JP2007159274A - Step motor drive device - Google Patents
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Abstract
【課題】様々な条件においても効率良くロータを回転させる。
【解決手段】ステータ磁極2p,2qは、動的磁気中心線L2と静的安定線L1の角度θが正転方向に45°以上、90°以下となるように形成される。磁気センサ3は、ステップモータ11のロータ1の近傍に配置される。そして、磁気センサ3は、ロータ1の回転方向を検知する。制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の回転を判別しつつ、駆動パルス信号のパルス幅を可変設定する。
【選択図】図1A rotor is efficiently rotated even under various conditions.
Stator magnetic poles 2p and 2q are formed such that an angle θ between a dynamic magnetic center line L2 and a static stable line L1 is 45 ° or more and 90 ° or less in a forward rotation direction. The magnetic sensor 3 is disposed in the vicinity of the rotor 1 of the step motor 11. The magnetic sensor 3 detects the rotation direction of the rotor 1. The control circuit 14 variably sets the pulse width of the drive pulse signal while determining the rotation of the rotor 1 based on the detection signal of the magnetic sensor 3.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ステップモータ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a step motor driving device.
時計用モータとして、正逆転が可能な単相2極のステップモータがある(例えば、特許文献1参照)。 As a timepiece motor, there is a single-phase two-pole step motor capable of forward and reverse rotation (see, for example, Patent Document 1).
このステップモータでは、非励磁状態におけるロータの静安定位置が、励磁状態におけるステータ磁極の動的磁気中心に対し、ほぼ90度変位した位置にある。このステップモータを駆動する制御部は、初動時に十分に大きなパルス幅を有する単一極性の初期化パルスを発生させる。その後、通常駆動する駆動パルス信号を出力してステップモータを所望の回転方向に駆動する。
しかし、確実にステップモータを駆動するためには、使用環境や電源電圧、部品のバラツキを考慮する必要がある。また、正転と逆転で出力トルクに差があることも考慮する必要がある。その上で確実に動作するように十分なパルス幅を有する駆動パルスを出力する必要がある。従来のステップモータ駆動装置では、必要以上の駆動エネルギを消費することになり、効率が低下していた。 However, in order to drive the step motor with certainty, it is necessary to consider the usage environment, power supply voltage, and component variations. It is also necessary to consider that there is a difference in output torque between forward rotation and reverse rotation. In addition, it is necessary to output a drive pulse having a sufficient pulse width so as to operate reliably. In the conventional step motor driving device, the driving energy more than necessary is consumed, and the efficiency is lowered.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、効率良く回転することが可能なステップモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a step motor driving device capable of rotating efficiently.
この目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るステップモータ駆動装置は、
間欠回転する時計用ステップモータと、
前記ステップモータを駆動する制御部と、を備え、
前記ステップモータは、
N極とS極とが2極に着磁されたロータと、
前記ロータを駆動する一対のステータ磁極からなるものであって前記ロータが貫通する孔が形成されたステータと、
前記ステータを励磁する駆動コイルと、
前記ロータの軸表面近傍に配置され、近接した前記ロータの磁極を検知して検知信号を出力する磁気センサと、を備え、
前記制御部は、前記駆動コイルへの通電を制御する駆動パルス信号のパルス幅を、前記磁気センサから出力された検知信号に基づいて前記ロータの前回のパルスによる回転、非回転を判別し可変設定することを特徴とする。
In order to achieve this object, a step motor driving device according to the first aspect of the present invention includes:
A step motor for a clock that rotates intermittently;
A control unit for driving the step motor,
The step motor is
A rotor in which N and S poles are magnetized in two poles;
A stator comprising a pair of stator magnetic poles for driving the rotor and having a hole through which the rotor passes;
A drive coil for exciting the stator;
A magnetic sensor disposed near the shaft surface of the rotor and detecting a magnetic pole of the rotor close to the magnetic sensor and outputting a detection signal;
The control unit variably sets a pulse width of a drive pulse signal for controlling energization to the drive coil based on a detection signal output from the magnetic sensor to determine whether the rotor is rotated or not rotated by a previous pulse. It is characterized by doing.
