JP7203656B2 - 電子時計及び電子時計の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子時計及び電子時計の制御方法に関する。
従来からアナログ電子時計には、時針や分針、秒針等の指針を動作させるためのステッピングモータが使用されている（例えば、特許文献１を参照）。
時計の機能によっては、指針の表示分解能を高めたいという要求があるものがある。この場合、特許文献１に記載のような従来技術において、指針１周あたりのステッピングモータのステップ数を増加させれば、指針の表示分解能を向上させることができる。しかしながら、指針１周あたりのステッピングモータのステップ数を増加させると、指針１周あたりに要する時間が増加してしまうという課題があった。また、指針１周あたりに要する時間を短縮しようとして運針速度を高めると、運針の安定度が低下してしまうこともあった。すなわち、従来技術においては、指針の表示分解能の向上と運針の安定化との両立を図ることが困難であるという課題があった。
本発明の一態様に係る電子時計は、Ｎ極とＳ極との少なくとも２極に着磁され、指針を回転させるロータと、前記ロータに対して回転力を生じさせる磁束を与えるステータと、前記ステータの両端のうち第１端に磁束を供給する第１コイルと、第２端に磁束を供給する第２コイルとを備えるモータと、前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに流れる駆動電流の変化状態に応じた制御角度によって、前記ロータを回転制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記ロータの回転角度が所定の基準角度である第１状態の継続時間を、前記ロータの回転角度が前記基準角度以外の角度である第２状態の継続時間よりも長くして前記ロータを回転制御する第１制御モードと、前記第１状態の継続時間と前記第２状態の継続時間とを区別せずに前記ロータを回転制御する第２制御モードとによって、前記ロータを回転制御する。
本発明の一態様に係る電子時計において、前記駆動制御部は、前記第２制御モードにおいて、前記ロータの１回転当たりの前記制御角度の分割数を、前記指針の運針速度に応じた分割数にして、前記ロータを回転制御する。
本発明の一態様に係る電子時計において、前記駆動制御部は、前記ロータの回転角度に応じて駆動電流の出力継続時間を異ならせて、前記ロータを回転制御する。
本発明の一態様に係る電子時計において、前記制御角度とは、前記ロータの１回転ぶんの角度が等分割された角度である。
本発明の一態様に係る電子時計の制御方法は、Ｎ極とＳ極との少なくとも２極に着磁され、指針を回転させるロータと、前記ロータに対して回転力を生じさせる磁束を与えるステータと、前記ステータの両端のうち第１端に磁束を供給する第１コイルと、第２端に磁束を供給する第２コイルとを備えるモータと、前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに流れる駆動電流の変化状態に応じた制御角度によって、前記ロータを回転制御する駆動制御部と、を備える電子時計の制御方法であって、前記ロータの回転角度が所定の基準角度である第１状態の継続時間を、前記ロータの回転角度が前記基準角度以外の角度である第２状態の継続時間よりも長くして前記ロータを回転制御する第１制御モードと、前記第１状態の継続時間と前記第２状態の継続時間とを区別せずに前記ロータを回転制御する第２制御モードとによって、前記ロータを回転制御する。
本発明によれば、指針の表示分解能の向上と運針の安定化との両立を図ることが可能な電子時計及び電子時計の制御方法を提供することができる。
[実施形態]
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[アナログ電子時計の構成]
図１は、実施形態に係るアナログ電子時計を示すブロック図である。
図１に示すように、アナログ電子時計１は、発振回路１０１と、分周回路１０２と、制御回路１０３と、駆動パルス発生回路１０４と、ステッピングモータ１０５と、回転検出回路１１１と、図示しない輪列と、アナログ表示部１０６と、を備えている。
図１は、実施形態に係るアナログ電子時計を示すブロック図である。
図１に示すように、アナログ電子時計１は、発振回路１０１と、分周回路１０２と、制御回路１０３と、駆動パルス発生回路１０４と、ステッピングモータ１０５と、回転検出回路１１１と、図示しない輪列と、アナログ表示部１０６と、を備えている。
発振回路１０１は、所定周波数の信号を発生する。
分周回路１０２は、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。
制御回路１０３は、アナログ電子時計１を構成する各電子回路要素の制御や、モータ回転駆動用のパルス信号の制御を行う。
分周回路１０２は、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。
制御回路１０３は、アナログ電子時計１を構成する各電子回路要素の制御や、モータ回転駆動用のパルス信号の制御を行う。
駆動パルス発生回路１０４は、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パルス信号を出力する。
ステッピングモータ１０５は、駆動パルス発生回路１０４から出力されたモータ回転駆動用のパルス信号によって回転駆動する。
回転検出回路１１１は、ステッピングモータ１０５が発生する検出信号を検出する。
発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、駆動パルス発生回路１０４および回転検出回路１１１は、アナログ電子時計１の制御部１１２を構成している。
