JP3601389B2 - 電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法 - Google Patents
電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法に関し、詳しくは、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを有する電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ゼンマイが開放する時の機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御装置を作動させて発電機のコイルに流れる電流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計として、特公平７−１１９８１２号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
ところで、このような電子制御式機械時計において持続時間を長くするには、ゼンマイのトルクが高いときにはブレーキトルクを増加でき、かつその際の発電電力が低下しないようにすることが重要である。すなわち、電子制御式機械時計においては、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力（発電電力）との関係において、ゼンマイトルクが高いときには前記ブレーキトルクを優先させる制御が必要であり、ゼンマイトルクが低いときには、大きいブレーキを必要としないため、前記発電電力（起電力）を優先する制御が好ましい。なお、トルク（ゼンマイトルク）が大きい場合とは、ゼンマイが多く巻かれた時の他、振動や衝撃等の外乱によりロータに加わる駆動トルクが大きくなる場合も含む。同様に、トルク（ゼンマイトルク）が小さい場合とは、ゼンマイがほどけてきた時の他、上記外乱によりロータに加わる駆動トルクが小さくなる場合も含む。
【０００４】
このため、特公平７−１１９８１２号公報に記載されたものは、ロータが１回転する間つまり基準信号の周期毎に、ブレーキをオフしてロータの回転速度を高めて発電量を増やす角度範囲と、ブレーキを掛けて低速で回す角度範囲とを設け、前記回転速度が高い間で発電電力を向上させつつ、ブレーキ時の発電電力の低下を補うようにして調速していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平７−１１９８１２号公報に記載されたものは、ブレーキを掛けた部分では発電電力が低下するため、ブレーキトルクを増加させながら発電電力の低下を抑えることに限界があった。
【０００６】
また、電子制御式機械時計に限らず、ゼンマイやゴムなどの機械的エネルギ源によって回転制御される部分を有するオルゴールやメトロノーム、電気かみそりなどの各種電子機器においても、同様な問題があり、その解消が求められていた。
【０００７】
本発明の目的は、発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを大きくできる電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電機の両端を閉ループ可能なスイッチを設け、このスイッチにチョッピング信号を印加して発電機をチョッピング制御した場合、図２８〜３１に示すように、駆動トルク（ブレーキトルク、制動トルク）はチョッピング周波数が低いほど、またデューティ比が高いほど高くなり、充電電圧（発電電圧）は起電力でもあってチョッピング周波数が高いほど高くなるがデューティ比が高くなってもそれほど低下せず、逆に５０Ｈｚ以上の周波数ではデューティ比が０．８程度になるまでは充電電圧が高くなる点を新たに見いだしてなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とするものである。
さらに、本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の電子機器は、発電機をゼンマイ等の機械的エネルギ源で駆動し、発電機に回転制御装置によりブレーキをかけることでロータの回転数を調速する。
【００１１】
この際、発電機の回転制御は、発電機のコイル両端を閉ループ可能なスイッチにチョッピング信号を印加してオン・オフ、つまりチョッピングすることで行っている。チョッピングすることで、スイッチをオンした時には、発電機のコイル両端が閉ループ状態になってショートブレーキが掛かり、かつ発電機のコイルにエネルギーがたまる。一方で、スイッチをオフすると、閉ループ状態が解除されて発電機が動作し、前記コイルにたまっていたエネルギー分が含まれるため、起電圧（発電電圧）が高まる。このため、発電機に強いブレーキを印加する時にチョッピングで制御すると、ブレーキ時の発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力の低下を抑えながらブレーキトルク（制動トルク）を増加でき、持続時間の長い電子機器を構成できる。
【００１２】
この強いブレーキを印加する時（強ブレーキ制御時）に、チョッピング信号選択手段によって、デューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択したチョッピング信号を印加することで、つまり駆動トルクが大きいために大きなブレーキ力が必要な場合（ブレーキ優先）には、ブレーキ力を大きくできるチョッピング信号を印加し、駆動トルクが低くなってブレーキ力はそれほど大きくする必要がない場合（発電優先）には、ブレーキ力はそれほど大きくないが充電電圧を高めることができるチョッピング信号を印加することで、発電機のロータに加わる駆動トルクに応じたブレーキ力（制動トルク）を与えることができて確実に調速制御が行えて調整可能な動作領域も広げることができる上、充電電圧も高めることができる。これにより、発電電力の低下をより一層抑えながらブレーキトルク（制動トルク）をより増加でき、持続時間も長い電子機器を構成できる。
【００１３】
なお、前記スイッチをオンすることで移行する閉ループ状態とは、閉ループ状態ではない場合と比べて発電機に加わるブレーキ力が大きくなる状態であればよく、閉ループとされた回路上に、例えばスイッチと発電機との間等に、抵抗素子等が設けられていてもよい。但し、閉ループ状態は、各発電機の端子間を容易に同電位にできてショートブレーキを効率的に掛けられる点で、発電機の各端子間を直接短絡して構成することが好ましい。また、チョッピング信号選択手段の出力信号が前記スイッチに入力される場合、直接入力される場合のほか、他の回路や素子を介して入力されるようにしてもよい。
【００１４】
以上のように、ブレーキを２種類以上にすることで、定常的にシステムに必要な発電電圧を得ることができ、システムの安定性を向上させることができる。また、ブレーキ効果を最大限に引き出すことが可能になり、システムの自立性を高めることができる。
【００１５】
ここで、前記２種類以上のチョッピング信号は、周波数は同一とされ、デューティ比が異なるように設定されていてもよい。この各チョッピング信号としては、例えば、デューティ比が０．７５〜０．８５（例えば１３／１６）とされた第１のチョッピング信号と、デューティ比が０．８７〜０．９７（例えば１５／１６）とされた第２のチョッピング信号等が利用できる。
【００１６】
図２８〜３１に示すように、周波数が同一でもデューティ比の異なるチョッピング信号を用いることで、充電電圧や駆動トルク（制動トルク）を異ならせることができる。従って、ブレーキを優先する場合には、制動トルクが大きいデューティ比の大きな第２のチョッピング信号を用い、発電を優先させる場合には、充電電圧が高いデューティ比が比較的大きな（但し、第２のチョッピング信号のデューティ比よりは小さい）第１のチョッピング信号を用いれば、発電機の状態に応じた適切な調速制御が行える。さらに２種類以上の強ブレーキ制御用のチョッピング信号の例として、例えば３種類の強ブレーキ制御用のチョッピング信号を使用する場合、例えば１５／１６ｄｕｔｙ、１４／１６ｄｕｔｙ、１３／１６ｄｕｔｙのチョッピング信号を選択可能にすれば、２種類の制御に比較して、ブレーキ量と発電量の関係において、よりきめ細かい制御ができ、システムの安定性と自立性を高めることができるという効果を有する。
【００１７】
なお、図２８〜図３１において、駆動トルクという表現は、ブレーキトルクという表現に修正しても構わない。すなわち、駆動トルクとは、ある駆動トルクに対してブレーキ制御して回転を所望の速度まで落とすことが可能なブレーキトルクという意味である。また、充電電圧は、発電機が発電した電圧をコンデンサに充電した結果であり、発電電圧と言い換えることもできる。
【００１８】
また、前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比は同一とされ、周波数が異なるように設定されていてもよい。この各チョッピング信号としては、例えば、周波数が１１０〜１１００Ｈｚ（例えば５１２Ｈｚ）とされた第１のチョッピング信号と、周波数が２５〜１００Ｈｚ（例えば６４Ｈｚ）とされた第２のチョッピング信号等が利用できる。
【００１９】
この場合も、図２８〜３１に示すように、デューティ比が同一でも周波数の異なるチョッピング信号を用いることで、充電電圧や制動トルクを異ならせることができる。従って、ブレーキを優先する場合には、制動トルクが大きい周波数の小さな第２のチョッピング信号を用い、発電を優先させる場合には、充電電圧が高い周波数の大きな第１のチョッピング信号を用いれば、発電機の状態に応じた適切な調速制御が行える。また、図２８〜３１に示すように、周波数を変えた場合には、デューティのみを変える場合に比べて、充電電圧や制動トルクの変化量を大きくすることができるため、調速制御可能な範囲をより広げることができる。なお、図２８，２９は、チョッピング信号の周波数を、２５，５０，１００，５００，１０００Ｈｚの５段階に切り替えた場合であり、図３０，３１は、周波数を３２，６４，１２８，２５６，５１２，１０２４Ｈｚの６段階に切り替えた場合であり、それぞれ後述するように各デューティ比でのコンデンサの充電電圧（発電電圧）および駆動トルクを測定したものである。
【００２０】
さらに、前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比および周波数がそれぞれ異なるように設定されていてもよい。この各チョッピング信号としては、例えば、デューティ比が０．７５〜０．８５でありかつ周波数が１１０〜１１００Ｈｚである第１のチョッピング信号と、デューティ比が０．８７〜０．９７でありかつ周波数が２５〜１００Ｈｚである第２のチョッピング信号等が利用できる。なお、チョッピング信号の具体的な周波数は、その電子機器において生成できる信号種類などに応じて設定すればよい。すなわち、水晶振動子を備える時計においては、この水晶振動子からの信号を適宜分周したものを利用すれば、別途チョッピング制御用の信号を生成する必要が無く、効率的である。他の電子機器においても、その電子機器によって生成しやすい周波数が存在するため、そのような周波数を用いればよい。
【００２１】
このように、周波数およびデューティ比も異なるチョッピング信号を用いてチョッピング制御すれば、効果的なブレーキ制御を行うことができる。
【００２２】
すなわち、強いブレーキ制御時に、ブレーキを優先させる場合には、周波数が小さく（例えば周波数６４Ｈｚ等）、デューティ比の大きな（例えばデューティ比１５／１６等）第２のチョッピング信号を印加することで、ブレーキ力をより一層大きくできて確実に調速制御を行うことができる。つまり、図２８〜３１に示すように、ブレーキトルクを大きくするには、チョッピング信号の周波数はできるだけ低く設定した上で、デューティ比はできるだけ大きくすればよいため、上記第２のチョッピング信号を用いればよい。
【００２３】
また、発電を優先させる場合には、周波数が大きく（例えば周波数５１２Ｈｚ等）、デューティ比が比較的大きな（例えばデューティ比１３／１６等）第１のチョッピング信号を印加することで、駆動トルクに応じたブレーキ力を与えることができる上、充電電圧を高めることができる。すなわち、図２８〜３１に示すように、充電電圧を大きくするには、チョッピング信号のデューティ比を０．７５〜０．８５の範囲にし、かつ周波数はできるだけ高く設定すればよいため、上記第１のチョッピング信号を用いればよい。
【００２４】
ここで、周波数およびデューティ比の両方を異ならせたチョッピング信号を用いれば、周波数のみあるいはデューティ比のみを変えた場合に比べて、充電電圧や制動トルクの変化量をより大きくすることができるため、調速制御可能な範囲をより広げることができ、効率的な調速制御を行うことができる。
【００２５】
このように、前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号のうち、デューティ比の大きなチョッピング信号は、ブレーキトルクを優先するときに印加し、デューティ比の小さなチョッピング信号は、充電電圧を優先するときに印加することが、効率的な調速制御を行うことができる点で好ましい。
【００２６】
また、前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号のうち、周波数の低いチョッピング信号は、ブレーキトルクを優先するときに印加し、周波数の高いチョッピング信号は、充電電圧を優先するときに印加することが、効率的な調速制御を行うことができる点で好ましい。
【００２７】
前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることが好ましい。
【００２８】
また、前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていてもよい。
【００２９】
さらに、前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際に、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていてもよい。
【００３０】
ここで、前記優先度判定手段は、発電機の起電圧（発電電圧）を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する電圧検出装置を有するものでもよい。
【００３１】
また、前記優先度判定手段は、発電機の回転周期を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する回転周期検出装置を有するものでもよい。
【００３２】
さらに、前記優先度判定手段は、発電機に加えるブレーキ量を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定するブレーキ量検出装置を有するものでもよい。
【００３３】
これらの優先度判定手段を設けて、各データを元に強ブレーキ制御用のチョッピング信号を切り替えれば、必要なブレーキ力に応じて適切なチョッピング信号を選択できるため、効果的に調速制御を行うことができる。
【００３４】
前記回転制御装置は、前記強いブレーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピング信号を、発電機の起電圧（発電電圧）に応じて前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択するように構成されたチョッピング信号選択手段を有してもよい。
【００３５】
また、前記回転制御装置は、前記発電機の回転周期に基づく回転検出信号と、基準信号とがそれぞれアップカウント入力およびダウンカウント入力として入力されるアップダウンカウンタを備えるとともに、前記強いブレーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピング信号を、アップダウンカウンタの値に応じて前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択するように構成されたチョッピング信号選択手段を有してもよい。
【００３６】
さらに、前記回転制御装置は、前記強いブレーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピング信号を、基準信号の１周期に対するブレーキ時間の割合であるブレーキ量に応じて、前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択するように構成されたチョッピング信号選択手段を有してもよい。
【００３７】
これらの各データを元に強ブレーキ制御用のチョッピング信号を切り替えれば、必要なブレーキ力に応じて適切なチョッピング信号を選択できるため、効果的に調速制御を行うことができる。
【００３８】
なお、強いブレーキを印加していない間は、例えばデューティ比が０．０１〜０．３０程度と小さいチョッピング信号を前記スイッチに印加して弱いブレーキを発電機に加えて制御してもよいし、前記スイッチを開いたままに維持してブレーキを発電機にまったく加えずに制御してもよい。
【００３９】
すなわち、前記回転制御装置は、前記強いブレーキの他に、弱いブレーキを発電機に印加可能に構成され、かつ前記発電機に弱いブレーキを印加する時に、前記強いブレーキ時に用いられる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号よりもデューティ比が小さなチョッピング信号を印加可能に構成されていることが好ましい。
【００４０】
このとき、弱いブレーキの周波数は、強いブレーキの周波数と同じでも良いが、異なっていても構わない。すなわち、弱いブレーキを発電機に印加する弱いブレーキ制御時には、例えば、デューティ比が非常に小さなチョッピング信号（例えばデューティ比１／１６等）を印加することで、ブレーキ力を非常に小さくすればよい。
【００４１】
ここで、前記回転制御装置は、前記発電機に弱いブレーキを印加する時には、デューティ比が０．０１〜０．３０の範囲内で設定されたチョッピング信号を前記スイッチに印加して、前記発電機をチョッピング制御するように構成されていることが好ましい。
【００４２】
弱いブレーキ制御時にも、デューティ比が０．０１〜０．３０の範囲内で設定されたチョッピング信号をスイッチに印可すれば、充電電圧をある程度維持しつつ、駆動トルクを小さくすることができ、弱いブレーキ制御時においてもある程度充電電圧を高めることができる。
【００４３】
この際、前記弱いブレーキ制御時には、デューティ比が０．０１〜０．１５の範囲内で設定されたチョッピング信号を前記スイッチに印加して、前記発電機をチョッピング制御するように構成されていることが好ましく、デューティ比が０．０５〜０．１０の範囲内で設定されたチョッピング信号をスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御することがより好ましい。
【００４４】
弱いブレーキ制御時に、デューティ比が０．０１〜０．１５の範囲内で設定されたチョッピング信号を前記スイッチに印加すれば、駆動トルクを小さくしつつ、充電電圧もある程度確保できて効果的な弱いブレーキ制御を行うことができる。特に、デューティ比を０．０５〜０．１０の範囲内にすれば、充電電圧を比較的高くしつつ、制動トルクを抑えることができ、より一層効果的なブレーキ制御を行うことができる。
【００４５】
なお、デューティ比が０．０１〜０．３０と低いチョッピング信号を加える場合の周波数は、強いブレーキの場合と同様の範囲にすればよい。特に、図２８〜３１から明らかなように、デューティ比が小さいと、ブレーキ力や発電電力は、周波数が変化しても大きく変動しないため、強いブレーキと同じ周波数を用いてもよい。
【００４６】
この際、前記回転制御装置によって前記スイッチを断続するチョッピング周波数は、発電機のロータが設定速度で発生する起電圧波形の周波数の３倍以上であることが好ましく、起電圧波形の周波数の３倍〜１５０倍程度であることがより好ましく、さらには起電圧波形の周波数の５倍〜１３０倍程度であることがより一層好ましい。
【００４７】
チョッピング周波数が起電圧波形の周波数の３倍よりも小さいと、起電圧を高める効果が小さくなるため、起電圧波形の周波数の３倍以上であることが好ましい。
【００４８】
また、チョッピング周波数が起電圧波形の周波数の１５０倍程度以上になると、チョッピングするためにＩＣの消費電力が増大し、発電するために使われる電力が多くなるため、チョッピング周波数は起電圧波形の周波数の１５０倍以下であることが好ましい。さらに、チョッピング周波数は起電圧波形の周波数の３倍〜１５０倍程度であれば、デューティーサイクルの変化率に対するトルク変化率が一定に近くなり、制御も容易になる。但し、用途や制御方式によっては、チョッピング周波数を３倍以下に設定したり、１５０倍以上に設定してもよい。
【００４９】
また、チョッピング周波数としては、例えば、２５Ｈｚ〜１１００Ｈｚの範囲のものが利用でき、特に、チョッピング信号としては、６４Ｈｚ〜５１２Ｈｚの範囲のものを利用することが好ましい。チョッピング信号で断続されるスイッチは、通常、電界効果型トランジスタで構成されるが、この場合、トランジスタにはゲート容量が存在するため、断続回数が多くなるにつれて消費電流も大きくなる。従って、消費電流を押さえる点から、チョッピング周波数は５１２Ｈｚ以下であることが好ましい。但し、この許容できる消費電流は、各電子機器において異なるため、ブレーキ性能や発電性能の点からは、１１００Ｈｚ程度以下であればよい。
【００５０】
一方、チョッピング周波数が小さくなると、充電電圧が低下するため、２５Ｈｚ以上、好ましくは６４Ｈｚ以上にすればよい。
【００５１】
本発明の電子機器は、発電機の電気的エネルギを電源回路に充電するための第１および第２の電源ラインを備えるとともに、前記スイッチは、発電機の第１および第２の端子と第１および第２の電源ラインの一方のラインとの間にそれぞれ配置された第１および第２のスイッチで構成され、前記回転制御装置は、前記発電機の第１および第２の端子の一方の端子に接続されたスイッチをオンし続けるとともに、発電機の他方の端子に接続されたスイッチに前記チョッピング信号を印加して断続するように制御することが好ましい。
【００５２】
このような構成にすれば、チョッピングによるブレーキ制御だけではなく、発電電力の充電処理と発電機の回転処理とを同時に実現でき、部品点数をより少なくできてコストを低減できる上、各スイッチの断続タイミングを制御することで、発電効率を向上できる。この際、前記第１および第２のスイッチは、それぞれトランジスタで構成されていることが好ましい。
【００５３】
さらに、前記第１のスイッチは、発電機の第２の端子にゲートが接続された第１の電界効果型トランジスタと、この第１の電界効果型トランジスタに並列に接続されて前記回転制御装置で断続される第２の電界効果型トランジスタとで構成され、前記第２のスイッチは、発電機の第１の端子にゲートが接続された第３の電界効果型トランジスタと、この第３の電界効果型トランジスタに並列に接続されて前記回転制御装置で断続される第４の電界効果型トランジスタとで構成されていることが好ましい。
【００５４】
このような電子機器では、発電機の第１の端子がプラス、第２の端子がマイナス（第１の端子よりも低電位）になると、第２の端子にゲートが接続された第１の電界効果型トランジスタがオン状態（Ｐチャネルの場合であり、Ｎチャネルのトランジスタではオフ状態）となり、第１の端子にゲートが接続された第３の電界効果型トランジスタはオフ状態（Ｐチャネルの場合であり、Ｎチャネルのトランジスタではオン状態）となる。このため、発電機で発電された交流電流は、第１の端子、第１の電界効果型トランジスタ、第１および第２の電源ラインの一方のライン、電源回路、第１および第２の電源ラインの他方のライン、第２の端子の経路で流れる。
【００５５】
また、発電機の第２の端子がプラス、第１の端子がマイナス（第２の端子よりも低電位）になると、第１の端子にゲートが接続された第３の電界効果型トランジスタがオン状態となり、第２の端子にゲートが接続された第１の電界効果型トランジスタはオフ状態となる。このため、発電機で発電された交流電流は、第２の端子、第３の電界効果型トランジスタ、第１および第２の電源ラインの一方のライン、電源回路、第１および第２の電源ラインの他方のライン、第１の端子の経路で流れる。
【００５６】
この際、第２，４の各電界効果型トランジスタは、そのゲートにチョッピング信号が入力されることでオン、オフ状態を繰り返している。そして、各第２，４の電界効果型トランジスタは、第１，３の電界効果型トランジスタに並列に接続されているため、第１，３の電界効果型トランジスタがオン状態であれば、第２，４の電界効果型トランジスタのオン、オフ状態に関係なく電流が流れるが、第１，３の電界効果型トランジスタがオフ状態の場合には、第２，４の電界効果型トランジスタがチョッピング信号でオン状態とされると電流が流れる。従って、オフ状態の第１，３の電界効果型トランジスタの一方に並列接続された第２，４の電界効果型トランジスタがチョッピング信号でオン状態にされると、第１，２のスイッチの両方がオン状態となり、発電機の各端子が閉ループ状態とされる。
【００５７】
これにより、発電機をチョッピングでブレーキ制御することができ、ブレーキ時の発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力を一定以上に保ちながら制動トルクを増加でき、持続時間の長い電子機器を構成することができる。さらに、発電機の整流制御は、各端子にゲートが接続された第１，３の電界効果型トランジスタで行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、かつコンパレータの消費電力による充電効率の低下も防止できる。さらに、発電機の端子電圧を利用して電界効果型トランジスタのオン、オフを制御しているので、発電機の端子の極性に同期して各電界効果型トランジスタを制御することができ、整流効率を向上することができる。
【００５８】
また、本発明の電子制御式機械時計は、上記電子機器と、前記電子機器の機械的エネルギ源によって発電機に連動して回転されて回転制御装置により調速制御される時刻表示装置とを備えることを特徴とするものである。
【００５９】
具体的には、本発明の電子制御式機械時計は、前述している電子機器と、前記電子機器の機械的エネルギ源によって発電機に連動して回転され、回転制御装置により調速制御される時刻表示装置とを備えることを特徴とするものである。
【００６０】
このような電子制御式機械時計によれば、発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを大きくできるため、高精度でかつ持続時間の長い時計を提供できる。
【００６１】
本発明の電子機器の制御方法は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
また、本発明の電子機器の制御方法は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
さらに、本発明の電子機器の制御方法は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
【００６２】
また、本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
また、本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
さらに、本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
【００６３】
