JPH0990064A - 発電機構付き電子時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次電池の電圧が低下するごとに針位置書き
込み等の動作を行なうと消費電力の無駄になるばかりで
なく、針位置記憶機能等の動作が確実に行なえない可能
性がある。 【解決手段】 針位置記憶動作等の制御を行なう制御部
の動作開始点と動作終了点との間にヒステリシスを設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は発電機構付き電子時
計、特にクロノグラフ機能などの発電機構付き多機能電
子時計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より時刻だけでなくクロノグラフや
アラーム等時計以外の機能を備えた多機能電子時計が開
発製品化されている。これら多機能電子時計は、製品に
よってどのような機能を時計に付加するか異なり、その
ため内部にマイクロコンピュータ（以下マイコンとい
う）を備え、マイコンのソフト変更により各製品の仕様
変更に対応していた。このような多機能時計では一つの
指針で様々な要素（例えば現在時刻とアラーム時刻な
ど）を指示しなければならないので、内部に指針と連動
する針位置カウンタを持ち、その針位置カウンタと現在
時刻等のカウンタを一致させることにより、指針で表示
を行なっていた。そのため予め指針の位置と針位置カウ
ンタとを一致させる操作、所謂基準位置合わせ操作を必
要としていた。

【０００３】この基準位置あわせは電池交換など内部の
回路が不定となる度に行なわなければならず大変煩わし
いものであった。これを解決する手段として本出願人は
特願平５−５１７８０３号により、電池電圧の低下を検
出すると、針位置カウンタの内容を不揮発性メモリに書
き込み、電池交換後に書き込んだ内容を針位置カウンタ
に転送することにより、針位置合わせの必要ない電子時
計を開示している。

【０００４】また従来より太陽電池等の発電機構と電気
２重層コンデンサなどの蓄電手段を備え、電池交換を不
要とした電子時計も開発製品化されている。これらの時
計は電池交換を必要とせず大変便利であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
発電機構と蓄電手段による電源は、電圧の変動が激しく
通常の電池交換に当たるような電圧の変化が度々起こる
可能性がある。つまり電子時計の動作限界電圧を挟んで
電源電圧が変化する可能性がある。よってこのような電
源を多機能時計に応用した場合は、前述のような針位置
記憶技術が極めて有用になる。なぜならこの技術を設け
ないと、電源電圧が動作限界電圧を下回る度に基準位置
合わせ操作を行なう必要が生じるからである。しかしな
がらこの針位置記憶技術を搭載した場合、やはり電源電
圧が電子時計の動作限界電圧点を挟んで変化すると、針
位置書き込み動作と針位置の読み出し動作を繰り返し行
なわなければならず、消費電力の無駄となるばかりでな
く、正確な書き込み動作や読み出し動作が行なわれない
可能性がある。本発明は上記課題を解決し、発電機構を
備えた電源を多機能時計に応用するためのシステムを確
立することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、水晶発振回路と、該水晶発振回路のクロック
を受け動作する制御部と、該制御部により動作制御され
る表示部とを有し、前記表示部が時刻または時刻以外の
機能を表示する電子時計において、発電手段と、該発電
手段で発生した電荷を蓄積する蓄電手段と、該蓄電手段
の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の検
出信号を受け前記制御部の動作開始及び動作終了を管理
する制御部管理手段を設け、該制御部管理手段は前記制
御部の動作開始点と動作終了点とにヒステリシスを設け
ていることを特徴とする

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の一実
施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示す回路ブ
ロック図である。１は発振回路であり、水晶振動子（図
示せず）を原振として３２、７６８Ｈｚの基準信号を出
力する。２は分周回路であり、発振回路１からの基準信
号を分周する。３は波形整形回路であり、後述する時分
針９や秒針６を駆動するためのステップパルスを出力す
る。４は秒モータ駆動回路であり、波形整形回路３から
のステップパルスをモータ駆動用の信号に変換する。５
は秒モータであり、秒モータ駆動回路４からの駆動信号
によって回転する。６は秒針であり秒モータ５の回転に
より、ステップ動作を行なう。７は時分針モータ駆動回
路であり、波形整形回路３からのステップパルスをモー
タ駆動用の信号に変換する。８は時分モータであり、時
分針モータ駆動回路７からの駆動信号により回転する。
９は時分針であり時分モータ８の回転により、ステップ
動作を行なう。

