JP3335986B2 - Electronic control clock - Google Patents

Electronic control clock

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JP3335986B2
JP3335986B2 JP2000135236A JP2000135236A JP3335986B2 JP 3335986 B2 JP3335986 B2 JP 3335986B2 JP 2000135236 A JP2000135236 A JP 2000135236A JP 2000135236 A JP2000135236 A JP 2000135236A JP 3335986 B2 JP3335986 B2 JP 3335986B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ゼンマイを動力源
とし、ゼンマイで駆動される発電機と、発電機の起電力
で動作する電子的調速手段を有する電子制御時計に関す
る。 【0002】 【従来の技術】従来、ゼンマイを動力源として電子回路
を用いて調速するいわゆる電子制御時計としては、図
3、図4に示すようなものがある。図3は回路ブロック
図、図4はゼンマイ等の機構部品を含んだシステムブロ
ック図である。 【0003】図4において、時計のゼンマイ1に蓄積さ
れた機機的エネルギ101が増速輪列2を介して指針1
2を運針させるとともに、発電機3を回転させる。発電
機3が回転することで発電機中のコイルの両端に起電力
102が誘起し、その起電力102はコイルと電気的に
接続した平滑的コンデンサ4に蓄電力108として一時
的に蓄えられる。その蓄電力108により水晶振動子1
0による発振回路7や、分周画路6、周期比較回路8、
周期検出回路9、負荷制御回路5等を含む集積回路(以
下ICと称す)を駆動する。水晶振動子10が動作する
ことにより発振した信号は発振回路7から分周回路6を
介してある一定周期まで分周される。そめ分周信号は、
例えば1秒周期の基準周期信号として周期比較回路8に
出力される。 【0004】周期検出回路9は発電機3の回転周期と同
期した誘起電圧104を取り込み、検出周期信号105
として周期比較回路8に出力する。周期比較回路8は、
基準周期信号と検出周期信号を比較して、両者の時間的
な差異を求め、その差異を無くする様に、すなわち発電
機3と基準周期信号の周期が同期する様に発電機3の回
転周期を補正するための周期補正信号106を生成して
負荷制御回路5に出力する。 【0005】負荷制御回路5は、回路内部のスイッチの
切換で負荷抵抗を適宜選択することにより、発電機3の
負荷電流、すなわち発電機3のコイルに流れる電流量1
07を変化させ、電流量に対応する電磁ブレーキの大き
さを制御して、発電機3の回転周期を調達する。そし
て、発電機3の回転周期をICと水晶振動子10で生成
する基準周期信号と同期させて周期を一定にする。そし
て、発電機3を駆動する増速輪列2に連動した指針12
の運針周期を一定にすることにより、時刻精度を保つの
である。 【0006】図3には上記各回路の接続関係を示してい
る。 【0007】このような原理の電子制徒時計は、例えば
特開昭59−135388号公報、特開昭59−116
078号公報に記載されている。 【0008】次に上記の電子制御時計における持続時
間、すなわちゼンマイを一杯に巻き込んだ状態から徐々
に開放し、指針が正確な時刻を表示できる間の時間につ
いて述べる。持続時間は、図5に示す通りゼンマイトル
クTzと、発電機の回転に伴う最小損失トルクThmi
nの関係がTz<Thmin×Zになるまでのゼンマイ
の開放角度θによって決まる。ここで、Zはゼンマイか
ら発電機までの輪列の増速比である。 【0009】すなわち、発電機の回転周期をtとする
と、単位時間当たりのゼンマイの開放角度△θは、2π
/(t×Z)で決まる。そして、ゼンマイの開放角度θ
を△θで割った値(θ/△θ)が、電子制御時計におけ
る持続時間となる。従って、増速比Zが大きい程、また
発電機の回転周期tが長い程、持続時間は良くなる。 【0010】ところで発電機の回転周期tは、以下の制
約条件を満たす必要がある。 【0011】第一に、発電機の回転周期は常に一定であ
ること。 【0012】増速輪列を介して連動した指針は時刻を表
示するため、指針の回転周期が決まっている(例えば秒
針は1回転あたり1分間の周期)。そのために発電機も
常に一定の回転周期で回転する必要がある。 【0013】第二に、一定の周期で回転する発電機が発
生する起電力は、ICや水晶振動子の安定した動作を確
保できる電力でなければならない。 【0014】水晶発振回路を含むICは、発電機により
発生され平滑用コンデンサに一時的に蓄えられた電力で
駆動されるからである。 【0015】第三に、発電機の起電力を確保するため
に、発電機が回転するときに生じる損失トルクを増加さ
せてはいけない。つまり発電機の回転周期は、ゼンマイ
トルクTzと発電機の回転で生じる磁気的損失トルクや
機械的損失トルク等の損失トルクの総和Thに増速比Z
を掛けたTh×Zとが釣り合う時の回転周期に一致す
る。そのため、ゼンマイが保有できるトルクの最大値T
zmaxに対して、前記の損失トルクThがTh×Z>
Tzmaxの関係になると、時計として必要な運針周期
が確保できなくなるのである。 【0016】以上で説明した発電機の回転周期に関する
3つの条件のもとで、電子制御時計の発電機は回転して
いる。 【0017】次に、発電機の回転数と各特性すなわちコ
イルの起電圧、磁気的損出トルク、機械的損失トルクの
関係を図6、図7、図8を用いて簡単に説明する。ここ
で回転周期tと回転数ωの関係は1/t=ωである。 【0018】図6は、発電機の回転数ωと発電機から平
滑用コンデンサに充電する起電圧Eの関係を示したグラ
フである。図6の実線(A)に示すように発電機の回転
数が増加すると起電圧Eが上昇する。発電機が回転数ω
1で回転すると、起電圧Eは動作電圧El、すなわち水
晶発振回路を含むICの安定した動作を確保できる電圧
に達する。 【0019】図7は、発電機の回転数ωと機械的損失ト
ルクTsの関係を示したグラフである。発電機の回転数
が増加すると機械的損失トルクが上昇する。そして機械
的損失トルクは発電機の回転数に応じて変化し、回転数
ω1の時にTslとなる。 【0020】図8は、発電機の回転数と磁気的損失トル
クの関係を示したグラフである。磁気的損失トルクは、
渦電流損失トルクと、ヒステリシス損失トルクを含んで
いる。これら2つの損失トルクの和が磁気的損失トルク
となる。渦電流損失トルクは発電機の回転数の増加に伴
い上昇する。一方ヒステリシス損失トルクは回転数とは
無関係に一定であり、磁性材で構成する磁路上の磁区
が、ロータ磁石の磁束の変化に応じて磁区の反転を行う
ときに消費されるエネルギに伴い生じるトルクである。
そして、発電機の回転数がω1の時に、磁気的損失トル
クTu1となる。 【0021】以上総合すると、発電機が回転数ω1で回
転している時の最小損失トルクThminはThmin
=Tsl+Tul+Tgとなる。ここでTgは電気的消
費トルク発電機の電気的負荷となる発振回路を含むIC
等で電気的に消費される損失トルクである。 【0022】以上述べた条件で作動する電子制御時計に
おいては、平滑用コンデンサの電圧は、発電機で誘起す
る起電圧で決まる。そのため水晶発振回路を含むICの
動作電圧が高い場合、発電機で誘起する起電圧を高くす
る必要がある。従来、発電機の起電圧を高くするために
は、輪列の増速比を大きくして発電機の回転周期を短く
する方策、発電機の磁気的特性を改善する方策、あるい
は発電機のコイルの巻き数を増やす方策等が一般的に採
られていた。 【0023】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子制御時計は以下の課題を有している。 【0024】第1の方策として、図6の実線(A)で示
す特性で、発電機の回転数をω2に増やして起電圧をE
2まで高くすると、図7に示す機械的損失トルクTs2
まで増加し、図8に示す磁気的損失トルクTu2まで増
加してしまう。結局これらの損失トルクの和である、発
電機の回転で発生する最小損失トルクThminも増加
することになる。 【0025】第2の方策として、発電機を構成する磁石
のエネルギ積またはパーミアンスの大きな構造にするこ
とにより、コイルの鎖交磁束数を増やした場合、図6の
破線(B)で示す特性となる。この場合は、起電圧は発
電機の回転数がω1のままでE2まで高くすることがで
きるが、図8の破線で示したように磁気的損失トルクも
Tu2まで増加してしまう。結局この場合も発電機の回
転で発生する最小損失トルクThminが増加する。 【0026】第3の方策として、コイル巻き数を増やし
た場合も、図6の破線(B)で示した特性となり、起電
圧を高くすることができる。しかしながら、この場合コ
イルの長さあるいは厚みが増加してしまう。またコイル
を長くした場合は、磁路長が長くなることから磁気的損
失トルクも増加してしまう。 【0027】以上の課題をまとめると、 (1)第1および第2の方策では、発電機の最小損失ト
ルクThminも上昇するため、持続時間が短くなって
しまう。すなわち図5に示すように、最小損失トルクが
ThminlからThmin2に上昇すると、持続時間
はDlからD2に短くなる。 (2)第3の方策では、発電機が占有する体積が増えて
しまうため、時計としての形状が大きくなり商品性の低
下を招く。 【0028】また、持続時間を良くするためにゼンマイ
の占有体積を増やすことも同様に、時計としての商品性
の低下を招く。 【0029】そこで本発明の目的は、形大化や持続時間
の短縮といった時計としての商品性を損なうことがな
く、平滑用コンデンサへの充電が容易であり、安定した
電子回路の動作を確保することが可能で、この種の時計
としての時刻精度が高く持続時間の長い電子制御時計を
提供することにある。 【0030】 【課題を解決するための手段】本発明の電子制御時計
は、時計の動力となる機械エネルギを蓄えるゼンマイ
と、前記ゼンマイに蓄えられた機械エネルギを伝達する
増速輪列と、前記増速輪列によって駆動され、交流の誘
起電力を発生して機械エネルギを電気エネルギに変換す
る発電機と、前記発電機が発生した誘起電力の電圧を昇
圧する昇圧回路と、前記昇圧回路によって発生した昇圧
電圧により充電される平滑用コンデンサと、前記平滑用
コンデンサに蓄えられた電気エネルギにより駆動され、
所定周波数の発振信号を出力する発振回路と、前記発電
機の回転周期に対応した検出周期信号を出力する周期検
出回路と、前記発振回路から出力される基準周期信号と
前記周期検出回路から出力される検出周期信号の周期を
比較し、両信号の差異に対応した周期補正信号を出力す
る周期比較回路と、 前記周期比較回路が出力する周期
補正信号に応答して前記発電機の電気的な負荷を変化さ
せることによって前記発電機の回転周期を前記基準周期
信号に対応した所定周期に一致させるための可変負荷回
路と、前記増速輪列に係合し、前記発電機の回転周期に
対応した所定の周期で運針し、時刻を表示するための指
針とを有し、前記昇圧回路は、前記発電機と直列に接続
されたサブコンデンサを備え、前記サブコンデンサの端
子電圧が前記発電機の起電圧に重畳されて前記平滑用コ
ンデンサへの充電電圧を昇圧するように構成され、その
際、前記サブコンデンサの静電容量は、前記平滑用コン
デンサの静電容量を下回ることを特徴とする。 【0031】 【0032】 【0033】 【0034】また前記昇圧回路は、更に前記発電機と前
記サブコンデンサとにより閉ループを構成するダイオー
ドを備え、前記ダイオードのカソード端子は整流用ダイ
オードのアノード端子側及び発電機の一端側と接続し、
前記ダイオードのアノード端子は前記発電機の他端側に
一端が接続する前記サブコンデンサの他端側と接続して
いることを特徴とする。 【0035】さらに前記サブコンデンサの静電容量は、
前記平滑用コンデンサの静電容量を下回ることを特徴と
する。 【0036】しかも前記可変負荷回路、スイッチ素子と
抵抗を有する負荷制御回路で構成され、前記スイッチ素
子は前記周期比較回路が出力する周期補正信号に応答し
て前記抵抗と前記発電機との接続を周期的にオン/オフ
制御し、前記発電機の負荷を変化させる構成であること
を特徴とする。 【0037】 【作用】上記構成により、発電機に生じる起電圧に同期
して、平滑用コンデンサの電位を昇圧することが可能と
なる。 【0038】 【0039】昇圧回路をサブコンデンサとダイオードで
構成することにより、ICの動作とは独立に昇圧作用を
行うことが可能となる。 【0040】 【比較例、実施例】以下に、本発明を図面に基づいて説
明する。まず、本発明ではないが比較例から説明する。 (比較例1) まず比較例1について、図1と図2を用いて説明する。 【0041】図1は比較例1の回路ブロック図であり、
図2は、ゼンマイ等の機構部品とともに本比較例1にお
ける昇圧回路15を含んだ電子制御時計のシステムブロ
ック図である。 【0042】図2において、ゼンマイ1は時計の動力と
なる機械的エネルギ101を蓄積している。この機械的
エネルギ101が増速輪列2を介して指針12を運針さ