これらの制御方法によれば、デューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択したチョッピング信号を印加することで、機械的エネルギ源の駆動トルクに応じたブレーキ力（制動トルク）を与えることができて確実に調速制御が行えて調整可能な動作領域も広げることができる上、充電電圧も高めることができる。これにより、発電電力の低下をより一層抑えながらブレーキトルク（制動トルク）をより増加でき、持続時間も長い電子機器や電子制御式機械時計にすることができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の電子機器である電子制御式機械時計の要部を示す平面図であり、図２及び図３はその断面図である。
【００６５】
電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ及び香箱蓋１ｄからなる香箱車１を備えている。機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。香箱真１ｃは、地板２と輪列受３に支持され、角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。
【００６６】
角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合っている。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ１ａを巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、９．３７５ 倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されてロータ１２へと、合計１２６，０００倍に増速されている。そして、これらの各歯車７〜１１からなる増速輪列によって、機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａの機械的エネルギを発電機２０に伝達する機械エネルギ伝達装置が構成されている。
【００６８】
二番車７には筒かな７ａが、筒かな７ａには分針１３が、四番車９には秒針１４が、筒車７ｂには時針１７がそれぞれ固定されている。従って、二番車７を１ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるためには、ロータ１２は８ｒｐｓで回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈとなる。そして、これらの各針１３，１４，１７によって、時刻を表示する時刻表示装置が構成されている。
【００６９】
この電子制御式機械時計は、ロータ１２、ステータ１５、コイルブロック１６から構成される発電機２０を備えている。ロータ１２は、ロータ磁石１２ａ、ロータかな１２ｂ、ロータ慣性円板１２ｃから構成される。ロータ慣性円板１２ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１２の回転数変動を少なくするためのものである。ステータ１５は、ステータ体１５ａに４万ターンのステータコイル１５ｂを巻線したものである。
【００７０】
コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここで、ステータ体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、ステータコイル１５ｂとコイル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるように直列に接続されている。
【００７１】
図４には、第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図が示されている。
【００７２】
電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源としてのゼンマイ１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電機２０に伝達するエネルギ伝達装置としての増速輪列（各番車７〜１１）と、増速輪列７〜１１に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置である指針（分針１３、秒針１４、時針１７）とを備えている。
【００７３】
発電機２０は、増速輪列を介してゼンマイ１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する。この発電機２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路４１を通して昇圧、整流され、コンデンサ等で構成された電源回路４０に充電供給される。
【００７４】
なお、本実施形態では、図５にも示すように、整流回路４１を含むブレーキ回路１２０を発電機２０に設けている。このブレーキ回路１２０は、発電機２０で発電された交流信号（交流電流）が入力される第１の交流入力端子ＭＧ１に接続された第１のスイッチ２１と、前記交流信号が入力される第２の交流入力端子ＭＧ２に接続された第２のスイッチ２２とを有し、これらのスイッチ２１，２２を同時にオンすることにより、第１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２を短絡等によって閉ループ状態にし、ショートブレーキを掛けるようになっている。
【００７５】
第１のスイッチ２１は、第２の交流入力端子ＭＧ２にゲートが接続されたＰｃｈの第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６と、後述するチョッピング信号選択手段８０からのチョッピング信号（チョッピングパルス）ＣＨ５がゲートに入力される第２の電界効果型トランジスタ２７とが並列に接続されて構成されている。
【００７６】
また、第２のスイッチ２２は、第１の交流入力端子ＭＧ１にゲートが接続されたＰｃｈの第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８と、チョッピング信号選択手段８０からのチョッピング信号ＣＨ５がゲートに入力される第４の電界効果型トランジスタ２９とが並列に接続されて構成されている。
【００７７】
ここで、第１の電界効果型トランジスタ２６は、交流入力端子ＭＧ２の極性が「−」の時にオンされ、第３の電界効果型トランジスタ２８は、交流入力端子ＭＧ１の極性が「−」の時にオンされる。つまり、各トランジスタ２６，２８は、発電機の各端子ＭＧ１，ＭＧ２のうち、極性「＋」の端子に接続された一方のトランジスタがオンされ、他方はオフされるように構成されている。従って、各電界効果型トランジスタ２６，２８により、整流回路の一部を構成する整流用スイッチが構成されている。
【００７８】
また、各トランジスタ２６，２８にそれぞれ並列に接続された第２の電界効果型トランジスタ２７と、第４の電界効果型トランジスタ２９とは、同じチョッピング信号ＣＨ５でオン、オフ制御されている。このため、各トランジスタ２７，２９がチョッピング信号ＣＨ５で同時にオンされると、整流用スイッチである各トランジスタ２６，２８の状態に関係なく、第１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２間は短絡等によって閉ループ状態となり、発電機２０にはショートブレーキが掛かることになる。従って、発電機２０の両端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループ状態に接続する前記スイッチ２１，２２は、より具体的には、各トランジスタ２７，２９の動作により発電機２０の端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループ状態に接続するように構成されている。
【００７９】
そして、発電機２０に接続された昇圧用のコンデンサ２３、ダイオード２４，２５、スイッチ２１，２２を備えて整流回路（倍電圧整流回路）４１が構成されている。なお、ダイオード２４，２５としては、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種類は問わない。特に、電子制御式機械時計では、発電機２０の起電圧が小さいため、ダイオード２５としては降下電圧Ｖｆが小さいショットキーバリアダイオードを用いることが好ましい。また、ダイオード２４としては、逆リーク電流が小さいシリコンダイオードを用いることが好ましい。そして、この整流回路４１で整流された直流信号は、電源回路（コンデンサ）４０に充電される。
【００８０】
前記ブレーキ回路１２０は、電源回路４０から供給される電力によって駆動される回転制御装置５０により制御されている。この回転制御装置５０は、図４に示すように、発振回路５１、分周回路５２、ロータの回転検出回路５３、制動制御回路５５を備えて構成されている。
【００８１】
発振回路５１は時間標準源である水晶振動子５１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号は１２段のフリップフロップからなる分周回路５２によってある一定周期まで分周される。分周回路５２の１２段目の出力Ｑ１２は、８Ｈｚの基準信号ｆｓとして出力されている。
【００８２】
回転検出回路５３は、発電機２０に接続された波形整形回路６１とモノマルチバイブレータ６２とで構成されている。波形整形回路６１は、アンプ、コンパレータで構成され、正弦波を矩形波に変換する。モノマルチバイブレータ６２は、ある周期以下のパルスだけを通過させるバンドパス・フィルターとして機能し、ノイズを除去した回転検出信号ＦＧ１を出力する。
【００８３】
制動制御回路５５は、制動制御手段であるアップダウンカウンタ６０と、同期回路７０と、チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路（チョッピング信号生成回路）１５１と、チョッピング信号選択手段８０とを備えている。
【００８４】
アップダウンカウンタ６０のアップカウント入力およびダウンカウント入力には、回転検出回路５３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５２からの基準信号ｆｓが同期回路７０を介してそれぞれ入力されている。
【００８５】
同期回路７０は、４つのフリップフロップ７１やＡＮＤゲート７２，ＮＡＮＤゲート７３からなり、分周回路５２の５段目の出力Ｑ５（１０２４Ｈｚ）や６段目の出力Ｑ６（５１２Ｈｚ）の信号を利用して、回転検出信号ＦＧ１を基準信号ｆｓ（８Ｈｚ）に同期させるとともに、これらの各信号パルスが重なって出力されないように調整している。
【００８６】
アップダウンカウンタ６０は、４ビットのカウンタで構成されている。アップダウンカウンタ６０のアップカウント入力には、前記回転検出信号ＦＧ１に基づく信号が同期回路７０から入力され、ダウンカウント入力には、前記基準信号ｆｓに基づく信号が同期回路７０から入力される。これにより、基準信号ｆｓおよび回転検出信号ＦＧ１の計数と、その差の算出とが同時に行えるようになっている。
【００８７】
なお、このアップダウンカウンタ６０には、４つのデータ入力端子（プリセット端子）Ａ〜Ｄが設けられており、端子Ａ〜ＣにＨレベル信号が入力されていることで、アップダウンカウンタ６０の初期値（プリセット値）がカウンタ値７に設定されている。
【００８８】
また、アップダウンカウンタ６０のＬＯＡＤ入力端子には、電源回路４０に接続されて電源回路４０の電圧に応じてシステムリセット信号ＳＲを出力する初期化回路９０が接続されている。なお、本実施形態では、初期化回路９０は、電源回路４０の充電電圧が所定電圧になるまではＨレベルの信号を出力し、所定電圧以上になればＬレベルの信号を出力するように構成されている。
【００８９】
アップダウンカウンタ６０は、ＬＯＡＤ入力がＬレベルになるまで、つまりシステムリセット信号ＳＲが出力されるまでは、アップダウン入力を受け付けないため、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値は「７」に維持される。
【００９０】
アップダウンカウンタ６０は、４ビットの出力ＱＡ〜ＱＤを有している。従って、４ビット目の出力ＱＤは、カウンタ値が７以下であればＬレベル信号を出力し、８以上であればＨレベル信号を出力することになる。この出力ＱＤは、チョッピング信号選択手段８０に接続されている。
【００９１】
なお、出力ＱＡ〜ＱＤが入力されたＮＡＮＤゲート７４およびＯＲゲート７５の各出力は、同期回路７０からの出力が入力されるＮＡＮＤゲート７３にそれぞれ入力されている。従って、例えばアップカウント信号の入力が複数個続いてカウンタ値が「１５」になると、ＮＡＮＤゲート７４からはＬレベル信号が出力され、さらにアップカウント信号がＮＡＮＤゲート７３に入力されても、その入力はキャンセルされてアップダウンカウンタ６０にアップカウント信号がそれ以上入力されないように設定されている。同様に、カウンタ値が「０」になると、ＯＲゲート７５からはＬレベル信号が出力されるため、ダウンカウント信号の入力はキャンセルされる。これにより、カウンタ値が「１５」を越えて「０」になったり、「０」を越えて「１５」になったりしないように設定されている。
【００９２】
チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１は論理回路で構成され、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用してデューティ比の異なる３種類のチョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３を出力するように構成されている。
【００９３】
チョッピング信号選択手段８０は、チョッピング生成回路１５１からのチョッピング信号ＣＨ２，ＣＨ３が入力される各ＡＮＤゲート１５２，１５３と、各ＡＮＤゲート１５２，１５３の出力が入力されるＯＲゲート１５４と、このＯＲゲート１５４の出力ＣＨ４と、前記チョッピング信号ＣＨ１とが入力されるＮＯＲゲート１５５とを備えている。
【００９４】
なお、チョッピング信号ＣＨ１は、デューティ比が１／１６と小さなチョッピング信号とされている。また、チョッピング信号ＣＨ３は、デューティ比が１５／１６と大きな第２のチョッピング信号とされている。さらに、チョッピング信号ＣＨ２は、デューティ比が１３／１６と比較的大きいが、チョッピング信号ＣＨ３のデューティ比よりは小さいデューティ比の第１のチョッピング信号とされている。なお、これらの各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３の周波数は同一とされ、例えば１２８Ｈｚに固定されている。
【００９５】
このチョッピング信号選択手段８０のＮＯＲゲート１５５からの出力ＣＨ５は、Ｐｃｈトランジスタ２７，２９のゲートに入力されている。従って、チョッピング出力ＣＨ５がＬレベルとなっている間は、トランジスタ２７，２９はオン状態に維持され、発電機２０がショートされてブレーキが掛かる。
【００９６】
一方、出力ＣＨ５がＨレベルとなっている間は、トランジスタ２７，２９はオフ状態に維持され、発電機２０にはブレーキが加わらない。従って、出力ＣＨ５からのチョッピング信号によって発電機２０をチョッピング制御することができる。
【００９７】
ここで、前記各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３のデューティ比は、１周期の間で発電機２０にブレーキを掛けている時間の比率であり、本実施形態では各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３において１周期の間でＨレベルとなっている時間の比率である。
【００９８】
なお、各ＡＮＤゲート１５２，１５３には、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤが入力されているとともに、電源回路４０の電圧つまりは発電機２０の起電圧（発電電圧）を検出する電源電圧検出回路１０３からの信号ＣＴＬ１が一方のＡＮＤゲート１５２に対しては反転して、他方のＡＮＤゲート１５３に対してはそのまま入力されている。
【００９９】
次に、本実施形態における動作を図６，７のタイミングチャートおよび図８のフローチャートを参照して説明する。
【０１００】
発電機２０が作動し始めて、初期化回路９０からＬレベルのシステムリセット信号ＳＲがアップダウンカウンタ６０のＬＯＡＤ入力に入力されると（ステップ１１、以下ステップを「Ｓ」と略す）、図６に示すように、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とがアップダウンカウンタ６０でカウントされる（Ｓ１２）。これらの各信号は、同期回路７０によって同時にカウンタ６０に入力されないように設定されている。
【０１０１】
このため、初期カウント値が「７」に設定されている状態から、アップカウント信号が入力されるとカウンタ値は「８」となり、出力ＱＤからＨレベル信号がチョッピング信号選択手段８０のＡＮＤゲート１５２，１５３に出力される。
【０１０２】
一方、ダウンカウント信号が入力されてカウンタ値が「７」に戻れば、出力ＱＤからはＬレベル信号が出力される。
【０１０３】
チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１では、図７に示すように、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用し、各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３を出力する。
【０１０４】
そして、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＬレベル信号が出力されている場合（カウント値「７」以下）には、各ＡＮＤゲート１５２，１５３からの出力もＬレベル信号となり、出力ＣＨ４もＬレベル信号となる。このため、ＮＯＲゲート１５５からの出力ＣＨ５は出力ＣＨ１が反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）が長く、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が短いデューティ比（トランジスタ２７，２９をオンしている比率）の小さなチョッピング信号となる。従って、基準周期においてブレーキを掛けているトータル時間が短くなり、発電機２０に対しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つまり発電電力（起電力）を優先した弱いブレーキ制御（弱ブレーキ制御）が行われる（Ｓ１３，Ｓ１４）。
【０１０５】
一方、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＨレベル信号が出力されている場合（カウント値「８」以上）には、出力ＣＨ４は信号ＣＴＬ１によって切り替えられる。すなわち、電源電圧検出回路１０３で検出された電源回路４０の電圧が、基準電圧（例えば１．２Ｖ）よりも小さい場合には（Ｓ１５）、信号ＣＴＬ１はＬレベル信号となるため、ＡＮＤゲート１５３からの信号はＬレベル信号となり、ＡＮＤゲート１５２からはチョッピング信号ＣＨ２がそのまま出力され、出力ＣＨ４はチョッピング信号ＣＨ２と同一になる。
【０１０６】
そして、ＮＯＲゲート１５５つまりチョッピング信号選択手段８０からの出力ＣＨ５は、図７に示すように、出力ＣＨ４つまりチョッピング信号ＣＨ２を反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）がある程度あり、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が比較的長い、つまりデューティ比が比較的大きな（１３／１６）チョッピング信号（第１のチョッピング信号）となる。従って、基準周期においてブレーキを掛けているトータル時間が長くなり、発電機２０に対しては強いブレーキ制御（強ブレーキ制御）が行われるが、一定周期でブレーキがオフされるためにチョッピング制御が行われ、発電電力の低下を抑えつつ制動トルクを向上することができる。特に、ブレーキが掛けられていない時間がある程度（３／１６）確保されているので、強いブレーキ制御を行いながらも、発電電力もある程度維持され、発電電力（起電力）を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ１６）。
【０１０７】
一方で、電源回路４０の電圧が基準電圧以上になると（Ｓ１５）、信号ＣＴＬ１はＨレベル信号となるため、出力ＣＨ４はチョッピング信号ＣＨ３と同一になり、チョッピング信号選択手段８０からの出力ＣＨ５は出力ＣＨ４つまりチョッピング信号ＣＨ３を反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）が短く、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が長いデューティ比の大きい（１５／１６）チョッピング信号（第２のチョッピング信号）となる。この場合も、発電機２０はチョッピング制御されるのである程度発電電力の低下を抑えつつ制動トルクが向上されるが、特にブレーキが掛けられていない時間が短いため（１／１６）、発電電力（起電力）よりもブレーキ力（制動トルク）を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ１７）。
【０１０８】
なお、整流回路４１では、次のようにして発電機２０で発電した電荷を電源回路４０に充電している。すなわち、第１の端子ＭＧ１の極性が「＋」で第２の端子ＭＧ２の極性が「−」の時には、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオンされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオフされる。このため、発電機２０で発生した誘起電圧の電荷は、「第１の端子ＭＧ１→コンデンサ２３→ダイオード２５→第２の端子ＭＧ２」の回路によって例えば０．１μＦのコンデンサ２３に充電されるとともに、「第１の端子ＭＧ１→第１のスイッチ２１→電源回路４０→ダイオード２４→ダイオード２５→第２の端子ＭＧ２」の回路によって例えば１０μＦの電源回路（コンデンサ）４０に充電される。
【０１０９】
一方、第１の端子ＭＧ１の極性が「−」で第２の端子ＭＧ２の極性が「＋」に切り替わると、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオフされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオンされる。このため、「コンデンサ２３→第１の端子ＭＧ１→発電機２０→第２の端子ＭＧ２→第２のスイッチ２２→電源回路４０→ダイオード２４→コンデンサ２３」の回路によって、発電機２０で発生した誘起電圧と、コンデンサ２３の充電電圧とが加えられた電圧で電源回路（コンデンサ）４０が充電される。
【０１１０】
なお、各々の状態で、チョッピング信号ＣＨ５により発電機２０の両端が閉ループとなり、開放されると、コイルの両端に高電圧が誘起され、この高い充電電圧によって電源回路（コンデンサ）４０を充電することで充電効率が向上する。
【０１１１】
そして、ゼンマイ１ａのトルクが大きくて発電機２０の回転速度が大きい場合などでは、アップカウンタ信号によりカウンタ値が「８」になった後に、さらにアップカウンタ値が入力されることがある。この場合には、カウンタ値は「９」となり、前記出力ＱＤはＨレベルを維持するため、チョッピング信号ＣＨ３の反転信号により一定周期でブレーキがオフされながらブレーキが掛けられる強いブレーキ制御が行われる。そして、ブレーキが掛けられたことにより、発電機２０の回転速度が低下し、回転検出信号ＦＧ１が入力される前に基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）が２回入力されると、カウンタ値は「８」、「７」と低下し、「７」になった際には弱いブレーキ制御に切り替えられる。特に、ゼンマイ１ａのトルクが大きい場合には、カウンタ値が「９」、「１０」と上昇することもあるが、このようなトルクが大きい場合には、電源回路４０の充電電圧も大きくなって信号ＣＴＬ１がＨレベル信号に切り替えられ、出力ＣＨ５もよりブレーキ力の大きなチョッピング信号になるため、発電機２０に大きな制動力が加えられて回転速度が迅速に低下される。
【０１１２】
このような制御を行うと、発電機２０が設定された回転スピード近くになり、図６に示すように、アップカウンタ信号と、ダウンカウンタ信号とが交互に入力されて、カウンタ値が「８」と「７」とを繰り返すロック状態に移行する。この際は、カウンタ値および電源電圧値に応じて２種類（発電優先およびブレーキ優先）の強いブレーキの印加と、弱いブレーキの印加とが繰り返される。つまり、ロータが１回転する基準周期の１周期の期間にデューティ比が大きい（１５／１６又は１３／１６）チョッピング信号と、デューティ比が小さいチョッピング信号とがトランジスタ２７，２９に印加されてチョッピング制御が行われる。
【０１１３】
さらに、ゼンマイ１ａがほどけてそのトルクが小さくなると、徐々にブレーキを掛ける時間が短くなり、発電機２０の回転速度はブレーキを掛けない状態でも基準速度に近い状態になる。
【０１１４】
そして、まったくブレーキを掛けなくてもダウンカウント値が多く入力されるようになり、カウント値が「６」以下の小さな値になると、ゼンマイ１ａのトルクが低下したと判断し、運針を停止したり、非常に低速にしたり、さらにはブザー、ランプ等を鳴らしたり、点灯させることで、利用者にゼンマイ１ａを再度巻き上げるように促す。
【０１１５】
従って、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＨレベル信号が出ている間は、デューティ比の大きなチョッピング信号による強いブレーキ制御が行われ、さらにその強いブレーキ制御も、電源回路４０の充電電圧（発電機２０の発電電圧）つまりゼンマイ１ａの駆動トルクに応じて制動トルクの異なる２種類の強いブレーキ制御が行われる。
【０１１６】
つまり、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤに応じて、各ゲート１５２〜１５５によって強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御とが切り替えられ、電源電圧検出回路１０３の信号ＣＴＬ１つまり電源回路４０の電圧に応じて、各ゲート１５２〜１５５によって、ブレーキ優先と発電優先の２種類の強いブレーキ制御に切り替えられる。従って、本実施形態では、電源電圧検出回路１０３によって、強ブレーキ制御時に、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段が構成され、アップダウンカウンタ６０および各ゲート１５２〜１５５等によって、前記優先度判定手段である電源電圧検出回路１０３の出力に基づいて、強ブレーキ制御時に使用するチョッピング信号を選択するチョッピング信号選択手段８０が構成されている。なお、本実施形態では、チョッピング信号選択手段８０は、強ブレーキ制御時のチョッピング信号の選択だけではなく、強ブレーキ制御時と弱ブレーキ制御時とで使用するチョッピング信号の選択も行っている。
【０１１７】
なお、本実施形態では、出力ＱＤがＬレベル信号の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１５：１つまりデューティ比が１／１６＝０．０６２５のチョッピング信号となる。また、出力ＱＤがＨレベル信号の場合でかつ電源回路４０が１．２Ｖ未満の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が３：１３つまりデューティ比が１３／１６＝０．８１２５のチョッピング信号となる。さらに、出力ＱＤがＨレベル信号の場合でかつ電源回路４０が１．２Ｖ以上の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１：１５つまりデューティ比が１５／１６＝０．９３７５のチョッピング信号となる。
