JP5363167B2 - ステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計 - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータ制御回路及び前記ステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計に関する。

従来から、ロータ収容孔及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容孔内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにしたステッピングモータがアナログ電子時計等に使用されている。

前記ステッピングモータの制御方式として、ステッピングモータを主駆動パルスによって駆動した際に、前記ステッピングモータに生じる誘起電圧に基づいた検出信号を検出することによって回転したか否かを検出し、回転したか否かに応じて、パルス幅の異なる主駆動パルスに変更して駆動する、あるいは、主駆動パルスよりもパルス幅の大きい補正駆動パルスによって強制的に回転させる補正駆動方式が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、ステッピングモータの駆動制御を誘起電圧の２つの区間で行い、一方（早い時間の区間）では、検出電圧に対して２つのパルス状態によってパルスランクダウン制御を行う。他方の遅い区間では、ロータの回転判別を行っている。
パルスダウンの判断は早いパルスが検出電圧より低く、遅いパルスが検出電圧より高い場合にパルスダウンが実行される。また、一定期間ごとにパルスダウン制御の検出パルス時刻を変化させ、一定間隔ごとに負荷変動を検出検知するようにしている。

また、特許文献３では、前記ステッピングモータの回転を検出する際に、検出信号の検出に加え、検出時刻を基準時間と比較判別する手段を設け、主駆動パルスＰ１１でステッピングモータを回転駆動した後、検出信号が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを下回ると補正駆動パルスＰ２を出力し、次の主駆動パルスＰ１は前記主駆動パルスＰ１１よりエネルギの大きい主駆動パルスＰ１２に変更して駆動する。主駆動パルスＰ１２で回転したときの検出時刻が基準時間より早いと、主駆動パルスＰ１２から主駆動パルスＰ１１に変更することによって、駆動時の負荷に応じた主駆動パルスＰ１で回転し、消費電流を低減している。

しかしながら、量産ばらつきで、ロータの偏心や、ロータ回転中心とステータ穴中心のずれが大きいと、駆動コイルの第１端子ＯＵＴ１と第２端子ＯＵＴ２に対応する、ロータ極性のディテントトルク（初期位置に保持させるトルク）の一方が高く、もう一方が低くなる。
したがって、特許文献１〜３記載の発明では、非回転となる駆動パルスにランクダウンする可能性があり、誤判定した場合には遅れが生じ時計機能を失うという問題がある。
具体的には、検出区間に誘起される誘起電圧は、通常、駆動余裕が減少すると検出信号の発生時刻が遅れる傾向にあるが、部品のばらつき、負荷変動などによっては、一方の極性の出力駆動余裕が減少しても、もう一方の極性に駆動余裕が残り、余力のある駆動と判別がつかない場合がある。

この場合は、余裕のある駆動と判断し小さな駆動エネルギの主駆動パルスに変更するが、変更した主駆動パルスでは一方の極性の出力に余裕がなく回転できなくなる場合がある。
また、従来の補正駆動方式は、最もエネルギの小さな主駆動パルスで駆動させるため、ランクダウン後の最小駆動パルスでは非回転となり、この際に回転検出の誤判定が生じると遅れになり、時計機能を失うという問題がある。

更に、特許文献４記載の電子時計では複数の検出区間（第１区間及び第２区間）においてステッピングモータの回転状況を検出することによって回転状況を判定するようにしている。回転判別は駆動パルスによって駆動した場合の検出信号により回転状況を検出し、前記第１区間は一方の極性の検出信号により回転状況を検出する区間であり、前記第１区間の判定結果を基に、前記第２区間は他方の極性の検出信号により回転状況を検出する区間である。このように、各極性で１つの区間しか検出していないため、判定精度が低く、非回転となる可能性をもった主駆動パルスに誤ってランクダウンする恐れがあるという問題がある。また、１つの駆動パルスにおいて各極性毎に検出を行うため、回転判定が複雑となり、回路規模も大きくなってしまうという問題がある。

特公昭６１−１５３８５号公報 特開昭５７−１７８８４号公報 ＷＯ２００５／１１９３７７号公報 特公平８−３３４５７号公報

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることを課題としている。

本発明によれば、ステッピングモータの回転によって発生する検出信号を検出し、前記検出信号が所定の検出区間内において所定の基準しきい電圧を超えたか否かによって、前記ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段による検出結果に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は、前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備えて成り、前記主駆動パルスによる駆動直後からはじまる前記検出区間を３区間以上の複数の区間に区分し、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を検出した区間に応じて前記主駆動パルスを制御することを特徴とするステッピングモータ制御回路が提供される。
主駆動パルスによる駆動直後からはじまる検出区間を３区間以上の複数の区間に区分し、制御手段は、回転検出手段が基準しきい電圧を超える検出信号を検出した区間に応じて前記主駆動パルスを制御する。

ここで、前記検出区間を主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間及び前記第２区間よりも後の第３区間に区分するように構成してもよい。

また、前記検出区間を主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間、前記第２区間よりも後の第３区間及び前記第３区間よりも後の第４区間に区分するように構成してもよい。

また、本発明によれば、時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、前記ステッピングモータ制御回路として前記いずれかのステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計が提供される。

本発明に係るモータ制御回路によれば、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子回路によれば、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることが可能になり、正確な計時動作を行うことが可能になる。

本発明の実施の形態に係るアナログ電子時計のブロック図である。 本発明の実施の形態に係るアナログ電子時計に使用するステッピングモータの構成図である。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明する判定チャートである。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明する判定チャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計のブロック図であり、後述する各実施の形態に共通するブロック図で、アナログ電子腕時計の例を示している。
図１において、アナログ電子時計は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１、発振回路１０１で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０２、電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０３、制御回路１０３からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の駆動パルスを選択し出力する駆動パルス選択回路１０４、駆動パルス選択回路１０４からの駆動パルスによって回転駆動されるステッピングモータ１０５、ステッピングモータ１０５によって回転駆動され時刻を表示するための時刻針（図１の例では時針１０７、分針１０８、秒針１０９の３種類）を有するアナログ表示部１０６、ステッピングモータ１０５から回転状況を表す検出信号（誘起信号とも称す。）ＶＲｓを所定の検出区間において検出する回転検出回路１１０、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを回転検出回路１１０が検出する時刻と検出した区間とを比較して、検出信号ＶＲｓがどの区間において検出されたのかを判別する検出区間判別回路１１１を有している。尚、後述するように本実施の形態では、ステッピングモータ１０５の回転状況を検出する検出区間を３つの区間に区分している。

