JP3963554B2 - 電子機器、時計および電子機器の消費電力制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転錘の運動やぜんまいの運動によって発電された交流電力で駆動できる電子機器、時計および電子機器の消費電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
腕時計装置のような小型で携帯に適した電子機器において、発電装置を内蔵することによって、電池を使用しなくとも駆動するための電力を得ることができる電子機器が考案され、実用化している。図１５にその一例として発電装置６を内蔵した電子機器の概略構成を示してある。この携帯型電子機器は、発電装置６として電磁発電装置を備えている。この電磁発電装置は、電子機器内で旋回運動を行う回転錘７と回転錘７の回転運動を電磁発電機に伝達する輪列機構８と電磁発電機を構成するステータ９、ロータ１０を備えており、ロータ１０が回転するとステータ９の出力用コイル１１に起電力が発生し、交流電力が取り出せるようになっている。さらに発電装置６から出力された交流電力を整流ダイオードブリッジ１２で全波整流して大容量コンデンサ１３および電子機器の回路部１４に電力を供給している。発電装置６で発電がなされていないときは、回路部１４は大容量コンデンサ１３に貯えられた電力で駆動されている。そのため、この携帯型電子機器は、電池がなくとも回路部１４を継続して動作させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この電子機器は、発電装置６から供給される発電の状態を検出する手段を持っておらず、回路部１４の消費電流は、発電装置６の発電の状態にかかわらず一様であった。そのため、発電されていない状態であっても、発電されているときと同じように回路部１４で電力を消費していたため、短時間で大容量コンデンサ１３が放電してしまい、回路部１４が完全に停止してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、電子機器の発電装置から供給される発電電力の状態（発電の有無、発電の強さ）を簡便な方法で検出することができ、また、検出した発電電力の状態に応じて回路部の消費電力を制御することができる発電検出回路、半導体装置、電子機器、時計、発電検出方法および消費電力制御方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の電子機器は、間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって交流電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて発電の状態を判断し、該判断の結果に基づいて当該機器の消費電力を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記放電手段は、抵抗素子であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記放電手段は、定電流回路から構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記電圧検出手段は、インバータ回路であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記電圧検出手段は、コンパレータ回路であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記スイッチング手段は、トランジスタであることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の電子機器において、前記制御回路は、前記容量素子の電圧が所定値を所定時間継続して超えていない場合、前記発電装置が発電していないと判断し、当該機器の消費電力を低減することを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の電子機器において、前記制御回路は、前記容量素子の電圧が所定値を所定時間継続して超えている場合、前記発電装置が発電中であると判断し、前記消費電力の低減を解除することを特徴とする。
【００１３】
請求項９記載の時計は、時刻を計時する計時回路と、間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって交流電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて発電の状態を判断し、該判断の結果に基づいて前記計時回路の消費電力を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０記載の電子機器の消費電力制御方法は、間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって発電された交流電力の周期に応じたスイッチング動作により容量素子に充電を行う第１の過程と、前記容量素子に充電が行われていないとき、前記容量素子の放電を行う第２の過程と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する第３の過程と、前記第３の過程における検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて発電の状態を判断する第４の過程と、前記第４の過程における判断の結果に基づいて当該機器の消費電力を制御する第５の過程とを有することを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明による発電検出回路の実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は、本発明による発電検出回路を適用した電子機器の略構成を示す回路ブロック図である。なお、図１５に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１において、電子機器は、発電検出回路１、パワーセーブ制御回路３０、発電装置６、整流ダイオードブリッジ１２、大容量コンデンサ１３および回路部１４から構成されている。発電検出回路１の基本構成を図３に示す。図３において、本例の発電検出回路１は、発電装置６に接続されており、ＭＯＳトランジスタ２、コンデンサ３、プルアップ抵抗４、インバータ回路５から構成されている。
【００３８】
