JP3166275B2 - アナログ電子時計 - Google Patents

アナログ電子時計

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JP3166275B2
JP3166275B2 JP06037892A JP6037892A JP3166275B2 JP 3166275 B2 JP3166275 B2 JP 3166275B2 JP 06037892 A JP06037892 A JP 06037892A JP 6037892 A JP6037892 A JP 6037892A JP 3166275 B2 JP3166275 B2 JP 3166275B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電装置を有するアナロ
グ電子時計の電源部の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の発電装置付きアナログ電子時計
は、特開昭60−203887に書かれている様に発電
エネルギを蓄電する高容量コンデンサ等の2次電源の電
圧を昇圧してアナログ電子時計の駆動源としていた。そ
のことにより起動電圧を低く設定でき,2次電源の電圧
が低い状態からでも,比較的短時間で起動することが可
能であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術においては,昇圧システムを用いることによってコス
トが増すという問題が有り,回路部に必要とされるスペ
ースも増大するという欠点があった。
【0004】そこで,昇圧システムを採用しないで,2
次電源で直接時計体を駆動するという方式も以前から考
えられてはいる。しかしながら2次電源によっては,時
計体が停止した後でも,自己放電によって徐々に電圧が
低下する物があり,停止状態にて長期間時計を放置した
後に再起動をしようとした際に,低下した電圧と時計の
起動電圧との差が大きくなり,かなりの発電時間を要す
る場合があった。
【0005】また,2次電源の種類によっては,負荷電
流の急激な減少もしくは負荷電流の停止により電圧が復
帰する特性の電源もある。例えば,電気2重層コンデン
サ,ポリアセン系有機半導体を電極活物質としたリチウ
ム2次電池等にその傾向が見られる。その様な電源を用
いた場合は,前述の昇圧システムを用いないことによる
問題点は回避できる。すなわち,時計体が停止した後に
は負荷電流の停止により,電圧が復帰して再起動に要す
る発電時間がほとんどかからなくなるからである。しか
しながら,この方式においては時計の基本機能である正
確な時刻表示という点で大きな問題点を有している。す
なわち,時計体が停止した後でも,電圧が復帰すること
により再起動がかかってしまい,また時計が動くことに
よって再停止して,というように何度も同じことを繰り
返す。その間,使用者にとってみれば,たまたま時計が
動作しているときに時刻を読みに行った場合,何度も止
まったり動いたりしていることにより,不正確な時刻を
読み取ってしまうことになり,日常行動に支障をきたし
てしまうことになりかねない。
【0006】そこで本発明の目的は,2次電池電圧が低
下してきた時には確実に時計を停止させて,使用者に電
圧低下を知らしめると同時に,電圧が復帰してきていつ
のまにか時計が不安定に動作して,使用者が誤解するこ
との無いように,確実な状態もしくは使用者の意志によ
ってのみ動きはじめるアナログ電子時計を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のアナログ電子時
計は、発電装置と,前記発電装置の発電電流を充電可能
とする2次電源と,前記2次電源を主電源として動作す
る時計制御回路と,前記時計制御回路の出力により駆動
されるモータ部と,前記モータ部に接続されて時刻表示
をする指針表示部と,前記モータへの駆動パルスを出力
状態もしくは停止状態に切り替えることを可能とするモ
ータ出力制御回路と,前記2次電源の電圧値を検出する
電圧検出回路とを有し、前記2次電源は負荷電流の減少
もしくは負荷電流の停止により電圧が復帰する特性の電
源であることより成るアナログ電子時計において,前記
電圧検出回路は前記モータ部の作動停止電圧より高く設
定された検出設定値Aと検出設定値Bを有し、前記検出
設定値Bは、前記負荷電流の減少もしくは負荷電流の停
止により前記2次電源の電圧復帰によって自然に前記モ
ータ部が動作を開始しないような前記検出設定値Aより
所定電圧高い値に設定されており、前記モータ駆動パル
スの出力状態時に前記2次電源の電圧値が前記検出設定
値Aより下回った時には前記モータ出力制御回路により
前記モータ駆動パルスの出力を停止し,前記モータ駆動
パルスの停止状態時に前記2次電源の電圧値が検出設定
値Bより上回った時には前記モータ出力制御回路により
前記モータ駆動パルスを出力状態にすることを特徴とす
る。
【0008】
【0009】
【作用】以上の構成によれば,時計停止後に2次電池の
電圧が電圧値Aから徐々に復帰しても,充分ヒステリシ