【０１１８】
そして、発電機２０のＭＧ１，ＭＧ２からは、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。この際、出力ＱＤの信号に応じて周波数は一定でかつデューティ比の異なるチョッピング信号ＣＨ５がトランジスタ２７，２９（スイッチ２１，２２）に適宜印加され、出力ＱＤがＨレベル信号を出力した時、つまり強いブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が長くなってブレーキ量が増えて発電機２０は減速される。そして、ブレーキが掛かる分、発電量も低下するが、このショートブレーキ時に蓄えられたエネルギーを、チョッピング信号によりスイッチ２１，２２をオフした際に出力してチョッピング昇圧することができるため、ショートブレーキ時の発電量低下を補うことができ、発電電力の低下を抑えながら、制動トルクを増加することができる。
【０１１９】
逆に、出力ＱＤがＬレベル信号を出力した際、つまり弱いブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が短くなってブレーキ量が減って発電機２０は増速される。この際も、チョッピング信号によりトランジスタ２７，２９（スイッチ２１，２２）をオンからオフした際にチョッピング昇圧することができるので、まったくブレーキを掛けずに制御した場合に比べても発電電力を向上させることができる。
【０１２０】
そして、発電機２０からの交流出力は、倍電圧整流回路４１によって昇圧、整流されて電源回路（コンデンサ）４０に充電され、この電源回路４０により回転制御装置５０が駆動される。
【０１２１】
なお、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤと、チョッピング信号ＣＨ５とは共に分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８，Ｑ１２を利用しているため、つまりチョッピング信号ＣＨ５の周波数が出力ＱＤの周波数の整数倍とされているため、出力ＱＤの出力レベルの変化つまり強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御の切替タイミングと、チョッピング信号ＣＨ５とは同期して発生している。
【０１２２】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
【０１２３】
（１） 回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とを、アップダウンカウンタ６０に入力し、回転検出信号ＦＧ１（アップカウント信号）のカウント数が基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）のカウント数よりも大きい状態（カウンタ６０の初期値が「７」であれば、カウンタ値が「８」以上の状態）では、ブレーキ回路１２０により発電機２０に強いブレーキをかけ続け、逆に回転検出信号ＦＧ１のカウント数が基準信号ｆｓのカウント数以下の状態（カウンタ値が「７」以下の状態）では、発電機２０に弱いブレーキを印加するため、発電機２０の立ち上がり時等の回転速度が基準速度よりも大きくずれている場合でも、迅速に基準速度に近づけることができ、回転制御の応答性を速くすることができる。
【０１２４】
（２） その上、強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御との切り替えを、デューティ比の異なるチョッピング信号ＣＨ５を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を大きくすることができる。特に、強いブレーキ制御時にはデューティ比の大きなチョッピング信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。
【０１２５】
（３） さらに、強いブレーキ制御時に、電源回路４０の充電電圧つまり発電機２０の回転速度に応じて制動トルク（デューティ比）が異なる２段階の強いブレーキ制御を行っているので、より効果的な強いブレーキ制御を行うことができ、発電電力の低下を抑えながら、十分なブレーキ制御を行うことができる。
【０１２６】
特に、図２８〜３１からも分かるように、周波数が１２８Ｈｚでありかつデューティ比が１５／１６のチョッピング信号を用いれば、充電電圧をある程度確保しつつ、発電機２０の制動トルクを大きくすることができ、ブレーキを優先した制御を行うことができる。また、周波数が１２８Ｈｚでありかつデューティ比が１３／１６のチョッピング信号を用いれば、ブレーキ力をある程度確保しつつ、充電電圧を比較的高くすることができ、発電を優先した制御を行うことができる。
【０１２７】
（４） さらに、弱いブレーキ制御時にも、デューティ比の小さなチョッピング信号によりチョッピング制御しているので、弱いブレーキを印加している間の充電電圧をより向上することができる。
【０１２８】
特に、図２８〜３１からも分かるように、周波数が１２８Ｈｚでかつデューティ比が１／１６のチョッピング信号を用いれば、制動トルクを低く維持しつつ、充電電圧をある程度確保することができる。
【０１２９】
（５） 強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御の切替は、カウンタ値が「７」以下であるか「８」以上であるかのみで設定され、ブレーキ時間等を別途設定する必要もないため、回転制御装置５０をシンプルな構成にでき、部品コストや製造コストを低減でき、電子制御式機械時計を安価に提供できる。
【０１３０】
（６） 発電機２０の回転速度に応じて、アップカウンタ信号が入力されるタイミングが変化するため、カウンタ値が「８」である期間つまりブレーキを掛けている時間も自動的に調整することができる。このため、特にアップカウンタ信号とダウンカウント信号とが交互に入力されるロック状態では、応答性の速い安定した制御を行うことができる。
【０１３１】
（７） 制動制御手段として、アップダウンカウンタ６０を用いているので、各アップカウンタ信号およびダウンカウンタ信号の計数と同時に各計数値の比較（差）を自動的に算出することができるため、構成を簡易にできかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。
【０１３２】
（８） ４ビットのアップダウンカウンタ６０を用いているので、１６個のカウント値をカウントすることができる。このため、アップカウンタ信号が続けて入力された場合などに、その入力値を累積してカウントすることができ、設定された範囲つまりアップカウンタ信号やダウンカウンタ信号が連続して入力されてカウンタ値が「１５」や「０」になるまでの範囲では、その累積誤差を補正することができる。このため、仮に発電機２０の回転速度が基準速度から大きく外れても、ロック状態になるまでは時間が掛かるが、その累積誤差を確実に補正して発電機２０の回転速度を基準速度に戻すことができ、長期的には正確な運針を維持することができる。
【０１３３】
（９） 初期化回路９０を設けて、発電機２０の起動時の電源回路４０が所定の電圧に充電されるまではブレーキ制御を行わず、発電機２０にブレーキが掛からないようにしているので、電源回路４０への充電を優先させることができ、電源回路４０によって駆動される回転制御装置５０を迅速にかつ安定して駆動するこができ、その後の回転制御の安定性も高めることができる。
【０１３４】
（１０）出力ＱＤの出力レベル変化つまり強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御との切替タイミングと、チョッピング信号ＣＨ５のオンからオフへの変化タイミングとを同期させているので、発電機２０のチョッピング信号ＣＨ５に対応した起電圧が高い出力部分（ひげ部分）を一定間隔で出力することができ、この出力を時計の歩度測定パルスとして利用することもできる。すなわち、出力ＱＤとチョッピング信号ＣＨ５とが同期していない場合には、一定周期のチョッピング信号ＣＨ５とは別に出力ＱＤの変化時にも発電機２０からは起電圧が高い部分が発生する。このため、発電機２０の出力波形における「ひげ部分」は必ずしも一定間隔で出力されないために歩度測定パルスとして利用することができないが、本実施形態のように同期させていれば歩度測定パルスとしても利用することができる。
【０１３５】
（１１）発電機２０の整流制御は、各端子ＭＧ１，ＭＧ２にゲートが接続された第１，３の電界効果型トランジスタ２６，２８で行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、かつコンパレータの消費電力による充電効率の低下も防止できる。さらに、発電機２０の端子電圧を利用して電界効果型トランジスタ２６，２８のオン、オフを制御しているので、発電機２０の端子の極性に同期して各電界効果型トランジスタ２６，２８を制御することができ、整流効率を向上することができる。また、チョッピング制御される第２，４の電界効果型トランジスタ２７，２９を各トランジスタ２６，２８に並列に接続することで、チョッピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡易にできる。従って、構成が簡易で、発電機２０の極性に同期し、かつ昇圧しながらチョッピング整流を行える整流回路４１を提供することができる。
【０１３６】
次に、本発明の第２実施形態について、図９を参照して説明する。なお、本実施形態において、前述の第１実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【０１３７】
本実施形態は、チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１Ａからのチョッピング信号ＣＨ１２，１３をデューティ比は同一のまま周波数のみを異ならせたものである。具体的には、チョッピング信号ＣＨ１２は、デューティ比１３／１６でかつ周波数は５１２Ｈｚとされている。また、チョッピング信号ＣＨ１３は、デューティ比１３／１６でチョッピング信号ＣＨ１２と同じとされ、かつ周波数は６４Ｈｚと小さくされている。なお、信号ＣＨ１１はデューティ比が０／１６つまりＬレベル信号のみが出力されるように構成されている。
【０１３８】
また、ＯＲゲート１５４からの出力を切り替える際に、前記第１実施形態では電源電圧検出回路１０３の信号ＣＴＬ１を用いていたのに対し、本実施形態ではブレーキ量検出回路１００を設け、このブレーキ量検出回路１００からの信号ＣＴＬ２を用いて切り替えるように構成されている。
【０１３９】
ブレーキ量検出回路１００は、基準信号ｆｓと回転検出信号ＦＧ１を入力として、基準信号の周期ｂとブレーキ印加時間ａからブレーキ量の比率ａ／ｂを算出する。なお、ブレーキ印加時間ａの算出は、回転検出信号ＦＧ１と基準信号ｆｓとの位相差をタイマで検出することにより行われる。そして、ブレーキ量検出回路１００は、図１０にも示すように、ブレーキ量の比率ａ／ｂが、基準値（例えば５０％）未満であれば信号ＣＴＬ２をＬレベル信号とし、基準値以上であればＨレベル信号とするように構成されている。
【０１４０】
従って、本実施形態では、図１１およびフローチャートである図１２に示すように、初期化回路９０からシステムリセット信号ＳＲが出力され（Ｓ２１）、アップカウント信号およびダウンカウント信号がアップダウンカウンタ６０でカウントされ（Ｓ２２）、そのカウンタ値が「７」未満で出力ＱＤがＬレベル信号とされていると（Ｓ２３）、チョッピング信号選択手段８０の出力ＣＨ１５は信号ＣＨ１１が反転されたＨレベル信号に維持されるため、スイッチ２１，２２はオフされた状態に維持されて、発電機２０にはブレーキが掛けられず（ブレーキオフ制御状態）、発電機２０の交流出力もそのまま出力される（Ｓ２４）。
【０１４１】
一方、出力ＱＤがＨレベル信号とされて強いブレーキ制御状態になると（Ｓ２３）、ブレーキ量が基準値未満で信号ＣＴＬ２がＬレベル信号とされている場合には（Ｓ２５）、出力ＣＨ１５は、チョッピング信号ＣＨ１２が反転されたつまり周波数５１２Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）になり、発電が優先された強いブレーキ制御が行われる（Ｓ２６）。さらに、強いブレーキ制御時において、ブレーキ量が基準値以上で信号ＣＴＬ２がＨレベル信号とされている場合には（Ｓ２５）、出力ＣＨ１５は、チョッピング信号ＣＨ１３が反転されたつまり周波数６４Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）になり、ブレーキが優先された強いブレーキ制御が行われる（Ｓ２７）。
【０１４２】
このため、本実施形態では、ブレーキ量検出回路１００によって、強ブレーキ制御時に、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段が構成され、アップダウンカウンタ６０および各ゲート１５２〜１５５等によって、前記優先度判定手段であるブレーキ量検出回路１００の出力に基づいて、強ブレーキ制御時に使用するチョッピング信号を選択するチョッピング信号選択手段８０が構成されている。なお、本実施形態においても、チョッピング信号選択手段８０は、強ブレーキ制御時のチョッピング信号の選択だけではなく、強ブレーキ制御時と弱ブレーキ制御時とで使用するチョッピング信号の選択も行っている。
【０１４３】
このような本実施形態でも、前記第１実施形態の（１） 〜（１１）と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、周波数のみが異なる各チョッピング信号ＣＨ１２，ＣＨ１３を用いた場合でも、前記第１実施形態と同様に、制動トルクや充電電圧を異ならせることができ、強いブレーキ制御時に発電機２０の回転速度等に応じた２段階の制御を行うことができる。
【０１４４】
（１２）さらに、各チョッピング信号ＣＨ１２〜ＣＨ１３は、周波数のみを異ならせているので、図２８〜３１に示すように、デューティ比のみを異ならせた前記第１実施形態に比べて、充電電圧や制動トルクの変化量を大きくすることができるため、調速制御可能な範囲をより広げることができ、より効果的な調速制御を行うことができる。
【０１４５】
次に本発明の第３実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。なお、本実施形態においても、前述の各実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【０１４６】
本実施形態は、チョッピング信号選択手段８０におけるＯＲゲート１５４からの出力を切り替える際に、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値を利用して切り替えるように構成されているものである。
【０１４７】
すなわち、出力ＱＡ〜ＱＤの内、出力ＱＡ〜ＱＣが反転して入力され、出力ＱＤがそのまま入力されたＡＮＤゲート１１１と、このＡＮＤゲート１１１の出力が反転入力され、出力ＱＤがそのまま入力されるＡＮＤゲート１１２とが設けられている。
【０１４８】
このため、ＡＮＤゲート１１１の出力ＣＨ２２は、カウンタ値が「８」つまりＱＤがＨレベルで、他の出力ＱＡ〜ＱＣがＬレベルとされている場合のみＨレベル信号となり、他のカウンタ値ではＬレベル信号となる。
【０１４９】
また、ＡＮＤゲート１１２の出力ＣＨ２３は、カウンタ値が「９」〜「１５」の場合にＨレベル信号となり、その他の場合にＬレベル信号となる。
【０１５０】
従って、初期化回路９０からシステムリセット信号ＳＲが出力され（Ｓ３１）、アップカウント信号およびダウンカウント信号がアップダウンカウンタ６０でカウントされ（Ｓ３２）、このアップダウンカウンタ６０のカウンタ値が「８」未満（「０」〜「７」）であれば（Ｓ３３）、各出力ＣＨ２２，ＣＨ２３は共にＬレベル信号となるため、ＯＲゲート１５４の出力ＣＨ２４もＬレベル信号となり、ＮＯＲゲート１５５の出力ＣＨ２５は出力ＣＨ１が反転したデューティ比の小さなチョッピング信号となり、弱いブレーキ制御が行われる（Ｓ３４）。
【０１５１】
また、カウンタ値が「８」になると、つまりカウンタ値が「７」よりも大きく（Ｓ３３）かつ「８」よりは大きくない場合（Ｓ３５）には、出力ＣＨ２２のみがＨレベル信号となるため、出力ＣＨ２４はチョッピング信号ＣＨ２と同じチョッピング信号となり、出力ＣＨ２５はこれが反転したデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）となり、発電を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ３６）。
【０１５２】
さらに、カウンタ値が「９」以上になると（Ｓ３５）、出力ＣＨ２３のみがＨレベル信号となり、出力ＣＨ２２はＬレベル信号となるため、出力ＣＨ２４はチョッピング信号ＣＨ３と同じ信号となり、出力ＣＨ２５はこれが反転したデューティ比が１５／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）となり、ブレーキ力を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ３７）。
【０１５３】
ここで、アップダウンカウンタ６０から出力されるカウンタ値は、基準信号ｆｓの周期に対して発電機２０の回転周期が早くなれば大きくなり、遅くなれば小さくなる。
【０１５４】
このため、本実施形態では、アップダウンカウンタ６０によって、発電機２０の回転周期を検出し、強ブレーキ制御時に、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段が構成されている。また、アップダウンカウンタ６０は、強ブレーキおよび弱ブレーキの切替なども行っているため、このアップダウンカウンタ６０、各ゲート１１１，１１２，１５２〜１５５等によって、強ブレーキ制御時に使用するチョッピング信号の選択や、強ブレーキ制御時と弱ブレーキ制御時とで使用するチョッピング信号の選択を行うチョッピング信号選択手段８０が構成されている。
【０１５５】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態の（１） 〜（１１）と同じ作用効果を奏することができる。
【０１５６】
（１３）さらに、ＡＮＤゲート１１１、１１２を設けるだけで強いブレーキ制御時のチョッピング信号を切り替えることができるため、電源電圧検出回路１０３やブレーキ量検出回路１００を設けた前記各実施形態に比べて構成を簡易にでき、コストも低減できる。
【０１５７】
次に本発明の第４実施形態について、図１６，１７を参照して説明する。なお、本実施形態においても、前述の各実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【０１５８】
本実施形態は、チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１Ｂから出力されるチョッピング信号ＣＨ３２，ＣＨ３３を、周波数およびデューティ比の両方が異なるようにしたものである。
【０１５９】
すなわち、チョッピング信号ＣＨ３２は、周波数５１２Ｈｚでかつデューティ比１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）とされ、チョッピング信号ＣＨ３３は、周波数６４Ｈｚでかつデューティ比１５／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）とされている。
【０１６０】
そして、これらの各チョッピング信号ＣＨ３２，３３を、優先度判定手段であるブレーキ量検出回路１００の信号ＣＴＬ２で切り替えて出力している。
【０１６１】
すなわち、本実施形態では、第２実施形態と同じフローで処理され、アップカウント信号およびダウンカウント信号がアップダウンカウンタ６０でカウントされる。そのカウンタ値が「７」未満で出力ＱＤがＬレベル信号とされていると、チョッピング信号選択手段８０の出力ＣＨ３５は信号ＣＨ１１が反転されたＨレベル信号に維持されるため、スイッチ２１，２２はオフされた状態に維持されて、発電機２０にはブレーキが掛けられず、ブレーキオフ制御状態となる。
【０１６２】
一方、出力ＱＤがＨレベル信号とされて強いブレーキ制御状態の場合に、ブレーキ量が基準値未満で信号ＣＴＬ２がＬレベル信号とされると、出力ＣＨ３５は、チョッピング信号ＣＨ３２が反転されたつまり周波数５１２Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）になり、発電が優先された強いブレーキ制御が行われる。さらに、強いブレーキ制御時において、ブレーキ量が基準値以上で信号ＣＴＬ２がＨレベル信号とされている場合には、出力ＣＨ３５は、チョッピング信号ＣＨ３３が反転されたつまり周波数６４Ｈｚでデューティ比が１５／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）になり、ブレーキが優先された強いブレーキ制御が行われる。
【０１６３】
このため、本実施形態では、第２実施形態と同様に、アップダウンカウンタ６０、各ゲート１５２〜１５５等によってチョッピング信号選択手段８０が構成されている。
【０１６４】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態の（１） 〜（１１）と同じ作用効果を奏することができる。
【０１６５】
（１４）さらに、各チョッピング信号ＣＨ３２，ＣＨ３３の周波数およびデューティ比をそれぞれ変えているので、つまりチョッピング信号ＣＨ３２を反転した信号を用いることで、充電電圧を大きくできて発電を優先した強いブレーキ制御を行うことができ、チョッピング信号ＣＨ３３を反転した信号を用いることで、制動トルクを大きくできてブレーキを優先した強いブレーキ制御を行うことができ、発電機２０の回転制御をより一層効率的に行うことができる。
【０１６６】
なお、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
【０１６７】
例えば、前記第１実施形態では、電源電圧検出回路１０３の信号ＣＴＬ１つまり電源電圧（充電電圧）の値によってチョッピング信号ＣＨ２，ＣＨ３を切り替えていたが、第２実施形態のブレーキ量検出回路１００の信号ＣＴＬ２つまりブレーキ量によって切り替えてもよいし、第３実施形態のＡＮＤゲート１１１，１１２の出力ＣＨ２２，ＣＨ２３つまりアップダウンカウンタ６０のカウンタ値を用いて切り替えてもよい。同様に、他の実施形態においても、チョッピング信号の切替は、電源回路４０の電圧、ブレーキ量、カウンタ値のいずれを採用してもよく、優先度判定手段としても前記第１〜３実施形態のいずれのものを用いてもよい。
【０１６８】
さらに、優先度判定手段としては、電源電圧検出回路１０３、ブレーキ量検出回路１００、アップダウンカウンタ６０等を複数組み合わせて構成してもよい。
【０１６９】
また、優先度判定手段としては、発電機２０の回転周期を検出する回転周期検出装置を有し、前記回転周期に応じて優先度を判定して強ブレーキ時のチョッピング信号を切り替えるものでもよい。この際、回転周期検出装置は、例えば、図９や図１６に示すブレーキ量検出回路１００と同様に、回転検出信号ＦＧ１を入力とし、この入力ＦＧ１をタイマーで検出するように構成すればよく、これにより発電機２０の回転周期を検出することができる。
【０１７０】
ここで、タイマーの値（検出値）が基準値、例えば周期１２５ｍｓ（８Ｈｚ）の基準値以下であれば、回転周期が短いつまり回転が速い場合となるため、強ブレーキ制御時には、ブレーキ量（ブレーキトルク）を優先する制御つまりデューティ比が大きいチョッピング信号、又は周波数が小さいチョッピング信号を選択して用いればよい。
【０１７１】
一方、タイマーの値（検出値）が基準値よりも大きければ、回転周期が長いつまり回転が遅い場合となるため、強ブレーキ制御時には、ブレーキ量を優先する制御は必要なく、起電圧を優先する制御つまりデューティ比が小さいチョッピング信号、又は周波数が大きいチョッピング信号を選択して用いればよい。
【０１７２】
また、優先度判定手段としては、発電機２０の状態を直接検出する上記電源電圧検出回路１０３、ブレーキ量検出回路１００、アップダウンカウンタ６０、回転周期検出装置等に限らず、間接的に検出するものでもよい。例えば、発電機２０の回転速度（起電圧）は、ゼンマイ１ａからのトルクの大きさの影響が大きいため、ゼンマイ１ａのフル巻状態からの経過時間を検出するタイマ等を設け、発電機２０の状態を推測して優先度を判定してもよい。
【０１７３】
また、チョッピング信号発生部におけるチョッピング信号のデューティ比は、前記実施形態のように、１３／１６や１５／１６に限らず、例えば、１４／１６等の他の値でもよい。さらには、チョッピング信号のデューティ比を２８／３２、３１／３２等にし、デューティ比の変化を１６段階ではなく、３２段階などにしてもよい。すなわち、強いブレーキ制御時で発電を優先させる際に用いられる第１のチョッピング信号としては、デューティ比が０．７５〜０．８５の範囲にあることが好ましく、特に０．７８〜０．８２の範囲にすれば、充電電圧をより一層向上できる点で好ましい。一方で、ブレーキ力を優先させる際に用いられる第２のチョッピング信号としては、デューティ比が０．８７〜０．９７の範囲にあることが好ましく、特に０．９０〜０．９７と高い範囲にすれば、ブレーキ力をより一層高めることができる点で好ましい。
【０１７４】
さらに、各実施形態において、弱いブレーキ制御時に用いられるチョッピング信号は、デューティ比が１／１６でもよく、さらには１／３２等でもよく、その際の周波数も含めて、実施にあたって適宜設定すればよい。また、弱ブレーキ制御を行う代わりに、第２，４実施形態のように、ブレーキオフ制御を行ってもよい。
【０１７５】
チョッピング信号発生部において生成されるチョッピング信号の周波数を変える場合に、その周波数は前記第２実施形態の５１２Ｈｚ、６４Ｈｚに限らず、例えば１０２４Ｈｚや１２８Ｈｚ等の他の周波数でもよい。すなわち、強いブレーキ制御時で発電を優先させる際に用いられる第１のチョッピング信号としては、周波数が１１０〜１１００Ｈｚの範囲にあることが好ましく、特に５００〜１１００Ｈｚと高い範囲の周波数にすれば、充電電圧をより一層向上できる点で好ましい。一方で、ブレーキ力を優先させる際に用いられる第２のチョッピング信号としては、周波数が２５〜１００Ｈｚの範囲にあることが好ましく、特に２５〜５０Ｈｚと低い範囲の周波数にすれば、ブレーキ力をより一層高めることができる点で好ましい。
【０１７６】
さらに、第４実施形態における周波数およびデューティ比が異なるチョッピング信号においても、その周波数やデューティ比の具体的な値は前記第４実施形態の例に限らず、適宜設定すればよい。
【０１７７】
チョッピング信号を電源回路４０の電圧に基づいて切り替える際に、優先度判定手段である電源電圧検出回路１０３における検出基準値は、前記実施形態のように１．２Ｖに限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１７８】
また、基準電圧も、１つの値だけではなく、充電電圧が徐々に上昇している際にチョッピング信号を切り替えるための第１の基準電圧（例えば１．５Ｖ）と、充電電圧が徐々に減少している際にチョッピング信号を切り替えるための第２の基準電圧（例えば１．０Ｖ）との２つの基準値を設け、チョッピング信号の切替がヒステリシス切替となるように設定してもよい。
【０１７９】
さらに、ブレーキ量検出回路１００における基準値も、前記第２実施形態の５０％に限らず、他の値でもよい。
【０１８０】
