JP6134487B2 - ステッピングモータ制御回路、ムーブメント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を駆動制御するステッピングモータ制御回路、前記ステッピングモータ制御回路を備えたムーブメント及び前記ムーブメントを備えたアナログ電子時計に関する。

従来から、アナログ電子時計において、複数種類の主駆動パルスＰ１を用意しておき、前記いずれかの主駆動パルスでステッピングモータを駆動した際、当該主駆動パルスＰ１のエネルギに余裕がある場合には、エネルギの小さい主駆動パルスＰ１に変更（パルスダウン）するようにパルス制御することによって、省電力化を図るパルス制御方式が開発されている。

例えば特許文献１に記載された発明では、回転状況を検出する検出区間は複数の区間に区分されており、パルスダウンする場合は区間Ｔ２の検出値によって制御されるが、量産バラつきや動作の安全度を考慮して、駆動余裕が減少したことを表す区間Ｔ２の後半（区間Ｔ２Ｂ）において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出できるように照準を合わせてパルス制御している。所定値を超える誘起信号ＶＲｓが区間Ｔ２Ｂで検出される状況（駆動余裕が小さい状況）が所定の第１回数連続して生じた場合にパルスダウンし又、前記駆動余裕の小さな回転状況が前記第１回数連続して発生しない場合でも駆動余裕の大きな回転状況が発生した場合には前記第１回数連続して発生する前にパルスダウンするように構成している。
これにより、駆動余裕が大きい場合はパルスダウンするまでの時間を短くしてパルスダウンし、駆動余裕が小さくても動作が安定している場合にはパルスダウンまでの時間を長くしてパルスダウンすることで、動作を安定化しながら低消費電力化を可能にしている。

しかしながら、エネルギに余裕のある状態が所定回数連続して発生した場合にはじめてパルスするため、パルスダウンするまでにエネルギを浪費するという問題がある。
また、区間Ｔ１において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが生じた場合、区間Ｔ２の前半（区間Ｔ２Ａ）、後半（区間Ｔ２Ｂ）のいずれかにおいて基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが生じた場合でもランク維持するように構成している。区間Ｔ２Ａおいて基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出した場合は駆動余裕が十分大きくパルスダウンできる状態であるにも拘わらずパルスダウンしていないため、無駄な電力を消費するという問題がある。

特開２０１０−２２０４６１号公報

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることを課題としている。
また、本発明は、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ると共に、可能な限り回転可能な小さなエネルギの駆動パルスにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることを課題としている。

本発明の第１の視点によれば、所定の検出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回転検出部と、相互にエネルギが異なる複数の主駆動パルス及び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の中から前記回転状況に応じた駆動パルスを選択して駆動すると共に、駆動した主駆動パルスのエネルギに余裕があることを前記回転状況が示す場合に、前記主駆動パルスよりもエネルギの小さい主駆動パルスにパルスダウンして駆動する制御部とを備え、前記検出区間Ｔ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区間に区分すると共に、前記第２区間を前側区間と後側区間に区分し、主駆動パルスのランクを変更しない駆動余裕小の状態において、前記第１区間は前記ステッピングモータのロータを中心とする空間の第２象限において前記ロータの最初の正方向回転状況を判定する区間、前記第２区間は第２象限及び第３象限において前記ロータの最初の正方向回転状況を判定する区間、前記第３区間は第３象限において前記ロータの最初の逆方向回転以後の回転状況を判定する区間であり、前記回転検出部は、検出区間において前記ステッピングモータの回転によって発生する誘起信号を検出し、前記各区間において所定の基準しきい電圧を超える誘起信号を検出したか否かを表す判定値のパターン（第１区間の判定値，第２区間前側区間の判定値，第２区間後側区間の判定値，第３区間の判定値）によって回転状況を表す検出信号を出力し、前記制御部は、前記パターンが所定パターンの場合に主駆動パルスを駆動の都度パルスダウン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。

また、本発明の第２の視点によれば、前記ステッピングモータ制御回路を備えて成ることを特徴とするムーブメントが提供される。

また、本発明の第３の視点によれば、前記ムーブメントを備えて成ることを特徴とするアナログ電子時計が提供される。

本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になる。また、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ると共に、可能な限り回転可能な小さなエネルギの駆動パルスにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になる。
本発明に係るムーブメントによれば、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能なアナログ電子時計を構築することができる。また、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ると共に、可能な限り回転可能な小さなエネルギの駆動パルスにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能なアナログ電子時計を構築することができる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になる。また、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ると共に、可能な限り回転可能な小さなエネルギの駆動パルスにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になる。

