CN101764559B - 步进电机控制电路和模拟电子计时装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及步进电机控制电路和模拟电子计时装置。当用主驱动脉冲驱动步进电机旋转时，如果仅在第三区间中检测到超过基准阈值电压的感生信号，则执行脉冲降低操作，而当至少在第一和第三区间中检测到超过基准阈值电压的感生信号时，不改变该主驱动脉冲。当仅在第二和第三区间中检测到超过基准阈值电压的感生信号时，执行等级提升操作，而不用修正驱动脉冲来执行驱动，而当至少在第三区间中未检测到超过基准阈值电压的感生信号时，在修正驱动脉冲的驱动之后执行等级提升操作。

Description

步进电机控制电路和模拟电子计时装置

技术领域

本发明涉及步进电机控制电路和利用该步进电机控制电路的模拟电子计时装置(timepiece)。

背景技术

在现有技术方面，在模拟电子计时装置等中，使用了步进电机，该步进电机包括具有转子贮放孔和用于确定转子的停止位置的定位部的定子、设置在该转子贮放孔中的转子、以及线圈，其中，通过向线圈提供交变信号使定子生成磁通量，而使转子旋转和使转子停止在与该定位部相对应的位置处。

作为控制步进电机的方法而采用的方法是修正驱动系统，其中，当通过主驱动脉冲驱动步进电机时，通过检测与在步进电机中生成的感生电压相对应的感生信号来检测步进电机是否旋转，并且通过具有不同脉冲宽度的主驱动脉冲来驱动步进电机，或者根据步进电机是否旋转的检测结果，通过脉冲宽度比主驱动脉冲的脉冲宽度大的修正驱动脉冲来强迫旋转步进电机(例如，参见JP-B-61-15385)。

在WO 2005/119377中，在检测步进电机的旋转时，除了检测感生信号以外还设置有用于比较和确定检测时间和基准时间的单元，并且在利用主驱动脉冲P11旋转了步进电机之后，如果感生信号低于预定基准阈值电压Vcomp，则输出修正驱动脉冲P2，并且将用于下一次的主驱动脉冲P1改变成具有比用于驱动的主驱动脉冲P11更大的能量的主驱动脉冲P12。如果在利用主驱动脉冲P12旋转转子时的检测时间早于基准时间，则将主驱动脉冲P12改变成主驱动脉冲P11，并且根据驱动期间的负载利用主驱动脉冲P11进行旋转，以减少电流消耗。

然而，存在这样的问题，即，在因转子的自由振动而出现感生信号的峰值时的时间(time of the day)受齿轮系负载波动影响，并且峰值电压的变化与经过时间成比例地增加。

因为负载的变化存在于单独移动中，所以出现这样的问题，即，难于基于感生信号的峰值出现时间而执行稳定的驱动脉冲控制。

发明内容

本发明的一个方面是，通过执行对旋转的准确检测来执行稳定的驱动脉冲控制，而不受负载中的波动或变化影响。

根据本发明的该方面，提供了一种步进电机控制电路，该步进电机控制电路包括：旋转检测单元，该旋转检测单元被设置成检测由于步进电机的转子的旋转而生成的感生信号，并且根据所述感生信号在预定检测区间中是否超过预定基准阈值电压来检测所述步进电机的旋转状态；和控制单元，该控制单元被设置成，根据所述旋转检测单元的检测结果，用彼此具有不同能量的多个主驱动脉冲中的任一个主驱动脉冲或者用能量比各主驱动脉冲的能量大的修正驱动脉冲对所述步进电机进行驱动控制，其中所述检测区间被分成紧接在用所述主驱动脉冲驱动之后的第一区间、所述第一区间之后的第二区间，以及所述第二区间之后的第三区间，在负载递增小于正常负载的状态(较小负载)下，所述第一区间是用于确定所述转子在第二象限中的旋转状态的区间，而所述第二区间和所述第三区间是用于确定所述转子在第三象限中的旋转状态的区间，并且当所述旋转检测单元在所述第一区间和所述第三区间中的至少一个区间中未检测到超过所述基准阈值电压的感生信号，但在所述第二区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变成具有更大能量的主驱动脉冲。

