(57)【要約】【課題】櫛歯状の駆動パルスでステッピングモータを駆動する際の制動力を低減する。【解決手段】ステッピングモータ１０７の回転状況を検出する回転検出回路１０８と、回転検出回路１０８が検出したステッピングモータ１０７の回転状況に応じたエネルギを有し、電源からの駆動電流をステッピングモータ１０７の駆動コイル２０９に供給する供給状態と前記駆動電流を駆動コイル２０９に供給しない供給停止状態とを交互に繰り返すことで構成される櫛歯状の駆動パルスＰ１によりステッピングモータ１０７を回転駆動する制御部とを備え、前記制御部は、前記供給停止状態において、所定のインピーダンスを有するインピーダンス素子と駆動コイル２０９を含む閉回路を形成することにより制動力を小さくする。【選択図】  図１
2014096900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出部と、
前記回転検出部が検出した前記ステッピングモータの回転状況に応じたエネルギを有し、電源からの駆動電流を前記ステッピングモータの駆動コイルに供給する供給状態と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止状態とを交互に繰り返すことで構成される櫛歯状の駆動パルスにより前記ステッピングモータを回転駆動する制御部とを備え、
前記制御部は、前記供給停止状態において、所定のインピーダンスを有するインピーダンス素子と前記駆動コイルを含む閉回路を形成す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】
前記回転検出部は、前記駆動コイルと前記ステッピングモータが発生する誘起信号を検出する検出素子とを含む閉回路と、前記駆動コイルを短絡することによって形成される閉回路とを交互に構成することにより前記誘起信号を前記検出素子によって検出し、前記検出素子が検出した誘起信号に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を検出するようにして成り、
前記制御部は、前記供給停止状態において、前記検出素子を前記インピーダンス素子として前記駆動コイルに接続して閉回路を形成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】
前記回転検出部は、駆動パルスの極性に応じて、
前記駆動コイルと前記ステッピングモータが発生する誘起信号を検出する第１検出素子とを含む閉回路と、前記駆動コイルを短絡することによって形成される閉回路とを交互に構成する第１回路または、前記駆動コイルと前記ステッピングモータが発生する誘起信号を検出する第２検出素子とを含む閉回路と、前記駆動コイルを短絡することによって形成される閉回路とを交互に構成する第２回路を選択的に形成し、
前記選択した第１回路、第２回路に含まれる第１検出素子、第２検出素子で検出した誘起信号に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を検出して成り、
前記制御部は、前記供給停止状態において、前記第１、第２検出素子の少なくとも１つを前記インピーダンス素子として前記駆動コイルに接続して閉回路を形成することを特徴とする請求項２記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項４】
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を備えて成ることを特徴とするムーブメント。
【請求項５】
請求項４記載のムーブメントを備えて成ることを特徴とするアナログ電子時計。
【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、前記ステッピングモータ制御回路を備えたムーブメント及び前記ムーブメント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、ロータ収容用貫通孔及びロータの安定静止位置を決める複数の位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容用貫通孔内に配設されたロータと、前記ステータに巻回された駆動コイルとを有するステッピングモータがアナログ電子時計等に使用されている。
前記ステッピングモータを回転駆動する駆動パルスの一種として、櫛歯状の駆動パルスが用いられている（例えば、特許文献１参照）。櫛歯状の駆動パルスは、電源からの駆動電流をステッピングモータの駆動コイルに供給する供給状態と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止状態とを所定周期で交互に繰り返すことで構成される駆動パルスであり、矩形波の駆動パルスに比べて低消費電力化が可能である。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の図２から明らかなように、前記供給停止状態では、駆動コイル４とトランジスタ６ａ、７ａによって閉回路が形成され実質的に駆動コイル４が短絡されるため、ロータ１に大きな制動力が働き、ロータの滑らかな回転が妨げられ、ロータの回転が低速化するという問題がある。
