JP2011075462A - 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】駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うこと。
【解決手段】回転検出回路１１０は検出区間Ｔ１〜Ｔ３から成る回転検出区間Ｔ内において誘起信号ＶＲｓが回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超えたか否かによってステッピングモータ１０５の回転状況を検出し、検出時刻判別回路１１１は、回転検出回路１１０が検出した誘起信号ＶＲｓと検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２との交差点を基準として検出区間Ｔ１〜Ｔ３の長さを設定して検出し、制御回路１０３は検出区間Ｔ１〜Ｔ３における回転状況に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスＰ１のいずれか又は、各主駆動パルスＰ１よりもエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動制御する。
【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、ステッピングモータを主駆動パルスによって駆動した際に、前記ステッピングモータの回転自由振動によって生じる誘起信号を検出することによって回転したか否かを検出し、回転したか否かに応じて、パルス幅の異なる主駆動パルスに変更して駆動する、あるいは、主駆動パルスよりもパルス幅の大きい補正駆動パルスによって強制的に回転させるようにした補正駆動方式が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２では、前記ステッピングモータの回転を検出する際に、誘起信号のレベル検出に加え、検出時刻を基準時間と比較判別する手段を設け、主駆動パルスＰ１１でステッピングモータを回転駆動した後、誘起信号が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを下回ると補正駆動パルスＰ２を出力し、次の主駆動パルスＰ１は前記主駆動パルスＰ１１よりエネルギの大きい主駆動パルスＰ１２に変更して駆動する。主駆動パルスＰ１２で回転したときの検出時刻が基準時間より早いと、主駆動パルスＰ１２から主駆動パルスＰ１１に変更することによって、駆動時の負荷に応じた主駆動パルスＰ１で回転する。
これにより、特許文献１記載の発明よりも回転検出精度を向上して消費電流を低減することができる。

しかしながら、ロータの自由振動による誘起信号のピーク発生時刻は、負荷に比べて駆動エネルギが大きくなると早まり、駆動エネルギが小さくなると遅れる傾向がある。また、輪列負荷変動の影響を受け、時間の経過に比例してピーク電圧のばらつきが大きくなるという問題がある。また、個々のムーブメントにも負荷のばらつきが存在するため、誘起信号のピーク発生時刻に基づいて安定した駆動パルス制御を行うことが難しいという問題がある。

特公昭６１−１５３８５号公報 ＷＯ２００５／１１９３７７号公報

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うようにすることを課題としている。

本発明によれば、駆動パルスによる駆動終了直後からはじまる回転検出区間においてステッピングモータの回転によって発生する誘起信号を検出し、前記誘起信号に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出区間を構成する複数の検出区間を、前記回転検出手段が検出した誘起信号に基づく長さに設定する検出区間設定手段と、前記各検出区間における誘起信号の検出結果に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備えて成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。
検出区間設定手段は、回転検出区間を構成する複数の検出区間を、回転検出手段が検出した誘起信号に基づく長さに設定する。制御手段は、前記各検出区間における誘起信号の検出結果に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する。

ここで、前記回転検出手段は、前記誘起信号が前記回転検出区間内において回転状況検出用基準しきい電圧を超えたか否かによって前記ステッピングモータの回転状況を検出し、前記検出区間設定手段は、前記回転検出手段が検出した誘起信号と検出区間設定用基準しきい電圧との交差点を基準として前記各検出区間の長さを設定し、前記制御手段は、前記各検出区間における回転状況に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は、前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御するように構成してもよい。

また、前記回転検出区間は主駆動パルスによる駆動終了直後の第１検出区間、前記第１検出区間よりも後に続く第２検出区間、前記第２検出区間よりも後に続く第３検出区間に区分されると共に前記検出区間設定手段は前記回転検出手段が検出した誘起信号と検出区間設定用基準しきい電圧との交差点を基準として前記各検出区間の長さを設定し、前記制御手段は、前記第１乃至第３検出区間の検出パターンに基づいて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は、前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御するように構成してもよい。

