JPS5887487A

JPS5887487A - アナログ電子時計

Info

Publication number: JPS5887487A
Application number: JP18650381A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sakamoto; 研二坂本; Masuo Kitano; 北野　倍生; Jiro Ito; 治郎伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp; Suwa Seikosha KK; SHIMAUCHI SEIKI KK
Current assignee: Seiko Epson Corp; Suwa Seikosha KK; SHIMAUCHI SEIKI KK
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1981-11-20
Publication date: 1983-05-25

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】本発明はアナログ電子時計の消費電力の低減化に関する
ものであり、具体的にはロータの位置判定を行なうこと
によりステップモータに印加する駆動パルス巾を負荷に
より切り換え、常に最適なパルス巾による駆動を行なう
ことにより低消費電力化を図るものである。

従来一般に使用されているアナログ電子時計では、モー
タの正常回転駆動の安全性を高度に維持するために必要
以上の電流消費があり（即ち、カレンダ送り時や低温条
件下の場合などに対して十分余裕のある巾をもった駆動
パルスを常に供給しなければならない）、これがアナロ
グ電子時計の低消費電力化の大きな妨げとなっていた。

これを解決する手段として、通常は°従来より短いパル
ス巾でステップモータを駆動し、ロータが回転した場合
次の駆動パルスは前と同じ巾のパルスかあるいはさらに
巾の狭いパルスを供給し、常に負荷状態とモータの出力
トルク状態に応じた最適なパルス巾でステップモータを
駆動しようとする方法が考えられている。こうした最適
パルス巾での駆動を実現する上で最も重要なことは、Ｉ
ロータが回転したか否かを判定する１ことにある。従来
この回転・非回転判定の為に、ロータの位置を判定する
方法が提案されている。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ロータの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図の様な位置にあったとす
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の如く発生する。駆動パルス１がロー
タを回転させるのに十分な巾を持っている場合には、ロ
ータは回転し第３図（ａ）の様な位置となり、また不十
分な場合にはロータは回転せず同図（ｂ）の様々位置と
なる。１ずロータが回転した場合（第５図（ａ））を考
えてみると、外ノツチ７−ａ、７−６近傍の可飽和部に
於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。この状態で検出パルス２によってコイルが励磁さ
れると、これによる磁束１０が図の如く発生し、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克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
てコイルのインダクタンスは大きくなる。このため検出
パルスによる電流は第５図（ａ）の２５（２５’）　の
様に緩やかな立上りを示す。一方、第３図（ｂ）の如く
ロータが非回転である場合、ロータ磁石による磁束１１
は可飽和部を右から左へ通過している。この状態で検出
パルスによる磁束１２が可飽和部を通過しようとすると
、この方向にはすでに磁束が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い、即ち磁気
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（２４°）
の様に急激な立上りを示す。

この第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１回転を判定することができる。

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
の回路構成を示すものである。同図中、１４．１ｓａｐ
チ一？ンネルＭＯ８ＦＥＴ（以下Ｐゲートと略す）、１
６　、１７　、２０　、２１はＮチャンネルＭＯ８Ｆ’
ＥＴ（以下Ｎゲートと略す）、１８．１９はロータの回
転・非回転を判定するための抵抗素子（以後、検出抵抗
と呼ぶ）を示す。今、検出パルスによる電流（以後検出
電流と呼ぶ）が２２のループで流れたとする。Ｐゲート
１４．Ｎゲート１７がＯＦＦすることにより検出パルス
が終了すると同時にＮゲート１６゜２１ｉＯＮ（検出電
流′を２３の様に検出抵抗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０１点の電圧（即ち検出電圧）を示し
たものであり、２６　、２７はそれぞれ非回転９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Ｕｕ　。

Ｕｒとの間には、１８．１９の検出抵抗値を助とすれば
、Ｕｕ　＝　Ｒ５１ｕ　ｒ　　Ｕｒ　＝　Ｆｔｓｉｒ　
　　−（１）の関係が成り立つ。従ってｔａｕ　ｒ　Ｕ
ｒ　ｆ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・
非回転を判定することができる。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Ｕｎ　ｔ
　Ｕｒは検出抵抗ｍ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
検出抵抗の抵抗値を精度良く作り込まねばならない。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、「拡散、Ｐ＋拡散、イオン注入等によってＩ
Ｃ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ぐミ精度
良く作り込むことは不可能である（例えば、Ｐ−拡散の
場合±５０〜１叩チ、イオン注入の場合でも±２０チ程
度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ｅ［るならば、検出抵抗はＩＣＯ外に設
けなければならない。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
し念ものが第６図である。

