JPH0557840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

１ 相補型トランジスタによつて構成された一対
のドライバー間にモーターコイルを接続して駆動
するとともに、モータ駆動パルスの印加終了後
に、前記一対のドライバーの出力端子の一方を一
時的に高インピーダンス状態にすることによりモ
ーターコイルの誘起電圧を検出し、その検出結果
に基づいてモーター駆動パルスのパルス幅あるい
はチヨツパー比等のエネルギー量を制御するモー
ター負荷補償回路に於いて、前記誘起電圧の波形
を減衰させない程度の高周波信号で、かつ互いに
位相のずれた２相のパルス群で構成されるストロ
ーブパルス群を発生するストローブパルス作成回
路と、該２相のストローブパルス群により、前記
各ドライバーの出力端子を異る位相で高インピー
ダンス状態とすることによつてモーターコイルの
誘起電圧を検出するモータードライバー回路と、
該モータードライバー回路からの誘起電圧検出信
号と、前記ストローブパルス群との論理積をとる
ことにより、どちらの相のストローブパルス群に
よつて誘起電圧が検出されたかを判断する論理積
手段を有することによりモーターコイルの誘起電
圧の極性を判定してパターン化する誘起電圧パタ
ーン化回路と、誘起電圧のパターンと予め定めて
おいた標準パターンとの比較を行なうパターン判
定回路と、該パターン判定回路の信号を受けてモ
ーター駆動パルスのエネルギー量を変化させるモ
ーター駆動パルス発生回路とを有することを特徴
とするアナログ電子時計のモーター負荷補償回
路。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のモーター負荷補
償回路に於いて、前記モーター駆動パルス発生回
路は、少なくとも３以上のエネルギー量の異るモ
ーター駆動パルスを発生するとともに、前記パタ
ーン判定回路は、負荷の大小に対して３以上の判
定レベルを有しており、前記パターン判定回路の
判定レベルに従つてモーター駆動パルス発生回路
はモーター駆動パルスのエネルギー量の変化量を
異らせるごとく動作することを特徴とするアナロ
グ電子時計のモーター負荷補償回路。 ３ 特許請求の範囲第１項記載モーター負荷補償
回路に於いて、前記パターン判定回路は、前記パ
ターンのうち正方向の誘起電圧を示す領域の持続
時間をそれぞれ判定して、予め定められた標準パ
ターンとの比較を行なうことによりモーターの負
荷状態を３以上のレベルに分けることを特徴とす
るアナログ電子時計のモーター負荷補償回路。 ４ 特許請求の範囲第３項記載モーター負荷補償
回路に於いて、前記パターン判定回路は予め定め
られた標準パターンの１つとして最適標準パター
ンを儲け、該最適標準パターンを目標としてモー
ター駆動パルス発生回路の制御を行なうことを特
徴とするアナログ電子時計のモーター負荷補償回
路。

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステツプモーターを用いたアナログ
表示式電子時計のモーター駆動回路に関するもの
である。 〔発明の背景〕 携帯用電子機器の小型薄型軽量化のための最も
有効な手段として、電源の小型化を揚げることが
できる。電子時計もその例外でなく、より小さな
電池での動作を可能とするために消費電力を削減
するあらゆる手段が用いられる。特に、大きなエ
ネルギーを消費するモーター駆動回路を適応制御
型回路とすることは効果が大きい。 このような、モーター負荷に応じた駆動力でス
テツプモーターを駆動する回路をモーター負荷補
償回路と呼んでいるが、従来、モーター負荷補償
回路はモーターが止まつたことを検出すると即座
に追加パルスを出力するとともに次の駆動パルス
から駆動力を大きくするといつた機能と、一定時
間が経過したら駆動力を弱めるという機能とを持
