DE69313763T2

DE69313763T2 - Elektronisches gerät mit vibrationsalarm

Info

Publication number: DE69313763T2
Application number: DE69313763T
Authority: DE
Inventors: Norio Miyauchi; Tomomi Murakami; Tatsuo Nitta
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2013-03-19
Also published as: DE69313763D1; EP0585470B1; HK1002736A1; US6349075B1; EP0585470A4; US5878004A; EP0585470A1; WO1993019404A1

Description

[Technisches Gebiet der Erfindung]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit Vibrationsalam und insbesondere einen Schrittmotor, der in ein elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm eingebaut ist, das den Benutzer alarmiert, indem es eine Vibration auf den Arm des Benutzers sendet.

[Hintergrundtechnik der Erfindung]

Wie in den offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldungen Nr.2-6291 und 2-107089 beschrieben, weist eine herkömmliche Armbanduhr mit einem Vibrationsalarm als elektronisches Gerät zum Erzeugen einer Vibration durch Rotieren eines exzentrischen Gewichts mittels eines Motors einen Ultraschallmotor auf. Die Rotation des Rotors des Ultraschallmotors wird auf ein Rad mit exzentrischem Gewicht gegeben, das eine exzentrische Schwerpunktslage aufweist. Die Vibration, die durch die Rotation des exzentrischen Gewichtsrads verursacht wird, wird auf den Arm des Benutzers über das Uhrengehäuse übetragen, wodurch der Benutzer durch einen Vibrationsalarm alarmiert wird.
Bei dem Ultrasschallmotor gemäß dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr.2-6291 und 2-107089 wird ein mit einem Vibrator gekoppeltes piezoelektrisches Element von einem Trägerstift gestützt, während der Rotor und der Vibrator mittels einer Druckfeder in innigen Kontakt miteinander gebracht werden. Das Arbeitsprinzip des Ultraschallmotors besteht darin, die Vibration des Piezoelements mittels eines Kammgetriebeteils im Vibrator auszulenken und zu vergrößern, um eine Wanderwelle im Kammgetriebeteil zu erzeugen und um den Rotor mittels einer Reibdruckkraft des Kammgetriebeteils und des Rotors zu drehen.
Im einzelnen wird der Rotor gedreht, während er ständig gegen den Kammgetriebeteil des Vibrators mittels der Druckfeder gedrückt wird. Hierdurch ist eine Abnutzung des Kontaktbereichs des Rotors und des Kammgetriebeteils unvermeidlich, was auf eine ungenügende Haltbarkeit hinausläuft.
Weil die Vibration des Piezoelements nur eine kleine Amplitude besitzt, erfordert der Kammgetriebeteil des Vibrators zum Auslenken und Vergrößem der Amplitude eine besonders hochpräzise Bearbeitung. Die Herstellung des Kammgetriebs des Vibrators ist somit sehr schwierig. Damit der Rotor stabil rotiert, müssen nicht nur der Vibrator, sondern auch andere Komponenten, z.B. das piezoelektrische Element und der Rotor, von hoher Bearbeitungspräzision sein und hochgenau montiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges kleines elektronisches Gerät mit einem Vibrationsalarm (z.B. eine Armbanduhr) zu schaffen, das einen Rotor von hoher Drehfestigkeit aufweist, leicht zusammengebaut werden kann, niedrigen Leistungsverbrauch hat, zuverlässig gestartet werden kann, selbst wenn eine Beschleunigung auf das Gerät einwirkt, z.B. wenn der Benutzer seinen Arm schwenkt, und das einen Schrittmotor als Antriebsquelle besitzt, um eine Rotation mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen.

[Zusammenfassung der Erfindung]

Um die obige Aufgabe zu lösen, ist gemäß der Erfindung ein elektronisches Gerät mit einem Vibrationsalarm vorgesehen, welches die Vibration durch Rotieren erzeugt, mit einem Motor, einem exzentrischen Gewicht, dessen Schwerpunkt sich außerhalb der Drehachse befindet, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Motor ein bipolarer Schrittmotor mit flachem Stator ist, der aufweist einen bipolaren flachen Stator, einen Rotor mit einem bipolaren Permanentmagneten, eine Treiberspule, die magnetisch mit dem flachen Stator gekoppelt ist, wobei das exzentrische Gewicht direkt mit einer Rotorwelle des Rotors verbunden ist und der Rotor des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator gedreht wird, um das exzentrische Gewicht zu drehen, wodurch eine Vibration erzeugt wird.
Bei diesem elektronischen Gerät mit Vibrationsalarm ist die Position des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts in einer Position vorgesehen, welche der Bedingung 0º < θ < 90º oder 180º < θ < 270º genügt, wenn sich der Stator in Ruhe befindet, wobei θ der Winkel von der Position des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts zur vertikalen Richtung der Schwerkraft entlang einer Drehrichtung des exzentrischen Gewichts um die Drehwelle als Zentrum ist.
Bei diesem elektronischen Gerät mit Vibrationsalarm sind das exzentrische Gewicht und der Drehmagnet mit der Rotorwelle derart verbunden, daß α und β im wesentlichen gleiche Winkel sind, wobei 13 der Winkel vom Schwerpunkt des exzentrischen Gewichts zu einem Magnetpol des Drehmagneten entlang einer Drehrichtung des exzentrischen Gewichts um die Rotorwelle als Zentrum ist und α den Winkel zwischen einem Schlitz des Stators des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator und der senkrechten Richtung der Schwerkraft darstellt.
Dieses elektronische Gerät mit Vibrationsalarm ist eine Armbanduhr, und das exzentrische Gewicht und der Drehmagnet sind mit der Rotorwelle derart verbunden, daß α und β im wesentlichen gleiche Winkel sind, wobei α ein Winkel zwischen einem Schlitz des Stators des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator und der 12-Uhr- Richtung vom Zentrum des Ziffernblatts der Uhr ist.
Dieses elektronische Gerät mit Vibrationsalarm ist eine Armbanduhr und enthält eine Hauptplatine, die ein Uhrenmodul bildet, und ein Ziffernblatt mit Markierungen. Das exzentrische Gewicht ist auf der Ziffernblattseite vorgesehen, wobei die Hauptplatine als Begrenzung dient. Der Drehmagnet liegt dem Ziffernblatt gegenüber.
Dieses elektronische Gerät mit Vibrationsalarm ist eine Armbanduhr und enthält eine Hauptplatine, die ein Uhrenmodul bildet, und ein Ziffernblatt mit Markierungen. Das exzentrische Gewicht ist angrenzend zur Hauptplatine angeordnet. Durchbohrungen zum Darstellen eines Teils des exzentrischen Gewichts sind in der Hauptplatine und dem Ziffernblatt vorgesehen.
In diesem elektronischen Gerät mit Vibrationsalarm enthält eine Drehantriebsschaltung des Rotors des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator eine antriebspulserzeugende Einrichtung für die Ausgabe eines Pulssignals, welches den Schrittmotor auf der Basis eines Alarmausgangssignals mit einer Alarmzeit antreibt, eine Treiberschaltung für die Versorgung der Treiberspule mit einem Treiberstrom auf der Basis des Pulssignals, das von der Treiberpulserzeugungseinrichtung ausgegeben wird, den flachen Stator zum Übertragen einer magneto-motorischen Kraft, die in der Antriebsspule zum Rotor erzeugt wurde, eine Spule zum Erkennen einer gegenelektromotorischen Spannung, die durch Drehung des Rotors erzeugt wurde, und eine Magnetpol- Positionserkennungseinrichtung zum Erkennen einer Magnetpolposition des Rotors, der rotiert mit Bezug auf den flachen Stator auf der Basis der gegenelektromotorischen Spannung, die in der gegenelektromotorischen Spannungserkennungsspule erzeugt wurde und die ein Erkennungssignal auf die Antriebspulserzeugungseinrichtung gibt zum Regeln eines Ausgangszeitsignals des Pulssignals von der Antriebspulserzeugungseinrichtung.
Wie sich aus den vorstehenden Aspekten ergibt, wird bei dem elektronischen Gerät nach der vorliegenden Erfindung ein bipolarer Schrittmotor mit flachem Stator verwendet, der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein exzentrisches Gewicht wird unmittelbar mit der Rotorwelle eines Rotors verbunden, der den bipolaren Schrittmotor mit flachem Stator bildet. Das exzentrische Gewicht wird mittels Drehen des Rotors gedreht, so daß eine Vibration erzeugt wird, welche die Drehung des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts begleitet. Somit wird der Benutzer durch die Vibration alarmiert.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Gerät mit einem Vibrationsalarm gebildet werden, indem ein bipolarer Schrittmotor mit flachem Stator verwendet wird, der freien Gebrauch vom Stand der Technik machen kann, der sich auffortschrittliche Bearbeitungstechnologien bezieht. Das exzentrische Gewicht wird unmittelbar mit der Rotorwelle verbunden. Das exzentrische Gewicht wird dadurch gedreht, daß der Rotor des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator gedreht wird, wodurch eine Vibration erzeugt wird. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm bereitgestellt werden, das einen Rotor von hoher Drehfestigkeit besitzt, leicht zusammengebaut werden kann, einen geringen Leistungsverbrauch hat und stabil gedreht werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lage des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts so gewählt, daß die Bedingung 0º < θ < 90º oder 180º < θ < 270º erfüllt ist, wenn der Stator stillsteht, wobei 0 der Winkel von der Position des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts zur vertikalen Richtung der Schwerkraft entlang der Drehrichtung des exzentrischen Gewichts um die Rotorwelle des Zentrums ist. Somit kann ein zuverlässiges elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm stabil gestartet und gedreht werden, selbst wenn eine Beschleunigung auf dieses Gerät ausgeübt wird, beispielsweise durch Schwenken des Arms.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind das exzentrische Gewicht und der Drehmagnet mit der Rotorwelle in der Weise verbunden, daß α und β im wesentlichen gleiche Winkel sind, wobei β der Winkel vom Schwerpunkt des exzentrischen Gewichts auf einen Magnetpol des Drehmagneten entlang einer Drehrichtung des exzentrischen Gewichts um die Drehwelle als Zentrum ist und α der Winkel zwischen einem Schlitz des Stators des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator und der vertikalen Richtung der Schwerkraft ist. Somit kann ein elektronisches Gerät mit einem Vibrationsalarm geschaffen werden, das sofort gestartet werden kann, selbst wenn eine Beschleunigung und eine Schwerkraftbeschleunigung, erzeugt durch eine Armbewegung, gleichzeitig auf das Gerät gegeben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein elektronisches Gerät mit einem Vibrationsalarm leicht gestartet werden, selbst wenn eine Beschleunigung und eine Schwerkraftbeschleunigung, verursacht durch eine Armbewegung, gleichzeitig auf das Gerät einwirken, wobei lediglich der Winkel α zwischen dem Schlitz des Stators und der vertikalen Richtung der Schwerkraft im voraus gemessen wird und im voraus eine Markierung an einem Teil des exzentrischen Gewichts mit einem Winkel β vom Schwerpunkt des exzentrischen Gewichts entlang einer Drehachse C vorgesehen wird und der Drehmagnet mit der Rotorwelle befestigt wird, indem die Markierung so ausgerichtet ist, daß sie die Richtung des Magnetpols des Drehmagnets mit der Markierung des exzentrischen Gewichts anzeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der schlimmste Zustand, bei dem der Startvorgang des elektronischen Geräts mit Vibrationsalarm am negativsten beeinflußt wird, dann gegeben, wenn der Benutzer mit dem elektronischen Gerät mit Vibrationsalarm an seinem Arm hüpft. In diesem Fall fällt die Richtung von 12 Uhr auf dem Ziffernblatt der Uhr im wesentlichen mit der senkrechten Richtung der Gravitationsbeschleunigung zusammen. Deshalb kann ein elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm, das auf einfache Weise selbst dann gestartet werden kann, wenn eine Beschleunigung und eine Schwerkraftbeschleunigung durch die Bewegung des Arms gleichzeitig auf das Gerät einwirken, vorgesehen werden, indem das exzentrische Gewicht und der Drehmagnet zu der Drehwelle so befestigt wird, daß α und β im wesentlichen gleiche Winkel sind, wobei α der Winkel zwischen einem Schlitz des Stators des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator und der 12-Uhr-Richtung vom Zentrum des Ziffernblatts der Uhr ist.
Mit Bezug auf die Hauptplatine, welche ein Uhrwerkmodul als Begrenzung bildet, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das exzentrische Gewicht auf der Ziffernblattseite angeordnet ist, während der Drehmagnet auf der gegenüberliegenden Seite zum Ziffernblatt liegt, die Moduldicke in der Peripherie des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator mit Ausnahme eines Spulenblocks gedrückt werden, und es können flache Batterien eingeführt werden, wodurch sich ein Uhrenmodul von geringer Profilhöhe ergibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das exzentrische Gewicht so angeordnet, daß es unmittelbar gegenüber der Hauptplatine liegt und ein Uhrenmodul bildet, und Durchbohrungen zum Darstellen eines Teils des exzentrischen Gewichts sind in der Hauptplatine und dem Ziffernblatt gebildet. Somit kann die Rotation des exzentrischen Gewichts dem Benutzer visuell mitgeteilt werden, anders als die Vibration, welche die Drehbewegung des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts begleitet.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung ein zuverlässiges kleines elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm vorgesehen, das einen Schrittmotor aufweist, der einen geringen Energieverbrauch und eine hohe Lebensdauer hat und leicht zusammengebaut, sicher gestartet und mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden kann. Insbesondere weist dieses elektronische Gerät mit Vibrationsalarm eine Einrichtung zum Erkennen einer Magnetpollage auf, mit welcher die Position des Magneten des rotierenden Motors in bezug auf den flachen Stator auf der Basis einer gegenelektromotorischen Spannung erkannt wird, die in der gegenelektromotorischen Spannungserkennungsspule erzeugt wird. Die Einrichtung zum Erzeugen von Antriebsimpulsen steuert das Ausgangs-Timing des Pulssignals auf der Basis eines Erkennungssignals von der Einrichtung zum Erkennen der Position des magnetischen Pols. Somit kann ein Hochgeschwindigkeits-Schrittmotor realisiert werden, wie er für einen Vibrationsalarm erforderlich ist.
Die obigen und andere Ziele, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für die Fachleute aufgrund der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die auf dem Prinzip der vorliegenden Erfindung beruhen, deutlich.

[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]

Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Rotor, der ein bipolarer Schrittmotor mit flachem Stator eines erfindungsgemäßen Geräts mit Vibrationsalarm ist,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Gehäuse, wobei das erfindungsgemäße elektronische Gerät mit Vibrationsalarm eine Armbanduhr ist,
Fig. 4 eine Draufsicht, die das Modul der in Fig. 3 gezeigten Armbanduhr darstellt,
Fig. 5 einen Querschnitt durch das in Fig. 4 gezeigte Modul der Armbanduhr,
Fig. 6 einen Querschnitt durch das in Fig. 4 gezeigte Modul der Armbanduhr,
Fig. 7 eine Ansicht der äußeren Erscheinungsform, die das Verhältnis zwischen dem erfindungsgemäßen Gerät mit Vibrationsalarm und einem Arm zeigt,
Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Winkel, der durch die Ruheposition des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts und die vertikale Richtung der Schwerkraft definiert ist, und der Anfangsleistung des erfindungsgemäßen Rotors darstellt,
Fig. 9A bis 9D Diagramme zur jeweiligen Darstellung der Beziehung zwischen der Rotationsrichtung des Rotors und der Ruheposition des Schwerpunkts des erfindungsgemäßen exzentrischen Gewichts,
Fig. 10 eine Draufsicht zur Darstellung der Beziehung zwischen einem Schlitzwinkel des Stators und dem Winkel des exzentrischen Gewichts, das in die Rotorwelle eines erfindungsgemäßen bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator eingebaut ist,
Fig. 11 eine Draufsicht zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Aussparungswinkel des Stators und dem Winkel des exzentrischen Gewichts, das in die Rotorwelle des erfindungsgemäßen bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator eingebaut ist,
Fig. 12 einen Querschnitt eines Moduls einer Armbanduhr gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das elektronische Gerät mit Vibrationsalarm eine Armbanduhr ist,
Fig. 13 einen Querschnitt eines Moduls einer Armbanduhr gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das elektronische Gerät mit Vibrationsalarm eine Armbanduhr ist,
Fig. 14 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Hochgeschwindigkeitsrotationsantriebsschaltung des Rotors eines Schrittmotors mit Separationsspulen,
Fig. 15 (a) bis 15 (h) sind Diagramme eines Falls, bei dem der Rotor des Schrittmotors mit Separationsspulen mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben wird,
Fig. 16A eine Draufsicht eines Schrittmotors mit Separationsspulen zum Antreiben eines Vibrationsalarms,
Fig. 16B einen Querschnitt entlang der Linie XVIB - XVIB der Fig. 16A,
Fig. 16C eine Draufsicht der Anordnung eines Stators und eines Rotors,
Fig. 17A und 17B Schaltungsdiagramme von Differenzverstärkem von Hochgeschwindigkeitsantriebsschaltungen von Schrittmotoren mit Separationsspulen,
Fig. 18 ein Diagramm einer Schaltung für die digitale Maskierung eines Störsignals,
Fig. 19 ein Steuerungsdiagramm der Schaltung für die digitale Maskierung des Störsignals,
Fig. 20 eine Veränderung des Schrittmotorantriebsimpulses über der Zeit gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 21 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Hochgeschwindigkeitsantriebsschaltung des Rotors eines Schrittmotors mit einer Abzweigspule,
Fig. 22(a) bis 22(h) Diagramme eines Falls, bei dem der Rotor des Schrittmotors mit der Abzweigspule bei einer hohen Geschwindigkeit angetrieben wird,
Fig. 23A eine Draufsicht eines Schrittmotors mit der Abzweigspule zum Antreiben eines Vibrationsalarms,
Fig. 23B einen Querschnitt entlang der Linie XXIIIB - XXIIIB der Fig. 23A,
Fig. 24A und 24B Schaltungsdiagramme von Differenzverstärkem von Hochgeschwindigkeitsantriebsschaltungen von Schrittmotoren mit Abzweigspulen,
Fig. 25 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Hochgeschwindigkeitsantriebsschaltung des Rotors eines Schrittmotors mit einer Löschspule,
Fig. 26(a) bis 26(h) Diagramme eines weiteren Falls, bei dem der Rotor eines Schrittmotors mit einer Löschspule mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird,
Fig. 27A eine Draufsicht eines Schrittmotors mit einer Löschspule zum Antreiben eines Vibrationsalarms,
Fig. 27B einen Querschnitt entlang der Linie XXVIIB - XXVIIB der Fig. 27A,
Fig. 28 ein Schaltungsdiagramm eines Addierers, der kein Tiefpaßfilter hat,
Fig. 29 Diagramme eines Falls, bei dem der Rotor des Schrittmotors, der eine Löschspule aufweist, mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben wird,
Fig. 30 ein Schaltungsdiagramm eines Addierers mit Tiefpaßfiltern,
Fig. 31 Diagramme eines Falls, bei dem eine Zeitverzögerung in einem Addiererausgangssignal gelöscht wird,
Fig. 32 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels des Hochgeschwindigkeitsantriebsschaltung des Rotors eines Schrittmotors mit einer Löschspule,
Fig. 33(a) bis 33(h) Diagramme eines anderen Beispiels eines Falls, bei dem der Rotor des Schrittmotors mit der Löschspule mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird,
Fig. 34 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln einer Antriebsspule mit einer Löschspule,
Fig. 35 das erste Beispiel der Vibrationsmodulation des Vibrationsalarms,
Fig. 36 das zweite Beispiel der Vibrationsmodulation des Vibrationsalarms,
Fig. 37 das Ergebnis der Simulationsberechnung einer Änderung in der Drehgeschwindigkeit eines Schrittmotors über der Zeit und
Fig. 38A bis 38D Draufsichten, die jeweils praktische Beispiele von flachen bipolaren Statoren zeigen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