また、前記検出区間設定手段は、主駆動パルスによる駆動終了直後の所定時間内に生じた誘起信号と前記区間設定用基準しきい電圧との比較結果に基づいて前記第１検出区間の長さを変更するか否かを決定し、変更する場合には前記第１検出区間の終わりを、前記誘起信号が前記区間設定用基準しきい電圧と最初に交差する点又は前記最初に交差する点から所定時間経過した点に設定するように構成してもよい。

また、前記検出区間設定手段は、前記所定時間において前記回転検出手段が前記区間設定用基準しきい電圧を超える誘起信号検出後に前記区間設定用基準しきい電圧を超えない誘起信号を続けて検出した場合に前記第１検出区間の長さを変更するように構成してもよい。
また、前記検出区間設定手段は、前記第１検出区間経過後に前記区間設定用基準しきい電圧と交差する誘起信号を検出した点から所定時間経過した点を前記第２検出区間の終了点に設定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。

本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うことが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うことが可能になるため、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。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計の動作を説明する判定チャートである。 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及びアナログ電子時計の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態に係るモータ制御回路及びアナログ電子時計について、図面を用いて説明する。尚、各図において、同一部分には同一符号を付している。
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ制御回路を用いたアナログ電子時計のブロック図で、アナログ電子腕時計の例を示している。
図１において、アナログ電子時計は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１、発振回路１０１で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０２、電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０３、制御回路１０３からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の駆動パルスを選択し出力する駆動パルス選択回路１０４、駆動パルス選択回路１０４からの駆動パルスによって回転駆動されるステッピングモータ１０５、ステッピングモータ１０５によって回転駆動され時刻を表示するための時刻針（図１の例では時針１０７、分針１０８、秒針１０９の３種類）を有するアナログ表示部１０６、ステッピングモータ１０５から回転状況を表す誘起信号を所定の回転検出区間Ｔにおいて検出する回転検出回路１１０、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える前記誘起信号を回転検出回路１１０が検出した時刻と検出した検出区間とを比較して、前記誘起信号がどの検出区間において検出されたのか等を判別する検出時刻判別回路１１１を有している。尚、本実施の形態では、ステッピングモータ１０５の回転状況を検出する回転検出区間Ｔは３つの検出区間に区分している。

回転検出回路１１０は、前記特許文献１に記載された回転検出回路と同様の原理によってステッピングモータ１０５回転駆動後の自由振動により発生する誘起信号を検出するものであるが、判定の基準とする基準しきい電圧として、ステッピングモータ１０５の回転状況を検出する回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１と検出区間を設定するための検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を有している。

回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１は、回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号が発生する検出区間のパターンによって、回転や非回転等の回転状況の判定を行えるように設定されている。
また、検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２は、主駆動パルスＰ１による駆動終了直後のロータの自由振動によってロータの磁極軸がステッピングモータ１０５の水平磁路方向と交差する位置及びロータの振動方向が反転する位置を検出するための基準電圧である。

回転検出回路１１０は、ステッピングモータ１０５が発生した誘起信号ＶＲｓのうち回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓが発生した時点でその旨を検出時刻判別回路１１１に通知すると共に、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差して変化した点（誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２より大きいレベルから小さいレベルへ連続して変化した点や、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２より小さいレベルから大きいレベルへ連続して変化した点）を検出して検出時刻判別回路１１１に通知する。
検出時刻判別回路１１１は、回転検出回路１１０からの通知に基づいて検出区間Ｔ１〜Ｔ３の長さを設定し、該設定した検出区間Ｔ１〜Ｔ３を用いて、回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓが発生した検出区間を検出すると共に誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差して変化した点を検出して、制御回路１０３に通知する。

制御回路１０３は、後述するように、検出時刻判別回路１１１から、回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓが発生した検出区間や誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差して変化した点の情報を受けて、パターンの決定処理や駆動パルス制御処理等の各種処理を行う。
尚、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生手段を構成し、アナログ表示部１０６は時刻表示手段を構成している。回転検出回路１１０は回転検出手段を構成し、検出時刻判別回路１１１は検出区間設定手段を構成している。また、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４、回転検出回路１１０及び検出区間判別回路１１１は制御手段を構成している。