回転検出回路１１０は、前記特許文献１に記載された回転検出回路と同様の構成のものであり、ステッピングモータ１０５が回転した場合等のようにそのロータが一定の速い動作を行った場合には所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える検出信号ＶＲｓを検出し、ステッピングモータ１０５が回転しない場合等のように前記ロータが一定の速い動作を行わない場合には検出信号ＶＲｓは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越えないように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐが設定されている。
尚、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生手段を構成し、アナログ表示部１０６は時刻表示手段を構成している。回転検出回路１１０は回転検出手段を構成し、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４、回転検出回路１１０及び検出区間判別回路１１１は制御手段を構成している。

図２は、本発明の実施の形態に使用するステッピングモータの構成図であり、後述する各実施の形態に共通するステッピングモータの構成図で、アナログ電子時計で一般に用いられている時計用ステッピングモータの例を示している。
図２において、ステッピングモータ１０５は、ロータ収容用貫通孔２０３を有するステータ２０１、ロータ収容用貫通孔２０３に回転可能に配設されたロータ２０２、ステータ２０１と接合された磁心２０８、磁心２０８に巻回されたコイル２０９を備えている。ステッピングモータ１０５をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ２０１及び磁心２０８はネジ（図示せず）によって地板（図示せず）に固定され、互いに接合される。コイル２０１は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。

ロータ２０２は、２極（Ｓ極及びＮ極）に着磁されている。磁性材料によって形成されたステータ２０１の外端部には、ロータ収容用貫通孔２０３を挟んで対向する位置に複数（本実施の形態では２個）の切り欠き部（外ノッチ）２０６、２０７が設けられている。各外ノッチ２０６、２０７とロータ収容用貫通孔２０３間には可飽和部２１０、２１１が設けられている。
可飽和部２１０、２１１は、ロータ２０２の磁束によっては磁気飽和せず、コイル２０９が励磁されたときに磁気飽和して磁気抵抗が大きくなるように構成されている。ロータ収容用貫通孔２０３は、輪郭が円形の貫通孔の対向部分に複数（本実施の形態では２つ）の半月状の切り欠き部（内ノッチ）２０４、２０５を一体形成した円孔形状に構成されている。

切り欠き部２０４、２０５は、ロータ２０２の停止位置を決めるための位置決め部を構成している。コイル２０９が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、図２に示すように前記位置決め部に対応する位置、換言すれば、ロータ２０２の磁極軸Ａが、切り欠き部２０４、２０５を結ぶ線分と直交するような位置（角度θ0位置）に安定して停止している。ロータ２０２の回転軸（回転中心）を中心とするＸＹ座標空間を４つの象限（第１象限Ｉ〜第４象限IV）に区分している。

いま、駆動パルス選択回路１０４から一方の極性の矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）、図２の矢印方向に電流ｉを流すと、ステータ２０１には破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０、２１１が飽和して磁気抵抗が大きくなり、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は図２の矢印方向に１８０度回転し、磁極軸Ａが角度θ1位置で安定的に停止する。尚、ステッピングモータ１０９を回転駆動することによって通常動作（本実施の形態ではアナログ電子時計であるため運針動作）を行わせるための回転方向（図２では反時計回り方向）を正方向とし、その逆（時計回り方向）を逆方向としている。

次に、駆動パルス選択回路１０４から、逆極性の矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して（前記駆動とは逆極性となるように、第１端子ＯＵＴ１側を負極、第２端子ＯＵＴ２側を正極）、図２の反矢印方向に電流を流すと、ステータ２０１には反破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０、２１１が先ず飽和し、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は前記と同一方向に１８０度回転し、磁極軸Ａが角度θ0位置で安定的に停止する。
以後、このように、コイル２０９に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することによって、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印方向に連続的に回転させることができるように構成されている。尚、本実施の形態では、駆動パルスとして、後述するように、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスＰ１０〜Ｐ１ｍ及び補正駆動パルスＰ２を用いている。

図３は、本実施の形態において、ランクｎの主駆動パルスＰ１ｎ及び補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動した場合のタイミング図である。
図３において、主駆動パルスＰ１ｎのランクｎは最小値０から最大値ｍまで複数のランクを持ち、ｎの値が大きいほどパルスのエネルギが大きく（本実施の形態では矩形波のパルス幅が長く）構成されている。補正駆動パルスＰ２は過大負荷を回転駆動できるような大エネルギパルスであり、そのエネルギは主駆動パルスＰ１よりも１０倍程度大きく構成されている。即ち、各駆動パルスＰ１０、Ｐ１ｎ、Ｐ１ｍ、Ｐ２は、各パルス幅がＰ１０＜Ｐ１ｎ＜Ｐ１ｍ＜Ｐ２となるように構成されている。

Ｖｃｏｍｐは前述したように、ステッピングモータ１０５の自由振動によって生じる誘起電圧に対応する検出信号ＶＲｓの電圧レベルを判定する基準しきい電圧であり、ｔは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを検出した時刻である。
主駆動パルスＰ１による駆動直後の所定時間を第１区間Ｔ１、第１区間Ｔ１よりも後の所定時間を第２区間Ｔ２、第２区間よりも後の所定時間を第３区間Ｔ３としている。このように、主駆動パルスＰ１による駆動直後から始まる検出区間Ｔ全体を複数の区間（本実施の形態では３つの区間Ｔ１〜Ｔ３）に区分けしている。前記各区間Ｔ１〜Ｔ３の同一極性の検出信号によって回転状況は検出される。また、各区間Ｔ１〜Ｔ３の長さは、例えば、第２区間Ｔ２＜第１区間Ｔ１≦第３区間Ｔ３の関係が成立するように設定してもよい。本実施の形態では、検出信号ＶＲｓを検出しない期間であるマスク区間は設けていない。
尚、「主駆動パルスＰ１による駆動直後」とは、実質的に回転検出することが可能になった時点で直ちにという意味であり、主駆動パルスＰ１による駆動終了後に回転検出を行うためのサンプリング処理が不可能なサンプリング周期（例えば約０．９ｍｓｅｃ）内の所定時間を経過して回転検出が可能になった時点や、主駆動パルスＰ１の駆動終了自体によって生じる誘起電圧が回転検出に影響する所定時間を経過した時点を意味している。

詳細は後述するが、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路は、図２に示す負荷状態の例では、駆動パルスによって駆動する領域をＰ１とすると、領域ａで生じた誘起電圧に対応する検出信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１において検出され、領域ｃで発生した検出信号ＶＲｓは区間Ｔ２、Ｔ３において検出され（第３区間Ｔ３よりも第２区間Ｔ２において検出された方が駆動エネルギの余裕が大きい。）、領域ｂで発生した検出信号ＶＲｓは区間Ｔ１、Ｔ２にまたがって逆極性で検出される。

