JP2011050164A - 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、前記駆動コイルの2つの端子OUT1、OUT2に相互に極性の異なる交番駆動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。 2. Description of the Related Art Conventionally, a stator having a rotor housing hole and a positioning portion for determining a stop position of the rotor, a rotor disposed in the rotor housing hole, and a drive coil, two terminals OUT1 and OUT2 of the drive coil are provided. A stepping motor that supplies alternating drive signals having different polarities to each other to rotate the rotor by generating magnetic flux in the stator and stops the rotor at a position corresponding to the positioning portion is an analog electronic device. Used in watches and the like.
前記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である検出信号に基づいた検出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(エネルギの大きい主駆動パルスに変更するランクアップやエネルギの小さい主駆動パルスに変更するランクダウン)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、負荷に応じた駆動パルスに変更して駆動する補正駆動方式が使用されている(例えば、特許文献1参照)。 As a control method of the stepping motor, when the stepping motor is driven by a main drive pulse, it detects whether or not it has rotated by detecting a detection signal based on a detection signal that is an induced voltage generated in the stepping motor, Depending on whether it has rotated or not, it is changed to a main drive pulse with a different pulse width (ranking up to change to a main driving pulse with large energy or rank down to change to a main driving pulse with low energy), or driving, or A correction driving method is used in which the rotation is forcibly rotated by a correction driving pulse having a pulse width larger than that of the main driving pulse, and the driving pulse is changed to a driving pulse corresponding to a load (see, for example, Patent Document 1).
一方、特許文献2の直流磁場検出の構成は、駆動パルス遮断後のロータ自由振動による誘起電圧を検知する検出抵抗により、外部磁界の影響による誘起電圧の変化を複数回記憶し、基準電圧とを複数回比較判断し、異なっていた場合に磁界中と判断する結果を出力する。
前記従来の駆動システムでは直流磁界中に時計がさらされた状態で、駆動パルスがランクダウンした場合、回転しない場合でも回転したのと同等レベルの高レベルの誘起信号VRsが生じ、非回転にも拘わらず回転したと誤判定してしまう可能性がある。
On the other hand, in the configuration of the DC magnetic field detection in Patent Document 2, the change in the induced voltage due to the influence of the external magnetic field is stored a plurality of times by the detection resistor that detects the induced voltage due to the rotor free vibration after the drive pulse is cut off, A comparison judgment is made a plurality of times, and if they are different, the result of judging that the magnetic field is present is output.
In the conventional driving system, when the driving pulse ranks down in a state where the clock is exposed to a DC magnetic field, a high-level induced signal VRs is generated that is equivalent to the rotation even when the driving pulse does not rotate. Regardless, there is a possibility of erroneously determining that the rotation has occurred.
また、直流磁界によって双方の端子OUT1、OUT2の誘起電圧が発生する時刻や電圧値が大きく変化するため、正常な回転検出ができなくなり、補正駆動パルスを出し続ける可能性もある。また、非回転にも拘わらず回転したと誤判定をしてしまうと、補正駆動パルスによる駆動が行われないため、ステッピングモータが回転されず、時計においては実測遅れの機能不良となるという問題がある。 In addition, since the time and voltage value at which the induced voltages of both terminals OUT1 and OUT2 are generated greatly change due to the DC magnetic field, normal rotation cannot be detected, and there is a possibility that correction drive pulses are continuously output. In addition, if it is erroneously determined that the motor has rotated despite non-rotation, the correction driving pulse is not driven, so that the stepping motor is not rotated, resulting in a malfunction of the actual measurement delay in the timepiece. is there.
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、外部磁界の影響を受けることなく、ステッピングモータを正確に駆動できるステッピングモータ制御回路を提供することを課題としている。
また、本発明は、外部磁界の影響を受けることなく、ステッピングモータを正確に駆動できるようにして、正確な運針動作を行うアナログ電子時計を提供することを他の課題としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a stepping motor control circuit capable of accurately driving a stepping motor without being affected by an external magnetic field.
Another object of the present invention is to provide an analog electronic timepiece capable of accurately driving a stepping motor without being affected by an external magnetic field and performing an accurate hand movement operation.
