JP2010043949A - Stepping motor control circuit and analog electronic timepiece - Google Patents
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Abstract
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アナログ電子時計に関する。 The present invention relates to a stepping motor control circuit and an analog electronic timepiece using the stepping motor control circuit.
従来から、ロータ収容孔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、前記ロータ収容孔内に配設されたロータと、駆動コイルとを有し、前記駆動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アナログ電子時計等に使用されている。 Conventionally, it has a rotor housing hole and a stator having a positioning portion for determining the stop position of the rotor, a rotor disposed in the rotor housing hole, and a drive coil, and supplies an alternating signal to the drive coil. A stepping motor that rotates the rotor by generating magnetic flux in the stator and stops the rotor at a position corresponding to the positioning portion is used in an analog electronic timepiece or the like.
図10は、アナログ電子時計に使用されている一般的なステッピングモータの構成図である。
図10において、ステッピングモータ102は、ロータ収容用貫通孔203を有するステータ201、ロータ収容用貫通孔203に回転可能に配設されたロータ202、ステータ201と接合された磁心210、磁心210に巻回された駆動コイル211を備えている。ステッピングモータ102をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ201及び磁心210はネジ(図示せず)によって地板(図示せず)に固定され、互いに接合される。駆動コイル211は、第1端子O1、第2端子O2を有している。
FIG. 10 is a configuration diagram of a general stepping motor used in an analog electronic timepiece.
In FIG. 10, a
ロータ202は、2極(S極及びN極)に着磁されている。磁性材料によって形成されたステータ201の外端部には、ロータ収容用貫通孔203を挟んで対向する位置に2つの切り欠き部(外ノッチ)206、207が設けられている。各外ノッチ206、207とロータ収容用貫通孔203間には可飽和部208、209が設けられている。
可飽和部208、209は、ロータ202の磁束によっては磁気飽和せず、駆動コイル211が励磁されたときに磁気飽和して磁気抵抗が大きくなるように構成されている。ロータ収容用貫通孔203は、輪郭が円形の貫通孔の対向部分に2つの半月状の切り欠き部(内ノッチ)204、205を一体形成した円孔形状に構成されている。
The
The
切り欠き部204、205は、ロータ202の停止位置を決めるための位置決め部を構成している。駆動コイル211が励磁されていない状態では、ロータ202は前記位置決め部に対応する位置、換言すれば、ロータ202の磁極軸Aが切り欠き部204、205を結ぶ線分と直交するような位置に安定して停止している。
いま、主駆動パルスP1を駆動コイル211の端子O1、O2間に供給して(例えば、第1端子O1側を正極、第2端子O2側を負極)、図10の矢印方向に電流iを流すと、ステータ201には破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部206、207が飽和して磁気抵抗が大きくなり、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10の矢印方向に180度回転し、その位置に安定的に停止する。
The
Now, the main drive pulse P1 is supplied between the terminals O1 and O2 of the drive coil 211 (for example, the first terminal O1 side is positive and the second terminal O2 side is negative), and the current i flows in the direction of the arrow in FIG. Then, a magnetic flux is generated in the
次に、逆極性の主駆動パルスP1を駆動コイル211の端子O1、O2に供給して(前記駆動とは逆極性となるように、第1端子O1側を負極、第2端子O2側を正極)、前記とは逆方向に電流を流すと、ステータ201には前記と逆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は前記と同一方向に180度回転し、図10に示す位置に安定的に停止する。
以後、このように、駆動コイル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って、前記動作が繰り返し行われて、ロータ202を180度ずつ矢印方向に連続的に回転させることができるように構成されている。
Next, the main drive pulse P1 having the reverse polarity is supplied to the terminals O1 and O2 of the drive coil 211 (the first terminal O1 side is the negative electrode and the second terminal O2 side is the positive electrode so that the polarity is opposite to that of the drive). ), When a current is passed in the opposite direction, a magnetic flux is generated in the
Thereafter, by supplying signals having different polarities (alternating signals) to the
前述したステッピングモータは、周囲温度が一定温度以下の場合、使用している油の粘度が大きくなるため摩擦や負荷が大きくなる。また、周囲温度が一定温度以上の場合には、ステッピングモータを駆動するための駆動コイルの抵抗値が大きくなる。したがって、駆動パルスのパルス幅が一定値の場合、前記ステッピングモータを回転駆動するための駆動パルスの最小駆動電圧は、図11の特性Bで示すように、一定温度以下になるにしたがって高くなると共に、一定温度以上になるにしたがって高くなるという特性を有している。よって、温度とは無関係に一定パルス幅の主駆動パルスによってステッピングモータを回転駆動する場合には、温度が一定値以下になったり、一定値以上になると、駆動エネルギが不足し、回転駆動が困難になるという問題がある。 In the stepping motor described above, when the ambient temperature is equal to or lower than a certain temperature, the viscosity of the oil used is increased, and therefore friction and load are increased. Further, when the ambient temperature is equal to or higher than a certain temperature, the resistance value of the drive coil for driving the stepping motor increases. Therefore, when the pulse width of the drive pulse is a constant value, the minimum drive voltage of the drive pulse for rotationally driving the stepping motor increases as the temperature drops below a certain temperature as shown by the characteristic B in FIG. It has a characteristic that it becomes higher as the temperature rises above a certain temperature. Therefore, when the stepping motor is rotationally driven by a main drive pulse having a constant pulse width regardless of the temperature, if the temperature falls below a certain value or exceeds a certain value, the drive energy becomes insufficient and rotational driving becomes difficult. There is a problem of becoming.
