CN106997169B - 模拟电子钟表和模拟电子钟表的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供模拟电子钟表和模拟电子钟表的控制方法,能够可靠地控制转子的单位步幅旋转。具有通过步进电机(105)的单位步幅动作而旋转的时针、分针以及秒针的模拟电子钟表具有:转子(30),其使时针、分针以及秒针旋转且具有磁极性;定子(20),其包含配设在转子(30)的周围的磁极部(20A)~(20C);线圈(50A)、(50B),其对磁极部(20A)~(20C)进行励磁;以及控制部,其通过将包含使转子(30)旋转的旋转脉冲和对转子(30)的旋转进行制动的制动脉冲的脉冲组施加给线圈(50A)、(50B),与各个脉冲组对应地按照单位步幅来控制转子(30),其中,在施加旋转脉冲之前施加制动脉冲。
Description
技术领域
本发明涉及模拟电子钟表和模拟电子钟表的控制方法。
背景技术
以往,在模拟电子钟表中使用用于使时针、分针、秒针等指针动作的步进电机。在模拟电子钟表中,期望通过拨快使指针反向旋转。在能够通过拨快使步进电机反转的情况下,需要减小转子的保持力矩。然而,步进电机在具有一个线圈的结构的情况下,因减小保持力矩而容易发生失步。
作为能够通过拨快而反转的步进电机,例如像专利文献1中记载的那样,存在具有如下定子的步进电机(下面称作“双线圈电机”),该定子具有三个磁极部和两个线圈。一般来说,双线圈电机与上述的具有一个线圈的步进电机相比,即使减小保持力矩也不易发生失步。
专利文献1中记载的双线圈电机具有驱动单元,该驱动单元在输出驱动转子的脉冲之后,输出具有防止转子旋转一步以上的制动效果的脉冲。由此,提高了转子旋转的可靠性。
可是,在模拟电子钟表中,有时在输出驱动转子的脉冲之后,根据因转子的自由振动而在定子的线圈产生的感应电压来判定转子是否已单位步幅旋转。在判定为转子未单位步幅旋转的情况下,通过再次输出驱动转子的脉冲而可靠地使转子单位步幅旋转。
【专利文献1】日本专利第4619081号公报
然而,在上述专利文献1中记载的双线圈电机中,由于在输出驱动转子的脉冲之后输出具有制动效果的脉冲,因此不能使转子自由振动从而不能使线圈产生感应电压。因此,很难判定转子是否已单位步幅旋转。因此,在以往的模拟电子钟表中,有可能无法确保步进电机的转子的每单位步幅的自由振动,从而很难可靠地检测线圈的感应电压,有可能无法可靠地按照单位步幅来控制转子。
发明内容
因此,本发明提供能够可靠地控制转子的单位步幅旋转的模拟电子钟表和模拟电子钟表的控制方法。
本发明的模拟电子钟表具有通过步进电机的单位步幅动作而旋转的指针,其特征在于,该模拟电子钟表具有:该模拟电子钟表具有:转子,其使所述指针旋转且具有磁极性;定子,其包含配设在所述转子的周围的磁极部;线圈,其对所述磁极部进行励磁;以及控制部,其通过将包含使所述转子旋转的旋转脉冲和对所述转子的旋转进行制动的制动脉冲的脉冲组施加给所述线圈,与各个所述脉冲组对应地按照单位步幅来控制所述转子,其中,在施加所述旋转脉冲之前施加所述制动脉冲。
根据本发明,控制部通过将包含使转子旋转的旋转脉冲和对转子的旋转进行制动的制动脉冲的脉冲组施加给线圈,与各个脉冲组对应地按照单位步幅来控制转子,其中,在施加旋转脉冲之前施加制动脉冲,因此,能够在通过制动脉冲使转子停止在规定的位置后通过旋转脉冲使转子旋转,并且能够在将旋转脉冲施加给线圈之后停止磁极部的励磁。由此,能够以可靠地使线圈产生感应电压的方式确保转子的每单位步幅的自由振动。因此,能够可靠地控制转子的单位步幅旋转。
在上述的模拟电子钟表中,期望的是,所述控制部在将所述脉冲组施加给所述线圈之后,通过检测因在所述转子产生的自由振动而在所述线圈产生的感应电压来检测所述转子的旋转状态。
根据本发明,由于检测转子的旋转状态,因此,能够判定转子是否已单位步幅旋转。由此,在转子未单位步幅旋转的情况下,再次施加使转子旋转的脉冲等,从而能够可靠地使转子按照单位步幅旋转。
在上述的模拟电子钟表中,期望的是,所述磁极部包含第一磁极部、第二磁极部以及第三磁极部,所述线圈包含与所述第一磁极部和所述第三磁极部磁耦合的第一线圈、以及与所述第二磁极部和所述第三磁极部磁耦合的第二线圈。
根据本发明,可构成能够可靠地使转子单位步幅旋转的具有如下定子的步进电机,其中,该定子具有三个磁极部和两个线圈。
在上述的模拟电子钟表中,期望的是,所述转子在所述磁极部未被励磁的状态下位于规定的停止位置,所述第一磁极部和所述第二磁极部与位于所述停止位置的所述转子的一个磁极相对配置,所述第三磁极部与位于所述停止位置的所述转子的另一个磁极相对配置,所述制动脉冲以使所述第一磁极部和所述第二磁极部与所述转子的所述一个磁极成为异极且使所述第三磁极部与所述转子的所述另一个磁极成为异极的方式,对所述磁极部进行励磁,所述旋转脉冲以使所述第一磁极部和所述第二磁极部中的任意一方与所述转子的所述一个磁极成为同极的方式,对所述磁极部进行励磁。
根据本发明,制动脉冲以使第一磁极部和第二磁极部与转子的一个磁极成为异极且使第三磁极部与转子的另一个磁极成为异极的方式,对磁极部进行励磁,因此,能够将转子吸引到规定的停止位置而可靠地使其停止。并且,旋转脉冲以使第一磁极部和第二磁极部中的任意一方与转子的一个磁极成为同极的方式,对磁极部进行励磁,因此,能够以使转子的一个磁极从第一磁极部和第二磁极部中的一方离开的方式使转子从停止位置旋转。因此,能够构成使上述的转子单位步幅旋转的脉冲组。
在上述的模拟电子钟表中,期望的是,设由所述控制部按照所述单位步幅来控制所述转子的期间为单位帧,所述控制部按照每个所述单位帧,根据所述感应电压的检测结果,将包含使所述转子旋转的校正用旋转脉冲和对所述转子的旋转进行制动的校正用制动脉冲的校正驱动脉冲组施加给所述线圈,其中,在施加所述校正用旋转脉冲之前施加所述校正用制动脉冲。
根据本发明,控制部按照每个单位帧,根据能够判定转子是否已单位步幅旋转的感应电压的检测结果,将使转子旋转的校正驱动脉冲组施加给线圈,因此,能够可靠地使转子按照单位步幅旋转。
在上述的模拟电子钟表中,期望的是,设由所述控制部按照所述单位步幅来控制所述转子的期间为单位帧,所述控制部在对所述指针进行拨快走针的情况下,在拨快走针最初的所述单位帧内将所述脉冲组施加给所述线圈,在从第二次起的所述单位帧内仅将所述旋转脉冲施加给所述线圈。
根据本发明,与在拨快走针时的全部单位帧中将包含旋转脉冲和制动脉冲的脉冲组施加给线圈的结构相比,拨快走针时的第二次以后的各单位帧内的脉冲施加时间较短。因此,能够缩短第二次以后的各单位帧的时间,从而适用于拨快走针。
本发明的模拟电子钟表的控制方法通过步进电机的单位步幅动作而使指针旋转,该步进电机具有:转子,其使所述指针旋转且具有磁极性;定子,其包含配设在所述转子的周围的磁极部;以及线圈,其对所述磁极部进行励磁,其特征在于,该模拟电子钟表的控制方法具有驱动步骤,在该驱动步骤中,通过将包含使所述转子旋转的旋转脉冲和对所述转子的旋转进行制动的制动脉冲的脉冲组施加给所述线圈,与各个所述脉冲组对应地按照单位步幅来控制所述转子,所述驱动步骤包含:制动脉冲施加步骤,将所述制动脉冲施加给所述线圈;以及旋转脉冲施加步骤,在所述制动脉冲施加步骤之后将所述旋转脉冲施加给所述线圈。