また、前記各実施形態のブレーキ回路１２０で、第１、２のスイッチ２１，２２をコンデンサ２３、ダイオード２４と入れ替えて、電源回路４０の−（ＶＳＳ）側に配置してもよい。すなわち、各スイッチ２１，２２のトランジスタ２６〜２９をＮｃｈタイプに変更し、発電機２０の２つの端子ＭＧ１，ＭＧ２と低電圧側の電源である電源回路４０の−（ＶＳＳ）側との間に挿入すればよい。この場合、発電機２０のマイナス側の端子に接続されたスイッチ２１，２２をオンし続け、プラス側の端子に接続されたスイッチ２１，２２を断続するように回路を構成すればよい。
【０１８１】
また、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値でチョッピング信号を切り替える場合には、前記第３実施形態のように、カウンタ値が「８」未満、「８」、「９」以上の３段階で切り替えるものに限らず、例えば、カウンタ値が「８」未満、「８〜９」、「１０〜１５」で切り替えてもよく、これらの値は実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１８２】
チョッピング信号選択手段を構成し、主に強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御またはブレーキオフ制御とを切り替える制動制御手段として４ビットのアップダウンカウンタ６０を用いていたが、３ビット以下のアップダウンカウンタを用いてもよいし、５ビット以上のアップダウンカウンタを用いても良い。ビット数が大きなアップダウンカウンタを用いれば、カウントできる値が増えるため、累積誤差を記憶できる範囲が大きくでき、特に発電機２０の起動直後等の非ロック状態での制御が有利になる。一方で、ビット数の小さなカウンタを用いれば、累積誤差を記憶できる範囲が小さくなるが、特にロック状態になればアップおよびダウンを繰り返すことになるため、１ビットのカウンタでも対応できるとともに、コストを低減できる利点がある。
【０１８３】
また、制動制御手段としては、アップダウンカウンタに限らず、基準信号ｆｓ用および回転検出信号ＦＧ１用にそれぞれ設けた第１および第２の計数手段と、各計数手段の計数値を比較する比較回路とで構成されたものでもよい。ただし、アップダウンカウンタ６０を用いたほうが回路構成が簡易になるという利点がある。さらに、制動制御手段としては、発電機２０の回転周期等を検出してその回転周期に基づいて強いブレーキ制御および弱いブレーキ制御を切り替えることができるものであればよく、その具体的構成は実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１８４】
さらに、前記実施形態では強いブレーキ制御時に、デューティ比や周波数の異なる２種類のチョッピング信号を用いてブレーキ制御していたが、デューティ比や周波数の異なる３種類以上のチョッピング信号を用いてもよい。
【０１８５】
さらに、周波数やデューティ比はステップ的に変えるのではなく、周波数変調のように連続的な変化になるようにしてもよい。
【０１８６】
また、整流回路４１、ブレーキ回路１２０、制動制御回路５５、チョッピング信号発生部、チョッピング信号選択手段８０等の具体的な構成は前記各実施形態に限らず、電子制御式機械時計の発電機２０をチョッピング制御できるものであればよい。例えば、ブレーキ回路１２０における整流回路４１としては、図１８に示すように、コンデンサ２３の代わりにダイオード２５ａを設けたものを利用してもよい。
【０１８７】
また、チョッピング信号選択手段８０としては、前記各実施形態のように、論理ゲートを用いたものに限らず、チョッピング生成回路１５１からの出力端子を切り替えるスイッチ素子と、このスイッチ素子を前記発電機の起電圧やブレーキ量などに応じてコントロールするＩＣ等とを用いて構成してもよい。
【０１８８】
さらに、発電機２０の両端を閉ループとするスイッチとしては、前記実施形態のスイッチ２１，２２に限らない。例えば、図１９に示すように、トランジスタ２７に抵抗素子３０を接続し、チョッピング信号によって各トランジスタ２７，２９をオンして発電機２０の両端を閉ループとした際に、その経路に抵抗素子３０を配置してもよい。要するに、スイッチは、発電機２０の両端を閉ループとすることが可能なものであればよい。
【０１８９】
また、整流回路４１としては、チョッピング昇圧を利用した前記実施形態の構成に限らず、例えば複数のコンデンサを設け、その接続を切り替えることで昇圧する昇圧回路等を組み込んで構成してもよく、発電機や整流回路を組み込む電子制御式機械時計の種類等に応じて適宜設定すればよい。
【０１９０】
さらに、整流回路４１を含むブレーキ回路としては、前記各実施形態のブレーキ回路１２０に限らず、図２０〜図２４に示すようなチョッピング充電回路２００，３００，４００，５００，６００をそれぞれ用いてもよい。なお、これらの各チョッピング充電回路２００〜６００で前記実施形態と同一あるいは相当する構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１９１】
図２０に示すチョッピング充電回路２００は、発電機２０のコイルにコンデンサ２０１を直列に接続するとともに、この発電機２０に並列に電源回路（コンデンサ）４０およびＩＣ２０２を接続し、さらに前記ＩＣ２０２によって制御されてチョッピングを行うスイッチ２０３を接続したものである。このスイッチ２０３には、寄生ダイオード２０４が並列に接続されている。
【０１９２】
このようなチョッピング充電回路２００においても、スイッチ２０３をオンして発電機２０にショートブレーキを掛けた際に、コンデンサ２０１にエネルギーが充電され、スイッチ２０３をオフした際にコンデンサ２０１のエネルギーを含んで起電圧が高められた電力をコンデンサ４０に充電できるため、充電電圧を下げることなく、制動トルクを向上できるといった前記実施形態と同じ効果が得られる。さらに、寄生ダイオード２０４が昇圧整流回路のダイオードを兼ねているため、部品点数を少なくでき、回路実装コストも低減できる。
【０１９３】
図２１に示すチョッピング充電回路３００は、前記チョッピング充電回路２００に対して、整流用のダイオード３０１，３０２が設けられている点が異なる。
【０１９４】
このようなチョッピング充電回路３００は、前記チョッピング充電回路２００に比べてダイオード３０１，３０２が多くなり、コスト面では不利であるが、前記チョッピング充電回路２００ではスイッチ２０３を接続してショートさせた際に、コンデンサ２０１の電荷がスイッチ２０３側に流れてしまうため、ショート時間が長くなると起電圧の向上割合が小さくなるのに対し、チョッピング充電回路３００では、スイッチ２０３を接続した際にもコンデンサ２０１の電荷がスイッチ２０３側に流れることを防止できるため、前記チョッピング充電回路２００に比べて昇圧性能を高くできる利点がある。
【０１９５】
図２２に示すチョッピング充電回路４００は、チョッピング充電回路３００におけるスイッチ２０３、ダイオード２０４，３０２をさらにもう一組設けて、発電機２０の交流出力の正負の両波に対してチョッピングを行うようにしたものである。このため、発電機２０の交流出力の全周期にわたって昇圧およびブレーキ制御を行うことができ、昇圧性能およびブレーキ性能をより一層高くできる。
【０１９６】
図２３に示すチョッピング充電回路５００は、２つのコンデンサ５０１，５０２を設けて発電機２０での発電電圧の２倍の電圧をＩＣ２０２に加えることができるようにした倍昇圧整流回路である。
【０１９７】
図２４に示すチョッピング充電回路６００は、整流ダイオード６０１を設けた全波整流回路においてチョッピングを実現したものである。
【０１９８】
なお、これらの各チョッピング充電回路５００，６００においては、両波に対してチョッピングするように構成していたが、半波のみをチョッピングするように構成してもよい。これらの各チョッピング充電回路３００〜６００においても、前記実施形態と同じ効果が得られる。
【０１９９】
さらに、前記各実施形態におけるチョッピング信号の周波数は、実施にあたって適宜設定すればよいが、例えば５０Ｈｚ（発電機２０のロータの回転周波数の約５倍）程度以上あれば、充電電圧を一定値以上に維持しながら、ブレーキ性能を向上できる。また、チョッピング信号のデューティ比も、０．０５〜０．９７の範囲で実施にあたって適宜設定すればよい。
【０２００】
ロータの回転周波数（基準信号）としては、前記実施形態の８Ｈｚに限らず、１０Ｈｚ等でもよく、実施にあたって適宜設定すればよい。
【０２０１】
また、本発明は、前記実施形態のような電子制御式機械時計に適用するものに限らず、各種腕時計、置き時計、クロック等の各種時計、携帯型時計、携帯型の血圧計、携帯電話機、ＰＨＳ、ページャ、万歩計、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、ＰＤＡ（小型情報端末、「Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ」）、携帯ラジオ、玩具、オルゴール、メトロノーム、電気かみそり等にも適用することができる。
【０２０２】
例えば、図２５に示すようなオルゴール９０１等の音響装置に本発明を適用してもよい。
【０２０３】
オルゴール９０１は、機械的エネルギ源としてのゼンマイ９１１が収容された香箱車９１０と、香箱車９１０の香箱歯車９１２と噛み合ってゼンマイ９１１を巻き上げる巻上げ車９２０と、同じく香箱歯車９１２と噛み合ってゼンマイ９１１の機械的エネルギを伝達する増速歯車９３０と、増速歯車９３０のカナ９３１と噛み合う減速歯車９４０（二点鎖線で図示）と、この減速歯車９４０を介して駆動されて音響を発生する音響発生手段９５０と、増速歯車９３０で伝えられる機械的エネルギを電気的エネルギに変換する発電機９６０と、発電機９６０の回転速度を一定に調速する回転制御装置９７０（図２６）とを備えている。このようなオルゴール９０１は、本発明の電子機器として用いられるものであり、単独であるいは時計（クロック）内に組み込まれて用いられ、所定時間曲を奏でるように構成されている。
【０２０４】
なお、巻上げ車９２０には、一対の係合子９９１を有したロック機構としての電磁クラッチ９９０が設けられている。この電磁クラッチ９９０は、ゼンマイ９１１の巻数が少なくなってロータ９６１の回転が著しく遅くなった際に、各係合子９９１を矢印Ａ方向に移動させ、歯止め部材９９２を巻上げ車９２０と係合させてその回転を止め（矢印Ｂ方向に回転しているのを止める）、ゼンマイ９１１がそれ以上解けるのをロックするように構成されている。
【０２０５】
なお、歯止め部材９９２は、スプリング等で巻上げ車９２０側に付勢されているため、係合子９９１が巻上げ車９２０に係合している状態でも、ハンドル９２１を用いて巻上げ車９２０を矢印Ｃ方向にのみ回転させことが可能であり、ゼンマイ９１１を巻き上げることができるようになっている。
【０２０６】
音響発生手段９５０は、従来のオルゴールと略同じ構造であって、減速歯車９４０と噛み合うカナ９５１に設けられた回転円板９５２を備え、回転円板９５２の上面に植設された複数のピン９５３で櫛歯状の振動板９５４を弾くことにより曲を奏でるものである。
【０２０７】
また、発電機９６０は、ロータ９６１およびコイルブロック９６２を備えている。
【０２０８】
ロータ９６１は、増速歯車９３０の歯車９３２と噛み合うロータカナ９６３と、ロータカナ９６３と一体に回転するロータ磁石９６４とで構成されている。
【０２０９】
コイルブロック９６２は、コ字形のステータ９６５に第１コイル９６６および第２コイル９６７を巻線したものであり、ステータ９６５にはロータ９６１に隣接した一対のコアステータ部９６８が設けられている。このステータ９６５やコアステータ部９６８は複数枚の板状部材を重ねた構造とされ、うず損失の低減が図られている。そして、第１コイル９６６は発電および制動用として使用され、第２コイル９６７はロータ９６１の回転検出用として専ら使用されている。
【０２１０】
回転制御手段９７０は、ＩＣからなる電子回路であり、図２６に示すように、水晶振動子９７１を駆動する発振回路９７２と、発振回路９７２に生じたクロック信号を基に一定周波数の基準信号を生成する分周回路９７３と、前記第２コイル９６７に接続されてロータ９６１の回転速度（交流出力波形に基づく周波数）を検出するとともに、該回転速度に応じた検出信号を発生する回転検出手段としてのコンパレータ９７４と、前記検出信号を前記基準信号に同期させて出力する同期回路９７５と、同期回路９７５からの検出信号と前記基準信号とを比較し、比較結果に応じた制動用の制御信号（チョッピング信号）を出力する制御回路９７６と、制御回路９７６からの制御信号に応じて発電機９６０の前記ロータ９６１を調速する制動回路９７７とを備えている。
【０２１１】
これらのうち、制動回路９７７は、コイル９６６つまり発電機９６０の両端を閉ループとして発電機９６０を調速できるトランジスタなどで構成されたスイッチを備えている。そして、制御回路９７６からは、前記実施形態と同様に、ロータ９６１の回転速度に応じてデューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類のチョッピング信号が選択出力され、このチョッピング信号によって前記制動回路９７７は発電機９６０をチョッピング制御している。
【０２１２】
このため、発電電圧を一定値以上に維持しながら、制動トルクを向上でき、持続時間の長いオルゴール９０１にすることができる。さらに、発電機９６０つまり回転円板９５２を一定速度に回転させることができ、かつ長時間作動させ続けることができるため、正確な演奏を長時間行うことができる。
【０２１３】
また、本発明をメトロノームに適用する場合にも、輪列の歯車にメトロノーム音発信車を付け、その車の回転により、メトロノーム音片を弾いて周期的なメトロノーム音を発音させるようにすればよい。なお、メトロノームは、各種のテンポに対応した音を発生させる必要があるが、この場合には、水晶振動子の分周段を変えて発振回路からの基準信号の周期を可変することで対応すればよい。
【０２１４】
さらに、機械的エネルギ源も、ゼンマイ１ａに限らず、ゴム、スプリング、重錘や、圧縮空気等の流体でもよく、本発明を適用する対象などに応じて適宜設定すればよい。さらに、これらの機械的エネルギ源に機械的エネルギを入力する手段としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差等でもよい。
【０２１５】
また、ゼンマイなどの機械的エネルギ源からの機械的エネルギを発電機に伝達するエネルギ伝達装置としては、前記各実施形態のような輪列（歯車）に限らず、摩擦車、ベルト（タイミングベルト等）及びプーリ、チェーン及びスプロケットホイール、ラック及びピニオン、カムなどを利用したものでもよく、本発明を適用する電子機器の種類などに応じて適宜設定すればよい。
【０２１６】
また、時刻表示装置としては、指針１３，１４，１７に限らず、円板、円環状や円弧形状のものを用いてもよい。さらに、液晶パネル等を用いたデジタル表示式の時刻表示装置を用いてもよく、本発明の電子機器には、このようなデジタル表示式の時計も含まれる。
【０２１７】
【実施例】
次に、本発明のチョッパリングの効果を確認するために行った実施例について説明する。
実験には、図２７に示すチョッピング充電回路７００を用いた。このチョッピング充電回路７００は、図２１に示すチョッピング充電回路３００と同様のものであり、発電機２０のコイルに０．１μＦのコンデンサ２０１を直列に接続するとともに、この発電機２０に並列に１μＦのコンデンサ４０と、チョッピングを行うスイッチ２０３とを接続したものである。なお、ＩＣの代わりに負荷として１０ＭΩの抵抗２０５を設けるとともに、整流用のダイオード３０１，３０２を設けている。
【０２１８】
そして、スイッチ２０３のチョッピング周波数を、２５，５０，１００，５００，１０００Ｈｚの５段階に切り替えた際と、３２，６４，１２８，２５６，５１２，１０２４Ｈｚの６段階に切り替えた際との、スイッチ２０３をオンしている比率を表すデューティーサイクル（ｄｕｔｙ）の各値でのコンデンサ４０の充電電圧（発電電圧）および駆動トルクを測定した。この実験結果を図２８〜３１にそれぞれ示す。なお、発電機２０のロータの回転周波数は１０Ｈｚに設定した。
【０２１９】
電子制御式機械時計のＩＣ２０２は、通常０．８Ｖ、８０ｎＡで駆動するように設定されており、前記回路７００において、コンデンサ４０に０．８Ｖ充電されれば、１０ＭΩの抵抗２０５には８０ｎＡ流れ、ＩＣ２０２を駆動可能な電圧が充電されていることになる。
【０２２０】
そこで、図２８，３０の充電電圧の実験結果からも明らかなように、チョッピング周波数が２５Ｈｚおよび３２Ｈｚの場合を除いて、いずれもが０．８Ｖを上回る電圧を充電でき、電圧を一定値（０．８Ｖ）以上維持できる。
【０２２１】
また、図２９，３１は図２８，３０のチョッピング条件の時の発電機２０を駆動するトルクを測定した結果である。ここで、駆動トルクは発電機２０を１０Ｈｚで回すのに必要なトルクであり、発電機２０がゼンマイ１ａを制動するトルクと同一である。図２９，３１に示すように、チョッピング周波数により、ｄｕｔｙを大きくした時の駆動トルクの上昇カーブは異なるが、ｄｕｔｙが０．９になると、ほぼ等しい駆動トルクとなることが分かる。なお、図２８、図２９、図３０、図３１は、１０Ｈｚ以外の例えば８Ｈｚでも同様な特性が得られることが確認されている。
【０２２２】
従って、特にチョッピング周波数が、５０Ｈｚや６４Ｈｚつまりロータの回転周波数の５倍以上あれば、充電電圧を一定値以上に維持しながら、ブレーキ性能を向上でき、本発明の有効性が確認できた。
【０２２３】
なお、チョッピング周波数が２５Ｈｚや３２Ｈｚの場合も、ｄｕｔｙが０．８０以下であれば０．８Ｖ以上充電することができるため、ｄｕｔｙ値の範囲をチョッピングの周波数に応じて適宜設定することで利用可能である。
【０２２４】
要するに、ｄｕｔｙ比は、チョッピングの周波数（チョッピング信号の周波数）に応じてその範囲を設定すればよい。具体的には、この実施例のように周波数が２５〜１０００Ｈｚ程度の範囲であれば、強いブレーキ制御時には０．４０〜０．９７の範囲内で適宜設定すればよく、弱いブレーキ制御時には０．０１〜０．３０の範囲内で適宜設定すればよい。
【０２２５】
また、本実験は、１０２４Ｈｚ迄しか測定していないが、更に大きい周波数でも同様の効果があることは容易に推測できる。但し、余り大きい周波数であると、チョッピングするためにＩＣの消費電力が増大し、発電する電力が多くなるため、上限としては１０００Ｈｚ〜１１００Ｈｚ程度つまりロータの回転周波数の１００倍程度が望ましい。
【０２２６】
なお、図２８〜３１に示す特性は、上述したような発電機２０のロータ１２の回転周波数（基準信号）が１０Ｈｚの場合に限らず、他の周波数の場合でも同様の傾向が成立する。従って、回転周波数は実施にあたって適宜設定すればよく、いずれの場合でも同様の効果を奏することができる。
【０２２７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の電子機器、電子制御式機械時計およびこれらの制御方法によれば、発電電力を一定以上に保ちながら発電機の制動トルクをより大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電子制御式機械時計の要部を示す平面図である。
【図２】図１の要部を示す断面図である。
【図３】図１の要部を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の要部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図６】第１実施形態のアップダウンカウンタにおけるタイミングチャートである。
【図７】第１実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図８】第１実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図１０】第２実施形態においてブレーキ量を説明するための図である。
【図１１】第２実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図１２】第２実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図１３】第３実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図１４】第３実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図１５】第３実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図１６】第４実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図１７】第４実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図１８】本発明の整流回路の変形例を示す回路図である。
【図１９】本発明の整流回路の他の変形例を示す回路図である。
【図２０】本発明のブレーキ回路でもあるチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２１】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２２】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２３】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２４】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２５】本発明の他の変形例であるオルゴールの要部の構成を示す斜視図である。
【図２６】図２５のオルゴールにおける回転制御手段の要部を示す回路構成図である。
【図２７】本発明の実験例におけるチョッピング充電回路を示す回路図である。
【図２８】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。
【図２９】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示すグラフである。
【図３０】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。
【図３１】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ａ ゼンマイ
７ 二番車
８ 三番車
９ 四番車
１０ 五番車
１１ 六番車
１２ ロータ
１３ 分針
１４ 秒針
１７ 時針
２０ 発電機
２１，２２ スイッチ
２３ コンデンサ
２４，２５ ダイオード
２６〜２９ スイッチ素子である電界効果型トランジスタ
４０ 電源回路（コンデンサ）
４１ 整流回路（倍電圧整流回路）
５０ 回転制御装置
５１Ａ 水晶振動子
５１ 発振回路
５２ 分周回路
５３ 回転検出回路
５５ 制動制御回路
６０ アップダウンカウンタ
６１ 波形整形回路
６２ モノマルチバイブレータ
７０ 同期回路
７１ フリップフロップ
８０ チョッピング信号選択手段
９０ 初期化回路
１００ 優先度判定手段であるブレーキ量検出回路
１０３ 優先度判定手段である電源電圧検出回路
１１１ ＡＮＤゲート
１１２ ＡＮＤゲート
１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路
１５２ ＡＮＤゲート
１５３ ＡＮＤゲート
１５４ ＯＲゲート
１５５ ＮＯＲゲート
９０１ 電子機器であるオルゴール
９１１ ゼンマイ
９２０ 巻上げ車
９２１ ハンドル
９３０ 増速歯車
９４０ 減速歯車
９５０ 音響発生手段
９５２ 回転円板
９５４ 振動板
９６０ 発電機
９６１ ロータ
９６２ コイルブロック
９７０ 回転制御装置
９７１ 水晶振動子
９７２ 発振回路
９７３ 分周回路
９７６ 制御回路
９７７ 制動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法に関し、詳しくは、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを有する電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ゼンマイが開放する時の機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御装置を作動させて発電機のコイルに流れる電流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計として、特公平７−１１９８１２号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
ところで、このような電子制御式機械時計において持続時間を長くするには、ゼンマイのトルクが高いときにはブレーキトルクを増加でき、かつその際の発電電力が低下しないようにすることが重要である。すなわち、電子制御式機械時計においては、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力（発電電力）との関係において、ゼンマイトルクが高いときには前記ブレーキトルクを優先させる制御が必要であり、ゼンマイトルクが低いときには、大きいブレーキを必要としないため、前記発電電力（起電力）を優先する制御が好ましい。なお、トルク（ゼンマイトルク）が大きい場合とは、ゼンマイが多く巻かれた時の他、振動や衝撃等の外乱によりロータに加わる駆動トルクが大きくなる場合も含む。同様に、トルク（ゼンマイトルク）が小さい場合とは、ゼンマイがほどけてきた時の他、上記外乱によりロータに加わる駆動トルクが小さくなる場合も含む。
【０００４】
このため、特公平７−１１９８１２号公報に記載されたものは、ロータが１回転する間つまり基準信号の周期毎に、ブレーキをオフしてロータの回転速度を高めて発電量を増やす角度範囲と、ブレーキを掛けて低速で回す角度範囲とを設け、前記回転速度が高い間で発電電力を向上させつつ、ブレーキ時の発電電力の低下を補うようにして調速していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平７−１１９８１２号公報に記載されたものは、ブレーキを掛けた部分では発電電力が低下するため、ブレーキトルクを増加させながら発電電力の低下を抑えることに限界があった。
【０００６】
また、電子制御式機械時計に限らず、ゼンマイやゴムなどの機械的エネルギ源によって回転制御される部分を有するオルゴールやメトロノーム、電気かみそりなどの各種電子機器においても、同様な問題があり、その解消が求められていた。
【０００７】
本発明の目的は、発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを大きくできる電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電機の両端を閉ループ可能なスイッチを設け、このスイッチにチョッピング信号を印加して発電機をチョッピング制御した場合、図２８〜３１に示すように、駆動トルク（ブレーキトルク、制動トルク）はチョッピング周波数が低いほど、またデューティ比が高いほど高くなり、充電電圧（発電電圧）は起電力でもあってチョッピング周波数が高いほど高くなるがデューティ比が高くなってもそれほど低下せず、逆に５０Ｈｚ以上の周波数ではデューティ比が０．８程度になるまでは充電電圧が高くなる点を新たに見いだしてなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とするものである。
さらに、本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の電子機器は、発電機をゼンマイ等の機械的エネルギ源で駆動し、発電機に回転制御装置によりブレーキをかけることでロータの回転数を調速する。
【００１１】