即ち、検出信号ＶＲｓは、駆動パルスが切れた後のロータ２０２の自由振動によって発生するため、第１区間Ｔ１に誘起される検出信号ＶＲｓの発生するタイミングは、余力のない回転駆動（ほとんど停止）からある程度の駆動余裕のある領域に限られ、十分に回転力がある場合には発生しない特徴がある（図２の領域ａがそれにあたる）。
駆動余力の十分ある場合は、領域ｂで駆動パルスが切れるため誘起電圧は逆位相に出力される。また、ロータの運動により第１区間Ｔ１における検出信号ＶＲｓの高さは駆動余力の減少に反比例する。このような性質を利用して駆動エネルギの余裕の程度を判別することができる。

本実施の形態ではこのような特徴を捉え、主駆動パルスＰ１による駆動直後からはじまる前記検出区間を３区間以上の複数の区間に区分し、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを検出した区間に応じて前記主駆動パルスＰ１を制御するようにしている。例えば第１区間Ｔ１に基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが発生した場合、回転余力が減少してきたと判別し、エネルギの小さな駆動パルスに変更せずに維持することで、エネルギの小さな駆動パルスに変更しないようにしている。

本実施の形態では、図３に示すように、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが、少なくとも第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２において検出された場合には主駆動パルスＰ１を変更せず（ランク変更なし）（図３（ａ１）、（ａ２））、又、第１区間Ｔ１、第２区間Ｔ２及び第３区間Ｔ３の全てにおいて検出された場合にも主駆動パルスＰ１を変更しないようにしている（図３（ａ２））。図３（ａ１）、（ａ２）のように、主駆動パルスＰ１が余裕のない駆動エネルギ（余裕ない回転）と判定した場合には、主駆動パルスＰ１を変更せずに維持するようにしている。

基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが、第１区間Ｔ１及び第３区間Ｔ３のみにおいて検出された場合には補正駆動パルスＰ２による駆動を行うことなく主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更し（ランクアップ）（図３（ｂ１））、又、第３区間のみにおいて検出された場合にも補正駆動パルスＰ２による駆動を行うことなく主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更するようにしている（ランクアップ）（図３（ｂ２））。図３（ｂ１）、（ｂ２）のように、主駆動パルスＰ１がモータの回転に必要なぎりぎりの駆動エネルギ（ぎりぎり回転）と判定した場合には、主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更するようにしている。

基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが、第２区間Ｔ２のみにおいて検出された場合には主駆動パルスＰ１をエネルギの小さい主駆動パルスＰ１に変更し（ランクダウン）（図３（ｃ１））、又、第２区間及び第３区間のみにおいて検出された場合にも主駆動パルスＰ１をエネルギの小さい主駆動パルスＰ１に変更するようにしている（ランクダウン）（図３（ｃ２））。図３（ｃ１）、（ｃ２）のように、主駆動パルスＰ１が余裕のある駆動エネルギ（余裕回転）と判定した場合には、主駆動パルスＰ１をエネルギの小さい主駆動パルスに変更するようにしている。

また、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが、第１区間Ｔ１〜第３区間Ｔ３のいずれにおいても検出されなかった場合には補正駆動パルスＰ２による駆動を行った後、主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更し（ランクアップ）（図３（ｂ３））、又、第１区間のみにおいて検出された場合にも回転していないと判定して補正駆動パルスＰ２による駆動を行った後、主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更するようにしている（ランクアップ）（図３（ｂ４））。

図９は前記動作を説明するためのタイミング図で、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０５を駆動した際の、負荷の大きさ、ロータ２０２の回転位置、回転状況を表すパターン及びパルス制御動作をあわせて示している。
図９において、Ｐ１は主駆動パルスＰ１を表すと共にステッピングモータ１０５のロータ２０２が主駆動パルスＰ１によって回転駆動される区間を表し、又、ａ〜ｅは主駆動パルスＰ１の駆動停止後の自由振動によるロータ２０２の回転位置を表す領域である。
ロータ２０２を中心として、その回転によってロータ２０２の主磁極Ａが位置するＸＹ座標空間を第１象限Ｉ〜第４象限IVに区分した場合（図２参照）、第１区間Ｔ１〜第３区
間Ｔ３は次のように表すことができる。

即ち、通常負荷の状態において、第１区間Ｔ１はロータ２０２を中心とする空間の第３象限IIIにおいてロータ２０２の最初の正方向回転状況を判定する区間及び最初の逆方向回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ２は第３象限IIIにおいてロータ２０２の最初の逆方向回転状況を判定する区間、第３区間Ｔ３は第３象限IIIにおいてロータ２０２の最初の逆方向回転後の回転状況を判定する区間である。ここで、通常負荷とは通常時に駆動される負荷を意味しており、本実施の形態では、時刻針を駆動する場合の負荷を通常負荷としている。

前述したとおり、Ｖｃｏｍｐはステッピングモータ１０５で発生する誘起信号（検出信号）ＶＲｓの電圧レベルを判定する基準しきい電圧であり、ステッピングモータ１０５が回転した場合等のようにロータ２０２が一定の速い動作を行った場合には誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超え、回転しない場合等のようにロータ２０２が一定の速い動作を行わない場合には誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えないように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐは設定されている。

駆動パルスによって駆動する領域をＰ１とすると、領域ａで生じた誘起電圧に対応する検出信号は区間Ｔ１において検出され、領域ｃで発生した誘起信号ＶＲｓは負荷状態に応じて区間Ｔ１〜Ｔ３のいずれかにおいて検出され（第３区間Ｔ３よりも第２区間Ｔ２において検出された方が駆動エネルギの余裕が大きい。）、領域ｂで発生した誘起信号ＶＲｓは負荷状態に応じて第１区間Ｔ１又は第２区間Ｔ２で逆極性で検出される。また、誘起信号ＶＲｓは、駆動パルスが切れた後のロータ２０２の自由振動によって発生するため、第１区間Ｔ１に誘起される誘起信号ＶＲｓの発生するタイミングは、余力のない回転駆動（ほとんど停止）からある程度の駆動余裕のある領域に限られ、十分に回転力がある場合には発生しない特徴がある。本実施の形態ではこのような特徴を捉え、第１区間Ｔ１〜第３区間Ｔ３で検出した誘起信号ＶＲｓのパターンに基づいて、負荷を判定し、駆動パルス制御を行うようにしている。