根据本发明,在将制动脉冲施加给线圈的制动脉冲施加步骤之后,在旋转脉冲施加步骤中将旋转脉冲施加给线圈,因此,能够在将旋转脉冲施加给线圈之后停止磁极部的励磁。由此,能够以可靠地使线圈产生感应电压的方式确保转子的每单位步幅的自由振动。因此,能够可靠地控制转子的单位步幅旋转。
根据本发明的模拟电子钟表,控制部通过将包含使转子旋转的旋转脉冲和对转子的旋转进行制动的制动脉冲的脉冲组施加给线圈,与各个脉冲组对应地按照单位步幅来控制转子,其中,在施加旋转脉冲之前施加制动脉冲,因此,能够在通过制动脉冲使转子停止在规定的位置后通过旋转脉冲使转子旋转,并且能够在将旋转脉冲施加给线圈之后停止磁极部的励磁。由此,能够以可靠地使线圈产生感应电压的方式确保转子的每单位步幅的自由振动。因此,能够可靠地控制转子的单位步幅旋转。
根据本发明的模拟电子钟表的控制方法,在将制动脉冲施加给线圈的制动脉冲施加步骤之后,在旋转脉冲施加步骤中将旋转脉冲施加给线圈,因此,能够在将旋转脉冲施加给线圈之后停止磁极部的励磁。由此,能够以可靠地使线圈产生感应电压的方式确保转子的每单位步幅的自由振动。因此,能够可靠地控制转子的单位步幅旋转。
附图说明
图1是示出实施方式的模拟电子钟表的框图。
图2是实施方式的步进电机105的概略图。
图3是实施方式的模拟电子钟表的控制处理的时序图。
图4是实施方式的步进电机的动作图。
图5是实施方式的步进电机的动作图。
图6是实施方式的步进电机的动作图。
图7是实施方式的步进电机的动作图。
图8是实施方式的步进电机的动作图。
图9是实施方式的步进电机的动作图。
图10是实施方式的步进电机的动作图。
图11是实施方式的步进电机的动作图。
图12是实施方式的步进电机的动作图。
图13是实施方式的步进电机的动作图。
图14是实施方式的模拟电子钟表的控制处理的时序图,示出检测到的感应电压的波形的一例。
图15是实施方式的模拟电子钟表的控制处理的时序图,示出检测到的感应电压的波形的一例。
图16是实施方式的第一变形例的模拟电子钟表的控制处理的时序图。
图17是实施方式的第一变形例的步进电机的动作图。
图18是实施方式的第一变形例的步进电机的动作图。
图19是实施方式的第一变形例的步进电机的动作图。
图20是实施方式的第一变形例的步进电机的动作图。
图21是实施方式的第二变形例的模拟电子钟表的控制处理的时序图。
图22是实施方式的第二变形例的模拟电子钟表的正常走针动作的流程图。
图23是实施方式的第三变形例的模拟电子钟表的控制处理的时序图。
标号说明
1:模拟电子钟表;20:定子(stator);20A:第一磁极部(磁极部);20B:第二磁极部(磁极部);20C:第三磁极部(磁极部);30:转子(rotor);50A:第一线圈(线圈);50B:第二线圈(线圈);105:步进电机;107:时针(指针);108:分针(指针);109:秒针(指针);112:控制部。
具体实施方式
下面,根据附图对本发明的实施方式进行说明。
【实施方式】
图1是示出实施方式的模拟电子钟表的框图。
如图1所示,模拟电子钟表1具有:振荡电路101、分频电路102、控制电路103、驱动脉冲产生电路104、步进电机105、旋转检测电路111、未图示的轮系以及模拟显示部106。
振荡电路101产生规定频率的信号。
分频电路102对由振荡电路101产生的信号进行分频而产生作为计时基准的时钟信号。
控制电路103进行构成模拟电子钟表1的各电子电路要素的控制和电机旋转驱动用的脉冲信号的控制。
驱动脉冲产生电路104根据来自控制电路103的控制信号输出电机旋转驱动用的脉冲信号。
通过从驱动脉冲产生电路104输出的电机旋转驱动用的脉冲信号来旋转驱动步进电机105。
旋转检测电路111对步进电机105产生的检测信号进行检测。
振荡电路101、分频电路102、控制电路103、驱动脉冲产生电路104以及旋转检测电路111构成模拟电子钟表1的控制部112。
通过步进电机105来旋转驱动轮系(未图示)。
模拟显示部106具有被轮系旋转驱动的指针(时针107、分针108以及秒针109)和日期显示用的日历显示部110等。
并且,模拟电子钟表1具有钟表壳体113。在钟表壳体113的外表面侧配设有模拟显示部106。并且,在钟表壳体113的内部配设有包含上述轮系的钟表用机芯114。
图2是实施方式的步进电机105的概略图。
如图2所示,步进电机105具有:定子20(stator),其具有转子收纳孔25;以及转子30(rotor),其通过在径向上被磁化成两极而具有磁极性,可旋转地配设于转子收纳孔25。步进电机105按照单位步幅进行动作,使时针107、分针108以及秒针109旋转。
定子20具有:定子主体21、与定子主体21磁耦合的第一磁芯40A和第二磁芯40B、以及卷绕于各磁芯40A、40B上的第一线圈50A和第二线圈50B。
定子主体21由使用例如坡莫合金等高磁导率材料的板材形成。定子主体21具有:T字状的第一磁轭22,其具有在规定的第一方向上延伸的直状部22a和从直状部22a的一端部向与第一方向垂直的第二方向的两侧伸出的一对伸出部22b、22c;以及一对第二磁轭23、24,该一对第二磁轭23、24从直状部22a的另一端部向第二方向的两侧伸出,定子主体21在俯视时为H状。第一磁轭22和第二磁轭23、24一体形成。第二磁轭23从直状部22a向第二方向的与伸出部22b相同的一侧伸出。第二磁轭24从直状部22a向第二方向的与伸出部22c相同的一侧伸出。
在定子主体21的第一磁轭22与第二磁轭23、24的交点上形成有上述圆孔状的转子收纳孔25。一对切口部25a以在第二方向上排列而彼此对置的方式形成于转子收纳孔25的内周面上。切口部25a被切成圆弧状。这些切口部25a构成为用于确定转子30的停止位置的位置确定部。转子30在其磁极轴位于与连接一对切口部25a的线段垂直的位置即磁极轴位于沿着第一方向的位置时,势能最低而稳定地停止。下面,将转子30的磁极轴沿着第一方向且转子30的S极朝向第一磁轭22侧时的转子30的停止位置(图2所示的位置)称作第一停止位置。并且,将转子30的磁极轴沿着第一方向且转子30的N极朝向第一磁轭22侧时的转子30的停止位置称作第二停止位置。
并且,在定子主体21中的转子收纳孔25的周围,在三个位置形成有从俯视时的定子主体21的外周缘朝向转子收纳孔25切出的切口部26。各切口部26形成于第一磁轭22与第二磁轭23连接的角部、第一磁轭22与第二磁轭24连接的角部、第二磁轭23与第二磁轭24连接的部分。各切口部26被切成圆弧状。
定子主体21中的转子收纳孔25的周围因各切口部26而局部变窄。由此,定子主体21的狭窄部容易磁饱和,且因产生磁饱和而导致在转子收纳孔25的周围被磁分割成三部分。定子主体21具有:第一磁极部20A,其配设于转子30周围的与第二磁轭23对应的位置;第二磁极部20B,其配设于转子30周围的与第二磁轭24对应的位置;以及第三磁极部20C,其配设于转子30周围的与第一磁轭22的直状部22a对应的位置。第一磁极部20A和第二磁极部20B与位于第一停止位置的转子30的N极(位于第二停止位置的转子30的S极)相对配置。第三磁极部20C与位于第一停止位置的转子30的S极(位于第二停止位置的转子30的N极)相对配置。