同図（ａ）の如く、何らかの理由により検出電流のピー
ク値が１ｕ→ｉｕ　ｒ　ｉｒ→ｉ′ｒとシフトしてしま
った場合、検出電圧もやはりＴ）ｕ−＋ＴＪＬ　＊　Ｕ
ｒ→Ｕ÷とシフトし、（ｂ）の如（Ｖｔｈによって誠も
回転と判定される最悪の状態も予想される。たとえここ
まで極端な例に至ラスとも、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
とにつながるため、コイル仕様やロータ・ステータ等の
機械的寸法のばらつき等を考慮して諸定数の設定をしな
ければならず、設計・実験上の負荷も大きくなる。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、各々のステップモータの水準に合わせた検
出抵抗の設定をし彦ければならず、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
部に外付は抵抗全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・ローコストヲ実現しようとする
ものである。本発明の他の目的は、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ＩＣｉあらゆる一
体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、工Ｃの標準化に寄与するとと
Ｋある。

本発明では、ＩＣ内部に構成する抵抗値がＩＣの製造条
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、それぞれのステップモータに最
も適切な検出抵抗値を選択的に自動選定することによっ
て、上記の目的を達している。

以下、本発明を含めた検出抵抗自動設定について、実施
例に従って詳述する。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　、３Ｂ　、　３９　、４０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す、
８１〜Ｓ４は該トランスミッションゲートのコントロー
ル端子であり、ｏ、　−ｏ；間、０ｍ１ｔ’間の抵抗（
即ち検出抵抗）が選択的に設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、３３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
、〜Ｓ４と検出抵抗の抵抗値Ｒ８（即ち、０．−０：間
、０□−０ｌ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、−トのＯＮ
抵抗を無視すると、ｍ＝百、γ１＋百、γ２＋百、γ３＋百、γ４　−　（
２）となる。ただしＳ１＝○（論理レベルＬ）でトラン
スミッションゲートがＯＦＦ　Ｌγ、抵抗素子が選択さ
れ、’ｓ、＝１（論理レベルＨ）でトランスミッション
ゲートがＯＮしγ１抵抗素子が非選択となる。

γ２〜γ４についても同様である。なお、０ｌ−０１間
、０、−０′２間の検出抵抗値をそれぞれ異なる検出抵
抗値になるように設定することも可能であるが、コイル
の方向による特性の違いはなく、異なる検出抵抗値を設
定することはさほど意味を持たない。

従って、今後は０．−０；間、０．−０；間の検出抵抗
は同じ値を設定するものとして説明してゆく。

（２）式から理解されるように、検出抵抗素子γ１〜ｒ
、の各々の抵抗値の設定方法は種々考えられるが、本実
施例に於ては抵抗値を等間隔で設定できるように、 γ４−２ｒ３　＝　４ｒ２　＝　８ｒ＋　　　　　　　
（３＞と設定した場合を考える。このように設定すれば
検出抵抗助はＯから（γ、＋γ、＋γ３＋γ４）までγ
、とびに等間隔の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Ｕ
ｒと非回転時の場合のピーク値伽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、Ｕｕがｔｌぼ電源電圧（ＶＤＤ　）に等しくな
るように検出抵抗値を設定すればよい。

以上のことを前提として、今ｔＪｕ　＝　ＶＤＤとする
最適検出抵抗値が１５にΩであると仮定すると、ＩＣ内
部に作り込む抵抗値は、ＩＣ製造のばらつきを考慮して
（γ、十γ２＋γ、＋γ４）が１５にΩ以上になるよう
構成すればよい。今、ＩＣの製造工程に於て抵抗を３０
にΩ〜１５にΩ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績のあ
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±２０チ以内である）。

ここで最悪の場合、即ちγ、＋ｒ、−１ｒｍ＋γ、＝３
０ｋｊｌ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）式を満たす様
に設定されたとすると、 γ１＝２にΩ、γ２＝４にΩ、γ３＝８にΩ、γ４＝１
６Ｍｌとなる。この場合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信号と検出抵抗の抵抗値との関
係は第１表の如くなり、０ｋｆｌから３０にΩまで２に
Ωごとに段階的に設定可能となる。

