JP6395469B2 - 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、アナログ電子時計等において、電源電圧変動や、重さの異なる時刻針の選択的な採用による負荷変動等の影響を克服して正常に回転駆動する技術として、通常時エネルギの小さい主駆動パルスＰ１と、負荷増加時の駆動を担うエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２とを用いてステッピングモータを駆動する補正駆動方式が実用化されている（例えば特許文献１参照）。
前記特許文献１記載の補正駆動方式では、ステッピングモータの回転／非回転に応じて最適なエネルギの大きさ（ランク）の主駆動パルスＰ１に変更して駆動することにより、できる限り少ないエネルギで駆動するように構成されている。

主駆動パルスＰ１のエネルギを上げるにしても、ステッピングモータの駆動電流をある程度抑えつつ駆動力をアップするために、主駆動パルスＰ１として、ステッピングモータの駆動電流を前記ステッピングモータの駆動コイルに供給する供給期間と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで形成される複数の櫛歯状パルス（チョッピングパルス）から成る櫛歯状主駆動パルスＰ１が用いられている。

また、ステッピングモータの駆動電流をある程度抑えつつ駆動力をアップするために、主駆動パルスＰ１の駆動パルス幅を長くすると共に前記供給期間のデューティを小さくするか、あるいは、駆動パルス幅は変えず前記供給期間のデューティを大きくする方法がある。

主駆動パルスＰ１のパルス幅を長くすると共に前記供給期間のデューティを小さくする方法では、
・駆動パルス幅を長くすると励磁時間が延びるので、長い励磁時間が必要な円盤針等の負荷を安定して回転駆動することが可能である。
・その一方、長い時間ロータを抑え、更にチョッピングで駆動電流のピーク電流が下がっているので、ロータの自由振動の振幅と回転速度がともに低くなり、回転検出に利用する誘起信号ＶＲｓが低下して、回転しているにも拘わらず非回転と誤検出する可能性がある。この場合、主駆動パルスＰ１を大きなエネルギの主駆動パルスＰ１に過剰にランクアップしてしまい、電池寿命が低下するという問題がある。
・逆に、ロータの回転速度は低いので、ロータ軸受部（ほぞ）の負担は減るというメリットがある。

主駆動パルスＰ１のパルス幅は変えずに前記供給期間のデューティを大きくする方法では、
・駆動パルス幅が長く供給期間のデューティが小さい場合に比べて、誘起信号ＶＲｓは低下しないため、回転している場合には回転したことを正常に検出することができる。
・長い励磁時間が必要な円盤針等を安定して駆動することができない。したがって、使用する時刻針の針モーメントに制約が生じるという問題がある。
・また、駆動電流のピーク電流が上がり、ロータの回転速度は高くなるので、ロータ軸受部（ほぞ）の負担が増え、耐久性が低下するという問題がある。
上記のように、いずれの方法を採用するにしても課題があり、両者のバランスを取るのが難しい。

特公昭６１−１５３８５号公報

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、大きな負荷変動がある場合でも、駆動余裕と確実な回転検出を確保しつつ、耐久性を維持できるようにすることを課題としている。

本発明の第１の視点によれば、主駆動パルスによるステッピングモータの駆動後に設けられた検出区間において、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部と、複数種類の主駆動パルスの中から、前記回転検出部が検出した回転状況に応じた主駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御部とを備え、前記複数種類の主駆動パルスとして、駆動電流を前記ステッピングモータの駆動コイルに供給する供給期間と、前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで形成される複数の櫛歯状パルスから成る櫛歯状主駆動パルスであって、同一エネルギランクで形態の異なる複数種類の主駆動パルスを用いて成り、前記制御部は、前記複数種類の主駆動パルスの中から、前記回転検出部が検出した回転状況に応じた主駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動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。

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。

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、大きな負荷変動がある場合でも、駆動余裕と確実な回転検出を確保しつつ、耐久性を維持することが可能になる。
また、本発明に係るムーブメントによれば、負荷変動がある場合でも、駆動余裕と確実な回転検出を確保しつつ、耐久性を維持す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、大きな負荷変動がある場合でも、駆動余裕と確実な回転検出を確保しつつ、耐久性を維持することが可能になり、正確な運針が可能になる。

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で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に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。 本発明の実施の形態のタイミング図である。 本発明の実施の形態のフローチャートである。 本発明の実施の形態に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。 本発明の他の実施の形態に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。 本発明の更に他の実施の形態に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。 本発明の更に他の実施の形態に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。

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、ムーブメント及びアナログ電子時計のブロック図で、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、アナログ電子時計の電源である電池１０１、ステッピングモータ制御回路１０２、ステッピングモータ制御回路１０２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１０３、時計ケース１１４を備えている。

ステッピングモータ制御回路１０２は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０４、発振回路１０４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１０５、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（パルス制御）等の制御を行う制御回路１０６を備えている。

