JP7255245B2 - 電子時計、ムーブメントおよびモーター制御回路 - Google Patents
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Description
電子時計1は、図1に示すように、ユーザーの手首に装着される腕時計であり、外装ケース2と、円板状の文字板3と、図示略のムーブメントと、図2にも示すように、ムーブメント内に設けられたモーター13で駆動される指針である秒針5、分針6、時針7と、操作部材であるりゅうず8およびボタン9とを備える。
電子時計1は、図2に示すように、信号源である水晶振動子11と、電源である電池12と、ボタン9の操作に連動してオン、オフされるスイッチS1と、りゅうず8の引き出し操作に連動してオン、オフされるスイッチS2と、モーター13と、時計用のIC20とを備えている。
モーター13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、IC20の出力端子O1、O2から出力される駆動電流によって駆動される。
秒針5、分針6、時針7は、図示略の輪列で連動しており、モーター13により駆動され、秒、分、時を表示する。なお、本実施形態では、1つのモーター13で、秒針5、分針6、時針7を駆動しているが、例えば、秒針5を駆動するモーターと、分針6および時針7を駆動するモーターのように複数のモーターを設けてもよい。
なお、本実施形態では、電池12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をグランドに設定している。
電池12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2時位置にあるボタン9に連動して入力され、例えば、ボタン9が押されている状態ではオン状態となり、ボタン9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、りゅうず8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8が1段目に引き出された状態でオン状態となり、0段目ではオフ状態となる。
IC20は、図3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、入出力回路26と、バス27と、モーター制御回路30とを備えている。CPUは、Central Processing Unitの略であり、ROMはRead Only Memoryの略である。
分周回路22は、発振回路21の出力を分周してCPU23にタイミング信号つまり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記憶している。本実施形態では、ROM24は、基本時計機能などを実現するためのプログラムを記憶している。
CPU23は、ROM24に記憶されたプログラムを実行し、前記各機能を実現する。
モーター制御回路30は、バス27を通してCPU23から入力される命令により、モーター13のコイル130に駆動電流を供給してモーター13の駆動を制御する。
モーター制御回路30は、図4に示すように、デコーダー31と、ドライバー51と、電流検出部である電流検出回路61とを備える。
デコーダー31は、CPU23から入力される命令に基づいて、後述するように、ドライバー51に対してゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4を出力する。
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31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、モーター13のコイル130に正逆両方向の電流を供給する。したがって、ドライバー51は、モーター13のコイル130に駆動電流を出力してモーター13を駆動する駆動手段である。
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にはデコーダー31から出力される駆動極性信号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。
したがって、コイル130に流れる電流Iが下限電流閾値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が下限電流閾値Iminを下回っている場合は、検出信号DT1がLレベルとなる。したがって、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が下限電流閾値Iminより小さいことを検出する下限電流検出部であり、検出信号DT1は下限電流検出部の検出結果である。
第2基準電圧発生回路63は、上限電流閾値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が上限電流閾値Imaxを超えた場合にHレベルとなり、上限電流閾値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が上限電流閾値Imaxを超えたことを検出する上限電流検出部であり、検出信号DT2は上限電流検出部の検出結果である。
次に、本実施形態のモーター制御回路30による制御について、図5および図6のフローチャートと、図7および図8のグラフとを用いて説明する。なお、以下では、モーター制御回路30が、モーター13を1Hzの周波数で駆動する場合、つまり1秒毎に1ステップ駆動する場合の制御を例示して説明する。