前記ステッピングモータの回転駆動方式として、主駆動パルスP1でステッピングモータを回転駆動し、前記ステッピングモータの回転を検出して非回転と判定した場合には補正駆動パルスP2によって強制回転させるようにした駆動方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、特許文献2記載には、潤滑油の粘性変化の影響を防ぐために、ステッピングモータの回転を検出する際、温度に応じて基準電圧を変化させて検出するようにしたモータ駆動装置が開示されている。例えば、−10℃未満の場合、通常の基準電圧Vcomp1より低いVcomp2を選定して、誘起電圧Vrsと比較して回転検出を行うようにしている。温度に応じて基準電圧を変えるように構成してはいるものの、温度に応じて直接主駆動パルスP1を変化させるものではないため、速やかにモータを円滑回転させることは困難である。また、温度センサー及びセンサー駆動回路やアナログ/デジタル(A/D)変換回路が別途必要となるため、低消費化と小型化に限界があるという問題がある。
As the rotation driving method of the stepping motor, the stepping motor is driven to rotate by the main driving pulse P1, and the rotation is forcibly rotated by the correction driving pulse P2 when the rotation of the stepping motor is detected and determined to be non-rotating. A method is known (see, for example, Patent Document 1).
一方、特許文献3には、コイル抵抗値とコイル温度との間の相関関数に基づいて、前記コイル温度を検出する電動アクチュエータ装置が開示されている。モータのコイル温度を正確に測定するとともに、コイル温度を監視して、予め設定された温度以上になった場合、アクチュエータの駆動を制限又は停止するように構成している。これにより、温度に応じてモータ駆動を変化させることが可能であるが、単にアクチュエータの駆動を制限又は停止するようにしており、温度変化に応じてモータを適切に回転駆動しようという発明ではない。
On the other hand,
また、特許文献4には、電流を供給される発熱装置の温度を監視および制御する方法が開示されている。特許文献4記載の発明では、一定した既知の値を有する測定電流パルスを用いて、温度を抵抗値から検出して、発熱装置の駆動電流パルス長を制御するようにしており、温度に応じて駆動パルス長さを変化させるように構成しているが、モータ制御に関する発明とは分野が異なり又モータ制御とは関連性がない。
また、特許文献5には、抵抗測定回路及び抵抗測定方法等に係る発明が開示されている。特許文献5記載の発明では、定電流電源を用いて抵抗を測定するようにしているが、特許文献4と同様に、モータ制御とは分野が異なり又モータ制御とは関連性がない。
Patent Document 5 discloses an invention relating to a resistance measurement circuit, a resistance measurement method, and the like. In the invention described in Patent Document 5, the resistance is measured using a constant current power supply. However, as in
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制御回路において、温度変化に応じて適切に回転駆動を行い得るようにすることを課題としている。
また、本発明は、ステッピングモータ制御回路において、小型化と低消費電力化を図ることを課題としている。
また、本発明は、前記ステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計を提供することを課題としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable a stepping motor control circuit to appropriately perform rotational driving in accordance with a temperature change.
Another object of the present invention is to reduce the size and power consumption of a stepping motor control circuit.
Another object of the present invention is to provide an analog electronic timepiece using the stepping motor control circuit.
