JP2015023644A - Stepping motor control circuit, movement and analog electronic clock - 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、前記ステッピングモータ制御回路を備えたムーブメント及び前記ムーブメントを備えたアナログ電子時計に関する。 The present invention relates to a stepping motor control circuit, a movement including the stepping motor control circuit, and an analog electronic timepiece including the movement.
従来から、アナログ電子時計のステッピングモータ制御回路では、ステッピングモータを主駆動パルスP1によって駆動した後の検出区間Tにおいてステッピングモータの自由振動によって発生する誘起信号VRsを検出し、検出した誘起信号VRsに基づいて回転状況を検出する回転検出回路が設けられている(特許文献1〜3参照)。
Conventionally, in a stepping motor control circuit of an analog electronic timepiece, an induced signal VRs generated by free vibration of the stepping motor is detected in a detection section T after the stepping motor is driven by the main drive pulse P1, and the detected induced signal VRs is detected. A rotation detection circuit that detects a rotation state based on the rotation status is provided (see
また、前記回転検出回路の検出方式として、検出区間Tを複数の区間に区分すると共に、各区間において誘起信号VRsが所定の基準しきい電圧Vcompを超えたか否かを検出し、各区間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パターンに基づいて、ステッピングモータが回転したか否かあるいは負荷に対する主駆動パルスP1の余裕の程度を表す回転状況を検出し、適切な駆動パルスを選択して駆動するようにした発明が開発されている(特許文献4参照)。 Further, as a detection method of the rotation detection circuit, the detection section T is divided into a plurality of sections, and it is detected whether or not the induced signal VRs exceeds a predetermined reference threshold voltage Vcomp in each section. Based on the pattern indicating whether or not the induced signal VRs exceeding the threshold voltage Vcomp is detected, it detects whether or not the stepping motor has rotated or the rotation status indicating the margin of the main drive pulse P1 with respect to the load. An invention has been developed in which a driving pulse is selected and driven (see Patent Document 4).
前記従来のステッピングモータ制御回路を搭載したアナログ電子時計は、低消費化を実現する場合、駆動パルスとして、電源からの駆動電流をステッピングモータの駆動コイルに供給する期間(供給期間)と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない期間(供給停止期間)とを交互に繰り返すことによって発生する複数の櫛歯状パルス(チョッピングパルス)によって構成された櫛歯状の駆動パルスを用いる方式が採用されている(特許文献5参照)。 The analog electronic timepiece equipped with the conventional stepping motor control circuit is configured to supply a driving current from a power source to a driving coil of the stepping motor as a driving pulse when the power consumption is reduced. A method using a comb-like drive pulse constituted by a plurality of comb-like pulses (chopping pulses) generated by alternately repeating a period during which no power is supplied to the drive coil (supply stop period) is employed. (See Patent Document 5).
櫛歯状の駆動パルスを用いて駆動することにより、電流ピークを下げる等の効果が得られるが、供給停止期間では駆動コイルを短絡しているため、電磁的な制動力が働いてロータの回転速度が低下する。このため、ロータ速度が周期的に低下を繰り返して見かけ上負荷となり、低消費電力化の妨げとなっている。また、ロータの回転速度が落ちる結果、誘起信号VRsのレベルが低下し、負荷が相対的に大きくなった場合等には正確な回転検出が行えないという問題がある。
その一方、制動力がまったく無い場合は、外乱(直流磁界環境、落下、衝撃による振動など)によってロータ挙動が不安定になるため、適度な制動力が必要である。
Driving with a comb-like drive pulse can reduce the current peak, but the drive coil is short-circuited during the supply stop period, so the electromagnetic braking force works and the rotor rotates. The speed is reduced. For this reason, the rotor speed periodically decreases repeatedly, resulting in an apparent load, which hinders low power consumption. In addition, as a result of a decrease in the rotational speed of the rotor, the level of the induced signal VRs decreases, and there is a problem that accurate rotation detection cannot be performed when the load becomes relatively large.
On the other hand, when there is no braking force at all, the rotor behavior becomes unstable due to disturbance (DC magnetic field environment, drop, vibration due to impact, etc.), and therefore an appropriate braking force is required.
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、低消費な駆動においても確実な回転検出が行え、安定した駆動が行えるようにすることを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable reliable rotation detection and stable driving even in low-consumption driving.
本発明の第1の視点によれば、主駆動パルスによるステッピングモータの駆動後に設けられた検出区間において前記ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出部と、相互に異なるエネルギを有し駆動電流を前記ステッピングモータの駆動コイルに供給する供給期間と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで構成される複数種類の櫛歯状の主駆動パルスのうち、前記回転検出部が検出した前記ステッピングモータの回転状況に応じたエネルギを有する主駆動パルスにより前記ステッピングモータを駆動する制御部とを備え、前記供給停止期間は、前記駆動コイルと所定インピーダンスの素子を含む第1閉回路を形成する第1閉区間と、前記所定インピーダンスよりも小さいインピーダンスの素子と前記駆動コイルから成る第2閉回路を形成する第2閉区間とから成り、前記制御部は、前記回転検出部が検出した回転状況に基づいて前記ステッピングモータの駆動余裕が所定量を超えないと判定したときは、前記供給停止期間における前記第1閉区間の割合を変えることによって前記ステッピングモータの制動力を変え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 the first aspect of the present invention, the rotation detection unit that detects the rotation state of the stepping motor in the detection section provided after the stepping motor is driven by the main driving pulse, and the drive current having different energy from each other. Of the plurality of types of comb-shaped main drive pulses configured by alternately repeating a supply period for supplying to the drive coil of the stepping motor and a supply stop period for not supplying the drive current to the drive coil, the rotation A control unit that drives the stepping motor by a main drive pulse having energy corresponding to the rotation state of the stepping motor detected by the detection unit, and the supply stop period includes a drive coil and an element having a predetermined impedance. A first closed section forming one closed circuit, and an impedance smaller than the predetermined impedance And a second closed section that forms a second closed circuit composed of a child coil and the drive coil, and the control unit has a drive margin of the stepping motor that exceeds a predetermined amount based on a rotation state detected by the rotation detection unit. When it is determined that there is no stepping motor control circuit, the braking force of the stepping motor is changed by changing the ratio of the first closed section in the supply stop period.
本発明の第2の視点によれば、前記ステッピングモータ制御回路を備えて成ることを特徴とするムーブメントが提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a movement comprising the stepping motor control circuit.
本発明の第3の視点によれば、前記ムーブメントを備えて成る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 third aspect of the present invention, there is provided an analog electronic timepiece comprising the movement.
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、低消費な駆動においても確実な回転検出が行え、安定した駆動が可能になる。
また、本発明に係るムーブメントによれば、低消費な駆動においても確実な回転検出が行え、安定した駆動が可能なアナログ電子時計を構築することができる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、低消費な駆動においても確実な回転検出が行え、安定した駆動が可能なため、正確な運針が可能になる。
According to the stepping motor control circuit of the present invention, reliable rotation detection can be performed even with low consumption driving, and stable driving is possible.
Further, according to the movement according to the present invention, it is possible to construct an analog electronic timepiece capable of performing reliable rotation detection even with low consumption driving and capable of stable driving.
In addition, according to the analog electronic timepiece according to the present invention, accurate rotation detection can be performed even in low-power consumption driving, and stable driving is possible.
