JP4681955B2 - Method and apparatus for detecting initial excitation phase of stepper motor - Google Patents
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Description
本発明は、ステッパモータにより回転駆動される被駆動部材の逆方向への回転がストッパによって強制的に停止される停止位置において、ステッパモータのロータが安定状態となる初期励磁相を、検出する方法とその装置に関する。 The present invention is a method for detecting an initial excitation phase in which a rotor of a stepper motor is in a stable state at a stop position where the rotation of a driven member rotated by the stepper motor is forcibly stopped by a stopper. And the device.
車速を表示するスピードメータやエンジンの回転数を表示するタコメータ等の車載メータには、指示精度や価格的な理由で近年ステッパモータが多用されている。 In-vehicle meters such as a speedometer that displays the vehicle speed and a tachometer that displays the number of revolutions of the engine, stepper motors have been frequently used in recent years for indication accuracy and price reasons.
しかしながら、このようなステッパモータを用いた車載メータを搭載する車両においては、車両の振動やノイズ等により発生した誤った駆動信号等により、ステッパモータの回転に連動する指針の本来移動すべき移動量と実際の移動量との間に差異が生じてしまう場合がある。 However, in a vehicle equipped with an in-vehicle meter using such a stepper motor, the amount of movement of the pointer that is linked to the rotation of the stepper motor due to an erroneous drive signal generated due to vibration or noise of the vehicle, etc. And there may be a difference between the actual movement amount.
そこで、このようなステッパモータを用いた車載メータでは、たとえば、イグニッションスイッチのオンのタイミングで、指針やその回転駆動機構中の部材を指針の逆方向（指示する目盛り箇所の値が減る方向）に回転させているときにストッパに当接させて、指針をストッパで定められるゼロ位置に戻す初期化処理が行われている。 Therefore, in an in-vehicle meter using such a stepper motor, for example, when the ignition switch is turned on, the pointer and the member in the rotational drive mechanism are moved in the direction opposite to the pointer (the direction in which the value of the indicated scale point decreases). An initialization process is performed in which the pointer is brought into contact with the stopper during rotation to return the pointer to the zero position determined by the stopper.
この初期化処理に際しては、指針やその回転駆動機構中の部材がストッパに当接した後にも引き続きこれらを指針の逆方向に回転させ続けるように励磁相を変化させると、やがて到来する励磁相がストッパの位置から見て指針の正方向（指示する目盛り箇所の値が増える方向）に１８０度未満となって、その励磁相からロータに及ぼされる磁力がロータの逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになることに起因して、指針やその回転駆動機構中の部材が瞬時的に反転することが知られている。 In this initialization process, if the excitation phase is changed so that the pointer and the member in the rotational drive mechanism continue to rotate in the opposite direction of the pointer even after the pointer contacts the stopper, the excitation phase that will eventually come When viewed from the stopper position, it becomes less than 180 degrees in the positive direction of the pointer (in which the value of the indicated scale point increases), and the magnetic force exerted on the rotor from the excitation phase is more in the forward rotation direction than in the reverse rotation direction of the rotor. It is known that the pointer and the member in the rotational drive mechanism are instantaneously reversed due to the increase in the direction.
そのため、指針やその回転駆動機構中の部材のストッパへの当接は、その後の励磁相の変化によってそれらが反転しないうちに見つけることが重要となる。 Therefore, it is important to find the contact of the pointer or the member in the rotation drive mechanism with the stopper before the pointer is reversed due to the change of the excitation phase thereafter.
そこで従来は、ステッパモータの励磁相がステッパモータのロータ乃至指針の回転位置を間接的に表すことに注目し、指針やその回転駆動機構中の部材がストッパに当接した時点でロータが安定状態となる初期励磁相を予め把握しておくようにして、ステッパモータの励磁相がその初期励磁相に達したならば、指針やその回転駆動機構中の部材が反転しないうちに、これらを指針の逆方向に回転させ続けるための励磁相の変化を停止するようにしている。 Therefore, in the past, attention was paid to the fact that the excitation phase of the stepper motor indirectly represents the rotational position of the rotor or pointer of the stepper motor, and the rotor is in a stable state when the pointer or a member in its rotational drive mechanism contacts the stopper. If the excitation phase of the stepper motor reaches the initial excitation phase, the pointer and the members in the rotary drive mechanism are not reversed before they are reversed. The change of the excitation phase for continuing to rotate in the reverse direction is stopped.
ところで、ステッパモータの励磁相が初期励磁相に達したことは、従来、ロータの隣接する２つの磁極と等しい間隔をおいて配置した２つの磁電変換素子（ホール素子等）の出力パターンの変化から検出したり（例えば、特許文献１）、あるいは、フルステップ駆動やハーフステップ駆動のステッパモータの非励磁コイルに、ロータの回転を表す誘導起電力が発生しているかどうかによって検出している（例えば、特許文献２）。
しかしながら、磁電変換素子を用いるものでは、コストアップを招く要因となる他、ロータに近接して配置する必要等から来る設置箇所の制約による機構の複雑化やその回避に伴う信頼性の低下という不具合があり、また、非励磁コイルにおける誘導起電力の発生の有無による検出は、フルステップ駆動時のみに検出タイミングが限られることから、初期励磁相を１相励磁のピッチ角でしか特定できず、マイクロステップ駆動によるステッパモータの初期励磁相を検出する手法としては充分なものと言い難かった。 However, in the case of using a magnetoelectric conversion element, in addition to causing a cost increase, there is a problem that the mechanism is complicated due to the necessity of being placed close to the rotor or the like, and the reliability is lowered due to the avoidance thereof. In addition, the detection based on the presence or absence of the induced electromotive force in the non-excitation coil has a detection timing limited only at the time of full-step driving, so the initial excitation phase can be specified only by the pitch angle of one-phase excitation, It was difficult to say that it was sufficient as a method for detecting the initial excitation phase of a stepper motor by microstep drive.
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、磁電変換素子のようなコストアップや機構の複雑化を招く素子を用いることなく、１相励磁のピッチ角よりも細かいピッチ角でステッパモータの初期励磁相を検出することができる方法と、その方法を実施する際に用いて好適な装置とを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pitch angle smaller than the pitch angle of one-phase excitation without using an element that causes cost increase and complicated mechanism such as a magnetoelectric conversion element. It is an object of the present invention to provide a method capable of detecting the initial excitation phase of a stepper motor and a device suitable for use in carrying out the method.
前記目的を達成する請求項１及び請求項２に記載した本発明は、ステッパモータの初期励磁相検出方法に関するものであり、請求項３及び請求項４に記載した本発明は、ステッパモータの初期励磁相検出装置に関するものである。
The present invention described in
そして、請求項１に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出方法は、フルステップ駆動の１ステップをｍ×ｎ分割（ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数）したマイクロステップで駆動されるステッパモータにより回転駆動される被駆動部材の、逆方向への回転がストッパによって強制的に停止される停止位置において、前記ステッパモータのロータが安定状態となる初期励磁相を、前記フルステップ駆動時の前記ステッパモータの非励磁コイルにおける誘導起電力のパターンから判定される前記ロータの回転の有無に基づいて検出するステッパモータの初期励磁相検出方法において、前記被駆動部材を逆方向に回転させる逆回転方向に前記ロータを回転させる前記ステッパモータのフルステップ駆動を、前記ロータが回転していないと判定される第１の励磁相が到来するまで行う第１の工程と、１８０度から前記ステッパモータのフルステップ駆動のステップ角の２つ分を差し引いた角度分、前記第１の励磁相から前記ロータの逆回転方向にシフトした第２の励磁相から、さらに、前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトした、第３の励磁相に到達するまで、前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータをマイクロステップ駆動する第２の工程と、前記被駆動部材を正方向に回転させる前記ロータの正回転方向に、前記ステッパモータのフルステップ駆動の１ステップ分、前記第１の励磁相からシフトした第４の励磁相と、前記第３の励磁相との間の任意の励磁相間で、前記ロータの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータをフルステップ駆動させ、該フルステップ駆動中における前記ロータの回転の有無を判定する第３の工程と、前記第３の工程において前記ロータが回転していると判定された際には、前記第３の励磁相から１８０度シフトした第５の励磁相を、前記初期励磁相として決定し記憶手段に記憶させる第４の工程とを備え、前記第３の工程において前記ロータが回転していないと判定された際には、前記第３の工程において前記ロータが回転していると判定されるまで、前記第３の励磁相を前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトさせて、前記第２の工程と前記第３の工程とを繰り返し行うようにしたことを特徴とする。 The method for detecting the initial excitation phase of the stepper motor according to the first aspect of the present invention is a microstep in which one step of full-step driving is divided into m × n (m is an integer of 1 or more and n is an integer of 2 or more). An initial excitation phase in which the rotor of the stepper motor is in a stable state at a stop position where the rotation of the driven member rotated by the stepper motor driven by In a stepper motor initial excitation phase detection method for detecting based on the presence or absence of rotation of the rotor determined from a pattern of induced electromotive force in a non-excitation coil of the stepper motor during full step driving, the driven member is moved in the reverse direction When the stepper motor is rotated in the reverse rotation direction, the stepper motor is rotated at full step. A first step performed until the first excitation phase that is determined to be determined, and an angle obtained by subtracting two step angles of the full step drive of the stepper motor from 180 degrees, from the first excitation phase From the second excitation phase shifted in the reverse rotation direction of the rotor to the third excitation phase shifted by m steps of microstep drive of the stepper motor in the reverse rotation direction of the rotor until the third excitation phase is reached. A second step of microstep driving the stepper motor in the reverse rotation direction of the rotor, and one step of full step driving of the stepper motor in the forward rotation direction of the rotor for rotating the driven member in the forward direction; Between the fourth excitation phase shifted from the first excitation phase and the arbitrary excitation phase between the third excitation phase and the forward rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor. When the stepper motor is driven in a full step, the third step of determining whether the rotor is rotating during the full step drive, and when it is determined in the third step that the rotor is rotating And a fourth step of determining a fifth excitation phase shifted by 180 degrees from the third excitation phase as the initial excitation phase and storing it in a storage means, wherein the rotor rotates in the third step. If it is determined that the rotor is not rotating in the third step, the stepping motor is driven by microstepping in the reverse direction of the rotor until the third excitation phase is determined to be rotating. The second step and the third step are repeated by shifting by m steps.
