步进电动机的控制装置、控制方法和计时装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可靠性高的控制装置和控制方法，在同时容纳由走针用的步进电动机和发电装置的手表装置等中，能够除去来自发电装置的磁场的影响而无走针差错地进行计时。本发明专利技术是在驱动极侧和其极性相反侧两方输出磁场检测用脉冲ＳＰ１，即使从发电装置作为噪声输出了某个极性的磁场，也能检测到它，同时，延长检测时间来提高检测灵敏度。而且，在磁场被检测到时，取代驱动脉冲Ｐ１而输出有效功率较大的辅助脉冲Ｐ２，由此，就能节省驱动转子的旋转检测，而防止与走针差错相关的误检测的发生。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及步进电动机的控制装置和控制方法，特别是涉及适合于用旋转锤等获取动能而驱动旋转型的发电装置并使用该电力来驱动步进电动机的电子表等的控制装置和控制方法。步进电动机是脉冲电动机、步进电动机、增量运动电动机或数字电动机等的统称，是作为数字控制装置的致动器而由常用的脉冲信号所驱动的电动机。近年来，开发了适合于携带的小型电子装置或信息装置，多采用小型、重量轻的步进电动机作为这样的致动器。这样的电子装置的代表性的装置是所谓的电子表、时间开关、计时器等计时装置。在附图说明图12中表示出了使用步进电动机的手表装置等的计时装置的一个例子。该计时装置9包括步进电动机10、驱动该步进电动机10的控制装置20、传递步进电动机10的运动的齿轮组50、以及通过齿轮组50而走针的秒针61、分针62和时针63。步进电动机10包括通过由控制装置20所提供的驱动脉冲而产生磁力的驱动线圈11、被该驱动线圈11进行励磁的定子12、在定子12内部通过所励磁的磁场而旋转的转子13，转子13为由盘状的两极永磁体所构成的PM型(永磁旋转型)的步进电动机10。在定子12中设有磁饱和部17，以便于通过由驱动线圈11产生的磁力而在转子13的圆周上的各相(极)15和16中产生极性相反的磁极。为了规定转子13的旋转方向，在定子12的内周的适当位置上设置内部凹口18，以便于产生齿槽效应转矩而使转子13停止在适当的位置上。步进电动机10的转子13的旋转由齿轮组50传递给各针，该齿轮组50由通过小齿轮而同转子13相啮合的第五齿轮51、第四齿轮52、第三齿轮53、第二齿轮54、太阳内齿轮55和筒齿轮56组成。秒针61连接在第四齿轮52的轴上，分针62连接在第二齿轮54的轴上，时针63连接在筒齿轮56上，与转子13联动旋转，通过这些针来表示时刻。当然也可以在齿轮组50上连接用于进行年月日等显示的传动系统等(未图示)。在该计时装置9中，为了通过步进电动机10的转动来表示时刻，对作为基准的频率信号进行计数(计时)对步进电动机10提供驱动脉冲。控制步进电动机10的本例的控制装置20包括脉冲合成电路22，使用晶体振荡器等基准振荡源21来发生基准频率的基准脉冲和脉冲宽度以及定时不同的脉冲信号；和控制电路23，根据由脉冲合成电路22所提供的各种脉冲信号来控制步进电动机10。控制电路23包括控制下述的驱动电路的驱动控制电路24和进行旋转检测等的检测电路25。驱动控制电路24包括驱动脉冲供给部24a，通过驱动电路给驱动线圈11提供用于驱动步进电动机10的驱动用转子13的驱动脉冲；旋转检测脉冲供给部24b，用于接着驱动脉冲输出感应出感应电压的旋转检测脉冲以供驱动用转子13的旋转检测用；磁场检测脉冲供给部24c，用于在驱动脉冲之前输出感应出感应电压的磁场检测脉冲，以供检测与步进电动机相对应的外部磁场之用；辅助脉冲供给部24d，用于当驱动用转子13不旋转或者外部磁场被检测到时输出有效功率大于驱动脉冲的辅助脉冲；以及，消磁脉冲供给部24e，用于接着辅助脉冲输出与辅助脉冲极性相反的消磁脉冲以用于消磁。检测电路25包括旋转判定部26，把通过旋转检测脉冲而得到的旋转检测用的感应电压与设定值进行比较来检测旋转的有无；磁场判定部27，把通过磁场检测脉冲而得到的磁场检测用的感应电压与设定值进行比较来判定磁场的有无。如图13所示的那样，在旋转判定部26中，由两个比较器29a和29b把在驱动线圈11中产生的双方向的感应电压的值与设定值SV1进行比较，来确认驱动转子13是否旋转。在磁场判定部27中，使用两个倒相器28a和28b并且利用倒相器的阈值作为设定值SV2来判定磁场的有无。把各个判定结果分别通过“或”门28c和29c反馈给驱动控制电路24，来用于步进电动机的控制。