(57)【要約】【課題】コンパレータ回路等の電圧検出専用回路を設けることなく、電源電圧の低下を検出できるようにする。【解決手段】少なくともステッピングモータ１０８に電力を供給する電池１１３と、ステッピングモータ１０８の回転状況を検出する回転検出回路１０９と、回転検出回路１０９が主駆動パルスＰ１による回転駆動時にエネルギ不足を検出したとき、相互にエネルギのランクが異なる複数の主駆動パルスＰ１からランクアップした主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０８を駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、所定時間内に所定回数より少ない回数ランクアップして所定ランクの主駆動パルスＰ１ｍａｘに到達した場合、電池１１３の電圧が所定値以下に低下したと判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともステッピングモータに電力を供給する電源と、前記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、前記回転検出手段が主駆動パルスによる回転駆動時にエネルギ不足を検出したとき、相互にエネルギのランクが異なる複数の主駆動パルスからランクアップした主駆動パルスを選択し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、所定時間内に所定回数より少ない回数ランクアップして所定ランクの主駆動パルスに到達した場合、前記電源の電圧が所定値以下に低下したと判定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】
前記制御手段は、前記所定時間内に前記所定回数以上ランクアップして前記所定ランクの主駆動パルスに到達した場合、前記電源の電圧が所定値以下に低下したのではなく前記ステッピングモータの負荷が増加したと判定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、前記所定時間毎にリセット信号を出力する第１カウンタ回路と、主駆動パルスをランクアップした回数を計数すると共に前記リセット信号によって計数値がリセットされる第２カウンタ回路とを備え、前記所定ランクの主駆動パルスにランクアップしたときに前記第２カウンタ回路の計数値が前記所定値に至らない場合は、前記電源の電圧が前記所定値以下に低下したと判定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、前記所定ランクの主駆動パルスにランクアップしたときに前記第２カウンタ回路の計数値が所定値以上の場合は、前記電源の電圧が所定値以下に低下したのではなく前記ステッピングモータの負荷が増加したと判定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】
前記所定電圧は前記ステッピングモータの駆動限界の電圧であ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】
前記所定ランクの主駆動パルスは最大ランクの主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】
前記制御手段は、前記電源の電圧が前記所定値以下に低下したと判定した場合、前記電源の電圧が前記所定値以下に低下したと判定する前とは異なる態様で前記ステッピングモータを駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
【請求項８】
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７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項９】
前記ステッピングモータ制御回路の制御手段が電源の電圧は所定値以下に低下したと判定した場合に、前記電源の電圧が前記所定値以下に低下したことを報知する報知手段を備えて成ることを特徴とする請求項８記載のアナログ電子時計。
【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、アナログ電子時計の時刻針駆動等の用途にステッピングモータが使用されている。
例えば、アナログ電子腕時計では、前記ステッピングモータ等を駆動する電源として一次電池や二次電池等の電池が使用されており、電池電圧が所定値よりも低下したとき電池の交換や発電機構を搭載したアナログ電子時計においては発電を促す等のために電源電圧の検出手段を備えている。
【０００３】
前記電源電圧検出手段は、電源電圧と所定の基準電圧を比較するためのコンパレータ回路を備えており、前記コンパレータ回路によって電源電圧が基準電圧を下回ったことを検出し、ステッピングモータの駆動状態に関係なく変則運針で電池交換や発電機構を搭載したアナログ電子時計においては発電を促したり、運針を停止したりしている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、ステッピングモータを駆動可能な電源電圧は各ステッピングモータの性能によって決定されるにも拘わらず、電源電圧が一定電圧以下になると電池交換等を促すようにしている。したがって、ステッピングモータを回転駆動可能な電源電圧であるにも拘わらず電池交換を促す場合が発生し、電池の残存エネルギが無駄になるという問題がある。
【０００４】
また、前記コンパレータ回路は高抵抗を使用する等、回路要素的に大きな面積を必要とし、そのために回路構成が複雑化したり集積回路（ＩＣ）サイズが大きくなり、小型軽量が求められるアナログ電子時計等において問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２３８４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、コンパレータ回路等の電圧検出専用回路を設けることなく、電源電圧の低下を検出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】
【０００７】
