JP2019027913A - Watch driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ表示方式の電子時計におけるステップモータを用いた時計駆動装置に関する。 The present invention relates to a timepiece drive device using a step motor in an analog display type electronic timepiece.
従来、アナログ表示手段を備えた電子時計は、指針をステップモータによって駆動することが一般的である。このステップモータは、コイルによって磁化されるステータと、2極磁化された円盤状の回転体であるロータで構成され、たとえば1秒毎にロータが180度回転駆動されることで指針によって時刻を表示している。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic timepiece having an analog display means is generally driven by a step motor. This step motor is composed of a stator that is magnetized by a coil and a rotor that is a two-pole magnetized disk-like rotating body. For example, the rotor is driven to rotate 180 degrees every second, and the time is displayed by a pointer. doing.
このようなステップモータによるアナログ表示方式の電子時計は、指針を動かす輪列のバックラッシュ等により、秒針などで表示位置ずれが発生することがあった。このような問題を解決するために、ステップモータを駆動する駆動パルスを第1の駆動パルスと第2の駆動パルスで成る2ステップ構成とし、第1の駆動パルスと第2の駆動パルスの出力間隔を50ms以下としたモータ制御回路を備えた電子時計が提案されている(たとえば特許文献1参照)。 In such an analog display type electronic timepiece using a step motor, the display position may be displaced by the second hand or the like due to the backlash of the train wheel that moves the hands. In order to solve such a problem, the driving pulse for driving the step motor has a two-step configuration including a first driving pulse and a second driving pulse, and an output interval between the first driving pulse and the second driving pulse. There has been proposed an electronic timepiece having a motor control circuit with a length of 50 ms or less (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1の電子時計によれば、ロータの回転速度を、例えば通常の倍の回転速度にすることができる。これにより、ロータから秒表示車までの減速比が大きくでき、バックラッシュによる指針の表示位置ずれが改善される。
According to the electronic timepiece of
また、アナログ表示方式の電子時計に用いられるステップモータの駆動方式として、第1及び第2のコイルが共通の接続点に対して接続され、3つのフェーズごとに印加する電流を切り替えるものが提案されている(例えば特許文献2参照)。 In addition, as a stepping motor driving method used in an analog display type electronic timepiece, a method is proposed in which the first and second coils are connected to a common connection point, and the current to be applied is switched every three phases. (For example, refer to Patent Document 2).
電子時計では、現在時刻の表示のために定期的に指針を駆動する(以下では「通常駆動」と記載する)だけでなく、時刻合わせや、時刻以外の情報を提示するために指針をより高速に駆動する(以下では「早送り」と記載する)場合がある。指針を高速に駆動する場合、指針が所望の位置に移動するまでの待ち時間を削減するために、指針の移動ができるだけ速い方が望ましい。一方で従来のステップモータのように1ステップで180度回転する電子時計や、特許文献1に記載される電子時計では、指針の移動を高速化するには限界がある。
Electronic watches not only drive the hands periodically to display the current time (hereinafter referred to as “normal drive”), but also set the hands faster to present time information and information other than the time. (Hereinafter referred to as “fast forward”). When the pointer is driven at high speed, it is desirable that the movement of the pointer is as fast as possible in order to reduce the waiting time until the pointer moves to a desired position. On the other hand, an electronic timepiece that rotates 180 degrees in one step as in a conventional step motor and an electronic timepiece described in
本発明の目的は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、ステップモータを用いつつ、指針を高速に駆動できる電子時計を提供することである。 An object of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic timepiece capable of driving a pointer at high speed while using a step motor.
上記課題を解決するために、本発明の電子時計は下記記載の構成を採用する。 In order to solve the above problems, the electronic timepiece of the present invention employs the following configuration.
(1)ステップモータと、第1のモードにおいて、所定の時間に前記ステップモータを駆動単位回転させる通常駆動パルスを出力することを繰り返し、前記第1のモードより短い間隔で前記ステップモータが回転する第2のモードにおいて、前記ステップモータを駆動単位回転させる単位駆動パルスと、前記ステップモータを一度に2以上の単位数の駆動単位回転させる複数駆動パルスとを、前記ステップモータに向けて選択的に出力すること繰り返す制御回路と、を含む時計駆動装置。 (1) In the stepping motor and the first mode, outputting a normal driving pulse for rotating the stepping motor at a predetermined time in a predetermined time is repeated, and the stepping motor is rotated at a shorter interval than in the first mode. In the second mode, a unit drive pulse for rotating the step motor by a drive unit and a plurality of drive pulses for rotating the step motor by two or more units at a time are selectively directed toward the step motor. A timepiece driving device including a control circuit that repeats outputting;
(2)(1)において、前記ステップモータにより駆動される駆動体をさらに含み、前記制御回路は、前記駆動体の位置と、前記駆動体の移動先となる目標位置と、に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、時計駆動装置。 (2) In (1), further including a driving body driven by the step motor, wherein the control circuit is based on the position of the driving body and a target position to which the driving body is moved. A timepiece drive device that selectively outputs one of a unit drive pulse and the plurality of drive pulses.
(3)(2)において、前記制御回路は、前記駆動体の現在位置と前記駆動体の目標位置との差が所定の値より小さい場合に、前記単位駆動パルスを出力する、時計駆動装置。 (3) In (2), the control circuit outputs the unit drive pulse when the difference between the current position of the drive body and the target position of the drive body is smaller than a predetermined value.
(4)(2)または(3)において、前記制御回路は、前記単位駆動パルスおよび前記複数駆動パルスの出力に応じてカウンタの値を増加または減少させ、前記カウンタの値と、前記駆動体の目標位置を示す値との差に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、時計駆動装置。 (4) In (2) or (3), the control circuit increases or decreases the value of the counter according to the output of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses, A timepiece drive device that selectively outputs one of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses based on a difference from a value indicating a target position.
(5)(2)において、前記制御回路は、前記第2のモードの当初の前記駆動体の位置と、前記目標位置との差が前記ステップモータの駆動単位の回転による移動量の奇数倍であるか偶数倍であるかを判定し、前記差が前記移動量の奇数倍である場合に、1または複数の複数駆動パルスと、前記単位駆動パルスとを出力する、時計駆動装置。 (5) In (2), the control circuit determines that the difference between the initial position of the driving body in the second mode and the target position is an odd multiple of the amount of movement due to rotation of the driving unit of the step motor. A timepiece driving device that determines whether the difference is an odd multiple or an odd multiple of the movement amount, and outputs one or a plurality of drive pulses and the unit drive pulse.
(6)(2)から(4)のいずれかにおいて、前記制御回路は、前記駆動体の位置が前記目標位置を超える停止位置に達するまで前記ステップモータを逆回転させる前記複数駆動パルスを繰り返し出力し、前記制御回路は、前記駆動体が前記停止位置に達した後に、前記駆動体の現在または過去の位置と、前記駆動体の移動先となる目標位置と、に基づいて、前記ステップモータを正回転させる、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、時計駆動装置。 (6) In any one of (2) to (4), the control circuit repeatedly outputs the plurality of drive pulses that reversely rotate the step motor until the position of the drive body reaches a stop position that exceeds the target position. Then, after the driving body reaches the stop position, the control circuit controls the stepping motor based on the current or past position of the driving body and the target position to which the driving body is moved. A timepiece drive device that selectively outputs either the unit drive pulse or the plurality of drive pulses to be rotated forward.
(7)(1)から(6)のいずれかにおいて、前記制御回路は、電池にかかる負荷に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、時計駆動装置。 (7) In any one of (1) to (6), the control circuit selectively outputs either the unit drive pulse or the plurality of drive pulses based on a load applied to the battery. apparatus.
(8)(1)から(7)のいずれかにおいて、前記制御回路は、電池の電圧に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、時計駆動装置。 (8) In any one of (1) to (7), the control circuit selectively outputs one of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses based on a battery voltage. .
(9)(1)から(8)のいずれかにおいて、前記通常駆動パルスは、前記単位駆動パルスを含む、時計駆動装置。 (9) The timepiece drive device according to any one of (1) to (8), wherein the normal drive pulse includes the unit drive pulse.
(10)(1)から(9)のいずれかにおいて、前記駆動単位は半回転である、時計駆動装置。 (10) The timepiece driving device according to any one of (1) to (9), wherein the driving unit is half rotation.
(11)(1)から(10)のいずれかにおいて、前記ステップモータは2コイルステップモータである、時計駆動装置。 (11) The timepiece driving device according to any one of (1) to (10), wherein the step motor is a two-coil step motor.
本発明によれば、複数の駆動単位を回転させる複数駆動信号により、ステップモータをより高速に回転させ、さらに、早送りの際に指針を高速に駆動することができる。 According to the present invention, a step motor can be rotated at a higher speed by a plurality of drive signals for rotating a plurality of drive units, and the pointer can be driven at a high speed during fast-forwarding.