IC20のCPU23は、モーター13を1Hzの周波数で駆動、つまり1秒毎に1ステップ駆動する制御を開始すると、初期設定を行うステップS1の処理を実行し、Imax=B、n=0、TonX=0に設定する。ここで、Imaxは、上限電流閾値ImaxのレベルがA、B、Cの3段階のいずれであるかを示す変数である。nは、駆動制御を開始してから極性切替までに、ドライバー51をオンした回数を示す変数である。TonXは、ドライバー51をオンしている継続時間であるオン時間Tonが予め設定された閾値を超えた場合に所定値が設定される変数である。
本実施形態では、トランジスター52、57がオン、トランジスター53、54、55、56がオフに制御され、トランジスター52、端子O1、コイル130、端子O2、検出抵抗59、トランジスター57を流れる電流、つまり端子O1から端子O2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、トランジスター53、56がオン、トランジスター52、54、55、57がオフに制御され、トランジスター53、端子O2、コイル130、端子O1、検出抵抗58、トランジスター56を流れる電流、つまり端子O2から端子O1に向かってコイル130を流れる電流を、負方向の電流としている。
CPU23は、ステップS3でNOと判定した場合は、ステップS3の処理を繰り返して実行する。
CPU23は、ステップS3でYESと判定した場合、コイル130を流れる電流Iが、上限電流閾値Imaxを超えたか否かを判定するステップS4の処理を実行する。前述のとおり、電流検出回路61の検出信号DT2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とHレベルの信号を出力する。このため、CPU23は、デコーダー31を介して検出信号DT2を検出し、検出信号DT2がLレベルの場合はステップS4でNOと判定し、検出信号DT2がHレベルに変化するとステップS4でYESと判定する。
CPU23は、負荷判定処理S20を実行すると、図6に示すように、変数TonXが「2」であるかを判定するステップS21を実行する。CPU23は、ステップS21でYESと判定した場合は、変数TonXを「2」に維持したまま、負荷判定処理S20を終了する。
CPU23は、ステップS21でNOと判定した場合は、ドライバー51のオン時間Tonを閾値Ton2と比較するステップS22を実行する。CPU23は、ステップS22でYESと判定した場合は、変数TonXを「2」に設定するステップS23を実行して負荷判定処理S20を終了する。
CPU23は、ステップS22でNOと判定した場合は、ドライバー51のオン時間Tonを閾値Ton1と比較するステップS24を実行する。閾値Ton1は、閾値Ton2よりも短い時間である。CPU23は、ステップS24でYESと判定した場合は、変数TonXを「1」に設定するステップS25を実行して負荷判定処理S20を終了する。
CPU23は、ステップS24でNOと判定した場合は、変数TonXをそのまま維持する。また、変数TonXは、後述するように、極性を切り替える際に「0」に初期化される。
このため、負荷判定処理S20では、極性を切り替えるまでの期間において、一度もオン時間Tonが閾値Ton1を超えていない場合は、変数TonXは「0」に維持され、一度でもオン時間Tonが閾値Ton1を超え、かつ、一度も閾値Ton2を超えていない場合は、変数TonXは「1」に維持される。また、極性を切り替えるまでの期間において、一度でもオン時間Tonが閾値Ton2を超えた場合は、変数TonXは「2」に維持される。
CPU23は、ステップS6を実行すると、デコーダー31にドライバー51をオフする命令を出し、デコーダー31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に電流が流れていない状態は、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。
そして、CPU23は、ステップS7でYESと判定すると、ドライバー51をオフしている継続時間であるオフ時間Toffが極性切替条件である判定時間t2を超えているか否かを判定するステップS8を実行する。すなわち、ドライバー51をオフしてから、電流IがIminを下回るまでの経過時間であるオフ時間Toffが判定時間t2以下であれば、CPU23は、ステップS8でNOと判定し、判定時間t2を超えていればステップS8でYESと判定する。
CPU23は、ステップS8でNOと判定した場合は、極性の切り替え条件に該当していないため、極性の切り替えは行わずにステップS2に戻り、ドライバー51をオンしてモーター13を駆動し、変数nに1を加算する。
モーター13で駆動する秒針5、分針6、時針7の重量が大きい場合やモーター13の環境温度が低くなった場合のように、負荷が増加すると、ステーターの引きトルクが最小となる中立点付近である、例えば60度付近までの間、磁束の変化が緩やかになり逆誘起電圧が減るので、電圧を印加している方向の電流が流れやすくなる。これにより、所定の上限電流閾値Imaxに達するまでの時間であるオン時間Tonが短くなる。図7は、負荷が大きい場合の電流波形をローターの回転角度と対応付けて示す図である。
一方、負荷が減少すると、磁束の変化が急激になるため、逆誘起電圧が増え、電圧を印加している方向の電流が流れにくくなる。これにより、オン時間Tonが長くなる。図8は、負荷が図7に示す状態よりも小さい場合の電流波形をローターの回転角度と対応付けて示す図である。
図7に示すように、負荷が大きい場合は、極性切替までのドライバー51のオン回数は多くなるが、それぞれのオン時間Tonは比較的短くなる。nが2以上の場合で、オン時間Tonが一度も閾値Ton1を超えない場合、つまりオン時間Tonの最大値が閾値Ton1未満の場合に、変数TonXが「0」に維持される。