【０００８】１０は秒針位置カウンタであり、秒針６と
連動する６０進カウンタである。１１はクロノモータ駆
動回路であり、波形整形回路３からの１／２０秒信号を
クロノモータ駆動用の信号に変換する。１２はクロノモ
ータであり、クロノモータ駆動回路１１からの信号を受
け回転する。１３はクロノ針であり、クロノモータ１３
の回転によりステップする。１４はクロノ位置カウンタ
であり、クロノ針１３と連動する。１５はクロノカウン
タであり、クロノグラフの計時時間をカウントする。

【０００９】１６は秒カウンタであり、現在時刻の秒を
カウントする。１７は２１カウンタであり、２１の値で
固定されている。同じく１８は２４カウンタ、１９は１
８カウンタである。２０はセレクタ手段であり、コント
ロール端子であるＣ１、Ｃ２、Ｃ３のいずれかの信号が
入力されると対応する番号の入力端子であるＩ１、Ｉ
２、Ｉ３のいずれかを出力する。なお複数のコントロー
ル端子に同時に信号が入力されると番号の小さいほうが
優先的に出力される。２１は一致検出回路でセレクタ手
段２０から出力される内容と、秒針位置カウンタ１０の
カウンタ内容の一致を検出すると、検出信号を波形整形
回路３に出力する。２２はカウンタ制御手段であり、後
述する不揮発性メモリに秒針位置カウンタ１０及びクロ
ノ位置カウンタ１４のカウンタ情報を書き込んだり、ま
た不揮発性メモリから読み出したりする。また書き込み
を終了した時に書き込み終了信号を、読み出しを終了し
たときに読み出し終了信号を出力する。２３は不揮発性
メモリであり、カウンタ制御回路２２の制御により、秒
針位置カウンタ１０及びクロノ位置カウンタ１４のカウ
ンタ情報を記憶する。

【００１０】２４は入力手段であり外部操作スイッチに
よって構成されている。２５は針合わせ警告信号出力手
段であり、後述するマイコンリセット手段のリセット信
号が解除された直後から針合わせ警告信号を出力し、ス
イッチ手段２４からの操作信号により、針合わせ警告信
号の出力を停止する。２６は電力発生手段であり例えば
太陽電池と蓄電手段によって構成される。２７は電圧検
出手段であり電力発生手段２６の電圧が１．２７Ｖ以下
では信号Ｓ１を、１．２０Ｖ以下では信号Ｓ２をまた
１．１５Ｖ以下では信号Ｓ３を出力する。２８は充電警
告信号出力手段であり、電圧検出手段２７の信号Ｓ１を
受けると充電警告信号ＪＳを出力し、信号Ｓ１が解除さ
れて３０分経過すると充電警告信号ＪＳの出力を停止す
る。２９は停止警告信号出力手段であり、電圧検出手段
２７からの信号Ｓ３を受けると、停止警告信号ＴＳを出
力し、信号Ｓ２が解除されると停止警告信号ＴＳの出力
を停止する。以上の針合わせ警告信号出力手段２５、充
電警告信号出力手段２８および停止警告信号出力手段２
９は、動作を開始した直後はそれぞれの信号を出力する
よう構成されている。３０はモード制御手段であり、入
力手段２４の信号を受け電子時計のモード切り換えを制
御する。３１はオア回路であり、針合わせ警告信号、充
電警告信号、停止警告信号のいずれかが出力されている
ときは、モード制御手段３０が動作しないように制御し
ている。以上のセレクタ手段２０、カウンタ制御手段２
２、モード制御手段３０等によってマイコン１００が構
成されている。

【００１１】３２は発振検出回路であり、発振回路１が
発振すると発振検出信号を出力する。３３はマイコンリ
セット手段であり、停止警告信号が出力されている状態
で、発振検出回路３２の出力する発振検出信号またはカ
ウンタ制御手段２２の書き込み終了信号を受けるとマイ
コンリセット信号を出力する。以上の各構成要素のなか
で、発振回路１、マイコン１００などにより時計回路２
００が構成されている。

【００１２】続いて図１及び図２を用いて本発明の一実
施例の動作を説明する。図２は本発明に係る発電機構付
き多機能電子時計の外観図である。

【００１３】図２において５０は電子時計の状態を示す
状態指示部であり、充電警告状態を表示する”警告”５
０ａ、停止状態を表示する”停止”５０ｂ、針合わせ状
態を表示する”針合”５０ｃとにより構成され、秒針６
によって指示される。また５１はモード指示部でありモ
ード針５１ａが示しているモードが現在選択されてい
る。図２では”ＴＩＭＥ”が指し示されており通常時刻
モードである。

