专利名称：模拟电子时钟步进电动机驱动装置及步进电动机驱动方法
技术领域：
本发明涉及模拟电子时钟的步进电动机驱动装置以及步进电动机驱动方法。
背景技术：
模拟电子时钟的步进电动机驱动装置由步进电动机和驱动它的驱动部构 成，步进电动机具有转子、定子以及线圈。驱动部具有检测电路，其在使用某 脉沖宽度的通常脉冲驱动步进电动机后，立即检测转子是否转动。此时，在检 测电路检测到转子不转动时，即使在最差条件时也立即输出能够使转子转动的 修正脉冲，之后切换到作为比上述通常脉沖宽度宽一级的脉沖的宽幅脉冲驱动 转子。在通过该宽幅脉沖，能够检测到连续转动(未检测到不转动)预定次数
或者预定时间(例如60次、60秒)时，切换到幅度窄一级的脉冲驱动转子。
这样，通过进行控制尽可能用幅度窄的脉冲驱动转子，极大地抑制电池 的电力消耗。
但是，在上述步进电动机驱动装置中，当驱动步进电动机以外的其他高 负荷元件时，产生电压暂时并且短时间降低的现象。当由于该暂时并且短时间 的电压下降会导致转子不转动时，如上述在输出修正脉冲后，连续输出预定次 数或者预定时间(例如60次、60秒)的所述宽幅脉冲。
因此，即使上述电压降低为暂时且短时间之后立即恢复，也会连续输出 预定次数或者预定时间的耗电比通常脉冲大的宽幅脉冲，白白地消耗电力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够防止无用的电力消耗，提高节电效果的 模拟电子时钟的步进电动机驱动装置以及步进电动机驱动方法。
为实现上述目的，本发明的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置具有 步进电动机，其具有转子、定子以及线圈；
脉冲提供部，其与预定周期同步地向所述线圈提供有效值不同的多个脉冲中的一个脉冲；转动检测部，其在该脉沖提供部向所述线圏提供了脉冲后，根据在所述 线圏中发生的感生电流;险测所述转子是否转动；第一切换控制部，其在所述脉沖提供部向所述线圈提供了脉冲后，在通 过所述转动检测部未纟企测到所述转子转动时，把通过所述脉冲提供部向所述线 圏提供的脉冲切换为有效值大的脉冲；以及第二切换控制部，其在由所述转动片企测部连续预定的时间或者预定的次 数检测到所述转子的转动时，把通过所述脉沖提供部向所述线圏提供的脉冲切 换为有效值小的脉冲，并且在该步进电动^L驱动装置中具有第三切换控制部，其在由所述转动 检测部连续两次检测到转子不转动，即使通过所述第一切换部连续两次增大驱 动脉冲的有效值，所述转子也不转动时，将所述驱动脉冲切换为有效值小的脉 沖。根据本发明，能够防止无用的电力消耗，进一步提高节电效果。
图1是本发明一个实施形态的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置的电路图。图2是表示图1的步进电动机的结构的概念图。图3是表示图1的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置的处理过程的流程图。图4是图1的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置的动作说明图。图5A、 5B、 5C、 5D是表示图1的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置的脉沖提供方式的时序图。
具体实施方式
以下按照
本发明的一实施例。图1是表示本发明的模拟电子时 钟的步进电动机驱动装置的结构的电路图。该步进电动机驱动电路以CPU1为 中心，各电路部与其连接。ROM2是存储有控制CPU1的程序等的固定存储器。 1Hz信号发生部3是把作为时间信号的1Hz信号赋予CPU1的电路部，由振荡 电路31以及把来自该振荡电路31的信号分频到1Hz的分频电路32组成。子时钟的时刻显示部进行照明的照明装置7，照 明装置7包含EL ( Electro-Luminescence ),当从操作照明开关的CPU1提供了 信号时点亮EL。转动检测电路4是在对后述的驱动线圈ll施加了驱动脉沖时，据此检测 转子是否转动，在未检测到转动时，向CPU1输出不转动检测信号的电路。