JP2011101576A - 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
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Abstract
【課題】パルスダウン直後の駆動時にステッピングモータが回転したか否かを正確に検出できるようにする。
【解決手段】制御回路103は、ステッピングモータ105をパルスダウン後の最初の主駆動パルスP1によって駆動した後に補正駆動パルスP2によって駆動する。第2検出回路112は前記補正駆動パルスP2によって駆動したときにステッピングモータ105に流れる電流に基づいて回転状況を検出する。制御回路103は、第2検出回路112の検出結果に基づいて、次回駆動する主駆動パルスP1を選択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は前記制御信号に対応する主駆動パルスP1によってステッピングモータ105を回転駆動する。
【選択図】 図1
【解決手段】制御回路103は、ステッピングモータ105をパルスダウン後の最初の主駆動パルスP1によって駆動した後に補正駆動パルスP2によって駆動する。第2検出回路112は前記補正駆動パルスP2によって駆動したときにステッピングモータ105に流れる電流に基づいて回転状況を検出する。制御回路103は、第2検出回路112の検出結果に基づいて、次回駆動する主駆動パルスP1を選択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は前記制御信号に対応する主駆動パルスP1によってステッピングモータ105を回転駆動する。
【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。
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の回転自由振動によって生じる誘起信号のレベルに基づいて回転したか否かを検出し、回転したか否かに応じて、駆動エネルギの大きい主駆動パルスに変更(パルスアップ)や駆動エネルギの小さい主駆動パルスに変更(パルスダウン)、あるいは、各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ようにした補正駆動方式が使用されている(例えば、特許文献1参照)。
また、特許文献2では、前記ステッピングモータの回転を検出する際に、誘起信号のレベル検出に加え、検出時刻を基準時間と比較判別する手段を設け、主駆動パルスP11でステッピングモータを回転駆動した後、誘起信号が所定の基準しきい電圧Vcompを下回ると補正駆動パルスP2を出力し、次の主駆動パルスP1は前記主駆動パルスP11よりエネルギの大きい主駆動パルスP12にパルスアップして駆動する。主駆動パルスP12で回転したときの検出時刻が基準時間より早い場合には、主駆動パルスP12から主駆動パルスP11にパルスダウンすることによって、駆動時の負荷に応じた主駆動パルスP1で回転する。これにより、特許文献1記載の発明よりも回転状況の検出精度を向上して消費電流を低減することができる。
しかしながら、誘起信号のレベルに基づいて回転検出を行った場合、主駆動パルスP1を大きなエネルギから小さなエネルギの主駆動パルスにパルスダウンしたときに、駆動エネルギの変化にともない回転が遅くなって高レベルの誘起信号VRsが発生せず、回転したにも拘わらず基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号が生じないため非回転と誤検出する場合があり、確実な回転駆動ができない恐れがある。
一方、特許文献3には、ステッピングモータの駆動コイルに流れる電流波形のピークを検出し、前記ピークのレベルに応じて駆動パルスを可変させるようにした発明が開示されている。しかしながら、特許文献3には、前述したパルスダウン時の誤検出の問題については何等記載されていない。
ところで、アナログ電子時計の場合、カレンダを切り替えるとき以外の通常運針時は、非常に小さな負荷であるが、カレンダ切替時には通常負荷の倍以上の負荷が掛かる。この切替に有する時間は数時間であるため、上記従来例では、エネルギの大きなパルスランクで起動後、数分等の一定時間でパルスランクを1ランク下げ、カレンダ負荷を駆動できないため主駆動パルスよりもパルス幅の大きな補正駆動パルスを出力後、主駆動パルスを1ランク上げるという動作を数時間繰り返すことになる。
このような方式で低消費電力化を実現しつつ、カレンダ負荷のような大きな負荷にも対応できるようにするには、低消費電力用パルス列(ランク間のエネルギ差が小さい)と重負荷駆動用のエネルギが大きなパルス(列)を用意する必要がある。
このような方式で低消費電力化を実現しつつ、カレンダ負荷のような大きな負荷にも対応できるようにするには、低消費電力用パルス列(ランク間のエネルギ差が小さい)と重負荷駆動用のエネルギが大きなパルス(列)を用意する必要がある。
主駆動パルスP1をパルスダウンしたとき、主駆動パルスP1による駆動では回転できなかったことを確実に検出できれば、補正駆動パルスP2で駆動した後にパルスアップすることが出来るが、ロータの慣性が大きく、大きな誘起信号VRsが出力される場合、非回転なのに回転と誤判断してしまい、運針が行われずに時刻表示に遅れが生じる恐れがある。
また、特許文献4〜6に記載された発明のように、従来の最小エネルギで駆動させるステッピングモータ制御回路を搭載した電子時計は、複数種類の駆動パルスによりステッピングモータを駆動するよう構成されている。
前記ステッピングモータ制御回路では、回転駆動によってステッピングモータが発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧を超えるか否かを検出する回転検出回路を設けている。
前記ステッピングモータ制御回路では、回転駆動によってステッピングモータが発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧を超えるか否かを検出する回転検出回路を設けている。
前記回転検出回路の検出結果に基づいて、ステッピングモータが回転していないと判定した場合には、主駆動パルスを1ランクエネルギの大きい主駆動パルスに変更(パルスアップ又はランクアップと称す。)し、回転駆動可能な主駆動パルスに到達するまで前記動作を繰り返すことにより、負荷変動が生じた場合でも確実に回転可能な主駆動パルスに変更する。また一定時間毎に主駆動パルスを1ランクエネルギの小さい主駆動パルスに変更(パルスダウン又はランクダウンと称す。)し、過剰にパルスアップしていないかを確認する。
前記駆動動作を、極性の異なる駆動パルスを用いて交互に行うことにより、低消費電力化を図りつつ安定した回転駆動を実現するようにしている。
前記駆動動作を、極性の異なる駆動パルスを用いて交互に行うことにより、低消費電力化を図りつつ安定した回転駆動を実現するようにしている。
しかしながら、パルスダウンして駆動できなかった場合でも、ステッピングモータのロータの自由振動により基準しきい電圧を超える誘起電圧が発生してしまい、回転したと誤判定する場合がある。
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、パルスダウン直後の回転検出を正確に行うことを課題としている。
本発明の第1の視点によれば、ステッピングモータの回転によって発生する誘起信号が所定の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前記ステッピングモータが回転したか否かを判定し前記判定結果に基づいて相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスの中のいずれかに変更して、異なる極性で交互に前記ステッピングモータを駆動制御する駆動制御手段とを有するステッピングモータ制御回路において、前記駆動制御手段は、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスの次に出力される前記ステッピングモータを確実に回転可能な駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したか否かを判定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。
また、本発明の第2の視点によれば、ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の回転検出結果に基づいて、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスの中のいずれか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を選択して駆動する駆動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、前記回転検出手段は、パルスダウン後の最初の主駆動パルスで駆動した直後に補正駆動パルスで駆動したとき、前記ステッピングモータに流れる電流に基づいて回転状況を検出し、前記駆動制御手段は、前記ステッピングモータをパルスダウン後の最初の主駆動パルスによって駆動した直後に補正駆動パルスで駆動し、前記補正駆動パルスで駆動したときの前記回転検出手段の検出結果に基づいて、次回駆動する主駆動パルスを選択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。
本発明の第3の視点によれば、ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の回転検出結果に基づいて、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルス中のいずれか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を選択し、各主駆動パルスによる前記ステッピングモータの駆動は相互に異なる極性で交互に所定周期で駆動し、前記補正駆動パルスによる駆動は同一周期内の直前の主駆動パルスと同極性で駆動する駆動制御手段とを有するステッピングモータ制御回路において、前記駆動制御手段は、パルスダウン後最初の主駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転したと判定した場合、次周期において確実に回転させ得る第1駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転したと判定したときは、次周期から駆動する主駆動パルスとして前記パルスダウン後の主駆動パルスを選択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。
本発明の第4の視点によれば、ステッピングモータの回転によって発生する誘起信号が所定の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前記ステッピングモータが回転したか否かを判定し前記判定結果に基づいて相互にエネルギの異なる複数種類の主駆動パルス中のいずれかに変更して、異なる極性で交互に前記ステッピングモータを駆動制御する駆動制御手段とを有するステッピングモータ制御回路において、前記駆動制御手段は、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスと同極性で前記ステッピングモータを確実に回転可能な確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したか否かを判定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。
また、本発明の第5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、ステッピングモータ制御回路として、前記いずれか一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。
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、パルスダウン直後の回転検出を正確に行うことが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、パルスダウン直後の回転検出を正確に行うことが可能になるため、正確な計時動作を行うことが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、パルスダウン直後の回転検出を正確に行うことが可能になるため、正確な計時動作を行うことが可能になる。
以下、本発明の第1の実施の形態に係るモータ制御回路及びアナログ電子時計について、図1〜図4を用いて説明する。尚、図1〜図4において、同一部分には同一符号を付している。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る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表示用の時刻針(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の回転状況を検出して回転状況を表す検出信号を出力する回転検出回路110を備えている。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る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表示用の時刻針(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の回転状況を検出して回転状況を表す検出信号を出力する回転検出回路110を備えている。
回転検出回路110は、ステッピングモータ105の回転状況を検出して検出結果を表す検出信号を出力するための第1検出回路111、第2検出回路112を備えている。
第1検出回路111は、主駆動パルスP1(パルスダウン後の最初の主駆動パルスP1は除く。)によってステッピングモータ105を回転駆動した際、ステッピングモータ105のロータの自由振動によって発生する誘起信号VRsを検出し、所定基準しきい電圧Vcomp以上の誘起信号VRsが発生したか否かを回転状況として検出し、検出結果を表す検出信号を制御回路103に出力する。
第1検出回路111は、主駆動パルスP1(パルスダウン後の最初の主駆動パルスP1は除く。)によってステッピングモータ105を回転駆動した際、ステッピングモータ105のロータの自由振動によって発生する誘起信号VRsを検出し、所定基準しきい電圧Vcomp以上の誘起信号VRsが発生したか否かを回転状況として検出し、検出結果を表す検出信号を制御回路103に出力する。