また、このため、ロータ速度が周期的に低下を繰り返すことになり、見かけ上負荷となって低消費電力化の妨げになるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、櫛歯状の駆動パルスでステッピングモータを駆動する際の制動力を低減することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の視点によれば、ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出部と、前記回転検出部が検出した前記ステッピングモータの回転状況に応じたエネルギを有し、電源からの駆動電流を前記ステッピングモータの駆動コイルに供給する供給状態と前記駆動電流を前記駆動コイルに供給しない供給停止状態とを交互に繰り返すことで構成される櫛歯状の駆動パルスにより前記ステッピングモータを回転駆動する制御部とを備え、前記制御部は、前記供給停止状態において、所定のインピーダンスを有するインピーダンス素子と前記駆動コイルを含む閉回路を形成す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。
【０００７】
また、本発明の第２の視点によれば、前記ステッピングモータ制御回路を備えて成ることを特徴とするムーブメントが提供される。
また、本発明の第３の視点によれば、前記ムーブメントを備えて成ることを特徴とするアナログ電子時計が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、櫛歯状の駆動パルスでステッピングモータを駆動する際の制動力を低減することができ、低消費電力化が可能になる。
本発明に係るムーブメントによれば、櫛歯状の駆動パルスでステッピングモータを駆動する際の制動力を低減可能なアナログ電子時計を構築することができ、低消費電力化が可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、櫛歯状の駆動パルスでステッピングモータを駆動する際の制動力を低減すること等が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の各実施の形態に係るステッピングモータ制御回路、ムーブメント、アナログ電子時計に共通するブロック図である。
【図２】本発明の各実施の形態に係るアナログ電子時計に使用するステッピングモータの構成図である。
【図３】本発明の各実施の形態に共通するタイミング図である。
【図４】本発明の各実施の形態に共通する部分詳細回路図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のタイミング図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の各実施の形態に係るステッピングモータ制御回路、前記ステッピングモータ制御回路を備えたムーブメント、前記ムーブメントを備えたアナログ電子時計に共通するブロック図で、アナログ電子腕時計の例を示している。
図１において、アナログ電子時計は、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、前記時計信号の計時動作やアナログ電子時計を構成する各電子回路要素の制御あるいは駆動パルスを変更制御するパルス制御等の各種制御を行う制御回路１０３を備えている。
【００１１】
また、アナログ電子時計は、制御回路１０３からの主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスＰ１を出力する主駆動パルス発生回路１０４、制御回路１０３からの補正駆動パルス制御信号に応答して主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きい補正駆動パルスＰ２を出力する補正駆動パルス発生回路１０５を備えている。
主駆動パルスＰ１として１種類の主駆動パルスＰ１を用いる場合には、制御回路１０３は単に主駆動パルスＰ１で駆動させるための主駆動パルス制御信号を主駆動パルス発生回路１０４に出力し、主駆動パルス発生回路１０４は前記主駆動パルス制御信号に応答して１種類の主駆動パルスＰ１を出力する。この場合、通常時（ステッピングモータ１０７が正常に回転する時）にステッピングモータ１０７を１種類の主駆動パルスＰ１で回転駆動し、主駆動パルスＰ１で回転できなかった場合に補正駆動パルスＰ２を用いてステッピングモータ１０７を強制的に回転させる。
【００１２】
また、主駆動パルスＰ１として相互にエネルギの異なる複数種類（即ち複数ランク）の主駆動パルスＰ１を用いる場合には、制御回路１０３は回転状況に応じたエネルギの主駆動パルスＰ１を選択して駆動させるための主駆動パルス制御信号を主駆動パルス発生回路１０４に出力し、主駆動パルス発生回路１０４は前記主駆動パルス制御信号に対応するエネルギの主駆動パルスＰ１を出力する。尚、補正駆動パルスＰ２は各主駆動パルスＰ１よりも大きいエネルギを有する駆動パルスである。
【００１３】
また、アナログ電子時計は、主駆動パルス発生回路１０４からの主駆動パルスＰ１、補正駆動パルス発生回路１０５からの補正駆動パルスＰ２に基づいてステッピングモータ１０７を回転駆動するモータドライバ回路１０６を備えている。
また、アナログ電子時計は、モータドライバ回路１０６によって回転駆動されるステッピングモータ１０７、ステッピングモータ１０７によって回転駆動される時刻表示用の時刻針（時針１１４、分針１１５、秒針１１６）やカレンダ表示部等（図示せず）を有するアナログ表示部１１２、所定の検出期間Ｔにおいてステッピングモータ１０７が発生する誘起信号ＶＲｓを検出して回転状況を表す検出信号Ｖｓを出力する回転検出回路１０８を備えている。
