JP5634922B2 - Electronic clock - Google Patents
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Description
本発明は、磁界センサによる方位計測機能を有するアナログ電子時計に関するものである。 The present invention relates to an analog electronic timepiece having a direction measuring function using a magnetic field sensor.
従来、磁界センサによる方位計測機能を有するアナログ電子時計では、アナログの針を駆動するためにステップモータが駆動されると、大きな磁界が発生するために正しく方位計測できなかった。
図１を用いて正しく方位が測定できないタイミングについて説明する。
図１は、本発明の課題となる原因のタイミングを表した図である。
通常、ステップモータは秒針を１秒毎に駆動している。ステップモータを駆動するための駆動パルスが発生している期間（グレー表示されている期間）に磁界計測が行われると大きな磁界が発生しているために異常値を検出してしまう。
そこで、ステップモータが駆動される時に発生する磁界の影響を何らかの手段によって排除しないと正しく方位計測を行うことができなかった。
特許文献１によると、磁界センサの計測は、ステップモータの駆動タイミングと同期させ且つ重ならないタイミングで行うことにより、ステップモータが駆動されて磁界に影響が出ているタイミングで計測を行わないことで影響を排除している。
図２は、従来の構成における測定タイミングを表した図である。
図２を用いて簡単に説明すると特許文献１では、ステップモータの駆動パルスが終了するのを待って磁界計測を行うことでステップモータの駆動による磁界変化の影響を排除している。
Conventionally, in an analog electronic timepiece having an azimuth measuring function using a magnetic field sensor, when a step motor is driven to drive an analog hand, a large magnetic field is generated, and thus azimuth measurement cannot be performed correctly.
The timing when the azimuth cannot be measured correctly will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram showing the timing of the cause that is the subject of the present invention.
Usually, the step motor drives the second hand every second. If a magnetic field measurement is performed during a period in which drive pulses for driving the step motor are generated (period displayed in gray), an abnormal value is detected because a large magnetic field is generated.
Therefore, unless the influence of the magnetic field generated when the step motor is driven is removed by some means, it is impossible to correctly measure the direction.
According to Patent Document 1, the measurement of the magnetic field sensor is performed at a timing that does not overlap with the driving timing of the step motor, so that the measurement is not performed at the timing when the step motor is driven and the magnetic field is affected. The influence is excluded.
FIG. 2 is a diagram showing the measurement timing in the conventional configuration.
Briefly described with reference to FIG. 2, Patent Document 1 eliminates the influence of a magnetic field change due to driving of a step motor by performing magnetic field measurement after completion of the driving pulse of the step motor.
ところで、上記特許文献１記載の構成では、常にステップモータの駆動タイミングを検出して、駆動した後の所定期間内に方位計測を行なわなければならなかった。
特許文献１の技術では、図２から明らかなように、１秒毎にステップモータを駆動している場合で、駆動直後に方位計測指示が来た場合には、最悪１秒位方位計測を待たされるという事態が生じてしまっていた。
本来、ステップモータの駆動時間が数ミリ秒であれば、１秒近くも待たずに方位計測を行うことができるはずであるが、上記特許文献１では自由なタイミングで計測することができず常に方位計測を待たされてしまうという課題があった。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、複雑な制御を行うことなく計測指示から最短のタイミングで方位計測を実施できる方位計測機能付き電子時計を提供することである。
By the way, in the configuration described in Patent Document 1, it is necessary to always detect the driving timing of the step motor and perform azimuth measurement within a predetermined period after driving.
In the technique of Patent Document 1, as is apparent from FIG. 2, when the step motor is driven every second and the direction measurement instruction is received immediately after the drive, the worst one second direction measurement is waited. It was happening.
Originally, if the driving time of the step motor is several milliseconds, it should be possible to measure the direction without waiting for nearly 1 second. There was a problem of waiting for direction measurement.
An object of the present invention is to provide an electronic timepiece with an orientation measurement function that solves the above-described problems and can perform orientation measurement at the shortest timing from a measurement instruction without performing complicated control.
上記課題を解決するために、本発明の方位計測機能付き電子時計は、下記記載の構成を採用する。 In order to solve the above-described problems, the electronic timepiece with an orientation measurement function of the present invention employs the following configuration.
表示手段と、
該表示手段を駆動するためのステップモータと、
該ステップモータの駆動仕様を設定するモータ駆動仕様設定手段と、
磁界センサと、
該磁界センサを駆動し磁界計測を行う磁界計測手段と、
該磁界計測手段の計測タイミングを設定する磁界計測周期設定手段と、
前記磁界計測手段の前記駆動周期毎に計測結果を取得し、
所定期間の計測結果から方位演算を行う方位計測処理手段と、
該方位計測処理手段に対し前記所定期間内の排除データ数を決定する
キャンセルデータ数設定手段と、を有し、
前記モータ駆動仕様設定手段からのモータ駆動パルス幅、
前記磁界計測周期設定手段からの計測タイミングデータ、
前記キャンセルデータ数設定手段からの排除データ数のうち、
いずれか２つを入力し、残る１つを設定する統括手段を有することを特徴とする。
Display means;
A step motor for driving the display means;
Motor drive specification setting means for setting the drive specification of the step motor;
A magnetic field sensor;
Magnetic field measuring means for driving the magnetic field sensor to measure the magnetic field;
Magnetic field measurement period setting means for setting the measurement timing of the magnetic field measurement means;
Obtain a measurement result for each drive cycle of the magnetic field measurement means,
Bearing measurement processing means for performing bearing calculation from the measurement result of a predetermined period;
Cancel data number setting means for determining the number of excluded data within the predetermined period for the azimuth measurement processing means,
Motor drive pulse width from the motor drive specification setting means,
Measurement timing data from the magnetic field measurement cycle setting means,
Of the number of excluded data from the cancel data number setting means,
It has a general means for inputting any two and setting the remaining one.