本発明の第1の視点によれば、複数の駆動パルスの中から選択した駆動パルスによってステッピングモータを駆動する制御手段を備えたステッピングモータ制御回路において、前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動前に磁界を検出する磁界検出手段を備え、前記磁界検出手段が第1レベルを超える磁界を検出したとき、前記通常駆動時用の主駆動パルスよりもエネルギの大きい固定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。 According to a first aspect of the present invention, in a stepping motor control circuit comprising a control means for driving a stepping motor by a drive pulse selected from a plurality of drive pulses, the control means is configured to drive the stepping motor before driving. Includes a magnetic field detecting means for detecting a magnetic field, and when the magnetic field detecting means detects a magnetic field exceeding the first level, the stepping motor is driven by a fixed driving pulse having a larger energy than the main driving pulse for the normal driving. A stepping motor control circuit is provided.
また、本発明の第2の視点によれば、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 a second aspect of the present invention, in the analog electronic timepiece having a stepping motor that rotationally drives a time hand and a stepping motor control circuit that controls the stepping motor, the stepping motor control circuit includes the above description. An analog electronic timepiece using the 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、外部磁界の影響を受けることなく、ステッピングモータを正確に駆動できるステッピングモータ制御回路を提供することができる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、外部磁界の影響を受けることなく、ステッピングモータを正確に駆動できるようにして、正確な運針動作を行うことができる。
The stepping motor control circuit according to the present invention can provide a stepping motor control circuit that can accurately drive the stepping motor without being affected by an external magnetic field.
Further, according to the analog electronic timepiece according to the present invention, the stepping motor can be accurately driven without being influenced by the external magnetic field, and an accurate hand movement operation can be performed.
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複数の駆動パルスの中から駆動パルスを選択し出力する駆動パルス選択回路104、駆動パルス選択回路104からの駆動パルスによって回転駆動されるステッピングモータ105、ステッピングモータ105によって回転駆動され時刻を表示するための時刻針(図1の例では時針107、分針108、秒針109の3種類)を有するアナログ表示部106、ステッピングモータ105の回転状況を表す誘起信号VRs_Kを検出し誘起信号VRs_Kが所定の基準しきい電圧Vcomp_Kを超えるか否かを表す回転検出信号を出力する回転検出回路110、ステッピングモータ105からの信号に基づいてアナログ電子時計外部の直流磁界を検出する直流磁界検出回路111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
ステッピングモータ105が回転した場合には回転検出回路110が基準しきい電圧Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出し、モータ105が回転しなかった場合には回転検出回路110が基準しきい値Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出しないように基準しきい値Vcomp_Kは設定されている。
直流磁界検出回路111は、所定の基準しきい電圧Vcomp_J1、Vcomp_J2によって、アナログ電子時計外部の直流磁界の状況を検出する。本実施の形態では、前記基準しきい電圧として複数の基準しきい電圧を有しており、第1基準しきい電圧Vcomp_J1を超える磁界の場合には強磁界が存在することを表す磁界検出信号、前記第1基準しきい電圧Vcomp_J1よりも小さい第2基準しきい電圧Vcomp_J2以下の場合には磁界が無いことを表す磁界検出信号、前記第1基準しきい電圧Vcomp_J1以下で前記第2基準しきい電圧Vcomp_J2を超える場合には弱磁界が存在することを表す磁界検出信号を出力する。
When the
The direct-current magnetic
制御回路103は、各主駆動パルスP1による駆動を行った後、回転検出回路110からの回転検出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、これにより負荷状況に応じて、複数の主駆動パルスP1のいずれかに主駆動パルスを変更したり、あるいは各主駆動パルスよりも駆動エネルギ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駆動パルス選択回路104を制御する。
また、詳細は後述するが、制御回路103は、直流磁界検出回路111が検出した外部直流磁界の状況に応じて、適切な駆動パルスに変更してステッピングモータ105を回転駆動するように駆動パルス選択回路104を制御する。
The
Although details will be described later, the
尚、発振回路101及び分周回路102は信号発生手段の一例を構成し、アナログ表示部106は時刻表示手段の一例を構成している。回転検出回路110は回転検出手段の一例を構成し、直流磁界検出回路111は磁界検出手段の一例を構成している。また、制御回路103、駆動パルス選択回路104、回転検出回路110及び直流磁界検出回路111は制御手段の一例を構成している。
The