第2検出回路112は、ステッピングモータ105をパルスダウン後の最初の主駆動パルスP1で駆動した後に補正駆動パルスP2で駆動し、前記補正駆動パルスP2によって駆動開始したときから所定時間t経過時点でステッピングモータ105の駆動コイル209に流れる電流Ipeakを検出し、基準しきい電流Icomp以上の電流Ipeakが発生したか否かを回転状況として検出し、検出結果を表す検出信号を制御回路103に出力する。
尚、前記第1検出回路111及び第2検出回路112はいずれも公知のものである。
尚、前記第1検出回路111及び第2検出回路112はいずれも公知のものである。
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P1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、主駆動パルスP1をパルスダウンした最初の主駆動パルスP1によって駆動した際、補正駆動パルスP2による駆動及び第2検出回路112による回転検出を行わせることによってステッピングモータ105が回転したか否かを検出するように制御する。
ここで、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ている。制御回路103は制御手段の一例を構成し、又、制御回路103、駆動パルス選択回路104及び回転検出回路110は駆動制御手段の一例を構成している。
ここで、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ている。制御回路103は制御手段の一例を構成し、又、制御回路103、駆動パルス選択回路104及び回転検出回路110は駆動制御手段の一例を構成している。
図2は、本発明の第1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。
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。
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。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。
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。
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。
以後、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。尚、同極性の駆動パルスによって続けて駆動した場合、2回目以降の同極性の駆動パルスではロータ202は回転せず、交互に異なる極性の駆動パルスで駆動することにより連続的に回転する。
本発明の第1の実施の形態では、駆動パルスとして、通常時に負荷を駆動し相互に駆動エネルギが異なる複数種類の主駆動パルスP1と、各主駆動パルスP1よりも駆動エネルギが大きく通常駆動パルスP1ではステッピングモータ105を回転できない場合等に使用する補正駆動パルスP2を用いている。
本発明の第1の実施の形態では、駆動パルスとして、通常時に負荷を駆動し相互に駆動エネルギが異なる複数種類の主駆動パルスP1と、各主駆動パルスP1よりも駆動エネルギが大きく通常駆動パルスP1ではステッピングモータ105を回転できない場合等に使用する補正駆動パルスP2を用いている。
図3は、本発明の第1の実施の形態の動作を説明するタイミング図であり、同図(a)は主駆動パルスP1nによる駆動でステッピングモータ105が正常に回転し、次回駆動する主駆動パルスP1として主駆動パルスP1nを1ランクパルスダウンした主駆動パルスP1(n−1)を選択する場合のタイミング図、同図(b)はパルスダウン後の最初の主駆動パルスP1(n−1)による駆動でステッピングモータ105が正常に回転した場合のタイミング図、同図(c)はパルスダウン後の最初の主駆動パルスP1(n−1)による駆動でステッピングモータ105が正常に回転しなかった場合のタイミング図である。
図4は、回転検出結果とランク操作(パルスダウン、パルスアップ又はランク維持操作)との関係を示すテーブルであり、制御回路103内の記憶手段(図示せず)に記憶されている。図4は、回転検出回路1110からの検出信号に基づいて、前記テーブルを参照してランク操作を行う。
図4は、回転検出結果とランク操作(パルスダウン、パルスアップ又はランク維持操作)との関係を示すテーブルであり、制御回路103内の記憶手段(図示せず)に記憶されている。図4は、回転検出回路1110からの検出信号に基づいて、前記テーブルを参照してランク操作を行う。
以下、図1〜図4に沿って本発明の第1の実施の形態の動作を説明する。
制御回路103は分周回路102からの時計信号に基づいて計時動作を行い、所定駆動タイミングで駆動パルス選択回路104に制御信号を出力する。駆動パルス選択回路104は前記制御信号に対応する主駆動パルスP1を選択してステッピングモータ105を回転駆動する。ステッピングモータ105が正常に回転した場合、ステッピングモータ105によって時刻針107〜109が所定タイミングで駆動され、アナログ表示部106によって現在時刻が表示される。
回転検出回路110では、パルスダウン後の最初の主駆動パルスP1以外の主駆動パルスP1によってステッピングモータ105が駆動されると、第1検出回路111が、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を検出し、前記誘起信号VRsが所定の基準しきい電圧Vcomp以上か否かを表す検出信号を制御回路103に出力する。
制御回路103は分周回路102からの時計信号に基づいて計時動作を行い、所定駆動タイミングで駆動パルス選択回路104に制御信号を出力する。駆動パルス選択回路104は前記制御信号に対応する主駆動パルスP1を選択してステッピングモータ105を回転駆動する。ステッピングモータ105が正常に回転した場合、ステッピングモータ105によって時刻針107〜109が所定タイミングで駆動され、アナログ表示部106によって現在時刻が表示される。
回転検出回路110では、パルスダウン後の最初の主駆動パルスP1以外の主駆動パルスP1によってステッピングモータ105が駆動されると、第1検出回路111が、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を検出し、前記誘起信号VRsが所定の基準しきい電圧Vcomp以上か否かを表す検出信号を制御回路103に出力する。
ステッピングモータ105が回転した場合、図3(a)の回転挙動として示すように、主駆動パルスP1nによってステッピングモータ105を駆動するとロータ202が矢印方向に回転し、主駆動パルスP1nの駆動(駆動期間はP1)が終了すると、これに続いて矢印方向にロータ202の自由振動が生じる。主駆動パルスP1nによる駆動直後の回転検出期間において、第1検出回路111が前記自由振動によって生じる誘起信号VRsと基準しきい電圧Vcompを比較し、基準しきい電圧Vcomp以上の誘起信号VRsを検出した旨の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が回転したと判定して、次回駆動に用いる主駆動パルスP1として、主駆動パルスP1nから1ランクパルスダウンした主駆動パルスP1(n−1)を選択し、次回の駆動は主駆動パルスP1(n−1)によって行う。
制御回路103は、誘起信号VRsが所定の基準しきい電圧Vcomp以上でない旨の検出信号を第1検出回路111から受信すると、ステッピングモータ105は回転しなかった判定し、補正駆動パルスP2で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は補正駆動パルスP2で駆動して強制的にステッピングモータ105を回転させ、時刻針107〜109を運針する。その後、制御回路103は、次回駆動する主駆動パルスP1として1ランクパルスアップした主駆動パルスP1(n+1)を選択する。
一方、制御回路103は、図3(a)のようにして主駆動パルスP1nを主駆動パルスP1nにパルスダウンし、パルスダウン後の最初の主駆動パルスP1(n−1)によって駆動する場合、同図(b)、(c)に示すように、前記最初の主駆動パルスP1(n−1)によって駆動した後、主駆動パルスP1(n−1)によってステッピングモータ105が回転したか否かに拘わらず、主駆動パルスP1(n−1)と同極性の補正駆動パルスP2によって駆動する。この場合、第1検出回路111による前記主駆動パルスP1(n−1)駆動直後の回転検出は行わずに、前記同極性の補正駆動パルスP2によって必ず駆動するようにしている。
前記補正駆動パルスP2による回転駆動の際、第2検出回路112が前記補正駆動パルスP2による駆動開始から所定時間t経過した時点で駆動コイル209に流れる電流Ipeakを検出し、電流Ipeakが所定の基準しきい電流Icomp以上か否かを表す検出信号を制御回路103に出力する。
図3(b)のように、前記補正駆動パルスP2による駆動でステッピングモータ105が非回転の場合には電流Ipeakが基準しきい電流Icomp以上になる。この場合、制御回路103は、ステッピングモータ105が主駆動パルスP1(n−1)によって回転していたと判定する。したがって、制御回路103は、図4に示すように、電流Ipeakが基準しきい電流Icomp以上の場合には、主駆動パルスP1(n−1)による駆動でステッピングモータ105を回転させることが可能と判定して、次回駆動する主駆動パルスP1としてパルスダウン後の主駆動パルスP1(n−1)を選択して駆動するように制御する。以後、次のランク操作までは、パルスダウン後の主駆動パルスP1(n−1)によって駆動することになる。
図3(b)のように、前記補正駆動パルスP2による駆動でステッピングモータ105が非回転の場合には電流Ipeakが基準しきい電流Icomp以上になる。この場合、制御回路103は、ステッピングモータ105が主駆動パルスP1(n−1)によって回転していたと判定する。したがって、制御回路103は、図4に示すように、電流Ipeakが基準しきい電流Icomp以上の場合には、主駆動パルスP1(n−1)による駆動でステッピングモータ105を回転させることが可能と判定して、次回駆動する主駆動パルスP1としてパルスダウン後の主駆動パルスP1(n−1)を選択して駆動するように制御する。以後、次のランク操作までは、パルスダウン後の主駆動パルスP1(n−1)によって駆動することになる。
一方、図3(c)のように、前記補正駆動パルスP2による駆動でステッピングモータ105が回転した場合には電流Ipeakが基準しきい電流Icomp未満になる。この場合、制御回路103は、ステッピングモータ105が主駆動パルスP1(n−1)によって回転していなかったと判定する。したがって、制御回路103は、図4に示すように、電流Ipeakが基準しきい電流Icomp未満の場合には、主駆動パルスP1(n−1)による駆動ではステッピングモータ105を回転させることができないと判定して、次回駆動する主駆動パルスP1としてパルスダウン前の主駆動パルスP1nを選択して駆動するように制御する。以後、次のランク操作までは、パルスダウン前の主駆動パルスP1nによって駆動することになる。
以上述べたように、本発明の第1の実施の形態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の回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の回転検出結果に基づいて、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスの中のいずれか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を選択して駆動する駆動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、前記回転検出手段は、パルスダウン後の最初の主駆動パルスで駆動した直後に補正駆動パルスで駆動したとき、前記ステッピングモータに流れる電流に基づいて回転状況を検出し、前記駆動制御手段は、前記ステッピングモータをパルスダウン後の最初の主駆動パルスによって駆動した直後に補正駆動パルスで駆動し、前記補正駆動パルスで駆動したときの前記回転検出手段の検出結果に基づいて、次回駆動する主駆動パルスを選択することを特徴としている。
したがって、ステッピングモータ105をパルスダウン後の最初の主駆動パルスP1によって駆動した後に補正駆動パルスP2によって駆動し、前記補正駆動パルスP2によって駆動したときの回転検出結果に基づいて、次回駆動する主駆動パルスP1を選択するようにしているため、パルスダウン後最初の主駆動パルスP1による駆動で回転したか否かを正確に検出することが可能になる。
したがって、ステッピングモータ105をパルスダウン後の最初の主駆動パルスP1によって駆動した後に補正駆動パルスP2によって駆動し、前記補正駆動パルスP2によって駆動したときの回転検出結果に基づいて、次回駆動する主駆動パルスP1を選択するようにしているため、パルスダウン後最初の主駆動パルスP1による駆動で回転したか否かを正確に検出することが可能になる。
また、パルスダウン後最初の主駆動パルスP1による駆動で回転したか否かを正確に検出することが可能になるため、確実な回転駆動が可能になる。
また、主駆動パルスP1のランク間のエネルギ差が大きく、パルスダウンした最初の主駆動パルスP1駆動時に、回転したにも拘わらず基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出できない場合でも、回転誤検出を防止して正確な回転検出を行うことができ、確実な回転駆動が可能になる。
また、主駆動パルスP1のランク間のエネルギ差が大きく、パルスダウンした最初の主駆動パルスP1駆動時に、回転したにも拘わらず基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出できない場合でも、回転誤検出を防止して正確な回転検出を行うことができ、確実な回転駆動が可能になる。
また、パルスダウン後の最初の主駆動パルスP1駆動時には、誘起信号VRsに基づく回転検出は行わず、自動的に補正駆動パルスP2によって駆動するようにしているため、パルスダウン直後の回転駆動時に確実に回転させることができる。このとき、前記補正駆動パルスP2による駆動時に駆動コイル209に流れる電流に基づいて回転検出を行い、その結果に基づいて主駆動パルスP1による駆動で回転したか否かを判定しているため、正確な回転検出が可能になる。
また、パルスダウン後の最初の主駆動パルスP1駆動時には、誘起信号VRsに基づく回転検出は行わず、自動的に補正駆動パルスP2によって駆動するようにしているため、パルスダウン直後の回転駆動時に確実に回転させることができる。
また、主駆動パルスP1のランク数を必要最小限にでき、集積回路(IC)の回路規模の縮小やコストダウンが図れる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、パルスダウン直後の回転状況を正確に検出することが可能になるため、正確な計時動作を行うことが可能になる。したがって、時刻針107〜109による表示時刻に遅れが生じないように正確な計時動作を行うことが可能になる。
