WO1994016365A1

WO1994016365A1 - Electronic timepiece

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Publication number: WO1994016365A1
Application number: PCT/JP1994/000030
Authority: WO
Inventors: Akira Takakura; Jun Hirotomi
Original assignee: Seiko Instruments Inc.
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1994-01-12
Publication date: 1994-07-21
Also published as: DE69413668D1; CN1119043A; EP0679967A4; DE69413668T2; EP0679967B1; JP3299756B2; EP0679967A1; US5550795A; CN1056243C

Description

明細書

電子時計

技術分野

この発明は、ステップモータの回転検出について、主駆動パルス遮断後に複数の検出補助パルスをステップモータに出力し、安定した検出を行う電子時計に関する。

背景技術

近年の電子時計用ステップモータは、低消費電流化のために、実効電力の小さな主駆動パルスをステップモータに出力する。その後、ロータの回転状態を何らかの手段で検出し、その検出結果に応じて補正躯動バルスをステップモータに出力する、ステップモータの躯動手段が実用化されている。例えば、特公昭 6 1 - 8 3 9 2号公報、特公昭 6 3— 1 8 1 8号公報などにこのような実用化例が開示されている。

特公昭 6 1 - 8 3 9 2号公報で知られている実用化例は、図 2に補正駆動方式の駆動電圧波形図の一例を示し、図 3に図 2の駆動方式で得られた主駆動パルス遮断後の電圧波形の一例を示す。

図 2で示した駆動電圧波形図の概要は、 1秒毎にステップモータに出力する主駆動パルス P 1 (以後 P 1と呼ぶ）と、 P 1遮断後にステップモータの回転を検出する区間 D Tと、 P 1でステップモータが非回転だつたときに出力する補正駆動パルス P 2 (以後 P 2と呼ぶ）から構成されている。 P 1は、ステップモータに加わる負荷状態に応じて、自動的にそのパルス幅を変更する。 P 2は、 P 1でロータが正常なステップ駆動を実行できなかったときに出力するため、充分なトルクが出力できる実効電力の大きいパルス幅となっている。

図 3は、ステップモータ駆動用 M O Sゲートなどを制御して、パルス遮断後にコイルに閉ループを形成し、検出抵抗に誘起する電圧波形を示したものである。ロータの回転検出手段は、図 3で示すように、区間 D T内の誘起電圧が、回転（図 3の実線）、非回転（図 3の点線）で異なることを利用して、この誘起電圧がある一定電圧に達したかを電気的に検出する識別方法を用いている。

この検出手段の特徴は、主駆動パルスで回転したロータが、主駆動バルス遮断後にロータが有する磁気ポテンシャルエネルギーにより回転自由減衰運動を行い、その減衰運動中にコィルに発生する誘起電圧の変化を、回転検出手段に用いたことである。

特公昭 6 3 - 1 8 1 4 8号公報で知られている実用化例では、図 4 に補正駆動方式の駆動電圧波形図の一例を示し、図 5に検出パルスで口ータを駆動したときに発生する電流波形の一例を示す。

図 4で示した駆動電圧波形図の概要は、 1秒毎にステップモータに出力する主駆動パルス P 1と、 P 1遮断後にステップモータの回転を検出するための検出パルス P x、 P yと、 P 1でステップモータが非回転だつたときに出力する補正駆動パルス P 2から構成されている。なお、 P 1と P 2については、図 2で説明した P 1と P 2の概要と同様である。検出パルス P x、 P yのパルス幅は、ステップモータが回転できない程度の短いパルス幅である。

図 5は、検出パルスで口一タを駆動したときの電流波形であり、口 —タの磁極の向きに応じて、電流波形は図 5の a線または b線となる。このように電流波形が違う理由は、検出パルスによりステ一夕に形成される磁極が、ロータ磁石の磁極の向きに対して反発状態にあるか吸引状態にあるかで決定されるからである。そして、ロータの回転検出手段は

、図 5の曲線で示す通り、検出パルスでロータを駆動し、その時コイルに流れる電流波形の形状差でロータの磁極の向きを識別し、ロータの回転を検出するものである。

この検出手段の特徴は、電流消費を伴う実効電力となる検出パルスを用いて、電流波形の立上り電圧（電圧波形の立上り形状）を検出して、ロータ磁石の磁極の位置を検出することにより、ロータの回転を判定す o しとめる。

しかし、従来の回転検出方法は、ロータの回転判定を正確に行うには、下記の課題をもっていた。

ある所定時間（例えばバルス印加開始から 8〜 1 6 m s e cの間）内でロータの回転自由減衰運動により発生する誘起電圧には、図 6に示す様な誘起電圧と主駆動パルスのパルス幅、及び誘起電圧とロータの慣性モーメントの関係が存在する。

主躯動バルスのパルス幅と誘起電圧の関係を図 6の実線で示す誘起電圧波形により説明する。ステップモータに主駆動パルスを印加したとき、正常なステップ駆動を可能とする最短パルス幅 T 1からある程度長いパルス幅 T 2までは、誘起電圧は充分高い電圧である。し力、し、パルス幅が T 2より長くなると、急激に誘起電圧は低くなる。この現象は、パルス幅の長いパルスを遮断した後にロータが保有する磁気ボテンシャルエネルギーが低く、ロータ減衰運動の振幅が小さくなるため、誘起電圧がロータの減衰運動の振幅に比例して低くなることによる。

また、誘起電圧とロータの慣性モーメントの関係を図 6の点線で示す誘起電圧波形により説明する。慣性モ一メントが小さなロータから成るステップモータは、低消費電力化に加えて回転と停止を容易に実現できる。つまり、慣性モーッメントが小さなロータは、少量の実効電力で回転でき、かつ振幅の小さい減衰運動で、パルス遮断後に短時間で停止するのである。この様に振幅が小さい場合、コイルに鑌交する磁束の絶対数が少なく、ロータの減衰運動による誘起電圧も低くなる。さらに、口一夕の回転減衰運動が急速に低下してしまうため、ある所定の時間で誘起電圧を検出する方法だと、ロータは既に停止状態に近いため、単位時間当りの磁束の変化で発生する誘起電圧も少なく、ロータの回転を非回転と判定してしまうことになる。

従って、主駆動パルス印加後に発生する誘起電圧を利用したロータの回転検出方法においては、躯動トルクを高めるために主駆動パルスのパルス幅を長くする必要から消費電力が増加したり、また低消費電力化のためにロータの慣性モ一メントを小さくすると、パルス遮断後のロータ回転自由滅衰運動の振幅が小さくなり、その結果誘起電圧が低くなり口ータの回転判定を誤る。

又、検出パルスを利用した検出方法においては、ロータ磁極の判別を正確に行うために、検出パルスのパルス幅をある程度長くする必要があり、ステップモータの消費電流が増大してしまうという課題があった。さらに、ロータの静止状態から検出パルスを出力しないとロータの回転判定を誤るため、検出パルスの出力タイミングを遅くしなければならず、ロータが非回転のときに出力する補正駆動パルスの出力タイミングが遅くなり、その結果、指針の動きが遅れるために不自然に見える。

そこで、この発明の目的は、従来のこの様な課題を解決するため、口一夕の回転検出の精度を高めて、小型で低消費電力化を実現できる電子時計を得ることにある。発明の開示

上記課題を解決するために、この発明はステップモータと輪列を有する電子時計において、図 1に示す様に、ステップモータ 7が 1ステップ回転しない程度の実効電力パルスとなる検出補助パルス信号を、分周回路 8から入力したクロック信号を元に少なくとも 1つ以上生成して、躯動バルス選択回路 4に出力する検出補助パルス生成回路 1と、分周回路 8から入力したクロック信号を元に、少なくとも 1種類以上の主駆動バルス信号を生成して、駆動パルス選択回路 4に出力する主駆動パルス生成回路 3と、分周回路 8から入力したクロック信号を元に生成して、主駆動パルスより長い補正駆動パルス信号を、駆動パルス選択回路 4に出力する補正駆動パルス生成回路 2と、主駆動パルス信号と検出補助パルス信号、及び検出回路 6からの検出信号に対応して補正駆動パルス信号の出力の有無を選択して、主駆動パルス信号と検出補助パルス信号と補正躯動パルス信号を駆動回路 5に出力する駆動パルス選択回路 4と、駆動パルス選択回路 4から入力した主駆動パルス信号と検出補助パルス信号と補正駆動パルス信号を実効電力パルスに変換してステップモータ 7 に出力する駆動回路 5と、分周回路 8から入力したクロック信号を元に、回路のスィツチ切り換えをすることでステップモータ 7の回転検出を行い、回転検出結果に応じた検出信号を生成して、駆動パルス選択回路 4に出力する検出回路 6を有する回路構成として、検出補助バルスをステツプモータ 7に印加する事で、ステップモータ 7の回転検出を確実にして、検出精度の向上を実現する構成とした。

上記のように構成された電子時計は、 1秒毎にステップモータに印加する主駆動パルスの遮断後、一定時間が経過した後に、検出補助パルスをステップモータに印加する。主駆動パルス遮断後に回転自由減衰運動するロータの回転角速度は、検出補助パルスにより回転速度が増幅され、検出補助パルス印加前よりも速くなる。そして、コイルに発生する誘起電圧の電位は、ロータの回転角速度に比例して高くなる。上記のような検出補助パルスの印加により、ロータの回転速度が増して回転減衰運動の振幅が大きくなる点について、図 7 ( a ) 〜（ e ) と図 8を用いて説明する。