発電装置６からの信号がＭＯＳトランジスタ２のゲートに接続されており、発電された交流電圧Ｖ１によってＭＯＳトランジスタ２はオン、オフ動作を繰り返し、コンデンサ３の充電を制御する。スイッチング手段を、ＭＯＳトランジスタで構成すればインバータ回路５も含めて発電検出回路１は安価なＣＭＯＳ−ＩＣで構成できるが、これらのスイッチング素子、電圧検出手段はバイポーラトランジスタで構成しても構わない。プルアップ抵抗４は、コンデンサ３の電圧値Ｖ３を非発電時にＶｄｄ電位に固定するとともに、非発電時のリーク電流を発生させる役割がある。これは数十から数百ＭΩ程度の高抵抗値であり、オン抵抗が大きなＭＯＳトランジスタでも構成可能である。コンデンサ３に接続されたインバータ回路５によりコンデンサ３の電圧値Ｖ３を判定し、発電状態であればハイとなる発電検出信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００３９】
なお、本例では回路の低電圧側Ｖｓｓが基準電圧となって示しているが、多くの腕時計回路で使われているように高電圧側Ｖｄｄを基準としてもなんら構わない。さらに発電装置６の出力Ｖ１は、発電がされていないときの電位を安定させるためＶｓｓに高抵抗を介して接続されていても良い。また、非発電時のＮｃｈＭＯＳトランジスタ２をオフ状態とするために、非発電時の発電装置の出力電圧Ｖ１はＶｓｓで安定する必要があり、Ｖ１は抵抗素子を介してＶｓｓに接続されていたほうが望ましい。
【００４０】
パワーセーブ制御回路３０は、発電検出回路１のインバータ回路５からの発電検出信号Ｖｏｕｔに従って、回路部１４をパワーセーブモードを切り替えるために、回路部１４へ制御信号Ｓ１を送出する。回路部１４では、上記制御信号Ｓ１が供給されると、パワーセーブモード設定であると判断し、メカニカル駆動部や回路の一部機能への電源供給を遮断することにより消費電力を低下させる。なお、パワーセーブモード設定時には、適用する電子機器を時計（特に腕時計）とした場合、例えば、▲１▼運針を停止する、▲２▼回路の一部機能（例えば、センサ機能、クロノグラフ機能、液晶表示機能）への電源供給をオフにすることが考えられる。
【００４１】
以下に、図３に示したタイミングチャートを参照にしながら本例の発電検出回路の動作を説明する。発電装置６によって交流電力の発電が始まると、発電装置６の片端Ｖ１には‘Ｖｄｄ＋ＶＦ（整流ダイオードの順方向電圧）’から‘Ｖｓｓ−ＶＦ’という範囲で振幅する交流信号が現れる。なお発電装置の他方の片端Ｖ２にはＶ１と逆位相、同振幅の信号が現れる。発電が始まりＶ１の電圧がＶｓｓからＶｄｄへ立ち上がるとＭＯＳトランジスタ２がオンして、コンデンサ３の充電が始まる。Ｖ３の電位は、非発電時はプルアップ抵抗４によってＶｄｄ側に固定されているが、発電が起こり、コンデンサ３の充電が始まるとＶｓｓ側に下がり始める。次にＶ１の電圧がＶｓｓへ減少に転じ、ＭＯＳトランジスタ２がオフすると、コンデンサ３への充電は止まるが、Ｖ３の電位はコンデンサ３によってそのまま保持される。以上の動作は、発電が持続されている間、繰り返され、Ｖ３の電位はＶｓｓまで下がっていき安定する。Ｖ３の電位がインバータ回路５のしきい値より下がると、インバータ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕｔがローからハイに切り替わり、発電の検出ができる。発電検出までの応答時間は、電流制限抵抗を接続したり、ＭＯＳトランジスタの能力を変えてコンデンサ３への充電電流の値を調整したり、またコンデンサ３の容量値を変えることによって任意に設定できる。
【００４２】
発電が停止するとＶ１はＶｓｓレベルで安定するため、ＭＯＳトランジスタ２はオフした状態のままとなる。Ｖ３の電圧はコンデンサ３によってしばらくは保持され続けるが、プルアップ抵抗４によるわずかなリーク電流によってコンデンサ３の電荷が抜けるため、Ｖ３はＶｓｓからＶｄｄへ徐々に上がり始める。そしてＶ３がインバータ回路５のしきい値を越えるとインバータ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕｔはハイからローに切り替わり、発電がされていないことの検出ができる。この応答時間はプルアップ抵抗４の抵抗値を変え、コンデンサのリーク電流を調整することで任意に設定可能である。このようにインバータ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕｔをモニターすることで、発電の状態を検出することができる。
【００４３】
したがって、発電の状態を検出することができれば、その状態に応じて、パワーセーブ制御回路３０によって、回路部１４に対してパワーセーブモードの設定／解除を切り替えることができ、消費電流を抑えることによって発電が行われていない状態での動作持続時間を伸ばすことができる。
【００４４】
（実施例２）
図４は本発明の実施例を示したもので、電流制限抵抗１５をコンデンサ３と直列に接続した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。ＭＯＳトランジスタ２がオンしたときのコンデンサ３の充電電流は、電流制限抵抗１５の値を変えることで発電検出信号Ｖｏｕｔが出力されるまでの応答時間を調整することができる。本例のように電流制限抵抗１５を接続すると、コンデンサ３への充電電流は減少するため、コンデンサ電圧Ｖ３がインバータのしきい値を下回るのに時間がかかり、発電検出信号Ｖｏｕｔが出力されるまでの時間は長くなる。
【００４５】
（実施例３）
図５は本発明の実施例を示したもので、スイッチング用のＭＯＳトランジスタをＰｃｈＭＯＳトランジスタ１６で構成した例である。コンデンサとＭＯＳトランジスタの位置が、図２に示したＮｃｈＭＯＳの構成の場合と電源電圧に対して逆となっている。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。また、本構成では非発電時のＰｃｈＭＯＳトランジスタ１６をオフ状態とするために、非発電時の発電装置の出力電圧Ｖ１はＶｄｄで安定する必要があり、Ｖ１は抵抗を介してＶｄｄに接続されていた方が望ましい。なお、該抵抗はオン抵抗の大きなＭＯＳトランジスタでもよい。
【００４６】
（実施例４）
図６は本発明の実施例を示したもので、プルアップ抵抗を定電流回路で構成した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。定電流源１７とＭＯＳトランジスタ１８、１９から成るカレントミラー回路で定電流回路は構成され、微少な定電流がＶｄｄからＶ３へ流れている。発電検出信号Ｖｏｕｔの出力を長時間保持したい場合は、コンデンサのリーク電流を小さくする必要があり、プルアップ抵抗の抵抗値はかなり大きくなる。その場合、抵抗値のばらつきが大きくなり、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間もばらつきの大きい特性となってしまう。本例のような定電流回路で構成すると数ｎＡという微少なリーク電流値の設定が可能となるとともに、リーク電流のばらつきも抵抗で構成するよりはるかに小さくできるという効果がある。
【００４７】
（実施例５）
