JPS5913971A - Analog electronic timepiece - Google Patents
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- JPS5913971A JPS5913971A JP12334282A JP12334282A JPS5913971A JP S5913971 A JPS5913971 A JP S5913971A JP 12334282 A JP12334282 A JP 12334282A JP 12334282 A JP12334282 A JP 12334282A JP S5913971 A JPS5913971 A JP S5913971A
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- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/14—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor
- G04C3/143—Means to reduce power consumption by reducing pulse width or amplitude and related problems, e.g. detection of unwanted or missing step
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Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an analog electronic timepiece that detects rotation or non-rotation of a rotor using detection pulses, always drives a motor with an optimal pulse width, and achieves low power consumption.
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11+ パルスの巾なコント
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
る最適なパルス巾を供給し、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。Conventionally, a driving method has been proposed in which current is passed through a coil of a step motor using detection pulses to determine whether the rotor is rotating or not, and the width of the normal drive pulses supplied to the step motor is controlled. This aims to always supply the optimum pulse width that matches the output torque state of the step motor and the load state of the wheel train, thereby achieving lower power consumption in analog electronic watches.
第1図は、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。FIG. 1 shows a pulse waveform applied to a coil when determining whether the rotor is rotating or not rotating based on detection pulses. 1 is a drive pulse, which is output with a pulse width that is expected to be most suitable based on the output torque state of the motor and the load state of the wheel train at that time. 2
is a detection pulse, and it is determined whether the rotor is rotating or not. Reference numeral 3 denotes a correction pulse that is output to return the hand movement to normal when it is determined by the detection pulse that the rotor is not rotating.
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(α)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)の様な位置となる。ま
ずロータが回転した場合(第3図(a))を考えてみる
と、外7ノチ7− a 、 7−b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、過飽和部
を通過しようとする。この時過飽和部に於ては、前記磁
束10はロータ磁石による磁束9を打ち消そうとする方
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
(以後検出電流と呼ぶ)は第5図(α)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。Here, the principle of rotation determination using detection pulses will be briefly described. Suppose now that the magnetic poles of the rotor were in the position shown in FIG. 2 before the drive pulse 1 was output. When the drive pulse 1 is output, the coil is excited, and a magnetic flux is generated as shown in 8. If the width of the drive pulse 1 is sufficient to rotate the rotor, the rotor will rotate to the position shown in Figure 3 (α), and if it is insufficient, the rotor will not rotate and remain in the same position. The position will be as shown in figure (b). First, considering the case where the rotor rotates (Fig. 3 (a)), in the saturable part near the outer seven notches 7-a and 7-b, the magnetic flux 9 due to the rotor magnet flows from left to right. is passing. When the coil is excited by the detection pulse 2 in this state, a magnetic flux 10 is generated as shown in the figure and attempts to pass through the oversaturation section. At this time, in the supersaturation portion, the magnetic flux 10 is in a direction that tends to cancel out the magnetic flux 9 caused by the rotor magnet, so the magnetic resistance is small, and therefore the inductance of the coil is large. Therefore, the current due to the detection pulse (hereinafter referred to as detection current) is 25 (25') in Fig. 5 (α).
) shows a gradual rise. On the other hand, when the rotor is not rotating as shown in FIG. 3(b), the magnetic flux 11 due to the rotor magnet passes through the saturable portion from right to left.
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。In this state, when the magnetic flux 12 caused by the detection pulse attempts to pass through the saturable portion, the magnetic flux is already saturated or almost saturated in this direction, so that it is difficult for the magnetic flux to pass through, that is, the magnetic resistance is high.
従ってコイルのインダクタンスは小さく、検出電流は第
5図(a)の24 (24’ )の様に急激な立上りを
示す。この第5図(α)の電流の立上りの違いを判定す
れば、ロータの回転・非回転を判定することができる。Therefore, the inductance of the coil is small, and the detected current shows a rapid rise as shown at 24 (24') in FIG. 5(a). By determining the difference in the rise of the current shown in FIG. 5 (α), it is possible to determine whether the rotor is rotating or not.
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、14.15はP
チャンネルMosymT(以後Pゲートと略す)、16
.17,20.21はNチャンオルMO8FET(以後
Nゲートと略す)、18.19はロータの回転9非回転
を判定するための抵抗素子(以後、検出抵抗と呼ぶ)全
示す。FIG. 4 shows a conventional circuit configuration for determining the difference in the rise of this current. In the same figure, 14.15 is P
Channel MosymT (hereinafter abbreviated as P gate), 16
.. Reference numerals 17, 20, and 21 indicate N-channel MO8FETs (hereinafter abbreviated as N gates), and 18 and 19 indicate resistance elements (hereinafter referred to as detection resistors) for determining whether the rotor is rotating or not rotating.
今、検出電流が22のループで流れたとする。Now, suppose that the detection current flows in 22 loops.