【００１４】先ず電力発生手段２６の電圧が０Ｖであっ
たとする。この時図１に示した全ての構成要素は停止し
ている。やがて光が当たるなどして電力発生手段の電圧
が０．７５Ｖを越えると、発振回路１が発振を開始す
る。すると発振検出回路３２が発振検出信号を出力す
る。マイコンリセット回路３３はこの信号を受け、マイ
コンリセット信号を出力する。よってマイコン１００は
リセット状態となる。またマイコン１００以外の素子、
例えば停止警告信号出力手段２９などもパワーオンリセ
ット回路（図示せず）によりリセットがかけられ初期状
態となる。

【００１５】さらに電力発生手段２６の電圧が上昇し
て、１．１５Ｖを越えると、電圧検出回路２７は停止警
告信号出力手段２９に出力している信号Ｓ３を解除する
が、停止警告信号出力手段２９は停止警告信号の出力を
続ける。そしてさらに電力発生手段２６の電圧が上昇し
て、１．２０Ｖを越えると、電圧検出回路２７は信号Ｓ
２を解除する。よって停止警告信号出力手段２９は停止
警告信号を解除する。

【００１６】停止警告信号が解除されると、マイコンリ
セット手段３３が制御され、その結果マイコン１００は
リセットを解除される。よってマイコン１００は動作を
開始する。また時分針制御手段１６も波形整形回路３か
らのステップパルスを通過させるため時分針９は動作を
開始する。次にカウンタ制御手段２２が動作を開始し、
不揮発性メモリ２３から秒針位置カウンタ１０とクロノ
針位置カウンタ１４のカウンタ内容を読み出し、それぞ
れのカウンタに転送する。しかしここでは初期状態であ
るので読み出す内容は記憶されておらずその結果２つの
位置カウンタは不定の値となる。しかしカウンタ制御手
段２２は読み出し制御を終えるため読み出し終了信号を
一致検出回路２１に出力する。またマイコン１００がリ
セット直後であるので針合わせ警告信号出力手段２５及
び充電警告信号出力手段２８はそれぞれの信号を出力中
である。よってセレクタ手段２０では停止警告信号が優
先され２４カウンタ１８の内容を出力する。一致検出回
路は２４カウンタ１８と秒針位置カウンタ１０の内容が
一致するまで波形整形回路３を制御するが、前述したよ
うに秒針位置カウンタ１０の内容が不定であるため、秒
針６は任意の点で停止してしまう。よってこの時点で０
位置合わせ動作を行なう必要がある。これは秒針位置カ
ウンタ１０を電気的に０とした状態で秒針６をステップ
させ０秒の位置に合わせる動作である。この動作は図２
に示すモード針５１ａを”（０）”の位置にすればでき
るが、既に公知の技術であり、本発明には直接関係ない
ので詳細な説明は省略する。

【００１７】さて秒針６の０位置が合わせられると、一
致検出回路２１によって秒針位置カウンタ１０は２４カ
ウンタ１８と一致させられる。よって秒針６は２４秒位
置、つまり図２に示す”針合”５０ｃで停止する。つま
り針合わせ警告状態となる。これは電子時計が一旦完全
に停止し、時分針９の示す時刻が正しい時刻と違ってい
ることを使用者に警告するモードである。ここで使用者
がスイッチ手段２４を操作して時分針９を正しい時刻に
合わせると、針合わせ警告信号作成手段２５はスイッチ
手段２４からの操作信号を入力して、針合わせ警告信号
の出力を解除する。よってセレクタ手段２０は１８カウ
ンタ１９の内容を出力し、その結果秒針６は１８秒の位
置、すなわち図２に示す”警告”５０ａの位置で停止す
る。これは使用者に電力発生手段２６の電力が不足して
いるため、さらに充電するように促すための表示であ
る。ここでオア３１により針合わせ警告信号または充電
警告信号が出力されている間は、モード制御手段３０が
働かない。よってスイッチ手段２４を操作してもモード
移行は行なわれず、よって充電警告状態では、時刻機能
のみ動作可能である。