図７は本発明の実施例を示したもので、電圧検出手段をシュミットトリガインバータ回路で構成した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。電圧検出手段をヒステリシス特性を持つシュミットトリガインバータ回路２０で構成することにより、コンデンサの電圧値Ｖ３の瞬間的な電圧変動の影響を受けず、安定した発電検出ができるという効果がある。
【００４８】
（実施例６）
図８は本発明の実施例を示したもので、電圧検出手段をコンパレータ回路２１で構成した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。コンパレータ回路２１は基準電圧発生回路２２の出力電圧Ｖ４とコンデンサ電圧Ｖ３を比較し、Ｖ３の方が低ければハイとなる発電検出信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００４９】
図２に示した発電機を備えた電子機器の場合、電源電圧は大容量コンデンサ１３の充電状態によって変化し、大容量コンデンサ１３の両端電圧に応じて変動する。電圧検出手段をインバータで構成した場合、インバータのしきい値電圧は電源電圧Ｖｄｄの変動に連動して変わってしまうため、発電検出時間も変動してしまう。本例のようにコンパレータ回路２１で構成すれば、発電検出のしきい値は電源電圧の変動の影響を受けず一定となり、精度のよい安定した検出を実現できる。
【００５０】
（実施例７）
図９は、ロータ１０の回転速度の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。特に、図９（ａ）は、ロータ１０の回転速度が小さい場合であり、図９（ｂ）は、ロータ１０の回転速度が大きい場合である。電磁発電機６の出力であるＶ１の電圧レベルおよび周期（周波数）は、ロータ１０の回転速度で変化する。すなわち、回転速度が大きいほど、Ｖ１の電圧レベルは大となり、かつ周期が短くなる。このため、ロータ１０の回転速度、すなわち電磁発電機６の発電の強さに応じて、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間（オン時間）の長さが変化することになる。すなわち、図９（ａ）の動きが小さい場合には、出力保持時間はｔ１となり、図９（ｂ）の動きが大きい場合には、出力保持時間はｔ２となる。両者の大小関係は、ｔ１＜ｔ２である。このように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間の長さによって、電磁発電機６の発電の強さを知ることができる。なお、上述した実施例７は、上述した実施例１ないし実施例６のいずれにも適用されることは言うまでもない。
【００５１】
（実施例８）
図１０は、上述した電磁発電機６を腕時計などに適用した場合の腕時計の振られ方の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。例えば、本発電検出回路１を腕時計に適用した場合、ロータ１０の回転速度は、ユーザの動きによって変化する。すなわち、ユーザが時計を手に持って強く振ったり、あるいは時計を装着した腕を強く振ると、前述したように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が長くなり、逆に、強く振らない場合には、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間は短なる。したがって、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が所定時間継続したかを検出することにより、ユーザが時計（腕時計）を強く振ったか否かを知ることができる。そこで、発電検出信号Ｖｏｕｔのオフが続いてパワーセーブモードへ移行しているときに、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が所定の時間継続した場合には、自動的にパワーセーブモードを解除すればよい。
【００５２】
しかしながら、強く振った場合には、図１０（ａ）に示すように、回転錘７の回転にムラが生じ、電磁発電機６の出力であるＶ１に２つの振幅ピークが現れることが知られている。この場合、コンデンサ３の容量が小さいと、あるいはコンデンサ３の放電経路に挿入されたプルアップ抵抗４の値が小さく、放電電流が大きい場合には、２つある山の谷の部分で、発電検出信号Ｖｏｕｔも一旦、途切れることになる。したがって、発電の強さと発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間とが比例しなくなり、パワーセーブモードの解除がユーザの意図通りには行われないことになる。
【００５３】
そこで、本実施例８では、コンデンサ３の容量を大きくすることで、上記発電検出信号Ｖｏｕｔが途切れることを防止している。図１０（ｂ）は、コンデンサ３の容量を大きくした場合における上記電磁発電機６が適用された腕時計をユーザが強く振ったときのＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。図示するように、コンデンサ３の容量を大きくすることで、２つある山の谷の部分での電荷減少が抑えられ、発電検出信号Ｖｏｕｔは途中で途切れることなく持続することが分かる。したがって、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間は発電の強さに対応したものとなり、パワーセーブモードの切り替えを正確に行うことができるようになる。
【００５４】
このように、上述したコンデンサ３の容量改善は、特に、パワーセーブモードを解除する際に、ユーザに意図的に強く振らせることにより、ユーザの意志でパワーセーブモードを解除したということを意識させる場合に有効である。
【００５５】
なお、上述した実施例８では、実施例１の構成に対して適用しているが、これに限定されることなく、他の実施例２ないし実施例７のいずれかに適用してもよいことは言うまでもない。
【００５６】
（実施例９）
図１１は、図２に示す電源ブロックの略構成を示す回路図である。電磁発電機６からはＶ１およびＶ２が出力されている。該Ｖ１、Ｖ２は、図１２に示すように、整流ダイオードブリッジ１２の前段では互いに逆相の交流波形となる。そこで、発電検出回路１を、図１３に示すように、上記Ｖ１、Ｖ２の双方を用いてスイッチングしてコンデンサ３を充電する構成を考える。なお、図２に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
【００５７】
ＭＯＳトランジスタ２のゲートには、電磁発電機６から出力されるＶ１を供給し、ＭＯＳトランジスタ２ａのゲートには、電磁発電機６から出力されるＶ２を供給する。図１３からも分かるように、ＭＯＳトランジスタ２とＭＯＳトランジスタ２ａとは、交互にオン／オフを繰り返すことになり、例えば図２に示す構成に比べ、スイッチング回数が２倍となる。この結果、コンデンサ３の充電時間が短くなり、発電が持続されていれば、Ｖ３の電位は、より速くＶｓｓに達することになる。ゆえに、発電検出信号Ｖｏｕｔの立ち上がりを速くすることができる。
