JP2005283601A - 電子機器、電子制御式機械時計、電子機器の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを大きくでき、発電ロータの回転速度の変動を小さくでき、かつロータの停止や速度超過等を防止できる電子機器を提供する。
【解決手段】 電子機器は、機械的エネルギ源で駆動されて発電機２０と、発電機２０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、発電機２０の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチ２１，２２と、スイッチに印加するチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部１５０と、チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御、中間の中間ブレーキ制御と、小さな弱ブレーキ制御との３種類の制御を切り替えて実行して発電機をチョッピング制御する制動制御部５５とを備える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電子機器、電子制御式機械時計、電子機器の制御方法に関し、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、電子機器の制御方法に関する。

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が知られている（例えば特許文献１参照）。

ところで、このような電子制御式機械時計において持続時間を長くするには、ゼンマイのトルクが高いときにはブレーキトルクを増加でき、かつその際の発電電力が低下しないようにすることが重要である。すなわち、電子制御式機械時計においては、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力（発電電力）との関係において、ゼンマイトルクが高いときには前記ブレーキトルクを優先させる制御が必要であり、ゼンマイトルクが低いときには、大きいブレーキを必要としないため、前記発電電力（起電力）を優先する制御が好ましい。なお、トルク（ゼンマイトルク）が大きい場合とは、ゼンマイが多く巻かれた時の他、振動や衝撃等の外乱によりロータに加わる駆動トルクが大きくなる場合も含む。同様に、トルク（ゼンマイトルク）が小さい場合とは、ゼンマイがほどけてきた時の他、上記外乱によりロータに加わる駆動トルクが小さくなる場合も含む。

このため、特許文献１に記載されたものは、ロータが１回転する間つまり基準信号の周期毎に、ブレーキをオフしてロータの回転速度を高めて発電量を増やす角度範囲と、ブレーキを掛けて低速で回す角度範囲とを設け、前記回転速度が高い間で発電電力を向上させつつ、ブレーキ時の発電電力の低下を補うようにして調速していた。

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

特公平７−１１９８１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものは、ブレーキを掛けた部分では発電電力が低下するため、ブレーキトルクを増加させながら発電電力の低下を抑えることに限界があった。

また、特許文献１に記載されたものは、ブレーキオン制御とオフ制御との２種類しかないため、ブレーキを掛けるとロータ速度が急激に遅くなり、ブレーキを解除するとロータ速度が急激に速くなる。このため、ロータの回転速度の変化が急激になり、ロータに連結された指針の揺らぎも大きくなってしまうという問題があった。

さらに、ブレーキオン制御とブレーキオフ制御との２種類の制御しかないため、僅かなブレーキ力で十分な場合でも、必要以上のブレーキを掛けてしまうことになったり、僅かなブレーキ力の解除でよい場合に、ブレーキを解除し過ぎたりすることがあるという問題があった。

特に、必要以上のブレーキを掛けてしまうと、発電ロータが保有するコギングトルクにより、ロータが停止してしまう確率が高くなるという問題がある。例えば、本発明者が行った実験では、８Ｈｚで回転するように設定されている電子制御式機械時計の発電機において、ブレーキ印加により５Ｈｚ以下になると、ロータがコギングトルクによって停止してしまう確率が高くなることが明らかになっている。

一方で、必要以上にブレーキを解除しすぎると、ロータの回転速度が非常に早い回転になってしまうという問題があった。

また、電子制御式機械時計に限らず、ゼンマイやゴムなどの機械的エネルギ源によって回転制御される部分を有するオルゴールやメトロノーム、電気かみそりなどの各種電子機器においても、同様な問題があり、その解消が求められていた。

本発明の目的は、発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを大きくできるとともに、発電機のロータの回転速度の変動を小さくでき、かつ発電機のロータの停止や速度超過等を防止して安定した調速制御を行うことができる電子機器、電子制御式機械時計および電子機器の制御方法を提供することにある。

本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備える電子機器であって、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな中間ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が中間ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも３種類の制御を切り替えて実行することで前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、を備えて構成されていることを特徴とするものである。

本発明の電子機器は、発電機をゼンマイ等の機械的エネルギ源で駆動し、発電機に回転制御装置によりブレーキをかけることでロータの回転数を調速する。
この際、発電機の回転制御は、発電機のコイル両端を閉ループ可能なスイッチにチョッピング信号を印加してオン・オフ、つまりチョッピングすることで行っている。チョッピングすることで、スイッチをオンした時には、発電機のコイル両端が閉ループ状態になってショートブレーキが掛かり、かつ発電機のコイルにエネルギーがたまる。一方で、スイッチをオフすると、閉ループ状態が解除されて発電機が動作し、前記コイルにたまっていたエネルギー分が含まれるため、起電圧（発電電圧）が高まる。このため、発電機にブレーキ実効値の大きな強いブレーキを印加する時にチョッピングで制御すると、ブレーキ時の発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力の低下を抑えながらブレーキトルク（制動トルク）を増加でき、持続時間の長い電子機器を構成できる。

また、本発明では、ブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、実効値が小さな弱ブレーキ制御とのほかに、ブレーキ実効値が中間の大きさの中間ブレーキ制御も行えるように構成されているため、強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御との切替時（過渡期）に、中間ブレーキ制御を行うことで、ロータの回転速度の変化を緩やかにできる。

さらに、少なくとも３段階のブレーキ実効値でブレーキ制御できるので、僅かなブレーキ力で十分な場合や、僅かなブレーキ力の解除でよい場合に、中間ブレーキ制御を行うことで、必要以上のブレーキを掛けてしまったり、ブレーキを解除し過ぎたりすることを防止することができる。これにより、必要以上のブレーキを掛けてしまって発電機が停止したり、必要以上にブレーキを解除しすぎることで、ロータの回転速度が基準速度を大幅に超過してしまうことがなく、一定の速度に制御することができ、調速制御の安定性を高めることができる。

なお、前記スイッチをオンすることで移行する閉ループ状態とは、閉ループ状態ではない場合と比べて発電機に加わるブレーキ力が大きくなる状態であればよく、閉ループとされた回路上に、例えばスイッチと発電機との間等に、抵抗素子等が設けられていてもよい。但し、閉ループ状態は、各発電機の端子間を容易に同電位にできてショートブレーキを効率的に掛けられる点で、発電機の各端子間を直接短絡して構成することが好ましい。また、チョッピング信号発生部からのチョッピング信号は前記スイッチに直接入力される場合のほか、他の回路や素子を介して入力されるようにしてもよい。

この際、前記チョッピング信号発生部は、デューティ比および周波数の少なくとも一方が互いに相違してスイッチに印加した際のブレーキ実効値が異なる少なくとも３種類のチョッピング信号を発生可能に構成され、前記制動制御部は、これらの少なくとも３種類のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するチョッピング信号選択手段を備えていることが好ましい。

ブレーキの実効値を変化させるには、チョッピング信号を加える発電機のコイルの回路に可変抵抗器等を設け、コイルの抵抗値を変更することで行うこともできるが、本発明のように、チョッピング信号のデューティ比および周波数の少なくとも一方が互いに異なる少なくとも３種類のチョッピング信号を用いてブレーキの実効値を変化させるようにすれば、回路構成や制御が簡易になり、かつショートブレーキを効率的に加えることができる点で有利である。

なお、発電機の両端を閉ループ可能なスイッチを設け、このスイッチにチョッピング信号を印加して発電機をチョッピング制御した場合には、駆動トルク（ブレーキトルク、制動トルク）はチョッピング周波数が低いほど、またデューティ比が高いほど高くなり、充電電圧（発電電圧）は起電力でもあってチョッピング周波数が高いほど高くなるがデューティ比が高くなってもそれほど低下せず、逆に５０Ｈｚ以上の周波数ではデューティ比が０．８程度になるまでは充電電圧が高くなるため、これらの特性を利用して強、中間、弱の各ブレーキ制御用のチョッピング信号を設定すればよい。

ここで、前記中間ブレーキ制御は、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられる過渡期に行われることが好ましい。
このように強ブレーキ制御を行う際に、弱ブレーキ制御からいきなり強ブレーキ制御に切り替えるのではなく、一旦中間ブレーキ制御を行ってから切り替えるようにすれば、必要以上のブレーキを掛けすぎて発電機のロータが停止してしまうことを確実に防止できる。特に、発電機においては、ロータが停止してしまうことはロータの速度が大きくなることよりも問題が大きいため、強ブレーキ制御に移行する際に、一旦、中間ブレーキ制御を行えば、発電機の調速制御を安定して行うことができる。

