JP7032012B1 - アナログ電子時計 - Google Patents
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Abstract
Description
該スイープ運針機能は、ステップモータモデル
該ステップモータモデルは、スイープドライブ回路の設定角速度・初期角度・初期ドライブパルス幅指令が出力した、ステップパルス発生手段からの直前出力から判断された初期角度、初期ドライブパルス幅を入力して、リアルタイムで次の方程式、
J・d 2 θ/dt 2 +r・dθ/dt
=K・i・sinθ-Ts・sin{2・(θ-θ 0 )}-T L
L・di/dt+K・sinθ・dθ/dt+R・i
=V-Vs(i)
ここで、 スイープドライブパルス時、前者の方程式において、Jはロータの慣性モーメント、θはロータ角度、tは時間、rは摩擦係数、Kはトルク定数、iはコイル電流、Tsは保持トルク定数、θ 0 はロータの保持トルク平衡安定角度、T L は負荷トルクである。後者の方程式において、Lはドライブコイルの自己インダクタンス、Kは逆起電圧定数(トルク定数と同一)、Rはドライブコイル抵抗、Vは電源電圧、Vs(i)はドライブMOSのドロップ電圧である。スイープドライブパルス停止時、Rは、ドライバがオフになることに対応して、例えば、Rの10 3 倍のRoffへ、V、Vs(i)は0へ変更される。 を計算し、ロータ角度θ、ロータ角速度dθ/dtとコイル電流iを出力し、その後は、スイープドライブパルス幅と、該ステップモータモデルが出力したロータ角度θ、ロータ角速度dθ/dtとコイル電流iを入力して、前記方程式を計算し、ロータ角度θ、ロータ角速度dθ/dtとコイル電流iを出力していく。
に基づき、
さらに、ロータの前記設定角速度と前記ステップモータモデルが出力した前記ロータ角速度dθ/dtの差の比例と積分の加算から生成した前記スイープドライブパルス幅と、前記ロータ角度θに基づき、スイープドライブパルス発生回路はドライバへ、スイープドライブパルスを入力する角速度制御で該ドライバが前記ステップモータをスイープドライブすることによって達成される。
T L =-J・d 2 θ/dt 2 -r・dθ/dt-T S・ sin{2・(θ-θ 0 )}
から、180度おきに補正される。
本発明に係わる設定角速度(a)、スイープドライブパルス(b)、角速度(c)、角度(d)の時間変化図、図5に示す、本発明に係わるドライバ図と、図6に示す、本発明に係わる保持トルク縮小コイルのドライバ図を使って、本発明の実施例を説明する。
J・d2θ/dt2+r・dθ/dt
=K・i・sinθ-Ts・sin{2・(θ-θ0)}-TL
L・di/dt+K・sinθ・dθ/dt+R・i
=V-Vs(i)
ここで、前者の方程式において、Jはロータの慣性モーメント、θはロータ角度、tは時間、rは摩擦係数、Kはトルク定数、iはコイル電流、Tsは保持トルク定数、θ0はロータの保持トルク平衡安定角度、TLは負荷トルクである。後者の方程式において、Lはドライブコイルの自己インダクタンス、Kは逆起電圧定数(トルク定数と同一)、Rはドライブコイル抵抗、Vは電源電圧、Vs(i)はドライブMOSのドロップ電圧である。電源電圧Vの符号は、スイープドライブパルス幅142aの符号と、ロータ角度θが0からπラジアン以内か、πから2πラジアン以内かの4個の組み合わせのいずれになるかで、決定する。
ドライブパルス停止時では、該STMモデル19はリアルタイムで次の2つの方程式を計算する。
J・d2θ/dt2+r・dθ/dt
=K・i・sinθ-Ts・sin{2・(θ-θ0)}-TL
L・di/dt+K・sinθ・dθ/dt+Roff・i=0
ここで、図1に示す、ドライバAがオフになることに対応して、RはRoffへ変更され、Roffは、例えば、Rの103倍にする。
TL =-J・d2θ/dt2-r・dθ/dt-Ts・sin{2・(θ-θ0)}