本発明によれば、制御信号に対応する主駆動パルス又は補正駆動パルスによってステッピングモータを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段が前記主駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転駆動したときに前記ステッピングモータが発生する誘起電圧と所定の回転検出用基準電圧を比較して前記ステッピングモータが回転したか否かを検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の検出結果に応じて前記駆動手段が前記ステッピングモータを回転駆動する主駆動パルス又は補正駆動パルスを選択し、前記選択した駆動パルスに対応する前記制御信号を出力する制御手段とを備えたステッピングモータ制御回路において、前記ステッピングモータの周囲温度を検出する温度検出手段を有し、前記制御手段は、前記温度検出手段が検出したステッピングモータの周囲温度に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力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。
制御手段は、温度検出手段が検出したステッピングモータの周囲温度に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する制御信号を出力する。
According to the present invention, the driving means for rotationally driving the stepping motor by the main driving pulse or the correction driving pulse corresponding to the control signal, and the stepping motor when the driving means rotationally drives the stepping motor by the main driving pulse. A rotation detecting means for detecting whether or not the stepping motor has rotated by comparing an induced voltage generated at a predetermined reference voltage for rotation detection and the driving means according to a detection result of the rotation detecting means. A stepping motor control circuit comprising a control means for selecting a main driving pulse or a correction driving pulse for rotating the motor and outputting the control signal corresponding to the selected driving pulse, and detecting an ambient temperature of the stepping motor Temperature detecting means for performing the control, and the control means detects the temperature detecting means. It was selected main drive pulse of energy according to the ambient temperature of the stepping motor, the stepping motor control circuit and outputs the control signal corresponding to the main drive pulse is provided.
The control means selects a main drive pulse of energy corresponding to the ambient temperature of the stepping motor detected by the temperature detection means, and outputs a control signal corresponding to the main drive pulse.
ここで、前記温度検出手段は、前記ステッピングモータの駆動コイルの抵抗を測定することによって間接的に前記ステッピングモータの周囲温度を測定するように構成してもよい。
また、前記温度検出手段は、前記駆動コイルに所定の直流電流を供給する電流源と、前記直流電流によって前記駆動コイルに生じる電圧であるコイル電圧と温度に対応する温度検出用基準電圧とを比較して前記コイル電圧を判定する判定手段を有し、前記制御手段は、前記判定手段が判定したコイル電圧に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力するように構成してもよい。
Here, the temperature detecting means may be configured to indirectly measure the ambient temperature of the stepping motor by measuring the resistance of the driving coil of the stepping motor.
The temperature detection means compares a current source that supplies a predetermined DC current to the drive coil, a coil voltage that is a voltage generated in the drive coil by the DC current, and a temperature detection reference voltage corresponding to the temperature. Determination means for determining the coil voltage, and the control means selects a main drive pulse of energy corresponding to the coil voltage determined by the determination means, and outputs the control signal corresponding to the main drive pulse. You may comprise so that it may output.
また、前記温度検出用基準電圧は複数用意されて成ると共に、前記判定手段は、前記コイル電圧と前記複数の温度検出用基準電圧との大小関係を判定することによって前記コイル電圧の値を判定し、前記制御手段は、前記判定手段が判定したコイル電圧の値に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力するように構成してもよい。
また、前記温度検出用基準電圧は2種類用意されて成り、前記制御手段は、前記2種類の温度検出用基準電圧によって区分けされた各領域内のコイル電圧に対しては同一エネルギの主駆動パルスを選択するように構成してもよい。
A plurality of temperature detection reference voltages are prepared, and the determination means determines the value of the coil voltage by determining a magnitude relationship between the coil voltage and the plurality of temperature detection reference voltages. The control means may be configured to select a main drive pulse of energy corresponding to the value of the coil voltage determined by the determination means, and to output the control signal corresponding to the main drive pulse.
Further, two types of temperature detection reference voltages are prepared, and the control means applies main drive pulses of the same energy to coil voltages in each region divided by the two types of temperature detection reference voltages. May be selected.
また、前記温度検出用基準電圧として、第1基準電圧と前記第1基準電圧よりも所定値高い第2基準電圧が用意されて成り、前記制御手段は、前記コイル電圧が第1基準電圧と第2基準電圧内の場合、前記第2基準電圧以上の場合、前記第1基準電圧以下の場合の順でエネルギが大きくなるように主駆動パルスを選択するように構成してもよい。
また、前記温度検出手段は、前記駆動手段が前記ステッピングモータを回転駆動する前に前記ステッピングモータの周囲温度を検出し、前記制御手段は、前記温度検出手段が検出したステッピングモータの周囲温度に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力するように構成してもよい。
In addition, as the temperature detection reference voltage, a first reference voltage and a second reference voltage higher than the first reference voltage by a predetermined value are prepared, and the control means is configured such that the coil voltage is equal to the first reference voltage and the first reference voltage. The main drive pulse may be selected so that the energy increases in the order of two reference voltages, the second reference voltage or more, and the first reference voltage or less.
The temperature detection means detects the ambient temperature of the stepping motor before the drive means rotates the stepping motor, and the control means responds to the ambient temperature of the stepping motor detected by the temperature detection means. It is also possible to select a main drive pulse of the selected energy and output the control signal corresponding to the main drive pulse.