当所述旋转检测单元在所述第二区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变成具有更大能量的主驱动脉冲。

优选的是，当所述旋转检测单元在所述第二区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，并且如果在所述第三区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号，则所述控制单元将所述主驱动脉冲改变成具有更大能量的主驱动脉冲，而不用所述修正驱动脉冲进行驱动。

优选的是，当所述旋转检测单元在所述第三区间中未检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，所述控制单元用修正驱动脉冲进行驱动，随后将所述主驱动脉冲改变成具有更大能量的主驱动脉冲。

优选的是，当所述旋转检测单元至少在所述第一区间和所述第三区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，所述控制单元不改变所述主驱动脉冲。

优选的是，当所述旋转检测单元仅在所述第三区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号出现一次或连续出现预定次数时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变成具有更小能量的主驱动脉冲。

优选的是，当进行驱动的主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述修正驱动脉冲进行驱动，随后将所述主驱动脉冲改变成能量小了预定量的主驱动脉冲。

优选的是，所述控制单元用所述修正驱动脉冲进行驱动，随后将所述主驱动脉冲改变成具有最小能量的主驱动脉冲。

优选的是，当进行驱动的主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述修正驱动脉冲进行驱动，随后不改变所述主驱动脉冲。

优选的是，即使进行驱动的主驱动脉冲的能量不同，也将从所述主驱动脉冲的驱动开始时刻起到所述旋转检测单元的旋转状态检测开始时刻为止的时段设置成特定时段，并且所述控制单元通过改变脉冲宽度来改变所述主驱动脉冲的能量。

根据本发明的另一方面，提供了一种模拟电子计时装置，该模拟电子计时装置具有被设置成驱动时间指针旋转的步进电机，和被设置成控制所述步进电机的步进电机控制电路，其中，如上所述的步进电机控制电路被用作所述步进电机控制电路。

根据本发明的步进电机控制电路，通过基于在紧接在主驱动脉冲被阻止之后的具有较小负载波动的初始旋转检测区间中生成的感生信号来执行驱动脉冲控制，可以通过执行对旋转的准确检测来实现驱动脉冲控制的稳定性，而不受负载中的波动或变化影响，从而抑制过度脉冲提升(pulse up)控制的出现，并且实现电流消耗的减少。

而且，通过减少脉冲降低(pulse down)控制的变化，实现了用于防止脉冲降低至具有导致不工作状态的电势的主驱动脉冲的控制，以实现旋转操作的稳定化，并且有利地实现设计灵活性的改进。

根据本发明的模拟电子计时装置，抑制了过度脉冲提升控制的出现，并且实现了电流消耗的减少。

实现了防止等级降低至具有导致不旋转状态的电势的主驱动脉冲，从而有利地实现了准确的计时操作。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的模拟电子计时装置的框图；

图2是根据本发明实施方式的模拟电子计时装置中使用的步进电机的构造图；

图3是用于说明根据本发明实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的定时图；

图4是用于说明根据本发明实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的确定图；

图5是示出根据本发明实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的流程图；

图6是示出根据本发明另一实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的流程图；

图7是示出根据本发明又一实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的流程图；

图8是示出根据本发明又一实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的流程图；以及

图9是用于说明根据本发明相应实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的定时图。

具体实施方式

图1是根据本发明一实施方式的、示出模拟电子腕式计时装置的示例的、使用电机控制电路的模拟电子计时装置的框图。

对本发明的该实施方式进行简要描述。在阻止驱动脉冲之后因转子的振动而生成通过步进电机的旋转所生成的感生信号。在紧接在驱动脉冲被阻止之后的初始振动的旋转检测区间T1a和T1b中生成感生信号的定时的特征在于，限于从被驱动旋转而没有任何保留能力(几乎停止)的状态到具有保留能力以驱动至某种程度的状态的范围，而当存在足够的保留旋转能力时不产生。

考虑到这种特性，通过基于在紧接在驱动脉冲被阻止之后的具有较小负载波动(例如，齿轮系负载波动)的旋转检测区间T1a和T1b中生成的感生信号来执行脉冲控制，实现了控制的稳定性。

