(57)【要約】【課題】モーターの負荷が変動した場合も適切な駆動条件で駆動できる電子時計の提供。【解決手段】電子時計は、コイルを有するモーターと、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値と制御パラメーターとに応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するドライバー制御部と、前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを有するモーターと、
前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値と制御パラメーターとに応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備えることを特徴とする電子時計。
【請求項２】
請求項１に記載の電子時計において、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、前記下限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オフ状態から前記オン状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項３】
請求項１に記載の電子時計において、
前記ドライバー制御部は、前記電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、前記上限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オン状態から前記オフ状態に制御し、
前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項４】
請求項１に記載の電子時計において、
前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから、前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件に該当するまでの経過時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、
前記制御パラメーターは前記上限電流閾値である
ことを特徴とする電子時計。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、
前記制御パラメーターは前記下限電流閾値である
ことを特徴とする電子時計。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記制御パラメーターは前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件である
ことを特徴とする電子時計。
【請求項８】
請求項１に記載の電子時計において、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が、予め設定された極性切替条件に該当した場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項９】
請求項１に記載の電子時計において、
前記ドライバー制御部は、
前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、
前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、
前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、
前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、
前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が、予め設定された極性切替条件に該当し、かつ、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから前記極性切替条件に該当したことを検出するまでの経過時間が閾値以上になった場合に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更する、
ことを特徴とする電子時計。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子時計において、
前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間が予め設定された前記極性切替条件に該当し、かつ、前記経過時間が閾値未満の場合は、前記上限電流閾値を大きくする
ことを特徴とする電子時計。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の電子時計において、
前記制御パラメーター設定部は、
前記経過時間が閾値以上になるまでの前記オン状態および前記オフ状態の回数が第１回数よりも少ない場合は、前記上限電流閾値を小さくし、
前記経過時間が閾値以上になるまでの前記オン状態および前記オフ状態の回数が前記第１回数以上に設定される第２回数よりも多い場合は、前記上限電流閾値を大きくする
ことを特徴とする電子時計。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記ドライバー制御部は、モーター駆動の開始信号が入力されるとステップ毎に前記駆動電流の極性を切り替えて前記ドライバーを制御し、
前記制御パラメーター設定部は、１ステップ目の制御時における前記オン状態または前記オフ状態に基づいて２ステップ目以降の前記制御パラメーターを設定し、
前記制御パラメーター設定部は、モーター駆動の停止信号が入力されるまでは、所定時間間隔で作動されて前記制御パラメーターの設定処理を実行する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項１３】
コイルを有するモーターと、
前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値と制御パラメーターとに応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備えることを特徴とするムーブメント。
【請求項１４】
モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、
前記コイルに流れる電流値と制御パラメーターとに応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するドライバー制御部と、
前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記
制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、
を備えることを特徴とするモーター制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子時計、ムーブメントおよびモーター制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モーターのコイルへの電流の供給を、コイルに流れる電流が上限の閾値を上回ったらオフし、下限の閾値を下回ったらオンして、電力供給を継続するオン時間または電力供給の停止を継続するオフ時間からモーターのローターの位置を推定してモーターの回転を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５４２１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モーターに用いられる油の経年変化や、モーターを使用する環境温度の変化によって、モーターの負荷が変動する場合があり、前記制御技術は、この負荷の変動が考慮されておらず、適切な駆動条件で駆動されていない場合があった。このため、モーターの負荷が小さい場合に、高い消費電力で駆動して不要な消費電力が消費されたり、負荷が大きい場合に低い消費電力で駆動してローターの回転が遅くなったりする恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の電子時計は、コイルを有するモーターと、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値と制御パラメーターとに応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するドライバー制御部と、前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、を備える。
