JP4435308B2 - 電源不足の場合の検出及び節約手段を含む時計 - Google Patents

Description

多数の現行電子時計には、バッテリがその寿命の終わりに達することを表示する、＜＜寿命の終わり＞＞にちなんでＥＯＬと呼ばれる電源の不足を検出するための手段が設けられている。本質的に最低バッテリ電圧の測定に基づくこうした検出によって、一般に、ユーザができるだけ早くバッテリを交換する必要があるという事実にユーザの注意をひくことの可能な、時計の針の特定の動きが発生する。また、２つの針が少なくとも１つのモータによって駆動される時計も存在する。その場合、針の位置は、例えば、時間データといった内部回路データを表示するように、電子回路によって制御される。これは、デジタル方式で表示することも可能な内部電子カウンタに時針及び分針の位置が対応しているＴｉｓｓｏｔ製のＴＷＯ ＴＩＭＲ時計に当てはまる。同じことが、時計Ｓｗａｔｃｈ Ｃｈｒｏｎｏのクロノグラフの表示、並びに、針によって、時間及び分、または、アラーム時間、または、内部カウンタの表示が可能な、時計Ｓｔｏｐ Ｓｗａｔｃｈ及びＳｗａｔｃｈ ＭｕｓｉＣａｌｌにもいえる。このタイプの構成には、内部電子カウンタと文字盤上における針の動きの間に完全な同期が必要とされる。しかし、前述の時計の場合、電源が中断すると、もはや、この同期を保証することは不可能になる。従って、例えば、バッテリを交換する場合、平均的ユーザには易しくない極めて複雑な針位相の設定操作を実施することが必要になる。
これは、一般に、バッテリ交換が数年後に行われるだけであれば、重大ではなく、ユーザが、バッテリ交換のために承認された販売店に行けば、販売店が自らその作業を引き受けてくれる。太陽電池または発電装置によって自動的に再充電される時計の場合には、非常に不便であろう。実際のところ、このタイプの時計は、予備電力がはるかに制限されており、ユーザが、２〜３日時計を片づけておく毎に、この針位相の設定操作を実施しなければならないのは、相当な制限になる。
本発明の目的は、この問題に対する単純で、効率の良い解決法を提供することにある。本発明は、少なくとも１つのモータによって駆動される少なくとも２つの針、それによって決定された内部データ、とりわけ、時間データを表示するために、文字盤上において針を位置決めするように構成された電子手段、並びに、電源、その電源の不足を検出するための手段を含む電子時計に関するものであり、その電子手段は、検出手段が電源の不足に対応する信号を供給すると、１組の針を基準位置に移動させて、保持するように構成されていることを特徴とする。
図１は本発明による時計の回路の概略を一例として示す図である。
図２は電源の不足を検出するための手段、それに関連した電子手段の概略を一例として示す図である。
図３は図２の手段のさまざまな動作ゾーンの概略を一例として示す図である。
図４は電源の復旧時に、図２の手段を適正な開始状態にすることが可能な回路の概略を一例として示す図である。
図５はバッテリの交換時に針の位置を固定することが可能な安全装置の概略を一例として示す図である。
図１に本発明による時計の回路の概略が一例として示されている。この図には、同心シャフトに取り付けられた３つの針２、３、４を含む時計１が示されている。この時計には、とりわけ、２つのプッシュ・ボタン５及び６の形態をなす制御手段が含まれている。この説明において認められるように、異なる針２、３、４が、それら自体のモータ７、７’、７”によって互いに別個に駆動されるが、本発明は、いくつかの針が、ＴＷＯ ＴＩＭＥＲの場合のように、同じモータで駆動される時計にも当てはまる。図１の構成において、各モータは、時計のカウント及び制御回路１０によって供給される内部データ９、９’、９”を表示するため、文字盤上において対応する針の位置決めを行うように構成された電子回路８、８’、８”の組み合わせによって制御される。現時点において、図１に示す電子手段の１組の機能は、マイクロプロセッサによってプログラムされたシーケンス論理によって実現することが可能である。本発明の理解を容易にするため、それらは、回路の組み合わせの形で概要が示されている。
【０００７】
