(57)【要約】【課題】ゼロ位置をより正確に検出することができるステッパモータの駆動装置を提供すること。【解決手段】励磁コイルおよび回転子を有するステッパモータ１と、回転子の回転に連動する被駆動部材２と、被駆動部材２をゼロ位置に機械的に停止させるストッパ５と、励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段４１ａと、回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧波形を検出する検出素子１ａ１，１ａ２と、検出素子１ａ１，１ａ２で検出された誘導電圧波形に基づき、被駆動部材２がストッパ５によりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段４１ｄとを備え、ゼロ位置検出手段４１ｄは、誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えた時間Ｔ２と予め設定された当接判定基準時間Ｔｒｅｆとの比較結果に基づき、被駆動部材２がストッパ５によりゼロ位置に停止させられたか否かを判定する。【選択図】図２
2005137157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルおよび前記励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、前記回転子の回転に連動する被駆動部材と、前記被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させるストッパと、前記励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、前記回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧波形を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記誘導電圧波形に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備えたステッパモータの駆動装置であって、
前記ゼロ位置検出手段は、前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えた時間Ｔ２と予め設定された当接判定基準時間Ｔｒｅｆとの比較結果に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを判定する
ことを特徴とするステッパモータの駆動装置。
【請求項２】
前記閾値は、仕様温度範囲内における温度変化に対する、前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えた時間Ｔ２の変化が最小になるように設定される
ことを特徴とする請求項１記載のステッパモータの駆動装置。
【請求項３】
励磁コイルおよび前記励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、前記回転子の回転に連動する被駆動部材と、前記被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させると、前記励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、前記回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧波形を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記誘導電圧波形に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備えたステッパモータの駆動装置であって、
前記ゼロ位置検出手段は、予め設定されたサンプリング時間の間予め設定されたサンプリングタイミングでサンプリングされた前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えたサンプリング回数と、予め設定された当接判定基準回数との比較結果に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを判定する
ことを特徴とするステッパモータの駆動装置。
【請求項４】
前記閾値は、仕様温度範囲内における温度変化に対する、予め設定されたサンプリング時間の間予め設定されたサンプリングタイミングでサンプリングされた前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えたサンプリング回数の変化が最小になるように設定される
ことを特徴とする請求項３記載のステッパモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッパモータの駆動装置に関し、特に車載メータ等に用いられるステッパモータの初期化処理を改善したステッパモータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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から、近年、ステッパモータが多用されている。
【０００３】
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。
【０００４】
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、ステッパモータをストッパ方向に逆回転させて、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。
