JP2004004135A - 電子制御式機械時計 - Google Patents

Abstract

【課題】　発電機の回転が低速の際に発電機を確実に停止でき、外乱等による発電機の停止を防止できて持続時間を長くできる電子機器を提供すること。
【解決手段】　電子機器である電子制御式機械時計は、ゼンマイ１で駆動されて発電する発電機２と、その電気的エネルギで駆動されて発電機２の回転周期を制御する回転制御装置５０とを備える。回転制御装置５０は、基準信号ｆｓおよび発電機２の回転周期に対応した回転検出信号ＦＧ１を比較して発電機２のブレーキ制御を行うブレーキ制御装置５５と、発電機２に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下の場合に、発電機２にブレーキを掛けて停止させる発電機停止装置５６とを備える。設定時間当たりのブレーキ量で発電機２を停止しているので、一時的な外乱で発電機を停止させることがなく、かつ回転周期が遅くなった場合には確実に発電機２を停止できる。
【選択図】図１

Description

　本発明は、電子機器、電子制御式機械時計、それらの制御方法、電子機器の制御プログラムおよび記録媒体に関し、詳しくは、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、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有する電子機器、電子制御式機械時計、それらの制御方法、電子機器の制御プログラムおよび記録媒体に関する。

　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、特許文献１に記載されたものが知られている。

　このような電子制御式機械時計では、ゼンマイによって発電機に加えられるトルク（機械的エネルギ）は、指針を基準スピードよりも速く回転させるように設定されており、その回転スピードを回転制御手段によってブレーキを掛けることで調速している。具体的には、水晶振動子等の時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号と、発電機の回転周期に対応した回転検出信号とを比較して発電機のブレーキ量（例えばブレーキを掛ける時間）を設定して発電機を調速していた。

特公平７−１１９８１２号公報

　しかしながら、ゼンマイがほどけてゼンマイのバネ力が低下し、発電機の回転トルクが十分に得られなくなったときには、発電機の回転数が低下し、運針も低速になって、時刻が長時間にわたって遅れ続けてしまう。
　この際、低速ではあるが運針は続けられるため、使用者が時刻を確認するために一瞬見ただけでは、正しく時刻表示されていないにもかかわらず、使用者は正常動作していると誤認してしまうという問題があった。

　このような問題を無くすために、本願出願人は、既に特開２０００−２８７５７号公報に開示されているように、基準信号が入力される間隔（基準周期）に対して回転検出信号が入力される間隔が非常に大きくなり、基準信号と回転検出信号とが入力されるアップダウンカウンタの値が標準的な値から大きくずれた場合に、発電機の回転数が低下したと判断し、発電機を停止させることで、使用者に時刻遅れを確実に知らせることができるようにした発明を考え出した。

　例えば、４ビットのアップダウンカウンタを設け、基準信号が入力されるとカウンタ値がダウンし、回転検出信号が入力されるとアップするように構成し、カウンタ値が「８」以上であればブレーキを掛け、「７」以下であればブレーキを解除するようにされている際に、カウンタ値が「２」以下と回転検出信号が入力される前に多くの基準信号が入力された状態、つまり回転数が大幅に低下した状態になれば、発電機にブレーキを掛けて停止させていた。

　しかしながら、電子制御式機械時計の種類によっては、このように回転数が大幅に低下した状態では、発電機による発電電力も低下していることがあり、そのためにＩＣなどで構成された回転制御手段を駆動可能な電圧が維持できず、回転制御手段が停止してしまうことがあった。回転制御手段が停止すると、ブレーキ制御が行われないため、カウンタ値が「２」以下になったにも関わらず、発電機にブレーキを掛けることができず、発電機つまりは運針を確実に停止できないおそれがあった。

　一方、発電機を停止させるカウンタ値をより大きな値、例えば「４」程度にすれば、回転制御手段が停止してブレーキ制御を行えないという問題はなくなるが、外乱等で一時的にカウンタ値が低下した場合も、発電機を停止してしまうため、結果として持続時間が短くなってしまうという問題があった。

　このような所定の回転速度を維持できない場合に、発電機を積極的に停止させるという技術は、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、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行う場合にも要求されることがあり、これらの場合にも前述のような課題が発生するおそれがあった。

　本発明の目的は、発電機の回転が低速になった際に、発電機を確実に停止させることができるとともに、外乱等の一時的な影響で発電機を停止させることがなく、その分の持続時間を長くすることができる電子機器、電子制御式機械時計、それらの制御方法、電子機器の制御プログラムおよび記録媒体を提供することにある。

　請求項１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発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うブレーキ制御手段と、前記ブレーキ制御手段によって発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させる発電機停止手段と、を備えることを特徴とするものである。

　このような本発明において、ゼンマイ等の機械的エネルギ源から供給される機械的エネルギが高い状態では、発電機の回転周期を一定速度に維持するには、設定時間当たりに発電機に加えられるブレーキ量を大きくする必要がある。
　一方で、ゼンマイがほどける等で機械的エネルギが低い状態では、設定時間当たりに発電機に加えられるブレーキ量を小さくする必要がある。
　従って、設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下になった場合には、一時的な外乱ではなく、機械的エネルギ源自体のエネルギが低下していることが明確になるから、その時点で発電機にブレーキをかけることで、外乱によって誤認して発電機を停止させてしまい、その分、持続時間が著しく短くなってしまうことを防止できる。

　さらに、回転制御装置のブレーキ制御手段によるブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下になった状態を検出しているため、つまりブレーキ制御手段で正常にブレーキ制御が行われている状態で判断しているため、従来のように回転制御装置が停止してしまって発電機にブレーキを掛ける制御が行えないということがなく、発電機を確実に停止させることができる。

　ここで、前記発電機停止手段は、前記ブレーキ制御手段が発電機に対してブレーキをかけないブレーキオフ制御を行ったブレーキオフ回数を計測してそのブレーキ量を検出するブレーキ量検出手段を備え、このブレーキ量検出手段で検出された設定時間当たりのブレーキオフ回数が、ブレーキオフ回数設定値以上になると、設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下と判断し、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させるように構成されていることが好ましい。

　このような本発明では、例えば８Hzの基準信号と回転検出信号との位相差等で発電機のブレーキ制御が行われるため、設定時間、例えば１分間であれば、少なくとも８×６０＝４８０回、ブレーキ制御が行われる。従って、この内、ブレーキオフ制御であった回数を計測し、その回数がブレーキオフ回数設定値（例えば６４回）以上であれば、ブレーキオフの割合が多く、ブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であると判断され、発電機が停止される。
　この際、発電機停止手段は、ブレーキオフ回数を計測すればよいため、その制御が簡単になる。また、ブレーキオフ回数設定値を適宜設定するだけで、様々な電子機器の特性に応じて発電機の停止タイミングを設定できるため、各電子機器に適した制御を容易に設定できる。

