ステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計
【課題】レトログラード運針を行うアナログ電子時計において、正転駆動から逆転駆動への切替え時に運針異常が生じないようにすること。
【解決手段】クロノグラフ指針を駆動するステッピングモータ１０２と、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記クロノグラフ指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整する。
【解決手段】クロノグラフ指針を駆動するステッピングモータ１０２と、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記クロノグラフ指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
ストップウォッチ機能などを備えたアナログ電子時計において、時計回りの正転運針後、直ちに反時計回りの逆転運針を繰り返す、いわゆるレトログラード運針を備えたものが実現化されている（例えば特許文献１参照）。
前記アナログ電子時計では指針を回転駆動するモータとして、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２極ＰＭ（Permanent Magnet）型ステッピングモータが使用されている。
【０００３】
図８は前記ステッピングモータを正方向及び逆方向に回転駆動する場合の波形図で、図８の例では反時計回り方向を正方向、時計回り方向を逆方向とし、ステッピングモータが正方向に回転したときに時計回り方向の正転運針が行われ、ステッピングモータが逆方向に回転したときに反時計回り方向の逆転運針が行われる。
図８（ａ）に示すように、正転駆動用の正転駆動パルスＰｆはステッピングモータを正転させるための回転駆動部Ｐｗ１とステッピングモータに制動をかけるための制動部Ｐｒ１を有している。正転駆動パルスＰｆ１による一方極性の駆動と、正転駆動パルスＰｆ２による他極性の駆動とを、正転駆動間隔Ｓｆを空けて交互に行うことにより、所定角度ずつ連続して正転する駆動が行われる。逆転駆動用の逆転駆動パルスＰｂは、パルス幅が相互に異なる複数のパルスＰ１〜Ｐ３を有しており、逆転駆動パルスＰｂ１による一方極性の駆動と、逆転駆動パルスＰｂ２による他極性の駆動とを、逆転駆動間隔Ｓｂを空けて交互に行うことにより、所定角度ずつ連続して逆転する駆動が行われる。正転駆動から逆転駆動への切替は切替間隔Ｓ１を空けて行われる。
【０００４】
前記正逆転駆動は、たとえば、正転を２０ステップ運針後、逆転を２０ステップ運針し、元の位置に戻る。このとき、ストップウォッチの機能にもよるが、１／１０秒計測などの場合、正転６４Ｈｚ駆動、逆転３２Ｈｚ駆動など、高速駆動が要求されている。高速正転駆動の場合、１５．６ミリ秒（ｍｓ）、逆転駆動の場合、３１．３ｍｓ周期で駆動パルスが出力される。実際は、正転パルスの幅約１０ｍｓ、逆転パルスの幅約２０ｍｓあるので、出力間隔は１０ｍｓ程度である。
【０００５】
出力間隔に余裕がないと、ステッピングモータのロータの振動が減衰しきる前に次の駆動パルスが印加されてしまうため、前記ロータの静止位置が不安定になる（図８（ｂ））。特に正転駆動から逆転駆動への切替え時は、切替間隔Ｓ１が短いと脱調して、ロータを回転できなかったり、オーバーランしてしまう等の回転異常が生じ、その結果、正常な運針ができずに運針異常が発生するという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２には、ステッピングモータの駆動電流波形の谷を検出して回転終了タイミングを判定し、主駆動パルス幅を制御するようにした発明が開示されている。高抵抗回路と低抵抗回路のスイッチングを行って誘起信号を検出するような構成を用いることなく、駆動電流波形に基づいてステッピングモータの駆動制御を行うため、構成が簡単になるという利点があるが、正逆回転切替時の前記回転異常等の問題に関しては何等記載がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２１１４９０号公報
【特許文献２】特開昭５３−４５５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、正転駆動から逆転駆動への切替え時に回転異常が生じないようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の視点によれば、指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整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。
【００１０】
本発明の第２の視点によれば、指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切替える場合、最後の正転駆動パルス駆動時の制動を他の正転駆動パルス駆動時の制動よりも大きく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。
【００１１】
また、本発明の第３の視点によれば、指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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、正転駆動から逆転駆動への切替え時に回転異常が生じないようにすることができる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、レトログラード運針を行うアナログ電子時計において、正転駆動から逆転駆動への切替え時に運針異常が生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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ブロック図である。
【図２】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。
【図３】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動作を説明するための信号波形図である。
【図４】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動作を説明するための拡大信号波形図である。
【図５】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動作を説明するための拡大信号波形図である。
【図６】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動作を説明するための信号波形図である。
【図７】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動作を説明するための信号波形図である。
【図８】従来のアナログ電子時計の動作を説明するための信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、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これを用いたアナログ電子時計について説明する。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、クロノグラフ指針を扇形に正逆回転駆動（レトログラード運針）することによって計測時間を表示するクロノグラフ機能と、時刻を計時して表示する計時機能とを有するクロノグラフ時計の例を示している。図１には主にクロノグラフ機能に関する構成部分を示しており、一般的な構成である時計機能に関する構成部分は省略して描いている。
