JPS5886480A - アナログ電子時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は検出パルスによって、ロータの回転・非回転を
検出し、常に最適なパルス巾によってモータを駆動し、
低消費電力化を実現しようとするアナログ電子時計に関
する。

従来、検出パルスによってステップモータのコイルに電
流を流し、ロータの回転・非回転を判定し、ステップモ
ータに供給する通常時の駆動パルスの巾をコントロール
する駆動方法が提案されている。これは常にステップモ
ータの出力トルク状態と輪列の負荷状態に合致する最適
のパルス巾を供給し、アナログ電子時計の低消費電力化
を実現しようとするものである。

第１図は、従来使用され、また本発明でも使用している
、検出パルスによってロータの回転・非回転の判定を行
なおうとする場合の、コイルに印加するパルス波形を示
すものである。１は駆動パルスであり、その時のモータ
の出力トルク状態と輪列の負荷状態とから最も適するで
あろうと予想されるパルス巾で出力される。２は検出パ
ルスであり、該パルスによりロータの回転・非回転が判
定される。３は検出パルスによってロータが非回転と判
定された場合、運針を正常に戻すために出力される補正
パルスである。

ここで検出パルスによる回転判定の原理について簡単に
述べておく。今、駆動パルス１が出力される前に、ロー
タの磁極の位置が第２図の如くの位置にあったとする。

駆動パルス１が出力されるとコイルが励磁され、これに
よる磁束が８の如く現われ、ロータを回転させようとす
る。駆動パルス１がロータを回転するに十分なパルスで
あった場合には、ロータは回転し、第３図（ａ）の如く
の位置をとり、また不十分な場合には回転せず、第３図
（ｂ）の如くの位置をとる。まず回転した場合（第３図
（ａ））を考えてみると、外ノツチ７−ａ、７−ｂ近傍
の可飽和部においては、ロータ磁石による磁束９が左か
ら右へと通過している。

検出パルス２によってコイルが励磁されると、これによ
る磁束１０が図の如くあられれ、まず過飽和部を通過し
ようとする。この時過飽和部に於ては、検出パルスによ
る磁束１０は、ロータ磁石による磁束９を打消そうとす
る方向にあるため磁気抵抗は小さく、従ってコイルイン
ダクタンスは大きくなる。従つて検出パルスによる電流
は第５図（ａ）の２５（２５）の如くなだらかな立上り
を示す。

一方、第３図（ｂ）の如くロータが非回転であった場合
には、ロータ磁石による磁束は右から左へと通過してい
るため、検出パルスによる磁束１２がまず可飽和部を通
過しようとするわけであるが、すでに飽和か、あるいは
ほとんど飽和に近い状態にあるため、磁束は通過しにく
く磁気抵抗は高い。従ってコイルのインダクタンスは小
さく、検出パルスによる電流は第５図（ａ）の２４（２
４’）の如く急激な立上りを示す。第５図（ａ）の電流
の立上りの違いを判定すれば、ロータの回転・非回転が
判定されるわけである。

第４図はこの電流の立上りの違いを判定するための従来
の回路構成を示す図である。同図中、１４、１５はＰチ
ャンネルＭＯＳＦＥＴ（以下、Ｐゲートと略す）、１６
．１７，２０．２１はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（以下
、Ｎゲートと略す）１８、１９は検出抵抗を示す。今、
検出パルスによって、検出電流が２２のループで流れた
とする。

Ｐゲート１４．Ｎゲート１７が０ＦＦすることによって
検出パルスが終了すると同時に、Ｎゲート１６．２１を
ＯＮし検出電流を検出抵抗１９に流すと、検出抵抗の両
端には流れる電流値に比例した電圧が発生する。第５図
（ｂ）はこの時の０２点の電圧（すなわち検出電圧）を
示したものであり、２６が非回転の場合、２７が回転の
場合の電圧波形である。検出電流のピーク値ｉｕ、ｉｒ
と検出電圧のピーク値ｖｕ、υｒには、１８、１９の検
出抵抗の抵抗値をＲｓとして、 υｕ＝Ｒｓｉｕ、υｒ＝ｖｒ＝Ｒｓｉｒの関係が成立つ
。従ってυ−１υｒをコンパレータ等の電圧比較素子に
よって、基準電位Ｖｔｈより高いか低いかを判定すれば
、ロータの回転・非回転を判定できる。

さて、この従来の方法に於ては、（１）式の如く、検出
電圧のピーク値υｕ、υｒが検出抵抗Ｒ１に比例するた
め、検出抵抗値のばらつきは即検出電圧のばらつきとな
って現われる。従って検出抵抗は精度よく作り込む必要
がある。しかしこの検出抵抗は時計の小型化、薄型化、
ローコストという要請から、Ｐ−拡散、Ｐ＋拡散、イオ
ン注入等によってＩＣ内部に構成したいわけであるが、
ＩＣ内部に作り込む抵抗は製造条件によってばらつきが
極めて激しく、精度良く作り込むことは不可能である。

（例えばＰ−拡散の場合±１００％、イオン注入の場合
でも±２０％の抵抗値のばらつきを考慮しなくてはなら
ない）。従って、この方法を取るならば、検出抵抗は１
０の外に設けなくてはならない。これは時計の小型化、
薄型化、ローコストという要請に対して極めて不利であ
る。

