ
からない。この様な状態で新たな指令によってステップ
モータが駆動されると、このステップモータの位置はマ
イクロプロセッサで認知している位置とずれるようにな
り、したがって正常な位置制御を継続させることはでき
ない。このため、電源電圧の低下が認知された状態で新
たな指令によってステップモータが作動されないように
している。

【００２１】ステップ112 では出力ポートレジスタのデ
ータパターンと、現在の位置カウンタの下位２ビットを
比較する。そして、その両者が一致していればそのまま
リターンし、下位２ビットが１ビット大きいと判定され
た場合にはステップ113 に進んで現在位置カウンタを
“−１”する補正を行う。また、下位ビットが１ビット
小さいと判定されたときは、ステップ114 に進んで現在
位置カウンタを“＋１”する補正を行う。そして、ステ
ップ113 および114 の補正処理が終了したならばリター
ンするもので、前回の割り込み処理における出力パター
ンが再出力されるようになる。

【００２２】このステップ112 〜114 の処理を行うこと
によって、電源電圧が低下しステップモータの最低作動
電圧以下となったとしても、マイクロプロセッサが持っ
ている現在位置カウンタの値と、実際のステップモータ
の現在位置とのずれが補正されて、それ以降のステップ
モータの駆動制御の位置精度が信頼性を持って向上され
る。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係るステップモ
ータの駆動制御装置によれば、例えば車両搭載機器に使
用されて電源電圧の不安定要素が大きいような場合にお
いて、各種制御対象を駆動するアクチュエータの駆動源
として使用されるステップモータの位置制御が高精度に
且つ信頼性を持って実行されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るステップモータの駆
動制御装置を説明するための構成図。

【図２】上記実施例におけるマイクロプロセッサの処理
の流れを説明するフローチャート。

【符号の説明】

11…電源（バッテリ）、12…定電圧電源、13…マイクロ
プロセッサ、14…ステップモータ、15…電源電圧監視回
路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源電圧を監視して、ステップモータの
   作動電圧以下までの電圧低下を検出する降下電圧検出手
   段と、 特定されるサンプリングタイミング毎に、このサンプリ
   ングタイミング直前のサンプリング周期内での前記電圧
   低下の発生を検出する電源電圧低下検出手段と、 前記電圧降下の発生が検出されない場合は、出力データ
   メモリの値に基づいて前記ステップモータを駆動するモ
   ータ駆動手段と、 前記ステップモータの目標位置と現在位置との差に基づ
   いて得られる回転データを前記出力データメモリに設定
   するデータ設定手段と、 前記電源電圧低下検出手段で前記サンプリング周期内で
   の電圧低下を検出した場合は、前記モータ駆動手段は今
   回のサンプリングタイミング時の出力データメモリの値
   に関わらず前回のサンプリングタイミング時におけるモ
   ータを駆動するステップモータ制御出力を、再出力する
   再出力制御手段とを具備し、さらに、前記電源電圧低下検出手段で前記サンプリング
   周期内での電圧低下を検出した場合は、そのときの出力
   ポートレジスタに設定された出力データメモリの値と、
   前記ステップモータの現在位置データとを比較し、その
   比較結果に基づいて前記現在位置の値が補正されるよう
   にし たことを特徴とするステップモータの駆動制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記電源電圧低下検出手段は、電源電圧
   の前記ステップモータの作動電圧以下までの電圧低下に
   対応した電圧の立上がりもしくは立ち下がりエッジを検
   出し、これを計数するカウンタによって構成されるよう
   にした請求項１記載のステップモータの駆動制御装置。