JP2001343469A - 電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チョッピング信号を用いたブレーキ制御時
に、確実かつ十分なブレーキ量を与えることができ、調
速制御の応答性を高め、安定して制御できる電子制御式
機械時計を提供すること。 【解決手段】 電子制御式機械時計は、ゼンマイから伝
達される機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機
と、発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備え
る。回転制御装置は、発電機の両端を短絡可能なスイッ
チと、デューティ比および周波数の少なくとも一方が異
なる２種類のチョッピング信号ＣＨ３１を発生し、かつ
強ブレーキ制御用のチョッピング信号ＣＨ３１を印加す
る強ブレーキ開始タイミングを発電機のロータ回転検出
信号に同期させるチョッピング信号発生部８０とを備え
る。回転検出信号の入力で強ブレーキ制御状態になると
同時に強いブレーキを掛けることができるため、調速制
御が安定し、応答性も早くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゼンマイ等の機械
的エネルギ源の機械的エネルギを発電機で電気的エネル
ギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御装置を
作動させて発電機の回転周期を制御することにより、指
針等の作動部を正確に駆動する電子機器、電子制御式機
械時計およびそれらの制御方法に関する。

【０００２】

【背景技術】ゼンマイが開放する時の機械的エネルギを
発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギ
により回転制御装置を作動させて発電機のコイルに流れ
る電流値を制御することにより、輪列に固定される指針
を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械
時計として、特公平７−１１９８１２号公報に記載され
たものが知られている。

【０００３】この特公平７−１１９８１２号公報に記載
された発明では、水晶振動子などからの基準信号の周期
で周期的に互いに続いて生じる複数の第１時間点の各々
において、ブレーキオフ制御を行うとともに、前記基準
信号の周期の中で第１時間点から隔置された第２時間点
で、ブレーキオン制御を行っており、基準周期の１周期
の中で、必ずブレーキオン制御とブレーキオフ制御とを
行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ある基
準周期の第２時間点で開始されたブレーキオン制御は、
発電機の回転状態に関わらず、次の基準周期の第１時間
点の時にブレーキオフ制御に強制的に切り換えられるた
め、状態によっては十分なブレーキ量を与えることがで
きず、調速するまでに時間が掛かるという問題があっ
た。

【０００５】特に、本出願人は、前記特公平７−１１９
８１２号公報に記載された発明と異なり、チョッピング
信号を印加することで発電機をチョッピング制御し、ブ
レーキトルクを増加させながら発電電力の低下を抑える
制御方法を開発していた。しかし、このようなチョッピ
ング信号を用いたブレーキ制御時に、特公平７−１１９
８１２号公報に記載された発明のように、各基準周期に
合わせてブレーキ制御が切り替わると、チョッピング信
号の周期に関係なく切り替わってしまい、精度の良いブ
レーキ制御を行えない可能性がある。

【０００６】また、電子制御式機械時計に限らず、ゼン
マイやゴムなどの機械的エネルギ源によって回転制御さ
れる部分を有するオルゴールやメトロノーム、おもち
ゃ、電気かみそりなどの各種電子機器においても、精度
の良いブレーキ制御を行って各作動部、例えばオルゴー
ルのドラムやメトロノームの振子の作動を精度良くした
いという要望は常に生じていた。

【０００７】本発明の目的は、チョッピング信号を用い
たブレーキ制御を行っている場合に、確実かつ十分なブ
レーキ量を与えることができ、調速制御の応答性を高
め、安定した制御を行うことができる電子機器、電子制
御式機械時計およびそれらの制御方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の電子機
器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によ
って駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供
給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて
前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備え
る電子機器において、前記回転制御装置は、時間標準源
からの信号に基づいて基準信号を発生する基準信号発生
装置と、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能な
スイッチと、このスイッチに印加されるデューティ比お
よび周波数の少なくとも一方が異なる強ブレーキ制御用
および弱ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョ
ッピング信号を発生し、かつ前記強ブレーキ制御用のチ
ョッピング信号を前記スイッチに印加する強ブレーキ開
始タイミングおよび前記弱ブレーキ制御用のチョッピン
グ信号を前記スイッチに印加する弱ブレーキ開始タイミ
ングの少なくとも一方を前記発電機のロータの回転検出
信号に同期させて前記発電機をチョッピング制御するチ
ョッピング信号発生部と、を備えて構成されていること
を特徴とするものである。

【０００９】本発明では、強ブレーキ開始タイミングを
ロータの回転検出信号に同期させていれば、回転検出信
号の入力によって強ブレーキ状態になると同時に強ブレ
ーキを即座にかつ確実に掛けることができ、調速制御を
安定して行うことができるとともに、応答性も早くする
ことができる。また、弱ブレーキ開始タイミングをロー
タの回転検出信号に同期させていれば、強ブレーキ状態
から弱ブレーキ状態への移行タイミングを、強ブレーキ
制御用のチョッピング信号の１周期が終わってからにす
ることができ、ブレーキ量の制御精度を向上することが
できる。

【００１０】なお、本発明においては、強ブレーキ開始
タイミングのみをロータの回転検出信号に同期させても
よく、弱ブレーキ開始タイミングのみをロータの回転検
出信号に同期させてもよく、さらには、強ブレーキ開始
タイミングおよび弱ブレーキ開始タイミングの両方をロ
ータの回転検出信号に同期させてもよい。

【００１１】この際、前記チョッピング信号発生部は、
前記スイッチに印加するチョッピング信号を強ブレーキ
制御用から弱ブレーキ制御用に切り換える弱ブレーキ開
始タイミング、または、前記スイッチに印加するチョッ
ピング信号を弱ブレーキ制御用から強ブレーキ制御用に
切り換える強ブレーキ開始タイミングを、前記強ブレー
キ制御用のチョッピング信号、または、弱ブレーキ制御
用のチョッピング信号に同期させていることが好まし
い。なお、本発明において、チョッピング制御とは、発
電機のロータに比べて高い周波数の制御信号（チョッピ
ング信号）を用いて、発電機の両端を閉ループにしたり
開ループにしたりする制御である。そして、この制御に
用いられるチョッピング信号（制御信号）は、周波数が
例えばロータの回転周波数の５〜１５０倍であるような
信号である。

【００１２】このようにすれば、強ブレーキ状態から弱
ブレーキ状態への移行タイミングや、弱ブレーキ状態か
ら強ブレーキ状態への移行タイミングが、強ブレーキ制
御用または弱ブレーキ制御用のチョッピング信号の１周
期が終わってからになるため、強ブレーキ制御時あるい
は弱ブレーキ制御時のチョッピング信号を必ずその周期
に応じた時間だけ掛けることができ、ブレーキ量を各周
期の整数倍で制御することができ、制御精度をより一層
向上することができる。

【００１３】なお、前記スイッチによる閉ループ状態と
は、閉ループ状態ではない場合と比べて発電機に加わる
ブレーキ力が大きくなる状態であればよく、閉ループと
された回路上に、例えばスイッチと発電機との間等に、
抵抗素子等が設けられていてもよい。但し、閉ループ状
態は、各発電機の端子間を容易に同電位にできてショー
トブレーキを効率的に掛けられる点で、発電機の各端子
間を直接短絡して構成することが好ましい。

【００１４】また、前記チョッピング信号発生部は、前
記強ブレーキ制御用のチョッピング信号の出力を基準信
号の１周期以上に渡って継続可能に構成されていること
が好ましい。

【００１５】このように構成されていれば、特に発電機
の回転速度が高い際に、連続して強ブレーキ制御を行う
こともできるため、１周期の間に必ずブレーキオフ制御
が組み込まれる特公平７−１１９８１２号公報に記載の
発明に比べて、迅速にかつ効率的に調速制御を行うこと
ができる。

【００１６】また、前記電子機器は、計時装置や、オル
ゴールまたはメトロノームであることが好ましい。これ
らによれば、持続時間が長くかつ正確に回転制御される
計時装置やオルゴールまたはメトロノームを提供するこ
とができる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、機械的エネルギ
源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電
力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記
電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期
を制御する回転制御装置と、時刻を表示する時刻表示装
置とを備える電子制御式機械時計において、前記回転制
御装置は、時間標準源からの信号に基づいて基準信号を
発生する基準信号発生装置と、前記発電機の両端を閉ル
ープ状態に接続可能なスイッチと、このスイッチに印加
されるデューティ比および周波数の少なくとも一方が異
なる強ブレーキ制御用および弱ブレーキ制御用に設定さ
れた２種類以上のチョッピング信号を発生し、かつ前記
強ブレーキ制御用のチョッピング信号を前記スイッチに
印加する強ブレーキ開始タイミングおよび前記弱ブレー
キ制御用のチョッピング信号を前記スイッチに印加する
弱ブレーキ開始タイミングの少なくとも一方を前記発電
機のロータの回転検出信号に同期させて前記発電機をチ
ョッピング制御するチョッピング信号発生部と、を備え
て構成されていることを特徴とする。

