JP2013158062A - 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】電源電圧の変動と外部磁場の少なくとも一方が存在する場合でも、補正駆動パルスによる駆動を安定化する。
【解決手段】電源である電池１０１の電圧を検出する電圧検出回路１０７、磁界を検出する磁界検出回路１１１と、ステッピングモータ１０３の回転状況を検出する回転検出回路１１０と、回転検出回路１１０が検出したステッピングモータ１０３の回転状況に応じた主駆動パルスＰ１又は主駆動パルスＰ１よりもエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２を選択してステッピングモータ１０３を駆動する制御手段とを備え、前記補正駆動パルスＰ２として、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスＰ２が用意されて成り、前記制御手段は磁界検出回路１１１が検出した磁界の強度及び電圧検出回路１０７が検出した電池１０１の電圧に応じた補正駆動パルスＰ２を選択して駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステッピングモータを駆動制御する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。

従来からアナログ電子時計等にステッピングモータが使用されている。アナログ電子時計に使用されているステッピングモータは、ロータ収容用貫通孔及びロータの安定静止位置を決める複数の位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容用貫通孔内に配設されたロータと、前記ステータに巻回された駆動コイルとを有している。
前記ステッピングモータの駆動方式として、相互にエネルギの異なる複数種類の主駆動パルスＰ１と、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を用いた補正駆動方式がある。前記補正駆動方式では、電源電圧や負荷の大きさに応じて主駆動パルスＰ１を切り換えてステッピングモータを回転駆動し、回転できなかった場合には補正駆動パルスＰ２により強制的に回転させるように駆動している。

例えば、特許文献１記載の発明では、酸化銀電池のように電源電圧が略一定な場合だけではなく、ソーラー発電時計など電源電圧が変動する場合においても、ステッピングモータの補正駆動が提案されている。特許文献１記載の補正駆動方式では、複数の主駆動パルスＰ１を用いて、電源電圧が高いときと低いときとで主駆動パルスＰ１を切換えて駆動するようにしている。
また、特許文献２には、外部磁界が存在する場合、駆動パルスを通常時の駆動パルスＰ１よりも大きい所定エネルギの駆動パルスＰ２に切り換えて駆動するようにした補正駆動方式が開示されている。

従来の補正駆動方式では、主駆動パルスＰ１は電源電圧に応じて最適な駆動パルスを選択可能であるが、補正駆動パルスＰ２は１種類であるため、大きい電源電圧変動（例えば電池電圧１Ｖ〜３Ｖ）が生じる場合や、高磁場環境（直流磁界１６００Ａ／ｍ超）になる場合においは、補正駆動パルスＰ２といえどもステッピングモータを回転させることができない場合が生じる。

また、電源電圧が低電圧の場合、補正駆動パルスＰ２の場合も主駆動パルスＰ１と同様にエネルギを必要としているので、常用電圧より比較的長いパルスが望ましい。さらに高磁場環境が重なると、回転するためのエネルギを一層必要とするため、より長い補正駆動パルスＰ２が必要になる。
しかし高電圧の場合、主駆動パルスＰ１は短くてもよいが、補正駆動パルスＰ２による駆動の場合は、ロータの振動が収まるまで励磁する必要がある。外部磁場が存在する場合は、更にロータ振動が大きくなるため、ロータを止めるために通常より更に長い駆動パルスが必要となる。
従来の補正駆動パルスは１種類の補正駆動パルスを用いているため、電源電圧が大きく変動したり、大きな磁界が生じた場合には補正駆動パルスＰ２によって正常に回転することができず回転動作が不安定になるという問題がある。

特許第３４０７８８７号公報 特公昭６１−２０８２１号公報

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、電源電圧の変動と外部磁場の少なくとも一方が存在する場合でも、補正駆動パルスによる駆動を安定化することを課題としている。

本発明の第１の視点によれば、電源である電池の電圧を検出する電圧検出手段と、ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段が検出したステッピングモータの回転状況に応じた主駆動パルス又は前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御手段とを備え、前記補正駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスが用意されて成り、前記制御手段は前記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する場合、前記電圧検出手段が検出した前記電池の電圧に応じた補正駆動パルスを選択して駆動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。

本発明の第２の視点によれば、磁界を検出する磁界検出手段と、ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段が検出したステッピングモータの回転状況に応じた主駆動パルス又は前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御手段とを備え、前記補正駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスが用意されて成り、前記制御手段は前記磁界検出手段が検出した磁界の強度に応じた補正駆動パルスを選択して駆動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。

また、本発明の第３の視点によれば、電源である電池の電圧を検出する電圧検出手段と、磁界を検出する磁界検出手段と、ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段が検出したステッピングモータの回転状況に応じた主駆動パルス又は前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御手段とを備え、前記補正駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスが用意されて成り、前記制御手段は前記磁界検出手段が検出した磁界の強度及び前記電圧検出手段が検出した前記電池の電圧に応じた補正駆動パルスを選択して駆動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。

