JP2010151641A - ステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステッピングモータの駆動状況をより正確に把握することにより、省電力化を図ること。
【解決手段】 ステッピングモータ１０８の回転検出期間を、主駆動パルスＰ１による駆動直後のロータの回転によって、少なくとも第２象限で生じる誘起信号を検出する第１区間、第１区間よりも後に設けられ第３象限における誘起信号を検出する第２区間及び第２区間よりも後に設けられた第３区間に区分し、制御回路１０４は、回転検出回路１０９が第１区間及び第２区間において基準しきい電圧を超える誘起信号を検出した場合、パルスダウンカウンタ回路１０３が１回だけパルスダウン制御信号を出力できるように制御する。
【選択図】 図１

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。

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、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アナログ電子時計等に使用されている。

ステッピングモータの制御方式として、ステッピングモータを主駆動パルスによって駆動した際に、前記ステッピングモータに生じる誘起電圧に対応する誘起信号を検出することによって回転したか否かを検出し、回転したか否かに応じて、パルス幅の異なる主駆動パルスに変更して駆動する、あるいは、主駆動パルスよりもパルス幅の大きい補正駆動パルスによって強制的に回転させる補正駆動方式が使用されている（例えば、特許文献１）。

また、特許文献２に記載された補正駆動方式は、特許文献１の誘起電圧の検出に加え、主駆動パルスによる駆動直後の検出期間を第１区間、第１区間よりも後ろの第２区間及び第２区間よりも後ろの第３区間に区分し、各々の区間で検出される誘起電圧信号の組み合わせにより、回転駆動を制御するようにしている。これにより、ステッピングモータの回転状況を高精度に把握して、回転状況に応じた適切な駆動パルスを選択して駆動することが可能になる。

回転検出回路の検出結果を受け、回転していないと判断した場合、パルスアップして回転駆動出来る駆動パルスに到達するまで繰り返す。また一定時間毎にパルスダウンし、過剰にパルスアップしていないかを確認する。回転検出した時間でモータの駆動余裕が判断出来るため、駆動余裕がないと判断した場合は、パルスダウンを禁止する。
しかしながら、ステッピングモータのバラツキにより、もう１ランク下の駆動パルスでも駆動出来るのに早めに駆動余裕がないと判断し、パルスダウンを禁止してしまい、無駄な電力を消費する可能性がある。

特公昭６１−１５３８５号公報 ＷＯ２００５／１１９３７７号公報

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駆動状況をより正確に把握することにより、省電力化を図ることを課題としている。

本発明によれば、主駆動パルスをパルスダウン制御するためのパルスダウン制御信号を所定周期で出力するパルスダウンカウンタ回路と、パルス制御信号に対応する主駆動パルス又は補正駆動パルスを出力すると共に、前記パルスダウン制御信号に応答して主駆動パルスをパルスダウンして出力する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスに応答して、ステッピングモータを回転駆動するモータ駆動手段と、前記ステッピングモータの回転によって回転検出期間内に発生した誘起信号が基準しきい電圧を超えたか否かを検出する回転検出手段と、前記回転検出手段による検出結果に基づいて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスの中のいずれかの主駆動パルス又は、前記各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って前記ステッピングモータを駆動するように前記駆動パルス発生手段を制御するための前記パルス制御信号を出力する制御手段とを備え、前記回転検出期間を、主駆動パルスによる駆動直後の前記ロータの回転によって、少なくとも第２象限で生じる前記誘起信号を検出する第１区間、前記第１区間よりも後に設けられ第３象限における前記誘起信号を検出する第２区間及び前記第２区間よりも後に設けられた第３区間に区分し、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記第１区間及び第２区間において前記基準しきい電圧を超える誘起信号を検出した場合に、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を１回だけ出力できるように制御し、前記駆動パルス発生手段は、前記パルスダウンカウンタ回路からのパルスダウン制御信号に応答してパルスダウンした主駆動パルスを前記モータ駆動手段に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、回転検出手段が第１区間及び第２区間において基準しきい電圧を超える誘起信号を検出した場合に、パルスダウンカウンタ回路がパルスダウン制御信号を１回だけ出力できるように制御し、駆動パルス発生手段は、パルスダウンカウンタ回路からのパルスダウン制御信号に応答してパルスダウンした主駆動パルスをモータ駆動手段に出力する。

