JPH0352589B2 - - Google Patents

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JPH0352589B2
JPH0352589B2 JP57095884A JP9588482A JPH0352589B2 JP H0352589 B2 JPH0352589 B2 JP H0352589B2 JP 57095884 A JP57095884 A JP 57095884A JP 9588482 A JP9588482 A JP 9588482A JP H0352589 B2 JPH0352589 B2 JP H0352589B2
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JP
Japan
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rotor
circuit
rotation
drive signal
normal drive
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57095884A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58213279A (en
Inventor
Masuo Kitano
Masashi Yoshino
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP9588482A priority Critical patent/JPS58213279A/en
Publication of JPS58213279A publication Critical patent/JPS58213279A/en
Publication of JPH0352589B2 publication Critical patent/JPH0352589B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/14Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、主として電子時計のステツプモータ
を低電力、かつ、検出の誤動作を防止する駆動方
法の制御回路に関するものである。 電子腕時計用超小形ステツプモータの様に低消
費電力が要求されているステツプモータでは、低
消費電力の方法として、ステツプモータ自身の電
気−機械変換効率の向上の他に、通常時は低電力
で駆動し、何らかの原因で正常にロータが回転し
なかつた時には、通常時よりも大電力で、速やか
に再駆動する、いわゆる補正駆動方式が考案され
ている。この補正駆動方式を採用する場合、重要
な事は、いかにしてロータの回転、非回転を確実
に検出するかということである。 第1図Aは、従来から使用されている電子時計
の指針駆動用に用いられ、本発明にも使用されて
いる2極ステツプモータの一例であり、第1図B
は、従来この構造のステツプモータを駆動するた
めに用いられている反転パルスの例である。 第1図Bの駆動パルスをコイル3に印加するこ
とにより、ステータ1を磁化し、ロータ2の磁極
との反発、吸引力によりロータは180゜回転する。
従来は、この印加する駆動パルスの長さは、時計
として保証すべき全ての条件に於いてモータの出
力を保証する様な幅に選ばれていた。ところが、
これでは、カレンダー負荷、電池の内部抵抗大、
末期における電圧低下等に対する余裕を含ませな
ければならず、どうしても余裕のあるパルス幅
で、駆動しなければならなかつた。そのため、こ
の方法を改良し、通常は、あまり余裕のないぎり
ぎりのパルス幅でステツプモータを駆動し、その
後、ロータが回転したか、しなかつたかを判断す
る検出回路等を具備し、ロータが非回転と判断し
たときのみ、従来から用いられている様なパルス
幅で補正駆動を行なうという方法が提案されてい
る。このロータの回転、非回転の検出に、特別な
検出素子、例えば、メカ接点、ホール素子等を具
備させることは、時計の小型化、薄形化、ローコ
ストという要求から、採用することは困難であ
る。 そこで、ロータが回転した場合と非回転の場合
では、駆動パルス印加後ロータの振動による発電
電圧が違うという特徴をとらえて、ロータの回
転、非回転を検出するという方法がとられてい
る。 本発明では、この補正駆動方式に対する改良を
目的としている。 第2図は、従来及び、本発明で使用されている
ステツプモータ駆動及び検出部の回路例である。
この回路構成は、NチヤンネルFETゲート(以
後Nゲートと略す)4b,5bとPチヤンネル
FETゲート(以後Pゲートと略す)4a,5a
の入力をそれぞれ分離し、ロータ2の回転、非回
転を検出するための検出抵抗6a,6b及びこれ
らの抵抗をスイツチングするNゲート7a,7b
を備えている。 第3図は、従来の補正駆動方式に於けるタイム
チヤートである。コイルの両端にかかる電圧は、
第3図aの区間では、第2図に示す電流通路9の
様に電流が流れる。次に第3図bの中間では、第
2図に示す閉回路10の様に検出抵抗6bを含む
閉回路に切り換える。このとき、駆動パルス印加
後のロータ2の振動により発生する電圧が、端子
8bに発生する。もし検出区間bで非回転という
信号が検出されたなら、第3図cの区間で再度第
2図の電流通路9でコイル3に電流を流し、時計
仕様の満足できる様な十分長いパルスで、ステツ
プモータの補正駆動を行なう。 次にロータの回転、非回転検出の原理について
詳述する。 第4図は、コイル抵抗3KΩ10000ターンのステ
ツプモータのコイル3に電流を流した時の電流波