前記ステータは、前記ステータ磁極の動的磁気中心線に対して、非励磁状態において前記ロータが静止する方向を示す静的安定線の角度が正転方向に45°以上、90°以下となるように前記一対のステータ磁極が形成されたものであって、
前記磁気センサが前記動的磁気中心線に対して90°ずれた位置近辺に配置されてもよい。
In the stator, the angle of the static stability line indicating the direction in which the rotor is stationary in a non-excited state with respect to the dynamic magnetic center line of the stator magnetic pole is 45 ° or more and 90 ° or less in the forward rotation direction. The pair of stator magnetic poles is formed on
The magnetic sensor may be arranged in the vicinity of a position shifted by 90 ° with respect to the dynamic magnetic center line.
前記制御部は、前記ロータの正回転時と逆回転時とで、それぞれ、前記ロータの回転に必要なパルス幅データを記憶する記憶部を備えるようにしてもよい。 The control unit may include a storage unit that stores pulse width data necessary for the rotation of the rotor during forward rotation and reverse rotation of the rotor.
前記制御部は、前記ロータが一定パルス数正常に回転したときに、前記記憶部が記憶するパルス幅データを更新するようにしてもよい。 The control unit may update the pulse width data stored in the storage unit when the rotor rotates normally by a fixed number of pulses.
本発明によれば、効率良く回転することができる。 According to the present invention, it is possible to rotate efficiently.
以下、本発明の実施の形態に係るステップモータ駆動装置を図面を参照して説明する。
本実施形態に係るステップモータの構成を図1に示す。
ステップモータ11は、図1(a)に示すように、ロータ1と、ステータ2と、磁気センサ3と、コイル芯5と、駆動コイル6と、からなる。
Hereinafter, a step motor driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the step motor according to this embodiment.
As shown in FIG. 1A, the
ロータ1は、円板状の永久磁石から構成され、ロータ1の直径の両端がそれぞれN極、S極の2極に着磁されている。
The
ステータ2は、ステータ磁極2p,2qが一体となったものであり、中央部にはロータ1を挿入するための円形孔2aが設けられている。
The
円形孔2aの中心を通って上下方向に延伸する直線をYとして、直線Y上において、ステータ2の上辺部及び下辺部に狭幅部2b、2cが設けられている。ステータ2の断面積は、この狭幅部2b、2cの部分で小さくなり、磁気抵抗が大きくなる。これにより、ステータ2は直線Yを境として磁気的に左右に分断された状態となる。
ステータ2の下端部にはコイル芯5が設けられてあり、コイル芯5には駆動コイル6が巻回される。駆動コイル6の両端には、入力端子6a,6bが設けられている。円形孔2aの中心を通って延伸する直線を動的磁気中心線L2として磁気回路が形成される。1対のステータ磁極2p,2qは、動的磁気中心線L2上の円形孔2aを挟んで両側に形成される。
A
入力端子6a,6bを介して駆動コイル6に駆動パルスが印加されると、ステータ磁極2p,2qは、コイル芯5を経て、N,S極となるように励磁される。
When a drive pulse is applied to the
円形孔2aには、1対の円弧状のノッチ2d,2eが設けられている。ノッチ2d,2eは、円形孔2aの中心を通ってノッチ中心線L3上に設けられる。
The
ノッチ2d,2eは、ノッチ中心線L3に対して線対称な形状を有している。このため、ステータ2が非励磁状態のとき、ロータ1のN極,S極は、2つのノッチから等距離に位置し、ロータ1は、この状態で静止する。
The
即ち、ロータ1は、ロータ1のN極,S極を結ぶ直線と、静的安定線L1とが一致した状態で静止する。静的安定線L1は、非励磁状態においてロータ1が静止する方向を示す線であり、静的安定線L1この位置が静的安定位置になる。
That is, the
静的安定線L1とノッチ中心線L3とのなす角度は90°である。動的磁気中心線L2に対する静的安定線L1の角度をθとして、ステータ磁極2p,2qは、角度θが正転方向に45°以上、90°以下となるように形成される。角度θがほぼ90°となることは、正回転と逆回転との特性の差を小さくするために有効である。
The angle formed by the static stability line L1 and the notch center line L3 is 90 °. The stator
また、動的磁気中心線L2と静的安定線L1とのなす角度θをほぼ45°に設定してもよく、これにより、正転する場合に最も効率のよいモータが得られる。この場合、逆転させるにはよりエネルギーの高い駆動パルス(具体的にはパルス幅の長いパルスや極性の異なる2種類以上のパルスを組み合わせた駆動パルス等)を入力する必要がある。 In addition, the angle θ formed by the dynamic magnetic center line L2 and the static stability line L1 may be set to approximately 45 °, whereby the most efficient motor can be obtained in the case of normal rotation. In this case, in order to reverse, it is necessary to input a drive pulse with higher energy (specifically, a pulse having a long pulse width or a combination of two or more kinds of pulses having different polarities).
