ステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計
【課題】複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動とすることにより、省電力化を図ること。
【解決手段】時刻針１１４、１１５、１１６を駆動する時刻モータ１１２と、クロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動するクロノモータ１１１と、時刻モータ１１２の非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出回路１０７と、負荷検出回路１０７が検出した負荷状況に応じて、時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１の駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えている。
【解決手段】時刻針１１４、１１５、１１６を駆動する時刻モータ１１２と、クロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動するクロノモータ１１１と、時刻モータ１１２の非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出回路１０７と、負荷検出回路１０７が検出した負荷状況に応じて、時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１の駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータ制御回路及び前記ステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のステッピングモータを有するアナログ電子時計として、計時機能と時間計測機能を有するクロノグラフ時計が実用化されている。前記クロノグラフ時計には、時刻針駆動用の時刻モータとクロノグラフ針駆動用のクロノモータが使用されている。前記モータとして、ロータ収容孔及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容孔内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにした２極ＰＭ（Permanent Magnet）型ステッピングモータが使用されている。
【０００３】
ところで、特許文献１には、外部磁界の変化及びステッピングモータの駆動条件の変化を検出して駆動パルスを変化させ、低消費電力化を図る技術が開示されている。
この技術を複数のステッピングモータを有するアナログ電子時計に応用する場合、各々のステッピングモータに上記外部磁界検出回路やモータ負荷検出回路を用意すれば低消費電力化を実現できるが、回路規模が増えるため、現実的には常に駆動する時刻モータにのみ用意し、クロノモータ等の他の用途のステッピングモータは確実に駆動できるパルスを印加している。
【０００４】
例えば、クロノグラフ機能付きアナログ電子時計において、時刻モータのみ負荷検出して駆動エネルギ制御により低消費電力化するのに対して、クロノモータは耐久性を確保した固定パルス駆動としているため、低消費化に限界がある。
また、負荷検出の精度を高めるためにモータ駆動の前に磁界検出を行うが、これも時刻モータのみに施されている。
【０００５】
一方、特許文献２に記載された発明では、１つのステッピングモータに対応する回転検出結果（磁界検出結果）を他のステッピングモータの出力タイミング制御信号として用いている。タイミング制御信号は、１つのモータ駆動後の予め定めた所定時間内に他のステッピングモータを駆動するパルスを出力させるようにしている。しかしながら、特許文献２記載の発明は、複数のステッピングモータを駆動させる場合に、運針タイミングのズレを目立たせないようにするには運針タイミングを近づける必要があるが、近づけすぎると、最初に駆動したステッピングモータによる電源電圧の低下が復帰する前に次のステッピングモータを駆動するため駆動できない状態が発生するのを防止しているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−１４７３８１号公報
【特許文献２】ＷＯ００／３６４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、省電力化を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点によれば、第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記第１ステッピングモータの非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段が検出した負荷状況に応じて、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えて成ることを特徴とするステッピングモータ制御回路が提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の視点によれば、第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記各ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、ステッピングモータ制御回路として、前記ステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、省電力化を図ることが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、低消費電力で正確な運針を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びこれを用いたアナログ電子時計について説明する。尚、各図において、同一部分には同一符号を付している。
図１は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計のブロック図で、計時機能及び時間計測機能を有するクロノグラフ時計の例を示している。図１において、クロノグラフ時計は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１、発振回路１０１で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０２、電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０３、制御回路１０３からの制御信号に対応する時刻針駆動用の駆動パルス及びクロノグラフ針駆動用の駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路１０４を備えている。
【００１３】
また、クロノグラフ時計は、駆動パルス発生回路１０４からのクロノグラフ針駆動用の駆動パルスに対応する駆動パルスによってモータ部１１０内のクロノモータ（第２ステッピングモータ）１１１を駆動するモータ駆動回路（第２モータ駆動回路）１０６、駆動パルス発生回路１０４からの時刻針駆動用の駆動パルスに対応する駆動パルスによってモータ部１１０内の時刻モータ（第１ステッピングモータ）１１２を駆動するモータ駆動回路（第１モータ駆動回路）１０９を備えている。
【００１４】
また、クロノグラフ時計は、クロノグラフ針を駆動するクロノモータ１１１及び時刻針を駆動する時刻モータ１１２を有するモータ部１１０、モータ部１１０によって駆動され、計測時間や現在時刻をクロノグラフ針や時刻針によって表示するアナログ表示部１１９を備えている。アナログ表示部１１９は、計測した時間を表示するクロノグラフ針（クロノグラフ時針１１７、クロノグラフ分針１１８、クロノグラフ秒針１１３）、現在時刻を表示する時刻針（時刻時針１１４、時刻分針１１５、時刻秒針１１６）を備えている。クロノグラフ針１１７、１１８、１１３はクロノモータ１１１によって回転駆動され、時刻針１１４、１１５、１１６は時刻モータ１１２によって回転駆動される。
【００１５】
クロノモータ１１１及び時刻モータ１１２はステッピングモータであり、例えば、ロータ収容孔及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容孔内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにした公知の２極ＰＭ（Permanent Magnet）型ステッピングモータである。ステッピングモータの駆動コイルに極性の異なる駆動信号を交互に供給することによって、ロータを所定角度（例えば１８０度）ずつ一定方向に連続的に回転させるように構成されている。
【００１６】
また、クロノグラフ時計は、時刻モータ１１２の負荷状況を検出する負荷検出回路１０７を備えている。負荷検出回路１０７は外部磁界を検出する磁界検出回路１０８、時刻モータ１１２の回転状況を検出する回転検出回路１０５を備えている。磁界検出回路１０８及び回転検出回路１０５は各々公知の構成のものである。磁界検出回路１０８は、時刻モータ１１２の非駆動時にその駆動コイルに流れる電流に基づいて所定値以上の強度の外部磁界が存在するか否かを検出する。回転検出回路１０５は、時刻モータ１１２の駆動直後の自由振動によって発生する誘起信号に基づいて回転状況を検出する。
【００１７】
制御回路１０３は、磁界検出回路１０８による磁界検出結果や回転検出回路１０５による回転検出結果に基づいて時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１に共通する負荷の大きさを判定する。
例えば、制御回路１０３は、磁界検出回路１０８による磁界検出結果に基づいて所定値以上の強度の磁界が存在すると判定した場合は、クロノモータ１１１及び時刻モータ１１２双方の負荷が変動して大きくなったと判定する。
【００１８】