また、主駆動パルスP1のランク数を必要最小限にでき、集積回路(IC)の回路規模の縮小やコストダウンが図れる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、パルスダウン直後の回転状況を正確に検出することが可能になるため、正確な計時動作を行うことが可能になる。したがって、時刻針107〜109による表示時刻に遅れが生じないように正確な計時動作を行うことが可能になる。
尚、前記実施の形態では、主駆動パルスP1のパルスダウンは、主駆動パルスP1によってステッピングモータ105を1度回転させることができたときに行うようにしてもよいが、同一駆動エネルギの主駆動パルスP1によって所定回数連続してステッピングモータ105を回転させることができた場合や、特許文献2記載の発明のように誘起信号VRsの発生時点が基準時刻より早いか否かに基づいて、或いは、検出期間内における基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsの発生パターン等に基づいて駆動エネルギの余裕度を判定し、一定の余裕がある場合にパルスダウンする等、種々の変更が可能である。
次に、本発明の第2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、図5〜図9を用いて説明する。尚、図5〜図9において、同一部分には同一符号を付している。
図5は、本発明の第2の実施の形態に使用す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5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、分周回路102からの時計信号を所定時間計時する毎に主駆動パルスP1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と共に制御回路103からのリセット信号に応答して計数値をリセットした後に再び計時動作を開始するパルスダウンカウンタ回路105を備えている。
図5は、本発明の第2の実施の形態に使用す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5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、分周回路102からの時計信号を所定時間計時する毎に主駆動パルスP1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と共に制御回路103からのリセット信号に応答して計数値をリセットした後に再び計時動作を開始するパルスダウンカウンタ回路105を備えている。
また、アナログ電子時計は、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主駆動パルスP1中から選択し出力する主駆動パルス発生回路104、制御回路103からの制御信号に基づいてステッピングモータ109を強制的に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108、主駆動パルス発生回路104からの主駆動パルスP1及び補正駆動パルス発生回路108からの補正駆動パルスP2によってステッピングモータ109を回転駆動するモータ駆動回路106、ステッピングモータ109、ステッピングモータ109によって回転駆動されると共に時刻表示用の時刻針等を有するアナログ表示部110、ステッピングモータ109の自由振動によって発生する誘起信号VRsを所定の回転検出期間DTにおいて検出し、所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが発生したか否かの回転状況を表す検出信号を出力する回転検出回路107を備えている。
また、制御回路103は、一定条件の下でパルスダウンカウンタ回路105をリセットしてカウント動作を初期値から再スタートさせるリセット機能や、回転検出回路107からの検出信号に基づいてステッピングモータ109が回転したか否かを判定する機能等も有している。尚、後述するように、ステッピングモータ109の回転状況を検出する回転検出期間DTは、回転駆動直後のマスク期間(誘起信号VRsを検出しない期間)ITに連続して設けられている。
回転検出回路107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109が回転した場合等のようにステッピングモータ109のロータが一定速度以上の動きをする場合には所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出し、ステッピングモータ109が回転しなかった場合等のようにステッピングモータ109のロータが一定速度以上の動きをしない場合には基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出しないように構成されている。
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110は時刻表示手段を構成している。制御回路103は制御手段を構成し、回転検出回路107は回転検出手段を構成している。主駆動パルス発生回路104及び補正駆動パルス発生回路108は駆動パルス発生手段を構成している。モータ駆動回路106はモータ駆動手段を構成している。また、発振回路101、分周回路102、パルスダウンカウンタ回路105、制御回路103、主駆動パルス発生回路104、補正駆動パルス発生回路108及びモータ駆動回路106は駆動制御手段を構成している。
図6は、本発明の第2の実施の形態で使用するステッピングモータの構成図で、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6において、ステッピングモータ109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109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。
図6において、ステッピングモータ109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109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。
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、駆動コイル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。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6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(角度θ0位置)に安定して停止している。
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。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6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(角度θ0位置)に安定して停止している。
いま、モータ駆動回路106から一方の極性(例えば、第1端子OUT1側を正極、第2端子OUT2側を負極)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、図6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6の矢印方向に180度回転し、磁極軸AがX軸に対して角度θ1位置で安定的に停止する。尚、ステッピングモータ109を回転駆動することによって通常動作(本実施の形態ではアナログ電子時計であるため運針動作)を行わせるための回転方向(図6では反時計回り方向)を正方向とし、その逆(時計回り方向)を逆方向としている。
次の駆動周期では、モータ駆動回路回路106から、逆極性(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)の駆動パルスを駆動コイル209の端子OUT1、OUT2に供給して、図6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、磁極軸AがX軸に対して角度θ0位置で安定的に停止する。
以後、各駆動周期毎に、駆動コイル209に対して極性の異なる主駆動パルス(交番信号)で交互に駆動することによって、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。このように、異なる極性の駆動パルスによって交互に駆動することによって連続して回転するが、同極性の駆動パルスによって連続して駆動した場合には、最初の駆動パルスでは回転するが、2つ目以降の駆動パルスでは回転しないように動作する。
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種類の主駆動パルスP1n及び補正駆動パルスP2を用いている。主駆動パルスP1nのランクnは最小値1から最大値mまで複数のランク(本実施の形態ではm=4)を持ち、nの値が大きいほど駆動パルスのエネルギが大きくなるように構成されている。補正駆動パルスP2は過大負荷を回転駆動できるような大エネルギパルスであり、そのエネルギは各主駆動パルスP1よりも大きいエネルギに設定されている。また、本実施の形態では、主駆動パルスP1は、矩形波状の主駆動パルスを使用しており、パルス幅を変えることにより駆動エネルギを変えるようにしている。
図7は、本発明の第2の実施の形態におけるタイミング図で、同図(a)は主駆動パルスP1のパルスダウン直後の主駆動パルスP1による駆動ではステッピングモータ109が回転しない場合のタイミング図、同図(b)はパルスダウン直後の主駆動パルスP1で駆動ときに回転したことを正しく検出した場合のタイミング図、同図(c)はパルスダウン直後の主駆動パルスP1による駆動では回転しなかったにも拘わらず回転したと誤検出した場合のタイミング図であり、駆動コイル209の端子OUT1、OUT2に印加する駆動パルスの極性も含めて示している。
主駆動パルスP1によってステッピングモータ109を回転駆動する回転駆動期間の直後にマスク期間ITが設けられ、又、マスク期間ITの直後に、ステッピングモータ109が回転したか否かを検出する回転検出期間DTが設けられている。マスク期間ITは、ノイズ等の影響による誤検出を排除するために設けられた期間で、ステッピングモータ109が発生する誘起信号VRsを検出しない期間である。
尚、図7は、ステッピングモータ109が主駆動パルスP12によって回転した後、制御回路103が主駆動パルス発生回路104を制御して、主駆動パルスP12から1ランクエネルギが小さい主駆動パルスP11にパルスダウンした以後のタイミングを示している。
尚、図7は、ステッピングモータ109が主駆動パルスP12によって回転した後、制御回路103が主駆動パルス発生回路104を制御して、主駆動パルスP12から1ランクエネルギが小さい主駆動パルスP11にパルスダウンした以後のタイミングを示している。
図8は、本発明の第2の実施の形態におけるパルス制御動作をまとめたテーブルであり、回転検出期間DTの回転検出結果に基づいて、ステッピングモータ109の回転、非回転を判定し、主駆動パルスP1のパルスダウンの許可や禁止(ランク操作)等の動作を表すパルス制御用テーブルである。回転検出期間DTにおいて回転検出回路107が基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出した場合を「1」、検出しなかった場合を「0」としている。ランクダウン直後の駆動周期(m秒)の判定結果を判定1、次の駆動周期(1秒後の(m+1秒))の判定結果を判定2とし、判定1と判定2の結果に基づいて総合判定し、ランク操作を行う。
図8におけるパルス制御テーブルの判定状態(a)、(b)、(c)は、各々、図7の(a)、(b)、(c)の動作に対応している。図8のパルス制御用テーブルは制御回路103の記憶部(図示せず)に記憶されており、制御回路103は前記パルス制御用テーブルを参照して、回転検出期間DTにおける回転検出結果に基づいて主駆動パルスP1のランク操作を行う。
図8におけるパルス制御テーブルの判定状態(a)、(b)、(c)は、各々、図7の(a)、(b)、(c)の動作に対応している。図8のパルス制御用テーブルは制御回路103の記憶部(図示せず)に記憶されており、制御回路103は前記パルス制御用テーブルを参照して、回転検出期間DTにおける回転検出結果に基づいて主駆動パルスP1のランク操作を行う。
図7(a)において、主駆動パルスP12から主駆動パルスP11にパルスダウンした直後の最初の駆動周期T(例えば1秒間)では、回転駆動期間において制御回路103が一方の極性(例えば端子OUT1側が正極、端子OUT2側が負極)の主駆動パルスP11によって駆動するように主駆動パルス発生回路104に制御信号を出力すると、主駆動パルス発生回路104は前記制御信号に応答してモータ駆動回路106を介して前記一方の極性の主駆動パルスP11によってステッピングモータ109を回転駆動する。
回転検出回路107は、マスク期間IT経過直後の回転検出期間DTにおいて、ステッピングモータ109の自由振動によって生じる誘起信号VRsを検出する。制御回路103は、回転検出回路107が所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出した場合にはステッピングモータ109が回転したと判定し、回転検出回路107が所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出しなかった場合にはステッピングモータ109が回転しなかったと判定する。図7(a)の場合には、回転検出回路107が所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出していないため、パルスダウン後の最初の主駆動パルスP11ではステッピングモータ109を回転させることができなかったと判定し、補正駆動パルス発生回路108に制御信号を出力して、各主駆動パルスP1よりもエネルギが大きくステッピングモータ109を確実に回転させることが可能な補正駆動パルスP2によって強制的に回転駆動する。これにより、ステッピングモータ109が確実に回転する。
次の駆動周期Tでは、回転駆動期間において制御回路104は、逆極性(端子OUT1側が負極、端子OUT2側が正極)の主駆動パルスP1によって駆動することになるが、前回の駆動ではパルスダウン後最初の主駆動パルスP11では回転させることができなかったため、前記パルスダウンを禁止してパルスダウン前の主駆動パルスP12に戻し、逆極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ109を駆動する。制御回路103は、パルスダウンを禁止する場合、パルスダウンカウンタ回路105がパルスダウン制御信号を出力しないように制御する。
