(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的エネルギ源と、輪列を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記輪列に結合された指針と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計において、
前記回転制御手段は、
前記発電機の回転周期を検出してその回転周期に対応した回転検出信号を出力する回転検出手段と、
時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基準信号発生手段と、
この基準信号発生手段からの基準信号をカウントする第１計数手段と、
前記回転検出手段からの回転検出信号をカウントする第２計数手段と、
予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な複数カウント値範囲を有し、前記第２計数手段のカウント値を基準として前記第１計数手段のカウント値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力する比較手段と、
前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力するチョッパ信号発生手段と、を備えており、
前記チョッパ信号発生手段から出力される前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号が前記スイッチング手段に印加され、前記スイッチング手段は、前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記第１計数手段、第２計数手段および比較手段は、アップダウンカウンタで構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかに記載の電子制御式機械時計において、前記回転制御手段は、前記発電機からの電気的エネルギーを最初に供給された時は、前記発電機が所定回転数だけ駆動されるまで前記発電機にブレーキをかけない状態に維持するように構成されていることを特徴する電子制御式機械時計。
【請求項４】
請求項２に記載の電子制御式機械時計において、前記アップダウンカウンタは前記発電機からの電気的エネルギを最初に供給された時は、前記設定カウント値の±１以内に前記アップダウンカウンタを設定するように構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項５】
請求項２に記載の電子制御式機械時計において、前記アップダウンカウンタは、前記複数のカウント値の中でブレーキを掛ける制御が行われるカウント値の範囲が、ブレーキを掛けないカウント値の範囲よりも狭くされていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項６】
機械的エネルギ源と、輪列を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記輪列に結合された指針と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計の制御方法において、
時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をカウントして第１計数値を求めるとともに、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をカウントして第２計数値を求め、
予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な状態で前記第２計数値を基準として前記第１計数値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、
前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、
前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。
【請求項７】
機械的エネルギ源と、輪列を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記輪列に結合された指針と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計の制御方法において、
時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をダウンカウント信号とし、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をアップカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力するか、または
前記基準信号をアップカウント信号とし、前記回転検出信号をダウンカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記プラス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、
前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、
前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゼンマイ等の機械的エネルギ源の機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御手段を作動させて発電機の回転周期を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動する電子制御式機械時計およびその制御方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ゼンマイが開放する時の機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御手段を作動させて発電機のコイルに流れる電流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計として、特公平７−１１９８１２号公報や特開平８−５０１８６号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
特公平７−１１９８１２号公報に記載されたものは、ロータが１回転する間つまり基準信号の周期毎に、ブレーキをオフしてロータの回転速度を高めて発電量を増やす角度範囲と、ブレーキを掛けて低速で回す角度範囲とを設け、前記回転速度が高い間で発電電力を向上させつつ、ブレーキ時の発電電力の低下を補うようにして調速していた。
【０００４】
また、特開平８−５０１８６号公報に記載されたものは、基準パルスとロータの回転に伴い検出される測定パルスとをカウントし、この基準パルスの数と測定パルスの数とを比較し、基準パルスの数が測定パルスの数よりも小さい第１の状態では、制御手段により前記測定パルスに応答してパルス幅が設定されたブレーキ信号を発生してブレーキ制御を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平７−１１９８１２号公報に記載したものは、ロータが１回転する間つまり基準信号毎にブレーキのオン制御とオフ制御とが必ず行われているため、特に発電機の立ち上がり時や制御が大きく外れた場合等に、各基準信号毎のロータの回転制御量をそれほど大きくできず、正常な制御状態に移行するまでに時間がかかり、応答性が低いという問題があった。
【０００６】