カウント及び制御回路１０は、プッシュ・ボタン５及び６に接続されており、容量性トリマ１２の調整を受ける水晶共振器１１によって調整される時間基準を含んでいる。時計アセンブリは、バッテリ、または、Ｇｏｌｄ Ｃａｐすなわち発電装置または太陽電池によって充電される蓄電池とすることが可能な電源によって給電される。図１には、一般に時計の文字盤に配列された１群の光電池１５によって、ダイオード１４を介して充電されるＧｏｌｄ Ｃａｐ１３によるこの後者の解決法が示されている。カウント及び制御回路は、針２の位置決めのため、組み合わせ回路８にデータ９を供給する。組み合わせ回路８には、選択回路１６が含まれており、選択回路１６の出力はコンパレータ１７に接続されている。コンパレータ１７は、その状態が文字盤における針２の位置を表す論理回路１８の出力にも接続されている。コンパレータ１７は、論理回路１８の入力に接続されている、モータ７用の制御回路に接続されている。これによって、回路１６と１８の出力を等しく保つのに役立つ制御ループが形成されている。等しくなくなると、コンパレータ１７は、モータ７用の制御回路と論理回路１８に働きかけて、回路１６と１８の間の均衡が回復するまで、ステップ・バイ・ステップで近づけてゆく。従って、選択回路１６の出力に内部データが供給されると、針２は、電子手段によって決定された内部データを表示する。同様に、針３は、コンパレータ１７’を介して、選択回路１６’の出力、論理回路１８’の出力で供給されたデータを表示し、一方、針４は、コンパレータ回路１７”を介して、論理回路１６”の出力、及び論理回路１８”の出力に供給されたデータを表示する。こうしたシステムは、既に説明済みであり、既述の時計において機能している。このシステムが、既述のように適正に機能するためには、論理回路１８の状態が、文字盤上における対応する針の位置を表さなければならない。従って、この針が、１回転当たり６０ステップで進む場合、論理回路１８は、文字盤上において可能性のある６０の針の位置に対応する６０の状態を備えていなければならず、その０状態は、例えば、１２時（正午）における針の位置に対応しなければならない。この例において、１２時は、論理回路１８の０状態に対応する針の基準位置に対応している。これは、解説において用いられる基準であるが、理論的には、基準として、論理回路１８の任意の状態に対応する針の任意の位置を利用することが可能である。
回路に給電されると、通常、モータ７及び論理回路１８が同時に作動し、何の問題もなく、表示と回路１８の状態との同期を維持することが可能になる。これは、供給電圧が臨界しきい値より低くなるか、または、消失すると、そうはいかなくなる。バッテリの交換後、ＰＯＲ（パワー・オン・リセット）が実施されると、論理回路１８は、任意の状態または０状態におかれる。変位している場合が多く、カウンタ１８は、もはや、文字盤上における針の位置を表していない。同じことが、回路１８’及び１８”にも当てはまる。これを訂正するため、まず、異なる針を１２時の位置に移動させ、次に、対応する論理回路を０にリセットする、位相リセット操作を実施しなければならない。この手順は、比較的複雑であり、多くのユーザは、その使用方法が分からない。このタイプの手順は、言及済みの時計において既知のところであるため、これ以上の詳述は控えることにする。この制限は、バッテリ交換の場合、その操作を実施する人が、位相リセット操作する力量を備えていると思われるので、ほとんど重要ではない。電源が太陽電池によって再充電されるＧｏｌｄ Ｃａｐによって補償されている図１に示す事例の場合には、はるかに重要である。既知のように、こうした時計の予備電力は、現在のところほんの２〜３日であり、ユーザが、時計を使わないでおくのが少し長すぎて、時計が停止してしまう毎に、承認された代理店に頼らなければならないというのは考えられないことである。その都度、論理回路１８及び対応する針のこの位相リセットを実施するのを回避する方法は、電源が不十分になるが、まだ、モータの動作を保証するのには十分である場合、０にセットすることである。この０へのセッティングは、針及び論理回路をその基準位置に移動させ、電源が再び正常になるまで、針及び論理回路をこの位置にロックすることからなる。これは、まさに本発明の目的そのものである。この０へのセッティングは、選択回路１６の出力を０で凍結することによって、極めて簡単に実施することができる。これを行うため、回路１６には、入力９の状態がどうあろうとも、出力を０にスイッチして、針２を１２時に移動させ、論理回路１８を０にする入力１９が含まれている。もちろん、入力１９は、選択回路１６の出力を０以外の任意の選択基準値にスイッチすることが可能である。選択回路１６’と１６”には、針３と４をそれぞれ１２時にセットできるようにする入力１９’及び１９”が含まれている。従って、針２、３、４は、一緒に、または、別個に１２時にセットすることが可能である。
