JP2011122891A

JP2011122891A - 時計

Info

Publication number: JP2011122891A
Application number: JP2009279695A
Authority: JP
Inventors: Koji Baba; 康治馬場
Original assignee: Seiko Clock Inc
Current assignee: Seiko Time Creation Inc
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: CN102096369A; JP5066166B2

Abstract

【課題】不安定な指針の挙動が視認されることを回避できるとともに消費電力を低減することができる時計を提供する。
【解決手段】電波時計１は、秒針を駆動するステップモータ７と、ステップモータ７に駆動パルスを供給すると共に駆動パルスの駆動エネルギーを変更可能な制御部４と、周囲の照度を検出する照度センサ６０と、を備え、制御部４は、検出された照度が所定の閾値以下に変化した場合に、ステップモータ７に供給する駆動パルスを駆動エネルギーが小さくなるように変更する。
【選択図】図４

Description

本発明は、時計に関する。

特許文献１には、指針を駆動するためのモータへ供給される駆動パルスの駆動エネルギーを変更可能な時計が開示されている。例えば、駆動パルスの駆動エネルギーを、指針が駆動する範囲内で小さく変更することにより、モータの消費電力を低減することができる。

特開２００５−１９５４３６号公報

しかしながら、駆動パルスの駆動エネルギーが小さくなるように変更すると、指針の駆動エネルギーが低下して、指針が停止する等、指針の挙動が不安定になる恐れがある。このような不安定な指針の挙動を、ユーザに視認されることはできる限り避けることが望ましい。

そこで本発明は、不安定な指針の挙動が視認されることを回避できるとともに消費電力を低減することができる時計を提供することを目的とする。

上記目的は、指針を駆動するモータと、前記モータに駆動パルスを供給すると共に駆動パルスの駆動エネルギーを変更可能な制御部と、周囲の照度を検出する照度センサと、を備え、前記制御部は、検出された照度が所定の閾値以下に変化した場合に、前記モータに供給する駆動パルスを駆動エネルギーが小さくなるように変更する、時計によって達成できる。

照度が所定の閾値以下の場合には時計周辺は暗くなっているため、駆動パルスの駆動エネルギーを小さく変更したことに起因して指針の挙動が不安定になった場合であっても、このような不安定な指針の挙動がユーザに視認されることを回避できる。また、挙動が不安定になった場合には、ただちに駆動パルスを変更前のものに戻すので、さらに不安定な指針の挙動がユーザに視認されることを回避できる。そして、駆動パルスの駆動エネルギーを小さく変更することにより、モータの消費電力を低減できる。

不安定な指針の挙動が視認されることを回避できるとともに消費電力を低減することができる時計を提供できる。

図１は、実施例に係る電波時計の主要構成を示したブロック図。図２は、電波時計の輪列の主要部分を示した断面図。図３Ａは、駆動パルスのパルス幅を規定したテーブル、図３Ｂは、駆動パルスのタイミングチャートの例示図。図４は、制御部が実行する制御の一例を示したフローチャート。図５は、制御部が実行する制御の一例を示したフローチャート。図６は、制御部が実行する制御の一例を示したフローチャート。図７は、電波時計の正面図である。

以下、電波を受信して時刻を修正するアナログ式の電波時計について説明する。図１は、実施例に係る電波時計の主要構成を示したブロック図である。電波時計１は、不図示の発信局から電波送信される標準時刻電波（時刻コード信号）を、特定時刻に受信アンテナ２及び受信回路３を介して制御部４のＣＰＵ５に受信する。この信号はＣＰＵ５から内部時計６に供給される。ＣＰＵ５は、この時刻コード信号に基づいて内部時計６の時刻を修正すると共に、ステップモータ７、３０を制御して輪列８を回転して指針９の指す時刻を修正する。このように指針９の指す時刻を修正するために、電波時計１は輪列８の位置を検出するための位置検出機構１０を備えている。