例えば、図９において、本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路では、通常負荷の状態において、領域ｂで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１において検出され、領域ｃで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２において検出され、領域ｃ後に生じた誘起信号ＶＲｓは第３区間Ｔ３において検出される。
回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出した場合を判定値「１」、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出できなかった場合を判定値「０」とすると、図９の通常負荷駆動の例では、検出区間判別回路１１１からは回転状況を表すパターン（第１区間の判定値，第２区間の判定値，第３区間の判定値）として（０，１，０）が得られている。制御回路１０３は通常負荷の場合には駆動エネルギが過大（余裕回転）と判定して、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギランクをランクダウン（パルスダウン）するようにパルス制御を行う。

また、通常負荷の状態から極小の負荷が増加した状態（負荷増分極小の状態）においては、領域ａで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１において検出され、領域ｂで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２において検出され、領域ｃで生じた誘起信号は第２区間Ｔ２及び第３区間Ｔ３において検出される。図９の例ではパターン（０，１，１）が検出されており、制御回路１０３は前記同様に余裕回転と判定して、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギをパルスダウンするようにパルス制御を行う。
また図９には、パターンが（１，１，１）で主駆動パルスのランクを維持する負荷増分中（余裕ない回転）、パターンが（１，０，１）で主駆動パルスＰ１の駆動エネルギランクをランクアップ（パルスアップ）する負荷増分大（ぎりぎり回転）、パターンが（０，０，０）で主駆動パルスＰ１による駆動では回転せずに補正駆動パルスＰ２による駆動及び主駆動パルスＰ１のパルスアップを行う非回転状態の例を示している。

図４は、前述した動作を纏めた判定チャートである。図４に示すように、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが第２区間Ｔ２のみ又は、第２区間Ｔ２及び第３区間Ｔ３のみにおいて検出された場合（パターンが（０，１，１／０）の場合）、駆動エネルギに余裕がある余裕回転と判定し、主駆動パルスＰ１を１ランクダウンする。尚、判定値「１／０」は、判定値が「１」、「０」のいずれでもよいことを意味する。
基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが区間Ｔ１〜Ｔ３の全て、又は、第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２のみ（少なくとも第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２）において検出された場合（パターンが（１，１，１／０）の場合）、駆動エネルギをランクダウンする余裕がない余裕ない回転と判定し、主駆動パルスＰ１を変更せずに現状を維持する。

基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが第１区間Ｔ１及び第３区間Ｔ３のみ、又は、第３区間Ｔ３のみにおいて検出された場合（パターンが（１／０，０，１）の場合）、駆動エネルギがぎりぎりのぎりぎり回転と判定し、補正駆動パルスＰ２によって駆動することなく主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。
また、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓが第１区間Ｔ１のみにおいて検出された場合、又は、いずれの区間Ｔ１〜Ｔ３においても検出されなかった場合（パターンが（１／０，０，０）の場合）、非回転と判定し、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。
図５は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートであり、主として制御回路１０３の処理を示すフローチャートである。

以下、図１〜図５及び図９を参照して、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を詳細に説明する。
図１において、発振回路１０１は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０２は発振回路１０１で発生した前記信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生し、制御回路１０３に出力する。
制御回路１０３は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、先ず主駆動パルスＰ１ｎのランクｎ及び回数Ｎを０にして（図５のステップＳ５０１）、最小パルス幅の主駆動パルスＰ１０でステッピングモータ１０５を回転駆動するように制御信号を出力する（ステップＳ５０２、Ｓ５０３）。

駆動パルス選択回路１０４は、制御回路１０３からの制御信号に応答して、主駆動パルスＰ１０によってステッピングモータ１０５を回転駆動する。ステッピングモータ１０５は主駆動パルスＰ１０によって回転駆動されて、時刻針１０７〜１０９を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０５が正常に回転した場合には、表示部１０６では、時刻針１０７〜１０９によって現在時刻が随時表示される。

制御回路１０３は、回転検出回路１１０が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるステッピングモータ１０５の検出信号ＶＲｓを検出したか否かの判定、及び、検出区間判別回路１１１が前記検出信号ＶＲｓの検出時刻ｔは第１区間Ｔ１内と判定したか否かの判定を行って、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１内で検出していないと判定した場合には（ステップＳ５０４）、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５０５）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０５において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２内で検出していないと判定した場合、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第３区間Ｔ３内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５０６）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５０６において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第３区間Ｔ３内で検出していないと判定した場合（パターンが（０，０，０）の非回転）、補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動した後（ステップＳ５０７）、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍでない場合には主駆動パルスＰ１を１ランクアップして主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）に変更し、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）によって駆動する（ステップＳ５０８、Ｓ５１０；図３（ｂ３））。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５０８において、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍの場合には、主駆動パルスＰ１を所定量エネルギの小さい主駆動パルスＰ１（ｎ−ａ）に変更し、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１（ｎ−ａ）によって駆動する（ステップＳ５０９）。尚、このとき、大きな省電力効果を得るために、最小エネルギの主駆動パルスＰ１０に変更するようにしてもよい。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０６において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第３区間Ｔ３内で検出したと判定した場合（パターンが（０，０，１）のぎりぎり回転）、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍでない場合には、主駆動パルスＰ１を１ランクアップして主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）に変更し、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１によって駆動する（ステップＳ５１１、Ｓ５１０；図３（ｂ２））。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５１１において、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍの場合にはランク変更できないため、主駆動パルスＰ１は変更せずに、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１によって駆動する（ステップＳ５１３）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０４において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１内で検出したと判定した場合、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５１２）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２内で検出していないと判定した場合、処理ステップＳ５０６に移行する。以後、前記処理を行うことにより、図３（ｂ１）、（ｂ４）のいずれかの動作が行われる。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２内で検出したと判定した場合（パターンが（１，１，１／０）の余裕ない回転）、主駆動パルスＰ１は変更せずに、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１によって駆動する（ステップＳ５１３；図３（ａ１）、（ａ２））。

一方、制御回路１０３は、処理ステップＳ５０５において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２内で検出したと判定した場合（パターンが（０，１，１／０）の余裕回転）、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０のときにはランクの変更はできないため、主駆動パルスＰ１は変更せずに次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１によって行う（ステップＳ５１４、Ｓ５１８）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１４において、ランクｎが０でない場合、回数Ｎに１加算する（ステップＳ５１５）。回数Ｎが所定数（本実施の形態では１６０）になった場合、主駆動パルスＰ１のランクｎを１ランク下げて（ｎ−１）にすると共に回数Ｎを０にリセットして処理ステップＳ５０２へ戻る（ステップＳ５１７；図３（ｃ１）、（ｃ２））。即ち、処理ステップＳ５０４から処理ステップＳ５０５、Ｓ５１４、Ｓ５１５に至る処理が所定回数連続して行われた場合に主駆動パルスを１ランクダウンする。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１６において、回数Ｎが所定回数でない場合には処理ステップＳ５１８に移行してランク変更は行わない。