また、請求項２に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出方法は、請求項１に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出方法において、前記第３の工程が、前記第３の励磁相から前記第１の励磁相まで、前記ステッパモータを前記ロータの正回転方向にマイクロステップ駆動させる第１の部分工程と、前記第１の励磁相と前記第４の励磁相との間で、前記ロータの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータをフルステップ駆動させ、該フルステップ駆動中における前記ロータの回転の有無を判定する第２の部分工程とを備えているようにした。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for detecting an initial excitation phase of a stepper motor according to the present invention, wherein the third step includes the third step of detecting the initial excitation phase of the stepper motor according to the first aspect of the present invention. Between the first excitation phase and the first excitation phase, between the first excitation phase and the fourth excitation phase, the first partial step of microstep driving the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor The stepper motor is driven in a full step direction in the forward rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor, and a second partial process for determining whether or not the rotor is rotating during the full step drive is provided. .
さらに、請求項３に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出装置は、図１の基本構成図に示すように、フルステップ駆動の１ステップをｍ×ｎ分割（ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数）したマイクロステップで駆動されるステッパモータ１により回転駆動される被駆動部材２の、逆方向への回転がストッパ５によって強制的に停止される停止位置において、前記ステッパモータ１のロータ１ｂが安定状態となる初期励磁相を、前記フルステップ駆動時の前記ステッパモータ１の非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力のパターンから判定される前記ロータ１ｂの回転の有無に基づいて検出するステッパモータの初期励磁相検出装置において、前記ステッパモータ１のフルステップ駆動中に、前記ロータ１ｂの回転の有無を判定するロータ回転有無判定手段４１Ａと、前記被駆動部材２を逆方向に回転させる逆回転方向に前記ステッパモータ１のロータ１ｂを回転させる該ステッパモータ１のフルステップ駆動を、前記ロータ回転有無判定手段４１Ａにより前記ロータ１ｂが回転していないと判定される第１の励磁相が到来するまで行わせる第１の励磁手段４１Ｂと、１８０度から前記ステッパモータ１のフルステップ駆動のステップ角の２つ分を差し引いた角度分、前記第１の励磁相から前記ロータ１ｂの逆回転方向にシフトした第２の励磁相から、さらに、前記ロータ１ｂの逆回転方向に前記ステッパモータ１のマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトした、第３の励磁相に到達するまで、前記ロータ１ｂの逆回転方向に前記ステッパモータ１をマイクロステップ駆動させる第２の励磁手段４１Ｃと、前記被駆動部材２を正方向に回転させる前記ロータ１ｂの正回転方向に、前記ステッパモータ１のフルステップ駆動の１ステップ分、前記第１の励磁相からシフトした第４の励磁相と、前記第３の励磁相との間の任意の励磁相間で、前記ロータ１ｂの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータ１をフルステップ駆動させる第３の励磁手段４１Ｄと、前記第３の励磁手段４１Ｄによる前記ステッパモータ１のフルステップ駆動中に、前記ロータ１ｂが回転していると前記ロータ回転有無判定手段４１Ａが判定した時に、前記第３の励磁相から１８０度シフトした第５の励磁相を、前記初期励磁相として決定し記憶手段４１Ｆに記憶させる初期励磁相決定手段４１Ｅとを備え、前記第３の励磁手段４１Ｄによる前記ステッパモータ１のフルステップ駆動中に、前記ロータ１ｂが回転していないと前記ロータ回転有無判定手段４１Ａが判定した時には、前記第３の励磁相を前記ロータ１ｂの逆回転方向に前記ステッパモータ１のマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトさせて、前記第２の励磁手段４１Ｃと前記第３の励磁手段４１Ｄとが前記ステッパモータ１を再駆動させ、前記ロータ回転有無判定手段４１Ａが前記ロータ１ｂの回転の有無を再判定することを特徴とする。
Further, in the stepper motor initial excitation phase detecting device according to the third aspect of the present invention, as shown in the basic configuration diagram of FIG. 1, one step of full-step driving is divided into m × n (m is an integer of 1 or more). , N is an integer of 2 or more) At the stop position where the driven
また、請求項４に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出装置は、請求項３に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出装置において、前記第３の励磁手段４１Ｄが、前記第３の励磁相から前記第１の励磁相まで、前記ステッパモータ１を前記ロータ１ｂの正回転方向にマイクロステップ駆動させる第１の部分励磁手段４１Ｄａと、前記第１の励磁相と前記第４の励磁相との間で、前記ロータ１ｂの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータ１をフルステップ駆動させる第２の部分励磁手段４１Ｄｂとを備えている構成とした。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an initial excitation phase detection device for a stepper motor according to the present invention, wherein the third excitation means 41D includes the third excitation means 41D. From the third excitation phase to the first excitation phase, the first partial excitation means 41Da for microstep driving the
請求項１に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出方法と、請求項３に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出装置によれば、第１の励磁相が到来するとステッパモータのロータが回転しなくなるということは、第１の励磁相よりもステッパモータのフルステップ駆動の１ステップ分ロータの正回転方向にシフトした第４の励磁相と、この第４の励磁相よりもさらにステッパモータのフルステップ駆動の１ステップ分ロータの正回転方向にシフトした励磁相との間に、被駆動部材の逆方向への回転がストッパにより強制的に停止される強制停止ポイントが存在することになる。
According to the stepper motor initial excitation phase detection method of the present invention described in
そして、第４の励磁相よりもロータの正回転方向にステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトした励磁相と、さらにロータの正回転方向にステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトした隣の励磁相との間に、強制停止ポイントが存在する場合には、第２の励磁相からステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分ロータの逆回転方向にシフトした第３の励磁相まで、ロータの逆回転方向にステッパモータのマイクロステップ駆動を行うと、それまでロータの正回転方向よりも逆回転方向の方が近かった励磁相が、反対に、ロータの逆回転方向よりも正回転方向の方が近くなり、励磁相からロータに及ぼされる磁力が逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになって、ロータ乃至被駆動部材が反転する。 Then, an excitation phase shifted by m steps of microstep driving of the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor from the fourth excitation phase and further shifted by m steps of microstep driving of the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor. If there is a forced stop point between the adjacent excitation phases, from the second excitation phase to the third excitation phase shifted in the reverse rotation direction of the rotor by m steps of microstep drive of the stepper motor, When the stepper motor micro-step drive is performed in the reverse rotation direction of the rotor, the excitation phase that has been closer to the reverse rotation direction than the normal rotation direction of the rotor until now is opposite to the normal rotation direction than the reverse rotation direction of the rotor. So that the magnetic force exerted on the rotor from the excitation phase is higher in the forward rotation direction than in the reverse rotation direction, so that the rotor or driven part But it reversed.
そこで、第１の励磁相が到来するまでロータの逆回転方向にステッパモータをフルステップ駆動した後、第３の励磁相の位置をロータの逆回転方向にステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分ずつシフトさせながら、第３の励磁相に到達するまでロータの逆回転方向にステッパモータをマイクロステップ駆動し、その後、第３の励磁相と第４の励磁相との間でステッパモータのフルステップ駆動とロータの回転の有無の検出とを行って、ロータ乃至被駆動部材が反転後にしか回転できない励磁相領域でロータ乃至被駆動部材が実際に回転したかどうか繰り返し確認することによって、ロータ乃至被駆動部材がどの励磁相において反転したかが特定される。 Therefore, after the stepper motor is driven in a full step direction in the reverse rotation direction of the rotor until the first excitation phase arrives, the position of the third excitation phase is set to m steps of the micro step drive of the stepper motor in the reverse rotation direction of the rotor. The stepper motor is micro-step driven in the reverse rotation direction of the rotor until the third excitation phase is reached while shifting each step, and then the full stepper motor is stepped between the third excitation phase and the fourth excitation phase. By detecting the presence or absence of rotation of the rotor and the rotor and repeatedly checking whether the rotor or driven member actually rotates in the excitation phase region where the rotor or driven member can only rotate after reversal, It is specified in which excitation phase the driving member is inverted.
このため、コストの増加要因となり、かつ、ロータに近接して配置する必要等から来る設置箇所の制約による機構の複雑化やその回避に伴う信頼性の低下を招く磁電変換素子のような別素子を用いることなく、ステッパモータのフルステップ駆動中にしか行えない非励磁コイルの誘導起電力のパターンに基づくロータの回転の有無判定機能のみによって、フルステップ駆動の１ステップ分よりもステップ角の小さいマイクロステップ駆動のｍステップ単位で、被駆動部材の逆方向回転の強制停止ポイント、ひいては、その強制停止ポイントでロータが安定状態となる初期励磁相を検出することができる。 For this reason, another element such as a magnetoelectric conversion element that causes an increase in cost and causes a reduction in reliability due to complicated mechanism due to the restriction of the installation location that comes from the necessity to arrange it close to the rotor, etc. The step angle is smaller than that of one step of full-step drive only by the function of determining whether or not the rotor is rotating based on the induced electromotive force pattern of the non-excited coil that can be performed only during full-step drive of the stepper motor. The forced stop point of the reverse rotation of the driven member, and thus the initial excitation phase at which the rotor becomes stable at the forced stop point can be detected in units of m steps of microstep drive.
請求項２に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出方法によれば、請求項１に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出方法において、また、請求項４に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出装置によれば、請求項３に記載した本発明のステッパモータの初期励磁相検出装置において、ステッパモータのフルステップ駆動中のロータの回転の有無を判定するために、第３の工程や第３の励磁手段によるステッパモータの励磁において、ロータの正回転方向又は逆回転方向にステッパモータをフルステップ駆動する際に、フルステップ駆動時の励磁相でない第３の励磁相からフルステップ駆動時の励磁相である第１の励磁相にステッパモータの励磁相を一旦変化させておくことで、その後のステッパモータのフルステップ駆動の励磁相がずれてしまわないようにすることができる。
According to the initial excitation phase detection method of the stepper motor of the present invention described in
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図２は、本発明が適用される車載メータの構成図である。車載メータは、たとえばスピードメータであり、互いに直交する位置に配置された２つの固定子（図示しない）に各々巻回された２つの励磁コイル１ａ１および１ａ２と、Ｎ極およびＳ極が交互に２極づつ着磁され、励磁コイル１ａ１および１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転するロータ１ｂを有するステッパモータ１と、ステッパモータ１を駆動制御するための駆動回路４とを備えている。
FIG. 2 is a configuration diagram of an on-vehicle meter to which the present invention is applied. The in-vehicle meter is, for example, a speedometer, and two excitation coils 1a1 and 1a2 wound around two stators (not shown) arranged at orthogonal positions, and two N poles and S poles alternately. A
車載メータは、さらに、ロータ１ｂの回転駆動に連動する被駆動部材としての指針２と、ロータ１ｂの回転駆動を指針２に伝えるギア３と、指針２を機械的ゼロ位置で接触させて停止させるストッパ５とを備えている。なお、ストッパ５と指針２の接触によるゼロ位置設定に代えて、ギヤ３から突出する被駆動部材としてのストッパ片６と、ゼロ位置に相当する位置に別個に設けられたストッパ５′との接触によるゼロ位置設定とする構成にしても良い。
The on-vehicle meter further stops the
図３は、本発明のステッパモータの初期励磁相検出方法とその装置を適用した本発明の一実施形態に係る、図２の車載メータの駆動回路４の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the on-vehicle
駆動回路４は、制御手段としてのマイクロコンピュータ４１（以下、マイコン４１という）を備えている。マイコン４１は、プログラムに従って各種の処理を行う中央演算ユニット（ＣＰＵ）４１ａと、メモリ４１ｂ（請求項中の記憶手段４１Ｆに相当）と、モータ駆動回路４１ｃと、ゼロ位置検出回路４１ｄとを備えている。
The
ＣＰＵ４１ａは、車速センサ（図示しない）からの速度情報に基づき算出された角度データ信号Ｄ１と、イグニッションスイッチ（図示しない）のイグニッションオン操作に基づくＨレベルの初期化指令信号Ｓonが入力され、モータ駆動回路４１ｃから励磁コイル１ａ１，１ａ２の両端ａ，ｂに励磁信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４を出力する。 The CPU 41a receives an angle data signal D1 calculated based on speed information from a vehicle speed sensor (not shown) and an H-level initialization command signal Son based on an ignition-on operation of an ignition switch (not shown) to drive the motor. Excitation signals S1, S2, S3 and S4 are output from the circuit 41c to both ends a and b of the excitation coils 1a1 and 1a2.
