JP3908387B2 - Electronically controlled mechanical clock and control method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゼンマイ等の機械的エネルギ源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手段を作動させて発電機の回転周期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する電子制御式機械時計およびそ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手段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号公報や特開平8−50186号公報に記載されたものが知られている。
【0003】
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。
【0004】
また、特開平8−50186号公報に記載されたものは、基準パルスとロータの回転に伴い検出される測定パルスとをカウントし、この基準パルスの数と測定パルスの数とを比較し、基準パルスの数が測定パルスの数よりも小さい第1の状態では、制御手段により前記測定パルスに応答してパルス幅が設定されたブレーキ信号を発生してブレーキ制御を行っていた。
【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号公報に記載したものは、ロータが1回転する間つまり基準信号毎にブレーキのオン制御とオフ制御とが必ず行われているため、特に発電機の立ち上がり時や制御が大きく外れた場合等に、各基準信号毎のロータの回転制御量をそれほど大きくできず、正常な制御状態に移行するまでに時間がかかり、応答性が低いという問題があった。
【0006】
また、特開平8−50186号公報に記載したものも、基準信号毎に発生するブレーキ信号はそのパルス幅が一定のため、制御が大きく外れた場合などにも各基準信号毎のブレーキ量は一定のままであり、正常な制御状態に移行するまでに時間がかかり、応答性が低いという問題があった。
【0007】
その上、基準パルス、測定パルスのカウントおよび比較によって第1、第2の状態を検出する回路のほかに、その測定パルスに応答してパルス幅が設定されたブレーキ信号を発生する制御手段を別途設ける必要があり、構成が複雑になってコストが高いという問題もあった。
【0008】
本発明の目的は、調速制御の応答性が速く、かつコストも低減できる電子制御式機械時計およびその制御方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源と、輪列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、前記輪列に結合された指針と、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手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計において、前記回転制御手段は、前記発電機の回転周期を検出してその回転周期に対応した回転検出信号を出力する回転検出手段と、時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基準信号発生手段と、この基準信号発生手段からの基準信号をカウントする第1計数手段と、前記回転検出手段からの回転検出信号をカウントする第2計数手段と、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な複数カウント値範囲を有し、前記第2計数手段のカウント値を基準として前記第1計数手段のカウント値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力する比較手段と、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力するチョッパ信号発生手段と、を備えており、前記チョッパ信号発生手段から出力される前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号が前記スイッチング手段に印加され、前記スイッチング手段は、前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とするものである。
【0010】
本発明の電子制御式機械時計は、指針及び発電機をゼンマイ等の機械的エネルギ源で駆動し、発電機に回転制御手段の制動制御手段によりブレーキをかけることでロータつまりは指針の回転数を調速する。
【0011】
この際、発電機の回転制御手段は、基準信号発生手段からの基準信号を第1計数手段でカウントし、かつ回転検出手段からの回転検出信号を第2計数手段でカウントし、これらの第1計数値および第2計数値を比較する比較手段は、その差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な複数カウント値範囲を有し、前記第2計数手段のカウント値を基準として前記第1計数手段のカウント値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、チョッパ信号発生手段は、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、前記チョッパ信号発生手段から出力される前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号が前記スイッチング手段に印加され、前記スイッチング手段は、前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことで、発電機の回転速度を調速する。
【0012】
このため、その差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウントを行い、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウントを行って、前記差を累積値として記憶算出するようにしているので、前記差が前記プラス側の状態が続いている場合には、つまりゼンマイなどの機械的エネルギ源のトルクが大きくて発電機の回転が進んでいる場合には、各計数値の差が前記設定カウント値になるまでブレーキオン信号をかけ続け、前記差が前記マイナス側の状態が続いている場合には連続して前記発電機にブレーキオフ信号をかけ続けることになるため、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
加えて、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なるチョッパ信号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)を適切にすることができる。特に、ブレーキオン信号印加時にはデューティ比の大きなチョッパ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。さらに、ブレーキオフ信号印加時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、その間の充電電圧をより向上することができる。
【0013】
また、各計数値を比較するだけでブレーキ制御を行っているので、回転制御手段の構成が簡略化されてコストも低減できる。
【0015】
また、前記第1計数手段、第2計数手段および比較手段は、アップダウンカウンタで構成されていることが好ましい。アップダウンカウンタを用いれば、計数と同時に各計数値の比較も行うことができるため、構成がより一層簡易になりかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。
【0016】
また、前記アップダウンカウンタは、前記第 1 計数手段のカウント値と前記第2計数手段のカウント値とを比較してその差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウントが可能な複数カウント値範囲を有し、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウントが可能な複数カウント値範囲を有し、前記差を累積値として記憶算出できるように構成されていることが好ましい。
【0017】
例えば、2ビット以上のアップダウンカウンタを用いて多段階の値をカウント保持できるようにすれば、単に遅れか進みの判定だけでなく、基準となる第1計数値に対する第2計数値の遅れ量や進み量の累積量(複数保持)を記憶することができ、その結果累積された誤差分を補正することができる。
【0018】
さらに、前記回転制御手段は、前記発電機からの電気的エネルギーを最初に供給された時は、前記発電機が所定回転数だけ駆動されるまで、例えば回転検出信号が所定数検出されるまで前記制動制御手段を非動作状態に維持するように構成されていてもよい。
【0019】
発電機からの電気的エネルギを最初に供給された時、つまり発電機の起動時は、前記発電機が所定回転数だけ駆動されるまで制動制御手段を非動作状態にしてブレーキを掛けないことで、発電作用を優先させることができる。これにより、その発電電力によって駆動される回転制御手段を駆動可能な電圧を迅速に得ることができ、制御の安定性を高めることができる。
【0020】
さらに、前記アップダウンカウンタに特定カウンタ値を設け、この値を境にして前記発電機にブレーキを掛けたり、掛けないように構成することもできる。
【0021】
このようにすれば、各計数値を比較するだけでブレーキ制御を行っているので、回転制御手段の構成が簡略化されてコストも低減できる。
【0022】
また、前記アップダウンカウンタは前記発電機からの電気的エネルギを最初に供給された時は、前記特定カウンタ値の±1以内に前記アップダウンカウンタを設定するように構成することが好ましい。
【0023】
このようにすれば、アップダウンカウンタのプリセット値と前記特定カウンタ値の差が少ないので、回転制御のスタート後すぐにブレーキが掛かることになり、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
【0024】
さらに、前記アップダウンカウンタは、複数のカウンタ値の中でブレーキを掛ける制御が行われるカウンタ値の範囲は、ブレーキを掛けないカウンタ値の範囲よりも狭くされていることが好ましい。
【0025】
このようにすれば、ロータの回転周期が基準周期よりも遅れる方(ブレーキを掛けない状態)の累積補償範囲を広くすることができ、累積される誤差を効果的に補償することができる。つまり、ブレーキを掛ける場合には、ロータの回転周期を基準周期に近づけることが容易であり、累積される誤差も小さいため補償範囲は小さくてもよいが、ブレーキを掛けない場合には、時計の機械的なゆらぎ等があるために累積誤差も大きくなる可能性がある。このため、ブレーキを掛けない状態での累積補償範囲を広くしておけば、それらの誤差の累積量を記憶して累積誤差分を確実に補正することができる。
【0026】
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、輪列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、前記輪列に結合された指針と、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手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計の制御方法において、時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をカウントして第1計数値を求めるとともに、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をカウントして第2計数値を求め、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な状態で前記第2計数値を基準として前記第1計数値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とするものである。
【0027】
このような制御方法であれば、前記第2計数値を基準として前記第1計数値との差のカウント値を求め、その差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウント値をカウントし、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウント値をカウントすることにより前記差を累積値として記憶算出し、前記差が前記プラス側でカウントされている場合には、つまりゼンマイなどの機械的エネルギ源のトルクが大きくて発電機の回転が進んでいる場合にはその差が前記設定カウント値に達するまで連続して前記発電機にブレーキオン信号を印加し、前記マイナス側でカウントされている場合では連続して前記発電機にブレーキオフ信号を印加する制御を行い、累積値としての前記差を連続してなくす制動制御を行うようにしているので、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