[Beste Art und Weise, die Erfindung zu realisieren]

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Fig. list eine Draufsicht auf einen Rotor, der von einem bipolaren Schrittmotor mit flachem Stator eines erfindungsgemäßen elektronischen Geräts mit Vibrationsalarm angetrieben wird, und Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II - II der Fig. 1.
Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Rotormagnet, 4 eine Rotorwelle, 5 einen Rotormagnetrahmen und 2 ein exzentrisches Gewicht, dessen Schwerpunkt sich außerhalb der Rotorwelle 4 als seiner Drehachse befindet. Das exzentrische Gewicht 2, der Rotormagnet 3, die Rotorwelle 4 und der Rotormagnetrahmen 5 bilden einen Rotor 1. Die Bezugszahl 2a bezeichnet eine gedruckte Markierung, die auf dem exzentrischen Gewicht vorgesehen ist, 3a eine gedruckte Markierung, die auf dem Rotormagnet 3 vorgesehen ist, und 5a eine Einkerbmarklerung, die an dem Rotormagnetrahmen 5 vorgesehen ist.
Die Vorgehensweise beim Zusammenbau des Rotors 1 wird im folgenden beschrieben. Das exzentrische Gewicht 2 wird direkt an der Rotorwelle 4 befestigt. Dann wird der Rotormagnet 3 so an dem Rotormagnetrahmen 5 befestigt, daß die Markierungen 3a und 5a im wesentlichen miteinander übereinstimmen. Schließlich wird der os Rotormagnetrahmen 5 so an der Rotorwelle 4 befestigt, daß die Markierungen 5a und 2b im wesentlichen miteinander übereinstimmen, wodurch der Rotor 1 komplettiert wird.
Ein Ausführungsbeispiel des elektronischen Geräts mit Vibrationsalarm, in dem der Rotor 1 verwendet wird, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 beschrieben. Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem das erfindungsgemäße elektronische Gerät eine Armbanduhr ist, Fig. 4 ist eine Draufsicht, die das in Fig. 3 gezeigte Modul der Armbanduhr zeigt, und die Fig. 5 und 6 sind Querschnitte durch das in Fig. gezeigte Modul der Armbanduhr. Die gleichen Elemente in den Zeichnungen werden in den Zeichnungen durchgängig mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, und von einer detaillierten Beschreibung dieser Elemente wird abgesehen.
Die Bezugszahl 11 bezeichnet ein Gehäuse der Armbanduhr, 11a einen Modusbezeichnungsknopf, der an einen Schalter-Aufziehzapfen 31 geschraubt ist, und 11b und 11c Betätigungsknöpfe, die in das Gehäuse 11 der Armbanduhr eingebaut sind. Der Schalter-Aufziehzapfen 31 steht in Eingriff mit einer Schalterfeder 32, einem Modusänderungshebel 33, einem Modussteuerungshebel 34, einer Schalter-Aufziehzapfen-Rückstellfeder 35 und einem Modusrad 36. Wenn der Knopf 11a einmal gedrückt wird, wird das Modusrad 36 um einen Betrag gedreht, der einem Zahn entspricht.
Die Bezugszahl 12 bezeichnet ein Ziffernblatt der Uhr. Das Ziffernblatt 12 weist Markierungen 12a auf. Eine Modusmarkierung 12c und Alarm-EIN/AUS-Markierungen 12d sind auf das Ziffernblatt 12 gedruckt. Die Bezugszahl 13 bezeichnet einen Stundenzeiger, 14 einen Minutenzeiger, 15 einen Sekundenzeiger und 16 einen Moduszeiger. Fig. 3 zeigt einen Zustand, bei dem der Moduszeiger einen Zeitmodus anzeigt, und der Stundenzeiger 13, der Minutenzeiger 14 und der Sekundenzeiger 15 zeigen die Zeit an. In den Fig. 5 und 6 sind die Bereiche des Stundenzeigers 13, des Minutenzeigers 14 und des Sekundenzeigers 15 weggelassen und nicht gezeigt.
Der Stundenzeiger 13, der Minutenzeiger 14, der Sekundenzeiger 15 und der Moduszeiger 16 sind in ein Stundenrad 49 bzw. ein Bodenrad 47 bzw. ein Sekundenrad 55 bzw. das Modusrad 36 gedrückt. Wenn der Knopf 11a einmal gedrückt wird, wird das Modusrad 36 um einen Betrag gedreht, der einem Zahn entspricht, und der Moos duszeiger 16, der in das Modusrad 36 gedrückt ist, zeige einen nachfolgenden Modus an. Der Stundenzeiger 13 und der Minutenzeiger 14 zeigen die Weckzeit, das Kalenderdatum und dergleichen entsprechend den Modi an. Der Sekundenzeiger 15 zeigt an, ob der ALARM ein- (EIN) oder aus- (AUS) -geschaltet ist.
Die Bezugszahl 12b bezeichnet eine Paneelabdeckung auf dem Zifferblatt 12. Die Paneelabdeckung 12b verbirgt Brückenschrauben 37a und 37b einer unteren Brücke 22, und eine Durchbohrung 12e für den freiliegenden Teil des exzentrischen Gewichts ist in der unteren Brücke 22 vorgesehen. Die Durchbohrung 22a ist vorgesehen, um einen Teil des exzentrischen Gewichts 2 in der gleichen Weise wie in der Paneelabdeckung 12b freizulegen. Im Ergebnis kann bei dem elektronischen Gerät 10 mit Vibrationsalarm gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Teil des exzentrischen Gewichts 2 als ein Teil des Ziffernblatts 12 gesehen werden, wenn das elektronische Gerät 10 eine fertigmontierte Armbanduhr ist.
Die Bezugszahl 6 bezeichnet einen Stator, und 7 einen Spulenblock 7. Der Stator 6 und der Spulenblock 7 bilden zusammen mit einem Rotor 1 einen bipolaren Schrittmotor 8 mit flachem Stator. Bei dem bipolaren Schrittmotor 8 mit flachem Stator gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Stator mit Schlitz, nämlich Schlitzen 6a und 6b als Stator 6 verwendet. Der Stator 6 und ein Spulenkern 7a, die größere Abmessungen (etwa doppelte Dicke) als der bipolare Schrittmotor mit flachem Stator der Uhr haben, werden dazu verwendet, das Antriebsdrehmoment des exzentrischen Gewichts 2 aufrechtzuerhalten und eine Sättigung des magnetischen Flusses des Magnetkreises zu verhindern. Insbesondere werden in diesem Ausführungsbeispiel zwei überlappende Statoren 6 und zwei überlappende Spulenkerne 7a verwendet, um das Drücken des dicken Stators 6 und des dicken Spulenkerns 7a zu erleichtern. Einen einzigen dicken Stator 6 und einen einzigen Spulenkern 7a zu verwenden, die durch Druck gebildet wurden, ist selbstverständlich auch möglich.
Die Bezugszahl 9 bezeichnet eine Hauptplatine, die ein Uhrenmodul 20 bildet; die Bezugszahlen 9a und 9b bezeichnen Buchsen, die in die Hauptplatine 9 geschoben werden; und die Bezugszahl 21 bezeichnet eine obere Brücke. Die Buchsen 9a und 9b führen die oberen und unteren Brücken 21 und 22, und die oberen und unteren Brücken 21 und 22 dienen als Halterung für die Rotorwelle 4 des Rotors 1.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dienen die oberen und unteren Brücken 21 und 22 als Halterung für die Rotorwelle 4 des Rotors 1. Die obere Brücke 21 und die Hauptplatine 9 können jedoch ebenfalls als Halterung für die Rotorwelle 4 des Rotors dienen, und das exzentrische Gewicht 2 kann an einem Teil der Rotorwelle 4, der von der Hauptplatine 9 freigelegt ist, befestigt sein.
Im Rotor 1 ist in Bezug auf die Hauptplatine 9 als Begrenzung das exzentrische Gewicht 2 auf der Seite des Ziffernblatts 12 angeordnet, und der Rotormagnet 3 ist auf der dem Ziffernblatt 12 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Der Rotor 1 kann um die Rotorwelle 4 als Mittenachse gedreht werden, so daß ein Teil des exzentrischen Gewichts 2 durch die Durchbohrung 22a, die sich in der unteren Brücke 22 befindet, gesehen werden kann.
Die Bezugszahl 41 bezeichnet einen Stator, 42 einen Spulenblock und 43 einen Rotor. Die Bezugszahl 43a bezeichnet einen Rotormagneten. Der Stator 41, der Spulenblock 42 und der Rotor 43 bilden einen bipolaren Schrittmotor 40 mit flachem Stator zum Antreiben des Stundenzeigers 13 und des Minutenzeigers 14.
Die Bezugszahlen 44, 45 und 46 bezeichnen Räder, die die Räderkette zum Vermindem der Rotation des Rotors 43 des bipolaren Schrittmotors 40 mit flachem Stator bilden. Die Räder 44, 45 und 46 stehen in Eingriff mit dem Mittenrad 47, um den Minutenzeiger 14 anzutreiben. Die Bezugszahl 48 bezeichnet ein Minutenrad. Das Minutenrad 48 steht in Eingriff mit dem Mittenrad 47 und dem Stundenrad 49, um den Stundenzeiger anzutreiben.
Die Bezugszahl 51 bezeichnet einen Stator, 52 einen Spulenblock und 53 einen Rotor. Die Bezugszahl 53a bezeichnet einen Rotormagneten. Der Stator 51, der Spulenblock 52 und der Rotor 53 bilden den bipolaren Schrittmotor 50 mit flachem Stator zum Antrieb des Sekundenzeigers 15.
Die Bezugszahl 54 bezeichnet ein Rad zum Vermindern der Rotation des Rotors 53 des bipolaren Schrittmotors 50 mit flachem Stator. Das Rad 54 steht in Eingriff mit dem Sekundenrad 55 zum Antrieb des Sekundenzeigers 15. Es ist zu beachten, daß die Zapfen der Räder der durch die bipolaren Schrittmotoren 40 und 50 mit flachem Stator angetriebenen Räderkette durch die Hauptplatine 9 und eine Räderkettenbrücke 30 gehalten werden.
Die Bezugszahl 23 bezeichnet eine Leiterplatte. Eine integrierte Schaltung (IC) 25, ein Transistor 26, eine Anlaßspule 27, ein Chipwiderstand 38, ein Kristalloszillator 29 und dergleichen sind auf der Leiterplatte 23 angebracht, um die drei bipolaren Schrittmotoren 8, 40 und 50 anzutreiben. Auch wenn sie nicht gezeigt ist, wird eine flexible gedruckte Leiterplatte durch Heißkleben mit der oberen Überplatte der Leiterplatte 23 elektrisch verbunden. Wenn diese flexible gedruckte Leiterplatte (nicht gezeigt) und ein Spulenleitungsanschluß 7c des Spulenblocks 7 des bipolaren Schrittmotors 8 mit flachem Stator gelegt sind und durch eine Schraube 38b befestigt werden, werden die Leiterplatte 23 und das Spulenende 7c des Spulenblocks 7 elektrisch miteinander verbunden.
Die Bezugszahl 24 bezeichnet eine Schaltungsstütze, 18 eine flache Batterie und 17 eine Batterie-Klemmfeder. Die Schaltungsstütze 24 liegt auf der Leiterplatte 23. Die flache Batterie 18 befindet sich auf einem Batterieaufnahmeteil 24a, welches den Spulenblock 7 der Schaltungsstütze 24 nicht abschnittsweise überlappt Eine Leistung wird von der Batterie 18 zur Leiterplatte 23 über die Batterie-Klemmfeder 17 und eine (nicht dargestellte) Batterie-Ruhefeder gegeben. Die Bezugszahlen 17a und 17b bezeichnen Schaltfedern, die mit den Knöpfen 11b und 11c verknüpft sind. Die Schaltfedern 17a und 17b werden dadurch gebildet, daß sie einen Teil der Batterie- Klemmfeder 17 verwenden, und sie werden als Schalteingangsmittel der Leiterplatte 23 verwendet. Das Uhrenmodul 20 wird auf diese Weise gebildet.
Wie oben bereits beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform in Bezug auf die Hauptplatine 9, welche das Uhrenmodul 20 als Begrenzung bildet, das exzentrische Gewicht 2 auf dem Ziffernblatt 12 angeordnet, während sich der Rotormagnet 3 auf der anderen Seite des Ziffernblatts 12 befindet. Dementsprechend ist die Moduldicke in der Peripherie des bipolaren Schrittmotors 8 mit flachem Stator, der Spulenblock 7 ausgenommen, gering, obgleich der Schrittmotor 8 Abmessungen besitzt, die größer als die der Schrittmotoren 40 oder 50 sind, wobei der dicke Stator 6 und der dicke Spulenkern 7a, die länger als die der bipolaren Schrittmotoren 40 oder 50 (fast zweifach) für die Uhr sind, vorgesehen sind. Die flache Batterie 18 kann sodann in die Peripherie des bipolaren Schrittmotors 8 mit flachem Stator gelegt werden, so daß sich der Spulenblock 7 und die flache Batterie nicht teilweise überlappen und hierdurch ein flaches Uhrenmodul bilden.
Die Arbeitsweise des Vibrationsalarms des Uhrenmoduls 20 wird nun beschrieben. Im Zustand der Fig. 3, wenn der Knopf 11a einmal oder fünfmal gedrückt wurde, wird das Modus-Rad 36 um einen Betrag gedreht, der einem Zahn oder fünf Zähnen im Eingriff mit dem Schalter-Aufziehzapfen 31 entspricht, und der Modus-Zeiger 16 zeigt die Betriebsart Vibrationsalarm an.
Der Vibrationsalarm-Betrieb wird eingeschaltet, wenn die integrierte Schaltung 25 bewirkt, daß die Betriebsart-Änderungsfeder (nicht dargestellt), die in das Betriebsart-Rad 36 eingreift, und das Muster der Leiterplatte 23 einander berühren. Die integrierte Schaltung 25 sendet ein Treibersignal zu dem bipolaren Schrittmotor 40 mit flachem Stator, um den Stundenzeiger 13 und den Minutenzeiger 14 auf die Alarmzeit zu stellen. Gleichzeitig gibt die integrierte Schaltung 25 ein Treibersignal auf den bipolaren Schrittmotor 50 mit flachem Stator, um den Sekundenzeiger 15 zu den Alarm-EIN/AUS-Markierungen 12d zu bewegen, die auf das Ziffernblatt 12 gedruckt sind. Falls der Vibrationsalarm in der AUS-Stellung ist, wird der Sekundenzeiger 15 bei der AUS-Markierung gestoppt; befindet er sich dagegen in der EIN-Stellung, wird der Sekundenzeiger 15 bei der EIN-Markierung gestoppt.
In diesem Zustand wird jedesmal dann, wenn der Knopf 11b gedrückt wird, der EIN/AUS-Zustand des Vibrationsalarms geschaltet und der Sekundenzeiger 15 wird schnell vorwärts bewegt, um zwischen den Positionen der EIN/AUS-Markierungen 12d hin- und herzuschalten und dabei den aktuellen Zustand anzuzeigen. Falls in diesem Zustand der Knopf 11a herausgezogen wird, wird der Einstellvorgang der Zeit des Vibrationsalarms ermöglicht. Wird der Knopf 11c gedrückt, können der Stundenzeiger 13 und der Minutenzeiger 14 im Gegenuhrzeigersinn bewegt werden. Die Zeit des Vibrationsalarms wird durch die Bedienung der zwei Knöpfe 11b und 11c eingestellt. Nachdem die Zeit des Vibrationsalarms eingestellt wurde, wird der Knopf 11a gedrückt, um den Einstellvorgang für die Zeit des Vibrationsalarms zu beenden.
Befindet sich der Vibrationsalarm im EIN-Zustand, wird bei Erreichen der Alarmzeit ein Treibersignal auf den Spulenblock 7 des bipolaren Schrittmotors 8 mit flachem Stator gegeben, um den Rotor 1 mit hoher Geschwindigkeit zu drehen. Da das exzentrische Gewicht 2 gedreht wird, wird eine die Rotation des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts 2 begleitende Vibration erzeugt und an den Benutzer in Form einer Vibration des Gehäuses 11 der Uhr weitergegeben.
Wenn zu diesem Zeitpunkt der Leistungsverbrauch gemessen wird, beträgt der Spitzenstrom bei 6000 Umdrehungen pro Minute bei aktiviertem Vibrationsalarm unter den optimalen Antriebsbedingungen 2 mA bei einer Versorgungsspannung von 3 V. Es konnte bestätigt werden, daß der Vibrationsalarm mit einem Leistungsverbrauch von 5 % oder weniger der für den Vibrationsalarm mittels Ultraschallmotoren erforderlichen Leistung betrieben werden kann.
Im folgenden wird der Betrieb des Tonalarms des Uhrenmoduis 20 beschrieben. Im Zustand der Fig. 3, wenn der Knopf 11c zweimal oder sechsmal gedrückt wurde, wird das Betriebsart-Rad 30 um einen Betrag gedreht, der zwei oder sechs Zähnen entspricht, die mit dem Schalter-Aufziehzapfen 31 gekoppelt sind, wodurch der Betriebsartenzeiger 16 die Tonalarm-Betriebsart anzeigt.
Die Ton-Alarm-Betriebsart wird geschaltet, wenn die integrierte Schaltung 25 festlegt, daß die Betriebsartenschalter-Wechselfeder (nicht dargestellt) mit dem Betriebsartenrad 36 gekoppelt wird und wenn die Strukturen der Leiterplatte 23 einander berühren, und zwar in der gleichen Weise wie bei dem Schaltvorgang des Vibrationsalarm-Betriebs. Die integrierte Schaltung 25 sendet ein Treibersignal auf den bipolaren Schrittmotor 40 mit flachem Stator, um den Stundenzeiger 13 und den Minutenzeiger 14 schnell zur Alarmzeit zu bewegen. Gleichzeitig sendet die integrierte Schaltung 25 ein Treibersignal auf den Schrittmotor 50 mit flachem Stator, um den Sekundenzeiger 15 schnell zu den EIN/AUS-Markierungen 12d zu bewegen, die auf das Ziffernblatt 12 gedruckt sind. Zu dieser Zeit wird, wenn sich der Tonalarm im AUS- Zustand befindet, der zweite Zeiger 15 bei der AUS-Markierung angehalten; falls er sich im EIN-Zustand befindet, wird der Sekundenzeiger 15 bei der EIN-Markierung angehalten.
In diesem Zustand wird jedesmal dann, wenn der Betriebsknopf 11b gedrückt wird, der EIN/AUS-Zustand des Tonalarms geschaltet, und der Sekundenzeiger 15 wird schnell vorwärtsbewegt, um zwischen den Positionen der Alarm-EIN/AUS-Markierungen 12 hin- und herzuschalten, die den aktuellen Zustand anzeigen. Falls jetzt am Knopf 11a gezogen wird, wird der Einstellvorgang des Tonalarms ermöglicht. Wird hierauf der Knopf 11b gedrückt, können der Stundenzeiger 13 und der Minutenzeiger 14 im Uhrzeigersinn bewegt werden; wird der Knopf 11c gedrückt, können der Stundenzeiger 13 und der Minutenzeiger 14 im Gegenuhrzeigersinn bewegt werden. Der Tonalarm wird durch Verwendung der beiden Knöpfe 11b und 11c eingestellt. Ist der Tonalarm eingestellt, wird der Knopf 11a gedrückt, um das Einstellen der Tonalarmzeit zu beenden.
Während sich der Tonalarm im EIN-Zustand befindet, wenn die Alarmzeit erreicht ist, wird ein Treibersignal auf die Booster-Spule 27 über den Transistor 26 gegeben, um das (nicht dargestellte) Piezoelement anzuregen, das sich auf der Rückseite der Armbanduhr befindet, wobei die Rückseite in Biegevibration versetzt wird. Sodann kann ein Alarm in Form eines Tons abgegeben werden.