例如，当在旋转检测区间T1a中生成超过预定基准阈值电压的感生信号时，确定保留旋转能力减小，并且保持主驱动脉冲而不需要改变，从而不将主驱动脉冲改变成具有较小能量的主驱动脉冲。当在旋转检测区间T1b中生成超过预定基准阈值电压的感生信号时，确定保留旋转能力进一步减小，并且由此几乎停止，从而将主驱动脉冲改变成具有较大能量的主驱动脉冲，而不输出修正驱动脉冲P2。

基于多个实施方式对本发明进行详细描述。

在图1中，模拟电子计时装置包括：被设置成生成预定频率的信号的振荡电路101、被设置成对振荡电路101所生成的信号进行分频以生成作为计时基准的时间信号的分频电路102、被设置成对构成电子计时装置的相应电子电路部件进行控制或者对驱动脉冲的变化进行控制的控制电路103、被设置成基于来自控制电路103的控制信号来选择并输出用于驱动电机旋转的驱动脉冲的驱动脉冲选择电路104、被设置成通过来自驱动脉冲选择电路104的驱动脉冲驱动旋转的步进电机105、具有用于通过步进电机105驱动旋转以指示时间的时间指针(在图1所示的示例中有三种类型：时针107、分针108、以及秒针109)的模拟显示单元106、被设置成在预定检测区间中检测来自步进电机105的表示旋转状态的感生信号的旋转检测电路110，以及被设置成对表示步进电机105旋转的感生信号与旋转检测电路110检测的时间和区间进行比较并确定检测到感生信号的区间的检测区间确定电路111。如后所述，将用于检测步进电机105是否旋转的检测区间分成三个区间。

旋转检测电路110具有和JP-B-61-15385中描述的旋转检测电路相同的构造，并且确定在已驱动步进电机105旋转之后因自由振动而生成的感生信号的电平，并且设置基准阈值电压Vcomp，以使可以根据检测到超过预定电平的感生信号的区间的组合，来执行对旋转或不旋转的确定和驱动脉冲改变控制。

振荡电路101和分频电路102构成信号生成单元，并且模拟显示单元106构成时间显示单元。旋转检测电路110构成旋转检测单元，而控制电路103、驱动脉冲选择电路104以及检测区间驱动电路111构成控制单元。

图2是在本发明实施方式中使用的步进电机105的构造图，并且示出了用于通常在模拟电子计时装置中使用的计时装置的步进电机的示例。

在图2中，步进电机105包括具有转子存储通孔203的定子201、设置在该转子存储通孔203中以能够在其中旋转的转子202、接合至定子201的磁芯208，以及环绕磁芯208缠绕的线圈209。当在模拟电子计时装置中使用步进电机105时，用螺钉或压紧方式(caulking)(未示出)将定子201和磁芯208固定至基板(未示出)并且彼此接合。线圈209具有第一端子OUT1和第二端子OUT2。

转子202磁化成两个磁极(S极和N极)。在由磁性材料形成的定子201的外端部上设置有多个(在这个实施方式中为两个)凹口部(外凹口)206和207，凹口部206和207的位置彼此相对并且居中有转子存储通孔203。在各外凹口部206和207与转子存储通孔203之间设置的是可饱和部210和211。

可饱和部210和211被设置成为不因转子202的磁通量而磁饱和，而是要在线圈209被激励时磁饱和，以增大磁阻。转子存储通孔203被形成为具有多个(在这个实施方式中为两个)半圆凹口部(内凹口)204和205的圆孔形状，半圆凹口部204和205一体形成在具有圆形轮廓的通孔的相对部分处。

凹口部204和205构成用于定位转子202的停止位置的定位部分。在线圈209未被激励的状态下，转子202稳定地停止在与上述定位部分相对应的位置处，换句话说，停止在转子202的磁极轴相对于连接凹口部204和205的线段正交延伸的位置(相对于流向定子201的磁通量的方向X成角度θ0的位置)处，如图2所示。

