JP7205337B2 - 電子時計、ムーブメントおよびモーター制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子時計、ムーブメントおよびモーター制御装置に関する。
特許文献１には、モーターのコイルへの電流の供給を、コイルに流れる電流が上限の閾値を上回ったらオフし、下限の閾値を下回ったらオンして、電力供給を継続するオン時間または電力供給の停止を継続するオフ時間からモーターのローターの位置を推定してモーターの連続回転を制御する技術が開示されている。
前記制御技術では、外部磁界の影響を受けるとローターの位置を正常に推定できず、誤動作が発生する可能性がある。したがって、外部磁界を検出し、その影響を考慮してローターの位置推定の精度を高めたい。その手段として、磁気センサーを設けることが考えられるが、磁気センサーを設けると、ムーブメントのサイズや部品コストが増加する。このため、磁気センサーを用いずに、外部磁界を精度よく検出することが求められる。
本開示の電子時計は、コイルおよびローターを有するモーターと、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数、を計数する計数部と、前記計数部で計数した、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、を備える。
本開示の電子時計は、コイルおよびローターを有するモーターと、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、前記第１の極性における前記オン時間と、前記第２の極性における前記オン時間との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ時間と、前記第２の極性における前記オフ時間との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、を備える。
本開示の電子時計において、前記制御部は、前記外部磁界検出部で前記外部磁界を検出した場合は、前記ドライバーを制御して、前記モーターを所定時間停止させた後に、前記モーターの駆動を再開させることが好ましい。
本開示の電子時計において、前記制御部は、前記外部磁界検出部で前記外部磁界を検出した場合は、前記オン時間を所定時間以上継続する固定パルスを前記ドライバーに出力することが好ましい。
本開示の電子時計において、前記外部磁界検出部は、前記第１の極性における１回目以外の前記オン時間の最大値と、前記第２の極性における１回目以外の前記オン時間の最大値との比較結果に基づいて外部磁界を検出することが好ましい。
本開示のムーブメントは、コイルおよびローターを有するモーターと、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数、を計数する計数部と、前記計数部で計数した、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、を備える。
本開示のムーブメントは、コイルおよびローターを有するモーターと、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、前記第１の極性における前記オン時間と、前記第２の極性における前記オン時間との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ時間と、前記第２の極性における前記オフ時間との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、を備える。
本開示のモーター制御装置は、モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数、を計数する計数部と、前記計数部で計数した、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、を備える。
本開示のモーター制御装置は、モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、前記第１の極性における前記オン時間と、前記第２の極性における前記オン時間との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ時間と、前記第２の極性における前記オフ時間との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、を備える。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態の電子時計１を図面に基づいて説明する。
電子時計１は、図１に示すように、ワールドタイム機能を有するアナログ電子時計である。電子時計１は、センター針である時針２および分針３と、６時側に配置された小秒針４と、時針２および分針３と同軸に設けられてタイムゾーンを指示する都市針５と、りゅうず９と、ボタン１１、１２と、ムーブメントを収容するケース８とを備える。
以下、本発明の第１実施形態の電子時計１を図面に基づいて説明する。
電子時計１は、図１に示すように、ワールドタイム機能を有するアナログ電子時計である。電子時計１は、センター針である時針２および分針３と、６時側に配置された小秒針４と、時針２および分針３と同軸に設けられてタイムゾーンを指示する都市針５と、りゅうず９と、ボタン１１、１２と、ムーブメントを収容するケース８とを備える。
時針２、分針３、都市針５は、電子時計１の文字板１３の表面に直交する平面視で文字板１３の中央部に設けられた３つの指針軸にそれぞれ取り付けられている。
小秒針４は、平面視で文字板１３の中央部よりも６時側で他の指針とは独立した指針軸に取り付けられている。
小秒針４は、平面視で文字板１３の中央部よりも６時側で他の指針とは独立した指針軸に取り付けられている。
［電子時計の回路構成］
電子時計１のムーブメント１０は、図２に示すように、信号源である水晶振動子１４と、電源である電池１５と、ボタン１１、１２の操作に連動してオン、オフされるプッシュスイッチＳ１、Ｓ２と、りゅうず９の引き出しに連動してオン、オフされるスライドスイッチＳ３、Ｓ４と、第１モーター４１、第２モーター４２、第３モーター４３と、時計用のＩＣ２０とを備える。
電子時計１のムーブメント１０は、図２に示すように、信号源である水晶振動子１４と、電源である電池１５と、ボタン１１、１２の操作に連動してオン、オフされるプッシュスイッチＳ１、Ｓ２と、りゅうず９の引き出しに連動してオン、オフされるスライドスイッチＳ３、Ｓ４と、第１モーター４１、第２モーター４２、第３モーター４３と、時計用のＩＣ２０とを備える。
［モーターの構成］
図３に示すように、第３モーター４３は、ステーター１３１と、コイル１３０と、ローター１３３とを備える。コイル１３０の両端は、後述するドライバー５１の出力端子Ｏ５、Ｏ６に導通され、ローター１３３は、径方向に２極に着磁された磁石である。したがって、第３モーター４３は、電子時計用に用いられる２極単相ステッピングモーターであり、後述するように、ドライバー５１に入力される駆動信号によって駆動される。
第１モーター４１、第２モーター４２は、第３モーター４３と同様の２極単相ステッピングモーターであるため、説明を省略する。
図３に示すように、第３モーター４３は、ステーター１３１と、コイル１３０と、ローター１３３とを備える。コイル１３０の両端は、後述するドライバー５１の出力端子Ｏ５、Ｏ６に導通され、ローター１３３は、径方向に２極に着磁された磁石である。したがって、第３モーター４３は、電子時計用に用いられる２極単相ステッピングモーターであり、後述するように、ドライバー５１に入力される駆動信号によって駆動される。
第１モーター４１、第２モーター４２は、第３モーター４３と同様の２極単相ステッピングモーターであるため、説明を省略する。
図２に示すように、小秒針４は、第１モーター４１によって運針され、時刻の秒を指示する。都市針５は、第２モーター４２によって運針され、設定されたタイムゾーンの代表都市を指示する。分針３および時針２は、第３モーター４３によって連動して運針される。このため、分針３は１周１８０分割で分を表示し、時針２は１周２１６０分割で時を表示する。
図２に示すように、ＩＣ２０は、水晶振動子１４が接続される接続端子ＯＳＣ１、ＯＳＣ２と、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が接続される入力端子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４と、電池１５が接続される電源端子ＶＤＤ、ＶＳＳと、第１モーター４１から第３モーター４３の各コイル１３０に接続される出力端子Ｏ１～Ｏ６とを備える。
なお、本実施形態では、電池１５のプラス電極を、高電位側の電源端子ＶＤＤに接続し、マイナス電極を低電位側の電源端子ＶＳＳに接続し、低電位側の電源端子ＶＳＳをグランド（基準電位）に設定している。
なお、本実施形態では、電池１５のプラス電極を、高電位側の電源端子ＶＤＤに接続し、マイナス電極を低電位側の電源端子ＶＳＳに接続し、低電位側の電源端子ＶＳＳをグランド（基準電位）に設定している。
水晶振動子１４は、後述する発振回路２１で駆動されて発振信号を発生する。
電池１５は、一次電池または二次電池で構成される。二次電池の場合は、図示略のソーラーセルなどによって充電される。
スイッチＳ１は、電子時計１の略２時位置にあるボタン１１に連動して入力されるプッシュスイッチであり、ボタン１１が押されている状態ではオン状態となり、ボタン１１が押されていない状態ではオフ状態となる。
スイッチＳ２は、電子時計１の略４時位置にあるボタン１２に連動して入力されるプッシュスイッチであり、ボタン１２が押されている状態ではオン状態となり、ボタン１２が押されていない状態ではオフ状態となる。
スイッチＳ３、Ｓ４は、りゅうず９の引き出しに連動したスライドスイッチである。本実施形態では、りゅうず９が１段目に引き出された状態でスイッチＳ３がオン状態、スイッチＳ４がオフ状態となり、２段目に引き出された状態でスイッチＳ４がオン状態、スイッチＳ３がオフ状態となり、０段目ではスイッチＳ３、Ｓ４が共にオフ状態となる。
電池１５は、一次電池または二次電池で構成される。二次電池の場合は、図示略のソーラーセルなどによって充電される。
スイッチＳ１は、電子時計１の略２時位置にあるボタン１１に連動して入力されるプッシュスイッチであり、ボタン１１が押されている状態ではオン状態となり、ボタン１１が押されていない状態ではオフ状態となる。
スイッチＳ２は、電子時計１の略４時位置にあるボタン１２に連動して入力されるプッシュスイッチであり、ボタン１２が押されている状態ではオン状態となり、ボタン１２が押されていない状態ではオフ状態となる。
スイッチＳ３、Ｓ４は、りゅうず９の引き出しに連動したスライドスイッチである。本実施形態では、りゅうず９が１段目に引き出された状態でスイッチＳ３がオン状態、スイッチＳ４がオフ状態となり、２段目に引き出された状態でスイッチＳ４がオン状態、スイッチＳ３がオフ状態となり、０段目ではスイッチＳ３、Ｓ４が共にオフ状態となる。
［ＩＣの回路構成］
ＩＣ２０は、図４に示すように、発振回路２１と、分周回路２２と、電子時計１の制御用のＣＰＵ２３と、ＲＯＭ２４と、ＲＡＭ２５と、入力回路２６と、バス２７とを備える。なお、ＣＰＵは、Central Processing Unitの略語であり、ＲＯＭはRead Only Memoryの略語であり、ＲＡＭはRandom access memoryの略語である。
さらに、ＩＣ２０は、第１モーター４１を駆動する第１モーター制御回路３１と、第２モーター４２を駆動する第２モーター制御回路３２と、第３モーター４３を駆動する第３モーター制御回路３３とを備える。
