JP4165092B2 - 電子機器および電子機器の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電子機器の制御方法、電子機器の制御プログラムおよび該プログラムが記録された記録媒体に関する。
【０００２】
【背景技術】
ステッピングモータが組み込まれた電子機器、特にアナログ電子時計のように、小型で電源となる電池も小さい場合には、ステッピングモータを駆動するための駆動パルスにおける信号波形のエネルギーを小さくすることで省電力化を図ることが好ましい。但し、エネルギーが小さすぎるとモータのロータが回転しないため、ロータの回転検出装置を組み込み、ロータが回転した場合には、駆動パルスのパルス幅を徐々に小さくして省エネルギ化を図り、ロータが回転しなかった場合には、前記駆動パルスよりパルス幅（実効値）を大幅に大きくしたものであって当該駆動パルスとは同極の補助パルスを出力してロータを確実に回転させるとともに、次に出力される駆動パルスのパルス幅を大きくしてモータを回転させやすくする駆動制御方法が採用されていた。
【０００３】
このようなモータの回転駆動検出の方法として、実公平７−２９５１２号公報に記載されたものが知られている。
すなわち、ロータの回転・非回転を検出するには、モータ駆動パルスＰ１を加えた後の２つ目の逆方向電流が基準電圧以上か未満かを検出すればよい。この際、１つ目の逆方向電流ではなく、２つ目の逆方向電流を検出するためには、駆動パルスＰ１の入力後、逆方向電流の検出開始タイミングを適切に設定しなければならない。このタイミングは、各機種毎や状況によって相違する。例えば、モータで動かされる指針の太さが相違すると、指針の回転モーメントも異なるため、ロータの自由振動の周期も相違し、逆方向電流の出力タイミングも異なる。また、外部磁界がロータに影響した場合もタイミングが異なる。
このため、逆方向電流のみを検出しようとすると、そのタイミング設定が難しく、うまく設定できない場合には回転状態を誤検出してしまうものであった。
【０００４】
これに対し、前記考案では、駆動パルス入力後に出力される同方向電流の出力タイミングから逆方向電流の出力タイミングがほぼ一定であることに着目し、まず、同方向電流を検出した後に、逆方向電流を検出することで、確実にかつ正確にロータの回転検出を行えるようにしている。
具体的には、図１６に示すように、回転検出手段は、駆動パルスＰ１を出力後、コイルの誘起電流のうち駆動電流と同方向に流れる同方向電流を検出するための同方向検出パルス（第１検出パルス）ＳＰ１を出力する。
モータのコイルには、駆動パルスによる誘起電流（駆動電流）が流れた後、ロータの自由振動によって、一旦、逆方向の電流が流れた後、前記駆動電流と同方向の電流が再度流れる。前記第１検出パルスＳＰ１は、この同方向電流（第１の検出区間）を検出するためのものであり、同方向電流の電圧が基準電圧Vref以上となって同方向電流を検出すると、回転検出手段は、逆方向に流れる逆方向電流を検出するための逆方向検出パルス（第２検出パルス）ＳＰ２を出力する。
【０００５】
この第２検出パルスＳＰ２によって、前記同方向電流の後に出力される逆方向電流（第２検出区間）が検出される。この際、ロータが回転していると、逆方向電流の電圧９０１も基準電圧Vref以上になるが、ロータが回転しなかった場合には、その電圧（図１６の点線９０２）は基準電圧未満になるため、第２検出パルスＳＰ２によって基準電圧以上の逆方向電流を検出できれば、ロータが回転したことが検出でき、逆方向電流を検出できなければロータが回転しなかったことが検出できるため、ロータの回転を正確に検出することができた。
この考案によれば、同方向電流を検出した後に、逆方向電流を検出するため、誤検出を避けるための非検出区間が自動的に設定され、ロータの回転速度に変化が生じても、ロータの回転を正確に検出でき、低消費電流で信頼性の高いアナログ電子時計とすることができた。
【０００６】
ところで、前記検出パルスは、ロータのブレーキ制御としても機能する。すなわち、検出パルスＳＰ１が加わっていない場合には、コイルが短絡されてステッピングモータにはショートブレーキ（電磁ブレーキ）が加わることになる。ここで、電磁ブレーキを継続するとブレーキが強すぎてロータの自由振動が急速に減衰し、ロータが回転しても前記２番目の逆方向電流等が検出できなくなり、ロータの回転検出が行えなくなる。
このため、駆動パルス出力直後のタイミングに合わせて検出パルスを加えてチョッピング制御することで、ブレーキ力を弱め、ある程度のロータの自由振動を許容して逆方向電流でロータの回転検出を行えるようにしていた。
【０００７】
この検出パルスの出力タイミングは、ブレーキ力を調整するために、前記駆動パルスの出力後、あまり時間を置かずに出力していた。但し、駆動パルスのパルス幅は、モータ駆動制御時に設定範囲内で自動的に変化するため、パルス幅が設定範囲内で最大になった場合でも検出パルスが重なって出力されないように、第１検出パルスＳＰ１は、パルス幅が最大の駆動パルスの出力後に僅かな時間をおいて出力するように設定されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記考案によっても多くの場合は、正確な回転検出を行えたため、ステッピングモータの回転制御を正確にかつ省エネルギ化を図ることができる。
しかしながら、例えば、通常の指針に比べて太くて重い指針を用いた場合のようにモータの負荷が変化した場合や、モータなどの回転軸に用いられる潤滑油の劣化等によって、電流の波形タイミングが変化することがある。
すなわち、図１７に示すように、駆動電流の立ち下がりが緩やかになると、前記第１検出パルスでその立ち下がり部分９１１の電圧を検出してしまい、第１の同方向電流を検出したと誤検出してしまうおそれがある。この場合、ロータの回転・非回転に関係なく、所定の基準電圧を超えてしまう最初の逆方向電流９１２を第２の逆方向電流と誤検出してしまうので、ロータが回転していない場合も回転したと誤検出するおそれがあるという課題が発生する。
このような問題は、アナログ電子時計に限らず、ステッピングモータを備え、このモータの回転検出を行う各種の電子機器においても発生する可能性がある問題である。
【０００９】
本発明の目的は、チョッピングブレーキ制御を行うことでロータの自由振動をある程度許容してロータの回転検出を可能とするとともに、その回転検出を確実にかつ正確に行うことができる電子機器、電子機器の制御方法、電子機器の制御プログラムおよび該プログラムが記録された記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、前記ロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、前記ロータ回転検出装置によって検出されたロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器であって、前記ロータ回転検出装置は、前記モータ駆動制御手段によりモータ駆動パルスが前記コイルに出力された後に、前記ロータの自由振動によって前記コイルに誘起される誘起電流のうち、駆動電流と同方向に流れる同方向電流を検出する第１検出手段と、前記第１検出手段による同方向電流の検出開始タイミングを設定する第１検出タイミング調整手段と、前記ロータの自由振動によって前記コイルに誘起される誘起電流のうち、駆動電流と逆方向に流れる逆方向電流を検出してロータが回転したか否かを検出する第２検出手段とを備え、前記第１検出手段は、前記ロータのチョッピングブレーキ制御および前記同方向電流検出に用いられる第１検出パルスを形成して、前記モータ駆動パルスが前記コイルに入力された後に、前記第１検出パルスを前記コイルに出力する検出パルス形成回路と、前記同方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する検出回路とを備え、前記第１検出タイミング調整手段は、前記検出パルス形成回路による第１検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記検出回路による前記同方向電流の電圧値の検出を開始して、前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わず、前記所定期間経過後は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行うとともに、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行い、前記第２検出手段は、前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを前記検出回路が検出すると、前記逆方向電流の電圧値の検出を開始し、逆方向電流の電圧値が基準電圧値以上となったか否かでロータの回転の有無を検出することを特徴とするものである。
【００１１】
このような本発明においては、第１検出パルスの出力が開始された後、前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わないように設定する第１検出タイミング調整手段を備えているので、第１検出手段は、駆動パルスの印加によってコイルに誘起する駆動電流が減衰している際に、その駆動電流を同方向電流と誤検出することがなく、その後のロータの自由振動による同方向電流を検出することができる。このため、第１検出手段によって駆動電流を誤検出し、そのため、ロータの回転検出を誤検出してしまうことを確実に防止でき、ロータの回転検出を正確に行うことができる。従って、モータの駆動制御も正確にかつ確実に行うことできる。
また、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行っていない間も、第１検出パルスをコイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行っているので、チョッピング制御によるブレーキ力は従来と同様のものに設定でき、ブレーキ力の調整が不要なため従来製品への組み込みも容易に行うことができる。
【００１２】
なお、前記第１検出手段の検出開始タイミングは、通常は、本発明を適用した電子機器におけるステッピングモータの特性や、そのモータで駆動される指針等の負荷を考慮し、各電子機器の機種毎などに予め設定すればよい。
さらに、モータ駆動制御手段が駆動パルスのパルス幅を可変制御する場合には、そのパルス幅に応じて検出開始タイミングを調整してもよい。すなわち、パルス幅が大きな場合には、パルス幅が小さい場合に比べて、検出開始タイミングを遅らせるように制御すればよい。
【００１６】
また、前記ロータ回転検出装置は、前記第１検出手段で検出される同方向電流の電圧値および前記第２検出手段で検出される逆方向電流の電圧値がそれぞれ入力される２つの入力端子と、比較用の基準電圧が入力される端子とを備えたコンパレータを有するとともに、前記第１検出手段の検出回路において、前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことが検出された後、前記第２検出手段による逆方向電流の電圧値の検出を開始するまでの時間を予め設定された所定期間に設定し、前記コンパレータによる同方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号の出力に遅れが生じた場合に、その信号を逆方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号と誤検出することを防止する第２検出タイミング調整手段を備えていることが好ましい。
本発明では、第１検出手段および第２検出手段で共通のコンパレータを利用できるため、各検出手段毎に別々のコンパレータ、つまり２つの検出コンパレータを用いる場合に比べて、素子のバラツキ（しきい値、応答速度、温度特性など）を低減あるいは無くすことができ、精度の高い検出を行うことができる。
その上、第２検出タイミング調整手段を備えて、第１検出手段から第２検出手段での検出に切り換える際に、ある程度の時間を置くことができる。このため、第１検出手段による検出結果の取り込み時にディレイが生じ、その信号を第２検出手段による結果取り込みと誤検出してしまうことを確実に防止することができる。
【００１７】
ここで、前記第２検出手段は、第２検出パルスを形成して前記コイルに出力する検出パルス形成回路、および、前記逆方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する検出回路を備え、前記第２検出タイミング調整手段は、前記検出パルス形成回路による第２検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記検出回路による前記逆方向電流の電圧値の検出を開始することが好ましい。
第２検出タイミング調整手段としては、前記第１検出タイミング調整手段と同様な構成が採用できるが、特に検出信号の出力開始タイミングを調整する構成を採用すれば、第２検出パルスの出力周期や第２検出手段の駆動周期を変更する必要が無く、第１検出タイミング調整手段との同期も容易に行えて制御を簡単に行うことができる。
【００１８】
また、前記第１検出パルスおよび第２検出パルスは、同一の検出パルス形成回路によって形成され、この検出パルス形成回路は形成するパルスのパルス幅を調整可能に構成されていることが好ましい。
各検出パルスのパルス幅が調整可能であれば、各パルスによるチョッピング制御時のブレーキ量を可変することができ、本発明を適用する電子機器のモータ特性などとのマッチングも容易に行うことができる。
さらに、同一の検出パルス形成回路を用いて各検出パルスを形成すれば、各々異なる検出パルス形成部で形成する場合に比べて部品を少なくできてコストを低減できる。
【００１９】
電子機器は、電子時計であることが好ましい。すなわち、電子機器としては、前記ステッピングモータによって駆動される輪列と、この輪列によって駆動される指針とを備え、前記モータ駆動制御手段は、基準信号源の基準信号および前記ロータの回転検出信号に基づいてモータを駆動制御することを特徴とする電子時計であることが好ましい。
本発明を輪列、指針を備える電子時計に用いれば、ステッピングモータの回転検出を確実にかつ正確に行うことができるため、このモータを基準信号に合わせて高精度に制御できてモータによって輪列を介して駆動される指針を高精度に駆動でき、指示誤差の少ない時計を提供できる。
【００２０】
本発明の電子機器の制御方法は、少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、モータ駆動パルス出力後にロータの自由振動によりコイルに誘起される電流を電圧値に変換し電圧値の大小によってロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、ロータ回転検出装置によるロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器の制御方法であって、前記誘起電流のうち駆動電流と同方向に流れる電流を同方向電流、逆方向に流れる電流を逆方向電流と呼ぶとき、前記コイルに検出パルスを出力し、この検出パルスを加えた際に前記同方向電流の電圧値が基準電圧値以上になったことを検出した後で逆方向電流の電圧値の検出を開始してロータの回転検出を行う回転検出工程と、検出されたロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御工程と、前記検出パルスの出力開始タイミングに対する前記同方向電流の電圧値の検出開始タイミングを設定する同方向電流検出タイミング調整工程とを備え、前記回転検出工程は、前記ロータのチョッピングブレーキ制御および前記同方向電流検出に用いられる第１検出パルスを形成し、前記モータ駆動パルスが前記コイルに入力された後に、前記第１検出パルスを前記コイルに出力し、前記同方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する同方向電流検出工程と、前記同方向電流検出工程において前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを検出すると、前記逆方向電流の電圧値の検出を開始し、逆方向電流の電圧値が基準電圧値以上となったか否かでロータの回転の有無を検出する逆方向電流検出工程とを備え、前記同方向電流検出タイミング調整工程は、前記同方向電流検出工程において第１検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記同方向電流の電圧値の検出を開始し、前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わず、前記所定期間経過後は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行うとともに、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行う、ことを特徴とするものである。
