JPH01282491A - 補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイープ運針をするアナログ電子時計の支持ず
れの補償回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の電子時計は特公昭５６−４７５１２号の如く第２
図に示す様に４番カナ１５ｂと係合した駆動側磁石７１
と粘性流体７４中に浸漬した従動磁石７３の磁気吸引力
によって間欠的な回転エネルギを蓄え、受け７６と従動
磁石７３との粘性抵抗により、従動磁石７３を滑らかに
回転させていた。この際、従動磁石７３は追従磁石７２
を磁石吸引力によって連動させるので秒針軸１５ａを滑
らかに駆動していた。またキャップ７５で粘性流体を封
止していた。駆動回路については特開昭５４−７５５２
０号、特開昭５４−７７１６２号、特開昭５５−８７９
７７の様な低消費電力駆動方式が用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術では粘性流体の粘度が温度によ
って変化したりカレンダー輪列の負荷が加わる事によっ
て磁石間の角度のずれ量が変化し指示のずれになってい
た。したがって水晶振動子の歩度変化に加えた誤差量に
なる為、時計の指示精度を低下させる要因になっていた
。

そこで本発明の目的は、アクチュエータの負荷変動に伴
う逆誘起電圧の変化を検出することによってアクチュエ
ータの駆動回数を増減させ、指示のずれを補正すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明の補償回路は、アクチュエータが発生する間欠的
な回転エネルギを蓄える蓄積手段と、回転エネルギを制
御して指針１６を滑らかに駆動せしめる制御手段を有す
るアナログ式電子時計において、前記アクチュエータを
間欠的に駆動する時計回路に少なくともアクチュエータ
の逆誘起電圧を検出する検出回路１０４と該検出回路１
０４の判定によってアクチュエータの駆動回数を増減す
るパルス数制御回路１０３を有する事を特徴とする。

〔実施例〕

第３図は本発明の補償回路を有する電子時計の構造を示
す平面図であり第４図は輸列部の断面図である。アクチ
ュエータとしてはステータ４と磁心２とロータ５とコイ
ルから成るステップモータを用い、蓄積手段としてはひ
げぜんまい１０を用いて回転エネルギを弾性変形として
蓄える。制？ｆｆ１１手段としては粘性流体１７の粘性
負荷を受ける、ビスカスロータ１４を用いている。２１
は地板、２２は輪列受、１はステータ４と磁心２を介し
てロータ５を駆動する磁界を発生させるコイルでネジ３
によって固定されており、６番かな６．５番歯車７．５
番かな８を介してひげぜんまいかな１１とひげぜんまい
１０で結合されたひげ車９を駆動し、４番アイドラ１２
を介して指針１６が係合した４番車１５を矢印１０１の
方向に駆動する。

また４番車１５を制動するビスカスロータ１４との間に
ビスカスロータ中間車１日を設はレイアウト上の融通性
を向上させている。この時、ひげかな１１．４番アイド
ラ１２、ビスカスロータアイドラ１８．２３は時針を駆
動する為の日の裏車、２４は巻真３２の操作によりおし
どり３１とかんぬき３０の作用でつづみ車３７が噛み合
う小鉄車であり、時針と分針の修正を可能にしている。

２５は秒針が係合する４番車の動きを減速し分針を駆動
する３番車、３３は時計回路及び本発明の補償回路を有
するＩ、Ｃ１３５は水晶振動子であり、１、Ｃ３３と水
晶振動子３５は回路基板３４を介してコイル１にステッ
ピングモータのロータ５を動かす駆動波形を供給してい
る。３６は電池である。

第５図は蓄積手段であるひげぜんまいの巻き角度αと復
元トルクＴｈの関係の一例を示すグラフであり、ばね定
数にはは約０　、　４　ｍｇ−ｎｕｎ／ｄｅｇで、約３
ｒｐｍで回転している。

第６図は制御手段であるビスカスロータの温度θと負荷
トルクＴｒの関係の一例を示すグラフであり約２ｒｐｍ
における値である。２５°Ｃにおいては約４　Ｑ　ｍｇ
　−ｍｍの負荷、−ｉ　ｏ　’ｃでは約８５ｍｇ・雛の
負荷、５０°Ｃにおいて約２５■・ｍｍの負荷である。