ここで、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記第１区間及び第２区間において前記基準しきい電圧を超える誘起信号が検出した場合、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力するように制御すると共に、前記駆動パルス発生手段にパルス制御信号を出力して補正駆動パルスを出力するように制御し、前記駆動パルス発生手段は、前記パルスダウン制御信号に応答してパルスダウンした主駆動パルスを前記モータ駆動手段に出力した後、前記補正駆動パルスを出力し、前記モータ駆動手段は、前記駆動パルス発生手段からの主駆動パルス及び補正駆動パルスに応答して、前記ステッピングモータを前記主駆動パルスによって駆動した後、前記補正駆動パルスによって駆動するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記補正駆動パルスに変えてパルスダウン前の主駆動パルスを出力するように駆動パルス発生手段にパルス制御信号を出力し、前記駆動パルス発生手段は、前記パルスダウン制御信号に応答してパルスダウンした主駆動パルスを前記モータ駆動手段に出力した後、前記パルスダウン前の主駆動パルスを出力し、前記モータ駆動手段は、前記ステッピングモータをパルスダウンした主駆動パルスによって駆動した後、パルスダウン前の主駆動パルスによって駆動するように構成してもよい。

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。

本発明によれば、ステッピングモータの駆動状況をより正確に把握することにより、省電力化を図ることが可能になる。
また、本発明によれば、ステッピングモータの駆動状況をより正確に把握することにより、省電力化可能なアナログ電子時計が提供される。

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１０４、分周回路１０２からの時計信号を所定時間計時すると主駆動パルスをパルスダウンするためのパルスダウン制御信号を出力するパルスダウンカウンタ回路１０３、制御回路１０４からのパルス制御信号に基づいてステッピングモータ回転駆動用の主駆動パルスＰ１を選択し出力する主駆動パルス発生回路１０５を備えている。

また、アナログ電子時計は、制御回路１０４からのパルス制御信号に基づいて強制的にステッピングモータ１０８を回転駆動するための補正駆動パルスＰ２を出力する補正駆動パルス発生回路１０６、主駆動パルス発生回路１０５からの主駆動パルスＰ１及び補正駆動パルス発生回路１０６からの補正駆動パルスＰ２に応答してステッピングモータ１０８を回転駆動するモータドライバ回路１０７、ステッピングモータ１０８、ステッピングモータ１０８によって回転駆動されると共に時刻表示用の時刻針を有するアナログ表示部１１０、ステッピングモータ１０８の回転に応じて発生する誘起電圧信号を所定の回転検出期間において検出する回転検出回路１０９を備えている。

パルスダウンカウンタ回路１０３は、所定の周期でパルスダウン制御信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力する機能を有しており又、制御回路１０４によって指示されたときに前記パルスダウン制御信号を出力するように制御される。
制御回路１０４は、ステッピングモータ１０８の回転によって基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号を回転検出回路１０９が検出する時刻と当該誘起信号を検出した区間とを比較して、前記誘起信号がどの区間において検出されたのかを判別する区間判別回路としての機能等をも有している。尚、後述するように、ステッピングモータ１０８が回転したか否かを検出する回転検出期間は３つの区間に区分している。

回転検出回路１０９は、前記特許文献１に記載された回転検出回路と同様の構成のものであり、ステッピングモータ１０８の回転駆動後の自由振動によって発生する、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える誘起信号を検出する。
尚、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生手段を構成し、アナログ表示部１１１は表示手段を構成している。回転検出回路１０９は回転検出手段を構成し、制御回路１０４は制御手段を構成している。主駆動パルス発生回路１０５及び補正駆動パルス発生回路１０６は駆動パルス発生手段を構成している。また、モータドライバ回路１０７はモータ駆動手段を構成している。