　ここで、前記ブレーキ制御手段は、前記回転検出信号および基準信号の一方がアップカウント信号として入力され、他方がダウンカウント信号として入力されるアップダウンカウンタを備え、かつ前記発電機の回転周期が早くなってアップダウンカウンタの値が第１カウンタ設定値よりも大きくなると発電機にブレーキを掛け、第１カウンタ設定値以下になると発電機にブレーキを掛けない制御を行うように構成され、前記ブレーキ量検出手段は、アップダウンカウンタの値が第１カウンタ設定値よりも小さな第２カウンタ設定値以下である回数をブレーキオフ回数として計測することが好ましい。

　例えば、アップダウンカウンタが４ビットであり、第１カウンタ設定値が「７」とされ、カウンタ値が「８」以上でブレーキオン制御が行われ、「７」以下でブレーキオフ制御が行われる時に、第２カウンタ設定値を「６」とし、この「６」以下の回数をブレーキオフ回数として計測すればよい。
　このような構成によれば、ブレーキオフ状態をアップダウンカウンタ値で判断できるので、ブレーキオフ回数の計測がより一層簡単に行える。

　また、前記発電機停止手段は、前記ブレーキ制御手段が発電機に対してブレーキをかけるブレーキオン制御が行われる時間を計測し、その時間がブレーキオン設定時間よりも短い場合の短ブレーキ回数を計測してそのブレーキ量を検出するブレーキ量検出手段を備え、このブレーキ量検出手段で検出された設定時間当たりの短ブレーキ回数が、短ブレーキ回数設定値以上になると、設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下と判断し、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させるように構成されているものでもよい。

　このような本発明では、例えば８Hzの基準信号と回転検出信号との位相差等で発電機のブレーキ制御が行われるため、設定時間、例えば１分間であれば、少なくとも８×６０＝４８０回、ブレーキ制御が行われる。そして、各ブレーキ制御は、基準信号と回転検出信号との位相差で行われるため、ブレーキオン制御の時間も位相差に応じて自動的に調整される。
　この際、ブレーキオン制御の時間が設定時間以下の短い場合をカウントし、その回数が短ブレーキ回数設定値（例えば６４回）以上であれば、短いブレーキオン制御の割合が多く、ブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であると判断され、発電機が停止される。
　この際、発電機停止手段は、短ブレーキを制御するブレーキオン時間の設定と、その短ブレーキ回数の設定値との２つのパラメータを設定できるため、様々な電子機器の特性に応じて発電機の停止タイミングを設定でき、各電子機器により適した制御を容易に設定できる。

　ここで、前記ブレーキ制御手段は、発電機に対して少なくとも強いブレーキおよび弱いブレーキの２種類のブレーキを加えることができるようにされ、かつブレーキオフ制御を行う際には弱いブレーキを発電機に加え、ブレーキオン制御を行う際には強いブレーキを発電機に加えるように構成されているとともに、前記発電機停止手段は、前記ブレーキ制御手段によって発電機に強いブレーキを加えることで発電機を停止させるように構成されていてもよい。

　すなわち、ブレーキ制御としては、ブレーキのオンと、オフ（ブレーキ量ゼロ）とでコントロールするものでもよいが、大小２種類のブレーキで制御してもよい。
　この際、特に、発電機のコイル両端を断続可能なスイッチにデューティ比が異なる２種類以上のチョッピング信号を印加するようにすれば、発電機に強いブレーキを印加する強いブレーキ制御時には、デューティ比が大きい（スイッチをオンしている期間が長い）チョッピング信号を印加することで発電機の制動トルクを増加できるとともに、チョッピングによって発電電力の低下を抑えることができる。一方、発電機に弱いブレーキを印加する弱いブレーキ制御時には、前記チョッピング信号よりもデューティ比の小さい（スイッチをオンしている期間が短い）チョッピング信号をスイッチに印加することで発電機の制動トルクを非常に小さくでき、十分な発電電力を得ることができる。

　ここで、前記回転制御装置は、前記発電機停止用のブレーキを解除するブレーキ解除手段を備えるとともに、発電機停止用のブレーキ制御を行った場合には、ブレーキ解除手段で解除されるまでブレーキ制御を続行するように構成されていることが好ましい。
　このようなブレーキ解除手段を備え、かつ解除されるまで運転停止用のブレーキ制御を続行するように設定すれば、一旦、発電機停止用のブレーキ制御を行った場合には、例えば機械的エネルギ源としてのゼンマイを巻き上げる等して正常な回転駆動が可能な状態になるまで、確実に発電機の停止状態を維持することができる。

　このブレーキ解除手段としては、竜頭や専用のボタン等の外部操作部材を使用者が操作することにより前記発電機停止用のブレーキを解除するように構成されているものが好ましい。
　このような外部操作部材によりブレーキを解除するようにすれば、使用者が発電機の回転異常を認識して外部操作部材を操作した場合にブレーキを解除することになるため、使用者が異常を認識するまで発電機停止用のブレーキ制御を続行でき、確実に異常を認識させることができる。

　また、前記ブレーキ解除手段は、前記発電機停止用のブレーキが掛けられてから設定時間経過後に前記ブレーキを解除するように構成することもできる。
　発電機の回転速度が低下している際にブレーキを設定時間（例えば４秒程度）掛ければ、ブレーキを自動的に解除しても回転速度が上昇することは殆どない。このため、使用者に異常を確実に知らせることができるとともに、自動的にブレーキを解除でき、異常に気がついた使用者がゼンマイなどを巻いて発電機を再起動する際に、ブレーキが解除されていることで、再起動をスムーズにかつ迅速に行うことができ、起動性を向上できる。なお、ブレーキを掛ける設定時間は、機械的負荷やゼンマイ等の機械的エネルギ源のトルクなどを考慮して適宜設定すればよく、例えば２〜６秒程度に設定すればよい。

　本発明の電子制御式機械時計は、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、前記発電機の回転に連動して作動される時刻表示装置とを備える電子制御式機械時計であって、前記回転制御装置は、時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うブレーキ制御手段と、前記ブレーキ制御手段によって発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させて時刻表示装置も停止させる発電機停止手段と、を備えることを特徴とするものである。