上記の如く本発明によれば、ステップモータの駆動タイミングを気にすることなく方位計測指示に従って、最短で方位計測を正しく行うことが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to correctly perform the azimuth measurement in the shortest time according to the azimuth measurement instruction without worrying about the driving timing of the step motor.
以下、本発明の実施の形態に係わる電子時計１を図面に基づいて概略の構成を説明する。図３は、本発明の実施形態における電子時計１の形態を表す概略図である。
本実施形態における電子時計１は、図３に表すようにステップモータ２で駆動されるアナログの指針３を有する電子時計１であって、磁界センサ４を用いて方位計測する機能を備えている。
Hereinafter, a schematic configuration of an electronic timepiece 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic diagram showing the form of the electronic timepiece 1 in the embodiment of the present invention.
The electronic timepiece 1 in the present embodiment is an electronic timepiece 1 having an analog hand 3 driven by a step motor 2 as shown in FIG. 3, and has a function of measuring a direction using a magnetic field sensor 4.
方位計測について、図４と図５を用いて簡単に説明する。
図４は、地磁気ベクトルを２つの成分に分けた図である。
図５は、磁界センサの内部構成を表した図である。
方位は、地磁気の磁界強度をＸとＹのベクトルに分けて測定する。磁界センサ４はＸ成分検出用センサ５とＹ成分検出用センサ６で構成され、それぞれのセンサで地磁気ベクトルを測定し、測定データをもとに演算によって方位角を求めることができる。
The azimuth measurement will be briefly described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a diagram in which the geomagnetic vector is divided into two components.
FIG. 5 is a diagram showing the internal configuration of the magnetic field sensor.
The azimuth is measured by dividing the geomagnetic field strength into X and Y vectors. The magnetic field sensor 4 includes an X-component detection sensor 5 and a Y-component detection sensor 6. Each sensor can measure a geomagnetic vector, and an azimuth angle can be obtained by calculation based on the measurement data.
次に、図６を用いて、本発明の実施の形態に係わる電子時計１の詳細な構成について説明
する。
図６は、本発明の実施形態における電子時計１の構成を表すブロック図である。
表示手段としての指針３は、アナログ電子時計の針であり主に時刻を表示している。
ステップモータ２は、針を駆動するためのモータであり、通常は、励磁コイル、ＮとＳの２極のロータとその他部品で構成され、励磁コイルに交互な向きに電流を流すことで針は１ステップずつ駆動されて進む。
モータ駆動仕様設定手段１２は、ステップモータを駆動するためのパルス周期、パルス形状、パルスの向きなどのモータ駆動パルス仕様を設定し、駆動パルスを発生する手段である。ステップモータの駆動パルスとは、ステップモータを１ステップ駆動するためのパルスのことであり、パルスの構成についてはパルス内でデューティコントロールするために細分割されていても、ここでの説明は１パルスとして扱うこととする。
（このようなパルスの例としては、例えば、特許３６６１２６４号公報を参照。）
Next, a detailed configuration of the electronic timepiece 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the electronic timepiece 1 according to the embodiment of the present invention.
A pointer 3 as a display means is an analog electronic timepiece hand and mainly displays time.
The step motor 2 is a motor for driving a needle, and is usually composed of an exciting coil, a two-pole rotor of N and S, and other parts. Driven step by step.
The motor drive specification setting means 12 is a means for setting a motor drive pulse specification such as a pulse period, a pulse shape, and a pulse direction for driving the step motor, and generating a drive pulse. The step motor drive pulse is a pulse for driving the step motor by one step. The pulse structure is subdivided to control the duty within the pulse, but the description here is one pulse. Will be treated as
(For example, see Japanese Patent No. 3661264 as an example of such a pulse.)
磁界センサ４は、地磁気を検出するためのセンサである。本発明に使用する磁界センサ４は、測定データのバラツキを少なくするために複数回測定し平均化処理を行うことを前提としているため、短い時間で方位計測ができる磁界センサが望ましい。具体的にはステップモータの駆動パルスより測定時間が短いことが条件である。
磁界計測手段１４は、磁界計測周期設定手段１５に従い磁界センサ４を駆動し磁界計測を行い、測定データを方位計測処理手段１７に送信する手段である。
磁界計測周期設定手段１５は、磁界センサを駆動するための計測周期や回数などの磁界計測タイミングを決定し、その内容を磁界計測手段１４へ送信する手段である。
The magnetic field sensor 4 is a sensor for detecting geomagnetism. Since the magnetic field sensor 4 used in the present invention is premised on performing measurement and averaging processing a plurality of times in order to reduce variation in measurement data, a magnetic field sensor that can perform azimuth measurement in a short time is desirable. Specifically, the measurement time is shorter than the driving pulse of the step motor.
The magnetic field measurement unit 14 is a unit that drives the magnetic field sensor 4 according to the magnetic field measurement cycle setting unit 15 to perform magnetic field measurement, and transmits measurement data to the azimuth measurement processing unit 17.
The magnetic field measurement period setting means 15 is a means for determining a magnetic field measurement timing such as a measurement period and the number of times for driving the magnetic field sensor and transmitting the contents to the magnetic field measurement means 14.
