JP4885754B2

JP4885754B2 - ステッピングモータ制御回路及び電子時計

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Publication number: JP4885754B2
Application number: JP2007027007A
Authority: JP
Inventors: 幸祐山本; 三郎間中; 京志本村; 健治小笠原; 貴則長谷川
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: JP2008191045A

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電子時計等に使用されている。

図６は、従来から電子時計の時刻針駆動用として使用されているステッピングモータの構成図である。
図６において、ステッピングモータ１０２は、ロータ穴２０３を有するステータ２０１、ロータ穴２０３に回転可能に収納され２極（Ｓ極及びＮ極）に着磁したロータ２０２、ステータ２０１と一体化された磁心２１０、磁心２１０に巻回されたコイル２１１を備えている。コイル２１１は駆動パルスを供給するための第１端子Ｏ１、第２端子Ｏ２を有している。

ステータ２０１には、ロータ穴２０３を挟んで対向する位置に２個の凹部（外ノッチ）２０６、２０７が設けられており、外ノッチ２０６、２０７とロータ穴２０３の間には可飽和部２０８、２０９が形成されている。
また、ステータ２０１には、ロータ穴２０３に連続すると共にロータ穴２０３を挟んで対向する位置に２個の位置決め用凹部（内ノッチ）２０４、２０５が設けられている。

コイル２１１が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、その磁極軸Ａが内ノッチ２０４、２０５を結ぶ線分に対して直交する位置に安定して停止している。
いま、ステッピングモータ制御回路（図示せず）から矩形波のパルス信号をコイル２１１の端子Ｏ１、Ｏ２に供給して図６の矢印方向に電流ｉを流すことにより、ステータ２０１に矢印Ｃ方向の磁束を発生させる。これにより、可飽和部２０８、２０９が先ず飽和して高磁気抵抗となり、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６の矢印Ｂ方向に１８０度回転し、安定的に停止する。

次に、逆極性の矩形波のパルス信号をコイル２１１の端子Ｏ１、Ｏ２に供給して、図６の反矢印方向に電流（絶対値が電流ｉに等しい電流）を流すと、ステータ２０１には反矢印Ｃ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は図６の矢印Ｂ方向に１８０度回転し、安定的に停止する。
以後、前記の如くして、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り、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印Ｂ方向に連続的に回転させることができる。

前記ステッピングモータ制御回路は、ロータ２０２が回転したか否かを検出し、ロータ２０２の回転の有無に応じて、駆動パルスのパルス幅を変えるように構成されている。ロータ２０２が回転した場合、コイル２１１に生じる誘起電圧の信号レベルは所定の閾値を超えるが、ロータ２０２が回転しなかった場合には、コイル２１１に生じる誘起電圧の信号レベルは所定の閾値以下になる。したがって、回転の有無を検出するための検出回路によって、前記誘起電圧の信号レベルを判別することにより、ステッピングモータ１０２が回転したか否かの判断が可能になる。

例えば、特許文献１には、通常時の駆動を担う主駆動パルスＰ１と、負荷変動時の駆動を担うエネルギの大きい補正駆動パルスＰ２とを備えたステッピングモータの補正駆動が記載されている。この補正駆動は主駆動パルスによる駆動ではステッピングモータ１０２が非回転の場合、補正駆動パルスをすかさず発生させるものである。
その回転／非回転を判断する方法として，ロータの振動による誘起電圧（ＶＲｓ）を検出する方式がある。この方法は任意に設定した所定の閾値レベル（Ｖｃｏｍｐ）を超えた場合を回転、そうでない場合を非回転と判断している。

また、主駆動パルスとしてエネルギの異なる複数の主駆動パルス（Ｐ０〜Ｐｎ）を用意しておき、同じエネルギの主駆動パルスによる駆動によって所定回数連続してステッピングモータが回転した場合、低消費電力化のために、１ランクエネルギの小さい主駆動パルスによって駆動するように構成している（パルスカウントダウン方式：ＰＣＤ）。