しかし、時計の場合、一般的には、ほとんどの時間モータを正転させて使用するため、角度θをほぼ45°に設定することは、電池寿命の長い高効率の時計を得るのに有効であり、かつ、通常時において逆転することを防止するのにも有効である。また、動的磁気中心線L2と静的安定線L1とのなす角度θを、それぞれの利点を勘案しながら、45°以上、90°以下の範囲内で決定してもよい。 However, in the case of a watch, in general, since the motor is normally rotated for most of the time, setting the angle θ to approximately 45 ° is effective for obtaining a highly efficient watch having a long battery life. It is also effective in preventing reverse rotation during normal times. Further, the angle θ formed by the dynamic magnetic center line L2 and the static stability line L1 may be determined within a range of 45 ° or more and 90 ° or less, taking into account the respective advantages.
磁気センサ3は、測定対象の磁場の強さ等を検出するものであり、図1(b)に示すように、ロータ1の近傍であって、非励磁状態におけるロータ1の極と対向する位置に配置されている。磁気センサ3には、半導体磁気抵抗素子、ホール素子、強磁性薄膜素子、コイルピックアップ等が用いられる。
The
磁気センサ3は、動的中心線L2に対して90°ずれた位置近辺、即ち、90°ずれた位置及びこの位置を中心に予め設定された誤差範囲内に配置されている。このため、磁気センサ3の位置は、静的安定位置に位置するロータ1の極に対し、0〜45°ずれた位置となり、磁気センサ3は、ロータ1が静止している際の向きを判別するために必要な磁場の強さを得ることができる。
The
また、同時に、磁気センサ3が動的中心線L2に対して90°ずれた位置近辺に配置されていると、後述するパルスモータ11の非間欠の高速回転時に、駆動パルス信号の極性の切り替えタイミングと磁気センサ3の信号がゼロクロスするタイミングとが一致する。このため、磁気センサ3を高速回転時の駆動パルス制御にも兼用する場合、高速回転時の駆動パルス信号の制御が容易になる。
At the same time, if the
本実施形態の磁気センサ3は、ロータ1のN極と近接したときにL_HIGHの検知信号を出力し、ロータ1のS極と近接したときにL_LOWの検知信号を出力するものとする。
The
図2に示すモータ駆動回路は、かかるステップモータ11を駆動する。
モータ駆動回路は、水晶発振器12と、分周器13と、制御回路14と、ドライバ15と、正逆切換スイッチ16と、磁気センサ3と、からなる。
The motor drive circuit shown in FIG. 2 drives the
The motor drive circuit includes a
水晶発振器12は、一定の周波数の信号を出力するものである。
分周器13は、水晶発振器12が出力した信号の周波数を分周するものである。
The
The
正逆切換スイッチ16は、制御回路14に回転方向切換信号を供給することにより、手動等によってステップモータ11の正逆回転の切換を行うためのスイッチである。前述の磁気センサ3は、検知信号を制御回路14に供給する。
The forward /
制御回路14は、駆動パルス信号O1及びO2をドライバ15に供給することにより、ステップモータ11を駆動するものである。制御回路14は、CPU、ROM、RAM、不揮発性メモリ等を備え(図示せず)、正逆切換スイッチ16から供給された回転方向切換信号に基づいてロータ1の回転方向を判定する。また、制御回路14は、駆動パルス信号OUTが出力される前に磁気センサ3から供給された検知信号に基づいて駆動パルス信号O1及びO2をドライバ15に供給する。
The
また、制御回路14は、駆動コイル6への通電を制御する駆動パルス信号O1及びO2のパルス幅を、駆動パルス信号が出力される前に磁気センサ3から出力された検知信号に基づいて、前回のパルス幅によるロータ1の回転、非回転を判別しつつ可変設定する。
Further, the
具体的に、制御回路14は、ロータ1の回転方向及びロータ1の向き毎に駆動パルス信号O1及びO2のパルス幅のデータを不揮発性メモリに記憶する。尚、このパルス幅は、ロータ1の回転方向及びロータ1の向き毎に同じであってもよいし、異なるものであってもよい。本実施形態では、このパルス幅をロータ1の回転方向及びロータ1の向き毎に異なるものとして説明する。
Specifically, the
そして、制御回路14は、正転時、逆転時、それぞれのパルス幅に基づいて駆動パルス信号O1及びO2を生成し、この駆動パルス信号O1及びO2を出力する。
The
制御回路14は、駆動パルス信号O1及びO2停止後に磁気センサ3から供給された検知信号に基づいてロータ1の向きを判別するとともに、駆動パルス信号O1及びO2出力前のロータ1の向きと比較することにより、ロータ1の回転、非回転を判別する。
The
ロータ1が前回の駆動パルス信号O1及びO2によって回転できていることを判別したとき、制御回路14は、駆動パルス信号O1及びO2のパルス幅をロータ1の回転方向及びロータ1の向き毎に可変する。尚、制御回路14は、一定回数連続して正常に回転したとき、ロータ1の回転に必要なパルス幅データを更新する。
When it is determined that the
ドライバ15は、制御回路14から供給された駆動パルス信号O1及びO2を増幅し、駆動パルス信号OUT1及びOUT2をステップモータ11に供給する。尚、本実施形態では、駆動パルスOUT1が入力端子6aに、駆動パルスOUT2が入力端子6bに供給され、駆動パルス信号O1=LOW、O2=HIGHのとき、ドライバ15は、駆動パルスOUT1=LOW、OUT2=HIGHとし、ステータ磁極2pがN極に、ステータ磁極2qがS極に着磁されるような駆動電流をステップモータ11に供給するものとする。