Pデー1−14 、 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16.21
をONして検出電流を23の様に検出抵抗9に流すと、
検出抵抗の両端には電流値に比例した電圧が発生する。P day 1-14, at the same time as the detection pulse ends by turning off the N gate 17, the N gate 16.21
When turned on and the detection current flows through the detection resistor 9 as shown in 23,
A voltage proportional to the current value is generated across the detection resistor.
第5図(b)はこの時の02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・回
転の場合の検出電圧波形である。検出電流のピーク値i
u、irと検出電圧のピーク値Vu 、Vrとの間には
、18.19の検出抵抗の値をR8とすれば、
Vu+Rs i 、 Vr+Rs i r =
il)の関係が成立つ。このvu、vrをコンパレータ
等の電圧比較素子によって、基準電圧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<Vu、V7は検出抵抗R8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。従って検出抵抗値を精度良く作り込む必要がある
。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IO内部に構成したいわけであるが、工a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
散場合±50〜100%、イオン注入の場合でも±20
%程度の抵抗値のばらつきを考慮しなくてはならない)
。Figure 5(b) shows the voltage at point 02 at this time (i.e. the detected voltage)
26 and 27 are the detected voltage waveforms for non-rotation and rotation, respectively. Peak value i of detection current
If the value of the detection resistor of 18.19 is R8, then between u and ir and the peak values of the detection voltages Vu and Vr, Vu+Rs i , Vr+Rs i r =
The relationship il) holds true. By determining whether these vu and vr are higher or lower than the reference voltage vth using a voltage comparison element such as a comparator, it is possible to determine whether the rotor is rotating or not. Now, in this conventional method, as shown in equation (1), Vu<Vu, and V7 is proportional to the detection resistor R8, so variations in the detection resistance value immediately appear as variations in the detection voltage. Therefore, it is necessary to create a detection resistance value with high precision. This detection resistor is desired to be constructed inside the IO by P- diffusion, P+ diffusion, ion implantation, etc. in order to make the watch smaller, thinner, and lower in cost. is extremely severe and impossible to create with high precision (for example, ±50 to 100% for P″ diffusion, ±20% for ion implantation).
% variation in resistance value must be taken into account)
.
従って、この方法をとるならば検出抵抗は工0の外に設
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。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iu−”iu’ 、 :r
−”ir’とシフトしてしまった場合、検出電圧もやは
りVs−V’u’。Therefore, if this method is used, the detection resistor must be provided outside the circuit 0. This is extremely disadvantageous in response to demands for smaller, thinner, and lower cost watches. Furthermore, if the detected current varies due to variations in coil specifications or mechanical dimensions of the stator, rotor, etc., since the detection resistor is fixed, the detected voltage will immediately vary as shown in equation (1). appears. FIG. 6 shows this situation. As shown in the figure (a), for some reason the peak value of the detected current is iu-"iu', :r
-"ir", the detection voltage is also Vs-V'u'.
vr→■r′ とシフトしくb)の如<’7thによっ
てVw’も回転と判定される最悪の状態も予想される。A worst case situation is also expected in which Vw' is also determined to be rotating due to the shift from vr to ■r' and b) <'7th.
たとえ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−Lの負荷が大き
い。こうしたことは時計ムーブメントの標準化、IOの
標準化を推進してゆく一トで大きな妨げとなっている。Even if this is not an extreme example, variations in the detected current of each step motor will narrow the margin for immediate rotation determination, so consider variations in coil specifications and mechanical dimensions of the rotor/stator, etc. It is necessary to set various constants using the method, which imposes a large burden on design and experimentation. These issues are a major hindrance to the efforts to standardize watch movements and IO.
本発明の目的は、かかる従来の欠点を除表し、工0の外
に外付は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、単一仕様の丁0をあら
ゆる一体ステータ型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0の標準化に寄与すること
にある。The object of the present invention is to eliminate such conventional drawbacks, provide a rotation detection circuit that requires no external resistance, and achieves miniaturization, thinness, and low cost of watches. be. Yet another object of the present invention is to absorb variations in characteristics of step motors by setting detection resistors that best match each step motor. Still another object of the present invention is to make a single specification 0 applicable to the pulse width control system of any integral stator type step motor, thereby contributing to the standardization of the 0.
具体的には、工C内部に作り込まれる抵抗値がその製造
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、又はす七ノドが
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。Specifically, while taking into consideration that the resistance value built into the circuit C varies depending on the manufacturing conditions, the structure is such that the resistance value can be logically varied within a certain range. The above objective is achieved by selectively and automatically setting the most appropriate detection resistance value that matches the step motor when the battery is inserted into the watch or when the clock is turned off.
以下、実施例に従い、本発明全詳述する。Hereinafter, the present invention will be described in full detail with reference to Examples.