この場合、ステッピングモータ109は回転し、回転検出回路107は所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出するため、制御回路103はステッピングモータ109を回転させることができたと判定する。
次の駆動周期Tでは、パルスダウンが禁止されたため、パルスダウン前の主駆動パルスP12によって、さらに逆極性(端子OUT1側が正極、端子OUT2側が負極)で駆動する。このようにして、次のパルスダウン条件が成立するまで、パルスダウン前の主駆動パルスP12によって異なる極性で交互に駆動する。
次の駆動周期Tでは、パルスダウンが禁止されたため、パルスダウン前の主駆動パルスP12によって、さらに逆極性(端子OUT1側が正極、端子OUT2側が負極)で駆動する。このようにして、次のパルスダウン条件が成立するまで、パルスダウン前の主駆動パルスP12によって異なる極性で交互に駆動する。
図7(b)の例では、パルスダウン直後の最初の駆動周期Tにおいて、主駆動パルス発生回路104は制御回路103からの制御信号に応答してモータ駆動回路106を介して一方の極性(端子OUT1側が正極)の最初の主駆動パルスP11によってステッピングモータ109を回転駆動した際、制御回路103が回転検出回路107は回転検出期間DTにおいて基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したと判定する。この場合、制御回路103は、次の周期Tにおいて、前記パルスダウン後の最初の主駆動パルスP11によって回転したか否かを確認すると共にステッピングモータ109を回転させるために、ステッピングモータ109を確実に回転させ得る第1駆動パルス(図7(b)の例ではパルスダウン前の主駆動パルスP12)によって逆極性(端子OUT2側が正)で駆動するように主駆動パルス発生回路104を制御する。
主駆動パルス発生回路104は、前記次周期T内においてモータ駆動回路106介して、前記パルスダウン後の主駆動パルスP11と逆極性で確実に回転させ得る駆動パルス(図7(b)の例では主駆動パルスP12)によってステッピングモータ109を回転駆動する。この場合図7(b)の例では、回転検出回路107が回転検出期間DTにおいて基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出する。制御回路103は、ステッピングモータ109が確実に回転する駆動パルスである前記パルスダウン前の主駆動パルスP12で駆動して回転しているため、前記パルスダウン後最初の主駆動パルスP11による駆動によってステッピングモータ109は回転していたと判定する。
このようにして、ステッピングモータ109がパルスダウン直後の駆動で回転したか否かを正確に判定することができる。
制御回路104は、以後も主駆動パルスP11によって回転させることができたと判定してパルスダウンを許可し、次のパルスランク変更条件が発生するまで、極性の異なる主駆動パルスP11によって交互にステッピングモータ109を駆動する。これにより、回転検出を確実に行いながら、省電力で回転駆動することができる。
制御回路104は、以後も主駆動パルスP11によって回転させることができたと判定してパルスダウンを許可し、次のパルスランク変更条件が発生するまで、極性の異なる主駆動パルスP11によって交互にステッピングモータ109を駆動する。これにより、回転検出を確実に行いながら、省電力で回転駆動することができる。
一方、図7(c)の例では、パルスダウン直後の最初の駆動周期Tにおいて、主駆動パルス発生回路104は制御回路103からの制御信号に応答してモータ駆動回路106を介して一方の極性(端子OUT1側が正極)の最初の主駆動パルスP11によってステッピングモータ109を回転駆動した際、制御回路103は、回転検出回路107は回転検出期間DTにおいて基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したと判定すると、図7(b)と同様に次の周期Tにおいて、前記パルスダウン後の最初の主駆動パルスP11によって回転したか否かを確認すると共にステッピングモータ109を回転させるために、ステッピングモータ109を確実に回転させ得る駆動パルス(図7(c)の例ではパルスダウン前の主駆動パルスP12)によって逆極性(端子OUT2側が正)で駆動するように主駆動パルス発生回路104を制御する。
主駆動パルス発生回路104は、前記次周期T内においてモータ駆動回路106介して、前記パルスダウン後の最初の主駆動パルスP11と逆極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ109を回転駆動する。この場合図7(c)の例では、回転検出回路107が回転検出期間DTにおいて基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出しない。制御回路103は、ステッピングモータ109が確実に回転させ得る駆動パルスである前記パルスダウン前の主駆動パルスP12で駆動して回転しているにも拘わらず回転しないため、駆動極性が異なっている即ち、前記パルスダウン後最初の主駆動パルスP11による駆動ではステッピングモータ109が回転しなかったと判定してパルスダウンを禁止する。このようにして、ステッピングモータ109がパルスダウン直後の駆動で回転したか否かを正確に判定することができる。
この場合、ステッピングモータ109が前回の主駆動パルスP11による駆動及び今回の主駆動パルスP12による駆動により計2回連続して回転しなかったため、制御回路103は、今回の周期T内においてステッピングモータ109を2回続けて回転させるために、ステッピングモータ109を確実に回転させ得る所定駆動エネルギを有し極性が異なる2つの第2駆動パルス(図7(c)の例では、最大駆動エネルギの主駆動パルスP14)によって連続して回転駆動するように、主駆動パルス発生回路104を制御する。
主駆動パルス発生回路104は、モータ駆動回路106を介して、相互に異なる極性の2つの主駆動パルスP14によってモータ109を連続して駆動する。各主駆動パルスP14による駆動時には、各主駆動パルスP14によって確実に回転させることができるため回転検出は行わない。これにより、素早いタイミングで複数回回転させることが可能になる。このようにして、ステッピングモータ109が運針遅れを生じることなく確実に回転させることが可能になる。
制御回路103は、前記の如くしてパルスダウンを禁止したため、次の駆動周期Tでは、さらに逆極性(端子OUT1側が正極)でパルスダウン前の主駆動パルスP12によって駆動するように制御する。主駆動パルス発生回路104はモータ駆動回路106を介して、次のパルスダウン条件が成立するまで、パルスダウン前の主駆動パルスP12によって異なる極性で交互に駆動する。これにより、回転検出を確実に行いながら、省電力で回転駆動することができる。
図9は、本発明の第2の実施の形態の動作を示すフローチャートである。図9において、nは主駆動パルスP1のパルスランクを示す数値、Nは同一主駆動パルスP1によって連続して繰り返し駆動した回数で、制御回路103内のPCD(パルスカウントダウン)カウンタ(図示せず)のカウント値である。本実施の形態ではNが所定値である160をカウントしたら、主駆動パルスP1のパルスランクをパルスダウンさせる制御を行う。
以下、図5〜図9を参照して、本発明の第2の実施の形態の動作を説明する。
先ず動作の概要を説明すると、図5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105及び制御回路103に出力する。
制御回路103は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、所定時間計時する毎にステッピングモータ109を回転駆動するように主駆動パルス発生回路104に主駆動パルス制御信号を出力する。
先ず動作の概要を説明すると、図5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105及び制御回路103に出力する。
制御回路103は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、所定時間計時する毎にステッピングモータ109を回転駆動するように主駆動パルス発生回路104に主駆動パルス制御信号を出力する。
パルスダウンカウンタ回路105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、制御回路103によってパルスダウンが禁止されない限り、所定周期毎(例えば同一主駆動パルスP1によって所定回数N(本実施の形態では160回)回転駆動したことを計数する毎)に主駆動パルスP1をパルスダウンするためのパルスダウン信号を主駆動パルス発生回路104に出力する。主駆動パルス発生回路104は、パルスダウン信号に応答して、1ランクパルスダウンした主駆動パルスP1に変更してモータ駆動回路106に出力する。制御回路103は、パルスダウンカウンタ回路105が主駆動パルス発生回路104にパルスダウン信号を出力して、主駆動パルス発生回路104が主駆動パルスP1のパルスダウン(例えば、主駆動パルスP12からP11へのパルスダウン)を行った場合、図8のパルス制御テーブルを参照して、図7の処理を実行する。
本第2の実施の形態の動作を図9に沿って詳細に説明すると、制御回路103は、前記時間信号を計数して計時動作を行うと共に、パルスランクの小さい主駆動パルスP1順にパルス選択処理を行うべく初期化して、先ず主駆動パルスP1のパルスランクnを最小ランクの0に設定すると共に駆動パルスの繰り返し回数Nを0に設定し(ステップS500)、最小パルス幅の主駆動パルスP10でステッピングモータ109を回転駆動するように制御信号を出力する(ステップS501)。主駆動パルスP1による駆動は、1秒ごとに端子OUT1、OUT2と交互に極性を変えながら出力する。
回転検出回路107はステッピングモータ109に発生する誘起信号VRsを検出して、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが発生したか否か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109が回転したか否かを判定する(ステップS502、S503)。
ここで制御回路103は、回転しなかったと判定した場合、図8の判定1、2状態か確認する(S514、S515)。判定1、2状態はランクダウン直後の状態であり、それ以外の状態では、判定1、2の指示は無いので、判定1でない場合や判定1の場合でも終了指示し(ステップS516)、補正駆動パルスP2によって駆動する(ステップS517)。
ここで制御回路103は、回転しなかったと判定した場合、図8の判定1、2状態か確認する(S514、S515)。判定1、2状態はランクダウン直後の状態であり、それ以外の状態では、判定1、2の指示は無いので、判定1でない場合や判定1の場合でも終了指示し(ステップS516)、補正駆動パルスP2によって駆動する(ステップS517)。
制御回路103は、処理ステップS517において補正駆動パルスP2を出力したので、既にパルスランクが最大ランクでない場合(ステップS518)、主駆動パルスP1のパルスランクを1ランクアップして処理ステップS501に戻る(ステップS520)。もし、既にパルスランクが最大ランクである場合は、これ以上パルスアップできないし、現状のパルスランクでも回転させることができないために、消費電力削減のために一旦パルスランクを最小ランク(n=0)に設定して処理ステップS501に戻る(ステップS519)。
制御回路103は、ステップS503にて回転したと判定した場合は、判定1、2状態か確認する(S504、S505)。判定1、2はランクダウン直後の状態であるために、それ以外の場合は、ステップS506にて、PCDカウンタのカウント値をインクリメントする。
制御回路103は、PCDカウンタ値を判定し(ステップS507)、PCDカウンタ値Nが160未満であるならば、現状の主駆動パルスP1パルスランクで駆動を行い、N=160になったら、ランクダウンの指示を行い、Nを初期値0に戻し主駆動パルスP1のランクを1ランクパルスダウンさせる(ステップS508、S509、S510)。
制御回路103は、主駆動パルスP1のパルスランクnの最低値確認を行って、パルスランクnが負にならないようにし、判定1を開始するように指示を行う(ステップS511〜S513)。
制御回路103は、PCDカウンタ値を判定し(ステップS507)、PCDカウンタ値Nが160未満であるならば、現状の主駆動パルスP1パルスランクで駆動を行い、N=160になったら、ランクダウンの指示を行い、Nを初期値0に戻し主駆動パルスP1のランクを1ランクパルスダウンさせる(ステップS508、S509、S510)。
制御回路103は、主駆動パルスP1のパルスランクnの最低値確認を行って、パルスランクnが負にならないようにし、判定1を開始するように指示を行う(ステップS511〜S513)。
その後、制御回路103は、ランクダウンされた主駆動パルスP1パルスで再び駆動する(S501)。制御回路103は、回転判定を行い(ステップS502、S503)、誘起信号Vrsが基準しきい電圧Vcompを超えなかった場合、つまり回転しなかった場合は、ステップS514、S515にて判定1、2の状態かどうか判断する。現在、判定1状態であるので、判定1の終了を指示し(ステップS516)、補正駆動パルスP2を出力する。ここで、判定1状態で回転判定が得られず、補正駆動パルスP2を出力した場合は、ランクダウンは不可であるので、パルスランクをランクダウンする前のランクに戻し、ランクダウン直後の判定を終了する(図7(a)、図8(a)参照)。
制御回路103は、ステップS503にて、判定1状態で基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが検出され回転と判断した場合は、主駆動パルスP1ランクをパルスダウンする前のランクに一旦戻し、判定1状態を終了させ、判定2状態を指示する(S504、S521〜S524)(図7(b)、(c)、図8(b)、(c)参照)。
制御回路103は、再度、確実に回転させ得る第1駆動パルス(本実施の形態ではランクダウン前の主駆動パルスP12)によって駆動し回転判定を行う(S501〜S503)。
制御回路103は、再度、確実に回転させ得る第1駆動パルス(本実施の形態ではランクダウン前の主駆動パルスP12)によって駆動し回転判定を行う(S501〜S503)。
