JP2009069162A - 電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源電圧の低下による電子時計の内部回路の停止から充電による動作復帰にかけて、２次電池の容量を有効に使用する電子時計を提供すること。
【解決手段】 電圧検出手段１４で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに指針２０を停止させると共に電波修正手段１６の動作を停止し、電圧検出手段１４で第１の電圧より高い第２の電圧以上になったことが一定時間連続して検出されたときに電波修正手段１６の動作を開始させると共に電波修正手段１６で得られた時刻情報に基づいて指針２０を現在時刻位置に移動させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電装置を備える電子時計に関する。

特許文献１に記載されているように、電波修正機能を有する太陽電池付き電子時計が知られている。この電子時計は、太陽電池による発電作用により予め内蔵された２次電池を充電し、２次電池の出力電圧を電源として電子時計の各部を駆動している。
国際公開第９７／０２１１５３号

このような電子時計では、２次電池が充電不足になり電圧が下がったときに、消費電力を少なくして電圧復帰を速くするために、電源電圧が所定値以下になると、指針を停止すると共に電波受信を停止する。そして、電源電圧が所定値を越えると電波受信を行うとともに受信した時刻に基づいて停止していた指針を現在時刻位置に移動させている。

しかしながら、電圧が所定値以下か、所定値を越えているかで、運針及び電波受信の動作を制御するものでは、所定値を高くすると、２次電池に電力が十分あるにもかかわらず、運針及び電波受信が停止してしまい効率が悪い。所定値を低くすると、電圧が復帰して所定値付近で揺らいだ場合、電波受信、指針の復帰、指針の停止を繰り返し行ってしまい、無駄な電力消費をするという問題がある。

本発明の課題は、電源電圧の低下から時計各部の停止、充電による動作復帰にかけて、電源効率の良い状態遷移を実現し、２次電池の容量の有効化や充電効率の向上を図ることである。

以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、時刻を表示する指針と、発電手段および蓄電手段を有する電源回路と、前記電源回路の出力電圧で動作し、前記指針を駆動する指針駆動手段と、前記電源回路の出力電圧で動作し、現在時刻を計数する現在時刻計数手段と、前記電源回路の出力電圧で動作し、時刻コードを含む電波を受信して時刻情報を得て、得られた時刻情報に基づいて、前記現在時刻計数手段の現在時刻を修正する電波修正手段と、前記電源回路の出力電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに前記指針の動作を停止させると共に前記電波修正手段の動作を停止する第１の制御手段と、この第１の制御手段で前記指針が停止させられた状態で、前記電圧検出手段で前記第１の電圧より高い第２の電圧以上になったことが一定時間連続して検出されたときに前記電波修正手段の動作を開始させ、前記電波修正手段で得られた時刻情報に基づいて前記指針を前記指針駆動手段で現在時刻位置に移動させる第２の制御手段と、を備える電子時計であることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子時計において、更に、デジタル表示を有する表示部を備え、この表示部のデジタル表示は、前記電圧検出手段で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに前記第１の制御手段により消灯され、前記電圧検出手段で前記第１の電圧より高く前記第２の電圧より低い第３の電圧になったことが検出されたときに第３の制御手段より点灯される電子時計であることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電子時計において、前記第１の制御手段は、前記電圧検出手段で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに強負荷回路の動作を停止して、第２の制御手段は、前記第１の制御手段で前記指針が停止させられた状態で、前記電圧検出手段で前記第１の電圧より高い第２の電圧以上になったことが一定時間連続して検出されたときに前記強負荷回路の動作を開始させる電子時計であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、電圧検出手段で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに指針を停止させると共に電波修正手段の動作を停止し、電圧検出手段で第１の電圧より高い第２の電圧以上になったことが一定時間連続して検出されたときに電波修正手段の動作を開始させると共に電波修正手段で得られた時刻情報に基づいて指針を現在時刻位置に移動させるようにしたので、蓄電手段の充電容量を有効に使用することができる。

以下、図１〜図１５を参照して本発明を適用した電子時計の実施の形態を詳細に説明する。

［全体構成］図１は、本発明における、電子時計の回路構成を示すブロック図である。まず、構成について説明する。

時計回路部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、発振回路１０２、時計回路１０３、表示部１０４、ブザー部１０５、スイッチ部１０６、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０７、ＲＡＭ１０８、早送りパルス供給回路１０９および駆動回路１１０によって構成される。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０７に予め記憶されている各種プログラムを実行し、接続されている回路の動作制御を行う。ＣＰＵ１０１には、時計回路１０３、表示部１０４、ブザー部１０５、スイッチ部１０６、ＲＯＭ１０７、ＲＡＭ１０８、電圧検出回路１４、強負荷監視電圧検出回路１５、標準電波受信回路１７、傾斜スイッチ２１およびＥＬドライバ２２が接続される。

発振回路１０２は、常に一定の周波数の信号を出力する回路であり、時計回路１０３は、発振回路１０２の信号を入力し、その信号を計数して計数値が１分に対応する値になると信号Ｃ１を、計数値が２０秒に対応する値になると信号Ｃ２をＣＰＵ１０１に出力する。

