JPH0371672B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子時計の駆動回路装置に関する。

表示装置を駆動するためにステツピングモータ
を有する電子時計においては、一般的には電池で
あるような電力源から供給される電力の大部分は
モータによつて消費されるものである。このた
め、電池の稼動寿命を増加させるか、または稼動
寿命が同じであれば電池のサイズを減少させるこ
とが可能となるように、モータの消費電力を最小
レベルに抑えることは重要である。

現在の時計の多くは、タイムベースを構成する
発振器と結合した周波数デバイダ回路からの低い
周波数信号が供給される波形成形回路からの式号
を作動回路（駆動回路）を通して駆動パルスをモ
ータに供給している。このパルスの持続時間は固
定されており、最低電池電圧、カレンダー機構の
駆動、シヨツク、その他に関する最悪条件の下に
おけるモータの適正な動作を確保するように選択
される。このため、大半の時間においてモータは
駆動パルスの持続時間が長すぎるためエネルギー
が供給過剰となる。

モータの電力消費は、その瞬間の負荷およびそ
の電源電圧に駆動パルスの電力を適合させること
によつて実質的に減少される。

１つの公知の解決方法は、異なる持続時間を有
するパルスを発生することが可能なパルス整形回
路と、モータのロータ（回転子）の回転または回
転停止を検出する装置とを設けることである。モ
ータに加えられる駆動パルスの持続時間はステツ
プが実行できないという事実が検出されるまで次
第に減少される。キヤツチアツプパルスが次にモ
ータに加えられ、通常の駆動パルスの電力は高い
値に固定される。この値はある時間周期だけ継続
する。もしモータが普通にこの時間周期の間、回
転すれば、パルスの持続時間は再び減少する。こ
のような設計は、モータ負荷に対する駆動パルス
の永久的な、および速応的な適合が不可能であ
る。さらに、この適合の遅さ、回転しない場合に
おけるキヤツチアツプパルスの印加などは、電力
消費が必要な値よりも高レベルとなることを意味
する。

また、ステツピングモータを制御するための回
路として、駆動パルスの加えられた間の回転子の
移動を検出し、またロータ（回転子）がそのステ
ツプ移動を完了したか、または少なくとも十分な
距離を回転したか、または十分な速度に達した時
に、駆動パルスを遮断してステツプを行わせるよ
うな方法も知られている。

例えば米国特許3500103号においては、モータ
の可動部分の移動が検出用コイルに誘起される電
圧によつて検出され、駆動パルスは可動部分が所
定位置または所定速度のいずれかに達した時、遮
断される。ステツプ動作を効率的に実行するた
め、駆動パルスの終わり部分においてロータは所
定位置にあり、またある速度に達していなければ
ならない。このため、駆動パルスを遮断するため
には、位置、速度およびモータトルクに関する条
件が必要である。もし、たつた１つの条件が優先
動作すれば、モータの動作範囲は制限され、その
反対に、もし不要な条件が優先動作すれば、制御
系が動作する電力消費レベルに関する損害が生ず
る。

このため、この特許において提案された設計は
モータの負荷および電源電圧に依存した理想的な
持続時間を有する駆動パルス供給を可能とするも
のではない。

ロータの位置が、補助コイルに誘起される電圧
を、または、モータによつて駆動されるギヤー列
の１つのホイール上の歯の通過に応動する圧電セ
ンサーの歪みによつて生ずる電圧を測定すること
により検知されるような、米国特許第3855781号
明細書において提案された設計も同様な不都合を
有するものである。

仏国特許第2200675号明細書はモータの作動コ
イルの電流変化を検出し、誘起電圧に関して最大
値に相当する最小電流値が通過した時に駆動パル
スを遮断することを提案している。この検出動作
の限界は回路の時定数、発生する逆起電力、およ
びモータ負荷に依存する電流波形に影響される。

さらに、米国特許第4114364号はモータ負荷に
依存して駆動パルスの持続時間を制御するための
装置を説明している。この装置は作動コイルの電
流を検出する装置と、コイルの電源電圧およびそ
の直流抵抗の比の値に電流が達した時、即ちロー
タがそのステツプ動作を完了した時にパルスを遮
断するための装置とを有するものである。また、
電流がその値に達する以前にパルスを遮断するこ
とも可能であるよう、配慮されている。この場合
もまた、制御動作のためには、単に１つの位置条
件が優先している。

本発明の目的は、その負荷およびその電源電圧
に応じて、モータに加えられる駆動電圧パルスの
持続時間を自動的に適合させることによつて電子
時計のステツピングモータの電力消費を減少させ
ることを可能とし、併せてこの問題に関して提案
されてきた解決策の不都合点を排除することを可
能とするような、電子時計の駆動回路装置を提供
することである。