また、本発明の第４の視点によれば、時刻針を回転駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路とを有するアナログ電子時計において、前記ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御回路として、前記ステッピングモータ制御回路を用いて成る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、電源電圧の変動と外部磁場の少なくとも一方が存在する場合でも、補正駆動パルスによる駆動を安定化することが可能になる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、電源電圧の変動と外部磁場の少なくとも一方が存在する場合でも、補正駆動パルスによる駆動を安定化でき、したがって、正確な運針を行うことが可能になる。

本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を使用したアナログ電子時計に共通するブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を使用したアナログ電子時計に共通するブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路を使用したアナログ電子時計に共通するブロック図である。 本発明の各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。 本発明の第１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タイミング図である。 本発明の第２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タイミング図である。 本発明の第３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タイミング図である。 本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計に係るフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計に係るフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計に係るフローチャートである。

図１は、本発明の第１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あり、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、電池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、時刻表時用の時刻針（時針、分針、秒針）を有するアナログ表示部１１３を備えている。
電池１０１は、ステッピングモータ１０３等のアナログ電子時計の各電子回路要素に電力を供給する電源である。ステッピングモータ制御回路１０２は、ステッピングモータ１０３を回転駆動する。ステッピングモータ１０３は、アナログ表示部１１３の時刻針を回転駆動する。アナログ表示部１１３は現在時刻等の表示等を行う。

ステッピングモータ制御回路１０２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、前記時計信号の計時動作やアナログ電子時計を構成する各電子回路要素の制御あるいは駆動パルスの変更制御（パルス制御）等の各種制御を行う制御回路１０６を備えている。
また、ステッピングモータ制御回路１０２は、制御回路１０６からの主駆動パルス制御信号に応答して相互にエネルギが異なる複数種類（ランク）の主駆動パルスＰ１中から選択し出力する主駆動パルス発生回路１０８、制御回路１０６からの補正駆動パルス制御信号に応答して前記各主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きい補正駆動パルスＰ２を出力する補正駆動パルス発生回路１０９を備えている。

また、ステッピングモータ１０３は、主駆動パルス発生回路１０８からの主駆動パルスＰ１や補正駆動パルス発生回路１０９からの補正駆動パルスＰ２に基づいてステッピングモータ１０３を回転駆動するモータ駆動回路１１２を備えている。
また、ステッピングモータ制御回路１０２は、モータ駆動回路１１２によって回転駆動されるステッピングモータ１０３、ステッピングモータ１０３によって回転駆動される時刻表示用の時刻針やカレンダ表示部等を有するアナログ表示部１１３、所定の回転検出区間においてステッピングモータ１０３が発生する誘起信号ＶＲｓを検出して回転状況を表す検出信号を出力する回転検出回路１１０、所定強度を超える外部磁界（直流磁界でも交流磁界でもよい）が存在するか否かを検出する磁界検出回路１１１、電池１０１の電圧（電池電圧）Ｖが所定値を超えるか否かを判別する電圧検出回路１０７を備えている。

ここで、発振回路１０４及び分周回路１０５は信号発生手段を構成し、アナログ表示部１１３は表示手段を構成している。電圧検出回路１０７は電圧検出手段を構成し、回転検出回路１１０は回転検出手段を構成し、磁界検出回路１１１は磁界検出手段を構成している。主駆動パルス発生回路１０８及び補正駆動パルス発生回路１０９は駆動パルス発生手段を構成している。また、発振回路１０４、分周回路１０５、制御回路１０６、主駆動パルス発生回路１０８、補正駆動パルス発生回路１０９及びモータ駆動回路１１２は制御手段を構成している。

通常動作である時刻表示動作（即ち、時刻針運針動作）を概略説明すると、図１において、発振回路１０４は所定周波数の信号を発生し、分周回路１０５は発振回路１０４で発生した前記信号を分周して計時の基準となる時計信号（例えば１秒周期の信号）を発生し、制御回路１０６に出力する。
制御回路１０６は、前記時計信号を計数して所定周期でステッピングモータ１０３を、磁界検出回路１１１が所定強度を超える外部磁界を検出したか否かに基づいて、回転検出回路１１０が検出した回転状況や電圧検出回路１０７が検出した電池１０１の電圧の大きさに応じた駆動パルスで回転駆動するように、主駆動パルス発生回路１０８に主駆動パルス制御信号を出力し、あるいは、補正駆動パルス発生回路１０９に補正駆動パルス制御信号を出力する。

本第１の実施の形態では、ステッピングモータ１０３を回転駆動するための駆動パルスとして複数種類の駆動パルスが用意されている。前記駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる複数種類（即ち複数ランク）の主駆動パルスＰ１、各主駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きい複数種類の補正駆動パルスＰ２を用いるようにしている。
主駆動パルスＰ１は時刻針運針時にステッピングモータ１０３を回転駆動するための駆動パルスであり、又、補正駆動パルスＰ２は主駆動パルスＰ１ではステッピングモータ１０３を回転させることができなかった場合にステッピングモータ１０３を強制的に回転させるための駆動パルスである。