表示部１０４は、液晶画面などで構成され、ＣＰＵ１０１から送られたデータ、例えば現在時刻データ、日付データや電源電圧レベルメータなどを表示する。

ブザー部１０５は、ユーザによって設定されたタイマ機能などによって、ＣＰＵ１０１から送られる信号に従って、アラーム音を発生する。

スイッチ部１０６は、ユーザによって各種スイッチのいずれかが操作された時、対応するスイッチ入力信号をＣＰＵ１０１に出力する。

ＲＯＭ１０７は、回路全体の制御を行う各種プログラムが予め記憶されており、その他、本電子時計の機能を実現させるためのデータなどを記憶する。

ＲＡＭ１０８は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０７に記憶されている各種プログラムを実行する際に、プログラムやデータを一時的に記憶するなど、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用される。

早送りパルス供給回路１０９は、アナログ式時計の指針を早送りする際に、ＣＰＵ１０１から送られる信号を入力し、駆動回路１１０に転送する回路である。

駆動回路１１０は、ＣＰＵ１０１、あるいは、早送りパルス供給回路１０９から送られる信号を入力し、アナログ式時計の指針を駆動するステップモータ１８を制御するための回路である。

太陽電池１１は、太陽の光エネルギーを吸収して電気に変えるエネルギー交換器であり、２次電池１２は太陽電池１１で発電した電気を充電して回路全体の電源回路を実現している。

電圧検出（Battery Level Detector：以下、「ＢＬＤ」とする。）回路１４は、設定電圧に対応するＡＳ―１信号をＣＰＵ１０１から入力し、２次電池１２の電圧を検出する。そして検出した電圧と設定電圧の比較を行い、その結果をＢＬＤ―１信号としてＣＰＵ１０１へ出力する。

強負荷監視電圧検出回路（以下、「強負荷監視ＢＬＤ回路」とする。）１５は、ＢＬＤ回路１４の電圧検出機能に加え、強負荷回路駆動時に２次電池の電圧が設定電圧より低下した場合、強負荷回路の駆動を停止する信号をＣＰＵ１０１および強負荷回路へ出力する。

標準電波受信回路１６は、アンテナ１７が受信した電波を電気信号に変換し、現在時刻コード、積算日コードおよび曜日コードなどの時計機能に必要なデータを含んだ信号をＣＰＵ１０１へ出力する回路である。

ステップモータ１８は、駆動回路１１０から送られる信号に従って、アナログ式時計の指針を駆動する回路であり、輪列機構１９を介して、指針２０を駆動する。

傾斜スイッチ２１は、本電子時計が所定の角度以上に傾いた時に、ＣＰＵ１０１に信号を出力する。傾斜スイッチ２１より送られた信号を受けて、ＣＰＵ１０１はエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence：以下、「ＥＬ」とする。）ドライバ２２に信号を送り、ＥＬドライバ２２はＥＬ素子２３を駆動する。これによりＥＬ素子２３は発光する。

図２は、ＲＯＭ１０７のデータ構成について示した図である。ＲＯＭ１０７は主に、システムプログラム２１、電圧検出処理プログラム２２、指針現在時刻復帰処理プログラム２３、指針１２時位置移動処理プログラム２４、電波受信および時刻修正処理プログラム２５を記憶する。

システムプログラム２１は、本電子時計の基本動作を制御するプログラムである。電圧検出処理プログラム２２は、２次電池１２の出力電圧をＢＬＤ回路１４が検出し、その検出結果に対応した制御を行うプログラムである。指針現在時刻復帰処理プログラム２３は、指針２０を停止している位置から、現在時刻の位置に移動させる時に実行されるプログラムである。指針１２時位置移動処理プログラム２４は、２次電池１２の出力電圧がある設定電圧以下になった時、指針２０を１２時００分００秒の位置に移動するときに実行するプログラムである。電波受信および時刻修正処理プログラム２５は、標準電波受信回路１６から送られた信号から現在時刻、曜日および積算日を抽出し、内部計時時間を修正するために実行するプログラムである。

図３は、ＲＡＭ１０８のデータ構成を示した図である。ＲＡＭ１０８は主に、電圧レベル記憶領域３１、強負荷駆動フラグ記憶領域３２、計時カウンタ記憶領域３３、アラーム時刻記憶領域３４、移動パルス数記憶領域３５、補正パルス数記憶領域３６、現在時刻データ記憶領域３７、曜日データ記憶領域３８および日付データ記憶領域３９で構成される。

電圧レベル記憶領域３１は、電圧検出処理プログラム２２が実行される際に、検出された電圧に対応する電圧レベルが記憶される領域である。強負荷駆動フラグ記憶領域３２は、強負荷を持つ回路の通常動作あるいは動作停止の状態を記憶する領域である。計時カウンタ記憶領域３３は、ＣＰＵ１０１が電圧検出処理プログラム２２を実行する際に、時間の計測を行うために使用する領域である。アラーム時刻記憶領域３４は、ユーザによって設定されたアラーム時刻を記憶する領域である。移動パルス数記憶領域３５は、ＣＰＵ１０１が指針現在時刻復帰処理プログラム２３および指針１２時位置移動処理プログラム２４を実行する際に、算出した移動パルス数を記憶する領域である。補正パルス数記憶領域３６は、ＣＰＵ１０１が指針現在時刻復帰処理プログラム２３を実行する際に、算出した補正パルス数を記憶する領域である。現在時刻データ記憶領域３７、曜日データ記憶領域３８および日付データ記憶領域３９は、ＣＰＵ１０１が電波受信および時刻修正処理プログラム２５を実行する際に、標準電波受信回路１６より送られたデータから時刻データ、曜日データおよび日付データを抽出し、各データを記憶する領域である。