位置検出機構１０は、所定の周期或いは時刻で輪列位置を検出する。位置検出機構１０からの検出信号がＣＰＵ５に供給され、制御部４はこの検出信号に基づいてステップモータ７、３０を駆動制御する。電波時計１は、受信アンテナ２から受信した信号に基づいて時刻修正するときに位置検出機構１０からの検出信号を用いる。ステップモータ７、３０は、電源ＰＷからの電力に基づいて駆動する。

制御部４は、ステップモータ７に供給する駆動パルスの駆動エネルギーを変更できる。詳細には、制御部４は、所定の条件を満たす場合に駆動パルスの駆動エネルギーが小さくなるように変更する。詳しくは後述する。

制御部４には、図７に示す照度センサ６０が接続されている。照度センサ６０は電波時計１周囲の照度を検出する。照度センサ６０から信号に基づいて、制御部４は、ステップモータ７に供給する駆動パルスの駆動エネルギーを変更する。照度センサ６０は、公知のものである。

図２は、電波時計１の輪列の主要部分を同一平面に展開した断面図である。同図では複数の輪列を同一平面に展開して図示する都合上、反射型センサ１４が２つの反射型センサ１４ａ、１４ｂとして表示されているが、実際には１つであり、同一のものである。下ケース２０と中ケース２１との間には、制御部４のＣＰＵ５から駆動パルスの供給を受けて動作するステップモータ３０が設けられている。ステップモータ３０のロータには当該ロータと一体に回転するロータカナ３１、駆動車３２、中間車３３、分針車３４、日の裏車３５及び時針車３６がそれぞれ回転自在に軸支されている。ロータカナ３１、駆動車３２、中間車３３、分針車３４、日の裏車３５及び時針車３６は、順に噛合している。

中ケース２１と上ケース２２との間には、ステップモータ７が配設されている。ステップモータ７のロータには当該ロータと一体に回転するロータカナ８０が設けられている。ロータカナ８０、歯車４７、秒針車４８は順に噛合しており、ステップモータ７の動力は、秒針車４８に伝達される。分針車３４及び時針車３６と秒針車４８とは、中ケース２１に一体的に設けてあるパイプ２１ｂにそれぞれ回転可能に嵌合している。指針９は、端部４８Ｔに取り付けられた秒針、端部３４Ｔに取り付けられた分針、端部３６Ｔに取り付けられた時針を含む。

位置検出機構１０の構成を図２に示す。歯車４７には、位置検出用の透孔４７ａが形成されている。さらに、この歯車４７には、透孔４７ａと１８０度離れた位置に輪列組込み用の位置決め孔４７ｂが形成されている。秒針車４８には、同一円周上で１８０度離れた位置に透孔４８ａと、反射板からなる反射部４８ｂとが形成されている。

中間車３３には同一円周上に１２０度間隔で３つの透孔３３ａが、分針車３４には秒針車４８の透孔４８ａと同一半径の円周上に１２０度間隔で３つの透孔３４ａが形成してある。時針車３６には透孔４８ａと同一半径の円周上に７つの透孔３６ａが形成されている。中ケース２１には、透孔２１ａが形成されている。１２時間のうち、８つの基準時刻において、透孔４７ａ、４８ａ、２１ａ、３３ａ、３４ａ、３６ａが一直線上に並ぶ。

下ケース２０には、複数の透孔が並んだ一直線上に発光ダイオード１９が固定されている。歯車４７の上方に配置された基板１３には、この一直線上に、反射型センサ１４が固定されている。反射型センサ１４は、受光素子及び発光素子を備えている。位置検出機構１０は以上のような構成を備えている。

上述した位置検出機構１０の構成によって、時針、分針、秒針の位置を検出することが可能である。例えば、透孔４７ａ、４８ａ、２１ａ、３３ａ、３４ａ、３６ａが一直線上に並ぶタイミングで制御部４が発光ダイオード１９の発光素子を発光させるとともに、反射型センサ１４の受光素子が受光したかを制御部４によって確認することで、制御部４は時針と分針の位置を特定することができる。