【００１８】本発明では、強ブレーキ開始タイミングを
ロータの回転検出信号に同期させていれば、回転検出信
号の入力によって強ブレーキ状態になると同時に強いブ
レーキを即座にかつ確実に掛けることができ、調速制御
を安定して行うことができるとともに、応答性も早くす
ることができる。このため、特に調速精度が指針の指示
精度につながる電子制御式機械時計においても、調速精
度を非常に高くでき、高精度の時計を提供することがで
きる。また、弱ブレーキ開始タイミングをロータの回転
検出信号に同期させていれば、強ブレーキ状態から弱ブ
レーキ状態への移行タイミングを、強ブレーキ制御用の
チョッピング信号の１周期が終わってからにすることが
でき、ブレーキ量の制御精度を向上することができる。

【００１９】この際も、前記チョッピング信号発生部
は、前記スイッチに印加するチョッピング信号を強ブレ
ーキ制御用から弱ブレーキ制御用に切り換える弱ブレー
キ開始タイミング、または、前記スイッチに印加するチ
ョッピング信号を弱ブレーキ制御用から強ブレーキ制御
用に切り換える強ブレーキ開始タイミングを、前記強ブ
レーキ制御用のチョッピング信号、または、弱ブレーキ
制御用のチョッピング信号に同期させていることが好ま
しい。

【００２０】このようにすれば、強ブレーキ状態から弱
ブレーキ状態への移行タイミングや、弱ブレーキ状態か
ら強ブレーキ状態への移行タイミングが、強ブレーキ制
御用または弱ブレーキ制御用のチョッピング信号の１周
期が終わってからになるため、強ブレーキ制御時あるい
は弱ブレーキ制御時のチョッピング信号を必ずその周期
に応じた時間だけ掛けることができ、ブレーキ量を各周
期の整数倍で制御することができ、制御精度をより一層
向上することができる。このため、電子制御式機械時計
の指示精度もより一層高くすることができる。

【００２１】また、前記チョッピング信号発生部は、前
記強ブレーキ制御用のチョッピング信号の出力を基準信
号の１周期以上に渡って継続可能に構成されていること
が好ましい。

【００２２】このように構成されていれば、特に発電機
の回転速度が高い際に、連続して強ブレーキ制御を行う
こともできるため、１周期の間に必ずブレーキオフ制御
が組み込まれる特公平７−１１９８１２号公報に記載の
発明に比べて、迅速にかつ効率的に調速制御を行うこと
ができる。このため、電子制御式機械時計において、ゼ
ンマイを巻き上げた直後のように、機械的エネルギが非
常に高い場合でも、迅速に調速することができ、指示誤
差の発生を抑えることができる。

【００２３】請求項９に記載の発明は、機械的エネルギ
源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電
力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記
電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期
を制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法
において、前記回転制御装置は、時間標準源からの信号
に基づいて基準信号を発生する基準信号発生装置と、前
記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチ
と、このスイッチに印加されるデューティ比および周波
数の少なくとも一方が異なる強ブレーキ制御用および弱
ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング
信号を発生するチョッピング信号発生部を備えていると
ともに、前記発電機のロータの回転検出信号が入力され
た際に、前記強ブレーキ制御用のチョッピング信号を前
記スイッチに印加することを特徴とする。

【００２４】この際、前記回転制御装置は、前記基準信
号が入力された際に、前記スイッチに印加するチョッピ
ング信号を、前記強ブレーキ制御用のチョッピング信号
に同期して弱ブレーキ制御用のチョッピング信号に切り
換えることが好ましい。

【００２５】本発明においても、強ブレーキ開始タイミ
ングをロータの回転検出信号に同期させているので、回
転検出信号の入力によって強ブレーキ状態になると同時
に強いブレーキを即座にかつ確実に掛けることができ、
調速制御を安定して行うことができるとともに、応答性
も早くすることができる。

【００２６】請求項１１に記載の発明は、機械的エネル
ギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起
電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前
記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周
期を制御する回転制御装置と、時刻を表示する時刻表示
装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法におい
て、前記回転制御装置は、時間標準源からの信号に基づ
いて基準信号を発生する基準信号発生装置と、前記発電
機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、この
スイッチに印加されるデューティ比および周波数の少な
くとも一方が異なる強ブレーキ制御用および弱ブレーキ
制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発
生するチョッピング信号発生部を備えているとともに、
前記発電機のロータの回転検出信号が入力された際に、
前記強ブレーキ制御用のチョッピング信号を前記スイッ
チに印加することを特徴とするものである。

【００２７】この際、前記回転制御装置は、前記基準信
号が入力された際に、前記スイッチに印加するチョッピ
ング信号を、前記強ブレーキ制御用のチョッピング信号
に同期して弱ブレーキ制御用のチョッピング信号に切り
換えることが好ましい。

【００２８】本発明においても、強ブレーキ開始タイミ
ングをロータの回転検出信号に同期させているので、回
転検出信号の入力によって強ブレーキ状態になると同時
に強いブレーキを即座にかつ確実に掛けることができ、
調速制御を安定して行うことができるとともに、応答性
も早くすることができる。このため、時計の指示精度も
より一層向上することができる。

【００２９】なお、各チョッピング信号の周波数は、対
象となる発電機の特性等に応じて適宜設定できるが、例
えば５００〜１０００Hz程度の周波数の高い弱ブレーキ
制御用のチョッピング信号と、１０〜１００Hz程度の周
波数の低い強ブレーキ制御用のチョッピング信号とを用
いればよい。

【００３０】さらに、周波数だけではなくデューティ比
も異なるチョッピング信号を用いてチョッピング制御し
てもよい。特に、強ブレーキ制御時には、周波数が低く
デューティ比が高いチョッピング信号を用い、弱ブレー
キ制御時には、周波数が高くデューティ比が小さいチョ
ッピング信号を用いれば、効率的にブレーキ制御を行う
ことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００３２】図１は、本発明の第１実施形態の電子制御
式機械時計の構成を示すブロック図である。

【００３３】電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源
としてのゼンマイ１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電
機２０に伝達する機械エネルギー伝達装置である増速輪
列（番車）７と、増速輪列７に連結されて時刻表示を行
う時刻表示装置である指針１３とを備えている。

【００３４】発電機２０は、増速輪列７を介してゼンマ
イ１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エ
ネルギを供給する。この発電機２０からの交流出力は、
昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等か
らなる整流回路２１を通して昇圧、整流され、コンデン
サ（電源回路）２２に充電供給される。

【００３５】このコンデンサ２２から供給される電力に
よって回転制御装置５０が駆動され、この回転制御装置
５０により発電機２０が調速制御されている。回転制御
装置５０は、発振回路５１、分周回路５２、ロータの回
転検出回路５３、ブレーキの制動制御回路５５を備えて
構成され、図２にも示すように、発電機２０に設けられ
たブレーキ回路１２０を制御することで、発電機２０を
調速している。

【００３６】ブレーキ回路１２０は、発電機２０で発電
された交流信号（交流電流）が出力される第１の出力端
子ＭＧ１、第２の出力端子ＭＧ２を短絡等によって閉ル
ープさせてショートブレーキを掛ける第１および第２の
スイッチ１２１，１２２により構成され、調速機を兼用
した発電機２０に組み込まれている。

【００３７】第１のスイッチ１２１は、第２の出力端子
ＭＧ２にゲートが接続されたＰｃｈの第１の電界効果型
トランジスタ（ＦＥＴ）１２６と、制動制御回路５５か
らのチョッピング信号（チョッピングパルス）ＣＨ３が
ゲートに入力される第２の電界効果型トランジスタ１２
７とが並列に接続されて構成され、第１の出力端子ＭＧ
１とコンデンサ２２の第１の入力端子２２ａとの間に配
置されている。

【００３８】また、第２のスイッチ１２２は、第１の出
力端子ＭＧ１にゲートが接続されたＰｃｈの第３の電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２８と、制動制御回路
５５からのチョッピング信号（チョッピングパルス）Ｃ
Ｈ３がゲートに入力される第４の電界効果型トランジス
タ１２９とが並列に接続されて構成され、第１のスイッ
チ１２１と同様に、第１の出力端子ＭＧ１とコンデンサ
２２の第１の入力端子２２ａとの間に配置されている。