形である。駆動パルス長さaが3.9msecのときの
電流波形であり、回転、非回転にかかわらず、ほ
ぼ同じ波形を示す。 第4図bの区間は、駆動パルス印加後のロータ
2の振動による誘起電流であるが、この区間の電
流波形は、ロータ2の回転、非回転、無負荷、負
荷の状態では大きく変化する。第4図bの区間の
b1の波形は、ロータ2が回転した場合の電流波形
であり、b2は非回転であつた場合の電流波形であ
る。 回転、非回転による電流の違いを電圧波形と
し、とりだすべく発明されたのが、第2図の駆動
検出回路であり、第4図のbの区間では閉回路1
0に回路を切り換える。そうすることにより、ロ
ータ2の振動により生ずる電流は、検出用の抵抗
6bを流れるため、端子8bには検出抵抗を付け
ない時と比べ、大きな電圧波形が現われる。区間
bで正方向の電流は、第2図の閉回路10に於い
て、検出抵抗6bには逆向きとなるため、負の電
圧となつて現われる。 更にNゲート5bは、OFF状態ではドレイン
とP-ウエル間にP−N接合があり、VSSをアノー
ドとするダイオードとして働く。このため、端子
8bから見て負となる電圧は、ダイオードとして
働くNゲート5bを介して流れ、閉回路11と同
じ様なインピーダンスとなり、ロータに制動がか
かる。ロータ2の働きと検出信号の関係を第5図
を用いて説明する。 第5図は、ステータ1とロータ2の関係を示し
たものであり、第5図Aはロータ2の静止状態を
表わしており、ステータ1には、インデツクスト
ルクを決める内周ノツチ16a,16bと、ステ
ータを一体とするための外周ノツチ15a,15
bがある。ただし、二体ステータの場合は、15
a,15bの部分でステータが分離している。 ロータ2の静止状態では、内周ノツチ16a,
16bとほぼ90の位置にN、Sの磁極が静止す
る。第5図Bはこれに駆動パルスを印加した場合
の図であり、ロータが矢印の方向に回転する。駆
動パルス幅は3.9msecという短かいパルスのた
め、ほぼ、内周ノツチの付近まで回転した状態で
パルスが切れる。負荷が小さい時には、ロータの
慣性のため回転しきれるが、負荷が大きいときに
は、回転しきれず、第5図C図の様に、ロータは
逆に回転する。この時、ロータ2の磁極は外周ノ
ツチ15a,15bの付近を通るため、コイルに
大きな電流を発生する。ところがこのとき、第2
図のように閉回路10となつているため、先に説
明したように、端子8bには負の電圧が発生し、
Nゲート5bにダイオードの順方向電流が流れ、
ロータ2には制動がかかる。したがつてロータ2
は急速に減速され、それ以後、ロータ2の振動に
より発生する電圧は小さい。一方、負荷が小さ
く、ロータ2が回転した場合は、第5図Dに示す
様に矢印19の方向にロータ2が回転する。この
ときロータ2により発生する磁束は、外周ノツチ
15a,15bとは直角方向であるため、最初誘
起電流は小さい。更に磁極が外周ノツチ15a,
15bの付近まで回転したときに、大きな電流を
発生する。このとき閉回路10の端子8bには負
の電圧が発生するため、Nゲート5bのダイオー
ド効果により、ロータに制動がかかる。さらにそ
の後、第5図Aに示すロータの静止位置よりかな
り回転しすぎ、静止位置にもどるとき、第2図端
子8bにはロータ2の回転検出可能な電圧を発生
する。 第6図Aの電圧波形20は、前述のロータ2が
回転したとき、端子8bの電圧波形である。aの
区間は駆動パルス印加時間で、3.9msecである。
このときの回路は第2図電流通路であり、VDD
1.57Vである。 第6図Aのb区間は、ロータの振動により誘起
する電圧をとつたものであり、第2図の閉回路1
0のときの電圧波形である。負の電圧は、Nゲー
ト5bのダイオード効果のために約−0.5Vでク
リツプされており、正の電圧のピークは0.4Vで
ある。一方、波形21は非回転の場合であるが、
正の電圧のピークは0.1V以下で、この両者の電
圧を区別することにより、ロータの回転、非回転
が判断できる。 更に、この両者の電圧の差が小さいのである
が、次に説明する方法で、容易に増幅することが
できる。第6図Aのbに示す区間で、第2図の閉
回路10と閉回路11を交互にスイツチングす
る。閉回路11では、Nゲート4b,5bという
100Ω程度のON抵抗をもつ素子でコイル3の両
端はシヨートされているため、ローター振動によ
る電流は大きい。ところが、閉回路10にスイツ
チングすると、コイル3のインダクタンス成分の
ため、検出抵抗6bには一瞬その電流が流れる。
このため検出抵抗の両端には、一瞬高いピーク電
圧が発生する。回転時のロータ2による誘起電圧
波形20を、第2図の閉回路10、閉回路11を
交互にスイツチングしたとき、8b端子の電圧波
形は第6図Bの様になる。この時の電圧波形2
2,23の時間軸拡大波形を第6図Cに示す。こ
のとき、ピーク電圧は、ループ10にスイツチン
グ後、約30μsec遅れている。これは、Nゲート5
bのドレイン・ソース間にキヤパシタンス成分が
あるため、ピーク電圧に遅れを生ずるためであ
る。 近年、このような方法が提案され、ロータの回
転、非回転の検出が一層容易となつた。このよう
な検出方法により、先に述べたような、通常駆動
パルス幅を固定とした方式と、更にステツプモー
タの低消費電力化を図るために、通常駆動パルス
幅を回転しうる最低のパルス幅で駆動する方式が
実現されている。 第7図は、従来及び本実施例での、電子時計に
用いられているステツプモータの駆動パルス幅と
トルクの関係をとつたグラフである。 固定パルス駆動の場合は、ステツプモータの最
大トルクTgmaxを保証するために、駆動パルス
幅はaの点に設定されている。補正駆動を行なう
方法は、Tqcの点がカレンダ送りに要するトルク
とすると、通常駆動パルスの長さはa1=3.4msec