図２には、電源の不足を検出するための手段及びそれに関連した電子手段の概略が一例として示されている。この図には、やはり、モータ７に働きかけて、文字盤上における対応する針の位置を制御するコンパレータ１７と論理回路１８が見られる。選択回路１６は、その第１の入力に表示すべき内部データを受信する６つのＡＮＤゲートから形成されている。これら６つのＡＮＤゲートの第２の入力は、ＡＮＤゲート２０の出力に接続されている。出力が１の場合、６つのＡＮＤゲートは導通しており、内部データ９がそれらの出力に伝えられ、コンパレータ１７の入力に伝送される。逆に、ＡＮＤゲート２０の出力が０の場合、ＡＮＤゲート１６の出力は０になる。モータ７によって駆動される針は、論理回路１８の状態が、やはり、針の１２時への位置決めに対応する０に等しくなるまで、移動する。この状態は、ＡＮＤゲート２０の出力が０である限り維持される。その出力が再び１になると、内部データ９は、再び、ＡＮＤゲート１６によってコンパレータ１７の入力に送られ、モータ７によって駆動される針は、こうしたデータの表示に対応する文字盤上の位置に戻る。
ＡＮＤゲート２０の入力の一方または他方が０に変化すると、その出力は０に変化する。これが生じる条件について検討することにする。ゲート２０の第１の入力はＯＲゲート２１の出力に接続されている。ＯＲゲート２１の第１の入力は電圧コンパレータ２２に接続されている。コンパレータ２２の一方の入力が内部電圧基準２３に接続され、もう一方が、電源の端子に接続された抵抗器２４、２５、２６の回路網に接続されている。電源の電圧が、補正されると、電圧コンパレータ２２の出力は１になる。この電圧が、第１のレベルより低くなると、電圧コンパレータ２２の出力は０に変化する。ＯＲゲート２１の他の２つの入力が、プッシュ・ボタン５、６の接点に接続される。これらの入力は、これらの接点が開いている場合、通常、０であり、ユーザが押すと瞬時にして１に変化する。
ＡＮＤゲート２０の第２の入力が１であり、接点５、６が開いているものと仮定する。電源が十分な電圧を備えている場合、電圧コンパレータ２２の出力は、ＯＲゲート２１の出力及びＡＮＤゲート２０の出力と同様１である。モータ７によって駆動される針はデータ９を表示する。電源の電圧が、第１のレベルより低くなると、電圧コンパレータ２２の出力が、ゲート２１、２０、１６の出力と同様に０になり、モータ７によって駆動される針７は、１２時の位置につき、そこに留まる。しかし、ユーザが、プッシュ・ボタン５及び６のいずれかを押しさえすれば、ゲート２１及び２２の出力は再び１になり、データ９の正しい表示が復旧する。これは、針が０に移動させられる中間状況であり、これによって、電源が不十分になろうとしているという事実にユーザの注意を向けることが可能になり、同時に、ユーザが、プッシュ・ボタンの１つを押すことによって、時計の正しい表示を瞬時にして復旧することが可能になる。針の１つ、例えば、針４が、秒を表示するために利用される特定の場合には、中間状況において、単純にこの秒針に特定の動きをさせることもできるし、あるいは、この秒針だけを０に移動させることも可能である。ただし、解説の事例では、３つの針が０にリセットされるものと仮定する。