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105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105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に巻回された駆動コイル209を備えている。ステッピングモータ105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はネジ又はカシメ(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209は、第1端子OUT1、第2端子OUT2を有している。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
In FIG. 2, 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。
The
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。
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(ステータ201に流れる磁束の方向Xと角度θ0をなす位置)に安定して停止している。
The
いま、駆動パルス選択回路104から一方の極性の矩形波の駆動パルスを駆動コイル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)、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は図2の実線矢印方向に180度回転し、角度θ1位置で安定的に停止する。
Now, a rectangular-wave drive pulse of one polarity is supplied from the drive
次に、駆動パルス選択回路104から、逆極性の矩形波の駆動パルスを駆動コイル209の端子OUT1、OUT2に供給して(前記駆動とは逆極性となるように、第1端子OUT1側を負極、第2端子OUT2側を正極)、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、角度θ0位置で安定的に停止する。
Next, the drive
以後、このように、駆動コイル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度ずつ実線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。尚、本実施の形態では、駆動パルスとして、後述するように、負荷を正常に動作可能な通常時の駆動に使用する主駆動パルスP1、全主駆動パルスP1よりも駆動エネルギが大きく、負荷が大きくモータ105を回転できない場合の駆動に使用する補正駆動パルスP2、直流磁界が存在するときにステッピングモータ105を確実に回転するために全主駆動パルスP1よりも駆動エネルギの大きい固定駆動パルスPwを用いている。各主駆動パルスP1は相互にエネルギの異なる駆動パルスである。固定駆動パルスPwは、主駆動パルスP1の中のいずれか、あるいは、補正駆動パルスP2を兼用してもよい。
Thereafter, by supplying signals with different polarities (alternating signals) to the
図3は、駆動パルス選択回路104、回転検出回路110及び直流磁界検出回路111の一部を詳細に示す回路図である。
図3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、Q4及びスイッチ制御回路303は駆動パルス選択回路104の構成要素である。トランジスタQ1及びトランジスタQ3のドレイン接続点と、トランジスタQ2及びトランジスタQ4のドレイン接続点との間には、ステッピングモータ105の駆動コイル209が接続されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the drive
In FIG. 3, N channel
PチャネルMOSトランジスタQ3〜Q6、トランジスタQ5に直列接続された検出素子の一例である検出用抵抗301、トランジスタQ6に直列接続された検出素子の一例である検出用抵抗302、スイッチ制御回路303及びコンパレータ304は回転検出回路110の構成要素である。検出用抵抗301、302は回転検出及び磁気検出に兼用する検出素子である。
P-channel MOS transistors Q3 to Q6, a
各トランジスタQ1〜Q6のゲートはスイッチ制御回路103に接続されている。検出用抵抗301と駆動コイル209の接続点OUT2、及び、検出用抵抗302と駆動コイル209の接続点OUT1は、コンパレータ304の入力部に接続されている。また、コンパレータ304の入力部には、ステッピングモータ105の回転検出時には所定の基準しきい電圧Vcomp_Kが入力され、外部直流磁界検出時には所定の第1基準しきい電圧Vcomp_J1、第2基準しきい電圧Vcomp_J2(Vcomp_J1>Vcomp_J2)が入力される。コンパレータ304の代わりにインバータを使用することも可能である。
The gates of the transistors Q1 to Q6 are connected to the
制御回路103は、直流磁界検出回路111が検出した信号が基準しきい電圧Vcomp_J1を超える場合には強磁界(第1レベルを超える磁界)が存在し、直流磁界検出回路111が検出した信号が基準しきい電圧Vcomp_J1以下でVcomp_J2を超える場合には弱磁界(第2レベルを超える磁界)が存在し、直流磁界検出回路111が検出した信号が基準しきい電圧Vcomp_J2以下の場合には磁界が無いと判定するように、各基準しきい電圧はVcompは設定されている。
The
尚、本実施の形態では、外部直流磁界検出時には複数の基準しきい電圧Vcomp_J1、Vcomp_J2を用いているが、1種類の基準しきい電圧を用いてもよい。また、基準しきい電圧Vcomp_Kを基準しきい電圧Vcomp_J1、Vcomp_J2のいずれかと同一値に設定してもよい。また、磁界検出用の基準しきい電圧Vcomp_J1、comp_J2は、回転検出用の基準しきい電圧Vcomp_Kと同じでも異なってもよいが、回転検出用の基準しきい電圧Vcomp_Kよりも低くするのが好ましい。 In the present embodiment, a plurality of reference threshold voltages Vcomp_J1 and Vcomp_J2 are used when an external DC magnetic field is detected. However, one type of reference threshold voltage may be used. Further, the reference threshold voltage Vcomp_K may be set to the same value as one of the reference threshold voltages Vcomp_J1 and Vcomp_J2. The reference threshold voltages Vcomp_J1 and comp_J2 for magnetic field detection may be the same as or different from the reference threshold voltage Vcomp_K for rotation detection, but are preferably lower than the reference threshold voltage Vcomp_K for rotation detection.