【０００５】
この初期化処理においては、ステッパモータにより位置制御される表示指針がそのゼロ位置を定めたストッパに接触したかどうかを検出するために、ステッパモータの回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧を検出し、検出された誘導電圧が所定の閾値以下になったときに、表示指針がゼロ位置に設定されたストッパに当たって停止したと判定するゼロ位置検出を行っている。
【０００６】
このようなゼロ位置検出を行うことができるステッパモータの駆動装置としては、たとえば、特表２０００−５０７７９７号公報（特許文献１）に開示されているものがある。
【０００７】
図８および図９は、上述の公報に開示されている従来のステッパモータの駆動装置ブロック回路図である。ステッパモータ１０は、４つの巻線１，２，３，４を有し、これら巻線はそれぞれ直列に配置された所属のスイッチ５，６，７，８により、正の供給電圧ＵＢ、たとえば自動車のバッテリーとアース電位０との間に接続される。各巻線と所属のスイッチとの間にはタップ端子１１，１２，１３，１４が設けられており、これらの端子はストッパおよびブロック識別のため、それぞれの巻線１〜４の電圧監視に用いられる。スイッチ５〜８を制御して開閉することにより、ステッパモータ１０の所属の巻線１〜４は供給電圧ＵＢに接続され、またこれから分離される。すなわち、通電され、また非通電状態におかれる。
【０００８】
アース電位０と巻線１〜４との間に配置されたスイッチ５〜８を有する図８のステッパモータは、アーススイッチまたハローサイドドライバを備えたステッパモータ制御部を形成する。
【０００９】
次に、図９において、評価回路２０は、図１０に示すように、非導通巻線に誘導される電圧経過５０の電圧ピーク５１と５２を検知する。電圧ピーク５１と５２が所定の閾値を上回ると、評価回路２０により弾性的ブロックが識別され、相応の出力信号が形成される。この出力信号は外部インターラップとして、ステッパモータ１０の図示しない制御回路にあるマイクロコントローラにさらに供給される。
【００１０】
電圧ピーク５１と５２は異なる極性を有している。このことは図１０の所属のゼロライン５３を基準にするとよくわかる。この極性を適切に評価回路２０で求めることができる。さらにとくに有利には、故障して緩慢に運動しているステッパモータで検知を実行できる。評価回路の時間感度が高い必要はなく、したがって安価な構成素子を使用することができる。
【００１１】
図９に示した評価回路２０は、４つの同じ分岐路を、図８の４つの巻線タップ端子１１〜１４に対して有する。各分岐路には、各巻線に対して別個のコンパレータ２１が設けられている。各コンパレータは＋により示された非反転入力端子と、−により示された反転入力端子を有する。コンパレータ２１の反転入力端子は、抵抗２２と２３からなり、供給電圧ＵＢとアース電位０との間に接続された分圧器を介して所定の電位に接続されている。さらに、コンパレータ２１の非反転入力端子は、抵抗２４と２５からなり、供給電圧ＵＢとアース電位０との間に接続された分圧器を介して所定の電位に接続されている。評価回路２０の各入力端子１１〜１４と、各コンパレータ２１の各非反転入力端子との間には、ダイオード２６とコンデンサ２７の直列回路が接続されている。ダイオード２６は、次のように極性付けられている。すなわち、負電圧、たとえば図１０の電圧ピーク５２だけがコンデンサ２７を介して、コンパレータ２１の＋で示した非反転入力端子に到達するように極性付けられている。
【００１２】
分圧器２２，２３により、コンパレータ２１に対する閾値が−で示した反転入力端子において設定される。分圧器２４，２５は、所定の電位を越える電圧ピーク５２だけが非反転入力端子に達するようにする。コンパレータ２１の反転入力端子における電圧は、分圧器２２，２３により、非反転入力端子における電圧よりも小さく選定されている。ダイオード２６により負の電圧だけが、そしてコンデンサ２７によりエッジだけがコンパレータ２１の非反転入力端子に入力結合される。２つの分圧器２２，２３と２４，２５のタップは、それぞれ同じ比で、場合により変動する供給電圧ＵＢを導くから、コンパレータ２１に発生する出力信号は、供給電圧の変動には依存しない。
【００１３】
各コンパレータ２１は、出力端子２８を有し、この出力端子は、負に極性付けられたダイオード２９を介してすべてのコンパレータ２１に対して共通の出力端子２００に導かれている。この共通の出力端子２００は、さらに抵抗２０１を介して基準電圧源Ｕｒｅｆに、コンデンサ２０２を介してアース電位０に接続されている。すでに述べたように、非通電巻線に誘導された電圧経過５０の電圧ピーク５２が基準値を上回り、したがって弾性的ブロックが識別されるとき、共通の出力端子２００は信号を発生する。共通の出力端子２００に発生する、ブロックを指示する出力信号は外部インターラップとして、ステッパモータの制御回路のマイクロコントローラに供給され、そこで相応にさらに処理される。
【００１４】
弾性的ブロックを識別するための評価には、電機子の後戻りにより非通電巻線に逆相の電圧が誘導されるという事実を利用する。この電圧は、コンパレータ２１の少なくとも１つの非反転入力端子において反転入力端子の電圧を下回る。このことはコンパレータの出力を切り替える。これにより、インターラップがトリガされ、ステッパモータのブロックが識別される。これに対して、ステッパモータが運動しているときは、コンパレータ２１の非反転入力端子における電圧は、反転入力端子における電圧よりも大きいままである。