この際、前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを検出した後、逆方向電流の電圧値の検出を開始するまでの時間を予め設定された所定期間に設定し、前記同方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号の出力に遅れが生じた場合に、その信号を逆方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号と誤検出することを防止する逆方向電流検出タイミング調整工程を備えていることが好ましい。
【００２１】
これらの制御方法においても、同方向電流の検出タイミングを調整できるので、駆動パルスの印加によってコイルに誘起する駆動電流が減衰して検出できない状態になるタイミングで同方向電流の検出を開始できる。このため、駆動電流を誤検出し、そのため、ロータの回転検出を誤検出してしまうことを確実に防止でき、ロータの回転検出を正確に行うことができる。従って、モータの駆動制御も正確にかつ確実に行うことできる。
【００２２】
前記モータ駆動制御手段は、基準信号源の基準信号および前記ロータの回転検出信号に基づいてモータを駆動制御するとともに、前記電子機器は、前記ステッピングモータによって駆動される輪列と、この輪列によって駆動される指針とを備えた電子時計であることが好ましい。
本発明の制御方法を輪列、指針を備える電子時計の制御に用いれば、ステッピングモータの回転検出を確実にかつ正確に行うことができるため、このモータを基準信号に合わせて高精度に制御できてモータによって輪列を介して駆動される指針を高精度に駆動でき、指示誤差の少ない時計を提供できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態のアナログ電子時計の一構成例を示すブロック図が示されている。
アナログ電子時計は、水晶発振回路１、分周回路２、アップダウンカウンタ３、モータ制御信号形成回路４、モータドライバおよび検出回路を備えた検出回路内蔵モータドライバ５、表示機構６を備えて構成されている。
表示機構６は、時刻を指示するものであり、図示しないロータ、ステータおよびコイル７Ａからなるステッピングモータ７と、ロータに連結され時刻表示針を運針させる輪列機構８と、時刻表示用の指針（時針、分針、秒針）９とで構成されている。
【００２７】
水晶発振回路１は、音叉型水晶振動子を源振に例えば32768Hzで発振している。分周回路２は、水晶発振回路１から出力される発振信号１１（32768Hz）を順次分周して、モータ制御信号形成回路４等に必要な周波数信号を形成する。
アップダウンカウンタ３は、分周回路２からの分周信号１２、例えば１／８０Hzの信号がダウンカウント入力とされ、モータ制御信号形成回路４から出力される補正駆動パルスＰ２がアップカウント入力とされ、これらの各アップ、ダウンカウント入力があった際にカウンタ値をアップあるいはダウンするように構成されている。
そして、アップダウンカウンタ３は、例えば３ビットのカウンタ等で構成されており、その出力データ（α、β、γ）は、モータ制御信号形成回路４に入力される。
【００２８】
モータ制御信号形成回路４は、図２のタイミングチャートに示すように、通常駆動パルスＰ１、補正駆動パルスＰ２、第１のチョッパ増幅パルス（第１検出パルス）ＳＰ１、第２のチョッパ増幅パルス（第２検出パルス）ＳＰ２を運針周期ごとに形成し出力する。なお、本実施形態の運針周期は１秒である。
また、駆動パルスＰ１は、例えば2.20msec〜3.91msecまで0.24msecステップで８種類用意されており、１／８アップダウンカウンタ３のデータ値が大きくなるにつれて幅の広いパルス（デューティ比が大きなパルス）が出力され、カウンタ３のデータ値が小さくなるにつれて幅の小さいパルス（デューティ比が小さなパルス）が出力され、常に最適のパルス幅でステッピングモータ７が駆動されるように構成されている。
さらに、補正駆動パルスＰ２は、ステッピングモータ７を確実に駆動できるように前記駆動パルスＰ１よりもパルス幅（実効値）を大幅に大きくしたものであり、かつ駆動パルスＰ１とは同極のパルスであり、例えば、７．８msecのパルス幅の信号と、0. 24 msecのパルス幅の信号とが順次出力されるように構成されている。
【００２９】
モータ制御信号形成回路４は、図３に示すような、第１検出パルスＳＰ１、第２検出パルスＳＰ２等を形成する検出パルス形成回路４１と、検出回路内蔵モータドライバ内の検出回路の駆動を制御するコンパレータサンプリング信号SPCONP、マスク信号SP1MSK，SP2MSKを形成する制御信号形成回路４２を備えている。
検出パルス形成回路４１は、図３に示すように、ＮＯＴゲート３０１，３０７，３０８と、ＡＮＤゲート３０２，３０６，３０９，３１０，３１６と、Ｃ端子に入力するクロックパルスの立ち上がりでＤ端子に入力するデータをＱ及びＸＱ端子に転送するフリップフロップ（ＦＦ）３０３，３０４と、ＮＯＲゲート３０５と、ＯＲ回路３１７とを備えて構成されている。
制御信号形成回路４２は、ＡＮＤゲート３１１，３１２，３１３と、Ｓ端子に入力する信号の立ち上がりでＱ端子の出力がＨレベル信号になりＲ端子に信号が入力されるまでその出力を維持するＲＳフリップフロップ（ＦＦ、ラッチ回路）３１４，３１５とを備えて構成されている。
【００３０】
ここで、フリップフロップ３０４は第１検出パルスＳＰ１の出力開始を規定するためのものであり、図２および図４のタイミングチャートに示すように、駆動パルスＰ１が出力され始めてから３．９１msecの間は第１検出パルスＳＰ１が出力されないようにしている。
フリップフロップ３０３は第２検出パルスＳＰ２の出力区間を規定するためのものであり、駆動パルスＰ１が出力され始めてから２３．４msec以降は第２検出パルスＳＰ２が出力されないようにしている。
【００３１】
また、第１検出パルスＳＰ１はＡＮＤゲート３０９により検出回路内蔵モータドライバ５から出力される第１検出信号ＤＥ１がＬｏｗ（Ｌレベル信号）のとき、つまり第１検出パルスによる同方向電流が検出されていないときに出力され、第２検出パルスＳＰ２はＡＮＤゲート３１０により検出回路内蔵モータドライバ５から出力される第１検出信号ＤＥ１がHigh（Ｈレベル信号）で、第２検出信号ＤＥ２がＬｏｗのとき、つまり第１検出パルスＳＰ１による同方向電流が検出され、かつ第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流が検出されていない場合にのみ出力される。
なお、第１検出パルスＳＰ１は、図４に示すように、第１検出信号ＤＥ１がＨレベル信号になれば、その出力が終了するが、第１検出パルスＳＰ１で同方向電流が検出されなかった場合には、所定期間経過後にその出力が終了するようにされている。本実施形態では、図５に示すように、６４Ｍ信号（６４Ｈｚのマスター信号）の立ち下がりまで、つまり６４Ｈｚ信号の半周期分（7.8125ms）経過すると、出力が終了するようにされている。この場合、第１検出信号ＤＥ１がＬレベル信号のままであるため、第２検出パルスＳＰ２は出力されないことになる。一方、第１検出信号ＤＥ１がＨレベル信号になって出力された第２検出パルスＳＰ２は、図４に示すように、第２検出信号ＤＥ２がＨレベル信号になれば、その出力が終了するが、第２検出パルスＳＰ２で逆方向電流が検出されなかった場合には、前述したように、フリップフロップ３０３によって信号Ｓ１がＨレベル信号となるまで、つまり駆動パルスＰ１が出力され始めてから２３．４msec経過すると、出力が終了するようにされている。
【００３２】
そして、モータ制御信号形成回路４は、上記各パルスＰ１、Ｐ２、ＳＰ１、ＳＰ２を図７のタイミングチャートに示したａ１〜ａ６の信号にデコードして出力する。なお、補正駆動パルスＰ２は、回転検出により非回転と判定されたときにだけ出力される。具体的には、第１検出信号ＤＥ１がHighで、第２検出信号ＤＥ２が第２検出パルスＳＰ２の出力期間経過時点でＬｏｗの場合（図６に示す場合）と、第１検出信号ＤＥ１が第１検出パルスＳＰ１の出力期間経過時点でＬｏｗの場合（図５に示す場合）には、非回転と判定されて補正駆動パルスＰ２が出力される。
【００３３】
検出回路内蔵モータドライバ５は、図８に示すように、Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタ６０１，６０３と、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ６０２，６０４と、チョッパ増幅用抵抗６０５，６０６と、チョッパ増幅用抵抗をスイッチングするためのＰチャンネル型ＭＯＳトランジスタ６０７，６０８と、チョッパ増幅時に発生する検出電圧が基準電圧Vrefを超えたときに出力がHighになるコンパレータ６０９と、ＡＮＤゲート６１４，６１５と、Ｓ端子に入力する信号によりセットされＲ端子に入力するラッチリセット信号によりリセットされるＳ−Ｒラッチ（フリップフロップ）６２０，６２１とを備えて構成されている。
【００３４】
コンパレータ６０９は、基準電圧Vrefと比較する比較電圧を入力する端子が２つ設けられた２比較電圧入力タイプのコンパレータである。
すなわち、通常使用される１比較電圧入力タイプのコンパレータ６１０は、図９に示すように、比較電圧が入力される端子（Ｏ１／Ｏ２入力）６５１と、基準電圧Vrefが入力される端子６５２との２つの入力端子を備え、コンパレータサンプリング信号の入力によって、検出時のみ動作、つまり検出時のみ電圧が加わって作動されるように構成されている。このような従来のコンパレータ６１０は、図９に示すように、１０個のトランジスタを組み合わせて構成されている。
このような一般的なコンパレータ６１０により２つの入力信号をそれぞれ基準信号と比較するには、２つのコンパレータ６１０を設けなければならず、このため、しきい値、応答速度、温度特性等の素子のバラツキによって検出誤差が発生する虞があるという課題がある。
【００３５】
一方、本実施形態で利用したコンパレータ６０９は、図１０に示すように、２つの比較電圧入力端子６６１，６６２を備え、基準電圧の入力端子６６３とで３つの入力端子を備えている。このコンパレータ６０９は、前記サンプリング信号SPCOMPによって、コンパレータ６０９による検出が必要な時のみ動作する。具体的には、コンパレータ６０９の動作開始は、第１検出パルスＳＰ１の出力開始時点である。一方、コンパレータ６０９の動作終了は、（Ａ）第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出後、第２検出パルスＳＰ２で逆方向電流を検出した時点（図４参照）、（Ｂ）第１検出パルス出力区間内で第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流をできなかった場合の第１検出パルス出力区間終了時（図５参照）、（Ｃ）第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出後、第２検出パルスＳＰ２で逆方向電流を検出しなかった場合の第２検出パルス出力終了時（図６参照）の３つのパターンがある。従って、本実施形態では、コンパレータ６０９は、駆動パルスＰ１が出力され始めてから３．９１msec経過時点で動作が開始され、最長でも駆動パルスＰ１が出力され始めてから２３．４msec経過時点で動作が終了するように設定されている。
このコンパレータ６０９は、１１個のトランジスタを組み合わせて構成されており、従来のコンパレータ６１０と比較しても基本的には僅か１個のトランジスタの増加で構成できる。このため、マスク信号SP1MSK，SP2MSKを形成する制御信号形成回路４２等を設けた場合でも、従来のコンパレータ６１０を２つ設ける場合と同程度のトランジスタ数に抑えることができ、コストやコンパレータ６０９を組み込むＩＣチップサイズも同程度にできるとともに、素子バラツキを抑えることができるため、高精度の検出を行うことができる。
【００３６】
検出回路内蔵モータドライバ５は、ステッピングモータ７のコイル７Ａの端子Ｏ１，Ｏ２にステッピングモータ７を駆動するための駆動パルスＰ１，Ｐ２を供給するとともに、チョッパ増幅パルス（検出パルス）ＳＰ１，ＳＰ２が出力された時にコイル端子Ｏ１，Ｏ２に発生する検出電圧が基準電圧Vrefを超えるとHighになる第１検出信号ＤＥ１および第２検出信号ＤＥ２をモータ制御信号形成回路４に出力するように構成されている。
【００３７】
また、モータ制御信号形成回路４からは、マスク信号SP1MSK，SP2MSK、ラッチリセット信号も検出回路内蔵モータドライバ５に対して出力される。
本実施形態では、このマスク信号SP1MSK，SP2MSKを、コンパレータ６０９の出力信号（検出信号）が入力されるＡＮＤゲート６１４，６１５に入力することによって、検出信号の出力つまり各ラッチ６２０，６２１への入力を禁止（無効化）したり許可（有効化）したりできるようにしている。そして、このマスク信号SP1MSK，SP2MSKを用いることで、検出信号の出力先を各ラッチ６２０，６２１に切り換えることによって、駆動パルスが印加された側と同じコイル端に発生する検出電圧で第１検出信号ＤＥ１が出力され、駆動パルスが印加された側と逆のコイル端に発生する検出電圧で第２検出信号ＤＥ２が出力されるように構成されている。
【００３８】
従って、本実施形態では、モータ駆動制御手段は、駆動パルスＰ１，Ｐ２を出力するモータ制御信号形成回路４、駆動パルスＰ１のパルス幅を設定するアップダウンカウンタ３、検出回路内蔵モータドライバ５によって構成されている。
また、ロータ回転検出装置は、各検出パルスＳＰ１，ＳＰ２やサンプリング信号SPCOMP、マスク信号SP1MSK，SP2MSKを出力するモータ制御信号形成回路４、検出回路内蔵モータドライバ５のコンパレータ６０９、ＡＮＤゲート６１４，６１５、ラッチ６２０，６２１によって構成されている。ここで、第１検出手段は、第１検出パルスＳＰ１を出力するモータ制御信号形成回路４、コンパレータ６０９、ラッチ６２０で構成され、第２検出手段は、第２検出パルスＳＰ２を出力するモータ制御信号形成回路４、コンパレータ６０９、ラッチ６２１で構成される。
また、第１検出タイミング調整手段は、マスク信号SP1MSKを出力するモータ制御信号形成回路４と、ＡＮＤゲート６１４とを備えて構成されている。また、第２検出タイミング調整手段は、マスク信号SP2MSKを出力するモータ制御信号形成回路４と、ＡＮＤゲート６１５とを備えて構成されている。すなわち、本実施形態においては、各検出タイミング調整手段は、コンパレータ６０９の検出信号の出力開始タイミングを前記各マスク信号SP1MSK，SP2MSKを用いることで調整している。