図２は、本発明の実施の形態に使用するステッピングモータ１０８の構成図で、アナログ電子時計で一般に用いられている時計用ステッピングモータの例を示している。
図２において、ステッピングモータ１０８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２０８、磁心２０８に巻回されたコイル２０９を備えている。ステッピングモータ１０８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２０８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。コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。

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複数（本実施の形態では２個）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２１０、２１１が設けられている。

可飽和部２１０、２１１は、ロータ２０２の磁束によっては磁気飽和せず、コイル２０９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複数（本実施の形態では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。
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。

ロータ２０２が回転する空間は、ロータ２０２の回転軸を中心として、４つの象限（第１象限Ｉ〜第４象限ＩＶ）に区分されている。
コイル２０９が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、図２に示すように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（磁気が流れる方向Ｘに対して所定角度位置θ0）に安定して停止している。

いま、モータドライバ回路１０７から矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極とする第１極性の信号による駆動）、図２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２１０、２１１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は正方向（図２の反時計回り方向）に１８０度回転し、磁極軸が角度位置θ1に安定的に停止する。

次に、モータドライバ回路１０７から、前記第１極性とは逆極性の矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して（第１端子ＯＵＴ１側を負極、第２端子ＯＵＴ２側を正極とする第２極性の信号による駆動）、図２の反矢印方向に電流を流すと、ステータ２０１には反破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０、２１１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、所定角度位置θ1に安定的に停止する。

以後、このように、コイル２０９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度ずつ正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。尚、本実施の形態では、駆動パルスとして、後述するように、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスＰ１０〜Ｐ１ｍ及び補正駆動パルスＰ２を用いている。

図３〜図７は、本実施の形態において、ステッピングモータ１０８の駆動タイミング、回転検出タイミング及び使用する駆動パルスの種類を示すタイミング図で、主駆動パルスＰ１及び補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０８を駆動した場合のタイミング図である。本実施の形態では、主駆動パルスＰ１として櫛歯状のパルスを使用している。
主駆動パルスＰ１によって駆動する駆動期間の直後にステッピングモータ１０８が回転したか否かを検出する回転検出期間が設けられている。回転検出期間は複数の区間に区分けされている。

本実施の形態では、回転検出期間は、３つの区間（主駆動パルスＰ１による駆動直後のロータ２０２の回転によって、少なくとも第２象限ＩＩで生じる誘起信号ＶＲｓを検出する第１区間Ｔ１、第１区間Ｔ１よりも後に設けられ第３象限ＩＩＩにおける誘起信号ＶＲｓを検出する第２区間Ｔ２及び第２区間Ｔ２よりも後に設けられた第３区間Ｔ３）に区分けされており、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓがどの区間Ｔ１〜Ｔ３で検出されたかに基づいてステッピングモータ１０８の回転状況を判定し、ステッピングモータ１０８を適切な駆動パルスによって駆動制御（パルス制御）するようにしている。また、パルスダウンカウンタ回路１０３のパルスダウン制御信号の出力制御にも区間Ｔ１〜Ｔ３にける検出結果を利用している。

図３において、制御回路１０４の制御によって主駆動パルス発生回路１０５から主駆動パルスＰ１を出力し、モータドライバ回路１０７によりステッピングモータ１０８を回転駆動する。本例では、区間Ｔ１〜Ｔ３中の出区間Ｔ２においてのみ所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが回転検出回路１０９によって検出されており、制御回路１０４はステッピングモータ１０８は回転しているが主駆動パルスＰ１の駆動エネルギが過剰（余裕回転）と判定する。

この場合、制御回路１０４は、所定時間後の駆動時に１ランク駆動エネルギをランクダウン（パルスダウン）した主駆動パルスＰ１に変更して駆動するため、パルスダウンカウンタ回路１０３がパルスダウン制御信号を出力することを禁止しない。したがって、パルスダウンカウンタ回路１０３は所定周期が到来すると、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギを１ランクパルスダウンするためのパルスダウン制御信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力する。主駆動パルス発生回路１０５は、前記パルスダウン制御信号に応答して主駆動パルスＰ１を１ランクパルスダウンし、当該主駆動パルスＰ１により、モータドライバ回路１０７を介してモータ１０８を回転制御する。