【０００６】
本開示の電子時計において、前記ドライバー制御部は、前記電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、前記下限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オフ状態から前記オン状態に制御し、前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更することが好ましい。
【０００７】
本開示の電子時計において、前記ドライバー制御部は、前記電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、前記上限電流検出部の検出結果に基づいて前記ドライバーを前記オン状態から前記オフ状態に制御し、前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更することが好ましい。
【０００８】
本開示の電子時計において、前記制御パラメーター設定部は、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから、前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件に該当するまでの経過時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更することが好ましい。
【０００９】
本開示の電子時計において、前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部を備え、前記制御パラメーターは前記上限電流閾値でもよい。
【００１０】
本開示の電子時計において、前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部を備え、前記制御パラメーターは前記下限電流閾値でもよい。
【００１１】
本開示の電子時計において、前記制御パラメーターは前記駆動電流の極性を切り替える極性切替条件でもよい。
【００１２】
本開示の電子時計において、前記ドライバー制御部は、前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が、予め設定された極性切替条件に該当した場合に前記駆動電流の極性を切り替え、前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更することが好ましい。
【００１３】
本開示の電子時計において、前記ドライバー制御部は、前記コイルに流れる電流値と上限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたか否かを検出する上限電流検出部と、前記コイルに流れる電流値と下限電流閾値とを比較して、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったか否かを検出する下限電流検出部とを備え、前記電流値が前記上限電流閾値を超えたことを前記上限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オフ状態に制御し、前記電流値が前記下限電流閾値未満になったことを前記下限電流検出部が検出した場合に前記ドライバーを前記オン状態に制御し、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が、予め設定された極性切替条件に該当し、かつ、前記ドライバー制御部が前記ドライバーに前記駆動電流の供給を開始してから前記極性切替条件に該当したことを検出するまでの経過時間が閾値以上になった場合に前記駆動電流の極性を切り替え、前記制御パラメーターは、前記上限電流閾値または前記下限電流閾値であり、前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間に基づいて前記制御パラメーターを維持または変更することが好ましい。
【００１４】
本開示の電子時計において、前記制御パラメーター設定部は、前記オン時間または前記オフ時間が予め設定された前記極性切替条件に該当し、かつ、前記経過時間が閾値未満の場合は、前記上限電流閾値を大きくすることが好ましい。
【００１５】
本開示の電子時計において、前記制御パラメーター設定部は、前記経過時間が閾値以上になるまでの前記オン状態および前記オフ状態の回数が第１回数よりも少ない場合は、前記上限電流閾値を小さくし、前記経過時間が閾値以上になるまでの前記オン状態および前記オフ状態の回数が前記第１回数以上に設定される第２回数よりも多い場合は、前記上限電流閾値を大きくすることが好ましい。
【００１６】
本開示の電子時計において、前記ドライバー制御部は、モーター駆動の開始信号が入力されるとステップ毎に前記駆動電流の極性を切り替えて前記ドライバーを制御し、前記制御パラメーター設定部は、１ステップ目の制御時における前記オン状態または前記オフ状態に基づいて２ステップ目以降の前記制御パラメーターを設定し、前記制御パラメーター設定部は、モーター駆動の停止信号が入力されるまでは、所定時間間隔で作動されて前記制御パラメーターの設定処理を実行することが好ましい。
【００１７】
本開示のムーブメントは、コイルを有するモーターと、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値と制御パラメーターとに応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するドライバー制御部と、前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本開示のモーター制御回路は、モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値と制御パラメーターとに応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するドライバー制御部と、前記ドライバー制御部の前記オン状態または前記オフ状態の制御状態に基づいて、前記制御パラメーターを維持または変更する制御パラメーター設定部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の電子時計を示す正面図。
【図２】第１実施形態の電子時計の回路構成を示す回路図。
【図３】第１実施形態の電子時計のＩＣの構成を示す構成図。
【図４】第１実施形態の電子時計のモーター制御回路の構成を示す回路図。
【図５】第１実施形態のモーター制御処理を説明するフローチャート。
【図６】第１実施形態の負荷判定処理を説明するフローチャート。
【図７】第１実施形態において負荷が大きい場合の電流、電圧、回転角度の変化を示すグラフ。
【図８】第１実施形態において負荷が小さい場合の電流、電圧、回転角度の変化を示すグラフ。
【図９】第２実施形態の電子時計を示す正面図。
【図１０】第２実施形態の電子時計のＩＣの構成を示す構成図。
【図１１】第２実施形態のモーター制御処理の説明するフローチャート。
【図１２】第２実施形態の負荷判定処理を説明するフローチャート。
【図１３】第２実施形態のモーター制御処理を説明するフローチャート。
【図１４】第２実施形態のImax設定処理を説明するフローチャート。
【図１５】変形例の電流、電圧、回転角度の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１実施形態の電子時計１を図面に基づいて説明する。
