JPH0421149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は振子等の駆動に用いられる電磁駆動回
路に関するものである。

［従来の技術］ 例えば時計の振子を一つのコイルで検出および
駆動する駆動回路として第４図に示すものがあ
る。この回路の動作について説明すると、振子の
永久磁石Ｍが第５図Ａのように、コイルL₂に近
づくと、コイルL₂には磁石Ｍを反発する方向に
誘起電圧V₁（第６図Ａ）が生じ、第５図Ｂのよう
に磁石Ｍに対向すると、誘起電圧は０となり、第
５図Ｃのように磁石Ｍから離れると、コイルL₂
には磁石を吸引する方向に誘起電圧V₂（第６図
Ａ）が生じる。

この誘起電圧は第４図の端子Ｐに発生するもの
で、これが基準電圧v_rを越えると、トランジスタ
T₂がオフになり、トランジスタT₁がオンになつ
てコイルL₂に駆動電流が流れる。このトランジ
スタT₁のオン時間t₄はコンデンサＣおよび抵抗
R₁の時定数によつて決まるものである。

磁石を効率よく駆動するには、吸引駆動の場合
には、第５図Ａのタイミングで、すなわち第６図
Ａのように誘起電圧V₁の極大点において駆動す
るのが好ましい。そこでこの条件を満足するよう
に、基準電圧v_rおよび駆動時間t₅を適宜設定して
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ 通常、振子を駆動する場合には、振り竿の長さ
あるいは振り角の大きさに応じて駆動タイミング
や駆動時間が異なるものである。

ところが上記の回路構成では、駆動時間が、コ
ンデンサＣおよび抵抗R₁による時定数によつて
一義的に決まつてしまうため、振り竿の長さある
いは振り角の大きさに応じてその都度上記の時定
数を調整しなければならないものであつた。

また駆動タイミングを変えるには基準電圧v_rを
適宜調整しなければならないものであつた。

例えば、第６図Ａの場合と同じ振子を用いて、
これにより振り角を小さくすると、第６図Ｂのよ
うに、誘起電圧の振幅が小さく、かつその変化が
緩慢になる。この場合には、基準電圧v_rを調整し
て誘起電圧の極大点で駆動パルスが発生するよう
に駆動タイミングを調整しなければならず、しか
も上記より長い時間t₆の間コイルに駆動電流を流
す必要があり、コンデンサＣおよび抵抗R₁によ
る時定数を変更しなければならないのである。

この場合、例えば第６図Ａの破線で示すよう
に、駆動時間が最適時間t₅よりも長い時間に設定
されると、振り角が必要以上に大きくなつてしま
い、また逆極性の誘起電圧V₂の発生タイミング
においても駆動電流が流れてしまい、無駄な電流
を消費することになつてしまう。

また第６図Ｂの場合において、破線で示すよう
に、最適時間t₆よりも短い時間に設定されると、
必要な駆動力が得られず、振子が停止してしまう
ことがあつた。

さらに、振り竿の長さが異なる場合にも、上記
と同様の調整が必要であり、同様の欠点が生じる
ものであつた。

このように、従来の回路構成では、振り角の大
きさあるいは振り竿の長さに応じて、その都度回
路の時定数および基準電圧の両方を調整しなけれ
ばならず、しかもこの調整がずれると、電流消費
の無駄が生じたり、振子が停止したりする欠点が
あつたのである。

本発明は、１コイルで永久磁石の検出および駆
動を行うものにおいて、自動的に駆動パルスの発
生タイミングおよび／またはパルス幅を最適に調
整できるようにしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、永久磁石の検出および駆動を行うコ
イルの誘起電圧が基準電圧を越えたときに出力を
発生する比較回路を設け、この比較回路からの出
力発生に応答して駆動パルスを発生するパルス発
生回路を設け、この駆動パルスによつてコイルに
駆動電流を流し、上記駆動パルスの発生停止後の
所定タイミングにおける誘起電圧のレベルを判定
する判定回路を設け、この判定結果に基いて駆動
パルスの発生タイミングおよび／またはパルス幅
を制御する制御回路を設けたものである。