キャンセルデータ数設定手段１６は、方位計測処理手段１７が排除するデータ数を設定する手段である。
キャンセルデータ数は、予め排除する数を所望の値として設定しておくか、又は、統括手段１８によって設定される数である。
The cancel data number setting means 16 is a means for setting the number of data excluded by the azimuth measurement processing means 17.
The number of cancel data is a number set in advance by setting the number to be excluded as a desired value or by the supervising means 18.
方位計測処理手段１７は、磁界計測手段１４から取得した測定データの中から、キャンセルデータ数設定手段１６が設定したキャンセルデータ数を排除して演算処理を行い、方位を求める手段である。
統括手段１８は、モータ駆動仕様設定手段１２と磁界計測周期設定手段１５とキャンセルデータ数設定手段１６のいずれか２つが設定されると残り１つを制御する手段である。
The azimuth measurement processing means 17 is a means for obtaining the azimuth by performing arithmetic processing by removing the cancel data number set by the cancel data number setting means 16 from the measurement data acquired from the magnetic field measurement means 14.
The overall unit 18 is a unit for controlling the remaining one when any two of the motor drive specification setting unit 12, the magnetic field measurement cycle setting unit 15 and the cancel data number setting unit 16 are set.
方位表示手段１９は、方位計測処理手段１７が演算によって求めた方位を表する手段である。その構成は特定されず、指針などのアナログ表示であっても良いし、ＬＣＤなどのデジタル表示であっても良い。
また、図６では、指針３とは別個の方位表示手段１９を設ける構成としたが、時刻表示を行っている指針３を兼用して表示しても良い。
The azimuth display means 19 is a means for representing the azimuth obtained by the calculation by the azimuth measurement processing means 17. The configuration is not specified, and an analog display such as a pointer may be used, or a digital display such as an LCD may be used.
In FIG. 6, the azimuth display means 19 is provided separately from the hands 3, but the hands 3 that perform time display may also be displayed.
上記手段がどのように作用すると、ステップモータの駆動パルスによる影響を排除することができるのかを具体的に説明する。
通常、ステップモータ駆動パルスと非同期で測定すると、いつステップモータの駆動パルスが発生し何回計測と重なったかが不明であるため、測定データにどれだけ異常値が含まれているかが不明である。
本発明は、ステップモータの駆動パルスとまったく非同期で測定するが、ステップモータの駆動パルスと測定が重なると予想される測定データを排除することで、ステップモータの駆動パルスによる影響を排除している。
A specific description will be given of how the above means works to eliminate the influence of the drive pulse of the step motor.
Normally, when measurement is performed asynchronously with the stepping motor driving pulse, it is unclear when the stepping motor driving pulse is generated and how many times it overlaps with the measurement. Therefore, it is unclear how many abnormal values are included in the measurement data.
The present invention measures completely asynchronously with the stepping motor drive pulse, but eliminates the influence of the stepping motor driving pulse by eliminating the measurement data expected to overlap the stepping motor driving pulse. .
〔本発明の実施の形態１〕
排除する測定データを決定するための手段として３つの形態がある。
実施の形態１では、磁界計測周期とステップモータの駆動パルスの２つが決まれば、キャンセルデータ数が決定されるという形態について図７を用いて説明する。
[Embodiment 1 of the present invention]
There are three forms for determining the measurement data to be excluded.
In the first embodiment, a mode in which the number of cancel data is determined when two magnetic field measurement cycles and a step motor drive pulse are determined will be described with reference to FIG.
図７は、モータ駆動パルスと磁界計測タイミングを表した図である。図７では、モータ駆動パルスと磁界計測タイミングが３回重なっているが、磁界計測はモータ駆動パルスに非同期で行われているため、まったく重ならないこともある。本発明では、最悪の事態を想定して最大数をキャンセルデータ数として決定している。 FIG. 7 is a diagram showing motor drive pulses and magnetic field measurement timing. In FIG. 7, the motor drive pulse and the magnetic field measurement timing are overlapped three times. However, since the magnetic field measurement is performed asynchronously with the motor drive pulse, it may not overlap at all. In the present invention, assuming the worst case, the maximum number is determined as the number of cancel data.
磁界計測タイミングとは、計測周期と計測時間のことである。計測周期とは、磁界センサで繰り返し測定する場合の周期のことである。計測時間とは、磁界センサが実際に計測している時間のことであり、使用するセンサの種類毎に異なる時間でセンサの固有値である。 The magnetic field measurement timing is a measurement cycle and a measurement time. The measurement cycle is a cycle when repeatedly measuring with a magnetic field sensor. The measurement time is the time that the magnetic field sensor is actually measuring, and is a unique value of the sensor at a different time for each type of sensor used.
図７を見れば明らかなように、駆動パルス幅と計測周期と計測時間が決定すると下記の式１からキャンセルデータ数が決定することができる。
［式１］
キャンセルデータ数＞（駆動パルス幅＋計測時間）／計測周期
小数点以下が出た場合に、キャンセル数は切り上げをする。
As apparent from FIG. 7, when the drive pulse width, the measurement period, and the measurement time are determined, the number of cancel data can be determined from the following equation 1.
[Formula 1]
If the number of cancel data> (drive pulse width + measurement time) / measurement period decimal point or less comes out, the cancel number is rounded up.
図１４は本発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
図１４を用いて、既定のステップモータの駆動パルス幅と磁界計測周期のデータより、［式１］を用いてキャンセルデータ数を求め、方位演算を行うまでの流れを説明する。
FIG. 14 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 14, the flow from obtaining the number of cancel data using [Formula 1] from the data of the predetermined stepping motor pulse width and the magnetic field measurement cycle and performing the azimuth calculation will be described.