Was den Rotor 1 dieser Ausführungsform betrifft, der ein schweres exzentrisches Gewicht aufweist, so wird dieser zum Zwecke der Information des Benutzers von dem Alarm durch Verwendung einer Vibration, die eine Rotation des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts 2 begleitet, in jedem Fall verwendet und nicht die Rotoren der Schrittmotoren 40 und 50 mit flachem Stator, die bei einer Uhr üblicherweise verwendet werden. Der Einfluß der Gravitation muß beim Starten des Rotors 1 besonders berücksichtigt werden.
Die Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung mit dem Vibrationsalarm sowie einen Arm bei einem Experiment, das ausgeführt wurde, um den Einfluß der Gravitation zu ermitteln.
In der Fig. 8 ist eine Kurve dargestellt, welche die Beziehung zwischen einem Winkel, der durch die stationäre Position des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts 2 und der vertikalen Richtung der Gravitation definiert ist, und den Startbedingungen des Rotors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei diese Beziehung den Einfluß der Gravitation aufzeigt.
Fig. 9 zeigt Darstellungen, welche die jeweilige Beziehung zwischen der Drehrichtung des Rotors 1 und der stationären Position des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts 2 gemäß der vorliegenden Erfindung verdeutlichen.
Bei dieser Ausführungsform ist die elektronische Vorrichtung 10 mit Vibrationsalarm eine Armbanduhr, die hauptsächlich durch Anlegen an den Arm verwendet wird; sie kann beim Tragen verschiedene Stellungen einnehmen. Bei normaler Tragweise beeinflußt die Schwerkraft den Startvorgang des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator nicht besonders negativ. Sofern sich ein Benutzer wie im normalen Leben verhält, wird der Startvorgang des Motors kaum von der Schwerkraft beeinflußt. Bei der in der Fig. 7 gezeigten Darstellung wird der Startvorgang der elektronischen Vorrichtung 10 mit dem erfindungsgemäßen Vibrationsalarm am negativsten dann beeinflußt, wenn der Benutzer mit der elektronischen Vorrichtung mit Vibrationsalarm an seinem Arm 19 hüpft. Es zeigt sich, daß die Beschleunigung, die dann entsteht, wenn der Benutzer seinen Arm 19 in diesem Zustand schwenkt, bei 3 Hz ungefähr 1.3 G beträgt. Bei der Untersuchung des Verhaltens zwischen der Beschleunigung und der Gravitationsbeschleunigung, die durch den bewegten Arm 19 erzeugt wird, wurde gefunden, daß die Startbedingungen am meisten negativ beeinflußt wurden, wenn die Schwenkrichtung A des Arms 19 und eine vertikale Richtung B der Schwerkraftbeschleunigung im wesentlichen miteinander komzidieren.
Wie die Fig. 9 zeigt, wurde ein Winkel von der Schwerpunktsposition 2b des exzentrischen Gewichts 2 im stationären Zustand des Rotors 1 zur vertikalen Richtung B der Gravitationsbeschleunigung entlang der Drehrichtungen C und D des exzentrischen Gewichts um die Rotorwelle 4 als Zentrum als θ definiert, und die Wahrscheinlichkeit, daß die Rotoren nicht starten, wurde experimentell durch die Änderung von θ erhalten. Man erhielt das in der Fig. 8 gezeigte Ergebnis.
Aus Fig. 8 ergibt sich, daß der Winkel, welcher die geringste Wahrscheinlichkeit eines Nicht-Starts beinhaltet, d. h. der Winkel θ, bei welcher der Motor 1 gestartet wird, durch 0º < θ < 90º oder 180º < θ < 270º beschrieben wird. Es bestätigt sich insbesondere, daß der Rotor 1 sicher gestartet wurde, wenn θ bei 45º oder 225º (= 45º + 180º) lag.
Die Fig. 9A bis 9D zeigen Zustände, bei denen der Rotor 1 leicht startet. Die Drehrichtung bei der Varianten der Fig. 9A und 9B ist C, während die Drehrichtung bei der Varianten der Fig. 9C und 9D gleich D ist, d. h. die jeweiligen Drehrichtungen sind entgegengesetzt. Das Verhältnis zwischen den Fig. 9A und 9B sowie das Verhältnis zwischen den Fig. 9C und 9B werden durch die Charakteristiken des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator bestimmt. Dies ist dadurch bedingt, daß der Rotor 1 zwei stationäre stabile Punkte besitzt, die durch das Haltemoment benutzt werden, und zwar in Positionen, die durch 180º voneinander getrennt sind. Jedesmal wenn ein Antriebsimpuls eingegeben wird, wird das exzentrische Gewicht von der Position der Fig. 9A in die Position der Fig. 9B gebracht und von der Position der Fig. 9B zur Position der Fig. 9A.
Ein Zustand, bei welchem der Rotor 1 leicht startet, wird unter Bezugnahme auf Fig. 9A beschrieben. Wenn die Drehrichtung des exzentrischen Gewichts 2 gleich C ist (d.h. 0º < θ < 90º), weil die Gravitation des exzentrischen Gewichts 2 als Moment in die gleiche Richtung wirkt wie die Drehrichtung vor dem Start, kann der Rotor 1 leicht gestartet werden. Auf ähnliche Weise kann in Fig. 9B, wenn die Drehrichtung des exzentrischen Gewichts 2 gleich C ist (d.h. 180º < θ < 270º), dient die Schwerkraft des exzentrischen Gewichts 2 als Moment in die entgegengesetzte Richtung zur Drehrichtung vor dem Start. Wenn jedoch das exzentrische Gewicht 2 durch einen Treiberimpuls in die durch θ < 180º definierte Position bewegt wird, dient bei der nachfolgenden Drehung die Schwerkraft des exzentrischen Gewichts 2 als Moment in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung. Deshalb kann der Rotor 1 gestartet werden.
Im Gegensatz hierzu wird ein Zustand, in dem der Rotor 1 schwer gestartet werden kann, unter Bezugnahme auf Fig. 9A beschrieben. Wenn die Drehrichtung des exzentrischen Gewichts 2 gleich D ist (d. h. die entgegengesetzte Richtung zur Drehrichtung C, wobei die Gleichung 270º ≤ θ ≤ 360º erfüllt wird), dient die Schwerkraft des exzentrischen Gewichts als ein Moment in umgekehrter Richtung zur Drehrichtung vor dem Start. In diesem Zustand muß das exzentrische Gewicht 2 mittels eines Treiberimpulses über 90º nach 180º gedreht werden, was einer halben Umdrehung entspricht, um in eine Stellung gebracht zu werden, die der Bedingung θ ≤ 180º genügt. Andernfalls dient die Gravitationskraft nicht als Moment in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung. Deshalb ist der Motor 1 schwierig zu starten.
Ähnlich dient in Fig. 9B, wenn die Drehrichtung des exzentrischen Gewichts gleich D ist (d.h. die entgegengesetzte Richtung zur Drehrichtung C, wobei 90º ≤ θ ≤ 180º erfüllt ist), die Schwerkraft des exzentrischen Gewichts 2 als ein Moment in derselben Richtung wie die Drehrichtung vor dem Start, und der Rotor wird durch den ersten Impuls gestartet. Wenn jedoch der zweite Impuls empfangen wird, wird das exzentrische Gewicht 2 um 180º gedreht, und die Drehrichtung des exzentrischen Gewichts 2 wird die Richtung D, die exakt dieselbe ist wie in Fig. 9A. Dann dient die Schwerkraft nicht als ein Moment in derselben Richtung wie die Drehrichtung, außer das exzentrische Gewicht 2 wird in eine Position bewegt, die die Gleichung θ ≤ 180º erfüllt. Daher ist der Rotor 1 schwierig zu starten.
Die Fig. 10 zeigt eine Draufsicht, die das Verhältnis zwischen dem Schlitzwinkel eines Stators 6 und dem Winkel eines exzentrischen Gewichts 2 zeigt, das in eine Rotorwelle 4 eingebaut ist, wenn ein bipolarer Schrittmotor vom Schlitztyp mit flachem Stator gemäß der Erfindung verwendet wird.
Wie in Fig. 2 bezeichnet auch hier die Bezugszahl 2a eine gedruckte Markierung, die auf dem exzentrischen Gewicht 2 vorgesehen ist, während die Bezugszahlen 3a und 3b gedruckte Markierungen bezeichnen, die an einem Rotormagneten 3 vorgesehen sind. Die gedruckten Markierungen 3a und 3b bezeichnen die Richtungen der Magnetpole des Rotormagneten 3. Das Bezugssymbol α bezeichnet einen Winkel zwischen einem Schlitz 6a des Stators 6 und einer vertikalen Richtung B der Schwerkraft, während β einen Winkel von einer Schwerpunktsposition 2b des exzentrischen Gewichts 2 zum Magnetpol 3a des Rotormagneten 3 entlang einer Drehrichtung C des exzentrischen Gewichts 2 um die Rotorwelle 4 als Zentrum bezeichnet.
Allgemein gesprochen beträgt der stationäre stabile Punkt eines Rotors 1 eines bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator, der einen durch die Haltedrehkraft verursachten Schlitz aufweist, fast 45º in bezug zum Schlitz 6a, wie es die Fig. 10 zeigt. Deshalb ergibt sich zwischen α und β folgende Gleichung (1):
α + θ β + 45º (1)
Der Winkel, bei dem der Rotor 1 zuverlässig gestartet wird, ist θ = 45º, wie oben beschrieben. Eine Substitution von θ = 45º in Gleichung (1) ergibt die Gleichung (2):
α β (2)
Diese Gleichung ist erfüllt, wenn das exzentrische Gewicht 2 und der Rotormagnet 3 mit der Rotorwelle 4 derart befestigt sind, daß α und β im wesentlichen einander gleich sind. Folglich wird dann, wenn der Winkel α zwischen dem Schlitz 6a des Stators 6 und der vertikalen Richtung B der Schwerkraft gemessen wird, die gedruckte Markierung 2a auf einem Teil des exzentrischen Gewichts 2 bei einem Winkel β vom Schwerpunkt 2b des exzentrischen Gewichts 2 entlang der Drehrichtung C vorgesehen, und das exzentrische Gewicht 2 und der Rotormagnet 3 sind mit der Rotorwelle 4 befestigt, indem die gedruckte Markierung 3a ausgerichtet wird, welche die Richtung des Magnetpols des Rotormagneten 3 und die gedruckte Markierung 2a des exzentrischen Gewichts 2 anzeigt. Eine elektrische Einrichtung 10 mit einem Vibrationsalarm kann dann vorgesehen werden, die leicht gestartet werden kann, und zwar auch dann, wenn die Beschleunigung und die Gravitationsbeschleunigung, die durch eine Bewegung eines Arms 19 verursacht wird, gemeinsam auf sie einwirken.
Die Markierung 2a ist nicht auf eine gedruckte Markierung beschränkt, sondern kann auch eine eingravierte oder vorspringende Markierung sein. Die elektronische Einrichtung 10 mit dem Vibrationsalarm, die leicht gestartet werden kann, selbst wenn eine Beschleunigung und eine Schwerkraftbeschleunigung, die durch die Bewegung eines Arms erzeugt wird, gleichzeitig auftreten und auf sie einwirken, kann nur realisiert werden, wenn die Markierung 2a an einer Position mit einem Winkel β eines Teils des exzentrischen Gewichts 2 durch Drücken, Eingravieren oder dergleichen in der Weise vorgesehen wird, daß der Winkel der Markierung 2a gleich dem Winkel α ist, der durch den Schlitz 6a des Stators 6 und die vertikale Richtung B der Schwerkraft definiert wird; und wenn der Einbau des exzentrischen Gewichts 2 in die Rotorwelle derart erfolgt, daß die Markierung 2a mit der Markierung 3a des Rotormagneten 3 fluchtet.
Die Fig. 11 zeigt eine Draufsicht, welche das Verhältnis zwischen dem Nutwinkel des Stators 56 und dem Winkel eines exzentrischen Gewichts, das in eine Rotorwelle eingebaut ist, darstellt, wenn ein Nutmotor, wie er in der japanischen Patentveröffentlichung Nr.59-17613 beschrieben ist, als erfindungsgemäßer bipolarer Schrittmotor mit flachem Stator verwendet wird. Man beachte, daß das Bezugszeichen γ den Winkel zwischen einer Nut 56a des Stators 56 und einer vertikalen Richtung B der Schwerkraft bedeutet.
Wie in der Fig. 11 dargestellt, ist der stationäre stabile Punkt des Rotors 1 eines bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator, der eine Nut besitzt, die durch eine Drehkraft erzeugt wird, fast 90º mit Bezug auf die Nut 56a entsprechend der japanischen Patentveröffentlichung Nr.59-17613. Folglich ergibt sich zwischen γ und 13 eine Beziehung wie in der nachfolgenden Gleichung (3):
γ + θ β + 90º (3)
Der Winkel, bei dem der Rotor 1 zuverlässig gestartet wird, ist θ = 45º, wie oben beschrieben. Eine Substitution von θ = 45º in der Gleichung (3) ergibt die Gleichung (4):
γ β + 45º (4)
Es genügt, wenn ein exzentrisches Gewicht 2 und ein Rotormagnet 3 mit einer Rotorwelle 4 derart verbunden sind, daß (γ - 45º) und 13im wesentlichen einander gleich werden. Wenn demzufolge der Winkel γ zwischen der Nut 56a des Stators 56 und einer vertikalen Richtung B der Schwerkraft gemessen wird, wird eine gedruckte Markierung 2a auf einen Teil des exzentrischen Gewichts 2 mit einem Winkel β (= π - 45º) vom Schwerpunkt 2b des exzentrischen Gewichts 2 entlang der Drehrichtung C angebracht, und das exzentrische Gewicht 2 und der Rotormagnet 3 werden mit der Rotorwelle 4 durch Ausrichtung der gedruckten Markierung 3a befestigt, wobei die Richtung des Magnetpols des Rotormagnets 3 und die gedruckte Markierung 2a des exzentrischen Gewichts 2 angezeigt werden. Es kann dann eine elektronische Vorrichtung 10 mit einem Vibrationsalarm gebildet werden, die leicht gestartet werden kann, und zwar selbst dann, wenn die Beschleunigung und die Gravitationsbeschleunigung, die durch die Bewegung eines Arms 19 erzeugt wird, gemeinsam auf sie einwirken.
Wie bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben, wird der Startvorgang der elektronischen Vorrichtung 10 mit dem Vibrationsalarm gemäß der Erfindung am negativsten beeinflußt, wenn der Benutzer mit der elektronischen Einrichtung 10 mit dem Vibrationsalarm an seinem Arm 19 hüpft. Wie die Fig. 7 zeigt, fällt dann die Richtung von 12 Uhr auf dem Ziffernblatt 12 der Uhr 10 relativ zum Arm 19 im wesentlichen mit der vertikalen Richtung der Schwerkraft-Beschleunigung zusammen.
Wenn demzufolge das exzentrische Gewicht 2 und der Rotormagnet 3 mit der Rotorwelle 4 derart gekoppelt werden, daß α und β im wesentlichen zusammenfallen, wobei α der Winkel zwischen dem Schlitz 6a des Stators 6 des bipolaren Schrittmotors 8 mit flachem Stator und der Richtung von 12 Uhr vom Zentrum des Ziffernblatts 12 der Uhr 10 ist, kann die elektronische Vorrichtung 10 mit dem Vibrationsalarm, die selbst dann leicht gestartet werden kann, wenn die Beschleunigung und die Schwerkraftbeschleunigung, die durch eine Bewegung des Arms 19 erzeugt wird, gemeinsam auf sie einwirken, gebildet werden.
Wenn das exzentrische Gewicht 2 und der Rotormagnet 3 derart mit der Rotorwelle 4 verbunden werden, daß β und (γ - 45º) im wesentlichen zusammenfallen, wobei γ der Winkel von der Nut 56a des Stators 56 des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator ist, der eine Nut in Richtung auf 12 Uhr vom Zentrum des Ziffernblatts 12 der Uhr 10 aufweist, kann die elektronische Vorrichtung 10 mit dem Vibrationsalarm, die selbst dann leicht gestartet werden kann, wenn die Beschleunigung, die durch die Bewegung des Arms 19 verursacht wird, und die Gravitationsbeschleunigung, gleichzeitig auf die Vorrichtung einwirken, mit einem Nutmotor auf die gleiche Weise gebildet werden. Eine elektronische Vorrichtung mit Vibrationsalarm gemäß einer anderen Ausführungsform, bei welcher ein Rotor 1 verwendet wird, der identisch zu dem oben beschriebenen ist, wird nun beschrieben. Die Fig. 12 zeigt einen Schnitt durch das Modul einer Armbanduhr als Ausführungsform, wenn die elektronische Vorrichtung mit dem Vibrationsalarm gemäß der Erfindung eine Armbanduhr ist, während Fig. 13 einen Schnitt des Moduls einer Armbanduhr entsprechend einer anderen Ausführungsform zeigt. Die Bezugszahlen 62 und 72 bezeichnen Uhrenzeiger, von denen jeder (nicht dargestellte) Markierungen aufweist; mit 69 und 79 sind Hauptplatinen bezeichnet die jeweils ein Uhrenmodul bilden. Die Bezugszahlen 69b und 69c bezeichnen Buchsen, die in jede der Hauptplatinen 69 und 79 gedrückt sind. Die Buchsen 69b und 69c führen jeweils eine obere Brücke, und die obere Brücke 21 und die Hauptplatinen 69 oder 79 dienen als Lager für die Rotorwelle 4 eines Rotors 1.
Die Bezugszahl 62a bezeichnet eine Durchbohrung im Ziffernblatt 62, während 69a eine Durchbohrung in der Hauptplatine 69 bezeichnet. Die Durchbohrungen 62a und 69a dienen dazu, einen Teil eines exzentrischen Gewichts zu exponieren. Bei der Ausführungsform der Fig. 12 kann man dann, wenn das exzentrische Gewicht 2 eines Rotors 1 so angeordnet ist, daß es gegenüber der Hauptplatine 69 liegt, einen Teil des exzentrischen Gewichts 2 von einem Teil des Ziffernblatts 63 der vervollständigten Armbanduhr sehen. Andererseits ragt in Fig. 13 ein Teil des exzentrischen Gewichts 2 nicht hervor.