またステッピングモータ制御回路１０２は、相互にエネルギの大きさあるいは形態が異なる複数種類の主駆動パルスＰ１の中から、制御回路１０６からの主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスＰ１を選択し出力する主駆動パルス発生回路１０７、制御回路１０６からの補正駆動パルス制御信号に応答して補正駆動パルスＰ２を出力する補正駆動パルス発生回路１０８を備えている。

主駆動パルス発生回路１０７は複数種類の主駆動パルスＰ１を発生することが可能であり、制御回路１０６からの主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスを出力する。
前記複数種類の主駆動パルスとして、駆動電流をステッピングモータ１０３の駆動コイル（図示せず）に供給する供給期間と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで形成される複数の櫛歯状パルスから成る櫛歯状主駆動パルスであって、同一エネルギの大きさ（ランク）で形態の異なる複数種類の主駆動パルスＰ１によって主駆動パルスグループを構成すると共に異なる主駆動パルスグループを構成する主駆動パルスＰ１は相互に異なるエネルギランクの主駆動パルスを用いている。
前記形態の例として、駆動パルス幅、前記供給期間の割合(デューティ)、櫛歯状パルスの本数がある。

図３は、各主駆動パルスＰ１の特性を示すテーブルであり、制御回路１０６の記憶部（図示せず）に記憶されている。
図３において、主駆動パルスグループはエネルギの相違に基づいて複数（ｎ）ランク（本実施の形態ではｎ＝４）に区分されている。前記各主駆動パルスグループは、エネルギランクが同一で形態の異なる複数（ｍ）種類（本実施の形態ではｍ＝４）の主駆動パルスＰ１によって構成されている。

主駆動パルスＰ１は、主駆動パルスＰ１のエネルギランクを表す記号ｎ、主駆動パルスＰ１の形態を表す記号（本実施の形態では櫛歯状パルスの本数を表す記号）ｍを用いて、主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）と表す。エネルギのランクｎが大きくなるに従ってエネルギは大きくなる。また、本数のランクｍが大きくなるに従って、櫛歯状パルスの数が増加すると共に前記供給期間の割合が小さくなり又、駆動パルス幅が長くなり、同じエネルギランクｎの主駆動パルスは略同じエネルギを有するように構成されている。

例えば、エネルギランク１の主駆動パルスＰ（１，１）は、櫛歯状パルスが５本、櫛歯状パルス１本当たりの周期が０．４８８ｍｓ、櫛歯状パルスの周期（換言すれば駆動パルス幅）に占める供給期間の割合が２６／３２、供給エネルギになる供給期間を合計した実質的な駆動パルスの幅が１．９８ｍｓである。エネルギランク１の主駆動パルスグループには、主駆動パルスＰ１（１，１）〜Ｐ１（４，１）が含まれており、これらの主駆動パルスＰ１のエネルギは略等しい。

また、エネルギランク４の主駆動パルスＰ（４，４）は、櫛歯状パルスが８本、櫛歯状パルス１本当たりの周期が０．４８８ｍｓ、櫛歯状パルスの周期に占める供給期間の割合が２０／３２、実質的な供給エネルギとなる駆動パルスの幅が２．４４ｍｓである。エネルギランク４の主駆動パルスグループには、主駆動パルスＰ１（１，４）〜Ｐ１（４，４）が含まれており、これらの主駆動パルスＰ１のエネルギは略等しい。

このように、同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１は、エネルギが同じで駆動パルス幅が異なるように構成されている。また、同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１は、櫛歯状パルスの本数と櫛歯パルスにおける供給期間の割合とを変えることによってエネルギが同じになるように構成されている。また、同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１は、櫛歯状パルスの本数が増えるにしたがって供給期間の割合が小さくなることによってエネルギが同じになるように構成されている。

また、同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１は、櫛歯状パルスの本数が増えるにしたがって供給期間の割合が小さくなることによってエネルギが同じになると共に、駆動パルス幅が長くなるように構成されている。
本数が増えるに従って励磁電流のピーク値が下がり、ロータの回転速度は低下するが、パルス幅が長くなるため円盤針等の負荷を駆動できる。

詳細は後述するが、針モーメント制約、耐久性、誘起信号ＶＲｓの検出精度の向上のため、主駆動パルスＰ１による最初の駆動は、同一主駆動パルスグループに含まれる（即ち同一エネルギランクの）主駆動パルスＰ１のうち櫛歯状パルスが最も小さい主駆動パルスＰ１を用いて行うことにより、より確実に回転するように駆動する。次に、同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスのうち、櫛歯状パルスの本数が多い主駆動パルスＰ１に順次変更しながら駆動する。

