JP2010051164A - ステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】 非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図り得るようにすること。
【解決手段】 主駆動パルスＰ１による回転駆動によってステッピングモータ１０２が回転しなかった場合に主駆動パルスＰ１よりもエネルギの大きい予備駆動パルスＰｙによって回転制御する制御回路１０６を備えたステッピングモータ制御回路１０１において、制御回路１０６は、予備駆動パルスＰｙによってステッピングモータ１０２を回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えた場合には、予備駆動パルスＰｙに含まれる制動駆動パルスＰｒのエネルギを大きくするように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステッピングモータ制御回路及び前記ステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計に関する。

従来から、ロータ収容孔及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容孔内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにしたステッピングモータがアナログ電子時計等に使用されている。

前記ステッピングモータの制御方式として、特許文献１記載の発明では、通常時の駆動を担う主駆動パルスＰ１と、主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きく負荷変動時の駆動を担う補正駆動パルスＰ２とを備えた補正駆動方式が実用化されている。この補正駆動方式は主駆動パルスＰ１による駆動時に非回転となった場合、補正駆動パルスＰ２をすかさず発生して駆動する方式である。その回転／非回転を判定する方法として、ロータの振動による誘起電圧を検出する方式がある。この方法は任意に設定した基準しきい電圧を超えた場合を回転、そうでない場合を非回転と判定している。さらに同じエネルギの駆動パルスによって連続的に駆動された場合、低消費電力化のためにエネルギをそれまでより小さくして駆動するようにしている。

図５は、アナログ電子時計に使用されている一般的なステッピングモータの構成図で、図６はその駆動タイミング図である。
図５において、ステッピングモータ１０２は、ロータ収容用貫通孔２０３を有するステータ２０１、ロータ収容用貫通孔２０３に回転可能に配設されたロータ２０２、ステータ２０１と接合された磁心２１０、磁心２１０に巻回されたコイル２１１を備えている。ステッピングモータ１０２をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ２０１及び磁心２１０はネジ（図示せず）或いはかしめによって地板（図示せず）に固定され、互いに接合される。コイル２１１は、第１端子Ｏ１、第２端子Ｏ２を有している。

ロータ２０２は、２極（Ｓ極及びＮ極）に着磁されている。磁性材料によって形成されたステータ２０１の外端部には、ロータ収容用貫通孔２０３を挟んで対向する位置に複数（本実施の形態では２個）の切り欠き部（外ノッチ）２０６、２０７が設けられている。各外ノッチ２０６、２０７とロータ収容用貫通孔２０３間には可飽和部２０８、２０９が設けられている。
可飽和部２０８、２０９は、ロータ２０２の磁束によっては磁気飽和せず、コイル２１１が励磁されたときに磁気飽和して磁気抵抗が大きくなるように構成されている。ロータ収容用貫通孔２０３は、輪郭が円形の貫通孔の対向部分に複数（本実施の形態では２つ）の半月状の切り欠き部（内ノッチ）２０４、２０５を一体形成した円孔形状に構成されている。

切り欠き部２０４、２０５は、ロータ２０２の停止位置を決めるための位置決め部を構成している。コイル２１１が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、図５（ａ）に示すように前記位置決め部に対応する位置、換言すれば、ロータ２０２の磁極軸Ａが、切り欠き部２０４、２０５を結ぶ線分と直交するような位置に安定して停止している。
いま、図６に示すように、主駆動パルスＰ１をコイル２１１の端子Ｏ１、Ｏ２間に供給して（例えば、第１端子Ｏ１側を正極、第２端子Ｏ２側を負極）、図５（ａ）の矢印方向に電流ｉを流すと、ステータ２０１には破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２０６、２０７が飽和して磁気抵抗が大きくなり、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は図５（ａ）の矢印方向に１８０度回転し、図５（ｂ）に示す位置に安定的に停止する。
このようにステッピングモータ１０２が回転した場合、主駆動パルスＰ１による駆動後、回転検出を行わないマスク時間経過後の回転検出時間Ｔ１において、回転したか否かを判別するための所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起電圧Ｖｍａｘが検出される。

次に図５（ｂ）の状態で、駆動パルス回路１０４から、逆極性の矩形波の主駆動パルスＰ１をコイル２１１の端子Ｏ１、Ｏ２に供給して（前記駆動とは逆極性となるように、第１端子Ｏ１側を負極、第２端子Ｏ２側を正極）、図５（ｂ）の矢印方向に電流を流すと、ステータ２０１には破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２０８、２０９が先ず飽和し、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は前記と同一方向に１８０度回転し、図５（ａ）に示す位置に安定的に停止する。
この場合も、ステッピングモータ１０２が回転しているため、回転検出時間Ｔ１において、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起電圧Ｖｍａｘに対応する検出信号が検出される。

