專利名稱：步進(jìn)電機驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，特別是用于車載儀表或類似應(yīng)用中步進(jìn)電機初始化過程的改進(jìn)的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
鑒于指示精度和成本的原因，近來步進(jìn)電機廣泛應(yīng)用于車載儀表中，例如用于指示車速的速度計和指示發(fā)動機轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計。
但是，在裝有使用這樣步進(jìn)電機的車載儀表的車輛中，由于車輛的振動、噪聲等引起的錯誤驅(qū)動信號，使得與步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)相結(jié)合的指針的所需移動量和指針的實際移動量之間可能產(chǎn)生誤差。
所以，在使用這樣步進(jìn)電機的車載儀表中，執(zhí)行了一個初始化過程，以使步進(jìn)電機向止動件方向反向轉(zhuǎn)動，例如，在點火開關(guān)啟動時，將指針恢復(fù)(歸位)到由止動件確定的零位上。
以下說明在初始化過程中，如何檢測由步進(jìn)電機控制定位的指針是否接觸到?jīng)Q定指針零位的止動件。檢測因步進(jìn)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致磁通量改變所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。進(jìn)行零位檢測使得當(dāng)所檢測到的感應(yīng)電壓不高于預(yù)定閥值時，即判斷指針由于碰撞到安裝在零位上的止動件而被停止。
例如，國際專利分布No.WO97/37425公布了一種能夠進(jìn)行零位檢測的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置。
圖8和9為WO97/37425所公布的相關(guān)步進(jìn)電機驅(qū)動裝置的電路框圖。步進(jìn)電機10包括四個繞組線1到4，和四個與繞組線分別串聯(lián)連接的開關(guān)5到8。四個繞組線1到4在正電勢UB——例如汽車電瓶——與地電勢0之間以開關(guān)5到8分別相連。在繞組線和開關(guān)之間分別有支線端11到14。支線端11到14分別用于監(jiān)測繞組線1到4的電壓以確定止動件并阻塞。當(dāng)開關(guān)5到8被控制斷開和閉合時，步進(jìn)電機10中的繞組線1到4從電勢UB上連接或斷開。即，繞組線1到4在電流導(dǎo)通狀態(tài)或電流非導(dǎo)通狀態(tài)。
如圖8所示，在地電勢0和繞組線1到4之間分別安裝了開關(guān)5到8的步進(jìn)電機中，形成了一個具有接地開關(guān)或低側(cè)驅(qū)動裝置的步進(jìn)電機控制部分。
接下來在圖9中，估測電路20檢測每個電流非導(dǎo)通繞組線中所感應(yīng)的如圖10所示電壓圖50中的電壓峰值51和52。當(dāng)電壓峰值51和52大于預(yù)定閥值時，估測電路20確定彈性阻塞，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號。輸出信號作為外部中斷信號傳輸?shù)轿词境龅目刂齐娐分械奈⒖刂破?，從而控制步進(jìn)電機10。
電壓峰值51和52在極性上不同。如圖10所示，當(dāng)以零線53為參考線時，這一點將變得很容易理解。極性可以由估測電路20相應(yīng)的測出。更為有利的是，即便在步進(jìn)電機由于其有故障而運轉(zhuǎn)緩慢的情況下，也能夠進(jìn)行檢測。估測電路不需要高的時間靈敏度。因而可以使用廉價的組成元件。
圖9所示估測電路20有四個在結(jié)構(gòu)上相同的支路，對應(yīng)于圖8所示的四個支線端11到14。對應(yīng)于繞組線的比較器21分別安裝在支路中，以彼此相互獨立。每個比較器21有一個標(biāo)明“+”的非反相輸入端和一個標(biāo)明“-”的反相輸入端。每個比較器21的反相輸入端通過分壓器連接到一個預(yù)定電勢上，其中分壓器由電阻22和23構(gòu)成，并且連接供電電勢UB和接地電勢0。每個比較器21的非反相輸入端通過分壓器連接到一個預(yù)定電勢上，該分壓器由電阻24和25構(gòu)成，并且連接供電電勢UB和接地電勢0。一個由二極管26和電容27構(gòu)成的串聯(lián)電路連接在估測電路20的每個輸入端11到14和對應(yīng)比較器21之一的非反相輸入端之間。每個二極管26的極性確定如下。即，每個二極管26極性的確定，使得只有負(fù)電壓，例如圖10中的電壓峰值52，可以通過相應(yīng)的電容27到達(dá)相應(yīng)比較器21的非反相輸入端“+”。