図 7 ( a ) は、ロータ 7 0が磁気的に安定した角度 orで静止していることを示す図である。これは、ステータ 7 1に設けられたノッチ 7 2、 7 3とロータ 7 0が有する磁石との間に、磁気的なポテンシャルェネルギー差が生じて、エネルギー差の最も少ない角度 orにロータが静止するためである。

まず、図 7 ( a ) に示すロータの静止状態より、図 8に示す主駆動パルス P 1をステップモータに印加すると、コイル 7 4に磁束 7 5が発生する。するとステ一タ 7 1に図 7 ( b ) に示すように磁極が発生し、口ータ 7 0は磁気の反発を利用して矢印の方向に回転を始める。

図 8に示す様にロータ磁極 Nが角度/ Sを越えた後に、主駆動パルス P 1を遮断すると、ロータ 7 0は磁気的に安定した角度 or 1で静止するために回転自由減衰運動を開始する。このとき、ロータ 7 0には磁気ポテンシャルェネルギ一と主駆動パルスによる慣性力による回転ェネルギーが保有されている。

図 7 ( c ) に示す角度 rにロータ磁極 Nが到達した時に、図 8に示す検出補助パルス P aを駆動回路 5に入力すると、コイル 7 4に磁束が発生し、図 7 ( c ) 示した磁極がステ一タ 7 1に発生する。ロータ 7 0は、再度磁気の反発による回転エネルギーが供給され、図 8に示す実線波形のように回転自由減衰運動の振幅が大きくなる。

ロータの回転自由減衰運動の振幅が大きくなると、図 7 ( d ) に示すように、コイル 7 4に鎮交する磁束 7 5の変化量も増加し、コイル 7 4 に誘起する電流も多くなる。図 8に示す点線波形は、検出補助パルスをステップモータに印加しない場合のロータの回転状態を示したもので、ロータの振幅が小さくコイル 7 4に鎮交する磁束 7 5の変化量も少ないため、誘起する電流も少なくなる。

そして、検出補助パルス遮断後のロータ 7 0は、図 8の実線波形に示すような回転自由減衰運動を行い、図 7 ( e ) に示す磁気的に安定した角度 or lに停止する。以上の様に、主駆動パルス P 1遮断後のロータの回転自由減衰運動中に、ロータの回転運動を誘発する検出補助パルス P aをステップモータに印加することは、前記减衰運動の振幅も大きくなり、ロータの回転検出に必要なコイルに鎮交する磁束の変化量を多くし、誘起電圧を高くする作用がある。従って、前記誘起電圧と一定の基準電圧を電気的に比較する検出方式を用いた本発明においては、検出補助パルスで前記誘起電圧の電位を高くすることにより、ステップモータの回転検出を容易でかつ正確にする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第一実施例のブロック図を示した説明図である。図 2は、従来の補正駆動方式の一例を示した駆動電圧波形図である。図 3は、主駆動パルス遮断後のステップモータの回転自由减衰運動による電圧波形の一例を示した図である。

図 4は、従来の補正駆動方式の他の一例を示した駆動電圧波形図である。

図 5は、検出パルス駆動中の駆動電流波形の一例を示した図である。図 6は、パルス幅と誘起電圧の関係を示した説明図である。

図 7の（a ) 〜（ e ) は、本発明の実施例のロータの動作原理を示した説明図である。

図 8は、本発明の実施例の駆動パルスとロータの回転角度の関係を示した図である。図 9は、本発明における第一実施例の駆動電圧波形を示した図である図 1 0は、本発明における主駆動パルス生成回路 3の一例を示す回路図である。

図 1 1は、本発明における捕正駆動パルス生成回路 2の一例を示す回路図である。

図 1 2は、本発明における検出補助パルス生成回路 1の一例を示す回路図である。

図 1 3は、本発明における駆動パルス選択回路 4の一例を示す回路図である。

図 1 4は、本発明における駆動パルス選択回路 4の入出力信号を示したタイミングチャートである。

図 1 5は、本発明における駆動回路 5の一例を示す回路図である。図 1 6は、本発明の実施例のコイルに流れる電流の経路について示した図である。

図 1 7は、本発明における検出回路 6の一例を示す回路図である。図 1 8は、本発明における駆動回路 5と検出回路 6の電気的動作を示したタイミングチャートである。

図 1 9は、本発明における第一実施例で構成した回路の動作を示したフローチャートである。

図 2 0は、本発明の第二実施例のプロック図を示した説明図である。図 2 1は、本発明における第二実施例の駆動電圧波形を示した図である。

図 2 2は、本発明における第二実施例で示した検出補助パルス出力選択回路 1 0の一例を示す回路図である。

図 2 3は、本発明における第二実施例で示した検出補助パルス出力選択回路 1 0の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである。

図 2 4は、本発明における第二実施例で構成した回路の動作を示したフロ一チヤ一トである。

図 2 5は、本発明の第三実施例のプロック図を示した説明図である。図 2 6は、本発明における第三実施例の駆動電圧波形を示した図である。

図 2 7は、本発明における第三実施例で示した検出捕助パルス幅可変回路 1 1の一例を示す回路図である。

図 2 8は、本発明における第三実施例で示した検出補助パルス幅可変回路 1 1の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである。

図 2 9は、本発明における第三実施例で構成した回路の動作を示したフローチヤ一トである。図 3 0は、本発明の第四実施例のブロック図を示した説明図である。図 3 1は、本発明における第四実施例で示した検出補助パルス出力カウンタ回路 1 2の一例を示す回路図である。

図 3 2は、本発明における第四実施例で示した検出補助パルス出力力ゥンタ画路 1 2及び検出補助パルス出力選択回路 1 0の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである。

図 3 3は、本発明における第四実施^で構成した回路の動作を示したフローチャートである。

図 3 4は、本発明の第五実施例のプロック図を示した説明図である。図 3 5は、本発明における第五実施例の駆動電圧波形を示した図である。

図 3 6は、本発明における第五実施例で示した検出捕助バルス出カタイミング生成回路 1 3の一例を示す回路図である。

図 3 7は、本発明における第五実施例で示した検出補助パルス出カタィミング生成回路 1 3の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである図 3 8は、本発明における第五実施例で構成した回路の動作を示したフローチヤ一トである。

図 3 9は、本発明の第六実施例のブロック図を示した説明図である。図 4 0は、本発明における第六実施例の駆動電圧波形を示した図である。

図 4 1は、本発明における第六実施例で示した検出補助パルス出力選択回路 1 0の一例を示す回路図である。

図 4 2は、本発明における第六実施例で示した検出補助パルス出力選択回路 1 0の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである。

図 4 3は、本発明における第六実施例で示した生駆動パルス生成回路の一例を示す回路図である。

図 4 4は、本発明における第六実施例で示した主駆動パルス生成回路の一例を示す回路図である。

図 4 5は、本発明における第六実施例で示した主駆動パルス生成回路の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである。

図 4 6は、本発明における第六実施例で構成した回路の動作を示したフローチヤ一トである。

図 4 7は、本発明の第七実施例のブロック図を示した説明図である。図 4 8は、本発明における第七実施例の駆動電圧波形を示した図である。

図 4 9は、本発明における第七実施例で示した検出補助パルス幅可変回路 1 1の一例を示す回路図である。

図 5 0は、本発明における第七実施例で示した検出補助パルス幅可変回路 1 1の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである。図 5 1は、本発明における第七実施例で構成した回路の動作を示したフローチヤ一トである。

図 5 2は、本発明の第八実施例のプロック図を示した説明図である。図 5 3は、本発明における第八実施例の駆動電圧波形を示した図である。

図 5 4は、本発明における第八実施例で示した検出補助パルス出カタィミング生成回路 1 3の一例を示す回路図である。

図 5 5は、本発明における第八実施例で示した検出補助パルス出カタィミング生成回路 1 3の電気的動作を示したタイミングチヤ一トである図 5 6は、本発明における第八実施例で構成した回路の動作を示したフローチヤ一トである。

図 5 7の、（a ) 〜（ d ) は、本発明における第九実施例で示した交番パルスの構成例を示した駆動電圧波形である。発明を実施するための最良の形態

( 1 ) 第一実施例

第一実施例は、回転検出動作を伴うステップモータにおいて、検出補助パルス P aをステップモータに印加することを特徴としている（図 9 参照）。以下に、この発明の第一実施例を図面に基づいて説明する。図 1は、本発明における第一実施例のブロック図である。発振回路（ 0 S C ) 9には、通常水晶振動子が舍まれ、 3 2 7 6 8 H zの信号を発振し、この信号は分周回路 8に出力する。分周回路 8では、 1 5段のフリップフロップで 1 H zまでのクロック信号に分周し、主駆動パルス生成回路 3、補正駆動パルス生成回路 2、検出補助パルス生成回路 1、検出回路 6に各周波数のクロック信号を出力する。主駆動パルス生成回路 3では、 1秒毎に実効電力パルスである主駆動パルス P 1をステップモータ Ίに供給するため、分周回路 8からのクロック信号をもとに主駆動パルス信号を生成し、駆動パルス選択回路 4に主駆動パルス信号を出力する。