ＩＣ２０は、図４に示すように、発振回路２１と、分周回路２２と、電子時計１の制御用のＣＰＵ２３と、ＲＯＭ２４と、ＲＡＭ２５と、入力回路２６と、バス２７とを備える。なお、ＣＰＵは、Central Processing Unitの略語であり、ＲＯＭはRead Only Memoryの略語であり、ＲＡＭはRandom access memoryの略語である。
さらに、ＩＣ２０は、第１モーター４１を駆動する第１モーター制御回路３１と、第２モーター４２を駆動する第２モーター制御回路３２と、第３モーター４３を駆動する第３モーター制御回路３３とを備える。
発振回路２１は、基準信号源である水晶振動子１４を高周波発振させ、この高周波発振で発生する所定周波数（32768Hz）の発振信号を分周回路２２に出力する。
分周回路２２は、発振回路２１の出力を分周してＣＰＵ２３にタイミング信号（クロック信号）を供給する。
ＲＯＭ２４は、ＣＰＵ２３で実行される各種プログラムを収納している。本実施形態では、ＲＯＭ２４は、基本時計機能や後述する第３モーター４３の早送り駆動処理などを実現するためのプログラムを収納している。
ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２３がプログラムを実行する際のワークメモリー等として利用される。
ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２４に収納されたプログラムや、ＲＡＭ２５を用いて各機能、例えば第１モーター制御回路３１、第２モーター制御回路３２、第３モーター制御回路３３の駆動制御機能などを実現する。これらのＣＰＵ２３、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５によって制御回路２８が構成される。
分周回路２２は、発振回路２１の出力を分周してＣＰＵ２３にタイミング信号（クロック信号）を供給する。
ＲＯＭ２４は、ＣＰＵ２３で実行される各種プログラムを収納している。本実施形態では、ＲＯＭ２４は、基本時計機能や後述する第３モーター４３の早送り駆動処理などを実現するためのプログラムを収納している。
ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２３がプログラムを実行する際のワークメモリー等として利用される。
ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２４に収納されたプログラムや、ＲＡＭ２５を用いて各機能、例えば第１モーター制御回路３１、第２モーター制御回路３２、第３モーター制御回路３３の駆動制御機能などを実現する。これらのＣＰＵ２３、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５によって制御回路２８が構成される。
入力回路２６は、入力端子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の状態をバス２７に出力する。バス２７は、ＣＰＵ２３、入力回路２６、第１モーター制御回路３１、第２モーター制御回路３２、第３モーター制御回路３３間のデータ転送などに用いられる。
第１モーター制御回路３１から第３モーター制御回路３３は、バス２７を通してＣＰＵ２３から入力される命令により、第１モーター４１から第３モーター４３の駆動を制御する。
第１モーター制御回路３１から第３モーター制御回路３３は、バス２７を通してＣＰＵ２３から入力される命令により、第１モーター４１から第３モーター４３の駆動を制御する。
［モーター制御回路の構成］
第１モーター制御回路３１は、１秒毎に小秒針４用の第１モーター４１を駆動するため、腕時計等で採用されている低消費電力化が可能なモーター制御回路とされている。すなわち、第１モーター制御回路３１は、パルス幅が小さい主駆動パルスを出力後、第１モーター４１のコイル１３０の誘起電圧を測定してローター１３３が回転したか否かを検出し、非回転の場合には、主駆動パルスに比べて大きなパルス幅で固定された補正駆動パルスを出力してローター１３３を確実に回転させるように制御する。なお、第１モーター制御回路３１は、固定パルスで第１モーター４１を駆動してもよい。
第１モーター制御回路３１は、１秒毎に小秒針４用の第１モーター４１を駆動するため、腕時計等で採用されている低消費電力化が可能なモーター制御回路とされている。すなわち、第１モーター制御回路３１は、パルス幅が小さい主駆動パルスを出力後、第１モーター４１のコイル１３０の誘起電圧を測定してローター１３３が回転したか否かを検出し、非回転の場合には、主駆動パルスに比べて大きなパルス幅で固定された補正駆動パルスを出力してローター１３３を確実に回転させるように制御する。なお、第１モーター制御回路３１は、固定パルスで第１モーター４１を駆動してもよい。
第２モーター制御回路３２は、都市針５を正逆両方向、つまり時計回りおよび反時計回りの両方向に移動できるように、第２モーター４２を制御する。したがって、第２モーター制御回路３２は、第２モーター４２を正逆両方向に駆動制御できるものであればよい。
第３モーター制御回路３３は、都市針５による時差修正時に、時針２および分針３を高速で運針可能な制御回路である。
第３モーター制御回路３３は、図５に示すように、ドライバー及び検出回路５０、第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５、デコーダー７６、微分回路７７、ステップ数制御回路７８、カウンター７９を備える。
第３モーター制御回路３３は、図５に示すように、ドライバー及び検出回路５０、第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５、デコーダー７６、微分回路７７、ステップ数制御回路７８、カウンター７９を備える。
ドライバー及び検出回路５０は、図６に示すように、第３モーター４３のコイル１３０に電流を供給するドライバー５１と、コイル１３０に流れる電流値が所定値を超えているか否かを判定する電流検出回路６１とを備える。電流検出回路６１は、コイル１３０に流れる電流値を検出する電流検出部である。ドライバー５１および電流検出回路６１の詳細は後述する。
第１タイマー７１は、第３モーター４３のコイル１３０に流す電流の極性を切り替えるための所定条件となる判定時間t1を計測するタイマーである。第１タイマー７１の出力TM1は、第１タイマー７１のリセット端子ＲがＬレベルになってリセット状態が解除されてから、判定時間t1の経過前にリセット端子ＲがＨレベルになった場合はＬレベルを維持し、リセット端子ＲがＬレベルのままで判定時間t1が経過した場合はその時点でＨレベルになる。
ステップ数制御回路７８は、プリセッタブルダウンカウンターを含み、駆動期間信号DONを出力する。ステップ数制御回路７８は、制御回路２８からバス２７を介して入力される設定信号により設定されたプリセッタブルダウンカウンターのプリセット値が、クロック信号CLでダウンカウントされて０になるまで、駆動期間信号DONをＨレベルとし、プリセッタブルダウンカウンターが０になると駆動期間信号DONをＬレベルとする。
なお、ステップ数制御回路７８に入力する設定信号は、例えばＣＰＵ２３からバス２７を介して入力される。
なお、ステップ数制御回路７８に入力する設定信号は、例えばＣＰＵ２３からバス２７を介して入力される。
ＡＮＤ回路７２は、ドライバー及び検出回路５０の出力DT1と、第１タイマー７１の出力TM1とが入力される。
ＯＲ回路７３は、ドライバー及び検出回路５０の出力DT1が反転された信号と、ステップ数制御回路７８から出力された駆動期間信号DONが反転された信号とが入力される。
ＯＲ回路７３は、ドライバー及び検出回路５０の出力DT1が反転された信号と、ステップ数制御回路７８から出力された駆動期間信号DONが反転された信号とが入力される。
ＳＲラッチ回路７４は、セット端子ＳにＯＲ回路７３の出力が入力され、リセット端子Ｒにドライバー及び検出回路５０の出力DT2が入力される。ＳＲラッチ回路７４は、出力端子Ｑからドライバー５１のオン、オフ状態を切り替える切替信号TONを出力する。切替信号TONは、デコーダー７６と、カウンター７９と、第１タイマー７１のリセット端子Ｒとに入力される。
フリップフロップ７５は、クロック端子ＣにＡＮＤ回路７２の出力が入力される。フリップフロップ７５は、出力端子Ｑから駆動信号の極性を切り替える駆動極性信号PLを出力する。
微分回路７７は、駆動極性信号PLの立ち上がり、および、立下り毎に微分パルスを出力する。
フリップフロップ７５は、クロック端子ＣにＡＮＤ回路７２の出力が入力される。フリップフロップ７５は、出力端子Ｑから駆動信号の極性を切り替える駆動極性信号PLを出力する。
微分回路７７は、駆動極性信号PLの立ち上がり、および、立下り毎に微分パルスを出力する。
デコーダー７６には、ＳＲラッチ回路７４から出力される切替信号TONと、フリップフロップ７５から出力される駆動極性信号PLと、ステップ数制御回路７８から出力される駆動期間信号DONとが入力される。デコーダー７６は、こられの信号の状態に応じて、後述する図１２のタイミングチャートに示すように、駆動信号としてゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4をドライバー５１に出力する。
カウンター７９は、信号TONが入力されて信号レベルの変化によってカウントアップするカウンターである。このため、カウンター７９は、１ステップの駆動内でのドライバー５１のＯＮまたはＯＦＦの回数、本実施形態ではＯＮの回数をカウントする。
したがって、本実施形態において、カウンター７９は、第１の極性におけるオン状態の回数と第２の極性におけるオン状態の回数を計数する計数部である。
したがって、本実施形態において、カウンター７９は、第１の極性におけるオン状態の回数と第２の極性におけるオン状態の回数を計数する計数部である。
制御回路２８は、前述のとおり、ＣＰＵ２３、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５を備えて構成され、ＲＯＭ２４に収納されたプログラムによって動作し、バス２７を通してカウンター７９およびステップ数制御回路７８とのデータの読み書きを行う。制御回路２８は、後述するように、カウンター７９で計数した第１の極性におけるオン状態の回数と第２の極性におけるオン状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部として機能する。
［ドライバー及び検出回路の構成］
ドライバー及び検出回路５０は、図６に示すように、ドライバー５１と、電流検出回路６１とを備える。
ドライバー５１は、２つのPchトランジスター５２、５３と、４つのNchトランジスター５４、５５、５６、５７と、２つの検出抵抗５８、５９とを備える。各トランジスター５２～５７は、デコーダー７６から出力されるゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によって制御され、第３モーター４３のコイル１３０に正逆両方向の電流を供給する。
ドライバー及び検出回路５０は、図６に示すように、ドライバー５１と、電流検出回路６１とを備える。
ドライバー５１は、２つのPchトランジスター５２、５３と、４つのNchトランジスター５４、５５、５６、５７と、２つの検出抵抗５８、５９とを備える。各トランジスター５２～５７は、デコーダー７６から出力されるゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によって制御され、第３モーター４３のコイル１３０に正逆両方向の電流を供給する。