図４は、本電子時計の外観の例を示した図である。本電子時計は、主に、指針２０、スイッチ部１０５、表示部１０４により構成される。

指針２０は、時針、分針を備え、アナログ式時計として現在時刻を表示する。そして、例えば、２０秒運針の電子時計の場合、２０秒ごとに分針が１ステップ移動する。スイッチ部１０５は、時刻合わせやアラーム設定など、各種モードを実行する際に操作するものである。

図５は表示部１０４を拡大した図である。表示部１０４は液晶画面などで構成され、現在時刻あるいは日付表示部３０１、電波受信マーク３０２、曜日表示部３０３および電源電圧レベルメータ３０４で構成される。

現在時刻あるいは日付表示部３０１は、スイッチ部１０５の操作によって、現在時刻あるいは日付のどちらかを表示する。電波受信マーク３０２は、アナログ式およびデジタル式時計が正確な時間を示している間、点灯する。つまり、２次電池１２の電圧低下によって運針が停止したときや、電波を受信して時刻などを修正している間は消灯する。

曜日表示部３０３は主に曜日を表示するが、他にも各種モードに対応した文字やマークなどを表示する。電源電圧レベルメータ３０４は、ＢＬＤ回路１４による２次電池１２の検出電圧に応じてａ、ｂおよびｃを点灯し、電池残量を表示する。

［動作］次に本発明を適用した電子時計の動作について説明する。図６は本電子時計における２次電池１２の充放電特性とその電圧レベルの設定範囲、および、各レベルに対応した電源電圧レベルメータ３０４の表示方法を示した図である。

ＢＬＤ回路１４によって検出される２次電池１２の出力電圧をＶとすると、電圧ＶがＡＳ２以上の場合（Ｖ≧ＡＳ２）はレベル１を、ＡＳ３以上ＡＳ２未満（ＡＳ２＞Ｖ≧ＡＳ３）の場合はレベル２を、ＡＳ４以上ＡＳ３未満（ＡＳ３＞Ｖ≧ＡＳ４）で、放電により電圧下降（電圧ＶがＡＳ３からＡＳ４へ下降）している時はレベル３Ｄを、逆に充電により電圧上昇（電圧ＶがＡＳ４からＡＳ３へ上昇）している時はレベル３Ｕを、そしてＡＳ４未満（Ｖ＜ＡＳ４）の場合はレベル４をＣＰＵ１０１が判断し、ＲＡＭ１０８の電圧レベル記憶領域３１に記憶する。

図６において、電圧低下により電圧ＶがＡＳ４未満になった場合、ＣＰＵ１０１は強負荷駆動フラグをＯＦＦとし、指針を所定の位置（例えば、１２時）に移動して強負荷回路を停止する。つまり、運針も停止する。

その後、充電によって電圧Ｖが上昇し、ＡＳ３以上になった時、ＣＰＵ１０１は強負荷駆動フラグをＯＮにし、電波受信によって現在時刻を識別して指針を現在時刻の位置に移動するなど、時計機能の動作を復帰させる。以上が２次電池１２の電圧低下時における基本動作である。

しかし、充電によって電圧ＶがＡＳ４から上昇する時に、電圧ＶがＡＳ３付近で揺らいだ場合、強負荷駆動フラグのＯＮあるいはＯＦＦの動作が繰り返されるという問題が発生する。これを解決するために、ＲＡＭ１０８に計時カウンタ記憶領域３３を設け、電圧ＶがＡＳ４からＡＳ３に上昇したとき、ＣＰＵ１０１はＡＳ３以上の状態にある時間をカウントし、例えば３０分連続してＡＳ３以上の状態であったならば、強負荷駆動フラグをＯＮにし、時計機能の動作を復活させる処理を行う。

電源電圧レベルメータ３０４の表示方法について説明する。電圧レベルがレベル１の時、ＣＰＵ１０１は電源電圧レベルメータ３０４のａおよびｂを点灯させる。電圧レベルが２あるいは３Ｄの時、ＣＰＵ１０１は電源電圧レベルメータ３０４のｂを点灯させる。電圧レベルがレベル３Ｕあるいは４の時、ＣＰＵ１０１は電源電圧レベルメータ３０４のｃを点灯させる。

図７は、電源電圧レベルメータ３０４の表示方法に対応した各機能の動作状況を示した図である。ＢＬＤ回路１４によって検出される２次電池１２の出力電圧がレベル１、レベル２、レベル３Ｄの何れかの時、本電子時計の主な機能である、表示、受信、報音、ライトおよび通常運針は通常動作する。一方、レベル３Ｕあるいはレベル４の時、表示においては電圧上昇時は点灯し、電圧下降時は消灯する。その他、受信、報音、ライト、通常運針の動作は停止する。

図８は、システムプログラム２１の動作を示すフローチャートである。まず、本電子時計の電源投入と共に、ＣＰＵ１０１は１分キャリ信号Ｃ１が時計回路１０３から入力されたか判断する（ステップＳ６０１）。ＣＰＵ１０１に１分キャリ信号Ｃ１が入力された場合（ステップＳ６０１；Ｙｅｓ）、２次電池１２の出力電圧をＢＬＤ回路１４が検出し、電圧レベルに従って各動作を実行する電圧検出処理を行う（ステップＳ６０２：図９）。一方、ＣＰＵ１０１に１分キャリ信号Ｃ１が入力されなかった場合（ステップＳ６０１；Ｎｏ）、２次電池１２の電圧検出はせずに、ステップＳ６０３へ進む。