前記特許文献１に記載された発明では、ステッピングモータ部品の変動によってはロータの振動を抑える電磁ブレーキが弱くなり、非回転であっても、ＶＲｓ＞Ｖｃｏｍｐとなることがあり、誤判断により運針できない可能性がある。
この問題を解決するための方法として、誘起電圧ＶＲｓのレベルの検出に加えて、発生時刻を検出パラメータとする方法が考えられる（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、ＰＣＤを用いた回転駆動方式においては、エネルギの大きな主駆動パルスＰ１１からエネルギの小さな主駆動パルスＰ１０にランクダウンした当初は、主駆動パルスＰ１１によって駆動していたときの残留磁束が残っているため、前記残留磁束によってロータに対するブレーキが効きにくくなる。
したがって、主駆動パルスＰ１０による駆動が非回転の場合でも、ロータが早く動いて大きな誘起電圧ＶＲｓが得られ、前記誘起電圧ＶＲｓが所定の閾値レベルを超える場合がある。この場合、モータが非回転であっても回転と誤判断してしまい、回転ミスが発生するという問題がある。電子時計においてこのような問題が生じた場合、運針ミスが生じてしまうことになる。

特公昭６１−１５３８５号公報（第２頁左欄第３６行〜同頁右欄第３３行、第４図）ＷＯ２００５／１１９３７７号公報（段落［００３２］〜［００７２］）

本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、ステッピングモータにおいて、駆動パルスのエネルギをランクダウンして最初に駆動した際の回転ミスの発生を抑制することを課題としている。
また、本発明は、ステッピングモータを使用した電子時計において、駆動パルスのエネルギをランクダウンして最初に駆動した際の運針ミス等の発生を抑制することを課題としている。

本発明によれば、時刻針を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の回転によって生じる誘起電圧が所定の閾値を超えたときに前記ステッピングモータが回転したと判断する回転判断手段と、前記ステッピングモータを第１主駆動パルスによって駆動した場合に前記ステッピングモータが回転したと前記回転判断手段が判断したとき、前記第１主駆動パルスよりもエネルギの小さい第２主駆動パルスに切り換えて駆動すると共、前記第１主駆動パルスでは前記ステッピングモータが回転しなかったと前記回転判断手段が判断したときに前記第１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る駆動によって前記ステッピングモータを回転駆動する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第１主駆動パルスから前記第２主駆動パルスに切り換えて駆動する際、初回の前記第２主駆動パルスよる駆動時には、前記第２主駆動パルスによって駆動するとともに前記補正駆動パルスによっても駆動することを特徴とするモータ制御回路が提供される。
制御手段は、第１主駆動パルスから第２主駆動パルスに切り換えて駆動する際、初回の前記第２主駆動パルスによる駆動時には、前記第２主駆動パルスによって駆動するとともに補正駆動パルスによっても駆動する。

ここで、前記制御手段は、前記回転判断手段が前記ステッピングモータは前記第１主駆動パルスによって回転したと連続して所定回数判断したとき、前記第２主駆動パルスによる駆動に切り換えて駆動するように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記初回の第２主駆動パルスによってステッピングモータが回転したと前記回転判断手段が判断した場合、次回は前記第２主駆動パルスのみによって駆動するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記初回の第２主駆動パルスによってステッピングモータが回転しなかったと前記回転判断手段が判断した場合、次回は前記第１主駆動パルスに切り換えて駆動するように構成してもよい。
また、記憶手段を有し、前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動時に生じた誘起電圧のピーク信号発生時刻を前記記憶手段に記憶し、前記記憶手段に記憶した直前の駆動時のピーク信号発生時刻と今回の駆動時のピーク信号発生時刻とを比較し、今回の駆動時のピーク信号発生時刻が直前の駆動時のピーク信号発生時刻と同等か以後で、且つ、今回の駆動時の誘起電圧が前記所定の閾値レベルを超えた場合に、前記回転判断手段は前記ステッピングモータが回転したと判断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主駆動パルスから前記第２主駆動パルスに切り換えて駆動する場合、初回の前記第２主駆動パルスとともに前記補正駆動パルスによって駆動したときには、前記駆動によって発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻は前記記憶手段には記憶しないように構成してもよい。
また、前記ステッピングモータは、ロータ穴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、前記ロータ穴内に配設されたロータと、前記駆動パルスを供給するための第１端子及び第２端子を具備するコイルとを有し、前記コイルに極性の異なる主駆動パルスを交互に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構成されて成り、前記制御手段は、前記第１、第２端子間に交互に極性の異なる前記主駆動パルスを供給することによって回転駆動すると共に、前記主駆動パルスによっては回転できなかったと前記回転判断手段が判断した場合には当該主駆動パルスと同極性の補正駆動パルスによって回転駆動するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記補正駆動パルスを出力する際に前記ステータの残留磁束を消磁させるパルスを備えているように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した直前の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻と今回の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較する場合、今回の主駆動パルスによる駆動によって発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻と、前記今回の主駆動パルスとは異極性の主駆動パルスによって直前に駆動したときに発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した直前の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻と今回の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較する場合、今回の主駆動パルスによる駆動によって発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻と、前記今回の主駆動パルスと同極性の主駆動パルスによって直前に駆動したときに発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較するように構成してもよい。