比較器21在反相輸入端“-”的閥值被由電阻22和23構(gòu)成的分壓器所確定。由電阻24和25構(gòu)成的分壓器使得只有超過預(yù)定電勢的電壓峰值52可以到達(dá)非反相輸入端。比較器21反相輸入端的電壓被由電阻24和25構(gòu)成的分壓器所確定，使得其電壓低于非反相輸入端的電壓。只有負(fù)電壓被輸入并以二極管26連接于比較器21的非反相輸入端，同時只有負(fù)電壓的邊緣被輸入并以電容27連接于非反相輸入端。由電阻22和23構(gòu)成的分壓器的支線電阻率設(shè)定為與由電阻24和25構(gòu)成的分壓器的支線電阻率相同。由此，即便在供電電勢UB波動的情況下，從比較器21輸出的信號也不會受到供電電勢UB波動的影響，因為兩個分壓器可以在相同的電阻率下引起供電電勢UB的波動。
比較器21分別有輸出端28。輸出端28分別通過陰極二極管29連接到一個所有比較器21公共輸出端200上。公共輸出端200再通過電阻201連接于一個參考電壓源Uref，并通過電容202連接于地電勢0。如上所述，當(dāng)電流非導(dǎo)通繞組線中所感應(yīng)的電壓圖50中的電壓峰值52超過參考值時，即當(dāng)確定彈性阻塞時，在公共輸出端200上產(chǎn)生一個信號。在公共輸出端200上產(chǎn)生的表明閉合的輸出信號，作為外部中斷信號傳輸?shù)讲竭M(jìn)電機控制電路中的微控制器。在微控制器中，輸出信號被進(jìn)一步做適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 當(dāng)轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動時在電流非導(dǎo)通繞組線中會感應(yīng)反相電壓的現(xiàn)象，用于在估測中確定彈性阻塞。在至少一個比較器21的非反相輸入端上的感應(yīng)電壓低于反相輸入端上的電壓。因此比較器21的輸出被接通。由此，觸發(fā)一個中斷使得能夠確定步進(jìn)電機阻塞。相反，當(dāng)步進(jìn)電機運行時，比較器21非反相輸入端的電壓始終高于反相輸入端的電壓。

發(fā)明內(nèi)容
但是，上面所涉及的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，運用了當(dāng)轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動時在電流非導(dǎo)通繞組線中會感應(yīng)反相電壓的現(xiàn)象，在估測中確定彈性阻塞(即檢測零位)。
鑒于以上，當(dāng)步進(jìn)電機驅(qū)動裝置應(yīng)用于車載儀表時，因為在指針接觸到止動件之后轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動，所以連接于步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)軸的指針停止在遠(yuǎn)離止動件的位置上。因為指針不能準(zhǔn)確的停止在零位上，由此儀表存在一個精度問題。此外，指針由于其后退(反向轉(zhuǎn)動)而劇烈運轉(zhuǎn)，這樣指針的狀態(tài)就不容易被察看到。所以在反向轉(zhuǎn)動前需要檢測感應(yīng)電壓。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，在考慮到背景技術(shù)中上述問題的基礎(chǔ)上該零位可以被精確的檢測到。
本發(fā)明提供一種步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，包括(1)步進(jìn)電機，其包括勵磁線圈，以及隨勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的改變而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相連結(jié)的驅(qū)動部件；將驅(qū)動部件機械停止于零位上的止動件；控制勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的控制器；感應(yīng)電壓波形檢測器，用于檢測在因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致磁通量變化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形；以及零位檢測器，用于在感應(yīng)電壓波形檢測器所檢測到的感應(yīng)電壓波形的基礎(chǔ)上，檢測驅(qū)動部件是否被止動件停止在零位上，其中零位檢測器包括比較器，用于比較每個感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的時間T2與預(yù)定接觸確定參考時間Tref；以及判定器，用于判別驅(qū)動部件是否在比較器比較結(jié)果的基礎(chǔ)上被止動件停止在零位上。