尚、レトログラード運針させる指針としては、クロノグラフ時計の場合にはクロノグラフ針（例えばクロノグラフ秒針）あるいは時刻針のいずれとしてもよく又、時刻表示機能のみを有するアナログ電子時計の場合には時刻針でもよい。
【００１５】
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、ステッピングモータ制御回路１０１によって回転制御され、クロノグラフ指針（図示せず）を回転駆動してレトログラード運針させるステッピングモータ１０２、ステッピングモータ制御回路１０１やステッピングモータ１０２等の回路要素に駆動電力を供給する電池等の電源１０３を備えている。
ステッピングモータ１０２は、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７によって正転駆動及び逆転駆動が行われるステッピングモータで、図示しないクロノグラフ指針を扇形に正方向及び逆方向に運針する。
【００１６】
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からの制御信号に基づいてステッピングモータ１０２にモータ回転駆動用の駆動パルスを選択し出力するステッピングモータ駆動パルス回路１０７、ステッピングモータ１０２の駆動によって生じる自由振動の大きさに応じてステッピングモータ１０２の駆動コイルに流れる電流を検出する電流検出回路１０８を備えている。
【００１７】
電流検出回路１０８は、前記特許文献２に記載された回路と同様に、ステッピングモータ１０２の駆動コイルと直列接続された検出抵抗を有しており、所定の検出期間において、ステッピングモータ１０２駆動直後に前記検出抵抗に生じる電圧に基づいて駆動コイルに流れる電流が所定値を超えるか否かを検出するものである。
詳細は後述するが、制御回路１０６は、電流検出回路１０８が前記検出抵抗に所定値を超える電圧が生じた（即ち、駆動コイルに所定値を超える電流が流れた）ことを検出した場合ステッピングモータ１０２のロータの振動が安定していないと判定し、電流検出回路１０８が前記検出抵抗に前記所定値を超える電圧が生じない（即ち、駆動コイルに所定値を超える電流が流れない）ことを検出した場合にはステッピングモータ１０２のロータの振動が安定していると判定し、ロータの振動が安定しているか否かに応じて、正逆駆動パルスの切替間隔を調整する。
尚、発振回路１０４及び分周回路１０５は信号発生手段を構成し、電流検出回路１０８は、電流検出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、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７、電流検出回路１０８は制御手段を構成している。
【００１８】
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１０２の構成図で、アナログ電子時計で一般に用いられている２極ＰＭ型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２０８、磁心２０８に巻回された駆動コイル２０９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。駆動コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。
【００１９】
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。
【００２０】
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、駆動コイル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。
【００２１】
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。駆動コイル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。
【００２２】
いま、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７から第１極性（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）の正転駆動パルスを駆動コイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して、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、磁極軸が角度θ１位置で安定的に停止する。
尚、詳細は後述するが、正転駆動パルスは、所定時間幅を有し矩形波状の回転駆動部と短い時間幅の複数のパルスを有する櫛歯状の制動部とを有している。正転駆動パルスは、回転駆動部及び制動部を連続する１つの矩形波によって構成する、回転駆動部及び制動部の双方を櫛歯状の駆動パルスによって構成する等の変更が可能である。
【００２３】
次に、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７から、前記第１極性とは異なる第２極性（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）の正転駆動パルスを駆動コイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して、図２の反矢印ｉ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、磁極軸Ａが角度θ０位置で安定的に停止する。
【００２４】
以後、このように、駆動コイル２０９に対して極性の異なる正転駆動パルス（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。
尚ここでは、ステッピングモータ１０２の回転方向は、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。ステッピングモータ１０２が正方向に回転すると指針は時計回り方向に回転し、ステッピングモータ１０２が逆方向に回転すると指針は反時計回り方向に回転するように構成されている。
【００２５】
ステッピングモータ１０２を逆方向に回転させる場合には、パルス幅が相互に異なる複数（例えば３つ）のパルスを有する逆転駆動パルスを用いて、前述した正転動作と同様に、第１極性と第２極性に交互に極性を切替えながら駆動する。これにより、逆転駆動パルスによって駆動する毎に、ロータ２０２が１８０度ずつ時計回り方向に逆転し、指針が反時計回り方向に回転する。
このようにして、正転駆動を複数回行い、逆転駆動を複数回行うことにより、表示領域の一端から他端までの間でレトログラード運針を行う。
図３は、本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための信号波形図、図４及び図５は本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための拡大信号波形図である。
【００２６】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第１の実施の形態の動作を説明する。