つものが多く、問題点は少なくなかつた。 〔従来技術と問題点〕 すなわち、従来のモーター負荷補償回路は負荷
そのものを検出するのではなく、止まりが検出さ
れるまで駆動力を弱くしていく方式であつたた
め、最適な状態でモーターが動いていてもさらに
消費電流を下げようとする方向に動作した。その
ため、必ず止まりが検出され最大駆動力のパルス
が追加出力される機会を持つため、その分だけ消
費電流が多くなる。 また、この追加パルスの出力回数を極力少なく
しようという目的で、消費電流の少ない駆動パル
スへの変更をタイマーによつて一定時間禁止し、
追加パルスが出力される機会を出来るだけ少なく
することが行なわれていたが、一時的な機械的シ
ヨツクによつて止まりが検出された場合には、負
荷が軽いにもかかわらず必要以上の強い駆動パル
スで動作する状態がタイマーの時間だけ続くこと
になるため、やはり、消費電流が必要以上になつ
ていた。 また、上記問題を避けるため、予めモーターの
仕様に合わせて最小駆動力パルスを設定し、モー
ターが動作すると思われる駆動力以下のパルスは
用意しないという方法も採られていたが、この場
合はモーター仕様が変わるたびにICの設計変更
を要することとなり、コスト高となつてしまうと
いう問題があつた。 第１図は、従来のモーター負荷補償回路の基本
構成を示すブロツク図である。２は基準発振器と
しての水晶発振回路、３は前記水晶発振回路から
の信号を分周する分周回路、４はモーターの回転
を確認しながらモーターを駆動するモーター負荷
補償回路である。前記モーター負荷補償回路４は
次の各回路ブロツク５〜８により構成される。５
は前記分周回路３からの信号からモーター駆動パ
ルスPmを作成し、後述のモーター動作確認回路
の制御によりチヨツパー比あるいはパルス幅の変
更を行なう他、必要に応じて追加パルスを出力す
るモーター駆動パルス発生回路、６はストローブ
パルスPsを作成するとともにモーターが正常に
動作したときモーターコイルに発生する誘起電圧
を検出する事によりモーターの動作を確認するモ
ーター動作確認回路、７は前記モーター駆動パル
スPmのチヨツパー比等の変更を一定時間禁止す
るタイマー、８は前記モーター駆動パルス発生回
路５からの信号Pmを２つの出力端子から交互に
出力してモーターを駆動すると共に、ストローブ
パルスPsの入力時には一方の出力端子を高イン
ピーダンス状態にすることによつて、モーターコ
イル９の誘起電圧をパルスPvとして取り出すモ
ータードライバーである。図示していないが前記
モーターコイル９はヨークに巻かれており、ヨー
クは磁気的にローターと接続され、ローターは輪
列を介して指針につながつている。 また、前記誘起電圧パルスPvは前記モーター
動作確認回路６に印加され、該モーター動作確認
回路６からはモーターが回転したかどうかの情報
Svが前記モーター駆動パルス発生回路５に送ら
れている。 第２図は動作を説明するためのタイムチヤート
である。第２図１はチヨツパー比が十分大きく、
かなりの余裕を以て動作している様子を示してい
る。第２図１において、Imはコイル電流波形を
示し、のこぎり波状の部分はモーター駆動パルス
Pmのチヨツパーによるもので、その後に続く波
形は誘導起電圧による部分である。このコイル電
流波形Imが負方向に凸となる領域すなわち逆流
電流領域において誘起電圧パルスPvを得るため
に、ストローブパルスPsはモーター駆動パルス
Pmが出力された側のモータードライバー出力端
子を高インピーダンス状態にするようになつてい
る。Svは前記誘起電圧パルスPvによつてハイレ
ベルにセツトされるモーター負荷情報で、実際に
はモーターが動いたかどうかを示す情報である。
この第２図１の場合は、前記コイル電流波形Im
の誘起電圧領域の正方向のピークは早い時期に位
置しており、前記ピークの後の逆流電流を示すと