次にＣＰＵ１０１は、強負荷駆動フラグ記憶領域３２のデータが“ＯＮ”あるいは“ＯＦＦ”であるかを判断する（ステップＳ６０３）。強負荷駆動フラグ記憶領域３２のデータが“ＯＮ”の場合（ステップＳ６０３；Ｙｅｓ）、強負荷回路の動作が可能であることを示しており、ＣＰＵ１０１は次のステップの処理を行う。一方、強負荷フラグ記憶領域３２のデータが“ＯＦＦ”の場合（ステップＳ６０３；Ｎｏ）、２次電池１２の電圧低下により強負荷回路の駆動が禁止されているため、運針や電波受信などの処理を行わず、ステップＳ６１３へ処理を移行する。

次にＣＰＵ１０１は、スイッチ部１０５の操作によるスイッチ入力信号があるかどうか判断し、入力信号があれば、対応するスイッチ処理を実行する（ステップＳ６０４）。

次にＣＰＵ１０１は、２０秒キャリ信号Ｃ２が時計回路１０３から入力されたか判断する（ステップＳ６０５）。ＣＰＵ１０１に２０秒キャリ信号Ｃ２が入力された場合（ステップＳ６０５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は駆動回路１１０に信号を送り、指針を１ステップ駆動させる（ステップＳ６０６）。一方、ＣＰＵ１０１に２０秒キャリ信号Ｃ２が入力されなかった場合（ステップＳ６０５；Ｎｏ）、指針駆動処理は行わず、ステップＳ６０７へ進む。

次にＣＰＵ１０１は、内部計時時間、即ち時計回路１０３が保持する現在時刻データが午前２時であるか比較する（ステップＳ６０７）。内部計時時間が午前２時の場合（ステップＳ６０７；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は電波受信マーク３０２が点灯しているかどうか判断する（ステップＳ６０８）。電波受信マーク３０２が点灯している場合（ステップＳ６０８；Ｙｅｓ）、電波受信マーク３０２を消灯する。一方、電波受信マーク３０２が点灯していない場合（ステップＳ６０８；Ｎｏ）、消灯処理は行わず、ステップＳ６１１へ進む。

また、ステップＳ６０７において、内部計時時間が午前２時でない場合（ステップＳ６０７；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は内部計時時間が午前４時であるか比較する（ステップＳ６１０）。内部計時時間が午前４時の場合（ステップＳ６１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ６１１へ進む。一方、内部計時時間が午前４時でない場合（ステップＳ６１０；Ｎｏ）、電波受信による時刻修正処理は行わず、ステップＳ６１２へ進む。

そしてＣＰＵ１０１は、内部計時時間が午前２時あるいは午前４時の時に電波受信による時刻修正処理を行い、内部計時時刻のズレを修正する（ステップＳ６１１：図１２）。

次にＣＰＵ１０１は、内部計時時刻とアラーム時刻記憶領域３４のデータを比較し、等しければ、ブザー部１０５に対して信号を出力し、アラームを発生させる（ステップＳ６１２）。

次にＣＰＵ１０１は表示部１０４においてデジタル表示が行われているかどうか判断する（ステップＳ６１３）。デジタル表示が行われている場合（ステップＳ６１３；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は内部計時時間を表示部１０４に出力し、デジタル式時計に現在時刻を表示する（ステップＳ６１４）。

一方、表示部１０４において、デジタル表示が行われていない場合（ステップＳ６１３；Ｎｏ）、およびステップＳ６１４の表示処理が終了した場合、ＣＰＵ１０１はステップＳ６０１へ処理を移行する。

図９は、電圧検出処理プログラム２２の動作を示すフローチャートである。まずＣＰＵ１０１は２次電池１２の出力電圧Ｖが、図６におけるＡＳ２以上（Ｖ≧ＡＳ２）かどうか判定する（ステップＳ７０１）。電圧ＶがＡＳ２以上の場合（ステップＳ７０１；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１のデータが“１”かどうか判断する（ステップＳ７０２）。電圧レベル記憶領域３１のデータが“１”ではない場合（ステップＳ７０２；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１に“１”を記憶し、電源電圧レベルメータ３０４のａおよびｂを点灯する（ステップＳ７０４）。そして本処理を終了する。一方、ステップＳ７０２において、電圧レベル記憶領域３１のデータが既に“１”の場合（ステップＳ７０２；Ｙｅｓ）、以降の処理は実行せずに本処理を終了する。

ステップＳ７０１において、電圧ＶがＡＳ２未満の場合（ステップＳ７０１；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は電圧ＶがＡＳ３以上ＡＳ２未満（ＡＳ２＞Ｖ≧ＡＳ３）かどうか判定する（ステップＳ７０５）。電圧ＶがＡＳ３以上ＡＳ２未満の場合（ステップＳ７０５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１のデータが“２”かどうか判断する（ステップＳ７０６）。電圧レベル記憶領域３１のデータが“２”ではない場合（ステップＳ７０６；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１に“２”を記憶し（ステップＳ７０７）、電源電圧レベルメータ３０４のｂを点灯する（ステップＳ７０８）。一方、ステップＳ７０６において、電圧レベル記憶領域３１のデータが既に“２”の場合（ステップＳ７０６；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１はステップＳ７０９へ進む。

