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技術 電子時計、ムーブメント、モーター制御回路および電子時計の制御方法

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 奥畑友貴
出願日 2019年6月18日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2019-112526
公開日 2020年12月24日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-204543
状態 未査定
技術分野 ステッピングモータの制御 電気機械時計
主要キーワード 演算テーブル SRラッチ回路 基準駆動電圧 モーター制御回路 基本時計 定電圧電源回路 早送り駆動 高周波発振
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

駆動電圧が変動しても、モーターを安定して駆動させることができる電子時計を提供すること。

解決手段

電子時計は、コイルを有するモーターと、モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、電流検出部が検出した電流値と目標電流値とを比較して、比較の結果に応じてドライバーをオン状態またはオフ状態に制御し、かつ、ドライバーのオン状態の継続時間であるオン時間、または、ドライバーのオフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、駆動電流の極性切り替えるドライバー制御部と、を備える。

概要

背景

特許文献1には、モーターコイルへの電流の供給を、コイルに流れる電流が上限の閾値を上回ったらオフし、下限の閾値を下回ったらオンして、電力供給を継続するオン時間または電力供給の停止を継続するオフ時間からモーターのローターの位置を推定してモーターの連続回転を制御する技術が開示されている。

概要

駆動電圧が変動しても、モーターを安定して駆動させることができる電子時計を提供すること。電子時計は、コイルを有するモーターと、モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、電流検出部が検出した電流値と目標電流値とを比較して、比較の結果に応じてドライバーをオン状態またはオフ状態に制御し、かつ、ドライバーのオン状態の継続時間であるオン時間、または、ドライバーのオフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、駆動電流の極性切り替えるドライバー制御部と、を備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

コイルを有するモーターと、前記モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、前記電流検出部が検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御し、かつ、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性切り替えるドライバー制御部と、を備えることを特徴とする電子時計

請求項2

請求項1に記載の電子時計において、前記目標電流値設定部は、前記駆動電圧に応じて、前記目標電流値を発生させる抵抗分圧回路を備えることを特徴とする電子時計。

請求項3

請求項1に記載の電子時計において、前記駆動電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記目標電流値設定部は、前記電圧検出回路の検出値に応じて、前記目標電流値を演算して設定することを特徴とする電子時計。

請求項4

コイルを有するモーターと、前記モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、前記電流検出部が検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御し、かつ、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を切り替えるドライバー制御部と、を備えることを特徴とするムーブメント

請求項5

モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記モーターを駆動させる電源の駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、前記電流検出部が検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御し、かつ、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を切り替えるドライバー制御部と、を備えることを特徴とするモーター制御回路

請求項6

コイルおよびローターを有するモーターと、前記モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、を備える電子時計の制御方法であって、前記駆動電圧を検出するステップと、検出した前記駆動電圧に応じて、目標電流値を演算して設定するステップと、前記コイルに流れる電流値を検出するステップと、検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するステップと、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を切り替えるステップと、を備えることを特徴とする電子時計の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、電子時計ムーブメントモーター制御回路および電子時計の制御方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、モーターコイルへの電流の供給を、コイルに流れる電流が上限の閾値を上回ったらオフし、下限の閾値を下回ったらオンして、電力供給を継続するオン時間または電力供給の停止を継続するオフ時間からモーターのローターの位置を推定してモーターの連続回転を制御する技術が開示されている。

先行技術

0003

特表2009−542186号公報

発明が解決しようとする課題

0004

前記制御技術では、例えば、電池電圧が変動した場合に、モーターのコイルにかかる電圧も変動する。この場合、電力供給を継続するオン時間および電力供給の停止を継続するオフ時間も、電圧の変動に応じて変化してしまう。そうすると、当該オン時間およびオフ時間からローターの位置を適切に推定できなくなってしまい、モーターの制御が不安定になってしまうといった問題があった。

課題を解決するための手段

0005

本開示の電子時計は、コイルを有するモーターと、前記モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、前記電流検出部が検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御し、かつ、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性切り替えるドライバー制御部と、を備える。

0006

本開示の電子時計において、前記目標電流値設定部は、前記駆動電圧に応じて、前記目標電流値を発生させる抵抗分圧回路を備えていてもよい。

0007

本開示の電子時計において、前記駆動電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記目標電流値設定部は、前記電圧検出回路の検出値に応じて、前記目標電流値を演算して設定してもよい。

