JP5906727B2 - アナログ電子時計 - Google Patents

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Description

この発明は、ステッピングモータにより複数の指針を独立に移動させるアナログ電子時計に関する。
従来、複数のステッピングモータにより、歯車列である輪列機構を介して複数の指針を各々回転移動させるアナログ電子時計がある。このように複数の指針を独立して移動させることにより、特許文献1に開示されているように、種々の機能を実現することが可能になる。
このようなアナログ電子時計では、ステッピングモータに駆動電圧パルス波形(駆動パルス)を出力することでステッピングモータを駆動して各指針を回転移動させる。このとき、電子腕時計のように小型のバッテリを用いる携帯型の電子時計では、複数のステッピングモータに対する駆動パルスの出力タイミングが重なると電力負荷が過大になり、バッテリ出力が不安定になるという問題がある。これに対し、特許文献2には、2個のステッピングモータを駆動する場合に、各々のステッピングモータに対する駆動パルスの出力周波数を半減させて、駆動パルスを2個のステッピングモータに交互に出力することによってバッテリに過大な負荷をかけずに複数の指針を並列的に移動させる技術が開示されている。
特開平5−93784号公報 特開昭60−162980号公報
しかしながら、近年、アナログ電子時計では、より多くの指針が独立に駆動されるようになり、また、駆動可能周波数の異なるステッピングモータが混在するようになっている。このようなアナログ電子時計では、それぞれ予め設定された周波数で各ステッピングモータへの駆動パルスの出力予約を行い、他のステッピングモータへの駆動パルスの出力が終わると、出力予約がなされているステッピングモータの中で最も優先度の高いものに対して駆動パルスの出力が行われる。従って、優先度の高低により駆動パルスが出力される頻度が異なり、各指針の移動順や移動速度が不均一になるという課題があった。
この発明の目的は、複数のステッピングモータへの駆動パルスの出力順を適切に制御することのできるアナログ電子時計を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、
複数の指針と、
入力された駆動パルスによりステップ駆動されて、前記複数の指針をそれぞれ正転又は逆転の何れかの回転方向に回転移動させる複数のステッピングモータと、
前記駆動パルスの出力要求に基づいて、前記複数のステッピングモータをそれぞれステップ駆動する所定のパルス幅の前記駆動パルスを重複無く出力する駆動手段と、
前記複数の指針の回転方向に係る情報に基づいて、前記駆動手段に前記駆動パルスの出力要求を行う駆動制御手段と、
前記複数の指針を並列的に早送り移動させる場合に、最先に回転移動する指針に対応するステッピングモータに最初の前記駆動パルスが出力されるタイミングから、前記複数のステッピングモータにそれぞれ最初の前記駆動パルスが出力されるタイミングまでの遅延時間と、前記複数のステッピングモータの駆動周期の長さである所定の周期と、前記複数のステッピングモータ各々の正転又は逆転に対応した前記パルス幅と、を前記複数の指針の組み合わせにより生じうる早送り対象の指針の組み合わせに対応して記憶する記憶手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、
前記記憶手段に記憶された前記遅延時間と前記所定の周期とに基づき前記複数の指針をそれぞれ次に回転移動させるタイミングまでの時間を計数し、
前記複数の指針を並列的に早送り移動させる場合に、前記記憶手段に基づき予め設定された所定の周期の一周期内で前記駆動手段により前記複数のステッピングモータが駆動される順番が当該所定の周期ごとに毎回同一となるように、前記記憶手段に基づき予め設定された各々回転移動させるタイミングで前記駆動パルスの出力要求を行う
ことを特徴とするアナログ電子時計である。
本発明に従うと、アナログ電子時計において、複数のステッピングモータへの駆動パルスの出力順を適切に制御することができるという効果がある。
本発明の実施形態のアナログ電子時計の内部構成を示すブロック図である。 第1実施形態のアナログ電子時計における駆動パルスの出力タイミングの例を示す図である。 第1実施形態のアナログ電子時計における駆動パルスの出力タイミングの他の例を示す図である。 第2実施形態のアナログ電子時計における駆動パルスの出力タイミングの例を示す図である。 第2実施形態のアナログ電子時計における駆動パルスの出力タイミングの他の例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態のアナログ電子時計の内部構成を示すブロック図である。
このアナログ電子時計1は、時針2と、輪列機構32を介して時針2を回動させるステッピングモータ42と、分針3と、輪列機構33を介して分針3を回動させるステッピングモータ43と、秒針4と、輪列機構34を介して秒針4を回動させるステッピングモータ44と、駆動手段としての駆動回路45と、CPU(Central Processing Unit)46(駆動制御手段、判別手段)と、記憶手段としてのROM(Read Only Memory)47と、RAM(Random Access Memory)48と、電源部50と、発振回路51と、分周回路52と、計時回路53と、操作部54と、などを備えている。
CPU46は、各種演算処理を行い、また、アナログ電子時計1の全体動作を制御統括する。また、CPU46は、駆動回路45に対し、時針2、分針3、及び、秒針4(以降、まとめて指針2〜4とも記す)をそれぞれ回転移動させる動作命令、即ち、ステッピングモータ42〜44に駆動パルス(駆動信号)をそれぞれ出力させる命令(駆動パルスの出力要求)を設定する。CPU46は、指針2〜4に各々対応したタイマー回路を並列に備え、ステッピングモータ42〜44に駆動パルスを出力させる命令をそれぞれ設定するタイミングまでの時間を計数する。
RAM48は、CPU46に作業用のメモリ空間を提供し、一時データを記憶する。