以上述べたように、本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路によれば、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることが可能になる。また、回転した場合に駆動余裕があるのか否かを判別でき、駆動余裕が少なくなっても、駆動余裕が減少したことを判別して駆動パルスを変更しないため、非回転となる可能性をもった駆動パルスにランクダウンすることはない。これにより、補正駆動パルスによる駆動を極力回避することが可能になるため省電力化が可能になる。また、非回転の誤判定を考慮した設計から開放される等の効果を奏する。
また、時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、前記ステッピングモータ制御回路を使用することにより、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることが可能になり、正確な計時動作を行うことが可能になるという効果を奏する。

図６は、本発明の他の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、図５と同一部分には同一符号を付している。前記実施の形態では、所定回数（Ｎ回）連続して回転した場合にランクダウンするように構成したが、本他の実施の形態では、処理ステップＳ５０５において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを第２区間Ｔ２内で１回検出すると、そのときの主駆動パルスＰ１が最低ランク０でなければ１ランクダウンするように構成している（処理ステップＳ５１４、Ｓ６０２）。本他の実施の形態では回数Ｎを設定する必要がないため、処理ステップＳ６０１では回数の初期設定は行わずにランクｎを最低ランク０に初期設定している。
本他の実施の形態においても、前記実施の形態と同様の効果を奏する。また、回数Ｎを計数する必要がないため、前記実施の形態に比べて構成が簡単である。

図７は、本発明の更に他の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、図５と同一部分には同一符号を付している。図５の実施の形態では、主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更するように構成したが（ステップＳ５０８、Ｓ５０９）、本他の実施の形態では、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、処理ステップＳ５０８において駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、処理ステップＳ５１８に移行して主駆動パルスを変更しないように構成している。

かかる構成とすることにより、補正駆動パルスＰ２による駆動によってモータの負荷が正常な状態に復帰した場合等のように、再び主駆動パルスＰ１によって回転駆動することが可能な状態になった場合、次回の駆動は最大エネルギの主駆動パルスＰ１ｍによって回転駆動するため、主駆動パルスＰ１によってより確実に回転駆動することが可能になる。したがって、正常な状態などに復帰した場合に、補正駆動パルスＰ２による駆動を避け得る可能性が高くなり、省エネルギ化が可能になるという効果を奏する。

図８は、本発明の更に他の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、図６と同一部分には同一符号を付している。図６の実施の形態では、主駆動パルスＰ１が最大のエネルギであった場合には、主駆動パルスＰ１をエネルギの小さい主駆動パルスに変更するように構成したが（ステップＳ５０８、Ｓ５０９）、本他の実施の形態では、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、処理ステップＳ５０８において駆動した主駆動パルスＰ１が最大のエネルギであった場合には、処理ステップＳ５１８に移行して主駆動パルスＰ１を変更しないように構成している。
かかる構成とすることにより、図７の実施の形態と同様に、補正駆動パルスＰ２による駆動によってモータ負荷が正常な状態に復帰した場合等に、補正駆動パルスＰ２による駆動を避け得る可能性が高くなり、省エネルギ化が可能になるという効果を奏する。

次に、検出区間を４つの区間に区分した例を説明する。
図１０は本発明の更に他の実施の形態に係るモータ制御回路を用いたアナログ電子時計のタイミング図で、負荷の大きさとロータ２０２の回転位置をあわせて示している。本他の実施の形態のブロック図及びステッピングモータの構成図は図１、図２と同一である。
図１０において、Ｐ１はロータ２０２が主駆動パルスＰ１によって回転駆動される区間、ａ〜ｅは主駆動パルスＰ１の駆動停止後の自由振動によるロータ２０２の回転位置を表す区間である。

ステッピングモータ１０５の回転を検出する検出区間Ｔを、主駆動パルスＰ１による駆動直後の第１区間Ｔ１ａから順に、第２区間Ｔ１ｂ、第３区間Ｔ２、第４区間Ｔ３までの４つの区間に区分する。このように、主駆動パルスＰ１による駆動直後から始まる検出区間Ｔ全体を複数の区間（本他の実施の形態では４つの区間Ｔ１ａ〜Ｔ３）に区分している。前記各区間Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２、Ｔ３の同一極性の検出信号によって回転状況は検出される。
尚、「主駆動パルスＰ１による駆動直後」とは、前述した各実施の形態と同様に、実質的に回転検出することが可能になった時点で直ちにという意味である。誘起信号ＶＲｓを検出しない期間であるマスク区間は設けていない。また、各区間Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２、Ｔ３の長さは、例えば、第３区間Ｔ２＜（第１区間Ｔ１ａ＋第２区間Ｔ１ｂ）≦第４区間Ｔ３、且つ、第１区間Ｔ１ａ＝第２区間Ｔ１ｂの関係が成立するように設定してもよい。

通常負荷よりも小さい負荷増の状態（負荷増分小）において、第１区間Ｔ１ａはロータ２０２の回転軸を中心とするＸＹ座標空間の第２象限IIにおいてロータ２０２の回転状況
を判定する区間、第２区間Ｔ１ｂは第３象限IIIにおけるロータ２０２の最初の正方向の回転状況を判定する区間、第３区間Ｔ２は第３象限IIIにおけるロータ２０２の最初の正方向及び最初の逆方向の回転状況を判定する区間、第４区間Ｔ３は第３象限IIIにおけるロータ２０２の最初の逆方向の回転状況及びその後の回転状況を判定する区間である。

また、通常負荷の状態において、第１区間Ｔ１ａはステッピングモータ１０５のロータ２０２の回転軸を中心とするＸＹ座標空間の第３象限IIIにおいてロータ２０２の最初の正方向回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ１ｂは第３象限IIIにおいて前記ロータの最初の正方向回転状況及び最初の逆方向回転状況を判定する区間、第３区間Ｔ２は第３象限IIIにおいて前記ロータの最初の逆方向回転状況を判定する区間、第４区間は第３象限IIIにおいて前記ロータの最初の逆方向回転後の回転状況を判定する区間である。ここで、通常負荷とは前記実施の形態と同様に、通常時に駆動される負荷を意味しており、本実施の形態では、時刻針を駆動する場合の負荷を通常負荷としている。Ｖｃｏｍｐは前述した各実施の形態と同様に設定された基準しきい電圧である。