スをとった検出設定値Bに達しない限りは誤起動しな
い。
【0010】
【実施例】以下本発明について,実施例に基ずき詳細に
説明する。図1は本発明における第1の実施例の全体回
路ブロック図である。1は交流発電機を構成する発電コ
イルで,発電機の稼動にともない交流電圧が誘起する。
2は交流電圧を半波整流する整流ダイオード。3は発電
エネルギーを蓄電する2次電池で本実施例では,ポリア
セン系有機半導体を電極活物質としたリチウム2次電池
を用いている。本実施例は2次電池3を主電源として動
作する。また,2次電池3の+側をVcc,−側をGn
dとして定義する。発振回路4は32768Hzの水晶
振動子を源振として発振動作をしている。時計制御回路
5は信号32768Hzを分周して1Hzのモータ駆動
パルスO1,O2を出力している。信号O1,O2は時
計動作時にはモータ出力制御回路6内のANDゲート1
3,14を通して,モータドライバ7,8に入力され
る。モータドライバ7,8の出力は図2のごとく,1秒
ごとに交互に出力されて,公知のステッピングモータ用
のコイル9を駆動する。表示部10はステッピングモー
タに連動して動く指針である。11の電圧検出回路Aと
12の電圧検出回路BはそれぞれA<Bなる関係を持っ
た検出設定値A,検出設定値Bを有していて,2次電池
3の電圧値を検出してモータ出力制御回路6の入力とな
り,モータ出力を行うかどうかの制御をする。
【0011】図3に,2次電池電圧と時計動作の関係を
示す。まず検出設定値A,Bとステッピングモータとの
動作電圧の関係であるが,本実施例においては,モータ
動作限界電圧を0.8V,検出設定値Aを1V,検出設
定値Bを1.3Vとしている。これは,一般にアナログ
時計用のモータは通常環境では0.8V位まで動作をす
るが,周囲温度が常温より大きく外れたりすると作動停
止電圧はもっと高くなってしまう点を配慮したためで,
確実に動作を保証できる範囲でのみ時計動作をさせるた
めに,モータ動作限界電圧より充分余裕をとった検出設
定値Aにて,モータ出力を停止させることを第一の目的
とする。また,検出設定値Bは,時計停止後,2次電池
の電圧復帰によって自然に動作を開始してしまわないよ
うに,充分ヒステリシスを持った電圧に設定されてい
て,停止時は検出設定値Bより2次電池電圧が高くなっ
て初めて時計の動作を開始することを第2の目的として
いる。以下,図1におけるモータ出力制御回路6と時計
動作の関係を説明する。モータ出力制御回路6の出力信
号であるCNTが[H](以下,制御回路における信号
レベルがVcc側のときを[H],Gnd側のときを
[L]と定義する。)のときは,ANDゲート13,1
4によりモータ駆動パルスo1,o2をモータドライバ
7,8に出力して時計は動作状態となる。この時,時計
を放置しておくなど非発電状態になっているときは,図
3のごとく2次電池電圧Vccは,徐々に低下してい
く。ここで,Vccが検出設定値Aを下回ったとき(t
=1),電圧検出回路Aの出力は[L]となり(電圧検
出回路A,Bは公知の回路で,それぞれVccが検出設
定値より高電位のときに[H]を出力する設定とす
る。),ゲート16がアクティブとなってSRラッチ1
7はリセットされてCNTは[L]となる。CNTが
[L]となるとゲート13,14によってモータ駆動パ
ルスo1,o2は出力されずに,時計は停止状態とな
る。この状態においては,2次電池3は負荷電流の減少
によって,徐々に電圧が復帰していく。しかし,Vcc
が検出設定値Bに達しない限りは,時計は動作しない。
ここで,(t=2)の時に発電機が稼動すると,Vcc
は上昇していき,検出設定値Bを越える(t=3)。こ
の時,電圧検出回路Bの出力は[H]となり,ゲート1
5がアクティブとなってSRラッチ17はセットされ,
CNTは[H]となる。CNTが[H]となることよ
り,時計は再度動作状態と成る。この制御により,確実
な電圧になって初めて時計を動作させて,信頼性のある
時刻表示が可能となる。
【0012】図4に,本実施例に用いたポリアセン系有
機半導体を電極活物質としたリチウム2次電池の等価回
路を示す。構成としては,等価抵抗Rnと等価容量Cn
とがそれぞれ直列に接続されたものが,多数並列に接続
されている。各抵抗値及び各容量値はそれぞれ異なった
値のものであることが特徴で,平行状態においてはC
1,C2...Cnの全コンデンサは同電圧に充電され
ているが,負荷電流を取り出すと直列に接続されている
等価抵抗の最も値の小さな組から最も大きな電流が流
れ,等価抵抗の最も値の大きな組から最も小さな電流が
流れる。仮に大電流の流れる組を(R1,C1),小電
流の流れる組を(R2,C2)とすると,V0は以下の
式であらわされる V0 = I1・R1 + C1 = I2・R2 + C2 また,負荷電流Iはそれぞれの組に流れる電流値の総和
で表される。ここで,ある負荷電流が流れている状態に
おいて,例えば(R1,C1)の組において等価容量C
1の電圧よりI1・R1の電圧降下が有る分だけV0は
見かけ上低下する。これは他の組についても全て言え
る。この時,大電流の流れるC1の方が小電流の流れる