発振回路１０４は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０５が発振回路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を制御回路１０６に出力する。時刻表示を行う場合、制御回路１０６は前記時計信号を計時して時刻表時用のステッピングモータ（図示せず）を駆動し、時刻針により時刻表示を行う。
時間計測動作を開始させる場合、先ず、使用者が図示しない操作部をスタート操作して計測動作をスタートさせる。
【００２７】
制御部１０６は、前記スタート操作に応答して、分周回路１０５からの時計信号を計測し、所定時間計測する毎に、正転駆動させるための制御信号をステッピングモータ駆動パルス回路１０７に出力する。ステッピングモータ駆動パルス回路１０７は、制御回路１０６からの制御信号に応答して、ステッピングモータ１０２を順次正転駆動する。
制御部１０６は、正転駆動させるための制御信号を所定回数ステッピングモータ駆動パルス回路１０７に出力して指針が所定時間正転運針するように、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７にステッピングモータ１０２を正転駆動させる。その後、所定時間計測する毎に、ステッピングモータ１０２を逆転駆動させるための制御信号をステッピングモータ駆動パルス回路１０７に出力する。ステッピングモータ駆動パルス回路１０７は、制御回路１０６からの各制御信号に応答して、ステッピングモータ１０２を逆転駆動する。これにより、レトログラード運針が行われる。
【００２８】
図３を用いて、制御回路１０６がステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御して、ステッピングモータ１０２を正逆転駆動する動作を説明する。
図３において、制御回路１０６はステッピングモータ１０２を正転駆動する場合、所定時間計測する毎に、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７が極性の異なる正転駆動用の正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２を交互に出力するようにステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御する。
【００２９】
一方の極性の正転駆動パルスＰｆ１は、正転させるための回転駆動部Ｐｗ１と制動をかけるための制動部Ｐｒ１を備えており、他方の極性の正転駆動パルスＰｆ２も、正転させるための回転駆動部Ｐｗ１と制動をかけるための制動部Ｐｒ１を備えている。各正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２間には、ロータの振動を一定以下に減衰させて安定に回転させるための期間である正転駆動間隔Ｓｆが設けられている。ステッピングモータ１０２は、各正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２に含まれる回転駆動部Ｐｗ１によって正転駆動された後、制動部Ｐｒ１によって制動がかけられる。前記正転駆動が行われることにより、クロノグラフ指針が表示部の一端から他端に向かって一定周期で運針される。
【００３０】
前記正転駆動が所定回数行われてクロノグラフ指針が他端に到達すると、制御回路１０６は、制御信号を出力して逆転駆動するようにステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御する。この場合、制御回路１０６は、所定時間計測する毎に、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７が極性の異なる逆転駆動用の逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２を交互に出力するようにステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御する。
【００３１】
一方の極性の逆転駆動パルスＰｂ１と他方の極性の逆転駆動パルスＰｂ２は極性が異なる以外は同一波形の駆動パルスであり、逆転駆動パルスＰｂ１は相互にパルス幅が異なる複数（図３の例では３つ）のパルス部Ｐ１〜Ｐ３を備え、逆転駆動パルスＰｂ２も相互にパルス幅が異なる複数（図３の例では３つ）のパルス部Ｐ１〜Ｐ３を備えている。各逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２間には、ロータの振動を一定以下に減衰させて安定に回転させるための期間である逆転駆動間隔Ｓｂが設けられている。また、正逆駆動切替前の最後の正転駆動パルスＰｆ２と正逆駆動切替後の最初の逆転駆動パルスＰｂ１との間には、最後の正転駆動後にロータ２０２の振動を一定以下に減衰させて安定に逆転駆動させるための期間である切替間隔Ｓ１が設けられている。
ステッピングモータ１０２は各逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２によって逆転駆動され、指針が表示部の前記他端から前記一端に向かって一定周期で逆方向に運針される。
【００３２】
ところで、前記最後の正転駆動パルスＰｆ２による駆動が行われると、電流検出回路１０８がステッピングモータ１０２の駆動コイル２０９に流れる電流を検出する。
前述したように駆動コイル２０９には検出抵抗が接続されており、ステッピングモータ１０２を最後の正転駆動パルスＰｆ２によって駆動した後、ロータ２０２の自由振動によって駆動コイル２０９に流れる電流に応じた電圧が前記検出抵抗に発生する。
前記検出抵抗に生じる電圧は、ロータ２０２の振動の大きさに応じて、図４、図５に示す状態となる。
【００３３】
図４において、制御回路１０６は、最後の正転駆動パルスＰｆ２の制動部Ｐｒ１から第１所定時間経過後の時刻Ｔ１の第１電圧値Ｖ１と、前記制動部Ｐｒ１から第２所定時間経過後の時刻Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）の第２電圧値Ｖ２とを比較し、第１電圧値Ｖ１と第２電圧値Ｖ２の大小関係を判定する。時刻Ｔ１、Ｔ２は所定の検出時間内に設けられており、時刻Ｔ１において前記検出抵抗に発生する電圧値Ｖ１を基準電圧とし、ロータ２０２の振動が安定しているか否かを表す電圧値Ｖ２が時刻Ｔ２において得られるように予め時刻Ｔ１、Ｔ２を設定している。電圧値Ｖ１、Ｖ２の検出及び比較判定は、駆動条件が変動する場合があるため、正逆駆動切替の度に行うことが好ましい。
【００３４】
制御回路１０６は、第２電圧値Ｖ２が第１電圧値Ｖ１を超える場合にはロータ２０２の振動が安定していないと判定して、最後の正転駆動パルスＰｆ２と最初の逆転駆動パルスＰｂ１との間の切替間隔Ｓ１に間隔Ｓ２を付加して、切替間隔（Ｓ１＋Ｓ２）に伸ばす。前記切替間隔（Ｓ１＋Ｓ２）は、例えば１０ミリ秒（ｍｓ）以上であることが好ましい。アナログ電子時計に使用するステッピングモータの場合、ロータ２０２が大きく振動している場合でも、切替間隔が１０ｍｓ以上あれば正転駆動から逆転駆動への切替動作が安定するからである。
このようにして、最後の正転駆動パルスＰｆ２駆動後にロータ２０２の振動が大きく、短時間で安定しない場合でも、最初の逆転駆動パルスＰｂ１による駆動時までにはロータ２０２の振動を一定値以下に安定させることが可能になり、最初の逆転駆動時に確実に逆回転させることが可能になる。
【００３５】