【００３９】発電機２０の各出力端子ＭＧ１，ＭＧ２
と、コンデンサ２２の第２の入力端子２２ｂとの間に
は、昇圧用のコンデンサ１２３、ダイオード１２４，１
２５がそれぞれ配置されている。

【００４０】これらの発電機２０に接続された昇圧用の
コンデンサ１２３、ダイオード１２４，１２５、第１の
スイッチ１２１、第２のスイッチ１２２を備えて倍電圧
整流回路２１（図１では整流回路２１）が構成されてい
る。そして、この整流回路２１で整流された直流信号
は、整流回路２１から各入力端子２２ａ，２２ｂを介し
てコンデンサ２２に充電される。

【００４１】なお、ダイオード１２４，１２５として
は、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、そ
の種類は問わない。特に、電子制御式機械時計では、発
電機２０の起電圧が小さいため、ダイオード１２５とし
ては降下電圧Ｖｆが小さいショットキーバリアダイオー
ドを用いることが好ましい。また、ダイオード１２４と
しては、逆リーク電流が小さいシリコンダイオードを用
いることが好ましい。

【００４２】回転制御装置５０の発振回路５１は、図３
にも示すように、時間標準源である水晶振動子５１Ａを
用いて発振信号（３２７６８Hz）を出力し、この発振信
号は１２段のフリップフロップからなる分周回路５２に
よってある一定周期まで分周される。分周回路５２の１
２段目の出力Ｑ１２は、８Hzの基準信号ｆｓとして出力
されている。従って、発振回路５１および分周回路５２
により、基準信号発生装置が構成されている。なお、分
周回路５２の出力Ｑ４は２０４８Hz、出力Ｑ５は１０２
４Hz、出力Ｑ６は５１２Hz、出力Ｑ７は２５６Hzの各信
号を出力している。

【００４３】回転検出回路５３は、発電機２０に接続さ
れた波形整形回路６１とモノマルチバイブレータ６２と
で構成されている。波形整形回路６１は、アンプ、コン
パレータで構成され、発電機２０のロータの回転に伴い
出力される正弦波を矩形波に変換する。モノマルチバイ
ブレータ６２は、ある周期以下のパルスだけを通過させ
るバンドパス・フィルターとして機能し、ノイズを除去
した回転検出信号ＦＧ１を出力する。

【００４４】制動制御回路５５は、アップダウンカウン
タ５４と、同期回路７０と、チョッピング信号発生部８
０とを備えている。

【００４５】アップダウンカウンタ５４のアップカウン
ト入力およびダウンカウント入力には、回転検出回路５
３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５２からの基準
信号ｆｓが同期回路７０を介してそれぞれ入力されてい
る。

【００４６】同期回路７０は、図３にも示すように、４
つのフリップフロップ７１やＡＮＤゲート７２からな
り、分周回路５２の４段目の出力（２０４８Hz）や５段
目の出力（１０２４Hz）の信号を利用して、回転検出信
号ＦＧ１を基準信号ｆｓ（８Hz）に同期させるととも
に、これらの各信号パルスが重なって出力されないよう
に調整している。

【００４７】アップダウンカウンタ５４は、４ビットの
カウンタで構成されている。アップダウンカウンタ５４
のアップカウント入力には、前記回転検出信号ＦＧ１に
基づく信号（ＵＣＬ：アップカウント信号）が同期回路
７０から入力され、ダウンカウント入力には、前記基準
信号ｆｓに基づく信号（ＤＣＬ：ダウンカウント信号）
が同期回路７０から入力される。これにより、基準信号
ｆｓおよび回転検出信号ＦＧ１の計数と、その差の算出
とが同時に行えるようになっている。

【００４８】なお、このアップダウンカウンタ５４に
は、４つのデータ入力端子（プリセット端子）Ａ〜Ｄが
設けられており、端子Ａ，Ｂ，ＤにＨレベル信号が入力
されていることで、アップダウンカウンタ５４の初期値
（プリセット値）がカウンタ値「１１」に設定されてい
る。

【００４９】また、アップダウンカウンタ５４のＬＯＡ
Ｄ入力端子には、コンデンサ２２に接続されてコンデン
サ２２に最初に電力が供給された際に、システムリセッ
ト信号ＳＲを出力する初期化回路９１が接続されてい
る。なお、本実施形態では、初期化回路９１は、コンデ
ンサ２２の充電電圧が所定電圧になるまではＨレベルの
信号を出力し、所定電圧以上になればＬレベルの信号を
出力するように構成されている。

【００５０】アップダウンカウンタ５４は、ＬＯＡＤ入
力つまりシステムリセット信号ＳＲがＬレベルになるま
では、アップダウン入力を受け付けないため、アップダ
ウンカウンタ５４のカウンタ値は「１１」に維持され
る。

【００５１】アップダウンカウンタ５４は、４ビットの
出力ＱＡ〜ＱＤを有している。従って、カウンタ値が
「１２」以上であれば、３，４ビット目の出力ＱＣ，Ｑ
Ｄは共にＨレベル信号を出力し、カウンタ値が「１１」
以下であれば、３，４ビット目の出力ＱＣ，ＱＤの少な
くとも一方は必ずＬレベル信号を出力する。

【００５２】従って、出力ＱＣ，ＱＤが入力されるＡＮ
Ｄゲート１１０の出力ＬＢＳは、アップダウンカウンタ
５４のカウンタ値が「１２」以上であればＨレベル信号
となり、カウンタ値が「１１」以下であればＬレベル信
号となる。この出力ＬＢＳは、チョッピング信号発生部
８０に接続されている。

【００５３】なお、出力ＱＡ〜ＱＤが入力されたＮＡＮ
Ｄゲート１１１およびＯＲゲート１１２の各出力は、同
期回路７０からの出力が入力されるＮＡＮＤゲート１０
２にそれぞれ入力されている。従って、例えばアップカ
ウント信号の入力が複数個続いてカウンタ値が「１５」
になると、ＮＡＮＤゲート１１１からはＬレベル信号が
出力され、さらにアップカウント信号がＮＡＮＤゲート
１０２に入力されても、その入力はキャンセルされてア
ップダウンカウンタ５４にアップカウント信号がそれ以
上入力されないように設定されている。同様に、カウン
タ値が「０」になると、ＯＲゲート１１２からはＬレベ
ル信号が出力されるため、ダウンカウント信号の入力は
キャンセルされる。これにより、カウンタ値が「１５」
を越えて「０」になったり、「０」を越えて「１５」に
なったりしないように設定されている。

【００５４】チョッピング信号発生部８０は、第１のチ
ョッピング信号ＣＨ１１を出力する第１チョッピング信
号発生手段８１と、第２のチョッピング信号ＣＨ２１を
出力する第２チョッピング信号発生手段８５と、ＡＮＤ
ゲート１１０からの出力ＬＢＳに応じて各チョッピング
信号ＣＨ１１，２１を切り換えて出力する切替回路１０
０とを備えて構成されている。

【００５５】第１チョッピング信号発生手段８１は、３
つのＡＮＤゲート８２〜８４で構成され、分周回路５２
の出力Ｑ４〜Ｑ７を利用して第１のチョッピング信号Ｃ
Ｈ１１を出力するように構成されている。

【００５６】第２チョッピング信号発生手段８５は、分
周回路５２の出力Ｑ６をクロック入力とし、かつ信号Ｕ
ＣＬでリセットされる１／５分周回路で構成され、第２
のチョッピング信号ＣＨ２１を出力するように構成され
ている。

【００５７】切替回路１００は、前記アップダウンカウ
ンタ５４からの出力ＬＢＳがデータ入力とされ、チョッ
ピング信号ＣＨ２１がクロック入力とされてブレーキ状
態および非ブレーキ状態の切替信号ＬＢＳ１を出力する
フリップフロップ８６と、切替信号ＬＢＳ１の状態によ
って弱ブレーキ制御用のチョッピング信号（前記第１の
チョッピング信号ＣＨ１１を反転した信号）や、強ブレ
ーキ制御用のチョッピング信号（第２のチョッピング信
号ＣＨ２１を反転した信号）をチョッピング信号ＣＨ３
１として出力する各ＡＮＤゲート８７，８８およびＮＯ
Ｒゲート８９とを備えている。