また、特開平８−５０１８６号公報に記載したものも、基準信号毎に発生するブレーキ信号はそのパルス幅が一定のため、制御が大きく外れた場合などにも各基準信号毎のブレーキ量は一定のままであり、正常な制御状態に移行するまでに時間がかかり、応答性が低いという問題があった。
【０００７】
その上、基準パルス、測定パルスのカウントおよび比較によって第１、第２の状態を検出する回路のほかに、その測定パルスに応答してパルス幅が設定されたブレーキ信号を発生する制御手段を別途設ける必要があり、構成が複雑になってコストが高いという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、調速制御の応答性が速く、かつコストも低減できる電子制御式機械時計およびその制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源と、輪列を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記輪列に結合された指針と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計において、前記回転制御手段は、前記発電機の回転周期を検出してその回転周期に対応した回転検出信号を出力する回転検出手段と、時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基準信号発生手段と、この基準信号発生手段からの基準信号をカウントする第１計数手段と、前記回転検出手段からの回転検出信号をカウントする第２計数手段と、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な複数カウント値範囲を有し、前記第２計数手段のカウント値を基準として前記第１計数手段のカウント値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力する比較手段と、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力するチョッパ信号発生手段と、を備えており、前記チョッパ信号発生手段から出力される前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号が前記スイッチング手段に印加され、前記スイッチング手段は、前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の電子制御式機械時計は、指針及び発電機をゼンマイ等の機械的エネルギ源で駆動し、発電機に回転制御手段の制動制御手段によりブレーキをかけることでロータつまりは指針の回転数を調速する。
【００１１】
この際、発電機の回転制御手段は、基準信号発生手段からの基準信号を第１計数手段でカウントし、かつ回転検出手段からの回転検出信号を第２計数手段でカウントし、これらの第１計数値および第２計数値を比較する比較手段は、その差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な複数カウント値範囲を有し、前記第２計数手段のカウント値を基準として前記第１計数手段のカウント値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、チョッパ信号発生手段は、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、前記チョッパ信号発生手段から出力される前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号が前記スイッチング手段に印加され、前記スイッチング手段は、前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことで、発電機の回転速度を調速する。
【００１２】
このため、その差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウントを行い、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウントを行って、前記差を累積値として記憶算出するようにしているので、前記差が前記プラス側の状態が続いている場合には、つまりゼンマイなどの機械的エネルギ源のトルクが大きくて発電機の回転が進んでいる場合には、各計数値の差が前記設定カウント値になるまでブレーキオン信号をかけ続け、前記差が前記マイナス側の状態が続いている場合には連続して前記発電機にブレーキオフ信号をかけ続けることになるため、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
加えて、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なるチョッパ信号を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を適切にすることができる。特に、ブレーキオン信号印加時にはデューティ比の大きなチョッパ信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。さらに、ブレーキオフ信号印加時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、その間の充電電圧をより向上することができる。
【００１３】
また、各計数値を比較するだけでブレーキ制御を行っているので、回転制御手段の構成が簡略化されてコストも低減できる。
【００１５】
また、前記第１計数手段、第２計数手段および比較手段は、アップダウンカウンタで構成されていることが好ましい。アップダウンカウンタを用いれば、計数と同時に各計数値の比較も行うことができるため、構成がより一層簡易になりかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。
【００１６】
また、前記アップダウンカウンタは、前記第1計数手段のカウント値と前記第２計数手段のカウント値とを比較してその差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウントが可能な複数カウント値範囲を有し、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウントが可能な複数カウント値範囲を有し、前記差を累積値として記憶算出できるように構成されていることが好ましい。
【００１７】
例えば、２ビット以上のアップダウンカウンタを用いて多段階の値をカウント保持できるようにすれば、単に遅れか進みの判定だけでなく、基準となる第１計数値に対する第２計数値の遅れ量や進み量の累積量（複数保持）を記憶することができ、その結果累積された誤差分を補正することができる。
【００１８】
さらに、前記回転制御手段は、前記発電機からの電気的エネルギーを最初に供給された時は、前記発電機が所定回転数だけ駆動されるまで、例えば回転検出信号が所定数検出されるまで前記制動制御手段を非動作状態に維持するように構成されていてもよい。
【００１９】
発電機からの電気的エネルギを最初に供給された時、つまり発電機の起動時は、前記発電機が所定回転数だけ駆動されるまで制動制御手段を非動作状態にしてブレーキを掛けないことで、発電作用を優先させることができる。これにより、その発電電力によって駆動される回転制御手段を駆動可能な電圧を迅速に得ることができ、制御の安定性を高めることができる。
【００２０】
さらに、前記アップダウンカウンタに特定カウンタ値を設け、この値を境にして前記発電機にブレーキを掛けたり、掛けないように構成することもできる。
【００２１】
このようにすれば、各計数値を比較するだけでブレーキ制御を行っているので、回転制御手段の構成が簡略化されてコストも低減できる。
【００２２】
