JP2008170424A - ステッピングモータ制御回路及び電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステッピングモータの構成要素のバラツキ等による回転誤検出を抑制して、回転検出精度を向上させること。
【解決手段】 主駆動パルスＰ１によってステッピングモータを駆動すると、直近の回転駆動時に発生した検出信号Ｖのピーク信号発生時点よりも後の検出時間閾値ｔｃｏｍｐにおいて、所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超える検出信号Ｖが検出された場合、ステッピングモータは回転したと判断される。マスク時間Ｔ１をはじめとして検出時間閾値ｔｃｏｍｐ以外の時間内に、閾値レベルＶｃｏｍｐを超える検出信号Ｖが発生した場合には非回転とみなして無視される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ステッピングモータ制御回路及び前記ステッピングモータ制御回路を用いた電子時計に関する。

従来から、ロータ穴及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ穴内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにしたステッピングモータが電子時計等に使用されている。

図４(a)は、従来から電子時計の時刻針駆動用として使用されているステッピングモータの構成図である。
図４(a)において、ステッピングモータ１０２は、ロータ穴２０３を有するステータ２０１、ロータ穴２０３に回転可能に収納され２極（Ｓ極及びＮ極）に着磁したロータ２０２、ステータ２０１と一体化された磁心２１０、磁心２１０に巻回されたコイル２１１を備えている。

ステータ２０１には、ロータ穴２０３を挟んで対向する位置に２個の凹部である外側切欠部２０６、２０７が設けられており、外側切欠部２０６、２０７とロータ穴２０３の間には可飽和部２０８、２０９が形成されている。
また、ステータ２０１には、ロータ穴２０３に連続すると共にロータ穴２０３を挟んで対向する位置に２個の位置決め用凹部である内側切欠部２０４、２０５が設けられている。

コイル２１１が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、その磁極軸Ａが内側切欠部２０４、２０５を結ぶ線分に対して直交する位置に安定して停止している。
いま、ステッピングモータ制御回路（図示せず）から矩形波のパルス信号をコイル２１１に供給して図４(a)の矢印方向に電流ｉを流すことにより、ステータ２０１に矢印Ｃ方向の磁束を発生させる。これにより、可飽和部２０８、２０９が先ず飽和して高磁気抵抗となり、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は図４(a)の矢印Ｂ方向に１８０度回転し、安定的に停止する。

次に、逆極性の矩形波のパルス信号をコイル２１１に供給して、図４(b)の矢印方向に電流（絶対値が電流ｉに等しい電流）を流すと、ステータ２０１には矢印Ｃ´方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２０８、２０９が先ず飽和し、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は図４(b)の矢印Ｂ´方向に１８０度回転し、安定的に停止する。
以後前記の如くして、コイル２１１に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することにより、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印Ｂ方向、矢印Ｂ´方向に連続的に回転させることができる。

前記ステッピングモータ制御回路は、ロータ２０２が回転したか否かを検出し、ロータ２０２の回転の有無に応じて、駆動パルスのパルス幅を変えるように構成されている。ロータ２０２が回転した場合、コイル２１１に生じる誘起電圧の信号レベルは所定の閾値を超えるが、ロータ２０２が回転しなかった場合には、コイル２１１に生じる誘起電圧の信号レベルは所定の閾値以下になる。したがって、回転の有無を検出するための検出回路によって、前記誘起電圧の信号レベルを判別することにより、ステッピングモータが回転したか否かの判断が可能になる。

例えば、特許文献１には、通常時の駆動を担う主駆動パルスと、負荷変動時の駆動を担うエネルギの大きい補正駆動パルスとを備えたステッピングモータの補正駆動が記載されている。この補正駆動は主駆動パルスが非回転になった場合、補正駆動パルスをすかさず発生させるものである。
その回転／非回転を判定する方法として，ロータの振動による誘起電圧を検出する方式がある。この方法は任意に設定した所定の閾値電圧を超えた場合を回転、そうでない場合を非回転と判定している。さらに同じ電力値の駆動パルスが連続的に出力された場合、低消費電力化のために低い電力値の駆動パルスによって駆動するように構成している（パルスカウントダウン方式：ＰＣＤ、以降ＰＣＤとする。）。
また、特許文献２に記載された発明では、第２主駆動パルスで駆動した際に誘起電圧が所定の基準時間経過前に検出された場合には第２主駆動パルスよりもパルス幅の短い第１主駆動パルスによる回転駆動方式に変更するといった方法が記載されている。