ROM47は、CPU46が実行する各種プログラムや、各種プログラムで利用される初期設定データを格納する。ROM47に記憶された初期設定データには、指針の早送りを行う際に用いられる早送り設定データ47aが含まれている。これらのプログラムや初期設定データは、アナログ電子時計1の起動時、又は、必要に応じて随時、CPU46により読み出され、RAM48上に展開されて実行、利用される。
なお、ROM47は、書き換え可能なフラッシュメモリやEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)といった種々の不揮発性メモリであっても良い。
電源部50は、CPU46に対し、動作に必要な電力を供給する。この電源部50は、特には限られないが、例えば、太陽電池と二次電池とを組み合わせて、長期的且つ安定的に電力を供給可能としたものである。
発振回路51は、所定の周波数信号を生成して分周回路52に出力する。分周回路52は、発振回路51から入力された周波数信号を分周し、CPU46からの制御信号により設定された周波数の信号を生成してCPU46に出力する。また、分周回路52は、予め定められた周波数信号(例えば、1秒信号)を生成して計時回路53に出力する。計時回路53は、入力された周波数信号をカウントして時刻を計数するカウンタである。
操作部54は、ユーザによる外部からの操作を受け付け、電気信号に変換して入力信号としてCPU46に出力する。この操作部54には、例えば、押しボタンやリューズが含まれる。
ステッピングモータ42、43、44は、それぞれ駆動回路45から入力される駆動パルスの電圧波形に基づいてステップ駆動されて、時針2、分針3、及び、秒針4をそれぞれ独立に正転方向又は逆転方向に所定の角度ずつ回転移動させることが可能となっている。
駆動回路45は、CPU46から入力された指針2〜4の動作命令に基づいて、ステッピングモータ42〜44に駆動パルスを出力する。ステッピングモータ42〜44にそれぞれ出力される駆動パルスの幅(パルス幅)は、ROM47に予め記憶された初期設定範囲内で、指針の移動方向、製品ごとの個体差、及び、製品の使用条件(例えば、温度や磁場環境)などに基づきCPU46によって決定された設定値が駆動回路45に記憶されている。本実施形態のアナログ電子時計1で、正転方向へ指針2〜4を駆動する場合の駆動パルス幅は、例えば、それぞれ約5msであり、逆転方向へ指針2〜4を駆動する場合の駆動パルス幅は、それぞれ約15msである。
この駆動回路45は、複数のステッピングモータに対して同時に駆動パルスを出力しないように構成されている。また、本実施形態のアナログ電子時計1では、指針2〜4のうち、秒針4に対する優先度、即ち、秒針4に対応するステッピングモータ44の駆動優先度が最も高く、分針3に対応するステッピングモータ43の駆動優先度が二番目であり、時針2に対応するステッピングモータ42の駆動優先度が最も低く設定されている。この駆動回路45では、複数の指針に対する動作命令が設定された状態では、動作命令が設定されている指針の中で最も優先度の高い指針に対応するステッピングモータに駆動パルスが出力される。
ステッピングモータ42〜44には、指針2〜4を各々回転動作可能な最大早送り速度が設定されている。本実施形態のアナログ電子時計1では、指針2〜4を正転方向に早送りする場合の最大早送り速度は、例えば、64pps(pulse per second)であり、即ち、最短駆動間隔として15.625ms間隔での早送りが可能である。一方、指針2〜4を逆転方向に早送りする場合の最大早送り速度は、32ppsであり、即ち、最短で31.25ms間隔での早送りが可能である。駆動回路45では、一のステッピングモータに対して駆動パルスが出力されると、上記最短駆動間隔の間、同一のステッピングモータに対する駆動パルスの出力禁止期間が設定され、駆動回路45は、このステッピングモータに対して次の駆動パルスを出力することが出来ない。またCPU46は、この出力禁止期間を示す設定情報を駆動回路45から読み取ることで、出力禁止期間中には、このステッピングモータに対応する指針の動作命令を駆動回路45に出力しない構成となっている。
これらのアナログ電子時計1の内部構成のうち、少なくとも駆動回路45、CPU46、ROM47、RAM48は、一枚のLSI基板上に形成されているものとすることができる。
次に、本実施形態のアナログ電子時計1における早送り動作について説明する。
図2は、第1実施形態のアナログ電子時計1における各指針2〜4の早送り時に出力される駆動パルスの出力タイミングの例を説明する図である。
図2の例では、指針2〜4は、何れも逆転方向に早送り移動される。このとき、指針2〜4は、秒針4、分針3、時針2の順番で1ステップずつ順番に移動するように設定される。秒針4及び分針3を逆転方向に移動させる際に、ステッピングモータ44、43に入力される駆動パルス幅が13ms、時針2を逆転方向に移動させる際にステッピングモータ42に入力される駆動パルス幅が19msにそれぞれ設定されている場合、指針2〜4の早送りが開始されると、先ず、黒四角記号で示すように、秒針4の動作命令が設定され、この秒針4の動作命令に基づいて、長方形記号で示すように、ステッピングモータ44に駆動パルスが13msに亘って出力される。このとき、ステッピングモータ44への出力禁止期間は、矢印記号で示すように、駆動パルスの立ち上がりから駆動パルスの出力終了後まで31.25秒継続する。続いて、ステッピングモータ44への駆動パルスの出力タイミング(秒針4の動作命令の設定タイミング)から13ms遅延して(遅延時間)、ステッピングモータ43に駆動パルスが13msに亘って出力される。更に、ステッピングモータ44への駆動パルスの出力タイミングから26ms遅延して、ステッピングモータ42に駆動パルスが19msに亘って出力される。ステッピングモータ43及びステッピングモータ42への出力禁止期間は、それぞれへの駆動パルスの立ち上がりから31.25ms間に亘り設定される。
なお、駆動パルスとして出力される電圧を生成するレギュレータの立ち上げ時間などを考慮して、各駆動パルス間や各駆動パルスの出力開始時などに適宜な幅(例えば、1ms程度)を設定することとしても良い。