本発明によれば、この課題は次のようにして解
決される。すなわち、 電子時計の駆動回路装置において、該駆動回路
装置は、 −給電電圧を供給する電力供給源を備え； −さらに標準周波信号を形成する発振器を備え； −さらに該発振器に接続された分周回路を備え、
該分周回路は該標準周波信号に応動して低周波
の時間信号を形成するようにし； −さらにロータとステータと、該ステータに磁気
的に結合された作動コイルとを含むステツピン
グモータを備え； −さらにパルス発生回路と作動回路とを含む供給
回路を備え、該パルス発生回路は前記分周回路
に接続されていて前記時間信号に応動してパル
スを形成するようにし、さらに前記作動回路は
前記電力供給源と接続されており、さらに前記
パルス発生回路と接続されていて、このパルス
発生回路の各パルスに応動して前記給電電圧の
値の駆動パルスを前記の作動コイルへ加えるよ
うにし、前記供給回路はさらに遮断信号に応動
して前記の駆動パルスを遮断するようにし； −さらに監視回路を備え、該監視回路は検出装置
と算出回路と比較装置とを含み；この場合、 −前記検出装置は前記作動回路へ接続されてい
て、作動コイル中の電流に相応する信号を形成
するようにし； −前記算出回路は前記検出装置と前記電力供給源
へ接続されていて、前記駆動パルス期間中に給
電電圧から、前記作動コイル中の電流と前記直
流抵抗との積を減算して得られる第１の差の積
分値に相応する測定信号を算出するようにし、 この場合この測定信号は、ステータの誘導磁
束の瞬時値から駆動パルスの開始時の誘導磁束
の値を減算して得られる第２の差に相応するよ
うにし； −前記比較装置は前記算出回路に接続されてい
て、測定信号が前記第２の差の測定値に相応す
る基準値に等しくなると前記遮断信号を発生す
るようにし、この遮断信号により前記の駆動パ
ルスが、前記第２の差が前記の所定値に達した
時点に、遮断されるようにしたのである。

さらに本発明の別の構成においては、前記の監
視回路が次のように構成されている。即ち −監視回路が検出コイルと算出回路と比較装置と
を含み；この場合、 −前記検出コイルは前記ステータへ磁気的に結合
されており； −前記算出回路は前記検出コイルへ接続されてい
て、前記パルスの期間中に、前記の検出コイル
の中に誘導される電圧の積分値に相応する測定
信号を算出するようにし、この場合この測定信
号はステータの誘導磁束の瞬時値と駆動パルス
の開始時の誘導磁束の値との差に相応してお
り、 −前記比較装置は前記算出回路に接続されてい
て、前記測定信号が前記の差の所定値に相応す
る基準値に等しくなると前記遮断信号を発生す
るようにし、この遮断信号により前記の駆動パ
ルスが、前記の差が前記の所定値に達した時点
に、遮断されるように構成したのである。

本発明は、例を用いて、下記説明とそれに関す
る添付図面とを参照しながらさらに詳しく明らか
にされる。

第１図は、電子時計によく用いられるステツピ
ングモータの図である。このモータは２つの静止
位置を持つもので、２極の駆動パルスを要するも
のである。

このモータは、ヨーク４によつて互いに結合さ
れた２つポールピース２および３からなるステー
タ１を有し、ヨーク４は高い透磁率を有するもの
であつて、これのまわりには作動コイル５が巻か
れる。またこのモータは永久磁石からなるロータ
６を有している。

ロータ６は180゜の角度で回転するものであつ
て、コイル５の端子ａおよびｂに駆動パルスが印
加される都度、同一の方向に回転する。モータに
周期的に加えられるこのパルスは交互に極性が変
化するものである。

第２ａ図は、モータに駆動パルスが印加される
時に作動コイル５に流れる電流の変化ｉを、時間
の関数として表している。ロータ６が回転する時
に、コイル５内に逆起電力が誘起される。そのた
め、電流ｉは最初は上昇し、経過時間の一定期間
後に低下し、続いて再度上昇する。ロータが、駆
動パルスが印加された瞬間の位置から180゜変位し
た安定平衡点を１回目に通過する時は、電流の値
はi_p＝Ｖ／Ｒである。ただしＶは給電電圧、Ｒは
コイルの直流抵抗値である。上述の値i_pに達した
後、ロータが静止位置で安定するまで、電流はこ
の値を中心として上下を振動する。

第２ｂ図は、作動コイル中に誘起される電圧の
大きさＶ−Riの、ｉに対応する変化を示す。た
だしその極性は考慮しない。

第２ｃ図は、駆動パルスの印加の開始時点ｔ＝
０におけるステータ中のしたがつて作動コイル中
の誘導磁束と、以後の時点ｔにおけるその誘導磁
束の瞬間時との差と値NΔφ（ｔ）の時間経過を示
す。この差の値NΔφ（ｔ）は例えば磁束測定装置
を用いて直接測定するのではなく、電磁誘導の式
を用いてNΔφ（ｔ）に次の様に関係付けられる前
記Ｖ−Riから間接的に求められる。

NΔφ(t)＝∫^t _p(V-Ri)dt さらにこのＶ−Riは、本発明の実施例におい
ては、このＶ−Riを例えば電圧測定装置を用い
て直接測定するのではなく、複数個のコンデンサ
を用いてこれらに充電および放電される電荷の量
を用いて測定する。

次にこの式を説明する。

時点ｔ＝０におけるステータ中の磁束鎖交数を
Nφ（ｏ）、時点ｔにおける磁束鎖交数をNφ（ｔ）
とすると、作動コイルに誘起される電圧ｅは電磁
誘導による起電力の式により −ｅ＝Nφ（ｔ）−Nφ（ｏ）／ｔ−ｏ＝NΔφ／
ｔ となる。ｔは微小時間であるのでdtと表せる。他
方この−ｅはＶ−Riに等しいので、−ｅ＝Ｖ−Ri
である。