以後、このように、コイル２１１に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することによって、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印方向に連続的に回転させることができるように構成されている。
前述した主駆動パルスＰ１による駆動時において、ステッピングモータ１０２が回転しない場合には、図６（ｂ）に示すように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起電圧Ｖｍａｘに対応する検出信号が検出されない。この場合、主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きくステッピングモータ１０２を強制的に回転させるための補正駆動パルスＰ２（回転駆動部）及びステッピングモータ１０２に制動をかけるための制動駆動パルスＰｒ（制動駆動部）を有する予備駆動パルスＰｙによって強制的に駆動される。

ここで、補正駆動パルスＰ２によって確実に回転させるには、十分なエネルギ供給が有効なので、補正駆動パルスＰ２の電流幅を長くしなければならない。
しかしながら、補正駆動パルスＰ２の電流幅が長いとそれだけ消費電流が増大してしまい、負荷環境下において常時補正駆動がかかる結果、消費電力が増加し又、電源として電池を使用している場合には電池寿命が極端に短くなる恐れがある。
また、図７に示すように、逆に予備駆動パルスＰｙの電流幅が短くなるとロータの回転を十分制動できなくなり、負荷によっては、一旦回転するものの、制動が効かないため回転の初期位置に戻ってしまうという現象（補正駆動時の非回転現象）が発生する恐れがある。

即ち図７において、予備駆動パルスＰｙによってステッピングモータ１０２を反時計方向に回転した後、ロータ２０２が時計方向に反転した後の時点Ｂにおいて予備駆動パルスＰｙによる駆動を停止すると、装着された指針等の慣性によってロータ２０２が引き続き時計方向に回転する。そのとき、テレビ等による外部磁界が存在すると、前記外部磁界の影響によってロータ２０２が更に時計方向に回転して元の位置まで戻り、その結果ロータ２０２が回転しないという現象が生じる。
このように、補正駆動パルスＰ２と制動パルスＰｒによる駆動後のパルスオフタイミングが悪く、かつ前記制動パルスＰｒにて十分制動が取れない場合、ロータ２０２は反転方向に一定以上の速度を有している状態となり、特にこの時、針モーメントが大きい場合や外部磁界が大きい場合等においては、反転方向の回転を静止できずに初期位置へ逆回転してしまうという問題がある。

特公昭６１−１５３８５号公報

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図り得るようにすることを課題としている。

本発明によれば、主駆動パルスによる回転駆動によってステッピングモータが回転しなかった場合に前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい予備駆動パルスによって回転制御する制御手段を備えたステッピングモータ制御回路において、前記制御手段は、前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧を超えたか否かに応じて前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御することを特徴とするステッピングモータ制御回路が提供される。
制御手段は、予備駆動パルスによってステッピングモータを回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧を超えたか否かに応じて前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御する。

ここで、前記予備駆動パルスは前記ステッピングモータを回転駆動するための回転駆動部と前記ステッピングモータに制動をかけるための制動駆動部とを有して成り、前記制御手段は、前記制動駆動部のエネルギを変えることによって、前記予備駆動パルスのエネルギを変えるように構成してもよい。
また、前記制動駆動部は複数のパルスによって形成されて成り、前記制御手段は、前記制動駆動部の複数のパルスのデューティ比を変えることによって前記予備駆動パルスのエネルギを変えるように構成してもよい。

また、前記制動駆動部は複数のパルスによって形成されて成り、前記制御手段は、前記制動駆動部のパルス数を変えることによって前記予備駆動パルスのエネルギを変えるように構成してもよい。
また、前記回転駆動部は単一の矩形波によって形成されて成り、前記回転駆動部と制動駆動部は、相互に連続して又は相互に分離して形成されて成るように構成してもよい。
また、前記回転駆動部は複数のパルスによって形成されて成り、前記回転駆動部と制動駆動部は、相互に連続して又は相互に分離して形成されて成るように構成してもよい。
また、前記回転駆動部と制動駆動部は各々単一の矩形波によって形成されると共に、相互に連続して又は相互に分離して形成されて成るように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧を超えた場合、前記制動駆動部のエネルギをランクアップするように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記予備駆動パルスによって回転制御した場合に、複数回連続して前記誘起電圧信号が前記基準しきい電圧を超えなかったときには、前記制動駆動部のエネルギをランクダウンするように構成してもよい。