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、ムーブメント及び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、アナログ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(パルス制御)あるいは制動力制御等の制御を行う制御回路103を備えている。
FIG. 1 is a block diagram of a stepping motor control circuit, a movement, and an analog electronic timepiece 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
またアナログ電子時計は、相互にエネルギが異なる複数種類の主駆動パルスP1の中から、制御回路103からの主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスP1を選択し出力する主駆動パルス発生回路104、制御回路103からの補正駆動パルス制御信号に応答して補正駆動パルスP2を出力する補正駆動パルス発生回路105を備えている。
Further, the analog electronic timepiece selects a main drive pulse P1 corresponding to the main drive pulse control signal from the
主駆動パルス発生回路104が発生する各主駆動パルスP1は、エネルギの大きさが相互に異なる駆動パルスであり、エネルギの大きさによって複数の階級(ランク)に区分されている。各主駆動パルスP1は、電源(図示せず)からの駆動電流をステッピングモータ107の駆動コイルに供給する期間(供給期間)と、前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない期間(供給停止期間)とを交互に繰り返すことで形成される複数の櫛歯状パルス(チョッピングパルス)によって構成される櫛歯状の駆動パルスである。
The main drive pulses P1 generated by the main drive
供給停止期間は、駆動コイルと所定インピーダンスの素子を含む第1閉回路を形成する第1閉区間と、前記所定インピーダンスよりも小さいインピーダンスの素子と駆動コイルから成る第2閉回路を形成する第2閉区間とによって構成されている。供給停止期間における第1閉区間の割合(ランク)を変えることにより、主駆動パルスP1によってステッピングモータ107を駆動する期間中の制動力の大きさ(制動力ランク)を変えることができるようになっている。
The supply stop period includes a first closed section that forms a first closed circuit including a drive coil and an element having a predetermined impedance, and a second closed circuit that includes an element having an impedance smaller than the predetermined impedance and the drive coil. It consists of a closed section. By changing the ratio (rank) of the first closed section in the supply stop period, the magnitude of the braking force (braking force rank) during the period in which the
所定インピーダンスの素子として回転検出用の検出素子である検出抵抗を利用することによって専用の回路素子を不要とし又、前記所定インピーダンスよりも低いインピーダンスの素子としてトランジスタを使用している。トランジスタのオン抵抗によって、前記所定インピーダンスよりも低いインピーダンスの素子が構成される。
第1閉区間の割合は複数の階級(ランク)に区分されており又、第1閉区間のランクに対応するように制動力の大きさも複数の階級(ランク)に区分されている。第1閉区間のランクが大きくなるほど第1閉区間の割合が大きくなり、これに対応して制動力の大きさが小さくなる(ランクが小さくなる)。
By using a detection resistor which is a detection element for detecting rotation as an element having a predetermined impedance, a dedicated circuit element is not required, and a transistor is used as an element having an impedance lower than the predetermined impedance. An element having an impedance lower than the predetermined impedance is configured by the on-resistance of the transistor.
The ratio of the first closed section is divided into a plurality of classes (ranks), and the magnitude of the braking force is also divided into a plurality of classes (ranks) so as to correspond to the ranks of the first closed sections. As the rank of the first closed section increases, the ratio of the first closed section increases, and the magnitude of the braking force decreases correspondingly (the rank decreases).
主駆動パルス発生回路104は、制御回路103からの主駆動パルス制御信号に応答してエネルギが大きい主駆動パルスP1への変更(ランクアップ)やエネルギが小さい主駆動パルスP1への変更(ランクダウン)等を行なうことにより、主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスP1を発生する。
また、主駆動パルス発生回路104は、制御回路103からの主駆動パルス制御信号に応答して、供給停止期間における第1閉区間の割合を変えることにより、供給停止期間においてステッピングモータ107に働く制動力の大きさを制御する。
In response to the main drive pulse control signal from the
In addition, the main drive
補正駆動パルス発生回路105は、制御回路103からの補正駆動パルス制御信号に応答して補正駆動パルスP2を出力する。補正駆動パルスP2は各主駆動パルスP1よりもエネルギが大きい駆動パルスであり、主駆動パルスP1と同様に櫛歯状の駆動パルスである。
また、アナログ電子時計は、主駆動パルス発生回路104からの主駆動パルスP1や補正駆動パルス発生回路105からの補正駆動パルスP2によってステッピングモータ107を駆動するモータ駆動回路106、ステッピングモータ107、時計ケース108を備えている。
The correction drive
The analog electronic timepiece includes a
また、アナログ電子時計は、時計ケース108の外面側に配設され、ステッピングモータ107によって回転駆動され時刻を表示する時刻針111及び日にちを表示するカレンダ表示部112を有するアナログ表示部109、時計ケース108の内部に配設されたムーブメント110を備えている。
The analog electronic timepiece is disposed on the outer surface side of the
また、アナログ電子時計は、ステッピングモータ107のロータの自由振動によって発生し所定の基準しきい電圧(基準しきい値)Vcompを超える誘起信号VRsを所定の検出区間Tにおいて検出すると共に、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが検出区間T内のどの区間に属するのかを検出する回転検出回路113を備えている。
後述するように本発明の実施の形態では、ステッピングモータ107が回転したか否かを検出する検出区間Tは3つの区間T1〜T3に区分されている。誘起信号VRsはステッピングモータ107の回転状況を表す信号である。
The analog electronic timepiece detects an induced signal VRs generated by free vibration of the rotor of the
As will be described later, in the embodiment of the present invention, the detection section T for detecting whether or not the stepping
回転検出回路113は、ステッピングモータ107の負荷が増加あるいは電源電圧が低下する等して、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギが相対的に低下するにしたがって誘起信号VRsの発生時期が遅くなることを利用してステッピングモータ107の回転状況を検出する回路であり、前記特許文献1〜4に記載された回転検出回路と同様にして誘起信号VRsを検出する構成のものである。
The rotation detection circuit 113 indicates that the generation timing of the induced signal VRs is delayed as the load of the
回転検出回路113では、ステッピングモータ107の駆動コイルとステッピングモータ107が発生する誘起信号VRsを検出する回転検出用の検出素子とを含む閉回路と、前記駆動コイルと低インピーダンス素子(具体的にはトランジスタのオン抵抗である。)とによって構成される閉回路とによって検出周期が形成され、複数の検出周期によって構成される検出区間Tにおいて、ステッピングモータ107の回転状況を検出する。
The rotation detection circuit 113 includes a closed circuit including a drive coil of the
基準しきい電圧Vcompはステッピングモータ107が発生する誘起信号VRsの電圧レベルを判定する基準値であり、ステッピングモータ107が回転した場合等のようにロータの回転動作が速い場合には基準しきい電圧Vcompを越える誘起信号VRsが発生し、ステッピングモータ107が回転しなかった場合等のようにロータの回転動作が遅い場合には誘起信号VRsが基準しきい電圧Vcompを越えないように基準しきい電圧Vcompは設定されている。
The reference threshold voltage Vcomp is a reference value for determining the voltage level of the induced signal VRs generated by the stepping
発振回路101、分周回路102、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105、モータ駆動回路106、ステッピングモータ107、回転検出回路113は、ムーブメント110の構成要素である。
一般に、時計の動力源、時間基準などの装置からなる時計の機械体をムーブメントと称する。電子式のものをモジュールと呼ぶことがある。時計としての完成状態では、ムーブメントには文字板、針が取り付けられ、時計ケースの中に収容される。
The
In general, a timepiece mechanical body composed of devices such as a timepiece power source and a time reference is called a movement. Electronic devices are sometimes called modules. When the watch is completed, a dial and hands are attached to the movement and housed in a watch case.