ステッピングモータ１０５は、駆動パルス発生回路１０４から出力されたモータ回転駆動用のパルス信号によって回転駆動する。
回転検出回路１１１は、ステッピングモータ１０５が発生する検出信号を検出する。
発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、駆動パルス発生回路１０４および回転検出回路１１１は、アナログ電子時計１の制御部１１２を構成している。
輪列（不図示）は、ステッピングモータ１０５によって回転駆動される。
アナログ表示部１０６は、輪列によって回転駆動される指針（時針１０７、分針１０８および秒針１０９）や、日にち表示用のカレンダ表示部１１０等を有している。
アナログ表示部１０６は、輪列によって回転駆動される指針（時針１０７、分針１０８および秒針１０９）や、日にち表示用のカレンダ表示部１１０等を有している。
また、アナログ電子時計１は、時計ケース１１３を備えている。時計ケース１１３の外面側には、アナログ表示部１０６が配設されている。また、時計ケース１１３の内部には、上述した輪列を含む時計用ムーブメント１１４が配設されている。
図２は、実施形態に係るステッピングモータ１０５の概略図である。
図２に示すように、ステッピングモータ１０５は、ロータ収容孔２５を有するステータ２０（固定子）と、径方向に２極に着磁されることにより磁気的な極性を有し、ロータ収容孔２５に回転可能に配設されたロータ３０（回転子）と、を備えている。ステッピングモータ１０５は、単位ステップ毎に動作し、時針１０７、分針１０８および秒針１０９を回転させる。
図２に示すように、ステッピングモータ１０５は、ロータ収容孔２５を有するステータ２０（固定子）と、径方向に２極に着磁されることにより磁気的な極性を有し、ロータ収容孔２５に回転可能に配設されたロータ３０（回転子）と、を備えている。ステッピングモータ１０５は、単位ステップ毎に動作し、時針１０７、分針１０８および秒針１０９を回転させる。
ステータ２０は、ステータ本体２１と、ステータ本体２１と磁気的に接合された第１磁心４０Ａおよび第２磁心４０Ｂと、各磁心４０Ａ，４０Ｂに巻回された第１コイル５０Ａおよび第２コイル５０Ｂと、を備えている。
ステータ本体２１は、例えばパーマロイ等の高透磁率材料を用いた板材により形成されている。ステータ本体２１は、所定の第１方向に延びる直状部２２ａ、および直状部２２ａの一端部から第１方向に直交する第２方向の両側に張り出した一対の張出部２２ｂ，２２ｃを備えたＴ字状の第１ヨーク２２と、直状部２２ａの他端部から第２方向の両側に張り出した一対の第２ヨーク２３，２４と、を有し、平面視Ｈ状に形成されている。第１ヨーク２２および第２ヨーク２３，２４は、一体形成されている。第２ヨーク２３は、直状部２２ａから、第２方向における張出部２２ｂと同じ側に張り出している。第２ヨーク２４は、直状部２２ａから、第２方向における張出部２２ｃと同じ側に張り出している。
ステータ本体２１の第１ヨーク２２と第２ヨーク２３，２４との交点には、上述した円孔状のロータ収容孔２５が形成されている。ロータ収容孔２５の内周面には、一対の切欠部２５ａが第２方向に並んで互いに対向するように形成されている。切欠部２５ａは、円弧状に切り欠かれている。これら切欠部２５ａは、ロータ３０の停止位置を決めるための位置決め部として構成されている。ロータ３０は、その磁極軸が一対の切欠部２５ａを結ぶ線分と直交する位置、すなわち磁極軸が第１方向に沿う位置にあるときに、最もポテンシャルエネルギーが低くなり、安定して停止する。以下、ロータ３０の磁極軸が第１方向に沿い、かつロータ３０のＳ極が第１ヨーク２２側を向くときのロータ３０の停止位置（図２に示す位置）を第１停止位置という。また、ロータ３０の磁極軸が第１方向に沿い、かつロータ３０のＮ極が第１ヨーク２２側を向くときのロータ３０の停止位置を第２停止位置という。
また、ステータ本体２１におけるロータ収容孔２５の周囲には、平面視におけるステータ本体２１の外周縁からロータ収容孔２５に向かって切り欠かれた切欠部２６が３箇所に形成されている。各切欠部２６は、第１ヨーク２２と第２ヨーク２３とが接続する隅部と、第１ヨーク２２と第２ヨーク２４とが接続する隅部と、第２ヨーク２３と第２ヨーク２４とが接続する部分と、に形成されている。各切欠部２６は、円弧状に切り欠かれている。
ステータ本体２１におけるロータ収容孔２５の周囲は、各切欠部２６によって局所的に狭くなっている。これにより、ステータ本体２１は、狭小部が磁気飽和しやすく、かつ磁気飽和が生じることによってロータ収容孔２５の周囲において磁気的に３つに分割されている。ステータ本体２１は、ロータ３０の周囲における第２ヨーク２３に対応する位置に配設された第１磁極部２０Ａと、ロータ３０の周囲における第２ヨーク２４に対応する位置に配設された第２磁極部２０Ｂと、ロータ３０の周囲における第１ヨーク２２の直状部２２ａに対応する位置に配設された第３磁極部２０Ｃと、を有している。第１磁極部２０Ａおよび第２磁極部２０Ｂは、第１停止位置に位置するロータ３０のＮ極（第２停止位置に位置するロータ３０のＳ極）に対向配置されている。第３磁極部２０Ｃは、第１停止位置に位置するロータ３０のＳ極（第２停止位置に位置するロータ３０のＮ極）に対向配置されている。
各磁心４０Ａ，４０Ｂは、例えばパーマロイ等の高透磁率材料により形成されている。
磁心４０Ａは、張出部２２ｂの先端部と、第２ヨーク２３の先端部と、に磁気的に接続されている。磁心４０Ｂは、張出部２２ｃの先端部と、第２ヨーク２４の先端部と、に磁気的に接続されている。各磁心４０Ａ，４０Ｂの両端部は、ステータ本体２１に対して例えばビス止め等により連結されている。