また、前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転駆動した後に前記ステッピングモータの回転を検出する区間である回転検出時間を複数の区間に区分し、前記制御手段は、前記複数の区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えたか否かの組み合わせに基づいて、前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御するように構成してもよい。
また、前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転駆動した後に前記ステッピングモータの回転を検出する区間である回転検出区間を、回転駆動直後の第１区間と前記第１区間の後の第２区間に区分し、前記制御手段は、前記第１、第２区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えたか否かの組み合わせに基づいて、前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記第１、第２区間において発生した誘起電圧のいずれもが前記基準しきい電圧を超えない場合には前記制動駆動部のエネルギを変更せず、前記第１、第２区間において発生した誘起電圧のいずれも前記基準しきい電圧を超えない状態が所定回数連続した場合には、前記制動駆動部のエネルギをランクダウンするように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記第１区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えるが、前記第２区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えない場合、前記制動駆動部のエネルギをランクアップするように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記第２区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超える場合、前記制動駆動部のエネルギを最大ランクのエネルギにランクアップするように構成してもよい。
また、前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転駆動した後に前記ステッピングモータの回転を検出する区間である回転検出区間を、回転駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間、前記第２区間よりも後の第３区間に区分し、前記制御手段は、前記第１〜第３区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えたか否かの組み合わせに基づいて、前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、第１区間〜第３区間における誘起電圧のパターンが（０，０，０）、（１，０，０）、（１，１，０）の場合には前記制動駆動部のエネルギを変更せず、同一の前記パターンが所定回数連続した場合には、前記制動駆動部のエネルギをランクダウンするように構成してもよい。
また、前記制御手段は、第１区間〜第３区間における誘起電圧のパターンが（０，１，０）、（０，１，１）の場合には前記制動駆動部のエネルギをランクアップするように構成してもよい。

また、前記制御手段は、第１区間〜第３区間における誘起電圧のパターンが（０，０，１）、（１，０，１）、（１，１，１）の場合には前記制動駆動部のエネルギを最大ランクのエネルギにランクアップするように構成してもよい。
また、本発明によれば、時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、前記ステッピングモータ制御回路として、前記いずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計が提供される。

本発明に係るモータ制御回路によれば、非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図ることが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子回路によれば、非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図ることが可能になり、低消費電力で正確な計時動作を行うことが可能になる。

本発明の実施の形態に係るアナログ電子時計のブロック図である。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路に使用する駆動パルスを示す図である。 一般的なアナログ電子時計に使用するステッピングモータの構成図である。 一般的なアナログ電子時計に使用するステッピングモータのタイミング図である。 従来のステッピングモータの動作説明図である。 本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明するための説明図である。 本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明するための判定チャートである。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の更に他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明するための判定チャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を用いたアナログ電子時計のブロック図で、アナログ電子腕時計の例を示している。
図１において、アナログ電子時計は、ステッピングモータ制御回路１０１、時刻針等を回転駆動するステッピングモータ１０２、電池によって構成された電源１０３を備えている。
ステッピングモータ制御回路１０１は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０４、発振回路１０４で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０５、電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０６、制御回路１０６からの制御信号に対応する駆動パルスによってステッピングモータ１０２を回転制御する駆動パルス回路１０７、ステッピングモータ１０５が主駆動パルスＰ１によって回転駆動された場合に回転状況を表す検出信号を検出するＰ１パルス回転検出手段１０８、ステッピングモータ１０５が予備駆動パルスＰｙによって回転駆動された場合に回転状況を表す検出信号を検出するＰｙパルス回転検出手段１０９を備えている。ここで、Ｐ１パルス回転検出手段１０８及びＰｙパルス回転検出手段１０９は回転検出手段を構成し、制御回路１０６及び駆動パルス回路１０７は制御手段を構成している。

ステッピングモータ１０２は、図５に示した構成のステッピングモータであり、アナログ電子時計で一般に用いられているものである。
詳細は後述するが、本実施の形態では駆動パルスとして、通常の回転駆動に用いる主駆動パルスＰ１と、主駆動パルスＰ１による回転では非回転であったときに回転制御する予備駆動パルスＰｙとを用いて駆動制御している。主駆動パルスＰ１は一種類のエネルギの主駆動パルスを用いるようにしてもよく、あるいは、相互にエネルギの異なる複数の主駆動パルスＰ１０〜Ｐ１ｎを用いるようにしてもよい。