また、前記中間ブレーキ制御は、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御に切り替えられる過渡期に行われるものでもよい。
このように弱ブレーキ制御を行う際に、強ブレーキ制御からいきなり弱ブレーキ制御に切り替えるのではなく、一旦中間ブレーキ制御を行ってから切り替えるようにすれば、必要以上にブレーキを解除してしまうことを確実に防止できる。これにより、必要以上にブレーキを解除することで、ロータの位相が基準信号に追いついてしまい、ロータの回転速度が非常に速くなってしまうことを防止でき、発電機の調速制御を安定して行うことができる。

従って、前記中間ブレーキ制御は、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられる過渡期と、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御に切り替えられる過渡期との両方で行われることが最も好ましい。
両方の過渡期に中間ブレーキ制御を行えば、ブレーキの掛けすぎや解除し過ぎといった制御を無くすことができ、ロータの停止等も防止できてロータの回転速度をほぼ一定にかつ安定して制御することができる。

本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備える電子機器であって、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記チョッピング信号の印加によるブレーキの実効値を徐々に増加させる強ブレーキ制御と、徐々に減少させる弱ブレーキ制御とを切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、を備えて構成されていることを特徴とするものである。

このような本発明では、強ブレーキ制御時や弱ブレーキ制御時にブレーキの実効値を徐々に増減するようにしたので、発電機に加わるブレーキ力が大幅に変化せず、ロータの回転速度の変化を緩やかにできて安定した制御を行うことができる。従って、必要以上のブレーキを掛けてしまって発電機が停止したり、必要以上にブレーキを解除しすぎることで、ロータの回転速度が基準速度を大幅に超過してしまうことがなく、一定の速度に制御することができ、調速制御の安定性を高めることができる。
その上、チョッピング信号でブレーキ制御しているので、ブレーキ時の発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力の低下を抑えながらブレーキトルク（制動トルク）を増加でき、持続時間の長い電子機器を構成できる。

ここで、前記チョッピング信号発生部は、デューティ比および周波数の少なくとも一方が互いに相違してスイッチに印加した際のブレーキ実効値が異なる複数種類のチョッピング信号を発生可能に構成され、前記制動制御部は、これらの複数のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を順次選択して前記スイッチに印加するチョッピング信号選択手段を備えていることが好ましい。

チョッピング信号のデューティ比および周波数の少なくとも一方が互いに異なる複数のチョッピング信号を用いてブレーキの実効値を変化させるようにすれば、回路抵抗値等を変更して実効値を変化させる場合に比べて、回路構成や制御が簡易になり、かつショートブレーキを効率的に加えることができる点で有利である。

また、前記強ブレーキ制御は、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられた際に、所定の大きさのブレーキ実効値とされ、ブレーキ力をこのブレーキ実効値から徐々に増加させることが好ましい。
このように強ブレーキ制御を行う際に、所定の大きさのブレーキ実効値が最初に掛けられ、その後、徐々にブレーキ実効値が増加するようにすれば、いきなり非常に大きなブレーキを掛けてしまうことがなく、必要以上のブレーキを掛けすぎて発電機のロータが停止してしまうことを確実に防止できる。

さらに、前記弱ブレーキ制御は、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御に切り替えられた際に、所定の大きさのブレーキ実効値とされ、ブレーキ力をこのブレーキ実効値から徐々に減少させることが好ましい。
このように弱ブレーキ制御を行う際に、所定の大きさのブレーキ実効値が最初に掛けられ、その後、徐々にブレーキ実効値が減少するようにすれば、いきなり非常に小さなブレーキを掛けてしまい、必要以上にブレーキを解除し過ぎて発電機のロータの回転速度が非常に速くなるということがなく、発電機の調速制御を安定して行うことができる。

この際、前記所定の大きさのブレーキ実効値は、予め設定された固定値であることが好ましい。
すなわち、強ブレーキ制御や弱ブレーキ制御時に最初に加えられるブレーキ力は、実施にあたって適宜設定すればよいが、例えば、最も弱いブレーキ実効値と最も強いブレーキ実効値との中間の値等の予め設定された固定値に設定すればよい。

より具体的には、チョッピング信号のデューティ比を１／１６〜１５／１６の１５段階に切り替えてブレーキ実効値を変化させるように構成されている場合には、強ブレーキ制御時には、最初にデューティ比が７／１６や８／１６のチョッピング信号が加えられ、その後、強ブレーキ制御が続行されている場合には、徐々にデューティ比が大きなチョッピング信号が加えられてブレーキ実効値が徐々に増加するように構成すればよい。

同様に、弱ブレーキ制御時には、最初にデューティ比が７／１６や８／１６のチョッピング信号が加えられ、その後、弱ブレーキ制御が続行されている場合には、徐々にデューティ比が小さなチョッピング信号が加えられてブレーキ実効値が徐々に減少するように構成すればよい。

このように、強ブレーキ制御時や弱ブレーキ制御時の所定の大きさのブレーキ実効値を、予め設定された固定値にしておけば、弱ブレーキ制御や強ブレーキ制御時に印加されるブレーキ実効値が固定化されて予め予測可能なため、ブレーキ制御のプログラムなどを容易に設定することができる。

また、前記所定の大きさのブレーキ実効値は、その制御に切り替えられる直前に印加されたブレーキ実効値を基準に設定される値でもよい。
すなわち、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御に切り替えられた際には、強ブレーキ制御の最後のブレーキ実効値よりも一段階小さなブレーキ実効値のブレーキを加え、その後、弱ブレーキ制御が続行されている場合には、ブレーキ実効値がその値から徐々に減少するように構成すればよい。
一方、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられた際には、弱ブレーキ制御の最後のブレーキ実効値よりも一段階大きなブレーキ実効値のブレーキを加え、その後、強ブレーキ制御が続行されている場合には、ブレーキ実効値がその値から徐々に増加するように構成すればよい。

このような構成にすれば、強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の切替時のブレーキ実効値の変化量を小さくできるので、ロータの回転速度の変化もより緩やかにすることができる。

本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備える電子機器であって、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも２種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御可能に構成され、かつ前記強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の少なくとも一方は、そのブレーキ力が徐々に変化するように制御する制動制御部と、を備えて構成されていることを特徴とするものである。

このような本発明では、強ブレーキ制御時や弱ブレーキ制御時の少なくとも一方は、ブレーキの実効値を徐々に増減するようにしたので、ブレーキのオンオフの２段階のみ制御する場合に比べて、発電機に加わるブレーキ力が大幅に変化せず、ロータの回転速度の変化を緩やかにできて安定した制御を行うことができる。従って、必要以上のブレーキを掛けてしまって発電機が停止したり、必要以上にブレーキを解除しすぎることで、ロータの回転速度が基準速度を大幅に超過してしまうことを防止でき、調速制御の安定性を高めることができる。
その上、チョッピング信号でブレーキ制御しているので、ブレーキ時の発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力の低下を抑えながらブレーキトルク（制動トルク）を増加でき、持続時間の長い電子機器を構成できる。

ここで、前記徐々に変化するブレーキ力（ブレーキ実効値）は所定の大きさから開始されることが好ましい。
徐々に変化するブレーキ力を、予め設定された所定の大きさにしておけば、変化するブレーキ力を予め予測可能なため、ブレーキ制御のプログラムなどを容易に設定することができる。

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、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな中間ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が中間ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも３種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、を備えて構成されていることを特徴とするものである。

さらに、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、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記チョッピング信号の印加によるブレーキの実効値を、徐々に増加させる強ブレーキ制御と、徐々に減少させる弱ブレーキ制御とを切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、を備えて構成されていることを特徴とするものでもよい。

また、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、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも２種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御可能に構成され、かつ前記強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の少なくとも一方は、そのブレーキ力が徐々に変化するように制御する制動制御部と、を備えて構成されていることを特徴とするものでよい。

電子制御式機械時計に、これらの各発明を用いれば、必要以上のブレーキを掛けてしまって発電機が停止したり、必要以上にブレーキを解除しすぎることで、ロータの回転速度が基準速度を大幅に超過してしまうことがなく、一定の速度に制御することができ、調速制御の安定性を高めることができる。そして、電子制御式機械時計では、ロータに連動して指針が運針するため、ロータの回転が安定することで、指針の揺らぎを低減でき、見栄えが良くて商品性の高い電子制御式機械時計を提供することができる。