また、制御回路１０３は、回転検出回路１０５による時刻モータ１１２の回転検出結果に基づいて時刻モータ１１２が非回転と判定した場合は、温度変動に基づいてモータ１１２から指針（時刻針１１４、１１５、１１６）に至る経路に用いている油の粘性が大きくなったため負荷が大きくなり、時刻モータ１１２の負荷が変動して大きくなったと判定する。この場合、制御回路１０３は、モータ１１１から指針（クロノグラフ針１１７、１１８、１１３）に至る経路に用いている油の粘性も大きくなり、クロノモータ１１１及び時刻モータ１１２双方の負荷が変動して大きくなったと判定する。
【００１９】
尚、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生手段を構成している。発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、駆動パルス発生回路１０４、モータ駆動回路１０６、１０９及び負荷検出回路１０７は制御手段を構成している。回転検出回路１０５は回転検出手段を構成し、磁界検出回路１０８は磁界検出手段を構成し又、負荷検出回路１０７は負荷検出手段を構成している。
【００２０】
図２〜図４は、本実施の形態において時間計測動作と計時動作が同時に行われている状態のタイミング図で、クロノモータ１１１と時刻モータ１１２の駆動動作、制動動作、磁界検出動作のタイミングを示している。図２は磁界が存在しない場合に時刻モータ１１２が正常に回転したときのタイミング図、図３は磁界が存在しない場合に時刻モータ１１２が回転しなかったときのタイミング図、図４は磁界が存在する場合のタイミング図である。
【００２１】
図２〜図４における記号の意味は次の通りである。即ち、Ｐ１ｎ（Ｍ０）は時刻モータ１１２を駆動するための時刻用主駆動パルスであり、ｎはエネルギランクを示す正の整数で、ｎが大きくなるほど駆動エネルギが大きい（エネルギランクが大きい）ことを示している。Ｐ２（Ｍ０）は各主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）よりも駆動エネルギの大きい時刻用補正駆動パルスであり、負荷が増加した場合でも時刻モータ１１２を強制的に回転させることができる駆動パルスである。
【００２２】
Ｐ１ｍ（Ｍ１）はクロノモータ１１１を駆動するためのクロノグラフ用主駆動パルスであり、ｍはエネルギランクを示す正の整数で、ｍが大きくなるほど駆動エネルギが大きいことを示している。Ｐ２（Ｍ１）は各主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）よりもエネルギの大きいクロノグラフ用補正駆動パルスであり、負荷が増加した場合でもクロノモータ１１１を強制的に回転させることができる駆動パルスである。
【００２３】
各駆動パルスに付した括弧内の記号Ｍ０は時刻モータ１１２駆動用の駆動パルス、記号Ｍ１はクロノモータ１１１駆動用の駆動パルスであることを示している。
Ｐｒ（Ｍ０）、Ｐｒ（Ｍ１）は、各々、時刻モータ１１２、クロノモータ１１１の回転に制動をかけるための制動パルスである。補正駆動パルスＰ２駆動後の自由振動を早く停止させるために使用する。
【００２４】
Ｍ００、Ｍ０１は時刻モータ１１２の駆動端子（換言すれば、駆動信号の極性）を示し、モータ駆動回路１０９から一方の端子Ｍ００及び他方の端子Ｍ０１に交互に極性の異なる時刻用主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）を供給することによって時刻モータ１１２を所定角度ずつ一方向に回転させる。ＳＰＪは磁界検出回路１０８による外部磁界の磁界検出動作、ＳＰＫは回転検出回路１０５による時刻モータ１１２の回転検出動作を表している。本実施の形態では、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）の周期は１秒である。
【００２５】
Ｍ１０、Ｍ１１はクロノモータ１１１の駆動端子（換言すれば、駆動信号の極性）を示し、モータ駆動回路１０６から一方の端子Ｍ１０及び他方の端子Ｍ１１に交互に極性の異なるクロノグラフ用主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を供給することによってクロノモータ１１１を所定角度ずつ一方向に回転する。本実施の形態では、主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）の周期は１／５秒である。
【００２６】
図２では、時刻モータ１１２を一方の極性Ｍ００で駆動する前に、磁界検出回路１０８が他方の極性Ｍ０１側で磁界検出動作ＳＰＪを行った際、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定し、一方の極性Ｍ００側で主駆動パルスＰ１１（Ｍ０）により時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が一方の極性Ｍ００側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転したと判定すると、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を変更することなく、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１１（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
【００２７】
次のサイクルでは時刻モータ１１２を他方の極性Ｍ０１で駆動する前に、磁界検出回路１０８が一方の極性Ｍ００側で磁界検出動作ＳＰＪを行い、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定した場合、他方の極性Ｍ０１側で主駆動パルスＰ１１（Ｍ０）により時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が他方の極性Ｍ０１側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転したと判定すると、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を変更することなく、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１１（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
制御回路１０３は、所定値を超える外部磁界が検出されず、時刻モータ１１２が正常に回転する場合には前記動作を繰り返して、１秒周期で時刻モータ１１２を回転駆動し、１／５秒周期でクロノモータ１１１を回転駆動する。これにより、省電力化を図りながら時刻モータ１１２とクロノモータ１１１の正常な駆動が可能になる。
【００２８】
図３では、時刻モータ１１２を他方の極性Ｍ０１で駆動する前に、磁界検出回路１０８が一方の極性Ｍ００側で磁界検出動作ＳＰＪを行った際、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定し、他方の極性Ｍ０１側で主駆動パルスＰ１１（Ｍ０）により時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が他方の極性Ｍ０１側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転しなかったと判定すると、補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）に変更して時刻モータ１１２を強制的に回転させた後、制動パルスＰｒ（Ｍ０）によって制動をかけるように制御する。
【００２９】
制御回路１０３は、所定値を超える磁界は検出されないが、時刻モータ１１２駆動用の主駆動パルスＰ１１（Ｍ１）では回転できなかったため、温度変化による各モータ１１１、１１２に共通の負荷が増加したと判定して、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を１ランクアップして主駆動パルスＰ１２（Ｍ１）に変更し、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１２（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
【００３０】
次のサイクルでは時刻モータ１１２を一方の極性Ｍ００で駆動する前に、磁界検出回路１０８が他方の極性Ｍ０１側で磁界検出動作ＳＰＪを行い、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定した場合、一方の極性Ｍ００側の主駆動パルスを１ランクアップして主駆動パルスＰ１２（Ｍ０）に変更し、時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が一方の極性Ｍ００側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転したと判定すると、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を変更することなく、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１２（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
このように制御回路１０３は、所定値を超える外部磁界が検出されず、時刻モータ１１２が正常に回転しない場合には、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１の主駆動パルスを両方ともランクアップして回転駆動する。これにより、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１を低消費電力で確実に回転駆動することが可能になる。
【００３１】
図４では、時刻モータ１１２を他方の極性Ｍ０１で駆動する前に、磁界検出回路１０８が一方の極性Ｍ００側で磁界検出動作ＳＰＪを行った際、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出したと判定すると、他方の極性Ｍ０１側の駆動時に、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）の代わりに補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を強制的に回転駆動し、その後、制動パルスＰｒ（Ｍ０）によって制動をかけるように制御する。
