JPS5848876B2 - 電子式タイムピ−ス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステッピングモーター、基準周波数信号を発生
するための発振器、およびモーターの駆動パルスの形と
して電力を供給するため発振器とモーターの駆動回路と
の間に接続される周波数分割器（デバイダー）、とを有
する電子的タイムピース（時刻装置）に関するものであ
る。

このようなクイムピースの設計目標は、総合的な効率、
即ちアナログ表示部を駆動するためモーターによって発
生される機械的な力と電池によって供給される電気的な
力との比、を最大とし最も長い時間（こわたってこの時
計組立てが信頼できる動作を行うようにすることである
。

タイムピースの異る部品の構戊および動作は、所定の電
池電正に従って設計される。

１般的使用条件下においては、電池としては単１セルの
ものが用いられる。

特に、主として電力を消費するステツピングモーターは
、最適な構戊がなされなくてはならない。

動作トルクと電力消費との間の最善の比を達戊するとい
う必要性ないし目的は、特にコイル巻線に特定のゲージ
（直径を示す番号）値の線を適用し、負荷を配慮した上
でモーターを駆動するために所定の（最適の）駆動パル
ス電力を供給するという設計技法で実現される。

このため、クイムピースの設計値と異る電モ値を有する
電池がタイムピースに取りつけられた場合、最悪状態で
はタイムピースの動作が不完全なものとなり、良くても
その電正消費が増加することからタイムピースの特性は
低下するものである。

現時点において通用している異る種類の電池は、それぞ
れ実質的に異る電玉を有している。

例えば水銀電池は１．３５Ｖの電圧であるのに対し、銀
電池又はリチウム電池はそれぞれ１．５５Ｖおよび３．
Ｏ Ｖである。

このため、ユーザーは所定の型式の電池の使用を余儀な
くされ、また異る型式の電池の価格が極めて広い範囲に
あるにもかかわらず、ユーザーは最も経済的な電池を選
択することが必ずしも可能ではない。

さらに、ユーザーが求める電池を入手することが難しい
という供給上の局所的な又は全世界的な問題が発生して
いる。

本発明の目的はこれらの不都合を克服することである。

本発明においては、異る電匡値を有する異る型式の電池
によって電源を供給し得る電子式タイムピースが提供さ
れ、このタイムピースはステツピングモーターと、基準
周波数信号を発゛生ずる発振器と、発振器とモーターの
駆動回路の間に接続されて駆動パルスの形でモーターに
電力を供給するための周波数デバイダーと、さらにタイ
ムピースに取り付けられた電池の型式を識別するための
検出装置とを有し、モーター駆動回路は検出装置によっ
て制御される適合装置を有し、この装置はタイムピース
に取り付けられている電池の電玉に関りなく駆動パルス
の電力を実質的に同一値に維持するよう駆動パルスを変
化させるものである。

本発明の第ｌ実施例においては、適合装置は駆動パルス
の継続時間を変化させる。

第２実施例においては、適合装置は異る周期比のパルス
列を発生する。

本発明は実施例によって添付図面を参照しながら更に詳
細に説明される。

第１図に示される１般的なクイムピースは、タイムベー
ス（時間基準）信号を発生するための水晶発振器１は例
えば３２ＫＨｚの基準周波信号を周波数分割器（デバイ
ダー）２に供給する。

デバイダー２はカスケード接続された複数のフリツプフ
ロツプから構或される。

周波数デバイダー回路２によって、供給されたタイムベ
ース信号はステツピングモーター６を駆動するための回
路３に伝達される。

モーター６は指針（示されていない）のようなアナログ
表示部を駆動する。

このモーター駆動回路３は、制御パルス発生回路４を有
し、４はそれが受け取ったデバイダー回路２の出力信号
の周波数において１定振幅の、しかも所定継続時間を有
する制御パルスを発生する。