電流検出回路６１は、第１基準電圧発生回路６２と、第２基準電圧発生回路６３と、コンパレーター６４１、６４２、６５１、６５２と、複合ゲート６８、６９とを備えている。複合ゲート６８は、図６に示すＡＮＤ回路６６１、６６２およびＯＲ回路６８０を組み合わせたものと同等の機能を備える一つの素子である。複合ゲート６９は、ＡＮＤ回路６７１、６７２およびＯＲ回路６９０を組み合わせたものと同等の機能を備える一つの素子である。
コンパレーター６４１、６４２は、抵抗値Ｒ１、Ｒ２の検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧と、第１基準電圧発生回路６２の電圧とをそれぞれ比較する。
ＡＮＤ回路６６１には駆動極性信号PLが反転入力され、ＡＮＤ回路６６２には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター６４１、６４２の一方の出力が検出信号DT1として出力される。
コンパレーター６５１、６５２は、抵抗値Ｒ１、Ｒ２の検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧と、第２基準電圧発生回路６３の電圧とをそれぞれ比較する。
ＡＮＤ回路６７１には駆動極性信号PLが反転入力され、ＡＮＤ回路６７２には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター６５１、６５２の一方の出力が検出信号DT2として出力される。
コンパレーター６４１、６４２は、抵抗値Ｒ１、Ｒ２の検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧と、第１基準電圧発生回路６２の電圧とをそれぞれ比較する。
ＡＮＤ回路６６１には駆動極性信号PLが反転入力され、ＡＮＤ回路６６２には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター６４１、６４２の一方の出力が検出信号DT1として出力される。
コンパレーター６５１、６５２は、抵抗値Ｒ１、Ｒ２の検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧と、第２基準電圧発生回路６３の電圧とをそれぞれ比較する。
ＡＮＤ回路６７１には駆動極性信号PLが反転入力され、ＡＮＤ回路６７２には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター６５１、６５２の一方の出力が検出信号DT2として出力される。
第１基準電圧発生回路６２は、コイル１３０に流れる電流が下限電流値Iminの場合に、検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧に相当する電位を出力するように設定されている。
したがって、コイル１３０に流れる電流Ｉが下限電流値Imin以上の場合は、検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧が第１基準電圧発生回路６２の出力電圧を上回るため、検出信号DT1がＨレベルとなる。一方、電流Ｉが下限電流値Iminを下回っている場合は、検出信号DT1がＬレベルとなる。このため、電流検出回路６１の第１基準電圧発生回路６２、コンパレーター６４１、６４２、複合ゲート６８は、コイル１３０に流れる電流Ｉが下限電流値Iminより小さいことを検出する下限検出部である。
第２基準電圧発生回路６３は、上限電流値Imaxに相当する電圧を発生する。したがって、電流検出回路６１の検出信号DT2は、コイル１３０に流れる電流Ｉが上限電流値Imaxを超えた場合にＨレベルとなり、上限電流値Imax以下の場合にＬレベルとなる。このため、電流検出回路６１の第２基準電圧発生回路６３、コンパレーター６５１、６５２、複合ゲート６９は、コイル１３０に流れる電流Ｉが上限電流値Imaxを超えたことを検出する上限検出部である。
したがって、コイル１３０に流れる電流Ｉが下限電流値Imin以上の場合は、検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧が第１基準電圧発生回路６２の出力電圧を上回るため、検出信号DT1がＨレベルとなる。一方、電流Ｉが下限電流値Iminを下回っている場合は、検出信号DT1がＬレベルとなる。このため、電流検出回路６１の第１基準電圧発生回路６２、コンパレーター６４１、６４２、複合ゲート６８は、コイル１３０に流れる電流Ｉが下限電流値Iminより小さいことを検出する下限検出部である。
第２基準電圧発生回路６３は、上限電流値Imaxに相当する電圧を発生する。したがって、電流検出回路６１の検出信号DT2は、コイル１３０に流れる電流Ｉが上限電流値Imaxを超えた場合にＨレベルとなり、上限電流値Imax以下の場合にＬレベルとなる。このため、電流検出回路６１の第２基準電圧発生回路６３、コンパレーター６５１、６５２、複合ゲート６９は、コイル１３０に流れる電流Ｉが上限電流値Imaxを超えたことを検出する上限検出部である。
ここで、電流検出部である電流検出回路６１が検出した電流値、つまり電流値の検出結果である検出信号DT1、DT2に応じてドライバー５１をオン状態、オフ状態に制御する制御部は、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、デコーダー７６を備えて構成される。
また、第３モーター４３の１ステップ分の駆動が終了したことを判定してコイル１３０に流す駆動電流の極性を交互に切り替える制御を行う極性切替部は、第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５、デコーダー７６、微分回路７７を備えて構成される。
さらに、前述したように、第３モーター制御回路３３は、ドライバー、電流検出部、制御部、極性切替部、計数部を構成し、制御回路２８は、外部磁界検出部を構成するため、第３モーター制御回路３３および制御回路２８によって、モーター制御装置３０が構成されている。
また、第３モーター４３の１ステップ分の駆動が終了したことを判定してコイル１３０に流す駆動電流の極性を交互に切り替える制御を行う極性切替部は、第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５、デコーダー７６、微分回路７７を備えて構成される。
さらに、前述したように、第３モーター制御回路３３は、ドライバー、電流検出部、制御部、極性切替部、計数部を構成し、制御回路２８は、外部磁界検出部を構成するため、第３モーター制御回路３３および制御回路２８によって、モーター制御装置３０が構成されている。
［外部磁界の影響］
次に、図７および図８を参照し、第３モーター４３に対する外部磁界の影響について説明する。なお、本実施形態では、端子Ｏ５から端子Ｏ６に向かってコイル１３０を流れる電流を、正方向の電流としている。また、本実施形態では、コイル１３０に供給する駆動電流は、第１の極性および第２の極性に切り替えられ、第１の極性の場合に、コイル１３０に正方向の電流が流れるものとしている。
図７は、第１の極性の駆動信号によってドライバー５１がオン状態に制御された状態であり、本実施形態では、コイル１３０に正方向の駆動電流が流れると、ステーター１３１には、図７に点線で示すように、時計回りの磁界Ｈ１が発生する。
図８は、第２の極性の駆動信号によってドライバー５１がオン状態に制御された状態であり、本実施形態では、コイル１３０に逆方向の駆動電流が流れると、ステーター１３１には、図８に点線で示すように、反時計回りの磁界Ｈ１が発生する。
次に、図７および図８を参照し、第３モーター４３に対する外部磁界の影響について説明する。なお、本実施形態では、端子Ｏ５から端子Ｏ６に向かってコイル１３０を流れる電流を、正方向の電流としている。また、本実施形態では、コイル１３０に供給する駆動電流は、第１の極性および第２の極性に切り替えられ、第１の極性の場合に、コイル１３０に正方向の電流が流れるものとしている。
図７は、第１の極性の駆動信号によってドライバー５１がオン状態に制御された状態であり、本実施形態では、コイル１３０に正方向の駆動電流が流れると、ステーター１３１には、図７に点線で示すように、時計回りの磁界Ｈ１が発生する。
図８は、第２の極性の駆動信号によってドライバー５１がオン状態に制御された状態であり、本実施形態では、コイル１３０に逆方向の駆動電流が流れると、ステーター１３１には、図８に点線で示すように、反時計回りの磁界Ｈ１が発生する。
第３モーター制御回路３３は、第３モーター４３の駆動電流を上限電流値Imaxと、下限電流値Iminの間でオン、オフしてほぼ定電流となるように制御する。この場合、ローター１３３の回転角度と、駆動のオン時間、オフ時間とは相関がある。そのため、オン時間やオフ時間が所定の条件に該当した場合に、極性の切替を行えば、最適な切替タイミングで極性の切替を実行できる。
しかしながら、図７、８に示すように、第３モーター４３に外部磁界Ｈ３が影響すると、コイル１３０による磁界Ｈ１またはＨ２に、外部磁界Ｈ３が加算された状態となる。この影響は駆動の極性により異なり、２極ステップモーターでは全く逆になる。そのため、駆動の極性によりローター１３３の動きがアンバランスになり、電流の立ち上がり、立下り時間が変化するため、定電流駆動した場合の駆動波形が極性によって異なるものになる。
例えば、図７に示すように、コイル１３０による磁界Ｈ１と同じ向きに外部磁界Ｈ３が加わると、磁界によってローター１３３に加わる力も大きくなる。このため、ローター１３３は回転し易くなり、駆動電流も立ち上がりやすくなり、オン時間Tonも短くなる。
一方、図８に示すように、コイル１３０による磁界Ｈ２と逆向きに外部磁界Ｈ３が加わると、磁界によってローター１３３に加わる力が小さくなる。このため、ローター１３３は回転し難くなり、駆動電流も立ち上がりし難くなり、オン時間Tonも長くなる。
本実施形態では、上記のように、外部磁界が存在した場合に発生する第１の極性および第２の極性における駆動波形の相違を検出し、外部磁界の有無を検出している。
しかしながら、図７、８に示すように、第３モーター４３に外部磁界Ｈ３が影響すると、コイル１３０による磁界Ｈ１またはＨ２に、外部磁界Ｈ３が加算された状態となる。この影響は駆動の極性により異なり、２極ステップモーターでは全く逆になる。そのため、駆動の極性によりローター１３３の動きがアンバランスになり、電流の立ち上がり、立下り時間が変化するため、定電流駆動した場合の駆動波形が極性によって異なるものになる。
例えば、図７に示すように、コイル１３０による磁界Ｈ１と同じ向きに外部磁界Ｈ３が加わると、磁界によってローター１３３に加わる力も大きくなる。このため、ローター１３３は回転し易くなり、駆動電流も立ち上がりやすくなり、オン時間Tonも短くなる。
一方、図８に示すように、コイル１３０による磁界Ｈ２と逆向きに外部磁界Ｈ３が加わると、磁界によってローター１３３に加わる力が小さくなる。このため、ローター１３３は回転し難くなり、駆動電流も立ち上がりし難くなり、オン時間Tonも長くなる。
本実施形態では、上記のように、外部磁界が存在した場合に発生する第１の極性および第２の極性における駆動波形の相違を検出し、外部磁界の有無を検出している。
以下、図９～図１１のフローチャートおよび図１２のタイミングチャートに基づいて本実施形態における動作を説明する。本実施形態では、ボタン１１を押してスイッチＳ１が入力される毎に、都市針５が１時間時差のある次の都市の表示位置に移動し、都市針５の移動に連動して、時針２および分針３が＋６０分、早送りで移動される仕様になっている。
このため、制御回路２８は、ボタン１１によってスイッチＳ１の入力があると、ステップＳ１を実行し、第２モーター制御回路３２から出力される駆動パルスにより、都市針５を１ステップ正転、つまり右回転する。都市針５の運針方法は、従来から行われている制御方法を利用できるので説明を省略する。