また、予備駆動パルスＰｙは、各主駆動パルスよりもエネルギが大きくステッピングモータ１０２を強制的に回転駆動するための補正駆動パルスＰ２（予備駆動パルスＰｙにおける回転駆動部）と、補正駆動パルスＰ２によって生じた回転に制動をかけるための制動駆動パルスＰｒ（予備駆動パルスＰｙにおける制動駆動部）とを備えている。予備駆動パルスＰｙは更に、補正駆動パルスＰ２による駆動後に消磁するための消磁パルスを有するように構成してもよい。
図２は、本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路１０１のタイミング図である。
また図３は、本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路１０１の動作説明図である。
以下、図１〜図３、図５、図６を参照しながら、本実施の形態の動作を説明する。

制御回路１０６からの制御信号に応答して駆動パルス回路１０７が主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転駆動すると、Ｐ１パルス回転検出手段１０８は、回転検出を行わない時間である所定のマスク時間経過後、検出時間Ｔ１において回転検出を行う。
Ｐ１パルス回転検出手段１０８は、ステッピングモータ１０２が回転したか否かを検出する場合、ステッピングモータ１０２の回転によって発生する誘起電圧に対応する検出信号を、所定の第１基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１と比較し、前記検出信号が前記第１基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超えていれば回転と判定し、前記検出信号が前記第１基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超えていなければ非回転と判定する。制御回路１０６は、Ｐ１パルス回転検出手段１０８が回転と判定した場合、次回の回転駆動も同じ主駆動パルスＰ１によって回転駆動することにより、ステッピングモータ１０２が反時計方向に回転駆動される（図６（ａ）参照）。

Ｐ１パルス回転検出手段１０８は、前記検出信号が前記第１基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超えていなければ非回転と判定し、この場合次回は、補正駆動パルスＰ２及び制動パルスＰｒから成る予備駆動パルスＰｙによって回転制御する（図６（ｂ）参照）。
次に、Ｐｙパルス回転検出手段１０９は、予備駆動パルスＰｙによる回転制御が適正なエネルギの予備駆動パルスＰｙにって行われたか否かを検出する。
この場合、Ｐｙパルス回転検出手段１０９は、ステッピングモータ１０２の回転によって発生する誘起電圧に対応する検出信号を、所定の第２基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と比較し、前記検出信号が前記第２基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えていなければ予備駆動パルスＰｙのエネルギ（換言すれば制動駆動パルスＰｒのエネルギ）が適正と判定する（図２（ａ）、図３（ａ）、（ｂ））。
制御回路１０６は、Ｐｙパルス回転検出手段１０９が予備駆動パルスＰｙのエネルギは適正と判定した場合、予備駆動パルスＰｙの駆動エネルギは変更しない。

一方、Ｐｙパルス回転検出手段１０９は、前記検出信号が前記第２基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えていることを検出したときには、制御回路１０６は、ロータ２０２の回転が速く元に戻って非回転となる場合があるため、予備駆動パルスＰｙのエネルギが小さいと判定する（図２（ｂ）、図３（ｃ））。即ち、この場合、図３（ｃ）の太矢印で示すように、予備駆動パルスＰｙ停止後にロータ２０２が速く回転して元の位置に戻り、結果として非回転となる可能性がある。
制御回路１０６は、予備駆動パルスＰｙのエネルギが小さいと判定した場合、次回の予備駆動パルスＰｙ駆動時には、予備駆動パルスＰｙの駆動エネルギを１ランク上げて（ランクアップ）、１ランク大きなエネルギの予備駆動パルスＰｙに変更して駆動する（図２（ｃ）参照）。
尚、本実施の形態では、予備駆動パルスＰｙを、回転駆動部である補正駆動パルスＰ２は単一の矩形波、制動駆動部である制動駆動パルスＰｒは複数（本実施の形態では３つ）のパルスによって形成している。予備駆動パルスＰｙとして、エネルギが異なる複数ランクの駆動パルス、即ち、エネルギの異なる複数ランクの制動駆動パルスＰｒが用意されている。

図２（ｃ）の例では、制御回路１０６は、制動駆動パルスＰｒの複数のパルスのデューティ比を変えることによって予備駆動パルスＰｙのエネルギを変えるようにしているが、制動駆動パルスＰｒのパルス数を変えることによって予備駆動パルスＰｙのエネルギを変えるようにしてもよい。
制御回路１０６は、予備駆動パルスＰｙによって回転制御した場合に、誘起電圧が１回でも基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えなかったときには制動駆動パルスＰｒのエネルギをランクダウンするように構成してもよい。また、制御回路１０６は、予備駆動パルＰｙスによって回転制御した場合に、所定の複数回連続して誘起電圧が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えなかったときに、制動駆動パルスＰｒのエネルギをランクダウンするように構成してもよい。

