JP2019056643A - 時計、電子機器、および時計の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、時計1は、指針3〜5と、電源部10と、電圧検出部20と、発振回路30と、分周回路40と、記憶部50と、主制御部60(第2制御部)と、モータユニット100と、を備えている。
分周回路40は、発振回路30が出力した第1周波数の信号を所望の周波数に分周し、分周した信号を主制御部60に出力する。
図2に示すように、ステッピングモータ120は、ロータ収容孔125を有するステータ121と、径方向に2極に着磁されることにより磁気的な極性を有し、ロータ収容孔125に回転可能に配設されたロータ131と、を備えている。
コイル124は、磁心123に巻回され、ヨーク122の第1磁極部128および第2磁極部129に磁気的に結合している。
駆動パルスは、ロータ131を1Hzで180°ずつ正転させる正転パルスと、ロータ131を例えば64Hzで180°ずつ正転させる正転早送りパルスと、ロータ131を例えば32Hzで180°ずつ逆転させる逆転パルスと、を含む。
図3および図4に示すように、正転パルスは、チョッピングパルスである。正転パルスは、オン時間Aの電圧印加と、オフ時間Bの電圧遮断と、を交互にn回繰り返す。正転パルスは、ロータ131の極性と逆極性となるように、ロータ131の磁極と対向する各磁極部128,129を励磁する。
図4および図5に示すように、正転早送りパルスは、正転早送りパルスの前半部分を構成する前半パルスと、正転早送りパルスの後半部分を構成する後半パルスと、を含んでいる。前半パルスは、オン時間Cの矩形パルスである。前半パルスのデューティ比は、100%である。前半パルスは、ロータ131の極性と逆極性となるように、ロータ131の磁極と対向する各磁極部128,129を励磁する。前半パルスは、ロータ131を静止位置から正転させる。例えば、前半パルスは、ロータ131の磁極軸と一対の切欠部126を結ぶ線分とが平行となる位置をロータ131が越えるまで印加される。後半パルスは、前半パルスを印加後、オフ時間Dをあけて印加される。後半パルスは、前半パルスと同極性、かつ前半パルスよりもデューティ比の小さいチョッピングパルスである。後半パルスは、オン時間Eの電圧印加と、オフ時間Fの電圧遮断と、を交互にm回繰り返す。
図6に示すように、逆転パルスは、正転パルスと同極性の消磁パルスと、正転パルスと同極性の第1パルスと、第1パルスと逆極性の第2パルスと、第2パルスと逆極性の第3パルスと、を含んでいる。消磁パルスは、オン時間Gの矩形パルスである。消磁パルスは、各磁極部128,129の残留磁束を消磁する。
なお、これらパルスの設定は、第1パルスによる逆振りと第2パルスによる戻りの反動を利用可能な設定であれば、前述のようなロータ位置との関係に限定されるものではない。
図11に示すように、本実施形態では、逆転パルスのランクは、高ランクおよび低ランクの2つのランクが設定されている。電圧検出結果の電圧が2.4V以上3.6V未満の場合、逆転パルスのランクは、高ランクに設定されている。これに対し、電圧検出結果の電圧が1.8V以上2.4V未満の場合、逆転パルスのランクは、低ランクに設定されている。高ランクの逆転パルスでは、消磁パルスのオン時間Gが0.244msに設定されている。低ランクの逆転パルスでは、消磁パルスのオン時間Gが0.488msに設定されている。すなわち、逆転パルスの消磁パルスのパルス幅は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、小さくなるように設定されている。
この消磁パルスは第1パルスと同じ極性に設定されており、これにより、ロータが第1パルスを受けて回転を始める際の応答性を確保することができる。よって、より精度の高い逆転駆動が可能となる。
図12は、実施形態に係る時計の処理のフローチャートである。なお、以下の処理フローは、一定時間毎に実施される。
図12に示すように、ステッピングモータ120を1ステップ駆動する場合、最初に電圧検出ステップS10の処理を行う。電圧検出ステップS10では、主制御部60は、電圧検出部20が出力した電圧検出結果を取得する。
図13は、逆転パルスの第1パルスおよび第3パルスそれぞれのパルス幅とステッピングモータを駆動可能な電圧範囲との関係を示す図である。図13において、横軸はパルス幅、縦軸はステッピングモータ120のコイル124に印加する電圧(駆動電圧)を示している。
図13に示すように、逆転パルスの第1パルスおよび第3パルスのそれぞれには、ロータ131を正確に回転させることが可能な電圧範囲が存在する。ロータ131を正確に回転させることが可能な電圧範囲は、逆転パルスの第1パルスおよび第3パルスそれぞれのパルス幅によって決まる。逆転パルスの第1パルスまたは第3パルスの電圧が、図13に示す電圧範囲を外れた場合、ロータ131は1ステップ逆転できず、ステッピングモータ120の脱調が生じる。
