JPH07287080A - 電子時計およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 発振回路１１と、分周回路１２と、波形変換
回路２０、２１と、駆動回路２２、２３と、パルスモー
タ２４、２５と、輪列２６、２７と、秒針あるいは時分
針からなる指針２８、２９とを有し、秒針と時分針が独
立に駆動する電子時計は、指針位置記憶回路と、時刻カ
ウント回路と、一致回路と、秒針と分針が重なったとき
指針位置と時刻カウントとが一致して出力を発生する比
較回路１４と、秒針が分針に同期して動作するように外
部信号と比較回路出力によって波形変換回路への信号出
力を切換える切換回路１３とを備える電子時計およびそ
の駆動方法。 【効果】 １０年近い電池寿命を実現することができ
る。さらに小型の電池を用いて従来より小型で薄い時計
も実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子時計の構成とその駆
動方法とに関し、とくに水晶腕時計のような電子腕時計
およびその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子時計は、水晶発振回路の高安定出力
を時間基準信号として用いている。そして、この基準信
号を分周回路によって低周波信号に分周した後、さらに
波形変換回路によって矩形パルスに変換し、駆動回路に
印加してパルスモータを駆動し輪列を介して秒針や時分
針を連動させて時刻を表示している。

【０００３】電源としては、一般的には化学電池である
小型の銀電池を用いている。しかしながらが、銀電池以
外にも太陽電池を用いたり、腕の運動で重りを動かし発
電器を回転させて発電する電磁発電器の発電電力を大容
量コンデンサに充電して電源として用いる時計もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子時計の消費電力化
は、輪列負荷の軽減化や、パルスモータおよび駆動方法
の改良などによってかなり減少してきている。

【０００５】たとえば秒針を有する３針時計では、０．
７５μＷ程度の消費電力となっている。このうちパルス
モータは０．６μＷ、発振分周は０．１５μＷ程度消費
している。

【０００６】しかしながら、この程度の消費電力であっ
ても、電源として容量２０ｍＡｈ程度の小型銀電池を用
いると電池寿命は４．７年程度になり、５年以上の電池
寿命は達成できない。

【０００７】さらに太陽電池を用いたり、電磁発電器な
どの発電電力を大容量コンデンサに充電して電源として
用いた時計では、どちらもフル充電後の動作期間は数日
間であり、それ以後発電しなければ止まってしまう。

【０００８】このためには時計の消費電力をさらに減少
させる必要がある。そして、そのうちでもとくにパルス
モータの消費電力をいかにして低減化するかが課題であ
る。

【０００９】これらの課題を解決するため、本発明の目
的は、秒針と時分針を独立に駆動する電子時計におい
て、節電時、または電圧低下時に秒針を分針に同期して
動作させてパルスモータの消費電力をさらに低減化した
電子時計の構成、およびその駆動方法を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子時計およびその駆動方法は、下記記載
の手段を採用する。

【００１１】本発明の電子時計は、発振回路と、分周回
路と、複数の波形変換回路と、駆動回路と、パルスモー
タと、輪列と、秒針あるいは時分針からなる指針とを有
し、秒針と時分針を独立に駆動する電子時計は、指針位
置記憶回路と、時刻カウント回路と、一致回路と、秒針
と分針が重なったとき指針位置と時刻カウントが一致し
て出力を発生する比較回路と、秒針が分針に同期して動
作するように外部信号と比較回路出力によって波形変換
回路への信号出力を切換える切換回路とを備えることを
特徴とする。

【００１２】本発明の電子時計の駆動方法は、発振回路
と、分周回路と、複数の波形変換回路と、駆動回路と、
パルスモータと、輪列と、秒針あるいは時分針からなる
指針とを有し、秒針と時分針を独立に駆動する電子時計
の駆動方法は、指針位置記憶回路と時刻カウント回路と
一致回路とからなる比較回路と、外部信号と比較回路出
力によって、波形変換回路への出力信号を切換える切換
回路を備え、比較回路は秒針と分針が重なったとき指針
位置と時刻カウンタが一致して出力を発生し、切換回路
は外部信号があるとき波形変換回路への秒信号出力を分
信号出力へ切換えて秒針を分針に同期させて駆動し、外
部信号がなくなると秒針位置と秒カウンタが一致したと
きにふたたび波形変換回路への分信号出力を秒信号出力
へ切換えて秒針を正規の駆動状態にもどすことを特徴と
する。

