(57)【要約】【課題】直流磁界中でもステッピングモータを正常に回転駆動できるようにすること。【解決手段】ステッピングモータ１０２の回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段による検出結果に応じて、駆動エネルギが相互に異なる複数の主駆動パルスＰ１中のいずれか又は前記各主駆動パルスＰ１よりも駆動エネルギの大きい補正駆動パルスＰ２によって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、最大駆動エネルギの主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによってステッピングモータ１０２を駆動したときに駆動余力がない場合、最大駆動エネルギの主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以上の駆動エネルギを有する固定駆動パルスに切り替えて駆動する。【選択図】  図１
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【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手段と、前記回転検出手段による検出結果に応じて、駆動エネルギが相互に異なる複数の主駆動パルス中のいずれか又は前記各主駆動パルスよりも駆動エネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、最大駆動エネルギの主駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動したときに駆動余力がない場合、前記最大駆動エネルギの主駆動パルス以上の駆動エネルギを有する固定駆動パルスに切り替えて駆動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】
前記回転検出手段は、前記ステッピングモータのロータの回転によって発生する誘起信号を検出し、前記誘起信号が所定の検出期間内において所定の基準しきい電圧を超えたか否かによって、前記ステッピングモータの回転状況を検出し、
前記検出期間を、主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間、前記第２区間よりも後の第３区間に区分し、前記第１区間は前記ロータを中心とする第２象限においてロータの正方向の回転を判定する区間、前記第２区間及び第３区間は第３象限におけるロータの逆方向の回転を判定する区間であり、
前記制御手段は、最大駆動エネルギの主駆動パルスによって駆動したときに前記回転検出手段が前記第２区間において基準きしい電圧を超える誘起信号を検出しなかった場合に駆動余力がないと判定して、前記固定駆動パルスに切り替え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】
前記制御手段は、極性の異なる最大駆動エネルギの主駆動パルスによって交互に駆動した際、一方の極性に駆動余力がない場合、前記固定駆動パルスに切り替えて駆動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】
前記制御手段は、極性の異なる最大駆動エネルギの主駆動パルスによって交互に駆動した際、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を、一方の極性では前記第２区間おいて検出すると共に他方の極性では前記第３区間において検出した場合、前記固定パルスに切り替えて駆動することを特徴とする請求項３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、前記固定駆動パルスによって所定回数連続して駆動した後、前記最大駆動エネルギの主駆動パルスによって回転駆動した結果、回転余裕がある場合には前記固定駆動パルスから前記最大駆動エネルギの主駆動パルスに切り替えて駆動することを特徴とする請求項１乃至４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６】
前記固定駆動パルスは前記補正駆動パルスであ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】
時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記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６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。
【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、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アナログ電子時計等の電子機器に使用されている。
【０００３】