以上の様な構成においてステップモータを単に規則的に
駆動するだけであるとひげぜんまいの巻き角は負荷に比
例する為、２５°Ｃで巻き角度約６７°であったものが
一１０°Ｃでは約１４０’になり、その差７３°が秒針
では２５°Ｃの時に比べ約４秒の遅れになる。一方５０
゛Ｃでは逆に約１．４秒の進みになる。

第７図はアクチュエータであるステップモータを駆動し
た場合のコイルに流れる電流を電圧に変換した場合の電
圧波形の例を示す波形図であり、４０はＯ′Ｃの場合の
波形、４１は２０°Ｃの場合の波形、４２は４０°Ｃに
おける波形であり縦軸が誘起電圧υ、横軸が時間ｔであ
る。温度が高くなる即ち負荷が少なくなるほど駆動パル
ス印加終了点４３以後の逆誘起電圧のレベルυが大きく
なり、変化する時間ｔが短（なる。したがって逆誘起電
圧波形を検出しその周期的な成分と電圧値によって負荷
の状態を知る事ができる。

第１図は本発明の補償回路の実施例を示すブロック図で
あり、計時用回路は発振回路１００と分周回路１０１と
、モータ駆動パルス及び検出パルス形成回路１０２と、
モータドライバ及び検出電圧発生回路１０５から成って
いる。発振回路１００は水晶振動子を源振として３２７
６８　Ｈｚの標準信号φ３２７６８を発生しており、分
周回路１０１は標準信号φ３２７６８を順次分周してφ
４を出力し、モータ駆動パルス及び検出パルス形成回路
１０２を介して駆動パルスＰ＋、ＰｚとＰＩｔＰ２の反
転波形であるＮ、、Ｎ２及び検出パルスＤ＋、Ｄｚを発
生し、モータドライド及び検出電圧発生回路１０５を駆
動する。５１，５２，５３゜５５はＰチャンネルＭＯ３
−ＦＥＴ、５４．５６はＮチャンネルＭＯ３−ＦＥＴで
あり、Ｐ＋、Ｐｚ。

Ｎ、、Ｎ２によって５３と５６または５４と５５を同時
にＯＮする事によりコイル１に交互に電流を流してステ
ップモータを駆動する。またＰチャンネルＭＯ３−ＦＥ
Ｔ５１と５２を検出パルスＤＩｌＤ２によってチョッピ
ング等を施しながらする事によりコイル１に発生する逆
誘起電流を検出抵抗５８または５７を介してアースに流
し込み、逆誘起電圧Ｓｔ、Ｓｚを検出する。ここで検出
回路１０４は逆誘起電圧Ｓｔ、Ｓｚの電圧レベルや波形
からステップモータの負荷状態を検出しパルス数制御回
路１０３に検出信号Ｃを送出する。パルス数制御回路１
０３は検出信号Ｃに応じてパルス数を増減させる制御信
号ｐ、、ｐ、を送出し、発振回路１００、分周回路１０
１を制御し、ステップモータの単位時間当りの駆動回路
を増減する。φ。

とφ、は検出回路１０４とパルス数制御回路１０３の動
作を司るクロック信号である。

第８図は本発明の補償回路における検出回路１０４の実
施例を示すブロック図であり、検出部１１０と制御部１
１１により逆誘起電圧Ｓｌ、３２のアナログ信号をデジ
タル値に変換し、検出信号Ｃを形成する。制御部１１１
は、分割抵抗１１８゜１１９．１２０によって電源電圧
■Ｉ、Ｄをυ１．υ２゜υ□に分割した基準電圧を切換
スイッチ１１７を制御して切換え、コンパレータ１１５
，１１６に印加する。コンパレータ１１５，１１６は逆
誘起電圧Ｓ、、Ｓ２と基準電圧υ１．υ２．υ３を比較
し、Ｓｌと３２の電圧値を判定し制御部１１１を介して
検出信号を送出する。尚、本実施例においてばυ１．υ
２．υ３の３段階の電圧レベルの比較する場合について
説明したが何ら３段階に限定するものではなく、検出方
法についても電圧レベルのみでなく逆誘起電圧が発生す
るタイミングを検出する方法、または電圧レベルとタイ
ミングを併用して検出する方法であっても、負荷に応じ
て変化する逆誘起電圧を検出する方法であれば差しつか
えない。