磁心４０Ａは、張出部２２ｂの先端部と、第２ヨーク２３の先端部と、に磁気的に接続されている。磁心４０Ｂは、張出部２２ｃの先端部と、第２ヨーク２４の先端部と、に磁気的に接続されている。各磁心４０Ａ，４０Ｂの両端部は、ステータ本体２１に対して例えばビス止め等により連結されている。
第１コイル５０Ａは、第１磁心４０Ａに巻回され、第１磁極部２０Ａおよび第３磁極部２０Ｃに磁気的に結合している。第１コイル５０Ａは、第１端子５０Ａａおよび第２端子５０Ａｂを有している。第１コイル５０Ａは、第１端子５０Ａａから第２端子５０Ａｂに向けて電流を流したときに、第１コイル５０Ａ内に張出部２２ｂ側から第２ヨーク２３側に向かう磁界が発生するように巻回されている。
第２コイル５０Ｂは、第２磁心４０Ｂに巻回され、第２磁極部２０Ｂおよび第３磁極部２０Ｃに磁気的に結合している。第２コイル５０Ｂは、第１端子５０Ｂａおよび第２端子５０Ｂｂを有している。第２コイル５０Ｂの第２端子５０Ｂｂは、第１コイル５０Ａの第２端子５０Ａｂと同電位となるように設けられている。第２コイル５０Ｂは、第１端子５０Ｂａから第２端子５０Ｂｂに向けて電流を流したときに、第２コイル５０Ｂ内に張出部２２ｃ側から第２ヨーク２４側に向かう磁界が発生するように巻回されている。
第１コイル５０Ａおよび第２コイル５０Ｂは、導線の線径、および巻線回数がそれぞれ同じとなっている。各コイル５０Ａ，５０Ｂの端子は、駆動パルス発生回路１０４に接続されている。以下の説明では、第１コイル５０Ａの第１端子５０Ａａの電位をｏｕｔ１とし、第１コイル５０Ａの第２端子５０Ａｂの電位をｏｕｔ２とし、第２コイル５０Ｂの第１端子５０Ｂａの電位をｏｕｔ３とし、第２コイル５０Ｂの第２端子５０Ｂｂの電位をｏｕｔ４とする。
このように構成されたステータ２０は、コイル５０Ａ，５０Ｂから磁束が生じると、各磁心４０Ａ，４０Ｂおよびステータ本体２１に沿って磁束が流れる。そして、各コイル５０Ａ，５０Ｂへの通電状態に応じて、上述した第１磁極部２０Ａ、第２磁極部２０Ｂおよび第３磁極部２０Ｃの極性が切り替えられる。
すなわち、ステッピングモータ１０５は、ロータ３０と、ステータ２０と、第１コイル５０Ａと、第２コイル５０Ｂとを備える。ステータ２０は、ロータ３０に対して回転力を生じさせる磁束を与える。ロータ３０は、Ｎ極とＳ極との少なくとも２極に着磁され、秒針１０９（指針）を回転させる。第１コイル５０Ａは、ステータ２０の両端のうち第１磁心４０Ａ（第１端）に磁束を供給する。第２コイル５０Ｂは、ステータ２０の両端のうち第２磁心４０Ｂ（第２端）に磁束を供給する。
また、制御部１１２（駆動制御部）は、第１コイル５０Ａ及び第２コイル５０Ｂそれぞれに流れる駆動電流の変化状態に応じた制御角度によって、ロータ３０を回転制御する。
また、制御部１１２（駆動制御部）は、第１コイル５０Ａ及び第２コイル５０Ｂそれぞれに流れる駆動電流の変化状態に応じた制御角度によって、ロータ３０を回転制御する。
なお、ここでいう制御角度とは、ロータ３０の１回転ぶんの角度が等分割された角度であってもよい。例えば、制御角度とは、ロータ３０の１回転ぶんの角度が８等分された角度（４５°）である。
［ステッピングモータ１０５の動作例］
本実施形態のステッピングモータ１０５の動作について説明する。
図３は、実施形態に係るアナログ電子時計の制御処理のタイムチャートである。
図４は、実施形態に係るステッピングモータの動作図である。なお、図４において、ステータ２０上に示した矢印は各コイル５０Ａ，５０Ｂから発生する磁束の向きを示している。
本実施形態のステッピングモータ１０５の動作について説明する。
図３は、実施形態に係るアナログ電子時計の制御処理のタイムチャートである。
図４は、実施形態に係るステッピングモータの動作図である。なお、図４において、ステータ２０上に示した矢印は各コイル５０Ａ，５０Ｂから発生する磁束の向きを示している。
本実施形態の制御部１１２は、所定のパルス群ＰＧを各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加することで、ロータ３０をパルス群ＰＧの各々に応じて単位ステップ（１８０°）毎に制御する。アナログ電子時計１の制御部１１２は、各コイル５０Ａ，５０Ｂへの駆動パルスの印加制御を繰り返し実行することで秒針１０９を運針する。
上述したパルス群ＰＧには、各磁極部２０Ａ～２０Ｃの励磁状態に応じた駆動パルス（第１駆動パルス～第６駆動パルス）が含まれる。
なお、以下の説明においては記載を省略するが、パルス群ＰＧには、ロータ３０の回転を制動する制動パルスが含まれていてもよい。
なお、以下の説明においては記載を省略するが、パルス群ＰＧには、ロータ３０の回転を制動する制動パルスが含まれていてもよい。
図３に示すタイムチャート開始時（タイミングｔ０～タイミングｔ１；初期状態）においては、各磁極部２０Ａ～２０Ｃが励磁されておらず、ロータ３０が第１停止位置に位置している状態を示している（図４（Ａ））。
制御部１１２は、第１パルス群ＰＧを各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加して、ロータ３０を第１停止位置から第２停止位置に向けて単位ステップ回転させる。
制御部１１２は、第１パルス群ＰＧを各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加して、ロータ３０を第１停止位置から第２停止位置に向けて単位ステップ回転させる。
（タイミングｔ１）