図４は、本実施の形態において、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０８を駆動した場合、第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが回転検出回路１０９によって検出された場合の例である。
この場合、制御回路１０４は、ステッピングモータ１０８は回転しており主駆動パルスＰ１の駆動エネルギは最適（余裕ない回転）と判定し、次回の駆動も同じ主駆動パルスＰ１によって行うように主駆動パルス発生回路１０５を制御する。同時に、制御回路１０４は、パルスダウンカウンタ回路１０３が所定周期を計時した場合でもパルスダウン制御信号を出力しないように制御する。これにより、パルスダウンカウンタ回路１０３はパルスダウン制御信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力しないため、主駆動パルスＰ１のパルスダウンは行われない。

図５は、本実施の形態において、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０８を駆動した場合、第３区間Ｔ３においてのみ、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が回転検出回路１０９によって検出された場合の例である。
この場合、制御回路１０４は、ステッピングモータ１０８は回転しているが、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギが不足しており（ぎりぎり回転）、同じ主駆動パルスＰ１による次回駆動時に非回転となる可能性があると判定し、補正駆動パルスＰ２によって駆動することなく次回駆動時に１ランク駆動エネルギをランクアップ（パルスアップ）した主駆動パルスＰ１によって駆動するように主駆動パルス発生回路１０５を制御する。
同時に、制御回路１０４は、パルスダウンカウンタ回路１０３が前記所定周期を計時した場合でもパルスダウン制御信号を出力しないように制御する。これにより、パルスダウンカウンタ回路１０３はパルスダウン制御信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力しないため、主駆動パルスＰ１のパルスダウンが禁止される。

図６は、本実施の形態において、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０８を駆動した場合、第１区間Ｔ１〜第３区間Ｔ３のいずれにおいても、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が回転検出回路１０９によって検出されなかった場合の例である。
この場合、制御回路１０４は、ステッピングモータ１０８は回転しておらず、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギが不足している（非回転）と判定し、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補正駆動パルス発生回路１０６を制御した後、次回駆動時に１ランクアップした主駆動パルスＰ１によって駆動するように主駆動パルス発生回路１０５を制御する。これにより、補正駆動パルス発生回路１０６は補正駆動パルスＰ２によって駆動し、次回の駆動時に、主駆動パルス発生回路１０５は１ランクアップした主駆動パルスＰ１によって駆動する。

同時に、制御回路１０４は、パルスダウンカウンタ回路１０３が所定周期を計時してもパルスダウン制御信号を出力しないように制御する。これにより、パルスダウンカウンタ回路１０３はパルスダウン制御信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力しないため、主駆動パルスＰ１のパルスダウンが行われない。
図７は、図６と同様に、第１区間Ｔ１〜第３区間Ｔ３のいずれにおいても、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が回転検出回路１０９によって検出されなかった場合のタイミング図であるが、後述するように、主駆動パルスＰ１３を１ランクダウンした主駆動パルスＰ１２によって駆動した後、パルスダウン前の主駆動パルスＰ１３によって駆動する例である。

回転駆動期間や回転検出期間とステッピングモータ１０８の回転動作との関係を図２に沿って説明すると、主駆動パルスによって駆動する領域をａとすると、第２象限ＩＩ内の領域ａ’で生じた誘起信号は第１区間Ｔ１において正極性で検出され、第３象限ＩＩＩの領域ｂで発生した誘起信号は区間Ｔ１及び区間Ｔ２にまたがって逆極性で検出され、第３象限ＩＩＩの領域ｃで発生した誘起信号は区間Ｔ３において正極性で検出される（区間Ｔ３よりも区間Ｔ２において検出された方が駆動エネルギの余裕が大きい。）。
即ち、誘起信号ＶＲｓは、駆動パルスが終了した後のロータ振動によって発生するため、第１区間Ｔ１に誘起される誘起信号の発生するタイミングは、余力のない回転駆動（ほとんど停止）からある程度の駆動余裕のある領域に限られ、十分に回転力がある場合には発生しない特徴がある（図２の領域ａ’がそれにあたる）。