一方、図8に示すように、負荷が小さい場合は、極性切替までのドライバー51のオン回数は少なくなるが、オン時間Tonが長くなる場合があり、nが2以上の場合に、オン時間Tonが閾値Ton2を超えることがあるため、変数TonXが「2」に設定される。
なお、図示しないが負荷が中程度であり、オン時間Tonが閾値Ton1と閾値Ton2との間に維持される場合、変数TonXは「1」に設定される。
CPU23は、ステップS9でNOの場合は、変数TonXが「1」であるかを判定するステップS11を実行し、ステップS11でYESの場合は、負荷が中程度と判定して、第2基準電圧発生回路63の上限電流閾値ImaxをBに設定するステップS12を実行する。
CPU23は、ステップS11でNOの場合は、変数TonXが「0」であるため、負荷も大きいと判定し、第2基準電圧発生回路63の上限電流閾値Imaxを最も大きなCに設定するステップS13を実行する。
そして、CPU23は、次のモーター駆動タイミングになったか否かを判定するステップS15を実行し、ステップS15でNOの場合はステップS15の判定処理を継続し、YESの場合はステップS2に戻る。例えば、モーター13を1秒毎に駆動し、秒針5、分針6、時針7を1秒毎にステップ運針している場合、CPU23は、前回ステップS2でドライバー51をオンしてから1秒経過するまでは、ステップS15でNOと判定し、1秒経過した場合はYESと判定して、ステップS2に戻り、次のステップ運針を実行する。
ステップS2では、極性が切り替えられているので、CPU23は、デコーダー31に対し、コイル130を流れる電流が前回と逆方向となるように設定されたゲート信号を出力するように制御する。具体的には、P1がHレベル、P2がLレベル、N1,N2,N4がLレベル、N3がHレベルとなる。これにより、Pchトランジスター52がオフ、Pchトランジスター53がオンされる。また、Nchトランジスター54、55、57がオフ、Nchトランジスター56がオンされる。このため、電流は、Pchトランジスター53、端子O2、コイル130、端子O1、検出抵抗58、Nchトランジスター56を流れる。したがって、コイル130に出力される駆動電流は、第2の極性であり、コイル130に正方向と逆方向である負方向の電流が流れる。したがって、コイル130に負方向の電流が流れる状態は、第2の極性の駆動信号を出力するようにドライバー51がオン状態に制御された状態である。
したがって、CPU23は、第1の極性および第2の極性を交互に切り替えながら、ステップS2~S15および負荷判定処理S20を繰り返し実行する。
ドライバー制御部であるCPU23は、ドライバー51をオン状態またはオフ状態に制御する制御状態、具体的にはオン時間Tonによってモーター13の負荷を検出することができる。このため、モーター13の負荷に応じて、ドライバー51の制御パラメーターである上限電流閾値Imaxを調整、すなわち上限電流閾値Imaxを維持または変更することができ、モーター13の負荷の変動を考慮した適切な駆動条件でモーターを駆動することができる。このため、モーター13の負荷が小さい場合は低い消費電力で駆動でき、負荷が大きい場合は高い消費電力で駆動でき、モーター13を確実にかつ低消費電力で駆動することができる。
また、オン時間Tonは、ドライバー51をオン状態に制御している時間をCPU23などで計測すればよいため、容易に測定できる。したがって、CPU23は、モーター13の負荷の変動を簡単に検出して制御パラメーターを容易に制御できる。
本実施形態では、CPU23がバス27およびデコーダー31を介してドライバー51を制御しているので、論理回路でドライバー51を制御する場合に比べて回路素子を少なくできる。
次に、第2実施形態の電子時計1Aについて、図9~図14に基づいて説明する。第1実施形態と同様の機能を有する部材や要素は同じ符号を用いて、説明を省略する。
第2実施形態の電子時計1Aは、クロノグラフ機能付きの電子時計であり、図9に示すように、外装ケース2、文字板3、りゅうず8、ボタン9A、9Bを備える。電子時計1Aは、文字板3の平面中心位置に同軸で配置される3つの指針軸を備え、各指針軸には分針42、時針43、1/5クロノグラフ秒針44がそれぞれ取り付けられる。また、文字板3の平面中心位置から10時方向には、小秒針41が取り付けられた指針軸が配置される。文字板3の平面中心位置から2時方向には、クロノグラフ分針45が取り付けられた指針軸が配置される。文字板3の平面中心位置から6時方向には、モード針を兼用するクロノグラフ時針46が取り付けられた指針軸が配置される。文字板3には、日窓3Aが開口され、日窓3Aから視認される日車47が設けられている。
第1モーター制御回路30Aは、小秒針41を駆動する図示略のモーターの駆動を制御し、第2モーター制御回路30Bは、分針42および時針43を駆動する図示略のモーターの駆動を制御する。第3モーター制御回路30Cは、1/5クロノグラフ秒針44を駆動する図示略のモーターの駆動を制御し、第4モーター制御回路30Dは、クロノグラフ分針45を駆動する図示略のモーターの駆動を制御し、第5モーター制御回路30Eは、クロノグラフ時針46を駆動する図示略のモーターの駆動を制御する。第6モーター制御回路30Fは、日車47を駆動する図示略のモーターの駆動を制御する。
IC20Aにおいて、P1はボタン9Aの入力を検出するスイッチS1が接続される入出力端子であり、P2はボタン9Bの入力を検出するスイッチS2が接続される入出力端子であり、P3はりゅうず8の操作を検出するスイッチS3が接続される入出力端子である。
