(57)【要約】【課題】ローターの駆動速度のばらつきを抑制でき、一定の速度でモーターを駆動できる電子時計の提供。【解決手段】電子時計は、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、コイルに流れる電流値に応じてドライバーをオン状態またはオフ状態に制御する制御部と、ドライバーのオン状態またはオフ状態の継続時間であるオン時間またはオフ時間が所定条件に該当したことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部と、モーターの駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部と、検出信号および基準信号の出力タイミングを比較し、検出信号が基準信号よりも遅く出力された場合はモーターの駆動周期を短くし、検出信号が基準信号よりも早く出力された場合はモーターの駆動周期を長くする駆動周期調整部とを備える。【選択図】図５
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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を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値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制御部と、
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所定条件に該当したことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部と、
前記モーターの駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部と、
前記検出信号および前記基準信号の出力タイミングを比較し、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を短くし、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を長くする駆動周期調整部と、
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、
前記駆動周期調整部は、
前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、第１所定時間の経過後に前記駆動電流の極性を切り替え、
前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記第１所定時間より長い第２所定時間の経過後に前記駆動電流の極性を切り替える
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、
前記電流検出部は、前記コイルに流れる前記電流値を、下限電流値および上限電流値と比較して検出し、
前記駆動周期調整部は、
前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記下限電流値を第１下限電流値に設定し、前記上限電流値を第１上限電流値に設定し、
前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記下限電流値を前記第１下限電流値よりも小さい第２下限電流値に設定し、前記上限電流値を前記第１上限電流値よりも小さい第２上限電流値に設定する
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、
前記ドライバーは、前記コイルに供給する駆動電圧を、第１駆動電圧、または、前記第１駆動電圧よりも小さい第２駆動電圧に設定可能に構成され、
前記駆動周期調整部は、
前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記駆動電圧を前記第１駆動電圧に設定し、
前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記駆動電圧を前記第２駆動電圧に設定する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項５】
請求項１に記載の電子時計において、
前記検出信号出力部は、前記所定条件を、第１所定条件、または、前記第１所定条件と異なる時間である第２所定条件に設定可能に構成され、
前記駆動周期調整部は、
前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記所定条件を前記第１所定条件に設定し、
前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記所定条件を前記第２所定条件に設定する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項６】
請求項１に記載の電子時計において、
前記ドライバーは、前記コイルに前記駆動電流を供給する端子を、ハイインピーダンス状態、または、ショート状態に設定可能に構成され、
前記駆動周期調整部は、
前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記端子をハイインピーダンス状態に設定し、
前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記端子をショート状態に設定する
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６のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記基準信号出力部は、前記モーターの駆動の起点から所定時間の経過後に、前記基準信号の出力を開始する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項８】
請求項７に記載の電子時計において、
スタート信号の入力によって時間計測用クロック信号の出力を開始して時間計測を行うストップウオッチ回路を備え、
前記制御部は、前記スタート信号の入力時から第１遅延時間の経過後に前記モーターの駆動を開始し、
前記基準信号出力部は、前記時間計測用クロック信号を第２遅延時間だけ遅延させた信号を前記基準信号として出力する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項９】
請求項８に記載の電子時計において、
前記第２遅延時間は、前記時間計測用クロック信号の周期と、前記モーターの１ステップ目の駆動時間のばらつきとを加算した値以上に設定され、
前記第１遅延時間は、前記時間計測用クロック信号の周期および前記第２遅延時間の和と、前記モーターの１ステップ目の平均的な駆動時間との差になるように設定される
ことを特徴とする電子時計。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記電流検出部は、前記コイルに流れる電流が下限電流値よりも大きい状態から小さい状態に変化することを検出する下限検出部と、前記コイルに流れる電流が上限電流値よりも小さい状態から大きい状態に変化することを検出する上限検出部とを備え、
前記制御部は、前記下限検出部の検出に応じて前記ドライバーを前記オン状態に制御し、前記上限検出部の検出に応じて前記ドライバーを前記オフ状態に制御する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項１１】
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を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値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制御部と、
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所定条件に該当したことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部と、
前記モーターの駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部と、
前記検出信号および前記基準信号の出力タイミングを比較し、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を短くし、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を長くする駆動周期調整部と、
を備えることを特徴とするムーブメント。
【請求項１２】
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を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流値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制御部と、
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所定条件に該当したことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部と、
前記モーターの駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部と、
前記検出信号および前記基準信号の出力タイミングを比較し、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を短くし、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を長くする駆動周期調整部と、
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】
前記制御技術では、ローターが所定量回転するのに必要な時間、例えば２極モーターであればローターが１８０度回転するのに必要な時間は、モーターで駆動される負荷や温度等の駆動条件によってばらつく。このため、ローターの駆動速度がばらつき、一定の速度でモーターを駆動する必要がある表示には利用できない恐れがあった。
【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を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値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制御部と、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所定条件に該当したことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部と、前記モーターの駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部と、前記検出信号および前記基準信号の出力タイミングを比較し、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を短くし、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を長くする駆動周期調整部と、を備える。
【０００６】
本開示の電子時計において、前記駆動周期調整部は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、第１所定時間の経過後に前記駆動電流の極性を切り替え、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記第１所定時間より長い第２所定時間の経過後に前記駆動電流の極性を切り替えることが好ましい。