当驱动脉冲选择电路104向线圈209的端子OUT1与OUT2之间提供具有矩形波形的驱动脉冲(例如，第一端子OUT1侧是正极而第二端子OUT2是负极)，并且允许电流i沿图2中箭头所示方向流动时，在定子201中生成沿虚线箭头方向的磁通量。因此，可饱和部210和211饱和，从而增加磁阻，接着转子202因定子201中生成的磁极与转子202的磁极之间的相互作用而沿图2中箭头所示方向旋转180°，接着稳定地停止在角位置θ1处。

随后，当驱动脉冲选择电路104向线圈209的端子OUT1和OUT2提供具有矩形波形并且具有相反极性的驱动脉冲(第一端子OUT1侧为负极而第二端子OUT2侧为正极，以相对于上述驱动反转极性)，并且允许电流沿与图2中箭头所示方向相反的方向流动时，在定子201中生成沿与虚线箭头所示方向相反的方向的磁通量。因此，可饱和部210和211首先饱和，接着转子202因在定子201中生成的磁极与转子202的磁极之间的相互作用而沿和上述方向相同的方向旋转180°，接着稳定地停止在角位置θ0处。

按这种方式，通过向线圈209提供具有不同极性的信号(交变信号)，重复地执行该操作，以使转子202每次沿由箭头所示方向连续旋转180°。在这个实施方式中，将彼此具有不同能量的多个主驱动脉冲P10到P1m和修正驱动脉冲P2用作如下所述的驱动脉冲。

图3是示出在这个实施方式中利用主驱动脉冲P1和修正驱动脉冲P2来驱动步进电机105的状态的定时图，并且示出了负载的大小和转子202的旋转位置。

在图3中，标号P1还指主驱动脉冲P1驱动转子202旋转到的位置，而标号a到e指在已经停止主驱动脉冲P1的驱动之后因自由振动而造成的转子202的旋转位置。

当根据转子202的旋转将转子202的主磁极所位于的空间区域分成第一象限I到第四象限IV时，在负载递增(较小负载)比正常驱动下的负载(正常负载)小的状态下，第一区间T1a是用于确定转子202在第二象限II中的旋转状态的区间，第二区间T1b和第三区间T2是用于确定转子202在第三象限III中的旋转状态的区间。

标号Vcomp是用于确定在步进电机105中生成的感生信号的电压电平的基准阈值电压，并且基准阈值电压Vcomp按这样的方式来设置，即，当转子202在步进电机旋转的情况下执行特定大动作时，感生信号超过该基准阈值电压Vcomp，而当转子202在步进电机不旋转的情况下不执行该特定大动作时，感生信号不超过该基准阈值电压Vcomp。

紧接在主驱动脉冲P1的驱动之后的预定时间被指定为第一区间T1a，第一区间T1a之后的预定时间被指定为第二区间T1b，而第二区间之后的预定时间被指定为第三区间T2。按这种方式，从紧接在主驱动脉冲P1的驱动之后的定时起开始的整个检测区间被分成多个区间(在这个实施方式中，分成三个区间T1a到T2)。

在这个实施方式中，没有提供作为不检测感生信号的时段的掩藏(mask)区间。

尽管后面将在根据本发明实施方式的步进电机控制电路中进行详细描述，但在图2中，在第一区间T1a中检测与在区域a中生成的感生电压相对应的感生信号，在第三区间中检测在区域c中生成的感生信号，并且在较小负载的状态下按相反极性在第二区间T1b和第三区间T2上检测在区域b中生成的感生信号。

当步进电机105旋转时，在第三区域T2中生成超过基准阈值电压Vcomp的感生信号。

针对与负载的大小相比具有较大驱动能量的旋转的情况，在第一区间T1a和第二区间T1b中都未生成超过基准阈值电压Vcomp的感生信号(图3中的“正常负载”状态)。在这种情况下，确定驱动能量太大，将主驱动脉冲P1调低(move down)一个等级至具有更小能量的主驱动脉冲P1(脉冲降低)。

