JP5363269B2 - 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

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に生じる誘起電圧に対応す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で回転し、消費電流を低減している。

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、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、負荷の変動やばらつきの影響を受けずに正確な回転検出を行うことにより、安定な駆動パルス制御を行うことを課題としている。

本発明によれば、ステッピングモータのロータの回転によって発生する誘起信号を検出し、前記誘起信号が所定の検出区間内において所定の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する回転検出手段と、前記回転検出手段による検出結果に応じて、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を備えて成り、前記検出区間を、主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間及び前記第２区間よりも後の第３区間に区分し、通常負荷よりも小さい負荷増の状態（負荷小）において、前記第１区間は第２象限において前記ロータの回転状況を判定する区間、前記第２区間及び第３区間は前記第３象限において前記ロータの回転状況を判定する区間であり、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第１区間及び第３区間の少なくとも一方において検出せず且つ前記第２区間において検出したときは、前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更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、回転検出手段が基準しきい電圧を超える誘起信号を第２区間において検出したときは、主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更する。

ここで、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を第２区間において検出した場合に、前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第３区間において検出したときは、補正駆動パルスによる駆動を行うことなく前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更するように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第３区間において検出しない場合、補正駆動パルスによる駆動を行った後に前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を、少なくとも前記第１区間及び第３区間において検出した場合、前記主駆動パルスを変更しないように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第３区間のみにおいて１回又は所定回数連続して検出した場合、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更するように構成してもよい。

また、前記制御手段は、駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを所定量エネルギの小さい主駆動パルスに変更するように構成してもよい。
また、前記制御手段は、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを最小エネルギの主駆動パルスに変更するように構成してもよい。
また、前記制御手段は、駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを変更しないように構成してもよい。
また、前記主駆動パルスの駆動開始時点から前記回転検出手段による回転状況検出開始時点までの期間は、駆動する主駆動パルスのエネルギが異なる場合でも一定期間に設定され、前記制御手段は、パルス幅を変えることによって前記主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、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、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、主駆動パルス遮断直後の負荷変動が小さな初期の回転検出区間に発生した誘起信号に基づいて駆動パルス制御を行うことにより、負荷の変動やばらつきの影響を受けずに正確な回転検出を行って駆動パルス制御の安定性を実現でき、過剰なパルスアップ制御の発生を抑制して消費電流の低減を図ることが可能になる。
また、パルスダウン制御のばらつきが減少することで、非回転となる可能性を持った主駆動パルスにパルスダウンしないように制御することが可能になるため、回転動作を安定させることが可能になり又、設計自由度の向上につながるという効果を奏する。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、過剰なパルスアップ制御の発生を抑制して消費電流の低減を図ることが可能になる。また、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることが可能になり、正確な計時動作を行うことが可能になるという効果を奏する。

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動作を示すフローチャートである。 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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートである。 本発明の各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。

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。
本実施の形態の概要を説明すると、ステッピングモータの回転による誘起信号は、駆動パルスが遮断された後のロータ振動によって発生する。駆動パルス遮断直後の初期振動の回転検出区間Ｔ１ａ、Ｔ１ｂにおいて誘起信号が発生するタイミングは、余力のない回転駆動（ほとんど停止）からある程度の駆動余裕のある領域に限られ、十分に回転余力がある場合には発生しない特徴がある。

かかる特徴を踏まえて、駆動パルス遮断直後の負荷変動（例えば輪列負荷変動）が小さな回転検出区間Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ内で生じた誘起信号に基づいてパルス制御を行うことで、制御の安定性を実現させる。
例えば、回転検出区間Ｔ１ａ内に所定の基準しきい電圧を超える誘起信号が発生した場合、回転余力が減少してきたと判別し、主駆動パルスを変更せず維持することでエネルギの小さな主駆動パルスに変更しない。また、回転検出区間Ｔ１ｂ内に前記基準しきい電圧を超える誘起信号が発生した場合、更に回転余力が減少し止まる寸前と判別し、補正駆動パルスＰ２を出力せずに、エネルギの大きな主駆動パルスに変更する。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