第９図は本発明の補償回路におけるパルス数制御回路の
実施例を示すブロック図であり、検出信号Ｃから負荷の
大きさと秒針の指示の遅れを分析し必要な補正量δを送
出するデコーダ１１２と、補正量δを記憶するメモリ１
１３と、補正量に応じてステップモータを駆動するパル
ス数を制御する制御信号Ｐｏ、Ｐｄを送出するパルス形
成部１１４から成る。ここでデコーダ１１２は衝撃等の
瞬間的な負荷変動によって誤動作を防止する機能もあわ
せ持つ。メモリ１１３には補正量δを一時記憶する事に
より徐々にステップモータの駆動パルス数を増減してい
るので、補正動作が目立たない。また負荷がもとの状態
にもどった時には記憶した補正量δだけ復帰させる働き
も有する。パルス形成部１１４は補正量δに応じて、パ
ルスの長さまたは数によりステップモータを駆動する回
数を増減する制御信号Ｐ、、Ｐ、を発生する。この時ク
ロックφ。は各部の動作を司ると共に、制御信号Ｐａ、
Ｐｏのタイミングとパルス数とパルス幅を形成する為の
基準になっている。尚、本実施例においては低温での高
負荷状態、または恒温での低負荷状態の時間を検出でき
るため、負荷と時間によって補正量δの他に水晶振動子
の歩度を補正する機能を持たせる事も容易である。その
場合にはメモリ１１３に記憶された補正量δを負荷と時
間によって増減させる。

以上の様な構成の実施例における各部の動作例を以下に
説明する。

第１Ｏ図は検出回路とパルス数制御回路の動作例を示す
タイミングチャートであり、Ｓ、は温度が下がった場合
にコイル１に流れる電流を電圧に変換した波形でありＭ
ＯＳ−ＦＥＴ５５と５４をＯＮする駆動パルスＰ、によ
る電圧と逆誘起電流による波形が重なり合っている。Ｄ
、はＰチャンネルＭＯ３−ＦＥＴ５１をＯＮＬ逆誘起電
圧を検出するタイミング波形であり、チョッピングをし
ても良い。Ｌｏは誤検出をしない為のマスキング期間で
あり第７図におけるｔｌより短くとっている。Ｃ１，Ｃ
２は検出回路１０４の制御部１１１から送出される検出
信号であり、第８図の検出回路の例が３段階である為２
ビツトで表わしている。

本実施例においては検出電圧がυ３を越えるＣ　ｌＩＣ
２共１１ｉｇｈ、　　υ２を超える時Ｃ，がｌｔｉｇｈ
でＣ２がＬｏｗ、υ２を超える時、ＣＩ、Ｃｚ共Ｌｏｗ
の設定にしである。δ１はパルス数制御回路１０３のメ
モリ１１３における状ｆＧｍであり補正量δを人力して
いる状態を示している。φ、Ｉは制御信号ＰｄまたはＰ
ｏを送出するタイミングを司るクロック信号である。制
御信号Ｐ４は補正量δに応じ、例えばδが１．５秒であ
りステップモータが２ステップ／秒で駆動されていると
すれば、制御信号Ｐ４はステップモータが２ステップ／
秒の周期より６ステツプ分進む様に送出する。

Ｃｉ、Ｃｉは温度がもとにもどった時の検出信号であり
、メモリ１１３内の状態量δ′が温度が下がる前の状態
にもどるまで、ステップモータの駆動数を少な（する為
の制御信号Ｐコを送出する。

前述の状態からは６ステツプ分遅れる様にＰ３を送出す
る。

第１１図は制御信号Ｐ４またはＰ３によってステップモ
ータの駆動パルスを増減させる例を示すタイミングチャ
ートであり、分周回路１０１のセット、リセット付２分
周器から成る分周段においてφ７．φ１□、φ７．２・
・・・・・と順次２に分周している場合を示している。