0008

本開示のムーブメントは、コイルを有するモーターと、前記モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、前記電流検出部が検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御し、かつ、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を切り替えるドライバー制御部と、を備える。

0009

本開示のモーター制御回路は、モーターのコイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出部と、前記モーターを駆動させる電源の駆動電圧に応じて、目標電流値を設定する目標電流値設定部と、前記電流検出部が検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御し、かつ、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を切り替えるドライバー制御部と、を備える。

0010

本開示の電子時計の制御方法は、コイルおよびローターを有するモーターと、前記モーターを駆動させる駆動電圧を発生させる電源と、前記コイルに駆動電流を供給するオン状態、および、前記駆動電流を供給しないオフ状態に制御されるドライバーと、を備える電子時計の制御方法であって、前記駆動電圧を検出するステップと、検出した前記駆動電圧に応じて、目標電流値を演算して設定するステップと、前記コイルに流れる電流値を検出するステップと、検出した前記電流値と前記目標電流値とを比較して、前記比較の結果に応じて前記ドライバーを前記オン状態または前記オフ状態に制御するステップと、前記ドライバーの前記オン状態の継続時間であるオン時間、または、前記ドライバーの前記オフ状態の継続時間であるオフ時間が所定条件に該当したことを検出した場合に、前記駆動電流の極性を切り替えるステップと、を備える。

図面の簡単な説明

0011

第1実施形態の電子時計を示す正面図。
第1実施形態の電子時計の回路構成を示す回路図。
第1実施形態のICの構成を示す構成図。
第1実施形態のモーター制御回路の構成を示す回路図。
第1実施形態のモーター制御処理を説明するフローチャート
ローターの回転角電流波形との関係を示す図。
第2実施形態のモーター制御回路の構成を示す回路図。
第2実施形態のモーター制御処理を説明するフローチャート。

実施例

0012

[第1実施形態]
以下、本開示の第1実施形態の電子時計1を図面に基づいて説明する。
図1は、電子時計1を示す正面図である。
図1に示すように、電子時計1は、ユーザー手首に装着される腕時計であり、外装ケース2と、円板状の文字板3と、秒針5、分針6、時針7と、りゅうず8と、ボタン9とを備える。

0013

[電子時計の回路図]
図2は、電子時計1の回路構成を示す回路図である。
図2に示すように、電子時計1はムーブメント10を備える。
ムーブメント10は、秒針5、分針6、時針7と、信号源である水晶振動子11と、電源である電池12と、ボタン9の操作に連動してオン、オフされるスイッチSW1と、りゅうず8の引き出し操作に連動してオン、オフされるスイッチSW2と、モーター13と、時計用のIC20とを備えている。

0014

水晶振動子11は、後述する発振回路21で駆動されて発振信号を発生させる。
電池12は、一次電池または二次電池で構成され、モーター13やIC20を駆動させる駆動電圧Vを発生させる。すなわち、電池12は、本開示の電源の一例である。また、電池12は、二次電池の場合は、図示略のソーラーセルなどによって充電される。
スイッチSW1は、ボタン9に連動して入力され、例えば、ボタン9が押されている状態ではオン状態となり、ボタン9が押されていない状態ではオフ状態となる。
スイッチSW2は、りゅうず8の引き出しに連動したスライドスイッチである。本実施形態では、りゅうず8が1段目に引き出された状態でオン状態となり、0段目ではオフ状態となる。

0015

モーター13は、図示略のステーターおよびローターや、図4に示すコイル130等を備えて構成される。本実施形態では、モーター13は、電子時計用に用いられる2極単相ステッピングモーターであり、後述するように、IC20の出力端子O1、O2から出力されるモーター駆動信号によって駆動される。
また、秒針5、分針6、時針7は、図示略の輪列で連動しており、モーター13により駆動され、秒、分、時を表示する。なお、本実施形態では、1つのモーター13で、秒針5、分針6、時針7を駆動しているが、例えば、秒針5を駆動するモーターと、分針6および時針7を駆動するモーターのように複数のモーターを設けてもよい。

0016

IC20は、水晶振動子11が接続される接続端子OSC1、OSC2と、スイッチSW1、SW2が接続される入出力端子PT1、PT2と、電池12が接続される電源端子DD、VSSと、モーター13のコイル130に接続される出力端子O1、O2とを備える。
なお、本実施形態では、電池12のプラス電極を、高電位側の電源端子VDDに接続し、マイナス電極低電位側の電源端子VSSに接続し、低電位側の電源端子VSSをグランドに設定している。