トランジスタQ1、Q2、Q5、Q6、検出用抵抗301、302及び制御回路303は直流磁界検出回路111の構成要素である。
制御回路103は、各主駆動パルスP1でステッピングモータ105を駆動する前の磁界検出期間において、トランジスタQ1、Q6をオンにして検出用抵抗302(換言すれば端子OUT1)に生じる電圧の検出と、トランジスタQ2、Q5をオンにして検出用抵抗301(換言すれば端子OUT2)に生じる電圧の検出とを交互に複数回行い、外部直流磁界が存在するか否かを判定する。このとき、トランジスタQ1とQ2、トランジスタQ2とQ5を交互にオンにする期間はステッピングモータ105が回転しない小さなエネルギとなるようにする。
The
詳細は後述するが、無磁界の場合は端子OUT1、OUT2に生じる電圧はほぼ同じ値を示すが、外部直流磁界が存在する場合、検出される誘起信号VRsは直流磁界の方向に応じて、駆動(トランジスタQ1とQ6、又はQ2とQ5がオン)による誘起電圧と外部直流磁界による誘起電圧の和又は差となる。磁界が存在する場合には、どちらか一方の端子OUT1又はOUT2に(コイル誘起電圧+外部直流磁界による誘起電圧)となる高い誘起信号VRS_Jが発生し、他方の端子OUT2又はOUT1に低い誘起信号VRs_Kが生じる。コンパレータ304によって基準しきい電圧Vcomp_J1、J2と比較することによって直流磁界が存在するか否かを判断し、磁界が存在するか否かに応じて、所定の固定駆動パルスPw、複数の主駆動パルスP1の中のいずれかの主駆動パルスによって駆動するようにパルス制御する。
Although details will be described later, in the case of no magnetic field, the voltages generated at the terminals OUT1 and OUT2 show substantially the same value, but when an external DC magnetic field is present, the detected induced signal VRs is driven according to the direction of the DC magnetic field. This is the sum or difference of the induced voltage caused by (transistors Q1 and Q6 or Q2 and Q5 turned on) and the induced voltage caused by the external DC magnetic field. When a magnetic field is present, a high induced signal VRS_J that is (coil induced voltage + induced voltage due to an external DC magnetic field) is generated at one of the terminals OUT1 or OUT2, and a low induced signal VRs_K is generated at the other terminal OUT2 or OUT1. Occurs. The
前記磁界検出期間に続く回転駆動期間においてステッピングモータ105を回転駆動する場合、スイッチ制御回路303は、制御回路103から供給される駆動パルスに対応する回転駆動用制御パルスViに応答して、トランジスタQ2、Q3を同時にオン状態とする、あるいは、トランジスタQ1、Q4を同時にオン状態とすることによって駆動コイル209に対して正方向あるいは逆方向に電流を供給し、これによってステッピングモータ105を回転駆動する。
When the stepping
前記回転駆動期間に続く回転検出期間において、回転駆動後のステッピングモータ105の自由振動によって生じる誘起信号VRs_Kを検出する場合、スイッチ制御回路303は制御回路103からの回転検出用制御パルスViに応答して、トランジスタQ3、Q6をオンにした状態でトランジスタQ4を所定周期でオン/オフ制御する、あるいは、トランジスタQ4、Q5をオンにした状態でトランジスタQ3を所定周期でオン/オフ制御することにより、コンパレータ304で誘起信号VRsを検出する。
In the rotation detection period following the rotation drive period, when detecting the induced signal VRs_K generated by the free vibration of the stepping