【００１４】
また、アナログ電子時計は時計ケース１１１を備えており、時計ケース１１１の外面側にアナログ表示部１１２が配設され又、時計ケース１１１の内部にはムーブメント１１３が配設されている。
少なくとも発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、主駆動パルス発生回路１０４、補正駆動パルス発生回路１０５、モータドライバ回路１０６、ステッピングモータ１０７、回転検出回路１０８はムーブメント１１３の構成要素である。
一般に、時計の動力源、時間基準などの装置からなる時計の機械体をムーブメントと称する。電子式のものをモジュールと呼ぶことがある。時計としての完成状態では、ムーブメントには文字板、針が取り付けられ、時計ケースの中に収容される。
【００１５】
ここで、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生部を構成し、アナログ表示部１１２は表示部を構成している。回転検出回路１０８は回転検出部を構成している。主駆動パルス発生回路１０４および補正駆動パルス発生回路１０５は駆動パルス発生部を構成している。主駆動パルス発生回路１０４、補正駆動パルス発生回路１０５およびモータドライバ回路１０６は駆動部を構成している。また、発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、主駆動パルス発生回路１０４、補正駆動パルス発生回路１０５及びモータドライバ回路１０６は制御部を構成している。また、発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、主駆動パルス発生回路１０４、補正駆動パルス発生回路１０５、モータドライバ回路１０６、回転検出回路１０８はステッピングモータ制御回路を構成している。
【００１６】
図１において時刻表示動作を概略説明すると、発振回路１０１は所定周波数の信号を発生し、分周回路１０２は発振回路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（例えば１秒周期の信号）を発生し、制御回路１０３に出力する。
制御回路１０３は、前記時計信号を計数して所定周期で、ステッピングモータ１０７が前回の駆動時に正常に回転したか否かを表す回転状況に応じたエネルギの主駆動パルスＰ１で回転駆動するように主駆動パルス発生回路１０４に主駆動パルス制御信号を出力する。
【００１７】
主駆動パルス発生回路１０４は、制御回路１０３からの主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスＰ１をモータドライバ回路１０６に出力する。モータドライバ回路１０６は前記主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０７を回転駆動する。ステッピングモータ１０７は前記主駆動パルスＰ１によって回転駆動されて、アナログ表示部１１２の時刻針１１４〜１１６を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０７が正常に回転した場合には、アナログ表示部１１２では時刻針１１４〜１１６による現在時刻表示が行われる。
【００１８】
回転検出回路１０８は、駆動直後に設けられた所定の検出期間Ｔにおいて、ステッピングモータ１０７の回転自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓのうち所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える検出信号ＶＲｓを検出する。
回転検出回路１０８は、ステッピングモータ１０７が回転した場合等のようにステッピングモータ１０８のロータ（図示せず）が一定の速い動きを行う場合には所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える検出信号ＶＲｓを検出し、ステッピングモータ１０８が回転しない場合等のように前記ロータが一定の速い動きを行わない場合には検出信号ＶＲｓは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越えないように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐが設定されている。
【００１９】
後述するように本発明の各実施の形態では、ステッピングモータ１０８の回転状況を検出する検出期間Ｔを、回転状況の判定に用いない期間（マスク区間）Ｔ１と回転状況の判定に用いる期間（検出区間）Ｔ２に区分している。
マスク区間Ｔ１は、ステッピングモータ１０７の回転によって生じるノイズの影響を排除等するために設けられた区間であり、マスク区間Ｔ１内で発生する誘起信号ＶＲｓは回転状況の判定には用いられない。検出区間Ｔ２は実質的な検出期間であり、検出区間Ｔ２で発生する誘起信号ＶＲｓに基づいて回転状況の判定が行われる。
【００２０】
制御回路１０３は、回転検出回路１０８が検出区間Ｔ２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出したときはステッピングモータ１０７が回転したと判定し、回転検出回路１０３が検出区間Ｔ２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出しなかったときはステッピングモータ１０７が回転しなかったと判定する。