また、本発明によれば、時刻針をステッピングモータの駆動力によって回転駆動する電子時計において、前記ステッピングモータとして、前記いずれか一に記載のステッピングモータを用いたことを特徴とする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、駆動パルスのエネルギをランクダウンして最初に駆動した際の回転ミスの発生を抑制することが可能になる。
本発明に係る電子時計によれば、駆動パルスのエネルギをランクダウンして最初に駆動した際の回転誤検出の発生を抑制し、確実な回転が可能になる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子時計の回路ブロック図である。
図１において、電子時計は、ステッピングモータ１０２を駆動制御するためのステッピングモータ制御回路１０１、時刻針（時針、分針、秒針）等を回転駆動するためのステッピングモータ１０２、ステッピングモータ制御回路１０１及びステッピングモータ１０２に動作電力を供給する電源１０３を備えている。

ステッピングモータ１０２は、図６に示した構成のステッピングモータである。即ち、ステッピングモータ１０２は、ロータ穴２０３及びロータ２０２の停止位置を決める位置決め部（内ノッチ２０４、２０５）を有するステータ２０１と、ロータ穴２０３内に配設されたロータ２０２と、コイル２１１とを有し、コイル２１１に交番信号を供給してステータ２０１に磁束を発生させることによってロータ２０２を回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置にロータ２０２を停止するように構成されている。

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、分周回路１０５からの時計信号を制御回路１０７に供給すると共に、制御回路１０７からのパルス生成指示信号に対応するパルス幅の矩形波信号（パルス幅信号）を生成して制御回路１０７に出力する波形合成回路１０６を有している。

また、ステッピングモータ制御回路１０１は、制御回路１０７、制御回路１０７からのパルス幅信号に対応するパルス幅（換言すればエネルギ）の駆動パルスによってステッピングモータ１０２を回転駆動する駆動パルス回路１０８、ステッピングモータ１０２の回転によって生じる誘起電圧の信号（検出信号）を制御回路１０７に出力する回転検出手段１０９を備えている。

制御回路１０７は、波形合成回路１０６を介して入力される前記時計信号を計数して現在時刻を計時する計時動作、波形合成回路１０６にパルス生成指示信号を出力してパルス幅の異なる複数のパルス幅信号（エネルギの異なる複数の主駆動パルスや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対応するパルス幅を有する矩形波信号）の生成指示、波形合成回路１０６から入力されたパルス幅信号の駆動パルス回路１０８への供給、回転検出手段１０９からの検出信号に基づく駆動パルスの変更動作、電子時計を構成する各電子回路要素の制御等を行う。
尚、発振回路１０４、分周回路１０５、波形合成回路１０６、制御回路１０７及び駆動パルス回路１０８は制御手段を構成している。また、制御回路１０７及び回転検出手段１０９は、ステッピングモータ１０２が回転したか否かを判断する回転判断手段を構成している。