以下では、図面とともに本発明の実施の形態について詳述する。以下では、携帯型の電子時計に本発明を適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Below, the case where this invention is applied to a portable electronic timepiece is demonstrated.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の電子時計1の一例を示す平面図であり、図2は、電子時計1の回路構成を概略的に示す図である。電子時計1は、アナログ表示方式の電子時計である。電子時計1は、文字板51と、時針52aと、分針52bと、秒針52cと、モータ制御部2と、ステップモータ20と、図示しない輪列と、図示しない電源と、を含む。ステップモータ20は、いわゆる2コイルステップモータである。ステップモータ20は輪列に機械的に接続されており、モータ制御部2は、パルス切替制御部3と、ステップ数設定部4と、ステップカウント部5と、波形生成部6と、単位駆動パルス生成回路7と、複数駆動パルス生成回路8と、セレクタ9と、ドライバ回路10とを含む。電源は例えば二次電池を含む。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view illustrating an example of an
単位駆動パルス生成回路7は、パルス切替制御部3の制御により、ステップモータ20を駆動するための単位駆動パルス列SP00を生成し出力する。単位駆動パルス列SP00は、ステップモータ20を1ステップ180度単位で回転させる駆動パルス列である。単位駆動パルス列SP00は、2つの部分パルスからなり、部分パルスのそれぞれは、あらかじめ定められた電位である。
The unit drive
単位駆動パルス列SP00は、後述するドライバ回路10に含まれる4つのバッファ回路を制御して駆動波形O1〜O4(駆動信号)を出力する。そのため、単位駆動パルス列SP00に含まれる部分パルスは、一例として4ビットで構成される。
The unit drive pulse train SP00 controls four buffer circuits included in the
複数駆動パルス生成回路8は、パルス切替制御部3の制御により、ステップモータ20を駆動するための複数の部分パルスで構成される複数駆動パルス列SP10を生成し、ドライバ回路10に出力する。複数駆動パルス列SP10は、ステップモータ20を360度単位で回転させる駆動パルス列である。本実施形態では、部分パルスの数は3である。なお、複数駆動パルス列SP10に含まれる部分パルスは、単位駆動パルス列SP00と同様に、一例として4ビットで構成される。
The multiple drive
ステップカウント部5は、ステップモータ20の駆動に応じて、指針の現在位置を示すカウンタscの値を増減させる。ステップ数設定部4は、ステップカウント部5が用いるカウンタscの初期値sc0を設定する。
The
パルス切替制御部3は、早送りの際に、指針の現在位置を示すカウンタscの値に応じて複数駆動パルス列SP10と単位駆動パルス列SP00を切り替えるための切替信号を出力する。
The pulse
セレクタ9には、単位駆動パルス列SP00と、複数駆動パルス列SP10とが入力される。そして、セレクタ9は、パルス切替制御部3から入力される切替信号に基づいて、単位駆動パルス列SP00と、複数駆動パルス列SP10とのうち一方を出力する。
The selector 9 receives a unit drive pulse train SP00 and a plurality of drive pulse trains SP10. The selector 9 outputs one of the unit drive pulse train SP00 and the plurality of drive pulse trains SP10 based on the switching signal input from the pulse
ドライバ回路10には、セレクタ9から、単位駆動パルス列SP00または複数駆動パルス列SP10が入力される。ドライバ回路10は、入力された駆動パルス列に応じた駆動波形O1〜O4(駆動信号)をステップモータ20のコイルA、コイルBに供給し、ステップモータ20を駆動する。なお、ドライバ回路10の詳細な構成は後述する。
A unit drive pulse train SP00 or a plurality of drive pulse trains SP10 is input from the selector 9 to the
ステップモータ20は、コイルA、コイルBの二つのコイルを有している。ステップモータ20は、例えば、電子時計1の秒針52cを駆動するために配置される。ステップモータ20の詳細を以下に記載する。
The
図3は、ステップモータ20の構成を示す平面図である。ステップモータ20は、ロータ21、ステータ22、二つのコイルA、コイルBなどによって構成される。ロータ21は2極磁化された円盤状の回転体であり、径方向にN極、S極が着磁されている。
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the
ステータ22は、軟磁性材によって成り、ロータ21が挿入されるロータ穴22dが設けられ、このロータ穴22dにロータ21が配置されている。ステータ22は、ロータ21に略対向する第1磁極部22aと第2磁極部22bとを有する。また、ステータ22は、第1磁極部22aと第2磁極部22bの間にあってロータ21に向き合う位置に、第3磁極部22cを有する。
The
また、第1磁極部22aと第3磁極部22cに磁気的に結合する第1のコイルとしてのコイルAと、第2磁極部22bと第3磁極部22cに磁気的に結合する第2のコイルとしてのコイルBが設けられている。
In addition, a coil A as a first coil that is magnetically coupled to the first magnetic pole portion 22a and the third magnetic pole portion 22c, and a second coil that is magnetically coupled to the second
コイルAは絶縁基板23a上にコイル端子O1,O2を有しており、コイルAの巻線の両端が接続されている。また、コイルBは絶縁基板23b上にコイル端子O3,O4を有しており、コイルBの巻線の両端が接続されている。この各コイル端子O1〜O4に、前述したドライバ回路10から出力される駆動波形O1〜O4がそれぞれ供給される。
The coil A has coil terminals O1 and O2 on the insulating substrate 23a, and both ends of the winding of the coil A are connected. The coil B has coil terminals O3 and O4 on the insulating substrate 23b, and both ends of the winding of the coil B are connected. The drive waveforms O1 to O4 output from the
なお、説明の容易のため、各コイル端子と供給される各駆動波形の符号を共通にしている。また、本実施形態の一例では、コイル端子O1がコイルAの巻始めに、コイル端子O4がコイルBの巻始めに接続されている。 For ease of explanation, the reference numerals of the drive waveforms supplied to the coil terminals are common. In one example of this embodiment, the coil terminal O1 is connected to the beginning of winding of the coil A, and the coil terminal O4 is connected to the beginning of winding of the coil B.
また、ロータ21は静止状態において、例えば図3の位置にある。以下では、図面の上方を0度と規定し、その位置から反時計回りに90度、180度、270度と規定する。ロータ21は、N極が0度に位置するときと、180度に位置するときが静止位置(静的安定点)である。図3で示すロータ21は、N極が静止位置0度にある。ここで、駆動単位を、ステップモータ20のロータ21が安定位置から隣の安定位置へ回転する角度とすると、駆動単位は180度であり、1つの駆動単位の回転を1ステップともよぶ。
Further, the
図4は、ドライバ回路10の構成の一例を示す回路図である。ドライバ回路10は、ステップモータ20のコイルA、コイルBに駆動波形O1〜O4を供給する4つのバッファ回路によって構成される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the
この4つのバッファ回路の構成を説明すると、まず、低ON抵抗のPチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタP1と、低ON抵抗のNチャンネルMOSトランジスタであるトランジスタN1と、のコンプリメンタリ接続からなるバッファ回路が、駆動波形O1を出力し、出力された駆動波形O1はコイルAのコイル端子O1に供給される。 The configuration of these four buffer circuits will be described. First, a buffer circuit comprising a complementary connection of a transistor P1 that is a low ON resistance P-channel MOS transistor and a transistor N1 that is an N channel MOS transistor with a low ON resistance. A drive waveform O1 is output, and the output drive waveform O1 is supplied to the coil terminal O1 of the coil A.
また同様に、それぞれ低ON抵抗のトランジスタP2とトランジスタN2とのコンプリメンタリ接続からなるバッファ回路が、駆動波形O2を出力し、出力された駆動波形O2はコイルAのコイル端子O2に供給される。 Similarly, a buffer circuit composed of complementary connections of low ON resistance transistors P2 and N2 outputs a drive waveform O2, and the output drive waveform O2 is supplied to the coil terminal O2 of the coil A.
また同様に、それぞれ低ON抵抗のトランジスタP3とトランジスタN3とのコンプリメンタリ接続からなるバッファ回路が、駆動波形O3を出力し、出力された駆動波形O3はコイルBのコイル端子O3に供給される。 Similarly, a buffer circuit composed of complementary connections of low ON resistance transistors P3 and N3 outputs a drive waveform O3, and the output drive waveform O3 is supplied to the coil terminal O3 of the coil B.
また同様に、それぞれ低ON抵抗のトランジスタP4とトランジスタN4とのコンプリメンタリ接続からなるバッファ回路が、駆動波形O4を出力し、出力された駆動波形O4はコイルBのコイル端子O4に供給される。 Similarly, a buffer circuit composed of a complementary connection of a transistor P4 and a transistor N4 each having a low ON resistance outputs a drive waveform O4, and the output drive waveform O4 is supplied to the coil terminal O4 of the coil B.