【００３２】
制御回路１０３は、所定値を超える磁界が検出されたため、主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）の代わりに補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を強制的に回転駆動し、その後、制動パルスＰｒ（Ｍ１）によって制動をかけるように、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に制御する。
このように制御回路１０３は、所定値を超える外部磁界が検出された場合、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１の両方を補正駆動パルスＰ２によって回転駆動する。これにより、磁界の存在によって共通の負荷が増加した場合でも、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１を確実に回転駆動することが可能になる。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートで、外部磁界による共通の負荷や油の粘性等による共通の負荷の双方に対応する処理を示している。外部磁界の検出は行わずに油の粘性等による共通の負荷のみを検出する場合には、外部磁界の検出処理及びこれに付随する処理は不要となり又、図１の磁界検出回路１０８も不要となる。
図５において、ｍはクロノモータ１１１駆動用主駆動パルスＰ１（Ｍ１）のエネルギランク、ｎは時刻モータ１１２駆動用主駆動パルスＰ１（Ｍ０）のエネルギランク、Ｎは同一エネルギの主駆動パルスＰ１（Ｍ０）による連続駆動回数を表している。
【００３４】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計について、時刻計時動作及び時間計測動作を同時に行う場合について説明する。
発振回路１０１は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０２が発振回路１０１で発生した前記信号を分周して計時の基準となる時計信号を制御回路１０３に出力する。
【００３５】
制御回路１０３は、初期状態において主駆動パルスＰ１（Ｍ０）のエネルギランクｎ、主駆動パルスＰ１（Ｍ１）のエネルギランクｍ及び繰り返し回数Ｎを全て０にリセットする（ステップＳ５００）。
制御回路１０３は、分周回路１０２からの時計信号を計時して、時刻秒針１１６の駆動タイミングが到来したと判定すると（ステップＳ５０１）、時刻モータ１１２を駆動する前の非駆動時に磁界検出回路１０８を制御して、所定値を超える強度の外部磁界が存在するか否かを判定する（ステップＳ５０２）。磁界検出回路１０８は、制御回路１０３の制御の下、時刻モータ１１２のを駆動する前に時刻モータに発生する信号に基づいて所定値を超える外部磁界の有無を検出する。
【００３６】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０２において磁界検出回路１０８が所定値を超える外部磁界を検出しなかった（外部磁界無し）と判定すると、図２に示すように、主駆動パルスＰ１０（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御し（ステップＳ５０３）、駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０９を介して主駆動パルスＰ１０（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を回転駆動する。時刻モータ１１２は時刻針１１４、１１５、１１６を駆動して運針する。
回転検出回路１０５は、主駆動パルスＰ１０（Ｍ０）による駆動後に、時刻モータ１１２の回転状況を検出する。
【００３７】
制御回路１０３は、回転検出回路１０５による時刻モータ１１２の検出結果に基づいて、回転したと判定すると（ステップＳ５０４、Ｓ５０５）、同一主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）による繰り返し回数Ｎに１加算した後（ステップＳ５０６）、繰り返し回数Ｎが所定の回数（本実施の形態では１６０回）に達したと判定すると（ステップＳ５０７）、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）及び主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）の双方を１ランクダウンした主駆動パルスに変更する（ステップＳ５０８）。制御回路１０８は、前記ランクダウン時にランクｎが負と判定すると（ステップＳ５０９）、これ以上ランクダウンできないため、エネルギランクｎ、ｍを各々最低ランクの「０」にする（ステップＳ５１０）。
【００３８】
次に、制御回路１０３は、分周回路１０２からの時計信号を計時して、クロノグラフ針１１３の駆動タイミングが到来したと判定すると（ステップＳ５１１）、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によるクロノモータ１１１の駆動が指示されていない場合には（ステップＳ５１２）、図２に示すように、そのときのエネルギランクの主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）（ここではｍ＝０）によってクロノモータ１１１を回転駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御した後（ステップＳ５１４）、処理ステップＳ５０１に戻る。
駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０６を介して主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を回転駆動する。クロノモータ１１１はクロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動して運針する。
【００３９】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２において補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によるクロノモータ１１１の駆動が指示されている場合には、図４に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）に変更してクロノモータ１１１を回転駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御した後（ステップＳ５１３）、処理ステップＳ５０１に戻る。駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０６を介して補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を強制的に回転駆動する。クロノモータ１１１はクロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動して運針する。これにより、クロノグラフ針１１７、１１８、１１３を確実に運針させることができる。
【００４０】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１１においてクロノグラフ針１１３の駆動タイミングが到来していないと判定した場合、処理ステップＳ５０１に戻る。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０９においてランクｎが負ではないと判定した場合、処理ステップＳ５０７において繰り返し回数Ｎが１６０回に達していないと判定した場合、及び、処理ステップＳ５０１において時刻秒針１１６の駆動タイミングが到来していないと判定した場合には、処理ステップＳ５１１に移行する。
【００４１】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０２において磁界検出回路１０８が所定値を超える外部磁界を検出した（外部磁界有り）と判定すると、図４に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御し（ステップＳ５１８）、駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０９を介して主駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を強制的に回転駆動する。時刻モータ１１２は時刻針１１４、１１５、１１６を駆動して運針する。これにより、時刻針１１４、１１５、１１６を確実に運針できる。
【００４２】
次に、制御回路１０３は、図４に示すように補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように指示を出した後（ステップＳ５１９）、処理ステップＳ５１１に移行する。制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２、Ｓ５１３において、処理ステップＳ５１９の指示を受けて補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように制御することになる。
【００４３】
一方、制御回路１０３は、処理ステップＳ５０５において時刻モータ１１２が回転しなかったと判定すると、図３に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御する（ステップＳ５１５）。駆動パルス発生回路１０４は、モータ駆動回路１０９を介して補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）により時刻モータ１１２を強制的に回転駆動する。時刻モータ１１２は時刻針１１４、１１５、１１６を駆動して運針する。