まとめると NΔφ（ｔ）／dt＝−ｅ＝Ｒ−Vi ∴NΔφ（ｔ）／dt＝＝Ｒ−Vi 両辺をｔ＝ｏからｔまで積分して ∫^t _pNΔφ（ｔ）／dtdt＝∫^t _p（Ｒ−Vi）dt ∴NΔφ（ｔ）＝∫^t _p（Ｒ−Vi）dt 右辺の積分値は後述のようにコンデンサの充放
電の電荷により求めることができるため、左辺の
磁束鎖交数の鎖NΔφ（ｔ）を間接的に求めること
ができる。

この磁束鎖交数の鎖NΔφ（ｔ）により生ぜさせ
られる磁気力がロータを回転させる。第２ｃ図に
示されている様にNΔφ（ｔ）が次第に増加するに
つれて、ロータが次第に回転されてゆく。ロータ
が１ステツプだけ移行するために必要とされる
NΔφ（ｔ）の最小値をNΔφ_nioで表わし、最大値
をNΔφ_naxで表わす。第２ｃ図においてNΔφ_nio
は、NΔφ_naxよりも下側の、モータにより駆動さ
れる機械的負荷に依存する種々異なる位置に存在
する。

このNφ_naxとNφ_nioが供給電圧に実質的に依存
しないことは経験的な事実であり、このことは第
３図に示されている。この図においてモータの供
給電圧が低下されてゆくとNφ_naxは減少し、
Nφ_nioは増加し、最後に両方の曲線が交わること
も経験的な事実である。供給電圧がさらに低下す
ると、駆動パルスのパルス持続時間をいくら長く
してもモータは駆動されない。

このようにNΔφ_nioが供給電圧にはほとんど依
存しないため、駆動パルスを遮断する場合に、電
力消費を殆ど最小にかつ同時に供給電圧の著しく
広い範囲にわたりモータの適切な動作を保証する
ように、所定の磁束変化値を選定することができ
る。換言すればこの範囲におて、駆動パルスのエ
ネルギーが供給電圧に適合される。

磁束変化のこの所定値が良好に選定されると、
この適合が常に著しく良好になる。

駆動パルスの持続時間をモータの負荷および電
源電圧に自動的に適合させるには、駆動パルスが
印加されてからコイル鎖交数を測定し、鎖交数が
所定値に達した時に駆動パルスを遮断すればよ
い。

鎖交数の所定値は、値NΔφ_nioとNΔφ_naxの間に
設定される。そうすれば、表示装置を駆動するた
めにモータが発生する有効トルクと、モータの消
費電力との間に最適の妥協点を見出すことができ
る。また、広範囲の電源電圧に対してモータを精
確に動作させることができる。

上述の所定値は、電源電圧が1.5Vまたは2Vの
時、例えば値NΔφ_naxの75％に相当する値であ
る。

NΔφ_naxとNΔφ_nioの値は、モータの特性によつ
て決まる。第３図の例では、NΔφ_nioはほぼ
NΔφ_naxの50％に相当する。

電源電圧がＶ＝1.5Vの場合、駆動パルスを遮
断するべき鎖交数の所定値は、0.75×NΔφ_nax＝
0.75ｍWb（ミリウエーバ）である。

NΔφ_nioは、ロータの回転角度（静止位置から
測つた角度）で約75゜に相当する。

NΔφ_naxはほぼ180゜である。そして、所定値
0.75×NΔφ_naxはおよそ127゜に相当する。

一般的に言つて、腕時計に使用されるLavet形
のバイポーラモータ（第１図のモータ）の場合、
所定値は125゜〜130゜の角度に相当する。

鎖交数の所定値をNΔφ_refで表わすと、この値
と電流ｉとの間には次の関係がある。

NΔφ_ref＝∫^t0 _p（Ｖ−Ri）dt ただしt₀はNΔφが所定値に達する時点である。

ここで、第３図に示す特性のモータを考え、Ｖ
＝1.5V、Ｒ＝2150Ω、NΔφ_ref＝7.5ｍWbとする
と、駆動パルスの持続時間はＴ＝6.4ｍｓ、電流
消費は1μAになる。もしも、本発明の提案するよ
うに駆動パルスの持続時間をモータの負荷に適合
させなければ、同じモータに対して持続時間Ｔ＝
7.8ｍｓ、電流消費は1.5μAである。また、同じ条
件で前述の仏国特許第2200675号明細書の方法を
適用しても、電流消費は約1.2μAである。従つ
て、本発明によつて従来例よりも大きく電流消費
を低減できることがわかる。

鎖交数の値を決定するためには、作動コイルに
誘起される電圧、またはモータに設けた検出コイ
ル内に誘起される電圧を積分すればよい。作動コ
イル内に誘起される電圧から鎖交数を決定する場
合には、まず駆動パルスの印加時に作動コイルを
流れる電流ｉを検出し、次いで差値Ｖ−Riを積
分する。前述の式(1)から明らかなように、鎖交数
NΔφは値Ｖ−Riの積分値から求められるからで
ある。

第４図は、本発明による電子時計の駆動回路装
置の第１の実施例を示している。この実施例は特
許請求の範囲第１項に対応しており、鎖交数を測
定するために、作動コイル５を流れる電流ｉを検
出し、差値Ｖ−Riを積分する。

