JPS6318149B2 - - Google Patents

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JPS6318149B2
JPS6318149B2 JP14465077A JP14465077A JPS6318149B2 JP S6318149 B2 JPS6318149 B2 JP S6318149B2 JP 14465077 A JP14465077 A JP 14465077A JP 14465077 A JP14465077 A JP 14465077A JP S6318149 B2 JPS6318149 B2 JP S6318149B2
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JP
Japan
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rotor
pulse
output
circuit
coil
Prior art date
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Application number
JP14465077A
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Japanese (ja)
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JPS5477168A (en
Inventor
Masaharu Shida
Jun Ueda
Akira Torisawa
Shuji Ootawa
Masaaki Bandai
Katsuhiko Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEIKO DENSHI KOGYO KK
Original Assignee
SEIKO DENSHI KOGYO KK
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Publication date
Application filed by SEIKO DENSHI KOGYO KK filed Critical SEIKO DENSHI KOGYO KK
Priority to JP14465077A priority Critical patent/JPS5477168A/en
Publication of JPS5477168A publication Critical patent/JPS5477168A/en
Publication of JPS6318149B2 publication Critical patent/JPS6318149B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/14Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor
    • G04C3/143Means to reduce power consumption by reducing pulse width or amplitude and related problems, e.g. detection of unwanted or missing step

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromechanical Clocks (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はアナログ表示式電子時計のステツプモ
ータの低消費電力駆動方式に関するものである。 従来、一般に使用されているアナログ表示式の
水晶時計の表示機構は、第1図に示されているよ
うに構成されている。ステータ1、コイル7、ロ
ータ6によつて構成されているモータの出力は輪
列2,3,4,5に伝達され、図示されていない
が更に幾つかの輪列を介して秒針、分針、時針、
場合によつてはカレンダー等の表示機構を駆動し
ている。 次に従来用いられている電子腕時計の回路構成
の一例を第2図に示す。発振回路10の発振信号
は分周回路11によつて順次分周される。これら
の分周信号は、パルス合成回路12によつて、パ
ルス巾7.8msec、周期2秒で位相が1秒づれた2
つの信号に変換され、駆動インバータ13a,1
3bの入力15,16に印加される結果、コイル
7には1秒毎に電流の流れる向きの変わる反転パ
ルスが加えられ、2極に着磁されたロータ6は順
次、180゜づつ回転する。この時のコイル電流波形
の一例を第3図に示す。 ところで従来の電子腕時計の駆動パルス幅(前
述の例では7.8msec)、コイル抵抗、コイル巻数、
ステツプモータ各部の寸法等は、該電子腕時計が
遭遇すると予想されるあらゆる状況、即ち、カレ
ンダー等で輪列負荷が重くなつた場合、磁界中に
おかれた場合、低温下で電池内部抵抗が著しく高
くなつた場合、電池寿命末期で電池電圧が低下し
た場合、等でも安定してステツプモータを駆動で
きる様に設計してあり、その結果、通常は大きな
出力トルクを必要としないにもかかわらず電力を
浪費していて、時計全体の低消費電力化の大きな
障害になつていた。 本発明は、上述のような従来の欠点を除去する
ために提案されたもので、ステツプモータのその
時々の負荷の状態に見合つた最低限のパルス幅の
パルスをステツプモータに供給して、電力の低減
化をはかるものである。 以下、本発明を詳細に説明する前に本発明によ
る動作の一例を、第4図a,b,cを用いて簡単
に説明する。 本発明の電子時計に使用するステツプモータの
駆動パルスは、通常駆動パルスと、補正駆動パル
スの二種類のパルスによつて構成される。ステツ
プモータに供給されるパルスの順序は、通常駆動
パルス、補正駆動パルスの順であるが、補正駆動
パルスは、通常駆動パルスでステツプモータが、
回転できなかつた時に、原則として供給される。
そして、補正駆動パルスがステツプモータに供給
された時は、通常駆動パルスで回転できなかつた
のであるから、次の通常駆動パルスのパルス幅を
所定量だけ長くして、回転しやすくする。 逆に、通常駆動パルスだけで、何ステツプかス
テツプモータが回転できた場合は、通常駆動パル
スのパルス幅を、所定量だけ短かくする。 以上の動作によつて通常駆動パルスP1のパル
ス幅は、その時々の状態でのステツプモータを駆
動し得るほぼ最低限のパルス幅となり従つて、ほ
ぼ最小限の消費電力となる。例えば第4図aの様
に、現在3.9msecであつたP1のパルス幅を上述第
2項の動作によつて3.4msecに短くする。この状
態でステツプモータは更に回転可能であつたとす
る。次に3.4msecで何ステツプか回転した後に再
び上述の動作によつてP1のパルス幅を2.9msecと
する。この状態でステツプモータは回転不可能で
あつたとすると上述第1項の動作によつて、ロー
タ非回転が検出され、補正駆動パルスP2が速や
かに印加され、次ステツプ以降のP1のパルス幅
を3.4msecと設定する。以後も上述の動作を操り
返しながら通常駆動パルス幅3.4msecを維持す
る。もし何らかの原因によつてこのステツプモー
タが通常駆動パルス幅3.4msecが回転不可能とな
つた場合には、第4図bの様にロータの動作検出
によつてロータの非回転が検出され、速やかに補
正駆動され、次ステツプ以降の通常駆動パルス幅
を3.9msecに設定される。その後、再び回転に余
裕が生じた場合には、第4図c様に、何ステツプ
か、3.9msecで通常の駆動された後に、上述第2
項の動作によつて通常駆動パルス幅を3.4msecに
設定する。 以上、本発明の動作の概略を説明したが、次に
本発明の重要な要素であるロータの動作検出の原
理について説明する。ロータの動作検出方法とし
ては、機械式スイツチや、ホール素子等の外部素
子によつて行う方法も考えられるが、電子腕時計
の様な極めて小容積内にこれらの機構を装備する
事は困難である。以下に外部素子を必要とせず発
振、分周、駆動回路等と供に同一集積回路内に検
出回路を実現可能な、ロータの動作検出の一例と
して、2種類の異る動作検出原理の説明を行う。 第1の方法は、一体式ステータを用いた場合に
ロータの位置によつて駆動電流波形が異る事を利
用したものである。第5図は飽和しやすく作られ
た可飽和磁路17で接続している一体構成のステ
ータで、図には明示されていないが、コイル7を
巻いた磁心と磁気的に係合している。また、この
ステータには径方向に2極に着磁されたロータ6
の回転方向を決めるためにノツチ18がつけてあ
る。第5図はコイル7に電流が加えられた直後の
状態を示しており、コイル7に電流が加えられて
いない時は、ロータ6は、ノツチ18とロータ磁
極のなす角度が、ほぼ90度の位置で静止してい
る。この状態で、コイル7に矢印の方向に電流を
流すと、ステータ1に第5図のように磁極がで
き、ロータ6は反発して、時計方向に回転する。
コイル7を流れる電流が切れると、ロータ6は、
第5図と磁極が逆になつた状態で静止する。この
後コイル7に反対方向に電流を流すことによりロ
ータ6は順次、時計方向に回転を続ける。 上記の様な可飽和部17を持つ一体ステータで
構成されたステツプモータでは、コイル7に電流
を流した時の電流波形は第3図のようになだらか
な立上り部を有する。これはステータ1の可飽和
部17が飽部するまでの間はコイル7から見た磁
気回路の磁気抵抗が非常に低く、その結果、抵抗
R、コイル直列回路の時定数τが大きくなるため
である。これを式で表わすと次のようになる。 τ=L/R L≒N2/Rmこれからτ=N2
(R×Rm) ただしL:コイル7のインダクタンス、N:コ
イル7の巻数、Rm:磁気抵抗である。ステータ
1の可飽和部17が飽部すると、飽和した部分の
透磁率は空気と同じになるのでRmは増加し、前
記回路の時定数τは、小さくなり、第3図の如
く、電流波形は、急に立上る。また、この飽和時
間はモータの磁化の状態にも影響されるので、パ
ルスしや断時の電流レベルが高い程、飽和時間が
長くなる。したがつて補正駆動パルスをステツプ
モータに供給した後は飽和時間が長くなるので、
この効果を打ち消すための消磁パルスをステツプ
モータに供給すると良い。本例のロータの動作検
出は、通常パルスで駆動後の前記の抵抗−コイル
直列回路の時定数の違いとしてとらえている。次
に図面を用いて時定数の差がでる理由を説明す
る。 第6図はコイル7に電流を流し始めた時の磁界
の様子を示したものでロータ6は回転可能な位置
に磁極が出来ている。磁束線20はロータ6から
発生した磁束の様子を示したもので実際にはコイ
ル7と鎖交する磁束も存在するが、ここでは省略
した。磁束線20aと20bはステータ1の可飽
和部17a,17bで第6図の矢印の方向に向い
ている。可飽和部17は多くの場合、まだ飽和し
ていない。この状態でロータ6を時計方向へ回転
すべく、コイル7に矢印の如く電流を流す。コイ
ル7によつて発生する磁束19a,19bはステ
ータ1の可飽和部17a,17bでロータ6から
発生した磁束20a,20bとそれぞれ強め合う
ためにステータ1の可飽和部17は、すみやかに
飽和する。この後、ロータ6にはロータ6を回転
させるのに十分な磁束が発生するが第6図では省
略した。この時のコイルに流れる電流の波形を示
したのが第8図22である。 一方、ロータ6が、なんらかの理由で回転でき
ずに、戻つてしまつたところへコイル7に電流を
流した時の磁束の状態を示したのが第7図であ
る。本来、ロータ6を回転させるためには、コイ
ル7には、矢印と反対の向き、つまり、第6図と
同じ向きに電流を流さなければ、いけないのであ
るが、コイル7には、1回毎に、電流の向きが変
わる反転電流が加えられるので、ロータ6が回転
できなかつた時は、このような状態になるのであ
る。 ロータ6は、回転できなかつたのであるから、
ロータ6から発生する磁束の向きは、第6図と同
じである。コイル7には第6図と反対の方向に電
流が流れるので、磁束の向きは21a,21bの
ようになる。ステータ1の可飽和部17a,17
bでは、ロータ6と、コイル7によつて発生する
磁束が、互いに打消し合つており、ステータ1の
可飽和部を飽和させるためには、より長い時間を
必要とする。この状態を示したのが第8図23で
ある。 以上の現象を利用したロータの位置検出手段の
一例を第9図、第10図に示す。 第9図は、従来例の駆動回路、即ち駆動インバ
ータを構成するMOSゲート24,25,26,
27に、検出用ゲート28,29、検出抵抗3
0、コンデンサ−充電用トランスミツシヨンゲー
ト31、コンデンサ33、電圧比較器32を付加
して構成したロータの位置検出回路である。先
ず、通常の駆動のタイミングの一例をあげると径
路34で電流を流し、コイル7に励磁し、ロータ
を駆動する。ロータの運動がほぼ終了した後に、
径路35で短時間(約0.5msec〜1msec位)第
1検出パルスをコイル7に印加し、その後今度は
径路36で第2検出パルスをコイル7に印加す
る。 今、仮に通常駆動パルスによつてロータが正常
に1ステツプ、ロータが回転したとした場合、第
1検出パルスがコイルに印加された時のロータ磁
極とステータ磁極の関係は、第6図の様にロータ
を再び1ステツプ駆動できる関係になつている。 この時の電流波形の立上り部は第8図22の様
に立上りの早い波形を示す。次に第2検出パルス
が印加された時には、ロータの位置は第1検出パ
ルスの時と同様で(検出パルスのパルス幅は短
く、コイル7に直列に高抵抗30が接続されてい
るので、検出パルスによつてロータは回転しな
い。)励磁の方向が逆であるのでロータ磁極とス
テータ磁極の関係は第7図の様になり電流波形の
立上り部は第8図23の様に立上りの遅い波形と
なる。但し検出パルス印加時はコイルに直列に検
出抵抗30が接続されているので厳密には第8図
の波形とは一致しないが立上り部の特徴は変わら
ない。 そこで検出抵抗30の端子電位を観察すると、
第10図aの様に第1検出パルスによる電位Vs1
が第2検出パルスによる電位Vs2よりも高電位ま