本発明の第１の視点によれば、少なくともステッピングモータに電力を供給する電源と、前記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、前記回転検出手段が主駆動パルスによる回転駆動時にエネルギ不足を検出したとき、相互にエネルギのランクが異なる複数の主駆動パルスからランクアップした主駆動パルスを選択し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、所定時間内に所定回数より少ない回数ランクアップして所定ランクの主駆動パルスに到達した場合、前記電源の電圧が所定値以下に低下したと判定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。
【０００８】
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、前記ステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、コンパレータ回路等の電圧検出専用回路を設けることなく電源電圧の低下を検出することができる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、コンパレータ回路等の電圧検出専用回路を設けることなく電源電圧の低下を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るアナログ電子時計のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１、発振回路１０１で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０２、電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０４、分周回路１０２からの時計信号を所定時間計時する毎に主駆動パルスＰ１をランクダウンするためのランクダウン信号を出力すると共にランクアップカウンタ回路１１０へリセット信号を出力するランクダウンカウンタ回路１０３を備えている。
【００１２】
また、アナログ電子時計は、制御回路１０４からの制御信号に基づいて相互に駆動エネルギが異なる複数種類の主駆動パルスＰ１中から選択し出力する主駆動パルス発生回路１０５、制御回路１０４からの制御信号に基づいて前記各主駆動パルスＰ１よりも駆動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１０６、主駆動パルス発生回路１０５からの主駆動パルスＰ１及び補正駆動パルス発生回路１０６からの補正駆動パルスＰ２に応答してステッピングモータ１０８を回転駆動するモータドライバ回路１０７を備えている。
【００１３】
また、アナログ電子時計は、ステッピングモータ１０８、ステッピングモータ１０８によって回転駆動される時刻表示用の時刻針やカレンダ表示部１１２等を有するアナログ表示部１１１、所定の回転検出区間においてステッピングモータ１０８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を出力する回転検出回路１０９、回転検出回路１０９が主駆動パルスＰ１の駆動エネルギ不足を検出した回数（これは主駆動パルスＰ１をランクアップした回数に相当する。）を計数して制御回路１０４に出力すると共に前記リセット信号に応答して前記計数値を０にリセットするランクアップカウンタ回路１１０、ステッピングモータ１０８をはじめとしてアナログ電子時計の回路要素に電力を供給する電源としての電池１１３を備えている。
【００１４】
ステッピングモータ１０８が回転したか否かを検出する回転検出区間は主駆動パルスＰ１による回転駆動直後に設けられており、回転検出回路１０９は、ステッピングモータ１０８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を超えるか否かを判定することによってステッピングモータ１０８が正常に回転したか否か（即ち、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギが足りているか或いは不足しているか）を示す回転状況を検出する。
【００１５】
ここで、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生手段を構成し、アナログ表示部１１０は報知手段を構成し、回転検出回路１０９は回転検出手段を構成している。主駆動パルス発生回路１０５及び補正駆動パルス発生回路１０６は駆動パルス発生手段を構成している。モータドライバ回路１０７はモータ駆動手段を構成している。また、発振回路１０１、分周回路１０２、ランクダウンカウンタ回路（第１カウンタ回路）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及びランクアップカウンタ回路（第２カウンタ回路）１１０は制御手段を構成している。
図２は、本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【００１６】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態の動作を詳細に説明する。
先ず、通常時の時刻表示動作や日にち表示動作の概要を説明すると、図１において、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、ランクダウンカウンタ回路１０３及び制御回路１０４に出力する。
制御回路１０４は、前記時計信号に応答してステッピングモータ１０８を回転駆動するように主駆動パルス発生回路１０５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１０５は、制御回路１０４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１０７に出力する。モータドライバ回路１０７は前記主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０８を回転駆動する。ステッピングモータ１０８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１１０の時刻針やカレンダ表示部１１２を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０８が正常に回転した場合には、アナログ表示部１１０では、時刻針による現在時刻表示やカレンダ表示部１１２による日にち表示の更新等が行われる。