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検出区間において検出する回転検出回路１１０、ステッピングモータ１０５が回転したことを示す誘起信号を回転検出回路１１０が検出する時刻と検出した区間とを比較して、前記誘起信号がどの区間において検出されたのかを判別する検出区間判別回路１１１を有している。尚、後述するように、ステッピングモータ１０５が回転したか否かを検出する検出区間は３つの区間に区分けしている。

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構成のものであり、ステッピングモータ１０５回転駆動後の自由振動によって発生する誘起信号のレベルを判定し、所定レベルを超える誘起信号が検出された区間の組み合わせによって回転及び非回転の判定や駆動パルス変更制御を行うことができるように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐは設定されている。
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、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４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はネジ又はカシメ（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の磁極軸が、切り欠き部２０４、２０５を結ぶ線分と直交するような位置（ステータ２０１に流れる磁束の方向Ｘと角度θ０をなす位置）に安定して停止している。
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は図２の矢印方向に１８０度回転し、角度θ１位置で安定的に停止する。

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は前記と同一方向に１８０度回転し、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、後述するように、相互にエネルギ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及び補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動した場合のタイミング図で、負荷の大きさとロータ２０２の回転位置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位置をも表し、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の回転位置を表している。
ロータ２０２を中心として、回転によってロータ２０２の主磁極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、通常駆動する負荷（通常負荷）よりも負荷増が小さい状態（負荷小）において、第１区間Ｔ１ａは第２象限ＩＩにおいてロータ２０２の回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ１ｂ及び第３区間Ｔ２は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の回転状況を判定する区間である。

Ｖｃｏｍｐはステッピングモータ１０５で発生する誘起信号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が一定の大きい動作を行った場合には誘起信号が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超え、回転しない場合等のようにロータ２０２が一定の大きい動作を行わない場合には誘起信号が基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えないように基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐは設定されている。
また、主駆動パルスＰ１による駆動直後の所定時間を第１区間Ｔ１ａ、第１区間Ｔ１ａよりも後の所定時間を第２区間Ｔ１ｂ、第２区間よりも後の所定時間を第３区間Ｔ２としている。このように、主駆動パルスＰ１による駆動直後から始まる検出区間全体を複数の区間（本実施の形態では３つの区間Ｔ１ａ〜Ｔ２）に区分している。
尚、本実施の形態では、誘起信号を検出しない期間であるマスク区間は設けていない。

詳細は後述するが、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は、図２において、負荷小の状態において、領域ａで生じた誘起電圧に対応する誘起信号は第１区間Ｔ１ａにおいて検出され、領域ｃで生じた誘起信号は第３区間において検出され、領域ｂで生じた誘起信号は第２区間Ｔ１ｂ及び第３区間Ｔ２にまたがって逆極性で検出される。
ステッピングモータ１０５が回転した場合には、第３区間Ｔ２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が発生する。
負荷の大きさに比べて駆動エネルギが大きい回転の場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号は、第１区間Ｔ１ａ及び第２区間Ｔ１ｂのいずれにおいても発生しない（図３の「通常負荷」の状態）。この場合、駆動エネルギが大きすぎると判定して、主駆動パルスＰ１をエネルギの小さい主駆動パルスＰ１に１ランクダウンするようにしている（パルスダウン）。

負荷の大きさに比べて駆動エネルギが適正な回転の場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号は、第１区間Ｔ１ａでは発生し、第２区間Ｔ１ｂでは発生する場合と発生しない場合とがある（図３の「負荷小」の状態）。この場合、駆動エネルギは適正と判定して、主駆動パルスＰ１を変更しないようにしている（維持）。
負荷の大きさに比べて駆動エネルギに余裕がない回転の場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号は、第１区間Ｔ１ａでは発生しないで、第２区間Ｔ１ｂでは発生する（図３の「負荷大」の状態）。
上記いずれの場合も、ステッピングモータ１０５が回転しているため、第３区間Ｔ２において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が発生する。