【特許文献１】特表２０００−５０７７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述のステッパモータの駆動装置では、弾性的ブロックを識別（すなわち、ゼロ位置を検出）するための評価には、電機子の後戻りにより非通電巻線に逆相の電圧が誘導されるという事実を利用している。
【００１６】
したがって、このようなステッパモータの駆動装置を車載メータに利用した場合には、ステッパモータの回転軸に取り付けられる指針が、ストッパに当接した後、電機子の後戻りによりストッパから離れた位置に止まることになる。よって、指針が正確にゼロ位置にセットされず、メータの精度上問題がある。また、後戻り（反転）により、指針挙動が大きくなり、見栄えが悪化してしまうので、反転前に誘導電圧を検出する必要がある。
【００１７】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、ゼロ位置をより正確に検出することができるステッパモータの駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１記載の発明は、励磁コイルおよび前記励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、前記回転子の回転に連動する被駆動部材と、前記被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させるストッパと、前記励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、前記回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧波形を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記誘導電圧波形に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備えたステッパモータの駆動装置であって、前記ゼロ位置検出手段は、前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えた時間Ｔ２と予め設定された当接判定基準時間Ｔｒｅｆとの比較結果に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを判定することを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のステッパモータの駆動装置において、前記閾値は、仕様温度範囲内における温度変化に対する、前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えた時間Ｔ２の変化が最小になるように設定されることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、励磁コイルおよび前記励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、前記回転子の回転に連動する被駆動部材と、前記被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させるストッパと、前記励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、前記回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧波形を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記誘導電圧波形に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備えたステッパモータの駆動装置であって、前記ゼロ位置検出手段は、予め設定されたサンプリング時間の間予め設定されたサンプリングタイミングでサンプリングされた前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えたサンプリング回数と、予め設定された当接判定基準回数との比較結果に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを判定することを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のステッパモータの駆動装置において、前記閾値は、仕様温度範囲内における温度変化に対する、予め設定されたサンプリング時間の間予め設定されたサンプリングタイミングでサンプリングされた前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えたサンプリング回数の変化が最小になるように設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、従来のように電機子の後戻りにより非通電巻線に逆相の電圧が誘導されるという事実を利用するのではなく、誘導電圧波形が閾値を超えた時間を監視することにより、より精度の良いゼロ位置検出を行うことができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、温度変化による影響を受けずに、確実にゼロ位置検出を行うことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、従来のように電機子の後戻りにより非通電巻線に逆相の電圧が誘導されるという事実を利用するのではなく、予め設定されたサンプリング時間の間予め設定されたサンプリングタイミングでサンプリングされた誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えたサンプリング回数を監視することにより、より精度の良いゼロ位置検出を行うことができる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、温度変化による影響を受けずに、確実にゼロ位置検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明に係るステッパモータの駆動装置の実施の形態を用いた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、固定子（図示しない）に互いに直交する位置に配置された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３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回転子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。
【００２７】
車載メータは、さらに、回転子１ｂの回転駆動に連動する被駆動部材としての指針２と、回転子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。
【００２８】
駆動回路４は、図２に示すように、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。
【００２９】
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Ｓ１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。
【００３０】
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を介して誘導電圧波形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。
【００３１】
ＣＰＵ４１ａは、通常動作時には、角度データ信号Ｄ１に応じて、回転子１ｂをマイクロステップ駆動方式で正逆回転させるための複数の励磁ステップで電気的１サイクルが構成される第１の励磁パターンを生成して励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給し、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に対応して回転子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。また、ＣＰＵ４１ａは、初期化処理動作時には、初期化指令信号Ｓ１に応じて、第１の励磁パターン中の複数の励磁ステップの一部を誘導電圧波形検出用励磁ステップに変換した第２の励磁パターンを生成して励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給し、回転子１ｂを、指針２がストッパ５に向かう方向（すなわち、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。
【００３２】
このマイクロステップ駆動方式は、１／ｎ（ｎ≧３）マイクロステップを使用し、この実施の形態では、たとえば電気的１サイクルを６４分割するマイクロステップを使用し、電気的９０度において１６分割される。
【００３３】
図３は、通常動作時の励磁信号の電流ベクトル図を示す。図３では、一例として、電気的１サイクルにおいて励磁ステップ０〜１６に対応する９０度における電流ベクトルが示されている。
【００３４】
図４は、通常動作時のマイクロステップ駆動方式の各励磁コイル１ａ１、１ａ２に供給する励磁信号の電流ベクトルを時系列で表した波形図である。図４に示すように、通常動作時には、各励磁コイル１ａ１、１ａ２には、デューティ比が０％から１００％の間で段階的に増加または減少するようにＰＷＭ制御された励磁信号が供給される。
【００３５】
ゼロ位置検出回路４１ｄは、初期化処理動作時、検出タイミング信号に合わせて一端が開放された無励磁状態の励磁コイル１ａ１，１ａ２の両端に発生する誘導電圧波形Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４が各Ｉ／Ｆ回路を介して入力され、入力された誘導電圧波形Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４のいずれかが閾値以下の値となっている時間または回数が所定の数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、誘導電圧波形の検出素子として働くことになる。
【００３６】
次に、上述した構成の車載メータの動作について、図５に示すＣＰＵ４１ａおよびゼロ位置検出回路４１ｄによるゼロ位置検出処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。初期化処理が開始されると、励磁ステップを所定の更新間隔で更新し（ステップＳ１）、次いで、誘導電圧波形検出用励磁逆転ステップまで逆転したか否かを判定する（ステップＳ２）。逆転していれば、次に、誘導電圧波形検出処理を開始する（ステップＳ３）。
【００３７】
次いで、検出タイミング信号に合わせて誘導電圧波形測定用コイルを駆動出力からＨｉ−Ｚ出力（ハイインピーダンス出力）へ切り換える（ステップＳ４）。Ｈｉ−Ｚ出力とは、誘導電圧測定用のコイルに相当する励磁コイルが、誘導電圧波形検出用励磁ステップに基づくサンプリング時間（この実施の形態では、３ｍｓ）の間無励磁状態で一端が開放された状態とされ、このサンプリング時間の間に当該励磁コイルから誘導電圧が出力されることを意味する。