せるとともに、発電機3を回転させる。発電機3が回転
することで発電機中のコイルの両端に起電カ102が誘
起する。 【0043】図1において、発電機3のコイルの一端
は、ダイオード21及びICll(図1の破線で囲んだ
部分)に設けた負荷制御回路5と接続され、他端はGN
Dに接地されている。ダイオード21は発電機3で誘起
した交流の起電力102を整流する。整流された起電力
102はICll内の昇圧回路15に供給される。昇圧
回路15は、整流された起電力102から必要に応じ
て、例えば2倍の昇圧電圧103を生成する。昇圧電圧
103は、昇圧回路15と並列に配置された平滑用コン
デンサ4に蓄電力108として一時的に蓄えられる。昇
圧制卸回路16は、昇圧回路15の昇圧動作を制御する
昇圧制御信号を生成する。平滑用コンデンサ4は、蓄え
た蓄電力108を常時ICllに供給することで、IC
11の連続駆動を可能としている。 【0044】ICllは、発振回路7と分周回路6と周
期比較回路8と周期検出回路9と負荷制御回路5と昇圧
回路15と昇圧制御回路16から構成されている。各々
の回路の一端はGNDに接地されている。 【0045】発振回路7は、水晶振動子10と電気的に
接続しており、発振クロック信号を分周回路6に出力す
る。分周回路6は、発振クロック信号を元に、例えば1
秒周期の基準周期信号を生成して周期比較回路8に出力
する。 【0046】周期検出回路9は、発電機3から誘起電圧
104を取り込み、発電機3の可転周期と同期した検出
周期信号105を生成して周期比較回路8と昇圧制御回
路16に出力する。 【0047】周期比較回路8は、分周回路6で生成した
基準周期信号と周期検出回路9で生成した検出周期信号
の周期を比較して、両者の時間的な差異を無くするため
周期補正信号106を生成して負荷制御回路5に出力す
る。 【0048】昇圧制御回路16は、検出周期信号を元に
昇圧制御信号を生成し昇圧回路15に出力する。昇圧回
路15は、昇圧制御信号をもとに誘起電圧104の周
期、すなわち発電機3回転周期に同期したタイミングで
昇圧動作を行う。 【0049】負荷制御回路5は、回路内部のスイッチ素
子の切換で負荷抵抗を適宜選択することにより、発電機
3の負荷電流、すなわち発電機3のコイルに流れる電流
量107を変北させ、電流量107に対応する電磁ブレ
ーキの大きさを制御して、発電機3の回転周期を調速す
る。負荷制御回路5に設けたスイッチ素子のON/OF
F切換は、周期補正信号106に対応して行われる。 【0050】スイッチ素子がON状態になると、発電機
3と負荷制御回路5の間に電気的な閉ループが形成され
る。この時、発電機3のコイルに生じる起電力の電位差
によって、負荷制御回路5に電流が流れ込み、電力を消
費する。そして、発電機には電磁ブレーキが加わり、発
電機3の回転周期は良くなる。 【0051】一方、スイッチ素子がOFF状態になる
と、発電機3と負荷制御回路5の間は電気的に開ループ
となる。この時には、負荷制御回路5に電流は流れず、
負荷制卸回路5で電力を消費することはない。従って、
発電機の電気的負荷が軽くなり、発電機3の回転周期は
短くなる。 【0052】そして、発電機3の回転周期をICと水晶
振動子10で生成する基準周期と同期させて回転周期を
一定周期に一致させる。すなわち、秒針を正確に1rp
mで回転させる場合、発電機3の回転周期を、秒針から
発電機3までの増速比ZZ分だけ増速または減速した回
転速度に対応する回転周期にすることで、発電機3を駆
動する増速輪列2に連動した指針12の運針周期を一定
にして、時刻精度を保つ。 【0053】この負荷制御回路5は、発電機3の電気的
負荷を制御することによって、発電機の調速を行うもの
であるが、他の手段で電気的負荷の制御が可能な場合は
必ずしも必要ではない。 【0054】昇圧回路15を電気回路上に設けたことに
よる、発電機の回転数と機械的損失トルクあるいは磁気
的損失トルクの関係について、図6、図7、図8に基づ
いて説明する。 【0055】発電機の回転数ωをω1に維持して起電圧
EがE1となっているとき、昇圧回路15を用いて昇圧
すると電圧はE2まで上昇することができる。これは見
掛け上、発電機の特性を図6の実線(A)から破線
(B)までを向上させたこととなる。 【0056】その結果、発電機の回転数をω2に増加さ
せることなく、ω1に維持したまま、等価的に起電圧E
2が得られる。そしてその状態で、機械的損失トルクは
図7に示すようにTs1のままであり、また磁気的損失
トルクも図8に示すようにTu1のままである。従って
電気回路上に昇圧回路15を設けることで、機械的損失
トルクや磁気的損失トルクの上昇を防ぐとともに、高い
起電圧を確保することが可能になるのである。 【0057】一方、必要とする昇圧電圧がE1で充分な
場合は、発電機の回転数はω1より遅くすることができ
る。すなわち、昇圧回路15を用いることで、図6の破
線(B)の特性から、発電機の回転数はω1からω3の
減少できる。発電機の回転数を低減することは、ゼンマ
イの持続時間を長くするための有効な手段となる。 【0058】次に、比較例1で用いた昇圧回路15の具
体例について図9、図10、図11、及び表1を用いて
説明する。 【0059】図9は2倍昇圧を可能とする昇圧回路の回
路ブロック図である。昇圧回路15は、スイッチ素子1
51、152、153、154と昇圧コンデンサ15
5、156を有する。スイッチ素子151、152、1
53、154のON/OFF切換は、昇圧制御回路16
からの昇圧制御信号Sl,S2によって制御される。昇
圧制御信号Sl、S2がHigh状態(以後”H”と記
述する)の時にスイッチはON状態に、Low状態(以
後”L”と記述する)の時にスイッチはOFF状態にな
る。 【0060】図10(a)、(b)は、昇圧回路15が
昇圧動作時を行う際の、2つの状態それぞれにおける発
電機3、ダイオード21、平滑用コンデンサ4、昇圧コ
ンデンサ155、156等の電気的素子の接続状悪を示
す。昇圧回路15は、図10(a)に示す、昇圧コンデ
ンサ155、156が並列に接続された充電状態と、図
10(b)に示す、昇圧コンデンサ155、156が直
列に接続された放電状態を交互に繰り返す。 【0061】図11は、昇圧動作時における、昇圧回路
15に設けたスイッチ素子のON/OFF切換のタイミ
ングと昇圧コンデンサの電位Vs及び平滑用コンデンサ
の電位Vcの変化を示している。また、図中の波形Eは
発電機3の起電圧、昇圧制御信号S1はスイッチ素子1
51、153のONタイミング、昇圧制御信号S2はス
イッチ素子152、154のONタイミングをそれぞれ
示している。昇圧制御信号S1、S2のON/OFF状
態は、起電圧Eが基準電圧VTHを越えるか否かで判定し
ている。なお、昇圧制御信号S1、S2の生成方法は基
準電圧による判定に限定する必要はない。 【0062】表1は、昇圧回路15の動作を簡単にまと
めた表である。 【0063】 【表1】 【0064】まず、昇圧回路が充電状態の場合のスイッ
チ動作について説明する。昇圧回路15に設けた各スイ
ッチ素子は、昇圧制御信号Slが“H”になるとスイッ
チ素子151、153がON状態となる。一方、昇圧制
卸信号S2は”L“のままのため、スイッチ素子15
2、154OFF状態にある。 【0065】このとき、図10(a)に示すように、昇
圧コンデンサ155、156は並列に接続される。そし
てそれぞれの昇圧コンデンサ155、156は発電機3
と並列に接続された電気的ループを形成する。昇圧回路
15に流れる電流iは、昇圧コンデンサ155に流れる
電流をil、昇圧コンデンサ156に流れる電流をi2
とすると、i=i1+i2となる。そして、昇圧コンデ
ンサの電位Vsは、図11に示す様にほぼ起電圧Eとな
る。すなわち、昇圧コンデンサ155、156の端子電
圧をVlとすると、Vs=Vl=Eとなる。 【0066】次に、昇圧回路が放電状態、すなわち2倍
昇圧を行う状態でのスイッチ動作について説明する。こ
の状態では、昇圧制御信号S1は”L”になるためスイ
ッチ素子151、153はOFF状態となる。一方、昇
圧制御信号S2は“H”になるので、スイッチ素子15
2、154はON状態となる。 【0067】この時、図10(b)に示すように、昇圧
コンデンサ155、156は直列に接続される。そして
直列に接続された昇圧コンデンサ155、156は平滑
用コンデンサ4と電気的ループを形成する。そして、直
列に接続した2つの昇圧コンデンサの電位Vsは、Vs
=(V1+V1)となる。この電位(Vl+Vl)は、
平滑用コンデンサの電位Vcを上回っている。これは、
図11の示すように、平滑用コンデンサの蓄電力が常に
ICなどの電気的素子によって消費されることにより、
電位Vcが2倍昇圧状態の初期から徐々に低くなるため
である。 【0068】従って、図10(b)に示すように、平滑
用コンデンサ4と昇圧回路15の間には、電流i3が流
れる。そして平滑用コンデンサ4の電位Vcは、図11
に示すように昇圧コンデンサの電位Vsとほぼ同電位と
なる電圧まで上昇する。このとき、各昇圧コンデンサ1
55、156の電位VlはVc/2まで降下する。 【0069】こうして、発電機3に生じる起電圧Eに同
期して、昇圧制御信号S1,S2を生成して昇圧回路1
5のスイッチ切換を行うことで、常時平滑用コンデンサ
4の電位を昇圧することが可能となる。 【0070】ところで本比較例1では、昇圧コンデンサ
を2個使用して2倍昇圧を行う回路例を説明したが、3
個以上のコンデンサを使用すれば、昇圧倍率を3倍以上
にすることができるため、平滑用コンデンサの電位を、
発電機の起電圧に対してさらに高くすることが可能とな
る。 【0071】上記比較例1の構成により、発電機3の起
電圧がICの動作電圧に達しない場合でも、平滑用コン
デンサ4にはICの動作を維持できる電位の電力蓄える
ことができる。よって、発電機3の占有体積を増やさず
に、実質的に発電機3の特性を向上させることができ
る。また上記構成において、発電機3の起電圧が充分高
い場合でも、昇圧回路を用いることにより発電機の回転
数を低減させることができる。よって、ゼンマイの占有
体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くすることが
できる。結果として、小型、薄型で持続時間の長い電子
制御時計を得ることができる。 【0072】なお、図9に示す昇圧回路15のスイッチ
素子154は、ダイオードに置き換え可能である。すな
わちダイオードを、平滑用コンデンサ4の蓄電力の、昇
圧コンデンサ側への放電を防止するように設ければ、ス
イッチ素子154のON/OFF切換と同様な効果が得
られるためである。 【0073】また本比較例1では、昇圧回路15をIC
内部に設けたが、回路要素の一部または全部をICの外
部に設けても同様の機能を果たすことが可能である。 (比較例2) 次に、比較例2について説明する。 【0074】比較例2の構成は、昇圧回路15の昇圧倍
率を可変することにより、発電機3と昇圧回路で形成し
た電気的閉ループに流れる電流の量を調整して、発電機
3に発生する電磁ブレーキの大きさを変化させて、発電
機3の回転周期を一定に調速するものである。この回転
数制御は、発電機が誘起する起電力と、IC消費電力を
含む昇圧に費やされる電力を等しくすれば、発電機3の
回転周期が一定になるという原理に基づくものである。
この構成では、発電機3の調速手段としての負荷制御回
路が不要となる。 【0075】上記回転数制御が実現可能なのは、ICに
印加される電圧、すなわち平滑用コンデンサの電圧に応
じて、ICが消費する電力が変化する特性が有るためで
ある。対象となるICの電気特性を図12に示す。 【0076】図12の横軸はIC印加電圧であり、縦軸
にはICの単位時間当たりの消費電力を示している。図
12の印加電圧がIC動作開始電圧V0を越えると、I
Cは動作を開始するとともに電力を消費する。そして、
印加電圧が上昇するにつれて、消費電力も上昇する。 【0077】つまり、昇圧回路15で平滑用コンデンサ
4の電位を昇圧することでICの消費電力は変化し、I
Cの消費電力に比例して昇圧回路に流れ込む電力も変化
するため、発電機と昇圧回路の間に流れる電流の量が変
化する。そして、発電機の回転周期は、発電機の電流量
に依存するため、昇圧回路の昇圧倍率を変化さること
で、発電機の回転周期を制御することが可能となるので
ある。 【0078】この昇圧回路15を含む比較例2の動作を
図13のシステムブロック図を用いて説明する。 【0079】まず、発電機3のコイルの両端に発生した
起電力102は、昇圧回路15に入力される。昇圧回路
15は、昇圧制御回路16で生成した昇圧制御信号に応
答して昇圧動作を実行して、起電力の電圧を所定の倍率
に昇圧する。 【0080】昇圧回路15による昇圧電圧103で、平
滑用コンデンサ4が充電され、結果的に起電力102が
平滑用コンデンサ4に蓄電力として一時的に蓄えられ
る。 【0081】平滑用コンデンサ4は電気的にICllと
接続しており、平滑用コンデンサ4に蓄えた蓄電力を常
時ICllに供給することで、ICllの連続駆動を可
能としている。水晶振動子10が動作することにより発
振した信号は発振回路7から分周回路6を介してある一
定周期まで分周される。その分周信号は、例えば1秒周