一方、ステッピングモータ１０５が回転しない場合には、第３区間Ｔ２においては基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号は発生せず、第１区間Ｔ１ａ、第２区間Ｔ１ｂにおいては、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が発生する場合もあれば発生しない場合もある（図３の「非回転」の状態）。尚、非回転の場合には補正駆動パルスＰ２によって駆動する。

即ち、図４の判定チャートに示すように、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ２のみにおいて検出された場合、駆動エネルギに余裕がある回転と判定し、主駆動パルスＰ１を１ランクダウンする。
基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ１ａ〜Ｔ２の全て、又は、区間Ｔ１ａ及びＴ２のみ（少なくとも区間Ｔ１ａ及びＴ２）において検出された場合、駆動エネルギをランクダウンする余裕がない回転と判定し、主駆動パルスＰ１を変更せずに現状を維持する。

基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ１ｂ及びＴ２においてのみ検出された場合、駆動エネルギがぎりぎりの回転と判定し、補正駆動パルスＰ２による駆動は行わずに、主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。
また、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号が区間Ｔ２において検出されなかった場合には非回転と判定し、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、主駆動パルスＰ１を１ランクアップする。
図５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及びアナログ電子時計の動作を示すフローチャートであり、主として制御回路１０３の処理を示すフローチャートである。

以下、図１〜図５を参照して、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詳細に説明する。
図１において、発振回路１０１は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０２は発振回路１０１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を発生し、制御回路１０３に出力する。
制御回路１０３は、前記時間信号を計数して計時動作を行い、先ず主駆動パルスＰ１ｎのランクｎ及び回数Ｎを０にして（図５のステップＳ５０１）、最小パルス幅の主駆動パルスＰ１０でステッピングモータ１０５を回転駆動するように制御信号を出力する（ステップＳ５０２、Ｓ５０３）。

駆動パルス選択回路１０４は、制御回路１０３からの制御信号に応答して、主駆動パルスＰ１０によってステッピングモータ１０５を回転駆動する。ステッピングモータ１０５は主駆動パルスＰ１０によって回転駆動されて、時刻針１０７〜１０９を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ１０５が正常に回転した場合には、表示部１０６では、時刻針１０７〜１０９によって現在時刻が随時表示される。

制御回路１０３は、回転検出回路１１０が所定の基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超えるステッピングモータ１０５の誘起信号ＶＲｓを検出したか否かの判定、及び、検出区間判別回路１１１が前記誘起信号ＶＲｓの検出時刻ｔは区間Ｔ１ａ内と判定したか否かの判定を行って、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ａ内で検出していないと判定した場合には（ステップＳ５０４）、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ｂ内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５０５）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０５において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ｂ内で検出していないと判定した場合、前記同様にして、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５０６）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５０６において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出していないと判定した場合、このときは非回転であり、補正駆動パルスＰ２によってステッピングモータ１０５を駆動した後（ステップＳ５１４）、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍでない場合には主駆動パルスＰ１を１ランクアップして主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）に変更し、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１（ｎ＋１）によって駆動する（ステップＳ５１３、Ｓ５１５）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５１３において、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍの場合には、次回最大エネルギの主駆動パルスＰ１ｍで駆動しても回転できないと判定して省電力化のために、主駆動パルスＰ１を所定量エネルギの小さい主駆動パルスＰ１（ｎ−ａ）に変更し、次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１（ｎ−ａ）によって駆動する（ステップＳ５１２）。尚、このとき、大きな省電力効果を得るために、最小エネルギの主駆動パルスＰ１０に変更するようにしてもよい。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５０５において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ｂ内で検出したと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５１８）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５１８において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出していないと判定した場合には処理ステップＳ５１４に移行する。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５１８において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出したと判定した場合、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍでないときには処理ステップＳ５１５に移行し、当該主駆動パルスＰ１のランクｎが最大ランクｍのときにはランクアップできないため、主駆動パルスＰ１は変更せずに処理ステップＳ５０２に戻る（ステップＳ５１６、Ｓ５１７）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５０４において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ａ内で検出したと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ｂ内で検出したか否かを判定する（ステップＳ５２１）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５２１において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ｂ内で検出していないと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出していないと判定したときは処理ステップＳ５１４へ移行し、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出したと判定したときは処理ステップＳ５１７へ移行する（ステップＳ５１９）。