次に、端子Ｓに接続されたＡＮＤゲート２０の第２の入力、３入力ＡＮＤゲート２６で何が起こるかについて考察する。第１の入力は、その効用について図５に関連して後述することになる、安全接点２７に接続されている。この接点が開いている場合、ＡＮＤゲート２６、２０、１６の出力は０になる。表示が０にセットされ、針が１２時の位置につく。ＡＮＤゲート２６の他の２つの入力は、この場合にのように集積するか、あるいは、分離して使用するかの条件を規定する。ＡＮＤゲート２６の第２の入力は、電圧コンパレータ２８の出力に接続され、電圧コンパレータ２８の入力の一方は、電圧基準２３に接続され、もう一方は、抵抗器２４、２５、２６の回路網に接続されている。電源電圧が十分な場合、電圧コンパレータ２８の出力は１である。この電圧が、第２のレベルより低くなると、この出力は、ＡＮＤゲート２６、２０、１６の出力と同様０になる。表示は０にセットされ、針は、１２時の位置につく。最後に、ゲート２６の第３の入力は、例えば、そのクロック入力において、１２時間毎に、カウント回路からパルスを受信するシフト・レジスタによって形成される遅延線２９の反転出力に接続されている。このレジスタ２９は、電圧コンパレータ２２の出力が１である限りは、０に維持され、０に変わると、すなわち、電源電圧が第１の検出レベルより低くなると、活動状態になる。シフト・レジスタによって固定された遅延に達すると、その反転出力は、ＡＮＤゲート２６、２０、１６と同様０になる。表示は、０にセットされ、針は、１２時の位置につく。留意すべきは、表示が０にセットされ、針が１２時の位置に保持されることになる、ＡＮＤゲート２６の出力の０への変化を決める条件は、中間状況において見受けられるように、プッシュ・ボタン５または６を押しても、とにかく取り消すことができないという点である。ユーザの時計がバッテリで給電されている場合、ユーザは、余儀なくそれを交換することになる。この場合、中間状況における時計の動作によって、ユーザの注意を引き、時計が完全に停止する前に、バッテリを交換させなければならない。ユーザの時計に、太陽電池または発電装置による再充電システムが含まれている場合、ユーザは、それを露光させるか、または、それに十分な回転運動を付与しなければならない。これら２つの後者の事例では、中間状況の経過は、代理店に頼らなくても、ユーザが自分で正常な状況を復旧することができるという点からして、不可欠というわけではない。留意すべきは、時計の電子回路は、モータよりもはるかに低い電圧で動作し続けるという点である。従って、図３に関連して後述するように、完全に停止したとしても、再度、時計の正しい表示を確認することが可能である。
図３には、図２の手段の異なる動作ゾーンの概略が、一例として示されている。時計が、通常電圧が１．６ボルトの光電池によって給電されており、第１の検出レベルが１．１５ボルトであると仮定する。さらに、回路消費量が、０．２μＡであり、モータの消費量が、ステップ毎に０．６マイクロクーロンである。これらのモータは、１ボルトまで正しく動作する。秒を刻む時計の場合、全消費量が０．８μＡである。従来の時計では、消費量は一定であって、電源の不足が表示されても、一定のままであり、ＥＯＬ（寿命の終わり）システムが動作している。従って、予備電力を保証するＧｏｌｄ Ｃａｐは、同じリズムで放電を続行し、２〜３時間後には停止することになる。
本発明の場合、時計の通常の動作が保証される第１のゾーン１が存在することが分かる。次に、検出レベル１と２の間に、少なくとも秒針または１組の針が１２時で停止させられるゾーン２が設けられている。ユーザは、必要のあり次第、通常の表示を復旧することができるが、モータの平均消費量は、極めてわずかであり、時計全体の消費量は、０．２５μＡになる、すなわち、１／３未満に減少する。これは、Ｇｏｌｄ Ｃａｐの放電が、同じ率で減速するだけではなく、光電池の照射が１／３未満でも、電圧を安定化させ、時計をこの状態に保つのに十分であるということも表している。電圧が第２検出レベル未満になると、ゾーン３に移行し、全ての針が１２時で停止させられる。残りは、全て、回路消費量が０．２μＡである。このゾーンでは、モータの動作を保証することはもはや不可能であり、従来の時計は、明らかに遅れることになる。本発明の場合、針は、既知の位置において停止させられ、消費量は、最小限にまで減少するが、電子回路は、そのさまざまな機能、とりわけ、その時間機能を保証し続ける。既知のように、現行のＣＭＯＳ低電圧回路は、現在のところ０．８ボルトまで動作可能である。ＮＥＣは、０．４ボルトで動作する回路さえ発表している。従って、電源電圧が、ゾーン３からより高いゾーンまで上昇すると、針による正しい表示が、自動的に復旧する。ゾーン２と同様、ゾーン３では、電圧を安定化させ、回路機能の適正な働きを維持するのに必要とされるのは、極めてわずかな光電池の照射である。