で立上る。 次にロータが通常駆動パルスによつて1ステツ
プ回転できずに、最初の位置にもどつてしまつた
場合には、第1検出パルス、第2検出パルス印加
時のロータ磁極とステータ磁極の関係は、前述の
正常回転時とは逆になり、その結果、検出抵抗3
0の端子電位は第10図bの様にVs1<Vs2とな
る。 従つてVs1とVs2の大小比較を行えばロータが
通常駆動パルスによつて正常動作をしたか否かの
動作検出が行える。我々の実施例ではVs1とVs2
の電位差は0.4V位であつた。この程度の電位差
であれば容易に検出は可能である。例えば第9図
の様な構成で、第1検出パルスのタイミングゲー
ト31をON状態として、Vs1をコンデンサ33
に充電し、次に第2検出パルス印加時にコンデン
サ33に充電された電位Vs1と検出抵抗30の端
子電位Vs2を電圧比較器33で大小判定を行なえ
ば良い。 以上でロータの動作検出の原理の第1の方法の
説明を終え、次にロータ駆動後のロータの自由振
動によつてコイルに誘起される電圧波形から、ロ
ータの動作検出を行う原理を説明する。 第11図aはコイルに通常駆動パルス印加後コ
イル両端を数10KΩの高抵抗に接続した時に高抵
抗の両端に生ずるコイルの誘起電圧波形とロータ
の回転角を示したもので、θは第11図bに示す
様にステータ平行軸と磁極との角度を示すもので
ある。区間T1は駆動パルスがコイルに印加され
ている区間であり、前記高抵抗(検出抵抗)は回
路に接続されていないので誘起電圧波形は現われ
ない。次の区間T2は駆動終了後のロータの回転、
振動運動によつてコイルに誘起される電圧であ
る。この区間T2での電圧波形がステツプモータ
の負荷状態、駆動条件に応じて変化するので、こ
の電圧波形の変化を検出する事によつてステツプ
モータの動作検出が可能になる。 第12図は本原理による検出回路の一例であ
る。ゲート24,25,26,27,28,2
9、検出抵抗30、コイル7は第9図と入力信号
が異るだけで全く同じ構成である。検出抵抗30
の接続点は所定の閾値を有する電圧検出器40の
入力端に接続されている。通常駆動パルスで径路
41でコイルは励磁されると、ロータは駆動され
る。その後、ロータの運動中にコイル7の両端を
径路42で接地し短絡する状態と径路43で、高
抵抗検出抵抗30を含む閉ループを形成する状態
とを断続的に切り換える。断続的に切り換える効
果は後に述べる事にして、先ず簡単のために、ロ
ータ駆動直後から検出抵抗30を含む閉ループを
形成した状態について述べる。第11図はこの様
な状態での検出抵抗30の端子電位波形であり、
前述した輪列負荷等による負荷がロータにかかつ
ていない状態、即ち無負荷時における電位波形で
ある。 第13図は、上記無負荷時と、ロータがかろう
じて回転できる程の多大な負荷がかかる最大負荷
時、およびロータ過大な負荷がかかりそのためロ
ータが回転できずに初期位置に戻つてしまうよう
な過大な負荷がかかる過負荷時での各々の誘起電
位波形を、無負荷時は波形c1、最大負荷時は波形
a1、過負荷時は波形b1で示し、また、各負荷時で
のータの回転角を各々波形c2、波形a2、波形b2
示したものである。この時、ロータにかかる負荷
の大きさは過負荷時>最大負荷時<無負荷時の関
係にある。 最大負荷時ではロータの回転が無負荷時に比べ
て遅く、また1ステツプ回転後の振動も小さいた
めに誘起電圧は起状の少ない波形a1となる。 また、過負荷時ではロータが初期位置にもどる
時に負方向に大きなピーク電圧が誘起される他は
誘起電圧波形の起状が少ない波形b1となる。 さて、誘起電圧波形からロータの回転・非回転
を判定する方法は種々考えられるが、第11図で
示したピークPの大小で判定するのが回路的にも
簡単であり確実である。つまり駆動パルス印加終
了数msec後からピークPが発生すると考えられ
る所定時間内に検出抵抗30の端子電位が所定の
電位以上に達したか否かによつてロータの回転・
非回転を判断する。具体的には、スレツシヨルド
電圧Vthの入力で出力の変化する素子により、検
出抵抗30の端子電圧を検出して、Vthを超える
入力のあつた場合には回転、Vth以下なければ非
回転とするものである。この場合、Vthは時計の
表示において遅れを出す誤動作、つまりロータが
実際に回転をしていないのに回転したとして判断
する動作を防止するために、ロータが回転できな
い過負荷時はもちろんのこと、ロータがかろうじ
て回転する最大負荷時も非回転であると見なし、
無負荷時を含めてロータが確実に回転したと判断
される範囲を回転したとして判断するものであ
る。例えば第13図では、Vthは最大負荷時a1
りもやや高い電圧に設定され、誤動作の発生を防
止している。 尚、最大負荷時ではロータが回転しているにも
かかわらず、非回転と見なされてしまうが、同方
向の補正パルスが余計に出すぎるだけなので安全
側の誤動作であり、ロータが回転し過ぎる事はな
い。 第14図は通常駆動パルスのパルス幅を種々変
化させた時の駆動後のコイル誘起電圧波形を示し
たものである。この図から判かる様に、通常駆動
パルスのパルス幅がある程度以上の長さになる
と、無負荷、正常回転であるにもかかわらず誘起
電圧波形のピークPの高さが低くなる事である。
これを更にわかりやすく、通常駆動パルスのパル
ス幅を横軸に、誘起電圧のピークPの電位を縦軸
にとつたものが第15図である。45は上述の説
明の様に駆動後連続的にコイルに検出抵抗を直列
に接続し閉ループを形成した場合、46は、次に
説明する様に、断続的に検出抵抗を閉ループ内に
接続した場合である。 では、通常駆動パルス印加後に高抵抗検出抵抗
を断続的にコイルを含む閉ループ内に接続する効
果について述べる。従来の駆動回路は第2図の如
く2個のインバータで駆動するため非駆動時はイ
ンバータを形成するドライバー内の低抵抗でモー
タのコイル両端は短絡されており、コイルに誘起
される電圧によつて流れる電流が第12図の径路
42の短絡回路に流れ、この電流をドライバー用
抵抗トランジスタでジユール熱として消費する事
によりロータに制動をかけている。又、誘起電圧
を検出するために、第12図径路43で閉ループ
を形成した場合には、ドライバー回路の他に更に
高抵抗の検出抵抗30が直列に接続されており制
動回路の電流は前者と比較すると小さくなる。 そこで、ロータの制動時に、この両者の回路を
スイツチングを行う事により、回路には急激な電
流の変化が起こる。ところがモータのコイルはイ
ンダクタンスが大きいため、この電流の変化には
追従できずに、制動回路の抵抗Rd(=R+R30)
とコイルのインダクタンスLによる時定数τ=
L/Rdなる一次遅れの応答を示す。このとき検
出抵抗30(R30)の両端に発生する電圧は、
第12図の径路42の制動回路の時は零ボルトで
あり、径路43に切り換えた瞬間コイル7は径路
42で制動時の電流をそのまま流し続けようとす
るため、比較的高抵抗である検出抵抗30の両端
には一瞬高い電圧が発生し、その後、前記の時定
数τでこの高い電圧は減衰する。この時の検出抵
抗30の端子電圧の一例を第16図に示す。 この方式の特徴はロータ制動を行う回路の抵抗
値を切り換えるだけで制動時にモータが誘起する
電圧を増幅する事が可能であり、第15図45に
示す、連続的に誘起電圧を検出する場合のピーク
電圧の高圧の最大値が高々0.8V位であるのに対
し、46に示す断続的に検出抵抗を接続する場合
では駆動回路の電源電圧(約1.5V)以上にも達
する事である。従つてこの様な電圧を検出する事
は極めて容易である。ところで第15図からもわ
かる様に、通常駆動パルスのパルス幅がある程度
以上になると、誘起電圧の起状が小さくなる現象
があるのでこの点に注意しなければならない。 以上、2種類のロータ動作検出回路の原理につ
いて述べたが、あくまでも本発明の要旨は、通常
駆動パルス幅の増減であり、ステツプモータの構
成、ステツプモータの動作検出回路は重要な要素
ではあるが、本明細書内に記述されたものに限定
されるものではない。 次に本発明の実施例について説明する。 第17図は実施例のブロツク図である。 90は発振回路であり通常は32768Hzで発振す
る水晶振動子が用いられている。91は分周回路
で、前記の発振周波数の場合フリツプフロツプ15
段で分周し、1秒のタイミングを得ている。97
は時計のリセツト入力で、リセツトされると分周
段は全てリセツトされる。92は波形合成回路で
あり、分周回路91によつて得られるフリツプフ
ロツプの出力から所望のパルスをNANDゲート、
NORゲート等で第18図に示すタイムチヤート
の様に波形を合成する。この合成は論理的に容易
に回路設計が可能であるため、回路図は省略す
る。 第19図は第17図に示す駆動回路94と検出
回路95の回路図であり、入力端子T1は第17
図、制御回路93の出力であり、T1端子に“H”
(Highレベルの略)になつている間のみ、ステツ
プモータ96出力端子のどちらかが“H”でどち
らかが“L”(Lowレベルの略)となりステツプ
モータ96に電流が流れる。T2端子は第17図、
制御回路93の出力が入力され、T2を“H”と
すると、その間だけフリツプフロツプ100の
Q、信号は、EX・ORに入力されているため、
EX・ORの出力が、フリツプフロツプ100の
出力に対し否定論理となり、モータに流れる電流
の向を逆にできる。 この実施例では通常駆動パルスで非回転であつ
た場合補正パルスP2で駆動し、続けてP2とは逆
向のパルスP3を再び印加している。これは一体
ステータ型モータでは、P2で補正駆動を行なつ
た場合、次の駆動パルスでは一体ステータの可飽
和磁路の磁気飽和時間が長くなり、実効パルス幅
が短かくなつてしまうため、P2で補正駆動を行
なつた場合は、逆方向パルスP3をステツプモー
タ96のコイルに印加することにより、次に駆動
するパルスの方向にステータを磁化し、一体部の
飽和に要する時間を短かくする。 入力端子T3は第17図の制御回路93の出力
T3が入力され、このパルスで、前に説明したロ
ータ回転後の誘起電圧検出方法により回転の検出
を行う。 1秒周期のパルスP0をフリツプフロツプ(以
後F/Fと略す)100に入力するとF/F10
0は1/2Hzを出力するF/Fとなり、その出力Q
はEX・OR121に出力はEX・OR122に
入力される。EX・OR121,122の他の入
力端子はT2が入力され、EX・OR121の出力
はNORゲート102,103、EX・OR122
の出力はNORゲート104,105に各各接続
されている。 NOTゲート101の出力はNORゲート10
3,104に入力されている。制御回路93の出
力T3はNOTゲート120を介し、NORゲート
102,105に入力される。 NORゲート102の出力はN MOS FET1
15とNORゲート106の第一入力に接続され
る。 NORゲート103の出力はNOTゲート123
を介しステツプモータ駆動用P MOS FET1
13の入力及びNORゲート106の第二入力に
接続される。 NORゲート104の出力はNOTゲート124
を介しステツプモータ駆動用P MOS FET1
18の入力とNORゲート107の第一入力に接
続される。NORゲート105の出力はN MOS
FET116とNORゲート107の第二入力に接
続される。NORゲート106の出力はステツプ
モータ駆動用N MOS FET114に接続され、
NORゲート107はステツプモータ駆動用N
MOS FET119に接続される。 電源端子VDDは+電源入力端子であり、P
MOS FET113,118のソースが接続され
ている。 N MOS FET114,119はそのソース
を接地され、P MOS FET113、N MOS
FET114のドレンは互に接続されるとともに、
ステツプモータ96のコイルの出力端子及び検出
用N MOS FET115のドレンと各々接続さ
れている。 P MOS FET118、N MOS FET11
9は、そのドレンを互に接続され、更にステツプ
モータ96のコイルの他端出力端子及び検出用N
MOS FET116のドレンに接続されている。 N MOS FET115,116は、互にソー
ス電極を接続されその接続点は抵抗117の一端
に接続されている。また抵抗117の他端は接地
されている。 N MOS FET115,116、抵抗117
の前記接続点はまたコンパレータ110の+入力
に接続されている。 又、この接続点T0はロータの回転、非回転の
信号であり、コンパレータ110、抵抗108,
109、N MOS FET111は検出回路95
の実施例であり、検出信号T0が、C MOSゲー
ト回路のスレツシヨルド電圧でも十分検出可能の
ときは、C MOS NOTゲートを使用すること
も可能である。 抵抗108は電源電圧VDDに接続され他端は抵
抗109接続されこの接続点はコンパレータ11
0の一入力端子に接続される。抵抗109の他端
は検出禁止用N MOS FET111のドレンに
接続されソースを通じて接地される。又、コンパ
レータ110は接地端子がN MOS FET11
1のドレンに接続されソースを通じて接地され
る。 コンパレータ110の出力は端子112に信号
T4が出力され、制御回路93に入力される。 又、本発明の検出回路93に用いたコンパレー
タは、C MOSで構成されるコンパレータであ
り動作を簡単に説明する。 第20図はコンパレータ110の一実施例であ
り第20図aは詳細説明図、第20図bはブロツ
ク図である。 端子164は“+”入力端子、端子165は
“−”入力端子、端子166は出力端子、端子T3
はイネブル(Enable)端子である。 その機能をまとめると第1表の様になる。
The present invention relates to a low power consumption drive system for a step motor of an analog display type electronic timepiece. Conventionally, the display mechanism of a commonly used analog display type quartz watch is constructed as shown in FIG. The output of the motor, which is composed of the stator 1, coil 7, and rotor 6, is transmitted to the gear trains 2, 3, 4, and 5. hour hand,