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、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチにチョッピング信号を印加してブレーキ制御を行うとともに、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな中間ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が中間ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも３種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御することを特徴とするものである。

また、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、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチにチョッピング信号を印加してブレーキ制御を行うとともに、前記チョッピング信号の印加によるブレーキの実効値を、徐々に増加させる強ブレーキ制御と、徐々に減少させる弱ブレーキ制御とを切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御することを特徴とするものである。

さらに、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、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチにチョッピング信号を印加してブレーキ制御を行うとともに、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも２種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御するとともに、前記強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の少なくとも一方はそのブレーキ力が徐々に変化するように制御することを特徴とするものでもよい。

これらの各制御方法によっても、必要以上のブレーキを掛けてしまって発電機が停止したり、必要以上にブレーキを解除しすぎることで、ロータの回転速度が基準速度を大幅に超過してしまうことがなく、一定の速度に制御することができ、調速制御の安定性を高めることができる。

以上に述べたように、本発明によれば、発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを大きくできるとともに、発電機のロータの回転速度の変動を小さくでき、かつ発電機のロータの停止や速度超過等を防止できて安定した調速制御を行うことができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の電子機器である電子制御式機械時計の要部を示す平面図であり、図２及び図３はその断面図である。
電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ及び香箱蓋１ｄからなる香箱車１を備えている。機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。香箱真１ｃは、地板２と輪列受３に支持され、角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。

角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合っている。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ１ａを巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。
香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、9.375 倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されてロータ１２へと、合計１２６，０００倍に増速されている。そして、これらの各歯車７〜１１からなる増速輪列によって、機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａの機械的エネルギを発電機２０に伝達する機械エネルギ伝達装置が構成されている。

二番車７には筒かな７ａが、筒かな７ａには分針１３が、四番車９には秒針１４が、筒車７ｂには時針１７がそれぞれ固定されている。従って、二番車７を１ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるためには、ロータ１２は８ｒｐｓで回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈとなる。そして、これらの各針１３，１４，１７によって、時刻を表示する時刻表示装置が構成されている。

この電子制御式機械時計は、ロータ１２、ステータ１５、コイルブロック１６から構成される発電機２０を備えている。ロータ１２は、ロータ磁石１２ａ、ロータかな１２ｂ、ロータ慣性円板１２ｃから構成される。ロータ慣性円板１２ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１２の回転数変動を少なくするためのものである。ステータ１５は、ステータ体１５ａに４万ターンのステータコイル１５ｂを巻線したものである。

コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここで、ステータ体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、ステータコイル１５ｂとコイル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるように直列に接続されている。

図４には、本実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図が示されている。
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１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電機２０に伝達するエネルギ伝達装置としての増速輪列（各番車７〜１１）と、増速輪列７〜１１に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置である指針（分針１３、秒針１４、時針１７）とを備えている。

発電機２０は、増速輪列を介してゼンマイ１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する。この発電機２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路４１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４０に充電供給される。

なお、本実施形態では、図５にも示すように、整流回路４１を含むブレーキ回路１２０を発電機２０に設けている。このブレーキ回路１２０は、発電機２０で発電された交流信号（交流電流）が入力される第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を短絡等によっ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、後述するブレーキ生成回路８０からのチョッピング信号（チョッピングパルス）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、ブレーキ生成回路８０からのチョッピング信号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。

ここで、第１の電界効果型トランジスタ２６は、交流入力端子ＭＧ２の極性が「−」の時にオンされ、第３の電界効果型トランジスタ２８は、交流入力端子ＭＧ１の極性が「−」の時にオンされる。つまり、各トランジスタ２６，２８は、発電機の各端子ＭＧ１，ＭＧ２のうち、極性「＋」の端子に接続された一方のトランジスタがオンされ、他方はオフされるように構成されている。従って、各電界効果型トランジスタ２６，２８により、整流回路４１の一部を構成する整流用スイッチが構成されている。

また、各トランジスタ２６，２８にそれぞれ並列に接続された第２の電界効果型トランジスタ２７と、第４の電界効果型トランジスタ２９とは、同じチョッピング信号ＣＨ５でオン、オフ制御されている。このため、各トランジスタ２７，２９がチョッピング信号ＣＨ５で同時にオンされると、整流用スイッチである各トランジスタ２６，２８の状態に関係なく、第１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２間は短絡等によって閉ループ状態となり、発電機２０にはショートブレーキが掛かることになる。従って、発電機２０の両端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループ状態に接続する前記スイッチ２１，２２は、より具体的には、各トランジスタ２７，２９の動作により発電機２０の端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループ状態に接続するように構成されている。

そして、発電機２０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を備えて整流回路（倍電圧整流回路）４１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２０の起電圧が小さいため、ダイオード２５としては降下電圧Ｖｆが小さいショットキーバリアダイオードを用いることが好ましい。また、ダイオード２４としては、逆リーク電流が小さいシリコンダイオードを用いることが好ましい。そして、この整流回路４１で整流された直流信号は、電源回路（コンデンサ）４０に充電される。

前記ブレーキ回路１２０は、電源回路４０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４に示すように、発振回路５１、分周回路５２、ロータ１２の回転検出回路５３、制動制御部である制動制御回路５５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５２によってある一定周期まで分周される。分周回路５２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。

回転検出回路５３は、発電機２０に接続された波形整形回路６１とモノマルチバイブレータ６２とで構成されている。波形整形回路６１は、アンプ、コンパレータで構成され、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。

制動制御回路５５は、アップダウンカウンタ６０と、同期回路７０と、チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路（チョッピング信号生成回路）１５０と、チョッピング信号選択手段であるブレーキ生成回路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、回転検出回路５３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５２からの基準信号ｆｓが同期回路７０を介してそれぞれ入力されている。

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５２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４０に接続されて電源回路４０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４０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。

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。従って、４ビット目の出力ＱＤは、カウンタ値が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、ブレーキ生成回路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。

チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５０は論理回路で構成され、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用してデューティ比の異なる３種類のチョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３を出力するように構成されている。

なお、チョッピング信号ＣＨ１は、デューティ比が１／１６と小さなチョッピング信号とされている。また、チョッピング信号ＣＨ３は、デューティ比が１５／１６と大きなチョッピング信号とされている。さらに、チョッピング信号ＣＨ２は、デューティ比が８／１６と各信号ＣＨ１，ＣＨ３の中間の大きさのチョッピング信号とされている。なお、これらの各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３の周波数は同一とされ、例えば１２８Ｈｚに固定されている。

ブレーキ生成回路８０は、図６に示すように、ＡＮＤゲート１５２，１５３、ＮＯＲゲート１５４、ディレイ回路１５５を備えて構成されている。
ＡＮＤゲート１５２には、チョッピング信号ＣＨ２とアップダウンカウンタ６０からの出力ＱＤとが入力されている。一方、ＡＮＤゲート１５３には、チョッピング信号ＣＨ３と、ディレイ回路１５５で出力Ｑ６（５１２Ｈｚ）の４クロック分遅らされた出力ＱＤとが入力されている。
このため、出力ＱＤがＨレベル信号に変化した際に、ＡＮＤゲート１５２からチョッピング信号ＣＨ２が２周期分出力されてから、ＡＮＤゲート１５３からチョッピング信号ＣＨ３が出力されるように構成されている。

従って、ＮＯＲゲート１５４からのチョッピング信号ＣＨ５は、出力ＱＤがＬレベル信号とされ、各ＡＮＤゲート１５２，１５３の出力がＬレベル信号の場合には、チョッピング信号ＣＨ１を反転した信号とされる。
また、出力ＱＤがＨレベル信号に変化した場合には、最初の２周期分は、ＡＮＤゲート１５２からはチョッピング信号ＣＨ２が出力されるが、ＡＮＤゲート１５３の出力はＬレベル信号のままであるため、ＮＯＲゲート１５４の出力はチョッピング信号ＣＨ２が反転した信号とされる。
さらに、ＡＮＤゲート１５３の出力がチョッピング信号ＣＨ３となれば、ＮＯＲゲート１５４からはチョッピング信号ＣＨ３が反転した信号が出力される。

