JP2011203191A - 情報表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子時計1は、時計に加わった衝撃や加速度を、時刻表示指針8の慣性によりステップモータ7から発生する逆起電力によって検出する衝撃検出回路6を備え、衝撃検出回路6の衝撃検出結果によって時計の携帯状態を判断し、時計が長時間非携帯状態にあると判断した場合に指針の駆動を停止する節電状態とする。
【選択図】図1
Description
また、置時計や掛時計などのクロックと異なり、腕時計などの携帯時計においてはセンサを搭載する場所が限られるため、その設計に制限が生じる恐れがある。
しかしながら、発電手段を搭載した電子時計は、電池の交換を行わなくても発電が行われていれば長期間動作するメリットがあるが、二次電池や大容量キャパシタ、ソーラセルや交流発電機など各種の部品を必要とするため、一般的な一次電池で動作する電子時計に比べ高価な電子時計となってしまう。
すなわち、一次電池で動作する一般的な電子時計においては、節電機能を搭載することが困難であると言える。
しかし、特許文献4には検出された衝撃から、モータの制動制御を行う技術のみが開示されており、この衝撃検出技術の新たな応用が期待される。
以下に、本発明の第1の実施の形態に係わる電子時計1を図1および図2に基づいて説明する。
なお、本第1の実施の形態は、本発明の基本実施形態を示すものである。
なお、衝撃検出とロックパルスによる制動技術に関しては特許文献4に詳細な記載があるので、本明細書ではその詳細な説明は省略する。
第1の実施の形態における電子時計1は、図1のブロック構成図に示すように水晶振動子と、水晶振動子を発振させる発振回路2と、発振回路2からの基準信号を受けて時刻計時を行う計時回路3と、計時回路3からのタイミング信号を受けてモータ出力S1,S2として、モータ駆動信号S11(図2に図示)を発生させるモータ駆動回路4と、モータ駆動回路4からの駆動信号S11で駆動されるステップモータ7と、ステップモータ7に機械的に結合された時刻表示指針8と、ステップモータ7のコイルに生じた逆起電力信号S3よりステップモータの回転を検出するモータ回転検出回路5と、同じくステップモータ7のコイルに生じた逆起電力信号S3によって電子時計1に与えられた衝撃を検出し衝撃検出信号S5を出力する衝撃検出回路6を備えている。
次に、上記のような電子時計1の動作について、図2を用いて説明する。図2は電子時
計1の通常動作および節電動作、および節電復帰動作を示したタイムチャートである。
通常動作期間T1において、モータ駆動回路4は2つのモータ出力S1,S2として、1秒毎に交互にモータ駆動信号S11を出力する。このモータ駆動信号S11によりステップモータ7が回転し、そのステップモータ7に機械的に結合された時刻表示指針8が回転する事で電子時計1は時刻を計時する。
この時、機械的に結合されたステップモータ7も回転しようとするため、モータコイルには逆起電力が生じる。この逆起電力を逆起電力信号S3によって衝撃検出回路6が検出する事で、電子時計1に衝撃を与えられたことがわかる。
この時、衝撃検出回路6は衝撃検出信号S5を出力する。
このため、ステップモータ7がモータ駆動信号S11によって回転しているときは、衝撃検出回路6がステップモータ7の回転による逆起電力を、衝撃によるものと誤って検出しないよう、衝撃検出を禁止するようになっている。
本実施の形態では、衝撃検出許可信号S4がモータ駆動信号S11の出力の間、“L”レベルになることで衝撃検出回路6の衝撃検出を禁止している。
また、このモータ駆動時の逆起電力を逆起電力信号S3によってモータ回転検出回路5が検出する事で、モータ駆動信号S11によってモータが回転したか否かを検出する事が可能である。
通常動作期間T1において、衝撃検出回路6が衝撃t1を検出した場合、すなわち衝撃検出信号S5が出力された場合、電子時計1に衝撃や加速度がかかっている、すなわち電子時計1が携帯されている状態にあるということがわかる。
このため、節電残時間カウンタ311は節電動作移行までの残り時間をリセットし、節電残時間カウンタ値C1は3600より再びカウントを開始する。
このため、節電信号S6(図1では図示せず)が“H”レベルとなり、電子時計1は節電動作に移行する。
このため、時計が長期間放置されたとしても、時刻の計時を続ける事が可能である。
2が、節電動作移行からの経過時間をカウンタ値C2としてカウントする。
このため、時刻表示指針8が停止している状態でも電子時計1は現在の時刻を保持し続ける事が可能である。
このとき、節電信号S6は速やかに“L”レベルとなるとともに、電子時計1は時刻復帰動作を開始する。