ころで誘起電圧が検出され、モーター負荷情報
Svはモーターが正常に回転したことを示す結果
となつている。 第２図２はチヨツパー比を１段小さくした時の
各信号の波形を示し、前記ピークが第２図１より
も後ろへさがつているが、同様にピークの後の逆
流電流のところで誘起電圧が検出されて、やはり
モーター負荷情報Svはモーターが正常に回転し
たことを示す結果となつている。 第２図３はチヨツパー比をさらに１段小さくし
た時の各信号の波形を示し、前記ピークが第２図
２よりもさらに後ろへさがつており、今度はピー
クの前の逆流電流のところで誘起電圧が検圧され
て、やはりモーター負荷情報Svはモーターが正
常に回転したことを示す結果となつているが、実
際、このようなコイル電流波形の場合は全く余裕
が無く危険な状態である。 第２図４はチヨツパー比は第２図３と同様であ
るが、モーター負荷のわずかな変化によつてモー
ターが回転できなかつた場合を示しており、スト
ローブパルスPsの領域が図のようにモーター駆
動パルスPmから適当に離れていることによつて
止まりの場合の逆流電流領域を避けているため誘
起電圧パルスPvが出力されず、モーター負荷情
報Svがハイレベルにならないので、前記モータ
ー駆動パルス発生回路５が最も強いパルスを追加
出力した様子を示している。通常、第２図４のよ
うな状態になつたあとは、チヨツパー比が１段大
きくなつた状態すなわちこの例の場合第２図２の
状態を前記タイマー７の時間だけ続けることにな
る。 したがつて、もし第２図２のチヨツパー比にお
いて、一時的要因によつて止まりが検出された場
合には第２図１の状態をタイマー７の時間だけ続
けることになる。かなり小さな消費電流で動作し
ながらある程度の余裕を持つているという意味で
第２図２の状態が最適と考えられ、このときのコ
イル電流波形の特徴としては正方向のピークの前
後に逆流電流領域があり、前に位置する逆流電流
領域の幅がある程度小さいことが分かる。 一方、モーター負荷に対してモーター駆動パル
スPmが強い場合は前記ピークの前には逆流電流
領域が無く、また、弱い場合は前記ピークの前の
逆流電流領域が広いのであるが、従来のモーター
負荷補償回路ではそれを認識することが出来ず、
頻繁に第２図４の状態を経過することによつて現
状を把握する必要があつた。このため、追加パル
スの出力頻度が多く、消費電流の増加につながつ
ていたのである。 また、異なる特性のモーターを接続したときに
は、別の問題が発生する。仮に、サイズの小さい
モーターを用いたとすると、コイル電流波形のう
ち誘起電圧領域の振動周期が縮まり、第２図１に
相当する大きな余裕をもつて動作している状態で
は、逆流電流部分がストローブパルス領域と完全
にずれてしまうため、誤つて止まりと判断するこ
とがある。 また逆に、大きなサイズのモーターを用いた場
合には、誘起電圧領域の振動周期が延びるため第
２図４のような止まりの状態でも誘起電圧が検出
されてしまい、追加パルスが出力されず、時計が
遅れてしまうという大きな問題が起きる。 従つて、モーター型式の変更に伴なつて、スト
ローブパルスのタイミングの変更が必要であり、
コスト高となつていた。また、さらに、生産工程
上の問題として、消費電流測定に時間が掛かると
いうことが揚げられる。 すなわち、電源投入時に最適状態にない場合、
第２図４のように追加パルスを一度出力するまで
チヨツパー比が安定しないため、安定状態に到達
するまでに時間が掛かつていたのである。 このように、従来のモーター負荷補償回路は、
モーター負荷の大小を判別するのではなく、モー
ターの止まりを検出する方式であつたため、多く
の問題を有していたのである。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記問題点を解決しようとす
るものであり、従来のモーター止り検出に加えて
モーター負荷の大小を判別することによつて、最