また、本発明によれば、時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、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アナログ電子時計が提供される。 According to the present invention, in the analog electronic timepiece having a stepping motor that rotationally drives the time hand and a stepping motor control circuit that controls the stepping motor, the stepping motor control circuit according to any one of the above An analog electronic timepiece using a stepping motor control circuit is provided.
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、温度変化に応じて適切に回転駆動を行うことが可能になる。また、小型化と低消費電力化を図ることが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、温度変化に応じて適切に回転駆動を行うことが可能になるので、正確な計時駆動動作を行うことが可能になる。また、小型化と低消費電力化を図ることが可能になる。
According to the stepping motor control circuit of the present invention, it is possible to appropriately perform rotational driving in accordance with a temperature change. In addition, it is possible to reduce the size and power consumption.
In addition, according to the analog electronic timepiece according to the invention, it is possible to appropriately perform the rotational drive in accordance with the temperature change, and thus it is possible to perform an accurate time-measurement driving operation. In addition, it is possible to reduce the size and power consumption.
以下、図面を用いて、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及びアナログ電子時計について説明する。尚、各図において同一部分には同一符号を付している。
図1は、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用いたアナログ電子時計のブロック図で、アナログ電子腕時計の例を示している。
図1において、アナログ電子時計は、所定周波数の信号を発生する発振回路101、発振回路101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102、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103、制御回路103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を出力するモータ駆動回路104、モータ駆動回路104からの駆動パルスによって駆動され時刻針等(図示せず)を回転駆動するステッピングモータ105、ステッピングモータ105の回転情況に応じて発生する誘起電圧と所定の基準電圧Vcompとを比較する比較回路106、前記所定の基準電圧を発生する基準電圧回路107、ステッピングモータ105の駆動コイルの抵抗値を測定する際に所定の一定電流を出力する定電流駆動回路108を備えている。
Hereinafter, a stepping motor control circuit and an analog electronic timepiece according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is a block diagram of an analog electronic timepiece using a stepping motor control circuit according to an embodiment of the present invention, and shows an example of an analog electronic wristwatch.
In FIG. 1, an analog electronic timepiece includes an
制御回路103は、比較回路106の比較結果に基づいてステッピングモータ105が回転したか否かを判定する回転判定部109、ステッピングモータ105の駆動コイルの抵抗値に基づいてステッピングモータ105の周囲温度を判定する温度判定部110を備えている。
ステッピングモータ105は、図10に示した一般的な構成のステッピングモータである。ステッピングモータ105の駆動コイル211は、図8に示すように、温度が上昇するにしたがって抵抗値が増加する特性を有しているため、駆動コイル211の抵抗値を検出することによってステッピングモータ105の周囲温度を間接的に検出することが可能である。
The
The stepping
基準電圧回路107は、ステッピングモータ105が回転したか否かを検出する際に使用する基準電圧である回転検出用基準電圧Vcompk及びステッピングモータ105の周囲温度を検出する際に使用する基準電圧である温度検出用基準電圧Vcomptを比較回路106の基準入力部に出力する。
比較回路106は、回転検出時、ステッピングモータ105が回転した場合には所定の回転検出用基準電圧Vcompkを越える誘起電圧に対応する検出信号を検出し、ステッピングモータ105が回転しなかった場合には誘起電圧に対応する検出信号は回転検出用基準電圧Vcompkを超えないように回転検出用基準電圧Vcompkは設定されている。
The
When detecting the rotation, the
また、温度検出用基準電圧Vcomptは、複数の基準電圧(本実施の形態では2つの温度T1、T2(T1<T2)に対応する基準電圧Vcompt1、Vcompt2)が設定されている。
回転検出用基準電圧Vcompkと温度検出用基準電圧Vcomptを異なる基準電圧にしてもよく又、異なる基準電圧にしてもよい。
尚、発振回路101及び分周回路102は信号発生手段を構成している。モータ駆動回路104は駆動手段を構成している。比較回路106、基準電圧回路107及び回転判定部109は回転検出手段を構成している。比較回路106、基準電圧回路107は判定手段を構成している。比較回路106、基準電圧回路107、定電流駆動回路108及び温度判定部110は温度検出手段を構成している。また、制御回路103は制御手段を構成している。
The temperature detection reference voltage Vcompt is set with a plurality of reference voltages (in this embodiment, reference voltages Vcompt1 and Vcompt2 corresponding to two temperatures T1 and T2 (T1 <T2)).
The reference voltage Vcompk for rotation detection and the reference voltage Vcompt for temperature detection may be different reference voltages or different reference voltages.