電子時計１は、図１に示すように、ユーザーの手首に装着される腕時計であり、外装ケース２と、円板状の文字板３と、図示略のムーブメントと、図２にも示すように、ムーブメント内に設けられたモーター１３で駆動される指針である秒針５、分針６、時針７と、操作部材であるりゅうず８およびボタン９とを備える。
【００２１】
［電子時計の回路構成］
電子時計１は、図２に示すように、信号源である水晶振動子１１と、電源である電池１２と、ボタン９の操作に連動してオン、オフされるスイッチＳ１と、りゅうず８の引き出し操作に連動してオン、オフされるスイッチＳ２と、モーター１３と、時計用のＩＣ２０とを備えている。
モーター１３は、電子時計用に用いられる２極単相ステッピングモーターであり、後述するように、ＩＣ２０の出力端子Ｏ１、Ｏ２から出力される駆動電流によって駆動される。
秒針５、分針６、時針７は、図示略の輪列で連動しており、モーター１３により駆動され、秒、分、時を表示する。なお、本実施形態では、１つのモーター１３で、秒針５、分針６、時針７を駆動しているが、例えば、秒針５を駆動するモーターと、分針６および時針７を駆動するモーターのように複数のモーターを設けてもよい。
【００２２】
図２に示すように、ＩＣ２０は、水晶振動子１１が接続される接続端子ＯＳＣ１、ＯＳＣ２と、スイッチＳ１、Ｓ２が接続される入出力端子Ｐ１、Ｐ２と、電池１２が接続される電源端子ＶＤＤ、ＶＳＳと、モーター１３のコイル１３０に接続される出力端子Ｏ１、Ｏ２とを備える。
なお、本実施形態では、電池１２のプラス電極を、高電位側の電源端子ＶＤＤに接続し、マイナス電極を低電位側の電源端子ＶＳＳに接続し、低電位側の電源端子ＶＳＳをグランドに設定している。
【００２３】
水晶振動子１１は、後述する発振回路２１で駆動されて発振信号を発生する。
電池１２は、一次電池または二次電池で構成される。二次電池の場合は、図示略のソーラーセルなどによって充電される。
スイッチＳ１は、電子時計１の２時位置にあるボタン９に連動して入力され、例えば、ボタン９が押されている状態ではオン状態となり、ボタン９が押されていない状態ではオフ状態となる。
スイッチＳ２は、りゅうず８の引き出しに連動したスライドスイッチである。本実施形態では、りゅうず８が１段目に引き出された状態でオン状態となり、０段目ではオフ状態となる。
【００２４】
［ＩＣの回路構成］
ＩＣ２０は、図３に示すように、発振回路２１と、分周回路２２と、電子時計１の制御用のＣＰＵ２３と、ＲＯＭ２４と、入出力回路２６と、バス２７と、モーター制御回路３０とを備えている。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略であり、ＲＯＭはRead Only Memoryの略である。
【００２５】
発振回路２１は、基準信号源である水晶振動子１１を高周波発振させ、この高周波発振で発生する所定周波数の発振信号を分周回路２２に出力する。
分周回路２２は、発振回路２１の出力を分周してＣＰＵ２３にタイミング信号つまりクロック信号を供給する。
ＲＯＭ２４は、ＣＰＵ２３で実行される各種プログラムを記憶している。本実施形態では、ＲＯＭ２４は、基本時計機能などを実現するためのプログラムを記憶している。
ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２４に記憶されたプログラムを実行し、前記各機能を実現する。
【００２６】
入出力回路２６は、入出力端子Ｐ１、Ｐ２の状態をバス２７に出力する。バス２７は、ＣＰＵ２３、入出力回路２６、モーター制御回路３０間のデータ転送などに用いられる。
モーター制御回路３０は、バス２７を通してＣＰＵ２３から入力される命令により、モーター１３のコイル１３０に駆動電流を供給してモーター１３の駆動を制御する。
【００２７】
［モーター制御回路の構成］
モーター制御回路３０は、図４に示すように、デコーダー３１と、ドライバー５１と、電流検出部である電流検出回路６１とを備える。
デコーダー３１は、ＣＰＵ２３から入力される命令に基づいて、後述するように、ドライバー５１に対してゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4を出力する。
ドライバー５１は、２つのPchトランジスター５２、５３と、４つのNchトランジスター５４、５５、５６、５７と、２つの検出抵抗５８、５９とを備える。各トランジスター５２〜５７は、デコーダー３１から出力されるゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によって制御され、モーター１３のコイル１３０に正逆両方向の電流を供給する。したがって、ドライバー５１は、モーター１３のコイル１３０に駆動電流を出力してモーター１３を駆動する駆動手段である。
【００２８】
電流検出回路６１は、第１基準電圧発生回路６２と、第２基準電圧発生回路６３と、コンパレーター６４１、６４２、６５１、６５２と、複合ゲート６８、６９とを備えている。複合ゲート６８は、図４に示すＡＮＤ回路６６１、６６２およびＯＲ回路６８０を組み合わせたものと同等の機能を備える一つの素子である。複合ゲート６９は、ＡＮＤ回路６７１、６７２およびＯＲ回路６９０を組み合わせたものと同等の機能を備える一つの素子である。
コンパレーター６４１、６４２は、抵抗値Ｒ１、Ｒ２の検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧と、第１基準電圧発生回路６２の電圧とをそれぞれ比較する。
ＡＮＤ回路６６１にはデコーダー３１から出力される駆動極性信号PLが反転入力され、ＡＮＤ回路６６２には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター６４１、６４２の一方の出力が検出信号DT1として出力される。
コンパレーター６５１、６５２は、抵抗値Ｒ１、Ｒ２の検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧と、第２基準電圧発生回路６３の電圧とをそれぞれ比較する。
ＡＮＤ回路６７１には駆動極性信号PLが反転入力され、ＡＮＤ回路６７２には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター６５１、６５２の一方の出力が検出信号DT2として出力される。
【００２９】
第１基準電圧発生回路６２は、コイル１３０に流れる電流が下限電流閾値Iminの場合に、検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧に相当する電位を出力するように設定されている。
したがって、コイル１３０に流れる電流Ｉが下限電流閾値Imin以上の場合は、検出抵抗５８、５９の両端に発生する電圧が第１基準電圧発生回路６２の出力電圧を上回るため、検出信号DT1がＨレベルとなる。一方、電流Ｉが下限電流閾値Iminを下回っている場合は、検出信号DT1がＬレベルとなる。したがって、電流検出回路６１の第１基準電圧発生回路６２、コンパレーター６４１、６４２、複合ゲート６８は、コイル１３０に流れる電流Ｉが下限電流閾値Iminより小さいことを検出する下限電流検出部であり、検出信号DT1は下限電流検出部の検出結果である。
第２基準電圧発生回路６３は、上限電流閾値Imaxに相当する電圧を発生する。したがって、電流検出回路６１の検出信号DT2は、コイル１３０に流れる電流Ｉが上限電流閾値Imaxを超えた場合にＨレベルとなり、上限電流閾値Imax以下の場合にＬレベルとなる。このため、電流検出回路６１の第２基準電圧発生回路６３、コンパレーター６５１、６５２、複合ゲート６９は、コイル１３０に流れる電流Ｉが上限電流閾値Imaxを超えたことを検出する上限電流検出部であり、検出信号DT2は上限電流検出部の検出結果である。
【００３０】
［モーター制御回路の制御処理］
次に、本実施形態のモーター制御回路３０による制御について、図５および図６のフローチャートと、図７および図８のグラフとを用いて説明する。なお、以下では、モーター制御回路３０が、モーター１３を１Ｈｚの周波数で駆動する場合、つまり１秒毎に１ステップ駆動する場合の制御を例示して説明する。