【００５８】
なお、上述した実施例９では、実施例１の構成に対して適用しているが、これに限定されることなく、他の実施例２ないし実施例８のいずれかに適用してもよいことは言うまでもない。
【００５９】
また、上述した実施例１ないし１０では、発電装置６として、回転錘７の回転運動をロータ１０に伝達し、該ロータ１０の回転により出力用コイルに起電力を発生させる電磁発電装置を採用しているが、これに限定されることなく、例えば、ゼンマイの復元力により回転運動を生じさせ、該回転運動で起電力を発生させる発電装置や、外部あるいは自励による振動または変位を圧電体に加えることにより、圧電効果によって電力を発生させる発電装置であってもよい。
【００６０】
また、上述した発電検出回路１が適用される電子機器としては、腕時計以外にも、懐中時計、置き時計などであってもよい。また、電卓、携帯電話、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、携帯ラジオなどの電子機器に適応することもできる。さらに、大容量コンデンサの充電量の認識、発電時の過電圧印加防止の制御に用いてよい。
【００６１】
また、上述した発電検出回路１の適用例として、図１４に示すように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間（ハイ状態の時間）をカウントするとともに、該カウント値ＣＮＴと時計基準クロックＴＣＬＫとの差をアップダウンカウンタ等で常時カウントすることで、充電量をリアルタイムで把握することができる。そして、充電量を把握することで、ユーザへ充電量を通知（表示）することが可能となる。
【００６２】
また、ローパワー化のために定電圧発生回路などサンプリング駆動している回路がある場合、該回路は、電源電圧（Ｖｓｓ）の変動に弱いという欠点がある。そこで、上述した発電検出回路１からの発電検出信号Ｖｏｕｔがハイ状態の期間（発電検出時）は、定電圧発生回路などサンプリング駆動している回路のサンプリングデューティをアップもしくは常時駆動させるようにすることにより、上記回路の電源電圧変動による誤動作、特性劣化を防止することができる。
【００６３】
さらに、図１に示す大容量コンデンサ１３は、発電時、その内部抵抗により、両端電圧が定常状態より大きくなり、過充電になるという欠点がある。そこで、大容量コンデンサ１３の電圧が所定電圧以上の状態において、発電検出回路１により発電が検出された場合（発電検出信号Ｖｏｕｔがハイ状態になった場合）、リミッタ回路を動作させることにより、大容量コンデンサ１３の過充電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による発電検出回路を適用した電子機器の略構成を示す回路ブロック図である。
【図２】 本発明による発電検出回路の構成を示す回路図である。
【図３】 本発明による発電検出回路の動作を説明するタイミングチャートある。
【図４】 本発明の実施例２による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図５】 本発明の実施例３による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図６】 本発明の実施例４による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図７】 本発明の実施例５による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図８】 本発明の実施例６による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図９】 本発明の実施例７によるロータ１０の回転速度の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。
【図１０】 本発明の実施例８による電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。
【図１１】 本発明の実施例９による電源ブロックの略構成を示す回路図である。
【図１２】 本発明の実施例９による電磁発電機の出力であるＶ１、Ｖ２の波形を示す概念図である。
【図１３】 本発明の実施例９による発電検出回路の構成を示す回路図である。
【図１４】 本発明の発電検出回路１の適用例を説明するための概念図である。
【図１５】 発電装置をもつ電子機器の電源ブロックの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 発電装置
２ ＭＯＳトランジスタ
３ コンデンサ
４ プルアップ抵抗
５ インバータ回路
６ 電磁発電機
７ 回転錘
８ 輪列機構
９ ステータ
１０ ロータ
１１ コイル
１２ 整流ダイオードブリッジ
１３ 大容量コンデンサ
１４ 電子機器回路部
１５ 電流制限抵抗
１６ ＰｃｈＭＯＳトランジスタ
１７ 定電流源
１８、１９ ＭＯＳトランジスタ
２０ シュミットトリガインバータ回路
２１ コンパレータ回路
２２ 基準電圧発生回路
３０ パワーセーブ制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転錘の運動やぜんまいの運動によって発電された交流電力で駆動できる電子機器、時計および電子機器の消費電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
腕時計装置のような小型で携帯に適した電子機器において、発電装置を内蔵することによって、電池を使用しなくとも駆動するための電力を得ることができる電子機器が考案され、実用化している。図１５にその一例として発電装置６を内蔵した電子機器の概略構成を示してある。この携帯型電子機器は、発電装置６として電磁発電装置を備えている。この電磁発電装置は、電子機器内で旋回運動を行う回転錘７と回転錘７の回転運動を電磁発電機に伝達する輪列機構８と電磁発電機を構成するステータ９、ロータ１０を備えており、ロータ１０が回転するとステータ９の出力用コイル１１に起電力が発生し、交流電力が取り出せるようになっている。さらに発電装置６から出力された交流電力を整流ダイオードブリッジ１２で全波整流して大容量コンデンサ１３および電子機器の回路部１４に電力を供給している。発電装置６で発電がなされていないときは、回路部１４は大容量コンデンサ１３に貯えられた電力で駆動されている。そのため、この携帯型電子機器は、電池がなくとも回路部１４を継続して動作させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この電子機器は、発電装置６から供給される発電の状態を検出する手段を持っておらず、回路部１４の消費電流は、発電装置６の発電の状態にかかわらず一様であった。