各磁芯40A、40B由例如坡莫合金等高磁导率材料形成。磁芯40A与伸出部22b的前端部、第二磁轭23的前端部磁连接。磁芯40B与伸出部22c的前端部、第二磁轭24的前端部磁连接。各磁芯40A、40B的两端部通过例如螺钉紧固等而与定子主体21连接。
第一线圈50A卷绕于第一磁芯40A上,与第一磁极部20A和第三磁极部20C磁耦合。第一线圈50A具有第一端子50Aa和第二端子50Ab。第一线圈50A被卷绕成当从第一端子50Aa朝向第二端子50Ab流过电流时,在第一线圈50A内产生从伸出部22b侧朝向第二磁轭23侧的磁场。
第二线圈50B卷绕于第二磁芯40B上,与第二磁极部20B和第三磁极部20C磁耦合。第二线圈50B具有第一端子50Ba和第二端子50Bb。第二线圈50B的第二端子50Bb被设置成与第一线圈50A的第二端子50Ab相同电位。第二线圈50B被卷绕成当从第一端子50Ba朝向第二端子50Bb流过电流时,在第二线圈50B内产生从伸出部22c侧朝向第二磁轭24侧的磁场。
第一线圈50A和第二线圈50B的导线的线径和绕线匝数分别相同。各线圈50A、50B的端子与驱动脉冲产生电路104连接。在下面的说明中,将第一线圈50A的第一端子50Aa的电位设为输出(out)1,将第二线圈50B的第一端子50Ba的电位设为输出(out)2,将第一线圈50A的第二端子50Ab和第二线圈50B的第二端子50Bb的电位设为输出(out)3。
在这样构成的定子20中,当从线圈50A、50B产生磁通时,磁通沿着各磁芯40A、40B和定子主体21流动。而且,根据对各线圈50A、50B的通电状态来切换上述的第一磁极部20A、第二磁极部20B以及第三磁极部20C的极性。
图3是实施方式的模拟电子钟表的控制处理的时序图。图4~图13是实施方式的步进电机的动作图。另外,在图4~图13中,双点划线箭头表示从各线圈50A、50B产生的磁通的朝向。
接下来,参照图3对本实施方式的步进电机105的动作进行说明。在下面的说明中,对以1Hz来驱动模拟电子钟表1的秒针109时的步进电机105的动作进行说明。另外,在图3所示的时序图开始时,表示各磁极部20A~20C未被励磁,转子30位于第一停止位置的状态。
本实施方式的模拟电子钟表1的控制方法具有驱动步骤:通过将规定的脉冲组施加给各线圈50A、50B,与各脉冲组对应地按照单位步幅(180°)控制转子30。模拟电子钟表1通过反复执行驱动步骤来使秒针109走针。
上述规定的脉冲组包含制动脉冲(第一制动脉冲和第二制动脉冲)、使转子30旋转的旋转脉冲(第一初始吸引脉冲、第一初始推斥脉冲、第二初始吸引脉冲以及第二初始推斥脉冲),其中,该制动脉冲以使与转子30的极性相反的方式对与转子30对置的各磁极部20A~20C进行励磁,对转子30的旋转进行制动。
驱动步骤包含将上述制动脉冲施加给各线圈50A、50B的制动脉冲施加步骤、将上述旋转脉冲施加给各线圈50A、50B的旋转脉冲施加步骤。
首先,将第一脉冲组(第一制动脉冲、第一初始吸引脉冲以及第一初始推斥脉冲)施加给各线圈50A、50B,使转子30从第一停止位置朝向第二停止位置单位步幅旋转。
(定时t1)
首先,控制部112执行制动脉冲施加步骤。在定时t1,驱动脉冲产生电路104将脉宽T1的第一制动脉冲施加给各线圈50A、50B。驱动脉冲产生电路104对两线圈50A、50B的各第二端子50Ab、50Bb施加规定的电压V作为第一制动脉冲(输出1=0,输出2=0,输出3=V)。由此,在第一线圈50A中,电流从第二端子50Ab朝向第一端子50Aa流动。并且,在第二线圈50B中,电流从第二端子50Bb朝向第一端子50Ba流动。
如图4所示,通过将第一制动脉冲施加给各线圈50A、50B,与转子30的N极相对配置的第一磁极部20A和第二磁极部20B被励磁成S极。并且,与转子30的S极相对配置的第三磁极部20C被励磁成N极。其结果是,转子30被吸引到第一停止位置。
(定时t2)
接着,控制部112执行旋转脉冲施加步骤。在施加第一制动脉冲之后即在从定时t1起经过时间T1后的定时t2,驱动脉冲产生电路104将脉宽T2的第一初始吸引脉冲施加给各线圈50A、50B。驱动脉冲产生电路104对第一线圈50A的第一端子50Aa施加规定的电压V并且对各第二端子50Ab、50Bb施加规定的电压V,作为第一初始吸引脉冲(输出1=V,输出2=0,输出3=V)。由此,第一线圈50A的两端子50Aa、50Ab之间成为相同电位,从而成为非通电状态。并且,在第二线圈50B中,电流从第二端子50Bb朝向第一端子50Ba流动。另外,脉宽T2可以比脉宽T1长,可以比脉宽T1短,也可以与脉宽T1相等。
如图5所示,通过将第一初始吸引脉冲施加给各线圈50A、50B,第一磁极部20A和第三磁极部20C被励磁成N极。并且,第二磁极部20B被励磁成S极。其结果是,转子30以使其N极从第一磁极部20A离开而被吸引到第二磁极部20B并且S极被吸引到第一磁极部20A和第三磁极部20C的方式,向规定方向旋转例如大约60°左右。下面,将该旋转方向称作“规定旋转方向”。
(定时t3)
在施加第一初始吸引脉冲之后即在从定时t2起经过时间T2后的定时t3,驱动脉冲产生电路104将脉宽T3的第一初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B。驱动脉冲产生电路104对第一线圈50A的第一端子50Aa施加规定的电压V作为第一初始推斥脉冲(输出1=V,输出2=0,输出3=0)。由此,在第一线圈50A中,电流从第一端子50Aa朝向第二端子50Ab流动。并且,第二线圈50B成为非通电状态。另外,脉宽T3可以比脉宽T1或脉宽T2长,可以比脉宽T1或脉宽T2短,也可以与脉宽T1或脉宽T2相等。
如图6所示,通过将第一初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B,第一磁极部20A被励磁成N极。并且,第二磁极部20B和第三磁极部20C被励磁成S极。其结果是,转子30以使其N极被吸引到第二磁极部20B并且S极从第三磁极部20C离开而被吸引到第一磁极部20A的方式,向规定旋转方向旋转例如大约60°左右。
(定时t4)
在施加第一初始推斥脉冲之后即在从定时t3起经过时间T3后的定时t4,驱动脉冲产生电路104停止脉冲的施加(输出1=0,输出2=0,输出3=0)。于是,如图7所示,转子30朝向势能较低的第二停止位置向规定旋转方向旋转。如图8所示,旋转到第二停止位置附近的转子30在第二停止位置附近自由振动。因该转子30的自由振动而使各线圈50A、50B产生感应电压。在各线圈50A、50B中产生的感应电压由旋转检测电路111进行检测。控制电路103根据旋转检测电路111检测到的信号,直到经过时间T4后的定时t5之前检测转子30的旋转状态。将检测该旋转状态的期间称作旋转检测期间。