図１０において、本他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の概要を説明すると、負荷増分小の状態において、領域ａで生じた誘起電圧に対応する誘起信号は第１区間Ｔ１ａにおいて検出され、領域ｂで生じた誘起信号は第２区間Ｔ１ｂ及び第３区間Ｔ２にまたがって検出され、領域ｃで生じた誘起信号は第３区間Ｔ２及び第４区間Ｔ３において検出される。
主駆動パルスＰ１の駆動エネルギが通常負荷の状態の場合は、主駆動パルスＰ１の遮断するタイミングが第１区間Ｔ１ａ、第２区間Ｔ１ｂを過ぎてしまうため、誘起信号ＶＲｓは第３区間Ｔ２以降に出現する。

ステッピングモータ１０５の回転による誘起信号ＶＲｓは、ロータ２０２の回転に余力がなくなった場合には、第１区間Ｔ１ａ、第２区間Ｔ１ｂに連続的に出現し、回転余力が減少してきた状態を示す。
負荷が増加して負荷増分小の状態になって駆動力がやや低下した場合、及び、負荷が増加して負荷増分大の状態になってロータ回転余力のなくなった場合には、主駆動パルスＰ１の遮断するタイミングが第１区間Ｔ１ａ以前となり、両者の誘起信号ＶＲｓピーク発生時刻はともに第１区間Ｔ１ａに発生するため、前者か後者かの判別は不能であるが、第２区間Ｔ１ｂの誘起信号ＶＲｓ検出結果と組み合わせることで、余力のなくなったロータ回転状態と、やや駆動力が低下した状態等の区別が可能となる。

このような特徴を踏まえて、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行う。本他の実施の形態では、第２区間Ｔｂにおける誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える場合（判定値が「１」の場合）はぎりぎり回転と判定し、主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。これにより、補正駆動パルスＰ２による駆動を行わずに、効率の良い補正駆動パルス制御が可能となるので、低消費電力化が可能になる。
また、本他の実施の形態では、第１区間Ｔ１ａと第２区間Ｔ１ｂにおける誘起信号によってロータの回転状態を検知し、駆動エネルギの同じ主駆動パルスに維持するか、小さな主駆動パルスに変更するかを判断することができる。

例えば、第１区間Ｔ１ａの誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超え、第２区間Ｔ１ｂの誘起信号ＶＲｓは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えず、且つ、第３区間Ｔ２の誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える場合、主駆動パルスが余裕のない駆動エネルギである余裕ない回転と判定して、主駆動パルスＰ１を変更せずに、エネルギの同じ主駆動パルスＰ１に維持する。

また例えば、誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧と比較した結果に基づきエネルギを変更した駆動パルスに切り替える。具体例を挙げると、第１区間Ｔ１ａ、第２区間Ｔ１ｂの誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ以下で、且つ、第３区間Ｔ２の誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える場合、主駆動パルスが余裕のある駆動エネルギである余裕回転と判定して、エネルギの小さな主駆動パルスＰ１に変更する。また、第２区間Ｔ１ｂの誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧を超え、且つ、第３区間Ｔ２及び第４区間Ｔ３の少なくとも一方の誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える場合、主駆動パルスが回転に必要なぎりぎりの駆動エネルギであるぎりぎり回転と判定して、エネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更する。
これにより、通常駆動、駆動力のやや低下したロータ回転状態、ロータ回転余力のない回転状態を区別することが出来、確実なロータ回転判別による誤判定防止が実現できる。また、ロータ非回転になる直前までの挙動を誘起電圧で捉えることが出来、効率の良い補正駆動出力を制御可能となるので、低消費電力化にも貢献できる。

図１１は本他の実施の形態の動作をまとめた判定チャートである。
図１１に示すように、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂにおいて検出したときは、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギがぎりぎりのぎりぎり回転（負荷増分大）又は非回転と判定し、主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更（パルスアップ（ランクアップとも称す。））する。

このとき、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号を第２区間Ｔ１ｂにおいて検出すると共に第３区間Ｔ２又は第４区間Ｔ３において検出した場合には、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギがぎりぎりのぎりぎり回転（負荷増分大）と判定し、補正駆動パルスＰ２による駆動を行うことなく主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更する。これにより、補正駆動パルスＰ２による駆動を少なくすることができ、低消費電力化が可能になる。
またこのとき、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号を第２区間Ｔ１ｂにおいては検出し、第３区間Ｔ２及び第４区間Ｔ３のいずれにおいても検出しない場合には非回転と判定し、補正駆動パルスＰ２による駆動を行った後に主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更する。

回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号を第２区間Ｔ１ｂにおいては検出せず、第１区間Ｔ１ａ及び第３区間Ｔ２において検出した場合、駆動エネルギをランクダウン及びランクアップする必要がなく適正な駆動と判定、即ち、主駆動パルスが余裕のない駆動エネルギである余裕ない回転（負荷増分小）と判定して、主駆動パルスＰ１を変更せずに現状を維持する。
また、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号を第１区間Ｔ１ａ及び第２区間Ｔ１ｂにおいては検出せず、第３区間Ｔ２において検出した場合、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギに余裕がある余裕回転（通常負荷）と判定して、主駆動パルスＰ１をエネルギの小さい主駆動パルスＰ１に変更（パルスダウン（ランクダウンとも称す。））する。
図１２は、本他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートであり、主として制御回路１０３の処理を示すフローチャートである。

以下、図１、図２、図１０〜図１２を参照して、本他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を詳細に説明する。
図１において、発振回路１０１は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０２は発振回路１０１で発生した前記信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生し、制御回路１０３に出力する。
制御回路１０３は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、先ず主駆動パルスＰ１ｎのランクｎ及び回数Ｎを０にして（図１２のステップＳ１５０１）、最小パルス幅の主駆動パルスＰ１０でステッピングモータ１０５を回転駆動するように制御信号を出力する（ステップＳ１５０２、Ｓ１５０３）。

駆動パルス選択回路１０４は、制御回路１０３からの制御信号に応答して、主駆動パルスＰ１０によってステッピングモータ１０５を回転駆動する。ステッピングモータ１０５は主駆動パルスＰ１０によって回転駆動されて、時刻針１０７〜１０９を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０５が正常に回転した場合には、表示部１０６では、時刻針１０７〜１０９によって現在時刻が随時表示される。