加えて、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なるチョッパ信号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)を適切にすることができる。特に、ブレーキオン信号印加時にはデューティ比の大きなチョッパ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。さらに、ブレーキオフ信号印加時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、その間の充電電圧をより向上することができる。
【0028】
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、輪列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、前記輪列に結合された指針と、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手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計の制御方法において、時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をダウンカウント信号とし、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をアップカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力するか、または前記基準信号をアップカウント信号とし、前記回転検出信号をダウンカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記プラス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする。
【0029】
このような制御方法であれば、アップダウンカウンタのカウンタ値が、所定の特定カウンタ値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウント値をカウントし、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウント値をカウントすることにより前記差を累積値として記憶算出し、基準信号をダウンカウント信号とし回転検出信号をアップカウント信号としてアップダウンカウンタに入力され、前記差が前記特定カウンタ値よりプラス側でカウントされている場合、または基準信号をアップカウント信号とし回転検出信号をダウンカウント信号としてアップダウンカウンタに入力され、前記差が前記特定カウンタ値よりマイナス側でカウントされている場合、すなわちゼンマイなどの機械的エネルギ源のトルクが大きくて発電機の回転が進んでいる場合には、その差が前記特定カウンタ値に達するまで連続して前記発電機にブレーキオン信号を出力し、前記差が前記特定カウンタ値に対し上記とは逆の側でカウントされている場合では連続して発電機にブレーキオフ信号を出力する制御を行い、累積値としての前記差を連続してなくす制動制御を行なうようにしているので、各計数値の差が前記特定カウンタ値に達するまでブレーキオン信号またはブレーキオフ信号をかけ続けることになるため、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
加えて、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なるチョッパ信号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)を適切にすることができる。特に、ブレーキオン信号印加時にはデューティ比の大きなチョッパ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。さらに、ブレーキオフ信号印加時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、その間の充電電圧をより向上することができる。
【0030】
また、アップダウンカウンタを用いれば、計数と同時に各計数値の比較も行うことができるため、構成がより一層簡易になりかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の前提となる参考形態と本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0032】
図1は、本発明の前提となる第1参考形態の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。
【0033】
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。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。
【0034】
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。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、増速輪列となる各番車7〜11を介して合計126,000倍に増速されている。
【0035】
二番車7には筒かな7aが、筒かな7aには時刻表示を行う分針13が、四番車9には時刻表示を行う秒針14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5rps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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
次に、電子制御式機械時計の制御回路について、図4,5を参照して説明する。図4には、本参考形態の電子制御式機械時計を示すブロック図が示され、図5には、その回路図が示されている。
【0039】
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21を通して昇圧、整流され、電源回路であるコンデンサ22に充電供給される。
【0040】
また、発電機20には、スイッチング素子のトランジスタ23Bからなるブレーキ回路23が接続されており、このブレーキ回路23を制御することで発電機20を調速可能に構成されている。ダイオードを追加したトランジスタ23Bの寄生ダイオードを考慮した回路構成にすることが望ましい。
【0041】
回転制御手段50は、発振回路51、分周回路52、ロータ12の回転検出回路53、第1計数手段54A、第2計数手段54B、比較手段54C、制動制御回路55を備えて構成されている。なお、本実施形態では、第1計数手段54A、第2計数手段54B、比較手段54C、制動制御回路55は、アップダウンカウンタ54で構成されている。
【0042】
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。この分周信号は、8Hzの基準信号fsとして第1計数手段54Aに出力されている。従って、発振回路51および分周回路52により、基準信号発生手段が構成されている。
【0043】
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。
【0044】
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は、図5に示すように、同期回路70を介してアップダウンカウンタ54のアップカウント入力およびダウンカウント入力にそれぞれ入力されている。
【0045】
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(1024Hz)や6段目の出力(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。
【0046】
アップダウンカウンタ54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54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(第1計数手段54A、第2計数手段54B)と、その差の算出(比較手段54C)とが同時に行えるようになっている。
【0047】
なお、このアップダウンカウンタ54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54の初期値(プリセット値)がカウンタ値が「7」に設定されている。
【0048】
また、アップダウンカウンタ54のLOAD入力端子には、起動設定回路90が接続されている。起動設定回路90は、コンデンサ22に接続されてコンデンサ22に最初に電力が供給された際に、システムリセット信号SRを出力する初期化回路91と、このシステムリセット信号SRでリセットされるとともに、前記回転検出信号FG1が所定数入力されることをカウントする分周回路92と、この分周回路92からの信号がクロック入力とされ、前記システムリセット信号SRでリセットされるフリップフロップ93とを備えて構成されている。
【0049】
分周回路92は、4段のフリップフロップにより構成されて前記回転検出信号FG1が16パルス分入力されると、Hレベル信号を出力するように構成されている。従って、フリップフロップ93からは、システムリセット信号SRが出力されてから、回転検出信号FG1が16パルス分入力されるとHレベル信号がアップダウンカウンタ54のLOAD入力に入力されるように設定されている。
【0050】
アップダウンカウンタ54は、LOAD入力がHレベルになるまで、つまりシステムリセット信号SRが出力されてから一定期間は、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54のカウンタ値は「7」に維持される。
【0051】
アップダウンカウンタ54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、発電機20に並列に接続されたブレーキ回路23のNchトランジスタ23Bにおけるゲートに接続されている。従って、この出力QDからHレベル信号が出力されると、トランジスタ23Bのゲートに電圧が加わり、トランジスタ23BはON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。
【0052】
一方、出力QDからLレベル信号が出力されると、トランジスタ23Bのゲート電圧が下がるため、トランジスタ23BはOFF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、ブレーキ回路23は、アップダウンカウンタ54の出力QDによって制御されるため、アップダウンカウンタ54は制動制御回路55も兼用している。
【0053】
次に、本参考形態における動作を図6〜8のタイミングチャートおよび図9のフローチャートを参照して説明する。
【0054】
発電機20が作動し始めると、システムリセット信号SRが出力される(ステップ1、以下「ステップ」を「S」と略す)。その後、一定期間経過後に、起動設定回路90からHレベル信号がアップダウンカウンタ54のLOAD入力に入力される(S2)。すると、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54でカウントされる(S3)。これらの各信号は、同期回路70によって同時にカウンタ54に入力されないように設定されている。
【0055】
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レベル信号がブレーキ回路23のトランジスタ23Bに出力され、発電機20にブレーキを掛けるブレーキオン制御が行われる(S4,S5)。
【0056】
次に、ダウンカウント信号が入力されれば、カウンタ値は「7」に戻り、出力QDからはLレベル信号が出力されるため、発電機20のブレーキが掛けられないブレーキオフ制御が行われる(S4,S6)。
【0057】
一方、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、アップカウント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ト信号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、ブレーキが掛けられたままとなる。そして、ブレーキが掛けられたままであることにより、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」になった際にブレーキが解除される。
【0058】
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7に示すように、アップカウント信号と、ダウンカウント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、カウンタ値に応じてブレーキのオン、オフが繰り返される。