CPU23は、ボタン9Aによるクロノグラフ機能のスタート操作によりモーター駆動の開始信号であるスタート信号が入力されると、図11のステップS40の処理を開始する。そして、CPU23は、まずステップS41を実行し、上限電流閾値Imaxを初期値Imax0にセットし、変数TonXおよび変数mを「0」にセットする。初期値Imax0は、実験などで予め設定した値である。変数TonXは第1実施形態と同じである。変数mは、後述する負荷判定処理S70やImax設定処理S80を実行するか否かを制御するフラグである。
CPU23は、負荷判定処理S70を実行すると、図12に示すように、ドライバー51のオン時間Tonが閾値Ton2よりも長いか否かを判定するステップS71を実行する。
CPU23は、ステップS71でYESと判定した場合は、変数TonXを「2」に設定するステップS72を実行し、負荷判定処理S70を終了する。
CPU23は、ステップS71でNOと判定した場合は、オン時間Tonが閾値Ton1よりも長いか否かを判定するステップS73を実行する。CPU23は、ステップS73でYESと判定した場合は、変数TonXを「1」に設定するステップS74を実行し、負荷判定処理S70を終了する。
CPU23は、ステップS73でNOと判定した場合は、変数TonXを変更せずに初期値「0」のままに維持し、負荷判定処理S70を終了する。
CPU23はステップS48でNOと判定した場合は、ステップS42に戻り、ステップS42からS48の処理を繰り返す。この際、既に負荷判定処理S70を実行済みの場合は、経過時間が閾値t4を経過していても最初に経過したものではないため、CPU23はステップS45でNOと判定する。すなわち、負荷判定処理S70は、後述するように、1分毎に1回実行される。
このため、CPU23は、ステップS49でNOと判定した場合は、上限電流閾値Imaxに所定値dImaxを加算して新たな上限電流閾値Imaxに設定するステップS50を実行する。所定値dImaxは、例えば上限電流閾値Imaxの10~20%程度である。上限電流閾値Imaxを高くすると、モーターのコイルに供給する電気エネルギーが大きくなり、モーターが駆動する可能性も高まる。
CPU23は、ステップS50の実行後、ステップS42に戻ってドライバーのオン制御から再度実行する。
Imax設定処理S80では、図14に示すように、CPU23は、変数TonXが「0」であるかを判定するステップS81を実行し、ステップS81でYESと判定した場合は、モーターで駆動する指針などの負荷が大きいと判定して、上限電流閾値Imaxに所定値dImaxを加算して上限電流閾値Imaxを高くするステップS82を実行する。
CPU23は、ステップS81でNOと判定した場合は、変数TonXが「1」であるかを判定するステップS83を実行する。CPU23は、ステップS83でYESと判定した場合は、モーターの負荷が中程度と判定して、上限電流閾値ImaxをImaxのまま維持するステップS84を実行する。
CPU23は、ステップS83でNOの場合、つまり変数TonXが「2」の場合は、モーターの負荷が小さいと判定し、上限電流閾値Imaxから所定値dImaxを減算して上限電流閾値Imaxを小さくするステップS85を実行する。
CPU23は、ステップS86の処理後、Imax設定処理S80を終了して図13に示すフローチャートに戻る。
具体的には、CPU23は、ステップS48でYESと判定するまでの期間、つまり経過時間Tcの期間におけるドライバー51をオン状態とした回数Nonと、オフ状態とした回数Noffとを加算したオン状態およびオフ状態の回数Nonoffが第1回数n1よりも少ないか否かを判定するステップS53を実行する。
CPU23は、ステップS53でYESと判定した場合は、モーターの負荷に対して上限電流閾値Imaxが大きく、その結果、ローターの回転位置の検出精度が低くなるため、上限電流閾値Imaxから所定値dImaxを減算して上限電流閾値Imaxを小さくするステップS54を実行する。
CPU23は、ステップS55でYESと判定した場合は、モーターの負荷に対して上限電流閾値Imaxが小さく、その結果、ドライバー51のオン状態およびオフ状態の回数が多くなって駆動スピードが低下するため、上限電流閾値Imaxに所定値dImaxを加算して上限電流閾値Imaxを大きくするステップS56を実行する。
CPU23は、ステップS55でNOと判定した場合、つまり、回数Nonoffが第1回数n1以上、かつ、第2回数n2以下の場合は、上限電流閾値Imaxが適正な値であると判定し、そのままの値を維持する。
CPU23は、ステップS57でNOと判定した場合、つまりストップ信号が入力されていない場合は、前回変数mを「0」に初期化してから1分が経過したか否かを判定するステップS58を実行する。
CPU23は、ステップS58でYESと判定した場合は、変数mおよび変数TonXを「0」に初期化するステップS59を実行し、ステップS58でNOと判定した場合は、変数mおよび変数TonXを初期化せずにそのままの値を維持する。このため、前述したように、本実施形態では、1分毎に負荷判定処理S70、Imax設定処理S80が実行され、クロノグラフ動作が継続している途中で負荷が変動しても1分毎に負荷を判定して負荷に応じて上限電流閾値Imaxを調整できる。また、CPU23は、極性切替毎に1ステップずつモーターの駆動を制御するが、負荷判定処理S70は、1ステップ目の動作時に実行され、1ステップ目の制御時におけるオン時間Tonによって、2ステップ目以降の制御パラメーターである上限電流閾値Imaxを、Imax設定処理S80で設定している。そして、その後は、所定時間間隔である1分間隔で負荷判定処理S70を行い、この負荷判定処理S70が行われたステップ以降のステップではImax設定処理S80で設定された上限電流閾値Imaxでモーターを制御している。
CPU23は、ステップS59の初期化処理が実行された後、または、ステップS58でNOの場合は、図11のステップS42に戻ってモーターの駆動処理を続行する。