前記２極ＰＭ型ステッッピングモータの低消費駆動方式として、通常時の駆動を担う複数種類の主駆動パルスＰ１と、前記各主駆動パルスよりも駆動エネルギが大きく負荷変動時の駆動を担う補正駆動パルスＰ２とを備えたステッピングモータの補正駆動方式が実用化されている。主駆動パルスＰ１として相互に駆動エネルギが異なる複数種類の駆動パルスが予め用意されており、主駆動パルスＰ１は、ロータの回転／非回転に応じてエネルギを減少／増加させ、できる限り少ないエネルギで駆動するように駆動エネルギのランクがシフトするように構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この補正駆動方式は、（１）主駆動パルスＰ１をステッピングモータの駆動コイルの一方の極Ｏ１に出力し、その直後のロータ振動によってコイルに発生する誘起電圧を検出する。（２）その誘起電圧が任意設定の基準しきい電圧を超えた場合は回転とし、そのエネルギを維持した主駆動パルスＰ１を駆動用コイルの他方の極Ｏ２に出力し、回転している限り一定回数繰り返す。その回数が一定回数（ＰＣＤ）に達すると、駆動エネルギを１ランク少なくした主駆動パルスＰ１を他方の極に出力し（ランクダウン）、再度この処理を繰り返す。（３）誘起電圧が基準しきい電圧を超えなかった場合は非回転とし、直ちに駆動エネルギの大きい補正駆動パルスＰ２を同極に出力し、強制的に回転させる。次回駆動時に、非回転になった主駆動パルスＰ１より１ランクエネルギが大きい主駆動パルスＰ１を他極に出力し（ランクアップ）、前記（１）〜（３）を繰り返す。
【０００５】
また、特許文献２に記載された発明では、前記ステッピングモータの回転を検出する際に、誘起信号レベルの検出に加え、誘起信号の検出時刻を基準時刻と比較判別する手段を設け、主駆動パルスＰ１１でステッピングモータを回転駆動した後、誘起信号が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを下回ると補正駆動パルスＰ２を出力し、次の主駆動パルスＰ１は前記主駆動パルスＰ１１よりエネルギの大きい主駆動パルスＰ１２に変更（ランクアップ）して駆動する。主駆動パルスＰ１２で回転したときの検出時刻が基準時間より早いと、主駆動パルスＰ１２から主駆動パルスＰ１１に変更（ランクダウン）することによって、駆動時の負荷に応じた主駆動パルスＰ１で回転し、消費電力を低減している。
【０００６】
また、従来の電子時計では、外部の交流（ＡＣ）磁界を検出すると、回転誤検出することなく安定して回転させるために、所定駆動エネルギの固定駆動パルスに設定して駆動するように構成したものがあるが、外部の直流（ＤＣ）磁界については対応されておらず、外部直流磁界が存在する場合にステッピングモータの回転異常が発生し、指針の運針異常等が生じるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６１−１５３８５号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／１１９３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、消費電力を抑制しつつ、直流磁界中でもステッピングモータを回転誤検出することなく正常に回転駆動できるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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手段と、前記回転検出手段による検出結果に応じて、駆動エネルギが相互に異なる複数の主駆動パルス中のいずれか又は前記各主駆動パルスよりも駆動エネルギの大きい駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、最大駆動エネルギの主駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動したときに駆動余力がない場合、前記最大駆動エネルギの主駆動パルス以上の駆動エネルギを有する固定駆動パルスに切り替えて駆動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。
【００１０】
また、本発明の第２の視点によれば、時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記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６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が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、消費電力を抑制しつつ、直流磁界中でもステッピングモータを正常に回転駆動す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、消費電力を抑制しつつ、直流磁界中でもステッピングモータを正常に回転駆動することが可能になり、正確な運針を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】本発明の第１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。
【図６】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】
【００１３】
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、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、ステッピングモータ制御回路１０１、ステッピングモータ制御回路１０１によって回転制御され時刻針やカレンダ機構（図示せず）等を回転駆動するステッピングモータ１０２、ステッピングモータ制御回路１０１やステッピングモータ１０２等の回路要素に駆動電力を供給する電池等の電源１０３を備えている。
【００１４】