補正駆動パルス生成回路 2は、ステップモータが確実に回転して、正常なステツプ動作を完結することが出来る補正駆動パルスをステツプモータ 7に供給するため、分周回路 8からのクロック信号をもとに補正躯動パルス信号を生成し、決められたタイミングで捕正駆動パルス信号を躯動バルス選択回路 4に出力する。検出補助パルス生成回路 1は、分周回路 8から入力したクロック信号をもとに、ステップモータが回転しない程度のバルス幅である検出補助パルス信号を生成し、決められたタイミングで検出捕助パルス信号を駆動パルス選択回路 4に出力する。駆動パルス選択回路 4は、主駆動パルス信号と検出補助パルス信号、及び検出回路 6から出力した検出信号に応じて補正駆動パルス信号の出力の有無を選択して、任意のタイミングに従って駆動回路 5に出力する。なお、補正駆動パルス信号については、検出回路 6でロータ 7 0の回転検出結果が非回転と判定したときのみ、駆動回路 5に出力する。

駆動 II路 5は、前記駆動パルス選択回路 4から入力した主駆動パルス信号と検出補助バルス信号と補正駆動パルス信号を、ステップモータ Ί に実効電力パルスとして供給する。

検出回路 6では、分周回路 8から入力された信号をもとに、ロータの回転検出を所定時間のみ行うための検出区間の信号を生成し、前記信号に従ってステップモータ 7の回転検出動作を実行し、回転もしくは非回転の情報を検出信号として駆動パルス選択回路 4に出力する。

ステップモータ 7の出力つまり回転運動は、輪列、指針等に伝達される。次に図 1の回路プロック図に示す各々の回路の一実施例について説明する。

まず、主駆動パルス生成回路 3について図 1 0を用いて説明する。主駆動パルス生成回路 3は、ラツチ回路 30 1と NORゲート 302で構成し、分周回路 8からのク口ック信号 1 Q及び 6 4 Mの立ち上がり信号に同期して、 1秒毎に主駆動パルス信号 S 3 0 2を生成する。

補正駆動パルス生成回路 2についての一実施例は、図 1 1に示す通りで、ラッチ回路と NORゲート、 NOTゲート、 ANDゲート等で構成している。この補正駆動パルス生成回路 2が動作して、 1 Qの立ち下がりから 3 1. 2 5 m s e c後に出力する補正駆動パルス信号 S 2 02について、図 1 4のタイミングチヤ一トに示してある。本実施例では、補正駆動パルス P 2の効果を最大限引き出すため連続パルスと間欠パルスを組み合せたバルスとしている。

検出補助パルス生成回路 1についての一実施例は、図 1 2に示す通りで、ラッチ回路 1 02、 1 0 3と N 0 Rゲート 1 0 1、 1 04等で構成した。検出補助パルス生成回路 1は、 1 Qの立ち下がりから 4. 9 m s e c後に検出補助パルス信号 S 1 0 1の出力を開始して、ラツチ回路 1 03へのクロック信号 5 1 2 M b a rに従って検出補助パルス信号 S 1 0 1の出力を遮断する。この検出補助パルス信号 S 1 0 1の出力タイミングについては、図 1 4のタイミングチヤ一卜に示した。

駆動パルス選択回路 4は、図 1 3に示す通りであり、 ORゲート 4 0 1、 4 02と A N Dゲ一ト 4 03とフリップフロップ 4 0 4 (今後 T F Fと呼ぶ）とゲ一ト回路 4 0 5と NAN Dゲ一ト回路 4 06と NOTゲ —ト 407等から構成した回路である。 0 Rゲート 4 0 1は、各パルス生成回路から入力したパルス信号を、駆動回路 5に出力選択するために設けた。その入力端子には、信号 S 1 0 1、 S 3 02、 S 4 03が入力されている。 ORゲ一ト 4 02は、パルスの印加電圧極性を制御する T FF 4 0 4への極性反転信号 S 4 02を合成するために設けた。その入力端子には、信号 S 1 0 1、 S 3 0 2及び S 4 0 7が入力されている。 ANDゲー卜 4 0 3は、補正駆動パルスの出力の有無を制御するために設けた。 ORゲ一ト 4 0 1の出力信号である駆動パルス信号 S 4 0 1 は、ゲ一ト回路 4 0 5に入力されている。一方、 ORゲ一ト 4 0 2の出力信号である極性反転信号 S 4 02は、 TFF 4 04の T端子に入力されている。そして、極性反転信号 S 4 02の立ち下がり信号に応じて、 TFF 4 0 4の出力信号 S 4 04 Qと S 4 0 4 QXを、 " H i gh (今後" H" と呼ぶ） " または" L ow (今後" L" と呼ぶ） " に反転する o TFF出力信号 S 4 04 Qと S 4 0 4 QXは、ゲート回路 4 0 5及び NANDゲ一ト 4 06に入力される。

ゲ一ト回路 4 05と N AMDゲ一ト回路 4 0 6は、駆動パルス信号 S 4 0 1と TFF出力信号 S 4 04 Q及び 4 0 4 QX及び、検出回路 6から入力した MO S F ET制御信号 S 6 0 1及び S 602に応じて、ステップモ一夕駆動用 MO S FETの ONZOFFを制御する駆動用 MO S FET制御信号 S 4 0 5 A〜Dを図 1 5 (a) , (b) に示す MOSF ET 50 1〜5 0 4のゲ一卜端子に出力する。また検出用 MOS FET の ONZOFFを制御する検出用 MOS FET制御信号 S 4 0 6 A、 S 40 6 Bを図 1 5 (a) , (b) に示す、 MO SFET 50 5、 5 0 6 のゲ一ト端子に出力する。

駆動回路 5についての一実施例は、図 1 5 (a) ， (b) に示す通りである。駆動回路 5は、モータ駆動用の MO S FET 50 1〜5 0 4と検出用の MO S F ET 50 5, 5 06及び抵抗素子 50 7、 5 0 8で構成している。そして、各 MOSFETのゲート端子への入力信号に応じて、： MOS FET 5 0 1〜506は 0 N/0 F F動作を行う。そして、コイル 7 と接続している出力端子 5 1 1、 5 1 2より、駆動パルス P 5 1 1、 P 5 1 2をステップモータ 7に印加することで、ステップモー夕 7の回転を実現する。

なお、各 MOS FETのスイッチングによる電流経路について、表 1 と図 1 4と図 1 6に示した。

図 1 4は駆動回路 5に入力した各 MOS FETの制御信号 S 4 0 5 A 〜S 4 0 5 D及び S 4 0 6 A、 S 4 0 6 Bについて示したタイミングチャ一トである。図 1 6はコイルに流れる電流経路を示した図である。経路①と②は逆方向の電流をコイルに印加する駆動パルスの電流経路である。経路③、 ⑤は検出抵抗 5 0 7又は 5 0 8 (数百 ΚΩの抵抗素子 ) を含む高インピーダンスの閉ループである。経路④はコイル 7 4の両端をショートした状態であり、 MO S F ET 5 0 5又は 5 0 6が ONの時、電流が流れる経路が 2つあるが、検出抵抗の影響により経路は④のみとなる。

検出回路 6についての一実施例は、図 1 7に示す通りである。検出回路 6は、 ANDゲ一ト 6 0 1とゲ一ト回路 6 0 2と ORゲ一卜 6 0 3コンパレ一夕 605ラッチ回路 6 06及び、基準電圧生成用抵抗素子 6 0 4等から構成する。検出回路 6の検出動作については、以下の通りである o

まずコンパレ一夕 6 0 5への入力信号 S 5 0 7、 S 5 0 8及び S 6 0 4について説明する。信号 S 6 04は回転判定の基準電圧 VTH (今後 VTHと呼ぶ）であり、抵抗素子 604により生じる電位である。信号 S 50 7、 S 508は、コイルに発生した誘起電圧を検出抵抗 5 0 7、 50 8により増幅した検出電圧 VRS (今後 VRSと呼ぶ）であり、 V 尺3は図1 6の経路③又は④と、 ⑤の多周期に渡るスィッチ切換えにより生じる過渡電圧でもある。コンパレータ 60 5は、 " VTH VRS " の状態で" L" を、 " VTH>VRS" の状態で" H" となる。コンパレー夕出力信号 S 60 5を、ラッチ回路 606の SET端子に出力している。以上の検出動作をタイミングチャートに示したのが図 1 8である。

図 1 8には、駆動回路 5よりステップモータ 7に出力されるモータ駆動パルス P 5 1 1、 P 5 1 2と、ステップモータ 7から検出回路 6に入力される回転検出電圧 S 5 0 7、 S 508と、検出回路 6で VTHと回転検出電圧を電気的に比較して出力した信号 S 6 0 5と、検出回路 6の出力信号である検出信号 S 6 06が示してある。

まず最初の 1秒間では、図 1 8の 5 1 1端子側よりステップモータに主駆動パルスが印加され、 5 1 2端子側より検出補助パルスが印加された。しかしロータは非回転であり、コンパレータ出力信号 S 6 0 5及び検出信号 S 60 6は" L" のままとなり、補正駆動パルスがステップモ —夕に印加された。

