JP4351193B2 - 電子時計 - Google Patents

Description

本発明は、例えば無音アラームなどの用途で時計に振動を与える振動モータなどの、電気エネルギーを電磁変換し動力を発生する電磁変換手段を搭載した電子時計において、電磁変換手段駆動時にはその影響を受けず、安全且つ確実に指針動作を行うと共に、電磁変換手段停止時には低消電化するための電子時計に関する。
以下、振動モータを搭載した電子時計を例に説明を行う。

先ず従来技術の構成を図２を用いて説明する。１は発振手段であり、水晶発振器等で構成されており、発振信号Ｐ１を出力する。２は分周手段であり、前記発振信号Ｐ１を入力し、分周信号群Ｐ２を出力する。３は時計用モータパルス波形成形回路であり、前記分周信号群Ｐ２及び後述するランク信号Ｌ１からＬｎ信号及び補償パルス許可信号ＬＦを入力し、時計用モータ駆動パルスＩＮ１、ＩＮ２を出力する。４は時計用モータ駆動回路であり、前記時計用モータ駆動パルスＩＮ１、ＩＮ２及びモータ逆起検出タイミング信号Ｃ１、Ｃ２を入力し、時計用モータ駆動用パルスＯ１、Ｏ２を出力する。５は時計用モータであり、コイル６及びロータ７から構成されており、コイル６の片側は前記時計用モータ駆動回路４の時計用モータ駆動用パルスＯ１、もう片側は時計用モータ駆動用パルスＯ２が入力する。８は時計用モータ回転検出手段であり、前記分周信号群Ｐ２及びモータ逆起検出信号Ｋを入力し、回転検出信号ＰＯ、及び非回転信号ＰＮを出力する。９は時計用モータパルス幅選択手段であり、前記回転検出信号ＰＯ、及び非回転検出信号ＰＮを入力し、ランク信号Ｌ１からＬｎ信号及び補償パルス許可信号ＬＦを出力する。１０は開閉式スイッチであり片側をＶｄｄもう片側を抵抗１３を介し、Ｖｓｓに接続され、スイッチ信号ＰＳを出力する。１１は振動モータ駆動回路であり該スイッチ信号ＰＳ、及び前記時計用モータパルス波形成形回路３の時計用モータ出力範囲信号ＰＫを入力し、振動モータ駆動信号ＰＰを出力する。１２は振動モータであり、前記振動モータ駆動信号ＰＰを入力し、振動する。

図３は時計用モータの詳細を示すものであり、ＯＲ１はＯＲゲートであり前記時計用モータ駆動パルスＩＮ１とモータ逆起検出タイミング信号Ｃ１を入力し、時計用モータ駆動パルスＩＮ３を出力する。ＯＲ２はＯＲゲートであり前記時計用モータ駆動パルスＩＮ２とモータ逆起検出タイミング信号Ｃ２を入力し、時計用モータ駆動パルスＩＮ４を出力する。ＴＰ１はＰｃｈトランジスタであり、ゲートには、時計用モータ駆動パルスＩＮ３が入力し、ソースはＶｄｄ、ドレインはコイル６の片側及び後述するＮｃｈトランジスタＴＮ１のドレインと接続されている。ＴＮ１はＮｃｈトランジスタであり、ゲートにはＩＮ１が入力し、ソースはＶｓｓに接続されている。ＴＰ２はＰｃｈトランジスタであり、ゲートには、時計用モータ駆動パルスＩＮ４が入力し、ソースはＶｄｄ、ドレインはコイル６のもう片側及び後述するＮｃｈトランジスタＴＮ２のドレインと接続されている。ＴＮ２はＮｃｈトランジスタであり、ゲートにはＩＮ２が入力し、ソースはＶｓｓに接続されている。ＯＲ３はＯＲゲートであり、片側の入力はインバータＩ１を介し、前記コイル６の片側に接続されている。もう片側の入力はインバータＩ２を介し、前記コイル６のもう片側に接続されている。Ａ１はアンドゲートであり、第１の入力はモータ逆起検出タイミング信号Ｃ１、第２の入力はモータ逆起検出タイミング信号Ｃ２、第３の入力は、前記ＯＲ３の出力につながっている。またＡ１は出力信号として逆起信号Ｋを出力する。