［実施例］ 第１図において、V_rは基準電圧源で、第２図
ａの基準電圧v_rに設定してある。CMは比較回路
で、コイルL₁の誘起電圧が基準電圧v_rを越えたと
きに出力を発生するものである。W₁〜W₄はワン
シヨツトパルス発生回路であり、ワンシヨツトパ
ルス発生回路W₁，W₃，W₄のパルス幅はそれぞ
れt₁，t₃，t₄に設定してある。ワンシヨツトパル
ス発生回路W₂はパルス幅が可変のプログラマブ
ルワンシヨツト回路を用いており、ワンシヨツト
パルス発生回路W₁，W₂によつてパルス発生回路
を構成している。Ｆはフリツプフロツプ回路、
CTはアツプダウンカウンタで、ワンシヨツトパ
ルス発生回路W₃およびフリツプフロツプ回路Ｆ
によつて判定回路を構成し、ワンシヨツトパルス
発生回路W₄およびカウンタCTによつて制御回路
を構成している。Ｓは駆動回路を構成するトラン
ジスタである。

つぎに動作について第２図を参照しながら説明
する。いまカウンタCTの内容がｎになつていて、
その出力によつてワンシヨツトパルス発生回路
W₂のパルス幅がt₂に設定されているものとする。

そこでコイルL₁の誘起電圧が第２図ａのよう
に、基準電圧v_rを越えると、比較回路CMから第
２図ｂのように出力が発生し、ワンシヨツトパル
ス発生回路W₁から幅t₁のパルスが発生する。こ
のパルスの立下りによつてワンシヨツトパルス発
生回路W₂から幅t₂の駆動パルスが発生し、これ
によつてトランジスタＳがオンになり、コイル
L₁に駆動電流が流れる。この駆動パルスの立下
りによつてワンシヨツトパルス発生回路W₃から
幅t₃のパルスが発生し、その立下りによつてフリ
ツプフロツプ回路Ｆおよびワンシヨツトパルス発
生回路W₄がトリガされる。フリツプフロツプ回
路ＦのＤ入力には比較回路CMの出力を供給して
あり、この出力状態がフリツプフロツプ回路Ｆに
読み込まれる。すなわち、ワンシヨツトパルス発
生回路W₃からのパルスの立下り時点における誘
起電圧のレベルが基準電圧v_rを越えているかどう
かの判定が行われる。基準電圧を越えている場合
には、フリツプフロツプ回路Ｆの出力が“１”に
なり、カウンタCTがアツプモードになる。すな
わちこの場合には、駆動パルス幅が短く、かつ誘
起電圧の極大点を中心にして効率よく発生してい
ないと判定されるものである。

一方、ワンシヨツトパルス発生回路W₃からの
パルスの立下りによつてワンシヨツトパルス発生
回路W₄から幅t₄のパルスが発生し、これがカウ
ンタCTのクロツク入力となる。これによつてカ
ウンタCTの内容が一つアツプし、第２図ｄのよ
うに（ｎ＋１）となる。そのためワンシヨツトパ
ルス発生回路W₃のパルス幅が前回より長い幅に
設定される。

したがつて次回は、駆動パルス幅が長くなり、
駆動パルスのパルス幅の補正が行われる。

この動作が繰り返されて、カウンタの内容がｍ
になり、駆動パルス幅が第２図ａのようにt₂′に
なつたとする。このときのワンシヨツトパルス発
生回路W₃からのパルスの立下り時点における誘
起電圧レベルが基準電圧以下になると、フリツプ
フロツプ回路Ｆの出力が第２図ｃのように“０”
に反転し、カウンタCTがダウンモードになる。
そのためカウンタCTの内容が（ｍ−１）にダウ
ンし、次回の駆動パルス幅が１段階短くなる。