最初にステップＳ１００にて、統括手段１８が、モータ駆動仕様設定手段１２より既定のステップモータの駆動パルス幅を、磁界計測周期設定手段１５より磁界計測周期を入力する。
次に、ステップＳ１０１では、統括手段１８が、［式１］を用いてキャンセルデータ数を計算する。
続いて、ステップＳ１０２において、統括手段１８が、ステップＳ１０１において［式１］を計算して求めたキャンセルデータ数をキャンセルデータ数設定手段１６に設定する。次に、ステップＳ１０３において、方位計測処理手段１７は、キャンセルデータ数設定手段１６からキャンセルデータ数を取得する。
ステップＳ１０４において、方位計測処理手段１７は、磁界計測手段１４で測定したデータからキャンセルデータ数を排除し、方位演算を行う。
First, in step S <b> 100, the overall unit 18 inputs a predetermined step motor drive pulse width from the motor drive specification setting unit 12 and a magnetic field measurement cycle from the magnetic field measurement cycle setting unit 15.
Next, in step S101, the overall unit 18 calculates the number of cancel data using [Expression 1].
Subsequently, in step S <b> 102, the overall unit 18 sets the number of cancel data obtained by calculating [Equation 1] in step S <b> 101 in the cancel data number setting unit 16. Next, in step S <b> 103, the direction measurement processing unit 17 acquires the number of cancel data from the cancel data number setting unit 16.
In step S104, the azimuth measurement processing means 17 excludes the number of cancel data from the data measured by the magnetic field measurement means 14, and performs azimuth calculation.
このように、既定のステップモータの駆動パルス幅と磁界計測周期のデータより、［式１］を用いてキャンセルデータ数を求めることができ、それを用いることでステップモータのノイズに影響されず方位演算を適切に行うことが可能となる。 In this way, the number of cancel data can be obtained using [Formula 1] from the predetermined step motor drive pulse width and magnetic field measurement cycle data, and by using this, the direction motor is not affected by the noise of the step motor. It is possible to perform the calculation appropriately.
次に、キャンセルデータ数が１の場合について、図１１を用いて詳しく説明する。
図１１は、１秒間隔で２度磁界強度を計測し、検出磁界に異常値が有る場合を数直線で表した図である。図１１（ｂ）は、横軸を経過時間、縦軸を検出磁界強度で表した図である。図１１（ａ）は、１回目の測定データを数直線で表したものである。図１１（ｃ）は、２回目の測定データを数直線で表したものである。測定は、１度に６回行っているのでそれぞれ６個の測定データが存在している。２度とも同じ条件で測定しているので、本来であればほぼ同じようなデータを得られるはずであるが、１度目は上側に１個異常なデータがあり、２度目は下側に１個異常なデータがある。それぞれ１個の異常値は、ステップモータ２が駆動されたことにより磁界が乱れた為であるがステップモータの駆動パルスが逆方向にかかるために逆方向に異常値が発生してしまっている。
Next, the case where the number of cancel data is 1 will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a case where the magnetic field intensity is measured twice at 1-second intervals and the detected magnetic field has an abnormal value by a number line. FIG. 11B is a diagram in which the horizontal axis represents elapsed time and the vertical axis represents detected magnetic field strength. FIG. 11A shows the first measurement data as a number line. FIG. 11C shows the second measurement data as a number line. Since the measurement is performed six times at a time, six pieces of measurement data exist. Since it is measured under the same conditions twice, it should be possible to obtain almost the same data. However, the first time there is one abnormal data on the upper side, and the second time is one on the lower side. There is abnormal data. Each of the abnormal values is because the magnetic field is disturbed by driving the step motor 2, but an abnormal value is generated in the reverse direction because the drive pulse of the step motor is applied in the reverse direction.
１回目の数直線を見ると、１個だけ極端に磁界強度の大きいデータがある。このデータを排除して平均化処理を行えばばらつきの少ない正確な方位を求めることができる。
また、２回目の数直線を見ると１個だけ極端に磁界強度の小さいデータがある。このデータを排除して平均化処理を行えばばらつきの少ない正確な方位を求めることができる。
というように、２つの数直線を見るとキャンセルデータ数を１とすれば良い事が一目瞭然である。
Looking at the first number line, there is only one piece of data with extremely large magnetic field strength. If the averaging process is performed by eliminating this data, an accurate orientation with little variation can be obtained.
Further, when looking at the second number line, there is only one data with extremely small magnetic field strength. If the averaging process is performed by eliminating this data, an accurate orientation with little variation can be obtained.
Thus, it is obvious that the number of cancel data should be set to 1 when looking at the two number lines.
しかし、本実施形態１では数直線を見てからキャンセルデータ数を決めるのではなく、予め駆動パルス幅と計測周期と計測時間からキャンセルデータ数を決定することである。
そして、決定したキャンセルデータ数だけ測定データの最大値側と最小値側から自動的に排除することである。
図１１の（ａ）であればＡとＢ、（ｃ）であればＣとＤを排除することになる。
数直線を見れば、異常値ではないＢとＤを排除してしまうが磁界計測数が多数あれば問題ないことは一目瞭然である。
However, in the first embodiment, the number of cancel data is not determined after looking at the number line, but is determined in advance from the drive pulse width, the measurement cycle, and the measurement time.
Then, the determined number of cancel data is automatically excluded from the maximum value side and the minimum value side of the measurement data.
In FIG. 11A, A and B are excluded, and in FIG. 11C, C and D are excluded.