【００３９】
次に、本実施形態における動作を図１１のタイミングチャートおよび図１２，１３のフローチャートを参照して説明する。
初期状態では、マスク信号S P1MSK，SP2MSKおよびコンパレータサンプリング信号SPCOMPはそれぞれLOW （Ｌレベル信号）状態に維持される（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。
時計の駆動制御が開始されると、モータ制御信号形成回路４は分周回路２の信号を利用して上記各パルスＰ１，Ｐ２，ＳＰ１，ＳＰ２を作成し、これらの信号に基づいて検出回路内蔵モータドライバ５の各端子ａ１〜ａ６に各パルス信号を１秒周期で順次入力する。
【００４０】
［１．モータ駆動］
具体的には、図１１に示すように、モータ制御信号形成回路４は、まず駆動パルスＰ１を出力する（Ｓ２）。
駆動パルスＰ１の入力に伴いコイル７Ａには、図１４のＴ１で示す部分のような電流が流れる。このコイル７Ａには、駆動パルスＰ１の印加後に、ロータの自由振動によって、Ｔ２で示す部分のような電流が誘起される。
【００４１】
［２．同方向電流検出］
駆動パルスＰ１の印加後に、モータ制御信号形成回路４は、検出回路内蔵モータドライバ５への第１検出パルスＳＰ１の出力を開始する（Ｓ３）。第１検出パルスＳＰ１は、チョッピング信号であるため、コイル７Ａに流れる電流は、チョッピングによって増幅される。なお、このチョッピングにより増幅された誘起電流は、駆動パルスＰ１の印加中にコイル７Ａに流れる電流と同方向である。
【００４２】
モータ制御信号形成回路４は、当初、マスク信号SP1MSKをLow 状態に維持するとともに、コンパレータサンプリング信号SPCOMPをコンパレータ６０９に入力せず、コンパレータ６０９を停止状態に維持している（Ｓ１）。この状態は、各パルスの出力タイミングの基準となる正秒から予め設定された所定時間（ＳＰ１マスク区間）が経過するまで続行される（Ｓ４）。
【００４３】
なお、本実施形態では、図１１にも示すように、ＳＰ１マスク区間は、駆動パルスＰ１の出力後に、最初に出力される第１検出パルスＳＰ１の出力タイミングよりも遅れて終了するように設定されている。このため、仮に１つ目の第１検出パルスＳＰ１によって駆動電流を検出してしまいコイル７Ａに誘起電流が発生したとしても、コンパレータ６０９が作動されておらず、また、コンパレータ６０９からの出力信号もマスク信号SP1MSKで無効化されていることから、ラッチ６２０の第１検出信号ＤＥ１はＬｏｗのままであり、同方向電流は検出されていないことになる。
【００４４】
モータ制御信号形成回路４は、予め設定された所定時間（ＳＰ１マスク区間）が経過すると（Ｓ４）、前記マスク信号SP1MSKをHighにするとともに、第１検出パルスＳＰ１に同期したコンパレータサンプリング信号SPCOMPをコンパレータ６０９に入力してコンパレータ６０９の駆動を開始する（Ｓ５）。
そして、図１４に示すように、コンパレータ６０９により基準電圧Vref以上の誘起電流（同方向電流）が検出されると（Ｓ６）、第１検出信号ＤＥ１がHighとなり、この信号がモータ制御信号形成回路４に入力されて同方向電流が検出されたことになる（Ｓ７）。なお、モータ制御信号形成回路４は、第１検出信号ＤＥ１の入力により、第１検出パルスＳＰ１の出力を停止する（Ｓ７）。
【００４５】
［２．逆方向電流検出］
モータ制御信号形成回路４は、第１検出信号ＤＥ１がHighとなって同方向電流を検出すると（Ｓ６，７）、図１１に示すように、第２検出パルスＳＰ２の出力を開始する（Ｓ８）。
そして、予め設定された所定期間（ＳＰ２マスク区間）経過後（Ｓ９）、マスク信号SP2MSKをHighにする（Ｓ１０）。
本実施形態では、１つのコンパレータ６０９を用いているため、このＳＰ２マスク区間を設けずに同方向電流を検出した直後に、マスク信号SP2MSKを直ちにＨレベル信号にすると、コンパレータ６０９の検出結果取り込みに遅れ（ディレイ）が生じた場合、同方向電流の検出による信号がラッチ６２１で検出されて逆方向電流の第２検出信号ＤＥ２がHighになってしまい、誤検出が生じてしまう。このため、本実施形態では、ＳＰ２マスク区間経過後に、マスク信号SP2MSKをHighにしている。
なお、前記ディレイは、コンパレータ６０９等の検出回路の特性で生じ、その時間も短いため、ＳＰ２マスク区間は、ＳＰ１マスク区間に比べて非常に短く設定されている。なお、ＳＰ２マスク区間においても、コンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力は続行されている。
【００４６】
モータ制御信号形成回路４は、マスク信号SP2MSKがHighとなると、逆方向電流の検出を開始する。
【００４７】
［２−１．回転検出］
ここで、ロータが回転していれば、図１４に示すように、基準電圧V ref以上の電圧値となる逆方向電流が発生するため、コンパレータ６０９によりその誘起電流（逆方向電流）が検出され（Ｓ１１）、第２検出信号ＤＥ２がHighとなってモータ制御信号形成回路４に入力される（Ｓ１２）。
そして、モータ制御信号形成回路４は、第２検出信号ＤＥ２の入力により、第２検出パルスＳＰ２の出力を停止する（Ｓ１２）。また、コンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力も停止される（Ｓ１３）。
なお、コンパレータ６０９が逆方向電流を検出した際に、その検出信号は、ラッチ６２１だけでなく、ラッチ６２０にも入力されるが、ラッチ６２０の出力ＤＥ１は既にHighに切り換えられているので、ラッチリセット信号が入力されるまでその出力はHighに維持されており、影響はない。
【００４８】
［２−２．回転非検出］
一方、ロータが回転していないと、第２検出パルスＳＰ２によって所定期間、逆方向電流の検出を行っても、基準電圧Vref以上にならない。従って、モータ制御信号形成回路４は、まず、第２検出パルスＳＰ２の出力区間（所定期間）が終了したか否かを判断し（Ｓ１４）、終了していなければＳ１１の電流検出を繰り返す。一方、出力区間が終了した場合には、第２検出パルスＳＰ２の出力を停止し（Ｓ１５）、コンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力も停止する（Ｓ１６）。
この第２検出パルス出力区間内に第２検出信号ＤＥ２が入力されなかった場合には、ロータが回転していないと判断し、ロータを確実に回転させることができる補正駆動パルスＰ２を出力し、ロータを回転させる（Ｓ１７）。
また、図１２に示すように、第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出できなかった場合（Ｓ６）、第１検出パルスＳＰ１の出力区間（所定期間）が終了したか否かを判断し（Ｓ１８）、終了していなければＳ６の同方向電流検出を繰り返す。一方、出力区間が終了した場合には、第１検出パルスＳＰ１の出力を停止する（Ｓ１９）。この第１検出パルス出力区間内に第１検出信号ＤＥ１が入力されなかった場合には、第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流の検出処理を行うことなく、ロータが回転していないと判断し、コンパレータサンプリング信号停止処理（Ｓ１６）および補正駆動パルスＰ２の出力によるロータ回転処理（Ｓ１７）を実行する。
【００４９】
［３．駆動パルス幅制御］
駆動パルスＰ１のパルス幅は、アップダウンカウンタ３のカウンタ値によって、例えば８段階に切換可能とされている。このため、モータ制御信号形成回路４から補正駆動パルスＰ２が出力された場合（Ｓ１７）には、カウンタ３の値が増加するため、駆動パルスＰ１のパルス幅も大きくされる（Ｓ２０）。
一方、ロータの回転が検出され（Ｓ１１）、補正駆動パルスＰ２が出力されない場合には、分周回路２からのクロック信号の入力によってカウンタ値が低下するため、駆動パルスＰ１のパルス幅が小さくされる（Ｓ２１）。
【００５０】
［４．リセット制御］
第２検出パルスＳＰ２による所定の検出期間が経過すると、つまり駆動パルスＰ１が出力されてから１秒経過する前に、モータ制御信号形成回路４はラッチリセット信号を出力し、各ラッチ６２０，６２１をリセットする（Ｓ２２）。
以上の処理は、時計の運針駆動が継続される限り、１秒間隔で繰り返される。
【００５１】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）モータ制御信号形成回路４は、マスク信号SP1MSKを用いて、コンパレータ６０９で同方向電流を検出しても、その検出をキャンセルしてラッチ６２０側に入力しない非検出区間（ＳＰ１マスク区間）を設定したので、特に、駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなって第１検出パルスＳＰ１との間隔が非常に小さくなった場合に、潤滑油の劣化等によってロータの回転速度が変化して駆動パルスＰ１による駆動電流の減衰タイミングが遅れ、この駆動電流を第１検出区間の同方向電流と間違えて誤検出してしまうことを確実に防止できる。
このため、第１検出区間の同方向電流を基準に第２検出区間の逆方向電流を検出することで、ロータの回転・非回転を判断している回転検出処理を正確にかつ確実に行うことができる。従って、ステッピングモータ７の駆動制御を確実にかつ正確に行うことができ、指針９による時刻指示誤差の発生も防止することができる。
【００５２】
（２）ＳＰ１マスク区間では、コンパレータサンプリング信号も出力せず、コンパレータ６０９の駆動を停止しているので、コンパレータ６０９の駆動電力を最小限に抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。さらに、コンパレータ６０９は、その駆動が必要でない場合、つまり第２検出パルスＳＰ２によって逆方向電流を検出した後や、ＳＰ１検出パルス出力区間が終了し、第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出できなかった場合にもコンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力を停止しているので（Ｓ１３，Ｓ１６）、コンパレータ６０９の駆動電力を最小限に抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。
このため、電池で駆動されるアナログ電子時計における持続時間を長くすることができる。
【００５３】
（３）さらに、前記実施形態では、ＳＰ１検出パルス出力区間が終了し、第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出できなかった場合（Ｓ１８）には、第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流の検出を行わず、補正駆動パルスＰ２を出力するようにしているので、第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流の検出を行う場合に比べて、低消費電流になり、より一層の省エネルギー化を図ることができて、アナログ電子時計における持続時間もより長くすることができる。
【００５４】
（４）ＳＰ１マスク区間においては、コンパレータ６０９の作動を停止したり、コンパレータ６０９の検出信号を無効化しているが、第１検出パルスＳＰ１はＳＰ１マスク区間でもコイル７Ａに印加されるようにしているので、第１検出パルスＳＰ１を利用したブレーキ制御を行うことができる。すなわち、第１検出パルスＳＰ１を加えないと、ロータに電磁ブレーキが加わりすぎて自由振動時の誘起電圧が減少し、回転検出もできなくなる可能性があるが、本実施形態では、ＳＰ１マスク区間に関係なく第１検出パルスＳＰ１によるチョッピング信号を加え、電磁ブレーキを解除するハイインピーダンス期間をある程度確保しているので、回転検出に必要な誘起電圧を確実に確保できる。このため、各種時計において前記ＳＰ１マスク区間をより長くする必要がある場合でも、ＳＰ１マスク区間の長さに関係なく第１検出パルスＳＰ１を印加できるため、適切なブレーキ制御を行うことができる。
【００５５】
（５）ＳＰ２マスク区間を設けたので、同方向電流および逆方向電流を検出するための検出回路であるコンパレータ６０９を２比較電圧入力タイプにして、各電流検出で共通化することができる。すなわち、コンパレータ６０９を用いると、検出結果取込時にディレイが生じ、同方向電流の検出から直ちに逆方向電流の検出に切り換えると誤検出してしまうおそれがあるが、本実施形態ではＳＰ２マスク区間を設けて時間を置いてから切り換えるようにしているので、ディレイが生じても誤検出することを防止できる。
このため、２つのコンパレータを設ける必要が無くなり、２つのコンパレータを用いた場合に比べて、しきい値、応答速度、温度特性等の素子毎のバラツキを低減あるいは無くすことができ、各信号の検出精度を向上することができる。
【００５６】
（６）ロータが非回転の場合には、カウンタ３の値が大きくなって駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなり、ロータが回転した場合には、カウンタ３の値が小さくなって駆動パルスＰ１のパルス幅が小さくなるため、常に最低限のパルス幅の駆動パルスＰ１でロータを駆動制御でき、その分、エネルギー消費量を低減できる。なお、駆動パルスＰ１は、ロータを駆動するのに最低限のパルス幅になるため、その信号のみではロータが回転しない場合もあるが、その場合には前記ロータの回転検出によって非回転が検出されることで、パルス幅が十分に大きな補正駆動パルスＰ２が印加されるため、ロータを確実に回転させるように駆動制御することができる。
【００５７】
なお、本発明は、前記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他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
前記実施形態においては、ＳＰ１マスク区間では、コンパレータ６０９の出力を無効化するとともに、コンパレータ６０９の駆動自体も停止していたが、いずれか一方のみを行ってもよい。
すなわち、コンパレータ６０９の出力のみを無効化し、ＳＰ１マスク区間でもコンパレータ６０９は駆動しているようにしてもよい。但し、省エネルギー化の点ではコンパレータ６０９を停止したほうが好ましい。
逆に、コンパレータ６０９の駆動のみを停止してもよい。コンパレータ６０９が停止していれば、出力側で信号を無効化する必要はないためである。
従って、検出手段であるコンパレータ６０９の駆動・停止を制御する検出手段駆動制御手段を設けることによってもＳＰ１マスク区間の設定、つまり検出タイミングの調整を行える。
【００５８】
また、前記実施形態では、ＳＰ１マスク区間においても、第１検出パルスＳＰ１は出力していたが、図１５に示すように、第１検出パルスＳＰ１の出力自体を禁止してもよい。この際、コンパレータ６０９の駆動停止や信号無効化も同時に行ってもよいし、第１検出パルスＳＰ１の出力のみを停止し、コンパレータ６０９の駆動等は行うようにしてもよい。
検出パルスＳＰ１の出力を停止すれば、コンパレータ６０９等が駆動していても、各電流検出が行われないため、この検出パルスの出力を禁止する検出パルス禁止手段を設けて検出パルスＳＰ１の出力タイミングを調整することで、ＳＰ１マスク区間を設定することができる。
なお、検出パルスＳＰ１の出力を停止すれば、ロータの電磁ブレーキ量が大きくなり、停止しなければ電磁ブレーキ量を小さくできるので、ＳＰ１マスク区間における検出パルスＳＰ１の出力の有無は必要な電磁ブレーキ量に応じて設定することが好ましい。
【００５９】