したがつて駆動パルス幅はt₂′およびそれより
１段階短い幅に交互に切り換えられて安定する。

このように駆動パルス幅が自動的に最適のタイ
ミングで所定幅に安定し、一定の振り角に安定さ
せることができるものである なお上記の例では、駆動パルス幅のみを調整す
るようにしたが、これに限らずワンシヨツトパル
ス発生回路W₁，W₃としてプログラマブルワンシ
ヨツト回路を用い、これらのパルス幅もカウンタ
CTの内容に応じて適宜調整するようにしてもよ
い。例えば、振子の振り角を小さく設定したい場
合には、安定状態では誘起電圧の振幅が第３図ａ
のように小さく、かつ変化が緩慢になるため、時
間t₁〜t₃は同図示のようにやや長めの状態で安定
させる必要がある。また振子の振り角を大きく設
定したい場合には、安定状態では、第３図ｂのよ
うに、誘起電圧の振幅が大きくなり、かつその変
化も急峻になり、駆動パルスの幅も短くてよい。
そのため、時間t1〜t3は第３図ａのそれに比べて
相対的に短い時間で安定させる必要がある。第３
図ａの状態と第３図ｂの状態とでは、時間t₁，t₃
に対する時間t₂の比率が異なり、この比率を調整
することによつて、安定する振り角が設定される
ものである。例えば第３図ｂの状態で安定させた
い場合には、各時間が同図示の比率になるように
ワンシヨツトパルス発生回路W₁〜W₃のパルス幅
を設定しておき、カウンタCTの内容に応じて、
この比率を保つて各パルス幅が変更されるように
設定しておく。

そこで以下のようにして時間t₁〜t₃を自動的に
調整することによつて、所望の振り角に安定させ
るものである。初期状態におけるカウンタCTの
内容によつてワンシヨツトパルス発生回路W₁〜
W₃のパルス幅が第３図ｂの値に設定されている
ものとする。この状態で電源を投入すると、振子
が振動を開始するが、最初は振り角が小さいた
め、第３図ａに近い誘起電圧が発生する。そのた
めワンシヨツトパルス発生回路W₃からのパルス
の立下り時点では、誘起電圧は基準電圧を越えて
おり、駆動パルス幅が短いと判定されてカウンタ
CTの内容が１つアツプされ、時間t₁〜t₃が１段
階長い時間に設定される。この動作が繰り返され
て時間t₁〜t₃が段階的に増大していく。こうして
駆動パルス幅が次第に増大していくものである
が、これに追随して、振子の振り角がやや遅れて
次第に大きくなつていき、それに連れて誘起電圧
の振幅も増大していく。

そのため、ある時点において駆動パルス幅が過
剰となり、カウンタCTがダウンモードに切り換
わり、時間t₁〜t₃が減少していく。これに追随し
て、振子の振り角がやや遅れて小さくなつてい
く。

以上の動作が繰り返されることによつて第３図
ｂの状態に近づいていき、最終的にこの状態で安
定することになる。すなわち、誘起電圧の極大点
において、最適の駆動パルス幅で効率よく駆動が
行われるように自動調整が行われるのである。

ところで、ワンシヨツトパルス発生回路W₃の
パルス幅t₃は、誘起電圧のレベル判定のタイミン
グが、誘起電圧の最も判定のし易い箇所で行われ
るように設定しておくものであるが、以下の条件
も考慮して設定してある。。

コイルL₁からは駆動パルスが停止したときに
リンギングが通常１ｍｓ程度生じる。このリンギ
ングの発生中はコイルL₁の誘起電圧が不安定に
なるため、この間に誘起電圧を判定すると、誤動
作の危険性がある。そこで誘起電圧が安定した状
態でそのレベル判定が行われるように、ワンシヨ
ツトパルス発生回路W₃の出力幅t₃はリンギング
発生時間よりも長く設定しておくのである。

なお上記の実施例では、ワンシヨツトパルス発
生回路のパルス幅を可変にして自動制御を行うよ
うにしたが、基準電圧源V_rとして、電圧可変の
ものを用い、カウンタCTの出力によつて基準電
圧を調整するようにしてもよい。この基準電圧の
調整によつて、ワンシヨツトパルス発生回路W₁
のパルス幅の調整と同様に、駆動パルスの発生タ
イミングが調整されるものである。この場合に
も、同時に、ワンシヨツトパルス発生回路W₂の
パルス幅を調整することによつて、駆動パルスの
幅および発生タイミングの両方が調整される。