The
図2は、モータ駆動回路104、比較回路106、基準電圧回路107、定電流駆動回路108の一部を詳細に示す回路図である。
図2において、NチャネルMOSトランジスタQ1、Q2、PチャネルMOSトランジスタQ3〜Q6はモータ駆動回路104の構成要素で、トランジスタQ1及びトランジスタQ3のソース接続点と、トランジスタQ2及びトランジスタQ4のソース接続点との間には、ステッピングモータ105の駆動コイル211が接続されている。
トランジスタQ5に直列接続された検出用抵抗器301、トランジスタQ6に直列接続された検出用抵抗器302、コンパレータ303は比較回路106の構成要素である。また、NチャネルトランジスタQ7、Q8、所定の電流を出力する電流源304は定電流駆動回路108の構成要素である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a part of the motor drive circuit 104, the
In FIG. 2, N-channel MOS transistors Q1 and Q2, and P-channel MOS transistors Q3 to Q6 are components of the motor drive circuit 104. The source connection points of the transistors Q1 and Q3, the source connection points of the transistors Q2 and Q4, and Between them, the
The
各トランジスタQ1〜Q8のゲートは制御回路103によってオン/オフ制御される。検出用抵抗器301と駆動コイル211の接続点O2、及び、検出用抵抗器302と駆動コイル211の接続点O1は、比較回路106内のコンパレータ303の入力部に接続されている。
コンパレータ303は、回転検出時には、ステッピングモータ105で発生した誘起電圧に対応する検出信号と、前記基準入力部に入力された回転検出用基準電圧Vcompkとを比較して比較結果を表す回転判定信号を出力する。制御回路103の回転判定部109は、コンパレータ303からの回転判定信号に基づいてステッピングモータ105が回転したか否かを判定する。
The gates of the transistors Q1 to Q8 are on / off controlled by the
When detecting rotation, the
また、コンパレータ303は、温度検出時には、ステッピングモータ105の駆動コイル211に発生するコイル電圧と、前記基準入力部に入力された温度検出用基準電圧Vcompt1、Ccompt2とを比較して比較結果を表す温度判定信号を出力する。制御回路103の温度判定部110は、コンパレータ303からの温度判定信号に基づいてステッピングモータ105の周囲温度を判定する。本実施の形態では、温度検出用基準電圧Vcomptは2種類用意されており、図9において後述するように、前記2種類の温度検出用基準電圧Vcompt1、Vcompt2によって区分けされた各領域内のコイル電圧に対しては同一エネルギの主駆動パルスP11〜P13を選択するように構成している。
Further, the
尚、トランジスタQ3は第1スイッチ素子、トランジスタQ1は第2スイッチ素子、トランジスタQ4は第3スイッチ素子、トランジスタQ2は第4スイッチ素子、トランジスタQ5は第5スイッチ素子、トランジスタQ6は第6スイッチ素子、トランジスタQ7は第7スイッチ素子、トランジスタQ8は第8スイッチ素子、検出用抵抗301は第1検出用素子、検出用抵抗302は第2検出用素子を構成している。トランジスタQ5と検出用抵抗301は第1直列回路を、又、トランジスタQ6と検出用抵抗302は第2直列回路を構成している。
The transistor Q3 is a first switch element, the transistor Q1 is a second switch element, the transistor Q4 is a third switch element, the transistor Q2 is a fourth switch element, the transistor Q5 is a fifth switch element, the transistor Q6 is a sixth switch element, The transistor Q7 constitutes a seventh switch element, the transistor Q8 constitutes an eighth switch element, the
図3〜図6は、図2に示した部分詳細回路において各々、ステッピングモータ105の停止時、ステッピングモータ105の周囲温度を測定する温度検出時、ステッピングモータ105を通常回転駆動する運針時、ステッピングモータ105が回転したか否かを検出する回転検出時の動作を示す動作説明図で、図7は各動作のタイミングを示すタイミング図である。
図9は本実施の形態において使用する主駆動パルスP1のパルス幅と周囲温度との関係を示す特性図である。第1温度検出用基準電圧Vcompt1に対応する温度T1、第1温度検出用基準電圧Vcompt2に対応する温度T2によって区分けされた各領域内のコイル電圧に対しては同一エネルギの主駆動パルスP11、P12、P13を選択するように構成している。エネルギ(本実施の形態ではパルス幅)はP11<P12<P13である。粘性等によって高温時よりも低温時の負荷が大きくなるため、低温時の駆動エネルギを最も大きくしている。
3 to 6 are partial detailed circuits shown in FIG. 2, respectively, when the stepping
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the pulse width of the main drive pulse P1 used in the present embodiment and the ambient temperature. Main drive pulses P11 and P12 having the same energy are applied to the coil voltages in the respective regions divided by the temperature T1 corresponding to the first temperature detection reference voltage Vcompt1 and the temperature T2 corresponding to the first temperature detection reference voltage Vcompt2. , P13 is selected. The energy (pulse width in this embodiment) is P11 <P12 <P13. Since the load at the low temperature becomes larger than that at the high temperature due to the viscosity or the like, the driving energy at the low temperature is maximized.