【0059】
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、図8に示すように、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。
【0060】
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。
【0061】
このような本参考形態によれば、次のような効果がある。
【0062】
(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54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54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23により発電機20に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のブレーキをオフするため、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。
【0063】
(2) ブレーキ制御は、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、回転制御手段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。
【0064】
(3) 発電機20の回転速度に応じて、アップカウント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、特にアップカウント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。
【0065】
(4) 計数手段として、アップダウンカウンタ54を用いているので、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、第1および第2の計数手段54A,54Bを別々に設け、さらにそれらの計数値を比較する比較手段54Cを設ける場合に比べて、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。
【0066】
(5) 4ビットのアップダウンカウンタ54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、アップカウント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ト信号やダウンカウント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。
【0067】
(6) 起動設定回路90を設けて、発電機20の起動時に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、コンデンサ22への充電を優先させることができ、コンデンサ22によって駆動される回転制御手段50を迅速にかつ安定して駆動することができ、その後の回転制御の安定性も高めることができる。
【0068】
次に本発明の前提となる第2参考形態について、図10を参照して説明する。なお、以下の各参考形態、実施形態において、前述の参考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。
【0069】
本参考形態では、アップダウンカウンタ54の出力側にラインデコーダ100を設けており、アップダウンカウンタ54のカウンタ値「8」〜「15」に対応するY8〜Y15出力をブレーキ回路23のトランジスタ23Bに入力してブレーキ制御している。
【0070】
このラインデコーダ100では選択された1本の出力がLレベルになり、他の15本の出力はHレベルになるため、出力Y8〜Y15をNANDゲート101に接続することで、これらのいずれかの出力が選択されているとき、つまりアップダウンカウンタ54のカウンタ値が「8」〜「15」の時には、トランジスタ23BのゲートにHレベル信号が出力され、カウンタ値が「7」以下の場合にはLレベル信号が出力されるように構成されている。
【0071】
また、ラインデコーダ100のY0およびY15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102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」になり、Y15からLレベル信号が出力されている場合、さらにアップカウント信号がNANDゲート102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54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。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。なお、本実施形態では、アップダウンカウンタ54の初期値はカウンタ値「8」に設定されている。
【0072】
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)〜(6)と同一の効果が得られる上、次の効果もある。
【0073】
(7) ラインデコーダ100を設けて各カウンタ値「0」〜「15」に対応する各出力Y0〜Y15が得られるようにし、Y0およびY15出力をNANDゲート102に戻しているので、アップカウント信号やダウンカウント信号が続いても、カウンタ値が「15」を越えて「0」になったり、「0」を越えて「15」になったりすることを防止でき、累積誤差が非常に大きくなった際に、その誤差が進み方向なのか遅れ方向なのかを正確に把握できて誤制御を確実に無くすことができる。
【0074】
次に本発明の実施形態について、図11〜15を参照して説明する。本実施形態では、図11にも示すように、整流回路105を含むブレーキ回路120を発電機20に設けている。具体的には、発電機20の出力端であるMG1、M G2を短絡させてショートブレーキを掛けるスイッチ121,122によりブレーキ回路120が構成されている。本実施形態では、スイッチ121,122は、Pchのトランジスタで構成されている。
【0075】
また、発電機20に接続されたコンデンサ123、ダイオード124,125、スイッチ素子であるトランジスタ126,127により倍電圧整流回路105が構成されている。
【0076】
前記ブレーキ回路120は、前記各参考形態と同様に、電源回路(コンデンサ)22から供給される電力によって駆動される回転制御手段50により制御されている。
【0077】
制動制御回路55には、アップダウンカウンタ54、同期回路70の他に、チョッパ信号発生部80とを備えている。
【0078】
アップダウンカウンタ54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。
【0079】
アップダウンカウンタ54は、前記参考形態と同様に4ビットのカウンタで構成されている。なお、このアップダウンカウンタ54の4つのデータ入力端子(プリセット端子)A〜Dのうち、端子A,B,D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54の初期値(プリセット値)がカウンタ値「11」に設定されている。
【0080】
アップダウンカウンタ54は、LOAD入力がつまりシステムリセット信号SRがLレベルになるまでは、アップダウン入力を受け付けないため、図12に示すように、アップダウンカウンタ54のカウンタ値は「11」に維持される。
【0081】
アップダウンカウンタ54は、4ビットの出力QA〜QDを有している。従って、カウンタ値が「12」以上であれば、3,4ビット目の出力QC,QDは共にHレベル信号を出力し、カウンタ値が「11」以下であれば、3,4ビット目の出力QC,QDの少なくとも一方は必ずLレベル信号を出力する。
【0082】
従って、出力QC,QDが入力されるANDゲート110の出力LBSは、アップダウンカウンタ54のカウンタ値が「12」以上であればHレベル信号となり、カウンタ値が「11」以下であればLレベル信号となる。この出力LBSは、チョッパ信号発生部80に接続されている。
【0083】
なお、出力QA〜QDが入力されたNANDゲート111およびORゲート112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102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111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102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54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112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、前記第2実施形態と同様に、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。
【0084】
チョッパ信号発生部80は、3つのANDゲート82〜84で構成され、分周回路52の出力Q5〜Q8を利用して第1のチョッパ信号CH1を出力する第1チョッパ信号発生手段81と、2つのORゲート86,87で構成され、分周回路52の出力Q5〜Q8を利用して第2のチョッパ信号CH2を出力する第2チョッパ信号発生手段85と、前記アップダウンカウンタ54からの出力LBSと、第2チョッパ信号発生手段85の出力CH2とが入力されるANDゲート88と、このANDゲート88の出力と前記第1チョッパ信号発生手段81の出力CH1とが入力されるNORゲート89とを備えている。
【0085】
このチョッパ信号発生部80のNORゲート89からの出力CH3は、Pchトランジスタからなるスイッチ121,122のゲートに入力されている。従って、出力CH3からLレベル信号が出力されると、スイッチ121,122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。
【0086】
一方、出力CH3からHレベル信号が出力されると、スイッチ121,122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CH3からのチョッパ信号によって発電機20をチョッパリング制御することができる。
【0087】
次に、本実施形態における動作を図12〜14のタイミングチャートおよび出力波形図と、図15のフローチャートとを参照して説明する。
【0088】
発電機20が作動し始めて、初期化回路91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54のLOAD入力に入力されると(S11)、図12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54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54に入力されないように設定されている。
【0089】
このため、初期カウント値が「11」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「12」となり、出力LBSがHレベル信号となり、チョッパ信号発生部80のANDゲート88に出力される。
【0090】
一方、ダウンカウント信号が入力されてカウンタ値が「11」に戻れば、出力LBSはLレベル信号となる。
【0091】
チョッパ信号発生部80では、図13に示すように、分周回路52の出力Q5〜Q8を利用し、第1チョッパ信号発生手段81から出力CH1を出力し、第2チョッパ信号発生手段85から出力CH2を出力する。
【0092】
そして、アップダウンカウンタ54の出力LBSからLレベル信号が出力されている場合(カウント値「11」以下)には、ANDゲート88からの出力もLレベル信号となるため、NORゲート89からの出力CH3は出力CH1が反転したチョッパ信号、つまりHレベル信号(ブレーキオフ時間)が長く、Lレベル信号(ブレーキオン時間)が短いデューティ比(スイッチ121,122をオンしている比率)の小さなチョッパ信号となる。従って、基準周期におけるブレーキオン時間が短くなり、発電機20に対しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つまり発電電力を優先したブレーキオフ制御が行われる(S13,S15)。
【0093】
一方、アップダウンカウンタ54の出力LBSからHレベル信号が出力されている場合(カウント値「12」以上)には、ANDゲート88からの出力もHレベル信号となるため、NORゲート89からの出力CH3は出力CH2が反転したチョッパ信号、つまりLレベル信号(ブレーキオン時間)が長く、Hレベル信号(ブレーキオフ時間)が短いデューティ比の大きなチョッパ信号となる。従って、基準周期におけるブレーキオン時間が長くなり、発電機20に対してはブレーキオン制御が行われるが、一定周期でブレーキがオフされるためにチョッパリング制御が行われ、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(S13,14)。