各トランジスタP1〜P4、N1〜N4のそれぞれのゲート端子Gには、図示しないが、セレクタ9から出力された単位駆動パルス列SP00または複数駆動パルス列SP10が入力される。各トランジスタは入力された駆動パルス列に基づいてON/OFF制御され、駆動波形O1〜O4が出力される。ここで、駆動パルス列を構成する部分パルスが前述したように4ビットで構成された場合は、部分パルスの4つのビットが、4つのバッファ回路のトランジスタのゲート端子Gにそれぞれ入力される。そして、部分パルスのそれぞれに応じた駆動波形O1〜O4が、ステップモータ20に供給される。駆動パルス列が供給される際には、駆動波形O1〜O4のそれぞれは、駆動パルス列に含まれる各部分パルスに応じた期間および電位(部分信号)が順に供給される駆動信号であり、駆動波形O1〜O4は、部分パルスに応じた期間に所定の電位を有するパルスを含みうる。なお、各トランジスタのON/OFF動作の詳細は後述する。
Although not shown, the unit drive pulse train SP00 or the multiple drive pulse train SP10 output from the selector 9 is input to the gate terminals G of the transistors P1 to P4 and N1 to N4. Each transistor is ON / OFF controlled based on the input drive pulse train, and drive waveforms O1 to O4 are output. Here, when the partial pulse constituting the drive pulse train is composed of 4 bits as described above, the 4 bits of the partial pulse are respectively input to the gate terminals G of the transistors of the four buffer circuits. Then, drive waveforms O1 to O4 corresponding to the partial pulses are supplied to the
[ステップモータの駆動方式]
次に、単位駆動パルス列SP00によりステップモータ20が180度単位で回転する動作の概要について説明する。図5は、単位駆動パルス列SP00によるステップモータの駆動を説明する波形図、トランジスタ動作表およびステップモータの動作図である。図6は、単位駆動パルス列SP00によるステップモータの駆動を説明する波形図およびステップモータの動作図である。単位駆動パルス列SP00は、早送りの際に出力される。また、本実施形態では通常駆動(第1のモード)の際にも出力される。通常駆動は、現在時刻の表示のために定期的に指針を駆動するモードであり、早送り(第2のモード)は、時刻合わせや、時刻以外の情報を提示するために指針をより高速に駆動するモードである。
[Step motor drive system]
Next, an outline of the operation in which the
図5は、ステップモータ20のロータ21のN極を静止位置0度から正転方向(反時計回り)に180度回転させる第1ステップの駆動パルス列SP01とロータ21の回転動作を説明している。
FIG. 5 illustrates the first step drive pulse train SP01 and the rotation operation of the
図5(a)は、ステップモータ20のロータ21のN極を静止位置0度から1ステップ180度正転させるための駆動パルス列SP01による駆動波形であり、ドライバ回路10の駆動波形O1〜O4を示している。ここで、駆動波形O1〜O4は、通常状態で電圧0V(VDD)に保たれ、駆動パルス列によって電圧−V(VSS)となる。なお、駆動波形O1〜O4の表示の形態は、後述するすべての駆動波形で共通である。
FIG. 5A shows a drive waveform by a drive pulse train SP01 for causing the N pole of the
また、図5(b)は、ステップモータ20の第1ステップの駆動パルス列SP01と、後述する第2ステップの駆動パルス列SP02と、によって動作するドライバ回路10の各トランジスタの動作表(ON/OFF動作)である。また、図5(c)と図5(d)は、第1ステップでの駆動パルス列SP01によるステップモータ20の回転動作を示している。
FIG. 5B shows an operation table (ON / OFF operation) of each transistor of the
図5(a)において、第1ステップでロータ21のN極を静止位置0度から正転させる場合、駆動パルス列SP01によって駆動波形O3は電圧−Vとなり、他の駆動波形O1、O2、O4は電圧0Vとなる。また、駆動パルス列SP01の出力が終了すると、次の駆動パルス列の到来まで、すべての駆動波形O1〜O4は電圧0Vが維持される。
In FIG. 5A, when the N pole of the
次に、第1ステップの駆動パルス列SP01によるドライバ回路10の各トランジスタの動作を図5(b)の動作表で説明する。ここで、駆動パルス列SP01によって駆動波形O3が電圧−Vとなるので、ドライバ回路10のトランジスタN3とトランジスタP4がON、トランジスタP3とトランジスタN4がOFFし、駆動電流がコイル端子O4からコイル端子O3に流れ、コイルBが励磁される。
Next, the operation of each transistor of the
また、第1ステップの駆動パルス列SP01によってドライバ回路10の駆動波形O1、O2は、共に電圧0Vとなるので、トランジスタP1、P2がON、トランジスタN1、N2がOFFして、コイルAのコイル端子O1、O2は共にVDDに接続されて電圧0Vとなり、コイルAには駆動電流が流れず、コイルAは励磁されない。
Further, since the drive waveforms O1 and O2 of the
次に、図5(c)と図5(d)を用いて、ステップモータ20の第1ステップの回転動作を説明する。図5(c)において、駆動パルス列SP01によって駆動波形O3が電圧−Vになると、前述したように、図示しないが駆動電流がコイル端子O4からコイル端子O3に流れ、コイルBが励磁される(コイルBの矢印は励磁方向を示す)。これにより、第2磁極部22bがN極、第3磁極部22cがS極に磁化され、また、コイルAは励磁されないので、第1磁極部22aは第3磁極部22cと同じS極となる。
Next, the rotation operation of the first step of the
その結果、ロータ21のN極と、第1磁極部22a及び第3磁極部22cのS極が引き合い、また、ロータ21のS極と第2磁極部22bのN極が引き合い、ロータ21は静止位置0度から反時計回りに約135度回転する。
As a result, the N pole of the
次に、図5(d)において、駆動パルス列SP01が終了すると、コイルBの励磁が無くなり、第1〜第3磁極部22a〜22cの磁化が消えるが、ロータ21は、N極が約135度の位置から180度の静的安定点まで回転を継続し、その位置で保持される。この結果、ロータ21は、第1ステップの駆動パルス列SP01によって180度回転駆動される。
Next, in FIG. 5D, when the drive pulse train SP01 ends, the excitation of the coil B is lost and the magnetization of the first to third magnetic pole portions 22a to 22c disappears, but the
図6は、ステップモータ20のロータ21のN極を静止位置180度から正転(反時計回り)させる第2ステップの駆動パルス列SP02とロータ21の回転動作を説明している。図6(a)は、ステップモータ20のロータ21のN極を静止位置180度から1ステップ180度正転させるための駆動パルス列SP02による駆動波形であり、ドライバ回路10の駆動波形O1〜O4を示している。また、図6(b)〜図6(d)は、第2ステップでの駆動パルス列SP02によるステップモータ20の回転動作を示している。
FIG. 6 illustrates the second step drive pulse train SP02 for rotating the N pole of the
図6(a)において、第2ステップでロータ21のN極を静止位置180度から正転させる場合、駆動パルス列SP02によって駆動波形O4は電圧−Vとなり、他の駆動波形O1、O2、O3は電圧0Vとなる。また、駆動パルス列SP02の出力が終了すると、次の駆動パルス列の到来まで、すべての駆動波形O1〜O4は電圧0Vが維持される。
In FIG. 6A, when the N pole of the
次に、第2ステップの駆動パルス列SP02によるドライバ回路10の各トランジスタの動作を図6(b)で説明する。ここで、駆動パルス列SP02によって、駆動波形O4が電圧−Vとなるので、ドライバ回路10のトランジスタN4とトランジスタP3がON、トランジスタP4とトランジスタN3がOFFし、駆動電流がコイル端子O3からコイル端子O4に流れ、コイルBは第1ステップとは逆向きに励磁される。
Next, the operation of each transistor of the
また、第2ステップの駆動パルス列SP02によって駆動波形O1、O2は、第1ステップと同様に共に電圧0Vとなるので、トランジスタP1、P2がON、トランジスタN1、N2がOFFして、コイルAのコイル端子O1、O2は共にVDDに接続されて電圧0Vとなり、コイルAには駆動電流が流れず、コイルAは励磁されない。 Further, since the driving waveforms O1 and O2 are both at 0V as in the first step by the driving pulse train SP02 in the second step, the transistors P1 and P2 are turned on, the transistors N1 and N2 are turned off, and the coil of the coil A is turned on. Terminals O1 and O2 are both connected to VDD and have a voltage of 0 V, so that no drive current flows through coil A and coil A is not excited.