一方、図５に示すように、制御回路１０６は、第２電圧値Ｖ２が第１電圧値Ｖ１を超えない場合にはロータ２０２の振動が安定していると判定して、最後の正転駆動パルスＰｆ２と最初の逆転駆動パルスＰｂ１との間の切替間隔Ｓ１は変更せずにそのままとする。このように、最後の正転駆動パルスＰｆ２駆動後にロータ２０２の振動が短時間で安定した場合には、正転駆動と逆転駆動の切替を切替時間Ｓ１という短時間で行うことが可能になり、この場合も確実に逆回転させることが可能になる。
【００３６】
以上述べたように本第１の実施の形態によれば、指針を駆動するステッピングモータ１０２と、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整することを特徴としている。
したがって、レトログラード運針を行うアナログ電子時計において、正転駆動から逆転駆動への切替え時に運針異常が生じないようにすることが可能になり、確実安定なレトログラード運針が可能となる。また、既存技術を利用しているため、複雑な検出回路は不要であり構成が簡単である。
【００３７】
また、運針周期や電源電圧等の時計の仕様に応じて、運針周期を種々に設定することが可能になる。
また、前記制御手段は、ステッピングモータ１０２のロータ２０２の振動の大きさに応じて前記切替間隔を変化させるようにしているので、安定駆動が可能であると共に短時間で切替駆動が可能になる。
【００３８】
また、前記制御手段は、前記切替間隔が所定時間以上になるように変化させるため、安定駆動が可能になる。特に、前記切替間隔を１０ミリ秒以上にしているため、回転異常等が発生せず、安定駆動が可能である。
また、本第１の実施の形態によれば、クロノグラフ針を回転駆動するステッピングモータ１０２と、ステッピングモータ１０２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、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１０１を用いたことを特徴とするクロノグラフ時計が提供される。
【００３９】
尚、ステッピングモータ１０２は、ロータ収容孔２０３及びロータ２０２の停止位置を決める位置決め部を有するステータ２０１と、ロータ収容孔２０３内に配設されたロータ２０２と、駆動コイル２０９とを有し、駆動コイル２０９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、正転駆動する正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２は矩形波形又は櫛歯形の回転駆動部Ｐｗ１を有し、逆転駆動する逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２はパルス幅の異なる複数のパルスＰ１〜Ｐ３を組み合わせた駆動パルスを用いている。
【００４０】
図６は、本発明の第２の実施の形態の動作を説明するための信号波形図である。前記第１の実施の形態では、ロータ２０２の振動が安定しない場合には切替間隔を長くするように構成したが、本第２の実施の形態では切替時間は変えずに、最後の正転駆動パルスＰｆ３の制動部Ｐｒ２のパルス数を増加して制動を大きくするように構成している。
このように、制御回路１０６は、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動から逆転駆動に切替える場合、最後の正転駆動パルス駆動時の制動を他の正転駆動パルス駆動時の制動よりも大きくするようにしている。また、前記最後の正転駆動パルスの制動は変化させずに、他の主駆動パルスによる駆動時の制動よりも大きい予め定めた一定値としている。
【００４１】
これにより、切替間隔Ｓ１が短い場合でも、最初の逆転駆動パルスＰｂ１による駆動時までにはロータ２０２の振動を一定以下に安定させることが可能になり、最初の逆転駆動時に確実に逆回転させることが可能になる。
尚、本第２の実施の形態においては、駆動コイル２０９に流れる電流は検出しないため、本第２の実施の形態の回路ブロックは、図１の構成から電流検出回路１０８を削除した構成となる。
【００４２】
図７は、本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための信号波形図である。本第３の実施の形態においても前記第２の実施の形態と同様に、最後の正転駆動パルスＰｆ４の制動が大きくなるように構成しているが、前記第２の実施の形態では制動部Ｐｒ２を櫛歯状に構成したのに対して、本第３の実施の形態では、最後の正転駆動パルスＰｆ４を他の正転駆動パルスＰｆ１よりも長い矩形波パルス信号とし、回転駆動部と制動部を一体化した駆動パルスとして、他の正転駆動パルスＰｆ１よりも制動が大きくなるように構成している。
【００４３】
これにより、切替間隔Ｓ１が短い場合でも、最初の逆転駆動パルスＰｂ１による駆動時までにはロータ２０２の振動を一定以下に安定させることが可能になり、最初の逆転駆動によって確実に逆回転させることが可能になる。
尚、本第３の実施の形態においても駆動コイル２０９に流れる電流は検出しないため、本第３の実施の形態の回路ブロックは、図１の構成から電流検出回路１０８を削除した構成となる。
【００４４】
尚、前記各実施の形態では、正転駆動パルスの回転駆動部Ｐｗ１を矩形波にしたが、複数のパルスを有する櫛歯状に構成してもよい。
また、前記各実施の形態は、クロノグラフ時計の例で説明したが、時間計測機能を持たずに時刻表示を行うアナログ電子時計にも適用可能である。
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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
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、クロノグラフ時計、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アナログ電子時計に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
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・・・ステッピングモータ駆動パルス回路
１０８・・・電流検出回路
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・・・駆動コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
ストップウォッチ機能などを備えたアナログ電子時計において、時計回りの正転運針後、直ちに反時計回りの逆転運針を繰り返す、いわゆるレトログラード運針を備えたものが実現化されている（例えば特許文献１参照）。
前記アナログ電子時計では指針を回転駆動するモータとして、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２極ＰＭ（Permanent Magnet）型ステッピングモータが使用されている。
【０００３】
図８は前記ステッピングモータを正方向及び逆方向に回転駆動する場合の波形図で、図８の例では反時計回り方向を正方向、時計回り方向を逆方向とし、ステッピングモータが正方向に回転したときに時計回り方向の正転運針が行われ、ステッピングモータが逆方向に回転したときに反時計回り方向の逆転運針が行われる。