図２は、本発明の実施の形態に使用するステッピングモータ１０５の構成図で、アナログ電子時計で一般に用いられている時計用ステッピングモータの例を示している。
図２において、ステッピングモータ１０５は、ロータ収容用貫通孔２０３を有するステータ２０１、ロータ収容用貫通孔２０３に回転可能に配設されたロータ２０２、ステータ２０１と接合された磁心２０８、磁心２０８に巻回されたコイル２０９を備えている。ステッピングモータ１０５をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ２０１及び磁心２０８はネジ（図示せず）によって地板（図示せず）に固定され、互いに接合される。コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２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２１０、２１１が設けられている。
可飽和部２１０、２１１は、ロータ２０２の磁束によっては磁気飽和せず、コイル２０９が励磁されたときに磁気飽和して磁気抵抗が大きくなるように構成されている。ロータ収容用貫通孔２０３は、輪郭が円形の貫通孔の対向部分に複数（本実施の形態では２つ）の半月状の切り欠き部（内ノッチ）２０４、２０５を一体形成した円孔形状に構成されている。

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２０９が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、図２に示すように前記位置決め部に対応する位置、換言すれば、ロータ２０２の磁極軸Ａが、切り欠き部２０４、２０５を結ぶ線分と直交するような位置（角度θ0位置）に安定して停止している。ロータ２０２の回転軸（回転中心）を中心とするＸＹ座標空間を４つの象限（第１象限Ｉ〜第４象限ＩＶ）に区分している。

いま、駆動パルス選択回路１０４から矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）、図２の矢印方向に電流ｉを流すと、ステータ２０１には破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０、２１１が飽和して磁気抵抗が大きくなり、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は正方向（図２の反時計回り方向）に１８０度回転し、磁極軸Ａが角度θ1位置で安定的に停止する。尚、ステッピングモータ１０５を回転駆動することによって通常動作（本実施の形態では電子時計であるため運針動作）を行わせるための回転方向を正方向とし、その逆を逆方向としている。

次に、駆動パルス選択回路１０４から、逆極性の矩形波の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して（前記駆動とは逆極性となるように、第１端子ＯＵＴ１側を負極、第２端子ＯＵＴ２側を正極）、図２の反矢印方向に電流を流すと、ステータ２０１には反破線矢印方向に磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０、２１１が先ず飽和し、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は前記と同一方向（正方向）に１８０度回転し、磁極軸Ａが角度θ0位置で安定的に停止する。
以後、このように、コイル２０９に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することによって、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印方向に連続的に回転させることができるように構成されている。尚、本実施の形態では、駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる（即ち、エネルギランクの異なる）複数の主駆動パルスＰ１０〜Ｐ１ｍ及び補正駆動パルスＰ２を用いている。

図３は、本実施の形態において、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０５を駆動した場合のタイミング図で、負荷の大きさ、ロータ２０２の回転位置、パターン、パルス制御動作をあわせて示している。
図３において、Ｐ１はロータ２０２が主駆動パルスＰ１によって回転駆動される区間、ａ〜ｃは主駆動パルスＰ１の駆動停止後の自由振動によるロータ２０２の回転領域を表す区間である。主駆動パルスＰ１による駆動終了直後の所定時間を第１検出区間Ｔ１、第１検出区間Ｔ１よりも後に続く所定時間を第２検出区間Ｔ２、第２検出区間よりも後に続く所定時間を第３検出区間Ｔ３としている。このように、主駆動パルスＰ１による駆動終了直後から始まる検出区間Ｔ全体を複数の区間（本実施の形態では３つの検出区間Ｔ１〜Ｔ３）に区分している。尚、本実施の形態では、誘起信号ＶＲｓを検出しない期間であるマスク区間は設けていない。

