JP6224867B2 - 衝撃検出回路 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレーデバイスを駆動するモーター用の電子デバイスに関し、物理的な大きさを表す信号を生成することができる計算ユニットを有し、前記モーターは、１つの正端子と１つの負端子の２つの端子を有し、この端子を介して、前記計算ユニットが前記モーターを制御し、当該電子デバイスは、さらに、前記モーターのローターを動かすことができる前記モーターが受ける外部衝撃を検出するように適合している少なくとも１つの衝撃検出回路を有し、前記衝撃検出回路は、前記計算ユニットと１つのモーター端子の間にて接続されている。

電気機械式の計時器用ムーブメントが内部に配置されているようなケースを有する計時器が知られている。このようなムーブメントは、水晶発振システムによってクロックされている。時間と秒のような時間指示をディスプレーするために、針がモーターにマウントされて回転駆動される。用いられるモーターは、ステッピングモーターとも呼ばれるラベット（Ｌａｖｅｔ）タイプのモーターである。このようなモーターにおいて、円筒状の磁化されているローターが、磁気回路のエアギャップにおいて放射状の磁場を発生させる。この磁気回路にコイルが巻かれ、このコイルの端子は、一般的には集積回路である制御回路に接続されており、これは、電流パルスを供給する。各パルスは、ローターを１ステップ進ませる。コイルは、非常に細かいワイヤによって形成されており、このワイヤは、磁気回路の一部を中に収容する中空の絶縁体の管状体上に巻かれている。

腕時計の内部に位置するこのようなモーターが衝撃を受けることがある。このような衝撃は、腕時計が落とされたり、ユーザーが激しい運動をしたりすることによって発生することがある。そして、このような衝撃は、モーターの動作に害を与えてしまいがちである。このような害は、一又は複数のローターの制御されていない運動を発生させて、その慣性によって少なくとも１ステップの飛びを発生させてしまう。

結果的に、針によって提供される時間指示が不正確になることが多い。

これを克服するために、衝撃検出システムが存在する。この場合、衝撃時にモーターの電磁誘導によって引っ張りを測定する役割が、電子デバイスに与えられている。実際に、ローターの慣性の影響の下で誘導電圧が発生する。この誘導電圧は、誘導電圧を所定のしきい値と比較する検出回路によって検出される。電圧が前記しきい値よりも高い場合、検出回路は、衝撃が発生したと判断して、制御ユニットに情報を送信する。

衝撃を受けると、制御ユニットは、衝撃によって発生するローターのいずれの回転をも阻むように用いられる阻止パルスをモーターに送る。

しかし、誘導電圧を測定するために調整電圧インバーターを用いる。感度を増加させるために、モーターコイルが短い時間短絡され、これによって、モーターの自己誘導ｄｅｌｔａ（Ｕ）＝Ｌ＊（ｄｉ／ｄｔ）の影響のおかげで、モーターコイルの端子における電圧が増加して、電流が自動的に増加する。このような増加によって損害が目に見えてしまうようになることがある。

本発明は、モーターがより速くより正確な形態で衝撃を検出することを可能にするような衝撃検出デバイスを提供することによって、従来技術の課題を克服することを目的とする。

このために、本発明は、ディスプレーデバイスを駆動するモーター用の電子デバイスに関し、物理的な大きさを表す信号を生成することができる計算ユニットを有し、前記モーターは、１つの正端子と１つの負端子の２つの端子を有し、この端子を介して、前記計算ユニットが前記モーターを制御し、当該電子デバイスは、さらに、前記モーターが受ける外部衝撃を検出する少なくとも１つの衝撃検出回路を有し、前記衝撃検出回路は、前記計算ユニットと１つのモーター端子の間にて接続されている。前記衝撃検出回路は、衝撃の後にモーターが発生させた誘導電圧を所定の基準電圧と比較して衝撃を識別する比較部を有し、前記衝撃検出回路は、さらに、誘導電圧を変えて前記衝撃検出回路の感度を改善させる選択部を有する。

本発明の利点の１つは、本発明によって正又は負のレベルの検出が可能になるということである。

第１の好ましい実施形態において、当該電子デバイスは、それぞれが前記計算ユニットと前記モーターの端子の間に接続されており前記モーターが受ける外部衝撃を検出する２つの衝撃検出回路を有し、その一方の衝撃検出回路は、前記端子のうちの正端子に接続されており、その他方の衝撃検出回路は、前記端子のうちの負端子に接続されている。