上記の実施例では、駆動開始タイミングを決め
る基準電圧および駆動終了後の誘起電圧レベルの
判定のための基準電圧を同じ電圧v_rにしたが、後
者をカウンタの内容に応じて変更するようにして
もよい。例えば、基準電圧源として電圧可変のも
のを用い、この電圧をワンシヨツトパルス発生回
路W₂〜W₄からの出力パルスが発生している間だ
けカウンタCTの内容に応じた電圧に切り換える
ものである。これは、ワンシヨツトパルス発生回
路W₃のパルス幅を調整することと等価の意味を
有している。

ところで一般に誘起電圧の振幅は電源電圧の変
動によつて影響を受けるものである。誘起電圧の
振幅が変動すると、基準電圧を越えるタイミング
がずれ、ひいては駆動タイミングおよび駆動時間
の変動を引き起す結果となつてしまう。そこで、
上記の実施例では、電源変動による影響を小さく
するために、基準電圧v_rを、電圧変動の影響が小
さな、低めの電圧に設定しておき、ワンシヨツト
パルス発生回路W₁によつて比較回路からの出力
発生から時間t₁だけ遅らせ、この時点から駆動を
開始するようにしたものである。しかしながら、
電源電圧の変動等を考慮しなければ、ワンシヨツ
トパルス発生回路W₁は必ずしも必要とせず、比
較回路CMの出力を直後ワンシヨツトパルス発生
回路W₂に供給するようにしてもよい。

さらに上記の実施例では、１駆動パルスごとに
カウンタCTにクロツクパルスを供給するように
したが、例えばカウンタCTのアツプ／ダウンモ
ードが３駆動パルス連続して一定であつた場合に
初めてカウンタCTの内容を一つアツプするよう
にしてもよい。ダウンモードの場合も同様であ
る。

この場合には、ワンシヨツトパルス発生回路
W₄およびカウンタCT間に３進のカウンタを設
け、このカウンタをフリツプフロツプ回路Ｆの出
力レベルが反転するごとにリセツトするように構
成すればよい。これによつて、ノイズ等による誤
動作を防止することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、一つのコイルによつて永久磁
石を検出および駆動し、コイルの誘起電圧が基準
電圧を越えたときに比較回路から出力を発生さ
せ、駆動パルス停止後の所定タイミングにおける
誘起電圧のレベルを判定して駆動タイミングおよ
び／または駆動パルス幅を調整するようにしたの
で、常時誘起電圧の極大点において効率よく駆動
されるように自動制御が行われ、永久磁石を安定
した振幅で効率よく駆動することができる。

また固有周期の異なる振子に対しても自動的に
最適のタイミングおよび駆動時間で駆動すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した論理回路
図、第２図および第３図は第１図の動作説明のた
めの電圧波形図、第４図は従来の電磁駆動回路の
一例を示した電気回路図、第５図は永久磁石とコ
イルの位置関係を示した説明図、第６図は第４図
の動作説明のための電圧波形図である。 L₁……コイル、V_r……基準電圧源、CM……比
較回路、Ｆ……フリツプフロツプ回路、W₁〜W₄
……ワンシヨツトパルス発生回路、Ｓ……駆動回
路、CT……アツプダウンカウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 永久磁石を検出および駆動するコイルと、こ
   のコイルの誘起電圧が基準電圧を越えたときに出
   力を生じる比較回路と、この比較回路からの出力
   発生に応答して所定幅の駆動パルスを発生するパ
   ルス発生回路と、上記駆動パルスによつて動作し
   上記コイルに駆動電流を流す駆動回路と、上記駆
   動パルスの発生停止後の所定タイミングにおける
   誘起電圧のレベルを判定する判定回路と、この判
   定回路の出力を受けてつぎの駆動パルスの発生タ
   イミングおよび／またはパルス幅を制御する制御
   回路とからなる電磁駆動回路。