この際、発電機の回転制御は、発電機のコイル両端を閉ループ可能なスイッチにチョッピング信号を印加してオン・オフ、つまりチョッピングすることで行っている。チョッピングすることで、スイッチをオンした時には、発電機のコイル両端が閉ループ状態になってショートブレーキが掛かり、かつ発電機のコイルにエネルギーがたまる。一方で、スイッチをオフすると、閉ループ状態が解除されて発電機が動作し、前記コイルにたまっていたエネルギー分が含まれるため、起電圧（発電電圧）が高まる。このため、発電機に強いブレーキを印加する時にチョッピングで制御すると、ブレーキ時の発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力の低下を抑えながらブレーキトルク（制動トルク）を増加でき、持続時間の長い電子機器を構成できる。
【００１２】
この強いブレーキを印加する時（強ブレーキ制御時）に、チョッピング信号選択手段によって、デューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択したチョッピング信号を印加することで、つまり駆動トルクが大きいために大きなブレーキ力が必要な場合（ブレーキ優先）には、ブレーキ力を大きくできるチョッピング信号を印加し、駆動トルクが低くなってブレーキ力はそれほど大きくする必要がない場合（発電優先）には、ブレーキ力はそれほど大きくないが充電電圧を高めることができるチョッピング信号を印加することで、発電機のロータに加わる駆動トルクに応じたブレーキ力（制動トルク）を与えることができて確実に調速制御が行えて調整可能な動作領域も広げることができる上、充電電圧も高めることができる。これにより、発電電力の低下をより一層抑えながらブレーキトルク（制動トルク）をより増加でき、持続時間も長い電子機器を構成できる。
【００１３】
なお、前記スイッチをオンすることで移行する閉ループ状態とは、閉ループ状態ではない場合と比べて発電機に加わるブレーキ力が大きくなる状態であればよく、閉ループとされた回路上に、例えばスイッチと発電機との間等に、抵抗素子等が設けられていてもよい。但し、閉ループ状態は、各発電機の端子間を容易に同電位にできてショートブレーキを効率的に掛けられる点で、発電機の各端子間を直接短絡して構成することが好ましい。また、チョッピング信号選択手段の出力信号が前記スイッチに入力される場合、直接入力される場合のほか、他の回路や素子を介して入力されるようにしてもよい。
【００１４】
以上のように、ブレーキを２種類以上にすることで、定常的にシステムに必要な発電電圧を得ることができ、システムの安定性を向上させることができる。また、ブレーキ効果を最大限に引き出すことが可能になり、システムの自立性を高めることができる。
【００１５】
ここで、前記２種類以上のチョッピング信号は、周波数は同一とされ、デューティ比が異なるように設定されていてもよい。この各チョッピング信号としては、例えば、デューティ比が０．７５〜０．８５（例えば１３／１６）とされた第１のチョッピング信号と、デューティ比が０．８７〜０．９７（例えば１５／１６）とされた第２のチョッピング信号等が利用できる。
【００１６】
図２８〜３１に示すように、周波数が同一でもデューティ比の異なるチョッピング信号を用いることで、充電電圧や駆動トルク（制動トルク）を異ならせることができる。従って、ブレーキを優先する場合には、制動トルクが大きいデューティ比の大きな第２のチョッピング信号を用い、発電を優先させる場合には、充電電圧が高いデューティ比が比較的大きな（但し、第２のチョッピング信号のデューティ比よりは小さい）第１のチョッピング信号を用いれば、発電機の状態に応じた適切な調速制御が行える。さらに２種類以上の強ブレーキ制御用のチョッピング信号の例として、例えば３種類の強ブレーキ制御用のチョッピング信号を使用する場合、例えば１５／１６ｄｕｔｙ、１４／１６ｄｕｔｙ、１３／１６ｄｕｔｙのチョッピング信号を選択可能にすれば、２種類の制御に比較して、ブレーキ量と発電量の関係において、よりきめ細かい制御ができ、システムの安定性と自立性を高めることができるという効果を有する。
【００１７】
なお、図２８〜図３１において、駆動トルクという表現は、ブレーキトルクという表現に修正しても構わない。すなわち、駆動トルクとは、ある駆動トルクに対してブレーキ制御して回転を所望の速度まで落とすことが可能なブレーキトルクという意味である。また、充電電圧は、発電機が発電した電圧をコンデンサに充電した結果であり、発電電圧と言い換えることもできる。
【００１８】
また、前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比は同一とされ、周波数が異なるように設定されていてもよい。この各チョッピング信号としては、例えば、周波数が１１０〜１１００Ｈｚ（例えば５１２Ｈｚ）とされた第１のチョッピング信号と、周波数が２５〜１００Ｈｚ（例えば６４Ｈｚ）とされた第２のチョッピング信号等が利用できる。
【００１９】
この場合も、図２８〜３１に示すように、デューティ比が同一でも周波数の異なるチョッピング信号を用いることで、充電電圧や制動トルクを異ならせることができる。従って、ブレーキを優先する場合には、制動トルクが大きい周波数の小さな第２のチョッピング信号を用い、発電を優先させる場合には、充電電圧が高い周波数の大きな第１のチョッピング信号を用いれば、発電機の状態に応じた適切な調速制御が行える。また、図２８〜３１に示すように、周波数を変えた場合には、デューティのみを変える場合に比べて、充電電圧や制動トルクの変化量を大きくすることができるため、調速制御可能な範囲をより広げることができる。なお、図２８，２９は、チョッピング信号の周波数を、２５，５０，１００，５００，１０００Ｈｚの５段階に切り替えた場合であり、図３０，３１は、周波数を３２，６４，１２８，２５６，５１２，１０２４Ｈｚの６段階に切り替えた場合であり、それぞれ後述するように各デューティ比でのコンデンサの充電電圧（発電電圧）および駆動トルクを測定したものである。
【００２０】
さらに、前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比および周波数がそれぞれ異なるように設定されていてもよい。この各チョッピング信号としては、例えば、デューティ比が０．７５〜０．８５でありかつ周波数が１１０〜１１００Ｈｚである第１のチョッピング信号と、デューティ比が０．８７〜０．９７でありかつ周波数が２５〜１００Ｈｚである第２のチョッピング信号等が利用できる。なお、チョッピング信号の具体的な周波数は、その電子機器において生成できる信号種類などに応じて設定すればよい。すなわち、水晶振動子を備える時計においては、この水晶振動子からの信号を適宜分周したものを利用すれば、別途チョッピング制御用の信号を生成する必要が無く、効率的である。他の電子機器においても、その電子機器によって生成しやすい周波数が存在するため、そのような周波数を用いればよい。
【００２１】
このように、周波数およびデューティ比も異なるチョッピング信号を用いてチョッピング制御すれば、効果的なブレーキ制御を行うことができる。
【００２２】
すなわち、強いブレーキ制御時に、ブレーキを優先させる場合には、周波数が小さく（例えば周波数６４Ｈｚ等）、デューティ比の大きな（例えばデューティ比１５／１６等）第２のチョッピング信号を印加することで、ブレーキ力をより一層大きくできて確実に調速制御を行うことができる。つまり、図２８〜３１に示すように、ブレーキトルクを大きくするには、チョッピング信号の周波数はできるだけ低く設定した上で、デューティ比はできるだけ大きくすればよいため、上記第２のチョッピング信号を用いればよい。
【００２３】
また、発電を優先させる場合には、周波数が大きく（例えば周波数５１２Ｈｚ等）、デューティ比が比較的大きな（例えばデューティ比１３／１６等）第１のチョッピング信号を印加することで、駆動トルクに応じたブレーキ力を与えることができる上、充電電圧を高めることができる。すなわち、図２８〜３１に示すように、充電電圧を大きくするには、チョッピング信号のデューティ比を０．７５〜０．８５の範囲にし、かつ周波数はできるだけ高く設定すればよいため、上記第１のチョッピング信号を用いればよい。
【００２４】
ここで、周波数およびデューティ比の両方を異ならせたチョッピング信号を用いれば、周波数のみあるいはデューティ比のみを変えた場合に比べて、充電電圧や制動トルクの変化量をより大きくすることができるため、調速制御可能な範囲をより広げることができ、効率的な調速制御を行うことができる。
【００２５】
このように、前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号のうち、デューティ比の大きなチョッピング信号は、ブレーキトルクを優先するときに印加し、デューティ比の小さなチョッピング信号は、充電電圧を優先するときに印加することが、効率的な調速制御を行うことができる点で好ましい。
【００２６】
また、前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号のうち、周波数の低いチョッピング信号は、ブレーキトルクを優先するときに印加し、周波数の高いチョッピング信号は、充電電圧を優先するときに印加することが、効率的な調速制御を行うことができる点で好ましい。
【００２７】
前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることが好ましい。
【００２８】
また、前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていてもよい。
【００２９】
さらに、前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際に、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていてもよい。
【００３０】
ここで、前記優先度判定手段は、発電機の起電圧（発電電圧）を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する電圧検出装置を有するものでもよい。
【００３１】
また、前記優先度判定手段は、発電機の回転周期を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する回転周期検出装置を有するものでもよい。
【００３２】
さらに、前記優先度判定手段は、発電機に加えるブレーキ量を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定するブレーキ量検出装置を有するものでもよい。
【００３３】
これらの優先度判定手段を設けて、各データを元に強ブレーキ制御用のチョッピング信号を切り替えれば、必要なブレーキ力に応じて適切なチョッピング信号を選択できるため、効果的に調速制御を行うことができる。
【００３４】
前記回転制御装置は、前記強いブレーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピング信号を、発電機の起電圧（発電電圧）に応じて前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択するように構成されたチョッピング信号選択手段を有してもよい。
【００３５】
また、前記回転制御装置は、前記発電機の回転周期に基づく回転検出信号と、基準信号とがそれぞれアップカウント入力およびダウンカウント入力として入力されるアップダウンカウンタを備えるとともに、前記強いブレーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピング信号を、アップダウンカウンタの値に応じて前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択するように構成されたチョッピング信号選択手段を有してもよい。
【００３６】
さらに、前記回転制御装置は、前記強いブレーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピング信号を、基準信号の１周期に対するブレーキ時間の割合であるブレーキ量に応じて、前記２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択するように構成されたチョッピング信号選択手段を有してもよい。
【００３７】
これらの各データを元に強ブレーキ制御用のチョッピング信号を切り替えれば、必要なブレーキ力に応じて適切なチョッピング信号を選択できるため、効果的に調速制御を行うことができる。
【００３８】
なお、強いブレーキを印加していない間は、例えばデューティ比が０．０１〜０．３０程度と小さいチョッピング信号を前記スイッチに印加して弱いブレーキを発電機に加えて制御してもよいし、前記スイッチを開いたままに維持してブレーキを発電機にまったく加えずに制御してもよい。
【００３９】
すなわち、前記回転制御装置は、前記強いブレーキの他に、弱いブレーキを発電機に印加可能に構成され、かつ前記発電機に弱いブレーキを印加する時に、前記強いブレーキ時に用いられる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号よりもデューティ比が小さなチョッピング信号を印加可能に構成されていることが好ましい。
【００４０】
このとき、弱いブレーキの周波数は、強いブレーキの周波数と同じでも良いが、異なっていても構わない。すなわち、弱いブレーキを発電機に印加する弱いブレーキ制御時には、例えば、デューティ比が非常に小さなチョッピング信号（例えばデューティ比１／１６等）を印加することで、ブレーキ力を非常に小さくすればよい。
【００４１】
ここで、前記回転制御装置は、前記発電機に弱いブレーキを印加する時には、デューティ比が０．０１〜０．３０の範囲内で設定されたチョッピング信号を前記スイッチに印加して、前記発電機をチョッピング制御するように構成されていることが好ましい。
【００４２】
弱いブレーキ制御時にも、デューティ比が０．０１〜０．３０の範囲内で設定されたチョッピング信号をスイッチに印可すれば、充電電圧をある程度維持しつつ、駆動トルクを小さくすることができ、弱いブレーキ制御時においてもある程度充電電圧を高めることができる。
【００４３】
この際、前記弱いブレーキ制御時には、デューティ比が０．０１〜０．１５の範囲内で設定されたチョッピング信号を前記スイッチに印加して、前記発電機をチョッピング制御するように構成されていることが好ましく、デューティ比が０．０５〜０．１０の範囲内で設定されたチョッピング信号をスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御することがより好ましい。
【００４４】
弱いブレーキ制御時に、デューティ比が０．０１〜０．１５の範囲内で設定されたチョッピング信号を前記スイッチに印加すれば、駆動トルクを小さくしつつ、充電電圧もある程度確保できて効果的な弱いブレーキ制御を行うことができる。特に、デューティ比を０．０５〜０．１０の範囲内にすれば、充電電圧を比較的高くしつつ、制動トルクを抑えることができ、より一層効果的なブレーキ制御を行うことができる。
【００４５】
なお、デューティ比が０．０１〜０．３０と低いチョッピング信号を加える場合の周波数は、強いブレーキの場合と同様の範囲にすればよい。特に、図２８〜３１から明らかなように、デューティ比が小さいと、ブレーキ力や発電電力は、周波数が変化しても大きく変動しないため、強いブレーキと同じ周波数を用いてもよい。
【００４６】
この際、前記回転制御装置によって前記スイッチを断続するチョッピング周波数は、発電機のロータが設定速度で発生する起電圧波形の周波数の３倍以上であることが好ましく、起電圧波形の周波数の３倍〜１５０倍程度であることがより好ましく、さらには起電圧波形の周波数の５倍〜１３０倍程度であることがより一層好ましい。
【００４７】
チョッピング周波数が起電圧波形の周波数の３倍よりも小さいと、起電圧を高める効果が小さくなるため、起電圧波形の周波数の３倍以上であることが好ましい。
【００４８】
また、チョッピング周波数が起電圧波形の周波数の１５０倍程度以上になると、チョッピングするためにＩＣの消費電力が増大し、発電するために使われる電力が多くなるため、チョッピング周波数は起電圧波形の周波数の１５０倍以下であることが好ましい。さらに、チョッピング周波数は起電圧波形の周波数の３倍〜１５０倍程度であれば、デューティーサイクルの変化率に対するトルク変化率が一定に近くなり、制御も容易になる。但し、用途や制御方式によっては、チョッピング周波数を３倍以下に設定したり、１５０倍以上に設定してもよい。
【００４９】
また、チョッピング周波数としては、例えば、２５Ｈｚ〜１１００Ｈｚの範囲のものが利用でき、特に、チョッピング信号としては、６４Ｈｚ〜５１２Ｈｚの範囲のものを利用することが好ましい。チョッピング信号で断続されるスイッチは、通常、電界効果型トランジスタで構成されるが、この場合、トランジスタにはゲート容量が存在するため、断続回数が多くなるにつれて消費電流も大きくなる。従って、消費電流を押さえる点から、チョッピング周波数は５１２Ｈｚ以下であることが好ましい。但し、この許容できる消費電流は、各電子機器において異なるため、ブレーキ性能や発電性能の点からは、１１００Ｈｚ程度以下であればよい。
【００５０】
一方、チョッピング周波数が小さくなると、充電電圧が低下するため、２５Ｈｚ以上、好ましくは６４Ｈｚ以上にすればよい。
【００５１】
本発明の電子機器は、発電機の電気的エネルギを電源回路に充電するための第１および第２の電源ラインを備えるとともに、前記スイッチは、発電機の第１および第２の端子と第１および第２の電源ラインの一方のラインとの間にそれぞれ配置された第１および第２のスイッチで構成され、前記回転制御装置は、前記発電機の第１および第２の端子の一方の端子に接続されたスイッチをオンし続けるとともに、発電機の他方の端子に接続されたスイッチに前記チョッピング信号を印加して断続するように制御することが好ましい。
【００５２】
このような構成にすれば、チョッピングによるブレーキ制御だけではなく、発電電力の充電処理と発電機の回転処理とを同時に実現でき、部品点数をより少なくできてコストを低減できる上、各スイッチの断続タイミングを制御することで、発電効率を向上できる。この際、前記第１および第２のスイッチは、それぞれトランジスタで構成されていることが好ましい。
【００５３】
さらに、前記第１のスイッチは、発電機の第２の端子にゲートが接続された第１の電界効果型トランジスタと、この第１の電界効果型トランジスタに並列に接続されて前記回転制御装置で断続される第２の電界効果型トランジスタとで構成され、前記第２のスイッチは、発電機の第１の端子にゲートが接続された第３の電界効果型トランジスタと、この第３の電界効果型トランジスタに並列に接続されて前記回転制御装置で断続される第４の電界効果型トランジスタとで構成されていることが好ましい。
【００５４】
このような電子機器では、発電機の第１の端子がプラス、第２の端子がマイナス（第１の端子よりも低電位）になると、第２の端子にゲートが接続された第１の電界効果型トランジスタがオン状態（Ｐチャネルの場合であり、Ｎチャネルのトランジスタではオフ状態）となり、第１の端子にゲートが接続された第３の電界効果型トランジスタはオフ状態（Ｐチャネルの場合であり、Ｎチャネルのトランジスタではオン状態）となる。このため、発電機で発電された交流電流は、第１の端子、第１の電界効果型トランジスタ、第１および第２の電源ラインの一方のライン、電源回路、第１および第２の電源ラインの他方のライン、第２の端子の経路で流れる。
【００５５】
また、発電機の第２の端子がプラス、第１の端子がマイナス（第２の端子よりも低電位）になると、第１の端子にゲートが接続された第３の電界効果型トランジスタがオン状態となり、第２の端子にゲートが接続された第１の電界効果型トランジスタはオフ状態となる。このため、発電機で発電された交流電流は、第２の端子、第３の電界効果型トランジスタ、第１および第２の電源ラインの一方のライン、電源回路、第１および第２の電源ラインの他方のライン、第１の端子の経路で流れる。
【００５６】
この際、第２，４の各電界効果型トランジスタは、そのゲートにチョッピング信号が入力されることでオン、オフ状態を繰り返している。そして、各第２，４の電界効果型トランジスタは、第１，３の電界効果型トランジスタに並列に接続されているため、第１，３の電界効果型トランジスタがオン状態であれば、第２，４の電界効果型トランジスタのオン、オフ状態に関係なく電流が流れるが、第１，３の電界効果型トランジスタがオフ状態の場合には、第２，４の電界効果型トランジスタがチョッピング信号でオン状態とされると電流が流れる。従って、オフ状態の第１，３の電界効果型トランジスタの一方に並列接続された第２，４の電界効果型トランジスタがチョッピング信号でオン状態にされると、第１，２のスイッチの両方がオン状態となり、発電機の各端子が閉ループ状態とされる。
【００５７】
これにより、発電機をチョッピングでブレーキ制御することができ、ブレーキ時の発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力を一定以上に保ちながら制動トルクを増加でき、持続時間の長い電子機器を構成することができる。さらに、発電機の整流制御は、各端子にゲートが接続された第１，３の電界効果型トランジスタで行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、かつコンパレータの消費電力による充電効率の低下も防止できる。さらに、発電機の端子電圧を利用して電界効果型トランジスタのオン、オフを制御しているので、発電機の端子の極性に同期して各電界効果型トランジスタを制御することができ、整流効率を向上することができる。
【００５８】
また、本発明の電子制御式機械時計は、上記電子機器と、前記電子機器の機械的エネルギ源によって発電機に連動して回転されて回転制御装置により調速制御される時刻表示装置とを備えることを特徴とするものである。
【００５９】
具体的には、本発明の電子制御式機械時計は、前述している電子機器と、前記電子機器の機械的エネルギ源によって発電機に連動して回転され、回転制御装置により調速制御される時刻表示装置とを備えることを特徴とするものである。
【００６０】
このような電子制御式機械時計によれば、発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを大きくできるため、高精度でかつ持続時間の長い時計を提供できる。
【００６１】
本発明の電子機器の制御方法は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
また、本発明の電子機器の制御方法は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
さらに、本発明の電子機器の制御方法は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
【００６２】
また、本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
また、本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
さらに、本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とするものである。
【００６３】
これらの制御方法によれば、デューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択したチョッピング信号を印加することで、機械的エネルギ源の駆動トルクに応じたブレーキ力（制動トルク）を与えることができて確実に調速制御が行えて調整可能な動作領域も広げることができる上、充電電圧も高めることができる。これにより、発電電力の低下をより一層抑えながらブレーキトルク（制動トルク）をより増加でき、持続時間も長い電子機器や電子制御式機械時計にすることができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の電子機器である電子制御式機械時計の要部を示す平面図であり、図２及び図３はその断面図である。
【００６５】
電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ及び香箱蓋１ｄからなる香箱車１を備えている。機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。香箱真１ｃは、地板２と輪列受３に支持され、角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。
【００６６】
角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合っている。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ１ａを巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、９．３７５ 倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されてロータ１２へと、合計１２６，０００倍に増速されている。そして、これらの各歯車７〜１１からなる増速輪列によって、機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａの機械的エネルギを発電機２０に伝達する機械エネルギ伝達装置が構成されている。
【００６８】
二番車７には筒かな７ａが、筒かな７ａには分針１３が、四番車９には秒針１４が、筒車７ｂには時針１７がそれぞれ固定されている。従って、二番車７を１ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるためには、ロータ１２は８ｒｐｓで回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈとなる。そして、これらの各針１３，１４，１７によって、時刻を表示する時刻表示装置が構成されている。
【００６９】
この電子制御式機械時計は、ロータ１２、ステータ１５、コイルブロック１６から構成される発電機２０を備えている。ロータ１２は、ロータ磁石１２ａ、ロータかな１２ｂ、ロータ慣性円板１２ｃから構成される。ロータ慣性円板１２ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１２の回転数変動を少なくするためのものである。ステータ１５は、ステータ体１５ａに４万ターンのステータコイル１５ｂを巻線したものである。
【００７０】
コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここで、ステータ体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、ステータコイル１５ｂとコイル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるように直列に接続されている。
【００７１】
図４には、第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図が示されている。
【００７２】
電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源としてのゼンマイ１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電機２０に伝達するエネルギ伝達装置としての増速輪列（各番車７〜１１）と、増速輪列７〜１１に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置である指針（分針１３、秒針１４、時針１７）とを備えている。
【００７３】