【００１８】
ランクダウンカウンタ回路１０３は分周回路１０２からの時計信号を計数して計時動作を行い所定周期（例えば８０秒周期）で、主駆動パルスＰ１をランクダウンするためのランクダウン信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力すると共に、ランクアップカウンタ回路の計数値をリセットするためのリセット信号をランクアップカウンタ回路１１０に出力する。
主駆動パルス発生回路１０５は、ランクダウン信号に応答して、エネルギランクを１ランクダウンした主駆動パルスＰ１に変更してモータドライバ回路１０７に出力する。モータドライバ回路１０７は、１ランクダウンした主駆動パルスによってステッピングモータ１０８を駆動する。
【００１９】
回転検出回路１０９は、ステッピングモータ１０８を主駆動パルスＰ１で駆動完了した直後の回転検出区間において、ステッピングモータ１０８の自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓを検出することによりステッピングモータ１０８の回転状況を検出する。回転検出回路１０９は、誘起信号ＶＲｓが所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えたときはステッピングモータ１０８が回転したこと（換言すれば主駆動パルスＰ１のエネルギが足りていること）を検出して主駆動パルスＰ１のエネルギが足りていることを表す第１信号を出力し、誘起信号ＶＲｓが基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えなかったときはステッピングモータ１０８が回転しなかったこと（換言すれば主駆動パルスＰ１のエネルギが不足していること）を検出して主駆動パルスＰ１のエネルギが不足していることを表す第２信号を出力する。
【００２０】
制御回路１０４は、ランクアップカウンタ回路１１０を介して前記第２信号を受信すると、次回駆動時に、主駆動パルス発生回路１０５に主駆動パルス制御信号を出力して主駆動パルスＰ１のランクを１ランクアップするように制御するように動作する。したがって、第２信号の発生回数と主駆動パルスＰ１のランクアップ回数は等しくなる。
主駆動パルス発生回路１０５は前記制御信号に応答して、エネルギのランクを１ランクアップした主駆動パルスＰ１によりステッピングモータ１０８を駆動する。
【００２１】
ランクアップカウンタ回路１１０は、前記第２信号を計数して計数値を制御回路１０４に出力すると共に、ランクダウンカウンタ回路１０３からのリセット信号に応答してその計数値を０にリセットする。
制御回路１０４は、ランクアップカウンタ回路１１０の計数値が所定値になると、電源である電池１１３の電圧が所定値以下に低下したと判定する。
【００２２】
また、制御回路１０４は、回転検出回路１０９がステッピングモータ１０９は非回転であったことを検出すると、即ち、ランクアップカウンタ回路１１０を介して回転検出回路１０９から前記第２信号を受信すると、補正駆動パルス発生回路１０６に補正駆動パルス制御信号を出力する。補正駆動パルス発生回路１０６は前記補正駆動パルス制御信号に応答してモータドライバ１０７を介して補正駆動パルスＰ２でステッピングモータ１０８を強制的に回転させる。
【００２３】
以下、電池１１３の電圧が所定値以下に低下したことの判定動作等を図２に沿って詳細に説明する。
ランクダウンカウンタ回路１０３は、分周回路１０２から所定周期で（例えば１秒周期）入力される時計信号を計数し（ステップＳ８０１）、所定時間（例えば８０秒）計数すると（ステップＳ８０２）、主駆動パルスＰ１のランクを１ランクダウンするためのランクダウン信号を主駆動パルス発生回路１０５に出力し（ステップＳ８０３）、同時にランクアップカウンタ回路１１０にリセット信号を出力する（ステップＳ８０４）。尚、前記所定時間はステッピングモータ１０８の駆動周期よりも長い時間である。
【００２４】
主駆動パルス発生回路１０５は、ランクダウンカウンタ回路１０３からのランクダウン信号に応答して、エネルギのランクを１ランクダウンした主駆動パルスＰ１に変更してモータドライバ回路１０７に出力する（ステップＳ８０５）。モータドライバ回路１０７は、１ランクダウンした主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０８を駆動する。
回転検出回路１０９はステッピングモータ１０８の回転状況を検出する。回転検出回路１０８は、ステッピングモータ１０８が回転したことを検出した場合は前記第１信号を出力し、非回転を検出した場合には前記第２信号を出力する。ランクアップカウンタ回路１１０は前記第２信号を計数して計数値を制御回路１０４に出力する。制御回路１０４はランクアップカウンタ回路１１０を介して回転検出回路１０９から前記第１信号を受信するとステッピングモータ１０８が回転したと判定して処理を終了する（ステップＳ８０６）。
【００２５】
ランクダウンカウンタ回路１０３が処理ステップＳ８０２において前記所定時間計数していない場合は、直ちに処理ステップＳ８０５に移行する。
制御回路１０４は、処理ステップＳ８０６においてランクアップカウンタ回路１１０を介して回転検出回路１０９から前記第２信号を受信した場合には、ステッピングモータ１０８が回転していないと判定し、補正駆動パルス発生回路１０６に補正駆動パルス制御信号を出力する。補正駆動パルス発生回路１０６は補正駆動パルス制御信号に応答して補正駆動パルスＰ２をモータドライバ１０７に出力する（ステップＳ８０７）。モータドライバ回路１０７は補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０８を強制的に回転させる。
【００２６】