【００１８】さらに電力発生手段の電圧が上昇して１．
２７Ｖを越えると、電圧検出手段２７は第２の信号Ｓ２
を充電警告信号出力手段２８に出力する。充電警告信号
出力手段２８は第２の信号Ｓ２を３０分連続して検出す
ると、初期状態より出力している充電警告信号を解除す
る。するとセレクタ手段２０は秒カウンタ１６を出力し
その結果秒位置カウンタ１０は秒カウンタと一致する。
よって秒針６は現在時刻秒を表示し、１秒ステップを開
始する。またモード制御手段３０も動作状態となるため
スイッチ手段２４を操作することにより、電子時計をク
ロノグラフモードに移行することが可能となる。具体的
なモード移行は秒針位置カウンタ１０をクロノ秒カウン
タ（図示せず）と一致させることにより行なわれるが、
本発明とは直接関係ないため詳細な説明は省略する。

【００１９】さらに電力発生手段２６の電圧が上昇し
て、２．６Ｖになるとリミッタ回路（図示せず）が働い
て２．６Ｖを越えないように制御される。よって電力発
生手段２６が１．２７Ｖ〜２．６Ｖの間では通常の多機
能時計として使用することができる。

【００２０】続いて電圧が低下する場合について説明す
る。電力発生手段２６が１．２７Ｖまでは通常の多機能
時計として働く。ここで電力発生手段２６の電圧が１．
２７Ｖになると電圧検出手段２７が信号Ｓ１を出力す
る。よって充電警告信号出力手段２８は充電警告信号を
出力する。その結果セレクタ手段２０は出力を秒カウン
タ１６から１８カウンタ１９の内容に切り換える。よっ
て秒針６は１８の位置に停止し、時計は充電警告状態と
なる。またオア３１を介して充電警告信号がモード制御
回路３０に出力されるため、モード制御回路３０は動作
不可能となり、モードの切り換えはできない。

【００２１】さらに電力発生手段２６の電圧が低下し、
１．２０Ｖになると、電圧検出手段２７は第２の信号Ｓ
２を出力する。しかし停止警告信号出力手段２９はこの
第２の信号を受けてもなんら動作は行なわない。さらに
電力供給手段の電圧が低下し、１．１５Ｖになると停止
警告信号出力手段２９は停止警告信号を出力する。その
結果セレクタ手段２０は１８カウンタ１９から２１カウ
ンタ１７へ出力を切り換える。よって秒針６は２１秒の
位置、すなわち図２に示す”停止”５０ｂで停止し、時
計は停止警告状態となる。また時分針制御手段１６が動
作不可能状態となるため、時分針９は停止する。次に停
止警告信号ＴＳを受けかつ秒針位置カウンタ１０のカウ
ンタ値が２１になるとカウンタ制御回路２２は秒針位置
カウンタ１０及びクロノ針位置カウンタ１４のカウンタ
内容を不揮発性メモリ２３に書き込む。書き込みを終了
したら書き込み終了信号をマイコンリセット手段３３に
出力する。マイコンリセット手段３３はこの書き込み終
了信号を受けてリセット信号を出力する。よってマイコ
ン１００はリセットされる。

【００２２】続いて電力発生手段２６の具体的構成につ
いて図４を用いて説明する。５１は太陽電池であり、光
を照射すると電圧を発生する。５２は小容量コンデンサ
であり図１に示された時計回路２００をすばやく動作さ
せるための充電手段である。５３は２次電池であり、太
陽電池５１で発生した電力を蓄えるための充電手段であ
る。５５、５６は小容量コンデンサ５２と２次電池５３
に蓄積された電荷が太陽電池１を介してリークすること
を防ぐための逆流防止ダイオードである。５４は時分割
用スイッチであり、ＮＰＮ型ＭＯＳトランジスタで構成
されている。時分割スイッチ５４は分周回路２からの所
定のクロックを受けて、小容量コンデンサ５２と２次電
池５３を交互に充電するためのスイッチである。５５は
コンデンサ接続スイッチであり、ＮＰＮ型ＭＯＳトラン
ジスタで構成されている。コンデンサ接続スイッチ５５
は前述した停止警告信号により制御され、停止警告信号
が解除されるとオンするように構成されている。