【０００７】
本開示の電子時計において、前記電流検出部は、前記コイルに流れる前記電流値を、下限電流値および上限電流値と比較して検出し、前記駆動周期調整部は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記下限電流値を第１下限電流値に設定し、前記上限電流値を第１上限電流値に設定し、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記下限電流値を前記第１下限電流値よりも小さい第２下限電流値に設定し、前記上限電流値を前記第１上限電流値よりも小さい第２上限電流値に設定することが好ましい。
【０００８】
本開示の電子時計において、前記ドライバーは、前記コイルに供給する駆動電圧を、第１駆動電圧、または、前記第１駆動電圧よりも小さい第２駆動電圧に設定可能に構成され、前記駆動周期調整部は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記駆動電圧を前記第１駆動電圧に設定し、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記駆動電圧を前記第２駆動電圧に設定することが好ましい。
【０００９】
本開示の電子時計において、前記検出信号出力部は、前記所定条件を、第１所定条件、または、前記第１所定条件と異なる時間である第２所定条件に設定可能に構成され、前記駆動周期調整部は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記所定条件を前記第１所定条件に設定し、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記所定条件を前記第２所定条件に設定することが好ましい。
【００１０】
本開示の電子時計において、前記ドライバーは、前記コイルに前記駆動電流を供給する端子を、ハイインピーダンス状態、または、ショート状態に設定可能に構成され、前記駆動周期調整部は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記端子をハイインピーダンス状態に設定し、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記端子をショート状態に設定することが好ましい。
【００１１】
本開示の電子時計において、前記基準信号出力部は、前記モーターの駆動の起点から所定時間の経過後に、前記基準信号の出力を開始することが好ましい。
【００１２】
本開示の電子時計において、スタート信号の入力によって時間計測用クロック信号の出力を開始して時間計測を行うストップウオッチ回路を備え、前記制御部は、前記スタート信号の入力時から第１遅延時間の経過後に前記モーターの駆動を開始し、前記基準信号出力部は、前記時間計測用クロック信号を第２遅延時間だけ遅延させた信号を前記基準信号として出力することが好ましい。
【００１３】
本開示の電子時計において、前記第２遅延時間は、前記時間計測用クロック信号の周期と、前記モーターの１ステップ目の駆動時間のばらつきとを加算した値以上に設定され、前記第１遅延時間は、前記時間計測用クロック信号の周期および前記第２遅延時間の和と、前記モーターの１ステップ目の平均的な駆動時間との差になるように設定されることが好ましい。
【００１４】
本開示の電子時計において、前記電流検出部は、前記コイルに流れる電流が下限電流値よりも大きい状態から小さい状態に変化することを検出する下限検出部と、前記コイルに流れる電流が上限電流値よりも小さい状態から大きい状態に変化することを検出する上限検出部とを備え、前記制御部は、前記下限検出部の検出に応じて前記ドライバーを前記オン状態に制御し、前記上限検出部の検出に応じて前記ドライバーを前記オフ状態に制御することが好ましい。
【００１５】
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を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値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制御部と、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所定条件に該当したことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部と、前記モーターの駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部と、前記検出信号および前記基準信号の出力タイミングを比較し、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を短くし、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を長くする駆動周期調整部と、を備える。
【００１６】
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を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流値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制御部と、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所定条件に該当したことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部と、前記モーターの駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部と、前記検出信号および前記基準信号の出力タイミングを比較し、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を短くし、前記検出信号が前記基準信号よりも早く出力された場合は、前記検出信号が前記基準信号よりも遅く出力された場合の前記モーターの駆動周期よりも前記モーターの駆動周期を長くする駆動周期調整部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の電子時計を示す正面図である。
【図２】第１実施形態の電子時計の回路構成を示す回路図である。
【図３】第１実施形態の電子時計のモーターの構成を示す図である。
【図４】第１実施形態の電子時計のＩＣの構成を示す構成図である。
【図５】第１実施形態の第５モーター制御回路の構成を示す回路図である。
【図６】第１実施形態のドライバーおよび検出回路の構成を示す回路図である。
【図７】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である。
【図８】第１実施形態のモーター制御処理の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】第２実施形態の第５モーター制御回路の構成を示す回路図である。
【図１０】第２実施形態のドライバーおよび検出回路の構成を示す回路図である。
【図１１】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である。
【図１２】第２実施形態のモーター制御処理の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】第３実施形態のモーター制御回路の構成を示す回路図である。
【図１４】第３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である。
【図１５】第３実施形態のモーター制御処理の動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】第４実施形態のモーター制御回路の構成を示す回路図である。
【図１７】第４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である。
【図１８】第４実施形態のモーター制御処理の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】第５実施形態のモーター制御回路の構成を示す回路図である。
【図２０】第５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である。
【図２１】第５実施形態のモーター制御処理の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
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、ユーザーの手首に装着される腕時計であり、通常の時分秒の各指針による１２時間表示に加えて、分クロノグラフ表示、秒クロノグラフ表示、１／１０秒クロノグラフ表示、１／５００秒クロノグラフ表示の複数の表示機能を備えるクロノグラフ時計である。
電子時計１は、図１に示すように、時刻を１２時間表示する時針２、分針３、秒針４と、分クロノグラフ表示を行う分ＣＧ針５と、秒クロノグラフ表示を行う秒ＣＧ針６と、１／１０秒クロノグラフ表示を行う１／１０秒ＣＧ針７と、１／５００秒クロノグラフ表示を行う１／５００秒ＣＧ針８とを備えている。電子時計１は、操作部材として、りゅうず９と、Ａボタン１１、Ｂボタン１２とを備えている。
【００１９】
時針２、分針３は、電子時計１の文字板１３の表面に直交する平面視で文字板１３の中央部に同軸上でかつ回動可能に設けられている。
秒針４は、平面視で文字板１３の中央部よりも９時側で他の指針とは独立した軸上に回動可能に設けられている。
分ＣＧ針５は、平面視で文字板１３の中央部よりも６時側で他の指針とは独立した軸上に回動可能に設けられている。
秒ＣＧ針６は、平面視で文字板１３の中央部よりも１２時側で他の指針とは独立した軸上に回動可能に設けられている。
１／１０秒ＣＧ針７は、平面視で文字板１３の中央部よりも３時側で他の指針とは独立した軸上に回動可能に設けられている。
１／５００秒ＣＧ針８は、平面視で文字板１３の中央部で時針２、分針３と同軸上に回動可能に設けられている。
文字板１３の外周に沿って、１／５００秒ＣＧ針８が指示する目盛が設けられている。文字板１３には、秒針４、分ＣＧ針５、秒ＣＧ針６、１／１０秒ＣＧ針７が指示するサブダイヤルが、文字板１３の中央部に対して９時位置、６時位置、１２時位置、３時位置にそれぞれ設けられている。
【００２０】
時針２、分針３、秒針４は、連動して運針し、現在時刻を表示する。
１／５００秒ＣＧ針８は、１／１０秒で１周し、１周する間の駆動ステップは５０分割されているので、１／５００秒単位のストップウオッチの計測値を表示する。
なお、文字板１３の外周に沿った目盛は、１／５００秒ＣＧ針８用に５０分割された目盛であり、時針２、分針３用の目盛は設けられていない。したがって、文字板１３の外周に６０分割された目盛を別途設けてもよい。ただし、利用者は、通常、時針２、分針３の位置で時刻を把握できるため、時針２、分針３用の目盛は必ずしも設ける必要はない。
【００２１】
１／１０秒ＣＧ針７は、１秒で一周し、１周する間の駆動ステップは１０分割されているので、１／１０秒単位のストップウオッチの計測値を表示する。秒ＣＧ針６は、６０秒で１周し、１周する間の駆動ステップは６０分割されているので、１秒単位のストップウオッチの計測値を表示する。分ＣＧ針５は、６０分で１周し、１周する間の駆動ステップは６０分割されているので、１分単位のストップウオッチの計測値を表示する。
【００２２】