図２は、図１に示した電子時計の処理を示すフローチャートである。
また、図３は、図１に示した電子時計におけるステッピングモータ１０２の回転検出動作及びパルス駆動動作を説明するためのタイミング図である。
図３において、同図（ａ）は、エネルギの大きい主駆動パルスから前記主駆動パルスよりもエネルギの小さい主駆動パルスにランクダウン（ＰＣＤ）する前の波形図、同図（ｂ）はＰＣＤを行った際の初回の駆動状態を示す波形図で主駆動パルスによる駆動によってステッピングモータ１０２が回転した場合の波形図、同図（ｂ’）はＰＣＤを行った際の初回の駆動状態を示す波形図で主駆動パルスによる駆動ではステッピングモータ１０２が回転しなかった場合の波形図、同図（ｃ）はＰＣＤを行った後の２回目以降の駆動状態を示す波形図でステッピングモータ１０２が回転した場合の波形図である。

また、Ｐ１は主駆動パルス（ｎはパルス幅に対応する主駆動パルス幅のランク）、Ｐ２は補正駆動パルス、Ｐ３はロータの回転に制動をかけるための制動パルス、Ｐ４はステータの残留磁束を消磁するための消磁パルスである。
また、マスク時間Ｔ１は駆動パルスによる駆動後、回転検出を行わない時間であり、検出時間Ｔ２は回転検出を行う時間である。制御回路１０７は、検出手段１０９が検出時間Ｔ２において所定レベルの閾値Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧を検出できた場合に回転したと判断し、検出手段１０９が検出時間Ｔ２において所定レベルの閾値Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧を検出できなかった場合に回転しなかったと判断する。尚、Ｖｍａｘは検出信号である誘起電圧の最大値である。

以下、図１〜図３を用いて、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電子時計の動作を説明する。
先ず、時刻表示動作の概略を説明すると、制御回路１０７は、波形合成回路１０６を介して分周回路１０５から入力される時計信号を計数して現在時刻を計時し、波形合成回路１０６にパルス生成指示信号を出力して生成させたパルス幅信号を駆動パルス回路１０８に出力し、駆動パルス回路１０８は前記パルス幅信号に対応するパルス幅の主駆動パルス（第１主駆動パルス）によってステッピングモータ１０２を回転駆動する。

ステッピングモータ１０２は時刻針（図示せず）を回転駆動して、現在時刻を表示する。回転検出手段１０９は、ステッピングモータ１０２に生じる誘起電圧を検出し、検出信号として制御回路１０７に出力する。制御回路１０７は前記誘起電圧を所定の閾値Ｖｃｏｍｐと比較することによってステッピングモータ１０２が回転したか否かを判断する。
制御回路１０７は、前記第１主駆動パルスによる駆動によってステッピングモータ１０２が回転したと所定回数連続して判断した場合には、次回の駆動から主駆動パルスを1ランクランクダウンさせるために、波形合成回路１０６に１ランク狭いパルス幅信号を生成させるようにパルス生成指示信号を出力し、前記パルス幅信号に対応するパルス幅の主駆動パルス（前記第１主駆動パルスよりも１ランクパルス幅の狭い第２主駆動パルス）に変更してステッピングモータ１０２の回転制御を行う。

このとき、ランクダウンして第２主駆動パルスによって初回に駆動する時には、制御回路１０７は、波形合成回路１０６に補正駆動パルスＰ２に対応するパルス幅信号を生成させるようにパルス生成指示信号を出力し、前記パルス幅信号を駆動パルス回路１０８に供給して、駆動パルス回路１０８に、第２主駆動パルスとともに補正駆動パルスＰ２によってもステッピングモータ１０２を回転駆動するように制御する。

制御回路１０７は、ランクダウンして第２主駆動パルス及び補正駆動パルスＰ２によって駆動した際、第２主駆動パルスによる駆動ではステッピングモータ１０２が回転しなかったと判断した場合には、次回から主駆動パルスの１ランクアップを行うため、波形合成回路１０６に対して、第２主駆動パルスに変更する前の主駆動パルスである第１主駆動パルスに対応するパルス幅信号を生成させ、前記パルス幅信号を駆動パルス回路１０８に供給して、第１主駆動パルスによってステッピングモータ１０２の回転制御を行う。

前記動作を、図１〜図３に沿って詳細に説明すると、先ず、制御回路１０７は、同一パルス幅（換言すれば同一エネルギ）の主駆動パルスＰ１による連続駆動回数（時間）Ｎを０、主駆動パルスのパルス幅のランクに相当するランクｎを０にして（ステップＳ２０１）、主駆動パルスＰ１をランク０（最狭パルス幅）の主駆動パルスＰ１０に設定する（ステップＳ２０２）。ことき、前述したように、制御回路１０７は波形合成回路１０６にランク０のパルス幅信号を生成するようにパルス生成指示信号を出力し、駆動パルス回路１０８が前記パルス幅信号に対応するランク０の主駆動パルスＰ１０を出力するように制御する（ステップＳ２０３）。

