JP2011203136A - 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】中間静止も含めて回転状況をより正確に検出する。
【解決手段】回転検出回路１０５は複数の区間を有する検出区間においてステッピングモータ１０５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を超えたか否かを検出する際、所定の区間では誘起信号ＶＲｓの極性を反転させて基準しきい電圧を超えたか否かを検出し、制御手段は、回転検出回路１１０の検出結果に基づいてステッピングモータ１０５が中間静止する予兆と判定した場合、直ちに補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動制御する。
【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。

前記ステッピングモータの制御方式として、特許文献１記載の発明のように、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。

また、特許文献２には、特許文献１の誘起信号の検出に加え、誘起信号の検出時刻が基準時刻より早い場合には主駆動パルスのエネルギを小さくし、誘起信号の検出時刻が前記基準時刻より遅い場合には主駆動パルスのエネルギを大きくすることによって、駆動時の負荷に応じた主駆動パルスで回転駆動し、消費電流を低減している。これによって、より的確なパルス制御を可能にしている。

しかしながら、駆動力の小さい主駆動パルスで駆動したとき、主駆動パルスのエネルギが小さくて負荷と釣り合い、ロータが１８０度回転しない中間の位置で静止（中間静止）してしまう場合があり、前記特許文献１、２では中間静止の問題に対応できない。

一方、特許文献３には、ロータの回転によって発生する誘起信号によって中間静止状態を検出する発明が開示されている。しかしながら、中間静止状態では正方向の誘起信号が生じないことを利用して中間静止を検出するように構成しているため、検出精度が悪いという問題がある。

尚、特許文献４、５には、ロータの回転によって発生する誘起信号を他方の検出抵抗によって検出するようにした発明が開示されているが、マスク期間中の誘起信号を検出しないようにする発明であり、中間静止の問題の解決とは関連性がない。

特公昭６１−１５３８５号公報 ＷＯ２００５／１１９３７７号公報 特開昭５８−６８６８４号公報 特開２００４−２６０８７５号公報 特開２００２−３５４８９３号公報

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、中間静止も含めて回転状況をより正確に検出することを課題としている。

本発明によれば、複数の区間を有する検出区間においてステッピングモータのロ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検出する回転検出手段と、基準しきい電圧を超える誘起信号が検出された区間に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を判定し前記判定結果に基づいて前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備え、前記回転検出手段は前記誘起信号が基準しきい電圧を超えたか否かを検出する際、所定の区間では前記誘起信号の極性を反転させて基準しきい電圧を超えたか否かを検出し、前記制御手段は、前記回転検出手段の検出結果に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を判定し、前記判定結果に基づいて相互にエネルギが相違する複数の主駆動パルス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によって前記ステッピングモータを駆動制御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、中間静止も含めて回転状況をより正確に検出することが可能になる。

また、本発明に係るアナログ電子回路によれば、中間静止も含めて回転状況をより正確に検出することが可能になり、正確な運針動作を行うことが可能になる。

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前提となる動作を説明する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前提となる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説明するための部分詳細回路図である。 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部分詳細回路図である。 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部分詳細回路図である。

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あり、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変更等のパルス制御をはじめとする各種制御を行う制御回路１０３、制御回路１０３からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の駆動パルスを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を備えている。

また、アナログ電子時計は、ステッピングモータ１０５の回転自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓのうち所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを所定の検出区間において検出する回転検出回路１１０、回転検出回路１１０が検出した基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓの検出時刻と検出した区間とを比較して、誘起信号ＶＲｓがどの区間において検出されたのかを判別する検出時刻判別回路１１１を有している。後述するように本実施の形態では、ステッピングモータ１０５の回転状況を検出する検出区間を複数の区間に区分している。

回転検出回路１１０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１０５が回転した場合等のようにロータが一定の速い動作を行った場合には所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える検出信号ＶＲｓを検出し、ステッピングモータ１０５が回転しない場合等のように前記ロータが一定の速い動作を行わない場合には検出信号ＶＲｓは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越えないように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐが設定されている。

分周回路１０２は発振回路１０１からの所定周波数の信号を分周して計時の基準となる時計信号を出力する。制御回路１０３は、前記時計信号に基づいて現在時刻を計時し、所定周期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は制御回路１０３からの制御信号に応答して、前記制御信号に対応する駆動パルスで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はアナログ表示部１０６の時刻針１０７〜１０９を回転駆動し、現在時刻が随時表示される。