［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１４と、電源である電池１５と、Ａボタン１１の操作に連動してオン、オフされるスイッチＳ１と、Ｂボタン１２の操作に連動してオン、オフされるスイッチＳ２と、りゅうず９の引き出し操作に連動してオン、オフされるスイッチＳ３、Ｓ４と、時計用のＩＣ２０とを有するムーブメントを備える。また、電子時計１のムーブメントは、後述するように、第１モーター４１、第２モーター４２、第３モーター４３、第４モーター４４、第５モーター４５を備える。
【００２３】
［モーターの構成］
図３に示すように、第５モーター４５は、ステーター１３１と、コイル１３０と、ローター１３３とを備える。コイル１３０の両端は、後述するドライバー５１の出力端子Ｏ９、Ｏ１０に導通され、ローター１３３は、径方向に２極に着磁された磁石である。したがって、第５モーター４５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、ドライバー５１に入力される駆動信号によって駆動される。
第１モーター４１〜第４モーター４４は、第５モーター４５と同様の２極単相ステッピングモーターであるため、説明を省略する。
【００２４】
時針２、分針３、秒針４は、図示略の輪列で連動しており、第１モーター４１により駆動される。なお、本実施形態では、１つの第１モーター４１で、時針２、分針３、秒針４を駆動しているが、例えば、秒針４を駆動するモーターと、分針３および時針２を駆動するモーターとを別々に設けてもよい。
１／１０秒ＣＧ針７は第２モーター４２により駆動され、秒ＣＧ針６は第３モーター４３で駆動され、分ＣＧ針５は第４モーター４４で駆動され、１／５００秒ＣＧ針８は第５モーター４５で駆動される。
【００２５】
図２に示すように、ＩＣ２０は、水晶振動子１４が接続される接続端子ＯＳＣ１、ＯＳＣ２と、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が接続される入力端子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４と、電池１５が接続される電源端子ＶＤＤ、ＶＳＳと、第１モーター４１から第５モーター４５の各コイル１３０に接続される出力端子Ｏ１からＯ１０とを備える。
なお、本実施形態では、電池１５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（基準電位）に設定している。
【００２６】
水晶振動子１４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１５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の略２時位置にあるＡボタン１１に連動して入力されるプッシュスイッチであり、Ａボタン１１が押されている状態ではオン状態となり、Ａボタン１１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、電子時計１の略４時位置にあるＢボタン１２に連動して入力されるプッシュスイッチであり、Ｂボタン１２が押されている状態ではオン状態となり、Ｂボタン１２が押されていない状態ではオフ状態となる。
スイッチＳ３、Ｓ４は、りゅうず９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９が１段目に引き出された状態でスイッチＳ３がオン状態、スイッチＳ４がオフ状態となり、２段目に引き出された状態でスイッチＳ４がオン状態、スイッチＳ３がオフ状態となり、０段目ではスイッチＳ３、Ｓ４が共にオフ状態となる。
【００２７】
［ＩＣの回路構成］
ＩＣ２０は、図４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ＣＰＵ（中央処理装置：Central Processing Unit）２３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２４と、入力回路２６と、バス（ＢＵＳ）２７と、ストップウオッチ回路２８とを備える。さらに、ＩＣ２０は、第１モーター４１を駆動する第１モーター制御回路３１と、第２モーター４２を駆動する第２モーター制御回路３２と、第３モーター４３を駆動する第３モーター制御回路３３と、第４モーター４４を駆動する第４モーター制御回路３４と、第５モーター４５を駆動する第５モーター制御回路３５とを備える。
【００２８】
発振回路２１は、基準信号源である水晶振動子１４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（32768Hz）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（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収納している。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収納している。
ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２４に収納されたプログラムを実行し、前記各機能を実現する。
【００２９】
入力回路２６は、入力端子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の状態をバス２７に出力する。バス２７は、ＣＰＵ２３、入力回路２６、第１モーター制御回路３１、第２モーター制御回路３２、第３モーター制御回路３３、第４モーター制御回路３４、第５モーター制御回路３５間のデータ転送などに用いられる。
ストップウオッチ回路２８は、ストップウオッチ機能つまりクロノグラフ機能を実行する回路であり、りゅうず９が０段目にある状態で、Ａボタン１１、Ｂボタン１２を操作することで作動する。Ａボタン１１は、ストップウオッチ回路２８による時間計測のスタートおよびストップを指示するボタンとして用いられる。Ｂボタン１２は、ストップウオッチ回路２８による時間計測のスプリットおよびリセットを指示するボタンとして用いられる。
第１モーター制御回路３１から第５モーター制御回路３５は、バス２７を通してＣＰＵ２３から入力される命令により、第１モーター４１から第５モーター４５の駆動を制御する。
【００３０】
［モーター制御回路の構成］
第１モーター制御回路３１は、１秒毎に第１モーター４１を駆動するため、腕時計等で採用されている低消費電力化が可能なモーター制御回路とされている。すなわち、第１モーター制御回路３１は、パルス幅が小さい主駆動パルスを出力後、第１モーター４１のコイル１３０の誘起電圧を測定してローター１３３が回転したか否かを検出し、非回転の場合には、主駆動パルスに比べて大きなパルス幅で固定された補正駆動パルスを出力してローター１３３を確実に回転させるように制御する。
【００３１】
第２モーター制御回路３２、第３モーター制御回路３３、第４モーター制御回路３４は、一般的なアナログクロノグラフ時計と同様に、ストップウオッチ回路２８から出力されるストップウオッチ割込み信号に応じてＣＰＵ２３から出力される制御信号により、１ステップずつ指針の駆動を制御する。
すなわち、ストップウオッチ回路２８は、ＣＰＵ２３に対して割込み信号を出力する。ＣＰＵ２３は、前記割込み信号に基づいて、各モーター制御回路３２、３３、３４に、各モーター４２、４３、４４を駆動するための制御信号を出力する。このため、第２モーター制御回路３２は、１／１０秒毎に第２モーター４２を駆動し、第３モーター制御回路３３は、１秒毎に第３モーター４３を駆動し、第４モーター制御回路３４は、１分毎に第４モーター４４を駆動する。
【００３２】
第５モーター制御回路３５は、図５に示すように、第５モーター４５のローター１３３の回転を検出してコイル１３０に流す電流の極性を切り換える制御を行うモーター制御部７０と、クロノグラフのスタート操作およびストップ操作に応じてモーター制御部７０の動作開始および停止を制御するクロノグラフ制御部８０と、第５モーター４５の駆動周期を調整する駆動周期調整部９０とを備える。
【００３３】
［モーター制御部］
モーター制御部７０は、ドライバー及び検出回路５０と、第１タイマー７１と、ＡＮＤ回路７２と、ＯＲ回路７３と、ＳＲラッチ回路７４と、フリップフロップ７５と、デコーダー７６とを備える。
ドライバー及び検出回路５０は、図６に示すように、第５モーター４５のコイル１３０に電流を供給するドライバー５１と、コイル１３０に流れる電流値が所定値を超えているか否かを判定する電流検出回路６１とを備える。電流検出回路６１は、コイル１３０に流れる電流値を検出する電流検出部である。ドライバー５１および電流検出回路６１の詳細は後述する。
【００３４】
第１タイマー７１は、第５モーター４５のコイル１３０に流す電流の極性を切り替えるための条件となる判定時間t3を計測するタイマーである。第１タイマー７１の出力TM1は、第１タイマー７１のリセット端子ＲがＬレベルになってリセット状態が解除されてから、判定時間t3の経過前にリセット端子ＲがＨレベルになった場合はＬレベルを維持し、リセット端子ＲがＬレベルのままで判定時間t3が経過した場合はその時点でＨレベルになる。
【００３５】
ＡＮＤ回路７２は、ドライバー及び検出回路５０から出力された検出信号DT1と、第１タイマー７１の出力TM1とが入力される。
ＯＲ回路７３は、ドライバー及び検出回路５０から出力された検出信号DT1が反転された信号と、駆動制御回路８１から出力された駆動制御信号DONが反転された信号とが入力される。
【００３６】
ＳＲラッチ回路７４は、セット端子ＳにＯＲ回路７３の出力が入力され、リセット端子Ｒにドライバー及び検出回路５０の検出信号DT2が入力される。ＳＲラッチ回路７４は、出力端子Ｑからドライバー５１のオン、オフ状態を切り替える切替信号TONを出力する。切替信号TONは、デコーダー７６および第１タイマー７１のリセット端子Ｒに入力される。
フリップフロップ７５は、クロック端子ＣにＡＮＤ回路７２の出力が入力される。フリップフロップ７５は、出力端子Ｑから駆動信号の極性を切り替える駆動極性信号PLを出力する。
【００３７】
デコーダー７６には、ＳＲラッチ回路７４から出力される切替信号TONと、フリップフロップ７５から出力される駆動極性信号PLと、後述する駆動制御回路８１から出力される駆動制御信号DONと、後述する選択回路９６から出力されるハイインピーダンス期間信号THZとが入力される。デコーダー７６は、こられの信号の状態に応じて、後述する図８のタイミングチャートに示すように、駆動信号としてゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4をドライバー５１に出力する。
【００３８】
［クロノグラフ制御部］
クロノグラフ制御部８０は、駆動制御回路８１と、第１遅延回路８２と、ストップウオッチカウンター８３と、第１比較器８４と、微分回路８５と、パルス数カウンター８６とを備える。クロノグラフ制御部８０は、ストップウオッチ回路２８から出力されるクロノグラフのスタート信号STARTと、計測用のクロック信号SCLKとに応じて作動する。
【００３９】
駆動制御回路８１は、第１遅延回路８２から遅延信号が入力されると、駆動制御信号DONをＨレベルにする。また、駆動制御回路８１は、スタート信号STARTがＬレベルに変化し、第１比較器８４で比較されるパルス数カウンター８６とストップウオッチカウンター８３のカウント値とが一致すると、駆動制御信号DONをＬレベルにする。
第１遅延回路８２は、ストップウオッチ回路２８から出力されるスタート信号STARTがＨレベルに変化してから第１遅延時間t1が経過した時点で、駆動制御回路８１に出力する遅延信号をＨレベルに変化させる。
【００４０】
ストップウオッチカウンター８３は、ストップウオッチ回路２８から出力される1/500秒周期のクロック信号SCLKをカウントすることにより、1/500秒単位のストップウオッチのカウント値TMEASをカウントする。