図５は、前記各特許文献に記載された従来のステッピングモータの回転検出動作を説明するためのタイミング図である。同図（ａ）〜同図（ｄ）における主駆動パルスＰ１（ａ）〜Ｐ１（ｄ）のパルス幅、即ち、駆動エネルギは、Ｐ１（ａ）＞Ｐ１（ｂ）＞Ｐ１（ｃ）＞Ｐ１（ｄ）に設定されている。
図５（ａ）は、ステッピングモータが回転したときのタイミング図である。主駆動パルスＰ１（ａ）によってステッピングモータを駆動したとき、所定のマスク時間Ｔ１（回転検出を行わない時間）経過後の検出時間Ｔ２（回転検出を行う時間）において、所定の閾値電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号Ｖのピーク信号Ｖｍａｘが得られている。
図５に示す検出信号Ｖについて、回転／非回転を精度良く検出するためには回転時に出力される誘起電圧と、非回転時に出力される誘起電圧との差異が大きいことが望ましい。そのため、誘起電圧にチョッピングをかけることによって検出信号Ｖを増幅している。
ステッピングモータ制御回路は、検出時間Ｔ２において、閾値電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号Ｖが得られているため、回転したと判断する。

図５（ｂ）は、図５（ａ）において主駆動パルスＰ１（ａ）による駆動によってステッピングモータが回転したため、主駆動パルスのＰＣＤを行うことによって幅狭の主駆動パルスをＰ１（ｂ）に変更して駆動し、これによりステッピングモータが回転したときのタイミング図である。主駆動パルスＰ１（ａ）よりもパルス幅の狭い主駆動パルスＰ１（ｂ）によって駆動しているため、ステッピングモータの回転速度が若干遅くなり、図５（ａ）の場合に比べて、検出信号Ｖのピーク信号Ｖｍａｘの発生時期が遅れている。

図５（ｃ）は、主駆動パルスＰ１（ｂ）で連続的に駆動できたため、更にＰＣＤを行い、更に幅狭の主駆動パルスＰ１（ｃ）によってステッピングモータを駆動したときのタイミング図である。主駆動パルスＰ１（ｃ）のエネルギが回転に必要なエネルギに達しておらず、ステッピングモータは回転していないため、反転する際の電磁ブレーキ効果によって反転速度が遅くなり、検出信号Ｖは閾値Ｖｃｏｍｐ以下のレベルになっている。ステッピングモータ制御回路は、検出時間Ｔ２において閾値Ｖｃｏｍｐを超える検出信号Ｖが得られないため、非回転と判断する。

ところが、主駆動パルスＰ１（ｂ）で連続的に駆動できたため、更にＰＣＤを行い、更に幅狭の主駆動パルスＰ１（ｃ）によってステッピングモータを駆動したとき、駆動パルスエネルギの不足、突然の負荷増大、ステッピングモータの構造的なバラツキ等による電磁ブレーキ効果が小さい等の原因が重なると、図５（ｃ）のタイミング図が示すように主駆動パルスＰ１（ｃ）による駆動直後にロータが反転し、電磁ブレーキ効果が小さく反転速度が速くなる。
したがって、回転はしないものの、閾値Ｖｃｏｍｐを超える検出信号Ｖが検出され、ステッピングモータ制御回路は誤って回転したと判断してしまう恐れがある。このように、ステッピングモータを構成する部品のバラツキ等によって電磁ブレーキが弱い場合、回転していないにも拘わらず、回転したと誤検出してしまい、誤動作が生じるという問題がある。

特公昭６１−１５３８５号公報（第２頁左欄第３６行〜同頁右欄第３３行、第４図） ＷＯ２００５／１１９３７７号公報（段落［００３２］〜［００７２］、図１〜図５）

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、ステッピングモータの構成要素のバラツキ等による回転誤検出を抑制して、回転検出精度を向上させることを課題としている。

本発明によれば、ステッピングモータの回転に応じて生じる誘起信号に対応する検出信号が所定の条件を満たしたときに前記ステッピングモータが回転したと判断する回転判断手段と、相互にエネルギが異なる複数の主駆動パルス中のいずれかの主駆動パルスによる駆動によって前記ステッピングモータが回転したと前記回転判断手段が判断したときに前記主駆動パルスよりもエネルギの小さい主駆動パルスにランク変更して前記ステッピングモータを回転駆動すると共に、前記主駆動パルスでは前記ステッピングモータが回転しなかったと前記回転判断手段が判断したときに前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによる駆動によって前記ステッピングモータを回転駆動する制御手段とを備え、前記回転判断手段は、今回の検出信号におけるピーク信号発生時点が、前記ステッピングモータが直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、前記今回の検出信号が閾値レベルを超えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断することを特徴とするステッピングモータ制御回路が提供される。