CPU23は、ステップS60でYESと判定した場合は、指針を0位置に帰零させる電流制御駆動を行うステップS61を実行する。具体的には、CPU23は、ストップ信号の入力で停止した1/5クロノグラフ秒針44、クロノグラフ分針45、クロノグラフ時針46の位置、つまり計測時間を把握しているため、各針44~46を帰零させるのに必要なステップ数も把握できている。したがって、帰零位置まで移動するステップ数だけ各指針を移動する電流制御駆動を行えば良い。なお、クロノグラフ時針46はモード針を兼用しているため、帰零位置に戻さずにモード表示に戻してもよい。
CPU23は、ステップS62でYESと判定した場合は、前述したステップS58の判定処理を実行し、ステップS58でYESと判定した場合はステップS59の初期化処理を行い、図11のステップS42に戻ってモーターの駆動を再開する。
CPU23は、ステップS63でNOと判定した場合は、ステップS60の処理に戻り、前述した各処理を継続する。
第2実施形態では、第1実施形態と同様に、モーター13の駆動電流を、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Imin間の一定範囲に維持しながら駆動制御を行っている間に、オン時間Tonに基づいてモーター13の負荷を検出し、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを変更している。このため、モーターの負荷が変動しても、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを変更できるため、モーター13を確実に駆動できる。
また、負荷判定処理S70は、1分毎に1回のみ実行され、1分間は、負荷判定処理S70の判定結果に基づいてImax設定処理S80で設定された上限電流閾値Imaxによって制御されるため、1/5クロノグラフ秒針44を駆動するモーターのように、高速で駆動するモーターであっても制御することができる。
したがって、ムーブメントに取り付けられた針の大きさや、温度変化、負荷の増加等、個々の状況に合わせて最適な設定を選択でき、モーターを確実に駆動できる。
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、前記各実施形態では、オフ時間Toffに応じて極性切替を判定していたが、負荷が低い場合には、オン時間Tonによって極性切替を判定してもよい。すなわち、使用時の負荷が所定値よりも低いことが分かっている場合、もしくは、負荷判定処理S20、S70で負荷が低いことが確認されている場合は、図15に示すように、オン時間Tonが閾値Ton3以上になったことを検出した場合に、ドライバー51をオフして駆動電流の供給を停止し、極性を切り替えてもよい。オン時間Tonは、ステーターの引きトルクが最小となる中立点付近で最大になるため、閾値Ton3を実験などで設定することで、中立点付近までローターが回転したことを検出できる。中立点は、ローターが0度から180度まで回転する場合の例えば60度付近である。中立点を超えていれば、駆動電流を出力しなくても、ローターは惰性で次の引きトルクが最大となる点、つまり始動位置から180度回転した位置まで回転することができる。したがって、ローターが180度近辺になったことを検出するオフ時間Toffによる検出の場合よりも早いタイミングでドライバー51をオフすることができ、消費電力をさらに低減できる。
また、制御パラメーターとしては、極性切替を判定するオフ時間Toffの判定時間t2を設定してもよい。例えば、負荷が大きいと判定した場合は、判定時間t2の時間を長くし、負荷が小さいと判定した場合は、判定時間t2の時間を短く設定すればよい。
すなわち、図7に示すように、モーター13の負荷が大きい場合には経過時間Tcも長くなり、図8に示すように、モーター13の負荷が小さい場合には経過時間Tcも短くなる。したがって、極性切替までの経過時間Tcを所定値Tc1と比較し、Tc≧Tc1であれば負荷が大きいため、例えば、上限電流閾値Imaxを大きくし、Tc<Tc1であれば負荷が小さいため、例えば、上限電流閾値Imaxを小さくしてもよい。
さらに、経過時間Tcを2つの所定値Tc1、Tc2と比較して上限電流閾値Imaxを3段階の設定にしてもよい。例えば、Tc1<Tc2の場合、Tc<Tc1であればImax=Cとし、Tc1≦Tc<Tc2であればImax=Bとし、Tc≧Tc2の場合、Imax=Aとしてもよい。
前記第2実施形態では、ドライバー51をオン状態とした回数Nonと、オフ状態とした回数Noffとを加算したオン状態およびオフ状態の回数Nonoffに基づいて、上限電流閾値Imaxを調整していた。しかし、オン状態とした回数Nonまたはオフ状態とした回数Noffのいずれか一方と所定の閾値とを比較して、上限電流閾値Imaxを調整してもよい。
また、下限電流閾値Iminのみを設定し、電流Iが下限電流閾値Iminより低下してドライバーをオン状態にしてから、予め設定した時間が経過した時点でドライバーをオフ状態に制御してもよい。この場合、オン時間Tonは予め設定した時間で一定となるため、負荷変動はオン時間Ton以外のパラメーター、例えばオフ時間Toffで判定すればよい。
Claims (21)
- コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、前記下限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オフ状態から前記オン状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、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に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、前記上限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オン状態から前記オフ状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、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に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから、前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件に該当するまでの経過時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。 - 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において、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、
前記制御パラメーターは前記上限電流閾値である
ことを特徴とする電子時計。 - 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において、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、
前記制御パラメーターは前記下限電流閾値である
ことを特徴とする電子時計。 - 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において、
前記制御パラメーターは前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件である
ことを特徴とする電子時計。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
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、予め設定された極性切替条件に該当した場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
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、予め設定された極性切替条件に該当し、かつ、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから前記極性切替条件に該当したことを検出するまでの経過時間が閾値以上になった場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する、
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項8に記載の電子時計において、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間が予め設定された前記極性切替条件に該当し、かつ、前記経過時間が閾値未満の場合は、前記上限電流閾値を大きくする
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項8または請求項9に記載の電子時計において、
前記制御パラメーター設定部は、
前記経過時間が閾値以上になるまでの前記オン状態および前記オフ状態の回数が第1回数よりも少ない場合は、前記上限電流閾値を小さくし、
前記経過時間が閾値以上になるまでの前記オン状態および前記オフ状態の回数が前記第1回数以上に設定される第2回数よりも多い場合は、前記上限電流閾値を大きくする
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項7から請求項10のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記ドライバー制御部は、モーター駆動の開始信号が入力されるとステップ毎に前記駆動電流の極性を切り替えて前記ドライバーを制御し、
前記制御パラメーター設定部は、1ステップ目の制御時における前記オン状態または前記オフ状態に基づいて2ステップ目以降の前記制御パラメーターを設定し、
前記制御パラメーター設定部は、モーター駆動の停止信号が入力されるまでは、所定時間間隔で作動されて前記制御パラメーターの設定処理を実行する
ことを特徴とする電子時計。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、前記下限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オフ状態から前記オン状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、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に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするムーブメント。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、前記上限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オン状態から前記オフ状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、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に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするムーブメント。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから、前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件に該当するまでの経過時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするムーブメント。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
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、予め設定された極性切替条件に該当した場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするムーブメント。 - コイル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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
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、予め設定された極性切替条件に該当し、かつ、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから前記極性切替条件に該当したことを検出するまでの経過時間が閾値以上になった場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する、
ことを特徴とするムーブメント。 - 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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、前記下限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オフ状態から前記オン状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、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に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするモーター制御回路。 - 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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、前記上限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オン状態から前記オフ状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、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に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするモーター制御回路。 - 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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから、前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件に該当するまでの経過時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするモーター制御回路。 - 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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
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、予め設定された極性切替条件に該当した場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とするモーター制御回路。 - 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と制御パラメーターと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ドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備え、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
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、予め設定された極性切替条件に該当し、かつ、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから前記極性切替条件に該当したことを検出するまでの経過時間が閾値以上になった場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する、
ことを特徴とするモーター制御回路。
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