制御回路１０３は、回転状況の判定結果に基づいて、１種類の主駆動パルスＰ１を用いる場合には主駆動パルスＰ１の維持あるいは補正駆動パルスＰ２による駆動といったパルス制御動作を行い、又、複数種類の主駆動パルスＰ１を用いる場合には主駆動パルスＰ１の維持、変更あるいは補正駆動パルスＰ２による駆動といったパルス制御動作を行う。
【００２１】
図２は、本発明の各実施の形態で使用するステッピングモータ１０７の構成図で、アナログ電子時計で一般に用いられている時計用ステッピングモータの例を示している。
図２において、ステッピングモータ１０７は、ロータ収容用貫通孔２０３を有するステータ２０１、ロータ収容用貫通孔２０３に回転可能に配設されたロータ２０２、ステータ２０１と接合された磁心２０８、磁心２０８に巻回されたコイル２０９を備えている。ステッピングモータ１０７をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ２０１及び磁心２０８はネジ（図示せず）によって地板（図示せず）に固定され、互いに接合される。コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。
【００２２】
ロータ２０２は、２極（Ｓ極及びＮ極）に着磁されている。磁性材料によって形成されたステータ２０１の外端部には、ロータ収容用貫通孔２０３を挟んで対向する位置に複数（本実施の形態では２個）の切り欠き部（外ノッチ）２０６、２０７が設けられている。各外ノッチ２０６、２０７とロータ収容用貫通孔２０３間には可飽和部２１０、２１１が設けられている。
【００２３】
可飽和部２１０、２１１は、ロータ２０２の磁束によっては磁気飽和せず、コイル２０９が励磁されたときに磁気飽和して磁気抵抗が大きくなるように構成されている。ロータ収容用貫通孔２０３は、輪郭が円形の貫通孔の対向部分に複数（本実施の形態では２つ）の半月状の切り欠き部（内ノッチ）２０４、２０５を一体形成した円孔形状に構成されている。
【００２４】
切り欠き部２０４、２０５は、ロータ２０２の停止位置を決めるための位置決め部を構成している。コイル２０９が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、図２に示すように前記位置決め部に対応する位置、換言すれば、ロータ２０２の磁極軸Ａが、切り欠き部２０４、２０５を結ぶ線分と直交するような位置（角度θ0位置）に安定して停止している。ロータ２０２の回転軸（回転中心）を中心とするＸＹ座標空間を４つの象限（第１象限Ｉ〜第４象限ＩＶ）に区分している。
【００２５】
いま、モータドライバ回路１０６から矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）、図２の矢印方向に電流ｉを流すと、ステータ２０１には破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０、２１１が飽和して磁気抵抗が大きくなり、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は図２の矢印方向に１８０度回転し、磁極軸が角度θ1位置で安定的に停止する。尚、ステッピングモータ１０８を回転駆動することによって通常動作（本実施の形態ではアナログ電子時計であるため運針動作）を行わせるための回転方向（図２では反時計回り方向）を正方向とし、その逆（時計回り方向）を逆方向としている。
【００２６】
次に、モータドライバ回路１０７から、逆極性の矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して（前記駆動とは逆極性となるように、第１端子ＯＵＴ１側を負極、第２端子ＯＵＴ２側を正極）、図２の反矢印方向に電流を流すと、ステータ２０１には反破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０、２１１が先ず飽和し、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は前記と同一方向（正方向）に１８０度回転し、磁極軸が角度θ0位置で安定的に停止する。
【００２７】
以後、このように、コイル２０９に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することによって、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印方向に連続的に回転させることができるように構成されている。
制御回路１０３は、相互に極性の異なる主駆動パルスＰ１で交互に駆動することによってステッピングモータ１０７を回転駆動し、主駆動パルスＰ１で回転できなかった場合には、当該主駆動パルスＰ１と同極性の補正駆動パルスＰ２で回転駆動する。
【００２８】
図３は、本発明の各実施の形態において、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０７を駆動した場合のタイミング図で、負荷に対する駆動パルスのエネルギの余裕状態（状態）、ステッピングモータ１０７のロータ２０２の回転位置（回転挙動）、回転状況を表す誘起信号ＶＲｓの発生タイミング（ＶＲｓ出力タイミング）、回転状況の判判及びパルス制御動作をあわせて示している。尚、パルス制御動作において、主駆動パルスＰ１を１つ用いた例と複数用いた例の双方を示している。
【００２９】