ここで、発振回路101及び分周回路102は信号発生部を構成し、アナログ表示部109は表示部を構成している。回転検出回路113は回転検出部を構成している。発振回路101、分周回路102、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105及びモータ駆動回路106は制御部を構成している。また、発振回路101、分周回路102、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105、モータ駆動回路106、回転検出回路113はステッピングモータ制御回路114を構成している。
Here, the
図2は、本発明の実施の形態で使用するステッピングモータ107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107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107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。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 stepping
In FIG. 2, a stepping
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(本発明の実施の形態では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、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。
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(磁極軸AがX軸との間でなす角度がθ0の位置)に安定して停止している。
The
いま、主駆動パルス発生回路104から主駆動パルスP1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の反時計回り方向に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107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。
Now, the main drive
Incidentally, the rotation direction (counterclockwise direction in FIG. 2) for causing the normal operation (the hand movement operation because it is an analog electronic timepiece in this embodiment) by rotating the stepping
次のサイクルでは、主駆動パルス発生回路104から、逆極性の主駆動パルスP1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(正方向)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、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、前記動作がサイクル毎に交互に繰り返し行われて、ロータ202を180度ずつ反時計回り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。
In the next cycle, the main drive
Thereafter, by supplying signals with different polarities (alternating signals) to the
図3は、本発明の実施の形態において主駆動パルスP1によってステッピングモータ107を駆動する場合のタイミング図で、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギ状態、ロータ202の回転挙動、誘起信号VRsの出力タイミング、回転状況を表す誘起信号VRsのパターン(区間T1〜T3における誘起信号VRsの判定値の組)をあわせて示している。
図3において、P1は主駆動パルスP1を表すと共にロータ202が主駆動パルスP1によって回転駆動される領域を表し、又、a〜eは主駆動パルスP1駆動停止後の自由振動による磁極軸Aの回転位置を表す領域である。
FIG. 3 is a timing chart when the stepping
In FIG. 3, P1 represents the main drive pulse P1 and the region where the
主駆動パルスP1による駆動後の所定時間を第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としている。このように、主駆動パルスP1による駆動後から始まる検出区間T全体を複数の区間(本実施の形態では3つの区間T1〜T3)に区分している。尚、誘起信号VRsを検出しない期間であるマスク区間は設けていない。 A predetermined time after driving by the main drive pulse P1 is a first interval T1, a predetermined time after the first interval T1 is a second interval T2, and a predetermined time after the second interval is a third interval T3. In this way, the entire detection section T starting after driving with the main drive pulse P1 is divided into a plurality of sections (three sections T1 to T3 in the present embodiment). It should be noted that no mask interval is provided in which the induced signal VRs is not detected.
各区間T1〜T3において、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出した場合の判定値を「1」、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出できなかった場合の判定値を「0」と表している。また、「−」は、誘起信号VRsの判定値は「1」、「0」のどちらでもよく、誘起信号VRsの判定を行わないことを意味している。 In each section T1 to T3, the determination value when the induced signal VRs exceeding the reference threshold voltage Vcomp is detected is “1”, and the determination value when the induced signal VRs exceeding the reference threshold voltage Vcomp cannot be detected is “1”. 0 ”. Further, “−” means that the determination value of the induced signal VRs may be “1” or “0”, and the determination of the induced signal VRs is not performed.
ロータ202を中心として、その回転によってロータ202の磁極軸Aが位置するXY座標空間を第1象限I〜第4象限IVに区分した場合、区間T1〜T3は次のように表すことができる。
尚、駆動する負荷は通常負荷である。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、本発明の実施の形態では、時刻針111を駆動する場合の負荷を通常負荷としている。
When the XY coordinate space where the magnetic pole axis A of the
The load to be driven is a normal load. Here, the normal load means a load that is driven at a normal time, and in the embodiment of the present invention, the load when driving the
エネルギ状態が駆動余裕大(主駆動パルスP1の駆動余裕が所定量を超える場合であり、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギ状態が十分に大きく省電力化のために主駆動パルスP1のランクダウンが必要な状態)の回転では、区間T1はロータ202を中心とする空間の第3象限IIIにおいてロータ202の最初の正方向回転状況を判定する区間、区間T2は第3象限IIIにおいてロータ202の最初の逆方向回転状況を判定する区間、区間T3は第3象限IIIにおいてロータ202の最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間である。尚、本発明の実施の形態の場合、区間T2の判定値が「1」の場合には駆動余裕が十分に大きいため、区間T3における判定は不要であり「−」となっている。
The energy state is a large drive margin (when the drive margin of the main drive pulse P1 exceeds a predetermined amount, the energy state of the main drive pulse P1 with respect to the load is sufficiently large, and the rank of the main drive pulse P1 is reduced to save power. In the rotation in the required state), the section T1 is a section for determining the first forward rotation state of the
本発明の実施の形態では、ステッピングモータ107の駆動余裕が所定量を超える場合として、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギが十分に大きい状態である駆動余裕大の状態(誘起信号VRsのパターンが(0,1,−)の状態)を挙げているが、他のエネルギ状態に規定してもよい。
In the embodiment of the present invention, when the drive margin of the stepping
また、エネルギ状態が駆動余裕中(駆動余裕大の状態に対して相対的に小さな負荷が増えた状態であり、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギ状態が、駆動余裕大の状態よりもやや低い状態であり、主駆動パルスP1が維持される状態)の回転では、区間T1は第2象限IIにおいてロータ202の最初の正方向回転状況を判定する区間、区間T2は第2象限IIにおけるロータ202の最初の正方向回転状況及び第3象限IIIにおけるロータ202の最初の正方向の回転状況を判定する区間、区間T3は第3象限IIIにおけるロータ202の最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間である。
Further, the energy state is in a driving margin (a state in which a relatively small load is increased with respect to a state where the driving margin is large, and the energy state of the main driving pulse P1 with respect to the load is slightly lower than a state where the driving margin is large. In the rotation in a state in which the main drive pulse P1 is maintained), the section T1 is a section for determining the first forward rotation state of the
また、エネルギ状態が駆動余裕小(駆動余裕中のエネルギ状態に対して相対的に小さな負荷が更に増えた状態であり、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギ状態が、駆動余裕中よりもやや低い状態であり、主駆動パルスP1のランクアップが必要な状態)の回転では、区間T1は第2象限IIにおいてロータ202の最初の正方向回転状況を判定する区間、区間T2は第2象限IIにおけるロータ202の最初の正方向回転状況及び第3象限IIIにおけるロータ202の最初の正方向の回転状況を判定する区間、区間T3は第3象限IIIにおけるロータ202の最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間である。