驱 动脉冲输出部5由分别接收选择信号SI ~ S4，输出驱动脉冲PI ~ P4的驱动脉 冲生成电^各51~54、以及接收所述驱动脉冲P1 P4，把它们向后述的"与" 门8、 9输出的"或"门55组成。此外，驱动脉沖P1-P4是依次变宽并且有 效值变大的脉冲，最宽的驱动脉冲P4是即使在最差条件时也能够使后述的转 子14转动的#~正脉冲。RAM6是与CPU1之间进行数据交换的存储器，具有在连续两次增大驱 动脉冲的有效值转子也不转动时置为on的强制flag、用于存储通过级别2的 脉冲(驱动脉冲P2)连续转动的次数的级别2计数器、以及用于存储通过级 别3的脉冲(驱动脉冲P3 )连续转动的次数的级别3计数器等。通过为了选择向驱动线圈11施加的驱动脉冲的极性从CPU1输出的极性 信号m将所述"与"门8开启，通过使用反相器10将所述极性信号m反转后 的信号开启所述"与"门9，分别把从驱动脉冲输出部5发送来的驱动脉冲作 为施加脉冲cM或者cj)2赋予给驱动线圈11的线圈端111或者112。图2是表示步进电动机12的结构的概念图。该步进电动机12由定子13、 具有所述线圈端lll、 112的驱动线圏11、以及转子14构成。在所述定子13 上设置凹口 131、 132，同时设置过々包和部133、 134。于是，在驱动线圈11中流过驱动电流，通过由此产生的^兹力转子14每 次转动180°,转动检测电路4调查在该转子14转动时在驱动线圈11中感生 的电压，据此检测转子的转动'不转动，在不转动时向CPU1输出不转动信号。此外，所述转子14与未图示的齿轮系啮合，伴随该齿轮系的转动驱动指 针。另夕卜，设置由太阳能电池21和用太阳能电池21的输出电压充电的2次电 池构成的电源装置20，从该电源装置20向各部提供电源。在以上结构的本实施的形态中，CPUl根据在所述ROM2中存储的程序， 如图3的流程图所示执行处理。首先，说明由表示图5B的脉冲提供方式的时序图所表示的、提供级别1 脉沖，当检测到不转动时提供级别2脉冲，在未检测到不转动的情况下，在提 供了 60次的级另，J 2脉冲后，切换到级别1脉沖。即，最初，把RAM6内的强制flag (强制标志)置为off (关断)(步骤 S101 )。接着，判断是否成为每一秒的走针定时(步骤S102)，在成为每一秒的走 针定时的时刻，从驱动脉沖生成电路51提供级别1脉冲，即基于选择信号S1 的驱动脉冲P1 (步骤S103)。接着判断通过该脉冲级别1的脉冲转子14是否 转动，即判断是否未从所述转动检测电路4输出不转动检测信号L (步骤 S104)。然后，在未从转动^r测电路4输出不转动4企测信号L,转子14已转动 时(OK)，返回步骤S102。因此，在未从转动检测电路4输出不转动检测信号L,转子14连续正常 转动时，重复步骤S102—S103—S104—S102的循环，步进电动机12通过宽 度最窄的驱动脉沖Pl被连续驱动。但是，当在执行所述循环过程中从转动检测电路4输出了不转动检测信 号L时，步骤S104的判断成为NO。因此，/人步骤S104进入到步骤S105, 从驱动脉冲生成电路51提供作为基于选择信号S4的驱动脉沖P4的修正脉冲 (步骤S105 )。由此使转子14强制转动。接着，使RAM6内的级别2计数器清零(步骤S106)。然后，判断是否 成为每一秒的走针定时(步骤S107)。在成为每一秒的走针定时的时刻，从驱 动脉沖生成电i 各51提供级别2脉冲，即基于选择信号S2的驱动脉冲P2 (步 骤S108)。然后，判断通过该脉冲级2的脉冲转子14是否转动，即判断是否 未从所述转动^r测电3各4输出不转动检测信号L (步骤S109 )。此时，在未从转动冲企测电路4输出不转动检测信号L,转子14转动时 (OK)，步骤S109的判断成为YES。因此，前进到步骤S119判断强制flag 是否成为on。因为在上述的步骤S101中该强制flag被置为off,所以该步骤 S119的判断成为NO。然后，使级别2计数器的值累加(步骤S122),判断该被累加的级别2 计数器的值是否超过预定次数(例如60次)(步骤S123 )。然后，在级别2计数器〉预定次数前，重复步骤S107—S108—S109—S119—S122—S123—S107 的循环。