図８（ａ）に示すように、正転駆動用の正転駆動パルスＰｆはステッピングモータを正転させるための回転駆動部Ｐｗ１とステッピングモータに制動をかけるための制動部Ｐｒ１を有している。正転駆動パルスＰｆ１による一方極性の駆動と、正転駆動パルスＰｆ２による他極性の駆動とを、正転駆動間隔Ｓｆを空けて交互に行うことにより、所定角度ずつ連続して正転する駆動が行われる。逆転駆動用の逆転駆動パルスＰｂは、パルス幅が相互に異なる複数のパルスＰ１〜Ｐ３を有しており、逆転駆動パルスＰｂ１による一方極性の駆動と、逆転駆動パルスＰｂ２による他極性の駆動とを、逆転駆動間隔Ｓｂを空けて交互に行うことにより、所定角度ずつ連続して逆転する駆動が行われる。正転駆動から逆転駆動への切替は切替間隔Ｓ１を空けて行われる。
【０００４】
前記正逆転駆動は、たとえば、正転を２０ステップ運針後、逆転を２０ステップ運針し、元の位置に戻る。このとき、ストップウォッチの機能にもよるが、１／１０秒計測などの場合、正転６４Ｈｚ駆動、逆転３２Ｈｚ駆動など、高速駆動が要求されている。高速正転駆動の場合、１５．６ミリ秒（ｍｓ）、逆転駆動の場合、３１．３ｍｓ周期で駆動パルスが出力される。実際は、正転パルスの幅約１０ｍｓ、逆転パルスの幅約２０ｍｓあるので、出力間隔は１０ｍｓ程度である。
【０００５】
出力間隔に余裕がないと、ステッピングモータのロータの振動が減衰しきる前に次の駆動パルスが印加されてしまうため、前記ロータの静止位置が不安定になる（図８（ｂ））。特に正転駆動から逆転駆動への切替え時は、切替間隔Ｓ１が短いと脱調して、ロータを回転できなかったり、オーバーランしてしまう等の回転異常が生じ、その結果、正常な運針ができずに運針異常が発生するという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２には、ステッピングモータの駆動電流波形の谷を検出して回転終了タイミングを判定し、主駆動パルス幅を制御するようにした発明が開示されている。高抵抗回路と低抵抗回路のスイッチングを行って誘起信号を検出するような構成を用いることなく、駆動電流波形に基づいてステッピングモータの駆動制御を行うため、構成が簡単になるという利点があるが、正逆回転切替時の前記回転異常等の問題に関しては何等記載がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２１１４９０号公報
【特許文献２】特開昭５３−４５５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、正転駆動から逆転駆動への切替え時に回転異常が生じないようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の視点によれば、指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整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。
【００１０】
本発明の第２の視点によれば、指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切替える場合、最後の正転駆動パルス駆動時の制動を他の正転駆動パルス駆動時の制動よりも大きく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。
【００１１】
また、本発明の第３の視点によれば、指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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るステッピングモータ制御回路によれば、正転駆動から逆転駆動への切替え時に回転異常が生じないようにすることができる。
また、本発明に係るアナログ電子時計によれば、レトログラード運針を行うアナログ電子時計において、正転駆動から逆転駆動への切替え時に運針異常が生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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ブロック図である。
【図２】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。
【図３】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動作を説明するための信号波形図である。
【図４】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動作を説明するための拡大信号波形図である。
【図５】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動作を説明するための拡大信号波形図である。
【図６】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動作を説明するための信号波形図である。
【図７】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動作を説明するための信号波形図である。
【図８】従来のアナログ電子時計の動作を説明するための信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、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これを用いたアナログ電子時計について説明する。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、クロノグラフ指針を扇形に正逆回転駆動（レトログラード運針）することによって計測時間を表示するクロノグラフ機能と、時刻を計時して表示する計時機能とを有するクロノグラフ時計の例を示している。図１には主にクロノグラフ機能に関する構成部分を示しており、一般的な構成である時計機能に関する構成部分は省略して描いている。
尚、レトログラード運針させる指針としては、クロノグラフ時計の場合にはクロノグラフ針（例えばクロノグラフ秒針）あるいは時刻針のいずれとしてもよく又、時刻表示機能のみを有するアナログ電子時計の場合には時刻針でもよい。
【００１５】
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、ステッピングモータ制御回路１０１によって回転制御され、クロノグラフ指針（図示せず）を回転駆動してレトログラード運針させるステッピングモータ１０２、ステッピングモータ制御回路１０１やステッピングモータ１０２等の回路要素に駆動電力を供給する電池等の電源１０３を備えている。
ステッピングモータ１０２は、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７によって正転駆動及び逆転駆動が行われるステッピングモータで、図示しないクロノグラフ指針を扇形に正方向及び逆方向に運針する。
【００１６】
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からの制御信号に基づいてステッピングモータ１０２にモータ回転駆動用の駆動パルスを選択し出力するステッピングモータ駆動パルス回路１０７、ステッピングモータ１０２の駆動によって生じる自由振動の大きさに応じてステッピングモータ１０２の駆動コイルに流れる電流を検出する電流検出回路１０８を備えている。
【００１７】
電流検出回路１０８は、前記特許文献２に記載された回路と同様に、ステッピングモータ１０２の駆動コイルと直列接続された検出抵抗を有しており、所定の検出期間において、ステッピングモータ１０２駆動直後に前記検出抵抗に生じる電圧に基づいて駆動コイルに流れる電流が所定値を超えるか否かを検出するものである。