主駆動パルス発生回路１０８は、制御回路１０６からの主駆動パルス制御信号に対応するエネルギランクの主駆動パルスＰ１をモータ駆動回路１１２に出力する。モータ駆動回路１１２は前記主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０３を回転駆動する。ステッピングモータ１０３は前記主駆動パルスＰ１によって回転駆動されて、アナログ表示部１１３の時刻針を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０３が正常に回転した場合には、アナログ表示部１１３では、時刻針による現在時刻表示が行われる。

回転検出回路１１０は、ステッピングモータ１０３を駆動したときの回転自由振動によって発生する誘起信号ＶＲｓのうち、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを所定の検出区間Ｔにおいて検出する。
回転検出回路１１０は、ステッピングモータ１０３が回転した場合等のようにステッピングモータ１０３のロータ（図示せず）が一定の速い動作を行った場合には、所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える誘起信号ＶＲｓを検出し、ステッピングモータ１０３が回転しない場合等のように前記ロータが一定の速い動作を行わない場合には、誘起信号ＶＲｓは基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを越える誘起信号ＶＲｓを検出しないように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐが設定されている。

回転検出回路１１０は、検出した基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓの検出時刻と検出した区間とを比較して、前記誘起信号ＶＲｓを検出した区間を判別し、駆動エネルギの余裕の程度（換言すれば回転状況）を表す誘起信号ＶＲｓのパターンを出力する。後述するように本実施の形態では、ステッピングモータ１０３の回転状況を検出する検出区間Ｔを複数の区間に区分しており、前記回転状況を表す誘起信号ＶＲｓパターンは、各区間において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出したか否かを表すパターンである。

このように、回転検出回路１１０はステッピングモータ１０３が発生した基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出し、前記誘起信号ＶＲｓが検出区間内のどの区間に属するかを判定し、誘起信号ＶＲｓの属する区間を表す誘起信号ＶＲｓパターンを制御回路１０６に出力する。制御回路１０６は前記誘起信号ＶＲｓパターンに基づいて、その時駆動した駆動パルスの駆動余力（換言すれば回転状況）を判別する。

磁界検出回路１１１は、所定値を超える強度の外部磁界が存在するか否かを検出する。前記所定値として、例えば直流磁界の場合には１６００Ａ／ｍ、交流磁界の場合には４００Ａ／ｍである。
電圧検出回路１０７は電池１０１の電圧Ｖを検出する。本実施の形態では電池１０１の電圧Ｖを、電圧Ｖ＞２．０Ｖの電圧範囲を高電圧（第１電圧）、２．０Ｖ≧電圧Ｖ＞１．５Ｖの電圧範囲を中電圧（第２電圧）、電圧Ｖ≦１．５Ｖの電圧範囲を低電圧（第３電圧）と称している。

制御回路１０６は、磁界検出回路１１１が所定値を超える強度の磁界を検出していない場合、外部磁界や電池１０１の電圧Ｖを考慮することなくこれらとは無関係に所定の補正駆動パルスＰ２を用いて、回転検出回路１１０からの誘起信号パターンに基づいて、主駆動パルスＰ１を選択するようにパルス制御を行う。
この場合、制御回路１０６は、回転検出回路１１０からの誘起信号ＶＲパターンによって判別した駆動余力に基づいて、主駆動パルスＰ１のエネルギを１ランク上げる動作（パルスアップ）や主駆動パルスＰ１のエネルギを１ランク下げる動作（パルスダウン）を行うように主駆動パルス発生回路１０８に制御信号を出力してパルス制御を行い、あるいは、補正駆動パルスＰ２によって駆動するように補正駆動パルス発生回路１０９に制御信号を出力してパルス制御を行う。

主駆動パルス発生回路１０８や補正駆動パルス発生回路１０９は前記制御信号に応じた駆動パルスをモータ駆動回路１１２に出力し、モータ駆動回路１１２は当該駆動パルスによってステッピングモータ１０３を回転駆動する。
制御回路１０６は、磁界検出回路１１１が所定値を超える強度の磁界を検出した場合、電圧検出回路１０７が検出している電池１０１の電圧が所定の安定駆動電圧範囲外（中電圧の範囲外）のときは、外部磁界や電池１０１の電圧Ｖを考慮して、回転検出回路１１０からの誘起信号ＶＲｓパターンに基づいて駆動パルスを選択するパルス制御を行う。

図４は、本発明の各実施の形態で使用するステッピングモータ１０３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４において、ステッピングモータ１０３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に巻回された駆動用のコイル２０９を備えている。ステッピングモータ１０３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はネジ等（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４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、モータ駆動回路１１２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４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は図４の矢印方向に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１０３を回転駆動することによって通常動作（本実施の形態ではアナログ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（図４では反時計回り方向）を正方向とし、その逆（時計回り方向）を逆方向としている。