以下、図1〜図11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アナログ電子時計について説明する。
先ず、ステッピングモータ105に制動をかけて停止させる場合、制御回路103は図3に示すように、トランジスタQ3、Q4のゲートa、bを低レベルに駆動してトランジスタQ3、Q4をオンにする。これにより、ステッピングモータ105の駆動コイル211、トランジスタQ3、Q4が閉ループを構成して駆動コイル211が短絡されるため、ステッピングモータ105に制動がかけられた状態で所定位置に停止する。
Hereinafter, the stepping motor control circuit and the analog electronic timepiece according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, when the stepping
次に、ステッピングモータ105の周囲温度(即ち、駆動コイル211の抵抗値)を検出する場合、制御回路103は図4、図7に示すように、トランジスタQ3、Q8のゲートを各々低レベル、高レベルに駆動することによってトランジスタQ3、Q8をオンに駆動制御すると共に、他のトランジスタQ1、Q2、Q4〜Q7をオフに駆動制御する。尚、この場合、制御回路103はトランジスタQ4、Q7のみをオンに駆動制御するように構成してもよい。
Next, when detecting the ambient temperature of the stepping motor 105 (that is, the resistance value of the drive coil 211), the
これにより、電流源304から所定電流が駆動コイル211に供給され、駆動コイル211には周囲温度に対応する降下電圧(コイル電圧)が発生する。コンパレータ303は、制御回路103の制御の下、コイル電圧と基準電圧回路107からの第1、第2温度検出用基準電圧Vcompt1、Vcompt2とを比較し、比較結果を表す温度判定信号を出力する。前記温度判定信号は、第1温度検出用基準電圧Vcompt1未満(第1温度T1未満に相当)、第1温度検出用基準電圧Vcompt1以上で第2温度検出用基準電圧Vcompt2未満(第1温度T1以上で第2温度T2未満に相当)、第2温度検出用基準電圧Vcompt2以上(第2温度T2以上に相当)のいずれかを表す信号である。
As a result, a predetermined current is supplied from the
本実施の形態では、図9に示すように、ステッピングモータ105の周囲温度が第1温度T1以上で第2温度T2未満のときは第1エネルギの主駆動パルスP11、第2温度T2以上のときは第2エネルギの主駆動パルスP12、第1温度T1未満のときは第3エネルギの主駆動パルスP13によって駆動するようにしている。
制御回路103は、コンパレータ303からの温度判定信号に基づいて、主駆動パルスP1のエネルギ(本実施の形態ではパルス幅)を主駆動パルスP11〜P13のいずれかに決定し、ステッピングモータ105の回転駆動時に、該決定したエネルギの主駆動パルスP11〜P13によってステッピングモータ105を回転駆動するようにモータ駆動回路104を制御する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, when the ambient temperature of the stepping
Based on the temperature determination signal from the
即ち、運針時(回転駆動時)、制御回路104は図5、図7に示すように、トランジスタQ3、Q2をオンに駆動することによって選択した主駆動パルスP1によってステッピングモータ105を回転駆動する。次のサイクルでは駆動コイル211に逆極性の電流が流れるように、トランジスタQ4、Q1をオンに駆動して選択した主駆動パルスP1によって回転駆動する。以後、ステッピングモータ105の各駆動前に、周囲温度を測定して対応する主駆動パルスP1を決定し、前記決定した主駆動パルスP1によって駆動極性を交互に切換えながら回転駆動する。尚、周囲温度に対応する主駆動パルスP1の決定動作は、必ずしも各駆動毎に毎回行う必要はなく、所定回数毎に行う等の変更が可能である。
That is, at the time of hand movement (rotational driving), the control circuit 104 rotationally drives the stepping
次に、ステッピングモータ105が回転したか否かを検出する場合、制御回路103は図6、図7に示すように、トランジスタQ3、Q6をオンに駆動制御すると共に、トランジスタQ4を所定周期でスイッチング駆動する。尚、駆動が逆極性の場合にはトランジスタQ4、Q5をオンに駆動制御すると共に、トランジスタQ3をスイッチング駆動する。
これにより、検出用抵抗302にはステッピングモータ105の回転によって生じた誘起電圧に相当する検出信号が発生する。コンパレータ303は、制御回路103の制御の下、前記検出信号と基準電圧回路107からの回転検出用基準電圧Vcompkとを比較し、比較結果を表す回転判定信号を出力する。前記回転判定信号は、回転検出用基準電圧Vcompkとの大小関係を表す信号である。
Next, when detecting whether or not the stepping
As a result, a detection signal corresponding to the induced voltage generated by the rotation of the stepping
制御回路103の回転判定部109は、回転判定信号に基づいて、ステッピングモータ105が回転したか否かを判定し、回転したと判定した場合には先述したように次のサイクルの温度検出を行い、回転しなかったと判定した場合には主駆動パルスP1よりもパルス幅の大きい補正駆動パルスP2によって強制的に回転駆動するようにモータ駆動回路104を制御して回転駆動する。
このように、周囲温度によって主駆動パルスP1のエネルギを変えて駆動することにより、図11の特性Aとして示すように、低温時と高温時の最小駆動電圧を低くすることができる。周囲温度が変化しても、主駆動パルスによってより確実に回転駆動できる、又、補正駆動パルスによる駆動を行うことが少なくなるため、低消費電力化が可能になる。
The