制御回路103は、ステップS503にて回転が検出されなかった場合は、現在判定2状態であるので、判定2を終了させ、確実に回転させることが可能な固定パルスである第2駆動パルス(本実施の形態では最大エネルギの主駆動パルスP14)によって相互に異なる極性で2回連続して駆動し、パルスランクnのランクアップ指示を主駆動パルス発生回路104に行い、パルスランクnをランクダウン前のランク(n+1)に戻す(S514、S525〜S528)(図7(c)、図8(c)参照)。
この処理は、ランクダウン時、回転判定は回転と判断されたが、本当に回転したかどうかまだ不確定であるので、ランクを現在まで回転していたランクに戻して再度判定をするという処理である。ロータ202の慣性が大きい場合、回転していないにもかかわらず、振動により基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが検出される場合があり、これが誤検出となるのである。
いま、回転していないにもかかわらず、誤検出で回転したと判断した場合、次の主駆動パルスP1を確実に回転していたパルスダウン前のランクで駆動した場合、ロータ202のN/S極が同一となり、パルスダウン前のパルスランクに戻したばあいでも、回転を示す誘起信号Vrs(>基準しきい電圧Vcomp)を示さない。これにより、パルスダウンした際の回転と判定した結果は、間違いであり、パルスダウンは不可であるため、元のランクに戻すのである。この場合、2ステップの運針遅れが発生するために、駆動間隔の短い、固定パルスを使い2ステップ駆動を行い、運針を実時間にあわせる。
制御回路103は、判定2状態において、ステップS503にて回転したと判定した場合は、パルスランクを1ランク下げてランクダウンを許可し、判定2終了を指示する(S529〜S531)(図7(b)、図8(b)参照)。これは、ランクダウンを行った際に、回転と判定され、その判定の確からしさを確認するために、元の回転していたランクに戻して確認した結果、正しい検出結果だったと判定できたためである。以後、パルスランク変更条件が成立するまで、パルスダウン後の主駆動パルスP1によって、相互に異なる極性で駆動する。
以上述べたように、本発明の第2の実施の形態によれば、ステッピングモータ109の回転状況を検出する回転検出回路107と、回転検出回路の回転検出結果に基づいて、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスP1中のいずれか又は前記各主駆動パルスP1よりもエネルギの大きい補正駆動パルスP2を選択し、各主駆動パルスP1によるステッピングモータ109の駆動は相互に異なる極性で交互に所定周期で駆動し、補正駆動パルスP2による駆動は同一周期内の直前の主駆動パルスP1と同極性で駆動する駆動制御手段とを有するステッピングモータ制御回路において、前記駆動制御手段は、パルスダウン後の主駆動パルスP1で駆動することによってステッピングモータ109が回転したと判定した場合、次周期において確実に回転させ得る第1駆動パルスで駆動することによってステッピングモータ109が回転したと判定したときは、次周期から駆動する主駆動パルスP1としてパルスダウン後の主駆動パルスP1を選択することを特徴としている。
したがって、パルスダウン直後の回転検出を正確に行うことが可能になり、パルスランクダウン時の誤検出による時計の表示時間遅れを防ぐことが可能になる。また、回転誤検出を防ぐことができるため、少ないパルス列の組合せで、カレンダ負荷等の重負荷を駆動するアナログ電子時計を実現できる等の効果を奏する。
尚、ステッピングモータを確実に回転させ得る駆動パルスとして、ランクダウン前の主駆動パルス、最大エネルギの主駆動パルス、補正駆動パルス、あるいは特定エネルギの駆動パルスを用いることができる。確実に回転させることが可能な駆動パルスとして、パルスダウン前の主駆動パルスを用いた場合、確実に回転可能な最小エネルギによって駆動することが可能になり、省電力化を図り得る。
尚、ステッピングモータを確実に回転させ得る駆動パルスとして、ランクダウン前の主駆動パルス、最大エネルギの主駆動パルス、補正駆動パルス、あるいは特定エネルギの駆動パルスを用いることができる。確実に回転させることが可能な駆動パルスとして、パルスダウン前の主駆動パルスを用いた場合、確実に回転可能な最小エネルギによって駆動することが可能になり、省電力化を図り得る。
次に、本発明の第3、第4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、図10〜図18を用いて説明する。尚、図10〜図18において、同一部分には同一符号を付している。
図10は、本発明の第3、第4の実施の形態に共通す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10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毎に主駆動パルスP1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と共に制御回路104からのリセット信号に応答して計数値をリセットした後に再び計時動作を開始するパルスダウンカウンタ回路103を備えている。
図10は、本発明の第3、第4の実施の形態に共通す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10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毎に主駆動パルスP1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と共に制御回路104からのリセット信号に応答して計数値をリセットした後に再び計時動作を開始するパルスダウンカウンタ回路103を備えている。
また、アナログ電子時計は、制御回路104からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の複数の主駆動パルスP1中から選択し出力する主駆動パルス発生回路105、制御回路104からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の補正駆動パルス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等を有するアナログ表示部110、ステッピングモータ108の回転に応じた誘起信号を所定の回転検出期間において検出し出力する回転検出回路109を備えている。
また、制御回路104は、一定条件の下でパルスダウンカウンタ回路103をリセットしてカウント動作を初期値から再スタートさせるリセット機能や、ステッピングモータ108が検出した誘起信号VRsが所定の基準しきい電圧Vcompを超えたか否かによってステッピングモータ108が回転したか否かを判定する機能等も有している。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、回転駆動直後のマスク期間(誘起信号VRsを検出しない期間)に連続して設けられている。
回転検出回路109は、前記特許文献4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が回転した場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをする場合には所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出し、ステッピングモータ108が回転しなかった場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをしない場合には基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出しないように構成されている。
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110は時刻表示手段を構成している。制御回路104は制御手段を構成し、回転検出回路109は回転検出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。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。また、発振回路101、分周回路102、パルスダウンカウンタ回路103、制御回路104、主駆動パルス発生回路105、補正駆動パルス発生回路106及びモータドライバ回路107は駆動制御手段を構成している。
図11は、本発明の第3、第4の実施の形態で使用するステッピングモータの構成図で、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11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。コイル209は、第1端子OUT1、第2端子OUT2を有している。
図11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。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。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(角度θ0位置)に安定して停止している。
いま、モータドライバ回路107から一方の極性の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)、図11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の矢印方向に180度回転し、磁極軸Aが角度θ1位置で安定的に停止する。尚、ステッピングモータ108を回転駆動することによって通常動作(本実施の形態ではアナログ電子時計であるため運針動作)を行わせるための回転方向(図11では反時計回り方向)を正方向とし、その逆(時計回り方向)を逆方向としている。
次に、モータドライバ回路107から、逆極性の駆動パルスをコイル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11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、磁極軸Aが角度θ0位置で安定的に停止する。
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、相互にエネルギの異なる複数種類の主駆動パルスP1n及び補正駆動パルスP2を用いている。主駆動パルスP1nのランクnは最小値1から最大値mまで複数のランクを持ち、nの値が大きいほど駆動パルスのエネルギが大きくなるように構成されている。補正駆動パルスP2は過大負荷を回転駆動できるような大エネルギパルスであり、そのエネルギは各主駆動パルスP1よりも大きいエネルギに設定されている。また、本実施の形態では、主駆動パルスP1は、櫛歯状の主駆動パルスを使用しており、パルス幅は一定にしてデューティ比を変えることにより駆動エネルギを変えるようにしている。
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種類の主駆動パルスP1n及び補正駆動パルスP2を用いている。主駆動パルスP1nのランクnは最小値1から最大値mまで複数のランクを持ち、nの値が大きいほど駆動パルスのエネルギが大きくなるように構成されている。補正駆動パルスP2は過大負荷を回転駆動できるような大エネルギパルスであり、そのエネルギは各主駆動パルスP1よりも大きいエネルギに設定されている。また、本実施の形態では、主駆動パルスP1は、櫛歯状の主駆動パルスを使用しており、パルス幅は一定にしてデューティ比を変えることにより駆動エネルギを変えるようにしている。
図12〜図14は、本発明の第3の実施の形態に係る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、端子OUT1、OUT2に印加する駆動パルスの極性も含めて示している。
主駆動パルスP1によってステッピングモータ108を回転駆動する回転駆動期間の直後にマスク期間ITが設けられ、又、マスク期間IT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DTが設けられている。マスク期間ITは、ノイズ等の影響による誤検出を排除するために設けられた期間で、ステッピングモータ108が発生する誘起信号を検出しない期間である。
尚、図3〜図5は、ステッピングモータ108が主駆動パルスP12によって回転し、制御回路104が主駆動パルス発生回路105を制御して、主駆動パルスP12から1ランクエネルギが小さい主駆動パルスP11にパルスダウンした後のタイミングを示している。
主駆動パルスP1によってステッピングモータ108を回転駆動する回転駆動期間の直後にマスク期間ITが設けられ、又、マスク期間IT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DTが設けられている。マスク期間ITは、ノイズ等の影響による誤検出を排除するために設けられた期間で、ステッピングモータ108が発生する誘起信号を検出しない期間である。
尚、図3〜図5は、ステッピングモータ108が主駆動パルスP12によって回転し、制御回路104が主駆動パルス発生回路105を制御して、主駆動パルスP12から1ランクエネルギが小さい主駆動パルスP11にパルスダウンした後のタイミングを示している。
図15は、図12〜図14のパルス制御動作をまとめたテーブルであり、回転検出期間DT1、DT2の回転検出結果に基づいて、ステッピングモータ108の回転、非回転を判定し、主駆動パルスP1のパルスダウンの許可や禁止(ランク操作)を行うか否かを表すパルス制御用テーブルである。回転検出期間DT1、DT2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を検出した場合を「1」、検出しなかった場合を「0」としている。図15のパルス制御用テーブルは制御回路104の記憶部(図示せず)に記憶されており、制御回路104は前記パルス制御用テーブルを参照して、回転検出期間DT1、DT2における回転検出結果に基づいて主駆動パルスP1のランク操作を行う。
図12において、パルスダウン直後の駆動周期T(例えば1秒間)では、回転駆動期間において制御回路104が一方の極性(例えば端子OUT1側が正極、端子OUT2側が負極)の主駆動パルスP11によって駆動するように主駆動パルス発生回路105に制御信号を出力すると、主駆動パルス発生回路105は前記制御信号に応答してモータドライバ回路107を介して前記一方の極性の主駆動パルスP11によってステッピングモータ108を回転駆動する。