また、位置検出機構１０を用いて秒針の位置を検出することもできる。反射型センサ１４と反射部４８ｂとは、ステップモータ３０が正常に駆動している場合には、３０秒の位置で対向するように設定されている。制御部４は、このタイミングで反射型センサ１４の発光素子を発光させる。これにより、反射型センサ１４の発光素子の照射光は、反射部４８ｂにより反射され、反射型センサ１４の受光素子が受光する。制御部４は、反射型センサ１４の受光素子が受光したことを確認することにより、秒針車４８の位置を確認することができる。

このように位置検出機構１０は、時針、分針、秒針の位置を特定する際に用いられるものだが、本発明においては、ステップモータ７が正常に動作しているか否かの判定も位置検出機構１０を用いて行うようにした。

秒針車４８は、１分間で１回転する。従って、秒針車４８の位置を確認した後、通常運針時に３０秒周期（所定周期）で反射型センサ１４の発光素子を動作させるようにした場合、ステップモータ７が正常に動作していれば、秒針車４８の３０秒にあたる位置では反射型センサ１４と反射部４８ｂとが対向するので受光が確認できるが、００秒にあたる位置では反射型センサ１４と反射部４８ｂとが対向することはないので、反射型センサ１４の発光素子を発光させても受光を示す信号が得られることはない。これに反して受光を示す信号が００秒の位置で得られたり、３０秒の位置でも受光を示す信号が得られない場合にはステップモータ７が正常に動作していないことが考えられる。このように制御部４はステップモータ７が正常に駆動しているか否かを判断することができる。

次に、ステップモータ７に連動する秒針車４８の位置を検出することにより、ステップモータ７が正常に駆動しているか否かを判断する理由について説明する。

従来から、モータの駆動コイルに発生する逆誘起電圧を検出することにより、モータのロータが正常に回転したか否かを判定する方法が知られている。しかしながら、微弱な逆誘起電圧を検出するために逆誘起電圧を増幅する回路が必要となり、コストが上昇する恐れがある。また、逆誘起電圧は回転する指針の慣性力の影響により変動し、この変動を抑えるために指針の仕様が制限されるおそれがある。

また、ロータ近傍に配置された磁気センサからの出力に基づいて、ロータが正常に回転したか否かを判定することもできる。しかしながら、磁気センサやその周辺回路が必要になりコストが上昇する恐れがある。

従って、ステップモータ７に連動する秒針車４８の位置を検出することにより、ステップモータ７が正常に駆動しているか否かを判断することにより、製造コストが抑制されている。

また、本実施例の電波時計１においては秒針を駆動するモータはステップモータ７であるが、スイープモータを採用した場合、ステップモータと異なり、ロータは略一定のスピードで回転し続け、停止している期間がない。このため、逆誘起電圧を検出することにより、ロータの回転、停止を検出することは困難である。

本実施例の電波時計１では、秒針車４８が所定の位置にあるか否かに基づいて指針が正常に駆動しているか否かを判定する。このため、秒針を駆動するモータがスイープモータの場合であっても、スィープモータが正常に回転しているか否かを判定でき、指針が正常に駆動しているか否かを判定できる。

次に、ステップモータ７に供給する駆動パルスについて説明する。図３Ａは、駆動パルスのパルス幅を規定したテーブルである。図３Ｂは、駆動パルスのタイミングチャートの例示図である。図３Ａに示したパルス幅を規定したテーブルは、制御部４のメモリ部４Ｍに格納されている。駆動パルスのパルス幅は、パルスランク毎に規定されており、ランク１〜５に対して、それぞれパルス幅が、１４ｍｓ、１６ｍｓ、１８ｍｓ、２０ｍｓ、２２ｍｓと対応付けられている。また、補正パルスのパルス幅は２８ｍｓと設定されている。パルス幅が大きいほど、駆動パルスの駆動エネルギーが大きく消費電力も大きい。制御部４は、所定の条件に基づいて、駆動パルスの駆動エネルギーが小さくなるように変更する。

尚、制御部４は、駆動パルスのパルス幅を変更することにより駆動パルスの駆動エネルギーを変更するが、このような構成に限定されず、例えば、デューティー比、電圧値のいずれかを変更することにより、より駆動パルスの駆動エネルギーを変更してもよい。

