JP2004140992A - Power generation detecting circuit, electronic apparatus, and power generation detecting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電検出回路、電子機器および発電検出方法に係り、特に発電装置及び発電装置で発電された電力を蓄える蓄電装置を有する携帯可能な電子機器において、発電電流が流れ得るような発電がなされているかを検出するための発電検出回路、電子機器および発電検出方法に関する。 The present invention relates to a power generation detection circuit, an electronic device, and a power generation detection method, and in particular, to a power generation device and a portable electronic device having a power storage device that stores power generated by the power generation device, power generation in which a generated current can flow. The present invention relates to a power generation detection circuit, an electronic device, and a power generation detection method for detecting whether power generation has been performed.
近年、腕時計タイプなどの小型の電子時計に太陽電池などの発電装置を内蔵し、電池交換なしに動作するものが実現されている。これらの電子時計においては、発電装置で発生した電力をいったん大容量コンデンサなどに充電する機能を備えており、発電が行われないときはコンデンサから放電される電力で時刻表示が行われるようになっている。このため、電池なしでも長時間安定した動作が可能であり、電池の交換の手間あるいは電池の廃棄上の問題などを考慮すると、今後、多くの電子時計に発電装置が内蔵されるものと期待されている。 In recent years, small electronic timepieces such as wristwatches that incorporate a power generation device such as a solar cell and operate without battery replacement have been realized. These electronic timepieces have the function of once charging the power generated by the power generator to a large-capacity capacitor, and when power is not generated, the time is displayed using the power discharged from the capacitor. ing. For this reason, stable operation is possible for a long time without batteries, and in consideration of the trouble of replacing batteries or the problem of battery disposal, it is expected that many electronic watches will have a built-in power generator in the future. ing.
一方、充電時は発電機から発生する電磁ノイズレベルによって、モータに悪影響を与える場合がある。
また、充電時には、二次電池の内部抵抗により充電電流による電源電圧変動も発生する。
従って、このような問題を回避すべく、上記発電装置を内蔵した電子時計においては、発電装置で発電しているか否かを発電検出回路を設けて検出し、発電がなされている場合には、充電がなされているものとして処理を行っている。
On the other hand, during charging, the motor may be adversely affected by the level of electromagnetic noise generated from the generator.
Further, at the time of charging, a power supply voltage fluctuation due to the charging current also occurs due to the internal resistance of the secondary battery.
Therefore, in order to avoid such a problem, in an electronic timepiece incorporating the above-described power generation device, a power generation detection circuit is provided to detect whether or not power is being generated by the power generation device. Processing is performed assuming that the battery has been charged.
しかしながら、発電を検出したからといって、必ずしもその発電電力が充電に寄与するものとは限らなく、二次電池の端子電圧以上の発電電圧が発生して初めて二次電池への充電が可能となり、充電電流が流れるのである。よって、発電電圧の絶対値の検出では充電に寄与しない発電を検出してしまい、必要以上に処理を施すこととなり、ひいては、消費電力を増大することとなっていた。
However, just because power generation is detected does not necessarily mean that the generated power contributes to charging, and it becomes possible to charge the rechargeable battery only after a power generation voltage equal to or higher than the terminal voltage of the rechargeable battery is generated. , A charging current flows. Therefore, in the detection of the absolute value of the power generation voltage, power generation that does not contribute to charging is detected, and the processing is performed more than necessary, which results in an increase in power consumption.
そこで、本発明の目的は、発電状態を確実に検出し、発電に伴う電子機器の悪影響を回避するための各種処理を適切に行わせ、消費電力を低減させることが可能な発電検出回路、電子機器および発電検出方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、発電電流を蓄電装置への充電経路を迂回する迂回路に流すようなリミッタ回路が動作している場合においても、迂回路に迂回電流が流れる状態を確実に検出し、発電に伴う電子機器への悪影響を回避するための各種処理を適切に行わせることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a power generation detection circuit capable of reliably detecting a power generation state, appropriately performing various processes for avoiding adverse effects of electronic devices accompanying power generation, and reducing power consumption. An object of the present invention is to provide a device and a power generation detection method.
Another object of the present invention is to ensure that a state in which a bypass current flows through a bypass is ensured even when a limiter circuit that causes a generated current to flow through a bypass that bypasses a charging path to the power storage device is operating. It is an object of the present invention to detect and appropriately perform various processes for avoiding an adverse effect on electronic devices due to power generation.
上記課題を解決するため、本発明の発電検出回路は、一対の出力端子を有する発電装置において第1のエネルギーを変換することにより得られる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置と、前記発電装置の出力端子の電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、比較結果信号を出力する比較手段と、
前記比較結果信号に基づいて前記出力端子の電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する発電検出信号を出力する発電検出手段と、を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, a power generation detection circuit according to the present invention includes a power storage device that stores electric energy obtained by converting first energy in a power generation device having a pair of output terminals, and an output terminal of the power generation device. Comparison means for comparing the voltage of the power storage device with a predetermined voltage corresponding to the terminal voltage of the power storage device, and outputting a comparison result signal;
Power generation detection means for outputting a power generation detection signal corresponding to a state in which a generated current can flow when the voltage of the output terminal exceeds the terminal voltage of the power storage device based on the comparison result signal. I have.
本発明の発電検出回路は、第1出力端子及び第2出力端子を有する交流発電装置である発電装置において第1のエネルギーを変換することにより得られる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置を充電可能な発電状態にあるか否かを検出する発電検出回路において、前記第1出力端子の端子電圧である第1出力端子電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、第1比較結果信号を出力する第1の比較手段と、前記第2出力端子の端子電圧である第2出力端子電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、第2比較結果信号を出力する第2の比較手段と、前記第1比較結果信号および前記第2比較結果信号に基づいて、前記第1出力端子電圧あるいは前記第2出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に発電検出信号を出力する発電検出手段と、を備えたことを特徴としている。 A power generation detection circuit according to the present invention is a power generation device that is an AC power generation device having a first output terminal and a second output terminal, and is configured to generate power capable of charging a power storage device that stores electric energy obtained by converting first energy. In a power generation detection circuit for detecting whether or not the power storage device is in a state, a first output terminal voltage that is a terminal voltage of the first output terminal is compared with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device, and a first comparison is performed. First comparing means for outputting a result signal; comparing a second output terminal voltage, which is a terminal voltage of the second output terminal, with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device; And a second comparing means for outputting the first output terminal voltage or the second output terminal voltage higher than a terminal voltage of the power storage device based on the first comparison result signal and the second comparison result signal. It is characterized with the power generation detecting means for outputting a power detection signal to a state in which the generated current can flow, further comprising: a if that.
本発明の発電検出回路は、発電装置において第1のエネルギーを変換することにより得られる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置を充電可能な発電状態を検出する発電検出回路において、前記発電装置の一方の出力端子に接続された昇圧用蓄電装置と、前記昇圧用蓄電装置の蓄電電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、比較結果信号を出力する比較手段と、前記比較結果信号に基づいて前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する発電検出信号を出力する発電検出手段と、を備えたことを特徴としている。 The power generation detection circuit according to the present invention is a power generation detection circuit that detects a power generation state in which a power storage device that stores electric energy obtained by converting first energy in a power generation device can be charged. A boosting power storage device connected to a terminal, a comparing unit that compares a storage voltage of the boosting power storage device with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device, and outputs a comparison result signal; Power generation detection means for outputting a power generation detection signal corresponding to a state in which a generated current can flow when the output terminal voltage exceeds a predetermined voltage corresponding to the terminal voltage of the power storage device based on a signal. Features.
また、前記比較手段は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴としている。 {Circle around (2)} The comparing means compares a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount with the other input voltage.
また、前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧は、前記蓄電装置の端子電圧に予め定めた所定のオフセット電圧を加えた電圧であることを特徴としている。 The predetermined voltage corresponding to the terminal voltage of the power storage device is a voltage obtained by adding a predetermined offset voltage to the terminal voltage of the power storage device.
また、前記発電検出手段は、前記第1比較結果信号と前記第2比較結果信号の論理積をとって原発電検出信号として出力するAND手段と、前記原発電検出信号を平滑化して、前記発電検出信号として出力する平滑化手段と、を備えたことを特徴としている。 Further, the power generation detecting means obtains a logical product of the first comparison result signal and the second comparison result signal and outputs the result as an original power generation detection signal. And a smoothing means for outputting as a detection signal.
また、前記発電検出手段は、前記第1比較結果信号と前記第2比較結果信号の論理和をとって原発電検出信号として出力するOR手段と、前記原発電検出信号を平滑化して、前記発電検出信号として出力する平滑化手段と、を備えたことを特徴としている。 Further, the power generation detection means performs an OR operation on the first comparison result signal and the second comparison result signal and outputs the result as an original power generation detection signal. And a smoothing means for outputting as a detection signal.
また、前記発電電流は、前記蓄電装置を充電する充電電流であり、前記発電検出手段は、前記出力端子の電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に充電状態に相当する発電検出信号を出力することを特徴としている。 The power generation current is a charging current for charging the power storage device, and the power generation detection unit outputs a power generation detection signal corresponding to a state of charge when a voltage of the output terminal exceeds a terminal voltage of the power storage device. It is characterized by doing.
また、前記蓄電装置の充電電圧を検出する充電電圧検出手段と、前記蓄電装置の充電電圧を検出する充電電圧検出手段と、前記充電電圧検出手段により検出された充電電圧が予め定めた所定の電圧を上回る場合には、一方の前記入力端子から流れ込む発電電流を前記蓄電装置への充電経路を迂回する迂回経路を介して、他方の前記入力端子に供給することによって一対の前記入力端子を介して閉ループを形成する閉ループ形成手段と、を備え、前記発電電流は、前記迂回路を流れる迂回電流であり、前記発電検出手段は、前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に前記迂回電流が流れ得る状態に相当する発電検出信号を出力することを特徴としている。 A charging voltage detecting unit configured to detect a charging voltage of the power storage device; a charging voltage detecting unit configured to detect a charging voltage of the power storage device; and a predetermined voltage determined by the charging voltage detecting unit. If more than, the generated current flowing from one of the input terminals through a bypass path bypassing the charging path to the power storage device, through the pair of input terminals by supplying to the other input terminal Closed-loop forming means for forming a closed loop, wherein the generated current is a bypass current flowing through the bypass circuit, and the power generation detection means performs the bypass when the output terminal voltage exceeds the terminal voltage of the power storage device. It is characterized by outputting a power generation detection signal corresponding to a state in which current can flow.
本発明の電子機器は第1のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置と、前記電気エネルギーを蓄電する蓄電装置と、前記蓄電装置に蓄電された前記電気エネルギーにより駆動される被駆動手段と、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の発電検出回路と、を備えたことを特徴としている。
An electronic device according to an aspect of the invention includes a power generation device that converts first energy into electric energy, a power storage device that stores the electric energy, and a driven unit that is driven by the electric energy stored in the power storage device. A power generation detection circuit according to any one of
また、前記被駆動手段は、計時動作を行う計時手段を備えたことを特徴としている。 Further, the driven means is provided with timing means for performing a timing operation.
本発明の発電検出方法は、一対の出力端子を有する発電装置の出力端子の電圧と、前記発電装置において第1のエネルギーを変換することにより得られる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較する比較工程と、前記比較工程における比較の結果に基づいて前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する旨を検出する発電検出工程と、を備えたことを特徴としている。 The power generation detection method of the present invention corresponds to a voltage of an output terminal of a power generation device having a pair of output terminals and a terminal voltage of a power storage device that stores electric energy obtained by converting first energy in the power generation device. A comparison step of comparing the output terminal voltage with a predetermined voltage, and detecting that the state corresponds to a state in which a generated current can flow when the output terminal voltage exceeds the terminal voltage of the power storage device based on a result of the comparison in the comparison step. And a power generation detecting step.
本発明の発電検出方法は、第1出力端子及び第2出力端子を有する交流発電装置である発電装置の発電状態を検出する発電検出方法において、前記第1出力端子の端子電圧である第1出力端子電圧と、前記発電装置において第1のエネルギーを変換することにより得られる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較する第1の比較工程と、前記第2出力端子の端子電圧である第2出力端子電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較する第2の比較工程と、前記第1の比較工程および前記第2の比較工程における比較の結果に基づいて前記第1出力端子電圧あるいは前記第2出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電状態に相当する旨を検出する発電検出工程と、を備えたことを特徴としている。 The power generation detection method of the present invention is a power generation detection method for detecting a power generation state of a power generation device that is an AC power generation device having a first output terminal and a second output terminal, wherein the first output is a terminal voltage of the first output terminal. A first comparing step of comparing a terminal voltage with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of a power storage device that stores electric energy obtained by converting first energy in the power generation device; and the second output. A second comparing step of comparing a second output terminal voltage, which is a terminal voltage of a terminal, with a predetermined voltage corresponding to the terminal voltage of the power storage device, and a comparison in the first comparing step and the second comparing step A power generation detection step of detecting that the first output terminal voltage or the second output terminal voltage exceeds the terminal voltage of the power storage device to correspond to a power generation state based on the result of the above. It is characterized in that was.