制御回路１０３は、処理ステップＳ５２１において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ１ｂ内で検出したと判定した場合、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出したと判定したときは処理ステップＳ５１７に移行し、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出していないと判定したときは処理ステップＳ５１４へ移行する（ステップＳ５２０）。

一方、制御回路１０３は、処理ステップＳ５０６において、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で検出したと判定した場合、主駆動パルスＰ１のランクｎが最低ランク０のときにはランクダウンはできないため、主駆動パルスＰ１は変更せずに次回の駆動はこの主駆動パルスＰ１によって行う（ステップＳ５０７、Ｓ５１１）。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０７において、ランクｎが０でない場合、回数Ｎに１加算する（ステップＳ５０８）。回数Ｎが所定数（本実施の形態では１６０）になった場合、主駆動パルスＰ１のランクｎを１ランク下げて（ｎ−１）にすると共に回数Ｎを０にリセットして処理ステップＳ５０２へ戻る（ステップＳ５１０）。即ち、処理ステップＳ５０４から処理ステップＳ５０５、Ｓ５０６〜Ｓ５０９に至る処理が所定回数連続して行われた場合に主駆動パルスを１ランクダウンする。
制御回路１０３は、処理ステップＳ５０９において、回数Ｎが所定回数でない場合には処理ステップＳ５１１に移行してランク変更は行わない。

以上述べたように、本実施の形態に係るモータ制御回路によれば、通常負荷に小さい負荷増分を加えた負荷状態（負荷小）において、第１区間Ｔ１ａは第２象限ＩＩにおいてロータ２０２の回転状況を判定する区間、第２区間Ｔ１ｂ及び第３区間Ｔ２は第３象限ＩＩＩにおいてロータ２０２の回転状況を判定する区間とし、基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを第１区間Ｔ１ａ及び第３区間Ｔ２の少なくとも一方において検出せず且つ第２区間Ｔ１ｂにおいて検出したときは、主駆動パルスＰ１をエネルギの大きい主駆動パルスに変更するようにしている。
このように、主駆動パルスＰ１遮断直後の負荷変動が小さな初期の回転検出区間に発生した誘起信号ＶＲｓに基づいて駆動パルス制御を行うことにより、輪列等の負荷の変動やばらつきの影響を受けずに正確な回転検出を行って駆動パルス制御の安定性を実現でき、過剰なパルスアップ制御の発生を抑制して消費電流の低減を図ることが可能になる。

また、パルスダウン制御のばらつきが減少することで、非回転となる可能性を持った主駆動パルスにパルスダウンしないように制御することが可能になるため、回転動作を安定させることが可能になり又、非回転の誤判定を考慮した設計から開放されるため、設計自由度の向上につながるという効果を奏する。
また、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、過剰なパルスアップ制御の発生を抑制して消費電流の低減を図ることが可能になる。また、非回転となる可能性をもった主駆動パルスにランクダウンしないようにすることが可能になり、正確な計時動作を行うことが可能になるという効果を奏する。