発振器１１は、例えば32KHzの周波数の、基準
信号を周波数デバイダ回路１２に供給する。デバ
イダ回路１２はカスゲート接続された一連のフリ
ツプフロツプからなり、その出力は１Hzの周波数
信号を発生する。この低い周波数の信号は駆動パ
ルス発生回路１３の第１入力１３₁に伝達される。
この発生回路１３はその入力１３₂および１３₃に
パルスを発生するように配置されており、このパ
ルスの開始および終了はそれぞれ、周波数デバイ
ダ回路から発生される信号およびモニタ回路２０
からの信号が回路の第２入力１３₄に供給される
ことによつて決められる。この説明中では詳細に
説明されない回路１３は、最悪条件下でもモータ
が確実に動作可能であるような十分な継続時間、
例えば7.8ｍｓ、の作動パルスを発生するための
パルス整形回路を有するような回路であり、また
この回路はモニタ回路２０からの信号を受けた
時、パルスを遮断するための例えばフリツプフロ
ツプおよびナンドゲートを有するものである。

後に詳細に説明されるモニタ回路は、変化分Ｖ
−Riの積分を計算し、前期積分の値が所定の値
に達した時、モータを駆動するための駆動パルス
を遮断するための信号を、その出力に発生する。

回路１３の１３₂および１３₃に現れ、またそれ
ぞれ２秒の周期を持ち、さらに互いの間が１秒だ
け位相がずらされている２つの信号は、作動回路
１４に加えられる。作動回路１４はパルス発生回
路１３と共にモータ給電回路を構成する。作動回
路１４は一般的に２つのインバータ１５および１
６を有し、これらの入力側はパルス発生回路の出
力１３₂および１３₃に接続される。一方それらの
出力はモータの作動コイル５の端子ａおよびｂに
接続される。時計の中で用いられる直流電圧源
（図示されていない）の正端子に接続されている
２つのｐチヤンネルMOSトランジスタ１５₁およ
び１６₁のソースは、＋Ｖ電位であり、一方電圧源
の負端子に接続されている２つのｎチヤンネル
MOSトランジスタ１５₂および１６₂のそれは０
（零）電位である。

出力１３₂および１３₃に駆動パルスがない場
合、即ち論理０である場合には、トランジスタ１
５₁および１６₁は導通状態にあり、一方トランジ
スタ１５₂および１６₂は非導通状態であつて、コ
イル５は実際的に短絡されている。信号が出力１
３₂に現れた時、トランジスタ１５₁は非導通状態
になるが、一方トランジスタ１５₂は導通状態と
なる。電流ｉはこの状態において作動コイル５の
中を通過し、モータが回転し始める。回路１３の
入力１３₄において、駆動パルスを遮断するため
の信号が現れて出力１５₂を０に反転させると、
トランジスタ１５₂は非導通状態となり、トラン
ジスタ１５₁は再び導通状態となる。この時駆動
パルスは遮断される。同様な状態が出力１３₃の
信号によつて制御されるトランジスタ１６₁およ
び１６₂に関しても生じ、この時コイル５を流れ
る電流方向は反対である。

回路２０は入力３０₁を持つ計算回路３０を有
し、作動コイル５が駆動パルスを受信すると、導
通するトランジスタ１５₂または１６₂の飽和電圧
が、スイツチ２１を介して計算回路の入力側３０
_１に加わる。この入力側３０₁はパルス発生回路１
３の出力１３₃に現れる信号によつて制御される
電子スイツチ２１を通して、トランジスタ１５₁
および１６₂が導通状態となつている時はインバ
ータ１６の出力へ、またはトランジスタ１６₁お
よび１５₂が導通状態となつている時はインバー
タ１５の出力への、いずれかに接続されている。
このスイツチ２１は出力１３₃に現れる信号の代
わりに出力１３₂に現れる信号によつてももちろ
ん制御できる。回路３０の他の入力３０₂は電圧
供給源の正端子に接続されている。計算回路３０
と電子スイツチ２１が測定回路を構成する。

後に詳細に説明される計算回路３０は、Ｖ−
Riの積分値を計算し、またその出力３０₃におい
て、その値を表す電圧を供給する。モニタ回路は
さらに、鎖交数の所定値に相当する基準電圧を発
生するための回路５０を有しており、この所定値
において駆動パルス電圧が遮断されるものであ
る。この回路５０は、例えば電圧供給源の端子の
間またはツエナダイオードに接続された電圧デバ
イダ（分圧器）を有するようなものである。計算
回路３０の出力と回路５０とはそれぞれコンパレ
ータ回路６０の反転および非反転入力に接続され
る。計算回路３０の出力電圧が基準電圧値に達す
るか、または基準電圧値を越えれば直ちにコンパ
レータ回路６０の論理出力レベルが反転する。回
路１３の入力１３₄に伝達されるこの信号は作動
コイル５に印加されている駆動パルスを遮断させ
る。

計算回路３０は、積分回路３１を有し、積分回
路３１はその非反転入力がアース、即ち供給電圧
源の負端子に接続されているようなオペアンプ３
２と、オペアンプの反転入力とその出力の間に接
続されているコンデンサ３３とを有し、この出力
は計算回路の出力３０₃を形成するものである。
コンデンサ３３と並列に設けられている電子スイ
ツチ３４は、スイツチが閉じた時にコンデンサを
放電させる。

さらに計算回路は２つのコンデンサ３５および
３６と、３つの電子スイツチ３７，３８および３
９とを有している。図面の中では信号化されて表
されているこれらスイツチはMOSトランジスタ
から成るものである。スイツチ３７は、一端がア
ースに接続されているコンデンサ３５の他端を、
計算回路の入力３０₁または積分回路３１の入力
にいずれかに接続可能とする。一方スイツチ３８
および３９はコンデンサ３６を、アースおよび積
分回路の入力との間、または計算回路の入力３０
_２およびアースとの間のいずれかに接続可能とす
る。