このブレーキ生成回路８０のＮＯＲゲート１５４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、チョッピング出力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２０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２０にはブレーキが加わらない。従って、出力ＣＨ５からのチョッピング信号によって発電機２０をチョッピング制御することができる。

ここで、前記各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３のデューティ比は、１周期の間で発電機２０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ピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３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。

次に、本実施形態における動作を図７のタイミングチャートおよび図８のフローチャートを参照して説明する。
発電機２０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（ステップ１１、以下ステップを「Ｓ」と略す）、図７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（Ｓ１２）。これらの各信号は、同期回路７０によって同時にカウンタ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レベル信号がブレーキ生成回路８０のＡＮＤゲート１５２，１５３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。

チョッピング生成回路１５０では、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用し、各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３を出力する。
そして、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＬレベル信号が出力されている場合（カウント値「７」以下）には、各ＡＮＤゲート１５２，１５３からの出力もＬレベル信号となる。このため、ＮＯＲゲート１５４からの出力ＣＨ５は出力ＣＨ１が反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）が長く、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が短いデューティ比（トランジスタ２７，２９をオンしている比率）の小さなチョッピング信号となる。従って、基準周期においてブレーキを掛けているトータル時間が短くなり、発電機２０に対しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つまり発電電力（起電力）を優先した弱いブレーキ制御（弱ブレーキ制御）が行われる（Ｓ１３，Ｓ１４）。

一方、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＨレベル信号が出力されている場合（カウント値「８」以上）には（Ｓ１３）、前述のように、最初の２周期（ブレーキオフ制御からブレーキオン制御への過渡期）であれば（Ｓ１５）、チョッピング信号ＣＨ２を利用した中間的なブレーキ力の制御（中間ブレーキ制御）が行われる（Ｓ１６）。つまり、デューティ比が８／１６＝１／２であるため、ブレーキオフ時間とブレーキオン時間とが同じ時間となり、ブレーキ力も前述の弱ブレーキ制御と、後述する強ブレーキ制御の中間の大きさとなる中間ブレーキ制御が行われる（Ｓ１６）。

さらに、カウント値が「８」以上の状態で（Ｓ１３）、過渡期（５１２Ｈｚの信号Ｑ６の４クロック分つまり２５６Ｈｚのチョッピング信号ＣＨ２の２周期分）を経過した後は（Ｓ１５）、ＮＯＲゲート１５４からの出力ＣＨ５は出力ＣＨ３が反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）が短く、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が長いデューティ比の大きい（１５／１６）チョッピング信号となる。この場合も、発電機２０はチョッピング制御されるのである程度発電電力の低下を抑えつつ制動トルクが向上されるが、特にブレーキが掛けられていない時間が短いため（１／１６）、発電電力（起電力）よりもブレーキ力（制動トルク）を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ１７）。

なお、整流回路４１では、次のようにして発電機２０で発電した電荷を電源回路４０に充電している。すなわち、第１の端子ＭＧ１の極性が「＋」で第２の端子ＭＧ２の極性が「−」の時には、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオンされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオフされる。このため、発電機２０で発生した誘起電圧の電荷は、「第１の端子ＭＧ１→コンデンサ２３→ダイオード２５→第２の端子ＭＧ２」の回路によって例えば０．１μＦのコンデンサ２３に充電されるとともに、「第１の端子ＭＧ１→第１のスイッチ２１→電源回路４０→ダイオード２４→ダイオード２５→第２の端子ＭＧ２」の回路によって例えば１０μＦの電源回路（コンデンサ）４０に充電される。

一方、第１の端子ＭＧ１の極性が「−」で第２の端子ＭＧ２の極性が「＋」に切り替わると、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオフされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオンされる。このため、「コンデンサ２３→第１の端子ＭＧ１→発電機２０→第２の端子ＭＧ２→第２のスイッチ２２→電源回路４０→ダイオード２４→コンデンサ２３」の回路によって、発電機２０で発生した誘起電圧と、コンデンサ２３の充電電圧とが加えられた電圧で電源回路（コンデンサ）４０が充電される。

なお、各々の状態で、チョッピング信号ＣＨ５により発電機２０の両端が閉ループとなり、開放されると、コイルの両端に高電圧が誘起され、この高い充電電圧によって電源回路（コンデンサ）４０を充電することで充電効率が向上する。

そして、ゼンマイ１ａのトルクが大きくて発電機２０の回転速度が大きい場合などでは、アップカウンタ信号によりカウンタ値が「８」になった後に、さらにアップカウンタ値が入力されることがある。この場合には、カウンタ値は「９」となり、前記出力ＱＤはＨレベルを維持するため、チョッピング信号ＣＨ３の反転信号により一定周期でブレーキがオフされながらブレーキが掛けられる強いブレーキ制御が行われる。そして、ブレーキが掛けられたことにより、発電機２０の回転速度が低下し、回転検出信号ＦＧ１が入力される前に基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）が２回入力されると、カウンタ値は「８」、「７」と低下し、「７」になった際には弱いブレーキ制御に切り替えられる。特に、ゼンマイ１ａのトルクが大きい場合には、カウンタ値が「９」、「１０」と上昇することもあるが、このようなトルクが大きい場合には、強ブレーキ制御が続行されるため、発電機２０に大きな制動力が加えられて回転速度が迅速に低下される。

このような制御を行うと、発電機２０が設定された回転スピード近くになり、アップカウンタ信号と、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。この際は、カウンタ値に応じて、弱ブレーキ制御と、強ブレーキ制御と、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御への切替時の過渡期の中間ブレーキ制御との３種類のブレーキ制御が繰り返される。

さらに、ゼンマイ１ａがほどけてそのトルクが小さくなると、徐々にブレーキを掛ける時間が短くなり、発電機２０の回転速度はブレーキを掛けない状態でも基準速度に近い状態になる。
そして、まったくブレーキを掛けなくてもダウンカウント値が多く入力されるようになり、カウント値が「６」以下の小さな値になると、ゼンマイ１ａのトルクが低下したと判断し、運針を停止したり、非常に低速にしたり、さらにはブザー、ランプ等を鳴らしたり、点灯させることで、利用者にゼンマイ１ａを再度巻き上げるように促せばよい。

なお、本実施形態では、出力ＱＤがＬレベル信号の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１５：１つまりデューティ比が１／１６＝0.0625のチョッピング信号となる。また、出力ＱＤがＨレベル信号に切り替わった直後の過渡期には、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が８：１６つまりデューティ比が８／１６＝0.5 のチョッピング信号となる。さらに、過渡期を過ぎても出力ＱＤがＨレベル信号の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１：１５つまりデューティ比が１５／１６＝0.9375のチョッピング信号となる。

そして、発電機２０のＭＧ１，ＭＧ２からは、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。この際、出力ＱＤの信号に応じて周波数は一定でかつデューティ比の異なるチョッピング信号ＣＨ５がトランジスタ２７，２９（スイッチ２１，２２）に適宜印加され、出力ＱＤがＨレベル信号を出力した時、つまり強いブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が長くなってブレーキ量が増えて発電機２０は減速される。そして、ブレーキが掛かる分、発電量も低下するが、このショートブレーキ時に蓄えられたエネルギーを、チョッピング信号によりスイッチ２１，２２をオフした際に出力してチョッピング昇圧することができるため、ショートブレーキ時の発電量低下を補うことができ、発電電力の低下を抑えながら、制動トルクを増加することができる。

逆に、出力ＱＤがＬレベル信号を出力した際、つまり弱いブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が短くなってブレーキ量が減って発電機２０は増速される。この際も、チョッピング信号によりトランジスタ２７，２９（スイッチ２１，２２）をオンからオフした際にチョッピング昇圧することができるので、まったくブレーキを掛けずに制御した場合に比べても発電電力を向上させることができる。

そして、発電機２０からの交流出力は、倍電圧整流回路４１によって昇圧、整流されて電源回路（コンデンサ）４０に充電され、この電源回路４０により回転制御装置５０が駆動される。

なお、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤと、チョッピング信号ＣＨ５とは共に分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８，Ｑ１２を利用しているため、つまりチョッピング信号ＣＨ５の周波数が出力ＱＤの周波数の整数倍とされているため、出力ＱＤの出力レベルの変化つまり強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御の切替タイミングと、チョッピング信号ＣＨ５とは同期して発生している。