図６は、本発明の他の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、図５と同一部分には同一符号を付している。前記実施の形態では、所定回数（Ｎ回）連続して回転した場合にランクダウンするように構成したが、本他の実施の形態では、処理ステップＳ５０６において基準しきい電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起信号ＶＲｓを区間Ｔ２内で１回検出すると、そのときの主駆動パルスＰ１が最低ランク０でなければ１ランクダウンするように構成している（処理ステップＳ６００、Ｓ６０１〜Ｓ６０３）。本他の実施の形態では回数Ｎを設定する必要がないため、処理ステップＳ６００では回数の初期設定は行わずにランクｎのみを最低ランク０に初期設定している。
本他の実施の形態においても、前記実施の形態と同様の効果を奏する。また、回数Ｎを計数する必要がないため、前記実施の形態に比べて構成が簡単である。

図７は、本発明の更に他の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、図５と同一部分には同一符号を付している。図５の実施の形態では、主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更するように構成したが（ステップＳ５１３、Ｓ５１２）、本他の実施の形態では、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、処理ステップＳ５１３において駆動した主駆動パルスＰ１が最大のエネルギの場合には、処理ステップＳ５１１に移行して主駆動パルスＰ１を変更しないように構成している。

かかる構成とすることにより、補正駆動パルスＰ２による駆動によってモータ１０５の負荷が正常な状態に復帰した場合等のように、再び主駆動パルスによって回転駆動することが可能な状態になった場合、次回の駆動は最大エネルギの主駆動パルスＰ１ｍによって回転駆動するため、主駆動パルスＰ１ｍによってより確実に回転駆動することが可能になる。したがって、正常な状態などに復帰した場合に、補正駆動パルスＰ２による駆動を避け得る可能性が高くなり、省エネルギ化が可能になるという効果を奏する。

図８は、本発明の更に他の実施の形態の処理を示すフローチャートであり、図６と同一部分には同一符号を付している。図６の実施の形態では、主駆動パルスＰ１が最大のエネルギであった場合には、主駆動パルスＰ１をエネルギの小さい主駆動パルスＰ１に変更するように構成したが（ステップＳ５１３、Ｓ５１２）、本他の実施の形態では、補正駆動パルスＰ２によって駆動した後、処理ステップＳ５１３において駆動した主駆動パルスＰ１が最大のエネルギであった場合には、処理ステップＳ５１１に移行して主駆動パルスＰ１を変更しないように構成している。
かかる構成とすることにより、図７の実施の形態と同様に、補正駆動パルスＰ２による駆動によってモータ負荷が正常な状態に復帰した場合等に、補正駆動パルスＰ２による駆動を避け得る可能性が高くなり、省エネルギ化が可能になるという効果を奏する。

図９は前記各実施の形態に共通するタイミング図で、図３と同一部分には同一符号を付している。
図９において、制御回路１０３は、駆動パルス選択回路１０４が駆動に適したエネルギの主駆動パルスＰ１を選択して出力するように駆動パルス選択回路１０４を制御するが、主駆動パルスＰ１はパルス幅を変えることによってエネルギを変えるように構成されている。

主駆動パルスＰ１の駆動開始時点ｔ０から回転検出回路１１０による回転状況検出開始時点ｔ１までは所定の一定期間Ａに設定しているため、主駆動パルスＰ１のエネルギが異なる場合、主駆動パルスＰ１駆動終了時点から回転状況検出開始時点ｔ１までの期間Ｐｓが異なってくる。検出区間に含まれる前記期間Ｐｓは、ステッピングモータ１０５のコイル２０９の両端を短絡してステッピングモータ１０５に制動をかけた状態である。
回転検出回路１１０は、回転状況検出開始時点ｔ１において、周知のスイッチング制御によって回転検出回路１１０内の検出抵抗（図示せず）に発生する誘起信号ＶＲｓを検出し、ステッピングモータ１０５の回転状況を検出する。