制御回路１０３は、回転検出回路１１０が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるステッピングモータ１０５の誘起信号ＶＲｓを検出したか否かの判定、及び、検出区間判別回路１１１が前記誘起信号ＶＲｓの検出時刻ｔは第１区間Ｔ１ａ内と判定したか否かの判定を行って（ステップＳ１５０４）、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１ａ内で検出していないと判定した場合には、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂ内で検出したか否かを判定する（ステップＳ１５０５）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ１５０５において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂ内で検出していないと判定した場合、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出したか否かを判定する（ステップＳ１５０６）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ１５０６において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出していないと判定した場合、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第４区間Ｔ３内で検出したか否かを判定する（ステップＳ１５１８）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ１５１８において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第４区間Ｔ３内で検出していないと判定した場合（パターンが（０，０，０，０）の場合）、このときは非回転であり、補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動した後（ステップＳ１５１４）、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍでない場合には主駆動パルスＰ１を１ランクアップして主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）に変更し、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）によって駆動する（ステップＳ１５１３、Ｓ１５１５）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ１５１３において、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍの場合には、次回最大エネルギの主駆動パルスＰ１ｍで駆動しても回転できないと判定して省電力化のために、主駆動パルスＰ１を所定量エネルギの小さい主駆動パルスＰ１（ｎ−ａ）に変更し、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１（ｎ−ａ）によって駆動する（ステップＳ１５１２）。尚、このとき、大きな省電力効果を得るために、最小エネルギの主駆動パルスＰ１０に変更するようにしてもよい。

制御回路１０３は、処理ステップＳ１５１８において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第４区間Ｔ３内で検出したと判定した場合（パターンが（０，０，０，１）のぎりぎり回転）、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍでないときには処理ステップＳ１５１５に移行し、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍのときにはランクアップできないため、主駆動パルスＰ１は変更せずに処理ステップＳ１５０２に戻る（ステップＳ１５１６、Ｓ１５１７）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ１５０５において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂ内で検出したと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出したか否かを判定する（ステップＳ１５１９）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ１５１９において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出していないと判定した場合には処理ステップＳ１５１８に移行する。
制御回路１０３は、処理ステップＳ１５１９において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出したと判定した場合（パターンが（０，１，１、１／０）のぎりぎり回転）、処理ステップＳ１５１６に移行する。

制御回路１０３は、処理ステップＳ１５０４において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える回転を表す誘起信号を第１区間Ｔ１ａ内で検出したと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂ内で検出したか否かを判定する（ステップＳ１５２１）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ１５２１において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂ内で検出していないと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出したか否かを判定する（ステップＳ１５２０）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ１５２０において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出していないと判定した場合には処理ステップＳ１５１８へ移行し、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出したと判定したときは（パターンが（１，０，１、１／０）の余裕ない回転）、処理ステップＳ１５１７へ移行する。
制御回路１０３は、処理ステップＳ１５２１において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂ内で検出したと判定した場合、処理ステップＳ１５１９へ移行する。

一方、制御回路１０３は、処理ステップＳ１５０６において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で検出したと判定した場合（パターンが（０，０，１、１／０）の余裕回転）、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０のときにはランクダウンはできないため、主駆動パルスＰ１は変更せずに次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１によって行う（ステップＳ１５０７、Ｓ１５１１）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ１５０７において、ランクｎが０でない場合、回数Ｎに１加算する（ステップＳ１５０８）。回数Ｎが所定数（本実施の形態では１６０）になった場合、主駆動パルスＰ１のランクｎを１ランク下げて（ｎ−１）にすると共に回数Ｎを０にリセットして処理ステップＳ１５０２へ戻る（ステップＳ１５１０）。即ち、処理ステップＳ１５０４から処理ステップＳ１５０５、Ｓ１５０６〜Ｓ１５０９に至る処理が所定回数連続して行われた場合に主駆動パルスを１ランクダウンする。
制御回路１０３は、処理ステップＳ１５０９において、回数Ｎが所定回数でない場合には処理ステップＳ１５１１に移行してランク変更は行わない。

以上述べたように、本他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路によれば、負荷増分小の状態において、ステッピングモータの回転検出区間を、第２象限IIにおいてロ
ータ２０２の回転状況を判定する第１区間Ｔ１ａ、第３象限IIIにおけるロータ２０２の正方向の回転状況を判定する第２区間Ｔ１ｂ、第３象限IIIにおけるロータ２０２の正方向及び逆方向の回転状況を判定する第３区間Ｔ２、第３象限IIIにおけるロータ２０２の逆方向の回転状況を判定する第４区間Ｔ３に区分し、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第２区間Ｔ１ｂにおいて検出したときは、主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更するように制御している。

また、通常負荷の状態において、第１区間Ｔ１ａはステッピングモータ１０５のロータ２０２を中心とする空間の第３象限IIIにおいてロータ２０２の最初の正方向回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ１ｂは第３象限IIIにおけるロータ２０２の最初の正方向回転状況及び最初の逆方向回転状況を判定する区間、第３区間Ｔ２は第３象限IIIにおけるロータ２０２の最初の逆方向回転状況を判定する区間、第４区間Ｔ３は第３象限IIIにおけるロータ２０２の最初の逆方向回転後の回転状況を判定する区間であるように構成し、回転検出回路１１０が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出した区間に応じて、駆動パルスの制御を行うようにしている。

このように、主駆動パルスＰ１遮断直後の回転検出区間に発生した誘起信号ＶＲｓに基づいて駆動パルス制御を行うことにより、輪列等の負荷の変動やばらつきの影響を受けにくく正確な回転検出を行って駆動パルス制御の安定性を実現でき、過剰なパルスアップ制御の発生を抑制して消費電流の低減を図ることが可能になる。
また、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うことが可能になり、効率の良い補正駆動パルス制御が可能となるので低消費電力化が可能になる。
また、通常の駆動状態、駆動力のやや低下したロータ回転状態、ロータ回転余力のない回転状態等の駆動余力の程度を正確に判別することが出来、確実なロータ回転判別による誤判定防止が実現できる。
また、ロータ非回転になる直前までの挙動を誘起信号で捉えることが出来、効率の良い補正駆動パルス制御が可能となるので、低消費電力化にも貢献できる等の効果を奏する。

また、時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、駆動余力を正確に判別することが出来るため、過剰なパルスアップ制御の発生を抑制して消費電流の低減を図ることが可能になる。また、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることが可能になり、正確な計時動作を行うことが可能になるという効果を奏する。

図１３は、本発明の更に他の実施の形態の処理を示すフローチャートである。図１２の実施の形態では、所定回数（Ｎ回）連続して回転した場合にランクダウンするように構成したが、本他の実施の形態では、処理ステップＳ１５０６において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第３区間Ｔ２内で１回検出すると、そのときの主駆動パルスＰ１が最低ランク０でなければ１ランクダウンするように構成している（処理ステップＳ１６００、Ｓ１５０７、Ｓ１５１０、Ｓ１５１１）。

また、本他の実施の形態では、処理ステップＳ１５０５及び処理ステップＳ１５２１において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ｂ内で検出したと判定した場合には、直ちに処理ステップＳ１５１８へ移行するように構成している。
本他の実施の形態では回数Ｎを設定する必要がないため、処理ステップＳ１６００では回数の初期設定は行わずにランクｎのみを最低ランク０に初期設定している。
本他の実施の形態においても、前記他の実施の形態と同様の効果を奏する。また、回数Ｎを計数する必要がないため、前記他の実施の形態に比べて構成が簡単である。