そのため、発電されていない状態であっても、発電されているときと同じように回路部１４で電力を消費していたため、短時間で大容量コンデンサ１３が放電してしまい、回路部１４が完全に停止してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、電子機器の発電装置から供給される発電電力の状態（発電の有無、発電の強さ）を簡便な方法で検出することができ、また、検出した発電電力の状態に応じて回路部の消費電力を制御することができる発電検出回路、半導体装置、電子機器、時計、発電検出方法および消費電力制御方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の電子機器は、間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって交流電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて発電の状態を判断し、該判断の結果に基づいて当該機器の消費電力を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記放電手段は、抵抗素子であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記放電手段は、定電流回路から構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記電圧検出手段は、インバータ回路であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記電圧検出手段は、コンパレータ回路であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記スイッチング手段は、トランジスタであることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の電子機器において、前記制御回路は、前記容量素子の電圧が所定値を所定時間継続して超えていない場合、前記発電装置が発電していないと判断し、当該機器の消費電力を低減することを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の電子機器において、前記制御回路は、前記容量素子の電圧が所定値を所定時間継続して超えている場合、前記発電装置が発電中であると判断し、前記消費電力の低減を解除することを特徴とする。
【００１３】
請求項９記載の時計は、時刻を計時する計時回路と、間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって交流電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて発電の状態を判断し、該判断の結果に基づいて前記計時回路の消費電力を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０記載の電子機器の消費電力制御方法は、間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって発電された交流電力の周期に応じたスイッチング動作により容量素子に充電を行う第１の過程と、前記容量素子に充電が行われていないとき、前記容量素子の放電を行う第２の過程と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する第３の過程と、前記第３の過程における検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて発電の状態を判断する第４の過程と、前記第４の過程における判断の結果に基づいて当該機器の消費電力を制御する第５の過程とを有することを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明による発電検出回路の実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は、本発明による発電検出回路を適用した電子機器の略構成を示す回路ブロック図である。なお、図１５に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１において、電子機器は、発電検出回路１、パワーセーブ制御回路３０、発電装置６、整流ダイオードブリッジ１２、大容量コンデンサ１３および回路部１４から構成されている。発電検出回路１の基本構成を図３に示す。図３において、本例の発電検出回路１は、発電装置６に接続されており、ＭＯＳトランジスタ２、コンデンサ３、プルアップ抵抗４、インバータ回路５から構成されている。
【００３８】
発電装置６からの信号がＭＯＳトランジスタ２のゲートに接続されており、発電された交流電圧Ｖ１によってＭＯＳトランジスタ２はオン、オフ動作を繰り返し、コンデンサ３の充電を制御する。スイッチング手段を、ＭＯＳトランジスタで構成すればインバータ回路５も含めて発電検出回路１は安価なＣＭＯＳ−ＩＣで構成できるが、これらのスイッチング素子、電圧検出手段はバイポーラトランジスタで構成しても構わない。プルアップ抵抗４は、コンデンサ３の電圧値Ｖ３を非発電時にＶｄｄ電位に固定するとともに、非発電時のリーク電流を発生させる役割がある。これは数十から数百ＭΩ程度の高抵抗値であり、オン抵抗が大きなＭＯＳトランジスタでも構成可能である。コンデンサ３に接続されたインバータ回路５によりコンデンサ３の電圧値Ｖ３を判定し、発電状態であればハイとなる発電検出信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００３９】
なお、本例では回路の低電圧側Ｖｓｓが基準電圧となって示しているが、多くの腕時計回路で使われているように高電圧側Ｖｄｄを基準としてもなんら構わない。さらに発電装置６の出力Ｖ１は、発電がされていないときの電位を安定させるためＶｓｓに高抵抗を介して接続されていても良い。また、非発電時のＮｃｈＭＯＳトランジスタ２をオフ状態とするために、非発電時の発電装置の出力電圧Ｖ１はＶｓｓで安定する必要があり、Ｖ１は抵抗素子を介してＶｓｓに接続されていたほうが望ましい。
【００４０】
パワーセーブ制御回路３０は、発電検出回路１のインバータ回路５からの発電検出信号Ｖｏｕｔに従って、回路部１４をパワーセーブモードを切り替えるために、回路部１４へ制御信号Ｓ１を送出する。回路部１４では、上記制御信号Ｓ１が供給されると、パワーセーブモード設定であると判断し、メカニカル駆動部や回路の一部機能への電源供給を遮断することにより消費電力を低下させる。なお、パワーセーブモード設定時には、適用する電子機器を時計（特に腕時計）とした場合、例えば、▲１▼運針を停止する、▲２▼回路の一部機能（例えば、センサ機能、クロノグラフ機能、液晶表示機能）への電源供給をオフにすることが考えられる。
【００４１】