(2)段(1)中所述本發(fā)明提供的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，其中設(shè)定閥值使得在特定溫度范圍內(nèi)，感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的時間T2隨溫度變化而產(chǎn)生的變化減小到最小。
(3)本發(fā)明提供的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置包括步進(jìn)電機，其包括勵磁線圈，以及隨勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的改變而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相連結(jié)的驅(qū)動部件；將驅(qū)動部件機械停止于零位上的止動件；控制勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的控制器；感應(yīng)電壓波形檢測器，用于檢測在因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致磁通量變化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形；以及零位檢測器，用于在感應(yīng)電壓波形檢測器所檢測到的感應(yīng)電壓波形的基礎(chǔ)上，檢測驅(qū)動部件是否被止動件停止在零位上，其中零位檢測器包括比較器，用于比較預(yù)定取樣時間的預(yù)定取樣定時中所取樣的每個感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的取樣周期數(shù)與預(yù)定接觸確定參考數(shù)，以及判定器，用于判別驅(qū)動部件是否在比較器比較結(jié)果的基礎(chǔ)上被止動件停止在零位上。
(4)段(3)中所述本發(fā)明提供的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，其中設(shè)定閥值使得在特定溫度范圍內(nèi)，預(yù)定取樣時間的預(yù)定取樣定時中所取樣的感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的取樣周期數(shù)，隨溫度變化而產(chǎn)生的變化減少到最小。
根據(jù)如段(1)所述的本發(fā)明，可以更精確的檢測到零位，因為對感應(yīng)電壓波形超過閥值的時間的監(jiān)測，沒有應(yīng)用相關(guān)技術(shù)中當(dāng)轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動時在電流非導(dǎo)通繞組線中會感應(yīng)反相電壓的現(xiàn)象。
根據(jù)如段(2)所述的本發(fā)明，可以更精確的檢測到零位，因為避免了溫度變化的影響。
根據(jù)如段(3)所述的本發(fā)明，可以更精確的檢測到零位，因為不需要應(yīng)用相關(guān)技術(shù)中當(dāng)電樞反向轉(zhuǎn)動時在電流非導(dǎo)通繞組線中會感應(yīng)反相電壓的現(xiàn)象，就可以監(jiān)測其中在預(yù)定取樣時間的預(yù)定取樣定時中所取樣的感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的取樣周期數(shù)。
根據(jù)如段(4)所述的本發(fā)明，因為避免了溫度變化的影響，所以可以更精確的檢測到零位。


本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點，結(jié)合以下詳細(xì)的說明和附圖，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將變得清楚。其中圖1為使用根據(jù)本發(fā)明步進(jìn)電機驅(qū)動裝置的實施例的車載儀表結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1中所示車載儀表中驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3為在普通運行模式下勵磁信號的電流矢量圖；圖4為普通運行模式下微小步進(jìn)驅(qū)動方法中輸入到每個勵磁線圈的勵磁信號的時序電流矢量的波形圖；圖5為驅(qū)動單元CPU所執(zhí)行處理程序的流程圖；圖6A和6B為判斷指針是否接觸到止動件的原理說明圖；圖7為另一種閥值設(shè)定方法的說明圖；