Looking at the number line, B and D which are not abnormal values are excluded, but it is obvious that there is no problem if the number of magnetic field measurements is large.
自動的に最大値側と最小値の両側から排除しているのは、どちら側に異常値が発生するのかわからないためである。計測直前に次はどちら側に駆動パルスが発生するのかを確認して置けば、最大値又は最小値のどちらかだけをキャンセルデータ数だけ排除すれば良い。図１１の（ａ）であればＡ、（ｃ）であればＣだけを排除することになる。ここでは、実際に駆動パルスが発生したかどうかは関係ない。
ゆえに、駆動パルスの方向を検出しないと実際の排除される数はキャンセルデータ数の２倍となる。
The reason why it is automatically excluded from both sides of the maximum value side and the minimum value is because it is not known on which side an abnormal value occurs. If it is confirmed immediately before the measurement which side the drive pulse is generated, only the maximum value or the minimum value may be eliminated by the number of cancel data. In FIG. 11A, only A is excluded, and in C, only C is excluded. Here, it does not matter whether a drive pulse is actually generated.
Therefore, if the direction of the drive pulse is not detected, the actual number to be eliminated becomes twice the number of cancel data.
次に図１２を用いて、モータ駆動パルスと磁界計測タイミングが重ならず異常値が出なかった場合について説明する。
図１２は、１秒間隔で２度磁界強度を計測し、検出磁界に異常値が無い場合を数直線で表した図である。
ここでも数直線を見れば、異常値が出なかった場合にも本発明によりＥとＦとＧとＨを排除してしまっても問題が無い事は一目瞭然である。
Next, the case where the motor drive pulse and the magnetic field measurement timing do not overlap and no abnormal value is output will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a case where the magnetic field intensity is measured twice at intervals of 1 second and the detected magnetic field has no abnormal value by a number line.
Here again, it is obvious that there is no problem even if E, F, G, and H are eliminated according to the present invention even if no abnormal value is obtained, if a number line is seen.
本実施形態では、駆動パルスの仕様を固定できるので、計時制御が単純となり、汎用時計ロジック等を用いて方位計付きアナログ電子時計が構成できる利点がある。 In this embodiment, since the specification of the drive pulse can be fixed, the clock control is simplified, and there is an advantage that an analog electronic timepiece with a direction meter can be configured using a general-purpose clock logic or the like.
〔本発明の実施の形態２〕
実施の形態２では、キャンセルデータ数と磁界計測周期の２つが決まれば、ステップモータの駆動パルスが決定するという形態について説明する。
図８は、磁界計測タイミング（計測周期と計測時間）が決定している場合に、キャンセルデータ数が決定すると自動的に、駆動パルスを決定する様子を表した図で有る。
ゆえに、下記の式２から最大モータ駆動パルス幅が決定する。
［式２］
最大駆動パルス幅＜（計測周期＊キャンセルデータ数−計測時間）
[Embodiment 2 of the present invention]
In the second embodiment, a description will be given of a mode in which the drive pulse of the step motor is determined when the number of cancel data and the magnetic field measurement cycle are determined.
FIG. 8 is a diagram showing how the drive pulse is automatically determined when the number of cancel data is determined when the magnetic field measurement timing (measurement cycle and measurement time) is determined.
Therefore, the maximum motor drive pulse width is determined from Equation 2 below.
[Formula 2]
Maximum drive pulse width <(measurement cycle * number of cancel data-measurement time)
図１５は本発明の実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。
図１５を用いて、既定の磁界計測周期とキャンセルデータ数より、［式２］を用いてステップモータ駆動と磁界計測が両立可能なステップモータの最大駆動パルス幅を求め、方位演算を行うまでの流れを説明する。
FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 15, from the predetermined magnetic field measurement cycle and the number of cancel data, using [Equation 2], the maximum drive pulse width of the step motor that allows both step motor drive and magnetic field measurement is obtained, and the azimuth calculation is performed. The flow will be described.
最初にステップＳ２００で、統括手段１８が、磁界計測周期設定手段１５より既定の磁界計測周期を、キャンセルデータ数設定手段１６よりキャンセルデータ数を入力する。
次に、ステップＳ２０１では、統括手段１８が、［式２］を用いてステップモータの最大
駆動パルス幅を計算する。
続いて、ステップＳ２０２において、統括手段１８が、ステップＳ２０１において計算で求めた最大駆動パルス幅でステップモータが駆動可能かどうかを判断する。
駆動可能と判断された場合は、ステップＳ２０３によって計算で求めた最大駆動パルス幅をモータ駆動仕様設定手段１２に設定する。
First, in step S <b> 200, the overall unit 18 inputs a predetermined magnetic field measurement cycle from the magnetic field measurement cycle setting unit 15 and a cancel data number from the cancel data number setting unit 16.
Next, in step S201, the overall unit 18 calculates the maximum drive pulse width of the step motor using [Equation 2].
Subsequently, in step S202, the overall unit 18 determines whether or not the step motor can be driven with the maximum drive pulse width obtained by calculation in step S201.
If it is determined that driving is possible, the maximum drive pulse width obtained by calculation in step S203 is set in the motor drive specification setting means 12.