コンパレータ304は、ステッピングモータ105(換言すれば駆動コイル209)に誘起する誘起信号VRs_Kのうち、基準しきい電圧Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出すると、基準しきい電圧Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出したことを表す検出信号を出力する。制御回路103は、前記検出信号に基づいてステッピングモータ105が回転したと判定すると、主駆動パルスP1のランクダウン制御等のパルス制御を行って、次の駆動制御を行う。
磁界検出期間、回転駆動期間、回転検出期間の順で繰り返しながら、ステッピングモータ105の回転駆動制御を行う。
When the
The rotation drive control of the stepping
図4は、本実施の形態の動作を説明するタイミング図で、同図(a)は外部直流磁界が存在しない場合、同図(b)は強い外部直流磁界(直流強磁界)が存在する場合、同図(c)は弱い外部直流磁界(直流弱磁界)が存在する場合のタイミング図である。
図4(a)に示すように外部直流磁界が存在しない場合、磁界検出期間において直流磁界検出回路111は、端子OUT1、OUT2のいずれからも基準しきい電圧Vcomp_J1、Vcomp_J2を超える誘起信号VRs_Jを検出できない。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the present embodiment. FIG. 4A shows a case where an external DC magnetic field does not exist, and FIG. 4B shows a case where a strong external DC magnetic field (DC strong magnetic field) exists. FIG. 4C is a timing diagram when a weak external DC magnetic field (DC weak magnetic field) is present.
As shown in FIG. 4A, when no external DC magnetic field exists, the DC magnetic
この場合、制御回路103は、磁界検出期間に続く回転駆動期間において、通常駆動動作時に用いる複数の主駆動パルスP1中の前回駆動した主駆動パルスP1nによってステッピングモータ105を回転駆動するように駆動パルス選択回路104を制御する。駆動パルス選択回路104は制御回路103の制御に応答して、端子OUT1から駆動パルスP1nを出力してステッピングモータ105を駆動する。
回転駆動期間に続く回転検出期間において、回転検出回路110が基準しきい電圧Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出すると、制御回路103はステッピングモータ105が回転したと判定して、主駆動パルスP1の維持、ランクダウン等のパルス制御を行う。
In this case, in the rotational drive period following the magnetic field detection period, the
When the
次のサイクルでは、磁界検出期間において磁界検出し、これに続く回転駆動期間においては端子OUT2から逆極性の主駆動パルスP1nを出力してステッピングモータを駆動し、これに続く回転検出期間においてステッピングモータ105が回転したか否かを判定して、パルス制御動作を行う。
以後、直流磁界が存在しない場合には前記動作が繰り返され、ステッピングモータ105は、端子OUT1、OUT2から供給される交互に極性の異なる主駆動パルスP1によって駆動される。尚、負荷変動等によってステッピングモータ105が回転しない事態が発生した場合、制御回路103は各主駆動パルスP1よりもエネルギ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。
In the next cycle, the magnetic field is detected in the magnetic field detection period, and in the subsequent rotation drive period, the main driving pulse P1n having the opposite polarity is output from the terminal OUT2 to drive the stepping motor, and in the subsequent rotation detection period, the stepping motor is detected. It is determined whether or not 105 has rotated, and a pulse control operation is performed.