時刻表示指針8が現在の時刻に追いつくと、再び通常動作状態へと復帰する。
上記のような構成とする事で、環境センサや発電手段などの特殊な装置を用いないで、時計が携帯されている状態、すなわち時計に衝撃や加速度が加わっている状態では時刻表示指針8により時刻を表示すると共に、時計が携帯されていない状態、すなわち時計に衝撃や加速度が加わらない状態が長時間継続した場合は時刻表示指針8を停止させ、消費電力を抑える事のできる電子時計1を提供する事が出来る。
本実施の形態における電子時計1において、電子時計1に大きな衝撃や加速度がかかった場合、ステップモータ7の保持力よりも時刻表示指針8の慣性の方が大きくなってしまい、時刻表示指針8が回転して時刻が狂ってしまう恐れがある。
本実施の形態における電子時計1では、時計に加えられた衝撃や加速度を検知する衝撃検出回路6を備えている。このため、図3に示すようにモータ制動パルス生成回路9のみを本実施の形態に追加してステップモータ7を制動制御する事で、容易にこの問題の解決を図る事が可能である。
本変形例における電子時計1のモータ制動動作については、特許文献4に詳細に開示されているため詳細な説明は省略する。
チョッパー増幅手段を衝撃検出回路6に設けることで、逆起電力の電圧レベルが検出しきい値を超えないような小さな加速度や衝撃であっても、高い電圧を得る事ができ、携帯中に誤って節電状態に移行する事を防止できるとともに、節電状態において携帯を開始した場合に即座に時刻復帰動作へと移行する事が可能である。
本変形例における電子時計1の逆起電力のチョッパー増幅動作についても、特許文献4に詳細に開示されているため詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
なお、以下の各実施の形態において、前述した第1の実施の形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
それに対し、モータ制動パルスの出力を判断するための衝撃検出の感度は、モータの保持力に応じた感度であることが望ましい。モータ制動パルスの出力には多くの消費電力を必要とするため、ステップモータ7が保持できる範囲内の衝撃で頻繁に出力されてしまうと、多くの電力を消費してしまい、時計の電池寿命が短くなる恐れがあるためである。
このため、第2の実施の形態では衝撃検出回路6に感度の異なる2つの衝撃検出手段を設け、その目的によって2つの衝撃検出手段を使い分けることでその課題を解決している。
第2の実施の形態における電子時計1は、図4に示すように構成されている。
図3に示した第1の実施の形態の変形例における電子時計1との差異は、衝撃検出回路6が一定以上の強い衝撃のみを検出するよう感度設定された強衝撃検出回路61と、検出感度が可能な限り高くなっており弱い衝撃でも検出可能な弱衝撃検出回路62の2つから構成されており、強衝撃検出回路61はその検出出力である強衝撃検出信号S51をモータ制動パルス生成回路9に出力するように、弱衝撃検出回路62はその検出出力である弱衝撃検出信号S52を節電制御回路31に出力するようになっていることである。
次に、上記のような電子時計1の動作について、図5を用いて説明する。図5は電子時計1の通常動作および節電動作、および節電復帰動作を示したタイムチャートである。
通常動作期間T1において、電子時計1に強衝撃検出回路61が検出可能な強い衝撃t3が加わった場合、衝撃検出回路6より強衝撃検出信号S51と弱衝撃検出信号S52の両方が出力される。
このとき、弱衝撃検出信号S52によって時計に衝撃や加速度がかかっている、すなわち電子時計1が携帯されている状態にあるということがわかる。
このため、節電残時間カウンタ311は節電動作移行までの残り時間をリセットし、節電残時間カウンタ値C1は3600より再びカウントを開始する。
このため、モータ制動パルス生成回路9より、モータ出力S1,S2として、モータ制動パルスS12がモータ駆動回路4を介してステップモータ7に出力され、時刻表示指針8が衝撃によってずれることを防止する。
このとき、弱衝撃検出信号S52によって電子時計1に衝撃や加速度がかかっている、すなわち時計が携帯されている状態にあるということがわかるため、節電残時間カウンタ311はリセットされる。
このため、モータ制動パルス生成回路9は動作せず、消費電力を節約する事が可能である。
上記のような構成とする事で、衝撃の強さに応じて節電制御回路31とモータ制動パルス生成回路9を適切に制御する事が可能となり、より電力消費を抑えながら、時刻表示指針8のずれを抑える事のできる電子時計1が提供可能となる。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