このため、制御回路２８は、ボタン１１によってスイッチＳ１の入力があると、ステップＳ１を実行し、第２モーター制御回路３２から出力される駆動パルスにより、都市針５を１ステップ正転、つまり右回転する。都市針５の運針方法は、従来から行われている制御方法を利用できるので説明を省略する。
制御回路２８は、ステップＳ２を実行し、変数ｍ、Ton1、Ton2をそれぞれ０に初期化する。これらの変数は、ＣＰＵ２３のメモリー内やＲＡＭ２５に記憶される。また、変数ｍは、外部磁界判定のために駆動したステップ数を示す変数である。Ton1は、外部磁界判定用の１回目の駆動処理終了時のカウンター７９の値を記憶する変数である。Ton2は、外部磁界判定用の２回目の駆動処理終了時のカウンター７９の値を記憶する変数である。なお、外部磁界判定用の１回目と２回目とでは、第３モーター４３は異なる極性で駆動される。
次に、制御回路２８は、外部磁界判定駆動処理Ｓ１０を実行する。制御回路２８は、図１０に示すように、外部磁界判定駆動処理Ｓ１０を実行すると、ステップＳ１１を実行し、Ton回数をカウントするカウンター７９をリセットして初期化する。
次に、制御回路２８は、ステップＳ１２を実行し、ステップ数制御回路７８にステップ数１を設定する。したがって、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０は、１ステップの駆動のみを実行する。また、制御回路２８がステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定した後は、第３モーター制御回路３３の各ロジック回路によってドライバー５１の駆動制御が実行される。
次に、制御回路２８は、ステップＳ１２を実行し、ステップ数制御回路７８にステップ数１を設定する。したがって、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０は、１ステップの駆動のみを実行する。また、制御回路２８がステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定した後は、第３モーター制御回路３３の各ロジック回路によってドライバー５１の駆動制御が実行される。
ステップ数制御回路７８にステップ数ｎとして「１」が設定されると、ステップ数制御回路７８は駆動期間信号DONをＨレベルとし、デコーダー７６は、ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によって第３モーター４３のドライバー５１をオンするステップＳ１３を実行する。ドライバー５１がオンされることで、第３モーター４３が作動し、時針２および分針３が駆動される。
なお、フローチャートおよび以下の説明において、ドライバー５１をオンするとは、コイル１３０に駆動電流を流すことができるオン状態にドライバー５１を制御することを意味し、ドライバー５１をオフするとは、コイル１３０に駆動電流を流すことができないオフ状態にドライバー５１を制御することを意味する。
なお、フローチャートおよび以下の説明において、ドライバー５１をオンするとは、コイル１３０に駆動電流を流すことができるオン状態にドライバー５１を制御することを意味し、ドライバー５１をオフするとは、コイル１３０に駆動電流を流すことができないオフ状態にドライバー５１を制御することを意味する。
本実施形態では、図１２のタイミングチャートで駆動期間信号DONがＨレベルとなった直後は、P1がＬレベル、P2がＨレベルのため、Pchトランジスター５２がオン、Pchトランジスター５３がオフされる。また、N1～N3がＬレベル、N4がＨレベルのため、Nchトランジスター５４、５５、５６がオフ、Nchトランジスター５７がオンされる。このため、電流は、Pchトランジスター５２、端子Ｏ５、コイル１３０、端子Ｏ６、検出抵抗５９、Nchトランジスター５７を流れる。本実施形態では、端子Ｏ５から端子Ｏ６に向かってコイル１３０を流れる電流を、正方向の電流としている。また、本実施形態では、コイル１３０に供給する駆動電流は、第１の極性および第２の極性に切り替えられ、第１の極性の場合に、コイル１３０に正方向の電流が流れるものとしている。したがって、コイル１３０に正方向の電流が流れる状態は、第１の極性の駆動信号によってドライバー５１がオン状態に制御された状態である。
次に、第３モーター制御回路３３は、ステップＳ１４を実行し、コイル１３０を流れる電流Ｉが、上限電流値Imaxを超えたか否かを判定する。第３モーター制御回路３３は、検出抵抗５８、５９に発生する電圧が、第２基準電圧発生回路６３の基準電圧を超えるまでは、ステップＳ１４でＮＯと判定し、ステップＳ１４の判定処理を継続する。
一方、第３モーター制御回路３３は、電流Ｉが上限電流値Imaxを超えた場合、ステップＳ１４でＹＥＳと判定し、検出信号DT2をＨレベルにする。検出信号DT2がＨレベルになると、ＳＲラッチ回路７４のリセット端子ＲがＨレベルとなり、切替信号TONはＬレベルに変化する。このため、ステップＳ１５が実行され、デコーダー７６は、ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によってドライバー５１をオフする。具体的には、P1がＨレベル、P2がＨレベル、N1がＨレベル、N2がＬレベル、N3がＨレベル、N4がＨレベルとなる。このため、コイル１３０の両端が電源端子ＶＳＳに接続されて短絡され、ドライバー５１からコイル１３０への電流Ｉの供給も停止する。したがって、コイル１３０に電流が供給されていない状態は、ドライバー５１がオフ状態に制御された状態である。本実施形態では、Pchトランジスター５２、５３およびNchトランジスター５５をオフ、Nchトランジスター５４、５６、５７をオンにした状態を、ドライバー５１の第１の極性でのオフ状態としている。
一方、第３モーター制御回路３３は、電流Ｉが上限電流値Imaxを超えた場合、ステップＳ１４でＹＥＳと判定し、検出信号DT2をＨレベルにする。検出信号DT2がＨレベルになると、ＳＲラッチ回路７４のリセット端子ＲがＨレベルとなり、切替信号TONはＬレベルに変化する。このため、ステップＳ１５が実行され、デコーダー７６は、ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によってドライバー５１をオフする。具体的には、P1がＨレベル、P2がＨレベル、N1がＨレベル、N2がＬレベル、N3がＨレベル、N4がＨレベルとなる。このため、コイル１３０の両端が電源端子ＶＳＳに接続されて短絡され、ドライバー５１からコイル１３０への電流Ｉの供給も停止する。したがって、コイル１３０に電流が供給されていない状態は、ドライバー５１がオフ状態に制御された状態である。本実施形態では、Pchトランジスター５２、５３およびNchトランジスター５５をオフ、Nchトランジスター５４、５６、５７をオンにした状態を、ドライバー５１の第１の極性でのオフ状態としている。
切替信号TONがＬレベルに変化すると、カウンター７９は、ステップＳ１６を実行し、カウンター値、つまりTon回数を１増やす。
また、切替信号TONがＬレベルに変化することで、第１タイマー７１のリセットが解除され、第１タイマー７１のタイマー計測が開始する。また、ドライバー５１がオンされて切替信号TONがＨレベルに変化すると、第１タイマー７１がリセットされて判定時間t1の計測が停止する。したがって、第１タイマー７１は、ドライバー５１のオフ状態の継続時間であるオフ時間を計測する。
また、切替信号TONがＬレベルに変化することで、第１タイマー７１のリセットが解除され、第１タイマー７１のタイマー計測が開始する。また、ドライバー５１がオンされて切替信号TONがＨレベルに変化すると、第１タイマー７１がリセットされて判定時間t1の計測が停止する。したがって、第１タイマー７１は、ドライバー５１のオフ状態の継続時間であるオフ時間を計測する。
次に、第３モーター制御回路３３は、ステップＳ１７を実行し、コイル１３０を流れる電流Ｉが下限電流値Iminを下回ったか否かを判定する。第３モーター制御回路３３は、検出抵抗５８、５９に発生する電圧が、第１基準電圧発生回路６２の基準電圧を下回るまでは、ステップＳ１７でＮＯと判定し、ステップＳ１７の判定処理を継続する。
第３モーター制御回路３３は、電流Ｉが下限電流値Iminを下回った場合、ステップＳ１７でＹＥＳと判定し、ステップＳ１８を実行して、ドライバー５１のオフ時間が判定時間t1を超えているか否かを判定する。すなわち、ドライバー５１をオフしてから、電流Ｉが下限電流値Iminを下回るまでの経過時間つまりＯＦＦ時間が判定時間t1以下であれば、第３モーター制御回路３３はステップＳ１８でＮＯと判定し、判定時間t1を超えていればステップＳ１８でＹＥＳと判定する。具体的には、電流Ｉが下限電流値Iminを下回り、ステップＳ１８でＹＥＳと判定したタイミングで、出力TM1がＨレベルであれば、ドライバー５１のオフ時間が判定時間t1を超えていると判定でき、出力TM1がＬレベルであれば、判定時間t1を超えていないと判定できる。
第３モーター制御回路３３は、ステップＳ１８でＮＯと判定した場合は、極性の切り替えを行わず、ステップＳ１３に戻り、ドライバー５１をオンして第３モーター４３を駆動する。
第３モーター制御回路３３は、電流Ｉが下限電流値Iminを下回った場合、ステップＳ１７でＹＥＳと判定し、ステップＳ１８を実行して、ドライバー５１のオフ時間が判定時間t1を超えているか否かを判定する。すなわち、ドライバー５１をオフしてから、電流Ｉが下限電流値Iminを下回るまでの経過時間つまりＯＦＦ時間が判定時間t1以下であれば、第３モーター制御回路３３はステップＳ１８でＮＯと判定し、判定時間t1を超えていればステップＳ１８でＹＥＳと判定する。具体的には、電流Ｉが下限電流値Iminを下回り、ステップＳ１８でＹＥＳと判定したタイミングで、出力TM1がＨレベルであれば、ドライバー５１のオフ時間が判定時間t1を超えていると判定でき、出力TM1がＬレベルであれば、判定時間t1を超えていないと判定できる。
第３モーター制御回路３３は、ステップＳ１８でＮＯと判定した場合は、極性の切り替えを行わず、ステップＳ１３に戻り、ドライバー５１をオンして第３モーター４３を駆動する。
ドライバー５１をオンしている期間であるオン時間Tonと、オフしている期間であるオフ時間Toffと、誘起電圧Ｖ、駆動電圧Ｅ、駆動電流ｉ、コイル抵抗Ｒの間には、下記の式（１）の関係があり、誘起電圧Ｖから駆動の極性を切り替える最適なタイミングを推定できる。
Ｖ＝Ｅ*Ton/(Ton+Toff)－Ｒ*ｉ…（１）
そのため、オフ時間Toffが判定時間t1を超えない場合には、第３モーター制御回路３３はステップＳ１８でＮＯと判定し、再びドライバー５１をオンしてコイル１３０への駆動電流の供給を再開するステップＳ１３を実行する。
一方、オフ時間Toffが判定時間t1を超えたら、第３モーター制御回路３３は、ローター１３３が１８０度回転したものと判断して極性を切り替えるステップＳ１９を実行し、ステップ数制御回路７８でカウントしている残りステップ数ｎを１減らすステップＳ２０を実行する。
Ｖ＝Ｅ*Ton/(Ton+Toff)－Ｒ*ｉ…（１）
そのため、オフ時間Toffが判定時間t1を超えない場合には、第３モーター制御回路３３はステップＳ１８でＮＯと判定し、再びドライバー５１をオンしてコイル１３０への駆動電流の供給を再開するステップＳ１３を実行する。
一方、オフ時間Toffが判定時間t1を超えたら、第３モーター制御回路３３は、ローター１３３が１８０度回転したものと判断して極性を切り替えるステップＳ１９を実行し、ステップ数制御回路７８でカウントしている残りステップ数ｎを１減らすステップＳ２０を実行する。