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) 発電機２０を調速制御する弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御への切替時（過渡期）に、いきなり強ブレーキ制御に切り替えるのではなく、一旦中間ブレーキ制御を行ってから切り替えているので、必要以上のブレーキを掛けすぎて発電機２０のロータ１２が停止してしまうことを確実に防止できる。
このため、電子制御式機械時計において、発電機２０のロータ１２が停止してしまい、このロータ１２に連動する指針が止まること、つまり運針停止の発生を確実に防止することができる。

(2) 弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御への切替時に、中間ブレーキ制御を２周期行っているので、ロータ１２の回転速度が急激に遅くなることがなく、ロータ１２に連結した指針の揺らぎも低減することができる。このため、安定した運針が行えて見栄えを良くでき、商品価値を向上することができ、時刻指示精度も向上することができる。

(3) また、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御への切替時は、中間ブレーキ制御を介していないが、強ブレーキ制御に切り替わった際に、２周期は中間ブレーキ制御が行われるため、特に、発電機２０が設定された回転スピード近くになり、アップカウンタ信号と、ダウンカウンタ信号とが交互に入力されるロック状態では、強ブレーキ制御時でもブレーキ力が著しく大きくなる前に弱ブレーキ制御に切り替わるため、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御への切替時も、ロータ１２の回転速度が急激に速くなることを防止できる。このため、より安定した運針が行えて見栄えを良くでき、商品価値を向上することができる。

(4) 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を、アップダウンカウンタ６０に入力し、回転検出信号ＦＧ１（アップカウント信号）のカウント数が基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）のカウント数よりも大きい状態（カウンタ６０の初期値が「７」であれば、カウンタ値が「８」以上の状態）では、ブレーキ回路１２０により発電機２０に強いブレーキをかけ続け、逆に回転検出信号ＦＧ１のカウント数が基準信号ｆｓのカウント数以下の状態（カウンタ値が「７」以下の状態）では、発電機２０に弱いブレーキを印加するため、発電機２０の立ち上がり時等の回転速度が基準速度よりも大きくずれている場合でも、迅速に基準速度に近づけることができ、回転制御の応答性を速くすることができる。

(5) その上、強ブレーキ制御、中間ブレーキ制御、弱ブレーキ制御の切り替えを、デューティ比の異なるチョッピング信号ＣＨ５を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を大きくすることができる。特に、強ブレーキ制御時にはデューティ比の大きなチョッピング信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。

(6) さらに、強ブレーキ制御時に、制動トルク（デューティ比）が異なる２段階のブレーキ制御（中間ブレーキ制御と強ブレーキ制御）を行っているので、より効果的な強ブレーキ制御を行うことができ、発電電力の低下を抑えながら、十分なブレーキ制御を行うことができる。

(7) 弱ブレーキ制御時にも、デューティ比の小さなチョッピング信号によりチョッピング制御しているので、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。すなわち、デューティ比が１／１６のチョッピング信号を用いれば、制動トルクを低く維持しつつ、充電電圧をある程度確保することができる。

(8) 強ブレーキ制御（中間ブレーキ制御も含む）と弱ブレーキ制御の切替は、カウンタ値が「７」以下であるか「８」以上であるかのみで設定され、ブレーキ時間等を別途設定する必要もないため、回転制御装置５０をシンプルな構成にでき、部品コストや製造コストを低減でき、電子制御式機械時計を安価に提供できる。

(9) 発電機２０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)制動制御部では、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２０の回転速度が基準速度から大きく外れても、ロック状態になるまでは時間が掛かるが、その累積誤差を確実に補正して発電機２０の回転速度を基準速度に戻すことができ、長期的には正確な運針を維持することができる。

(12)初期化回路９０を設けて、発電機２０の起動時の電源回路４０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２０にブレーキが掛からないようにしているので、電源回路４０への充電を優先させることができ、電源回路４０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)出力ＱＤの出力レベル変化つまり強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御との切替タイミングと、チョッピング信号ＣＨ５のオンからオフへの変化タイミングとを同期させているので、発電機２０のチョッピング信号ＣＨ５に対応した起電圧が高い出力部分（ひげ部分）を一定間隔で出力することができ、この出力を時計の歩度測定パルスとして利用することもできる。すなわち、出力ＱＤとチョッピング信号ＣＨ５とが同期していない場合には、一定周期のチョッピング信号ＣＨ５とは別に出力ＱＤの変化時にも発電機２０からは起電圧が高い部分が発生する。このため、発電機２０の出力波形における「ひげ部分」は必ずしも一定間隔で出力されないために歩度測定パルスとして利用することができないが、本実施形態のように同期させていれば歩度測定パルスとしても利用することができる。

(14)発電機２０の整流制御は、各端子ＭＧ１，ＭＧ２にゲートが接続された第１，３の電界効果型トランジスタ２６，２８で行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、かつコンパレータの消費電力による充電効率の低下も防止できる。さらに、発電機２０の端子電圧を利用して電界効果型トランジスタ２６，２８のオン、オフを制御しているので、発電機２０の端子の極性に同期して各電界効果型トランジスタ２６，２８を制御することができ、整流効率を向上することができる。また、チョッピング制御される第２，４の電界効果型トランジスタ２７，２９を各トランジスタ２６，２８に並列に接続することで、チョッピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡易にできる。従って、構成が簡易で、発電機２０の極性に同期し、かつ昇圧しながらチョッピング整流を行える整流回路４１を提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図９を参照して説明する。なお、本実施形態において、前述の第１実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。

本実施形態は、チョッピング信号選択手段であるブレーキ生成回路１７０と、チョッピング生成回路１６０の構成が前記第１実施形態と相違するものであり、その他の構成は同一であるため、説明を省略する。

前記第１実施形態のチョッピング生成回路１５０が３種類のチョッピング信号のみを生成するように構成されていたのに対し、本実施形態のチョッピング生成回路１６０は、デューティ比が１／１６〜１５／１６までの１５段階のチョッピング信号を生成可能に構成されている。

また、ブレーキ生成回路１７０は、図１０に示すように、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤおよびインバータ１７７を介したその反転信号であるＸＱＤと、分周回路５２の出力Ｑ７（２５６Ｈｚ）とがそれぞれ入力されるＡＮＤゲート１７１，１７２と、ＡＮＤゲート１７１の出力がＵＰ１入力とされ、ＡＮＤゲート１７２の出力がＤＯＷＮ１入力とされた４ビットのアップダウンカウンタ１７３と、アップダウンカウンタ１７３の各出力Ｑ１〜Ｑ３が入力されかつこの入力に応じて１６個の出力（Ｏ０〜Ｏ１５）のいずれか１つをＨレベル信号にする４ｔｏ１６のデコーダ１７４と、デコーダ１７４の１６個の出力がそれぞれ個別に入力され、かつチョッピング生成回路１６０で生成されたデューティ比が異なる１５個のチョッピング信号がそれぞれ個別に入力された１６個のＡＮＤゲート１７５と、これらの各ＡＮＤゲート１７５の出力が入力されるＯＲゲート１７６とを備えて構成されている。

ここで、デコーダ１７４の出力Ｏ０が入力されたＡＮＤゲート１７５には、デューティ比１／１６のチョッピング信号が入力され、出力Ｏ０がＨレベル信号になるとＯＲゲート１７６からはデューティ比１／１６のチョッピング信号ＣＨ６が出力されるようにされている。
同様に、デコーダ１７４の出力Ｏ１〜Ｏ１４が入力されるＡＮＤゲート１７５には、デューティ比２／１６〜１５／１６のチョッピング信号がそれぞれ入力されており、各出力Ｏ１〜Ｏ１４がＨレベル信号になると、ＯＲゲート１７６からはデューティ比２／１６〜１５／１６のチョッピング信号ＣＨ６がそれぞれ出力されるようにされている。

さらに、デコーダ１７４の出力が１６個であるのに対し、チョッピング信号は１５個であるため、デコーダ１７４の出力Ｏ１５が入力されるＡＮＤゲート１７５には、出力Ｏ１４と同じデューティ比１５／１６のチョッピング信号が入力されている。このため、出力Ｏ１５がＨレベル信号になった場合も、ＯＲゲート１７６から出力されるチョッピング信号ＣＨ６は、デューティ比１５／１６の信号とされる。

なお、図１０には図示しないが、アップダウンカウンタ１７３は、前記アップダウンカウンタ６０と同様に、カウンタ値が「１５」になると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おり、同様に、カウンタ値が「０」になるとダウン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。