図３において、Ｐ１は主駆動パルスＰ１を表すと共にロータ２０２が主駆動パルスＰ１によって回転駆動される駆動期間を表し、又、ａ〜ｅは主駆動パルスＰ１で駆動した際のロータ２０２の回転位置を表す領域である。
主駆動パルスＰ１の駆動終了直後の所定時間を回転状況を検出するための検出期間Ｔとし、前述したように、検出期間Ｔをマスク区間Ｔ１と検出区間Ｔ２に区分している。制御回路１０３は、マスク区間Ｔ１において発生した誘起信号ＶＲｓは回転状況の判定には用いず、検出区間Ｔ２において発生した誘起信号ＶＲｓに基づいて回転状況の判定を行う。
【００３０】
ロータ２０２を中心として、その回転によってロータ２０２の磁極軸Ａが位置するＸＹ座標空間を第１象限Ｉ〜第４象限ＩＶに区分した場合、マスク区間Ｔ１と検出区間Ｔ２は次のように表すことができる。
即ち、通常駆動の状態（駆動エネルギが駆動余裕大の回転状態）において、検出区間Ｔ２はロータ２０２を中心とする第３象限内においてロータ２０２の磁極軸Ａが逆方向に最初に回転した以後の回転状況を判定する区間である。また、通常駆動の状態（駆動エネルギが駆動余裕小の回転状態）において、検出区間Ｔ２は第２象限及び第３象限内においてロータ２０２の磁極軸Ａが正方向に最初に回転した以後の回転状況を判定する区間である。
【００３１】
ここで、通常駆動とは通常時に駆動される負荷を主駆動パルスＰ１で正常に駆動できる状態であり、本実施の形態では、時刻針を負荷として、主駆動パルスＰ１によって正常に駆動できる状態を通常駆動としている。
制御回路１０３は、検出区間Ｔ２において回転検出回路１０８が検出した誘起信号ＶＲｓに基づいてパルス制御動作を行う。
【００３２】
図４は、本発明の各実施の形態に係るステッピングモータ制御回路、ムーブメント及びアナログ電子時計に共通する部分詳細回路図で、モータドライバ回路１０６及び回転検出回路１０８の部分詳細回路図である。
動作の詳細は後述するが、スイッチ制御回路３０３は、回転駆動時、主駆動パルス発生回路１０４又は補正駆動パルス発生回路１０５から供給される制御信号Ｖｉに応答して、トランジスタＱ２、Ｑ３を同時にオン状態とする、あるいは、トランジスタＱ１、Ｑ４を同時にオン状態とすることによって駆動コイル２０９に対して正方向あるいは逆方向に電源（図示せず）から駆動電流を供給し、これによってステッピングモータ１０７を回転駆動する。
トランジスタＱ１〜Ｑ６は、開閉スイッチと同様の動作を行う素子であり、オン状態ではオン抵抗のみ（実質的に短絡状態）の低インピーダンス素子である。
【００３３】
尚、本発明の各実施の形態では、主駆動パルスＰ１と補正駆動パルスＰ２は、駆動エネルギを供給する供給状態と駆動エネルギの供給を停止する供給停止状態を所定周期で交互に繰り返す波形の駆動パルス（櫛歯状の駆動パルス）を用いている。
回転検出時は、トランジスタＱ３〜Ｑ６をオン状態、オフ状態、スイッチング状態のいずれかに制御して、検出抵抗３０１又は３０２に誘起信号ＶＲｓが発生するように制御する。コンパレータ３０４は検出区間Ｔ２において、検出抵抗３０１又は３０２で検出した誘起信号ＶＲｓと基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを比較し、比較結果を検出信号Ｖｓとして制御回路１０３に出力する。検出信号Ｖｓはステッピングモータ１０７の回転状況を表す信号である。
【００３４】
供給停止状態のとき、駆動コイル２０９を含む閉回路内に検出抵抗３０１、３０２の少なくとも一方を含むように構成することにより、駆動コイル２０９の両端が低インピーダンス素子によって実質的に短絡されることがないようにして、ステッピングモータ１０７に対する制動効果を低減するようにしている。
トランジスタＱ１、Ｑ２はモータドライバ回路１０６の構成要素であり又、トランジスタＱ５、Ｑ６及び検出抵抗３０１、３０２は回転検出回路１０８の構成要素である。トランジスタＱ３、Ｑ４はモータドライバ回路１０６及び回転検出回路１０８の双方に兼用される構成要素である。
【００３５】
検出抵抗３０１は第２検出素子を構成し、検出抵抗３０２は第１検出素子を構成している。また、トランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ６、検出抵抗３０２は第１回路を構成し、トランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ５、検出抵抗３０１は第２回路を構成している。
尚、検出抵抗３０１、３０２は所定のインピーダンスを有するインピーダンス素子であり、トランジスタに比較して高インピーダンスの素子である。各実施の形態では、検出抵抗３０１、３０２として抵抗値が同一の素子を用いている。
図５は、本発明の第１の実施の形態のタイミング図である。
【００３６】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第１の実施の形態の動作を詳細に説明する。
先ず、図１に沿って動作の概要を説明すると、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は発振回路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発生し、制御回路１０３に出力する。
制御回路１０３は、前記時計信号を計数して計時動作を行い、所定周期で主駆動パルス制御信号を主駆動パルス発生回路１０４に出力する。主駆動パルス発生回路１０４は、主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスＰ１をモータドライバ回路１０６に出力する。