ここで制′４１■信号Ｐｄが人力された場合φ１．９．
φ１．２をＨｉｇｈレベルにセットする事により駆動パ
ルスの周期が通常の周期ｔ１に対しも、に短くなり、こ
の動作を繰り返す事によってステップモータの駆動数が
多くなる。

−力制御信号Ｐ３が入力された場合にはＰｌ。；。

ｐ、、、：２をリセットする事によりＬｌが変化して長
くなりｔｔになる。

第１２図は発振回路１００の一例を示す回路図、第１３
図は制′４１■信号Ｐ０によってステップモータの駆動
パルスＰ＋、Ｐｚが変化する様子を示すタイミングチャ
ートであり、水晶振動子６１をインバータ６０によって
発振させゲート側コンデンサ６２とドレイン側コンデン
サａ６３とドレイン側コンデンサｂ６４により発振周波
数を微調している。本実施例においてはドレイン側のコ
ンデンサ６３と６４をスイッチ回路６５によって制御信
号Ｐ０で切り換えている。分周段においてはφ１゜φ１
．１・・・・・・に示す様に信号のＰ。に対応して変化
しており、ステップモータの駆動パルスＰ、、Ｐ。

も通常の周期ｔｒｔからｔ□＋　　ｔｔ、　　ｔｓ：＋
の如く短む くなっており、ステップモータの駆動回数が増加してい
る。

以上、ステップモータの駆動回路を増減させる方法の例
について説明したが、その方法については種々の方法が
提案、実現されておりそれらを利用できる為、以上の方
法に限定するものではない。

第１４図は本発明の補償回路において前述の実施例によ
って秒針の指示ずれを補正した場合の効果を示すグラフ
であり、第１５図は前述の実施例における補正量の例を
示す補正表である。破線はビスカスロータの温度による
負荷変動に対応し、秒針の指示ずれを示す曲線であり、
２５°Ｃで時刻を合わせた場合、−ｉ　ｏ　’ｃで約４
秒の遅れ、５０°Ｃでは約１．　４秒の進みになってい
る。ここで検出部１１０の基準電圧υ１．υ２．υ３を
それぞれ１、　５８Ｖ、　　１．　　ＩＶ、　　０．　
６Ｖ！’：：、設定し、逆誘起電圧がυ、→υ２→υ３
と変化した場合にはステップモータの駆動パルスをそれ
ぞれに１．２秒相当、１．６秒相当、１．８秒相当進め
る様に駆動し、υ３→υ２→υ１と変化した場合にはそ
の分遅れる様に駆動すれば、実線の如く補正される。

ここでυ８．２．υ３は分割抵抗１１８．１１υ ９．１２０によって任意に設定可能であり第７図に示し
た逆誘起電圧のレベルを鑑みて定める。本実施例におい
ては、０°Ｃｌ２Ｏ°Ｃ１４０°Ｃで逆誘起電圧Ｓ、、
Ｓ２が基準電圧のレベルを超える為、その温度で補正を
している。

以上の様に本実施例によれば、２５°Ｃで時刻合わせを
した場合には、−１０°Ｃから５０°Ｃにおいて１秒以
内のずれであり補正前に比べ大幅に改善されている。

第１６図は本発明の補償回路の他の実施例を示すブロッ
ク図であり、特開昭５４−７５５２０号、特開昭５４−
７７１６２号、特開昭５２−８７９７７号等によって周
知になっているアナログ電子時計の低消費電力駆動方式
に、本発明の補償回路を付加したものである。分周回路
１０６及びＡアップダウンカウンタ１０７は従来のアナ
ログ電子時計の低消費電力駆動方式と同等の動作をし、
モータの駆動パルスに対応した分周信号φ、から分周し
た信号により、α、β、Ｔを送出する。そしてモータ駆
動パルス及び検出パルス形成回路１０２によって負荷に
応じて最適なパルス幅をステップモータのコイル１に印
加する。検出回路１０４はステップモータが回転したか
否かを判定し、パルス数制御回路１０３はＡアップダウ
ンカウンタのα、β、Ｔの状態を定める。そしてモータ
の駆動パルス幅と検出回路１０４の回転検出の判定信号
Ｎ、によりパルス数制御回路１０３は補正量Ｐ、。