制御部１１２は、第１パルス印加ステップを実行する。タイミングｔ１において、駆動パルス発生回路１０４は、第１パルス群ＰＧ１の第１パルスとして、第２コイル５０Ｂの第１端子５０Ｂａに所定の電圧Ｖを印加する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝０、ｏｕｔ３＝Ｖ、ｏｕｔ４＝０）。これにより、第２コイル５０Ｂには、第１端子５０Ｂａから第２端子５０Ｂｂに向けて電流が流れる。また、第１コイル５０Ａは、非通電状態となる。
制御部１１２は、第１パルス印加ステップを実行する。タイミングｔ１において、駆動パルス発生回路１０４は、第１パルス群ＰＧ１の第１パルスとして、第２コイル５０Ｂの第１端子５０Ｂａに所定の電圧Ｖを印加する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝０、ｏｕｔ３＝Ｖ、ｏｕｔ４＝０）。これにより、第２コイル５０Ｂには、第１端子５０Ｂａから第２端子５０Ｂｂに向けて電流が流れる。また、第１コイル５０Ａは、非通電状態となる。
図４（Ｂ）に示すように、第１パルスが第２コイル５０Ｂに印加されることで、ロータ３０のＮ極に対向配置された第１磁極部２０Ａおよび第３磁極部２０Ｃは、Ｓ極となるように励磁される。また、ロータ３０のＳ極に対向配置された第２磁極部２０Ｂは、Ｎ極となるように励磁される。その結果、ロータ３０は、１／４ステップぶん（例えば約４５°程度）回転する。
（タイミングｔ２）
制御部１１２は、第２パルス印加ステップを実行する。第１パルス群ＰＧ１の第１パルスを印加後、タイミングｔ２において、駆動パルス発生回路１０４は、第２パルスを各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加する。駆動パルス発生回路１０４は、第１パルス群ＰＧ１の第２パルスとして、第１コイル５０Ａの第２端子５０Ａｂ及び第２コイル５０Ｂの第１端子５０Ｂａに所定の電圧Ｖを印加する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝Ｖ、ｏｕｔ３＝Ｖ、ｏｕｔ４＝０）。これにより、第１コイル５０Ａには、第２端子５０Ａｂから第１端子５０Ａａに向けて、第２コイル５０Ｂには、第１端子５０Ｂａから第２端子５０Ｂｂに向けて、それぞれ電流が流れる。
制御部１１２は、第２パルス印加ステップを実行する。第１パルス群ＰＧ１の第１パルスを印加後、タイミングｔ２において、駆動パルス発生回路１０４は、第２パルスを各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加する。駆動パルス発生回路１０４は、第１パルス群ＰＧ１の第２パルスとして、第１コイル５０Ａの第２端子５０Ａｂ及び第２コイル５０Ｂの第１端子５０Ｂａに所定の電圧Ｖを印加する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝Ｖ、ｏｕｔ３＝Ｖ、ｏｕｔ４＝０）。これにより、第１コイル５０Ａには、第２端子５０Ａｂから第１端子５０Ａａに向けて、第２コイル５０Ｂには、第１端子５０Ｂａから第２端子５０Ｂｂに向けて、それぞれ電流が流れる。
図４（Ｃ）に示すように、第２パルスが各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加されることで、第１磁極部２０ＡはＳ極となるように、第２磁極部２０ＢはＮ極となるように、それぞれ励磁される。その結果、ロータ３０は、そのＮ極が第１磁極部２０Ａから離間して第２磁極部２０Ｂに吸引されるとともに、Ｓ極が第２磁極部２０Ｂから離間するように、１／４ステップぶん（例えば約４５°程度）、所定方向に回転する。以下、この回転方向を「所定回転方向」という。
（タイミングｔ３）
制御部１１２は、第３パルス印加ステップを実行する。第１パルス群ＰＧ１の第２パルスを印加後、タイミングｔ３において、駆動パルス発生回路１０４は、第３パルスを第１コイル５０Ａに印加する。駆動パルス発生回路１０４は、第１パルス群ＰＧ１の第３パルスとして、第１コイル５０Ａの第２端子５０Ａｂに所定の電圧Ｖを印加する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝Ｖ、ｏｕｔ３＝０、ｏｕｔ４＝０）。これにより、第１コイル５０Ａには、第２端子５０Ａｂから第１端子５０Ａａに向けて電流が流れる。また、第２コイル５０Ｂは、非通電状態となる。
制御部１１２は、第３パルス印加ステップを実行する。第１パルス群ＰＧ１の第２パルスを印加後、タイミングｔ３において、駆動パルス発生回路１０４は、第３パルスを第１コイル５０Ａに印加する。駆動パルス発生回路１０４は、第１パルス群ＰＧ１の第３パルスとして、第１コイル５０Ａの第２端子５０Ａｂに所定の電圧Ｖを印加する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝Ｖ、ｏｕｔ３＝０、ｏｕｔ４＝０）。これにより、第１コイル５０Ａには、第２端子５０Ａｂから第１端子５０Ａａに向けて電流が流れる。また、第２コイル５０Ｂは、非通電状態となる。
図４（Ｄ）に示すように、第３パルスが第１コイル５０Ａに印加されることで、第１磁極部２０Ａは、Ｓ極となるように励磁される。また、第２磁極部２０Ｂおよび第３磁極部２０Ｃは、Ｎ極となるように励磁される。その結果、ロータ３０は、そのＮ極が第１磁極部２０Ａから離間して第２磁極部２０Ｂに吸引されるとともに、Ｓ極が第３磁極部２０Ｃに吸引されるように、１／４ステップぶん（例えば約４５°程度）、所定回転方向に回転する。
（タイミングｔ４）
第１パルス群ＰＧ１の第３パルスを印加後、タイミングｔ４において、駆動パルス発生回路１０４は、パルスの印加を停止する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝０、ｏｕｔ３＝０、ｏｕｔ４＝０）。すると、図４（Ｅ）に示すように、ロータ３０は、ポテンシャルエネルギーが低くなる第２停止位置に向かって所定回転方向に回転する。