回転検出回路１１０はステッピングモータ１０５が発生した基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出し、検出時刻判別回路１１１は前記誘起信号が検出区間のどの区間に属するかを判定する。制御回路１０３は、検出時刻判別回路１１１によって得られた誘起信号ＶＲｓの属する区間を表すパターンに基づいて、ステッピングモータ１０５の駆動余力や中間静止を含む回転状況を判定し、主駆動パルスＰ１のパルスアップやパルスダウンあるいは補正駆動パルスＰ２によって駆動するように駆動パルス選択回路１０４に制御信号を出力してパルス制御を行う。駆動パルス選択回路１０４は前記制御信号に応じた駆動パルスによってステッピングモータ１０５を回転駆動する。

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１０６は時刻表示手段を構成している。回転検出回路１１０は回転検出手段を構成し、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４検出時刻判別回路１１１は制御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の構成図であり、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（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２０１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。ロータ２０２の回転軸（回転中心）を中心とするＸＹ座標空間を４つの象限（第１象限Ｉ〜第４象限ＩＶ）に区分している。

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２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、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、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。本実施の形態では、駆動パルスとして、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。主駆動パルスＰ１ｎのランクｎは最小値０から最大値ｍまで複数のランクを持ち、ｎの値が大きいほどパルスのエネルギが大きく（本実施の形態では矩形波のパルス幅が長く）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、そのエネルギは主駆動パルスＰ１よりも１０倍程度大きく構成されている。

図３は、本発明の実施の形態の前提となる動作を説明するためのタイミング図である。図３には、負荷が通常負荷の場合と負荷増分小の場合を示している。ここで、通常負荷とは通常時に駆動される負荷を意味しており、本実施の形態では、時刻針１０７〜１０９を駆動する場合の負荷を通常負荷としている。また、負荷増分小とは、通常負荷の状態から所定の小さな負荷が増加した状態を意味している。

図３において、Ｖｃｏｍｐは前述したように、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の電圧レベルを判定する基準しきい電圧である。

検出区間Ｔは複数の区間（主駆動パルスＰ１による駆動直後の所定時間を第１区間Ｔ１、第１区間Ｔ１よりも後の所定時間を第２区間Ｔ２、第２区間よりも後の所定時間を第３区間Ｔ３として３つの区間）に区分されている。

前記各区間Ｔ１〜Ｔ３において発生する同一極性の誘起信号ＶＲｓの組み合わせパターンによって駆動余力や回転したか否か等の回転状況が検出される。ここでは、検出信号ＶＲｓを検出しない期間であるマスク区間は設けていない。

尚、「主駆動パルスＰ１による駆動直後」とは、実質的に回転検出することが可能になった時点で直ちにという意味であり、主駆動パルスＰ１による駆動終了後に回転検出を行うためのサンプリング処理が不可能なサンプリング周期（例えば約０．９ｍｓｅｃ）内の所定時間を経過して回転検出が可能になった時点や、主駆動パルスＰ１の駆動終了自体によって生じる誘起電圧が回転検出に影響する所定時間を経過した時点を意味している。

例えば、負荷増分小の場合（図３の（ｉｉ））、主駆動パルスＰ１によって駆動する領域をＰ１とすると、領域ａで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１において検出され、領域ｃで発生した誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ２、Ｔ３において検出され（第３区間Ｔ３よりも第２区間Ｔ２において検出された方が駆動エネルギの余力が大きい。）、領域ｂで発生した誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ１、Ｔ２にまたがって逆極性で検出される。

即ち、誘起信号ＶＲｓは、駆動パルスＰ１が切れた後のロータ２０２の自由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ＶＲｓ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及び図３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で駆動パルスが切れるため誘起信号ＶＲｓ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における検出信号ＶＲｓの高さは駆動余力の減少に反比例する。このような性質を利用して駆動パルスエネルギの駆動余力の程度を判定することができる。

このような特徴を捉え、主駆動パルスＰ１による駆動直後からはじまる前記検出区間を３区間以上の複数の区間に区分し、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出した区間に応じて前記主駆動パルスＰ１を制御するようにしている。例えば第１区間Ｔ１に基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが発生した場合、回転余力が減少してきたと判定し、エネルギの小さな主駆動パルスＰ１に変更せずに維持することで、エネルギの小さな主駆動パルスＰ１に変更しないようにしている。