第3の実施の形態では、衝撃検出回路6の検出感度を任意に切り替える事ができる検出感度切替手段を設け、電子時計1の状況に応じて感度を切り替える事を特徴とする。
第3の実施の形態における電子時計1は、図6に示すように構成されている。
図1に示した第1の実施の形態における電子時計1との差異は、衝撃検出回路6が抵抗値を切替可能な検出抵抗器63と、発生させる比較基準電圧を切替可能な比較電圧発生回路64と、比較基準電圧と逆起電力電圧を比較するコンパレータ65と、2相の検出結果を混合するOR回路66で構成されていることである。
このため、衝撃検出回路6の検出感度を節電制御回路31からの検出感度切替信号S7によって任意に切り替える事が可能となる。
あるいは、検出感度を高める方法として、検出抵抗器63の抵抗値を通常の抵抗値より高い抵抗値に切り替える事で、同じ逆起電力であってもステップモータ7のコイル両端に発生する電圧を高める事が可能となるため、小さな衝撃でも検出することが可能となる。
あるいは、基準電圧の可変と抵抗値の切替を併用しても良い。
次に、上記のような電子時計1の動作について、図6および図7を用いて説明する。図7は本実施の形態における電子時計1の通常動作および節電動作、および節電復帰動作を示したタイムチャートである。
本実施の形態では、節電制御回路31は電子時計1が節電動作状態T2であるときは、検出感度切替信号S7を“H”レベルにすることによって、衝撃検出の感度を通常よりも高めるよう衝撃検出回路6を制御するようになっている。
このため、この間に軽衝撃t6が時計に加わったとしても、検出しきい値電圧を超える逆起電力とはならないため時計は衝撃を検出しない。
節電動作期間T2において、検出感度切替信号S7は“H”レベルとなっており、衝撃検出回路6の衝撃検出感度は高い状態となっている。
この間に軽衝撃t6と同等の軽衝撃t7が時計に加わった場合、検出しきい値電圧を超える逆起電力となるために衝撃検出回路6は衝撃検出を行う。
(1)上記のような構成とする事で、電子時計1が節電動作中の場合のみ検出感度を向上させることができ、節電動作中にユーザが携帯を開始したことを確実に検知する事ができる。
(2)また、携帯時に誤って節電動作となった場合でも、すぐに時計が携帯状態であることを検知する事ができ、ユーザが現在の時刻を確認できない可能性を減らす事ができる。
第3の実施の形態では、比較電圧や検出抵抗値を変更することで感度を変更したが、チョッパー昇圧の有無、もしくは、チョッパー昇圧の条件(周波数等)を変更することでも、同様に感度を変更する事が可能である。
また、比較電圧や検出抵抗値の変更と組み合わせても良い。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。
第4の実施の形態では、衝撃検出回路6の検出感度を任意に変化させる事ができる検出感度可変手段を設け、電子時計1の状況に応じて感度を段階的に切り替える事を特徴とする。
第4の実施の形態における電子時計1は、図6および図8に示すように構成されている。図8は第4の実施の形態における節電制御回路31の構成を示すブロック図である。
第3の実施の形態における電子時計1との差異は、検出抵抗器63の抵抗値が複数の値に多段階に可変可能となっていることと、比較電圧発生回路64の発生する比較基準電圧が複数の値に多段階に可変可能となっていることと、節電制御回路31に感度変更までの残時間をカウントするための感度変更タイマ313が設けられていることである。
このため、衝撃検出回路6の検出感度は節電制御回路31からの検出感度切替信号S7によって、任意に複数の感度に可変する事が可能となる。
感度を可変する具体的な手段は、第3の実施の形態と同様である。
次に、上記のような電子時計1の動作について、図9および図10を用いて説明する。図9は本実施の形態における電子時計1の通常動作および節電動作示したタイムチャートである。
また、図10は本実施の形態における節電制御回路31の動作を示したフローチャートである。
本実施の形態では、節電制御回路31は電子時計1が通常動作状態T1であり、かつ衝撃が検出されない場合は、段階的に衝撃検出回路6の検出感度を高めるよう、衝撃検出回路6を制御するようになっている。
また、感度変更タイマ313をスタートさせ、感度変更までの残時間C3のカウントを始める(S102)。