図６は、図３に示した各エネルギランクｎの主駆動パルスＰ１の実質的な駆動パルス幅の平均値を１００とし、当該エネルギランクｎの主駆動パルスＰ１の実質的な駆動パルス幅を％によって表示したテーブルである。
図６において、テーブル左欄の平均は、各エネルギランクｎの主駆動パルスＰ１の実質的な駆動パルス幅の平均値である。例えば、エネルギランク１の主駆動パルスＰ（１，１）〜Ｐ（４，１）の平均値は１．９９ｍｓである。

主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）の数値は、前記各エネルギランクの平均値を１００として、当該エネルギランクｎの主駆動パルスグループに含まれる各主駆動パルスＰ１の実質的な駆動パルス幅を％表示した数値である。例えば、エネルギランク１の主駆動パルスＰ（１，１）〜Ｐ（４，１）の実質的な駆動パルス幅は、各々、平均値１．９９に対して、９９．４％、１０１．０％、１０１．７％、９７．９％である。また、図６には、各エネルギランクｎの平均値間の差もあわせて示している。

尚、本発明の各実施の形態において、主駆動パルスＰ１のエネルギが略等しいとは、主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１のエネルギの平均値に対して±５％以内の場合を意味している。例えば、主駆動パルスグループに含まれる同一エネルギランクの主駆動パルスＰ１は、相互に略等しいエネルギの主駆動パルスＰ１である。

補正駆動パルス発生回路１０８は、制御回路１０６からの補正駆動パルス制御信号に応答して補正駆動パルスＰ２を出力する。補正駆動パルスＰ２は各主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きい駆動パルスである。
またステッピングモータ制御回路１０２は、主駆動パルス発生回路１０７からの主駆動パルスＰ１や補正駆動パルス発生回路１０８からの補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０３を駆動するモータ駆動回路１０９を備えている。

またステッピングモータ制御回路１０２は、ステッピングモータ１０３の回転状況を検出する回転検出回路１１０を備えている。回転検出回路１１０は、主駆動パルスＰ１による駆動後に設けられた所定の検出区間Ｔにおいて、ステッピングモータ１０３のロータの自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧（基準しきい値）Ｖｃｏｍｐを超えるか否か（回転状況）を検出し、回転状況を表す検出信号を出力する。

ステッピングモータ１０３が回転した場合には誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超え、ステッピングモータ１０３が回転し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のレベルが設定されている。回転検出回路１１０が、基準しきい電圧を超える誘起信号ＶＲｓを検出した場合はステッピングモータ１０３が回転したことを検出し、基準しきい電圧を超える誘起信号ＶＲｓを検出しなかった場合はステッピングモータ１０３が回転しなかったことを検出したことになる。

ステッピングモータ制御回路１０２は、回転検出回路１１０からの検出信号に基づいて同じエネルギランクで形態が異なる主駆動パルスＰ１に変更するように同ランクエネルギパルス変更制御信号を出力する同ランクエネルギパルス変更回路１１１、回転検出回路１１０からの検出信号に基づいて異なるエネルギランクの主駆動パルスＰ１に変更するように異ランクエネルギパルス変更制御信号を出力する異ランクエネルギパルス変更回路１１２を備えている。

制御回路１０６は、同ランクエネルギパルス変更回路１１１からの同ランクエネルギパルス変更制御信号や異ランクエネルギパルス変更回路１１２からの異ランクエネルギパルス変更制御信号に対応する主駆動パルス制御信号を主駆動パルス発生回路１０７に出力して主駆動パルスＰ１の変更制御を行う。
また制御回路１０６は、回転検出回路１１０の検出結果に基づいて補正駆動パルス制御信号を補正駆動パルス発生回路１０８に出力してステッピングモータ１０３を強制的に回転するように制御する。

また、アナログ電子時計は、時計ケース１１４の外面側に配設され、ステッピングモータ１０３によって回転駆動され時刻を表示する時刻針１１６及び日にちを表示するカレンダ表示部１１７を有するアナログ表示部１１５、時計ケース１１４の内部に配設されたムーブメント１１３を備えている。

電池１０１、ステッピングモータ制御回路１０２、ステッピングモータ１０３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１０４及び分周回路１０５は信号発生部を構成し、アナログ表示部１１５は表示部を構成している。回転検出回路１１０は回転検出部を構成している。同ランクエネルギパルス変更回路１１１及び異ランクエネルギパルス変更回路１１２は変更制御部を構成している。また、発振回路１０４、分周回路１０５、制御回路１０６、主駆動パルス発生回路１０７、補正駆動パルス発生回路１０８及びモータ駆動回路１０９、同ランクエネルギパルス変更回路１１１及び異ランクエネルギパルス変更回路１１２は制御部を構成している。

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１０３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１０３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に巻回された駆動コイル２０９を備えている。ステッピングモータ１０３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。駆動コイル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（本発明の実施の形態では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、駆動コイル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。駆動コイル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（磁極軸ＡがＸ軸との間でなす角度がθ０の位置）に安定して停止している。