次に、モータ駆動回路１１２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４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。
制御回路１０６は、相互に極性の異なる主駆動パルスＰ１で交互に駆動することによってステッピングモータ１０３を回転駆動し、主駆動パルスＰ１で回転できなかった場合には、当該主駆動パルスＰ１と同極性の補正駆動パルスＰ２で回転駆動する。

図５は、本発明の第１の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１０３を駆動した場合のタイミング図で、電圧の大きさ、外部磁界の有無、主駆動パルスＰ１駆動時の回転軌道、信号のタイミング、誘起信号ＶＲｓパターン及び駆動パルスの余裕程度の判定結果、補正駆動パルスＰ２駆動時の回転軌道、補正駆動パルスＰ２のエネルギ大きさ（本実施の形態ではパルス幅）をあわせて示している。

図５において、Ｐ１は主駆動パルスＰ１を表すと共にロータ２０２が主駆動パルスＰ１によって回転駆動される領域を表し、又、ａ〜ｅ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の回転位置を表す領域である。
主駆動パルスＰ１による駆動終了直後の所定時間を第１区間Ｔ１、第１区間Ｔ１よりも後の所定時間を第２区間Ｔ２、第２区間Ｔ２よりも後の所定時間を第３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つの区間Ｔ１〜Ｔ３）に区分している。

電池１０１の電圧Ｖは、電圧Ｖ＞２．０Ｖの電圧範囲を高電圧（第１電圧）、２．０Ｖ≧電圧Ｖ＞１．５Ｖの電圧範囲を中電圧（第２電圧）、電圧Ｖ≦１．５Ｖの電圧範囲を低電圧（第３電圧）と称している。
所定値を超える強度の外部磁界が存在しない状態で通常駆動（通常動作である時刻針の駆動）を行う場合、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ＸＹ座標空間を第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。

電池１０１の電圧Ｖが低電圧の場合（エネルギに余裕の少ない回転の状態）では、第１区間Ｔ１は第２象限ＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況及び第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ２は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況及び最初の逆方向の回転状況を判定する区間、第３区間Ｔ３は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の逆方向の回転状況及びそれ以後の回転状況を判定する区間である。

エネルギに余裕の少ない回転の場合、ＶＲｓパターン（第１区間Ｔ１の判定値，第２区間Ｔ２の判定値，第３区間Ｔ３の判定値）として、（１／０，０，１）が得られる。区間Ｔ１〜Ｔ３における判定値「１」は区間内で基準しきい信号Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出したことを表し、判定値「０」は区間内で基準しきい信号Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出しなかったことを表し、判定値「１／０」は区間内で基準しきい信号Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを検出したか否かを問わないことを表している。
制御回路１０６は、回転検出回路１１０からの誘起信号ＶＲｓパターン（この場合（１／０，０，１））に基づいて余裕の少ない回転と判定して、主駆動パルスＰ１のランクを１ランク上げる（ランクアップ）ようパルス制御し、次回の主駆動パルスＰ１駆動は１ランクアップした主駆動パルスＰ１で行う。

電池１０１の電圧Ｖが中電圧の場合（エネルギが適度な余裕の回転の状態）では、第１区間Ｔ１は第２象限ＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況及び第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ２は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況及び最初の逆方向の回転状況を判定する区間、第３区間Ｔ３は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の逆方向の回転状況及びそれ以後の回転状況を判定する区間である。

この場合、回転検出回路１１０は、誘起信号ＶＲｓパターンとして（０，１，１／０）を出力する。制御回路１０６は、一定時間ＶＲｓパターン（０，１，１／０）が続いた場合，回転検出回路１１０からの誘起信号ＶＲｓパターンに基づいて適度な余裕の回転と判定して、主駆動パルスＰ１のランクを１ランク下げる（ランクダウン）ようにパルス制御し、次回の主駆動パルスＰ１駆動は１ランクダウンした主駆動パルスＰ１で行う。

電池１０１の電圧Ｖが高電圧の場合（エネルギが余裕の多すぎる回転の状態）では、第１区間Ｔ１は第３象限ＩＩにおいてロータ２０２の最初の正方向の回転状況及び最初の逆方向の回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ２は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の最初の逆方向の回転状況及び２回目の正方向の回転状況を判定する区間、第３区間Ｔ３は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の２回目の正方向の回転状況及びそれ以後の回転状況を判定する区間である。

この場合、回転検出回路１１０は、誘起信号ＶＲｓパターンとして、（１，１，０）を出力する。本来、制御回路１０６は、余裕の多すぎる回転と判定して、主駆動パルスＰ１のランクを１ランク下げる（ランクダウン）ようにパルス制御し、次回の主駆動パルスＰ１駆動は１ランクダウンした主駆動パルスＰ１で行うべきであるが、第１区間Ｔ１が判定値「１」になっているので、主駆動パルスＰ１のランクは変更せずに維持するようパルス制御し、次回の主駆動パルスＰ１駆動は同じ主駆動パルスＰ１で行う。