適駆動条件に於けるモーター駆動を持続させるこ
とによりアナログ電子時計の更なる長寿命化を達
成することにある。 〔発明の構成〕 本発明のモーター負荷補償回路は、モーター駆
動パルス直後から数ミリ〜十数ミリ秒の間にモー
ターコイルに現われる誘起電圧波形を観測するこ
とにより、モーターの止まりだけでなく、負荷と
駆動力とのバランスすなわち余力（マージン）の
大小を判別することができることを利用したもの
である。 具体的には、互いに半周期ずれた２相のパルス
群で構成されるストローブパルス群をモーター駆
動パルスの直後から数ミリ〜十数ミリ秒間出力す
るストローブパルス作成回路と、前記ストローブ
パルス群により２つの出力端子が交互に高インピ
ーダンス状態となるよう構成されたモータードラ
イバー回路と、どちらの相のストローブパルス群
によつて誘起電圧が検出されたかによりモーター
コイルの誘起電圧の正負を判別してパターン化す
る誘起電圧パターン化回路と、前記パターンと予
め定めておいた標準パターンとの比較によつてパ
ターン判定を行ない、結果として余力のレベルを
判定する誘起電圧パターン判別回路と、前記誘起
電圧パターン化回路と前記誘起電圧パターン判別
回路からの信号を合成してモーター駆動パルス発
生回路の制御のための信号を作成する制御信号作
成回路とを有することを特徴とし、それによつ
て、モーターが正常に回つた場合の誘起電圧パタ
ーンを３以上のレベルに分けて、中間に設定した
標準レベルを目標のパターンとしてモーター駆動
パルスのパルス幅あるいはチヨツパー比を制御す
ることができ、ほとんど追加パルスを出力せずに
最適状態を維持することを可能とする他、色々な
判断機能を付加できるように構成されている。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例について図面に従つて
説明する。 第３図は本発明のモーター負荷補償回路の構成
を示す回路図である。５０はモーター駆動パルス
発生回路であり、モーター駆動パルス幅信号と位
相反転タイミング信号とストローブタイミング信
号を作成するパルスジエネレータとしての機能を
有するパルス幅設定回路５１と、モーター駆動パ
ルスのチヨツパー比を設定するチヨツパー比設定
回路５２と、前記パルス幅設定回路５１の出力信
号と前記チヨツパー比設定回路５２の出力信号と
の論理積をとるアンドゲート５３とにより構成さ
れ、後述する３つの制御信号UP、DN、HRYに
よりモーター駆動パルスのチヨツパー比及びパル
ス幅の増減、前記増減の幅の増加を行なうととも
に、後述するモータードライバー回路８０に対し
て位相反転信号Prとモーター駆動パルスPmを出
力し、後述するストローブパルス作成回路７１に
対してはストローブパルス出力期間を示すストロ
ーブタイミング信号PTを出力するように構成さ
れている。７０は、互いに半周期ずれた２つのス
トローブパルスPs１、Ps２をモータードライバ
ー回路８０に対して出力し、モータードライバー
回路８０からの誘起電圧パルスPvを入力信号と
するとともに、前記モーター駆動パルス発生回路
５０に対してパルス幅あるいはチヨツパー比の変
更を要求する信号UP及びDNと前記変更を大き
なステツプで行なうことを要求する信号HRYと
を出力する負荷検出制御回路である。 本実施例における負荷検出制御回路７０は、分
周信号群から前記ストローブパルスPs１、Ps２
を作成するストローブパルス作成回路７１と、前
記ストローブパルスPs１，Ps２及び後述するモ
ータードライバー回路８０からの誘起電圧パルス
Pvとを入力信号としてモーターコイルに発生す
る誘起電圧波形の正方向領域と負方向領域とを区
別することによりパターン化する誘起電圧パター
ン化回路７２と、前記誘起電圧パターン化回路７
２からの信号を入力信号として誘起電圧パターン