次にＣＰＵ１０１は、強負荷駆動フラグ記憶領域３２のデータが“ＯＮ”あるいは“ＯＦＦ”かどうか判断する（ステップＳ７０９）。強負荷駆動フラグ記憶領域３２のデータが“ＯＦＦ”の場合（ステップＳ７０９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は２次電池１２の電圧レベルが３０分連続してＡＳ３以上であるか判定する（ステップＳ７１０）。２次電池１２の電圧レベルが３０分連続してＡＳ３以上である場合（ステップＳ７１０；Ｙｅｓ）、強負荷駆動フラグ記憶領域３２のデータを“ＯＮ”にし（ステップＳ７１１）、指針現在時刻復帰処理を行う（ステップＳ７１２：図１０）。

ステップＳ７０９において、強負荷駆動フラグ記憶領域３２のデータが“ＯＮ”である場合（ステップＳ７０９；Ｎｏ）、あるいは、ステップＳ７１０において、電圧Ｖが３０分以上連続してＡＳ３以上ではない場合（ステップＳ７１０；Ｎｏ）、あるいは指針現在時刻復帰処理が終了した場合には、本処理を終了する。

ステップＳ７０５において、電圧ＶがＡＳ３以上ＡＳ２未満でないと判定した場合（ステップＳ７０５；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は電圧ＶがＡＳ４以上ＡＳ３未満（ＡＳ３＞Ｖ≧ＡＳ４）かどうか判定する（ステップＳ７１３）。電圧ＶがＡＳ４以上ＡＳ３未満の場合（ステップＳ７１３；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１のデータが“３Ｄ”あるいは“３Ｕ”のどちらか一方であるか判断する（ステップＳ７１４）。電圧レベル記憶領域３１のデータが“３Ｄ”あるいは“３Ｕ”ではない場合（ステップＳ７１４；Ｎｏ）、次にＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１のデータが“２”あるいは“１”であるか判断する（ステップＳ７１５）。電圧レベル記憶領域３１のデータが“２”あるいは“１”の場合（ステップＳ７１５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は電圧Ｖがレベル２あるいは１から低下したと判断し、電圧レベル記憶領域３１に“３Ｄ”を記憶し（ステップＳ７１６）、電源電圧レベルメータ３０４のｂを点灯する（ステップＳ７１７）。そして本処理を終了する。また、ステップＳ７１４において、電圧レベル記憶領域３１のデータが既に“３Ｄ”あるいは“３Ｕ”の場合（ステップＳ７１４；Ｙｅｓ）、以降の処理は行わず、本処理を終了する。

一方、ステップＳ７１５において、電圧レベル記憶領域３１のデータが“２”あるいは“１”ではない場合（ステップＳ７１５；Ｎｏ）、即ち電圧レベル記憶領域３１のデータが“４”である場合、ＣＰＵ１０１は電圧Ｖがレベル４から上昇したと判断して電圧レベル記憶領域３１に“３Ｕ”を記憶し（ステップＳ７１８）、電源電圧レベルメータ３０４のｃを点灯する（ステップＳ７１９）。続いてＣＰＵ１０１は、表示部１０４におけるデジタル表示を点灯し（ステップＳ７２０）、本処理を終了する。

ステップＳ７１３において、電圧ＶがＡＳ４以上ＡＳ３未満でないと判定した場合（ステップＳ７１３；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１のデータが“４”であるか判断する（ステップＳ７２１）。電圧レベル記憶領域３１のデータが“４”である場合（ステップＳ７２１；Ｙｅｓ）本処理を終了する。

一方、電圧レベル記憶領域３１のデータが“４”ではない場合（ステップＳ７２１；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は電圧レベル記憶領域３１に“４”を記憶し（ステップＳ７２２）、電源電圧レベルメータ３０４のｃを点灯する（ステップＳ７２３）。続いてＣＰＵ１０１は、表示部１０４におけるデジタル表示を消灯し（ステップＳ７２４）、強負荷駆動フラグ記憶領域３２にＯＦＦを記憶する（ステップＳ７２５）。これにより、強負荷回路の動作が停止する。

次にＣＰＵ１０１は、指針１２時位置移動処理を行い（ステップＳ７２６：図１１）、指針を１２時００分００秒の位置に移動する。そしてＣＰＵ１０１は、電波受信マーク３０２が点灯しているかどうか判断する（ステップＳ７２７）。電波受信マーク３０２が点灯している場合（ステップＳ７２７；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は電波受信マーク３０２を消灯し（ステップＳ７２８）、本処理を終了する。また、電波受信マークが点灯していない場合（ステップＳ７２７；Ｎｏ）も同様に、本処理を終了する。

図１０は、指針現在時刻復帰処理プログラム２３の動作を示すフローチャートである。まずＣＰＵ１０１は、標準電波受信回路１６からの入力信号より現在時刻データを抽出し、１２時の位置から現在時刻までの指針のステップ数、即ちパルス数を算出して、そのパルス数を移動パルス数記憶領域３５に記憶する（ステップＳ８０１）。