这里,对旋转检测期间进行说明。在旋转检测期间中,将使其产生有助于旋转的驱动脉冲的旋转侧的驱动线圈从与电源连接的状态切换成与检测用电阻(未图示)连接的状态。例如,在定时t4切换电路,使得检测用电阻连接在第一线圈50A的第一端子50Aa与第一线圈50A的第二端子50Ab之间。由此,形成第一线圈50A和检测用电阻的闭合回路。能够通过从端子50Aa和端子50Ab检测该闭合回路的电压来检测旋转状态。另外,检测用电阻是起到放大感应电压的作用的电阻,通过对该检测用电阻准备高阻抗元件和低阻抗元件这两种,按照规定时间交替切换包含高阻抗元件和驱动线圈(例如第一线圈50A)的第一闭合回路和包含低阻抗元件和驱动线圈(同样是第一线圈50A)的第二闭合回路,从而能够放大感应电压的输出(所谓的斩波放大)。另外,在旋转检测期间的初始,为了使转子30的举动稳定,也可以设置驱动线圈与上述的电源和检测用电阻均不连接的稳定期间。
并且,在该旋转检测期间中,对于未输出驱动脉冲的另一个线圈(在上述的情况下是第二线圈50B),通过旋转侧的驱动线圈在驱动脉冲输出之后(定时t4)成为非连接状态(浮起状态或断开状态),使得不对由旋转侧的驱动线圈产生的感应电压造成影响。
图14和图15是实施方式的模拟电子钟表的控制处理的时序图,示出检测到的感应电压的波形的一例。在图14和图15中,示出通过斩波放大而放大感应电压的电压波形(VRs)和与其电压值比较的规定的阈值电压(V comp)的关系。另外,在图示的例子中,阈值电压(Vcomp)与构成第一脉冲组的第一制动脉冲、第一初始吸引脉冲以及第一初始推斥脉冲的电压V相等,但并不限定于此,阈值电压(V comp)也可以是为了适当地检测已产生的感应电压的电压波形(VRs)而设定的,并与电压V不同。
如图14所示,在能够判断为转子30旋转的情况下,由于转子30的旋转速度快,因此,感应电压高且在较早的定时输出。通过将该电压波形(VRs)与阈值电压(V comp)比较,能够判断感应电压是否已被输出(以下相同)。
另一方面,如图15所示,在判断为转子30未进行期望的旋转的情况下,由于转子30例如在一次静止之后采取向初始位置(第一停止位置)反转的动作,因此转子30的旋转速度低,感应电压低且在较晚的定时输出。
这样,能够通过适当检测由驱动线圈(例如第一线圈50A)产生的感应电压的输出量及其定时来检测转子30的旋转状态。
控制电路103在判定为转子30未从第一停止位置单位步幅(180°)旋转的情况下进行控制,使得在旋转检测期间结束之后(即定时t5以后),将使转子30再次旋转的校正驱动脉冲组输出给驱动脉冲产生电路104。
由此,能够使转子30从第一停止位置朝向第二停止位置单位步幅旋转。
接下来,将第二脉冲组(第二制动脉冲、第二初始吸引脉冲以及第二初始推斥脉冲)施加给各线圈50A、50B,由此,使转子30从第二停止位置朝向第一停止位置单位步幅旋转。
(定时t6)
首先,控制部112执行制动脉冲施加步骤。在从定时t1起经过一秒后的定时t6,驱动脉冲产生电路104将脉宽T1的第二制动脉冲施加给各线圈50A、50B。驱动脉冲产生电路104对第一线圈50A的第一端子50Aa和第二线圈50B的第一端子50Ba施加规定的电压V作为第二制动脉冲(输出1=V,输出2=V,输出3=0)。由此,在第一线圈50A中,电流从第一端子50Aa朝向第二端子50Ab流动。并且,在第二线圈50B中,电流从第一端子50Ba朝向第二端子50Bb流动。
如图9所示,通过将第二制动脉冲施加给各线圈50A、50B,与转子30的S极相对配置的第一磁极部20A和第二磁极部20B被励磁成N极。并且,与转子30的N极相对配置的第三磁极部20C被励磁成S极。其结果是,转子30被吸引到第二停止位置。
(定时t7)
接着,控制部112执行旋转脉冲施加步骤。在施加第二制动脉冲之后即在从定时t6起经过时间T1后的定时t7,驱动脉冲产生电路104将脉宽T2的第二初始吸引脉冲施加给各线圈50A、50B。驱动脉冲产生电路104对第二线圈50B的第一端子50Ba施加规定的电压V作为第二初始吸引脉冲(输出1=0,输出2=V,输出3=0)。由此,第一线圈50A成为非通电状态。并且,在第二线圈50B中,电流从第一端子50Ba朝向第二端子50Bb流动。
如图10所示,通过将第二初始吸引脉冲施加给各线圈50A、50B,第一磁极部20A和第三磁极部20C被励磁成S极。并且,第二磁极部20B被励磁成N极。其结果是,转子30以使其S极从第一磁极部20A离开而被吸引到第二磁极部20B并且N极被吸引到第一磁极部20A和第三磁极部20C的方式,向规定旋转方向旋转例如大约60°左右。
(定时t8)
在施加第二初始吸引脉冲之后即在从定时t7起经过时间T2后的定时t8,驱动脉冲产生电路104将脉宽T3的第二初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B。驱动脉冲产生电路104对第二线圈50B的第一端子50Ba施加规定的电压V并且对各第二端子50Ab、50Bb施加规定的电压V作为第二初始推斥脉冲(输出1=0,输出2=V,输出3=V)。由此,在第一线圈50A中,电流从第二端子50Bb朝向第一端子50Aa流动。并且,第二线圈50B的两端子50Ba、50Bb之间成为相同电位,从而成为非通电状态。
如图11所示,通过将第二初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B,第一磁极部20A被励磁成S极。并且,第二磁极部20B和第三磁极部20C被励磁成N极。其结果是,转子30以使其S极被吸引到第二磁极部20B并且N极从第三磁极部20C离开而被吸引到第一磁极部20A的方式,向规定旋转方向旋转例如大约60°左右。
(定时t9)
在施加第二初始推斥脉冲之后即在从定时t8起经过时间T3后的定时t9,驱动脉冲产生电路104停止脉冲的施加(输出1=0,输出2=0,输出3=0)。于是,如图12所示,转子30朝向势能较低的第一停止位置向规定旋转方向旋转。如图13所示,旋转到第一停止位置附近的转子30在第一停止位置附近自由振动。因该转子30的自由振动而使各线圈50A、50B产生感应电压。与上述的旋转检测期间相同,在各线圈50A、50B中产生的感应电压由旋转检测电路111进行检测。控制电路103根据旋转检测电路111检测到的信号,直到经过时间T4后的定时t10之前检测转子30的旋转状态。
控制电路103在判定为转子30未从第二停止位置单位步幅旋转的情况下进行控制,使得在旋转检测期间结束之后(即定时t10以后),将使转子30再次旋转的校正驱动脉冲组输出给驱动脉冲产生电路104。
由此,能够使转子30从第二停止位置朝向第一停止位置单位步幅旋转。而且,通过反复进行上述控制处理能够使秒针109以1Hz走针。
这样,在本实施方式的模拟电子钟表1中采用如下结构:控制部112将包含旋转脉冲和制动脉冲的脉冲组施加给各线圈50A、50B,与各脉冲组对应地按照单位步幅来控制转子30,其中,该旋转脉冲使转子30旋转,该制动脉冲在施加旋转脉冲之前施加,对转子30的旋转进行制动。
