JPS61236326A

JPS61236326A - 電子時計

Info

Publication number: JPS61236326A
Application number: JP60076007A
Authority: JP
Inventors: 西脇　善次; 雅士吉野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1985-04-10
Filing date: 1985-04-10
Publication date: 1986-10-21
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: US4730287A; JP2622540B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は水晶時計等電気エネルギーをエネルギー源とす
る電子時計の起動に関する。特に主電源が充電可能で、
電子時計の作動に必要なエネルギーが短時間で充電され
ない場合でも、即座に電子時計を短時間作動させること
ができる電子時計の駆動制御・電源システムに関する。

〔発明の概要〕

本発明は水晶時計等電気エネルギーをエネルギー源とし
、特に電源が充電可能な電子時計において、前記電源が
少なくとも電源Ａと電源Ａより小なる電気エネルギーを
たくわえられる電源Ｂとより成る複数の電源を有する電
源システムにおいて、前記電源Ａの電圧が前記電子時計
の作動に必要な電圧より低い場合、電源Ａに直列に電気
的な負荷を入れて、電源Ｂの電圧を電源Ａよし高くして
、前記電子時計の作動に必要なエネルギーを短時間、電
源Ｂよυ供給するようにした電源システムである。これ
によって、電源Ａに十分な電気エネルギーが充電されて
いない場合でも、電源Ｂによって前記電子時計を短時間
駆動することができる。

〔従来の技術〕

従来、水晶時計等電気エネルギーをエネルギー源とし、
エネルギー源が充電可能なものにおいては、エネルギー
源としての電源が第５図に示すように１つであった。そ
のために、前記電源Ａ２が十分に充電された後にしか電
子時計を作動させることができなかった。そのため、前
記電子時計を作動させるまでには長時間を要し、また、
その間前記電源に正常に充電が行なわれているかどうか
がわからず、使用上の大きな問題となっていた。

また、従来は、第８図に示すようにコンデンサ２に電圧
がない場合には充電用トランジスタ３１．をＯＦＦ、放
電用トランジスタ５２をＯＦ’Ｆにしておき、コンデン
サＳに太陽電池からの電気エネルギーを蓄えて、時計体
５５を作動させようとしている。しかし、第８図に示す
従来のシステムだと強い光により急激に太陽電池の電圧
が上昇した場合、充電用トランジスタ３１を制御して補
助コンデンサ５にかかる電圧を制御しなければ、補助コ
ンデンサ３に過電圧がかかシ、回路および補助コンデン
サ３がこわれる欠点がある。そのため、常時連続的に補
助コンデンサ３の電圧をサンプリングして、過電圧がか
からないようにすることが提案されているが、常時連続
サンプリングのために回路の消費電流が大幅に増加して
しまう。さらに上記のような複雑な回路構成をとらなけ
ればならず、回路の誤動作が多発していた。

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕本発明は充
電可能な電源を有する電子時計において、従来は作動ま
でに長時間を要したという問題点と前記問題点の改良の
ために提案された従来の回路システムの複雑さ、誤動作
、消費電流の増大という新たな問題点を解決して、簡単
で安定な低消費電流の回路を構成して、電子時計の作動
までの時間を短縮することを目的としておシ、さらに、
前記電源に正常に充電が行なわれているかどうかを短時
間に時計体を作動させることによって確認することがで
きる電子時計を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するために本発明では、エネルギー
源が少なくとも電源Ａと電源Ａより小なる電気エネルギ
ーをたくわえられる電源Ｂとより成る複数の充電可能な
電源を有し、電源Ａに前記電子時計の作動に必要な電圧
レベルがない場合には、電源Ｂの電圧レベルを電源Ａの
電圧レベルより高くする手段を含む電源システムにより
前配電子時計を作動させる。

〔作用〕

本発明によると、少なくとも電源Ａと電源Ａより小なる
電気エネルギーをたくわえられる電源Ｂとより成る複数
の充電可能な電源を用いることによ、りて、電源Ａに電
子時計を作動させるのに必要なエネルギーが充電されて
いなくても、電源Ｂによって作動さぜることかできる。

〔実施例〕

本発明を図によって説明する。

第１図は本発明を有効に活用した一実施例で、システム
の概念を示すブロック図である。１は、電源Ａと電源Ｂ
の充電源で、太陽電池などの発電源および商用電源など
で、電源Ａと電源Ｂを充電する能力のある電源であれば
よい、２は電源Ａで３は電源Ａより電源容量の小さな電
源Ｂである。