Die Bezugszahlen 66 und 76 bezeichnen Statoren, während die Bezugszahlen 67 und 77 Spulenblöcke bezeichnen. Die Spulenblöcke 67 und 77 bilden zusammen mit den Rotoren 1 bipolare Schrittmotoren mit flachem Stator, und zwar in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 4. Die Statoren 66 und 76 sowie die Spulenkerne haben jeweils große Abmessungen (eine Dicke von ungefähr dem Zweifachen vom Herkömmlichen) und werden eingesetzt, um das Antriebsmoment des exzentrischen Gewichts 2 aufrechtzuerhalten und eine Sättigung des magnetischen Flusses des Magnetkreises zu verhindern. Um das Pressen der dicken Statoren 66 und 76 und der Spulenkerne 67a und 77a zu erleichtern, werden zwei sich überlappende Statoren 66 und 76 sowie zwei sich überlappende Spulenkerne 67a und 77a verwendet. Die dicken Einzelstatoren 66 und 76 sowie die dicken einzelnen Spulenkerne 67a und 76a, die durch Pressen gebildet werden, können selbstverständlich ebenfalls verwendet werden.
Die Bezugszahl 63 bezeichnet eine Leiterplatte. Eine integrierte Schaltung, ein Transistor, eine Zündspule, ein Chip-Widerstand und dergleichen (nicht dargestellt) sind auf jeder Leiterplatte 63 angeordnet, um den jeweiligen bipolaren Schrittmotor 68 oder 78 mit flachem Stator anzutreiben. Die Bezugszahl 61 bezeichnet eine Isolierfohe und 65 eine zweite Leiterplatte. Die zweite Leiterplatte 65 und ein Spulenanschluß 67c des Spulenblocks 67 sind elektrisch miteinander verbunden, wobei die Verbindung über eine Schraube 38c hergestellt wird. Obgleich nicht dargestellt, sind die Leiterplatte 63 und die zweite Leiterplatte 65 elektrisch miteinander über eine flexible gedruckte Leiterplatte verbunden, so daß der Spulenanschluß 67c des Spulenblocks 67 des bipolaren Schrittmotors 68 mit flachem Stator und die Leiterplatte 63 elektrisch miteinander verbunden sind.
Ein (nicht dargestellter) Spulenanschluß des Spulenblocks 77 des bipolaren Schrittmotors 78 mit flachem Stator und die Leiterplatte 63 sind elektrisch miteinander verbunden, und zwar in herkömmiicher Weise durch Verlegen der Spulenanschlußleitung und der Leiterplatte 63, eine Methode, die bei bipolaren Schrittmotoren 40 und 50 mit flachem Stator eingesetzt wird.
Die Bezugszahl 64 bezeichnet eine Schaltungsstütze. Die Schaltungsstütze 64 liegt auf der Leiterplatte, und eine flache Batterie 18 befindet sich auf der Schaltungsstütze 64. Von der flachen Batterie 18 wird über eine Batterie-Klemmfeder 17 und eine (nicht dargestellte) Batterie-Ruhefeder eine Leistung auf die Leiterplatte 63 gegeben.
Die Betriebsweise des Vibrationsalarms mit der oben beschriebenen Anordnung ist ähnlich derjenigen des Uhrenmoduls 20 gemäß Fig. 4. Während sich der Vibrationsalarm im EIN-Zustand befindet, sobald die Alarmzeit erreicht wurde, wird ein Treibersignal auf den Spulenblock 67 oder 77 des bipolaren Schrittmotors 68 oder 78 mit flachem Stator gegeben, um den Rotor 1 mit hoher Geschwindigkeit zu drehen. Da das exzentrische Gewicht 2 rotiert, wird die Vibration, welche die Rotation des Schwerpunkts 2b des exzentrischen Gewichts 2 begleitet, erzeugt und ein Alarm wird dem Benutzer in Form einer Vibration eines Gehäuses 11 der Armbanduhr übermittelt.
Bei dieser Ausführungsform ist die elektronische Vorrichtung mit Vibrationsalarm eine Armbanduhr. Es ist jedoch ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch bei einer kleinen elektronischen Einrichtung zur Anwendung kommen kann, beispielsweise einem kartengroßen Taschenläutwerk mit Vibrationsalarm.
Der Schrittmotor für den erfindungsgemäßen Vibrationsalarm wird im Zusammenhang mit der Fig. 14 nachfolgend im einzelnen beschrieben.
Aus der obigen Beschreibung, die sich auf die Fig. 4 bezieht, ist ersichtlich, daß der Schrittmotor für den Vibrationsalarm gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen dem Uhrengehäuse und dem Armbanduhr-Modul angeordnet werden kann, ohne einen ungenützten Raum zu bilden. Nachfolgend wird das Hochgeschwindigkeits-Treibersystem des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator, der zuverlässig eine Vibration auf den Arm überträgt, beschrieben.
Bei der nachfolgenden Beschreibung wird der bipolare Schrittmotor mit flachem Stator einfach als Schrittmotor bezeichnet.
Ein erfindungsgemäßes Hochgeschwindigkeits-Rotorantriebsverfahren, mit dem die Frequenz pro Minute des Rotors mit getrennten Spulen 305 und 306 zunimmt, wird nun beschrieben. Die Fig. 16A zeigt eine Draufsicht auf einen Schrittmotor, der einen Vibrationsalarm in getrennten Spulen treibt, Fig. 16B ist ein Querschnitt entlang der Linie XVIB-XVIB in Fig. 16A, und Fig. 16C ist eine Ansicht eines Stators und eines Rotors. Ein Schrittmotor 301 wird durch einen Rotor 303 gebildet, der ein exzentrisches Gewicht 302, einen Stator 304, eine Treiberspule 305 und eine Spule 306 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung aufweist. Die einzelne Spule 306 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung ist von der Antriebsspule 305 getrennt. Wie in der Fig. 16B gezeigt, ist die Spule 306 zum Erkennen der Gegenspannung um einen Spulenkern 307 innerhalb der Antriebsspule 305 gewickelt.
Die elektromotorische Gegenspannung, die in der Spule zum Detektieren der elektromotorischen Gegenspannung erzeugt wird, wird nachfolgend erklärt.
Ein Strom ia, der in der Spule zum Detektieren der elektromotorischen Gegenspannung fließt, kann durch eine elektromotorische Gegenspannung Va auf Null gesetzt werden, der durch die oben beschriebene Spule zum Detektieren der elektromotorischen Gegenspannung erzeugt wird. Wenn somit ein Spannungsabfall Ra ia entsteht, der durch einen Antriebsspulen-Gleichstrom-Widerstand Ra der Spule erzeugt wird, die zur Detektierung der elektromotorischen Gegenspannung verwendet wird, und wenn eine elektromotorische Gegenspannung -La (dia/dt) entsteht (wobei La die Selbstinduktion der Spule 306 zur Detektierung der elektromotorischen Gegenspannung ist), die durch die Änderung des Stroms ia in der Zeit verursacht wird, kann die elektromotorische Gegenspannung Va, die in der Spule zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung erzeugt wird, aufgrund der folgenden Gleichung (5) erhalten werden:
Va = -M (di/dt) - Ka sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) (5)
In der Gleichung (5) erhält man -M (dθ/dt) durch Umkehrung des Vorzeichens des Produkts einer Transinduktanz M (die Transinduktanz M wird ausgedrückt als M = k na0 na/Rm, wobei na0 und na die Anzahl der Wicklungen der Antriebsspule 305 bzw. der Spule 306 zur Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung sind; k ist ein Proportionalitätsfaktor, und Rm ist der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises des Schrittmotors) der Spule 306 zum Detektieren der elektromotorischen Spannung und der Antriebsspule 305 sowie der Änderung eines Antriebsstroms i in der Zeit (was auch den Strom bedeutet, der auftritt, wenn der Antriebsimpuls abgeschaltet ist). -M (di/dt) wird erzeugt, wenn sich der Antriebsstrom i in der Zeit ändert. -Ka sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) erhält man, indem man das Vorzeichen des Produkts eines mechanischen Koppelkoeffizienten Ka im Hinblick auf den Schrittmotor 301 invertiert, sin(θ + θ&sub0;), und die Änderung eines Drehwinkels θ in der Zeit, d. h. die Winkelgeschwindigkeit des Rotors 303. -Ka sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) wird erzeugt, wenn sich der Rotor 303 dreht. θ&sub0; ist der Anfangswinkel des Rotors 303. In der Draufsicht der Fig. 16C, die den Stator und den Rotor zeigt, ist θ&sub0; der Winkel von der Position des Magnetpols N (S) eines Drehmagneten 308 des Rotors 303, der durch das Haltemoment stillgesetzt wird, und zwar auf eine Position von fast 90º von einem Schlitz 309 des Stators 304.
Ein Ausgangssignal Vga eines Differentialverstärkers (der später noch beschrieben wird) kann man aufgrund der folgenden Gleichung (6) erhalten:
Vga = -Ga M (di/dt) - Ga Ka sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) (6)
Vga der Gleichung (6) ist das Ausgangssignal eines Differentialverstärkers 108 im Blockdiagramm der Hochgeschwindigkeits-Treiberspule, die in Fig. 14 dargestellt ist (wird später beschrieben), für den Rotor des Schrittmotors. Indem man den Zeitpunkt feststellt, bei dem Ga Ka sin(0 + θ&sub0;) (dθ/dt) = 0 gilt, kann der Drehwinkel θ (-θ&sub0;, - θ&sub0; + it), der in Fig. 16C dargestellt ist, vom Rotor 303 von der Position des Magnetpols N(S) des Rotormagnets 308 des Rotors 303, der durch das Haltemoment stillgesetzt wird, erkannt werden. Man beachte, daß Ga die Verstär kung (einschließlich des folgenden Vorzeichens) des Differentialverstärkers 108 bedeutet. -Ga M (dθ/dt) aus Gleichung (6) kann vernachlässigt werden und beeinflußt nicht die Detektion.
Die Anordnung eines Ausführungsbeispiels der Hochgeschwindigkeitsschaltung, die in Fig. 14 für den Rotor des Schrittmotors mit getrennten Spulen dargestellt ist, wird im folgenden beschrieben. Die Antriebsspule 305 der Fig. 14 ist von der Spule 306 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung getrennt und mit einer Treiberschaltung 110 verbunden. Die Spule 306 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung ist mit dem Differentialverstärker 108 verbunden. Die Fig. 14 enthält eine Vibrationsalarm-Setz-und-Rücksetz-Schaltung 105, eine Treiber-EIN/AUS-Erzeugungs-Schaltung, eine Batterie-Spannungs-Erkennungs-Schaltung 111, einen Mikrocomputer zum Erzeugen eines Treiberimpulses, der eine Einrichtung 112 zur Phasenkopplung besitzt, eine Einrichtung 113 zum Erzeugen eines Anfangsimpulses, eine Einrichtung 114 zum Erzeugen eines darauffolgenden Treiberimpulses, eine Einrichtung 115 zum Einstellen einer Impulsbreite, eine Einrichtung 116 zum Vorgeben von Impulsintervallen, eine Treiberschaltung 110, die Spule 306 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung, den Differentialverstärker 108 und einen Nullpunkt kreuzenden Vergleicher 107. Die Schaltung 105 zum Setzen oder Rücksetzen des Vibrationsalarms gibt einen einen Vibrationsalarm erzeugenden Impuls A zur Vibrations-Alarmzeit ab. Die Treiber-EIN/AUS-Erzeugungsschaltung 106 gibt ein Treiber-EIN/AUS-Signal B ab, wenn sie einen alarmerzeugenden Impuls A empfangen hat. Die Batteriespannungs-Erkennungsschaltung 111 erkennt die Batteriespannung aufgrund des Empfangs einer Batteriespannungserkennung, die ein Signal D bezeichnet, und gibt ein Batteriespannungs-Rangsignal I aus. Die Einrichtung 112, wel che phasengekoppelte Impulse erzeugt, gibt einen phasengekoppelten Impuls C ab und die Batteriespannungserkennung bezeichnet das Signal D. Die Anfangsimpuls- Erzeugungseinrichtung 113 gibt einen Anfangsimpuls E ab sowie ein darauffolgendes Treiberpulserzeugungssignal J. Die Einrichtung 114 zum Erzeugen eines darauffolgenden Treiberimpulses gibt hierauf einen Treiberimpuls H ab. Die Einrichtung 115 zum Festlegen der Pulsbreite gibt nach Empfang des Batterie-Rangsignals I ein Phasenkopplungs-Pulsbreitensignal K ab, ein Anfangsimpulsbreitensignal L, ein darauffolgendes Treiberimpulsbreitensignal M und ein Impulsintervallsignal N für die jeweiligen Batteriespannungen entsprechend der Phasenkopplungs-Pulsbreite, der Anfangspulsbreite, der darauffolgenden Treiberimpulsbreite bzw. dem Intervall zwischen dem Phasenverriegelungs-Impuls und dem Anfangsimpuls. Diese werden derart gesetzt, daß der Schrittmotor 301 stabil gestartet und stabil rotiert werden kann, und zwar selbst dann, wenn eine Beschleunigung eines Grads, der in den jeweiligen Batteriespannungen erzeugt werden kann, beispielsweise durch die Bewegung des Arms, auf den Schrittmotor 301 einwirkt. Die Einrichtung 116 zum Setzen der Impulsintervalle gibt ein anfangspulserzeugendes Signal 0 ab. Die Treiberschaltung 110 führt der Treiberspule 305 einen Treiberstrom zu, sobald sie einen Treiberpuls erhalten hat, der aus dem Phasenkopplungs-Impuls C, dem Anfangsimpuls E und dem anschließenden Treiberimpuls H besteht. Die Spule 306 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung ist von der Treiberspule 305 getrennt, welche den Schrittmotor 301 treibt, und erkennt eine elektromotorische Gegenspannung, die erzeugt wird, wenn sich der Rotor 303 dreht. Der Differentialverstärker 108 verstärkt differentiell die elektromotorische Gegenspannung Va, die in der Spule 306 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung erzeugt wurde, und gibt das differentielle Verstärkersignal F ab. Der den Nullpunkt kreuzende Vergleicher 107 gibt ein Nullpunkt-Kreuzungs-Ausgangssignal G auf die Einrichtung 114 zum Erzeugen eines abschließenden Treiberimpulses, nachdem sie ein Ausgangssignal F vom Differenzverstärker 108 empfangen hat. Die Impulse, Signale und Ausgangssignale A bis H entsprechen den Schritten (a) und (b) der Fig. 15, 22, 26, 29, 31 und 33.
Die Diagramme der Fig. 15 (a) bis 15 (h) für einen Fall, daß der Rotor des Schrittmotors mit getrennten Spulen mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, wird unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm der Fig. 14 beschrieben, welches eine Ausführungsform einer Hochgeschwindigkeits-Treiberschaltung für den Rotor des Schrittmotors mit getrennten Spulen zeigt. Wenn die voreingestellte Vibrationsalarm-Zeit erreicht ist, gibt die Vibrationssetz/Rücksetz-Schaltung 105 eine den Vibrationsalarm erzeugenden Impuls A, der in der Fig. 15 (a) dargestellt ist, und die Schaltung 106 zum Erzeugen eines Treiber-EIN/AUS-Signals gibt das Treiber-EIN/AUS-Signal B aus, das in der Fig. 15 (b) dargestellt ist. Die Einrichtung 112 für die Erzeugung phasenstarrer Impulse gibt einen phasenstarren Impuls C ab, der in der Fig. 15 (c) dargestellt ist, um den Rotor 303 zu starten. Die Treiberschaltung 110 versorgt die Treiberspule 101 mit einem Startstrom, um den Rotor 303 zum Drehen zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt ist nicht bekannt, ob der Rotormagnet 308 des Rotors 303 in einer Position stillgesetzt ist, aus der er durch den phasenstarren Impuls C gestartet werden kann. Wenn die Polarität der magnetischen Pole, die im Stator 304 durch den phasenstarren Impuls C angeregt wurde, die gleiche ist wie die Polarität der Magnetpole des Rotormagneten 308 des Rotors 303, der entgegengesetzt zu den Magnetpolen des Stators 304 ist, dreht sich der Rotor 303. Ist sie verschieden von der Polarität der Magnetpole des Rotormagneten 308 des Rotors 303, dreht sich der Rotor 303 nicht. Die Polarität der Magnetpole, die im Stator 304 bewirkt und durch den Treiberimpuls angeregt wurde, der auf den phasenstanren Impuls C folgt, d.h. durch den Anfangsimpuls E und den darauffolgenden Treiberimpuls H, ist die gleiche wie die Polarität der Magnetpole des Rotormagneten mit dem Rotor 303, wobei die Polarität des letzteren der Polarität des Stators 304 entgegengesetzt ist. Demzufolge kann der darauffolgende Treiberimpuls den Rotor 303 in Bewegung setzen.
Die Einrichtung 112 zur Erzeugung phasenstarrer Impulse gibt das Batteriespannungs-Erkennungssignal, das mit D bezeichnet und in Fig. 15 (d) gezeigt ist, auf die Batteriespannungs-Erkennungsschaltung 110, nachdem der phasenstarre Impuls C angestiegen ist. Die Schaltung 111 zum Erkennen der Batteriespannung erkennt die Batteriespannung und gibt das Batteriespannungs-Rangsignal I auf die Einrichtung 115 zum Festlegen der Impulsbreite. Nach dem Empfang der Batteriespannung gibt die Einrichtung 115 zum Festlegen der Impulsbreite auf die Einrichtung 112 zum Erzeugen phasenstarrer Impulse, auf die Einrichtung 113 zum Erzeugen des Anfangsimpulses, auf die Einrichtung 114 zum Erzeugen des darauffolgenden Treiberimpulses, auf die Einrichtung 116 zum Festlegen der Impuls-Intervalle das phasenstarre Pulsbreitensignal K, das Anfangs-Impulsbreiten-Signal C, das anschließende Treiberpuls-Breitensignal M, das Puls-Intervall-Signal N entsprechend der phasenstarren Pulsbreite, der Anfangspulsbreite, der darauffolgenden Treiberpulsbreite und dem Intervall zwischen dem phasenstarren Impuls und dem Anfangsimpuls, die jeweils so festgelegt werden, daß der Schrittmotor 301 stabil gestartet und bei hoher Geschwindigkeit rotiert werden kann, und zwar auch dann, wenn die Beschleunigung eines Grades, der in der Batteriespannung erzeugt werden kann, beispielsweise durch Bewegen des Arms, auf den Schrittmotor einwirkt. Nachdem das phasenstarre Breitensignal K empfangen wurde, gibt die Einrichtung 112 zum Erzeugen eines phasenstarren Impulses den phasenstarren Impuls C auf die Treiberschaltung 110, wobei der Impuls C eine Impulsbreite (tc) aufweist, die der Batteriespannung entspricht, die durch die Schaltung 111 zum Erkennen der Batteriespannung erkannt wird. Die Pulsintervall-Rücksetz-Einrichtung 116 gibt das anfangsimpulserzeugende Signal O, das von dem phasenstarren Impuls C und dem Puls-Intervall-Signal N gebildet wird, auf die anfangsimpulserzeugende Einrichtung 113.