本発明の発電検出方法は、発電装置において第1のエネルギーを変換することにより得られる電気エネルギーを前記発電装置の一方の出力端子に接続された昇圧用蓄電装置を介して蓄電する蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧と前記昇圧用蓄電装置の蓄電電圧とを比較する比較工程と、
前記比較の結果に基づいて前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する旨を検出する発電検出工程と、を備えたことを特徴としている。
A power generation detection method according to the present invention is a terminal of a power storage device that stores electric energy obtained by converting first energy in a power generation device via a boosting power storage device connected to one output terminal of the power generation device. A comparing step of comparing a predetermined voltage corresponding to a voltage with a storage voltage of the boosting power storage device;
A power generation detecting step of detecting that, when the output terminal voltage exceeds a predetermined voltage corresponding to the terminal voltage of the power storage device, the state corresponds to a state in which a generated current can flow based on the result of the comparison. It is characterized by.
また、前記比較工程は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴としている。 The comparison step is characterized in that, of the two input voltages, a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount is compared with the other voltage.
また、前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧は、前記蓄電装置の端子電圧に予め定めた所定のオフセット電圧を加えた電圧に設定することを特徴としている。 (5) The predetermined voltage corresponding to the terminal voltage of the power storage device is set to a voltage obtained by adding a predetermined offset voltage to the terminal voltage of the power storage device.
また、前記発電電流は、前記蓄電装置を充電する充電電流であり、
前記発電検出工程は、前記出力端子の電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電状態に相当する旨を検出することを特徴としている。
Further, the generated current is a charging current for charging the power storage device,
The power generation detecting step is characterized in that when the voltage of the output terminal exceeds the terminal voltage of the power storage device, it is detected that the state corresponds to a power generation state.
また、前記蓄電装置の充電電圧を検出する充電電圧検出工程と、前記充電電圧検出工程において、検出された充電電圧が予め定めた所定の電圧を上回る場合には、一方の前記入力端子から流れ込む発電電流を前記蓄電装置への充電経路を迂回する迂回経路を介して、他方の前記入力端子に供給することによって一対の前記入力端子を介して閉ループを形成する閉ループ形成工程と、を備え、前記発電電流は、前記迂回路を流れる迂回電流であり、前記発電検出工程は、前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に前記迂回電流が流れ得る状態である旨を検出することを特徴としている。 Further, in the charging voltage detecting step of detecting the charging voltage of the power storage device, and in the charging voltage detecting step, when the detected charging voltage exceeds a predetermined voltage, power generation flowing from one of the input terminals. A closed loop forming step of forming a closed loop through a pair of the input terminals by supplying a current to the other input terminal via a bypass path bypassing a charging path to the power storage device; The current is a bypass current flowing through the bypass circuit, and the power generation detection step detects that the bypass current is in a state where the bypass current can flow when the output terminal voltage exceeds the terminal voltage of the power storage device. And
本発明によれば、発電部(発電機)から発生する電磁ノイズレベルによるモータ駆動への悪影響や、二次電池の内部抵抗に起因して発生する電源電圧変動による回路動作への悪影響を発生させる可能性がある発電電流が流れる発電状態を確実に検出することができ、充電に伴う悪影響への対策を充電が可能な電流が流れる実際の充電時のみ行うことができ、過度の対策による消費電流の増加を抑制して、電子機器の駆動時間を長くすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bad influence on the motor drive by the electromagnetic noise level which generate | occur | produces from a power generation part (generator), and the bad influence on the circuit operation | movement by the power supply voltage fluctuation which arises due to the internal resistance of a secondary battery are produced. It is possible to reliably detect the state of power generation in which a potential generated current flows, and to take measures against adverse effects associated with charging only during actual charging in which a chargeable current flows. , The driving time of the electronic device can be prolonged.
また、発電電流を蓄電装置への充電経路を迂回する迂回路に流すようなリミッタ回路等が動作している場合においても、迂回路に迂回電流が流れる状態を確実に検出し、発電に伴う電子機器への悪影響を回避するための各処理を適切に行わせることができる。 In addition, even when a limiter circuit or the like that causes the generated current to flow through a detour that bypasses the charging path to the power storage device is operating, the state in which the detour current flows in the detour is reliably detected, and the electronic power associated with power generation is detected. Each process for avoiding adverse effects on the device can be appropriately performed.
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
[1] 第1実施形態
[1.1] 全体構成
図1に、第1実施形態の電子機器である計時装置1の概略構成を示す。
計時装置1は、腕時計であって、使用者は装置本体に連結されたベルトを手首に巻き付けて使用するようになっている。
計時装置1は、大別すると、交流電力を発電する発電部Aと、発電部Aからの交流電圧を整流するとともに昇圧した電圧を蓄電し、各構成部分へ電力を給電する電源部Bと、発電部Aの発電状態を検出し、検出結果に基づいて装置全体を制御する制御部Cと、指針を駆動する運針機構Dと、制御部Cからの制御信号に基づいて運針機構Dを駆動する駆動部Eと、を備えて構成されている。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] First Embodiment
[1.1] Overall Configuration FIG. 1 shows a schematic configuration of a
The
The
この場合において、制御部Cは、発電部Aの発電状態に応じて、運針機構Dを駆動して時刻表示を行う表示モードと、運針機構Dへの給電を停止して電力を節電する節電モードとを切り換えるようになっている。また、節電モードから表示モードへの移行は、ユーザが計時装置1を手に持ってこれを振ることによって、強制的に移行されるようになっている。以下、各構成部分について説明する。なお、制御部Cについては機能ブロックを用いて後述する。
まず、発電部Aは、大別すると、発電装置40と、ユーザの腕の動きなどを捉えて装置内で旋回し、運動エネルギーを回転エネルギーに変換する回転錘45と、回転錘の回転を発電に必要な回転数に変換(増速)して発電装置40側に伝達する増速用ギア46と、を備えている。
In this case, the control unit C drives the hand movement mechanism D to display the time in accordance with the power generation state of the power generation unit A, and a power saving mode in which power supply to the hand movement mechanism D is stopped to save power. And to switch. The transition from the power saving mode to the display mode is forcibly made by the user holding the
First, the power generation unit A is roughly divided into a
発電装置40は、回転錘45の回転が増速用ギア46を介して発電用ロータ43に伝達され、発電用ロータ43が発電用ステータ42の内部で回転することにより、発電用ステータ42に接続された発電コイル44に誘起された電力を外部に出力する電磁誘導型の交流発電装置として機能している。
したがって、発電部Aは、使用者の生活に関連したエネルギーを利用して発電を行い、その電力を用いて計時装置1を駆動できるようになっている。
次に、電源部Bは、整流回路部47と、大容量コンデンサ48と、昇降圧回路113と、を備えて構成されている。
昇降圧回路113は、複数のコンデンサ113a、113bおよび113cを用いて多段階の昇圧および降圧ができるようになっており、制御部Cからの制御信号φ11によって駆動部Eに供給する電圧を調整することができる。また、昇降圧回路113の出力電圧はモニタ信号φ12によって制御部Cにも供給されており、これによって出力電圧をモニタできる。ここで、電源部Bは、Vdd(高電位側)を基準電位(GND)に取り、VTKN(低電位側)を電源電圧として生成している。
The
Therefore, the power generation unit A generates power using energy related to the life of the user, and can drive the
Next, the power supply section B includes a
The step-up / step-down
次に運針機構Dについて説明する。運針機構Dに用いられているステッピングモータ10は、パルスモータ、ステッピングモータ、階動モータあるいはデジタルモータなどとも称され、デジタル制御装置のアクチュエータとして多用されている、パルス信号によって駆動されるモータである。近年、携帯に適した小型の電子装置あるいは情報機器用のアクチュエータとして小型、軽量化されたステッピングモータが多く採用されている。このような電子装置の代表的なものが電子時計、時間スイッチ、クロノグラフといった計時装置である。
本例のステッピングモータ10は、駆動部Eから供給される駆動パルスによって磁力を発生する駆動コイル11と、この駆動コイル11によって励磁されるステータ12と、さらに、ステータ12の内部において励磁される磁界により回転するロータ13を備えている。また、ステッピングモータ10は、ロータ13がディスク状の2極の永久磁石によって構成されたPM型(永久磁石回転型)で構成されている。ステータ12には、駆動コイル11で発生した磁力によって異なった磁極がロータ13の回りのそれぞれの相(極)15および16に発生するように磁気飽和部17が設けられている。また、ロータ13の回転方向を規定するために、ステータ12の内周の適当な位置には内ノッチ18が設けられており、コギングトルクを発生させてロータ13が適当な位置に停止するようにしている。
Next, the hand movement mechanism D will be described. The stepping
The stepping
ステッピングモータ10のロータ13の回転は、かなを介してロータ13に噛合された五番車51、四番車52、三番車53、二番車54、日の裏車55および筒車56からなる輪列50によって各針に伝達される。四番車52の軸には秒針61が接続され、二番車54には分針62が接続され、さらに、筒車56には時針63が接続されている。ロータ13の回転に連動してこれらの各針によって時刻が表示される。輪列50には、さらに、年月日などの表示を行うための伝達系など(不図示)を接続することももちろん可能である。
次に、駆動部Eは制御部Cの制御の基にステッピングモータ10に様々な駆動パルスを供給する。より詳細には、制御部Cからそれぞれのタイミングで極性およびパルス幅の異なる制御パルスを印加することにより、駆動コイル11に極性の異なる駆動パルスを供給したり、あるいは、ロータ13の回転検出用および磁界検出用の誘起電圧を励起する検出用のパルスを供給することができるようになっている。
The rotation of the
Next, the drive unit E supplies various drive pulses to the stepping
[1.2] 制御系の機能構成
次に図2を参照して第1実施形態の制御系の機能構成について説明する。
計時装置1は、交流発電を行う発電部101と、発電部101の発電電圧SKに基づいて発電検出を行い発電検出結果信号SAを出力する発電検出回路102と、発電部101から出力される交流電流を整流して直流電流に変換する整流回路103と、整流回路103から出力される直流電流により蓄電する蓄電装置104と、蓄電装置104に蓄えられた電気エネルギーにより動作し、計時制御を行うべく通常モータ駆動パルスSIを出力するとともに、発電機交流磁界検出の検出タイミングを指示するための発電機交流磁界検出タイミング信号SBを出力する計時制御回路105と、発電検出結果信号SA及び発電交流磁界検出タイミング信号SBに基づいて発電機交流磁界検出を行い、発電機交流磁界検出結果信号SCを出力する発電機交流磁界検出回路106と、を備えて構成されている。
[1.2] Functional Configuration of Control System Next, a functional configuration of the control system according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The
また、計時装置1は、発電機交流磁界検出結果信号SCに基づいて通常モータ駆動パルスのデューティダウンを制御するための通常モータ駆動パルスデューティダウン信号SHを出力するデューティダウン用カウンタ107と、発電機交流磁界検出結果信号SCに基づいて補正駆動パルスSJを出力するか否かを判別し、必要に応じて補正駆動パルスSJを出力する補正駆動パルス出力回路108と、通常モータ駆動パルスSIあるいは補正駆動パルスSJに基づいてパルスモータ10を駆動するためのモータ駆動パルスSLを出力するモータ駆動回路109と、発電機交流磁界検出結果信号SC及びモータ駆動回路109から出力される誘起電圧信号SDに基づいて高周波磁界を検出して高周波磁界検出結果信号SEを出力する高周波磁界検出回路110と、発電機交流磁界検出結果信号SC及びモータ駆動回路109から出力される誘起電圧信号SDに基づいて交流磁界を検出し交流磁界検出結果信号SFを出力する交流磁界検出回路111と、発電機交流磁界検出結果信号SC及びモータ駆動回路109から出力される誘起電圧信号SDに基づいてモータ10が回転したか否かを検出し、回転検出結果信号SGを出力する回転検出回路112と、を備えて構成されている。
In addition, the
[1.3] 発電検出回路
[1.3.1] 発電検出回路の構成
図3は、全波整流を行うばあいの発電検出回路の周辺の回路構成例である。
図3においては、発電検出回路102と、発電検出回路102の周辺回路として、交流発電を行う発電部101と、発電部101から出力される交流電流を整流して直流電流に変換する整流回路103と、整流回路103から出力される直流電流により蓄電する蓄電装置104と、を図示している。
発電検出回路102は、発電部101の第1出力端子AG1の電圧V1と蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDとを比較して、第1比較結果データDC1を出力する第1コンパレータCOMP1と、発電部101の第2出力端子AG2の電圧V2と蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDとを比較して、第2比較結果データDC2を出力する第2コンパレータCOMP2と、第1比較結果データDC1と第2比較結果データDC2の論理和をとって、発電検出データDDETとして出力するOR回路OR1と、を備えて構成されている。
[1.3] Power generation detection circuit [1.3.1] Configuration of power generation detection circuit FIG. 3 is an example of a circuit configuration around the power generation detection circuit when performing full-wave rectification.
In FIG. 3, a power
The power
ここで、コンパレータCOMP1,COMP2について説明する。
上述したように本実施形態は、全波整流を行う場合のものであるが、半波整流の場合であっても本発明の適用は可能である。
すなわち、図16に示すような構成を採ることも可能である。
しかしながら、図16に示すように、半波整流回路103'により半波整流を行う場合であって充電に寄与しない発電位相の場合には、発電機101による最大で数十[V]もの発電電電圧がコンパレータCOMP'の非反転入力端子(+)に印加されるため、コンパレータCOMP'として高耐圧のデバイスが要求されることとなる。この場合において、コンパレータCOMP'は蓄電装置104からの供給電源により動作している。
Here, the comparators COMP1 and COMP2 will be described.