In addition, the energy state is a state where the drive margin is small (a relatively small load is further increased with respect to the energy state during the drive margin, and the energy state of the main drive pulse P1 with respect to the load is slightly lower than during the drive margin) In the rotation in the state in which the rank of the main drive pulse P1 needs to be increased), the section T1 is a section for determining the first forward rotation state of the
また、エネルギ状態が第1非回転の状態(駆動余裕小のエネルギ低い状態に対して更に負荷が相対的に増えて非回転となる状態であり、区間T1では基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを発生する回転速度を有している状態であり、補正駆動パルスP2による駆動及び主駆動パルスP1の1ランクアップが必要な状態)では、区間T1は第2象限IIにおけるロータ202の最初の正方向回転状況及び最初の逆方向回転状況を判定する区間、区間T2は第2象限II及び第1象限Iにおけるロータ202の最初の逆方向回転状況を判定する区間、区間T3は第1象限におけるロータ202の最初の逆方向回転状況及び2回目の正方向回転以後の回転状況を判定する区間である。
In addition, the energy state is a first non-rotation state (a state in which the load further increases relative to the low energy state with a small drive margin and the non-rotation state occurs, and an induced signal exceeding the reference threshold voltage Vcomp in the section T1. In a state where the rotational speed is such that VRs is generated and driving by the correction driving pulse P2 and the rank of the main driving pulse P1 are required to be upgraded by one rank), the section T1 is the first of the
また、エネルギ状態が第2非回転の状態(第1非回転のエネルギ状態に対して更に負荷が相対的に増えて非回転となる状態であり、区間T1でも基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを発生する回転速度を有していない状態であり、補正駆動パルスP2による駆動及び主駆動パルスP1の1ランクアップが必要な状態)では、区間T1は第2象限IIにおけるロータ202の最初の正方向回転状況及び最初の逆方向回転状況を判定する区間、区間T2は第2象限II及び第1象限Iにおけるロータ202の最初の逆方向回転状況を判定する区間、区間T3は第1象限Iにおけるロータ202の最初の逆方向回転状況及び2回目の正方向回転以後の回転状況を判定する区間である。
Further, the energy state is a second non-rotation state (a state in which the load is further increased relative to the first non-rotation energy state to cause non-rotation, and the induced signal exceeds the reference threshold voltage Vcomp even in the section T1. In a state that does not have a rotational speed for generating VRs and is driven by the correction drive pulse P2 and needs to be upgraded by one rank of the main drive pulse P1, the section T1 is the first of the
例えば、図3に沿ってパルス制御の例を概略説明すると、エネルギ状態が駆動余裕大の場合、回転状況を表す誘起信号VRsのパターン(区間T1の判定値,区間T2の判定値,区間T3の判定値)として(0,1,−)が得られる。この場合、制御回路103は、ステッピングモータ107の駆動余裕が所定量を超える場合であり、駆動エネルギが過大(駆動余裕大)と判定して、主駆動パルスP1の駆動エネルギを1ランクダウンするようにパルス制御を行う。主駆動パルスP1を1ランクダウンする場合、パターン(0,1,−)を検出したとき直ちにランクダウンさせるように構成してもよく、あるいは、パターン(0,1,―)を所定回数連続して検出したときにランクダウンするように構成することができる。
For example, an example of pulse control will be schematically described with reference to FIG. 3. When the energy state is large in driving margin, the pattern of the induced signal VRs indicating the rotation state (determination value of the section T1, determination value of the section T2, and the section T3) (0, 1,-) is obtained as the (determination value). In this case, the
また、駆動余裕中の場合は誘起信号VRsのパターン(1,1,−)が得られ、制御回路103は、ステッピングモータ107の駆動余裕が所定量を超えない場合であり、余裕ない回転(余分なエネルギはないが回転させることが可能な回転状態である駆動余裕中のエネルギ状態)と判定して、主駆動パルスP1の駆動エネルギを維持するようにパルス制御を行う。
Further, when the drive margin is present, a pattern (1, 1, −) of the induced signal VRs is obtained, and the
図4は本発明の実施の形態の動作をまとめた判定チャートである。図4において、図3の場合と同様に、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出した場合を判定値「1」、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを検出できなかった場合を判定値「0」と表している。また、「−」は、誘起信号VRsの判定値は「1」、「0」のどちらでもよく、誘起信号VRsの判定を行わないことを意味している。
即ち、区間T2が判定値「1」の場合、主駆動パルスP1をランクアップする必要がない大きさのエネルギ状態であり、区間T1、T2の判定値によってパルス制御を行うことが可能であるため区間T3の判定は行わない。
FIG. 4 is a determination chart summarizing the operation of the embodiment of the present invention. In FIG. 4, as in the case of FIG. 3, the determination value “1” is obtained when the induced signal VRs exceeding the reference threshold voltage Vcomp is detected, and the induced signal VRs exceeding the reference threshold voltage Vcomp is not detected. The determination value is “0”. Further, “−” means that the determination value of the induced signal VRs may be “1” or “0”, and the determination of the induced signal VRs is not performed.
That is, when the section T2 is the determination value “1”, it is an energy state having a magnitude that does not require the main drive pulse P1 to be ranked up, and pulse control can be performed based on the determination values of the sections T1 and T2. The determination of the section T3 is not performed.
制御回路103は、回転検出回路113が基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsの有無を検出し前記基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが属する区間T1〜T3を判定したパターンに基づいて、制御回路103内部に記憶した図4の判定チャートを参照して、主駆動パルスP1のランクアップやランクダウンあるいは補正駆動パルスP2による駆動等のパルス制御、及び、ステッピングモータ107の駆動コイル209に駆動電流を供給しない供給停止期間において第1閉区間の割合を変える制御(図4中の制動力ランク操作)を行ってステッピングモータ107を回転制御する。
The
図4に沿って動作を概略説明すると、制御回路103は、今回のサイクル(今サイクル)で誘起信号VRsパターン(0,1,−)の駆動余裕大の状態が得られた場合には、次回のサイクル(次サイクル)の駆動に用いる主駆動パルスP1を1ランクダウンする。主駆動パルスP1を1ランクダウンする場合、パターン(0,1,−)を検出したとき直ちにランクダウンさせるように構成してもよく、あるいは、パターン(0,1,―)を所定回数連続して検出したときにランクダウンするように構成することができる。
制御回路103は、今サイクルで誘起信号VRsパターン(1,1,−)の駆動余裕中の状態が得られた場合には、次サイクルの駆動に用いる主駆動パルスP1のランクを変更せずに維持する。
The operation will be schematically described with reference to FIG. 4. The
The
今サイクルで誘起信号VRsパターン(1,0,1)の駆動余裕小の状態が得られた場合には、次サイクルの駆動に用いる主駆動パルスP1のランクを1ランクアップする。
今サイクルで誘起信号VRsパターン(1,0,0)又は(0,0,0)の非回転の状態が得られた場合には、駆動した主駆動パルスP1と同極性の補正駆動パルスP2による駆動を行って強制的に回転させた後、次サイクルの駆動に用いる主駆動パルスP1を1ランクアップする。
When the drive margin of the induced signal VRs pattern (1, 0, 1) is obtained in this cycle, the rank of the main drive pulse P1 used for driving in the next cycle is increased by one rank.
When the non-rotation state of the induced signal VRs pattern (1, 0, 0) or (0, 0, 0) is obtained in this cycle, the correction drive pulse P2 having the same polarity as the driven main drive pulse P1 is used. After driving and forcibly rotating, the main drive pulse P1 used for driving in the next cycle is increased by one rank.