【００４４】
この場合、制御回路１０３は、油の粘性増加等によって共通の負荷が増加したと判定し、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように指示を出す（ステップＳ５１６）。制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２、Ｓ５１３において、処理ステップＳ５１６の指示を受けて、図４に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように制御することになる。
【００４５】
次に、制御回路１０３は、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）のエネルギランクが最大でない場合（ステップＳ５２０）、ランクアップすることが可能であるため、図３に示すように両方の主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）、Ｐ１ｍ（Ｍ１）のエネルギランクをともに１ランクアップした後（ステップＳ５２１）、処理ステップＳ５０１に戻る。制御回路１０３は、処理ステップＳ５２０において主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）のエネルギランクが最大の場合はランクアップすることができないため、両方の主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）、Ｐ１ｍ（Ｍ１）のエネルギランクｎ、ｍをともに最低ランク「０」にした後（ステップＳ５１７）、処理ステップＳ５０１に戻る。これにより、無駄な電力消費を防ぐ。
前記動作を時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１について、各々、異なる極性で交互に行うことにより、現在時刻を時刻針１１４、１１５、１１６によって表示し、計測時間をクロノグラフ針１１７、１１８、１１３によって表示する。
【００４６】
以上述べたように本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路は、第１指針である時刻針１１４、１１５、１１６を駆動する時刻モータ１１２と、第２指針であるクロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動するクロノモータ１１１と、時刻モータ１１２の非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出回路１０７と、負荷検出回路１０７が検出した負荷状況に応じて、時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１の駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えている。
【００４７】
また、時刻モータ１１２を用いて負荷検出回路１０７で大きな負荷を検出して主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）のエネルギランクをランクアップした場合、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）もランクアップする。
また、時刻モータ１１２を用いて磁界検出回路１０８により外部磁界が有ることを検出し補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動した場合、クロノモータ１１１も補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によって駆動するようにしている。
【００４８】
したがって、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路１０５の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ１１１、１１２に共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、省電力化を図ることが可能になる。
また、ランクダウン時の回転誤検出による時計の実測遅れを防ぐことが出来る。
また、時刻モータ１１２の各駆動前に負荷状況を判定し、それに応じた駆動パルスで駆動しているため、省電力化を図りつつ確実な駆動が可能になる。
【００４９】
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動とすることにより、低消費電力で正確な運針を行うことが可能になる。
また、少ない駆動パルス列の組合せで、カレンダ負荷等の重負荷を駆動するアナログ電子時計を実現できる。
【００５０】
尚、前記実施の形態では、駆動パルスの駆動エネルギを変えるために、矩形波のパルス幅を変えるようにしたが、パルス自体を櫛歯波にし、そのＯＮ／ＯＦＦデューティを変えたり、パルス電圧を変える等によっても駆動エネルギを変えることが可能である。
また、前記実施の形態では、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１を備えたクロノグラフ時計の例で説明したが、カレンダ機能付きアナログ電子時計をはじめ、複数のステッピングモータを使用するアナログ電子時計に適用可能である。
また、指針は時刻針やクロノグラフ針以外でもよい。
また、ステッピングモータの応用例として電子時計の例で説明したが、モータを使用する電子機器に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係るステッピングモータ制御回路は、ステッピングモータを使用する各種電子機器に適用可能である。
また、本発明に係るアナログ電子時計は、カレンダ機能付きアナログ電子時計やクロノグラフ時計をはじめ、複数のステッピングモータを使用するアナログ電子時計に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・制御回路
１０４・・・駆動パルス発生回路
１０５・・・回転検出回路
１０６、１０９・・・モータ駆動回路
１０７・・・負荷検出回路
１０８・・・磁界検出回路
１１０・・・モータ部
１１１・・・クロノモータ
１１２・・・時刻モータ
１１３・・・クロノグラフ秒針
１１４・・・時刻時針
１１５・・・時刻分針
１１６・・・時刻秒針
１１７・・・クロノグラフ時針
１１８・・・クロノグラフ分針
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータ制御回路及び前記ステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のステッピングモータを有するアナログ電子時計として、計時機能と時間計測機能を有するクロノグラフ時計が実用化されている。前記クロノグラフ時計には、時刻針駆動用の時刻モータとクロノグラフ針駆動用のクロノモータが使用されている。前記モータとして、ロータ収容孔及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容孔内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにした２極ＰＭ（Permanent Magnet）型ステッピングモータが使用されている。
【０００３】
ところで、特許文献１には、外部磁界の変化及びステッピングモータの駆動条件の変化を検出して駆動パルスを変化させ、低消費電力化を図る技術が開示されている。
この技術を複数のステッピングモータを有するアナログ電子時計に応用する場合、各々のステッピングモータに上記外部磁界検出回路やモータ負荷検出回路を用意すれば低消費電力化を実現できるが、回路規模が増えるため、現実的には常に駆動する時刻モータにのみ用意し、クロノモータ等の他の用途のステッピングモータは確実に駆動できるパルスを印加している。
【０００４】
例えば、クロノグラフ機能付きアナログ電子時計において、時刻モータのみ負荷検出して駆動エネルギ制御により低消費電力化するのに対して、クロノモータは耐久性を確保した固定パルス駆動としているため、低消費化に限界がある。
また、負荷検出の精度を高めるためにモータ駆動の前に磁界検出を行うが、これも時刻モータのみに施されている。
【０００５】
一方、特許文献２に記載された発明では、１つのステッピングモータに対応する回転検出結果（磁界検出結果）を他のステッピングモータの出力タイミング制御信号として用いている。タイミング制御信号は、１つのモータ駆動後の予め定めた所定時間内に他のステッピングモータを駆動するパルスを出力させるようにしている。しかしながら、特許文献２記載の発明は、複数のステッピングモータを駆動させる場合に、運針タイミングのズレを目立たせないようにするには運針タイミングを近づける必要があるが、近づけすぎると、最初に駆動したステッピングモータによる電源電圧の低下が復帰する前に次のステッピングモータを駆動するため駆動できない状態が発生するのを防止しているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−１４７３８１号公報