次に、制御部４の制御について説明する。図４〜６は、制御部４が実行する制御の一例を示したフローチャートである。尚、図４〜６は、ステップモータ７、３０を駆動している最中に実行される制御である。まず、ステップモータ７が正常に駆動している場合の制御部４の制御について説明する。

なお、ステップモータ７を駆動している現在のパルスランクは制御部４のメモリ部４Ｍに格納されているものとし、現在はパルスランク５でステップモータ７が駆動されており、正常に動作しているものとする。

制御部４は、照度センサ６０からの出力に基づいて照度が所定の閾値よりも上の状態から所定の閾値以下の状態に変化したか否かを判定する（ステップＳ１）。照度が所定の閾値よりも上の状態とは、例えば、電波時計１の周囲が、電波時計１の指針９を十分に視認できる程度に明るい状態である。また、照度が所定の閾値以下の場合とは、例えば、電波時計１の周囲が、電波時計１の指針９を視認できない程度の暗い状態である。なお、本実施形態においては３ＬＵＸを照度の閾値としている。

判定結果が否定判定の場合には、制御部４は継続してステップＳ１の処理を実行する。照度が所定の閾値以下に変化したと判定した場合、制御部４は、駆動パルスのパルスランクを、現在設定されているパルスランクよりも一つ下のパルスランクに設定して（ステップＳ２）運針する（ステップＳ３）。すなわち現在のパルスランクをランク５からランク４に変更し、このパルスランクを現在のパルスランクとしてメモリ部４Ｍに格納する。次に、制御部４は、内部時計６が００秒を示しているか否かを判定する（ステップＳ４）。否定判定の場合には、制御部４は、再度ステップＳ３以降の処理を実行する。

このように、パルスランクを下げることにより、制御部４は、ステップモータ７に供給される駆動パルスの駆動エネルギーが小さくなるように変更する。これにより、消費電力を抑制できる。また、照度が所定の閾値以下において駆動パルスの駆動エネルギーを小さく変更することにより、運針停止等の不安定な挙動を起こす場合があるが、このような不安定な指針の挙動がユーザに視認されることを防止できる。

内部時計６が００秒になった場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御部４は、反射型センサ１４の発光素子を発光させ、反射型センサ１４の受光素子が受光したことを示す検出信号が有るか否か判定する（ステップＳ５）。尚、ステップモータ７が正常に駆動している場合には、内部時計６が００秒の時には反射型センサ１４と反射部４８ｂとは対向しないので、制御部４が、反射型センサ１４の受光素子の検出信号を得ることはない。

ステップＳ５で否定判定の場合、制御部４は、現在のパルスランクで運針し（ステップＳ６）、内部時計６が３０秒を示しているか否かを検出する（ステップＳ７）。３０秒を示していない場合には、制御部４は、再度ステップＳ６以降の処理を実行する。

ステップＳ７で肯定判定の場合、制御部４は、反射型センサ１４の発光素子を発光させ、反射型センサ１４の受光素子が受光したことを示す検出信号が有るか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップモータ７は正常に駆動している場合には、３０秒の位置で、反射型センサ１４の受光素子から検出信号が制御部４へと出力される。従ってステップＳ８で肯定判定の場合には、制御部４は、図５に示すように、現在のパルスランクで運針し（ステップＳ１３）、内部時計６が００秒を示した場合に（ステップＳ１４でＹｅｓ）、秒針を停止させる（ステップＳ１５）。詳細には、制御部４は、ステップモータ７への駆動パルスの供給を停止してステップモータ７を停止させる。このように、照度が所定の閾値よりも上の状態から所定の閾値以下に変化した場合に秒針の運針を停止することにより、消費電力を大きく抑制でき、且つ停止した秒針がユーザに視認されることも防止できる。

なお、現在のパルスランクがランク１である場合には、ステップＳ１３以降の処理を行なう。すなわち照度が所定の閾値よりも上の状態から所定の閾値以下に変化した場合に秒針を運針するパルスランクを、それ以上下げることはせずにランク１のまま運針し、内部時計６が００秒を示した場合に秒針を停止させる。