次に図２、３、４を用いて従来技術の動作説明をする。図４は時計用モータに関する波形図である。時計用モータパルス波形成形回路３は分周手段２からの分周信号群Ｐ２を入力し、ランク信号Ｌ１〜Ｌｎに従い１秒周期毎にＩＮ１、ＩＮ２を交互に出力する。図４において時計用モータ駆動パルスＩＮ１、ＩＮ２はモータ駆動波形に相当する。まずラン
ク信号Ｌ１に設定した状態で、時計用モータ駆動パルスＩＮ１側が出力され、駆動パルスによりモータの回転が行われた場合を説明する。

駆動パルスＩＮ１を出力するとＰｃｈトランジスタＴＰ１はＯＦＦ、ＮｃｈトランジスタＴＮ１はＯＮになる。一方ＰｃｈトランジスタＴＰ２はＯＮ、ＮｃｈトランジスタＴＮ２はＯＦＦになる。よって電流はＰｃｈトランジスタＴＰ２、コイル６及びＮｃｈトランジスタＴＮ１に流れ込むことでロータ７は回転する。その後ＩＮ１の出力が終了すると、ＰｃｈトランジスタＴＰ１がＯＮ、ＮｃｈトランジスタＴＮ１がＯＦＦし、コイル６の両端はＶｄｄにクランプされる。次に逆起検出タイミング信号Ｃ１が発生するとトランジスタＴＰ１、ＮｃｈトランジスタＴＮ１の両方がＯＦＦするためコイル６の片側であるＯ１にはロータ７の回転による逆起電圧波形が発生する。また時点では、図４に示すモータ回転時の波形例のごとく、逆起電圧波形は充分Ｖｓｓ側に引かれる。よってインバータＩ１のスレッショルド電圧を充分過るためモータ逆起検出信号Ｋは“Ｈ”レベルを出力する。よってモータ逆起検出信号Ｋを入力した時計用モータ回転検出手段は、回転検出信号ＰＯを出力し、時計用モータパルス幅選択手段９はランク信号Ｌ２に移行する。それはランク信号Ｌ１の駆動パルスではモータを回転するためには大きい為ランク信号Ｌ１より小さいパルスを出力する為のランク信号Ｌ２が設定されことになる。つまりモータ逆起検出信号Ｋが出力されるごとにランク信号は上がりパルス幅も小さくなる。

次にランク信号Ｌ２に設定した状態で、時計用モータ駆動パルスＩＮ２側出力され、モータが駆動パルスにより非回転だった場合について説明する。

駆動パルスＩＮ２を出力するとＰｃｈトランジスタＴＰ１はＯＮ、ＮｃｈトランジスタＴＮ１はＯＦＦになる。一方ＰｃｈトランジスタＴＰ２はＯＦＦ、ＮｃｈトランジスタＴＮ２はＯＮになる。よって電流はＰｃｈトランジスタＴＰ１、コイル６及びＮｃｈトランジスタＴＮ２に流れ込むことで一旦ロータ７は回転動作を行う。その後ＩＮ２の出力が終了すると、ＰｃｈトランジスタＴＰ２がＯＮ、ＮｃｈトランジスタＴＮ２がＯＦＦし、コイル６の両端はＶｄｄにクランプされる。次に逆起検出タイミング信号Ｃ２が発生するとトランジスタＴＰ２、ＮｃｈトランジスタＴＮ２の両方がＯＦＦするためコイル６の片側であるＯ２にはロータ７の動作による逆起電圧波形が発生する。しかしロータ７が非回転であったため逆起電圧波形は充分Ｖｓｓ側に引かれることがないためインバータＩ２のシレッショルド電圧を過ることはなくモータ逆起検出信号Ｋは“Ｌ”レベルのままである。よってモータ逆起検出信号Ｋが来ないため時計用モータ検出手段８は、非回転検出信号ＰＮを出力する。よって時計用モータパルス幅選択手段９はランク信号Ｌ１に移行すると共に補償パルス許可信号ＬＦを出力する。つまり図４の時計用モータ非回転時波形例のごとく、モータ駆動信号ＩＮ２は補償パルスを出力する。つまりランク信号Ｌ２の駆動パルスではモータを回転するためにはエネルギー不足である為ランク信号Ｌ１に設定されことになる。つまりモータ逆起検出信号Ｋが出力されない場合ランク信号は下がり駆動パルス幅は大きくなる。