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、ムーブメント及び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、前記ステッピングモータ制御回路を備えたムーブメント、前記ムーブメントを備えたアナログ電子時計を示すブロック図で、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、アナログ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を備えている。

また、アナログ電子時計は時計ケース１１２を備えており、時計ケース１１２の外面側にアナログ表示部１０６が配設され又、時計ケース１１２の内部にはムーブメント１１３が配設されている。
また、アナログ電子時計は、ステッピングモータ１０５の自由振動によって発生し回転状況を表す誘起信号ＶＲｓを所定の検出区間において検出する回転検出回路１１０、回転検出回路１１０が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出した時刻と検出した区間とを比較して、前記誘起信号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、ステッピングモータ１０５が回転したか否かを検出する検出区間は４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原理を利用して誘起信号ＶＲｓを検出する構成のものであり、ステッピングモータ１０５が回転した場合等のように回転動作が一定速度を超える場合には所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える誘起信号ＶＲｓが発生し、モータ１０５が回転しなかった場合等のように回転動作が一定速度以下の場合には誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧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。

発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４、ステッピングモータ１０５、回転検出回路１１０及び検出区間判別回路１１１はムーブメント１１３の構成要素である。
一般に、時計の動力源、時間基準などの装置からなる時計の機械体をムーブメントと称する。電子式のものをモジュールと呼ぶことがある。時計としての完成状態では、ムーブメントには文字板、針が取り付けられ、時計ケースの中に収容される。

ここで、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生部を構成し、アナログ表示部１０６は時刻表示部を構成している。回転検出回路１１０及び検出区間判別回路１１１は回転検出部を構成している。制御回路１０３及び駆動パルス選択回路１０４は制御部を構成している。また、発振回路１０１、分周回路１０２、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はステッピングモータ制御回路を構成している。

図２は、本発明の実施の形態で使用するステッピングモータ１０５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。

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１０５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（正方向）に１８０度回転し、磁極軸が角度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、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスＰ１０〜Ｐ１ｎ及び前記各主駆動パルスＰ１よりもエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２を用いている。
制御回路１０３は、基本的には、相互に極性の異なる主駆動パルスＰ１で交互に駆動することによってステッピングモータ１０５を回転駆動し、主駆動パルスＰ１で回転できなかった場合には、当該主駆動パルスＰ１と同極性の補正駆動パルスＰ２で回転駆動する。

図３は、本発明の実施の形態において、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０５を駆動した場合のタイミング図で、負荷に対する駆動パルスのエネルギの余裕度を表す回転状態、ロータ２０２の回転挙動、誘起信号ＶＲｓの発生タイミング、回転状況を表す誘起信号ＶＲｓのパターン（Ｔ１〜Ｔ３）及びパルス制御動作を示している。
図３において、Ｐ１は主駆動パルスＰ１の駆動範囲を表すと共にロータ２０２が主駆動パルスＰ１によって回転駆動される範囲を表し、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。

主駆動パルスＰ１による駆動直後の所定時間を区間Ｔ１（第１区間）、区間Ｔ１よりも後の所定時間を区間Ｔ２（第２区間）、区間Ｔ２よりも後の所定時間を区間Ｔ３（第３区間）としている。また、区間Ｔ２を前側区間Ｔ２＿Frtと後側区間Ｔ２＿Endに区分している。
検出区間Ｔにおいて誘起信号ＶＲｓを検出する場合、回転検出回路１１０は所定のサンプリング周期で誘起信号ＶＲｓをサンプリングすることによって誘起信号ＶＲｓを検出するように構成されている。検出区間Ｔは複数のサンプリング周期によって構成されており、前記各サンプリング周期において誘起信号ＶＲｓをサンプリングすることによって複数の時点で誘起信号ＶＲｓが検出される。

図３の例では、区間Ｔ２における最後のサンプリング周期を後側区間Ｔ２＿Endとしている。後側区間Ｔ２＿Endにおいては、回転検出回路１１０は誘起信号ＶＲｓを１回だけサンプリングして検出する。他の区間Ｔ１、Ｔ２＿Frt、T３は複数のサンプリング周期によって構成されており、複数の時点で誘起信号ＶＲｓを検出する。前側区間Ｔ２＿Frtの時間幅が最大となるように構成し、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが可能な限り前側区間Ｔ２＿Frtにおいて検出されるようにして、駆動限界までパルスダウンするようにしている。尚、後側区間Ｔ２＿Endは、区間Ｔ２の１／２以下の時間幅を有するように構成することができ、このように構成した場合でも、回転状況を適切に検出することが可能であり、低消費電力化が可能である。