【0094】
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、アップカウント信号によりカウンタ値が「12」になった後に、さらにアップカウント信号が入力されることがある。この場合には、カウンタ値は「13」となり、前記出力LBSはHレベルを維持するため、チョッパ信号CH3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ブレーキオン制御が行われる。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「12」、「11」と低下し、「11」になった際にブレーキが解除されるブレーキオフ制御に切り替えられる。
【0095】
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12に示すように、アップカウント信号と、ダウンカウント信号とが交互に入力されて、カウンタ値が「12」と「11」とを繰り返すロック状態に移行する。この際は、カウンタ値に応じてブレーキのオン、オフが繰り返される。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チョッパ信号と、デューティ比が小さいチョッパ信号とがスイッチ121,122に印加されてチョッパリング制御が行われる。
【0096】
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。
【0097】
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「10」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。
【0098】
従って、アップダウンカウンタ54の出力LBS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パ信号によるブレーキオン制御が行われ、出力LBSからLレベル信号が出ている間は、デューティ比の小さなチョッパ信号によるブレーキオフ制御が行われる。つまり、制動制御手段であるアップダウンカウンタ54によってブレーキオン制御とブレーキオフ制御とが切り替えられる。
【0099】
なお、本実施形態では、出力LBSがLレベル信号の場合、チョッパ信号CH3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のチョッパ信号となり、出力LBSがHレベル信号の場合、チョッパ信号CH3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のチョッパ信号となる。
【0100】
そして、発電機20のMG1,MG2からは、図14に示すように、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。この際、出力LBS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パ信号CH3がスイッチ121,122に適宜印加され、出力LBSがHレベル信号を出力した時、つまりブレーキオン制御時には、各チョッパ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、チョッパ信号によりスイッチ121,122をオフした際に出力してチョッパ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。
【0101】
逆に、出力LBSがLレベル信号を出力した際、つまりブレーキオフ制御時には、各チョッパ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、チョッパ信号によりスイッチ121,122をオンからオフした際にチョッパ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。
【0102】
そして、発電機20からの交流出力は、倍電圧整流回路105によって昇圧、整流されて電源回路(コンデンサ)22に充電され、この電源回路22により回転制御手段50が駆動される。
【0103】
なお、アップダウンカウンタ54の出力LBSと、チョッパ信号CH3とは共に分周回路52の出力Q5〜Q8,Q12を利用しているため、つまりチョッパ信号CH3の周波数が出力LBSの周波数の整数倍とされているため、出力LBSの出力レベルの変化つまりブレーキオン制御とブレーキオフ制御の切替タイミングと、チョッパ信号CH3とは同期して発生している。
【0104】
このような本実施形態においても、前記各実施形態の(1)〜(5)、(7) と同一の効果が得られる上、次の効果もある。
【0105】
(8) さらに、アップダウンカウンタ54のカウンタ値が「12」以上つまり「12〜15」の4カウント分の範囲にある場合にブレーキを掛け、「11」以下つまり「11〜0」の12カウント分の範囲にある場合にブレーキを掛けないように制御しているため、換言すれば、アップダウンカウンタ54の各カウンタ値において、ブレーキを掛ける範囲を掛けない範囲よりも狭くしているので、ロータ回転周期が基準周期よりも遅れる場合の累積補償範囲を広くすることができ、ブレーキを掛けない場合に発生しやすい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る。
【0106】
すなわち、カウンタ値が「12」以上の場合には、ゼンマイ1aのトルクが大きいために機械的なゆらぎ等の一時的な要因でアップカウント信号が入力される可能性が少なく、かつブレーキを掛ける制御が行われることなどにより、アップカウント信号が3〜4個以上連続して入力されることはほとんど無い。従って、ブレーキを掛けるカウンタ値範囲を4つ分の狭い範囲にしても、確実に制御することができる。一方、ブレーキを掛けない場合には、ゼンマイ1aのトルクが低下していることなどから、機械的なゆらぎや時計に衝撃が加わった場合等の一時的な要因でダウンカウント値が連続して入力される可能性がある。
【0107】
この際、本実施形態では、ブレーキを掛けない範囲に、12カウント分のカウント値を設定しているので、ダウンカウント値が連続して入力した場合でもその累積量を記憶して累積誤差分を確実に補正することができる。
【0108】
(9) また、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なる2種類のチョッパ信号CH3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、ブレーキオン時にはデューティ比の大きなチョッパ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。
【0109】
(10)さらに、ブレーキオフ制御時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、ブレーキをオフしている間の充電電圧をより向上することができる。
【0110】
(11)出力QDの出力レベル変化つまりブレーキのオン、オフ制御の切替タイミングと、チョッパ信号CH3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のチョッパ信号CH3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。
【0111】
すなわち、出力LBSとチョッパ信号CH3とが同期していない場合には、一定周期のチョッパ信号CH3とは別に出力LBS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。
【0112】
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。
【0113】
例えば、前記実施形態では、計数手段として4ビットのアップダウンカウンタ54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を大きくでき、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。
【0114】
また、特定カウンタ値は「8」や「12」を境にしているが、これらに限定されることはなく、「11」〜「15」でブレーキを掛けるようにしてもよい。好ましくは、ブレーキを掛けるカウンタ値の範囲は、ブレーキを掛けないカウンタ値の範囲よりも狭いほうが良い。但し、時計の設定などによっては、ブレーキを掛けるカウンタ値の範囲を、ブレーキを掛けないカウンタ値の範囲と等しくしてもよいし、ブレーキを掛けない(ブレーキオフ)範囲のほうを広くてもよい。
【0115】
さらに、ブレーキを掛けるカウンタ値の範囲は、最大あるいは最小のカウンタ値(例えば「15」や「0」)を含むことが好ましい。このような値を含むようにすれば、アップダウンカウンタ54の出力QA〜QDを利用してブレーキ制御信号を容易に形成でき、制動制御手段の構成を簡略化することができる。
【0116】
また、計数手段としては、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用にそれぞれ第1および第2の計数手段を個別に設けてもよい。ただし、この場合には、各計数手段の計数値を比較する比較手段(比較回路)を別途設けなければならず、アップダウンカウンタ54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。
【0117】
さらに、起動設定回路90は、必ずしも設けなくてもよいが、設けた方が発電機20の起動時に発電を優先できて回転制御手段50を迅速に駆動できる点で好ましい。この起動設定回路90の具体的な構成は前記実施形態に限らない。
【0118】
また、前記第1、2参考形態においても、前記実施形態と同様に、トランジスタ23Bに加えるブレーキ信号に、チョッパパルスを加えてトランジスタ23Bのオンオフを繰り返すチョッパリング制御を行ってもよい。このようなチョッパリング制御を行えば、発電電力を一定以上に保ちながら、ブレーキトルクを増加できる利点がある。
【0119】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の電子制御式機械時計およびその制御方法によれば、調速制御の応答性が速く、かつコストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の前提の第1参考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1参考形態の構成を示すブロック図である。
【図5】 第1参考形態の構成を示す回路図である。
【図6】 第1参考形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図7】 第1参考形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図8】 第1参考形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図9】 第1参考形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図10】 本発明の前提の第2参考形態の構成を示す回路図である。
【図11】 本発明の実施形態の構成を示す回路図である。
【図12】 本発明の実施形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図13】 本発明の実施形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図14】 本発明の実施形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図15】 本発明の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention converts the mechanical energy of a mechanical energy source such as a mainspring into electrical energy by a generator, and operates the rotation control means by the electrical energy to control the rotation cycle of the generator, thereby rotating the wheel. The present invention relates to an electronically controlled mechanical timepiece for accurately driving a pointer fixed to a row and a control method therefor.