As described above, the present embodiment is for the case where full-wave rectification is performed, but the present invention is also applicable to the case of half-wave rectification.
That is, it is also possible to adopt a configuration as shown in FIG.
However, as shown in FIG. 16, when half-wave rectification is performed by the half-
これに対し、本実施形態のように全波整流を行う場合には、発電機101の出力端子AG1、AG2には、最大で蓄電装置104の電圧+0.6[V]程度の電圧しか発生しないため、コンパレータCOMP1,COMP2として、低耐圧のデバイスを用いることが可能となる。
この結果、コンパレータCOMP1,COMP2は時計用に一般的に使用されているICプロセスで製造可能となり、回路の小型化および低コスト化が可能となっている。
従って、低耐圧のデバイスを用いる必要がなく、回路構成を単純化したいような場合には、図16の半波整流の構成を採用することができる。
On the other hand, when full-wave rectification is performed as in the present embodiment, only a voltage of about +0.6 [V] of the voltage of the
As a result, the comparators COMP1 and COMP2 can be manufactured by an IC process generally used for a timepiece, and the circuit size and cost can be reduced.
Therefore, when it is not necessary to use a device having a low withstand voltage and it is desired to simplify the circuit configuration, the configuration of the half-wave rectification shown in FIG. 16 can be adopted.
次に高電位側電圧Vddに接続されるコンパレータCOMP1,COMP2の一例について図13を参照して説明する。
図13に示されるように、コンパレータCOMP1,COMP2は、一対の負荷トランジスタ211、212と、一対の入力トランジスタ213、214と、出力トランジスタ215と、定電流源216、217とから構成される。このうち、負荷トランジスタ211、212および出力トランジスタ215はPチャネル電界効果型であるが、入力トランジスタ213、214はNチャネル電界効果型である。そして、入力トランジスタ213、214の各ゲートが、それぞれコンパレータCOMP1(COMP2)の負入力端(−)、正入力端(+)となる一方、出力トランジスタ215のドレインが出力端OUTとなっている。
このような構成において、負荷トランジスタ211、212は、カレントミラー回路となるので、その負荷トランジスタ211、212に流入する各電流値は互いに等しい。したがって、入力トランジスタ213、214のゲートに流入する電流(電圧)差が増幅されて、その差が端子Aに現れるが、これを途中で受けるトランジスタ211、212は同じ電流値しか受容しないので、その差電流(電圧)は、次第に大きく増幅されてトランジスタ215のゲートに流入することとなる。
Next, an example of the comparators COMP1 and COMP2 connected to the high potential side voltage Vdd will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, each of the comparators COMP1 and COMP2 includes a pair of
In such a configuration, since the
この結果、コンパレータ201の出力端OUTたるトランジスタ215のドレイン電圧は、正入力端(+)たるトランジスタ214のゲート電流(電圧)が負入力端(−)たるトランジスタ213のゲート電流(電圧)を少しでも越えると、高電位側電圧Vddに大きく振られる一方、そうでなければ、反対に低位側電圧Vssに大きく振られることとなる。
このようなコンパレータCOMP1(COMP2)によれば、トランジスタ211、212を能動負荷として用いているので、定電流源216、217以外に抵抗を1個も用いないで済む。このため、集積化する場合に極めて有利となる。
一般にMOSトランジスタで構成されるコンパレータの応答遅延時間は、Cgを出力トランジスタのゲート容量、Iopをコンパレータの動作電流としたとき、「Cg/Iop」に比例する。すなわち、応答遅延時間と消費電流はほぼ反比例の関係にある。内蔵された発電機からの電力で駆動される電子時計においては、発電機の大きさが電子時計というスペースで制限されて大きな発電力を得ることができないため、電力のエネルギー収支を確保するために回路の低消費電流化が図られる。コンパレータCOMP1、COMP2においても、低消費電流化が図られ動作電流Iopは最小限に抑える必要があり、コンパレータCOMP1、COMP2の応答遅延時間は特に大きくなる傾向にある。
As a result, the drain voltage of the
According to such a comparator COMP1 (COMP2), since the
Generally, the response delay time of a comparator composed of MOS transistors is proportional to “Cg / Iop”, where Cg is the gate capacitance of the output transistor and Iop is the operating current of the comparator. That is, the response delay time and the current consumption are almost in inverse proportion. In an electronic timepiece driven by electric power from a built-in generator, the size of the generator is limited by the space of the electronic timepiece, and large power generation cannot be obtained. The current consumption of the circuit is reduced. Also in the comparators COMP1 and COMP2, it is necessary to reduce current consumption and minimize the operating current Iop, and the response delay time of the comparators COMP1 and COMP2 tends to be particularly large.
整流回路103は、発電部101の一方の出力端子AG1の電圧V1が蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDよりも高くなると導通状態となる第1整流素子RE1および第4整流素子RE4と、発電部101の他方の出力端子AG2の電圧V2が蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDよりも高くなると導通状態となる第2整流素子RE2および第3整流素子RE3とを備えて構成されている。
この場合において、整流素子RE1〜RE4は、ダイオード等の受動整流素子や、トランジスタとコンパレータを組み合わせた能動整流素子などが考えられる。
次に発電検出回路の動作について説明する。
発電部101が発電を開始すると、発電電圧が両出力端子AG1、AG2に給電される。この場合、出力端子AG1端子電圧V1と出力端子AG2の端子電圧V2は、位相が反転している。
The
In this case, the rectifiers RE1 to RE4 may be passive rectifiers such as diodes or active rectifiers combining a transistor and a comparator.
Next, the operation of the power generation detection circuit will be described.
When the
そして、出力端子AG1の端子電圧V1が、出力端子AG2の電圧V2よりも所定電圧以上高くなり、さらに出力端子AG1の電圧が蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDよりも高くなると、第1整流素子RE1および第4整流素子RE4が導通状態となる。これにより、「端子AG1→第1整流素子RE1→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第4整流素子RE4」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電される。
そして、第1コンパレータCOMP1の出力する第1比較結果データDC1は"H"レベルとなる。
この結果、OR回路OR1の出力する発電検出データDDETは"H"レベルとなり、発電が検出されることとなる。
When the terminal voltage V1 of the output terminal AG1 becomes higher than the voltage V2 of the output terminal AG2 by a predetermined voltage or more and the voltage of the output terminal AG1 becomes higher than the high-potential-side terminal voltage VDD of the
Then, the first comparison result data DC1 output from the first comparator COMP1 becomes "H" level.
As a result, the power generation detection data DDET output from the OR circuit OR1 becomes "H" level, and power generation is detected.
同様にして、出力端子AG2の端子電圧V2が、蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDよりも高くなると、第2整流素子RE2および第3整流素子RE3が導通状態となる。これにより、「端子AG2→第2整流素子RE2→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第3整流素子RE3」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電される。
そして、第2コンパレータCOMP2の出力する第2比較結果データDC2は"H"レベルとなる。
この結果、OR回路OR1の出力する発電検出データDDETは"H"レベルとなり、発電が検出されることとなる。
以上により、蓄電装置104の端子電圧以上の電圧を有する発電を検出することができ、確実な発電検出が可能となる。
Similarly, when terminal voltage V2 of output terminal AG2 becomes higher than high-potential-side terminal voltage VDD of
Then, the second comparison result data DC2 output from the second comparator COMP2 becomes "H" level.
As a result, the power generation detection data DDET output from the OR circuit OR1 becomes "H" level, and power generation is detected.
As described above, power generation having a voltage equal to or higher than the terminal voltage of the
[1.4]
次に図4の処理フローチャートを参照して計時装置1の動作を説明する。
まず、計時装置1のリセットタイミングあるいは前回の駆動パルス出力から1秒経過したか否かを判別する(ステップS1)。
ステップS1の判別において、1秒が経過していない場合には、駆動パルスを出力すべきタイミングではないので、待機状態となる。
ステップS1の判別において、1秒が経過した場合には、高周波磁界検出用パルス信号SP0の出力中に発電検出回路102により蓄電装置の充電状態が検出されたか否かを判別する(ステップS2)。
[1.4]
Next, the operation of the
First, it is determined whether or not one second has elapsed since the reset timing of the
If it is determined in step S1 that one second has not elapsed, it is not a timing to output a drive pulse, and thus a standby state is set.
If one second has elapsed in the determination of step S1, it is determined whether or not the state of charge of the power storage device has been detected by the power
[1.4.1] 高周波磁界検出用パルスSP0の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合の処理
ステップS2の判別において、高周波磁界検出用パルス信号SP0の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合には(ステップS2;Yes)、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する(ステップS7)。
この場合において、デューティダウンカウンタがカウントされるということは、次のパルスモータ駆動タイミングにおいて、より低いデューティ比の通常モータ駆動パルスK11で駆動を行うことを意味するが、充電による発電部からの交流磁界により、当該通常モータ駆動パルスK11によればパルスモータを駆動することができず、補正駆動パルスが出力されやすくなる。
そこで、デューティダウンカウンタをリセットし、あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止して、次のパルスモータ駆動タイミングにおける、通常モータ駆動パルスK11のデューティ比が低くなるのを防止するのである。
[1.4.1] Processing when power generation state in which
In this case, counting by the duty down counter means that the motor is driven by the normal motor drive pulse K11 having a lower duty ratio at the next pulse motor drive timing. Due to the magnetic field, the pulse motor cannot be driven according to the normal motor drive pulse K11, and the correction drive pulse is likely to be output.
Therefore, the duty-down counter is reset or the count-down of the duty-down counter is stopped to prevent the duty ratio of the normal motor drive pulse K11 from being lowered at the next pulse motor drive timing.
次に高周波磁界検出用パルスSP0の出力を停止する(ステップS8)。
続いて、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する処理を行うが(ステップS9)、この処理は後述するステップS3の判別がYesである場合のために設けられている処理であり、ステップS7において、既に処理が行われているので、実際には何も処理はなされない。
次に交流磁界検出用パルスSP11及び交流磁界検出用パルスSP12の出力を停止する(ステップS10)。
続いて、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する処理を行うが(ステップS11)、この処理は後述するステップS4の判別がYesである場合のために設けられている処理であり、ステップS7において、既に処理が行われているので、実際には何も処理はなされない。
Next, the output of the high-frequency magnetic field detection pulse SP0 is stopped (step S8).
Subsequently, a process of resetting the duty down counter for lowering the duty ratio so as to reduce the effective power of the normal motor drive pulse K11 (setting to a predetermined initial duty down counter value) or stopping the countdown of the duty down counter is performed. (Step S9), this process is provided for the case where the determination in step S3 described later is Yes. Since the process has already been performed in step S7, No processing is performed.
Next, the output of the AC magnetic field detection pulse SP11 and the AC magnetic field detection pulse SP12 is stopped (step S10).
Subsequently, a process of resetting the duty down counter for lowering the duty ratio so as to reduce the effective power of the normal motor drive pulse K11 (setting to a predetermined initial duty down counter value) or stopping the countdown of the duty down counter is performed. (Step S11), this process is provided for the case where the determination in step S4 described later is Yes. Since the process has already been performed in step S7, No processing is performed.
次に通常駆動モータパルスK11の出力を停止(あるいは中断)する(ステップS12)。
続いて、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する処理を行うが(ステップS13)、この処理は後述するステップS5の判別がYesである場合のために設けられている処理であり、ステップS7において、既に処理が行われているので、実際には何も処理はなされない。
次に回転検出用パルスSP2の出力を停止する(ステップS14)。
そして補正駆動パルスP2+Prを出力する(ステップS15)。この場合において、実体的にパルスモータ10を駆動するのは補正駆動パルスP2であり、補正駆動パルスPrは、駆動後のロータの回転後の振動を抑制して安定状態に素早く移行させるためのものである。
次に補正駆動パルスP2+Prの印加に伴う残留磁束をうち消すため、補正駆動パルスP2+Prの極性とは逆極性の消磁パルスPEを出力する(ステップS16)。
Next, the output of the normal drive motor pulse K11 is stopped (or interrupted) (step S12).
Subsequently, a process of resetting the duty down counter for lowering the duty ratio so as to reduce the effective power of the normal motor drive pulse K11 (setting to a predetermined initial duty down counter value) or stopping the countdown of the duty down counter is performed. (Step S13), this process is provided for the case where the determination in Step S5 described later is Yes. Since the process has already been performed in Step S7, No processing is performed.
Next, the output of the rotation detection pulse SP2 is stopped (step S14).
Then, the correction driving pulse P2 + Pr is output (step S15). In this case, it is the correction drive pulse P2 that actually drives the
Next, in order to cancel the residual magnetic flux accompanying the application of the correction drive pulse P2 + Pr, a demagnetization pulse PE having a polarity opposite to the polarity of the correction drive pulse P2 + Pr is output (step S16).
ここで、消磁パルスPEの役割について説明する。
本来は、発電機の漏れ磁束によりモータ駆動コイルに誘起電圧が発生するはずである。
しかしながら、交流磁界検出パルスに基づく交流磁界検出電圧が閾値を越えた場合には、補正駆動パルスP2+Prが印加されると、この補正駆動パルスP2+Prは実効電力が大きく、残留磁束によりモータ駆動コイルに誘起電圧が発生しなくなってしまう。
また、パルスモータの非回転時の回転検出パルスSP2による検出電圧は閾値を越えないのが正常な状態であるが、補正駆動パルスP2+Prが印加された後の残留磁束による影響で、発電機の漏れ磁束が検出電圧に重畳されて閾値を越えて、誤って回転時の検出電圧とされてしまう場合がある。
そこで、これらの影響をなくすべく、残留磁束を補正駆動パルスP2+Prと逆極性を有する消磁パルスPEを印加することにより消去するのである。
この場合において、消磁パルスPEを出力するタイミングは、外部磁界検出タイミング直前とするのがより効果的である。
Here, the role of the degaussing pulse PE will be described.