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４つの区間（区間Ｔ１、区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt、区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End、区間Ｔ３）に区分している。尚、本実施の形態では、主駆動パルスＰ１による駆動直後の誘起信号ＶＲｓを回転状況の判定に用いない区間（マスク区間）は設けていない。

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、通常負荷を駆動する際の主駆動パルスＰ１のエネルギの余裕の大きさ（エネルギ余裕度）に応じて、区間Ｔ１、区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt、区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End、区間Ｔ３は次のように表すことができる。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（時針１０７、分針１０８、秒針１０９）を駆動する場合の負荷を通常負荷としている。

即ち、エネルギ余裕度が駆動余裕中の状態（主駆動パルスＰ１を小さいエネルギの主駆動パルスＰ１に変更（パルスダウン）した場合でもステッピングモータ１０５を回転させることが可能な最小限のエネルギを有している状態）において、区間Ｔ１はロータ２０２を中心とする空間の第２象限ＩＩ及び第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、区間Ｔ２前側Ｔ２＿Frtは第３象限ＩＩＩにおいてロータ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、区間Ｔ２後側Ｔ２＿End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、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以後の回転状況を判定する区間である。

エネルギ余裕度が駆動余裕中の回転状態よりも所定量増加した駆動余裕大の回転状態において、区間Ｔ１はロータ２０２を中心とする空間の第２象限ＩＩ及び第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、区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frtは第３象限ＩＩＩにおいてロータ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、区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End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、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以後の回転状況を判定する区間である。

エネルギ余裕度が駆動余裕大の回転状態よりも所定量増加した駆動余裕極大の回転状態において、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、区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt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、区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End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、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以後の回転状況を判定する区間である。

また、エネルギ余裕度が駆動余裕中の回転状態よりも所定量減少した駆動余裕小の回転状態において、区間Ｔ１は第２象限ＩＩにおいてロータ２０２の正方向回転状況を判定する区間、区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frtは第２象限ＩＩ及び第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況を判定する区間、区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿Endは第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、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以後の回転状況を判定する区間である。制御回路１０３は、駆動余裕小の状態では主駆動パルスＰ１のランクを変更しない。

また、エネルギ余裕度が駆動余裕小の回転状態よりも所定量減少した駆動余裕極小の回転状態において、区間Ｔ１は第２象限ＩＩにおいてロータ２０２の正方向回転状況を判定する区間、区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frtは第２象限ＩＩ及び第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、区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿Endは第３象限ＩＩＩにおけるロータ２０２の最初の正方向回転の回転状況を判定する区間、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以後の回転状況を判定する区間である。

Ｖｃｏｍｐはステッピングモータ１０５で発生する誘起信号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が所定速度を超える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が所定速度を超える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。

例えば、図３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、駆動余裕中の状態において、領域ｂで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ１及び区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frtにおいて検出され、領域ｃで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt、区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End及び区間Ｔ３において検出され、領域ｃ後に生じた誘起信号ＶＲｓは区間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３の駆動余裕中の例では、回転状況を表すパターン（第１区間Ｔ１の判定値，第２区間Ｔ２前側区間Ｔ#Frtの判定値，第２区間後側区間Ｔ２＿Endの判定値，第３区間Ｔ３の判定値）として（１，１，１／０，１／０）が得られる。制御回路１０３は負荷に対する駆動エネルギに余裕がある駆動余裕中の回転と判定して、この状態が所定の第２回数（本実施の形態では８０回）連続した場合には主駆動パルス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、駆動余裕極大の状態においては、領域ｂで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ１において検出され、領域ｃで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt及び区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿Endにおいて検出され、領域ｃの後の領域で生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ３において検出される。図３の例では、パターン（０，１，１／０，１／０）が得られており、制御回路１０３は駆動余裕極大の回転と判定して、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。これにより、主駆動パルスＰ１によって駆動する毎に駆動余裕極大の回転と判定した場合には、主駆動パルスＰ１で駆動する毎に当該主駆動パルス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ことになる。