【００３７】
このとき、１種類の主駆動パルスＰ１を用いる場合には、主駆動パルス発生回路１０４は制御回路１０３からの主駆動パルス制御信号に応答して１種類の主駆動パルスＰ１をモータドライバ回路１０６に出力する。また、複数種類の主駆動パルスＰ１を用いる場合には、主駆動パルス発生回路１０４は制御回路１０３からの主駆動パルス制御信号に対応するエネルギランクの主駆動パルスＰ１をモータドライバ回路１０６に出力する。
【００３８】
モータドライバ回路１０６は主駆動パルス発生回路１０４からの主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０７を回転駆動する。ステッピングモータ１０７は主駆動パルスＰ１によって回転駆動されて、アナログ表示部１１２の時刻針１１４〜１１６を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０７が正常に回転した場合には、アナログ表示部１１２では、時刻針１１４〜１１６によって随時現在時刻が表示される。
【００３９】
制御回路１０３は、検出区間Ｔ２において、回転検出回路１０８が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるステッピングモータ１０７の誘起信号ＶＲｓを検出したか否かの判定（回転状況の判定）を行い、判定結果に基づいてパルス制御を行う。
即ち、１種類の主駆動パルスを用いる場合、図３に示すように、制御回路１０３は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出区間Ｔ２内で検出したと判定したときにはステッピングモータ１０７が回転したと判定して、当該サイクルでは他の動作を行うことなく、次のサイクルでは極性の異なる同じエネルギの主駆動パルスＰ１による駆動を行う。
【００４０】
制御回路１０３は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出区間Ｔ２内で検出しなかったと判定したときにはステッピングモータ１０７が回転しなかったと判定して、当該サイクル内で補正駆動パルスＰ２による駆動を行う。この場合、制御回路１０３は当該サイクル内で補正駆動パルス制御信号を補正駆動パルス発生回路１０５に出力し、補正駆動パルス発生回路１０５はモータドライバ回路１０６を介して補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０７を強制的に回転させる。この場合も、次のサイクルでは極性の異なる同じエネルギの主駆動パルスＰ１による駆動を行う。
【００４１】
複数種類の主駆動パルスを用いる場合には図３に示すように、制御回路１０３は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出区間Ｔ２内で検出したと判定したときにはステッピングモータ１０７が回転したと判定して、主駆動パルスＰ１を１ランクエネルギの小さい主駆動パルスＰ１に変更（パルスダウン）し、次のサイクルでは当該パルスダウンしたエネルギで極性の異なる主駆動パルスＰ１による駆動を行う。
【００４２】
制御回路１０３は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出区間Ｔ２内で検出しなかったと判定したときにはステッピングモータ１０７が回転しなかったと判定して、主駆動パルスＰ１を１ランクエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更（パルスアップ）すると共に補正駆動パルスＰ２による駆動を行う。次のサイクルでは当該パルスアップしたエネルギを有し極性が異なる主駆動パルスＰ１による駆動を行う。
【００４３】
上述した回転駆動動作及び回転検出動作の詳細を図４、図５に沿って説明する。図４、図５において、ステッピングモータ１０７を回転駆動する場合、スイッチ制御回路３０３は、駆動期間Ｐ１である時刻ｔａ〜ｔｂの間、トランジスタＱ３をオン状態に駆動すると共に、トランジスタＱ２を所定周期でオン状態（供給状態）とオフ状態（供給停止状態）を繰り返すように駆動することにより、櫛歯状の主駆動パルスＰ１で、ステッピングモータ１０７のコイル２０９に矢印方向の駆動電流ｉを電源（図示せず）から流す。
【００４４】
同時にスイッチ制御回路３０３は、トランジスタＱ５、Ｑ６をオン状態にする。このときトランジスタＱ１、Ｑ４はオフ状態である。
トランジスタＱ２がオン状態のとき（供給状態のとき）は、ステッピングモータ１０７のコイル２０９に矢印方向の駆動電流ｉが流れる。トランジスタＱ２がオフ状態のとき（供給停止状態のとき）は駆動コイル２０９、検出抵抗３０２及びトランジスタＱ６の直列回路、トランジスタＱ５及び検出抵抗３０１の直列回路によって閉回路が構成される。この場合、閉回路内に高インピーダンスの検出抵抗３０１、３０２が含まれるため、駆動コイル２０９とトランジスタのみによって閉回路が形成される場合よりも制動力が小さくなり、大きな省電力化が図られる。
このようにして主駆動パルスＰ１で駆動することにより、ステッピングモータ１０７が回転する場合は、ロータ２０２が正方向に１８０度回転する。
【００４５】
一方、主駆動パルスＰ１の駆動期間終了後これに続いて検出期間Ｔ（時刻ｔｂ〜ｔｃ）が開始する。