ステッピングモータ制御回路１０１は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０４、発振回路１０４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１０５、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１０６、制御回路１０６からの制御信号に基づいてステッピングモータ１０２にモータ回転駆動用の駆動パルスを選択し出力するステッピングモータ駆動パルス回路１０７、ステッピングモータ１０２から回転状況を表す誘起信号を所定の検出期間において検出する回転検出回路１０９、回転検出回路１０９が所定の基準しきい電圧を超える誘起信号を検出した時刻と検出期間を構成する区間とを比較し前記誘起信号がどの区間で発生したのかを判別する検出時間比較判別回路１１０、主駆動パルスＰ１や補正駆動パルスＰ２、回転検出の情報を記憶する記憶回路１０８を備えている。
【００１５】
回転検出回路１０９は、前記特許文献１に記載された回転検出回路と同一原理のものであり、所定の検出期間において、ステッピングモータ１０２駆動直後の自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越えたか否かを検出し、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える誘起信号ＶＲｓを検出する毎に検出時間比較判別回路１１０に通知する。
検出時間比較判別回路１１０は、回転検出回路１０９が所定の基準しきい電圧を超える誘起信号を検出した時刻と検出期間を構成する区間とを比較し前記誘起信号がどの区間で発生したのかを判定する。制御回路１０６は、後述するように、検出時間比較判別回路１１０が判定した結果得られるＶＲｓパターンに基づいて駆動パルスの切り替え制御（パルス制御）を行う。
【００１６】
記憶回路１０８には、予め当該ステッピングモータ制御回路１０１に備えられた複数種類のパルスランクの主駆動パルス、補正駆動パルス、固定パルスおよび回転検出の情報が記憶される。
尚、発振回路１０４及び分周回路１０５は信号発生手段を構成している。記憶回路１０８は記憶手段を構成している。回転検出回路１０９及び検出時間比較判別回路１１０は回転検出手段を構成している。また、発振回路１０４、分周回路１０５、制御回路１０６、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７、記憶回路１０８は制御手段を構成している。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態に使用するステッピングモータ１０２の構成図で、アナログ電子時計で一般に用いられている２極ＰＭ型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１０２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に巻回された駆動コイル２０９を備えている。ステッピングモータ１０２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はネジ又はカシメ（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。駆動コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。
【００１８】
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。
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、駆動コイル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。
【００１９】
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。駆動コイル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の回転軸を中心とするＸＹ座標空間を４つの象限（第１象限〜第４象限）に区分している。
【００２０】
いま、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７から矩形波の第１極性（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）の駆動パルスを駆動コイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して、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Ａ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１０２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。
【００２１】
次に、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７から、前記第１極性とは異なる第２極性（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）の矩形波の駆動パルスを駆動コイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して、図２の反矢印ｉ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Ａが角度θ０位置で安定的に停止する。
【００２２】
以後、このように、駆動コイル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。