駆動余力が十分ある場合は、領域ｂで駆動パルスが終了するため誘起信号は逆位相に出力される。また、ロータ２０２の運動により第１区間Ｔ１における誘起信号の高さは駆動余力の減少に反比例する。このようにして駆動余裕の程度を判別することができる。
本実施の形態ではこのような特徴を捉え、第１区間Ｔ１に基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えた誘起信号が発生した場合、回転余力が減少してきたと判別し、パルスダウンカウンタ回路１０３はパルスダウンせずに維持することで、エネルギの小さな駆動パルスに変更しないようにしている。

図８は、回転検出結果と駆動パルスのランク操作との関係を、前記した関係も含めてまとめた判定チャートである。
図８において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ２のみ、又は、Ｔ２及びＴ３のみにおいて検出された場合、駆動エネルギに余裕がある回転（余裕回転）と判定し、主駆動パルスＰ１を１ランクダウンする。
基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ１〜Ｔ３の全て、又は、区間Ｔ１及びＴ２のみ（少なくとも区間Ｔ１及びＴ２）において検出された場合、駆動エネルギをランクダウンする余裕がない回転（余裕ない回転）と判定し、主駆動パルスＰ１を変更せずに現状を維持する。

基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ１及びＴ３のみ、又は、区間Ｔ３のみにおいて検出された場合、駆動エネルギがぎりぎりの回転（ぎりぎり回転）と判定し、主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。
また、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ１のみにおいて検出された場合、又は、いずれの区間Ｔ１〜Ｔ３においても検出されなかった場合、非回転と判定し、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、主駆動パルスＰ１を１ランクアップするようにしている。

図９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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートで、パルスダウンカウンタ回路１０３の制御に関する部分のフローチャートである。
図９の処理は、通常行うシーケンスのフローであり、回転検出回路１０９が検出期間において検出した誘起信号ＶＲｓの検出パターン（第１区間Ｔ１，第２区間Ｔ２、第３区間Ｔ３）が（１，１，１／０）（「１／０」は不問）の組み合わせになると、制御回路１０４は、検出パターンが本当に（１，１，１／０）なのかを確認するために、制御回路１０４内部のダウン許可フラグを「１」にセットして、処理ステップＳ９１１の分岐により、所定時間（本実施の形態では８０秒）経過後に１回だけ主駆動パルスＰ１をパルスダウンするようにしている。

ここで、ダウン許可フラグは、検出パターンが（１，１，１／０）の組み合わせになったら「１」にセットし、主駆動パルスＰ１を１回パルスダウンしたら「０」にセットするフラグである。また、ダウン禁止フラグは、１回パルスダウンしたら「１」にセットし又、検出パターンが（１，１，１／０）以外の組み合わせになったら「１」にセットするフラグである。

以下、図１〜図９を参照して、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の動作を詳細に説明する。
図１において、発振回路１０１は所定周波数の信号を発生し、分周回路１０２は発振回路１０１で発生した前記信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生し、パルスダウンカウンタ回路１０３及び制御回路１０４に出力する。
パルスダウンカウンタ回路１０３は、分周回路１０２からの時計信号を計数して計時動作を行い、所定周期が経過する毎にパルスダウン制御信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力するように動作開始する。

また、制御回路１０４は、所定エネルギの主駆動パルスＰ１でステッピングモータ１０８を回転駆動するように主駆動パルス発生回路１０５に主駆動パルス制御信号を出力する（ステップＳ９０１）。主駆動パルス発生回路１０５は、主駆動パルス制御信号に応答して、前記所定エネルギの主駆動パルスＰ１をモータドライバ回路１０７に出力する。モータドライバ回路１０７は前記主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０８を回転駆動する。ステッピングモータ１０８は前記主駆動パルスＰ１によって回転駆動されて、表示部１１０を駆動する。これにより、ステッピングモータ１０８は、正常に機能している場合、前記主駆動パルスＰ１によって確実に回転するように構成されているため、表示部１１０では時刻針による現在時刻表示等が正常に行われる。