In some cases, it drives a display mechanism such as a calendar. Next, FIG. 2 shows an example of the circuit configuration of a conventionally used electronic wristwatch. The oscillation signal of the oscillation circuit 10 is sequentially frequency-divided by the frequency divider circuit 11. These frequency-divided signals are processed by the pulse synthesis circuit 12 into two signals with a pulse width of 7.8 msec, a period of 2 seconds, and a phase difference of 1 second.
drive inverters 13a, 1.
As a result of being applied to the inputs 15 and 16 of the coil 7, a reversal pulse is applied to the coil 7 in which the direction of current flow changes every second, and the rotor 6, which is magnetized to two poles, sequentially rotates by 180 degrees. An example of the coil current waveform at this time is shown in FIG. By the way, the drive pulse width (7.8 msec in the above example), coil resistance, number of coil turns, and
The dimensions of each part of the step motor should be adjusted in all situations that the electronic wristwatch is expected to encounter, i.e., when the gear train load becomes heavy due to calendar events, when it is placed in a magnetic field, and when the internal resistance of the battery becomes significant at low temperatures. It is designed to be able to drive the step motor stably even when the battery voltage increases, or when the battery voltage drops at the end of the battery life.As a result, even though a large output torque is not normally required, the This was a major hindrance to lowering the power consumption of watches as a whole. The present invention was proposed in order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and it supplies the step motor with pulses of the minimum pulse width commensurate with the current load condition of the step motor. This aims to reduce the Hereinafter, before explaining the present invention in detail, an example of the operation according to the present invention will be briefly explained using FIGS. 4a, b, and c. The drive pulse for the step motor used in the electronic timepiece of the present invention is composed of two types of pulses: a normal drive pulse and a corrected drive pulse. The order of pulses supplied to the step motor is the normal drive pulse and the correction drive pulse, but the correction drive pulse is the normal drive pulse and the step motor is
As a general rule, it is supplied when rotation is not possible.
Then, when the corrected drive pulse is supplied to the step motor, since it was not possible to rotate with the normal drive pulse, the pulse width of the next normal drive pulse is lengthened by a predetermined amount to make it easier to rotate. On the other hand, if the step motor can be rotated several steps with only the normal drive pulse, the pulse width of the normal drive pulse is shortened by a predetermined amount. By the above operation, the pulse width of the normal drive pulse P1 becomes approximately the minimum pulse width that can drive the step motor in the current state, and therefore the power consumption becomes approximately the minimum. For example, as shown in FIG. 4a, the pulse width of P1 , which is currently 3.9 msec, is shortened to 3.4 msec by the operation described in the second term above. Assume that the step motor can further rotate in this state. Next, after rotating several steps at 3.4 msec, the pulse width of P1 is set to 2.9 msec by the above operation again. If the step motor is unable to rotate in this state, the non-rotation of the rotor is detected by the operation described in item 1 above, and a correction drive pulse P2 is immediately applied, thereby changing the pulse width of P1 from the next step onward. is set to 3.4msec. Thereafter, the normal drive pulse width of 3.4 msec is maintained while repeating the above operation. If for some reason this step motor becomes unable to rotate within the normal drive pulse width of 3.4 msec, the non-rotation of the rotor will be detected by rotor motion detection as shown in Figure 4b, and The normal drive pulse width from the next step onwards is set to 3.9 msec. After that, if there is room for rotation again, as shown in Figure 4c, after normal driving for several steps at 3.9 msec, the above-mentioned second
The normal drive pulse width is set to 3.4 msec by the operation in section 2. The outline of the operation of the present invention has been described above, and next, the principle of rotor operation detection, which is an important element of the present invention, will be explained. As a method of detecting rotor motion, it is possible to use a mechanical switch or an external element such as a Hall element, but it is difficult to install these mechanisms in an extremely small volume such as an electronic wristwatch. . Below, we will explain two different types of motion detection principles as an example of rotor motion detection in which a detection circuit can be realized in the same integrated circuit along with oscillation, frequency division, drive circuits, etc. without requiring external elements. conduct. The first method utilizes the fact that when an integrated stator is used, the drive current waveform varies depending on the position of the rotor. Fig. 5 shows an integrated stator connected by a saturable magnetic path 17 made to be easily saturated, and although not clearly shown in the figure, it is magnetically engaged with a magnetic core around which a coil 7 is wound. . This stator also has a rotor 6 which is magnetized into two poles in the radial direction.
A notch 18 is provided to determine the direction of rotation. Figure 5 shows the state immediately after a current is applied to the coil 7, and when no current is applied to the coil 7, the rotor 6 is rotated so that the angle between the notch 18 and the rotor magnetic pole is approximately 90 degrees. stationary in position. In this state, when a current is passed through the coil 7 in the direction of the arrow, magnetic poles are formed in the stator 1 as shown in FIG. 5, and the rotor 6 is repelled and rotates clockwise.