このような本実施形態においては、図１１にも示すように、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＬレベル信号が出力されている場合（カウント値「７」以下）には、信号Ｑ７がＡＮＤゲート１７２からアップダウンカウンタ１７３のＤＯＷＮ１端子に入力され、アップダウンカウンタ１７３の４ビットの出力Ｑ０〜Ｑ３は、切替前の値から徐々に減少する。
このため、各出力Ｑ０〜Ｑ３が入力されたデコーダ１７４では、Ｈレベル信号の出力がＯ１５側からＯ０に向かって２５６Ｈｚの周期で移動し、これにより、ＯＲゲート１７６から出力されるチョッピング信号ＣＨ６も２５６Ｈｚの周期で切り替えられ、出力Ｏ１４から出力Ｏ０に順次Ｈレベル信号が変化するにしたがって、１／１６デューティずつ減少する。このため、徐々にブレーキ実効値が小さくなり、発電機２０に対しては、発電電力（起電力）を優先した弱いブレーキ制御（弱ブレーキ制御）が行われる。

一方、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＨレベル信号が出力されている場合（カウント値「８」以上）には、信号Ｑ７がＡＮＤゲート１７１からアップダウンカウンタ１７３のＵＰ１端子に入力され、アップダウンカウンタ１７３の４ビットの出力Ｑ０〜Ｑ３は、切替前の値から徐々に増加する。
このため、各出力Ｑ０〜Ｑ３が入力されたデコーダ１７４では、Ｈレベル信号の出力がＯ０側からＯ１５に向かって２５６Ｈｚの周期で移動し、これにより、ＯＲゲート１７６から出力されるチョッピング信号ＣＨ６も２５６Ｈｚの周期で切り替えられ、出力Ｏ０から出力Ｏ１４に順次Ｈレベル信号が変化するにしたがって、１／１６デューティずつ増加する。このため、徐々にブレーキ実効値が大きくなり、発電機２０に対しては、発電電力（起電力）よりもブレーキ力（制動トルク）を優先した強いブレーキ制御が行われる。

このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(15)その上、強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の切替時には、その直前のチョッピング信号の１段階大きな（強ブレーキ制御時）または小さな（弱ブレーキ制御時）デューティ比の信号が入力されるので、ブレーキ制御の切替時にロータ速度が急激に速くなったり、遅くなったりすることがなく、ロータ１２の速度変化を緩やかにできる。このため、ロータ１２に連結された指針の揺らぎをより一層低減できて、見栄えが良く、商品性の高い電子制御式機械時計とすることができる。

(16)また、強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御時には、デューティ比が徐々に増加または減少するため、強ブレーキ制御状態が長くなれば、つまりロータ１２の回転速度が基準速度よりも大幅に速い場合には、ブレーキ実効値が徐々に大きくなるブレーキを印加でき、その速度を確実に低減させることができる。
一方、弱ブレーキ制御状態が長くなれば、つまりロータ１２の回転速度が基準速度よりも遅い場合には、ブレーキ実効値が徐々に小さくなるブレーキを印加でき、ブレーキ力を弱めてロータ１２の回転速度を基準速度に近付けることができる。
従って、ロータ１２の回転速度が基準周期から大きく外れてしまっても、効率的なブレーキ制御を行うことができて、迅速に基準周期に近付けることができる。

次に本発明の第３実施形態について、図１２，１３を参照して説明する。なお、本実施形態においても、前述の第２実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。

本実施形態は、第２実施形態のブレーキ生成回路１７０の構成を変更したブレーキ生成回路１８０を用いたものである。
ブレーキ生成回路１８０は、ブレーキ生成回路１７０と同じＡＮＤゲート１７１，１７２、アップダウンカウンタ１７３、デコーダ１７４、複数のＡＮＤゲート１７５、ＯＲゲート１７６、インバータ１７７を備えている。

ブレーキ生成回路１８０は、さらに、アップダウンカウンタ６０に入力されるＵＰ信号またはＤＯＷＮ信号が入力されて、その出力がアップダウンカウンタ１７３のセット入力とされているＯＲゲート１８１と、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が９より大きな場合にＨレベル信号を出力する回路１８２と、デューティ比が１５／１６のチョッピング信号を発生する回路１８３と、各回路１８２，１８３からの信号が入力されるＡＮＤゲート１８４と、ＡＮＤゲート１８４の出力および前記ＯＲゲート１７６の出力が入力されるＯＲゲート１８５とを備えている。

そして、ＯＲゲート１８５から出力されるチョッピング信号ＣＨ７が各スイッチ２１，２２の電界効果型トランジスタ２７、電界効果型トランジスタ２９のゲート入力とされている。

このような本実施形態においては、図１３に示すように、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＬレベル信号が出力されている場合（カウント値「７」以下）には、信号Ｑ７がＡＮＤゲート１７２からアップダウンカウンタ１７３のＤＯＷＮ１端子に入力される。この際、アップダウンカウンタ６０にＵＰ信号やＤＯＷＮ信号が入力されると、アップダウンカウンタ１７３のセット入力にも信号が入力され、アップダウンカウンタ１７３のカウンタ値が初期セット値（本実施形態では「７」）になる。
このため、各出力Ｑ０〜Ｑ３が入力されたデコーダ１７４では、最初は出力端子Ｏ７がＨレベル信号となり、チョッピング信号ＣＨ７は、デューティ比が８／１６の信号が最初に出力される。その後、信号Ｑ７の端子ＤＯＷＮ１への入力に伴い、２５６Ｈｚの周期で前記ＯＲゲート１７６から出力されるチョッピング信号つまりはＯＲゲート１８５から出力されるチョッピング信号ＣＨ７も２５６Ｈｚの周期で切り替えられ、１／１６デューティずつ減少する。このため、徐々にブレーキ実効値が小さくなり、発電機２０に対しては、発電電力（起電力）を優先した弱いブレーキ制御（弱ブレーキ制御）が行われる。

一方、カウンタ値が「８」または「９」となり、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＨレベル信号が出力されている場合には、ＵＰ信号の入力に伴い、アップダウンカウンタ１７３の初期値が「７」になり、前記ＯＲゲート１７６つまりはＯＲゲート１８５からは、デューティ比が８／１６のチョッピング信号ＣＨ７が出力され、その後、２５６Ｈｚの周期で１／１６デューティずつ増加する。このため、徐々にブレーキ実効値が大きくなり、発電機２０に対しては、発電電力（起電力）よりもブレーキ力（制動トルク）を優先した強いブレーキ制御が行われる。

さらに、図１３には図示していないが、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が「９」を越えると、回路１８２がＨレベル信号を出力するため、回路１８３からデューティ比１５／１６に固定されたチョッピング信号がチョッピング信号ＣＨ７として出力される。

このような本実施形態においても、前記各実施形態と同じ作用効果を奏することができる。
(17)さらに、弱ブレーキ制御時および強ブレーキ制御時のいずれの場合も、必ず所定のブレーキ実効値（本実施形態ではデューティ比が８／１６）のブレーキが最初に加わるため、ブレーキ力を予め予測でき、ブレーキ制御のプログラムなどを容易に設定することができる。このため、強ブレーキ制御時に、デューティ比の小さなブレーキ（例えば、デューティ比が３／１６のチョッピング信号）から徐々に増加させたために、ブレーキの増加が間に合わず速度が速くなりすぎたり、弱ブレーキ制御時に、デューティ比の大きなブレーキ（例えば、デューティ比が１３／１６のチョッピング信号）から徐々に減少させたために、ブレーキの減少が間に合わずに速度が低下しすぎるということがなく、安定した制御を行うことができる。

(18)また、ロータ１２の回転速度が非常に速くなり、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値が「１０」以上になると、強制的に、デューティ比１５／１６とブレーキ実効値が非常に強いブレーキ制御を行うため、ロータ１２の回転速度を効果的に通常速度に落とすことができ、より安定した制御を行うことができる。

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、前記第１実施形態では、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替える際に、中間ブレーキ制御を行っていたが、図１４に示すチョッピング信号ＣＨ１０のように、強ブレーキ制御（デューティ比＝１５／１６）から弱ブレーキ制御（デューティ比＝１／１６）に切り替えられる過渡期に中間ブレーキ制御（デューティ比＝８／１６）を行うようにしてもよい。
この場合には、弱ブレーキ制御時の最初に中間ブレーキ制御を行うため、必要以上にブレーキを解除してしまうことを防止できるという効果がある。