以下に、図３に示したタイミングチャートを参照にしながら本例の発電検出回路の動作を説明する。発電装置６によって交流電力の発電が始まると、発電装置６の片端Ｖ１には‘Ｖｄｄ＋ＶＦ（整流ダイオードの順方向電圧）’から‘Ｖｓｓ−ＶＦ’という範囲で振幅する交流信号が現れる。なお発電装置の他方の片端Ｖ２にはＶ１と逆位相、同振幅の信号が現れる。発電が始まりＶ１の電圧がＶｓｓからＶｄｄへ立ち上がるとＭＯＳトランジスタ２がオンして、コンデンサ３の充電が始まる。Ｖ３の電位は、非発電時はプルアップ抵抗４によってＶｄｄ側に固定されているが、発電が起こり、コンデンサ３の充電が始まるとＶｓｓ側に下がり始める。次にＶ１の電圧がＶｓｓへ減少に転じ、ＭＯＳトランジスタ２がオフすると、コンデンサ３への充電は止まるが、Ｖ３の電位はコンデンサ３によってそのまま保持される。以上の動作は、発電が持続されている間、繰り返され、Ｖ３の電位はＶｓｓまで下がっていき安定する。Ｖ３の電位がインバータ回路５のしきい値より下がると、インバータ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕｔがローからハイに切り替わり、発電の検出ができる。発電検出までの応答時間は、電流制限抵抗を接続したり、ＭＯＳトランジスタの能力を変えてコンデンサ３への充電電流の値を調整したり、またコンデンサ３の容量値を変えることによって任意に設定できる。
【００４２】
発電が停止するとＶ１はＶｓｓレベルで安定するため、ＭＯＳトランジスタ２はオフした状態のままとなる。Ｖ３の電圧はコンデンサ３によってしばらくは保持され続けるが、プルアップ抵抗４によるわずかなリーク電流によってコンデンサ３の電荷が抜けるため、Ｖ３はＶｓｓからＶｄｄへ徐々に上がり始める。そしてＶ３がインバータ回路５のしきい値を越えるとインバータ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕｔはハイからローに切り替わり、発電がされていないことの検出ができる。この応答時間はプルアップ抵抗４の抵抗値を変え、コンデンサのリーク電流を調整することで任意に設定可能である。このようにインバータ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕｔをモニターすることで、発電の状態を検出することができる。
【００４３】
したがって、発電の状態を検出することができれば、その状態に応じて、パワーセーブ制御回路３０によって、回路部１４に対してパワーセーブモードの設定／解除を切り替えることができ、消費電流を抑えることによって発電が行われていない状態での動作持続時間を伸ばすことができる。
【００４４】
（実施例２）
図４は本発明の実施例を示したもので、電流制限抵抗１５をコンデンサ３と直列に接続した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。ＭＯＳトランジスタ２がオンしたときのコンデンサ３の充電電流は、電流制限抵抗１５の値を変えることで発電検出信号Ｖｏｕｔが出力されるまでの応答時間を調整することができる。本例のように電流制限抵抗１５を接続すると、コンデンサ３への充電電流は減少するため、コンデンサ電圧Ｖ３がインバータのしきい値を下回るのに時間がかかり、発電検出信号Ｖｏｕｔが出力されるまでの時間は長くなる。
【００４５】
（実施例３）
図５は本発明の実施例を示したもので、スイッチング用のＭＯＳトランジスタをＰｃｈＭＯＳトランジスタ１６で構成した例である。コンデンサとＭＯＳトランジスタの位置が、図２に示したＮｃｈＭＯＳの構成の場合と電源電圧に対して逆となっている。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。また、本構成では非発電時のＰｃｈＭＯＳトランジスタ１６をオフ状態とするために、非発電時の発電装置の出力電圧Ｖ１はＶｄｄで安定する必要があり、Ｖ１は抵抗を介してＶｄｄに接続されていた方が望ましい。なお、該抵抗はオン抵抗の大きなＭＯＳトランジスタでもよい。
【００４６】
（実施例４）
図６は本発明の実施例を示したもので、プルアップ抵抗を定電流回路で構成した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。定電流源１７とＭＯＳトランジスタ１８、１９から成るカレントミラー回路で定電流回路は構成され、微少な定電流がＶｄｄからＶ３へ流れている。発電検出信号Ｖｏｕｔの出力を長時間保持したい場合は、コンデンサのリーク電流を小さくする必要があり、プルアップ抵抗の抵抗値はかなり大きくなる。その場合、抵抗値のばらつきが大きくなり、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間もばらつきの大きい特性となってしまう。本例のような定電流回路で構成すると数ｎＡという微少なリーク電流値の設定が可能となるとともに、リーク電流のばらつきも抵抗で構成するよりはるかに小さくできるという効果がある。
【００４７】
（実施例５）
図７は本発明の実施例を示したもので、電圧検出手段をシュミットトリガインバータ回路で構成した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。電圧検出手段をヒステリシス特性を持つシュミットトリガインバータ回路２０で構成することにより、コンデンサの電圧値Ｖ３の瞬間的な電圧変動の影響を受けず、安定した発電検出ができるという効果がある。
【００４８】
（実施例６）
図８は本発明の実施例を示したもので、電圧検出手段をコンパレータ回路２１で構成した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号をふってある。コンパレータ回路２１は基準電圧発生回路２２の出力電圧Ｖ４とコンデンサ電圧Ｖ３を比較し、Ｖ３の方が低ければハイとなる発電検出信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００４９】
図２に示した発電機を備えた電子機器の場合、電源電圧は大容量コンデンサ１３の充電状態によって変化し、大容量コンデンサ１３の両端電圧に応じて変動する。電圧検出手段をインバータで構成した場合、インバータのしきい値電圧は電源電圧Ｖｄｄの変動に連動して変わってしまうため、発電検出時間も変動してしまう。本例のようにコンパレータ回路２１で構成すれば、発電検出のしきい値は電源電圧の変動の影響を受けず一定となり、精度のよい安定した検出を実現できる。
【００５０】
（実施例７）