ロータ２０２を中心として、その回転によってロータ２０２の磁極軸Ａが位置する空間領域を第１象限Ｉ〜第４象限ＩＶに区分した場合、第１区間Ｔ１〜第３区間Ｔ３は次のように表すことができる。
即ち、負荷が通常駆動する負荷（通常負荷）の状態（図３（ｉ）の状態）では、第２区間Ｔ２、第３区間Ｔ３は第３象限ＩＩＩにおけるロータ２０２の逆方向の回転（領域ｃ）を判定する区間である。ここで、通常負荷とは、通常状態で駆動する負荷を意味し、本実施の形態においては、前記時刻針を駆動する状態を通常負荷としている。

また、通常負荷に対して小さい負荷が増えた状態（負荷増分小）（図３（ｉｉ）の状態）では、第１区間Ｔ１は第２象限ＩＩにおいてロータ２０２の正方向の回転（領域ａ）を判定する区間、第２区間Ｔ２及び第３区間Ｔ３は第３象限ＩＩＩにおけるロータ２０２の逆方向の回転（領域ｃ）を判定する区間である。
領域ａにおいて検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と同じ極性の誘起信号ＶＲｓが生じた後、領域ｂにおいて検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と反対極性の誘起信号ＶＲｓに変化する。検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２はグランドに略等しい電圧に設定しているため、検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差する点Ｄが、ロータ２０２の磁極軸Ａが磁気回路の水平方向（水平磁路方向）を通過するタイミングと一致する。

また、領域ｂにおいて検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と反対極性の誘起信号が生じた後、領域ｃにおいて検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と同極性の誘起信号ＶＲｓに変化する。検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差する点Ｅが、ロータ２０２の磁極軸Ａが最大振幅角に到達するタイミングと一致する。
本実施の形態は、上記のタイミングを検出して検出区間Ｔ１〜Ｔ３を主駆動パルスによって駆動する毎に可変することにより、回転検出の誤判定を解消し、確実に回転判定させるようにしている。

ステッピングモータ１０５の回転自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓは、通常負荷の場合、主駆動パルスＰ１遮断後のロータ２０２の回転角が第２象限ＩＩを過ぎてしまうため、回転検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓは第１検出区間Ｔ１に出現せず、第２検出区間Ｔ２以降に出現する。回転余力が大きい場合はロータ２０２が速く回転するため第２検出区間に出現し、回転余力が大きくない場合はロータ２０２が遅く回転するため第３検出区間に出現する。
また、ロータ２０２の回転に余力がなくなった場合には、主駆動パルスＰ１遮断後のロータ回転振動が第２象限ＩＩの領域（図２の領域ａ）に出現するとともに、誘起信号ＶＲｓが第１区間Ｔ１に出現し、回転余力が減少してきた状態を示す。
このような特徴を踏まえて、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行う。

回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１は前述したように、ステッピングモータ１０５の回転状況を判定するためにステッピングモータ１０５で発生する誘起信号ＶＲｓの電圧レベルを判定する基準しきい電圧であり、ステッピングモータ１０５が回転した場合等のようにロータ２０２が一定の速い動作を行った場合には誘起信号ＶＲｓが回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超え、回転しない場合等のようにロータ２０２が一定の速い動作を行わない場合には誘起信号ＶＲｓが回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超えないように回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１は設定されている。
例えば、図３（ｉｉ）の負荷増分小の状態において、領域ａで生じた誘起信号ＶＲｓは第１検出区間Ｔ１において発生し、領域ｃで生じた誘起信号は第２検出区間Ｔ２及び第３検出区間Ｔ３において発生する。尚、領域ｂで生じた誘起信号ＶＲｓは第１区間Ｔ１及び第２区間Ｔ２に跨って発生するが、回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１と逆極性に発生するので検出はされない。

また、検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２は、主駆動パルスＰ１による駆動終了直後のロータ２０２の自由振動によってロータ２０２の磁極軸Ａがステッピングモータ１０５の水平磁路方向（図２のＸ軸方向）と交差する点Ｄ及びロータ２０２の振動方向が最初に反転する点Ｅを検出するためのものであり、点Ｄの検出及び低レベルの誘起信号ＶＲｓの検出を可能にするために、回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１よりも小さい電圧（本実施の形態では略ゼロＶ）に設定されている。