圖8為相關(guān)步進(jìn)電機驅(qū)動裝置的電路框圖；圖9為圖8中所示驅(qū)動裝置估測電路的電路框圖；以及圖10為圖8和9中所示驅(qū)動裝置中電流非導(dǎo)通繞組線的電壓變化圖。
具體實施例方式
圖1為使用根據(jù)本發(fā)明步進(jìn)電機驅(qū)動裝置的實施例的車載儀表結(jié)構(gòu)圖，例如，車載儀表是一個速度計，其中有步進(jìn)電機，以及用于對步進(jìn)電機1進(jìn)行驅(qū)動控制的驅(qū)動電路4。步進(jìn)電機1包括安裝在轉(zhuǎn)子(未示出)上的兩個相互垂直的勵磁線圈1a1和1a2，磁性為三個N極和三個S極交替分布的轉(zhuǎn)子1b，并且轉(zhuǎn)子根據(jù)勵磁線圈1a1和1a2勵磁狀態(tài)的改變而旋轉(zhuǎn)。
車載儀表還有作為驅(qū)動部件的指針2，與轉(zhuǎn)子1b，齒輪3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動相聯(lián)結(jié)以將轉(zhuǎn)子1b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動傳遞給指針2，以及機械接觸于指針2以將指針停止在零位上的止動件5。順便指出，基于止動件5和指針2的接觸而設(shè)定的零位，可以被基于止動件部件6和止動件5′的接觸而設(shè)定的零位所代替，其中止動件部件6是在齒輪3之一上突起的從動構(gòu)件，而止動件5′是根據(jù)零位位置另外設(shè)定的止動件。
如圖2所示，驅(qū)動電路4包括作為控制器的微型計算機41。微型計算機41有用于根據(jù)程序執(zhí)行各種操作的中央處理器(CPU)41a，存儲器41b，電機驅(qū)動電路41c，以及零位檢測電路41d。
在車輛速度傳感器(未示出)所給出的速度信息的基礎(chǔ)上計算出角度數(shù)據(jù)信號D1，以及基于點火開關(guān)(未示出)的點火操作的高電平初始化命令信號Son輸入到CPU41a中。電機驅(qū)動電路41c輸出勵磁信號S1，S2，S3和S4，并分別傳輸?shù)絼畲啪€圈1a1和1a2的相對端a和b。
感應(yīng)電壓V1，V2，V3和V4分別通過接口(I/F)電路42a，42b，42c和42d輸出到零位檢測電路41d。I/F電路42a到42d分別連接到勵磁線圈1a1和1a2的端點的a和b。零位檢測電路41d向CPU41a提供零位判斷信號。
在普通運行模式下，CPU41a根據(jù)微小步進(jìn)驅(qū)動方式產(chǎn)生的角度數(shù)據(jù)信號D1而產(chǎn)生第一勵磁模式，由此多個勵磁步驟形成一個電循環(huán)用以驅(qū)動轉(zhuǎn)子1b向前和向后旋轉(zhuǎn)，將第一勵磁模式應(yīng)用到勵磁線圈1a1和1a2來控制勵磁線圈1a1和1a2的勵磁狀態(tài)，從而步進(jìn)電機1根據(jù)角度數(shù)據(jù)信號D1驅(qū)動轉(zhuǎn)子1b沿向前方向(Y2)或向后方向(Y1)旋轉(zhuǎn)。在初始化過程中，CPU41a根據(jù)初始化命令信號S1產(chǎn)生第二勵磁模式，使得輸入到第一勵磁模式中的多個勵磁步驟部分地轉(zhuǎn)化為用于檢測感應(yīng)電壓波形的勵磁步驟，并向勵磁線圈1a1和1a2提供第二勵磁模式，從而驅(qū)動步進(jìn)電機1將轉(zhuǎn)子1b向后方向(即Y1方向)旋轉(zhuǎn)，使得指針2移向止動件5。
微小步進(jìn)驅(qū)動方式采用1/n(n≥3)微小步進(jìn)。例如，在本實施例中，采用了將一個電循環(huán)分為64步的微小步進(jìn)，這樣一個90度的電角度被分成16步。
圖3為在普通運行模式下勵磁信號的電流矢量圖。圖3表示了在一個電循環(huán)中對應(yīng)于勵磁步驟0到16的一個90度角的電流矢量的例子。
圖4為普通運行模式下微小步進(jìn)驅(qū)動中輸入到勵磁線圈1a1和1a2的勵磁信號的時序電流矢量的波形圖。如圖4所示，在普通運行模式下，由PWM控制的勵磁信號使得從0％到100％范圍內(nèi)逐步增加或減小的負(fù)荷比輸入到每個勵磁線圈1a1和1a2中。