さらに、前記実施形態では、ＳＰ２マスク区間において、コンパレータ６０９を駆動し続けていたが、このＳＰ２マスク区間においてもコンパレータの６０９の駆動を停止し、マスク信号SP2MSKがHighになったらコンパレータ６０９の駆動を再開するように設定してもよい。
【００６０】
さらに、前記実施形態では、２入力式のコンパレータ６０９を用いていたが、従来のコンパレータ６１０を２台設けて検出してもよい。
但し、本発明のような２入力式のコンパレータ６０９を用いたほうが、同時に入力されない信号でなければ検出できないという制約はあるものの、検出精度を向上できるなどの利点がある。
すなわち、２入力式のコンパレータは、第１の入力信号が入力される第１の入力端子と、前記第１の入力信号とは同時に入力されることがない第２の入力信号が入力される第２の入力端子と、各入力信号と比較するための基準信号が入力される基準信号入力端子とを備えて構成されたものが好ましい。
ここで、コンパレータの出力端子は１つであるため、各入力信号と基準信号との比較結果（検出結果）は、各入力信号のタイミングに合わせて出力信号がどちらの入力信号の検出結果であるかを判断すればよい。例えば、コンパレータの出力を各入力信号の入力タイミングに合わせて第１検出信号出力端子および第２検出信号出力端子に切り換えて出力する切換手段等を設ければよい。
また、コンパレータとしては、入力信号の切換時に出力信号にディレイが生じる可能性があるため、各入力信号の切換時に所定時間入力を停止する入力タイミング調整手段か、各入力信号の切換時に所定時間出力信号の出力を停止する出力タイミング調整手段を備えることが好ましい。
なお、前記実施形態においては、第１検出手段による検出後に第２検出手段の検出開始タイミングを調整する第２検出タイミング調整手段により、出力タイミング調整手段が構成されている。
また、前記切換手段としては、前記実施形態で用いた、コンパレータの出力がそれぞれ入力される第１のＡＮＤゲート６１４および第２のＡＮＤゲート６１５と、各ＡＮＤゲート６１４，６１５に入力されるマスク信号を出力する制御信号形成回路４２と、各ＡＮＤゲート６１４，６１５の出力が入力される第１および第２のラッチ６２０，６２１とを備えるものなどが利用できる。
【００６１】
前記実施形態では、アップダウンカウンタ３のカウンタ値によって駆動パルスＰ１のパルス幅を調整していたが、この駆動パルスＰ１のパルス幅を一定にしてもよい。駆動パルスＰ１のパルス幅が一定の場合であっても、潤滑油の劣化や外部磁界の影響などによって駆動電流の減衰状態が変化し、検出パルスＳＰ１によって駆動電流を検出してしまう可能性があるが、本発明を適用すれば誤検出を確実に無くすことができる。
【００６２】
さらに、前記実施形態においては、ＳＰ１マスク区間つまりマスク信号SP1MSKがＨレベル信号となるまでの時間は一定であったが、駆動パルスＰ１のパルス幅等によってＳＰ１マスク区間の時間（幅、期間）を可変させてもよい。すなわち、第１検出パルスＳＰ１の出力開始タイミングは、図４，１１に示すように、一定であるため、駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなり、第１検出パルスＳＰ１との間隔が狭くなれば、最初（１番目）の第１検出パルスＳＰ１によって駆動電流を誤検出する可能性が高まるため、前記実施形態のように、ＳＰ１マスク区間をある程度確保する必要がある。これに対し、駆動パルスＰ１のパルス幅が小さくなって、第１検出パルスＳＰ１との間隔が広くなれば、最初の第１検出パルスＳＰ１によっても駆動電流を誤検出する可能性も小さくなる。従って、駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなればＳＰ１マスク区間も大きくし、パルス幅が小さくなればＳＰ１マスク区間も小さくしたり無くしたりすることで、誤検出がなく、かつ確実に誘起電流を検出することができる。
【００６３】
また、前記実施形態では、第１検出パルスＳＰ１，ＳＰ２のパルス幅（デューティ比）は一定であったが、パルス幅を可変としてブレーキ量を調整できるように制御してもよい。この調整は、通常は、各時計の種類毎、例えば指針９の太さ（重量）が異なるために、同じステッピングモータ７を用いた場合でもブレーキ量を変える必要がある場合に行えばよい。このような場合、各検出パルスＳＰ１，ＳＰ２のパルス幅を初期設定などによってパルス幅（デューティ比）を調整可能に、例えばDuty１／４と、Duty１／２とを切り換え可能などとしておけば、電磁ブレーキ量を変えることができ、各種の時計に対するマッチングも容易に行うことができる。
この際、検出パルスＳＰ１，ＳＰ２のパルス幅を可変する際に、各々のパルスを独立して調整、例えば検出パルスＳＰ１をDuty１／４とし、検出パルスＳＰ２をDuty１／２と個別に調整するのではなく、統一して調整するほうが、検出パルスの形成部を共通化できてコストを低減でき、サイズも小さくできる点で好ましい。
【００６４】
また、本発明の電子機器は、前記実施形態のようなアナログ電子時計に限らず、置き時計、クロック等の各種アナログ時計や、オルゴール、メトロノーム、電気かみそり等のステッピングモータ７を備える各種の電子機器にも適用することができる。
【００６５】
また、モータ駆動制御手段やロータ回転検出手段を構成するモータ制御信号形成回路４、検出回路内蔵モータドライバ５、アップダウンカウンタ３等は、アップダウンカウンタ、フリップフロップ、ラッチ、各種論理素子等のハードウェアで構成されたものに限らず、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）等を備えたコンピュータを電子機器に設け、このコンピュータに所定のプログラムを組み込んで前記モータ駆動制御手段やロータ回転検出手段の各機能を実現させるように構成したものでもよい。
例えば、時計等の電子機器内にＣＰＵやメモリを配置してコンピュータとして機能できるように構成し、このメモリに所定の制御プログラムをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールし、このインストールされたプログラムでＣＰＵ等を動作させて、モータ駆動制御手段やロータ回転検出手段の各機能を実現させればよい。
【００６６】
なお、時計等の電子機器内に所定のプログラムをインストールするには、その電子機器にメモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読み取る機器を外付けで電子機器に接続してもよい。さらには、ＬＡＮケーブル、電話線等を電子機器に接続して通信によってプログラムを供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される本発明の制御プログラムを電子機器に組み込めば、ロータの回転検出を正確に行えてモータの駆動制御も正確に行える等の前記実施形態と同様の作用効果が得られる上、各電子機器の特性に応じた制御を行うことができ、各電子機器毎により正確な回転制御を行うことができる。
なお、この各種記録媒体や通信手段等で供給されるプログラムとしては、前記回転検出のタイミング調整を行うためのプログラムが含まれていればよく、それ以外の制御などを行うプログラムが含まれていてもよい。
【００６７】
（本発明の別形態）
本発明の電子機器としては、少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、モータ駆動パルス出力後にロータの自由振動によりコイルに誘起される電流を電圧値に変換し電圧値の大小によってロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、ロータ回転検出装置によるロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器であって、
前記誘起電流のうち駆動電流と同方向に流れる電流を同方向電流、逆方向に流れる電流を逆方向電流と呼ぶとき、
前記ロータ回転検出装置は、同方向電流の電圧値を検出する第１検出手段を備え、前記第１検出手段によって所定期間の間に同方向電流を検出できなかった場合には、前記ロータが非回転と判断することを特徴とするものでもよい。
【００６８】
実公平７−２９５１２号公報に記載された従来の回転検出方法は、駆動パルス入力後に出力される同方向電流を検出した後に、逆方向電流を検出することで、つまり同方向電流を検出するまでを逆方向電流を検出しないマスク期間とすることで、ロータの回転検出を行うものである。
しかしながら、この場合、同方向電流自体を検出できないと、マスク期間の設定を行うこともできず、ロータの回転検出を判断できないという課題がある。
これに対し、前述のように、前記第１検出手段によって所定期間の間に同方向電流を検出できなかった場合には、前記ロータが非回転と判断するようにロータ回転検出装置を構成すれば、同方向電流を検出できない場合でも、正しい回転検出を行うことができる。従って、ロータの回転状態に伴う適切な回転制御処理を行うこともできる。その上、同方向電流を検出できなかった場合には、逆方向電流の検出を行わず、ロータ非回転と判断しているので、逆方向電流の検出を行ってから判断する場合に比べて、消費電流を低減でき、省エネルギー化を図ることができて、電子機器の持続時間もより長くすることができる。
なお、この電子機器において、第１検出手段により同方向電流の電圧値を検出した後に作動されて逆方向電流の電圧値を検出する第２検出手段を設ければ、第１検出手段で同方向電流を検出した際に、第２検出手段で逆方向電流を検出したか否かでロータの回転検出を行うことができる。
【００６９】
【発明の効果】
このような本発明の電子機器、電子機器の制御方法、電子機器の制御プログラムおよび該プログラムが記録された記録媒体によれば、チョッピングブレーキ制御を行うことでロータの自由振動をある程度許容してロータの回転検出を可能とするとともに、その回転検出を確実にかつ正確に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のアナログ電子時計を示すブロック図。
【図２】モータ制御信号形成回路で形成される信号のタイミングチャート。
【図３】検出パルス形成回路および制御信号形成回路の回路図。
【図４】図３に示す回路のタイミングチャート。
【図５】図３に示す回路において同方向電流を検出しなかった場合のタイミングチャート。
【図６】図３に示す回路において逆方向電流を検出しなかった場合のタイミングチャート。
【図７】モータドライバに印加する信号のタイミングチャート。
【図８】検出回路内蔵モータドライバの回路図。
【図９】従来のコンパレータの回路図。
【図１０】本実施形態のコンパレータの回路図。
【図１１】検出回路内蔵モータドライバに入力される信号のタイミングチャート。
【図１２】本実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図１３】図１２の続きを示すフローチャート。
【図１４】本実施形態のパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【図１５】本発明の変形例におけるパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【図１６】本発明の従来例におけるパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【図１７】本発明の従来例におけるパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【符号の説明】
１…水晶発振回路、２…分周回路、３…アップダウンカウンタ、４…モータ制御信号形成回路、５…検出回路内蔵モータドライバ、６…表示機構、７…ステッピングモータ、７Ａ…コイル、８…輪列機構、９…指針、４１…検出パルス形成回路、４２…制御信号形成回路、６０９…コンパレータ、６１４，６１５…ＡＮＤゲート、６２０，６２１…ラッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電子機器の制御方法、電子機器の制御プログラムおよび該プログラムが記録された記録媒体に関する。
【０００２】
【背景技術】
ステッピングモータが組み込まれた電子機器、特にアナログ電子時計のように、小型で電源となる電池も小さい場合には、ステッピングモータを駆動するための駆動パルスにおける信号波形のエネルギーを小さくすることで省電力化を図ることが好ましい。但し、エネルギーが小さすぎるとモータのロータが回転しないため、ロータの回転検出装置を組み込み、ロータが回転した場合には、駆動パルスのパルス幅を徐々に小さくして省エネルギ化を図り、ロータが回転しなかった場合には、前記駆動パルスよりパルス幅（実効値）を大幅に大きくしたものであって当該駆動パルスとは同極の補助パルスを出力してロータを確実に回転させるとともに、次に出力される駆動パルスのパルス幅を大きくしてモータを回転させやすくする駆動制御方法が採用されていた。
【０００３】
このようなモータの回転駆動検出の方法として、実公平７−２９５１２号公報に記載されたものが知られている。
すなわち、ロータの回転・非回転を検出するには、モータ駆動パルスＰ１を加えた後の２つ目の逆方向電流が基準電圧以上か未満かを検出すればよい。この際、１つ目の逆方向電流ではなく、２つ目の逆方向電流を検出するためには、駆動パルスＰ１の入力後、逆方向電流の検出開始タイミングを適切に設定しなければならない。このタイミングは、各機種毎や状況によって相違する。例えば、モータで動かされる指針の太さが相違すると、指針の回転モーメントも異なるため、ロータの自由振動の周期も相違し、逆方向電流の出力タイミングも異なる。また、外部磁界がロータに影響した場合もタイミングが異なる。
このため、逆方向電流のみを検出しようとすると、そのタイミング設定が難しく、うまく設定できない場合には回転状態を誤検出してしまうものであった。
【０００４】
これに対し、前記考案では、駆動パルス入力後に出力される同方向電流の出力タイミングから逆方向電流の出力タイミングがほぼ一定であることに着目し、まず、同方向電流を検出した後に、逆方向電流を検出することで、確実にかつ正確にロータの回転検出を行えるようにしている。
具体的には、図１６に示すように、回転検出手段は、駆動パルスＰ１を出力後、コイルの誘起電流のうち駆動電流と同方向に流れる同方向電流を検出するための同方向検出パルス（第１検出パルス）ＳＰ１を出力する。
モータのコイルには、駆動パルスによる誘起電流（駆動電流）が流れた後、ロータの自由振動によって、一旦、逆方向の電流が流れた後、前記駆動電流と同方向の電流が再度流れる。前記第１検出パルスＳＰ１は、この同方向電流（第１の検出区間）を検出するためのものであり、同方向電流の電圧が基準電圧Vref以上となって同方向電流を検出すると、回転検出手段は、逆方向に流れる逆方向電流を検出するための逆方向検出パルス（第２検出パルス）ＳＰ２を出力する。
【０００５】
この第２検出パルスＳＰ２によって、前記同方向電流の後に出力される逆方向電流（第２検出区間）が検出される。この際、ロータが回転していると、逆方向電流の電圧９０１も基準電圧Vref以上になるが、ロータが回転しなかった場合には、その電圧（図１６の点線９０２）は基準電圧未満になるため、第２検出パルスＳＰ２によって基準電圧以上の逆方向電流を検出できれば、ロータが回転したことが検出でき、逆方向電流を検出できなければロータが回転しなかったことが検出できるため、ロータの回転を正確に検出することができた。
この考案によれば、同方向電流を検出した後に、逆方向電流を検出するため、誤検出を避けるための非検出区間が自動的に設定され、ロータの回転速度に変化が生じても、ロータの回転を正確に検出でき、低消費電流で信頼性の高いアナログ電子時計とすることができた。
【０００６】