いま、主駆動パルス発生回路１０７から主駆動パルスＰ１を駆動コイル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の反時計回り方向に１８０度回転し、磁極軸Ａ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１０３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。

次のサイクルでは、主駆動パルス発生回路１０７から、逆極性の主駆動パルスＰ１を駆動コイル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Ａが角度θ０位置で安定的に停止する。
以後、このように、駆動コイル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、前記動作がサイクル毎に交互に繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ反時計回り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。

図４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１０３を駆動する場合のタイミング図で、ロータ２０２の回転挙動、誘起信号ＶＲｓをあわせて示している。
図４（ａ）の主駆動パルスＰ１ａと同図（ｂ）の主駆動パルスＰ１ｂのエネルギは同じであるが、主駆動パルスＰ１ａは主駆動パルスＰ１ｂに比べて櫛歯状パルスの本数が少なく又、主駆動パルスＰ１ａの駆動パルス幅Ｐ１ａｗは主駆動パルスＰ１ｂの駆動パルス幅Ｐ１ｂｗよりも短い。また、櫛歯状パルスの周期における供給期間の割合は、主駆動パルスＰ１ａの方が主駆動パルスＰ１ｂよりも大きい。

係る構成の違いにより同じエネルギの主駆動パルスであっても、主駆動パルスＰ１ａは主駆動パルスＰ１ｂよりもロータ２０２を速く回転させることができる。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、主駆動パルスＰ１による駆動後のロータ２０２の自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓは、主駆動パルスＰ１ａによる駆動時の方が主駆動パルスＰ１ｂによる駆動時よりも早く発生している。また、どちらの主駆動パルスＰ１ａ、Ｐ１ｂで駆動した場合も、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが得られており、ロータ２０２が正常に回転したことを表している。
円盤針等のような長時間駆動が必要な負荷を回転させる場合には、駆動パルス幅が大きい主駆動パルスＰ１ｂの方が、主駆動パルスＰ１ａよりも適している。
図５は、本発明の実施の形態に係る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説明する。
図１において、発振回路１０４は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０５は発振回路１０４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１０６に出力する。
制御回路１０６は、前記時計信号を計数して計時動作を行い、所定周期で主駆動パルス発生回路１０７に主駆動パルス制御信号を出力する。

この場合、制御回路１０６は先ず、主駆動パルスＰ１を構成する櫛歯状パルスの本数ｍを最小値ｍｍｉｎに設定し（ステップＳ５０１）、主駆動パルスＰ１のエネルギランクｎを最小ランクｎｍｉｎに設定する（ステップＳ５０２）。
次に制御回路１０６は、同じ本数ｍの櫛歯状パルスによって構成された主駆動パルスＰ１で連続して駆動した回数を計数するためのカウンタ（同一本数パルスカウンタ：制御部１０６の内部に設けられている。）の計数値Ｎｍを０にリセットする（ステップＳ５０３）。
次に制御回路１０６は、同じエネルギランクの主駆動パルスＰ１で連続して駆動した回数を計数するためのカウンタ（同一ランクパルス計数カウンタ：制御部１０６の内部に設けられている。）の計数値Ｎｎを０にリセットする（ステップＳ５０４）。

次に制御回路１０６は、主駆動パルスＰ１を主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）（ここでは、処理ステップＳ５０１、Ｓ５０２によって設定されたｍ＝ｍｍｉｎ、ｎ＝ｎｍｉｎ）に設定し、主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）によってステッピングモータ１０３を回転駆動するように主駆動パルス制御信号を出力する（ステップＳ５０５、Ｓ５０６）。主駆動パルス発生回路１０７は、前記主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）をモータ駆動回路１０９に出力する。モータ駆動回路１０９は、主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）によってステッピングモータ１０３を駆動する。

ステッピングモータ１０３は主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）によって回転駆動されて、時刻針１１６やカレンダ表示部１１７を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０３が正常に回転した場合には、アナログ表示部１１３では、時刻針１１６によって随時現在時刻が表示され又、カレンダ表示部１１７によって現在の日にちが表示される。

回転検出回路１１０は検出期間Ｔにおいて、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるステッピングモータ１０３の誘起信号ＶＲｓが発生したか否かを検出する。
制御回路１０６は、検出期間Ｔにおいて回転検出回路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１０３の誘起信号ＶＲｓを検出したか否かを判定する（ステップＳ５０７）。

制御回路１０６は、処理ステップＳ５０７において回転検出回路１１０が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出したと判定した場合、ステッピングモータ１０３が回転したと判定して、計数値Ｎｎに１加算する（ステップＳ５０８）。
次に制御回路１０６は、主駆動パルスＰ１のエネルギランクｎが最小ランクｎｍｉｎか否かを判定する（ステップＳ５０９）。制御回路１０６は処理ステップＳ５０９においてエネルギランクｎが最小ランクｎｍｉｎと判定した場合、計数値Ｎｍに１加算する（ステップＳ５１０）。