期の基準周期信号として周期比較回路8に出力される。 【0082】周期検出回路9は、発電機3から誘起電圧
104を取り込み、発電機3の回転周期と同期した検出
周期信号105を生成して周期比較回路8と昇圧制御回
路16に出力する。 【0083】周期比較回路8は、分周回路6で生成した
基準周期信号と周期検出回路9で生成した検出周期信号
の周期を比較して、両者の時間的な差異を無くするため
の周期補正信号106を生成して昇圧制御回路16に出
力する。 【0084】昇圧制御回路16は、周期補正信号と検出
周期信号を元に昇圧制御信号を生成し昇圧回路15に出
力する。昇圧回路15は、回路上に設けたスイッチの切
換で昇圧回路15に設けた複数のコンデンサの接続を、
直列または並列に切換える。昇圧回路15のスイッチ素
子のON/OFF切換は、昇圧制卸回路16で生成した
昇圧制御信号に対応して行われる。そして、昇圧の倍率
を適宜変化させることにより、発電機3の負荷電流、す
なわち発電機3のコイルから昇圧回路15に流れ込む電
流量107を変化させ、電流量107に対応する電磁ブ
レーキの大きさを制御して、発電機3の回転周期を調速
する。 【0085】なお、ゼンマイ1から発電機3までの機械
的エネルギの伝達、及び平滑用コンデンサ4からIC1
1と水晶振動子10への電気的エネルギの伝達について
は比較例1で説明した図2と同様である。 【0086】次に昇圧倍率αと発電機の回転数ωとゼン
マイトルクTzの関係について、図14を用いて説明す
る。 【0087】ゼンマイ1から発電機3に供給される機械
エネルギEzは、次式となる。 【0088】Ez=Tz×g×2π×ω/Z ここで、g=重力加速度、Z=ゼンマイ1から発電機3
までの増速比、である。 【0089】一方、ICが消費する電力Eicは、次式
となる。 【0090】Eic=(α×K×2π×ω)2/R ここで、K=発電係数、R=電気的抵抗値、である。 【0091】そして、ゼンマイの保持するエネルギEz
とICが消費する電力Eicは、次式の関係がある。 【0092】ρ×Ez=Eic ここで、ρ=エネルギ伝達効率、である。 【0093】この関係を昇圧倍率αと発電機の回転数ω
とゼンマイトルクTzのみについて示すと、 Tz/α
2∝ωとなる。この関係をグラフに示したのが図14で
ある。 【0094】ゼンマイトルクTzを一定値Tz0に保持
したとき、昇圧しない場合(1倍昇圧)の発電機の回転
数をω0とすると、昇圧倍率αを上げることで、回転数
ω0は減少する。つまり、√2倍昇圧では回転数は(ω
0/2)に、2倍昇圧では回転数は(ω0/4)とな
る。 【0095】本比較例2は、このような昇圧倍率αと回
転数ωの関係を発電機の回転数の制御に用いたものであ
る。 【0096】次に、比較例2の回路構成について、図1
5を用いて説明する。図15は、昇圧回路15と発電機
3と平滑用コンデンサ4と周期検出回路9と昇圧制御回
路16を示す回路ブロック図であり、2倍昇圧を可能と
する昇圧回路である。昇圧回路15は、スイッチ素子1
51、152、153、154と昇圧コンデンサ15
5、156を有する。スイッチ素子151、152、1
53、154のON/OFF切換は、昇圧制御回路16
からの昇圧制御信号S1,S2によって制卸される。昇
圧制御信号S1、S2がHの時にスイッチはON状態
に、Lの時にスイッチはOFF状態になる。 【0097】昇圧制御回路16はIC11と周期検出回
路9と接続して、周期補正信号と検出周期信号に基づい
て昇圧制御信号を生成し昇圧回路15に出力している。 【0098】なお、図15に示す回路の基本的な動作に
ついては、比較例1で説明した図9と同様である。ま
た、昇圧コンデンサを3個以上使用すれば、上記と同様
の基本動作で3倍以上の昇圧が可能である。 【0099】次に、比較例2における昇圧回路15の昇
圧タイミングについて図16を用いて説明する。図16
は、横軸に持続時間に対応するゼンマイの開放角度θを
取り、縦軸にゼンマイトルクTzを示してある。 【0100】ゼンマイを一杯に巻き込んだ状態の開放角
度をθ0とし、その時のゼンマイトルクをTzmaxと
する。ゼンマイ開放角度がθ0からθ1になった時のゼ
ンマイトルクをTz1とする(区間A)。ゼンマイ開放
角度がθ1からθ2になった時のゼンマイトルクをTz
2とする(区間B)。そしてゼンマイ開放角度がθ2か
らθ3になった時のゼンマイトルクをTzminとする
(区間C)。 【0101】一方、昇圧により電気的消費トルクTg
は、発電機が所定の回転数で回転している場合、昇圧な
しの時(1倍昇圧時)にTg1、2倍昇圧時にTg2、
3倍昇圧時にTg3、4倍昇圧時にTg4とする。そし
て、ゼンマイトルクTz1、Tz2、Tzminと、電
気的消費トルクTg3、Tg2、Tg1に相当する損失
トルクが、それぞれ釣り合っているものとする。 【0102】このような関係に基づいて、ゼンマイトル
クTzと、損失トルクの総和すなわち(電気的消費トル
クTg+磁気的損失トルク+機械的損失トルク)を釣り
合わせることで、発電機を所定の回転数に維持する。以
下その動作を具体的に説明する。 【0103】上記ゼンマイの開放角度とゼンマイトルク
の関係において、区間AではTzはTg4とTg3の間
にあるため4倍昇圧と3倍昇圧を交互に切り替えること
により、発電機の回転数を一定に保つことが可能とな
る。また、区間BではTzはTg3とTg2の問にある
ため3倍昇圧と2倍昇圧を交互に切換えることにより、
発電機の回転数を一定に保つことが可能となる。区間C
ではTzはTg2とTg1の問にあるため2倍昇圧と1
倍昇圧(昇圧なし)を交互に切換えることにより、発電
機の回転数を一定に保つことが可能となる。 【0104】ところで、ゼンマイ開放角度がθ3を超え
ると、発電機を所定の回転数に維持するためのゼンマイ
トルクを確保できなくなる。それは、所定の回転数で常
に消費するトルク>ゼンマイトルクTzmin”とな
り、トルクの釣り合いを保つために回転数が遅くなるた
めである。そこで、ゼンマイの開放角度θ3に至るまで
に費やした時間が、本発明の電子制御時計の持続時間と
なる。なお、上記の各損失トルクはゼンマイ部に加わる
トルクに換算するため、増速比分の補正を加えた値であ
る。 【0105】上記比較例2の構成によって、昇圧倍率を
適宜切換えてICの消費電力を変化させることにより、
発電機の回転数制御が可能となるため、特別な負荷制御
回路が不要となる。また発電機3の占有体積やゼンマイ
の占有体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くする
ことができるため、小型、薄型で持続時間の長い電子制
御時計を得ることができる。 【0106】(実施例1) 本発明の実施例1について図17、図18に基づいて説
明する。実施例1の構成は、発電機の起電圧の昇圧動作
を、ICの動作とは独立に実行できるものである。 【0107】図17に示す昇圧回路は、サブコンデンサ
18とダイオード17から構成される。サブコンデンサ
18は発電機3と直列に配置する。そして、発電機3と
サブコンデンサ18とダイオード17で電気的閉ループ
を形成する。ダイオード17のカソード端子は、ダイオ
ード21のアノード端子及び発電機3の一端と接続して
いる。ダイオード17のアノード端子は、サブコンデン
サ18の一端と接続している。 【0108】上記に述べた昇圧回路の昇圧原理を以下に
説明する。 【0109】発電機3には交流の起電力が生じる。そし
て電流はiaもしくはibの方向に流れる。電流ia
は、サブコンデンサ18が蓄えている電位Vbを上回っ
た時に流れ、サブコンデンサ18に電荷が貯まり電位が
高くなる。このとき電流は、発電機3とサブコンデンサ
18とタイオード17で形成された電気的閉ループを流
れる。 【0110】一方、発電機の起電圧Eとサブコンデンサ
18の電圧Vbを加算した電圧が、平滑用コンデンサ4
の電位Vcを上回った時、電流ibは流れる。但し、負
荷制御回路5への電気的閉ループが形成されているとき
は無条件で電流ibは流れる。電流ibは、負荷制御回
路5もしくは、ダイオード21を通り平滑用コンデンサ
4に流れ込む。そして平滑用コンデンサ4の電圧Vc
は、起電圧Eとサブコンデンサ18の電圧Vbの和(E
+Vb)と等しくなるまで上昇する。 【0111】図18は、発電機3の起電圧Eが、サブコ
ンデンサ18が保持する電圧Vbだけ昇圧された波形を
示している。図18の実線は昇圧した結果の電圧(E+
Vb)を示しており、破線は発電機の起電圧Eを測定し
た結果である。 【0112】ところでサブコンデンサの静電容量は平滑
用コンデンサの静電容量を下回るものであれば特定する
必要はない。 【0113】以上で述べた様に、発電機で誘起する起電
圧が交流特性を持つことを利用する実施例1の昇圧回格
は、IC11の電気的動作の有無に関わらず、平滑用コ
ンデンサに充電する電力の電位を昇圧することが可能と
なる。よって、発電機の起電圧が高くなったのと同様の
効果がある。これにより発電機の回転数を低減できるこ
とから、小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計を得
ることができる。 【0114】(比較例3) 次に、比較例3を図19に示す。本比較例3は、発電機
の起電圧の昇圧動作をICの動作とは独立に実行するた
めの他の構成に係わるものである。図19の回路ブロッ
ク図に示す通り、平滑用コンデンサ4とサブコンデサ1
8をIC11に対して直列に配置したものである。この
昇圧回路の基本的な昇圧動作は実施例1とに類似してい
る。 (実施例2) 本発明の実施例2を図20に示す。本実施例2は、図2
0に示す通り、電気的に昇圧する昇圧回路15と、IC
の動作とは独立に動作するサブコンデンサ18による昇
圧回路を組み合わせることにより昇圧の倍率をさらに高
めたものである。この実施例2の基本的な昇圧動作は比
較例1と実施例1の効果を重畳したものとなる。 (実施例3) 本発明の実施例3を図21に示す。本実施例3は昇圧回
路から平滑用コンデンサに供給する電力を損なうことな
く、発電機の回転周期を調速するのに必要なブレーキト
ルクを確保できるものである。図21に示す通り、サブ
コンデンサ18に対して負荷制御回路5と発電機3が並
列に配置されている。この昇圧回路の基本的な昇圧動作
は実施例1と同様である。そして、実施例1と同等の効
果が得られるとともに、さらに負荷制御回路5によるサ
ブコンデンサ18に蓄えた蓄電力の消費が防止でき、サ
ブコンデンサ18の電圧を負荷制御回路5の動作に独立
して維持することができるため、昇圧電圧をより安定に
保つことができる。 (実施例4) 本発明の実施例4を図22に示す。本実施例4は図22
に示す通り、比較例1で示した電気的に昇圧する昇圧回
路15と、実施例3で示した、サブコンデンサ18によ
る昇圧回路を組み合わせることにより昇圧の倍率をさら
に高めたものである。この実施例4の基本的な昇圧動作
は比較例1の昇圧回路および実施例3の昇圧回路と同様
である。よって、得られる効果も比較例1と実施例3の
効果を重畳したものとなる。 (実施例5) 本発明の実施例5を図23に示す。本実施例5は図23
に示した通り、比較例2で示した電気的に昇圧する昇圧
回路15によって、発電機3の調速を行う構成と、実施
例1に示した、サブコンデンサ18による昇圧回路を組
み合わせることにより昇圧の倍率をさらに高めたもので
ある。この実施例5の基本的な昇圧動作および調速動作
は比較例2の昇圧回路および実施例1の昇圧回路と同様
である。よって、得られる効果も比較例2と実施例1の
効果を重畳したものとなる。 (実施例6) 本発明の実施例6を図24に示す。本実施例6は、比較
例2で示した電気的に昇圧する昇圧回路15によって、
発電機3の調速を行う構成と、実施例3に示した、サブ
コンデンサ18による昇圧回路を組み合わせることによ
り昇圧の倍率をさらに高めたものである。図24には発
電機3と並列に負荷制御回路5が配置されているが、通
常は比較例2と同様に、昇圧回路15で発電機の回転周
期の調速を行う。一方、通常とは異なる外部エネルギが
時計に加わり、発電機の回転周期が短くなる時に、負荷
制御回路5による発電機の回転数の制御が実行される。 【0115】具体的に負荷制御回路5の動作について述
べると、外部磁界や衝撃などの発電機の回転周期を短く
する要因が時計に加わると、発電機の回転は加速してい
く。このとき、周期検出回路9は、上記発電機の加速を
検出して、検出周期信号を昇圧制御回路16に出力す
る。昇圧制御回路16は検出周期信号を元に昇圧倍率を
上げる様な信号を昇圧回路15に出力する。そして昇圧
倍率が上限に達しても、発電機の回転周期が所定の周期
に一致しない場合、昇圧制御回路16がら負荷制御回路
5に信号を出力し、負荷制御回路5の動作が開始する。
その結果、負荷制御回路5に電流が流れ込み、発電機に
電磁ブレーキが加わり、発電機の回転周期を所定の周期
に一致させていく。 【0116】この様に、通常とは異なる外乱が時計に加
わり、昇圧回路の制御では回転数の維持ができない場合
に、昇圧回路に替わって負荷制御回路5が回転数の制御
を行うのである。 【0117】なおこの実施例6の基本的な昇圧動作およ
び調速動作は比較例2の昇圧回路および実施例3の昇圧
回路と同様である。よって、得られる効果も比較例2と