次に、図6(b)〜図6(d)を用いて、ステップモータ20の第2ステップの回転動作を説明する。図6(b)は、第2ステップのロータ21の初めの位置を示し、ロータ21のN極が、静止位置180度(図面上の下向き)に位置して保持されている状態である。
Next, the rotation operation of the second step of the
この状態から図6(c)において、駆動パルス列SP02によって駆動波形O4が電圧−Vになると、前述したように、図示しないが駆動電流がコイル端子O3からコイル端子O4に流れ、コイルBが励磁される(コイルBの矢印は励磁方向を示す)。これにより、第2磁極部22bがS極、第3磁極部22cがN極に磁化され、また、コイルAは励磁されないので、第1磁極部22aは第3磁極部22cと同じN極となる。
In this state, in FIG. 6C, when the drive waveform O4 becomes the voltage -V by the drive pulse train SP02, as described above, although not shown, the drive current flows from the coil terminal O3 to the coil terminal O4, and the coil B is excited. (The arrow of the coil B indicates the excitation direction). As a result, the second
その結果、ロータ21のS極と、第1磁極部22a及び第3磁極部22cのN極が引き合い、また、ロータ21のN極と第2磁極部22bのS極が引き合い、ロータ21は静止位置180度から反時計回りに回転し、ロータ21のN極は0度を起点にして約315度の位置まで回転する。
As a result, the south pole of the
次に、図6(d)において、駆動パルス列SP02が終了すると、コイルBの励磁が無くなり、第1〜第3磁極部22a〜22cの磁化が消えるが、ロータ21は、N極が約315度の位置から0度の静的安定点まで回転を継続し、その位置で保持される。この結果、ロータ21は、第2ステップの駆動パルス列SP02によって180度回転駆動される。
Next, in FIG. 6D, when the drive pulse train SP02 ends, the excitation of the coil B is lost and the magnetization of the first to third magnetic pole portions 22a to 22c disappears, but the
このように、単位駆動パルス列により、N極が0度の位置から180度の位置に回転するか、または、N極が180度の位置から0度の位置に回転する。なお、単位駆動パルス列は従来のステップモータの駆動においても用いられている。 Thus, the unit drive pulse train rotates the N pole from the 0 degree position to the 180 degree position, or the N pole rotates from the 180 degree position to the 0 degree position. The unit drive pulse train is also used in driving a conventional step motor.
次に、複数駆動パルス列SP10によりステップモータ20が360度単位で回転する動作の概要について説明する。図7は、複数駆動パルス列SP10の波形図とトランジスタ動作表との一例を示す図である。図8は、図7に示される複数駆動パルス列SP10によるステップモータ20の動作図である。単位駆動パルス列SP00によるステップモータ20の回転量(駆動単位)が1ステップであるので、複数駆動パルス列SP10によるステップモータ20の回転量は2ステップである。複数駆動パルス列SP10による回転量を単位駆動パルス列SP00による回転量(駆動単位に同じ)で割った数(回転倍率)を単位数とよぶ。図7の例では単位数は2であるが、単位数は2以上の整数であってよい。
Next, an outline of the operation in which the
まず、ステップモータ20のロータ21のN極を静止位置0度(図3参照)から正転方向(反時計回り)に360度単位で回転駆動する場合の複数駆動パルス列SP10の駆動波形について図7(a)を用いて説明する。図7(a)は、ステップモータ20のロータ21を1ステップ360度単位で回転させるための複数駆動パルス列SP10による駆動波形であり、ドライバ回路10から出力される4つの駆動波形O1〜O4の一例を示している。
First, the drive waveforms of the multiple drive pulse train SP10 when the N pole of the
図7(a)において、複数駆動パルス列SP10は、第1駆動パルスSP11、第2駆動パルスSP12、第3駆動パルスSP13の3個の部分パルスが順次出力される構成である。 In FIG. 7A, the multiple drive pulse train SP10 has a configuration in which three partial pulses of a first drive pulse SP11, a second drive pulse SP12, and a third drive pulse SP13 are sequentially output.
第1駆動パルスSP11が供給されると、駆動波形O3が電圧−Vであり、他の駆動波形O1、O2、O4は電圧0Vである。これにより、駆動波形O3とO4に接続されるステップモータ20のコイルBに駆動電流が流れて励磁される。
When the first drive pulse SP11 is supplied, the drive waveform O3 is the voltage −V, and the other drive waveforms O1, O2, and O4 are the voltage 0V. As a result, a drive current flows through the coil B of the
また、第2駆動パルスSP12が供給されると、駆動波形O2、O4が電圧−Vであり、駆動波形O1、O3が電圧0Vである。これにより、ステップモータ20のコイルA、コイルBの両方に駆動電流が流れて、両方のコイルA、コイルBが励磁される。
When the second drive pulse SP12 is supplied, the drive waveforms O2 and O4 are at a voltage −V, and the drive waveforms O1 and O3 are at a voltage of 0V. Thereby, a drive current flows through both the coil A and the coil B of the
また、第3駆動パルスSP13が供給されると、駆動波形O4が電圧−Vであり、他の駆動波形O1、O2、O3は電圧0Vである。これにより、ステップモータ20のコイルBが第2駆動パルスSP12と同じ方向に励磁される。
When the third drive pulse SP13 is supplied, the drive waveform O4 is at a voltage −V, and the other drive waveforms O1, O2, and O3 are at a voltage of 0V. As a result, the coil B of the
なお、複数駆動パルス列SP10の周期、すなわち、第1〜第3駆動パルスSP11〜SP13の合計のパルス幅は任意である。また、駆動波形O1〜O4に含まれる部分パルスのそれぞれは、連続するフルパルスとして図示しているが、複数の細かいパルス群によるチョッパ形のパルスでもよい。 Note that the cycle of the plurality of drive pulse trains SP10, that is, the total pulse width of the first to third drive pulses SP11 to SP13 is arbitrary. In addition, although each of the partial pulses included in the drive waveforms O1 to O4 is illustrated as a continuous full pulse, it may be a chopper-shaped pulse including a plurality of fine pulse groups.
次に、複数駆動パルス列SP10によるドライバ回路10の各トランジスタの動作を図7(b)の動作表を用いて説明する。図7(b)において、第1駆動パルスSP11が供給されると、駆動波形O3が電圧−V、駆動波形O4が電圧0Vとなるので、トランジスタN3とトランジスタP4がON、トランジスタP3とトランジスタN4がOFFし、駆動電流がコイルBのコイル端子O4からコイル端子O3に流れ、コイルBが励磁される。
Next, the operation of each transistor of the
また、駆動波形O1、O2は、共に電圧0Vとなるので、トランジスタP1、P2がON、トランジスタN1、N2がOFFし、コイルAには駆動電流が流れず、コイルAは励磁されない。 Further, since the drive waveforms O1 and O2 both have a voltage of 0 V, the transistors P1 and P2 are turned on, the transistors N1 and N2 are turned off, the drive current does not flow through the coil A, and the coil A is not excited.
また、第2駆動パルスSP12が供給されると、駆動波形O1が電圧0V、駆動波形O2が電圧−Vとなるので、トランジスタP1とトランジスタN2がON、トランジスタN1とトランジスタP2がOFFし、駆動電流がコイル端子O1からコイル端子O2に流れ、コイルAが励磁される。また、駆動波形O3が電圧0V、駆動波形O4が電圧−Vとなるので、トランジスタP3とトランジスタN4がON、トランジスタN3とトランジスタP4がOFFし、駆動電流がコイル端子O3からコイル端子O4に流れ、コイルBが励磁される。 Further, when the second drive pulse SP12 is supplied, the drive waveform O1 becomes the voltage 0V and the drive waveform O2 becomes the voltage -V, so that the transistor P1 and the transistor N2 are turned on, the transistor N1 and the transistor P2 are turned off, and the drive current Flows from the coil terminal O1 to the coil terminal O2, and the coil A is excited. Further, since the drive waveform O3 is a voltage 0V and the drive waveform O4 is a voltage −V, the transistor P3 and the transistor N4 are turned on, the transistor N3 and the transistor P4 are turned off, and the drive current flows from the coil terminal O3 to the coil terminal O4. Coil B is excited.
また、第3駆動パルスSP13が供給されると、駆動波形O3が電圧0V、駆動波形O4が電圧−Vとなるので、トランジスタP3とトランジスタN4がON、トランジスタN3とトランジスタP4がOFFし、駆動電流がコイル端子O3からコイル端子O4に流れ、コイルBが励磁される。また、駆動波形O1、O2は、共に電圧0Vとなるので、トランジスタP1、P2がON、トランジスタN1、N2がOFFし、コイルAには駆動電流が流れず、コイルAは励磁されない。 Further, when the third drive pulse SP13 is supplied, the drive waveform O3 becomes the voltage 0V and the drive waveform O4 becomes the voltage −V, so that the transistor P3 and the transistor N4 are turned on, the transistor N3 and the transistor P4 are turned off, and the drive current Flows from the coil terminal O3 to the coil terminal O4, and the coil B is excited. Further, since the drive waveforms O1 and O2 both have a voltage of 0 V, the transistors P1 and P2 are turned on, the transistors N1 and N2 are turned off, the drive current does not flow through the coil A, and the coil A is not excited.