In this way, by driving by changing the energy of the main drive pulse P1 according to the ambient temperature, the minimum drive voltage at the low temperature and at the high temperature can be lowered as shown by the characteristic A in FIG. Even if the ambient temperature changes, the main drive pulse can be driven to rotate more reliably, and the drive by the correction drive pulse is reduced, so that the power consumption can be reduced.
以上述べたように本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路によれば、定電流駆動回路108からステッピングモータ105の駆動コイル211に所定電流を供給し、比較回路106が駆動コイル211で発生する直流電圧を所定の基準電圧と比較することによって前記直流電圧レベルを検出し、制御回路103の温度判定部110が比較回路106の比較結果に基づいてステッピングモータ105の周囲温度を判定し、制御回路103は、判定した温度に対応するパルス幅の主駆動パルスを決定し、モータ駆動回路104は前記決定した主駆動パルスによってステッピングモータ105を回転駆動するように構成している。
したがって、ステッピングモータの周囲温度に応じたエネルギの主駆動パルスを選択して回転駆動するようにしているので、温度変化に応じて適切に回転駆動を行うことが可能になる。
As described above, according to the stepping motor control circuit according to the present embodiment, a predetermined current is supplied from the constant current driving circuit 108 to the driving
Therefore, the main drive pulse of energy corresponding to the ambient temperature of the stepping motor is selected and rotationally driven, so that the rotational drive can be appropriately performed according to the temperature change.
また、温度センサを用いた場合には部品数と回路が複雑となるために、小型化や低消費化に限界があるが、本実施の形態では定電流駆動回路108から駆動コイル211に電流を供給して駆動コイル211に発生するコイル電圧に基づいて温度を検出するようにしているので、温度センサとその制御回路が不要となり、集積回路(IC)化が可能になるため小型化と低消費電力化を図ることが可能になる。
また、前記ステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計を提供することが可能になる。
In addition, when the temperature sensor is used, the number of parts and the circuit are complicated, so there is a limit to downsizing and low consumption. However, in this embodiment, a current is supplied from the constant current drive circuit 108 to the
In addition, an analog electronic timepiece using the stepping motor control circuit can be provided.
尚、前記実施の形態では、各主駆動パルスP1のエネルギを変えるために、パルス幅が異なるようにしたが、パルス電圧を変える等によっても、駆動エネルギを変えることが可能である。また、主駆動パルスP1が複数のパルスより成る櫛歯状の駆動パルスの場合、前記パルスのデューティ比を変更制御したり、パルス数を変更制御することによって駆動エネルギを変えるようにしてもよい。
また、時刻針以外にも、クロノグラフ針や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。
In the above-described embodiment, the pulse width is changed in order to change the energy of each main drive pulse P1, but the drive energy can also be changed by changing the pulse voltage. When the main drive pulse P1 is a comb-like drive pulse composed of a plurality of pulses, the drive energy may be changed by changing the duty ratio of the pulse or by changing the number of pulses.
In addition to the time hand, the present invention can be applied to a stepping motor for driving a chronograph hand, a calendar and the like.
Moreover, although the example of the electronic timepiece has been described as an application example of the stepping motor, it can be applied to an electronic device using the motor.
本発明に係るステッピングモータ制御回路は、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。
また、本発明に係る電子時計は、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、各種のアナログ電子時計に適用可能である。
The stepping motor control circuit according to the present invention is applicable to various electronic devices that use the stepping motor.