【００１３】本発明の電子時計の駆動方法は、電源と、
発振回路と、分周回路と、複数の波形変換回路と、駆動
回路と、パルスモータと、輪列と、秒針あるいは時分針
からなる指針とを有し、秒針と時分針とを独立に駆動す
る電子時計の駆動方法は、指針位置記憶回路と時刻カウ
ント回路と一致回路とからなる比較回路と、電源電圧の
低下を検出する検出回路と、検出回路出力と比較回路出
力によって、波形変換回路への出力信号を切換える切換
回路を備え、比較回路は秒針と分針が重なったとき指針
位置と時刻カウンタが一致して出力を発生し、切換回路
は電源電圧が低下して検出回路出力が発生したとき一方
の波形変換回路への秒信号出力を分信号出力へ切換えて
秒針を分針に同期させて駆動し、電源電圧が正常にもど
り検出回路出力がなくなると秒針位置と秒カウンタが一
致したときにふたたび一方の波形変換回路への分信号出
力を秒信号出力へ切換えて秒針を正規の駆動状態にもど
すことを特徴とする。

【００１４】本発明の電子時計の駆動方法は、発振回路
と、分周回路と、複数の波形変換回路と、駆動回路と、
パルスモータと、輪列と、秒針あるいは時分針からなる
指針とを有し、秒針と時分針とを独立に駆動する電子時
計の駆動方法は、指針位置記憶回路と時刻カウント回路
と一致回路からなる比較回路と、外部信号と比較回路出
力によって、波形変換回路への出力信号を切換える切換
回路を備え、比較回路は秒針と分針が重なったとき分針
位置と秒カウンタが一致して出力を発生し、切換回路は
外部信号があるとき一方の波形変換回路への秒信号出力
を分信号出力へ切換えて秒針を分針に同期させて駆動
し、外部信号がなくなると一方の波形変換回路への分信
号出力を早修正信号出力に切換え、秒針位置と秒カウン
タが一致したときにふたたび早修正信号出力を秒信号出
力へ切換えて秒針を正規の駆動状態にもどすことを特徴
とする。

【００１５】本発明の電子時計の駆動方法は、電源と、
発振回路と、分周回路と、複数の波形変換回路と、駆動
回路と、パルスモータと、輪列と、秒針あるいは時分針
からなる指針とを有し、秒針と時分針とを独立に駆動す
る電子時計の駆動方法は、指針位置記憶回路と時刻カウ
ント回路と一致回路からなる比較回路と、外部信号と比
較回路出力によって、波形変換回路への出力信号を切換
える切換回路と、電源電圧の低下を検出する検出回路を
備え、比較回路は秒針と分針が重なったとき分針位置と
秒カウントが一致して出力を発生し、切換回路は電圧低
下検出出力が発生したとき一方の波形変換回路への秒信
号出力を分信号出力へ切換えて秒針を分針に同期させて
駆動し、電圧低下検出出力がなくなると一方の波形変換
回路への分信号出力を早修正信号出力に切換え、秒針位
置と秒カウンタが一致したときにふたたび早修正信号出
力を秒信号出力へ切換えて秒針を正規の駆動状態にもど
すことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明の電子時計の構成と駆動方法において
は、秒針は６０秒に一回だけ運針されるだけである。こ
のため、秒針を駆動する第１のパルスモータの消費電力
は通常の値０．６μＷの１／６０の０．０１μＷとな
り、分針を駆動する第２のパルスモータの消費電力の値
０．０１μＷと発振分周回路の消費電力０．１５μＷと
を合わせても０．１７μＷとなる。この結果、時計全体
では通常の駆動方法による消費電力０．７６μＷの２２
％までに下げることができる。