Die Einrichtung 113 zum Erzeugen des Anfangsimpulses gibt nach dem Empfang des Anfangsimpulsbreitensignals L den Anfangsimpuls E aus, der eine Impulsbreite (te) aufweist, die der Batteriespannung entspricht, die durch die Schaltung 111 zur Erkennung der Batteriespannung detektiert wurde, und - nach Empfang des anfangsimpulserzeugenden Signals O - gibt sie td nach dem Fall des phasenstarren Impulses C einen hilfsweisen Anfangsimpuls 201 ab (der Anfangsimpuls E enthält im folgenden den hilfsweisen Anfangsimpuls, wenn nichts anderes vermerkt ist), der eine Pulsbreite tg aufweist und die Treiberfunktion des Schrittmotors bei einem Fall tf des Anfangspulses E durch den Anfangsimpuls E zur Treiberschaltung 110 unterstützt. Das Ausgangssignal F des Differentialverstärkers 108, der mit der Spule 306 für die Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung verbunden ist, ist in der Fig. 15 (f) gezeigt. Spitze Störsignale 202 (die sich nachfolgend auf Störsignale entsprechend dem Fall des Treiberimpulses H beziehen, falls nichts anderes vermerkt ist), sind dem Ausgangssignals F des Differenzverstärkers überlagert. Nach dem Empfang des Ausgangssignals F des Differenzverstärkers gibt der den Nullpunkt kreuzende Vergleicher 107 das Ausgangssignal G auf die nachfolgende, einen Treiberpuis erzeugende Einrichtung 114 ab, wie in der Fig. 15 (g) gezeigt. Ein Spitzenimpuls 204, welcher dem Spitzenstörimpuls 202 entspricht, wird dem Ausgangssignal G des den Nullpunkt kreuzenden Vergleichers überlagert. Die nachfolgende Einrichtung 114 zum Erzeugen eines Treiberimpulses hat indessen die Funktion der digitalen Maskierung des Spitzenimpulses 204, der dem Spitzenstörimpuls 202 entspricht, wie es die Fig. 18 zeigt und später beschrieben wird. Wenn somit das nachfolgende treiberimpulserzeugende Signal der Einrichtung 113 zum Erzeugen des Anfangsimpulses eingegeben wird, gibt die Einrichtung 114 zum Erzeugen des Treiberimpulses den nachfolgenden Treiberimpuls H aus, der eine Impulsbreite (tah) aufweist, die kleiner als die Pulsbreite (tc) des phasenstarren Pulses oder die Anfangsimpulsbreite (te) ist, die der Batteriespannung entspricht, die durch die Schaltung 111 zur Erkennung der Batteriespannung erkannt wurde, wie es die Fig. 15 (h) zeigt, und zwar synchron mit Zeiten, die dem den Nullpunkt kreuzenden Punkten 203 entsprechen, die in Fig. 15 (f) gezeigt sind. Diese sind die Anstiegszeit und die Abfallzeit des Signals G des den Nullpunkt kreuzenden Komparators, wie es die Fig. 15 (g) zeigt, ausgenommen die Anstiegszeit und die Abfallzeit des Spitzenimpulses 204. Der Schrittmotor 301 wird durch den nachfolgenden Antriebsimpuls H konstant beschleunigt und kann den Rotor 303 mit hoher Geschwindigkeit in Bewegung versetzen, und zwar mit einer Drehgeschwindigkeit, welche dem Reibungswiderstand entspricht, der auf den Rotor 303 einwirkt.
Wenn die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors zunimmt, nimmt die Pulsbreite (tah) des nachfolgenden Antriebsimpulses H der Vorrichtung 114 zur Erzeugung des nachfolgenden Antriebspulses ab und setzt ihn auf eine Pulsbreite (tah), die wie die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors ideal ist. Da der Differentialverstärker 108, der in der Fig. 17 A dargestellt ist, bei diesem Ausführungsbeispiel kein Tiefpaßfilter besitzt, entsteht in dem Ausgangssignal des Differentialverstärkers 108 keine Zeitverzögerung aufgrund eines Tiefpaßfilters (was später noch als ein R1C1 -Tiefpaßfilter beschrieben wird), wobei dieses Tiefpaßfilter durch einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 gebildet wird, was die Fig. 17 B zeigt. Somit ist der Drehwinkel θ, der dem Anstieg und dem Fallen des Ausgangssignals G des durch den Nullpunkt schreitenden Komparators entspricht mit Ausnahme des Spitzenimpulses 204, im we sentlichen -θ&sub0; oder π - θ&sub0;. Vergleicht man dies mit einem Differentialverstärker mit einem R1C1-Tiefpaßfilter, kann der Schrittmotor hinreichend beschleunigt werden, bevor die Drehbewegung seines Rotors unterbrochen wird (Das Unterbrechen tritt auf, wenn θ = 0 bis π/2 oder π bis 3π/2) ist, was aufgrund des Reibungsmoments geschieht. Hierdurch nimmt die Drehgeschwindigkeit des Rotors zu.
Die Funktion der Schaltungsanordnung, die in Fig. 18 dargestellt ist und die zur digitalen Maskierung des Spitzenimpulses dient, wird nun unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm der Fig. 19 beschrieben. Wenn der durch den phasenstarren Impuls gebildete Startimpuls und der Anfangsimpuls von der Einrichtung zur Erzeugung der phasengekoppelten Impulse und der Einrichtung zur Erzeugung der Anfangsimpulse unabhängig vom Ausgangssignal G des den Nullpunkt kreuzenden Komparators abgegeben werden, zeigt die Fig. 19 (a) einen darauffolgenden Anfangsimpuls nach dem Startimpuls. Da der Spitzenimpuls 204 manchmal nicht erzeugt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors zunimmt, zeigt Fig. 19 (b) ein Ausgangssignal G eines nullpunktkreuzenden Komparators, bei welchem ein Spitzenimpuls 204 erzeugt wird, sowie ein Ausgangssignal G des nullpunktkreuzenden Komparators, bei welchem ein Spitzenimpuls 204 nicht erzeugt wird. Die Fig. 18 enthält die Blöcke 501, 502 und 503. Der Block 501 maskiert eine Inversion des Ausgangssignals G des nullpunktkreuzenden Komparators, welches im nullpunktkreuzenden-Ausgangssignal G durch den Anfangsimpuls E bedingt ist (Der Anfangsimpuls E ist ein Anfangsimpuls E, der den Hilfs-Anfangsimpuls ausschließt.). Der Block 502 maskiert eine hintere Ecke 602 des Spitzenimpulses 204. Der Block 503 maskiert eine vordere Kante 601 des Spitzenimpulses 204 und betrifft das Ausgangssignal G des nullpunktkreuzenden Komparators, in welchem der Spitzenimpuls 204 nicht erzeugt wird. Im Block 501 wird das Ausgangssignal G des nullpunktkreuzenden Komparators einem Kurvenformbildner zugeführt, der einen Mehrfach-Anstieg und einen Mehrfach-Abfau ändert, und zwar beim Anstieg und Abfall des Ausgangssignals G des nullpunktkreuzenden Komparators auf einen einzelnen Anstieg und einen einzelnen Abfall. Das Signal wird also hinsichtlich seiner Kurvenform geformt und mit dem Anfangsimpuls E abgegeben. Auf diese Weise wird die Inversion des Ausgangssignals G des nullpunktkreuzenden Komparators, das erscheint, bevor der Anfangsimpuls E endet, vermieden.
Im Block 502 wird das Ausgangssignal G des nullpunktkreuzenden Vergleichers auf eine Verzögerungsschaltung 504 gegeben, um die hintere Kante 602 des Spitzenimpulses 204 zu maskieren. Nach dem Empfang von invertierten und nicht-invertierten Ausgangssignalen des Verzögerungsschaltkreises 504, erzeugen Flip-Flop-Schaltungen F3 und F4 Ausgangssignale F3Q (d) und F4Q (e). Hierauf erzeugt eine UND- Schaltung A1 ein Ausgangssignal A1 (f) als ein UND-Ausgangssignal der Ausgangssignale F3Q (d) und F4Q (e). Die Flip-Flop-Schaltungen F3 und F4 werden durch ein Spitzenimpuls-Ausgangssignal M2Q (g) aus einem Impulsgenerator M2 beim Anstieg des darauffolgenden Treiberimpulses H (a) zurückgesetzt. In Block 503 erzeugen die Flip-Flop-Schaltungen F1 und F2 Ausgangssignale F1Q k\) und F2Q (k) aufgrund des Empfangs eines invertierlen Ausgangssignals G (c) des nullpunktkreuzenden Komparators und eines nicht-invertierten Ausgangssignals G (b) eines nullpunktkreuzenden Komparators. Ein ODER-Ausgangssignal Q2 (1) der Ausgangssignale F1Q (j) und F2Q (k) wird abgegeben, um einen darauffolgenden Treiberimpuls H zu erzeugen. Damit der Spitzenimpuls 204 maskiert wird, werden die Flip-Flop-Schaltungen F1 und F2 zurückgesetzt durch ein ODER-Ausgangssignal Q1 (i) eines Ausgangsimpulses M1Q (h), der von einem Impulsgenerator M1 abgegeben wird, wenn ein darauffolgender Treiberimpuls H (a) zum Maskieren der vorderen Kante 601 und das Ausgangssignal A1 (f) zum Maskieren der hinteren Kante 602 abfällt.
Eine Ausführungsform, bei der eine mit einem Abgriff versehene Spule vorgesehen ist, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 21 bis 24 B beschrieben. Die Fig. 23 A ist eine Draufsicht auf einen Schrittmotor, der einen Vibrationsalarm in einer mit einem Abgriff versehenen Spule antreibt, während Fig. 23 B einen Querschnitt zeigt, der entlang der Linie XXIIIB - XXIIIB der Fig. 23 A gemacht ist. Die Ansicht des Stators und des Rotors ist die gleiche wie die in Fig. 16 C. Ein Schrittmotor 1101 enthält einen Rotor 303, der mit einem exzentrischen Gewicht 302, einem Stator 304 und einer Antriebsspule 1102 versehen ist. Wie man aus Fig. 21 erkennt, ist die Spule 1103 zur Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung als eine Spule ausgebildet, welche die gesamte Antriebsspule 1102 betrifft oder die man durch Entfernen des Anschlusses von einem Teil der Antriebsspule 1102 erhält.
Im folgenden wird die elektromotorische Gegenspannung, die in der Spule 1103 zur Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung detektiert wird, beschrieben. Man erhält eine elektromotorische Gegenspannung Vb, die in der Spule zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung erzeugt wird, einschließlich eines Spannungsabfalls Rb ib, der durch einen Antriebsspulen-Gleichstromwiderstand Rb der Spule zur Erkennung der elektromotorischen Gegenkraft bewirkt wird, entsprechend der nachfolgenden Gleichung (7):
Vb = -Lb (dib/dt) - Kb sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) - Rb ib (7)
wobei ib der Strom ist, der in der Spule zur Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung fließt.
In Gleichung (7) erhält man -Lb (dib/dt), indem man das Vorzeichen des Produkts einer äquivalenten Selbstinduktivität Lb der Spule 1103 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung und der Änderung im Treiberstrom ib über der Zeit invertiert (die äquivalente Selbstinduktivität Lb ist (nb2 + nb nb0)/Rm, worin nb die Zahl der Wicklungen der Spule 1103 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung ist, während nb0 die Anzahl der Wicklungen eines Spulenbereichs der Antriebsspule ist, die nicht verwendet wird durch die Spule 1103 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung. Rm ist der magnetische Widerstand des Magnetkreises des Schrittmotors). -Lb (dib/dt) wird erzeugt, wenn sich der Treiberstrom ib über der Zeit ändert. KbKb sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) erhält man, indem man das Vorzeichen des Produkts eines mechanischen Koppelkoeffizienten Kb im Hinblick auf den Schrittmotor 1101, sin (θ + θ&sub0;) und einer Änderung im Drehwinkel θ über die Zeit, d. h. die Winkelgeschwindigkeit des Rotors 303, invertiert. -Kb sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) wird erzeugt, wenn der Rotor 303 rotiert. θ&sub0; ist der Anfangswinkel des Rotors 303. Bei der Draufsicht der Fig. 16 C, die den Stator und den Rotor zeigt, ist q&sub0; der Winkel von der Position der Magnetpole N (S) eines Rotormagneten 308 des Rotors 303, der durch ein Reibungsmoment stillgesetzt ist, zur Position von fast 90º von einem Schlitz 309 des Stators 304.
Ein Ausgangssignal Vgb eines Differentialverstärkers (der später noch beschrieben wird) kann man entsprechend der folgenden Gleichung (8) erhalten:
Vgb = -Gb Lb (dib/dt) - Gb Kb sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) - Gb Rb ib (8)
Vgb der Gleichung (8) ist ein Ausgangssignal F eines Differentialverstärkers 908 im Blockschaltbild der Hochgeschwindigkeitstreiberschaltung, die in der Fig. 21 gezeigt ist (und die noch später beschrieben wird), für den Rotor des Schrittmotors. Indem ein Zeitpunkt erkannt wird, bei dem -Gb Kb sin(e + θ&sub0;) (dθ/dt) = 0 ist, kann der Drehwinkel θ (-θ&sub0;, -θ&sub0; + π) der in Fig. 16 C gezeigt ist, des Rotors 303 von der Position der Magnetpole N (S) des Rotormagneten 308 des Rotors 303, der durch ein Reibungsmoment stillgesetzt wird, erkannt werden. Man beachte, daß Gb den Verstärkungsfaktor des Differentialverstärkers 908 darstellt. Obgleich das Ausgangssignal Vgb des Differentialverstärkers der Spule mit Abgriff -Gb Lb (dib/dt) - Gb Rb ib enthält, das durch zeitliche Veränderung des Treiberstroms ib in der Treiberspule verursacht wird, kann es vernachlässigt werden.
Die Anordnung des Blockdiagramms der Fig. 21, die ein Ausführungsbeispiel einer Hochgeschwindigkeitstreiberschaltung für den Rotor eines Schrittmotors zeigt, der eine mit einem Abgriff versehene Spule aufweist, wird nun beschrieben. Die Fig. 21 unterscheidet sich von dem Blockdiagramm der Fig. 14, welches das Ausführungsbeispiel der Hochgeschwindigkeitstreiberschaltung für den Rotor des Schrittmotors zeigt, in der Treiberspule 305, in der Verbindungsmethode der Treiberspule 305 und der Treiberschaltung 110, in der Verbindungsmethode der Treiberspule 305 und des Differentialverstärkers 108 und in dem Differentialverstärker 108. Die Treiberspule 1102 in Fig. 21 ist mit einer Treiberschaltung 110 verbunden und die Spule 1103 zum Erkennen der elektromotorischen Gegenspannung ist mit dem Differentialverstärker 908 verbunden. Hiervon abgesehen zeigt die Fig. 21 dasselbe wie die Fig. 14, weshalb eine detaillierte Beschreibung in dieser Hinsicht weggelassen wird.
Die in den Fig. 22 (a) bis 22 (h) gezeigten Diagramme des Hochgeschwindigkeitsantriebs eines Rotors des Schrittmotors, der eine Spule mit Anzapfung besitzt, wird nun unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm der Fig. 21 beschrieben, welche das Ausführungsbeispiel der Hochgeschwindigkeitstreiberschaltung für den Rotor des Schrittmotors zeigt, der eine Spule mit Anzapfung besitzt. Da die Fig. 22 (a) bis 22 (e) ähnlich den Fig. 15 (a) bis 15 (e) sind, wird auf eine detaillierte Beschreibung in dieser Hinsicht verzichtet. Das Ausgangssignal F des Differentialverstärkers 908, der mit der Spule 1103 für die Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung verbunden ist, ist in der Fig. 22 (f) dargestellt. Die Spitzenstörung 1002 ist dem Ausgangssignal F des Differentialverstärkers überlagert. Nach dem Empfang des Ausgangssignals F des Differentialverstärkers gibt der den Nullpunkt kreuzende Vergleicher 107 das Ausgangssignal G auf die Einrichtung 114, welche den darauffolgenden Treiberpuls erzeugt, wie es in der Fig. 22 (g) gezeigt ist. Ein Spitzenimpuls 1004, welcher der Spitzenstörung 1002 entspricht, wird dem Ausgangssignal G des nullpunktkreuzenden Komparators überlagert. Die Einrichtung 114 zur Erzeugung des nachfolgenden Treiberimpulses hat indessen die Funktion, den Spitzenimpuls 1004 entsprechend dem Spitzenstörimpuls 1002 digital zu maskleren, wie es in der Fig. 18 dargestellt ist. Nachdem also das darauffolgende treiberpulserzeugende Signal J von der Einrichtung 113 zum Erzeugen des Anfangsimpulses eingegeben ist, gibt die Einrichtung 114 zur Erzeugung des darauffolgenden Treiberpulses als Reaktion auf den nullpunktkreuzenden Punkt 1003, der in der Fig. 22 (f) gezeigt ist, den darauffolgenden Treiberimpuls H ab, der eine Pulsbreite (tbh) aufweist, die kleiner als die phasenstarre Pulsbreite (tc) oder die Anfangsimpulsbreite (te) ist, die der Batteriespannung entspricht, die von der Schaltungsanordnung 111 zur Erkennung der Batteriespannung erkannt wird, wie dies die Fig. 22 (h) zeigt, und zwar synchron mit der Anstiegszeit und der Abfallszeit des Ausgangssignals G des nullpunktkreuzenden Komparators, der in der Fig. 22 (g) gezeigt ist, mit Ausnahme der Anstiegszeit und der Abfallszeit des Spitzenimpulses 1004. Der Schrittmotor 1101 wird konstant durch den darauffolgenden Treiberimpuls H beschleunigt und kann den Rotor 303 mit einer hohen Geschwindigkeit zum Rotieren bringen, wobei die Rotationsgeschwindigkeit gleich dem Reibungswiderstand ist, der auf den Rotor 303 einwirkt. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors zunimmt, verringert die Vorrichtung 114 zur Erzeugung des darauffolgenden Impulses die Pulsbreite (tbh) des darauffolgenden Treiberimpulses H und setzt ihn auf eine Pulsbreite (tbh), die optimal ist wie auch Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Differentialverstärker 908, der in der Fig. 24 A gezeigt ist, kein R2C2- und R3C3-Tiefpaßfilter aufweist, die in der Fig. 24 B gezeigt sind, wird keine Zeitverzögerung im Ausgangssignals F des Differentialverstärkers 908 durch diese Tiefpaßfilter erzeugt.