〔第１表〕理想的な抵抗値が１５にΩであるので、第１表の場合、
１４にΩ又は１６にΩ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１６重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信号８１
　ｒ　８２　ｅ　８３　＋　８４はそれぞれり、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　ｒ　ｄ　
＋　ｅ　＋　ｆ　トドランスミッションゲートのコント
ロール端子８１　＊　８２　ｅ　８３　ｅ　８４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
検出抵抗の抵抗値助が設定される。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図の検出抵抗設定区間Ａに於て、ＰＳ＋　ｒ　Ｐｅ
２Ｐｓ３１・・・、　Ｐｓｍ−１、Ｐ皿＋　Ｐｓは検出
抵抗設定のための検出パルスである。またＰｉｌは本発
明の核心をなすパルスであり、これ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である
（−今裁このパルスを初期化パルスと呼ぶことにする）
。またＰｅは初期化パルスによる磁気ヒステリシス状態
をコントロールするためのパルスである。

（以後このパルスを消磁パルスと呼ぶ）。この消磁パル
スは大出力パルスである所の初期化パルスＰｉ、　　と
は電流の方向が反対になっている。またとの消磁パルス
はこのパルスによってモータが回転しないようパルス巾
は狭く設定しである。実験的に使用したパルス巾を示す
と、Ｐｉｌ　＝　Ｐｉｇ　＝　６８ｍ５ｅｃ　＊Ｐｅ＝
０．７ｍ５ｅｃ　ｒ　Ｐｓ　＋　Ｐｓ、　＃　Ｐｅ２−
・・Ｐｓｎ＝０３６ｍｓｅｃである。

ここで初期化パルスＰ１、消磁パルスＰｅ、検出パルス
Ｐｓ　、　Ｐｓ、〜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および一獅はロータが静的
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Ｐｉｓ　ｋ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ヲ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ｘ　ｌ　ｙ　Ｉ線上にあることになる。ｘ’ｙ’
　　線上のどこの点をとるかは、磁気的な履歴に依存す
る。

今、初期化パルスＰｉ、を印加する前に　ＸＩ　＋の位
置にあったとする。初期化パルスＰｉｌ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絽が発生し
たとする。Ｐｉｌ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、績
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
どの位置を取るかについては、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図はＰ
１１パルスを加えた時のコイルに流れる電流波形を示し
たものであるが、（ａ）の如（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、反対に帖）の如（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１での説明においては、初期化パルスＰ１１を出力
する前のロータの位置と、初期化パルスＰｉＩ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
、Ｐｌ、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ＰｉＩ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り・ない。従って
この場合５には、ＰＩＩ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、Ｐ
ｌ、出力の前にＸ点の位置にあり、ＰＩＩ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Ｌ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Ｐｉ、
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ｈ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０．７ｍ５ｅｃ　）、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Ｐｓ、　Ｉ　Ｐｓ、・・・ｐｓｎの動作
について説明する。検出パルスＰｓｌ　ｊ　Ｐｓ２・・
・Ｐｓｎは第８図に示す如く消磁パルスＰｅ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
（子方向）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１５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＝ｄｄＨ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。

このように本発明によれば、初期化パルスＰｉ。

を加えることにより、ロータを所望の位置におくため検
出パルスＰｓ、・・・Ｐｓｎ　による検出電流の立上り
は常に急激なものとなり、後に述べる検出抵抗の自動設
定を確実なものとしている。

次に区間Ａ１における第２の初期化パルスＰｉ、の動作
について説明する。第１６図は、初期化パルスＰｉｇが
出された時のロータの位置と、Ｐｉｅによる磁束７４を
示したものである。初期化パルスＰｉ、は大出力パルス
（例えばパルス巾は６８ｍ５ｅｃ　）であるため、ロー
タは必らず回転し、第１７図の如くロー夕位置が変わる
。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ｘ１点に至る。

次に区間Ａ１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回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蚕通りｘ１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、
磁気抵抗は小屯〈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
ＩＩＰ麺、消磁パルスＰｅ　ｅ検出パルスＰｓ　、　Ｐ
へ。

・・・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°における検出ノくルスＰｓｌ　Ｐ　Ｐｓｉ　１
・・・Ｐｓｎの動作から説明する。