図５は、本発明の実施の形態の前提となる動作を説明するための判定チャートで、パルス制御を網羅的に示している。各区間の判定値は、各々、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを当該区間で検出した場合を「１」、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを当該区間で検出しなかった場合を「０」とし、又、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを当該区間で検出した場合及び検出しなかった場合のどちらでも良い場合を「１／０」と表している。各区間で検出した誘起信号ＶＲｓの判定値のパターン（第１区間，第２区間，第３区間）によって駆動余力等の回転状況を判定し、前記判定結果に基づいて、主駆動パルスＰ１のエネルギランクのランクダウン（パルスダウン）、維持、エネルギランクのランクアップ（パルスアップ）、補正駆動パルスＰ２による駆動などのパルス制御を行うようにしている。

例えば、図３及び図５に示すように、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが、少なくとも第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２において検出された場合（パターンが（１，１，１／０））には主駆動パルスＰ１を変更しない（負荷増分小の状態であり、ランク維持のパルス制御を行う。）。

パターンが（０，１，１／０）の場合は通常負荷の状態であり、駆動余力があると判定して主駆動パルスＰ１を１ランクダウンする。

パターンが（１／０，０，１）の場合は負荷増分大の状態であり、主駆動パルスＰ１に駆動余力がなくエネルギ不足と判定して、補正駆動パルスＰ２による駆動は行わずに主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。

また、パターンが（１／０，０，０）の場合はステッピングモータ１０５が回転しなかった状態（非回転）であり、主駆動パルスＰ１が駆動余力が全くなくエネルギ不足と判定して、補正駆動パルスＰ２による駆動を行って強制的に回転した後、主駆動パルスＰ１を１ランクアップするようにしている。

以上のように、検出区間Ｔを複数区間に区分し誘起信号ＶＲｓの判定値のパターンに基づいて駆動余力等の回転状況を判定することにより、より正確なパルス制御を行うことができるが、本実施の形態では以下述べるように、更に中間静止の予兆を検出することによって、より的確なパルス制御を実現するようにしている。

図４は本発明の実施の形態のタイミング図であり又、図６は本発明の実施の形態の判定チャートである。制御回路１０３は、図６の判定チャートを制御回路１０３内部の記憶手段に記憶しており、前記判定チャートを用いて回転状況を判定し、パルス制御を行う。

図３及び図５を前提として、本発明の実施の形態では、第２区間Ｔ２を複数（本実施の形態では２つ）の小さい区間Ｔ２ａ、Ｔ２ｂに区分すると共に、第２区間Ｔ２の前部の区間Ｔ２ａにおいては、回転検出回路１１０は誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧を超えたか否かを検出する際、誘起信号ＶＲｓの極性を反転させて所定の基準しきい電圧を超えたか否かを検出している。制御回路１０３は、区間Ｔ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ３の判定値のパターンに基づいて駆動余力の程度や中間静止等の回転状況を判定し、前記判定結果に基づいてパルス制御を行うように構成している。

基準しきい電圧として、回転したか否か等を検出するための前記基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐとともに、中間静止の予兆を検出するための基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を使用している。基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２は基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐよりも小さい電圧に設定している。

回転検出回路１１０は、区間Ｔ１、Ｔ２ｂ、Ｔ３では基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを用いてこれを超える誘起信号ＶＲｓの有無を検出し、制御回路１０３は区間Ｔ１、Ｔ２ｂ、Ｔ３の判定値のパターン（第１区間Ｔ１の判定値，第２区間Ｔ２の判定値，第３区間Ｔ３の判定値）に基づいて、駆動余力の程度や回転したか否かを判定し、パルス制御を行う。

また、回転検出回路１１０は、区間Ｔ２ａでは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を用いて、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える、極性を反転した誘起信号ＶＲｓの有無を検出する。制御回路１０３は、区間Ｔ２ａにおける極性反転した誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える場合はロータ２０２が振動しているため中間静止ではないと判定し、区間Ｔ２ａにおける極性反転した誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えない場合は中間静止の予兆と判定して制御を行う。

例えば、通常負荷の場合、パターン（第１区間Ｔ１の判定値，第２小区間Ｔ２ａの判定値，第２小区間Ｔ２ｂの判定値，第３区間Ｔ３の判定値）として（０，１，１，１／０）が得られる。第２小区間Ｔ２ａの判定値は「１」であるため中間静止ではない。また、パターン（第１区間Ｔ１の判定値，第２小区間Ｔ２ｂの判定値，第３区間Ｔ３の判定値）が（０，１，１／０）であるため、駆動余力があると判定して主駆動パルスＰ１のランクを１ランクダウンする。

