JPS6113194B2

JPS6113194B2 -

Info

Publication number: JPS6113194B2
Application number: JP14417077A
Authority: JP
Inventors: Akira Torisawa; Jun Ueda; Masaaki Bandai; Shuji Ootawa; Masaharu Shida; Katsuhiko Sato
Original assignee: SEIKO DENSHI KOGYO KK
Current assignee: SEIKO DENSHI KOGYO KK
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1986-04-11
Also published as: JPS5476265A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子腕時計回路の改良に関するもの
で、新しいモータ回転検出方式を提案することを
目的としている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in electronic wristwatch circuits, and aims to propose a new motor rotation detection method.

従来の電子腕時計用回路は、第１図のように構
成されていた。発振回路（OSC）１の32.768KHz
の信号は、分周回路（DIV）２によつて1/2分周
される。パルス合成回路３は、DIVの各出力段の
信号を合成することによつて、１秒周期で7.8ｍ
secの幅を持つパルス信号に変換する。駆動回路
（DR）４はパルス合成回路の出力信号を第３図に
示されるような１秒周期の反転信号に変換しモー
タ５を駆動する。第２図は、電子腕時計に用いら
れているモータを示したもので、コイル７、一体
につくられた、高透磁率材のステータ６、円盤状
で、その円筒面の径方向に２極に着磁された永久
磁石ロータ８によつて構成されている。ステータ
６には、ロータ８の回転方向を決めるためのノツ
チ９ａ，９ｂがあり、ロータ８は順次一定方向に
回転する。 A conventional electronic wristwatch circuit was constructed as shown in FIG. Oscillation circuit (OSC) 1 32.768KHz
The signal is frequency-divided by 1/2 by the frequency divider circuit (DIV) 2. The pulse synthesis circuit 3 synthesizes the signals of each output stage of the DIV, and generates a
Convert to a pulse signal with a width of sec. A drive circuit (DR) 4 converts the output signal of the pulse synthesis circuit into an inverted signal with a period of 1 second as shown in FIG. 3, and drives the motor 5. Figure 2 shows a motor used in an electronic wristwatch, which includes a coil 7, an integrated stator 6 made of high magnetic permeability material, and a disc-shaped motor with two poles in the radial direction of its cylindrical surface. It is composed of a magnetized permanent magnet rotor 8. The stator 6 has notches 9a and 9b for determining the rotational direction of the rotor 8, and the rotor 8 sequentially rotates in a fixed direction.

しかし、この回路構成では一種類で一定幅のパ
ルスしかモータに供給しないので、カレンダー負
荷、経時変化による摩擦負荷の増大、低温時にお
ける電池内部抵抗の増加によるモータ出力トルク
の減少といつた事を考慮して十分に余裕のある出
力トルクが出るようにモータ駆動パルスの幅を設
定する必要があつた。このために大きな出力トル
クを必要としない、大多数の通常の時間において
は無駄な電流がモータに流れついた。第４図はパ
ルス幅とトルク電流の関係を示したものである。 However, with this circuit configuration, only one type of pulse with a fixed width is supplied to the motor, which can cause problems such as calender load, increased frictional load due to aging, and decreased motor output torque due to increased battery internal resistance at low temperatures. Taking this into account, it was necessary to set the width of the motor drive pulse so that an output torque with sufficient margin was produced. For this reason, wasteful current flows into the motor during most normal times when a large output torque is not required. FIG. 4 shows the relationship between pulse width and torque current.

本発明は、この問題点に着目し、通常大きな出
力トルクを必要としない時のために、短かいパル
ス幅でモータを駆動し、モータに供給する電流を
制限する。そしてモータが何らかの理由で回転し
なかつた時は、長いパルス幅の電流をモータに供
給して、出力トルクを増して、モータを確実に回
転させる。 The present invention focuses on this problem and drives the motor with a short pulse width to limit the current supplied to the motor for times when a large output torque is not normally required. If the motor does not rotate for some reason, a current with a long pulse width is supplied to the motor to increase the output torque and ensure that the motor rotates.

次に、本発明の重要なポイントの一つである、
ロータの回転検出原理について説明する。 Next, one of the important points of the present invention is
The rotor rotation detection principle will be explained.