　電子制御式機械時計に、本発明を用いれば、発電機が低速になった場合には積極的に発電機を停止させてその回転を防止できるため、発電機が駆動しながら所定の発電力が得られないということを防止できる。さらに、発電機に指針等の駆動部分を連動させ、発電機の回転制御でその駆動部分の駆動制御を行っている場合には、発電機が動作している間は、その駆動制御を正確に行えて誤差を無くすことができ、かつ発電機の回転数が低下した際には、発電機を確実に停止させることができ、使用者に時刻遅れを確実に知らせることができる。

　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ってもよい。これらによれば、外乱等が生じた際に発電機が停止してしまうことがなく、動作時には正確に回転制御され、かつ機械的エネルギ源のトルクが低下して正確な回転が維持できない時にはその動作を確実に停止させることができ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。

　ここで、電子機器が電子制御式機械時計の場合には、前記外部操作部材は竜頭であることが好ましい。具体的には、前記回転制御装置は、前記発電機停止用のブレーキを解除するブレーキ解除手段を備え、このブレーキ解除手段は、使用者が竜頭を操作することにより前記ブレーキを解除するように構成されていることが好ましい。
　電子制御式機械時計の場合には、発電機に連動して運針が行われ、運針異常を認識した使用者は、通常竜頭を回してゼンマイを巻き上げる。このため、この竜頭を操作した際に発電機（運針）停止用のブレーキ制御も解除されるようにしておけば、使用者は別途専用のボタン等を押してブレーキ解除動作を行う必要が無くなって操作性を向上できる。

　本発明の電子機器の制御方法は、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であって、時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うとともに、発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させることを特徴とするものである。

　本発明においても、発電機のブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下となった場合、つまり回転周期が非常に遅くなったときには、発電機にブレーキを掛けて発電機を確実に停止できる。このため、発電機が低速になりすぎて、所定の発電電力が得られなかったりすることを確実に防止できる。

　本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、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、前記発電機の回転に連動して作動され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であって、時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うとともに、発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させて時刻表示装置も停止させることを特徴とするものである。

　本発明においても、発電機のブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下となった場合、つまり回転周期が非常に遅くなったときには、発電機にブレーキを掛けて発電機を確実に停止できる。
　これにより、発電機の回転が非常に低速になり、発電機に連動する指針等の時刻表示装置の誤差が生じた際には、発電機つまり時刻表示装置が停止されるため、使用者が時刻確認のために指針等を視認した際に、運針の異常を認識させることができ、使用者に時刻遅れを知らせることができる。従って、時刻遅れのまま使用者が時計を使用することを防止することができ、使用者にゼンマイを巻き上げる操作を促して電子制御式機械時計を正常動作に戻すこともできる。

　本発明の電子機器の制御プログラムは、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プログラムであって、前記回転制御装置を、時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うブレーキ制御手段と、前記ブレーキ制御手段によって発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させる発電機停止手段として機能させることを特徴とするものである。

　また、本発明の記録媒体は、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プログラムを記録した記録媒体であって、前記回転制御装置を、時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うブレーキ制御手段と、前記ブレーキ制御手段によって発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させる発電機停止手段として機能させるためのプログラムを記録したことを特徴とするものである。

　このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される本発明の制御プログラムを電子機器に組み込めば、発電機の回転が遅くなり、ブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下になってときには、発電機にブレーキを加えて停止させることができるので、発電機の動作状態では常に正確な回転制御を行うことができる。
　さらに、このプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体や、インターネット等の通信手段を介して電子機器にインストールして組み込むことができるので、その第１ブレーキ設定値を各電子機器の特性などに応じて最適にかつ簡単に設定することができ、より正確な回転制御を行うことができる。

　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、それらの制御方法、電子機器の制御プログラムおよび記録媒体によれば、発電機の回転が低速になった際に、発電機を確実に停止させることができるとともに、外乱等の一時的な影響で発電機を停止させることがなく、その分の持続時間を長くすることができる。

　図１には、本発明の一実施形態の電子制御式機械時計を示すブロック図が示されている。
　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１と、ゼンマイ１のトルクを発電機２に伝達するエネルギ伝達装置としての増速輪列３と、増速輪列３に連結されて時刻表示を行う指針４とを備えている。

　発電機２は、増速輪列３を介してゼンマイ１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２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５を通して昇圧、整流され、コンデンサ等で構成された電源回路６に充電供給される。

　なお、本実施形態では、図２にも示すように、整流回路５を含むブレーキ回路２０を発電機２に設けている。このブレーキ回路２０は、発電機２で発電された交流信号（交流電流）が入力される第１の交流入力端子ＭＧ１に接続された第１のスイッチ２１と、前記交流信号が入力される第２の交流入力端子ＭＧ２に接続された第２のスイッチ２２とを有し、これらのスイッチ２１，２２を同時にオンすることにより、第１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２を短絡させて閉ループ状態にし、ショートブレーキを掛けるようになっている。

　第１のスイッチ２１は、第２の交流入力端子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）２６と、後述するチョッパ信号発生部８０からのチョッパ信号（チョッパパルス）ＣＨ５がゲートに入力される第２の電界効果型トランジスタ２７とが並列に接続されて構成されている。

　また、第２のスイッチ２２は、第１の交流入力端子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）２８と、チョッパ信号発生部８０からのチョッパ信号ＣＨ５がゲートに入力される第４の電界効果型トランジスタ２９とが並列に接続されて構成されている。

　そして、発電機２に接続された昇圧用のコンデンサ２３、ダイオード２４，２５、スイッチ２１，２２を備えて倍電圧整流回路５が構成されている。なお、ダイオード２４，２５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２の起電圧が小さいため、ダイオード２４，２５としては降下電圧Ｖｆや逆リーク電流が小さいショットキーバリアダイオードやシリコンダイオードを用いることが好ましい。そして、この整流回路５で整流された直流信号は、電源回路（コンデンサ）６に充電される。

　前記ブレーキ回路２０は、電源回路６から供給される電力によって駆動される回転制御装置５０により制御されている。この回転制御装置５０は、図１に示すように、発振回路５１、検出回路５２、制御回路５３を備えて構成されている。

　発振回路５１は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５４によってある一定周期まで分周される。分周回路５４の１２段目の出力Ｑ１２は、８Ｈｚの基準信号ｆｓとして出力されている。

　検出回路５２は、発電機２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、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。

　制御回路５３は、図１に示すように、ブレーキ制御手段であるブレーキ制御装置５５と、発電機停止手段である発電機停止装置５６と、ブレーキ解除手段であるブレーキ解除装置５７とを備えている。
　ブレーキ制御装置５５は、図２に示すように、アップダウンカウンタ６０と、同期回路７０と、チョッパ信号発生部８０とを備えている。