次の 1秒間では、図 1 8の 5 1 2端子側よりステップモータに主駆動パルスが印加され、 5 1 1端子側より検出補助パルスが印加された。そしてロータが回転したため、信号 S 6 05が 1ショットの" H" となり、検出信号 S 6 0 6も" H" となる。検出信号 S 6 0 6力く" H" のとき、補正駆動パルスはステップモータに印加されないため、駆動パルス P 5 1 2に補正駆動パルスの電圧波形はない。そして 1 H zのマスタ信号が" H" の時、ラッチ回路 6 0 6はリセット状態となり、検出信号 S 6 0 6も" L" となる。

次に本発明の実施例の回路の動作について、図 1 9に示したフローチャ一トにて説明する。

まず、スター卜（ 2 0 0 1 ) と同時に、ゲート回路などを初期化（2 0 02) する。そして、主駆動パルス P 1をステップモータに出力（2 003) して、主駆動パルス遮断後に検出補助パルス P aをステップモ —夕に出力（2 0 0 4) する。更に、検出補助パルス遮断後に次の回転検出動作に移る。

回転検出（2 0 05 ) では、ロータの回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するものである。 | VRS | ≤ | V TH Iならば、補正駆動パルス P 2をステップモータに出力（ 2 0 0 6 ) する。一方、 I VRS I > I VTH Iならば、補正駆動パルスを出力しない。そして、口一夕を 1ステップ回転させるための動作を終了する以上までで第 1実施例について述べてきたが、本実施例の回路は、検出補助パルスをモータに印加する事を特徴として、検出補助パルスの印加により回転検出の精度が高くなることを目的としたものである。

( 2 ) 第二実施例

本発明の第二実施例における回路構成は、前節で述べた第一実施例の回路構成に検出補助パルス出力選択回路 1 0を追加し（図 2 0に示すブロック図参照）、検出回路 6から入力する検出信号に応じて検出補助パルス信号の出力選択をする事を特徴としている（図 21参照）。

検出補助パルス出力選択回路 10についての一実施例は、図 22に示す通りで、 RSラッチ回路 1001と ORゲ一卜 1002と ANDゲー卜 1003、 1005と NORゲ一ト 1004から構成した。また、検出補助パルス出力選択回路 10の一連の動作を、タイミングチャートに示したのが図 23である。

検出補助パルス出力選択回路 10に入力する信号は、検出補助パルス信号 S 101と検出回路 6からの検出信号 S 606と補正駆動パルス生成回路からの出力信号 S 201とリセット信号である。

NORゲート 1004は、 RSラッチ回路 1001の SET端子と接続しており、信号 S 606が" L" のままで補正駆動パルス信号 S 20 1が" L" に立ち下がると、出力信号 S 1004は" H" を RSラッチ回路 1001に出力して、 RSラッチ回路 1001は SET状態（出力端子 Qから" H" を出力する）となる。

ANDゲート 1003は、口一夕が回転して、更に RSラッチ回路 1 001が S ET状態の時に出力信号 S 1003力く" H" となり、 ORゲ —ト 1002に入力する。

ORゲート 1002は、 RSラッチ回路 1001の RESET端子と接続しており、リセット信号または信号 S 1003が" H" に立ち上がると、 RSラッチ回路 1001は RE S ET状態（出力端子 Qから" L を出力する）となる。

RSラッチ回路 100 1は、ロータが非回転と検出された時に S ET 状態となり、信号 S 100 1力 H" (S ET状態）のときにロータが回転と検出された時に RE S ET状態となる。 RESET状態（信号 S 1001が" L" ) でロータが検出されても、信号 S 1001は変わらない。 ANDゲート 1005は、 RSラッチ回路 100 1が S ET状態の時に、検出補助パルス信号 S 1005を駆動パルス選択回路 4の ORゲー卜 401に出力する。

次に本発明の実施例の回路の動作について、図 24に示したフローチャ一トにて説明する。

まず、スタート（ 2001 ) と同時に、回路の初期化（ 2007 ) にて、制御信号 mlを" ml = 0" とする。そして、主駆動パルス P 1をステップモータに出力（ 2003 ) した後、次に、検出補助パルスをステツプモータに出力するか否かを、制御信号 mlを用いて選択する（2 008 ) 。仮に、制御信号 m 1が" m 1 = 1 " ならば主駆動パルス遮断後に次の検出補助パルス P aをステップモ一夕に出力（2004 ) する。一方、制御信号 m 1が" m 1 = 0 " ならば検出補助パルス P aは、ステツプモータに出力しない。

更に、検出補助パルス遮断後に次の回転検出動作に移る。

回転検出（2005) では、口一夕の回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するもので、 I VRS I≤ I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2をステップモータに出力（2006 ) する。その後、制御信号 m 1を判定（ 2009 ) して、 " m 1 = 0 " ならば、制御信号 m 1を" m 1 = 1 " に書き換える（201 1) 。

—方、 I VRS I〉 I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2をステップモータに出力せず、制御信号 m 1を" ml = 0" に書き換える（201 0) 。そして、ロータを 1ステップ回転させるための動作を終了する。以上の動作を繰り返すことにより、ロータの回転検出結果に応じて、検出補助パルスの出力の有無を制御でき、必要以上の検出補助パルスの出力を防止することが出来るため、検出精度の向上と消費電力の浪費を防止できるようになる。 ( 3 ) 第三実施例

本発明の第三実施例における回路構成は、前節で述べた第一実施例の回路構成に検出補助パルス幅可変回路 1 1を追加し（図 25に示すプロック図参照）、検出回路 6から入力する検出信号に応じて検出補助パルス信号のパルス幅を可変する事を特徴としている（図 26参照）。本発明における検出補助パルス出力選択回路 1 1についての一実施例は、図 27に示す通りであり、検出回路 6の検出信号 S 606に応じて、分周回路 8から入力した複数のクロック信号を 1つのクロック信号 S 1 101に選択して検出補助パルス生成回路 1に出力する。そして、これらの信号の出力タイミングについてのタイミングチヤ一トを図 28に示してある。

まず、本発明の第三実施例における検出補助パルス幅可変回路 1 1についての一実施例である回路の構成とその動作について説明する。

検出補助パルス幅可変回路 11は、 N ANDゲート 1 101、ゲート回路 1102と、ラッチ回路 1 103と、ゲート回路 1 104と、 OR ゲート 1105等で構成した。

ゲート回路 1104の入力信号は S 201と S 606であり、ロータの回転、非回転に従って出力信号 S 1104 a、 S 1 104 bを、 S 2 01と同期した立上り信号に合成して、出力信号 S 1104 aはラッチ回路 1103の SET端子に出力して、出力信号 S 1 104 bは、 OR ゲート 1105の入力端子に出力する。

ORゲート 1 105の入力信号は、前記の S 1 104 bと RESET 信号であり、出力端子はラッチ回路 1 103の RESET端子と接続している。

ラッチ回路 1103は、 SET状態（入力信号 S 1104 aが" H" となった以後の電気的状態）で出力端子 Qの出力信号 S 1 103 aを" H" として、 RE S ET状態（入力信号 S 1 105が" H" となった以後の電気的状態）で出力端子 QXの出力信号 S 1 103 bを" H" とする。

ゲート回路 1 102の入力信号は、前記信号 1 103 a、 1 103 b と 2 KHzのマスタ一信号を反転した信号（2 KMb a r信号）と IK Hzのマスター信号（1KM信号）である。入力信号 S 1 103 a力 H" のとき、出力信号 S 1 102 aは 2KMb a r信号と同期した立ち下がりクロック信号となる（信号 S 1 102 bは、 " H" のままである ) 。入力信号 S 1 103わが" H" のとき、出力信号 S 1 102 bは 1 KM信号と同期したクロック信号となる（信号 S 1 102 aは、 " H" のままである）。

N ANDゲート 1 101は、入力信号 S 1 102 a、 S 1 102 bを一つのクロック信号として出力するために設けたゲート素子であり、その出力信号 S 1 10 1は 2 KMb a r信号または 1 KM信号のどちらかの立上りクロック信号となる。出力端子は、ラッチ回路 103のゲート端子と接続している。

検出補助パルス信号 S 101のパルス幅とクロック信号 S 1 101の関係は、表 2に示す通りである。

表 2

第三実施例での検出補助パルス幅可変回路 1 1におけるクロック信号の選択は、 2種類のクロック信号の選択としており、検出回路 6力回転" と判定した場合に回路を SET状態とし、 " 非回転" と判定した場合に回路を RE S ET状態とした。なお、検出補助パルス幅可変回路 1 1でクロック信号を複数選択した、場合には、カウンタなどを用いて、入力信号を制御すればよい。

次に本発明の第三実施例の回路の動作について、図 2 9に示したフロ —チヤ一卜にて説明する。

まず、スタート（ 2 0 0 1 ) と同時に、回路の初期化（2 0 1 2) にて制御信号 m 2 (例えば図 2 7に示す信号 S 1 1 0 3 a) を m 2 = 0とする。そして、主駆動パルス P 1をステップモ一夕に出力（ 2 0 0 3 ) した後、次の検出捕助パルス P aのパルス幅を選択する（2 0 1 3) 。検出補助パルス P aの出力選択には、制御信号 m 2が用いられ、 m2 = 0ならば検出補助パルス P aを P a = P a O (例えば P a 0 = 0. 1 2 2ms e c) に設定して（20 1 4) 、ステップモ一夕に出力（2 0 1 6) する。一方、 m 2 = 1ならば検出補助パルス P aを P a = P a 1 ( 例えば P a 1 = 0. 2 4 4 ms e c) に設定して（2 0 1 5) 、ステツプモータに出力（2 0 1 6) する。