詳細は後述するが、制御回路１０６は、電流検出回路１０８が前記検出抵抗に所定値を超える電圧が生じた（即ち、駆動コイルに所定値を超える電流が流れた）ことを検出した場合ステッピングモータ１０２のロータの振動が安定していないと判定し、電流検出回路１０８が前記検出抵抗に前記所定値を超える電圧が生じない（即ち、駆動コイルに所定値を超える電流が流れない）ことを検出した場合にはステッピングモータ１０２のロータの振動が安定していると判定し、ロータの振動が安定しているか否かに応じて、正逆駆動パルスの切替間隔を調整する。
尚、発振回路１０４及び分周回路１０５は信号発生手段を構成し、電流検出回路１０８は、電流検出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、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７、電流検出回路１０８は制御手段を構成している。
【００１８】
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１０２の構成図で、アナログ電子時計で一般に用いられている２極ＰＭ型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２０８、磁心２０８に巻回された駆動コイル２０９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。駆動コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。
【００１９】
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。
【００２０】
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、駆動コイル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。
【００２１】
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。駆動コイル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。
【００２２】
いま、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７から第１極性（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）の正転駆動パルスを駆動コイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して、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、磁極軸が角度θ１位置で安定的に停止する。
尚、詳細は後述するが、正転駆動パルスは、所定時間幅を有し矩形波状の回転駆動部と短い時間幅の複数のパルスを有する櫛歯状の制動部とを有している。正転駆動パルスは、回転駆動部及び制動部を連続する１つの矩形波によって構成する、回転駆動部及び制動部の双方を櫛歯状の駆動パルスによって構成する等の変更が可能である。
【００２３】
次に、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７から、前記第１極性とは異なる第２極性（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）の正転駆動パルスを駆動コイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して、図２の反矢印ｉ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、磁極軸Ａが角度θ０位置で安定的に停止する。
【００２４】
以後、このように、駆動コイル２０９に対して極性の異なる正転駆動パルス（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。
尚ここでは、ステッピングモータ１０２の回転方向は、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。ステッピングモータ１０２が正方向に回転すると指針は時計回り方向に回転し、ステッピングモータ１０２が逆方向に回転すると指針は反時計回り方向に回転するように構成されている。
【００２５】
ステッピングモータ１０２を逆方向に回転させる場合には、パルス幅が相互に異なる複数（例えば３つ）のパルスを有する逆転駆動パルスを用いて、前述した正転動作と同様に、第１極性と第２極性に交互に極性を切替えながら駆動する。これにより、逆転駆動パルスによって駆動する毎に、ロータ２０２が１８０度ずつ時計回り方向に逆転し、指針が反時計回り方向に回転する。
このようにして、正転駆動を複数回行い、逆転駆動を複数回行うことにより、表示領域の一端から他端までの間でレトログラード運針を行う。
図３は、本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための信号波形図、図４及び図５は本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための拡大信号波形図である。
【００２６】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第１の実施の形態の動作を説明する。
発振回路１０４は所定周波数の基準クロック信号を発生し、分周回路１０５が発振回路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を制御回路１０６に出力する。時刻表示を行う場合、制御回路１０６は前記時計信号を計時して時刻表時用のステッピングモータ（図示せず）を駆動し、時刻針により時刻表示を行う。
時間計測動作を開始させる場合、先ず、使用者が図示しない操作部をスタート操作して計測動作をスタートさせる。
【００２７】
制御部１０６は、前記スタート操作に応答して、分周回路１０５からの時計信号を計測し、所定時間計測する毎に、正転駆動させるための制御信号をステッピングモータ駆動パルス回路１０７に出力する。ステッピングモータ駆動パルス回路１０７は、制御回路１０６からの制御信号に応答して、ステッピングモータ１０２を順次正転駆動する。
制御部１０６は、正転駆動させるための制御信号を所定回数ステッピングモータ駆動パルス回路１０７に出力して指針が所定時間正転運針するように、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７にステッピングモータ１０２を正転駆動させる。その後、所定時間計測する毎に、ステッピングモータ１０２を逆転駆動させるための制御信号をステッピングモータ駆動パルス回路１０７に出力する。ステッピングモータ駆動パルス回路１０７は、制御回路１０６からの各制御信号に応答して、ステッピングモータ１０２を逆転駆動する。これにより、レトログラード運針が行われる。
【００２８】
図３を用いて、制御回路１０６がステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御して、ステッピングモータ１０２を正逆転駆動する動作を説明する。
図３において、制御回路１０６はステッピングモータ１０２を正転駆動する場合、所定時間計測する毎に、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７が極性の異なる正転駆動用の正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２を交互に出力するようにステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御する。