しかし、電圧が低下し続ける場合、回路がもはやこれらの機能を保証することが不可能なゾーン４に入ることになる。従って、電圧が通常レベルまで上昇すると、時計の時間はリセットされなければならない。逆に、このゾーン４では、文字盤上における針の位置を表す回路１８の論理状態を保存することができるので、電圧が通常に復旧される際、位相セッティング手順を実施する必要がなくなる。しかし、電圧が低下し続け、ゾーン５に移行すると、もはや、回路１８の論理状態が保持されるという保証が得られなくなる。もちろん、全ての針は、１２時に位置するが、回路１８は、電圧が再び上昇した場合でも、対応する状態にならない可能性が高い。従って、ＰＯＲ（パワー・オン・リセット）手順、すなわち、電圧上昇時に、これらの論理回路１８を０にセットするための手順を導入することが必要になるが、これには、電圧が極めて緩やかに上昇する可能性のあることを考慮しなければならない。これは、以下の図において明らかになるであろう。
図４には、電源が復旧する際、図２の手段を正しい開始状態にすることが可能な回路の概略が一例として示されている。この図には、やはり、モータ７、論理回路１８、比較回路１７が認められる。論理回路１８はその状態がモータによって駆動される針の文字盤上における位置を表す。図２のＡＮＤゲート２６の出力に対応する端子Ｓは、出力が回路１７及び１８のリセット入力に接続されたＮＯＲゲート４０の第１の入力に接続されている。電源電圧が適正であれば、端子Ｓは１になり、ゲート４０の出力は０になる。図３のゾーン２に移行すると、端子Ｓは０になる。回路１８の状態を表した論理出力は、その出力がＮＯＲゲート４０の第２の入力に接続されたＯＲゲート４１に接続されている。回路１８の状態が０とは異なる場合、ＯＲゲート４１の出力は１になり、ＮＯＲゲート４０の出力は０のままである。回路１８が０ではないという事実は、針が、停止させられることになるはずの１２時の位置にまだ達していないことを表している。針がこの位置に達するや否や、回路１８の状態は０になる。ＯＲゲート４１の出力が０になり、ＮＯＲゲート４０の出力が１になる。次に、回路１７、１８は、モータに対するパルスの送信を決定する制御ループ全体と同様０で停止させられる。端子Ｓが再び１になり、この停止が解除されるには、ゾーン２に戻る必要がある。次に、電源電圧がゾーン５まで低下するか、あるいは、それどころか、一定の時間期間に０になる場合には、どうなるであろうか。その場合、回路１７及び１８は、不明確な状態になるのを防止するため、電圧が復旧すると、０にリセットしなければならない。これを行うため、ゲート４０の出力は、極めて弱い電流源４２及びコンデンサ４３によって電源の陽極に接続されている。これら２つの素子によって、電圧が回復すると、回路１７、１８のリセット入力を強制的に１にし、電子回路の通常の動作が復旧する前に、０にセットすることが可能になる。従って、論理回路１８は、針の１２時の位置に対応する０状態にセットされ、位相セッティング手順は不要である。
図５には、バッテリの交換時に、針の位置を凍結させるできるようにする安全装置の概略が、一例として示されている。針を１２時に移動させ、そこで固定することによって、論理回路１８と針を同相に保つことが可能になることは明らかになった。しかし、バッテリが切断されるが、電圧は依然として十分である場合はどうなるか。針は、正しい位置まで移動する時間がなく、同期がとれなくなる。これを阻止するため、バッテリが切断可能になる前に、強制的に開かなければならない、図２の接点２７のような安全接点を利用することが可能である。これにより、電源が急速に消失する可能性のあることが回路に指示されると、回路には、針を１２時の位置に移動させるのに十分な時間が残されている。図５には、絶縁ケース５４にねじ込まれるネジ５３を用いて固定された接点バネ５２によって、プリント回路５１に接続されたバッテリ５０が示されている。ネジ５３は、ネジ５６で固定された第２の接点バネ５５によって被われている。接点バネ５５は、接点バネ５２とネジ５３の頭部を介して、バッテリの＋極とネジ５６の頭部の下に位置するプリント回路５１の接触ゾーンとの間を電気的に接続する。すぐに分かるように、バッテリを切断したい場合には、まず、ネジ５６を抜いて、バネ５５を取り外さなければならない。これを行うことによって、回路の接触ゾーンと電源の＋極との接続が遮断される。この組み合わせは、図２に解説の安全接点の働きをする。バッテリが所定位置に取り付けられても、接点バネ５５が所定位置につくまで、針は１２時の位置で停止させられたままである。バッテリを除去する場合、まず接点バネ５５を除去し、これによって、バッテリの切断が可能になる前に、針の時間を１２時の位置まで移動させることができるようにしなければならない。