また駆動回路３はさらにモーター制御回路５を有し、５
は回路４の制御パルスを駆動パルスの形としてモーター
６に印加する。

駆動パルスは１般的に交互的な極性を有するものである
。

所定の電池７、例えば銀電池、は異る回路１ ，２，４
．５に、さらに制御回路５を通してモーター６に電力を
供給する。

第２図は本発明によるタイムピースの第■実椎例を示す
ブロックダイヤグラムであって、ここではモーター制御
パルスの継続時間が、取り付けら？ている電池の電圧に
適応して変化し、モーターの動作が実用上最適条件下に
おかれることを確保するため、電池１は最も広く利用さ
れている型式、即ちリチウム電池、銀電池又は水銀電池
、のいずれであっても良い。

タイムピースは更に、デュアルスレツショールド電匡検
出回路８を有し、回路８は電池端子に接続されている。

この回路８は電池１の電匡を２種の内蔵基準電匡と比較
する。

これら基準電圧は３つの電匡範囲を規定するように選択
され、これら電匡範囲はそれぞれ上に述べた電池型式の
ｌつずつに対応する電匡値を含むものである。

また回路８はその出力８１および８２信号を発生し、こ
れらはタイムピースに取り付けられている電池の型式を
表わす。

例えば、基準電玉値は１．４５Ｖおよび１．８０Ｖに設
けられる。

加えて、このタイムピースはこれら匍脚パルスを適合す
るための装置を有する。

即ち１般的なタイムピースの制御パルス発生回路（第１
図）の代りにパルス整形回路９を有する。

このパルス整形回路９はその制御入力９１および９にお
いて検出回路８からの信号を受けて、それら信号に依存
した３つの異る継続時間を有するパルスを発生すること
ができる。

パルスの各継続時間は所定の電池型式に相当し、また実
質的に、接続される電池電匡に反比例するものである。

モーター６に供給される駆動パルスの電力は供給電玉に
無関係に実質的にｌ定値を維持する。

４．０ｍｓのパルス継続時間がリチウム電池のために選
定され、７．８ｍｓの継続時間が銀電池のために．、さ
らに９．０ｍｓが水銀電池のために選定される。

パルス整形回路９は、■般的なタイムピースのパルス発
生回路４（第１図）に類似した３つの回路要素を有し、
これらは並列に接続されている。

回路要素のそれぞれは所定継続時間を有するパルスを発
生することができ、それらは独立して電玉検出回路８か
らの信号によって動作させられる。

この回路はさらに、公知のパルス結合回路を有し、異る
継続時間を有するパルスを発生させるために周波数デバ
イダー２の異るフリツプフロツプの出力信号を結合させ
る。

上に述べたタイムピースは、設計時点で考慮された電池
と異る型式の電池が取り付けられた時でも良好な条件下
で動作できるが、４．０ｍｓ，．７．８ｍｓ又は９．
０ ｍｓの継続時間は、用いられる電池電圧に関？て最
適値に相当しているとは言えない。

取り付けられた電池の電圧値に開係なく、最高条件下で
動作することのできるタイムピースを供給するためには
、検出回路８のスレツショールドの数を増加させ、前も
って定めた異る継続時間を有するパルスの種類数総てを
発生できる制御パルス整形回路９を準備すれば良い。

この数は少くとも検出回路８のスレツショールドで規定
される電圧範囲数と等しく、各パルスの継続時間は相当
する範囲の電池電圧に対して実質的に反比例するもので
ある。

タイムピースに取り付けられた電池の型式に関りなく、
モーターに供給される駆動パルスの電力を実質的にｌ定
値に維持するため、継続時間が変化する単１位相パルス
でなく、短いパルスの列を発生させることもまた可能で
ある。

このパルス列の継続時間は固定され、デューテイサイク
ル、即ちパルスの継続時間とパルス周期の比を変えるこ
とによって同一目的が達或される。

このようなパルス列に対しては、モーターのインダクタ
ンスはフィルターとして働くため、パルス列は、パルス
列の継続時間と同等な継続時間を有し、デューテイサイ
クルに等しくなるように振幅を減少させたパルスと同等
の効果を生ずる。