[0002]
[Background]
The mechanical energy when the mainspring is opened is converted into electrical energy by a generator, and the rotation control means is operated by the electrical energy to control the value of the current flowing in the generator coil, which is fixed to the train wheel. As electronically controlled mechanical timepieces that accurately drive the hands to be displayed and display the time accurately, those described in Japanese Patent Publication No. 7-198112 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-50186 are known.
[0003]
Japanese Patent Publication No. 7-19812 discloses an angular range in which the brake is turned off to increase the rotational speed of the rotor to increase the power generation amount during one rotation of the rotor, that is, every reference signal period, and the brake An angle range that is multiplied by a low speed is provided, and the generated power is improved while the rotational speed is high, and the speed is adjusted so as to compensate for a decrease in the generated power during braking.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-50186 counts a reference pulse and measurement pulses detected as the rotor rotates, compares the number of reference pulses with the number of measurement pulses, In the first state where the number of pulses is smaller than the number of measurement pulses, brake control is performed by generating a brake signal with a pulse width set in response to the measurement pulse by the control means.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Japanese Patent Publication No. 7-119812, the brake on-control and off-control are always performed during one rotation of the rotor, that is, for each reference signal. In the case of a large deviation, the rotation control amount of the rotor for each reference signal cannot be increased so much that it takes time to shift to a normal control state and there is a problem that the responsiveness is low.
[0006]
In addition, the brake signal generated for each reference signal also has a constant pulse width in the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-50186, so that the brake amount for each reference signal is constant even when the control is greatly out of control. As a result, there is a problem that it takes time to shift to a normal control state and the responsiveness is low.
[0007]
In addition to the circuit for detecting the first and second states by counting and comparing the reference pulse and the measurement pulse, a control means for generating a brake signal with a pulse width set in response to the measurement pulse is separately provided. There is also a problem that the configuration is complicated and the cost is high.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronically controlled mechanical timepiece that can quickly control the speed control and can reduce the cost, and a control method therefor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electronically controlled mechanical timepiece according to the present invention includes a mechanical energy source, a generator that is driven by the mechanical energy source connected via a train wheel to generate an induced electric power to supply electric energy, and A pointer coupled to a train wheel, rotation control means driven by the electrical energy to control the rotation period of the generator;Switching means capable of short-circuiting both ends of the generator;The rotation control means is based on a rotation detection means for detecting a rotation period of the generator and outputting a rotation detection signal corresponding to the rotation period, and a signal from a time standard source. A reference signal generating means for generating a reference signal, a first counting means for counting a reference signal from the reference signal generating means, a second counting means for counting a rotation detection signal from the rotation detecting means, and a preset value. Positive side with respect to the set count valueAnd on each minus sideMultiple countValue countMultiple count value range possibleThen, a difference count value from the count value of the first count means is obtained with reference to the count value of the second count means, and it is determined whether the difference count value is on the plus side or the minus side. When it is on the plus side, it outputs a brake-on signal, and when it is on the minus side, it outputs a brake-off signal.A comparison means;Chopper signal generating means for outputting a chopper signal having a large duty ratio with a large ratio of brake on time based on the brake on signal and a chopper signal having a small duty ratio with a small ratio of brake on time based on the brake off signal; The large duty ratio chopper signal or the small duty ratio chopper signal output from the chopper signal generating means is applied to the switching means, and the switching means is conductive only for the brake-on time. Thus, the both ends of the generator are short-circuited, the generator is braked, and a choppering operation that repeats on / off based on the duty ratio is performed.It is characterized by this.
[0010]
The electronically controlled mechanical timepiece of the present invention drives the pointer and the generator with a mechanical energy source such as a mainspring, and brakes the generator by the braking control means of the rotation control means, thereby reducing the rotation speed of the rotor, that is, the pointer. To speed up.
[0011]
At this time, the rotation control means of the generator counts the reference signal from the reference signal generating means by the first counting means, and counts the rotation detection signal from the rotation detecting means by the second counting means. Count value and second count valueCompareComparison meansIs, The difference is positive with respect to the preset count valueAnd on each minus sideMultiple countA plurality of count value ranges in which values can be counted, a count value of a difference from the count value of the first counting means is obtained on the basis of the count value of the second counting means, and the count value of the difference is on the plus side Or a negative side, a brake on signal is output when the positive side is present, a brake off signal is output when the negative side is present, and the chopper signal generating means The chopper signal generating means outputs a chopper signal having a large duty ratio with a large ratio of brake on time based on a brake on signal and a chopper signal having a small duty ratio with a small ratio of brake on time based on the brake off signal. The chopper signal with the large duty ratio or the chopper signal with the small duty ratio output from the is applied to the switching means. Is, the switching means is braked in the generator by short-circuiting both ends of the generator by conducting only the brake-on time, performs the chopping operation of repeating the on-off based on the duty ratioIn this way, the rotational speed of the generator is regulated.
[0012]
For this reason, when the difference is a plus side with respect to a preset set count value, a plurality of counts are performed on the plus side, and when the difference is a minus side, Since a plurality of counts are performed and the difference is stored and calculated as a cumulative value,The difference is the plus sideIf the state continues, that is, if the torque of the mechanical energy source such as the mainspring is large and the generator is rotating, the brake is applied until the difference between the count values reaches the set count value.ON signalKeep calling,When the difference continues to be on the minus side, the generator is continuously applied with a brake-off signal.Therefore, the speed can be quickly adjusted to a normal rotation speed, and control with quick response can be performed.
In addition, since the brake on / off control is performed using chopper signals having different duty ratios, the brake (braking torque) can be made appropriate without reducing the charging voltage (generated voltage). In particular, when applying a brake-on signal, control is performed using a chopper signal with a large duty ratio, so that the braking torque can be increased while suppressing a decrease in the charging voltage, and the system stability is maintained while maintaining efficiency. Brake control can be performed. Thereby, the duration of the electronically controlled mechanical timepiece can also be increased. Further, since the chopper is controlled by the chopper signal having a small duty ratio even when the brake-off signal is applied, the charging voltage during that time can be further improved.
[0013]
Further, since the brake control is performed only by comparing the count values, the configuration of the rotation control means is simplified and the cost can be reduced.
[0015]
Further, it is preferable that the first counting means, the second counting means and the comparing means are constituted by an up / down counter. If the up / down counter is used, the count values can be compared simultaneously with the counting. Therefore, the configuration is further simplified and the difference between the count values can be easily obtained.
[0016]
The up / down
[0017]
For example, if an up / down counter of 2 bits or more can be used to hold a multi-stage value, not only the determination of delay or advance but also the delay amount of the second count value relative to the reference first count value Or the accumulated amount of the advance amount (multiple holding) can be stored, and as a result, the accumulated error can be corrected.