Ｐ、を送出する。したがって負荷に応じて駆動パルス幅
が変化し、駆動パルス幅の変化に応じて補正量を変える
ものである。この場合の検出回路１０４の基準電圧はス
テップモータの回転と非回転を検出できれば良いため、
ルベルの設定で良い。

また本実施例の検出回路に交流磁界や高周波磁界を検出
する回路等を付加する事や、パルス幅を変更する手段に
他の方法を使う事は何ら差しつがえない。

第１７図は本発明の補償回路の実施例におけるステップ
モータによりビスカスロータ１４に作用するトルクＴと
駆動パルス幅のＰ、Ｗの関係を示すグラフでありパルス
幅が狭いＷ、側ではパルス幅とトルクがほぼ比例し、パ
ルス幅が広いＷ８側ではトルクは飽和傾向にある。

第１９図は各駆動パルス列Ｗ、〜Ｗ、における駆動パル
ス幅とＡアップダウンカウンタ１０７の出力α、β、Ｔ
の値と補正量の関係の一例を示す補正表であり、例えば
ＷＩでは駆動パルス幅は１．９５ｍ５ｅｅでありα、β
、Ｔはそれぞれ０、即ちＬｏｗレベルであり、Ｗ４では
２．　６９ｍ５ｅｅ、　ｔｘ。

βが１、即ち旧ｇｈレベル、ＴがＬｏ−レベルである。

補正量はＷ、→Ｗ２→Ｗ３・・・・・・の方向に変化す
る場合には進ませ、逆にＷ８→Ｗ７→Ｗ、・・・・・・
の方向では遅らせる事を示す。

第１８図は、温度θ°Ｃによる秒針の指示ずれ、進みと
遅れの例を示すグラフであり、補正前の状態を破線で示
し、本発明の補償回路の他の実施例による補正結果を実
線で示している。

第１７図、１８図、１９図において例えば１０°Ｃから
２５°Ｃまではパルス列Ｗ１、即ち２．４４ｍ５ｅｅで
ステップモータが作動し、１０°Ｃ以下になるとＷ４、
即ち２．６９ｍ５ｅｅにパルス幅が広がると共に補正量
１．１秒相当進ませる様に制御信号によって駆動パルス
が送出される。再び１０°Ｃを越えると１．１秒分遅ら
せる様に駆動パルスが送出される為指示はもとにもどり
実線で示した指示ずれの軌跡をたどる。この時、補正量
は、指示ずれが蓄積手段の特性により、例えばひげぜん
まいを用いた場合にはビスカスロータの負荷にほぼ比例
するが、第１７図に示した様に、アクチュエータである
ステップモータの特性が駆動パルス幅に比例しない為、
１．２秒相当から０．８秒相当まで変えている。したが
って本実施例の構成によれば、２５°Ｃにおいて時刻合
わせをした場合における指示ずれは量大１秒程度に低減
できる。また、Ｗ、、ｗ、のパルス幅は、カレンダ送り
等の負荷がかかった場合に必要であり、その負荷に伴う
指示の遅れも同様に補正する事ができる。

以上、本発明の補償回路について２つの実施例をあげて
説明したが、本発明の意図は、蓄積手段を介してアクチ
ュエータに付加される制御手段の負荷の大きさをアクチ
ュエータの逆誘起電流を利用して検出−し、負荷に応じ
て発生する指示のずれをアクチュエータダの駆動パルス
数を増減する事によって補正するものであるので、本実
施例の構成、逆誘起電流または逆誘起電圧の検出の方法
やタイミング、補正の方法や量など何ら限定するもので
はない。また、蓄積手段としてはひげぜんまいに限定す
るものではなく、対向する一対の磁性体の角度ずれに伴
う磁力によってエネルギを蓄えるものであってもかまわ
ない。制御手段においても粘性流体に限定するものでは
なく、電磁ブレーキの様に負荷が温度に影響を受けない
ものであっても、例の輸列部材が、アクチュエータに負
荷の変動を与えるものであれば、その負荷に伴う指示ず
れを同様に補正できる。