これら3つの駆動パルスの出力が終了した時点で、最初に秒針4の動作命令が設定されてから45ms程度が経過している。駆動パルスの可変幅などを考慮し、本実施形態のアナログ電子時計1では、最初の駆動パルスがステッピングモータ42〜44にそれぞれ出力された後に、各指針2〜4の早送り速度を共通の速度、例えば、20ppsに設定する。これにより、駆動回路45は、1周期50ms(所定の周期)の間にステッピングモータ42〜44へ順番に1パルスずつ駆動パルスを出力することが可能となる。この場合には、50msが経過する間に各指針2〜4の前回の駆動時に設定された出力禁止期間が終了しており、また、ちょうど出力順が一つ前の指針に対応するステッピングモータへの駆動パルスの出力が終了している。従って、駆動回路45は、50msごとに指針2〜4の何れかに対する動作命令の予約設定がなされると、即座に対応するステッピングモータに駆動パルスの出力を行うことが出来る。
ここで、上記実施の形態では、1周期の間にステッピングモータ42〜44にそれぞれ1パルスずつ駆動パルスを出力させたが、予め指針を移動させる順番が定められている限りにおいて、1周期の間に複数回駆動パルスを受け付けるステッピングモータがあっても良い。
図3は、第1実施形態のアナログ電子時計1において、指針2〜4の早送り時に出力される駆動パルスの出力タイミングを説明する他の例である。
この例では、時針2及び秒針4が逆転方向に早送りされ、分針3が正転方向に早送りされる。従って、分針3の最大早送り速度は64ppsとなり、即ち、駆動パルスの出力禁止期間は15.625msである。また、ここでは、駆動回路45がステッピングモータ43に出力する駆動パルス幅は、4msに設定されている。
図3に示すように、50msの一周期の間に、駆動回路45は、ステッピングモータ44、ステッピングモータ43、ステッピングモータ42、ステッピングモータ43に対してこの順番で1パルスずつ駆動パルスを出力する。即ち、ステッピングモータ43には、一周期の間に駆動パルスが2回入力される。このとき、例えば、ステッピングモータ44への駆動パルスの出力開始タイミングを基準として、20ms後にステッピングモータ43への一度目の駆動パルスが出力され、25ms後にステッピングモータ42への駆動パルスが出力され、45ms後にステッピングモータ43への二度目の駆動パルスが出力される構成とすることで、ステッピングモータ43への駆動パルスの出力を半周期毎の駆動周期25ms間隔とすることができる。或いは、ステッピングモータ44への駆動パルスの出力開始タイミングを基準として、16ms後にステッピングモータ43への一度目の駆動パルスが出力され、22ms後にステッピングモータ42への駆動パルスが出力され、44ms後にステッピングモータ43への二度目の駆動パルスが出力される構成としても良い。この場合には、CPU46は、一周期の中で駆動回路45がステッピングモータ43に一度目の駆動パルスを出力してから二度目の駆動パルスを出力するまでの時間間隔(ここでは、28ms)をタイマー回路により更に計数して、駆動回路45に二度目の駆動パルスを出力させることとしても良い。
なお、3本の指針2〜4のうち2本しか早送りさせない場合や、3本の指針2〜4のうち1本の早送りが先に終了した場合には、当該2本の指針について設定された早送り制御を行う。アナログ電子時計1において、指針2〜4の組み合わせにより生じ得る早送り対象の指針の組み合わせ、及び、当該指針の早送り方向に係る組み合わせのそれぞれに対する上述の遅延時間や一周期の長さを予めROM47に早送り設定データ47aとして記憶させておき、CPU46は、早送りさせる指針や早送り方向が決定されると、必要なデータをROM47から読み出してタイマー回路に設定することで、上記のように指針の早送りタイミングを適宜に制御することができる。
また、駆動回路45は、早送り対象に含まれる指針の最大早送り速度よりも速く早送りを行うことが出来ない。従って、早送り対象の指針に対応する各ステッピングモータへの駆動パルスの出力禁止期間のうち何れかが、各ステッピングモータへ出力される駆動パルス幅の合計よりも長い場合には、この出力禁止期間に係る早送り速度又はそれ以下の速度での早送りが行われることになる。例えば、図2の例において、時針2の早送りが先に終了した場合に、秒針4及び分針3に対応したステッピングモータ44、43の出力禁止期間は、何れも31.25msであり、ステッピングモータ44、43に対するパルス幅の合計26msより長い。従って、これら2本の指針に対する早送りの周期を、例えば、30msとすることはできない。
以上のように、第1実施形態のアナログ電子時計1は、指針2〜4と、指針2〜4をそれぞれ正転又は逆転で独立に回転移動させるステッピングモータ42〜44と、ステッピングモータ42〜44に所定のパルス幅の駆動パルスを出力する駆動回路45と、駆動回路45に指針2〜4の動作命令を出力するCPU46とを備える。駆動回路45は、一度に1つの駆動パルスのみをステッピングモータ42〜44の何れかに対して出力可能であり、CPU46から入力された指針2〜4の動作命令に基づいて、ステッピングモータ42〜44に対し、順番に駆動パルスを出力する。そして、複数の指針2〜4を並列的に早送りさせる場合に、ステッピングモータ42〜44に対して出力される駆動パルスの順番が設定された一周期内での順番どおりに毎回同一順で行われるように、予め設定されたタイミングで前記指針2〜4の動作命令がCPU46から駆動回路45に出力されるので、ステッピングモータ42〜44に入力される駆動パルス幅の違いや最大早送り速度の違いに関わらず、適切な順番及び頻度で指針2〜4を早送り移動させることが出来る。従って、指針2〜4の移動速度が不均一になったり、移動順序が不規則になったりすることを避けることが出来る。
また、単純に一のクロック信号に同期させて複数の指針2〜4の動作命令を順番に設定し、また、複数のステッピングモータ42〜44への駆動パルスを出力させるのではなく、複数の指針2〜4への動作命令を含む一周期の中で、適宜なタイミングに動作命令の出力タイミングが設定されるので、異なる駆動パルス幅や最大早送り速度のステッピングモータへの駆動パルスの出力が混在する場合に、容易に適切な順番、時間間隔、及び、頻度で指針2〜4を移動させることが出来る。