図３（ｉｉ）の負荷増分小の状態では、点Ｄは、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と最初に交差する点、換言すれば、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える電圧から超えない電圧へ変化する点である。また、点Ｅは、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と２回目に交差する点、換言すれば、第１検出区間Ｔ１経過後に最初に検出される交差点、あるいは、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えない電圧から超える電圧へ変化する点である。

図４は本実施の形態における駆動パルス制御動作をまとめた判定チャートである。各検出区間Ｔ１〜Ｔ３において、回転検出回路１１０が回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓを検出した場合を判定値「１」、回転検出回路１１０が回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓを検出できなかった場合を判定値「０」と表している。また、「１／０」は、判定値が「１」、「０」のどちらでもよいことを表している。

図４に示すように、回転検出回路１１０が回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓの有無を検出し、検出時刻判別回路１１１が前記誘起信号ＶＲｓの検出時期を判定したパターン（第１検出区間Ｔ１の判定値，第２検出区間Ｔ２の判定値，第３検出区間Ｔ３の判定値）に基づいて、制御回路１０３内の記憶手段に記憶した図４の判定チャートを参照して、制御回路１０３及び駆動パルス選択回路１０４は、主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスＰ１に変更するパルスアップやエネルギの小さい主駆動パルスＰ１に変更するパルスダウン、あるいは補正駆動パルスＰ２による駆動等の駆動パルス制御を行ってステッピングモータ１０５を回転制御する。

例えば、制御回路１０３は、パターン（１／０，０，０）の場合、ステッピングモータ１０５が回転していない（非回転）と判定して、補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動するように駆動パルス選択回路１０４を制御した後、次回駆動時に１ランクアップした主駆動パルスＰ１に変更して駆動するように駆動パルス選択回路１０４を制御する。

制御回路１０３は、パターン（１／０，０，１）の場合、ステッピングモータ１０５は回転したが、通常負荷に対して大きい負荷が増えた状態（負荷増分大）であり、次回駆動時に非回転になる恐れがある回転（ぎりぎり回転）と判定して、補正駆動パルスＰ２による駆動を行うことなく、予め次回駆動時に１ランクアップした主駆動パルスＰ１に変更して駆動するように駆動パルス選択回路１０４を制御する。

制御回路１０３は、パターン（０，１，１／０）の場合、ステッピングモータ１０５は回転し、負荷は通常負荷であり駆動エネルギに余力がある（余裕回転；図３（ｉ））と判定して、次回駆動時に１ランクダウンした主駆動パルスＰ１に変更して駆動するように駆動パルス選択回路１０４を制御する。
制御回路１０３は、パターン（１，１，１／０）の場合、ステッピングモータ１０５は回転し、負荷は負荷増分小であり駆動エネルギは適切（余裕ない回転；図３（ｉｉ））と判定して、次回駆動時に主駆動パルスＰ１を変更せずに駆動するように駆動パルス選択回路１０４を制御する。

ところで、回転検出区間Ｔを３つの検出区間Ｔ１〜Ｔ３に分割し、各検出区間Ｔ１〜Ｔ３の長さを一定時間幅に固定して回転状況を検出するように構成しても、補正駆動パルスＰ２による駆動を抑制することによって省電力化を図ると共に駆動制御を行わせることが可能である。
しかしながら、慣性モーメントの大きな針がついたとき、電源電圧が低下したとき、低温で油の粘性が増加したとき、或いはカレンダ負荷等によって負荷が増加したとき等、ロータ２０２の回転速度が落ちた場合、誘起信号ＶＲｓの発生が遅れて本来であれば第１検出区間Ｔ１のみで発生する誘起信号ＶＲｓが、第１検出区間Ｔ１だけでなく第２検出区間Ｔ２でも検出されてしまう場合がある。このとき、次の誘起信号ＶＲｓが第３検出区間Ｔ３に出現したとしても、パターン（１，１，１）が検出されるため、余裕ない回転と誤判定されて主駆動パルスＰ１はランク維持されてしまうことになる。したがって、次回駆動時に非回転となり、非回転の誘起信号ＶＲｓが高く回転と誤判定されると、時計の運針遅れになるという問題がある。