The electronic timepiece according to the present invention can be applied to various analog electronic timepieces, including analog electronic timepieces with various calendar functions such as an analog electronic wristwatch with a calendar function and an analog electronic table clock with a calendar function.
101・・・発振回路
102・・・分周回路
103・・・制御回路
104・・・モータ駆動回路
105・・・ステッピングモータ
106・・・比較回路
107・・・基準電圧回路
108・・・定電流駆動回路
109・・・回転判定部
110・・・温度判定部
201・・・ステータ
202・・・ロータ
203・・・ロータ収容用貫通孔
204、205・・・切り欠き部(内ノッチ)
206、207・・・切り欠き部(外ノッチ)
208、209・・・可飽和部
210・・・磁心
211・・・駆動コイル
O1・・・第1端子
O2・・・第2端子
Q1〜Q8・・・トランジスタ
301、302・・・検出用抵抗
303・・・コンパレータ
304・・・電流源
DESCRIPTION OF
206, 207 ... Notch (outer notch)
208, 209,
Claims (8)
前記ステッピングモータの周囲温度を検出する温度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段が検出したステッピングモータの周囲温度に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力することを特徴とするステッピングモータ制御回路。 Drive means for rotationally driving the stepping motor by a main drive pulse or correction drive pulse corresponding to the control signal; and an induced voltage generated by the stepping motor when the drive means rotationally drives the stepping motor by the main drive pulse; Rotation detection means for detecting whether or not the stepping motor has rotated by comparing a predetermined reference voltage for rotation detection, and main means for driving the rotation of the stepping motor by the drive means according to the detection result of the rotation detection means. In a stepping motor control circuit comprising a control means for selecting a drive pulse or a correction drive pulse and outputting the control signal corresponding to the selected drive pulse,
Temperature detecting means for detecting the ambient temperature of the stepping motor;
The control means selects a main drive pulse of energy corresponding to the ambient temperature of the stepping motor detected by the temperature detection means, and outputs the control signal corresponding to the main drive pulse. circuit.
前記制御手段は、前記判定手段が判定したコイル電圧に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力することを特徴とする請求項2記載のステッピングモータ制御回路。 The temperature detection means compares a current source that supplies a predetermined DC current to the drive coil, a coil voltage that is a voltage generated in the drive coil by the DC current, and a temperature detection reference voltage corresponding to the temperature. Determining means for determining the coil voltage;
3. The stepping motor according to claim 2, wherein the control means selects a main drive pulse of energy corresponding to the coil voltage determined by the determination means, and outputs the control signal corresponding to the main drive pulse. Control circuit.
前記制御手段は、前記判定手段が判定したコイル電圧の値に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力することを特徴とする請求項3記載のステッピングモータ制御回路。 A plurality of the temperature detection reference voltages are prepared, and the determination means determines a value of the coil voltage by determining a magnitude relationship between the coil voltage and the plurality of temperature detection reference voltages,
The said control means selects the main drive pulse of the energy according to the value of the coil voltage determined by the said determination means, The said control signal corresponding to the said main drive pulse is output. Stepping motor control circuit.
前記制御手段は、前記コイル電圧が第1基準電圧と第2基準電圧内の場合、前記第2基準電圧以上の場合、前記第1基準電圧以下の場合の順でエネルギが大きくなるように主駆動パルスを選択することを特徴とする請求項5記載のステッピングモータ制御回路。 As the temperature detection reference voltage, a first reference voltage and a second reference voltage that is higher than the first reference voltage by a predetermined value are prepared,
The controller drives the main drive so that the energy increases in the order of the coil voltage within the first reference voltage and the second reference voltage, when the coil voltage is greater than or equal to the second reference voltage, and less than or equal to the first reference voltage. 6. The stepping motor control circuit according to claim 5, wherein a pulse is selected.
前記制御手段は、前記温度検出手段が検出したステッピングモータの周囲温度に応じたエネルギの主駆動パルスを選択し、当該主駆動パルスに対応する前記制御信号を出力することを特徴とする請求項1乃至6の一に記載のステッピングモータ制御回路。 The temperature detecting means detects the ambient temperature of the stepping motor before the driving means rotationally drives the stepping motor,
The control means selects a main drive pulse of energy corresponding to the ambient temperature of the stepping motor detected by the temperature detection means, and outputs the control signal corresponding to the main drive pulse. The stepping motor control circuit according to any one of 1 to 6.
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アナログ電子時計。 In an analog electronic timepiece having a stepping motor that rotationally drives a time hand and a stepping motor control circuit that controls the stepping motor,
8. An analog electronic timepiece using the stepping motor control circuit according to claim 1 as the stepping motor control circuit.
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