次に制御回路１０４は、次回駆動時に、主駆動パルスＰ１のランクを１ランクアップして駆動するように主駆動パルス発生回路１０５に主駆動パルス制御信号を出力する（ステップＳ８０８）。主駆動パルス発生回路１０５は前記主駆動パルス制御信号に応答して、次回駆動時に、駆動エネルギを１ランクアップした主駆動パルスＰ１によりステッピングモータ１０８を駆動する。
【００２７】
次に、ランクアップカウンタ回路１１０は、前記第２信号の計数値に１加算し計数値を制御回路１０４に出力する（ステップＳ８０９）。制御回路１０４は、主駆動パルスＰ１が所定ランクの主駆動パルス（本実施の形態では最大ランクの主駆動パルスＰ１ｍａｘ）になったか否かを判定し（ステップＳ８１０）、前記所定ランクの主駆動パルスＰ１になったと判定した場合にはランクアップカウンタ回路１１０の計数値が所定値以上（例えば２以上の値）か否かを判定する（ステップＳ８１１）。
【００２８】
制御回路１０４は、処理ステップＳ８１１においてランクアップカウンタ回路１１０の計数値が所定値以上の場合は電池１１３の電圧が所定電圧（例えば、ステッピングモータ１０８の駆動限界電圧）以下に低下したと判定して、電池１１３の電圧が前記所定値以下に低下したと判定する前とは異なる態様（変則運針）でアナログ表示部１１１の時刻針を運針させるようにステッピングモータ１０８を駆動するよう主駆動パルス発生回路１０５を制御する（ステップＳ８１２）。これにより、アナログ表示部１１１では時刻針が変則運針され、電池１１３の電圧が所定値以下に低下したことが報知され、使用者に対して電池交換等が促される。
【００２９】
制御回路１０４は、処理ステップＳ８１０において主駆動パルスＰ１が前記所定ランクの主駆動パルスではない場合には処理を終了し、又、処理ステップＳ８１１においてランクアップカウンタ回路１１０の計数値が前記所定値に至らない場合には、主駆動パルスＰ１をランクアップした原因はステッピングモータ１０８の負荷増加（例えば、カレンダ表示部１１２の駆動による負荷増）と判定して処理を終了する。
【００３０】
以上述べたように、本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計は、少なくともステッピングモータ１０８に電力を供給する電池１１３と、ステッピングモータ１０８の回転状況を検出する回転検出回路１０９と、回転検出回路１０９が主駆動パルスＰ１による回転駆動時にエネルギ不足を検出したとき、相互にエネルギのランクが異なる複数の主駆動パルスＰ１からランクアップした主駆動パルスＰ１を選択してステッピングモータ１０８を駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、所定時間内に所定回数より少ない回数ランクアップして所定ランクの主駆動パルスＰ１ｍａｘに到達した場合、電池１１３の電圧が所定値以下に低下したと判定するように構成している。
【００３１】
このように、ステッピングモータ１０８の回転状況に基づいて電池１１３がステッピングモータ１０８の駆動限界まで低下したか否かを判定し、電池１１３残量の有無を判定するようにしている。また、複数種類の主駆動パルスランクを有し、所定エネルギの駆動限界パルスを設定して、その駆動パルスにランクアップしたらステッピングモータ駆動限界の電圧と判定するようにしている。また、所定時間内に複数ランク以上ランクアップしたらカレンダ送り負荷と判定し、ステッピングモータ駆動限界ではないと判定するようにしている。また、所定時間内に所定回数以上ランクアップして所定ランクの主駆動パルスＰ１に到達した場合にはステッピングモータ１０８の負荷増が原因であり、所定時間内で所定回数未満ランクアップして前記所定ランクの主駆動パルスＰ１に到達した場合には電源の電圧が所定値以下に低下したと判定するようにしている。
したがって、コンパレータ回路等の電圧検出専用回路を設けることなく電源電圧の低下を検出することが可能になる。
【００３２】
尚、本実施の形態では、所定の主駆動パルスとして、時刻針やカレンダ表示部１１２等を通常駆動する際に使用する最大ランクの主駆動パルスＰ１ｍａｘに設定したが、通常駆動する際に使用する主駆動パルスであれば他の主駆動パルスＰ１でもよい。
また、本実施の形態では、回転検出区間を単一の区間に構成し、誘起信号ＶＲｓが前記区間内で基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるか否かに基づいてステッピングモータ１０８の回転状況を検出したが、回転検出区間を複数の区間に区分し、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓが発生した区間の組み合わせパターンによって回転状況を判定するように構成してもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、主駆動パルスＰ１として矩形波の主駆動パルスを使用しパルス幅を変えることによってエネルギランクを変えるように構成したが、櫛歯状の主駆動パルスを使用しパルス幅は一定にしてデューティ比を変えることにより駆動エネルギを変えるように構成してもよく又、デューティ比は一定にして櫛歯数を変えることによって駆動エネルギを変える（この場合はパルス幅が変化する）、パルス電圧を変える等によって駆動エネルギを変えるようにしてもよい。
【００３４】
また、時刻針やカレンダ以外を駆動するための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】
【００３５】
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】
【００３６】
１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・ランクダウンカウンタ回路
１０４・・・制御回路
１０５・・・主駆動パルス発生回路
１０６・・・補正駆動パルス発生回路
１０７・・・モータドライバ回路
１０８・・・ステッピングモータ
１０９・・・回転検出回路
１１０・・・ランクアップカウンタ回路
１１１・・・アナログ表示部
１１２・・・カレンダ表示部
１１３・・・電池
【図１】
2011169650.tif 000003
【図２】
2011169650.tif 000004