回転判断手段は、今回の検出信号におけるピーク信号発生時点が、ステッピングモータが直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、前記今回の検出信号が閾値レベルを超えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断する。
制御手段は、相互にエネルギが異なる複数の主駆動パルス中のいずれかの主駆動パルスによる駆動によって前記ステッピングモータが回転したと前記回転判断手段が判断したときに前記主駆動パルスよりもエネルギの小さい主駆動パルスにランク変更して前記ステッピングモータを回転駆動する。

ここで、前記ステッピングモータが回転した際の直近のパルスのピーク信号発生時点を記憶する記憶手段を備え、前記回転判断手段は、前記記憶手段に記憶した前記直近の回転時に生じたピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、今回の検出信号が前記閾値レベルを越えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断するように構成してもよい。
また、前記回転判断手段は、今回の検出におけるピーク信号と、今回の検出の際に前記ステッピングモータに加えられた主駆動パルスと極性が同じである主駆動パルスで直近に駆動された際のピーク信号とを比較し、今回のピーク信号発生時点が、前記ステッピングモータに加えられた主駆動パルスと極性が同じである主駆動パルスで直近に駆動された際のピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、前記今回の検出信号が閾値レベルを超えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断するように構成してもよい。

また、前記回転判断手段は、今回のピーク信号発生時点が前記ステッピングモータが直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、前記検出信号が前記閾値レベルを超えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断するように構成してもよい。
また、前記回転判断手段が、今回のピーク信号発生時点が前記ステッピングモータが直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内より前で、且つ、前記検出信号が前記閾値レベルを超えたことによって前記ステッピングモータが回転したと判断したとき、前記制御手段は、前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい主駆動パルスにランク変更して前記ステッピングモータを回転駆動するように構成してもよい。

また、前記ステッピングモータが回転した際の直近のパルスのピーク信号発生時点の代わりに、ランク変更した際の最初のピーク信号発生時点を用いるように構成してもよい。
また、前記ステッピングモータは、ロータ穴及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ穴内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するように構成してもよい。

また、本発明によれば、時刻針駆動用のステッピングモータをステッピングモータ制御回路によって回転制御する電子時計において、前記ステッピングモータ制御回路として、前記いずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とする電子時計が提供される。

本発明によれば、ステッピングモータの構成要素のバラツキ等があっても、回転誤検出を抑制して回転検出精度を向上させることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子時計の回路ブロック図である。
図１において、電子時計は、ステッピングモータ１０２を回転制御するためのステッピングモータ制御回路１０１、時刻針（時針や分針）等を回転駆動するためのステッピングモータ１０２、ステッピングモータ制御回路１０１及びステッピングモータ１０２に動作電力を供給する電源１０３を備えている。

ステッピングモータ１０２は、図４(a)及び図４(b)に示した構成のステッピングモータである。即ち、ステッピングモータ１０２は、ロータ穴２０３及びロータ２０２の停止位置を決める位置決め部である内側切欠部２０４、２０５を有するステータ２０１と、ロータ穴２０３内に配設されたロータ２０２と、コイル２１１とを有し、コイル２１１に交番信号を供給してステータ２０１に磁束を発生させることによってロータ２０２を回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置にロータ２０２を停止するように構成されている。

ステッピングモータ制御回路１０１は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０４、発振回路１０４で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０５、電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０６、制御回路１０６からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の駆動パルス（パルス幅（換言すれば駆動エネルギ）が相互に異なる複数種類の主駆動パルス、前記各主駆動パルスに比べてパルス幅が大きい補正駆動パルス）を選択しステッピングモータ１０２に出力する駆動パルス回路１０７、ステッピングモータ１０２から回転状況を表す回転検出信号を検出する回転検出手段１０８、回転検出手段１０８によって検出した検出信号中のピーク信号を検出した時点を記憶する比較時間記憶回路１１０、回転検出手段１０８が今回検出した検出信号におけるピーク信号の発生時点と比較時間記憶回路１１０に記憶した直近の検出信号におけるピーク信号の発生時点とを比較し、比較結果に応じた信号を出力する検出時間比較判別回路１０９を備えている。