第５−ａ図、第５−ｂ図は、モータの電流波形
を示したもので、第５−ａ図は、無負荷時、第５
−ｂ図は、最大負荷時である。モータの負荷の増
加と共に逆起電圧が小さくなり、第５−ｂ図のよ
うな波形に近ずく。そしてその後負荷が増加する
と、同様な電流波形を示すが、パルスが切れた後
ロータ８は、パルス印加前の位置に房つてしま
う。したがつて、この時点で時計は１秒遅れにな
る。 Figures 5-a and 5-b show the current waveforms of the motor, and Figure 5-a shows the motor current waveform at no load.
-b figure is at maximum load. As the load on the motor increases, the back electromotive voltage decreases and approaches the waveform shown in Figure 5-b. Then, when the load increases thereafter, a similar current waveform is shown, but after the pulse is cut off, the rotor 8 is stuck at the position before the pulse was applied. Therefore, at this point, the clock is delayed by one second.

このロータ８を回転させるためには、第７図の
ような磁極が発生するように、パルスを印加しな
くてはならないが、パルスの方向は１秒毎に反転
するので、第８図のように磁極が発生し、ロータ
８を１ステツプ駆動することができずに、電流波
形は第６図のようになる。ロータ８が回転するの
は次のパルスになるので結局時計は２秒遅れる。
多くの電流波形を観察するとロータ８が回転可能
な方向にパルスが印加された場合と、回転不可能
な方向にパルスが印加された場合は、それぞれ第
５−ａ図、第５−ｂ図のようになり、同じ時間で
電流レベルを調べると、ロータ８が回転可能な方
向にパルスが印加された時は、ｉ（t₁）＜ｉ（t₂）
となることがわかる。したがつてt₁とt₂における
相対的な電流レベルを調べれば、ロータ８の回転
可能な方向にパルスが印加されたのか、不可能な
方向に印加されたのかが、判定できる。もし、不
可能な方向にパルスが印加されたのであれば、よ
り大きな電力のパルスをモータに２ステツプ分供
給すれば、時計は遅れをとりもどすことができ、
累積誤差がなくなる。 In order to rotate this rotor 8, a pulse must be applied so that the magnetic poles as shown in Figure 7 are generated, but since the direction of the pulse is reversed every second, it is necessary to apply a pulse as shown in Figure 8. A magnetic pole is generated in the rotor 8, and the rotor 8 cannot be driven one step, and the current waveform becomes as shown in FIG. Since the rotor 8 rotates on the next pulse, the clock is delayed by 2 seconds.
Observing many current waveforms, we can see that the pulses are applied in the direction in which the rotor 8 can rotate, and the pulses are applied in the direction in which the rotor 8 cannot rotate, as shown in Figures 5-a and 5-b, respectively. When the current level is checked at the same time, when the pulse is applied in the direction in which the rotor 8 can rotate, i(t ₁ ) < i(t ₂ )
It can be seen that Therefore, by examining the relative current levels at t ₁ and t ₂ , it can be determined whether the pulse was applied in a direction in which the rotor 8 can rotate or in a direction in which it cannot rotate. If a pulse is applied in an impossible direction, the clock can be brought back up by supplying two steps of larger power pulses to the motor.
Cumulative errors are eliminated.

次に本発明の具体的構成を図面を用いて詳細に
説明する。 Next, a specific configuration of the present invention will be explained in detail using the drawings.

第９図は、本発明のブロツク図であり、
32.768KHzの発振回路１１の出力は、分周回路１
２によつて1/2分周される。パルス合成回路１３
は、分周回路１２の各出力段の信号を合成して、
第１０図に示すような１秒パルス、修正パルス
１，２、検出パルス１，２を作る。これらの信号
のタイミングは、第１２図のタイムチヤートに示
してある。制御回路１４は、検出回路１６の出力
がない時は、１秒パルスを駆動回路１５に送り、
検出回路１６の出力が出た時には修正パルス１，
２を駆動回路１５に送る。駆動回路は、モータを
駆動するのに必要な電力をモータ１７に供給す
る。 FIG. 9 is a block diagram of the present invention,
The output of the 32.768KHz oscillation circuit 11 is the frequency divider circuit 1.
The frequency is divided by 1/2 by 2. Pulse synthesis circuit 13
combines the signals of each output stage of the frequency divider circuit 12,
Create a 1 second pulse, correction pulses 1 and 2, and detection pulses 1 and 2 as shown in FIG. The timing of these signals is shown in the time chart of FIG. When there is no output from the detection circuit 16, the control circuit 14 sends a 1 second pulse to the drive circuit 15,
When the output of the detection circuit 16 comes out, the correction pulse 1,
2 to the drive circuit 15. The drive circuit supplies the motor 17 with the power necessary to drive the motor.