【特許文献２】ＷＯ００／３６４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、省電力化を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点によれば、第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記第１ステッピングモータの非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段が検出した負荷状況に応じて、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えて成ることを特徴とするステッピングモータ制御回路が提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の視点によれば、第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記各ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、ステッピングモータ制御回路として、前記ステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、省電力化を図ることが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、低消費電力で正確な運針を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びこれを用いたアナログ電子時計について説明する。尚、各図において、同一部分には同一符号を付している。
図１は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計のブロック図で、計時機能及び時間計測機能を有するクロノグラフ時計の例を示している。図１において、クロノグラフ時計は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１、発振回路１０１で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０２、電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０３、制御回路１０３からの制御信号に対応する時刻針駆動用の駆動パルス及びクロノグラフ針駆動用の駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路１０４を備えている。
【００１３】
また、クロノグラフ時計は、駆動パルス発生回路１０４からのクロノグラフ針駆動用の駆動パルスに対応する駆動パルスによってモータ部１１０内のクロノモータ（第２ステッピングモータ）１１１を駆動するモータ駆動回路（第２モータ駆動回路）１０６、駆動パルス発生回路１０４からの時刻針駆動用の駆動パルスに対応する駆動パルスによってモータ部１１０内の時刻モータ（第１ステッピングモータ）１１２を駆動するモータ駆動回路（第１モータ駆動回路）１０９を備えている。
【００１４】
また、クロノグラフ時計は、クロノグラフ針を駆動するクロノモータ１１１及び時刻針を駆動する時刻モータ１１２を有するモータ部１１０、モータ部１１０によって駆動され、計測時間や現在時刻をクロノグラフ針や時刻針によって表示するアナログ表示部１１９を備えている。アナログ表示部１１９は、計測した時間を表示するクロノグラフ針（クロノグラフ時針１１７、クロノグラフ分針１１８、クロノグラフ秒針１１３）、現在時刻を表示する時刻針（時刻時針１１４、時刻分針１１５、時刻秒針１１６）を備えている。クロノグラフ針１１７、１１８、１１３はクロノモータ１１１によって回転駆動され、時刻針１１４、１１５、１１６は時刻モータ１１２によって回転駆動される。
【００１５】
クロノモータ１１１及び時刻モータ１１２はステッピングモータであり、例えば、ロータ収容孔及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容孔内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにした公知の２極ＰＭ（Permanent Magnet）型ステッピングモータである。ステッピングモータの駆動コイルに極性の異なる駆動信号を交互に供給することによって、ロータを所定角度（例えば１８０度）ずつ一定方向に連続的に回転させるように構成されている。
【００１６】
また、クロノグラフ時計は、時刻モータ１１２の負荷状況を検出する負荷検出回路１０７を備えている。負荷検出回路１０７は外部磁界を検出する磁界検出回路１０８、時刻モータ１１２の回転状況を検出する回転検出回路１０５を備えている。磁界検出回路１０８及び回転検出回路１０５は各々公知の構成のものである。磁界検出回路１０８は、時刻モータ１１２の非駆動時にその駆動コイルに流れる電流に基づいて所定値以上の強度の外部磁界が存在するか否かを検出する。回転検出回路１０５は、時刻モータ１１２の駆動直後の自由振動によって発生する誘起信号に基づいて回転状況を検出する。
【００１７】
制御回路１０３は、磁界検出回路１０８による磁界検出結果や回転検出回路１０５による回転検出結果に基づいて時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１に共通する負荷の大きさを判定する。
例えば、制御回路１０３は、磁界検出回路１０８による磁界検出結果に基づいて所定値以上の強度の磁界が存在すると判定した場合は、クロノモータ１１１及び時刻モータ１１２双方の負荷が変動して大きくなったと判定する。
【００１８】
また、制御回路１０３は、回転検出回路１０５による時刻モータ１１２の回転検出結果に基づいて時刻モータ１１２が非回転と判定した場合は、温度変動に基づいてモータ１１２から指針（時刻針１１４、１１５、１１６）に至る経路に用いている油の粘性が大きくなったため負荷が大きくなり、時刻モータ１１２の負荷が変動して大きくなったと判定する。この場合、制御回路１０３は、モータ１１１から指針（クロノグラフ針１１７、１１８、１１３）に至る経路に用いている油の粘性も大きくなり、クロノモータ１１１及び時刻モータ１１２双方の負荷が変動して大きくなったと判定する。
【００１９】
尚、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生手段を構成している。発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、駆動パルス発生回路１０４、モータ駆動回路１０６、１０９及び負荷検出回路１０７は制御手段を構成している。回転検出回路１０５は回転検出手段を構成し、磁界検出回路１０８は磁界検出手段を構成し又、負荷検出回路１０７は負荷検出手段を構成している。
【００２０】
図２〜図４は、本実施の形態において時間計測動作と計時動作が同時に行われている状態のタイミング図で、クロノモータ１１１と時刻モータ１１２の駆動動作、制動動作、磁界検出動作のタイミングを示している。図２は磁界が存在しない場合に時刻モータ１１２が正常に回転したときのタイミング図、図３は磁界が存在しない場合に時刻モータ１１２が回転しなかったときのタイミング図、図４は磁界が存在する場合のタイミング図である。
【００２１】
図２〜図４における記号の意味は次の通りである。即ち、Ｐ１ｎ（Ｍ０）は時刻モータ１１２を駆動するための時刻用主駆動パルスであり、ｎはエネルギランクを示す正の整数で、ｎが大きくなるほど駆動エネルギが大きい（エネルギランクが大きい）ことを示している。Ｐ２（Ｍ０）は各主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）よりも駆動エネルギの大きい時刻用補正駆動パルスであり、負荷が増加した場合でも時刻モータ１１２を強制的に回転させることができる駆動パルスである。
【００２２】
Ｐ１ｍ（Ｍ１）はクロノモータ１１１を駆動するためのクロノグラフ用主駆動パルスであり、ｍはエネルギランクを示す正の整数で、ｍが大きくなるほど駆動エネルギが大きいことを示している。Ｐ２（Ｍ１）は各主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）よりもエネルギの大きいクロノグラフ用補正駆動パルスであり、負荷が増加した場合でもクロノモータ１１１を強制的に回転させることができる駆動パルスである。
【００２３】
各駆動パルスに付した括弧内の記号Ｍ０は時刻モータ１１２駆動用の駆動パルス、記号Ｍ１はクロノモータ１１１駆動用の駆動パルスであることを示している。
Ｐｒ（Ｍ０）、Ｐｒ（Ｍ１）は、各々、時刻モータ１１２、クロノモータ１１１の回転に制動をかけるための制動パルスである。補正駆動パルスＰ２駆動後の自由振動を早く停止させるために使用する。
【００２４】
Ｍ００、Ｍ０１は時刻モータ１１２の駆動端子（換言すれば、駆動信号の極性）を示し、モータ駆動回路１０９から一方の端子Ｍ００及び他方の端子Ｍ０１に交互に極性の異なる時刻用主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）を供給することによって時刻モータ１１２を所定角度ずつ一方向に回転させる。ＳＰＪは磁界検出回路１０８による外部磁界の磁界検出動作、ＳＰＫは回転検出回路１０５による時刻モータ１１２の回転検出動作を表している。本実施の形態では、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）の周期は１秒である。
【００２５】
Ｍ１０、Ｍ１１はクロノモータ１１１の駆動端子（換言すれば、駆動信号の極性）を示し、モータ駆動回路１０６から一方の端子Ｍ１０及び他方の端子Ｍ１１に交互に極性の異なるクロノグラフ用主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を供給することによってクロノモータ１１１を所定角度ずつ一方向に回転する。本実施の形態では、主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）の周期は１／５秒である。
【００２６】
図２では、時刻モータ１１２を一方の極性Ｍ００で駆動する前に、磁界検出回路１０８が他方の極性Ｍ０１側で磁界検出動作ＳＰＪを行った際、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定し、一方の極性Ｍ００側で主駆動パルスＰ１１（Ｍ０）により時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が一方の極性Ｍ００側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転したと判定すると、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を変更することなく、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１１（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