またコイル仕様のばらつきやステータ、ロータ等の機械
的寸法のばらつき等の理由により、検出電流がばらつく
と、検出抵抗は固定であるため、（１）式で示される如
く、即検出電圧のばらつきとなって現われる。この様子
を示したものが第６図である。第６図（ａ）の如く、何
らかの理由により検出電流のピーク値がｉｕ→ｉｕ→ｉ
ｒ→ｉｒとシフトしてしまった場合を考えると、検出電
圧はやはりυｕ→υｕ′、υｒ→υｒ′とシフトし、図
（ｂ）の如く、Ｖｔｈによってｖｕ′も回転と判定され
る最悪の状態も予想させる。しかしここまで極端な例に
至らずとも、各々のステップモータの検出電流のばらつ
きは即回転判定のマージンを狭くすることにつながり、
コイル仕様やロータ・ステータ等の機械的寸法等のばら
つきを考慮して、諸定数の設定をしていかなければなら
ず、設計・実験上の負荷が大きい。

また男持ちの腕時計と女持ちの腕時計の様にムーブメン
ト仕様が全く異なる場合、当然のことながらコイル仕様
や、ステップモータの機械的寸法も異なるわけであるが
、このような場合、各々ステップモータの水準に合わせ
た検出抵抗の設定をしなければならず、時計ムーブメン
トの標準化、ＩＣの標準化を推進してゆく上で大きな妨
げとなっている。

本発明の目的は、かかる従来の欠点を除去し、ＩＣの外
に外付け抵抗を必要としない回転検出回路を提供し、時
計の小型化、薄型化、ローコストを実現しようとするも
のである。本発明のさらに他の目的は、個々のステップ
モータに最も合致する検出抵抗を設定することによって
、ステップモータの特性のばらつきを吸収することであ
る。本発明のさらに他の目的は、単一仕様のＩＣをあら
ゆる一体型ステータタイプのステップモータのパルス巾
制御システムに適用可能ならしめ、ＩＣの標準化に寄与
することにある。

本発明では、ＩＣ内部に構成する抵抗値がＩＣ製造条件
によりばらつきを示すことを考慮しながら、この検出抵
抗の抵抗値がある範囲内で、論理的に可変できるよう構
成している。そして時計に電池が投入された時、又はリ
セットが解除された時に、ステップモータに合致する最
も適切な検出抵抗値を選択的に自動設定することによっ
て上記の目的を達している。

以下、実施例に従い、本発明を詳述する。第７図は本発
明を実現する駆動回路、検出回路の一実施例を示すもの
であり、３５、３６はＰゲート、３７、３８、３９、４
０はＮゲート、４９〜５６はＩＣ内部に構成された検出
抵抗素子である。

４１〜４８はトランスミッションゲートであり、Ｓ１〜
Ｓ４はトランスミッションゲートのコントロール端子で
あり、０１−０１・Ｏ２−Ｏ２間の抵抗（以後、検出抵
抗と呼ぶ）が選択的に選定できるよう構成されている。

３３、３４は電流ループを示すもので、従来例と同様、
５３は検出パルスによる電流ループ、３４は検出パルス
終了後、検出抵抗を介して流れる電流ループを示してい
る。

トランスミッションゲートのコントロール端子の信号Ｓ
１〜Ｓ４と、検出抵抗の抵抗値Ｒａ（すなわちＯ１−Ｏ
ｆ間、０２−Ｏ２間の抵抗値）との関係は、第７図から
容易に理解されようが、トランスミッションゲートのＯ
Ｎ抵抗を無視すると、Ｒａ＝Ｓ１γ１＋Ｓ２γ２＋Ｓ３
γ＋Ｓ４γ４−（２）となる。ただしＳ１＝０（論理レ
ベルＬ）でトランスミッションゲートがＯＦＦしγ１抵
抗素子が選択され、Ｓ１＝１（論理レベルＨ）でトラン
スミッションゲートがＯＮしγ１抵抗素子が非選択にな
る。なおＯ１−Ｏ１−・Ｏ２−Ｏ２間の検出抵抗値を、
それぞれ異なる検出抵抗値になるよう設定することも可
能であるが、コイルの方向性の違いによって特性の違い
はなく、異なる検出抵抗値を設定することはさほど意味
を特たない。従って今後はＯ１−Ｏ１・Ｏ２−Ｏ２間の
抵抗値（すなわち検出抵抗）は同じ値を設定するものと
して説明してゆく。

（２）式より理解されるように、検出抵抗素子γ１。

γ２、γ３、γ４の各々の抵抗値の設定方法は種種考え
られるが、本実施例に存ては、抵抗値を等間隔で設定で
きるように γ４＝＝２γ３＝４γ２＝８γ１−（３）と設定した場
合を考える。このように設定すれば検出抵抗Ｒａは０か
ら（γ１＋γ２＋γ３＋γ４）までγ１とυに等間隔に
抵抗値の設定が可能である。次に最適検出抵抗の選び方
であるが、回転時の検出電圧のピーク値ｖｒと非回転時
のυｕの差が最も大きくなるように設定するのが理想的
である。従って、υｕをほぼ電源電圧（ＶＤＤ）に等し
くなるよう検出抵抗値を設定すればよい。

以上のことを前提として、いまυｕ＝ＶＤＤとする最適
検出抵抗値が１５ＫΩであったと仮定する。

工０内部に作シ込む抵抗値は、ＩＣ製造のばらつきを考
慮して、（γ、＋ｒ雪＋ｒｓ＋ｒａ）が１５ＫΩ以上に
なるよう構成すればよい。今、ＩＣの製造工程に於いて
、抵抗は３０ＫΩ〜１５ＫΩの範囲内で作り込むことが
可能であるとしよう。

この値は現在の工程能力からして十分実積のある値であ
る。（例えばイオン注入抵抗の抵抗値のばらつきは±２
０％以内である。）ここで最悪の場合、すなわちγ１＋
γ２＋γ３＋γ４＝３０ＫΩとなった場合、どう検出抵
抗が設定されるかについて考えてみる。各々の抵抗値が
（３）式を満たすように設定されたとすると、 γ１＝２ＫΩ、γ２＝４ＫΩ、γ３＝８ＫΩγ４＝１６
ＫΩ となる。