并且,在本实施方式的模拟电子钟表1的控制方法中采用具有驱动步骤的结构,该驱动步骤包含将制动脉冲施加给各线圈50A、50B的制动脉冲施加步骤和在制动脉冲施加步骤之前将旋转脉冲施加给各线圈50A、50B的旋转脉冲施加步骤。
在像现有技术那样采用在施加旋转脉冲之后施加制动脉冲的结构的情况下,当在施加一次脉冲组的期间内,在旋转脉冲之后施加制动脉冲时,转子的自由振动的产生不充分。因此,不会适当地产生超过规定的阈值电压(V comp)的感应电压的电压波形(VRs)。
与此相对,在本实施方式的结构中,控制部112将包含旋转脉冲和制动脉冲的脉冲组施加给各线圈50A、50B,与各脉冲组对应地按照单位步幅来控制转子30,其中,该旋转脉冲使转子30旋转,该制动脉冲在施加旋转脉冲之前施加,对转子30的旋转进行制动。因此,能够在通过制动脉冲使转子30停止在规定的第一停止位置或第二停止位置后,通过旋转脉冲使转子30旋转,并且能够在将旋转脉冲施加给各线圈50A、50B之后停止各磁极部20A~20C的励磁。由此,能够以可靠地使上述的驱动线圈产生感应电压的方式确保转子30的每单位步幅的自由振动。因此,适当地检测驱动线圈产生的感应电压,并根据该感应电压来判定转子30的旋转状态等,从而能够可靠地使转子30单位步幅旋转。
这里,例如在各磁极部20A~20C未被励磁的状态下,存在因外部磁场等而使转子30位于从停止位置偏移的位置的情况。在本实施方式中,当将脉冲组施加给各线圈50A、50B时,在旋转脉冲之前将制动脉冲施加给各线圈50A、50B,因此,能够使将旋转脉冲施加给各线圈50A、50B的时刻的转子30的位置稳定在停止位置。因此,能够防止转子30失步,能够通过旋转脉冲可靠地使转子30旋转。
并且,控制部112在将脉冲组施加给各线圈50A、50B之后,根据因转子30的自由振动而在各线圈50A、50B产生的感应电压来检测转子30的旋转状态,因此,能够判定转子30是否已单位步幅旋转。由此,在转子30未单位步幅旋转的情况下,再次施加使转子30旋转的脉冲,从而能够可靠地使转子30按照单位步幅旋转。
并且,制动脉冲以使第一磁极部20A和第二磁极部20B与转子30的一个磁极成为异极且使第三磁极部20C与转子30的另一个磁极成为异极的方式,对各磁极部20A~20C进行励磁,其中,该转子30的一个磁极与各磁极部20A、20B相对配置,该转子30的另一个磁极与第三磁极部20C相对配置。因此,能够将转子30吸引到规定的停止位置而使其可靠地停止。并且,由于旋转脉冲以使第一磁极部20A与转子30的一个磁极成为同极的方式对各磁极部20A~20C进行励磁,因此,能够以使转子30的一个磁极从第一磁极部20A离开的方式使转子30从停止位置起旋转,其中,该转子30的一个磁极与第一磁极部20A相对配置。因此,能够构成使上述的转子30单位步幅旋转的脉冲组。
【实施方式的第一变形例】
图16是实施方式的第一变形例的模拟电子钟表的控制处理的时序图。图17~图20是实施方式的第一变形例的步进电机的动作图。另外,在图17~图20中,双点划线箭头表示从各线圈50A、50B产生的磁通的朝向。
另外,在上述实施方式中,驱动脉冲产生电路104在旋转脉冲施加步骤中,最初施加第一初始吸引脉冲或第二初始吸引脉冲,但并不限定于此。下面,参照图16对实施方式的第一变形例的模拟电子钟表1的控制方法进行说明。
在本变形例的模拟电子钟表1的控制方法中,将第一初始推斥脉冲或第二初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B作为旋转脉冲。
首先,将第一脉冲组(第一制动脉冲和第一初始推斥脉冲)施加给各线圈50A、50B,使转子30从第一停止位置朝向第二停止位置单位步幅旋转。
(定时t11)
首先,控制部112执行制动脉冲施加步骤。在定时t11,驱动脉冲产生电路104将第一制动脉冲施加给各线圈50A、50B。本变形例的第一制动脉冲与上述实施方式的第一制动脉冲相同(输出1=0,输出2=0,输出3=V)。由此,如图4所示,转子30被吸引到第一停止位置。
(定时t12)
接着,控制部112执行旋转脉冲施加步骤。在施加第一制动脉冲之后即在从定时t11起经过时间T1后的定时t12,驱动脉冲产生电路104将脉宽T5的第一初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B。在本变形例中,驱动脉冲产生电路104与上述实施方式的第一初始推斥脉冲相同地,对第一线圈50A的第一端子50Aa施加规定的电压V作为第一初始推斥脉冲(输出1=V,输出2=0,输出3=0)。
如图17所示,通过将第一初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B,第一磁极部20A被励磁成N极。并且,第二磁极部20B和第三磁极部20C被励磁成S极。其结果是,转子30以使其N极从第一磁极部20A离开而被吸引到第二磁极部20B并且S极从第三磁极部20C离开而被吸引到第一磁极部20A的方式,向规定旋转方向旋转例如大约60°左右。另外,脉宽T5可以比上述实施方式的脉宽T2长,可以比脉宽T2短,也可以与脉宽T2相等。
(定时t13)
在施加第一初始推斥脉冲之后即在从定时t12起经过时间T5后的定时t13,驱动脉冲产生电路104停止脉冲的施加(输出1=0,输出2=0,输出3=0)。于是,如图18所示,转子30因惯性而向规定旋转方向旋转,进而朝向势能较低的第二停止位置向规定旋转方向旋转。与上述实施方式相同地,如图8所示,旋转到第二停止位置附近的转子30在第二停止位置附近自由振动。因此,能够因转子30的自由振动而使各线圈50A、50B产生感应电压,与上述实施方式的旋转检测期间相同地,直到经过时间T4后的定时t14为止检测转子30的旋转状态。而且,在判定为转子30未从第二停止位置单位步幅旋转的情况下,控制电路103进行控制,使得在旋转检测期间结束之后(即定时t14以后),将使转子30再次旋转的校正驱动脉冲组输出给驱动脉冲产生电路104。
由此,能够使转子30从第一停止位置朝向第二停止位置单位步幅旋转。
接下来,将第二脉冲组(第二制动脉冲和第二初始推斥脉冲)施加给各线圈50A、50B,使转子30从第二停止位置朝向第一停止位置单位步幅旋转。
(定时t15)
首先,控制部112执行制动脉冲施加步骤。在从定时t11起经过一秒后的定时t15,驱动脉冲产生电路104将第二制动脉冲施加给各线圈50A、50B。本变形例的第二制动脉冲与上述实施方式的第二制动脉冲相同(输出1=V,输出2=V,输出3=0)。由此,如图9所示,转子30被吸引到第二停止位置。
(定时t16)
接着,控制部112执行旋转脉冲施加步骤。在施加第二制动脉冲之后即在从定时t15起经过时间T1后的定时t16,驱动脉冲产生电路104将脉宽T5的第二初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B。在本变形例中,驱动脉冲产生电路104与上述实施方式的第二初始推斥脉冲相同地,对第二线圈50B的第一端子50Ba施加规定的电压V并且对各第二端子50Ab、50Bb施加规定的电压V作为第二初始推斥脉冲(输出1=0,输出2=V,输出3=V)。