発振回路１１、分周回路１２、パルス合成回路
１３は従来の回路構成とほとんど同じか、容易に
構成可能であるので、具体的回路構成は省略す
る。 The oscillation circuit 11, the frequency dividing circuit 12, and the pulse synthesis circuit 13 are almost the same as the conventional circuit configuration or can be easily configured, so the specific circuit configuration will be omitted.

第１１図は、本発明の実施例の制御回路１４、
駆動回路１５、検出回路１６の回路構成を示した
ものである。 FIG. 11 shows a control circuit 14 according to an embodiment of the present invention;
The circuit configuration of the drive circuit 15 and the detection circuit 16 is shown.

制御回路１４は２つのセツト、リセツト、フリ
ツプ、フロツプ（以下Ｒ−SF・Ｆと略す）と、
１つのフリツプ、フロツプ（以下Ｆ・Ｆと略
す）、２つのナンドゲート、１つのオアゲートに
よつて構成されている。Ｒ−Ｓ・Ｆ・Ｆ３７のＲ
端子には、修正パルス１、Ｒ−SF・Ｆ３７，３
８のＱ出力は、ORゲート３１に接続され、Ｓ端
子には検出回路１６の出力が接続される。オアゲ
ート３１のもう一つの入力に１秒パルスが加えら
れ、その出力はＦ・Ｆ３２のＣ端子と、ナンドゲ
ート３３，３４の入力に接続される。Ｆ・Ｆ３２
のＱ，端子は、それぞれナンドゲート３３，３
４の入力に接続される。ナンドゲート３３，３４
の出力はそれぞれ駆動回路１５のインバータ４
０，４１のゲートに接続される。インバータ４
０，４１の出力にはモータのコイル５０が接続さ
れる。 The control circuit 14 has two sets, resets, flips, and flops (hereinafter abbreviated as R-SF・F),
It consists of one flip, a flop (hereinafter abbreviated as F.F), two NAND gates, and one OR gate. R-S・F・F37 R
The terminals have correction pulse 1, R-SF・F37,3
The Q output of 8 is connected to the OR gate 31, and the output of the detection circuit 16 is connected to the S terminal. A 1 second pulse is applied to the other input of the OR gate 31, and its output is connected to the C terminal of the FF 32 and the inputs of the NAND gates 33 and 34. F・F32
The Q and terminals of are NAND gates 33 and 3, respectively.
Connected to input 4. Nand Gate 33, 34
The outputs of the inverter 4 of the drive circuit 15 are respectively
Connected to gates 0 and 41. Inverter 4
The coil 50 of the motor is connected to the outputs 0 and 41.

検出回路１６は、ノアゲート３５、インバータ
４４、トランスミツシヨンゲート３９、モススイ
ツチ３６、コンパレータ４２、抵抗４３、コンデ
ンサ４５によつて構成されている。ノアゲート３
５の出力は、インバータ４４を介してモススイツ
チ３６に、コンパレータ４２のCONT端子に検出
パルス２が接続される。モススイツチ３６は駆動
回路１５に直列に接続された抵抗４３に並列に接
続されている。コンパレータ４２の＋入力は駆動
回路１５と抵抗４３の接点ｄに接続され、さらに
トランスミツシヨンゲート３９を介してｄ点と−
入力が接続されている。−入力とアース間にコン
デンサ４５が接続される。コンパレータ４２の出
力は、検出回路１６の出力となる。検出パルス１
は、ノアゲート３５の入力と、トランスミツシヨ
ンゲート３９のゲートに接続され、検出パルス２
は、ノアゲートのもう一の入力に接続される。 The detection circuit 16 includes a NOR gate 35, an inverter 44, a transmission gate 39, a MOS switch 36, a comparator 42, a resistor 43, and a capacitor 45. noah gate 3
The output of 5 is connected to the MOS switch 36 via the inverter 44, and the detection pulse 2 is connected to the CONT terminal of the comparator 42. The MOS switch 36 is connected in parallel to a resistor 43 connected in series to the drive circuit 15. The + input of the comparator 42 is connected to the drive circuit 15 and the contact d of the resistor 43, and is further connected to the d point and - via the transmission gate 39.
Input is connected. - A capacitor 45 is connected between the input and ground. The output of the comparator 42 becomes the output of the detection circuit 16. Detection pulse 1
is connected to the input of the NOR gate 35 and the gate of the transmission gate 39, and the detection pulse 2 is connected to the input of the NOR gate 35 and the gate of the transmission gate 39.
is connected to the other input of the Noah gate.