図１４は、本発明の更に他の実施の形態の処理を示すフローチャートである。図１２の実施の形態では、主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更するように構成したが（ステップＳ１５１３、Ｓ１５１２）、本他の実施の形態では、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、処理ステップＳ１５１３において駆動した主駆動パルスＰ１が最大のエネルギの場合には、処理ステップＳ１５１１に移行して主駆動パルスＰ１を変更しないように構成している。
かかる構成とすることにより、補正駆動パルスＰ２による駆動によってモータの負荷が正常な状態に復帰した場合等のように、再び主駆動パルスによって回転駆動することが可能な状態になった場合、次回の駆動は最大エネルギの主駆動パルスＰ１ｍによって回転駆動するため、主駆動パルスＰ１ｍによってより確実に回転駆動することが可能になる。したがって、正常な状態などに復帰した場合に、補正駆動パルスＰ２による駆動を避け得る可能性が高くなり、省エネルギ化が可能になるという効果を奏する。

図１５は、本発明の更に他の実施の形態の処理を示すフローチャートである。図１３の実施の形態では、主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更するように構成したが（ステップＳ１５１３、Ｓ１５１２）、本他の実施の形態では、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、処理ステップＳ１５１３において駆動した主駆動パルスＰ１が最大のエネルギの場合には、処理ステップＳ１５１１に移行して主駆動パルスＰ１を変更しないように構成している。
かかる構成とすることにより、図１４の実施の形態と同様に、補正駆動パルスＰ２による駆動によってモータ負荷が正常な状態に復帰した場合等に、補正駆動パルスＰ２による駆動を避け得る可能性が高くなり、省エネルギ化が可能になるという効果を奏する。

尚、前記各実施の形態では、各主駆動パルスＰ１のエネルギを変えるために、パルス幅が異なるようにしたが、パルス電圧を変える等によっても駆動エネルギを変えることが可能である。また、主駆動パルスＰ１を櫛歯形状のチョッピング波形とし、チョッピングの本数やデューティ比を変えることで、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギを変えるように構成してもよい。
また、時刻針以外にも、カレンダ等を駆動するためのステッピングモータに適用可能である。
また、ステッピングモータの応用例として電子時計の例で説明したが、モータを使用する電子機器に適用可能である。

本発明に係るステッピングモータ制御回路は、ステッピングモータを使用する各種電子機器に適用可能である。
また、本発明に係る電子時計は、カレンダ機能付きアナログ電子腕時計、カレンダ機能付きアナログ電子置時計等の各種カレンダ機能付きアナログ電子時計をはじめ、各種のアナログ電子時計に適用可能である。

１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・制御回路
１０４・・・駆動パルス選択回路
１０５・・・ステッピングモータ
１０６・・・アナログ表示部
１０７・・・時針
１０８・・・分針
１０９・・・秒針
１１０・・・回転検出回路
１１１・・・検出区間判別回路
２０１・・・ステータ
２０２・・・ロータ
２０３・・・ロータ収容用貫通孔
２０４、２０５・・・切り欠き部（内ノッチ）
２０６、２０７・・・切り欠き部（外ノッチ）
２０８・・・磁心
２０９・・・コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子

Claims (25)

1. ステッピングモータの回転によって発生する検出信号を検出する検出区間において、前記検出信号が所定の検出区間内において所定の基準しきい電圧を超えたか否かによって、前記ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、
   前記回転検出手段による検出結果に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は、前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備えて成り、
   前記主駆動パルスによる駆動直後からはじまる前記検出区間を３区間以上の複数の区間に区分し、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を検出した区間に応じて前記主駆動パルスを制御し、
   前記各区間の同一極性の検出信号により回転状況を検出することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記制御手段は、主駆動パルスが余裕のない駆動エネルギである余裕ない回転と判定した場合には主駆動パルスを変更しないことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御回路。
3. 前記制御手段は、主駆動パルスが回転に必要なぎりぎりの駆動エネルギであるぎりぎり回転と判定した場合には主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ制御回路。
4. 前記制御手段は、主駆動パルスが余裕のある駆動エネルギである余裕回転と判定した場合には主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
5. 前記制御手段は、前記ステッピングモータが回転しなかったと判定したときは、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
6. 前記検出区間を主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間及び前記第２区間よりも後の第３区間に区分することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
7. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を少なくとも前記第１区間及び第２区間において検出したときは、主駆動パルスを変更しないことを特徴とする請求項６記載のステッピングモータ制御回路。
8. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第１区間、第２区間及び第３区間の全てにおいて検出したときは、主駆動パルスを変更しないことを特徴とする請求項６又は７記載のステッピングモータ制御回路。
9. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第１区間及び第３区間のみにおいて検出したときは、主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
10. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第３区間のみにおいて検出したときは、主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
11. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間のみにおいて検出したときは、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
12. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間及び第３区間のみにおいて検出したときは、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
13. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間のみにおいて又は前記第２区間及び第３区間のみにおいて、１回又は所定回数連続して検出したときは、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１１又は１２記載のステッピングモータ制御回路。
14. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記所定の基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間及び第３区間において検出しなかったときは、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項６記載のステッピングモータ制御回路。
15. 前記検出区間を主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間、前記第２区間よりも後の第３区間及び前記第３区間よりも後の第４区間に区分することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
16. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間において検出したときは、前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１５記載のステッピングモータ制御回路。
17. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間において検出すると共に前記第３区間又は第４区間において検出した場合、補正駆動パルスによる駆動を行うことなく前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１５又は１６記載のステッピングモータ制御回路。
18. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間においては検出し、前記３区間及び第４区間のいずれにおいても検出しない場合、補正駆動パルスによる駆動を行った後に前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
19. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第２区間においては検出せず、前記第１区間及び第３区間において検出した場合、前記主駆動パルスを変更しないことを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
20. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第１区間及び第２区間においては検出せず、前記第３区間において検出した場合、前記主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
21. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第３区間のみにおいて１回又は所定回数連続して検出した場合、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
22. 前記制御手段は、駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを所定量エネルギの小さい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１４又は１８記載のステッピングモータ制御回路。
23. 前記制御手段は、駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを最小エネルギの主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１５又は２２記載のステッピングモータ制御回路。
24. 前記制御手段は、駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを変更しないことを特徴とする請求項１４又は１８記載のステッピングモータ制御回路。
25. 時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、
    前記ステッピングモータ制御回路として、請求項１乃至２４のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。

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