微分回路８５は、駆動極性信号PLの立ち上がり、および、立下り毎に微分信号PCLKを出力する。
パルス数カウンター８６は微分信号PCLKをカウントして、出力された微分信号PCLKの数である駆動ステップ数nDRVをカウントする。
第１比較器８４は、微分信号PCLKが出力されるタイミングつまり微分信号PCLKがＨレベルに変化したタイミングで、ストップウオッチカウンター８３のカウント値TMEASと、パルス数カウンター８６の駆動ステップ数nDRVの値とを比較する。
【００４１】
［駆動周期調整部］
駆動周期調整部９０は、第２遅延回路９１と、基準パルス数カウンター９２と、第２比較器９３と、第２タイマー９４と、第３タイマー９５と、選択回路９６と、パルス数カウンター８６とを備える。
第２遅延回路９１は、ストップウオッチ回路２８から出力されるクロック信号SCLKを第２遅延時間t2だけ遅延させて、各ステップの駆動終了タイミングの目標値となる基準信号DCLKを出力する。したがって、第２遅延回路９１は、第５モーター４５の駆動速度の基準となる基準信号を出力する基準信号出力部である。
基準パルス数カウンター９２は、基準信号DCLKをカウントして、その時点での駆動パルス数の基準ステップ数nREFを出力する。
第２比較器９３は、微分信号PCLKが出力されるタイミングで、基準パルス数カウンター９２の基準ステップ数nREFと、パルス数カウンター８６の駆動ステップ数nDRVの値とを比較し、比較結果に基づいて選択信号SELを出力する。具体的には、第５モーター４５の駆動ステップ数nDRVが、基準ステップ数nREFよりも大きい場合は、Ｈレベルの選択信号SELを出力し、それ以外はＬレベルの選択信号SELを出力する。
【００４２】
第２タイマー９４は、微分信号PCLKが出力されてから、つまり微分信号PCLKがＨレベルに変化してから、第１所定時間t4の経過後にＨレベルとなる信号を選択回路９６に出力する。
第３タイマー９５は、微分信号PCLKが出力されてから第２所定時間t5の経過後にＨレベルとなる信号を選択回路９６に出力する。
選択回路９６は、第２比較器９３から出力される選択信号SELとスタート信号STARTの状態とに応じて、第２タイマー９４および第３タイマー９５の出力を選択し、ハイインピーダンス期間信号THZをデコーダー７６に出力する。
【００４３】
［ドライバー及び検出回路の構成］
ドライバー及び検出回路５０は、図６に示すように、ドライバー５１と、電流検出回路６１とを備える。
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３８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、第５モーター４５のコイル１３０に正逆両方向の電流を供給する。
【００４４】
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６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。
【００４５】
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。このため、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が下限電流値Iminより小さいことを検出する下限検出部である。
第２基準電圧発生回路６３は、上限電流値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が上限電流値Imaxを超えた場合にＨレベルとなり、上限電流値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が上限電流値Imaxを超えたことを検出する上限検出部である。
【００４６】
ここで、電流検出部である電流検出回路６１が検出した電流値、つまり電流値の検出結果である検出信号DT1、DT2に応じてドライバー５１をオン状態、オフ状態に制御する制御部は、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、デコーダー７６を備えて構成される。
ドライバー５１のオフ状態の継続時間であるオフ時間Toffが、所定条件である判定時間t3以上になったことを検出した時点で検出信号を出力する検出信号出力部は、第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、フリップフロップ７５、微分回路８５を備えて構成され、微分回路８５が出力する微分信号PCLKが前記検出信号である。
【００４７】
［モーター制御回路の制御処理］
ＩＣ２０のＣＰＵ２３は、Ａボタン１１によってクロノグラフ機能のスタート操作が行われたことを検出すると、ストップウオッチ回路２８を作動し、クロノグラフつまりストップウオッチの計測を開始する。
このクロノグラフ機能が実行された際の１／５００秒ＣＧ針８の動作、つまり第５モーター制御回路３５による制御について、図７のフローチャートと、図８のタイミングチャートを用いて説明する。
なお、他の１／１０秒ＣＧ針７、秒ＣＧ針６、分ＣＧ針５の動作、つまり第２モーター制御回路３２、第３モーター制御回路３３、第４モーター制御回路３４による制御は、一般的なＣＰＵ方式のアナログクロノグラフウォッチと同様に、ストップウオッチ回路２８から出力される割込み信号により、１ステップずつ針の駆動を制御する方式のため、説明を省略する。
【００４８】
［モーター制御回路の動作］
スイッチＳ１〜Ｓ４の操作でストップウオッチ計測がスタートすると、ストップウオッチ回路２８からスタート信号STARTが第５モーター制御回路３５に入力する。第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１の処理を実行し、第１遅延回路８２から出力される遅延信号のレベルにより、ストップウオッチ計測のスタート後、第１遅延時間t1が経過したか否かを判定する。第１遅延時間t1は、駆動周期t0と第２遅延時間t2の和と、１ステップ目の平均的な駆動時間との差に近い値になるように設定する。駆動周期t0は、本実施形態では1/500秒である。１ステップの駆動時間は、駆動制御信号DONがＨレベルとなってドライバー５１をオンしてから、駆動信号の極性を切り替えるタイミングまでの経過時間である。なお、本実施形態では、ドライバー５１のオフ状態としてからの経過時間であるオフ時間Toffが判定時間t3よりも大きくなった場合に、駆動信号の極性を切り替えるタイミングになったと判定している。
例えば、起動時間を含む駆動周期のばらつきが0.5msecの場合、第２遅延時間t2は、これに駆動周期t0＝1/500秒＝2msecを加えた2.5msec以上であり、本実施形態ではマージンをとって3msecに設定している。１ステップ目の平均的な駆動時間が2.5msecであれば、第１遅延時間t1は、駆動周期t0と第２遅延時間t2の和である5msecから2.5msecを引いた2.5msecに設定している。なお、駆動周期のばらつきは、実験やシミュレーションによって求めることができる。
また、第２遅延時間t2は、クロック信号SCLKが出力するタイミングに対する基準信号DCLKが出力するタイミングを設定している。スタート信号STARTがＨレベルになった時点でクロノグラフの計測が開始するため、駆動周期t0の経過時、つまりクロック信号SCLKの１パルス目が出力されるタイミングが第５モーター４５の駆動の起点となる。したがって、第２遅延回路９１は、第５モーター４５の駆動の起点から所定時間の経過後、具体的には第２遅延時間t2の経過後に、基準信号DCLKの出力を開始する。
【００４９】
第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１でＮＯと判定された場合は、ステップＳ１の処理を継続する。第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１でＹＥＳと判定した場合、つまり第１遅延時間t1が経過したときは、ステップＳ２を実行して、駆動制御回路８１から出力される駆動制御信号DONをＨレベルに設定する。つまり、Ｈレベルを「１」、Ｌレベルを「０」とした場合、駆動制御回路８１は、駆動制御信号DONを「１」に設定する。
【００５０】
第５モーター制御回路３５は、駆動制御信号DONがＨレベルになると、ステップＳ３を実行し、モーター制御部７０のドライバー５１をオンに制御し、１／５００秒ＣＧ針８の駆動を開始する。
具体的には、駆動制御信号DONがＨレベルになると、デコーダー７６は、ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4をドライバー５１に出力する。これにより、第５モーター４５のドライバー５１をオンするステップＳ３が実行され、コイル１３０に正方向の電流が流れる。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。
本実施形態では、図８のタイミングチャートで駆動制御信号DONがＨレベルとなった直後は、P1がＬレベル、P2がＨレベルのため、Pchトランジスター５２がオン、Pchトランジスター５３がオフされる。また、N1〜N3がＬレベル、N4がＨレベルのため、Nchトランジスター５４、５５、５６がオフ、Nchトランジスター５７がオンされる。このため、電流は、Pchトランジスター５２、端子Ｏ９、コイル１３０、端子Ｏ１０、検出抵抗５９、Nchトランジスター５７を流れる。本実施形態では、端子Ｏ９から端子Ｏ１０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、本実施形態では、コイル１３０に供給する駆動電流は、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るものとしている。したがって、コイル１３０に正方向の電流が流れる状態は、第１の極性の駆動信号によってドライバー５１がオン状態に制御された状態である。
【００５１】
次に、第５モーター制御回路３５は、ステップＳ４を実行し、コイル１３０を流れる電流Ｉが、上限電流値Imaxを超えたか否かを判定する。第５モーター制御回路３５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の基準電圧を超えるまでは、ステップＳ４でＮＯと判定し、ステップＳ４の判定処理を継続する。
一方、第５モーター制御回路３５は、電流Ｉが上限電流値Imaxを超えた場合、ステップＳ４でＹＥＳと判定し、検出信号DT2をＨレベルにする。検出信号DT2がＨレベルになると、ＳＲラッチ回路７４のリセット入力がＨレベルとなり、切替信号TONはＬレベルに変化する。このため、ステップＳ５が実行され、デコーダー７６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に電流が供給されていない状態は、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。
また、切替信号TONがＬレベルに変化すると、第１タイマー７１のリセットが解除され、第１タイマー７１のタイマー計測が開始する。また、ドライバー５１がオンされて切替信号TONがＨレベルに変化すると、第１タイマー７１がリセットされて判定時間t3の計測が停止する。
【００５２】
次に、第５モーター制御回路３５は、ステップＳ６を実行し、コイル１３０を流れる電流Ｉが下限電流値Iminを下回ったか否かを判定する。第５モーター制御回路３５は、ステップＳ６でＹＥＳと判定すると、ステップＳ７を実行し、ドライバー５１のオフ時間が判定時間t3を超えているか否かを判定する。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つまりＯＦＦ時間が判定時間t3以下であれば、第５モーター制御回路３５はステップＳ７でＮＯと判定し、判定時間t3を超えていればＳ７でＹＥＳと判定する。具体的には、電流Ｉが下限電流値Iminを下回り、ステップＳ６でＹＥＳと判定したタイミングで、出力TM1がＨレベルであれば、ドライバー５１のオフ時間が判定時間t3を超えていると判定でき、出力TM1がＬレベルであれば、判定時間t3を超えていないと判定できる。