Thereafter, when there is no DC magnetic field, the above operation is repeated, and the stepping
図4(b)に示すように直流強磁界が存在する場合、磁界検出期間において直流磁界検出回路111は、端子OUT1、OUT2のいずれかから基準しきい電圧Vcomp_J1を超える誘起信号VRs_Jを検出する。
この場合、制御回路103は、磁界検出期間に続く回転駆動期間において、主駆動パルスP1に代えて、全主駆動パルスP1よりもエネルギが大きく補正駆動パルスP2よりもエネルギが小さい固定駆動パルスPwによってステッピングモータ105を回転駆動するように駆動パルス選択回路104を制御する。駆動パルス選択回路104は制御回路103の制御に応答して、端子OUT1から固定駆動パルスPwを出力してステッピングモータ105を駆動する。
When a DC strong magnetic field exists as shown in FIG. 4B, the DC magnetic
In this case, in the rotational drive period following the magnetic field detection period, the
固定駆動パルスPwは強磁界中でも確実にステッピングモータ105を回転駆動可能な所定エネルギの駆動パルスに設定されているため、直流強磁界が存在することによって実質的に負荷が増えた状態になっても、確実にステッピングモータ105を回転駆動することができる。また、固定駆動パルスPwによって回転駆動した場合、確実にステッピングモータ105を回転駆動できるため回転検出は行わない。
以後、直流強磁界が存在する場合には前記動作が繰り返され、ステッピングモータ105は、端子OUT1、OUT2から供給される交互に極性の異なる固定駆動パルスPwによって駆動される。
Since the fixed drive pulse Pw is set to a drive pulse having a predetermined energy that can reliably rotate the stepping
Thereafter, when a DC strong magnetic field exists, the above operation is repeated, and the stepping
図4(c)に示すように直流弱磁界が存在する場合、磁界検出期間において直流磁界検出回路111は、端子OUT1、OUT2のいずれかから、基準しきい電圧Vcomp_J1以下で基準しきい電圧Vcomp_J2を超える誘起信号VRs_Jを検出する。
この場合、制御回路103は、磁界検出期間に続く回転駆動期間において、主駆動パルスP1に代えて、全主駆動パルスP1中の最もエネルギが大きい主駆動パルスP1maxによってステッピングモータ105を回転駆動するように駆動パルス選択回路104を制御する。駆動パルス選択回路104は制御回路103の制御に応答して、端子OUT1から最大エネルギの主駆動パルスP1maxを出力してステッピングモータ105を駆動する。
As shown in FIG. 4C, when a DC weak magnetic field is present, the DC magnetic
In this case, the
回転駆動期間に続く回転検出期間において、回転検出回路110が基準しきい電圧Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出すると、制御回路103はステッピングモータ105が回転したと判定して、主駆動パルスP1の維持、ランクダウン等のパルス制御を行う。
次のサイクルでは、磁界検出期間において磁界検出し、これに続く回転駆動期間においては端子OUT2から逆極性の主駆動パルスP1nを出力してステッピングモータを駆動し、これに続く回転検出期間においてステッピングモータ105が回転したか否かを判定して、パルス制御動作を行う。
When the
In the next cycle, the magnetic field is detected in the magnetic field detection period, and in the subsequent rotation drive period, the main driving pulse P1n having the opposite polarity is output from the terminal OUT2 to drive the stepping motor, and in the subsequent rotation detection period, the stepping motor is detected. It is determined whether or not 105 has rotated, and a pulse control operation is performed.
以後、直流弱磁界が存在する場合には前記動作が繰り返され、ステッピングモータ105は、端子OUT1、OUT2から供給される交互に極性の異なる主駆動パルスP1によって駆動される。尚、負荷変動等によってステッピングモータ105が回転しない事態が発生した場合、制御回路103は主駆動パルスP1maxよりもエネルギ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。
図5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のフローチャートである。
Thereafter, when a DC weak magnetic field is present, the above operation is repeated, and the stepping
FIG. 5 is a flowchart of the stepping motor control circuit according to the embodiment of the present invention.