駆動パルス回路１０８は、主駆動パルスＰ１０によってステッピングモータ１０２を回転制御する。
回転検出手段１０９は、ステッピングモータ１０２の駆動によって発生する誘起電圧を検出して検出信号Ｖとして制御回路１０７に出力する。
制御回路１０７は、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えていないと判断した場合（ステップＳ２０４）、補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０２を回転制御した後（ステップＳ２１５）（図３（ｂ’）参照）、連続駆動回数Ｎを０、主駆動パルスのランクを１ランク上げて（Ｐ１ｎをＰ１（ｎ＋１）にして）、処理ステップＳ２０２に戻る（図３（ａ）に戻る）。

制御回路１０７は、処理ステップＳ２０４において、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えたと判断した場合（ステップＳ２０４）（図３（ａ）参照）、連続駆動回数Ｎに１加算した後（ステップＳ２０５）、所定時間（即ち、Ｎが所定値）になったか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
制御回路１０７は、Ｎが所定値になっていないと判断した場合には、再び同一パルス幅の主駆動パルスＰ１によって駆動し（ステップＳ２０７）、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えたと判断した場合には（ステップＳ２０８）、処理ステップＳ２０５に戻る。

制御回路１０７は、処理ステップＳ２０８において、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えていないと判断した場合には、補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０２を回転制御した後（ステップＳ２１５）（図３（ｂ’）参照）、連続駆動回数Ｎを０、主駆動パルスのランクを１ランク上げて（Ｐ１ｎをＰ１（ｎ＋１）にして）、処理ステップＳ２０２に戻る（図３（ａ）に戻る）。

制御回路１０７は、処理ステップＳ２０６において、Ｎが所定値になったと判断した場合、Ｎを０、主駆動パルスＰ１のランクを１ランクダウン（ｎを（ｎ−１）に変更）して（ステップＳ２０９）、１ランク狭いパルス幅の主駆動パルスＰ１によって駆動すると共に、パルス幅ランクダウンを行う際の初回の駆動であるため、前記主駆動パルスＰ１による駆動とともに補正駆動パルスＰ２によっても駆動する（ステップＳ２１０）（図３（ｂ）の状態）。これにより、ＰＣＤ前の主駆動パルスＰ１の駆動による残留磁束の影響を受けることなく、正常な回転を行わせることが可能になる。

次に、制御回路１０７は、ＰＣＤ後の前記主駆動パルスＰ１による駆動では、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えなかったと判断した場合、即ち、ＰＣＤの際の初回の主駆動パルスＰ１による駆動ではステッピングモータ１０２が回転しなかったと判断した場合には（図３（ｂ’）の状態）、処理ステップＳ２１６に戻る（ステップＳ２１１）。

一方、制御回路１０７は、処理ステップＳ２１１において、ＰＣＤの際の初回の前記主駆動パルスＰ１による駆動によって、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えたと判断した場合、即ち、ＰＣＤの際の初回の主駆動パルスＰ１による駆動でステッピングモータ１０２が回転したと判断した場合には（図３（ｂ）の状態）、Ｎに１を加算して（ステップＳ２１２）、ＰＣＤ後の主駆動パルスＰ１と同一パルス幅の主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転制御し（ステップＳ２１３）、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えたと判断した場合には（図３（ｃ）の状態）、処理ステップＳ２０５に戻り、検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えなかったと判断した場合には、処理ステップＳ２１５に戻って補正駆動パルスによる駆動を行う（図３（ｂ’）の状態）（ステップＳ２１４）。

以上述べたように、本発明の第１の実施の形態によれば、ＰＣＤを行うことによって第１主駆動パルスよりもパルス幅が１ランク小さい第２主駆動パルスに切り換えて駆動する場合、最初の駆動時には第１主駆動パルスの駆動履歴が残っておりエネルギ的に不安定な状況にあるので、前記第２主駆動パルスによる初回の駆動ついては、前記第２主駆動パルスとともに補正駆動パルスによっても駆動するようにしている。