第５モーター制御回路３５は、ステップＳ７でＮＯと判定した場合は、極性の切り替えを行わず、ステップＳ３に戻り、ドライバー５１をオンして第５モーター４５を駆動する。
【００５３】
第１タイマー７１は、切替信号TONがＬレベルになると、リセットが解除されて判定時間t3の計測を開始し、判定時間t3が経過した時点で、第１タイマー７１の出力TM1はＨレベルになる。
電流Ｉが下限電流値Iminを下回ると、検出信号DT1がＬレベルに変化する。この際、第１タイマー７１で計測するオフ時間が判定時間t3未満であれば、第１タイマー７１の出力TM1はＬレベルに維持されているため、検出信号DT1のレベルが変化しても、ＡＮＤ回路７２の出力はＬレベルに維持され、フリップフロップ７５から出力される駆動極性信号PLも同じレベルに維持される。したがって、極性の切り替えは実行されず、検出信号DT1がＬレベルに変化してＳＲラッチ回路７４の切替信号TONがＨレベルに変化することによるドライバー５１のオンが実行される。
【００５４】
ドライバー５１のオフ時間が判定時間t3を超えた場合、フリップフロップ７５から出力される駆動極性信号PLの信号レベルが切り替わり、駆動信号の極性の切り替えるステップＳ８の処理が実行される。
第１タイマー７１の出力TM1は、ドライバー５１がオフされてから判定時間t3を超えるまではＬレベルであり、判定時間t3を超えた時点でＨレベルとなる。また、検出信号DT1はドライバー５１がオフされた時点ではＨレベルであり、電流Ｉが低下して下限電流値Imin未満に低下した時点でＬレベルとなる。したがって、ＡＮＤ回路７２の出力は、出力TM1がＬレベルの間はＬレベルに維持され、検出信号DT1がＨレベルの状態で出力TM1がＨレベルに変化した時点でＨレベルに変化する。さらに、電流Ｉが下限電流値Iminを下回って検出信号DT1がＬレベルに変化すると、ＡＮＤ回路７２の出力はＨレベルからＬレベルに変化する。フリップフロップ７５は、ＡＮＤ回路７２のＨレベルからＬレベルの立ち下がりのクロック信号が入力されると、駆動極性信号PLの状態が反転し、デコーダー７６は駆動信号の極性を切り替えてドライバー５１を制御する。なお、ドライバー５１のオフ時間とローター１３３の回転角には相関があるため、判定時間t3はローター１３３が約１８０°回転したときに発生する値に基づいて設定すればよい。
したがって、本実施形態では、極性切替条件となる判定時間t3を計測する第１タイマー７１と、電流Ｉが下限電流値Imin未満であることを検出する電流検出回路６１と、これらの検出結果からクロック信号を出力するＡＮＤ回路７２と、ＡＮＤ回路７２の出力信号に応じて、駆動信号の極性を切り替えるフリップフロップ７５およびデコーダー７６によって、極性切替部が構成される。
【００５５】
駆動極性信号PLの状態が反転して極性が切り替えられると、駆動極性信号PLが入力されている微分回路８５から微分信号PCLKが出力され、この微分信号PCLKがパルス数カウンター８６に入力される。したがって、第５モーター制御回路３５は、パルス数カウンター８６でカウントしている駆動ステップ数nDRVを１加算するステップＳ９の処理を実行する。
【００５６】
次に、第５モーター制御回路３５は、クロノグラフがストップ状態であるかを判定するステップＳ１０の処理を実行する。ストップウオッチ回路２８は、スイッチＳ１〜Ｓ４によってクロノグラフのスタート操作が行われたことを検出するとスタート信号STARTをＨレベルに設定し、ストップ操作が行われたことを検出すると、スタート信号STARTをＬレベルに設定する。したがって、第５モーター制御回路３５の駆動周期調整部９０は、スタート信号STARTのレベルによって、クロノグラフがストップ状態であるか否かを判定できる。
【００５７】
第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１０でＮＯと判定した場合は、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きいかを第２比較器９３の結果で判定するステップＳ１１の処理を実行する。
基準パルス数カウンター９２は、１／５００秒周期のクロック信号SCLKを、第２遅延回路９１で第２遅延時間t2だけ遅延した基準信号DCLKが入力されてカウントする。一方、ストップウオッチカウンター８３は、１／５００秒周期のクロック信号SCLKがそのまま入力されてカウントする。したがって、図８に示すように、基準パルス数カウンター９２の基準ステップ数nREFは、ストップウオッチカウンター８３のカウント値TMEASよりも第２遅延時間t2だけ遅れてカウントアップされる。
第５モーター制御回路３５は、微分回路８５から微分信号PCLKが出力されたタイミングで、ステップＳ１１を実行し、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きいかを第２比較器９３によって判定する。第２比較器９３は、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きい場合、つまりステップＳ１１でＹＥＳの場合、Ｈレベルの選択信号SELを選択回路９６に出力する。第２比較器９３は、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREF以下の場合、つまりステップＳ１１でＮＯの場合、Ｌレベルの選択信号SELを選択回路９６に出力する。
【００５８】
選択回路９６は、ハイインピーダンス期間信号THZを出力し、デコーダー７６は、ハイインピーダンス期間信号THZがＨレベルの期間は、ドライバー５１をハイインピーダンスにしてショートブレーキが掛からない状態とし、ハイインピーダンス期間信号THZがＬレベルに切りかわるまで、極性を切り替えた次のドライバー５１のオン制御を実行しない。
第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１１でＹＥＳの場合つまり選択信号SELがＨレベルの場合は、ドライバー５１を第２所定時間t5だけハイインピーダンスにするステップＳ１２を実行する。
第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１１でＮＯの場合つまり選択信号SELがＬレベルの場合は、ドライバー５１を第１所定時間t4だけハイインピーダンスにするステップＳ１３を実行する。
図８に示すように、第２所定時間t5は第１所定時間t4よりも長い時間に設定されている。したがって、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きい場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも早かった場合は、次のステップ駆動までの時間が長くなる。一方、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREF以下の場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも遅れている場合または一致する場合は、次のステップ駆動までの時間が短くなる。これにより、駆動タイミングは目標タイミングに収束する。
【００５９】
第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１２で第２所定時間t5が経過した場合、または、ステップＳ１３で第１所定時間t4が経過した場合は、選択回路９６から出力されるハイインピーダンス期間信号THZをＬレベルとし、ステップＳ３に戻り、ドライバー５１のオン制御を実行する。
【００６０】
第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１０でＹＥＳと判定した場合は、第１比較器８４によって、ストップウオッチカウンター８３のカウント値TMEASと、パルス数カウンター８６の駆動ステップ数nDRVとが一致するか否かを判定するステップＳ１４の処理を実行する。
第５モーター制御回路３５は、第１比較器８４がカウント値TMEASと駆動ステップ数nDRVとが一致したと判定し、ステップＳ１４でＹＥＳと判定した場合は、クロノグラフ機能のストップ操作が行われるまでの計測時間と、１／５００秒ＣＧ針８の指示する時間とが一致していることになるため、第５モーター４５の駆動制御を終了する。
一方、ステップＳ１４でＮＯと判定された場合は、１／５００秒ＣＧ針８の指示する時間が計測時間まで達していないため、第５モーター制御回路３５は、ステップＳ１３を行った後、ステップＳ３に戻り、第５モーター４５の駆動制御を継続する。
【００６１】
なお、Ｓ３に戻ってドライバー５１をオンする場合、駆動極性信号PLが反転しているので、デコーダー７６は、コイル１３０を流れる電流が前回まで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。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Ｏ１０、コイル１３０、端子Ｏ９、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。コイル１３０に負方向の電流が流れる状態は、第２の極性の駆動信号によってドライバー５１がオン状態に制御された状態である。
図８に示すように、各ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4は、nDRV＝０、２、４の場合と、nDRV＝１、３の場合とで、コイル１３０を流れる電流の方向つまり極性が異なるように設定されている。
【００６２】
したがって、第５モーター制御回路３５は、ステップＳ３〜Ｓ１４を繰り返すことで、図８に示すような制御を実行する。すなわち、電流Ｉが下限電流値Iminを下回るとドライバー５１がオンされ、電流Ｉが上限電流値Imaxを超えるとドライバー５１がオフされる。そして、ドライバー５１のオフ時間が時間t3を超えていない状態で電流Ｉが下限電流値Iminを下回ると、駆動ステップ数nDRVと基準ステップ数nREFとを比較し、その比較結果によって第２所定時間t5または第１所定時間t4だけドライバー５１をハイインピーダンスにする。ハイインピーダンス期間の経過後は、極性を切り替えて第５モーター４５の駆動制御を行う。そして、クロノグラフがストップされた状態で、ストップウオッチカウンター８３の値と、駆動ステップ数nDRVとが一致するまで駆動制御を継続し、一致すれば第５モーター４５の駆動制御も終了する。
【００６３】
［第１実施形態の効果］
本実施形態の第５モーター制御回路３５によれば、第５モーター４５の駆動タイミングを、駆動の基準となる基準信号DCLKの出力タイミングに収束させることができるため、基準信号DCLKの周期に対応した速度で第５モーター４５を駆動することができる。このため、第５モーター４５で運針される１／５００秒ＣＧ針８も、一定の速度で運針することができる。このため、電子時計１は、１／５００秒ＣＧ針８によるクロノグラフ計測を、１／５００秒の高速な速度でほぼリアルタイムに表示できる。
第５モーター制御回路３５において、基準信号DCLKに対応した速度で第５モーター４５を駆動するための駆動周期調整部９０は、ロジック回路のみを追加することで容易に実現できる。
【００６４】
第２遅延回路９１は、第５モーター４５の駆動の起点つまりクロック信号SCLKの１パルス目から、所定の第２遅延時間t2の経過後に基準信号DCLKの出力を開始するため、最初から駆動時間などによる遅れを考慮した設定ができる。すなわち、停止状態の第５モーター４５の駆動を開始した場合、１ステップ目の駆動終了までの時間は、２ステップ目以降に比べて長くなる。したがって、基準信号DCLKの出力開始タイミングを、クロック信号SCLKの１パルス目から駆動周期t0の経過後に設定すると、第５モーター４５の１ステップ目の駆動を検出する検出信号とのタイミングのズレが大きくなり、一定の駆動速度に収束するための時間が長くなる。