また、誘起信号ＶＲｓの発生が大幅に遅れ、本来であれば第２検出区間Ｔ２内で発生する誘起信号ＶＲｓが第２検出区間Ｔ２ではなく第３検出区間Ｔ３で検出される場合がある。例えば、パターン（０，１，０）と検出すべきところをパターン（０，０，１）と検出してしまう場合がある。この場合、第３検出区間Ｔ３の検出によってランクアップと誤判定してしまい、駆動エネルギは足りているにも拘わらずランクアップして消費電流が必要以上に増加し、電池寿命が短くなってしまうという問題がある。

本発明の実施の形態では、主駆動パルスＰ１によって駆動する毎（例えば１秒周期で駆動する毎）に、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差する点を基準として各検出区間Ｔ１〜Ｔ３の長さを変更することによって、当該主駆動パルスＰ１によって駆動した際の回転状況を正確に検出することができるようにしている。
図５は、本実施の形態の処理を示すフローチャートで、検出区間Ｔ１〜Ｔ３の長さを変更する区間変更処理を示している。

以下、図１〜図５を用いて、本実施の形態における区間変更処理について説明する。
回転検出回路１１０は、ステッピングモータ１０５が発生した誘起信号ＶＲｓのうち回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓが発生した時点でその旨を検出時刻判別回路１１１に通知すると共に、誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差して変化した点（図３の点Ｄ、Ｅ）を検出して検出時刻判別回路１１１に通知する。

検出時刻判別回路１１１は、回転検出回路１１０から誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差して変化した点の情報を受信して、主駆動パルスＰ１駆動終了から所定時間Ｔ１ａ（第１検出区間Ｔ１よりも短い所定時間）内に、検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える誘起信号ＶＲｓが発生した後これに続けて検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えない誘起信号ＶＲｓが発生することによって誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差して変化した点Ｄを検出したか否かを判定する（ステップＳ５０１）。

検出時刻判別回路１１１は、処理ステップＳ５０１において前記交差点Ｄを所定時間Ｔ１ａ内で検出したと判定した場合、交差点Ｄを第１検出区間Ｔ１の終了時刻に設定して第１検出区間Ｔ１において回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓが検出されたか否かを判定した後、処理ステップＳ５０４に移行する（ステップＳ５０２）。尚、誘起信号ＶＲｓ発生時刻のバラツキを考慮して誤検出を防止する観点から、交差点Ｄから所定時間経過後を第１検出区間Ｔ１の終了時刻に設定してもよい。

検出時刻判別回路１１１は、処理ステップＳ５０１において前記交差点Ｄを所定時間Ｔ１ａ内で検出しなかったと判定した場合、第１検出区間は変更することなく所定時間Ｔ１ａ内での検出処理を終了すると共に第１検出区間Ｔ１の判定値を「０」にして処理ステップＳ５０４に移行する（ステップＳ５０３）。尚、処理ステップＳ５０１において所定時間Ｔ１ａ内で前記交差点Ｄを検出しなかったと判定した場合、制御回路１０３は第１検出区間Ｔ２の終了点を予め定めた初期値に設定するように構成してもよい。

次に検出時刻判別回路１１１は、処理ステップＳ５０４において、第３検出区間Ｔ３を終了するまでの間に、検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えない誘起信号ＶＲｓが発生した後これに続けて検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超える誘起信号ＶＲｓが発生することによって誘起信号ＶＲｓが検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差して変化した点Ｅを検出したか否かを判定する。