ゼロ位置検出回路４１ｄは、励磁コイル１ａ１および１ａ２の一端ａまたはｂにそれぞれ接続された、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃおよび４２ｄを介して誘導電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４が入力され、ゼロ位置判定信号をＣＰＵ４１ａに供給する。 The zero position detection circuit 41d has induced voltages V1, V2, V3, and V4 via I / F (interface) circuits 42a, 42b, 42c, and 42d connected to one ends a or b of the exciting coils 1a1 and 1a2, respectively. The zero position determination signal is input to the CPU 41a.
ＣＰＵ４１ａは、車速センサからの角度データ信号Ｄ１に応じた指示位置に指針２を回転させる通常動作時には、角度データ信号Ｄ１に応じて、マイクロステップ駆動方式で励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御することにより、角度データ信号Ｄ１に対応してロータ１ｂを正方向（Ｙ２）または逆方向（Ｙ１）に正逆回転させるようにステッパモータ１を駆動制御する。
The CPU 41a controls the excitation states of the excitation coils 1a1 and 1a2 by the microstep drive method according to the angle data signal D1 during the normal operation of rotating the
また、ＣＰＵ４１ａは、逆方向（指針２の指示する目盛りの値が減る方向）に回転した指針２がストッパ５と接触して停止する停止位置において、ロータ１ｂが安定状態となる初期励磁相を検出する初期化処理動作時にも、初期化指令信号Ｓonに応じて、必要に応じてマイクロステップ駆動方式とフルステップ駆動方式とを併用して励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御することにより、ロータ１ｂを、指針２がストッパ５に向かう方向（すなわち、指針２の逆回転方向＝ロータ１ｂのＹ１方向）に移動するように逆回転させるべくステッパモータ１を駆動制御する。
Further, the CPU 41a detects the initial excitation phase in which the rotor 1b is in a stable state at the stop position where the
ゼロ位置検出回路４１ｄは、初期化処理動作時、フルステップ駆動中に検出タイミング信号に合わせて一端が開放された非励磁状態の励磁コイル１ａ１，１ａ２の両端に発生する誘導電圧が各Ｉ／Ｆ回路を介して入力され、入力された誘導電圧が閾値以下になったときに、指針２がストッパ５に接触してゼロ位置にあることを判定するゼロ位置判定信号をＣＰＵ４１ａに出力する。すなわち、上述の励磁コイル１ａ１，１ａ２は、一端が開放された時、誘導電圧の検出素子として働くことになる。
During the initialization process, the zero position detection circuit 41d receives the induced voltages generated at both ends of the excitation coils 1a1 and 1a2 in the non-excitation state whose one end is opened in accordance with the detection timing signal during the full step drive. A zero position determination signal is input to the CPU 41a to determine that the
ちなみに、通常動作時や初期化処理動作時のマイクロステップ駆動方式は、１／Ｍ（Ｍは請求項中の「ｍ×ｎ」に相当し、Ｍ≧３）マイクロステップを使用することができ、この実施の形態ではたとえば、フルステップ駆動の１ステップを６４分割するマイクロステップを使用している。尚、図４にステッパモータ１の励磁相を示す。
By the way, the micro step driving method during normal operation or initialization processing operation can use 1 / M ( M is equivalent to “m × n” in the claims, M ≧ 3) micro step, In this embodiment, for example, a micro-step that divides one step of full-step driving into 64 parts is used. FIG. 4 shows the excitation phase of the
次に、上述した車載メータがたとえばイグニッションスイッチのオン等に伴う初期化指令信号Ｓonの入力にトリガされて実行する初期化処理動作について、図５に示すＣＰＵ４１ａの初期励磁相検出手順を示すフローチャートにより、図６乃至図１５のロータ１ｂ及び指針２の回転位置と励磁相との関係を示す説明図を参照しつつ、以下説明する。
Next, for the initialization processing operation that is executed when the above-mentioned on-vehicle meter is triggered by the input of the initialization command signal Son accompanying, for example, turning on the ignition switch, etc., according to the flowchart showing the initial excitation phase detection procedure of the CPU 41a shown in FIG. The following description will be made with reference to the explanatory diagrams showing the relationship between the rotational positions of the rotor 1b and the
まず、ロータ１ｂが図４に示すＡ相、Ｂ相、／Ａ相（Ａ相の反転相）、／Ｂ相（Ｂ相の反転相）のうち何れかの励磁相、つまり、フルステップ駆動時の励磁相のどこかに存在するものとして、最初のステップＳ１では、フルステップ駆動による１ステップ分ずつの逆転方向への駆動と、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定とが行われ、続くステップＳ２では、測定された誘導起電力のパターンから割り出されるロータ１ｂの回転状態が停止状態であるか否か、つまり、測定された誘導起電力が閾値以下になってロータ１ｂの停止が認められるのか、それとも、測定された誘導起電力が閾値を上回ってロータ１ｂの停止が認められないのか、の確認が行われ、ロータ１ｂの停止が認められない場合は（ステップＳ２でＮ）、ロータ１ｂの停止が認められるまで、ステップＳ１をリピートする。 First, the rotor 1b is in any one of the A phase, B phase, / A phase (A phase inversion phase) and / B phase (B phase inversion phase) shown in FIG. In the first step S1, the drive in the reverse direction by one step by full step drive and the measurement of the induced electromotive force in the non-excitation coil 1a1 (1a2) are performed. In the subsequent step S2, it is determined whether or not the rotation state of the rotor 1b calculated from the measured induced electromotive force pattern is in a stopped state, that is, the measured induced electromotive force is equal to or less than a threshold value and the rotor 1b It is confirmed whether the stop is recognized or whether the measured induced electromotive force exceeds the threshold value and the rotor 1b is not stopped. If the rotor 1b is not stopped (N in step S2) ) To the stop of the rotor 1b it is observed, to repeat step S1.
ここで、ステップＳ２でロータ１ｂの停止が認められた場合は、ロータ１ｂの励磁相を９０度分逆回転方向に変化させる間、実際には指針２がストッパ５と接触して指針２及びロータ１ｂが停止したままの状態にあることになるが、その場合、図４に示す／Ａ相と／Ｂ相との間で非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下であったとすると、ストッパ５の位置としては、図６（ｃ）に示すようなＢ相と／Ａ−Ｂ相との間、図６（ｂ）に示すような／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間、図６（ａ）に示すような／Ａ相と全く同じ位置、の３通りが考えられる。
If the rotor 1b is stopped in step S2, the
しかし、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）の誘導起電力の有無は、ステップＳ１のようにフルステップ駆動時、つまり、ロータ１ｂ及び指針２が９０度ずつ回転する状況の下でしか測定できない。そこで、以下、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間、／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間、／Ａ相と全く同じ位置、のいずれにあるのかを確認するための処理が行われる。
However, the presence / absence of the induced electromotive force of the non-excited coil 1a1 (1a2) can be measured only at the time of full-step driving as in step S1, that is, under the situation where the rotor 1b and the
即ち、ステップＳ２でロータ１ｂの停止が認められた場合は、マイクロステップ駆動によって、現在／Ｂ相に設定されているロータ１ｂの励磁相をさらに逆回転方向に４５度分進めて、励磁相をＡ−／Ｂ相とする（ステップＳ３）。 That is, when the stop of the rotor 1b is recognized in step S2, the excitation phase of the rotor 1b set to the current / B phase is further advanced by 45 degrees in the reverse rotation direction by microstep driving, and the excitation phase is changed. The phase is A− / B (step S3).
ここで、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間であると、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度未満となって、Ａ−／Ｂ相からロータ１ｂに及ぼされる磁力が逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになり、これにより、図７（ｃ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２が反転し、励磁相であるＡ−／Ｂ相に位置するようになる。
Here, when the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間や／Ａ相と全く同じ位置であると、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、Ａ−／Ｂ相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図７（ｂ），（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図６（ｂ），（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, if the position of the
そこで、ロータ１ｂ乃至指針２が反転したかどうかを確認するために、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相から、ステップＳ２においてロータ１ｂの停止が認められた励磁相区間である／Ａ相と／Ｂ相との間のうち、最も正回転方向における上流側である／Ａ相までの励磁相区間において、ロータ１ｂ乃至指針２が回転するかどうかを確認する。
Therefore, in order to confirm whether or not the rotor 1b to the
具体的には、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相から、正回転方向に１３５度分、ロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相を最寄りのフルステップ駆動の励磁相である／Ａ相とし（ステップＳ４）、続いて、逆回転方向に９０度、つまり、フルステップ駆動の１ステップ分、フルステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を進めて、励磁相を／Ｂ相とし、この、／Ａ相から／Ｂ相までのフルステップ駆動による励磁相の変化の間、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定を行い（ステップＳ５）、続くステップＳ６では、測定された誘導起電力が閾値を上回っているか否か、つまり、ロータ１ｂが回転しているか否かの確認が行われる。 Specifically, the excitation phase of the rotor 1b is returned by 135 degrees in the forward rotation direction from the current excitation phase A- / B phase, and the excitation phase is the nearest full-step drive excitation phase / A. Phase (step S4), and then 90 degrees in the reverse rotation direction, that is, one step of full step drive, the excitation phase of the rotor 1b is advanced by full step drive, and the excitation phase is set to / B phase. During the change of the excitation phase by the full step drive from the / A phase to the / B phase, the induced electromotive force in the non-excitation coil 1a1 (1a2) is measured (step S5), and in the subsequent step S6, the measured induction induction is measured. It is confirmed whether or not the electric power exceeds the threshold value, that is, whether or not the rotor 1b is rotating.