ところで、前記検出パルスは、ロータのブレーキ制御としても機能する。すなわち、検出パルスＳＰ１が加わっていない場合には、コイルが短絡されてステッピングモータにはショートブレーキ（電磁ブレーキ）が加わることになる。ここで、電磁ブレーキを継続するとブレーキが強すぎてロータの自由振動が急速に減衰し、ロータが回転しても前記２番目の逆方向電流等が検出できなくなり、ロータの回転検出が行えなくなる。
このため、駆動パルス出力直後のタイミングに合わせて検出パルスを加えてチョッピング制御することで、ブレーキ力を弱め、ある程度のロータの自由振動を許容して逆方向電流でロータの回転検出を行えるようにしていた。
【０００７】
この検出パルスの出力タイミングは、ブレーキ力を調整するために、前記駆動パルスの出力後、あまり時間を置かずに出力していた。但し、駆動パルスのパルス幅は、モータ駆動制御時に設定範囲内で自動的に変化するため、パルス幅が設定範囲内で最大になった場合でも検出パルスが重なって出力されないように、第１検出パルスＳＰ１は、パルス幅が最大の駆動パルスの出力後に僅かな時間をおいて出力するように設定されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記考案によっても多くの場合は、正確な回転検出を行えたため、ステッピングモータの回転制御を正確にかつ省エネルギ化を図ることができる。
しかしながら、例えば、通常の指針に比べて太くて重い指針を用いた場合のようにモータの負荷が変化した場合や、モータなどの回転軸に用いられる潤滑油の劣化等によって、電流の波形タイミングが変化することがある。
すなわち、図１７に示すように、駆動電流の立ち下がりが緩やかになると、前記第１検出パルスでその立ち下がり部分９１１の電圧を検出してしまい、第１の同方向電流を検出したと誤検出してしまうおそれがある。この場合、ロータの回転・非回転に関係なく、所定の基準電圧を超えてしまう最初の逆方向電流９１２を第２の逆方向電流と誤検出してしまうので、ロータが回転していない場合も回転したと誤検出するおそれがあるという課題が発生する。
このような問題は、アナログ電子時計に限らず、ステッピングモータを備え、このモータの回転検出を行う各種の電子機器においても発生する可能性がある問題である。
【０００９】
本発明の目的は、チョッピングブレーキ制御を行うことでロータの自由振動をある程度許容してロータの回転検出を可能とするとともに、その回転検出を確実にかつ正確に行うことができる電子機器、電子機器の制御方法、電子機器の制御プログラムおよび該プログラムが記録された記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、前記ロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、前記ロータ回転検出装置によって検出されたロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器であって、前記ロータ回転検出装置は、前記モータ駆動制御手段によりモータ駆動パルスが前記コイルに出力された後に、前記ロータの自由振動によって前記コイルに誘起される誘起電流のうち、駆動電流と同方向に流れる同方向電流を検出する第１検出手段と、前記第１検出手段による同方向電流の検出開始タイミングを設定する第１検出タイミング調整手段と、前記ロータの自由振動によって前記コイルに誘起される誘起電流のうち、駆動電流と逆方向に流れる逆方向電流を検出してロータが回転したか否かを検出する第２検出手段とを備え、前記第１検出手段は、前記ロータのチョッピングブレーキ制御および前記同方向電流検出に用いられる第１検出パルスを形成して、前記モータ駆動パルスが前記コイルに入力された後に、前記第１検出パルスを前記コイルに出力する検出パルス形成回路と、前記同方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する検出回路とを備え、前記第１検出タイミング調整手段は、前記検出パルス形成回路による第１検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記検出回路による前記同方向電流の電圧値の検出を開始して、前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わず、前記所定期間経過後は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行うとともに、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行い、前記第２検出手段は、前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを前記検出回路が検出すると、前記逆方向電流の電圧値の検出を開始し、逆方向電流の電圧値が基準電圧値以上となったか否かでロータの回転の有無を検出することを特徴とするものである。
【００１１】
このような本発明においては、第１検出パルスの出力が開始された後、前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わないように設定する第１検出タイミング調整手段を備えているので、第１検出手段は、駆動パルスの印加によってコイルに誘起する駆動電流が減衰している際に、その駆動電流を同方向電流と誤検出することがなく、その後のロータの自由振動による同方向電流を検出することができる。このため、第１検出手段によって駆動電流を誤検出し、そのため、ロータの回転検出を誤検出してしまうことを確実に防止でき、ロータの回転検出を正確に行うことができる。従って、モータの駆動制御も正確にかつ確実に行うことできる。
また、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行っていない間も、第１検出パルスをコイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行っているので、チョッピング制御によるブレーキ力は従来と同様のものに設定でき、ブレーキ力の調整が不要なため従来製品への組み込みも容易に行うことができる。
【００１２】
なお、前記第１検出手段の検出開始タイミングは、通常は、本発明を適用した電子機器におけるステッピングモータの特性や、そのモータで駆動される指針等の負荷を考慮し、各電子機器の機種毎などに予め設定すればよい。
さらに、モータ駆動制御手段が駆動パルスのパルス幅を可変制御する場合には、そのパルス幅に応じて検出開始タイミングを調整してもよい。すなわち、パルス幅が大きな場合には、パルス幅が小さい場合に比べて、検出開始タイミングを遅らせるように制御すればよい。
【００１６】
また、前記ロータ回転検出装置は、前記第１検出手段で検出される同方向電流の電圧値および前記第２検出手段で検出される逆方向電流の電圧値がそれぞれ入力される２つの入力端子と、比較用の基準電圧が入力される端子とを備えたコンパレータを有するとともに、前記第１検出手段の検出回路において、前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことが検出された後、前記第２検出手段による逆方向電流の電圧値の検出を開始するまでの時間を予め設定された所定期間に設定し、前記コンパレータによる同方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号の出力に遅れが生じた場合に、その信号を逆方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号と誤検出することを防止する第２検出タイミング調整手段を備えていることが好ましい。
本発明では、第１検出手段および第２検出手段で共通のコンパレータを利用できるため、各検出手段毎に別々のコンパレータ、つまり２つの検出コンパレータを用いる場合に比べて、素子のバラツキ（しきい値、応答速度、温度特性など）を低減あるいは無くすことができ、精度の高い検出を行うことができる。
その上、第２検出タイミング調整手段を備えて、第１検出手段から第２検出手段での検出に切り換える際に、ある程度の時間を置くことができる。このため、第１検出手段による検出結果の取り込み時にディレイが生じ、その信号を第２検出手段による結果取り込みと誤検出してしまうことを確実に防止することができる。
【００１７】
ここで、前記第２検出手段は、第２検出パルスを形成して前記コイルに出力する検出パルス形成回路、および、前記逆方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する検出回路を備え、前記第２検出タイミング調整手段は、前記検出パルス形成回路による第２検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記検出回路による前記逆方向電流の電圧値の検出を開始することが好ましい。
第２検出タイミング調整手段としては、前記第１検出タイミング調整手段と同様な構成が採用できるが、特に検出信号の出力開始タイミングを調整する構成を採用すれば、第２検出パルスの出力周期や第２検出手段の駆動周期を変更する必要が無く、第１検出タイミング調整手段との同期も容易に行えて制御を簡単に行うことができる。
【００１８】
また、前記第１検出パルスおよび第２検出パルスは、同一の検出パルス形成回路によって形成され、この検出パルス形成回路は形成するパルスのパルス幅を調整可能に構成されていることが好ましい。
各検出パルスのパルス幅が調整可能であれば、各パルスによるチョッピング制御時のブレーキ量を可変することができ、本発明を適用する電子機器のモータ特性などとのマッチングも容易に行うことができる。
さらに、同一の検出パルス形成回路を用いて各検出パルスを形成すれば、各々異なる検出パルス形成部で形成する場合に比べて部品を少なくできてコストを低減できる。
【００１９】
電子機器は、電子時計であることが好ましい。すなわち、電子機器としては、前記ステッピングモータによって駆動される輪列と、この輪列によって駆動される指針とを備え、前記モータ駆動制御手段は、基準信号源の基準信号および前記ロータの回転検出信号に基づいてモータを駆動制御することを特徴とする電子時計であることが好ましい。
本発明を輪列、指針を備える電子時計に用いれば、ステッピングモータの回転検出を確実にかつ正確に行うことができるため、このモータを基準信号に合わせて高精度に制御できてモータによって輪列を介して駆動される指針を高精度に駆動でき、指示誤差の少ない時計を提供できる。
【００２０】
本発明の電子機器の制御方法は、少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、モータ駆動パルス出力後にロータの自由振動によりコイルに誘起される電流を電圧値に変換し電圧値の大小によってロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、ロータ回転検出装置によるロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器の制御方法であって、前記誘起電流のうち駆動電流と同方向に流れる電流を同方向電流、逆方向に流れる電流を逆方向電流と呼ぶとき、前記コイルに検出パルスを出力し、この検出パルスを加えた際に前記同方向電流の電圧値が基準電圧値以上になったことを検出した後で逆方向電流の電圧値の検出を開始してロータの回転検出を行う回転検出工程と、検出されたロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御工程と、前記検出パルスの出力開始タイミングに対する前記同方向電流の電圧値の検出開始タイミングを設定する同方向電流検出タイミング調整工程とを備え、前記回転検出工程は、前記ロータのチョッピングブレーキ制御および前記同方向電流検出に用いられる第１検出パルスを形成し、前記モータ駆動パルスが前記コイルに入力された後に、前記第１検出パルスを前記コイルに出力し、前記同方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する同方向電流検出工程と、前記同方向電流検出工程において前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを検出すると、前記逆方向電流の電圧値の検出を開始し、逆方向電流の電圧値が基準電圧値以上となったか否かでロータの回転の有無を検出する逆方向電流検出工程とを備え、前記同方向電流検出タイミング調整工程は、前記同方向電流検出工程において第１検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記同方向電流の電圧値の検出を開始し、前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わず、前記所定期間経過後は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行うとともに、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行う、ことを特徴とするものである。
この際、前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを検出した後、逆方向電流の電圧値の検出を開始するまでの時間を予め設定された所定期間に設定し、前記同方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号の出力に遅れが生じた場合に、その信号を逆方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号と誤検出することを防止する逆方向電流検出タイミング調整工程を備えていることが好ましい。
【００２１】
これらの制御方法においても、同方向電流の検出タイミングを調整できるので、駆動パルスの印加によってコイルに誘起する駆動電流が減衰して検出できない状態になるタイミングで同方向電流の検出を開始できる。このため、駆動電流を誤検出し、そのため、ロータの回転検出を誤検出してしまうことを確実に防止でき、ロータの回転検出を正確に行うことができる。従って、モータの駆動制御も正確にかつ確実に行うことできる。
【００２２】
前記モータ駆動制御手段は、基準信号源の基準信号および前記ロータの回転検出信号に基づいてモータを駆動制御するとともに、前記電子機器は、前記ステッピングモータによって駆動される輪列と、この輪列によって駆動される指針とを備えた電子時計であることが好ましい。
本発明の制御方法を輪列、指針を備える電子時計の制御に用いれば、ステッピングモータの回転検出を確実にかつ正確に行うことができるため、このモータを基準信号に合わせて高精度に制御できてモータによって輪列を介して駆動される指針を高精度に駆動でき、指示誤差の少ない時計を提供できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態のアナログ電子時計の一構成例を示すブロック図が示されている。
アナログ電子時計は、水晶発振回路１、分周回路２、アップダウンカウンタ３、モータ制御信号形成回路４、モータドライバおよび検出回路を備えた検出回路内蔵モータドライバ５、表示機構６を備えて構成されている。
表示機構６は、時刻を指示するものであり、図示しないロータ、ステータおよびコイル７Ａからなるステッピングモータ７と、ロータに連結され時刻表示針を運針させる輪列機構８と、時刻表示用の指針（時針、分針、秒針）９とで構成されている。
【００２７】
水晶発振回路１は、音叉型水晶振動子を源振に例えば32768Hzで発振している。分周回路２は、水晶発振回路１から出力される発振信号１１（32768Hz）を順次分周して、モータ制御信号形成回路４等に必要な周波数信号を形成する。
アップダウンカウンタ３は、分周回路２からの分周信号１２、例えば１／８０Hzの信号がダウンカウント入力とされ、モータ制御信号形成回路４から出力される補正駆動パルスＰ２がアップカウント入力とされ、これらの各アップ、ダウンカウント入力があった際にカウンタ値をアップあるいはダウンするように構成されている。