以下、図1〜図5を用いて、本実施の形態の動作を詳細に説明する。
制御回路103が磁界検出期間において、トランジスタQ1及びQ6の組と、トランジスタQ2及びQ5の組とを所定周期で交互にオン/オフ制御し、直流磁界検出回路111が、そのときに端子OUT1、OUT2に発生する誘起信号VRs_Jを検出する。
制御回路103は、前記磁気検出期間において、誘起信号VRs_Jが基準しきい電圧Vcomp_J1と基準しきい電圧Vcomp_J2のいずれも超えなかったと判定した場合(ステップS501、S502)、即ち、外部直流磁界が存在しないと判定した場合、主駆動パルスP1nを最低エネルギの主駆動パルスP10に設定して(ステップS503、S504)、当該主駆動パルスP10によってステッピングモータ105を駆動するように駆動パルス選択回路104を制御する(ステップS505)。駆動パルス選択回路104は主駆動パルスP10によってステッピングモータ105を回転駆動する。
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
During the magnetic field detection period, the
The
制御回路103は、前記回転駆動期間に続く回転検出期間において、回転検出回路110が基準しきい電圧Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出しなかったと判定した場合(ステップS506)、即ち、ステッピングモータ105が回転しなかったと判定した場合、補正駆動パルスP2によって駆動するように駆動パルス選択回路104を制御する(ステップS507)。駆動パルス選択回路104は補正駆動パルスP2によってステッピングモータ105を回転駆動し、ステッピングモータ105が強制的に回転するようにパルス制御が行われる。
The
次に、制御回路103は、主駆動パルスP1のランクnが最大値m(エネルギ最大の主駆動パルスP1max)でない場合には(ステップS508)、主駆動パルスP1のランクを1ランクランクアップするようにパルス制御した後、処理ステップS504に戻る(ステップS509)。
制御回路103は、処理ステップS508において、主駆動パルスP1のランクnが最大値mと判定した場合には、主駆動パルスP1のランクは変更しないようにパルス制御した後、処理ステップS504に戻る(ステップS514)。
Next, when the rank n of the main drive pulse P1 is not the maximum value m (the main drive pulse P1max with the maximum energy) (step S508), the
When the rank n of the main drive pulse P1 is determined to be the maximum value m in process step S508, the
制御回路103は、処理ステップS506において回転検出回路110が基準しきい電圧Vcomp_Kを超える誘起信号VRs_Kを検出したと判定した場合、即ち、ステッピングモータ105が回転したと判定した場合、主駆動パルスP1のランクが最低エネルギ(n=0)のときは(ステップS512)、主駆動パルスP1のランクは変更しないようにパルス制御した後、処理ステップS504に戻る(ステップS514)。
制御回路103は、処理ステップS512において主駆動パルスP1のランクが最低エネルギ(n=0)ではないと判定したときは、主駆動パルスP1のランクを1ランク下げるようにパルス制御した後、処理ステップS504に戻る(ステップS513)。
If the
When determining that the rank of the main drive pulse P1 is not the lowest energy (n = 0) in process step S512, the
制御回路103は、前記磁気検出期間において誘起信号VRs_Jが基準しきい電圧Vcomp_J1以下であるが基準しきい電圧Vcomp_J2を超えたと判定した場合(ステップS501、S502)、即ち、直流弱磁界が存在すると判定した場合、主駆動パルスP1を最大エネルギの主駆動パルスP1maxに設定して(ステップS511)、処理ステップS504に移行し、主駆動パルスP1maxによって駆動する。これにより、直流弱磁界が存在する場合でも、ステッピングモータ105を回転させることが可能になる。
When it is determined that the induced signal VRs_J is equal to or lower than the reference threshold voltage Vcomp_J1 but exceeds the reference threshold voltage Vcomp_J2 in the magnetic detection period (steps S501 and S502), that is, it is determined that a DC weak magnetic field exists. In this case, the main drive pulse P1 is set to the main drive pulse P1max with the maximum energy (step S511), the process proceeds to processing step S504, and the main drive pulse P1max is driven. This makes it possible to rotate the stepping
制御回路103は、前記磁気検出期間において誘起信号VRs_Jが基準しきい電圧Vcomp_J1を超えたと判定した場合(ステップS501)、即ち、直流強磁界が存在すると判定した場合、主駆動パルスP1を固定駆動パルスPwに設定して駆動し(ステップS510)、処理ステップS501に戻る。これにより、直流強磁界の影響で実質的に負荷が大きく増加した場合でもステッピングモータ105を回転させることが可能になる。
When the
以上述べたように本実施の形態によれば、複数の駆動パルスの中から選択した駆動パルスによってステッピングモータ105を駆動する制御手段を備えたステッピングモータ制御回路において、制御手段は、駆動パルスによって駆動する毎に、ステッピングモータ105の駆動前に磁界を検出する直流磁界検出回路111を備え、直流磁界検出回路111が第1基準しきい電圧Vcomp_J1を超える磁界を検出したとき、通常駆動時用の主駆動パルスP1よりもエネルギの大きい固定駆動パルスPwによってステッピングモータ105を駆動するようにしている。
As described above, according to the present embodiment, in the stepping motor control circuit including the control means for driving the stepping
したがって、外部磁界の影響を受けることなく、ステッピングモータを正確に駆動できるステッピングモータ制御回路を提供することが可能になる。また、外部磁界の影響を受けることなく、ステッピングモータを正確に駆動できるようにして、正確な運針動作を行うアナログ電子時計を提供することが可能になる。
また、直流磁界のレベルに応じて、所定エネルギの固定駆動パルスPwによって駆動したり、エネルギ最大の主駆動パルスP1maxによって駆動することにより、安定した回転制御を行うことができる。
Therefore, it is possible to provide a stepping motor control circuit that can accurately drive the stepping motor without being affected by an external magnetic field. In addition, it is possible to provide an analog electronic timepiece that can accurately drive a stepping motor without being affected by an external magnetic field and perform an accurate hand movement operation.