第３図においては、これを用いて実施した例が、第１図
および第２図と共通な要素に関しては同一の参照番号を
付して、示されている。

異る継続時間を有する整形パルスのための回路９（第２
図参照）は、この例においては、パルス発生回路１０、
およびパルスチョップ回路１１に置換され、回路１０は
タイムピースに取り付けられるであろう最も低電玉の電
池に関する最適継続時間と少くとも等しいだけの継続時
間を有する、同一継続時間を持つパルスのみを発生し、
チョップ回路１１はパルス発生回路１０と、モーターの
ための制御回路５との間に接続される。

チョップ回路１１は公知のものであって、周波数デバイ
ダー回路２の異る中間段出力に接続され、その制御人力
１１，および１１は電圧検出回路８からの信号を受け取
る。

チョップ回路が発生回路１０から受ケ取ったパルスによ
って、チョップ回路は短パルスの列を発生する。

このパルスの周波数はＩＫＨｚ程度（例えばＬ Ｏ ２
４ ＫＨｚ）のものであり、またデューテイサイクル
は使用される電池の型式に依存するものである。

第２図に示す実施例と同様に、２つのスレッショールド
を持つ検出器を用い、チョッパー回路１１によって発生
されるパルス列のために３種のデューテイサイクル比を
準備すれば実用上十分であるが、さらに電池電圧に無関
係に理想的なタイムピース機能を得ようとすればスレツ
ショールドの数および相当すニデューテイサイクル比の
数を増加させることも きる。

全ての場合において、最適の動作は電池の電匡値に実質
的に反比例するデューテイサイクルを選択することによ
って得られる。

最高のデューテイサイクル比は、最低供給電正のための
最適継続時間に相当して回路１０によって供給されるパ
ルスの継続時間における比と等しくなる。

本発明によるタイムピースを、モーターに加えられる駆
動パルスの電力を変化させて、モーターの瞬時負荷を変
化させるための装置に組み合わせることは、容易である
。

この目的のため、パルス整形回路９（第２図）又はチョ
ップ回路１１（第３図）に接続され、モーターの負荷又
は回転を検出するための装置を準備する。

この装置は、電池電玉検出回路から供給されるデーター
とモーター回転又はモーター負荷検出装置から供給され
るデーターとを結合し、モーター制御回路５に対し、電
源電匡とモーターの瞬時負荷を配慮して最適電力値にお
けるパルス又はパルス列を供給する。

パルス継続時間又はデューテイサイクル比の範囲は、モ
ーター負荷に対する−ヒに述べた付加的な適応が使用さ
れる電池の型式に関りなく可能となるように拡大される
。

即ち、パルス継続時間又はデューテイサイクル比は特定
の１つの型式の電池において最大モーター負荷を生ずる
値に設けられており、これは低電正および低モーター負
荷を有する電池に適合するように設定されているからで
ある。

さらに、電圧検出回路８が電池寿命の終りを検出する検
知器としても動作するためには、より低いスレツショー
ルドを設ける必要がある。

電池電匡が検出回路のスレツショールド、即ち正常電池
電匣値より少し低い値、よりも低下すると検出回路８の
出力信号は変化する。

既に与えられている出力、および追加されたより低いス
レツショールドに相当する付加的出力は、音響又は可視
警報装置を起動する単純な論理回路に接続されることに
より、電池寿命の終りに関する警告装置を有するクイム
ピースを供給することができる。

さらに、多くの電池型式においては、電池からの電匡が
低下し始めてから何日かは、モーターに対し十分な値の
電力を供給し続けることが可能であり、パルスの継続時
間又はパルス列のデューテイサイクル比は、電池の電匡
が検出装置の低い方のスレツショールド値よりも低下す
ると電池電圧に比例して増加する。