一方では、回路４０は、高い周波数信号、例え
ば16KHzの信号を受けるためにデバイダ回路１２
の中間出力電圧に接続され、他方では駆動パルス
発生回路１３に、例えば図示されているようにそ
の出力１３₂および１３₃と接続されている。回路
４０は、その入力側４０₁，４０₂および４０₃で
受ける信号を結合して一方ではその出力側４０₄
にスイツチ３４を動作させる信号を発生する。こ
の信号は駆動パルスの継続時間中はスイツチ３４
を開状態とし、また他の時間にはこれを閉状態と
し、他方では回路４０の出力４０₅に接続されて
いる３つのスイツチ３７，３８および３９に対し
て、デバイダ回路１２から受けた周期的な高い周
波数信号を、駆動パルスがモータに印加された瞬
間から駆動パルスが遮断される瞬間までの間、同
時に供給する。この回路４０は例えばその入力お
よび出力がそれぞれ入力４０₂，４０₃および出力
４０₄を形成するオアゲートと、その１つの入力
がオアゲートの出力に接続され、その他の入力が
デバイダ回路電圧に接続されて、その出力がこの
回路の出力４０₅を形成するようなアンドゲート
とから成るようなものである。作動コイル５に駆
動パルスが印加されていない期間、スイツチ３４
は閉じたままになつているため、スイツチ３７，
３８および３９に対して持続的に高い周波数信号
を直接的に印加しておくことも可能ではあるが、
この様な配置は回路の電力消費を増加させる結果
となる。

上述のように第４図には、作動コイル５を流れ
る電流ｉを検出し、モータの電源電圧Ｖからこの
電流ｉとコイルの直流抵抗Ｒとの積Riを引算し
て計算回路３０で積分することによりステータに
おける鎖交数を求める構成が示されている。

計算回路３０の動作モードの説明のため、第５
図に参照すべき図を示す。

Ａは、作動コイルに印加される駆動パルスを表
し、 Ｂは、駆動パルスの極性によつて導通状態とな
るトランジスタ１５₂または１６₂の飽和電圧を表
し、 Ｃは、スイツチ３７，３８および３９を動作さ
せるための周期的な高い周波数信号を表し、 Ｄは、コンデンサ３５の両端電圧を表し、 Ｅは、コンデンサ３６の両端電圧を表し、 Ｆは、積分回路３１の出力における電圧を表す
ものである。

明瞭に表すため、スイツチ類を動作させるため
の信号の周期は、第５図において誇張して表現さ
れている。

前述のNΔφ（ｔ）＝∫^t _p（Ｖ−Ri）dtに示されてい
る数式が、第１コンデンサ３５、第２コンデンサ
３６、第３コンデンサ３３を有する計算回路３０
において、どのように計算されるかを説明する。

NΔφ（ｔ）＝∫^t _p（Ｖ−Ri）dt＝
∫^t _pVdt−∫^t _pRidt において、まず第１項∫^t _pVdtで示される値を形成
するために第２コンデンサ３６が用いられる。第
２コンデンサにはまずこの値に相応する電荷Q₂
が蓄積される。他方、前記の式の第２項∫^t _pRidtで
示される値を形成するために第１コンデンサ３５
が用いられる。第１コンデンサ３５にはこの値に
相応する電荷Q_1jが蓄積される。次にこれらの両
方の電荷の鎖Q₂−Q_1j＝Q₃が第３コンデンサ３３
に蓄積される。この電荷Q₃を第３コンデンサ３
３の容量C₃で割算してQ₃／C₃＝Vsが得られる。
C₁，C₂，C₃の値を適当に選定することによりこ
のVsをNφに等しくすることができる。

次に上記の動作を説明する。

トランジスタ１５₁，１５₂，１６₁，１６₂はオ
ン・オフスイツチとして用いられる。そのためそ
の特性曲線において、これらのトランジスタのソ
ースとドレインとの間の抵抗値が小さい値となる
ような飽和領域がスイツチのオン状態として用い
られ、他方、ソースとドレインとの間の抵抗値が
近似的に無限大となるような遮断領域がスイツチ
オフ状態として用いられる。

次にこれらのトランジスタ１５₁，１５₂，１６
_１，１６₂のオン・オフ動作により、作動コイル５
の中に電流ｉが流れる時の電流路の形成について
説明する。

前述のようにパルス発生回路１３の出力側１３
_２および１３₃に信号が現れない場合は、トランジ
スタ１５₁および１６₁はオン状態にあり、他方、
トランジスタ１５₂および１６₂はオフ状態にあ
る。トランジスタ１５₁および１６₁が両方ともオ
ン状態にあるため、電源電圧＋Ｖはほとんどその
ままの値で作動コイル５の左端ａおよび右端ｂに
加わり、作動コイルの両方の端子が同じ電圧値を
有するための作動コイルには電流が流れない。