0017

[ICの回路構成]
図3は、IC20の回路構成を示す回路図である。
図3に示すように、IC20は、発振回路21と、分周回路22と、電子時計1の制御用のCPU23と、ROM24と、入力回路26と、BUS27と、モーター制御回路30とを備えている。なお、CPUは、Central Processing Unitの略語であり、ROMは、Read Only Memoryの略語である。

0018

発振回路21は、基準信号源である水晶振動子11を高周波発振させ、この高周波発振で発生する所定周波数の発振信号を分周回路22に出力する。なお、所定周波数は、32768Hzである。
分周回路22は、発振回路21の出力を所定の周波数分周してCPU23にタイミング信号を供給する。
ROM24は、CPU23で実行される各種プログラム収納している。本実施形態では、ROM24は、基本時計機能などを実現するためのプログラムを収納している。
CPU23は、ROM24に収納されたプログラムを実行し、前記各機能を実現する。

0019

入力回路26は、入出力端子PT1、PT2の状態をBUS27に出力する。BUS27は、CPU23、入力回路26、モーター制御回路30間のデータ転送などに用いられる。
モーター制御回路30は、BUS27を通してCPU23から入力される命令により、所定の駆動信号を出力する。

0020

[モーター制御回路の構成]
図4は、モーター制御回路30の構成を示す回路図である。
図4に示すように、モーター制御回路30は、ドライバー制御部40と、ドライバー50と、電流検出回路60とを備える。

0021

[ドライバー制御部]
ドライバー制御部40は、モーター13のローターを回転させる駆動信号をドライバー50に出力する。本実施形態では、ドライバー制御部40は、図示略のデコーダータイマー微分回路SRラッチ回路フリップフロップAND回路OR回路等を備える。そして、ドライバー制御部40は、ドライバー50にゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4を出力するロジック回路として構成される。なお、ドライバー制御部40は、上記構成に限られるものではなく、例えば、CPU等の制御装置によって構成され、BUS27を介して後述するドライバー50の各トランジスター52〜57を直接制御可能に構成されていてもよい。

0022

[ドライバー]
ドライバー50は、2つのPchトランジスター52、53と、4つのNchトランジスター54、55、56、57と、2つの検出抵抗58、59とを備える。各トランジスター52〜57は、ドライバー制御部40から出力される駆動信号によって制御され、モーター13のコイル130に正逆両方向の電流Iを供給する。
ここで、本実施形態では、ドライバー50は、コイル130に流れる電流Iが上限電流閾値Imaxを超えたら電流Iの供給をオフし、コイル130に流れる電流Iが下限電流閾値Iminを下回ったら電流Iの供給をオンするように制御される。

0023

[電流検出回路]
電流検出回路60は、目標電流値設定部61と、コンパレーター641、642、651、652と、複合ゲート68、69とを備えている。複合ゲート68は、AND回路661、662およびOR回路680を組み合わせたものと同等の機能を備える一つの素子である。複合ゲート69は、AND回路671、672およびOR回路690を組み合わせたものと同等の機能を備える一つの素子である。
なお、電流検出回路60は、本開示の電流検出部の一例である。

0024

目標電流値設定部61は、第1抵抗分圧回路62と、第2抵抗分圧回路63とを備える。
第1抵抗分圧回路62は、直列に接続される第1抵抗621および第2抵抗622を備えた抵抗分圧回路として構成される。そして、第1抵抗分圧回路62は、電池12が発生する駆動電圧Vを入力して、第1抵抗621および第2抵抗622の抵抗値に応じた出力電圧V1を出力するように構成されている。
具体的には、第1抵抗621および第2抵抗622の抵抗値は、それぞれRaおよびRbとされている。そして、抵抗値Ra、Rbは、以下の式(1)を満たすように構成されている。
V1=[Rb/(Ra+Rb)]×V…(1)
ここで、本実施形態では、駆動電圧Vが基準駆動電圧Vsの場合の上限電流閾値Imaxとして基準上限電流閾値Imaxstが設定されている。そして、駆動電圧Vが基準駆動電圧Vsの場合に、第1抵抗分圧回路62から出力される出力電圧V1の電位が、コイル130に基準上限電流閾値Imaxstが流れた場合に検出抵抗58、59の両端に発生する電圧に相当するように、抵抗値Ra、Rbは設定されている。すなわち、第1抵抗分圧回路62は、駆動電圧Vに比例して、上限電流閾値Imaxを設定するように構成されている。なお、上限電流閾値Imaxは、本開示の目標電流値の一例である。