このように、複数駆動パルス列SP10の3個の第1〜第3駆動パルスSP11〜SP13によって、ドライバ回路10の各トランジスタがON/OFF制御され、ステップモータ20のコイルA、Bを励磁する。
In this way, the transistors of the
ここで、単位駆動パルス生成回路7は、ロータ21の位置や回転の向きに応じて、適切な種類の単位駆動パルス列SP00を出力する。
Here, the unit drive
次に、第1の実施形態のステップモータ20の1ステップ360度単位の高速回転駆動について図8を用いて説明する。なお、駆動パルスは、図7に示した複数駆動パルス列SP10であり、ステップモータ20の最初の状態は、前述した図3に示すように、ロータ21のN極が静止位置0度にあるとする。また、ステップモータ20の各部材の符号は、図8(a)にのみ記して他は省略する。
Next, high-speed rotation driving in steps of 360 degrees of the
図8(a)は、複数駆動パルス列SP10の第1駆動パルスSP11がステップモータ20に供給された状態であり、この場合、前述したように、駆動電流(図示せず)がコイル端子O4からコイル端子O3に流れ、コイルBが矢印の方向に励磁される。これにより、第2磁極部22bがN極、第3磁極部22cがS極に磁化され、また、コイルAは励磁されないので、第1磁極部22aは第3磁極部22cと同じS極となる。
FIG. 8A shows a state in which the first drive pulse SP11 of the multiple drive pulse train SP10 is supplied to the
その結果、ロータ21のN極と、第1磁極部22a及び第3磁極部22cのS極が引き合い、また、ロータ21のS極と第2磁極部22bのN極が引き合い、ロータ21は反時計回りに回転し、ロータ21のN極は静止位置0度から約135度の位置まで回転する。
As a result, the N pole of the
次に、図8(b)において、第2駆動パルスSP12が供給されると、前述したように、駆動電流(図示せず)がコイル端子O1からコイル端子O2に流れ、コイルAが矢印の方向に励磁される。また同様に駆動電流(図示せず)がコイル端子O3からコイル端子O4に流れ、コイルBが矢印の方向(コイルAと反対方向)に励磁される。 Next, in FIG. 8B, when the second drive pulse SP12 is supplied, as described above, a drive current (not shown) flows from the coil terminal O1 to the coil terminal O2, and the coil A is in the direction of the arrow. Excited. Similarly, a drive current (not shown) flows from the coil terminal O3 to the coil terminal O4, and the coil B is excited in the direction of the arrow (the direction opposite to the coil A).
これにより、第1磁極部22aがN極に磁化され、第2磁極部22bがS極に磁化され、第3磁極部22cは磁化が打ち消し合って磁化されない。その結果、ロータ21のN極と第2磁極部22bのS極が引き合い、また、ロータ21のS極と第1磁極部22aのN極が引き合い、ロータ21は停止することなく更に反時計回りに回転し、ロータ21のN極は約270度の位置まで回転する。
As a result, the first magnetic pole part 22a is magnetized to the N pole, the second
次に、図8(c)において、第3駆動パルスSP13が供給されると、前述したように、駆動電流(図示せず)がコイル端子O3からコイル端子O4に流れ、コイルBが矢印の方向に励磁される。これにより、第2磁極部22bがS極、第3磁極部22cがN極に磁化され、また、コイルAは励磁されないので、第1磁極部22aは第3磁極部22cと同じN極となる。その結果、ロータ21のS極と、第1磁極部22a及び第3磁極部22cのN極が引き合い、ロータ21は停止することなく更に反時計回りに回転し、ロータ21のN極は約315度の位置まで回転する。
Next, in FIG. 8C, when the third drive pulse SP13 is supplied, as described above, a drive current (not shown) flows from the coil terminal O3 to the coil terminal O4, and the coil B is in the direction of the arrow. Excited. As a result, the second
次に、図8(d)において、複数駆動パルス列SP10の供給が終了すると、駆動波形O1〜O4はすべて電圧0Vとなるので、ステップモータ20のコイルA、コイルBの励磁が無くなり、第1〜第3磁極部22a〜22cの磁化が消えるが、ロータ21は、N極が約315度の位置から停止することなく360度(0度)の静的安定点まで回転を継続し、その位置で保持される。
Next, in FIG. 8D, when the supply of the plurality of drive pulse trains SP10 is completed, the drive waveforms O1 to O4 all have a voltage of 0 V, so that the excitation of the coil A and the coil B of the
このように、ステップモータ20は、3個の駆動パルスSP11〜SP13で構成される複数駆動パルス列SP10による1ステップ駆動で360度回転駆動される。すなわち、1ステップ360度単位の回転駆動が実現できる。
As described above, the
さらにいえば、第1駆動パルスSP11および第2駆動パルスSP12は、ロータ21を90度以上180度未満回転させる部分パルスである。このような複数の部分パルスに基づく駆動信号を供給することにより、ロータ21を一度に360度回転する(180度の複数倍回転させる)のに必要なパルスの数を削減することができ、従来の180度の回転駆動を複数回行う場合と比較してステップモータ20を高速に駆動することができる。
Furthermore, the first drive pulse SP11 and the second drive pulse SP12 are partial pulses that rotate the
また、ロータ21が回転途中に停止することなく360度単位で回転するので、指針の動きが滑らかになり、ぎこちなさがなく、見栄えの良い電子時計を提供できる。
In addition, since the
なお、特許文献1に開示されている電子時計1は、ロータ21の1回転(360度)が2ステップ駆動となる一方、2ステップ駆動により指針が動く量は減速比の変化により、従来の1ステップ駆動により動く量と変わらない。そのため、特許文献1に記載の電子時計はむしろ指針の移動速度が低下してしまう。
In the
ここで、ステップモータ20のロータ21のN極が静止位置0度にあるとき(図3参照)、ロータ21を1ステップ360度回転で逆転(時計回り)させる場合は、図示しないが、図7(a)で示した駆動波形O1〜O4において、駆動波形O1とO4を入れ替え、且つ、駆動波形O2とO3を入れ替えてステップモータ20を駆動することで、ロータ21を逆転させることができる。この逆転駆動においても、ロータ21を1ステップ360度単位で回転できるので、同様の効果を得ることができる。
Here, when the N pole of the
また、ステップモータ20のロータ21のN極が静止位置180度(S極が0度)にある場合は、図7(a)で示した駆動波形O1〜O4において、駆動波形O1とO2を入れ替え、且つ、駆動波形O3とO4を入れ替えることで、ロータ21を1ステップ360度単位で同様に駆動することができる。
When the N pole of the
ここで、複数駆動パルス生成回路8は、ロータ21の位置や回転の向きに応じて、適切な種類の複数駆動パルス列SP10を出力する。
Here, the multiple drive
また、ロータ21を90度以上180度未満回転させる2以上の部分パルスは必ずしも複数駆動パルス列SP10の先頭側に位置しなくてもよい。例えば、ロータ21を90度以上180度未満回転させる部分パルスがある複数駆動パルス列SP10の最後に配置されてもよいし、先頭と最後に配置されてもよい。
Further, the two or more partial pulses for rotating the
また、複数駆動パルス列SP10による回転量は、単位駆動パルス列SP00の2倍以上であってもよい。例えば、複数駆動パルス列SP10によるロータ21の回転量が、単位駆動パルス列SP00の3倍(540度)であってもよい。
Further, the amount of rotation by the multiple drive pulse train SP10 may be twice or more that of the unit drive pulse train SP00. For example, the amount of rotation of the
[早送りの制御]
次に、時刻合わせや、時刻以外の情報を提示するために指針をより高速に駆動する早送りの際のモータ制御部2およびステップモータ20の動作について説明する。以下では、所定の回転倍率が2の場合の例について説明する。
[Fast forward control]
Next, operations of the
図9および図10は、モータ制御部2の処理の一例を示すフロー図である。モータ制御部2の処理は、プロセッサおよびメモリを有するマイクロコントローラがメモリに格納されたプログラムを実行することによって提供されてもよいし、プログラム可能な論理回路により提供されてもよい。また、マイクロコントローラやプログラム可能な論理回路は集積回路として提供されてよい。
FIG. 9 and FIG. 10 are flowcharts showing an example of processing of the
はじめに、モータ制御部2は、指針の現在位置と、指針の目標位置とを取得する(ステップS101)。例えば、モータ制御部2の処理対象が秒針52cである場合は、秒針52cが文字板でどの秒の位置を指しているかを示す情報と、どの秒の位置を目標とするかを示す情報とを取得する。指針の現在位置を示す情報は、例えばステップモータ20が1ステップ駆動されるごとにメモリに格納されるカウンタscの値を増減させることにより維持されている。また、目標位置を示す値は、現在時刻を指すために早送りをする場合は現在時刻に応じた指針の位置を示す値であり、指針により時刻と異なる情報を提示する場合には、その情報が示す指針の位置を示す値である。
First, the
次に、モータ制御部2は、正転により早送りをするか否かを判定する(ステップS102)。より具体的には、例えば、モータ制御部2は、指針の現在位置と目標位置とのステップの違いを算出し、その値が閾値より大きい場合に逆転と判定し、そうでない場合には正転と判定する。モータ制御部2は、逆転の方が確実に早く指針を移動できると推定される場合に逆転により早送りすると判定する。モータ制御部2は、逆転により早送りをすると判定された場合には(ステップS102のN)、ステップS121以降の処理を実行する。この処理の詳細は後述する。
Next, the
正転により早送りをすると判定された場合には(ステップS102のY)、モータ制御部2に含まれるステップ数設定部4は、カウンタscの初期値sc0を設定する(ステップS104)。ダウンカウンタを用いる場合、カウンタscの初期値sc0は現在位置から目標位置へ移動するために必要なステップ数である。また、この時点における目標位置を示す目標ステップ値soは0になる。カウンタscの初期値sc0は他の値であってもよい。例えば、アップカウンタを用いる場合には、カウンタscの初期値sc0は0や現在位置を示すステップ値などでよい。この場合には、ステップ数設定部4は早送りの終了条件として目標ステップ値soを設定する。目標ステップ値soは、目標位置を示す値であり、例えばダウンカウンタにおけるカウンタscの初期値sc0と同じ手法で求められてもよい。
When it is determined that fast forward is performed by forward rotation (Y in step S102), the step
カウンタscの初期値sc0が設定されると、指針を早送りするための繰り返し処理が実行される。繰り返し処理では、はじめに、カウンタscの値と目標ステップ値soとの差があらかじめ定められた判定閾値以下であるか判定する(ステップS105)。以下では判定閾値が2である場合について説明するが、判定閾値は(回転倍率−1)以上であればよく、判定閾値は3以上であってもよいし、1であってもよい。 When the initial value sc0 of the counter sc is set, a repetitive process for fast-forwarding the pointer is executed. In the iterative process, first, it is determined whether the difference between the value of the counter sc and the target step value so is equal to or less than a predetermined determination threshold value (step S105). Although the case where the determination threshold value is 2 will be described below, the determination threshold value may be (rotation magnification-1) or more, and the determination threshold value may be 3 or more, or may be 1.