とかa2=3.9msecという長さに設定されている。
理由は、通常駆動パルスでロータが回転しきれな
い時には、更に補正パルスが追加されるため、あ
まり補正パルスの出現回数が多い場合には、両者
の消費電流が加算されるため、かえつて電流が増
加するという場合も、起こり得るためである。と
ころが、実際にはa0=2.4msecというパルス幅で
も、無負荷時にはロータは回転するので、このパ
ルス幅で駆動ができれば、更に低消費電流化が可
能である。 その動作を第8図により説明する。 通常はa0=2.4msecというパルス幅でステツプ
モータを駆動し、カレンダー負荷等によりa0のパ
ルス幅でロータが回転しきれなくなつた場合に、
ロータが非回転であると検出回路が判断し、すぐ
補正駆動パルスで駆動する。この補正駆動のパル
ス幅は、一般に第7図のa=7.8msecというパル
ス幅が用いられる。そして次の1秒後の駆動パル
ス幅はa0=2.4msecよりわずかに長いa1
2.9msecというパルス幅が、通常駆動パルスとし
て自動的に設定され、ステツプモータに駆動パル
スが印加される。ところが第8図の例によると、
a1=2.9msecでもカレンダトルクTqcに達しない
ため、又ロータは非回転となり、すぐ補正パルス
a=7.8msecで駆動する。そうすると更に1秒後
の通常駆動パルスは自動的にa2=3.4msecにな
る。この場合の出力パルスは、カレンダトルク
Tqcより大きいので、以後毎秒a2=3.4msecとい
うパルス幅で、ステツプモータを駆動する。 ところがこのままでは、カレンダ負荷がなくな
つた場合でもa2=3.4msecというパルス幅が続
き、消費電力低減のためには不利である。このた
め、N秒毎駆動パルスを短かくする回路を付加す
ることにより、N回a2=3.4msecが連続して出
て、出力されたらa1=2.9msecというパルス幅に
もどることになる。さらにa1がN回連続して出力
されるとa0になる。また逆に、通常駆動パルスの
最大パルス幅a2=3.9msecのパルス幅に於いて、
非回転と検出された場合は、補正パルスが出力さ
れた後の次の1秒に於いて、前回と同じa3
3.9msecが出力される。このように、通常駆動パ
ルスを複数の中からある1つに設定するために
は、第9図のようなアツプダウンカウンタが必要
となる。 以上説明の様に、ローターの回転、非回転を検
出することができ、しかも、通常駆動パルス幅を
回転しうる最低のパルス幅で駆動し、ステツプモ
ータの低消費電力化を図ることができた。しか
し、この従来例には大きな欠点がある。それは第
10図によつて説明することが出来る。 第10図は、通常駆動パルス幅と検出電圧との
関係を示したものである。パルス幅がある値を越
えると、検出電圧が急激に減少することである。
これは、通常駆動パルス幅が大きくなると、ロー
タが磁極にに引きつけられ、振動が減衰するから
である。また、この特性曲線は、モータによつ
て、その値が変化する。従来及び本発明に於い
て、ローターの回転と非回転を区別するために、
検出電圧をコンパレータにより、ある基準電圧
VCOMP以上であると回転と判断し、検出電圧が
VCOMP以下であると非回転と判断する。以上の制
御は、全て時計に内蔵された電子回路により行な
われる。第10図に示すように、VCOMP=0.8Vに
設定すると、a3=3.9msecに於いて、ロータが回
転した場合には、検出電圧は約0.9Vとなり、時
計の電子時計は、回転と判断する。しかし、この
特性曲線は、モータにより値がバラツクため、別
のモータに於いては、ローターの回転時の検出電
圧がa3=3.9msecに於いて、VCOMP=0.8Vより小
さくなることがある。この場合、時計の電子回路
は非回転と判断し、補正パルスを出力する。補正
パルスが出力されることにより、時計の運針が乱
されることはない。しかし、補正パルスの出力に
より大きな電流が流れる。次の回転による検出電
圧も同様にVCOMP=0.8Vより小さくなり、非回転
と判断し、補正パルスを出力する。こうして、
次々と補正パルスが出力され、ステツプモータの
ロータを回転するための電流は急激に増加する。
従来の回転検出の制御回路は、一度このような状
態になると、その状態が続き、その状態から脱出
できなくなる。したがつて、従来の回路において
は、設計上、通常駆動パルス幅を大きくすること
ができない。これは、補正パルスの出力される確
率が大きくなり、消費電流が大きくなる。 第11図は、従来及び本発明に於ける電子時計
の電子回路のブロツク図である。31は発振部で
あり、水晶振動子により時間基準信号が発生され
ている。この信号は分周部32で分周され、複数
の周波数信号が形成される。この信号は波形成形
部33に入り、ステツプモータの駆動パルス、検
出に必要なタイミングパルス等をANDゲート、
ORゲート、フリツプフロツプ等で合成する。駆
動、検出部35は、第2図に示した回路と、更に
8a,8bに出力される検出信号を判断するコン
パレータによつて構成されている。更にステツプ
モータ駆動出力は、ステツプモータ36に接線さ
れる。検出部の検出信号は制御部34にフイード
バツクされる。 第9図は、第11図の制御部に含まれる通常駆
動パルスの制御用のアツプダウンカウンターであ
る。電源投入時等にS3が論理レベルハイになる
と、カウンタ53と51が初期設定され、出力信
号αとβは論理レベルローとなる。(以後、論理
レベルハイのことを1、論理レベルローのことを
φと示す。)アツプ信号S1とダウン駆動S2は通常
時においてφである。先ほど述べたように、非回
転と判断した場合にはS1は1となり、通常状態φ
となる。こうすることにより、αは1となる。S1
が1、φをくり返すと、αとβは表1のようにNo.