[0018]
Further, when the electrical energy from the generator is first supplied, the rotation control means is operated until the generator is driven by a predetermined number of rotations, for example, until a predetermined number of rotation detection signals are detected. The brake control means may be configured to be maintained in a non-operating state.
[0019]
When the electrical energy from the generator is supplied for the first time, that is, when the generator is started, the brake control means is not operated until the generator is driven by a predetermined number of revolutions, and the brake is not applied. The power generation action can be prioritized. Thereby, the voltage which can drive the rotation control means driven with the generated electric power can be obtained quickly, and the stability of control can be improved.
[0020]
Further, a specific counter value may be provided in the up / down counter, and the generator may be configured to be braked or not applied with this value as a boundary.
[0021]
In this way, since the brake control is performed only by comparing the respective count values, the configuration of the rotation control means is simplified and the cost can be reduced.
[0022]
The up / down counter is preferably configured to set the up / down counter within ± 1 of the specific counter value when the electrical energy from the generator is first supplied.
[0023]
In this way, since the difference between the preset value of the up / down counter and the specific counter value is small, the brake is applied immediately after the start of the rotation control, and the normal rotation speed can be quickly adjusted. , Quick control can be performed.
[0024]
Furthermore, the up / down counter,It is preferable that the range of the counter value that is controlled to apply the brake among the plurality of counter values is narrower than the range of the counter value that does not apply the brake.
[0025]
In this way, the cumulative compensation range in which the rotor rotation period is delayed from the reference period (the state in which the brake is not applied) can be widened, and the accumulated error can be effectively compensated. In other words, when the brake is applied, it is easy to bring the rotor rotation period closer to the reference period, and the accumulated error is small, so the compensation range may be small. The accumulated error may increase due to mechanical fluctuations. For this reason, if the cumulative compensation range in a state where the brake is not applied is widened, the cumulative amount of these errors can be stored, and the cumulative error can be reliably corrected.
[0026]
An electronically controlled mechanical timepiece control method according to the present invention includes a mechanical energy source and a generator that is driven by the mechanical energy source connected via a train wheel to generate an induced electric power and supply electric energy. A pointer coupled to the wheel train, and rotation control means that is driven by the electrical energy and controls a rotation cycle of the generator.Switching means capable of short-circuiting both ends of the generator;A control method for an electronically controlled mechanical timepiece comprising: a reference signal generated on the basis of a signal from a time standard source to obtain a first count value, and an output corresponding to a rotation period of the generator The rotation detection signal is counted to obtain the second count value, which is on the plus side with respect to the preset set count valueAnd on each minus sideMultiple count valuesA count value of a difference from the first count value with reference to the second count value in a countable state, and determining whether the count value of the difference is on the plus side or the minus side; When it is on the plus side, it outputs a brake-on signal, when it is on the minus side, it outputs a brake-off signal, and the chopper signal has a large duty ratio with a large proportion of brake-on time based on the brake-on signal. And a small duty ratio chopper signal with a small ratio of brake on time based on the brake off signal, and applying the large duty ratio chopper signal or the small duty ratio chopper signal to the switching means, The switching means conducts only for the brake-on time, so that both ends of the generator are short-circuited and the generator is disconnected. The hanging, the chopping operation of repeating the on-off based on the duty ratioIt is characterized by doing.
[0027]
With such a control method,Obtaining a count value of a difference from the first count value based on the second count value;If the difference is a plus side with respect to a preset set count value, a plurality of count values are counted on the plus side, and if the difference is a minus side, a plurality is counted on the minus side. The difference is stored and calculated as a cumulative value by counting the count value ofButWhen counting on the plus sideIn other words, when the torque of a mechanical energy source such as a spring is large and the generator is rotatingThe generator is continuously broken until the difference reaches the set count value.A chion signal is applied and counted on the negative side.In case the brake on the generator continuouslyApply off signalSince the control is performed, the braking control is performed to eliminate the difference as the cumulative value continuously.,The speed can be quickly adjusted to a normal rotation speed, and control with high responsiveness can be performed.
In addition, since the brake on / off control is performed using chopper signals having different duty ratios, the brake (braking torque) can be made appropriate without reducing the charging voltage (generated voltage). In particular, when applying a brake-on signal, control is performed using a chopper signal with a large duty ratio, so that the braking torque can be increased while suppressing a decrease in the charging voltage, and the system stability is maintained while maintaining efficiency. Brake control can be performed. Thereby, the duration of the electronically controlled mechanical timepiece can also be increased. Further, since the chopper is controlled by the chopper signal having a small duty ratio even when the brake-off signal is applied, the charging voltage during that time can be further improved.
[0028]
An electronically controlled mechanical timepiece control method according to the present invention includes a mechanical energy source and a generator that is driven by the mechanical energy source connected via a train wheel to generate an induced electric power and supply electric energy. A pointer coupled to the wheel train, and rotation control means that is driven by the electrical energy and controls a rotation cycle of the generator.Switching means capable of short-circuiting both ends of the generator;A reference signal generated based on a signal from a time standard source in a method for controlling an electronically controlled mechanical timepiece comprising:TheAs a down count signal,Rotation detection signal output corresponding to the rotation period of the generatorIs input to the up / down counter as an up count signal, and the count value of the up / down counter is counted in a state where a plurality of count values can be counted on each of the plus side and the minus side with respect to a preset set count value, It is determined whether the count value of the up / down counter is on the plus side or the minus side. If the count value is on the plus side, a brake on signal is output, and if it is on the minus side, a brake off signal is output. Or the reference signal is used as an up-count signal, and the rotation detection signal is input as a down-count signal to an up / down counter. The up / down counter is counted while the count value is countable. When the value is counted, it is judged whether the count value of the up / down counter is on the plus side or the minus side, and if it is on the minus side, a brake on signal is output, and if it is on the plus side Outputs a brake-off signal, a chopper signal with a large duty ratio based on the brake-on signal and a small duty ratio with a small ratio of brake-on time based on the brake-off signal. And the chopper signal having the large duty ratio or the chopper signal having the small duty ratio is applied to the switching means, and the switching means conducts only for the brake-on time to short-circuit both ends of the generator. Apply brakes to the generator and repeat on / off based on the duty ratio Perform a chopping actionIt is characterized by.
[0029]
With such a control method, when the count value of the up / down counter is on the plus side with respect to a predetermined specific counter value, a plurality of count values are counted on the plus side, and the difference is minus. The difference is stored and calculated as a cumulative value by counting a plurality of count values on the minus side.When the reference signal is a down-count signal and the rotation detection signal is input as an up-count signal to the up / down counter and the difference is counted on the plus side of the specific counter value, or the reference signal is an up-count signal and the rotation detection signal Is input to the up / down counter as a downcount signal, and the difference is counted on the minus side of the specific counter value, that is, the torque of the mechanical energy source such as the mainspring is large and the generator is rotating. In this case, a brake on signal is continuously output to the generator until the difference reaches the specific counter value, and the difference is counted on the opposite side to the specific counter value. Control is performed to continuously output a brake off signal to the generator, and the difference as an accumulated value is linked. Since to perform the braking control to eliminate it, the brake ON signal or a brake off signal to the difference between the count value reaches the specified counter valueTherefore, it is possible to quickly adjust the speed to a normal rotation speed, and to perform control with quick response.
In addition, since the brake on / off control is performed using chopper signals having different duty ratios, the brake (braking torque) can be made appropriate without reducing the charging voltage (generated voltage). In particular, when applying a brake-on signal, control is performed using a chopper signal with a large duty ratio, so that the braking torque can be increased while suppressing a decrease in the charging voltage, and the system stability is maintained while maintaining efficiency. Brake control can be performed. Thereby, the duration of the electronically controlled mechanical timepiece can also be increased. Further, since the chopper is controlled by the chopper signal having a small duty ratio even when the brake-off signal is applied, the charging voltage during that time can be further improved.