差が判定閾値より小さい場合には(ステップS105のY)、パルス切替制御部3は切替信号として、単位駆動選択信号を出力し(ステップS106)、ステップカウント部5はカウンタscの値を1減らす(ステップS107)。カウンタscの変化量は、単位駆動パルスにより指針などの駆動体が動くステップの数に対応する。なお、アップカウンタを用いる場合には、カウンタscを増加させてよい。
If the difference is smaller than the determination threshold (Y in step S105), the pulse
差が判定閾値より大きい場合には(ステップS105のN)、パルス切替制御部3は切替信号として、複数駆動選択信号を出力し(ステップS108)、ステップカウント部5はカウンタscの値を2減らす(ステップS109)。カウンタscの変化量は、複数駆動パルスにより指針などの駆動体が動くステップの数に対応する。また、アップカウンタを用いる場合には、カウンタscの値を増加させてよい。
When the difference is larger than the determination threshold (N in Step S105), the pulse
そして、モータ制御部2はカウンタscの値と目標ステップ値soとを比較する(ステップS110)。カウンタscの値と目標ステップ値soとが等しくない場合には(ステップS110のN)、ステップS105以降の処理が繰り返される。一方、カウンタscの値と目標ステップ値soとが等しい場合には(ステップS110のY)、早送りを制御する処理が終了する。
Then, the
図11は、正回転の早送りにおける駆動パルス列の時系列およびカウンタscの状態の一例を示す図である。図11の例では判定閾値が2であり、カウンタの初期値sc0として29が設定されている。カウンタscの値が1になる前は、切替信号として複数駆動選択信号が出力され、複数駆動パルス列SP10がセレクタ9から出力されるとともに、複数駆動パルス列SP10が出力されるごとにカウンタscの値が2減少している。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the time series of the drive pulse train and the state of the counter sc in the fast forward of the forward rotation. In the example of FIG. 11, the determination threshold is 2, and 29 is set as the initial value sc0 of the counter. Before the value of the counter sc becomes 1, a multiple drive selection signal is output as a switching signal, the multiple drive pulse train SP10 is output from the selector 9, and the value of the counter sc is changed each time the multiple drive pulse train SP10 is output. 2 decrease.
時刻t1においてカウンタscの値が1になると、切替信号として単体駆動選択信号が出力され、単位駆動パルス列SP00がセレクタ9から出力され、単位駆動パルス列SP00が出力されるごとにカウンタscの値が1減少している。そして、カウンタscの値が0になり、早送りが終了する。 When the value of the counter sc becomes 1 at time t1, the single drive selection signal is output as the switching signal, the unit drive pulse train SP00 is output from the selector 9, and the value of the counter sc is 1 each time the unit drive pulse train SP00 is output. is decreasing. Then, the value of the counter sc becomes 0, and the fast-forwarding is finished.
図12は、正回転の早送りにおける駆動パルス列の時系列およびカウンタの状態の他の一例を示す図である。図12の例では判定閾値は2であり、カウンタscの初期値sc0として30が設定されている。カウンタscの値が2になる前は、切替信号として複数駆動選択信号が出力され、複数駆動パルス列SP10がセレクタ9から出力されるとともに、複数駆動パルス列SP10が出力されるごとにカウンタscの値が2減少している。 FIG. 12 is a diagram illustrating another example of the time series of the drive pulse train and the state of the counter in the fast forward forward rotation. In the example of FIG. 12, the determination threshold is 2, and 30 is set as the initial value sc0 of the counter sc. Before the value of the counter sc reaches 2, the multiple drive selection signal is output as the switching signal, the multiple drive pulse train SP10 is output from the selector 9, and the value of the counter sc is changed each time the multiple drive pulse train SP10 is output. 2 decrease.
時刻t2においてカウンタscの値が2になると、切替信号として単体駆動選択信号が出力され、単位駆動パルス列SP00がセレクタ9から出力され、単位駆動パルス列SP00が出力されるごとにカウンタscの値が1減少させることを繰り返す。カウンタscの値が0になると、早送りが終了する。 When the value of the counter sc becomes 2 at time t2, a single drive selection signal is output as a switching signal, the unit drive pulse train SP00 is output from the selector 9, and the value of the counter sc is 1 each time the unit drive pulse train SP00 is output. Repeat the decrease. When the value of the counter sc becomes 0, fast-forwarding is finished.
図11および図12の例では、単位駆動パルス列SP00と複数駆動パルス列SP10とを選択的に出力することにより、例えば単位駆動パルス列SP00による1回の駆動により指針が1ステップ動く場合であっても、複数駆動パルス列SP10を用いて早送りの際の位置合わせを確実に行うことができる。そのため、早送りの際に指針を高速に駆動することができる。 In the example of FIG. 11 and FIG. 12, even when the pointer moves one step by one driving by the unit driving pulse train SP00 by selectively outputting the unit driving pulse train SP00 and the plurality of driving pulse trains SP10, Using the multiple drive pulse train SP10, it is possible to reliably perform alignment during fast-forwarding. Therefore, the pointer can be driven at high speed during fast-forwarding.
なお、モータ制御部2はステップS104の前に、早送りの当初の指針の位置を示す値と、目標位置を示す値との差がステップモータ20の駆動単位の回転による移動量の奇数倍を示すか偶数倍を示すかを判定し、その差が移動量の奇数倍を示す場合に、ステップS104以降のように、セレクタ9に単位駆動パルス列SP00と複数駆動パルス列SP10とを混在させて出力させてもよい。この場合、早送りの当初の指針の位置を示す値と、目標位置を示す値との差が駆動単位の回転による移動量の偶数倍の場合は、ステップS105のような判定処理を行わずに複数駆動選択信号を出力することができ、モータ制御部2の負荷をさらに下げることが可能になる。
In addition, before step S104, the
図11の例では、カウンタscの値が1の際に単位駆動パルス列SP00に切り替わることで、複数駆動パルス列SP10により駆動体の位置が目標位置を超えることを防いでいる。ここで、複数駆動パルス列SP10による高速駆動に起因する歯車の位置の誤差をさらに抑制するため、カウンタscの値が3以上の段階から複数の単位駆動パルス列SP00が供給されてもよい。 In the example of FIG. 11, when the value of the counter sc is 1, switching to the unit drive pulse train SP00 prevents the position of the drive body from exceeding the target position by the multiple drive pulse train SP10. Here, a plurality of unit drive pulse trains SP00 may be supplied from the stage where the value of the counter sc is 3 or more in order to further suppress the gear position error caused by the high speed drive by the multiple drive pulse trains SP10.