スイッチ１０がＯＮになり、つまりスイッチ信号ＰＳが“Ｈ”になると振動モータ駆動回路１１は、振動モータ駆動信号ＰＰを出力し、振動モータ１２は駆動を開始する。
しかし、電磁変換手段である振動モータ１２はその駆動に際し強力な磁気ノイズを発生するため、コイル６に発生するロータ７の動作による逆起電圧により回転検出を行う時計用モータ回転検出手段８は、その磁気ノイズにより誤動作を起こしかねない。
また、振動モータ１２の駆動には多大な電流が必要となるため、電池電圧の低下による誤動作も不安材料となっていた。
そこで、従来は、振動モータ１２駆動前に時計用モータの駆動を停止し、振動モータ１２駆動停止後、振動モータ１２の駆動時間分時計用モータ５を早送り駆動し現在時刻に復帰させることにより、上記問題を回避してきた。(例えば、特許文献１参照)
特開平３−１８１８８３号公報（請求項１、第６図）

これまで記述してきたように、従来例においては、振動モータ１２駆動前に時計用モータの駆動を停止し、振動モータ１２駆動停止後、振動モータ１２の駆動時間分時計用モータ５を早送り駆動し現在時刻に復帰させていたため、振動モータ１２駆動中は正確に時間が読み取れないという問題が生じていた。

本発明の目的は、振動モータ駆動中に正確な時間が読み取れるように、時計用モータ駆動中でも振動モータを駆動することが可能にすることで、十分に振動を供給できるばかりでなく、駆動振動中の磁界の影響でも安全に時計用モータを駆動することが実現できる様に制御することである。

前記目的を達成するための本発明の要旨は、
時計用モータ駆動パルスを出力する時計用モータパルス成形回路と、
該時計用モータ駆動パルスを入力し、時計用モータを駆動する時計用モータ駆動回路と、
該時計用モータから発生する誘起電圧によりモータの回転、非回転を検出して回転、非回転信号を出力する時計用モータ回転検出手段と、
該回転、非回転信号を入力し、時計用モータ駆動パルスの幅を選択するためのランク信号と補償パルスの出力を制御する時計用モータパルス幅選択手段と、
電気エネルギーを電磁変換し動力を発生する電磁変換手段と、該電磁変換手段を駆動する電磁変換手段駆動手段と、により構成されている電子時計において、
前記電磁変換手段駆動回路は、前記電磁変換手段駆動開始時点で前記時計用モータが駆動中であるか否かを判定し、
前記時計用モータが駆動中である場合、前記時計用モータの駆動終了まで前記電磁変換手段の駆動を待機し、前記時計用モータの駆動終了後、前記電磁変換手段の駆動を開始し、前記時計用モータパルス幅選択手段は、前記電磁変換手段駆動中は、前記ランク信号の出力を停止して、前記電磁変換手段の磁界の影響を受けない補償パルスを選択し、
前記電磁変換手段駆動終了後に、前記補償パルスが所定回数出力されてから前記補償パルスの出力を停止し、前記ランク信号の出力を再開することを特徴とする。

また、前記目的を達成するための本発明の要旨は、
前記電磁変換手段駆動中は、時計用モータの回転、非回転検出を禁止する
ことを特徴とする。

前述のように、振動モータは無音アラームのような任意のタイミングで始動開始が求められる用途で使用されることが多いため、その駆動は必ずしも時計用モータの駆動と同期しているとは限らない。
そのため、振動モータ駆動開始要求のあった時点で、時計用モータ駆動パルスが既に出力されている可能性は多々ある。このような場合、時計用モータの回転検出が振動モータ駆動による磁気ノイズや電圧低下により影響を受け、誤検出を行い動作不良となる可能性がある。
上記のような構成にすることにより、時計用モータの駆動、少なくとも回転検出終了後に振動モータの駆動を開始することにより、上記のような誤検出を回避し動作不良を回避することができる。

さらに、電磁変換手段駆動中は、時計用モータの回転、非回転検出を禁止しすることで、振動モータ駆動中も回転検出の誤検出による動作不良を回避することができるため、時計用モータの駆動を継続しながらの振動モータの駆動が可能となる。

さらに、振動モータ駆動中は振動モータの磁界の影響を受けない補償パルスで時計用モータを駆動することにより、上記時計用モータの駆動を継続しながらの振動モータの駆動がさらに信頼性の高いものとなる。

