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控制装置和控制方法，能够进一步降低走针用的步进电动机所消耗的电力，实现小型长寿命的计时装置。当在第一驱动脉冲Ｐ１后未能检测到转子的旋转时，输出辅助脉冲Ｐ２，在此后的预定次数（例如３次）的循环中，输出有效功率比Ｐ１大几级的第二驱动脉冲Ｐ１１。通过Ｐ１１，就能驱动由啮合公差等引起的短时间负荷增加的步进角，通过３次的循环结束，能够返回有效功率较低的第一驱动脉冲Ｐ１。能够把第一驱动脉冲的有效功率保持在降低到临界值的状态下，能够进一步降低耗电量。（*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，特别是涉及适合于低耗电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来作为它们的致动器。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。在图7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，而转子13为由盘状的两极永磁体所构成的PM型(永磁旋转型)的。在定子12中设有磁饱和部17，以便通过由驱动线圈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，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表示的传动系统(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)而定期地给步进电动机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，使用晶体振荡器等的基准振荡源21来产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；辅助脉冲供给部24c，用于当驱动用转子13不旋转时输出有效功率大于驱动脉冲的辅助脉冲；消磁脉冲供给部24d，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；以及，电平调整部24e，用于调整驱动脉冲的有效功率。检测电路25把通过旋转检测脉冲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，把其结果反馈给驱动控制电路24。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MOS33a和n沟道MOS32b以及p沟道MOS33b和n沟道MOS32a构成，由此就能控制从电池41供给步进电动机10的电力。而且，还包括分别与p沟道MOS33a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MOS32a、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，提供转子13的旋转检测用的脉冲。在图8中用流程图集中表示了控制装置20的动作。首先，在步骤ST1中，对计时用的基准脉冲进行计数来计量出1秒。当经过1秒时，在步骤ST2中通过驱动脉冲供给部24a的控制来输出驱动脉冲P1。接着，在步骤ST3中，通过旋转检测脉冲供给部24b的控制来输出旋转检测用脉冲SP2，由检测电路25把所得到的电压与设定值进行比较，来确认转子13的旋转。在未能确认旋转的情况下，执行使用辅助脉冲来使转子13确实地旋转的子程序。在该子程序中，首先，在步骤ST4中，根据辅助脉冲供给部24c的控制来提供有效功率大的辅助脉冲P2，而使转子13确实地旋转。当辅助脉冲P2被输出时，在步骤ST5中，根据消磁脉冲供给部24d的控制而输出消磁脉冲PE。然后，在电平调整部24e中，把接着输出的驱动脉冲P1的有效功率提高一级。接着，当执行这些步骤时，返回主程序，而执行以下的处理。在步骤ST3中，在确认了转子13的旋转的情况下，不执行上述子程序，在步骤ST7中使计数器n进行加法运算。接着，在步骤ST8中，在计数器n的值未达到第一设定值N0时，返回步骤ST1而重复进行上述步骤。当计数器n的值达到第一设定值N0时，通过一定的有效功率的驱动脉冲P1，转子13连续旋转而经过第一设定值N0次，因此，在步骤ST9中，使用电平调整部24e来使后续的驱动脉冲P1的有效功率降低一级。接着，在步骤ST10中，使计数器n清零，而用于下一个循环。在图9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而提供给在驱动线圈11激励出一个极性的磁场的p沟道MOS33a、n沟道MOS32a和取样用的p沟道MOS34a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MOS32b和取样用的p沟道MOS34b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。首先，在时刻t1，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MOS32a的栅极GN1和p沟道MOS33a的栅极GP1提供控制信号，该控制信号用以输出例如脉宽W10的驱动脉冲P1。接着驱动脉冲P1，在时刻t2，从驱动控制电路24的旋转检测脉冲供给部24b给驱动极侧的p沟道MOS33a的栅极GP1和取样用的MOS34a的栅极GS1提供用于输出进行转子13的旋转检测的旋转检测用脉冲SP2的控制脉冲。该旋转检测用脉冲SP2是占空比为1/2程度的斩波脉冲，当转子13旋转时，作为旋转检测用电阻35a的输出电压而得到由驱动线圈11所激励出的感应电流。接着，由检测电路25把旋转检测用电阻35a的电压与设定值进行比较，来判断转子13是否旋转。在由旋转检测用脉冲SP2所激励出的感应电压未达到设定值的情况下，则判断为转子13未旋转，在步骤ST4中，在时刻t3，从驱动控制电路24的辅助脉冲供给部24c给驱动极侧的n沟道MOS32a的栅极GN1和p沟道MOS33a的栅极GP1提供用于输出辅助脉冲P2的控制信号。辅助脉冲P2是具有必然使转子13旋转程度的能量的有效功率大于驱动脉冲P1的脉宽W20的驱动脉冲。当辅助脉冲P2被输出时，接着，在时刻t4，在步骤ST5中，从驱动控制电路24的消磁脉冲供给部24d给极性相反侧的n沟道MOS32b的栅极GN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，能够在具有驱动线圈的定子内旋转驱动被多极磁化了的转子，其特征在于，包括： 第一驱动装置，给上述驱动线圈提供用于驱动上述转子的第一驱动脉冲； 旋转检测装置，检测上述转子是否通过上述第一驱动脉冲而旋转； 辅助装置，当不能检测到上述转子的旋转时，提供有效功率大于上述第一驱动脉冲的辅助脉冲； 电平调整装置，当连续经过了第一设定次数并且上述转子旋转时，分级地降低上述第一驱动脉冲的有效功率； 第二驱动装置，在上述辅助脉冲被提供之后，当到达第二设定次数时，提供第二驱动脉冲，该第二驱动脉冲的有效功率比由上述电平调整装置所调整的上述第一驱动脉冲的有效功率大一级或数级。

【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]