図４は、本発明の実施の形態に使用する予備駆動パルスＰｙの他の構成を示す図である。いずれの予備駆動パルスＰｙを用いた場合においても、制御回路１０６は、予備駆動パルスＰｙによってステッピングモータ１０２を回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の第２基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えた場合、制動駆動パルスＰｒのエネルギをランクアップするように制御する。
図４（ａ）の予備駆動パルスＰｙでは、回転駆動部である補正駆動パルスＰ２と制動駆動部である制動駆動パルスＰｒは各々単一の矩形波によって形成されると共に相互に連続した構成となっている。

図４（ｂ）の予備駆動パルスＰｙでは、回転駆動部である補正駆動パルスＰ２と制動駆動部である制動駆動パルスＰｒは各々単一の矩形波によって形成されると共に相互に分離した構成となっている。
図４（ｃ）の予備駆動パルスＰｙでは、回転駆動部である補正駆動パルスＰ２と制動駆動部である制動駆動パルスＰｒは各々複数のパルスによって形成されると共に相互に連続した構成となっている。
図４（ｄ）の予備駆動パルスＰｙでは、回転駆動部である補正駆動パルスＰ２と制動駆動部である制動駆動パルスＰｒは各々複数のパルスによって形成されると共に相互に分離した構成となっている。

以上述べたように、本実施の形態に係るステッピングモータ制御回路１０１によれば、主駆動パルスＰ１による回転駆動によってステッピングモータ１０２が回転しなかった場合に前記主駆動パルスＰ１よりもエネルギの大きい予備駆動パルスＰｙによって回転制御する制御回路１０６及び駆動パルス回路１０７を備えたステッピングモータ制御回路１０１において、制御回路１０６及び駆動回路１０７は、予備駆動パルスＰｙによってステッピングモータ１０２を回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えたか否かに応じて予備駆動パルスＰｙのエネルギを変更制御するようにしている。

したがって、ステッピングモータ１０２の非回転時に回転負荷（回転の慣性モーメントや外部磁界）に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動方式の回転安定性の最適化を図ることが可能になる。
また、本実施の形態に係るアナログ電子時計の回転負荷に応じて、制動駆動パルスＰｒのランクを可変させることができ、消費電流と補正駆動方式の回転安定性の最適化を図ることができ、電池を電源としている場合に電池寿命をより長くすることができる。
また、本実施の形態に係るアナログ電子時計によれば、非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動方式の回転安定性の最適化を図ることが可能になり、低消費電力で正確な計時動作を行うことが可能になる。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。本発明の他の実施の形態では、予備駆動パルスPｙとして一定時間幅のパルスを使用すると共に、回転検出時間Ｔ２を複数（本他の実施の形態では２つ）の区間に分けて検出を行い、前記複数の区間の検出結果に基づいて予備駆動パルスのパルス幅制御を行うように構成している。尚、本他の実施の形態のブロック図やステッピングモータの構成図は前記実施の形態と同じである。
図８は、本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路のタイミング図である。予備駆動パルスＰｙは、各主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きくステッピングモータ１０２を強制的に回転駆動するための補正駆動パルスＰ２（予備駆動パルスＰｙにおける回転駆動部）と、補正駆動パルスＰ２によって生じた回転に制動をかけるための制動駆動パルスＰｒ（予備駆動パルスＰｙにおける制動駆動部）とを備えている。予備駆動パルスＰｙのパルス幅は、パルスのランク（具体的には制動パルスＰｒのランク）が変わった場合でもパルス幅は変化せず、一定時間幅になるように構成されている。予備駆動パルスＰｙによる駆動後の回転検出時間Ｔ２は２つの区間（第１区間Ｔ２−１と第２区間Ｔ２ー２）に区分されている。Ｖｃｏｍｐ２は回転状況を検出するための基準しきい電圧である。

図９は、本他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明する説明図である。ロータを中心とするＸＹ座標空間は第１象限Ｉ〜第４象限ＩＶに区分される。ロータ２０２の回転駆動後の自由振動によって誘起電圧が発生するが、第２象限ＩＩにおいて正方向（反時計回り方向）回転時に発生する誘起電圧を第２象限ＶＲｓ、第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の反転時に発生する誘起電圧を反転ＶＲｓ、第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の２回目の反転時に発生する誘起電圧を反転ＶＲｓ２と表している。
尚、前記３種類の誘起電圧ＶＲｓの発生順序は、第２象限ＶＲｓ、反転ＶＲｓ、反転ＶＲｓ２の順である。第２象限ＶＲｓは、第２象限ＩＩ内の回転検出位置を回転検出動作以前に通過している場合には出力されない。また、反転ＶＲｓ２は、十分制動がかかっている場合には出力されない。