　アップダウンカウンタ６０のアップカウント入力およびダウンカウント入力には、検出回路５２の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５４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。

　同期回路７０は、４つのフリップフロップ７１やＡＮＤゲート７２，ＮＡＮＤゲート７３からなり、分周回路５４の５段目の出力Ｑ５（１０２４Ｈｚ）や６段目の出力Ｑ６（５１２Ｈｚ）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。

　アップダウンカウンタ６０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６０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。

　なお、このアップダウンカウンタ６０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〜Ｃ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６０の初期値（プリセット値）がカウンタ値７に設定されている。

　また、アップダウンカウンタ６０のＬＯＡＤ入力端子には、電源回路６に接続されて電源回路６の電圧に応じてシステムリセット信号ＳＲを出力する初期化回路９０が接続されている。なお、本実施形態では、初期化回路９０は、電源回路６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。

　アップダウンカウンタ６０は、ＬＯＡＤ入力がＬレベルになるまで、つまりシステムリセット信号ＳＲが出力されるまでは、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６０のカウンタ値は「７」に維持される。

　また、アップダウンカウンタ６０は、４ビットの出力ＱＡ〜ＱＤを有しているため、４ビット目の出力ＱＤは、カウンタ値が第１カウンタ設定値である「７」以下であればＬレベル信号を出力し、「８」以上であればＨレベル信号を出力することになる。この出力ＱＤは、チョッパ信号発生部８０に接続されている。

　なお、出力ＱＡ〜ＱＤが入力されたＮＡＮＤゲート７４およびＯＲゲート７５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７３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７４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７３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６０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７５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。

　チョッパ信号発生部８０は、分周回路５４の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用して第１のチョッパ信号ＣＨ１を出力するＡＮＤゲート８２と、第２のチョッパ信号ＣＨ２を出力するＯＲゲート８３と、前記アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤが入力されるＯＲゲート８６と、ＯＲゲート８６の出力およびチョッパ信号ＣＨ２が入力されるＡＮＤゲート８４と、ＡＮＤゲート８４の出力ＣＨ４および前記出力ＣＨ１が入力されるＮＯＲゲート８５とを備えている。

　このチョッパ信号発生部８０のＮＯＲゲート８５からの出力ＣＨ５は、Ｐｃｈトランジスタ２７，２９のゲートに入力されている。従って、チョッパ出力ＣＨ５がＬレベルとなっている間は、トランジスタ２７，２９はオン状態に維持され、発電機２がショートされてブレーキが掛かる。

　一方、出力ＣＨ５がＨレベルとなっている間は、トランジスタ２７，２９はオフ状態に維持され、発電機２にはブレーキが加わらない。従って、出力ＣＨ５からのチョッパ信号によって発電機２をチョッパリング制御することができる。

　ここで、前記各チョッパ信号ＣＨ１，ＣＨ２のデューティ比は、そのチョッパ信号の１周期の間で発電機２にブレーキを掛けている時間の比率であり、本実施形態では各チョッパ信号ＣＨ１，ＣＨ２において１周期の間でＨレベルとなっている時間の比率である。

　発電機停止装置５６は、図３に示すように、ブレーキ量検出手段であるブレーキ量検出回路２００と、ブレーキ量検出回路２００で検出されたブレーキ量によって発電機２を停止させる信号ＣＨ３を出力する発電機停止信号出力回路２３０とを備えて構成されている。

　ブレーキ量検出回路２００は、基準周期毎に、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が第２カウンタ設定値である「６」以下であればＨレベル信号を出力し、「７」以上であればＬレベル信号を出力するカウンタ値検出回路２１０と、このカウンタ値検出回路２１０のＨレベル信号をカウントしてブレーキ量（ブレーキオフ回数）を積算するブレーキ量積算手段である分周回路２２０とを備えて構成されている。

　具体的には、カウンタ値検出回路２１０は、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＡ〜ＱＣが入力されるＡＮＤゲート２１１と、ＡＮＤゲート２１１の出力およびアップダウンカウンタ６０の出力ＱＤが入力されるＮＯＲゲート２１２と、このＮＯＲゲート２１２の出力ＳＰ１および分周回路５４の出力Ｑ１２が入力されるＡＮＤゲート２１３とを備えている。
　従って、ＮＯＲゲート２１２の出力ＳＰ１は、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が「０〜６」つまり第２カウンタ設定値「６」以下でＨレベル信号となる。

　一方、発電機停止信号出力回路２３０は、分周回路２２０で設定時間内にカウントされたＨレベル信号の数（ブレーキオフ回数）が所定値（ブレーキオフ回数設定値）以上となって出力Ｆ６がＨレベル信号になると、発電機停止信号ＣＨ３をＨレベル信号にするフリップフロップで構成されている。

　このような発電機停止装置５６では、ＡＮＤゲート２１３からは、ＳＰ１がＨレベルの時に、出力Ｑ１２に同期した信号、つまり基準信号と同じ８Hzの信号が分周回路２２０のクロック入力に出力される。
　一方、分周回路２２０のクリア入力には、分周回路５４の信号等に基づいて１分間隔で入力される１分信号が入力される。
　従って、分周回路２２０では、１分信号でクリアされるまで、つまり１分間にＡＮＤゲート２１３からＨレベル信号が所定数入力されると、Ｈレベル信号をフリップフロップ２３０のクロック入力に出力するように構成されている。
　具体的には、本実施形態では、分周回路２２０の出力Ｆ６がＨレベル信号になる状態、つまり１分間にクロック入力に対してＨレベル信号が６４回（ブレーキオフ回数設定値）以上入力されると、フリップフロップ２３０にＨレベル信号を出力するようにされている。

　また、発電機停止信号出力回路であるフリップフロップ２３０は、竜頭が２段目つまり時刻修正状態になるとＨレベルとなる信号ＲＭ２がクリア入力とされかつ常時Ｈレベル信号がデータ入力に加わっており、分周回路２２０の出力Ｆ６がクロック入力とされている。
　従って、フリップフロップ２３０の出力Ｑは、出力Ｆ６がＨレベルとなると、竜頭が２段目に引き出されるまで、Ｈレベル信号を出力し、それが発電機停止信号ＣＨ３となる。
　換言すれば、１分間に６４回以上、アップダウンカウンタ６０の値が第２カウンタ設定値「６」以下のブレーキオフ制御が行われていると、発電機停止信号ＣＨ３がＨレベル信号となる。