なお、この最大駆動パルス幅は、Ｓ２００で入力した計測条件で設定可能な最大駆動パルス幅を示すものであり、ステップモータ２の駆動が可能であれば、それより小さな駆動パルス幅に設定しても良い。そのようにすることで、より低消費電力化が可能である。
ステップＳ２０２において駆動不可能と判定の場合は、ステップＳ２０６によって磁界計測周期とキャンセルデータ数のどちらか、又は両方を再設定し、ステップＳ２０１に戻る。ステップＳ２０２において、ステップＳ２０１で求められた最大駆動パルス幅でステップモータが駆動可能と判断されるまで、ステップＳ２０２、Ｓ２０６、Ｓ２０１を繰り返す。
This maximum drive pulse width indicates the maximum drive pulse width that can be set under the measurement conditions input in S200. If the step motor 2 can be driven, it is set to a smaller drive pulse width. Also good. By doing so, lower power consumption can be achieved.
If it is determined in step S202 that driving is not possible, either or both of the magnetic field measurement period and the number of cancel data are reset in step S206, and the process returns to step S201. In step S202, steps S202, S206, and S201 are repeated until it is determined that the step motor can be driven with the maximum drive pulse width obtained in step S201.
なお、磁界計測周期とキャンセルデータ数の再設定については、統括手段１８が自動で再設定を行うようにしても良い。または、磁界計測周期設定手段１５の磁界計測周期とキャンセルデータ数設定手段１６のキャンセルデータ数を手動設定できるように構成しておき、ステップＳ２０２において駆動不可能と判定の場合に、使用者に再設定を促すようにしても良い。その際には、例えば、方位表示手段１９で再設定喚起の表示を行うようにしても良い。 In addition, regarding the resetting of the magnetic field measurement cycle and the number of cancel data, the overall unit 18 may automatically reset. Alternatively, it is configured so that the magnetic field measurement cycle of the magnetic field measurement cycle setting means 15 and the number of cancel data of the cancel data number setting means 16 can be manually set. The setting may be prompted. At that time, for example, the azimuth display means 19 may display a reset reminder.
ステップＳ２０３で最大駆動パルス幅をモータ駆動仕様設定手段１２に設定したら、ステップＳ２０４において方位計測処理手段１７は、キャンセルデータ数設定手段１６からキャンセルデータ数を取得する。
そして、ステップＳ２０５において、方位計測処理手段１７は、磁界計測手段１４で測定したデータからキャンセルデータ数を排除し、方位演算を行う。
When the maximum drive pulse width is set in the motor drive specification setting means 12 in step S203, the azimuth measurement processing means 17 acquires the number of cancel data from the cancel data number setting means 16 in step S204.
In step S205, the direction measurement processing unit 17 excludes the number of cancel data from the data measured by the magnetic field measurement unit 14, and performs a direction calculation.
このように、既定の磁界計測周期とキャンセルデータ数のデータより、［式２］を用いてステップモータ駆動と磁界計測が両立可能な最大駆動パルス幅を求めることができ、それを用いることでステップモータを駆動しながら、ステップモータのノイズに影響されず方位演算を適切に行うことが可能となる。 As described above, from the data of the predetermined magnetic field measurement period and the number of cancel data, the maximum drive pulse width that can achieve both the step motor drive and the magnetic field measurement can be obtained using [Equation 2]. While driving the motor, it is possible to appropriately perform the azimuth calculation without being affected by the noise of the step motor.
本実施形態では、方位計測に関連する所定数を固定設定できるので、方位計測制御が簡単になる利点を有する。 In the present embodiment, since a predetermined number related to azimuth measurement can be fixedly set, there is an advantage that azimuth measurement control is simplified.
〔本発明の実施の形態３〕
実施の形態３では、キャンセルデータ数とステップモータの駆動パルスの２つが決まれば、磁界計測周期が決定するという形態について説明する。
図１０は、ステップモータの駆動パルスが決定している場合に、キャンセルデータ数が決定すると自動的に、次回計測周期を決定してしまう様子を表したもので有る。
ゆえに、下記の式３から計測周期が決定する。
［式３］
計測周期＞（駆動パルス幅＋計測時間）／キャンセルデータ数
[Embodiment 3 of the present invention]
In the third embodiment, a description will be given of a mode in which the magnetic field measurement period is determined when the number of cancel data and the step motor drive pulse are determined.
FIG. 10 shows a state in which the next measurement cycle is automatically determined when the number of cancel data is determined when the drive pulse of the step motor is determined.
Therefore, the measurement cycle is determined from Equation 3 below.
[Formula 3]
Measurement cycle> (drive pulse width + measurement time) / number of cancel data
図１６は、本発明の実施の形態３の動作を説明するフローチャートである。
図１６を用いて、既定のステップモータの駆動パルス幅とキャンセルデータ数より、［式３］を用いてステップモータ駆動と磁界計測が両立可能な磁界計測周期を求め、方位演算を行うまでの流れを説明する。
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the third embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 16, the flow from the predetermined step motor drive pulse width and the number of cancel data to the determination of the magnetic field measurement period in which step motor drive and magnetic field measurement are compatible using [Equation 3], Will be explained.
最初にステップＳ３００で、統括手段１８が、モータ駆動仕様設定手段１２より既定のステップモータの駆動パルス幅を、キャンセルデータ数設定手段１６よりキャンセルデータ数を入力する。
次に、ステップＳ３０１において、統括手段１８が、［式３］を用いて磁界計測周期を計算する。
次に、ステップＳ３０２において、統括手段１８が、ステップＳ３０１において計算で求めた磁界計測周期を磁界計測周期設定手段１５に設定する。磁界計測手段１４はこの設定された磁界計測周期で方位計測を行う。
次に、ステップＳ３０３において、方位計測処理手段１７は、キャンセルデータ数設定手段１６からキャンセルデータ数を取得する。
そしてステップＳ３０４において、方位計測処理手段１７は、磁界計測手段１４で測定したデータからキャンセルデータ数を排除し、方位演算を行う。
First, in step S 300, the overall unit 18 inputs a predetermined step motor drive pulse width from the motor drive specification setting unit 12 and a cancel data number from the cancel data number setting unit 16.