如图19所示,通过将第二初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B,第一磁极部20A被励磁成S极。并且,第二磁极部20B和第三磁极部20C被励磁成N极。其结果是,转子30以使其S极从第一磁极部20A离开而被吸引到第二磁极部20B并且N极从第三磁极部20C离开而被吸引到第一磁极部20A的方式,向规定旋转方向旋转例如大约60°左右。
(定时t17)
在施加第二初始推斥脉冲之后即在从定时t16起经过时间T5后的定时t17,驱动脉冲产生电路104停止脉冲的施加(输出1=0,输出2=0,输出3=0)。于是,如图20所示,转子30因惯性而向规定旋转方向旋转,进而朝向势能较低的第一停止位置向规定旋转方向旋转。与上述实施方式相同地,如图13所示,旋转到第一停止位置附近的转子30在第一停止位置附近自由振动。因此,能够因转子30的自由振动而使各线圈50A、50B产生感应电压,与上述的旋转检测期间相同地,直到经过时间T4后的定时t18为止检测转子30的旋转状态。而且,在判定为转子30未从第二停止位置单位步幅旋转的情况下,控制电路103进行控制,使得在旋转检测期间结束之后(即定时t18以后),将使转子30再次旋转的校正驱动脉冲组输出给驱动脉冲产生电路104。
由此,能够使转子30从第二停止位置朝向第一停止位置单位步幅旋转。而且,能够通过反复进行上述的控制处理而使秒针109以1Hz走针。
这样,在本变形例中,旋转脉冲(第一初始推斥脉冲和第二初始推斥脉冲)以使第一磁极部20A与转子30的一个磁极成为同极的方式对各磁极部20A~20C进行励磁,因此,能够以使转子30的一个磁极从第一磁极部20A离开的方式使转子30从停止位置旋转。因此,能够构成使上述的转子30单位步幅旋转的脉冲组。
【实施方式的第二变形例】
图21是实施方式的第二变形例的模拟电子钟表的控制处理的时序图。
在图3所示的实施方式和图16所示的实施方式的第一变形例中,转子30根据脉冲组而单位步幅旋转,控制部112未将使转子30再次旋转的校正驱动脉冲组施加给各线圈50A、50B。与此相对,在图21所示的实施方式的第二变形例中,在施加脉冲组之后施加校正驱动脉冲组这一点与实施方式及其第一变形例不同。另外,对与上述实施方式的第一变形例相同的结构标注相同的标号而省略详细的说明。并且,下面将由控制部112按照单位步幅来控制转子30的期间称作“单位帧”。即,在本变形例中,单位帧相当于从施加第一脉冲组的定时到施加第二脉冲组的定时的期间和从施加第二脉冲组的定时到施加第一脉冲组的定时的期间。
在本变形例中,控制部112将与实施方式的第一变形例相同的第一脉冲组(第一制动脉冲和第一初始推斥脉冲)或第二脉冲组(第二制动脉冲和第二初始推斥脉冲)施加给各线圈50A、50B。如图21所示,在下面的说明中,举例说明控制部112将第一脉冲组施加给各线圈50A、50B的单位帧。
首先,将第一脉冲组(第一制动脉冲和第一初始推斥脉冲)施加给各线圈50A、50B,使转子30从第一停止位置朝向第二停止位置单位步幅旋转。
(定时t21)
首先,控制部112执行制动脉冲施加步骤。在定时t21,驱动脉冲产生电路104将第一制动脉冲施加给各线圈50A、50B。本变形例的第一制动脉冲与上述实施方式的第一变形例的第一制动脉冲相同(输出1=0,输出2=0,输出3=V)。
(定时t22)
接着,控制部112执行旋转脉冲施加步骤。在施加第一制动脉冲之后即在从定时t21起经过时间T1后的定时t22,驱动脉冲产生电路104将第一初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B。本变形例的第一初始推斥脉冲与上述实施方式的第一变形例的第一初始推斥脉冲相同(输出1=V,输出2=0,输出3=0)。由此,控制部112使转子30从第一停止位置朝向第二停止位置单位步幅旋转。另外,脉宽T5根据后述的脉冲等级而变更。
(定时t23)
在施加第一初始推斥脉冲之后即在从定时t22起经过时间T5后的定时t23,驱动脉冲产生电路104停止脉冲的施加,直到经过时间T4后的定时t24为止检测转子30的旋转状态(旋转检测期间)。
驱动脉冲产生电路104根据各线圈50A、50B产生的感应电压的检测结果将校正驱动脉冲组施加给各线圈50A、50B。具体而言,在判定为转子30未从第一停止位置单位步幅(180°)旋转的情况下,控制电路103进行控制,使得在旋转检测期间结束之后(即定时t24以后),将使转子30再次旋转的校正驱动脉冲组输出给驱动脉冲产生电路104。下面,对转子30未从第一停止位置单位步幅(180°)旋转的情况进行说明。
接着,将校正驱动脉冲组施加给各线圈50A、50B,使转子30从第一停止位置朝向第二停止位置单位步幅旋转。校正驱动脉冲组包含校正用旋转脉冲和校正用制动脉冲,该校正用旋转脉冲使转子30旋转,该校正用制动脉冲在施加校正用旋转脉冲之前施加,对转子30的旋转进行制动。校正驱动脉冲组与紧前施加给各线圈50A、50B的第一脉冲组不同。
(定时t25)
控制部112执行校正用制动脉冲施加步骤。在定时t24以后的定时t25,驱动脉冲产生电路104将校正用制动脉冲施加给各线圈50A、50B。本变形例的校正用制动脉冲与在制动脉冲施加步骤中施加的第一制动脉冲相同(输出1=0,输出2=0,输出3=V)。另外,定时t25也可以与定时t24一致。
(定时t26)
接着,控制部112执行校正用旋转脉冲施加步骤。在施加第一制动脉冲之后即在从定时t25起经过时间T1后的定时t26,驱动脉冲产生电路104将脉宽T6的校正用初始吸引脉冲施加给各线圈50A、50B。在本变形例中,驱动脉冲产生电路104与上述实施方式的第一初始吸引脉冲相同地,对第一线圈50A的第一端子50Aa施加规定的电压V作为校正用初始吸引脉冲(输出1=V,输出2=0,输出3=V)。另外,脉宽T6可以比上述实施方式的第一初始吸引脉冲的脉宽T2长,可以比脉宽T2短,也可以与脉宽T2相等。
(定时t27)
在施加校正用初始吸引脉冲之后即在从定时t26起经过时间T6后的定时t23,驱动脉冲产生电路104将脉宽T7的校正用初始推斥脉冲施加给各线圈50A、50B。驱动脉冲产生电路104与上述实施方式的第一初始推斥脉冲相同地,对第一线圈50A的第一端子50Aa施加规定的电压V作为校正用初始推斥脉冲(输出1=V,输出2=0,输出3=0)。另外,脉宽T7可以比上述实施方式的第一初始推斥脉冲的脉宽T3长,可以比脉宽T3短,也可以与脉宽T3相等。
由此,在通过执行制动脉冲施加步骤和旋转脉冲施加步骤而转子30未单位步幅旋转的情况下,能够通过执行校正用制动脉冲施加步骤和校正用旋转脉冲施加步骤来使转子30单位步幅旋转。
另外,在本变形例中,对当控制部112将第一脉冲组施加给各线圈50A、50B时转子30未从第一停止位置单位步幅旋转的情况进行了说明,但是,对于当控制部112将第二脉冲组施加给各线圈50A、50B时转子30未从第二停止位置单位步幅旋转的情况也是相同的。
并且,在图示的例子中,时间T1、T4、T5、T6、T7相等,但是,例如可以进行将时间T4设定得比时间T1、T5长等的适当变更。