すると、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間の場合は、ステップＳ３の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転してＡ−／Ｂ相に位置していることから、ステップＳ４の処理の際に、図８（ｃ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２がＡ−／Ｂ相から１３５度分、正回転方向に回転して／Ａ相に達し、続いて、ステップＳ５の処理の際に、図９（ｃ）に示すように、フルステップ駆動の１ステップ分逆回転方向に回転して／Ｂ相に位置するようになる。
Then, when the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間や／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ４の処理の際に、励磁相が１３５度分、正回転方向にシフトして／Ａ相に変化しても、さらに、ステップＳ５の処理の際に、励磁相がフルステップ駆動の１ステップ分逆回転方向にシフトして／Ｂ相に変化しても、／Ａ相、／Ｂ相共にストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、／Ａ相、／Ｂ相の各励磁相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図８（ｂ），（ａ）や図９（ｂ），（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図６（ｂ），（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, if the position of the
よって、ステップＳ５において非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定が行われると、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間の場合は、閾値を上回る誘導起電力が測定されて、ロータ１ｂが回転しているものと確認されるので（ステップＳ６でＹ）、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間であり、その最も正回転方向における下流側の／Ａ−Ｂ相がロータ１ｂの初期励磁相であるものと判定されてメモリ４１ｂに記憶され（ステップＳ７）、処理が終了される。
Therefore, when measurement of the induced electromotive force in the non-excited coil 1a1 (1a2) is performed in step S5, when the position of the
また、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間や／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ６において、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下である、つまり、ロータ１ｂが停止しているものと確認されるので（ステップＳ６でＮ）、引き続き、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間であるのか、それとも、／Ａ相と全く同じ位置であるのか、ひいては、ロータ１ｂの初期励磁相がどこであるのかを判定するために、以下の処理が行われる。
If the position of the
即ち、ステップＳ６でロータ１ｂの停止が認められた場合は、マイクロステップ駆動によって、現在／Ｂ相に設定されているロータ１ｂの励磁相を逆回転方向に９０度進める（ステップＳ８）。このステップＳ８は、言い換えると、ステップＳ３において／Ｂ相から逆方向に進めた４５度分に、さらに４５度を加えた９０度分、励磁相を／Ｂ相から逆回転方向に進めてＡ相とする処理ということになる。 That is, when the stop of the rotor 1b is recognized in step S6, the excitation phase of the rotor 1b set to the current / B phase is advanced 90 degrees in the reverse rotation direction by microstep driving (step S8). In other words, in step S8, the excitation phase is advanced from the / B phase in the reverse rotation direction to the reverse rotation direction from the / B phase by 90 degrees obtained by adding 45 degrees to the 45 ° advancement in the reverse direction from the / B phase in step S3. It will be said process.
ここで、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間であると、現在の励磁相であるＡ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度未満となって、Ａ相からロータ１ｂに及ぼされる磁力が逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになり、これにより、図１０（ｂ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２が反転し、励磁相であるＡ相に位置するようになる。
Here, if the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、現在の励磁相であるＡ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、Ａ相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図１０（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図６（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, if the position of the
そこで、ロータ１ｂ乃至指針２が反転したかどうかを確認するために、現在の励磁相であるＡ相から、ステップＳ２においてロータ１ｂの停止が認められた励磁相区間である／Ａ相と／Ｂ相との間のうち、最も正回転方向における上流側である／Ａ相までの、／Ｂ相を経た励磁相区間において、ロータ１ｂ乃至指針２が回転するかどうかを確認する。
Therefore, in order to confirm whether or not the rotor 1b to the
具体的には、現在の励磁相であるＡ相から、正回転方向に１８０度分、マイクロステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相をステップＳ４と同じ、最寄りのフルステップ駆動の励磁相である／Ａ相とし（ステップＳ９）、続いて、逆回転方向に９０度、つまり、フルステップ駆動の１ステップ分、フルステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を進めて、励磁相を／Ｂ相とし、この、／Ａ相から／Ｂ相までのフルステップ駆動による励磁相の変化の間、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定を行い（ステップＳ１０）、続くステップＳ１１では、測定された誘導起電力が閾値を上回っているか否か、つまり、ロータ１ｂが回転しているか否かの確認が行われる。 Specifically, the excitation phase of the rotor 1b is returned from the A phase, which is the current excitation phase, by 180 degrees in the forward rotation direction by microstep drive, and the excitation phase is the same as that in step S4, the nearest full step drive. The excitation phase is set to / A phase (step S9). Subsequently, the excitation phase of the rotor 1b is advanced by 90 degrees in the reverse rotation direction, that is, one step of the full step drive by the full step drive. During the change of the excitation phase by this full step drive from the / A phase to the / B phase, the induced electromotive force in the non-excitation coil 1a1 (1a2) is measured (step S10), and in the subsequent step S11 Then, it is confirmed whether or not the measured induced electromotive force exceeds a threshold value, that is, whether or not the rotor 1b is rotating.
すると、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間の場合は、ステップＳ８の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転してＡ相に位置していることから、ステップＳ９の処理の際に、図１１（ｂ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２がＡ相から１８０度分、正回転方向に回転して／Ａ相に達し、続いて、ステップＳ１０の処理の際に、図１２（ｂ）に示すように、フルステップ駆動の１ステップ分逆回転方向に回転して／Ｂ相に位置するようになる。
Then, if the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ９の処理の際に、励磁相が１８０度分正回転方向にシフトして／Ａ相に変化しても、続いて、ステップＳ１０の処理の際に、励磁相がフルステップ駆動の１ステップ分逆回転方向にシフトして／Ｂ相に変化しても、／Ａ相、／Ｂ相共にストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、／Ａ相、／Ｂ相の各励磁相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が、引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図１１（ａ）や図１２（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図６（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, if the position of the
よって、ステップＳ１０において非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定が行われると、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間の場合は、閾値を上回る誘導起電力が測定されて、ロータ１ｂが回転しているものと確認されるので（ステップＳ１１でＹ）、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間であり、その最も正回転方向における下流側の／Ａ相がロータ１ｂの初期励磁相であるものと判定されてメモリ４１ｂに記憶され（ステップＳ１２）、処理が終了される。
Therefore, when measurement of the induced electromotive force in the non-excited coil 1a1 (1a2) is performed in step S10, if the position of the
また、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ１１において、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下である、つまり、ロータ１ｂが停止しているものと確認されるので（ステップＳ１１でＮ）、引き続き、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であるのか、ひいては、ロータ１ｂの初期励磁相がどこであるかを判定するために、以下の処理が行われる。
If the position of the
即ち、ステップＳ１１でロータ１ｂの停止が認められた場合は、マイクロステップ駆動によって、現在／Ｂ相に設定されているロータ１ｂの励磁相を逆回転方向に１３５度進める（ステップＳ１３）。このステップＳ１３は、言い換えると、ステップＳ３において／Ｂ相から逆方向に進めた４５度分に、さらに９０度を加えた１３５度分、励磁相を／Ｂ相から逆回転方向に進めてＡ−Ｂ相とする処理ということになる。 That is, when the stop of the rotor 1b is recognized in step S11, the excitation phase of the rotor 1b set to the current / B phase is advanced 135 degrees in the reverse rotation direction by microstep driving (step S13). In other words, in step S13, the excitation phase is advanced from the / B phase in the reverse rotation direction to the reverse rotation direction from the / B phase by 135 degrees obtained by adding 90 degrees to the 45 degrees advanced in the reverse direction from the / B phase in step S3. This is a process for making the phase B.
ここで、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、現在の励磁相であるＡ−Ｂ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度未満となって、Ａ−Ｂ相からロータ１ｂに及ぼされる磁力が逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになり、これにより、図１３に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２が反転し、励磁相であるＡ−Ｂ相に位置するようになる。
Here, if the position of the
そこで、ロータ１ｂ乃至指針２が反転したかどうかを確認するために、現在の励磁相であるＡ−Ｂ相から、ステップＳ２においてロータ１ｂの停止が認められた励磁相区間である／Ａ相と／Ｂ相との間の、最も正回転方向における上流側である／Ａ相までの、／Ｂ相を経た励磁相区間において、ロータ１ｂ乃至指針２が回転するかどうかを確認する。
Therefore, in order to confirm whether or not the rotor 1b to the
具体的には、現在の励磁相であるＡ−Ｂ相から、正回転方向に２２５度分、マイクロステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相をステップＳ４やステップＳ９と同じ、最寄りのフルステップ駆動の励磁相である／Ａ相とし（ステップＳ１４）、続いて、逆回転方向に９０度、つまり、フルステップ駆動の１ステップ分、フルステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を進めて、励磁相を／Ｂ相とし、この、／Ａ相から／Ｂ相までのフルステップ駆動による励磁相の変化の間、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定を行い（ステップＳ１５）、続くステップＳ１６では、測定された誘導起電力が閾値を上回っているか否か、つまり、ロータ１ｂが回転しているか否かの確認が行われる。 Specifically, the excitation phase of the rotor 1b is returned from the current excitation phase A-B phase by 225 degrees in the forward rotation direction by microstep drive, and the excitation phase is the same as step S4 or step S9. Is the excitation phase of the full step drive / A phase (step S14), and then the excitation phase of the rotor 1b is advanced by 90 degrees in the reverse rotation direction, that is, one step of the full step drive. The excitation phase is set to / B phase, and the induced electromotive force in the non-excitation coil 1a1 (1a2) is measured during the change of the excitation phase by the full step drive from / A phase to / B phase (step S15). In the subsequent step S16, it is confirmed whether or not the measured induced electromotive force exceeds the threshold value, that is, whether or not the rotor 1b is rotating.