1からNo.4の方向に変化し、α=1、β=1とな
ると、それ以上変化しない。また、先ほど述べた
ように、一定時間、例えば80sec経過すると、S2
が1、φとなり、αとβは、先ほどとは逆にNo.4
からNo.1の方に変化し、α=φ、β=φとなる
と、それ以上変化しない。このαとβ信号によ
り、通常駆動パルスのパルス幅を設定すると、先
ほど述べたような、回転、非回転による通常駆動
パルスの制御ができる。
The present invention mainly relates to a control circuit for a method of driving a step motor of an electronic timepiece using low power and preventing detection errors. For step motors that require low power consumption, such as ultra-compact step motors for electronic wristwatches, methods for reducing power consumption include improving the electric-mechanical conversion efficiency of the step motor itself, as well as reducing power consumption during normal operation. A so-called correction drive method has been devised in which when the rotor does not rotate normally for some reason, it is quickly re-driven with higher power than usual. When adopting this correction drive method, the important thing is how to reliably detect rotation or non-rotation of the rotor. Figure 1A is an example of a two-pole step motor that has been used to drive the hands of conventional electronic watches and is also used in the present invention.
is an example of an inverted pulse conventionally used to drive a step motor having this structure. By applying the drive pulse shown in FIG. 1B to the coil 3, the stator 1 is magnetized, and the rotor rotates 180 degrees due to the repulsion and attractive force from the magnetic poles of the rotor 2.
Conventionally, the length of the applied drive pulse has been selected to ensure the output of the motor under all conditions that should be guaranteed for a watch. However,
In this case, there is a calendar load, a large internal resistance of the battery,
It was necessary to include a margin for voltage drop in the final stage, and it was necessary to drive with a pulse width that had a margin. Therefore, by improving this method, the step motor is usually driven with the narrowest possible pulse width, and then a detection circuit is installed to determine whether the rotor has rotated or not. A method has been proposed in which corrective driving is performed with a conventional pulse width only when it is determined that the rotation is occurring. It is difficult to provide a special detection element such as a mechanical contact or a Hall element to detect rotation or non-rotation of the rotor due to the demands for smaller, thinner, and lower cost watches. be. Therefore, a method is used to detect whether the rotor is rotating or not, by taking advantage of the fact that the voltage generated by the vibration of the rotor after applying a drive pulse is different depending on whether the rotor is rotating or not. The present invention aims to improve this correction drive method. FIG. 2 is a circuit example of a step motor driving and detecting section used in the prior art and in the present invention.
This circuit configuration consists of N-channel FET gates (hereinafter abbreviated as N-gate) 4b, 5b and P-channel
FET gate (hereinafter abbreviated as P gate) 4a, 5a
detection resistors 6a, 6b for separating the inputs of the rotor 2 and detecting rotation or non-rotation of the rotor 2, and N gates 7a, 7b for switching these resistors.
It is equipped with FIG. 3 is a time chart in the conventional correction drive system. The voltage across the coil is
In the section shown in FIG. 3a, a current flows like the current path 9 shown in FIG. Next, in the middle of FIG. 3b, the circuit is switched to a closed circuit including the detection resistor 6b like the closed circuit 10 shown in FIG. At this time, a voltage generated by vibration of the rotor 2 after application of the drive pulse is generated at the terminal 8b. If a non-rotation signal is detected in the detection section b, current is applied to the coil 3 again through the current path 9 in FIG. 2 in the section shown in FIG. Performs correction drive of the step motor. Next, the principle of rotor rotation/non-rotation detection will be explained in detail. Figure 4 shows the current waveform when current is passed through the coil 3 of a step motor with a coil resistance of 3KΩ and 10,000 turns. This is a current waveform when the drive pulse length a is 3.9 msec, and shows almost the same waveform regardless of rotation or non-rotation. The section in FIG. 4b is an induced current due to the vibration of the rotor 2 after application of the drive pulse, and the current waveform in this section changes greatly depending on whether the rotor 2 is rotating, not rotating, under no load, or under load. The section of Figure 4b
The waveform b 1 is the current waveform when the rotor 2 is rotating, and b 2 is the current waveform when the rotor 2 is not rotating. The drive detection circuit shown in Figure 2 was invented to take out the difference in current due to rotation and non-rotation as a voltage waveform.
Switch the circuit to 0. By doing so, the current generated by the vibration of the rotor 2 flows through the detection resistor 6b, so that a larger voltage waveform appears at the terminal 8b than when no detection resistor is attached. The current flowing in the positive direction in section b is in the opposite direction to the detection resistor 6b in the closed circuit 10 of FIG. 2, and thus appears as a negative voltage. Further, in the OFF state, the N gate 5b has a PN junction between the drain and the P - well, and functions as a diode with V SS as an anode. Therefore, the negative voltage seen from the terminal 8b flows through the N gate 5b, which acts as a diode, and has an impedance similar to that of the closed circuit 11, thereby applying braking to the rotor. The relationship between the function of the rotor 2 and the detection signals will be explained using FIG. 5. FIG. 5 shows the relationship between the stator 1 and the rotor 2, and FIG. 5A shows the rotor 2 in a stationary state. and outer peripheral notches 15a, 15 for integrating the stator.