【００１７】１日に１０時間時計を腕につけているとし
て、この間は正常の駆動方法で動作し、腕からはずした
１４時間は、本発明の駆動方法になるようにすれば、時
計全体の消費電力は０．４２μＷとなり、通常の駆動方
法の５５％となり、消費電力を約半分に下げることがで
きる。

【００１８】したがって、容量２０ｍＡｈ程度の小型銀
電池を用いても、１０年近い電池寿命とすることができ
る。さらに小型の電池を用いて従来より小型で薄い時計
も実現できる。

【００１９】またさらに、熱発電や、太陽電池や、電磁
発電を用いた発電により大容量コンデンサや２次電池を
充電して電源とする時計でも著しく消費電力を下げるこ
とができるから、充電電力不足で止まりが発生すること
を防止することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明による実施例を図を用いて説明
する。図１は本発明の実施例における電子時計を示すブ
ロック図である。図２は図１に示す切換回路の詳細な構
成を示す回路図であり、図３は入出力の論理を示す図面
であり、図４と図５とは各部の波形を示す波形図であ
り、図６は本発明の実施例における電子時計のパルスモ
ータと輪列と針の構成を示す側面図であり、図７から図
１０は本発明の実施例における電子時計の指針の動作を
説明するための平面図である。以下図１から図１０を用
いて説明する。

【００２１】図１に示すように、水晶振動子（図示せ
ず）を基準信号源とする発振回路１１の出力を分周回路
１２で分周し、秒信号より高い周波数の早修正信号φ１
と、秒信号φ２と、分信号φ３とを発生させ、これらの
信号を切換回路１３の入力に印加する。

【００２２】通常は切換回路１３の出力Ｏは秒信号φ２
となっており、これが第１の波形変換回路２０の入力に
加え、１秒毎の２相交互パルスとなって第１の駆動回路
２２の入力に加える。

【００２３】そして、第１のパルスモータ２４は１秒毎
に１ステップ動作し、輪列２６を介して秒針２８は１秒
毎に回転角で６度ずつ回転する。

【００２４】さらに分周回路１２の分信号φ３は、第２
の波形変換回路２１の入力に加え、６０秒毎の２相交互
パルスとなって第２の駆動回路２３のの入力へ加える。

【００２５】そして、第２のパルスモータ２５は６０秒
毎に１ステップ動作し、輪列２７を介して時分針２９の
分針は６０秒毎に６度ずつ回転する。

【００２６】ここで、パルスモータと輪列と指針とは、
図６の輪列構成を示す側面図に示すように配置する。こ
の図６においては、分針に連動して時針を運針する輪列
は、図示を省略してある。

【００２７】図６に示すように、第１のパルスモータ２
４の出力は中間車を介して輪列２６に伝達し、輪列２６
の中心に設ける秒針２８を運針する。

【００２８】さらに、第２のパルスモータ２５出力は中
間車を介して輪列２６と回転中心が同じである輪列２７
に伝達し、輪列２７の中心に設ける時分針２９の分針を
運針する。

【００２９】ふたたび図１にもどり、比較回路１４は、
秒針位置記憶回路１５と、秒カウント回路１６と、分針
位置記憶回路１７と、第１の一致回路１８と、第２の一
致回路１９とからなっている。

【００３０】比較回路１４を構成する６０進カウンタか
らなる秒針位置記憶回路１５には、第１の波形変換回路
２０から切換回路１３の出力Ｏに同期する信号を印加す
る。そしてこの秒針位置記憶回路１５は、秒針２８の位
置がどこにあるかを記憶している。

【００３１】比較回路１４を構成する６０進カウンタか
らなる秒カウント回路１６には、分周回路１２の秒信号
φ２を加え、常に正しい秒カウントを行っている。

【００３２】秒針位置記憶回路１５と秒カウント回路１
６とのそれぞれの出力は、第１の一致回路１８に加え
る。そして、両者が一致したとき出力Ｃ１に短いパルス
を発生するように構成している。

【００３３】さらに比較回路１４を構成する６０進カウ
ンタからなる分針位置記憶回路１７には、第２の波形変
換回路２１から分周回路１２の分信号φ３に同期した信
号を加える。そしてこの分針位置記憶回路１７は、分針
位置がどこにあるかを記憶している。