然后，在所述循环重复预定次数后，返回步骤S102，由此把驱动脉冲切 换到有效值小的脉冲P1。另外，如通过表示图5A的脉冲提供方式的时序图所示，在步骤 S107—S108—S109—S119—S122—S123—S107的循环中，当在步骤S109中 检测到转子14不转动时，从驱动脉冲生成电路51提供修正脉冲(步骤S110 )。 由此，使转子14强制转动。然后，在将RAM6内的级别3计数器清零后(步骤S106),判断是否成 为每一秒的走针定时(步骤S112)。在成为每一秒的走针定时的时刻，从驱动 脉冲生成电路51提供级别3脉冲，即基于选择信号S3的驱动脉冲P3 (步骤 S113)。然后，判断通过该脉沖级别3的脉冲转子14是否转动，即判断是否未 从所述转动检测电路4输出不转动检测信号L (步骤Sl 14 )。在未从转动检测电路4输出不转动检测信号L,转子14转动时(OK)， 步骤S114的判断成为YES。此时，从步骤S114进入到步骤S124，累加级别 3计数器的值，判断该被累加的级别3计数器的值是否超过预定次数(例如60 次)(步骤S125 )。然后，在级别3计数器>预定次数前，重复 S112—S114—S124—S125—S122的循环。当级别3计数器>预定次数时，从步 骤S125返回步骤S106。下面说明点亮EL、电压临时且短时间降低的情况。在通过宽度最窄的驱动脉冲Pl转子14连续正常转动时，重复 S102—S103—S104—S102的循环。在执行S102—S103—S104—S102的循环的过程中，当EL被点亮电压降 低时，转子14无法通过驱动脉冲P1转动。因此，步骤S104的判断成为NO， 从步骤S104进入到步骤S105,从驱动脉沖生成电路51提供作为基于选择信 号S4的驱动脉冲P4的修正脉冲(步骤S105 )。由此，使转子14强制转动。然后，在将RAM6内的级别2计数器清零后(步骤S106),判断是否成 为每一秒的走针定时(步骤S107)。在成为每一秒的走针定时的时刻，从驱动 脉冲生成电路51提供级别2脉冲，即基于选择信号S2的驱动脉冲P2 (步骤S108)。接着，判断通过该脉冲级别2的脉冲转子14是否转动，即判断是否未 从所述转动检测电路4输出不转动检测信号L (步骤S109 )。
当电压降低时，因为即使通过驱动脉冲P2也无法转动，所以在步骤S109 判断为不转动，从驱动脉冲生成电路51提供作为基于选择信号S4的驱动脉冲 P4的修正脉冲(步骤SllO)。由此，使转子14强制转动。
然后，在将RAM6内的级别3计数器清零后(步骤Slll),判断是否成 为每一秒的走针定时(步骤S112)。在成为每一秒的走针定时的时刻，从驱动 脉冲生成电路51提供级别3脉冲，即基于选择信号S3的驱动脉冲P3 (步骤 SU3)。接着，判断通过该脉沖级别3的脉冲转子14是否转动，即判断是否未 从所述转动检测电路4输出不转动检测信号L (步骤S114 )。
此时，当电压降^氐时，因为即使通过驱动脉冲P3也无法转动，所以在步 骤S114判断为不转动，从驱动脉沖生成电路51提供作为基于选择信号S4的 驱动脉冲P4的修正脉冲(步骤S115)。由此，使转子14强制转动。
接着，判断强制flag是否成为on (步骤S116)。此时，因为强制flag在 上述的步骤S101中-皮置为off的状态。因此，该步骤S116的判断成为NO， 进入到步骤S117。然后，在该步骤S117中，判断是否为级别2计数器=0，而 且级别3计数器=0。此时，因为在上述步骤S106中置为级别2计数器=0,而 且在上述步骤S111中置为级别3计数器=0，所以该步骤S117的判断成为YES。 因此，在使强制flag成为on (开启)后(步骤S118)，返回上述步骤S106。
然后，当执行从上述的步骤S106开始的处理时，将级别2计数器清零(步 骤S106)，在成为每一秒的走针定时的时刻(步骤S107: YES)，提供比上述 级别3窄的级别2脉冲(步骤S108 )。然后，判断通过该脉冲级别2的脉冲转 子14是否转动，即判断是否未从所述转动检测电路4输出不转动检测信号L (步骤S109 )。