11 スイープドライブ回路
12 ステップドライブパルス発生手段
19 STMモデル
190 スイープドライブパルス発生回路
2 7 9 17 ステップモータ
3 8 25 70 93 ロータ
21 71 91a 92a ステータ
22 72 91b 92b ヨーク
24 50 73 91e 92e コイル
2a 2b 20b,20c,60a、60b 保持トルク縮小コイル
23 保持トルク部
24a 24b 75a 75b 段差
91d 92d 内ノッチ
Claims (3)
- 2極の永久磁石からなり、イナーシャを有しているロータと、該ロータが入るロータ穴を有し、該ロータに磁気結合する一体で板状の、保持トルクを生ぜしめる構造を含む保持トルク部と該保持トルク部を除くヨーク部から成り、該保持トルク部は該ヨーク部より薄く、該ヨーク部の厚み方向の中心に位置するヨークと、該ヨークに固定されたコイルからなるステータから構成されるステップモータを、ステップドライブとスイープドライブして、ステップ運針機能とスイープ運針機能を有する、前記ロータから秒針までの減速輪列比が1/30のアナログ電子時計において、
該スイープ運針機能は、ステップモータモデル
該ステップモータモデルは、スイープドライブ回路の設定角速度・初期角度・初期ドライブパルス幅指令が出力した、ステップパルス発生手段からの直前出力から判断された初期角度、初期ドライブパルス幅を入力して、リアルタイムで次の方程式、
J・d 2 θ/dt 2 +r・dθ/dt
=K・i・sinθ-Ts・sin{2・(θ-θ 0 )}-T L
L・di/dt+K・sinθ・dθ/dt+R・i
=V-Vs(i)
ここで、 スイープドライブパルス時、前者の方程式において、Jはロータの慣性モーメント、θはロータ角度、tは時間、rは摩擦係数、Kはトルク定数、iはコイル電流、Tsは保持トルク定数、θ 0 はロータの保持トルク平衡安定角度、T L は負荷トルクである。後者の方程式において、Lはドライブコイルの自己インダクタンス、Kは逆起電圧定数(トルク定数と同一)、Rはドライブコイル抵抗、Vは電源電圧、Vs(i)はドライブMOSのドロップ電圧である。スイープドライブパルス停止時、Rは、ドライバがオフになることに対応して、例えば、Rの10 3 倍のRoffへ、V、Vs(i)は0へ変更される。 を計算し、ロータ角度θ、ロータ角速度dθ/dtとコイル電流iを出力し、その後は、スイープドライブパルス幅と、該ステップモータモデルが出力したロータ角度θ、ロータ角速度dθ/dtとコイル電流iを入力して、前記方程式を計算し、ロータ角度θ、ロータ角速度dθ/dtとコイル電流iを出力していく。
に基づき、
さらに、ロータの前記設定角速度と前記ステップモータモデルが出力した前記ロータ角速度dθ/dtの差の比例と積分の加算から生成した前記スイープドライブパルス幅と、前記ロータ角度θに基づき、スイープドライブパルス発生回路はドライバへ、スイープドライブパルスを入力する角速度制御で該ドライバが前記ステップモータをスイープドライブすることによって達成されることを特徴とするアナログ電子時計。 - 前記ステップモータモデルの負荷トルクは、前記コイルの両端間に生ずる逆起電圧から、ゼロクロスのロータ角度を検出し、該ゼロクロスのロータ角度を前記ステップモータモデルに入力し、次の式、
T L =-J・d 2 θ/dt 2 -r・dθ/dt-T S・ sin{2・(θ-θ 0 )}
から、180度おきに補正されることを特徴とする請求項1に記載のアナログ電子時計。 - 前記ステップモータのステータのヨークのブリッジには、保持トルクを縮小するための、保持トルク縮小コイルを設け、スイープドライブ時、該保持トルク縮小コイルに直流電流を印加し、保持トルクが縮小されることを特徴とする請求項1乃至2に記載のアナログ電子時計。
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