尚、本実施の形態では、駆動パルスとして、後述するように、相互に駆動エネルギの異なる複数の主駆動パルスＰ１１〜Ｐ１ｎｍａｘ、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以上の駆動エネルギを有する回転誤検出しない固定駆動パルス、前記固定駆動パルス以上の駆動エネルギを有する補正駆動パルスＰ２を用いている。主駆動パルスＰ１の駆動エネルギの大きさ（パルスランク）はＰ１１が最小でＰ１ｎｍａｘが最大である。補正駆動パルスＰ２は負荷変動によって大きい負荷になった場合でもステッピングモータを強制的に回転させることが可能な駆動エネルギの駆動パルスである。また、前記固定駆動パルスとして前記補正駆動パルスＰ２を兼用している。
【００２３】
図３は、本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１０２を駆動した場合のタイミング図で、回転状況を表すＶＲｓパターン、ロータ２０２の回転位置、主駆動パルスＰ１のパルスランク変更や補正駆動パルスＰ２による駆動並びに所定回数継続した場合にパルスダウンを行うか否かのパルス制御動作をあわせて示している。
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区間を表している。ａ〜ｄは主駆動パルスＰ１の駆動停止後の自由振動によるロータ２０２の回転位置を表す領域である。
【００２４】
主駆動パルスＰ１による駆動直後の所定時間を第１区間Ｔ１、第１区間Ｔ１よりも後に続く所定時間を第２区間Ｔ２、第２区間Ｔ２よりも後に続く所定時間を第３区間Ｔ３としている。このように、主駆動パルスＰ１による駆動直後から始まる検出期間Ｔ全体を複数の区間（本実施の形態では３つの区間Ｔ１〜Ｔ３）に区分している。
尚、主駆動パルスＰ１による駆動終了から検出期間Ｔの開始までを一定時間に設定しているため、パルスランクが最大の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以外の主駆動パルスの場合、主駆動パルスＰ１と第１区間Ｔ１との間に空白時間が形成されるが、パルスランク最大の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘのときには主駆動パルスＰ１と第１区間Ｔ１とが連続するように構成されている。
【００２５】
ロータ２０２を中心として、その回転によってロータ２０２の主磁極Ａが位置するＸＹ座標空間を第１象限〜第４象限に区分した場合、第１区間Ｔ１〜第３区間Ｔ３は次のように表すことができる。即ち、第１区間Ｔ１は第２象限においてロータ２０２の正方向の回転（領域ａ）を判定する区間、第２区間Ｔ２及び第３区間Ｔ３は第３象限におけるロータ２０２の逆方向の回転（領域ｃ）を判定する区間である。
基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐは、ステッピングモータ１０２の回転状況を判定するためにステッピングモータ１０２で発生する誘起信号ＶＲｓの電圧レベルを判定する基準しきい電圧であり、ステッピングモータ１０２が回転した場合等のようにロータ２０２が一定の速い動作を行った場合には誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超え、回転しない場合等のようにロータ２０２が一定の速い動作を行わない場合には誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えないように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐは設定されている。
【００２６】
ステッピングモータ１０２の回転自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓは、例えば通常負荷（通常時に駆動される負荷であり、本実施の形態では、時刻表示用の時刻針（時針、分針、秒針）を駆動するときの負荷）の場合、主駆動パルスＰ１遮断後のロータ２０２の回転角が第２象限を過ぎてしまうため、回転検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１に出現せず、第２区間Ｔ２以降に出現する。回転余力がある場合はロータ２０２が速く回転するため第２区間Ｔ２に出現し、回転余力がない場合はロータ２０２が遅く回転するため第３区間に出現する。
また、ロータ２０２の回転駆動に余力がなくなった場合には、主駆動パルスＰ１遮断後のロータ回転振動が第２象限の領域（領域ａ）に出現するとともに、誘起信号ＶＲｓが第１区間Ｔ１に出現し、回転余力が減少してきた状態を示す。
【００２７】
このような特徴を踏まえて、駆動エネルギ余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うようにパルス制御している。
例えば、図３の余裕回転の状態において、領域ａで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１において発生し、領域ｃで生じた誘起信号ＶＲｓは第２区間Ｔ２及び第３区間Ｔ３において発生する。尚、領域ｂ、ｄで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２に跨って発生するが、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐとは逆極性で発生するので検出はされない。
【００２８】