回転検出回路109は、マスク期間IT1経過直後に同一駆動周期T内の回転検出期間DT1において、ステッピングモータ108の自由振動によって生じる誘起信号VRsを検出する。制御回路104は、回転検出回路109が所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出した場合にはステッピングモータ108が回転したと判定し、回転検出回路109が所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出しなかった場合にはステッピングモータ108が回転しなかったと判定するが、図3の場合には、回転検出回路109が所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出していないため、パルスダウン後の主駆動パルスP11ではステッピングモータ108を回転させることができなかったと判定し、各主駆動パルスP1よりもエネルギが大きくステッピングモータ108を確実に回転させることが可能なエネルギを有する補正駆動パルスP2によって強制的に回転駆動する。これにより、ステッピングモータ108が確実に回転する。
次の駆動周期Tでは、回転駆動期間において制御回路104は、逆極性(例えば、端子OUT1側が負極、端子OUT2側が正極)の主駆動パルスP1によって駆動することになるが、前回の駆動ではパルスダウン後の主駆動パルスP11では回転させることができなかったため、パルスダウンを禁止してパルスダウン前の主駆動パルスP12に戻し、逆極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ108を駆動する。
図13のパルスダウン直後の駆動周期Tにおいて、モータドライバ回路107が制御回路104からの制御信号に応答して一方の極性の主駆動パルスP11によってステッピングモータ108を回転駆動した際、制御回路104が、回転検出回路109は回転検出期間DT1において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したと判定すると、同一駆動周期T内において、前記パルスダウン後の主駆動パルスP11と同極性でステッピングモータ108を確実に回転できる駆動エネルギを持つ確認用駆動パルス(図13の例では、パルスダウン前の主駆動パルスP12)によって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を制御する。
主駆動パルス発生回路105は、前記同一駆動周期T内においてモータドライバ回路107を介して、前記パルスダウン後の主駆動パルスP11と同極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ108を回転駆動する。この場合図13の例では、回転検出回路109が同一駆動周期T内の回転検出期間DT2において、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出しない。制御回路104は、ステッピングモータ108が前記パルスダウン後の主駆動パルスP11による駆動で回転していたため、これと同極性の主駆動パルスP12による駆動では回転しなかったと判定する。このようにして、パルスダウン直後の駆動で回転したか否かを正確に判定することができる。制御回路104は、以後も主駆動パルスP11によって回転させることができると判定してパルスダウンを許可する。
次の駆動周期Tでは、制御回路104は回転駆動期間において逆極性の主駆動パルスP1によって駆動することになるが、前回の駆動ではパルスダウン後の主駆動パルスP11で回転させることができたため、パルスダウン後の主駆動パルスP11によって逆極性でステッピングモータ108を駆動する。これにより、省電力化を図りながら、ステッピングモータ108を回転駆動することができる。
一方、図14のパルスダウン直後の駆動周期Tにおいて、モータドライバ回路107が制御回路104からの制御信号に応答して一方の極性の主駆動パルスP11によってステッピングモータ108を回転駆動した際、制御回路104が回転検出回路109は回転検出期間DT1において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したと判定すると、図13と同様に同一駆動周期T内において、前記パルスダウン後の主駆動パルスP11と同極性でステッピングモータ108を確実に回転できる駆動エネルギを持つ確認用駆動パルス(図14の例では、パルスダウン前の主駆動パルスP12)によって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を制御する。
主駆動パルス発生回路105はモータドライバ回路107を介して、前記パルスダウン後の主駆動パルスP11と同極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ108を回転駆動する。この場合図14の例では、回転検出回路109が同一駆動周期T内の回転検出期間DT2において、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出する。制御回路104は、ステッピングモータ108は前記パルスダウン後の主駆動パルスP11による駆動では回転していなかったため、これと同極性の主駆動パルスP12による駆動によって回転したと判定する。このようにして、パルスダウン直後の駆動で回転したか否かを正確に判定することができる。制御回路104は、主駆動パルスP11による駆動では回転させることができないとしてパルスダウンを禁止する。
次の駆動周期Tでは、制御回路104は回転駆動期間において、逆極性の主駆動パルスP1によって駆動することになるが、前回の駆動ではパルスダウン後の主駆動パルスP11で回転させることができなかったためパルスダウンを禁止し、パルスダウン前の主駆動パルスP12に戻して逆極性でステッピングモータ108を駆動する。これにより、確実にステッピングモータ108を回転駆動することができる。
図17は、本発明の第3の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
図17は、本発明の第3の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
以下、図10〜図15、図17を参照して、本発明の第3の実施の形態の動作を詳細に説明する。
図10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。
制御回路104は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、所定時間計時する毎に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。
図10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。
制御回路104は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、所定時間計時する毎に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。
パルスダウンカウンタ回路103は分周回路103からの時計信号を計数して計時動作を行い、所定周期毎に主駆動パルスP1をパルスダウンするためのパルスダウン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、パルスダウン信号に応答して、1ランクパルスダウンした主駆動パルスP1に変更してモータドライバ回路107に出力する。
制御回路104は、パルスダウンカウンタ回路103が主駆動パルス発生回路105にパルスダウン信号を出力して、主駆動パルス発生回路105が主駆動パルスP1のパルスダウン(例えば、主駆動パルスP12からP11へのパルスダウン)を行った場合、図17の処理を実行する。
主駆動パルス発生回路105は、制御回路104からの制御信号に応答して、パルスダウン後の主駆動パルスP11をモータドライバ回路107に出力する(ステップS801)。モータドライバ回路107は主駆動パルスP11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は主駆動パルスP11によって回転駆動されて、アナログ表示部110を駆動する。これにより、ステッピングモータ108が正常に回転した場合には、アナログ表示部110では、時刻針による現在時刻表示等が行われる。
主駆動パルス発生回路105は、制御回路104からの制御信号に応答して、パルスダウン後の主駆動パルスP11をモータドライバ回路107に出力する(ステップS801)。モータドライバ回路107は主駆動パルスP11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は主駆動パルスP11によって回転駆動されて、アナログ表示部110を駆動する。これにより、ステッピングモータ108が正常に回転した場合には、アナログ表示部110では、時刻針による現在時刻表示等が行われる。
回転検出回路109は回転検出期間DT1において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したか否かを表す検出信号を制御回路104に出力する。
制御回路104は、回転検出期間DT1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検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS802)、前記主駆動パルスP11と同極性の補正駆動パルスP2によって駆動するように補正駆動パルス発生回路106に制御信号を出力する(ステップS803)。
制御回路104は、回転検出期間DT1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検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS802)、前記主駆動パルスP11と同極性の補正駆動パルスP2によって駆動するように補正駆動パルス発生回路106に制御信号を出力する(ステップS803)。
補正駆動パルス発生回路106は前記制御信号に応答して、図12に示すように、主駆動パルスP11と同極性の補正駆動パルスP2によってステッピングモータ108を回転駆動するようにモータドライバ回路107を制御する。モータドライバ回路107は同極性の補正駆動パルスP2によってステッピングモータ108を駆動し、これにより、アナログ表示部110が駆動され、時刻針による現在時刻表示等が行われる。
次に制御回路104は主駆動パルスP1をパルスアップする(ステップS804)。制御回路104は、次回の駆動を、パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12によって行うことになる。
次に制御回路104は主駆動パルスP1をパルスアップする(ステップS804)。制御回路104は、次回の駆動を、パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12によって行うことになる。
制御回路104は、処理ステップS802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検出した、即ち、ステッピングモータ108は回転したと判定すると、図4に示すように、主駆動パルスP11を確実にステッピングモータ108を回転可能な駆動エネルギの確認用駆動パルス(本実施の形態では主駆動パルスP12)にパルスアップし(ステップS805)、パルスアップした同極性の主駆動パルスP12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(ステップS806)。主駆動パルス発生回路105はモータドライバ回路107を介して主駆動パルスP12によってステッピングモータ108を回転駆動する。
回転検出回路109は回転検出期間DT1と同一駆動周期T内の回転検出期間DT2において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したか否かを表す検出信号を制御回路104に出力する。
制御回路104は、回転検出期間DT2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を検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS807)、前記主駆動パルスP11による駆動によって回転したと判定してパルスダウンを許可して確定する(ステップS808)。
制御回路104は、回転検出期間DT2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を検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS807)、前記主駆動パルスP11による駆動によって回転したと判定してパルスダウンを許可して確定する(ステップS808)。
制御回路104は、処理ステップS807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を検出した、即ち、ステッピングモータ108が回転したと判定した場合、処理ステップS802における検出結果は誤検出であり、前記主駆動パルスP11による駆動では回転しなかったと判定してパルスダウンを禁止して元の主駆動パルスP12に戻して確定し、本駆動周期Tにおける処理を終了する。次の主駆動パルスP1による駆動以降は通常の駆動動作が行われる。
以上のように、ステッピングモータ108の回転によって発生する誘起信号VRsが所定の基準しきい電圧Vcompを超えたか否かを検出する回転検出回路109と、回転検出回路109による検出結果に基づいてステッピングモータ108が回転したか否かを判定し前記判定結果に基づいて相互にエネルギの異なる複数種類の主駆動パルスP1中のいずれかに変更して、異なる極性で交互にステッピングモータ108を駆動制御する駆動制御手段とを有するステッピングモータ制御回路において、前記駆動制御手段は、パルスダウン後の主駆動パルスP1による駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスP1と同極性でステッピングモータ108を確実に回転可能な確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスP1による駆動によって回転したか否かを判定するようにしている。
パルスダウン後に主駆動パルスP1によって最初に行う駆動後に、これに続けて、前記主駆動パルスP1と同極性であってステッピングモータを確実に回転させ得る駆動エネルギを持った確認用駆動パルスによって駆動することにより、パルスダウン後の主駆動パルスP1によってステッピングモータ108が回転していたときには吸引動作となって回転しないため基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsは発生せず、パルスダウン後の主駆動パルスP1によってステッピングモータ108が回転していなかったときには回転するため基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが発生する。これに基づいて回転、非回転を判定することにより、正確な回転検出が可能になり、回転誤検出を防止することが可能になる。
