JP5363168B2 - 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
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Description
前記駆動動作を、2つの極性の駆動パルスを用いて交互に行うことにより、低消費電力化を図りつつ安定した駆動を実現するようにしている。
また、輪列負荷のバラツキにより駆動余裕がない状態が続き、まれに駆動余裕があると判断されたタイミングとパルスダウンの周期が重なった場合、次の駆動は非回転となってしまうという問題がある。
主駆動パルスによる駆動直後からはじまる回転検出期間を複数の検出区間に区分し、駆動制御手段は、回転検出手段が所定検出区間において基準しきい電圧を超える検出信号を検出した場合に主駆動パルスのパルスダウンを禁止する。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、ステッピングモータのバラツキ等によって駆動余裕が変化した場合でも非回転状態になることを防ぐことが可能になり、正確な計時動作を行うことが可能になる。
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104、分周回路102からの時計信号を所定時間計時すると主駆動パルスをパルスダウンするためのパルスダウン制御信号を出力すると共に制御回路104からのリセット信号及び補正駆動パルス発生回路106からの補正駆動パルスに応答して計数値をリセットした後に再び計時動作を開始するパルスダウンカウンタ回路103、制御回路104からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の主駆動パルスP1を選択し出力する主駆動パルス発生回路105、制御回路104からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の補正駆動パルスP2を出力する補正駆動パルス発生回路106、主駆動パルス発生回路105からの主駆動パルス及び補正駆動パルス発生回路106からの補正駆動パルスに応答してステッピングモータ108を回転駆動するモータドライバ回路107、ステッピングモータ108、ステッピングモータ108によって回転駆動されると共に時刻表示用の時刻針を有するアナログ表示部110、ステッピングモータ108の回転に応じた誘起電圧に対応する検出信号を所定の回転検出期間において検出する回転検出回路109を備えている。
回転検出回路109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108が回転した場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをする場合には所定の基準しきい電圧Vcompを越える誘起電圧に対応する検出信号を検出し、ステッピングモータ108が回転しなかった場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをしない場合には基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出しない。
図2において、ステッピングモータ108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108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209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。
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。
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。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なるように構成されている。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。主駆動パルスP1は、櫛歯状の主駆動パルスを使用しており、パルス幅は一定にしてデューティ比を変えることにより駆動エネルギを変えるようにしている。
主駆動パルスP1によって駆動する駆動期間P1の直後にステッピングモータ108が回転したか否かを検出する回転検出期間が設けられている。回転検出期間は、主駆動パルスP1による駆動直後の所定時間を第1検出区間T1、第1検出区間T1よりも後の所定時間を第2検出区間T2、第2検出区間よりも後の所定時間を第3検出区間T3としている。
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。
即ち、通常負荷の状態において、第1検出区間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検出区間及び最初の逆方向回転状況を判定する検出区間、第2検出区間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検出区間、第3検出区間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検出区間である。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。
この場合、制御回路104の第1検出区間フラグKKT1、第2検出区間フラグKKT2が、各々、第1検出区間T1、第2検出区間T2における検出信号に同期するタイミングでセットされる。制御回路104は、回転したことを示す検出信号を第1検出区間T1において検出した場合には他の検出区間T2、T3における状況に関係なくパルスダウンカウンタ回路103をリセットするため、第1検出区間フラグKKT1をセットすると同時にパルスダウンカウンタ回路103をリセットする。このように、第1検出区間フラグKKT1を用いてパルスダウンカウンタ回路103をリセットする。即ち、制御回路104は、第1検出区間フラグKKT1に同期するタイミングでパルスダウンカウンタ回路103をリセットする。本実施の形態では、パルスダウンカウンタ103は、第1検出区間フラグKKT1が高レベルの間リセット動作を継続し、第1検出区間フラグKKT1が低レベルになるとリセット動作を停止して、再び初期値から計数動作を開始する。これにより、パルスダウンカウンタ回路103からは、パルスダウン制御信号DOWNが出力されないため、主駆動パルスP1はパルスダウンしない。