[0030]
In addition, if an up / down counter is used, the count values can be compared simultaneously with the counting, so that the configuration is further simplified and the difference between the count values can be easily obtained.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
less than,Reference form which is a premise of the present invention andEmbodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 illustrates the present invention.First reference formFIG. 2 and FIG. 3 are cross-sectional views showing the main part of the electronically controlled mechanical timepiece.
[0033]
The electronically controlled mechanical timepiece includes a
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
This electronically controlled mechanical timepiece includes a
[0037]
The
[0038]
Next, a control circuit of the electronically controlled mechanical timepiece will be described with reference to FIGS. Figure 4 shows the bookreferenceThe block diagram which shows the electronically controlled mechanical timepiece of a form is shown, and the circuit diagram is shown by FIG.
[0039]
The AC output from the
[0040]
The
[0041]
The rotation control means 50 includes an
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The rotation detection signal FG1 of the
[0045]
The
[0046]
The up / down
[0047]
The up / down
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
Since the up / down
[0051]
The up / down
[0052]
On the other hand, when the L level signal is output from the output QD, the gate voltage of the
[0053]
Then bookreferenceThe operation in the embodiment will be described with reference to the timing charts of FIGS. 6 to 8 and the flowchart of FIG.
[0054]
When the
[0055]
Therefore, when the up-count signal is input from the state where the initial count value is set to “7”, the counter value becomes “8”, and an H level signal is output from the output QD to the
[0056]
Next, if the down count signal is input, the counter value returns to “7”, and the L level signal is output from the output QD, so that the brake off control that does not apply the brake of the
[0057]
On the other hand, when the torque of the
[0058]
When such control is performed, the
[0059]
Further, when the
[0060]
Then, even if the brake is not applied at all, a large number of down count values are input. When the count value becomes a small value of “6” or less, it is determined that the torque of the
[0061]
Book like thisreferenceAccording to the form, there are the following effects.
[0062]
(1) An upcount signal based on the rotation detection signal FG1 and a downcount signal based on the reference signal fs are input to the up / down
[0063]
(2) The brake control is set only by whether the counter value is “7” or less or “8” or more, and it is not necessary to set the brake time separately. Therefore, the rotation control means 50 has a simple configuration. It is possible to reduce the component cost and the manufacturing cost, and to provide an electronically controlled mechanical watch at a low cost.
[0064]
(3) Since the timing at which the upcount signal is input changes according to the rotational speed of the
[0065]
(4) Since the up / down
[0066]
(5) Since the 4-bit up / down
[0067]
(6) Since the
[0068]
Next, the present inventionPresupposed second reference formWill be described with reference to FIG. The followingEach reference form, embodimentIn the abovereferenceConstituent parts that are the same as or similar to the embodiment will be given the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
[0069]
BookreferenceIn the embodiment, the
[0070]
In the
[0071]
The outputs Y0 and Y15 of the
[0072]
In this embodiment as well, the same effects as (1) to (6) of the first embodiment can be obtained, and the following effects can also be obtained.
[0073]
(7) Since the
[0074]
Next, the present inventionofAn embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, as shown also in FIG. 11, the
[0075]
In addition, the voltage
[0076]
The
[0077]
The
[0078]
The up count input and down count input of the up / down counter 54 are inputted with the rotation detection signal FG1 of the
[0079]
The up / down counter 54referenceLike the form, it is composed of a 4-bit counter. Of the four data input terminals (preset terminals) A to D of the up / down
[0080]
The up / down
[0081]
The up / down
[0082]
Therefore, the output LBS of the AND
[0083]
The outputs of the
[0084]
The
[0085]
The output CH3 from the NOR
[0086]
On the other hand, when the H level signal is output from the output CH3, the
[0087]
Next, the operation in this embodiment will be described with reference to the timing charts and output waveform diagrams of FIGS. 12 to 14 and the flowchart of FIG.
[0088]
When the
[0089]
Therefore, when the up-count signal is input from the state where the initial count value is set to “11”, the counter value becomes “12”, the output LBS becomes the H level signal, and the AND gate of the chopper
[0090]
On the other hand, when the downcount signal is input and the counter value returns to “11”, the output LBS becomes an L level signal.
[0091]
As shown in FIG. 13, the chopper
[0092]
When the L level signal is output from the output LBS of the up / down counter 54 (count value “11” or less), the output from the AND
[0093]
On the other hand, when the H level signal is output from the output LBS of the up / down counter 54 (count value “12” or more), the output from the AND
[0094]
Then, when the torque of the
[0095]
When such control is performed, the
[0096]
Further, when the
[0097]
Then, even if the brake is not applied at all, a large number of down count values are input. When the count value becomes a small value of “10” or less, it is determined that the torque of the
[0098]
Therefore, while the H level signal is output from the output LBS of the up / down
[0099]
In this embodiment, when the output LBS is an L level signal, the chopper signal CH3 is an H level period: L level period is 15: 1, that is, the duty ratio is 1/16 = 0.0625, and the output LBS is at the H level. In the case of a signal, the chopper signal CH3 is a chopper signal having an H level period: L level period of 1:15, that is, a duty ratio of 15/16 = 0.9375.
[0100]
Then, from MG1 and MG2 of the
[0101]
On the other hand, when the output LBS outputs an L level signal, that is, during brake-off control, the short brake time in each chopper cycle is shortened and the brake amount is reduced, and the
[0102]
The AC output from the
[0103]
Since the output LBS of the up / down
[0104]
In this embodiment as well, the same effects as (1) to (5) and (7) of the above-described embodiments can be obtained, and the following effects can also be obtained.
[0105]
(8) Furthermore, the brake is applied when the count value of the up / down
[0106]
That is, when the counter value is “12” or more, since the torque of the
[0107]
At this time, in this embodiment, since the count value for 12 counts is set in a range where the brake is not applied, even when the down count value is continuously input, the accumulated amount is stored and the accumulated error amount is calculated. It can be corrected reliably.
[0108]
(9) Since the brake on / off control is performed using two types of chopper signals CH3 having different duty ratios, the brake (braking torque) is increased without reducing the charging voltage (generated voltage). be able to. In particular, since the control is performed using a chopper signal with a large duty ratio when the brake is on, the braking torque can be increased while suppressing a decrease in charging voltage, and the brake control is efficient while maintaining the stability of the system. It can be performed. Thereby, the duration of the electronically controlled mechanical timepiece can also be increased.
[0109]
(10) Further, since the chopper is controlled by the chopper signal having a small duty ratio even during the brake-off control, the charging voltage while the brake is off can be further improved.
[0110]
(11) Since the output level change of the output QD, that is, the switching timing of the on / off control of the brake and the change timing of the chopper signal CH3 from on to off are synchronized, it corresponds to the chopper signal CH3 of the
[0111]
That is, when the output LBS and the chopper signal CH3 are not synchronized with each other, a portion with a high electromotive voltage is generated from the
[0112]
It should be noted that the present invention is not limited to each embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
[0113]
For example, although the 4-bit up / down
[0114]
Further, the specific counter value has “8” or “12” as a boundary, but is not limited thereto, and the brake may be applied at “11” to “15”. Preferably, the range of the counter value for applying the brake should be narrower than the range of the counter value for not applying the brake. However, depending on the setting of the clock, the range of the counter value to apply the brake may be equal to the range of the counter value to not apply the brake, or the range where the brake is not applied (brake off) may be wider. .