また、前記主駆動パルスによってステッピングモータ108が回転していなかったときには、前記必ず回転可能な確認用駆動パルスによる駆動によって回転し基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが発生するため、補正駆動パルスP2よりも小さな最適な主駆動パルスP1によって回転させることができ、確実に回転させることが可能になると共に省電力化が可能になる。
また、パルスダウン直後の回転検出を正確に行うことにより、正確なパルス制御動作を行うことが可能になる。
また、パルスダウン直後の回転検出を正確に行うことにより、正確なパルス制御動作を行うことが可能になる。
次に、本発明の第4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。
前記第3の実施の形態では、主駆動パルスP1による駆動の検出結果と同極性の確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて回転誤検出を防止して正確なパルス制御を行うように構成したが、本第4の実施の形態では、双方の極性についての、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスと同極性で前記ステッピングモータを確実に回転可能な確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したか否かを判定して回転誤検出を防止し、又、パルス制御を行うように構成している。
尚、本第4の実施の形態において、ブロック図及びステッピングモータ108の構成は図10、図11と同じである。
前記第3の実施の形態では、主駆動パルスP1による駆動の検出結果と同極性の確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて回転誤検出を防止して正確なパルス制御を行うように構成したが、本第4の実施の形態では、双方の極性についての、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスと同極性で前記ステッピングモータを確実に回転可能な確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したか否かを判定して回転誤検出を防止し、又、パルス制御を行うように構成している。
尚、本第4の実施の形態において、ブロック図及びステッピングモータ108の構成は図10、図11と同じである。
図16は、本第4の実施の形態のパルス制御動作を纏めたパルス制御用テーブルであり、端子OUT1、OUT2に各々、一方の極性の駆動パルス、逆極性の駆動パルスを供給して駆動した場合の回転検出結果、回転したか否かの判定、ランク操作を示している。
図16においても図15と同様に、回転検出期間DT1、DT2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を検出した場合を「1」、検出しなかった場合を「0」としている。図16のパルス制御用テーブルは制御回路104の記憶部(図示せず)に記憶されており、制御回路104はパルス制御用テーブルを参照して、双方の極性の回転検出期間DT1、DT2における回転検出結果に基づいて主駆動パルスP1のランク操作を行う。
図18は、本第4の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
以下、図10、図11、図16及び図18を参照して、前記第3の実施の形態と相違する部分について本第4の実施の形態の動作を説明する。
図16においても図15と同様に、回転検出期間DT1、DT2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を検出した場合を「1」、検出しなかった場合を「0」としている。図16のパルス制御用テーブルは制御回路104の記憶部(図示せず)に記憶されており、制御回路104はパルス制御用テーブルを参照して、双方の極性の回転検出期間DT1、DT2における回転検出結果に基づいて主駆動パルスP1のランク操作を行う。
図18は、本第4の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
以下、図10、図11、図16及び図18を参照して、前記第3の実施の形態と相違する部分について本第4の実施の形態の動作を説明する。
制御回路104は、パルスダウンカウンタ回路103が主駆動パルス発生回路105にパルスダウン信号を出力して、主駆動パルス発生回路105が主駆動パルスP1のパルスダウン(例えば、主駆動パルスP12からP11へのパルスダウン)を行った場合に図9の処理を実行する。
主駆動パルス発生回路105は、制御回路104からの制御信号に応答して、パルスダウン後の一方の極性(図18の例では端子OUT1側が正極で端子OUT2側が負極)の主駆動パルスP11をモータドライバ回路107に出力する(ステップS901)。モータドライバ回路107は端子OUT1側を正極とする主駆動パルスP11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P11によって回転駆動されて、アナログ表示部110を駆動する。これにより、ステッピングモータ108が正常に回転した場合には、アナログ表示部110では、時刻針による現在時刻表示等が行われる。
主駆動パルス発生回路105は、制御回路104からの制御信号に応答して、パルスダウン後の一方の極性(図18の例では端子OUT1側が正極で端子OUT2側が負極)の主駆動パルスP11をモータドライバ回路107に出力する(ステップS901)。モータドライバ回路107は端子OUT1側を正極とする主駆動パルスP11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P11によって回転駆動されて、アナログ表示部110を駆動する。これにより、ステッピングモータ108が正常に回転した場合には、アナログ表示部110では、時刻針による現在時刻表示等が行われる。
回転検出回路109は、前記一方の極性(図18の例では端子OUT1側が正極で端子OUT2側が負極)の回転検出期間DT1において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したか否かを表す検出信号を制御回路104に出力する。
制御回路104は、前記一方の極性の回転検出期間DT1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検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS902)、前記主駆動パルスP11と同極性の補正駆動パルスP2によって駆動するように補正駆動パルス発生回路106に制御信号を出力する(ステップS903)。
制御回路104は、前記一方の極性の回転検出期間DT1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検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS902)、前記主駆動パルスP11と同極性の補正駆動パルスP2によって駆動するように補正駆動パルス発生回路106に制御信号を出力する(ステップS903)。
補正駆動パルス発生回路106は、図12と同様に、前記制御信号に応答して、前記主駆動パルスP11と同極性の補正駆動パルスP2によってステッピングモータ108を回転駆動するようにモータドライバ回路107を制御する。モータドライバ回路107は前記同極性の補正駆動パルスP2によってステッピングモータ108を駆動し、これにより、アナログ表示部110が駆動され、時刻針による現在時刻表示等が行われる。
次に制御回路104は主駆動パルスP1をパルスアップする(ステップS904)。制御回路104は、次回の駆動を、パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12によって行うことになる。
次に制御回路104は主駆動パルスP1をパルスアップする(ステップS904)。制御回路104は、次回の駆動を、パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12によって行うことになる。
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検出した、即ち、ステッピングモータ108は回転したと判定すると、図13と同様に、主駆動パルスP11を確実にステッピングモータ108を回転可能な駆動エネルギの確認用駆動パルス(本第4の実施の形態では主駆動パルスP12)にパルスアップし(ステップS905)、パルスアップした同極性の主駆動パルスP12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(ステップS906)。主駆動パルス発生回路105はモータドライバ回路107を介して、前記パルスアップした一方の極性と同極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ108を回転駆動する。
回転検出回路109は前記一方の極性の駆動周期T内の回転検出期間DT2において、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したか否かを表す検出信号を制御回路104に出力する。
制御回路104は、前記一方の極性の駆動周期T内の回転検出期間DT2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を検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS907)、前記主駆動パルスP11による駆動によって回転したと判定してパルスダウンし(ステップS908)、他方の極性(逆極性)の主駆動パルスP11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(ステップS909)。主駆動パルス発生回路105はモータドライバ回路107を介して逆極性の主駆動パルスP11によってステッピングモータ108を回転駆動する。
制御回路104は、前記一方の極性の駆動周期T内の回転検出期間DT2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を検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS907)、前記主駆動パルスP11による駆動によって回転したと判定してパルスダウンし(ステップS908)、他方の極性(逆極性)の主駆動パルスP11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(ステップS909)。主駆動パルス発生回路105はモータドライバ回路107を介して逆極性の主駆動パルスP11によってステッピングモータ108を回転駆動する。
次に制御回路104は、前記逆極性の駆動周期T内の回転検出期間DT1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を検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると、処理ステップS903に移行する(ステップS910)。
制御回路104は、処理ステップS910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を検出した、即ち、ステッピングモータ108は回転したと判定すると、図13と同様に、主駆動パルスP11を確実にステッピングモータ108を回転可能な駆動エネルギの確認用駆動パルス(本第4の実施の形態では主駆動パルスP12)にパルスアップし(ステップS911)、パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12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(ステップS912)。主駆動パルス発生回路105はモータドライバ回路107を介して、前記パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ108を回転駆動する。
制御回路104は、処理ステップS910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を検出した、即ち、ステッピングモータ108は回転したと判定すると、図13と同様に、主駆動パルスP11を確実にステッピングモータ108を回転可能な駆動エネルギの確認用駆動パルス(本第4の実施の形態では主駆動パルスP12)にパルスアップし(ステップS911)、パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12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(ステップS912)。主駆動パルス発生回路105はモータドライバ回路107を介して、前記パルスアップした逆極性の主駆動パルスP12によってステッピングモータ108を回転駆動する。
回転検出回路109は前記逆極性の駆動周期T内の回転検出期間DT2において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出したか否かを表す検出信号を制御回路104に出力する。
制御回路104は、前記逆極性の駆動周期T内の回転検出期間DT2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を検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS913)、処理ステップS909における駆動によって回転したと判定し、パルスダウンを許可して確定する(ステップS914)。
制御回路104は、前記逆極性の駆動周期T内の回転検出期間DT2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を検出していない、即ち、ステッピングモータ108は回転しなかったと判定すると(ステップS913)、処理ステップS909における駆動によって回転したと判定し、パルスダウンを許可して確定する(ステップS914)。
制御回路104は、処理ステップS913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を検出した、即ち、ステッピングモータ108は回転したと判定すると、処理ステップS909における駆動によって回転しなかったと判定してパルスダウンを禁止して元の主駆動パルスP12に戻して確定する。また、制御回路104は、処理ステップS907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を検出した、即ち、ステッピングモータ108は回転したと判定すると、処理ステップS902における駆動によって回転しなかったと判定してパルスダウンを禁止して元の主駆動パルスP12に戻して確定する。この場合、パルスダウンカウンタ回路103による次回のパルスダウン制御が行われるまで、主駆動パルスP1による駆動は主駆動パルスP12によって行われることになる。