在初始化過程中，在一端斷開的非勵磁狀態(tài)的勵磁線圈1a1和1a2各自相對的兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形V1，V2，V3和V4，分別根據(jù)檢測定時信號通過I/F電路輸入到零位檢測電路41d中。當(dāng)任意一個輸入感應(yīng)電壓波形V1，V2，V3和V4不大于閥值的取樣周期數(shù)或時間不大于預(yù)定值時，零位檢測電路41d產(chǎn)生零位判斷信號判斷指針2在零位與止動件5接觸，并向CPU41a傳輸零位判斷信號。即，當(dāng)每個勵磁線圈1a1和1a2的一端斷開時，勵磁線圈1a1和1a2被作為了檢測感應(yīng)電壓波形的元件。
接下來，將結(jié)合圖5詳細(xì)說明上所述結(jié)構(gòu)的車載儀表，圖5表示CPU41a和零位檢測電路41d所執(zhí)行的零位檢測程序的流程圖。當(dāng)初始化過程開始時，勵磁步驟以規(guī)則刷新間隔進(jìn)行刷新(步驟1)。接著，判斷反向轉(zhuǎn)動是否到達(dá)感應(yīng)電壓波形勵磁倒置步驟(步驟2)，當(dāng)反向轉(zhuǎn)動到達(dá)感應(yīng)電壓波形勵磁倒置步驟，感應(yīng)電壓波形檢測過程啟動(步驟3)。
然后，感應(yīng)電壓波形測量線圈根據(jù)檢測定時信號從驅(qū)動輸出改變到Hi-Z輸出(高阻抗輸出)(步驟4)。術(shù)語“Hi-Z輸出”表示在基于感應(yīng)電壓波形檢測激勵步驟的取樣期間(例如本實施例為3秒)，相當(dāng)于感應(yīng)電壓波形測量線圈的每個勵磁線圈的一端斷開的狀態(tài)，在取樣時間內(nèi)勵磁線圈不會被激勵，所以感應(yīng)電壓不會從勵磁線圈中輸出。
在基于感應(yīng)電壓波形檢測激勵步驟的取樣期間(T1)，從感應(yīng)電壓波形測量線圈中產(chǎn)生的波形按預(yù)定取樣定時間隔被取樣若干次(步驟5)。即，在勵磁線圈1a1和1a2各自相對的兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形V1，V2，V3和V4，分別通過I/F電路被取樣，并輸入到零位檢測電路41d中。
接著，對在取樣時間T1內(nèi)每個感應(yīng)電壓波形超過閥值的時間T2是否小于標(biāo)準(zhǔn)參考時間(Tref)(即T2＜Tref)做出判斷(步驟S6)。
即，當(dāng)在取樣時間T1內(nèi)每個感應(yīng)電壓波形超過閥值(Vref)的時間T2不小于參考時間Tref時，就判斷出指針2還沒有接觸到止動件5且仍在旋轉(zhuǎn)。當(dāng)時間T2小于參考時間Tref時，則判斷出指針2已經(jīng)接觸到止動件5。
圖6A和6B為判斷指針是否接觸到止動件的原理說明圖。圖6A和6B說明了在取樣時間T1較長時，感應(yīng)電壓、感應(yīng)電壓值與閥值Vref之間的比較結(jié)果以及在取樣時間T1的取樣定時之間的關(guān)系。圖6A表示指針2處于正在旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。圖6B表示指針2處于已經(jīng)接觸到止動件5的狀態(tài)。
如圖6A中所示的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，在取樣時間T1中按預(yù)定取樣定時間隔進(jìn)行了15次取樣。從感應(yīng)電壓值與閥值Vref之間的比較結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在15個取樣周期的7個取樣周期中，感應(yīng)電壓值超過了閥值Vref。即，在第三到第七取樣周期以及第十二和第十三取樣周期，也就是從取樣時間T1開始到取樣時間T1結(jié)束的期間內(nèi)總共7個取樣周期中，感應(yīng)電壓值超過了閥值Vref。感應(yīng)電壓值與閥值Vref之間的比較結(jié)果，可以表示為具有時間寬度T21和T22的兩個脈沖的高電平信號。取樣感應(yīng)電壓值超過閥值Vref的時間T2為高電平信號時間寬度T21和T22的和(T2＝T21+T22)。
在圖6B所示的接觸狀態(tài)中，感應(yīng)電壓的振幅變得比旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時的小。由此，從取樣時間T1中感應(yīng)電壓值與閥值Vref之間的比較結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在15個取樣周期的3個取樣周期中，感應(yīng)電壓值超過了閥值Vref。即，在第二到第四取樣周期，也就是從取樣時間T1開始到取樣時間T1結(jié)束的期間內(nèi)總共3個取樣周期中，感應(yīng)電壓值超過了閥值Vref。感應(yīng)電壓值與閥值Vref之間的比較結(jié)果，可以表示為具有時間寬度T23的一個脈沖的高電平信號。取樣感應(yīng)電壓值超過閥值Vref的時間T2即為高電平信號時間寬度T23(T2＝T23)。