なお、第２停止位置近傍まで回転したロータ３０は、第２停止位置近傍で自由振動する。このロータ３０の自由振動により、各コイル５０Ａ，５０Ｂには、誘起電圧が発生する。各コイル５０Ａ，５０Ｂにおいて発生した誘起電圧は、回転検出回路１１１により検出される。制御回路１０３は、回転検出回路１１１により検出された信号に基づいて、時間Ｔ４経過後のタイミングｔ５までロータ３０の回転状態を検出する。この回転状態を検出する期間を回転検出期間と呼ぶ。
以上により、ロータ３０を第１停止位置から第２停止位置に向けて単位ステップ回転させることができる。
第１パルス群ＰＧ１の第３パルスを印加後、タイミングｔ４において、駆動パルス発生回路１０４は、パルスの印加を停止する（ｏｕｔ１＝０、ｏｕｔ２＝０、ｏｕｔ３＝０、ｏｕｔ４＝０）。すると、図４（Ｅ）に示すように、ロータ３０は、ポテンシャルエネルギーが低くなる第２停止位置に向かって所定回転方向に回転する。
なお、第２停止位置近傍まで回転したロータ３０は、第２停止位置近傍で自由振動する。このロータ３０の自由振動により、各コイル５０Ａ，５０Ｂには、誘起電圧が発生する。各コイル５０Ａ，５０Ｂにおいて発生した誘起電圧は、回転検出回路１１１により検出される。制御回路１０３は、回転検出回路１１１により検出された信号に基づいて、時間Ｔ４経過後のタイミングｔ５までロータ３０の回転状態を検出する。この回転状態を検出する期間を回転検出期間と呼ぶ。
以上により、ロータ３０を第１停止位置から第２停止位置に向けて単位ステップ回転させることができる。
（タイミングｔ５～タイミングｔ８）
制御部１１２は、タイミングｔ５～タイミングｔ７において、第２パルス群ＰＧ２（第４パルス、第５パルス、及び第６パルス）を各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加するとともに、タイミングｔ８においてパルスの印加を停止して、ロータ３０を第２停止位置から第１停止位置に向けて単位ステップ回転させる（図４（Ｆ）～（Ｈ）及び図４（Ａ））。
なお、タイミングｔ５～タイミングｔ８までの制御部１１２の動作は、上述したタイミングｔ１～タイミングｔ４までの各タイミングにおいて、ロータ３０の極性及び各コイル５０Ａ，５０Ｂに供給される電流の方向がそれぞれ逆になったものであり、その動作原理は上述と同様であるため、詳細な説明を省略する。
制御部１１２は、タイミングｔ５～タイミングｔ７において、第２パルス群ＰＧ２（第４パルス、第５パルス、及び第６パルス）を各コイル５０Ａ，５０Ｂに印加するとともに、タイミングｔ８においてパルスの印加を停止して、ロータ３０を第２停止位置から第１停止位置に向けて単位ステップ回転させる（図４（Ｆ）～（Ｈ）及び図４（Ａ））。
なお、タイミングｔ５～タイミングｔ８までの制御部１１２の動作は、上述したタイミングｔ１～タイミングｔ４までの各タイミングにおいて、ロータ３０の極性及び各コイル５０Ａ，５０Ｂに供給される電流の方向がそれぞれ逆になったものであり、その動作原理は上述と同様であるため、詳細な説明を省略する。
［ステッピングモータ１０５の制御モードＭＤ］
本実施形態のステッピングモータ１０５は、低分解能モードＭＤ１と、高分解能モードＭＤ２との２つの制御モードＭＤによって、秒針１０９を駆動する。以下、低分解能モードＭＤ１の場合のステッピングモータ１０５の動作、及び高分解能モードＭＤ２の場合のステッピングモータ１０５の動作についてそれぞれ説明する。
本実施形態のステッピングモータ１０５は、低分解能モードＭＤ１と、高分解能モードＭＤ２との２つの制御モードＭＤによって、秒針１０９を駆動する。以下、低分解能モードＭＤ１の場合のステッピングモータ１０５の動作、及び高分解能モードＭＤ２の場合のステッピングモータ１０５の動作についてそれぞれ説明する。
［低分解能モードＭＤ１］
上述したタイミングｔ０～タイミングｔ１の期間、及びタイミングｔ４～タイミングｔ５の期間をそれぞれ第１状態ＳＴ１とも称する。第１状態ＳＴ１において、ロータ３０の回転角度は、所定の基準角度（例えば、０°又は１８０°）である。また、第１状態ＳＴ１以外の期間（つまり、タイミングｔ２～タイミングｔ４の期間、及びタイミングｔ５～タイミングｔ８の期間）を第２状態ＳＴ２とも称する。第２状態ＳＴ２において、ロータ３０の回転角度は、所定の基準角度以外の角度である。
上述したタイミングｔ０～タイミングｔ１の期間、及びタイミングｔ４～タイミングｔ５の期間をそれぞれ第１状態ＳＴ１とも称する。第１状態ＳＴ１において、ロータ３０の回転角度は、所定の基準角度（例えば、０°又は１８０°）である。また、第１状態ＳＴ１以外の期間（つまり、タイミングｔ２～タイミングｔ４の期間、及びタイミングｔ５～タイミングｔ８の期間）を第２状態ＳＴ２とも称する。第２状態ＳＴ２において、ロータ３０の回転角度は、所定の基準角度以外の角度である。
低分解能モードＭＤ１において制御部１１２は、第１状態ＳＴ１の継続時間を、第２状態ＳＴ２の継続時間よりも長くして、ロータ３０を回転制御する。
すなわち、低分解能モードＭＤ１とは、制御モードＭＤのうち、ロータ３０の回転角度が所定の基準角度である第１状態ＳＴ１の継続時間を、ロータ３０の回転角度が基準角度以外の角度である第２状態ＳＴ２の継続時間よりも長くしてロータ３０を回転制御するモードである。
この結果、低分解能モードＭＤ１においては、指針（例えば、秒針１０９）が、所定の基準角度において第１状態ＳＴ１の継続時間だけ停止し、次の基準角度まで第２状態ＳＴ２の継続時間（つまり、第１状態ＳＴ１の継続時間よりも短時間）によって移動するように運針される。