制御回路103は、ステッピングモータ107の駆動余裕が所定値を超える状態(本実施の形態ではVRsパターンが(0,1,−)の駆動余裕大の状態)の場合には制動力ランク操作は行わず、他のエネルギ状態の場合には制動力ランク操作を行う。
制御回路103は、駆動余裕が所定値を超えないが主駆動パルスP1をランクアップしない状態(本実施の形態ではVRsパターンが(1,1,0)の駆動余裕中の状態であり主駆動パルスP1のランクを変更せずに維持する状態)の場合には、供給停止期間における制動力を1ランク下げるように制動力ランク操作を行う。
このように、主駆動パルスP1のランクを変更しない場合には制動力のランクを下げるように変更することにより、同一エネルギの主駆動パルスP1を用いて、より余裕のある駆動を可能にしている。
The
The
In this way, when the rank of the main drive pulse P1 is not changed, the rank of the braking force is changed so as to lower the rank, thereby enabling driving with more margin using the main drive pulse P1 having the same energy. .
制御回路103は、駆動余裕が所定値を超えず主駆動パルスP1をランクアップする状態(本実施の形態ではVRsパターンが(1,0,1)の駆動余裕小と、VRsパターンが(1,0,0)、(0,0,0)の非回転の状態)の場合には、主駆動パルスP1を1ランクアップすると共に制動力を最大ランク(maxランク)にする。このように、制御部103は、新たな主駆動パルスP1によって駆動する場合、最初の駆動は第1閉区間の割合を最小ランク(換言すれば制動力を最大ランク)にして駆動するようにしている。これにより上記のように主駆動パルスP1のランクを変更せずに駆動する場合、制動力のランクを下げることによって同一エネルギの主駆動パルスP1でも余裕のある駆動を行うように制御することが可能になる。
The
図5は、本発明の実施の形態に共通する部分詳細回路図で、主駆動パルス発生回路104、補正駆動パルス発生回路105、モータ駆動回路106、回転検出回路113の部分詳細回路図である。
図6は、本発明の実施の形態のタイミング図である。図6の前段(区間P1のOUT1)は今サイクルにおいて駆動する主駆動パルスP1の波形、図6の後段(区間T1〜T3のOUT1)は今回のサイクル(今サイクル)の回転検出波形を示している。また、図6には一方の極性で回転駆動したとき(一方のサイクル)の動作タイミングを示しており、他方の極性で回転駆動したとき(他方のサイクル)の動作タイミングは省略している。
FIG. 5 is a partial detailed circuit diagram common to the embodiments of the present invention, and is a partial detailed circuit diagram of the main drive
FIG. 6 is a timing diagram of the embodiment of the present invention. The first stage of FIG. 6 (OUT1 in section P1) shows the waveform of the main drive pulse P1 driven in the current cycle, and the rear stage of FIG. 6 (OUT1 in sections T1 to T3) shows the rotation detection waveform in the current cycle (current cycle). Yes. FIG. 6 shows the operation timing when rotationally driven with one polarity (one cycle), and the operation timing when rotationally driven with the other polarity (the other cycle) is omitted.
図5、図6において、スイッチ制御回路303は、回転駆動時、制御回路103から供給される主駆動パルス制御信号(または補正駆動パルス制御信号)Viに応答して、トランジスタQ2、Q3の同時オン状態を所定周期で繰り返す、あるいは、トランジスタQ1、Q4の同時オン状態を所定周期で繰り返すことによって櫛歯状の駆動パルスP1、P2を発生させ、駆動コイル209に対して正方向あるいは逆方向に駆動電流iを供給し、これによってステッピングモータ107を回転駆動する。
例えば図6に示す一方の極性の駆動時には、スイッチ制御回路303は、供給期間において駆動電流iを供給するために、主駆動パルス制御信号Viに応答して、トランジスタQ1、Q4をオフ状態に駆動すると共にトランジスタQ2、Q3、Q5、Q6をオン状態に駆動する。
5 and 6, the
For example, when driving with one polarity shown in FIG. 6, the
また、スイッチ制御回路303は、供給停止期間において制動力ランク操作を行うために、制御回路103から供給される主駆動パルス制御信号Viに対応する第1閉区間の割合となるように各トランジスタQ1〜Q6を制御する。
即ち、スイッチ制御回路303は主駆動パルス制御信号Viに応答して、第1閉区間では、トランジスタQ1〜Q4をオフ状態、トランジスタQ5、Q6をオン状態に駆動することによって駆動コイル209と回転検出用の検出抵抗R1及びR2を含む第1閉回路を構成するように各トランジスタQ1〜Q6を制御する。また、第2閉区間では、トランジスタQ1、Q3、Q5、Q6をオン状態、トランジスタQ2、Q4をオフ状態に駆動することによって駆動コイル209とトランジスタQ1、Q3のオン抵抗から成る(駆動コイル209をトランジスタQ1及びQ3によって実質的に短絡する)第2閉回路を構成するように各トランジスタQ1〜Q6を制御する。
Further, the
That is, in response to the main drive pulse control signal Vi, the
回転検出時には、スイッチ制御回路303は、トランジスタQ1〜Q6をオン状態、オフ状態、スイッチング状態(オン状態とオフ状態を所定の検出周期で交互に繰り返す状態)のいずれかに制御して、検出抵抗R1又はR2に誘起信号VRsが発生するように制御する。
コンパレータ304は、所定の基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsが、検出抵抗R1又はR2に発生すると、その時点で検出信号Vsを出力する。
At the time of rotation detection, the
When the induced signal VRs exceeding the predetermined reference threshold voltage Vcomp is generated in the detection resistor R1 or R2, the
トランジスタQ2、Q4はモータ駆動回路106の構成要素であり又、トランジスタQ5、Q6及び検出抵抗R1、R2は回転検出回路113の構成要素である。また、トランジスタQ1、Q3はモータ駆動回路106及び回転検出回路113の双方に兼用される構成要素である。
検出抵抗R1、R2は所定インピーダンスを有するインピーダンス素子であり、トランジスタQ1、Q3は前記所定インピーダンスよりも小さなインピーダンスを有するインピーダンス素子である。トランジスタQ1〜Q6はオン状態ではオン抵抗が小さく実質的にインピーダンスが零の素子を構成し、トランジスタQ1、Q3が同時オンの状態では駆動コイル209は短絡される。
Transistors Q2 and Q4 are components of the
The detection resistors R1 and R2 are impedance elements having a predetermined impedance, and the transistors Q1 and Q3 are impedance elements having an impedance smaller than the predetermined impedance. The transistors Q1 to Q6 constitute an element having a small on-resistance and substantially zero impedance in the on state, and the
図6に示すように前サイクルにおける区間T1、T2の判定値が「1」の場合、制御回路103は、図4の判定チャートを参照して誘起信号VRsパターン(1,1,−)の駆動余裕中と判定し、今サイクルでは、主駆動パルスP1を変更せずに維持すると共に、供給期間における第1閉区間の割合を1ランク上げることによって制動力を1ランク下げて駆動するように主駆動パルス発生回路104を制御する。
As shown in FIG. 6, when the determination value of the sections T1 and T2 in the previous cycle is “1”, the
あるサイクルにおいて、ステッピングモータ107を主駆動パルスP1で回転駆動する場合、スイッチ制御回路303は制御回路103からの主駆動パルス制御信号Viに応答して、駆動期間P1の供給期間においてトランジスタQ2、Q3が所定周期で同時にオン状態となるようにスイッチング駆動することにより、櫛歯状の主駆動パルスP1を発生させ、当該記主駆動パルスP1でステッピングモータ107の駆動コイル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107が回転する場合は、ロータ202が正方向に180度回転する。
In a certain cycle, when the stepping
供給停止期間は、駆動コイル209と所定インピーダンスのインピーダンス素子によって第1閉回路を構成する第1閉区間と、前記所定インピーダンスより小さいインピーダンスのインピーダンス素子から成る第2閉回路(本実施の形態では実質的に駆動コイル209を短絡する第2閉回路)を構成する第2閉区間とによって構成され、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギ状態に応じて、第1閉区間の割合を変更することにより、ステッピングモータ107の回転速度及び制動の強さを制御する。
During the supply stop period, a first closed section that forms a first closed circuit by the
主駆動パルスP1の駆動が終了した時点から始まる検出区間T(区間T1、T2、T3)において、回転検出回路113はステッピングモータ107の回転状況を検出する。制御回路103は検出結果に基づいて次サイクルにおける主駆動パルスP1の選定等のパルス制御や、供給停止期間における制動力ランク操作を行ってステッピングモータ107を駆動制御する。