The
次に実施形態に係るステップモータ11及びモータ駆動回路の動作を説明する。
水晶発振器12は、一定の周波数の信号を分周器13に出力し、分周器13は、分周した信号を制御回路14に出力する。
Next, operations of the
The
制御回路14は、図3に示すフローチャートに従って駆動制御処理を実行し、運針のタイミング毎に駆動パルス信号O1及びO2をドライバ15に供給する
The
制御回路14は、駆動パルス信号出力前に磁気センサ3の検知信号に基づいて、ロータ1の向きを判別する(ステップS11)。
The
ステップS11においてロータ1の向きがN極と判定した場合、制御回路14は、正逆切換スイッチ16から供給された回転方向切換信号に基づいて回転させる方向が正転方向か逆転かを判定する(ステップS12)。ステップS12において、回転方向が正転方向と判定した場合、制御回路14は、図4に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理(1)を実行する(ステップS13)。
When it is determined in step S11 that the orientation of the
制御回路14は、駆動パルス信号O1及びO2のパルス幅N1を不揮発性メモリから読み出す(ステップS21)。
制御回路14は、駆動パルス信号O1=LOW、O2=HIGHを出力し、ドライバ15はOUT1=LOW、OUT2=HIGHを出力する(ステップS22)。
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別する(ステップS23)。
The
磁気センサ3の検知信号の信号レベルがL_HIGHの場合、制御回路14は、ロータ1の磁極はN極と判定する(ステップS23において「HIGH」)。この場合、ロータ1はパルス幅N1では回転できなかったと判断し、制御回路14は、パルス幅N1を1msだけ長くする(ステップS24)。
When the signal level of the detection signal of the
制御回路14は、パルス幅をN0に設定する(ステップS25)。ここで、N0は、ロータ1を確実に回転させることができる十分なパルス幅に設定されている。
制御回路14は、M1に0をセットする(ステップS26)。
制御回路14は、再度、駆動パルス信号O1及びO2を出力する(ステップS22)。
The
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別し(ステップS23)、ロータ1の向きがS極と判定した場合(ステップS23において「L_LOW」)、M1をインクリメントする(ステップS27)。
The
制御回路14は、M1が300に達したか否かを判定する(ステップS28)。
The
M1が300に達していないと判定した場合(ステップS28においてNo)、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。
When it is determined that M1 has not reached 300 (No in step S28), the
M1が300に達したと判定した場合(ステップS28においてYes)、制御回路14は、パルス幅N1を1msだけ短くする(ステップS29)。
When it is determined that M1 has reached 300 (Yes in step S28), the
制御回路14は、M1に0をセットする(ステップS30)。そして、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路14は、駆動制御処理を終了させる。
The
一方、ステップS12において、回転方向が逆転方向と判定した場合(ステップS12において「逆転」)、制御回路14は、図5に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理(2)を実行する(ステップS14)。
On the other hand, when it is determined in step S12 that the rotation direction is the reverse rotation direction (“reverse rotation” in step S12), the
制御回路14は、駆動パルス信号O1及びO2のパルス幅N2を不揮発性メモリから読み出す(ステップS41)。
制御回路14は、駆動パルス信号O1=HIGH、O2=LOWを出力し、ドライバ15は駆動パルス信号OUT1=HIGH,OUT2=LOWを出力する(ステップS42)。
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別する(ステップS43)。
The
磁気センサ3の検知信号の信号レベルがL_LOWの場合、制御回路14が、磁極はN極と判定する(ステップS43において「L_LOW」)。この場合、制御回路14は、パルス幅N2を1msだけ長くする(ステップS44)。
When the signal level of the detection signal of the
制御回路14は、パルス幅をN0に設定する(ステップS45)。
制御回路14は、M2に0をセットする(ステップS46)。
制御回路14は、再度、駆動パルス信号O1及びO2を出力する(ステップS42)。
The
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別し(ステップS43)、ロータ1の向きがS極と判定した場合(ステップS43において「L_LOW」)、M2をインクリメントする(ステップS47)。
The
制御回路14は、M2が300に達したか否かを判定する(ステップS48)。
The
M2が300に達していないと判定した場合(ステップS48においてNo)、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。