検出時刻判別回路１１１は、処理ステップＳ５０４において第３検出区間Ｔ３を終了するまでの間に前記交差点Ｅを検出したと判定した場合、第２検出区間Ｔ２の終了時刻を交差点Ｅの所定時間経過後に設定する（ステップＳ５０５）。これにより、第１検出区間Ｔ１経過後に区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２と交差する誘起信号ＶＲｓを検出した点から所定時間経過した点が第２検出区間Ｔ２の終了点Ｅに設定されることになる。尚、回転検出区間Ｔの長さは一定に固定しているため、第１検出区間Ｔ１及び第２検出区間Ｔ２の終了時点を変更した場合でも、第３検出区間Ｔ３の終了時点は変化しない。
検出時刻判別回路１１１は、このようにして設定した検出区間Ｔ２、Ｔ３において回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える誘起信号ＶＲｓが検出されたか否かを判定する。

検出時刻判別回路１１１は、処理ステップＳ５０４において第３検出区間Ｔ３を終了するまでの間に前記交差点Ｅを検出しなかったと判定した場合、第２検出区間Ｔ２の終了点を変更することなく、第３検出区間Ｔ３までの検出を終了して第２検出区間Ｔ２及び第３検出区間Ｔ３の判定値を各々「０」とする（ステップＳ５０６）。尚、処理ステップＳ５０４において第３検出区間Ｔ３を終了するまでの間に前記交差点Ｅを検出しなかったと判定した場合、制御回路１０３は第２検出区間Ｔ２の終了点を予め定めた初期値に設定するように構成してもよい。

検出時刻判別回路１１１は、以上のようにして第１検出区間Ｔ１〜第３検出区間Ｔ３を設定し、誘起信号ＶＲｓが各検出区間Ｔ１〜Ｔ３において回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超える否かを検出する。制御回路１０３は、第１検出区間Ｔ１〜第３検出区間Ｔ３における判定値のパターンに基づいて、図４の判定チャートを参照してパルス制御を行う。以後、主駆動パルスＰ１によって駆動する度に前記処理を繰り返す。
これにより、例えば図３（ｉｉ）の負荷増分小の状態で負荷が増加して同図（ｉｉｉ）の負荷増分大の状態になった場合、第１検出区間Ｔ１において回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超えた後、検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えなくなった点Ｄから所定時間経過後に第１検出区間Ｔ１が終了するように検出区間を設定するため、第１検出区間Ｔ１で生じた誘起信号ＶＲｓを誤って第２検出区間Ｔ２で検出することがなくなり、制御回路１０３は正常にパターン（１，０，１）と判定することができる。したがって、誤って主駆動パルスＰ１をランク維持することを防止して、正常にパルスアップすることができる。

また、例えば図３（ｉｉ）の負荷増分小の状態で負荷が増加して同図（ｉｖ）の負荷増分大の状態になった場合、第１検出区間Ｔ１において回転状況検出用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ１を超えた後、検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えなくなった点Ｄから所定時間経過後に第１検出区間Ｔ１が終了するように検出区間を設定し、第２検出区間Ｔ２において検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えなくなった後に続いて検出区間設定用基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐ２を超えた交差点Ｅから所定時間経過後に第２検出区間Ｔ２が終了するように検出区間を設定するため、第３検出区間Ｔ３で誤検出することがなくなり、制御回路１０３は正常にパターン（１，１，０）と判定することができる。したがって、誤って主駆動パルスＰ１をランクアップすることを防止して、正常にランク維持することができる。

以上述べたように、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よれば、検出時刻判別回路１１１は、回転検出区間Ｔを、回転検出回路１１０が検出した誘起信号ＶＲｓに基づく長さの複数の検出区間に区分し、制御回路１０３は前記複数の検出区間Ｔ１〜Ｔ３における誘起信号のパターンに基づいて回転状況を判定しているため、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うことが可能になる。補正駆動パルスＰ２による駆動を抑制することが可能になるため、省電力化が可能になる。

また、慣性モーメントの大きな時刻針を回転駆動する場合、電源電圧が降下した場合、低温で油の粘性が増加した場合、カレンダ負荷などの大きな負荷を駆動する場合等、ロータ回転速度が落ちる場合でも、駆動終了直後の誘起信号ＶＲｓを確実に第１検出区間Ｔ１で検出し、ランクアップと判定すべきところをランク維持と誤判定することを解消できる。ひいては、非回転を回転と誤検出することがなくなり、時計を確実に運針させることが可能となる。