の各領域の時間幅を測定することによりパターン
形状を把握する誘起電圧パターン判定回路７３
と、前記両回路７２、７３からの信号によりモー
ター駆動パルスPmのパルス幅及びチヨツパー比
の制御のための信号UP、DN、HRYを作成する
制御信号作成回路７４とにより構成されており、
モーター駆動パルスPmによりオールリセツトさ
れるように配線されている。８０は、２つの出力
端子OUT₁、OUT₂から交互にモーター駆動パル
スPmを出力するとともにストローブパルスPs１
により前記モーター駆動パルスPmを出力した側
の出力端子を高インピーダンス状態にし、ストロ
ーブパルスPs２により反対側の出力端子を高イ
ンピーダンス状態にすることによつてコイルに発
生する誘起電圧を誘起電圧パルスPvとして取り
出すモータードライバー回路であり、前記モータ
ー駆動パルス発生回路５０からの位相反転信号
Prを入力信号とする位相反転用フリツプフロツ
プ（以降、FFと言う。）８１とアンドゲート８２
ａ〜８２ｆと３入力オアゲート８３ａ、８３ｂと
プリドライバー８４ａ〜８４ｄとドライバー用ト
ランジスタ８５ａ〜８５ｄとを有している。モー
ター駆動パルスPmは前記アンドゲート８２ａ、
８２ｂの一方の入力端子に印加され、前記ストロ
ーブパルスPs１は前記アンドゲート８２ｃ，８
２ｄの一方の端子に印加され、前記ストローブパ
ルスPs２は前記アンドゲート８２ｅ、８２ｆに
印加される。 また、前記FF８１のＱ出力は前記アンドゲー
ト８２ａ、８２ｃ、８２ｆのもう一方の端子に印
加され、出力は前記アンドゲート８２ｂ、８２
ｄ、８２ｅのもう一方の端子に印加される。前記
３入力オアゲート８３ａには前記アンドゲート８
２ａ、８２ｃ、８２ｅの出力信号が入力される。 そして、もう１つの３入力オアゲート８３ｂに
は前記アンドゲート８２ｂ、８２ｄ、８２ｆの出
力信号が入力される。 さらに、前記プリドライバー８４ａには前記ア
ンドゲート８２ａの出力信号が、前記プリドライ
バー８４ｂには前記３入力オアゲート８３ａの出
力信号が、前記プリドライバー８４ｃには前記ア
ンドゲート８２ｂの出力信号が、前記プリドライ
バー８４ｄには前記３入力オアゲート８３ｂの出
力信号がそれぞれ入力される。前記ドライバーの
一方はゲートに前記プリドライバー８４ａの出力
信号が印加されたＰチヤネル・トランジスタ８５
ａとゲートに前記プリドライバー８４ｂの出力信
号が印加されたＮチヤネル・トランジスタ８５ｂ
とで構成され、前記両トランジスタのドレイン同
士を接続してこのモータードライバー回路８０の
一方の出力端子OUT１としている。前記ドライ
バーの他方はゲートに前記プリドライバー８４ｃ
の出力信号が印加されたＰチヤネル・トランジス
タ８５ｃとゲートに前記プリドライバー８４ｄの
出力信号が印加されたＮチヤネル・トランジスタ
８５ｄとで構成され、前記両トランジスタ８５
ｃ、８５ｄのドレイン同士を接続してこのモータ
ードライバー回路８０のもう一方の出力端子
OUT２としている。 そして、前記出力端子OUT１、OUT２はオア
ゲート８６の入力端子に接続され、該オアゲート
８６の出力信号が誘起電圧パルスPvとして負荷
検出制御回路７０に送られる。 第４図は本発明のモーター負荷補償回路の動作
を説明するためのタイムチヤートである。第２図
と同様に、第４図１はチヨツパー比が十分大き
く、モーター負荷に対してかなり余力を以て動作
している様子を示しており、コイル電流波形Im
の形も第２図１と同じである。ストローブパルス
Ps１及びPs２は図のように互いに半周期ずれた
パルス群により成り、従来と異なりモーター駆動
パルスPmの直後から出力されている。 また、第４図において、モーター駆動パルス
Pmが出力されたと同じ側のモータードライバー
出力端子（OUT１またはOUT２）を高インピー
ダンス状態にするストローブパルスをPs１とし
て上向きに画き、反対側の出力端子（OUT２ま