次に、第３モーター制御回路３３は、残りステップ数ｎが「０」であるか否かを判定するステップＳ２１を実行し、ステップＳ２１でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ１２で設定したステップ数ｎ、具体的に１ステップ分の時針２および分針３の駆動が終了していると判断し、第３モーター４３の駆動を停止する。すなわち、ステップ数制御回路７８でカウントする残りステップ数ｎが「０」になると、ステップ数制御回路７８は駆動期間信号DONをＬレベルとし、第３モーター４３の駆動制御を終了する。
また、制御回路２８は、ステップ数制御回路７８の残りステップ数ｎが「０」になると、ステップＳ２２を実行し、変数ｍに１を加算する。このため、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０の場合、変数ｍは１となる。
以上により、外部磁界判定駆動処理Ｓ１０が終了し、第３モーター制御回路３３による第３モーター４３の駆動も一旦終了する。
また、制御回路２８は、ステップ数制御回路７８の残りステップ数ｎが「０」になると、ステップＳ２２を実行し、変数ｍに１を加算する。このため、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０の場合、変数ｍは１となる。
以上により、外部磁界判定駆動処理Ｓ１０が終了し、第３モーター制御回路３３による第３モーター４３の駆動も一旦終了する。
制御回路２８は、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０が終了すると、図９のステップＳ３を実行し、変数Ton1にカウンター７９の値、つまりTon回数カウンター値を記憶する。図１２に示す例では、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０でのカウンター７９のカウント値つまりTon回数は「１２」であり、ステップＳ３で変数Ton1には「１２」が記憶される。
次に、制御回路２８は、ステップＳ４を実行し、所定時間待機する。具体的には、外部磁界判定駆動処理Ｓ１０で駆動したローター１３３の振動が停止するまで待機する。この待機時間は、例えば、数msecである。
次に、制御回路２８は、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０を実行する。２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０は、１回目と同じ処理であるため、説明を省略する。なお、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０を終了した時点で、駆動したステップ数を示す変数ｍは「２」となる。
制御回路２８は、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０が終了すると、ステップＳ５を実行し、変数Ton2にカウンター７９の値、つまりTon回数カウンター値を記憶する。図１２に示す例では、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０でのカウンター７９のカウント値つまりTon回数は「１６」であり、ステップＳ５で変数Ton2には「１６」が記憶される。
制御回路２８は、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０が終了すると、ステップＳ５を実行し、変数Ton2にカウンター７９の値、つまりTon回数カウンター値を記憶する。図１２に示す例では、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０でのカウンター７９のカウント値つまりTon回数は「１６」であり、ステップＳ５で変数Ton2には「１６」が記憶される。
次に、制御回路２８は、ステップＳ６を実行し、ｍ＝１８０になったか否かを判定する。都市針５が１ステップ正転つまり時刻が１時間進められたため、分針３は１周、つまり１８０ステップ運針することになる。制御回路２８は、ｍ＝１８０になっており、ステップＳ６でＹＥＳと判定すると、外部磁界判定駆動処理Ｓ１０を１８０回繰り返しており、分針３の１周の駆動が終了しているため、そのまま第３モーター４３の駆動制御を終了する。
制御回路２８は、ステップＳ６でＮＯと判定すると、Ton1とTon2の差の絶対値が所定値n1以上であるか否かを判定するステップＳ７を実行する。この所定値n1は、予め第３モーター４３に外部磁界を加えて実験した際の実験結果やシミュレーション結果などに基づいて設定でき、例えばn1＝３である。
制御回路２８は、ステップＳ７でＹＥＳと判定した場合は、外部磁界の影響で第３モーター４３の駆動波形がアンバランスになったと判断する。図１２の例では、Ton1とTon2の差の絶対値は「４」であり、所定値n1以上となり、外部磁界の影響を受けていると判断できる。
制御回路２８は、ステップＳ７でＹＥＳと判定した場合、第３モーター４３の早送り駆動は実行せず、ステップＳ８の所定時間の待機を行った後、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０に戻って外部磁界判定用の駆動処理を継続する。ステップＳ８の待機時間は、ステップＳ４と同じく、ローター１３３の振動が停止するまでの時間以上に設定すればよい。
外部磁界の影響を受けた状態で、第３モーター４３を早送り駆動すると、極性切替条件を正しく判定できず、適切な駆動ができない可能性があるためである。このため、制御回路２８は、ステップＳ７でＹＥＳと判定している間、つまり外部磁界の影響を受けている間は、ステップＳ８、Ｓ１０～Ｓ７を繰り返す。このため、１回目および２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０は、最大でそれぞれ９０回つまり計１８０回繰り返される。
制御回路２８は、ステップＳ７でＹＥＳと判定した場合は、外部磁界の影響で第３モーター４３の駆動波形がアンバランスになったと判断する。図１２の例では、Ton1とTon2の差の絶対値は「４」であり、所定値n1以上となり、外部磁界の影響を受けていると判断できる。
制御回路２８は、ステップＳ７でＹＥＳと判定した場合、第３モーター４３の早送り駆動は実行せず、ステップＳ８の所定時間の待機を行った後、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０に戻って外部磁界判定用の駆動処理を継続する。ステップＳ８の待機時間は、ステップＳ４と同じく、ローター１３３の振動が停止するまでの時間以上に設定すればよい。
外部磁界の影響を受けた状態で、第３モーター４３を早送り駆動すると、極性切替条件を正しく判定できず、適切な駆動ができない可能性があるためである。このため、制御回路２８は、ステップＳ７でＹＥＳと判定している間、つまり外部磁界の影響を受けている間は、ステップＳ８、Ｓ１０～Ｓ７を繰り返す。このため、１回目および２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０は、最大でそれぞれ９０回つまり計１８０回繰り返される。
制御回路２８は、ステップＳ７でＮＯと判定した場合は、第３モーター４３を早送り駆動するためのモーター早送り駆動処理Ｓ３０を実行する。
制御回路２８は、図１１に示すように、モーター早送り駆動処理Ｓ３０を実行すると、ステップＳ３１を実行し、ステップ数制御回路７８にステップ数１８０－ｍを設定する。すなわち、分針３を１８０ステップ、つまり１周運針するためには、既に外部磁界判定用でｍステップ駆動済みであるため、残りのステップ数１８０－ｍをステップ数制御回路７８に設定すればよい。
制御回路２８は、図１１に示すように、モーター早送り駆動処理Ｓ３０を実行すると、ステップＳ３１を実行し、ステップ数制御回路７８にステップ数１８０－ｍを設定する。すなわち、分針３を１８０ステップ、つまり１周運針するためには、既に外部磁界判定用でｍステップ駆動済みであるため、残りのステップ数１８０－ｍをステップ数制御回路７８に設定すればよい。
制御回路２８がステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定すると、第３モーター制御回路３３が前記ステップ数の早送り駆動を実行する。図１１において、第３モーター制御回路３３が実行するステップＳ３２～Ｓ３９は、外部磁界判定駆動処理Ｓ１０のＳ１３～Ｓ１５、Ｓ１７～Ｓ２１と同じ処理であるため、説明を省略する。
制御回路２８は、ステップＳ３９でＹＥＳと判定してモーター早送り駆動処理Ｓ３０を終了すると、図９に戻り、都市針５の１ステップ正転時の第３モーター４３の駆動制御を終了する。
制御回路２８は、ステップＳ３９でＹＥＳと判定してモーター早送り駆動処理Ｓ３０を終了すると、図９に戻り、都市針５の１ステップ正転時の第３モーター４３の駆動制御を終了する。
［第１実施形態の効果］
本実施形態の第３モーター制御回路３３によれば、連続する２回の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０によって、第１の極性でのTon回数と第２の極性でのTon回数との差を求めているので、前記差が所定値n1よりも大きい場合には外部磁界の影響を受けていると判定できる。すなわち、第３モーター４３を定電流駆動で制御している場合、外部磁界の影響を受けていると、駆動の極性によってローター１３３の動きがアンバランスとなり、定電流駆動時の駆動波形が極性によって異なるため、極性毎の駆動波形の状態を示すTon回数を比較することで外部磁界の有無を検出できる。
したがって、磁気センサーを設けて外部磁界を検出する必要が無く、ムーブメント１０のサイズや部品コストの増加を防止できる。すなわち、電子時計１は、磁気センサーを設けずに、外部磁界の影響を精度よく検出することができ、外部磁界の影響を受けたまま、第３モーター４３を早送りすることも防止できる。
特に、時針２、分針３を運針する第３モーター４３の早送り駆動制御の開始時に、第３モーター４３を実際に駆動した際の駆動波形のアンバランスを、Ton回数の差で求め、この差が所定値n1以上の場合に外部磁界の影響を受けていると判定している。このため、第３モーター４３の駆動に影響する外部磁界を精度よく検出できる。
本実施形態の第３モーター制御回路３３によれば、連続する２回の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０によって、第１の極性でのTon回数と第２の極性でのTon回数との差を求めているので、前記差が所定値n1よりも大きい場合には外部磁界の影響を受けていると判定できる。すなわち、第３モーター４３を定電流駆動で制御している場合、外部磁界の影響を受けていると、駆動の極性によってローター１３３の動きがアンバランスとなり、定電流駆動時の駆動波形が極性によって異なるため、極性毎の駆動波形の状態を示すTon回数を比較することで外部磁界の有無を検出できる。
したがって、磁気センサーを設けて外部磁界を検出する必要が無く、ムーブメント１０のサイズや部品コストの増加を防止できる。すなわち、電子時計１は、磁気センサーを設けずに、外部磁界の影響を精度よく検出することができ、外部磁界の影響を受けたまま、第３モーター４３を早送りすることも防止できる。
特に、時針２、分針３を運針する第３モーター４３の早送り駆動制御の開始時に、第３モーター４３を実際に駆動した際の駆動波形のアンバランスを、Ton回数の差で求め、この差が所定値n1以上の場合に外部磁界の影響を受けていると判定している。このため、第３モーター４３の駆動に影響する外部磁界を精度よく検出できる。
本実施形態では、外部磁界がある時にはローター１３３を連続回転させずに、完全に停止するまでの所定時間だけ待機してから第３モーター４３を駆動しているので、駆動速度は遅くなるが外部磁界中でも第３モーター４３を安定して駆動することができる。