この場合、制御回路104の第3検出区間フラグKKT3が第3検出区間T3における検出信号に同期するタイミングでセットされる。制御回路104は、第1検出区間T1から第3検出区間T3に全ての状況が判定できるため、第3検出区間フラグKKT3を用いてパルスダウンカウンタ回路103をリセットする。即ち、制御回路104は、第3検出区間フラグKKT3に同期するタイミングでパルスダウンカウンタ回路103をリセットする。本実施の形態では、パルスダウンカウンタ103は、第3検出区間フラグKKT3が高レベルの間リセット動作を継続し、第3検出区間フラグKKT3が低レベルになるとリセット動作を停止して、再び初期値から計数動作を開始する。これにより、パルスダウンカウンタ103からは、パルスダウン制御信号DOWNが出力されないため、主駆動パルスP1はパルスダウンしない。
この場合、制御回路104では第1検出区間フラグKKT1〜第3検出区間KKT3はセットされない。
制御回路104は、回転検出期間の第1検出区間T1〜第3検出区間T3のいずれにおいも基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が回転検出回路109によって検出されない場合には非回転と判定して、回転検出期間経過後に、補正駆動パルス発生回路106から補正駆動パルスP2を出力するように制御する。これにより、補正駆動パルス発生回路106は補正駆動パルスP2を出力し、モータドライバ回路107が補正駆動パルスP2によってステッピングモータ108を回転駆動する。
また、制御回路104は、補正駆動パルスP2による駆動に同期して主駆動パルスP1を1ランクパルスアップするようにパルスアップ制御信号UPを主駆動パルス発生回路105に出力する。これにより、主駆動パルス発生回路105は主駆動パルスP1を駆動エネルギが1ランク大きい主駆動パルスP1に変更(パルスアップ又はランクアップと称す。)し、次回の駆動はパルスアップした主駆動パルスP1によって行う。
即ち、検出信号は、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検出区間T1に誘起される検出信号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)。
本実施の形態ではこのような特徴を捉え、第1検出区間T1に基準電圧を超えた検出信号が発生した場合、回転余力が減少してきたと判別し、パルスダウンカウンタ回路103をパルスダウン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。
図8において、回転検出回路109が基準しきい電圧Vcompを超える検出信号(誘起信号)VRsを検出した場合を判定値「1」、回転検出回路109が基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出できなかった場合を判定値「0」、判定値が「1」でも「0」でもよい場合を判定値「1/0」と表し、回転状況を表すパターンを(第1検出区間T1の判定値,第2検出区間の判定値,第3検出区間の判定値)として表している。
また、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が検出区間T1〜T3の全て、又は、第1検出区間T1及び第2検出区間T2のみ(即ち、少なくとも検出区間T1及びT2)において検出された場合、駆動エネルギをランクダウンする余裕がない回転と判定し、主駆動パルスP1を変更せずに現状を維持する。
更にまた、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が第1検出区間T1のみにおいて検出された場合、又は、いずれの検出区間T1〜T3においても検出されなかった場合、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ランクアップするようにしている。
以上のように、少なくとも第1検出区間T1において、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出した場合にはランクダウンしないように、制御回路104又は補正駆動パルス発生回路106がパルスダウンカウンタ回路103をリセットする。
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、図2の領域aで生じた検出信号は第1区間T1において検出され、領域bで生じた検出信号は第1区間T1及び第2区間T2において検出され、領域cで生じた検出信号は第2区間T2及び第3区間T3において検出される。この場合、パターン(0,1,1)が検出され、制御回路104は前記同様に余裕回転と判定して、主駆動パルスP1の駆動エネルギをランクダウンするようにパルス制御を行う。
図9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る。
図1において、発振回路101は所定周波数の信号を発生し、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、パルスダウンカウンタ回路103及び制御回路104に出力する。
パルスダウンカウンタ回路103は分周回路103からの時計信号を計数して計時動作を行う。
制御回路104は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、ステッピングモータ108を回転駆動するように主駆動パルス発生回路105に主駆動パルス制御信号を出力する。
回転検出回路109は基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出した時点で制御回路104に該検出信号を出力する。
同時に制御回路104は、主駆動パルス発生回路105にパルスアップ制御信号UPを出力して1ランクアップする(ステップS906)。
パルスダウンカウンタ回路103は、所定時間計時すると主駆動パルス発生回路105にパルスダウン制御信号を出力して、主駆動パルス発生回路105は1ランクダウンした主駆動パルスによって駆動するが、パルスダウンカウンタ回路103は、処理ステップS907で、所定時間計数していない場合にはパルスダウン制御信号は出力しないため、主駆動パルスのパルスダウンは行われない(ステップS907、S908)。
処理ステップS903において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第2検出区間T2において検出した(第2検出区間T2内で回転した)と判定した場合には、処理ステップS907に移行する。
処理ステップS909において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第2検出区間T2において検出したと判定した場合、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第2検出区間T2において検出した時点で第2検出区間フラグKKT2をセットする。