一例として、第１状態ＳＴ１の継続時間と第２状態ＳＴ２の継続時間との合計時間が１秒に設定されている場合には、低分解能モードＭＤ１においては、秒針１０９が移動と停止を繰り返して１秒ずつを刻む（例えば、秒針１０９が６°ずつ回転する）ように運針される。
すなわち、低分解能モードＭＤ１とは、制御モードＭＤのうち、ロータ３０の回転角度が所定の基準角度である第１状態ＳＴ１の継続時間を、ロータ３０の回転角度が基準角度以外の角度である第２状態ＳＴ２の継続時間よりも長くしてロータ３０を回転制御するモードである。
この結果、低分解能モードＭＤ１においては、指針（例えば、秒針１０９）が、所定の基準角度において第１状態ＳＴ１の継続時間だけ停止し、次の基準角度まで第２状態ＳＴ２の継続時間（つまり、第１状態ＳＴ１の継続時間よりも短時間）によって移動するように運針される。
一例として、第１状態ＳＴ１の継続時間と第２状態ＳＴ２の継続時間との合計時間が１秒に設定されている場合には、低分解能モードＭＤ１においては、秒針１０９が移動と停止を繰り返して１秒ずつを刻む（例えば、秒針１０９が６°ずつ回転する）ように運針される。
図５は、実施形態の秒針１０９の運針状態の一例を示す図である。図５（Ａ）に低分解能モードＭＤ１における秒針１０９の運針状態の一例を示す。
［高分解能モードＭＤ２］
高分解能モードＭＤ２において制御部１１２は、第１状態ＳＴ１の継続時間と第２状態ＳＴ２の継続時間とを区別せずにロータ３０を回転制御する。
すなわち、高分解能モードＭＤ２とは、制御モードＭＤのうち、ロータ３０の回転角度が所定の基準角度である第１状態ＳＴ１の継続時間と、ロータ３０の回転角度が基準角度以外の角度である第２状態ＳＴ２の継続時間とを区別せずに（例えば、等長にして）ロータ３０を回転制御するモードである。
この結果、高分解能モードＭＤ２においては、指針（例えば、秒針１０９）の回転位置に依存せずに（例えば、一定の角速度によって）移動するように運針される。図５（Ｂ）に高分解能モードＭＤ２における秒針１０９の運針状態の一例を示す。
高分解能モードＭＤ２において制御部１１２は、第１状態ＳＴ１の継続時間と第２状態ＳＴ２の継続時間とを区別せずにロータ３０を回転制御する。
すなわち、高分解能モードＭＤ２とは、制御モードＭＤのうち、ロータ３０の回転角度が所定の基準角度である第１状態ＳＴ１の継続時間と、ロータ３０の回転角度が基準角度以外の角度である第２状態ＳＴ２の継続時間とを区別せずに（例えば、等長にして）ロータ３０を回転制御するモードである。
この結果、高分解能モードＭＤ２においては、指針（例えば、秒針１０９）の回転位置に依存せずに（例えば、一定の角速度によって）移動するように運針される。図５（Ｂ）に高分解能モードＭＤ２における秒針１０９の運針状態の一例を示す。
［制御部１１２の動作の流れ］
図６は、実施形態の制御部１１２の動作の流れの一例を示す図である。
（ステップＳ１０）制御部１１２は、動作モード情報を取得する。動作モード情報とは、制御モードＭＤが低分解能モードＭＤ１と高分解能モードＭＤ２とのいずれであるかを示す情報である。動作モード情報は、アナログ電子時計１が備える種々の機能（例えば、方位計、高度計、歩数計、カレンダー、タイマー、クロノグラフ、ストップウォッチなど）の動作状況により変化する。例えば、方位計とは、秒針１０９を方位磁針の代わりとして動作させる機能である。方位計機能が動作している場合には、動作モード情報は、高分解能モードＭＤ２を示す。また、方位計機能が動作しておらず、秒針１０９を時刻表示の指針（つまり、本来の機能としての秒針）として機能させる場合には、動作モード情報は、低分解能モードＭＤ１を示す。
（ステップＳ２０）制御部１１２は、取得した動作モード情報に基づいて、現在の制御モードＭＤが、低分解能モードＭＤ１と高分解能モードＭＤ２とのいずれであるかを判定する。制御部１１２は、高分解能モードＭＤ２であると判定した場合（ステップＳ２０；ＹＥＳ）には、高分解能モードＭＤ２による動作を行う（ステップＳ３０）。また、制御部１１２は、低分解能モードＭＤ１であると判定した場合（ステップＳ２０；ＮＯ）には、低分解能モードＭＤ１による動作を行う（ステップＳ４０）。
図６は、実施形態の制御部１１２の動作の流れの一例を示す図である。
（ステップＳ１０）制御部１１２は、動作モード情報を取得する。動作モード情報とは、制御モードＭＤが低分解能モードＭＤ１と高分解能モードＭＤ２とのいずれであるかを示す情報である。動作モード情報は、アナログ電子時計１が備える種々の機能（例えば、方位計、高度計、歩数計、カレンダー、タイマー、クロノグラフ、ストップウォッチなど）の動作状況により変化する。例えば、方位計とは、秒針１０９を方位磁針の代わりとして動作させる機能である。方位計機能が動作している場合には、動作モード情報は、高分解能モードＭＤ２を示す。また、方位計機能が動作しておらず、秒針１０９を時刻表示の指針（つまり、本来の機能としての秒針）として機能させる場合には、動作モード情報は、低分解能モードＭＤ１を示す。
（ステップＳ２０）制御部１１２は、取得した動作モード情報に基づいて、現在の制御モードＭＤが、低分解能モードＭＤ１と高分解能モードＭＤ２とのいずれであるかを判定する。制御部１１２は、高分解能モードＭＤ２であると判定した場合（ステップＳ２０；ＹＥＳ）には、高分解能モードＭＤ２による動作を行う（ステップＳ３０）。また、制御部１１２は、低分解能モードＭＤ１であると判定した場合（ステップＳ２０；ＮＯ）には、低分解能モードＭＤ１による動作を行う（ステップＳ４０）。