そして、衝撃検出されたか否かを判断し(S103)、衝撃検出がされない場合は(S103、No)、感度変更タイマ313の残時間C3が0か否かを判断し(S104)、0でない場合は(S104、No)、再び、衝撃検出されたか否かの判断を行う(S103)。感度変更タイマ313の値C3が0となるまでの間に、衝撃が一度も検出されなかった場合(S104、Yes)、節電制御回路31は現在感度が最高感度か否かを判断し(S105)、最高感度でない場合(S105、No)は衝撃検出回路6の感度を一段階高めるように検出感度切替信号S7を出力し(S106)、感度変更タイマ値C3をリセットして再度カウントをスタートする(S102)。
感度変更タイマ313の値C3が0となるまでの間に、衝撃が検出された場合(S103、Yes)、衝撃検出回路6の検出感度は最低に設定され(S101)、感度変更タイマ値C3もリセットされる(S102)。
以上の動作を、最高感度となるまで何回も繰り返す。
最高感度の状態において、感度変更タイマ313の値C3が0となるまでの間に、衝撃が一度も検出されなかった場合(S105、Yes)、節電制御回路31は節電信号S6を出力し、節電状態へと移行する(S107)。
節電動作期間T2においては、衝撃検出回路6の検出感度は最高に設定され、小さな衝撃であっても検出できるようになっている。
上記のような構成とする事で、第3の実施の形態同様に節電動作中の検出感度を向上することができるだけでなく、通常動作状態から節電動作状態に向かって段階的に検出感度を向上させるため、携帯時に誤って節電動作となる可能性を格段に減らす事が可能となる。
また、第3の実施の形態同様に、感度変更要因としてチョッパー昇圧を含めても良い。
また第4の実施の形態では、検出感度を変更していく時間は各感度で同一時間であったが、感度変更タイマ313のカウント値を感度によって適宜変更させ、各感度で変更までの時間を異ならせても良い。
例えば、低感度では時間を短く高感度で長くすれば、節電状態への意図しない移行をより防ぐことが可能となる。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。
第5の実施の形態では、第3の実施の形態と同様に衝撃検出回路6の検出感度を任意に切り替える事ができる検出感度切替手段を設け、電子時計1の状況に応じて感度を切り替える事を特徴とする。
第5の実施の形態における電子時計1は、図6および図11に示すように構成されている。図11は第5の実施の形態における節電制御回路31の構成を示すブロック図である。
第3の実施の形態における電子時計1との差異は、節電制御回路31に感度切替までの残時間をカウントするための第1設定時間タイマ314と、第2設定時間タイマ315、そして高感度検出状態の回数をカウントする高感度検出カウンタ316が設けられている事である。
次に、上記のような電子時計1の動作について、図12および図13を用いて説明する。図12は本実施の形態における電子時計1の通常動作を示したタイムチャートである。
また、図13は本実施の形態における節電制御回路31の動作を示したフローチャートである。
本実施の形態では、節電制御回路31は電子時計1が通常動作状態T1であり、かつ衝撃が検出されない場合において、周期的に衝撃検出回路6の検出感度が高い区間を設けるよう、衝撃検出回路6を制御するようになっている。
また、第1設定時間タイマ314をスタートさせ、感度切替までの残時間のカウントを始める(S112)。
そして、衝撃検出されたか否かを判断し(S113)、衝撃検出がされない場合は(S113、No)、第1設定時間タイマ314の残時間C4が0か否かを判断し(S114)、残時間C4が0でない場合は(S114、No)、再び、衝撃検出されたか否かの判断を行う(S113)。
第1設定時間タイマ314の値C4が0となるまでの間に、衝撃が一度も検出されなかった場合(S114、Yes)、節電制御回路31は衝撃検出回路6の感度を高めるように検出感度切替信号S7を出力し(S115)、次に第2設定時間タイマ315をスタートさせ、感度切替までの残時間のカウントを始める(S116)。
第2設定時間タイマ315の値C5が0となるまでの間に、衝撃が一度も検出されなかった場合(S119、Yes)、節電制御回路31は高感度検出動作の回数をカウントする高感度検出カウンタ316のカウント値C6を+1する。(S120)
高感度検出カウンタ値C6が規定した値に到達していない場合(S121、No)、再度検出感度を通常に戻して(S118)第1設定時間タイマ314をスタートさせ(S112)、上記の処理を繰り返す。
節電動作期間T2においては、衝撃検出回路6の検出感度は高く設定され、小さな衝撃であっても検出できるようになっている。