すると、ステップＳ１３の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転してＡ−Ｂ相に位置していることから、ステップＳ１４の処理の際に、図１４に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２がＡ−Ｂ相から、２２５度分正回転方向に回転して／Ａ相に達し、続いて、ステップＳ１５の処理の際に、図１５に示すように、フルステップ駆動の１ステップ分逆回転方向に回転して／Ｂ相に位置するようになる。
Then, since the rotor 1b to the
よって、ステップＳ１５において非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定が行われると、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置の場合は、閾値を上回る誘導起電力が測定されて、ロータ１ｂが回転しているものと確認されるので（ステップＳ１６でＹ）、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であり、その逆回転方向における下流側の最も近い／Ａ−／Ｂ相がロータ１ｂの初期励磁相であるものと判定されてメモリ４１ｂに記憶され（ステップＳ１７）、処理が終了される。
Therefore, when the induced electromotive force in the non-excited coil 1a1 (1a2) is measured in step S15, the induced electromotive force exceeding the threshold value is measured when the position of the
尚、ステップＳ１６において、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下である、つまり、ロータ１ｂが停止しているものと確認された場合は（ステップＳ１６でＮ）、ステップＳ１３の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転していないことになるので、ステッパモータ１に異常があるものとしてエラー処理を行い（ステップＳ１８）、処理が終了される。
If it is confirmed in step S16 that the induced electromotive force generated in the non-excitation coil 1a1 (1a2) is equal to or less than the threshold value, that is, the rotor 1b is stopped (N in step S16), step S13 is performed. Since the rotor 1b to the
以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図５のフローチャートにおけるステップＳ１及びステップＳ２、ステップＳ５及びステップＳ６、ステップＳ１０及びステップＳ１１、ステップＳ１５及びステップＳ１６が、請求項中のロータ回転有無判定手段４１Ａに対応する処理となっている。 As is apparent from the above description, in the present embodiment, step S1 and step S2, step S5 and step S6, step S10 and step S11, step S15 and step S16 in the flowchart of FIG. This process corresponds to the rotation presence / absence determination means 41A.
また、本実施形態では、図５中のステップＳ１及びステップＳ２が、請求項中の第１の励磁手段４１Ｂに対応する処理となっており、図５中のステップＳ３、ステップＳ８、及び、ステップＳ１３が、請求項中の第２の励磁手段４１Ｃに対応する処理となっている。 Further, in the present embodiment, steps S1 and S2 in FIG. 5 are processes corresponding to the first excitation means 41B in the claims, and steps S3, S8, and steps in FIG. S13 is a process corresponding to the second exciting means 41C in the claims.
さらに、本実施形態では、図５中のステップＳ４、ステップＳ９、及び、ステップＳ１４における、励磁相が／Ｂ相に達するまでの部分が、請求項中の第１の部分励磁手段４１Ｄａに対応する処理となっており、図５中のステップＳ５、ステップＳ１０、及び、ステップＳ１５が、請求項中の第２の部分励磁手段４１Ｄｂに対応する処理となっており、これらを含む、図５中のステップＳ４乃至ステップＳ６、ステップＳ９乃至ステップＳ１１、及び、ステップＳ１４乃至ステップＳ１６が、請求項中の第３の励磁手段４１Ｄに対応する処理となっている。 Furthermore, in the present embodiment, the part until the excitation phase reaches the / B phase in step S4, step S9 and step S14 in FIG. 5 corresponds to the first partial excitation means 41Da in the claims. 5, and step S5, step S10, and step S15 in FIG. 5 are processing corresponding to the second partial excitation means 41Db in the claims. Steps S4 to S6, Steps S9 to S11, and Steps S14 to S16 are processes corresponding to the third excitation means 41D in the claims.
また、本実施形態では、図５中のステップＳ７、ステップＳ１２、及び、ステップＳ１７が、請求項中の初期励磁相決定手段４１Ｅに対応する処理となっている。 In the present embodiment, step S7, step S12, and step S17 in FIG. 5 are processes corresponding to the initial excitation phase determination means 41E in the claims.
さらに、本実施形態では、図５中のステップＳ１及びステップＳ２が、請求項中の第１の工程に対応する処理となっており、図５中のステップＳ３、ステップＳ８、及び、ステップＳ１３が、請求項中の第２の工程に対応する処理となっている。 Further, in the present embodiment, step S1 and step S2 in FIG. 5 are processing corresponding to the first step in the claims, and step S3, step S8, and step S13 in FIG. The process corresponds to the second step in the claims.
また、本実施形態では、図５中のステップＳ４、ステップＳ９、及び、ステップＳ１４における、励磁相が／Ｂ相に達するまでの部分が、請求項中の第１の部分工程に対応する処理となっており、図５中のステップＳ５、ステップＳ１０、及び、ステップＳ１５が、請求項中の第２の部分工程に対応する処理となっており、これらを含む、図５中のステップＳ４乃至ステップＳ６、ステップＳ９乃至ステップＳ１１、及び、ステップＳ１４乃至ステップＳ１６が、請求項中の第３の工程に対応する処理となっている。 Further, in the present embodiment, the portion until the excitation phase reaches the / B phase in step S4, step S9, and step S14 in FIG. 5 is a process corresponding to the first partial step in the claims. Step S5, step S10, and step S15 in FIG. 5 are processes corresponding to the second partial process in the claims, and include these steps S4 to S4 in FIG. S6, steps S9 to S11, and steps S14 to S16 are processes corresponding to the third step in the claims.
さらに、本実施形態では、図５中のステップＳ７、ステップＳ１２、及び、ステップＳ１７が、請求項中の第４の工程に対応する処理となっている。 Furthermore, in this embodiment, step S7, step S12, and step S17 in FIG. 5 are processes corresponding to the fourth step in the claims.
このように本実施形態の車載メータによれば、ステッパモータ１の励磁相を適宜変化させながら、フルステップ駆動時の非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下であるか否かにより、指針２がストッパ５に接触して指針２乃至ロータ１ｂの逆方向への回転が停止しているか否かを判定して、指針２乃至ロータ１ｂがどの励磁相において反転したかを特定することで、ストッパ５の位置に応じたロータ１ｂの初期励磁相を検出する構成とした。
As described above, according to the vehicle-mounted meter of the present embodiment, whether the induced electromotive force generated in the non-excitation coil 1a1 (1a2) during the full step drive is equal to or less than the threshold while appropriately changing the excitation phase of the
このため、コストの増加要因となり、かつ、ロータ１ｂに近接して配置する必要等から来る設置箇所の制約による機構の複雑化やその回避に伴う信頼性の低下を招く磁電変換素子のような別素子を用いることなく、フルステップ駆動よりも小さいマイクロステップ駆動のステップ角単位で、ストッパ５の位置に応じたロータ１ｂの初期励磁相を検出することができる。
For this reason, it is another factor such as a magnetoelectric conversion element that causes an increase in cost and leads to complexity of the mechanism due to the restriction of the installation location that comes from the necessity to arrange it close to the rotor 1b and a decrease in reliability due to avoidance thereof. Without using an element, the initial excitation phase of the rotor 1b corresponding to the position of the
尚、指針２が反転したかどうかを確認するためにＣＰＵ４１ａが行う処理は、上述した図５のフローチャートに示す内容に限らず別の内容であってもよく、例えば、フルステップ駆動の１ステップ分励磁相を変化させて非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値を上回っているか否か（又は閾値以下であるか否か）を確認する際のフルステップ駆動の範囲やロータ１ｂの回転方向は、上述した図５のフローチャートに示す内容とは異なる内容であってもよい。
Note that the processing performed by the CPU 41a to confirm whether the
そこで、指針２が反転したかどうかを確認するためにＣＰＵ４１ａが行い得る処理の別パターンを、図１６のフローチャートにより、図１７乃至図２５のロータ１ｂ及び指針２の回転位置と励磁相との関係を示す説明図を参照しつつ、以下説明する。
Therefore, another pattern of processing that can be performed by the CPU 41a to confirm whether the
まず、ロータ１ｂが図４に示すＡ相、Ｂ相、／Ａ相（Ａ相の反転相）、／Ｂ相（Ｂ相の反転相）のうち何れかの励磁相、つまり、フルステップ駆動時の励磁相のどこかに存在するものとして、最初のステップＳ２１乃至ステップＳ２３までは、図５のフローチャートにおけるステップＳ１乃至ステップＳ３と同様の処理を行う。 First, the rotor 1b is in any one of the A phase, B phase, / A phase (A phase inversion phase) and / B phase (B phase inversion phase) shown in FIG. In the first excitation phase S21 to S23, the same processing as that in steps S1 to S3 in the flowchart of FIG. 5 is performed.
すると、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間である場合には、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度未満となって、Ａ−／Ｂ相からロータ１ｂに及ぼされる磁力が逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになり、これにより、図１８（ｃ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２が反転し、励磁相であるＡ−／Ｂ相に位置するようになる。
Then, when the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間や／Ａ相と全く同じ位置である場合には、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、Ａ−／Ｂ相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図１８（ｂ），（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図１７（ｂ），（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, when the position of the
そこで、ロータ１ｂ乃至指針２が反転したかどうかを確認するために、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相から、ステップＳ２２においてロータ１ｂの停止が認められた励磁相区間である／Ａ相と／Ｂ相との間のうち、最も正回転方向における上流側である／Ａ相までの励磁相区間において、ロータ１ｂ乃至指針２が回転するかどうかを確認する。
Therefore, in order to confirm whether or not the rotor 1b to the
具体的には、現在の励磁相であるＡ−／Ｂ相から、正回転方向に４５度分、マイクロステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相を最寄りのフルステップ駆動の励磁相である／Ｂ相とし（ステップＳ２４）、さらに、正回転方向に９０度、つまり、フルステップ駆動の１ステップ分、フルステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相を／Ａ相とし、この、／Ｂ相から／Ａ相までのフルステップ駆動による励磁相の変化の間、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定を行い（ステップＳ２５）、続くステップＳ２６では、測定された誘導起電力が閾値を上回っているか否か、つまり、ロータ１ｂが回転しているか否かの確認が行われる。 Specifically, from the A- / B phase, which is the current excitation phase, the excitation phase of the rotor 1b is returned by 45 degrees in the forward rotation direction by microstep drive, and the excitation phase is the excitation phase of the nearest full step drive. / B phase (step S24), and further, the excitation phase of the rotor 1b is returned by full step drive by 90 degrees in the forward rotation direction, that is, one step of full step drive, and the excitation phase is set to / A phase. The induced electromotive force in the non-excitation coil 1a1 (1a2) is measured during the change of the excitation phase by the full step drive from the / B phase to the / A phase (step S25), and is measured in the subsequent step S26. Whether or not the induced electromotive force exceeds the threshold value, that is, whether or not the rotor 1b is rotating is confirmed.