Originally, an induced voltage should be generated in the motor drive coil due to the leakage magnetic flux of the generator.
However, when the AC drive voltage P2 + Pr is applied when the AC magnetic field detection voltage based on the AC magnetic field detection pulse exceeds the threshold, the correction drive pulse P2 + Pr has a large effective power and is induced in the motor drive coil by the residual magnetic flux. No voltage is generated.
In the normal state, the voltage detected by the rotation detection pulse SP2 when the pulse motor is not rotating does not exceed the threshold value. However, the leakage of the generator is affected by the residual magnetic flux after the application of the correction drive pulse P2 + Pr. There is a case where the magnetic flux is superimposed on the detection voltage and exceeds the threshold value, thereby being erroneously set as the detection voltage at the time of rotation.
Therefore, in order to eliminate these effects, the residual magnetic flux is erased by applying a degaussing pulse PE having a polarity opposite to that of the correction driving pulse P2 + Pr.
In this case, it is more effective to output the demagnetizing pulse PE immediately before the external magnetic field detection timing.
また、消磁パルスPEのパルス幅はロータが回転しない程度の狭(短)パルスであり、さらなる消磁効果を上げるためには複数の間欠パルスとするのが望ましい。
消磁パルスPEの出力終了後には、デューティダウンカウンタのカウントを再開し(ステップS17)、通常駆動パルスK11のデューティ比を最も消費電力が少なく、かつ、補正駆動パルスP2+Prが出力されないように設定する。
そして再び処理をステップS1に移行し、同様の処理を繰り返すこととなる。
Further, the pulse width of the degaussing pulse PE is a narrow (short) pulse that does not rotate the rotor, and it is desirable to use a plurality of intermittent pulses in order to further enhance the degaussing effect.
After the output of the degaussing pulse PE is completed, the count of the duty down counter is restarted (step S17), and the duty ratio of the normal drive pulse K11 is set so as to minimize power consumption and not output the correction drive pulse P2 + Pr.
Then, the process returns to step S1 to repeat the same process.
[1.4.2] 交流磁界検出用パルスSP11または交流磁界検出用パルスSP12の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合の処理
ステップS2の判別において、高周波磁界検出用パルス信号SP0の出力中には発電検出回路102による蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出されなかった場合には(ステップS2;No)、交流磁界検出用パルスSP11または交流磁界検出用パルスSP12の出力中に発電検出回路102により蓄電装置の充電状態が検出されたか否かを判別する(ステップS3)。
ステップS3の判別において、交流磁界検出用パルスSP11または交流磁界検出用パルスSP12の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合には(ステップS3;Yes)、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する(ステップS9)。
[1.4.2] Processing when power
In the determination in step S3, when the power
次に交流磁界検出用パルスSP11及び交流磁界検出用パルスSP12の出力を停止する(ステップS10)。
続いて、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する処理を行うが(ステップS11)、この処理は後述するステップS4の判別がYesである場合のために設けられている処理であり、ステップS9において、既に処理が行われているので、実際には何も処理はなされない。
次に通常駆動モータパルスK11の出力を停止(あるいは中断)する(ステップS12)。
Next, the output of the AC magnetic field detection pulse SP11 and the AC magnetic field detection pulse SP12 is stopped (step S10).
Subsequently, a process of resetting the duty down counter for lowering the duty ratio so as to reduce the effective power of the normal motor drive pulse K11 (setting to a predetermined initial duty down counter value) or stopping the countdown of the duty down counter is performed. (Step S11), but this process is provided for the case where the determination in step S4 described later is Yes. Since the process has already been performed in step S9, No processing is performed.
Next, the output of the normal drive motor pulse K11 is stopped (or interrupted) (step S12).
続いて、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する処理を行うが(ステップS13)、この処理は後述するステップS5の判別がYesである場合のために設けられている処理であり、ステップS9において、既に処理が行われているので、実際には何も処理はなされない。
次に回転検出用パルスSP2の出力を停止する(ステップS14)。
そして補正駆動パルスP2+Prを出力する(ステップS15)。この場合において、実体的にパルスモータ10を駆動するのは補正駆動パルスP2であり、補正駆動パルスPrは、駆動後のロータの回転後の振動を抑制して安定状態に素早く移行させるためのものである。
次に補正駆動パルスP2+Prの印加に伴う残留磁束をうち消すため、補正駆動パルスP2+Prの極性とは逆極性の消磁パルスPEを出力する(ステップS16)。
Subsequently, a process of resetting the duty down counter for lowering the duty ratio so as to reduce the effective power of the normal motor drive pulse K11 (setting to a predetermined initial duty down counter value) or stopping the countdown of the duty down counter is performed. (Step S13), but this processing is provided for the case where the determination in Step S5 described later is Yes. Since the processing has already been performed in Step S9, No processing is performed.
Next, the output of the rotation detection pulse SP2 is stopped (step S14).
Then, the correction driving pulse P2 + Pr is output (step S15). In this case, it is the correction drive pulse P2 that actually drives the
Next, in order to cancel the residual magnetic flux accompanying the application of the correction drive pulse P2 + Pr, a demagnetization pulse PE having a polarity opposite to the polarity of the correction drive pulse P2 + Pr is output (step S16).
消磁パルスPEの出力終了後には、デューティダウンカウンタのカウントを再開し(ステップS17)、通常駆動パルスK11のデューティ比を最も消費電力が少なく、かつ、補正駆動パルスP2+Prが出力されないように設定する。
そして再び処理をステップS1に移行し、同様の処理を繰り返すこととなる。
After the output of the degaussing pulse PE is completed, the count of the duty down counter is restarted (step S17), and the duty ratio of the normal drive pulse K11 is set so as to minimize power consumption and not output the correction drive pulse P2 + Pr.
Then, the process returns to step S1 to repeat the same process.
[1.4.3] 通常駆動パルスK11の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合の処理
ステップS3の判別において、交流磁界検出用パルスSP11または交流磁界検出用パルスSP12の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出されなかった場合には(ステップS3;No)、通常駆動パルスK11の出力中に発電検出回路102により蓄電装置の充電状態が検出されたか否かを判別する(ステップS4)。
ステップS4の判別において、通常駆動パルスK11の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合には(ステップS4;Yes)、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する(ステップS11)。
[1.4.3] Processing when power
If it is determined in step S4 that the power
次に通常駆動パルスK11の出力を停止(あるいは中断)する(ステップS12)。
続いて、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する処理を行うが(ステップS13)、この処理は後述するステップS5の判別がYesである場合のために設けられている処理であり、ステップS11において、既に処理が行われているので、実際には何も処理はなされない。
次に回転検出用パルスSP2の出力を停止する(ステップS14)。
そして補正駆動パルスP2+Prを出力する(ステップS15)。
Next, the output of the normal drive pulse K11 is stopped (or interrupted) (step S12).
Subsequently, a process of resetting the duty down counter for lowering the duty ratio so as to reduce the effective power of the normal motor drive pulse K11 (setting to a predetermined initial duty down counter value) or stopping the countdown of the duty down counter is performed. (Step S13), this processing is provided for the case where the determination in step S5 described later is Yes. Since the processing has already been performed in step S11, No processing is performed.
Next, the output of the rotation detection pulse SP2 is stopped (step S14).
Then, the correction driving pulse P2 + Pr is output (step S15).
次に補正駆動パルスP2+Prの印加に伴う残留磁束をうち消すため、補正駆動パルスP2+Prの極性とは逆極性の消磁パルスPEを出力する(ステップS16)。
消磁パルスPEの出力終了後には、デューティダウンカウンタのカウントを再開し(ステップS17)、通常駆動パルスK11のデューティ比を最も消費電力が少なく、かつ、補正駆動パルスP2+Prが出力されないように設定する。
そして再び処理をステップS1に移行し、同様の処理を繰り返すこととなる。
Next, in order to cancel the residual magnetic flux accompanying the application of the correction drive pulse P2 + Pr, a demagnetization pulse PE having a polarity opposite to the polarity of the correction drive pulse P2 + Pr is output (step S16).
After the output of the degaussing pulse PE is completed, the count of the duty down counter is restarted (step S17), and the duty ratio of the normal drive pulse K11 is set so as to minimize power consumption and not output the correction drive pulse P2 + Pr.
Then, the process returns to step S1 to repeat the same process.
[1.4.4] 回転検出パルスSP2の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合の処理
ステップS4の判別において、通常駆動パルスK11の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出されなかった場合には(ステップS4;No)、回転検出パルスSP2の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出されたか否かを判別する(ステップS5)。
ステップS5の判別において、回転検出パルスSP2の出力中に発電検出回路102により蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出された場合には(ステップS5;Yes)、通常モータ駆動パルスK11の実効電力を低下させるべくデューティ比を低下させるためのデューティダウンカウンタをリセット(あらかじめ定めた初期デューティダウンカウンタ値に設定)あるいは、デューティダウンカウンタのカウントダウンを停止する(ステップS13)。
[1.4.4] Processing when power generation state in which
In the determination of step S5, when the power
次に回転検出パルスSP2の出力を停止(あるいは中断)する(ステップS14)。
そして補正駆動パルスP2+Prを出力する(ステップS15)。
次に補正駆動パルスP2+Prの印加に伴う残留磁束をうち消すため、補正駆動パルスP2+Prの極性とは逆極性の消磁パルスPEを出力する(ステップS16)。
消磁パルスPEの出力終了後には、デューティダウンカウンタのカウントを再開し(ステップS17)、通常駆動パルスK11のデューティ比を最も消費電力が少なく、かつ、補正駆動パルスP2+Prが出力されないように設定する。
そして再び処理をステップS1に移行し、同様の処理を繰り返すこととなる。
Next, the output of the rotation detection pulse SP2 is stopped (or interrupted) (step S14).
Then, the correction driving pulse P2 + Pr is output (step S15).
Next, in order to cancel the residual magnetic flux accompanying the application of the correction drive pulse P2 + Pr, a demagnetization pulse PE having a polarity opposite to the polarity of the correction drive pulse P2 + Pr is output (step S16).
After the output of the degaussing pulse PE is completed, the count of the duty down counter is restarted (step S17), and the duty ratio of the normal drive pulse K11 is set so as to minimize power consumption and not output the correction drive pulse P2 + Pr.
Then, the process returns to step S1 to repeat the same process.
[1.4.5] 蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出されなかった場合の処理
高周波磁界検出用パルス信号SP0の出力中は充電状態が検出されず(ステップS2;No)、交流磁界検出用パルスSP11または交流磁界検出用パルスSP12の出力中にも蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出されず(ステップS3;No)、通常駆動パルスK11の出力中にも蓄電装置104を充電可能な発電状態が検出されず(ステップS4;No)、回転検出パルスSP2の出力中にも充電状態が検出されなかった場合(ステップS5;No)には、次回の通常駆動パルスK11のデューティを低減することが可能な条件を満たしている場合は今回の通常駆動パルスK11のデューティよりも低減し、あるいはこれ以上デューティを低減することができない、すなわち、予め設定した最低デューティである場合はデューティ比を現状のまま維持するパルス幅制御を行う(ステップS6)。
[1.4.5] Processing when power generation state in which
[1.5] 第1実施形態の効果
以上の説明のように本第1実施形態によれば、確実に蓄電装置を充電可能な発電状態を検出し、発電状態における悪影響を防止するための対策を確実にすることが可能となるとともに、不必要に対策を施すことがなくなり、消費電力を低減することが可能となる。
また、第1実施形態の構成は、発電電圧を検出するための構成であり、発電電流、ひいては、充電性能に影響を与えることなく検出することが可能であり、充電経路に抵抗を挿入するなどの構成を有する発電検出方法と異なり、発電検出動作が充電性能の低下を招くことがないので、常時検出を行うことが可能となる。
[1.5] Effects of First Embodiment As described above, according to the first embodiment, a power generation state capable of reliably charging a power storage device is detected, and a countermeasure for preventing an adverse effect in the power generation state is provided. Can be ensured, and unnecessary measures need not be taken, so that power consumption can be reduced.
Further, the configuration of the first embodiment is a configuration for detecting the generated voltage, and can detect the generated current without affecting the charging performance, such as inserting a resistor in the charging path. Unlike the power generation detection method having the configuration described above, the power generation detection operation does not cause a decrease in the charging performance, so that the detection can be always performed.