【００３４】分針位置記憶回路１７と秒カウント回路１
６とのそれぞれの出力は、第２の一致回路１９に加え、
両者が一致したとき出力Ｃ２に短いパルスを発生するよ
うに構成している。

【００３５】電源３１はすべての回路に電力を供給す
る。この電力源としては、化学電池のほかに、太陽電池
や、電磁発電器の発生電力を大容量コンデンサや、ある
いは２次電池を充電して用いる。このほかにも、人間の
体温と大気との温度差によるゼーベック効果を利用した
熱電発電素子による発生電力を用いることもできる。

【００３６】電源３１の電圧は常に電圧検出回路３２に
よって検出し、検出出力ＢＤが発生する。

【００３７】比較回路１４の出力Ｃ１、Ｃ２と電圧検出
回路３２の出力ＢＤとによって、切換回路１３を制御し
て出力Ｏを切換える。

【００３８】切換回路１３は図２のようにＤＡＴＡ−Ｆ
Ｆ４１、４２と、ＳＲ−ＦＦ４５、４６と、ＡＮＤゲー
ト４３、４４と、切換ゲート４８、５０と、さらにイン
バータ４７、４９とから構成する。

【００３９】そして、切換ゲート４８、５０は、ＳＲ−
ＦＦ４５、４６の出力Ｑ３、Ｑ４によって出力Ｏは、図
３の論理図のように制御する。

【００４０】図７のとき時計を腕からはずしたり発電量
が足りなくて、電源３１の充電された電力が少なくなり
電圧が低下して一定レベル以下になると、図４のように
時間ｔ１のとき電圧検出回路３１の出力ＢＤが「Ｈ」に
なるが、秒針位置が分針位置に一致するまでは秒針は通
常通り駆動する。

【００４１】したがって、図４に示す第１の駆動回路２
２の出力Ｄ１は１秒毎の矩形パルスのままである。

【００４２】時間ｔ２のとき、秒針位置と分針位置とが
図８に示すように一致すると、比較回路１４の秒カウン
ト回路１６と分針位置記憶回路１７とが一致して、第２
の一致回路１９の出力Ｃ２に矩形パルスが発生する。

【００４３】図２に示す切換回路１３において、電圧検
出回路３２の出力ＢＤが「Ｈ」であり、さらに比較回路
１４の出力Ｃ２によりＡＮＤゲート４４が導通して、Ｓ
Ｒ−ＦＦ４６は「Ｈ」にセットする。

【００４４】このため図３の論理図のように、切換回路
１３の出力０は分信号φ３となり、この分信号φ３が第
１の波形変換回路２０をへて第１の駆動回路２２出力Ｄ
１となる。

【００４５】これは図４の分針を駆動する第２の駆動回
路２３の出力Ｄ２と同期したものとなり、秒針は分針に
同期して６０秒毎に運針する。以後、電源の電圧が低下
したままであれば、この状態を維持する。

【００４６】時計を腕につけたりして、電源の充電電力
が増加して電源電圧が上昇して一定レベル以上になる
と、図５に示すように時間ｔ４のとき、電圧検出回路３
２の出力ＢＤが「Ｌ」となって、図２の切換回路１３の
ＤＡＴＡ−ＦＦ４１、４２と、ＡＮＤゲート４３で矩形
パルスを生成する。

【００４７】このため、ＡＮＤゲート４３で矩形パルス
はＳＲ−ＦＦ４５のＳ１端子とＳＲ−ＦＦ４６のＲ２端
子に加えられて、ＳＲ−ＦＦ４５のＱ３出力端子は
「Ｈ」、ＳＲ−ＦＦ４６のＱ４出力端子は「Ｌ」にな
る。

【００４８】このとき図３の論理図のように、切換回路
１３の出力Ｏは早修正信号φ１となる。早修正信号φ１
は第１の波形変換回路２０をへて第１の駆動回路２２出
力は図５のＤ１のように早修正パルスとなり、図９の状
態から秒針だけを急速に駆動する。