これにより、前記第２主駆動パルスによって非回転の場合には補正駆動パルスにより回転させることができ、又、前記第２主駆動パルスによって回転した場合には、その後に印加される前記補正駆動パルスは吸引パルスとして働くため、前記補正駆動パルスでは回転しない。
したがって、ＰＣＤを用いたステッピングモータ制御回路において、ＰＣＤによってパルス幅をランクダウンした際の初回の主駆動パルスによってステッピングモータ１０２が回転するか否かに拘わらず、確実にステッピングモータ１０２を回転させることが可能になる。このように、最も回転誤検出する可能性のあったＰＣＤ直後の駆動パルスについて、主駆動パルスとともに補正駆動パルスを強制的に出力することで、確実に回転させることができため回転ミスの発生を抑制でき、より正確な時計運針が可能になる。

その後の主駆動パルスによる駆動では、ＰＣＤによるエネルギ変動のない安定した状態となるので、前記ランクダウン後の主駆動パルスのみによってもステッピングモータ１０２を安定して回転駆動することができるようになるため、省電力化を図ることが可能になり、回転を誤検出する可能性を抑制することが可能になり又、回転ミスを抑制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。前記第１の実施の形態では、ステッピングモータが回転したかの判断を、誘起電圧が所定の閾値レベルを超えたか否かによって行うように構成したが、本第２の実施の形態では、それに加えて、誘起電圧のピーク信号発生時刻が直前の駆動時のそれと比較して早いか否かをも考慮して、回転の有無を判断するように構成している。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電子時計の回路ブロック図で、図１と同一部分には同一符号を付している。
図１との相違点は、回転検出手段１０９によって検出した誘起電圧である検出信号中のピーク信号発生時刻を記憶する比較時間記憶回路１１０、回転検出手段１０９が今回検出した検出信号におけるピーク信号発生時刻と比較時間記憶回路１１０に記憶した直前の検出信号におけるピーク信号発生時刻とを比較し、比較結果に応じた信号を出力する検出時間比較判別回路１１１を備えている。

回転検出手段１０９は、ステッピングモータ１０２の回転によって生じる誘起電圧を検出信号として検出して出力すると共に、前記検出信号中のピーク信号（ピーク検出信号）の発生時刻を比較時間記憶回路１１０に記憶する機能を有している。
検出時間比較回路１１１は、回転検出手段１０９が今回検出したピーク検出信号の発生時刻と比較時間記憶回路１１０に記憶した直前のピーク検出信号の発生時刻とを比較し、比較結果に応じた信号を制御回路１０７に出力する機能を有している。
尚、発振回路１０４、分周回路１０５、波形合成回路１０６、制御回路１０７及び駆動パルス回路１０８は制御手段を構成している。制御回路１０７、回転検出手段１０９及び検出時間比較判別回路１１１は回転判断手段を構成している。また、比較時間記憶回路１１０は記憶手段を構成している。

図５は、図４に示した電子時計の処理を示すフローチャートで、図２と同一処理を行う部分には同一符号を付している。
以下、図４及び図５を用いて又、必要に応じて図３等を参照して、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及び電子時計の動作を、主に前記第１の実施の形態と相違する部分について説明する。

制御回路１０７は、主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転制御するように、駆動パルス回路１０８にパルス幅信号を出力し（ステップＳ２０３）、駆動パルス回路１０８は前記パルス幅信号に対応するパルス幅の主駆動パルスＰ１によってステッピングモータ１０２を回転駆動する。
回転検出手段１０９は、ステッピングモータ１０２で発生した誘起電圧を検出して、検出時間Ｔ２において発生したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻を比較時間記憶回路１１０に記憶する（ステップＳ５０１）。

制御回路１０７は、Ｎが所定値でない場合（ステップＳ２０６）、処理ステップＳ２０７において主駆動パルスＰ１によって駆動するように駆動パルス回路１０８を制御し、駆動パルス回路１０８が主駆動パルスＰ１によって駆動した際に発生したステッピングモータ１０２の誘起電圧を回転検出手段１０９が検出し、検出時間Ｔ２において発生したピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻を比較時間記憶回路１１０に記憶する（ステップＳ５０２）。