[2] 第2実施形態
上記第1実施形態においては、発電検出回路102は、発電部101の発電電圧と、蓄電装置104の高電位側端子電圧をそのまま比較していたが、本第2実施形態は、蓄電装置104の高電位側端子電圧に代えて、蓄電装置104の高電位側端子電圧+所定のオフセット電圧とすることにより、より確実に充電状態を検出する実施形態である。
[2] Second Embodiment In the first embodiment, the power
[2.1] 発電検出回路
[2.1.1] 発電検出回路の構成
図5に発電検出回路の周辺の回路構成例を示す。図5において、図3と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
図5においては、発電検出回路102Aと、発電検出回路102Aの周辺回路として、交流発電を行う発電部101と、発電部101から出力される交流電流を整流して直流電流に変換する整流回路103と、整流回路103から出力される直流電流により蓄電する蓄電装置104と、を図示している。
発電検出回路102は、蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDに所定のオフセット電圧を加算して第1オフセット端子電圧VOS1を出力する第1オフセット電圧加算回路OS1と、蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDに所定のオフセット電圧を加算して第2オフセット端子電圧VOS2を出力する第2オフセット電圧加算回路OS2と、発電部101の第1出力端子AG1の電圧V1と第1オフセット端子電圧VOS1とを比較して、第1比較結果データDC11を出力する第1コンパレータCOMP1と、発電部101の第2出力端子AG2の電圧V2と第2オフセット端子電圧VOS2とを比較して、第2比較結果データDC12を出力する第2コンパレータCOMP2と、第1比較結果データDC1と第2比較結果データDC2の論理和をとって、発電検出データDDET1として出力するOR回路OR1と、を備えて構成されている。
[2.1] Power generation detection circuit [2.1.1] Configuration of power generation detection circuit Fig. 5 shows an example of a circuit configuration around the power generation detection circuit. 5, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
In FIG. 5, a power generation detection circuit 102A, a
The power
ここで、コンパレータCOMP1、COMP2について説明する。
コンパレータCOMP1、COMP2は、オフセット電圧加算回路OS1、OS2によってレベルシフトされた電圧を入力する構成となっているが、このような構成は、図13における入力トランジスタ213、214のしきい値電圧Vthを異ならせることでも可能である。
詳細には、負入力端(−)側のトランジスタ213のしきい値電圧Vthを、正入力端(+)側のトランジスタ214のそれよりも大きくすれば、図5におけるオフセット電圧加算回路OS1、OS2と同等の作用効果を実現できる。
この場合において、入力トランジスタ213、214のしきい値電圧Vthを異ならせるには、トランジスタサイズを変えることによって可能である。具体的には、入力トランジスタ213のゲート幅を入力トランジスタ214のゲート幅より狭くすることで、入力トランジスタ213のしきい値電圧Vthを上げることができる。さらに、不純物の打ち込みなどのプロセス的な方法などによっても入力トランジスタ213、214のしきい値電圧Vthを異ならせることが可能である。
Here, the comparators COMP1 and COMP2 will be described.
The comparators COMP1 and COMP2 are configured to input the voltage level-shifted by the offset voltage adding circuits OS1 and OS2. In such a configuration, the threshold voltages Vth of the
More specifically, if the threshold voltage Vth of the
In this case, the threshold voltages Vth of the
また、図14に示すように、同一サイズ、同一能力のトランジスタを並列に接続することによりトランジスタ213あるいはトランジスタ214と等価な回路を実現することができる。すなわち、トランジスタ213に代えて、同一サイズ、同一能力の二つのトランジスタ213A、213Bを並列接続し、トランジスタ214に代えて同一サイズ、同一能力のトランジスタ214A、214B、214Cを並列接続する。
このような構成とすることにより、正入力端(+)側の方が差動対トランジスタの能力が高くなり、負入力端(−)側の端子電圧を正入力端(+)側の電圧よりも高くしないとトランジスタ214A、214B、214Cはオン状態とならず、コンパレータ出力が反転することはない。
As shown in FIG. 14, by connecting transistors having the same size and the same capacity in parallel, a circuit equivalent to the
With such a configuration, the capacity of the differential pair transistor is higher on the positive input terminal (+) side, and the terminal voltage on the negative input terminal (−) side is higher than the voltage on the positive input terminal (+) side. Otherwise, the
コンパレータにおける検出動作としては、例えば、正入力端(+)側を基準として、正入力端(+)側に高電位側電圧Vddを印加した場合、負入力端(−)側に電圧Vddよりも電圧αだけ高位の電圧Vdd+α以上の電圧を印加した場合にのみ、コンパレータは反転して"L"レベルを出力することとなる。
次に発電検出回路の動作について説明する。
発電部101が発電を開始すると、発電電圧が両出力端子AG1、AG2に給電される。この場合、出力端子AG1端子電圧V1と出力端子AG2の端子電圧V2は、位相が反転している。また、オフセット電圧VOS1、VOS2は、整流素子RE1、RE2の順方向電圧VFに基づいて設定される。すなわち、順方向電圧VFが比較的大きいダイオードで整流を行う場合では、オフセット電圧は数100[mV]程度に設定され、順方向電圧VFが比較的小さいトランジスタで能動整流を行う場合は、オフセット電圧は数10[mV]程度に設定される。
As a detection operation in the comparator, for example, when the high potential side voltage Vdd is applied to the positive input terminal (+) side with respect to the positive input terminal (+) side, the negative input terminal (−) side is higher than the voltage Vdd. Only when a voltage higher than the voltage Vdd + α by the voltage α is applied, the comparator inverts and outputs the “L” level.
Next, the operation of the power generation detection circuit will be described.
When the
そして、出力端子AG1の端子電圧V1が、出力端子AG2の電圧V2よりも所定電圧以上高くなり、さらに出力端子AG1の電圧が第1オフセット電圧VOS1(=蓄電装置104の高電位側端子電圧VDD+オフセット電圧)よりも高くなると、第1整流素子RE1および第4整流素子RE4が導通状態となる。
このとき、出力端子AG1の電圧は蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDよりも高くなっているので、「端子AG1→第1整流素子RE1→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第4整流素子RE4」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電される。
そして、第1コンパレータCOMP1の出力する第1比較結果データDC11は"H"レベルとなる。
この結果、OR回路OR1の出力する発電検出データDDET1は"H"レベルとなり、充電が検出されることとなる。
Then, the terminal voltage V1 of the output terminal AG1 becomes higher than the voltage V2 of the output terminal AG2 by a predetermined voltage or more, and the voltage of the output terminal AG1 becomes equal to the first offset voltage VOS1 (= the high-potential-side terminal voltage VDD of the
At this time, since the voltage of the output terminal AG1 is higher than the high-potential-side terminal voltage VDD of the
Then, the first comparison result data DC11 output from the first comparator COMP1 becomes "H" level.
As a result, the power generation detection data DDET1 output from the OR circuit OR1 becomes "H" level, and charging is detected.
同様にして、出力端子AG2の端子電圧V2が、蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDよりも高くなると、第2整流素子RE2および第3整流素子RE3が導通状態となる。
このとき、出力端子AG2の電圧が蓄電装置104の高電位側端子電圧VDDよりも高くなり、さらに第2オフセット電圧VOS2(=蓄電装置104の高電位側端子電圧VDD+オフセット電圧)よりも高くなると、「端子AG2→第2整流素子RE2→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第3整流素子RE3」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電される。
そして、第2コンパレータCOMP2の出力する第2比較結果データDC2は"H"レベルとなる。
この結果、OR回路OR1の出力する発電検出データDDET1は"H"レベルとなり、充電が検出されることとなる。
また、上記と同様の効果を得るためのオフセット電圧を設ける方法としては、発電部101の出力端子側の電圧からオフセット電圧分の電圧を減算してからコンパレータに入力し、蓄電装置の高電位側電源VDDの電圧と比較するように構成したり、コンパレータにおいて、入力された二つの電圧のいずれか一方をオフセット電圧に相当するだけオフセットするように構成しても良いし、二つの入力端子の比較レベルをオフセット電圧に相当するだけオフセットするように構成することも可能である。
Similarly, when terminal voltage V2 of output terminal AG2 becomes higher than high-potential-side terminal voltage VDD of
At this time, if the voltage of the output terminal AG2 becomes higher than the high-potential-side terminal voltage VDD of the
Then, the second comparison result data DC2 output from the second comparator COMP2 becomes "H" level.
As a result, the power generation detection data DDET1 output from the OR circuit OR1 becomes "H" level, and charging is detected.
As a method of providing an offset voltage for obtaining the same effect as described above, a voltage corresponding to the offset voltage is subtracted from the voltage at the output terminal side of the
[2.2] 第2実施形態の効果
以上の説明のように本第2実施形態によれば、あるレベル以上の発電電流が流れた場合を検出するため、より確実に発電状態を検出し、充電状態における悪影響を防止するための対策を確実にすることが可能となるとともに、不必要に対策を施すことがなくなり、消費電力を低減することが可能となる。
また、第2実施形態の構成は、発電電圧を検出するための構成であり、発電電流、ひいては、充電性能に影響を与えることなく検出することが可能であり、充電経路に抵抗を挿入するなどの構成を有する発電検出方法と異なり、発電検出動作が充電性能の低下を招くことがないので、常時検出を行うことが可能となる。
[2.2] Effect of Second Embodiment As described above, according to the second embodiment, a case where a generated current of a certain level or more flows is detected, so that a power generation state is detected more reliably. It is possible to reliably take measures for preventing adverse effects in the state of charge, and to eliminate unnecessary measures, thereby reducing power consumption.
Further, the configuration of the second embodiment is a configuration for detecting the generated voltage, and can detect the generated current without affecting the charging performance, such as inserting a resistor in the charging path. Unlike the power generation detection method having the configuration described above, the power generation detection operation does not cause a decrease in the charging performance, so that the detection can be always performed.
[3] 第3実施形態
次に発電検出回路のより具体的な第3実施形態について図6ないし図8を参照して説明する。
[3.1] 発電検出回路周辺の構成
図6に第3実施形態の発電検出回路の周辺の回路構成例を示す。
図6においては、発電検出回路102Bと、発電検出回路102Bの周辺回路として、交流発電を行う発電部101と、発電部101から出力される交流電流を整流して直流電流に変換する整流回路103Bと、整流回路103Bから出力される直流電流により蓄電する蓄電装置104と、を図示している。
発電検出回路102Bは、後述の第1コンパレータCOMP11及び第2コンパレータCOMP12の出力の論理積の否定をとって原発電検出データDDET10として出力するNAND回路201と、原発電検出データDDET10の出力をR−C積分回路を用いて平滑化して発電検出データDDET11として出力する平滑化回路202と、を備えて構成されている。
[3] Third Embodiment Next, a more specific third embodiment of the power generation detection circuit will be described with reference to FIGS.
[3.1] Configuration around power generation detection circuit FIG. 6 shows a circuit configuration example around the power generation detection circuit according to the third embodiment.
In FIG. 6, a power
The power
平滑化回路202は、図7に示すように、抵抗R1と、抵抗R1の出力側端子と低電位側電源VTKNとの間に接続されたコンデンサC1と、を備えて構成されている。
整流回路103Bは、発電部101の一方の出力端子AG1の電圧を基準電圧Vddと比較することにより第1トランジスタQ1のオン/オフ制御を行って能動整流を行わせるための第1コンパレータCOMP11と、発電部101の他方の出力端子AG2の電圧を基準電圧Vddと比較することにより第2トランジスタQ2を第1トランジスタと交互にオン/オフすることにより能動整流を行わせるための第2コンパレータCOMP12と、発電部101の端子AG2の端子電圧V2が予め定めた閾値電圧を越えるとオン状態となる第3トランジスタQ3と、発電部101の端子AG1の端子電圧V1が予め定めた閾値電圧を越えるとオン状態となる第4トランジスタQ4と、を備えて構成されている。
整流用に用いられるこれらの第1〜第4トランジスタQ1〜Q4と並列に接続されているダイオードdは、整流用のトランジスタQ1〜Q4のオン/オフを制御するのに十分な電源電圧がないときに整流を行うためのものであり、ショットキーダイオードを外付けで接続してもよいし、寄生ダイオードを使えば、すべての回路の集積化が可能である。
As shown in FIG. 7, the smoothing
The
The diode d connected in parallel with the first to fourth transistors Q1 to Q4 used for rectification is used when there is not enough power supply voltage to control the on / off of the rectification transistors Q1 to Q4. A schottky diode may be externally connected, or if a parasitic diode is used, all circuits can be integrated.
[3.2] 充電時の動作
まず、充電動作について説明する。
発電部101が発電を開始すると、発電電圧が両出力端子AG1、AG2に給電される。この場合、出力端子AG1端子電圧V1と出力端子AG2の端子電圧V2は、位相が反転している。
出力端子AG1の端子電圧V1が閾値電圧を越えると、第4トランジスタQ4がオン状態となる。この後、端子電圧V1が上昇し、電源VDDの電圧を越えると、第1コンパレータCOMP11の出力は"L"レベルとなり、第1トランジスタQ1がオンすることとなる。
一方、出力端子AG2の端子電圧V2は閾値電圧を下回っているので、第3トランジスタQ3はオフ状態であり、端子電圧V2は電源VDDの電圧未満であり、第2コンパレータCOMP12の出力は"H"レベルであり、第2トランジスタQ2はオフ状態である。
[3.2] Operation During Charging First, the charging operation will be described.
When the
When the terminal voltage V1 of the output terminal AG1 exceeds the threshold voltage, the fourth transistor Q4 turns on. Thereafter, when the terminal voltage V1 rises and exceeds the voltage of the power supply VDD, the output of the first comparator COMP11 becomes "L" level, and the first transistor Q1 is turned on.
On the other hand, since the terminal voltage V2 of the output terminal AG2 is lower than the threshold voltage, the third transistor Q3 is off, the terminal voltage V2 is lower than the voltage of the power supply VDD, and the output of the second comparator COMP12 is "H". Level, and the second transistor Q2 is off.