以上説明したように、本実施形態のアナログ電子時計１によれば、例えば、方位計など、指針の表示分解能が不足すると機能の価値が低下してしまう機能が動作する場合には、高分解能モードＭＤ２によって制御することにより、指針の表示分解能を高めることができる。一方で、指針の表示分解能を高めた場合には、例えば指針を高速運針させた場合などにおいて、ステッピングモータの脱調などが生じる場合がある。本実施形態のアナログ電子時計１によれば、指針の表示分解能を高める必要がない場合には、低分解能モードＭＤ１によって制御することにより、指針の運針を安定化することができる。
つまり、本実施形態のアナログ電子時計１によれば、指針の運針目的に応じて指針の表示分解能を切り替えることにより、表示分解能の向上と運針の安定化とを両立させることができる。
つまり、本実施形態のアナログ電子時計１によれば、指針の運針目的に応じて指針の表示分解能を切り替えることにより、表示分解能の向上と運針の安定化とを両立させることができる。
［変形例（１）］
制御部１１２（駆動制御部）は、高分解能モードＭＤ２（第２制御モード）において、ロータ３０の１回転当たりの制御角度の分割数を、秒針１０９（指針）の運針速度に応じた分割数にして、ロータ３０を回転制御するように構成されていてもよい。
例えば、高分解能モードＭＤ２において、制御部１１２は、秒針１０９の運針速度が比較的低速である場合には、分割数を例えば８（制御角度を４５°）にし、運針速度が比較的高速である場合には、分割数を例えば４（制御角度を９０°）にする。
ここで、指針の表示分解能と運針速度とがトレードオフの関係になっている場合がある。例えば、指針の表示分解能をより向上させると、制御ステップ数が多くなり運針速度が低下する場合がある。
上述のように構成されたアナログ電子時計１によれば、指針の運針速度によって指針の表示分解能を切り替えることができるため、表示分解能と運針速度とのいずれを優先するかを状況により選択可能にすることができる。
制御部１１２（駆動制御部）は、高分解能モードＭＤ２（第２制御モード）において、ロータ３０の１回転当たりの制御角度の分割数を、秒針１０９（指針）の運針速度に応じた分割数にして、ロータ３０を回転制御するように構成されていてもよい。
例えば、高分解能モードＭＤ２において、制御部１１２は、秒針１０９の運針速度が比較的低速である場合には、分割数を例えば８（制御角度を４５°）にし、運針速度が比較的高速である場合には、分割数を例えば４（制御角度を９０°）にする。
ここで、指針の表示分解能と運針速度とがトレードオフの関係になっている場合がある。例えば、指針の表示分解能をより向上させると、制御ステップ数が多くなり運針速度が低下する場合がある。
上述のように構成されたアナログ電子時計１によれば、指針の運針速度によって指針の表示分解能を切り替えることができるため、表示分解能と運針速度とのいずれを優先するかを状況により選択可能にすることができる。
［変形例（２）］
上述において、制御部１１２は、ロータ３０の回転角度１８０°ぶんに対して角度を等分割して駆動パルスを出力すると説明したがこれに限られない。制御部１１２（駆動制御部）は、ロータ３０の回転角度に応じて駆動電流の出力継続時間を異ならせて、ロータ３０を回転制御するように構成されていてもよい。このように構成されたアナログ電子時計１によれば、指針の運針目的にあわせて運針状態を変更することができる。
上述において、制御部１１２は、ロータ３０の回転角度１８０°ぶんに対して角度を等分割して駆動パルスを出力すると説明したがこれに限られない。制御部１１２（駆動制御部）は、ロータ３０の回転角度に応じて駆動電流の出力継続時間を異ならせて、ロータ３０を回転制御するように構成されていてもよい。このように構成されたアナログ電子時計１によれば、指針の運針目的にあわせて運針状態を変更することができる。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、ロータ３０を所定回転方向に回転させる場合についてのみ説明したが、ロータ３０を所定回転方向とは反対方向に回転させることも可能である。この場合には、第１コイル５０Ａの第１端子５０Ａａに印加する電圧と、第２コイル５０Ｂの第１端子５０Ｂａに印加する電圧と、を入れ替えることで、ロータ３０を所定回転方向とは反対方向に回転させることができる。
例えば、上記実施形態においては、ロータ３０を所定回転方向に回転させる場合についてのみ説明したが、ロータ３０を所定回転方向とは反対方向に回転させることも可能である。この場合には、第１コイル５０Ａの第１端子５０Ａａに印加する電圧と、第２コイル５０Ｂの第１端子５０Ｂａに印加する電圧と、を入れ替えることで、ロータ３０を所定回転方向とは反対方向に回転させることができる。
また、各パルス群ＰＧは、制動パルスと、制動パルスに連続する回転パルスと、により構成されていてもよく、制動パルスと回転パルスとの間に、各磁極部２０Ａ～２０Ｃの残留磁束を消磁する消磁パルスを含んでいてもよい。
また、上記実施形態においては、ステータ２０は、３個の磁極部２０Ａ～２０Ｃと２個のコイル５０Ａ，５０Ｂを備えているが、この構成に限定されず、２個の磁極部と１個のコイルを備えていてもよいし、４個以上の磁極部を備えていてもよい。
また、上記実施形態においては、ステータ２０は、２極に着磁されているが、これに限定されず、４極以上に着磁されていてもよい。
また、指針は、針状の指針、棒状の指針、円板状の指針など、指針の役割を担う構成を含む。
また、上記実施形態においては、ステータ２０は、２極に着磁されているが、これに限定されず、４極以上に着磁されていてもよい。
また、指針は、針状の指針、棒状の指針、円板状の指針など、指針の役割を担う構成を含む。