また、前記アップダウンカウンタは前記発電機からの電気的エネルギを最初に供給された時は、前記特定カウンタ値の±１以内に前記アップダウンカウンタを設定するように構成することが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、アップダウンカウンタのプリセット値と前記特定カウンタ値の差が少ないので、回転制御のスタート後すぐにブレーキが掛かることになり、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
【００２４】
さらに、前記アップダウンカウンタは、複数のカウンタ値の中でブレーキを掛ける制御が行われるカウンタ値の範囲は、ブレーキを掛けないカウンタ値の範囲よりも狭くされていることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、ロータの回転周期が基準周期よりも遅れる方（ブレーキを掛けない状態）の累積補償範囲を広くすることができ、累積される誤差を効果的に補償することができる。つまり、ブレーキを掛ける場合には、ロータの回転周期を基準周期に近づけることが容易であり、累積される誤差も小さいため補償範囲は小さくてもよいが、ブレーキを掛けない場合には、時計の機械的なゆらぎ等があるために累積誤差も大きくなる可能性がある。このため、ブレーキを掛けない状態での累積補償範囲を広くしておけば、それらの誤差の累積量を記憶して累積誤差分を確実に補正することができる。
【００２６】
本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、輪列を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記輪列に結合された指針と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計の制御方法において、時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をカウントして第１計数値を求めるとともに、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をカウントして第２計数値を求め、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々で複数のカウント値がカウント可能な状態で前記第２計数値を基準として前記第１計数値との差のカウント値を求め、前記差のカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とするものである。
【００２７】
このような制御方法であれば、前記第２計数値を基準として前記第１計数値との差のカウント値を求め、その差が予め設定された設定カウント値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウント値をカウントし、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウント値をカウントすることにより前記差を累積値として記憶算出し、前記差が前記プラス側でカウントされている場合には、つまりゼンマイなどの機械的エネルギ源のトルクが大きくて発電機の回転が進んでいる場合にはその差が前記設定カウント値に達するまで連続して前記発電機にブレーキオン信号を印加し、前記マイナス側でカウントされている場合では連続して前記発電機にブレーキオフ信号を印加する制御を行い、累積値としての前記差を連続してなくす制動制御を行うようにしているので、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
加えて、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なるチョッパ信号を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を適切にすることができる。特に、ブレーキオン信号印加時にはデューティ比の大きなチョッパ信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。さらに、ブレーキオフ信号印加時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、その間の充電電圧をより向上することができる。
【００２８】
本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギ源と、輪列を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記輪列に結合された指針と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段と、前記発電機の両端を短絡可能なスイッチング手段と、を備える電子制御式機械時計の制御方法において、時間標準源からの信号に基づいて発生する基準信号をダウンカウント信号とし、前記発電機の回転周期に対応して出力される回転検出信号をアップカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記プラス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力するか、または前記基準信号をアップカウント信号とし、前記回転検出信号をダウンカウント信号としてアップダウンカウンタに入力し、予め設定された設定カウント値に対してプラス側とマイナス側各々において複数のカウント値がカウント可能な状態で前記アップダウンカウンタのカウント値をカウントし、前記アップダウンカウンタのカウント値が前記プラス側かマイナス側のどちら側にあるかを判断し、前記マイナス側にある場合にはブレーキオン信号を出力し、前記プラス側にある場合にはブレーキオフ信号を出力し、前記ブレーキオン信号に基づいてブレーキオン時間の割合が大きい大デューティ比のチョッパ信号と前記ブレーキオフ信号に基づいてブレーキオン時間の割合が小さい小デューティ比のチョッパ信号とを出力し、前記大デューティ比のチョッパ信号または前記小デューティ比のチョッパ信号を前記スイッチング手段に印加し、前記スイッチング手段が前記ブレーキオン時間だけ導通することにより前記発電機の両端を短絡して前記発電機にブレーキを掛け、前記デューティ比に基づいてオンオフを繰り返すチョッパリング動作を行うことを特徴とする。
【００２９】
このような制御方法であれば、アップダウンカウンタのカウンタ値が、所定の特定カウンタ値に対してプラス側であった場合にはそのプラス側で複数のカウント値をカウントし、且つ前記差がマイナス側であった場合にはそのマイナス側で複数のカウント値をカウントすることにより前記差を累積値として記憶算出し、基準信号をダウンカウント信号とし回転検出信号をアップカウント信号としてアップダウンカウンタに入力され、前記差が前記特定カウンタ値よりプラス側でカウントされている場合、または基準信号をアップカウント信号とし回転検出信号をダウンカウント信号としてアップダウンカウンタに入力され、前記差が前記特定カウンタ値よりマイナス側でカウントされている場合、すなわちゼンマイなどの機械的エネルギ源のトルクが大きくて発電機の回転が進んでいる場合には、その差が前記特定カウンタ値に達するまで連続して前記発電機にブレーキオン信号を出力し、前記差が前記特定カウンタ値に対し上記とは逆の側でカウントされている場合では連続して発電機にブレーキオフ信号を出力する制御を行い、累積値としての前記差を連続してなくす制動制御を行なうようにしているので、各計数値の差が前記特定カウンタ値に達するまでブレーキオン信号またはブレーキオフ信号をかけ続けることになるため、迅速に正常な回転速度に調速することができ、応答性の速い制御を行うことができる。