更に、検出補助パルス遮断後に次の回転検出動作に移る。

回転検出（ 2 0 0 5 ) では、ロータの回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するもので、 | VRS | ≤ | VTH Iならば、補正駆動パルス P 2をステップモ一夕に出力（ 2 00 6 ) する。その後、制御信号 m 2を" m2 = 1" に信号を書き換える（2 0 1 7) o

一方、 I VRS I〉 1 VTH Iならば、補正駆動パルス P 2をステツプモータに出力せず、制御信号 m 2を" m2 = 0" に書き換える（2 0 1 8) 。そして、ロータを 1ステップ回転させるための動作を終了する以上の動作を繰り返すことにより、ロータの回転検出結果に応じて、検出補助パルスのパルス幅の可変制御が可能となる。この検出補助パルスのパルス幅可変動作を実行することで回転検出の精度が高くなる。ところで、 P a 0、 P a 1は、電気的回路上で容易に決定出来るため、上記の各パルス幅に特定する必要はない。

( 4 ) 第四実施例

本発明の第四実施例における回路構成は、前節で述べた第二実施例の回路構成に検出補助パルス出力カウンタ 12を追加し（図 30に示すブロック図参照）、検出補助パルス信号の出力回数を計時するとともに、検出回路 6から入力する検出信号と計時結果に応じて、検出補助パルス信号の出力の有無を選択する事を特徴としている。

本発明の実施例の検出補助パルス出力選択回路 10と検出補助パルス出力カウンタ 12についての一実施例は、図 31に示す回路であり、図 32はタイミングチヤ一卜図である。この図 31と図 32を用いて、以下で本発明の第四実施例における一実施例である回路の構成とその動作について説明する。

検出補助パルス出力カウンタ 12は、 NORゲ一ト 1201と NAN Dゲート 1202とカウンタ 1203と ORゲート 1204から構成した回路である。

カウンタ 1203は、 2ビットのバイナリカウンタであり、信号 S 1 005の立ち下がりに同期して、カウンタ 1203の出力信号 S 120 3 a、 S 1203 bを" H" 又は" L" に切り換え、 4種類の組み合せ信号（例えば、 S 1203 aは" H" 、 S 1203 bは" L" ) を N A NDゲート 1202に出力する。

NANDゲート 1202は、信号 S 1203 aと S 1203 b力く" H " の時のみ、信号 S 1 2 0 2を" L" とする。信号 S 1 2 0 3 aと S 1 2 0 3 b力く" H" になるのは、リセッ卜後のカウンタ 1 2 0 3に信号が 3回入力されたときのみである。

NORゲ一ト 1 2 0 1は、 1 H zのマスター信号に同期している。そして、入力信号がすべて" L" のときに、出力信号 S 1 2 0 1を" H" とする。

ORゲ一ト 1 2 04は、 RE S ET信号と信号 S 1 0 0 4が入力され、出力信号 S 1 2 0 4は、カウンタ 1 2 0 3のリセット端子に出力されている。

検出補助パルス出力選択回路 1 0は、ラッチ回路 1 0 0 1と ANDゲ

—ト 1003、 1 0 05と ORゲー卜 1 002と NORゲート 1 0 0 4 から構成した回路である。

ラッチ回路 1 0 0 1は、入力信号の立ち上がりに同期して出力信号 S

1 00 1のデータを反転する。従って、 S ET端子への入力信号 S 1 0 04が立ち上がった時に出力信号 S 1 0 0 1を" H" とし、 RE S ET 端子への入力信号 S 1 0 02が立ち上がった時に出力信号 S 1 0 0 1を

" L" とする。

ANDゲ一ト 1 0 0 5は、その出力端子が駆動パルス出力選択回路 4 と検出補助パルス出力カウンタ 12のそれぞれの ORゲート 4 0 1、 T FF 1203の T端子と接続している。入力信号は、検出捕助パルス信号 S 10 1と信号 S 1 00 1であり、信号 S 1 00 1が" H" の時のみ、入力信号 S 1 0 1を出力信号 S 1 0 0 5として出力する。

ANDゲート 1 0 03の入力信号は、検出回路 6からの検出信号 S 6 0 6と検出補助パルス出力カウンタ 1 2の出力信号 S 1 2 0 1と信号 S 1 00 1である。出力端子は ORゲート 1 0 0 2と接続し、入力信号がすべて" H" のときに信号 S 1 00 3が" H" となる。 ORゲート 1002の出力端子は、ラツチ回路の RE S ET端子に接続している。入力信号は、 RE S ET信号と信号 S 1003であり、どちらかの信号が" H" になった時に信号 S 1002は" H" となる。

NORゲート 1004の出力端子は、ラッチ回路の S ET端子及び 0 Rゲ一ト 1204に接続している。入力信号は、信号 S 606の反転信号と信号 S 201である。出力信号 S 1002は、ロータが回転の場合に" L" であり、ロータが非回転の場合に" H" となる。

以上が、本発明における第四実施例の回路の構成とその動作についての説明である。

次に本発明の第四実施例の回路の動作について、図 33に示したフロ —チヤ一トにて説明する。

まず、スタート（ 2001 ) と同時に、回路の初期化（2019) にてカウンタ変数 Mを M=0として、制御信号 ml (図 31に示す信号 S 1001 ) を m 1 = 0とする。そして、主駆動パルス P 1をステップモ —夕に出力（2003) した後、次の検出補助パルスをステップモータに出力するか否かを、制御信号 m 1を用いて選択する（2008) 。仮に、 " m 1 = 1" ならば主駆動パルス遮断後に次の検出補助パルス P a をステップモータに出力（ 2004 ) する。一方、 " m 1 = 0" ならば検出補助パルス P aは、ステップモータに出力しない。

更に、検出捕助パルス遮断後に次の回転検出動作に移る。

回転検出（ 2005) では、ロータの回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するもので、 I VRS I≤ I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2をステップモータに出力（2006 ) する。その後、制御信号 m 1を判定（ 2020 ) する。 " m 1 = 1" ならば、 " M= 0 " にカウンタ変数 Mを書き換え（202 1) 、 " ml = 0 " ならば" M=0" と" πι= 1" にカウンタ変数 Μと制御信号 mlを書き換る（ 2022 ) 。

一方、回転検出（2005 ) 力く I VRS I〉 I VTH |ならば、まず制御信号 m 1を判定（ 2023 ) して、 " m 1 == 1 " の場合、カウンタ変数 Mのカウント数を判定（ 2024) する。 " M= 3" ならば、制御信号 m 1とカウンタ変数 Mを、 " m 1 = 0" 、 " M= 0" にデータをリセッ卜する（2025) 。 " M≠ 3" ならばカウンタ変数 Mを" M = M + 1" のように加算（2026) する。 " m 1≠ 1" の場合、制御信号 m 1とカウンタ変数 Mのデータ書換を行わない。そして、ロー夕を回転させるための動作を終了する。

以上の動作を繰り返すことにより、ロータの回転検出結果に応じて、検出補助パルスの出力の有無を制御できる。また、ある程度長時間ステップモータに負荷が加わっているカレンダによる負荷トルクの変動を考慮にいれて、一度検出補助パルスを出力したら、数ステップ動作間で検出補助パルスを出力し続けるため、回転検出の精度が高くなる。

(5) 第五実施例

本発明の第五実施例における回路構成は、前節で述べた第一実施例の回路構成に検出補助パルス出力タイミング生成回路 13を追加し（図 3 4に示すブロック図参照）、検出回路 6から入力する検出信号に応じて、検出補助パルス信号の出力開始タイミングを可変する事を特徴としている（図 35参照）。

本発明の実施例の検出補助パルス出力タイミング生成回路 13についての一実施例は、図 36に示す回路であり、図 37はタイミングチヤ一ト図である。この図 36と図 37を用いて、以下で本発明の第五実施例における一実施例である回路の構成とその動作について説明する。

検出補助パレス出力タイミング生成回路 13は、 ORゲート 1301 、 1305、 1306と NORゲート回路 1302と RSラッチ回路 1 303とゲート回路 1304から構成した。

ゲー卜回路 1304は、検出回路 6からの検出信号 S 606と補正駆動パルスからの出力信号 S 201の 2種類の信号に応じて、信号 S 13 04 aをラッチ回路 1303の SET端子に出力し、信号 S 1304 b を ORゲ一ト 1305に出力する。ちなみに、検出信号が" L (非回転 ) " のときには、 S 1304 a力く" H" 信号となり、検出信号が" H ( 回転） " のときには、 S 1304 b力く" H" 信号となる。

ORゲート 1305は、 RESET信号と信号 S 1304 bのどちらかが" H" になつと時にラッチ回路 1303の RESET端子に" H" 信号を出力する。ラッチ回路 1303は、 RESET状態で信号 S 1 303 aを" L" として、 S ET状態で信号 S 1303 bを" L" とする。