発電機２０は、増速輪列を介してゼンマイ１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する。この発電機２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路４１を通して昇圧、整流され、コンデンサ等で構成された電源回路４０に充電供給される。
【００７４】
なお、本実施形態では、図５にも示すように、整流回路４１を含むブレーキ回路１２０を発電機２０に設けている。このブレーキ回路１２０は、発電機２０で発電された交流信号（交流電流）が入力される第１の交流入力端子ＭＧ１に接続された第１のスイッチ２１と、前記交流信号が入力される第２の交流入力端子ＭＧ２に接続された第２のスイッチ２２とを有し、これらのスイッチ２１，２２を同時にオンすることにより、第１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２を短絡等によって閉ループ状態にし、ショートブレーキを掛けるようになっている。
【００７５】
第１のスイッチ２１は、第２の交流入力端子ＭＧ２にゲートが接続されたＰｃｈの第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６と、後述するチョッピング信号選択手段８０からのチョッピング信号（チョッピングパルス）ＣＨ５がゲートに入力される第２の電界効果型トランジスタ２７とが並列に接続されて構成されている。
【００７６】
また、第２のスイッチ２２は、第１の交流入力端子ＭＧ１にゲートが接続されたＰｃｈの第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８と、チョッピング信号選択手段８０からのチョッピング信号ＣＨ５がゲートに入力される第４の電界効果型トランジスタ２９とが並列に接続されて構成されている。
【００７７】
ここで、第１の電界効果型トランジスタ２６は、交流入力端子ＭＧ２の極性が「−」の時にオンされ、第３の電界効果型トランジスタ２８は、交流入力端子ＭＧ１の極性が「−」の時にオンされる。つまり、各トランジスタ２６，２８は、発電機の各端子ＭＧ１，ＭＧ２のうち、極性「＋」の端子に接続された一方のトランジスタがオンされ、他方はオフされるように構成されている。従って、各電界効果型トランジスタ２６，２８により、整流回路の一部を構成する整流用スイッチが構成されている。
【００７８】
また、各トランジスタ２６，２８にそれぞれ並列に接続された第２の電界効果型トランジスタ２７と、第４の電界効果型トランジスタ２９とは、同じチョッピング信号ＣＨ５でオン、オフ制御されている。このため、各トランジスタ２７，２９がチョッピング信号ＣＨ５で同時にオンされると、整流用スイッチである各トランジスタ２６，２８の状態に関係なく、第１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２間は短絡等によって閉ループ状態となり、発電機２０にはショートブレーキが掛かることになる。従って、発電機２０の両端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループ状態に接続する前記スイッチ２１，２２は、より具体的には、各トランジスタ２７，２９の動作により発電機２０の端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループ状態に接続するように構成されている。
【００７９】
そして、発電機２０に接続された昇圧用のコンデンサ２３、ダイオード２４，２５、スイッチ２１，２２を備えて整流回路（倍電圧整流回路）４１が構成されている。なお、ダイオード２４，２５としては、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種類は問わない。特に、電子制御式機械時計では、発電機２０の起電圧が小さいため、ダイオード２５としては降下電圧Ｖｆが小さいショットキーバリアダイオードを用いることが好ましい。また、ダイオード２４としては、逆リーク電流が小さいシリコンダイオードを用いることが好ましい。そして、この整流回路４１で整流された直流信号は、電源回路（コンデンサ）４０に充電される。
【００８０】
前記ブレーキ回路１２０は、電源回路４０から供給される電力によって駆動される回転制御装置５０により制御されている。この回転制御装置５０は、図４に示すように、発振回路５１、分周回路５２、ロータの回転検出回路５３、制動制御回路５５を備えて構成されている。
【００８１】
発振回路５１は時間標準源である水晶振動子５１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号は１２段のフリップフロップからなる分周回路５２によってある一定周期まで分周される。分周回路５２の１２段目の出力Ｑ１２は、８Ｈｚの基準信号ｆｓとして出力されている。
【００８２】
回転検出回路５３は、発電機２０に接続された波形整形回路６１とモノマルチバイブレータ６２とで構成されている。波形整形回路６１は、アンプ、コンパレータで構成され、正弦波を矩形波に変換する。モノマルチバイブレータ６２は、ある周期以下のパルスだけを通過させるバンドパス・フィルターとして機能し、ノイズを除去した回転検出信号ＦＧ１を出力する。
【００８３】
制動制御回路５５は、制動制御手段であるアップダウンカウンタ６０と、同期回路７０と、チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路（チョッピング信号生成回路）１５１と、チョッピング信号選択手段８０とを備えている。
【００８４】
アップダウンカウンタ６０のアップカウント入力およびダウンカウント入力には、回転検出回路５３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５２からの基準信号ｆｓが同期回路７０を介してそれぞれ入力されている。
【００８５】
同期回路７０は、４つのフリップフロップ７１やＡＮＤゲート７２，ＮＡＮＤゲート７３からなり、分周回路５２の５段目の出力Ｑ５（１０２４Ｈｚ）や６段目の出力Ｑ６（５１２Ｈｚ）の信号を利用して、回転検出信号ＦＧ１を基準信号ｆｓ（８Ｈｚ）に同期させるとともに、これらの各信号パルスが重なって出力されないように調整している。
【００８６】
アップダウンカウンタ６０は、４ビットのカウンタで構成されている。アップダウンカウンタ６０のアップカウント入力には、前記回転検出信号ＦＧ１に基づく信号が同期回路７０から入力され、ダウンカウント入力には、前記基準信号ｆｓに基づく信号が同期回路７０から入力される。これにより、基準信号ｆｓおよび回転検出信号ＦＧ１の計数と、その差の算出とが同時に行えるようになっている。
【００８７】
なお、このアップダウンカウンタ６０には、４つのデータ入力端子（プリセット端子）Ａ〜Ｄが設けられており、端子Ａ〜ＣにＨレベル信号が入力されていることで、アップダウンカウンタ６０の初期値（プリセット値）がカウンタ値７に設定されている。
【００８８】
また、アップダウンカウンタ６０のＬＯＡＤ入力端子には、電源回路４０に接続されて電源回路４０の電圧に応じてシステムリセット信号ＳＲを出力する初期化回路９０が接続されている。なお、本実施形態では、初期化回路９０は、電源回路４０の充電電圧が所定電圧になるまではＨレベルの信号を出力し、所定電圧以上になればＬレベルの信号を出力するように構成されている。
【００８９】
アップダウンカウンタ６０は、ＬＯＡＤ入力がＬレベルになるまで、つまりシステムリセット信号ＳＲが出力されるまでは、アップダウン入力を受け付けないため、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値は「７」に維持される。
【００９０】
アップダウンカウンタ６０は、４ビットの出力ＱＡ〜ＱＤを有している。従って、４ビット目の出力ＱＤは、カウンタ値が７以下であればＬレベル信号を出力し、８以上であればＨレベル信号を出力することになる。この出力ＱＤは、チョッピング信号選択手段８０に接続されている。
【００９１】
なお、出力ＱＡ〜ＱＤが入力されたＮＡＮＤゲート７４およびＯＲゲート７５の各出力は、同期回路７０からの出力が入力されるＮＡＮＤゲート７３にそれぞれ入力されている。従って、例えばアップカウント信号の入力が複数個続いてカウンタ値が「１５」になると、ＮＡＮＤゲート７４からはＬレベル信号が出力され、さらにアップカウント信号がＮＡＮＤゲート７３に入力されても、その入力はキャンセルされてアップダウンカウンタ６０にアップカウント信号がそれ以上入力されないように設定されている。同様に、カウンタ値が「０」になると、ＯＲゲート７５からはＬレベル信号が出力されるため、ダウンカウント信号の入力はキャンセルされる。これにより、カウンタ値が「１５」を越えて「０」になったり、「０」を越えて「１５」になったりしないように設定されている。
【００９２】
チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１は論理回路で構成され、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用してデューティ比の異なる３種類のチョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３を出力するように構成されている。
【００９３】
チョッピング信号選択手段８０は、チョッピング生成回路１５１からのチョッピング信号ＣＨ２，ＣＨ３が入力される各ＡＮＤゲート１５２，１５３と、各ＡＮＤゲート１５２，１５３の出力が入力されるＯＲゲート１５４と、このＯＲゲート１５４の出力ＣＨ４と、前記チョッピング信号ＣＨ１とが入力されるＮＯＲゲート１５５とを備えている。
【００９４】
なお、チョッピング信号ＣＨ１は、デューティ比が１／１６と小さなチョッピング信号とされている。また、チョッピング信号ＣＨ３は、デューティ比が１５／１６と大きな第２のチョッピング信号とされている。さらに、チョッピング信号ＣＨ２は、デューティ比が１３／１６と比較的大きいが、チョッピング信号ＣＨ３のデューティ比よりは小さいデューティ比の第１のチョッピング信号とされている。なお、これらの各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３の周波数は同一とされ、例えば１２８Ｈｚに固定されている。
【００９５】
このチョッピング信号選択手段８０のＮＯＲゲート１５５からの出力ＣＨ５は、Ｐｃｈトランジスタ２７，２９のゲートに入力されている。従って、チョッピング出力ＣＨ５がＬレベルとなっている間は、トランジスタ２７，２９はオン状態に維持され、発電機２０がショートされてブレーキが掛かる。
【００９６】
一方、出力ＣＨ５がＨレベルとなっている間は、トランジスタ２７，２９はオフ状態に維持され、発電機２０にはブレーキが加わらない。従って、出力ＣＨ５からのチョッピング信号によって発電機２０をチョッピング制御することができる。
【００９７】
ここで、前記各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３のデューティ比は、１周期の間で発電機２０にブレーキを掛けている時間の比率であり、本実施形態では各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３において１周期の間でＨレベルとなっている時間の比率である。
【００９８】
なお、各ＡＮＤゲート１５２，１５３には、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤが入力されているとともに、電源回路４０の電圧つまりは発電機２０の起電圧（発電電圧）を検出する電源電圧検出回路１０３からの信号ＣＴＬ１が一方のＡＮＤゲート１５２に対しては反転して、他方のＡＮＤゲート１５３に対してはそのまま入力されている。
【００９９】
次に、本実施形態における動作を図６，７のタイミングチャートおよび図８のフローチャートを参照して説明する。
【０１００】
発電機２０が作動し始めて、初期化回路９０からＬレベルのシステムリセット信号ＳＲがアップダウンカウンタ６０のＬＯＡＤ入力に入力されると（ステップ１１、以下ステップを「Ｓ」と略す）、図６に示すように、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とがアップダウンカウンタ６０でカウントされる（Ｓ１２）。これらの各信号は、同期回路７０によって同時にカウンタ６０に入力されないように設定されている。
【０１０１】
このため、初期カウント値が「７」に設定されている状態から、アップカウント信号が入力されるとカウンタ値は「８」となり、出力ＱＤからＨレベル信号がチョッピング信号選択手段８０のＡＮＤゲート１５２，１５３に出力される。
【０１０２】
一方、ダウンカウント信号が入力されてカウンタ値が「７」に戻れば、出力ＱＤからはＬレベル信号が出力される。
【０１０３】
チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１では、図７に示すように、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用し、各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３を出力する。
【０１０４】
そして、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＬレベル信号が出力されている場合（カウント値「７」以下）には、各ＡＮＤゲート１５２，１５３からの出力もＬレベル信号となり、出力ＣＨ４もＬレベル信号となる。このため、ＮＯＲゲート１５５からの出力ＣＨ５は出力ＣＨ１が反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）が長く、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が短いデューティ比（トランジスタ２７，２９をオンしている比率）の小さなチョッピング信号となる。従って、基準周期においてブレーキを掛けているトータル時間が短くなり、発電機２０に対しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つまり発電電力（起電力）を優先した弱いブレーキ制御（弱ブレーキ制御）が行われる（Ｓ１３，Ｓ１４）。
【０１０５】
一方、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＨレベル信号が出力されている場合（カウント値「８」以上）には、出力ＣＨ４は信号ＣＴＬ１によって切り替えられる。すなわち、電源電圧検出回路１０３で検出された電源回路４０の電圧が、基準電圧（例えば１．２Ｖ）よりも小さい場合には（Ｓ１５）、信号ＣＴＬ１はＬレベル信号となるため、ＡＮＤゲート１５３からの信号はＬレベル信号となり、ＡＮＤゲート１５２からはチョッピング信号ＣＨ２がそのまま出力され、出力ＣＨ４はチョッピング信号ＣＨ２と同一になる。
【０１０６】
そして、ＮＯＲゲート１５５つまりチョッピング信号選択手段８０からの出力ＣＨ５は、図７に示すように、出力ＣＨ４つまりチョッピング信号ＣＨ２を反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）がある程度あり、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が比較的長い、つまりデューティ比が比較的大きな（１３／１６）チョッピング信号（第１のチョッピング信号）となる。従って、基準周期においてブレーキを掛けているトータル時間が長くなり、発電機２０に対しては強いブレーキ制御（強ブレーキ制御）が行われるが、一定周期でブレーキがオフされるためにチョッピング制御が行われ、発電電力の低下を抑えつつ制動トルクを向上することができる。特に、ブレーキが掛けられていない時間がある程度（３／１６）確保されているので、強いブレーキ制御を行いながらも、発電電力もある程度維持され、発電電力（起電力）を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ１６）。
【０１０７】
一方で、電源回路４０の電圧が基準電圧以上になると（Ｓ１５）、信号ＣＴＬ１はＨレベル信号となるため、出力ＣＨ４はチョッピング信号ＣＨ３と同一になり、チョッピング信号選択手段８０からの出力ＣＨ５は出力ＣＨ４つまりチョッピング信号ＣＨ３を反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオフ時間）が短く、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が長いデューティ比の大きい（１５／１６）チョッピング信号（第２のチョッピング信号）となる。この場合も、発電機２０はチョッピング制御されるのである程度発電電力の低下を抑えつつ制動トルクが向上されるが、特にブレーキが掛けられていない時間が短いため（１／１６）、発電電力（起電力）よりもブレーキ力（制動トルク）を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ１７）。
【０１０８】
なお、整流回路４１では、次のようにして発電機２０で発電した電荷を電源回路４０に充電している。すなわち、第１の端子ＭＧ１の極性が「＋」で第２の端子ＭＧ２の極性が「−」の時には、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオンされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオフされる。このため、発電機２０で発生した誘起電圧の電荷は、「第１の端子ＭＧ１→コンデンサ２３→ダイオード２５→第２の端子ＭＧ２」の回路によって例えば０．１μＦのコンデンサ２３に充電されるとともに、「第１の端子ＭＧ１→第１のスイッチ２１→電源回路４０→ダイオード２４→ダイオード２５→第２の端子ＭＧ２」の回路によって例えば１０μＦの電源回路（コンデンサ）４０に充電される。
【０１０９】
一方、第１の端子ＭＧ１の極性が「−」で第２の端子ＭＧ２の極性が「＋」に切り替わると、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオフされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオンされる。このため、「コンデンサ２３→第１の端子ＭＧ１→発電機２０→第２の端子ＭＧ２→第２のスイッチ２２→電源回路４０→ダイオード２４→コンデンサ２３」の回路によって、発電機２０で発生した誘起電圧と、コンデンサ２３の充電電圧とが加えられた電圧で電源回路（コンデンサ）４０が充電される。
【０１１０】
なお、各々の状態で、チョッピング信号ＣＨ５により発電機２０の両端が閉ループとなり、開放されると、コイルの両端に高電圧が誘起され、この高い充電電圧によって電源回路（コンデンサ）４０を充電することで充電効率が向上する。
【０１１１】
そして、ゼンマイ１ａのトルクが大きくて発電機２０の回転速度が大きい場合などでは、アップカウンタ信号によりカウンタ値が「８」になった後に、さらにアップカウンタ値が入力されることがある。この場合には、カウンタ値は「９」となり、前記出力ＱＤはＨレベルを維持するため、チョッピング信号ＣＨ３の反転信号により一定周期でブレーキがオフされながらブレーキが掛けられる強いブレーキ制御が行われる。そして、ブレーキが掛けられたことにより、発電機２０の回転速度が低下し、回転検出信号ＦＧ１が入力される前に基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）が２回入力されると、カウンタ値は「８」、「７」と低下し、「７」になった際には弱いブレーキ制御に切り替えられる。特に、ゼンマイ１ａのトルクが大きい場合には、カウンタ値が「９」、「１０」と上昇することもあるが、このようなトルクが大きい場合には、電源回路４０の充電電圧も大きくなって信号ＣＴＬ１がＨレベル信号に切り替えられ、出力ＣＨ５もよりブレーキ力の大きなチョッピング信号になるため、発電機２０に大きな制動力が加えられて回転速度が迅速に低下される。
【０１１２】
このような制御を行うと、発電機２０が設定された回転スピード近くになり、図６に示すように、アップカウンタ信号と、ダウンカウンタ信号とが交互に入力されて、カウンタ値が「８」と「７」とを繰り返すロック状態に移行する。この際は、カウンタ値および電源電圧値に応じて２種類（発電優先およびブレーキ優先）の強いブレーキの印加と、弱いブレーキの印加とが繰り返される。つまり、ロータが１回転する基準周期の１周期の期間にデューティ比が大きい（１５／１６又は１３／１６）チョッピング信号と、デューティ比が小さいチョッピング信号とがトランジスタ２７，２９に印加されてチョッピング制御が行われる。
【０１１３】
さらに、ゼンマイ１ａがほどけてそのトルクが小さくなると、徐々にブレーキを掛ける時間が短くなり、発電機２０の回転速度はブレーキを掛けない状態でも基準速度に近い状態になる。
【０１１４】
そして、まったくブレーキを掛けなくてもダウンカウント値が多く入力されるようになり、カウント値が「６」以下の小さな値になると、ゼンマイ１ａのトルクが低下したと判断し、運針を停止したり、非常に低速にしたり、さらにはブザー、ランプ等を鳴らしたり、点灯させることで、利用者にゼンマイ１ａを再度巻き上げるように促す。
【０１１５】
従って、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤからＨレベル信号が出ている間は、デューティ比の大きなチョッピング信号による強いブレーキ制御が行われ、さらにその強いブレーキ制御も、電源回路４０の充電電圧（発電機２０の発電電圧）つまりゼンマイ１ａの駆動トルクに応じて制動トルクの異なる２種類の強いブレーキ制御が行われる。
【０１１６】
つまり、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤに応じて、各ゲート１５２〜１５５によって強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御とが切り替えられ、電源電圧検出回路１０３の信号ＣＴＬ１つまり電源回路４０の電圧に応じて、各ゲート１５２〜１５５によって、ブレーキ優先と発電優先の２種類の強いブレーキ制御に切り替えられる。従って、本実施形態では、電源電圧検出回路１０３によって、強ブレーキ制御時に、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段が構成され、アップダウンカウンタ６０および各ゲート１５２〜１５５等によって、前記優先度判定手段である電源電圧検出回路１０３の出力に基づいて、強ブレーキ制御時に使用するチョッピング信号を選択するチョッピング信号選択手段８０が構成されている。なお、本実施形態では、チョッピング信号選択手段８０は、強ブレーキ制御時のチョッピング信号の選択だけではなく、強ブレーキ制御時と弱ブレーキ制御時とで使用するチョッピング信号の選択も行っている。
【０１１７】
なお、本実施形態では、出力ＱＤがＬレベル信号の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１５：１つまりデューティ比が１／１６＝０．０６２５のチョッピング信号となる。また、出力ＱＤがＨレベル信号の場合でかつ電源回路４０が１．２Ｖ未満の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が３：１３つまりデューティ比が１３／１６＝０．８１２５のチョッピング信号となる。さらに、出力ＱＤがＨレベル信号の場合でかつ電源回路４０が１．２Ｖ以上の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１：１５つまりデューティ比が１５／１６＝０．９３７５のチョッピング信号となる。
【０１１８】
そして、発電機２０のＭＧ１，ＭＧ２からは、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。この際、出力ＱＤの信号に応じて周波数は一定でかつデューティ比の異なるチョッピング信号ＣＨ５がトランジスタ２７，２９（スイッチ２１，２２）に適宜印加され、出力ＱＤがＨレベル信号を出力した時、つまり強いブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が長くなってブレーキ量が増えて発電機２０は減速される。そして、ブレーキが掛かる分、発電量も低下するが、このショートブレーキ時に蓄えられたエネルギーを、チョッピング信号によりスイッチ２１，２２をオフした際に出力してチョッピング昇圧することができるため、ショートブレーキ時の発電量低下を補うことができ、発電電力の低下を抑えながら、制動トルクを増加することができる。
【０１１９】
逆に、出力ＱＤがＬレベル信号を出力した際、つまり弱いブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が短くなってブレーキ量が減って発電機２０は増速される。この際も、チョッピング信号によりトランジスタ２７，２９（スイッチ２１，２２）をオンからオフした際にチョッピング昇圧することができるので、まったくブレーキを掛けずに制御した場合に比べても発電電力を向上させることができる。
【０１２０】
そして、発電機２０からの交流出力は、倍電圧整流回路４１によって昇圧、整流されて電源回路（コンデンサ）４０に充電され、この電源回路４０により回転制御装置５０が駆動される。
【０１２１】
なお、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤと、チョッピング信号ＣＨ５とは共に分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８，Ｑ１２を利用しているため、つまりチョッピング信号ＣＨ５の周波数が出力ＱＤの周波数の整数倍とされているため、出力ＱＤの出力レベルの変化つまり強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御の切替タイミングと、チョッピング信号ＣＨ５とは同期して発生している。
【０１２２】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
【０１２３】
（１） 回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とを、アップダウンカウンタ６０に入力し、回転検出信号ＦＧ１（アップカウント信号）のカウント数が基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）のカウント数よりも大きい状態（カウンタ６０の初期値が「７」であれば、カウンタ値が「８」以上の状態）では、ブレーキ回路１２０により発電機２０に強いブレーキをかけ続け、逆に回転検出信号ＦＧ１のカウント数が基準信号ｆｓのカウント数以下の状態（カウンタ値が「７」以下の状態）では、発電機２０に弱いブレーキを印加するため、発電機２０の立ち上がり時等の回転速度が基準速度よりも大きくずれている場合でも、迅速に基準速度に近づけることができ、回転制御の応答性を速くすることができる。
【０１２４】
（２） その上、強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御との切り替えを、デューティ比の異なるチョッピング信号ＣＨ５を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を大きくすることができる。特に、強いブレーキ制御時にはデューティ比の大きなチョッピング信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。
【０１２５】
（３） さらに、強いブレーキ制御時に、電源回路４０の充電電圧つまり発電機２０の回転速度に応じて制動トルク（デューティ比）が異なる２段階の強いブレーキ制御を行っているので、より効果的な強いブレーキ制御を行うことができ、発電電力の低下を抑えながら、十分なブレーキ制御を行うことができる。