検出パルスＰｓ、が出力されると、同時にトラ／ミッシ
ョンゲートのコントロール端子８１　、Ｓ２　ｒ　８３
Ｓ４はそれぞれり、Ｈ，Ｈ，Ｈを出力し、抵抗素子γ１
だけが選択され検出抵抗は助＝γ、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０□端子の電圧の５７である。検出電圧
５７のピーク値Ｕｓ、はＵｓｌ＝ｉｕＸγ１となる。た
だし１ｕは検出電流のピーク値である。次に２番目の検
出パルスＰｓ、が出力されると、ｓ、　、　ｓ２．　ｓ
、　、　ｓ４はそれぞれＨ，Ｌ、Ｈ，Ｈを出力し、検査
抵抗の抵抗値は助＝γｔ（＝２γ、）となる。この時の
検出電圧５８のピーク値はＵｓ２　＝　ｉｕ　Ｘγ、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　、６
０・・・６１゜６２　、６５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
、６３の如くやがて検出電圧は基準電位ｖ’ｔｈｆｅ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ＶＤＤか、あるいは電源電圧になるべく
近い値に設定しておけば、以後の通常動作時の回転・非
回転時の検出電圧Ｖｕ　ｅ　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０．端子の電位、すなわち検
出電圧の増大してｖく様子を示したものが第２０図であ
る。同図においてはＵｓｎが初めて基準電位（Ｖ’ｔｈ
＝ＶＤＤ）　　を超える電圧となり、Ｕｓｎ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Ａ１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Ｐｉｇ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ＰｓＫ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Ｕｒが基準電位ｖ
ｔｈより小さいことが確認されれば、区間ＡＩ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６６は区間Ａ１の検出パルスＰｓ
ｎ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４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ＯＢ　＋　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２
２図のタイミングチャート、第２７図は第２６図のタイ
ミングチャートである。第２２図において、８８はＮＯ
Ｔ回路、８９と９０はリセット付のハーフ・うッチ回路
、（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Ｈ１論理レベルＬはＬと示す。）９１はＮＡＮＤＡＮ
Ｄ回路は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。

Ｓ、は電源投入時とリセット時にＨになる信号、Ｓ、は
０．または０゜の検出波形が基準電圧になったときＨに
なる信号、Ｓ、は分段からのマスター信号、ＳＩＯは分
局段からの別のマスター信号、Ｓ２２はＳ？をディレィ
した信号である、５ｖａＢ　Ｓｔｔ　ｋクロックＳｔａ
によりディレィした信号である。８２５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。Ｓ、は
検出電圧のレベル判定信号で、Ｈになると０、または０
．の電圧が基準電圧より高くなったことを示す。

８１１はＳ、の信号と８６の信号を合成したもので、Ｓ
、がＨＩ［なると８１１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ＮＯ’ｒ回路、９５は
ＡＮＤ回路、９７と９８　ｉｄ　ＮＡＮＤＡＮＤ回路は
ＮＯＲ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。Ｓ、は検出抵抗設定用
カウンターのカウントアツプ信号、Ｓ６は抵抗設定検出
サンプリング信号、Ｓｌ、は抵抗設定検出電流出力信号
、Ｓ１６は検出区間信号、ＳＩ２は抵抗設定検出電流設
定信号、８１３は抵抗設定検出周期設定信号、Ｓｌ、は
抵抗設定検出区間設定信号である。第２４図において、
１０３はＮＯＴ回路、　１０４　、１０５　、１０６と
１０７　はクロックの立ち下がりで出力θか変化する分
周回路、Ｓ１＋Ｓ、　ｌ　Ｓ、と８３と８４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２
２図において、１０８はＰチャンネルＭＯ８）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ＮＯＴ回路
、１１４はＯＲ回路、１１５と１２０はＡＮＤ回路、１
１６，１１７，１１８と１１９はＮＯＲ回路で二組のＲ
Ｓラッチを形成している、１２１と１２２はコンパレー
ター回路。Ｓｌ７は回転検出のリセット信号、Ｓ１６は
回転検出信号、Ｓｌ、は回転検出区間信号、８２Ｇけ０
．端子からの信号、Ｓ２．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８
．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、８１　＝　１　＋　８２　＝１　＊　Ｓ３
　＝１　＊８４−１となる。次に発振が開始またはリセ
ットを解除すると８７はＬになる。これと同時に第７図
のす、ｄの信号がＬになり、０．からｏｌ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図ノＰ
ｉ、パルスである。との電流の方向については、電源投
入時は○、からＯｌと○′、から０．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１ノセツト解除直
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ノ（ルスＰθを、駆動パルスＰ
１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。