C2の方より電圧消費が早くなり,等価容量のみで比較
すると電圧の不均衡が発生する。この状態にて,負荷電
流が無くなるか極端に減少すると,それぞれの組におけ
る抵抗分による電圧降下が減少するのに加えて,電圧値
の高い容量分から電圧値の低い容量分へ内部充電が行わ
れ,その結果電圧は徐々に高くなる。ポリアセン系リチ
ウム2次電池においては各容量分が平行状態になって電
圧V0が一定に成るまで数日の時間を有する。この状態
は,図3における(t=1)から(t=2)までの期間
に相当する。
【0013】次に,本発明の参考例を図5を用いて説明
する。18は発電電流を検出するための検出抵抗,19
は検出抵抗18に発電電流が流れて電位差が発生するの
を検出する発電電流検出回路で検出時は[H]を出力す
る。機能的には図1における電圧検出回路B12が発電
電流検出回路19におき変わったのみで,その他の構成
は図1と変わらない。従って,時計動作時は電圧検出回
路A11によって検出設定値Aを下回ったことを検出し
て時計が停止状態(CNT=[L])になる点は同様で
ある。しかし,時計起動時は発電電流検出回路によっ
て,発電動作そのものを検出して時計を動作状態にして
いるので,使用者にとって時計が止まった状態を認識し
た上での時計起動となり,知らない間に時計が動き出し
て読取時刻を誤解すると言うことは無い。
【0014】なお,本実施例における検出設定値A,B
及びモータ動作限界電圧値等は一例であり,値が変わっ
ても本発明の範囲を逸脱するものではない。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば,負荷
電流の減少もしくは負荷電流の停止により電圧が復帰す
る特性の2次電源を発電機付アナログ電子時計に使用し
ても,電圧検出回路はモータ部の作動停止電圧より高く
設定された検出設定値Aと検出設定値Bを有し、前記検
出設定値Bは、前記負荷電流の減少もしくは負荷電流の
停止により前記2次電源の電圧復帰によって自然に前記
モータ部が動作を開始しないような前記検出設定値Aよ
り所定電圧高い値に設定されているので、時計停止後に
2次電源の電圧が自然に復帰して時計に再起動がかか
り,使用者が一時的に時計が停止して誤表示をしたこと
に気が付かないで誤認識をする、ということが無くなる
という効果が有る。
【0016】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の回路ブロック図。
【図2】モータ駆動パルスの出力タイムチャート図。
【図3】2次電池電圧変化による時計動作状態の遷移
図。
【図4】本発明に用いた2時電池の等価回路図。
【図5】本発明に関連した参考例の回路ブロック図であ
る。
【符号の説明】
1・・発電用コイル 2・・整流用ダイオード 3・・2次電池 4・・発振回路 5・・時計制御回路 6・・モータ出力制御回路 7・・モータドライバ 8・・モータドライバ 9・・ステッピングモータ用コイル 10・・指針表示部 11・・電圧検出回路A 12・・電圧検出回路B 18・・検出用抵抗 19・・発電電流検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G04C 3/14 G04C 3/00 G04C 10/00 G04G 1/00 310 H01G 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電装置と,前記発電装置の発電電流を
    充電可能とする2次電源と,前記2次電源を主電源とし
    て動作する時計制御回路と,前記時計制御回路の出力に
    より駆動されるモータ部と,前記モータ部に接続されて
    時刻表示をする指針表示部と,前記モータへの駆動パル
    スを出力状態もしくは停止状態に切り替えることを可能
    とするモータ出力制御回路と,前記2次電源の電圧値を
    検出する電圧検出回路とを有し、前記2次電源は負荷電
    流の減少もしくは負荷電流の停止により電圧が復帰する
    特性の電源であることより成るアナログ電子時計におい
    て,前記電圧検出回路は前記モータ部の作動停止電圧よ
    り高く設定された検出設定値Aと検出設定値Bを有し、
    前記検出設定値Bは、前記負荷電流の減少もしくは負荷
    電流の停止により前記2次電源の電圧復帰によって自然
    に前記モータ部が動作を開始しないような前記検出設定
    値Aより所定電圧高い値に設定されており、前記モータ
    駆動パルスの出力状態時に前記2次電源の電圧値が前記
    検出設定値Aより下回った時には前記モータ出力制御回
    路により前記モータ駆動パルスの出力を停止し,前記モ
    ータ駆動パルスの停止状態時に前記2次電源の電圧値が
    検出設定値Bより上回った時には前記モータ出力制御回
    路により前記モータ駆動パルスを出力状態にすることを
    特徴としたアナログ電子時計。
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