以上のように本第4の実施の形態によれば、パルスダウンした後主駆動パルスP1によって最初に駆動した際、これに続けて、前記主駆動パルスP1と同極性であってステッピングモータが回転していなかったときには必ず回転可能な駆動パルスによって駆動することによって回転したか否かを判定しているため前記第1の実施の形態と同様に回転誤検出を防止できる等の効果を奏する。
また、双方の極性の回転結果に基づいて回転したか否かを判定しているため、回転誤検出を防止することが可能になる。また、正確なパルス制御が可能になり、確実に回転させることが可能になると共に省電力化が可能になる等の効果を奏する。
また、双方の極性の回転結果に基づいて回転したか否かを判定しているため、回転誤検出を防止することが可能になる。また、正確なパルス制御が可能になり、確実に回転させることが可能になると共に省電力化が可能になる等の効果を奏する。
前記第3、第4の実施の形態では、確実に回転させることが可能な駆動パルスとして、パルスダウン前の主駆動パルスを用いたが、ランクダウン後の主駆動パルスよりも大きな駆動パルスを用いるようにしてもよい。尚、確実に回転させることが可能な駆動パルスとして、パルスダウン前の主駆動パルスを用いているため、確実に回転可能な最小エネルギによって駆動することが可能になり、省電力化を図り得る。
また、主駆動パルスP1として櫛歯状の主駆動パルスを使用し、パルス幅は一定にしてデューティ比を変えることにより駆動エネルギを変えるように構成してもよいが、デューティ比は一定にして櫛歯数を変えることによって駆動エネルギを変える(この場合はパルス幅が変化する)、パルス電圧を変える等によって駆動エネルギを変えるようにしてもよい。また、矩形波の主駆動パルスを用いるようにしてもよい。また、各駆動パルスの駆動エネルギを変えるためにパルス幅を変えるようにしてもよい。
また、時刻針以外にも、カレンダやクロノグラフ針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。
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や、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。
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や、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。
[図1の符号の説明]
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・・・第1検出回路
112・・・第2検出回路
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・・・第1検出回路
112・・・第2検出回路
[図5の符号の説明]
101・・・発振回路
102・・・分周回路
103・・・制御回路
104・・・主駆動パルス発生回路
105・・・パルスダウンカウンタ回路
106・・・モータ駆動回路
107・・・回転検出回路
108・・・補正駆動パルス発生回路
109・・・ステッピングモータ
110・・・アナログ表示部
101・・・発振回路
102・・・分周回路
103・・・制御回路
104・・・主駆動パルス発生回路
105・・・パルスダウンカウンタ回路
106・・・モータ駆動回路
107・・・回転検出回路
108・・・補正駆動パルス発生回路
109・・・ステッピングモータ
110・・・アナログ表示部
[図10の符号の説明]
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・・・アナログ表示部
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・・・アナログ表示部
[図2、図6、図11の符号の説明]
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
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 (22)
- ステッピングモータの回転によって発生する誘起信号が所定の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前記ステッピングモータが回転したか否かを判定し前記判定結果に基づいて相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスの中のいずれかに変更して、異なる極性で交互に前記ステッピングモータを駆動制御する駆動制御手段とを有するステッピングモータ制御回路において、
前記駆動制御手段は、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスの次に出力される前記ステッピングモータを確実に回転可能な駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したか否かを判定することを特徴とするステッピングモータ制御回路。 - 前記回転検出手段は、パルスダウン後の最初の主駆動パルスで駆動した直後に補正駆動パルスで駆動したとき、前記ステッピングモータに流れる電流に基づいて回転状況を検出し、
前記駆動制御手段は、前記ステッピングモータをパルスダウン後の最初の主駆動パルスによって駆動した直後に補正駆動パルスで駆動し、前記補正駆動パルスで駆動したときの前記回転検出手段の検出結果に基づいて、次回駆動する主駆動パルスを選択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。 - 前記回転検出手段は、パルスダウン後の最初の主駆動パルスで駆動した直後に補正駆動パルスで駆動したとき、前記ステッピングモータに流れる電流値をしきい値と比較して、電流値がしきい値を超えた場合は、前記主駆動パルスで回転した、と判定し、電流値がしきい値を超えなかった場合は、前記主駆動パルスによって回転しなかった、と判定することによって、回転状況を検出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。
- 前記駆動制御手段は、パルスダウン後の最初の主駆動パルスで駆動した直後に補正駆動パルスで前記ステッピングモータを駆動したとき、前記回転検出手段の検出結果に基づいて前記主駆動パルスによる駆動で回転したと判定した場合には、前記パルスダウン後の主駆動パルスを次回駆動する主駆動パルスとして選択することを特徴とする請求項2又は3記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、パルスダウン後の最初の主駆動パルスで駆動した直後に補正駆動パルスで前記ステッピングモータを駆動したとき、前記回転検出手段の検出結果に基づいて前記主駆動パルスによる駆動で回転しなかったと判定した場合には、パルスダウン前のエネルギの大きい主駆動パルスを次回駆動する主駆動パルスとして選択することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記パルスダウン後の最初の主駆動パルスと前記主駆動パルスで駆動した直後に駆動する補正駆動パルスは同極性の駆動パルスであることを特徴とする請求項2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。
- 前記回転検出手段は、パルスダウン後の最初の主駆動パルス以外の主駆動パルスで前記ステッピングモータを駆動したとき、駆動直後の前記ステッピングモータの自由振動によって生じる誘起信号に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を検出することを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、パルスダウン後最初の主駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転したと判定した場合、次周期において確実に回転させ得る第1駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転したと判定したときは、次周期から駆動する主駆動パルスとして前記パルスダウン後の主駆動パルスを選択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。
- 前記駆動制御手段は、前記パルスダウン後最初の主駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転したと判定した場合、次周期において前記第1駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転しなかったと判定したときは、前記第1駆動パルスと同じ周期内において確実に回転させ得る第2駆動パルスによって2回続けて駆動することを特徴とする請求項8記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記回転検出手段は、前記第2駆動パルスによって駆動したときは前記ステッピングモータの回転検出を行わないことを特徴とする請求項9記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記第2駆動パルスは、最大エネルギの主駆動パルスであることを特徴とする請求項9又は10記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、前記パルスダウン後最初の主駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転したと判定し、次周期において前記第1駆動パルスで駆動することによって前記ステッピングモータが回転しなかったと判定し、前記第1駆動パルスと同じ周期内において確実に回転させ得る第2駆動パルスによって2回続けて駆動した場合は、その次の周期から駆動する主駆動パルスとして、前記パルスダウン後の主駆動パルスを選択することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記第1駆動パルスは、ランクダウン前の主駆動パルスであることを特徴とする請求項8乃至12のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスと同極性で前記ステッピングモータを確実に回転可能な確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したか否かを判定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。
- 前記駆動制御手段は、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したと判定した場合、前記パルスダウン後の主駆動パルスと同極性で前記ステッピングモータを確実に回転可能な確認用駆動パルスによって駆動し、前記確認用駆動パルスによる駆動では回転しなかったと判定したときには前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したと判定すると共に前記確認用駆動パルスによる駆動で回転したと判定したときは前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転しなかったと判定することを特徴とする請求項14記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、双方の極性についての、パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動の検出結果と前記パルスダウン後の主駆動パルスと同極性で前記ステッピングモータを確実に回転可能な確認用駆動パルスによる駆動の検出結果とに基づいて、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したか否かを判定することを特徴とする請求項14記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、双方の極性について前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動と前記確認用駆動パルスによる駆動を行って回転の判定を行い、双方の極性において、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転し前記確認用駆動パルスによる駆動では回転しなかったと判定した場合は前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したと判定し、前記以外の場合は前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転しなかったと判定することを特徴とする請求項16記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記確認用駆動パルスはパルスダウン前の主駆動パルスと同じ駆動エネルギを有することを特徴とする請求項14乃至17のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記パルスダウン後の主駆動パルス及び前記主駆動パルスに対応する確認用駆動パルスによる駆動は同一の駆動周期内で行うことを特徴とする請求項14乃至18のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転したと判定したときは、前記パルスダウンを許可して次回の駆動は前記パルスダウン後の主駆動パルスによって行うことを特徴とする請求項14乃至19のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、前記パルスダウン後の主駆動パルスによる駆動によって回転しなかったと判定したときは、前記パルスダウンを禁止して次回の駆動は前記パルスダウン前の主駆動パルスに戻して行うことを特徴とする請求項14乃至20のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 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21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。
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