回転検出回路１０９は基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号を検出した時点で制御回路１０４にその旨を通知する。
制御回路１０４は、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１、第２区間Ｔ２、第３区間Ｔ３のいずれの区間でも検出していない（第１区間Ｔ１、第２区間Ｔ２、第３区間Ｔ３のいずれにおいても回転していない）（検出パターンが（０，０，０））と判定、即ち非回転と判定すると（ステップＳ９０２、Ｓ９０３、Ｓ９０４）、補正駆動パルスＰ２を出力するように補正駆動パルス発生回路１０６に補正駆動パルス制御信号を出力して制御する（ステップＳ９０５）。

補正駆動パルス発生回路１０６は前記補正駆動パルス制御信号に応答して補正駆動パルスＰ２をモータドライバ回路１０７に出力する。
モータドライバ回路１０７は補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０８を回転駆動する。ステッピングモータ１０８は補正駆動パルスＰ２によって強制的に回転駆動されて、表示部１１０を駆動する。これにより、ステッピングモータ１０８が強制的に回転し、表示部１１０では、時刻針による現在時刻表示等が行われる。

同時に制御回路１０４は、主駆動パルス発生回路１０５にパルスアップ制御信号を出力して、主駆動パルスＰ１を１ランクアップするように制御した後（ステップＳ９０６）、制御回路１０４内に設けてあるダウン禁止フラグを０にセットする（ステップＳ９０７）。
制御回路１０４は、処理ステップＳ９０４において、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ３において検出した（検出パターンが（０，０，１））と判定、即ち、ぎりぎり回転と判定すると、補正駆動パルスＰ２を出力することなく処理ステップＳ９０６に移行してパルスアップする。

制御回路１０４は、処理ステップＳ９０３において、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２において検出した（検出パターンが（０，１，１／０））と判定、即ち、余裕回転と判定すると、ダウン禁止フラグを「０」にセットしてパルスダウン可能な状態にする（ステップＳ９１２）。
次に、制御回路１０４は、制御回路１０４内のカウンタが所定時間（本実施の形態では８０秒）計時していた場合には、主駆動パルスＰ１を１ランク小さい主駆動パルスＰ１にパルスダウンし、制御回路１０４内のカウンタが未だ８０秒計時していない場合には処理ステップＳ９０１に戻る（ステップＳ９１３、ステップＳ９１４）。これにより、駆動余裕の場合には、所定時間毎のパルスダウン制御が行われる。

一方、制御回路１０４は、処理ステップＳ９０２において回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１において検出したと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２において検出していないと判定したときには処理ステップＳ９０４に移行する（ステップＳ９０８）。
制御回路１０４は、処理ステップＳ９０８において回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２において検出したと判定した場合（検出パターンが（１，１，１／０））、ダウン禁止フラグが「１」にセットされていなければダウン許可フラグを「１」にセットした後に処理ステップＳ９１１に移行し、ダウン禁止フラグが「１」にセットされていれば直ちに処理ステップＳ９１１に移行する（ステップＳ９０９、Ｓ９１０）。
制御回路１０４は、処理ステップＳ９１１において、ダウン許可フラグが「１」にセットされていないと判定した場合には処理ステップＳ９０１に戻り、ダウン許可フラグが「１」にセットされていると判定した場合には処理ステップＳ９１３に移行して所定時間経過後にパルスダウンする。

図１０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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートで、パルスダウンカウンタ回路１０３の制御に関する部分のフローチャートである。
図１０の処理は、検出パターンが（１，１，１／０）の組み合わせを検出したときに、（０，１，１／０）ではなく（１，１，１／０）であることを確認するために、１回だけパルスダウンする場合の処理フローである。第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２における検出結果の組み合わせで元の主駆動パルスにパルスアップするか否かを判断し、必ず補正駆動パルスＰ２によって駆動すると共にダウン禁止フラグを「１」にセットしてパルスダウンを禁止するようにしている。