针对与负载的大小相比具有足够驱动能量的旋转的情况，在第一区间T1a中生成超过基准阈值电压Vcomp的感生信号，并且根据情况在第二区间T1b中生成所述感生信号或不生成所述感生信号(图3中的“较小负载”状态)。在这种情况下，确定驱动能量足够，并且不适于改变主驱动脉冲P1(保持)。

针对与负载的大小相比没有保留驱动能量的旋转的情况，在第一区间T1a中不生成超过基准阈值电压Vcomp的感生信号，而在第二区间T1b中生成所述感生信号(图3中的“较大负载”状态)。

在上述任一情况下，因为步进电机105旋转，所以在第三区间T2中生成超过基准阈值电压Vcomp的感生信号。

与此相反，当步进电机105不旋转时，在第三区间T2中不生成超过基准阈值电压Vcomp的感生信号，而根据情况在第一区间T1a和第二区间T1b生成或者不生成超过基准阈值电压Vcomp的感生信号(图3中的“不旋转”状态)。针对不旋转的情况，使用修正驱动脉冲P2进行驱动。

换句话说，如图4的确定图中所示，当仅在区间T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号时，确定为在驱动能量中具有保留能力的旋转，并将主驱动脉冲P1调低一等级。

当仅在区间T1a到T2的所有区间中或者仅在区间T1a和T2(至少区间T1a和T2)中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号时，确定为没有保留能力的旋转，以将驱动能量调低一个等级，并将主驱动脉冲P1保持在状态quo下而不改变。

当仅在区间T1b和T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号时，确定为具有临界驱动能量的旋转，从而不执行修正驱动脉冲P2的驱动，并将主驱动脉冲P1调高一个等级。

当在区间T2中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号时，确定为不旋转，从而通过修正驱动脉冲P2驱动步进电机105，接着将主驱动脉冲P1调高一个等级。

图5是示出根据本发明实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作的流程图，并且是主要示出控制电路103的处理的流程图。

下面，参照图1到图5，对根据本发明实施方式的步进电机控制电路和模拟电子计时装置的操作进行详细描述。

在图1中，振荡电路101生成预定频率的基准时钟信号，并且分频电路102对在振荡电路101中生成的信号进行分频，以生成作为计时基准的时钟信号并且将其输出至控制电路103。

控制电路103首先对时间信号进行计数并执行计时操作，并将主驱动脉冲P1n的等级n和次数N设置成0(图5中的步骤S501)，接着输出控制信号以通过具有最小脉冲宽度的主驱动脉冲P10驱动步进电机105旋转(步骤S502和S503)。

驱动脉冲选择电路104响应于来自控制电路103的控制信号，通过主驱动脉冲P10驱动步进电机105旋转。步进电机105被主驱动脉冲P10驱动旋转，从而驱动时间指针107到109旋转。因此，当步进电机105正常旋转时，任何时间都通过时间指针107到109在显示单元106上显示当前时间。

控制电路103确定旋转检测电路110是否检测到步进电机105的超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs，并且确定检测区间驱动电路111确定该感生信号VRs的检测时间t是否处于区间T1a内，并且当确定在区间T1a中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VR时(步骤S504)，按相同方式确定在区间T1b中是否检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs(步骤S505)。

当在处理步骤S505中确定在区间T1b中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103按相同方式确定在区间T2中是否检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs(步骤S506)。

当在处理步骤S506中确定在区间T2中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，确定是不旋转状态，并且控制电路103用修正驱动脉冲P2驱动步进电机105(步骤S514)，并且当主驱动脉冲P1的等级n不是最大等级m时，通过调高(moving up)一个等级将主驱动脉冲P1改变成主驱动脉冲P1(n+1)，并且将该主驱动脉冲P1(n+1)用于下一个驱动(步骤S513和S515)。

当在处理步骤S513中驱动脉冲P1的等级n为最大等级m时，控制电路103确定即使针对下一次用具有最大能量的主驱动脉冲P1m尝试驱动也不能实现旋转，由此将主驱动脉冲P1改变成能量小了预定量的主驱动脉冲P1(n-a)以节省电力，并将该主驱动脉冲P1(n-a)用于下一次驱动(步骤S512)。这时，可以将主驱动脉冲P1改变成具有最小能量的主驱动脉冲P10，以实现较大电力节省效果。