図13は、正回転の早送りにおける駆動パルス列の時系列およびカウンタscの状態の他の一例を示す図である。図13の例は、図11,12の例と異なり、アップカウンタを用いた場合の例である。図13の例ではカウンタscの初期値sc0として0が設定され、目標ステップ値soとして29が設定されている。カウンタscの値と目標ステップ値soとの差が1になる前は、パルス切替制御部3は切替信号として複数駆動選択信号を出力し、複数駆動パルス列SP10がセレクタ9から出力されるとともに、複数駆動パルス列SP10が出力されるごとにカウンタscの値が2増加している。
FIG. 13 is a diagram illustrating another example of the time series of the drive pulse train and the state of the counter sc in the fast forward of the forward rotation. The example of FIG. 13 is an example in which an up counter is used, unlike the examples of FIGS. In the example of FIG. 13, 0 is set as the initial value sc0 of the counter sc, and 29 is set as the target step value so. Before the difference between the value of the counter sc and the target step value so becomes 1, the pulse
時刻t3においてカウンタscの値と目標ステップ値soとの差が1になると、パルス切替制御部3は切替信号として単体駆動選択信号を出力し、単位駆動パルス列SP00がセレクタ9から出力され、単位駆動パルス列SP00が出力されるごとにカウンタscの値が1増加する。そして、カウンタscの値と目標ステップ値soとが等しくなり、早送りが終了する。
When the difference between the value of the counter sc and the target step value so becomes 1 at time t3, the pulse
ここで、ステップ数設定部4は、秒針52cが動いた場合に、カウンタscの値や、目標ステップ値soの値をその移動量に応じて増加させてよい。これにより、秒針52cの位置の変化等があっても適切に早送りすることができる。
Here, when the
これまでに説明した例では、単位駆動パルス列SP00が複数駆動パルス列SP10の後に出力されているが、異なったタイミングで出力されてもよい。図14,15は、正回転の早送りにおける駆動パルス列の時系列の変形例を示す図である。図14の例では、パルス切替制御部3は単体駆動選択信号と複数駆動選択信号とを交互に出力し、セレクタ9からは単位駆動パルス列SP00と複数駆動パルス列SP10とが交互に出力される。一方、図15の例では、パルス切替制御部3は、現在位置から目標位置へ移動するために必要なステップ数に基づいて算出された数の単体駆動切替信号を出力した後に複数駆動選択信号を出力する。これにより、図15の例では単位駆動パルス列SP00は早送り期間の先頭に出力される。
In the example described so far, the unit drive pulse train SP00 is output after the plurality of drive pulse trains SP10, but may be output at different timings. 14 and 15 are diagrams showing a time-series modification example of the drive pulse train in the fast-forward forward rotation. In the example of FIG. 14, the pulse
次に、ステップS102において、逆転により早送りをすると判定された場合(ステップS102のN)の動作について説明する。 Next, the operation when it is determined in step S102 that fast-forwarding is performed by reverse rotation (N in step S102) will be described.
一般的に時計のモータを逆転させる場合、歯車の遊びなどに起因して、あるステップにおける指針の位置が正転の場合と異なる現象が生じる。これを解消するために、逆転の早送りの際には、いわゆるバックラッシュ運針が行われる。図16は、バックラッシュ運針を説明する図である。 Generally, when the timepiece motor is rotated in reverse, a phenomenon different from the case where the position of the pointer in a certain step is forward rotation occurs due to play of gears or the like. In order to solve this problem, so-called backlash movement is performed at the time of fast reverse rotation. FIG. 16 is a diagram for explaining the backlash movement.
図16の例では、早送りの開始時には、指針はF1の位置にあり、逆転が開始する。逆転は、指針が、目標位置であるF3に達し(送り運針区間MB1)、さらにF2に示される転換位置に達するまで行われる(逆転区間MB2)。F2に示される転換位置からは正転が開始し(正転区間MF)、F3に示される目標位置に達すると早送りが終了する。逆転の後で、数ステップの正転をすることで、指針の位置のずれが解消する。以下ではこの動作をするステップS121以降の処理について説明する。 In the example of FIG. 16, at the start of fast-forwarding, the pointer is at the position F1, and reverse rotation starts. The reverse rotation is performed until the pointer reaches the target position F3 (feeding movement section MB1) and further reaches the turning position indicated by F2 (reverse rotation section MB2). Forward rotation starts from the turning position indicated by F2 (forward rotation section MF), and fast-forwarding ends when the target position indicated by F3 is reached. After the reverse rotation, forward rotation of several steps is performed to eliminate the displacement of the pointer position. Below, the process after step S121 which performs this operation | movement is demonstrated.
ステップS102において、逆転により早送りをすると判定された場合(ステップS102のN)、ステップ数設定部4は、駆動体の現在の位置から転換位置までのステップ数Snを求める(ステップS121)。次に、ステップ数設定部4はカウンタscの初期値sc0を設定する(ステップS122)。初期値sc0は、ステップ数Sn以上、かつ2(回転倍率)の倍数である数のうち最小のものに正転区間MFの最低限のステップ数である6を足した数である。これにより、逆転により移動するステップ数は2(回転倍率)の倍数になる。
If it is determined in step S102 that fast-forwarding is performed by reverse rotation (N in step S102), the step
次に、ステップモータ20を繰り返し逆転させる処理を行う。具体的には、パルス切替制御部3は、逆転を示す信号とともに複数駆動パルス選択信号を出力し(ステップS123)、ステップカウント部5はカウンタscの値を2減らす。逆転を示す信号により、複数駆動パルス生成回路8は、ステップモータ20を逆転させる複数駆動パルス列SP10を出力し、セレクタ9は、その複数駆動パルス列SP10をドライバ回路10へ出力する。ドライバ回路10は、ステップモータ20のロータ21を2ステップ逆転させる信号を出力する。
Next, the process which repeats reverse rotation of the
そして、ステップカウント部5は、カウンタscが転換位置を示す値(0)であるか判定し(ステップS125)、カウンタscの値が転換位置を示す値でない場合(ステップS125のN)はステップS123以降の処理を繰り返す。カウンタscの値が転換位置を示す値である場合(ステップS125のY)は、モータ制御部2に含まれるステップ数設定部4は、転換位置と、目標位置とに基づいて、カウンタscの初期値sc0を設定する(ステップS126)。この処理はステップS104の処理に似ているが、現在位置として転換位置を用いる点が異なる。カウンタの初期値が設定されると、正転の早送りの処理であるステップS105以降の処理が実行される。
Then, the
図17は、逆回転の早送りにおける駆動パルス列の時系列の一例を示す図である。図17の例では、ステップS121からS125の処理により、送り運針区間MB1および逆転区間MB2の運針がされる。ここで、本実施形態にかかるモータ制御部2は、逆転により指針を動かす際に、1回の逆転(B)の複数駆動パルス列SP10で目標位置を通過しうる。例えば、バックラッシュ運針として5ステップを必要とし、かつ複数駆動パルス列SP10により目標位置を通過し、正転区間MFでは複数駆動パルス列SP10と単位駆動パルスSP00とが混在してもよい。これにより、逆転にかかる所要時間を短縮することができる。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a time series of drive pulse trains in reverse rotation fast-forward. In the example of FIG. 17, by the processing from step S121 to S125, the needle movement in the feed movement section MB1 and the reverse movement section MB2 is performed. Here, when moving the pointer by reverse rotation, the
[第2の実施形態]
以下では、本発明の第2の実施形態にかかる電子時計1の一例について、主に第1の実施形態との相違点を説明する。第2の実施形態にかかる電子時計1は、電源にかかる負荷を考慮して、早送りの際に、複数駆動パルス列SP10または単位駆動パルス列SP00によってステップモータ20を回転させる。複数駆動パルス列SP10および単位駆動パルス列SP00は第1の実施形態と同じとする。
[Second Embodiment]
Hereinafter, with respect to an example of the
図18は、第2の実施形態にかかる電子時計1の構成を概略的に示す図である。図18の例では、モータ制御部2は、第1の実施形態の例に対し、負荷判定部31をさらに含んでいる。また、電子時計1は、図示しない電源である2次電池の電源電圧を検出する電源電圧検出部32を有する。
FIG. 18 is a diagram schematically illustrating a configuration of the
負荷判定部31には、電子時計1において電源に負荷のかかる動作が行われるタイミングを示す負荷信号が入力される。負荷信号は、例えば、図18に示されるステップモータ20と異なるモータが駆動されるタイミングを示す駆動パルス列や、電子時計1のアラーム出力のタイミングを示すアラーム信号である。負荷判定部31は、入力される負荷信号に基づいて、電源の負荷が高いか否かを判定する。例えば、負荷判定部31は、他のモータに関する駆動パルス列やアラーム信号が入力されると、電源の負荷が高いと判定する。また、負荷判定部31は、その駆動パルス列やアラーム信号の入力が終了してから予め定められた猶予期間の間、電源の負荷が高いと判定してもよい。電源としての二次電池は、電流の出力が大きくなると、その電流の出力が止まっても電圧を回復するのに時間がかかるからである。つまり、負荷判定部31は、大きな電流の出力がされた後は、電流の出力が小さい場合でも、電源の負荷が高いと判定する。
The load determination unit 31 receives a load signal indicating a timing at which an operation that places a load on the power supply is performed in the
また、電源電圧検出部32が検出する二次電池の電源電圧が低い場合も、ステップモータ20の回転により電源に負荷がかかる。
Even when the power supply voltage of the secondary battery detected by the power supply
パルス切替制御部3は、早送りの際に、指針の現在位置を示すカウンタscの値だけでなく、負荷判定部31の判定結果および電源電圧にも基づいて、複数駆動パルス列SP10と単位駆動パルス列SP00を切り替えるための切替信号を出力する。より具体的には、例えば、ステップS105とステップS108の間において、負荷判定部31が電源の負荷が高いと判定した、または、電源電圧が判定電圧閾値より小さい場合には、パルス切替制御部3は他に駆動選択信号を出力する処理であるステップS106以降の処理を実行させ、単位駆動選択信号を出力するとともに、カウンタscを変化させる。
During fast-forwarding, the pulse
ここで、一般的に駆動体を速く駆動する駆動パルス列の方がそうでないものより消費電力が大きく、電源に負荷がかかる。例えば、単位駆動パルス列SP00では、図5,6に示されるように、同時には、コイルA,Bのうち片方しか導通しない。一方、複数駆動パルス列SP10では、図7,8に示されるように、コイルA,Bの両方が同時に導通する時間がある。つまり、電流の最大値は複数駆動パルス列SP10の方が大きくなり、電源の負荷も大きくなる。 Here, in general, the drive pulse train that drives the drive body faster consumes more power than the drive pulse train that does not, and the power supply is loaded. For example, in the unit drive pulse train SP00, as shown in FIGS. 5 and 6, only one of the coils A and B is conductive at the same time. On the other hand, in the multiple drive pulse train SP10, as shown in FIGS. 7 and 8, there is a time during which both the coils A and B are simultaneously conducted. That is, the maximum value of the current is larger for the multiple drive pulse train SP10, and the load on the power supply is also larger.