If it is determined that M2 has not reached 300 (No in step S48), the
M2が300に達したと判定した場合(ステップS48においてYes)、制御回路14は、パルス幅N2を1msだけ短くする(ステップS49)。
If it is determined that M2 has reached 300 (Yes in step S48), the
制御回路14は、M2に0をセットする(ステップS50)。そして、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路14は、駆動制御処理を終了させる。
The
次に、ステップS11において、ロータ1の向きがS極と判定した場合、制御回路14は、正逆切換スイッチ16から供給された回転方向切換信号に基づいて回転させる方向が正転方向か逆転方向かを判定する(ステップS15)。ステップS15において、回転方向が正転方向と判定した場合、制御回路14は、図6に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理(3)を実行する(ステップS16)。
Next, when it is determined in step S11 that the orientation of the
制御回路14は、駆動パルス信号のパルス幅N3を不揮発性メモリから読み出す(ステップS61)。
制御回路14は、駆動パルス信号O1=HIGH、O2=LOWを出力し、ドライバ15は駆動パルス信号OUT1=HIGH,OUT2=LOWを出力する(ステップS62)。
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別する(ステップS63)。
The
磁気センサ3の検知信号の信号レベルがL_LOWの場合、制御回路14は、ロータ1の磁極はS極と判定する(ステップS63において「L_LOW」)。この場合、制御回路14は、パルス幅N3を1msだけ長くする(ステップS64)。
When the signal level of the detection signal of the
制御回路14は、パルス幅をN0に設定する(ステップS65)。
制御回路14は、M3に0をセットする(ステップS66)。
制御回路14は、再度、駆動パルス信号O1及びO2を出力する(ステップS62)。
The
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別し(ステップS63)、ロータ1の向きがN極と判定した場合(ステップS63において「L_LOW」)、M3をインクリメントする(ステップS67)。
The
制御回路14は、M3が300に達したか否かを判定する(ステップS68)。
The
M3が300に達していないと判定した場合(ステップS68においてNo)、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。
When it is determined that M3 has not reached 300 (No in step S68), the
M3が300に達したと判定した場合(ステップS68においてYes)、制御回路14は、パルス幅N3を1msだけ短くする(ステップS69)。
When it is determined that M3 has reached 300 (Yes in step S68), the
制御回路14は、M3に0をセットする(ステップS70)。そして、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路14は、駆動制御処理を終了させる。
The
一方、ステップS15において、回転方向が逆転方向と判定した場合(ステップS15において「逆転」)、制御回路14は、図7に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理(4)を実行する(ステップS17)。
On the other hand, when it is determined in step S15 that the rotation direction is the reverse rotation direction (“reverse rotation” in step S15), the
制御回路14は、駆動パルス信号のパルス幅N4を不揮発性メモリから読み出す(ステップS81)。
制御回路14は、駆動パルス信号O1=LOW、O2=HIGHを出力し、ドライバ15は、駆動パルス信号OUT1=LOW、OUT2=HIGHを出力する(ステップS82)。
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別する(ステップS83)。
The
磁気センサ3の検知信号の信号レベルがL_LOWの場合、制御回路14は、ロータ1の磁極はS極と判定する(ステップS83において「L_LOW」)。この場合、制御回路14は、パルス幅N4を1msだけ長くする(ステップS84)。
When the signal level of the detection signal of the
制御回路14は、パルス幅をN0に設定する(ステップS85)。
制御回路14は、M4に0をセットする(ステップS86)。
制御回路14は、再度、駆動パルス信号O1及びO2を出力する(ステップS82)。
The
The
The
制御回路14は、磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別し(ステップS83)、ロータ1の向きがN極と判定した場合(ステップS83において「L_HIGH」)、M4をインクリメントする(ステップS87)。
The
制御回路14は、M4が300に達したか否かを判定する(ステップS88)。
The
M4が300に達していないと判定した場合(ステップS88においてNo)、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。
If it is determined that M4 has not reached 300 (No in step S88), the