すると、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間の場合は、ステップＳ２３の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転してＡ−／Ｂ相に位置していることから、ステップＳ２４の処理の際に、図１９（ｃ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２がＡ−／Ｂ相から４５度分、正回転方向に回転して／Ｂ相に達し、さらに、ステップＳ２５の処理の際に、図２０（ｃ）に示すように、フルステップ駆動の１ステップ分正回転方向に回転して／Ａ相に位置するようになる。
Then, when the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間や／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ２４の処理の際に、励磁相が４５度分、正回転方向にシフトして／Ｂ相に変化しても、さらに、ステップＳ２５の処理の際に、励磁相がフルステップ駆動の１ステップ分正回転方向にシフトして／Ａ相に変化しても、／Ｂ相、／Ａ相共にストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、／Ｂ相、／Ａ相の各励磁相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図１９（ｂ），（ａ）や図２０（ｂ），（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図１７（ｂ），（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, if the position of the
よって、ステップＳ２５において非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定が行われると、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間の場合は、閾値を上回る誘導起電力が測定されて、ロータ１ｂが回転しているものと確認されるので（ステップＳ２６でＹ）、ストッパ５の位置がＢ相と／Ａ−Ｂ相との間であり、その最も正回転方向における下流側の／Ａ−Ｂ相がロータ１ｂの初期励磁相であるものと判定されてメモリ４１ｂに記憶され（ステップＳ２７）、処理が終了される。
Therefore, when measurement of the induced electromotive force in the non-excited coil 1a1 (1a2) is performed in step S25, when the position of the
また、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間や／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ２６において、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下である、つまり、ロータ１ｂが停止しているものと確認されるので（ステップＳ２６でＮ）、引き続き、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間であるのか、それとも、／Ａ相と全く同じ位置であるのか、ひいては、ロータ１ｂの初期励磁相がどこであるのかを判定するために、以下の処理が行われる。
If the position of the
即ち、ステップＳ２６でロータ１ｂの停止が認められた場合は、マイクロステップ駆動によって、現在／Ａ相に設定されているロータ１ｂの励磁相を逆回転方向に１８０度進める（ステップＳ２８）。このステップＳ２８は、言い換えると、ステップＳ２３において／Ｂ相から逆方向に進めた４５度分に、さらに４５度を加えた９０度分、励磁相を／Ｂ相から逆回転方向に進めてＡ相とする処理ということになる。 That is, when the stop of the rotor 1b is recognized in step S26, the excitation phase of the rotor 1b set to the current / A phase is advanced 180 degrees in the reverse rotation direction by microstep driving (step S28). In other words, in step S28, the excitation phase is advanced from the / B phase to the reverse rotation direction from the / B phase by an additional 45 degrees to the 45 degree advanced in the reverse direction from the / B phase in step S23, and the A phase. It will be said process.
ここで、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間であると、現在の励磁相であるＡ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度未満となって、Ａ相からロータ１ｂに及ぼされる磁力が逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになり、これにより、図２１（ｂ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２が反転し、励磁相であるＡ相に位置するようになる。
Here, if the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、現在の励磁相であるＡ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、Ａ相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図２１（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図１７（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, if the position of the
そこで、ロータ１ｂ乃至指針２が反転したかどうかを確認するために、現在の励磁相であるＡ相から、ステップＳ２２においてロータ１ｂの停止が認められた励磁相区間である／Ａ相と／Ｂ相との間のうち、最も正回転方向における上流側である／Ａ相までの、／Ｂ相を経た励磁相区間において、ロータ１ｂ乃至指針２が回転するかどうかを確認する。
Therefore, in order to confirm whether or not the rotor 1b to the
具体的には、現在の励磁相であるＡ相から、正回転方向に９０度、つまり、フルステップ駆動の１ステップ分、フルステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相をステップＳ２４と同じ、最寄りのフルステップ駆動の励磁相である／Ｂ相とし、この、Ａ相から／Ｂ相までのフルステップ駆動による励磁相の変化の間、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定を行い（ステップＳ２９）、続くステップＳ３０では、測定された誘導起電力が閾値を上回っているか否か、つまり、ロータ１ｂが回転しているか否かの確認が行われる。 Specifically, the excitation phase of the rotor 1b is returned to 90 degrees in the positive rotation direction from the current excitation phase A, that is, one step of full step drive by full step drive, and the excitation phase is set to step S24. As in the case of / B phase, which is the nearest excitation phase of full step drive, and the induced electromotive force in the non-excitation coil 1a1 (1a2) during the change of excitation phase by full step drive from A phase to / B phase (Step S29), and in subsequent Step S30, it is confirmed whether or not the measured induced electromotive force exceeds a threshold value, that is, whether or not the rotor 1b is rotating.
すると、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間の場合は、ステップＳ２８の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転してＡ相に位置していることから、ステップＳ２９の処理の際に、図２２（ｂ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２が、Ａ相からフルステップ駆動の１ステップ分正回転方向に回転して／Ｂ相に位置するようになる。
Then, when the position of the
一方、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ２９の処理の際に、励磁相がフルステップ駆動の１ステップ分正回転方向にシフトして／Ｂ相に変化しても、／Ｂ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度以上あるので、／Ｂ相からロータ１ｂに及ぼされる逆回転方向の磁力が引き続き正回転方向の磁力を上回り、よって、図２２（ａ）に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２は反転せず、図１７（ａ）に示す元の位置のままとなる。
On the other hand, if the position of the
よって、ステップＳ２９において非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定が行われると、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間の場合は、閾値を上回る誘導起電力が測定されて、ロータ１ｂが回転しているものと確認されるので（ステップＳ３０でＹ）、ストッパ５の位置が／Ａ−Ｂ相と／Ａ相との間であり、その最も正回転方向における下流側の／Ａ相がロータ１ｂの初期励磁相であるものと判定されてメモリ４１ｂに記憶され（ステップＳ３１）、処理が終了される。
Therefore, when the induced electromotive force is measured in the non-excited coil 1a1 (1a2) in step S29, the induced electromotive force exceeding the threshold is obtained when the position of the
また、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、ステップＳ３０において、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下である、つまり、ロータ１ｂが停止しているものと確認されるので（ステップＳ３０でＮ）、引き続き、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であるのか、ひいては、ロータ１ｂの初期励磁相がどこであるのかを判定するために、以下の処理が行われる。
If the position of the
即ち、ステップＳ３０でロータ１ｂの停止が認められた場合は、マイクロステップ駆動によって、現在／Ｂ相に設定されているロータ１ｂの励磁相を逆回転方向に１３５度進める（ステップＳ３２）。このステップＳ３２は、言い換えると、ステップＳ２３において／Ｂ相から逆方向に進めた４５度分に、さらに９０度を加えた１３５度分、励磁相を／Ｂ相から逆回転方向に進めてＡ−Ｂ相とする処理ということになる。 That is, when the stop of the rotor 1b is recognized in step S30, the excitation phase of the rotor 1b set to the current / B phase is advanced 135 degrees in the reverse rotation direction by microstep driving (step S32). In other words, in step S32, the excitation phase is advanced in the reverse rotation direction from the / B phase by 135 degrees by adding 90 degrees to the 45 degrees in the reverse direction from the / B phase in step S23. This is a process for making the phase B.
ここで、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であると、現在の励磁相であるＡ−Ｂ相がストッパ５の位置から見て正回転方向に１８０度未満となって、Ａ−Ｂ相からロータ１ｂに及ぼされる磁力が逆回転方向よりも正回転方向の方が上回るようになり、これにより、図２３に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２が反転し、励磁相であるＡ−Ｂ相に位置するようになる。
Here, if the position of the
そこで、ロータ１ｂ乃至指針２が反転したかどうかを確認するために、現在の励磁相であるＡ−Ｂ相から、ステップＳ２２においてロータ１ｂの停止が認められた励磁相区間である／Ａ相と／Ｂ相との間の、最も正回転方向における上流側である／Ａ相までの、／Ｂ相を経た励磁相区間において、ロータ１ｂ乃至指針２が回転するかどうかを確認する。
Therefore, in order to confirm whether or not the rotor 1b to the
具体的には、現在の励磁相であるＡ−Ｂ相から、正回転方向に４５度分、マイクロステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相を最寄りのフルステップ駆動の励磁相であるＡ相とし（ステップＳ３３）、さらに、正回転方向に９０度、つまり、フルステップ駆動の１ステップ分、フルステップ駆動によりロータ１ｂの励磁相を戻して、励磁相を／Ｂ相とし、この、Ａ相から／Ｂ相までのフルステップ駆動による励磁相の変化の間、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定を行い（ステップＳ３４）、続くステップＳ３５では、測定された誘導起電力が閾値を上回っているか否か、つまり、ロータ１ｂが回転しているか否かの確認が行われる。 Specifically, the excitation phase of the rotor 1b is returned from the current excitation phase A-B by 45 degrees in the forward rotation direction by microstep drive, and the excitation phase is the nearest full-step drive excitation phase. A certain phase A (step S33), 90 degrees in the forward rotation direction, that is, for one step of full step drive, the excitation phase of the rotor 1b is returned by full step drive, and the excitation phase is set to / B phase. The induced electromotive force in the non-excited coil 1a1 (1a2) is measured during the change of the excitation phase by the full step drive from the A phase to the / B phase (step S34), and in the subsequent step S35, the measured induction occurrence is measured. It is confirmed whether or not the electric power exceeds the threshold value, that is, whether or not the rotor 1b is rotating.
すると、ステップＳ３２の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転してＡ−Ｂ相に位置していることから、ステップＳ３３の処理の際に、図２４に示すように、ロータ１ｂ乃至指針２がＡ−Ｂ相から、４５度分正回転方向に回転してＡ相に達し、さらに、ステップＳ３４の処理の際に、図２５に示すように、フルステップ駆動の１ステップ分正回転方向に回転して／Ｂ相に位置するようになる。
Then, since the rotor 1b to the
よって、ステップＳ３４において非励磁コイル１ａ１（１ａ２）における誘導起電力の測定が行われると、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置の場合は、閾値を上回る誘導起電力が測定されて、ロータ１ｂが回転しているものと確認されるので（ステップＳ３５でＹ）、ストッパ５の位置が／Ａ相と全く同じ位置であり、その逆回転方向における下流側の最も近い／Ａ−／Ｂ相がロータ１ｂの初期励磁相であるものと判定されてメモリ４１ｂに記憶され（ステップＳ３６）、処理が終了される。
Therefore, when the induced electromotive force is measured in the non-excited coil 1a1 (1a2) in step S34, the induced electromotive force exceeding the threshold is measured when the position of the
尚、ステップＳ３５において、非励磁コイル１ａ１（１ａ２）に発生した誘導起電力が閾値以下である、つまり、ロータ１ｂが停止しているものと確認された場合は（ステップＳ３５でＮ）、ステップＳ３２の処理の際にロータ１ｂ乃至指針２が反転していないことになるので、ステッパモータ１に異常があるものとしてエラー処理を行い（ステップＳ３７）、処理が終了される。
If it is confirmed in step S35 that the induced electromotive force generated in the non-excitation coil 1a1 (1a2) is equal to or lower than the threshold value, that is, the rotor 1b is stopped (N in step S35), step S32 is performed. Since the rotor 1b to the
以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図１６のフローチャートにおけるステップＳ２１及びステップＳ２２、ステップＳ２５及びステップＳ２６、ステップＳ２９及びステップＳ３０、ステップＳ３４及びステップＳ３５が、請求項中のロータ回転有無判定手段４１Ａに対応する処理となっている。 As is apparent from the above description, in this embodiment, step S21 and step S22, step S25 and step S26, step S29 and step S30, step S34 and step S35 in the flowchart of FIG. This process corresponds to the rotation presence / absence determination means 41A.