また、指針2〜4に対する優先度に基づいて、分針3を動作させる場合には、ステッピングモータ43より駆動優先度の低いステッピングモータ42に対する駆動パルスの出力が開始された後に、CPU46から駆動回路45に分針3の動作命令が出力され、また、秒針4を動作させる場合には、ステッピングモータ44より駆動優先度の低いステッピングモータ42、43に対する駆動パルスの出力が開始された後に、CPU46から駆動回路45に秒針4の動作命令が出力されるように制御されるので、駆動優先度の高い指針の動作が優先的に割り込みで行われることにより指針の動作順序が変わったり、指針動作頻度が不均一になったりすることを避けられる。
また、特に、指針2〜4を動作させるタイミングに合わせてCPU46から駆動回路45に動作対象の指針の動作命令を出力することで、指針2〜4に対する優先度を考慮することなく常に所望の順番でステッピングモータ42〜44を駆動することが出来る。
また、各指針2〜4を早送り移動させる場合に、最先にステッピングモータ42に駆動パルスが出力されてから、ステッピングモータ42〜44へ最初に駆動パルスが出力されるタイミングまでの時間差と、この最初の駆動パルスの出力タイミング以降に周期的にステッピングモータ42〜44を駆動する駆動周期とを早送り設定データ47aとしてROM47に記憶させておき、指針2〜4の早送りの際にはこの早送り設定データ47aを読み出して、次の駆動パルスの出力タイミングまでの時間をタイマー回路で計数させることで、容易に適切なタイミングで指針2〜4を移動させることが出来る。
また、駆動パルスの幅は、各指針2〜4を正転方向又は逆転方向の何れに移動させるかによって異なって設定され、この設定された駆動パルスの幅と駆動パルスの出力順とにより、ステッピングモータ42に最初の駆動パルスが出力されるタイミングから各ステッピングモータ42〜44へ最初に駆動パルスが出力されるタイミングまでの時間差が設定される。従って、指針2〜4の組み合わせにより生じうる早送り対象の指針の組み合わせ、及び、当該早送り対象の指針を正転移動させるのか逆転移動させるのかに係る組み合わせに対し、全て早送り設定データ47aとしてリスト状に記憶させておくことで、適切な指針2〜4の動作命令の出力タイミングを毎回計算することなく、容易に適切なタイミングで指針2〜4を移動させることが出来る。
また、周期的に移動させる指針2〜4の移動周期は、指針2〜4で全て同一である必要はなく、例えば、図3に示したように、分針3を倍速で移動させる場合でも、一周期内の動作順を規定し、分針3の移動周期を別途設定することで、指針2〜4を適切な移動順及び移動頻度で移動させることができる。
また、同様に、分針3を倍速で移動させる場合などで、分針3の移動タイミングが一周期内で同一間隔とならない場合であっても、一周期内での二回目以降の移動タイミングまでの時間を設定してタイマー回路により計数させることで、指針2〜4を全て適切な移動順及び移動頻度で移動させることが出来る。
また、ステッピングモータ42〜44には、各々正転早送り、及び、逆転早送りの場合の最大早送り速度が設定されており、この最大早送り速度に対応する時間間隔より短い周期で同一のステッピングモータを駆動することは出来ない構成になっている。従って、複数の指針2〜4を移動させる一周期よりも最大早送り速度に対応する時間間隔のほうが長い場合には、この時間間隔よりも長い時間に一周期が設定されることで、複数の指針2〜4を確実に適切な順番及び頻度で移動させることが出来る。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のアナログ電子時計1について説明する。
第2実施形態のアナログ電子時計1の内部構成は、第1実施形態のアナログ電子時計1の内部構成と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
図4は、第2実施形態のアナログ電子時計1における指針2〜4の早送りタイミングを説明する図である。
この第2実施形態のアナログ電子時計1では、早送り動作の開始と同時に全ての早送り対象の指針2〜4に対する最初の動作命令が予約設定され、以降の動作命令は、各ステッピングモータ42〜44に対してそれぞれ設定された駆動設定周期ごとに設定が試みられる。動作命令の設定が試みられたタイミングがその指針に対応するステッピングモータへの駆動パルスの出力禁止期間内である場合には、図4における記号「×」で示すように、このタイミングでは動作命令の設定が行われず、出力禁止期間の終了後最初の駆動設定周期で指針の動作命令が設定される。
なお、駆動回路45では、指針の動作命令は、同一の指針2〜4に対して同時に複数回分設定されない。従って、CPU46は、先に出力した指針の動作命令に基づく駆動パルスの出力が開始される前に次の動作命令を出力しない。
第2実施形態のアナログ電子時計1では、任意の方法で駆動設定周期を設定することが可能である。例えば、駆動対象となる本数nの指針に対応するステッピングモータを一周期に一回ずつ駆動優先度の高い順番で駆動する場合には、以下のようにして簡単に設定することが出来る。
(1)優先度が最も高い指針に対応するステッピングモータに対しては、第1実施形態のアナログ電子時計1と同様に、早送り移動の対象となる全ての指針に対応するステッピングモータへ出力される駆動パルスの幅(駆動パルス間にインターバルを設定する場合には、このインターバルを含む)の合計以上の適宜な長さの駆動設定周期T1を設定する。
(2a)優先度がm番目(m≧2)の指針に対応するステッピングモータに対しては、当該指針よりも優先度が高い(1〜m−1番目)指針に対応するステッピングモータへ出力される駆動パルスの幅と、当該指針の出力禁止期間の幅との合計の長さTmfが駆動設定周期T1よりも短い場合には、このステッピングモータに対する駆動設定周期Tmを駆動設定周期T1と等しい値に設定する。