また、駆動余裕小の状態においては、領域ａで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ１及び区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frtにおいて検出され、領域ｂで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt及び区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿Endにおいて検出され、領域ｃ以後に生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ３において検出される。図３の例では、パターン（１，０，１，１／０）が得られており、制御回路１０３は駆動余裕小の回転と判定して、主駆動パルスＰ１の変更は行わずに維持するようにパルス制御を行う。

また、駆動余裕極小の状態においては、領域ａで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ１及び区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frtにおいて検出され、領域ｂで生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt及び区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿Endにおいて検出され、領域ｃ以後に生じた誘起信号ＶＲｓは区間Ｔ３において検出される。図３の例では、パターン（１／０，０，０，１）が得られており、制御回路１０３は駆動余裕極小の回転と判定して、主駆動パルスＰ１を１ランクエネルギの大きいに主駆動パルスに変更（パルスアップ）するようにパルス制御を行う。

図４は本発明の実施の形態の動作をまとめた判定チャートである。図４において、前述したとおり、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」、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」と表している。また、「１／０」は、判定値が「１」、「０」のどちらでもよいことを表している。

図４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の有無を検出し、検出区間判別回路１１１が前記誘起信号ＶＲｓの検出時期を判定したパターンに基づいて、制御回路１０３内部に記憶した図４の判定チャートを参照して、制御回路１０３及び駆動パルス選択回路１０４は主駆動パルスＰ１のパルスアップやパルスダウンあるいは補正駆動パルスＰ２による駆動等の後述するパルス制御を行ってステッピングモータ１０５を回転制御する。

例えば、制御回路１０３は、パターン（１／０，０，０，０）の場合、ステッピングモータ１０５が回転していない（非回転）と判定して、補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動するように駆動パルス選択回路１０４を制御した後、次回駆動時に１ランク上の主駆動パルスＰ１にパルスアップして駆動するように駆動パルス選択回路１０４を制御する。
また制御回路１０３は、パターン（０，０，１，１／０）の場合、駆動余裕大の回転と判定して、この状態が所定の第１回数（本実施の形態では２０回）連続した場合には主駆動パルス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。

図５は、本発明の実施の形態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を参照して、本発明の実施の形態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のエネルギランク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からの制御信号に対応する主駆動パルスＰ１０を選択し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は区間Ｔ１内と判定したか否かの判定（即ち、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが区間Ｔ１内で検出したか否かの判定）を行う（ステップＳ５０４）。

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を超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１内で検出していないと判定した場合には（パターンが（０，ｘ，ｘ，ｘ）の場合である。但し判定値「ｘ」は判定値が「１」か「０」かを問わないことを意味する。）、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt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を超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt内で検出していないと判定した場合（パターンが（０，０，ｘ，ｘ）の場合である。）、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End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を超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End内で検出していないと判定した場合（パターンが（０，０，０，ｘ）の場合である。）、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ３内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５０７）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５０７において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間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）の場合であり、非回転の場合である。）、処理ステップＳ５０３の主駆動パルスＰ１と同極性の補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を強制的に回転駆動した後（ステップＳ５０８）、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をパルスアップして主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）に変更した後に処理ステップＳ５０２に戻り、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Ｓ５０９、Ｓ５１０）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５０９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）に変更して処理ステップＳ５０２に戻り、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Ｓ５１１）。この場合、主駆動パルスＰ１中の最大エネルギランクｍの駆動パルスＰ１ｍａｘでも回転不能な状態であるため、次回駆動時に最大エネルギランクｍの主駆動パルスＰ１ｍａｘによって駆動する場合のエネルギの無駄を少なくすることができる。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Ｓ５０７において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ３内で検出したと判定した場合（パターンが（０，０，０，１）の場合である。）、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をパルスアップして主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）に変更して処理ステップＳ５０２に戻り、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Ｓ６０９、Ｓ６１０）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ６０９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は変更せずに処理ステップＳ５０２に戻り、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Ｓ６０８）。
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を超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End内で検出したと判定した場合（パターンが（０，０，１，ｘ）の場合である。）、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０か否かを判定する（ステップＳ５１５）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５１５において主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０ではないと判定した場合、連続発生回数Ｎに１加算し（ステップＳ５１６）、回数Ｎが所定の第１回数（本実施の形態では２０回）になったか否かを判定し（ステップＳ５１７）、前記所定回数になっていない場合には主駆動パルスＰ１のランクは変更せずに処理ステップＳ５０２に戻り（ステップＳ５１４）、前記所定回数になった場合には主駆動パルスＰ１のランクをパルスダウンすると共に連続発生回数Ｎを０にリセットして処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ５１８）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５１５において主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０と判定した場合、主駆動パルスＰ１のランクは変更せずに処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ５１４）。
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を超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt内で検出したと判定した場合（パターンが（０，１，ｘ，ｘ）の場合である。）、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０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Ｓ５１５において、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０ではないと判定した場合は主駆動パルスＰ１のランクをパルスダウンして処理ステップＳ５０２に戻り（ステップＳ５１３）、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０と判定した場合には主駆動パルスＰ１のランクを変更せずに処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ５１４）。