　この発電機停止信号ＣＨ３は、出力ＱＤとともにＯＲゲート８６に入力される。このため、発電機停止信号ＣＨ３がＬレベル信号の状態では、ＯＲゲート８６の出力は出力ＱＤがそのまま出力され、出力ＱＤがＨレベル信号つまりアップダウンカウンタ６０が「８」以上であれば、強いブレーキ制御が行われ、第１カウンタ設定値「７」以下であれば弱いブレーキ制御が行われる。
　一方、発電機停止信号ＣＨ３がＨレベル信号の場合には、出力ＱＤに関係なく、常時強いブレーキ制御が行われる。

　なお、本発明において、強いブレーキおよび弱いブレーキとは、相対的なものであり、強いブレーキは弱いブレーキに比べてブレーキ力が強いことを意味する。各ブレーキにおける具体的なブレーキ力つまりはチョッパブレーキ信号のデューティ比や周波数は実施にあたって適宜設定すればよい。

　また、本実施形態においては、信号ＲＭ２がＨレベル信号になることで、フリップフロップ２３０がクリアされて発電機停止信号ＣＨ３が「Ｌ」つまり解除されるので、竜頭および発電機停止装置５６のフリップフロップ２３０によってブレーキ解除装置５７が構成されている。

　次に、本実施形態における動作を図４〜６のタイミングチャートおよび図７のフローチャートを参照して説明する。
　発電機２が作動し始めて、初期化回路９０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６０のＬＯＡＤ入力に入力されると、図４に示すように、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とがアップダウンカウンタ６０でカウントされる（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。これらの各信号は、同期回路７０によって同時にカウンタ６０に入力されないように設定されている。

　このため、初期カウント値が「７」に設定されている状態から、アップカウント信号が入力されるとカウンタ値は「８」となり、出力ＱＤからＨレベル信号がＯＲゲート８６に出力される。
　一方、ダウンカウント信号が入力されてカウンタ値が「７」に戻れば、出力ＱＤからはＬレベル信号が出力される。

　一方、チョッパ信号発生部８０では、図５に示すように、分周回路５４の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用し、各チョッパ信号ＣＨ１、ＣＨ２を出力する。

　また、発電機停止装置５６の分周回路２２０では、１分信号が入力されると（Ｓ２）、分周回路２２０がリセットされる（Ｓ３）。アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が第２カウンタ設定値「６」以下のブレーキオフ制御信号の入力回数を変数ＢＫで表せば、分周回路２２０がリセットされるとは、「ＢＫ＝０」に初期化することになる（Ｓ３）。

　そして、分周回路２２０では、ブレーキ量が設定値以上になると、つまりブレーキオフ回数ＢＫがブレーキオフ回数設定値（６４）以上になると（Ｓ４）、発電機２を停止させる強ブレーキ制御が行われる（Ｓ５）。

　一方、ブレーキ量が設定値未満（ＢＫ＜６４）の場合には（Ｓ４）、発電機停止信号ＣＨ３はＬレベル信号のままである。このとき、アップダウンカウンタ６０が「８」以上つまり出力ＱＤがＨレベル信号であれば（Ｓ６）、ＡＮＤゲート８４からはチョッパ信号ＣＨ２がそのまま出力され、出力ＣＨ４はチョッパ信号ＣＨ２と同一になる。このため、ＮＯＲゲート８５からの出力ＣＨ５は、出力ＣＨ２を反転したチョッパ信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ期間）が１／１６と短く、Ｌレベル期間（ブレーキオン期間）が１５／１６と短い、つまり強ブレーキ制御を行うデューティ比の大きな（１５／１６）チョッパ信号となる。従って、チョッパ信号ＣＨ５は、発電機２に対してショートブレーキを掛けるＬレベル信号のトータル時間が長くなり、発電機２に対しては強いブレーキ制御が行われる（Ｓ７）。この際、一定周期でＨレベル信号となってショートブレーキがオフされるためにチョッパリング制御が行われ、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。

　一方、ブレーキ量が設定値未満の場合で（Ｓ４）、アップダウンカウンタ６０が第１カウンタ設定値「７」以下の場合（Ｓ６）には、出力ＱＤがＬレベル信号であるから、出力ＣＨ４もＬレベル信号となる。このため、図５にも示すように、ＮＯＲゲート８５からの出力ＣＨ５は、出力ＣＨ１が反転したチョッパ信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ期間）が１５／１６と長く、Ｌレベル期間（ブレーキオン期間）が１／１６と短い、つまり弱ブレーキ制御を行うデューティ比（スイッチ２１，２２をオンしている比率）の小さな（１／１６）チョッパ信号となる。従って、発電機２に対しては、発電電力を優先した弱いブレーキ制御が行われる（Ｓ９）。

　この際、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が第２カウンタ設定値「６」以下の場合には（Ｓ８）、分周回路２２０のクロック入力にＨレベル信号が入力されてカウントされる。すなわち、変数ＢＫが１加算される処理も行われる（Ｓ１０）。

　このようなカウンタ値の計数に基づく処理を繰り返し、１分信号が入力される迄に、Ｈレベル信号が６４個入力されて分周回路２２０の出力Ｆ６がＨレベルとなれば、つまり変数ＢＫが６４以上になると、発電機２を停止させる強ブレーキ制御が行われる（Ｓ５）。つまり、出力Ｑ１２は８Hzであるから、１分間に４８０個の信号が発せられ、その内、６４個以上がＨレベル信号の場合（カウンタ値「６」以下が約１３％以上）になると、強ブレーキ制御が行われる。

　具体的には、出力Ｆ６がＨレベルになると、フリップフロップ２３０の出力ＣＨ３がＨレベル信号になり、出力ＱＤの信号に関係なく、強ブレーキ制御が続行され、これにより発電機２が停止する（Ｓ５）。

　この発電機２を停止させる強ブレーキ制御は、信号ＲＭ２がＨレベルつまり竜頭を２段目に引き出さない限り続行される（Ｓ１１）。そして、ＲＭ２がＨレベルになれば、ブレーキは解除される（Ｓ１２）。

　以上の動作をまとめると、発電機停止信号ＣＨ３がＬレベル信号の状態の時は、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤから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パ信号による強いブレーキ制御が行われ、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パ信号による弱いブレーキ制御が行われる。つまり、ブレーキ制御装置であるアップダウンカウンタ６０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。

　そして、このようなブレーキ制御を繰り返しているときは、発電機２が設定された回転スピード近くになり、図４に示すように、アップカウンタ信号と、ダウンカウンタ信号とが交互に入力されて、カウンタ値が「８」と「７」とを繰り返すロック状態に移行する。この際も、カウンタ値および回転周期に応じて強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御とが繰り返される。