When the current flowing through the coil 7 is cut off, the rotor 6
It comes to rest with the magnetic poles reversed as shown in Figure 5. Thereafter, by applying current to the coil 7 in the opposite direction, the rotor 6 sequentially continues to rotate clockwise. In a step motor constructed of an integral stator having the saturable portion 17 as described above, the current waveform when current is passed through the coil 7 has a gentle rising portion as shown in FIG. This is because the magnetic resistance of the magnetic circuit seen from the coil 7 is very low until the saturable part 17 of the stator 1 becomes saturated, and as a result, the resistance R and the time constant τ of the coil series circuit become large. be. This can be expressed as a formula as follows. τ=L/R L≒N 2 /Rm From now on τ=N 2 /
(R×Rm) where L: inductance of the coil 7, N: number of turns of the coil 7, and Rm: magnetic resistance. When the saturable part 17 of the stator 1 becomes saturated, the magnetic permeability of the saturated part becomes the same as that of air, so Rm increases, the time constant τ of the circuit becomes smaller, and the current waveform becomes as shown in Figure 3. , stand up suddenly. Furthermore, since this saturation time is also affected by the state of magnetization of the motor, the higher the current level at the time of pulse interruption, the longer the saturation time becomes. Therefore, after supplying the corrected drive pulse to the step motor, the saturation time becomes longer.
It is preferable to supply a degaussing pulse to the step motor to cancel this effect. The operation of the rotor in this example is detected as a difference in the time constant of the resistor-coil series circuit after driving with normal pulses. Next, the reason for the difference in time constant will be explained using drawings. FIG. 6 shows the state of the magnetic field when current begins to flow through the coil 7, and the rotor 6 has magnetic poles at positions where it can rotate. The magnetic flux lines 20 show the state of the magnetic flux generated from the rotor 6, and although there is actually magnetic flux that interlinks with the coil 7, it is omitted here. The magnetic flux lines 20a and 20b are oriented in the direction of the arrow in FIG. 6 in the saturable parts 17a, 17b of the stator 1. In many cases, the saturable portion 17 is not yet saturated. In this state, current is applied to the coil 7 as shown by the arrow in order to rotate the rotor 6 clockwise. Since the magnetic fluxes 19a and 19b generated by the coil 7 strengthen each other with the magnetic fluxes 20a and 20b generated from the rotor 6 in the saturable parts 17a and 17b of the stator 1, the saturable part 17 of the stator 1 is quickly saturated. . After this, magnetic flux sufficient to rotate the rotor 6 is generated in the rotor 6, but this is not shown in FIG. FIG. 8 22 shows the waveform of the current flowing through the coil at this time. On the other hand, FIG. 7 shows the state of the magnetic flux when a current is applied to the coil 7 where the rotor 6 cannot rotate for some reason and has returned to its original position. Originally, in order to rotate the rotor 6, a current must be passed through the coil 7 in the opposite direction to the arrow, that is, in the same direction as shown in Figure 6. Since a reversal current that changes the direction of the current is applied to the rotor 6, such a state occurs when the rotor 6 cannot rotate. Since the rotor 6 could not rotate,
The direction of the magnetic flux generated from the rotor 6 is the same as in FIG. Since current flows through the coil 7 in the opposite direction to that shown in FIG. 6, the directions of magnetic flux are as shown in 21a and 21b. Saturable parts 17a, 17 of stator 1
In b, the magnetic fluxes generated by the rotor 6 and the coil 7 cancel each other out, and a longer time is required to saturate the saturable portion of the stator 1. This state is shown in FIG. 8, 23. An example of rotor position detection means that utilizes the above phenomenon is shown in FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows a conventional drive circuit, that is, MOS gates 24, 25, 26, which constitute a drive inverter.
27, detection gates 28, 29, detection resistor 3
0. This is a rotor position detection circuit constructed by adding a capacitor-charging transmission gate 31, a capacitor 33, and a voltage comparator 32. First, to give an example of normal drive timing, a current is passed through the path 34 to excite the coil 7 and drive the rotor. After the rotor motion is almost finished,
A first detection pulse is applied to the coil 7 for a short time (approximately 0.5 msec to 1 msec) through a path 35, and then a second detection pulse is applied to the coil 7 through a path 36. Now, if the rotor rotates normally one step by the normal drive pulse, the relationship between the rotor magnetic poles and the stator magnetic poles when the first detection pulse is applied to the coil is as shown in Figure 6. The relationship is such that the rotor can be driven one step again. The rising portion of the current waveform at this time shows a waveform with a fast rise as shown in FIG. 822. Next, when the second detection pulse is applied, the rotor position is the same as the first detection pulse (the pulse width of the detection pulse is short, and the high resistance 30 is connected in series with the coil 7, so (The rotor does not rotate due to the pulse.) Since the direction of excitation is opposite, the relationship between the rotor magnetic poles and the stator magnetic poles is as shown in Figure 7, and the rising part of the current waveform is a slow rising waveform as shown in Figure 8, 23. becomes. However, since the detection resistor 30 is connected in series with the coil when the detection pulse is applied, strictly speaking, the waveform does not match the waveform shown in FIG. 8, but the characteristics of the rising portion remain the same. Then, observing the terminal potential of the detection resistor 30, we find that
As shown in Figure 10a, the potential Vs 1 due to the first detection pulse
rises to a higher potential than the potential Vs 2 caused by the second detection pulse. Next, if the rotor cannot rotate one step by the normal drive pulse and returns to the initial position, the relationship between the rotor magnetic poles and the stator magnetic poles when the first detection pulse and the second detection pulse are applied is as follows. The situation is reversed from the normal rotation described above, and as a result, the detection resistor 3
The terminal potential of 0 becomes Vs 1 <Vs 2 as shown in FIG. 10b. Therefore, by comparing the magnitudes of Vs 1 and Vs 2 , it is possible to detect whether or not the rotor has operated normally due to the normal drive pulse. In our example Vs 1 and Vs 2
The potential difference was about 0.4V. A potential difference of this magnitude can be easily detected. For example, in the configuration shown in FIG. 9, the timing gate 31 of the first detection pulse is turned ON, and Vs 1 is connected to the capacitor 33.
Then, the voltage comparator 33 may determine the magnitude of the potential Vs 1 charged in the capacitor 33 and the terminal potential Vs 2 of the detection resistor 30 when the second detection pulse is applied. This completes the explanation of the first method of rotor motion detection principles.Next, we will explain the principle of rotor motion detection from the voltage waveform induced in the coil by the free vibration of the rotor after the rotor is driven. . Figure 11a shows the induced voltage waveform of the coil generated at both ends of the high resistance when the coil is connected to a high resistance of several tens of kilohms after applying a normal driving pulse to the coil, and the rotation angle of the rotor. As shown in Figure b, the angle between the stator parallel axis and the magnetic poles is shown. The period T1 is a period in which a driving pulse is applied to the coil, and since the high resistance (detection resistance) is not connected to the circuit, no induced voltage waveform appears. The next section T 2 is the rotation of the rotor after the drive is completed,
It is the voltage induced in the coil by vibrational motion. Since the voltage waveform in this section T2 changes depending on the load state and driving conditions of the step motor, the operation of the step motor can be detected by detecting changes in this voltage waveform. FIG. 12 shows an example of a detection circuit based on the present principle. Gate 24, 25, 26, 27, 28, 2
9, the detection resistor 30, and the coil 7 have exactly the same configuration as in FIG. 9, except for the input signal. Detection resistor 30
The connection point of is connected to the input end of a voltage detector 40 having a predetermined threshold value. When the coil is energized in path 41 with a normal drive pulse, the rotor is driven. Thereafter, during the movement of the rotor, the coil 7 is intermittently switched between a state where both ends are grounded and short-circuited through the path 42 and a state where a closed loop including the high-resistance detection resistor 30 is formed through the path 43. The effect of intermittent switching will be described later, but for the sake of simplicity, we will first describe a state in which a closed loop including the detection resistor 30 is formed immediately after the rotor is driven. FIG. 11 shows the terminal potential waveform of the detection resistor 30 in such a state,
This is a potential waveform in a state where the rotor is not subjected to any load such as the wheel train load mentioned above, that is, in a no-load state. Figure 13 shows the above-mentioned no-load state, the maximum load state where the rotor is subjected to such a huge load that it can barely rotate, and the state where the rotor is subjected to an excessive load and returns to its initial position without being able to rotate. The waveform of each induced potential during overload is shown as waveform c 1 at no load, and waveform at maximum load.
a 1 and overload are shown by waveform b 1 , and the rotation angle of the motor at each load is shown by waveform c 2 , waveform a 2 , and waveform b 2, respectively. At this time, the magnitude of the load applied to the rotor is in the relationship of overload>maximum load<no load. At maximum load, the rotor rotates slower than at no load, and the vibration after one step rotation is also small, so the induced voltage has a waveform a1 with few irregularities. Furthermore, during overload, a large peak voltage is induced in the negative direction when the rotor returns to the initial position, and the induced voltage waveform becomes waveform b1 with few irregularities. Various methods can be considered for determining whether the rotor rotates or not based on the induced voltage waveform, but the determination based on the magnitude of the peak P shown in FIG. 11 is simple and reliable in terms of circuitry. In other words, the rotation of the rotor depends on whether or not the terminal potential of the detection resistor 30 reaches a predetermined potential or higher within a predetermined time period during which the peak P is considered to occur after the number of milliseconds after the end of the application of the drive pulse.
Determine non-rotation. Specifically, the terminal voltage of the detection resistor 30 is detected by an element whose output changes depending on the input of the threshold voltage Vth, and if the input exceeds Vth, the motor rotates, and if it is less than Vth, the motor does not rotate. It is. In this case, Vth is set in order to prevent a malfunction that causes a delay in the clock display, that is, an operation that determines that the rotor is rotating when it is actually not, not only during overload when the rotor cannot rotate. The rotor is considered to be non-rotating even under maximum load when it barely rotates.
It is determined that the rotor has rotated within a range in which it is determined that the rotor has rotated reliably, including when there is no load. For example, in FIG. 13, Vth is set to a voltage slightly higher than a 1 at maximum load to prevent malfunctions. Furthermore, at maximum load, the rotor is considered to be non-rotating even though it is rotating, but since too many correction pulses are generated in the same direction, this is a safe malfunction and the rotor is rotating too much. There's nothing wrong. FIG. 14 shows the coil induced voltage waveform after driving when the pulse width of the normal driving pulse is varied. As can be seen from this figure, when the pulse width of the normal drive pulse exceeds a certain length, the height of the peak P of the induced voltage waveform becomes low despite no load and normal rotation.