There is b. However, in the case of a two-piece stator, 15
The stator is separated at portions a and 15b. When the rotor 2 is at rest, the inner notches 16a,
The N and S magnetic poles come to rest at positions approximately 90 degrees from 16b. FIG. 5B is a diagram when a driving pulse is applied to this, and the rotor rotates in the direction of the arrow. Since the driving pulse width is as short as 3.9 msec, the pulse ends when the rotation is almost at the inner notch. When the load is small, the rotor can rotate completely due to its inertia, but when the load is large, it cannot rotate completely and the rotor rotates in the opposite direction, as shown in FIG. 5C. At this time, the magnetic poles of the rotor 2 pass near the outer peripheral notches 15a, 15b, so a large current is generated in the coil. However, at this time, the second
Since it is a closed circuit 10 as shown in the figure, as explained earlier, a negative voltage is generated at the terminal 8b,
A diode forward current flows through the N gate 5b,
Braking is applied to the rotor 2. Therefore, rotor 2
is rapidly decelerated, and thereafter the voltage generated by the vibration of the rotor 2 is small. On the other hand, when the load is small and the rotor 2 rotates, the rotor 2 rotates in the direction of arrow 19 as shown in FIG. 5D. At this time, the magnetic flux generated by the rotor 2 is perpendicular to the outer peripheral notches 15a, 15b, so the induced current is initially small. Furthermore, the magnetic pole has an outer peripheral notch 15a,
When it rotates to around 15b, a large current is generated. At this time, since a negative voltage is generated at the terminal 8b of the closed circuit 10, the rotor is braked due to the diode effect of the N gate 5b. Thereafter, when the rotor rotates considerably beyond the rest position shown in FIG. 5A and returns to the rest position, a voltage is generated at the terminal 8b in FIG. 2 that allows the rotation of the rotor 2 to be detected. The voltage waveform 20 in FIG. 6A is the voltage waveform at the terminal 8b when the rotor 2 described above rotates. The section a is the drive pulse application time, which is 3.9 msec.
The circuit at this time is the current path shown in Figure 2, and V DD =
It is 1.57V. Section b in Figure 6A is the voltage induced by rotor vibration, and is similar to closed circuit 1 in Figure 2.
This is the voltage waveform when the voltage is 0. The negative voltage is clipped at about -0.5V due to the diode effect of the N gate 5b, and the peak of the positive voltage is 0.4V. On the other hand, waveform 21 is for non-rotation,
The peak of the positive voltage is 0.1V or less, and by distinguishing between these two voltages, it is possible to determine whether the rotor is rotating or not. Furthermore, although the difference between these two voltages is small, it can be easily amplified by the method described below. In the section indicated by b in FIG. 6A, the closed circuit 10 and the closed circuit 11 in FIG. 2 are alternately switched. In the closed circuit 11, N gates 4b and 5b are connected.
Since both ends of the coil 3 are shot with an element having an ON resistance of about 100Ω, the current due to rotor vibration is large. However, when switching to the closed circuit 10, the current momentarily flows through the detection resistor 6b due to the inductance component of the coil 3.
Therefore, a momentary high peak voltage is generated across the detection resistor. When the induced voltage waveform 20 due to the rotor 2 during rotation is alternately switched between the closed circuit 10 and the closed circuit 11 shown in FIG. 2, the voltage waveform at the terminal 8b becomes as shown in FIG. 6B. Voltage waveform 2 at this time
The time axis enlarged waveforms of Nos. 2 and 23 are shown in FIG. 6C. At this time, the peak voltage is delayed by about 30 μsec after switching to loop 10. This is N gate 5
This is because there is a capacitance component between the drain and source of b, which causes a delay in the peak voltage. In recent years, such a method has been proposed, and it has become easier to detect whether the rotor is rotating or not. With this detection method, in addition to the above-mentioned method in which the normal drive pulse width is fixed, in order to further reduce the power consumption of the step motor, we can detect the minimum pulse width that allows rotation of the normal drive pulse width. A driving method has been realized. FIG. 7 is a graph showing the relationship between drive pulse width and torque of a step motor used in an electronic timepiece, in the conventional case and in this embodiment. In the case of fixed pulse drive, the drive pulse width is set at point a in order to guarantee the maximum torque Tgmax of the step motor. The method of performing correction drive is that if the point Tqc is the torque required for calendar feed, the length of the normal drive pulse is a 1 = 3.4 msec.
The length is set to a 2 = 3.9 msec.
The reason is that when the rotor cannot rotate completely with the normal drive pulses, an additional correction pulse is added, so if the correction pulse appears too many times, the current consumption of both is added, which causes the current to increase. This is because it is possible that there will be an increase. However, in reality, even with a pulse width of a 0 =2.4 msec, the rotor rotates when there is no load, so if the rotor can be driven with this pulse width, it is possible to further reduce current consumption. Its operation will be explained with reference to FIG. Normally, the step motor is driven with a pulse width of a 0 = 2.4 msec, and if the rotor cannot rotate completely with the pulse width of a 0 due to calendar load, etc.
The detection circuit determines that the rotor is not rotating, and immediately drives it with a corrected drive pulse. The pulse width of this correction drive is generally a pulse width of a=7.8 msec in FIG. 7. The driving pulse width after the next second is a 1 = slightly longer than a 0 = 2.4 msec.