所定強度を超える磁界が存在しない場合、主駆動パルスＰ１で駆動した際にステッピングモータ１０３が回転しなかったとき（即ち、誘起信号パターンＶＲｓ（１／０，０、０）のとき）、補正駆動パルスＰ２によって駆動して強制的に回転する。このとき使用する補正駆動パルスＰ２は、電池１０１の電圧Ｖとは無関係に、各種駆動パルスＰ１よりもエネルギが大きい（本実施の形態ではパルス幅が大きい）一種類の補正駆動パルスＰ２Ｂ（例えばパルス幅が４ｍｓ）である。

補正駆動パルスＰ２Ｂによって駆動した場合、ロータ２０２の回転軌道は単調に次の安定位置へ向かって回転する軌道である。非回転の場合、補正駆動パルスＰ２Ｂで強制的に回転させた後、次回は、主駆動パルスＰ１を１ランク大きいエネルギの主駆動パルスＰ１にランクアップして駆動する。
尚、ここでは後述するように、所定強度を超える磁界が存在し且つ電池電圧Ｖが中電圧のときと同じエネルギの補正駆動パルスＰ２Ｂを使用しているが、異なるエネルギの補正駆動パルスを使用してもよい。

一方、所定値を超える強度の外部磁界が存在する状態で通常駆動を行う場合、外部磁界の方向や電池１０１の電圧Ｖの大きさに応じて以下の誘起信号ＶＲｓパターンが得られる。
電圧Ｖが低電圧の場合、外部磁界Ｈの方向とロータ２０２の回転方向が逆方向のときは非回転（ＶＲｓパターン（０，０，０））、外部磁界Ｈの方向とロータ２０２の回転方向が同方向のときは適度な余裕の回転（ＶＲｓパターン（０，１，１／０））が得られる。

主駆動パルスＰ１で駆動した結果回転しないときは、補正駆動パルスＰ２Ｂよりもエネルギの大きい（ここではパルス幅の長い）補正駆動パルスＰ２Ａ（例えばパルス幅が８ｍｓ）を使用する。電圧Ｖが低いため、より大きなパルス幅の補正駆動パルスＰ２Ａで駆動することによって駆動エネルギを大きくして、より確実に回転させる。補正駆動パルスＰ２Ａによって駆動した場合、ロータ２０２の回転軌道は、回転後、短時間だけ振動しながら次の安定位置へ収束する軌道である。
本来、制御回路１０６は、非回転（ＶＲｓパターン（０，０，０））の場合は、補正駆動パルスＰ２Ａで駆動し，次回は主駆動パルスＰ１を1ランクアップして駆動する。また、制御回路１０６は、適度な余裕の回転（ＶＲｓパターン（０，１，１／０））が一定時間続く場合は、主駆動パルスＰ１を１ランクダウンして次回駆動する。しかしながら、コイル２０９の第１端子ＯＵＴ１と第２端子ＯＵＴ２に極性の異なる交番信号を供給するので、ＶＲｓパターン（０，０，０）と（０，１，１／０）が交互に発生し、結局，補正駆動パルスＰ２Ａと、ランクダウンできずにランクアップした主駆動パルスＰ１での交互駆動となる。

電池１０１の電圧Ｖが中電圧の場合、外部磁界Ｈの方向とロータ２０２の回転方向が逆方向のときは余裕の少ない回転（ＶＲｓパターン（１／０，０，１））、外部磁界Ｈの方向とロータ２０２の回転方向が同方向のときは適度な余裕の回転（ＶＲｓパターン（０，１，０））が得られる。
主駆動パルスＰ１で駆動した結果回転しないときは、外部磁界が存在しないときと同じエネルギの補正駆動パルスＰ２Ｂを使用する。補正駆動パルスＰ２Ｂによって駆動した場合、ロータ２０２の回転軌道は単調に次の安定位置へ向かって回転する軌道である。
本来、制御回路１０６は、余裕の少ない回転（ＶＲｓパターン（１／０，０，１））の場合は、主駆動パルスＰ１を１ランクアップして次回駆動する。また、制御回路１０６は、適度な余裕の回転（ＶＲｓパターン（０，１，０））が一定時間続く場合は、主駆動パルスＰ１を１ランクダウンして次回駆動する。しかしながら、コイル２０９の第１端子ＯＵＴ１と第２端子ＯＵＴ２に極性の異なる交番信号を供給するので、ＶＲｓパターン（１／０，０，１）と（０，１，０）が交互に発生し、結局，ランクダウンできずにランクアップした主駆動パルスＰ１での駆動となる。

電池１０１の電圧Ｖが高電圧の場合、外部磁界Ｈの方向とロータ２０２の回転方向が逆方向のときは適度な余裕の回転（ＶＲｓパターン（０，１，０））、外部磁界Ｈの方向とロータ２０２の回転方向が同方向のときは非回転（実際は回転しているが、検出区間Ｔ２およびＴ３内では前記誘起信号ＶＲｓが検出されなかった場合（かげり）である。）（ＶＲｓパターン（１／０，０，０））が得られる。