To make this easier to understand, FIG. 15 shows the pulse width of the normal drive pulse on the horizontal axis and the potential of the peak P of the induced voltage on the vertical axis. 45 is a case in which a detection resistor is connected in series with the coil after driving to form a closed loop as explained above, and 46 is a case in which a detection resistor is intermittently connected in a closed loop as explained next. It is. Next, we will discuss the effect of intermittently connecting a high-resistance detection resistor in a closed loop that includes a coil after applying a normal drive pulse. Conventional drive circuits are driven by two inverters as shown in Figure 2, so when not driving, both ends of the motor coil are short-circuited due to the low resistance in the driver that forms the inverter, and the voltage induced in the coils The current flows through the short circuit of path 42 in FIG. 12, and this current is consumed as heat by the driver resistor transistor, thereby applying braking to the rotor. Furthermore, when a closed loop is formed using the path 43 in FIG. 12 to detect the induced voltage, a detection resistor 30 with a higher resistance is connected in series with the driver circuit, and the current in the braking circuit is equal to It is small in comparison. Therefore, by switching these two circuits when braking the rotor, a sudden change in current occurs in the circuit. However, since the motor coil has a large inductance, it cannot follow this change in current, and the braking circuit resistance Rd (=R + R30)
and time constant τ due to coil inductance L =
It shows the first-order lag response L/Rd. At this time, the voltage generated across the detection resistor 30 (R30) is:
In the braking circuit of path 42 in Fig. 12, the voltage is zero, and the instant the coil 7 is switched to path 43, the current during braking continues to flow through path 42, so the detection resistor has a relatively high resistance. A momentary high voltage is generated across the terminal 30, and then this high voltage is attenuated by the aforementioned time constant τ. An example of the terminal voltage of the detection resistor 30 at this time is shown in FIG. The feature of this method is that it is possible to amplify the voltage induced by the motor during braking simply by switching the resistance value of the circuit that performs rotor braking, and it is possible to amplify the voltage induced by the motor during braking, as shown in Figure 15 45, when the induced voltage is continuously detected. While the maximum value of the high voltage peak voltage is about 0.8V at most, in the case where the detection resistor is connected intermittently as shown in 46, it reaches the power supply voltage of the drive circuit (about 1.5V) or more. Therefore, it is extremely easy to detect such a voltage. By the way, as can be seen from FIG. 15, there is a phenomenon in which the induced voltage becomes smaller when the pulse width of the normal drive pulse exceeds a certain level, so care must be taken to this point. The principles of the two types of rotor motion detection circuits have been described above, but the gist of the present invention is to increase or decrease the normal drive pulse width, and although the configuration of the step motor and the step motor motion detection circuit are important elements. , but are not limited to those described herein. Next, examples of the present invention will be described. FIG. 17 is a block diagram of the embodiment. Reference numeral 90 denotes an oscillation circuit, which normally uses a crystal resonator that oscillates at 32768 Hz. 91 is a frequency divider circuit, and in the case of the above oscillation frequency, the flip-flop 15
The frequency is divided by steps to obtain a timing of 1 second. 97
is a clock reset input, and when reset, all frequency division stages are reset. 92 is a waveform synthesis circuit which converts a desired pulse from the output of the flip-flop obtained by the frequency dividing circuit 91 into a NAND gate;
The waveforms are synthesized using a NOR gate etc. as shown in the time chart shown in Fig. 18. Since this synthesis allows logically easy circuit design, the circuit diagram is omitted. FIG. 19 is a circuit diagram of the drive circuit 94 and the detection circuit 95 shown in FIG .
This is the output of the control circuit 93 and is “H” at the T1 terminal.
(abbreviation of High level), one of the step motor 96 output terminals is "H" and the other is "L" (abbreviation of Low level), and current flows through the step motor 96. The T 2 terminal is shown in Figure 17.
When the output of the control circuit 93 is input and T2 is set to "H", the Q signal of the flip-flop 100 is input to EX/OR only during that time.
The output of EX/OR becomes a negative logic with respect to the output of flip-flop 100, and the direction of the current flowing to the motor can be reversed. In this embodiment, when there is no rotation with the normal drive pulse, the correction pulse P2 is used to drive, and then the pulse P3 , which is in the opposite direction to P2 , is applied again. This is because in an integrated stator type motor, if correction drive is performed at P 2 , the magnetic saturation time of the saturable magnetic path of the integrated stator becomes longer in the next drive pulse, and the effective pulse width becomes shorter. When corrective driving is performed with P 2 , by applying a reverse pulse P 3 to the coil of the step motor 96, the stator is magnetized in the direction of the next driving pulse, and the time required for saturation of the integral part is reduced. Keep it short. Input terminal T3 is the output of control circuit 93 in Fig. 17.
T3 is input, and the rotation is detected using this pulse using the method for detecting the induced voltage after the rotor rotates as described above. When a pulse P0 with a period of 1 second is input to flip-flop (hereinafter abbreviated as F/F) 100, F/F10
0 is F/F that outputs 1/2Hz, and its output Q
The output is input to EX/OR 121 and the output is input to EX/OR 122. T 2 is input to the other input terminals of EX・OR121, 122, and the output of EX・OR121 is the NOR gate 102, 103, EX・OR122
The outputs of are connected to NOR gates 104 and 105, respectively. The output of NOT gate 101 is NOR gate 10
3,104. The output T 3 of the control circuit 93 is input to the NOR gates 102 and 105 via the NOT gate 120. The output of NOR gate 102 is NMOS FET1
15 and the first input of NOR gate 106. The output of NOR gate 103 is NOT gate 123
PMOS FET1 for step motor drive via
13 and a second input of NOR gate 106. The output of NOR gate 104 is NOT gate 124
PMOS FET1 for step motor drive via
18 and the first input of NOR gate 107. The output of NOR gate 105 is NMOS
It is connected to the second input of FET 116 and NOR gate 107. The output of the NOR gate 106 is connected to the step motor driving NMOS FET 114.
NOR gate 107 is N for driving the step motor.
Connected to MOS FET119. The power supply terminal V DD is a + power supply input terminal, and P
The sources of MOS FETs 113 and 118 are connected. N MOS FET114 and 119 have their sources grounded, and P MOS FET113 and N MOS
The drains of FET114 are connected to each other, and
It is connected to the output terminal of the coil of the step motor 96 and the drain of the detection NMOS FET 115, respectively. P MOS FET118, N MOS FET11
9 have their drains connected to each other, and are further connected to the other end output terminal of the coil of the step motor 96 and the detection terminal N.
Connected to the drain of MOS FET116. The N MOS FETs 115 and 116 have their source electrodes connected to each other, and the connection point thereof is connected to one end of a resistor 117. Further, the other end of the resistor 117 is grounded. N MOS FET115, 116, resistor 117
The connection point of is also connected to the + input of comparator 110. Also, this connection point T 0 is a rotor rotation/non-rotation signal, and is connected to a comparator 110, a resistor 108,
109, N MOS FET111 is the detection circuit 95
In this embodiment, when the detection signal T 0 can be detected sufficiently even with the threshold voltage of the CMOS gate circuit, it is also possible to use a CMOS NOT gate. The resistor 108 is connected to the power supply voltage VDD , and the other end is connected to the resistor 109, and this connection point is connected to the comparator 11.
Connected to one input terminal of 0. The other end of the resistor 109 is connected to the drain of the detection inhibiting NMOS FET 111 and grounded through the source. Also, the ground terminal of the comparator 110 is NMOS FET11.
It is connected to the drain of No. 1 and grounded through the source. The output of comparator 110 is a signal at terminal 112.
T 4 is output and input to the control circuit 93. Further, the comparator used in the detection circuit 93 of the present invention is a comparator made of CMOS, and its operation will be briefly explained. FIG. 20 shows one embodiment of the comparator 110, FIG. 20a is a detailed explanatory diagram, and FIG. 20b is a block diagram. Terminal 164 is a "+" input terminal, terminal 165 is a "-" input terminal, terminal 166 is an output terminal, terminal T 3
is an enable terminal. The functions are summarized in Table 1.