そして、アップダウンカウンタ３は、例えば３ビットのカウンタ等で構成されており、その出力データ（α、β、γ）は、モータ制御信号形成回路４に入力される。
【００２８】
モータ制御信号形成回路４は、図２のタイミングチャートに示すように、通常駆動パルスＰ１、補正駆動パルスＰ２、第１のチョッパ増幅パルス（第１検出パルス）ＳＰ１、第２のチョッパ増幅パルス（第２検出パルス）ＳＰ２を運針周期ごとに形成し出力する。なお、本実施形態の運針周期は１秒である。
また、駆動パルスＰ１は、例えば2.20msec〜3.91msecまで0.24msecステップで８種類用意されており、１／８アップダウンカウンタ３のデータ値が大きくなるにつれて幅の広いパルス（デューティ比が大きなパルス）が出力され、カウンタ３のデータ値が小さくなるにつれて幅の小さいパルス（デューティ比が小さなパルス）が出力され、常に最適のパルス幅でステッピングモータ７が駆動されるように構成されている。
さらに、補正駆動パルスＰ２は、ステッピングモータ７を確実に駆動できるように前記駆動パルスＰ１よりもパルス幅（実効値）を大幅に大きくしたものであり、かつ駆動パルスＰ１とは同極のパルスであり、例えば、７．８msecのパルス幅の信号と、0. 24 msecのパルス幅の信号とが順次出力されるように構成されている。
【００２９】
モータ制御信号形成回路４は、図３に示すような、第１検出パルスＳＰ１、第２検出パルスＳＰ２等を形成する検出パルス形成回路４１と、検出回路内蔵モータドライバ内の検出回路の駆動を制御するコンパレータサンプリング信号SPCONP、マスク信号SP1MSK，SP2MSKを形成する制御信号形成回路４２を備えている。
検出パルス形成回路４１は、図３に示すように、ＮＯＴゲート３０１，３０７，３０８と、ＡＮＤゲート３０２，３０６，３０９，３１０，３１６と、Ｃ端子に入力するクロックパルスの立ち上がりでＤ端子に入力するデータをＱ及びＸＱ端子に転送するフリップフロップ（ＦＦ）３０３，３０４と、ＮＯＲゲート３０５と、ＯＲ回路３１７とを備えて構成されている。
制御信号形成回路４２は、ＡＮＤゲート３１１，３１２，３１３と、Ｓ端子に入力する信号の立ち上がりでＱ端子の出力がＨレベル信号になりＲ端子に信号が入力されるまでその出力を維持するＲＳフリップフロップ（ＦＦ、ラッチ回路）３１４，３１５とを備えて構成されている。
【００３０】
ここで、フリップフロップ３０４は第１検出パルスＳＰ１の出力開始を規定するためのものであり、図２および図４のタイミングチャートに示すように、駆動パルスＰ１が出力され始めてから３．９１msecの間は第１検出パルスＳＰ１が出力されないようにしている。
フリップフロップ３０３は第２検出パルスＳＰ２の出力区間を規定するためのものであり、駆動パルスＰ１が出力され始めてから２３．４msec以降は第２検出パルスＳＰ２が出力されないようにしている。
【００３１】
また、第１検出パルスＳＰ１はＡＮＤゲート３０９により検出回路内蔵モータドライバ５から出力される第１検出信号ＤＥ１がＬｏｗ（Ｌレベル信号）のとき、つまり第１検出パルスによる同方向電流が検出されていないときに出力され、第２検出パルスＳＰ２はＡＮＤゲート３１０により検出回路内蔵モータドライバ５から出力される第１検出信号ＤＥ１がHigh（Ｈレベル信号）で、第２検出信号ＤＥ２がＬｏｗのとき、つまり第１検出パルスＳＰ１による同方向電流が検出され、かつ第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流が検出されていない場合にのみ出力される。
なお、第１検出パルスＳＰ１は、図４に示すように、第１検出信号ＤＥ１がＨレベル信号になれば、その出力が終了するが、第１検出パルスＳＰ１で同方向電流が検出されなかった場合には、所定期間経過後にその出力が終了するようにされている。本実施形態では、図５に示すように、６４Ｍ信号（６４Ｈｚのマスター信号）の立ち下がりまで、つまり６４Ｈｚ信号の半周期分（7.8125ms）経過すると、出力が終了するようにされている。この場合、第１検出信号ＤＥ１がＬレベル信号のままであるため、第２検出パルスＳＰ２は出力されないことになる。一方、第１検出信号ＤＥ１がＨレベル信号になって出力された第２検出パルスＳＰ２は、図４に示すように、第２検出信号ＤＥ２がＨレベル信号になれば、その出力が終了するが、第２検出パルスＳＰ２で逆方向電流が検出されなかった場合には、前述したように、フリップフロップ３０３によって信号Ｓ１がＨレベル信号となるまで、つまり駆動パルスＰ１が出力され始めてから２３．４msec経過すると、出力が終了するようにされている。
【００３２】
そして、モータ制御信号形成回路４は、上記各パルスＰ１、Ｐ２、ＳＰ１、ＳＰ２を図７のタイミングチャートに示したａ１〜ａ６の信号にデコードして出力する。なお、補正駆動パルスＰ２は、回転検出により非回転と判定されたときにだけ出力される。具体的には、第１検出信号ＤＥ１がHighで、第２検出信号ＤＥ２が第２検出パルスＳＰ２の出力期間経過時点でＬｏｗの場合（図６に示す場合）と、第１検出信号ＤＥ１が第１検出パルスＳＰ１の出力期間経過時点でＬｏｗの場合（図５に示す場合）には、非回転と判定されて補正駆動パルスＰ２が出力される。
【００３３】
検出回路内蔵モータドライバ５は、図８に示すように、Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタ６０１，６０３と、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ６０２，６０４と、チョッパ増幅用抵抗６０５，６０６と、チョッパ増幅用抵抗をスイッチングするためのＰチャンネル型ＭＯＳトランジスタ６０７，６０８と、チョッパ増幅時に発生する検出電圧が基準電圧Vrefを超えたときに出力がHighになるコンパレータ６０９と、ＡＮＤゲート６１４，６１５と、Ｓ端子に入力する信号によりセットされＲ端子に入力するラッチリセット信号によりリセットされるＳ−Ｒラッチ（フリップフロップ）６２０，６２１とを備えて構成されている。
【００３４】
コンパレータ６０９は、基準電圧Vrefと比較する比較電圧を入力する端子が２つ設けられた２比較電圧入力タイプのコンパレータである。
すなわち、通常使用される１比較電圧入力タイプのコンパレータ６１０は、図９に示すように、比較電圧が入力される端子（Ｏ１／Ｏ２入力）６５１と、基準電圧Vrefが入力される端子６５２との２つの入力端子を備え、コンパレータサンプリング信号の入力によって、検出時のみ動作、つまり検出時のみ電圧が加わって作動されるように構成されている。このような従来のコンパレータ６１０は、図９に示すように、１０個のトランジスタを組み合わせて構成されている。
このような一般的なコンパレータ６１０により２つの入力信号をそれぞれ基準信号と比較するには、２つのコンパレータ６１０を設けなければならず、このため、しきい値、応答速度、温度特性等の素子のバラツキによって検出誤差が発生する虞があるという課題がある。
【００３５】
一方、本実施形態で利用したコンパレータ６０９は、図１０に示すように、２つの比較電圧入力端子６６１，６６２を備え、基準電圧の入力端子６６３とで３つの入力端子を備えている。このコンパレータ６０９は、前記サンプリング信号SPCOMPによって、コンパレータ６０９による検出が必要な時のみ動作する。具体的には、コンパレータ６０９の動作開始は、第１検出パルスＳＰ１の出力開始時点である。一方、コンパレータ６０９の動作終了は、（Ａ）第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出後、第２検出パルスＳＰ２で逆方向電流を検出した時点（図４参照）、（Ｂ）第１検出パルス出力区間内で第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流をできなかった場合の第１検出パルス出力区間終了時（図５参照）、（Ｃ）第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出後、第２検出パルスＳＰ２で逆方向電流を検出しなかった場合の第２検出パルス出力終了時（図６参照）の３つのパターンがある。従って、本実施形態では、コンパレータ６０９は、駆動パルスＰ１が出力され始めてから３．９１msec経過時点で動作が開始され、最長でも駆動パルスＰ１が出力され始めてから２３．４msec経過時点で動作が終了するように設定されている。
このコンパレータ６０９は、１１個のトランジスタを組み合わせて構成されており、従来のコンパレータ６１０と比較しても基本的には僅か１個のトランジスタの増加で構成できる。このため、マスク信号SP1MSK，SP2MSKを形成する制御信号形成回路４２等を設けた場合でも、従来のコンパレータ６１０を２つ設ける場合と同程度のトランジスタ数に抑えることができ、コストやコンパレータ６０９を組み込むＩＣチップサイズも同程度にできるとともに、素子バラツキを抑えることができるため、高精度の検出を行うことができる。
【００３６】
検出回路内蔵モータドライバ５は、ステッピングモータ７のコイル７Ａの端子Ｏ１，Ｏ２にステッピングモータ７を駆動するための駆動パルスＰ１，Ｐ２を供給するとともに、チョッパ増幅パルス（検出パルス）ＳＰ１，ＳＰ２が出力された時にコイル端子Ｏ１，Ｏ２に発生する検出電圧が基準電圧Vrefを超えるとHighになる第１検出信号ＤＥ１および第２検出信号ＤＥ２をモータ制御信号形成回路４に出力するように構成されている。
【００３７】
また、モータ制御信号形成回路４からは、マスク信号SP1MSK，SP2MSK、ラッチリセット信号も検出回路内蔵モータドライバ５に対して出力される。
本実施形態では、このマスク信号SP1MSK，SP2MSKを、コンパレータ６０９の出力信号（検出信号）が入力されるＡＮＤゲート６１４，６１５に入力することによって、検出信号の出力つまり各ラッチ６２０，６２１への入力を禁止（無効化）したり許可（有効化）したりできるようにしている。そして、このマスク信号SP1MSK，SP2MSKを用いることで、検出信号の出力先を各ラッチ６２０，６２１に切り換えることによって、駆動パルスが印加された側と同じコイル端に発生する検出電圧で第１検出信号ＤＥ１が出力され、駆動パルスが印加された側と逆のコイル端に発生する検出電圧で第２検出信号ＤＥ２が出力されるように構成されている。
【００３８】
従って、本実施形態では、モータ駆動制御手段は、駆動パルスＰ１，Ｐ２を出力するモータ制御信号形成回路４、駆動パルスＰ１のパルス幅を設定するアップダウンカウンタ３、検出回路内蔵モータドライバ５によって構成されている。
また、ロータ回転検出装置は、各検出パルスＳＰ１，ＳＰ２やサンプリング信号SPCOMP、マスク信号SP1MSK，SP2MSKを出力するモータ制御信号形成回路４、検出回路内蔵モータドライバ５のコンパレータ６０９、ＡＮＤゲート６１４，６１５、ラッチ６２０，６２１によって構成されている。ここで、第１検出手段は、第１検出パルスＳＰ１を出力するモータ制御信号形成回路４、コンパレータ６０９、ラッチ６２０で構成され、第２検出手段は、第２検出パルスＳＰ２を出力するモータ制御信号形成回路４、コンパレータ６０９、ラッチ６２１で構成される。
また、第１検出タイミング調整手段は、マスク信号SP1MSKを出力するモータ制御信号形成回路４と、ＡＮＤゲート６１４とを備えて構成されている。また、第２検出タイミング調整手段は、マスク信号SP2MSKを出力するモータ制御信号形成回路４と、ＡＮＤゲート６１５とを備えて構成されている。すなわち、本実施形態においては、各検出タイミング調整手段は、コンパレータ６０９の検出信号の出力開始タイミングを前記各マスク信号SP1MSK，SP2MSKを用いることで調整している。
【００３９】
次に、本実施形態における動作を図１１のタイミングチャートおよび図１２，１３のフローチャートを参照して説明する。
初期状態では、マスク信号S P1MSK，SP2MSKおよびコンパレータサンプリング信号SPCOMPはそれぞれLOW （Ｌレベル信号）状態に維持される（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。
時計の駆動制御が開始されると、モータ制御信号形成回路４は分周回路２の信号を利用して上記各パルスＰ１，Ｐ２，ＳＰ１，ＳＰ２を作成し、これらの信号に基づいて検出回路内蔵モータドライバ５の各端子ａ１〜ａ６に各パルス信号を１秒周期で順次入力する。
【００４０】
［１．モータ駆動］
具体的には、図１１に示すように、モータ制御信号形成回路４は、まず駆動パルスＰ１を出力する（Ｓ２）。
駆動パルスＰ１の入力に伴いコイル７Ａには、図１４のＴ１で示す部分のような電流が流れる。このコイル７Ａには、駆動パルスＰ１の印加後に、ロータの自由振動によって、Ｔ２で示す部分のような電流が誘起される。
【００４１】
［２．同方向電流検出］
駆動パルスＰ１の印加後に、モータ制御信号形成回路４は、検出回路内蔵モータドライバ５への第１検出パルスＳＰ１の出力を開始する（Ｓ３）。第１検出パルスＳＰ１は、チョッピング信号であるため、コイル７Ａに流れる電流は、チョッピングによって増幅される。なお、このチョッピングにより増幅された誘起電流は、駆動パルスＰ１の印加中にコイル７Ａに流れる電流と同方向である。
【００４２】
モータ制御信号形成回路４は、当初、マスク信号SP1MSKをLow 状態に維持するとともに、コンパレータサンプリング信号SPCOMPをコンパレータ６０９に入力せず、コンパレータ６０９を停止状態に維持している（Ｓ１）。この状態は、各パルスの出力タイミングの基準となる正秒から予め設定された所定時間（ＳＰ１マスク区間）が経過するまで続行される（Ｓ４）。
【００４３】
なお、本実施形態では、図１１にも示すように、ＳＰ１マスク区間は、駆動パルスＰ１の出力後に、最初に出力される第１検出パルスＳＰ１の出力タイミングよりも遅れて終了するように設定されている。このため、仮に１つ目の第１検出パルスＳＰ１によって駆動電流を検出してしまいコイル７Ａに誘起電流が発生したとしても、コンパレータ６０９が作動されておらず、また、コンパレータ６０９からの出力信号もマスク信号SP1MSKで無効化されていることから、ラッチ６２０の第１検出信号ＤＥ１はＬｏｗのままであり、同方向電流は検出されていないことになる。
【００４４】
モータ制御信号形成回路４は、予め設定された所定時間（ＳＰ１マスク区間）が経過すると（Ｓ４）、前記マスク信号SP1MSKをHighにするとともに、第１検出パルスＳＰ１に同期したコンパレータサンプリング信号SPCOMPをコンパレータ６０９に入力してコンパレータ６０９の駆動を開始する（Ｓ５）。
そして、図１４に示すように、コンパレータ６０９により基準電圧Vref以上の誘起電流（同方向電流）が検出されると（Ｓ６）、第１検出信号ＤＥ１がHighとなり、この信号がモータ制御信号形成回路４に入力されて同方向電流が検出されたことになる（Ｓ７）。なお、モータ制御信号形成回路４は、第１検出信号ＤＥ１の入力により、第１検出パルスＳＰ１の出力を停止する（Ｓ７）。
【００４５】
［２．逆方向電流検出］
モータ制御信号形成回路４は、第１検出信号ＤＥ１がHighとなって同方向電流を検出すると（Ｓ６，７）、図１１に示すように、第２検出パルスＳＰ２の出力を開始する（Ｓ８）。
そして、予め設定された所定期間（ＳＰ２マスク区間）経過後（Ｓ９）、マスク信号SP2MSKをHighにする（Ｓ１０）。
本実施形態では、１つのコンパレータ６０９を用いているため、このＳＰ２マスク区間を設けずに同方向電流を検出した直後に、マスク信号SP2MSKを直ちにＨレベル信号にすると、コンパレータ６０９の検出結果取り込みに遅れ（ディレイ）が生じた場合、同方向電流の検出による信号がラッチ６２１で検出されて逆方向電流の第２検出信号ＤＥ２がHighになってしまい、誤検出が生じてしまう。このため、本実施形態では、ＳＰ２マスク区間経過後に、マスク信号SP2MSKをHighにしている。