第２の好ましい実施形態において、前記比較部は、正の入力及び負の入力を有する比較器を有し、前記選択部は、直列接続された抵抗列Ｒｉを有し、この抵抗列の第１の抵抗は、モーター接続端子に接続されており、この抵抗列の最後の抵抗は、アースに接続されており、前記選択部は、さらに、比較部の正の入力に接続された出力と、及びそれぞれが１つの抵抗Ｒｉに接続されている複数の選択点ｐｉとを有するセレクターを有する。

第３の好ましい実施形態において、前記選択部は、さらに、前記抵抗列（Ｒｉ）と直列に接続されており前記衝撃検出回路の活性化又は非活性化を行う活性化トランジスターを有する。

別の好ましい実施形態において、前記所定の基準電圧は、前記比較部の負端子に接続されている。

別の好ましい実施形態において、前記所定の基準電圧は、負又は正である。

別の好ましい実施形態において、前記比較部は、直列接続された第１のトランジスター対と直列接続された第２のトランジスター対を有し、これらの各トランジスター対は、１つのｐ型トランジスター及び１つのｎ型トランジスターを有し、これらのトランジスターのうちの同じタイプのトランジスターのゲートどうしが接続されており、前記ｐ型トランジスターのゲートは、電流源に接続されており、前記第１のトランジスター対のｎ型トランジスターのゲートは、そのトランジスターのドレーンに接続されており、前記ｐ型トランジスターのドレーンは、供給電圧（ＶＤＤ）に接続されており、前記第１のトランジスター対のｎ型トランジスターのソースは、前記選択部の出力に接続されており、前記第２のトランジスター対のｎ型トランジスターのドレーンは、アースに接続されている。

添付図面に図示された本発明の少なくとも１つの実施形態（単に例として与えられるものであってこれに制限されない）についての下記の詳細な説明において、本発明の目的、利点及び特徴が、より明確に記載されている。

本発明に係る電子デバイスの図を示している。 本発明に係る電子デバイスの概略図を示している。 本発明に係る衝撃検出回路及びその変形実施形態についての詳細な図を示している。 本発明に係る電子デバイスについての動作図を示している。 本発明に係る衝撃検出回路及びその変形実施形態についての詳細な図を示している。 本発明に係る電子デバイスの概略図を示している。

本発明は、モーターがより速くより正確な形態で衝撃を検出することを可能にする衝撃検出デバイスを提供するという概念から発展したものである。

図１は、電子ムーブメントの概略図を示している。このムーブメントないし電子デバイス１は、水晶発振システム３によってクロックされている制御モジュール２を有する。時間と秒のような時間指示をディスプレーするために、針がモーター４にマウントされ回転駆動される。用いられるモーターは、ステッピングモーターとも呼ばれるラベット（Ｌａｖｅｔ）モーターであり、２つの接続端子Ｍｏｔ１及びＭｏｔ２を有する。これらのモーターにおいて、円筒状の磁化されているローター４ａが、磁気回路４ｂのエアギャップにおいて放射状の磁場を発生させる。この磁気回路４ｂにコイルが巻かれ、このコイルの端子は、一般的には集積回路である制御モジュールに接続されており、これは、電流パルスを供給する。各パルスは、ローターを１ステップ進ませる。コイルは、非常に細かいワイヤによって形成されており、このワイヤは、磁気回路の一部を内部に収容する中空の絶縁体の管状体上に巻かれる。制御モジュール２は、一般的に、計算ユニット５を有する。このアセンブリーには、セルや電池のようなパワーユニット８によってパワー供給される。パワーユニットは、供給電圧ＶＤＤを供給する。また、接地端子ＶＳＳがある。

好ましいことに、本発明によると、図２に示す制御モジュール２は、さらに、少なくとも１つの衝撃検出回路７を有する検出ユニット６を有する。衝撃検出回路７は、衝撃を受けたかどうかを判断するために用いられる。したがって、衝撃を検出すると、制御モジュール２は、それに応じて動作し、阻止パルスを送って、ローターが回転し始めるのを防ぐ。衝撃検出回路は、モーター端子のうちの少なくとも１つの出力に配置される。以下の説明においては、モーターの負端子Ｍｏｔ２に接続された衝撃検出回路７の例を用いる。各モーター端子Ｍｏｔ１、Ｍｏｔ２において、電圧Ｖｍｏｔが測定される。各端子Ｍｏｔ１、Ｍｏｔ２において、モーターバッファーが配置されており、これらのモーターバッファーは、フリップフロップＢ１、Ｂ２及び異なるタイプの直列接続された２つのトランジスターを有する。図６に示すように、トランジスターのゲートは、フリップフロップに接続されている。バッファーは、正又は負の電流のいずれかをモーターコイルに通して、モーターを回転させるように用いられる。