実施例3の効果を重畳したものとなる。 【0118】 【発明の効果】上記構成により、本発明では発電機3の
起電圧がICの動作電圧に達しない場合でも、平滑用コ
ンデンサ4にはICの動作を維持できる電位の電力を蓄
えることができる。よって、発電機3の占有体積を増や
さずに、実質的に発電機の特性を向上させることができ
る。また上記構成において、発電機3の起電圧が充分高
い場合でも、昇圧回路を用いることにより発電機の回転
数を低減させることができる。この発電機3の回転数の
低減に伴って、図7及び図8に示されている様に、機械
的損失トルク及び磁気的損失トルクをも低減させること
ができる。よって、ゼンマイの占有体積を増やさずに、
実質的に持続時間を長くすることができる。結果とし
て、小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計を得るこ
とができる。 【0119】 【0120】さらに、昇圧回路は、発電機と直列に接続
したサブコンデンサを備え、このサブコンデンサの端子
電圧が発電機の起電圧に重畳されて平滑用コンデンサへ
の充電電圧を昇圧するように構成されているから、IC
11の電気的動作の有無に関わらず、平滑用コンデンサ
に充電する電力の電位を昇圧することが可能となる。よ
って、発電機の起電圧が高くなったと同様の効果があ
る。これにより発電機の回転数を低減できることから、
小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計を得ることが
できる。 【0121】そして上記2種類の昇圧回路を適宜組み合
わせる場合には、互いの奏する効果を重畳することがで
き、さらに小型、薄型で持続時間の良い電子制御時計を
得ることができる。 【0122】また本発明では発電機3の起電圧がICの
動作電圧に達しない場合でも、昇圧回路によってICの
動作を維持できる電位を確保できるため、発電機3の回
転数が検出できなくなるという不具合を回避でき、回転
数の検出が常時可能となる。その結果、発電機の回転数
をさらに精度よく調速可能となり、時計としての時刻精
度が向上する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power spring
And the generator driven by the mainspring and the electromotive force of the generator
Electronic control timepiece having electronic speed-control means operating at speed
You. 2. Description of the Related Art Conventionally, electronic circuits have been powered by a mainspring.
As a so-called electronically controlled watch that regulates speed using
3. There is one as shown in FIG. Figure 3 is a circuit block
Figures and 4 show a system block including mechanical parts such as a mainspring.
FIG. [0003] In FIG. 4, the time is stored in a mainspring 1 of a watch.
Mechanical energy 101 is transmitted through the speed increasing train wheel 2 to the pointer 1
2 and the generator 3 are rotated. Power generation
When the machine 3 rotates, electromotive force is generated at both ends of the coil in the generator.
102 is induced, and the electromotive force 102 is electrically connected to the coil.
Temporarily stored power 108 in the connected smoothing capacitor 4
Is stored. The stored power 108 allows the crystal unit 1
Oscillation circuit 7 by 0, frequency dividing circuit 6, period comparison circuit 8,
An integrated circuit including the cycle detection circuit 9, the load control circuit 5, etc.
Lower IC). The crystal oscillator 10 operates
As a result, the oscillated signal is supplied from the oscillation circuit 7 to the frequency divider 6.
The frequency is divided up to a certain fixed cycle through the frequency division. The frequency divided signal is
For example, as a reference cycle signal having a one-second cycle,
Is output. The cycle detecting circuit 9 is the same as the rotating cycle of the generator 3.
Of the induced voltage 104, and a detection cycle signal 105
And outputs it to the period comparison circuit 8. The cycle comparison circuit 8
Compare the reference period signal and the detection period signal, and
To find the difference, and to eliminate the difference,
Generator 3 so that the period of the generator 3 and the period of the reference period signal are synchronized.
Generating a period correction signal 106 for correcting the rotation period
Output to the load control circuit 5. The load control circuit 5 has a switch
By appropriately selecting the load resistance by switching, the generator 3
Load current, that is, the amount of current 1 flowing through the coil of the generator 3
07, the size of the electromagnetic brake corresponding to the amount of current
The rotation is controlled to procure the rotation cycle of the generator 3. Soshi
And the rotation cycle of the generator 3 is generated by the IC and the quartz oscillator 10.
The period is made constant in synchronization with the reference period signal. Soshi
And the pointer 12 linked to the speed increasing train 2 driving the generator 3
Keep the time accuracy by keeping the hand movement cycle constant.
It is. FIG. 3 shows the connection relationship between the above circuits.
You. An electronic watch with such a principle is, for example,
JP-A-59-135388, JP-A-59-116
No. 078. [0008] Next, the continuous time in the above electronically controlled timepiece
Gradually, that is, from the state where the spring is fully entangled
To the time when the hands can display the correct time.
I will describe. The duration is as shown in FIG.
And the minimum loss torque Thmi associated with the rotation of the generator.
The mainspring until the relation of n becomes Tz <Thmin × Z
Is determined by the opening angle θ. Where is Z
This is the speed increase ratio of the gear train from the motor to the generator. That is, the rotation cycle of the generator is represented by t.
And the spring opening angle △ θ per unit time is 2π
/ (T × Z). And the opening angle θ of the mainspring
Divided by △ θ (θ / △ θ) is the value
Duration. Therefore, as the speed increase ratio Z is larger,
The longer the generator rotation cycle t, the better the duration. By the way, the rotation cycle t of the generator is controlled as follows.
About conditions must be met. First, the rotation cycle of the generator is always constant.
That. [0012] The hands linked via the speed increasing wheel train indicate the time.
To indicate, the rotation cycle of the pointer is fixed (for example, seconds
The needle has a cycle of 1 minute per revolution). So the generators
It is necessary to always rotate at a constant rotation cycle. Second, a generator that rotates at a constant cycle is generated.
The generated electromotive force ensures stable operation of ICs and crystal units.
The power must be able to maintain. An IC including a crystal oscillation circuit is operated by a generator.
Generated and temporarily stored in the smoothing capacitor.
This is because it is driven. Third, to secure the electromotive force of the generator
Increase the torque loss that occurs when the generator rotates.