(2b)一方、長さTmfが駆動設定周期T1よりも長い場合には、駆動設定周期T1の約数のうち何れかの値Tmと、Tm×p>(Tmf−T1)を満たす最小のpとについて、Tm×pと、優先度がこの指針以下(m〜n番目)の指針に対応するステッピングモータへ出力される駆動パルスの幅との合計が駆動設定周期T1以下となるように設定される。
なお、(2b)において、分周回路52で設定が困難な周波数信号が必要な場合などで、適切な駆動設定周期Tmの値が存在しない場合には、駆動設定周期T1を延長して再設定すればよい。
図4の例では、秒針4を逆転早送りさせる場合の駆動パルス幅が13ms、分針3を正転早送りさせる場合の駆動パルス幅が4ms、時針2を逆転早送りさせる場合の駆動パルス幅が19msであり、また、各駆動パルス前に1msのインターバルが設定されるとすると、これらの合計は、39msである。そして、駆動設定周期T1には、この39msより長い40msが設定されている。次に、秒針4の駆動パルス幅13msと、分針3の出力禁止期間15.625msと、2回分の上記インターバルとの合計30.625msは、駆動設定周期T1より短いので、分針3の駆動設定周期もT1と等しく40msに設定されている。
最後に、秒針4の駆動パルス幅13msと、分針3の駆動パルス幅4msと、時針2の出力禁止期間31.25msと、3回分のインターバルとの合計50.25msは、40msより大きい。従って、時針2の駆動設定周期T3は、40msの約数、ここでは、20msに設定される。このとき、この駆動設定周期T3の20msと、ステッピングモータ42への駆動パルス幅19msと、インターバル1回分1msとの合計は、40msであり、駆動設定周期T1以下となる。
このように各駆動設定周期T1、T3が設定されることで、秒針4に対しては、駆動設定周期T1ごとに動作命令が設定され、設定と同時にステッピングモータ44に駆動パルスが出力される。分針3に対しては、駆動設定周期T1ごとに秒針4に対する動作命令と同時に動作命令が設定され、ステッピングモータ44への駆動パルスの出力が終了した後に、引き続いてステッピングモータ43に駆動パルスが出力される。
一方、時針2に対しては、早送り移動時には、秒針4及び分針3に対する最初の動作命令と同時に最初の動作命令が設定され、ステッピングモータ44及びステッピングモータ43に順番に駆動パルスが出力された後に、ステッピングモータ42に駆動パルスが出力される。このとき、駆動設定周期T3である20msが経過したタイミングは、ステッピングモータ42に対する駆動パルスの出力禁止期間内であり、次の動作命令は設定されない。
また、時針2の2度目以降の動作については、各駆動設定周期T1の開始時点(40ms、80ms、120msなど)では、ステッピングモータ42に対する駆動パルスの出力禁止期間内であり、駆動回路45に時針2の動作命令は設定されない。一方、早送り移動の各周期における駆動設定周期T3の2順目の開始時点(60ms、100ms、140msなど)では、ステッピングモータ42に対する駆動パルスの出力禁止期間が終了しており、このタイミングで駆動回路45に時針2の動作命令が設定される。このとき、ステッピングモータ44及びステッピングモータ43への駆動パルスの出力は、既に終了しており、また、秒針4又は分針3に対する次の動作命令も設定されていないので、時針2の動作命令に基づき、駆動回路45からステッピングモータ42に対して即座に駆動パルスが出力される。
上記の駆動設定周期の設定方法では、最も簡単には、n個全てのステッピングモータに駆動パルスが順番に出力され、且つ、これら全てのステッピングモータに対する駆動パルスの出力禁止期間が終了する長さ以上の周期長を駆動設定周期T1として設定することで、n本全ての指針に対する駆動設定周期TmをT1と等しくすることが出来る。但し、この場合には、一周期の間に駆動パルスが出力されない期間が長く生じることになり、各指針の早送り速度が遅くなる。そこで、上記のように、一周期内で最後に駆動パルスが出力されるステッピングモータに対する駆動パルスの出力が終了した後、このステッピングモータに対する駆動パルスの出力禁止期間が終了する前に次の周期に移行するように周期長を設定し、また、このステッピングモータに対する駆動設定周期をT1の約数に設定することで、この駆動優先度がn番目のステッピングモータに対する駆動パルスの出力要求(指針の動作命令)をこの周期の中途で行わせ、早送り速度を向上させる。
図5は、第2実施形態のアナログ電子時計1における指針2〜4を早送りさせる駆動パルスの出力タイミングの他の例を示す図である。
この図5に示す例では、指針2〜4は、早送り動作の一周期の間に秒針4、分針3、時針2、秒針4、分針3、時針2の順番で各々2回ずつ回転移動する。ここで、秒針4、分針3、及び、時針2は、何れも逆転早送りに設定されている。従って、各指針2〜4の最大早送り速度は、32ppsである。秒針4及び分針3の駆動パルス幅は、13msに設定されており、また、時針2の駆動パルス幅は、19msに設定されている。
この早送り動作一周期分の各駆動パルス幅の合計は、90ms(1msのインターバルを含めて96ms)であり、6回の駆動パルスの出力に係る一周期は、100ms(10Hz)に設定される。また、優先度が最も高い秒針4に対する駆動設定周期は、一周期100msを2等分して50ms間隔(20Hz)に設定される。
分針3に対する駆動設定周期は、秒針4の駆動設定周期100msの約数である20ms(50Hz)に設定されている。図5に示すように、分針3に対する二順目及び三順目の駆動設定周期の開始タイミング(20ms、40ms)は、何れも出力禁止期間中となる。従って、分針3に対する四順目の駆動設定周期の開始タイミング(60ms)で、分針3の動作命令が設定され、二度目の駆動パルスの出力は、ステッピングモータ44への二度目の駆動パルスの出力及び1msのインターバルが終わった直後の64msに開始される。このとき、ステッピングモータ43への駆動パルスの出力禁止期間は、95.25msに終了するので、早送り動作の二周期目では、一周期目と同様に、この周期の開始タイミングである100msのタイミングで駆動回路45に分針3の動作命令を設定することが出来る。この結果、早送り動作の二周期目以降での分針3の動作命令、ステッピングモータ43への駆動パルスの出力期間及び出力禁止期間は、各周期内において全て一周期目と同一のタイミングになる。