したがって、第1トランジスタQ1がオン状態となる期間において、「端子AG1→第1トランジスタ→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第4トランジスタQ4」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電される。
この後、端子電圧V1が下降すると、出力端子AG1の端子電圧V1は電源VDDの電圧未満となり、第1コンパレータCOMP11の出力が"H"レベルとなって、第1トランジスタQ1はオフ状態となり、出力端子AG1の端子電圧V1は第4トランジスタQ4の閾値電圧を下まわることとなり、トランジスタQ4もオフ状態となる。
一方、出力端子AG2の端子電圧V2が閾値電圧を越えると、第3トランジスタQ3がオン状態となる。この後、端子電圧V2がさらに上昇し、電源VDDの電圧を越えると、第2コンパレータCOMP2の出力は"L"レベルとなり、第2トランジスタQ2がオンすることとなる。
したがって、第2トランジスタQ2がオン状態となる期間において、「端子AG2→第2トランジスタQ2→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第3トランジスタQ3」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電されることとなる。
Therefore, during the period in which the first transistor Q1 is in the ON state, a generated current flows through the path of “terminal AG1 → first transistor → power supply VDD →
Thereafter, when the terminal voltage V1 falls, the terminal voltage V1 of the output terminal AG1 becomes lower than the voltage of the power supply VDD, the output of the first comparator COMP11 becomes "H" level, the first transistor Q1 is turned off, and the output The terminal voltage V1 of the terminal AG1 falls below the threshold voltage of the fourth transistor Q4, and the transistor Q4 is also turned off.
On the other hand, when the terminal voltage V2 of the output terminal AG2 exceeds the threshold voltage, the third transistor Q3 turns on. Thereafter, when the terminal voltage V2 further rises and exceeds the voltage of the power supply VDD, the output of the second comparator COMP2 becomes "L" level, and the second transistor Q2 is turned on.
Therefore, during the period when the second transistor Q2 is in the ON state, the generated current flows through the path of “terminal AG2 → second transistor Q2 → power supply VDD →
上述したように、発電電流が流れる際には、第1コンパレータCOMP11あるいは第2コンパレータCOMP12の出力はいずれかが"L"レベルとなっている。
そこで、発電検出回路102AのNAND回路201は、第1コンパレータCOMP1及び第2コンパレータCOMP12の出力の論理積の否定をとることにより、発電電流が流れている状態で"H"レベルの原発電検出データDDET10を平滑化回路202に出力することとなる。
この場合において、NAND回路201の出力はスイッチングノイズを含むこととなるので、平滑回路202は、NAND回路201の出力をR−C積分回路を用いて平滑化して発電検出データDDET11として出力するのである。
As described above, when the generated current flows, either the output of the first comparator COMP11 or the output of the second comparator COMP12 is at the “L” level.
Therefore, the
In this case, since the output of the
[3.3] 発電検出回路の具体的動作例
次に第3実施形態の発電検出回路の動作を図8のタイミングチャートを参照して説明する。
発電部101が時刻t0から発電を開始し、時刻t1において、出力端子AG2の電圧が高電位側電源VDDの電圧を超過すると、第2コンパレータCOMP12の出力は"L"となり、第2トランジスタQ2はオン状態となる。
これにより、上述したように、「端子AG2→第2トランジスタQ2→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第3トランジスタQ3」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電されることとなる。
一方、時刻t1においては、出力端子AG1の電圧は低電位側電源VTKNの電圧未満となっているので、第1コンパレータCOMP11の出力は相変わらず"H"のままである。
これらの結果、NAND回路201の一方の入力端子は"L"、他方の入力端子は"H"となり、原発電検出データDDET10は"H"レベルとなる。
平滑回路202に入力された"H"レベルの原発電検出データDDET10は、平滑化され、時刻t2において、発電検出データDDET11を"H"レベルとし、充電状態にある旨が通知されることとなる。
[3.3] Specific operation example of power generation detection circuit Next, the operation of the power generation detection circuit of the third embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.
The
As a result, as described above, the generated current flows through the path of “terminal AG2 → second transistor Q2 → power supply VDD →
On the other hand, at time t1, since the voltage of the output terminal AG1 is lower than the voltage of the low potential side power supply VTKN, the output of the first comparator COMP11 remains "H".
As a result, one input terminal of the
The "H" level original power generation detection data DDET10 input to the smoothing
その後、時刻t3において、出力端子AG2の電圧が高電位側電源VDDの電圧未満となり、第2コンパレータCOMP12の出力は再び、"H"レベルとなり、NAND回路201の双方の入力端子は"H"レベルとなる。
この結果、原発電検出データDDET10は"L"レベルとなるが、平滑回路202の作用により相変わらず、発電検出データDDET11は"H"レベルのまま維持される。
時刻t4において、今度は出力端子AG1の電圧が高電位側電源VDDの電圧を超過すると、第1コンパレータCOMP11の出力は"L"となり、第1トランジスタQ1はオン状態となる。
これにより、上述したように、「端子AG1→第1トランジスタQ1→電源VDD→蓄電装置104→電源VTKN→第4トランジスタQ4」の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104に電荷が充電されることとなる。
一方、時刻t4においては、出力端子AG2の電圧は低電位側電源VTKNの電圧未満となっているので、第2コンパレータCOMP12の出力は相変わらず"H"のままである。
これらの結果、NAND回路201の一方の入力端子は"L"、他方の入力端子は"H"となり、原発電検出データDDET10は"H"レベルとなる。
平滑回路202に入力された"H"レベルの原発電検出データDDET10は、平滑化され、発電検出データDDET11を"H"レベルのまま保持する。
Thereafter, at time t3, the voltage of the output terminal AG2 becomes lower than the voltage of the high-potential-side power supply VDD, the output of the second comparator COMP12 goes to the "H" level again, and both input terminals of the
As a result, the original power generation detection data DDET10 becomes the “L” level, but the operation of the smoothing
At time t4, when the voltage of the output terminal AG1 exceeds the voltage of the high-potential power supply VDD, the output of the first comparator COMP11 becomes "L" and the first transistor Q1 is turned on.
As a result, as described above, the generated current flows through the path of “terminal AG1 → first transistor Q1 → power supply VDD →
On the other hand, at time t4, since the voltage of the output terminal AG2 is lower than the voltage of the low-potential-side power supply VTKN, the output of the second comparator COMP12 remains "H".
As a result, one input terminal of the
The "H" level original power generation detection data DDET10 input to the smoothing
その後、時刻t5において、出力端子AG1の電圧が高電位側電源VDDの電圧未満となり、第1コンパレータCOMP11の出力は再び、"H"レベルとなり、NAND回路201の双方の入力端子は"H"レベルとなる。
この結果、原発電検出データDDET10は"L"レベルとなるが、平滑回路202の作用により相変わらず、発電検出データDDET11は"H"レベルのまま維持される。
次に、時刻t6〜時刻t9においては、時刻t1〜時刻t5までの動作と同様の動作が行われる。
この場合において、平滑回路202の作用により相変わらず、発電検出データDDET11は"H"レベルのまま維持される。
しかしながら、その後、発電部101は発電を中断することとなり、時刻t10において、発電検出データDDET11は"L"レベルとなり、充電が中断された旨が通知されることとなる。
Thereafter, at time t5, the voltage of the output terminal AG1 becomes lower than the voltage of the high-potential-side power supply VDD, the output of the first comparator COMP11 goes to the "H" level again, and both input terminals of the
As a result, the original power generation detection data DDET10 becomes the “L” level, but the operation of the smoothing
Next, from time t6 to time t9, the same operation as the operation from time t1 to time t5 is performed.
In this case, the power generation detection data DDET11 is maintained at the “H” level as usual due to the operation of the smoothing
However, after that, the
[3.4] 第3実施形態の効果
以上の説明のように本第3実施形態によれば、発電された交流電流を能動整流する場合においても、確実に充電状態を検出することが可能となる。
また、能動整流に用いるコンパレータを発電検出回路と共用することができ、回路の効率化を図ることができる。
[3.4] Effects of Third Embodiment As described above, according to the third embodiment, it is possible to reliably detect the state of charge even when active rectification is performed on a generated AC current. Become.
Further, the comparator used for active rectification can be shared with the power generation detection circuit, and the efficiency of the circuit can be improved.
[4] 第4実施形態
第4実施形態は、本発明の発電検出回路を倍昇圧整流回路に適用した場合の具体的実施形態である。
[4.1] 発電検出回路周辺の構成
図9に第4実施形態の発電検出回路の周辺の回路構成例を示す。
図9においては、発電検出回路102Cと、発電検出回路102Cの周辺回路として、交流発電を行う発電部101と、発電部101から出力される交流電流を蓄電する昇圧用コンデンサCUPと、昇圧用コンデンサCUPを充電する際にオン状態となる第1トランジスタQ10と、昇圧用コンデンサCUPの出力端子AGの電圧が蓄電装置104の高電位側電源VDDの電圧を超過した場合にトランジスタQ10をオンすべく"L"レベルの出力信号を出力するコンパレータCOMP13と、蓄電装置104を充電する際にオン状態となる整流トランジスタQ11と、昇圧用コンデンサCUPの出力端子AGの電圧が蓄電装置104の低電位側電源VTKNの電圧よりも低くなった場合に整流トランジスタQ11をONすべく"H"レベルの原発電検出信号DDET20を出力するコンパレータCOMP14と、を図示している。
発電検出回路102Cは、第3実施形態における平滑化回路202と同様の構成であり、時定数が異なるだけである。
[4] Fourth Embodiment A fourth embodiment is a specific embodiment in which the power generation detection circuit of the present invention is applied to a double boost rectifier circuit.
[4.1] Configuration around power generation detection circuit FIG. 9 shows an example of a circuit configuration around the power generation detection circuit according to the fourth embodiment.
In FIG. 9, a power generation detection circuit 102C, a
The power generation detection circuit 102C has the same configuration as the smoothing
ここで、図15を参照してコンパレータCOMP14の構成について説明する。
図15に示されるように、コンパレータCOMP14は、一対の負荷トランジスタ231、232と、一対の入力トランジスタ233、234と、出力トランジスタ235と、定電流源236、237とから構成される。このうち、負荷トランジスタ231、232および出力トランジスタ235はNチャネル電界効果型であるが、入力トランジスタ233、234はPチャネル電界効果型である。そして、入力トランジスタ233、234の各ゲートが、それぞれコンパレータCOM3(COM4)の負入力端(−)、正入力端(+)となる一方、出力トランジスタ235のドレインが出力端OUTとなっている。
このようにコンパレータCOMP14は、高電位側電圧Vddに接続されるコンパレータCOMP1(COMP2)(図13参照)とは、全く逆極性で構成される。このコンパレータCOMP14においても、コンパレータCOMP1(COMP2)と同様に、入力トランジスタ233、234のしきい値電圧Vthを異ならせ、これによりオフセット電圧加算回路をそれらの内部に取り込むことが可能である。
Here, the configuration of the comparator COMP14 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 15, the comparator COMP14 includes a pair of
As described above, the comparator COMP14 has a polarity completely opposite to that of the comparator COMP1 (COMP2) (see FIG. 13) connected to the high potential side voltage Vdd. Also in this comparator COMP14, similarly to the comparator COMP1 (COMP2), the threshold voltage Vth of the
詳細には、負入力端(−)側のトランジスタ233のしきい値電圧Vthを、正入力端(+)側のトランジスタ234のそれよりも絶対値で大きくすれば、図5におけるオフセット電圧加算回路OS1、OS2と同等の作用効果を実現できる。なお、入力トランジスタ233、234のしきい値電圧Vthを異ならせる方法は、図14に示したコンパレータCOMP1(COMP2)の場合と同様である。
また、本実施形態の場合も、図3の場合と同様に、全波整流を行う場合には、発電機101の出力端子AG1、AG2には、最大で蓄電装置104の電圧+0.6[V]程度の電圧しか発生しないため、コンパレータCOMP14として、低耐圧のデバイスを用いることが可能となる。よって、コンパレータCOMP14は時計用に一般的に使用されているICプロセスで製造可能となり、回路の小型化および低コスト化が可能となっている。
More specifically, if the threshold voltage Vth of the
Also in the case of this embodiment, as in the case of FIG. 3, when performing full-wave rectification, the output terminals AG1 and AG2 of the
[4.2] 充電時の動作
まず、充電動作について図10の動作タイミングチャートを参照して説明する。
賠償圧整流回路の充電動作は、大別すると、昇圧用コンデンサCUPの蓄電動作と、蓄電装置104の蓄電動作と、により構成されるが、以下、順次説明する。
初期状態において、昇圧用コンデンサCUPの出力端子AGの電圧は、蓄電装置104の高電位側電源VDDの電圧未満であり、かつ、蓄電装置104の低電位側電源VTKNの電圧以上であるものとする。
時刻t0において、発電部101は発電を開始するが、初期状態において、昇圧用コンデンサCUPの出力端子AGの電圧は、蓄電装置104の高電位側電源VDDの電圧未満であり、かつ、蓄電装置104の低電位側電源VTKNの電圧以上であるので、コンパレータCOMP13は"H"レベルの出力信号を出力し、コンパレータCOMP14は"L"レベルの原発電検出データDDET20を出力する。
[4.2] Operation during Charging First, the charging operation will be described with reference to the operation timing chart of FIG.