図９は、ロータ１０の回転速度の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。特に、図９（ａ）は、ロータ１０の回転速度が小さい場合であり、図９（ｂ）は、ロータ１０の回転速度が大きい場合である。電磁発電機６の出力であるＶ１の電圧レベルおよび周期（周波数）は、ロータ１０の回転速度で変化する。すなわち、回転速度が大きいほど、Ｖ１の電圧レベルは大となり、かつ周期が短くなる。このため、ロータ１０の回転速度、すなわち電磁発電機６の発電の強さに応じて、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間（オン時間）の長さが変化することになる。すなわち、図９（ａ）の動きが小さい場合には、出力保持時間はｔ１となり、図９（ｂ）の動きが大きい場合には、出力保持時間はｔ２となる。両者の大小関係は、ｔ１＜ｔ２である。このように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間の長さによって、電磁発電機６の発電の強さを知ることができる。なお、上述した実施例７は、上述した実施例１ないし実施例６のいずれにも適用されることは言うまでもない。
【００５１】
（実施例８）
図１０は、上述した電磁発電機６を腕時計などに適用した場合の腕時計の振られ方の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。例えば、本発電検出回路１を腕時計に適用した場合、ロータ１０の回転速度は、ユーザの動きによって変化する。すなわち、ユーザが時計を手に持って強く振ったり、あるいは時計を装着した腕を強く振ると、前述したように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が長くなり、逆に、強く振らない場合には、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間は短なる。したがって、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が所定時間継続したかを検出することにより、ユーザが時計（腕時計）を強く振ったか否かを知ることができる。そこで、発電検出信号Ｖｏｕｔのオフが続いてパワーセーブモードへ移行しているときに、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が所定の時間継続した場合には、自動的にパワーセーブモードを解除すればよい。
【００５２】
しかしながら、強く振った場合には、図１０（ａ）に示すように、回転錘７の回転にムラが生じ、電磁発電機６の出力であるＶ１に２つの振幅ピークが現れることが知られている。この場合、コンデンサ３の容量が小さいと、あるいはコンデンサ３の放電経路に挿入されたプルアップ抵抗４の値が小さく、放電電流が大きい場合には、２つある山の谷の部分で、発電検出信号Ｖｏｕｔも一旦、途切れることになる。したがって、発電の強さと発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間とが比例しなくなり、パワーセーブモードの解除がユーザの意図通りには行われないことになる。
【００５３】
そこで、本実施例８では、コンデンサ３の容量を大きくすることで、上記発電検出信号Ｖｏｕｔが途切れることを防止している。図１０（ｂ）は、コンデンサ３の容量を大きくした場合における上記電磁発電機６が適用された腕時計をユーザが強く振ったときのＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。図示するように、コンデンサ３の容量を大きくすることで、２つある山の谷の部分での電荷減少が抑えられ、発電検出信号Ｖｏｕｔは途中で途切れることなく持続することが分かる。したがって、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間は発電の強さに対応したものとなり、パワーセーブモードの切り替えを正確に行うことができるようになる。
【００５４】
このように、上述したコンデンサ３の容量改善は、特に、パワーセーブモードを解除する際に、ユーザに意図的に強く振らせることにより、ユーザの意志でパワーセーブモードを解除したということを意識させる場合に有効である。
【００５５】
なお、上述した実施例８では、実施例１の構成に対して適用しているが、これに限定されることなく、他の実施例２ないし実施例７のいずれかに適用してもよいことは言うまでもない。
【００５６】
（実施例９）
図１１は、図２に示す電源ブロックの略構成を示す回路図である。電磁発電機６からはＶ１およびＶ２が出力されている。該Ｖ１、Ｖ２は、図１２に示すように、整流ダイオードブリッジ１２の前段では互いに逆相の交流波形となる。そこで、発電検出回路１を、図１３に示すように、上記Ｖ１、Ｖ２の双方を用いてスイッチングしてコンデンサ３を充電する構成を考える。なお、図２に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
【００５７】
ＭＯＳトランジスタ２のゲートには、電磁発電機６から出力されるＶ１を供給し、ＭＯＳトランジスタ２ａのゲートには、電磁発電機６から出力されるＶ２を供給する。図１３からも分かるように、ＭＯＳトランジスタ２とＭＯＳトランジスタ２ａとは、交互にオン／オフを繰り返すことになり、例えば図２に示す構成に比べ、スイッチング回数が２倍となる。この結果、コンデンサ３の充電時間が短くなり、発電が持続されていれば、Ｖ３の電位は、より速くＶｓｓに達することになる。ゆえに、発電検出信号Ｖｏｕｔの立ち上がりを速くすることができる。
【００５８】
なお、上述した実施例９では、実施例１の構成に対して適用しているが、これに限定されることなく、他の実施例２ないし実施例８のいずれかに適用してもよいことは言うまでもない。
【００５９】
また、上述した実施例１ないし１０では、発電装置６として、回転錘７の回転運動をロータ１０に伝達し、該ロータ１０の回転により出力用コイルに起電力を発生させる電磁発電装置を採用しているが、これに限定されることなく、例えば、ゼンマイの復元力により回転運動を生じさせ、該回転運動で起電力を発生させる発電装置や、外部あるいは自励による振動または変位を圧電体に加えることにより、圧電効果によって電力を発生させる発電装置であってもよい。
【００６０】
また、上述した発電検出回路１が適用される電子機器としては、腕時計以外にも、懐中時計、置き時計などであってもよい。また、電卓、携帯電話、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、携帯ラジオなどの電子機器に適応することもできる。さらに、大容量コンデンサの充電量の認識、発電時の過電圧印加防止の制御に用いてよい。
【００６１】
また、上述した発電検出回路１の適用例として、図１４に示すように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間（ハイ状態の時間）をカウントするとともに、該カウント値ＣＮＴと時計基準クロックＴＣＬＫとの差をアップダウンカウンタ等で常時カウントすることで、充電量をリアルタイムで把握することができる。そして、充電量を把握することで、ユーザへ充電量を通知（表示）することが可能となる。
【００６２】