【００２７】
次のサイクルでは時刻モータ１１２を他方の極性Ｍ０１で駆動する前に、磁界検出回路１０８が一方の極性Ｍ００側で磁界検出動作ＳＰＪを行い、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定した場合、他方の極性Ｍ０１側で主駆動パルスＰ１１（Ｍ０）により時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が他方の極性Ｍ０１側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転したと判定すると、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を変更することなく、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１１（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
制御回路１０３は、所定値を超える外部磁界が検出されず、時刻モータ１１２が正常に回転する場合には前記動作を繰り返して、１秒周期で時刻モータ１１２を回転駆動し、１／５秒周期でクロノモータ１１１を回転駆動する。これにより、省電力化を図りながら時刻モータ１１２とクロノモータ１１１の正常な駆動が可能になる。
【００２８】
図３では、時刻モータ１１２を他方の極性Ｍ０１で駆動する前に、磁界検出回路１０８が一方の極性Ｍ００側で磁界検出動作ＳＰＪを行った際、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定し、他方の極性Ｍ０１側で主駆動パルスＰ１１（Ｍ０）により時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が他方の極性Ｍ０１側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転しなかったと判定すると、補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）に変更して時刻モータ１１２を強制的に回転させた後、制動パルスＰｒ（Ｍ０）によって制動をかけるように制御する。
【００２９】
制御回路１０３は、所定値を超える磁界は検出されないが、時刻モータ１１２駆動用の主駆動パルスＰ１１（Ｍ１）では回転できなかったため、温度変化による各モータ１１１、１１２に共通の負荷が増加したと判定して、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を１ランクアップして主駆動パルスＰ１２（Ｍ１）に変更し、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１２（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
【００３０】
次のサイクルでは時刻モータ１１２を一方の極性Ｍ００で駆動する前に、磁界検出回路１０８が他方の極性Ｍ０１側で磁界検出動作ＳＰＪを行い、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出しなかったと判定した場合、一方の極性Ｍ００側の主駆動パルスを１ランクアップして主駆動パルスＰ１２（Ｍ０）に変更し、時刻モータ１１２を回転駆動するよう制御する。制御回路１０３は、回転検出回路１０５が一方の極性Ｍ００側で回転検出動作ＳＰＫを行って時刻モータ１１２が回転したと判定すると、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）を変更することなく、クロノモータ１１１を、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に主駆動パルスＰ１２（Ｍ１）により駆動するよう制御する。
このように制御回路１０３は、所定値を超える外部磁界が検出されず、時刻モータ１１２が正常に回転しない場合には、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１の主駆動パルスを両方ともランクアップして回転駆動する。これにより、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１を低消費電力で確実に回転駆動することが可能になる。
【００３１】
図４では、時刻モータ１１２を他方の極性Ｍ０１で駆動する前に、磁界検出回路１０８が一方の極性Ｍ００側で磁界検出動作ＳＰＪを行った際、制御回路１０３は所定値を超える外部磁界を検出したと判定すると、他方の極性Ｍ０１側の駆動時に、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）の代わりに補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を強制的に回転駆動し、その後、制動パルスＰｒ（Ｍ０）によって制動をかけるように制御する。
【００３２】
制御回路１０３は、所定値を超える磁界が検出されたため、主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）の代わりに補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を強制的に回転駆動し、その後、制動パルスＰｒ（Ｍ１）によって制動をかけるように、極性Ｍ１０と極性Ｍ１１で交互に制御する。
このように制御回路１０３は、所定値を超える外部磁界が検出された場合、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１の両方を補正駆動パルスＰ２によって回転駆動する。これにより、磁界の存在によって共通の負荷が増加した場合でも、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１を確実に回転駆動することが可能になる。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートで、外部磁界による共通の負荷や油の粘性等による共通の負荷の双方に対応する処理を示している。外部磁界の検出は行わずに油の粘性等による共通の負荷のみを検出する場合には、外部磁界の検出処理及びこれに付随する処理は不要となり又、図１の磁界検出回路１０８も不要となる。
図５において、ｍはクロノモータ１１１駆動用主駆動パルスＰ１（Ｍ１）のエネルギランク、ｎは時刻モータ１１２駆動用主駆動パルスＰ１（Ｍ０）のエネルギランク、Ｎは同一エネルギの主駆動パルスＰ１（Ｍ０）による連続駆動回数を表している。
【００３４】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計について、時刻計時動作及び時間計測動作を同時に行う場合について説明する。
発振回路１０１は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０２が発振回路１０１で発生した前記信号を分周して計時の基準となる時計信号を制御回路１０３に出力する。
【００３５】
制御回路１０３は、初期状態において主駆動パルスＰ１（Ｍ０）のエネルギランクｎ、主駆動パルスＰ１（Ｍ１）のエネルギランクｍ及び繰り返し回数Ｎを全て０にリセットする（ステップＳ５００）。
制御回路１０３は、分周回路１０２からの時計信号を計時して、時刻秒針１１６の駆動タイミングが到来したと判定すると（ステップＳ５０１）、時刻モータ１１２を駆動する前の非駆動時に磁界検出回路１０８を制御して、所定値を超える強度の外部磁界が存在するか否かを判定する（ステップＳ５０２）。磁界検出回路１０８は、制御回路１０３の制御の下、時刻モータ１１２のを駆動する前に時刻モータに発生する信号に基づいて所定値を超える外部磁界の有無を検出する。
【００３６】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０２において磁界検出回路１０８が所定値を超える外部磁界を検出しなかった（外部磁界無し）と判定すると、図２に示すように、主駆動パルスＰ１０（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御し（ステップＳ５０３）、駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０９を介して主駆動パルスＰ１０（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を回転駆動する。時刻モータ１１２は時刻針１１４、１１５、１１６を駆動して運針する。
回転検出回路１０５は、主駆動パルスＰ１０（Ｍ０）による駆動後に、時刻モータ１１２の回転状況を検出する。
【００３７】
制御回路１０３は、回転検出回路１０５による時刻モータ１１２の検出結果に基づいて、回転したと判定すると（ステップＳ５０４、Ｓ５０５）、同一主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）による繰り返し回数Ｎに１加算した後（ステップＳ５０６）、繰り返し回数Ｎが所定の回数（本実施の形態では１６０回）に達したと判定すると（ステップＳ５０７）、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）及び主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）の双方を１ランクダウンした主駆動パルスに変更する（ステップＳ５０８）。制御回路１０８は、前記ランクダウン時にランクｎが負と判定すると（ステップＳ５０９）、これ以上ランクダウンできないため、エネルギランクｎ、ｍを各々最低ランクの「０」にする（ステップＳ５１０）。
【００３８】