回転検出手段１０８は、ステッピングモータ１０２の回転によって生じる誘起信号である誘起電圧を検出信号として検出すると共に、ステッピングモータ１０２が回転したときの、前記検出信号中のピーク信号の発生時点を比較時間記憶回路１１０に記憶する機能を有している。
検出時間比較判別回路１０９は、回転検出手段１０８が今回検出したピーク信号の発生時点と比較時間記憶回路１１０に記憶した直近のピーク信号の発生時点とを比較し、比較結果に応じた信号を制御回路１０６に出力する機能を有している。
尚、制御回路１０６、駆動パルス回路１０７は制御手段を構成し、制御回路１０６、回転検出手段１０８及び検出時間比較判別回路１０９は回転判断手段を構成し、比較時間記憶回路１１０は記憶手段を構成している。

図２は、図１に示した電子時計の処理を示すフローチャートである。
また、図３は、図１に示したアナログ電子時計におけるステッピングモータ１０２の回転検出動作を説明するためのタイミング図である。
以下、図１〜図３を用いて、本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及び電子時計の動作を説明する。

先ず制御回路１０６は、所定時間（換言すれば所定回数）Ｎ及び駆動パルスのパルス幅（換言すれば駆動エネルギ）に相当するランクｎを零にリセットする（ステップＳ２０１）。
次に、制御回路１０６は、主駆動パルスＰ１を最大パルス幅のランクｎに設定し（ステップＳ２０２）、当該主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を駆動するように、駆動パルス回路１０７に制御信号を出力して制御する（ステップＳ２０３）。駆動パルス回路１０７は、制御回路１０６からの前記制御信号に応答して、ランクｎ（最大パルス幅）の主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転駆動する。

回転検出手段１０８は、ステッピングモータ１０２の回転によって生じた誘起信号である誘起電圧に基づいて、前記誘起電圧に対応する検出信号Ｖを検出し、前記検出信号Ｖ中のピーク信号Ｖｍａｘの発生時点を比較時間記憶回路１１０に記憶する（ステップＳ２０４）。
次に、回転検出手段１０８は検出信号Ｖと所定の閾値レベルＶｃｏｍｐとを比較し（ステップＳ２０５）、検出信号Ｖのレベルが閾値レベルＶｃｏｍｐよりも大きいと判断したときはステッピングモータ１０２が回転したと判断する。

制御回路１０６は、ステッピングモータ１０２は回転したと回転検出手段１０８が判断すると、Ｎに１を加算した後（ステップＳ２０６）、所定時間経過したか否か（換言すれば非回転となることなく、連続して所定回数駆動したか否か）を判断する（ステップＳ２０７）。
制御回路１０６は、処理ステップＳ２０７において所定時間経過したと判断した場合には、Ｎを零にすると共に現在の主駆動パルスＰ１のランクｎを１ランク幅狭（ランク（ｎ−１））の主駆動パルスＰ１に変更した後（ステップＳ２０８）、当該主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転駆動する（ステップＳ２０９）。
次に、回転検出手段１０８は、ステッピングモータが回転したときの検出信号Ｖ中のピーク信号Ｖｍａｘの発生時点を比較時間記憶回路１１０に記憶する（ステップＳ２１０）。

次に、検出時間比較判別回路１０９は、比較時間記憶回路１１０に記憶した直近のピーク信号Ｖｍａｘ発生時点と今回記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時点とを比較する（ステップＳ２１１）。
検出時間比較判別回路１０９が処理ステップＳ２１１において、今回検出したピーク信号Ｖｍａｘが直近のピーク信号発生時の以後で発生したと判断した場合、回転検出手段１０８は、今回の検出信号Ｖが閾値レベルＶｃｏｍｐを超えているか否かを判断する（ステップＳ２１２）。
回転検出手段１０８は、今回の検出信号Ｖが閾値レベルＶｃｏｍｐを超えている場合にはステッピングモータ１０２が正常に回転していると判断し、制御回路１０６は処理ステップＳ２０６に戻って、前記処理を繰り返す。

処理ステップＳ２０７において、Ｎが所定時間になった場合、即ち、回転検出が連続して所定回数行われた場合には、処理ステップＳ２０８において、主駆動パルスＰ１のランクを１ランク幅狭の主駆動パルスに変更すると共にＮを零にリセットし、正常な回転が連続して所定回数行われることによって再びＮが所定値になったとき（即ち、回転駆動動作が安定に行われていると判断できるとき）、更に主駆動パルスＰ１を幅狭の主駆動パルスに変更して駆動すると共に、Ｎを零にリセットして、前記処理を繰り返す。