一方、本実施形態では、第５モーター４５の駆動の起点から第２遅延時間t2の経過後に、基準信号DCLKの出力を開始し、最初から駆動時間などによる遅れを考慮した設定ができるので、一定の駆動速度に収束するための時間を短縮できる。
【００６５】
基準信号DCLKは、ストップウオッチ回路２８から出力される時間計測用クロック信号であるクロック信号SCLKを、第２遅延時間t2だけ遅延させたものであるため、第５モーター４５の駆動周期を、基準信号DCLKの周期、つまりクロック信号SCLKの周期に同期させることができる。したがって、ストップウオッチ計測に同期した１／５００秒ＣＧ針８の運針を実現できる。
【００６６】
デコーダー７６は、ストップウオッチ回路２８からスタート信号STARTが入力された時点から、第１遅延回路８２による第１遅延時間t1が経過した後、つまり駆動制御信号DONがＨレベルに変化した時点から第５モーター４５の駆動を開始している。ここで、第２遅延時間t2は、駆動周期t0に、マージンを含む駆動周期のばらつきを加算した時間としている。また、第１遅延時間t1は、駆動周期t0と第２遅延時間t2とを加算した値から第１遅延時間t1を引いた時間、つまりt0+t2-t1が、第５モーター４５の１ステップ目の平均的な駆動時間となるように設定している。したがって、第５モーター４５におけるローター１３３の回転検出時に出力される微分信号PCLKが、常時、計測用のクロック信号SCLKよりも駆動周期t0以上遅れるように設定できる。このため、１／５００秒ＣＧ針８の表示、つまりパルス数カウンター８６の駆動ステップ数nDRVは、ストップウオッチの計測値つまりストップウオッチカウンター８３のカウント値TMEASを追い越すことがない。
そのため、どのタイミングで計測をストップしても、１／５００秒ＣＧ針８の表示がストップウオッチの計測値を超えてしまう不具合が発生することはない。すなわち、１／５００秒ＣＧ針８の表示が計測値を追い越してしまうと、計測を停止したときに、１／５００秒ＣＧ針８を余分にほぼ１周させるか、または、逆転で戻す必要があり、動作が不自然になるという不具合が発生するが、本実施形態では不具合の発生を防止できる。
なお、実際のストップウオッチの計測値に対して表示が常時遅れた状態になるが、数十分の１秒程度なので利用者は判別できず、実用上、問題にならない。
【００６７】
第５モーター制御回路３５は、論理素子を用いた専用の回路で構成しているので、低電圧駆動および低消費電力化を実現でき、特に腕時計のような携帯型の電子時計１に適したものにできる。
【００６８】
［第１変形例］
第１実施形態では、第５モーター４５の１ステップ目の駆動からステップＳ１１、１２、１３の制御を行っているが、駆動開始時は第５モーター４５の駆動が不安定なので、ステップＳ１１、１２、１３の制御を行わずにステップＳ３に戻り、２ステップ目や３ステップ目以降の制御からステップＳ１１、１２、１３の制御を実行してもよい。
第２タイマー９４を省略して第１所定時間t4＝０としてもよい。すなわち、ステップＳ１１でＮＯの場合や、ステップＳ１４でＮＯの場合は、ハイインピーダンス期間を設けずに、直ちに次のステップの駆動を実行してもよい。
【００６９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の電子時計について、図９〜１２を参照して説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
【００７０】
［構成の説明］
第２実施形態の電子時計は、第１実施形態の第５モーター制御回路３５の代わりに、図９に示す第５モーター制御回路３５Ｂを用いている。第５モーター制御回路３５Ｂは、モーター制御部７０Ｂ、クロノグラフ制御部８０、駆動周期調整部９０Ｂを備える。
【００７１】
モーター制御部７０Ｂは、前記第１実施形態と同じ構成である第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５と、前記第１実施形態と相違するドライバー及び検出回路５０Ｂ、デコーダー７６Ｂとを備える。
ドライバー及び検出回路５０Ｂは、図１０に示すように、ドライバー５１と、電流検出回路６１Ｂとを備える。ドライバー５１は、第１実施形態と同じ構成である。電流検出回路６１Ｂは、第１基準電圧発生回路６２Ｂおよび第２基準電圧発生回路６３Ｂ以外は第１実施形態と同じ構成である。
第１基準電圧発生回路６２Ｂは、後述する選択回路９６Ｂから出力される選択信号SELによって、下限電流値Iminを、第１下限電流値Imin1と第２下限電流値Imin2との２種類から選択して設定する。
第２基準電圧発生回路６３Ｂは、選択回路９６Ｂから出力される選択信号SELによって、上限電流値Imaxを、第１上限電流値Imax1と第２上限電流値Imax2との２種類から選択して設定する。第２下限電流値Imin2は、第１下限電流値Imin1よりも小さい値であり、第２上限電流値Imax2は、第１上限電流値Imax1よりも小さい値である。
デコーダー７６Ｂは、第１実施形態のデコーダー７６に対し、ハイインピーダンス期間信号THZの入力が無く、切替信号TONと、駆動極性信号PLと、駆動制御信号DONとの状態に応じて、ドライバー及び検出回路５０Ｂにゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4を出力する。
【００７２】
クロノグラフ制御部８０は、第１実施形態と同じく、駆動制御回路８１と、第１遅延回路８２と、ストップウオッチカウンター８３と、第１比較器８４と、微分回路８５と、パルス数カウンター８６とを備える構成であるため、説明を省略する。
駆動周期調整部９０Ｂは、第２遅延回路９１と、基準パルス数カウンター９２と、第２比較器９３と、選択回路９６Ｂと、パルス数カウンター８６とを備える。したがって、駆動周期調整部９０Ｂは、第１実施形態の駆動周期調整部９０に対し、第２タイマー９４、第３タイマー９５を備えていない点と、選択回路９６Ｂの構成が相違する。
選択回路９６Ｂは、第２比較器９３の出力と、ストップウオッチ回路２８から出力されるスタート信号STARTの状態に応じて、下限電流値Iminおよび上限電流値Imaxをそれぞれ異なる２つの値に切り替える選択信号SELを電流検出回路６１Ｂに出力する。
【００７３】
［第２実施形態の動作］
次に、第２実施形態の第５モーター制御回路３５Ｂによる制御について、図１１のフローチャートと、図１２のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ１１、Ｓ１４の各処理は、前記第１実施形態の図７のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ１１、Ｓ１４の各処理と同じ処理であるため、説明を省略または簡略し、第１実施形態と相違する処理について以下に説明する。
第５モーター制御回路３５Ｂは、ステップＳ２の次にステップＳ２１を実行し、第１基準電圧発生回路６２Ｂの下限電流値Iminと、第２基準電圧発生回路６３Ｂの上限電流値Imaxの初期値として、第１下限電流値Imin1、第１上限電流値Imax1を設定する。
【００７４】
第５モーター制御回路３５Ｂは、ステップＳ１１でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ２２を実行し、上限電流値Imaxを第２上限電流値Imax2に設定し、下限電流値Iminを第２下限電流値Imin2に設定する。
第５モーター制御回路３５Ｂは、ステップＳ１１でＮＯと判定した場合と、ステップＳ１４でＮＯと判定した場合は、ステップＳ２３を実行し、上限電流値Imaxを初期値である第１上限電流値Imax1に設定し、下限電流値Iminを初期値である第１下限電流値Imin1に設定する。
図１２に示すように、第１上限電流値Imax1は第２上限電流値Imax2よりも大きく、第１下限電流値Imin1は第２下限電流値Imin2よりも大きい値に設定されている。このため、上限電流値Imaxおよび下限電流値Iminが第１上限電流値Imax1、第１下限電流値Imin1に設定されている場合に比べて、第２上限電流値Imax2、第２下限電流値Imin2に設定されている場合は駆動電流が小さくなり、駆動時間が長くなる。
したがって、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きい場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも早かった場合は、次のステップでの駆動時間が長くなる。一方、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREF以下の場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも遅れている場合または一致する場合は、次のステップでの駆動時間が短くなる。これにより、駆動タイミングは目標タイミングに収束する。
【００７５】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態の第５モーター制御回路３５Ｂによれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、検出信号および基準信号の前後関係によって、上限電流値Imaxを第１上限電流値Imax1および第２上限電流値Imax2に切り替え、下限電流値Iminを第１下限電流値Imin1および第２下限電流値Imin2に切り替えて、コイル１３０に入力するエネルギーを制御するので、第５モーター４５を効率良く駆動できる。
【００７６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態の電子時計について、図１３〜１５を参照して説明する。なお、第３実施形態において、第１、２実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
【００７７】
［構成の説明］
第３実施形態の電子時計は、第１実施形態の第５モーター制御回路３５の代わりに、図１３に示す第５モーター制御回路３５Ｃを用いている。第５モーター制御回路３５Ｃは、モーター制御部７０Ｃ、クロノグラフ制御部８０、駆動周期調整部９０Ｃを備える。
【００７８】
モーター制御部７０Ｃは、前記第１実施形態と同じ構成である第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５と、前記第１実施形態と相違するドライバー及び検出回路５０Ｃ、デコーダー７６Ｃとを備える。
ドライバー及び検出回路５０Ｃは、図示を省略するが、第１実施形態のドライバー及び検出回路５０と同じドライバー５１および電流検出回路６１を備え、図１３に示すように、後述する定電圧回路９７から電圧値の異なる第１駆動電圧Vreg1または第２駆動電圧Vreg2がドライバー５１に供給可能に構成されている点が相違する。ドライバー５１は第１実施形態と同じく、第５モーター４５のコイル１３０に電流を供給し、電流検出回路６１は第１実施形態と同じく、コイル１３０に流れる電流値が上限電流値Imax、下限電流値Iminを超えているか否かを判定する。
デコーダー７６Ｃは、第２実施形態のデコーダー７６Ｂと同様に、切替信号TONと、駆動極性信号PLと、駆動制御信号DONとの状態に応じて、ドライバー及び検出回路５０Ｃにゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4を出力する。
【００７９】
クロノグラフ制御部８０は、第１実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。