時針2に対する駆動設定周期は、分針3に対する駆動設定周期と同様に20ms(50Hz)に設定されている。図5に示すように、二順目の駆動設定周期の開始タイミング(20ms)では、未だステッピングモータ42への駆動パルスの出力がなされておらず、次の時針2の動作命令の設定はなされない。三順目の駆動設定周期の開始タイミング(40ms)では、ステッピングモータ42への駆動パルスの出力禁止期間中であり、やはり時針2の動作命令の設定はなされない。四順目の駆動設定周期の開始タイミング(60ms)では、駆動パルスの出力禁止期間が終了しているので、駆動回路45に時針2の動作命令の設定がなされる。このタイミングは、ステッピングモータ43へ駆動パルスが出力されている途中なので、ステッピングモータ42への駆動パルスの出力は、ステッピングモータ43への駆動パルスの出力が終了した後に開始される。
早送り動作の二周期目において、この周期の開始タイミングである100msのタイミングは、ステッピングモータ42への駆動パルスの出力禁止期間内であり、一周期目の開始タイミング(0ms)とは異なり、時針2の動作命令が設定されない。そして、二順目の駆動設定周期の開始タイミング(120ms)で時針2の動作命令が設定される。ここで、駆動周期の一周期目では、二順目の駆動設定周期の開始タイミング(20ms)では、未だ駆動パルスの出力が開始されていなかったので、結局、この二順目の駆動設定周期の開始タイミング(120ms)以降での時針2の動作命令、駆動パルスの出力期間及び出力禁止期間のタイミングは、全て一周期目と同一になる。また、早送り動作の三周期目以降では、これら時針2の動作命令、駆動パルスの出力期間及び出力禁止期間のタイミングは、全て二周期目の一周期内でのタイミングと同一になる。
このようにステッピングモータ42〜44に対する駆動設定周期を定めることで、第2実施形態のアナログ電子時計1では、早送り動作の開始タイミングから同一の出力順で周期的に各指針2〜4を動作させる駆動パルスを出力させることが出来る。
なお、上記の例では、早送り動作の一周期を50msであると考えても、各周期内でステッピングモータ42〜44に駆動パルスが出力される順番は、毎周期常に同一である。このような場合、ステッピングモータ42、43に対する駆動設定周期は、優先度の最も高いステッピングモータ44に対して設定される駆動設定周期の二周期分の長さ(100ms)の約数に設定されていることになる。一般に、早送り動作の一周期の長さと指針2〜4に対する各駆動設定周期との最小公倍数が一周期の長さと比較して大きくなると、各周期内で常に同一の順番及び同一の頻度で複数の指針を回転移動させる設定を行うことが困難になるが、複数の指針2〜4を各周期内で同一順番且つ同一頻度で回転移動させることが出来る限りにおいて、任意に各指針2〜4に対する駆動設定周期を設定することが可能である。
また、駆動設定周期を全ての指針2〜4に対して同一に設定すると共に、各指針2〜4に対する駆動設定周期に位相差を設定することで、第1実施形態のアナログ電子時計1における早送り動作と同様の設定となる。
以上のように、第2実施形態のアナログ電子時計1では、複数の指針を並列的に早送りさせる場合に、早送り動作の各周期内での各指針2〜4の早送り順が毎回同一となるように各々設定された駆動設定周期の開始タイミングで各指針2〜4の動作命令が設定される。従って、各ステッピングモータ42〜44に対する駆動パルスの出力タイミングを容易に制御しながら各指針2〜4を同一の順番及び同一の頻度で早送り動作させることが出来る。
また、各指針2〜4に対する駆動設定周期の開始タイミングで、対応するステッピングモータ42〜44への駆動パルスの出力禁止期間内であるか否かを判別し、出力禁止期間内でなければ自動的に駆動回路45に指針の動作命令が設定されるので、単純な制御処理で指針2〜4を所定の動作順及び動作頻度で早送り移動させることが出来る。
また、各指針2〜4の動作命令を最初に設定するタイミングを全て揃えて行い、以降、各々の駆動設定周期に基づいて二度目以降の動作命令を設定するので、各ステッピングモータ42〜44に対して駆動パルスが出力されるタイミングの時間差を考慮する必要がなく、駆動設定周期のみに基づいて容易に所定の動作順及び動作頻度で各指針2〜4を早送り移動させることが出来る。
また、駆動設定周期は、各指針2〜4の回転方向に基づいて設定されたパルス幅と、各ステッピングモータ42〜44の駆動優先度と、これらに基づいて設定された駆動周期とに基づいてそれぞれ適宜な長さに設定されるので、早送り対象となる指針の組み合わせや回転方向の組み合わせにより常に適切な条件で指針2〜4を所定の動作順及び動作頻度で早送り移動させることが出来る。
また、早送り対象となる指針の組み合わせや回転方向の組み合わせごとに異なるこの駆動設定周期を早送り設定データ47aとしてROM47に記憶させておくことで、条件ごとに毎回適切な条件を算出せずに容易にこの適切な条件をROM47から読み出して確実に指針2〜4を所定の動作順及び動作頻度で早送り移動させることが出来る。
更に、駆動優先度が最も高いステッピングモータに対する駆動設定周期を早送りの駆動周期と同一とすることで、この指針を各早送り動作の各周期内で最先に移動させる場合に、不要な周波数でのクロック信号を出力させず適切且つ容易に駆動設定周期を設定することが出来る。
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ステッピングモータ42〜44の駆動がこれらステッピングモータ42〜44に対して設定された駆動優先度に基づいて行われる場合について説明したが、例えば、指針の動作命令の入力順に基づいて行われる場合であっても、本願発明を適用することが可能である。