一方、処理ステップＳ２０５において検出信号Ｖが閾値レベルＶｃｏｍｐよりも大きくないと判断した場合、処理ステップＳ２１１において今回検出したピーク信号Ｖｍａｘが直近の回転時に生じたピーク信号Ｖｍａｘ発生時点前に発生したと判断した場合、及び、処理ステップＳ２１２において今回の検出信号Ｖが閾値レベルＶｃｏｍｐを超えていないと判断した場合には、ステッピングモータ１０２が回転しなかったと判断して、制御回路１０６は、駆動パルスを各主駆動パルスＰ１よりもパルス幅の大きな補正駆動パルスＰ２に変更し、当該補正駆動パルスＰ２よってステッピングモータ１０２を駆動するように駆動パルス回路１０７を制御した後（ステップＳ２１４）、主駆動パルスＰ１のランクを１ランク上げて１ランク幅広の主駆動パルスＰ１に変更すると共にＮを零にした後、処理ステップＳ２０３に戻って、前記新たなパルス幅の主駆動パルスＰ１によって駆動し、前記処理を繰り返す。

前述したステッピングモータ１０２の回転検出動作を図３に即して説明すると、駆動パルス回路１０７が主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を駆動した場合、直近の回転駆動時に発生した検出信号Ｖの発生時点以後の所定時間（本実施の形態では検出時間閾値ｔｃｏｍｐ）内において、所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超える検出信号Ｖが回転検出手段１０８によって検出されたとき、ステッピングモータ１０２は回転したと判断する。前記所定時間以外の時間（マスク時間Ｔ１をはじめとして検出時間閾値ｔｃｏｍｐ以外の時間）に、閾値レベルＶｃｏｍｐを超える検出信号Ｖが発生した場合には、回転を表す検出信号とはみなされずに無視される。これにより、ステッピングモータ１０２の構成要素にバラツキ等があっても、回転検出精度を向上させることが可能になる。

以上述べたように、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ駆動回路１０１は、直前の駆動パルスの印加によって生じたロータ２０２の誘起電圧が最大値となるピーク信号発生時点を比較時間記憶回路１１０記憶し比較する回転判断手段を備え、ロータ２０２非回転時に所定の範囲外に検出信号Ｖが生じた場合には、所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超える検出信号が発生しても非回転と判定するようにしているため、回転／非回転の誤判定を防ぐことが可能になる。

また、ＰＣＤ実施前、即ち、駆動パルス幅ランクが最大のｎの主駆動パルスＰ１による駆動時に生じた誘起電圧が最大値をとる時間を記録し、その後、ＰＣＤを実施するようにしている。そして、駆動パルス幅ランクが（ｎ−１）の主駆動パルスＰ１における誘起電圧の最大値をとる時間と比較し、これが直前の時間よりも早く出力されていた場合は非回転とみなすようにしている。即ち、パルス電力値が小さくなったため、通常は回転が遅くなるので、誘起電圧最大値をとる時間も遅くなるはずであり、これに反する場合には非回転と見なすようにしている。

尚、前記実施の形態では、各主駆動パルスＰ１をパルス幅が異なるようにしたが、信号レベルを変える等して、駆動エネルギを変えればよい。
また、時刻針以外にも、カレンダ等を駆動するためのステッピングモータに適用可能である。
また、ステッピングモータの応用例として電子時計の例で説明したが、モータを使用する電子機器に適用可能である。

次に、本発明を適用した実施の形態２について、以下に示す。実施の形態２における電子時計の処理を示すフローチャートを図６に示す。図２と同一処理の部分には同一符号を付している。
実施の形態１と異なる点として、比較時間記憶回路１１０に記憶するピーク信号Ｖｍａｘの発生時点は、極性別に図４（ａ）における電流方向(以後、ＯＵＴ１とする)及び、図４（ｂ）における電流方向(以後、ＯＵＴ２とする)の２種類について記憶する（ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ６０１、Ｓ６０２）。

そして、処理ステップＳ２０７において、Ｎが所定時間になった場合、即ち、回転検出が連続して所定回数行われた場合には、処理ステップＳ２０８において、主駆動パルスＰ１のランクを１ランク幅狭の主駆動パルスに変更すると共にＮを零にリセットしＰＣＤを実施する。その時経過時間に応じて比較するピーク信号Ｖｍａｘの発生時点をＯＵＴ１、ＯＵＴ２のいずれかを選択し（ステップＳ６０３）、実施の形態１に挙げた回転検出を実施する。ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の選択方法は、ステップＳ２０９で出力した主駆動パルスＰ１と同極性のパルスであることとする。