ＩＣ２０のＣＰＵ２３は、モーター１３を１Ｈｚの周波数で駆動、つまり１秒毎に１ステップ駆動する制御を開始すると、初期設定を行うステップＳ１の処理を実行し、Imax＝Ｂ、ｎ＝０、TonX＝０に設定する。ここで、Imaxは、上限電流閾値ImaxのレベルがＡ、Ｂ、Ｃの３段階のいずれであるかを示す変数である。ｎは、駆動制御を開始してから極性切替までに、ドライバー５１をオンした回数を示す変数である。TonXは、ドライバー５１をオンしている継続時間であるオン時間Tonが予め設定された閾値を超えた場合に所定値が設定される変数である。
【００３１】
次に、ＣＰＵ２３は、ステップＳ２を実行し、ドライバー５１をオンし、変数ｎに１を加算する。すなわち、ＣＰＵ２３からデコーダー３１にドライバー５１をオンする命令が出力されると、デコーダー３１はゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によってモーター１３のドライバー５１をオンする。これにより、モーター１３のコイル１３０に正方向の駆動電流が流れる。なお、フローチャートおよび以下の説明において、ドライバー５１をオンするとは、コイル１３０に駆動電流を流すことができるオン状態にドライバー５１を制御することを意味し、ドライバー５１をオフするとは、コイル１３０に駆動電流を流すことができないオフ状態にドライバー５１を制御することを意味する。
【００３２】
本実施形態では、コイル１３０に供給される駆動電流は、第１の極性および第２の極性に切り替えられ、第１の極性の場合に、コイル１３０に正方向の電流が流れ、第２の極性の場合に、正方向とは逆方向の負方向の電流が流れるものとしている。
本実施形態では、トランジスター５２、５７がオン、トランジスター５３、５４、５５、５６がオフに制御され、トランジスター５２、端子Ｏ１、コイル１３０、端子Ｏ２、検出抵抗５９、トランジスター５７を流れる電流、つまり端子Ｏ１から端子Ｏ２に向かってコイル１３０を流れる電流を正方向の電流としている。また、トランジスター５３、５６がオン、トランジスター５２、５４、５５、５７がオフに制御され、トランジスター５３、端子Ｏ２、コイル１３０、端子Ｏ１、検出抵抗５８、トランジスター５６を流れる電流、つまり端子Ｏ２から端子Ｏ１に向かってコイル１３０を流れる電流を、負方向の電流としている。
【００３３】
次に、ＣＰＵ２３は、ステップＳ３を実行し、ドライバー５１がオンとなってから所定時間t1が経過したか否かを判定する。所定時間t1は、ドライバー５１のオン時間Tonの最小時間を設定するものであり、ドライバー５１のオン時間Tonは、必ず所定時間t1以上となるように制御される。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ３でＮＯと判定した場合は、ステップＳ３の処理を繰り返して実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ３でＹＥＳと判定した場合、コイル１３０を流れる電流Ｉが、上限電流閾値Imaxを超えたか否かを判定するステップＳ４の処理を実行する。前述のとおり、電流検出回路６１の検出信号DT2は、検出抵抗５８、５９に発生する電圧が、第２基準電圧発生回路６３の基準電圧を超えるとＨレベルの信号を出力する。このため、ＣＰＵ２３は、デコーダー３１を介して検出信号DT2を検出し、検出信号DT2がＬレベルの場合はステップＳ４でＮＯと判定し、検出信号DT2がＨレベルに変化するとステップＳ４でＹＥＳと判定する。
【００３４】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ４でＹＥＳと判定した場合は、ｎ＞１であるか否かを判定するステップＳ５の処理を実行する。ＣＰＵ２３は、ステップＳ５でＮＯと判定した場合、つまりｎ＝１でドライバー５１がオンになった回数が１回目の場合は、デコーダー３１を介してドライバー５１をオフするステップＳ６を実行する。
【００３５】
一方、ＣＰＵ２３は、ステップＳ５でＹＥＳと判定した場合、つまりｎが２以上の場合は、ドライバー５１がオンされる毎に、負荷判定処理Ｓ２０を実行する。負荷判定処理Ｓ２０をｎが２以上の場合に限定しているのは、モーター１３の駆動制御開始後や極性切替後の１回目のドライバー５１のオン制御時は、電流Ｉが上限電流閾値Imaxに達するまでに時間が掛かり、オン時間Tonを負荷判定に利用できないためである。
ＣＰＵ２３は、負荷判定処理Ｓ２０を実行すると、図６に示すように、変数TonXが「２」であるかを判定するステップＳ２１を実行する。ＣＰＵ２３は、ステップＳ２１でＹＥＳと判定した場合は、変数TonXを「２」に維持したまま、負荷判定処理Ｓ２０を終了する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ２１でＮＯと判定した場合は、ドライバー５１のオン時間Tonを閾値Ton2と比較するステップＳ２２を実行する。ＣＰＵ２３は、ステップＳ２２でＹＥＳと判定した場合は、変数TonXを「２」に設定するステップＳ２３を実行して負荷判定処理Ｓ２０を終了する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ２２でＮＯと判定した場合は、ドライバー５１のオン時間Tonを閾値Ton1と比較するステップＳ２４を実行する。閾値Ton1は、閾値Ton2よりも短い時間である。ＣＰＵ２３は、ステップＳ２４でＹＥＳと判定した場合は、変数TonXを「１」に設定するステップＳ２５を実行して負荷判定処理Ｓ２０を終了する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ２４でＮＯと判定した場合は、変数TonXをそのまま維持する。また、変数TonXは、後述するように、極性を切り替える際に「０」に初期化される。
このため、負荷判定処理Ｓ２０では、極性を切り替えるまでの期間において、一度もオン時間Tonが閾値Ton1を超えていない場合は、変数TonXは「０」に維持され、一度でもオン時間Tonが閾値Ton1を超え、かつ、一度も閾値Ton2を超えていない場合は、変数TonXは「１」に維持される。また、極性を切り替えるまでの期間において、一度でもオン時間Tonが閾値Ton2を超えた場合は、変数TonXは「２」に維持される。
【００３６】
ＣＰＵ２３は、負荷判定処理Ｓ２０の判定処理を終了した場合、または、ステップＳ５でＮＯと判定すると、ドライバー５１をオフするステップＳ６を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ６を実行すると、デコーダー３１にドライバー５１をオフする命令を出し、デコーダー３１は、ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によってドライバー５１をオフする。具体的には、P1がＨレベル、P2がＨレベル、N1がＨレベル、N2がＬレベル、N3がＨレベル、N4がＨレベルとなる。このため、コイル１３０の両端が電源端子ＶＳＳに接続されて短絡され、ドライバー５１からコイル１３０への電流Ｉの供給も停止する。したがって、コイル１３０に電流が流れていない状態は、ドライバー５１がオフ状態に制御された状態である。本実施形態では、Pchトランジスター５２、５３およびNchトランジスター５５をオフ、Nchトランジスター５４、５６、５７をオンにした状態を、ドライバー５１の第１の極性でのオフ状態としている。
【００３７】
次に、ＣＰＵ２３は、コイル１３０を流れる電流Ｉが下限電流閾値Iminを下回ったか否かを判定するステップＳ７を実行する。前述のとおり、電流検出回路６１の検出信号DT1は、検出抵抗５８、５９に発生する電圧が、第１基準電圧発生回路６２の基準電圧を下回っているとＬレベルの信号を出力する。このため、ＣＰＵ２３は、デコーダー３１を介して検出信号DT1を検出し、検出信号DT1がＨレベルの場合はステップＳ７でＮＯと判定し、ステップＳ７の判定処理を継続し、検出信号DT1がＬレベルに変化した場合はステップＳ７でＹＥＳと判定する。