【００５８】従って、チョッピング信号発生部８０のＮ
ＯＲゲート８９からの出力ＣＨ３１は、図４，５に示す
ように、周波数が高く（２５６Hz）、デューティ比（１
周期におけるブレーキ期間、つまりＬレベル期間の長
さ）が小さな弱ブレーキ制御用のチョッピング信号（第
１のチョッピング信号ＣＨ１１を反転した信号）と、周
波数が低く（５１２／５＝１０２．４Hz）、デューティ
比が大きな強ブレーキ制御用のチョッピング信号（第２
のチョッピング信号ＣＨ２１を反転した信号）とが出力
ＬＢＳ１によって切り換えられてチョッピング信号ＣＨ
３１として出力されている。

【００５９】このチョッピング信号ＣＨ３１は、ブレー
キ回路１２０の各トランジスタ１２７，１２９に入力さ
れている。従って、チョッピング信号ＣＨ３１がＬレベ
ル信号となっている時には、各トランジスタ１２７，１
２９つまりスイッチ１２１，１２２はオン状態に維持さ
れ、発電機２０がショートされて閉ループ状態となり、
ブレーキが掛かる。

【００６０】一方、チョッピング信号ＣＨ３１がＨレベ
ル信号となっている時には、スイッチ１２１，１２２は
オフ状態に維持され、発電機２０にはブレーキが加わら
ない。従って、チョッピング信号ＣＨ３１によって発電
機２０をチョッピング制御することができる。

【００６１】次に、本実施形態における動作を図４，
５，６のタイミングチャートと、図７のフローチャート
とを参照して説明する。

【００６２】発電機２０が作動し始めて、初期化回路９
１からＬレベルのシステムリセット信号ＳＲがアップダ
ウンカウンタ５４のＬＯＡＤ入力に入力されると（Ｓ１
１）、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号
（ＵＣＬ）と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信
号（ＤＣＬ）とがアップダウンカウンタ５４でカウント
される（Ｓ１２）。これらの各信号は、同期回路７０に
よって同時にカウンタ５４に入力されないように設定さ
れている。

【００６３】このため、初期カウント値が「１１」に設
定されている状態から、アップカウント信号（ＵＣＬ）
が入力されるとカウンタ値は「１２」となり、出力ＬＢ
ＳがＨレベル信号となり、チョッピング信号発生部８０
のフリップフロップ８６に出力される。同時に、ＵＣＬ
によって第２チョッピング信号発生手段（１／５分周回
路）８５がリセットされ、フリップフロップ８６のクロ
ック回路にパルス信号が入力される。このため、ＵＣＬ
が入力されてカウンタ値が「１２」になると、フリップ
フロップ８６の出力ＬＢＳ１も即座にＨレベル信号に切
り替わる。

【００６４】一方、ダウンカウント信号（ＤＣＬ）が入
力されてカウンタ値が「１１」に戻った場合には、出力
ＬＢＳはＬレベル信号となる。但し、フリップフロップ
８６の出力ＬＢＳ１は、チョッピング信号ＣＨ２１に同
期して変化するため、図５に示すように、ＤＣＬが入力
されても即座にＬレベルに切り替わることはなく、チョ
ッピング信号ＣＨ２１の１周期が終了した時にＬレベル
信号に切り替わる。

【００６５】そして、チョッピング信号発生部８０で
は、フリップフロップ８６の出力ＬＢＳ１からＬレベル
信号が出力されている場合（カウント値「１１」以下）
には、ＡＮＤゲート８８からの出力もＬレベル信号に維
持されるため、ＮＯＲゲート８９からのチョッピング信
号ＣＨ３１は出力ＣＨ１１が反転したチョッピング信
号、つまりＨレベル信号（ブレーキオフ時間）が長く、
Ｌレベル信号（ブレーキオン時間）が短いデューティ比
（スイッチ１２１，１２２をオンしている比率）の小さ
な弱ブレーキ制御用のチョッピング信号となる。従っ
て、基準周期におけるブレーキオン時間が短くなり、発
電機２０に対しては、ほとんどブレーキが掛けられな
い、つまり発電電力を優先した弱ブレーキ制御が行われ
る（Ｓ１３，Ｓ１５）。

【００６６】一方、フリップフロップ８６の出力ＬＢＳ
１からＨレベル信号が出力されている場合（カウント値
「１２」以上）には、ＡＮＤゲート８７からの出力はＬ
レベル信号に維持されるため、ＮＯＲゲート８９からの
チョッピング信号ＣＨ３１は出力ＣＨ２１が反転したチ
ョッピング信号、つまりデューティ比が大きくかつ周波
数が前記弱ブレーキ制御用のチョッピング信号に比べて
小さな強ブレーキ制御用のチョッピング信号となる。従
って、基準周期におけるブレーキオン時間が長くなり、
発電機２０に対しては強ブレーキ制御が行われるが、一
定周期でブレーキがオフされるためにチョッピング制御
が行われ、発電電力の低下を抑えつつ制動トルクを向上
することができる（Ｓ１３，１４）。

【００６７】従って、図６にも示すように、強ブレーキ
制御の開始時は、ロータの回転検出信号ＦＧ１に基づく
アップカウント信号（ＵＣＬ）に同期するが、強ブレー
キ制御の終了時つまり弱ブレーキ制御の開始時は、基準
信号ｆｓに基づくダウンカウント信号（ＤＣＬ）には同
期せず、チョッピング信号ＣＨ３１の１周期が終了する
まで待って開始される。この際、強ブレーキ時のチョッ
ピング信号ＣＨ３１は、ロータの回転検出信号ＦＧ１に
同期しているため、強ブレーキ時のチョッピング信号Ｃ
Ｈ３１の１周期終了時に切り替わる弱ブレーキ制御開始
タイミングも、ロータの回転検出信号ＦＧ１に同期して
いることになる。

【００６８】但し、弱ブレーキ時のチョッピング信号Ｃ
Ｈ３１（出力ＣＨ１１の反転信号）は、ロータの回転検
出信号ＦＧ１に同期せずに出力されているため、開始タ
イミングは同期していても、実際のチョッピングのタイ
ミングはロータの回転検出信号ＦＧ１には同期していな
い。

【００６９】なお、倍電圧整流回路２１では、次のよう
にして発電機２０で発電した電荷をコンデンサ２２に充
電している。すなわち、第１の出力端子ＭＧ１の極性が
「−」で第２の出力端子ＭＧ２の極性が「＋」の時に
は、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２６が
オフされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１
２８がオンされる。このため、発電機２０で発生した誘
起電圧の電荷は、第２の出力端子ＭＧ２、コンデンサ１
２３、ダイオード１２５、第１の出力端子ＭＧ１の回路
によって例えば０．１μＦのコンデンサ１２３に充電さ
れるとともに、第２の出力端子ＭＧ２、第２のスイッチ
１２２、第１の入力端子２２ａ、コンデンサ２２、第２
の入力端子２２ｂ、ダイオード１２４，１２５、第１の
出力端子ＭＧ１の回路によって例えば１０μＦのコンデ
ンサ２２に充電される。

【００７０】一方、第１の出力端子ＭＧ１の極性が
「＋」で第２の出力端子ＭＧ２の極性が「−」に切り替
わると、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２
６がオンされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）１２８がオフされる。このため、図２に示す「コン
デンサ１２３→第２の出力端子ＭＧ２→発電機２０→第
１の出力端子ＭＧ１→スイッチ１２１→第１の入力端子
２２ａ→コンデンサ２２→第２の入力端子２２ｂ→ダイ
オード１２４→コンデンサ１２３」の回路によって、発
電機２０で発生した誘起電圧と、コンデンサ１２３の充
電電圧とが加えられた電圧でコンデンサ２２が充電され
る。

【００７１】なお、各々の状態で、チョッピングパルス
により発電機２０の両端が短絡し、開放されると、コイ
ルの両端に高電圧が誘起され、この高い充電電圧によっ
て電源回路（コンデンサ）２２を充電することで充電効
率が向上する。

【００７２】そして、ゼンマイ１ａのトルクが大きくて
発電機２０の回転速度が大きい場合などでは、アップカ
ウント信号によりカウンタ値が「１２」になった後に、
さらにアップカウント信号が入力されることがある。こ
の場合には、カウンタ値は「１３」となり、前記出力Ｌ
ＢＳはＨレベルを維持するため、チョッピング信号ＣＨ
３１により一定周期でブレーキがオフされながらブレー
キが掛けられる強ブレーキ制御が行われる。この強ブレ
ーキ制御は、基準信号ｆｓの１周期に関係なく、アップ
ダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１１」以下に低下
するまで継続される。