　一方、ゼンマイのトルクが低下すると、図８に示すように、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が「６」以下の状態が増える。この割合が、１分間に所定割合（６４／４８０以上）になると、出力ＱＤに関係なく強ブレーキ制御となる。そして、この強ブレーキ制御は、竜頭が２段目に引き出されるまで続行されるため、発電機２は確実に停止される。

　このため、運針は確実に停止し、使用者が時刻確認をするために指針４を見た際に、運針の異常を認識させることができる。そして、使用者が竜頭を操作して２段目に引き出せば、発電機２のブレーキも解除される。

　このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
　(1) 回転制御装置５０として、通常の調速用のブレーキ制御を行うためのブレーキ制御装置５５のほかに、発電機停止装置５６を設けたので、ゼンマイ１のトルクが低下するなどして発電機２の回転周期が基準周期に比べて遅くなり、運針も遅くなって指針４の時刻表示に狂いが生じた際に、発電機２にブレーキを掛け続けて停止させることができる。このため、時計が正常に運針していない場合に、運針を停止でき、時計の使用者が時刻を確認する際に運針異常を容易にかつ確実に認識することができ、正しく調速された状態の電子制御式機械時計の利用を促すことができる。

　(2) 発電機停止装置５６において発電機２を停止させる発電機停止信号ＣＨ３を生成する際に、設定時間（本実施形態では１分）におけるアップダウンカウンタ６０のカウンタ値が第２カウンタ設定値「６」以下の割合によって判断しているので、一時的な外乱でアップダウンカウンタ６０のカウンタ値が低下したような場合に間違って発電機２を停止させてしまうことが無い。従って、ゼンマイ１が解けてトルクが低下した状態の場合のみに確実に発電機２を停止させることができる。
　このため、外乱時にブレーキを掛けてしまって発電機２が停止してしまい、持続時間が短くなることを防止でき、電子制御式機械時計の持続時間を設計通りに確保することができる。
　また、発電機２が一旦停止し、再度駆動することもないため、指針４の指示誤差も無くすことができる。

　(3) 発電機停止装置５６によるブレーキは、使用者が竜頭を２段目に引き出すまで解除されないように設定したので、運針停止を認識させる状態を維持することができる。
　また、このブレーキ状態は竜頭を２段目に引き出すことで解除できるため、指針４の時刻合わせ操作やゼンマイ１の巻上げ操作等を行う場合に、ブレーキを解除しておくことができ、各操作をスムーズに行うことができる。
　さらに、使用者が運針異常を認識して竜頭を引き出した場合に始めてブレーキを解除することになるため、使用者に運針異常を確実に認識させることができる。

　(4) さらに、竜頭を用いてブレーキを解除しているので、別途専用のボタン等を設ける場合に比べて、ブレーキ解除操作を容易に行うことができる。すなわち、運針異常を認識した使用者は、通常竜頭を回してゼンマイ１を巻き上げるため、この竜頭を操作した際に発電機停止用のブレーキも解除されるようにしておけば、使用者は別途専用のボタン等を押してブレーキ解除動作を行う必要が無くなって操作性を向上することができる。
　また、指針４に連動する発電機２にブレーキが掛けられた状態のままで、竜頭を引き出して指針４の時刻合わせ操作を行った後に竜頭を押し込んでも、指針４が動き出さないために針合わせ操作が無効になってしまうが、竜頭を引き出した際に合わせてブレーキも解除しているので、指針４の時刻合わせ操作を行った後に竜頭を押し込めば指針４も確実に動き出し、時刻合わせ操作を有効にでき、操作性を良好にできる。

　(5) ブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下にならない状態では、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤによってブレーキ制御を行うことができる。これにより、基準周期に関係なく発電機２の回転周期に応じた最適なブレーキ制御を行うことができるため、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う場合に比べて、確実かつ十分なブレーキ量を与えることができ、調速制御の応答性も高めることができる。このため、発電機２のロータの回転周期のばらつきを小さくでき、発電機２をほぼ一定速度で安定して回転することができる。

　(6) 強ブレーキ制御時にはデューティ比の大きなチョッパ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。

　(7) 弱ブレーキ制御時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、弱いブレーキを印加している間の充電電圧をより向上することができる。

　(8) 通常運針時においては、強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御との切替は、カウンタ値が第１カウンタ設定値「７」以下であるか「８」以上であるかのみで設定されるため、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。

　(9) 発電機２の回転速度に応じて、アップカウンタ信号が入力されるタイミングが変化するため、カウンタ値が「８」である期間つまりブレーキを掛けている時間も自動的に調整することができる。このため、特にアップカウンタ信号とダウンカウント信号とが交互に入力されるロック状態では、応答性の速い安定した制御を行うことができる。

　(10) ブレーキ制御装置として、アップダウンカウンタ６０を用いているので、各アップカウンタ信号およびダウンカウンタ信号の計数と同時に各計数値の比較（差）を自動的に算出することができるため、構成を簡易にできかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。

　(11) ４ビットのアップダウンカウンタ６０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２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２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。

　(12)初期化回路９０を設けて、発電機２の起動時の電源回路６が所定の電圧に充電されるまではブレーキ制御を行わず、発電機２にブレーキが掛からないようにしているので、電源回路６への充電を優先させることができ、電源回路６によって駆動される回転制御装置５０を迅速にかつ安定して駆動することができ、その後の回転制御の安定性も高めることができる。

　(13)発電機停止装置５６は、各種の論理回路を用いて形成されているので、回路を小型化、省電力化することができる。

　次に、本発明の第２実施形態について説明する。前記第１実施形態では、ブレーキオフ回数をカウントしてブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下になったことを検出していたが、本実施形態では、ブレーキオン時間が設定時間以下の短ブレーキ回数をカウントしてブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下になったことを検出するものである。

　具体的には、発電機停止装置５６を、図９に示すように、カウンタ値検出回路２１０Ａと、分周回路２２０と、フリップフロップ２３０とを備えて構成した。分周回路２２０およびフリップフロップ２３０は、前記第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。