また、回転方向反転後の誘起信号ＶＲｓを確実に第２検出区間Ｔ２で検出し、駆動力は足りているにも拘わらず、ランクアップと誤判定することを解消できる。従って、消費電流が必要以上に増加し、電池寿命が短くなってしまうことがなくなり、電池寿命を確保することが可能となる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、駆動余力を正確に判別して適切な駆動パルスによる駆動制御を行うことが可能になるため、正確な計時動作を行うことが可能になり又、省電力化が可能になる。

尚、前記実施の形態では、各主駆動パルスＰ１のエネルギを変えるために、パルス幅が異なるようにしたが、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、主駆動パルスＰ１を櫛歯形状のチョッピング波形とし、チョッピングの本数やデューティを変えることで、主駆動パルスＰ１の駆動エネルギを変えるように構成してもよい。
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・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・制御回路
１０４・・・駆動パルス選択回路
１０５・・・ステッピングモータ
１０６・・・アナログ表示部
１０７・・・時針
１０８・・・分針
１０９・・・秒針
１１０・・・回転検出回路
１１１・・・検出時刻判別回路
２０１・・・ステータ
２０２・・・ロータ
２０３・・・ロータ収容用貫通孔
２０４、２０５・・・切り欠き部（内ノッチ）
２０６、２０７・・・切り欠き部（外ノッチ）
２０８・・・磁心
２０９・・・コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子

Claims (7)

1. 駆動パルスによる駆動終了直後からはじまる回転検出区間においてステッピングモータの回転によって発生する誘起信号を検出し、前記誘起信号に基づいて前記ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、
   前記回転検出区間を構成する複数の検出区間を、前記回転検出手段が検出した誘起信号に基づく長さに設定する検出区間設定手段と、
   前記各検出区間における誘起信号の検出結果に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段とを備えて成ることを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記回転検出手段は、前記誘起信号が前記回転検出区間内において回転状況検出用基準しきい電圧を超えたか否かによって前記ステッピングモータの回転状況を検出し、
   前記検出区間設定手段は、前記回転検出手段が検出した誘起信号と検出区間設定用基準しきい電圧との交差点を基準として前記各検出区間の長さを設定し、
   前記制御手段は、前記各検出区間における回転状況に応じて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は、前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する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. 前記回転検出区間は主駆動パルスによる駆動終了直後の第１検出区間、前記第１検出区間よりも後に続く第２検出区間、前記第２検出区間よりも後に続く第３検出区間に区分されると共に前記検出区間設定手段は前記回転検出手段が検出した誘起信号と検出区間設定用基準しきい電圧との交差点を基準として前記各検出区間の長さを設定し、
   前記制御手段は、前記第１乃至第３検出区間の検出パターンに基づいて、相互にエネルギの相違する複数の主駆動パルスのいずれか又は、前記各主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスによって前記ステッピングモータを駆動制御する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. 前記検出区間設定手段は、主駆動パルスによる駆動終了直後の所定時間内に生じた誘起信号と前記区間設定用基準しきい電圧との比較結果に基づいて前記第１検出区間の長さを変更するか否かを決定し、変更する場合には前記第１検出区間の終わりを、前記誘起信号が前記区間設定用基準しきい電圧と最初に交差する点又は前記最初に交差する点から所定時間経過した点に設定することを特徴とする請求項３記載のステッピングモータ制御回路。
5. 前記検出区間設定手段は、前記所定時間において前記回転検出手段が前記区間設定用基準しきい電圧を超える誘起信号検出後に前記区間設定用基準しきい電圧を超えない誘起信号を続けて検出した場合に前記第１検出区間の長さを変更することを特徴とする請求項４記載のステッピングモータ制御回路。
6. 前記検出区間設定手段は、前記第１検出区間経過後に前記区間設定用基準しきい電圧と交差する誘起信号を検出した点から所定時間経過した点を前記第２検出区間の終了点に設定することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
7. 時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、
   前記ステッピングモータ制御回路として、請求項１乃至６のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路を用いたことを特徴とするアナログ電子時計。

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