第３モーター制御回路３３は、論理素子を用いた専用の回路で構成しているので、ＣＰＵ２３で実現する場合に比べて、低電圧駆動および低消費電力化を実現でき、特に腕時計のような携帯型の電子時計１に適したものにできる。
また、制御回路２８は、第３モーター制御回路３３のステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定し、カウンター７９のカウンター値を変数に記憶すればよく、第３モーター４３の実際の駆動制御は第３モーター制御回路３３で行われるため、制御回路２８を実現するプログラムも簡易化できる。
また、制御回路２８は、第３モーター制御回路３３のステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定し、カウンター７９のカウンター値を変数に記憶すればよく、第３モーター４３の実際の駆動制御は第３モーター制御回路３３で行われるため、制御回路２８を実現するプログラムも簡易化できる。
さらに、外部磁界検出部を制御回路２８で構成したので、外部磁界の有無を判断する所定値n1を不揮発性メモリー等に書き込むことで設定できる。このため、第３モーター４３の仕様や、ムーブメント１０における磁気シールド構造の相違等で電子時計１のバリエーションが異なる場合も、各電子時計１に応じて所定値n1を変更することができ、外部磁界の有無を精度よく検出できる。
［第１実施形態の変形例］
第１実施形態では、計数部であるカウンター７９は、第１の極性におけるドライバー５１のオン状態の回数と、第２の極性におけるドライバー５１のオン状態の回数とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８は、カウンター７９で計数した第１の極性におけるオン状態の回数である変数Ton1と、第２の極性におけるオン状態の回数である変数Ton2との比較結果に基づいて外部磁界を検出していたが、これに限らない。
すなわち、計数部であるカウンター７９は、第１の極性におけるドライバー５１のオフ状態の回数と、第２の極性におけるドライバー５１のオフ状態の回数とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８は、カウンター７９で計数した第１の極性におけるオフ状態の回数と、第２の極性におけるオフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出してもよい。
第１実施形態では、計数部であるカウンター７９は、第１の極性におけるドライバー５１のオン状態の回数と、第２の極性におけるドライバー５１のオン状態の回数とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８は、カウンター７９で計数した第１の極性におけるオン状態の回数である変数Ton1と、第２の極性におけるオン状態の回数である変数Ton2との比較結果に基づいて外部磁界を検出していたが、これに限らない。
すなわち、計数部であるカウンター７９は、第１の極性におけるドライバー５１のオフ状態の回数と、第２の極性におけるドライバー５１のオフ状態の回数とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８は、カウンター７９で計数した第１の極性におけるオフ状態の回数と、第２の極性におけるオフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出してもよい。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の電子時計について説明する。第２実施形態の電子時計は、第１実施形態のモーター制御装置３０の代わりに、図１３に示すモーター制御装置３０Ｂを用い、これにより制御フローが第１実施形態と異なるものである。このため、以下では、主に第１実施形態と相違する構成、処理について説明する。
次に、第２実施形態の電子時計について説明する。第２実施形態の電子時計は、第１実施形態のモーター制御装置３０の代わりに、図１３に示すモーター制御装置３０Ｂを用い、これにより制御フローが第１実施形態と異なるものである。このため、以下では、主に第１実施形態と相違する構成、処理について説明する。
モーター制御装置３０Ｂは、第３モーター制御回路３３Ｂと、制御回路２８Ｂとを備える。第３モーター制御回路３３Ｂは、第１実施形態の第３モーター制御回路３３のカウンター７９を、カウンター７９Ｂに変更した点のみが相違する。第１実施形態のカウンター７９は、各外部磁界判定駆動処理Ｓ１０におけるTon回数をカウントしていたが、第２実施形態のカウンター７９Ｂは、外部磁界判定駆動処理におけるTon時間、つまりドライバー５１のオン状態の継続時間であるオン時間を計測するものである。そして、制御回路２８Ｂは、後述するように、外部磁界判定駆動処理におけるTon時間の最大値を判定して記憶している。
以下、図１４～図１５のフローチャートに基づいて第２実施形態における動作を説明する。
第２実施形態においても、ボタン１１を押してスイッチＳ１が入力されると、制御回路２８Ｂは、ステップＳ５１を実行し、第２モーター制御回路３２から出力される駆動パルスにより、都市針５を１ステップ正転、つまり右回転する。
第２実施形態においても、ボタン１１を押してスイッチＳ１が入力されると、制御回路２８Ｂは、ステップＳ５１を実行し、第２モーター制御回路３２から出力される駆動パルスにより、都市針５を１ステップ正転、つまり右回転する。
次に、制御回路２８Ｂは、ステップＳ５２を実行し、変数ｍ、Tonmax、Tonmax1、Tonmax2をそれぞれ０に初期化する。これらの変数は、ＣＰＵ２３のメモリー内やＲＡＭ２５等に記憶される。また、ここで、変数ｍは、外部磁界判定のために駆動したステップ数を示す変数である。Tonmaxは、後述する外部磁界判定駆動処理の実行中に更新されるTon時間の最大値である。Tonmax1は、外部磁界判定用の１回目の駆動処理終了時のTonmaxの値を記憶する変数である。Tonmax2は、外部磁界判定用の２回目の駆動処理終了時のTonmaxの値を記憶する変数である。第２実施形態においても、外部磁界判定用の１回目と２回目とでは、第３モーター４３は異なる極性で駆動される。
次に、制御回路２８Ｂは、外部磁界判定駆動処理Ｓ６０を実行する。制御回路２８Ｂは、図１５に示すように、外部磁界判定駆動処理Ｓ６０を実行すると、ステップＳ６１を実行し、変数Tonmaxを「０」に初期化する。
次に、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６２を実行し、ステップ数制御回路７８にステップ数１を設定する。また、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６３を実行し、Ton時間をカウントするカウンター７９Ｂをリセットして初期化する。
制御回路２８Ｂがステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定し、カウンター７９Ｂをリセットした後は、第１実施形態と同様に、第３モーター制御回路３３Ｂの各ロジック回路によってドライバー５１の駆動制御が実行される。なお、第３モーター制御回路３３Ｂによる駆動制御において、第３モーター制御回路３３による駆動制御と同様の制御に関しては簡略して説明する。
次に、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６２を実行し、ステップ数制御回路７８にステップ数１を設定する。また、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６３を実行し、Ton時間をカウントするカウンター７９Ｂをリセットして初期化する。
制御回路２８Ｂがステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定し、カウンター７９Ｂをリセットした後は、第１実施形態と同様に、第３モーター制御回路３３Ｂの各ロジック回路によってドライバー５１の駆動制御が実行される。なお、第３モーター制御回路３３Ｂによる駆動制御において、第３モーター制御回路３３による駆動制御と同様の制御に関しては簡略して説明する。
第３モーター制御回路３３Ｂは、ステップ数制御回路７８にステップ数ｎとして「１」が設定されると、第１実施形態のステップＳ１３～Ｓ１５と同じ処理であるステップＳ６４～Ｓ６６を実行する。
次に、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６４でドライバー５１をオンした制御が１回目であるか、つまり１回目のオン時間Tonであるかを判定するステップＳ６７を実行する。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ６７でＮＯと判定した場合、カウンター７９Ｂで計測された今回のオン時間TonがTonmaxより大きいか否かを判定するステップＳ６８を実行する。
次に、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６４でドライバー５１をオンした制御が１回目であるか、つまり１回目のオン時間Tonであるかを判定するステップＳ６７を実行する。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ６７でＮＯと判定した場合、カウンター７９Ｂで計測された今回のオン時間TonがTonmaxより大きいか否かを判定するステップＳ６８を実行する。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ６８でＹＥＳと判定した場合は、Tonmaxを今回のオン時間Tonで更新し、ステップＳ６８でＮＯと判定した場合は、Tonmaxを更新せずに維持する。
また、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６７でＹＥＳと判定した場合もTonmaxを更新しない。１回目のオン時間Tonを除いてTonmaxを更新するのは、図１２に示すように、１回目のオン時間Tonはローター１３３の停止状態から始まるために長くなり、外部磁界の影響を受けている場合の極性による差異が分かりにくいためである。
また、制御回路２８Ｂは、ステップＳ６７でＹＥＳと判定した場合もTonmaxを更新しない。１回目のオン時間Tonを除いてTonmaxを更新するのは、図１２に示すように、１回目のオン時間Tonはローター１３３の停止状態から始まるために長くなり、外部磁界の影響を受けている場合の極性による差異が分かりにくいためである。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ６７でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ６８でＮＯと判定した場合、ステップＳ６９を実行した後は、第１実施形態のステップＳ１７～Ｓ２２と同じ処理であるステップＳ７０～Ｓ７５を実行し、外部磁界判定駆動処理Ｓ６０を終了する。
以上により、外部磁界判定駆動処理Ｓ６０が終了し、第３モーター制御回路３３Ｂによる第３モーター４３の駆動も一旦終了する。
以上により、外部磁界判定駆動処理Ｓ６０が終了し、第３モーター制御回路３３Ｂによる第３モーター４３の駆動も一旦終了する。
制御回路２８Ｂは、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０が終了すると、図１４のステップＳ５３を実行し、変数Tonmax1に制御回路２８ＢのＣＰＵ２３内のメモリーに記憶したTonmaxの値、つまり１回目を除くオン時間Tonの最大値を記憶する。第２実施形態においても、外部磁界判定駆動処理Ｓ６０のモーター駆動制御は、第１実施形態の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０と同じであるため、駆動波形は第１実施形態の図１２に示す例と同じである。