【００２９】
一方の極性の正転駆動パルスＰｆ１は、正転させるための回転駆動部Ｐｗ１と制動をかけるための制動部Ｐｒ１を備えており、他方の極性の正転駆動パルスＰｆ２も、正転させるための回転駆動部Ｐｗ１と制動をかけるための制動部Ｐｒ１を備えている。各正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２間には、ロータの振動を一定以下に減衰させて安定に回転させるための期間である正転駆動間隔Ｓｆが設けられている。ステッピングモータ１０２は、各正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２に含まれる回転駆動部Ｐｗ１によって正転駆動された後、制動部Ｐｒ１によって制動がかけられる。前記正転駆動が行われることにより、クロノグラフ指針が表示部の一端から他端に向かって一定周期で運針される。
【００３０】
前記正転駆動が所定回数行われてクロノグラフ指針が他端に到達すると、制御回路１０６は、制御信号を出力して逆転駆動するようにステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御する。この場合、制御回路１０６は、所定時間計測する毎に、ステッピングモータ駆動パルス回路１０７が極性の異なる逆転駆動用の逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２を交互に出力するようにステッピングモータ駆動パルス回路１０７を制御する。
【００３１】
一方の極性の逆転駆動パルスＰｂ１と他方の極性の逆転駆動パルスＰｂ２は極性が異なる以外は同一波形の駆動パルスであり、逆転駆動パルスＰｂ１は相互にパルス幅が異なる複数（図３の例では３つ）のパルス部Ｐ１〜Ｐ３を備え、逆転駆動パルスＰｂ２も相互にパルス幅が異なる複数（図３の例では３つ）のパルス部Ｐ１〜Ｐ３を備えている。各逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２間には、ロータの振動を一定以下に減衰させて安定に回転させるための期間である逆転駆動間隔Ｓｂが設けられている。また、正逆駆動切替前の最後の正転駆動パルスＰｆ２と正逆駆動切替後の最初の逆転駆動パルスＰｂ１との間には、最後の正転駆動後にロータ２０２の振動を一定以下に減衰させて安定に逆転駆動させるための期間である切替間隔Ｓ１が設けられている。
ステッピングモータ１０２は各逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２によって逆転駆動され、指針が表示部の前記他端から前記一端に向かって一定周期で逆方向に運針される。
【００３２】
ところで、前記最後の正転駆動パルスＰｆ２による駆動が行われると、電流検出回路１０８がステッピングモータ１０２の駆動コイル２０９に流れる電流を検出する。
前述したように駆動コイル２０９には検出抵抗が接続されており、ステッピングモータ１０２を最後の正転駆動パルスＰｆ２によって駆動した後、ロータ２０２の自由振動によって駆動コイル２０９に流れる電流に応じた電圧が前記検出抵抗に発生する。
前記検出抵抗に生じる電圧は、ロータ２０２の振動の大きさに応じて、図４、図５に示す状態となる。
【００３３】
図４において、制御回路１０６は、最後の正転駆動パルスＰｆ２の制動部Ｐｒ１から第１所定時間経過後の時刻Ｔ１の第１電圧値Ｖ１と、前記制動部Ｐｒ１から第２所定時間経過後の時刻Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）の第２電圧値Ｖ２とを比較し、第１電圧値Ｖ１と第２電圧値Ｖ２の大小関係を判定する。時刻Ｔ１、Ｔ２は所定の検出時間内に設けられており、時刻Ｔ１において前記検出抵抗に発生する電圧値Ｖ１を基準電圧とし、ロータ２０２の振動が安定しているか否かを表す電圧値Ｖ２が時刻Ｔ２において得られるように予め時刻Ｔ１、Ｔ２を設定している。電圧値Ｖ１、Ｖ２の検出及び比較判定は、駆動条件が変動する場合があるため、正逆駆動切替の度に行うことが好ましい。
【００３４】
制御回路１０６は、第２電圧値Ｖ２が第１電圧値Ｖ１を超える場合にはロータ２０２の振動が安定していないと判定して、最後の正転駆動パルスＰｆ２と最初の逆転駆動パルスＰｂ１との間の切替間隔Ｓ１に間隔Ｓ２を付加して、切替間隔（Ｓ１＋Ｓ２）に伸ばす。前記切替間隔（Ｓ１＋Ｓ２）は、例えば１０ミリ秒（ｍｓ）以上であることが好ましい。アナログ電子時計に使用するステッピングモータの場合、ロータ２０２が大きく振動している場合でも、切替間隔が１０ｍｓ以上あれば正転駆動から逆転駆動への切替動作が安定するからである。
このようにして、最後の正転駆動パルスＰｆ２駆動後にロータ２０２の振動が大きく、短時間で安定しない場合でも、最初の逆転駆動パルスＰｂ１による駆動時までにはロータ２０２の振動を一定値以下に安定させることが可能になり、最初の逆転駆動時に確実に逆回転させることが可能になる。
【００３５】
一方、図５に示すように、制御回路１０６は、第２電圧値Ｖ２が第１電圧値Ｖ１を超えない場合にはロータ２０２の振動が安定していると判定して、最後の正転駆動パルスＰｆ２と最初の逆転駆動パルスＰｂ１との間の切替間隔Ｓ１は変更せずにそのままとする。このように、最後の正転駆動パルスＰｆ２駆動後にロータ２０２の振動が短時間で安定した場合には、正転駆動と逆転駆動の切替を切替時間Ｓ１という短時間で行うことが可能になり、この場合も確実に逆回転させることが可能になる。
【００３６】
以上述べたように本第１の実施の形態によれば、指針を駆動するステッピングモータ１０２と、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、前記制御手段は、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整することを特徴としている。
したがって、レトログラード運針を行うアナログ電子時計において、正転駆動から逆転駆動への切替え時に運針異常が生じないようにすることが可能になり、確実安定なレトログラード運針が可能となる。また、既存技術を利用しているため、複雑な検出回路は不要であり構成が簡単である。
【００３７】
また、運針周期や電源電圧等の時計の仕様に応じて、運針周期を種々に設定することが可能になる。
また、前記制御手段は、ステッピングモータ１０２のロータ２０２の振動の大きさに応じて前記切替間隔を変化させるようにしているので、安定駆動が可能であると共に短時間で切替駆動が可能になる。
【００３８】
また、前記制御手段は、前記切替間隔が所定時間以上になるように変化させるため、安定駆動が可能になる。特に、前記切替間隔を１０ミリ秒以上にしているため、回転異常等が発生せず、安定駆動が可能である。
また、本第１の実施の形態によれば、クロノグラフ針を回転駆動するステッピングモータ１０２と、ステッピングモータ１０２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、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１０１を用いたことを特徴とするクロノグラフ時計が提供される。
【００３９】