In the detection section T (sections T1, T2, T3) starting from the time when the driving of the main drive pulse P1 is completed, the rotation detection circuit 113 detects the rotation state of the stepping
前記のようにして図5の矢印方向に駆動電流iを供給してステッピングモータ107を駆動した後、回転検出回路113が検出期間Tにおいて回転検出する場合には検出抵抗R1を使用して検出を行う。この回転検出においては、スイッチ制御回路303によって、トランジスタQ2、Q4、Q6はオフ状態、トランジスタQ3、Q5はオン状態、トランジスタQ1は検出周期でスイッチング状態に駆動される。
After the driving current i is supplied in the direction of the arrow in FIG. 5 to drive the stepping
次サイクルでは、駆動期間P1の供給期間はトランジスタQ1、Q4が所定周期で同時にオン状態となるようにスイッチング駆動して図5の反矢印方向に駆動電流iを供給してステッピングモータ107を駆動する。これにより、ステッピングモータ107が回転する場合は、ロータ202が正方向に180度回転する。
In the next cycle, during the supply period of the drive period P1, the stepping
その後、回転検出回路113が検出期間Tにおいて回転検出する場合、検出抵抗R2を使用して検出を行う。この場合、スイッチング制御回路303によって、トランジスタQ2、Q4、Q5はオフ状態、トランジスタQ1、Q6はオン状態、トランジスタQ3は検出周期でスイッチング状態に駆動される。
上記動作を繰り返すことにより、ステッピングモータ107の駆動及び回転検出が継続して行われることになる。
図7は、本発明の実施の形態に係るフローチャートである。
Thereafter, when the rotation detection circuit 113 detects rotation in the detection period T, the detection is performed using the detection resistor R2. In this case, the switching
By repeating the above operation, driving and rotation detection of the stepping
FIG. 7 is a flowchart according to the embodiment of the present invention.
以下、図1〜図7を参照して、本発明の実施の形態の動作を説明する。
図1において、発振回路101は所定周波数の基準クロック信号を発生し、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、制御回路103に出力する。
制御回路103は、前記時計信号を計数して計時動作を行い、所定周期で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。
The operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In FIG. 1, an
The
この場合、制御回路103は先ず主駆動パルスP1nのランクnを1及び同一主駆動パルスP1による連続駆動回数を表す計数値N(PCDカウンタ値)を0にすると共に、供給停止期間における制動力のランクを表す制動力ランクBを最大(換言すれば、供給停止期間の全期間で第2閉回路を形成して供給停止期間全体を第2閉区間とする。)に設定して(図7のステップS801)、最小パルス幅の主駆動パルスP11でステッピングモータ107を回転駆動するように主駆動パルス制御信号を出力する(ステップS802、S803)。
In this case, the
主駆動パルス発生回路104は、制御回路103からの前記主駆動パルス制御信号に応答して、前記主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスP11をモータ駆動回路106に出力する。モータ駆動回路106は、制動力ランクBが最大の主駆動パルスP11によってステッピングモータ107を回転駆動する。ステッピングモータ107は主駆動パルスP11によって回転駆動されて、時刻針111やカレンダ表示部112を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ107が正常に回転した場合には、アナログ表示部109では、時刻針111によって随時現在時刻が表示され又、カレンダ表示部112によって現在の日にちが表示される。
In response to the main drive pulse control signal from the
制御回路103は、回転検出回路113が所定の基準しきい電圧Vcompを超えるステッピングモータ107の誘起信号VRsを検出したか否かの判定、及び、回転検出回路113が前記誘起信号VRsの検出時刻tは区間T1内と判定したか否かの判定(即ち、回転検出回路113が基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T1内で検出したか否かの判定)を行う(ステップS804)。
The
制御回路103は、処理ステップS804において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T1内で検出していないと判定した場合には(パターンが(0,x,x)の場合である。ここで、判定値「x」は判定値が「1」か「0」かを問わないことを意味する。)、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T2内で検出したか否かを判定する(ステップS805)。
When the
制御回路103は、処理ステップS805において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T2内で検出したと判定した場合(パターンが(0,1,x)の場合であり、図4の駆動余裕大の場合である。)、計数値Nに1加算し(ステップS806)、加算後の計数値Nが所定値(連続駆動回数が所定回数(例えば80回))になったか否かを判定する(ステップS807)。
The
制御回路103は、処理ステップS807において計数値Nが所定値になったと判定した場合、主駆動パルスP1のランクnが最小ランク(エネルギが最小のランク)minでないと判定したときには(ステップS808)、次サイクルにおいて主駆動パルスP1のランクnを1ランクダウンするように制御し(ステップS809)、計数値Nを0にリセットした後(ステップS810)、処理ステップS803に戻って次サイクルの駆動を行う。
When the
制御回路103は、処理ステップS808において主駆動パルスP1のランクnが最小ランクminと判定したときには、処理ステップS810に移行する。
制御回路103は、処理ステップS807において計数値Nが所定値になっていないと判定した場合、直ちに処理ステップS803に戻って次サイクルの駆動を行う。
制御回路103は、処理ステップS805において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T2内で検出していないと判定した場合(パターンが(0,0,x)の場合である。)、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T3内で検出したか否かを判定する(ステップS816)。
When determining that the rank n of the main drive pulse P1 is the minimum rank min in the process step S808, the
If the
If the
制御回路103は、処理ステップS816において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T3内で検出していないと判定すると(パターンが(x,0,0)の場合であり、図4の非回転の場合である。)、処理ステップS803の主駆動パルスP1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107を駆動するように補正駆動パルス発生回路105に対して補正駆動パルス制御信号を出力する(ステップS811)。補正駆動パルス発生回路105は、前記補正駆動パルス制御信号に応答して、モータ駆動回路106を介してステッピングモータ107を強制的に回転させる。
If the
次に制御回路103は、主駆動パルスP1のランクnが最大ランクmaxか否かを判定し(ステップS812)、最大ランクでない場合には主駆動パルスP1のランクを1ランクアップし(ステップS813)、制動力ランクBを最大ランクmaxに設定し(ステップS814)、計数値Nを0にリセットした(ステップS815)後に処理ステップS803に戻る。これにより、次サイクルでは、制動力ランクが最大ランクmaxで、エネルギランクを1ランクアップした主駆動パルスP1によって駆動される。
Next, the
制御回路103は、処理ステップS812において主駆動パルスP1のランクnが最大ランクmaxと判定した場合にはランクアップできないため処理ステップS815に移行する。
制御回路103は、処理ステップS816において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T3内で検出したと判定すると(パターンが(x,0,1)の場合であり、図4の駆動余裕小の場合である。)、処理ステップS812に移行する。
If the rank n of the main drive pulse P1 is determined to be the maximum rank max in process step S812, the
If the
制御回路103は、処理ステップS804において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T1内で検出したと判定した場合には(パターンが(1,x,x)の場合である。)、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T2内で検出したか否かを判定する(ステップS817)。
When the
制御回路103は、処理ステップS817において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T2内で検出していないと判定した場合(パターンが(1,0,x)の場合であり、駆動余裕小または非回転の場合である。)、処理ステップS816に移行する。