出力側１３₂に信号が現れると、トランジスタ
１５₁はオフ状態となり、トランジスタ１５₂はオ
ン状態となる。そのため電流ｉが＋Ｖから、トラ
ンジスタ１６₁、作動コイル５の左側端子ｂ、左
側端子ａ、トランジスタ１５₂をこの順に通つて
アースへ流れる。この作動電流ｉが流れ始める時
点をｔ＝０とする。トランジスタ１６₁のソー
ス・ドレイン間の抵抗を著しく低い値に選定すれ
ば電源電圧＋Ｖがそのままｂ点に加わると見なせ
る。さらにトランジスタ１５₂のソース・ドレン
間の抵抗を所定の低い値に選定すれば、ｂ点から
ａ点までの電圧降下は近似的にRiとなる。ただ
しＲは作動コイル５の直流抵抗である。このａ点
の電位Riが、上側へ切り換えられるスイツチ２
１を介して、コンデンサ３５へ加えられる。

次に入力側１３₄へ、駆動コイル５に流れてい
る駆動パルス電流ｉを遮断するための信号が入力
されて、出力側１３₂の信号をオフにすると、ト
ランジスタ１５₁はオン状態となりトランジスタ
１５₂はオフ状態になる。トランジスタ１６₁は既
にオン状態である。両方のトランジスタ１５₁，
１６₁がオン状態のため＋Ｖの値はａ点とｂ点に
加わり、ａ点とｂ点とは同電位になり、作動コイ
ル５には電流が流れない、即ち作動コイル中の電
流ｉが遮断される。この時点をｔとすると、コン
デンサＣ３５へはｔ＝０からｔまでの間に電圧が
加わり、コンデンサＣ３５がｔ＝０からｔまでの
期間に充電される。このことは数式∫^t _pRidtと表わ
される。この場合、トランジスタ１５₂および１
６₂のソースとドレインとの電圧がコンデンサＣ
３５に加えられる。トランジスタ１５₂，１６₂が
MOSトランジスタである場合、このソース−ド
レイン間の電圧の値は約1/10ボルトである。この
電圧値が電圧値Riに相応するように、コンデン
サＣ３５，Ｃ３６，Ｃ３３の値を選定する。この
場合、コンデンサＣ３５，Ｃ３６，Ｃ３３の値と
して1pF〜数pFが選定される。

作動コイル５の中をａからｂへ電流ｉが流れる
場合のコンデンサＣ３５の充電も上記と同様に行
われる。

駆動パルスがコイルに印加された瞬間から、回
路４０の出力側４０₅に現れる高い周波数信号Ｃ
が電子スイツチ３７，３８，３９を同時に動作さ
せる。高い周波数信号Ｃの一方の半波が加わり、
各スイツチが図の実線の位置を占めている時、コ
ンデンサ３５が計算回路３０の入力電圧まで充電
される。信号Ｃの他方の半波が加わり、スイツチ
が破線の位置をとつている場合は、コンデンサ３
６が電源電圧Ｖまで充電される。従つて、各スイ
ツチが図の実線の位置にある時には、コンデンサ
３５が計算回路の入力電圧まで充電されると同時
に、コンデンサ３６が充電時とは逆の極性でコン
デサ３３へ放電する。スイツチが破線の位置にあ
る場合には、コンデンサ３５がコンデンサ３３へ
放電で、コンデンサ３６は電源電圧Ｖまで充電さ
れる。

高い周波数の作動信号のｊ番目のサイクルにお
いて、コンデンサ３５内に蓄積される電荷は次式
に表される。

Q₁j＝C₁Kij 上式でC₁はコンデンサ３５の容量、Ｋはトラ
ンジスタ１５₂または１６₂の飽和電圧と電流との
比に関する定数、ijは前述のｊ番目のサイクルに
おいてコイルを流れる電流の値である。一方、容
量C₂のコンデンサ３６に蓄えられる電荷は次式
で表される。

Q₂＝C₂V 従つて、Ｎサイクルの経過後、容量C₃のコン
デンサ３３に蓄積される電荷は次式の通りであ
る。

Q₃＝_N 〓^j=1 （C₂V−C₁Kij） この時、積分回路３１の出力側に現れる電圧は
次式で表される。

Vs＝_N 〓^j=1 （C₂V／C₃−C₁Kij／C₃）＝Q₃／C₃ スイツチ３７，３８および３９を動作させるた
めに非常に高い周波数（16KHz）の信号が用いら
れているので、電圧Vsが実質的に差Ｖ−Riの積
分値と等しくなるように、コンデンサの容量C₁，
C₂，C₃を設定できる。式(1)から明らかなように
Ｖ−Riの積分値は鎖交数NΔφを表す。この値は
コンパレータ６０で鎖交数の所定値と比較され、
所定値を上回つた時には、駆動パルスが遮断され
る。

トランジスタ１５₂および１６₂の飽和電圧は、
いかなる時点においても、コイルの電流ｉに比例
する。飽和電圧がｉに比例するため、Ｒは定数で
あるので、この電圧はRiにも比例する。

そのため、高い周波数の差動信号のＪ番目のサ
イクルにおいて、コンデンサ３５に蓄積される電
荷を Q₁j＝C₁Kij で表わす代わりに、 Q₁j＝C₁K′Rij と表わすことができる。

積分回路３１の出力側において、 ∫^t _p（Ｖ−Ri）dtの値に等しいか、あるいは比例す
る電圧Vsが得られるように、コンデンサ３５，
３６および３３の値を選定することは、トランジ
スタ１５₁，１５₂，１６₁，１６₂の特性およびコ
イルの特性が既知であるため容易に実施できる。