図１２に示す例では、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０でのTonmaxの値は800μsecであり、ステップＳ５３で変数Tonmax1には「800μsec」が記憶される。
図１２に示す例では、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０でのTonmaxの値は800μsecであり、ステップＳ５３で変数Tonmax1には「800μsec」が記憶される。
次に、制御回路２８Ｂは、第１実施形態のステップＳ４と同じくステップＳ５４を実行して所定時間待機した後、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０を実行する。２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０は、１回目と同じ処理であるため、説明を省略する。なお、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０を終了した時点で、駆動したステップ数を示す変数ｍは「２」となる。
制御回路２８Ｂは、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０が終了すると、ステップＳ５５を実行し、変数Tonmax2にTonmaxの値を記憶する。図１２に示す例では、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０でのTonmaxの値は300μsecであり、ステップＳ５５で変数Tonmax2には「300μsec」が記憶される。
制御回路２８Ｂは、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０が終了すると、ステップＳ５５を実行し、変数Tonmax2にTonmaxの値を記憶する。図１２に示す例では、２回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０でのTonmaxの値は300μsecであり、ステップＳ５５で変数Tonmax2には「300μsec」が記憶される。
制御回路２８Ｂは、第１実施形態のステップＳ６と同じくステップＳ５６を実行し、ｍ＝１８０になったか否かを判定する。制御回路２８Ｂは、ステップＳ５６でＹＥＳと判定すると、外部磁界判定駆動処理Ｓ６０だけで分針３の駆動が終了したことになるため、そのまま都市針５の１ステップ正転時の第３モーター４３の駆動制御を終了する。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ５６でＮＯと判定すると、Tonmax1とTonmax2の差の絶対値が所定時間t2以上であるか否かを判定するステップＳ５７を実行する。この所定時間t2は、予め第３モーター４３に外部磁界を加えて実験した際の実験結果等に基づいて設定すればよく、例えばt2＝400μsecである。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ５７でＹＥＳと判定した場合は、外部磁界の影響で第３モーター４３の駆動波形がアンバランスになったと判断する。図１２の例では、Tonmax1とTonmax2の差の絶対値は「500μsec」であり、所定時間t2以上となり、外部磁界の影響を受けていると判断できる。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ５７でＹＥＳと判定した場合、第３モーター４３の早送り駆動は実行せず、ステップＳ５８の所定時間の待機を行った後、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０に戻って外部磁界判定用の駆動処理を継続する。ステップＳ５８の待機時間は、ステップＳ５４と同じく、ローター１３３の振動が停止するまでの時間以上に設定すればよい。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ５７でＹＥＳと判定した場合は、外部磁界の影響で第３モーター４３の駆動波形がアンバランスになったと判断する。図１２の例では、Tonmax1とTonmax2の差の絶対値は「500μsec」であり、所定時間t2以上となり、外部磁界の影響を受けていると判断できる。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ５７でＹＥＳと判定した場合、第３モーター４３の早送り駆動は実行せず、ステップＳ５８の所定時間の待機を行った後、１回目の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０に戻って外部磁界判定用の駆動処理を継続する。ステップＳ５８の待機時間は、ステップＳ５４と同じく、ローター１３３の振動が停止するまでの時間以上に設定すればよい。
制御回路２８Ｂは、ステップＳ５７でＮＯと判定した場合は、第３モーター４３を早送り駆動するためのモーター早送り駆動処理Ｓ３０を実行する。モーター早送り駆動処理Ｓ３０は第１実施形態と同じ処理であるため説明を省略する。
制御回路２８Ｂは、モーター早送り駆動処理Ｓ３０を終了すると、図１４に戻り、都市針５の１ステップ正転時の第３モーター４３の駆動制御を終了する。
制御回路２８Ｂは、モーター早送り駆動処理Ｓ３０を終了すると、図１４に戻り、都市針５の１ステップ正転時の第３モーター４３の駆動制御を終了する。
［第２実施形態の効果］
第２実施形態の第３モーター制御回路３３Ｂによれば、連続する２回の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０によって、第１の極性でのオン時間Tonの最大値と第２の極性でのオン時間Tonの最大値との差を求めているので、前記差が所定時間t2よりも大きい場合には外部磁界の影響を受けていると判定できる。したがって、第１実施形態と同じく、磁気センサーを設けて外部磁界を検出する必要が無く、ムーブメントのサイズや部品コストの増加を防止できる。すなわち、第２実施形態の電子時計も、磁気センサーを設けずに、外部磁界の影響を精度よく検出することができ、外部磁界の影響を受けたまま、第３モーター４３を早送りすることも防止できる。
特に、時針２、分針３を運針する第３モーター４３の早送り駆動制御の開始時に、第３モーター４３を実際に駆動した際の駆動波形のアンバランスを、オン時間Tonの最大値の差で求め、この差が所定時間t2以上の場合に外部磁界の影響を受けていると判定している。このため、第３モーター４３の駆動に影響する外部磁界を精度よく検出できる。
第２実施形態の第３モーター制御回路３３Ｂによれば、連続する２回の外部磁界判定駆動処理Ｓ６０によって、第１の極性でのオン時間Tonの最大値と第２の極性でのオン時間Tonの最大値との差を求めているので、前記差が所定時間t2よりも大きい場合には外部磁界の影響を受けていると判定できる。したがって、第１実施形態と同じく、磁気センサーを設けて外部磁界を検出する必要が無く、ムーブメントのサイズや部品コストの増加を防止できる。すなわち、第２実施形態の電子時計も、磁気センサーを設けずに、外部磁界の影響を精度よく検出することができ、外部磁界の影響を受けたまま、第３モーター４３を早送りすることも防止できる。
特に、時針２、分針３を運針する第３モーター４３の早送り駆動制御の開始時に、第３モーター４３を実際に駆動した際の駆動波形のアンバランスを、オン時間Tonの最大値の差で求め、この差が所定時間t2以上の場合に外部磁界の影響を受けていると判定している。このため、第３モーター４３の駆動に影響する外部磁界を精度よく検出できる。
本実施形態では、外部磁界がある時にはローター１３３を連続回転させずに、完全に停止するまでの所定時間だけ待機してから第３モーター４３を駆動しているので、駆動速度は遅くなるが外部磁界中でも第３モーター４３を安定して駆動することができる。
第３モーター制御回路３３Ｂは、論理素子を用いた専用の回路で構成しているので、ＣＰＵ２３で実現する場合に比べて、低電圧駆動および低消費電力化を実現でき、特に腕時計のような携帯型の電子時計１に適したものにできる。
また、制御回路２８Ｂは、第３モーター制御回路３３Ｂのステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定し、カウンター７９のカウンター値であるオン時間Tonで変数Tonmaxを更新し、変数Tonmax1、Tonmax2に記憶すればよく、第３モーター４３の実際の駆動制御は第３モーター制御回路３３Ｂで行われるため、制御回路２８Ｂを実現するプログラムも簡易化できる。
また、制御回路２８Ｂは、第３モーター制御回路３３Ｂのステップ数制御回路７８に駆動ステップ数を設定し、カウンター７９のカウンター値であるオン時間Tonで変数Tonmaxを更新し、変数Tonmax1、Tonmax2に記憶すればよく、第３モーター４３の実際の駆動制御は第３モーター制御回路３３Ｂで行われるため、制御回路２８Ｂを実現するプログラムも簡易化できる。
さらに、外部磁界検出部を制御回路２８Ｂで構成したので、外部磁界の有無を判断する所定時間t2を不揮発性メモリー等に書き込むことで設定できる。このため、第３モーター４３の仕様や、ムーブメントにおける磁気シールド構造の相違等で電子時計のバリエーションが異なる場合も、各電子時計に応じて所定時間t2を変更することができ、外部磁界の有無を精度よく検出できる。
［第２実施形態の第１変形例］
第２実施形態では、カウンター７９Ｂは、第１の極性におけるドライバー５１のオン状態の継続時間であるTon時間と、第２の極性におけるドライバー５１のオン状態の継続時間であるTon時間とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８Ｂは、カウンター７９Ｂで計数した第１の極性における１回目以外のTon時間の最大値である変数Tonmax1と、第２の極性における１回目以外のTon時間の最大値である変数Tonmax2との比較結果に基づいて外部磁界を検出していたが、これに限らない。
すなわち、計数部であるカウンター７９は、第１の極性におけるドライバー５１のオフ状態の継続時間と、第２の極性におけるドライバー５１のオフ状態の継続時間とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８Ｂは、カウンター７９で計数した第１の極性におけるオフ時間の最大値と、第２の極性におけるオフ時間の最大値との比較結果に基づいて外部磁界を検出してもよい。
第２実施形態では、カウンター７９Ｂは、第１の極性におけるドライバー５１のオン状態の継続時間であるTon時間と、第２の極性におけるドライバー５１のオン状態の継続時間であるTon時間とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８Ｂは、カウンター７９Ｂで計数した第１の極性における１回目以外のTon時間の最大値である変数Tonmax1と、第２の極性における１回目以外のTon時間の最大値である変数Tonmax2との比較結果に基づいて外部磁界を検出していたが、これに限らない。
すなわち、計数部であるカウンター７９は、第１の極性におけるドライバー５１のオフ状態の継続時間と、第２の極性におけるドライバー５１のオフ状態の継続時間とをカウントし、外部磁界検出部である制御回路２８Ｂは、カウンター７９で計数した第１の極性におけるオフ時間の最大値と、第２の極性におけるオフ時間の最大値との比較結果に基づいて外部磁界を検出してもよい。