Don't let it. In other words, the rotation cycle of the generator is
The torque Tz and the magnetic loss torque generated by the rotation of the generator,
The speed increase ratio Z is added to the sum Th of the loss torques such as the mechanical loss torque.
Is equal to the rotation cycle when Th x Z multiplied by
You. Therefore, the maximum torque T that the mainspring can hold is
zmax, the above-mentioned loss torque Th is Th × Z>
When the relationship of Tzmax is reached, the hand movement cycle required as a clock
Cannot be secured. The rotation cycle of the generator described above
Under the three conditions, the generator of the electronically controlled clock rotates
I have. Next, the number of rotations of the generator and each characteristic, that is,
Of electromotive force, magnetic loss torque, and mechanical loss torque
The relationship will be briefly described with reference to FIGS. here
The relationship between the rotation period t and the rotation speed ω is 1 / t = ω. FIG. 6 shows the relationship between the rotational speed ω of the generator and the generator.
Is a graph showing the relationship of the electromotive voltage E for charging the sliding capacitor.
It is. As shown by the solid line (A) in FIG.
As the number increases, the electromotive voltage E increases. The generator is rotating at ω
When rotating at 1, the electromotive voltage E becomes the operating voltage El,
To ensure stable operation of IC including crystal oscillator circuit
Reach FIG. 7 shows the rotational speed ω of the generator and the mechanical loss torque.
It is the graph which showed the relationship of Luc Ts. Generator speed
Increases, the mechanical loss torque increases. And machine
The torque loss changes according to the generator speed,
It becomes Tsl at the time of ω1. FIG. 8 shows the rotational speed of the generator and the magnetic loss torque.
6 is a graph showing a relationship between the two. The magnetic loss torque is
Including eddy current loss torque and hysteresis loss torque
I have. The sum of these two loss torques is the magnetic loss torque
Becomes The eddy current loss torque increases with the rotation speed of the generator.
To rise. On the other hand, the hysteresis loss torque is
It is constant regardless of the magnetic domain on the magnetic path composed of magnetic material
Performs magnetic domain reversal according to the change in magnetic flux of the rotor magnet
This is a torque that is generated with the energy that is sometimes consumed.
When the rotation speed of the generator is ω1, the magnetic loss torque
Tu1. In summary, the generator rotates at the rotation speed ω1.
The minimum loss torque Thmin during rotation is Thmin
= Tsl + Tul + Tg. Here, Tg is
IC that includes an oscillating circuit that becomes an electrical load for the torque generator
And the like. An electronically controlled timepiece that operates under the conditions described above
In this case, the voltage of the smoothing capacitor is
Is determined by the electromotive voltage. Therefore, ICs including crystal oscillation circuits
If the operating voltage is high, increase the electromotive voltage induced by the generator.
Need to be Conventionally, to increase the generator electromotive voltage
Increases the speed increase ratio of the train wheel and shortens the rotation cycle of the generator.
Measures to improve the magnetic properties of the generator, or
Measures to increase the number of turns of the generator coil are generally adopted.
Had been. [0023] However, the above
Conventional electronic control watches have the following problems. As a first measure, a solid line (A) shown in FIG.
Characteristic, the generator voltage is increased to ω2 and the electromotive force is reduced to E
2, the mechanical loss torque Ts2 shown in FIG.
Up to the magnetic loss torque Tu2 shown in FIG.
Will add. After all, the sum of these torque losses,
The minimum loss torque Thmin generated by the rotation of the electric machine also increases
Will do. As a second measure, magnets constituting a generator
A structure with a large energy product or permeance.
When the number of interlinkage magnetic fluxes of the coil is increased by
The characteristic is indicated by a broken line (B). In this case, the electromotive voltage
It is possible to increase the rotation speed of the
However, as shown by the broken line in FIG.
It will increase to Tu2. After all, in this case, too,
The minimum loss torque Thmin generated by rolling increases. As a third measure, increase the number of coil turns.
In this case, the characteristic shown by the broken line (B) in FIG.
The pressure can be increased. However, in this case
The length or thickness of the il increases. Also coil
When the length is increased, the magnetic path length increases
The torque loss also increases. The above problems can be summarized as follows: (1) In the first and second measures, the minimum loss torque of the generator
Luk Thmin also rises, shortening the duration
I will. That is, as shown in FIG.
When rising from Thminl to Thmin2, the duration
Decreases from Dl to D2. (2) In the third measure, the volume occupied by the generator increases.
As a result, the shape of the watch becomes larger and the product is less productive.
Invite below. In order to improve the duration, a mainspring is used.
Increasing the volume occupied by a watch
Causes a decrease in Therefore, the object of the present invention is to increase the shape and the duration.
The watch's merchantability such as shortening
It is easy to charge the smoothing capacitor and stable
It is possible to ensure the operation of the electronic circuit, this kind of watch
Electronic clock with high time accuracy and long duration
To provide. [0030] The electronic control timepiece of the present invention.
Is a spring that stores mechanical energy to power the watch
And the mechanical energy stored in the mainspring is transmitted.
A gear train, and driven by the gear train to induce
Generates electromotive force to convert mechanical energy into electrical energy
And the voltage of the induced power generated by the generator
Boosting circuit for boosting, and boosting generated by the boosting circuit.
A smoothing capacitor charged by a voltage;
Driven by the electrical energy stored in the capacitor,
An oscillation circuit for outputting an oscillation signal of a predetermined frequency;
Cycle detection that outputs a detection cycle signal corresponding to the rotation cycle of the machine
Output circuit, and a reference period signal output from the oscillation circuit.
The cycle of the detection cycle signal output from the cycle detection circuit is
And outputs a period correction signal corresponding to the difference between the two signals.
A period comparison circuit, and a period output by the period comparison circuit.
The electrical load of the generator is changed in response to the correction signal.
The rotation cycle of the generator to the reference cycle.
Variable load circuit to match the specified cycle corresponding to the signal
Road and the speed-up gear train, and
The finger moves at the corresponding predetermined cycle and the time is displayed.
And a booster circuit connected in series with the generator.
A sub-capacitor, and an end of the sub-capacitor.
And the smoothing capacitor is superimposed on the electromotive voltage of the generator.
Is configured to boost the charging voltage to the capacitor.
At this time, the capacitance of the sub-capacitor is
The capacitance is lower than the capacitance of the capacitor. Further, the booster circuit is further provided between the generator and the
A diode that forms a closed loop with the sub-capacitor
And the cathode terminal of the diode is a rectifying die.
Connect to the anode terminal side of the ode and one end of the generator,
The anode terminal of the diode is connected to the other end of the generator.
Connected to the other end of the sub-capacitor to which one end is connected
It is characterized by being. Further, the capacitance of the sub-capacitor is
Characterized in that it is less than the capacitance of the smoothing capacitor.
I do. Moreover, the variable load circuit and the switching element
A load control circuit having a resistance;
Responds to the period correction signal output by the period comparison circuit.
To periodically turn on / off the connection between the resistor and the generator
Control and change the load of the generator
It is characterized by. According to the above configuration, synchronization with the electromotive voltage generated in the generator can be achieved.
It is possible to boost the potential of the smoothing capacitor
Become. The booster circuit is composed of a sub capacitor and a diode.
With this configuration, the boosting action can be performed independently of the operation of the IC.
It is possible to do. Comparative Examples and Examples The present invention will be described below with reference to the drawings.
I will tell. First, although not the present invention, a comparative example will be described. Comparative Example 1 First, Comparative Example 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit block diagram of Comparative Example 1.
FIG. 2 shows this comparative example 1 together with mechanical parts such as a mainspring.
Of an electronic control clock including a booster circuit 15
FIG. In FIG. 2, the mainspring 1 is a power source for a watch.
The mechanical energy 101 is stored. This mechanical
The energy 101 moves the hands 12 via the speed increasing train wheel 2.
And the generator 3 is rotated. Generator 3 rotates
To induce electromotive force 102 at both ends of the coil in the generator.
Wake up. In FIG. 1, one end of a coil of the generator 3
Represents the diode 21 and ICll (enclosed by a broken line in FIG. 1).
Portion) is connected to the load control circuit 5 provided at
D is grounded. Diode 21 induced by generator 3
The generated AC electromotive force 102 is rectified. Rectified electromotive force
102 is supplied to the booster circuit 15 in the ICll. Boost
The circuit 15 converts the rectified electromotive force 102
Thus, for example, a double boosted voltage 103 is generated. Boost voltage
103 is a smoothing capacitor arranged in parallel with the booster circuit 15.
The power is temporarily stored in the capacitor 4 as the power storage 108. Rise
The pressure suppression wholesaler 16 controls the boosting operation of the booster 15.
Generate a boost control signal. The smoothing capacitor 4 stores
By constantly supplying the stored electric power 108 to the ICl, the IC
11 can be continuously driven. ICll is connected to the oscillation circuit 7 and the frequency divider 6
Period comparison circuit 8, period detection circuit 9, load control circuit 5, and booster
It comprises a circuit 15 and a boost control circuit 16. Each
One end of the circuit is grounded to GND. The oscillation circuit 7 is electrically connected to the crystal unit 10.
Output the oscillation clock signal to the frequency divider 6
You. The frequency dividing circuit 6 generates, for example, 1 based on the oscillation clock signal.
Generates a reference cycle signal with a second cycle and outputs it to the cycle comparison circuit 8
I do. The period detecting circuit 9 generates an induced voltage from the generator 3.
Detected in synchronization with the rotation cycle of the generator 3
The periodic signal 105 is generated, and the periodic comparison circuit 8 and the boost control circuit are generated.
Output to the road 16. The period comparing circuit 8 is generated by the frequency dividing circuit 6.
Reference period signal and detection period signal generated by period detection circuit 9
In order to eliminate the time difference between the two
Generate the cycle correction signal 106 and output it to the load control circuit 5
You. The boost control circuit 16 uses the detection cycle signal to
A boost control signal is generated and output to the boost circuit 15. Boost times
The path 15 is connected to the circuit of the induced voltage 104 based on the boost control signal.
Period, that is, at the timing synchronized with the generator 3 rotation cycle
A boost operation is performed. The load control circuit 5 includes a switch element inside the circuit.
By appropriately selecting the load resistance by switching the
3, the current flowing through the coil of the generator 3
The amount of current 107
Control the size of the key and adjust the rotation cycle of the generator 3
You. ON / OF of the switch element provided in the load control circuit 5
The F switching is performed in response to the period correction signal 106. When the switch element is turned on, the generator
3 and the load control circuit 5 form an electric closed loop.
You. At this time, the potential difference of the electromotive force generated in the coil of the generator 3
As a result, current flows into the load control circuit 5 and power is turned off.
Spend. An electromagnetic brake is added to the generator,
The rotation cycle of the electric machine 3 is improved. On the other hand, the switch element is turned off.
Open loop between the generator 3 and the load control circuit 5
Becomes At this time, no current flows through the load control circuit 5,
No power is consumed by the load control circuit 5. Therefore,
The electric load of the generator becomes lighter, and the rotation cycle of the generator 3 becomes
Be shorter. Then, the rotation cycle of the generator 3 is set to IC and crystal.
The rotation period is synchronized with the reference period generated by the vibrator 10.
Match with a fixed period. That is, the second hand is set to exactly 1 rp.
m, the rotation cycle of the generator 3 is changed from the second hand.
The number of times the speed is increased or reduced by the speed increase ratio ZZ up to the generator 3
By setting the rotation cycle corresponding to the rotation speed, the generator 3 is driven.