また、図１４に示すチョッピング信号ＣＨ１１のように、強ブレーキ制御（デューティ比＝１５／１６）から弱ブレーキ制御（デューティ比＝１／１６）に切り替えられる過渡期と、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられる過渡期との両方で中間ブレーキ制御（デューティ比＝８／１６）を行うようにしてもよい。
この場合には、強ブレーキ制御時にブレーキを掛けすぎたり、弱ブレーキ制御時に必要以上にブレーキを解除してしまうことが無く、より安定した調速制御を行うことができる。

さらに、前記第２実施形態では、デューティ比を１／１６ずつ増減していたが、図１５に示すチョッピング信号ＣＨ２０のように、デューティ比を２／１６ずつ増減してもよい。この場合には、よりダイナミックなブレーキ制御を行うことができるという効果がある。

また、図１５に示すチョッピング信号ＣＨ２１のように、強ブレーキ制御の開始時のブレーキ実効値を固定（例えばデューティ比が７／１６）してもよいし、チョッピング信号ＣＨ２２のように、弱ブレーキ制御の開始時にブレーキ実効値を固定（例えばデューティ比が７／１６）してもよい。
さらに、前記第３実施形態と同様に、図１５に示すチョッピング信号ＣＨ２３のように、強ブレーキ制御の開始時および弱ブレーキ制御の開始時にそれぞれブレーキ実効値を固定（例えばデューティ比が７／１６）してもよい。

強ブレーキ制御の開始時にブレーキ実効値を固定すれば、ブレーキの増加開始時のブレーキ実効値が決められた固定値になるため、ブレーキの増加が間に合わずにロータ１２の速度が速すぎるということがなく、必要なブレーキ力を与えて確実に調速制御することができる。
同様に、弱ブレーキ制御の開始時にブレーキ実効値を固定すれば、ブレーキの減少開始時のブレーキ実効値が決められた固定値になるため、ブレーキの減少が間に合わずにロータ１２の速度が低下しすぎるということがなく、必要なブレーキ力を与えて確実に調速制御することができる。

なお、チョッピング信号ＣＨ２１〜ＣＨ２３においては、デューティ比の増減が２／１６ずつであったが、前記第２，３実施形態と同様に、１／１６ずつの増減にしてもよいし、３／１６以上ずつの増減にしてもよい。
なお、各ブレーキ制御の固定値は、７／１６や８／１６に限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。

また、チョッピング信号ＣＨ２３においては、弱ブレーキ制御時と強ブレーキ制御時の固定値は同一であったが、例えば、強ブレーキ制御の開始固定値をデューティ比１０／１６とし、弱ブレーキ制御の開始固定値をデューティ比６／１６にするなどして、それぞれ異なるブレーキ実効値（デューティ比）の固定値としてもよい。

さらに、第２，３実施形態では、強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の両方で、チョッピング信号のデューティ比つまりはブレーキの実効値を徐々に増減していたが、図１６のチョッピング信号ＣＨ３０のように、強ブレーキ制御時のみにブレーキ実効値を増加し、弱ブレーキ制御時のブレーキ実効値を固定してもよいし、逆に、弱ブレーキ制御時のみにブレーキ実効値を減少し、強ブレーキ制御時のブレーキ実効値を固定してもよい。

また、この際、チョッピング信号ＣＨ３１のように、増加あるいは減少する際のブレーキ実効値の初期値を固定してもよい。
この際、特に、強ブレーキ制御時に、ブレーキ実効値が増加するようにすれば、いきなり強いブレーキを印加して発電機２０を停止してしまうことを防止できる点で好ましい。

また、チョッピング生成回路１５０におけるチョッピング信号のデューティ比は、前記実施形態のように、１／１６、８／１６、１５／１６に限らず、例えば、１４／１６等の他の値でもよい。さらには、チョッピング信号のデューティ比を１／３２、３１／３２等にしてもよい。
特に、強ブレーキ制御時で発電を優先させる際に用いられるチョッピング信号としては、デューティ比が０．７５〜０．９７の範囲にあることが好ましく、特に０．７８〜０．８２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ため、用途に応じて設定すればよい。
一方、弱ブレーキ制御時は、デューティ比が０．０１〜０．３０程度の範囲にあることが好ましい。

また、チョッピング生成回路１６０におけるチョッピング信号の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く、制御切替時の初期値を固定する場合には、デューティ比の変化度合いなどに応じて適宜設定すればよい。

さらに、前記各実施形態では、チョッピング信号のデューティ比を変化させることでブレーキ実効値を変化させていたが、周波数を変化させることでブレーキ実効値を変化させてもよい。
例えば、デューティ比が一定であっても、チョッピング信号の周波数を例えば５００〜１１００Ｈｚと高い範囲の周波数にすれば、ブレーキ力を弱くでき、充電電圧をより一層向上できる。一方で、周波数を２５〜１００Ｈｚと低くすれば、強いブレーキ力にすることができる。
さらに、チョッピング信号のデューティ比および周波数の両方を変化させてブレーキ実効値を変化させてもよい。
なお、チョッピング信号の周波数やデューティ比はステップ的に変えるのではなく、周波数変調のように連続的な変化になるようにしてもよい。

また、ブレーキ実効値を可変するための構成としては、チョッピング信号のデューティ比や周波数を変化させる場合に限らず、例えば、チョッピング信号を印加するコイルの回路に可変抵抗器などを設け、コイルの両端をショートした際の抵抗値を変更することでブレーキ実効値を可変してもよい。

前記実施形態では、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２０の起動直後等の非ロック状態での制御が有利になる。一方で、ビット数の小さなカウンタを用いれば、累積誤差を記憶できる範囲が小さくなるが、特にロック状態になればアップおよびダウンを繰り返すことになるため、１ビットのカウンタでも対応できるとともに、コストを低減できる利点がある。

また、制動制御回路５５の構成としては、アップダウンカウンタを用いたものに限らず、基準信号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、回転制御装置５０としては、発電機２０の回転周期等を検出してその回転周期に基づいて強いブレーキ制御および弱いブレーキ制御を切り替えることができるものであればよく、その具体的構成は実施にあたって適宜設定すればよい。

また、整流回路４１、ブレーキ回路１２０、制動制御回路５５、チョッピング生成回路１５０、１６０、ブレーキ生成回路８０，１７０，１８０等の具体的な構成は前記各実施形態に限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。

また、ブレーキ生成回路８０、１７０，１８０としては、前記各実施形態のように、論理ゲートを用いたものに限らず、チョッピング生成回路１５０，１６０からの出力端子を切り替えるスイッチ素子と、このスイッチ素子を前記発電機の起電圧やブレーキ量などに応じてコントロールするようにプログラミングされたＩＣ等とを用いて構成してもよい。

さらに、発電機２０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。要するに、スイッチは、発電機２０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、整流回路４１としては、チョッピング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、その接続を切り替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、整流回路４１を含むブレーキ回路としては、前記各実施形態のブレーキ回路１２０に限らず、発電機２０をチョッピング制御できるものであればよい。また、前記ブレーキ回路１２０では、両波に対してチョッピングするように構成していたが、半波のみをチョッピングするように構成してもよい。

さらに、前記各実施形態におけるチョッピング信号の周波数は、実施にあたって適宜設定すればよいが、例えば５０Ｈｚ（発電機２０のロータの回転周波数の約５倍）程度以上あれば、充電電圧を一定値以上に維持しながら、ブレーキ性能を向上できる。また、チョッピング信号のデューティ比も、０．０５〜０．９７の範囲で実施にあたって適宜設定すればよい。
ロータ１２の回転周波数（基準信号）としては、前記実施形態の８Ｈｚに限らず、１０Ｈｚ等でもよく、実施にあたって適宜設定すればよい。

また、本発明は、前記実施形態のような電子制御式機械時計に適用するものに限らず、各種腕時計、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、ＰＨＳ、ページャ、歩数計、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、ＰＤＡ（小型情報端末、「Personal Digital Assistant」）、携帯ラジオ、玩具、オルゴール、メトロノーム、電気かみそり等にも適用することができる。特に、本発明では、発電機の回転速度を一定速度に効率的に制御でき、かつ発電電圧も一定以上に維持することができるため、各種電子機器を安定してかつ長時間作動させることができる。このような電子機器としては、建物やビル内に設置されるものでもよいが、特に本発明はゼンマイ等の機械的エネルギ源を用いており、外部電源を必要としないため、屋外等で使用する携帯機器に適している。