接下来,对上述的脉冲等级进行详细说明。另外,在下面的说明中,将各单位帧的最初施加给各线圈50A、50B的脉冲组(第一脉冲组和第二脉冲组)称作“主驱动脉冲组”。并且,将第一初始推斥脉冲和第二初始推斥脉冲统称作“初始推斥脉冲”。
在本变形例中,根据脉冲等级的等级数而使主驱动脉冲组中的初始推斥脉冲的脉宽T5变化。脉冲等级例如由八个等级构成。脉宽T5随着脉冲等级的等级数增大而增大。在下面的说明中,将脉冲等级的等级数记作脉冲等级n。并且,将脉冲等级的最大等级数设为nmax。并且,将主驱动脉冲组记作P1,将校正驱动脉冲组记作P2。
图22是实施方式的第二变形例的模拟电子钟表的正常走针动作的流程图。
如图22所示,首先,控制电路103使具有ROM或RAM等的存储部存储脉冲等级n=1、脉冲输出次数N=0(步骤S101)。
接下来,控制电路103判定是否由使用者等指示了模式切换(步骤S102)。另外,模式切换例如是从普通的时刻显示模式向时刻修正模式、气温显示模式、高度显示模式、指南针显示模式等的切换。通过模式切换,走针方法从普通走针切换到拨快走针。另外,所谓的普通走针是1Hz走针,是使转子30一秒一次地单位步幅旋转的走针。并且,拨快走针是使转子30一秒多次地(例如64次)单位步幅旋转的走针。
控制电路103在判定为指示了模式切换的情况下(S102:“是”),结束普通的时刻显示模式。控制电路103在判定为未指示模式切换的情况下(S102:“否”),前进到步骤S103。
在步骤S103中,驱动脉冲产生电路104将与脉冲等级n对应的主驱动脉冲组P1施加给各线圈50A、50B(步骤S103)。
接下来,控制电路103在旋转检测期间检测转子30的旋转状态,判定转子30是否已旋转(步骤S104)。控制电路103在判定为转子30已旋转的情况下(S104:“是”),前进到步骤S110。控制电路103在判定为转子30未旋转的情况下(S104:“是”),前进到步骤S120。
在步骤S110中,控制电路103判定是否使脉冲等级n等级下降。在步骤S110中,在驱动脉冲产生电路104在步骤S103中将相同等级数的主驱动脉冲组P1以规定次数连续地施加给各线圈50A、50B的情况下,使脉冲等级n下降一个等级。
在步骤S110中,首先,控制电路103使存储部存储脉冲输出次数N=N+1(步骤S111)。接下来,控制电路103判定脉冲输出次数N是否达到规定次数(步骤S112)。控制电路103在判定为脉冲输出次数N达到规定次数的情况下(S112:“是”),前进到步骤S113。控制电路103在判定为脉冲输出次数N未达到规定次数的情况下(S112:“否”),再次前进到步骤S102。
在步骤S113中,控制电路103判定脉冲等级n是否为1。在脉冲等级n为1的情况下,不能使脉冲等级n等级下降。控制电路103在判定为脉冲等级n为1的情况下(S113:“是”),再次前进到步骤S102。控制电路103在判定为脉冲等级n不为1的情况下(S113:“否”),使存储部存储脉冲等级n=n-1(步骤S114),并再次前进到步骤S102。
由此,在步骤S110中,只要在脉冲等级n为2以上的情况下,就在步骤S103中将脉冲等级n相同的主驱动脉冲组P1以规定次数连续地施加给各线圈50A、50B时使脉冲等级n下降一个等级。
在步骤S120中,首先,驱动脉冲产生电路104将校正驱动脉冲组P2施加给各线圈50A、50B(步骤S121)。接下来,控制电路103判定脉冲等级n是否为nmax(步骤S122)。在脉冲等级n为nmax的情况下,不能使脉冲等级n等级上升。控制电路103在判定为脉冲等级n=nmax的情况下(S122:“是”),使存储部存储脉冲输出次数N=0(步骤S123),并再次前进到步骤S102。控制电路103在判定为不是脉冲等级n=nmax的情况下(S122:“否”),使存储部存储脉冲等级n=n+1、脉冲输出次数N=0(步骤S124),并再次前进到步骤S102。
由此,在步骤S120中,在转子30未通过主驱动脉冲组P1而旋转的情况下,将校正驱动脉冲组P2施加给各线圈50A、50B,并且使脉冲等级n上升一个等级。
这样,根据本变形例,控制部112按照每个单位帧根据能够判定转子30是否已单位步幅旋转的感应电压的检测结果,将使转子30旋转的校正驱动脉冲组施加给各线圈50A、50B,因此,能够可靠地使转子30按照单位步幅旋转。
而且,在本变形例中,校正驱动脉冲组由与主驱动脉冲组不同的脉冲构成。即,相对于在旋转脉冲施加步骤中施加的旋转脉冲仅由初始推斥脉冲构成,在校正用旋转脉冲施加步骤中施加的校正用旋转脉冲由校正用初始吸引脉冲和校正用初始推斥脉冲构成。因此,与校正驱动脉冲组由与主驱动脉冲组相同的脉冲构成的情况相比,能够可靠地使在主驱动脉冲组时未旋转的转子30旋转。
并且,在本变形例中,采用根据脉冲等级的等级数而使主驱动脉冲组中的初始推斥脉冲的脉宽T5变化的结构。脉冲等级的等级数因基于主驱动脉冲组的转子30的旋转的连续成功而减小,因基于主驱动脉冲组的转子30的旋转的失败而增加。脉宽T5随着脉冲等级的等级数增大而增大。因此,控制部112在基于主驱动脉冲组的转子30的旋转失败时,能够在下一个单位帧中通过主驱动脉冲组而高概率地使转子30旋转。因此,将校正驱动脉冲组施加给各线圈50A、50B的机会减少,从而能够降低消耗电力。
【实施方式的第三变形例】
图23是实施方式的第三变形例的模拟电子钟表的控制处理的时序图。
在图21所示的实施方式的第二变形例中,主驱动脉冲组的旋转脉冲仅由初始推斥脉冲构成,校正驱动脉冲组的校正用旋转脉冲由校正用初始吸引脉冲和校正用初始推斥脉冲构成。与此相对,在图23所示的实施方式的第三变形例中,主驱动脉冲组的旋转脉冲和校正驱动脉冲组的旋转脉冲由仅脉宽不同的脉冲构成这一点与实施方式的第二变形例不同。另外,对与上述的实施方式的第二变形例相同的结构标注相同的标号而省略详细的说明。
如图23所示,本变形例的校正驱动脉冲组包含使转子30旋转的校正用旋转脉冲和对转子30的旋转进行制动的校正用制动脉冲,在施加校正用旋转脉冲之前施加校正用制动脉冲。校正用制动脉冲与实施方式的第二变形例的校正用制动脉冲相同。即,校正用制动脉冲与主驱动脉冲组的制动脉冲相同。校正用旋转脉冲仅脉宽与主驱动脉冲组的旋转脉冲不同。校正用旋转脉冲的脉宽T8比主驱动脉冲组的旋转脉冲的脉宽T5大。因此,校正驱动脉冲组与紧前施加给各线圈50A、50B的主驱动脉冲组不同。
这样,在本变形例中,校正驱动脉冲组由与主驱动脉冲组不同的脉冲构成。即,相对于在旋转脉冲施加步骤中将脉宽T5的旋转脉冲施加给各线圈50A、50B,在校正用旋转脉冲施加步骤中将比脉宽T5大的脉宽T8的校正用旋转脉冲施加给各线圈50A、50B。因此,与校正驱动脉冲组由与主驱动脉冲组相同的脉冲构成的情况相比,能够可靠地使在主驱动脉冲组时未旋转的转子30旋转。
另外,也可以组合上述的实施方式的第二变形例和第三变形例。
例如在旋转检测期间中判定为转子30未旋转的情况下,可以采用能够选择第二变形例的校正驱动脉冲组还是第三变形例的校正驱动脉冲组作为施加给各线圈50A、50B的校正驱动脉冲组的结构。作为选择校正驱动脉冲组的基准,例如能够以感应电压的大小为基准。在这种情况下,例如可以根据感应电压的大小,选择能够更可靠地使转子30旋转的校正驱动脉冲组还是消耗电力更小的校正驱动脉冲组。