加えて、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なるチョッパ信号を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を適切にすることができる。特に、ブレーキオン信号印加時にはデューティ比の大きなチョッパ信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。さらに、ブレーキオフ信号印加時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、その間の充電電圧をより向上することができる。
【００３０】
また、アップダウンカウンタを用いれば、計数と同時に各計数値の比較も行うことができるため、構成がより一層簡易になりかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の前提となる参考形態と本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、本発明の前提となる第１参考形態の電子制御式機械時計の要部を示す平面図であり、図２及び図３はその断面図である。
【００３３】
電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ及び香箱蓋１ｄからなる香箱車１を備えている。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。香箱真１ｃは、地板２と輪列受３に支持され、角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。
【００３４】
角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合っている。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ１ａを巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、9.375 倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されてロータ１２へと、増速輪列となる各番車７〜１１を介して合計１２６，０００倍に増速されている。
【００３５】
二番車７には筒かな７ａが、筒かな７ａには時刻表示を行う分針１３が、四番車９には時刻表示を行う秒針１４がそれぞれ固定されている。従って、二番車７を１ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるためには、ロータ１２は５ｒｐｓで回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈとなる。
【００３６】
この電子制御式機械時計は、ロータ１２、ステータ１５、コイルブロック１６から構成される発電機２０を備えている。ロータ１２は、ロータ磁石１２ａ、ロータかな１２ｂ、ロータ慣性円板１２ｃから構成される。ロータ慣性円板１２ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１２の回転数変動を少なくするためのものである。ステータ１５は、ステータ体１５ａに４万ターンのステータコイル１５ｂを巻線したものである。
【００３７】
コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここで、ステータ体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、ステータコイル１５ｂとコイル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるように直列に接続されている。
【００３８】
次に、電子制御式機械時計の制御回路について、図４，５を参照して説明する。図４には、本参考形態の電子制御式機械時計を示すブロック図が示され、図５には、その回路図が示されている。
【００３９】
発電機２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路２１を通して昇圧、整流され、電源回路であるコンデンサ２２に充電供給される。
【００４０】
また、発電機２０には、スイッチング素子のトランジスタ２３Ｂからなるブレーキ回路２３が接続されており、このブレーキ回路２３を制御することで発電機２０を調速可能に構成されている。ダイオードを追加したトランジスタ２３Ｂの寄生ダイオードを考慮した回路構成にすることが望ましい。
【００４１】
回転制御手段５０は、発振回路５１、分周回路５２、ロータ１２の回転検出回路５３、第１計数手段５４Ａ、第２計数手段５４Ｂ、比較手段５４Ｃ、制動制御回路５５を備えて構成されている。なお、本実施形態では、第１計数手段５４Ａ、第２計数手段５４Ｂ、比較手段５４Ｃ、制動制御回路５５は、アップダウンカウンタ５４で構成されている。
【００４２】
発振回路５１は時間標準源である水晶振動子５１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号は１２段のフリップフロップからなる分周回路５２によってある一定周期まで分周される。この分周信号は、８Ｈｚの基準信号ｆｓとして第１計数手段５４Ａに出力されている。従って、発振回路５１および分周回路５２により、基準信号発生手段が構成されている。
【００４３】
回転検出回路５３は、発電機２０に接続された波形整形回路６１とモノマルチバイブレータ６２とで構成されている。波形整形回路６１は、アンプ、コンパレータで構成され、正弦波を矩形波に変換する。モノマルチバイブレータ６２は、ある周期以下のパルスだけを通過させるバンドパス・フィルタとして機能し、ノイズを除去した回転検出信号ＦＧ１を出力する。
【００４４】
回転検出回路５３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５２からの基準信号ｆｓは、図５に示すように、同期回路７０を介してアップダウンカウンタ５４のアップカウント入力およびダウンカウント入力にそれぞれ入力されている。
【００４５】
同期回路７０は、４つのフリップフロップ７１やＡＮＤゲート７２，ＮＡＮＤゲート７３からなり、分周回路５２の５段目の出力（１０２４Ｈｚ）や６段目の出力（５１２Ｈｚ）の信号を利用して、回転検出信号ＦＧ１を基準信号ｆｓ（８Ｈｚ）に同期させるとともに、これらの各信号パルスが重なって出力されないように調整している。
【００４６】
アップダウンカウンタ５４は、４ビットのカウンタで構成されている。アップダウンカウンタ５４のアップカウント入力には、前記回転検出信号ＦＧ１に基づく信号が同期回路７０から入力され、ダウンカウント入力には、前記基準信号ｆｓに基づく信号が同期回路７０から入力される。これにより、基準信号ｆｓおよび回転検出信号ＦＧ１の計数（第１計数手段５４Ａ、第２計数手段５４Ｂ）と、その差の算出（比較手段５４Ｃ）とが同時に行えるようになっている。
【００４７】
なお、このアップダウンカウンタ５４には、４つのデータ入力端子（プリセット端子）Ａ〜Ｄが設けられており、端子Ａ〜ＣにＨレベル信号が入力されていることで、アップダウンカウンタ５４の初期値（プリセット値）がカウンタ値が「７」に設定されている。
【００４８】
また、アップダウンカウンタ５４のＬＯＡＤ入力端子には、起動設定回路９０が接続されている。起動設定回路９０は、コンデンサ２２に接続されてコンデンサ２２に最初に電力が供給された際に、システムリセット信号ＳＲを出力する初期化回路９１と、このシステムリセット信号ＳＲでリセットされるとともに、前記回転検出信号ＦＧ１が所定数入力されることをカウントする分周回路９２と、この分周回路９２からの信号がクロック入力とされ、前記システムリセット信号ＳＲでリセットされるフリップフロップ９３とを備えて構成されている。