0025

第2抵抗分圧回路63は、前述した第1抵抗分圧回路62と同様に、直列に接続される第3抵抗631および第4抵抗632を備えた抵抗分圧回路として構成される。そして、第2抵抗分圧回路63は、駆動電圧Vを入力して、第3抵抗631および第4抵抗632の抵抗値に応じた出力電圧V2を出力するように構成されている。
具体的には、第3抵抗631および第4抵抗632の抵抗値は、それぞれRcおよびRdとされている。そして、抵抗値Rc、Rdは、以下の式(2)を満たすように構成されている。
V2=[Rd/(Rc+Rd)]×V…(2)
ここで、本実施形態では、駆動電圧Vが基準駆動電圧Vsの場合の下限電流閾値Iminとして基準下限電流閾値Iminstが設定されている。そして、駆動電圧Vが基準駆動電圧Vsの場合に、第2抵抗分圧回路63から出力される出力電圧V2の電位が、コイル130に基準下限電流閾値Iminstが流れた場合に検出抵抗58、59の両端に発生する電圧に相当するように、抵抗値Rc、Rdは設定されている。すなわち、第2抵抗分圧回路63は、駆動電圧Vに比例して、下限電流閾値Iminを設定するように構成されている。なお、下限電流閾値Iminは、本開示の目標電流値の一例である。

0026

コンパレーター641、642は、抵抗値R1、R2の検出抵抗58、59の両端に発生する電圧と、第1抵抗分圧回路62の出力電圧V1とをそれぞれ比較する。
AND回路661にはドライバー制御部40から出力される駆動極性信号PL反転入力される。そして、AND回路662には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター641、642の一方の出力が検出信号DT1として出力される。
これにより、コイル130に流れる電流Iが上限電流閾値Imax以上の場合は、検出抵抗58、59の両端に発生する電圧が第1抵抗分圧回路62の出力電圧V1を上回るため、検出信号DT1がHレベルとなる。一方、電流Iが上限電流閾値Imaxを下回っている場合は、検出信号DT1がLレベルとなる。したがって、電流検出回路60の第1抵抗分圧回路62、コンパレーター641、642、複合ゲート68は、コイル130に流れる電流Iが上限電流閾値Imaxを超えたことを検出可能に構成されている。

0027

コンパレーター651、652は、抵抗値R1、R2の検出抵抗58、59の両端に発生する電圧と、第2抵抗分圧回路63の出力電圧V2とをそれぞれ比較する。
AND回路671には駆動極性信号PLが反転入力され、AND回路672には駆動極性信号PLがそのまま入力されているため、駆動極性信号PLによって選択されたコンパレーター651、652の一方の出力が検出信号DT2として出力される。
これにより、コイル130に流れる電流Iが下限電流閾値Imin以上の場合は、検出抵抗58、59の両端に発生する電圧が第2抵抗分圧回路63の出力電圧V2を上回るため、検出信号DT2がHレベルとなる。一方、電流Iが下限電流閾値Iminを下回っている場合は、検出信号DT2がLレベルとなる。したがって、電流検出回路60の第2抵抗分圧回路63、コンパレーター651、652、複合ゲート69は、コイル130に流れる電流Iが下限電流閾値Iminより小さいことを検出可能に構成されている。

0028

[モーター制御回路の制御処理
次に、本実施形態のモーター制御回路30による制御方法について、図5のフローチャートを用いて説明する。
図5に示すように、モーター制御回路30の制御処理が開始されると、ドライバー制御部40は、ステップS1として、ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によってモーター13のドライバー50をオンする。
本実施形態では、ドライバー50がオンされると、P1がLレベル、P2がHレベルとなり、Pchトランジスター52がオン、Pchトランジスター53がオフされる。また、N1〜N3がLレベル、N4がHレベルとなり、Nchトランジスター54、55、56がオフ、Nchトランジスター57がオンされる。このため、駆動電流が、Pchトランジスター52、出力端子O1、コイル130、出力端子O2、検出抵抗59、Nchトランジスター57を流れる。