本発明がこれまでに説明した実施例に限定されるもので
ないことは明らかである。

例えげモーターに供給される制御パルスの電力が電池型
式に関りなく実質的に１定値を維持するよう、異る継続
時間を有するパルスの整形およびチョップ回路の電力を
維持するため、異る継続時間を有しまたデューテイサイ
クル可変のパルス列を発生することにより適用させるこ
とも可能である。

１定のデューティサイクル比を有し、その振幅が電池の
電玉に依存した変化度を持つように振幅変調されたパル
ス列を発生させることもまた可能゛である。

さらに、タイムピースに取り付けられた電池の型式を示
すための電玉検出器以外の装置、例えば異る電池型式間
における形状および寸法の差異を利用した機械的な適合
装置によって個々型式の電池の存在を検出する装置を用
いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１般的なクイムピースのブロック回路であり
、第２図および第３図は本発明によるタイムピースの２
つの実施例のブロック回路を示すものである。 １・・・・・・発振器、２・・・・・・デベイタ一回路
、３・・・・・・モーター駆動回路、４・・・・・・制
御パルス発生回路、５・・・・・・制御回路、６・・・
・・・モーター、７・・・・・・電池、８・・・・・・
電圧検出器、９・・・・・・パルス整形回路、１０・・
・・・・パルス発生回路、１１・・・・・・パルスチョ
ップ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なる電匡を有する異なる型式の電池によって電力
   を供給され得る電子式タイムピースであって、ステツピ
   ングモータと、基準周波数信号を発生するための発振器
   と、モータに駆動パルスの形で電力を供給するため発振
   器およびモータ駆動回路の間に接続された周波数デバイ
   ダーと、タイムピースに取り付けられた電池の型式を判
   定するための検出装置とさらに、タイムピースに取り付
   けられた電池の電正に関りなく駆動パルスの電力が実質
   的に等しい値を維持するように駆動パルスを変化させる
   ために検出回路によって制御される適合装置を含むモー
   ター駆動回路、とを有することを特徴とする電子式タイ
   ムピース。 ２ 検出装置が、電池の電匣を少くとも１つの基準電匡
   値に比較するための電匡検出回路を有するような、特許
   請求の範囲第１項記載の電子式タイムピース。 ３ 電匡検出回路が電池の電圧を、３種の電池電圧範囲
   、即ち水銀電池、銀電池およびリチウム電池の電匡がそ
   れぞれあるべき範囲、を規定する２つの基準電圧値と比
   較するような、特許請求の範囲第２項記載の電子式タイ
   ムピース。 ４ 電匡検出回路が、電池寿命の終りを表わすための装
   置をも有するような、特許請求の範囲第２項又は第３項
   記載の電子式タイムピース。 ５ 適合装置が、前もって定められた異る継続時間を有
   するパルスを発生するためのパルス整形装置を有し、各
   パルスの継続時間は少くとも１つの電池式と関連してい
   るような、特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れかに記載の電子式タイムピース。 ６ 各パルスの継続時間が、関連する電池型式に相当す
   る電正に実質的に反比例する値であるような、特許請求
   の範囲第５項記載の電子式タイムピース。 ７ パルス整形装置が、それぞれの継続時間を有する複
   数種のパルスを個々に発生し、また検出装置によって個
   々に動作させられる複数のパルス発生回路を有するよう
   な、特許請求の範囲第５項又は第６項記載の電子式タイ
   ムピース。 ８ パルス整形装置がパルス結合回路を有するような、
   特許請求の範囲第５項又は第６項記載の電子式タイムピ
   ース。 ９ 適合装置が１定の継続時間を有するパルスを発生す
   るための回路と、■定の継続時間を有するパルスから前
   もって定められた異るデューテイサイクル比を有する比
   較的短いパルスの列を発生するための回路とを有し、各
   デューテイサイクル比は少くとも１つの電池型式に関連
   しているような、特許請求の範囲第１項から第４項まで
   のいずれかに記載の電子式タイムピース。 １０ 各デューテイサイクル比が、関連する電池の型
   式に相当する電圧に実質的に反比例するような、特許請
   求の範囲第９項記載の電子式タイムピース。