NORゲート回路 1302は、分周回路 8からの反転したマスタ一信号（64Mb a rと 256Mb a r) を ORゲート 1306にて合成した信号 S 1306と 1024 Mb a rのマスタ一信号と信号 S 1303 aと S 1303 bを入力信号とする。これらの入力信号の中、入力信号が" L" となる組み合わせのタイミングにて" H" を出力する。出力信号は 2通りあり、それぞれの出力信号 S 1302 aと S 1302 bは、 ORゲ一ト 1301に入力されている。ちなみに、出力信号 S 1302 aは、 1 Q信号の立ち下がりから 4. 88m s e c後に立ち上がり、出力信号 S 1302 bは、 1 Q信号の立ち下がりから 5. 13ms e c後に立ち上がる。

ORゲ一ト 1301は、 2つの出力信号 S 1302 aと S 1302 b を、 1つの検出補助パルス出力タイミング可変信号 S 1301とするために設けた。

以上までで説明した図 36に示す検出補助パルス出力タイミング可変回路 13は、検出信号 S 606に応じて動作することで、検出捕助パルス信号の出力タイミングを可変する事が可能となるのである。

次に本発明の第五実施例の回路の動作について、図 38に示したフロ —チャートにて説明する。

まず、スタート（2001 ) と同時に、回路の初期化（ 2027 ) にて制御信号 m 3 (例えば図 36に示す信号 S 1303 a) を" m3 = 0 " とする。そして、主駆動パルス P 1をステップモ一夕に出力（200 3) した後、次の検出補助パルス P aの出力タイミングを選択する（2 028 ) 。検出補助パルス P aの出力タイミング選択には、制御信号 m 3が用いられ、 " m 3 = 0" ならば検出補助パルス出力タイミング I T Paを" I TPa= I TPa O (例えば I TP a 0 = 4. 88ms e c ) " に設定して（ 2029) 、ステップモータに出力（ 2031 ) する一方、 " m3 = 1" ならば検出補助パルス出力タイミング I TP aを " I TPa=I TPa 1 (例えば I TP a 1 = 5. 13 m s e c ) " に設定して（2030) 、ステップモー夕に出力（ 2031 ) する。

更に、検出補助パルス遮断後に次の回転検出動作に移る。

回転検出（2005) では、口一夕の回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するもので、 I VRS I≤ I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2をステップモータに出力（2006) する。その後、制御信号 m 3を" m 3 = 1 " に信号を書き換える（ 203 2) o

—方、 I VRS I > I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2をステツプモータに出力せず、制御信号 m 3を" m3 = 0" に書き換える（20 33) 。そして、口一夕を 1ステップ回転させるための動作を終了する以上の動作を繰り返すことにより、ロータの回転検出結果に応じて、検出補助パルスの出力タイミング開始時間の可変制御が可能となる。この検出補助パルスの出力タイミング開始時間の可変動作を実行することで、回転検出の精度が高くなる。

( 6 ) 第六実施例

本発明の第六実施例における回路構成は、前節で述べた第一実施例の回路構成に検出補助パルス出力選択回路 1 0を追加するとともに（図 3 9に示すブロック図参照）、主駆動パルス生成回路 3のゲート出力信号に応じて、検出補助パルス信号の出力の有無を選択する事を特徴としている（図 4 0参照）。

まず、主駆動パルス生成回路 3について、図 4 3及び図 4 4を用いて説明する。主駆動パルス生成回路 3は、 T F F、 N A N Dゲート等から構成するアップカウンタ 3 0 3と、アップカウンタ 3 0 3の出力信号（ S 3 0 3〜S 3 0 8 ) を 8種類のゲート出力信号 ( S 3 0 9〜S 3 1 6 ) に分割するゲ一ト回路 3 0 4と、ゲ一ト回路 3 0 4のゲート出力信号 S 3 0 9〜S 3 1 6を分周回路 8からのマスタ一信号と同期し、主駆動パルスの遮断タイミング信号 S 3 1 7を生成するゲ一ト回路 3 0 5と、 1秒毎に主駆動パルス信号 S 3 1 8を生成するラッチ回路を用いたゲ一卜回路 3 0 6等で構成している。

アップカウンタ 3 0 3の入力ゲ一トには、検出回路 6の出力信号 S 6 0 6と補正駆動パルス生成回路からの出力信号 S 2 0 1が入力されている。

図 4 5に示したタイミングチヤ一トは、アップカウンタ 3 0 3の入力信号 S319及び出力信号 S 3 0 3〜S 3 0 8と、ゲート回路 3 0 4のゲート出力信号 S 3 0 9〜S 3 1 6と、主駆動パルス信号 S 3 1 8を示してある。なお、主駆動パルス生成回路 3の動作を明確にするため、図 4 5は常にロータが非回転のときの動作となっている。

本発明の実施例の検出補助パルス出力選択回路 1 0についての一実施例は、図 4 1に示す回路であり、図 4 2はタイミングチャート図である。この図 4 1と図 4 2を用いて、以下で本発明の第六実施例における一実施例である回路の構成とその動作について説明する。

検出補助パルス出力選択回路 1 0についての一実施例も図 4 1に示す通りで、 ANDゲ一ト 1 006と ORゲート 1 0 0 7と NORゲート 1 008等の構成した。

ORゲ一卜 1 00 7は、ゲ一ト出力信号 S 3 1 5、 S 3 1 6のどちらかが" H" のときに、 " H" 信号を ANDゲ一ト 1 006に出力する。

NORゲ一ト 1 0 0 8は、ゲ一ト出力信号 S 3 0 9〜S 3 1 4のすベてが" L" の時に、 " H" 信号を ANDゲート 1 0 06に出力する。

ANDゲ一ト 1 00 6は、入力信号 S 1 0 07, S 1 0 0 8力く" H" の時のみ、検出補助パルス信号 S 1 0 1を信号 S 1 00 6として ORゲ —卜 4 0 1に出力する。

上記の回路動作をタイミングチャート図に示したのが、図 4 2であり、主駆動パルス生成回路 3からの入力信号 S 3 1 8及び S 3 1 4〜S 3 16と、検出補助パルス信号 S 1 0 1と、駆動パルス選択回路 4の信号 S 4 0 1と S 4 0 3を示してある。

ゲート出力信号 S 3 1 5又は S 3 16が" H" のときのみ、検出補助パルス信号 S 1 0 0 6を駆動パルス選択回路 4の ORゲート 4 0 1に出力する。一方、主駆動パルス選択信号 S 3 0 9〜S 3 1 4のどれかが" L" の時、回転検出結果に関係なく、信号 S 1 0 0 6は" L" のままであり、信号 S 1 0 0 6は、 ORゲート 4 0 1に入力されない。

次に本発明の第六実施例の回路の動作について、図 4 6に示したフロ —チャートにて説明する。

まず、スタート（ 2001 ) と同時に、初期設定（ 2034 ) にて力ゥン夕変数 nを" n= 0" とする。主駆動パルス P 1は、 P 1 =P 0 + ηΔΡ 1で設定（ 2035 ) する。このとき、 Ρ 0は最短パルス幅（例えば Ρ 0 = 1. 95ms e c) であり、 ηは 0〜7とし、 ΔΡ 1は 0. 244ms e cとした。

主駆動パルス P 1設定後、主駆動パルス P 1をモー夕に出力（203 6) して、次の検出補助パルス P aの出力の有無を判別（2037 ) する。出力の有無の判別には、カウンタ変数 nが用いられ、 " n≥ 6" ならば検出補助パルス P aを出力（2004 ) し、 " nく 5" ならば検出補助パルス P aをモータに出力しない。

そして次の動作である回転検出（ 2005) では、ロータの回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するもので、 I VRS I≤ I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2を出力（200 6) して、カウンタ変数 nを" n = n+ 1" のように加算（ 2038 ) して、ロータを回転させるための動作を終了する。

以上が、動作フローチャートの説明である。ところで、 Ρ 0、 Δ P 1 、 Pa 0、 APa、は、電気的回路上で容易に決定出来るため、上記の各 N°ルス幅に特定する必要はない。

(7)第七実施例

本発明の第七実施例における回路構成は、前節で述べた第一実施例の回路構成に検出補助パルス幅可変回路 1 1を追加するとともに（図 47 に示すブロック図参照）、主駆動パルス生成回路 3のゲート出力信号に応じて、検出補助パルス信号の出力の有無を選択する事を特徴としている（図 48参照）。

本発明の実施例の検出補助パルス幅可変回路 1 1についての一実施例は、図 4 9に示す回路であり、図 5 0はタイミングチヤ一ト図である。この図 4 9と図 5 0を用いて、以下で本発明の第七実施例における一実施例である回路の構成とその動作について説明する。

検出補助パルス幅可変回路 1 1は、 ORゲート 1 1 0 8とゲ一ト回路 1 1 0 6及び 1 1 0 7等で構成している。

ゲート回路 1 1 0 6は、主駆動パルス生成回路 1のゲート出力信号 S 3 1 5か S 3 1 6のどちらかが" H" の時に、信号 S 1 1 0 6 aか S 1 1 0 6 bを ORゲート 1 1 0 8に出力する。

ゲート回路 1 1 0 7は、主駆動パルス生成回路 1のゲート出力信号 S 3 0 9〜S 3 1 4の中、いずれかが" H" の時に、出力信号 S 1 1 0 7 として分周回路 8からのマスタ一信号 2 0 4 8 Mを ORゲート 1 1 0 8 に出力する。