前述したように前記期間Ｐｓは主駆動パルスＰ１のランク、即ちパルス幅によって異なる。例えば、図９に示すように、主駆動パルスＰ１１と主駆動パルスＰ１４を比較した場合、エネルギの小さい（パルス幅の小さい）主駆動パルスＰ１１の方がエネルギの大きい（パルス幅の大きい）主駆動パルスＰ１４よりも期間Ｐｓが長くなっている。したがって、主駆動パルスＰ１４で駆動した場合よりも主駆動パルスＰ１１で駆動した場合の方が長い期間制動がかかることになる。

このように、主駆動パルスＰ１のパルス幅が異なる場合でも回転状況検出開始が同一タイミングで行われるため、制動がかかる期間Ｐｓが変動し、前述した負荷変動の場合と同様に誘起信号ＶＲｓのピーク検出時点ｔがばらつくことになる。しかしながら、本実施の形態によれば、前述したようにして正確な回転検出を行うことが可能になる。したがって、駆動パルス制御の安定性を実現でき、過剰なパルスアップ制御の発生を抑制して消費電流の低減を図ることが可能になる。
また、期間Ｐｓにステッピングモータ１０５の制動を行うのではなく、駆動コイル２０９の両端を解放させる等のような他の動作を行うように構成した場合でも、前記同様にして正確な回転状況の検出が可能になり、適切な駆動パルス制御を行うことが可能になる。

尚、前記各実施の形態では、各主駆動パルスＰ１のエネルギを変えるためにパルス幅を異ならせるように構成したが、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のエネルギを変えるように構成してもよい。また、パルス幅を一定にして、パルス電圧を変える等によってもエネルギを変えることが可能である。このようにパルス幅を一定にしてエネルギを変える場合には、図９に示した期間Ｐｓが一定となるため、その変動を考慮する必要はなくなる。
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・・・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・・・検出区間判別回路
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 (10)

1. ステッピングモータのロータの回転によって発生する誘起信号を検出し、前記誘起信号が所定の検出区間内において所定の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する回転検出手段と、前記回転検出手段による検出結果に応じて、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を備えて成り、
   前記検出区間を、主駆動パルスによる駆動直後の第１区間、前記第１区間よりも後の第２区間及び前記第２区間よりも後の第３区間に区分し、
   通常負荷よりも小さい負荷増の状態において、前記第１区間は第２象限において前記ロータの回転状況を判定する区間、前記第２区間及び第３区間は前記第３象限において前記ロータの回転状況を判定する区間であり、
   前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第１区間及び第３区間の少なくとも一方において検出せず且つ前記第２区間において検出したときは、前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
2. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を第２区間において検出した場合に、前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第３区間において検出したときは、補正駆動パルスによる駆動を行うことなく前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更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. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第３区間において検出しない場合、補正駆動パルスによる駆動を行った後に前記主駆動パルスをエネルギの大きい主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ制御回路。
4. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を、少なくとも前記第１区間及び第３区間において検出した場合、前記主駆動パルスを変更しない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ステッピングモータ制御回路。
5. 前記制御手段は、前記回転検出手段が前記基準しきい電圧を超える誘起信号を前記第３区間のみにおいて１回又は所定回数連続して検出した場合、主駆動パルスをエネルギの小さい主駆動パルスに変更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。
6. 前記制御手段は、駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを所定量エネルギの小さい主駆動パルスに変更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。
7. 前記制御手段は、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを最小エネルギの主駆動パルスに変更することを特徴とする請求項６記載のステッピングモータ制御回路。
8. 前記制御手段は、駆動した主駆動パルスが最大のエネルギであった場合には、補正駆動パルスによって駆動した後、主駆動パルスを変更しない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。
9. 前記主駆動パルスの駆動開始時点から前記回転検出手段による回転状況検出開始時点までの期間は、駆動する主駆動パルスのエネルギが異なる場合でも一定期間に設定され、
   前記制御手段は、パルス幅を変えることによって前記主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. 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９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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