【０１２６】
特に、図２８〜３１からも分かるように、周波数が１２８Ｈｚでありかつデューティ比が１５／１６のチョッピング信号を用いれば、充電電圧をある程度確保しつつ、発電機２０の制動トルクを大きくすることができ、ブレーキを優先した制御を行うことができる。また、周波数が１２８Ｈｚでありかつデューティ比が１３／１６のチョッピング信号を用いれば、ブレーキ力をある程度確保しつつ、充電電圧を比較的高くすることができ、発電を優先した制御を行うことができる。
【０１２７】
（４） さらに、弱いブレーキ制御時にも、デューティ比の小さなチョッピング信号によりチョッピング制御しているので、弱いブレーキを印加している間の充電電圧をより向上することができる。
【０１２８】
特に、図２８〜３１からも分かるように、周波数が１２８Ｈｚでかつデューティ比が１／１６のチョッピング信号を用いれば、制動トルクを低く維持しつつ、充電電圧をある程度確保することができる。
【０１２９】
（５） 強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御の切替は、カウンタ値が「７」以下であるか「８」以上であるかのみで設定され、ブレーキ時間等を別途設定する必要もないため、回転制御装置５０をシンプルな構成にでき、部品コストや製造コストを低減でき、電子制御式機械時計を安価に提供できる。
【０１３０】
（６） 発電機２０の回転速度に応じて、アップカウンタ信号が入力されるタイミングが変化するため、カウンタ値が「８」である期間つまりブレーキを掛けている時間も自動的に調整することができる。このため、特にアップカウンタ信号とダウンカウント信号とが交互に入力されるロック状態では、応答性の速い安定した制御を行うことができる。
【０１３１】
（７） 制動制御手段として、アップダウンカウンタ６０を用いているので、各アップカウンタ信号およびダウンカウンタ信号の計数と同時に各計数値の比較（差）を自動的に算出することができるため、構成を簡易にできかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。
【０１３２】
（８） ４ビットのアップダウンカウンタ６０を用いているので、１６個のカウント値をカウントすることができる。このため、アップカウンタ信号が続けて入力された場合などに、その入力値を累積してカウントすることができ、設定された範囲つまりアップカウンタ信号やダウンカウンタ信号が連続して入力されてカウンタ値が「１５」や「０」になるまでの範囲では、その累積誤差を補正することができる。このため、仮に発電機２０の回転速度が基準速度から大きく外れても、ロック状態になるまでは時間が掛かるが、その累積誤差を確実に補正して発電機２０の回転速度を基準速度に戻すことができ、長期的には正確な運針を維持することができる。
【０１３３】
（９） 初期化回路９０を設けて、発電機２０の起動時の電源回路４０が所定の電圧に充電されるまではブレーキ制御を行わず、発電機２０にブレーキが掛からないようにしているので、電源回路４０への充電を優先させることができ、電源回路４０によって駆動される回転制御装置５０を迅速にかつ安定して駆動するこができ、その後の回転制御の安定性も高めることができる。
【０１３４】
（１０）出力ＱＤの出力レベル変化つまり強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御との切替タイミングと、チョッピング信号ＣＨ５のオンからオフへの変化タイミングとを同期させているので、発電機２０のチョッピング信号ＣＨ５に対応した起電圧が高い出力部分（ひげ部分）を一定間隔で出力することができ、この出力を時計の歩度測定パルスとして利用することもできる。すなわち、出力ＱＤとチョッピング信号ＣＨ５とが同期していない場合には、一定周期のチョッピング信号ＣＨ５とは別に出力ＱＤの変化時にも発電機２０からは起電圧が高い部分が発生する。このため、発電機２０の出力波形における「ひげ部分」は必ずしも一定間隔で出力されないために歩度測定パルスとして利用することができないが、本実施形態のように同期させていれば歩度測定パルスとしても利用することができる。
【０１３５】
（１１）発電機２０の整流制御は、各端子ＭＧ１，ＭＧ２にゲートが接続された第１，３の電界効果型トランジスタ２６，２８で行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、かつコンパレータの消費電力による充電効率の低下も防止できる。さらに、発電機２０の端子電圧を利用して電界効果型トランジスタ２６，２８のオン、オフを制御しているので、発電機２０の端子の極性に同期して各電界効果型トランジスタ２６，２８を制御することができ、整流効率を向上することができる。また、チョッピング制御される第２，４の電界効果型トランジスタ２７，２９を各トランジスタ２６，２８に並列に接続することで、チョッピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡易にできる。従って、構成が簡易で、発電機２０の極性に同期し、かつ昇圧しながらチョッピング整流を行える整流回路４１を提供することができる。
【０１３６】
次に、本発明の第２実施形態について、図９を参照して説明する。なお、本実施形態において、前述の第１実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【０１３７】
本実施形態は、チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１Ａからのチョッピング信号ＣＨ１２，１３をデューティ比は同一のまま周波数のみを異ならせたものである。具体的には、チョッピング信号ＣＨ１２は、デューティ比１３／１６でかつ周波数は５１２Ｈｚとされている。また、チョッピング信号ＣＨ１３は、デューティ比１３／１６でチョッピング信号ＣＨ１２と同じとされ、かつ周波数は６４Ｈｚと小さくされている。なお、信号ＣＨ１１はデューティ比が０／１６つまりＬレベル信号のみが出力されるように構成されている。
【０１３８】
また、ＯＲゲート１５４からの出力を切り替える際に、前記第１実施形態では電源電圧検出回路１０３の信号ＣＴＬ１を用いていたのに対し、本実施形態ではブレーキ量検出回路１００を設け、このブレーキ量検出回路１００からの信号ＣＴＬ２を用いて切り替えるように構成されている。
【０１３９】
ブレーキ量検出回路１００は、基準信号ｆｓと回転検出信号ＦＧ１を入力として、基準信号の周期ｂとブレーキ印加時間ａからブレーキ量の比率ａ／ｂを算出する。なお、ブレーキ印加時間ａの算出は、回転検出信号ＦＧ１と基準信号ｆｓとの位相差をタイマで検出することにより行われる。そして、ブレーキ量検出回路１００は、図１０にも示すように、ブレーキ量の比率ａ／ｂが、基準値（例えば５０％）未満であれば信号ＣＴＬ２をＬレベル信号とし、基準値以上であればＨレベル信号とするように構成されている。
【０１４０】
従って、本実施形態では、図１１およびフローチャートである図１２に示すように、初期化回路９０からシステムリセット信号ＳＲが出力され（Ｓ２１）、アップカウント信号およびダウンカウント信号がアップダウンカウンタ６０でカウントされ（Ｓ２２）、そのカウンタ値が「７」未満で出力ＱＤがＬレベル信号とされていると（Ｓ２３）、チョッピング信号選択手段８０の出力ＣＨ１５は信号ＣＨ１１が反転されたＨレベル信号に維持されるため、スイッチ２１，２２はオフされた状態に維持されて、発電機２０にはブレーキが掛けられず（ブレーキオフ制御状態）、発電機２０の交流出力もそのまま出力される（Ｓ２４）。
【０１４１】
一方、出力ＱＤがＨレベル信号とされて強いブレーキ制御状態になると（Ｓ２３）、ブレーキ量が基準値未満で信号ＣＴＬ２がＬレベル信号とされている場合には（Ｓ２５）、出力ＣＨ１５は、チョッピング信号ＣＨ１２が反転されたつまり周波数５１２Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）になり、発電が優先された強いブレーキ制御が行われる（Ｓ２６）。さらに、強いブレーキ制御時において、ブレーキ量が基準値以上で信号ＣＴＬ２がＨレベル信号とされている場合には（Ｓ２５）、出力ＣＨ１５は、チョッピング信号ＣＨ１３が反転されたつまり周波数６４Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）になり、ブレーキが優先された強いブレーキ制御が行われる（Ｓ２７）。
【０１４２】
このため、本実施形態では、ブレーキ量検出回路１００によって、強ブレーキ制御時に、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段が構成され、アップダウンカウンタ６０および各ゲート１５２〜１５５等によって、前記優先度判定手段であるブレーキ量検出回路１００の出力に基づいて、強ブレーキ制御時に使用するチョッピング信号を選択するチョッピング信号選択手段８０が構成されている。なお、本実施形態においても、チョッピング信号選択手段８０は、強ブレーキ制御時のチョッピング信号の選択だけではなく、強ブレーキ制御時と弱ブレーキ制御時とで使用するチョッピング信号の選択も行っている。
【０１４３】
このような本実施形態でも、前記第１実施形態の（１） 〜（１１）と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、周波数のみが異なる各チョッピング信号ＣＨ１２，ＣＨ１３を用いた場合でも、前記第１実施形態と同様に、制動トルクや充電電圧を異ならせることができ、強いブレーキ制御時に発電機２０の回転速度等に応じた２段階の制御を行うことができる。
【０１４４】
（１２）さらに、各チョッピング信号ＣＨ１２〜ＣＨ１３は、周波数のみを異ならせているので、図２８〜３１に示すように、デューティ比のみを異ならせた前記第１実施形態に比べて、充電電圧や制動トルクの変化量を大きくすることができるため、調速制御可能な範囲をより広げることができ、より効果的な調速制御を行うことができる。
【０１４５】
次に本発明の第３実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。なお、本実施形態においても、前述の各実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【０１４６】
本実施形態は、チョッピング信号選択手段８０におけるＯＲゲート１５４からの出力を切り替える際に、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値を利用して切り替えるように構成されているものである。
【０１４７】
すなわち、出力ＱＡ〜ＱＤの内、出力ＱＡ〜ＱＣが反転して入力され、出力ＱＤがそのまま入力されたＡＮＤゲート１１１と、このＡＮＤゲート１１１の出力が反転入力され、出力ＱＤがそのまま入力されるＡＮＤゲート１１２とが設けられている。
【０１４８】
このため、ＡＮＤゲート１１１の出力ＣＨ２２は、カウンタ値が「８」つまりＱＤがＨレベルで、他の出力ＱＡ〜ＱＣがＬレベルとされている場合のみＨレベル信号となり、他のカウンタ値ではＬレベル信号となる。
【０１４９】
また、ＡＮＤゲート１１２の出力ＣＨ２３は、カウンタ値が「９」〜「１５」の場合にＨレベル信号となり、その他の場合にＬレベル信号となる。
【０１５０】
従って、初期化回路９０からシステムリセット信号ＳＲが出力され（Ｓ３１）、アップカウント信号およびダウンカウント信号がアップダウンカウンタ６０でカウントされ（Ｓ３２）、このアップダウンカウンタ６０のカウンタ値が「８」未満（「０」〜「７」）であれば（Ｓ３３）、各出力ＣＨ２２，ＣＨ２３は共にＬレベル信号となるため、ＯＲゲート１５４の出力ＣＨ２４もＬレベル信号となり、ＮＯＲゲート１５５の出力ＣＨ２５は出力ＣＨ１が反転したデューティ比の小さなチョッピング信号となり、弱いブレーキ制御が行われる（Ｓ３４）。
【０１５１】
また、カウンタ値が「８」になると、つまりカウンタ値が「７」よりも大きく（Ｓ３３）かつ「８」よりは大きくない場合（Ｓ３５）には、出力ＣＨ２２のみがＨレベル信号となるため、出力ＣＨ２４はチョッピング信号ＣＨ２と同じチョッピング信号となり、出力ＣＨ２５はこれが反転したデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）となり、発電を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ３６）。
【０１５２】
さらに、カウンタ値が「９」以上になると（Ｓ３５）、出力ＣＨ２３のみがＨレベル信号となり、出力ＣＨ２２はＬレベル信号となるため、出力ＣＨ２４はチョッピング信号ＣＨ３と同じ信号となり、出力ＣＨ２５はこれが反転したデューティ比が１５／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）となり、ブレーキ力を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ３７）。
【０１５３】
ここで、アップダウンカウンタ６０から出力されるカウンタ値は、基準信号ｆｓの周期に対して発電機２０の回転周期が早くなれば大きくなり、遅くなれば小さくなる。
【０１５４】
このため、本実施形態では、アップダウンカウンタ６０によって、発電機２０の回転周期を検出し、強ブレーキ制御時に、発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段が構成されている。また、アップダウンカウンタ６０は、強ブレーキおよび弱ブレーキの切替なども行っているため、このアップダウンカウンタ６０、各ゲート１１１，１１２，１５２〜１５５等によって、強ブレーキ制御時に使用するチョッピング信号の選択や、強ブレーキ制御時と弱ブレーキ制御時とで使用するチョッピング信号の選択を行うチョッピング信号選択手段８０が構成されている。
【０１５５】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態の（１） 〜（１１）と同じ作用効果を奏することができる。
【０１５６】
（１３）さらに、ＡＮＤゲート１１１、１１２を設けるだけで強いブレーキ制御時のチョッピング信号を切り替えることができるため、電源電圧検出回路１０３やブレーキ量検出回路１００を設けた前記各実施形態に比べて構成を簡易にでき、コストも低減できる。
【０１５７】
次に本発明の第４実施形態について、図１６，１７を参照して説明する。なお、本実施形態においても、前述の各実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【０１５８】
本実施形態は、チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路１５１Ｂから出力されるチョッピング信号ＣＨ３２，ＣＨ３３を、周波数およびデューティ比の両方が異なるようにしたものである。
【０１５９】
すなわち、チョッピング信号ＣＨ３２は、周波数５１２Ｈｚでかつデューティ比１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）とされ、チョッピング信号ＣＨ３３は、周波数６４Ｈｚでかつデューティ比１５／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）とされている。
【０１６０】
そして、これらの各チョッピング信号ＣＨ３２，３３を、優先度判定手段であるブレーキ量検出回路１００の信号ＣＴＬ２で切り替えて出力している。
【０１６１】
すなわち、本実施形態では、第２実施形態と同じフローで処理され、アップカウント信号およびダウンカウント信号がアップダウンカウンタ６０でカウントされる。そのカウンタ値が「７」未満で出力ＱＤがＬレベル信号とされていると、チョッピング信号選択手段８０の出力ＣＨ３５は信号ＣＨ１１が反転されたＨレベル信号に維持されるため、スイッチ２１，２２はオフされた状態に維持されて、発電機２０にはブレーキが掛けられず、ブレーキオフ制御状態となる。
【０１６２】
一方、出力ＱＤがＨレベル信号とされて強いブレーキ制御状態の場合に、ブレーキ量が基準値未満で信号ＣＴＬ２がＬレベル信号とされると、出力ＣＨ３５は、チョッピング信号ＣＨ３２が反転されたつまり周波数５１２Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）になり、発電が優先された強いブレーキ制御が行われる。さらに、強いブレーキ制御時において、ブレーキ量が基準値以上で信号ＣＴＬ２がＨレベル信号とされている場合には、出力ＣＨ３５は、チョッピング信号ＣＨ３３が反転されたつまり周波数６４Ｈｚでデューティ比が１５／１６のチョッピング信号（第２のチョッピング信号）になり、ブレーキが優先された強いブレーキ制御が行われる。
【０１６３】
このため、本実施形態では、第２実施形態と同様に、アップダウンカウンタ６０、各ゲート１５２〜１５５等によってチョッピング信号選択手段８０が構成されている。
【０１６４】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態の（１） 〜（１１）と同じ作用効果を奏することができる。
【０１６５】
（１４）さらに、各チョッピング信号ＣＨ３２，ＣＨ３３の周波数およびデューティ比をそれぞれ変えているので、つまりチョッピング信号ＣＨ３２を反転した信号を用いることで、充電電圧を大きくできて発電を優先した強いブレーキ制御を行うことができ、チョッピング信号ＣＨ３３を反転した信号を用いることで、制動トルクを大きくできてブレーキを優先した強いブレーキ制御を行うことができ、発電機２０の回転制御をより一層効率的に行うことができる。
【０１６６】
なお、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
【０１６７】
例えば、前記第１実施形態では、電源電圧検出回路１０３の信号ＣＴＬ１つまり電源電圧（充電電圧）の値によってチョッピング信号ＣＨ２，ＣＨ３を切り替えていたが、第２実施形態のブレーキ量検出回路１００の信号ＣＴＬ２つまりブレーキ量によって切り替えてもよいし、第３実施形態のＡＮＤゲート１１１，１１２の出力ＣＨ２２，ＣＨ２３つまりアップダウンカウンタ６０のカウンタ値を用いて切り替えてもよい。同様に、他の実施形態においても、チョッピング信号の切替は、電源回路４０の電圧、ブレーキ量、カウンタ値のいずれを採用してもよく、優先度判定手段としても前記第１〜３実施形態のいずれのものを用いてもよい。
【０１６８】
さらに、優先度判定手段としては、電源電圧検出回路１０３、ブレーキ量検出回路１００、アップダウンカウンタ６０等を複数組み合わせて構成してもよい。
【０１６９】
また、優先度判定手段としては、発電機２０の回転周期を検出する回転周期検出装置を有し、前記回転周期に応じて優先度を判定して強ブレーキ時のチョッピング信号を切り替えるものでもよい。この際、回転周期検出装置は、例えば、図９や図１６に示すブレーキ量検出回路１００と同様に、回転検出信号ＦＧ１を入力とし、この入力ＦＧ１をタイマーで検出するように構成すればよく、これにより発電機２０の回転周期を検出することができる。
【０１７０】
ここで、タイマーの値（検出値）が基準値、例えば周期１２５ｍｓ（８Ｈｚ）の基準値以下であれば、回転周期が短いつまり回転が速い場合となるため、強ブレーキ制御時には、ブレーキ量（ブレーキトルク）を優先する制御つまりデューティ比が大きいチョッピング信号、又は周波数が小さいチョッピング信号を選択して用いればよい。
【０１７１】
一方、タイマーの値（検出値）が基準値よりも大きければ、回転周期が長いつまり回転が遅い場合となるため、強ブレーキ制御時には、ブレーキ量を優先する制御は必要なく、起電圧を優先する制御つまりデューティ比が小さいチョッピング信号、又は周波数が大きいチョッピング信号を選択して用いればよい。
【０１７２】
また、優先度判定手段としては、発電機２０の状態を直接検出する上記電源電圧検出回路１０３、ブレーキ量検出回路１００、アップダウンカウンタ６０、回転周期検出装置等に限らず、間接的に検出するものでもよい。例えば、発電機２０の回転速度（起電圧）は、ゼンマイ１ａからのトルクの大きさの影響が大きいため、ゼンマイ１ａのフル巻状態からの経過時間を検出するタイマ等を設け、発電機２０の状態を推測して優先度を判定してもよい。
【０１７３】
また、チョッピング信号発生部におけるチョッピング信号のデューティ比は、前記実施形態のように、１３／１６や１５／１６に限らず、例えば、１４／１６等の他の値でもよい。さらには、チョッピング信号のデューティ比を２８／３２、３１／３２等にし、デューティ比の変化を１６段階ではなく、３２段階などにしてもよい。すなわち、強いブレーキ制御時で発電を優先させる際に用いられる第１のチョッピング信号としては、デューティ比が０．７５〜０．８５の範囲にあることが好ましく、特に０．７８〜０．８２の範囲にすれば、充電電圧をより一層向上できる点で好ましい。一方で、ブレーキ力を優先させる際に用いられる第２のチョッピング信号としては、デューティ比が０．８７〜０．９７の範囲にあることが好ましく、特に０．９０〜０．９７と高い範囲にすれば、ブレーキ力をより一層高めることができる点で好ましい。
【０１７４】
さらに、各実施形態において、弱いブレーキ制御時に用いられるチョッピング信号は、デューティ比が１／１６でもよく、さらには１／３２等でもよく、その際の周波数も含めて、実施にあたって適宜設定すればよい。また、弱ブレーキ制御を行う代わりに、第２，４実施形態のように、ブレーキオフ制御を行ってもよい。
【０１７５】
チョッピング信号発生部において生成されるチョッピング信号の周波数を変える場合に、その周波数は前記第２実施形態の５１２Ｈｚ、６４Ｈｚに限らず、例えば１０２４Ｈｚや１２８Ｈｚ等の他の周波数でもよい。すなわち、強いブレーキ制御時で発電を優先させる際に用いられる第１のチョッピング信号としては、周波数が１１０〜１１００Ｈｚの範囲にあることが好ましく、特に５００〜１１００Ｈｚと高い範囲の周波数にすれば、充電電圧をより一層向上できる点で好ましい。一方で、ブレーキ力を優先させる際に用いられる第２のチョッピング信号としては、周波数が２５〜１００Ｈｚの範囲にあることが好ましく、特に２５〜５０Ｈｚと低い範囲の周波数にすれば、ブレーキ力をより一層高めることができる点で好ましい。
【０１７６】
さらに、第４実施形態における周波数およびデューティ比が異なるチョッピング信号においても、その周波数やデューティ比の具体的な値は前記第４実施形態の例に限らず、適宜設定すればよい。
【０１７７】
チョッピング信号を電源回路４０の電圧に基づいて切り替える際に、優先度判定手段である電源電圧検出回路１０３における検出基準値は、前記実施形態のように１．２Ｖに限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１７８】
また、基準電圧も、１つの値だけではなく、充電電圧が徐々に上昇している際にチョッピング信号を切り替えるための第１の基準電圧（例えば１．５Ｖ）と、充電電圧が徐々に減少している際にチョッピング信号を切り替えるための第２の基準電圧（例えば１．０Ｖ）との２つの基準値を設け、チョッピング信号の切替がヒステリシス切替となるように設定してもよい。
【０１７９】
さらに、ブレーキ量検出回路１００における基準値も、前記第２実施形態の５０％に限らず、他の値でもよい。
【０１８０】
また、前記各実施形態のブレーキ回路１２０で、第１、２のスイッチ２１，２２をコンデンサ２３、ダイオード２４と入れ替えて、電源回路４０の−（ＶＳＳ）側に配置してもよい。すなわち、各スイッチ２１，２２のトランジスタ２６〜２９をＮｃｈタイプに変更し、発電機２０の２つの端子ＭＧ１，ＭＧ２と低電圧側の電源である電源回路４０の−（ＶＳＳ）側との間に挿入すればよい。この場合、発電機２０のマイナス側の端子に接続されたスイッチ２１，２２をオンし続け、プラス側の端子に接続されたスイッチ２１，２２を断続するように回路を構成すればよい。
【０１８１】
また、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値でチョッピング信号を切り替える場合には、前記第３実施形態のように、カウンタ値が「８」未満、「８」、「９」以上の３段階で切り替えるものに限らず、例えば、カウンタ値が「８」未満、「８〜９」、「１０〜１５」で切り替えてもよく、これらの値は実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１８２】
チョッピング信号選択手段を構成し、主に強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御またはブレーキオフ制御とを切り替える制動制御手段として４ビットのアップダウンカウンタ６０を用いていたが、３ビット以下のアップダウンカウンタを用いてもよいし、５ビット以上のアップダウンカウンタを用いても良い。ビット数が大きなアップダウンカウンタを用いれば、カウントできる値が増えるため、累積誤差を記憶できる範囲が大きくでき、特に発電機２０の起動直後等の非ロック状態での制御が有利になる。一方で、ビット数の小さなカウンタを用いれば、累積誤差を記憶できる範囲が小さくなるが、特にロック状態になればアップおよびダウンを繰り返すことになるため、１ビットのカウンタでも対応できるとともに、コストを低減できる利点がある。
【０１８３】
また、制動制御手段としては、アップダウンカウンタに限らず、基準信号ｆｓ用および回転検出信号ＦＧ１用にそれぞれ設けた第１および第２の計数手段と、各計数手段の計数値を比較する比較回路とで構成されたものでもよい。ただし、アップダウンカウンタ６０を用いたほうが回路構成が簡易になるという利点がある。さらに、制動制御手段としては、発電機２０の回転周期等を検出してその回転周期に基づいて強いブレーキ制御および弱いブレーキ制御を切り替えることができるものであればよく、その具体的構成は実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１８４】
さらに、前記実施形態では強いブレーキ制御時に、デューティ比や周波数の異なる２種類のチョッピング信号を用いてブレーキ制御していたが、デューティ比や周波数の異なる３種類以上のチョッピング信号を用いてもよい。
【０１８５】
さらに、周波数やデューティ比はステップ的に変えるのではなく、周波数変調のように連続的な変化になるようにしてもよい。
【０１８６】
また、整流回路４１、ブレーキ回路１２０、制動制御回路５５、チョッピング信号発生部、チョッピング信号選択手段８０等の具体的な構成は前記各実施形態に限らず、電子制御式機械時計の発電機２０をチョッピング制御できるものであればよい。例えば、ブレーキ回路１２０における整流回路４１としては、図１８に示すように、コンデンサ２３の代わりにダイオード２５ａを設けたものを利用してもよい。
【０１８７】
また、チョッピング信号選択手段８０としては、前記各実施形態のように、論理ゲートを用いたものに限らず、チョッピング生成回路１５１からの出力端子を切り替えるスイッチ素子と、このスイッチ素子を前記発電機の起電圧やブレーキ量などに応じてコントロールするＩＣ等とを用いて構成してもよい。
【０１８８】
さらに、発電機２０の両端を閉ループとするスイッチとしては、前記実施形態のスイッチ２１，２２に限らない。例えば、図１９に示すように、トランジスタ２７に抵抗素子３０を接続し、チョッピング信号によって各トランジスタ２７，２９をオンして発電機２０の両端を閉ループとした際に、その経路に抵抗素子３０を配置してもよい。要するに、スイッチは、発電機２０の両端を閉ループとすることが可能なものであればよい。
【０１８９】
また、整流回路４１としては、チョッピング昇圧を利用した前記実施形態の構成に限らず、例えば複数のコンデンサを設け、その接続を切り替えることで昇圧する昇圧回路等を組み込んで構成してもよく、発電機や整流回路を組み込む電子制御式機械時計の種類等に応じて適宜設定すればよい。