【表】 VDDは電源端子であり、P MOS FET16
0,162のソース電極と各々接続されている。 P MOS FET160はそのゲート、ドレン
電極を接続され、その接続点はP MOS FET
162のゲート及びN MOS FET161のド
レンに各々接続されている。 N MOS FET161のゲートは端子164
に接続され、そのソースはN MOS FET11
のドレンに接続されている。 P MOS FET162のドレンは、N MOS
FET163のドレン及び出力端子166に接続
されている。 N MOS FET163のゲートは端子165
に接続され、そのソースは、N MOS FET1
61のソースと共にN MOS FET111のド
レンに接続されている。 N MOS FET111は、そのソースを接地
され、ゲート端子T3に接続されている。また、
NMOSFET161と163の特性は互いに等し
く、さらにPMOSFET160と162の特性は
互いに等しく構成されている。 以上の様な構成のコンパレータについてその動
作を説明すると、イネーブル端子P3が“L”の
時、N MOS FET111はオフし、コンパレ
ータは動作しない。 端子T3が“H”になるとN MOS FET11
1はONしコンパレータ動作する。又、本実施例
では検出信号の閾値電圧を抵抗108,109の
分圧電圧で得ているため、常時電流を流していて
は、電力の消費があるので、N MOS FET1
11でパルスT3が“H”になつたときのみ、電
流が流れる様にして、回路の低電流化を図つてい
る。 端子164に入力電圧V1を印加すると、接続
点168の電位、電流は第21図aのようにな
る。 第21図aに於て、V168は端子168の電
位、I168は端子168を流れる電流である。 P MOS FET162のゲートには、上記V
168が印加されるため、その飽和電流はI16
8に等しくなる。 その様子を第21図b162の特性に示す。 一方、端子165に印加する電圧をV2とする
とV2>V4の時N MOS FET163の飽和電流
はI168より大きくなる。 したがつて、出力端子166の電位V166は
“L”レベルに近くなる。 その様子を第21図b動作点Xで示す。 反対にV2<V1の場合出力V166は“H”レ
ベルとなり、その様子を第21図bYで示す。 したがつてその機能をまとめると第1表の如く
なる。 第22図は第17図に於ける制御回路93の回
路例である。 検出回路95から出力信号T4はSR−F/F1
40のセツト入力端子Sに入力される。波形合成
回路92からの信号P1はSR−F/Fのリセツト
入力端子R、バイナリカウンタ143のクロツト
入力端子、ANDゲート156の入力端子、NOT
ゲート157を介してSR−F/F158のリセ
ツト端子Rに入力される。ANDゲート141は、
波形合成回路92の出力信号P2とSR−F/F1
40の出力が入力される。ANDゲート142
は、波形合成回路92の出力P3とSR−F/F1
40の出力が入力され出力信号はT2として駆
動回路に入力される。ANDゲート159は波形
合成回路の出力P5とSR−F/Fの出力が入力
されその出力信号T3は駆動回路94に入力され
る。 バイナリカウンタ143は、実施例では4段の
フリツプフツロプで構成されており、各段の出力
信号はANDゲートに入力される。ORゲート14
5はANDゲート144の出力とANDゲート14
2の出力が入力される。ANDゲート146はSR
−F/F出力とNANDゲート147の出力が
入力される。アツプダウンカウンタ148はU/
D入力(アツプダウン制御入力)にはANDゲー
ト146の出力、クロツク入力CにはORゲート
145の出力が入力される。実施例ではアツプダ
ウンカウンタ148は3段のフリツプフロツプを
有しており、出力Q1,Q2,Q3はそれぞれNAND
ゲート147に入力され、又、それぞれ、EX・
ORゲート150,151,152に入力され
る。ANDゲート156は波形合成回路92の出
力P4,P1ならびにSR−F/Fの出力が入力さ
れる。バイナリカウンタ149は、クロツク入力
CにはANDゲート159の出力が入力され、リ
セツト入力RにはSR−F/F158のQ出力が
入力される。実施例ではバイナリカウンタ149
は3段のフリツプフロツプで構成されその各々の
出力Q1,Q2,Q3はORゲート154に入力される
とともに、EX・ORゲート150,151,1
52にそれぞれ入力される。NORゲート153
は、EX・ORゲート150,151,152の
出力が入力され、その出力はSR−F/F158
のセツト入力Sに入力される。ORゲート155
には、ANDゲート141の出力、ANDゲート1
42の出力、ORゲート154の出力、波形合成
回路92の出力P0がそれぞれ入力され出力T1
駆動回路に入力される。 次に、実施例の動作説明を行なう。 SR−F/F140はロータが回転の時は検出
信号T4の入力によつてセツト状態となりは
“L”となるため、ANDゲート141,142,
146,159の出力は全て“L”となる。この
ため、ANDゲート159の出力T3は波形合成回
路の出力P5信号は回転検出と同時“L”信号と
なり以降検出回路は禁止される。又、アツプダウ
ンカウンタ148のU/D入力は“H”のときア
ツプカウンタ“L”のときダウンカウンタとなる
ため、ロータが回転しているときはダウンカウン
タとなる。 このとき、バイナリカウンタ143のクロツク
入力Cには1秒毎に波形合成回路から出力P1
入力されるため、実施例の様に、4段のフリツプ
フロツプ構成の場合には16秒毎にANDゲート1
44の出力は“H”となりORゲート145を介
してアツプダウンカウンタ148のクロツク入力
Cに入力され、アツプダウンカウンタ148のカ
ウント内容は16秒毎に1だけ減ぜられる。 一方、波形合成回路92の出力P4は2048Hzの
信号である、周期は約0.5msecとなり、波形合成
回路92の出力P1が“H”のときのみ、ANDゲ
ート156を介してバイナリカウンタ149のク
ロツク入力Cに入力される。実施例ではバイナリ
カウンタ149は3段のフリツプフロツプで構成
されている。EX・OR150,151,152
は、バイナリカウンタ149とアツプダウンカウ
ンタ148の出力の一致を常に監視しており内容
が一致したときEX・ORの出力は全て“L”と
なり、NORゲート153の出力は“H”となり
SR−F/F158をセツト状態とし、出力Qは
“H”となりバイナリカウンタ149はリセツト
される。このためORゲート154の出力はアツ
プダウンカウンタのカウント数と0.5msecの積だ
け時間幅の信号が“H”として出力される。 一方、検出回路95の出力T4が、検出の時間
内で一度も“H”信号がでなかつた場合ロータは
最初の駆動パルスでは回転できなかつたと判断さ
れ、SR−F/F140の出力は“H”の状態
を続ける。このため、ANDゲート141の出力
は波形合成回路92からの出力T2がそのままOR
ゲート155の出力としてモータの補正駆動を行
なう。又、ANDゲート142の出力は波形合成
回路92の出力信号P3が出力され、T2信号とし
て駆動回路94に入力され、このときは補正駆動
状態のステツプモータのコイルに流れる電流の方
向と逆向きの方向に電流が流れる様に制御すると
ともに、ORゲート155の出力T1からも駆動回
路94に入力されるため、ステツプモータ残留磁
気の影響を除くことができ一体ステータの場合の
可飽和磁路飽和時間の消去が行なわれる。更に
SR−F/F140の出力が“H”であるため、
ANDゲート146の出力が“H”となりアツプ
ダウンカウンタ148のU/D入力が“H”とな
る。アツプダウンカウンタ148はアツプカウン
タにセツトされ、波形合成回路92の出力P3
ANDゲート142、ORゲート145を介して、
アツプダウンカウンタ148のクロツク入力Cに
入力される。このためアツプダウンカウンタ14
8のカウント内容は+1となり次回に出力される
駆動パルスの長さは0.5msecだけ長くなる。アツ
プダウンカウンタ148のフリツプフロツプの出
力Q1,Q2,Q3が全て“H”となり次にアツプ入
力が入るとカウンタの内容は全て“L”となつて
しまう。これを禁止するためにNANDゲート1
47の入力が全て“H”となつたとき、ANDゲ
ート146の出力を“L”としてアツプダウンカ
ウンタ148をダウンカウンタとして、全て
“L”となることを禁止している。 波形合成回路の出力P0は通常駆動パルスの最
低パルス幅を決定するためにある。これはパルス
幅が、0msecから開始されると、一定のパルス
幅で駆動するまで、エネルギーのロスが大きいた
めであり、実施例では最低駆動パルス幅を約1.9
msecに設定してある。 アツプダウンカウンタ148は分周回路91が
リセツトされた場合にも、カウント内容はリセツ
トされず、リセツト解除後もリセツト前の駆動パ
ルス幅から開始される。 ステツプモータの駆動パルスが、ステツプモー
タが回転できない程短かいパルス幅であるとき
は、通常駆動パルス幅では駆動できない。従つて
検出回路からの出力信号T4は“L”の信号であ
るため、SR−F/F140の出力は“H”と
なつており、補正駆動パルスとして波形合成回路
92の出力信号P2が、ステツプモータ96に印
加される。このパルス幅は、モータの最大トルク
を保証できる幅に設定される。実施例ではこの幅
は7.8msecである。そして波形合成回路92の出
力P3が入力されると、アツプダウンカウンタ1
48はアツプカウンタになつているため、カウン
タ内容は+1となる。従つて1秒目の駆動パルス
幅が1.9msecであつた場合2秒目の通常駆動パル
スは、波形合成回路の出力T1=1.9msecと0.5m
secの長さ、つまり2.4msecの長さの駆動パルス
となる。 更に、このパルス幅は回転しきれないときは
7.8msecの補正駆動を行ない、この7.8msecと云
うパルス幅は、時計のカレンダー負荷等で輪列負
荷が重くなつた時、磁界中におかれた時、低温下
で電池内部抵抗が著しく高くなつた時、電池寿命
末期で電池電圧が低下した場合でも安定してステ
ツプモータが駆動できるパルス幅として設定され
ている。その後波形合成回路92の出力T3でア
ツプダウンカウンタのカウンタを2に設定する。
3秒目では通常駆動パルスの長さは2.9msecとな
る。もし、このパルス幅で回転できないときは同
じ動作をくり返し、通常駆動パルス幅はロータが
回転できる限界に近いパルス幅で駆動を行なえ
る。ところが、バイナリカウンタ143のカウン
タ内容が16となつたとき、ANDゲート144
の出力が“H”となり、アツプダウンカウンタ1
48の内容は−1となる。このため、例えば3.4
msecで通常駆動を行なつていた場合、次の通常
駆動パルスは2.9msecとなる。 従つて、2.9msecで回転できる場合はこのまま
2.9msecで駆動を続けるが、2.9msecでは回転し
きれない場合には、2.9msecで駆動し、非回転で
あることを検出し、補正駆動パルスでロータを回
転させ、アツプダウンカウンタの内容を+1し次
の通常駆動パルスの長さは再び3.4msecとなる。 又、カレンダー体の腕時計の場合1日のうち約
6時間カレンダー送りのために、負荷が大きくな
る。この場合も、通常3.4msecで駆動していたも
のがカレンダー送り時のみ、3.9msec、4.4msec
というパルスで駆動できる様になり、一度長くな
つたパルスは16秒後に0.5msecずつ短かくして駆
動し、常にロータが回転できるぎりぎりの駆動パ
ルス幅で駆動できることになり、モータの消費電
力は最低の状態で時計を駆動できる様になる。 実施例ではバイナリカウンタ143はフリツプ
フロツプ4段のバイナリカウンタであるため、16
秒に1回は通常駆動パルスと補正駆動パルスが、
同時に出ることになる。このため、更に低電力化
をねらう場合、バイナリカウンタ143の段数を
更に増すことにより、通常駆動パルスと、補正駆
動パルスが1秒内に両方発生する率を少なくでき
る。 ところがあまりカウンタの段数を増しすぎる
と、負荷が大きくなり、通常駆動パルス幅が長く
なつてしまつた後、負荷が小さくなつたときにも
とのパルス幅にもどるために時間がかかつてしま
う。 このため、このバイナリカウンタの段数はあま
り多すぎても無意味になる。 次に、本発明の実施例の実験結果を示す。使用
した腕時計は、カレンダーおよび曜日付の男持タ
イプであり、モータはロータの直径が1.25mm、厚
味が0.5mm、ステータとロータとの間隔が0.325
mm、コイルの抵抗が3KΩ、コイルの巻数が10000
ターンである。 第2表は、各パルスでモータを駆動した時の電
流と分針で測つた出力トルクの実験値およびこの
モータを上記の腕時計に組込んで、腕時計を1日
分動かした時に、P1の各パルスとP2がどの位の
割合で発生したかを測定した結果を示したもの
で、この場合、P1のあるパルスが64パルス連続
してモータに供給された時に、パルス幅を1ステ
ツプ短かくなるように設定して実験を行なつた。
[Table] V DD is the power supply terminal, and P MOS FET16
0,162 source electrodes, respectively. P MOS FET 160 has its gate and drain electrodes connected, and the connection point is P MOS FET
162 and the drain of NMOS FET 161, respectively. The gate of NMOS FET161 is connected to terminal 164
and its source is N MOS FET11
connected to the drain. The drain of P MOS FET162 is N MOS
It is connected to the drain of FET 163 and output terminal 166. The gate of NMOS FET163 is connected to terminal 165
and its source is N MOS FET1
It is connected to the drain of the NMOS FET 111 along with the source of the transistor 61. The NMOS FET 111 has its source grounded and connected to the gate terminal T3 . Also,
The NMOSFETs 161 and 163 have the same characteristics, and the PMOSFETs 160 and 162 have the same characteristics. The operation of the comparator configured as above will be explained. When the enable terminal P3 is "L", the NMOS FET 111 is turned off and the comparator does not operate. When terminal T3 becomes “H”, NMOS FET11
1 turns ON and the comparator operates. In addition, in this embodiment, the threshold voltage of the detection signal is obtained by the divided voltage of the resistors 108 and 109, so if current is constantly flowing, power will be consumed.