さらに、機械的エネルギ源も、ゼンマイ１ａに限らず、ゴム、スプリング、重錘や、圧縮空気等の流体でもよく、本発明を適用する対象などに応じて適宜設定すればよい。さらに、これらの機械的エネルギ源に機械的エネルギを入力する手段としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差等でもよい。
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（タイミングベルト等）及びプーリ、チェーン及びスプロケットホイール、ラック及びピニオン、カムなどを利用したものでもよく、本発明を適用する電子機器の種類などに応じて適宜設定すればよい。

また、時刻表示装置としては、指針１３，１４，１７に限らず、円板、円環状や円弧形状のものを用いてもよい。さらに、液晶パネル等を用いたデジタル表示式の時刻表示装置を用いてもよく、本発明の電子機器には、このようなデジタル表示式の時計も含まれる。

また、制動制御回路５５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の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、制動制御回路５５の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むようにすれば、電子機器の特性に応じて、前記各種のブレーキ制御の方法を容易に設定でき、各電子機器毎により安定した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、かつ回転制御装置が、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、制動制御部とを備える電子機器の制御プログラムであって、前記制動制御部を、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな中間ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が中間ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも３種類の制御を切り替えて実行することで前記発電機をチョッピング制御するように機能させるプログラムや、前記チョッピング信号の印加によるブレーキの実効値を、徐々に増加させる強ブレーキ制御と、徐々に減少させる弱ブレーキ制御とを切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御するように機能させるプログラムや、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも２種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御可能に構成され、かつ前記強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の少なくとも一方は、そのブレーキ力が徐々に変化するように制御するように機能させるプログラムと、のいずれかの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を示す平面図である。 図１の要部を示す断面図である。 図１の要部を示す断面図である。 第１実施形態の要部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。 第１実施形態のチョッピング信号選択手段であるブレーキ生成回路を示すブロック図である。 第１実施形態のブレーキ生成回路の出力信号の変化を示すタイミングチャートである。 第１実施形態の制御方法を示すフローチャートである。 第２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。 第２実施形態のチョッピング信号選択手段であるブレーキ生成回路を示すブロック図である。 第２実施形態のブレーキ生成回路の出力信号の変化を示すタイミングチャートである。 第３実施形態のチョッピング信号選択手段であるブレーキ生成回路を示すブロック図である。 第３実施形態のブレーキ生成回路の出力信号の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の変形例のブレーキ生成回路の出力信号の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の他の変形例のブレーキ生成回路の出力信号の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の他の変形例のブレーキ生成回路の出力信号の変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…香箱車、１ａ…ゼンマイ、１ｂ…香箱歯車、２…地板、３…輪列受、４…角穴車、５…角穴ネジ、７…二番車、７ａ…筒かな、７ｂ…筒車、８…三番車、９…四番車、１０…五番車、１１…六番車、１２…ロータ、１２ａ…ロータ磁石、１２ｃ…ロータ慣性円板、１３…分針、１４…秒針、１５…ステータ、１５ａ…ステータ体、１５ｂ…ステータコイル、１６…コイルブロック、１６ａ…磁心、１６ｂ…コイル、１７…時針、２０…発電機、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、４０…電源回路、４１…倍電圧整流回路、５０…回転制御装置、５１…発振回路、５１Ａ…水晶振動子、５２…分周回路、５３…回転検出回路、５５…制動制御回路、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、８０，１７０，１８０…ブレーキ生成回路、９０…初期化回路、１２０…ブレーキ回路、１５０，１６０…チョッピング生成回路。

Claims (19)

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を備える電子機器であって、
   前記回転制御装置は、
   前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
   前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
   前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな中間ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が中間ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも３種類の制御を切り替えて実行することで前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、
   を備えて構成されていることを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器において、
   前記チョッピング信号発生部は、デューティ比および周波数の少なくとも一方が互いに相違してスイッチに印加した際のブレーキ実効値が異なる少なくとも３種類のチョッピング信号を発生可能に構成され、
   前記制動制御部は、これらの少なくとも３種類のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するチョッピング信号選択手段を備えていることを特徴とする電子機器。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
   前記中間ブレーキ制御は、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられる過渡期に行われることを特徴とする電子機器。
4. 請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
   前記中間ブレーキ制御は、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御に切り替えられる過渡期に行われることを特徴とする電子機器。
5. 請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
   前記中間ブレーキ制御は、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられる過渡期と、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御に切り替えられる過渡期との両方で行われることを特徴とする電子機器。
6. 機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動され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であって、
   前記回転制御装置は、
   前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
   前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
   前記チョッピング信号の印加によるブレーキの実効値を、徐々に増加させる強ブレーキ制御と、徐々に減少させる弱ブレーキ制御とを切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、
   を備えて構成されていることを特徴とする電子機器。
7. 請求項６に記載の電子機器において、
   前記チョッピング信号発生部は、デューティ比および周波数の少なくとも一方が互いに相違してスイッチに印加した際のブレーキ実効値が異なる複数種類のチョッピング信号を発生可能に構成され、
   前記制動制御部は、これらの複数のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を順次選択して前記スイッチに印加するチョッピング信号選択手段を備えていることを特徴とする電子機器。
8. 請求項６または請求項７に記載の電子機器において、
   前記強ブレーキ制御は、弱ブレーキ制御から強ブレーキ制御に切り替えられた際には、所定の大きさのブレーキ実効値とされ、その後、ブレーキ力をこのブレーキ実効値から徐々に増加させるように制御されることを特徴とする電子機器。
9. 請求項６〜８のいずれかに記載の電子機器において、
   前記弱ブレーキ制御は、強ブレーキ制御から弱ブレーキ制御に切り替えられた際には、所定の大きさのブレーキ実効値とされ、その後、ブレーキ力をこのブレーキ実効値から徐々に減少させるように制御されることを特徴とする電子機器。
10. 請求項８または請求項９に記載の電子機器において、
    前記所定の大きさのブレーキ実効値は、予め設定された固定値であることを特徴とする電子機器。
11. 請求項８または請求項９に記載の電子機器において、
    前記所定の大きさのブレーキ実効値は、その制御に切り替えられる直前に印加されたブレーキ実効値を基準に設定される値であることを特徴とする電子機器。
12. 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であって、
    前記回転制御装置は、
    前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
    前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
    前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも２種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御可能に構成され、かつ前記強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の少なくとも一方は、そのブレーキ力が徐々に変化するように制御する制動制御部と、
    を備えて構成されていることを特徴とする電子機器。
13. 請求項１２に記載の電子機器において、
    前記徐々に変化するブレーキは所定の大きさから開始されることを特徴とする電子機器。
14. 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、
    前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
    前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
    前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな中間ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が中間ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも３種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、
    を備えて構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
15. 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、
    前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
    前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
    前記チョッピング信号の印加によるブレーキの実効値を、徐々に増加させる強ブレーキ制御と、徐々に減少させる弱ブレーキ制御とを切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御する制動制御部と、
    を備えて構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
16. 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、
    前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
    前記スイッチに印加してブレーキ制御を行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
    前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも２種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御可能に構成され、かつ前記強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の少なくとも一方は、そのブレーキ力が徐々に変化するように制御する制動制御部と、
    を備えて構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
17. 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、
    前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチにチョッピング信号を印加してブレーキ制御を行うとともに、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな中間ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が中間ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも３種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御することを特徴とする電子機器の制御方法。
18. 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、
    前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチにチョッピング信号を印加してブレーキ制御を行うとともに、前記チョッピング信号の印加によるブレーキの実効値を、徐々に増加させる強ブレーキ制御と、徐々に減少させる弱ブレーキ制御とを切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御することを特徴とする電子機器の制御方法。
19. 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、
    前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチにチョッピング信号を印加してブレーキ制御を行うとともに、前記チョッピング信号の印加によるブレーキ実効値が大きな強ブレーキ制御と、ブレーキ実効値が強ブレーキ制御よりも小さな弱ブレーキ制御との少なくとも２種類の制御を切り替えて実行することで、前記発電機をチョッピング制御するとともに、前記強ブレーキ制御および弱ブレーキ制御の少なくとも一方はそのブレーキ力が徐々に変化するように制御することを特徴とする電子機器の制御方法。

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