Der Drehwinkel θ, der dem Anstieg und dem Abfall des Ausgangssignals des nullpunktkreuzenden Komparators entspricht, mit Ausnahme des Spitzenimpulses 1004, ist somit im wesentlichen -θ&sub0; oder π - θ &sub0;. Vergleicht man dies mit einem Differentialverstärker mit einem Tiefpaßfilter, so kann der Schrittmotor ausreichend beschleunigt werden, bevor die Rotation seines Rotors durch das Reibungsmoment unterbrochen wird (Die Unterbrechung tritt auf, wenn θ = 0 bis π/2 oder π bis 3π/2), wodurch die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors zunimmt.
Ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Auslöschungsspule verwendet wird, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 25 bis 31 beschrieben. Die Fig. 27 A zeigt eine Draufsicht auf einen Schrittmotor, der einen Vibrationsalarm in einer Auslöschspule antreibt, und in Fig. 27 B ist ein Querschnitt dargestellt, der entlang der Linie XXVIIB - XXVIIB der Fig. 27 A gezogen ist. Die Draufsicht auf den Stator und auf den Rotor ist identisch derjenigen der Fig. 16 C. Ein Schrittmotor 1501 enthält einen Rotor 303, der ein exzentrisches Gewicht 302 besitzt, einen Stator 304 und eine Treiberspule 1502. Die Treiberspule 1502 enthält eine effektive Treiberspule 1503 und zwei Spulen 1504 und 1505 zum Erkennen einer rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung, welche den gleichen Treiberspulen-Gleichstromwiderstand und die gleiche Selbstinduktivität sowie verschiedene Richtungen der Wicklungen aufweisen. Die Spulen 1504 und 1505 zum Erkennen einer rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung sind in Reihe zueinander geschaltet, um die Antriebsspule 1503 effektiv zu treiben, damit die Positionen der Magnetpole des Rotors 303 erkannt werden.
Die elektromotorische Gegenspannung, die in den Spulen 1504 und 1505 zum Erkennen einer rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung erzeugt wird, wird nun beschrieben. Eine elektromotorische Gegenspannung Vc, die in der Spule 1504 zum Erkennen einer rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung erzeugt wird, einschließlich eines Spannungsabfalls Rc iC, der durch einen Treibergleichstromspulen- Widerstand Rc der Spule 1504 zum Erkennen einer rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung verursacht wird, erhält man entsprechend der nachfolgenden Gleichung (9):
Vc = -Lc (dic/dt) - Kc sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) - Rc ic (9)
In der Gleichung (9) erhält man -Lc (dic/dt) durch Invertieren des Vorzeichens des Produkts einer äquivalenten Selbstinduktivität Lc (die äquivalente Seibstinduktivität Lc ist Lc = n0c nc/Rm, worin n0c und nc die Zahl der Wicklungen der effektiven Treiberspule und der Spule zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenkraft bedeuten, und Rm den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreises des Schrittmotors bedeutet) der Spule 1504 zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung und die zeitliche Änderung des Treiberstroms iC. Lc (dic/dt) wird erzeugt, wenn sich der Treiberstrom iC zeitlich ändert. -Kc sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) erhält man, indem das Vorzeichen des Produkts eines mechanischen Kopplungskoeffizienten K im Hinblick auf den Schrittmotor 1501, sin(θ + θ&sub0;), und einer zeitlichen Änderung des Drehwinkels, d.h. der Winkelgeschwindigkeit des Rotors 303, invertiert. -Kc sin(0 + θ&sub0;) (dθ/dt) wird erzeugt, wenn sich der Rotor 303 dreht. θ&sub0; ist der Anfangswinkel des Rotors 303. Bei der Draufsicht der Fig. 16 C, die den Stator und den Rotor zeigt, ist θ&sub0; der Winkel von der Position des magnetischen Pols N (5) eines Rotormagneten 308 des Rotors 303, der durch ein Reibungsmoment stillgesetzt ist, zur Position von fast 90º vom Schlitz 309 des Stators 304.
Eine elektromotorische Gegenspannung Vd, die in der Spule 1505 zur Erkennung der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung, einschließlich eines Spannungsabfalls Rd id, der durch den Gleichstromwiderstand Rd einer Treiberspule der Spule 1505 zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung verursacht ist, erhält man aufgrund der folgenden Gleichung (10):
Vd = -Ld (did/dt) - Kd sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) + Rd id (10)
Entsprechend ist Vd in Gleichung (10) die Summe von -Ld (did/dt), -Kd sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) und Rd id. Da die Treiberströme ic und -id, die Gleichstromwiderstände Rc und Rd der Treiberspulen, die äquivalenten Selbstinduktivitäten Lc und -Ld sowie die mechanischen Koppelkoeffizienten Kc und Kd jeweils gleich sind zu i (-i), R, L (-L) und K, ist Vd von Vc, das oben beschrieben wurde, nur insofern verschieden, als das Vorzeichen von R i verschieden ist, weil die Richtung des Antriebsstroms i verschieden ist.
Ein Ausgangssignal V eines Addierers (der noch später beschrieben wird) erhält man aufgrund der folgenden Gleichung (11):
V = -2 G L (di/dt) - 2 G K sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) (11)
V in Gleichung (11) ist ein Addierer-Ausgangssignal F eines Addierers 1308 im Blockdiagramm der Fig. 25, die eine Hochgeschwindigkeitstreiberschaltung für einen Rotor eines Schrittmotors (der noch später beschrieben wird) zeigt. Werden Vc und Vd addiert, so wird der Spannungsabfall, der durch den Gleichstromwiderstand der Treiberspule entsteht, gelöscht und das Additionsergebnis ist die Summe von -2 G L (dθ/dt), während die elektromotorische Gegenspannung 2 G K sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) ist, die durch die Drehung des Rotors 303 entsteht. Wird ein Zeitpunkt erkannt, bei dem -2 G K sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) = 0 ist, kann der Drehwinkel θ(-θ&sub0;, -θ&sub0; + it), der in der Fig. 16 C gezeigt ist, des Rotors 303 von der Position des Magnetpols N (S) des Rotormagneten 308 des Rotors 303, der durch ein Reibungsmoment stillgesetzt wird, erkannt werden. Man beachte, daß G den Verstärkungsfaktor des Addierers 1308 bezeichnet. -2 G L (dθ/dt) der Gleichung (11) kann vernachlässigt werden und beeinflußt nicht die Erkennung. Da die Richtungen der Treiberströme i der Spulen 1504 und 1505 zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannungen unterschiedlich sind, tragen sie nicht zum Antrieb des Rotors 303 bei und verschwenden Leistung durch Verluste in den Gleichstromwiderständen Rc und Rd der Treiberspulen. Obgleich die Windungszahlen der Spulen 1504 und 1505 zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannungen nur etwa 1/40 derjenigen der Antriebsspule 1502 sind, hat das Ausgangssignal aus dem Addierer 1308 einen Pegel, dessen Nullpunkt-Kreuzungspunkt hinreichend durch den nullpunktkreuzenden Vergleicher 107 erkannt werden kann, der in der Fig. 13 dargestellt ist (was noch später beschrieben wird). Deshalb ist der reaktive Leistungsverbrauch der Spulen 1504 und 1505 zur Erkennung der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung vernachlässigbar im Vergleich zum Leistungsverbrauch der Treiberspule 1502.
Die Diagramme der Fig. 26 (a) bis 26 (h) einer Ausführungsform für den Antrieb des Rotors eines Schrittmotors mit hoher Geschwindigkeit, wobei der Rotor Spulen vom Auslösch-Typ besitzt, werden unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm einer Hochgeschwindigkeits-Treiberschaltung gemäß Fig. 25 beschrieben, wobei diese Schaltung für den Antrieb des Rotors des Schrittmotors dient, der eine Löschspule bei einer hohen Geschwindigkeit aufweist. Bei dieser Ausführungsform erzeugt eine Anfangsimpulserzeugungsschaltung 113 einen Impuls, der durch einen Anfangsimpuls E und einen Hufsanfangsimpuls 201 gebildet wird. Ein Addierer 1308, der in der Fig. 28 gezeigt ist, hat keine R3C3-, R4C4- und R5C5-Tiefpaßfilter, wie es die Fig. 30 zeigt (wird noch später beschrieben). Eine Vorrichtung 114 zum Erzeugen anschließender Treiberpulse hat die Funktion, die Spitzenimpulse zu maskieren, die durch Spitzenstörungen erzeugt werden, wobei eine Überlagerung auf der elektromotorischen Gegenspannung, addiert durch den Addierer, vorgenommen wird, was bereits im einzelnen im Zusammenhang mit dem Diagramm der Schaltungsanordnung der Fig. 28 für die Maskierung der Spitzenimpulse auf digitale Weise beschrieben wurde. Die Einrichtung 114 zum Erzeugen der darauffolgenden Treiberimpulse hat auch die Funktion, die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors vom Impulsintervall des darauffolgenden Treiberpulses H zu berechnen und die darauffolgende Treiberimpulsbreite (th) zu verringern, wenn die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors zunimmt.
Die Vorgänge vor der Erzeugung des Anfangsimpulses E sind die gleichen wie die der Fig. 15 (a) und 15 (e), weshalb eine detaillierte Beschreibung dieser Vorgänge unterbleibt. Ein Addierer-Ausgangssignal F' des Addierers 308, der mit den Spulen 1504 und 1505 zur Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung verbunden ist, ist in der Fig. 26 (f) gezeigt. Die Spitzenstörung 1402 wird dem Addierer-Ausgangssignal F' überlagert. Nach dem Empfang des Addierer-Ausgangssignals F' werden die Ausgangssignale G des nullpunktkreuzenden Komparators 107 auf die Einrichtung 114 zur Erzeugung der nachfolgenden Treiberimpulse gegeben, wie dies die Fig. 26 (g) zeigt. Ein Spitzenimpuls 1404, der der Spitzenstörung 1402 entspricht, wird dem Ausgangssignal G des nullpunktkreuzenden Vergleichers überlagert. Die Vorrichtung 114 zum Erzeugen der darauffolgenden Treiberimpulse hat die Funktion, die Spitzenimpulse 1404 digital zu maskieren, die den Spitzenstörungen 1402 entsprechen. Wenn somit das treiberpulserzeugende Signal J, wie es die Fig. 18 zeigt, von der Ein richtung 113 zum Erzeugen von Anfangsimpulsen eingegeben wird, und zwar aufgrund eines nullpunktkreuzenden Punkts 1403, der in der Fig. 26 (f) darstellt ist, gibt die Einrichtung 114 zum Erzeugen der darauffolgenden Treiberimpulse die darauffolgenden Treiberimpulse H aus, die eine Pulsbreite (th) haben, die kleiner als die Pulsbreite (tc) der phasenstarren Impulse oder Anfangsimpulsbreite (te) ist, welche der Batteriespannung entsprechen, die durch die Schaltung 111 zur Erkennung der Batteriespannung erkannt werden, wie dies in der Fig. 26 (h) gezeigt ist, und zwar synchron mit der Anstiegszeit und der Abfaliszeit des nullpunktkreuzenden Komparator- Ausgangssignals G, das in der Fig. 26 (g) gezeigt ist, mit Ausnahme der Anstiegsund Abfallszeit der Spitzenpulse 1404.
Der Schrittmotor 1501 wird stetig beschleunigt durch die darauffolgenden Treiberimpulse H und dreht somit den Rotor 303 bei hoher Geschwindigkeit mit einer Frequenz, welche den Reibungswiderstand überwindet, der auf den Rotor 303 einwirkt. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors zunimmt, verringert die Einrichtung 114 zum Erzeugen der Treiberimpulse die Pulsbreite (th) des Treiberimpulses und setzt ihn auf eine Pulsbreite (th), die optimal ist, wie auch die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Addierer 1308 keine R3C3-, R4C4- und R5C5-Tiefpaßfilter aufweist, wie in der Fig. 30 gezeigt (was noch später beschrieben wird), wird im Ausgangssignal F vom Addierer 1308 keine Zeitverzögerung durch diese Tiefpaßfilter erzeugt. Somit ist ein Drehwinkel θ, der dem Anstieg und dem Abfall des Ausgangssignals des nullpunktkreuzenden Komparators entspricht, im wesentlichen -θ&sub0; oder π - θ&sub0;. Im Vergleich zu einem Addierer mit einem Tiefpaßfilter kann der Schrittmotor hinreichend beschleunigt werden, bevor die Drehbewegung seines Rotors durch das Reibungsmoment unterbrochen wird (das Unterbrechen tritt auf, wenn θ = 0 bis π/2 oder π bis 3π/2), wobei die Drehgeschwindigkeit des Rotors vergrößert wird. Ist bei dieser Ausführungsform die auf den Treiber des Schrittmotors gegebene Spannung 3 V und die Pulsbreite der Treiberimpulse etwa 3 ms, so ist die Drehgeschwindigkeit pro Minute des Rotors 303 ungefähr 6000 Umdrehungen pro Minute, und der Treiberstrom (Spitzenwert) beträgt nur 2 mA.
Im folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Schaltungsanordnung für die Maskierung der Spitzenpulse auf digitale Weise von der Einrichtung 114 zur Erzeugung der folgenden Treiberimpulse entfernt wird und Tiefpaßfilter mit dem Addierer verbunden sind. Von den Fig. 29 (a) bis 29 (h), welche eine Ausführungsform zum Treiben des Rotors des Schrittmotors bei hoher Geschwindigkeit zeigen, sind die 29 (a) bis 29 (e) die gleichen wie die Fig. 26 (a) bis 26 (e), so daß eine detaillierte Beschreibung dieser Figuren entfällt. Die Fig. 30 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem Addierer 1708. Der Addierer 1708 enthält Differentialverstärker 1601 und 1602, die mit den Spulen 1504 und 1505 zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung verbunden sind, wobei ein Addierverstärker 1903 R4C4- und R5C5-Tiefpaßfilter aufweist, die mit den Ausgangsanschlüssen der Differentialverstärker 1601 und 1602 und einem R3C3-Tiefpaßfilter verbunden sind, wobei letzteres mit den R4C4- und R5C5-Tiefpaßfiltern verbunden ist und einen Verstärkungsfaktor R3/R6 oder R3/R7 aufweist. Das Ausgangssignal des Addierers 1708 wird ebenfalls durch die Gleichung (11) ausgedrückt (die Verstärkung G schließt Frequenzencharakteristiken ein, die durch die Tiefpaßfilter gegeben sind). Da jedoch die Ausgangssignale des Differentialverstärkers 1601 und 1602, die der Erzeugung von Zeitrahmen des darauffolgenden Treiberimpulses H entsprechen, das gleiche Vorzeichen haben und nicht durch den Addierverstärker 1903 beseitigt werden können, sind sie dem Ausgangssignal F' des Addierers als Spitzenstörung überlagert. In diesem Fall bedeutet die Spitzenstörung nicht nur eine Störung entsprechend dem Abfall des darauffolgenden Treiberimpulses H, sondern auch eine Störung, die dem gesamten folgenden Treiberimpuls H von seinem Anstieg bis zu seinem Fall entspricht. Falls das Addierer-Ausgangssignal F' einen nullpunktkreuzenden Punkt zu einer beliebigen Zeit aufgrund der Spitzenstörung aufweist, wird ein unnötiger darauffolgender Treiberimpuls H aus dem Mikrocomputer 109, der die Treiberimpulse erzeugt, abgegeben, und der Rotor 303 kann sich nicht normal drehen. Deshalb werden die R4C4- und R5C5-Tiefpaßfilter sowie das R3C3-Tiefpaßfilter benötigt, um die Spitzenstörungen zu beseitigen.
Die Grenzfrequenz des R3C3-Tiefpaßfilters erhält man aufgrund der folgenden Gleichung (12):
f1 = 1/(2π R3 C3) (12)
Die Grenzfrequenz des R4C4-Tiefpaßfilters kann man entsprechend der folgenden Gleichung (13) erhalten:
f2 = 1/(2π R4 C4) (13)
Die Grenzfrequenz des R5C5-Tiefpaßfilters kann man entsprechend der folgenden Gleichung (14) erhalten:
f3 = 1/(2π R5 C5) (14)
Um die Spitzenstörungen zu beseitigen, müssen f1, f2 und f3 innerhalb des Bereichs von fr bis 4 fr liegen, wobei fr die Maximalfrequenz des Schrittmotors ist. Obgleich diese Tiefpaßfilter aus den Spitzenstörungen die hochfrequenten Spitzenstörungen beseitigen können, welche dem Anstieg und Abfall des darauffolgenden Treiberimpulses H entsprechen, können sie nicht die niedrigfrequenten Spitzenstörungen beseitigen, die niedriger als die Grenzfrequenzen f1, f2 und f3 sind. Somit erscheint eine Pegelhaltung 1802 im Ausgangssignal F' des Addierers, die in der Fig. 29 (f) innerhalb einer Zeitperiode dargestellt ist, in welcher der phasenstarre Puls C, der Anfangsimpuls E und der nachfolgende Treiberimpuls H erzeugt werden. Das Ausgangssignal des den Nullpunkt kreuzenden Komparators 107, das durch den Spitzenimpuls verursacht wird, welches dem Abfall des nachfolgenden Treiberimpulses H entspricht, verschwindet und der anschließende Treiberimpuls H kann nur mittels des nullpunktkreuzenden Punktes der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung erzeugt werden. In diesem Fall ergibt sich kein Problem bezüglich der Stabilität der Hochfrequenz-Rotation des Schrittmotors.