一方、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を超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１内で検出したと判定した場合には（パターンが（１，ｘ，ｘ，ｘ）の場合である。）、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt内で検出したか否かを判定する（ステップＳ６０１）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ６０１において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt内で検出していないと判定した場合（パターンが（１，０，ｘ，ｘ）の場合である。）、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End内で検出したか否かを判定する（ステップＳ６０２）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ６０２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End内で検出していないと判定した場合（パターンが（１，０，０，ｘ）の場合である。）、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ３内で検出したか否かを判定する（ステップＳ６０３）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ６０３において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ３内で検出していないと判定した場合（パターンが（１，０，０，０）の場合であり、非回転の場合である。）には処理ステップＳ５０８に移行し、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ３内で検出したと判定した場合（パターンが（１，０，０，１）の場合である。）には処理ステップＳ６０９に移行する。

制御回路１０３は、処理ステップＳ６０２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２後側区間Ｔ２＿End内で検出したと判定した場合（パターンが（１，０，１，ｘ）の場合である。）、主駆動パルスＰ１のランクは変更せずに維持して処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ６０８）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ６０１において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２前側区間Ｔ２＿Frt内で検出したと判定した場合（パターンが（１，１，ｘ，ｘ）の場合である。）、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０か否かを判定する（ステップＳ６０４）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ６０４において主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０ではないと判定した場合、連続発生回数Ｎに１加算し（ステップＳ６０５）、回数Ｎが所定の第２回数（本実施の形態では８０回）になったか否かを判定し（ステップＳ６０６）、前記所定回数になっていない場合には主駆動パルスＰ１のランクは変更せずに処理ステップＳ５０２に戻り（ステップＳ６０８）、前記所定回数になった場合には主駆動パルスＰ１のランクをパルスダウンすると共に連続発生回数Ｎを０にリセットして処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ６０７）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ６０４において主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０と判定した場合、処理ステップＳ６０８に移行する。

以上述べたように、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、所定の検出区間Ｔにおいてステッピングモータ１０５の回転状況を検出する回転検出部と、相互にエネルギが異なる複数の主駆動パルスＰ１及び前記各主駆動パルスＰ１よりもエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２の中から前記回転状況に応じた駆動パルスを選択して駆動すると共に、駆動した主駆動パルスＰ１のエネルギに余裕があることを前記回転状況が示す場合に、前記主駆動パルスＰ１よりもエネルギの小さい主駆動パルスＰ１にパルスダウンして駆動する制御部とを備え、前記検出区間Ｔを、主駆動パルスＰ１による駆動直後の第１区間Ｔ１、第１区間Ｔ１よりも後の第２区間Ｔ２、第２区間Ｔ２よりも後の第３区間Ｔ３に区分すると共に、第２区間Ｔ２を前側区間Ｔ#Frtと後側区間Ｔ#Endに区分し、主駆動パルスＰ１のランクを変更しない駆動余裕小の状態において、第１区間Ｔ１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２象限ＩＩ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Ｔ２は第２象限ＩＩ及び第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以後の回転状況を判定する区間であり、前記回転検出部は、検出区間Ｔにおいてステッピングモータ１０５の回転によって発生する誘起信号ＶＲｓを検出し、各区間Ｔ１〜Ｔ３において所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出したか否かを表す判定値のパターン（第１区間Ｔ１の判定値，第２区間前側区間Ｔ#Frtの判定値，第２区間後側区間Ｔ#Endの判定値，第３区間Ｔ３の判定値）によって回転状況を表す検出信号を出力し、前記制御部は、前記パターンが所定パターンの場合に主駆動パルスＰ１を駆動の都度パルスダウンすることを特徴としている。