第7図は本発明の構成例を示すブロック図である。同図
中32は発振回路、63は分周回路、34はパルス巾合
成回路、35は検出抵抗設定回路、66は回転検出回路
、37は駆動回路、38はステップモータ、39は輪列
を表わす。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the present invention. In the figure, 32 is an oscillation circuit, 63 is a frequency dividing circuit, 34 is a pulse width synthesis circuit, 35 is a detection resistance setting circuit, 66 is a rotation detection circuit, 37 is a drive circuit, 38 is a step motor, and 39 is a wheel train. .
第8図は本発明を実現する駆動回路、検出回路の一実施
例である。45.44はPゲート、45.46はNゲー
トである。また、47〜54は並列に構成された検出抵
抗素子であり、55〜62はAND回路である。また、
63〜70は検出抵抗自動設定のスイッチング素子とな
るNゲートである。81 、S2.S3.S4はこのN
ゲートのコントロール信号であり、検出抵抗が選択的に
設定できるよう構成されている。即ち、5i=1(論理
レベルH)でNゲートがONL、てr1抵抗素子が選択
され、S 1= O(論理レベルL)でOFFして非選
択となる。r2〜r4についテモ同m テある。従って
コントロール信号S1〜S4と検出抵抗値Rsとの関係
は次式で示される。FIG. 8 shows an embodiment of a drive circuit and a detection circuit realizing the present invention. 45.44 is a P gate, and 45.46 is an N gate. Further, 47 to 54 are detection resistance elements arranged in parallel, and 55 to 62 are AND circuits. Also,
63 to 70 are N gates serving as switching elements for automatic detection resistance setting. 81, S2. S3. S4 is this N
This is a control signal for the gate, and is configured so that the detection resistor can be selectively set. That is, when 5i=1 (logic level H), the N gate is ON and the r1 resistance element is selected, and when S1=O (logic level L), it is OFF and becomes unselected. The same thing applies to r2 to r4. Therefore, the relationship between the control signals S1 to S4 and the detected resistance value Rs is expressed by the following equation.
また、e、eは検出抵抗Rsを01端子または02端子
のどちら側に設定するかを決定する信号である。即ち、
e−0(τ=1)で01側に設定され、e−1(晋=0
)で02側に設定される。Further, e and e are signals for determining which side of the 01 terminal or the 02 terminal the detection resistor Rs is set to. That is,
e-0 (τ = 1) is set to the 01 side, e-1 (Jin = 0
) is set to the 02 side.
なお、01− (11’ 、 02−02’ 間の検
出抵抗値をそれぞれ異なる値に設定することも可能であ
るが、コイルを流れる電流の方向によって特性の相違は
ないため、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01−01′間及び02
−02′間の検出抵抗は同じ値に設定するものとして説
明してゆく。Note that it is possible to set the detection resistance values between 01-(11' and 02-02' to different values, respectively), but since there is no difference in characteristics depending on the direction of the current flowing through the coil, it is possible to set different detection resistance values between 01-(11' and 02-02'). It doesn't make much sense to set it.Therefore, from now on, between 01-01' and 02
The following explanation assumes that the detection resistors between -02' are set to the same value.
また、第9図に検出抵抗設定回路の一実施例を示す。Further, FIG. 9 shows an embodiment of the detection resistor setting circuit.
次に、抵抗値設定の一実施例として、r1〜r4の値を
それぞれ50にΩ、30にΩ、25にΩ。Next, as an example of setting the resistance values, the values of r1 to r4 are set to 50Ω, 30Ω, and 25Ω, respectively.
20にΩとした場合について述べる。また、MOSFE
TのON抵抗であるが、工0内部への作り込みによるば
らつきを考慮して1.6 KΩ〜10にΩとして計算す
る。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。こうしたMOSFETのON抵抗のばらつき、
及び各抵抗素子の作り込みのばらつき(±20%)を考
慮した場合の、第8図におけるコントロール信号と検出
抵抗値との関係を第1表に示す。ここで、RsMAX。The case where Ω is set to 20 will be described. Also, MOSFE
The ON resistance of T is calculated as 1.6 KΩ to 10Ω, taking into account the variation due to the internal manufacturing process. This value is a well-proven value considering the current process capability. Variations in the ON resistance of these MOSFETs,
Table 1 shows the relationship between the control signal and the detected resistance value in FIG. 8, taking into account the manufacturing variation (±20%) of each resistance element. Here, RsMAX.
Rs typ 、 Rs min はそれぞれ、作り
込みのばらつきが最大、ばらつきなし、最小の各場合に
おける検出抵抗値を表わす。Rs typ and Rs min represent the detected resistance values when the manufacturing variation is maximum, no variation, and minimum, respectively.