制御回路１０６は、計数値Ｎｍが所定値ＰＣｍになったか否かを判定する（ステップＳ５１１）。
制御回路１０６は、処理ステップＳ５１１において計数値Ｎｍが所定値ＰＣｍになったと判定した場合、主駆動パルスＰ１を構成する櫛歯状パルスの本数ｍが最大本数ｍｍａｘか否かを判定する（ステップＳ５１２）。

制御回路１０６は、処理ステップＳ５１２において本数ｍが最大本数ｍｍａｘと判定した場合には処理ステップＳ５０３に戻る。
制御回路１０６が処理ステップＳ５１２において本数ｍが最大本数ｍｍａｘではないと判定した場合、同ランクエネルギパルス変更回路１１１は本数ｍに１加算するように同ランクエネルギパルス変更制御信号を制御回路１０６に出力する。
制御回路１０６は、前記同ランクエネルギパルス変更制御信号に応答して本数ｍが１本多い主駆動パルスＰ１に変更した後、処理ステップＳ５０３に戻る（ステップＳ５１３）。

制御回路１０６は、処理ステップＳ５１１において計数値Ｎｍが所定値ＰＣｍになっていないと判定した場合には処理ステップＳ５０６に戻る。
制御回路１０６が処理ステップＳ５０９においてエネルギランクｎが最小ランクｎｍｉｎではないと判定した場合、制御回路１０６が計数値Ｎｎは所定値ＰＣｎに達したと判定したときには（ステップＳ５１５）、異ランクエネルギパルス変更制御回路１１２はエネルギランクｎを１ランク下げるように異ランクエネルギパルス変更制御信号を制御回路１０６に出力する。

制御回路１０６は、異ランクエネルギパルス変更制御信号に応答してエネルギランクを１ランク下げた主駆動パルスＰ１に変更した後に処理ステップＳ５０３に戻る（ステップＳ５１４）。ステップＳ５１５において計数値Ｎｎが所定値ＰＣｎに至っていないときには処理ステップＳ５１０に移行する。

制御回路１０６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を検出しなかったと判定した場合、ステッピングモータ１０３が非回転と判定して、補正駆動パルスＰ２によって駆動するように補正駆動パルス制御信号を補正駆動パルス発生回路１０８に出力する（ステップＳ５１６）。補正駆動パルス発生回路１０８は補正駆動パルス制御信号に応答してモータ駆動回路１０９に補正駆動パルスＰ２を出力し、モータ駆動回路１０９は補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０３を強制的に回転させる。

次に制御回路１０６は、主駆動パルスＰ１の櫛歯状パルスの本数ｍが最大本数ｍｍａｘか否かを判定し（ステップＳ５１７）、次に、主駆動パルスＰ１のエネルギランクｎが最大ランクｎｍａｘか否かを判定する（ステップＳ５１８）。
同ランクエネルギパルス発生回路１１１は、制御回路１０６が処理ステップＳ５１７において本数ｍは最大本数ｍｍａｘと判定し、処理ステップＳ５１８においてエネルギランクｎが最大ランクｎｍａｘと判定した場合、本数ｍを１ランク下げて櫛歯状パルスの本数が１本少ない主駆動パルスＰ１に変更するように同ランクエネルギパルス変更制御信号を制御回路１０６に出力する。
制御回路１０６は、同ランクエネルギパルス変更制御信号に応答して本数ｍを１ランク下げて櫛歯状パルスが１本少ない主駆動パルスＰ１に変更する（ステップＳ５１９）。

制御回路１０６は、処理ステップＳ５１９において本数ｍが異なる主駆動パルスＰ１に変更したため、計数値Ｎｍを０にリセットし（ステップＳ５２０）、このようにして変更した新たな主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）に設定した後（ステップＳ５２１）、前記新たな主駆動パルスＰ１で駆動するように主駆動パルス制御信号を主駆動パルス発生回路１０７に出力する（ステップＳ５２２）。
主駆動パルス発生回路１０７は、前記主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）をモータ駆動回路１０９に出力する。モータ駆動回路１０９は、主駆動パルスＰ１（ｍ，ｎ）によってステッピングモータ１０３を駆動する。

制御回路１０６は検出期間Ｔにおいて、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１０３の誘起信号ＶＲｓを検出したか否かを判定する（ステップＳ５２３）。
制御回路１０６は、処理ステップＳ５２３において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出したと判定した場合、ステッピングモータ１０３が回転したと判定して、計数値Ｎｍに１加算した後（ステップＳ５２４）、計数値Ｎｍが所定値ＰＣｍになったか否かを判定する（ステップＳ５２５）。