当在处理步骤S505中确定在区间T1b中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103确定在区间T2中是否检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs(步骤S518)。

当在处理步骤S518中确定在区间T2中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103使该过程转到处理步骤S514。

当在处理步骤S518中确定在区间T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VR时，控制电路103在主驱动脉冲P1的等级n不是最大等级m时使该过程转到处理步骤S515，而当主驱动脉冲P1的等级n为最大等级m时，因为不能调高等级，所以在不改变主驱动脉冲P1的情况下返回至处理步骤S502(步骤S516和S517)。

当在处理步骤S504中确定在区间T1a中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103确定在区间T1b中是否检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs(步骤S521)。

当在处理步骤S521中确定在区间T1b中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路102在确定在区间T2中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时使该过程转到处理步骤S514，而当确定在区间T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，使该过程转到处理步骤S517(步骤S519)。

当在处理步骤S521中确定在区间T1b中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路在确定在区间T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时使该过程转到处理步骤S517，而当确定在区间T2中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，使该过程转到处理步骤S514(步骤S520)。

与此相反，当在处理步骤S506中确定在区间T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，因为在主驱动脉冲P1的等级n为最低等级0时不能调低等级，所以控制电路103在不改变主驱动脉冲P1的情况下将主驱动脉冲P1用于下一次驱动(步骤S507和S511)。

在处理步骤S507，控制电路103在等级n不为0时将次数N递增1(步骤S508)。当次数N达到预定数(在这个实施方式中为160)时，将主驱动脉冲P1的等级n调低一个等级至(n-1)，并将次数N复位至0，并且该过程返回至处理步骤S502(步骤S510)。换句话说，当从处理步骤S504到处理步骤S505以及S506到S509的处理连续执行了预定次数时，将主驱动脉冲调低一个等级。

当在处理步骤S509中次数N不是预定次数时，控制电路103使该过程转到处理步骤S511，并且不改变等级。

如上所述，根据该实施方式中的电机控制电路，在对正常负载(较小负载)增加小负载递增量的负载状态下，第一区间T1a是用于确定转子202在第二象限II中的旋转状态的区间，而第二区间T1b和第三区间T2是用于确定转子202在第三象限III中的旋转状态的区间，并且当在第一区间T1a和第三区间T2中的至少一个中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs，而在第二区间T1b中检测到所述感生信号VRs时，将主驱动脉冲P1改变成具有较大能量的主驱动脉冲。

按这种方式，通过基于在紧接在主驱动脉冲P1被阻止之后的具有较小负载波动的初始旋转检测区间中生成的感生信号VRs来执行驱动脉冲控制，可以通过执行对旋转的准确检测来实现驱动脉冲控制的稳定性，而不会受齿轮系等的负载波动或振动的影响，从而可抑制过度脉冲提升控制的出现，并且实现了电流消耗的减少。

而且，通过减少脉冲降低控制的变化，实现了用于防止脉冲降低至具有导致不旋转状态的电势的主驱动脉冲的控制，从而实现了旋转操作的稳定化，并且因为不再需要在设计方面考虑对不旋转的错误确定，所以有利地实现了设计灵活性的改进。

而且，在具有被设置成驱动时间指针旋转的步进电机和被设置成控制步进电机的步进电机控制电路的模拟电子计时装置中，通过抑制过度脉冲提升控制的出现，实现了电流消耗的减少。使得能够防止等级降低至具有导致不旋转状态的电势的主驱动脉冲，从而有利地实现了准确计时操作。

图6是示出本发明另一实施方式中的处理的流程图，并且用相同标号指示和图5中相同的组成部分。在该实施方式中，当发生连续旋转预定次数(N次)时执行等级降低。然而，在该另一实施方式中，当在处理步骤S506中在区间T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs出现一次时，并且如果此时的主驱动脉冲P1不是最低等级0，则执行等级降低一个等级的操作(处理步骤S600、S601到S603)。在该另一实施方式中，因为不需要设置次数N，所以在处理步骤S600中未执行次数的初始设置，并且仅在初始时将等级n设置成最低等级0。