所以，例如當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)參考時間Tref提前設(shè)定為具有對應(yīng)于四個取樣周期的值，在圖6A中所示基于比較結(jié)果的時間T2大于標(biāo)準(zhǔn)參考時間Tref，就有可能判斷指針2還沒有接觸到止動件5并仍在旋轉(zhuǎn)，而在圖6B中所示基于比較結(jié)果的時間T2小于標(biāo)準(zhǔn)參考時間Tref，則有可能判斷指針2已經(jīng)接觸到止動件5。
參見以前提到的圖5的流程圖，當(dāng)步驟S6結(jié)果為“是”時，輸出勵磁相位保持預(yù)定的時間(步驟S8)，然后初始化過程正常結(jié)束。
另一方面，當(dāng)步驟S6結(jié)果為“否”時，則判斷轉(zhuǎn)子1b是否旋轉(zhuǎn)了預(yù)定角度(步驟S9)。當(dāng)步驟S9結(jié)果為“是”時，輸出勵磁相位保持預(yù)定的時間(步驟S10)，然后初始化過程異常結(jié)束。當(dāng)步驟S9結(jié)果為“否”時，執(zhí)行反向轉(zhuǎn)動過程，直到微小步進(jìn)方式的下一個檢測勵磁步驟(步驟S11)，然后程序的當(dāng)前位置回到步驟S4。
如上所述，與相關(guān)驅(qū)動裝置不同的是，本發(fā)明沒有應(yīng)用相關(guān)技術(shù)中當(dāng)電樞反向轉(zhuǎn)動時在電流非導(dǎo)通繞組線中會感應(yīng)反相電壓的現(xiàn)象。在本發(fā)明中，對取樣感應(yīng)電壓值超過閥值Vref的時間T2是否小于預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)參考時間Tref做出判斷。當(dāng)取樣感應(yīng)電壓值超過閥值Vref的時間T2不小于預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)參考時間Tref時，即判斷指針2還沒有接觸到止動件5并仍在旋轉(zhuǎn)。當(dāng)T2小于標(biāo)準(zhǔn)參考時間Tref時，即判斷指針2已經(jīng)接觸到止動件5。由此，可以更精確的檢測到零位。
雖然以上說明了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明并不由此受到限制，而可進(jìn)行各種改變及修改。
例如在上述實施例中，閥值可以設(shè)定為使得溫度變化的影響變得盡可能足夠的小。
圖7為根據(jù)溫度變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形變化的說明圖。在圖7中，曲線A，B和C分別表示在-40℃，25℃和85℃時感應(yīng)電壓波形的特征。從這些曲線可以明顯的看出，在溫度降低時感應(yīng)電壓波形的特征為急劇變化并呈現(xiàn)出一個高的峰值以及過零點之間的短的時間，而在溫度降低時感應(yīng)電壓波形的特征緩慢變化并呈現(xiàn)出一個低的峰值以及過零點之間的長的時間。
由此，根據(jù)這些特征，提前設(shè)定閥值Vref使得在特定的溫度范圍內(nèi)，感應(yīng)電壓值超過閥值Vref的時間T2隨溫度變化而產(chǎn)生的變化減小到最小。即提前設(shè)定閥值Vref使得感應(yīng)電壓波形超過閥值Vref的時間寬度T2A，T2B和T2C大致彼此相等。
換句話說，提前設(shè)定閥值Vref使得在特定的溫度范圍內(nèi)，預(yù)定取樣時間的預(yù)定取樣定時中所取的感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值Vref的取樣周期數(shù)，隨溫度變化而產(chǎn)生的變化減少到最小。
當(dāng)閥值Vref按如上所述設(shè)定，即便在特定的溫度范圍內(nèi)感應(yīng)電壓波形隨溫度變化而變化時，感應(yīng)電壓值超過閥值Vref的時間T2或取樣周期數(shù)也可以保持大致恒定。由此，零位可以不受任何溫度變化的影響而被精確的檢測到。