主駆動パルスＰ１で駆動した結果回転しないときは、補正駆動パルスＰ２Ａよりもエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２Ｃ（例えばパルス幅が２０ｍｓ）を使用する。これにより、高電圧で振動が大きくなったロータ２０２を抑える。補正駆動パルスＰ２Ｃによって駆動した場合、ロータ２０２の回転軌道は、回転後、長時間振動しながら次の安定静止位置へ収束する軌道である。

本来、制御回路１０６は、適度な余裕の回転（ＶＲｓパターン（０，１，０））が一定時間続く場合は、主駆動パルスＰ１を１ランクダウンして次回駆動する。また、制御回路１０６は、誘起信号ＶＲｓが検出されない（かげり）（ＶＲｓパターン（１／０，０，０））の場合は、補正駆動パルスＰ２Ｃで駆動し，次回は主駆動パルスＰ１を1ランクアップして駆動する。しかしながら、コイル２０９の第１端子ＯＵＴ１と第２端子ＯＵＴ２に極性の異なる交番信号を供給するので、ＶＲｓパターン（０，１，０）と（１／０，０，０）が交互に発生し、結局，ランクダウンできずにランクアップした主駆動パルスＰ１と補正駆動パルスＰ２Ｃでの交互駆動となる。
図８は、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計に係るフローチャートである。

以下、図１、図４、図５、図８を参照して、本発明の第１の実施の形態の動作を詳細に説明する。
先ず、システムをリセットしてスタートさせると、駆動パルスや各検出値を予め定めた初期状態にリセットする（ステップＳ８０１）。
発振回路１０４は所定周波数の信号を発生し、分周回路１０５は発振回路からの前記信号を分周して計時動作の基準となる時計信号を制御回路１０６に出力する。制御回路１０６は、前記時計信号を計数し、所定周期でステッピングモータ１０３を回転駆動するように各回路を制御する。

制御回路１０６は、磁界検出回路１１１からの磁界検出信号に基づいて磁界検出回路１１１が所定値を超える強度の磁界を検出したと判定し（ステップＳ８０２）、電圧検出回路１０７からの電圧検出信号に基づいて電池１０１の電圧Ｖが中電圧を超える電圧（即ち高電圧）と判定すると（ステップＳ８０３、Ｓ８０４）、補正駆動パルスＰ２を補正駆動パルスＰ２Ｃに設定する（ステップＳ８０５）。

次に制御回路１０６は、主駆動パルスＰ１によって駆動するように主駆動パルス発生回路１０８に主駆動パルス制御信号を出力する（ステップＳ８０９）。主駆動パルス発生回路１０８は、前記主駆動パルス制御信号に対応する主駆動パルスＰ１をモータ駆動回路１１２に出力する。モータ駆動回路１１２は前記主駆動パルスＰ１でステッピングモータ１０３を回転駆動する。ステッピングモータ１０３はアナログ表示部１１３の時刻針を回転駆動する。ステッピングモータ１０３が正常に回転した場合はアナログ表示部によって現在時刻が随時表示される。

回転検出回路１１０はステッピングモータ１０３の回転によって発生する誘起信号ＶＲｓを検出して、回転状況を表す誘起信号ＶＲｓパターンを制御回路１０６に出力する。
制御回路１０６は、誘起信号ＶＲｓパターンが回転したと判定した場合（ステップＳ８１０）、前述したように誘起信号ＶＲｓパターンに基づいて主駆動パルスＰ１をランクアップ、維持あるいはランクダウンするようにパルス制御を行い、次回駆動する主駆動パルスＰ１を設定して、処理ステップＳ８０２へ戻る。尚、１種類の主駆動パルスＰ１しか使用しない駆動方式の場合には、主駆動パルスＰ１の変更は行わない（ステップＳ８１１）。
制御回路１０６は、処理ステップＳ８１０においてステッピングモータ１０３は回転していないと判定した場合、設定した補正駆動パルスＰ２（ここでは処理ステップＳ８０５で設定した補正駆動パルスＰ２Ｃ）によってステッピングモータ１０３を回転駆動する（ステップＳ８１２）。

制御回路１０６は、処理ステップＳ８０４において電池１０１の電圧Ｖが中電圧を超えない（即ち、電圧Ｖは中電圧）と判定すると、補正駆動パルスＰ２を補正駆動パルスＰ２Ｂに設定した後、処理ステップＳ８０９に移行する（ステップＳ８０６）。このように、本第１の実施の形態では、電圧Ｖが中電圧の場合には、補正駆動パルスＰ２を、所定値を超える強度の磁界が存在しない場合の補正駆動パルスＰ２と同じにしている。補正駆動パルスＰ２を変化させるのは、所定値を超える強度の磁界が存在し且つ、電圧Ｖが中電圧（常用域）以下か超える場合である。