図１０において、制御回路１０４は、所定エネルギの主駆動パルスＰ１でステッピングモータ１０８を回転駆動するように主駆動パルス発生回路１０５に主駆動パルス制御信号を出力する（ステップＳ１００１）。主駆動パルス発生回路１０５は、主駆動パルス制御信号に応答して、前記所定エネルギの主駆動パルスＰ１をモータドライバ回路１０７に出力する。モータドライバ回路１０７は前記主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０８を回転駆動する。ステッピングモータ１０８は前記主駆動パルスＰ１によって回転駆動されて、表示部１１０を駆動する。これにより、ステッピングモータ１０８は、正常に機能している場合、前記主駆動パルスＰ１によって確実に回転するように構成されているため、表示部１１０では時刻針による現在時刻表示等が正常に行われる。

制御回路１０４は、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１、第２区間Ｔ２のいずれの区間でも検出していない（検出パターンが（０，０，１／０））と判定、即ちぎりぎり回転又は非回転と判定すると（ステップＳ１００２、Ｓ１００３）、主駆動パルスＰ１を１ランクアップする（試みにパルスダウンする前の主駆動パルスＰ１にパルスアップする。）ように主駆動パルス発生回路１０５に主駆動パルス制御信号を出力して制御する（ステップＳ１００４）。
次に制御回路１０４は、ダウン許可フラグを「０」にセットし（ステップＳ１００５）、ダウン禁止フラグを「１」にセットした後（ステップＳ１００６）、補正駆動パルスＰ２によって駆動するように補正駆動パルス発生回路１０６に補正駆動パルス制御信号を出力して制御する（ステップＳ１００７）。

補正駆動パルス発生回路１０６は前記補正駆動パルス制御信号に応答して補正駆動パルスＰ２をモータドライバ回路１０７に出力する。モータドライバ回路１０７は前記補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０８を回転駆動する。これにより、試しにパルスダウンして駆動したときに回転駆動できない場合でも確実に回転させることができる。
尚、処理ステップＳ１００７では、図７に示したように、補正駆動パルスＰ２の代わりに、パルスダウンする前の主駆動パルスを用いて駆動するようにしてもよい。これによっても、確実に回転駆動が可能になる。

制御回路１０４は、処理ステップＳ１００３において、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２において検出した（検出パターンが（０，１，１／０））と判定、即ち、余裕回転と判定すると、パルスアップすることなく処理ステップＳ１００５に移行する。
制御回路１０４は、処理ステップＳ１００２において、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１において検出したと判定した場合、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２において検出していないときには処理ステップＳ１００４に移行してパルスアップし、回転検出回路１０９が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２において検出したときには（検出パターンが（１，１，１／０））、余裕ない回転と判定してパルスアップせずに処理ステップＳ１００５に移行する（ステップＳ１００８）。

以上述べたように、本他の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、回転検出期間を、主駆動パルスＰ１による駆動直後のロータ２０２の回転によって、少なくとも第２象限ＩＩで生じる誘起信号ＶＲｓを検出する第１区間Ｔ１、第１区間Ｔ１よりも後に設けられ第３象限ＩＩＩにおける誘起信号ＶＲｓを検出する第２区間Ｔ２及び第２区間Ｔ２よりも後に設けられた第３区間Ｔ３に区分し、制御回路１０４は、回転検出回路１０９が第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが検出した場合（検出パターンが（１，１、１／０））、パルスダウンカウンタ回路１０３がパルスダウン制御信号を出力するように制御する。

このように、主駆動パルスで駆動し、回転検出の結果、駆動余裕がないと判断した場合でも、次のパルスダウンを１回のみ許可し、１ランク下の主駆動パルスで駆動余裕を判断し、回転可能と判断した場合はパルスランクを維持したまま補正駆動パルスを出力する。また、回転がぎりぎりと判断した場合は１ランク上のパルスに戻し、補正駆動パルスを出力するようにしている。