The hand movement cycle of the pointer 12 linked to the moving gear train 2
To maintain time accuracy. This load control circuit 5 controls the electrical
Adjusting the speed of a generator by controlling the load
However, if the electrical load can be controlled by other means,
It is not necessary. The fact that the booster circuit 15 is provided on the electric circuit
Generator speed and mechanical loss torque or magnetism
The relationship between the mechanical loss torque and the torque based on FIGS.
Will be described. While maintaining the generator rotation speed ω at ω1, the electromotive voltage
When E is E1, the voltage is boosted using the booster circuit 15.
Then, the voltage can rise to E2. This is a look
In addition, the characteristics of the generator were changed from the solid line (A) in FIG.
(B) is improved. As a result, the rotation speed of the generator is increased to ω2.
Without causing any change in the electromotive force E
2 is obtained. And in that state, the mechanical loss torque is
As shown in FIG. 7, Ts1 remains, and magnetic loss
The torque also remains at Tu1 as shown in FIG. Therefore
By providing the booster circuit 15 on the electric circuit, mechanical loss
It prevents torque and magnetic loss torque from rising,
It is possible to secure the electromotive voltage. On the other hand, if the required boost voltage is E1
If the generator speed can be slower than ω1
You. That is, by using the booster circuit 15, the breakdown of FIG.
From the characteristics of the line (B), the rotation speed of the generator is from ω1 to ω3.
Can be reduced. Reducing the number of revolutions of the generator
It is an effective means to extend the duration of a. Next, the components of the booster circuit 15 used in Comparative Example 1
Using FIGS. 9, 10, 11 and Table 1 for body examples
explain. FIG. 9 is a circuit diagram of a booster circuit enabling double boosting.
It is a road block diagram. The booster circuit 15 includes the switch element 1
51, 152, 153, 154 and the boost capacitor 15
5,156. Switch elements 151, 152, 1
The ON / OFF switching of 53 and 154 is performed by the boost control circuit 16.
Is controlled by the boost control signals S1 and S2 from the CPU. Rise
The pressure control signals Sl and S2 are in a high state (hereinafter referred to as “H”).
The switch is turned on at the time of the
After that, the switch is turned off.
You. FIGS. 10A and 10B show that the booster circuit 15
When performing the boost operation, the power is generated in each of the two states.
Electric machine 3, diode 21, smoothing capacitor 4, booster
Incorrect connection of electrical elements such as capacitors 155 and 156
You. The booster circuit 15 includes a booster capacitor shown in FIG.
And the charging state in which the sensors 155 and 156 are connected in parallel.
The boost capacitors 155 and 156 shown in FIG.
The discharge states connected to the columns are alternately repeated. FIG. 11 shows a booster circuit during a boost operation.
15 ON / OFF switching time of the switch element provided in
And boosting capacitor potential Vs and smoothing capacitor
Of the potential Vc. The waveform E in the figure is
The electromotive voltage of the generator 3 and the boost control signal S1
51, 153, and the boost control signal S2
ON timing of the switch elements 152 and 154
Is shown. ON / OFF state of boost control signals S1 and S2
The state is determined by whether or not the electromotive voltage E exceeds the reference voltage VTH.
ing. The method of generating the boost control signals S1 and S2 is based on
It is not necessary to limit the determination to the quasi-voltage. Table 1 summarizes the operation of the booster circuit 15.
This is a table. [Table 1] First, the switch when the booster circuit is in a charged state is set.
The operation is described next. Each switch provided in the booster circuit 15
The switch element switches when the boost control signal Sl becomes “H”.
The switching elements 151 and 153 are turned on. On the other hand, boost system
Since the wholesale signal S2 remains "L", the switching element 15
2, 154 OFF state. At this time, as shown in FIG.
The pressure capacitors 155 and 156 are connected in parallel. Soshi
Each of the boost capacitors 155 and 156 is a generator 3
To form an electrical loop connected in parallel. Boost circuit
15 flows through the boost capacitor 155
The current is il and the current flowing through the boost capacitor 156 is i2
Then, i = i1 + i2. And the boost capacitor
The potential Vs of the sensor becomes almost equal to the electromotive voltage E as shown in FIG.
You. That is, the terminal voltages of the boost capacitors 155 and 156 are
If the pressure is Vl, then Vs = Vl = E. Next, the booster circuit is in the discharge state, that is, twice.
The switch operation in the state where the voltage is boosted will be described. This
In the state described above, the boost control signal S1 becomes "L",
The switching elements 151 and 153 are turned off. On the other hand,
Since the pressure control signal S2 becomes “H”, the switching element 15
2, 154 are turned on. At this time, as shown in FIG.
The capacitors 155 and 156 are connected in series. And
Boost capacitors 155 and 156 connected in series are smooth
An electric loop is formed with the capacitor 4 for use. And straight
The potential Vs of the two boost capacitors connected to the column is Vs
= (V1 + V1). This potential (Vl + Vl)
It exceeds the potential Vc of the smoothing capacitor. this is,
As shown in FIG. 11, the power stored in the smoothing capacitor is always
Consumed by electrical elements such as ICs,
Since the potential Vc gradually decreases from the beginning of the double boost state
It is. Therefore, as shown in FIG.
A current i3 flows between the capacitor 4 for use and the booster circuit 15.
It is. The potential Vc of the smoothing capacitor 4 is
As shown in FIG.
Rise to a certain voltage. At this time, each boost capacitor 1
The potential Vl at 55 and 156 drops to Vc / 2. Thus, the voltage is equal to the electromotive voltage E generated in the generator 3.
To generate boost control signals S1 and S2,
By performing the switch change of 5, the smoothing capacitor is always
4 can be boosted. In the first comparative example, the boosting capacitor
The circuit example of performing the double boosting by using two is described.
If more than three capacitors are used, the boost ratio can be 3 times or more
Therefore, the potential of the smoothing capacitor is
It is possible to further increase the generator electromotive voltage.
You. With the configuration of Comparative Example 1, the start of the generator 3 is started.
Even if the voltage does not reach the operating voltage of the IC,
The power of a potential that can maintain the operation of the IC is stored in the capacitor 4.
be able to. Therefore, without increasing the volume occupied by the generator 3
In addition, the characteristics of the generator 3 can be substantially improved.
You. In the above configuration, the electromotive voltage of the generator 3 is sufficiently high.
Use a booster circuit to rotate the generator.
The number can be reduced. Therefore, the occupation of the mainspring
Substantially longer duration without increasing volume
it can. As a result, small, thin and long lasting electrons
You can get a control clock. The switch of the booster circuit 15 shown in FIG.
Element 154 can be replaced by a diode. sand
That is, the diode is used to increase the power stored in the smoothing capacitor 4.
If it is provided to prevent discharge to the pressure capacitor side,
The same effect as ON / OFF switching of the switch element 154 can be obtained.
That is because In the first comparative example, the booster circuit 15 is
Although provided inside, some or all of the circuit elements are outside the IC.
The same function can be achieved even if provided in the section. Comparative Example 2 Next, Comparative Example 2 will be described. The configuration of Comparative Example 2 is based on the
By changing the rate, it is formed by the generator 3 and the booster circuit.
Adjusts the amount of current flowing through the electrically closed loop
3 by changing the size of the electromagnetic brake generated,
The speed of the rotation of the machine 3 is adjusted to be constant. This rotation
Numerical control reduces the electromotive force induced by the generator and the IC power consumption.
If the power consumed for boosting is equal, the generator 3
This is based on the principle that the rotation cycle becomes constant.
In this configuration, a load control circuit as a speed control means of the generator 3 is provided.
Roads are no longer needed. The above control of the number of rotations can be realized only by the IC.
The applied voltage, that is, the voltage of the smoothing capacitor
First, because there is a characteristic that the power consumed by the IC changes.
is there. FIG. 12 shows the electrical characteristics of the target IC. The horizontal axis of FIG. 12 is the voltage applied to the IC, and the vertical axis is
Shows the power consumption of the IC per unit time. Figure
12 exceeds the IC operation start voltage V0, I
C starts operation and consumes power. And
As the applied voltage increases, the power consumption also increases. That is, the boosting circuit 15 uses a smoothing capacitor.
The power consumption of the IC changes by boosting the potential of
The power flowing into the booster circuit also changes in proportion to the power consumption of C
Changes the amount of current flowing between the generator and the booster circuit.
Become The rotation cycle of the generator is determined by the amount of current
The boost ratio of the booster circuit
It is possible to control the rotation cycle of the generator
is there. The operation of Comparative Example 2 including this booster circuit 15
This will be described with reference to the system block diagram of FIG. First, the voltage generated at both ends of the coil of the generator 3
The electromotive force 102 is input to the booster circuit 15. Boost circuit
Reference numeral 15 denotes a boost control signal generated by the boost control circuit 16.
In response, a boost operation is performed, and the voltage of the electromotive force is
Pressure. The boosted voltage 103 by the booster circuit 15
The sliding capacitor 4 is charged, and as a result, the electromotive force 102 is
Temporarily stored as electric power in the smoothing capacitor 4
You. The smoothing capacitor 4 is electrically connected to ICll.
Connected, and the stored power stored in the smoothing capacitor 4 is always
Supply to ICll at the same time to enable continuous driving of ICll.
Noh. Triggered by the operation of the crystal unit 10
The vibrated signal is output from the oscillation circuit 7 via the frequency divider 6
Frequency division is performed up to a fixed period. The divided signal is, for example, one second
Is output to the period comparison circuit 8 as a period reference period signal. The period detecting circuit 9 detects the induced voltage from the generator 3.
Detected in synchronization with the rotation cycle of generator 3
The periodic signal 105 is generated, and the periodic comparison circuit 8 and the boost control circuit are generated.
Output to the road 16. The period comparing circuit 8 is generated by the frequency dividing circuit 6.
Reference period signal and detection period signal generated by period detection circuit 9
In order to eliminate the time difference between the two
And outputs the same to the boost control circuit 16.
Power. The boost control circuit 16 detects the period correction signal
A boost control signal is generated based on the periodic signal and output to the boost circuit 15.
Power. The booster circuit 15 switches off a switch provided on the circuit.
In other words, the connection of the plurality of capacitors provided in the booster circuit 15 is
Switch to series or parallel. Switch element of booster circuit 15
The ON / OFF switching of the child is generated by the boost control circuit 16.
This is performed in response to the boost control signal. And the boost factor
Is appropriately changed, so that the load current of the generator 3
That is, the electric current flowing from the coil of the generator 3 to the booster circuit 15
By changing the flow rate 107, the electromagnetic
Control the size of the rake to regulate the rotation cycle of the generator 3
I do. The machines from the mainspring 1 to the generator 3
Energy from the capacitor and smoothing capacitor 4 to IC1
1 and transmission of electrical energy to crystal unit 10
Is similar to FIG. 2 described in Comparative Example 1. Next, the step-up ratio α, the number of revolutions ω of the generator and the
The relationship of the my torque Tz will be described with reference to FIG.
You. Machine supplied from the mainspring 1 to the generator 3
The energy Ez is given by the following equation. Ez = Tz × g × 2π × ω / Z where g = gravitational acceleration, Z = power spring 1 to generator 3
Up to the speed increase ratio. On the other hand, the power Eic consumed by the IC is given by the following equation.
Becomes Eic = (α × K × 2π × ω) Two / R where K = power generation coefficient and R = electrical resistance. The energy Ez held by the mainspring is
And the power Eic consumed by the IC have the following relationship. Ρ × Ez = Eic where ρ = energy transfer efficiency. [0093] This relationship is expressed as follows:
And only the mainspring torque Tz, Tz / α
Two ∝ω. FIG. 14 shows this relationship in a graph.
is there. Maintaining the mainspring torque Tz at a constant value Tz0
When the generator is not boosted (1x boost), the rotation of the generator
Assuming that the number is ω0, increasing the pressure increase magnification α increases the rotational speed.