ここで、指針位置を示す数値として、例えば１２時００分００秒の位置を０メモリとし、本電子時計が２０秒運針の場合、指針は２０秒で１ステップ、即ち１２時０１分００秒の時、指針は３ステップ進む。これより、ステップＳ８０１において現在時刻が１時００分００秒の場合、ＣＰＵ１０１は移動パルス数（＝ステップ数）として正転のときは“１８０”、逆転のときは“１９８０”を移動パルス数記憶領域３５に記憶する。

次にＣＰＵ１０１は、指針を現在時刻の位置に早送りしている間に経過する時間のパルス数（例えば、指針を１２時００分００秒の位置から１時００分００秒の位置に１８０ステップ早送りさせるために必要な時間を２０秒とすると、早送りしている間に経過する時間のパルス数は１パルスとなる。）を算出し、そのパルス数を補正パルス数記憶領域３６に記憶する（ステップＳ８０２）。

続いてＣＰＵ１０１は、早送りパルス供給回路１０９に移動パルス数記憶領域３５と補正パルス数記憶領域３６のデータの合計を信号として出力し（ステップＳ８０３）、本処理を終了する。これにより早送りパルス供給回路１０９は駆動回路１１０へパルスを出力し、ステップモータ１８および輪列機構１９によって指針が現在時刻の位置へ移動される。

図１１は、指針１２時位置移動処理プログラム２４の動作を示すフローチャートである。ここで、２次電池１２の出力電圧の低下による指針停止位置を１２時００分００秒としたが、例えば１時００分００秒とすることも、もちろん可能である。

まずＣＰＵ１０１は時計機能が停止した時刻から１２時００分００秒の位置までのパルス数を算出し、移動パルス数記憶領域３５に記憶する（ステップＳ９０１）。例えば、時計機能が停止する時刻が１１時００分００秒の場合、１２時００分００秒の位置まで移動すべきステップ数は正転で“１８０”であり、即ちパルス数も“１８０”となる。

次にＣＰＵ１０１は、移動パルス数記憶領域３５のデータを信号として出力し（ステップＳ９０２）、本処理を終了する。これにより早送りパルス供給回路１０９は駆動回路１１０へパルスを出力し、ステップモータ１８および輪列機構１９によって指針が１２時００分の位置へ移動される。

図１２は、電波受信および時刻修正処理プログラム２５の動作を示すフローチャートである。まずアンテナ１７は電波を受信し（ステップＳ１００１）、標準電波受信回路１６が受信した電波を信号に変換してＣＰＵ１０１へ出力する。ＣＰＵ１０１はその信号から、現在時刻、曜日および積算日のデータを抽出するとともに（ステップＳ１００２）、積算日データを日付データに変換して、各データをＲＡＭ１０８へ記憶する。

次にＣＰＵ１０１は、時計回路１０３が保持している内部計時時間、曜日データおよび日付データとＲＡＭ１０８内にある現在時刻データ記憶領域３７、曜日データ記憶領域３８および日付データ記憶領域３９の各データの整合性を判断し（ステップＳ１００３）、整合性があると判断した場合（ステップＳ１００４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１００６へ進む。

一方、整合性がないと判断した場合（ステップＳ１００４；Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は時計回路１０３が保持している内部計時時間、曜日データおよび日付データをＲＡＭ１０８の各データに修正し（ステップＳ１００５）、表示部１０４の電波受信マーク３０２を点灯し（ステップＳ１００６）、本処理を終了する。

以上のように、２次電池１２の出力電圧が低下した場合、ＣＰＵ１０１は強負荷駆動フラグ記憶領域３２の状態を“ＯＦＦ”にすることによって、強負荷回路の動作を停止させるが、その際に指針を所定の位置に移動して停止させる。そして充電により、２次電池１２の出力電圧が上昇し、ある一定期間の間ＡＳ３以上の電圧であった場合、ＣＰＵ１０１は本電子時計の時計機能を復帰させる。

これにより、２次電池１２の充電によって、所定の位置に停止していた指針を正確な時刻に移動させるとき、例えば、針位置検出回路等の複雑な回路を必要とせずに、指針位置を決定し、移動することができる。

［発電装置の配置方法］本発明を適用した電子時計において、文字盤に発電手段として太陽電池セル（以下、単に「セル」という。）を配置し、２次電池１２の充電に必要な電圧を確保するために、それらのセルを直列に接続して動作させるとき、ある１つのセルの発電効率が悪いと、充電効率が悪化する。

そこで、２次電池１２の出力電圧の低下によって運針が停止しているときなどに、短時間で充電を行うために、充電効率が最も良いセルの配置方法および指針の停止位置を検討する必要がある。

図１３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、２次電池１２の出力電圧ＶがＡＳ４以下に低下し、強負荷駆動フラグ記憶領域３２の状態が“ＯＦＦ”になったことにより、運針が停止した状態の指針位置および太陽電池セルの配置を示した図である。

図１３（ａ）において、文字盤にはセル１１０１ａ、１１０２ａ、１１０３ａおよび１１０４ａの４つのセルが配置され、その上に時針１１１０ａおよび分針１１１１ａが存在する。図１３（ｂ）および（ｃ）における文字盤の構成についても、同一の数字符号を持って説明し、添字ｂおよびｃによって区別する。