制御回路１０６は、処理ステップＳ８０３において電池１０１の電圧Ｖが低電圧を超えない（即ち、電圧Ｖは低電圧）と判定すると、補正駆動パルスＰ２を補正駆動パルスＰ２Ａに設定した後、処理ステップＳ８０９に移行する（ステップＳ８０７）。
また、制御回路１０６は、処理ステップＳ８０２において磁界検出回路１１１が所定値を超える強度の磁界を検出しないと判定した場合、補正駆動パルスＰ２を補正駆動パルスＰ２Ｂに設定した後、処理ステップＳ８０９に移行する（ステップＳ８０８）。

以上述べたように、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路１０２は、電源である電池１０１と、電池１０１の電圧を検出する電圧検出回路１０７と、磁界を検出する磁界検出回路１１１と、ステッピングモータ１０３の回転状況を検出する回転検出回路１１０と、回転検出回路１１０が検出したステッピングモータ１０３の回転状況に応じた主駆動パルスＰ１又は主駆動パルスＰ１よりもエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２を選択してステッピングモータ１０３を駆動する制御手段とを備え、補正駆動パルスＰ２として、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスＰ２Ａ、Ｐ２Ｂ、Ｐ２Ｃが用意されて成り、前記制御手段は磁界検出回路１１１が検出した磁界の強度及び電圧検出回路１０７が検出した電池１０１の電圧に応じた補正駆動パルスＰ２を選択して駆動することを特徴としている。

前記制御手段は、電圧検出回路１０７が検出した電池１０１の電圧が所定の高電圧（第１電圧）の場合、前記高電圧より低い第２電圧（中電圧）の場合よりもエネルギが大きい補正駆動パルスＰ２Ｃを選択して駆動することができる。
したがって、本第１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、電源電圧の変動と外部磁場の少なくとも一方が存在する場合でも、補正駆動パルスＰ２による駆動を安定化することが可能になる。よって、電池電圧が大きく変動し、且つ高磁場環境になった場合でも、補正駆動パルスＰ２によりステッピングモータ１０３を安定して回転させることが可能である。

また、本第１の実施の形態に係るアナログ電子時計は、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、前記記載のステッピングモータ制御回路を用いて成ることを特徴としている。
したがって、本第１の実施の形態に係るアナログ電子時計によれば、電源電圧の変動と外部磁場の双方の影響を受けて補正駆動パルスＰ２で駆動する場合でも安定して駆動でき、したがって、正確な運針を行うことが可能になる。

尚、電圧検出回路１０７は電圧検出用抵抗素子等を有する公知のハードウェア構成のものを使用することが可能であるが、回転検出回路１１０が検出したステッピングモータ１０３の回転状況（誘起信号ＶＲｓパターン）に基づいて電圧を検出するように構成するようにしてもよい。即ち、誘起信号ＶＲｓパターンによりエネルギの余力（換言すれば電池１０１の電圧）が判定できるため、所定エネルギの主駆動パルスＰ１で所定負荷を駆動した際に得られる誘起信号ＶＲｓパターンに基づいて電池１０１の電圧を検出することが可能になる。この場合、電圧検出素子は不要であるため、制御回路１０６の機能として誘起信号ＶＲｓパターンに基づく電圧検出機能を設けることにより電圧検出回路１０７を代用することが可能になる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。尚、前記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号や同一名称を使用して、説明を省略している。
図２は、本第２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あり、アナログ電子時計の例を示している。
前記第１の実施の形態では磁界検出回路１１１を設け、磁界の影響を考慮して補正駆動パルスＰ２を切り換えたが、本第２の実施の形態では磁界の影響は考慮せず、電圧の影響のみを考慮して補正駆動パルスＰ２の切り換えを行うようにしている。

図６は、本第２の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１０３を駆動した場合のタイミング図で、電圧の大きさ、主駆動パルスＰ１駆動時の回転軌道、信号のタイミング、誘起信号ＶＲｓパターン及び駆動パルスの余裕程度の判定結果、補正駆動パルスＰ２駆動時の回転軌道、補正駆動パルスＰ２のエネルギ大きさ（本実施の形態ではパルス幅）をあわせて示している。

図６において、補正駆動パルスＰ２は、前記第１の実施の形態と同じく、電池１０１の電圧Ｖが低電圧のときは補正駆動パルスＰ２Ａ、電圧Ｖが中電圧の時は補正駆動パルスＰ２Ｂ、電圧Ｖが高電圧の時は補正駆動パルスＰ２Ｃを用いるように構成している。
図９は、本第２の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、前記第１の実施の形態の処理から磁界を考慮する処理（ステップＳ８０２、Ｓ８０８）を除いたものである。

以上のように、本第２の実施の形態では、磁界の影響を考慮することなく電池１０１の電圧Ｖの影響を考慮して、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスＰ２の中から選択して駆動するように構成している。
したがって、本第２の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路によっても、電源電圧の変動の影響を受けた状態で補正駆動パルスＰ２による駆動を行う場合でも、安定して駆動することが可能になる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。尚、前記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号や同一名称を使用して説明を省略している。
図３は、本第３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あり、アナログ電子時計の例を示している。
前記第１の実施の形態では電圧検出回路１０７を設け、電圧変動の影響を考慮して補正駆動パルスＰ２を切り換えたが、本第３の実施の形態では電圧変動の影響は考慮せず、磁界の影響のみを考慮して補正駆動パルスＰ２の切り換えを行うようにしている。