また、本実施形態では、図１６中のステップＳ２１及びステップＳ２２が、請求項中の第１の励磁手段４１Ｂに対応する処理となっており、図１６中のステップＳ２３、ステップＳ２８、及び、ステップＳ３２が、請求項中の第２の励磁手段４１Ｃに対応する処理となっている。 In the present embodiment, step S21 and step S22 in FIG. 16 are processing corresponding to the first excitation means 41B in the claims, and step S23, step S28, and step in FIG. S32 is a process corresponding to the second excitation means 41C in the claims.
さらに、本実施形態では、図１６中のステップＳ２４及びステップＳ３３が、請求項中の第１の部分励磁手段４１Ｄａに対応する処理となっており、図１６中のステップＳ２５及びステップＳ３４が、請求項中の第２の部分励磁手段４１Ｄｂに対応する処理となっており、これらを含む、図１６中のステップＳ２４乃至ステップＳ２６、及び、ステップＳ３３乃至ステップＳ３５と、ステップＳ２９及びステップＳ３０とが、請求項中の第３の励磁手段４１Ｄに対応する処理となっている。 Further, in the present embodiment, steps S24 and S33 in FIG. 16 are processing corresponding to the first partial excitation means 41Da in the claims, and steps S25 and S34 in FIG. The process corresponds to the second partial excitation means 41Db in the section, and includes steps S24 to S26 and steps S33 to S35, and steps S29 and S30 in FIG. This processing corresponds to the third excitation means 41D in the claims.
また、本実施形態では、図１６中のステップＳ２７、ステップＳ３１、及び、ステップＳ３６が、請求項中の初期励磁相決定手段４１Ｅに対応する処理となっている。 In the present embodiment, step S27, step S31, and step S36 in FIG. 16 are processing corresponding to the initial excitation phase determination means 41E in the claims.
さらに、本実施形態では、図１６中のステップＳ２１及びステップＳ２２が、請求項中の第１の工程に対応する処理となっており、図１６中のステップＳ２３、ステップＳ２８、及び、ステップＳ３２が、請求項中の第２の工程に対応する処理となっている。 Furthermore, in this embodiment, step S21 and step S22 in FIG. 16 are processing corresponding to the first step in the claims, and step S23, step S28, and step S32 in FIG. The process corresponds to the second step in the claims.
また、本実施形態では、図１６中のステップＳ２４及びステップＳ３３が、請求項中の第１の部分工程に対応する処理となっており、図１６中のステップＳ２５及びステップＳ３４が、請求項中の第２の部分工程に対応する処理となっており、これらを含む、図１６中のステップＳ２４乃至ステップＳ２６、及び、ステップＳ３３乃至ステップＳ３５と、ステップＳ２９及びステップＳ３０とが、請求項中の第３の工程に対応する処理となっている。 Further, in the present embodiment, steps S24 and S33 in FIG. 16 are processes corresponding to the first partial process in the claims, and steps S25 and S34 in FIG. 16 are in the claims. The steps S24 to S26, S33 to S35, and steps S29 and S30 in FIG. 16 including these are included in the claims. This process corresponds to the third step.
さらに、本実施形態では、図１６中のステップＳ２７、ステップＳ３１、及び、ステップＳ３６が、請求項中の第４の工程に対応する処理となっている。 Furthermore, in this embodiment, step S27, step S31, and step S36 in FIG. 16 are processing corresponding to the fourth step in the claims.
このような本実施形態の車載メータによっても、先に説明した実施形態の車載メータと同様の効果を得ることができる。 The same effect as that of the vehicle-mounted meter according to the above-described embodiment can be obtained by the vehicle-mounted meter according to the present embodiment.
尚、以上の実施形態では、フルステップ駆動のステップ角が９０度であるステッパモータ１を用いる場合について説明したが、本発明の適用対象となるステッパモータは、フルステップ駆動のステップ角が９０度であるものに限定されない。
In the above embodiment, the
また、マイクロステップ駆動の分割数についても、以上の実施形態で説明した６４分割に限らず、６４以外の分割数でマイクロステップ駆動を行うステッパモータを用いる場合についても、本発明は適用可能である。さらに、以上の実施形態のステップＳ３及びステップＳ２３では、フルステップ駆動のステップ角の１／２の角度分である４５°逆方向に回転したが、フルステップ駆動のステップ角の１／ｎ（ｎ≧２）であればよく、ｎ＝２には限らない。 Further, the number of divisions for microstep driving is not limited to the 64 divisions described in the above embodiment, and the present invention can be applied to the case of using a stepper motor that performs microstep driving with a division number other than 64. . Further, in step S3 and step S23 of the above embodiment, the rotation is performed in the reverse direction of 45 °, which is ½ of the step angle of full step driving, but 1 / n (n of the step angle of full step driving). ≧ 2), and not limited to n = 2.
さらに、２分割のマイクロステップ駆動と等価なものとしてハーフステップ駆動を行うステッパモータを用いる場合にも、本発明は適用可能である。 Furthermore, the present invention can also be applied to a case where a stepper motor that performs half-step driving is used as an equivalent to two-step micro-step driving.
そして、フルステップ駆動のステップ角が９０度でないステッパモータや、マイクロステップ駆動の分割数が６４でないステッパモータに本発明を適用する場合は、ハーフステップ駆動の場合を２分割のマイクロステップ駆動に置き換えて説明すると、各処理における励磁相の変化パターンを次のように設定すればよい。 When the present invention is applied to a stepper motor whose step angle for full-step driving is not 90 degrees or a stepper motor whose micro-step driving is not 64, the half-step driving is replaced with two-step micro-step driving. In other words, the excitation phase change pattern in each process may be set as follows.
即ち、フルステップ駆動の１ステップをｍ×ｎ分割（ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数）したマイクロステップで駆動されるステッパモータの初期励磁相を検出する場合は、ロータの逆回転方向にステッパモータをフルステップ駆動により、非励磁コイルに発生した誘導起電力が閾値以下となってロータの回転が停止したものと判定される第１の励磁相が到来するまで行う。 That is, when detecting the initial excitation phase of a stepper motor driven by a microstep obtained by dividing one step of full-step driving by m × n (m is an integer of 1 or more and n is an integer of 2 or more) The stepper motor is rotated in the rotational direction until the first excitation phase is reached, in which the induced electromotive force generated in the non-excitation coil is equal to or less than the threshold value and the rotation of the rotor is determined to have stopped.
次に、１８０度からステッパモータのフルステップ駆動のステップ角の２つ分を差し引いた角度分、第１の励磁相からロータの逆回転方向にシフトした第２の励磁相から、さらに、ロータの逆回転方向にステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトした、第３の励磁相に到達するまで、ロータの逆回転方向にステッパモータをマイクロステップ駆動する。 Next, from the second excitation phase shifted from the first excitation phase to the reverse rotation direction of the rotor by an angle obtained by subtracting two step angles of the full step drive of the stepper motor from 180 degrees, the rotor The stepper motor is micro-step driven in the reverse rotation direction of the rotor until the third excitation phase is reached, which is shifted by m steps of the micro-step drive of the stepper motor in the reverse rotation direction.
続いて、ロータの正回転方向に、ステッパモータのフルステップ駆動の１ステップ分、第１の励磁相からシフトした第４の励磁相と、第３の励磁相との間の任意の励磁相間で、ロータの正回転方向又は逆回転方向にステッパモータをフルステップ駆動させ、このフルステップ駆動中におけるロータの回転の有無を判定する。 Subsequently, between any excitation phase between the fourth excitation phase and the third excitation phase shifted from the first excitation phase by one step of full step drive of the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor. The stepper motor is driven in full step in the forward rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor, and it is determined whether or not the rotor is rotating during the full step drive.
そして、非励磁コイルに発生した誘導起電力が閾値を上回ってロータが回転していると判定された際には、第３の励磁相から１８０度シフトした第５の励磁相を、初期励磁相として決定してメモリ４１ｂに記憶させる。 When it is determined that the induced electromotive force generated in the non-excitation coil exceeds the threshold value and the rotor is rotating, the fifth excitation phase shifted 180 degrees from the third excitation phase is changed to the initial excitation phase. To be stored in the memory 41b.
反対に、非励磁コイルに発生した誘導起電力が閾値以下となってロータの回転が停止したものと判定された際には、非励磁コイルに発生した誘導起電力が閾値を上回ってロータが回転していると判定されるまで、前記第３の励磁相を前記ロータの逆回転方向にステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトさせながら、第３の励磁相に到達するまでの、ロータの逆回転方向へのステッパモータのマイクロステップ駆動と、第３の励磁相と第４の励磁相との間の任意の励磁相間における、ロータの正回転方向又は逆回転方向へのステッパモータのフルステップ駆動と、そのフルステップ駆動中における非励磁コイルでの誘導起電力のパターンに基づくロータの回転の有無判定とを、繰り返し行えばよい。 On the other hand, when it is determined that the induced electromotive force generated in the non-excited coil is below the threshold value and the rotation of the rotor has stopped, the induced electromotive force generated in the non-excited coil exceeds the threshold value and the rotor rotates. Until the third excitation phase is reached while the third excitation phase is shifted by m steps of microstep drive of the stepper motor in the reverse rotation direction of the rotor until it is determined that the third excitation phase is reached. Full stepping of the stepper motor in the forward or reverse rotation direction of the rotor between the microstep drive of the stepper motor in the reverse rotation direction and any excitation phase between the third excitation phase and the fourth excitation phase The drive and the determination of the presence or absence of rotation of the rotor based on the pattern of the induced electromotive force in the non-excitation coil during the full step drive may be repeated.
また、以上の説明では、フルステップ駆動中の非励磁コイルに発生した誘導起電力が閾値以下であるときにロータが停止しているものと判定し、閾値を上回っているときにロータが回転しているものと判定する場合について説明したが、フルステップ駆動中における非励磁コイルでの誘導起電力のパターンに基づくロータの回転の有無判定の具体的な手法は、以上の説明で用いた手法に限定されない。 In the above description, it is determined that the rotor is stopped when the induced electromotive force generated in the non-excited coil during full-step driving is below the threshold value, and the rotor rotates when the threshold value is exceeded. The specific method for determining the presence or absence of rotation of the rotor based on the pattern of the induced electromotive force in the non-excited coil during full-step drive is described in the method used in the above description. It is not limited.