【００４９】
分周回路９２は、４段のフリップフロップにより構成されて前記回転検出信号ＦＧ１が１６パルス分入力されると、Ｈレベル信号を出力するように構成されている。従って、フリップフロップ９３からは、システムリセット信号ＳＲが出力されてから、回転検出信号ＦＧ１が１６パルス分入力されるとＨレベル信号がアップダウンカウンタ５４のＬＯＡＤ入力に入力されるように設定されている。
【００５０】
アップダウンカウンタ５４は、ＬＯＡＤ入力がＨレベルになるまで、つまりシステムリセット信号ＳＲが出力されてから一定期間は、アップダウン入力を受け付けないため、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値は「７」に維持される。
【００５１】
アップダウンカウンタ５４は、４ビットの出力ＱＡ〜ＱＤを有している。従って、４ビット目の出力ＱＤは、カウンタ値が７以下であればＬレベル信号を出力し、８以上であればＨレベル信号を出力することになる。この出力ＱＤは、発電機２０に並列に接続されたブレーキ回路２３のＮｃｈトランジスタ２３Ｂにおけるゲートに接続されている。従って、この出力ＱＤからＨレベル信号が出力されると、トランジスタ２３Ｂのゲートに電圧が加わり、トランジスタ２３ＢはＯＮ状態に維持され、発電機２０がショートされてブレーキが掛かる。
【００５２】
一方、出力ＱＤからＬレベル信号が出力されると、トランジスタ２３Ｂのゲート電圧が下がるため、トランジスタ２３ＢはＯＦＦ状態に維持され、発電機２０にはブレーキが加わらない。従って、ブレーキ回路２３は、アップダウンカウンタ５４の出力ＱＤによって制御されるため、アップダウンカウンタ５４は制動制御回路５５も兼用している。
【００５３】
次に、本参考形態における動作を図６〜８のタイミングチャートおよび図９のフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
発電機２０が作動し始めると、システムリセット信号ＳＲが出力される（ステップ１、以下「ステップ」を「Ｓ」と略す）。その後、一定期間経過後に、起動設定回路９０からＨレベル信号がアップダウンカウンタ５４のＬＯＡＤ入力に入力される（Ｓ２）。すると、図６に示すように、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とがアップダウンカウンタ５４でカウントされる（Ｓ３）。これらの各信号は、同期回路７０によって同時にカウンタ５４に入力されないように設定されている。
【００５５】
このため、初期カウント値が「７」に設定されている状態から、アップカウント信号が入力されるとカウンタ値は「８」となり、出力ＱＤからＨレベル信号がブレーキ回路２３のトランジスタ２３Ｂに出力され、発電機２０にブレーキを掛けるブレーキオン制御が行われる（Ｓ４，Ｓ５）。
【００５６】
次に、ダウンカウント信号が入力されれば、カウンタ値は「７」に戻り、出力ＱＤからはＬレベル信号が出力されるため、発電機２０のブレーキが掛けられないブレーキオフ制御が行われる（Ｓ４，Ｓ６）。
【００５７】
一方、ゼンマイ１ａのトルクが大きくて発電機２０の回転速度が大きい場合などでは、アップカウント信号によりカウンタ値が「８」になった後に、さらにアップカウント信号が入力されることがある。この場合には、カウンタ値は「９」となり、前記出力ＱＤはＨレベルを維持するため、ブレーキが掛けられたままとなる。そして、ブレーキが掛けられたままであることにより、発電機２０の回転速度が低下し、回転検出信号ＦＧ１が入力される前に基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）が２回入力されると、カウンタ値は「８」、「７」と低下し、「７」になった際にブレーキが解除される。
【００５８】
このような制御を行うと、発電機２０が設定された回転スピード近くになり、図７に示すように、アップカウント信号と、ダウンカウント信号とが交互に入力されて、カウンタ値が「８」と「７」とを繰り返すロック状態に移行する。この際は、カウンタ値に応じてブレーキのオン、オフが繰り返される。
【００５９】
さらに、ゼンマイ１ａがほどけてそのトルクが小さくなると、図８に示すように、徐々にブレーキを掛ける時間が短くなり、発電機２０の回転速度はブレーキを掛けない状態でも基準速度に近い状態になる。
【００６０】
そして、まったくブレーキを掛けなくてもダウンカウント値が多く入力されるようになり、カウント値が「６」以下の小さな値になると、ゼンマイ１ａのトルクが低下したと判断し、運針を停止したり、非常に低速にしたり、さらにはブザー、ランプ等を鳴らしたり、点灯させることで、利用者にゼンマイ１ａを再度巻き上げるように促す。
【００６１】
このような本参考形態によれば、次のような効果がある。
【００６２】
(1) 回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とを、アップダウンカウンタ５４に入力し、回転検出信号ＦＧ１（アップカウント信号）のカウント数が基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）のカウント数よりも大きい状態（カウンタ５４の初期値が「７」であれば、カウンタ値が「８」以上の状態）では、ブレーキ回路２３により発電機２０にブレーキをかけ続け、逆に回転検出信号ＦＧ１のカウント数が基準信号ｆｓのカウント数以下の状態（カウンタ値が「７」以下の状態）では、発電機２０のブレーキをオフするため、発電機２０の立ち上がり時等の回転速度が基準速度よりも大きくずれている場合でも、迅速に基準速度に近づけることができ、回転制御の応答性を速くすることができる。
【００６３】
(2) ブレーキ制御は、カウンタ値が「７」以下であるか「８」以上であるかのみで設定され、ブレーキ時間等を別途設定する必要もないため、回転制御手段５０をシンプルな構成にでき、部品コストや製造コストを低減でき、電子制御式機械時計を安価に提供できる。
【００６４】
(3) 発電機２０の回転速度に応じて、アップカウント信号が入力されるタイミングが変化するため、カウンタ値が「８」である期間つまりブレーキを掛けている時間も自動的に調整することができる。このため、特にアップカウント信号とダウンカウント信号とが交互に入力されるロック状態では、応答性の速い安定した制御を行うことができる。
【００６５】
(4) 計数手段として、アップダウンカウンタ５４を用いているので、計数と同時に各計数値の比較（差）を自動的に算出することができるため、第１および第２の計数手段５４Ａ，５４Ｂを別々に設け、さらにそれらの計数値を比較する比較手段５４Ｃを設ける場合に比べて、構成を簡易にできかつ各計数値の差を簡単に求めることができる。
【００６６】
(5) ４ビットのアップダウンカウンタ５４を用いているので、１６個のカウント値をカウントすることができる。このため、アップカウント信号が続けて入力された場合などに、その入力値を累積してカウントすることができ、設定された範囲つまりアップカウント信号やダウンカウント信号が連続して入力されてカウンタ値が「１５」や「０」になるまでの範囲では、その累積誤差を補正することができる。このため、仮に発電機２０の回転速度が基準速度から大きく外れても、ロック状態になるまでは時間が掛かるが、その累積誤差を確実に補正して発電機２０の回転速度を基準速度に戻すことができ、長期的には正確な運針を維持することができる。
【００６７】
(6) 起動設定回路９０を設けて、発電機２０の起動時にはブレーキ制御を行わず、発電機２０にブレーキが掛からないようにしているので、コンデンサ２２への充電を優先させることができ、コンデンサ２２によって駆動される回転制御手段５０を迅速にかつ安定して駆動することができ、その後の回転制御の安定性も高めることができる。
【００６８】