検出期間Ｔにおいて、スイッチ制御回路３０３は、トランジスタＱ２、Ｑ５をオフ状態にすると共に、トランジスタＱ４を所定周期でオン状態とオフ状態を繰り返すようにスイッチング駆動することにより、ステッピングモータ１０７が発生する誘起信号ＶＲｓを検出抵抗３０２で検出する。
【００４６】
コンパレータ３０４は、検出抵抗３０２に生じた誘起信号ＶＲｓと基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを比較し、回転状況を表す検出信号Ｖｓを制御回路１０３に出力する。
制御回路１０３は、検出区間Ｔ２において回転検出回路１０８から入力された検出信号Ｖｓに基づいてステッピングモータ１０７の回転状況を判定し、図３に示すパルス制御を行う。即ち、制御回路１０３は、検出区間Ｔ２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが検出された（判定値が回転を表す「１」の場合）か否か（判定値が非回転を表す「０」の場合）に基づいて、前述したパルス制御動作を行う。
【００４７】
１種類の主駆動パルスＰ１を用いた駆動の場合、ステッピングモータ１０７が回転したときは主駆動パルスＰ１を維持し、非回転の場合には主駆動パルスＰ１の維持及び補正駆動パルスＰ２による駆動を行う。また、複数種類の主駆動パルスＰ１を用いた駆動の場合、回転したときは主駆動パルスＰ１をパルスダウンし、非回転の場合には主駆動パルスＰ１のパルスアップ及び補正駆動パルスＰ２による駆動を行う。
【００４８】
図５に示したサイクルの終了後、次のサイクルでも、駆動パルスの極性を変えて前記同様の動作を行うように、各トランジスタＱ１〜Ｑ６が駆動制御される。即ち、トランジスタＱ３の代わりにトランジスタＱ４がオン状態に駆動されると共に、トランジスタＱ２の変わりにトランジスタＱ１がトランジスタＱ２と同じ所定周期でスイッチング駆動され、又、トランジスタＱ５、Ｑ６がオン状態に駆動される。これにより、ステッピングモータ１０７の制動力を低減しながら、櫛歯状の主駆動パルスＰ１による駆動が行われる。
また、検出期間Ｔでは、トランジスタＱ４の代わりにトランジスタＱ３がトランジスタＱ４と同じタイミングでスイッチング駆動される。また、トランジスタＱ６の代わりにトランジスタＱ５がオン状態に駆動され、トランジスタＱ４がオン状態に駆動される。
【００４９】
ステッピングモータ１０７の回転によって発生する誘起信号ＶＲｓは検出抵抗３０１によって検出され、コンパレータ３０４は前記誘起信号ＶＲｓと基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを比較して回転状況を表す検出信号Ｖｓを制御回路１０３に出力する。
制御回路１０３は、検出区間Ｔ２において回転検出回路１０８から入力された検出信号Ｖｓに基づいてステッピングモータ１０７の回転状況を判定しパルス制御を行う。
前記２つのサイクルを交互に繰り返すことにより、ステッピングモータ１０７の回転制御が行われる。尚、非回転の場合には、補正駆動パルスＰ２による駆動が行われるが、この場合は回転検出動作は行わない。
【００５０】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路、ムーブメント及びアナログ電子時計の動作を示すタイミング図である。本第２の実施の形態の構成図やタイミング図等は図１〜図４と同じである。
第１の実施の形態では主駆動パルスＰ１における供給停止状態において２つの検出抵抗３０１、３０２を閉回路内に接続するように構成したが、本第２の実施の形態では１つの検出抵抗３０１又は３０２を閉回路内に接続するように構成している。
【００５１】
即ち、図６において、主駆動パルスＰ１駆動期間Ｐ（時刻ｔａ〜ｔｂ）の間、トランジスタＱ５をオフ状態に駆動し、他の動作は図５と同じにする。これにより、供給停止状態では、駆動コイル２０９、検出抵抗３０２及びトランジスタＱ６の直列回路、トランジスタＱ３によって閉回路が構成される。この場合、前記閉回路に沿ったインピーダンスの合計は、前記第１の実施の形態の場合よりも小さくなる。したがって、供給停止状態でステッピングモータ１０７にかかる制動力は第１の実施の形態よりも大きくなり、第１の実施の形態よりも制動力を大きく、第１の実施の形態よりも小さいが省電力化を可能としている。
【００５２】
次のサイクルでは、主駆動パルスＰ１駆動期間（時刻ａ〜ｔｂ）において、トランジスタＱ６をオフ状態にすると共に他の動作は第１の実施の形態と同じにする。これにより、供給停止状態では、駆動コイル２０９、検出抵抗３０１及びトランジスタＱ５の直列回路、トランジスタＱ４によって閉回路が構成される。この場合も前記閉回路に沿ったインピーダンスの合計は、第１の実施の形態の場合よりも大きくなる。したがって、供給停止状態でステッピングモータ１０７にかかる制動力は第１の実施の形態よりも小さくなり、より大きな省電力化が可能になる。
【００５３】
以上述べたように、本発明の各実施の形態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１０７の回転状況を検出する回転検出回路１０８と、回転検出回路１０８が検出したステッピングモータ１０７の回転状況に応じたエネルギを有し、電源からの駆動電流をステッピングモータ１０７の駆動コイル２０９に供給する供給状態と前記駆動電流を駆動コイル２０９に供給しない供給停止状態とを交互に繰り返すことで構成される櫛歯状の駆動パルスによりステッピングモータ１０７を回転駆動する制御部とを備え、前記制御部は、前記供給停止状態において、所定のインピーダンスを有するインピーダンス素子と駆動コイル２０９を含む閉回路を形成することを特徴としている。