Further, stable rotation control can be performed by driving with a fixed driving pulse Pw having a predetermined energy or driving with a main driving pulse P1max having the maximum energy according to the level of the DC magnetic field.
また、複雑な検出パルス発生回路や、特別な磁場検出素子を用いることなく構成することが可能になる。
また、磁界中では、回転検出動作を禁止することができ誤判定を防ぐことが可能となる。
また、電子時計の場合、磁界に強い固定駆動パルスに切り替えられ、確実な運針を提供することが可能になる。
Further, it is possible to configure without using a complicated detection pulse generation circuit or a special magnetic field detection element.
In addition, rotation detection operation can be prohibited in a magnetic field, and erroneous determination can be prevented.
Further, in the case of an electronic timepiece, it is possible to provide a reliable hand movement by switching to a fixed drive pulse that is strong against a magnetic field.
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、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単一モータの電子時計の例で説明したが、クロノグラフ時計等のような複数モータの電子時計や、モータを使用する各種電子機器にも適用可能である。
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.
In addition to the time hand, the present invention can be applied to a stepping motor for driving a calendar or the like.
Further, although an example of an electronic timepiece having a single motor has been described as an application example of a stepping motor, it can be applied to an electronic timepiece having a plurality of motors such as a chronograph timepiece and various electronic devices 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、クロノグラフ時計をはじめ、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 is applicable to various analog electronic timepieces such as analog electronic timepieces with calendar functions, analog electronic timepieces with various calendar functions such as analog electronic table clocks with calendar functions, and chronograph timepieces.
101・・・発振回路
102・・・分周回路
103・・・制御回路
104・・・駆動パルス選択回路
105・・・ステッピングモータ
106・・・アナログ表示部
107・・・時針
108・・・分針
109・・・秒針
110・・・回転検出回路
111・・・直流磁界検出回路
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・・・駆動コイル
210、211・・・可飽和部
OUT1・・・第1端子
OUT2・・・第2端子
Q1〜Q6・・・トランジスタ
301、302・・・検出用抵抗
303・・・スイッチ制御回路
304・・・コンパレータ
DESCRIPTION OF
206, 207 ... Notch (outer notch)
208 ...
Claims (6)
前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動前に磁界を検出する磁界検出手段を備え、前記磁界検出手段が第1レベルを超える磁界を検出したとき、前記通常駆動時用の主駆動パルスよりもエネルギの大きい固定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ことを特徴とするステッピングモータ制御回路。 In a stepping motor control circuit comprising a control means for driving a stepping motor by a driving pulse selected from a plurality of driving pulses,
The control means includes magnetic field detection means for detecting a magnetic field before driving the stepping motor. When the magnetic field detection means detects a magnetic field exceeding a first level, energy is higher than that of the main drive pulse for normal driving. A stepping motor control circuit for driving the stepping motor by a fixed driving pulse having a large value.
前記磁界検出手段は、前記検出素子に生じる信号に基づいて、前記第1レベル、前記第1レベルより小さい第2レベルを超える磁界か否かを検出することを特徴とする請求項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。 The control means drives the stepping motor alternately by main drive pulses having different polarities during normal driving, and the magnetic field detection means has a detection element for detecting a current flowing in the driving coil of the stepping motor at the time of magnetic field detection. And
The magnetic field detection means detects whether the magnetic field exceeds the first level and a second level smaller than the first level based on a signal generated in the detection element. The stepping motor control circuit according to any one of the above.
前記ステッピングモータ制御回路として、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,
6. An analog electronic timepiece using the stepping motor control circuit according to claim 1 as the stepping motor control circuit.
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