〔第1表〕
今、非回転時の検出電圧のピーク値VUが電源電圧V
DDに等しくなるような検出抵抗値が15にΩであった
とすると、本実施例の場合、ばらつきMIN、typ、
min に応じてそれぞれ検出抵抗156にΩ、15
.6 KΩ、159にΩが設定される。例えば156に
ΩがFfflされている場合には、MOSFETのコン
トロール信号81,82、S3 、 S4はそれぞれH
,H,L、Hとなっている。このように、並列にならべ
られた抵抗素子によって検出抵抗を自動設定する方式に
於ては、MOSFETのON抵抗値をも考慮した検出抵
抗の自動設定が可能である。[Table 1] Now, the peak value VU of the detected voltage during non-rotation is the power supply voltage V
Assuming that the detection resistance value equal to DD is 15Ω, in the case of this example, the variation MIN, typ.
Ω, 15 to the detection resistor 156, respectively, depending on min.
.. 6 KΩ, Ω is set to 159. For example, when Ω is set to Fffl at 156, the MOSFET control signals 81, 82, S3, and S4 are each set to H.
, H, L, H. In this way, in the method of automatically setting the detection resistance using resistance elements arranged in parallel, it is possible to automatically set the detection resistance in consideration of the ON resistance value of the MOSFET.
次に、検出抵抗自動設定の動作について詳しく説明する
。Next, the operation of automatic detection resistance setting will be explained in detail.
第10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8図における各端子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、この区間
の中で個々のステップモータに合った検出抵抗値R8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からモータの出力トルク状態と
輪列のftk 前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る。本発明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。この区間Aに於て、PJ:j、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)であり、Pθは
初期化パルスPi1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、Psi、Ps2.・
°・・Psnは検出抵抗設定のための検出パルスである
。FIG. 10 is a timing chart showing one embodiment of the present invention, and shows signal waveforms at each terminal in FIG. Section A in the figure is a detection resistance setting section, and within this section a detection resistance value R8 suitable for each step motor is set. The period after section A is a normal operation section, and the step motor is driven with the optimum pulse width that matches the output torque state of the motor and the ftk previous state of the wheel train without determining whether it is rotating or not. Since the present invention does not specify this normal operation section, detailed description thereof will be omitted here. Further, the detection resistance setting section A is provided, for example, immediately after the battery is inserted or immediately after the reset is released. In this section A, PJ:j, Pi2 are large output pulses (hereinafter referred to as initialization pulses) to ensure that the rotor is at the desired position, and Pθ is the magnetic output pulse caused by the initialization pulse Pi1. Degaussing pulses for controlling hysteresis conditions, Psi, Ps2.・
°...Psn is a detection pulse for setting the detection resistor.
実験的に使用したパルス巾を示t トP i 1 =
P i 2:=(,8?1Ieec、p6==Q、7r
nfl[1e、Psi、Ps2−s。Indicates the pulse width used experimentally tP i 1 =
P i 2:=(,8?1Ieec, p6==Q,7r
nfl[1e, Psi, Ps2-s.
Psn = 0.36 mBBcである。Psn = 0.36 mBBc.
ここで初期化パルスP71 、Pi2、消磁パルスPe
、検出パルスP s 、Psi 〜Psnの果たす役割
について、ステータ可飽和部の磁気ヒステリシス曲線で
説明する。第11図は、該ヒステリシス曲線を示してい
る。図中、Ho及び−Hoはロータが静的安定位置にあ
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p7+を印加する前に
ロータの磁極の位置が第12図の如くであったとする。Here, initialization pulse P71, Pi2, demagnetization pulse Pe
, detection pulses Ps, Psi to Psn will be explained using the magnetic hysteresis curve of the stator saturable portion. FIG. 11 shows the hysteresis curve. In the figure, Ho and -Ho indicate the strength of the magnetic field applied to the saturable part by the rotor magnet when the rotor is in a statically stable position. Assume now that the position of the magnetic poles of the rotor was as shown in FIG. 12 before the initialization pulse p7+ was applied.
同図に於て、矢印79を磁界の正方向と定義すると、こ
の状態は可飽和部に−H8の磁界が加わっている状態で
あるので、第11図のヒステリシス曲線の/、l線上の
一点を示していることになる。このx’ y’ Mj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P41を印加する前にX′の位置にあったと
する。初期化パルスPi+が印加され、第13図の如く
ロータを回転させる方向に磁束81が発生したとする。In the figure, if arrow 79 is defined as the positive direction of the magnetic field, this state is a state in which a magnetic field of -H8 is applied to the saturable part, so a point on the / and l lines of the hysteresis curve in Figure 11. This indicates that Which point on this x'y' Mj is taken depends on the magnetic history. Assume that it was at the position X' before the initialization pulse P41 was applied. Assume that an initialization pulse Pi+ is applied and a magnetic flux 81 is generated in a direction that rotates the rotor as shown in FIG.