【００７３】そして、ブレーキが掛けられたことによ
り、発電機２０の回転速度が低下し、回転検出信号ＦＧ
１が入力される前に基準信号ｆｓ（ダウンカウント信
号）が２回入力されると、カウンタ値は「１２」、「１
１」と低下し、「１１」になった際にブレーキが解除さ
れる弱ブレーキ制御に切り替えられる。

【００７４】このような制御を行うと、発電機２０が設
定された回転スピード近くになり、アップカウント信号
と、ダウンカウント信号とが交互に入力されて、カウン
タ値が「１２」と「１１」とを繰り返すロック状態に移
行する。この際は、カウンタ値に応じて強ブレーキ制御
及び弱ブレーキ制御が繰り返される。つまり、ロータが
１回転する基準周期の１周期の期間にデューティ比が大
きいチョッピング信号と、デューティ比が小さいチョッ
ピング信号とがスイッチ１２１，１２２に印加されてチ
ョッピング制御が行われる。

【００７５】さらに、ゼンマイ１ａがほどけてそのトル
クが小さくなると、ダウンカウント信号（ＤＣＬ）が連
続して入力され、例えばカウンタ値が「１１」、「１
０」と低下する場合がある。この際、出力ＬＢＳ１はＬ
レベルを維持するため、チョッピング信号ＣＨ３１も弱
ブレーキ制御用の信号が継続して出力される。これによ
り、強ブレーキを掛けずに発電機２０の回転速度を基準
速度に制御することになる。

【００７６】さらに、ゼンマイ１ａがほどけると、弱ブ
レーキ制御のみであってもダウンカウント値が多く入力
されるようになり、カウント値が「１０」以下の小さな
値になると、ゼンマイ１ａのトルクが低下したと判断
し、運針を停止したり、非常に低速にしたり、さらには
ブザー、ランプ等を鳴らしたり、点灯させることで、利
用者にゼンマイ１ａを再度巻き上げるように促す。

【００７７】従って、アップダウンカウンタ５４の出力
ＬＢＳからＨレベル信号が出力し、フリップフロップ８
６の出力ＬＢＳ１からもＨレベル信号が出ている間は、
デューティ比の大きなチョッピング信号による強ブレー
キ制御が行われ、出力ＬＢＳからＬレベル信号が出力
し、フリップフロップ８６の出力ＬＢＳ１からもＬレベ
ル信号が出ている間は、デューティ比の小さなチョッピ
ング信号による弱ブレーキ制御が行われる。従って、ア
ップダウンカウンタ５４、より直接的にはフリップフロ
ップ８６によって強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御とが
切り替えられる。

【００７８】そして、発電機２０のＭＧ１，ＭＧ２から
は、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。この
際、出力ＬＢＳ１の信号に応じて周波数およびデューテ
ィ比の異なるチョッピング信号ＣＨ３１がスイッチ１２
１，１２２に適宜印加され、出力ＬＢＳ１がＨレベル信
号を出力した時、つまり強ブレーキ制御時には、各チョ
ッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が長
くなってブレーキ量が増えて発電機２０は減速される。
そして、ブレーキが掛かる分、発電量も低下するが、こ
のショートブレーキ時に蓄えられたエネルギーを、チョ
ッピング信号ＣＨ３１によりスイッチ１２１，１２２を
オフした際に出力してチョッピング昇圧することができ
るため、ショートブレーキ時の発電量低下を補うことが
でき、発電電力の低下を抑えながら、制動トルクを増加
することができる。

【００７９】逆に、出力ＬＢＳ１がＬレベル信号を出力
した際、つまり弱ブレーキ制御時には、各チョッピング
サイクル内におけるショートブレーキ時間が短くなって
ブレーキ量が減って発電機２０は増速される。この際
も、チョッピング信号ＣＨ３１によりスイッチ１２１，
１２２をオンからオフした際にチョッピング昇圧するこ
とができるので、まったくブレーキを掛けずに制御した
場合に比べても発電電力を向上させることができる。

【００８０】そして、発電機２０からの交流出力は、倍
電圧整流回路２１によって昇圧、整流されて電源回路
（コンデンサ）２２に充電され、この電源回路２２によ
り回転制御装置５０が駆動される。

【００８１】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。

【００８２】(1) ブレーキ時のチョッピング信号ＣＨ３
１の開始タイミングをロータの回転検出信号ＦＧ１に基
づくアップカウント信号（ＵＣＬ）に同期させているの
で、ＵＣＬの入力によって強ブレーキ制御状態になると
同時に強いブレーキを即座にかつ確実に掛けることがで
き、調速制御を安定して行うことができるとともに、応
答性も早くすることができる。

【００８３】(2) その上、強ブレーキ制御状態から弱ブ
レーキ制御状態への移行は、基準信号に基づくダウンカ
ウント信号（ＤＣＬ）が入力されても即座に移行せず、
強ブレーキ制御用のチョッピング信号ＣＨ３１の周期に
同期して切り替わるため、強ブレーキ制御時のチョッピ
ング信号ＣＨ３１を必ずその周期に応じた時間だけスイ
ッチ１２１，１２２に加えることができるため、ブレー
キ量の換算が容易になり、調速制御の精度をより一層向
上することができる。

【００８４】(3) アップダウンカウンタ５４のカウンタ
値が「１２」以上であれば強ブレーキ制御を継続するた
め、例えば、ゼンマイ１ａのトルクが大きく、発電機２
０のロータ回転速度が高い場合に、迅速に基準速度まで
減速することができ、基準信号の１周期の間に必ずブレ
ーキオンおよびブレーキオフ制御を行う場合に比べて、
調速制御の応答性を高めることができる。

【００８５】同様に、アップダウンカウンタ５４のカウ
ンタ値が「１１」以下であれば弱ブレーキ制御を継続す
るため、ゼンマイ１ａのトルクが低下して発電機２０の
ロータ回転速度が低くなった場合でも、強いブレーキを
掛けないことで基準速度に戻すことができ、この場合も
基準信号の１周期の間に必ずブレーキオンおよびブレー
キオフ制御を行う場合に比べて、調速制御の応答性を高
めることができる。

【００８６】(4) 強いブレーキおよび弱いブレーキの切
替制御を、デューティ比および周波数の異なる２種類の
チョッピング信号ＣＨ３１を用いて行っているので、充
電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制
動トルク）を大きくすることができる。特に、強ブレー
キ制御時にはデューティ比が大きくかつチョッピング周
波数が小さなチョッピング信号を用いて制御しているの
で、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくす
ることができ、システムの安定性を維持しながら、効率
的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電
子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。

【００８７】すわなち、発電機２０の両端を短絡可能な
スイッチを設け、このスイッチにチョッピング信号を印
加して発電機２０をチョッピング制御した場合、図１１
〜１４に示すように、駆動トルク（ブレーキトルク、制
動トルク）はチョッピング周波数が低いほど、またデュ
ーティ比が高いほど高くなり、充電電圧（発電電圧）は
チョッピング周波数が高いほど高くなるがデューティ比
が高くなってもそれほど低下せず、逆に５０Hz以上の周
波数ではデューティ比が０．８程度になるまでは充電電
圧が高くなる。従って、チョッピング信号ＣＨ３１の周
波数およびデューティ比を本実施形態のように調整すれ
ば、充電電圧（発電電圧）を低下することなく、ブレー
キを大きくすることができ、効果的な調速制御を行うこ
とができる。なお、図１１，１２は、チョッピング信号
の周波数を、２５，５０，１００，５００，１０００Ｈ
ｚの５段階に切り替えた場合であり、図１３，１４は、
周波数を３２，６４，１２８，２５６，５１２，１０２
４Ｈｚの６段階に切り替えた場合であり、それぞれ各デ
ューティー比でのコンデンサ２２の充電電圧（発電電
圧）および駆動トルクを測定したものである。

【００８８】(5) 回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカ
ウント信号（ＵＣＬ）と、基準信号ｆｓに基づくダウン
カウント信号（ＤＣＬ）とをアップダウンカウンタ５４
に入力することで、それらの各信号の位相の進みまたは
遅れを検出し、その結果に基づいてその直後の１基準周
期の期間のブレーキ制御を行っているので、モータ速度
に短期的なふらつきがあったとしても、時計において
は、長時間にわたって認識できるような時間の進み、遅
れを無くすことができ、高精度の調速制御が行えて時刻
指示精度も高めることができる。