秒針の停止期間中は、制御部４は、照度センサ６０からの出力に基づいて照度が所定の閾値を超えたか否かを判定し、（ステップＳ１６）、超えた場合には、図６に示すように、内部時計６が００秒を示したか否かを判定する（ステップＳ１７）。肯定判定の場合には、制御部４は、補正パルスでステップモータ７を始動させる（ステップＳ１８）。なお、所定の閾値を超えたか否かを判定する閾値は、前述の閾値以下に変化したか否かを判定する閾値と同じ値である必要はなく、閾値以下に変化したか否かを判定する閾値よりも高い値としても良い。

このようにパルス幅が最も大きい補正パルスでステップモータ７を再始動させることにより、安定してステップモータ７を再始動させることができる。例えば、ステップモータ７の代わりに、スイープモータを用いた場合、ステップモータよりも始動時に必要とされる駆動エネルギーは大きい。しかしながら、最も駆動エネルギーの大きい補正パルスを用いることにより、スイープモータであっても正常に始動させることができる。

また、秒針を停止させる時刻と秒針を再始動させる時刻とを、内部時計６の時刻に基づいて一致させることにより、秒針の位置を内部時計６の時刻と一致させて秒針を再始動させることができる。

その後、内部時計６が００秒を示した時（ステップＳ１９でＹｅｓ）、即ち、補正パルスで６０秒間ステップモータ７を駆動した後、制御部４は、メモリ部４Ｍに格納してある現在のパルスランクで運針する（ステップＳ２０）。これにより、補正パルスが継続して供給されることに伴う消費電力の増大が抑制される。

次に、ステップモータ７が正常に駆動していない場合の制御部４の制御について説明する。この場合においても、制御部４はステップＳ１で照度が所定の閾値以下の場合に、駆動パルスの駆動エネルギーを変更する処理を行う。

ステップＳ５で否定判定され、ステップＳ８でも否定判定された場合、制御部４は、１パルス分を補正パルスにしてステップモータ７を駆動する（ステップＳ９）。補正パルスを用いることによりステップモータ７を確実に駆動できる。その後、制御部４は、反射型センサ１４の発光素子を発光させ、反射型センサ１４の受光素子が受光したことを示す検出信号が有るか否かを判定する（ステップＳ１０）。否定判定の場合には、制御部４は、再度ステップＳ９の処理を実行する。即ち、ステップＳ１０で否定判定の場合には、制御部４は、反射型センサ１４の受光素子から検出信号が出力されるまで、補正パルスでステップモータ７を駆動しつつ反射型センサ１４の発光素子を発光させる。

検出信号があった場合、制御部４は、補正パルスにより秒針の位置を現在時刻に補正する（ステップＳ１１）。具体的には、内部時計６が示す秒数に対する秒針の遅れ分を算出し、秒針の遅れ分に対応した数の補正パルスをステップモータ７に供給する。内部時計６が示す秒数に対する秒針の遅れ分は、ステップＳ８で否定判定されてから、補正パルスで運針されてステップＳ１０で肯定判定されるまでの間にステップモータ７に供給された補正パルスの数で算出できる。

その後、制御部４は、パルスランクを１ランク上げた駆動パルスに設定し（ステップＳ１２）、これを現在のパルスランクとしてメモリ部４Ｍに格納する。なお、１ランク上げた駆動パルスは、１ランク下げる前にはステップモータ７を正常に駆動することができていたものであるから１ランク駆動パルスを上げるように設定することでステップモータ７は正常に駆動される。そして、ステップＳ１３以降の処理を実行する。

このように、ステップモータ７が正常に駆動していない場合には、制御部４は、照度が所定の閾値以下の場合に秒針の位置を現在時刻に補正する（ステップＳ１１）。従って、秒針の位置の補正に伴う秒針の不安定な挙動が、ユーザに視認されることを防止できる。また、補正パルスで秒針の位置を補正した後にパルスランクを１ランク上げるので、その後に再度ステップモータ７が正常に回転しなくなることが防止される。