このPilは大出力パルスであるためロータは必ず回転
し、第14図の様な位置になる。この時第11図の磁気
ヒステリシス曲線上に於ては、矢印82の様な履歴をた
どりzv縁線上一点に至る。この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21図はpatパルスを加
えた時のコイルに流れる電流波形を示1.たものである
が、(α)の如くpz+パルスが比較的短く過渡振動に
よる誘起電流が大きい時は、磁気ヒステリシス曲線上の
V点に近い点に位置し、反対に(b)の如くPi1パル
スが比較的広く過渡振動による誘起電流が小さい時は、
X点に近い点に位置する。前に示したP i + =
6.8g1fl&の如き大出力パルスでは、2点に近い
位置になっているはずである。Since this Pil is a large output pulse, the rotor will definitely rotate and will be in a position as shown in FIG. 14. At this time, on the magnetic hysteresis curve shown in FIG. 11, it follows a history as indicated by an arrow 82 and reaches a point on the zv edge line. The position on this line depends on the magnitude of transient vibrations that occur when the rotor rotates. For example, Figure 21 shows the waveform of the current flowing through the coil when a pat pulse is applied.1. However, when the pz+ pulse is relatively short and the induced current due to transient vibration is large, as shown in (α), it is located at a point close to point V on the magnetic hysteresis curve, and conversely, as shown in (b), the Pi1 pulse When is relatively wide and the induced current due to transient vibration is small,
Located at a point close to point X. P i + = shown earlier
For a large output pulse such as 6.8g1fl&, the position should be close to two points.
ここまでの説明においては、初期化パルスp7+を出力
する前のロータの位置と、初期化パルスp<+による磁
束の方向が第13図の様になっている場合、即ちロータ
が回転する方向にPiiを印加するということで説明し
てきた。しかしリセット解除後の最初の1秒間は運針し
ないようにする必要があるので、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p7+に
よる電流の方向はりセットされる直前の電流の方向と同
じでなくてはならない。従ってこの場合には、pz+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
おく方向に印加されることになる。従ってこの時の磁気
的状態は、第11図のヒステリンス曲線−J二において
は、Pi1出力の前にはX点の位置にあり、出力後もや
はり3点に位置する。In the explanation so far, if the position of the rotor before outputting the initialization pulse p7+ and the direction of the magnetic flux due to the initialization pulse p<+ are as shown in Fig. 13, that is, in the direction in which the rotor rotates. The explanation has been based on applying Pii. However, since it is necessary to prevent the hands from moving for the first second after the reset is canceled, if the detection resistor setting period is set immediately after the reset is canceled, the direction of the current due to the initialization pulse p7+ will be the same as the current immediately before being set. Must be in the same direction. Therefore, in this case, pz+ is applied not in the direction of rotating the rotor, but in the direction of attracting the rotor. Therefore, the magnetic state at this time is at point X before the output of Pi1 on the hysteresis curve J2 in FIG. 11, and at point 3 after the output of Pi1.
いずれの場合においてもPi1出力後の磁気ヒステリシ
ス状態は第11図X点にあることになる。In either case, the magnetic hysteresis state after outputting Pi1 is at point X in FIG.
次に消磁パルスpeの役割りについて説明する。Next, the role of the demagnetizing pulse pe will be explained.
この消磁パルスPθは初期化パルスp(+とは反対の方
向に印加される。第15図はこの状態を示したものであ
り、83は消磁パルスPθによる磁束を示し、その方向
は正方向(」一方向)である。This degaussing pulse Pθ is applied in the opposite direction to the initializing pulse p(+). FIG. ” in one direction).
この消磁パルスPθはパルス巾が小さく(例えばQ、
7 tn8oc)、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16図の様な位置になる。こ
の時の磁気ヒステリシス状態であるが、第11図におい
てX点から矢印84の如くのハーブをたどりV点に至る
。This demagnetizing pulse Pθ has a small pulse width (for example, Q,
7 tn8oc), it is insufficient to rotate the rotor, so the rotor does not rotate and is in the position shown in Fig. 16. The magnetic hysteresis state at this time is shown in FIG. 11 by tracing a herb like an arrow 84 from point X to point V.
次に検出パルスPs1 、Ps2 譬* e Psnの
動作について説明する。該検出パルスは消磁パルスPθ
と同方向に印加される。第17図はこの時のロータの状
態と、検出パルスによる磁束85の方向を示すもので、
方向は正方向(+方向)である。この時、磁気ヒステリ
シス状態は第11図のV点から矢印86の如くループを
たどり、再びV点に戻る。この時可飽和部における透磁
率μ−dB/dHが小さく磁気抵抗が大きいためコイル
のインダクタンスは小さくなる。従って、検出パルスに
よる電流の立上りは急激なものとなる。Next, the operation of the detection pulses Ps1 and Ps2 *e Psn will be explained. The detection pulse is a demagnetizing pulse Pθ
is applied in the same direction as Figure 17 shows the state of the rotor at this time and the direction of the magnetic flux 85 due to the detection pulse.