制御回路104は、第1検出区間フラグKKT1によってパルスダウンカウンタ回路103の計数値をリセットした後、処理ステップS907に移行する(ステップS910)。
本他の実施の形態では、処理ステップS904において、制御回路104は、回転したことを表す検出信号を第3検出区間T3において検出したと判定した場合には、パルスダウンカウンタ回路103にリセット信号を出力してパルスダウンカウンタ回路103の計数値をリセットする(ステップS1001)。このとき、制御回路104は、回転したことを表す検出信号を第3検出区間T3において検出した時点で、第3検出区間フラグをセットし、該フラグを用いてこれに同期するタイミングでパルスカウントダウン回路103をリセットする。
その後、制御回路104は処理ステップS911に移行するように構成している。その他の構成や処理は前記実施の形態と同様である。
本他の実施の形態では、処理ステップS905において補正駆動パルス発生回路が補正駆動パルスP2によって駆動すると共に、補正駆動パルスP2によってパルスダウンカウンタ回路103をリセットし(ステップS1101)、その後、処理ステップS906に移行するように構成している。その他の構成や処理は前記実施の形態と同様である。
また、ステッピングモータや輪列負荷のバラツキにより、駆動余裕がイレギュラに変化した場合でも確実なパルスダウン禁止制御が行われ、非回転状態になることを防ぐことが可能になる。
図12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104、分周回路102からの時計信号を所定時間計時する毎に所定周期で主駆動パルスをパルスダウンするためのパルスダウン信号を出力すると共に制御回路104からのパルスダウン禁止信号に応答してパルスダウン信号を出力しないようにするパルスダウン信号発生回路112、制御回路104からの制御信号に基づいてのモータ回転駆動用の複数の主駆動パルスの中から主駆動パルスP1を選択し出力する主駆動パルス発生回路105、制御回路104からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の補正駆動パルスP2を出力する補正駆動パルス発生回路106、主駆動パルス発生回路105からの主駆動パルスP1及び補正駆動パルス発生回路106からの補正駆動パルスP2に応答してステッピングモータ108を回転駆動するモータドライバ回路107、ステッピングモータ108、ステッピングモータ108によって回転駆動されると共に時刻表示用の時刻針を有するアナログ表示部110、ステッピングモータ108の回転に応じた誘起電圧に対応する検出信号を所定の回転検出期間において検出する回転検出回路109を備えている。
回転検出回路109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108が回転した場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをする場合には所定の基準しきい電圧Vcompを越える誘起電圧に対応する検出信号を検出し、ステッピングモータ108が回転しなかった場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをしない場合には基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出しないように構成されている。
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110は時刻表示手段を構成している。回転検出回路109は回転検出手段を構成し、制御回路104は制御手段を構成している。主駆動パルス発生回路105及び補正駆動パルス発生回路106は駆動パルス発生手段を構成している。モータドライバ回路107はモータ駆動手段を構成している。また、発振回路101、分周回路102、パルスダウン信号発生回路112、制御回路104、主駆動パルス発生回路105、補正駆動パルス発生回路106、モータドライバ回路107は駆動制御手段を構成している。
図13では、主駆動パルスP1に対応する第1極性の主駆動パルスP1によってステッピングモータ108を回転駆動した場合、第2検出区間T2において、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が回転検出回路109によって検出され、次に、主駆動パルスP1に対応する第2極性の主駆動パルスP1によってステッピングモータ108を回転駆動した場合にも、第2検出区間T2において、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が回転検出回路109によって検出された場合の例である。
制御回路104は、第1極性の主駆動パルスP1によって駆動した場合の検出結果と、所定時間駆動した後の第2極性の主駆動パルスによって駆動した場合の検出結果とを得て、これらの隣接する2つの検出結果(これら2つの回転駆動は所定時間離れて行われるが、検出結果は隣接している。)のうちの駆動余裕の少ない方の検出結果に基づいて、回転検出期間経過後にパルスダウン信号発生回路112がパルスダウン信号DOWNを主駆動パルス発生回路105に出力することを禁止するか否かを決定してパルスダウン信号発生回路112を制御する。
この場合、第1極性の主駆動パルスP1による駆動後に制御回路104の第1検出区間フラグ01KKT1、第2検出区間フラグ01KKT2が、各々、第1検出区間T1、第2検出区間T2における検出信号に同期するタイミングでセットされる。また、第2極性の主駆動パルスP1による駆動後に制御回路104の第2検出区間フラグ02KKT2が第2検出区間T2における検出信号に同期するタイミングでセットされる。
この場合、先ず、第1極性の主駆動パルスP1による駆動後に制御回路104の第3検出区間フラグ01KKT3が、第3検出区間T3における検出信号に同期するタイミングでセットされる。制御回路104は、第1極性の主駆動パルスP1による駆動後に、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第3検出区間T3において検出しているため駆動余裕が小さくパルスアップする必要があると判定して、第1極性の主駆動パルスP1による駆動時の回転検出期間経過後に、主駆動パルス発生回路105にパルスアップ信号UPを出力して主駆動パルスP1を1ランクパルスアップするように制御する。
制御回路104は、前記第1極性の主駆動パルスP1による駆動時の検出結果と、その後の隣接する第2極性の主駆動パルスP1によって駆動した時の検出結果の双方に基づいて、パルスダウン制御を行うか否かを決定する。
これにより、通常はパルスダウン信号発生回路112から出力されるパルスダウン信号が、破線で示すように、パルスダウン信号発生回路112がパルスダウン信号DOWNを出力するタイミングで、制御回路104によるパルスダウン信号DOWNの禁止制御によって出力されない。パルスダウン信号発生回路112は、今回パルスダウン信号を発生しないで、再び所定時間の計時動作を開始する。これにより、主駆動パルスP1は今回のパルスダウンが禁止される。