尚、ステッピングモータ１０２は、ロータ収容孔２０３及びロータ２０２の停止位置を決める位置決め部を有するステータ２０１と、ロータ収容孔２０３内に配設されたロータ２０２と、駆動コイル２０９とを有し、駆動コイル２０９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、正転駆動する正転駆動パルスＰｆ１、Ｐｆ２は矩形波形又は櫛歯形の回転駆動部Ｐｗ１を有し、逆転駆動する逆転駆動パルスＰｂ１、Ｐｂ２はパルス幅の異なる複数のパルスＰ１〜Ｐ３を組み合わせた駆動パルスを用いている。
【００４０】
図６は、本発明の第２の実施の形態の動作を説明するための信号波形図である。前記第１の実施の形態では、ロータ２０２の振動が安定しない場合には切替間隔を長くするように構成したが、本第２の実施の形態では切替時間は変えずに、最後の正転駆動パルスＰｆ３の制動部Ｐｒ２のパルス数を増加して制動を大きくするように構成している。
このように、制御回路１０６は、ステッピングモータ１０２の駆動を正転駆動から逆転駆動に切替える場合、最後の正転駆動パルス駆動時の制動を他の正転駆動パルス駆動時の制動よりも大きくするようにしている。また、前記最後の正転駆動パルスの制動は変化させずに、他の主駆動パルスによる駆動時の制動よりも大きい予め定めた一定値としている。
【００４１】
これにより、切替間隔Ｓ１が短い場合でも、最初の逆転駆動パルスＰｂ１による駆動時までにはロータ２０２の振動を一定以下に安定させることが可能になり、最初の逆転駆動時に確実に逆回転させることが可能になる。
尚、本第２の実施の形態においては、駆動コイル２０９に流れる電流は検出しないため、本第２の実施の形態の回路ブロックは、図１の構成から電流検出回路１０８を削除した構成となる。
【００４２】
図７は、本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための信号波形図である。本第３の実施の形態においても前記第２の実施の形態と同様に、最後の正転駆動パルスＰｆ４の制動が大きくなるように構成しているが、前記第２の実施の形態では制動部Ｐｒ２を櫛歯状に構成したのに対して、本第３の実施の形態では、最後の正転駆動パルスＰｆ４を他の正転駆動パルスＰｆ１よりも長い矩形波パルス信号とし、回転駆動部と制動部を一体化した駆動パルスとして、他の正転駆動パルスＰｆ１よりも制動が大きくなるように構成している。
【００４３】
これにより、切替間隔Ｓ１が短い場合でも、最初の逆転駆動パルスＰｂ１による駆動時までにはロータ２０２の振動を一定以下に安定させることが可能になり、最初の逆転駆動によって確実に逆回転させることが可能になる。
尚、本第３の実施の形態においても駆動コイル２０９に流れる電流は検出しないため、本第３の実施の形態の回路ブロックは、図１の構成から電流検出回路１０８を削除した構成となる。
【００４４】
尚、前記各実施の形態では、正転駆動パルスの回転駆動部Ｐｗ１を矩形波にしたが、複数のパルスを有する櫛歯状に構成してもよい。
また、前記各実施の形態は、クロノグラフ時計の例で説明したが、時間計測機能を持たずに時刻表示を行うアナログ電子時計にも適用可能である。
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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
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、クロノグラフ時計、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アナログ電子時計に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
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・・・ステッピングモータ駆動パルス回路
１０８・・・電流検出回路
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・・・駆動コイル
２１０、２１１・・・可飽和部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ステッピングモータのロータの振動の大きさに応じて前記切替間隔を変化させ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。
【請求項３】
前記制御手段は、前記切替間隔が所定時間以上になるように変化させ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。
【請求項４】
前記所定時間は１０ミリ秒であ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。
【請求項５】
指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切替える場合、最後の正転駆動パルス駆動時の制動を他の正転駆動パルス駆動時の制動よりも大きくすることを特徴とするステッピングモータ制御回路。
【請求項６】
前記指針はクロノグラフ指針であることを特徴とする請求項１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。
【請求項７】
指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。
【請求項１】
指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切り替える際の切替間隔を調整することを特徴とするステッピングモータ制御回路。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ステッピングモータのロータの振動の大きさに応じて前記切替間隔を変化させ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。
【請求項３】
前記制御手段は、前記切替間隔が所定時間以上になるように変化させ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。
【請求項４】
前記所定時間は１０ミリ秒であ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。
【請求項５】
指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駆動を正転駆動と逆転駆動に切替駆動することによって前記指針をレトログラード運針する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ステッピングモータの駆動を正転駆動から逆転駆動に切替える場合、最後の正転駆動パルス駆動時の制動を他の正転駆動パルス駆動時の制動よりも大きくすることを特徴とするステッピングモータ制御回路。
【請求項６】
前記指針はクロノグラフ指針であることを特徴とする請求項１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。
【請求項７】
指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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−５３１１８（Ｐ２０１１−５３１１８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３１３５（Ｐ２００９−２０３１３５）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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