The direction is the positive direction (+ direction). At this time, the magnetic hysteresis state traces a loop from point V in FIG. 11 as indicated by arrow 86 and returns to point V again. At this time, since the magnetic permeability μ-dB/dH in the saturable portion is small and the magnetic resistance is large, the inductance of the coil becomes small. Therefore, the current rise due to the detection pulse is rapid.
次に区間A′における第2の初期化パルスP(2の動作
について説明する。第18図はPi2が印加された時の
ロータの位置と、Pi2による磁束87を示したもので
ある。p72は大出力パルスであるためロータは必ず回
転し、第19図の様にその向きが変わる。この時磁気ヒ
ステリシス状態は、第11図の矢印88の如くループを
たどり22点に至る。Next, the operation of the second initialization pulse P (2) in section A' will be explained. Fig. 18 shows the rotor position when Pi2 is applied and the magnetic flux 87 due to Pi2. p72 is Since it is a large output pulse, the rotor always rotates and its direction changes as shown in FIG. 19. At this time, the magnetic hysteresis state follows a loop as shown by arrow 88 in FIG. 11 and reaches point 22.
次に区間AIの検出パル72日の動作について説明する
。第20図は、Psが印加された時のロータの位置と、
P8による磁束89を示したものである。この時磁気ヒ
ステリシス状態は、第11図の矢印90の如くループを
たどり再び22点に戻る。この時透磁率μが大きく磁気
抵抗が小さいため、コイルのインダクタンスは大きくな
る。従って検出パルスPsによる電流はなだらかな立上
りを示す。Next, the operation of the detection pulse 72 in interval AI will be explained. FIG. 20 shows the position of the rotor when Ps is applied,
It shows the magnetic flux 89 due to P8. At this time, the magnetic hysteresis state follows a loop as indicated by arrow 90 in FIG. 11 and returns to point 22 again. At this time, the magnetic permeability μ is large and the magnetic resistance is small, so the inductance of the coil becomes large. Therefore, the current caused by the detection pulse Ps shows a gentle rise.
以上が、検出抵抗設定区間Aにおける初期化パルスp<
+、ps2、消磁パルスpe、検出パルスP8、Psl
・・・Panの動作説明である。The above is the initialization pulse p< in the detection resistance setting section A.
+, ps2, degaussing pulse pe, detection pulse P8, Psl
...This is an explanation of Pan's operation.
次に第10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Pet Ps2.・
・・Psnの動作から説明する。Next, the detection resistor setting operation in the detection resistor setting section A will be explained according to the timing chart of FIG. First, the detection pulse Pet Ps2. in section A'.・
...The operation of Psn will be explained first.
検出パルスPalが出力されると、コントロール信号8
1.S2.S!’、84はそれぞれHlH,H,Hを出
力し、抵抗素子r1〜τ4がすべとなる。検出パルスに
よる電流は第8図41の如くのループで流れ、検出パル
ス終了後は42の如くのループで検出抵抗を流れるので
、コイルの−端である02端子に検出電流に比例した電
圧が発生ずる。これが第10図の02端子の電圧71で
ある。次に2番目の検出パルスPs2が出力されると、
s 、 、 5.s4はそれぞれL 、 H、
H,Hを出力し、この時02端子には電圧72が発生す
る。以下は同様にして検出パルスを出す毎に検出抵抗が
段階的に増加してゆくので、検出電圧も75,74.7
51・・・76の如くこの増加に比例して大きくなって
ゆく。検出抵抗が増加してゆくと、76の如くやがて検
出電圧が基準電圧y tb’を超える時がくる。この基
準電圧v tb’を電源電圧VDDあるいはこれになる
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Vr、Vu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
って基準電圧V th’ (−V DD)を初めて超
えるM、FE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02端子の電圧即ち検出電圧の
増大してゆく様子を示したものが第22図である。同図
においてV snが初めて基準電圧v th’ (−
V DD )を超える電圧であり、V anを与える検
出抵抗値が最適検出抵抗として設定される。When the detection pulse Pal is output, the control signal 8
1. S2. S! ', 84 output HlH, H, and H, respectively, and the resistive elements r1 to τ4 are used. The current caused by the detection pulse flows in a loop as shown in Figure 8, 41, and after the detection pulse ends, it flows through the detection resistor in a loop as shown in 42, so a voltage proportional to the detection current is generated at the 02 terminal, which is the negative end of the coil. arise. This is the voltage 71 at the 02 terminal in FIG. Next, when the second detection pulse Ps2 is output,
s, , 5. s4 are L, H, respectively.
H, H are output, and at this time a voltage 72 is generated at the 02 terminal. Below, the detection resistance increases step by step every time a detection pulse is issued, so the detection voltage is also 75, 74.7.