ORゲ一ト 1 1 0 8は、入力信号 S 1 1 0 6 a、 S 1 1 0 6 bと S I 1 0 7のいずれかの信号を、検出補助パルス生成回路 1におけるラッチ回路 1 0 3のゲ一卜端子に出力信号 S 1 1 0 8として出力する。

そして、出力信号 S 1 1 0 8に応じて、検出補助パルス生成回路 1における信号 S 1 0 3が合成され、検出捕助パルス信号 S 1 0 1の遮断するタイミングを制御する事で、検出補助パルス信号 S 1 0 1のパルス幅を可変する事を実現した。次に本実施例の回路の動作について、図 5 1に示したフローチャートを用いて説明する。

まず、スター卜（ 2 0 0 1 ) と同時に、初期設定（ 2 0 3 4 ) にて力ゥンタ変数 nを" n = 0" とする。主駆動パルス P 1は、 P 1 - P 0 + η Δ P 1で設定（ 2 0 3 5 ) する。このとき、 P 0は最短パルス幅（例えば P 0 = 1. 9 5 m s e c) であり、 nは 0〜7とし、 Δ Ρ 1は 0. 2 4 4 m s e cとした。

主駆動パルス P 1設定後、主駆動パルス P 1をモータに出力（2 0 3 6) して、次の検出補助パルス P aのパルス幅を選択する（ 2 0 3 9 ) 。パルス幅の選択には、カウン夕変数 nが用いられ、 " nく 5" ならば検出補助パルス P aのパルス幅を" P a = P a O" に設定して（2 0 4 0) 、検出補助パルス P aを出力（ 2 0 4 2 ) する。一方、 " n≥ 5" ならば検出捕助パルス P aのパルス幅を" P a = P a O + (n - 5) Δ P a " に設定して（ 2 0 4 1 ) 、検出補助パルス P aを出力（2 0 4 2 ) する。

そして次の動作である回転検出（ 2 0 0 5 ) では、ロータの回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するもので、 I VRS I≤ I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2を出力（2 0 0 6) して、カウンタ変数 nを" n = n+ 1" のように加算（ 2 0 3 8 ) して、ロータを回転させるための動作を終了する。

以上が、動作フローチャートの説明である。ところで、 Ρ 0、 ΔΡ 1 、 P a 0、 AP a、は、電気的回路上で容易に決定出来るため、上記の各パルス幅に特定する必要はない。

( 8 ) 第八実施例

本発明の第八実施例における回路構成は、前節で述べた第一実施例の回路構成に検出補助パルス出力タイミング生成回路 1 3を追加するとともに（図 52に示すブロック図参照）、主駆動パルス生成回路 3のゲ一ト出力信号に応じて、検出補助パルス信号の出力開始タイミングを可変する事を特徴としている（図 5 3参照）。

本発明の実施例の検出補助パルス出力タイミング生成回路 1 3についての一実施例は、図 5 4に示す回路であり、図 5 5はタイミングチヤ一ト図である。この図 5 4と図 5 5を用いて、以下で本発明の第八実施例における一実施例である回路の構成とその動作について説明する。検出補助パルス出力タイミング生成回路 1 3は、 ORゲート 1 3 0 7 、 1 3 1 1とゲート回路 1 3 0 8と NORゲート 1 3 0 9と NOTゲ一卜 1 3 1 0等で構成した回路である。

NORゲート 1 3 0 9は、主駆動パルス生成回路のゲ—ト出力信号 S 30 9〜S 3 1 5のいずれかが" H" の時に、出力信号 S 1 3 0 9力く" L" となり、ゲート回路 1 3 0 8に出力する。

NOTゲ一ト 1 3 1 0は、駆動パルス生成回路のゲ—卜出力信号 S 3 1 6を反転して、信号 S 1 3 1 0をゲート回路 1 3 0 8に出力する。 ORゲ一ト 1 3 1 1は、分周回路 8の反転マスタ一信号 6 4Mb a rと 2 5 6 Mb a rによる合成信号 S 1 3 1 1をゲ一ト回路 1 3 0 8に出力する。

ゲート回路 1 3 0 8は、信号 S 1 3 0 9、 S 1 3 1 0、 S 1 3 1 1と分周回路 8の反転マスター信号 1 0 2 4 Mb a rを入力信号として、ゲ ―ト出力信号 S 3 1 6力 H" となった時のみ、信号 S 1 3 1 1に基づいた出力信号 S 1 3 0 8 aを ORゲート 1 3 0 7に出力する。。また、ゲート出力信号 S 3 0 9〜S 3 1 5のいずれかが" H" の時には、反転マスタ一信号 1 0 2 4 Mb a rを出力信号 S 1 3 0 8 bとして ORゲ一ト 1 3 0 7に出力する。

ORゲ一ト 1 3 0 7は、入力信号 S 1 3 0 8 aまたは S 1 3 0 8 のいずれかが" H" の時に、検出補助パルス生成回路 1におけるラッチ回路 1 0 2のゲ一ト端子に、立ち上がり信号 S 1 3 0 7を出力する。そして、検出補助パルス信号の出力開始時間を信号 S 1 30 7により決定するとともに、 S 1 3 0 7を可変する事で、検出補助パルス信号の出力開始時間も可変する事を実現した。

次に本実施例の回路の動作について、図 5 6に示したフローチャートを用いて説明する。

まず、スタート（ 2 0 0 1 ) と同時に、初期設定（ 2 0 3 4 ) にて力ゥンタ変数 nを" n= 0" とする。主駆動パルス P 1は、 P 1 =P 0 + η Δ P 1で設定（ 2023 ) する。このとき、 P 0は最短パルス幅（例えば P 0= 1. 95ms e c) であり、 nは 0〜7とし、 ΔΡ 1は 0. 244ms e cとした。

生駆動パルス P 1設定後、主駆動パルス P 1をモータに出力（203 6) して、次の検出補助パルス P aのパルス幅を選択する（ 2043 ) 。パルス幅の選択には、カウンタ変数 nが用いられ、 " nく 6" ならば検出補助パルス P aの出力開始タイミング I TP aを" I TP a = I T P a 0" に設定して（ 2044 ) 、検出捕助パルス P aを出力（204 6) する。一方、 " n≥ 6" ならば出力開始タイミング I TP aを" I TP a = I TP a 1" に設定して（ 2045 ) 、検出補助パルス P aを出力（ 2046 ) する。

そして次の動作である回転検出（ 2005 ) では、ロータの回転もしくは非回転を判定する。検出方法は、 VTHと VRSを比較するもので、 I VRS I≤ I VTH Iならば、補正駆動パルス P 2を出力（200 6 ) して、力ゥンタ変数 nを" n = n + 1 " のように加算（ 2038 ) して、ロータを回転させるための動作を終了する。

以上が、動作フローチャートの説明である。ところで、 Ρ 0、 ΔΡ 1 、 I TP a 0. I TP a 1は、電気的回路上で容易に決定出来るため、上記の各パルス幅に特定する必要はない。

( 9 ) 第九実施例

本発明の第九実施例は、検出補助パルスを交番パルスにして、モータに出力する実施例である。図 57 (a)〜（d) は、第九実施例の駆動電圧波形図である。

これらの交番パルスを生成する方法は多種多様であるが、第八実施例までで述べてきたパルス生成回路でも、交番パルスを生成することは可能であるため、本実施例では割愛する。

図 5 7 ( a ) に示す交番パルスは、主駆動パルスと逆方向に印加する検出補助パルス P a Xと、主駆動パルスと同方向に印加する検出補助パルス P a Yとで形成した交番パルスの一実施例である。

図 5 7 ( b ) に示す交番パルスは、検出補助パルス P a Xと P a Yを間欠的に印加する交番/、°ルスの一実施例である。

図 5 7 ( c ) に示す交番パルスは、検出補助パルス P a Xと P a Yの印加順序を、（a ) に示す交番パルスと逆にした交番パルスの一実施例 lJ、める。

図 5 7 ( d ) に示す交番パルスは、複数の検出補助パルス P a X例えば P a X 1と P a X 2をステップモータに印加した後、検出補助パルス P a Yをステップモータに印加する交番パルスの一実施例である。また、検出補助パルス P a Y側を複数としても同一の効果が得られる。ちなみに、図 5 7 ( a )〜（d ) に示す交番パルスを繰り返しステツプモータに印加することも、容易に実現できる。以下、各実施例ごとに発明が発揮する効果を記載する。

(実施例 1 )

この発明は、以上説明してきた様に、主駆動パルス遮断後にステップモ一夕 7のコイルに誘起する電圧を、検出回路 6にて過渡電圧に変換してステツプモータの回転を電気的な検出判定で行うステツプモータの回転検出方式において、検出補助パルス信号を生成する検出補助パルス生成回路 1を回路上に設け、駆動回路 5より実効電力パルスとして、主駆動パルス遮断後で回転検出前に、検出補助パルスをステップモータ 7に印加するというステップモータの駆動手段である。

この様な口一夕の回転検出を行う前に検出補助パルスを有するような構成により、以下の効果が得られる。

( 1 ) 突発的な外部負荷トルクの増加に対して、モータの駆動トルクを増加して確実なステップ動作を実現するために、パルス幅の長く実効電力の大きな主駆動、。ルスをステップモータに印加した時に、誘起電圧の低下に伴う検出回路の誤判定動作による補正駆動パルスの出力を回避でき、必要最低限の実効電力をステツプモータに供給することが可能となる。