【００２３】続いて電力発生手段２６の動作について説
明する。先ず小容量コンデンサ５２、２次電池５３の蓄
電量が０で光の照射もないとする。ここで太陽電池５１
に光が照射されると、電圧が発生する。時分割スイッチ
５４はこの時点ではオフとなっているため発生電圧は小
容量コンデンサ５２に蓄えられる。小容量コンデンサは
容量が小さいため、すぐに充電され、これを電力として
時計回路は動作を開始する。先ず発振回路１が発振を開
始し、それにより分周された所定のクロックにより、時
分割スイッチ５４は制御され、小容量コンデンサ５２と
２次電池５３を交互に充電する。しかし２次電池５３の
電圧はすぐには上がらないためしばらくは小容量コンデ
ンサ５２によって時計回路は動作する。その後２次電池
５３の電圧が１．１５Ｖを越えてると前述したように電
圧検出手段２７が第１の信号Ｓ１を出力し、この信号Ｓ
１が３０分連続して出力されると、停止警告信号が解除
される。停止警告信号が解除されるとコンデンサ接続ス
イッチ５８はオンされ、その結果時計回路には２次電池
５３の電力が供給される。

【００２４】２次電池５３の電圧が低下するときは上記
の説明とは逆に、２次電池５３の電圧が１．１５Ｖにな
ったときに停止警告信号が出力され、それにより時計回
路の電源も２次電池５３から小容量コンデンサ５２へと
切り換えられる。

【００２５】次に図４を用いて本実施例における２次電
池の特性について説明する。図４は本実施例で使用して
いるチタン・リチウム・イオン２次電池の放電特性であ
る。この２次電池は小型な上に蓄電量が従来使用してい
た大容量コンデンサに比べて大変大きく、発電機構付き
電子時計の電源として使用するのに適している。しかし
このチタン・リチウム・イオン２次電池は図４に示すよ
うに、蓄電量が減少すると１．２Ｖあたりで急激に電圧
が低下してしまう。しかし充電した２次電池をなるべく
長く使用するためには、本実施例のように１．１５Ｖ付
近でマイコンを停止させるようにしたほうが良い。とこ
ろがこれでは本明細書の冒頭に説明した様に、２次電池
の電圧が１．１５Ｖを横切る度に針位置記憶動作を行な
わなければならなくなる。そこで本実施例のように、マ
イコンの動作を停止させる電圧を１．１５Ｖ、開始させ
る電圧を１．２Ｖとすると、一旦マイコンが停止しても
再び動作を開始する時には２次電池の電圧が安定してい
るため、上述のような問題を防止することができる。以
上説明したように本発明はチタン・リチウム・イオン２
次電池のような特性を持つ電源において、特に大きな効
果が発揮される。

【００２６】以上の実施例では通常状態と充電警告状態
の切り換え点に時間的なヒステリシスを設け、充電警告
状態と停止状態の切り換え点に電圧によるヒステリシス
を設けているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、どちらにどのタイプのヒステリシスを設けても本発
明の目的を達成することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明では、電子時計を通
常状態から充電警告状態へ切り換える点にヒステリシス
を設けているため、電源電圧が不安定な２次電池を用い
ても、小刻みに状態変化を起こすことがなく、使用者に
混乱を与えない。また充電警告状態から停止状態へ切り
換える点にも、ヒステリシスを設けているため、マイコ
ンのリセットとリセット解除が小刻みに行なわれること
がないため、針位置記憶などの動作を必要以上に行なう
ことを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発電機構付き多機能電子時計を示
す回路ブロック図である。

【図２】本発明に係る発電機構付き多機能電子時計の外
観図である。

【図３】本発明に係る発電機構付き多機能電子時計の電
力発生手段の回路ブロック図である。

【図４】本発明に係る２次電池の放電特性図である。

【符号の説明】

１ 発振回路 ２５ 針合わせ信号出力手段 ２７ 電圧検出手段 ２８ 充電警告信号出力手段 ２９ 停止警告信号出力手段 ５１ 太陽電池 ５３ ２次電池 １００ マイコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｎ 7/35 7/35 Ｂ Ｋ (72)発明者 小林 勇 東京都田無市本町６丁目１番12号 シチズ ン時計株式会社田無製造所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶発振回路と、該水晶発振回路のクロ
   ックを受け動作する制御部と、該制御部により動作制御
   される表示部とを有し、前記表示部が時刻または時刻以
   外の機能を表示する電子時計において、発電手段と、該
   発電手段で発生した電荷を蓄積する蓄電手段と、該蓄電
   手段の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段
   の検出信号を受け前記制御部の動作開始及び動作終了を
   管理する制御部管理手段を設け、該制御部管理手段は前
   記制御部の動作開始点と動作終了点とにヒステリシスを
   設けていることを特徴とする発電機構付き電子時計。