第４図の回路は、MOS技術を用いることによ
つて容易に集積化し得るものである。同一チツプ
上の複数のコンデンサの容量値の間の比は、チツ
プの表面エリアの比によつて定められるものであ
り、表面エリアの比は容易に制御可能である。

さらに、同一チツプ上のMOSトランジスタの
抵抗特性は極めて近いものである。比例定数Ｋは
このため実質的にトランジスタ１５₂および１６₂
において同等である。

第６図は本発明による時計の駆動回路装置に関
する第２の可能な実施例を示すものである。この
実施例は、特許請求の範囲第２項に対応し、モー
タに設けられる検出コイル７１に誘起される電圧
を積分回路７２を用いて積分することにより、鎖
交数を求める構成が示されている。ここでは鎖交
数は検出コイルに誘導される電圧の積分によつて
測定される。

モータのヨーク４（第１図参照）には差動コイ
ル５に付加して、さらにピツクアツプコイルとし
て準備されたｎ回巻きの巻線（第１図には示され
ていない）が巻かれる。

第６図に示す回路は、第４図の回路と同様に発
振器１１、周波数デバイダ回路１２、モータ供給
回路１３，１４を有し、さらにモニタ回路７０を
有するものである。

このモニタ回路７０は検出コイル７１と積分回
路７２とを含む測定回路を有し、積分回路７２の
入力にはコイル７１が接続される。積分回路はオ
ペアンプ７３、コンデンサ７４および直列抵抗７
５からなる一般的な構成のものである。コンデン
サ７４はアンプ出力と反転入力との間に回路切断
スイツチ７６と並列に接続される。このスイツチ
７６は回路１３の出力１３₂および１３₃に現れる
信号を基にオアゲート７７によつて動作させられ
る。これらの回路素子であるコイル７１、オペア
ンプ７３、コンデンサ７４、抵抗７５、スイツチ
７６、オアゲート７７が測定回路を構成する。駆
動パルスが作動コイル５に印加されている間、こ
のスイツチは開状態のままであり、その他の時間
は閉じている。検出コイル７１に誘導される電圧
は駆動パルスの極性によつて交互に正および負と
なる。２つのコンパレータ７８および７９が積分
器の出力電圧を基準電圧V_REFに比較するためこの
回路配置内に設けられている。コンパレータ７８
の反転入力およびコンパレータ７９の非反転入力
とは積分器７２の出力に接続される。基準電圧発
生回路８０の第１出力に接続されているコンパレ
ータ７８の非反転入力は正の電位＋V_REFであり、
一方回路８０の第２出力に接続されているコンパ
レータ７９の反転入力は電位−V_REFである。回路
８０は例えば電圧デバイダ（分圧器）などを有す
るものである。２つのコンパレータの出力はアン
ドゲート８１の２つの入力にそれぞれ接続され、
８１の出力は駆動パルス発生回路１３の入力１３
_４に接続される。

こうして、積分器７２の出力電圧が絶対値にお
いて基準電圧よりも低いままである限り、アンド
ゲートの出力は論理レベル１であり、出力電圧が
＋V_REFより高くなるかまたは−V_REFより低くなる
かした時ゲート８１の出力は論理状態０に移行
し、これにより駆動パルスの遮断が行なわれる。
また、コイル７１と積分器７２との間に整流回路
を設けることにより、単１のコンパレータおよび
正の電圧のみを発生する基準電圧発生器を使用す
ることも可能である。

第６図に示す回路は第４図に示す回路よりも、
すぐれた点を有している。作動コイルの抵抗を擬
するための容量値C₁，C₂およびC₃の間の比の値
を調節することなしで、目的が達成せられ、さら
に回路の動作は実際上温度変化に無関係である。
トランジスタの飽和電圧によつて流れる作動コイ
ル電流が検出されるような、前期回路においては
温度変化に関係なく一定動作を行う。他方、第６
図に示す回路は、集積回路上に検出コイル７１の
ための入力端子を設ける必要がある。

本発明はこれまでに説明した実施例に限定され
るものではないことは明らかである。例えば、基
準電圧発生回路および単独のまたは複数のコンパ
レータ回路は、スレツシヨールドを持つ装置、特
にMOSトランジスタに置換できる。

さらに、２つの安定位置を有し、２極パルスに
よつて作動するえステツピングモータは例を提示
するためだけに選択されたものである。本発明に
よる方法は明らかに時計の内に用いられる他の形
式のモータにも適用されるものである。これまで
に説明された回路は、使用されている型のモータ
に容易に適用できるものである。例えば、モータ
が同一極性のパルスを供給されて単一の方向に回
転する型のものであれば、駆動パルス発生回路１
３は単一の出力において１つの１Hz周波数信号を
供給し、この信号が、電源端子間の作動コイルと
直列に接続された制御トランジスタのゲートに加
えられる。コイル電流を検出するのに、トランジ
スタのドレインおよびソースの間の電圧を取り出
したり、またはコイル５とトランジスタに直列に
設けられた、コイル５の抵抗よりも比較的低い抵
抗値を有する抵抗端子から取り出すこともまた可
能である。駆動パルスは直接的に回路切断スイツ
チ３４に加えられ、回路４０はアンドゲートに限
定され、その入力は周波数デバイダ１２の中間出
力および回路１３の出力に接続される。基準電圧
発生回路５０はこの型式のモータに適する電圧を
発生することが必要である。