［第２実施形態の第２変形例］
第２実施形態では、制御回路２８は、各極性でのオン時間の最大値を比較して外部磁界の有無を判定していたが、オン時間の累積値や平均値などに基づいて外部磁界の有無を判定してもよい。また、オフ時間を計測した場合も、最大値に限らず、オフ時間の累積値や平均値などに基づいて外部磁界の有無を判定してもよい。
さらに、極性を切り替えてドライバー５１をオンしてからオフするまでの継続時間の差異に基づいて外部磁界の有無を判定してもよい。
すなわち、制御回路２８は、外部磁界の影響を受けた場合に極性毎に変動するパラメーターに基づいて外部磁界の有無を判定すれば良い。
第２実施形態では、制御回路２８は、各極性でのオン時間の最大値を比較して外部磁界の有無を判定していたが、オン時間の累積値や平均値などに基づいて外部磁界の有無を判定してもよい。また、オフ時間を計測した場合も、最大値に限らず、オフ時間の累積値や平均値などに基づいて外部磁界の有無を判定してもよい。
さらに、極性を切り替えてドライバー５１をオンしてからオフするまでの継続時間の差異に基づいて外部磁界の有無を判定してもよい。
すなわち、制御回路２８は、外部磁界の影響を受けた場合に極性毎に変動するパラメーターに基づいて外部磁界の有無を判定すれば良い。
［他の実施形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、制御回路２８、２８Ｂは、第３モーター４３に影響する外部磁界が有ると判定した場合は、第３モーター制御回路３３、３３Ｂを制御し、外部磁界の影響を受けても確実にローター１３３を回転できる固定パルスをドライバー５１に供給して第３モーター４３を駆動しても良い。この場合、第３モーター４３の駆動の安定性を高めることができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、制御回路２８、２８Ｂは、第３モーター４３に影響する外部磁界が有ると判定した場合は、第３モーター制御回路３３、３３Ｂを制御し、外部磁界の影響を受けても確実にローター１３３を回転できる固定パルスをドライバー５１に供給して第３モーター４３を駆動しても良い。この場合、第３モーター４３の駆動の安定性を高めることができる。
また、制御回路２８、２８Ｂは、外部磁界が有ると判定した場合、第３モーター４３の駆動を所定時間停止し、例えば数秒から数分間停止し、その後に再度実行しても良い。第３モーター４３の駆動を停止している間に、電子時計１の利用者が、スピーカーなどの外部磁界の発生源から離れて外部磁界の影響を受けなくなることを期待できるためである。
なお、第３モーター４３に影響する外部磁界が存在する場合、前記各実施形態では、第３モーター４３を１ステップ駆動する毎に所定時間待機している。このため、時針２、分針３を外部磁界が存在していない場合と異なる運針にでき、利用者は外部磁界の有無を時針２、分針３の運針状態で判断することができる。さらに、小秒針４等の指針やディスプレイで外部磁界が有ることを表示してもよい。この場合、利用者は、外部磁界の影響を受けていることをより明確に把握でき、その場所から離れて外部磁界の影響を避けてタイムゾーン選択操作などを行うことができる。
なお、第３モーター４３に影響する外部磁界が存在する場合、前記各実施形態では、第３モーター４３を１ステップ駆動する毎に所定時間待機している。このため、時針２、分針３を外部磁界が存在していない場合と異なる運針にでき、利用者は外部磁界の有無を時針２、分針３の運針状態で判断することができる。さらに、小秒針４等の指針やディスプレイで外部磁界が有ることを表示してもよい。この場合、利用者は、外部磁界の影響を受けていることをより明確に把握でき、その場所から離れて外部磁界の影響を避けてタイムゾーン選択操作などを行うことができる。
前記各実施形態では、時針２、分針３の早送り開始時に、外部磁界を判定するための外部磁界判定駆動処理Ｓ１０、Ｓ６０を行ったが、時針２、分針３の通常運針時に外部磁界判定駆動処理Ｓ１０、Ｓ６０を行ってもよい。そして、タイムゾーンの修正操作が行われた場合には、直前の通常運針時の検出結果から外部磁界の有無を判定し、その結果に基づいて第３モーター４３の運針制御を、定電流制御による早送り駆動と、固定パルスによる駆動とに切り替えればよい。
前記第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、オン回数またはオフ回数に基づく外部磁界の判定と、オン時間またはオフ時間に基づく外部磁界の判定とを併用してもよい。この場合、両方の判定結果を比較することで、外部磁界の有無の判定精度を向上できる。なお、いずれかの判定で外部磁界が有ると判定した場合は、他方の判定結果にかかわらず、外部磁界が有ると判定してもよい。
前記第１、２実施形態では、第１の極性および第２の極性のそれぞれ１回ずつのTon回数やTonmax時間を比較していたが、第１の極性で複数回の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０、Ｓ６０を実行し、第２の極性で複数回の外部磁界判定駆動処理Ｓ１０、Ｓ６０を実行し、極性毎に取得された複数のTon回数やTonmax時間の平均値の差異を求めて外部磁界の有無を判定してもよい。極性毎に複数回の外部磁界判定駆動処理を行えば、外部磁界の影響をより精度よく判定できる。
第３モーター４３の極性毎の駆動波形の違いをTon回数やTonmax時間の差異で判定するため、外部磁界の影響だけでなく、連続した振動等が電子時計に加わっている場合のように、第３モーター４３の駆動に影響を及ぼす力などが加わっている場合も判定することができる。
外部磁界の影響を判定するモーターとしては、時刻を指示する指針用のモーターに限定されず、モード針や各種の情報を指示する指針などを駆動するモーターでもよい。特に、本発明は、定電流制御で早送り駆動する必要がある指針用のモーターを備える電子時計に好適である。
前記各実施形態では、電子時計１は、腕時計タイプのものであるが、例えば、置時計であってもよい。また、本発明のモーター制御回路は、時針２および分針３を運針する第３モーター制御回路３３、３３Ｂに限定されず、第１モーター制御回路３１や第２モーター制御回路３２に適用してもよい。
１…電子時計、２…時針、３…分針、４…小秒針、５…都市針、８…ケース、９…りゅうず、１１、１２…ボタン、１３…文字板、１４…水晶振動子、１５…電池、２１…発振回路、２２…分周回路、２３…ＣＰＵ、２４…ＲＯＭ、２５…ＲＡＭ、２６…入力回路、２７…バス、２８、２８Ｂ…制御回路、３１…第１モーター制御回路、３２…第２モーター制御回路、３３、３３Ｂ…第３モーター制御回路、４１…第１モーター、４２…第２モーター、４３…第３モーター、５０…ドライバー及び検出回路、５１…ドライバー、６１…電流検出回路、７１…第１タイマー、７２…ＡＮＤ回路、７３…ＯＲ回路、７４…ＳＲラッチ回路、７５…フリップフロップ、７６…デコーダー、７７…微分回路、７８…ステップ数制御回路、７９、７９Ｂ…カウンター、１３０…コイル、１３１…ステーター、１３３…ローター。
Claims (9)
- コイルおよびローターを有するモーターと、
前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、
前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数、を計数する計数部と、
前記計数部で計数した、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、
を備える電子時計。 - コイルおよびローターを有するモーターと、
前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、
前記第１の極性における前記オン時間と、前記第２の極性における前記オン時間との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ時間と、前記第２の極性における前記オフ時間との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、
を備える電子時計。 - 請求項１または請求項２に記載の電子時計において、
前記制御部は、前記外部磁界検出部で前記外部磁界を検出した場合は、前記ドライバーを制御して、前記モーターを所定時間停止させた後に、前記モーターの駆動を再開させる
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項１または請求項２に記載の電子時計において、
前記制御部は、前記外部磁界検出部で前記外部磁界を検出した場合は、前記オン時間を所定時間以上継続する固定パルスを前記ドライバーに出力する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項２に記載の電子時計において、
前記外部磁界検出部は、前記第１の極性における１回目以外の前記オン時間の最大値と、前記第２の極性における１回目以外の前記オン時間の最大値との比較結果に基づいて外部磁界を検出する
ことを特徴とする電子時計。 - コイルおよびローターを有するモーターと、
前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、
前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数、を計数する計数部と、
前記計数部で計数した、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、
を備えるムーブメント。 - コイルおよびローターを有するモーターと、
前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、
前記第１の極性における前記オン時間と、前記第２の極性における前記オン時間との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ時間と、前記第２の極性における前記オフ時間との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、
を備えるムーブメント。 - モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、
前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数、を計数する計数部と、
前記計数部で計数した、前記第１の極性における前記オン状態の回数と前記第２の極性における前記オン状態の回数との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ状態の回数と前記第２の極性における前記オフ状態の回数との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、
を備えるモーター制御装置。 - モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御する制御部と、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を第１の極性および第２の極性に交互に切り替える極性切替部と、
前記第１の極性における前記オン時間と、前記第２の極性における前記オン時間との比較結果、または、前記第１の極性における前記オフ時間と、前記第２の極性における前記オフ時間との比較結果に基づいて外部磁界を検出する外部磁界検出部と、
を備えるモーター制御装置。
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