【００４９】図５の時間ｔ５のとき秒針の位置が、図１
０に示すように正規の秒カウントの位置に一致すると、
比較回路１４の秒針位置記憶回路１５と秒カウント回路
の出力が一致する。そして、第１の一致回路出力Ｃ１に
矩形パルスが発生し、切換回路１３のＳＲ−ＦＦ４５の
Ｑ３出力端子が「Ｌ」にリセットされ、Ｑ４は「Ｌ」で
あるから、図３の論理図から切換回路１３の出力Ｏは秒
信号φ２となり、正規の秒針の動作にもどる。

【００５０】上記の実施例では、電源の電圧を検出して
電圧が一定レベル以下になったとき秒針を分針に同期さ
せ、実質的に２針時計として運針する電子時計の構成と
駆動方法とを示したが、時計を腕からはずした状態をセ
ンサーで検出するか、または手動スイッチにより、電圧
検出回路３２の出力ＢＤを「Ｈ」にすることにより、同
じ駆動方法とすることができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の電子時計の構成と駆動方法にお
いては、秒針は６０秒に一回だけ運針されるだけである
から、秒針を駆動する第１のパルスモータの消費電力は
通常の値０．６μＷの１／６０の０．０１μＷとなり、
分針を駆動する第２のパルスモータの消費電力の値０．
０１μＷと発振分周回路の消費電力０．１５μＷとを合
わせても０．１７μＷとなるため、時計全体では通常の
駆動方法による消費電力０．７６μＷの２２％に下げる
ことができる。

【００５２】１日に１０時間時計を腕につけているとし
て、この間は正常の駆動方法で動作し、腕からはずした
１４時間は本発明の駆動方法になるようにすれば、時計
全体の消費電力は０．４２μＷとなり、通常の駆動方法
の５５％となり、消費電力を約半分に下げることができ
る。

【００５３】したがって、容量２０ｍＡｈ程度の小型銀
電池を用いても、１０年近い電池寿命とすることができ
る。さらに小型の電池を用いて従来より小型で薄い時計
も実現できる。また、熱発電、太陽電池、電磁発電を用
いた発電により大容量コンデンサや２次電池を充電して
電源とする時計でも著しく消費電力を下げることができ
るから充電電力不足で止まってしまうを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における電子時計の構成とその
駆動方法を示す回路ブロック図である。