なお、図２において、衝撃検出回路７がモーター４の端子Ｍｏｔ２に直接接続された選択部７１を有することに注目すべきである。この選択部７１の出力は、比較部７２に接続されている。比較部７２は、計算ユニット５に接続されており、衝撃が検出されたかどうかを示す信号を供給する。

図３は、検出ユニットの詳細な図を示している。

選択部は、直列接続された抵抗列Ｒｉを有する。これらの抵抗列Ｒｉの最初の抵抗は、モーター４の接続端子に接続されている。一方、この抵抗列Ｒｉの最後の抵抗は、トランジスターＴの端子、具体的には、トランジスターＴのドレーンに接続されている。抵抗列Ｒｉは、好ましくは、４つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４を有する。

このトランジスターＴのソースは、アースＶＳＳに接続されており、トランジスターＴのゲートは、制御モジュール２の計算ユニット５に接続されている。トランジスターＴは、衝撃検出回路７を活性化又は非活性化させるように用いられる。実際に、このトランジスターのゲートに与えられる信号の電圧に依存して、このトランジスターが開いたり閉じたりする。トランジスターＴは、開いているときには、電気回路が開いており、このために、衝撃検出回路７が作動するのを防ぐ。この逆も正しい。モーター端子Ｍｏｔ１に接続されている検出回路については、信号Ｓｈ１＿ＥＮによって、衝撃検出回路７を活性化又は非活性化させることが可能になる。モーター端子Ｍｏｔ２に接続されている検出回路については、信号Ｓｈ２＿ＥＮによって、衝撃検出回路７を活性化又は非活性化させることが可能になる。

選択部７１は、さらに、多位置スイッチの形態のセレクター７１ａを有する。セレクター７１ａは、出力及び複数の選択点ｐｉを有し、この選択点ｐｉはそれぞれ、抵抗Ｒｉに接続されている。第１の選択点ｐ１は、モーターに接続している抵抗Ｒ１の端子において抵抗Ｒ１に接続している。第２の選択点Ｐ２は、抵抗Ｒ１に接続している抵抗Ｒ２の端子において抵抗Ｒ２に接続しており、以下も同様である。

セレクター７１ａは、さらに、セレクターの出力を選択点ｐｉのうちの１つに接続するフリップフロップ７１ｂを有する。セレクター７１ａの出力は、電圧Ｖ１であり、これは、比較部７２に接続している。比較部７２は、比較器を有しており、その正の入力がセレクター７１ａの出力に接続され、その負の入力がトランジスターＴのゲートに接続され、衝撃検出回路７を活性化又は非活性化させる。なお、前記トランジスターＴのゲートに与えられる信号は、電圧が供給電圧ＶＤＤ又はアース電圧ＶＳＳであり比較器を開始させるデジタル信号である。

比較部７２の比較器７２ｂは、第１のｎ型トランジスターＴ１及び第２のｎ型トランジスターＴ２によって構成しており、これらのゲートどうしが接続されている。第１のトランジスターＴ１のソースは、セレクター７１ａの出力に接続されており、第１のトランジスターＴ１のゲートは、その第１のトランジスターＴ１のドレーンに接続されている。第２のｎ型トランジスターＴ２のソースは、アース及び選択部７１ａのトランジスターＴのソースに接続されている。

第１のトランジスターＴ１及び第２のトランジスターＴ２のドレーンは、第３のトランジスターＴ３のドレーン及び第４のトランジスターＴ４のドレーンにそれぞれ接続されており、第３のトランジスターＴ３及び第４のトランジスターＴ４は、ｐ型トランジスターである。トランジスターＴ３及びＴ４のゲートどうしは接続されており、それらのソースは、供給電圧ＶＤＤに接続されている。トランジスターＴ３が電流Ｉ１を供給し、トランジスターＴ４が電流Ｉ２を供給する。

比較部の比較器は、さらに、第５のｐ型トランジスターＴ５と直列に接続されている電流源Ｃ１を有する。第５のトランジスターＴ５のドレーンは、供給電圧ＶＤＤに接続されており、トランジスターＴ５のゲートは、そのソース及びトランジスターＴ３及びＴ４のゲートに接続している。

トランジスターＴ３及びＴ４は、同じであって、電流Ｉ１が電流Ｉ２と同じであるように構成している。

トランジスターＴ１及びＴ２は、寸法構成が同じであり、弱い反転モードで動作するように構成している。しかし、トランジスターＴ２は、並列にＮ個配置されるように構成している。このように、トランジスターＴ２は、Ｎ個の並列接続しているトランジスターによって形成されている。