The current is made to flow only when the pulse T3 becomes "H" in step 11, thereby reducing the current in the circuit. When the input voltage V 1 is applied to the terminal 164, the potential and current at the connection point 168 become as shown in FIG. 21a. In FIG. 21a, V168 is the potential of the terminal 168, and I168 is the current flowing through the terminal 168. The gate of P MOS FET162 is connected to the above V
168 is applied, its saturation current is I16
will be equal to 8. The situation is shown in the characteristics of FIG. 21 b162. On the other hand, when the voltage applied to the terminal 165 is V2 , the saturation current of the NMOS FET 163 becomes larger than I168 when V2 > V4 . Therefore, the potential V166 of the output terminal 166 becomes close to the "L" level. This situation is shown by operating point X in FIG. 21b. On the other hand, when V 2 <V 1 , the output V166 becomes "H" level, as shown in FIG. 21bY. Therefore, the functions are summarized as shown in Table 1. FIG. 22 is a circuit example of the control circuit 93 in FIG. 17. The output signal T4 from the detection circuit 95 is SR-F/F1
It is input to the set input terminal S of 40. The signal P1 from the waveform synthesis circuit 92 is connected to the reset input terminal R of the SR-F/F, the clock input terminal of the binary counter 143, the input terminal of the AND gate 156, and the NOT
It is input to the reset terminal R of the SR-F/F 158 via the gate 157. AND gate 141 is
Output signal P2 of waveform synthesis circuit 92 and SR-F/F1
40 outputs are input. AND gate 142
is the output P3 of the waveform synthesis circuit 92 and SR-F/F1
40 is input, and the output signal is input to the drive circuit as T2 . The output P 5 of the waveform synthesis circuit and the output of the SR-F/F are input to the AND gate 159 , and its output signal T 3 is input to the drive circuit 94 . In the embodiment, the binary counter 143 is composed of a four-stage flipflop, and the output signal of each stage is input to an AND gate. OR gate 14
5 is the output of AND gate 144 and AND gate 14
The output of 2 is input. AND gate 146 is SR
-F/F output and the output of the NAND gate 147 are input. The up/down counter 148 is U/
The output of the AND gate 146 is input to the D input (up-down control input), and the output of the OR gate 145 is input to the clock input C. In the embodiment, the up-down counter 148 has a three-stage flip-flop, and the outputs Q 1 , Q 2 , and Q 3 are each NAND.
are input to gate 147, and are also input to EX・
It is input to OR gates 150, 151, and 152. The outputs P 4 and P 1 of the waveform synthesis circuit 92 and the output of the SR-F/F are input to the AND gate 156 . In the binary counter 149, the output of the AND gate 159 is input to the clock input C, and the Q output of the SR-F/F 158 is input to the reset input R. In the embodiment, a binary counter 149
is composed of three stages of flip-flops, and their respective outputs Q 1 , Q 2 , Q 3 are input to an OR gate 154, and EX/OR gates 150, 151, 1
52 respectively. NOR gate 153
The outputs of EX・OR gates 150, 151, and 152 are input, and the output is sent to SR-F/F 158.
It is input to the set input S of . OR gate 155
is the output of AND gate 141, AND gate 1
42, the output of the OR gate 154, and the output P0 of the waveform synthesis circuit 92 are inputted, respectively, and the output T1 is inputted to the drive circuit. Next, the operation of the embodiment will be explained. When the rotor is rotating, the SR-F/F 140 is set to "L" by the input of the detection signal T4 , so the AND gates 141, 142,
The outputs of 146 and 159 are all "L". Therefore, the output T3 of the AND gate 159 and the output P5 signal of the waveform synthesis circuit become an "L" signal at the same time as the rotation is detected, and thereafter the detection circuit is prohibited. Further, when the U/D input of the up-down counter 148 is "H", it becomes a down counter when the up counter is "L", so it becomes a down counter when the rotor is rotating. At this time, since the output P1 is input from the waveform synthesis circuit every second to the clock input C of the binary counter 143, in the case of a four-stage flip-flop configuration as in the embodiment, an AND gate is input every 16 seconds. 1
The output of 44 becomes "H" and is inputted to clock input C of up-down counter 148 via OR gate 145, and the count content of up-down counter 148 is decremented by 1 every 16 seconds. On the other hand, the output P 4 of the waveform synthesis circuit 92 is a 2048Hz signal with a period of approximately 0.5 msec, and only when the output P 1 of the waveform synthesis circuit 92 is “H” is the output of the binary counter 149 via the AND gate 156. It is input to clock input C. In the embodiment, the binary counter 149 is composed of three stages of flip-flops. EX・OR150,151,152
always monitors whether the outputs of the binary counter 149 and the up-down counter 148 match, and when the contents match, the outputs of EX and OR all become "L" and the output of the NOR gate 153 becomes "H".
The SR-F/F 158 is set to a set state, the output Q becomes "H", and the binary counter 149 is reset. Therefore, the OR gate 154 outputs a signal having a time width equal to the product of the count number of the up-down counter and 0.5 msec as "H". On the other hand, if the output T4 of the detection circuit 95 does not output an "H" signal even once within the detection time, it is determined that the rotor could not rotate with the first drive pulse, and the output of the SR-F/F 140 is " Continue in the “H” state. Therefore, the output of the AND gate 141 is the output T 2 from the waveform synthesis circuit 92 which is directly ORed.
The output of the gate 155 is used for corrective driving of the motor. Furthermore, the output signal P3 of the waveform synthesis circuit 92 is outputted from the AND gate 142, and is inputted to the drive circuit 94 as a T2 signal, and at this time, the direction of the current flowing through the coil of the step motor in the corrected drive state is opposite to that of the output signal P3 of the waveform synthesis circuit 92. In addition to controlling the current to flow in the direction of the stator, it is also input to the drive circuit 94 from the output T1 of the OR gate 155, so the influence of the step motor's residual magnetism can be removed, and the saturable magnetism in the case of an integral stator Elimination of road saturation time is performed. Furthermore
Since the output of SR-F/F140 is “H”,
The output of the AND gate 146 becomes "H" and the U/D input of the up-down counter 148 becomes "H". The up-down counter 148 is set as an up-counter and outputs the output P3 of the waveform synthesis circuit 92.
Through AND gate 142 and OR gate 145,
It is input to clock input C of up-down counter 148. For this reason, the up-down counter 14
The count content of 8 becomes +1, and the length of the driving pulse output next time becomes longer by 0.5 msec. The flip-flop outputs Q 1 , Q 2 , and Q 3 of the up-down counter 148 all become "H", and when the next up input is input, the contents of the counter all become "L". NAND gate 1 to prohibit this
When all the inputs of 47 become "H", the output of the AND gate 146 is set to "L", and the up/down counter 148 is set as a down counter, thereby prohibiting all of the inputs from becoming "L". The output P 0 of the waveform synthesis circuit is usually for determining the minimum pulse width of the drive pulse. This is because when the pulse width starts from 0 msec, energy loss is large until driving at a constant pulse width. In the example, the minimum driving pulse width was set to about 1.9
It is set to msec. Even when the frequency divider circuit 91 is reset, the count contents of the up-down counter 148 are not reset, and even after the reset is released, the count starts from the drive pulse width before the reset. If the step motor drive pulse has a pulse width so short that the step motor cannot rotate, the step motor cannot be driven with the normal drive pulse width. Therefore, since the output signal T 4 from the detection circuit is an "L" signal, the output of the SR-F/F 140 is "H", and the output signal P 2 of the waveform synthesis circuit 92 is used as a correction drive pulse. , are applied to the step motor 96. This pulse width is set to a width that can guarantee the maximum torque of the motor. In the example, this width is 7.8 msec. When the output P3 of the waveform synthesis circuit 92 is input, the up-down counter 1
Since 48 is an up counter, the counter content is +1. Therefore, if the drive pulse width for the first second is 1.9msec, the normal drive pulse for the second second will be the output T 1 of the waveform synthesis circuit = 1.9msec and 0.5m.
The drive pulse has a length of sec, that is, 2.4 msec. Furthermore, when the pulse width cannot be rotated completely,
A 7.8msec correction drive is performed, and this 7.8msec pulse width is due to the fact that the internal resistance of the battery increases significantly when the train is loaded with a heavy clock such as a calendar load, when placed in a magnetic field, or at low temperatures. The pulse width is set so that the step motor can be stably driven even when the battery voltage drops at the end of the battery life. Thereafter, the up-down counter is set to 2 using the output T3 of the waveform synthesis circuit 92.
At the third second, the length of the normal drive pulse is 2.9 msec. If the rotor cannot rotate with this pulse width, the same operation is repeated and driving can be performed with a normal drive pulse width close to the limit at which the rotor can rotate. However, when the counter content of the binary counter 143 reaches 16, the AND gate 144
The output becomes “H” and up-down counter 1
The content of 48 is -1. For this reason, for example 3.4
If normal driving is performed at msec, the next normal driving pulse will be 2.9 msec. Therefore, if it can rotate at 2.9msec, leave it as is.
It continues to drive at 2.9 msec, but if it cannot rotate completely in 2.9 msec, it continues to drive at 2.9 msec, detects that it is not rotating, rotates the rotor with a correction drive pulse, and increases the contents of the up-down counter by +1. The length of the next normal drive pulse is again 3.4 msec. Furthermore, in the case of a wristwatch with a calendar body, the calendar is fed for about 6 hours a day, which increases the load. In this case as well, the drive that normally runs at 3.4 msec changes to 3.9 msec and 4.4 msec only during calendar feed.
The motor can now be driven with pulses such as this, and once the pulse has become longer, it is shortened by 0.5 msec after 16 seconds. This means that the motor can always be driven with the narrowest drive pulse width that allows the rotor to rotate, and the power consumption of the motor is at its lowest. Now you can drive the clock. In the embodiment, the binary counter 143 is a binary counter with four stages of flip-flops, so 16
A normal drive pulse and a correction drive pulse are sent once every second.