そして、ＣＰＵ２３は、ステップＳ７でＹＥＳと判定すると、ドライバー５１をオフしている継続時間であるオフ時間Toffが極性切替条件である判定時間t2を超えているか否かを判定するステップＳ８を実行する。すなわち、ドライバー５１をオフしてから、電流ＩがIminを下回るまでの経過時間であるオフ時間Toffが判定時間t2以下であれば、ＣＰＵ２３は、ステップＳ８でＮＯと判定し、判定時間t2を超えていればステップＳ８でＹＥＳと判定する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ８でＮＯと判定した場合は、極性の切り替え条件に該当していないため、極性の切り替えは行わずにステップＳ２に戻り、ドライバー５１をオンしてモーター１３を駆動し、変数ｎに１を加算する。
【００３８】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ８でＹＥＳと判定した場合は、変数TonXの値に応じて、上限電流閾値Imaxの値を設定する。上限電流閾値Imaxの値は、Ａ、Ｂ、Ｃの３段階に設定可能とし、本実施形態では、Ａが最も小さく、Ｃが最も大きく、ＢはＡおよびＣの間のレベルとされている。すなわち、Ａ＜Ｂ＜Ｃとされている。
モーター１３で駆動する秒針５、分針６、時針７の重量が大きい場合やモーター１３の環境温度が低くなった場合のように、負荷が増加すると、ステーターの引きトルクが最小となる中立点付近である、例えば６０度付近までの間、磁束の変化が緩やかになり逆誘起電圧が減るので、電圧を印加している方向の電流が流れやすくなる。これにより、所定の上限電流閾値Imaxに達するまでの時間であるオン時間Tonが短くなる。図７は、負荷が大きい場合の電流波形をローターの回転角度と対応付けて示す図である。
一方、負荷が減少すると、磁束の変化が急激になるため、逆誘起電圧が増え、電圧を印加している方向の電流が流れにくくなる。これにより、オン時間Tonが長くなる。図８は、負荷が図７に示す状態よりも小さい場合の電流波形をローターの回転角度と対応付けて示す図である。
図７に示すように、負荷が大きい場合は、極性切替までのドライバー５１のオン回数は多くなるが、それぞれのオン時間Tonは比較的短くなる。ｎが２以上の場合で、オン時間Tonが一度も閾値Ton1を超えない場合、つまりオン時間Tonの最大値が閾値Ton1未満の場合に、変数TonXが「０」に維持される。
一方、図８に示すように、負荷が小さい場合は、極性切替までのドライバー５１のオン回数は少なくなるが、オン時間Tonが長くなる場合があり、ｎが２以上の場合に、オン時間Tonが閾値Ton2を超えることがあるため、変数TonXが「２」に設定される。
なお、図示しないが負荷が中程度であり、オン時間Tonが閾値Ton1と閾値Ton2との間に維持される場合、変数TonXは「１」に設定される。
【００３９】
そこで、ＣＰＵ２３は、変数TonXが「２」であるかを判定するステップＳ９を実行し、ステップＳ９でＹＥＳの場合は、負荷が小さいと判定して、上限電流閾値Imaxの値を最も小さなＡに設定するステップＳ１０を実行する。すなわち、ＣＰＵ２３は、デコーダー３１を介して、第２基準電圧発生回路６３の上限電流閾値ImaxをＡに設定する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ９でＮＯの場合は、変数TonXが「１」であるかを判定するステップＳ１１を実行し、ステップＳ１１でＹＥＳの場合は、負荷が中程度と判定して、第２基準電圧発生回路６３の上限電流閾値ImaxをＢに設定するステップＳ１２を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ１１でＮＯの場合は、変数TonXが「０」であるため、負荷も大きいと判定し、第２基準電圧発生回路６３の上限電流閾値Imaxを最も大きなＣに設定するステップＳ１３を実行する。
【００４０】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１３で上限電流閾値Imaxの値を設定した後、極性の切り替えを行い、変数ｎおよび変数TonXを「０」に初期化するステップＳ１４を実行する。
そして、ＣＰＵ２３は、次のモーター駆動タイミングになったか否かを判定するステップＳ１５を実行し、ステップＳ１５でＮＯの場合はステップＳ１５の判定処理を継続し、ＹＥＳの場合はステップＳ２に戻る。例えば、モーター１３を１秒毎に駆動し、秒針５、分針６、時針７を１秒毎にステップ運針している場合、ＣＰＵ２３は、前回ステップＳ２でドライバー５１をオンしてから１秒経過するまでは、ステップＳ１５でＮＯと判定し、１秒経過した場合はＹＥＳと判定して、ステップＳ２に戻り、次のステップ運針を実行する。
ステップＳ２では、極性が切り替えられているので、ＣＰＵ２３は、デコーダー３１に対し、コイル１３０を流れる電流が前回と逆方向となるように設定されたゲート信号を出力するように制御する。具体的には、P1がＨレベル、P2がＬレベル、N1,N2,N4がＬレベル、N3がＨレベルとなる。これにより、Pchトランジスター５２がオフ、Pchトランジスター５３がオンされる。また、Nchトランジスター５４、５５、５７がオフ、Nchトランジスター５６がオンされる。このため、電流は、Pchトランジスター５３、端子Ｏ２、コイル１３０、端子Ｏ１、検出抵抗５８、Nchトランジスター５６を流れる。したがって、コイル１３０に出力される駆動電流は、第２の極性であり、コイル１３０に正方向と逆方向である負方向の電流が流れる。したがって、コイル１３０に負方向の電流が流れる状態は、第２の極性の駆動信号を出力するようにドライバー５１がオン状態に制御された状態である。
したがって、ＣＰＵ２３は、第１の極性および第２の極性を交互に切り替えながら、ステップＳ２〜Ｓ１５および負荷判定処理Ｓ２０を繰り返し実行する。
【００４１】
以上のように、電子時計１では、ＣＰＵ２３は、ドライバー５１を制御するドライバー制御部と、ドライバー５１を制御する制御パラメーターを設定する制御パラメーター設定部として機能する。
【００４２】
［第１実施形態の効果］
ドライバー制御部であるＣＰＵ２３は、ドライバー５１をオン状態またはオフ状態に制御する制御状態、具体的にはオン時間Tonによってモーター１３の負荷を検出することができる。このため、モーター１３の負荷に応じて、ドライバー５１の制御パラメーターである上限電流閾値Imaxを調整、すなわち上限電流閾値Imaxを維持または変更することができ、モーター１３の負荷の変動を考慮した適切な駆動条件でモーターを駆動することができる。このため、モーター１３の負荷が小さい場合は低い消費電力で駆動でき、負荷が大きい場合は高い消費電力で駆動でき、モーター１３を確実にかつ低消費電力で駆動することができる。
【００４３】
ＣＰＵ２３は、モーター１３の駆動電流を、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Imin間の一定範囲に維持しながら駆動制御を行っている間に、オン時間Tonに基づいてモーター１３の負荷を検出し、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを変更している。このため、モーター１３の負荷が変動しても、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを変更できるため、モーター１３を確実に駆動できる。また、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを３段階に切り替えているので、負荷が小さい場合には上限電流閾値Imaxの値も小さくできて消費電力を低減できる。すなわち、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを設定することで、モーター１３を確実にかつ低消費電力で駆動することができる。
また、オン時間Tonは、ドライバー５１をオン状態に制御している時間をＣＰＵ２３などで計測すればよいため、容易に測定できる。したがって、ＣＰＵ２３は、モーター１３の負荷の変動を簡単に検出して制御パラメーターを容易に制御できる。
【００４４】
本実施形態は、ステップＳ８でＹＥＳと判定するまで、つまり極性を切り替える経過時間Tcの間は、ドライバー５１をオンする毎に負荷判定処理Ｓ２０を実行できるので、負荷変動を精度よく検出できる。