0029

次に、ドライバー制御部40は、ステップS2として、ドライバー50がオンとなってからの継続時間であるオン時間Tonが、所定時間t1を超えたか否かを判定する。ステップS2でNoと判定された場合は、ドライバー制御部40は、ステップS2の処理を繰り返して実行する。
なお、所定時間t1としては、ドライバー50が頻繁にオンとオフとを繰り返して、その際に生じる貫通電流充放電電流消費電流が増大することを抑制するために、ドライバー50を最低限オンにする時間が設定されている。

0030

ステップS2でYesと判定された場合、電流検出回路60は、ステップS3として、コイル130を流れる電流Iが、上限電流閾値Imaxを超えたか否かを判定する。
ここで、前述したように、本実施形態では、第1抵抗分圧回路62によって、電池12の駆動電圧Vに応じて、上限電流閾値Imaxが設定される。

0031

図6は、モーター13のローターの回転角θと電流波形Eとの関係を示す図である。図6では、駆動電圧Vが基準駆動電圧Vsである場合の電流波形Eと、基準駆動電圧Vsよりも高い高駆動電圧Vhである場合の電流波形Ehと、基準駆動電圧Vsよりも低い低駆動電圧Vlであるの場合の電流波形Elとを示している。
図6に示すように、ローターの回転角θに応じて、コイル130に流れる電流Iの電流波形Eは変化する。
この際、例えば、電池12がフル充電される等して高駆動電圧Vhになった場合、図6の電流波形Ehに示すように、電流波形に縦方向の幅が広くなる。そのため、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを固定値とした場合、電流波形Ehに対して当該上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminが相対的に低くなる。そうすると、オン時間Tonが短くなるので、モーター13のローターに供給されるエネルギーが少なくなる。そのため、ローターが回転しなくなってしまうおそれがある。

0032

また、例えば、電池12の充電量が低下して低駆動電圧Vlになった場合、図6の電流波形Elに示すように、電流波形の縦方向の幅が狭くなる。そのため、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを固定値とした場合、電流波形Elに対して当該上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminが相対的に高くなる。そうすると、オン時間Tonが長くなるので、モーター13のローターに供給されるエネルギーが多くなる。そのため、ローターが脱調してしまうおそれがある。
すなわち、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを固定値とした場合、駆動電圧Vが変動すると、ローターを安定して回転させることができなくなるおそれがある。

0033

これに対し、本実施形態では、駆動電圧Vに応じて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定する。例えば、高駆動電圧Vhの場合は、図6に示す高上限電流閾値Imaxhiおよび高下限電流閾値Iminhiのように、駆動電圧Vに応じて電流Iの閾値を高い値に設定する。一方、低駆動電圧Vlの場合は、図6に示す低上限電流閾値Imaxloおよび低下限電流閾値Iminloのように、駆動電圧Vに応じて電流Iの閾値を低い値に設定する。これにより、駆動電圧Vが変動して、電流波形Eの縦方向の幅が変化しても、これに対応して上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminが設定されるので、オン時間Tonを適切な長さにすることができる。そのため、ローターの回転を安定して制御することができる。

0034

図5に戻って、ステップS3でNoと判定された場合、電流検出回路60は、電流Iが上限電流閾値Imaxを超えるまで、つまり、検出抵抗58、59に発生する電圧が、第1抵抗分圧回路62の出力電圧V1を超えるまで、ステップS3の判定処理を継続する。
一方、ステップS3でYesと判定された場合、ドライバー制御部40は、ステップS4として、ゲート信号P1、P2、N1、N2、N3、N4によってドライバー50をオフする。具体的には、P1がHレベル、P2がHレベル、N1がHレベル、N2がLレベル、N3がHレベル、N4がHレベルとなる。このため、コイル130の両端が電源端子VSSに接続されて短絡され、ドライバー50からコイル130への電流Iの供給も停止する。

0035

次に、ドライバー制御部40は、ステップS5として、ドライバー50がオフとなってからの継続時間であるオフ時間Toffが、所定時間t2を超えたか否かを判定する。ステップS5でNoと判定された場合は、ドライバー制御部40は、ステップS5の処理を繰り返して実行する。
なお、所定時間t2としては、所定時間t1と同様に、ドライバー50が頻繁にオンとオフとを繰り返すことを抑制するために、ドライバー50を最低限オフにする時間が設定されている。

0036

ステップS5でYesと判定された場合、電流検出回路60は、ステップS6として、コイル130を流れる電流Iが、下限電流閾値Iminを下回ったか否かを判定する。
ステップS6でNoと判定された場合、電流検出回路60は、電流Iが下限電流閾値Iminを下回るまで、つまり、検出抵抗58、59に発生する電圧が、第2抵抗分圧回路63の出力電圧V2を下回るまで、ステップS6の判定処理を継続する。