駆動周期調整部９０Ｃは、第２遅延回路９１、基準パルス数カウンター９２、第２比較器９３、パルス数カウンター８６と、第１実施形態と相違する選択回路９６Ｃとを備え、さらに定電圧回路９７が追加されている。
選択回路９６Ｃは、第２比較器９３の出力と、ストップウオッチ回路２８から出力されるスタート信号STARTの状態に応じて、第１駆動電圧Vreg1および第２駆動電圧Vreg2を選択してドライバー５１に供給する。具体的には、定電圧回路９７は、選択信号SELがＬレベルのときは第１駆動電圧Vreg1を供給し、選択信号SELがＨレベルのときは第２駆動電圧Vreg2を供給する。
【００８０】
［第３実施形態の動作］
次に、第３実施形態の第５モーター制御回路３５Ｃによる制御について、図１４のフローチャートと、図１５のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ１１、Ｓ１４の各処理は、前記第１、２実施形態の各処理と同じ処理であるため、説明を省略または簡略し、第１、２実施形態と相違する処理について以下に説明する。
第５モーター制御回路３５Ｃは、ステップＳ２の次にステップＳ３１を実行し、駆動電圧の初期値として第１駆動電圧Vreg1を設定する。
【００８１】
第５モーター制御回路３５Ｃは、ステップＳ１１でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ３２を実行し、駆動電圧を第２駆動電圧Vreg2に設定する。
第５モーター制御回路３５Ｃは、ステップＳ１１でＮＯと判定した場合と、ステップＳ１４でＮＯと判定した場合は、ステップＳ３３を実行し、駆動電圧を第１駆動電圧Vreg1に設定する。
図１５に示すように、第１駆動電圧Vreg1は第２駆動電圧Vreg2よりも大きい値に設定されている。ドライバー５１の駆動電圧が第２駆動電圧Vreg2の場合は、第１駆動電圧Vreg1の場合に比べて駆動電圧が小さいため、ローター１３３が１８０度回転するまでの駆動時間が長くなる。
したがって、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きい場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも早かった場合は、駆動電圧を第２駆動電圧Vreg2に設定することで、第１駆動電圧Vreg1に設定した場合に比べて駆動時間を長くできる。一方、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREF以下の場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも遅れている場合または一致する場合は、駆動電圧を第１駆動電圧Vreg1に設定することで、第２駆動電圧Vreg2に設定した場合に比べて駆動時間を短くできる。これにより、駆動タイミングは目標タイミングに収束する。
例えば、図１５に示す例では、駆動極性信号PLの切り替えタイミングに合わせて駆動ステップ数nDRVが「３」に更新されたタイミングでは、駆動ステップ数nDRVは基準ステップ数nREFよりも大きい値であり、第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも早くされている。この場合、選択信号SELはＨレベルとなり、駆動電圧も第２駆動電圧Vreg2に設定されるため、極性が切り替わるまでの駆動時間は第１駆動電圧Vreg1の場合に比べて長くなる。一方、駆動ステップ数nDRVが「１、２、４、５」に更新されたタイミングでは、駆動ステップ数nDRVは基準ステップ数nREF以下であり、この場合、選択信号SELはＬレベルとなり、駆動電圧も第１駆動電圧Vreg1に設定されるため、極性が切り替わるまでの駆動時間は第２駆動電圧Vreg2に比べて短くなる。したがって、駆動タイミングは目標タイミングに収束する。
【００８２】
［第３実施形態の効果］
第３実施形態の第５モーター制御回路３５Ｃによれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、検出信号および基準信号の前後関係によって、駆動電圧を第１駆動電圧Vreg1および第２駆動電圧Vreg2に切り替え、コイル１３０に入力するエネルギーを制御するので、第５モーター４５を効率良く駆動できる。
【００８３】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態の電子時計について、図１６〜１８を参照して説明する。なお、第４実施形態において、第１〜３実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
【００８４】
［構成の説明］
第４実施形態の電子時計は、第１実施形態の第５モーター制御回路３５の代わりに、図１６に示す第５モーター制御回路３５Ｄを用いている。第５モーター制御回路３５Ｄは、モーター制御部７０Ｄ、クロノグラフ制御部８０、駆動周期調整部９０Ｄを備える。
【００８５】
モーター制御部７０Ｄは、前記第１実施形態と同じ構成であるドライバー及び検出回路５０、第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５と、前記第１実施形態と相違するデコーダー７６Ｃとを備え、さらに、第４タイマー７７と、選択回路７８とを備える。
デコーダー７６Ｄは、第２、３実施形態のデコーダー７６Ｂ、７６Ｃと同様に、切替信号TONと、駆動極性信号PLと、駆動制御信号DONとの状態に応じて、ドライバー及び検出回路５０にゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4を出力する。
【００８６】
第１タイマー７１は、第１実施形態と同じく、第５モーター４５のコイル１３０に流す電流の極性を切り替えるための第１所定条件である判定時間t3を計測する。第１タイマー７１の出力は、リセット端子がＬレベルになってリセット状態が解除されてから判定時間t3後にＨレベルになる。
第４タイマー７７は、第５モーター４５のコイル１３０に流す電流の極性を切り替えるための第２所定条件である判定時間t6を計測する第２のタイマーである。第４タイマー７７の出力は、リセット端子がＬレベルになってリセット状態が解除されてから判定時間t6後にＨレベルになる。なお、図１８に示すように、判定時間t6は、判定時間t3に比べて長い時間に設定されている。
【００８７】
クロノグラフ制御部８０は、第１実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。
駆動周期調整部９０Ｄは、第１実施形態と同じ構成である第２遅延回路９１、基準パルス数カウンター９２、第２比較器９３、パルス数カウンター８６と、モーター制御部７０Ｄの第１タイマー７１、第４タイマー７７、選択回路７８とを備えている。
選択回路７８は、第２比較器９３から出力される選択信号SELと、ストップウオッチ回路２８から出力されるスタート信号STARTの状態に応じて、第１タイマー７１および第４タイマー７７の出力を選択して出力TM1とする。具体的には、選択回路７８は、選択信号SELがＬレベルのときは第１タイマー７１の出力を選択し、選択信号SELがＨレベルのときは第４タイマー７７の出力を選択する。
【００８８】
［第４実施形態の動作］
次に、第４実施形態の第５モーター制御回路３５Ｄによる制御について、図１７のフローチャートと、図１８のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図１７のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ８〜Ｓ１１、Ｓ１４の各処理は、前記第１〜３実施形態の各処理と同じ処理であるため、説明を省略し、第１〜３実施形態と相違する処理について以下に説明する。
【００８９】
第５モーター制御回路３５Ｄは、ステップＳ２の次にステップＳ４１を実行し、ローター１３３が１８０度回転したことを判定するための判定閾値Toff_maxの初期値として、第１タイマー７１によって計測される判定時間t3を設定する。すなわち、選択回路７８は、出力TM1として第１タイマー７１の出力を選択する。
第５モーター制御回路３５Ｄは、ステップＳ６でＹＥＳと判定された場合に、ステップＳ４２を実行し、ドライバー５１のオフ時間が判定閾値Toff_maxを超えているか否かを判定する。
【００９０】
第５モーター制御回路３５Ｄは、ステップＳ１１でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ４３を実行し、判定閾値Toff_maxを判定時間t6に設定する。すなわち、選択回路７８は、出力TM1として第４タイマー７７の出力を選択する。
第５モーター制御回路３５Ｄは、ステップＳ１１でＮＯと判定した場合と、ステップＳ１４でＮＯと判定した場合は、ステップＳ４４を実行し、判定閾値Toff_maxを判定時間t3に設定する。すなわち、選択回路７８は、出力TM1として第１タイマー７１の出力を選択する。
図１８に示すように、判定時間t3は判定時間t6よりも長い時間に設定されている。このため、判定閾値Toff_maxが判定時間t6の場合は、判定時間t3の場合に比べてローター１３３の回転を検出したときの回転角度が大きくなり、駆動電流の極性の切り替えタイミングが遅れ、次回のステップでローター１３３が１８０度回転するまでの時間が長くなる。
したがって、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きい場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも早かった場合は、判定閾値Toff_maxを判定時間t6に設定することで、判定時間t3に設定した場合に比べて駆動時間を長くできる。一方、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREF以下の場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも遅れている場合または一致する場合は、判定閾値Toff_maxを判定時間t3に設定することで、判定時間t6に設定した場合に比べて駆動時間を短くできる。これにより、駆動タイミングは目標タイミングに収束する。
例えば、図１８では、駆動極性信号PLの切り替えタイミングに合わせて駆動ステップ数nDRVが「３」に更新されたタイミングでは、駆動ステップ数nDRVは基準ステップ数nREFよりも大きい値であり、第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも早くされている。この場合、選択信号SELはＨレベルとなり、選択回路７８は第４タイマー７７の出力を選択して判定閾値Toff_maxが判定時間t6に設定されるため、極性が切り替わるまでの駆動時間は判定時間t3の場合に比べて長くなる。一方、駆動ステップ数nDRVが「１、２、４、５」に更新されたタイミングでは、駆動ステップ数nDRVは基準ステップ数nREF以下であり、この場合、選択信号SELはＬレベルとなり、選択回路７８は第１タイマー７１の出力を選択して判定閾値Toff_maxが判定時間t3に設定されるため、極性が切り替わるまでの駆動時間は判定時間t6に比べて短くなる。したがって、駆動タイミングは目標タイミングに収束する。
【００９１】
［第４実施形態の効果］
第４実施形態の第５モーター制御回路３５Ｄによれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、検出信号および基準信号の前後関係によって、極性を切り替える判定閾値Toff_maxを判定時間t3および判定時間t6に切り替えることで、駆動タイミングを目標タイミングに収束させている。このため、実験やシミュレーションによって、第５モーター４５の負荷等に応じて判定時間t3および判定時間t6を設定することで、各電子時計において最適な条件を容易に設定できる。
【００９２】