この比較部は、さらに、２つ入力を有するＡＮＤ論理ゲートＡＮＤ１を有する。この入力のうちの第１の入力は、トランジスターＴ２のドレーンに接続しており、第２の入力は、選択部のトランジスターＴのゲートに接続している。

弱い反転モードにおいて、トランジスターの式は、以下の通りである。

結果的に、以下が推定される。

（ここで、技術に応じてｎ＝１又は２である）

このようにして、以下が得られる。

スイッチング点Ｉ１＝Ｉ２かつＩｓ１＝Ｉｓ２であることをわかっているので、以下が得られる。

ここで、Ｎが１よりも大きい場合、１／Ｎは１未満である。結果的に、ｌｎ（１／Ｎ）は、−ｌｎ（Ｎ）と等しくなる。したがって、値がＶｒｅｆである電圧Ｖ１が負の方であり、したがって、衝撃検出回路７が０Ｖ未満の電圧を測定することができることを理解することができるであろう。

図６に示すように、セレクターの位置に依存して、電圧Ｖｍｏｔの値Ｖｃｏｍｐは、計算ユニット５によって変更される。比較される電圧Ｖｃｏｍｐは、スイッチング点で、以下のように計算される。セレクターが位置ｐ１にある場合、電圧Ｖｃｏｍｐは電圧Ｖ１と等しい。セレクターが位置ｐ２にある場合、電圧Ｖｃｏｍｐは以下の通りである。

セレクターが位置ｐ３にある場合、電圧Ｖｃｏｍｐは、以下の通りである。

セレクターが位置ｐ４にある場合、電圧Ｖｃｏｍｐは、以下の通りである。

結果的に、選択点Ｐ４における電圧は、選択点Ｐ１における電圧よりも高い。

例えば、抵抗は、Ｒ１＝５０００Ω、Ｒ２＝３０００Ω、Ｒ３＝２０００Ω及びＲ４＝１０００Ωの値を有することができる。このようにして、Ｖ１からＩ１×Ｖ１まで変わるＶｃｏｍｐが得られる。

そして、これらのＶｒｅｆとＶｃｏｍｐの値を基準値であると考える。

誘導電圧の値は、モーターのタイプ、強度、及び衝撃の長さに依存する。このシステムの目的は、５０ｍＶのピーク−ピークと〜５００ｍＶピーク−ピークの間の誘導電圧を測定することである。

図２及び６において示されている変形実施形態において、モーター端子Ｍｏｔ１、Ｍｏｔ２はそれぞれ、衝撃検出回路７を有する。このように、この変形実施形態によって、時計回り又は反時計回りの衝撃を検出することができる。

したがって、図４の例においては、モーターの端子Ｍｏｔ１、Ｍｏｔ２にそれぞれ１つの衝撃検出回路があり、各検出器は、負の基準電圧によって構成している。

モーターが衝撃Ｓｈ１を受けると、モーター４のローターの運動によって誘導電圧が発生する。したがって、電圧Ｖｍｏｔの値が増加する。

図４において、衝撃Ｓｈ１によって、端子Ｍｏｔ１において正の誘導電圧、そして端子Ｍｏｔ２において負の誘導電圧が発生することに注目すべきである。このことによって、衝撃が時計回りであることを推定することができる。

端子Ｍｏｔ１で検出される誘導電圧及び端子Ｍｏｔ２で検出される電圧は、負の基準電圧と比較される。図４の場合において、端子Ｍｏｔ２で検出される誘導電圧が基準しきい値を越えていることに注目すべきである。すなわち、端子Ｍｏｔ２で検出される誘導電圧は、負の基準電圧よりも高い。したがって、電圧Ｖ１の値が電圧Ｖ１の値Ｖｒｅｆよりも負の方になり、電圧Ｖｍｏｔの値が値Ｖｍｏｔよりも負の方になることを理解することができるであろう。このような場合、比較器のデジタル出力Ｓｈ＿ｏｕｔ２は、衝撃の存在を表す１に変わる。この情報は、計算ユニット５に送られ、この計算ユニット５は、その情報に応じて動作する。例えば、阻止パルスを送って、ローターの回転を停止させる。反対に、電圧Ｖ１の値が電圧Ｖ１の値Ｖｒｅｆよりも負の方でない場合、電圧Ｖｍｏｔの値は、値Ｖｍｏｔよりも負の方でなく、比較器の出力は０に留まる。

なお、基準しきい値、すなわち、基準電圧も、正であることができる。このように、時計回りの衝撃が端子Ｍｏｔ１を介して検出され、反時計回りの衝撃が端子Ｍｏｔ２を介して検出される。