第６図に示した回路から明らかなように、この
回路の適用もまた容易である。回路１３は第４図
の回路で配慮されたと同様方法で変更され、また
作動回路１４も同様に作動コイル５に直列なトラ
ンジスタに限定される。モニタ回路７０に関して
は、ゲート７７を削除して回路１３の駆動パルス
を直接的にスイツチ７６に加えることが可能であ
る。単一コンパレータを用い、その入力には、発
生回路８０により発生される基準電圧が加えられ
る。

第４図の回路に比して第６図の回路が有してい
る他の特記すべき改善は、基準電圧が固定される
ことである。事実、検出コイル７１の巻数は駆動
パルスが遮断されるべき望ましい鎖交数を生ずる
ように各型式のモータに関して対応することがで
きる。

最後に、作動コイルに加えられる駆動パルスを
チヨツプして、高い周波数パルスを交番的に得た
後に開回路モードとし、開回路条件となつた時コ
イル端子における電圧を受け取つてこの電圧を積
分するという方法によつて鎖交数を測定すること
もまた可能である。

最後に、従来例と本発明との相違、本発明の利
点について簡単に説明する。

一般的に次式が成立する。

Ｖ−Ri＝ｅ ＝Ｌdi／dt＋γNdα／dtsin nα ＝Ｌdi／dt＋Ｅ 上式中； ｅ＝コイルに誘起される全電圧 Ｌ＝コイルの自己インダクタンス γ＝結合係数 Ｎ＝コイルの巻数 α＝ロータの角度位置 ｎ＝ロータの磁極対数(第１図のモ哀燭任

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子時計の駆動回路装置において、該駆動回
   路装置は、 −給電電圧を供給する電力供給源を備え； −さらに標準周波信号を形成する発振器を備え； −さらに該発振器に接続された分周回路を備え、
   該分周回路は該標準周波信号に応動して低周波
   の時間信号を形成するようにし； −さらにロータとステータと、該ステータに磁気
   的に結合された作動コイルとを含むステツピン
   グモータを備え； −さらにパルス発生回路と作動回路とを含む供給
   回路を備え、該パルス発生回路は前記分周回路
   に接続されていて前記時間信号に応動してパル
   スを形成するようにし、さらに前記作動回路は
   前記電力供給源と接続されており、さらに前記
   パルス発生回路と接続されていて、このパルス
   発生回路の各パルスに応動して前記給電電圧の
   値の駆動パルスを前記の作動コイルへ加えるよ
   うにし、前記供給回路はさらに遮断信号に応動
   して前記の駆動パルスを遮断するようにし； −さらに監視回路を備え、該監視回路は検出装置
   と算出回路と比較装置とを含み；この場合、 −前記検出装置は前記作動回路へ接続されてい
   て、作動コイル中の電流に相応する信号を形成
   するようにし； −前記算出回路は前記検出装置と前記電力供給源
   へ接続されていて、前記駆動パルス期間中に給
   電電圧から、前記作動コイル中の電流と前記直
   流抵抗との積を減算して得られる第１の差の積
   分値に相応する測定信号を算出するようにし、 この場合この測定信号は、ステータの誘導磁
   束の瞬時値から駆動パルスの開始時の誘導磁束
   の値を減算して得られる第２の差に相応するよ
   うにし； −前記比較装置は前記算出回路に接続されてい
   て、測定信号が前記第２の差の測定値に相応す
   る基準値に等しくなると前記遮断信号を発生す
   るようにし、この遮断信号により前記の駆動パ
   ルスが、前記第２の差が前記の所定値に達した
   時点に、遮断されるようにしたことを特徴とす
   る電子時計の駆動回路装置。 ２ 電子時計の駆動回路装置において、該駆動回
   路装置は、 −給電電圧を供給する電力供給源を備え； −さらに標準周波信号を形成する発振器を備え； −さらに該発振器に接続された分周回路を備え、
   該分周回路は該標準周波信号に応動して低周波
   の時間信号を形成するようにし； −さらにロータとステータと、該ステータに磁気
   的に結合された作動コイルとを含むステツピン
   グモータを備え； −さらにパルス発生回路と作動回路とを含む供給
   回路を備え、該パルス発生回路は前記分周回路
   に接続されていて前記時間信号に応動してパル
   スを形成するようにし、さらに前記作動回路は
   前記電力供給源と接続されており、さらに前記
   パルス発生回路と接続されていて、このパルス
   発生回路の各パルスに応動して前記給電電圧の
   値の駆動パルスを前記の作動コイルへ加えるよ
   うにし、前記供給回路はさらに遮断信号に応動
   して前記の駆動パルスを遮断するようにし； −さらに監視回路を備え、該監視回路は検出装置
   と算出回路と比較装置とを含み；この場合、 −前記検出コイルは前記ステータへ磁気的に結合
   されており； −前記算出回路は前記検出コイルへ接続されてい
   て、前記パルスの期間中に、前記の検出コイル
   の中に誘導される電圧の積分値に相応する測定
   信号を算出するようにし、この場合この測定信
   号はステータの誘導磁束の瞬時値と駆動パルス
   の開始時の誘導磁束の値との差に相応してお
   り、 −前記比較装置は前記算出回路に接続されてい
   て、前記測定信号が前記の差の所定値に相応す
   る基準値に等しくなると前記遮断信号を発生す
   るようにし、この遮断信号により前記の駆動パ
   ルスが、前記の差が前記の所定値に達した時点
   に、遮断されるようにしたことを特徴とする電
   子時計の駆動回路装置。