The charging operation of the compensation rectifier circuit is roughly divided into a charging operation of the boosting capacitor CUP and a charging operation of the
In the initial state, the voltage of the output terminal AG of the boosting capacitor CUP is lower than the voltage of the high-potential power supply VDD of the
At time t0, the
従って、この時点では、トランジスタQ10はオフ、整流トランジスタQ11はオフとなっている。
時刻t1において、出力端子AGの電圧が蓄電装置104の高電位側電源VDDの電圧を超過すると、コンパレータCOMP13は"L"レベルの出力信号を出力し、トランジスタQ10はオンとなる。
この結果、昇圧用コンデンサCUPは蓄電されることとなる。
そして、時刻t2において、出力端子AGの電圧が再び蓄電装置104の高電位側電源VDDの電圧未満となると、コンパレータCOMP13は"H"レベルの出力信号を出力し、トランジスタQ10はオフとなって、昇圧用コンデンサCUPの蓄電動作は中断される。
時刻t3において、今度は、出力端子AGの電圧が蓄電装置104の低電位側電源VTKNの電圧未満となると、コンパレータCOMP14は"H"レベルの原発電検出データDDET20を出力する。
この結果、整流トランジスタQ11はオンとなり、発電部101→蓄電装置104→整流トランジスタQ11→昇圧用コンデンサCUP→発電部101の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104は、発電部101の発電電圧の2倍の電圧で充電がなされることとなる。
Therefore, at this time, the transistor Q10 is off and the rectifying transistor Q11 is off.
At time t1, when the voltage of the output terminal AG exceeds the voltage of the high-potential power supply VDD of the
As a result, the boosting capacitor CUP is charged.
Then, at time t2, when the voltage of the output terminal AG becomes lower than the voltage of the high-potential power supply VDD of the
At time t3, when the voltage of the output terminal AG becomes lower than the voltage of the low-potential-side power supply VTKN of the
As a result, the rectifying transistor Q11 is turned on, and a power generation current flows through the path of the
一方、コンパレータCOMP14が"H"レベルの出力信号を出力したことにより、時刻t4において、発電検出データDDET21を"H"レベルとする。
その後、時刻t5において、出力端子AGの電圧が蓄電装置104の低電位側電源VTKNの電圧を超過すると、コンパレータCOMP14の原発電検出データDDET20は"L"レベルとなる。
しかしながら、発電検出回路102Cの平滑作用により相変わらず、発電検出データDDET21は"H"レベルのまま維持される。
の原発電検出データDDET20を出力する。
次に、時刻t6〜時刻t9においては、時刻t1〜時刻t5までの動作と同様の動作が行われる。
この場合において、発電検出回路102Cの平滑作用により相変わらず、発電検出データDDET21は"H"レベルのまま維持される。
時刻t10において、出力端子AGの電圧が再び蓄電装置104の高電位側電源VDDの電圧を超過すると、コンパレータCOMP13は"L"レベルの出力信号を出力し、トランジスタQ10はオンとなり、昇圧用コンデンサCUPは蓄電されることとなる。
On the other hand, at time t4, the power generation detection data DDET21 is set to the "H" level because the comparator COMP14 outputs the "H" level output signal.
Thereafter, at time t5, when the voltage of the output terminal AG exceeds the voltage of the low-potential-side power supply VTKN of the
However, the power generation detection data DDET21 is still maintained at the “H” level due to the smoothing action of the power generation detection circuit 102C.
The original power generation detection data DDET20 is output.
Next, from time t6 to time t9, the same operation as the operation from time t1 to time t5 is performed.
In this case, the power generation detection data DDET21 is maintained at the “H” level as usual due to the smoothing action of the power generation detection circuit 102C.
At time t10, when the voltage of the output terminal AG again exceeds the voltage of the high-potential power supply VDD of the
そして、時刻t11において、出力端子AGの電圧が再び蓄電装置104の高電位側電源VDDの電圧未満となると、コンパレータCOMP13は"H"レベルの出力信号を出力し、トランジスタQ10はオフとなって、昇圧用コンデンサCUPの蓄電動作は中断される。
時刻t12において、今度は、出力端子AGの電圧が蓄電装置104の低電位側電源VTKNの電圧未満となると、コンパレータCOMP14は"H"レベルの原発電検出データDDET20を出力する。
この結果、整流トランジスタQ11はオンとなり、発電部101→蓄電装置104→整流トランジスタQ11→昇圧用コンデンサCUP→発電部101の経路で発電電流が流れ、蓄電装置104は、発電部101の発電電圧の2倍の電圧で充電がなされることとなる。
その後、時刻t13において、出力端子AGの電圧が蓄電装置104の低電位側電源VTKNの電圧を超過すると、コンパレータCOMP14の原発電検出データDDET20は"L"レベルとなる。
しかしながら、その後、発電部101は発電を中断することとなり、時刻t14において、発電検出データDDET11は"L"レベルとなり、充電が中断された旨が通知されることとなる。
Then, at time t11, when the voltage of the output terminal AG becomes lower than the voltage of the high-potential power supply VDD of the
At time t12, when the voltage of the output terminal AG becomes lower than the voltage of the low-potential-side power supply VTKN of the
As a result, the rectifying transistor Q11 is turned on, and a power generation current flows through the path of the
Thereafter, at time t13, when the voltage of the output terminal AG exceeds the voltage of the low-potential power supply VTKN of the
However, thereafter, the
[4.3] 第4実施形態の効果
以上の説明のように本第4実施形態によれば、発電された交流電流を2倍昇圧整流する場合においても、確実に充電状態を検出することが可能となる。
[4.3] Effect of Fourth Embodiment As described above, according to the fourth embodiment, even when the generated alternating current is boosted and rectified twice, the charged state can be reliably detected. It becomes possible.
[5] 第5実施形態
本第5実施形態が上記各実施形態と異なるのは、発電に伴う発電電流に代えてリミッタ回路動作時の発電に伴うリミッタ電流を検出することにより発電を検出する点である。
図11に第5実施形態の発電検出回路およびリミッタ回路を含む充電回路の構成を示す図である。
図11において、充電回路は、大容量コンデンサ104の充電電圧Vaを検出し、充電電圧Vaを基準電圧と比較し、充電電圧Vaが基準電圧以上となると、過充電を防止するためのリミッタ信号SLIM出力する検出回路151と、リミッタ信号SLIMに基づいてリミッタ信号SLIMの立ち上がりタイミングを遅延させた制御信号CS1と、立ち下がりタイミングを遅延させた制御信号CS2とを出力する制御回路152と、高電位側電源VDDの電圧と発電部101の出力端子AG1の端子電圧V1を比較し比較結果信号dを出力するコンパレータCMP1Aと、高電位側電源VDDの電圧と発電部101の出力端子AG2の端子電圧V2を比較し比較結果信号fを出力するコンパレータCMP1Bと、低電位側電源VTKNの電圧と発電部101の出力端子AG1の端子電圧V1を比較し比較結果信号hを出力するコンパレータCMP2Aと、低電位側電源VTKNの電圧と発電部101の出力端子AG2の端子電圧V2を比較し比較結果信号jを出力するコンパレータCMP2Bと、反転入力端子に供給される制御信号CS1および他方の入力端子に供給される比較結果信号dの論理積をとって駆動信号eを出力するAND回路153と、反転入力端子に供給される制御信号CS1および他方の入力端子に供給される比較結果信号fの論理積をとって駆動信号gを出力するAND回路154と、反転入力端子に供給される制御信号CS2および他方の入力端子に供給される比較結果信号hの論理積をとって駆動信号iを出力するAND回路155と、反転入力端子に供給される制御信号CS2および他方の入力端子に供給される比較結果信号jの論理積をとって駆動信号kを出力するAND回路156と、ソースが高電位側電源VDDに接続され、ドレインが出力端子AG1に接続され、駆動信号eによりオン/オフ制御されるPチャネルFETMP1と、ソースが高電位側電源VDDに接続され、ドレインが出力端子AG2に接続され、駆動信号gによりオン/オフ制御されるPチャネルFETMP2と、ソースが低電位側電源VSSに接続され、ドレインが出力端子AG1に接続され、駆動信号iによりオン/オフ制御されるNチャネルFETMN1と、ソースが低電位側電源VSSに接続され、ドレインが出力端子AG2に接続され、駆動信号kによりオン/オフ制御されるNチャネルFETMN2と、比較結果信号dおよび比較結果信号fに基づいて発電検出を行う発電検出回路158と、を備えて構成されている。
[5] Fifth Embodiment The fifth embodiment is different from the above embodiments in that power generation is detected by detecting a limiter current accompanying power generation at the time of a limiter circuit operation instead of a generated current accompanying power generation. It is.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a charging circuit including a power generation detection circuit and a limiter circuit according to a fifth embodiment.
In FIG. 11, the charging circuit detects the charging voltage Va of the large-
次に発電検出時の動作を説明する。
リミッタ信号SLIMに対して、立ち上がりタイミングが遅延された制御信号CS1を、AND回路153,AND回路154の反転入力端に供給するとともに、立ち下がりタイミングを遅延した制御信号CS2を、AND回路155,AND回路156の反転入力端に供給することにより、NチャンネルFETMN1およびMN2のオフ時間を、PチャンネルFETMP1およびMP2のオン時間よりも長くなるように制御している。
より具体的には、リミッタ信号SLIMが"H"レベルになると、まず、NチャンネルFETMN1およびMN2をオフ状態とした後、PチャンネルFETMP1およびMP2をオン状態とする。
従って、リミッタオンの状態では、図11中、破線で示すように、リミッタ電流ILIMが流れる。
このとき、発電装置AGの出力端子AG1、AG2の端子電圧範囲VRNGは、PチャネルFETMP1、MP2のオン抵抗をRMPONとすると、
VRNG=VDD±(ILIM×RMPON)
となる。
Next, the operation at the time of power generation detection will be described.
The control signal CS1 whose rising timing is delayed with respect to the limiter signal SLIM is supplied to the inverting input terminals of the AND
More specifically, when the limiter signal SLIM becomes “H” level, first, the N-channel FETs MN1 and MN2 are turned off, and then the P-channel FETs MP1 and MP2 are turned on.
Therefore, in the limiter ON state, a limiter current ILIM flows as shown by a broken line in FIG.
At this time, the terminal voltage range VRNG of the output terminals AG1 and AG2 of the power generator AG is as follows:
VRNG = VDD ± (ILIM × RMPON)
It becomes.
従って、発電電力の交流周期で、コンパレータCMP1AおよびコンパレータCMP1Bの出力は"L"レベルとなるので、発電を検出することができる。
[6] 第6実施形態
本第6実施形態は、発電検出回路を用いて、充電量を表示するための蓄電量インジケータ機能を実現する実施形態である。
図12に第6実施形態の概要構成ブロック図を示す。図12において、図2と同様の部分には同一の符号を付す。
第6実施形態の計時装置1Aは、交流電力を発電する発電部101と、発電部101で発電された交流電力による過大電圧が後段の回路に印加されるのを防止するためのリミッタ回路130と、交流電流を直流電流に変換する整流回路131と、整流された電力を蓄電する蓄電装置104と、発電部101の発電状態およびリミッタ回路130の動作状態に基づいて発電部101において蓄電装置104を充電可能な発電がなされているか否かを検出して、発電検出データDDTを出力する発電検出回路102と、蓄電装置104の蓄電電圧を検出する電圧検出回路132と、水晶振動子などの基準発振源133を用いて安定した周波数の基準パルスを発振する発振回路134と、基準パルスを分周して得た分周パルスと基準パルスとを合成してパルス幅やタイミングの異なるパルス信号、例えば、基準クロック信号SCKを発生する分周回路135と、蓄電装置104に蓄えられた電気エネルギーにより動作し、計時制御を行うべくモータ駆動パルスを出力する計時制御回路105と、モータ駆動パルスに基づいて実際にパルスモータ10を駆動する駆動信号を出力するモータ駆動回路109と、ユーザが各種指示等を行うための外部入力装置136と、発電検出データDDTおよび基準クロック信号SCKに基づいて蓄電装置104の蓄電量をユーザに告知するための蓄電量のカウントを行うアップダウンカウンタとして実現される蓄電量カウンタ137と、を備えて構成されている。
Accordingly, the output of the comparator CMP1A and the output of the comparator CMP1B become “L” level in the AC cycle of the generated power, so that the power generation can be detected.
[6] Sixth Embodiment The sixth embodiment is an embodiment in which a power storage amount indicator function for displaying a charged amount is realized using a power generation detection circuit.
FIG. 12 shows a schematic configuration block diagram of the sixth embodiment. 12, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
The timekeeping device 1A according to the sixth embodiment includes a
この場合において、発電検出データDDTは、例えば、図6に示した原発電検出データDDET10に相当するものとなっている。
以下、蓄電量インジケータ機能を実現するための動作を説明する。
発電部101により発電がなされると、発電検出回路102は発電部101の発電状態およびリミッタ130回路の動作状態に基づいて蓄電装置104を充電可能な発電がなされているか否かを判別し、発電周期に応じた周波数を有する発電検出データDDTを蓄電量カウンタ137に出力する。
一方、発振回路134は、基準発振源133を用いて安定した周波数の基準パルスを発振すると、分周回路135は、基準パルスを分周して得た分周パルスと基準パルスとに基づいて基準クロック信号SCKを発生して、蓄電量カウンタ137に出力する。
これにより蓄電量カウンタ137は、発電検出データDDTによりアップカウントし、基準クロック信号SCKによりダウンカウントし、そのカウント値は、蓄電量に比例することとなる。
In this case, the power generation detection data DDT corresponds to, for example, the original power generation detection data DDET10 shown in FIG.