逆転パルスの第1パルスをコイル124に印加する際、第1パルスに関する電圧範囲の上限を越えた電圧の第1パルスをコイル124に印加すると、ロータ131の磁極軸と一対の切欠部126を結ぶ線分とが平行となる位置を越える位置まで、ロータ131が正転する。これにより、第2パルスをコイル124に印加した際に、ロータ131を所望の位置まで逆転させることができないおそれがある。また、逆転パルスの第1パルスをコイル124に印加する際、第1パルスに関する電圧範囲の下限に満たない電圧の第1パルスをコイル124に印加すると、第1パルスによるロータ131の正転量が不足する。これにより、ロータ131の静止位置に戻ろうとする力が不足し、第2パルスをコイル124に印加した際に、ロータ131を所望の位置まで逆転させることができないおそれがある。このように、逆転パルスをコイル124に印加する際に、第1パルスのパルス幅によって決まる電圧範囲内の電圧で第1パルスを印加することができない場合には、ステッピングモータ120の脱調が生じるおそれがある。
例えば、上記実施形態においては、2種類以上の電源に対応できる電源部10が時計1に搭載されているが、これに限定されない。上記実施形態の構成および制御方法は、ステッピングモータの逆転駆動を様々な電源電圧で実現することを可能とするので、例えば1種類の電源のみに対応できる電源部が搭載されていてもよい。
Claims (11)
- 指針を駆動するステッピングモータに印加される電圧を検出し、電圧検出結果を出力する電圧検出部と、
前記ステッピングモータのロータを正転させる正転パルスと同極性の第1パルス、前記第1パルスと逆極性の第2パルス、および前記第2パルスと逆極性の第3パルスを含む逆転パルスにより前記ロータを逆転させる制御部であって、前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第3パルスにより前記ロータを逆転させるように制御する第1制御部と、
を備える時計。 - 前記第3パルスのパルス幅に関する複数の第3パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係が記憶される記憶部と、
前記電圧検出結果に応じて、前記第3パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の前記第3パルスにより、前記ロータを逆転させるように前記第1制御部に指示する第2制御部と、
を備える請求項1に記載の時計。 - 出力電圧の電圧領域が相違する2種類以上の電源を搭載可能に形成され、
前記記憶部には、前記2種類以上の電源それぞれの出力電圧の変動幅より大きい電圧幅を包含する前記第3パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係が記憶される、
請求項2に記載の時計。 - 前記第3パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第3パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている、
請求項2または3に記載の時計。 - 前記記憶部には、前記第1パルスのパルス幅に関する複数の第1パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係がさらに記憶され、
前記第2制御部は、前記電圧検出結果に応じて、前記第1パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の前記第3パルス、および前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第1パルスにより、前記ロータを逆転させるように前記第1制御部に指示する、
請求項2から4のいずれか1項に記載の時計。 - 前記第3パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第3パルスのパルス幅が小さくなるように設定され、
前記第1パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第1パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている、
請求項5に記載の時計。 - 前記第3パルスは、
前記第3パルスの前半部分を構成する前半パルスと、
前記第3パルスの後半部分を構成し、前記前半パルスよりもデューティ比の小さいチョッピングパルスである後半パルスと、
を備える、
請求項2から6のいずれか1項に記載の時計。 - 前記第1制御部が設けられる支持体を備え、
前記第2制御部は、前記支持体とは別体に設けられている、
請求項2から7のいずれか1項に記載の時計。 - 前記第1制御部は、前記第1パルスを前記ステッピングモータに印加する前に、前記第1パルスと同じ極性の消磁パルスを前記ステッピングモータに印加する、
請求項1から8のいずれか1項に記載の時計。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の時計により構成された電子機器。
- 電圧検出部が、指針を駆動するステッピングモータに印加される電圧を検出して電圧検出結果を出力する電圧検出ステップと、
第1制御部が、前記ステッピングモータのロータを正転させる正転パルスと同極性の第1パルス、前記第1パルスと逆極性の第2パルス、および前記第2パルスと逆極性の第3パルスを含む逆転パルスにより前記ロータを逆転させるステップであって、前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第3パルスにより前記ロータを逆転させる逆転ステップと、
を備える時計の制御方法。
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