制御回路103は、処理ステップS817において基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T2内で検出したと判定した場合(パターンが(1,1,x)の場合であり、駆動余裕中の場合である。)、計数値Nを0にリセットする(ステップS818)。
The
The
次に制御回路103は、制動力ランクBが最小ランクminか否かを判定し(ステップS819)、制動力ランクBが最小ランクminでない場合には制動力ランクBを1ランクダウン(換言すれば、第1閉区間を1ランクアップ)させた後(ステップS820)、処理ステップS803に戻る。制御回路103は、処理ステップS819において制動力ランクBが最小ランクminと判定した場合、直ちに処理ステップS803に戻る。
Next, the
このように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114は、主駆動パルスP1によるステッピングモータ107の駆動後に設けられた検出区間Tにおいてステッピングモータ107の回転状況を検出する回転検出回路113と、相互に異なるエネルギを有し駆動電流iをステッピングモータ107の駆動コイル209に供給する供給期間と駆動電流iを駆動コイル209に供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで構成される複数種類の櫛歯状の主駆動パルスP1のうち、回転検出回路113が検出したステッピングモータ107の回転状況に応じたエネルギを有する主駆動パルスP1によりステッピングモータ107を駆動する制御部とを備え、前記供給停止期間は、駆動コイル209と所定インピーダンスの検出抵抗T1又はR2を含む第1閉回路を形成する第1閉区間と、前記所定インピーダンスよりも小さいインピーダンスの素子と駆動コイル209から成る第2閉回路を形成する第2閉区間とから成り、前記制御部は、回転検出回路113が検出した回転状況に基づいてステッピングモータ107の駆動余裕が所定量を超えないと判定したときは、前記供給停止期間における前記第1閉区間の割合を変えることによってステッピングモータ107の制動力を変えることを特徴としている。
As described above, the stepping
ここで、前記制御部は、回転検出回路113が検出した回転状況に基づいてステッピングモータ107の駆動余裕が所定量を超えないと判定して主駆動パルスP1を維持する場合には、前記供給停止期間における前記第1閉区間の割合を1ランク大きくするように構成することができる。
また、前記制御部は、各主駆動パルスP1によって駆動する際、最初の駆動は前記第1閉区間の割合を最小ランクにして駆動するように構成することができる。
Here, when the control unit determines that the drive margin of the stepping
In addition, the controller may be configured to drive the first drive with the ratio of the first closed section as the minimum rank when driven by each main drive pulse P1.
また、検出区間Tを、主駆動パルスP1による駆動後の第1区間T1、第1区間T1よりも後の第2区間T2、第2区間T2よりも後の第3区間T3に区分し、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギ状態が主駆動パルスP1を維持する状態の場合には、第1区間T1はステッピングモータ107のロータ202を中心とする空間の第2象限IIにおいてロータ202の最初の正方向回転状況を判定する区間、第2区T2間は第2象限IIにおけるロータ202の最初の正方向回転状況及び第3象限IIIにおけるロータ202の最初の正方向の回転状況を判定する区間、第3区間T3は第3象限IIIにおけるロータ202の最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間であり、前記制御部は、回転検出回路113が第3区間T3において基準しきい値Vcompを超える誘起信号VRsを検出したときは主駆動パルスP1をランクアップすると共に前記第1閉区間の割合を最小ランクにして駆動するように構成することができる。
Further, the detection interval T is divided into a first interval T1 after driving by the main drive pulse P1, a second interval T2 after the first interval T1, and a third interval T3 after the second interval T2, and the load When the energy state of the main drive pulse P1 with respect to the state in which the main drive pulse P1 is maintained, the first interval T1 is the first positive of the
また、検出区間Tを、主駆動パルスP1による駆動後の第1区間T1、第1区間T1よりも後の第2区間T2、第2区間T2よりも後の第3区間T3に区分し、負荷に対する主駆動パルスP1のエネルギ状態が主駆動パルスP1を維持する状態の場合には、第1区間T1はステッピングモータ107のロータ202を中心とする空間の第2象限IIにおいてロータ202の最初の正方向回転状況を判定する区間、第2区間T2は第2象限IIにおけるロータ202の最初の正方向回転状況及び第3象限IIIにおけるロータ202の最初の正方向の回転状況を判定する区間、第3区間T3は第3象限IIIにおけるロータ202の最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間であり、前記制御部は、回転検出回路113が第1区間T1において基準しきい値Vcompを超える誘起信号VRsを検出したときはステッピングモータ107の駆動余裕が所定量を超えないと判定するように構成することができる。
また、前記所定インピーダンスの素子は回転検出用の検出抵抗R1又はR2であるように構成することができる。
Further, the detection interval T is divided into a first interval T1 after driving by the main drive pulse P1, a second interval T2 after the first interval T1, and a third interval T3 after the second interval T2, and the load When the energy state of the main drive pulse P1 with respect to the state in which the main drive pulse P1 is maintained, the first interval T1 is the first positive of the
The element having the predetermined impedance may be configured to be a detection resistor R1 or R2 for detecting rotation.
したがって、低消費な駆動においても確実な回転検出が行え、安定した駆動を行うことが可能になる。
また、供給停止区間における第1閉区間の割合を制御することにより、制動力を回転検出結果に基づいて制御できるので、負荷の相対的な増加によって誘起信号VRsが低下して検出不能に陥る事態の発生を防止しかつ、外乱影響が低減できるので、適切な制動力を得ることができ、低電流化と回転検出の精度向上にも寄与することができる。
Therefore, reliable rotation detection can be performed even with low-consumption driving, and stable driving can be performed.
Further, since the braking force can be controlled based on the rotation detection result by controlling the ratio of the first closed section in the supply stop section, the induced signal VRs decreases due to the relative increase in the load, and the detection is impossible. Can be prevented, and the influence of disturbance can be reduced. Therefore, an appropriate braking force can be obtained, which contributes to a reduction in current and an improvement in the accuracy of rotation detection.
また、基準しきい電圧Vcompを超える誘起信号VRsを区間T1、T2で検出した場合、主駆動パルスP1のランクは変更せずに維持するが、第1閉区間を1ランクアップすることによって制動力を1ランク弱め、これによりロータ回転角速度を速めるようにしている。その結果、同一ランクの主駆動パルスP1で駆動できる期間が増え、電池寿命が延びる。
また、主駆動パルスP1のランクをアップし駆動力が増えた際に、制動力を最大ランクに戻すことで、外乱に強い状態にする事が出来、安定駆動が得られる等の効果を奏する。
Further, when the induced signal VRs exceeding the reference threshold voltage Vcomp is detected in the sections T1 and T2, the rank of the main drive pulse P1 is maintained without being changed, but the braking force is increased by raising the first closed section by one rank. Is reduced by one rank, thereby increasing the rotational angular velocity of the rotor. As a result, the period during which the main drive pulse P1 of the same rank can be driven increases, and the battery life is extended.