【００５４】
ここで、回転検出回路１０８は、駆動コイル２０９とステッピングモータ１０７が発生する誘起信号ＶＲｓを検出する検出抵抗３０１又は３０２とを含む閉回路と、駆動コイル２０９を短絡することによって形成される閉回路とを交互に構成することにより誘起信号ＶＲｓを検出抵抗３０１又は３０２によって検出し、誘起信号ＶＲｓに基づいてステッピングモータ１０７の回転状況を検出するようにして成り、前記制御部は、前記供給停止状態において、検出抵抗３０１又は３０２を前記インピーダンス素子として駆動コイル２０９に接続して閉回路を形成するように構成することにより、専用のインピーダンス素子を設ける必要がないため構成が簡単になる。
【００５５】
また、回転検出回路１０７は、駆動パルスＰ１の極性に応じて、駆動コイル２０９とステッピングモータ１０７が発生する誘起信号ＶＲｓを検出する第１検出素子とを含む閉回路と、駆動コイル２０９を短絡することによって形成される閉回路とを交互に構成する第１回路または、駆動コイル２０９とステッピングモータ１０７が発生する誘起信号ＶＲｓを検出する第２検出素子とを含む閉回路と、駆動コイル２０９を短絡することによって形成される閉回路とを交互に構成する第２回路を選択的に形成し、
前記選択した第１回路、第２回路に含まれる第１検出素子、第２検出素子で検出した誘起信号ＶＲｓに基づいてステッピングモータ１０７の回転状況を検出して成り、
前記制御部は、前記供給停止状態において、第１、第２検出素子の少なくとも１つを前記インピーダンス素子として駆動コイル２０９に接続して閉回路を形成するように構成することができる。
【００５６】
したがって、櫛歯状の駆動パルスＰ１、Ｐ２でステッピングモータ１０７を駆動する際の制動力を低減することができ又、低消費電力化が可能になる。また、ロータ２０２の回転速度が向上し、誘起電圧ＶＲｓが高く安定した回転検出が可能になる。また、櫛歯状駆動パルスの供給停止状態の間に高インピーダンスの検出抵抗３０１、３０２を接続することで、制動効果を低減させロータ２０２の回転速度の周期的低下を防止することが可能になる。
また、負荷軽減分を慣性力や復元力を大きくするように設計配分することにより、大きなモーメントの時刻針を駆動することが可能になる。また、高負荷カレンダ駆動が可能となる。また、低温による粘性負荷があっても安定した誘起信号ＶＲｓが得られる等の効果が生じる。
【００５７】
更に、駆動コイルの低インピーダンス素子による実質的な短絡や、高インピーダンスの検出抵抗３０１、３０２のいずれか一方又は双方の接続を選択することにより、制動力を変えてロータ速度制御が可能になる。即ち、従来の駆動コイル２０９を短絡した閉回路では制動力大であるが、検出抵抗３０１、３０２の一方を接続することにより制動力が弱まって制動力中となり、検出抵抗３０１、３０２の両方を接続することにより更に制動力を弱めて制動力小とすることができる。このようにして、種々の負荷に対応した検出抵抗を選択して接続することにより、最適な低消費電流化を可能にすることができる。
【００５８】
また、櫛歯状の駆動パルスでステッピングモータを駆動する際の制動力を低減可能等の効果を有するムーブメントを提供することが可能になる。
また、櫛歯状の駆動パルスでステッピングモータを駆動する際の制動力を低減して省電力化が可能等の効果を有するアナログ電子時計を提供することが可能になり、電源として使用する電池の長寿命化が可能になる。
【００５９】
尚、本発明の各実施の形態に係るステッピングモータ制御回路は、時刻針やカレンダ以外のものを駆動するステッピングモータにも適用可能である。
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】
【００６０】
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、本発明に係るムーブメント及びアナログ電子時計は、カレンダ機能付きアナログ電子腕時計、カレンダ機能付きアナログ電子置時計等の各種カレンダ機能付きアナログ電子時計をはじめ、各種のアナログ電子時計に適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・制御回路
１０４・・・主駆動パルス発生回路
１０５・・・補正駆動パルス発生回路
１０６・・・モータドライバ回路
１０７・・・ステッピングモータ
１０８・・・回転検出回路
１１１・・・時計ケース
１１２・・・アナログ表示部
１１３・・・ムーブメント
１１４・・・時針
１１５・・・分針
１１６・・・秒針
２０１・・・ステータ
２０２・・・ロータ
２０３・・・ロータ収容用貫通孔
２０４、２０５・・・切り欠き部（内ノッチ）
２０６、２０７・・・切り欠き部（外ノッチ）
２０８・・・磁心
２０９・・・駆動コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子
３０１、３０２・・・検出抵抗
３０３・・・スイッチ制御回路
３０４・・・コンパレータ
Ｑ１〜Ｑ６・・・トランジスタ
【図１】
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【図２】
2014096900.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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