次に本発明の前提となる第２参考形態について、図１０を参照して説明する。なお、以下の各参考形態、実施形態において、前述の参考形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【００６９】
本参考形態では、アップダウンカウンタ５４の出力側にラインデコーダ１００を設けており、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値「８」〜「１５」に対応するＹ８〜Ｙ１５出力をブレーキ回路２３のトランジスタ２３Ｂに入力してブレーキ制御している。
【００７０】
このラインデコーダ１００では選択された１本の出力がＬレベルになり、他の１５本の出力はＨレベルになるため、出力Ｙ８〜Ｙ１５をＮＡＮＤゲート１０１に接続することで、これらのいずれかの出力が選択されているとき、つまりアップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「８」〜「１５」の時には、トランジスタ２３ＢのゲートにＨレベル信号が出力され、カウンタ値が「７」以下の場合にはＬレベル信号が出力されるように構成されている。
【００７１】
また、ラインデコーダ１００のＹ０およびＹ１５の各出力は、同期回路７０からの出力が入力されるＮＡＮＤゲート１０２にそれぞれ入力されている。従って、例えばアップカウント信号の入力が複数個続いてカウンタ値が「１５」になり、Ｙ１５からＬレベル信号が出力されている場合、さらにアップカウント信号がＮＡＮＤゲート１０２に入力されても、その入力はキャンセルされてアップダウンカウンタ５４にアップカウント信号がそれ以上入力されないように設定されている。これにより、カウンタ値が「１５」を越えて「０」になったり、「０」を越えて「１５」になったりしないように設定されている。なお、本実施形態では、アップダウンカウンタ５４の初期値はカウンタ値「８」に設定されている。
【００７２】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態の(1)〜(6)と同一の効果が得られる上、次の効果もある。
【００７３】
(7) ラインデコーダ１００を設けて各カウンタ値「０」〜「１５」に対応する各出力Ｙ０〜Ｙ１５が得られるようにし、Ｙ０およびＹ１５出力をＮＡＮＤゲート１０２に戻しているので、アップカウント信号やダウンカウント信号が続いても、カウンタ値が「１５」を越えて「０」になったり、「０」を越えて「１５」になったりすることを防止でき、累積誤差が非常に大きくなった際に、その誤差が進み方向なのか遅れ方向なのかを正確に把握できて誤制御を確実に無くすことができる。
【００７４】
次に本発明の実施形態について、図１１〜１５を参照して説明する。本実施形態では、図１１にも示すように、整流回路１０５を含むブレーキ回路１２０を発電機２０に設けている。具体的には、発電機２０の出力端であるＭＧ１、Ｍ Ｇ２を短絡させてショートブレーキを掛けるスイッチ１２１，１２２によりブレーキ回路１２０が構成されている。本実施形態では、スイッチ１２１，１２２は、Ｐｃｈのトランジスタで構成されている。
【００７５】
また、発電機２０に接続されたコンデンサ１２３、ダイオード１２４，１２５、スイッチ素子であるトランジスタ１２６，１２７により倍電圧整流回路１０５が構成されている。
【００７６】
前記ブレーキ回路１２０は、前記各参考形態と同様に、電源回路（コンデンサ）２２から供給される電力によって駆動される回転制御手段５０により制御されている。
【００７７】
制動制御回路５５には、アップダウンカウンタ５４、同期回路７０の他に、チョッパ信号発生部８０とを備えている。
【００７８】
アップダウンカウンタ５４のアップカウント入力およびダウンカウント入力には、回転検出回路５３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５２からの基準信号ｆｓが同期回路７０を介してそれぞれ入力されている。
【００７９】
アップダウンカウンタ５４は、前記参考形態と同様に４ビットのカウンタで構成されている。なお、このアップダウンカウンタ５４の４つのデータ入力端子（プリセット端子）Ａ〜Ｄのうち、端子Ａ，Ｂ，ＤにＨレベル信号が入力されていることで、アップダウンカウンタ５４の初期値（プリセット値）がカウンタ値「１１」に設定されている。
【００８０】
アップダウンカウンタ５４は、ＬＯＡＤ入力がつまりシステムリセット信号ＳＲがＬレベルになるまでは、アップダウン入力を受け付けないため、図１２に示すように、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値は「１１」に維持される。
【００８１】
アップダウンカウンタ５４は、４ビットの出力ＱＡ〜ＱＤを有している。従って、カウンタ値が「１２」以上であれば、３，４ビット目の出力ＱＣ，ＱＤは共にＨレベル信号を出力し、カウンタ値が「１１」以下であれば、３，４ビット目の出力ＱＣ，ＱＤの少なくとも一方は必ずＬレベル信号を出力する。
【００８２】
従って、出力ＱＣ，ＱＤが入力されるＡＮＤゲート１１０の出力ＬＢＳは、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１２」以上であればＨレベル信号となり、カウンタ値が「１１」以下であればＬレベル信号となる。この出力ＬＢＳは、チョッパ信号発生部８０に接続されている。
【００８３】
なお、出力ＱＡ〜ＱＤが入力されたＮＡＮＤゲート１１１およびＯＲゲート１１２の各出力は、同期回路７０からの出力が入力されるＮＡＮＤゲート１０２にそれぞれ入力されている。従って、例えばアップカウント信号の入力が複数個続いてカウンタ値が「１５」になると、ＮＡＮＤゲート１１１からはＬレベル信号が出力され、さらにアップカウント信号がＮＡＮＤゲート１０２に入力されても、その入力はキャンセルされてアップダウンカウンタ５４にアップカウント信号がそれ以上入力されないように設定されている。同様に、カウンタ値が「０」になると、ＯＲゲート１１２からはＬレベル信号が出力されるため、ダウンカウント信号の入力はキャンセルされる。これにより、前記第２実施形態と同様に、カウンタ値が「１５」を越えて「０」になったり、「０」を越えて「１５」になったりしないように設定されている。
【００８４】
チョッパ信号発生部８０は、３つのＡＮＤゲート８２〜８４で構成され、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用して第１のチョッパ信号ＣＨ１を出力する第１チョッパ信号発生手段８１と、２つのＯＲゲート８６，８７で構成され、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用して第２のチョッパ信号ＣＨ２を出力する第２チョッパ信号発生手段８５と、前記アップダウンカウンタ５４からの出力ＬＢＳと、第２チョッパ信号発生手段８５の出力ＣＨ２とが入力されるＡＮＤゲート８８と、このＡＮＤゲート８８の出力と前記第１チョッパ信号発生手段８１の出力ＣＨ１とが入力されるＮＯＲゲート８９とを備えている。
【００８５】
このチョッパ信号発生部８０のＮＯＲゲート８９からの出力ＣＨ３は、Ｐｃｈトランジスタからなるスイッチ１２１，１２２のゲートに入力されている。従って、出力ＣＨ３からＬレベル信号が出力されると、スイッチ１２１，１２２はオン状態に維持され、発電機２０がショートされてブレーキが掛かる。
【００８６】
一方、出力ＣＨ３からＨレベル信号が出力されると、スイッチ１２１，１２２はオフ状態に維持され、発電機２０にはブレーキが加わらない。従って、出力ＣＨ３からのチョッパ信号によって発電機２０をチョッパリング制御することができる。
【００８７】
次に、本実施形態における動作を図１２〜１４のタイミングチャートおよび出力波形図と、図１５のフローチャートとを参照して説明する。
【００８８】