本発明の実施の形態２は回転検出動作を説明するタイミングが図７のようなタイミングとなる時に有効である。これは、回転軸の偏心や外部から一定方向に強磁界が発生した場合等、図７(a)及び図７(b)のように駆動状態が異なることがある。すなわち、図４(a)の電流方向で駆動した極性では図７(a)のような回転を実現しても、電流方向が逆となる図４(b)の方では回転の負荷が強いため、図７(b)のように、駆動パルスのエネルギとは関係なくピーク信号発生時点が図７(a)と比較して遅くなる現象が考えられる。
この時同極方向に出力された主駆動パルスでの直近の回転時に生じたピーク信号発生時点を記憶、比較することで、極性による駆動状態の差異に関わらず、同一の条件で回転状態を比較することができる。本実施の形態２を用いることで、駆動パルスエネルギに依存しない負荷を考慮した回転検出を実現できる。

本実施の形態２を適用することで、ステッピングモータ１０２について極性に依存する負荷が生じていても、回転検出精度を向上させることが可能になる。
また、非回転時に大きな誘起電圧信号が生じた場合でも、回転と誤判定することを抑制することが可能になるため、速やかに補正駆動パルスＰ２による回転駆動が可能になり、誤動作の発生を抑制することが可能になる。

図８は、本発明の実施の形態３の処理を示すフローチャートで、図２と同一処理を行う部分には同一符号を付している。図２の処理との相違点は、処理ステップＳ２１１に代えて、Ｖｍａｘ時刻は直前のそれと比較して以降、又は一つ前のＶ発生時間帯か否かを判断するようにしている点（ステップＳ８０１）である。本実施の形態３においても前記各実施の形態と同様の効果を奏する。

本実施の形態は、回転検出動作を説明するタイミングが図９のようなタイミングとなる時に有効である。ステップＳ８０１で比較すべきピーク信号発生時点以後の所定時間について、ステップＳ２０４で比較時間記憶回路１１０に記憶した際の駆動状態と、ステップＳ２１０とで比較時間記憶回路１１０に記憶した際の駆動状態とが、極性に依存しない交流磁界やステッピングモータ１０２の向きや駆動負荷が刻々と変化する場合、回転検出タイミングが図９のようになる。例えば、ステップＳ２０４時点（図９(a)、図９(b)）において駆動に負荷がかかっていたのに対して、これが後のステップＳ２１０時点において先の負荷が解消されていた場合において、通常はＰＣＤ後の回転が遅くなるが、図９(c)のように僅かに回転が速くなる場合もある。

特に検出信号Ｖは図３のようにチョッピング波形をなしている場合、微小な負荷のずれがピーク信号Ｖｍａｘ発生時点について１領域分ずれてしまうことも想定される。
本実施の形態３は、本課題を解決するために、ステップＳ２１０のピーク信号発生時点がステップＳ２０４のピーク信号発生時点以後の所定時間内、あるいは一つ前の検出信号発生時間帯内を検出時間閾値ｔｃｏｍｐとしている。

検出信号Ｖは、回転／非回転時における出力量の差異を明確にするためにスイッチングによる増幅効果を期待し、図９のようにチョッピング波形としている。チョッピング間隔については本実施の形態では、ピーク時間の検出ならびにピーク信号Ｖｍａｘの増幅効果についてバランスが優れているため、１領域の時間間隔を１ｍｓｅｃとしている。
すなわち、図９(c)におけるピーク信号Ｖｍａｘ発生時点が図９(b)のピーク信号Ｖｍａｘ発生時点から−１ｍｓｅｃ以後となっているとき、回転と判断する。但し何ｍｓｅｃとしても本発明を制限するものではない。

したがって、本実施の形態を適用することで、ステッピングモータ１０２にかかる負荷が刻々変化する場合においても、回転検出精度を向上させることが可能になる。
また、非回転時に大きな誘起電圧信号が生じた場合でも、回転と誤判定することを抑制することが可能になるため、速やかに補正駆動パルスＰ２による回転駆動が可能になり、誤動作の発生を抑制することが可能になる。