図１０は、本他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明する判定チャートである。予備駆動パルスＰｙによる駆動後、区間Ｔ２−１、Ｔ２−２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える誘起電圧が検出された場合を「１」、検出されなかった場合を「０」と表している。
制御回路１０６は、区間Ｔ２−１、Ｔ２−２における検出結果のパターン（Ｔ２−１，Ｔ２−２）が、（０，０）の場合は、十分に制動がとれている状態（適正な制動状態）と判断して、予備駆動パルスのランクを変更せずに維持し、所定回数連続して（０，０）が検出された場合には予備駆動パルスＰｙのランク（具体的には制動パルスＰｒのランク）を１ランクダウンする。図８（ｃ）には、未だ所定回数連続して発生していないため、制動パルスＰｒのデューティを維持している例を示している。

制御回路１０６は、パターン（１，０）の場合は、反転方向の誘起電圧ＶＲｓが高く、補正駆動時の非回転現象の発生が懸念されると判断して、１ランクアップする。この場合、図８（ｂ）に示すように、制動パルスＰｒのデューティを１ランクアップする。
制御回路１０６は、パターン（０，１）の場合は、反転が遅いということはもともと補正駆動パルスＰ２で十分回転できていないと判断して、予備駆動パルスＰｙを最大ランクのエネルギにランクアップする。この場合、図８（ａ）に示すように、制動パルスＰｒのデューティを最大ランクにランクアップする。

また制御回路１０６は、パターン（１，１）の場合は、第２象限ＩＩにおいて発生する第２象限ＶＲｓとロータ２０２が最初の反転時に発生する反転ＶＲｓの組み合わせ、又は、反転ＶＲｓとロータが２回目の反転時に発生する反転ＶＲｓ２の組み合わせであり、いずれの場合も制動不十分と判断して、パターン（０，１）と同様に、予備駆動パルスＰｙを最大ランクのエネルギにランクアップする。

以上述べたように、本他の実施の形態によれば、回転検出区間を複数の区間（本他の実施の形態では２区間）に区分して、検出パターンに応じたパルスランク制御を行うように構成しているので、非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図ることが可能になる。非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図ることが可能になり、低消費電力で正確な計時動作を行うことが可能なアナログ電子時計を構築することが可能になる。

次に、本発明の更に他の実施の形態について説明する。本他の実施の形態では、予備駆動パルスPｙとしてパルスランクに応じた異なる時間幅のパルスを使用すると共に、回転検出時間Ｔ２を３つの区間に分けて検出を行い、前記３つの区間の検出結果に基づいて予備駆動パルスＰｙのパルス幅制御を行うように構成している。尚、本他の実施の形態のブロック図やステッピングモータの構成図は前記各実施の形態と同じである。
図１１は、本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路のタイミング図である。予備駆動パルスＰｙは、各主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きくステッピングモータ１０２を強制的に回転駆動するための補正駆動パルスＰ２（予備駆動パルスＰｙにおける回転駆動部）と、補正駆動パルスＰ２によって生じた回転に制動をかけるための制動駆動パルスＰｒ（予備駆動パルスＰｙにおける制動駆動部）とを備えている。予備駆動パルスＰｙのパルス幅は、パルスのランク（具体的には制動パルスＰｒのランク）に応じてパルス幅が変化するように構成されている。予備駆動パルスＰｙによる駆動後の回転検出時間Ｔ２は３つの区間（第１区間Ｔ２−１、第２区間Ｔ２ー２、第３区間Ｔ２−３）に区分されている。Ｖｃｏｍｐ２は回転状況を検出するための基準しきい電圧である。

また図１２は、本他の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路の動作を説明する判定チャートである。予備駆動パルスＰｙによる駆動後、区間Ｔ２−１、Ｔ２−２、Ｔ２−３において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える誘起電圧が検出された場合を「１」、検出されなかった場合を「０」と表している。
制御回路１０６は、区間Ｔ２−１、Ｔ２−２、Ｔ２−３における検出結果のパターン（Ｔ２−１，Ｔ２−２，Ｔ２−３）が、（０，０，０）の場合は、十分に制動がとれている状態と判断して、予備駆動パルスのランクを変更せずに維持し、所定回数連続して同一パターン（０，０，０）が検出された場合には予備駆動パルスＰｙのランク（具体的には制動パルスＰｒのランク）を１ランクダウンする。