なお、前記ディレイは、コンパレータ６０９等の検出回路の特性で生じ、その時間も短いため、ＳＰ２マスク区間は、ＳＰ１マスク区間に比べて非常に短く設定されている。なお、ＳＰ２マスク区間においても、コンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力は続行されている。
【００４６】
モータ制御信号形成回路４は、マスク信号SP2MSKがHighとなると、逆方向電流の検出を開始する。
【００４７】
［２−１．回転検出］
ここで、ロータが回転していれば、図１４に示すように、基準電圧V ref以上の電圧値となる逆方向電流が発生するため、コンパレータ６０９によりその誘起電流（逆方向電流）が検出され（Ｓ１１）、第２検出信号ＤＥ２がHighとなってモータ制御信号形成回路４に入力される（Ｓ１２）。
そして、モータ制御信号形成回路４は、第２検出信号ＤＥ２の入力により、第２検出パルスＳＰ２の出力を停止する（Ｓ１２）。また、コンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力も停止される（Ｓ１３）。
なお、コンパレータ６０９が逆方向電流を検出した際に、その検出信号は、ラッチ６２１だけでなく、ラッチ６２０にも入力されるが、ラッチ６２０の出力ＤＥ１は既にHighに切り換えられているので、ラッチリセット信号が入力されるまでその出力はHighに維持されており、影響はない。
【００４８】
［２−２．回転非検出］
一方、ロータが回転していないと、第２検出パルスＳＰ２によって所定期間、逆方向電流の検出を行っても、基準電圧Vref以上にならない。従って、モータ制御信号形成回路４は、まず、第２検出パルスＳＰ２の出力区間（所定期間）が終了したか否かを判断し（Ｓ１４）、終了していなければＳ１１の電流検出を繰り返す。一方、出力区間が終了した場合には、第２検出パルスＳＰ２の出力を停止し（Ｓ１５）、コンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力も停止する（Ｓ１６）。
この第２検出パルス出力区間内に第２検出信号ＤＥ２が入力されなかった場合には、ロータが回転していないと判断し、ロータを確実に回転させることができる補正駆動パルスＰ２を出力し、ロータを回転させる（Ｓ１７）。
また、図１２に示すように、第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出できなかった場合（Ｓ６）、第１検出パルスＳＰ１の出力区間（所定期間）が終了したか否かを判断し（Ｓ１８）、終了していなければＳ６の同方向電流検出を繰り返す。一方、出力区間が終了した場合には、第１検出パルスＳＰ１の出力を停止する（Ｓ１９）。この第１検出パルス出力区間内に第１検出信号ＤＥ１が入力されなかった場合には、第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流の検出処理を行うことなく、ロータが回転していないと判断し、コンパレータサンプリング信号停止処理（Ｓ１６）および補正駆動パルスＰ２の出力によるロータ回転処理（Ｓ１７）を実行する。
【００４９】
［３．駆動パルス幅制御］
駆動パルスＰ１のパルス幅は、アップダウンカウンタ３のカウンタ値によって、例えば８段階に切換可能とされている。このため、モータ制御信号形成回路４から補正駆動パルスＰ２が出力された場合（Ｓ１７）には、カウンタ３の値が増加するため、駆動パルスＰ１のパルス幅も大きくされる（Ｓ２０）。
一方、ロータの回転が検出され（Ｓ１１）、補正駆動パルスＰ２が出力されない場合には、分周回路２からのクロック信号の入力によってカウンタ値が低下するため、駆動パルスＰ１のパルス幅が小さくされる（Ｓ２１）。
【００５０】
［４．リセット制御］
第２検出パルスＳＰ２による所定の検出期間が経過すると、つまり駆動パルスＰ１が出力されてから１秒経過する前に、モータ制御信号形成回路４はラッチリセット信号を出力し、各ラッチ６２０，６２１をリセットする（Ｓ２２）。
以上の処理は、時計の運針駆動が継続される限り、１秒間隔で繰り返される。
【００５１】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）モータ制御信号形成回路４は、マスク信号SP1MSKを用いて、コンパレータ６０９で同方向電流を検出しても、その検出をキャンセルしてラッチ６２０側に入力しない非検出区間（ＳＰ１マスク区間）を設定したので、特に、駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなって第１検出パルスＳＰ１との間隔が非常に小さくなった場合に、潤滑油の劣化等によってロータの回転速度が変化して駆動パルスＰ１による駆動電流の減衰タイミングが遅れ、この駆動電流を第１検出区間の同方向電流と間違えて誤検出してしまうことを確実に防止できる。
このため、第１検出区間の同方向電流を基準に第２検出区間の逆方向電流を検出することで、ロータの回転・非回転を判断している回転検出処理を正確にかつ確実に行うことができる。従って、ステッピングモータ７の駆動制御を確実にかつ正確に行うことができ、指針９による時刻指示誤差の発生も防止することができる。
【００５２】
（２）ＳＰ１マスク区間では、コンパレータサンプリング信号も出力せず、コンパレータ６０９の駆動を停止しているので、コンパレータ６０９の駆動電力を最小限に抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。さらに、コンパレータ６０９は、その駆動が必要でない場合、つまり第２検出パルスＳＰ２によって逆方向電流を検出した後や、ＳＰ１検出パルス出力区間が終了し、第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出できなかった場合にもコンパレータサンプリング信号SPCOMPの出力を停止しているので（Ｓ１３，Ｓ１６）、コンパレータ６０９の駆動電力を最小限に抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。
このため、電池で駆動されるアナログ電子時計における持続時間を長くすることができる。
【００５３】
（３）さらに、前記実施形態では、ＳＰ１検出パルス出力区間が終了し、第１検出パルスＳＰ１によって同方向電流を検出できなかった場合（Ｓ１８）には、第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流の検出を行わず、補正駆動パルスＰ２を出力するようにしているので、第２検出パルスＳＰ２による逆方向電流の検出を行う場合に比べて、低消費電流になり、より一層の省エネルギー化を図ることができて、アナログ電子時計における持続時間もより長くすることができる。
【００５４】
（４）ＳＰ１マスク区間においては、コンパレータ６０９の作動を停止したり、コンパレータ６０９の検出信号を無効化しているが、第１検出パルスＳＰ１はＳＰ１マスク区間でもコイル７Ａに印加されるようにしているので、第１検出パルスＳＰ１を利用したブレーキ制御を行うことができる。すなわち、第１検出パルスＳＰ１を加えないと、ロータに電磁ブレーキが加わりすぎて自由振動時の誘起電圧が減少し、回転検出もできなくなる可能性があるが、本実施形態では、ＳＰ１マスク区間に関係なく第１検出パルスＳＰ１によるチョッピング信号を加え、電磁ブレーキを解除するハイインピーダンス期間をある程度確保しているので、回転検出に必要な誘起電圧を確実に確保できる。このため、各種時計において前記ＳＰ１マスク区間をより長くする必要がある場合でも、ＳＰ１マスク区間の長さに関係なく第１検出パルスＳＰ１を印加できるため、適切なブレーキ制御を行うことができる。
【００５５】
（５）ＳＰ２マスク区間を設けたので、同方向電流および逆方向電流を検出するための検出回路であるコンパレータ６０９を２比較電圧入力タイプにして、各電流検出で共通化することができる。すなわち、コンパレータ６０９を用いると、検出結果取込時にディレイが生じ、同方向電流の検出から直ちに逆方向電流の検出に切り換えると誤検出してしまうおそれがあるが、本実施形態ではＳＰ２マスク区間を設けて時間を置いてから切り換えるようにしているので、ディレイが生じても誤検出することを防止できる。
このため、２つのコンパレータを設ける必要が無くなり、２つのコンパレータを用いた場合に比べて、しきい値、応答速度、温度特性等の素子毎のバラツキを低減あるいは無くすことができ、各信号の検出精度を向上することができる。
【００５６】
（６）ロータが非回転の場合には、カウンタ３の値が大きくなって駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなり、ロータが回転した場合には、カウンタ３の値が小さくなって駆動パルスＰ１のパルス幅が小さくなるため、常に最低限のパルス幅の駆動パルスＰ１でロータを駆動制御でき、その分、エネルギー消費量を低減できる。なお、駆動パルスＰ１は、ロータを駆動するのに最低限のパルス幅になるため、その信号のみではロータが回転しない場合もあるが、その場合には前記ロータの回転検出によって非回転が検出されることで、パルス幅が十分に大きな補正駆動パルスＰ２が印加されるため、ロータを確実に回転させるように駆動制御することができる。
【００５７】
なお、本発明は、前記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他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
前記実施形態においては、ＳＰ１マスク区間では、コンパレータ６０９の出力を無効化するとともに、コンパレータ６０９の駆動自体も停止していたが、いずれか一方のみを行ってもよい。
すなわち、コンパレータ６０９の出力のみを無効化し、ＳＰ１マスク区間でもコンパレータ６０９は駆動しているようにしてもよい。但し、省エネルギー化の点ではコンパレータ６０９を停止したほうが好ましい。
逆に、コンパレータ６０９の駆動のみを停止してもよい。コンパレータ６０９が停止していれば、出力側で信号を無効化する必要はないためである。
従って、検出手段であるコンパレータ６０９の駆動・停止を制御する検出手段駆動制御手段を設けることによってもＳＰ１マスク区間の設定、つまり検出タイミングの調整を行える。
【００５８】
また、前記実施形態では、ＳＰ１マスク区間においても、第１検出パルスＳＰ１は出力していたが、図１５に示すように、第１検出パルスＳＰ１の出力自体を禁止してもよい。この際、コンパレータ６０９の駆動停止や信号無効化も同時に行ってもよいし、第１検出パルスＳＰ１の出力のみを停止し、コンパレータ６０９の駆動等は行うようにしてもよい。
検出パルスＳＰ１の出力を停止すれば、コンパレータ６０９等が駆動していても、各電流検出が行われないため、この検出パルスの出力を禁止する検出パルス禁止手段を設けて検出パルスＳＰ１の出力タイミングを調整することで、ＳＰ１マスク区間を設定することができる。
なお、検出パルスＳＰ１の出力を停止すれば、ロータの電磁ブレーキ量が大きくなり、停止しなければ電磁ブレーキ量を小さくできるので、ＳＰ１マスク区間における検出パルスＳＰ１の出力の有無は必要な電磁ブレーキ量に応じて設定することが好ましい。
【００５９】
さらに、前記実施形態では、ＳＰ２マスク区間において、コンパレータ６０９を駆動し続けていたが、このＳＰ２マスク区間においてもコンパレータの６０９の駆動を停止し、マスク信号SP2MSKがHighになったらコンパレータ６０９の駆動を再開するように設定してもよい。
【００６０】
さらに、前記実施形態では、２入力式のコンパレータ６０９を用いていたが、従来のコンパレータ６１０を２台設けて検出してもよい。
但し、本発明のような２入力式のコンパレータ６０９を用いたほうが、同時に入力されない信号でなければ検出できないという制約はあるものの、検出精度を向上できるなどの利点がある。
すなわち、２入力式のコンパレータは、第１の入力信号が入力される第１の入力端子と、前記第１の入力信号とは同時に入力されることがない第２の入力信号が入力される第２の入力端子と、各入力信号と比較するための基準信号が入力される基準信号入力端子とを備えて構成されたものが好ましい。
ここで、コンパレータの出力端子は１つであるため、各入力信号と基準信号との比較結果（検出結果）は、各入力信号のタイミングに合わせて出力信号がどちらの入力信号の検出結果であるかを判断すればよい。例えば、コンパレータの出力を各入力信号の入力タイミングに合わせて第１検出信号出力端子および第２検出信号出力端子に切り換えて出力する切換手段等を設ければよい。
また、コンパレータとしては、入力信号の切換時に出力信号にディレイが生じる可能性があるため、各入力信号の切換時に所定時間入力を停止する入力タイミング調整手段か、各入力信号の切換時に所定時間出力信号の出力を停止する出力タイミング調整手段を備えることが好ましい。
なお、前記実施形態においては、第１検出手段による検出後に第２検出手段の検出開始タイミングを調整する第２検出タイミング調整手段により、出力タイミング調整手段が構成されている。
また、前記切換手段としては、前記実施形態で用いた、コンパレータの出力がそれぞれ入力される第１のＡＮＤゲート６１４および第２のＡＮＤゲート６１５と、各ＡＮＤゲート６１４，６１５に入力されるマスク信号を出力する制御信号形成回路４２と、各ＡＮＤゲート６１４，６１５の出力が入力される第１および第２のラッチ６２０，６２１とを備えるものなどが利用できる。
【００６１】
前記実施形態では、アップダウンカウンタ３のカウンタ値によって駆動パルスＰ１のパルス幅を調整していたが、この駆動パルスＰ１のパルス幅を一定にしてもよい。駆動パルスＰ１のパルス幅が一定の場合であっても、潤滑油の劣化や外部磁界の影響などによって駆動電流の減衰状態が変化し、検出パルスＳＰ１によって駆動電流を検出してしまう可能性があるが、本発明を適用すれば誤検出を確実に無くすことができる。
【００６２】
さらに、前記実施形態においては、ＳＰ１マスク区間つまりマスク信号SP1MSKがＨレベル信号となるまでの時間は一定であったが、駆動パルスＰ１のパルス幅等によってＳＰ１マスク区間の時間（幅、期間）を可変させてもよい。すなわち、第１検出パルスＳＰ１の出力開始タイミングは、図４，１１に示すように、一定であるため、駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなり、第１検出パルスＳＰ１との間隔が狭くなれば、最初（１番目）の第１検出パルスＳＰ１によって駆動電流を誤検出する可能性が高まるため、前記実施形態のように、ＳＰ１マスク区間をある程度確保する必要がある。これに対し、駆動パルスＰ１のパルス幅が小さくなって、第１検出パルスＳＰ１との間隔が広くなれば、最初の第１検出パルスＳＰ１によっても駆動電流を誤検出する可能性も小さくなる。従って、駆動パルスＰ１のパルス幅が大きくなればＳＰ１マスク区間も大きくし、パルス幅が小さくなればＳＰ１マスク区間も小さくしたり無くしたりすることで、誤検出がなく、かつ確実に誘起電流を検出することができる。
【００６３】
また、前記実施形態では、第１検出パルスＳＰ１，ＳＰ２のパルス幅（デューティ比）は一定であったが、パルス幅を可変としてブレーキ量を調整できるように制御してもよい。この調整は、通常は、各時計の種類毎、例えば指針９の太さ（重量）が異なるために、同じステッピングモータ７を用いた場合でもブレーキ量を変える必要がある場合に行えばよい。このような場合、各検出パルスＳＰ１，ＳＰ２のパルス幅を初期設定などによってパルス幅（デューティ比）を調整可能に、例えばDuty１／４と、Duty１／２とを切り換え可能などとしておけば、電磁ブレーキ量を変えることができ、各種の時計に対するマッチングも容易に行うことができる。