誘起信号ＶＲｓのパターン（ＶＲｓパターン）は、各区間Ｔ１〜Ｔ３において誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えたか否かの判定値を組み合わせで表したもので、（第１区間Ｔ１の判定値，第２区間Ｔ２の判定値，第３区間Ｔ３の判定値）と表している。誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える場合を判定値「１」、超えない場合を判定値「０」、判定値が「１」と「０」のどちらでもよい場合を「１／０」と表している。
【００２９】
例えば図３において、主駆動パルスＰ１による駆動結果のＶＲｓパターンが（０，１，１／０）の場合、制御回路１０６は駆動エネルギに余裕のある回転（余裕回転）と判定して、補正駆動パルスＰ２による駆動は行わず又、主駆動パルスＰ１のランクは変更せずに維持する。但し、パターン（０，１，１／０）が連続して所定回数（ＰＣＤ回数）発生した場合、制御回路１０６は駆動エネルギに余裕があると判定して、主駆動パルスＰ１を１ランクダウン（パルスダウン）する。
ＶＲｓパターンが（１，１，１／０）の場合、制御回路１０６は駆動エネルギに余裕のない回転（余裕ない回転）と判定して、補正駆動パルスＰ２による駆動を行うことなく、主駆動パルスＰ１は変更せずにランクを維持するようにパルス制御を行う。
【００３０】
ＶＲｓパターンが（１／０，０，１）の場合、駆動エネルギにまったく余裕のない回転（ぎりぎり回転））と判定して次回駆動時に非回転とならないように前もって早めに、補正駆動パルスＰ２による駆動を行うことなく、主駆動パルスＰ１を１ランクアップ（パルスアップ）する。
ＶＲｓパターンが（１／０，０，０）の場合、制御回路１０６はステッピングモータ１０２が回転していない（非回転）と判定して、補正駆動パルスＰ２による駆動を行った後、主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。
【００３１】
図４は、本実施の形態において、最大駆動エネルギの主駆動パルスＰ１ｎｍａｘで駆動した際の直流磁界Ｈの影響を説明するためのタイミング図で、回転状況を表すＶＲｓパターンとともに、ロータ２０２の回転状態、補正駆動パルスＰ２による駆動、主駆動パルスのランクを維持するか否か並びに所定回数（ＰＣＤ）継続した場合にパルスダウンを行うか否かのパルス制御動作をあわせて示している。
尚、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによる駆動では駆動エネルギに余裕がない場合、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以上の駆動エネルギを有する固定駆動パルスに切り替えて駆動するが、図４の例では、前記固定駆動パルスとして、駆動パルスの種類を増やさないために補正駆動パルスＰ２を使用している。補正駆動パルスＰ２よりも駆動エネルギが小さい固定駆動パルスを用いれば省電力化が可能になる。
【００３２】
図４には、上から順に、（１）直流磁界Ｈが存在せず余裕のある駆動エネルギで回転している場合、（２）駆動磁界と逆方向に直流磁界Ｈが存在し駆動エネルギに余裕がない場合、（３）駆動磁界と同方向に直流弱磁界Ｈが存在し駆動エネルギに余裕がある場合、（４）前記（３）よりも強い直流中磁界Ｈが駆動磁界と同方向に存在し駆動エネルギに余裕がある場合、（５）前記（４）よりも強い直流強磁界Ｈが駆動磁界と同方向に存在し、ロータは回転しているが直流磁界Ｈによる制動が大きいため基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが検出されない場合（かげりがある場合）を示している。
【００３３】
直流磁界Ｈは、図４に示すように、誘起信号ＶＲｓをかげらせたり、その発生時刻をずらすように影響を与える。例えば、直流磁界Ｈの方向が、駆動によってステータ２０１に発生する磁界と同方向の場合、誘起信号ＶＲｓは直流磁界がない場合と比べて早めに発生するように位置ずれし、駆動によってステータ２０１に発生する磁界と逆方向の場合には、誘起信号ＶＲｓは直流磁界がない場合と比べて遅れて発生するように位置ずれする。
【００３４】
制御回路１０６は、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘで駆動したときのＶＲｓパターンが（１／０，１，１／０）以外になった場合（例えば第２区間Ｔ２が「０」で第３区間Ｔ３が「１」となった場合等）、直流磁界Ｈの影響によって主駆動パルスＰ１ｎｍａｘでも駆動余裕がなく、正常に回転駆動することができなくなる恐れがあると判定して、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以上の一定駆動エネルギの駆動パルス（固定駆動パルス）に変更して駆動する。固定駆動パルスは、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以上の一定駆動エネルギの駆動パルスであればよく、本実施の形態では前述したように補正駆動パルスＰ２を固定駆動パルスとして使用している。
固定駆動パルスによってＰＣＤ回数駆動を行った後、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによって余裕のある駆動が可能な場合には主駆動パルスＰ１ｎｍａｘに切り替えて駆動する。
【００３５】
図５は、本発明の第１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、主として図４に示したような直流磁界Ｈが存在する場合の処理を示している。
図５中の各記号の意味は次の通りである。即ち、Ｐ１は通常の駆動動作時（通常補正駆動時）にステッピングモータ１０２を駆動する主駆動パルスである。