【００８９】(6) 倍電圧整流回路２１は、各端子ＭＧ
１，ＭＧ２にゲートが接続された第１，３の電界効果型
トランジスタ１２６，１２８を用いて整流制御を行って
いるので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が
簡単になって部品点数を少なくでき、かつコンパレータ
の消費電力による充電効率の低下も防止できる。さら
に、発電機２０の端子電圧（出力端子ＭＧ１，ＭＧ２の
電圧）を利用して電界効果型トランジスタ１２６，１２
８のオン、オフを制御しているので、発電機２０の端子
の極性に同期して各電界効果型トランジスタ１２６，１
２８を制御することができ、整流効率を向上することが
できる。

【００９０】(7) また、チョッピング制御される第２，
４の電界効果型トランジスタ１２７，１２９を各トラン
ジスタ１２６，１２８に並列に接続することで、チョッ
ピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡易
にできる。従って、構成が簡易で、発電機２０の極性に
同期し、かつ昇圧しながらチョッピング整流を行える倍
電圧整流回路２１を提供することができる。

【００９１】(8) 整流回路２１では、コンデンサ１２３
を用いた昇圧に加えて、チョッピングによる昇圧を行う
ことができるので、整流回路２１の直流出力電圧つまり
コンデンサ２２への充電電圧を高めることができ、充電
効率を向上することができる。

【００９２】(9) ４ビットのアップダウンカウンタ５４
を用いているので、１６個のカウント値をカウントする
ことができる。このため、アップカウンタ信号が続けて
入力された場合などに、その入力値を累積してカウント
することができ、設定された範囲つまりアップカウンタ
信号やダウンカウンタ信号が連続して入力されてカウン
タ値が「１５」や「０」になるまでの範囲では、その累
積誤差を補正することができる。このため、仮に発電機
２０の回転速度が基準速度から大きく外れても、ロック
状態になるまでは時間が掛かるが、その累積誤差を確実
に補正して発電機２０の回転速度を基準速度に戻すこと
ができ、長期的には正確な運針を維持することができ
る。

【００９３】(10)強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御の切
替は、カウンタ値が「１１」以下であるか「１２」以上
であるかのみで設定され、ブレーキ時間等を別途設定す
る必要もないため、回転制御装置５０をシンプルな構成
にでき、部品コストや製造コストを低減でき、電子制御
式機械時計を安価に提供できる。

【００９４】次に本発明の第２実施形態について、図８
〜１０を参照して説明する。なお、本実施形態におい
て、前述の第１実施形態と同一もしくは同様の構成部分
には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。

【００９５】本実施形態は、強ブレーキ制御時と弱ブレ
ーキ制御時のチョッピング信号ＣＨ３２の周波数が同じ
になるように、前記第１実施形態のチョッピング信号発
生部８０とは構成が異なるチョッピング信号発生部１８
０を用いたものである。

【００９６】具体的には、チョッピング信号発生部１８
０は、アップカウント信号（ＵＣＬ）によってリセット
される分周回路１８１を備えている。

【００９７】分周回路１８１は、分周回路５２の出力Ｑ
３（４０９６Hz）をクロック入力とし、Ｑ４ａ（２０４
８Hz）〜Ｑ７ａ（２５６Hz）の信号を出力するものであ
る。

【００９８】さらに、チョッピング信号発生部１８０
は、３つのＡＮＤゲート８２〜８４で構成され、分周回
路１８１の出力Ｑ４ａ〜Ｑ７ａを利用して第１のチョッ
ピング信号ＣＨ１２を出力する第１チョッピング信号発
生手段８１と、２つのＯＲゲート１８６，１８７で構成
され、分周回路１８１の出力Ｑ４ａ〜Ｑ７ａを利用して
第２のチョッピング信号ＣＨ２２を出力する第２チョッ
ピング信号発生手段１８５と、第２のチョッピング信号
ＣＨ２２に同期して切替信号ＬＢＳ２を出力するフリッ
プフロップ８６等を含む前記第１実施形態と同様の切替
回路１００とを備えている。

【００９９】従って、チョッピング信号発生部１８０の
ＮＯＲゲート８９からの出力ＣＨ３２は、図９，１０に
示すように、デューティ比が小さな弱ブレーキ制御用の
チョッピング信号（第１のチョッピング信号ＣＨ１２を
反転した信号）と、この信号と周波数は同一であるが、
デューティ比が大きな強ブレーキ制御用のチョッピング
信号（第２のチョッピング信号ＣＨ２２を反転した信
号）とが出力ＬＢＳ２によって切り換えられてチョッピ
ング信号ＣＨ３２として出力されている。

【０１００】このチョッピング信号ＣＨ３２は、各トラ
ンジスタ１２７，１２９に入力されている。従って、チ
ョッピング信号ＣＨ３２がＬレベル信号となっている時
は、各トランジスタ１２７，１２９つまりスイッチ１２
１，１２２はオン状態に維持され、発電機２０がショー
トされて閉ループ状態とされ、ブレーキが掛かる。

【０１０１】一方、チョッピング信号ＣＨ３２がＨレベ
ル信号となっている時は、スイッチ１２１，１２２はオ
フ状態に維持され、発電機２０にはブレーキが加わらな
い。従って、チョッピング信号ＣＨ３２によって発電機
２０をチョッピング制御することができる。

【０１０２】次に、本実施形態における動作を図９，１
０のタイミングチャートを参照して説明する。

【０１０３】発電機２０が作動し始めて、初期化回路９
１からＬレベルのシステムリセット信号ＳＲがアップダ
ウンカウンタ５４のＬＯＡＤ入力に入力されると、回転
検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号（ＵＣＬ）
と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号（ＤＣ
Ｌ）とがアップダウンカウンタ５４でカウントされる。

【０１０４】初期カウント値が「１１」に設定されてい
る状態から、アップカウント信号（ＵＣＬ）が入力され
るとカウンタ値は「１２」となり、出力ＬＢＳがＨレベ
ル信号となり、チョッピング信号発生部１８０のフリッ
プフロップ８６に出力される。同時に、ＵＣＬによって
分周回路１８１がリセットされ、各出力Ｑ４ａ〜Ｑ７ａ
がそのＵＣＬに同期して新たなタイミングで出力され
る。

【０１０５】そして、分周回路１８１がリセットされる
ことで、出力ＣＨ２２からフリップフロップ８６のクロ
ック回路に最初のパルス信号が入力される。このため、
アップカウント信号（ＵＣＬ）が入力されてカウンタ値
が「１２」になると、フリップフロップ８６の出力ＬＢ
Ｓ２も即座にＨレベル信号に切り替わる。

【０１０６】一方、ダウンカウント信号（ＤＣＬ）が入
力されてカウンタ値が「１１」に戻った場合には、出力
ＬＢＳはＬレベル信号となる。但し、フリップフロップ
８６の出力ＬＢＳ２は、前記第１実施形態と同様に、Ｃ
Ｈ２２に同期して変化するため、図１０に示すように、
ＤＣＬが入力されても即座にＬレベルに切り替わること
はなく、チョッピング信号ＣＨ２２の１周期が終了した
時にＬレベル信号に切り替わる。

【０１０７】そして、チョッピング信号発生部１８０で
は、フリップフロップ８６の出力ＬＢＳ２からＬレベル
信号が出力されている場合（カウント値「１１」以下）
には、ＡＮＤゲート８８からの出力もＬレベル信号に維
持されるため、ＮＯＲゲート８９からの出力ＣＨ３２は
出力ＣＨ１２が反転したチョッピング信号、つまりデュ
ーティ比の小さなチョッピング信号となる。従って、基
準周期におけるブレーキオン時間が短くなり、発電機２
０に対しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つま
り発電電力を優先した弱ブレーキ制御が行われる。

【０１０８】一方、フリップフロップ８６の出力ＬＢＳ
２からＨレベル信号が出力されている場合（カウント値
「１２」以上）には、ＡＮＤゲート８７からの出力はＬ
レベル信号に維持されるため、ＮＯＲゲート８９からの
出力ＣＨ３２は出力ＣＨ２２が反転したチョッピング信
号、つまりデューティ比の大きなチョッピング信号とな
る。従って、基準周期におけるブレーキオン時間が長く
なり、発電機２０に対しては強ブレーキ制御が行われる
が、一定周期でブレーキがオフされるためにチョッピン
グ制御が行われ、発電電力の低下を抑えつつ制動トルク
を向上することができる。