制御回路１０６は、処理ステップＳ５２５において計数値Ｎｍが所定値ＰＣｍに到達したと判定した場合には処理ステップＳ５０３に戻り、計数値Ｎｍが所定値ＰＣｍに到達していないと判定した場合には処理ステップＳ５２２に戻る。
制御回路１０６は、処理ステップＳ５２３において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出しなかったと判定した場合、ステッピングモータ１０３が非回転と判定して、補正駆動パルスＰ２によって駆動するように補正駆動パルス制御信号を補正駆動パルス発生回路１０８に出力する（ステップＳ５２６）。

補正駆動パルス発生回路１０８は補正駆動パルス制御信号に応答してモータ駆動回路１０９に補正駆動パルスＰ２を出力し、モータ駆動回路１０９は補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０３を強制的に回転させる。
制御回路１０６が、本数ｍが最小本数ｍｍｉｎと判定した場合（処理ステップＳ５２７）、異ランクエネルギパルス発生回路１１２はエネルギランクｎを最小ランクｎｍｉｎにするように異ランクエネルギパルス変更制御信号を制御回路１０６に出力する。

制御回路１０６は、異ランクエネルギパルス変更制御信号に応答して主駆動パルスＰ１のエネルギランクｎを最小ランクｎｍｉｎに設定した後に処理ステップ５０３に戻り（ステップＳ５２８）、処理ステップＳ５２７において本数ｍが最小本数ｍｍｉｎではないと判定した場合には処理ステップ５１９に戻る。

異ランクエネルギパルス発生回路１１２は、制御回路１０６が処理ステップＳ５１８においてエネルギランクｎは最大ランクｎｍａｘではないと判定した場合、エネルギランクｎを１ランク上げるように異ランクエネルギパルス変更制御信号を制御回路１０６に出力する。制御回路１０６は、異ランクエネルギパルス変更制御信号に応答してエネルギランクを１ランク上げる（ステップＳ５２９）。

また、同ランクエネルギパルス発生回路１１１は、櫛歯状パルスの本数ｍを最小本数ｍｍｉｎに下げるように同ランクエネルギパルス変更制御信号を制御回路１０６に出力する。制御回路１０６は、同ランクエネルギパルス変更制御信号に応答して本数ｍを最小本数ｍｍｉｎに設定する（ステップＳ５３０）。

同ランクエネルギパルス発生回路１１１は、制御回路１０６が処理ステップＳ５１７において本数ｍは最大本数ｍｍａｘではないと判定した場合、本数ｍを１ランク上げて櫛歯状パルスの本数を１本多くするように同ランクエネルギパルス変更制御信号を制御回路１０６に出力する。
制御回路１０６は、同ランクエネルギパルス変更制御信号に応答して、本数ｍを１ランク上げて櫛歯状パルスの本数が１本多い主駆動パルスＰ１に変更した後に処理ステップＳ５０３に戻る（ステップＳ５３１）。

このようにして、制御回路１０６は、回転検出回路１１０が駆動エネルギに余裕がないことを検出した場合、今まで回転しており次サイクルでも同じエネルギの主駆動パルスで回転させた場合でも回転する可能性が高いため、次サイクルでは直ちにエネルギランクｎを上げることなく、同一エネルギランクの主駆動パルスＰ１の中の櫛歯パルスの数ｍが多い主駆動パルスＰ１に切り換えて駆動する。したがって、主駆動パルスＰ１をランクアップせずに駆動するため、省電力化が可能になる。

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１０２は、主駆動パルスＰ１によるステッピングモータ１０３の駆動後に設けられた検出区間Ｔにおいて、ステッピングモータ１０３の回転状況を検出する回転検出回路１１０と、複数種類の主駆動パルスＰ１の中から、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じた主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０３を駆動する制御部とを備え、前記複数種類の主駆動パルスＰ１として、駆動電流ｉをステッピングモータ１０３の駆動コイル２０９に供給する供給期間と駆動電流ｉを駆動コイル２０９に供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで形成される複数の櫛歯状パルスから成る櫛歯状主駆動パルスＰ１であって、同一エネルギランクで形態の異なる複数種類の主駆動パルスＰ１を用いて成り、前記制御部は、前記複数種類の主駆動パルスＰ１の中から、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じた主駆動パルスＰ１を選択して前記ステッピングモータ１０３を駆動することを特徴としている。

ここで、前記複数種類の主駆動パルスとして、同一エネルギランクの主駆動パルスＰ１によって主駆動パルスグループを構成すると共に異なる主駆動パルスグループを構成する主駆動パルスＰ１は相互に異なるエネルギランクの主駆動パルスを用いて成り、前記制御部は、前記複数種類の主駆動パルスＰ１の中から、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じた主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０３を駆動するように構成することができる。

また、前記同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１は、エネルギが同じで駆動パルス幅が異なるように構成することができる。
また、前記同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスは、櫛歯状パルスの本数ｍと櫛歯パルスにおける供給期間の割合とを変えることによってエネルギが同じになるように構成することができる。