M4が300に達したと判定した場合(ステップS88においてYes)、制御回路14は、パルス幅N4を1msだけ短くする(ステップS89)。
When it is determined that M4 has reached 300 (Yes in step S88), the
制御回路14は、M4に0をセットする(ステップS90)。そして、制御回路14は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路14は、駆動制御処理を終了させる。
The
以上説明したように、本実施形態によれば、短いパルス幅でステップモータ11を駆動し、駆動できない場合に徐々にパルス幅を長くするようにした。
As described above, according to this embodiment, the
従って、駆動するのに必要な最小のパルス幅の駆動パルス信号により、ステップモータ11を駆動することができ、様々な条件に応じてロータ1の回転に必要な最低のパルス幅を選択することができ、効率を向上させることができる。
Therefore, the
また、正転と逆転で必要なパルス幅が異なる場合、それぞれの条件で必要な最小のパルス幅を選択することができる。 In addition, when the required pulse width is different between forward rotation and reverse rotation, the minimum pulse width necessary for each condition can be selected.
また、突発的に負荷が大きくなった場合等、一次的にパルス幅が長く設定されても、一定期間経過後にパルス幅の見直しがされるため、効率良くステップモータ11を駆動させることができる。
Even when the load is suddenly increased, the pulse width is reviewed after a certain period of time even if the pulse width is temporarily set longer, so that the
本実施形態によれば、磁気センサ3によりロータ1の向きを容易に認識できるため、回転方向に応じたパルスの極性を簡単に選択できるとともに、パルス出力後にロータ1が回転したか否かを確実に判断できる。また、回転中の誘導電圧を用いることなくロータ1の回転、非回転を検知できるので、ステップモータ11の効率低下を防ぐことができる。
According to the present embodiment, since the orientation of the
また、ステップモータ11が時計に用いられた場合、時計の表示を修正する際に、非間欠で高速にロータ1を回転させることができる。この場合の動作について説明する。
Further, when the
以下、磁気センサ3にロータ1のN極が近接して静止しており、正転方向に回転させる場合について説明する。
Hereinafter, the case where the N pole of the
制御回路14は磁気センサ3の検知信号に基づいてロータ1の向きを判別する。
ロータ1の向きがN極と判断した場合、制御回路14は、正逆切替スイッチ16から供給された回転方向切替信号に基づいて回転方向が正転方向か逆転方向かを判断する。
The
When determining that the direction of the
回転方向が正転方向と判断した場合、制御回路14は、図8のPos31に示すように、出力する駆動パルス信号O1=LOW、O2=HIGHを出力する。
When it is determined that the rotation direction is the forward rotation direction, the
ドライバ15はこの駆動パルス信号O1及びO2を増幅し、OUT1=LOW,OUT2=HIGHの駆動パルス信号を出力し、駆動電流を駆動コイル6に供給する。駆動コイル6に駆動電流が流れることにより、ステータ磁極2pはN極に、ステータ磁極2qはS極に着磁される。
The
ステータ磁極2p,2qが着磁されることにより、ロータ1は、図8のPos32以降に示す矢印方向に正回転する。
When the stator
磁気センサ3は、ロータ1を高速回転させる間、常に検知信号を制御回路14に検知信号を出力する。磁気センサ3は動的磁気中心線L2に対して90°ずれた位置近辺に配置されているため、ロータ1のN極とS極とを結ぶ直線が動的磁気中心線L2と一致すると、磁気センサ3の検知信号はゼロとなる。
The
図8のPos32に示すように、検知信号がゼロとなるタイミング、即ち、ロータ1のN極とS極とを結ぶ直線が動的磁気中心線L2と一致したタイミングで制御回路14は駆動パルス信号O1=HIGH,O2=LOWに切り替える。
As indicated by Pos32 in FIG. 8, at the timing when the detection signal becomes zero, that is, when the straight line connecting the N pole and S pole of the
図8のPos33に示すように、ステータ磁極2pはS極に、ステータ磁極2qはN極に着磁され、ロータ1は、その慣性と磁力によりさらに回転を続ける。
As shown by Pos33 in FIG. 8, the stator
図8のPos34に示すように、ロータ1のN極とS極とを結ぶ直線が再度動的磁気中心線L2と一致し、磁気センサ3の検知信号はゼロとなると制御回路14は駆動パルス信号O1=LOW,O2=HIGHに切り替えるということを繰り返す。
As shown by Pos34 in FIG. 8, when the straight line connecting the N pole and S pole of the
このように磁気センサ3を動的磁気中心線L2に対して90°ずれた位置近辺に配置することにより、新たに検出手段を設けることなく、磁気センサ3の検知信号によりロータ1の位相に同期させて駆動パルス信号を切り替えることにより、より高速で効率の良い非間欠高速回転を行うことができる。
By disposing the