Further, when the rank of the main drive pulse P1 is increased and the driving force is increased, the braking force is returned to the maximum rank, so that a strong state against disturbance can be obtained and stable driving can be obtained.
また、本発明に係るムーブメントによれば、低消費な駆動においても確実な回転検出が行え、安定した駆動が可能なアナログ電子時計を構築することができる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、低消費な駆動においても確実な回転検出が行え、安定した駆動が可能なため、正確な運針が可能になる。
Further, according to the movement according to the present invention, it is possible to construct an analog electronic timepiece capable of performing reliable rotation detection even with low consumption driving and capable of stable driving.
In addition, according to the analog electronic timepiece according to the present invention, accurate rotation detection can be performed even in low-power consumption driving, and stable driving is possible.
尚、前記各実施の形態では、検出区間Tを3つの区間によって構成したが、2つ以上の複数の区間に区分し、これらの区間おける誘起信号VRsの判定値のパターンによってステッピングモータの回転状況を検出するように構成するようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the detection section T is configured by three sections. However, the detection section T is divided into two or more sections, and the rotation state of the stepping motor is determined by the pattern of the determination value of the induced signal VRs in these sections. You may make it comprise so that it may detect.
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。
本発明に係るムーブメントは、アナログ電子腕時計、アナログ電子置時計等の各種のアナログ電子時計に用いるムーブメントに適用可能である。
また、本発明に係るアナログ電子時計は、アナログ電子腕時計、アナログ電子置時計等の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 movement according to the present invention is applicable to movements used in various analog electronic timepieces such as analog electronic wristwatches and analog electronic table clocks.
The analog electronic timepiece according to the present invention is applicable to various analog electronic timepieces such as an analog electronic wristwatch and an analog electronic table clock.
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・・・補正駆動パルス発生回路
106・・・モータ駆動回路
107・・・ステッピングモータ
108・・・時計ケース
109・・・アナログ表示部
110・・・ムーブメント
111・・・時刻針
112・・・カレンダ表示部
113・・・回転検出回路
114・・・ステッピングモータ制御回路
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
303・・・スイッチ制御回路
304・・・コンパレータ
OUT1・・・第1端子
OUT2・・・第2端子
Q1〜Q8・・・トランジスタ
R1、R2・・・検出抵抗
DESCRIPTION OF
206, 207 ... Notch (outer notch)
208 ...
Claims (8)
相互に異なるエネルギを有し駆動電流を前記ステッピングモータの駆動コイルに供給する供給期間と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで構成される複数種類の櫛歯状の主駆動パルスのうち、前記回転検出部が検出した前記ステッピングモータの回転状況に応じたエネルギを有する主駆動パルスにより前記ステッピングモータを駆動する制御部とを備え、
前記供給停止期間は、前記駆動コイルと所定インピーダンスの素子を含む第1閉回路を形成する第1閉区間と、前記所定インピーダンスよりも小さいインピーダンスの素子と前記駆動コイルから成る第2閉回路を形成する第2閉区間とから成り、
前記制御部は、前記回転検出部が検出した回転状況に基づいて前記ステッピングモータの駆動余裕が所定量を超えないと判定したときは、前記供給停止期間における前記第1閉区間の割合を変えることによって前記ステッピングモータの制動力を変えることを特徴とするステッピングモータ制御回路。 A rotation detection unit for detecting a rotation state of the stepping motor in a detection section provided after the stepping motor is driven by the main drive pulse;
Plural types of comb teeth having different energies and configured by alternately repeating a supply period for supplying a drive current to the drive coil of the stepping motor and a supply stop period for not supplying the drive current to the drive coil A control unit that drives the stepping motor with a main driving pulse having energy corresponding to a rotation state of the stepping motor detected by the rotation detection unit among the main driving pulses in a shape,
The supply stop period forms a first closed section that forms a first closed circuit including an element having a predetermined impedance with the drive coil, and a second closed circuit including an element having an impedance smaller than the predetermined impedance and the drive coil. And a second closed section
When the control unit determines that the driving margin of the stepping motor does not exceed a predetermined amount based on the rotation state detected by the rotation detection unit, the control unit changes the ratio of the first closed section in the supply stop period. A stepping motor control circuit characterized in that the braking force of the stepping motor is changed by the step.
負荷に対する主駆動パルスのエネルギ状態が主駆動パルスを維持する状態の場合には、前記第1区間は前記ステッピングモータのロータを中心とする空間の第2象限において前記ロータの最初の正方向回転状況を判定する区間、前記第2区間は前記第2象限における前記ロータの最初の正方向回転状況及び第3象限における前記ロータの最初の正方向の回転状況を判定する区間、前記第3区間は前記第3象限における前記ロータの最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間であり、
前記制御部は、前記回転検出部が前記第3区間において前記基準しきい値を超える誘起信号を検出したときは主駆動パルスをランクアップすると共に前記第1閉区間の割合を最小ランクにして駆動することを特徴とする請求項3記載のステッピングモータ制御回路。 The detection section is divided into a first section after driving with a main drive pulse, a second section after the first section, and a third section after the second section,
When the energy state of the main drive pulse with respect to the load is a state in which the main drive pulse is maintained, the first section is the first forward rotation state of the rotor in the second quadrant of the space around the rotor of the stepping motor. The second section is a section for determining the first positive rotation situation of the rotor in the second quadrant and the first positive rotation situation of the rotor in the third quadrant, and the third section is the section A section for determining a rotation state after the first reverse rotation of the rotor in the third quadrant;
When the rotation detection unit detects an induced signal exceeding the reference threshold value in the third section, the control section ranks up the main drive pulse and drives the ratio of the first closed section to the minimum rank. The stepping motor control circuit according to claim 3, wherein
負荷に対する主駆動パルスのエネルギ状態が主駆動パルスを維持する状態の場合には、前記第1区間は前記ステッピングモータのロータを中心とする空間の第2象限において前記ロータの最初の正方向回転状況を判定する区間、前記第2区間は前記第2象限における前記ロータの最初の正方向回転状況及び第3象限における前記ロータの最初の正方向の回転状況を判定する区間、前記第3区間は前記第3象限における前記ロータの最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間であり、
前記制御部は、前記回転検出部が前記第1区間において前記基準しきい値を超える誘起信号を検出したときは前記ステッピングモータの駆動余裕が所定量を超えないと判定することを特徴とする請求項1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。 The detection section is divided into a first section after driving with a main drive pulse, a second section after the first section, and a third section after the second section,
When the energy state of the main drive pulse with respect to the load is a state in which the main drive pulse is maintained, the first section is the first forward rotation state of the rotor in the second quadrant of the space around the rotor of the stepping motor. The second section is a section for determining the first positive rotation situation of the rotor in the second quadrant and the first positive rotation situation of the rotor in the third quadrant, and the third section is the section A section for determining a rotation state after the first reverse rotation of the rotor in the third quadrant;
The control unit determines that a drive margin of the stepping motor does not exceed a predetermined amount when the rotation detection unit detects an induced signal exceeding the reference threshold in the first section. Item 5. A stepping motor control circuit according to any one of Items 1 to 4.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019152612A (en) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | セイコーインスツル株式会社 | Circuit for detecting state of motor for timepieces, timepiece, and method for detecting state of motor for timepieces |
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2013
- 2013-07-18 JP JP2013149078A patent/JP2015023644A/en not_active Withdrawn
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