本発明の動作説明を図１及び図５を用いて説明する。本発明の説明において従来例と同一の素子及び信号に関しては従来例と同一番号、同一記号を用い説明を省く。

１００は時計用モータ回転検出中断手段であり、前記スイッチ信号ＰＳ及び時計用モータ出力範囲信号ＰＫを入力し、振動中信号ＰＸ１及び振動許可信号ＰＸ２を出力する。

ランク信号がＬ２に設定されている状態で、スイッチ１０が“ｏｎ”になった場合の説明を行う。

スイッチ１０が“ｏｎ”となりスイッチ信号ＰＳが“Ｈ”になると時計用モータ回転検出中断手段１００はまず時計用モータ出力範囲信号ＰＫが出力されていないか確認を行う。もし出力されていた場合は、時計用モータは駆動中であり、回転検出に悪影響が出る可能性があるので、時計用モータ出力範囲信号ＰＫの出力が完了するまでは、振動モータ駆動回路１１の動作は待機状態となる。

時計用モータ出力範囲信号ＰＫの出力が完了すると時計用モータ回転検出中断手段１００は、振動中信号ＰＸ１及び振動許可信号ＰＸ２を出力する。振動許可信号ＰＸ２を入力した振動モータ駆動回路１１は振動モータ駆動信号Ｐ２を出力し、振動モータ１２は振動駆動を開始する。同時に時計用モータパルス幅選択手段９は振動中信号ＰＸ１に従いランク信号Ｌ２の出力を停止し、補償パルス許可信号ＬＦのみ出力する。
つまり上記動作によれば、通常時の時計駆動パルスでの動作が確実に終了した時点から振動モータの駆動を許可するものであり、更には、振動モータ駆動中は、振動モータからの磁界に影響されない補償パルスで時計用モータを駆動するので時計用モータ駆動中でも振動モータを連続して駆動することができる。

次にスイッチ１０が“ｏｆｆ”になった場合の説明を行う。スイッチ１０が“ｏｆｆ”になるためスイッチ信号ＰＳは“Ｌ”となる。すると時計用モータ回転検出中断手段１００は振動モータ１２の駆動を停止するため振動許可信号ＰＸ２を停止する。ただし振動中信号ＰＸ１は時計用モータ駆動出力範囲信号ＰＫが数発出力した時点で停止する。よって時計用モータ駆動出力範囲信号ＰＫが停止した時点で時計用モータパルス幅選択手段９は補償パルス許可信号ＬＦを停止し、ランク信号Ｌ２を再開する。

以上の説明で明らかなように、振動モータ駆動時に発生する磁界の影響もなく時計用モータを駆動できる為、充分長い間振動モータ駆動をできる。またコイン型電池等の少量蓄電部材を使用する際電磁変換手段駆動による電圧降下を考慮し、時計用モータを動作させることで、信頼性の高い振動モータ付き電子時計を実現することが可能となる効果がある
。

本発明による振動モータ付き電子時計のシステム構成図である。 従来例の振動モータ付き電子時計のシステム構成図である。 時計用モータ駆動詳細回路図 時計用モータ回転時波形例図及び時計用モータ非回転時波形例図 振動モータ非回転時の波形例図

符号の説明

１００ 時計用モータ回転検出中断手段

Claims (2)

1. 時計用モータ駆動パルスを出力する時計用モータパルス成形回路と、
   該時計用モータ駆動パルスを入力し、時計用モータを駆動する時計用モータ駆動回路と、該時計用モータから発生する誘起電圧によりモータの回転、非回転を検出して回転、非回転信号を出力する時計用モータ回転検出手段と、
   該回転、非回転信号を入力し、時計用モータ駆動パルスの幅を選択するためのランク信号と補償パルスの出力を制御する時計用モータパルス幅選択手段と、
   電気エネルギーを電磁変換し動力を発生する電磁変換手段と、該電磁変換手段を駆動する電磁変換手段駆動手段と、により構成されている電子時計において、
   前記電磁変換手段駆動回路は、前記電磁変換手段駆動開始時点で前記時計用モータが駆動中であるか否かを判定し、
   前記時計用モータが駆動中である場合、前記時計用モータの駆動終了まで前記電磁変換手段の駆動を待機し、前記時計用モータの駆動終了後、前記電磁変換手段の駆動を開始し、前記時計用モータパルス幅選択手段は、前記電磁変換手段駆動中は、前記ランク信号の出力を停止して、前記電磁変換手段の磁界の影響を受けない補償パルスを選択し、
   前記電磁変換手段駆動終了後に、前記補償パルスが所定回数出力されてから前記補償パルスの出力を停止し、前記ランク信号の出力を再開することを特徴とする電子時計。
2. さらに、前記電磁変換手段駆動中は、時計用モータの回転、非回転検出を禁止する
   ことを特徴とする請求項１記載の電子時計。

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