また、上記実施の形態では、指針2〜4の動作命令の設定タイミングを定める駆動周期、一度目の駆動時の時間差、及び、駆動設定周期を全て早送り設定データ47aとして予め記憶させることとしたが、早送り対象の指針の組み合わせや回転方向の組み合わせに基づいてCPU46が計算することとしても良い。
また、上記実施の形態では、ステッピングモータ42〜44が全て独立に駆動される場合について説明したが、例えば、ステッピングモータ42、43が連動して駆動される場合であっても指針2〜4の早送りを行わせる場合の制御を同様に行うことが出来る。
その他、上記の実施の形態で示した具体的な指針の本数、種類、形状といった構成、駆動優先度の順番や、最大早送り速度やパルス幅といった数値などの細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
[付記]
<請求項1>
複数の指針と、
入力された駆動パルスによりステップ駆動されて、前記複数の指針をそれぞれ正転又は逆転の何れかの回転方向に回転移動させる複数のステッピングモータと、
前記駆動パルスの出力要求に基づいて、前記複数のステッピングモータをそれぞれステップ駆動する所定のパルス幅の前記駆動パルスを重複無く出力する駆動手段と、
前記複数の指針の回転方向に係る情報に基づいて、前記駆動手段に前記駆動パルスの出力要求を行う駆動制御手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、
前記複数の指針を並列的に早送り移動させる場合に、予め設定された所定の周期の一周期内で前記駆動手段により前記複数のステッピングモータが駆動される順番が当該所定の周期ごとに毎回同一となるように、予め設定されたタイミングで前記駆動パルスの出力要求を行う
ことを特徴とするアナログ電子時計。
<請求項2>
前記駆動手段は、前記駆動制御手段による前記駆動パルスの出力要求が前記複数のステッピングモータのうち2個以上に対してなされている場合には、前記複数の指針に対して予め設定された優先度に基づいて、当該出力要求がなされているステッピングモータの中でこの優先度が最も高い指針に対応するステッピングモータに前記駆動パルスを出力し、
前記駆動制御手段は、移動対象の指針に対応するステッピングモータへの前記駆動パルスの出力要求を、当該移動対象の指針より前記優先度が低く、且つ、前記移動対象の指針より前に回転移動される指針に対応する前記ステッピングモータへの前記駆動パルスの出力が開始されてから、前記移動対象の指針を回転移動させるタイミングまでの間に行う
ことを特徴とする請求項1記載のアナログ電子時計。
<請求項3>
前記駆動制御手段は、前記複数の指針を各々回転移動させるタイミングで前記駆動手段に前記駆動パルスの出力要求を行う
ことを特徴とする請求項1又は2記載のアナログ電子時計。
<請求項4>
前記複数の指針を並列的に早送り移動させる場合に、最先に回転移動する指針に対応するステッピングモータに最初の前記駆動パルスが出力されるタイミングから、前記複数のステッピングモータにそれぞれ最初の前記駆動パルスが出力されるタイミングまでの遅延時間と、前記所定の周期とを記憶する記憶手段を備え、
前記駆動制御手段は、
当該記憶手段に記憶された前記遅延時間と前記所定の周期とに基づき前記複数の指針をそれぞれ次に回転移動させるタイミングまでの時間を計数する
ことを特徴とする請求項3記載のアナログ電子時計。
<請求項5>
前記パルス幅は、前記複数の指針の各々に対し、回転方向に応じて予め設定され、
前記遅延時間及び前記所定の周期は、早送り対象となる前記複数の指針及び当該複数の指針の回転方向の組み合わせ毎に各々設定される
ことを特徴とする請求項4記載のアナログ電子時計。
<請求項6>
前記記憶手段は、前記複数の指針に、前記所定の周期内において所定の駆動周期で複数回回転移動する指針が含まれる場合には、当該指針の識別情報と当該駆動周期とを関連付けて更に記憶し、
前記駆動制御手段は、前記遅延時間、前記所定の周期、及び、前記駆動周期に基づいて、前記複数の指針をそれぞれ次に回転移動させるタイミングまでの時間を計数する
ことを特徴とする請求項4又は5記載のアナログ電子時計。
<請求項7>
前記記憶手段は、前記複数の指針に、前記所定の周期内で複数回回転移動する指針が含まれる場合には、当該指針の識別情報と前記所定の周期の開始タイミングから、各周期において2度目以降にこの指針を回転移動させるタイミングまでの時間間隔とを関連付けて更に記憶し、
前記駆動制御手段は、前記遅延時間、前記所定の周期、及び、前記時間間隔に基づいて、前記複数の指針をそれぞれ次に回転移動させるタイミングまでの時間を計数する
ことを特徴とする請求項4又は5記載のアナログ電子時計。
<請求項8>
前記複数のステッピングモータのそれぞれに対し、当該ステッピングモータの回転方向毎に出力可能な駆動パルスの最短間隔を示す最短駆動間隔が設定され、
前記所定の周期の間に前記複数のステッピングモータに順番に出力される前記駆動パルスのパルス幅の合計よりも、当該出力された駆動パルスに対応する前記最短駆動間隔のうち最長のものの方が長い場合には、当該所定の周期の長さは、前記最長の最短駆動間隔以上に設定される
ことを特徴とする請求項2〜7の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
<請求項9>
前記駆動制御手段は、
前記複数の指針を早送り動作させる場合に、当該複数の指針に対して各々定められた駆動設定周期の一又は複数周期ごとに前記駆動パルスの出力要求を前記駆動手段に出力する
ことを特徴とする請求項2記載のアナログ電子時計。
<請求項10>
前記複数のステッピングモータのそれぞれに対し、当該ステッピングモータの回転方向毎に出力可能な駆動パルスの最短間隔を示す最短駆動間隔が設定され、
前記駆動制御手段は、
前記複数のステッピングモータに駆動パルスを前回出力したタイミングから当該ステッピングモータに対して設定された前記最短駆動間隔が経過したか否かを判別する判別手段を備え、
当該判別手段による判別は、各ステッピングモータの前記駆動設定周期ごとに行われ、当該判別により前記最短駆動間隔が経過していると判別された場合には、当該ステッピングモータに対する前記駆動パルスの出力要求を前記駆動手段に出力する