発電機２０が作動し始めて、初期化回路９１からＬレベルのシステムリセット信号ＳＲがアップダウンカウンタ５４のＬＯＡＤ入力に入力されると（Ｓ１１）、図１２に示すように、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とがアップダウンカウンタ５４でカウントされる（Ｓ１２）。これらの各信号は、同期回路７０によって同時にカウンタ５４に入力されないように設定されている。
【００８９】
このため、初期カウント値が「１１」に設定されている状態から、アップカウント信号が入力されるとカウンタ値は「１２」となり、出力ＬＢＳがＨレベル信号となり、チョッパ信号発生部８０のＡＮＤゲート８８に出力される。
【００９０】
一方、ダウンカウント信号が入力されてカウンタ値が「１１」に戻れば、出力ＬＢＳはＬレベル信号となる。
【００９１】
チョッパ信号発生部８０では、図１３に示すように、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用し、第１チョッパ信号発生手段８１から出力ＣＨ１を出力し、第２チョッパ信号発生手段８５から出力ＣＨ２を出力する。
【００９２】
そして、アップダウンカウンタ５４の出力ＬＢＳからＬレベル信号が出力されている場合（カウント値「１１」以下）には、ＡＮＤゲート８８からの出力もＬレベル信号となるため、ＮＯＲゲート８９からの出力ＣＨ３は出力ＣＨ１が反転したチョッパ信号、つまりＨレベル信号（ブレーキオフ時間）が長く、Ｌレベル信号（ブレーキオン時間）が短いデューティ比（スイッチ１２１，１２２をオンしている比率）の小さなチョッパ信号となる。従って、基準周期におけるブレーキオン時間が短くなり、発電機２０に対しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つまり発電電力を優先したブレーキオフ制御が行われる（Ｓ１３，Ｓ１５）。
【００９３】
一方、アップダウンカウンタ５４の出力ＬＢＳからＨレベル信号が出力されている場合（カウント値「１２」以上）には、ＡＮＤゲート８８からの出力もＨレベル信号となるため、ＮＯＲゲート８９からの出力ＣＨ３は出力ＣＨ２が反転したチョッパ信号、つまりＬレベル信号（ブレーキオン時間）が長く、Ｈレベル信号（ブレーキオフ時間）が短いデューティ比の大きなチョッパ信号となる。従って、基準周期におけるブレーキオン時間が長くなり、発電機２０に対してはブレーキオン制御が行われるが、一定周期でブレーキがオフされるためにチョッパリング制御が行われ、発電電力の低下を抑えつつ制動トルクを向上することができる（Ｓ１３，１４）。
【００９４】
そして、ゼンマイ１ａのトルクが大きくて発電機２０の回転速度が大きい場合などでは、アップカウント信号によりカウンタ値が「１２」になった後に、さらにアップカウント信号が入力されることがある。この場合には、カウンタ値は「１３」となり、前記出力ＬＢＳはＨレベルを維持するため、チョッパ信号ＣＨ３により一定周期でブレーキがオフされながらブレーキが掛けられるブレーキオン制御が行われる。そして、ブレーキが掛けられたことにより、発電機２０の回転速度が低下し、回転検出信号ＦＧ１が入力される前に基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）が２回入力されると、カウンタ値は「１２」、「１１」と低下し、「１１」になった際にブレーキが解除されるブレーキオフ制御に切り替えられる。
【００９５】
このような制御を行うと、発電機２０が設定された回転スピード近くになり、図１２に示すように、アップカウント信号と、ダウンカウント信号とが交互に入力されて、カウンタ値が「１２」と「１１」とを繰り返すロック状態に移行する。この際は、カウンタ値に応じてブレーキのオン、オフが繰り返される。つまり、ロータが１回転する基準周期の１周期の期間にデューティ比が大きいチョッパ信号と、デューティ比が小さいチョッパ信号とがスイッチ１２１，１２２に印加されてチョッパリング制御が行われる。
【００９６】
さらに、ゼンマイ１ａがほどけてそのトルクが小さくなると、徐々にブレーキを掛ける時間が短くなり、発電機２０の回転速度はブレーキを掛けない状態でも基準速度に近い状態になる。
【００９７】
そして、まったくブレーキを掛けなくてもダウンカウント値が多く入力されるようになり、カウント値が「１０」以下の小さな値になると、ゼンマイ１ａのトルクが低下したと判断し、運針を停止したり、非常に低速にしたり、さらにはブザー、ランプ等を鳴らしたり、点灯させることで、利用者にゼンマイ１ａを再度巻き上げるように促す。
【００９８】
従って、アップダウンカウンタ５４の出力ＬＢＳからＨレベル信号が出ている間は、デューティ比の大きなチョッパ信号によるブレーキオン制御が行われ、出力ＬＢＳからＬレベル信号が出ている間は、デューティ比の小さなチョッパ信号によるブレーキオフ制御が行われる。つまり、制動制御手段であるアップダウンカウンタ５４によってブレーキオン制御とブレーキオフ制御とが切り替えられる。
【００９９】
なお、本実施形態では、出力ＬＢＳがＬレベル信号の場合、チョッパ信号ＣＨ３はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１５：１つまりデューティ比が１／１６＝0.0625のチョッパ信号となり、出力ＬＢＳがＨレベル信号の場合、チョッパ信号ＣＨ３はＨレベル期間：Ｌレベル期間が１：１５つまりデューティ比が１５／１６＝0.9375のチョッパ信号となる。
【０１００】
そして、発電機２０のＭＧ１，ＭＧ２からは、図１４に示すように、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。この際、出力ＬＢＳの信号に応じて周波数は一定でかつデューティ比の異なるチョッパ信号ＣＨ３がスイッチ１２１，１２２に適宜印加され、出力ＬＢＳがＨレベル信号を出力した時、つまりブレーキオン制御時には、各チョッパサイクル内におけるショートブレーキ時間が長くなってブレーキ量が増えて発電機２０は減速される。そして、ブレーキが掛かる分、発電量も低下するが、このショートブレーキ時に蓄えられたエネルギーを、チョッパ信号によりスイッチ１２１，１２２をオフした際に出力してチョッパ昇圧することができるため、ショートブレーキ時の発電量低下を補うことができ、発電電力の低下を抑えながら、制動トルクを増加することができる。
【０１０１】
逆に、出力ＬＢＳがＬレベル信号を出力した際、つまりブレーキオフ制御時には、各チョッパサイクル内におけるショートブレーキ時間が短くなってブレーキ量が減って発電機２０は増速される。この際も、チョッパ信号によりスイッチ１２１，１２２をオンからオフした際にチョッパ昇圧することができるので、まったくブレーキを掛けずに制御した場合に比べても発電電力を向上させることができる。
【０１０２】
そして、発電機２０からの交流出力は、倍電圧整流回路１０５によって昇圧、整流されて電源回路（コンデンサ）２２に充電され、この電源回路２２により回転制御手段５０が駆動される。
【０１０３】
なお、アップダウンカウンタ５４の出力ＬＢＳと、チョッパ信号ＣＨ３とは共に分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８，Ｑ１２を利用しているため、つまりチョッパ信号ＣＨ３の周波数が出力ＬＢＳの周波数の整数倍とされているため、出力ＬＢＳの出力レベルの変化つまりブレーキオン制御とブレーキオフ制御の切替タイミングと、チョッパ信号ＣＨ３とは同期して発生している。
【０１０４】
このような本実施形態においても、前記各実施形態の(1)〜(5)、(7) と同一の効果が得られる上、次の効果もある。
【０１０５】