Durch die Tiefpaßfilter ergibt sich eine Zeitverzögerung im Ausgangssignal F des Addierers, und der Drehwinkel θ entsprechend dem Anstieg und Abfall des Ausgangssignals G des den Nullpunkt kreuzenden Komparators wird von -θ&sub0; oder π - θ&sub0; verschoben. Um das Haftmoment und das Anregungsmoment zu nutzen, welches durch den Antriebsstrom erzeugt wird, der in der Treiberspule 1502 fließt und der für den Antrieb des Rotors 303 und die Optimierung der Startcharakteristiken und der Frequenz der Rotors 303 verantwortlich ist, liegt der Drehwinkel e vorzugsweise zwischen einem magnetischen Gleichgewichtspunkt, welcher dem Haftmoment und dem Anregungsgleichgewichtspunkt entsprechend dem Anregungsdrehmoment entspricht, und er liegt vorzugsweise zwischen 0 und -θ&sub0; oder zwischen π - θ&sub0; und π, wie es in der Fig. 16 C gezeigt ist. Wenn die Verschiebung des Drehwinkels θ größer als θ&sub0; wird, wie es in der Fig. 31 (f) gezeigt ist (Fig. 31(a) bis 31(e) sind die gleichen wie die Fig. 29 (a) bis 29 (e), weshalb auf eine ausführliche Beschreibung dieser Figuren verzichtet wird), muß der nullpunktkreuzende Pegel des den Nullpunkt kreuzenden Komparators 107 vom Nullpegel auf die Plus-Seite verschoben werden (nullpunktkreuzender Pegel 2001) und in Richtung auf die Minus-Seite (nullpunktkreuzender Pegel 2002), um den nullpunktkreuzenden Komparator 107 in der fortschreitenden Richtung entlang der Zeitbasis zu betreiben, so daß der Anstieg und Abfall des Ausgangssignals G des nullpunktkreuzenden Komparators entlang der Zeitachse fortschreitet, wie es in der Fig. 31(g) gezeigt ist, wobei die Erzeugung des nachfolgenden Treiberimpulses H entlang der Zeitachse fortschreitet, wie es in der Fig. 31 (h) gezeigt ist, wodurch die Verzögerung oder die Lücke des Drehwinkels θ des Rotors 303 kompensiert wird.
Eine Hochgeschwindigkeits-Treiberschaltung für den Rotor des Schrittmotors mit einer Löschspule entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm der Fig. 32 beschrieben. Die Fig. 32 unterscheidet sich von der Fig. 25 insoweit, als eine Schaltungsanordnung 2117 für die Erkennung einer Drehbewegung oder einer Nicht-Drehbewegung hinzugefügt wird, welche die Drehung oder Nicht-Drehung des Rotors 303 feststellt, der durch den phasengekoppelten Impuls C angetrieben wird und ein Drehbewegung/Nicht-Drehbewegungs-Signal auf eine Impuls-Setzeinrichtung 2116 und eine anfangsimpulserzeugende Einrichtung 2113 gibt. Mit Ausnahme dieser Maßnahme ist die Fig. 32 die gleiche wie die Fig. 25, so daß eine detaillierte Beschreibung der sich überlappenden Bereiche weggelassen wird.
Die Zeitdiagramme der Fig. 33 einer Ausführungsform für den Antrieb des Rotors eines Schrittmotors mit einer Löschspule und bei hoher Geschwindigkeit wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm der Fig. 32 beschrieben, die eine Hochgeschwindigkeits-Treiberschaltung entsprechend einer anderen Ausführungsform für den Rotor des Schrittmotors mit Löschspule zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform in folgender Hinsicht. Nach dem Empfang des Anfangsimpulsbreitensignals L entsprechend der Batteriespannung, die durch die Schaltungsanordnung 111 zum Erkennen der Batteriespannung erkannt wurde, und eines Drehung/Nicht-Drehungssignals P von der Schaltung 2117 zum Erkennen der Drehung oder Nicht-Drehung, gibt die Einrichtung 2113 zum Erzeugen eines Anfangsimpulses nach dem Empfang eines anfangsimpulserzeugenden Signals O einen Anfangsimpuls ab (der eine Pulsbreite ter während der Drehbewegung des Rotors 303 und eine Pulsbreite tgn während des Stopps des Rotors 303 aufweist) sowie einen Hilfs-Anfangsimpuls (der eine Pulsbreite tgr während der Drehung des Rotors 303 und eine Pulsbreite tgn des Stopps des Rotors 303 aufweist) auf eine Treiberschaltung 110 tdr (während der Drehbewegung des Rotors 303) oder tdn (während des Stopps des Rotors 303) nach dem Abfall des phasengekoppelten Impulses C, wie es in der Fig. 33 (e) gezeigt ist (in den nachfolgenden Fig. 33 (f), 33 (g) und 33 (h) deuten die ausgezogenen Linien den Fall an, bei dem der Rotor 303 rotiert, während die unterbrochenen Linien den Fall darstellen, indem sich der Rotor 303 nicht dreht). Bei der Hochgeschwindigkeits-Treiberschaltung dieser Ausführungsform eines Rotors des Schrittmotors können, da die Schaltungsanordnung 2117 zum Erkennen der Drehbewegunginicht-Drehbewegung zu der Hochgeschwindigkeitsrotor-Treiberschaltung der obigen Ausführungsform, die in Fig. 25 beschrieben ist, hinzugefügt ist, die Ausgangszeit und die Pulszeit des Anfangsimpulses E von der Einrichtung 2113 zur Erzeugung der Anfangsimpulse nicht nur entsprechend der Batteriespannung gesetzt werden, die durch die Schaltung 111 zum Erkennen der Batteriespannung erkannt wurde, sondern auch entsprechend der Drehbewegung/Nicht-Drehbewegung des Rotors 303, der durch einen phasengekoppelten Puls C angetrieben wird. Um die Drehbewegunginicht-Drehbewegung des Rotors 303 durch die Schaltung 2117 zum Erkennen der Drehbewegunginicht-Drehbewegung zu erkennen, ist eine vorgegebene Zeitperiode nach dem Abfall des phasengekoppelten Impulses C erforderlich. Es wird also gefordert, daß selbst dann, wenn der Rotor 303 durch den phasenstarren Impuls C gedreht wird, der Anfangsimpuls E eine größere Pulsbreite hat als der nachfolgende Treiberimpuls H.
Ein Ausgangssignal F' des Addierers 1308, der mit den Spulen 1504 und 1505 zur Erkennung der elektromotorischen Gegenspannung verbunden ist, ist in der Fig. 33 (f) gezeigt. Nach Erhalt des Addierer-Ausgangssignals F' gibt ein nullpunktkreuzender Komparator 107 das nullpunktkreuzende Komparator-Ausgangssignal G auf eine nachfolgende treiberimpulserzeugende Einrichtung 114, wie es in der Fig. 33 (g) gezeigt ist. Nach Erhalt eines darauffolgenden Treiberimpulsbreiten-Signals M gibt die darauffolgende treiberimpulserzeugende Einrichtung 114 einen darauffolgenden Treiberimpuls mit der Pulsbreite (th) ab, die kleiner ist als die Breite (tc) des phasengekoppelten Impulses oder die Pulsbreite (ter, ten) des Anfangsimpulses, der der Batteriespannung entspricht, die durch die Schaltung 111 zur Erkennung der Batteriespannung detektiert wurde, wie es die Fig. 33 (h) zeigt, und zwar synchron mit der Anstiegszeit oder Abfallszeit des Ausgangssignals G des nullpunktkreuzenden Komparators entsprechend den nullpunktkreuzenden Punkten 2203, die in der Fig. 33 (f) gezeigt sind. Ein Schrittmotor 1501 wird konstant durch den nachfolgenden Treiberimpuls H beschleunigt und kann den Rotor 303 mit hoher Geschwindigkeit drehen, und zwar mit einer Drehgeschwindigkeit, welche den Reibungswiderstand überwindet, der auf den Rotor 303 einwirkt.
Es wird nun ein Verfahren zum Wickeln einer Treiberspule bei einer Löschspule beschrieben, die in der Fig. 34 dargestellt ist. Eine Treiberspule 1502, welche eine effektive Treiberspule 1503 und die Spulen 1504 bzw. 1505 zum Erkennen einer rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung aufweist, wird durch einen Draht 2306, der in der Fig. 34 gezeigt ist, von einer Drahtführung 2307 gezogen, und zwar durch 1. Der Draht 2306 wird eingehakt in einen Spulenrahmen 2305. Die Spule 1505 zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung wird auf einen Spulenkern 307 gewickelt. Der Draht 2306 wird in einem Drahtfangstift 2308 eingehängt, und zwar mittels 2 und dann zum Spulenrahmen 2305 mittels 3. Die Spule 1504 zur Erkennung der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung wird auf den Spulenkern 307 im Vergleich zur Spule 1505 zum Erkennen der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung in entgegengesetzter Richtung gewickelt. Der Draht 2306 wird in den Drahtfangstift 2308 mittels 4 eingehängt und dann zum Spulenrahmen 2305 mittels 5. Die wirksame Treiberspule 1503 wird um den Spulenkern 307 in umgekehrter Richtung wie die Spule 1504 zum Erkennen der rotorerzeugten motorelektrischen Gegenspannung gewickelt, und der Draht 2306 wird in die Drahtführung 2307 mittels 6 eingehängt. Die beiden Spulenanschlüsse der Spule 1505 für die Erkennung der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung werden jeweils in engem Kontakt mit den Spulenenden 1, 2301 und 4, 2304 gebracht. Die beiden Spulenenden der Spule 1504 zur Erkennung der rotorerzeugten elektromotorischen Gegenspannung werden jeweils in engem Kontakt mit den beiden Anschlüssen 2, 2302 und 4, 2304 gebracht. Die beiden Spulenanschlüsse der effektiven Treiberspule 1503 werden jeweils in engem Kontakt mit den Spulenanschlüssen 2, 2302 und 3, 2303 gebracht. Der Draht 2306, der für die Treiberspule 1502 unnötig ist, wird abgeschnitten, wobei die automatische Wicklung der Treiberspule 1502 auf den Spulenkern 307 vervollständigt wird.
Es wird nun die Vibrationsmodulation des Vibrationsalarms des ersten Ausführungsbeispiels, das in Fig. 35 gezeigt ist, beschrieben. Nach Empfang eines Vibrationsalarm erzeugenden Impulses A, gezeigt in Fig. 35 (a), von der Schaltung 105 zum Setzen oder Rücksetzen des Vibrationsalarms gibt die Schaltung 106 zum Erzeugen eines EIN/AUS-Impulses in den Fig. 14, 21, 25, 29 und 32 ein Treiber-EIN/AUS- Signal B ab, das einen Impulszug von Treiber-EIN-Zeit ton enthält, entsprechend dem Treiber-EIN des Schrittmotors und der Treiber-AUS-Zeit toff entsprechend dem Treiber-AUS. Der Schrittmotor wird innerhalb der Treiber-AN-Zeit ton angetrieben und gestoppt innerhalb der Treiber-AUS-Zeit toff durch das Treiber-EIN/AUS-Signal B. Auf diese Weise wird die Vibration des Vibrationsalarms moduliert und die Vibration des exzentrischen Gewichts des Schrittmotors kann auf das Tastorgan des Arms über das Uhrengehäuse intensiver übertragen werden als eine konstante Vibration, die keine Modulation aufweist.
Die Vibrationsmodulation des Vibrationsalarms eines zweiten Ausführungsbeispiels, das in Fig. 36 dargestellt ist, wird nun beschrieben. Nach dem Empfang eines Vibrationsalarm erzeugenden Impulses A, dargestellt in der Fig. 36 (a) von einer Vibrationsalarm-Setz-/Rücksetz-Schaltung 105, gibt die Schaltung 106 zum Erzeugen eines Treiber-EIN/AUS-Signals in den Fig. 14, 21, 25, 29 und 32 ein Treiber- EIN/AUS-Signal B ab, das einen Impuls einer Treiber-EIN-Zeit ton enthält, welcher einem Treiber-EIN-Signal des Schrittmotors entspricht. Wie die Fig. 36 (c) zeigt, erzeugt die den nachfolgenden Treiberimpuls erzeugende Einrichtung einen nachfolgenden Treiberimpuls, der eine vorgegebene Pulsbreite (th) während einer Zeit tcon besitzt. Hierauf wird das darauffolgende Treiberimpulsintervall gemessen, und zwar während die darauffolgende Treiberimpulsbreite allmählich abnimmt. Wenn das darauffolgende Treiberimpulsintervall ts wird, nimmt die darauffolgende Treiberimpulsbreite allmählich zu. Wenn das darauffolgende Treiberimpulsintervall (tf) wird, erzeugt die Einrichtung zum Erzeugen des darauffolgenden Treiberimpulses einen Impuls, der eine vorgegebene Pulsbreite (th) während einer Zeit tcon hat. Dieser Vorgang wird wiederholt. Die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors nimmt zu und ab aufgrund dieser wiederholten Operation. Somit wird die Vibration des Vibrationsalarms moduliert, und die Vibration des exzentrischen des Schrittmotors kann auf das Tastorgan des Arms über das Uhrengehäuse intensiver gegeben werden, als dies bei einer konstanten Vibration ohne Modulation der Fall wäre.
Es wird nun das Berechnungsergebnis der Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Rotors, das man durch theoretische Simulation erhält, beschrieben. Der Rotor wird durch die optimale Treibermethode angetrieben, wobei die Position des Rotors von der elektromotorischen Gegenspannung erkannt wird (nachfolgend als rotorerzeugte elektromotorische Spannung bezeichnet), die in der Treiberspule durch den magnetischen Fluß induziert wird, der durch einen sich drehenden Rotor erzeugt wird; ein Treiberstrom wird auf die Treiberspule synchron zur Zeit gegeben, wenn die Position des Rotors erkannt wird, und der Rotor wird beschleunigt.
Der Drehwinkel θ des Rotors kann entsprechend der Gleichung (15) erhalten werden. Wie man aus der Draufsicht von Stator und Rotor gemäß Fig. 16 C erkennt, ist der sich im Uhrzeigersinn drehende Winkel θ des Rotors im Hinblick auf den magnetischen Gleichgewichtspunkt von θ = 0 gemäß Fig. 16 C positiv.
J (d²θ/dt²) + r (dθ/dt) = K i sin(θ + θ&sub0;) - Ts sin2θ - TL - Mg cosθ (15)
Den Treiberstrom i erhält man entsprechend der Gleichung (16):
L (dθ/dt) + K sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) + R i = (u(t) - u(t) - τ)) V - R&sub0;(i, V) i (16)
Man beachte, daß J das Trägheitsmoment des Rotors ist, während r den Fließwiderstandskoeffizienten des Rotors bedeutet, K ein elektromechanischer Kopplungskoeffizient ist, θ&sub0; den Anfangswinkel des Rotors bedeutet, Ts den Maximalwert des Reibungsdrehmoments darstellt, TL das Lastmoment bedeutet, Mg das maximale Gravitationsmoment des exzentrischen Gewichts ist, L die Selbstinduktion der Treiberspule bedeutet, R der Gleichstromwiderstand der Treiberspule darstellt, u(t) die Einheitsfunktion der Zeit t ist, τ eine Treiberpulsbreite darstellt, V die Spannung bedeutet, die auf den Motortreiber gegeben wird, und R&sub0;(i, V) der EIN-Widerstand des Motortreibers ist.
Fig. 37 stellt das Berechnungsergebnis (Änderung der Umdrehungen pro Minute des Rotors über der Zeit) der Simulation dar, die man erhält, indem der Rotor durch darauffolgende Treiberimpulse (Pulsbreite r) mit dem Drehwinkel θ (-θ&sub0;, θ&sub0; + π) beschleunigt wird, oder zu einer Zeit, die die rotorerzeugte elektromotorische Gegenspannung -K sin(θ + θ&sub0;) (dθ/dt) = 0 bereitstellt, wobei der Anfangswinkel des Rotors θ&sub0; (π4 = 0.785 rad) ist. Berücksichtigt man die jeweiligen in der Fig. 37 dargestellten Parameter, beträgt die zugeführte Spannung 3,0 (V). Der Gleichstromwiderstand (R + R&sub0;) der Treiberspule einschließlich des EIN-Widerstands des Motor treibers ist dann 200 Ω, während die Selbstinduktivität L 200 mH beträgt, das Trägheitsmoment J 2.8 x 10&supmin;&sup9; (kgm²) ist, der Fließwiderstandskoeffizient τ 16.0 x 10&supmin;¹¹ (Nms/rad) ist, der elektromechanische Kopplungskoeffizient K 5.3 x 10&supmin;³ (Nm/A) ist, das Reibungsdrehmoment Ts 5.3 x 10&supmin;&sup5; (Nm) beträgt, das Lastdrehmoment TL gleich 0.0 (Nm) ist und das Moment Mg, das durch die Schwere des exzentrischen Gewichts verursacht wird, 6.0 x 10&supmin;&sup6; (Nm) beträgt. Betrug die Winkelposition θ des Anfangsstopps des Rotors von -sin&supmin;¹ (Mg/2Ts) ungefähr -0.06 rad, so betrug die Anfangswinkelgeschwindigkeit (dθ/dt) des Rotors 0 radis und der Treiberstrom i zu Beginn 0 mA. Beim Wechsel der Umdrehungen pro Minute der Rotors über die Zeit bei einer Anfangsimpulsbreite von 20 ms und 114 darauffolgenden Treiberimpulsen mit einer Impulsbreite τ von 4 ms war die maximale Drehgeschwindigkeit 7000 Umdrehungen pro Minute, und die Rotor-Stoppzeit, nachdem der darauffolgende Treiberimpuls endete (ungefähr 0.55 s) betrug ungefähr 0.15 5. Der Treiberimpuls betrug 15 mA beim Start und 3 mA während der konstanten Hochgeschwindigkeitsrotation etwa 0.5 5 nach dem Start. Aus dieser Simulationsberechnung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors ergab sich, daß die Frequenz des Rotors 3000 Umdrehungen pro Minute oder mehr wurde, entsprechend einem Verfahren, bei dem die Position des Rotors über die rotorerzeugte elektromotorische Gegenspannung ermittelt wurde. Ein Treiberstrom wird auf die Treiberspule synchron zu der Zeit gegeben, wenn die Position des Rotors erkannt wurde, und der Rotor wurde beschleunigt. Es war auch bekannt, daß der Treiberstrom (Spitzenstrom) während einer konstanten Hochgeschwindigkeitsrotation auf 3 mA gesenkt werden kann.
Es wird nun ein Stator beschrieben, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die obigen Ausführungsbeispiele wurden beschrieben unter Verwendung eines flachen bipolaren Stators, wie er in der Fig. 38 A gezeigt ist und der mit Schlitzen 261 und Stufen 262 versehen ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und kann ebenso unter Verwendung eines flachen bipolaren Stators realisiert werden, wie in der Fig. 38 B gezeigt ist, der keine Stufe, sondern Nuten 236 aufweist. Desgleichen kann ein flacher bipolarer Stator verwendet werden, wie er in der Fig. 38 C gezeigt ist, der nur Schlitze und keine Stufen aufweist, sowie ein flacher bipolarer Stator, der in der Fig. 38 D gezeigt ist und keinen Schlitz und keine Stufe aufweist. Im Falle des flachen bipolaren Stators gemäß Fig. 38 D kann dieser angetrieben werden, indem eine Mehrzahl von Anfangsimpulsen vorbereitet werden, die verschiedene Impulsbreiten haben und selektiv einen optimalen Anfangsimpuls abgeben.