検出時間比較判別回路１１１は、比較時間記憶回路１１０に今回記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻が直前に記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻と同等あるいは以後か否かを判断し（ステップＳ５０３）、今回記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻が直前に記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻と同等あるいは以後でない場合には処理ステップＳ２１５に移行して補正駆動パルスＰ２による駆動制御を行い、今回記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻が直前に記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻と同等あるいは以後の場合には処理ステップＳ２０８に移行して今回の検出信号Ｖが所定の閾値レベルＶｃｏｍｐを超えたか否かを判断し、判断結果に応じて、処理ステップＳ２０５又は処理ステップＳ２１５に移行する。

一方、制御回路１０７は、処理ステップＳ２１３において主駆動パルスＰ１による駆動制御を行うことにより、駆動パルス回路１０８が駆動パルスＰ１によって駆動した場合、回転検出手段１０９にステッピングモータ１０２で発生した誘起電圧を検出させて、検出時間Ｔ２において発生したピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻を比較時間記憶回路１１０に記憶する（ステップＳ５０４）。

処理ステップＳ２１０において主駆動パルスＰ１及び補正駆動パルスＰ２によって駆動した場合には、通常の主駆動パルスＰ１のみによる駆動とは条件が相違するので発生時刻を比較する対象とするには適切ではないため、ピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻を比較時間記憶回路１１０に記憶しないように構成している。
したがって、処理ステップＳ２１３のようにＰＣＤ後初めて主駆動パルスＰ１のみによって駆動した場合には、処理ステップＳ５０３において比較する直前のピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻は処理ステップＳ５０１において比較時間記憶回路１１０に記憶したピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻になる。

本第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果を奏するばかりでなく、ピーク信号発生時刻を回転検出のパラメータに加えているため、回転検出をより正確に行うことが可能になり、回転ミスの発生をより確実に抑制でき、より正確な時計運針が可能になるという効果を奏する。
尚、本第２の実施の形態では、ピーク信号Ｖｍａｘ発生時刻の比較は、今回と直前のピーク信号発生時刻とを比較しているため、図６のステッピングモータ駆動用コイル２１１の端子０１、０２間に印加する主駆動パルスが一方の極性の場合と他方の極性の場合に発生するピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻同士を比較している、即ち、異極性の主駆動パルスによって駆動した際に発生する２つのピーク信号発生時刻を比較している。

しかしながら、ピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻の比較は、端子Ｏ１、Ｏ２間に一方の極性の主駆動パルスを印加して駆動したときに生じたピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻と、次の他方の極性の主駆動パルスの後に再び一方の極性の主駆動パルスによって駆動したときに生じたピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻とを比較、即ち、同極性の主駆動パルスによって生じるピーク信号Ｖｍａｘの発生時刻を比較するように構成してもよい。この場合、制御回路１０７の制御によって、同極性のピーク信号発生時刻を比較時間記憶回路１１０に記憶しておき、検出時間比較判別回路１１１が行うようにすればよい。

尚、前記実施の形態では、各主駆動パルスＰ１をパルス幅が異なるようにしたが、信号レベルを変える等、駆動エネルギを変えればよい。
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電子時計をはじめ、各種の電子時計に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る電子時計のブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る電子時計における処理を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る電子時計の動作を説明するための波形図である。本発明の第２の実施の形態に係る電子時計のブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る電子時計における処理を示すフローチャートである。一般的なステッピングモータの構成図である。

符号の説明

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・・・制御手段を構成する波形合成回路
１０７・・・制御手段及び回転判断手段を構成する制御回路
１０８・・・制御手段を構成する駆動パルス回路
１０９・・・回転判断手段を構成する回転検出手段
１１０・・・記憶手段を構成する検出時間記憶回路
１１１・・・回転判断手段を構成する検出時間比較判別回路
２０１・・・ステータ
２０２・・・ロータ
２０３・・・ロータ穴
２０４、２０５・・・位置決め部を構成する内ノッチ
２０６、２０７・・・外ノッチ
２０８、２０９・・・可飽和部
２１０・・・磁心
２１１・・・コイル
Ｏ１・・・第１端子
Ｏ２・・・第２端子