次に、制御回路１０３は、分周回路１０２からの時計信号を計時して、クロノグラフ針１１３の駆動タイミングが到来したと判定すると（ステップＳ５１１）、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によるクロノモータ１１１の駆動が指示されていない場合には（ステップＳ５１２）、図２に示すように、そのときのエネルギランクの主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）（ここではｍ＝０）によってクロノモータ１１１を回転駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御した後（ステップＳ５１４）、処理ステップＳ５０１に戻る。
駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０６を介して主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を回転駆動する。クロノモータ１１１はクロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動して運針する。
【００３９】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２において補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によるクロノモータ１１１の駆動が指示されている場合には、図４に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）に変更してクロノモータ１１１を回転駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御した後（ステップＳ５１３）、処理ステップＳ５０１に戻る。駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０６を介して補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を強制的に回転駆動する。クロノモータ１１１はクロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動して運針する。これにより、クロノグラフ針１１７、１１８、１１３を確実に運針させることができる。
【００４０】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１１においてクロノグラフ針１１３の駆動タイミングが到来していないと判定した場合、処理ステップＳ５０１に戻る。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０９においてランクｎが負ではないと判定した場合、処理ステップＳ５０７において繰り返し回数Ｎが１６０回に達していないと判定した場合、及び、処理ステップＳ５０１において時刻秒針１１６の駆動タイミングが到来していないと判定した場合には、処理ステップＳ５１１に移行する。
【００４１】
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０２において磁界検出回路１０８が所定値を超える外部磁界を検出した（外部磁界有り）と判定すると、図４に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御し（ステップＳ５１８）、駆動パルス発生回路１０４はモータ駆動回路１０９を介して主駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を強制的に回転駆動する。時刻モータ１１２は時刻針１１４、１１５、１１６を駆動して運針する。これにより、時刻針１１４、１１５、１１６を確実に運針できる。
【００４２】
次に、制御回路１０３は、図４に示すように補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように指示を出した後（ステップＳ５１９）、処理ステップＳ５１１に移行する。制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２、Ｓ５１３において、処理ステップＳ５１９の指示を受けて補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように制御することになる。
【００４３】
一方、制御回路１０３は、処理ステップＳ５０５において時刻モータ１１２が回転しなかったと判定すると、図３に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動するように駆動パルス発生回路１０４を制御する（ステップＳ５１５）。駆動パルス発生回路１０４は、モータ駆動回路１０９を介して補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）により時刻モータ１１２を強制的に回転駆動する。時刻モータ１１２は時刻針１１４、１１５、１１６を駆動して運針する。
【００４４】
この場合、制御回路１０３は、油の粘性増加等によって共通の負荷が増加したと判定し、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように指示を出す（ステップＳ５１６）。制御回路１０３は、処理ステップＳ５１２、Ｓ５１３において、処理ステップＳ５１６の指示を受けて、図４に示すように、補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によってクロノモータ１１１を駆動するように制御することになる。
【００４５】
次に、制御回路１０３は、主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）のエネルギランクが最大でない場合（ステップＳ５２０）、ランクアップすることが可能であるため、図３に示すように両方の主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）、Ｐ１ｍ（Ｍ１）のエネルギランクをともに１ランクアップした後（ステップＳ５２１）、処理ステップＳ５０１に戻る。制御回路１０３は、処理ステップＳ５２０において主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）のエネルギランクが最大の場合はランクアップすることができないため、両方の主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）、Ｐ１ｍ（Ｍ１）のエネルギランクｎ、ｍをともに最低ランク「０」にした後（ステップＳ５１７）、処理ステップＳ５０１に戻る。これにより、無駄な電力消費を防ぐ。
前記動作を時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１について、各々、異なる極性で交互に行うことにより、現在時刻を時刻針１１４、１１５、１１６によって表示し、計測時間をクロノグラフ針１１７、１１８、１１３によって表示する。
【００４６】
以上述べたように本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路は、第１指針である時刻針１１４、１１５、１１６を駆動する時刻モータ１１２と、第２指針であるクロノグラフ針１１７、１１８、１１３を駆動するクロノモータ１１１と、時刻モータ１１２の非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出回路１０７と、負荷検出回路１０７が検出した負荷状況に応じて、時刻モータ１１２及びクロノモータ１１１の駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えている。
【００４７】
また、時刻モータ１１２を用いて負荷検出回路１０７で大きな負荷を検出して主駆動パルスＰ１ｎ（Ｍ０）のエネルギランクをランクアップした場合、クロノモータ１１１の主駆動パルスＰ１ｍ（Ｍ１）もランクアップする。
また、時刻モータ１１２を用いて磁界検出回路１０８により外部磁界が有ることを検出し補正駆動パルスＰ２（Ｍ０）によって時刻モータ１１２を駆動した場合、クロノモータ１１１も補正駆動パルスＰ２（Ｍ１）によって駆動するようにしている。
【００４８】
したがって、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路１０５の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ１１１、１１２に共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動することにより、省電力化を図ることが可能になる。
また、ランクダウン時の回転誤検出による時計の実測遅れを防ぐことが出来る。
また、時刻モータ１１２の各駆動前に負荷状況を判定し、それに応じた駆動パルスで駆動しているため、省電力化を図りつつ確実な駆動が可能になる。
【００４９】
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、複数のステッピングモータを用いて駆動する場合に、回転検出回路の構成を大規模にすることなく、各ステッピングモータ共通の負荷に応じた駆動パルスによって駆動とすることにより、低消費電力で正確な運針を行うことが可能になる。
また、少ない駆動パルス列の組合せで、カレンダ負荷等の重負荷を駆動するアナログ電子時計を実現できる。
【００５０】
尚、前記実施の形態では、駆動パルスの駆動エネルギを変えるために、矩形波のパルス幅を変えるようにしたが、パルス自体を櫛歯波にし、そのＯＮ／ＯＦＦデューティを変えたり、パルス電圧を変える等によっても駆動エネルギを変えることが可能である。
また、前記実施の形態では、時刻モータ１１２とクロノモータ１１１を備えたクロノグラフ時計の例で説明したが、カレンダ機能付きアナログ電子時計をはじめ、複数のステッピングモータを使用するアナログ電子時計に適用可能である。
また、指針は時刻針やクロノグラフ針以外でもよい。
また、ステッピングモータの応用例として電子時計の例で説明したが、モータを使用する電子機器に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係るステッピングモータ制御回路は、ステッピングモータを使用する各種電子機器に適用可能である。