〔発明の効果〕

以上実施例で詳細した様に、本発明によれば、蓄積手段
と輪列を介して係合したアクチュエータの負荷を逆誘起
電圧を用いて検出し、アクチュエータの駆動回数を増減
した事により、制御手段の粘性流体や輸列部に注油した
油の粘度変化に伴う指示のずれや、カレンダー送り等の
非連続的な負荷に伴う指示のずれを補正する事ができ、
指示の精度を大幅に向上させる事ができ高精度なスィー
ブ運針時計が実現できた。したがって本発明の効果は絶
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の補償回路の実施例を示すブロック図。 第２図は従来の電子時計の平断面図。 第３図は本発明の補償回路を有するＩ、Ｃを構成した電
子時計の平面図。 第４図は第３図の断面図。 第５図は蓄積手段の巻き角度と復元トルクの関係の一例
を示すグラフ。 第６図は制御手段の温度と負荷トルクの関係を示すグラ
フ。 第７図はアクチュエータであるステップモータのコイル
の電流を電圧に変換した場合の波形図。 第８図は本発明の補償回路における検出回路の実施例を
示すブロック図。 第９図は本発明の補償回路におけるパルス数制御回路の
実施例を示すブロック図。 第１０図は検出回路とパルス数制御回路の動作例を示す
タイミングチャート。 第１１図はステップモータの駆動パルスを増減させる例
を示すタイミングチャート。 第１２図は発振回路の例を示す回路図。 第１３図はステップモータの駆動パルスが変化する様子
を示すタイミングチャート。 第１４図は本発明の補償回路により補正した指示ずれの
様子を示すグラフ。 第１５図は本発明の補償回路の補正量を示す補正表。 第１６図は本発明の補償回路の他の実施例を示すブロッ
ク図。 第１７図はステップモータのトルクと駆動パルス幅の関
係を示すグラフ。 第１８図は本発明の補償回路の他の実施例により補正し
た指示ずれの様子を示すグラフ。 第１９図は本発明の補償回路の他の実施例におけるパル
ス幅とＡアップダウンカウンタの状態と補正量を示す補
正表。 １・・・コイル　　　　　　　５−・・ロータ１０・・
・ひげぜんまい　　１４・・・ビスカスロータ１６・・
・秒針　　　　　　１７・・・粘性流体３３・・・Ｉ、
　　Ｃ ５１，５２，５３，５５・・Ｐチャンネ／ｌ／ＭＯ３Ｆ
ＥＴ ５４．５６・Ｎチ＋７ネルＭＯ３−ＦＥＴ５７．５８・
・・検出抵抗 １００・・・発振回路　　　　１０１・・・分周回路１
０２・・・モータ駆動回路パルス及び検出パルス形成回
路 １０３・・・パルス数制御回路 １０４・・・検出回路 １０５・・・モータドライバ及び検出電圧発生回路１０
６・・・分周回路 １０７・・・Ａアップダウンカウンタ １１０・・・検出部　　　　　　１１１・・・制御部１
１２・・・デコーダ　　　　　　１１３・・・メモリ１
１４・・・パルス形成部 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　鈴木喜三部　他１名 第２図 ひ ＝ｓ　ｇ図 第７図 第３図 第７図 Ｐｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　、」−１−Ｃ
Ｌ′ 第１０図 ｐ、　　　　　　　　　　ｆｌＪｌ王１ｆｔｆｌＪ１ｆ
Ｌ呵旧凹旦＆ 第１／図 第１２図 第１３図 第１ｆ図 第７６図 第１ｑ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクチュエータが発生する間欠的な回転エネルギを蓄え
   る蓄積手段と、回転エネルギを制御して指針１６を滑ら
   かに駆動せしめる制御手段を有するアナログ式電子時計
   において、前記アクチュエータを間欠的に駆動する時計
   回路に少なくともアクチュエータの逆誘起電圧を検出す
   る検出回路１０４と該検出回路１０４の判定によってア
   クチュエータの駆動回数を増減するパルス数制御回路１
   ０３を有する事を特徴とする補償回路。