この場合第７図におけるトランスミッションゲートのコ
ントロール端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の信号と検出抵
抗の抵抗値の関係は第１表の如くなり、０ＫΩから３０
ＫΩまで２ＫΩごとに段階的に設定可能となる。

□ 理想的な抵抗値が１５ＫΩであるので、第１表の場合、
１４ＫΩ又は１６ＫΩが理想値に近く、論理的にいずれ
かの値が設定される。例えば１６ＫΩが設定される場合
には、トランスミッションゲートのコントロール端子Ｓ
１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はそれぞれＬ、Ｈ、Ｈ、Ｈとなっ
ている。

次に検出抵抗の抵抗値設定時の動作について説明する。

第８図は本発明の一実施例を示すタイミングチャートで
あり、第７図におけるゲート端子ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、
ｆとトランスミッションゲートのコントロール端子Ｓ１
、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の信号波形を示している。同図中、
区間Ａは検出抵抗の設定区間であり、区間Ａの中で個々
のステップモータに合った検出抵抗の抵抗値Ｒａが設定
される。

区間Ａ以降は、通常の動作区間であり、回転・非回転の
判定をしながら、モータの出力トルク状態と輪列の負荷
状態に合った最適のパルス巾でステップモータが駆動さ
れてゆく。本発明に於ては、この通常動作区間について
、規定するものではないので、ここで詳述するのは避け
る。また検出抵抗の設定区間Ａは、例えば電池が投入さ
れた直後又は、リセットが解除された直後などに、設け
られている。

第８図の検出設定区間Ａに於て、Ｐｉ１、Ｐｉ２はロー
タの位置を確実に所望の位置においておくための大出力
パルス（以後、初期化パルスと呼ぶ）、Ｐｅは初期化パ
ルスによる磁気的ヒステリシス状態をコントロールする
ための消磁パルスＰｓ、Ｐｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３・・・
・・・Ｐｓｎ−１、Ｐｓｎは検出抵抗設定のための検出
パルスである。実験的に使用したパルス巾を示すとＰｉ
１＝Ｐｉ２＝６．８ｍｓｅｒ、Ｐｅ＝０．７ｍｓｅｃ、
Ｐｓ・Ｐｓ１・Ｐｓ２・・・・・・Ｐｓｎ＝０．３６ｍ
ｓｅｃである。

ここで初期化パルスＰｉ１、Ｐｉ２消磁パルスＰｅ、検
出パルスＰｓ、Ｐｓ１〜Ｐｓｎのはたす役割について、
ステータ可飽和部の磁気ヒステリシス曲線で説明してお
く。第９図は、ステータの可飽和部のヒステリシス曲線
を示すものである。図中、Ｈｏおよび−Ｈｏはロータが
静的な安定位置にある時、ロータ磁石によって可飽和部
に加わる磁界の強さを示している。今、初期化パルスＰ
ｉ１を印加する前に、ロータの磁極の位置が第１０図の
如くの位置を示していたとする。第１０図に於いて、矢
印６６を磁界の正方向と定義すると、この状態は可飽和
部に−Ｈｏの磁界が加わっている状態であるので、この
状態は第９図の磁気ヒステリシス曲線のＸＹ線上にある
ことになる。ＸＹ線上のどこの点をとるからは、磁気的
な履歴に依存する。

今、初期化パルスＰｉ１を印加する前に、Ｘ′の位置に
あったとする。初期化パルスＰｉ１が印加され、第１１
図の如くロータを回転させる方向に磁束６８が発生した
とする。Ｐｉ１は大出力パルスであるためロータは必ら
ず回転し、第１２図の如くの位置をとる。この時、第９
図の磁気ヒステリシス曲線上に於ては、矢印６９の如く
の履歴をたどりＸ−Ｙ線上の点に至る。Ｘ−Ｙ線上のど
の位置をとるかについては、ロータが回転した時に発生
する過渡振動の大小に依存する。例えば第１９はＰｉ１
パルスを加えた時のコイルに流しる電流波形を示したも
のであるが、（ａ）の如くＰｉパルスが短く、過渡振動
による誘起電流が大きい時は、磁気ヒステリシス曲線上
のＹ点に近い点を取り、反対に（ｂ）の如くＰｉパルス
が広く、過渡振動による誘起電流が小さい時は、Ｘ点に
近い点を取る。初期化パルスは、ロータの位置が確実に
所望の位置になるように大出力パルスを印加しているの
で、Ｘ点に近い位置を取っているはずである。

ここまでの説明においては、初期化パルスＰｉ１を出力
する前のロータの位置と、初期化パルスＰｉ１による磁
束の方向が、第１１図の如くの位置関係になっていて、
Ｐｉ１によってロータが回転する方向にあるということ
で説明してきた。しかしリセット解除時の最初の１秒間
は運針しないようにしなくてはならないので、検出抵抗
の設定区間をリセット解除直後にとったなら、初期化パ
ルスＰｉ１による電流の方向は、リセットされる直前の
電流の方向と同じ方向でなくてはならない。

従ってこの場合には、Ｐｉ１はロータを回転させる方向
ではなく、ロータを引き付けておく方向になる。従って
第９図の磁気ヒステリシス曲線上においては、Ｐｉ１出
力の前にＸ点の位置にあり、Ｐｉ１出力後もやはり同様
にＸ点に位置することになる。