[0115]
Further, it is preferable that the range of the counter value to be braked includes the maximum or minimum counter value (for example, “15” or “0”). If such values are included, a brake control signal can be easily formed using the outputs QA to QD of the up / down
[0116]
Further, the counting means is not limited to the up / down counter, and the first and second counting means may be individually provided for the reference signal fs and the rotation detection signal FG1, respectively. However, in this case, a comparison means (comparison circuit) for comparing the count values of the respective counting means must be provided separately, and using the up / down
[0117]
Furthermore, the
[0118]
The first and secondreferenceAlso in formThe aboveSimilarly to the embodiment, choppering control may be performed in which a chopper pulse is added to the brake signal applied to the
[0119]
【The invention's effect】
As described above, according to the electronically controlled mechanical timepiece and the control method thereof of the present invention, the speed control response is fast and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionFirst reference of premiseIt is a top view which shows the principal part of the electronically controlled mechanical timepiece in a form.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of FIG.
3 is a cross-sectional view showing a main part of FIG. 1;
FIG. 4referenceIt is a block diagram which shows the structure of a form.
FIG. 5referenceIt is a circuit diagram which shows the structure of a form.
FIG. 6reference6 is a timing chart in the circuit of the embodiment.
FIG. 7reference6 is a timing chart in the circuit of the embodiment.
FIG. 8reference6 is a timing chart in the circuit of the embodiment.
FIG. 9referenceIt is a flowchart which shows the control method of a form.
FIG. 10 shows the present invention.Assumption 2nd referenceIt is a circuit diagram which shows the structure of a form.
FIG. 11 shows the present invention.ofIt is a circuit diagram which shows the structure of embodiment.
FIG.Of the present inventionIt is a timing chart in the circuit of an embodiment.
FIG. 13Of the present inventionIt is a timing chart in the circuit of an embodiment.
FIG. 14Of the present inventionIt is a timing chart in the circuit of an embodiment.
FIG. 15Of the present inventionIt is a flowchart which shows the control method of embodiment.
Claims (7)
前記回転制御手段は、
前記発電機の回転周期を検出してその回転周期に対応した回転検出信号を出力する回転検出手段と、
時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基準信号発生手段と、
この基準信号発生手段からの基準信号をカウントする第1計数手段と、
前記回転検出手段からの回転検出信号をカウントする第2計数手段と、
予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な複数カウント値範囲を有し、前記第2計数手段のカウント値を基準として前記第1計数手段のカウント値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力する比較手段と、
前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力するチョッパ信号発生手段と、を備えており、
前記チョッパ信号発生手段から出力される前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号が前記スイッチング手段に印加され、前記スイッチング手段は、前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする電子制御式機械時計。A mechanical energy source, a generator driven by the mechanical energy source coupled via a train wheel to generate induced power to supply electrical energy, a pointer coupled to the train wheel, and In an electronically controlled mechanical timepiece comprising rotation control means that is driven by electrical energy to control the rotation cycle of the generator, and switching means that can short-circuit both ends of the generator .
The rotation control means includes
Rotation detection means for detecting a rotation period of the generator and outputting a rotation detection signal corresponding to the rotation period;
A reference signal generating means for generating a reference signal based on a signal from a time standard source;
First counting means for counting reference signals from the reference signal generating means;
Second counting means for counting a rotation detection signal from the rotation detection means;
A plurality count range plurality of count values that can be counted by the positive and negative sides, respectively with respect to a preset count value, said first counter means a count value of said second counting means based The count value of the difference from the count value is obtained, it is determined whether the count value of the difference is on the plus side or the minus side, and if it is on the plus side, a brake on signal is output and the minus value is output. A comparison means for outputting a brake-off signal when it is on the side ,
Chopper signal generating means for outputting a chopper signal having a large duty ratio with a large ratio of brake on time based on the brake on signal and a chopper signal having a small duty ratio with a small ratio of brake on time based on the brake off signal; , And
The chopper signal with the large duty ratio or the chopper signal with the small duty ratio output from the chopper signal generating means is applied to the switching means, and the switching means conducts only for the brake-on time, thereby causing the generator to An electronically controlled mechanical timepiece which performs a choppering operation in which both ends are short-circuited, the generator is braked, and ON / OFF is repeated based on the duty ratio .
時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をカウントして第1計数値を求めるとともに、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をカウントして第2計数値を求め、
予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値が カウント可能な状態で前記第2計数値を基準として前記第1計数値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、
前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、
前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。A mechanical energy source, a generator driven by the mechanical energy source coupled via a train wheel to generate induced power to supply electrical energy, a pointer coupled to the train wheel, and In a control method of an electronically controlled mechanical timepiece comprising rotation control means that is driven by electrical energy to control a rotation cycle of the generator, and switching means that can short-circuit both ends of the generator .
A reference signal generated based on a signal from a time standard source is counted to obtain a first count value, and a rotation detection signal output corresponding to the rotation period of the generator is counted to obtain a second count value. Seeking
Obtains a count value of a difference between the first count value said second count value as a reference in a plurality of count value countable state positive and negative sides, respectively with respect to a preset count value, the Judge whether the difference count value is on the plus side or minus side, and if it is on the plus side, output a brake-on signal, and if it is on the minus side, output a brake-off signal. ,
A large duty ratio chopper signal with a large ratio of brake on time based on the brake on signal and a small duty ratio chopper signal with a small ratio of brake on time based on the brake off signal,
The chopper signal with the large duty ratio or the chopper signal with the small duty ratio is applied to the switching means, and the switching means conducts only for the brake-on time, so that both ends of the generator are short-circuited to brake the generator. And performing a choppering operation of repeatedly turning on and off based on the duty ratio .
時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をダウンカウント信号とし、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をアップカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力するか、または
前記基準信号をアップカウント信号とし、前記回転検出信号をダウンカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記プラス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、
前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、
前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。A mechanical energy source, a generator driven by the mechanical energy source coupled via a train wheel to generate induced power to supply electrical energy, a pointer coupled to the train wheel, and In a control method of an electronically controlled mechanical timepiece comprising rotation control means that is driven by electrical energy to control a rotation cycle of the generator, and switching means that can short-circuit both ends of the generator .
A reference signal generated based on a signal from a time standard source is used as a down-count signal, and a rotation detection signal output corresponding to the rotation cycle of the generator is input as an up -count signal to an up / down counter and is preset. counting the count value of the up-down counter plurality of count values in countable state in the positive and negative sides, respectively with respect to the set count value, the count value is the positive or negative side of the up-down counter The brake-on signal is output when it is on the positive side, and the brake-off signal is output when it is on the negative side, or
The reference signal is used as an up-count signal, the rotation detection signal is input as a down-count signal to an up / down counter, and a plurality of count values can be counted on each of a plus side and a minus side with respect to a preset set count value. The count value of the up / down counter is counted in the state, it is determined whether the count value of the up / down counter is on the plus side or the minus side, and if it is on the minus side, a brake on signal is output. If it is on the plus side, it outputs a brake off signal,
A large duty ratio chopper signal with a large ratio of brake on time based on the brake on signal and a small duty ratio chopper signal with a small ratio of brake on time based on the brake off signal,
The chopper signal with the large duty ratio or the chopper signal with the small duty ratio is applied to the switching means, and the switching means conducts only for the brake-on time, so that both ends of the generator are short-circuited to brake the generator. And performing a choppering operation of repeatedly turning on and off based on the duty ratio .
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