ことを特徴とする請求項9記載のアナログ電子時計。
<請求項11>
前記駆動制御手段は、前記複数の指針を早送り移動させる場合に、前記複数の指針の各々に対する最初の動作命令を同一のタイミングで設定する
ことを特徴とする請求項10に記載のアナログ電子時計。
<請求項12>
前記パルス幅は、前記複数の指針の各々に対し、回転方向に応じて予め設定され、
前記所定の周期は、早送り対象となる前記複数の指針及び当該複数の指針の回転方向の組み合わせ毎に各々設定され、
前記駆動設定周期は、前記優先度と、前記所定の周期と、前記最短駆動間隔とに基づいて各々設定される
ことを特徴とする請求項11記載のアナログ電子時計。
<請求項13>
早送り対象となる前記複数の指針及び当該複数の指針の回転方向の組み合わせと、前記駆動設定周期とを対応付けて記憶する記憶手段を備え、
前記駆動制御手段は、
当該記憶手段から読み出された前記駆動設定周期を計数することで、前記駆動パルスの出力要求の出力タイミングを制御する
ことを特徴とする請求項9〜12の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
<請求項14>
前記優先度が最も高い指針に対する前記駆動設定周期は、前記所定の周期をこの所定の周期内での当該指針の移動回数で除した長さに設定される
ことを特徴とする請求項9〜13の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
1 アナログ電子時計
2 時針
3 分針
4 秒針
32 輪列機構
33 輪列機構
34 輪列機構
42 ステッピングモータ
43 ステッピングモータ
44 ステッピングモータ
45 駆動回路
46 CPU
47 ROM
47a 設定データ
48 RAM
50 電源部
51 発振回路
52 分周回路
53 計時回路
54 操作部

Claims (5)

  1. 複数の指針と、
    入力された駆動パルスによりステップ駆動されて、前記複数の指針をそれぞれ正転又は逆転の何れかの回転方向に回転移動させる複数のステッピングモータと、
    前記駆動パルスの出力要求に基づいて、前記複数のステッピングモータをそれぞれステップ駆動する所定のパルス幅の前記駆動パルスを重複無く出力する駆動手段と、
    前記複数の指針の回転方向に係る情報に基づいて、前記駆動手段に前記駆動パルスの出力要求を行う駆動制御手段と、
    前記複数の指針を並列的に早送り移動させる場合に、最先に回転移動する指針に対応するステッピングモータに最初の前記駆動パルスが出力されるタイミングから、前記複数のステッピングモータにそれぞれ最初の前記駆動パルスが出力されるタイミングまでの遅延時間と、前記複数のステッピングモータの駆動周期の長さである所定の周期と、前記複数のステッピングモータ各々の正転又は逆転に対応した前記パルス幅と、を前記複数の指針の組み合わせにより生じうる早送り対象の指針の組み合わせに対応して記憶する記憶手段と、
    を備え、
    前記駆動制御手段は、
    前記記憶手段に記憶された前記遅延時間と前記所定の周期とに基づき前記複数の指針をそれぞれ次に回転移動させるタイミングまでの時間を計数し、
    前記複数の指針を並列的に早送り移動させる場合に、前記記憶手段に基づき予め設定された所定の周期の一周期内で前記駆動手段により前記複数のステッピングモータが駆動される順番が当該所定の周期ごとに毎回同一となるように、前記記憶手段に基づき予め設定された各々回転移動させるタイミングで前記駆動パルスの出力要求を行う
    ことを特徴とするアナログ電子時計。
  2. 前記駆動手段は、前記駆動制御手段による前記駆動パルスの出力要求が前記複数のステッピングモータのうち2個以上に対してなされている場合には、前記複数の指針に対して予め設定された優先度に基づいて、当該出力要求がなされているステッピングモータの中でこの優先度が最も高い指針に対応するステッピングモータに前記駆動パルスを出力し、
    前記駆動制御手段は、移動対象の指針に対応するステッピングモータへの前記駆動パルスの出力要求を、当該移動対象の指針より前記優先度が低く、且つ、前記移動対象の指針より前に回転移動される指針に対応する前記ステッピングモータへの前記駆動パルスの出力が開始されてから、前記移動対象の指針を回転移動させるタイミングまでの間に行う
    ことを特徴とする請求項1記載のアナログ電子時計。
  3. 前記記憶手段は、前記複数の指針に、前記所定の周期内において所定の駆動周期で複数回回転移動する指針が含まれる場合には、当該指針の識別情報と当該駆動周期とを関連付けて更に記憶し、
    前記駆動制御手段は、前記遅延時間、前記所定の周期、及び、前記駆動周期に基づいて、前記複数の指針をそれぞれ次に回転移動させるタイミングまでの時間を計数する
    ことを特徴とする請求項記載のアナログ電子時計。
  4. 前記記憶手段は、前記複数の指針に、前記所定の周期内で複数回回転移動する指針が含まれる場合には、当該指針の識別情報と前記所定の周期の開始タイミングから、各周期において2度目以降にこの指針を回転移動させるタイミングまでの時間間隔とを関連付けて更に記憶し、
    前記駆動制御手段は、前記遅延時間、前記所定の周期、及び、前記時間間隔に基づいて、前記複数の指針をそれぞれ次に回転移動させるタイミングまでの時間を計数する
    ことを特徴とする請求項記載のアナログ電子時計。
  5. 前記複数のステッピングモータのそれぞれに対し、当該ステッピングモータの回転方向毎に出力可能な駆動パルスの最短間隔を示す最短駆動間隔が設定され、
    前記所定の周期の間に前記複数のステッピングモータに順番に出力される前記駆動パルスのパルス幅の合計よりも、当該出力された駆動パルスに対応する前記最短駆動間隔のうち最長のものの方が長い場合には、当該所定の周期の長さは、前記最長の最短駆動間隔以上に設定される
    ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
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