本実施形態では、ＣＰＵ２３がバス２７およびデコーダー３１を介してドライバー５１を制御しているので、論理回路でドライバー５１を制御する場合に比べて回路素子を少なくできる。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の電子時計１Ａについて、図９〜図１４に基づいて説明する。第１実施形態と同様の機能を有する部材や要素は同じ符号を用いて、説明を省略する。
第２実施形態の電子時計１Ａは、クロノグラフ機能付きの電子時計であり、図９に示すように、外装ケース２、文字板３、りゅうず８、ボタン９Ａ、９Ｂを備える。電子時計１Ａは、文字板３の平面中心位置に同軸で配置される３つの指針軸を備え、各指針軸には分針４２、時針４３、１／５クロノグラフ秒針４４がそれぞれ取り付けられる。また、文字板３の平面中心位置から１０時方向には、小秒針４１が取り付けられた指針軸が配置される。文字板３の平面中心位置から２時方向には、クロノグラフ分針４５が取り付けられた指針軸が配置される。文字板３の平面中心位置から６時方向には、モード針を兼用するクロノグラフ時針４６が取り付けられた指針軸が配置される。文字板３には、日窓３Ａが開口され、日窓３Ａから視認される日車４７が設けられている。
【００４６】
電子時計１Ａは、図１０に示すように、第１実施形態のＩＣ２０と同様のＩＣ２０Ａを備え、さらに第１モーター制御回路３０Ａから第６モーター制御回路３０Ｆを備える。
第１モーター制御回路３０Ａは、小秒針４１を駆動する図示略のモーターの駆動を制御し、第２モーター制御回路３０Ｂは、分針４２および時針４３を駆動する図示略のモーターの駆動を制御する。第３モーター制御回路３０Ｃは、１／５クロノグラフ秒針４４を駆動する図示略のモーターの駆動を制御し、第４モーター制御回路３０Ｄは、クロノグラフ分針４５を駆動する図示略のモーターの駆動を制御し、第５モーター制御回路３０Ｅは、クロノグラフ時針４６を駆動する図示略のモーターの駆動を制御する。第６モーター制御回路３０Ｆは、日車４７を駆動する図示略のモーターの駆動を制御する。
ＩＣ２０Ａにおいて、Ｐ１はボタン９Ａの入力を検出するスイッチＳ１が接続される入出力端子であり、Ｐ２はボタン９Ｂの入力を検出するスイッチＳ２が接続される入出力端子であり、Ｐ３はりゅうず８の操作を検出するスイッチＳ３が接続される入出力端子である。
【００４７】
次に、電子時計１Ａにおける１／５クロノグラフ秒針４４の駆動制御方法について、図１１〜１４のフローチャートに基づいて説明する。１／５クロノグラフ秒針４４は、第１実施形態と同様にＩＣ２０ＡのＣＰＵ２３および第３モーター制御回路３０Ｃによって制御される。
ＣＰＵ２３は、ボタン９Ａによるクロノグラフ機能のスタート操作によりモーター駆動の開始信号であるスタート信号が入力されると、図１１のステップＳ４０の処理を開始する。そして、ＣＰＵ２３は、まずステップＳ４１を実行し、上限電流閾値Imaxを初期値Imax0にセットし、変数TonXおよび変数ｍを「０」にセットする。初期値Imax0は、実験などで予め設定した値である。変数TonXは第１実施形態と同じである。変数ｍは、後述する負荷判定処理Ｓ７０やImax設定処理Ｓ８０を実行するか否かを制御するフラグである。
【００４８】
次に、ＣＰＵ２３は、第１実施形態のステップＳ２〜Ｓ４と同じ処理であるステップＳ４２〜Ｓ４４の処理を実行する。ＣＰＵ２３は、ステップＳ４４でＹＥＳと判定すると、ステップＳ４５の判定処理を実行し、変数ｍが「０」であり、かつ、ステップＳ４２でドライバー５１をオンしてからの経過時間が予め設定された閾値t4を初めて経過したか否かを判定する。変数ｍは、ステップＳ４１で「０」に初期化された後は、後述するように、Imax設定処理Ｓ８０の実行時に「１」に設定され、さらに、クロノグラフ機能のスタートから１分毎に「０」に設定される。このため、ステップＳ４５では、１分毎に、ステップＳ４２でドライバー５１をオンしてから最初に閾値t4を経過した際にＹＥＳと判定する。閾値t4は、極性を切り替えた後にドライバー５１を最初にオンした場合のオン時間Tonを判定対象としないために設けられており、予め実験などによって求めておくことができる。閾値t4は、例えば、０．５ｍｓ〜１ｍｓに設定される。
【００４９】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ４５でＹＥＳの場合、負荷判定処理Ｓ７０を実行する。
ＣＰＵ２３は、負荷判定処理Ｓ７０を実行すると、図１２に示すように、ドライバー５１のオン時間Tonが閾値Ton2よりも長いか否かを判定するステップＳ７１を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ７１でＹＥＳと判定した場合は、変数TonXを「２」に設定するステップＳ７２を実行し、負荷判定処理Ｓ７０を終了する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ７１でＮＯと判定した場合は、オン時間Tonが閾値Ton1よりも長いか否かを判定するステップＳ７３を実行する。ＣＰＵ２３は、ステップＳ７３でＹＥＳと判定した場合は、変数TonXを「１」に設定するステップＳ７４を実行し、負荷判定処理Ｓ７０を終了する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ７３でＮＯと判定した場合は、変数TonXを変更せずに初期値「０」のままに維持し、負荷判定処理Ｓ７０を終了する。
【００５０】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ４５でＮＯと判定した場合、あるいは、負荷判定処理Ｓ７０が終了した場合は、第１実施形態のステップＳ６〜Ｓ８と同じ処理であるステップＳ４６〜Ｓ４８の処理を実行する。
ＣＰＵ２３はステップＳ４８でＮＯと判定した場合は、ステップＳ４２に戻り、ステップＳ４２からＳ４８の処理を繰り返す。この際、既に負荷判定処理Ｓ７０を実行済みの場合は、経過時間が閾値t4を経過していても最初に経過したものではないため、ＣＰＵ２３はステップＳ４５でＮＯと判定する。すなわち、負荷判定処理Ｓ７０は、後述するように、１分毎に１回実行される。
【００５１】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ４８でＹＥＳと判定した場合は、駆動電流の供給開始からオフ時間Toffが極性切替条件である判定時間t2を超えるまでの経過時間Tcが予め設定した閾値t3を超えたか否かを判定するステップＳ４９を実行する。駆動電流の供給開始とは、ステップＳ４１の後もしくはステップＳ５１で極性を切り替えた後の最初のステップＳ４２である。閾値t3は、ローターの回転判定の誤判定を防止するために設定されるものであり、経過時間Tcが閾値t3よりも短い場合、つまり経過時間Tcが極端に短い場合はモーターが動作していない可能性が高い。
このため、ＣＰＵ２３は、ステップＳ４９でＮＯと判定した場合は、上限電流閾値Imaxに所定値dImaxを加算して新たな上限電流閾値Imaxに設定するステップＳ５０を実行する。所定値dImaxは、例えば上限電流閾値Imaxの１０〜２０％程度である。上限電流閾値Imaxを高くすると、モーターのコイルに供給する電気エネルギーが大きくなり、モーターが駆動する可能性も高まる。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５０の実行後、ステップＳ４２に戻ってドライバーのオン制御から再度実行する。
【００５２】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ４９でＹＥＳと判定した場合、極性の切り替えを行うステップＳ５１を実行する。ＣＰＵ２３は、ｍ＝０であるかを判定するステップＳ５２を実行し、ステップＳ５２でＹＥＳの場合は、Imax設定処理Ｓ８０を実行する。