一方、中間静止の場合（図４（ｉｉｉ））、第２小区間Ｔ２ａの判定値は「０」であるため、制御回路１０３は中間静止の予兆と判定して、直ちに補正駆動パルスＰ２によって強制的に回転させた後、主駆動パルスＰ１のエネルギを１ランクアップする。これにより、中間静止状態で停止してしまうことを防止できる。

図７〜図９は、駆動パルス選択回路１０４及び回転検出回路１１０の部分詳細回路図である。

図７〜図９において、トランジスタＱ１、Ｑ２は駆動パルス選択回路１０４の構成要素であり又、トランジスタＱ５、Ｑ６及び検出抵抗３０１、３０２は回転検出回路１１０の構成要素である。また、トランジスタＱ３、Ｑ４は駆動パルス選択回路１０４及び回転検出回路１１０の双方に兼用される構成要素である。尚、検出抵抗３０１、３０２は抵抗値が同一の素子であり、検出素子を構成している。

主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０５を回転駆動する場合、図７に示すように、主駆動パルスＰ１によってトランジスタＱ２、Ｑ３をオン状態に駆動することにより、ステッピングモータ１０５のコイル２０９に矢印方向の駆動電流ｉを供給する。これにより、ステッピングモータ１０５が回転する場合は、ロータ２０２が正方向に１８０度回転する。

回転検出回路１１０は、図８に示すように、主駆動パルスＰ１によって駆動した直後の検出区間Ｔの第１区間Ｔ１、第２小区間Ｔ２ｂ、第３区間Ｔ３において、トランジスタＱ３及びＱ６をオンにした状態でトランジスタＱ４をスイッチングすることにより、検出抵抗３０２に発生する誘起信号ＶＲｓを検出し、該誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるか否かを検出する。本実施の形態では前述したように、所定の区間Ｔ２ａでは誘起信号ＶＲｓの極性を反転させて基準しきい電圧を超えたか否かを検出する。

即ち、図８に示すように、区間Ｔ１、Ｔ２ｂ、Ｔ３においては上記のようにして誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ（第１基準しきい電圧）を超えるか否かを検出する。一方、第２小区間Ｔ２ａにおいては、回転検出回路１１０は図９に示すように、トランジスタＱ４及びＱ５をオンにした状態でトランジスタＱ３をスイッチングすることにより、検出抵抗３０１に発生する誘起信号ＶＲｓ（極性を反転した誘起信号ＶＲｓ）を検出し、該誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２（第２基準しきい電圧）を超えるか否かを検出する。

例えば、通常負荷、負荷増分小、非回転（図４（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｖ））等の中間静止以外の場合、区間Ｔ２ａでは、低いレベルの誘起信号ＶＲｓではあるものの基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える誘起信号ＶＲｓが検出される。したがって、検出時刻判別回路１１１では、区間Ｔ２ａにおける誘起信号ＶＲｓの判定値「１」が得られる。

しかしながら、中間静止（図４（ｉｉｉ））の場合、ロータ２０２が自由振動しないため、誘起信号ＶＲｓは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２以下の微少な電圧となる。したがって、検出時刻判別回路１１１では、中間静止の場合、区間Ｔ２ａにおける誘起信号ＶＲｓの判定値「０」が得られる。

制御回路１０３は、記憶手段に記憶した図６の判定チャートに基づいて、パターン（第１区間Ｔ１の判定値，第２小区間Ｔ２ａの判定値，第２小区間Ｔ２ｂの判定値，第３区間Ｔ３の判定値）において、第２小区間Ｔ２ａの判定値が「０」と判定すると、直ちに補正駆動パルス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の制御に応答してステッピングモータ１０５を回転駆動する。中間静止状態に安定してしまうとステッピングモータ１０５を回転できなくなるが、本実施の形態のように中間静止の予兆を検出して直ちに強制的に回転駆動するため、中間静止状態に安定することを回避することが可能になる。

次のサイクルにおいて、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０５を回転駆動する場合、主駆動パルスＰ１によってトランジスタＱ１、Ｑ４をオン状態に駆動することによってステッピングモータ１０５のコイル２０９に反矢印方向の駆動電流ｉを供給する。これにより、ステッピングモータ１０５のロータ２０２が正方向に更に１８０度回転する。