いずれの場合においても、Ｐｉ１出力後は、磁気ヒステ
リシス曲線上のＸ点に位置することになる。

次に消磁パルスＰｅの役割りについて説明する。

消磁パルスＰｅは第８図に示す如く初期化パルスＰｉ１
とは反対方向に出される。第１３図はこの状態を示した
ものであり、７０は消磁パルスＰｅによる磁束を示し、
方向は正方向（＋方向）である。この消磁パルスＰｅは
パルス巾が小さく（例えば０．７ｍｓｅｃ）、ロータを
回転させるには不十分であるため、ロータは回転せず第
１４図の如くの位置をとることになる。この時、第９図
の磁気ヒステリシス曲線においてはＸ点から矢印７１の
如くのループをたどりＹ点に至る。

次に検出パルスＰｓ１、Ｐｓ２・・・・Ｐｓｎの動作に
ついて説明する。検出パルスＰｓ１、Ｐｓ２・・・・・
・Ｐｓｎは第８図に示す如く消磁パルスＰｓと同方向に
出される。第１５図はこの時のロータの状態と、検出パ
ルスによる磁束７２の方向を示すもので、方向は正方向
（＋方向）である。この時、第９図の磁気ヒステリシス
曲線に於ては、Ｙ点から矢印７３の如くのループをたど
り、再びＹ点に戻ってくる。この時、検出パルスによる
電流の立上りは、可飽和部における透磁率μ＝ｄＢ／ｄ
Ｈが小さく磁気抵抗が大きいので、従ってコイルのイン
ダクタンスは小さくなり、急激な立上りを示す。

次に区間Ａにおける第２の初期化パルスＰｉ２の動作に
ついて説明する。第１６図は、初期化パルスＰｉ２が出
された時のロータの位置とＰｉ２による磁束７４を示し
たものである。初期化パルスＰｉ２は大出力パルス（例
えばパルス巾は６．８ｍｓｅｃ）であるため、ロータは
必らず回転し、第１７図の如くロータ位置が変わる。こ
の時、第９図の磁気ヒステリシス上では、矢印７５の如
くのループを通りＸ′点に至る。

次に区間Ａの検出パルスＰｓの動作について説明する。

第１８図は、検出パルスＰｓが出された時のロータの位
置と、検出パルスによる磁束７７を示したものである。

この時、第１０図の磁気ヒステリシス曲線上では、矢印
７６の如くのマイナーループを通りＸ′点に戻ってくる
。この時の検出電流の立上りは、透磁率μが大きく、磁
気抵抗は小さくなっているので、従ってコイルインダク
タンスは大きく、なだらかな立上りを示す。

以上が、検出抵抗設定区間Ａにおける初期化パルスＰｉ
１、Ｐｉ２、消磁パルスＰｅ、検出パルスＰｓ、Ｐｓ１
・・・・・・Ｐｓｎの動作説明である。

次に第８図のタイミングチャートに従って検出抵抗設定
区間Ａにおける検出抵抗設定動作の説明をする。まず区
間Ａ′における検出パルスＰｓ１、Ｐｓ２、・・・・・
・Ｐｓｎの動作から説明する。

検出パルスＰｓｎが出力されると、同時にトランスミッ
ションゲートのコントロール端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ
４はそれぞれＬ、Ｈ、Ｈ、Ｈを出力し、抵抗素子γ１だ
けが選択され検出抵抗はＲｓ＝γ１となる。検出パルス
による検出電流は第７図の３３の如くのループで流れ、
検出パルス終了後は３４の如くのループで検出抵抗を流
れるのでコイルの一端である０２端子に、検出電流に比
例した電圧が発生する。

これが第８図の０２端子の電圧の５７である。

検出電圧５７のピーク値υｓ１はυｓ１＝ｉｕＸγ１と
なる。ただしｉｎは検出電流のピーク値である。

次に２番目の検出パルスＲｓ２が出力されると、Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はそれぞれＨ．Ｌ．Ｈ．Ｈを出力し、
検出抵抗の抵抗値はＲｓ＝γ２（＝２γ３）となる。こ
の時の検出電圧５８のピーク値はυｓ２＝ｉｕＸγ２と
なる。以下は同様にして検出パルスを出す毎に、検出抵
抗を段階的に増加してゆくので、検出電圧も５９．６０
・・・６１，６２゜６３の如く検出抵抗の増加に比例し
て大きくなってゆく。検出抵抗を大きくしてゆくと、６
３の如くやがて検出電圧は基準電位ｖ’ｔｈを超える時
が表われる（図中ｖａｎ、’）。この基準電位ｖ’ｔｈ
は電源電圧７ＤＤか、あるいは電源電圧になるぺく近い
値に設定しておけば、以後の通常動作時の回転・非回転
転時の検出電圧Ｖｕ、Ｖｒの差を大きくでき、従って回
転・非回転の判定のマージンを大きくとれる。よって基
準電位Ｖ’ｔｈ（＝ＶＤＤ）を初めて超える検出電圧を
与える検出抵抗値が、そのステップモータの特性に最も
適合する検出抵抗値となる。検出抵抗値が段階的に増大
した時の０１端子の電位、すなわち検出電圧の増大して
いく様子を示したものが、第２０図である。同図におい
てはυｓｎが初めて基準電位（ｖ’ｔｈ＝ＶＤＤ）を超
える電圧となり、ｖｓｎを与える検出抵抗値が最適検出
抵抗として設定される。

次に第８図のタイミングチャートに従って検出抵抗区間
Ａの中の区間Ａの動作について説明する。この区間ＡＩ
は、区間Ａ′で設定された検出抵抗が、適当なものであ
るか否かを確認する区間である。前述の説明の如く、第
二の初期化パルスＰｉ２は大出力パルスであるのでロー
タは必らず回転している。従って検出パルスＰｓによる
検出電流はなだらかな立上りを示している。従って区間
Ａ′で設定された検出抵抗Ｒｓを介して検出電流を流す
と、検出電圧は第８図の６４の如くピーク値が小さい波
形で表われる。第２１図の６４はこの電圧波形の拡大図
を示すものである。同図の如く、検出電圧６４のピーク
値ｖｒが基準電位ｖｔｈより小さいことが確認されれば
、区間Ａ′で設定した検出抵抗の値が適当であったこと
が確認される。（同図中の点線の電圧波形６３は区間Ａ
′の検出パルスＰｓｎによって発生した検出電圧波形で
ある。） 検出抵抗の自動設定を実際の回路とタイミングチャート
により詳しく述べると次のようになる。