在该另一实施方式中，实现了和上述实施方式相同的效果。因为不需要对次数N计数，所以与上述实施方式相比，该构造较简单。

图7是示出本发明又一实施方式中的处理的流程图，并且用相同标号指示和图5中相同的组成部分。在图5所示实施方式中，当主驱动脉冲具有最大能量时，将该主驱动脉冲改变成具有更小能量的主驱动脉冲(步骤S513、S512)。然而，在该又一实施方式中，在已经用修正驱动脉冲P2驱动之后，如果在处理步骤S513中驱动的主驱动脉冲P1为最大能量，则该过程转到处理步骤S511，并且不改变主驱动脉冲P1。

在这个构造中，当和在用修正驱动脉冲P2的驱动将步进电机105的负载恢复至正常状态的情况下一样用主驱动脉冲再次实现旋转驱动时，用具有最大能量的主驱动脉冲P1m实现下一个旋转驱动，使得用主驱动脉冲P1m实现可靠的旋转驱动。因此，当恢复正常状态等时，增加能够避免修正驱动脉冲P2的驱动的电势，从而有利地实现了节能。

图8是示出本发明另一个实施方式中的处理的流程图，并且用相同标号指示和图6中相同的组成部分。在图6所示的实施方式中，当主驱动脉冲P1具有最大能量时，将主驱动脉冲P1改变成具有更小能量的主驱动脉冲P1(步骤S513、S512)。然而，在该另一实施方式中，在已经用修正驱动脉冲P2驱动之后，如果在处理步骤S513中驱动的主驱动脉冲P1为最大能量，则该过程转到处理步骤S511，并且不改变主驱动脉冲P1。

在这个构造中，当按和图7所示实施方式相同的方式用修正驱动脉冲P2的驱动将电机负载恢复至正常状态时，增加能够避免修正驱动脉冲P2的驱动的电势，从而有利地实现了节能。

图9是公用于各个实施方式的定时图，并且用相同标号指示和图3中相同的组成部分。

在图9中，控制电路103控制驱动脉冲选择电路104，以使该驱动脉冲选择电路104选择具有适于驱动的主驱动脉冲P1并输出它，并将该主驱动脉冲P1设置成通过改变脉冲宽度来改变能量。

从主驱动脉冲P1的驱动开始时刻t0到旋转检测电路110的旋转状态检测开始时刻t1被设置成预定特定时段A。因此，如果主驱动脉冲P1的能量不同，则从主驱动脉冲P1的驱动结束时的时刻到旋转状态检测开始时刻t1的时段Ps也不同。检测区间中包括的时段Ps处于步进电机105的线圈209的两个端部被短接以对步进电机105进行阻尼(damp)的状态下。

在旋转状态检测开始时刻t1处，旋转检测电路110通过已知开关控制来检测在旋转检测电路110中的被检测电阻(未示出)中生成的感生信号VRs，并且检测步进电机105的旋转状态。

如上所述，时段Ps因主驱动脉冲P1的等级(即，脉冲宽度)而不同。例如，如图9所示，当比较主驱动脉冲P11和主驱动脉冲P14时，具有更小能量(更小脉冲宽度)的主驱动脉冲P11的时段Ps长于具有更大能量(更大脉冲宽度)的主驱动脉冲P14的时段Ps。因此，与在用主驱动脉冲P14进行驱动的情况相比，在用主驱动脉冲P11进行驱动的情况下废弃(dumped)状态持续更长。

按这种方式，即使主驱动脉冲P1的脉冲宽度不同，也按相同定时开始对旋转状态的检测。因此，废弃时段Ps改变，并且和在上述负载波动的情况下一样，感生信号VRs的峰值检测时刻t改变。然而，根据该实施方式，按上述方式实现了对旋转的准确检测。因此，实现了驱动脉冲控制的稳定性，抑制了过度脉冲提升控制的出现，并且实现了电流消耗的减少。