例えば、フルステップ駆動中の非励磁コイルに発生した誘導起電力がゼロであるときにロータが停止しているものと判定し、ゼロでないときにロータが回転しているものと判定したり、この手法や以上の説明で用いた手法とＯＲ条件で併用して、或は、単独で、フルステップ駆動中の非励磁コイルに発生した誘導起電力が一定時間以上閾値以下となったときにロータが停止しているものと判定し、一定時間以上閾値を上回ったときにロータが回転しているものと判定する等、要は、フルステップ駆動中の非励磁コイルに発生した誘導起電力のパターンに基づいてロータの回転の有無を判定するものであれば、その具体的手法は任意である。 For example, it is determined that the rotor is stopped when the induced electromotive force generated in the non-excited coil during full-step driving is zero, and it is determined that the rotor is rotating when it is not zero. The rotor is used when the induced electromotive force generated in the non-excitation coil during full-step driving falls below the threshold for a certain time or more in combination with the technique and the technique used in the above explanation under the OR condition. It is determined that the rotor is rotating when it exceeds the threshold value for a certain time or more, so the main point is the pattern of the induced electromotive force generated in the non-excited coil during full step drive. The specific method is arbitrary as long as the presence / absence of rotation of the rotor is determined based on this.
１ ステッパモータ
１ａ１（１ａ２） 非励磁コイル
１ｂ ロータ
２ 被駆動部材
５ ストッパ
４１Ａ ロータ回転有無判定手段
４１Ｂ 第１の励磁手段
４１Ｃ 第２の励磁手段
４１Ｄ 第３の励磁手段
４１Ｄａ 第１の部分励磁手段
４１Ｄｂ 第２の部分励磁手段
４１Ｅ 初期励磁相決定手段
４１Ｆ 記憶手段
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記被駆動部材を逆方向に回転させる逆回転方向に前記ロータを回転させる前記ステッパモータのフルステップ駆動を、前記ロータが回転していないと判定される第１の励磁相が到来するまで行う第１の工程と、
１８０度から前記ステッパモータのフルステップ駆動のステップ角の２つ分を差し引いた角度分、前記第１の励磁相から前記ロータの逆回転方向にシフトした第２の励磁相から、さらに、前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトした、第３の励磁相に到達するまで、前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータをマイクロステップ駆動する第２の工程と、
前記被駆動部材を正方向に回転させる前記ロータの正回転方向に、前記ステッパモータのフルステップ駆動の１ステップ分、前記第１の励磁相からシフトした第４の励磁相と、前記第３の励磁相との間の任意の励磁相間で、前記ロータの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータをフルステップ駆動させ、該フルステップ駆動中における前記ロータの回転の有無を判定する第３の工程と、
前記第３の工程において前記ロータが回転していると判定された際には、前記第３の励磁相から１８０度シフトした第５の励磁相を、前記初期励磁相として決定し記憶手段に記憶させる第４の工程とを備え、
前記第３の工程において前記ロータが回転していないと判定された際には、前記第３の工程において前記ロータが回転していると判定されるまで、前記第３の励磁相を前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトさせて、前記第２の工程と前記第３の工程とを繰り返し行うようにした、
ことを特徴とするステッパモータの初期励磁相検出方法。 Rotation in a reverse direction of a driven member that is driven to rotate by a stepper motor driven in microsteps, where one step of full-step driving is divided into m × n (m is an integer of 1 or more, n is an integer of 2 or more) In the stop position where the stepper motor is forcibly stopped by the stopper, the initial excitation phase at which the rotor of the stepper motor becomes stable is determined from the pattern of the induced electromotive force in the non-excitation coil of the stepper motor during the full step drive. In the initial excitation phase detection method of the stepper motor for detecting based on the presence or absence of rotation of the rotor,
Full-step driving of the stepper motor for rotating the rotor in the reverse rotation direction for rotating the driven member in the reverse direction is performed until a first excitation phase is reached in which it is determined that the rotor is not rotating. 1 process,
From the second excitation phase shifted from the first excitation phase in the reverse rotation direction of the rotor by an angle obtained by subtracting two step angles of the full step drive of the stepper motor from 180 degrees, the rotor A second step of microstep driving the stepper motor in the reverse rotation direction of the rotor until a third excitation phase is reached, shifted by m steps of microstep drive of the stepper motor in the reverse rotation direction of
A fourth excitation phase shifted from the first excitation phase by one step of full step drive of the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor for rotating the driven member in the positive direction; The stepper motor is driven in full step in the forward rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor between any excitation phases between the excitation phases, and a third determination is made as to whether or not the rotor is rotating during the full step drive. Process,
When it is determined in the third step that the rotor is rotating, the fifth excitation phase shifted by 180 degrees from the third excitation phase is determined as the initial excitation phase and stored in the storage means. And a fourth step of
When it is determined that the rotor is not rotating in the third step, the third excitation phase is changed to the rotor until it is determined that the rotor is rotating in the third step. The second step and the third step are repeatedly performed by shifting m steps of microstep drive of the stepper motor in the reverse rotation direction.
An initial excitation phase detection method for a stepper motor.
前記第３の励磁相から前記第１の励磁相まで、前記ステッパモータを前記ロータの正回転方向にマイクロステップ駆動させる第１の部分工程と、
前記第１の励磁相と前記第４の励磁相との間で、前記ロータの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータをフルステップ駆動させ、該フルステップ駆動中における前記ロータの回転の有無を判定する第２の部分工程とを備えている、
ことを特徴とする請求項１記載のステッパモータの初期励磁相検出方法。 The third step includes
A first partial step of microstep driving the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor from the third excitation phase to the first excitation phase;
Between the first excitation phase and the fourth excitation phase, the stepper motor is driven in a full step in the forward rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor, and whether or not the rotor rotates during the full step drive A second partial process for determining
The method of detecting an initial excitation phase of a stepper motor according to claim 1.
前記ステッパモータのフルステップ駆動中に、前記ロータの回転の有無を判定するロータ回転有無判定手段と、
前記被駆動部材を逆方向に回転させる逆回転方向に前記ステッパモータのロータを回転させる該ステッパモータのフルステップ駆動を、前記ロータ回転有無判定手段により前記ロータが回転していないと判定される第１の励磁相が到来するまで行わせる第１の励磁手段と、
１８０度から前記ステッパモータのフルステップ駆動のステップ角の２つ分を差し引いた角度分、前記第１の励磁相から前記ロータの逆回転方向にシフトした第２の励磁相から、さらに、前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトした、第３の励磁相に到達するまで、前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータをマイクロステップ駆動させる第２の励磁手段と、
前記被駆動部材を正方向に回転させる前記ロータの正回転方向に、前記ステッパモータのフルステップ駆動の１ステップ分、前記第１の励磁相からシフトした第４の励磁相と、前記第３の励磁相との間の任意の励磁相間で、前記ロータの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータをフルステップ駆動させる第３の励磁手段と、
前記第３の励磁手段による前記ステッパモータのフルステップ駆動中に、前記ロータが回転していると前記ロータ回転有無判定手段が判定した時に、前記第３の励磁相から１８０度シフトした第５の励磁相を、前記初期励磁相として決定し記憶手段に記憶させる初期励磁相決定手段とを備え、
前記第３の励磁手段による前記ステッパモータのフルステップ駆動中に、前記ロータが回転していないと前記ロータ回転有無判定手段が判定した時には、前記第３の励磁相を前記ロータの逆回転方向に前記ステッパモータのマイクロステップ駆動のｍステップ分シフトさせて、前記第２の励磁手段と前記第３の励磁手段とが前記ステッパモータを再駆動させ、前記ロータ回転有無判定手段が前記ロータの回転の有無を再判定する、
ことを特徴とするステッパモータの初期励磁相検出装置。 Rotation in a reverse direction of a driven member that is driven to rotate by a stepper motor driven in microsteps, where one step of full-step driving is divided into m × n (m is an integer of 1 or more, n is an integer of 2 or more) In the stop position where the stepper motor is forcibly stopped by the stopper, the initial excitation phase at which the rotor of the stepper motor becomes stable is determined from the pattern of the induced electromotive force in the non-excitation coil of the stepper motor during the full step drive. In an initial excitation phase detection device for a stepper motor that detects based on the presence or absence of rotation of the rotor,
Rotor rotation presence / absence determining means for determining whether or not the rotor is rotating during the full step drive of the stepper motor;
Full step driving of the stepper motor for rotating the stepper motor in the reverse rotation direction for rotating the driven member in the reverse direction is determined by the rotor rotation presence / absence determining means to determine that the rotor is not rotating. First excitation means for performing until one excitation phase arrives;
From the second excitation phase shifted from the first excitation phase in the reverse rotation direction of the rotor by an angle obtained by subtracting two step angles of the full step drive of the stepper motor from 180 degrees, the rotor Second excitation means for microstep driving the stepper motor in the reverse rotation direction of the rotor until reaching a third excitation phase shifted by m steps of microstep drive of the stepper motor in the reverse rotation direction of ,
A fourth excitation phase shifted from the first excitation phase by one step of full step drive of the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor for rotating the driven member in the positive direction; A third excitation means for full-step driving the stepper motor in the forward rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor between any excitation phases between the excitation phases;
During the full-step drive of the stepper motor by the third excitation means, when the rotor rotation presence / absence determination means determines that the rotor is rotating, the fifth excitation phase is shifted 180 degrees from the third excitation phase. An initial excitation phase determination means for determining an excitation phase as the initial excitation phase and storing it in a storage means;
During the full step drive of the stepper motor by the third excitation means, when the rotor rotation presence / absence determination means determines that the rotor is not rotating, the third excitation phase is set in the reverse rotation direction of the rotor. The stepping motor is shifted by m steps of micro-step driving, the second excitation means and the third excitation means re-drive the stepper motor, and the rotor rotation presence / absence determination means determines whether the rotor is rotating. Re-exist
An initial excitation phase detector for a stepper motor.
前記第３の励磁相から前記第１の励磁相まで、前記ステッパモータを前記ロータの正回転方向にマイクロステップ駆動させる第１の部分励磁手段と、
前記第１の励磁相と前記第４の励磁相との間で、前記ロータの正回転方向又は逆回転方向に前記ステッパモータをフルステップ駆動させる第２の部分励磁手段とを備えている、
ことを特徴とする請求項３記載のステッパモータの初期励磁相検出装置。 The third excitation means includes
First partial excitation means for microstep driving the stepper motor in the positive rotation direction of the rotor from the third excitation phase to the first excitation phase;
A second partial excitation means for full-step driving the stepper motor in the forward rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor between the first excitation phase and the fourth excitation phase;
The initial excitation phase detection device for a stepper motor according to claim 3.
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