また、ローパワー化のために定電圧発生回路などサンプリング駆動している回路がある場合、該回路は、電源電圧（Ｖｓｓ）の変動に弱いという欠点がある。そこで、上述した発電検出回路１からの発電検出信号Ｖｏｕｔがハイ状態の期間（発電検出時）は、定電圧発生回路などサンプリング駆動している回路のサンプリングデューティをアップもしくは常時駆動させるようにすることにより、上記回路の電源電圧変動による誤動作、特性劣化を防止することができる。
【００６３】
さらに、図１に示す大容量コンデンサ１３は、発電時、その内部抵抗により、両端電圧が定常状態より大きくなり、過充電になるという欠点がある。そこで、大容量コンデンサ１３の電圧が所定電圧以上の状態において、発電検出回路１により発電が検出された場合（発電検出信号Ｖｏｕｔがハイ状態になった場合）、リミッタ回路を動作させることにより、大容量コンデンサ１３の過充電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による発電検出回路を適用した電子機器の略構成を示す回路ブロック図である。
【図２】 本発明による発電検出回路の構成を示す回路図である。
【図３】 本発明による発電検出回路の動作を説明するタイミングチャートある。
【図４】 本発明の実施例２による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図５】 本発明の実施例３による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図６】 本発明の実施例４による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図７】 本発明の実施例５による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図８】 本発明の実施例６による発電検出回路の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図９】 本発明の実施例７によるロータ１０の回転速度の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。
【図１０】 本発明の実施例８による電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。
【図１１】 本発明の実施例９による電源ブロックの略構成を示す回路図である。
【図１２】 本発明の実施例９による電磁発電機の出力であるＶ１、Ｖ２の波形を示す概念図である。
【図１３】 本発明の実施例９による発電検出回路の構成を示す回路図である。
【図１４】 本発明の発電検出回路１の適用例を説明するための概念図である。
【図１５】 発電装置をもつ電子機器の電源ブロックの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 発電装置
２ ＭＯＳトランジスタ
３ コンデンサ
４ プルアップ抵抗
５ インバータ回路
６ 電磁発電機
７ 回転錘
８ 輪列機構
９ ステータ
１０ ロータ
１１ コイル
１２ 整流ダイオードブリッジ
１３ 大容量コンデンサ
１４ 電子機器回路部
１５ 電流制限抵抗
１６ ＰｃｈＭＯＳトランジスタ
１７ 定電流源
１８、１９ ＭＯＳトランジスタ
２０ シュミットトリガインバータ回路
２１ コンパレータ回路
２２ 基準電圧発生回路
３０ パワーセーブ制御回路
Claims (10)
- 間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって交流電力を発電する発電装置と、
前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、
前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、
前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて当該機器の消費電力を制御する制御回路と
を具備することを特徴とする電子機器。 - 前記放電手段は、抵抗素子であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 前記放電手段は、定電流回路から構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 前記電圧検出手段は、インバータ回路であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 前記電圧検出手段は、コンパレータ回路であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 前記スイッチング手段は、トランジスタであることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 前記制御回路は、前記容量素子の電圧が所定値を所定時間継続して超えていない場合、前記発電装置が発電していないと判断し、当該機器の消費電力を低減することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子機器。
- 前記制御回路は、前記容量素子の電圧が所定値を所定時間継続して超えている場合、前記発電装置が発電中であると判断し、前記消費電力の低減を解除することを特徴とする請求項７記載の電子機器。
- 時刻を計時する計時回路と、
間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって交流電力を発電する発電装置と、
前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、
前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、
前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて前記計時回路の消費電力を制御する制御回路と
を具備することを特徴とする時計。 - 間欠的に発生する機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することによって発電された交流電力の周期に応じたスイッチング動作により容量素子に充電を行う第１の過程と、
前記容量素子に充電が行われていないとき、前記容量素子の放電を行う第２の過程と、
前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する第３の過程と、
前記第３の過程における検出結果により、前記容量素子の電圧が前記所定値を継続して超えた時間の長さに基づいて当該機器の消費電力を制御する第４の過程と
を有することを特徴とする電子機器の消費電力制御方法。
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