1 ロータ
2 ステータ
3 磁気センサ
11 ステップモータ
14 制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステップモータを駆動する制御部と、を備え、
前記ステップモータは、
N極とS極とが2極に着磁されたロータと、
前記ロータを駆動する一対のステータ磁極からなるものであって前記ロータが貫通する孔が形成されたステータと、
前記ステータを励磁する駆動コイルと、
前記ロータの軸表面近傍に配置され、近接した前記ロータの磁極を検知して検知信号を出力する磁気センサと、を備え、
前記制御部は、前記駆動コイルへの通電を制御する駆動パルス信号のパルス幅を、前記磁気センサから出力された検知信号に基づいて前記ロータの前回のパルスによる回転、非回転を判別し可変設定する、
ことを特徴とするステップモータ駆動装置。 A step motor for a clock that rotates intermittently;
A control unit for driving the step motor,
The step motor is
A rotor in which N and S poles are magnetized in two poles;
A stator comprising a pair of stator magnetic poles for driving the rotor and having a hole through which the rotor passes;
A drive coil for exciting the stator;
A magnetic sensor disposed near the shaft surface of the rotor and detecting a magnetic pole of the rotor close to the magnetic sensor and outputting a detection signal;
The control unit variably sets a pulse width of a drive pulse signal for controlling energization to the drive coil based on a detection signal output from the magnetic sensor to determine whether the rotor is rotated or not rotated by a previous pulse. To
A step motor driving device characterized by the above.
前記磁気センサが前記動的磁気中心線に対して90°ずれた位置近辺に配置された、
ことを特徴とする請求項1に記載のステップモータ駆動装置。 In the stator, the angle of the static stability line indicating the direction in which the rotor is stationary in a non-excited state with respect to the dynamic magnetic center line of the stator magnetic pole is 45 ° or more and 90 ° or less in the forward rotation direction. The pair of stator magnetic poles is formed on
The magnetic sensor is disposed in the vicinity of a position shifted by 90 ° with respect to the dynamic magnetic center line.
The step motor driving device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のステップモータ駆動装置。 The control unit includes a storage unit that stores pulse width data necessary for the rotation of the rotor at the time of forward rotation and reverse rotation of the rotor, respectively.
The step motor driving device according to claim 1, wherein the step motor driving device is provided.
ことを特徴とする請求項3に記載のステップモータ駆動装置。
The control unit updates the pulse width data stored in the storage unit when the rotor rotates normally for a certain number of pulses.
The step motor drive device according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005351098A JP2007159274A (en) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | Step motor drive device |
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| JP2007159274A true JP2007159274A (en) | 2007-06-21 |
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- 2005-12-05 JP JP2005351098A patent/JP2007159274A/en active Pending
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