この場合、先ず、第1極性の主駆動パルスP1による駆動では、制御回路104には第1検出区間フラグ01KKT1〜第3検出区間03KKT3はセットされない。
前記第1極性の主駆動パルスP1による駆動から所定時間駆動した後、第2極性の主駆動パルスP1による駆動後に制御回路104の第2検出区間フラグ02KKT2が第2検出区間T2における検出信号に同期するタイミングでセットされる。
制御回路104は、前記第1極性の主駆動パルスP1による駆動時の検出結果と、その後の第2極性の主駆動パルスP1によって駆動した時の隣接する検出結果の双方に基づいて、パルスダウン制御を行うか否かを決定する。
それ以外の場合にはパルスダウンしないようにする。例えば、前記駆動余裕が少ない方の検出結果において、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が検出区間T1〜T3の全て、又は、第1検出区間T1及び第2検出区間T2のみ(即ち、少なくとも検出区間T1及びT2)において検出された場合、駆動エネルギをランクダウンする余裕がない回転と判定し、主駆動パルスP1を変更せずに現状を維持する。
また前記駆動余裕が少ない方の検出結果において、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が第1検出区間T1及び第3検出区間T3のみ、又は、第3検出区間T3のみにおいて検出された場合、駆動エネルギがぎりぎりの回転と判定し、パルスダウンを禁止して、主駆動パルスP1を1ランクアップする。
以上のように、隣接する回転検出動作のうちの駆動余裕が少ない方の検出結果において、制御回路104は、少なくとも第1検出区間T1において基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出した場合にはランクダウンしないように、パルスダウン信号発生回路112がパルスダウン信号を出力するのを禁止制御する。
尚、補正駆動パルスP2による駆動や、ランクアップ制御は、各極性毎の検出結果に基づいて、前記判定チャートに従って行う。
図17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る。
図12において、発振回路101は所定周波数の信号を発生し、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、パルスダウン信号発生回路112及び制御回路104に出力する。
パルスダウン信号発生回路112は分周回路102からの時計信号を計数して計時動作を行う。
制御回路104は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、主駆動パルスP1でステッピングモータ108を回転駆動するように主駆動パルス発生回路105に主駆動パルス制御信号を出力する。
回転検出回路109は基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出した時点で制御回路104に該検出信号を出力する。
即ち、制御回路104は、第1極性の主駆動パルスP1による回転駆動時に、回転検出回路109から基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が第1検出区間T1、第2検出区間T2、第3検出区間T3のいずれの検出区間でも検出されていないと判定、即ち回転していないと判定すると(ステップS902〜S904)、補正駆動パルスP2を出力するように補正駆動パルス発生回路106に補正駆動パルス制御信号を出力して制御する。補正駆動パルス発生回路106は前記制御信号に応答して補正駆動パルスP2をモータドライバ回路107に出力する(ステップS905)。
同時に制御回路104は、主駆動パルス発生回路105にパルスアップ制御信号UPを出力して1ランクアップする(ステップS906)。
パルスダウン信号発生回路112は、所定時間計時すると主駆動パルス発生回路105にパルスダウン信号を出力して、主駆動パルス発生回路105は1ランクダウンした主駆動パルスによって駆動するが、パルスダウン信号発生回路112は、処理ステップS907で、所定時間(本実施の形態では80秒)計時していない場合にはパルスダウン信号は出力しないため、主駆動パルスのパルスダウンは行われない(ステップS907、S908)。
処理ステップS903において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第2検出区間T2において検出したと判定した場合には、処理ステップS912に移行する。
処理ステップS902において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第1検出区間T1において検出した(第1検出区間T1内で回転した)と判定した後、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第2検出区間T2においては検出していない(第2検出区間T2内では回転していない)と判定した場合には、処理ステップS904に移行する(ステップS909)。尚、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第1検出区間T1において検出した時点で第1検出区間フラグKKT1をセットする。
以後、前記処理を所定時間(本実施の形態では80秒)毎に繰り返すことにより、第1、第2極性の主駆動パルスP1による駆動結果に基づいて主駆動パルスP1のパルスダウン制御を行う。
このようにして、主駆動パルスP1で駆動して回転検出した結果、一方の極性側では駆動余裕があり、他方の極性側では駆動余裕がない場合にはパルスダウンを禁止するようにしている。即ち、隣接する回転検出結果において、双方の極性側に大きな駆動余裕があると判断した場合以外はパルスダウンを禁止するようにしているため、ステッピングモータのバラツキ等によって極性毎に駆動余裕が異なる場合や変化した場合でも適正なパルスダウン制御を行うことが可能になる。
本他の実施の形態では、処理ステップS904において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第3検出区間T3において検出したと判定した場合には、パルスダウン信号発生回路112がパルスダウン信号を出力するのを禁止する(ステップS2001)。その後、制御回路104は処理ステップS911に移行するように構成している。
本他の実施の形態では、処理ステップS905において補正駆動パルス発生回路106が補正駆動パルスP2によって駆動すると共に、パルスダウン信号発生回路112がパルスダウン信号を出力するのを制御回路104が禁止し(ステップS1101)、その後、処理ステップS906に移行するように構成している。