第２２図は検出抵抗設定区間のマスク信号を形成する回
路、第２３図は検出信号を形成する回路、第２４図は検
出抵抗を設定する回路、第２５図は０１＊０２の検出電
圧波形と基準電圧を比較する回路、第２６図は第２２図
のタイミングチャート、第２７図は第２３図のタイミン
グチャートである。

第２２図において、８８はＮＯＴ回路、８９と９０はリ
セット付のハーフ・ラッチ回路、（この回路はクロック
が論理レベルＨでデータ通過、論理レベルＬでデータホ
ールドである。以下、ハーフ・ラッチ回路はすべて同じ
仕様である。また論理レベルＨはＨ、論理レベルＬはＬ
と示す。）９１はＮＡＮＤ回路、９２はＯＲ回路、９３
はＡＮＤ回路である。各信号は第２６図のタイミングチ
ャートの記号と一致している。Ｓ１は電源投入時とリセ
ット時にＨになる信号、Ｓ２は０１または０２検出波形
が基準電圧になったときＨになる信号、Ｓ３は分周段か
らのマスター信号、Ｓ１０は分局段からの別のマスター
信号、Ｓ２２はＳγをディレィした信号である、Ｓ２４
はＳ２２をクロックＳ２３によりディレィした信号であ
る。Ｓ２５は検出抵抗自動設定区間信号でＬのとき自動
設定モードとなる。Ｓ８は検出電圧のレベル判定信号で
、Ｈになると０１またはＯ２の電圧が基準電圧より高く
なったことを示す。

Ｓ１１はＳ２５の信号とＳ８の信号を合成したもので、
Ｓ８がＨになるとＳ１１もＨとなり検出抵抗が設定され
る。第２３図において、９４と９６はＮ０Ｔ回路、９５
はＡＮＤ回路、９７と９８はＮＡＮＤ回路、９９はＮＯ
Ｒ回路、１０１と１０２はＯＲ回路、１００はハーフ・
ラッチ回路である。各信号は第２７図のタイミングチャ
ートの記号と一致している。Ｓ５は検出抵抗設定用カウ
ンターのカウントアツプ信号、Ｂ６は抵抗設定検出サン
プリング信号、Ｓ１５は抵抗設定検電電流出力信号、Ｓ
１６は検出区間信号、Ｓ１２は抵抗設定検出電流設定信
号、Ｓ１３は抵抗設定検出周期設定信号、Ｓ１４は抵抗
設定検出区間設足信号である。

第２４図において、１０３はＮＯＴ回路、１０４゜１０
５．１０６と１０７はクロックの立ち下がりで出力１２
が変化する分周回路、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とＳ４は検出抵
抗のトランスミッション用コントロール信号である。第
２２図において、１０８はＰチャンネルＭＯＳトランジ
スタ、１０９と１１０は基準電圧形成用抵抗、１１１は
Ｐチャンネルトランジスタ、１１２と１１３はＮ０Ｔ回
路、１１４はＯＲ回路、１１５と１２０はＡＮＤ回路、
１１６、１１７、１１８と１１９はＮＯＲ回路で二相の
ＲＢラッチを形成している、１２１と１２２はコンパレ
ーター回路。Ｓ１７は回転検出のリセット信号、Ｓ１８
は回転検出信号、Ｓ１９は回転検出区間信号、Ｓ１８は
０１端子からの信号、Ｓ２１はＯ２端子からの信号であ
る。

電源投入またはアナログの運針のリセットをかけるとＳ
７がＨになる。このとき検出抵抗設定用カウンターはリ
セットされ、Ｓ１＝１、Ｓ２＝１、Ｓ３＝１、Ｓ４＝１
となる。次に発振が開始またはリセットを解除するとＳ
７はＬになる。これと同時に第７図のｂ，ｄの信号がＬ
になり、０１から０１へ電流が流れ、ローターの極性を
強制的に決める。これは第８図のＰｉ１パルスである。

この電流の方向については、電源投入時は０１からＯ２
とＯ２から０１のいずれの方向でも良いが、リセット解
除時はリセット解除直前の電流の方向と同じ方向に電流
を流す。これはリセット解除直後には運針をしないよう
にするためである。次にステーターを消磁するため消磁
パルスＰｅを、駆動パルスＰｉの電流の方向とは逆に流
す。次に８１１がＬになり検出抵抗自動設定モードとな
る。

Ｓ５がＬになり検出抵抗設定用カウンターの出力はＳ１
＝０．Ｓ２＝１．Ｓ３＝１．Ｓ４＝１となる。このとき
は最も低い検出抵抗を選択する。

Ｓ１６がＨになり、Ｐチャンネルトランジスタ１１１が
ＯＮし、コンパレーターの基準電圧をＶＤＤとする。同
時にＳ４がＬとなり、Ｐｅパルスと同じ方向の３３のよ
うな電流が流れる。これは第８図のＰｓ１パルスである
。Ｓ６がＨになると同時にＳ１５がＬになる。Ｓ１５が
Ｌのとき、第７図のａはＬとなり、Ｎチャンネルトラン
ジスタ３８はＯＦＦし、検出電圧波形（第９図のＶｓ１
）がＯ２から出力され、コンパレーター１２２に入力す
る。このとき検出抵抗は穀も低い値であるため検出電圧
波形も量も低い値となる。Ｖｓ１（＝ＶＤＤ）以下であ
るため、コンパレーター１２２の出力はＬである。次に
Ｓ１６がＨになり検出抵抗自動設定の第１ステツプを終
了する。