図１０は、本発明の実施の形態４の処理を示すフローチャートで、図２と同一処理を行う部分には同一符号を付している。図２の処理との相違点は、処理ステップＳ２０７の判断が否定（Ｎｏ）の場合に処理ステップＳ１００１を介して処理ステップＳ２１１に移行するようにしている。
即ち、図１０において、制御回路１０６は、ステッピングモータ１０２は回転したと回転検出手段１０８が判断すると、Ｎに１を加算した後（ステップＳ２０６）、所定時間経過したか否か（換言すれば非回転となることなく、連続して所定回数駆動したか否か）を判断する（ステップＳ２０７）。制御回路１０６は、処理ステップＳ２０７において所定時間経過したと判断した場合には、Ｎを零にすると共に現在の主駆動パルスＰ１のランクｎを１ランク幅狭（ランク（ｎ−１））の主駆動パルスＰ１に変更した後（ステップＳ２０８）、当該主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転駆動する（ステップＳ２０９）。

一方、制御回路１０６は、処理ステップＳ２０７において所定時間経過していないと判断した場合には、ピーク信号発生時刻Ｖｍａｘの発生時刻を比較時間記憶回路１１０に記憶することなく、現在の主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転駆動した後、処理ステップＳ２１１に移行する（ステップＳ１００１）。
このように、本実施の形態４では、ステッピングモータ１０２が回転した際の直近のパルスのピーク信号発生時点の代わりに、ランク変更した際の最初のピーク信号発生時点Ｖｍａｘを記憶して用いるように構成している。

前述した図２の処理では、ステッピングモータ１０２が回転した際の直近のパルスのピーク信号発生時点を記憶するようにしているため、連続的に負荷が発生していたが徐々に解除された場合、ピーク信号発生時点が連続して「１つ前の検出信号発生時間帯」よりも前に発生した負荷が軽くなり、回転しやすくなったにも拘わらず過度のランクアップを生じてしまう恐れがある。本実施の形態４では、ランク変更した際の最初のピーク信号発生時点を記憶して使用しているため、上記問題の発生を回避できるという効果がある。

図１１は、本発明の実施の形態５の処理を示すフローチャートで、図２と同一処理を行う部分には同一符号を付している。図２の処理との相違点は、処理ステップＳ２１１の判断が否定（Ｎｏ）の場合に処理ステップＳ２１４を介さずに処理ステップＳ２１３に移行するようにしている。
即ち、図１１において、検出時間比較判別回路１０９は、比較時間記憶回路１１０に記憶した直近のピーク信号Ｖｍａｘ発生時点と今回記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時点とを比較する（ステップＳ２１１）。検出時間比較判別回路１０９が処理ステップＳ２１１において、今回検出したピーク信号Ｖｍａｘが直近のピーク信号発生時の以後で発生したと判断した場合には、図２と同様に処理ステップＳ２１２に移行する。

一方、検出時間比較判別回路１０９が処理ステップＳ２１１において、今回検出したピーク信号Ｖｍａｘが直近の回転時に生じたピーク信号Ｖｍａｘ発生時前に発生したと判断した場合には、補正駆動パルスＰ２による駆動は行わずに、ステッピングモータ１０２の駆動エネルギが不足気味であると判断して処理ステップＳ２１３に移行し、主駆動パルスＰ１をランクアップしてカウンタ値Ｎを零にする。
図５（ｅ）に示すように、回転停止するか否かのギリギリの駆動エネルギによって辛うじて回転している場合、本来ならばマスク期間Ｔ１内で発生するピーク信号Ｖｍａｘが遅れて発生するため、検出時間Ｔ２内で発生してしまう場合がある。
この場合、前述した実施の形態１〜４では、補正駆動パルスＰ２による駆動を行った後にランクアップし、カウンタ値Ｎをゼロにしている。これでは、外部環境変動が激しい場合、補正駆動パルスＰ２を過度に出力することになり、消費電流が過度に大きくなってしまう。

これに対して本実施の形態５では、今回のピーク信号発生時点がステッピングモータ１０２が直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内より前で、且つ、検出信号が閾値レベルを超えたためステッピングモータ１０２が回転したと判断したとき、制御回路１０６において、当該主駆動パルスよりもエネルギの大きい主駆動パルスにランク変更してステッピングモータ１０２を回転駆動するようにしているため、補正駆動パルスＰ２による駆動を行わなれず、省電力化が可能になるという効果がある。
尚、本実施の形態５においても、前記実施の形態４と同様に、ステッピングモータ１０２が回転した際の直近のパルスのピーク信号発生時点の代わりに、ランク変更した際の最初のピーク信号発生時点を用いるように構成してもよい。

また、前記各実施の形態では、各主駆動パルスＰ１をパルス幅が異なるように構成したが、信号レベルを変える等して、駆動エネルギを変えればよい。
また、時刻針以外にも、カレンダ等を駆動するためのステッピングモータに適用可能である。
また、ステッピングモータの応用例として電子時計の例で説明したが、モータを使用する電子機器に適用可能である。