制御回路１０６は、パターン（１，０，０）の場合は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える反転ＶＲｓ（図９参照）が検出され、それ以降は基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧は発生しない状態であり、十分に制動がとれて安定している状態と判断して、予備駆動パルスのランクを変更せずに維持し、所定回数連続して同一パターン（１，０，０）が検出された場合には予備駆動パルスＰｙのランク（具体的には制動パルスＰｒのランク）を１ランクダウンする。

制御回路１０６は、パターン（１，１，０）の場合は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える第２象限ＶＲｓと反転ＶＲｓが検出された状態であり、十分に制動がとれて安定している状態と判断して、予備駆動パルスのランクを変更せずに維持し、所定回数連続して同一パターン（１，１，０）が検出された場合には予備駆動パルスＰｙのランク（具体的には制動パルスＰｒのランク）を１ランクダウンする。
制御回路１０６は、パターン（０，１，０）の場合は、反転方向の誘起電圧ＶＲｓが高く、補正駆動時の非回転現象の発生が懸念されると判断して、予備駆動パルスPy（具体的には制動パルスＰｒ）を１ランクアップする。

制御回路１０６は、パターン（０，１，１）の場合は、反転ＶＲｓ及び反転ＶＲｓ２が高く、補正駆動時の非回転現象の発生が懸念されると判断して、予備駆動パルスPy（具体的には制動パルスＰｒ）を１ランクアップする。
制御回路１０６は、パターン（０，０，１）の場合は、反転が遅いということはもともと補正駆動パルスＰ２で十分回転できていないと判断して、予備駆動パルスＰｙ（具体的には制動パルスＰｒ）を最大ランクのエネルギにランクアップする。
制御回路１０６は、パターン（１，０，１）の場合は、前記パターン（０，０，１）に第２象限ＶＲｓが第１区間Ｔ１に出力された場合であり、反転が遅いと判断して、予備駆動パルスＰｙ（具体的には制動パルスＰｒ）を最大ランクのエネルギにランクアップする。

制御回路１０６は、パターン（１，１，１）の場合は、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える前記３種類の誘起電圧ＶＲｓが全て検出されており、制動不十分と判断して、予備駆動パルスＰｙ（具体的には制動パルスＰｒ）を最大ランクのエネルギにランクアップする。
以上述べたように、本他の実施の形態によれば、回転検出区間を３区間に区分して、検出パターンに応じたパルスランク制御を行うように構成しているので、非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図ることが可能になる。非回転時に回転負荷に応じた駆動を行うことにより、消費電流と補正駆動の回転安定性の最適化を図ることが可能になり、低消費電力で正確な計時動作を行うことが可能なアナログ電子時計を構築することが可能になる。

尚、前記各実施の形態では、予備駆動パルスＰｙのエネルギを変えるために、パルス幅も他はパルス数を変えるようにしたが、パルス電圧を変える等によっても、駆動エネルギを変えることが可能である。
また、第１基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１と第２基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２は同一の値にしてもよく、異なる値にしてもよい。第１基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１と第２基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を異なる値にする場合、第１基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を第２基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２よりも大きい値に設定してもよい。

また、時刻針以外にも、カレンダ等を駆動するためのステッピングモータに適用可能である。
また、ステッピングモータの応用例としてアナログ電子時計の例で説明したが、モータを使用する電子機器に適用可能である。

本発明に係るステッピングモータ制御回路は、ステッピングモータを使用する各種電子機器に適用可能である。
また、本発明に係る電子時計は、カレンダ機能付きアナログ電子腕時計、カレンダ機能付きアナログ電子置時計等の各種カレンダ機能付きアナログ電子時計をはじめ、各種のアナログ電子時計に適用可能である。

１０１・・・ステッピングモータ制御回路
１０２・・・ステッピングモータ
１０３・・・電源
１０４・・・発振回路
１０５・・・分周回路
１０６・・・制御回路
１０７・・・駆動パルス回路
１０８・・・Ｐ１パルス回転検出手段
１０９・・・Ｐｙパルス回転検出手段

Claims (19)