ω0 decreases. That is, the rotation speed is (ω
0/2), the rotation speed becomes (ω0 / 4) in the double boosting.
You. In Comparative Example 2, such a step-up ratio α and
The relationship of the number of turns ω is used to control the number of revolutions of the generator.
You. Next, the circuit configuration of Comparative Example 2 will be described with reference to FIG.
5 will be described. FIG. 15 shows a booster circuit 15 and a generator.
3, a smoothing capacitor 4, a period detecting circuit 9, and a boost control circuit.
FIG. 9 is a circuit block diagram showing a path 16, which enables double boosting;
This is a step-up circuit. The booster circuit 15 includes the switch element 1
51, 152, 153, 154 and the boost capacitor 15
5,156. Switch elements 151, 152, 1
The ON / OFF switching of 53 and 154 is performed by the boost control circuit 16.
Are controlled by the boost control signals S1 and S2 from the CPU. Rise
The switches are ON when the pressure control signals S1 and S2 are H
At the time of L, the switch is turned off. The boost control circuit 16 is connected to the IC 11 and the cycle detection circuit.
Connected to the road 9 and based on the period correction signal and the detected period signal
To generate a boosting control signal and output it to the boosting circuit 15. The basic operation of the circuit shown in FIG.
This is the same as FIG. 9 described in Comparative Example 1. Ma
Also, if three or more boost capacitors are used,
With the basic operation described above, the voltage can be boosted three times or more. Next, the boosting circuit 15 of Comparative Example 2
The pressure timing will be described with reference to FIG. FIG.
Is the open angle θ of the mainspring corresponding to the duration on the horizontal axis.
The vertical axis indicates the mainspring torque Tz. Open angle with the mainspring fully entangled
Degree is θ0, and the mainspring torque at that time is Tzmax.
I do. When the spring opening angle changes from θ0 to θ1,
Let the non-torque be Tz1 (section A). Spring opening
The spring torque when the angle changes from θ1 to θ2 is Tz
2 (section B). And the spring opening angle is θ2
T3min is the mainspring torque when θ3 is reached.
(Section C). On the other hand, the electric consumption torque Tg
If the generator is rotating at a predetermined speed,
Tg1 at the time of boosting (1x boosting), Tg2 at 2x boosting,
Tg3 when triple boosting, Tg4 when quadrupling. Soshi
And the mainspring torques Tz1, Tz2, and Tzmin.
Loss corresponding to gas consumption torque Tg3, Tg2, Tg1
It is assumed that the torques are balanced. Based on such a relationship, the
Tz and the sum of the loss torque, that is, (the electric consumption torque).
(Tg + magnetic loss torque + mechanical loss torque)
By matching, the generator is maintained at a predetermined rotation speed. Less than
The operation will be specifically described below. The opening angle of the mainspring and the mainspring torque
In the relation A, in the section A, Tz is between Tg4 and Tg3.
To switch between 4x boost and 3x boost alternately
This makes it possible to keep the generator speed constant.
You. In section B, Tz is between Tg3 and Tg2.
Therefore, by alternately switching between triple boosting and double boosting,
It is possible to keep the rotation speed of the generator constant. Section C
In Tz, there is a question of Tg2 and Tg1, so double boosting and 1
Power generation by alternately switching between double boost (no boost)
It is possible to keep the rotation speed of the machine constant. By the way, the spring opening angle exceeds θ3.
The spring to maintain the generator at a certain speed.
Torque cannot be secured. It is always at a given speed
Torque> Zoom spring torque Tzmin ”
The rotation speed slows down to maintain torque balance.
It is. So, up to the opening angle θ3 of the mainspring
Time spent on the electronically controlled watch of the present invention
Become. Each of the above loss torques is applied to the mainspring.
It is a value obtained by adding the correction for the gear ratio to convert it to torque.
You. With the configuration of Comparative Example 2, the boosting ratio is
By switching appropriately and changing the power consumption of the IC,
Special load control because the generator speed can be controlled
No circuit is required. In addition, the volume occupied by the generator 3 and the mainspring
Substantially increase the duration without increasing the volume occupied by the
Small, thin and long lasting electronic system
You can get your watch. Example 1 Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
I will tell. The configuration of the first embodiment is based on the operation of boosting the electromotive voltage of the generator.
Can be executed independently of the operation of the IC. The booster circuit shown in FIG.
18 and a diode 17. Sub capacitor
Reference numeral 18 is arranged in series with the generator 3. And with generator 3
Electrically closed loop with sub-capacitor 18 and diode 17
To form The cathode terminal of the diode 17 is
Connected to the anode terminal of the anode 21 and one end of the generator 3
I have. The anode terminal of the diode 17 is
It is connected to one end of the antenna 18. The boosting principle of the above-described boosting circuit will be described below.
explain. The generator 3 generates an AC electromotive force. Soshi
Current flows in the direction of ia or ib. Current ia
Exceeds the potential Vb stored in the sub-capacitor 18.
Flows, the electric charge is stored in the sub-capacitor 18 and the electric potential is
Get higher. At this time, the current is
Flow through an electrically closed loop formed by
It is. On the other hand, the generator electromotive voltage E and the sub-capacitor
18, the voltage obtained by adding the voltage Vb to the smoothing capacitor 4
Current ib flows when the potential Vc exceeds the potential Vc. However, negative
When an electric closed loop to the load control circuit 5 is formed
The current ib flows unconditionally. The current ib is controlled by the load control circuit.
A capacitor for smoothing through the path 5 or the diode 21
Flow into 4. And the voltage Vc of the smoothing capacitor 4
Is the sum of the electromotive voltage E and the voltage Vb of the sub capacitor 18 (E
+ Vb). FIG. 18 shows that the electromotive voltage E of the generator 3 is
The waveform boosted by the voltage Vb held by the capacitor 18
Is shown. The solid line in FIG. 18 indicates the voltage (E +
Vb), and the dashed line measures the electromotive voltage E of the generator.
It is a result. By the way, the capacitance of the sub capacitor is smooth.
If the capacitance is less than the capacitance of the capacitor
No need. As described above, the electromotive force induced by the generator
Step-up conversion of Example 1 utilizing the fact that the pressure has AC characteristics
Is a smoothing capacitor regardless of whether or not the IC 11 is electrically operated.
And boost the potential of the power to charge the capacitor.
Become. Therefore, the same as when the electromotive voltage of the
effective. This makes it possible to reduce the number of revolutions of the generator.
From this, a small, thin, long-lasting electronically controlled watch is obtained.
Can be Comparative Example 3 Next, Comparative Example 3 is shown in FIG. Comparative Example 3 is a generator
Voltage boost operation is performed independently of IC operation.
It is related to another configuration. The circuit block shown in FIG.
As shown in the drawing, the smoothing capacitor 4 and the sub-capacitor 1
8 is arranged in series with the IC 11. this
The basic boosting operation of the booster circuit is similar to that of the first embodiment.
You. Embodiment 2 FIG. 20 shows Embodiment 2 of the present invention. In the second embodiment, FIG.
0, a booster circuit 15 for electrically boosting the voltage and an IC
Rise by the sub-capacitor 18 which operates independently of the operation of
Combination of voltage circuits further increases boost ratio
It is something. The basic boosting operation of the second embodiment is a
The effects of Comparative Example 1 and Example 1 are superimposed. Third Embodiment FIG. 21 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the boost
Do not impair the power supplied to the smoothing capacitor from the road.
Required to regulate the rotation cycle of the generator.
It can secure a luk. As shown in FIG.
The load control circuit 5 and the generator 3 are arranged in parallel with the capacitor 18.
Arranged in columns. Basic boost operation of this boost circuit
Is the same as in the first embodiment. The same effect as in the first embodiment is obtained.
Results, and the load control circuit 5
Power consumption stored in the capacitor 18 can be prevented,
The voltage of the capacitor 18 is independent of the operation of the load control circuit 5.
To maintain the boosted voltage more stably.
Can be kept. Fourth Embodiment FIG. 22 shows a fourth embodiment of the present invention. Example 4 corresponds to FIG.
As shown in the figure, the boosting circuit for electrically boosting shown in Comparative Example 1
Path 15 and the sub capacitor 18 shown in the third embodiment.
The boost ratio can be further increased by combining
It is enhanced. Basic boosting operation of the fourth embodiment
Is the same as the booster circuit of Comparative Example 1 and the booster circuit of Embodiment 3.
It is. Therefore, the obtained effects are also comparable to those of Comparative Example 1 and Example 3.
The effect is superimposed. Fifth Embodiment FIG. 23 shows a fifth embodiment of the present invention. Example 5 is different from FIG.
As shown in the figure, the step-up step of electrically step-up shown in the comparative example 2
A configuration for adjusting the speed of the generator 3 by the circuit 15
The booster circuit with the sub-capacitor 18 shown in Example 1 is assembled.
By increasing the boost ratio by combining
is there. Basic boosting operation and speed control operation of the fifth embodiment
Is the same as the booster circuit of Comparative Example 2 and the booster circuit of Embodiment 1.
It is. Therefore, the obtained effects are also comparable to those of Comparative Example 2 and Example 1.
The effect is superimposed. Embodiment 6 FIG. 24 shows Embodiment 6 of the present invention. Example 6 is a comparative example.
With the booster circuit 15 that electrically boosts the voltage shown in the second example,
The configuration for adjusting the speed of the generator 3 and the sub
By combining a booster circuit with a capacitor 18
In this case, the multiplying factor is further increased. FIG.
Although the load control circuit 5 is arranged in parallel with the electric machine 3,
Normally, as in Comparative Example 2, the booster circuit 15 uses
Govern the period. On the other hand, unusual external energy
When the generator is added to the clock and the rotation cycle of the generator is shortened, the load
The control of the number of revolutions of the generator by the control circuit 5 is executed. The operation of the load control circuit 5 will be specifically described.
In other words, the rotation cycle of the generator, such as an external magnetic field or impact, can be shortened.
When a factor is added to the clock, the rotation of the generator is accelerating.
Good. At this time, the cycle detection circuit 9 detects the acceleration of the generator.
And outputs a detection cycle signal to the boost control circuit 16.
You. The step-up control circuit 16 increases the step-up ratio based on the detection cycle signal.
A signal to be raised is output to the booster circuit 15. And boost
Even if the magnification reaches the upper limit, the rotation cycle of the generator
If it does not match, the load control circuit 16
5 and the operation of the load control circuit 5 starts.
As a result, a current flows into the load control circuit 5 and flows into the generator.
The electromagnetic brake is applied and the generator's rotation cycle
To match. Thus, an unusual disturbance is applied to the watch.
When the rotation speed cannot be maintained by controlling the booster circuit
In addition, the load control circuit 5 controls the rotation speed instead of the booster circuit.
It does. Note that the basic boosting operation and the
The boosting operation of the boosting circuit of Comparative Example 2 and the boosting operation of Example 3 were performed.
Same as the circuit. Therefore, the effect obtained is the same as that of Comparative Example 2.
The effect of the third embodiment is superimposed. According to the above configuration, in the present invention, the generator 3
Even if the electromotive voltage does not reach the operating voltage of the IC,
The capacitor 4 stores electric power of a potential that can maintain the operation of the IC.
Can be obtained. Therefore, the volume occupied by the generator 3 is increased.
Without substantially improving the characteristics of the generator
You. In the above configuration, the electromotive voltage of the generator 3 is sufficiently high.
Use a booster circuit to rotate the generator.