回転検出回路１１０は、主駆動パルスＰ１によって駆動した直後の検出区間Ｔの区間Ｔ１、Ｔ２ｂ、Ｔ３において、図９に示すように、トランジスタＱ４及びＱ５をオンにした状態でトランジスタＱ３をスイッチングすることにより、検出抵抗３０１に発生する誘起信号ＶＲｓを検出し、該誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるか否かを検出する。本サイクルにおいても、所定の区間Ｔ２ａでは誘起信号ＶＲｓの極性を反転させて基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えたか否かを検出する。

即ち、区間Ｔ１、Ｔ２ｂ、Ｔ３においては上記のようにして誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるか否かを検出する。一方、区間Ｔ２ａにおいては、回転検出回路１１０は図８に示すように、トランジスタＱ３及びＱ６をオンにした状態でトランジスタＱ４をスイッチングすることにより、検出抵抗３０２に発生する誘起信号ＶＲｓを検出し、極性を反転した前記誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えるか否かを検出する。

制御回路１０３は、前サイクルと同様に誘起信号ＶＲｓの判定値のパターンに基づいて回転状況を判定してパルス制御を行う。制御回路１０３は、誘起信号ＶＲｓのパターンにおいて区間Ｔ２ａの判定値が「０」の場合は中間静止の予兆と判定して、直ちに補正駆動パルス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の制御に応答してステッピングモータ１０５を回転駆動する。このように、中間静止の予兆を検出して直ちに強制的に回転駆動するため、中間静止状態に安定することを回避することが可能になる。

以上述べたように、本実施に形態に係るステッピングモータ制御回路によれば、中間静止も含めて回転状況をより正確に検出することが可能になる。特に、回転検出回路１０５は複数の区間を有する検出区間においてステッピングモータ１０５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を超えたか否かを検出する際、所定の区間では誘起信号ＶＲｓの極性を反転させて基準しきい電圧を超えたか否かを検出し、制御手段は、回転検出回路１１０の検出結果に基づいてステッピングモータ１０５が中間静止する予兆と判定した場合、直ちに補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動制御するようにしているため、中間静止状態で安定することを防止できる。

また、主駆動パルスＰ１のエネルギを下げても中間静止を回避でき、確実な回転駆動と低消費化が可能になり、電源として電池を使用する場合に電池寿命を長くすることができる。

また、本発明に係るアナログ電子回路によれば、中間静止も含めて回転状況をより正確に検出することが可能になり、正確な運針動作や低消費か等を行うことが可能になる。

尚、前記実施の形態では、３つの区間を有する検出区間を４つの区間に区分する例で説明したが、２つ以上の区間を有する検出区間の所定の区間を複数の小区間に区分するように構成してもよい。

また、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、パルス幅を変えるようにしたが、パルス電圧を変える等によっても駆動エネルギを変えることが可能である。また、主駆動パルスＰ１を櫛歯形状のチョッピング波形とし、チョッピングの本数やデューティ比を変えることで、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギを変えるように構成してもよい。

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。

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・・・検出時刻判別回路
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・・・コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子

Claims (7)

1. 複数の区間を有する検出区間においてステッピングモータのロ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検出する回転検出手段と、基準しきい電圧を超える誘起信号が検出された区間に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を判定し前記判定結果に基づいて前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備え、
   前記回転検出手段は前記誘起信号が基準しきい電圧を超えたか否かを検出する際、所定の区間では前記誘起信号の極性を反転させて基準しきい電圧を超えたか否かを検出し、
   前記制御手段は、前記回転検出手段の検出結果に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を判定し、前記判定結果に基づいて相互にエネルギが相違する複数の主駆動パルス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によって前記ステッピングモータを駆動制御することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記複数の区間の中の所定区間は複数の小さい区間に区分されて成ると共に、前記回転検出手段は、前記誘起信号が基準しきい電圧を超えたか否かを検出する際、所定の前記小さい区間では前記誘起信号の極性を反転させて基準しきい電圧を超えたか否かを検出して成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. 前記所定の小さい区間における基準しきい電圧は、他の区間における基準しきい電圧よりも低い電圧であ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. 前記制御手段は、前記所定の小さい区間の誘起信号が当該小さい区間の基準しきい電圧を超えない場合、前記ステッピングモータを直ちに補正駆動パルスによって回転駆動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。
5. 前記所定の小さい区間は、前記所定の小さい区間が含まれる区間の前部の小さい区間であ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。
6. 前記検出区間は主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間及び前記第２区間よりも後の第３区間に区分されると共に、前記所定の小さい区間は前記第２区間における前部の区間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。
7. 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６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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