８１３はＨになり、次にＬになるとき、以上述べたこと
と同様な、検出抵抗のチェックを行う、このとき、検出
電圧波形がＶ’ｔｈより小さいときは、また次の検出抵
抗ステップのチェックを行い、検出電圧波形がｖ’ｔｈ
より大きくなるまで、抵抗をステップ的に変化させる。

もし検出電圧波形がｖ’ｔｈより大きいことをコンパレ
ーターが検出したら、コンパレーター１２２の出力はＨ
となり、ＮＯＲ回路１１７へ入力し、Ｓ８をＨにセット
する。ＮＯＲ回路１１６、１１７で構成されるＲＳラッ
チ回路は、電源投入時またはアナログのリセット時にあ
らかじめＳ７＝Ｈによってリセットされている。Ｓ８が
ＨになるとＳ１１がＨになり検出抵抗が設定される。Ｓ
１１がＨになることにより、Ｓ５がＨになり、検出抵抗
設定用カウンターのカウントアップパルスを禁止する。

Ｓ１６がＬになることにより、コンパレーターの基準電
圧の供給を停止し、検出電流、検出サンプリングも停止
する。

このようにして検出抵抗を自動設定する。１度自動設定
がされると、電流の再投入、アナログのリセットがない
限り、検出抵抗は変化しない。電源投入時の発振開始後
またはリセット解除後１秒以内に検出抵抗の自動設定を
終了する。次の１秒間は検出抵抗の設定値の確認をする
。電源投入時の発振開始後またはリセット解除後１秒で
Ｏ１から０２へ向って電流を流し、ロータを回転させる
。

（Ｐｉ１パルスが０１からＯ１電流を流した場合は０２
からＯ１に電流を流す。）このパルスをＰｉ２パルスと
いう。（第８図参照）このＰｉ２パルスはローターが完
全に回転するものである。

次にＰｉパルスと同じ電流の方向に回転検出電流を流し
回転検出を行なう。Ｓ１９がＨになりＰチャンネルトラ
ンジスタ１０８をＯＮし、抵抗１０９と１１０に電流を
流す。二つの抵抗により、電源電圧は分圧され第１０図
のｖｔｈがコンパレーター１２１と１２２に供給される
。これと同時に第７図のａとｃがＨになると同時に検出
電流が流れる。

次にａとｃがＨになると同時にｄがＬになり検出電圧波
形が０２より出力され、コンパレーター１２２に入力す
る。このときは回転時であるため通常は検出電圧波形の
ピーク電圧はｖｔｈより低い。ＮＯＲ回路８９．９０に
よって構成されるＲＳラッチ回路はあらかじめＳ＝１７
＝Ｈによってリセットされている。したがって、Ｓ１８
はＬのまま変化しない。この場合、検出抵抗の自動設定
は正常であると判断されて、次の運針から通常動作状態
に入る。しかし、回転時において、検出電圧波形のピー
ク電圧がｖｔｈより高い場合はコンパレーター１２２の
出力はＨになりＳ１８の出力もＨとなる。この場合、検
出抵抗の自動設定に不具合があったと判断され、時計の
運針を停止させる。したがって、時計の使用者は検出抵
抗の自動設定に不具合のあったことを知ることができる
。この場合、時計の使用者は再度アナログ時計のリセッ
トをすることにより検出抵抗の自動設定を確実にするこ
とができる。

以上の如くの手法により、検出抵抗の設定区間Ａにおい
て、個々のステップモータの特性に最も合致する最適な
検出抵抗が設定される。検出抵抗の設定区間Ａ以降の通
常動作時に於ては、この検出抵抗値は固定される。第２
８図は通常動作時における検出電圧を示すもので、１２
３は非回転時の検出電圧でピーク値υｕは検出抵抗設定
時の検出電圧υｓｎに等しくなる。また１２４は回転し
た時の検出電圧波形でｖｒはピーク値を示す。υＵとｖ
ｒを基準電位ｖｔｈとの比較で判定してゆくわけである
が、通常動作時の動作については、本発明で規定する所
ではないので詳述するのは避ける。

以上の説明に於ては、検出抵抗を小さい方から段階的に
増大してゆきながら最適な検出抵抗を探す手法で説明し
たが、逆に検出抵抗を大きい方から段階的に減少してゆ
く手法をとっても、本発明の目的を達する上で何ら変わ
る所はない。第２９図は該手法を取った場合の検出電圧
の変化を示したものである。同図において、検出電圧波
形は検出電圧を段階的に減少してゆくにつれ１２５→１
２６→１２７→・・・・・・・・・・・・→１３０→１
３１と変わってゆく。ＶｃはＰゲートのダイオード特性
によりフリップされる電圧であり、検出電圧のピーク値
はＶｃで規制される。、検出電圧のピーク値が基準電位
ｖ’ｔｈ（＝ＶＤＤ）を初めて下まわる時が、波形１３
１である。この時の検出抵抗値を検出抵抗として設定し
てもよいし、また一つ直前の検出電圧１３０（ピーク値
ｖｓｎ−１）を与える検出抵抗に設定してもよい。

また以上の説明に於ては、第７図の如く検出抵抗素子を
γ１、γ２、γ３、γ４と４個直列にに構成する例を示
したが、４個に規定されるわけではなく、一般に複数個
構成すれば、本発明の目的を達することができる。（個
数を多くすれば、分割精度が向上する。）また検出抵抗
素子とトランスミッションゲートを並列に配置して、検
出抵抗を変化させる構成例で説明してきたが、本発明で
はこの構成例に規定されず、検出抵抗を論理的に設定で
きる他の回路構成によってもよい。