４は電源Ａの電圧が駆動制御回路５を作動させる電圧以
下でも、電源Ｂによって前記駆動制御回路５を作動させ
るようにした本発明による充電制御回路であるｃ６は駆
動制御回路５によって駆動される電子時計の表示機構で
ある。

ｖｇ２図は本発明の電源Ａ、電源Ｂ、充電制御回路の具
体的な第１の実施例であるｅ　　’ｅ２９’１５．６は
各々第１図の＋、ｚ、ｓ、ｓ、６に対応している。また
、７，８．９は、第１図の充電制御回路４の構成要素で
、７は２の電源Ａに直列に接続した電気的負荷で本実施
例では抵抗であるがダイオードなどの電流が流れると電
位差のできるものであればよい。８は、２の電源Ａを効
率よく充電するためのトランジスタで、９はダイオード
である。次に第２図のシステムの動作について説明する
。まず、電流の流れについてであるが、電源Ａ２に電圧
がない場合、トランジスタ８はＯＦＦシテいて、充電源
１のプラスから電気的負荷７、電源Ａ２を通って、充電
源１のマイナスに流れる。

また、充電源ｌのプラスから電源１のマイナスに流れる
。以上２つのループによって電源Ａ２と電源Ｂ５を充電
する。本実施例では電源Ａ２に高容量コンデンサである
電気二重層コンデンサを用い、電源Ｂ５にタンタル電解
コンデンサなどの電気二重層コンデンサより静電容量の
小さいコンデンサを用いる。まず、電源Ａ２に電圧がな
い場合、前述した２つのループで電流′が流れる。この
とき、電源Ｂ５の電圧は、電源Ａ２の電圧よりミ気的負
荷７による電位差からダイオード９による電位差を引い
た分だけ高くなる。流れる電流によって電気的負荷７を
設定してやると、電源Ａ２の電圧が低い場合に、電源Ｂ
５の電圧によって駆動制御回路５を作動させることがで
きる。

ここでダイオード９は、充電源１の電流が一時流れなく
なっても、電圧の高い電源Ｂ５から電源Ａ２に電流が流
れて電源Ｂ５の電圧が降下するのを防止している。

また、電源Ａ２の電圧が駆動制御回路５を作動させるこ
とのできる電圧にまで上昇した場合は、トランジスタ８
を０１して電源Ａ２への充電効率をよくする。

本発明の第１の実施例によると、非常に簡単な回路構成
で、主電源である電源Ａに電圧がない場合でも副電源で
ある電源Ｂによって駆動制御回路を短時間で安定した動
作をさせることができ、消費電流も低くおさえることが
できる。

また、第５図は本発明を用いた第２の実施例の回路ブロ
ック図で第１実捲例に加えて主電源Ａ２の電圧を昇圧し
て電源Ｂに充電する機能も備えている。この昇圧機能に
ついて以下説明を行なう。

１４４図において、破線Ｖｓｓ、’は前記昇圧機能を用
いた主電源Ａである高容量コンデンサ２の電圧を示し、
実線は電源Ｂであるコンデンサ３の電圧ｖ８８．■絶対
値を示す。コンデンサ２がフル充電された後１、ソーラ
バッテリー１に光が当たらなくなった時を説明する。コ
ンデンｖ２　Ｏ電圧１Ｖｓａ；　１がｔ２ｖ以上の時は
、コンデンサ２とコンデンサ５とは同じ電圧になるよう
に昇圧回路ＩＯが動作する。コンデンサ２の電圧ＩＶｓ
θ１１が１．２ｖ〜（１８Ｖの時は昇圧回路１０によ９
１．５倍に昇圧してコンデンサ５に充電する。

上記のようにコンデンサ２の電圧１ｖｓ鴫１が１．２Ｖ
以上の時と１．２７．（１８７のときは、毎秒ステップ
モータ１５を駆動させ、昇圧状態が１倍からｔ５倍に変
わるとき（第４図ｔｔ）にステップモータｔ　５を駆動
させるためのステップ状のパルス幅の最も短いパルス幅
に設定し、電圧の変動につれてそのパルス幅を制御する
。第４図のｔｏからｔ。