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，包括步進(jìn)電機，其包括勵磁線圈，以及隨勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的改變而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相連結(jié)的驅(qū)動部件；將驅(qū)動部件機械地停止于零位上的止動件；控制勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的控制器；感應(yīng)電壓波形檢測器，用于檢測在因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致磁通量變化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形；以及零位檢測器，用于在感應(yīng)電壓波形檢測器所檢測到的感應(yīng)電壓波形的基礎(chǔ)上，檢測驅(qū)動部件是否被止動件停止在零位上，其中零位檢測器包括比較器，用于比較每個感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的時間T2與預(yù)定接觸確定參考時間Tref；以及判定器，用于判別驅(qū)動部件是否在比較器比較結(jié)果的基礎(chǔ)上被止動件停止在零位上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，其中設(shè)定閥值使得在特定溫度范圍內(nèi)，感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的時間T2隨溫度變化而產(chǎn)生的變化減少到最小。
3.一種步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，包括步進(jìn)電機，其包括勵磁線圈，以及隨勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的改變而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相連結(jié)的驅(qū)動部件；將驅(qū)動部件機械地停止于零位上的止動件；控制勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的控制器；感應(yīng)電壓波形檢測器，用于檢測在因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致磁通量變化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形；以及零位檢測器，用于在感應(yīng)電壓波形檢測器所檢測到的感應(yīng)電壓波形的基礎(chǔ)上，檢測驅(qū)動部件是否被止動件停止在零位上，其中零位檢測器包括比較器，用于比較預(yù)定取樣時間的預(yù)定取樣定時中所取樣的每個感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的取樣周期數(shù)與預(yù)定接觸確定參考數(shù)，以及判定器，用于判別驅(qū)動部件是否在比較器比較結(jié)果的基礎(chǔ)上被止動件停止在零位上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，其中設(shè)定閥值使得在特定溫度范圍內(nèi)，預(yù)定取樣時間的預(yù)定取樣定時中所取樣的感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的取樣周期數(shù)，隨溫度變化而產(chǎn)生的變化減少到最小。
全文摘要
一種步進(jìn)電機驅(qū)動裝置，包括步進(jìn)電機，與步進(jìn)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相結(jié)合的驅(qū)動部件，將驅(qū)動部件停止于零位上的止動件，控制步進(jìn)電機勵磁線圈的勵磁狀態(tài)的控制器，用于檢測在因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致磁通量變化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形的感應(yīng)電壓波形檢測器，以及檢測驅(qū)動部件是否停止在零位上的零位檢測器。零位檢測器包括比較器，用于比較每個感應(yīng)電壓波形超過預(yù)定閥值的時間T2與預(yù)定接觸確定參考時間Tref，還包括判定器，用于判別驅(qū)動部件是否在比較器比較結(jié)果的基礎(chǔ)上被止動件停止在零位上。
文檔編號G05B19/40GK1612464SQ200410084890
公開日2005年5月4日 申請日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者山田吉壽 申請人:矢崎總業(yè)株式會社