(8) さらに、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１２」以上つまり「１２〜１５」の４カウント分の範囲にある場合にブレーキを掛け、「１１」以下つまり「１１〜０」の１２カウント分の範囲にある場合にブレーキを掛けないように制御しているため、換言すれば、アップダウンカウンタ５４の各カウンタ値において、ブレーキを掛ける範囲を掛けない範囲よりも狭くしているので、ロータ回転周期が基準周期よりも遅れる場合の累積補償範囲を広くすることができ、ブレーキを掛けない場合に発生しやすい累積誤差を確実に補正して発電機２０の回転速度を基準速度に戻すことができる。
【０１０６】
すなわち、カウンタ値が「１２」以上の場合には、ゼンマイ１ａのトルクが大きいために機械的なゆらぎ等の一時的な要因でアップカウント信号が入力される可能性が少なく、かつブレーキを掛ける制御が行われることなどにより、アップカウント信号が３〜４個以上連続して入力されることはほとんど無い。従って、ブレーキを掛けるカウンタ値範囲を４つ分の狭い範囲にしても、確実に制御することができる。一方、ブレーキを掛けない場合には、ゼンマイ１ａのトルクが低下していることなどから、機械的なゆらぎや時計に衝撃が加わった場合等の一時的な要因でダウンカウント値が連続して入力される可能性がある。
【０１０７】
この際、本実施形態では、ブレーキを掛けない範囲に、１２カウント分のカウント値を設定しているので、ダウンカウント値が連続して入力した場合でもその累積量を記憶して累積誤差分を確実に補正することができる。
【０１０８】
(9) また、ブレーキのオン、オフ制御を、デューティ比の異なる２種類のチョッパ信号ＣＨ３を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を大きくすることができる。特に、ブレーキオン時にはデューティ比の大きなチョッパ信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができる。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。
【０１０９】
(10)さらに、ブレーキオフ制御時にも、デューティ比の小さなチョッパ信号によりチョッパ制御しているので、ブレーキをオフしている間の充電電圧をより向上することができる。
【０１１０】
(11)出力ＱＤの出力レベル変化つまりブレーキのオン、オフ制御の切替タイミングと、チョッパ信号ＣＨ３のオンからオフへの変化タイミングとを同期させているので、発電機２０のチョッパ信号ＣＨ３に対応した起電圧が高い出力部分（ひげ部分）を一定間隔で出力することができ、この出力を時計の歩度測定パルスとして利用することもできる。
【０１１１】
すなわち、出力ＬＢＳとチョッパ信号ＣＨ３とが同期していない場合には、一定周期のチョッパ信号ＣＨ３とは別に出力ＬＢＳの変化時にも発電機２０からは起電圧が高い部分が発生する。このため、発電機２０の出力波形における「ひげ部分」は必ずしも一定間隔で出力されないために歩度測定パルスとして利用することができないが、本実施形態のように同期させていれば歩度測定パルスとしても利用することができる。
【０１１２】
なお、本発明は各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。
【０１１３】
例えば、前記実施形態では、計数手段として４ビットのアップダウンカウンタ５４を用いていたが、３ビット以下のアップダウンカウンタを用いてもよいし、５ビット以上のアップダウンカウンタを用いても良い。ビット数が大きなアップダウンカウンタを用いれば、カウントできる値が増えるため、累積誤差を記憶できる範囲を大きくでき、特に発電機２０の起動直後等の非ロック状態での制御が有利になる。一方で、ビット数の小さなカウンタを用いれば、累積誤差を記憶できる範囲が小さくなるが、特にロック状態になればアップおよびダウンを繰り返すことになるため、１ビットのカウンタでも対応できるとともに、コストを低減できる利点がある。
【０１１４】
また、特定カウンタ値は「８」や「１２」を境にしているが、これらに限定されることはなく、「１１」〜「１５」でブレーキを掛けるようにしてもよい。好ましくは、ブレーキを掛けるカウンタ値の範囲は、ブレーキを掛けないカウンタ値の範囲よりも狭いほうが良い。但し、時計の設定などによっては、ブレーキを掛けるカウンタ値の範囲を、ブレーキを掛けないカウンタ値の範囲と等しくしてもよいし、ブレーキを掛けない（ブレーキオフ）範囲のほうを広くてもよい。
【０１１５】
さらに、ブレーキを掛けるカウンタ値の範囲は、最大あるいは最小のカウンタ値（例えば「１５」や「０」）を含むことが好ましい。このような値を含むようにすれば、アップダウンカウンタ５４の出力ＱＡ〜ＱＤを利用してブレーキ制御信号を容易に形成でき、制動制御手段の構成を簡略化することができる。
【０１１６】
また、計数手段としては、アップダウンカウンタに限らず、基準信号ｆｓ用および回転検出信号ＦＧ１用にそれぞれ第１および第２の計数手段を個別に設けてもよい。ただし、この場合には、各計数手段の計数値を比較する比較手段（比較回路）を別途設けなければならず、アップダウンカウンタ５４を用いたほうが回路構成が簡易になるという利点がある。
【０１１７】
さらに、起動設定回路９０は、必ずしも設けなくてもよいが、設けた方が発電機２０の起動時に発電を優先できて回転制御手段５０を迅速に駆動できる点で好ましい。この起動設定回路９０の具体的な構成は前記実施形態に限らない。
【０１１８】
また、前記第１、２参考形態においても、前記実施形態と同様に、トランジスタ２３Ｂに加えるブレーキ信号に、チョッパパルスを加えてトランジスタ２３Ｂのオンオフを繰り返すチョッパリング制御を行ってもよい。このようなチョッパリング制御を行えば、発電電力を一定以上に保ちながら、ブレーキトルクを増加できる利点がある。
【０１１９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の電子制御式機械時計およびその制御方法によれば、調速制御の応答性が速く、かつコストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提の第１参考形態における電子制御式機械時計の要部を示す平面図である。
【図２】  図１の要部を示す断面図である。
【図３】  図１の要部を示す断面図である。
【図４】  第１参考形態の構成を示すブロック図である。
【図５】  第１参考形態の構成を示す回路図である。
【図６】  第１参考形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図７】  第１参考形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図８】  第１参考形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図９】  第１参考形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】  本発明の前提の第２参考形態の構成を示す回路図である。
【図１１】  本発明の実施形態の構成を示す回路図である。
【図１２】  本発明の実施形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図１３】  本発明の実施形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図１４】  本発明の実施形態の回路におけるタイミングチャートである。
【図１５】  本発明の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【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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