次に、これらの回路の動作を、第１２図のタイ
ムチヤートを用いて説明する。 Next, the operation of these circuits will be explained using the time chart shown in FIG.

ここでは１秒パルス６１によつて駆動されたロ
ータ８が何らかの理由で、パルスがしや断された
後、元の位置にもどつてしまい、次のパルス６５
では、回転不可能の方向にパルスが印加された場
合について説明する。 Here, for some reason, the rotor 8 driven by the 1-second pulse 61 returns to its original position after the pulse is cut off, and the rotor 8 is driven by the 1-second pulse 61.
Now, a case will be explained in which a pulse is applied in a direction in which rotation is impossible.

１秒パルス６１によつてａには、６２のパルス
が発生し、コイル５０に電流が流れる。この間に
検出パルス１，２が検出回路１６に入力される。
検出パルス１，２によつて、モス、スイツチ３６
がしや断し、ｄ点にコイル５０と抵抗４３で電源
電圧を分圧した電圧が発生する。検出パルス１が
印加されている間だけトランスミツシヨンゲート
３９が導通し、コンデンサ４５にｄ点の電位が記
憶される。さらに、検出パルス２が印加される
と、同様にしてｄ点の電位がコンパレータ４２の
＋入力に加えられると同時に、コンパレータ４２
が作動する。しかし、この場合は、ロータ８が回
転可能な方向にパルスが印加されているので、コ
ンパレータの出力はｅのように変化しない。次
に、１秒後に再び１秒パルス６５が制御回路１４
に印加されると、今後はロータ８は前のパルスが
しや断された後元に戻つてしまつているので、今
後は非回転方向にパルスが印加されることにな
る。検出パルス１，２によるｄ点の電位は、６６
＜６７になり、コンパレータ４２の出力は、７０
のようになる。この信号によりＲ−SF・Ｆ３
７，３８をセツトし、修正パルス１，２によつて
7.8ｍsecの信号が順次ノアゲート３１に送られ
る。この結果、ａ−ｂ間には７１，７２の電圧が
発生し、モータを駆動することが可能になる。 The 1-second pulse 61 generates a pulse 62 at a, and current flows through the coil 50. During this time, detection pulses 1 and 2 are input to the detection circuit 16.
According to the detection pulses 1 and 2, the moss and switch 36
The coil 50 and the resistor 43 generate a voltage obtained by dividing the power supply voltage at point d. Transmission gate 39 is rendered conductive only while detection pulse 1 is being applied, and the potential at point d is stored in capacitor 45. Furthermore, when detection pulse 2 is applied, the potential at point d is similarly applied to the + input of comparator 42, and at the same time
is activated. However, in this case, since the pulse is applied in the direction in which the rotor 8 can rotate, the output of the comparator does not change as shown in e. Next, 1 second pulse 65 is applied to control circuit 14 again after 1 second.
If a pulse is applied to the rotor 8, the pulse will be applied in the non-rotational direction from now on, since the previous pulse has been cut off and the rotor 8 has returned to its original state. The potential at point d due to detection pulses 1 and 2 is 66
<67, and the output of the comparator 42 is 70
become that way. This signal causes R-SF・F3
7, 38, and by correction pulses 1 and 2.
The 7.8 msec signals are sequentially sent to the NOR gate 31. As a result, voltages 71 and 72 are generated between a and b, making it possible to drive the motor.