図19は、正回転の早送りにおける駆動パルス列の時系列の一例を示す図である。図19において、重負荷判定を示す波形で値が大きくなっている箇所が、負荷判定部31により電源の負荷が高いと判定された時間に相当する。図19の例に示されるように、電源の負荷が大きいと推定される場合には、電源に負荷のかかりにくい単位駆動パルス列SP00に基づいてステップモータ20を180度ごとに回転させる。これにより、電源に過負荷がかかることを防止することができる。またこれにより、早送りの際の高速回転を実現しつつ、電源のコストの増加を抑えることができる。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a time series of drive pulse trains in the forward rotation fast forward. In FIG. 19, the portion where the value is large in the waveform indicating the heavy load determination corresponds to the time when the load determination unit 31 determines that the load of the power source is high. As shown in the example of FIG. 19, when it is estimated that the load of the power supply is large, the
なお、本発明の各実施形態で示した構成図、回路図、波形図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更することができる。例えば、図2等に示されるステップモータ20はいわゆる4端子のステップモータであるが、代わりに、特許文献2に示されるような3端子のステップモータが用いられてもよい。
Note that the configuration diagrams, circuit diagrams, waveform diagrams, and the like shown in the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be arbitrarily changed as long as they satisfy the gist of the present invention. For example, the
1 電子時計、2 モータ制御部、3 パルス切替制御部、4 ステップ数設定部、5 ステップカウント部、6 波形生成部、7 単位駆動パルス生成回路、8 複数駆動パルス生成回路、9 セレクタ、10 ドライバ回路、20 ステップモータ、21 ロータ、22 ステータ、22a 第1磁極部、22b 第2磁極部、22c 第3磁極部、22d ロータ穴、23a,23b 絶縁基板、31 負荷判定部、32 電源電圧検出部、51 文字板、52a 時針、52b 分針、52c 秒針、A,B コイル、O1,O2,O3,O4 コイル端子、G ゲート端子、P1,P2,P3,P4,N1,N2,N3,N4 トランジスタ、F1 、F2 転換位置、F3 目標位置、MB1 送り運針区間、MB2 逆転区間、MF 正転区間、sc カウンタ、sc0 初期値、so 目標ステップ値、SP00 単位駆動パルス列、SP10 複数駆動パルス列、SP01,SP02 駆動パルス列、SP11 第2駆動パルス、SP12 第2駆動パルス、SP13 第3駆動パルス。
1 electronic timepiece, 2 motor control unit, 3 pulse switching control unit, 4 step number setting unit, 5 step count unit, 6 waveform generation unit, 7 unit drive pulse generation circuit, 8 multiple drive pulse generation circuit, 9 selector, 10 driver Circuit, 20 Step motor, 21 Rotor, 22 Stator, 22a First magnetic pole part, 22b Second magnetic pole part, 22c Third magnetic pole part, 22d Rotor hole, 23a, 23b Insulating substrate, 31 Load determination part, 32 Power supply
Claims (11)
第1のモードにおいて、所定の時間に前記ステップモータを駆動単位回転させる通常駆動パルスを出力することを繰り返し、前記第1のモードより短い間隔で前記ステップモータが回転する第2のモードにおいて、前記ステップモータを駆動単位回転させる単位駆動パルスと、前記ステップモータを一度に2以上の単位数の駆動単位回転させる複数駆動パルスとを、前記ステップモータに向けて選択的に出力すること繰り返す制御回路と、
を含む時計駆動装置。 A step motor,
In the first mode, repeatedly outputting a normal drive pulse for rotating the step motor by a driving unit at a predetermined time, and in the second mode in which the step motor rotates at a shorter interval than the first mode, A control circuit for repeatedly outputting a unit drive pulse for rotating the step motor by a drive unit and a plurality of drive pulses for rotating the step motor by two or more units at a time toward the step motor; ,
A clock driving device including:
前記ステップモータにより駆動される駆動体をさらに含み、
前記制御回路は、前記駆動体の位置と、前記駆動体の移動先となる目標位置と、に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、
時計駆動装置。 The timepiece driving device according to claim 1,
A drive unit driven by the step motor;
The control circuit selectively outputs one of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses based on a position of the drive body and a target position to which the drive body is moved.
Clock drive device.
前記制御回路は、前記駆動体の現在位置と前記駆動体の目標位置との差が所定の値より小さい場合に、前記単位駆動パルスを出力する、
時計駆動装置。 The timepiece driving device according to claim 2,
The control circuit outputs the unit driving pulse when a difference between a current position of the driving body and a target position of the driving body is smaller than a predetermined value.
Clock drive device.
前記制御回路は、前記単位駆動パルスおよび前記複数駆動パルスの出力に応じてカウンタの値を増加または減少させ、前記カウンタの値と、前記駆動体の目標位置を示す値との差に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、
時計駆動装置。 The timepiece drive device according to claim 2 or 3,
The control circuit increases or decreases the value of the counter according to the output of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses, and based on the difference between the counter value and the value indicating the target position of the driver, Selectively outputting either the unit drive pulse or the plurality of drive pulses;
Clock drive device.
前記制御回路は、前記第2のモードの当初の前記駆動体の位置と、前記目標位置との差が前記ステップモータの駆動単位の回転による移動量の奇数倍であるか偶数倍であるかを判定し、前記差が前記移動量の奇数倍である場合に、1または複数の複数駆動パルスと、前記単位駆動パルスとを出力する、
時計駆動装置。 The timepiece driving device according to claim 2,
The control circuit determines whether the difference between the initial position of the driving body in the second mode and the target position is an odd multiple or an even multiple of the amount of movement due to rotation of the drive unit of the step motor. Determining, when the difference is an odd multiple of the movement amount, outputting one or a plurality of drive pulses and the unit drive pulse;
Clock drive device.
前記制御回路は、前記駆動体の位置が前記目標位置を超える停止位置に達するまで前記ステップモータを逆回転させる前記複数駆動パルスを繰り返し出力し、
前記制御回路は、前記駆動体が前記停止位置に達した後に、前記駆動体の現在または過去の位置と、前記駆動体の移動先となる目標位置と、に基づいて、前記ステップモータを正回転させる、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、
時計駆動装置。 In the timepiece drive device according to any one of claims 2 to 4,
The control circuit repeatedly outputs the plurality of drive pulses that reversely rotate the step motor until the position of the drive body reaches a stop position that exceeds the target position,
The control circuit rotates the step motor forward based on the current or past position of the drive body and the target position to which the drive body is moved after the drive body reaches the stop position. Selectively outputting one of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses;
Clock drive device.
前記制御回路は、電池にかかる負荷に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、
時計駆動装置。 In the timepiece drive device according to any one of claims 1 to 6,
The control circuit selectively outputs one of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses based on a load applied to the battery.
Clock drive device.
前記制御回路は、電池の電圧に基づいて、前記単位駆動パルスと前記複数駆動パルスとのいずれかを選択的に出力する、
時計駆動装置。 In the timepiece drive device according to any one of claims 1 to 7,
The control circuit selectively outputs one of the unit drive pulse and the plurality of drive pulses based on a battery voltage.
Clock drive device.
前記通常駆動パルスは、前記単位駆動パルスを含む、
時計駆動装置。 In the timepiece drive device according to any one of claims 1 to 8,
The normal drive pulse includes the unit drive pulse.
Clock drive device.
前記駆動単位は半回転である、
時計駆動装置。 In the timepiece drive device according to any one of claims 1 to 9,
The drive unit is half rotation,
Clock drive device.
前記ステップモータは2コイルステップモータである、
時計駆動装置。 In the timepiece drive device according to any one of claims 1 to 10,
The step motor is a two-coil step motor.
Clock drive device.
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