并且,也可以分别组合上述实施方式及其各变形例。
例如,在上述实施方式的第二变形例中,主驱动脉冲组的旋转脉冲由初始推斥脉冲构成,但是,也可以与实施方式相同地,由初始吸引脉冲(第一初始吸引脉冲和第二初始吸引脉冲)和初始推斥脉冲构成。在这种情况下,期望将校正驱动脉冲组的校正用旋转脉冲的脉宽设定得比主驱动脉冲组的旋转脉冲的脉宽大。
并且,在上述实施方式及其各变形例中,对将包含制动脉冲的脉冲组在各单位帧内施加给各线圈50A、50B的结构进行了说明,但并不限定于此。例如,也可以是,在上述的模式切换时等拨快走针时,控制部112在最初的单位帧内将包含制动脉冲和旋转脉冲的脉冲组施加给各线圈50A、50B,在从第二次起的单位帧内仅施加旋转脉冲。由此,与在拨快走针时中的全部单位帧内将包含旋转脉冲和制动脉冲的脉冲组施加给线圈的结构相比,拨快走针时的从第二次起的各单位帧内的脉冲施加时间较短。因此,能够缩短从第二次起的各单位帧的时间,从而适用于拨快走针。另外,在拨快走针时,也可以在施加旋转脉冲之后不设置旋转检测期间。
另外,本发明并不限定于参照附图而说明的上述的实施方式,可以在其技术范围内考虑各种变形例。
例如,在上述实施方式中,对以1Hz驱动秒针109时的步进电机105的动作进行了说明,但是,例如能够通过缩短定时t5至定时t6的期间而在一秒期间多次驱动秒针109。
并且,在上述实施方式中,仅对使转子30向规定旋转方向旋转的情况进行了说明,但是,也可以使转子30向与规定旋转方向相反的方向旋转。在这种情况下,能够通过更换施加给第一线圈50A的第一端子50Aa的电压和施加给第二线圈50B的第一端子50Ba的电压而使转子30向与规定旋转方向相反的方向旋转。
并且,在上述实施方式及其各变形例中图示的例子中,各脉冲是在预先设定的整个脉宽以一定的电压施加的脉冲,但并不限定于此,各脉冲也可以是斩波脉冲。尤其在将上述实施方式的第二变形例的旋转脉冲(初始推斥脉冲)设为斩波脉冲的情况下,可以构成为占空比根据脉冲等级的等级数的增加而变大。
并且,在上述实施方式中,各脉冲组由制动脉冲、与制动脉冲连续的旋转脉冲构成,但并不限定于此,也可以在制动脉冲与旋转脉冲之间包含对各磁极部20A~20C的剩余磁通进行消磁的消磁脉冲。
并且,为了可靠地检测已产生的感应电压的电压波形(VRs),可以适当设定划定旋转检测期间的定时t5。
并且,在上述实施方式中,定子20具有三个磁极部20A~20C和两个线圈50A、50B,但并不限定于该结构,也可以具有两个磁极部和一个线圈,还可以具有四个以上的磁极部。
并且,在上述实施方式中定子20被磁化成两极,但并不限定于此,也可以被磁化成四极以上。
并且,指针包含针状的指针、棒状的指针、圆板状的指针等起到指针作用的结构。
并且,在上述实施方式中,定子主体21、第一磁芯40A以及第二磁芯40B可以是一体成型品,也可以形成为一块板状。
并且,例如,在上述实施方式中,第一线圈50A与第一磁芯40A以及第二线圈50B与第二磁芯40B大致平行地形成于T字状的第一磁轭22的直状部22a,但是,作为实现本发明的效果的构造并不限定于此。例如,能够将第一线圈50A和第一磁芯40A以大致平行的朝向形成于第二磁轭23,将第二线圈50B和第二磁芯40B以大致平行的朝向形成于第二磁轭24。即,本发明的线圈与磁芯的朝向不仅可以配置成上述实施方式那样的纵向,也可以配置成横向。
另外,在不脱离本发明主旨的范围内,可以适当地将上述实施方式中的构成要素置换成公知的构成要素。
Claims (6)
1.一种模拟电子钟表,该模拟电子钟表具有通过步进电机的单位步幅动作而旋转的指针,其特征在于,
该模拟电子钟表具有:
转子,其使所述指针旋转且具有磁极性;
定子,其包含配设在所述转子的周围的磁极部;
线圈,其对所述磁极部进行励磁;以及
控制部,其通过将包含使所述转子旋转的旋转脉冲和对所述转子的旋转进行制动的制动脉冲的脉冲组施加给所述线圈,与各个所述脉冲组对应地按照单位步幅来控制所述转子,并且,在旋转检测期间,通过检测因在所述转子产生的自由振动而在所述线圈产生的感应电压来检测所述转子的旋转状态,其中,所述旋转脉冲紧随所述制动脉冲之后而与所述制动脉冲连续地配置,
所述控制部在将所述脉冲组施加给所述线圈之后检测所述转子的旋转状态。
2.根据权利要求1所述的模拟电子钟表,其特征在于,
所述磁极部包含第一磁极部、第二磁极部以及第三磁极部,
所述线圈包含与所述第一磁极部和所述第三磁极部磁耦合的第一线圈、以及与所述第二磁极部和所述第三磁极部磁耦合的第二线圈。
3.根据权利要求2所述的模拟电子钟表,其特征在于,
所述转子在所述磁极部未被励磁的状态下位于规定的停止位置,
所述第一磁极部和所述第二磁极部与位于所述停止位置的所述转子的一个磁极相对配置,
所述第三磁极部与位于所述停止位置的所述转子的另一个磁极相对配置,
所述制动脉冲以使所述第一磁极部和所述第二磁极部与所述转子的所述一个磁极成为异极且使所述第三磁极部与所述转子的所述另一个磁极成为异极的方式,对所述磁极部进行励磁,
所述旋转脉冲以使所述第一磁极部和所述第二磁极部中的任意一方与所述转子的所述一个磁极成为同极的方式,对所述磁极部进行励磁。
4.根据权利要求1所述的模拟电子钟表,其特征在于,
设由所述控制部按照所述单位步幅来控制所述转子的期间为单位帧,
所述控制部按照每个所述单位帧,根据所述感应电压的检测结果,将包含使所述转子旋转的校正用旋转脉冲和对所述转子的旋转进行制动的校正用制动脉冲的校正驱动脉冲组施加给所述线圈,其中,在施加所述校正用旋转脉冲之前施加所述校正用制动脉冲。
5.根据权利要求1所述的模拟电子钟表,其特征在于,
设由所述控制部按照所述单位步幅来控制所述转子的期间为单位帧,
所述控制部在对所述指针进行拨快走针的情况下,在拨快走针最初的所述单位帧内将所述脉冲组施加给所述线圈,在从第二次起的所述单位帧内仅将所述旋转脉冲施加给所述线圈。
6.一种模拟电子钟表的控制方法,通过步进电机的单位步幅动作而使指针旋转,该步进电机具有:转子,其使所述指针旋转且具有磁极性;定子,其包含配设在所述转子的周围的磁极部;以及线圈,其对所述磁极部进行励磁,其特征在于,
该模拟电子钟表的控制方法具有:
驱动步骤,在该驱动步骤中,通过将包含使所述转子旋转的旋转脉冲和对所述转子的旋转进行制动的制动脉冲的脉冲组施加给所述线圈,与各个所述脉冲组对应地按照单位步幅来控制所述转子,其中,所述旋转脉冲紧随所述制动脉冲之后而与所述制动脉冲连续地配置;以及
旋转检测步骤,在该旋转检测步骤中,在将所述脉冲组施加给所述线圈之后的旋转检测期间,通过检测因在所述转子产生的自由振动而在所述线圈产生的感应电压来检测所述转子的旋转状态,
所述驱动步骤包含:
制动脉冲施加步骤,将所述制动脉冲施加给所述线圈;以及
旋转脉冲施加步骤,紧随所述制动脉冲施加步骤之后将所述旋转脉冲施加给所述线圈。
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