A pulse width of 2.9 msec is automatically set as a normal drive pulse, and the drive pulse is applied to the step motor. However, according to the example in Figure 8,
Since the calendar torque Tqc is not reached even when a 1 =2.9 msec, the rotor stops rotating and is immediately driven with the correction pulse a =7.8 msec. Then, the normal drive pulse after one second automatically becomes a 2 =3.4 msec. The output pulse in this case is the calendar torque
Since it is larger than Tqc, the step motor is thereafter driven with a pulse width of a 2 =3.4 msec per second. However, if this continues, the pulse width of a 2 =3.4 msec will continue even when the calendar load is removed, which is disadvantageous for reducing power consumption. Therefore, by adding a circuit that shortens the drive pulse every N seconds, a 2 = 3.4 msec is output N times in succession, and once output, the pulse width returns to a 1 = 2.9 msec. Furthermore, when a 1 is output N times in succession, it becomes a 0 . Conversely, when the maximum pulse width of the normal drive pulse is a 2 = 3.9 msec,
If non-rotation is detected, in the next 1 second after the correction pulse is output, the same a 3 =
3.9msec is output. In this way, in order to set one of the plurality of normal drive pulses, an up-down counter as shown in FIG. 9 is required. As explained above, it is possible to detect the rotation or non-rotation of the rotor, and also to drive the step motor at the lowest pulse width that can rotate the normal drive pulse width, thereby reducing the power consumption of the step motor. . However, this conventional example has a major drawback. It can be explained by FIG. FIG. 10 shows the relationship between the normal drive pulse width and the detected voltage. When the pulse width exceeds a certain value, the detected voltage decreases rapidly.
This is because normally, as the drive pulse width increases, the rotor is attracted to the magnetic poles and vibrations are damped. Further, the value of this characteristic curve changes depending on the motor. In the past and in the present invention, in order to distinguish between rotation and non-rotation of the rotor,
The detection voltage is set to a certain reference voltage by a comparator.
If it is more than V COMP , it is judged as rotation, and the detection voltage is
If it is less than V COMP , it is judged as non-rotating. All of the above controls are performed by an electronic circuit built into the watch. As shown in Figure 10, when V COMP = 0.8V, when the rotor rotates at a 3 = 3.9msec, the detected voltage will be approximately 0.9V, and the electronic clock will detect the rotation and to decide. However, the values of this characteristic curve vary depending on the motor, so in other motors, the detected voltage during rotor rotation may be smaller than V COMP = 0.8V at a 3 = 3.9msec. . In this case, the electronic circuit of the watch determines that it is not rotating and outputs a correction pulse. The output of the correction pulse does not disturb the movement of the clock's hands. However, a large current flows due to the output of the correction pulse. The detected voltage due to the next rotation will similarly become smaller than V COMP = 0.8V, and it will be determined that the rotation is non-rotating, and a correction pulse will be output. thus,
Correction pulses are output one after another, and the current for rotating the rotor of the step motor increases rapidly.
Once a conventional rotation detection control circuit enters such a state, it continues to be in that state and cannot escape from that state. Therefore, in the conventional circuit, it is not possible to increase the drive pulse width due to the design. This increases the probability that a correction pulse will be output and increases current consumption. FIG. 11 is a block diagram of an electronic circuit of an electronic timepiece according to the prior art and the present invention. Reference numeral 31 denotes an oscillation section, in which a time reference signal is generated by a crystal oscillator. This signal is frequency-divided by the frequency dividing section 32 to form a plurality of frequency signals. This signal enters the waveform shaping section 33, which converts the step motor drive pulse, timing pulses necessary for detection, etc. into an AND gate.
Synthesize using OR gates, flip-flops, etc. The drive/detection section 35 is composed of the circuit shown in FIG. 2 and a comparator that judges the detection signals outputted to 8a and 8b. Additionally, the step motor drive output is tangential to the step motor 36. The detection signal of the detection section is fed back to the control section 34. FIG. 9 shows an up-down counter for normal drive pulse control included in the control section of FIG. 11. When S3 becomes a high logic level, such as when the power is turned on, the counters 53 and 51 are initialized, and the output signals α and β become a low logic level. (Hereinafter, a logic level high is indicated as 1, and a logic level low is indicated as φ.) The up signal S1 and the down drive S2 are at φ in normal times. As mentioned earlier, when it is determined that there is no rotation, S 1 becomes 1, and the normal state φ
becomes. By doing this, α becomes 1. S 1
is 1, and when φ is repeated, α and β become No. as shown in Table 1.
It changes from 1 to No. 4, and when α=1 and β=1, it does not change any further. Also, as mentioned earlier, after a certain period of time, for example 80 seconds, S 2
becomes 1 and φ, and α and β are No. 4, contrary to the previous
It changes from No. 1 to No. 1, and when α=φ and β=φ, it does not change any further. By setting the pulse width of the normal drive pulse using these α and β signals, it is possible to control the normal drive pulse with rotation and non-rotation as described earlier.