また、上記実施形態においては、ステータ本体２１、第１磁心４０Ａ、および第２磁心４０Ｂは一体成型品であってもよく、一枚の板状に形成されてもよい。
また、例えば、上記実施形態においては、第１コイル５０Ａと第１磁心４０Ａ、および、第２コイル５０Ｂと第２磁心４０Ｂは、Ｔ字状の第１ヨーク２２の直状部２２ａに略平行に形成されていたが、本発明の効果を奏する構造としてこれに限定されるものではない。例えば、第１コイル５０Ａと第１磁心４０Ａとを第２ヨーク２３に略平行になる向きに形成し、第２コイル５０Ｂと第２磁心４０Ｂとを第２ヨーク２４に略平行になる向きに形成することもできる。つまり、本発明のコイルと磁心の向きは、上記実施形態のような縦向きに配置するのみならず、横向きに配置することも可能となる。
また、例えば、上記実施形態においては、第１コイル５０Ａと第１磁心４０Ａ、および、第２コイル５０Ｂと第２磁心４０Ｂは、Ｔ字状の第１ヨーク２２の直状部２２ａに略平行に形成されていたが、本発明の効果を奏する構造としてこれに限定されるものではない。例えば、第１コイル５０Ａと第１磁心４０Ａとを第２ヨーク２３に略平行になる向きに形成し、第２コイル５０Ｂと第２磁心４０Ｂとを第２ヨーク２４に略平行になる向きに形成することもできる。つまり、本発明のコイルと磁心の向きは、上記実施形態のような縦向きに配置するのみならず、横向きに配置することも可能となる。
また、制御部１１２は、第１コイル５０Ａに流す駆動電流と、第２コイル５０Ｂに流す駆動電流との間のエネルギー比率を調整することにより、指針の運針制御角度を調整するように構成されていてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
１…アナログ電子時計、２０…ステータ（固定子）、２０Ａ…第１磁極部（磁極部）、２０Ｂ…第２磁極部（磁極部）、２０Ｃ…第３磁極部（磁極部）、３０…ロータ（回転子）、５０Ａ…第１コイル（コイル）、５０Ｂ…第２コイル（コイル）、１０５…ステッピングモータ、１０７…時針（指針）、１０８…分針（指針）、１０９…秒針（指針）、１１２…制御部
Claims (5)
- Ｎ極とＳ極との少なくとも２極に着磁され、指針を回転させるロータと、前記ロータに対して回転力を生じさせる磁束を与えるステータと、前記ステータの両端のうち第１端に磁束を供給する第１コイルと、第２端に磁束を供給する第２コイルとを備えるモータと、
前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに流れる駆動電流の変化状態に応じた制御角度によって、前記ロータを回転制御する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、
前記ロータの回転角度が所定の基準角度である第１状態の継続時間を、前記ロータの回転角度が前記基準角度以外の角度である第２状態の継続時間よりも長くして前記ロータを回転制御する第１制御モードと、前記第１状態の継続時間と前記第２状態の継続時間とを区別せずに前記ロータを回転制御する第２制御モードとによって、前記ロータを回転制御する
電子時計。 - 前記駆動制御部は、
前記第２制御モードにおいて、前記ロータの１回転当たりの前記制御角度の分割数を、前記指針の運針速度に応じた分割数にして、前記ロータを回転制御する
請求項１に記載の電子時計。 - 前記駆動制御部は、
前記ロータの回転角度に応じて駆動電流の出力継続時間を異ならせて、前記ロータを回転制御する
請求項１又は請求項２に記載の電子時計。 - 前記制御角度とは、前記ロータの１回転ぶんの角度が等分割された角度である
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子時計。 - Ｎ極とＳ極との少なくとも２極に着磁され、指針を回転させるロータと、前記ロータに対して回転力を生じさせる磁束を与えるステータと、前記ステータの両端のうち第１端に磁束を供給する第１コイルと、第２端に磁束を供給する第２コイルとを備えるモータと、
前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに流れる駆動電流の変化状態に応じた制御角度によって、前記ロータを回転制御する駆動制御部と、
を備える電子時計の制御方法であって、
前記ロータの回転角度が所定の基準角度である第１状態の継続時間を、前記ロータの回転角度が前記基準角度以外の角度である第２状態の継続時間よりも長くして前記ロータを回転制御する第１制御モードと、前記第１状態の継続時間と前記第２状態の継続時間とを区別せずに前記ロータを回転制御する第２制御モードとによって、前記ロータを回転制御する
電子時計の制御方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2019057176A JP7203656B2 (ja) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | 電子時計及び電子時計の制御方法 |
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Citations (3)
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| JP2015084633A (ja) | 2013-09-20 | 2015-04-30 | カシオ計算機株式会社 | ステッピングモータ及び時計 |
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-
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