図７は、本第３の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１０３を駆動した場合のタイミング図で、所定強度を超える磁界の有無、主駆動パルスＰ１駆動時の回転軌道、信号のタイミング、誘起信号ＶＲｓパターン及び駆動パルスの余裕程度の判定結果、補正駆動パルスＰ２駆動時の回転軌道、補正駆動パルスＰ２のエネルギ大きさ（本実施の形態ではパルス幅）をあわせて示している。
図７において、補正駆動パルスＰ２は、所定値を超える強度の磁界が存在しないときは補正駆動パルスＰ２Ｂ、所定値を超える強度の磁界が存在するときは補正駆動パルスＰ２Ａを用いるように構成している。
図１０は、本第３の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、前記第１の実施の形態の処理から電圧変動を考慮する処理（ステップＳ８０３、Ｓ８０４、Ｓ８０５、Ｓ８０６）を除いたものである。

以上のように、本第３の実施の形態では、電圧変動の影響を考慮することなく磁界の影響を考慮して、相互にエネルギの異なる補正駆動パルスＰ２の中から選択して駆動するように構成している。
したがって、本第３の実施の形態に係るステッピングモータ制御回路によっても、磁界の影響を受けた状態で補正駆動パルスＰ２による駆動を行う場合でも、安定して駆動することが可能になる。

前記各実施の形態では、駆動パルスとして矩形波の駆動パルスを用いたが、櫛歯状の駆動パルスを用いてもよい。また、駆動パルスのエネルギを変えるためにパルス幅を変更したが、パルス波高値を変えることによってエネルギを変えるなど、種々の変更が可能である。
また、前記各実施の形態では、複数種類の主駆動パルスＰ１を用いたが１種類の主駆動パルスＰ１を用いるようにしてもよい。

また、時刻針やカレンダを駆動するステッピングモータ制御回路に適用可能であるが、それ以外を駆動するためのステッピングモータ制御回路にも適用可能である。
また、ステッピングモータ制御回路の応用例としてアナログ電子時計の例で説明したが、モータを使用する各種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・・・電池
１０２・・・ステッピングモータ制御回路
１０３・・・ステッピングモータ
１０４・・・発振回路
１０５・・・分周回路
１０６・・・制御回路
１０７・・・電圧検出回路
１０８・・・主駆動パルス発生回路
１０９・・・補正駆動パルス発生回路
１１０・・・回転検出回路
１１１・・・磁界検出回路
１１２・・・モータ駆動回路
１１３・・・アナログ表示部

Claims (7)

1. 電源である電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
   ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、
   前記回転検出手段が検出したステッピングモータの回転状況に応じた主駆動パルス又は前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御手段とを備え、
   前記補正駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスが用意されて成り、
   前記制御手段は前記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する場合、前記電圧検出手段が検出した前記電池の電圧に応じた補正駆動パルスを選択して駆動することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 磁界を検出する磁界検出手段と、
   ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、
   前記回転検出手段が検出したステッピングモータの回転状況に応じた主駆動パルス又は前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御手段とを備え、
   前記補正駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスが用意されて成り、
   前記制御手段は前記磁界検出手段が検出した磁界の強度に応じた補正駆動パルスを選択して駆動することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
3. 電源である電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
   磁界を検出する磁界検出手段と、
   ステッピングモータの回転状況を検出する回転検出手段と、
   前記回転検出手段が検出したステッピングモータの回転状況に応じた主駆動パルス又は前記主駆動パルスよりもエネルギの大きい補正駆動パルスを選択して前記ステッピングモータを駆動する制御手段とを備え、
   前記補正駆動パルスとして、相互にエネルギの異なる複数種類の補正駆動パルスが用意されて成り、
   前記制御手段は前記磁界検出手段が検出した磁界の強度及び前記電圧検出手段が検出した前記電池の電圧に応じた補正駆動パルスを選択して駆動することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
4. 前記制御手段は前記磁界検出手段が所定値を超える強度の磁界を検出した場合に、前記電圧検出手段が検出した前記電池の電圧に応じた補正駆動パルスを選択して駆動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. 前記電圧検出手段は、前記回転検出手段が検出した前記ステッピングモータの回転状況に基づいて電圧を検出することを特徴とする請求項１、３又は４記載のステッピングモータ制御回路。
6. 前記制御手段は、前記電圧検出手段が検出した前記電池の電圧が所定の第１電圧の場合、前記第１電圧より低い第２電圧の場合よりもエネルギが大きい補正駆動パルスを選択して駆動することを特徴とする請求項１、３、４又は５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て成ることを特徴とするアナログ電子時計。

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