【０１０９】従って、本実施形態においても、強ブレー
キ制御の開始時は、ロータの回転検出信号ＦＧ１に基づ
くアップカウント信号（ＵＣＬ）に同期するが、強ブレ
ーキ制御の終了時つまり弱ブレーキ制御の開始時は、基
準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号（ＤＣＬ）には
同期せず、チョッピング出力ＣＨ３２の１周期が終了す
るまで待って開始され、前記第１実施形態と同様に、各
チョッピング信号で調速制御が行われる。

【０１１０】すなわち、強ブレーキおよび弱ブレーキの
切替を制御するフリップフロップ８６の出力は、出力Ｃ
Ｈ２２に同期して出力される。そして、この出力ＣＨ２
２は、ロータの回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウ
ント信号（ＵＣＬ）によってリセットされる分周回路１
８１からの信号を用いて作られており、回転検出信号Ｆ
Ｇ１に同期して出力されている。従って、弱ブレーキか
ら強ブレーキに変化する強ブレーキ開始タイミングと、
強ブレーキから弱ブレーキに変化する弱ブレーキ開始タ
イミングとは、共にロータの回転検出信号ＦＧ１に同期
している。

【０１１１】さらに、弱ブレーキ制御用のチョッピング
信号（第１のチョッピング信号ＣＨ１２を反転した信
号）と、強ブレーキ制御用のチョッピング信号（第２の
チョッピング信号ＣＨ２２を反転した信号）とは、共
に、ロータの回転検出信号ＦＧ１によってリセットされ
る分周回路１８１からの信号を利用して作られているた
め、それぞれの信号によるチョッピングのタイミング
は、いずれもロータの回転検出信号ＦＧ１には同期して
いる。

【０１１２】このような本実施形態でも、前記第１実施
形態の(1) 〜(3),(5) 〜(10)と同じ作用効果を奏するこ
とができる。

【０１１３】さらに、弱ブレーキ制御開始タイミング
と、弱ブレーキ制御時に用いられるチョッピング信号
（第１のチョッピング信号ＣＨ１２を反転した信号）Ｃ
Ｈ３１とが共にロータの回転検出信号ＦＧ１に同期して
いるので、弱ブレーキ制御に切り替わったときに、弱ブ
レーキ制御用のチョッピング信号も１周期の始めからス
タートするため、弱ブレーキ制御時のチョッピング信号
ＣＨ３１も、必ずその周期に応じた時間だけスイッチ１
２１，１２２に加えることができる。従って、弱ブレー
キ時においてもブレーキ量の換算が容易になり、調速制
御の精度をより一層向上することができる。

【０１１４】なお、本発明は各実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、
改良等は、本発明に含まれるものである。

【０１１５】例えば、前記実施形態では、４ビットのア
ップダウンカウンタ５４を用いていたが、３ビット以下
のアップダウンカウンタを用いてもよいし、５ビット以
上のアップダウンカウンタを用いても良い。ビット数が
大きなアップダウンカウンタを用いれば、カウントでき
る値が増えるため、累積誤差を記憶できる範囲が大きく
でき、特に発電機２０の起動直後等の非ロック状態での
制御が有利になる。一方で、ビット数の小さなカウンタ
を用いれば、累積誤差を記憶できる範囲が小さくなる
が、特にロック状態になればアップおよびダウンを繰り
返すことになるため、１ビットのカウンタでも対応でき
るとともに、コストを低減できる利点がある。

【０１１６】また、制動制御回路５５としては、アップ
ダウンカウンタを用いたものに限らず、基準信号用ｆｓ
および回転検出信号ＦＧ１用にそれぞれ設けた第１およ
び第２の計数手段と、各計数手段の計数値を比較する比
較回路とで構成されたものでもよい。ただし、アップダ
ウンカウンタ５４を用いたほうが回路構成が簡易になる
という利点がある。さらに、制動制御回路５５として
は、発電機２０の回転周期を検出してその回転周期に基
づいて強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御を切り替え
ることができるものであればよく、その具体的構成は実
施にあたって適宜設定すればよい。

【０１１７】さらに、前記第１実施形態ではデューティ
比および周波数の異なる２種類のチョッピング信号ＣＨ
３１を用いてブレーキ制御をし、第２実施形態ではデュ
ーティ比のみが異なる２種類のチョッピング信号ＣＨ３
２を用いてブレーキ制御をしていたが、周波数のみが異
なるチョッピング信号を用いてブレーキ制御してもよ
い。さらに、例えば、アップダウンカウンタのカウンタ
値の大きさに応じて、強ブレーキ制御用のチョッピング
信号を複数のものから選択して切り換える等すること
で、デューティ比や周波数が異なる３種類以上のチョッ
ピング信号を用いてもよい。

【０１１８】また、本発明においては、強ブレーキ開始
タイミングのみをロータの回転検出信号に同期させても
よく、弱ブレーキ開始タイミングのみをロータの回転検
出信号に同期させてもよく、さらには、強ブレーキ開始
タイミングおよび弱ブレーキ開始タイミングの両方をロ
ータの回転検出信号に同期させてもよく、これらは実施
にあたって適宜設定すればよい。

【０１１９】また、整流回路２１、ブレーキ回路１２
０、回転制御装置５０、チョッピング信号発生部８０，
１８０等の具体的な構成は前記各実施形態に限らず、実
施にあたって適宜設定すればよい。特に、整流回路２１
としては、例えば３倍以上の昇圧が可能な昇圧回路を組
み込んで構成してもよく、発電機や整流回路を組み込む
電子制御式機械時計の種類等に応じて適宜設定すればよ
い。

【０１２０】さらに、前記各実施形態におけるチョッピ
ング信号の周波数は、実施にあたって適宜設定すればよ
いが、例えば５０Hz（発電機２０のロータの回転周波数
の５倍）程度以上あれば、充電電圧を一定値以上に維持
しながら、ブレーキ性能を向上できる。また、チョッピ
ング信号のデューティ比も実施にあたって適宜設定すれ
ばよい。

【０１２１】また、本発明は、前記実施形態のような電
子制御式機械時計に適用するものに限らず、置き時計、
クロック等の各種時計、携帯型時計、携帯型の血圧計、
携帯電話機、ページャ、万歩計（登録商標）、電卓、携
帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、携帯ラジオ、
オルゴール、メトロノーム、電気かみそり等にも適用す
ることができる。特に、本発明では、発電機の回転速度
を一定速度に効率的に制御でき、かつ発電電圧も一定以
上に維持することができるため、各種電子機器を安定し
てかつ長時間作動させることができる。

【０１２２】例えば、本発明をオルゴールに適用する場
合には、前記実施形態における輪列７の歯車で、回転円
板や回転ドラム（シリンダ）を回転させ、この回転ドラ
ムなどに植設されたピンで振動板を弾いて音を発生させ
るようにすればよい。この場合も、時計の針と同様に回
転ドラムなどを一定速度で回転させることができ、かつ
長時間作動させ続けることができるため、正確な演奏を
長時間行うことができる。

【０１２３】また、本発明をメトロノームに適用する場
合にも、輪列の歯車にメトロノーム音発信車を付け、そ
の車の回転により、メトロノーム音片を弾いて周期的な
メトロノーム音を発音させるようにすればよい。

【０１２４】さらに、本発明は、発電機２０のロータが
一定の回転速度に制御される場合だけでなく、何段階か
の設定回転速度に制御される場合にも適用することがで
きる。例えば、メトロノームは、各種のテンポに対応し
た音を発生させる必要があり、１分間に６０拍の場合も
あれば、７２拍や１２０拍の場合もある。これらの場合
には、回転制御される発電機２０の回転数がそれぞれ６
０拍、７２拍、１２０拍に対応する回転数に制御される
ように発電機２０の制御回転数を可変できるようにすれ
ばよい。この制御回転数を変化させるには、例えば、基
準信号発生装置の分周段を適宜切り換えて基準信号の周
期を可変することなどで可能になる。

【０１２５】また、発電機２０を駆動する機械的エネル
ギ源としては、ゼンマイ１ａに限らず、ゴム、スプリン
グ、重錘、圧縮空気などの流体等でもよく、本発明を適
用する対象などに応じて適宜設定すればよい。さらに、
これらの機械的エネルギ源に機械的エネルギを入力する
手段としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変
化、風力、波力、水力、温度差等でもよい。

【０１２６】また、ゼンマイ１ａなどの機械的エネルギ
源からの機械的エネルギを発電機２０に伝達する機械エ
ネルギー伝達装置としては、前記実施形態のような輪列
７（歯車）に限らず、摩擦車、ベルト（タイミングベル
ト等）及びプーリ、チェーン及びスプロケットホイー
ル、ラック及びピニオン、カムなどを利用したものでも
よく、本発明を適用する電子機器や電子制御式機械時計
の種類などに応じて適宜設定すればよい。