第１３図は、本発明の実施例に用いたコンパレ
ータを示したもので、２つのＰチヤンネル
MOS・FETと３つのＮチヤンネルMOS.FETで
構成されている。 Figure 13 shows a comparator used in an embodiment of the present invention, with two P channels.
It consists of a MOS/FET and three N-channel MOS.FETs.

第１４図は、本発明の実施例を用いた時の電流
波形を示したもので、９０は、１秒パルスによる
モータ駆動の場合で、９１は、修正パルスによる
駆動である。 FIG. 14 shows current waveforms when using the embodiment of the present invention, where 90 is the case where the motor is driven by a 1-second pulse, and 91 is when the motor is driven by a modified pulse.

このように、本発明の駆動回路方式を用いれば
簡単な回路構成で、確実にロータの回転の様子を
知ることができるもので、通常はごく小さな電力
でモータを回転させることができるので、電子腕
時計の電池寿命の長期化、さらに電子腕時計の小
型、薄型化に寄与するところ大なるものがある。 In this way, by using the drive circuit system of the present invention, it is possible to reliably know the rotation state of the rotor with a simple circuit configuration, and since the motor can normally be rotated with a very small amount of electric power, electronic It greatly contributes to extending the battery life of wristwatches and making electronic wristwatches smaller and thinner.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は、従来の電子腕時計回路のブロツク
図、第２図は、電子腕時計に用いられているモー
タの概略説明図、第３図は、そのモータに印加さ
れる電圧波形図、第４図は、パルス幅と電流、ト
ルクの関係図、第５−ａ図、第５−ｂ図は、モー
タの負荷と電流波形の関係図、第６図は、モータ
の非回転方向へのパルス印加電流波形図、第７，
８図は、ロータ磁極と、ステータ磁極の関係を示
した図、第９図は、本発明の実施例のブロツク
図、第１０図は、パルス合成回路図、第１１図
は、本発明の実施例の回路図、第１２図は、その
タイムチヤート、第１３図は、本発明の実施例に
用いたコンパレータの回路図、第１４図は、本発
明の検出方式を用いたモータの電流波形図であ
る。１１……発振回路、１２……分周回路、１３…
…パルス合成回路、１４……制御回路、１５……
駆動回路、１６……検出回路、８……ロータ。 Fig. 1 is a block diagram of a conventional electronic wristwatch circuit, Fig. 2 is a schematic illustration of a motor used in an electronic wristwatch, Fig. 3 is a voltage waveform diagram applied to the motor, and Fig. 4 Figures 5-a and 5-b are relationship diagrams of pulse width, current, and torque, Figures 5-a and 5-b are relationship diagrams of motor load and current waveform, and Figure 6 is a pulse applied current in the non-rotating direction of the motor. Waveform diagram, 7th,
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between rotor magnetic poles and stator magnetic poles, FIG. 9 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a pulse synthesis circuit diagram, and FIG. 11 is a diagram of an embodiment of the present invention. The circuit diagram of the example, FIG. 12 is the time chart, FIG. 13 is the circuit diagram of the comparator used in the embodiment of the present invention, and FIG. 14 is the current waveform diagram of the motor using the detection method of the present invention. It is. 11... Oscillation circuit, 12... Frequency dividing circuit, 13...
...Pulse synthesis circuit, 14...Control circuit, 15...
Drive circuit, 16...detection circuit, 8...rotor.

Claims

[Claims]

1. A reference signal generating means, a signal synthesizing means for outputting a plurality of signals including drive pulses from signals from the reference signal generating means, a step motor consisting of a coil, stator, and rotor, and a drive circuit for driving the step motor. a control means connected to the signal synthesis means for controlling a drive signal applied to the drive circuit; and a control means for controlling the rotation of the rotor of the step motor from the voltage value generated by the current flowing through the coil of the step motor and the drive circuit. The detection circuit includes a detection circuit that detects non-rotation, and the detection circuit operates multiple times at different times while a drive signal is being applied to the drive circuit according to a signal from the signal synthesizing means, and detects a plurality of detected voltages. Rotation or non-rotation of the step motor is detected based on the difference in values, and a signal is output to the control means, and when non-rotation is detected, the control means corrects the drive circuit with an effective power value larger than the drive signal. A motor rotation detection method for an electronic wristwatch characterized by applying a drive signal.