また、本発明に係るアナログ電子時計は、カレンダ機能付きアナログ電子時計やクロノグラフ時計をはじめ、複数のステッピングモータを使用するアナログ電子時計に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・制御回路
１０４・・・駆動パルス発生回路
１０５・・・回転検出回路
１０６、１０９・・・モータ駆動回路
１０７・・・負荷検出回路
１０８・・・磁界検出回路
１１０・・・モータ部
１１１・・・クロノモータ
１１２・・・時刻モータ
１１３・・・クロノグラフ秒針
１１４・・・時刻時針
１１５・・・時刻分針
１１６・・・時刻秒針
１１７・・・クロノグラフ時針
１１８・・・クロノグラフ分針
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記第１ステッピングモータの非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段が検出した負荷状況に応じて、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えて成ることを特徴とするステッピングモータ制御回路。
【請求項２】
前記制御手段は、負荷変動にともなって前記第１ステッピングモータの駆動パルスを異なるエネルギの駆動パルスに変更した場合、前記第１ステッピングモータの駆動パルス変更に対応するように前記第２のステッピングモータの駆動パルスを変更して駆動することを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項３】
前記負荷検出手段は、前記第１ステッピングモータの各駆動前に負荷状況を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項４】
前記負荷は外部磁界による負荷であり、前記負荷検出手段は前記外部磁界を検出する磁界検出手段を有し、
前記制御手段は、前記磁界検出手段が所定値を超える強さの磁界を検出した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスをエネルギの大きい駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項５】
前記制御手段は、前記磁界検出手段が所定値を超える強さの磁界を検出した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスを通常駆動パルスからエネルギの大きい補正駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項４記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項６】
前記負荷は前記第１ステッピングモータから前記第１指針に至る経路の油の粘性による負荷であり、前記負荷検出手段は前記第１ステッピングモータが回転したか否かを検出する回転検出手段を有し、
前記制御手段は、前記回転検出手段が前記第１ステッピングモータは主駆動パルスによる駆動では回転しなかったことを検出した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスをエネルギの大きい駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１ステッピングモータが主駆動パルスによって回転しなかった場合、前記第１ステッピングモータを前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって駆動すると共に、前記第２のステッピングモータは主駆動パルスによる駆動を行うことなく補正駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第１ステッピングモータが主駆動パルスによって所定回数連続して回転した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの主駆動パルスをランクダウンして駆動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項９】
前記第１ステッピングモータは前記第１指針である時刻針を駆動する時刻モータであり、前記第２ステッピングモータは前記第２指針であるクロノグラフ針を駆動するクロノモータであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項１０】
第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記各ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、前記ステッピングモータ制御回路として請求項１乃至９のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項１１】
前記第１指針は時刻針、前記第２指針はクロノグラフ針であることを特徴とする請求項１０記載のアナログ電子時計。
【請求項１】
第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記第１ステッピングモータの非駆動時に発生する信号に基づいて負荷状況を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段が検出した負荷状況に応じて、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスを変更して駆動する制御手段とを備えて成ることを特徴とするステッピングモータ制御回路。
【請求項２】
前記制御手段は、負荷変動にともなって前記第１ステッピングモータの駆動パルスを異なるエネルギの駆動パルスに変更した場合、前記第１ステッピングモータの駆動パルス変更に対応するように前記第２のステッピングモータの駆動パルスを変更して駆動することを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項３】
前記負荷検出手段は、前記第１ステッピングモータの各駆動前に負荷状況を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項４】
前記負荷は外部磁界による負荷であり、前記負荷検出手段は前記外部磁界を検出する磁界検出手段を有し、
前記制御手段は、前記磁界検出手段が所定値を超える強さの磁界を検出した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスをエネルギの大きい駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項５】
前記制御手段は、前記磁界検出手段が所定値を超える強さの磁界を検出した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスを通常駆動パルスからエネルギの大きい補正駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項４記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項６】
前記負荷は前記第１ステッピングモータから前記第１指針に至る経路の油の粘性による負荷であり、前記負荷検出手段は前記第１ステッピングモータが回転したか否かを検出する回転検出手段を有し、
前記制御手段は、前記回転検出手段が前記第１ステッピングモータは主駆動パルスによる駆動では回転しなかったことを検出した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの駆動パルスをエネルギの大きい駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１ステッピングモータが主駆動パルスによって回転しなかった場合、前記第１ステッピングモータを前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって駆動すると共に、前記第２のステッピングモータは主駆動パルスによる駆動を行うことなく補正駆動パルスに変更して駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第１ステッピングモータが主駆動パルスによって所定回数連続して回転した場合、前記第１ステッピングモータ及び第２ステッピングモータの主駆動パルスをランクダウンして駆動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項９】
前記第１ステッピングモータは前記第１指針である時刻針を駆動する時刻モータであり、前記第２ステッピングモータは前記第２指針であるクロノグラフ針を駆動するクロノモータであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項１０】
第１指針を駆動する第１ステッピングモータと、第２指針を駆動する第２ステッピングモータと、前記各ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、前記ステッピングモータ制御回路として請求項１乃至９のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項１１】
前記第１指針は時刻針、前記第２指針はクロノグラフ針であることを特徴とする請求項１０記載のアナログ電子時計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−６４６００（Ｐ２０１１−６４６００Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１６２４６（Ｐ２００９−２１６２４６）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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