即使在代替对步进电机105阻尼，而在时段Ps中执行诸如释放驱动线圈209的两个端部的其它操作的构造中，也按和上述相同的方式实现了对旋转状态的准确检测，从而实现了合适的驱动脉冲控制。

尽管在上述实施方式中改变脉冲宽度，以便改变相应主驱动脉冲P1的能量，但可以通过采用梳状斩波(chopping)波形作为主驱动脉冲P1并且改变斩波的数量或能率(duty)来改变主驱动脉冲P1的能量。还可以通过保持脉冲宽度恒定而改变脉冲电压来改变能量。按这种方式，当保持脉冲宽度恒定而改变能量时，图9所示的时段Ps保持恒定，并且不必考虑波动。

本发明还可应用于用于驱动除了时间指针以外的日历等的步进电机。

而且，尽管已经描述了电子计时装置作为步进电机的应用例，但它也可以应用于使用电机的各种电子仪器。

根据本发明的步进电机控制电路可以应用于使用步进电机的各种电子仪器。

根据本发明的电子计时装置可应用于具有日历功能的各种模拟电子计时装置，如具有日历功能的模拟电子落地钟(standing clock)，或具有日历功能的模拟电子计时装置，以及各种模拟电子时钟。

Claims (8)

1.一种步进电机控制电路，该步进电机控制电路包括：

旋转检测单元，该旋转检测单元被设置成检测由于步进电机的转子的旋转而生成的感生信号，并且根据所述感生信号在预定检测区间中是否超过预定基准阈值电压来检测所述步进电机的旋转状态；和

控制单元，该控制单元被设置成，根据所述旋转检测单元的检测结果，用彼此具有不同能量的多个主驱动脉冲中的任一个主驱动脉冲或者用能量比各主驱动脉冲的能量大的修正驱动脉冲对所述步进电机进行驱动控制，其中

所述检测区间被分成紧接在用所述主驱动脉冲进行驱动之后的第一区间、所述第一区间之后的第二区间以及所述第二区间之后的第三区间，

在负载递增小于正常负载的状态下，所述第一区间是用于确定所述转子在第二象限中的旋转状态的区间，而所述第二区间和所述第三区间是用于确定所述转子在第三象限中的旋转状态的区间，并且

当所述旋转检测单元在所述第一区间中未检测到超过所述基准阈值电压的感生信号，并且在所述第二区间和所述第三区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变成具有更大能量的主驱动脉冲，而不用所述修正驱动脉冲进行驱动，

当所述旋转检测单元在所述第三区间中未检测到超过所述基准阈值电压的感生信号，并且在所述第二区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，所述控制单元用修正驱动脉冲进行驱动，随后将所述主驱动脉冲改变成具有更大能量的主驱动脉冲。

2.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其中，当所述旋转检测单元至少在所述第一区间和所述第三区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号时，所述控制单元不改变所述主驱动脉冲。

3.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其中，当所述旋转检测单元仅在所述第三区间中检测到超过所述基准阈值电压的感生信号出现一次或连续出现预定次数时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变成具有更小能量的主驱动脉冲。

4.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其中，当进行驱动的主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述修正驱动脉冲进行驱动，随后将所述主驱动脉冲改变成能量减小了预定量的主驱动脉冲。

5.根据权利要求4所述的步进电机控制电路，其中，所述控制单元用所述修正驱动脉冲进行驱动，随后将所述主驱动脉冲改变成具有最小能量的主驱动脉冲。

6.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其中，当进行驱动的主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述修正驱动脉冲进行驱动，随后不改变所述主驱动脉冲。

7.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其中，即使进行驱动的主驱动脉冲的能量不同，也将从所述主驱动脉冲的驱动开始时刻起到所述旋转检测单元的旋转状态检测开始时刻为止的时段设置成特定时段，并且所述控制单元通过改变脉冲宽度来改变所述主驱动脉冲的能量。

8.一种模拟电子计时装置，该模拟电子计时装置具有被设置成驱动时间指针旋转的步进电机，和被设置成控制所述步进电机的步进电机控制电路，其中

对于所述步进电机控制电路，使用了根据权利要求1所述的步进电机控制电路。

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