本発明のカレンダ機能付きアナログ電子腕時計、カレンダ機能付きアナログ電子置時計等の各種カレンダ機能付きアナログ電子時計をはじめ、各種の電子時計に適用可能である。
また、本発明のステッピングモータはステッピングモータを使用する各種電子機器に適用可能である。

本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を使用した電子時計の回路ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る電子時計の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る電子時計におけるステッピングモータの回転検出動作を説明するタイミング図である。 従来から使用されているステッピングモータの構成図である。 従来のステッピングモータ及び本発明の第５の実施の形態の回転検出を説明するタイミング図である。 本発明の実施の形態２に係る電子時計の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る電子時計におけるステッピングモータの回転検出動作を説明するタイミング図である。 本発明の実施の形態３に係る電子時計の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る電子時計におけるステッピングモータの回転検出動作を説明するタイミング図である。 本発明の実施の形態４に係る電子時計の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係る電子時計の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１・・・ステッピングモータ制御回路
１０２・・・ステッピングモータ
１０３・・・電源
１０４・・・発振回路
１０５・・・分周回路
１０６・・・制御手段及び回転判断手段を構成する制御回路
１０７・・・制御手段を構成する駆動パルス回路
１０８・・・回転判断手段を構成する回転検出手段
１０９・・・回転判断手段を構成する検出時間比較判別回路
１１０・・・記憶手段を構成する比較時間記憶回路
２０１・・・ステータ
２０２・・・ロータ
２０３・・・ロータ穴
２０４、２０５・・・位置決め部を構成する内側切欠部
２０６、２０７・・・外側切欠部
２０８、２０９・・・可飽和部
２１０・・・磁心
２１１・・・コイル

Claims (8)

1. ステッピングモータの回転に応じて生じる誘起信号に対応する検出信号が所定の条件を満たしたときに前記ステッピングモータが回転したと判断する回転判断手段と、相互にエネルギが異なる複数の主駆動パルス中のいずれかの主駆動パルスによる駆動によって前記ステッピングモータが回転したと前記回転判断手段が判断したときに前記主駆動パルスよりもエネルギの小さい主駆動パルスにランク変更して前記ステッピングモータを回転駆動すると共に、前記主駆動パルスでは前記ステッピングモータが回転しなかったと前記回転判断手段が判断したときに前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによる駆動によって前記ステッピングモータを回転駆動する制御手段とを備え、
   前記回転判断手段は、今回の検出信号におけるピーク信号発生時点が、前記ステッピングモータが直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、前記今回の検出信号が閾値レベルを超えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記ステッピングモータが回転した際の直近のパルスのピーク信号発生時点を記憶する記憶手段を備え、
   前記回転判断手段は、前記記憶手段に記憶した前記直近の回転時に生じたピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、今回の検出信号が前記閾値レベルを越えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断することを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御回路。
3. 前記回転判断手段は、今回の検出におけるピーク信号と、今回の検出の際に前記ステッピングモータに加えられた主駆動パルスと極性が同じである主駆動パルスで直近に駆動された際のピーク信号とを比較し、今回のピーク信号発生時点が、前記ステッピングモータに加えられた主駆動パルスと極性が同じである主駆動パルスで直近に駆動された際のピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、前記今回の検出信号が閾値レベルを超えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断することを特徴とした請求項２記載のステッピングモータ制御回路。
4. 前記回転判断手段は、今回のピーク信号発生時点が前記ステッピングモータが直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内以後で、且つ、前記検出信号が前記閾値レベルを超えた場合に、前記ステッピングモータが回転したと判断することを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ制御回路。
5. 前記回転判断手段が、今回のピーク信号発生時点が前記ステッピングモータが直近に回転したときのピーク信号発生時点の一つ前の検出信号発生時間帯内より前で、且つ、前記検出信号が前記閾値レベルを超えたことによって前記ステッピングモータが回転したと判断したとき、前記制御手段は前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい主駆動パルスにランク変更して前記ステッピングモータを回転駆動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
6. 前記ステッピングモータが回転した際の直近のパルスのピーク信号発生時点の代わりに、ランク変更した際の最初のピーク信号発生時点を用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
7. 前記ステッピングモータは、ロータ穴及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ穴内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにして成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
8. 時刻針駆動用のステッピングモータをステッピングモータ制御回路によって回転制御する電子時計において、前記ステッピングモータ制御回路として、請求項１乃至７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とする電子時計。

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