図１３（ａ）において、例えば本電子時計の文字盤が円形である場合、セル１１０１ａ〜１１０４ａは文字盤の中心に中心角を置く扇形をしており、周方向に配置されるものとする。図１３（ｂ）および（ｃ）も同様の構成とする。

図１３（ａ）は、指針停止時において、時針１１１０ａおよび分針１１１１ａの停止位置を、例えば１０時１０分００秒など、それぞれ異なったセルの上部に設定した図である。１つのセルの上部に指針が集中した場合（例えば、１時１０分００秒など）、そのセルの受光が指針によって遮られるため発電効率が悪化し、充電効率が低下する。したがって、時針１１１０ａおよび分針１１１１ａが同一セル上に位置しない時刻を停止位置とする。

この場合、図１１の指針１２時位置移動処理において、例えば指針停止位置を１２時００分００秒としたが、この指針停止位置を１０時１０分００秒と設定する。そして、ステップＳ９０１において、２次電池１２の出力電圧の低下により、運針が停止した時刻から指針を１０時１０分００秒の位置まで移動させるために必要なパルス数を算出し、時針１１１０ａおよび分針１１１１ａを移動する。

これにより、全てのセルにおいて発電効率を均等化にすることができ、充電効率を良くすることができる。

図１３（ｂ）は、各セル間の全部または一部に所定間隔を設けて、時針１１１０ｂおよび分針１１１１ｂの停止位置をその所定間隔の上部に設定した図である。例えば、セルｂ１およびｂ４の間に所定間隔を設け、時針１１１０ｂおよび分針１１１１ｂがその所定間隔の上部に位置する時刻、即ち１２時００分００秒を指針停止位置に設定する。ここで、セルｂ１、ｂ２、ｂ３およびｂ４は同一の面積を持って配置する。

これによりセル１１０１ｂ、１１０２ｂ、１１０３ｂおよび１１０４ｂの上部には受光を遮る指針が停止しないため、全てのセルにおいて発電効率を同じにすることができ、充電効率を良くすることができる。

図１３（ｃ）は、ある１つのセルの面積を他のセルより大きくして、指針停止時において、時針１１１０ｃおよび分針１１１１ｃの停止位置をその大きなセルの上部に設定した図である。例えば、セルｃ１を中心角１２０°の扇形とし、セルｃ２、ｃ３およびｃ４は中心角８０°の扇形とする。そして、時針１１１０ｃおよび分針１１１１ｃがセルｃ１の上部に位置する１２時００分００秒の位置に指針停止位置を設定する。

これにより、全てのセルにおいて発電効率を同程度にすることができ、充電効率を良くすることができる。

［強負荷監視ＢＬＤ回路］次に、強負荷監視ＢＬＤ回路１５について説明する。強負荷監視ＢＬＤ回路１５は、２次電池１２の充電容量を有効に使用するために、２次電池１２の出力電圧がＣＰＵ１０１の動作電圧を下回る前に、強負荷回路、例えばＥＬドライバ２２、ブザー部１０５などの回路動作を禁止する信号を出力する機能を備えた回路である。

図１４は、強負荷監視ＢＬＤ回路１５と、それに接続されるデバイスについて説明するための回路図であり、ＣＰＵ１０１、２次電池１２、強負荷監視ＢＬＤ回路１５、コンデンサ１２０１および強負荷回路１２０２の接続関係を表している。

強負荷監視ＢＬＤ回路１５は、検出電圧に対応したＡＳ―２信号をＣＰＵ１０１から入力し、２次電池１２の出力電圧を検出して、その結果を信号ｂ―２としてＣＰＵ１０１に出力する通常の電圧検出機能と、２次電池１２の出力電圧がＣＰＵ１０１の動作電圧を下回る前に、ＣＰＵ１０１および強負荷回路１２０２に対して強負荷禁止信号である信号ｂ―１を出力する、強負荷監視機能を備える。

強負荷回路１２０２は、例えばＥＬドライバ２２、ブザー部１０５および駆動回路１１０などの、負荷の大きい回路を示す。強負荷監視ＢＬＤ回路１５から信号ｂ―１、あるいはＣＰＵ１０１から強負荷制御信号である信号ｂ―２が入力された場合、動作が停止する。

図１５に、２次電池１２の出力電圧低下時における回路動作を示す。ここでは、通常の電圧検出機能の説明は省略し、ＣＰＵ１０１の動作電圧の保証方法と信号ＢＬＤ―２および強負荷禁止信号ｂ−１の動作タイミングについて説明する。

まず、図１５において、グラフの波形や強負荷監視ＢＬＤ回路１５を制御する設定電圧について説明する。（ａ）の曲線は、２次電池１２の出力電圧Ｖの波形を示す。（ｂ）は、信号ＢＬＤ―１を、（ｃ）は信号ｂ―１を示す。

ここで、ＣＰＵ１０１の最低動作電圧を１．３［Ｖ］とし、ＣＰＵ１０１の動作を保証する電圧を１．６［Ｖ］とする。従って、強負荷回路１２０２の動作を停止する制御を行う電圧を１．６［Ｖ］と設定する。