( 2 ) 時計サイズの小型、薄型化や、低消費電流化を実現するためのロータの小型化、つまり慣性モ一メントの小さなロータを使用した場合でも、主駆動パルス遮断後のロータ回転減衰運動の停止による検出回路の誤判定動作を回避でき、回転検出の精度を高めるのに多大なる効果を発揮する。

( 3 ) 量産におけるステップツモ一夕部品の形状バラッキに無関係で、高い回転検出精度を維持できる。

(実施例 2 )

実施例 1の回路上に、前回のステップ動作で得た検出回路 6の出力結果に応じて、検出補助パルスを出力するか否かを選択する検出補助パルス出力選択回路 1 0を設けた。この様なロータの回転検出を行う前に検出捕助パルスを出力し、更にその出力の有無を制御するような構成とした電子時計は、以下の効果を発揮する。

( 4 ) ロータの回転検出結果に応じて、検出補助パルスの出力の有無を制御することは、比較的回転検出が安定しているステップ動作時に検出補助パルスの出力を停止するため、検出補助パルスによる実効電力の浪費を防止できる。

(実施例 3 )

実施例 1の回路上に、前回のステツプ動作で得た検出回路 6の出力結果に応じて、検出補助パルスのパルス幅を可変する検出補助パルス幅可変回路 1 1を設けた。この様なロータの回転検出を行う前に検出捕助パルスを出力し、更にそのパルス幅を可変するような構成とした電子時計は、以下の効果を発揮する。

( 5 ) 時間経過に伴う輪列負荷の変動や、突発的な外部負荷トルクの増加により、ロータの回転運動が鈍化して、検出に必要な誘起電圧も確保できなくなる場合においても、 2種類以上の実効電力となる検出補助パルスを、検出結果に対応して選択し、ステップモータに印加することで、ロータの回転減衰運動の調整が可能となり、検出精度を高めるのに効果を発揮する。

( 6 ) 必要最小限の実効電力を持つ検出補助パルスを選択してステツプモータに出力することで、回転検出の安定化を図ることが可能となり、検出補助パルスによる電力の消費を防止することが出来る。

(実施例 4 )

実施例 2の回路上に、検出補助パルスの出力を計数する検出補助パルス出力カウンタ 1 2を設けた。この様な構成とした電子時計は、周期的にモータへの負荷トルクを生ずる輪列機構、例えば日付表示板である日車の歯先に弾性的に躍制規正する躍制ばねを有するカレンダ付時計などに効果がある。

( 7 ) 「日送り時に発生する負荷トルクのために口一夕の回転運動が鈍化する度合いが時間的に変化する」様な、周期的で長時間モータに負荷トルクが加わる時計においても、負荷トルクが低下するまで検出補助パルスを出力するような検出補助パルスの出力回数の管理により、誤判定による補正駆動パルスの出力を回避でき、消費電流の浪費を防止できる。

(実施例 5 ) 実施例 1の回路上に、前回のステツプ動作で得た検出回路 6の出力結果に応じて、検出補助パルスの出力開始タイミングを可変する検出補助パルス出カタイミング生成回路 1 3を設けた。この様なロータの回転検出を行う前に検出補助パルスを出力し、更にそのパルス幅を可変するような構成とした電子時計は、

( 8 ) ロータの回転運動を増幅しやすいタイミングに検出補助パルスの出力を合わせることができ、常に安定した回転検出結果を維持することに効果的である。

(実施例 6、実施例 7、実施例 8 )

実施例 1の回路上に、複数の主駆動パルス信号を生成する主駆動パルス生成回路 3を設け、（ a ) 検出補助パルスを出力するか否かを選択する検出補助パルス出力選択回路 1 0や、（b ) 検出補助パルスのパルス幅を可変する検出補助パルス幅可変回路 1 1や、（ c ) 検出補助パルスの出力開始タイミングを可変する検出補助パルス出力タイミング生成回路 1 3を制御する方法として、主駆動パルス生成回路 3の信号に対応させることで、

( 9 ) 回路に付加する素子の数を少なくすることができ、回路のサイズをコンパク卜にできる。

(実施例 9 )

交番パルスは、ロータの回転検出に必要な誘起電圧を高くする効果（パルス P a Xによる）と、ロータの乱調（正規の静止角度をォ一バーランして次の静止角度までロータが回転してしまう現象）を防止するための制動に効果（パルス P a Y) を発揮する。ロータの乱調は、モータの駆動電圧が高いとき（リチウム電池等の高い電圧を保持する電源）に発生する。産業条の利用可能性

以上のように小型化や薄型化が進む現在のステップモータ部品において低消費電流化や高い検出精度を要求するステップモータに対して、本発明の検出捕助パルスは、多大なる効果を発揮する。

Claims

請求の範囲

1. 発信回路（9) からの信号を受ける分周回路（8) と輪列に回転力を伝えるステップモータ（7) を有する電子時計において、ステップモ —タ（7) カ^ステップ回転しない程度の実効電力パルスとなる検出補助パルス信号を、分周回路（8) から入力したクロック信号を元に少なくとも 1つ以上生成して、駆動パルス選択回路（4) に出力する検出補助パルス生成回路（1) と、分周回路（8) から入力したクロック信号を元に、少なくとも 1種類以上の主駆動パルス信号を生成して、駆動パルス選択回路（4) に出力する主駆動パルス生成回路（3) と、分周回路（8) から入力したクロック信号を元に生成して、主駆動パルスより長い補正駆動パルス信号を、駆動パルス選択回路（4) に出力する補正駆動パルス生成回路（2) と、主駆動パルス信号と検出補助パルス信号、及び検出回路（6) からの検出信号に対応して補正駆動パルス信号の出力の有無を選択して、主駆動パルス信号と検出補助パルス信号と補正駆動パルス信号を駆動回路（5) に出力する駆動パルス選択回路（4) と、駆動パルス選択回路（4) 力、ら入力した主駆動パルス信号と検出補助パルス信号と補正駆動パルス信号を実効電力パルスに変換してステツプモータ（7) に出力する駆動回路（5) と、分周回路（8) から入力したクロック信号を元に、回路のスィッチ切り換えをすることでステツプモータ（7) の回転検出を行い、回転検出結果に応じた検出信号を生成して、駆動パルス選択回路（4) に出力する検出回路（6) を設けたことを特徴とする電子時計。

2. 前回のステツプ動作で口一夕の回転結果に応じて生成した検出回路 (6) の検出信号と、補正駆動パルス信号を合成した信号に対応して、検出捕助パルス生成回路（1) 力、ら入力した検出補助パルス信号を駆動パルス選択回路（4) に出力するか否かを選択する検出補助パルス出力選択回路（1 0) を設けた事を特徴とする請求項 1記載の電子時計。

3. 検出補助パルスのパルス幅を可変するために、検出回路（6) の検出信号と補正駆動パルス信号を合成した信号に応じて、分周回路（8) から入力する少なくとも 2種類以上のクロック信号を元に 1つのクロック信号に選択して、検出補助パルス生成回路（1) にクロック信号を出力する検出補助パルス幅可変回路（1 1) と、検出補助パルス幅可変回路（1 1) と分周回路（8) からの入力するクロック信号を元に検出補助パルス信号を生成する検出補助パルス生成回路（ 1) を設けた事を特徴とする請求項 1記載の電子時計。

4. 検出補助パルス出力選択回路（1 0) から駆動パルス選択回路（4 ) に出力する検出補助パルス信号の出力回数を計時して、出力回数に応じて、検出補助パルス出力選択回路（1 0) の出力選択動作を制御するカウン夕信号を検出補助パルス出力選択回路（1 0) に出力する検出補助パルス出力カウンタ（1 2) を設けた事を特徴とする請求項 2記載の電子時計。

5. 分周回路（8) からの入力するクロック信号を元に、前回のステツプ動作でロータの回転検出結果に応じて生成した検出回路（6) の検出信号と、補正駆動パルス信号を合成した信号に応じて、検出補助パルスの出力開始タイミングを可変するクロック信号を選択する検出補助パルス出力タイミング可変回路（1 3) を設けた事を特徴とする請求項 1記載の電子時計。

6. 主駆動パルス生成回路（3) から入力した少なくとも 1種類以上の信号に応じて、駆動パルス選択回路（4) に検出捕助パルス信号を出力するか否かを選択する検出補助パルス出力選択回路（1 0) を設けた事を特徴とした請求項 1記載の電子時計。

7. 主駆動パルス生成回路（3) から入力した少なくとも 1種類以上の信号に応じて、検出補助パルス生成回路（1) に出力するクロック信号を選択する検出捕助パルス幅可変回路（1 1) を設けた事を特徴とした請求項 1記載の電子時計。

8. 分周回路（8) から入力するクロック信号を元に、主駆動パルス生成回路（3) 力、ら入力した少なくとも 1種類以上の信号に応じて、検出補助パルスの出力開始タイミングを可変するクロック信号を選択する検出補助パルス出力タイミング可変回路（13) を設けた事を特徴とする請求項 1記載の電子時計。

9. ステップモータ（7) に印加する検出補助パルスは、少なくとも 1 つ以上の交番パルスとした請求項 1ないし請求項 8のいずれか 1項に記載の電子時計。