0037

一方、ステップS6でYesと判定されたら、ドライバー制御部40は、ステップS7として、オフ時間Toffが所定時間t3を超えたか否かを判定する。なお、所定時間t3は、本開示の所定条件の一例である。
ステップS7でNoと判定された場合、ステップS1に戻って、ステップS1〜S7までの処理を繰り返す。

0038

一方、ステップS7でYesと判定された場合、ドライバー制御部40は、ステップS8として、極性の切り替えを実行し、ステップS1に戻る。
このように、本実施形態では、ドライバー制御部40は、電流Iに応じてドライバー50をオン・オフさせ、かつ、電流Iに基づくオフ時間Toffにより極性を切り替える。

0039

[第1実施形態の作用効果
このような第1実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態では、電子時計1は、駆動電圧Vに応じて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定する目標電流値設定部61を備える。
これにより、充電等により電池12の駆動電圧Vが変動したとしても、当該駆動電圧Vに応じて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定することができる。そのため、オン時間Tonを適切な長さにできるので、モーター13のローターを安定して回転させることができる。なお、本実施形態では、所定の条件にて検証した結果、ローターを安定して回転させることができる駆動電圧Vの範囲を、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを固定値にした場合に比べて、約2倍にできることが確認されている。

0040

また、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを固定値にする場合、当該上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを発生させる回路に入力する電圧の変動を平滑化させる必要があるので、定電圧電源回路を設ける必要がある。これに対し、本実施形態では、駆動電圧Vに応じて上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定するので、上記のような意図で定電圧電源回路を設ける必要がない。すなわち、定電圧電源回路を備えない電子時計1にも、モーター制御回路30による制御処理を適用することができる。そのため、電子時計1の回路構成を簡略化することができる。

0041

本実施形態では、目標電流値設定部61は、駆動電圧Vに比例して、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを発生させる第1抵抗分圧回路62および第2抵抗分圧回路63を備える。
これにより、駆動電圧Vに比例して、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを発生させる回路を簡略化することができる。

0042

[第2実施形態]
次に、本開示の第2実施形態について、図7図8に基づいて説明する。第2実施形態では、CPU23Aに、目標電流値設定部231Aが設けられる点で、前述した第1実施形態と異なる。
なお、第2実施形態において、第1実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。

0043

[CPUおよびモーター制御回路の構成]
図7は、CPU23Aおよびモーター制御回路30Aの構成を示す回路図である。
図7に示すように、CPU23Aは、目標電流値設定部231Aを備える。また、モーター制御回路30Aは、電圧検出回路31Aと、第1D/A変換回路32Aと、第2D/A変換回路33Aとを備える。

0044

電圧検出回路31Aは、電池12が発生する駆動電圧Vを検出し、検出値VmをCPU23Aに出力可能に構成されている。
目標電流値設定部231Aは、電圧検出回路31Aの検出値Vmに応じて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを演算する。
具体的には、目標電流値設定部231Aは、以下の式(3)、(4)に基づいて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを演算する。
Imax=a×Vm+b…(3)
Imin=c×Vm+d…(4)
すなわち、目標電流値設定部231Aは、比例定数a、cおよびオフセット値b、dに基づいて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを演算する。

0045

そして、目標電流値設定部231Aは、演算結果に応じて上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定する。
具体的には、目標電流値設定部231Aは、演算した上限電流閾値Imaxに対応するデジタル信号D1を第1D/A変換回路32Aに出力する。そうすると、当該デジタル信号D1は、第1D/A変換回路32Aにより出力電圧V1に変換されて、コンパレーター641、642に入力される。
なお、前述した第1実施形態と同様に、出力電圧V1の電位が、コイル130に基準上限電流閾値Imaxstが流れた場合に検出抵抗58、59の両端に発生する電圧に相当するように、デジタル信号D1および第1D/A変換回路32Aは構成されている。

0046

また、目標電流値設定部231Aは、演算した下限電流閾値Iminに対応するデジタル信号D2を第2D/A変換回路33Aに出力する。そうすると、当該デジタル信号D2は、第2D/A変換回路33Aにより出力電圧V2に変換されて、コンパレーター651、652に入力される。
なお、前述した第1実施形態と同様に、出力電圧V2の電位が、コイル130に基準下限電流閾値Iminstが流れた場合に検出抵抗58、59の両端に発生する電圧に相当するように、デジタル信号D2および第2D/A変換回路33Aは構成されている。