上記のような構成とする事で、第4の実施の形態同様に節電動作中の検出感度を向上することができるだけでなく、通常動作状態であっても間欠的に検出感度を向上させるため、携帯時に誤って節電動作となる可能性を格段に減らす事が可能となる。
また、2レベルの検出感度で第4の実施の形態と同様の効果を期待する事ができる。
また、第2の実施の形態と同様に衝撃検出回路6に感度の異なる2つの衝撃検出手段を設け、適宜2つの衝撃検出手段を使い分けてもよい。
また、第1設定時間タイマ314の設定値と第2設定時間タイマ315の設定値は同一である必要は無く、異なっていても良い。各時間を異ならせることで、節電状態への入りやすさも変更することが可能である。
さらに、第1〜第5の実施の形態では、ステップモータで指針を駆動する例を示したが、本発明は、ステップモータに限らず、外力によって表示部材が動作しようとする場合に逆起電力を生じるとともに、その逆起電力を検出可能な電磁駆動手段に適用することができ
る。
2…発振回路
3…計時回路
4…モータ駆動回路
5…モータ回転検出回路
6…衝撃検出回路
7…ステップモータ
8…時刻表示指針
9…モータ制動パルス生成回路
31…節電制御回路
311…節電残時間カウンタ
312…節電経過時間カウンタ
313…感度変更タイマ
314…第1設定時間タイマ
315…第2設定時間タイマ
316…高感度検出カウンタ
61…強衝撃検出回路
62…弱衝撃検出回路
63…検出抵抗器
64…比較電圧発生回路
65…コンパレータ
66…OR回路
S1…モータ出力位相A波形
S2…モータ出力位相B波形
S3…逆起電力出力(点線部は検出電圧レベル)
S4…衝撃検出許可信号
S5…衝撃検出信号
S6…節電信号
S7…検出感度切替信号
S51…強衝撃検出信号
S52…弱衝撃検出信号
C1…節電残時間カウンタ値
C2…節電経過時間カウンタ値
C3…感度変更タイマ値
C4…第1設定時間タイマ値
C5…第2設定時間タイマ値
C6…繰り返し回数カウンタ値
Claims (9)
- 所定情報を表示するための表示部材と、
当該表示部材を駆動するための電磁駆動手段と、
前記表示部材が外力によって前記電磁駆動手段の自己保持力に反して動作しようとする場合に前記電磁駆動手段に生ずる逆起電力を検出する逆起電力検出手段とを有する情報表示装置であって、
前記逆起電力検出手段が前記逆起電力を検出した場合に、前記情報表示装置の携帯状態であると判断する携帯状態判断手段を有することを特徴とする情報表示装置。 - 前記情報表示装置は、電力を消費する電力消費部を含み、
前記携帯状態判断手段は、前記逆起電力検出手段が、前記逆起電力を一定時間以上検知しない場合に、前記電子時計が携帯状態ではないと判断して、前記電力消費部が動作する通常動作電状態から、前記電力消費部の動作を停止する節電状態に移行させることを特徴とする請求項1に記載の情報表示装置。 - 前記情報表示装置は、さらに、前記逆起電力検出手段が前記逆起電力を検知した場合に、前記電磁駆動手段を制動制御する制動制御手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の情報表示装置。
- 前記携帯状態判断手段が前記携帯状態を判断する場合の前記逆起電力検出手段の検出感度と、前記制動制御手段が前記制動制御をする場合の前記逆起電力検出手段の検出感度とを異ならせたことを特徴とする請求項3に記載の情報表示装置。
- 前記携帯状態判断手段が前記携帯状態を判断する場合に、前記通常動作状態と、前記節電状態とで、前記逆起電力検出手段の検出感度を異ならせたことを特徴とする請求項2に記載の情報表示装置。
- 前記携帯状態判断手段が前記携帯状態を判断する場合に、前記通常動作状態の前記逆起電力検出手段の検出感度よりも、前記節電状態の前記逆起電力検出手段の検出感度を高くしたことを特徴とする請求項5に記載の情報表示装置。
- 前記携帯状態判断手段が前記携帯状態を判断する場合に、前記逆起電力検出手段が、前記逆起電力を一定時間以上検出しないことにより、前記逆起電力検出手段の検出感度を高くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の情報表示装置。
- 前記携帯状態判断手段が前記携帯状態を判断する場合に、前記逆起電力検出手段が、前記逆起電力を一定時間以上検出しないことにより、前記逆起電力検出手段の検出感度を周期的に切り替えることを特徴とする請求項1又は2に記載の情報表示装置。
- 前記所定情報が時刻情報であり、前記表示部材が指針であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の情報表示装置。
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