また、前記同一主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１は、櫛歯状パルスの本数を増やすにしたがって前記供給期間の割合を小さくすることによってエネルギが同じになるように構成することができる。
また、前記制御回路は、新たな主駆動パルスＰ１によって駆動開始する際、同じ主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルスＰ１中の前記櫛歯パルスの本数ｍが最も少ない主駆動パルスＰ１によって駆動するように構成することができる。

また、前記制御回路は、回転検出回路１１０が駆動エネルギに余裕がないことを検出した場合、次サイクルでは、同一エネルギランクの主駆動パルスの中の前記櫛歯パルスの本数ｍが多い主駆動パルスに切り換えて駆動するように構成することができる。
また、ステッピングモータ１０３の制御回路１０２に、エネルギの異なる主駆動パルスＰ１に変更する制御と、同一エネルギパルス（消費電流がほぼ同じ）でピーク電流を変更するように櫛歯状パルスＰ１の本数ｍと供給期間の割合（デューティ）を変更する制御を備えたことを特徴としている。

また、主駆動パルスＰ１による駆動で回転した場合には、連続して所定回数回転したときは、エネルギの低い供給期間の割合が小さい（櫛歯状パルスの本数ｍは同じ）主駆動パルスＰ１に移行する。非回転の場合には、前サイクルと同じエネルギで、櫛歯状パルスの本数ｍを増やし供給期間の割合が小さい主駆動パルスＰ１に変更するようにしている。

また、円盤針等のように長時間駆動する必要がある場合には、励磁時間を延ばして負荷に対する駆動を確保するように、同一エネルギの主駆動パルスＰ１でロータ２０２の回転速度を下げる（ピーク電流を下げる）ように櫛歯状パルスの本数ｍを増やすようにしている。

したがって、大きな負荷変動がある場合でも、駆動余裕と確実な回転検出を確保しつつ、耐久性を維持することが可能になり、ムーブメント等を耐久性を向上させることができる．
また、同一エネルギの主駆動パルスＰ１でロータ２０２の回転速度を上げるように櫛歯状パルスの本数ｍを減らす（ピーク電流を上げる）ことによって、より正確な回転検出が可能になる等の効果を奏する。

また、本発明に係るムーブメントによれば、負荷変動がある場合でも、駆動余裕と確実な回転検出を確保しつつ、耐久性を維持すること等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、大きな負荷変動がある場合でも、駆動余裕と確実な回転検出を確保しつつ、耐久性を維持すること等が可能になり、正確な運針が可能になる。

図７は、本発明の他の実施の形態に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。前述した実施の形態では、主駆動パルスＰ１として複数の主駆動パルスグループを用いて、前記各主駆動パルスグループのエネルギランクｎは相互に異なると共に各主駆動パルスグループには同エネルギランクの複数種類の主駆動パルスＰ１が含まれるように構成したが、本実施の形態では主駆動パルスＰ１として、１つのエネルギランクの主駆動パルスグループを用いると共に前記主駆動パルスグループには同エネルギランクの複数種類の主駆動パルスＰ１が含まれるように構成している点で相違している。その他の構成は前記実施の形態と同じである。
制御部は、前記複数種類の主駆動パルスＰ１の中から、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じた主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０３を駆動する。その他の動作は前記実施の形態と同じである。

図８は、本発明の更に他の実施の形態に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。本実施の形態では、主駆動パルスＰ１として複数（本実施の形態ではエネルギランクｎが１、２の２種類）の主駆動パルスグループ（エネルギランクｎが同じ複数種類の主駆動パルスＰ１を含む主駆動パルスグループと、１つの主駆動パルスＰ１を含む主駆動パルスグループ）を用いるように構成している点で前述した各実施の形態と相違している。その他の構成は前記各実施の形態と同じである。

制御部は、前記複数種類の主駆動パルスＰ１の中から、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じた主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０３を駆動する。即ち、制御部は、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じて、異なるエネルギランクの主駆動パルスＰ１を選択して、あるいは、同エネルギランクでパルス幅が異なる主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０３を駆動する。その他の動作は前記各実施の形態と同じである。

図９は、本発明の更に他の実施の形態に使用する主駆動パルスＰ１の説明図である。本実施の形態では、主駆動パルスＰ１として複数（本実施の形態ではエネルギランクｎが１、２、３の３種類）の主駆動パルスグループ（１つの主駆動パルスＰ１を含む主駆動パルスグループ、１つの主駆動パルスＰ１を含む主駆動パルスグループ、エネルギランクｎが同じ複数種類の主駆動パルスＰ１を含む主駆動パルスグループ）を用いるように構成している点で前記各実施の形態と相違している。その他の構成は前記各実施の形態と同じである。