第３０は本発明を実現する他の回路構成例を示したもの
であるが、同図の様に検出抵抗素子γ１。

γ２、γ３、γ４をＰゲート１３２，１３３と直列に配
しＶＤＤ側と接続しても、論理的には全く同種であり、
本発明の効果に何ら変わる所はない。

以上説明してきた如く、本発明によれば検出抵抗は検出
抵抗設定区間により論理的に設定されるため、精密な外
付け抵抗を必要とせず、最も適当な値に設定することが
できる。したがって、時計の小型化、薄型化、ローコス
トという要請に応えることができる。

またステップモーターのコイルの抵抗値が異なる場合で
も、ＩＣ内部で抵抗を選択するため、回転時の検出電流
波形と非回転時の検出電流の相対的な差がありさえすれ
ば、回転判定が可能である。

従って量産時でのバラツキを吸収するという意味で、量
産上での効果は極めて大である。

さらにまた、１種類のＩＣであらゆる仕様の一体型ステ
ータタイプのステップモーターに適用でき、ＩＣの標準
化の実用に寄与する。

本発明は以上の様に、わずかなデジタル回路を付加する
だけで、他にコストアップの要因となりうるものは何も
なく、その効果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はコイルに印加するパルス波形を示す図。 第２、３図はステップモータの動作説明図、第４図は従
来の駆動回路と検出回路、第５，６図は（ａ）が検出電
流波形、（ｂ）が検出電圧波形を示す図。第７図は、本
発明の一実施例を示す回路構成を示す図。第８図は、本
発明の一実施例を示す第５図の回路のタイミングチャー
トを示す図。 第９図は、磁気ヒステリシス曲線を示す図。第１０、１
１，１２，１３，１４，１５，１６゜１７．１８図はス
テップモータの動作説明図。第１９図は、Ｐｉパルスに
よるコイルは流れる電流波形を示す図。第２０図は、検
出パルスＰｓ１Ｐｓ２・・・Ｐｓｎによって発生する検
出電圧波形を示す図。第２１図は、区間Ａの検出パルス
Ｐｓによって発生する検出電圧波形を示す図。第２２図
は、検出抵抗設定区間のマスク信号を形成する回路、第
２３図は検出信号を形成する回路、第２４図は検出抵抗
を設定する回路。第２５図は、０１。 ０２の検出電圧波形と基準電圧全比較する回路。 第２６図は、第２２図のタイミングチャート。第２７図
は、第２３図のタイミングチャート。 第２８図は、通常動作時における検出電圧波形を示す図
。第２９図は、検出抵抗設定時に、検出パルスによって
発生する検出電圧波形を示す図。 第３０図は本発明を実現する他の回路構成例。 ４・・・・・・ロータ ５・・・・・・ステータ ６・・・・・・内ノツチ ２６．３０・・・・・・非回転時の検出電圧波形２７．
３１・・・・・・回転時の検出電圧波形以上 出願人島内精器株式会社 株式会社−訪精工舎 代理人最上務 一１′２ 瞬４図 （αン（１）） （α）（シ９ 第１θ図具１１犯 （＞６９ １−□−□曽□□□□□□□□□□□□□□□□律１’
＆ｌＢ ４８ 第３０１２ 手続補正書輸発） 日 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１８５８４９号 ２、発明の名称 アナログ電子時計 ３、補正をする者 ３） ｉ（補正の対象 手続補正書 １．６頁８行「判定できる。」の後に次の文を挿入する
。 「かかる方法に関するよう具体的な回路構成について述
べる。 第３１図は、駆動回路のブロック図を示すもので、発振
部１５５、分周部１３６、パルス幅形成部１３７、制御
部１３８、駆動検出部１５９で構成されている。発掘部
では水晶発掘により例えば３２７６８Ｈｚ等の時間規準
信号が形成され、分局部ではこの時間規準信号を％Ｈ２
まで分周する。パルス幅形成部ではこの分周悄号を用い
て第３２図に示す如＜８４０−８４４のパルス波形が形
成される。以上の発振部、分局部、パルス幅形成部は本
発明を実現する上で不可欠の要素であるが、本発明が規
制する範囲内ではないため詳述するのは避ける。またこ
れらは論理的に容易に構成される。第５４図は制御部の
回路構成例、第５５図は駆動・検出部の回路構成例、第
５３図は制、脚部、駆動・検出部の各信号のｌイミング
チヤードである＠ 第３２図はパレス幅形成部より出方されるパルス波形を
示す。８４１）は％Ｈｚ悟号、８４１け通常時の駆動パ
ルス幅Ｐ１を規定しているものであり、１５５−ａ、１
５５−ｂがパルス幅を示している。この通常時駆動パル
スＰ１は、第５１図のブロック図で示し之如く、モーｌ
の回転、非回転の情報を持った８８ｓＳ５７の信号によ
って、パルス幅カコントロールさし、モータに加わる負
荷に応じたパルス幅を持って出力される。 ＳａＷは検出パルスＰ８を規定するものであり、１５４
−ａ、１５４−ｂが検出パルスの幅である。 ｓ、は検出区間を示すもので、１５５−ａ、１５５−ｂ
が検出区間である。８４４は補正パルスＰ２を規定する
もので、１５６−ａ、１５６−ｂは補正パルスの幅を示
している。 第３５図は駆動検出部である。１６２．１６５はＰチャ
ンネルトランジスＪ、１６４，１６５はＮチャンネルト