したがって、ステッピングモータの駆動状況をより正確に把握して、省電力化を図ることが可能になる。
また、ステッピングモータや輪列負荷のバラツキにより、もう１ランク下の主駆動パルスでも駆動出来るのに早めに駆動余裕がないと判断してしまっても１ランク下の主駆動パルスで回転可能かを判断できるため無駄な電力消費を防止出来る等の効果を奏する。
また、確認のためにパルスダウンした主駆動パルスによって駆動した後に補正駆動パルスによって駆動するようにしているため、パルスダウンによって非回転となる場合でも確実に回転させることが可能になる。
また、本実施の形態によれば、ステッピングモータの駆動状況をより正確に把握することにより、省電力化可能なアナログ電子時計が提供される。

尚、前記各実施の形態では、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構成したが、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、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。

本発明の実施の形態に係るアナログ電子時計のブロック図である。 本発明の実施の形態に係るアナログ電子時計に使用するステッピングモータの構成図である。 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及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 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及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 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及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 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及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 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及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 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及びアナログ電子時計の動作を説明する判定チャートである。 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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・パルスダウンカウンタ回路
１０４・・・制御回路
１０５・・・主駆動パルス発生回路
１０６・・・補正駆動パルス発生回路
１０７・・・モータドライバ回路
１０８・・・ステッピングモータ
１０９・・・回転検出回路
１１０・・・入力回路
１１１・・・アナログ表示部
１１２・・・電池
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・・・磁心
２０９・・・コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子

Claims (4)

1. 主駆動パルスをパルスダウン制御するためのパルスダウン制御信号を所定周期で出力するパルスダウンカウンタ回路と、
   パルス制御信号に対応する主駆動パルス又は補正駆動パルスを出力すると共に、前記パルスダウン制御信号に応答して主駆動パルスをパルスダウンして出力する駆動パルス発生手段と、
   前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスに応答して、ステッピングモータを回転駆動するモータ駆動手段と、
   前記ステッピングモータの回転によって回転検出期間内に発生した誘起信号が基準しきい電圧を超えたか否かを検出する回転検出手段と、
   前記回転検出手段による検出結果に基づいて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスの中のいずれかの主駆動パルス又は、前記各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って前記ステッピングモータを駆動するように前記駆動パルス発生手段を制御するための前記パルス制御信号を出力する制御手段とを備え、
   前記回転検出期間を、主駆動パルスによる駆動直後の前記ロータの回転によって、少なくとも第２象限で生じる前記誘起信号を検出する第１区間、前記第１区間よりも後に設けられ第３象限における前記誘起信号を検出する第２区間及び前記第２区間よりも後に設けられた第３区間に区分し、
   前記制御手段は、前記回転検出手段が前記第１区間及び第２区間において前記基準しきい電圧を超える誘起信号を検出した場合に、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を１回だけ出力できるように制御し、
   前記駆動パルス発生手段は、前記パルスダウンカウンタ回路からのパルスダウン制御信号に応答してパルスダウンした主駆動パルスを前記モータ駆動手段に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。
2. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記第１区間及び第２区間において前記基準しきい電圧を超える誘起信号が検出した場合、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力するように制御すると共に、前記駆動パルス発生手段にパルス制御信号を出力して補正駆動パルスを出力するように制御し、
   前記駆動パルス発生手段は、前記パルスダウン制御信号に応答してパルスダウンした主駆動パルスを前記モータ駆動手段に出力した後、前記補正駆動パルスを出力し、
   前記モータ駆動手段は、前記駆動パルス発生手段からの主駆動パルス及び補正駆動パルスに応答して、前記ステッピングモータを前記主駆動パルスによって駆動した後、前記補正駆動パルスによって駆動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. 前記制御手段は、前記補正駆動パルスに変えてパルスダウン前の主駆動パルスを出力するように駆動パルス発生手段にパルス制御信号を出力し、
   前記駆動パルス発生手段は、前記パルスダウン制御信号に応答してパルスダウンした主駆動パルスを前記モータ駆動手段に出力した後、前記パルスダウン前の主駆動パルスを出力し、
   前記モータ駆動手段は、前記ステッピングモータをパルスダウンした主駆動パルスによって駆動した後、パルスダウン前の主駆動パルスによって駆動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。
4. 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、請求項１乃至３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。

Images