【０１９０】
さらに、整流回路４１を含むブレーキ回路としては、前記各実施形態のブレーキ回路１２０に限らず、図２０〜図２４に示すようなチョッピング充電回路２００，３００，４００，５００，６００をそれぞれ用いてもよい。なお、これらの各チョッピング充電回路２００〜６００で前記実施形態と同一あるいは相当する構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１９１】
図２０に示すチョッピング充電回路２００は、発電機２０のコイルにコンデンサ２０１を直列に接続するとともに、この発電機２０に並列に電源回路（コンデンサ）４０およびＩＣ２０２を接続し、さらに前記ＩＣ２０２によって制御されてチョッピングを行うスイッチ２０３を接続したものである。このスイッチ２０３には、寄生ダイオード２０４が並列に接続されている。
【０１９２】
このようなチョッピング充電回路２００においても、スイッチ２０３をオンして発電機２０にショートブレーキを掛けた際に、コンデンサ２０１にエネルギーが充電され、スイッチ２０３をオフした際にコンデンサ２０１のエネルギーを含んで起電圧が高められた電力をコンデンサ４０に充電できるため、充電電圧を下げることなく、制動トルクを向上できるといった前記実施形態と同じ効果が得られる。さらに、寄生ダイオード２０４が昇圧整流回路のダイオードを兼ねているため、部品点数を少なくでき、回路実装コストも低減できる。
【０１９３】
図２１に示すチョッピング充電回路３００は、前記チョッピング充電回路２００に対して、整流用のダイオード３０１，３０２が設けられている点が異なる。
【０１９４】
このようなチョッピング充電回路３００は、前記チョッピング充電回路２００に比べてダイオード３０１，３０２が多くなり、コスト面では不利であるが、前記チョッピング充電回路２００ではスイッチ２０３を接続してショートさせた際に、コンデンサ２０１の電荷がスイッチ２０３側に流れてしまうため、ショート時間が長くなると起電圧の向上割合が小さくなるのに対し、チョッピング充電回路３００では、スイッチ２０３を接続した際にもコンデンサ２０１の電荷がスイッチ２０３側に流れることを防止できるため、前記チョッピング充電回路２００に比べて昇圧性能を高くできる利点がある。
【０１９５】
図２２に示すチョッピング充電回路４００は、チョッピング充電回路３００におけるスイッチ２０３、ダイオード２０４，３０２をさらにもう一組設けて、発電機２０の交流出力の正負の両波に対してチョッピングを行うようにしたものである。このため、発電機２０の交流出力の全周期にわたって昇圧およびブレーキ制御を行うことができ、昇圧性能およびブレーキ性能をより一層高くできる。
【０１９６】
図２３に示すチョッピング充電回路５００は、２つのコンデンサ５０１，５０２を設けて発電機２０での発電電圧の２倍の電圧をＩＣ２０２に加えることができるようにした倍昇圧整流回路である。
【０１９７】
図２４に示すチョッピング充電回路６００は、整流ダイオード６０１を設けた全波整流回路においてチョッピングを実現したものである。
【０１９８】
なお、これらの各チョッピング充電回路５００，６００においては、両波に対してチョッピングするように構成していたが、半波のみをチョッピングするように構成してもよい。これらの各チョッピング充電回路３００〜６００においても、前記実施形態と同じ効果が得られる。
【０１９９】
さらに、前記各実施形態におけるチョッピング信号の周波数は、実施にあたって適宜設定すればよいが、例えば５０Ｈｚ（発電機２０のロータの回転周波数の約５倍）程度以上あれば、充電電圧を一定値以上に維持しながら、ブレーキ性能を向上できる。また、チョッピング信号のデューティ比も、０．０５〜０．９７の範囲で実施にあたって適宜設定すればよい。
【０２００】
ロータの回転周波数（基準信号）としては、前記実施形態の８Ｈｚに限らず、１０Ｈｚ等でもよく、実施にあたって適宜設定すればよい。
【０２０１】
また、本発明は、前記実施形態のような電子制御式機械時計に適用するものに限らず、各種腕時計、置き時計、クロック等の各種時計、携帯型時計、携帯型の血圧計、携帯電話機、ＰＨＳ、ページャ、万歩計、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、ＰＤＡ（小型情報端末、「Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ」）、携帯ラジオ、玩具、オルゴール、メトロノーム、電気かみそり等にも適用することができる。
【０２０２】
例えば、図２５に示すようなオルゴール９０１等の音響装置に本発明を適用してもよい。
【０２０３】
オルゴール９０１は、機械的エネルギ源としてのゼンマイ９１１が収容された香箱車９１０と、香箱車９１０の香箱歯車９１２と噛み合ってゼンマイ９１１を巻き上げる巻上げ車９２０と、同じく香箱歯車９１２と噛み合ってゼンマイ９１１の機械的エネルギを伝達する増速歯車９３０と、増速歯車９３０のカナ９３１と噛み合う減速歯車９４０（二点鎖線で図示）と、この減速歯車９４０を介して駆動されて音響を発生する音響発生手段９５０と、増速歯車９３０で伝えられる機械的エネルギを電気的エネルギに変換する発電機９６０と、発電機９６０の回転速度を一定に調速する回転制御装置９７０（図２６）とを備えている。このようなオルゴール９０１は、本発明の電子機器として用いられるものであり、単独であるいは時計（クロック）内に組み込まれて用いられ、所定時間曲を奏でるように構成されている。
【０２０４】
なお、巻上げ車９２０には、一対の係合子９９１を有したロック機構としての電磁クラッチ９９０が設けられている。この電磁クラッチ９９０は、ゼンマイ９１１の巻数が少なくなってロータ９６１の回転が著しく遅くなった際に、各係合子９９１を矢印Ａ方向に移動させ、歯止め部材９９２を巻上げ車９２０と係合させてその回転を止め（矢印Ｂ方向に回転しているのを止める）、ゼンマイ９１１がそれ以上解けるのをロックするように構成されている。
【０２０５】
なお、歯止め部材９９２は、スプリング等で巻上げ車９２０側に付勢されているため、係合子９９１が巻上げ車９２０に係合している状態でも、ハンドル９２１を用いて巻上げ車９２０を矢印Ｃ方向にのみ回転させことが可能であり、ゼンマイ９１１を巻き上げることができるようになっている。
【０２０６】
音響発生手段９５０は、従来のオルゴールと略同じ構造であって、減速歯車９４０と噛み合うカナ９５１に設けられた回転円板９５２を備え、回転円板９５２の上面に植設された複数のピン９５３で櫛歯状の振動板９５４を弾くことにより曲を奏でるものである。
【０２０７】
また、発電機９６０は、ロータ９６１およびコイルブロック９６２を備えている。
【０２０８】
ロータ９６１は、増速歯車９３０の歯車９３２と噛み合うロータカナ９６３と、ロータカナ９６３と一体に回転するロータ磁石９６４とで構成されている。
【０２０９】
コイルブロック９６２は、コ字形のステータ９６５に第１コイル９６６および第２コイル９６７を巻線したものであり、ステータ９６５にはロータ９６１に隣接した一対のコアステータ部９６８が設けられている。このステータ９６５やコアステータ部９６８は複数枚の板状部材を重ねた構造とされ、うず損失の低減が図られている。そして、第１コイル９６６は発電および制動用として使用され、第２コイル９６７はロータ９６１の回転検出用として専ら使用されている。
【０２１０】
回転制御手段９７０は、ＩＣからなる電子回路であり、図２６に示すように、水晶振動子９７１を駆動する発振回路９７２と、発振回路９７２に生じたクロック信号を基に一定周波数の基準信号を生成する分周回路９７３と、前記第２コイル９６７に接続されてロータ９６１の回転速度（交流出力波形に基づく周波数）を検出するとともに、該回転速度に応じた検出信号を発生する回転検出手段としてのコンパレータ９７４と、前記検出信号を前記基準信号に同期させて出力する同期回路９７５と、同期回路９７５からの検出信号と前記基準信号とを比較し、比較結果に応じた制動用の制御信号（チョッピング信号）を出力する制御回路９７６と、制御回路９７６からの制御信号に応じて発電機９６０の前記ロータ９６１を調速する制動回路９７７とを備えている。
【０２１１】
これらのうち、制動回路９７７は、コイル９６６つまり発電機９６０の両端を閉ループとして発電機９６０を調速できるトランジスタなどで構成されたスイッチを備えている。そして、制御回路９７６からは、前記実施形態と同様に、ロータ９６１の回転速度に応じてデューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類のチョッピング信号が選択出力され、このチョッピング信号によって前記制動回路９７７は発電機９６０をチョッピング制御している。
【０２１２】
このため、発電電圧を一定値以上に維持しながら、制動トルクを向上でき、持続時間の長いオルゴール９０１にすることができる。さらに、発電機９６０つまり回転円板９５２を一定速度に回転させることができ、かつ長時間作動させ続けることができるため、正確な演奏を長時間行うことができる。
【０２１３】
また、本発明をメトロノームに適用する場合にも、輪列の歯車にメトロノーム音発信車を付け、その車の回転により、メトロノーム音片を弾いて周期的なメトロノーム音を発音させるようにすればよい。なお、メトロノームは、各種のテンポに対応した音を発生させる必要があるが、この場合には、水晶振動子の分周段を変えて発振回路からの基準信号の周期を可変することで対応すればよい。
【０２１４】
さらに、機械的エネルギ源も、ゼンマイ１ａに限らず、ゴム、スプリング、重錘や、圧縮空気等の流体でもよく、本発明を適用する対象などに応じて適宜設定すればよい。さらに、これらの機械的エネルギ源に機械的エネルギを入力する手段としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差等でもよい。
【０２１５】
また、ゼンマイなどの機械的エネルギ源からの機械的エネルギを発電機に伝達するエネルギ伝達装置としては、前記各実施形態のような輪列（歯車）に限らず、摩擦車、ベルト（タイミングベルト等）及びプーリ、チェーン及びスプロケットホイール、ラック及びピニオン、カムなどを利用したものでもよく、本発明を適用する電子機器の種類などに応じて適宜設定すればよい。
【０２１６】
また、時刻表示装置としては、指針１３，１４，１７に限らず、円板、円環状や円弧形状のものを用いてもよい。さらに、液晶パネル等を用いたデジタル表示式の時刻表示装置を用いてもよく、本発明の電子機器には、このようなデジタル表示式の時計も含まれる。
【０２１７】
【実施例】
次に、本発明のチョッパリングの効果を確認するために行った実施例について説明する。
実験には、図２７に示すチョッピング充電回路７００を用いた。このチョッピング充電回路７００は、図２１に示すチョッピング充電回路３００と同様のものであり、発電機２０のコイルに０．１μＦのコンデンサ２０１を直列に接続するとともに、この発電機２０に並列に１μＦのコンデンサ４０と、チョッピングを行うスイッチ２０３とを接続したものである。なお、ＩＣの代わりに負荷として１０ＭΩの抵抗２０５を設けるとともに、整流用のダイオード３０１，３０２を設けている。
【０２１８】
そして、スイッチ２０３のチョッピング周波数を、２５，５０，１００，５００，１０００Ｈｚの５段階に切り替えた際と、３２，６４，１２８，２５６，５１２，１０２４Ｈｚの６段階に切り替えた際との、スイッチ２０３をオンしている比率を表すデューティーサイクル（ｄｕｔｙ）の各値でのコンデンサ４０の充電電圧（発電電圧）および駆動トルクを測定した。この実験結果を図２８〜３１にそれぞれ示す。なお、発電機２０のロータの回転周波数は１０Ｈｚに設定した。
【０２１９】
電子制御式機械時計のＩＣ２０２は、通常０．８Ｖ、８０ｎＡで駆動するように設定されており、前記回路７００において、コンデンサ４０に０．８Ｖ充電されれば、１０ＭΩの抵抗２０５には８０ｎＡ流れ、ＩＣ２０２を駆動可能な電圧が充電されていることになる。
【０２２０】
そこで、図２８，３０の充電電圧の実験結果からも明らかなように、チョッピング周波数が２５Ｈｚおよび３２Ｈｚの場合を除いて、いずれもが０．８Ｖを上回る電圧を充電でき、電圧を一定値（０．８Ｖ）以上維持できる。
【０２２１】
また、図２９，３１は図２８，３０のチョッピング条件の時の発電機２０を駆動するトルクを測定した結果である。ここで、駆動トルクは発電機２０を１０Ｈｚで回すのに必要なトルクであり、発電機２０がゼンマイ１ａを制動するトルクと同一である。図２９，３１に示すように、チョッピング周波数により、ｄｕｔｙを大きくした時の駆動トルクの上昇カーブは異なるが、ｄｕｔｙが０．９になると、ほぼ等しい駆動トルクとなることが分かる。なお、図２８、図２９、図３０、図３１は、１０Ｈｚ以外の例えば８Ｈｚでも同様な特性が得られることが確認されている。
【０２２２】
従って、特にチョッピング周波数が、５０Ｈｚや６４Ｈｚつまりロータの回転周波数の５倍以上あれば、充電電圧を一定値以上に維持しながら、ブレーキ性能を向上でき、本発明の有効性が確認できた。
【０２２３】
なお、チョッピング周波数が２５Ｈｚや３２Ｈｚの場合も、ｄｕｔｙが０．８０以下であれば０．８Ｖ以上充電することができるため、ｄｕｔｙ値の範囲をチョッピングの周波数に応じて適宜設定することで利用可能である。
【０２２４】
要するに、ｄｕｔｙ比は、チョッピングの周波数（チョッピング信号の周波数）に応じてその範囲を設定すればよい。具体的には、この実施例のように周波数が２５〜１０００Ｈｚ程度の範囲であれば、強いブレーキ制御時には０．４０〜０．９７の範囲内で適宜設定すればよく、弱いブレーキ制御時には０．０１〜０．３０の範囲内で適宜設定すればよい。
【０２２５】
また、本実験は、１０２４Ｈｚ迄しか測定していないが、更に大きい周波数でも同様の効果があることは容易に推測できる。但し、余り大きい周波数であると、チョッピングするためにＩＣの消費電力が増大し、発電する電力が多くなるため、上限としては１０００Ｈｚ〜１１００Ｈｚ程度つまりロータの回転周波数の１００倍程度が望ましい。
【０２２６】
なお、図２８〜３１に示す特性は、上述したような発電機２０のロータ１２の回転周波数（基準信号）が１０Ｈｚの場合に限らず、他の周波数の場合でも同様の傾向が成立する。従って、回転周波数は実施にあたって適宜設定すればよく、いずれの場合でも同様の効果を奏することができる。
【０２２７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の電子機器、電子制御式機械時計およびこれらの制御方法によれば、発電電力を一定以上に保ちながら発電機の制動トルクをより大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電子制御式機械時計の要部を示す平面図である。
【図２】図１の要部を示す断面図である。
【図３】図１の要部を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の要部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図６】第１実施形態のアップダウンカウンタにおけるタイミングチャートである。
【図７】第１実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図８】第１実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図１０】第２実施形態においてブレーキ量を説明するための図である。
【図１１】第２実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図１２】第２実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図１３】第３実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図１４】第３実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図１５】第３実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図１６】第４実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図１７】第４実施形態のチョッピング信号選択手段におけるタイミングチャートである。
【図１８】本発明の整流回路の変形例を示す回路図である。
【図１９】本発明の整流回路の他の変形例を示す回路図である。
【図２０】本発明のブレーキ回路でもあるチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２１】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２２】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２３】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２４】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示す回路図である。
【図２５】本発明の他の変形例であるオルゴールの要部の構成を示す斜視図である。
【図２６】図２５のオルゴールにおける回転制御手段の要部を示す回路構成図である。
【図２７】本発明の実験例におけるチョッピング充電回路を示す回路図である。
【図２８】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。
【図２９】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示すグラフである。
【図３０】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。
【図３１】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ａ ゼンマイ
７ 二番車
８ 三番車
９ 四番車
１０ 五番車
１１ 六番車
１２ ロータ
１３ 分針
１４ 秒針
１７ 時針
２０ 発電機
２１，２２ スイッチ
２３ コンデンサ
２４，２５ ダイオード
２６〜２９ スイッチ素子である電界効果型トランジスタ
４０ 電源回路（コンデンサ）
４１ 整流回路（倍電圧整流回路）
５０ 回転制御装置
５１Ａ 水晶振動子
５１ 発振回路
５２ 分周回路
５３ 回転検出回路
５５ 制動制御回路
６０ アップダウンカウンタ
６１ 波形整形回路
６２ モノマルチバイブレータ
７０ 同期回路
７１ フリップフロップ
８０ チョッピング信号選択手段
９０ 初期化回路
１００ 優先度判定手段であるブレーキ量検出回路
１０３ 優先度判定手段である電源電圧検出回路
１１１ ＡＮＤゲート
１１２ ＡＮＤゲート
１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ チョッピング信号発生部であるチョッピング生成回路
１５２ ＡＮＤゲート
１５３ ＡＮＤゲート
１５４ ＯＲゲート
１５５ ＮＯＲゲート
９０１ 電子機器であるオルゴール
９１１ ゼンマイ
９２０ 巻上げ車
９２１ ハンドル
９３０ 増速歯車
９４０ 減速歯車
９５０ 音響発生手段
９５２ 回転円板
９５４ 振動板
９６０ 発電機
９６１ ロータ
９６２ コイルブロック
９７０ 回転制御装置
９７１ 水晶振動子
９７２ 発振回路
９７３ 分周回路
９７６ 制御回路
９７７ 制動回路
Claims (21)
- 機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、
前記回転制御装置は、
前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、
前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とする電子機器。 - 請求項１に記載の電子機器において、
前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比が０．７５〜０．８５とされた第１のチョッピング信号と、デューティ比が０．８７〜０．９７とされた第２のチョッピング信号であることを特徴とする電子機器。 - 機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、
前記回転制御装置は、
前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、
前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とする電子機器。 - 請求項３に記載の電子機器において、
前記２種類以上のチョッピング信号は、周波数が１１０〜１１００Ｈｚとされた第１のチョッピング信号と、周波数が２５〜１００Ｈｚとされた第２のチョッピング信号であることを特徴とする電子機器。 - 機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器において、
前記回転制御装置は、
前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチと、
デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有し、かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、
前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手段を備え、
前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成されていることを特徴とする電子機器。 - 請求項５に記載の電子機器において、
前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比が０．７５〜０．８５でありかつ周波数が１１０〜１１００Ｈｚである第１のチョッピング信号と、デューティ比が０．８７〜０．９７でありかつ周波数が２５〜１００Ｈｚである第２のチョッピング信号であることを特徴とする電子機器。 - 請求項１、３、５のいずれかに記載の電子機器において、
前記優先度判定手段は、発電機の起電圧を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する電圧検出装置を有することを特徴とする電子機器。 - 請求項１、３、５のいずれかに記載の電子機器において、
前記優先度判定手段は、発電機の回転周期を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する回転周期検出装置を有することを特徴とする電子機器。 - 請求項１〜８のいずれかに記載の電子機器において、
前記回転制御装置は、前記強いブレーキを印加する時にスイッチに印加するチョッピング信号を、前記２種類以上のチョッピング信号から発電機の起電圧に応じて選択するチョッピング信号選択手段を有することを特徴とする電子機器。 - 請求項１〜８のいずれかに記載の電子機器において、
前記回転制御装置は、前記発電機の回転周期に基づく回転検出信号と、基準信号とがそれぞれアップカウント入力およびダウンカウント入力として入力されるアップダウンカウンタを備えるとともに、前記強いブレーキを印加する時にスイッチに印加するチョッピング信号を、前記２種類以上のチョッピング信号からアップダウンカウンタの値に応じて選択するチョッピング信号選択手段を有することを特徴とする電子機器。 - 請求項１〜１０のいずれかに記載の電子機器において、
前記回転制御装置は、前記強いブレーキの他に、弱いブレーキを発電機に印加可能に構成され、かつ前記発電機に弱いブレーキを印加する時に、前記強いブレーキ時に用いられる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号よりもデューティ比が小さなチョッピング信号を印加可能に構成されていることを特徴とする電子機器。 - 請求項１１に記載の電子機器において、
前記弱いブレーキの印加時に用いられるチョッピング信号は、デューティ比が０．０１〜０．３０の範囲内で設定されたチョッピング信号であることを特徴とする電子機器。 - 請求項１２に記載の電子機器において、
前記チョッピング信号は、デューティ比が０．０１〜０．１５の範囲内で設定されたチョッピング信号であることを特徴とする電子機器。 - 請求項１３に記載の電子機器において、
前記チョッピング信号は、デューティ比が０．０５〜０．１０の範囲内で設定されたチョッピング信号であることを特徴とする電子機器。 - 請求項１〜１４のいずれかに記載の電子機器と、前記電子機器の機械的エネルギ源によって発電機に連動して回転され、回転制御装置により調速制御される時刻表示装置とを備えることを特徴とする電子制御式機械時計。
- 機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、
前記発電機に強いブレーキを印加する時に、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とする電子機器の制御方法。 - 機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、
前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とする電子機器の制御方法。 - 機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子機器の制御方法であって、
前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加する
ことを特徴とする電子機器の制御方法。 - 機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、
前記発電機に強いブレーキを印加する時に、周波数は同一でデューティ比が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。 - 機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、
前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比は同一で周波数が異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加することを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。 - 機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を基準周期に近づけるように制御する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計の制御方法であって、
前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ比および周波数がそれぞれ異なり、前記発電機の回転周波数の５倍以上の周波数を有する２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピング制御するにあたり、
発電機に印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先度関係を判定し、
前記判定においてブレーキトルクを優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加する
ことを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。
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