Imax設定処理Ｓ８０では、図１４に示すように、ＣＰＵ２３は、変数TonXが「０」であるかを判定するステップＳ８１を実行し、ステップＳ８１でＹＥＳと判定した場合は、モーターで駆動する指針などの負荷が大きいと判定して、上限電流閾値Imaxに所定値dImaxを加算して上限電流閾値Imaxを高くするステップＳ８２を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ８１でＮＯと判定した場合は、変数TonXが「１」であるかを判定するステップＳ８３を実行する。ＣＰＵ２３は、ステップＳ８３でＹＥＳと判定した場合は、モーターの負荷が中程度と判定して、上限電流閾値ImaxをImaxのまま維持するステップＳ８４を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ８３でＮＯの場合、つまり変数TonXが「２」の場合は、モーターの負荷が小さいと判定し、上限電流閾値Imaxから所定値dImaxを減算して上限電流閾値Imaxを小さくするステップＳ８５を実行する。
【００５３】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ８２、Ｓ８４、Ｓ８５の実行後、変数ｍを「１」に設定するステップＳ８６を実行する。したがって、変数ｍは、上限電流閾値Imaxの設定が行われた場合に「１」に設定され、後述するように、１分経過すると「０」にリセットされて、再度、負荷判定処理Ｓ７０、Imax設定処理Ｓ８０を実行することを判断するフラグとして用いられる。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ８６の処理後、Imax設定処理Ｓ８０を終了して図１３に示すフローチャートに戻る。
【００５４】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５２でＮＯと判定した場合、または、Imax設定処理Ｓ８０の処理が終了した場合は、ドライバー５１のオン状態およびオフ状態の回数Nonoffによって、上限電流閾値Imaxが適切であるかを判定し、上限電流閾値Imaxを調整する処理を実行する。
具体的には、ＣＰＵ２３は、ステップＳ４８でＹＥＳと判定するまでの期間、つまり経過時間Tcの期間におけるドライバー５１をオン状態とした回数Nonと、オフ状態とした回数Noffとを加算したオン状態およびオフ状態の回数Nonoffが第１回数n1よりも少ないか否かを判定するステップＳ５３を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５３でＹＥＳと判定した場合は、モーターの負荷に対して上限電流閾値Imaxが大きく、その結果、ローターの回転位置の検出精度が低くなるため、上限電流閾値Imaxから所定値dImaxを減算して上限電流閾値Imaxを小さくするステップＳ５４を実行する。
【００５５】
一方、ＣＰＵ２３は、ステップＳ５３でＮＯと判定した場合は、回数Nonoffが第２回数n2より多いか否かを判定するステップＳ５５を実行する。なお、第２回数n2は、第１回数n1以上に設定される。また、第１回数n1、第２回数n2の具体的な値は、予め実験などを行うことで求めることができる。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５５でＹＥＳと判定した場合は、モーターの負荷に対して上限電流閾値Imaxが小さく、その結果、ドライバー５１のオン状態およびオフ状態の回数が多くなって駆動スピードが低下するため、上限電流閾値Imaxに所定値dImaxを加算して上限電流閾値Imaxを大きくするステップＳ５６を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５５でＮＯと判定した場合、つまり、回数Nonoffが第１回数n1以上、かつ、第２回数n2以下の場合は、上限電流閾値Imaxが適正な値であると判定し、そのままの値を維持する。
【００５６】
次に、ＣＰＵ２３は、ボタン９Ａが再度入力されて停止信号であるストップ信号が入力されたかを判定するステップＳ５７を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５７でＮＯと判定した場合、つまりストップ信号が入力されていない場合は、前回変数ｍを「０」に初期化してから１分が経過したか否かを判定するステップＳ５８を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５８でＹＥＳと判定した場合は、変数ｍおよび変数TonXを「０」に初期化するステップＳ５９を実行し、ステップＳ５８でＮＯと判定した場合は、変数ｍおよび変数TonXを初期化せずにそのままの値を維持する。このため、前述したように、本実施形態では、１分毎に負荷判定処理Ｓ７０、Imax設定処理Ｓ８０が実行され、クロノグラフ動作が継続している途中で負荷が変動しても１分毎に負荷を判定して負荷に応じて上限電流閾値Imaxを調整できる。また、ＣＰＵ２３は、極性切替毎に１ステップずつモーターの駆動を制御するが、負荷判定処理Ｓ７０は、１ステップ目の動作時に実行され、１ステップ目の制御時におけるオン時間Tonによって、２ステップ目以降の制御パラメーターである上限電流閾値Imaxを、Imax設定処理Ｓ８０で設定している。そして、その後は、所定時間間隔である１分間隔で負荷判定処理Ｓ７０を行い、この負荷判定処理Ｓ７０が行われたステップ以降のステップではImax設定処理Ｓ８０で設定された上限電流閾値Imaxでモーターを制御している。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ５９の初期化処理が実行された後、または、ステップＳ５８でＮＯの場合は、図１１のステップＳ４２に戻ってモーターの駆動処理を続行する。
【００５７】
ＣＰＵ２３は、ストップ信号が入力されてステップＳ５７でＹＥＳと判定した場合は、図１３に示すように、ボタン９Ｂによるリセット操作が行われてスイッチＳ２の入力があったか否かを判定するステップＳ６０を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ６０でＹＥＳと判定した場合は、指針を０位置に帰零させる電流制御駆動を行うステップＳ６１を実行する。具体的には、ＣＰＵ２３は、ストップ信号の入力で停止した１／５クロノグラフ秒針４４、クロノグラフ分針４５、クロノグラフ時針４６の位置、つまり計測時間を把握しているため、各針４４〜４６を帰零させるのに必要なステップ数も把握できている。したがって、帰零位置まで移動するステップ数だけ各指針を移動する電流制御駆動を行えば良い。なお、クロノグラフ時針４６はモード針を兼用しているため、帰零位置に戻さずにモード表示に戻してもよい。
【００５８】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ６０でＮＯと判定した場合は、ボタン９Ａによるスタート操作が行われてスタート信号の入力があったか否かを判定するステップＳ６２を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ６２でＹＥＳと判定した場合は、前述したステップＳ５８の判定処理を実行し、ステップＳ５８でＹＥＳと判定した場合はステップＳ５９の初期化処理を行い、図１１のステップＳ４２に戻ってモーターの駆動を再開する。
【００５９】
ＣＰＵ２３は、ステップＳ６２でＮＯと判定した場合は、クロノグラフ動作の開始から６０分が経過したか否かを判定するステップＳ６３を実行する。ステップＳ６３でＹＥＳと判定されるのは、ユーザーがストップ操作を行ったまま、６０分間放置した場合である。この場合は、ユーザーがリセット操作を忘れている可能性が高いため、ＣＰＵ２３は、ステップＳ６１を実行して帰零のための電流制御駆動を実行する。
ＣＰＵ２３は、ステップＳ６３でＮＯと判定した場合は、ステップＳ６０の処理に戻り、前述した各処理を継続する。
【００６０】
したがって、電子時計１Ａにおいても、ＣＰＵ２３は、ドライバー５１を制御するドライバー制御部と、ドライバー５１を制御する制御パラメーターを設定する制御パラメーター設定部として機能する。
【００６１】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、モーター１３の駆動電流を、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Imin間の一定範囲に維持しながら駆動制御を行っている間に、オン時間Tonに基づいてモーター１３の負荷を検出し、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを変更している。このため、モーターの負荷が変動しても、負荷に応じて上限電流閾値Imaxを変更できるため、モーター１３を確実に駆動できる。