Claims

1. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm, welches die Vibration durch Rotieren erzeugt, mit einem Motor, einem exzentrischen Gewicht, dessen Schwerpunkt sich außerhalb der Drehachse befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein bipolarer Schrittmotor mit flachem Stator ist, der aufweist einen bipolaren flachen Stator, einen Rotor mit einem bipolaren Permanentmagneten, eine Treiberspule, die magnetisch mit dem flachen Stator gekoppelt ist, wobei das exzentrische Gewicht direkt mit einer Rotorwelle des Rotors verbunden ist und der Rotor des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator gedreht wird, um das exzentrische Gewicht zu drehen, wodurch eine Vibration erzeugt wird.

2. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das exzentrische Gewicht derart angeordnet ist, daß die Position des Schwerpunkts der Bedingung 0º < θ < 90º oder 180º < θ < 270º genügt, wenn der Stator still steht, wobei θ ein Winkel von der Position des Schwerpunkts des exzentrischen Gewichts in einer vertikalen Richtung der Schwerkraft entlang einer Drehrichtung des exzentrischen Gewichts um die Drehwelle als Zentrum ist.

3. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das exzentrische Gewicht und der Rotormagnet derart mit der Rotorwelle verbunden sind, daß α und β im wesentlichen gleiche Winkel sind, wobei β der Winkel vom Schwerpunkt des exzentrischen Gewichts zu einem Magnetpol des Rotormagneten entlang einer Drehrichtung des exzentrischen Gewichts um die Rotorwelle als Zentrum ist und α einen Winkel zwischen einem Schlitz des Stators des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator und einer senkrechten Richtung der Schwerkraft darstellt.

4. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Gerät mit Vibrationsalarm eine Armbanduhr ist.

5. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das exzentrische Gewicht und der Rotormagnet mit der Rotorwelle derart verbunden sind, daß α und β im wesentlichen gleiche Winkel darstellen, wobei α ein Winkel zwischen einem Schlitz des Stators des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator und der Richtung von 12 Uhr vom Zentrum des Ziffernblatts der Armbanduhr ist.

6. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 4, dadurch gekennos zeichnet, daß es außerdem eine Hauptplatine aufweist, die ein Uhrenmodul darstellt, und ein Ziffernblatt mit Markierungen, und daß in bezug auf die Hauptplatine als Begrenzung das exzentrische Gewicht auf einer Seite des Ziffernblatts angeordnet ist und der Rotormagnet auf einer dem Ziffernblatt gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

7. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Hauptplatine aufweist, die ein Uhrenmodul darstellt, und ein Ziffernblatt mit Markierungen, und daß das exzentrische Gewicht angrenzend zur Hauptplatine angeordnet ist, wobei Durchbohrungen zum Darstellen eines Teils des exzentrischen Gewichts in der Hauptplatine und dem Ziffernblatt vorgesehen sind.

8. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehantriebsschaltung des Rotors des bipolaren Schrittmotors mit flachem Stator eine antriebspulserzeugende Einrichtung für die Ausgabe eines Pulssignals aufweist, welches den Schrittmotor auf der Basis eines Alarmausgangssignals mit einer Alarmzeit antreibt, daß eine Treiberschaltung für die Versorgung der Treiberspule mit einem Treiberstrom auf der Basis des Pulssignals, das von der Treiberpulseinrichtung gegeben wird, vorgesehen ist, wobei der flache Stator zum Übertragen einer magneto-motorischen Kraft, die in der Spule zu dem Rotor erzeugt wird, auf den Rotor dient, daß eine Spule zum Erkennen einer gegenelektromotorischen Spannung vorgesehen ist, welche eine gegenelektromotorische Spannung erkennt, die durch die Drehung des Rotors erzeugt wird, und daß eine magnetische Pol-Positionserkennungseinrichtung vorgesehen ist, welche eine magnetische Polposition des Rotors erkennt, der rotiert, und zwar bezüglich des flachen Stators auf der Basis der gegenelektromotorischen Spannung, die in der gegenelektromotorischen Spannungserkennungsspule erzeugt wird, und die ein Erkennungssignal auf die Antriebs-pulserzeugungseinrichtung gibt, um ein Ausgangszeitsignal des Pulssignals von der antriebspulserzeugenden Einrichtung zu steuern.

9. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte magnetische Polpositionserkennungseinrichtung einen durch Null gehenden Vergleicher aufweist, der ein Erkennungssignal ausgibt, nachdem er erkannt hat, daß die gegenelektromotorische Spannung, die in der gegenelektromotorischen Spannungserkennungsspule erzeugt wurde, einen Nullpegel erreicht.

10. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal der Antriebspulserzeugungseinrichtung einen Startimpuls zum Starten der Rotation des Rotors, der gestoppt wurde, aufweist, sowie einen darauffolgenden Antriebsimpuls zum stetigen Antrieb des Rotors, der gestartet wurde.

11. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Startimpuls zum Starten der Rotation des Rotors, der gestoppt wurde, einen phasenfestlegenden Impuls zum Ausrichten der magnetischen Pole des Rotors aufweist, wobei gegenüberliegend magnetische Pole in dem flachen Stator erzeugt werden, um die gleiche Polarität zu haben wie die der magnetischen Pole des flachen Stators, und daß ein Anfangsimpuls vorgesehen ist, der nach dem phasenfestlegenden Impuls ausgegeben wird, damit der flache Stator den magnetischen Polen des Rotors gegenüberliegt, um magnetische Pole zu erzeugen, welche dieselbe Polarität haben wie die magnetischen Pole des Rotormagnets.

12. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsimpuls eine Impulsbreite hat, die größer ist als die des darauffolgenden Antriebsimpulses.

13. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsimpuls eine Impulskette mehrerer Impulse ist, von denen jeder eine Breite hat, die größer ist als diejenige des darauffolgenden Treiberimpulses.

14. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulskette der mehreren Impulse einen ersten Anfangsimpuls mit einer Impulsbreite größer als der des nachfolgenden Treiberimpulses aufweist und daß ein zweiter Anfangsimpuls vorgesehen ist, der eine Impulsbreite aufweist, die größer ist als die des nachfolgenden Treiberimpulses und kleiner als die des ersten Anfangsimpulses.

15. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 10, dadurch gekennos zeichnet, daß die Pulsbreite des nachfolgenden Treiberimpulses abnimmt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors zunimmt.

16. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenspannungs-Erkennungsschaltung dadurch gebildet wird, daß sie unabhängig in der Antriebsspule gewickelt ist.

17. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspule auch als Gegenspannungs-Erkennungsspule dient.

18. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Antriebsspule auch als Gegenspannungs-Erkennungsspule dient, wobei ein Abgriff von dem Teil der Antriebsspule getrennt wird.

19. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erkennen der Magnetpolposition einen Differenzverstärker aufweist, der die gegenelektromotorische Spannung differentiell verstärkt, die in der Gegenspannungs-Erkennungsspule erzeugt wird, sowie einen durch Null gehenden Vergleicher für die Ausgabe eines Erkennungssignals, nachdem erkannt wurde, daß die gegenelektromotorische Spannung, die differentiell durch den Differenzverstärker verstärkt wurde, den Nulipegel erreicht.

20. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenspannungs-Erkennungsspule einen Gleichstrom-Widerstand und zwei Gegenspannungs-Erkennungsspulen aufweist, die im wesentlichen die gleichen Selbstinduktivitäten und verschiedene Wicklungsrichtungen aufweisen, und in Serie zu der Antriebsspule geschaltet ist.

21. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erkennen der Magnetpolposition einen Addierer zum Addieren der gegenelektromotorischen Spannungen aufweist, die in den beiden Gegenspannungs-Erkennungsspulen erzeugt werden, und daß ein durch Null gehender Vergleicher für die Ausgabe eines Erkennungsimpulses nach dem Erkennen, daß eine gegenelektromotorische Spannung, die durch eine Addition des Addierers erhalten wurde, den Pegel Null erreicht hat, vorgesehen ist.

22. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach den Ansprüchen 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenspannungs-Erkennungsspule dadurch gebildet ist, daß sie mehrschichtig in der Antriebsspule gewickelt ist.

23. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Addierer ein Tiefpaßfilter aufweist, welches die hochfrequenten Störungen, die der gegenelektromotorischen Spannung überlagert sind, abschwächt.

24. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Antriebsimpulse eine Maskierung aufweist, um das Erkennungssignal des durch Null gehenden Vergleichers digital zu maskieren, und zwar in Abhängigkeit von dem hochfrequenten Störsignal, das der gegenelektromotorischen Spannung, die durch den Addierer hinzugeffigt wurde, überlagert ist.

25. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker ein Tiefpaßfilter aufweist, welches die hochfrequenten Störungen ausfiltert, die der differentiell verstärkten gegenelektromotorischen Spannung überlagert sind.

26. Elektronisches Gerät mit Vibrationsalarm nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Treiberimpulse eine Maskierung aufweist, um das Erkennungssignal vom durch Null gehenden Vergleicher digital zu maskleren, und zwar in Abhängigkeit von einem hochfrequenten Störsignal, das der gegenelektromotorischen Spannung überlagert ist, die durch den Differentialverstärker differentiell verstärkt wurde.