また、処理ステップS1002において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を前回の第3検出区間T3内で検出していない(前回第3検出区間T3内で回転していない)と判定した場合、前回非回転か否かを判定し、前回非回転と判定したときは処理ステップS913に移行してパルスダウンを禁止し、前回非回転ではないと判定したときは処理ステップS907に移行するように構成している(ステップS1102)。その他の構成や処理は図17、図18に示した実施の形態と同様である。
本他の実施の形態では、図19の実施の形態から、所定時間(80秒)計時する処理(ステップS907)を削除した構成であり、所定時間毎に回転検出するのではなく、回転駆動する毎に回転検出するように構成している。必ずしも所定時間計時する必要はない場合もあるため、前記計時処理を無くして処理を簡略化している。
例えば、パルスダウン信号発生回路112は所定時間計時したとき主駆動パルスP1をパルスダウン制御するためのパルスダウン信号を出力する。回転検出回路109が検出した基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が、回転検出期間の最初の第1検出区間T1内で検出されず、第2検出区間T2内で検出された場合、前回の回転検出時に第1検出区間T1内で検出されていたときには、制御回路104はパルスダウン信号発生回路112がパルスダウン信号を出力するのを禁止する。
また、不必要に主駆動パルスP1をパルスダウンして回転駆動できなくなることが防止される。
また、不必要にランクダウンしないようにしているため、ステッピングモータ等のバラツキにより、駆動余裕が変化した場合でも非回転状態になることを防ぐことが可能になる。
また、前述したアナログ電子時計によれば、ステッピングモータのバラツキ等によって極性毎に駆動余裕が変化した場合でも適正なパルスダウン制御を行うことが可能になり、正確な計時動作を行うことが可能になる。
図21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104、分周回路102からの時計信号を所定時間計時すると主駆動パルスをパルスダウンするためのパルスダウン制御信号を出力するパルスダウンカウンタ回路103、制御回路104からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の主駆動パルスP1を選択し出力する主駆動パルス発生回路105、制御回路104からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の補正駆動パルスP2を出力する補正駆動パルス発生回路106、主駆動パルス発生回路105からの主駆動パルス及び補正駆動パルス発生回路106からの補正駆動パルスに応答してステッピングモータ108を回転駆動するモータドライバ回路107、ステッピングモータ108、ステッピングモータ108によって回転駆動されると共に時刻表示用の時刻針を有するアナログ表示部110、ステッピングモータ108の回転に応じた誘起電圧に対応する検出信号を所定の回転検出期間において検出する回転検出回路109を備えている。
回転検出回路109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108が回転した場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをする場合には所定の基準しきい電圧Vcompを越える誘起電圧に対応する検出信号を検出し、ステッピングモータ108が回転しなかった場合等のようにステッピングモータ108のロータが一定速度以上の動きをしない場合には基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出しないように構成されている。
この場合、制御回路104の第1検出区間フラグKKT1、第2検出区間フラグKKT2が、各々、第1検出区間T1、第2検出区間T2における検出信号に同期するタイミングでセットされる。
制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第1検出区間T1において検出した場合には他の検出区間T2、T3における状況に関係なくパルスダウンカウンタ回路103がパルスダウン制御信号DOWNを出力しないように制御するため、第1検出区間フラグKKT1をセットすると同時にパルスダウンカウンタ回路103がパルスダウン制御信号DOWNを出力するのを禁止する。
この場合、制御回路104の第3検出区間フラグKKT3が第3検出区間T3における検出信号に同期するタイミングでセットされる。制御回路104は、第1検出区間T1から第3検出区間T3に全ての状況が判定できるため、第3検出区間フラグKKT3を用いて即ち、第3検出区間フラグKKT3に同期するタイミングで、パルスダウンカウンタ回路103がパルスダウン制御信号DOWNを出力しないように制御する。本実施の形態では、パルスダウンカウンタ103は、第3検出区間フラグKKT3が高レベルの間パルスダウン制御信号DOWNの出力禁止動作を継続し、第3検出区間フラグKKT3が低レベルになると、再び初期値から計数動作を開始する。これにより、パルスダウンカウンタ回路103からは、パルスダウン制御信号DOWNが出力されないため、主駆動パルスP1はパルスダウンしない。
この場合、制御回路104では第1検出区間フラグKKT1〜第3検出区間KKT3はセットされない。
制御回路104は、回転検出期間の第1検出区間T〜第3検出区間T3のいずれにおいも、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が回転検出回路109によって検出されない場合には非回転と判定して、回転検出期間経過後に、補正駆動パルス発生回路106から補正駆動パルスP2を出力するように制御する。これにより、補正駆動パルス発生回路106は補正駆動パルスP2を出力し、モータドライバ回路107が補正駆動パルスP2によってモータ108を回転駆動する。
また、制御回路104は、補正駆動パルスP2による駆動後に、パルスダウンカウンタ回路103がパルスダウン制御信号DOWNを出力しないように制御する。パルスダウンカウンタ103は、制御回路104の制御に応答してパルスダウン制御信号DOWNを出力いないように動作した後、再び初期値から計数動作を開始する。これにより、パルスダウンカウンタ103からは、破線で示すように回転検出期間経過後であって補正駆動パルスP2駆動期間経過後に出力されるはずのパルスダウン制御信号DOWNが出力されないため、主駆動パルス発生回路105は主駆動パルスP1をパルスダウンしない。