の玉量が１倍昇圧で、ｔｌからｔ、の玉量が１．５倍昇
圧圧間である。したがってｔｌからｔ、の玉量でノコン
デンサ３の電圧ｌ　Ｖｓｓ２１は、１．８　Ｖ　〜１．
２Ｖとなる。コンデンサ２の電圧ＩＶｓｓ’、ｌがｎ、
ａｖ〜０，６ｖの時は昇圧回路１０により２倍に昇圧さ
れてコンデンサ５に充電される。第４図のｔ、〜ｔ４の
玉量である。この時のコンデン−＋７−３の電圧Ｉ　Ｖ
ａｅ＠　Ｉ　は１．６ｖ〜１．２ｖとなる。コンデンサ
２の電圧が（Ｌ６７以下の時は、昇圧回路１０により５
倍に昇圧してコンデンサ５に充電する。第４図ｔ４以降
である。上記の２倍、３倍昇圧状態の場合は、コンデン
サ２の電圧がかなり下ったことを知らせるために、ステ
ップモータ１５を１秒間に２ステツプ駆動させて、２秒
周期でくり返すようにする。駆動パルス幅の制御方式は
、１倍、１．５倍昇圧状態の場合と同様であるＣまた、
第４図のｔ。

とｔ４でｔｌと同様にステップモータ１５を駆動させる
ためのステップ状のパルス幅を最も短いパルス幅に設定
し電圧の変動につれてそのパルス幅を制御する。本発明
では、コンデンサ２の電圧ｉ）１　（Ｌ　５Ｖ以下（第
４図１．以降）の場合について、昇圧機能停止後コンデ
ンサ５の電圧を前記第１実施例のごとく、コンデンサ２
の電圧よりも高くして、これによってステップモータ１
５を駆動させるための電源を得ようというものである。

次に本実施例の多段昇圧充電回路１０、電圧検出回路１
２、制御回路１３、ステップモータ駆動回路＋４の具体
的実施例を示す。

第６図は、多段昇圧充電回路ＸＯの基本形であシ、第７
図はその動作を具体的に示したものであシ、（イ）は昇
圧動作、（ロ）は充電動作である。第６図、第７図のコ
ンデンサ２，５は、第５図のそれであり、コンデンサ２
　＋、　、　２２は昇圧用の補助コンデンサである。ま
た、第６図のＴｒ、〜Ｔｒ、はＦ’ＥＴであり、昇圧を
行なうためのスイッチの役割を果している。第６図にお
いて、昇圧を行なわずにＶＳ８’、とｖ８θ、を同電位
にするためには、Ｔｒ、とＴｒ、をＯＮさせて、他のＴ
ｒはＯＦＦにすればよい。

この状態を示したのが、第７図（Ａ）であシ、第４図の
ｔ６〜１．における動作である。また、ｔ、〜ｔ。

において１．５倍昇圧充電を行なうためＫは、昇圧時Ｔ
ｒ、　、　Ｔｒｌ、　Ｔｒ６をＯＮし他をＯＦＦ、充電
時Ｔｒ２　、　Ｔｒ４　、　Ｔｒｙ　、　Ｔｒ７をＯＮ
し他をＯＦＦする。

同様にｔ３〜ｔ４時に２倍昇圧充電を行なうためには、
昇圧時Ｔｒ、　、　Ｔｒｌ、　Ｔｒｇ　、　ＴｒｌをＯ
ＮＬ他をＯＦＦ、充電時は、１．５倍昇圧充電時の充１
時と゛同様の動作を行ない、さらに、ｔ４〜ｔ３時に３
倍昇圧を行なうためには、昇圧時は２倍昇圧充電時の昇
圧時と同様の動作を行ない、充電時にはＴｒｙ。