【００３８】
誘導電圧波形検出用励磁ステップに基づくサンプリング時間（Ｔ１とする）の間に、誘導電圧波形測定用コイルから発生する誘導電圧波形を所定のサンプリングタイミングで複数回サンプリングする（ステップＳ５）。すなわち、励磁コイル１ａ１，１ａ２の両端に発生する誘導電圧波形Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４が各Ｉ／Ｆ回路を介してサンプリングされ、ゼロ位置検出回路４１ｄに入力される。
【００３９】
次いで、サンプリング時間Ｔ１中に、サンプリングされた誘導電圧波形が閾値を超えている時間（Ｔ２とする）が、予め設定された当接判定基準時間（Ｔｒｅｆとする）より短い（Ｔ２＜Ｔｒｅｆ）か否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４０】
すなわち、サンプリングされた誘導電圧値が閾値（Ｖｒｅｆとする）を越えている時間Ｔ２が当接判定基準時間Ｔｒｅｆより長ければ、指針２がまだストッパ５に当接せずに回転中と判定し、Ｔ２が当接判定基準時間Ｔｒｅｆより短かければ、指針２がストッパ５に当接したと判定する。
【００４１】
図６は、この当接判定の原理を説明する図であって、サンプリング時間Ｔ１が長い場合の、誘導電圧と、誘導電圧値および閾値Ｖｒｅｆの比較結果と、サンプリング時間Ｔ１内のサンプリングタイミングとの関係を示し、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、回転時および当接時を表している。
【００４２】
図６（Ａ）の回転時においては、サンプリング時間Ｔ１中に、所定のサンプリングタイミングで１５回のサンプリングが行われ、誘導電圧値と閾値Ｖｒｅｆを比較した結果、１５回中の７回のサンプリングにおいて、誘導電圧値が閾値Ｖｒｅｆを越えていることを示している。すなわち、サンプリング期間Ｔ１の開始から終了までの間において３〜７回目および１２〜１３回目の合計７回のサンプリング時に、誘導電圧値が閾値Ｖｒｅｆを越え、その比較結果が時間幅Ｔ２1 およびＴ２2 のハイレベル信号として表されている。サンプリングされた誘導電圧値が閾値（Ｖｒｅｆとする）を越えている時間Ｔ２は、ハイレベル信号の時間幅Ｔ２1 およびＴ２2 の合計時間となる（Ｔ２＝Ｔ２1 ＋Ｔ２2 ）。
【００４３】
次に、図６（Ｂ）の当接時においては、誘導電圧の振幅は、回転中の振幅より小さくなるので、サンプリング時間Ｔ１中に、誘導電圧値と閾値Ｖｒｅｆを比較した結果、１５回中の３回のサンプリングにおいて、誘導電圧値が閾値Ｖｒｅｆを越えていることを示している。すなわち、サンプリング期間Ｔ１の開始から２〜４回目の合計３回のサンプリング時に、誘導電圧値が閾値Ｖｒｅｆを越え、その比較結果が時間幅Ｔ２3 のハイレベル信号として表されている。サンプリングされた誘導電圧値が閾値（Ｖｒｅｆとする）を越えている時間Ｔ２は、ハイレベル信号の時間幅Ｔ２3 となる（Ｔ２＝Ｔ２3 ）。
【００４４】
そこで、当接判定基準時間Ｔｒｅｆを、たとえば４回のサンプリングタイミングに相当する時間に予め設定しておけば、図６（Ａ）における比較結果による時間Ｔ２は、当接判定基準時間Ｔｒｅｆより長いので、指針２がまだストッパ５に当接せずに回転中と判定でき、また、図６（Ｂ）における比較結果による時間Ｔ２は、当接判定基準時間Ｔｒｅｆより短かいので、指針２がストッパ５に当接したと判定することができる。
【００４５】
ここで、再び図５のフローチャートに戻って、ステップＳ６の答えがイエスならば、出力励磁相を一定時間保持し（ステップＳ８）、次いで初期化処理を正常に終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ６の答えがノーならば、次いで回転子１ｂが所定角度逆転したか否かを判定し（ステップＳ９）、その答えがイエスならば、次いで、出力励磁相を一定時間保持し（ステップＳ１０）、次いで初期化処理を異常に終了する。また、ステップＳ９の答えがノーならば、次いで、次の検出励磁ステップまでマイクロステップで逆転処理を実行し（ステップＳ１１）、次いでステップＳ４に戻る。
【００４７】
このように、本発明では、従来装置のように電機子の後戻りにより非通電巻線に逆相の電圧が誘導されるという事実を利用しておらず、サンプリングされた誘導電圧波形が閾値を超えている時間Ｔ２が、予め設定された当接判定基準時間Ｔｒｅｆより短いか否かを判定し、サンプリングされた誘導電圧波形が閾値Ｖｒｅｆを越えている時間Ｔ２が当接判定基準時間Ｔｒｅｆより長ければ、指針２がまだストッパ５に当接せずに回転中と判定し、Ｔ２が当接判定基準時間Ｔｒｅｆより短かければ、指針２がストッパ５に当接したと判定する。したがって、ゼロ位置をより正確に検出することができる。
【００４８】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００４９】
たとえば、上述の実施の形態における閾値Ｖｒｅｆは、できるだけ温度変化の影響を受けないように設定することができる。
【００５０】
図７は、温度変化に対する誘導電圧波形の変化を説明する図である。図７において、曲線Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ温度−４０℃、２５℃および８５℃における誘導電圧波形の特性を示す。これらの曲線から、温度が低いほど誘導電圧波形のピーク値が高くかつゼロクロス間の時間が短く先鋭的な特性となり、温度が高いほど誘導電圧波形のピーク値が低くかつゼロクロス間の時間が長くなだらかな特性となっているのが分かる。