［第４実施形態の変形例］
第４実施形態では、判定時間t3および判定時間t6を予め設定した固定値としているが、判定時間t3や判定時間t6を運針制御中に変更できるようにしてもよい。例えば、目標タイミングに対する駆動タイミングの進み量や遅れ量に応じて、判定時間t3や判定時間t6を変化させてもよい。
【００９３】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態の電子時計について、図１９〜２１を参照して説明する。なお、第５実施形態において、第１〜４実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
【００９４】
［構成の説明］
第５実施形態の電子時計は、第１実施形態の第５モーター制御回路３５の代わりに、図１９に示す第５モーター制御回路３５Ｅを用いている。第５モーター制御回路３５Ｅは、モーター制御部７０Ｅ、クロノグラフ制御部８０、駆動周期調整部９０Ｅを備える。
【００９５】
モーター制御部７０Ｅは、前記第１実施形態と同じ構成であるドライバー及び検出回路５０、第１タイマー７１、ＡＮＤ回路７２、ＯＲ回路７３、ＳＲラッチ回路７４、フリップフロップ７５と、前記第１実施形態と相違するデコーダー７６Ｅとを備える。
デコーダー７６Ｅは、切替信号TONと、駆動極性信号PLと、駆動制御信号DONと、タイミング信号TM2と、選択信号SELとの状態に応じて、ドライバー及び検出回路５０にゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4を出力する。
【００９６】
クロノグラフ制御部８０は、第１実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。
駆動周期調整部９０Ｅは、第１実施形態と同じ構成である第２遅延回路９１、基準パルス数カウンター９２、第２比較器９３、パルス数カウンター８６、選択回路９６と、第５タイマー９８とを備えている。
選択回路７８は、第２比較器９３の出力と、ストップウオッチ回路２８から出力されるスタート信号STARTの状態に応じて、デコーダー７６Ｅに出力する選択信号SELのレベルを切り替える。
第５タイマー９８は、微分信号PCLKが出力されてから、つまり微分信号PCLKがＨレベルに変化してから、時間t7の経過後にＨレベルとなる信号をデコーダー７６Ｅに出力する。なお、第５タイマー９８は、例えば、第１実施形態の第２タイマー９４と同じタイマーを利用してもよい。この場合、時間t7は、第１所定時間t4と同じ時間となる。
【００９７】
［第５実施形態の動作］
次に、第４実施形態の第５モーター制御回路３５Ｅによる制御について、図２０のフローチャートと、図２１のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図２０のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ１１、Ｓ１４の各処理は、前記第１〜４実施形態と同じ処理であるため説明を省略し、第１〜４実施形態と相違する処理について以下に説明する。
【００９８】
第５モーター制御回路３５Ｅは、ステップＳ１１でＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ５１を実行し、ドライバー５１をショート状態に設定し、第５モーター４５にショートブレーキを加える。
第５モーター制御回路３５Ｅは、ステップＳ１１でＮＯと判定した場合と、ステップＳ１４でＮＯと判定した場合は、ステップＳ５２を実行し、ドライバー５１の一端をハイインピーダンス状態に設定し、第５モーター４５にショートブレーキが加わらないようにする。
第５モーター制御回路３５Ｅは、ステップＳ５１またはＳ５２を実行してドライバー５１をショート状態またはハイインピーダンス状態に設定した後、第５タイマー９８で時間t7が経過するまでは、ステップＳ５３でＮＯと判定し、前記設定状態を維持する。第５モーター制御回路３５Ｅは、時間t7が経過してステップＳ５３でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ３に戻り、次のステップの駆動を開始する。
【００９９】
ドライバー５１をショート状態に設定すれば、第５モーター４５にショートブレーキが加わり、ローター１３３の回転速度が低下するため、ドライバー５１をハイインピーダンス状態に設定する場合に比べて、ローター１３３が１８０度回転するまでの駆動時間が長くなる。
したがって、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREFより大きい場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも早かった場合は、ステップＳ５１でドライバー５１をショート状態に設定することで、ステップＳ５２でドライバー５１をハイインピーダンス状態に設定する場合に比べて駆動時間を長くできる。一方、駆動ステップ数nDRVが基準ステップ数nREF以下の場合、つまり第５モーター４５の駆動タイミングが目標タイミングよりも遅れている場合または一致する場合は、ステップＳ５２でドライバー５１をハイインピーダンス状態に設定することで、ステップＳ５１でドライバー５１をショート状態に設定する場合に比べて駆動時間を短くできる。これにより、駆動タイミングは目標タイミングに収束する。
【０１００】
［第５実施形態の効果］
第５実施形態の第５モーター制御回路３５Ｅによれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、検出信号および基準信号の前後関係によって、ドライバー５１をハイインピーダンス状態およびショート状態に切り替えているので、駆動タイミングを目標タイミングに迅速に収束させることができる。
【０１０１】
［第５実施形態の変形例］
第５実施形態では、第５モーター４５の１ステップ目の駆動からステップＳ５１、Ｓ５２の一方を選択してドライバー５１を設定する制御を行っているが、駆動開始時は第５モーター４５の駆動が不安定なので、ステップＳ１１、Ｓ５１、Ｓ５３、Ｓ５４の制御を行わずにステップＳ３に戻り、２ステップ目や３ステップ目以降の制御からステップＳ１１、Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３の制御を実行してもよい。
【０１０２】
第５実施形態では、時間t7の全期間でドライバー５１をハイインピーダンス状態またはショート状態に設定しているが、ハイインピーダンス状態またはショート状態に設定する期間を変更できるようにしてもよい。例えば、目標タイミングに対する駆動タイミングの進み量や遅れ量に応じて、ドライバー５１をハイインピーダンス状態またはショート状態に設定する期間と、設定を解除する期間の比率を変化させてもよい。
【０１０３】
［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。
前記各実施形態では、ドライバー５１のオフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した時点で極性の切り替えタイミングを検出する検出信号を出力していたが、ドライバー５１のオン状態の継続時間であるオン時間が所定条件に該当したことを検出した時点で前記検出信号を出力してもよい。
前記実施形態では、第５モーター制御回路３５〜３５Ｅをロジック回路で構成していたが、バス２７を介して直接各トランジスター５２〜５７を制御するＣＰＵ２３を用いて構成してもよい。
さらに、前記各実施形態を組み合わせてモーターを制御してもよい。例えば、第２実施形態の上限電流値Imaxを、第１上限電流値Imax1または第２上限電流値Imax2に切り替え、下限電流値Iminを、第１下限電流値Imin1または第２下限電流値Imin2に切り替える制御と、第４実施形態のローター１３３の回転を判定する判定時間を、判定時間t3または判定時間t6に切り替える制御とを組み合わせてもよい。上限電流値および下限電流値を切り替えた場合、ローター１３３の回転を判定する最適な判定時間も変化する可能性があるため、判定時間も切り替えることができるとより適切な制御を行うことができる。その他の実施形態を組み合わせてモーターを制御してもよい。
【０１０４】
前記各実施形態では、スタート信号STARTがＨレベルに変化してから、第１遅延時間t1の経過後に、駆動制御信号DONをＨレベルにして第５モーター４５の駆動を開始していたが、第１遅延時間t1を設けずに、スタート信号STARTのＨレベルへの変化に連動して駆動制御信号DONをＨレベルにして第５モーター４５の駆動を開始してもよい。例えば、指針を特定の初期位置から０位置まで運針するカウントダウンタイマーのように、第５モーター４５の駆動ステップ数が予め設定されている場合等は、指針が進みすぎることがないため、第１遅延時間t1を設定せずに制御してもよい。
また、第１遅延時間t1を設定しない場合は、基準信号DCLKの出力タイミングを遅延させる第２遅延時間t2も設定する必要はない。
【０１０５】
前記各実施形態では、電子時計１は、腕時計タイプのものであるが、例えば、置時計であってもよい。また、本発明のモーター制御回路は、１／５００秒ＣＧ針８を運針する第５モーター制御回路３５〜３５Ｅに限定されず、第１モーター制御回路３１〜３４に適用してもよい。すなわち、本発明は、電子時計において、基準信号の周期に合わせて運針される指針の制御に広く利用できる。さらに、本発明は、時計の指針を駆動するモーターを制御するものに限定されず、基準信号に対応した速度で運針される指針用のモーター制御回路等にも適用できる。この際、基準信号は、周期が一定のものに限定されず、計測値に応じて基準信号が変化し、その基準信号に対応した速度で指針を運針するものでもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…電子時計、２…時針、３…分針、４…秒針、５…分ＣＧ針、６…秒ＣＧ針、７…１／１０秒ＣＧ針、８…１／５００秒ＣＧ針、９…りゅうず、１１…Ａボタン、１２…Ｂボタン、１３…文字板、１４…水晶振動子、１５…電池、２１…発振回路、２２…分周回路、２３…ＣＰＵ、２４…ＲＯＭ、２６…入力回路、２７…バス、２８…ストップウオッチ回路、３１…第１モーター制御回路、３２…第２モーター制御回路、３３…第３モーター制御回路、３４…第４モーター制御回路、３５、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ…第５モーター制御回路、３８…デコーダー、４１…第１モーター、４２…第２モーター、４３…第３モーター、４４…第４モーター、４５…第５モーター、５０、５０Ｂ、５０Ｃ…ドライバー及び検出回路、５１…ドライバー、６１、６１Ｂ…電流検出回路、６２、６２Ｂ…第１基準電圧発生回路、６３、６３Ｂ…第２基準電圧発生回路、７０、７０Ｂ、７０Ｄ、７０Ｅ…モーター制御部、７１…第１タイマー、７４…ＳＲラッチ回路、７５…フリップフロップ、７６、７６Ｂ、７６Ｃ、７６Ｄ、７６Ｅ…デコーダー、７７…第４タイマー、７８…選択回路、８０…クロノグラフ制御部、８１…駆動制御回路、８２…第１遅延回路、８３…ストップウオッチカウンター、８４…第１比較器、８５…微分回路、８６…パルス数カウンター、９０、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄ、９０Ｅ…駆動周期調整部、９１…第２遅延回路、９２…基準パルス数カウンター、９３…第２比較器、９４…第２タイマー、９５…第３タイマー、９６、９６Ｂ、９６Ｃ…選択回路、９７…定電圧回路、９８…第５タイマー、１３０…コイル、１３１…ステーター、１３３…ローター。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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