　カウンタ値検出回路２１０Ａは、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤが入力されるＮＯＴゲート２１５と、このＮＯＴゲート２１５で反転された信号と、信号ＳＰ２とが入力されるＡＮＤゲート２１６と、この信号ＳＰ２を出力するためのＡＮＤゲート２１７，２１８およびフリップフロップ２１９とを備えている。
　ここで、ＡＮＤゲート２１７には、分周回路５４の出力Ｑ１０，Ｑ１１およびＱ１２の反転信号が入力される。このＡＮＤゲート２１７の出力は、フリップフロップ２１９のデータ入力とされ、かつフリップフロップ２１９のクロック入力には分周回路５４の出力Ｑ５が入力される。フリップフロップ２１９の反転出力ＸＱ（図ではＱの上に横線で示す）と、ＡＮＤゲート２１７の出力がＡＮＤゲート２１８に入力され、ＡＮＤゲート２１８の出力が信号ＳＰ２とされている。この信号ＳＰ２は、図１０に示すように、基準信号ｆｓ（８Ｈｚ）を元にしたDOWN信号に対し、所定時間ＢＰ前に立ち上がりパルスを出力するものである。

　ここで、出力ＱＤは、信号ＦＧ２と同期するUP信号がアップダウンカウンタ６０に入力されてカウンタ値が「７」から「８」になれば「Ｌ」から「Ｈ」に立ち上がり、DOWN信号が入力されてカウンタ値が「８」から「７」になれば「Ｈ」から「Ｌ」に立ち下がる。
　従って、出力ＱＤのＨレベル信号の幅（長さつまり時間）が所定時間ＢＰよりも短ければ、ブレーキオン制御（強ブレーキ制御）の時間が設定時間ＢＰよりも短くなり、ブレーキ量が設定値以下になっていると言える。

　そして、出力ＱＤを反転した信号と、信号ＳＰ２とをＡＮＤゲート２１６に入力すれば、出力ＱＤのＨレベル信号の幅（長さつまり時間）が所定時間ＢＰよりも短い状態ではＨレベル信号が出力され、長い状態ではＬレベル信号が出力される。

　このため、分周回路２２０では、１分間に、ブレーキ量が設定値（時間ＢＰ）以下の制御を行った短ブレーキ回数がカウントされ、その回数が短ブレーキ回数設定値所定値（６４回）以上カウントされると、出力Ｆ６がＨレベルとなり、発電機停止信号ＣＨ３がＨレベルとなる。
　以下、前記第１実施形態と同様に、竜頭を２段目に引き出すまで、強ブレーキ制御が行われ、発電機２が停止される。

　このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同じ作用効果が得られる。
　その上、第１実施形態では、所定時間（１分間）におけるブレーキオフ制御（弱ブレーキ制御）の回数（割合）から発電機２を停止していたのに対し、本実施形態では、所定時間（１分間）における時間ＢＰ以下の短いブレーキオン制御（強ブレーキ制御）の回数（割合）から発電機２を停止していたため、短ブレーキ回数（前記実施形態では６４回）だけでなく、ブレーキオン設定時間ＢＰも適宜設定することができ、ブレーキオフ回数しか設定していない前記第１実施形態に対し、より細かな調整を行うことができ、各機器に対応したより最適な条件を設定することができる。

　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。

　例えば、チョッパ信号発生部８０におけるチョッパ信号のデューティ比は、前記実施形態のように、１／１６や１５／１６に限らず、例えば、１４／１６等の他の値でもよい。さらには、チョッパ信号のデューティ比を２８／３２、３１／３２等にし、デューティ比の変化を１６段階ではなく、３２段階などにしてもよい。この際、強いブレーキ制御時に用いられるチョッパ信号としては、デューティ比が０．７５〜０．９７程度の範囲にあることが好ましく、この中で０．７５〜０．８９程度の範囲にすれば、充電電圧をより一層向上でき、０．９０〜０．９７と高い範囲にすれば、ブレーキ力をより一層高めることができる。

　さらに、各実施形態において、弱いブレーキ制御時に用いられるチョッパ信号は、例えばデューティ比が１／１６〜１／３２程度の低い範囲にすればよい。要するに、各チョッパ信号のデューティ比や周波数は、実施にあたって適宜設定すればよい。この際、例えば、周波数を、５００〜１１００Ｈｚと高い範囲の周波数にすれば、充電電圧をより一層向上できる。一方で、２５〜５０Ｈｚと低い範囲の周波数にすれば、ブレーキ力をより一層高めることができる。このため、各チョッパ信号を、デューティ比とともに周波数も変えることで、より充電電圧やブレーキ力を高めることができる。

　また、前記第１実施形態では、アップダウンカウンタ６０の第１カウンタ設定値は「７」、第２カウンタ設定値は「６」であったが、例えば、第２カウンタ設定値を「５」にするなどしてもよく、これらは適宜設定すればよい。但し、発電機が正常に制御されている際には、「７」（第１カウンタ設定値）と「８」とが交互に入力されるため、異常診断のための第２カウンタ設定値は、少なくとも第１カウンタ設定値とは異なる値（前記実施形態のように、発電機の回転が低速になるとカウンタ値も小さくなる場合には、第１カウンタ設定値よりも小さな値）に設定すればよい。

　ブレーキ制御装置として４ビットのアップダウンカウンタ６０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２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。

　また、ブレーキ制御装置としては、アップダウンカウンタに限らず、基準信号ｆｓ用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６０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、ブレーキ制御装置としては、発電機２の発電電圧や回転周期（速度）等を検出し、その検出値に基づいてブレーキを制御するものでもよく、その具体的構成は実施にあたって適宜設定すればよい。
　また、ブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であるかを検出する方法も、前記実施形態のようにアップダウンカウンタ６０の出力を利用したものに限らず、発電機２に加わるトルクと、発電機２の発電電圧や回転周期等に基づいて検出するものでもよく、要するに現在発電機２に加えているブレーキ量を検出できる方法を適宜採用すればよい。

　また、前記各実施形態では、チョッパ信号を用いてロータのブレーキ力を制御していたが、チョッパ信号を用いずにブレーキを制御してもよい。例えば、発電機停止装置５６からの発電機停止信号ＣＨ３と、出力ＱＤとが入力されるＯＲゲート８６の出力をインバータ等を通して反転してブレーキ信号ＣＨ５とし、出力ＱＤや発電機停止信号ＣＨ３がＨレベルの場合には、ブレーキをかけ続け、出力ＱＤおよび発電機停止信号ＣＨ３が共にＬレベルの場合には、ブレーキをオフしてブレーキ制御してもよい。

　さらには、前記各実施形態では、２種類のチョッパ信号を用いて強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御を行っていたが、チョッパ信号を用いた強ブレーキ制御と、完全にブレーキをオフするブレーキオフ制御とで調速してもよい。

　また、整流回路５、ブレーキ回路２０、制御回路５３、チョッパ信号発生部８０等の具体的な構成は前記各実施形態に限らず、電子制御式機械時計の発電機２をチョッパ制御等でブレーキ制御できるものであればよい。特に、整流回路５としては、チョッパ昇圧を利用した前記実施形態の構成に限らず、例えば複数のコンデンサを設け、その接続を切り換えることで昇圧する昇圧回路等を組み込んで構成してもよく、発電機２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。