【００５１】
そこで、これらの特性から、閾値Ｖｒｅｆは、仕様温度範囲内における温度変化に対する、誘導電圧波形が閾値Ｖｒｅｆを超えた時間Ｔ２の変化が最小になるように予め設定される。すなわち、曲線Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、それぞれ、誘導電圧波形が閾値Ｖｒｅｆを超えた時間幅Ｔ２A ，Ｔ２B ，Ｔ２C がほぼ一定となるように、閾値Ｖｒｅｆの値が予め設定されるのである。
【００５２】
換言すれば、閾値Ｖｒｅｆは、仕様温度範囲内における温度変化に対する、予め設定されたサンプリング時間の間予め設定されたサンプリングタイミングでサンプリングされた誘導電圧波形が閾値Ｖｒｅｆを超えたサンプリング回数の変化が最小になるように予め設定される。
【００５３】
このように設定することにより、仕様温度範囲内において温度変化により誘導電圧波形の値が変化しても、閾値Ｖｒｅｆを超える時間Ｔ２またはサンプリング回数がほぼ一定となり、ゼロ位置は、温度変化による影響を受けず確実に検出可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係るステッパモータの駆動装置の実施の形態を用いた車載メータの構成図である。
【図２】図１の車載メータにおける駆動装置の構成を示す図である。
【図３】通常動作時の励磁信号の電流ベクトル図を示す。
【図４】通常動作時のマイクロステップ駆動方式の各励磁コイルに供給する励磁信号の電流ベクトルを時系列で表した波形図である。
【図５】駆動回路のＣＰＵの処理手順を示すフローチャートを示す。
【図６】当接判定の原理を説明する図である。
【図７】閾値の他の設定方法を説明する図である。
【図８】従来のステッパモータの駆動装置のブロック回路図である。
【図９】図８の駆動装置における評価回路のブロック回路図である。
【図１０】図８および図９の駆動装置における非通電巻線の電圧経過を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      ステッパモータ
１ａ１  励磁コイル
１ａ２  励磁コイル
１ｂ    回転子
２      指針（被駆動部材）
４      駆動回路
４１ａ  ＣＰＵ（制御手段）
４１ｂ  メモリ
４１ｃ  モータ駆動回路
４１ｄ  ゼロ位置検出回路（ゼロ位置検出手段）
５      ストッパ
【図１】
2005137157.tif 000003
【図２】
2005137157.tif 000004
【図３】
2005137157.tif 000005
【図４】
2005137157.tif 000006
【図５】
2005137157.tif 000007
【図６】
2005137157.tif 000008
【図７】
2005137157.tif 000009
【図８】
2005137157.tif 000010
【図９】
2005137157.tif 000011
【図１０】
2005137157.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月29日(2004.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
励磁コイルおよび前記励磁コイルの励磁状態の変化に応じて回転する回転子を有するステッパモータと、前記回転子の回転に連動する被駆動部材と、前記被駆動部材をゼロ位置に機械的に停止させるストッパと、前記励磁コイルの励磁状態を制御する制御手段と、前記回転子の回転に応じた磁束変化により発生する誘導電圧波形を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された前記誘導電圧波形に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを検出するゼロ位置検出手段とを備えたステッパモータの駆動装置であって、
前記ゼロ位置検出手段は、予め設定されたサンプリング時間の間予め設定されたサンプリングタイミングでサンプリングされた前記誘導電圧波形が予め設定された閾値を超えたサンプリング回数と、予め設定された当接判定基準回数との比較結果に基づき、前記被駆動部材が前記ストッパによりゼロ位置に停止させられたか否かを判定する
ことを特徴とするステッパモータの駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
アース電位０と巻線１〜４との間に配置されたスイッチ５〜８を有する図８のステッパモータは、アーススイッチまたはローサイドドライバを備えたステッパモータ制御部を形成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
抵抗２２，２３からなる分圧器により、コンパレータ２１に対する閾値が−で示した反転入力端子において設定される。抵抗２４，２５からなる分圧器は、所定の電位を越える電圧ピーク５２だけが非反転入力端子に達するようにする。コンパレータ２１の反転入力端子における電圧は、抵抗２２，２３からなる分圧器により、非反転入力端子における電圧よりも小さく選定されている。ダイオード２６により負の電圧だけが、そしてコンデンサ２７によりエッジだけがコンパレータ２１の非反転入力端子に入力結合される。抵抗２２，２３と抵抗２４，２５からなる２つの分圧器のタップは、それぞれ同じ比で、場合により変動する供給電圧ＵＢを導くから、コンパレータ２１に発生する出力信号は、供給電圧の変動には依存しない。