1. 主駆動パルスによる回転駆動によってステッピングモータが回転しなかった場合に前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい予備駆動パルスによって回転制御する制御手段を備えたステッピングモータ制御回路において、
   前記制御手段は、前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧を超えたか否かに応じて前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記予備駆動パルスは前記ステッピングモータを回転駆動するための回転駆動部と前記ステッピングモータに制動をかけるための制動駆動部とを有して成り、
   前記制御手段は、前記制動駆動部のエネルギを変えることによって、前記予備駆動パルスのエネルギを変えることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ制御回路。
3. 前記制動駆動部は複数のパルスによって形成されて成り、
   前記制御手段は、前記制動駆動部の複数のパルスのデューティ比を変えることによって前記予備駆動パルスのエネルギを変えることを特徴とする請求項２記載のステッピングモータ制御回路。
4. 前記制動駆動部は複数のパルスによって形成されて成り、
   前記制御手段は、前記制動駆動部のパルス数を変えることによって前記予備駆動パルスのエネルギを変えることを特徴とする請求項２記載のステッピングモータ制御回路。
5. 前記回転駆動部は単一の矩形波によって形成されて成り、
   前記回転駆動部と制動駆動部は、相互に連続して又は相互に分離して形成されて成ることを特徴とする請求項３又は４記載のステッピングモータ制御回路。
6. 前記回転駆動部は複数のパルスによって形成されて成り、
   前記回転駆動部と制動駆動部は、相互に連続して又は相互に分離して形成されて成ることを特徴とする請求項３又は４記載のステッピングモータ制御回路。
7. 前記回転駆動部と制動駆動部は各々単一の矩形波によって形成されると共に、相互に連続して又は相互に分離して形成されて成ることを特徴とする請求項２記載のステッピングモータ制御回路。
8. 前記制御手段は、前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転制御した際に発生する誘起電圧が所定の基準しきい電圧を超えた場合、前記制動駆動部のエネルギをランクアップすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
9. 前記制御手段は、前記予備駆動パルスによって回転制御した場合に、複数回連続して前記誘起電圧信号が前記基準しきい電圧を超えなかったときには、前記制動駆動部のエネルギをランクダウンすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
10. 前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転駆動した後に前記ステッピングモータの回転を検出する区間である回転検出時間を複数の区間に区分し、
    前記制御手段は、前記複数の区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えたか否かの組み合わせに基づいて、前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
11. 前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転駆動した後に前記ステッピングモータの回転を検出する区間である回転検出区間を、回転駆動直後の第１区間と前記第１区間の後の第２区間に区分し、
    前記制御手段は、前記第１、第２区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えたか否かの組み合わせに基づいて、前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御することを特徴とする請求項１０記載のステッピングモータ制御回路。
12. 前記制御手段は、前記第１、第２区間において発生した誘起電圧のいずれもが前記基準しきい電圧を超えない場合には前記制動駆動部のエネルギを変更せず、前記第１、第２区間において発生した誘起電圧のいずれも前記基準しきい電圧を超えない状態が所定回数連続した場合には、前記制動駆動部のエネルギをランクダウンすることを特徴とする請求項１１記載のステッピングモータ制御回路。
13. 前記制御手段は、前記第１区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えるが、前記第２区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えない場合、前記制動駆動部のエネルギをランクアップすることを特徴とする請求項１１又は１２記載のステッピングモータ制御回路。
14. 前記制御手段は、前記第２区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超える場合、前記制動駆動部のエネルギを最大ランクのエネルギにランクアップすることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
15. 前記予備駆動パルスによって前記ステッピングモータを回転駆動した後に前記ステッピングモータの回転を検出する区間である回転検出区間を、回転駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間、前記第２区間よりも後の第３区間に区分し、
    前記制御手段は、前記第１〜第３区間において発生した誘起電圧が前記基準しきい電圧を超えたか否かの組み合わせに基づいて、前記予備駆動パルスのエネルギを変更制御することを特徴とする請求項１０記載のステッピングモータ制御回路。
16. 前記制御手段は、第１区間〜第３区間における誘起電圧のパターンが（０，０，０）、（１，０，０）、（１，１，０）の場合には前記制動駆動部のエネルギを変更せず、同一の前記パターンが所定回数連続した場合には、前記制動駆動部のエネルギをランクダウンすることを特徴とする請求項１５記載のステッピングモータ制御回路。
17. 前記制御手段は、第１区間〜第３区間における誘起電圧のパターンが（０，１，０）、（０，１，１）の場合には前記制動駆動部のエネルギをランクアップすることを特徴とする請求項１５又は１６記載のステッピングモータ制御回路。
18. 前記制御手段は、第１区間〜第３区間における誘起電圧のパターンが（０，０，１）、（１，０，１）、（１，１，１）の場合には前記制動駆動部のエネルギを最大ランクのエネルギにランクアップすることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
19. 時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、
    前記ステッピングモータ制御回路として、請求項１乃至１８のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。

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