本発明を実施する他の多くの組み合わせが存在するが、それについて述べることは、本発明を理解する上において何の足しにもならない。

Claims (7)

1. 少なくとも１つのモータによって駆動される少なくとも２つの針を備える電子時計であって、
   時間データを含む内部データを決定し且つ、文字盤上において前記針を時間データの表示のために位置決めするように構成された電子手段と、
   電源と、
   その電源の不足に関する検出手段（22〜26, 28, 29）と
   を備えており、
   前記電子手段には、前記内部データ（9）を決定するカウント及び制御回路（10）が含まれ且つ、決定された前記内部データ（9）か、又は、１組の針の基準位置に対応する入力（19）と、前記文字盤上における前記針の位置を表す論理回路（18）の出力とを比較し、前記針の位置決めを行うのに用いるコンパレータ手段（17）が含まれ、
   前記検出手段（22〜26, 28, 29）は、電源不十分で前記モータの動作は保証できないが前記電子手段の少なくとも時間機能がまだ保証されていると言う状態に対応する信号を生じるよう構成され、
   前記検出手段（22〜26, 28, 29）からの前記信号が供給されるまでは、前記内部データ（9）が前記コンパレータ手段（17）へ１組の針による通常の表示のために供給され、当該信号が前記検出手段（22〜26, 28, 29）から供給されている時には、基準位置に対応する前記入力（19）が前記コンパレータ手段（17）へ供給されて１組の針を基準位置に移動させて保持し、そして、電源電圧が増大して電子時計の通常動作が保証されると、前記内部データ（9）が前記コンパレータ手段（17）へ再び供給されて１組の針による通常の表示機能が自動的に復旧するように構成されている、
   ことを特徴とする電子時計。
2. 前記基準位置が時間目盛りの１２時の位置に対応することを特徴とする請求項１に記載の時計。
3. 前記検出手段が、時計の動作の停止を招く電源不足に先立って、ユーザの要求があればまだ通常の表示に復帰できる中間状況を決定するように構成されており、前記電子手段が、この中間状況の検出に応答して、少なくとも秒針または１組の針が１２時の位置に停止すると言う針の特定の動きを決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の時計。
4. 前記電子手段が、一方では、前記検出手段が前記中間状況に対応する信号を供給すると、１組の針を基準位置に移動させ、他方では、要求があり次第、直ちに、時間データの正しい表示を復旧することを特徴とする請求項３に記載の時計。
5. 前記検出手段に、２つの電圧レベル検出器が含まれており、これらの電圧レベル検出器が、前記電子手段に対して、電源電圧が最低レベルより低くなると、電源不足の信号を供給し、電源電圧が前記２つの電圧レベルの間に含まれる場合には、中間状況に対応する信号を供給するように構成されている、ことを特徴とする請求項１または３に記載の時計。
6. 前記検出手段に、時間カウンタを伴う少なくとも１つの電圧レベル検出器が含まれ、これらの検出器は、供給電圧が前記電圧レベルより低くなると、前記時間カウンタをトリガし且つ前記中間状況に対応する信号を供給し、前記時間カウンタが所定の時間期間に対応する状態に達すると、電源不足の信号を供給するように構成されていることを特徴とする請求項１または３に記載の時計。
7. 前記電子手段が、安全接点の状態の変化に応答して、１組の針を基準位置に移動させ、保持するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の時計。

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