Next, in step S301, the overall unit 18 calculates a magnetic field measurement period using [Equation 3].
Next, in step S <b> 302, the overall unit 18 sets the magnetic field measurement period obtained by calculation in step S <b> 301 in the magnetic field measurement period setting unit 15. The magnetic field measurement means 14 performs azimuth measurement at the set magnetic field measurement period.
Next, in step S <b> 303, the direction measurement processing unit 17 acquires the number of cancel data from the cancel data number setting unit 16.
In step S <b> 304, the azimuth measurement processing unit 17 excludes the number of cancel data from the data measured by the magnetic field measurement unit 14 and performs azimuth calculation.
このように、既定のステップモータの駆動パルス幅とキャンセルデータ数のデータより、［式３］を用いてステップモータ駆動と磁界計測が両立可能な磁界計測周期を求めることができ、それを用いることでステップモータを駆動しながら、ステップモータのノイズに影響されず方位演算を適切に行うことが可能となる。 As described above, the magnetic field measurement period in which the step motor driving and the magnetic field measurement can be achieved can be obtained by using [Equation 3] from the predetermined step motor driving pulse width and the number of cancel data, and the use thereof is used. Thus, while driving the step motor, it is possible to appropriately perform the azimuth calculation without being affected by the noise of the step motor.
本実施形態では、駆動パルスの仕様が固定されるので、計時制御が単純となり、汎用時計ロジック等を用いて方位計付きアナログ電子時計が構成できる。
また、キャンセル数が多くなるものの、短い間隔で計測できるので計測期間は短くなる。そのため、多数のデータを短時間で取得する場合に適用することが可能である。
In the present embodiment, the specification of the drive pulse is fixed, so that the timekeeping control is simplified, and an analog electronic timepiece with a direction meter can be configured using a general-purpose clock logic or the like.
Moreover, although the number of cancellations increases, the measurement period is shortened because measurement can be performed at short intervals. Therefore, the present invention can be applied when a large amount of data is acquired in a short time.
〔本発明の実施の形態の変形例１〕
実施の形態１と３では先に駆動パルスを決定してしまっているが、時計ではステップモータを駆動する時にできるだけ消費電流を少なくする為に通常の駆動パルスはできるだけ短くしておき、ぎりぎりな状態で駆動する。そして、ステップモータ回転検出手段を設けておき、通常パルスでは動作をしなかった場合だけ通常パルスより長い駆動パルスを出している。このようなシステムの場合、常に最悪の状態を想定して駆動パルス幅として決めておくか、若しくは、通常パルスより長い駆動パルスが出た場合は、ステップモータ回転検出手段から長い駆動パルスが出力されたことを表す信号を受け取り、その場合だけキャンセルデータ数を増やすことも可能で有る。
[Variation 1 of the embodiment of the present invention]
In the first and third embodiments, the driving pulse is determined first. However, in order to reduce the current consumption as much as possible when driving the stepping motor, the normal driving pulse is kept as short as possible in the watch. Drive with. A step motor rotation detecting means is provided, and a drive pulse longer than the normal pulse is output only when the normal pulse does not operate. In such a system, the drive pulse width is always determined by assuming the worst state, or when a drive pulse longer than the normal pulse is output, a long drive pulse is output from the step motor rotation detection means. It is also possible to increase the number of cancel data only in that case.
〔本発明の実施の形態の変形例２〕
実施の形態の変形例１とは異なる形態について図９を用いて説明する。図９は、通常パルスでステップモータが駆動しなかった場合の、長いパルスの出力タイミングを説明した図である。通常、駆動パルスを出力した後に回転検出を行い、ステップモータが動作しなかった場合は、設定した駆動パルスより長い駆動パルスを直ぐに出力していた。実施の形態の変形例１では、出てしまった長い駆動パルスの対処について説明した。ここでは、出てしまった長い駆動パルスの対応ではなく、長い駆動パルスを出す前の対応について説明する。長い駆動パルスによる磁界計測への影響を避けるため、図９のごとく磁界計測が終了するまで長い駆動パルスを待たせれば良い。この場合、この時だけ一瞬針の駆動が遅れてしまうことになるが、針を駆動する基本的なタイミングがずれるのではないので、磁界計測が終了すれば、正常なタイミングに戻ることになる。
[Modification 2 of the embodiment of the present invention]
A different form from the modification 1 of embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating the output timing of a long pulse when the step motor is not driven with a normal pulse. Normally, rotation detection is performed after outputting a drive pulse, and when the step motor does not operate, a drive pulse longer than the set drive pulse is output immediately. In the first modification of the embodiment, handling of a long drive pulse that has occurred has been described. Here, not a response to a long drive pulse that has been output, but a response before issuing a long drive pulse will be described. In order to avoid the influence of the long drive pulse on the magnetic field measurement, it is only necessary to wait for the long drive pulse until the magnetic field measurement is completed as shown in FIG. In this case, the driving of the needle is momentarily delayed only at this time, but the basic timing for driving the needle is not deviated. Therefore, when the magnetic field measurement is completed, the timing returns to the normal timing.