Ｓ、がＬになり検出抵抗設定用カウンターの出力はｓ、
＝○ｌ　Ｓ、＝１１８．＝１１８．＝１　　となる。こ
のときは最も低い検出抵抗を選択する。８１６がＨにな
り、Ｐチャンネルトランジスタ１１１がＯＮシ、コンノ
２し一ターの基準電圧をＶＤＤとする。同時に８６がＬ
となり、ｈパルスと同じ方向の３５のような電流が流れ
る。これは第８図のＰＳ、パルスである。Ｓ６がＨにな
ると同時に８１５がＬになる。８１５がＬのとき、第７
図のｄはＬとなり、Ｎチャンネルトランジスタ３８はＯ
ＦＦ　Ｌ、検出電圧波形（第９図のＶｓ、）が０２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最も低い値であるため検出電圧波形
も最も低い値となる。Ｖｓ、は基準電圧ｖ’ｔｈ（＝Ｖ
ＤＤ）以下であるため、コンパレーター１２２の出力は
Ｌである。次に亀１．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’ｔ
ｈ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
は君となり、ＮＯＲ回路１１７人力し、Ｓ８をＨＫ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Ｓ、＝Ｈによってリセットされている。Ｓ
ｓがＨになるとＳｌｌがＨになり検出抵抗が設定される
。８＋１がＨになるがＬになることにより、コンパレー
ターの基準電１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ＯＩから０．へ向って電流を流
し、ロータを回転させる。

（Ｐｉ、パルスが０１から０．に電流を流した場は０２
か０１に電流を流す。）このパルスをＰｉ、パルスとい
う。（第８図参照）このＰ１□パルスはローターが完全
に回転するものである。次にＰｉ２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。Ｓｌ。が
ＨになりＰチャンネルトランジスタ１０８’ｔＯＮＬ、
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Ｌになり検出電流が流れる。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Ｒ８ラッチ
回路はあらかじめＳ、、　＝　Ｈによってリセットされ
ている。したがって、８，６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Ｓ４　　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
帯金、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、個々のマチツブ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Ｕｓｎに等しくなる。また１２４
は回転した時の検出電圧波形でＵｒはピーク値を示す。

伽と伽を基準電位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→・・・・・・・・・・・・・・・→１６
０→１３１　　と変わってゆく。ＶｃはＰゲートのダイ
オード特性によりクリップされる電位であり、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′ｔ、ｈ　（＝ＶＤＤ）を初めて下まわる時
が、波形１３１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１５
０（ピーク値Ｖｓ′ｎ−４）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．ｒ２１γ８．γ４と４個直列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
子とトランスきツ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図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γ、。

γ２　＊　ｒ３　＊　１４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
和であり、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
ＩＣ内部で論理的に設定されるため、外付は抵抗を必要
とせず、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、ステップモータのばらつきによって検出電流にば
らつきが生じる場合でも、回転時の検出電流波形と非回
転時の検出電流波形とで相対的な差がありさえすれば、
回転判定が可能である。

従りて量産時でのばらつき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、ひとつのＩＣであらゆる仕様の一体ステー
タ型のステップモータに適用でキ、■ｃの標準化の実現
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、その効果は非常に犬である。

【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　、１１　、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、Ｐ１パルスによ
るコイルに流れる電流波形を示す図。第２０図は、検出
パルスＰｓ、　　ｒ　Ｐｓ、・・・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、ＯＨｅ　
Ｏ！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。第２８図は、通常動作時
における検出電圧波形を示す図。第谷図は、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島内精器株式会社第３図ＶＪ＋＋Ｉ）Ｃ−）ＶＪ（１図場１十１）　　　　　　第１５必ゆΦ ￥１８１１Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

１）少なくともステータ、ロータ、コイルにより構成さ
れるステップモータを有し、前記コイルに流した検出電
流の値を検出抵抗の電圧降下に変換することによってロ
ータの回転・非回転を判定し、かつ前記検出抵抗の抵抗
値が論理的に設定可能であるよう構成されたアナログ電
子時計に於て、ステップモータに大出力パルスを印加し
、前記大出力パルス印・加後、核大出力・；ルスとは電
流の方向が反対でパルス巾の狭い消磁パルスを印加し、
この後前記検出抵抗を選択的に設定することを特徴とす
るアナログ電子時計。