51...76, which increases in proportion to this increase. As the detection resistance increases, a time will eventually come such as 76 when the detection voltage exceeds the reference voltage y tb'. By setting this reference voltage v tb' to the power supply voltage VDD or a value as close to this as possible, the difference between the detected voltages Vr and Vu during rotation and non-rotation during normal operation can be increased, and therefore You can have a large margin for determining rotation. Therefore, the detection resistance value that provides M and FE that exceed the reference voltage V th' (-V DD) for the first time becomes the detection resistance value that best matches the characteristics of the step motor. FIG. 22 shows how the voltage at the 02 terminal, that is, the detection voltage increases when the detection resistance value increases stepwise. In the figure, V sn is the first reference voltage v th' (-
V DD ), and the detection resistance value that provides V an is set as the optimal detection resistance.
次に区間Aの中の区間A′の動作について説明する。こ
の区間A#は、区間A′で設定された検出抵抗値が適当
なものであることを確認する区間である。前述の様に、
第二の初期化パルスP(2は大出力パルスであるのでロ
ータは必らず回転する。従って検出パルスP8による検
出電流はなだらかな立上りを示すので、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10図の77の如くピーク値の小さいものとなる
。第23図の91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91のピーク値Vrが基準電
圧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121は区間A′の検出パルス
PBnによって発生した検出電圧波形である)。Next, the operation of section A' within section A will be explained. This section A# is a section for confirming that the detection resistance value set in section A' is appropriate. As mentioned above,
Since the second initialization pulse P (2) is a large output pulse, the rotor is sure to rotate. Therefore, the detection current caused by the detection pulse P8 shows a gentle rise, so the detection resistance Rs set in the section A' is When a detection current is passed through the detection voltage, the detection voltage has a small peak value as shown at 77 in Fig. 10. 91 in Fig. 23 shows an enlarged view of this voltage waveform. If it is confirmed that the peak value Vr of 91 is smaller than the reference voltage vth, it is confirmed that the value of the detection resistor set in section A' was appropriate (
A voltage waveform 121 indicated by a dotted line in the figure is a detected voltage waveform generated by the detection pulse PBn in section A').
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
く方法をとっても本発明の目的を達成する上で何ら変わ
る所はない。第24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。同図に於て、検出電圧波形
は、検出抵抗を段階的に減少してゆくにつれ93−94
→95−・・・→98→99と変わってゆく。In the above explanation, we explained the method of searching for the optimal detection resistance by gradually increasing the detection resistance from the smallest one, but conversely, there is a method of gradually decreasing the detection resistance from the largest one. However, there is no difference in achieving the purpose of the present invention. FIG. 24 shows the change in detected voltage when this method is adopted. In the same figure, the detection voltage waveform changes from 93 to 94 as the detection resistance is decreased step by step.
→95-...→98→99.
VCはPゲートのダイオード特性によりクリップされる
電圧であり、検出電圧のピーク値はvcで規制される。VC is a voltage clipped by the diode characteristics of the P gate, and the peak value of the detection voltage is regulated by VC.
検出電圧のピーク値がv th’を初めて下まわる時が
128である。この時の抵抗値を検出抵抗として設定し
てもよいし、また、一つ前の検出電圧127(ピーク値
Vsn−1)を与える抵抗値を検出抵抗として設定して
もよい。The time when the peak value of the detection voltage becomes less than v th' for the first time is 128. The resistance value at this time may be set as the detection resistance, or the resistance value that provides the previous detection voltage 127 (peak value Vsn-1) may be set as the detection resistance.
また、以上の説明に於ては、第8図の如く検出抵抗素子
をr+ 、r2 、r5 、r4の4個並列に構成する
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
。In addition, in the above explanation, as shown in FIG. 8, an example was shown in which four detection resistance elements, r+, r2, r5, and r4, are arranged in parallel, but the number is not limited to four, and in general, By configuring a plurality of them, the object of the present invention can be achieved.
第25図は本発明を実現する他の回路構成例を示すもの
であるが、同図の様に検出抵抗素子r1、r2 、r5
、r4をV DD側に接続しても論理的には全く同様
であり、本発明の効果に何ら変わる所はない。FIG. 25 shows another example of the circuit configuration for realizing the present invention, and as shown in the figure, detection resistor elements r1, r2, r5
, r4 are connected to the VDD side, the logic is exactly the same, and there is no change in the effect of the present invention.
以上説明してきた如く、本発明によれば、検出抵抗は工
0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求に
応えることができる。As explained above, according to the present invention, since the detection resistor is logically set inside the device, there is no need for an external resistor, thus meeting the demands for smaller, thinner, and lower cost watches. I can do it.
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、
ロータの回転・非回転の判別が可能である。従って量産
時でのばらつきを吸収するという意味で、量産上の効果
は極めて大きい。Furthermore, even if the detected current varies due to variations in the step motor, as long as there is a relative difference between the detected current waveform during rotation and the detected current waveform during non-rotation,
It is possible to determine whether the rotor is rotating or not. Therefore, the effect on mass production is extremely large in the sense of absorbing variations during mass production.