３つの実施の形態で説明したようにモータ駆動仕様設定手段からのモータ駆動仕様データ、前記磁界計測周期設定手段からの計測周期データ、前記キャンセルデータ数設定手段からの排除データ数のうち、いずれか２つが決定すればテップモータの駆動パルスによる影響がある測定データを排除することができ正確な方位計測ができる。 As described in the three embodiments, one of the motor drive specification data from the motor drive specification setting means, the measurement cycle data from the magnetic field measurement cycle setting means, and the number of excluded data from the cancel data number setting means If two are determined, measurement data affected by the driving pulse of the stepping motor can be eliminated, and accurate azimuth measurement can be performed.
本実施の形態では、２極のステップモータを説明したが、針を駆動するためにコイルに電流を流した時に磁界が変化するようなモータであれば本発明は有効である。 In this embodiment, a two-pole step motor has been described. However, the present invention is effective as long as the magnetic field changes when a current is passed through a coil to drive a needle.
本実施の形態では、ステップモータの駆動パルスより測定時間が短いことが条件であると記載したが、ステップモータの駆動パルスより、方位計測の時間が長く、ステップモータの駆動周期より十分短い場合について説明する。
図１３は、ステップモータの駆動パルスより方位計測の時間が長い場合の重なりタイミングを表した図である。
図１３のようにステップモータの駆動パルスと時期計測タイミングが重なる回数は最大２回なので、常にキャンセルデータ数は２として本発明が適用できる。
In this embodiment, it is described that the measurement time is shorter than the step motor drive pulse. However, the direction measurement time is longer than the step motor drive pulse and sufficiently shorter than the step motor drive cycle. explain.
FIG. 13 is a diagram showing the overlapping timing when the direction measurement time is longer than the driving pulse of the step motor.
As shown in FIG. 13, the number of times that the drive pulse of the step motor overlaps with the timing measurement timing is two at the maximum, so the present invention can be applied with the number of cancel data always being two.
２ ステップモータ
３ 指針
４ 磁界センサ
１２ モータ駆動仕様設定手段
１４ 磁界計測手段
１５ 磁界計測周期設定手段
１６ キャンセルデータ数設定手段
１７ 方位計測処理手段
１８ 統括手段
１９ 方位表示手段
2 Step motor 3 Pointer 4 Magnetic field sensor 12 Motor drive specification setting means 14 Magnetic field measurement means 15 Magnetic field measurement cycle setting means 16 Cancel data number setting means 17 Direction measurement processing means 18 General means 19 Direction display means
Claims (4)
該表示手段を駆動するためのステップモータと、
該ステップモータの駆動仕様を設定するモータ駆動仕様設定手段と、
磁界センサと、
該磁界センサを駆動し磁界計測を行う磁界計測手段と、
該磁界計測手段の計測タイミングを設定する磁界計測周期設定手段と、
前記磁界計測手段の前記駆動周期毎に計測結果を取得し、
所定期間の計測結果から方位演算を行う方位計測処理手段と、
該方位計測処理手段に対し前記所定期間内の排除データ数を決定する
キャンセルデータ数設定手段と、を有し、
前記モータ駆動仕様設定手段からのモータ駆動パルス幅、
前記磁界計測周期設定手段からの計測タイミングデータ、
前記キャンセルデータ数設定手段からの排除データ数のうち、
いずれか２つを入力し、残る１つを設定する統括手段を有する
ことを特徴とする方位計測機能付き電子時計。 Display means;
A step motor for driving the display means;
Motor drive specification setting means for setting the drive specification of the step motor;
A magnetic field sensor;
Magnetic field measuring means for driving the magnetic field sensor to measure the magnetic field;
Magnetic field measurement period setting means for setting the measurement timing of the magnetic field measurement means;
Obtain a measurement result for each drive cycle of the magnetic field measurement means,
Bearing measurement processing means for performing bearing calculation from the measurement result of a predetermined period;
Cancel data number setting means for determining the number of excluded data within the predetermined period for the azimuth measurement processing means,
Motor drive pulse width from the motor drive specification setting means,
Measurement timing data from the magnetic field measurement cycle setting means,
Of the number of excluded data from the cancel data number setting means,
An electronic timepiece with a direction measuring function, characterized by having a general means for inputting any two and setting the remaining one.
前記モータ駆動仕様設定手段からのモータ駆動パルス幅、
前記磁界計測周期設定手段から計測タイミングデータを入力し、
前記キャンセルデータ数設定手段に対し排除データ数を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方位計測機能付き電子時計。 The controlling means is
Motor drive pulse width from the motor drive specification setting means,
Input measurement timing data from the magnetic field measurement cycle setting means,
2. The electronic timepiece with an orientation measuring function according to claim 1, wherein the number of excluded data is set in the cancel data number setting means.
前記キャンセルデータ数設定手段から排除データ数、
前記磁界計測周期設定手段から計測タイミングデータを入力し、
前記モータ駆動仕様設定手段に対しモータ駆動パルス幅を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方位計測機能付き電子時計。 The controlling means is
The number of excluded data from the cancel data number setting means,
Input measurement timing data from the magnetic field measurement cycle setting means,
2. The electronic timepiece with an orientation measuring function according to claim 1, wherein a motor drive pulse width is set for the motor drive specification setting means.
前記キャンセルデータ数設定手段から排除データ数、
前記モータ駆動仕様設定手段からのモータ駆動パルス幅を入力し、
前記磁界計測周期設定手段に対し計測タイミングデータを設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方位計測機能付き電子時計。 The controlling means is
The number of excluded data from the cancel data number setting means,
Input the motor drive pulse width from the motor drive specification setting means,
2. The electronic timepiece with a direction measuring function according to claim 1, wherein measurement timing data is set for the magnetic field measurement period setting means.
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