【表】 この説明は、簡略化のためαとβの2ビツトの
アツプダウンカウンタについて説明したが、実際
上は3ビツト以上が可能であり、3ビツトの場合
は、8ステツプの通常パルス幅が可能である。先
ほどの説明をこの回路に適用すると、α=1、β
=1の状態が連続するということである。 本発明は、これらの欠点を除去するため、通常
駆動パルスの変化ステツプをサイクリツクにした
もので、以下図面について詳細に説明する。 第12図は本発明の実施例であつて、図面の番
号は第9図と同様である。第12図は、本発明に
於ける制御部のアツプダウンカウンタの回路図で
ある。S3が1、φなると、α=φ、β=φに初期
設定される。ステツプモータのロータが非回転の
場合、アツプパルスS1が1、φとなり、α=1、
β=φとなる。その後、最適な通常パルス幅を選
択し、αとβの値が設定される。本発明におい
て、従来例で説明した例、例えばVCOMP=0.8V
で、通常駆動パルスがa3=3.9msecのとき、回転
しているのにもかかわらず検出電圧がVCOMP
0.8V以下の0.7V程度であつたとする。この場合、
検出回路は非回転と判断し、S1を1にし、φにす
る。このとき従来例では、ANDゲート41によ
り、カウントアツプが禁止されていたが、本発明
においては、カウンターがカウントアツプされ、
α=φ、β=φとなる。こうすることにより、検
出不能傾域から脱出することが出来る。脱出した
後は、最適な通常駆動パルス幅を選択し、安定す
る。また、ダウンパルスS2については、従来例と
同様に、通常駆動パルス幅が最小となると、カウ
ントダウンをANDゲート54で禁止する。以上
のように、通常駆動パルスをサイクリツクにする
ことにより、設計上、通常駆動パルスの最大パル
ス幅を大きくすることができる。もし、通常駆動
パルスの最大パルス幅を大きくすることにより、
回転検出が誤動作し、回転を非回転と判断したと
しても、ただちにその状態を脱出し、最適な通常
駆動パルス幅を選択する。したがつて、通常駆動
パルスの最大パルス幅を大きくすることにより、
補正パルスの確率を低下させ、モータの消費電流
を少なくすることができる。また、モータの製造
上のバラツキによる検出不良を救済することがで
きる。従来は、モータの機種の違いにより通常駆
動パルスの種類を設定していたが、設計上の設定
範囲が広がるため、本発明に於いてはその必要性
は無い。更に、従来の回路に比べ複雑になる事も
なく、しかも回転検出の誤判定に対する安全性は
きわめて高くなる等、本発明の効果は非常に大で
ある。 また、本発明に於いての検出方法は、以上の説
明の範囲だけでなく、ステツプモータの誘起電圧
を検出する方式全てに適用できる。更に、本発明
に於いては、ステツプモータに与える駆動エネル
ギーの状態の変化を駆動パルスのパルス幅を変え
ることにより実現しているが、他の方法、例えば
駆動パルスの波形とデユーテイ比を変える、電流
値を変える等の方法によつても可能である等、そ
の応用範囲は非常に広い。
[Table] For the sake of simplicity, this explanation is based on a 2-bit up-down counter, α and β, but in reality, 3 or more bits are possible, and in the case of 3 bits, the normal pulse width of 8 steps is It is possible. Applying the previous explanation to this circuit, α=1, β
This means that the state of =1 continues. In order to eliminate these drawbacks, the present invention makes the change step of the normal drive pulse cyclic, and will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 12 shows an embodiment of the present invention, and the drawing numbers are the same as in FIG. 9. FIG. 12 is a circuit diagram of the up-down counter of the control section in the present invention. When S 3 becomes 1 and φ, α=φ and β=φ are initialized. When the rotor of the step motor is not rotating, the up pulse S1 is 1, φ, and α=1,
β=φ. After that, the optimum normal pulse width is selected and the values of α and β are set. In the present invention, in the example explained in the conventional example, for example, V COMP = 0.8V
So, when the normal drive pulse is a 3 = 3.9 msec, the detection voltage is V COMP = even though it is rotating.
Assume that the voltage is about 0.7V, which is less than 0.8V. in this case,
The detection circuit determines that it is not rotating, sets S 1 to 1, and sets φ. At this time, in the conventional example, counting up was prohibited by the AND gate 41, but in the present invention, the counter is counted up and
α=φ, β=φ. By doing this, it is possible to escape from the undetectable tilt area. After escaping, the optimal normal drive pulse width is selected and stabilized. Regarding the down pulse S2 , as in the conventional example, when the normal drive pulse width becomes the minimum, the AND gate 54 prohibits the countdown. As described above, by making the normal drive pulse cyclic, the maximum pulse width of the normal drive pulse can be increased in terms of design. If the maximum pulse width of the normal drive pulse is increased,
Even if the rotation detection malfunctions and the rotation is determined to be non-rotation, the situation is immediately escaped and the optimum normal drive pulse width is selected. Therefore, by increasing the maximum pulse width of the normal drive pulse,
It is possible to reduce the probability of correction pulses and reduce the current consumption of the motor. Further, detection failures due to manufacturing variations in the motor can be relieved. Conventionally, the type of drive pulse was normally set depending on the type of motor, but this is not necessary in the present invention because the design range of settings is expanded. Further, the present invention has very great effects, such as being less complicated than conventional circuits and having extremely high safety against erroneous rotation detection. Further, the detection method according to the present invention is applicable not only to the range described above, but also to all methods of detecting the induced voltage of a step motor. Furthermore, in the present invention, the state of the drive energy applied to the step motor is realized by changing the pulse width of the drive pulse, but other methods, such as changing the waveform and duty ratio of the drive pulse, are also possible. The scope of its application is extremely wide, as it can also be achieved by methods such as changing the current value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図Aは、従来及び本発明に用いられている
電子時計用ステツプモータの斜視図。第1図B