Claims

ステッピングモータと、前記ステッピングモータの回転によって生じる誘起電圧が所定の閾値を超えたときに前記ステッピングモータが回転したと判断する回転判断手段と、前記ステッピングモータを第１主駆動パルスによって駆動した場合に前記ステッピングモータが回転したと前記回転判断手段が判断したとき、前記第１主駆動パルスよりもエネルギの小さい第２主駆動パルスに切り換えて駆動すると共に、前記第１主駆動パルスでは前記ステッピングモータが回転しなかったと前記回転判断手段が判断したときに前記第１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る駆動によって前記ステッピングモータを回転駆動する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第１主駆動パルスから前記第２主駆動パルスに切り換えて駆動する際、初回の前記第２主駆動パルスよる駆動時には、前記第２主駆動パルスによって駆動するとともに前記補正駆動パルスによっても駆動することを特徴とするモータ制御回路。
前記制御手段は、前記回転判断手段が前記ステッピングモータは前記第１主駆動パルスによって回転したと連続して所定回数判断したとき、前記第２主駆動パルスによる駆動に切り換えて駆動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。
前記制御手段は、前記初回の第２主駆動パルスによってステッピングモータが回転したと前記回転判断手段が判断した場合、次回は前記第２主駆動パルスのみによって駆動することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ制御回路。
前記制御手段は、前記初回の第２主駆動パルスによってステッピングモータが回転しなかったと前記回転判断手段が判断した場合、次回は前記第１主駆動パルスに切り換えて駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のモータ制御回路。
前記制御手段は、記憶手段を有し、前記ステッピングモータの駆動時に生じた誘起電圧のピーク信号発生時刻を前記記憶手段に記憶し、前記記憶手段に記憶した直前の駆動時のピーク信号発生時刻と今回の駆動時のピーク信号発生時刻とを比較し、今回の駆動時のピーク信号発生時刻が直前の駆動時のピーク信号発生時刻と同等か以後で、且つ、今回の駆動時の誘起電圧が前記所定の閾値レベルを超えた場合に、前記回転判断手段は前記ステッピングモータが回転したと判断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のステッピングモータ制御回路。
前記制御手段は、前記第１主駆動パルスから前記第２主駆動パルスに切り換えて駆動する場合、初回の前記第２主駆動パルスとともに前記補正駆動パルスによって駆動したときには、前記駆動によって発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻は前記記憶手段には記憶しないようにすることを特徴とする請求項５記載のモータ制御回路。
前記ステッピングモータは、ロータ穴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、前記ロータ穴内に配設されたロータと、前記駆動パルスを供給するための第１端子及び第２端子を具備するコイルとを有し、前記コイルに極性の異なる主駆動パルスを交互に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構成されて成り、
前記制御手段は、前記第１、第２端子間に交互に極性の異なる前記主駆動パルスを供給することによって回転駆動すると共に、前記主駆動パルスによっては回転できなかったと前記回転判断手段が判断した場合には当該主駆動パルスと同極性の補正駆動パルスによって回転駆動することを特徴とする請求項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。
前記制御手段は、前記補正駆動パルスを出力する際に前記ステータの残留磁束を消磁させるパルスを備えていることを特徴とする請求項７記載のステッピングモータ制御回路。
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した直前の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻と今回の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較する場合、今回の主駆動パルスによる駆動によって発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻と、前記今回の主駆動パルスとは異極性の主駆動パルスによって直前に駆動したときに発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較することを特徴とする請求項７又は８記載のステッピングモータ制御回路。
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した直前の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻と今回の駆動時の誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較する場合、今回の主駆動パルスによる駆動によって発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻と、前記今回の主駆動パルスと同極性の主駆動パルスによって直前に駆動したときに発生した誘起電圧のピーク信号発生時刻とを比較することを特徴とする請求項７又は８記載のステッピングモータ制御回路。
時刻針をステッピングモータの駆動力によって回転駆動する電子時計において、前記ステッピングモータとして、請求項１乃至１０のいずれか一に記載のステッピングモータを用いたことを特徴とする電子時計。