たはOUT１）を高インピーダンス状態にするス
トローブパルスをPs２として下向きに画いてあ
る。誘起電圧パルスPvは、誘起電圧パターン化
回路７２によつてストローブパルスPs１、Ps２
との論理積がとられ、Pv１とPv２に区別される。
第４図ではPv１を上向きにPv２を下向きに画い
てある。誘起電圧パターン化回路７２では、Pv
１によつてハイレベルにセツトされPv２によつ
てローレベルにリセツトされる信号Ｐ１を作成し
ており、本実施例ではこのＰ１の２回目のセツト
時にストローブパルスを停止するようにしてい
る。 従つて、Ｐ１は前記２回目のセツトが行なわれ
た場合にはハイレベルを維持することになる。誘
起電圧パターン判定回路７３はモーター駆動パル
スPmのエンドから前記Ｐ１の１回目のセツトま
での時間Ｔ１と、それに続くリセツトされるまで
の時間Ｔ２とを測定している。実際の測定はより
忠実に誘起電圧パターンをトレースするために
Pv１またはPv２のパルス個数をカウントするこ
とによつて行ない、予め定められた数を越えたか
越えなかつたかの判定を行なう。 たとえば、Ｔ１、Ｔ２をPv１またはPv２の一
周期を単位時間として表わすことにすると、Ｔ１
は、３以上か、３未満かの２レベル、Ｔ２は、３
未満か、３か、３を越えたかの３レベルで判定す
るのである。 また、P1については、２回目のセツトが行な
われたかどうかによつてパターンの形が判定さ
れ、これらの判定結果は制御信号作成回路７４に
より、前記制御信号UP、DN、HRYに変換され
る。そのときの相互の関係は次の表のようになつ
ている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のモーター負荷補
償回路は、互に位相のずれた２相のストローブパ
ルス群によつて正方向と負方向との誘起電圧波形
をパターン化し、このパターンを予め定められた
標準パターンと比較することによつてモーター負
荷の大小判別をし、この判別情報に従つてモータ
ー駆動条件を最適化する方式であるため、最も消
費電流の大なる追加パルスの発生回路を大巾に減
少させることが可能となり、同じ電池を使用した
場合には更に電池寿命を長くすることが出来、又
同じ電池寿命のアナログ電子時計の場合には小型
の電池を使用することが出来るため電子時計の小
型薄型化を達成することが出来る。 又、最適動作状態からかけ離れた状態の場合に
は大きなステツプでエネルギー量を変更するよう
になつているため、従来使用していたタイマーを
不用とすることによる構成上のメリツトとともに
電源投入から安定状態に到達するまでの時間が短
く、消費電流測定が迅速に行なえるなど、生産工
程上でも有利である。 更に、モーターが正常に回つた場合の誘起電圧
パターンを３以上のレベルに分け、中央のレベル
を目標のパターンとしてモーター駆動パルスのパ
ルス幅あるいはチヨツパー比を制御することによ
り、ほとんど追加パルスを出力せずに最適状態を
維持することが可能となる等、アナログ電子時計
の商品力向上に大なる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のモーター負荷補償回路の基本構
成を示すブロツク図、第２図は第１図のモーター
負荷補償回路の動作を示すタイムチヤート、第３
図は本発明のモーター負荷補償回路の一実施例を
示す回路図、第４図は第３図の実施例の動作を示
すタイムチヤート、第５図は本発明のモーター負
荷補償回路の有する負荷検出制御回路の一例を示
す回路図、第６図は本発明の負荷検出制御御回路
の別の例の部分回路図である。 ５０……モーター駆動パルス発生回路、７０…
…負荷検出制御回路、８０……モータードライバ
ー回路、７１……ストローブパルス作成回路、７
２……誘起電圧パターン化回路、７３……誘起電
圧パターン判定回路、７４……制御信号作成回
路。