基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が検出区間T1〜T3の全て、又は、第1検出区間T1及び第2検出区間T2のみ(少なくとも検出区間T1及びT2)において検出された場合、駆動エネルギをランクダウンする余裕がない回転と判定し、主駆動パルスP1を変更せずに現状を維持する。
また、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号が第1検出区間T1のみにおいて検出された場合、又は、いずれの検出区間T1〜T3においても検出されなかった場合、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ランクアップするようにしている。
以上のように、少なくとも第1検出区間T1において基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を検出した場合にはランクダウンしないように、制御回路104がパルスダウンカウンタ回路103を制御する。
図26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る。
図21において、発振回路101は所定周波数の信号を発生し、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、パルスダウンカウンタ回路103及び制御回路104に出力する。
パルスダウンカウンタ回路103は分周回路102からの時計信号を計数して計時動作を行う。
主駆動パルス発生回路105は、制御回路104からの制御信号に応答して、主駆動パルスP1をモータドライバ回路107に出力する(図26のステップS901)。モータドライバ回路107は主駆動パルスP1によってステッピングモータ108を回転駆動する。ステッピングモータ108は主駆動パルスP1によって回転駆動されて、表示部110を駆動する。これにより、ステッピングモータ108が正常に回転した場合には、アナログ表示部110では、時刻針による現在時刻表示等が行われる。
制御回路104は、回転検出回路109が基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第1検出区間T1、第2検出区間T2、第3検出区間T3のいずれの検出区間でも検出していないと判定、即ち回転していないと判定すると(ステップS902〜S904)、補正駆動パルスP2を出力するように補正駆動パルス発生回路106に補正駆動パルス制御信号を出力して制御する。補正駆動パルス発生回路106は前記制御信号に応答して補正駆動パルスP2をモータドライバ回路107に出力する(ステップS905)。
同時に制御回路104は、主駆動パルス発生回路105にパルスアップ制御信号UPを出力して1ランクアップする(ステップS906)。
パルスダウンカウンタ回路103は、所定時間(本実施の形態では奇数秒である85秒)計時する毎に主駆動パルス発生回路105にパルスダウン制御信号DOWNを出力し、主駆動パルス発生回路105が1ランクダウンした主駆動パルスによって駆動するが、パルスダウンカウンタ回路103は、処理ステップS1907で、前記所定時間計時していない場合にはパルスダウン制御信号DOWNを出力しないため、主駆動パルスのパルスダウンは行われない(ステップS1907、S908)。
処理ステップS903において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第2検出区間T2において検出した(第2検出区間T2内で回転した)と判定した場合には、直ちに処理ステップS1907に移行する。
制御回路104は、第1検出区間フラグKKT1によってパルスダウンカウンタ回路103がパルスダウン制御信号DOWNを出力しないように制御した後、処理ステップS1907に移行する(ステップS910)。
前記処理を所定時間(本実施の形態では奇数秒である85秒)毎に繰り返す。これにより、第1、第2極性の駆動パルスによる駆動時の検出結果を交互に参照して、ステッピングモータ108の制御動作を行う。したがって、双方の極性の駆動結果を参照してステッピングモータ108を制御しているため、ステッピングモータ108のバラツキ等によって極性間で駆動余裕が異なったり、駆動余裕が変化した場合でも非回転状態になることを防ぐことが可能になる。
本他の実施の形態では、処理ステップS904において、制御回路104は、基準しきい電圧Vcompを超える検出信号を第3検出区間T3において検出したと判定した場合には、パルスダウンカウンタ回路103がパルスダウン制御信号を出力しないように制御して、パルスダウンを禁止する(ステップS1001)。
その後、制御回路104は処理ステップS911に移行するように構成している。その他の構成や処理は図26の実施の形態と同様である。
本他の実施の形態では、処理ステップS905において補正駆動パルス発生回路106が補正駆動パルスP2によって駆動すると共に、補正駆動パルスP2によってパルスダウンカウンタ回路103がパルスダウン制御信号DOWNを出力しないように制御し(ステップS1101)、その後、処理ステップS906に移行するように構成している。その他の構成や処理は図26、図27の実施の形態と同様である。
このように、双方の極性の駆動結果を参照してステッピングモータ108を制御しているため、ステッピングモータ108のバラツキ等によって極性間の駆動余裕が異なったり、変化した場合でも非回転状態になることを防ぐことが可能になる。
また、不必要にランクダウンしないようにしているため、ステッピングモータ108等のバラツキにより、駆動余裕が変化した場合でも非回転状態になることを防ぐことが可能になる。
また、ステッピングモータ108や輪列負荷のバラツキにより、駆動余裕がイレギュラに変化した場合でも確実なパルスダウン禁止制御が行われ、非回転状態になることを防ぐことが可能になる。
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。
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。
102・・・分周回路
103・・・パルスダウンカウンタ回路
112・・・パルスダウン信号発生回路
104・・・制御回路
105・・・主駆動パルス発生回路
106・・・補正駆動パルス発生回路
107・・・モータドライバ回路
108・・・ステッピングモータ
109・・・回転検出回路
110・・・アナログ表示部
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 (22)