制御部は、前記複数種類の主駆動パルスＰ１の中から、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じた主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０３を駆動する。即ち、制御部は、回転検出回路１１０が検出した回転状況に応じて、異なるエネルギランクの主駆動パルスＰ１を選択して、あるいは、同エネルギランクでパルス幅が異なる主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０３を駆動する。その他の動作は前記各実施の形態と同じである。
図７〜図９に示した実施の形態においても図３に示した実施の形態と同様の効果が得られる。

尚、本発明の実施の形態では、検出期間Ｔを１つの区間で構成すると共に前記検出期間内で発生した誘起信号ＶＲｓに基づいて回転状況を判定したが、検出期間Ｔを複数（例えば２つ又は３つ）の区間に区分し、各区間において発生する誘起信号ＶＲｓの判定値（所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号を判定値「１」、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えない誘起信号を判定値「０」）のパターンによってステッピングモータ１０３の回転状況を検出するように構成してもよい。

また、回転状況として、回転したか否かのみならず、負荷に対する駆動パルスのエネルギの余裕の程度を検出し、当該回転状況に応じたパルス制御等を行うようにしてもよい。このようにすることにより、非回転の場合を、駆動エネルギに余裕がない状態と判定することができ、次サイクルでは例えば、同一エネルギランクの主駆動パルスの中の前記櫛歯パルスの本数が多い主駆動パルスに切り換えて駆動するように構成することが可能になる。

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。
本発明に係るムーブメントは、アナログ電子腕時計、アナログ電子置時計等の各種のアナログ電子時計に用いるムーブメントに適用可能である。
また、本発明に係るアナログ電子時計は、アナログ電子腕時計、アナログ電子置時計等の各種のアナログ電子時計に適用可能である。

１０１・・・電池
１０２・・・ステッピングモータ制御回路
１０３・・・ステッピングモータ
１０４・・・発振回路
１０５・・・分周回路
１０６・・・制御回路
１０７・・・主駆動パルス発生回路
１０８・・・補正駆動パルス発生回路
１０９・・・モータ駆動回路
１１０・・・回転検出回路
１１１・・・同ランクエネルギパルス変更回路
１１２・・・異ランクエネルギパルス変更回路
１１３・・・ムーブメント
１１４・・・時計ケース
１１５・・・アナログ表示部
１１６・・・時刻針
１１７・・・カレンダ表示部
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・・・駆動コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子

Claims (10)

1. 主駆動パルスによるステッピングモータの駆動後に設けられた検出区間において、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部と、
   複数種類の主駆動パルスの中から、前記回転検出部が検出した回転状況に応じた主駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御部とを備え、
   前記複数種類の主駆動パルスとして、駆動電流を前記ステッピングモータの駆動コイルに供給する供給期間と、前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止期間とを交互に繰り返すことで形成される複数の櫛歯状パルスから成る櫛歯状主駆動パルスであって、同一エネルギランクで形態の異なる複数種類の主駆動パルスを用いて成り、前記制御部は、前記複数種類の主駆動パルスの中から、前記回転検出部が検出した回転状況に応じた主駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記複数種類の主駆動パルスとして、前記同一エネルギランクで形態の異なる複数種類の主駆動パルスと前記複数種類の主駆動パルスとはエネルギランクが異なる少なくとも一つの主駆動パルスを用いて成り、前記制御部は、前記主駆動パルスの中から、前記回転検出部が検出した回転状況に応じた主駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動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。
3. 前記複数種類の主駆動パルスとして、同一エネルギランクの主駆動パルスによって主駆動パルスグループを構成すると共に異なる主駆動パルスグループを構成する主駆動パルスは相互に異なるエネルギランクの主駆動パルスを用いて成り、前記制御部は、前記複数種類の主駆動パルスの中から、前記回転検出部が検出した回転状況に応じた主駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動することを特徴とする請求項２記載のステッピングモータ制御回路。
4. 前記同一エネルギランクの主駆動パルスは、エネルギが同じで駆動パルス幅が異なるように構成されて成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。
5. 前記同一エネルギランクの主駆動パルスは、櫛歯状パルスの本数と櫛歯パルスにおける供給期間の割合とを変えることによってエネルギが同じになるように構成されて成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。
6. 前記同一エネルギランクの主駆動パルスは、櫛歯状パルスの本数を増やすにしたがって前記供給期間の割合を小さくすることによってエネルギが同じになるように構成されて成ることを特徴とする請求項５記載のステッピングモータ制御回路。
7. 前記制御回路は、新たな主駆動パルスによって駆動開始する際、同一エネルギランクの主駆動パルスグループに含まれる主駆動パルス中の前記櫛歯パルスの本数が最も少ない主駆動パルスによって駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
8. 前記制御回路は、前記回転検出回路が駆動エネルギに余裕がないことを検出した場合、次サイクルでは、同一エネルギランクの主駆動パルスの中の前記櫛歯パルスの本数が多い主駆動パルスに切り換えて駆動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
9. 請求項１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を備えて成ることを特徴とするムーブメント。
10. 請求項９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。

Images