ここで、前記所定パターンは（０，１，１／０，１／０）であるように構成することができる。
また、前記制御部は、パターン（０，０，１，１／０）が所定の第１回数連続して得られた場合にパルスダウンするように構成することができる。
また、前記制御部は、前記パターンが前記第１区間において前記基準しきい電圧を超える誘起信号が生じていることを示す場合、前記第２区間前側区間及び前記第２区間後側区間において前記基準しきい電圧を超える誘起信号のパターンに基づいて前記主駆動パルスをパルスダウンするか否かを決定するように構成することができる。

また、検出区間Ｔは、前記回転検出部が誘起信号ＶＲｓを検出する複数のサンプリング周期によって構成されて成り、第２区間後側区間Ｔ２＿Endは第２区間Ｔ２における最後のサンプリング周期であるように構成することができる。
また、前記制御部は、パターン（１，０，１，１／０）の場合は主駆動パルスのランクを維持し、パターン（１，１，１／０，１／０）が所定の第２回数連続して得られた場合にはパルスダウンするように構成することができる。
また、前記第２回数は前記第１回数よりも多いように構成することができる。

したがって、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になる。また、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ると共に、可能な限り回転可能な小さなエネルギの駆動パルスにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になる。

また、駆動余裕の大きさに応じてパルスダウンするまでの期間を複数種類用意しておき、駆動余裕の大きな状態では駆動余裕の小さな状態よりも、より短期間でパルスダウンを行うことによって、更なる低消費電力化を実現することが可能になる。
また、主駆動パルスＰ１を駆動限界までパルスダウンするようにパルス制御しているので、低消費電力を実現しつつ大きな負荷には駆動パルスのランクを大きくするようにパルス制御することにより、負荷変動に対して最少の電力変化で対応することが可能になる。

また、本発明の実施の形態に係るムーブメント１１３によれば、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能なアナログ電子時計を構築することができる。また、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ると共に、可能な限り回転可能な小さなエネルギの駆動パルスにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能なアナログ電子時計を構築することができる。

また、本発明の実施の形態に係るアナログ電子時計によれば、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になる。また、駆動余裕の大きい状態では極力速やかにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ると共に、可能な限り回転可能な小さなエネルギの駆動パルスにパルスダウンすることによって、より低消費電力化を図ることが可能になり、電源として電池を使用する場合に長期間の使用が可能になる。

尚、前記実施の形態では、各駆動パルス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、櫛歯状のパルスの個数を変える、あるいは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、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、本発明に係るムーブメント及び電子時計は、カレンダ機能付きアナログ電子腕時計、クロノグラフ時計をはじめ、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
１１２・・・時計ケース
１１３・・・ムーブメント
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 (4)

1. 主駆動パルスのエネルギにより回転されるロータの回転状況を検出する回転検出部と、
   前記ロータの回転状況に対して前記主駆動パルスのエネルギに余裕がある場合に当該主駆動パルスよりも小さなエネルギの主駆動パルスに変更するパルスダウンを行うことで前記ロータを駆動するように制御する制御部と、を備え、
   前記回転検出部は、前記主駆動パルスの印加後に設定されており前記パルスダウンが必要とされない程度の駆動余裕を有するエネルギ状態において前記ロータを中心とする空間の第２象限における前記ロータの最初の正方向の回転状況を判定可能な第１区間、前記第１区間の後に設定されており前記パルスダウンが必要とされない程度の駆動余裕を有するエネルギ状態において前記ロータを中心とする空間の第２象限及び第３象限の少なくとも一方における前記ロータの最初の正方向の回転状況を判定可能な第２区間、及び、前記第２区間の後に設定されており前記パルスダウンが必要とされない程度の駆動余裕を有するエネルギ状態において前記ロータを中心とする空間の第３象限における前記ロータの最初の逆方向の回転以降の回転状況を判定可能な第３区間を含む検出区間であって、前記第２区間が前記第２区間前側区間と前記第２区間前側区間に続く前記第２区間後側区間とに分かれて設定される検出区間において、前記主駆動パルスの印加により生じた誘起信号を検出することにより前記ロータの回転状態を検出し、
   前記制御部は、前記第１区間において基準しきい電圧を超える前記誘起信号が検出されず、前記第２区間前側区間において前記基準しきい電圧を超える前記誘起信号が検出された場合、前記主駆動パルスを駆動の都度パルスダウンする
   ことを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記第２区間後側区間は前記第２区間における最後のサンプリング周期であることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ制御回路。
3. 請求項１または２に記載のステッピングモータ制御回路を備えて成ることを特徴とするムーブメント
4. 請求項３記載のムーブメントを備えて成ることを特徴とするアナログ電子時計。

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