【００３６】
通常補正駆動用の主駆動パルスＰ１は、後述する駆動パルス選択処理によって主駆動パルスＰ１中から選択した主駆動パルスである。ｎは通常補正駆動時の主駆動パルスＰ１のパルスランクであり、最小駆動エネルギのランク１から最大駆動エネルギのランクｎｍａｘまで複数種類ある。
Ｐ２は通常駆動時の補正駆動パルスであり、ステッピングモータ制御回路が予め備えている最大エネルギの主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以上の駆動エネルギを有している。本実施の形態では、補正駆動パルスＰ２を固定駆動パルスとしても兼用している。
主駆動パルスＰ１、補正駆動パルスＰ２及び固定駆動パルスの情報は、記憶回路１０８に記憶される。
Ｎは同一駆動パルスによる駆動の繰り返し回数であり、最小値１から所定値（ＰＣＤ）までの値をとる。
【００３７】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第１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詳細に説明する。
発振回路１０４は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０５が発振回路１０４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１０６に出力する。
【００３８】
制御回路１０６は、前記時間信号を計数して計時動作を行うと共に、パルスランクの小さい主駆動パルスＰ１順にパルス選択処理を行うべく、先ず主駆動パルスＰ１のランクｎを最小ランクの１に設定すると共に駆動パルスの繰り返し回数Ｎを１に設定し（ステップＳ５０１）、最小パルス幅の主駆動パルスＰ１１でステッピングモータ１０２を回転駆動するように制御信号を出力する（ステップＳ５０２、Ｓ５０３）。
【００３９】
ステッピングモータ駆動パルス回路１０７は、制御回路１０６からの前記制御信号に応答して、主駆動パルスＰ１１によってステッピングモータ１０２を回転駆動する。ステッピングモータ１０２は主駆動パルスＰ１１によって回転駆動されて、図示しない時刻針等を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０２が正常に回転した場合には、前記時刻針による現在時刻表示等が行われる。
【００４０】
回転検出回路１０９は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるステッピングモータ１０２の誘起信号ＶＲｓを検出する毎に検出時間比較判別回路１１０へ検出信号を出力する。検出時間比較判別回路１１０は、回転検出回路１０９からの検出信号に基づいて、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが検出された区間Ｔ１〜Ｔ３を判定して、各区間Ｔ１〜Ｔ３における判定値「１」又は「０」を制御回路１０６に通知する。
制御回路１０６は、検出時間比較判別回路１１０からの前記判定値に基づいて回転状況を表すＶＲｓパターン（第１区間Ｔ１における判定値，第２区間Ｔ２における判定値，第３区間Ｔ３における判定値）を判定する。
【００４１】
制御回路１０６は、主駆動パルスＰ１１によって駆動した結果、ＶＲｓパターンの第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２の判定値が「１」の場合、即ち、ＶＲｓパターンが（１，１，１／０）の場合（ステップＳ５０４、Ｓ５０５）、余裕ない回転と判定して、主駆動パルスＰ１のランクは変更せずに維持すると共に回数Ｎを１に設定した後、処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ５０６）。
【００４２】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５０５において第２区間Ｔ２における誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えないと判定した場合（区間Ｔ１、Ｔ２の判定値が（１，０）の場合）、処理ステップＳ５１２に移行する。
制御回路１０６は、処理ステップＳ５０４において第１区間Ｔ１の判定値が「０」で、処理ステップＳ５０７において第２区間Ｔ２が「１」の場合、即ち、駆動余力がある場合、パルスランクｎが「１」のときは処理ステップＳ５０６に移行する（ステップＳ５０７、Ｓ５０８）。
【００４３】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５０８においてパルスランクｎが「１」でない場合、繰り返し回数Nに1加算し（ステップS５０９）、繰り返し回数Nが所定数（ＰＣＤ回数）になったときには繰り返し回数Ｎを１にすると共にパルスランクｎを１ランク下げた後に処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ５１０、Ｓ５１１）。制御回路１０６は、処理ステップＳ５１０において繰り返し回数NがＰＣＤ回数になっていないときには直ちに処理ステップＳ５０２に戻る。
制御回路１０６は、処理ステップＳ５０７において第２区間Ｔ２の判定値が「０」の場合には処理ステップＳ５１２に移行する。
【００４４】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５１２において第３区間Ｔ３の判定値が「１」の場合、即ち、駆動エネルギに駆動余力がないと判定した場合、主駆動パルスＰ１のパルスランクｎが最大値ｎｍａｘか否かを判定する（ステップＳ５１３）。