時間ｔａは、強負荷監視ＢＬＤ回路１５において、電圧Ｖが１．６［Ｖ］であることを認識するまでにかかる時間であり、伝搬時間等のハードウェアに依存した時間である。

時間ｔｂは、強負荷監視ＢＬＤ回路１５において、電圧Ｖが１．６［Ｖ］であることを認識してから、電圧ＶがＣＰＵ１０１の最低動作電圧である１．３［Ｖ］よりやや高い１．４［Ｖ］に低下するまでにかかる時間である。即ち、ｔ＝ｔａ＋ｔｂとなり、時間ｔはコンデンサ１２０１の放電によって電圧Ｖが１．６［Ｖ］から１．４［Ｖ］に低下する場合にかかる時間である。尚、本実施の形態では、ＣＰＵ１０１の最低動作電圧が１．３［Ｖ］であるため、最低動作保証電圧を１．４［Ｖ］として考えた。

次に動作タイミングについて説明する。電圧Ｖが１．６［Ｖ］に低下し、それから時間ｔａ後に強負荷監視ＢＬＤ回路１５はＣＰＵ１０１に信号ＢＬＤ―２としてＬレベルを出力する。その後、電圧Ｖが１．４［Ｖ］に達するまでに時間ｔｂかかり、この時間内に強負荷監視ＢＬＤ回路１５は信号ｂ−１としてＨレベルを出力する。これにより、強負荷回路１２０２はＣＰＵ１０１の最低動作電圧を下回る前に動作を停止する。強負荷回路１２０２の動作が停止すると、充電により電圧Ｖが上昇する。

したがって、電圧Ｖが１．６［Ｖ］以下に低下すると、強負荷回路１２０２は停止するが、負荷の小さい回路においては続けて動作するため、２次電池１２の充電容量を有効に使用することができる。

本発明を適用した、電子時計の回路構成を示すブロック図。 電子時計における、ＲＯＭのデータ構成を示した図。 電子時計における、ＲＡＭのデータ構成を示した図。 電子時計の外観の一例を示した図。 電子時計の表示部を示した図。 電子時計における、２次電池の放電特性とその電圧レベルの設定範囲、および、各レベルに対応した電源電圧レベルメータの表示方法を示した図。 電子時計における、電源電圧レベルメータの表示方法に対応した各機能の動作状況を示した図。 電子時計における、基本動作を示すフローチャート。 電子時計における、２次電池の出力電圧の電圧レベルに対応した各動作を示すフローチャート。 電子時計における、指針現在時刻復帰処理の動作を示すフローチャート。 電子時計における、指針１２時位置移動処理の動作を示すフローチャート。 電子時計における、電波受信および時刻修正処理の動作を示すフローチャート。 電子時計における、運針が停止した状態の指針位置と太陽電池セルの配置を示した図。 電子時計における、強負荷監視ＢＬＤ回路と、それに接続されるデバイスを示した回路図。 電子時計における、２次電池の出力電圧低下時の回路動作を示したタイミング図。

符号の説明

１０ 時計回路部
１０１ ＣＰＵ
１０２ 発振回路
１０３ 時計回路
１０４ 表示部
１０５ ブザー部
１０６ スイッチ部
１０７ ＲＯＭ
１０８ ＲＡＭ
１０９ 早送りパルス供給回路
１１０ 駆動回路
１１ 太陽電池
１２ ２次電池
１３ コンデンサ
１４ 電圧検出回路
１５ 強負荷監視電圧検出回路
１６ 標準電波受信回路
１７ アンテナ
１８ ステップモータ
１９ 輪列機構
２０ 指針
２１ 傾斜スイッチ
２２ ＥＬドライバ
２３ ＥＬ素子

Claims (3)

1. 時刻を表示する指針と、
   発電手段および蓄電手段を有する電源回路と、
   前記電源回路の出力電圧で動作し、前記指針を駆動する指針駆動手段と、
   前記電源回路の出力電圧で動作し、現在時刻を計数する現在時刻計数手段と、
   前記電源回路の出力電圧で動作し、時刻コードを含む電波を受信して時刻情報を得て、得られた時刻情報に基づいて、前記現在時刻計数手段の現在時刻を修正する電波修正手段と、
   前記電源回路の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
   この電圧検出手段で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに前記指針の動作を停止させると共に前記電波修正手段の動作を停止する第１の制御手段と、
   この第１の制御手段で前記指針が停止させられた状態で、前記電圧検出手段で前記第１の電圧より高い第２の電圧以上になったことが一定時間連続して検出されたときに前記電波修正手段の動作を開始させ、前記電波修正手段で得られた時刻情報に基づいて前記指針を前記指針駆動手段で現在時刻位置に移動させる第２の制御手段と、
   を備えることを特徴とする電子時計。
2. 請求項１記載の電子時計において、
   更に、デジタル表示を有する表示部を備え、
   この表示部のデジタル表示は、
   前記電圧検出手段で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに前記第１の制御手段により消灯され、
   前記電圧検出手段で前記第１の電圧より高く前記第２の電圧より低い第３の電圧になったことが検出されたときに第３の制御手段より点灯されることを特徴とする電子時計。
3. 請求項１又は２記載の電子時計において、
   前記第１の制御手段は、前記電圧検出手段で検出された電圧が第１の電圧以下になったときに強負荷回路の動作を停止して、
   第２の制御手段は、前記第１の制御手段で前記指針が停止させられた状態で、前記電圧検出手段で前記第１の電圧より高い第２の電圧以上になったことが一定時間連続して検出されたときに前記強負荷回路の動作を開始させることを特徴とする電子時計。

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