また、負荷判定処理Ｓ７０は、１分毎に１回のみ実行され、１分間は、負荷判定処理Ｓ７０の判定結果に基づいてImax設定処理Ｓ８０で設定された上限電流閾値Imaxによって制御されるため、１／５クロノグラフ秒針４４を駆動するモーターのように、高速で駆動するモーターであっても制御することができる。
【００６２】
Imax設定処理Ｓ８０では、第１実施形態のように上限電流閾値Imaxを固定値Ａ、Ｂ、Ｃに設定するのではなく、所定値dImaxを加算したり減算したりするため、１分毎の負荷判定処理Ｓ７０において負荷が小さい、あるいは、大きいと判定された場合には、所定値dImaxを繰り返し加算したり減算したりできるため、モーターの負荷に応じて上限電流閾値Imaxを適切に調整することができる。したがって、モーターをより確実に駆動できる。
【００６３】
Imax設定処理Ｓ８０での上限電流閾値Imaxの設定が１分間隔で実行されるのに対し、回数Nonoffを第１回数n1、第２回数n2と比較して上限電流閾値Imaxを調整する処理を極性切替毎に実行しているので、Imax設定処理Ｓ８０が実行される間に負荷変動があっても上限電流閾値Imaxを調整でき、モーターをより確実に駆動できる。
したがって、ムーブメントに取り付けられた針の大きさや、温度変化、負荷の増加等、個々の状況に合わせて最適な設定を選択でき、モーターを確実に駆動できる。
【００６４】
［他の実施形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、オフ時間Toffに応じて極性切替を判定していたが、負荷が低い場合には、オン時間Tonによって極性切替を判定してもよい。すなわち、使用時の負荷が所定値よりも低いことが分かっている場合、もしくは、負荷判定処理Ｓ２０、Ｓ７０で負荷が低いことが確認されている場合は、図１５に示すように、オン時間Tonが閾値Ton3以上になったことを検出した場合に、ドライバー５１をオフして駆動電流の供給を停止し、極性を切り替えてもよい。オン時間Tonは、ステーターの引きトルクが最小となる中立点付近で最大になるため、閾値Ton3を実験などで設定することで、中立点付近までローターが回転したことを検出できる。中立点は、ローターが０度から１８０度まで回転する場合の例えば６０度付近である。中立点を超えていれば、駆動電流を出力しなくても、ローターは惰性で次の引きトルクが最大となる点、つまり始動位置から１８０度回転した位置まで回転することができる。したがって、ローターが１８０度近辺になったことを検出するオフ時間Toffによる検出の場合よりも早いタイミングでドライバー５１をオフすることができ、消費電力をさらに低減できる。
【００６５】
前記各実施形態では、オン時間Tonを閾値Ton1、Ton2と比較して、制御パラメーターである上限電流閾値Imaxの値を設定していたが、オフ時間Toffを閾値と比較して制御パラメーターである上限電流閾値Imaxの値を設定してもよい。すなわち、モーター１３の負荷が増加すると、磁束の変化が緩やかになり、逆誘起電圧が低下し、それに伴って電圧を印加しない場合の電流値が下がりやすくなる。特に中立点以降において、電流制御中のオフ時間Toffは、負荷が小さい場合に比べて短くなる。逆に、モーター１３の負荷が減少すると、オフ時間Toffが長くなる。したがって、オン時間Tonの代わりにオフ時間Toffを所定の閾値と比較して、負荷の大きさを推定し、制御パラメーターである上限電流閾値Imaxの値を設定してもよい。
【００６６】
前記各実施形態では、制御パラメーターとして、上限電流閾値Imaxの値を設定していたが、下限電流閾値Iminの値を設定してもよい。
また、制御パラメーターとしては、極性切替を判定するオフ時間Toffの判定時間t2を設定してもよい。例えば、負荷が大きいと判定した場合は、判定時間t2の時間を長くし、負荷が小さいと判定した場合は、判定時間t2の時間を短く設定すればよい。
【００６７】
制御パラメーターである上限電流閾値Imax、下限電流閾値Imin、オフ時間Toffの判定時間t2は、駆動電流の供給開始からオフ時間Toffが極性切替条件である判定時間t2を超えるまでの経過時間Tcの長さによって設定してもよい。
すなわち、図７に示すように、モーター１３の負荷が大きい場合には経過時間Tcも長くなり、図８に示すように、モーター１３の負荷が小さい場合には経過時間Tcも短くなる。したがって、極性切替までの経過時間Tcを所定値Tc1と比較し、Tc≧Tc1であれば負荷が大きいため、例えば、上限電流閾値Imaxを大きくし、Tc＜Tc1であれば負荷が小さいため、例えば、上限電流閾値Imaxを小さくしてもよい。
さらに、経過時間Tcを２つの所定値Tc1、Tc2と比較して上限電流閾値Imaxを３段階の設定にしてもよい。例えば、Tc1＜Tc2の場合、Tc＜Tc1であればImax＝Ｃとし、Tc1≦Tc＜Tc2であればImax＝Ｂとし、Tc≧Tc2の場合、Imax=Ａとしてもよい。
【００６８】
前記第２実施形態では、Imax設定処理Ｓ８０での上限電流閾値Imaxの設定の他、回数Nonoffの値によっても上限電流閾値Imaxを調整していたが、回数Nonoffによる調整は行わずに、Imax設定処理Ｓ８０のみで調整してもよい。
前記第２実施形態では、ドライバー５１をオン状態とした回数Nonと、オフ状態とした回数Noffとを加算したオン状態およびオフ状態の回数Nonoffに基づいて、上限電流閾値Imaxを調整していた。しかし、オン状態とした回数Nonまたはオフ状態とした回数Noffのいずれか一方と所定の閾値とを比較して、上限電流閾値Imaxを調整してもよい。
【００６９】
前記各実施形態では、コイル１３０に流れる電流Ｉを、上限電流閾値Imax、下限電流閾値Iminと比較してドライバーのオン状態やオフ状態を制御していたが、これに限らない。例えば、上限電流閾値Imaxのみを設定し、電流Ｉが上限電流閾値Imaxを超えてドライバーをオフ状態にしてから、予め設定した時間が経過した時点でドライバーをオン状態に制御してもよい。この場合、オフ時間Toffは予め設定した時間で一定となるため、負荷変動はオフ時間Toff以外のパラメーター、例えばオン時間Tonで判定すればよい。
また、下限電流閾値Iminのみを設定し、電流Ｉが下限電流閾値Iminより低下してドライバーをオン状態にしてから、予め設定した時間が経過した時点でドライバーをオフ状態に制御してもよい。この場合、オン時間Tonは予め設定した時間で一定となるため、負荷変動はオン時間Ton以外のパラメーター、例えばオフ時間Toffで判定すればよい。
【００７０】
前記各実施形態では、ＣＰＵ２３によってドライバー５１を制御していたが、論理回路によってドライバー５１を制御してもよい。論理回路でドライバー制御部を構成すれば、ＣＰＵ２３で構成する場合に比べて消費電力を低減できる。また、ＣＰＵ２３は、一つのＩＣで構成してもよいし、複数のＩＣから構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ａ…電子時計、５…秒針、６…分針、７…時針、８…りゅうず、９…ボタン、９Ａ…ボタン、９Ｂ…ボタン、１１…水晶振動子、１２…電池、１３…モーター、１３０…コイル、２１…発振回路、２２…分周回路、２３…ＣＰＵ、２４…ＲＯＭ、２６…入出力回路、２７…バス、３０…モーター制御回路、３０Ａ…第１モーター制御回路、３０Ｂ…第２モーター制御回路、３０Ｃ…第３モーター制御回路、３０Ｄ…第４モーター制御回路、３０Ｅ…第５モーター制御回路、３０Ｆ…第６モーター制御回路、３１…デコーダー、４１…小秒針、４２…分針、４３…時針、４４…１／５クロノグラフ秒針、４５…クロノグラフ分針、４６…クロノグラフ時針、４７…日車、６１…電流検出回路、６２…第１基準電圧発生回路、６３…第２基準電圧発生回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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