は、従来のステツプモータ駆動パルス波形図。第
2図は、従来及び本発明に係わるステツプモータ
の駆動及び検出回路図の一部。第3図は、従来の
視正駆動方式のステツプモータ駆動パルス波形
図。第4図は、ステツプモータの電流波形とロー
タが回転及び非回転であつたときのロータ振動に
より誘起する電流波形。第5図Aは、ロータ静止
時のステータとロータの位置関係図。第5図B
は、駆動パルス印加時のロータの回転方向を示す
図。第5図Cは、ロータが回転できなかつたとき
のロータの運動を示す図。第5図Dは、ロータが
回転した時、駆動パルス印加後ロータの運動を示
す図。第6図Aは、ロータが回転及び非回転で、
検出抵抗に誘起する電圧。第6図Bは、ロータが
回転及び非回転で、高抵抗を含む閉回路と低抵抗
を含む閉回路をスイツチングしたときの検出抵抗
に誘起する電圧波形。第6図Cは、B図22及び
23の波形拡大図。第7図は、駆動パルス幅と分
針トルクの関係を示す特性図。第8図は、負荷の
変動に応じて駆動パルス幅が変化する補正駆動方
式を示す駆動パルス波形図。第9図は、従来例に
於ける通常駆動パルス設定用のアツプダウンカウ
ンタの回路図。第10図は、通常駆動パルス幅と
検出電圧との関係を示した図。第11図は、従来
及び本発明に於ける電子時計の電子回路のブロツ
ク図。第12図は、本発明に於ける制御部のアツ
プダウンカウンタの回路図。 1…ステータ、2…ロータ、3…コイル、10
1…Pゲート4aのゲート端子、102…Pゲー
ト5aのゲート端子、103…Nゲート4bのゲ
ート端子、106…Nゲート7bのゲート端子、
41,44,48,52,54…AND回路、4
2,45,49…NOR回路、43,46,47,
50…NOT回路、51,53…リセツト付きの
フリツプフロツプ回路である。
FIG. 1A is a perspective view of a step motor for an electronic timepiece used conventionally and in the present invention. Figure 1B
is a conventional step motor drive pulse waveform diagram. FIG. 2 is a part of a drive and detection circuit diagram of a step motor according to the prior art and the present invention. FIG. 3 is a step motor drive pulse waveform diagram of a conventional visual drive system. Figure 4 shows the current waveform of the step motor and the current waveform induced by rotor vibration when the rotor is rotating and not rotating. FIG. 5A is a positional relationship diagram of the stator and rotor when the rotor is stationary. Figure 5B
FIG. 2 is a diagram showing the rotation direction of the rotor when driving pulses are applied. FIG. 5C is a diagram showing the movement of the rotor when the rotor cannot rotate. FIG. 5D is a diagram showing the movement of the rotor after application of a drive pulse when the rotor rotates. FIG. 6A shows the rotor rotating and non-rotating,
Voltage induced in the detection resistor. FIG. 6B shows the voltage waveform induced in the detection resistor when the rotor is rotating and not rotating and switching between a closed circuit containing high resistance and a closed circuit containing low resistance. FIG. 6C is an enlarged waveform diagram of FIGS. 22 and 23. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between drive pulse width and minute hand torque. FIG. 8 is a drive pulse waveform diagram showing a correction drive method in which the drive pulse width changes according to load fluctuations. FIG. 9 is a circuit diagram of an up-down counter for setting normal drive pulses in a conventional example. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between normal drive pulse width and detection voltage. FIG. 11 is a block diagram of an electronic circuit of a conventional electronic timepiece and an electronic timepiece according to the present invention. FIG. 12 is a circuit diagram of the up-down counter of the control section in the present invention. 1... Stator, 2... Rotor, 3... Coil, 10
1... Gate terminal of P gate 4a, 102... Gate terminal of P gate 5a, 103... Gate terminal of N gate 4b, 106... Gate terminal of N gate 7b,
41, 44, 48, 52, 54...AND circuit, 4
2, 45, 49...NOR circuit, 43, 46, 47,
50...NOT circuit, 51, 53...Flip-flop circuit with reset.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 少なくとも発振回路、分周回路、駆動回路、
ステツプモータ、前記ステツプモータのロータが
減衰振動するときコイルに発生する誘起電圧に基
づいて回転検出をする回転検出回路、及び電池か
ら構成される電子時計に於て、前記分周回路と前
記駆動回路の間に接続され実効値の異なる複数の
通常駆動信号列と該通常駆動信号列のいずれより
も実効値の大きな少なくとも1つの補正駆動信号
を出力し得る波形形成回路、前記回転検出回路と
前記波形形成回路に接続され前記回転検出回路か
らの非回転の検出信号に基づき次の通常駆動信号
として実効値のより大きな通常駆動信号を選択す
るとともに、実効値の最大の前記通常駆動信号に
対して非回転が検出されたとき実効値のより小さ
な通常駆動信号を選択する通常駆動信号設定用の
制御回路を備えたことを特徴とするアナログ電子
時計。
1 At least an oscillation circuit, a frequency dividing circuit, a drive circuit,
In an electronic timepiece comprising a step motor, a rotation detection circuit that detects rotation based on an induced voltage generated in a coil when the rotor of the step motor undergoes damped vibration, and a battery, the frequency dividing circuit and the drive circuit a waveform forming circuit connected between the rotation detection circuit and the waveform forming circuit capable of outputting a plurality of normal drive signal trains having different effective values and at least one correction drive signal having a larger effective value than any of the normal drive signal trains; A normal drive signal with a larger effective value is selected as the next normal drive signal based on the non-rotation detection signal from the rotation detection circuit connected to the formation circuit, and a non-rotation signal with a larger effective value is selected as the next normal drive signal. An analog electronic timepiece characterized by comprising a control circuit for setting a normal drive signal that selects a normal drive signal with a smaller effective value when rotation is detected.
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