さらにまた、ひとつの10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き、工0の標準化の実現
に寄与する。Furthermore, one 10 can be applied to integral stator type step motors of all specifications, contributing to standardization with zero labor.
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得るものは何も
なく、その効果は非常に大きい。As described above, the present invention only requires the addition of a small number of digital circuits, and there is no other factor that could increase the cost, and its effects are very large.
第1図(」コイルに印加するパルス波形を示す図。
第2.第6図(σ) 、 (b)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.第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図は本発明の構成例を示すブロック図。
第8図は本発明の一実施例を示す回路構成図。
第9図は検出抵抗設定のための回路図。
第10図は第8図のタイミングヂャート。
第11図は磁気ヒステリンス曲線を示す図。
第12,1ろ、14,15,16,17゜1(,19,
20図はステップモータの動作説明図。
第21 図(a) l (b)は、P1パルスによって
コイルに流れる電流波形を示す図。
第22図は検出電圧波形の変動を示す図。
第23図は区間A′の検出パルス2日による検出電圧波
形を示す図。
第24図は検出電圧波形の変動を示す図。
第25図は本発明を実現する他の回路構成例。
1・・・駆動パルス 2・・・検出パルス5・・
・補正パルス 4・・ローフ5・・・ステータ
6・・内ノツチ7・・・外ノノヂ 4
0・・・コイル以 」二
出願人 株式会社諏訪精工舎
代理人 弁理士 最−L 務
斜
36
計
第11 図
渫1λ図 字13図朱陶図
球IS図
第164 第(q図C!>e
1718図 第円区孝20囚Figure 1 (') is a diagram showing the pulse waveform applied to the coil. Figure 2. Figure 6 (σ) and (b) are diagrams explaining the operation of a step motor. Figure 4 is a conventional drive circuit and detection circuit. Figure 5 . In Fig. 6, (a) shows a detected current waveform and (b) shows a detected voltage waveform. Fig. 7 is a block diagram showing a configuration example of the present invention. Fig. 8 shows an embodiment of the present invention. Circuit configuration diagram. Figure 9 is a circuit diagram for setting the detection resistor. Figure 10 is a timing diagram of Figure 8. Figure 11 is a diagram showing a magnetic hysterin curve. 12th, 1st, 14th, 15th, 16,17゜1(,19,
FIG. 20 is an explanatory diagram of the operation of the step motor. FIGS. 21(a) and 21(b) are diagrams showing current waveforms flowing through the coil due to the P1 pulse. FIG. 22 is a diagram showing fluctuations in the detected voltage waveform. FIG. 23 is a diagram showing a detected voltage waveform obtained by detecting pulses in interval A' for two days. FIG. 24 is a diagram showing fluctuations in the detected voltage waveform. FIG. 25 shows another example of circuit configuration for realizing the present invention. 1... Drive pulse 2... Detection pulse 5...
・Correction pulse 4... Loaf 5... Stator
6. Inner notch 7... Outer notch 4
0...Coil 2nd Applicant Suwa Seikosha Co., Ltd. Agent Patent Attorney 36 Total No. 11 Figure 1λ Figure 13 Red Ceramic Figure
Sphere IS diagram 164th (q diagram C!>e 1718 diagram 20th prisoner
Claims (1)
ステップモータを有し、前記コイルに流した検出電流の
値を検出抵抗に発生する電圧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、該検出抵抗は並列に並べられた複数個の
抵抗素子と、該抵抗素子の各々に直列に接続されたスイ
ッチング素子とから構成されることを特徴とするアナロ
グ電子時計。It has a step motor composed of at least a stator, a rotor, and a coil, and determines whether the rotor is rotating or non-rotating by converting the value of a detection current passed through the coil into a voltage generated in a detection resistor, and the detection In an analog electronic clock configured such that the resistance value of the resistor can be set logically, the detection resistor has a plurality of resistor elements arranged in parallel, and each of the resistor elements is connected in series. An analog electronic timepiece characterized by comprising a switching element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12334282A JPS5913971A (en) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | Analog electronic timepiece |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12334282A JPS5913971A (en) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | Analog electronic timepiece |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5913971A true JPS5913971A (en) | 1984-01-24 |
JPH0358073B2 JPH0358073B2 (en) | 1991-09-04 |
Family
ID=14858187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12334282A Granted JPS5913971A (en) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | Analog electronic timepiece |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5913971A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022090772A (en) * | 2020-12-08 | 2022-06-20 | シチズン時計株式会社 | Electronic clock |
Citations (3)
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JPS5643575A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-22 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electronic clock |
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1982
- 1982-07-15 JP JP12334282A patent/JPS5913971A/en active Granted
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Also Published As
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JPH0358073B2 (en) | 1991-09-04 |
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