Ｔｒ、　、　Ｔｒ、をＯＷＬ他をＯＦＦする。以上の様
に各ＦＩＴを制御すれば、各々第７図に示す状態となｈ
、各昇圧充電が可能となる。ここで、本発明によれば、
第４図のｔ、以降の１Ｖｓｓ、’ｌが低くなった場合に
おいては、第７図（Ｋ）のように第７図（Ａ）の状態に
加えてＴｒｇをＯＦ’Ｆしておく、これによりコンデン
サ２の電圧１Ｖｓｓ％ｌが低い時に、即座にコンデンサ
５に電圧を発生させることができ、電圧検出回路１２、
制御回路１３、ステップモータ駆動回路１４、ステップ
モータ１５を作動させることができる。さらに本第２実
捲例のように本発明と昇圧充電とを組み合わせることに
よって、短時間で時計を作動させ、昇圧光電によって、
短時間で主電源の電気エネルギーを使用できるため、時
計体を長時間作動させることができる。以上を具体的に
電子回路で実現した多段昇圧充電回路１．０、電圧検出
回路１２、制御回路１５、ステップモータ駆動回路１４
の一実捲例は特願昭６０−２４５８の中に詳細に記載し
ている。本実施例で用いるステップモータの駆動方式に
ついては特開昭５４−７５５２０．！！％開昭５ａ−７
７＋６９において公知のシステムであるが、この駆動方
法では電源電圧が約１．１．Ｖ〜１．２ｖ以下では制御
できないことが知られている。したがって従来は電源電
圧が約１．１〜１．２ｖ以上にならないと電子時計を作
動させることができなかった。本実施例では、昇圧充電
を行なっている間、すなわち電子時計が作動している全
電圧域にわたシ、前記ステップモータの駆動パルス幅制
御方式を使用することができる。さらに本発明によって
、主電源であるコンデンサ２の電圧が電子時計作動電圧
より低い場合に、コンデンサ５の電圧によって作動させ
ることが可能になる。本実施例では、第６図の多段昇圧
充電回路１０において、１゜５倍、２倍、５倍の５種類
の昇圧手段を有し、それを電圧検出回路１２による電圧
信号により切換えて使っているが、本発明はこの５種類
に限定されるものではなく、１種類でも又、多種類用意
してもよく、又、倍率もさまざま考えられる。これにと
もない通常状態とちがうステップモータの作動タイミン
グをとってコンデンサ２の電圧状態を表わす方法もさま
ざま考えられる。又、本実施例での電圧検出はコンデン
サ２の電圧を検出しているが、コンデンサ３の電圧を検
出して、多段昇圧充電回路１ｏの内容と比較して昇圧状
態を決める方法ももちろん可能であるｃｔた、太陽電池
１の部分は、小型発ｉＩ機等、発電能力、充電する能力
のあるものであれば何でもよい。さらに、ステップモー
タの駆動パルス幅の制御、検出方法についても本実施例
に限らず、適当な駆動システムであればよいＣまた、電
気的負荷７．トランジスタ８の位置はコンデンサ２の下
側、つまりマイナス側にあってもよい。

〔効果〕

以上述べた様に本発明によれば、電源Ａであるコンデン
サなどの電圧がほとんどＯｖの状態でも非常に簡単な回
路構成で、安定性よく低消費電流で電源Ｂに即座に電子
時計の作動に必要な電圧をもたせることができ、これに
よって即座に時計体を作動させることができ、正常な充
電が行なわれているかどうかも確認できる。したがって
、従来は時計体の作動まで長時間を要したが、本発明を
用いると即座に安定性よく、低消費電流で作動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・第１実施例のブロック図第２図・・・−１Ｘ１実捲例の具体的なブロック図第５
図・・・第２実施例の回路ブロック図第４図・・・コン
デンサの放電特性及び第２実施例による効果説明図第５図・・・従来例を示す図第６図・・・第２実施例による多段昇圧充電システムの
一具体例の図第　７　図（Ａ）　　、　　（Ｅ）−（イ）　、（Ｂ）
−（ロ）　　、　　（０）−（イ）、　（Ｃ）−（ロ）
　。（９）−（イ）　＊　（Ｌｌ）−（ロ）、１ト・・・・
・・・・多段昇圧充電システムの作動説明図第８図・・
・第２従来例を示す図し・・ソーラバッテリなどの充電源２・・・高容量コンデンサ（電源Ａ）３・・・コンデンサ（電源Ｂ〕７・・・高容量コンデンサに直列に接続した電気的負荷８・・・充電制御用トランジスタ９．１１・・・逆流防止用ダイオード第１　図第Ｚ図 ′ｌ１４５図第６図第７Ｆｇ

Claims

【特許請求の範囲】

電気エネルギーをエネルギー源とすく電子時計において
、前記エネルギー源が少なくとも電源Ａと電源Ａより小
なる電気エネルギーをたくわえられる電源Ｂとより成る
複数の充電可能な電源を有し、電源Ａに前記電子時計の
作動に必要な電圧レベルがない場合には、電源Ｂの電圧
レベルを電源Ａの電圧レベルより高くする手段を含む電
源システムにより作動する電子時計。