此时，在未从转动检测电路4输出不转动检测信号L,转子14转动时 (OK)，步骤S109的判断成为YES。因此，进入到步骤S119，判断强制flag 是否成为on。该强制flag因为在上述的步骤S118被置为on,所以该步骤S119 的判断成为YES。因此，在将强制flag置为off (关断)后(步骤S120)，返 回步骤S102,执行从上述的步骤S102开始的处理。即，图4表示以上说明的状态。图中的x标记表示每一秒的驱动脉冲提 供定时。是从通过tl的脉冲级别1为OK (转动)的状态开始，因为使时钟中 设置的EL点亮两秒钟，在t2通过脉冲级别1成为不转动，转移到脉冲级别2， 但是在t3即使通过脉冲级别2也不转动，转移到脉冲级别3,但是在t4即使 通过脉沖级别3也不转动的情况。此时，在负荷(两秒钟)解除后，经过1 秒左右电压急剧地恢复，在t5,在转移到脉冲级别2时，通过脉冲级别2成为 转动(步骤S109; YES)。
进而，在电压恢复后，在t6，即使通过作为最窄的脉沖的脉冲级别l也 能够使转子14转动。
因此，通过如上所述按照步骤S109—S119—S120—S102行进，执行从步 骤102开始的处理，不会出现由于使EL点亮两秒钟导致电压暂时且短时间降 低，因此如后所述连续输出预定次数或者预定时间(例如60次、60秒)的宽 脉冲的情况，可以较快地重新开始基于最窄的脉沖级别1的驱动。因此，能够 防止无用的电力消耗，提高节电效果。
此外，在通过脉冲级别2、脉沖级别3连续为不转动时，转移到脉冲级别 2,但也可以转移到脉冲级别1。
另一方面，如表示图5D的脉冲提供方式的时序图所示，在再次执行了从 步骤S106开始的处理时，在再次通过脉冲级别2转子14不转动，步骤S109 的判断再次成为NO时，和上述相同按照步骤S109—S110—S111—S112—S113 —S114行进。另外，在再次通过脉冲级别3转子14不转动，步骤S114的判 断再次成为NO时，按照步骤S114—S115—S116行进。但是强制flag因为通 过上述步骤S118的处理被置为on，所以步骤S116的判断成为YES。因此， 从步骤S116前进到步骤S121，使强制flag成为off,然后返回步骤S102。
因此，此时也能够较快地重新开始通过最窄的脉冲级别1的驱动。由此， 能够防止无用的电力消耗，提高节电效果。
因此，能够驱动EL等高负荷元件，防止由于电压暂时且短时降低引起的 无用的电力消耗，提高节电效果。
权利要求
1.一种模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其具有步进电动机，其具有转子、定子以及线圈；脉冲提供部，其与预定周期同步地向所述线圈提供有效值不同的多个脉冲中的一个脉冲；转动检测部，其在该脉冲提供部向所述线圈提供了脉冲后，根据在所述线圈中产生的感生电流检测所述转子是否转动；第一切换控制部，其在所述脉冲提供部向所述线圈提供了脉冲后，在通过所述转动检测部未检测到所述转子的转动时，把通过所述脉冲提供部向所述线圈提供的脉冲切换为有效值大的脉冲；以及第二切换控制部，其在由所述转动检测部连续预定的时间或者预定的次数检测到所述转子的转动时，把通过所述脉冲提供部向所述线圈提供的脉冲切换为有效值小的脉冲，所述模拟电子时钟的步进电动机驱动装置的特征在于，具有第三切换控制部，其在由所述转动检测部连续两次检测到转子不转动，即使通过所述第一切换部连续两次增大驱动脉冲的有效值，所述转子也不转动时，将所述驱动脉冲切换为有效值小的脉冲。
2. 根据权利要求1所述的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其特征在于，所述第三切换控制部在通过所述第一切换控制部，切换为有效值比第一 脉冲大的第二脉冲，即使把该有效值大的第二脉冲提供给所述线圈，通过所述 转动检测部也未检测到所述转子的转动，再次通过所述第一切换控制部，切换 为有效值更大的第三脉冲，即使把该有效值更大的第三脉冲提供给所述线圈， 通过所述转动检测部也未一全测到所述转子的转动时，切换为有效值小的脉冲。
3. 根据权利要求1所述的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其特征 在于，有效值的大小由脉冲宽度决定。