另一方面，根据驱动控制电路24的控制来给步进电动机10提供各种驱动脉冲的驱动电路30包括桥式电路，该桥式电路由串联连接的p沟道MOS 33a和n沟道MOS 32b以及p沟道MOS 33b和n沟道MOS 32a构成，由它们就能控制由电池41给步进电动机10的功率。而且，还包括分别与p沟道MOS 33a和33b并联连接的旋转检测用电阻35a和35b；用于给这些电阻35a和35b提供斩波脉冲的取样用的p沟道MOS34a和34b。这样，从驱动控制电路24的各个脉冲供给部24a～24e以各个定时给这些MOS 32a、32b、33a、33b、34a和34b的各个栅极施加极性和脉冲宽度不同的控制脉冲，由此，就能给驱动线圈11提供极性相反的驱动脉冲，或者，提供感应出转子13的旋转检测用和磁场检测用的感应电压的检测用脉冲。在图14中使用时序图来表示控制信号，该控制信号是为了旋转驱动步进电动机10而提供给使驱动线圈11激励出一个极性的磁场的p沟道MOS 33a、n沟道MOS 32a和取样用的p沟道MOS 34a的各个栅极GP1、GN1和GS1，以及提供给用于激励出相反方向磁场的p沟道MOS33b、n沟道MOS 32b和取样用的p沟道MOS 34b的各个栅极GP2、GN2和GS2。该步进电动机的控制装置20为了控制计时装置9的步进电动机10来进行每1秒的走针，给驱动电路30循环地提供一连串的控制信号。在各个循环的开始，输出检测在进行旋转检测时成为噪声并且成为误检测的原因的磁场的有无的磁场检测用脉冲SP0和SP1。在时刻t1所输出的磁场检测用脉冲SP0是检测由高频噪声所产生的噪声磁场的脉冲，用于输出该磁场检测用脉冲SP0的控制信号从驱动控制电路24的磁场检测脉冲供给部24c提供给成为驱动脉冲P1被输出侧的驱动侧(驱动极侧)的p沟道MOS 33a的栅极GP1。该磁场检测用脉冲SP0是20ms左右宽度的连续的控制脉冲，用于检测伴随着所谓电热毯和电暖炉的家用电器产品的开关等由高频噪声所产生的噪声磁场。接着，在时刻t2，同样从相同的磁场检测脉冲供给部24c给与驱动极侧相对(极性相反)的p沟道MOS 33b的栅极GP2提供控制信号，该控制信号用于输出检测50～60Hz的交流磁场的磁场检测用脉冲SP1。该磁场检测用脉冲SP1是占空比为1/8左右的断续的斩波脉冲，由此，以电压的形式来对通过交流磁场在驱动线圈11中所感应的电流进行取样，就能够由检测电路25的磁场判定部27进行判定。驱动极侧即p沟道MOS 33a和n沟道MOS 32a，在施加下述的有效功率较大的辅助脉冲时，考虑磁场检测能力降低，给栅极P2提供控制脉冲SP1，来驱动与驱动极侧极性相反的p沟道MOS 33b。对于这些磁场检测，在日本专利公报平3-45789号中进行了详细的公开。在输出磁场检测用脉冲SP0和SP1的控制脉冲之后，在时刻t3，从驱动控制电路24的驱动脉冲供给部24a给驱动极侧的n沟道MOS 32a的栅极GN1和p沟道MOS 33a的栅极GP1提供用于输出驱动脉冲P1的控制脉冲。驱动脉冲P1的有效功率被减小到驱动转子13能够旋转的临界值附近，例如，在时刻t3，提供脉宽W10的驱动脉冲P1。用于输出驱动脉冲P1的控制信号改变驱动脉冲的脉宽就能控制有效功率，当转子13不旋转而输出辅助脉冲P2时，展宽脉宽来增大有效功率。另一方面，当能够用相同的脉宽连续以预定次数来驱动转子13时，能够缩窄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进电动机的控制装置，发电转子在发电定子的内部旋转而进行发电的发电装置通过动能传递装置来工作，产生功率，使用通过蓄电装置所提供的上述功率而可以在具有驱动线圈的驱动定子内旋转驱动被多极磁化了的驱动转子，其特征在于，包括： 驱动装置，给上述驱动线圈提供用于驱动上述驱动转子的驱动脉冲； 旋转检测装置，接着上述驱动脉冲，提供感应出上述驱动转子的旋转检测用的感应电压的旋转检测脉冲； 磁场检测装置，在上述驱动脉冲之前，提供感应出检测与上述步进电动机相对应的外部磁场的磁场检测用的感应电压的磁场检测脉冲； 判定装置，把通过上述旋转检测脉冲和磁场检测脉冲而得到的旋转检测用和磁场检测用的感应电压与各自的设定值进行比较，判定旋转的有无和磁场的有无； 辅助装置，当上述驱动转子不旋转或者上述外部磁场被检测到时，提供有效功率大于上述驱动脉冲的辅助脉冲， 上述磁场检测装置，为了检测到大致相同的频带的磁场，能够在上述驱动脉冲之前给上述驱动线圈提供极性相反的第一和第二的上述磁场检测脉冲。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：原辰男，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]