- 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回転検出期間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駆動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回転検出期間を複数の検出区間に区分し、前記駆動制御手段は、前記回転検出手段が所定検出区間において前記基準しきい電圧を超える検出信号を検出した場合に前記主駆動パルスのパルスダウンを禁止し、
前記駆動制御手段は、所定時間計時したとき主駆動パルスをパルスダウン制御するためのパルスダウン制御信号を出力するパルスダウンカウンタ回路と、パルス制御信号に対応する主駆動パルス又は補正駆動パルスを出力すると共に、前記パルスダウン制御信号に応答して主駆動パルスをパルスダウンして出力する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスに応答してステッピングモータを駆動するモータ駆動手段と、前記回転検出手段による検出結果に基づいて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスの中のいずれかの主駆動パルス又は、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するように前記モータ駆動手段を制御するための前記パルス制御信号を出力する制御手段とを備えて成り、
前記回転検出期間を、主駆動パルスによる駆動直後の第1検出区間、前記第1検出区間よりも後の第2検出区間及び前記第2検出区間よりも後の第3検出区間に区分し、
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前記第1検出区間において検出したときは、前記パルスダウンカウンタ回路をリセットして主駆動パルスをパルスダウンしないように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。 - 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検出区間に対応するフラグをセットし、前記第1検出区間に対応してセットされたフラグに同期して前記パルスダウンカウンタ回路をリセットする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。
- 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検出区間では検出せず第3検出区間において検出したときは、前記パルスダウンカウンタ回路をリセットして主駆動パルスをパルスダウンしないように制御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。
- 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いずれの検出区間においても検出しないときは、前記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するように前記モータ駆動手段に前記パルス制御信号を出力すると共に、前記補正駆動パルスに同期して前記パルスダウンカウンタ回路をリセットして主駆動パルスをパルスダウンしないように制御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。
- 前記制御手段は、ロジック回路によって構成されて成り、前記フラグに対応する信号を用いて前記パルスダウンカウンタ回路をリセットして主駆動パルスをパルスダウンしないように制御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。
- 前記駆動制御手段は、所定周期で主駆動パルスをパルスダウン制御するためのパルスダウン信号を出力するパルスダウン信号発生回路と、パルス制御信号に対応する主駆動パルス又は補正駆動パルスを出力すると共に、前記パルスダウン信号に応答して主駆動パルスをパルスダウンして出力する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスに応答して、第1、第2の駆動端子から、第1極性の駆動パルス、前記第1極性と異なる第2極性の駆動パルスを交互に供給してステッピングモータを回転駆動するモータ駆動手段と、前記回転検出手段による検出結果に基づいて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスの中のいずれかの主駆動パルス又は、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するように前記駆動パルス発生手段を制御するための前記パルス制御信号を出力する制御手段とを備えて成り、
前記回転検出期間を、主駆動パルスによる駆動直後の第1検出区間、前記第1検出区間よりも後の第2検出区間及び前記第2検出区間よりも後の第3検出区間に区分し、
前記制御手段は、所定の第1極性の主駆動パルス及び第2極性の主駆動パルスによって駆動した場合に、前記第1極性の主駆動パルスによって回転駆動した際の検出結果と前記第2極性の主駆動パルスによって回転駆動した際の検出結果のうち、駆動余裕の小さい方の検出結果に基づいてパルスダウンするか否かを決定し、パルスダウンしない場合には、前記パルスダウン信号発生回路が前記駆動パルス発生手段に前記パルスダウン信号を出力しないように制御する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。 - 前記制御手段は、前記所定の第1極性の主駆動パルス及び第2極性の主駆動パルスによって駆動した場合、前記回転検出手段による少なくとも一方の検出結果が、前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第1検出区間において検出したものであるときは、前記パルスダウン信号発生回路が前記駆動パルス発生手段に前記パルスダウン信号を出力しないように制御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。
- 前記制御手段は、前記所定の第1極性の主駆動パルス及び第2極性の主駆動パルスによって駆動した場合、前記回転検出手段による少なくとも一方の検出結果が、前記基準しきい電圧を超える検出信号を前記第3検出区間のみにおいて検出したものであるときは、前記パルスダウン信号発生回路が前記駆動パルス発生手段に前記パルスダウン信号を出力しないように制御する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。
- 前記制御手段は、前記所定の第1極性の主駆動パルス及び第2極性の主駆動パルスによって駆動した場合、前記回転検出手段による少なくとも一方の検出結果が、前記基準しきい電圧を超える検出信号をいずれの検出区間においても検出しないものであるときは、前記パルスダウン信号発生回路が前記駆動パルス発生手段に前記パルスダウン信号を出力しないように制御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。