処理ステップＳ５１３は、主駆動パルスＰ１が最大パルスランクのＰ１ｎｍａｘか否かを判定し、主駆動パルスＰ１が最大パルスランクのＰ１ｎｍａｘのときには、固定駆動パルスとしての補正駆動パルスＰ２によって駆動し、繰り返し回数ＮがＰＣＤ回数のとき、ＶＲｓパターンによる判定で主駆動パルスＰ１のランクを可変制御するか固定駆動パルスによる駆動かを決定する処理である。
【００４５】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５１３において主駆動パルスＰ１が最大パルスランクのＰ１ｎｍａｘと判定すると、繰り返し回数Ｎを「１」にリセットし（ステップＳ５１４）、固定駆動パルスとして補正駆動パルスＰ２を選択し（ステップＳ５１５）、前記固定駆動パルスによって駆動する（ステップＳ５１６）。
次に制御回路１０６は、繰り返し回数Ｎに１加算し（ステップＳ５１７）、繰り返し回数ＮがＰＣＤ回数になったか否かを判定する（ステップＳ５１８）。
【００４６】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５１８において繰り返し回数ＮがＰＣＤ回数になったと判定すると、固定駆動パルスによる駆動を継続するか、あるいは、主駆動パルスのパルスランクを変更するパルス制御動作に移行するかを判定する。即ち、制御回路１０６は、処理ステップ５１８において繰り返し回数ＮがＰＣＤ回数になったと判定した場合、駆動に余力があるか否かの探りを入れるために、固定駆動パルスに代えて最大駆動エネルギの主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによって駆動した後、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによる回転が不能な場合に備えて固定駆動パルスとしての補正駆動パルスＰ２によって駆動する（ステップＳ５１９）。
【００４７】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５１９における主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ駆動時の回転状況を判定し、ＶＲｓパターンにおける第２区間Ｔ２の判定値が「１」と判定したときには（ステップＳ５２０）、駆動エネルギに余力があるためパルス制御動作に移行してもよいと判定して、繰り返し回数Ｎを１にリセットした後に処理ステップＳ５０２に戻って主駆動パルスＰ１ｍａｘによる駆動を開始する（ステップＳ５２１）。制御回路１０６は、処理ステップＳ５２０において第２区間Ｔ２の判定値が「１」ではないと判定したときには、固定駆動パルスによる駆動が必要と判定して処理ステップＳ５１４に戻る。
【００４８】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５１８において繰り返し回数ＮがＰＣＤ回数に到達していないと判定すると処理ステップＳ５１５に戻る。制御回路１０６は、処理ステップＳ５１３において主駆動パルスＰ１が最大パルスランクのＰ１ｎｍａｘではないと判定すると繰り返し回数Ｎを「１」にリセットすると共にパルスランクを１ランクアップしてステップＳ５０２に戻る（ステップＳ５２３）。また、制御回路１０６は、処理ステップＳ５１２において第３区間Ｔ３の判定値が「０」の場合、強制的に回転させるための補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、処理ステップＳ５１３に移行する（ステップＳ５２２）。
【００４９】
以上のように、本第１の実施の形態によれば、ステッピングモータ１０２の回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段による検出結果に応じて、駆動エネルギが相互に異なる複数の主駆動パルスＰ１中のいずれか又は前記各主駆動パルスＰ１以上の駆動エネルギを有する駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、最大駆動エネルギの主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによってステッピングモータ１０２を駆動したときに駆動余力がない場合、最大駆動エネルギの主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ以上の駆動エネルギを有する固定駆動パルスに切り替えて駆動するようにしている。
【００５０】
したがって、直流磁界Ｈの影響を受けて第２区間Ｔ２が「１」にならない場合には、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘでも余裕がないと判定して、より大きいエネルギの固定駆動パルスによって駆動することにより、直流磁界Ｈが存在する場合でも安定駆動が可能になる。
また、固定駆動パルスによって所定回数安定駆動が行われた場合には、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによって余裕のある駆動が可能なときには駆動パルスを固定駆動パルスから主駆動パルスＰ１ｎｍａｘにランクダウンしてパルス制御動作を開始することにより、駆動動作の安定化及び省電力化を図ることが可能になる。
また、複雑な検出回路を設ける必要はなく、構成が簡単になる。
【００５１】
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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートで、図５と同一処理を行う部分には同一符号を付している。