ランジスｌでろ）、モーｌの駆動部を構成している。１
６６．１６７はＮチャンネルトランジスｌであシ、検出
抵抗１６８，１６９をスイッチングする。１７２．１７
５／ｄコンバレー！であシ、Ｏｓ（又は０２）の電位が
、１７０，１７１の抵抗で分割される基準電位ｖｔｈよ
り大きいときは１Ｈ“、小さいときは１Ｌ“を出方する
。 第５４図は制御部であル、ローｌの回転したか否かの情
報を持ったｓｕｍｓｓｙと、パルス幅形成部で作られｆ
ｔＳ４６％８４．の信号とから、駆動検出部に入力する
信号８５１〜８＄８を作る役割をはたしている。第５４
囚の動作を第３２図、第５６図のｌイミングチヤードに
従って説明してゆく。 第３４図において、８４１がらＰｌパルスを決定する１
５５−ａが入るとＯＲゲート１４８の出力端子は１Ｈ“
となる。この時、ｓ４゜け１Ｈ“であるのでＡＮＤゲー
ト１５ｏが開き、ＮＯＴゲー）１５７’の出力は１Ｌ“
が出力される。 ８５１にもＯＲゲート１５５、ＮＯＴゲート１５Ｂを通
り、′Ｌ“が出力される。一方８４ＧがＶであるため、
ＡＮＤゲート１５１の一方の人力端子は１Ｌ“でロシ、
従って８４１から入力したＰ１パルス１５５−ａはＡＮ
Ｄゲート１５１を通過しない。従って８．・には％Ｆｌ
“が出力される。 ＳＳＸも同様に１Ｒ＃が出力されＰＩパルスがコイルに
印加されることになる。Ｐｌパルスに引き続き、Ｓ４ｔ
から検出パルスＰ５１が入力してくるわけでるるか、Ｐ
１パルス以後Ｐ８パルス以前の区間においては、Ｓ４１
＋Ｓ４１ｓ”４３＊Ｓ４４がいずれも″Ｌ“であるため
、Ｓｓｏｅａｓｌｅ８ｓｔ、Ｓｓｓはすべて′Ｒ“とな
る。さてＳａｔから１５４−ａの如く検出パルスＰ８が
出力されると、先程の８４１のＰ１パルスと全く同様に
８ｓｏ＝”Ｈ“。 ８、ｌ＝’ＴＪ“ｔＳ８１”’Ｈ“ｍ’１ｍ−’Ｌ“と
出力され、コイルにＰ８パルスが印加される。次に８４
３から検出区間を決定するパルス１５５−ａが入ってく
ると、Ｓ４・が１Ｈ“であるの〒ＡＩＪＤゲート１５５
が開き、ＳＳＳには１１１′が出力される。 Ｓｉ２０にはＡＮＤゲート１コ４が閉じているので″■
“が出力され、回転検出が行なわれる。 次に補正パルスＰ冨が８４４から入ってくるわけである
が、この補正パルスＰ、を出力するか否かは、ローノが
回転したか否かで変わってくる。今四−／が非回転であ
ったとしよう。ロー汐が非回転であった場合には、検出
区間においてＳＳＳから１７６の如（％ｇ“が入力する
ため、ＮＯＲゲート１４０．１４１．ＮＯＴゲート１４
４で構成されるフリップフロップがこれをラッチし出力
信号８５ｇは１Ｈ“となる。従ってＡＮＤゲート１４６
が開き、Ｓ４４から入ってくるＰ。 パルスがＡＮＤゲート１４６を通過する。以後は、ＰＫ
パルス、ＰＲパルスと同様の動作処よって、ＳＳ１＊ｓ
ｓｘが％Ｔ、“１８＠ＯｖＳＳＮが１Ｈ“となり、補正
パルスＰ、がフィルに印加されることになる。 反対に、Ｐ１パルスによってロー！が回転した場合には
、検出を区間において８５６が１Ｈ“とはならないため
、ＳＳＳは１Ｌ“を出力したままである。よってＡＮＤ
ゲート１４６は閉じたままであり、Ｑ、４４から入って
くる補正パルスＰ２ヲ通過させず、従って補正パルスは
出力されない。Ｊ２、３４頁下から１行 「回路構成例。」の後に次の文を挿入する。 第５１図は第４図の検出回路及び駆動回路のブロック図
、 第３２図は第３１図のパルス幅形成部より出力されるパ
ルス波形図、 第６５図は制御部、駆動・検出部の各信号の！イミング
チヤード。 第６４図は第５１図の制御部の具体的な回路図、 第３５図は第５１図の駆動検出部の具体的な回路図。」 五第５１図、第５２図、第５３図、第３４図。 第３５図を別紙の如く追加する。 以上 隼う１１面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも発振回路、分周回路、パルス幅合成回路
   、回転検出回路、検出抵抗、基準電圧発生回路、ステッ
   プモーター、電源用小型電池から構成され、該回転検出
   回路は、前記ステップモーターのコイルに流れる検出電
   流によって発生する前記検出抵抗の両端の電圧の大小に
   よって、前記ステップモーターのローターの回転判定を
   行なうよう構成されたアナログ電子時計に於て、前記検
   出抵抗の抵抗値は複数個用意され、該検出抵抗は抵抗設
   定区間により選択的に設定されるよう構成されたことを
   特徴とするアナログ電子時計。 ２）前記検出抵抗の抵抗値は、前記電源用小型電池投入
   時に設定される特許請求の範囲第１項記載のアナログ電
   子時計。 ３）前記検出抵抗の抵抗値は、−アナログ時計のリセッ
   ト解除時に設定される特許請求の範囲第１項、第２項、
   第３項記載のアナログ電子時計。 ４）前記検出抵抗の抵抗値は、前記電源用小型電池投入
   時の発振開始後１秒以内に設定される特許請求の範囲第
   １項記載のアナログ電子時計。 ５）前記検出抵抗の抵抗値はアナログ時計のリセット解
   除後１秒以内に設定される特許請求の範囲第１項記載の
   アナログ電子時計。