Hereinafter, an operation for realizing the charged amount indicator function will be described.
When power is generated by the
On the other hand, when the oscillation circuit 134 oscillates a reference pulse having a stable frequency using the
As a result, the charged amount counter 137 counts up based on the power generation detection data DDT and counts down based on the reference clock signal SCK, and the count value is proportional to the charged amount.
すなわち、蓄電装置に対する充電量が多ければ、カウント値は増加し、充電量が放電量(=計時装置の駆動時間に比例)が多ければ、カウント値は減少する。
これらの結果、外部入力装置136の操作により、蓄電量を秒針の早送り運針量、あるいは、秒針を所定時間の間、蓄電量表示位置に保持すること等によりユーザに蓄電量を告知することが可能となる。
なお、上記のような蓄電量告知方法に限らず、蓄電量カウンタ137のカウント値に対応する蓄電量を常時表示する蓄電量インジケータを設けるような構成とすることも可能である。
That is, the count value increases when the amount of charge to the power storage device is large, and decreases when the amount of charge is large (= proportional to the driving time of the timer).
As a result, by operating the external input device 136, it is possible to notify the user of the charged amount by, for example, holding the second hand at the fast-forward moving amount of the second hand or holding the second hand at the charged amount display position for a predetermined time. It becomes.
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described power storage amount notification method, and may be configured to include a power storage amount indicator that constantly displays the power storage amount corresponding to the count value of the power storage amount counter 137.
[7] 実施形態の効果
上記各実施形態によれば、実際の充電状態にあわせて充電状態を確実に検出することができる。
従って、充電時における発電部(発電機)から発生する電磁ノイズレベルによるモータ駆動への悪影響や、二次電池の内部抵抗により発電電流に伴う電源電圧変動もあり回路動作への悪影響に対する対策を、当該悪影響が出る可能性が高い大電流時、すなわち、充電が可能な電流が流れる発電時のみ行うことができ、過度の対策による消費電流の増加を抑制して、電子機器の駆動時間を長くすることができる。
また、上記各実施形態の構成は、発電電圧を検出するための構成であり、発電電流、ひいては、充電性能に影響を与えることなく検出することが可能であり、充電経路に抵抗を挿入するなどの構成を有する発電検出方法と異なり、発電検出動作が充電性能の低下を招くことがないので、常時検出を行うことが可能となる。
[7] Effects of Embodiment According to each of the above embodiments, the state of charge can be reliably detected in accordance with the actual state of charge.
Therefore, countermeasures against adverse effects on the motor drive due to the electromagnetic noise level generated from the power generation unit (generator) during charging, and adverse effects on the circuit operation due to the power supply voltage fluctuation due to the generated current due to the internal resistance of the secondary battery, It can be performed only at the time of a large current where the adverse effect is likely to occur, that is, only at the time of power generation in which a chargeable current flows, thereby suppressing an increase in current consumption due to excessive measures and extending the drive time of the electronic device. be able to.
Further, the configuration of each of the above embodiments is a configuration for detecting the generated voltage, and can detect the generated current without affecting the charging performance, such as inserting a resistor in the charging path. Unlike the power generation detection method having the configuration described above, the power generation detection operation does not cause a decrease in the charging performance, so that the detection can be always performed.
[8]実施形態の変形例
[8.1] 第1変形例
上記実施形態においては、アナログ指針を駆動して時刻表示を行う計時装置を例に説明しているが、LCDなどで時刻表示を行うディジタル計時装置に対しても適用できることはもちろんである。
[8] Modification of Embodiment [8.1] First Modification In the above-described embodiment, a timekeeping device that performs time display by driving an analog hand is described as an example. Needless to say, the present invention can also be applied to a digital clock device that performs the operation.
[8.2] 第2変形例
上記実施形態では、腕時計型の計時装置1を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、腕時計以外にも、携帯型の懐中時計、非携帯型の置き時計あるいは壁掛け時計などであっても適用が可能である。
[8.2] Second Modification In the above embodiment, the wristwatch-
[8.3] 第3変形例
上記実施形態では、発電装置40として、回転錘45の回転運動をロータ43に伝達し、該ロータ43の回転により出力用コイル44に起電力Vgenを発生させる電磁発電装置を採用しているが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、ゼンマイの復元力(第1のエネルギーに相当)により回転運動を生じさせ、該回転運動で起電力を発生させる発電装置や、外部あるいは自励による振動または変位(第1のエネルギーに相当)を圧電体に加えることにより、圧電効果によって電力を発生させる発電装置であってもよい。
さらに太陽光等の光エネルギー(第1のエネルギーに相当)を利用した光電変換により電力を発生させる発電装置であっても良い。
さらにまた、ある部位と他の部位との温度差(熱エネルギー;第1のエネルギーに相当)による熱発電により電力を発生させる発電装置であっても良い。
また、放送、通信電波などの浮遊電磁波を受信し、そのエネルギー(第1のエネルギーに相当)を利用した電磁誘導型発電装置を用いるように構成することも可能である。
[8.3] Third Modification In the above embodiment, as the
Further, a power generation device that generates electric power by photoelectric conversion using light energy (equivalent to first energy) such as sunlight may be used.
Furthermore, a power generation device that generates electric power by thermal power generation using a temperature difference (thermal energy; corresponding to the first energy) between a certain part and another part may be used.
Further, it is also possible to receive an electromagnetic wave generated by receiving a floating electromagnetic wave such as a broadcast wave or a communication radio wave and use the energy (corresponding to the first energy).
[8.4] 第4変形例
上記実施形態においては、基準電位(GND)をVdd(高電位側)に設定したが、基準電位(GND)をVTKN(低電位側)に設定してもよいことは勿論である。
[8.4] Fourth Modification In the above embodiment, the reference potential (GND) is set to Vdd (high potential side), but the reference potential (GND) may be set to VTKN (low potential side). Of course.
[8.5] 第5変形例
上記各実施形態においては、発電検出を行って、発電に伴う電子機器への悪影響を防止するための実施形態であったが、発電検出に伴って動作モードの制御を行うように構成することも可能である。
例えば、動作モードとして通常動作モードと節電動作モードとを有する電子機器においては、上記各実施形態の発電検出装置により発電が検出された場合には、動作モードを通常動作モードに移行し、発電検出装置により発電が検出されない場合には動作モードを節電動作モードに移行するように構成することも可能である。
[8.5] Fifth Modified Example In each of the above-described embodiments, the power generation is detected to prevent an adverse effect on the electronic device due to the power generation. It is also possible to perform control.
For example, in an electronic device having a normal operation mode and a power saving operation mode as operation modes, when power generation is detected by the power generation detection device of each of the above embodiments, the operation mode is shifted to the normal operation mode, and power generation detection is performed. If power generation is not detected by the device, the operation mode may be changed to the power saving operation mode.
1…計時装置
23…制御回路
24…駆動制御回路
30S…秒針駆動部
30HM…時分針駆動部
40…発電装置
45…回転錘
104…蓄電装置(大容量コンデンサ)
113…昇降圧回路
90…モード設定部
91…発電状態検出部
93…中央制御回路
94…モード記憶部
95…設定値切換器
97…発電検出回路
98…第2の検出回路
101…発電部
102、102A、102B、102C…発電検出回路
DESCRIPTION OF
113: step-up / step-down circuit 90: mode setting section 91: power generation state detection section 93: central control circuit 94: mode storage section 95: set value switch 97: power generation detection circuit 98 ... second detection circuit 101:
Claims (7)
前記発電装置の出力端子の電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、比較結果信号を出力する比較手段と、
前記比較結果信号に基づいて前記出力端子の電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する発電検出信号を出力する発電検出手段と、を備え、
前記比較手段は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴とする発電検出回路。 A power storage device that stores electric energy obtained by converting the first energy in a power generation device having a pair of output terminals,
A comparing unit that compares a voltage of an output terminal of the power generation device with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device, and outputs a comparison result signal;
Power generation detecting means for outputting a power generation detection signal corresponding to a state in which a generated current can flow when the voltage of the output terminal exceeds the terminal voltage of the power storage device based on the comparison result signal,
The power generation detection circuit, wherein the comparing means compares a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount and the other voltage.
前記第1出力端子の端子電圧である第1出力端子電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、第1比較結果信号を出力する第1の比較手段と、
前記第2出力端子の端子電圧である第2出力端子電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、第2比較結果信号を出力する第2の比較手段と、
前記第1比較結果信号および前記第2比較結果信号に基づいて、前記第1出力端子電圧あるいは前記第2出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に発電検出信号を出力する発電検出手段と、を備え、
前記比較手段は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴とする発電検出回路。 Detecting whether or not the power storage device that stores the electric energy obtained by converting the first energy in the power generation device that is the AC power generation device having the first output terminal and the second output terminal is in a power generation state in which the power storage device can be charged. Power generation detection circuit
First comparing means for comparing a first output terminal voltage, which is a terminal voltage of the first output terminal, with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device, and outputting a first comparison result signal;
Second comparing means for comparing a second output terminal voltage, which is a terminal voltage of the second output terminal, with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device, and outputting a second comparison result signal;
Based on the first comparison result signal and the second comparison result signal, power generation is detected in a state where a generated current can flow when the first output terminal voltage or the second output terminal voltage exceeds the terminal voltage of the power storage device. Power generation detection means for outputting a signal,
The power generation detection circuit, wherein the comparing means compares a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount and the other voltage.
前記発電装置の一方の出力端子に接続された昇圧用蓄電装置と、
前記昇圧用蓄電装置の蓄電電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較し、比較結果信号を出力する比較手段と、
前記比較結果信号に基づいて前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する発電検出信号を出力する発電検出手段と、を備え、
前記比較手段は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴とする発電検出回路。 In a power generation detection circuit that detects a power generation state in which a power storage device that stores electric energy obtained by converting the first energy in the power generation device can be charged,
A step-up power storage device connected to one output terminal of the power generation device,
Comparing means for comparing a storage voltage of the boosting power storage device with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device, and outputting a comparison result signal;
Power generation detecting means for outputting a power generation detection signal corresponding to a state in which a generated current can flow when the output terminal voltage exceeds a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device based on the comparison result signal. ,
The power generation detection circuit, wherein the comparing means compares a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount and the other voltage.
前記電気エネルギーを蓄電する蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄電された前記電気エネルギーにより駆動される被駆動手段と、
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発電検出回路と、を備えたことを特徴とする電子機器。 A power generator for converting the first energy into electrical energy;
A power storage device for storing the electric energy,
Driven means driven by the electric energy stored in the power storage device,
An electronic device comprising: the power generation detection circuit according to claim 1.
前記比較工程における比較の結果に基づいて前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する旨を検出する発電検出工程と、
を備え、
前記比較工程は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴とする発電検出方法。 A voltage at an output terminal of the power generation device having a pair of output terminals is compared with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device that stores electric energy obtained by converting the first energy in the power generation device. A comparison process;
A power generation detection step of detecting that, when the output terminal voltage exceeds the terminal voltage of the power storage device, the output terminal voltage corresponds to a state in which a generated current can flow, based on a result of the comparison in the comparison step;
With
The power generation detection method according to claim 1, wherein the comparing step compares a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount and the other voltage.
前記第1出力端子の端子電圧である第1出力端子電圧と、前記発電装置において第1のエネルギーを変換することにより得られる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較する第1の比較工程と、
前記第2出力端子の端子電圧である第2出力端子電圧と前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧とを比較する第2の比較工程と、
前記第1の比較工程および前記第2の比較工程における比較の結果に基づいて前記第1出力端子電圧あるいは前記第2出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧を上回る場合に発電状態に相当する旨を検出する発電検出工程と、を備え、
前記比較工程は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴とする発電検出方法。 In a power generation detection method for detecting a power generation state of a power generation device that is an AC power generation device having a first output terminal and a second output terminal,
A first output terminal voltage that is a terminal voltage of the first output terminal, and a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of a power storage device that stores electric energy obtained by converting the first energy in the power generation device. A first comparing step of comparing;
A second comparing step of comparing a second output terminal voltage that is a terminal voltage of the second output terminal with a predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of the power storage device;
When the first output terminal voltage or the second output terminal voltage exceeds the terminal voltage of the power storage device based on a result of the comparison in the first comparison step and the second comparison step, the state corresponds to a power generation state. And a power generation detection step of detecting
The power generation detection method according to claim 1, wherein the comparing step compares a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount and the other voltage.
前記比較の結果に基づいて前記出力端子電圧が前記蓄電装置の端子電圧に対応する所定の電圧を上回る場合に発電電流が流れ得る状態に相当する旨を検出する発電検出工程と、を備え、
前記比較工程は、二つの入力電圧のうち、いずれか一方の電圧を予め定めた所定量だけオフセットさせた電圧と、他方の電圧とを比較することを特徴とする発電検出方法。 A predetermined voltage corresponding to a terminal voltage of a power storage device that stores electric energy obtained by converting the first energy in the power generation device via a boosting power storage device connected to one output terminal of the power generation device; A comparing step of comparing the storage voltage of the boosting power storage device,
A power generation detection step of detecting that, when the output terminal voltage exceeds a predetermined voltage corresponding to the terminal voltage of the power storage device, the output terminal voltage corresponds to a state in which a generated current can flow, based on a result of the comparison,
The power generation detection method according to claim 1, wherein the comparing step compares a voltage obtained by offsetting one of the two input voltages by a predetermined amount and the other voltage.
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