　さらに、発電機２の両端を閉ループとするスイッチとしては、前記実施形態のスイッチ２１，２２に限らない。例えば、トランジスタに抵抗素子を接続し、チョッパ信号によって各トランジスタをオンして発電機２の両端を閉ループとした際に、その経路に抵抗素子を配置してもよい。要するに、スイッチは、発電機２の両端を閉ループとすることが可能なものであればよい。

　また、本発明は、前記各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、電気かみそり等の各種の電子機器にも適用することができる。

　例えば、オルゴールに本発明を適用すれば、駆動時には発電機を正確に回転させることができ、かつトルクが低下した際には発電機を確実に停止させることができる。従って、外乱等で発電機が停止してしまうことがないため、長時間作動させ続けることができ、正確な演奏を長時間行うことができるとともに、正確な演奏が行えない状態になればその演奏を停止し、利用者に異常を確実に認識させることができる。
　また、本発明をメトロノームに適用する場合には、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。なお、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るが、この場合には、水晶振動子の分周段を変えて発振回路からの基準信号の周期を可変することで対応すればよい。

　第１ブレーキ設定値、より具体的には、ブレーキオフ回数設定値や短ブレーキ回数設定値は、本発明を適用する電子機器の種類等に応じて適宜設定すればよい。そして、この第１ブレーキ設定値を設計するにあたっては、実際に、発電機の制御結果と、その際のブレーキ量の変化とを実験等で求めて設定すればよい。

　ブレーキ解除手段は、前記実施形態のものに限らず、例えば、ブレーキ解除用の専用のボタン等を外部操作部材として設け、このボタン等を操作することでブレーキを解除するようにしてもよい。

　また、発電機２を停止させるブレーキ制御を行ってから、所定時間経過後に自動的に解除するようにしてもよい。このように自動的に解除すれば、別途解除操作を行う必要がないため、操作性をより向上できる。

　さらに、機械的エネルギ源も、ゼンマイに限らず、ゴム、スプリング、重錘等でもよく、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。
　また、ゼンマイ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に伝達するエネルギ伝達装置としては、前記各実施形態のような輪列（歯車）に限らず、摩擦車、ベルト及びプーリ、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の種類などに応じて適宜設定すればよい。

　また、制御回路５３としては、前記実施形態のように、アップダウンカウンタ６０、フリップフロップ、各種論理素子等のハードウェアで構成されたものに限らず、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）等を備えたコンピュータを電子機器に設け、このコンピュータに所定のプログラムを組み込んで前記ブレーキ制御装置５５、発電機停止装置５６、ブレーキ解除装置５７の各機能を実現させるように構成したものでもよい。

　例えば、時計等の電子機器内にＣＰＵやメモリを配置してコンピュータとして機能できるように構成し、このメモリに所定の制御プログラムをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールし、このインストールされたプログラムでＣＰＵ等を動作させて、ブレーキ制御装置５５、発電機停止装置５６、ブレーキ解除装置５７の各機能を実現させればよい。
　なお、時計等の電子機器内に所定のプログラムをインストールするには、その電子機器にメモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読みとる機器を外付けで電子機器に接続してもよい。さらには、ＬＡＮケーブル、電話線等を電子機器に接続して通信によってプログラムを供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。

　このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される本発明の制御プログラムを電子機器に組み込めば、発電機の回転が遅くなり、ブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下になってときには、発電機にブレーキを加えて停止させることができるので、発電機の動作状態では常に正確な回転制御を行うことができる等の前記実施形態と同様の作用効果が得られる上、各電子機器の特性に応じて第１ブレーキ設定値を容易に設定でき、各電子機器毎により正確な回転制御を行うことができる。

　なお、この各種記録媒体や通信手段等で供給されるプログラムとしては、少なくとも、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プログラムであって、前記回転制御装置を、時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うブレーキ制御手段と、前記ブレーキ制御手段によって発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させる発電機停止手段として機能させるプログラムが含まれていればよく、それ以外の制御などを行うプログラムが含まれていてもよい。

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。 前記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。 前記実施形態の発電機停止装置の構成を示す回路図である。 前記実施形態のアップダウンカウンタにおけるタイミングチャートである。 前記実施形態のチョッパ信号発生部におけるタイミングチャートである。 前記実施形態のチョッパ信号発生部および発電機停止装置におけるタイミングチャートである。 前記実施形態の動作を説明するフローチャートである。 前記実施形態のアップダウンカウンタのカウンタ値と、持続時間との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態における発電機停止装置の構成を示す回路図である。 第２実施形態のチョッパ信号発生部および発電機停止装置におけるタイミングチャートである。

符号の説明

　１…ゼンマイ、２…発電機、３…増速輪列、４…指針、５…倍電圧整流回路、６…電源回路、２０…ブレーキ回路、２１，２２…スイッチ、２３…コンデンサ、２４，２５…ダイオード、２７〜２９…電界効果型トランジスタ、５０…回転制御装置、５１…発振回路、５１Ａ…水晶振動子、５２…検出回路、５３…制御回路、５４…分周回路、５５…ブレーキ制御装置、５６…発電機停止装置、５７…ブレーキ解除装置、６０…アップダウンカウンタ、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…チョッパ信号発生部、９０…初期化回路、２００…ブレーキ量検出回路、２１０…カウンタ値検出回路、２１０Ａ…カウンタ値検出回路、２２０…分周回路、２３０…フリップフロップ、２３０…発電機停止信号出力回路。

Claims (1)

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、前記発電機の回転に連動して作動される時刻表示装置とを備える電子制御式機械時計であって、
   　前記回転制御装置は、
   　時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号および前記発電機の回転周期に対応した回転検出信号を比較して前記発電機のブレーキ制御を行うブレーキ制御手段と、
   　前記ブレーキ制御手段によって発電機に加えられる設定時間当たりのブレーキ量が第１ブレーキ設定値以下であった場合に、前記発電機にブレーキを掛けて発電機を停止させて時刻表示装置も停止させる発電機停止手段と、
   　前記発電機停止用のブレーキを解除するブレーキ解除手段と、
   　前記発電機の起動時の電源回路が所定の電圧に充電されるまではブレーキ制御を行わないように制御する初期化回路と、を備え、
   　前記ブレーキ解除手段は、使用者が竜頭を操作して時計を時刻修正状態にした場合に前記ブレーキを解除するよう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。

Images