この際、検出パルスＳＰ１，ＳＰ２のパルス幅を可変する際に、各々のパルスを独立して調整、例えば検出パルスＳＰ１をDuty１／４とし、検出パルスＳＰ２をDuty１／２と個別に調整するのではなく、統一して調整するほうが、検出パルスの形成部を共通化できてコストを低減でき、サイズも小さくできる点で好ましい。
【００６４】
また、本発明の電子機器は、前記実施形態のようなアナログ電子時計に限らず、置き時計、クロック等の各種アナログ時計や、オルゴール、メトロノーム、電気かみそり等のステッピングモータ７を備える各種の電子機器にも適用することができる。
【００６５】
また、モータ駆動制御手段やロータ回転検出手段を構成するモータ制御信号形成回路４、検出回路内蔵モータドライバ５、アップダウンカウンタ３等は、アップダウンカウンタ、フリップフロップ、ラッチ、各種論理素子等のハードウェアで構成されたものに限らず、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）等を備えたコンピュータを電子機器に設け、このコンピュータに所定のプログラムを組み込んで前記モータ駆動制御手段やロータ回転検出手段の各機能を実現させるように構成したものでもよい。
例えば、時計等の電子機器内にＣＰＵやメモリを配置してコンピュータとして機能できるように構成し、このメモリに所定の制御プログラムをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールし、このインストールされたプログラムでＣＰＵ等を動作させて、モータ駆動制御手段やロータ回転検出手段の各機能を実現させればよい。
【００６６】
なお、時計等の電子機器内に所定のプログラムをインストールするには、その電子機器にメモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読み取る機器を外付けで電子機器に接続してもよい。さらには、ＬＡＮケーブル、電話線等を電子機器に接続して通信によってプログラムを供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される本発明の制御プログラムを電子機器に組み込めば、ロータの回転検出を正確に行えてモータの駆動制御も正確に行える等の前記実施形態と同様の作用効果が得られる上、各電子機器の特性に応じた制御を行うことができ、各電子機器毎により正確な回転制御を行うことができる。
なお、この各種記録媒体や通信手段等で供給されるプログラムとしては、前記回転検出のタイミング調整を行うためのプログラムが含まれていればよく、それ以外の制御などを行うプログラムが含まれていてもよい。
【００６７】
（本発明の別形態）
本発明の電子機器としては、少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、モータ駆動パルス出力後にロータの自由振動によりコイルに誘起される電流を電圧値に変換し電圧値の大小によってロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、ロータ回転検出装置によるロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器であって、
前記誘起電流のうち駆動電流と同方向に流れる電流を同方向電流、逆方向に流れる電流を逆方向電流と呼ぶとき、
前記ロータ回転検出装置は、同方向電流の電圧値を検出する第１検出手段を備え、前記第１検出手段によって所定期間の間に同方向電流を検出できなかった場合には、前記ロータが非回転と判断することを特徴とするものでもよい。
【００６８】
実公平７−２９５１２号公報に記載された従来の回転検出方法は、駆動パルス入力後に出力される同方向電流を検出した後に、逆方向電流を検出することで、つまり同方向電流を検出するまでを逆方向電流を検出しないマスク期間とすることで、ロータの回転検出を行うものである。
しかしながら、この場合、同方向電流自体を検出できないと、マスク期間の設定を行うこともできず、ロータの回転検出を判断できないという課題がある。
これに対し、前述のように、前記第１検出手段によって所定期間の間に同方向電流を検出できなかった場合には、前記ロータが非回転と判断するようにロータ回転検出装置を構成すれば、同方向電流を検出できない場合でも、正しい回転検出を行うことができる。従って、ロータの回転状態に伴う適切な回転制御処理を行うこともできる。その上、同方向電流を検出できなかった場合には、逆方向電流の検出を行わず、ロータ非回転と判断しているので、逆方向電流の検出を行ってから判断する場合に比べて、消費電流を低減でき、省エネルギー化を図ることができて、電子機器の持続時間もより長くすることができる。
なお、この電子機器において、第１検出手段により同方向電流の電圧値を検出した後に作動されて逆方向電流の電圧値を検出する第２検出手段を設ければ、第１検出手段で同方向電流を検出した際に、第２検出手段で逆方向電流を検出したか否かでロータの回転検出を行うことができる。
【００６９】
【発明の効果】
このような本発明の電子機器、電子機器の制御方法、電子機器の制御プログラムおよび該プログラムが記録された記録媒体によれば、チョッピングブレーキ制御を行うことでロータの自由振動をある程度許容してロータの回転検出を可能とするとともに、その回転検出を確実にかつ正確に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のアナログ電子時計を示すブロック図。
【図２】モータ制御信号形成回路で形成される信号のタイミングチャート。
【図３】検出パルス形成回路および制御信号形成回路の回路図。
【図４】図３に示す回路のタイミングチャート。
【図５】図３に示す回路において同方向電流を検出しなかった場合のタイミングチャート。
【図６】図３に示す回路において逆方向電流を検出しなかった場合のタイミングチャート。
【図７】モータドライバに印加する信号のタイミングチャート。
【図８】検出回路内蔵モータドライバの回路図。
【図９】従来のコンパレータの回路図。
【図１０】本実施形態のコンパレータの回路図。
【図１１】検出回路内蔵モータドライバに入力される信号のタイミングチャート。
【図１２】本実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図１３】図１２の続きを示すフローチャート。
【図１４】本実施形態のパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【図１５】本発明の変形例におけるパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【図１６】本発明の従来例におけるパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【図１７】本発明の従来例におけるパルス波形およびコイルの電流波形を示す図。
【符号の説明】
１…水晶発振回路、２…分周回路、３…アップダウンカウンタ、４…モータ制御信号形成回路、５…検出回路内蔵モータドライバ、６…表示機構、７…ステッピングモータ、７Ａ…コイル、８…輪列機構、９…指針、４１…検出パルス形成回路、４２…制御信号形成回路、６０９…コンパレータ、６１４，６１５…ＡＮＤゲート、６２０，６２１…ラッチ。
Claims (8)
- 少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、
前記ロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、
前記ロータ回転検出装置によって検出されたロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器であって、
前記ロータ回転検出装置は、
前記モータ駆動制御手段によりモータ駆動パルスが前記コイルに出力された後に、前記ロータの自由振動によって前記コイルに誘起される誘起電流のうち、駆動電流と同方向に流れる同方向電流を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段による同方向電流の検出開始タイミングを設定する第１検出タイミング調整手段と、
前記ロータの自由振動によって前記コイルに誘起される誘起電流のうち、駆動電流と逆方向に流れる逆方向電流を検出してロータが回転したか否かを検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段は、
前記ロータのチョッピングブレーキ制御および前記同方向電流検出に用いられる第１検出パルスを形成して、前記モータ駆動パルスが前記コイルに入力された後に、前記第１検出パルスを前記コイルに出力する検出パルス形成回路と、
前記同方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する検出回路とを備え、
前記第１検出タイミング調整手段は、
前記検出パルス形成回路による第１検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記検出回路による前記同方向電流の電圧値の検出を開始して、
前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わず、
前記所定期間経過後は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行うとともに、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行い、
前記第２検出手段は、
前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを前記検出回路が検出すると、前記逆方向電流の電圧値の検出を開始し、逆方向電流の電圧値が基準電圧値以上となったか否かでロータの回転の有無を検出する
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、
前記ロータ回転検出装置は、前記第１検出手段で検出される同方向電流の電圧値および前記第２検出手段で検出される逆方向電流の電圧値がそれぞれ入力される２つの入力端子と、比較用の基準電圧が入力される端子とを備えたコンパレータを有するとともに、前記第１検出手段の検出回路において、前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことが検出された後、前記第２検出手段による逆方向電流の電圧値の検出を開始するまでの時間を予め設定された所定期間に設定し、前記コンパレータによる同方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号の出力に遅れが生じた場合に、その信号を逆方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号と誤検出することを防止する第２検出タイミング調整手段を備えていることを特徴とする電子機器。 - 請求項２に記載の電子機器において、
前記第２検出手段は、第２検出パルスを形成して前記コイルに出力する検出パルス形成回路、および、前記逆方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する検出回路を備え、
前記第２検出タイミング調整手段は、前記検出パルス形成回路による第２検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記検出回路による前記逆方向電流の電圧値の検出を開始す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、
前記第１検出パルスおよび第２検出パルスは、同一の検出パルス形成回路によって形成され、この検出パルス形成回路は形成するパルスのパルス幅を調整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１〜４のいずれかに記載の電子機器において、
前記モータ駆動制御手段は、基準信号源の基準信号および前記ロータの回転検出信号に基づいてモータを駆動制御するとともに、
前記ステッピングモータによって駆動される輪列と、この輪列によって駆動される指針とを備えた電子時計であることを特徴とする電子機器。 - 少なくともロータおよびコイルを有するステッピングモータと、モータ駆動パルス出力後にロータの自由振動によりコイルに誘起される電流を電圧値に変換し電圧値の大小によってロータの回転検出を行なうロータ回転検出装置と、ロータ回転検出装置によるロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段とを備えた電子機器の制御方法であって、
前記誘起電流のうち駆動電流と同方向に流れる電流を同方向電流、逆方向に流れる電流を逆方向電流と呼ぶとき、前記コイルに検出パルスを出力し、この検出パルスを加えた際に前記同方向電流の電圧値が基準電圧値以上になったことを検出した後で逆方向電流の電圧値の検出を開始してロータの回転検出を行う回転検出工程と、
検出されたロータの回転検出情報に基づいてモータの駆動制御を行うモータ駆動制御工程と、
前記検出パルスの出力開始タイミングに対する前記同方向電流の電圧値の検出開始タイミングを設定する同方向電流検出タイミング調整工程とを備え、
前記回転検出工程は、
前記ロータのチョッピングブレーキ制御および前記同方向電流検出に用いられる第１検出パルスを形成し、前記モータ駆動パルスが前記コイルに入力された後に、前記第１検出パルスを前記コイルに出力し、前記同方向電流の電圧値を基準電圧値と比較して検出する同方向電流検出工程と、
前記同方向電流検出工程において前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを検出すると、前記逆方向電流の電圧値の検出を開始し、逆方向電流の電圧値が基準電圧値以上となったか否かでロータの回転の有無を検出する逆方向電流検出工程とを備え、
前記同方向電流検出タイミング調整工程は、
前記同方向電流検出工程において第１検出パルスの出力が開始された後、予め設定された所定期間経過後に前記同方向電流の電圧値の検出を開始し、
前記所定期間が経過するまでの期間は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行い、かつ、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出は行わず、
前記所定期間経過後は、前記第１検出パルスを前記コイルに加えてチョッピングブレーキ制御を行うとともに、前記検出回路による同方向電流の電圧値の検出を行う、
ことを特徴とする電子機器の制御方法。 - 請求項６に記載の電子機器の制御方法において、
前記同方向電流の電圧値が前記基準電圧値以上になったことを検出した後、逆方向電流の電圧値の検出を開始するまでの時間を予め設定された所定期間に設定し、前記同方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号の出力に遅れが生じた場合に、その信号を逆方向電流の電圧値と基準電圧との比較結果の信号と誤検出することを防止する逆方向電流検出タイミング調整工程を備えていることを特徴とする電子機器の制御方法。 - 請求項６または請求項７に記載の電子機器の制御方法において、
前記モータ駆動制御手段は、基準信号源の基準信号および前記ロータの回転検出信号に基づいてモータを駆動制御するとともに、
前記電子機器は、前記ステッピングモータによって駆動される輪列と、この輪列によって駆動される指針とを備えた電子時計であることを特徴とする電子機器の制御方法。
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