[发明专利]步进电机控制电路及模拟电子计时装置

说明书

技术领域

本发明涉及步进电机控制电路以及使用该步进电机控制电路的模拟电子计时装置。

背景技术

在现有技术中，在模拟电子计时装置等中使用以下的步进电机，该步进电机包括：定子，其具有转子收纳孔以及用于确定转子的停止位置的定位部；转子，其设置在转子收纳孔中；以及线圈，其中，通过向线圈提供交变信号使得定子产生磁通量来使转子旋转，并使转子停止在与定位部对应的位置处。

作为步进电机的低功耗驱动系统，用于步进电机的如下校正驱动系统目前已经得到实际应用，该校正驱动系统包括在正常状态时能量小的主驱动脉冲、以及在负载波动时负责进行驱动的能量大的校正驱动脉冲。

在校正驱动系统中，根据旋转/不旋转来减小或增大用于驱动的主驱动脉冲的能量，以改变主驱动脉冲的等级(rank)，从而利用最小的能量来驱动步进电机(参见JP-B-61-15385)。作为确定步进电机旋转/不旋转的方法，通常采用借助于感应信号电压值而进行的判断。然而，也提出了将感应信号电压值与感应信号输出时刻进行组合的方法(参见WO2005/119377)。

通常，校正驱动系统配置如下：

(1)将主驱动脉冲P1输出至线圈的一个电极OUT1，之后紧接着检测由于转子的振动而在线圈中产生的感应信号电压。

(2)当感应信号电压超过了任意设定的基准阈值电压时，确定为“旋转”，并将能量保持恒定的主驱动脉冲P1输出至线圈的另一电极OUT2以驱动步进电机旋转，只要步进电机旋转，就将同一处理重复预定次数。当次数达到特定次数(PCD)时，将能量进一步减少后的主驱动脉冲P1输出至另一电极，并再次重复该处理。

(3)当感应信号电压不超过基准阈值电压时，确定为“不旋转”，并紧接着将能量大的校正驱动脉冲P2输出到同一电极以强制地旋转步进电机。接着，将主驱动脉冲P1提升至比不引起旋转的主驱动脉冲P1的能量略大的主驱动脉冲P1，并将该主驱动脉冲P1输出至另一电极以驱动步进电机旋转。此后，重复上述过程(1)至(3)。

基本上，步进电机被配置为根据所需的能量而通过主驱动脉冲P1进行驱动。当由于负载的增大、电源电压的降低等导致驱动力降低时，主驱动脉冲P1被提升一级，其等级被提升至具有最大能量的主驱动脉冲P1max。

作为使主驱动脉冲P1的等级提升的方法，通常采用以下方法：即当通过主驱动脉冲P1对步进电机的驱动成为“不旋转”时，首次提升主驱动脉冲P1的等级的方法；以及当在通过主驱动脉冲P1的驱动成为“不旋转”之前的旋转状态变得越来越微弱时，预先提升主驱动脉冲P1的等级的方法。前一种方法被配置为当通过主驱动脉冲P1对步进电机的驱动为“不旋转”时紧接着输出校正驱动脉冲P2以使步进电机旋转，然后提升主驱动脉冲P1等级，而后一种方法被配置为预先提升主驱动脉冲P1的等级而不输出校正驱动脉冲P2。

然而，这两种方法存在以下问题。即，当设置了诸如圆盘或粗棒针之类的用于指示时刻等的具有大力矩(moment)的负载时，即使将主驱动脉冲P1的等级从具有最小能量的主驱动脉冲P10提升至具有最大能量的主驱动脉冲P1max，主驱动脉冲P1也很可能处于没有余量的“临界旋转”的状态。

然而，当由于临时的粗糙度(roughness)负载(齿轮传动的摩擦损失)等而使得高负载的状态稳定了特定时段(预定驱动次数PCD)时，主驱动脉冲P1的等级下降至能量小的主驱动脉冲P1，从而可能导致不稳定的驱动。尤其是，当预定驱动次数PCD相当短时，经常出现这种情况。

例如，当没有设置时刻指针或者将规定的时刻指针设置为步进电机的负载时，通常启用主驱动脉冲P1通过具有最小能量的主驱动脉冲P10来驱动步进电机正常旋转(当开始驱动步进电机时，之后紧接着将旋转检测时段分成3个区间T1、T2和T3时，感应信号VR的检测模式(T1、T2、T3)为(0，1，0)至(1，1，0))。

然而，当设置了圆盘针时，转子的旋转变慢，即使当主驱动脉冲P1是具有最大能量的主驱动脉冲P1max时，感应信号VR的检测模式也变为(0/1，1，1)至(0/1，0，1)。这里，“0/1”表示“0和1中任何一个”。

这里，当预定检测模式的旋转持续了预定的次数(PCD次数)时(即使这是偶然的)，虽然利用具有最大能量的主驱动脉冲P1max本旋转仍没有余量，但是该脉冲在等级上进一步下降到具有更少余量的脉冲(脉冲下降)。在这种驱动状态下，步进电机进入“非旋转”状态，因此而通过校正驱动脉冲P2进行驱动，由此导致的不利结果是无益的功耗。

发明内容