本第２の実施の形態では、両極性の駆動結果を考慮して、固定駆動パルスへの切り替え駆動や固定駆動パルスから主駆動パルスＰ１ｎｍａｘへの切り替え駆動等を制御するようにしており、ブロック図や使用するステッピングモータの構成は図１、図２と同一である。
以下、前記第１の実施の形態と相違する部分について、本第２の実施の形態の動作を説明する。
【００５２】
制御回路１０６は、一方の極性の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによって駆動し（ステップＳ５０３）、第３区間Ｔ３の判定値が「１」か否かを判定（ステップＳ５１２）した後、主駆動パルスＰ１のパルスランクｎが最大値ｎｍａｘであると判定すると（ステップＳ５１３）、他方の極性の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによって駆動する（ステップS６０１）。
制御回路１０６は、ＶＲｓパターンにおいて第２区間Ｔ２が「１」の場合には処理ステップS５１４以降の処理を行う。
【００５３】
このようにして、一方の極性の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによる駆動では第２区間Ｔ２が「０」で第３区間Ｔ３が「１」（ステップＳ５０７、Ｓ５１２）、他方の極性の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによる駆動では第２区間Ｔ２が「１」（ステップＳ６０２）のとき、直流磁界Ｈが存在すると判定して、主駆動パルスＰ１ｎｍａｘを固定駆動パルスとしての補正駆動パルスＰ２に切り替え駆動する（ステップＳ５１５）。
【００５４】
制御回路１０６は、処理ステップＳ５２０において一方の極性の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ駆動時に第２区間Ｔ２の判定値が「１」と判定し、他方の極性の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘ駆動時（ステップＳ６０５）に第２区間Ｔ２の判定値が「１」と判定した場合（ステップＳ６０６）、駆動エネルギに余力があるためパルス制御動作に移行してもよいと判定して、繰り返し回数Ｎを１にリセットした後に処理ステップＳ５０２に戻って主駆動パルスＰ１ｍａｘによる駆動を開始する（ステップＳ５２１）。
制御回路１０６は、処理ステップＳ６０６において第２区間Ｔ２の判定値が「０」と判定した場合には処理ステップＳ５１４に戻る。
【００５５】
制御回路１０６は、処理ステップＳ６０２において第２区間Ｔ２が「０」の場合にはＶＲｓパターンの第３区間Ｔ３が「１」か否かを判定する（ステップＳ６０３）。制御回路１０６は、処理ステップS６０３において第３区間Ｔ３が「１」の場合は処理ステップＳ５０２に戻り、第３区間Ｔ３が「０」の場合は強制的に回転駆動するための補正駆動パルスＰ２によって駆動して処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ６０４）。
【００５６】
本第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果を奏するばかりでなく、特に、双方の極性の主駆動パルスＰ１ｎｍａｘによる駆動結果に基づいて直流磁界Ｈが存在するか否かを判定し、少なくとも一方の極性が第２区間Ｔ２で「１」でない場合には直流磁界Ｈが存在すると判定して主駆動パルスＰ１ｎｍａｘを固定駆動パルスに切り替え駆動するようにしている。あるいは、両極性の駆動時の回転余裕が相違する場合には直流磁界Ｈが存在すると判定して主駆動パルスＰ１ｎｍａｘを固定駆動パルスに切り替え駆動するようにしている。
【００５７】
このようにして、直流磁界Ｈの影響を受けていると判定した場合には主駆動パルスＰ１ｎｍａｘでも余裕がないと判定して、より大きいエネルギの固定駆動パルスによって駆動することにより、直流磁界Ｈが存在する場合でも安定駆動が可能になる。
また、前記各実施の形態に係るアナログ電子時計によれば、直流磁界Ｈが存在する場合でも、正確な運針を行うことが可能になる。
【００５８】
尚、前記各実施の形態では、各主駆動パルスのエネルギを変えるために、矩形波のパルス幅が異なるように構成したが、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、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】
【００５９】
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、本発明に係る電子時計は、カレンダ機能付きアナログ電子時計、クロノグラフ時計をはじめとして各種のアナログ電子時計に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０１・・・ステッピングモータ制御回路
１０２・・・ステッピングモータ
１０３・・・電源
１０４・・・発振回路
１０５・・・分周回路
１０６・・・制御回路
１０７・・・ステッピングモータ駆動パルス回路
１０８・・・記憶回路
１０９・・・回転検出回路
１１０・・・検出時間比較判別回路
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
【図１】
2011075463.tif 000003
【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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