【０１２７】また、時刻表示装置としては、指針１４に
限らず、円板、円環状や円弧形状のものを用いてもよ
い。さらに、液晶パネル等を用いたデジタル表示式の時
刻表示装置を用いてもよい。

【０１２８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の電子機
器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法によれ
ば、チョッピング信号を用いたブレーキ制御を行ってい
る場合に、確実かつ十分なブレーキ量を与えることがで
き、調速制御の応答性を高め、安定した制御を行うこと
ができるという効果がある。

【０１２９】特に、本発明の電子制御式機械時計によれ
ば、安定した調速制御を行うことができるため、時刻指
示精度も高めることができ、高精度の時計にすることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における電子制御式機械
時計の要部の構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示
す回路図である。

【図３】第１実施形態の回転制御装置の回路構成を示す
図である。

【図４】第１実施形態のチョッピング信号発生部におけ
るタイミングチャートである。

【図５】第１実施形態のチョッピング信号発生部におけ
るタイミングチャートである。

【図６】第１実施形態のチョッピング信号発生部におけ
るタイミングチャートである。

【図７】第１実施形態における制御方法を示すフローチ
ャートである。

【図８】第２実施形態の回転制御装置の回路構成を示す
図である。

【図９】第２実施形態のチョッピング信号発生部におけ
るタイミングチャートである。

【図１０】第２実施形態のチョッピング信号発生部にお
けるタイミングチャートである。

【図１１】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を
示すグラフである。

【図１２】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示
すグラフである。

【図１３】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を
示すグラフである。

【図１４】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】 １ ゼンマイ ７ 増速輪列 １３ 指針 ２０ 発電機 ２１ 倍電圧整流回路 ２２ 電源回路（コンデンサ） ５０ 回転制御装置 ５１ 発振回路 ５１Ａ 水晶振動子 ５２ 分周回路 ５３ 回転検出回路 ５４ アップダウンカウンタ ５５ 制動制御回路 ６１ 波形整形回路 ６２ モノマルチバイブレータ ７０ 同期回路 ８０ チョッピング信号発生部 ８１ 第１チョッピング信号発生手段 ８２〜８４ ＡＮＤゲート ８５ 第２チョッピング信号発生手段 ８６ フリップフロップ ８７ ＡＮＤゲート ８８ ＡＮＤゲート ８９ ＮＯＲゲート ９１ 初期化回路 １００ 切替回路 １２０ ブレーキ回路 １２１，１２２ スイッチ １２３ コンデンサ １２４，１２５ ダイオード １２６〜１２９ 電界効果型トランジスタ １８０ チョッピング信号発生部 １８１ 分周回路 １８５ 第２チョッピング信号発生手段 １８６，１８７ ＯＲゲート

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械的エネルギ源と、前記機械的エネル
   ギ源によって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネ
   ルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆
   動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置
   とを備える電子機器において、 前記回転制御装置は、 時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基
   準信号発生装置と、 前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチ
   と、 このスイッチに印加されるデューティ比および周波数の
   少なくとも一方が異なる強ブレーキ制御用および弱ブレ
   ーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号
   を発生し、かつ前記強ブレーキ制御用のチョッピング信
   号を前記スイッチに印加する強ブレーキ開始タイミング
   および前記弱ブレーキ制御用のチョッピング信号を前記
   スイッチに印加する弱ブレーキ開始タイミングの少なく
   とも一方を前記発電機のロータの回転検出信号に同期さ
   せて前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信
   号発生部と、 を備えて構成されていることを特徴とする電子機器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子機器において、 前記チョッピング信号発生部は、前記スイッチに印加す
   るチョッピング信号を強ブレーキ制御用から弱ブレーキ
   制御用に切り換える弱ブレーキ開始タイミング、また
   は、前記スイッチに印加するチョッピング信号を弱ブレ
   ーキ制御用から強ブレーキ制御用に切り換える強ブレー
   キ開始タイミングを、前記強ブレーキ制御用のチョッピ
   ング信号、または、弱ブレーキ制御用のチョッピング信
   号に同期させていることを特徴とする電子機器。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の電子機
   器において、 前記チョッピング信号発生部は、前記強ブレーキ制御用
   のチョッピング信号の出力を基準信号の１周期以上に渡
   って継続可能に構成されていることを特徴とする電子機
   器。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の電子機
   器は、計時装置であることを特徴とする電子機器。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の電子機
   器は、オルゴールまたはメトロノームであることを特徴
   とする電子機器。
6. 【請求項６】 機械的エネルギ源と、前記機械的エネル
   ギ源によって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネ
   ルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆
   動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置
   と、時刻を表示する時刻表示装置とを備える電子制御式
   機械時計において、 前記回転制御装置は、 時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基
   準信号発生装置と、 前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチ
   と、 このスイッチに印加されるデューティ比および周波数の
   少なくとも一方が異なる強ブレーキ制御用および弱ブレ
   ーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号
   を発生し、かつ前記強ブレーキ制御用のチョッピング信
   号を前記スイッチに印加する強ブレーキ開始タイミング
   および前記弱ブレーキ制御用のチョッピング信号を前記
   スイッチに印加する弱ブレーキ開始タイミングの少なく
   とも一方を前記発電機のロータの回転検出信号に同期さ
   せて前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信
   号発生部と、 を備えて構成されていることを特徴とする電子制御式機
   械時計。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子制御式機械時計に
   おいて、 前記チョッピング信号発生部は、前記スイッチに印加す
   るチョッピング信号を強ブレーキ制御用から弱ブレーキ
   制御用に切り換える弱ブレーキ開始タイミング、また
   は、前記スイッチに印加するチョッピング信号を弱ブレ
   ーキ制御用から強ブレーキ制御用に切り換える強ブレー
   キ開始タイミングを、前記強ブレーキ制御用のチョッピ
   ング信号、または、弱ブレーキ制御用のチョッピング信
   号に同期させていることを特徴とする電子制御式機械時
   計。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の電子制
   御式機械時計において、 前記チョッピング信号発生部は、前記強ブレーキ制御用
   のチョッピング信号の出力を基準信号の１周期以上に渡
   って継続可能に構成されていることを特徴とする電子制
   御式機械時計。
9. 【請求項９】 機械的エネルギ源と、前記機械的エネル
   ギ源によって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネ
   ルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆
   動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置
   とを備える電子機器の制御方法において、 前記回転制御装置は、時間標準源からの信号に基づいて
   基準信号を発生する基準信号発生装置と、前記発電機の
   両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、このスイ
   ッチに印加されるデューティ比および周波数の少なくと
   も一方が異なる強ブレーキ制御用および弱ブレーキ制御
   用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生す
   るチョッピング信号発生部を備えているとともに、前記
   発電機のロータの回転検出信号が入力された際に、前記
   強ブレーキ制御用のチョッピング信号を前記スイッチに
   印加することを特徴とする電子機器の制御方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の電子機器の制御方法
    において、 前記回転制御装置は、前記基準信号が入力された際に、
    前記スイッチに印加するチョッピング信号を、前記強ブ
    レーキ制御用のチョッピング信号に同期して弱ブレーキ
    制御用のチョッピング信号に切り換えることを特徴とす
    る電子機器の制御方法。
11. 【請求項１１】 機械的エネルギ源と、前記機械的エネ
    ルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エ
    ネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより
    駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装
    置と、時刻を表示する時刻表示装置とを備える電子制御
    式機械時計の制御方法において、 前記回転制御装置は、時間標準源からの信号に基づいて
    基準信号を発生する基準信号発生装置と、前記発電機の
    両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、このスイ
    ッチに印加されるデューティ比および周波数の少なくと
    も一方が異なる強ブレーキ制御用および弱ブレーキ制御
    用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生す
    るチョッピング信号発生部を備えているとともに、前記
    発電機のロータの回転検出信号が入力された際に、前記
    強ブレーキ制御用のチョッピング信号を前記スイッチに
    印加することを特徴とする電子制御式機械時計の制御方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の電子制御式機械時
    計の制御方法において、 前記回転制御装置は、前記基準信号が入力された際に、
    前記スイッチに印加するチョッピング信号を、前記強ブ
    レーキ制御用のチョッピング信号に同期して弱ブレーキ
    制御用のチョッピング信号に切り換えることを特徴とす
    る電子制御式機械時計の制御方法。