【図２】本発明の実施例における電子時計の切換回路の
構成を示す回路図である。

【図３】本発明の実施例における電子時計の切換回路の
構成による入出力論理を示す図面である。

【図４】従来の駆動から本発明の実施例の駆動方法に入
るときの各部の波形を示す波形図である。

【図５】本発明の実施例の駆動方法から従来の駆動にも
どるときの各部の波形を示す波形図である。

【図６】本発明の実施例における電子時計のパルスモー
タと輪列と指針とを示す断面図である。

【図７】本発明の実施例における電子時計の指針の動作
を説明するための平面図である。

【図８】本発明の実施例における電子時計の指針の動作
を説明するための平面図である。

【図９】本発明の実施例における電子時計の指針の動作
を説明するための平面図である。

【図１０】本発明の実施例における電子時計の指針の動
作を説明するための平面図である。

【符号の説明】

１１ 発振回路 １２ 分周回路 １３ 切換回路 １４ 比較回路 ２４ 第１のパルスモータ ２５ 第２のパルスモータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発振回路と、分周回路と、複数の波形変
   換回路と、駆動回路と、パルスモータと、輪列と、秒針
   あるいは時分針からなる指針とを有し、秒針と時分針を
   独立に駆動する電子時計は、指針位置記憶回路と、時刻
   カウント回路と、一致回路と、秒針と分針が重なったと
   き指針位置と時刻カウントが一致して出力を発生する比
   較回路と、秒針が分針に同期して動作するように外部信
   号と比較回路出力によって波形変換回路への信号出力を
   切換える切換回路とを備えることを特徴とする電子時
   計。
2. 【請求項２】 発振回路と、分周回路と、複数の波形変
   換回路と、駆動回路と、パルスモータと、輪列と、秒針
   あるいは時分針からなる指針とを有し、秒針と時分針を
   独立に駆動する電子時計の駆動方法は、指針位置記憶回
   路と時刻カウント回路と一致回路とからなる比較回路
   と、外部信号と比較回路出力によって、波形変換回路へ
   の出力信号を切換える切換回路を備え、比較回路は秒針
   と分針が重なったとき指針位置と時刻カウンタが一致し
   て出力を発生し、切換回路は外部信号があるとき波形変
   換回路への秒信号出力を分信号出力へ切換えて秒針を分
   針に同期させて駆動し、外部信号がなくなると秒針位置
   と秒カウンタが一致したときにふたたび波形変換回路へ
   の分信号出力を秒信号出力へ切換えて秒針を正規の駆動
   状態にもどすことを特徴とする電子時計の駆動方法。
3. 【請求項３】 電源と、発振回路と、分周回路と、複数
   の波形変換回路と、駆動回路と、パルスモータと、輪列
   と、秒針あるいは時分針からなる指針とを有し、秒針と
   時分針とを独立に駆動する電子時計の駆動方法は、指針
   位置記憶回路と時刻カウント回路と一致回路とからなる
   比較回路と、電源電圧の低下を検出する検出回路と、検
   出回路出力と比較回路出力によって、波形変換回路への
   出力信号を切換える切換回路を備え、比較回路は秒針と
   分針が重なったとき指針位置と時刻カウンタが一致して
   出力を発生し、切換回路は電源電圧が低下して検出回路
   出力が発生したとき一方の波形変換回路への秒信号出力
   を分信号出力へ切換えて秒針を分針に同期させて駆動
   し、電源電圧が正常にもどり検出回路出力がなくなると
   秒針位置と秒カウンタが一致したときにふたたび一方の
   波形変換回路への分信号出力を秒信号出力へ切換えて秒
   針を正規の駆動状態にもどすことを特徴とする電子時計
   の駆動方法。
4. 【請求項４】 発振回路と、分周回路と、複数の波形変
   換回路と、駆動回路と、パルスモータと、輪列と、秒針
   あるいは時分針からなる指針とを有し、秒針と時分針と
   を独立に駆動する電子時計の駆動方法は、指針位置記憶
   回路と時刻カウント回路と一致回路からなる比較回路
   と、外部信号と比較回路出力によって、波形変換回路へ
   の出力信号を切換える切換回路を備え、比較回路は秒針
   と分針が重なったとき分針位置と秒カウンタが一致して
   出力を発生し、切換回路は外部信号があるとき一方の波
   形変換回路への秒信号出力を分信号出力へ切換えて秒針
   を分針に同期させて駆動し、外部信号がなくなると一方
   の波形変換回路への分信号出力を早修正信号出力に切換
   え、秒針位置と秒カウンタが一致したときにふたたび早
   修正信号出力を秒信号出力へ切換えて秒針を正規の駆動
   状態にもどすことを特徴とする電子時計の駆動方法。
5. 【請求項５】 電源と、発振回路と、分周回路と、複数
   の波形変換回路と、駆動回路と、パルスモータと、輪列
   と、秒針あるいは時分針からなる指針とを有し、秒針と
   時分針とを独立に駆動する電子時計の駆動方法は、指針
   位置記憶回路と時刻カウント回路と一致回路からなる比
   較回路と、外部信号と比較回路出力によって、波形変換
   回路への出力信号を切換える切換回路と、電源電圧の低
   下を検出する検出回路を備え、比較回路は秒針と分針が
   重なったとき分針位置と秒カウントが一致して出力を発
   生し、切換回路は電圧低下検出出力が発生したとき一方
   の波形変換回路への秒信号出力を分信号出力へ切換えて
   秒針を分針に同期させて駆動し、電圧低下検出出力がな
   くなると一方の波形変換回路への分信号出力を早修正信
   号出力に切換え、秒針位置と秒カウンタが一致したとき
   にふたたび早修正信号出力を秒信号出力へ切換えて秒針
   を正規の駆動状態にもどすことを特徴とする電子時計の
   駆動方法。