They will come out at the same time. Therefore, when aiming for further reduction in power consumption, by further increasing the number of stages of the binary counter 143, it is possible to reduce the rate at which both a normal drive pulse and a correction drive pulse are generated within one second. However, if the number of stages of the counter is increased too much, the load becomes large and the normal drive pulse width becomes long, and then it takes time to return to the original pulse width when the load becomes small. Therefore, even if the number of stages of this binary counter is too large, it becomes meaningless. Next, experimental results of Examples of the present invention will be shown. The wristwatch used is a type with a calendar and date, and the motor has a rotor diameter of 1.25mm, a thickness of 0.5mm, and a spacing between the stator and rotor of 0.325mm.
mm, coil resistance is 3KΩ, number of coil turns is 10000
It's a turn. Table 2 shows the experimental values of the current when driving the motor with each pulse and the output torque measured by the minute hand, as well as the experimental values of the output torque measured by the minute hand when the motor is driven by each pulse. This shows the results of measuring the ratio of pulses and P 2. In this case, when a pulse with P 1 is supplied to the motor continuously for 64 pulses, the pulse width is shortened by one step. I conducted an experiment with the settings as follows.

【表】 すなわち、第2表の各パルス発生割合と電流の
積の和が、この腕時計の1日の平均電流である。
計算の結果、この値は0.58μAであつた。このモ
ータは6.8msecパルス幅で駆動されるように本来
設計されていたのであるが、本発明による電子時
計は従来の電子時計と変わらない性能を持つてい
るにもかかわらず、電流が1.518μAから0.58μAへ
と62%も低下しており、カレンダーおよび曜日付
の1秒運針時計としては、まさに画期的な電子時
計であると云える。 以上説明の様に、本発明では、全てC MOS
ICに内蔵できる構成要素からなり、常に、従来
のステツプモータを、駆動できるパルス幅の限界
値で駆動するため、何らコストアツプの要因がな
く、従来のモータを最低の消費電力で駆動できる
様になり、薄型化、小型化、ローコスト化をめざ
す腕時計によつて効果は非常に大である。 なお、本実施例では、一体ステータ型モータで
説明を行なつたが、従来から時計用として用いら
れている二体ステータ型モータを含む他のモータ
でもこの効果は何ら変ることがなく同様に大きな
効果がある。
[Table] That is, the sum of the products of each pulse generation rate and current in Table 2 is the average current of this wristwatch for one day.
As a result of calculation, this value was 0.58 μA. This motor was originally designed to be driven with a pulse width of 6.8 msec, but although the electronic watch according to the present invention has the same performance as a conventional electronic watch, the current is only 1.518 μA. This is a 62% reduction in current to 0.58 μA, making it a truly groundbreaking electronic timepiece for a calendar and day-of-the-week 1-second movement timepiece. As explained above, in the present invention, all CMOS
It consists of components that can be built into an IC, and because it always drives a conventional step motor at the limit value of the pulse width that can be driven, there is no cost increase and it is possible to drive a conventional motor with the lowest power consumption. , the effect of wristwatches that aim to be thinner, smaller, and lower in cost is extremely significant. In this example, the explanation was given using a one-piece stator type motor, but this effect is the same and can be similarly large for other motors, including the two-piece stator type motor that has been conventionally used for watches. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は一般的なアナログ表示式電子腕時計の
表示機構の一例、第2図は従来の電子腕時計の回
路構成例、第3図はステツプモータの駆動電流波
形の一例、第4図は本発明による駆動パルス列の
一例、第5図、第6図、第7図はロータの動作検
出の一原理の説明図、第8図はステツプモータの
駆動電流波形の一例、第9図と第10図はロータ
の動作検出回路の一例と、検出電圧波形の一例、
第11図と第13図はロータ駆動後のロータの回
転角と誘起電圧の関係、第12図は他の原理によ
るロータの動作検出回路の一例、第14図は駆動
パルス幅を種々変化させた時の電流波形と誘起電
圧波形、第15図は駆動パルス幅を、その後の誘
起電圧のピーク電位の関係を示すグラフ、第16
図はロータの動作検出誘起電圧波形の一例、第1
7図は本発明の一実施例のブロツク図、第18図
は本実施例に必要なパルスのタイムチヤート、第
19図は駆動回路と検出回路の構成例、第20図
a,bはコンパレータの詳細構成図及びブロツク
図、第21図a,bはコンパレータの動作説明
図、第22図は制御回路の構成例である。 1……ステータ、6……ロータ、7……コイ
ル、10……水晶発振回路、11……分周回路、
12……パルス合成回路、13a,13b……駆
動用インバータ、90……発振回路、91……分
周回路、92……波形合成回路、93……制御回
路、94……駆動回路、95……動作検出回路、
96……ステツプモータ。
Fig. 1 is an example of the display mechanism of a general analog display type electronic wristwatch, Fig. 2 is an example of the circuit configuration of a conventional electronic wristwatch, Fig. 3 is an example of the drive current waveform of a step motor, and Fig. 4 is the invention of the present invention. Figures 5, 6, and 7 are explanatory diagrams of one principle of rotor motion detection, Figure 8 is an example of a step motor drive current waveform, and Figures 9 and 10 are An example of a rotor operation detection circuit, an example of a detection voltage waveform,
Figures 11 and 13 show the relationship between the rotation angle of the rotor and the induced voltage after the rotor is driven, Figure 12 is an example of a rotor motion detection circuit based on another principle, and Figure 14 shows the relationship between the rotation angle of the rotor after the rotor is driven and the induced voltage. 15 is a graph showing the relationship between the drive pulse width and the peak potential of the induced voltage after that.
The figure shows an example of the induced voltage waveform for rotor motion detection.
Figure 7 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Figure 18 is a time chart of pulses necessary for this embodiment, Figure 19 is an example of the configuration of the drive circuit and detection circuit, and Figures 20a and b are diagrams of the comparator. A detailed configuration diagram and a block diagram, FIGS. 21a and 21b are diagrams for explaining the operation of the comparator, and FIG. 22 is an example of the configuration of the control circuit. 1... Stator, 6... Rotor, 7... Coil, 10... Crystal oscillation circuit, 11... Frequency dividing circuit,
12... Pulse synthesis circuit, 13a, 13b... Drive inverter, 90... Oscillation circuit, 91... Frequency division circuit, 92... Waveform synthesis circuit, 93... Control circuit, 94... Drive circuit, 95... ...motion detection circuit,
96...Step motor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基準信号発生手段と、ロータとステータとコ
イルを備えてなるステツプモータと、前記基準信
号発生手段の出力を合成して複数のパルス信号を
出力する波形合成回路と、前記ステツプモータを
駆動する駆動回路と、前記ステツプモータの動作
によつて前記コイルに生じる信号の電圧値の大き
さにより前記ロータの回転・非回転を検出する検
出手段と、前記波形合成回路の出力を入力して前
記駆動回路に通常駆動パルスを出力するととも
に、前記検出手段からの非回転を検出する信号に
より前記通常駆動パルスに続いて前記通常駆動パ
ルスよりも大きい実効電力値を有する補正駆動パ
ルスを出力するとともに次の通常駆動パルスの実
効電力値を直前に出力された通常駆動パルスより
も大きくして前記駆動回路に出力する制御回路と
を備えたことを特徴とする電子時計。 2 基準信号発生手段と、ロータとステータとコ
イルを備えて成るステツプモータと、前記基準信
号発生手段の出力を合成して複数のパルス信号を
出力する波形合成回路と、前記ステツプモータを
駆動する駆動回路と、前記ステツプモータの動作
によつて前記コイルに生じる信号の電圧値の大き
さにより前記ロータの回転・非回転を検出する検
出手段と、前記波形合成回路の出力を入力して前
記駆動回路に通常駆動パルスを出力するととも
に、前記検出手段の出力を入力して前記検出手段
からの非回転を検出する信号により前記通常駆動
パルスに続いて前記通常駆動パルスによりも大き
い実効電力値を有する補正駆動パルスを出力する
とともに次の通常駆動パルスの実効電力値を直前
に出力された通常駆動パルスよりも大きくして前
記駆動回路に出力し、更に同じ実効電力値の通常
駆動パルスが連続的に前記ステツプモータに印加
された場合前記通常駆動パルスの実効実力値をそ
れまでより低くして前記駆動回路に出力する制御
回路とを備えたことを特徴とする電子時計。
[Scope of Claims] 1. A step motor comprising a reference signal generation means, a rotor, a stator, and a coil, a waveform synthesis circuit for synthesizing the outputs of the reference signal generation means and outputting a plurality of pulse signals; a drive circuit for driving a step motor; a detection means for detecting rotation or non-rotation of the rotor based on the magnitude of a voltage value of a signal generated in the coil by the operation of the step motor; and a detection means for detecting rotation or non-rotation of the rotor; input and output a normal drive pulse to the drive circuit, and a correction drive pulse having an effective power value larger than the normal drive pulse following the normal drive pulse based on a signal for detecting non-rotation from the detection means. 1. An electronic timepiece comprising: a control circuit which outputs an effective power value of the next normal drive pulse to be larger than the immediately preceding normal drive pulse and outputs the same to the drive circuit. 2. A step motor comprising a reference signal generating means, a rotor, a stator, and a coil, a waveform synthesis circuit for synthesizing the outputs of the reference signal generating means and outputting a plurality of pulse signals, and a drive for driving the step motor. a detection means for detecting rotation or non-rotation of the rotor based on the magnitude of the voltage value of a signal generated in the coil by the operation of the step motor; A correction having an effective power value larger than the normal driving pulse following the normal driving pulse by a signal for detecting non-rotation by inputting the output of the detecting means and outputting a normal driving pulse to the normal driving pulse. At the same time as outputting a drive pulse, the effective power value of the next normal drive pulse is made larger than the normal drive pulse output immediately before and is output to the drive circuit, and further normal drive pulses with the same effective power value are continuously applied to the drive circuit. 1. An electronic timepiece comprising: a control circuit which, when applied to a step motor, outputs a lower effective value of the normal drive pulse to the drive circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226927A (en) * 2005-02-21 2006-08-31 Seiko Instruments Inc Step motor drive unit and analog electronic timepiece
JP2007218668A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Seiko Instruments Inc Stepping motor drive circuit and analog electronic timepiece

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226927A (en) * 2005-02-21 2006-08-31 Seiko Instruments Inc Step motor drive unit and analog electronic timepiece
JP2007218668A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Seiko Instruments Inc Stepping motor drive circuit and analog electronic timepiece

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