- 前記制御手段は、前記第1、第2極性の主駆動パルスによって回転駆動した際の隣接する検出結果に基づいて、前記パルスダウン信号発生回路が前記駆動パルス発生手段に前記パルスダウン信号を出力しないように制御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。
- 前記制御手段は、主駆動パルスのパルスダウンを禁止する場合、前記回転検出期間経過後に、前記パルスダウン信号発生回路が前記駆動パルス発生手段に前記パルスダウン信号を出力しないように制御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。
- 前記制御手段は、主駆動パルスのパルスダウンを禁止する場合、前記補正駆動パルス駆動期間経過後に、前記パルスダウン信号発生回路が前記駆動パルス発生手段に前記パルスダウン信号を出力しないように制御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。
- 前記パルスダウン信号発生回路は、所定時間計時する毎に前記パルスダウン信号を出力することを特徴とする請求項6乃至12のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 前記駆動制御手段は、所定時間計時したとき主駆動パルスをパルスダウン制御するためのパルスダウン制御信号を出力するパルスダウンカウンタ回路と、パルス制御信号に対応する主駆動パルス又は補正駆動パルスを出力すると共に、前記パルスダウン制御信号に応答して主駆動パルスをパルスダウンして出力する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスに応答して、第1、第2の駆動端子から、第1極性の駆動パルス、前記第1極性と異なる第2極性の駆動パルスを交互に供給してステッピングモータを回転駆動するモータ駆動手段と、前記回転検出手段による検出結果に基づいて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスの中のいずれかの主駆動パルス又は、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するように前記駆動パルス発生手段を制御するための前記パルス制御信号を出力する制御手段とを備えて成り、
前記回転検出期間を、主駆動パルスによる駆動直後の第1検出区間、前記第1検出区間よりも後の第2検出区間及び前記第2検出区間よりも後の第3検出区間に区分し、
前記制御手段は、前記第1、第2極性の駆動パルスによる駆動時の検出結果を交互に参照して、前記検出結果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検出区間において検出したものであると判定したときは、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力しないように制御する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。 - 前記パルスダウンカウンタ回路は奇数秒計時する毎に前記パルスダウン制御信号を出力し、
前記制御手段は、前記モータ駆動手段が前記第1極性、第2極性の駆動パルスによる駆動を交互に1秒周期で行うように前記パルス制御信号を出力すると共に、前記奇数秒毎に前記第1、第2極性の駆動パルスによる駆動時の検出結果を交互に参照して、前記検出結果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検出区間において検出したものであると判定したときは、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力しないように制御することを特徴とする請求項14記載のステッピングモータ制御回路。 - 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検出区間に対応するフラグをセットし、前記第1検出区間に対応してセットされたフラグに同期して前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力しないように制御することを特徴とする請求項14又は15記載のステッピングモータ制御回路。
- 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検出区間では検出せず第3検出区間において検出したときは、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力しないように制御することを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
- 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いずれの検出区間においても検出しないときは、前記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するように前記駆動パルス発生手段に前記パルス制御信号を出力すると共に、前記補正駆動パルスに同期して、前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力しないように制御することを特徴とする請求項14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。
- 前記制御手段は、ロジック回路によって構成されて成り、前記フラグに対応する信号を用いて前記パルスダウンカウンタ回路が前記パルスダウン制御信号を出力しないように制御することを特徴とする請求項14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。
- 前記制御手段は、主駆動パルスをパルスダウンする場合、前記回転検出期間経過後にパルスダウンすることを特徴とする請求項1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。
- 前記制御手段は、主駆動パルスをパルスダウンする場合、補正駆動パルス駆動期間経過後にパルスダウンすることを特徴とする請求項1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。
- 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21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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