0047

[モーター制御回路の制御処理]
次に、本実施形態のモーター制御回路30Aによる制御方法について、図8のフローチャートを用いて説明する。
なお、本実施形態において、ステップS1A〜S8Aは、前述した第1実施形態のステップS1〜S8と同様であるため、説明を省略する。

0048

図8に示すように、モーター制御回路30の制御処理が開始されると、ステップS9Aとして、電圧検出回路31Aは、駆動電圧Vを検出する。そして、電圧検出回路31Aは、検出値VmをCPU23Aに出力する。

0049

次に、CPU23Aの目標電流値設定部231Aは、ステップS10Aとして、上記した式(3)、(4)に基づいて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを演算する。そして、目標電流値設定部231Aは、演算結果に応じて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定する。

0050

[第2実施形態の作用効果]
このような第2実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態では、電子時計1は、駆動電圧Vを検出する電圧検出回路31Aを備える。そして、目標電流値設定部231Aは、電圧検出回路31Aの検出値Vmに応じて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを演算し、設定する。
これにより、比例定数a、cに加えて、オフセット値b、dに基づいて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定することができる。そのため、駆動電圧Vに比例して上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定する場合に比べて、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminをより適切な値に設定することができる。

0051

[変形例]
なお、本開示は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本開示に含まれるものである。

0052

前記各実施形態では、駆動電圧Vを発生させる電源は電池12により構成されていたが、これに限定されない。例えば、駆動電圧Vを発生させる電源は、電池12と、昇圧回路とを備えて構成されていてもよい。
この場合、例えば、指針5〜7を早送り駆動させることを意図して、駆動電圧Vを昇圧回路にて昇圧させた際に、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminは、昇圧された駆動電圧Vに応じて設定される。そのため、指針5〜7を早送り駆動させる際のローターの駆動を安定化させることができる。

0053

前記各実施形態では、ドライバー制御部40は、オフ時間Toffに基づいて極性を切り替えるように構成されていたが、これに限定されない。例えば、ドライバー制御部40は、オン時間Tonに基づいて極性を切り替えるように構成されていてもよい。この場合、電流Iが下限電流閾値Iminを下回るまで待つことなく極性を切り替えるので、消費電流を抑制することができる。

0054

前記各実施形態では、目標電流値設定部61、231Aは、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを設定するように構成されていたが、これに限定されない。例えば、目標電流値設定部61、231Aは、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminのいずれか一方を設定するように構成されていてもよい。
また、例えば、目標電流値設定部61、231Aが上限電流閾値Imaxのみを設定する場合、ドライバー制御部40は、電流Iが上限電流閾値Imaxを超えてドライバー50をオフ状態にしてから、予め設定した時間が経過した時点でドライバー50をオン状態に制御するように構成されていてもよい。

0055

前記第2実施形態では、目標電流値設定部231Aは、上記した式(3)、(4)の一次関数により、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを演算するように構成されていたが、これに限定されない。例えば、目標電流値設定部231Aは、二次関数指数関数により、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを演算するように構成されていてもよい。さらに、駆動電圧Vと、上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminとの関係を記憶した演算テーブルから、駆動電圧Vに応じた上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを抽出して設定するように構成されていてもよい。なお、本開示では、目標電流値設定部231Aが、上記演算テーブルを用いて上限電流閾値Imaxおよび下限電流閾値Iminを抽出することも、演算の一態様として含むものとする。

0056

前記各実施形態では、電子時計1は、腕時計タイプのものであるが、例えば、置時計であってもよい。また、本開示の時計用モーター制御回路は、時計の指針を駆動するモーターを制御するものに限定されず、例えば、日車用のモーター制御回路等にも適用できる。

0057

1…電子時計、10…ムーブメント、11…水晶振動子、12…電池(電源)、13…モーター、21…発振回路、22…分周回路、23,23A…CPU、30,30A…モーター制御回路、31A…電圧検出回路、32A…第1D/A変換回路、33A…第2D/A変換回路、40…ドライバー制御部、50…ドライバー、60…電流検出回路(電流検出部)、61…目標電流値設定部、62…第1抵抗分圧回路、63…第2抵抗分圧回路、130…コイル、231A…目標電流値設定部。

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