次に、ステップモータ７が正常に駆動しておらず、反射部４８ｂと反射型センサ１４とが対向した状態で秒針車４８が停止している場合の制御部４の制御について説明する。このような場合には、本来反射型センサ１４の受光素子からの検出信号が無いはずの状態においても、反射型センサ１４の受光素子から検出信号が制御部４へ出力される。従って、ステップＳ５において肯定判定がなされる。その後、制御部４は、補正パルスをステップモータ７に供給して（ステップＳ９）、指針の位置を補正する（ステップＳ１１）。これにより、反射部４８ｂと反射型センサ１４とが対向した状態で秒針車４８が停止している場合についても、ステップモータ７が正常に駆動していないと判断でき、秒針の位置を補正できる。

このように、制御部４は、反射型センサ１４の受光素子からの検出信号が本来出力されるべきタイミング及び本来出力されるべきではないタイミングの双方のタイミングにおける検出信号の出力の有無に基づいて、ステップモータ７が正常に回転しているか否かを判定する。検出信号が本来出力されるべきではないタイミングにおいても検出信号の出力の有無を確認することにより、例えば、検出信号が出力される位置でステップモータ７が停止し続けた場合であっても、ステップモータ７の駆動の異常を判定できる。

また、上述したように、制御部４は、原則的に、内部時計６が示す時刻が所定の場合に、反射型センサ１４の発光素子を発光させる。即ち、制御部４は、所定の周期で秒針車４８の位置の検出を行う。これにより、制御部４の処理の負荷を軽減でき、消費電力を低減できる。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

秒針を駆動するモータとしてステップモータ７を用いたが、スイープモータを用いてもよい。

また、電波時計を例に実施形態を説明したが、電波時計でなくともよい。

１電波時計
４制御部
４Ｍメモリ部
５ＣＰＵ
６内部時計
７、３０ステップモータ
８輪列
９指針
１０位置検出機構
１４反射型センサ
４８秒針車
４８ｂ反射部
ＰＷ電源

Claims

指針を駆動するモータと、
前記モータに駆動パルスを供給すると共に駆動パルスの駆動エネルギーを変更可能な制御部と、
周囲の照度を検出する照度センサと、を備え、
前記制御部は、検出された照度が所定の閾値以下に変化した場合に、前記モータに供給する駆動パルスを駆動エネルギーが小さくなるように変更する、時計。
前記制御部は、前記モータにより駆動する歯車が所定の位置にあることを検出する位置検出部の検出結果により前記モータが正常に回転しているか否かを判定し、この判定結果に基づいて駆動パルスの駆動エネルギー変更の可否を決定する、請求項１の時計。
前記制御部は、前記位置検出部からの検出信号が本来出力されるべきタイミング及び本来出力されるべきではないタイミングの双方のタイミングにおける検出信号の出力の有無に基づいて、前記モータが正常に回転しているか否かを判定する、請求項２の時計。
前記制御部は、前記位置検出部からの検出信号の有無を所定の周期で確認する、請求項３の時計。
前記制御部は、検出された照度が所定の閾値以下であることに基づいて駆動パルスの駆動エネルギーが小さくなるように変更した後に前記モータを停止させ、検出された照度が所定の閾値を超えた場合には前記モータを始動させる、請求項１乃至４の何れかの時計。
前記制御部は、前記モータを始動時から所定期間、駆動パルスの駆動エネルギーを通常指針を駆動する際に用いられる駆動パルスよりも大きくなるように変更する、請求項５の時計。
前記位置検出部は、前記歯車に向けて光を照射する発光部、前記歯車の位置に応じて前記発光部の光の受光状態が変化する受光部、を含む、請求項１乃至６の何れかの時計。
前記制御部は、パルス幅、デューティー比、及び電圧値のうち少なくとも一つを変更することにより、駆動パルスの駆動エネルギーを変更する、請求項１乃至７の何れかの時計。
受信した標準時刻電波に基づいて時刻が修正される内部時計を備えている、請求項の１乃至８の何れかの時計。