The number can be reduced. The rotation speed of this generator 3
With the reduction, as shown in FIGS.
Reduction of magnetic loss torque and magnetic loss torque
Can be. Therefore, without increasing the volume occupied by the mainspring,
The duration can be substantially increased. As a result
To obtain a small, thin, long-lasting electronically controlled watch.
Can be. Further, the booster circuit is connected in series with the generator.
Sub capacitor, and the terminal of this sub capacitor
The voltage is superimposed on the electromotive force of the generator and is applied to the smoothing capacitor.
Is configured to boost the charging voltage of
11 Smoothing capacitor with or without electrical operation
It is possible to increase the potential of the electric power to be charged. Yo
Therefore, the same effect as when the electromotive voltage of the generator is increased
You. As a result, the number of revolutions of the generator can be reduced,
Obtain a small, thin, long-lasting electronically controlled watch
it can. The above two types of booster circuits are appropriately combined.
In this case, the effects of each other can be superimposed.
And a smaller, thinner, and longer-lasting electronically controlled watch
Obtainable. Further, in the present invention, the electromotive voltage of the generator 3
Even if the operating voltage is not reached, the booster circuit
Since the potential for maintaining the operation can be secured, the generator 3
The problem that the number of turns cannot be detected can be avoided.
The number can always be detected. As a result, the rotation speed of the generator
Can be controlled more precisely, and the time
The degree improves.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の電子制御時計の前提となる比較例1の
回路ブロック図である。 【図2】図1おける電子制御時計のエネルギ伝達を示す
ブロック図である。 【図3】従来の電子制御時計の回路ブロック図である。 【図4】従来の電子制御時計のエネルギ伝達を示すブロ
ック図である。 【図5】電子制御時計のゼンマイトルクと開放角度、及
び発電機の損失トルクを示す図である。 【図6】電子制御時計の発電機における回転数と起電圧
の関係を示す図である。 【図7】電子制御時計の発電機における回転数と機械的
損失トルクの関係を示す図である。 【図8】電子制御時計の発信機における回転数と磁気的
損失トルクの関係を示す図である。 【図9】比較例1の昇圧回路を示す回路ブロック図であ
る。 【図10】(a)は比較例1における昇圧前の平滑用コ
ンデンサと昇圧コンデンサの接続関係を示した回路ブロ
ック図であり、(b)は比較例1における昇圧時の平滑
用コンデンサと昇圧コンデンサの関係を示した回路ブロ
ック図である。 【図11】電子制御時計の昇圧回路におけるスイッチ素
子のON/OFFタイミングを示す図である。 【図12】ICの電気特性を示す図である。 【図13】比較例2の回路ブロック図である。 【図14】発電機の回転数とゼンマイトルクの関係を示
す図である。 【図15】比較例2の昇圧回路を示す回路ブロック図で
ある。 【図16】比較例2におけるゼンマイの開放角度と昇圧
倍率の関係を示す図である。 【図17】本発明の実施例1におけるサブコンデンサを
用いた昇圧回路を示す回路ブロック図である。 【図18】本発明の実施例1における昇圧した電圧波形
を示すグラフである。 【図19】比較例3におけるサブコンデンサを用いた昇
圧回路を示す回路ブロック図である。 【図20】本発明の実施例2における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。 【図21】本発明の実施例3における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。 【図22】本発明の実施例4における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。 【図23】本発明の実施例5における昇圧回路を示す回
路ブック図である。 【図24】本発明の実施例6における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。 【符号の説明】 1 ゼンマイ 2 増速輪列 3 発電機 4 平滑用コンデンサ 5 負荷制御回路 6 分周回路 7 発振回路 8 周期比較回路 9 周期検出回路 10 水晶振動子 11 集積回路(IC) 12 指針 15 昇圧回路 16 昇圧制御回路 18 サブコンデンサ 17、21 ダイオード 101 機械的エネルギ 102 起電力 103 昇圧電圧 104 誘起電圧 105 検出周期信号 106 周期補正信号 108 蓄電力 151、152、153、154 スイッチ素子 155、156 昇圧コンデンサ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit block diagram of Comparative Example 1, which is a premise of an electronic timepiece according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing energy transmission of the electronically controlled watch in FIG. FIG. 3 is a circuit block diagram of a conventional electronic control timepiece. FIG. 4 is a block diagram showing energy transmission of a conventional electronically controlled timepiece. FIG. 5 is a diagram showing a mainspring torque and an opening angle of an electronic control timepiece, and a loss torque of a generator. FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a rotation speed and an electromotive voltage in a generator of the electronically controlled timepiece. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rotational speed and the mechanical loss torque in the generator of the electronic timepiece. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotational speed and the magnetic loss torque in the transmitter of the electronically controlled timepiece. FIG. 9 is a circuit block diagram illustrating a booster circuit of Comparative Example 1. 10A is a circuit block diagram illustrating a connection relationship between a smoothing capacitor and a boost capacitor before boosting in Comparative Example 1, and FIG. 10B is a circuit block diagram illustrating a smoothing capacitor and a boost capacitor during boosting in Comparative Example 1. FIG. 4 is a circuit block diagram showing the relationship of FIG. FIG. 11 is a diagram showing ON / OFF timing of a switch element in a booster circuit of an electronically controlled timepiece. FIG. 12 is a diagram showing electrical characteristics of an IC. FIG. 13 is a circuit block diagram of Comparative Example 2. FIG. 14 is a diagram showing a relationship between the number of revolutions of a generator and a mainspring torque. FIG. 15 is a circuit block diagram showing a booster circuit of Comparative Example 2. FIG. 16 is a diagram showing a relationship between an opening angle of a mainspring and a pressure-boosting magnification in Comparative Example 2. FIG. 17 is a circuit block diagram illustrating a booster circuit using a sub-capacitor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 18 is a graph showing a boosted voltage waveform according to the first embodiment of the present invention. FIG. 19 is a circuit block diagram showing a booster circuit using a sub-capacitor in Comparative Example 3. FIG. 20 is a circuit block diagram illustrating a booster circuit according to a second embodiment of the present invention. FIG. 21 is a circuit block diagram illustrating a booster circuit according to a third embodiment of the present invention. FIG. 22 is a circuit block diagram illustrating a booster circuit according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 23 is a circuit book diagram illustrating a booster circuit according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 24 is a circuit block diagram illustrating a booster circuit according to a sixth embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 Mainspring 2 Speed-up train wheel 3 Generator 4 Smoothing capacitor 5 Load control circuit 6 Frequency divider 7 Oscillator 8 Period comparator 9 Period detector 10 Crystal oscillator 11 Integrated circuit (IC) 12 15 booster circuit 16 booster control circuit 18 sub-capacitor 17, 21 diode 101 mechanical energy 102 electromotive force 103 boosted voltage 104 induced voltage 105 detection cycle signal 106 cycle correction signal 108 power storage 151, 152, 153, 154 switch elements 155, 156 Boost capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−135388(JP,A) 特開 昭62−255889(JP,A) 特開 平4−76489(JP,A) 特開 昭52−91156(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G04B 17/00 G04C 10/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-135388 (JP, A) JP-A-62-255889 (JP, A) JP-A-4-76489 (JP, A) JP-A 52-255889 91156 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G04B 17/00 G04C 10/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求頃1】時計の動力となる機械エネルギを蓄えるゼ
ンマイと、 前記ゼンマイに蓄えられた機械エネルギを伝達する増速
輪列と、 前記増速輪列によって駆動され、交流の誘起電力を発生
して機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、 前記発電機が発生した誘起電力の電圧を昇圧する昇圧回
路と、 前記昇圧回路によって発生した昇圧電圧により充電され
る平滑用コンデンサと、 前記平滑用コンデンサに蓄えられた電気エネルギにより
駆動され、所定周波数の発振信号を出力する発振回路
と、 前記発電機の回転周期に対応した検出周期信号を出力す
る周期検出回路と、 前記発振回路から出力される基準周期信号と前記周期検
出回路から出力される検出周期信号の周期を比較し、両
信号の差異に対応した周期補正信号を出力する周期比較
回路と、 前記周期比較回路が出力する周期補正信号に応答して前
記発電機の電気的な負荷を変化させることによって前記
発電機の回転周期を前記基準周期信号に対応した所定周
期に一致させるための可変負荷回路と、 前記増速輪列に係合し、前記発電機の回転周期に対応し
た所定の周期で運針し、時刻を表示するための指針とを
有し、 前記昇圧回路は、前記発電機と直列に接続されたサブコ
ンデンサを備え、前記サブコンデンサの端子電圧が前記
発電機の起電圧に重畳されて前記平滑用コンデンサへの
充電電圧を昇圧するように構成され、 その際、前記サブコンデンサの静電容量は、前記平滑用
コンデンサの静電容量を下回ることを特徴とする電子制
御時計。 【請求項2】前記昇圧回路は、更に前記発電機と前記サ
ブコンデンサとにより閉ループを構成するダイオードを
備え、前記ダイオードのカソード端子は整流用ダイオー
ドのアノード端子側及び発電機の一端側と接続し、前記
ダイオードのアノード端子は前記発電機の他端側に一端
が接続する前記サブコンデンサの他端側と接続している
ことを特徴とする請求項1記載の電子制御時計。 【請求項3】前記可変負荷回路は、スイッチ素子と抵抗
を有する負荷制御回路で構成され、前記スイッチ素子は
前記周期比較回路が出力する周期補正信号に応答して前
記抵抗と前記発電機との接続を周期的にオン/オフ制御
し、前記発電機の負荷を変化させる構成であることを特
徴とする請求項1記載の電子制御時計。
(57) [Claim 1] A mainspring for storing mechanical energy serving as power for a timepiece, a speed increasing gear train transmitting the mechanical energy stored in the mainspring, and driven by the speed increasing gear train A generator that generates AC induced power to convert mechanical energy into electrical energy, a booster circuit that boosts the voltage of the induced power generated by the generator, and is charged by the boosted voltage generated by the booster circuit. A smoothing capacitor, an oscillation circuit driven by electric energy stored in the smoothing capacitor and outputting an oscillation signal of a predetermined frequency, and a cycle detection circuit outputting a detection cycle signal corresponding to a rotation cycle of the generator. And comparing a cycle of a reference cycle signal output from the oscillation circuit with a cycle of a detection cycle signal output from the cycle detection circuit, and a cycle corresponding to a difference between the two signals. A period comparison circuit that outputs a positive signal; and a rotation period of the generator corresponding to the reference period signal by changing an electrical load of the generator in response to a period correction signal output by the period comparison circuit. A variable load circuit for matching the predetermined cycle, and a pointer for engaging with the speed increasing train, operating at a predetermined cycle corresponding to the rotation cycle of the generator, and displaying time. The booster circuit includes a sub-capacitor connected in series with the generator, and a terminal voltage of the sub-capacitor is superimposed on an electromotive voltage of the generator to boost a charging voltage to the smoothing capacitor. The electronic control timepiece, wherein the capacitance of the sub-capacitor is lower than the capacitance of the smoothing capacitor. 2. The booster circuit further includes a diode forming a closed loop by the generator and the sub-capacitor, and a cathode terminal of the diode is connected to an anode terminal of the rectifying diode and one end of the generator. 2. The electronically controlled timepiece according to claim 1, wherein the anode terminal of the diode is connected to the other end of the sub-capacitor whose one end is connected to the other end of the generator. 3. The variable load circuit includes a load control circuit having a switch element and a resistor. The switch element is configured to connect the resistor and the generator in response to a cycle correction signal output from the cycle comparison circuit. 2. The electronically controlled timepiece according to claim 1, wherein the connection is periodically turned on / off to change the load of the generator.
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