この場合に、図５に示した比較器は、デジタル的に反転される。これによって、電圧Ｖ１の値が電圧Ｖ１の値Ｖｒｅｆよりも正の方である場合、電圧Ｖｍｏｔの値は、値Ｖｍｏｔよりも正の方になり、これによって、比較器の出力Ｓｈ＿ｏｕｔ１が１に変わることが可能になる。

このように、図５において、比較部７２が、さらに、トランジスターＴ２とＡＮＤゲートＡＮＤ１の間に配置されたインバーターＩＮＶ１を有することに注目すべきである。また、正の基準しきい値を有するこの検出回路７は、複数の並列接続しているトランジスターからなるトランジスターＴ１を有することによって識別される。これに対して、トランジスターＴ２は、単一のトランジスターである。

このように、本発明によって、正又は負のレベルの検出が可能になる。

本明細書に記載されている本発明の様々な実施形態に対して、本発明の範囲から逸脱せずに、当業者に明らかな様々な改変及び／又は改善を行うことができることは明らかである。

Claims (6)

1. ディスプレーデバイスを駆動するモーター（４）用の電子デバイス（１）であって、
   物理的変数を表す信号を生成することができる計算ユニット（５）を有し、
   前記モーターは、１つの正端子と１つの負端子の２つの端子（Ｍｏｔ１、Ｍｏｔ２）を有し、この端子を介して、前記計算ユニットが前記モーターを制御し、
   当該電子デバイスは、さらに、前記モーターのローター（４ａ）を動かすことができる前記モーターが受ける外部衝撃を検出するための衝撃を検出することに適した少なくとも１つの衝撃検出回路（７）を有し、前記衝撃検出回路（７）は、前記計算ユニットと前記モーターの１つの端子の間にて接続されており、
   前記衝撃検出回路は、前記モーターの端子の１つに直接接続されており前記ローターの運動を伴う衝撃を受けた後に前記モーターにおいて発生する誘導電圧を変えて前記衝撃検出回路の感度を改善させる選択部（７１）と、及び正の入力と負の入力が供給され前記選択部（７１）に接続されており前記選択部（７１）からの出力信号（Ｖ１）を所定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）と比較して衝撃を識別する比較部（７２）とを有し、
   前記選択部（７１）は、直列接続された抵抗列（Ｒｉ）を有し、
   前記抵抗列の最初の抵抗は、前記モーターの前記端子（Ｍｏｔ１、Ｍｏｔ２）に接続されており、
   前記抵抗列の最後の抵抗は、アース（ＶＳＳ）に接続されており、
   前記選択部は、さらに、前記比較部の正の入力と、及びそれぞれが１つの抵抗（Ｒｉ）に接続している複数の選択点（ｐｉ）とに接続されている出力（Ｖ１）を有するセレクター（７１ａ）を有する
   ことを特徴とする電子デバイス。
2. 当該電子デバイスは、それぞれが前記計算ユニット（５）と前記モーターの１つの端子の間に接続されており前記モーターが受ける外部衝撃を検出するように適合している２つの衝撃検出回路（７）を有し、
   その一方の衝撃検出回路（７）は、前記端子のうちの正端子（Ｍｏｔ１）に接続されており、
   その他方の衝撃検出回路（７）は、前記端子のうちの負端子（Ｍｏｔ２）に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記選択部は、さらに、前記抵抗列（Ｒｉ）と直列に接続されており前記衝撃検出回路の活性化又は非活性化を行う活性化トランジスター（Ｔ）を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
4. 前記所定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）は、前記比較部の負端子に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
5. 前記所定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）は、負又は正である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子デバイス。
6. 前記比較部は、直列接続された第１のトランジスター対（Ｔ３、Ｔ１）と直列接続された第２のトランジスター対（Ｔ４、Ｔ２）を有し、
   これらの各トランジスター対は、１つのｐ型トランジスター及び１つのｎ型トランジスターを有し、
   これらのトランジスターのうちの同じタイプのトランジスターのゲートどうしが接続されており、
   前記ｐ型トランジスターのゲートは、電流源（Ｃ１）に接続されており、
   前記第１のトランジスター対のｎ型トランジスター（Ｔ１）のゲートは、そのトランジスターのドレーンに接続されており、
   前記ｐ型トランジスター（Ｔ３、Ｔ４）のソースは、供給電圧（ＶＤＤ）に接続されており、
   前記第１のトランジスター対のｎ型トランジスター（Ｔ１）のソースは、前記選択部の出力に接続されており、
   前記第２のトランジスター対のｎ型トランジスター（Ｔ２）のソースは、アースに接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子デバイス。

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