4. 根据权利要求1所述的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其特征 在于，具有用于对时刻显示装置进行照明的照明部。
5. 根据权利要求1所述的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其特征在于，具有由太阳能电池和二次电池构成的电源部。
6. 根据权利要求2所述的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其特征 在于，通过第三切换控制部切换的有效值小的脉沖是第二脉冲。
7. 根据权利要求2所述的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其特征 在于，通过第三切换控制部切换的有效值小的脉冲是第一脉沖。
8. 根据权利要求2所述的模拟电子时钟的步进电动机驱动装置，其特征 在于，所述第三切换控制部在切换为第二脉沖，通过所述转动4企测部^r测到所 述转子的转动时，切换为第一脉冲。
9. 一种步进电动机的驱动方法，其是模拟电子时钟的、具有转子、定子 以及线圈的步进电动机的驱动方法，其具备脉冲提供步骤，其与预定周期同步地向所述线圏提供有效值不同的多个脉冲中的一个脉冲；转动检测步骤，其在通过该脉冲提供步骤向所述线圈提供了脉沖后，根 据在所述线圈中产生的感生电流检测所述转子是否转动；第一切换控制步骤，其在通过所述脉冲提供步骤向所述线圈提供了脉冲 后，在通过所述转动检测步骤未检测到所述转子的转动时，把通过所述脉冲提 供步骤向所述线圏提供的脉冲切换为有效值大的脉冲；以及第二切换控制步骤，其在通过所述转动检测步骤连续预定的时间或者预 定的次数检测到所述转子的转动时，把通过所述脉沖提供步骤向所述线圏提供 的脉冲切换为有效值小的脉冲，所述步进电动机的驱动方法的特征在于，具有第三切换控制步骤，其在通过所述转动检测步骤连续两次4全测到转 子不转动，即使通过所述第一切换步骤连续两次增大驱动脉冲的有效值，所述 转子也不转动时，将所述驱动脉冲切换为有效值小的脉冲。
10. 根据权利要求9所述的步进电动机的驱动方法，其特征在于， 所述第三切换控制步骤在通过所述第一切换控制步骤，切换为有效值大的脉冲，即使提供该有效值大的脉冲，通过所述转动检测步骤也未检测到所述 转子的转动，再次通过所述第一切换控制步骤，切换为有效值更大的脉沖，即使提供该有效值更大的脉沖，通过所述转动检测部也未^r测到所述转子的转动 时，切换为有效值小的脉沖。
11. 根据权利要求10所述的步进电动机的驱动方法，其特征在于，有效 值的大小由脉冲宽度决定。
12. 根据权利要求10所述的步进电动机的驱动方法，其特征在于，通过 第三切换控制步骤切换的有效值小的脉冲是第二脉沖。
13. 根据权利要求10所述的步进电动机的驱动方法，其特征在于，通过 第三切换控制步骤切换的有效值小的脉冲是第 一脉冲。
14. 根据权利要求IO所述的步进电动机的驱动方法，其特征在于， 所述第三切换控制步骤具有在切换到第二脉冲，通过所述转动检测步骤检测到所述转子的转动时，切换为第一脉沖的步骤。
全文摘要
提供一种模拟电子时钟步进电动机驱动装置及步进电动机驱动方法，在模拟电子时钟的步进电动机驱动装置中，在从脉冲提供部向步进电动机的线圈提供脉冲后，通过转动检测部未检测到转子的转动时，第一切换控制部把通过所述脉冲提供部向所述线圈提供的脉冲切换为有效值大的脉冲，并且，在所述转动检测部连续预定的时间或者预定的次数检测到所述转子的转动时，第二切换控制部把通过所述脉冲提供部向所述线圈提供的脉冲切换为有效值小的脉冲，具有第三切换控制部，其在由所述转动检测部连续两次检测到转子不转动，即使通过所述第一切换部连续两次增大驱动脉冲的有效值，所述转子也不转动时，将所述驱动脉冲切换为有效值小的脉冲。
文档编号G04C3/00GK101515779SQ20091000800
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月19日 优先权日2008年2月20日
发明者川口洋平, 粕尾智夫, 落合史章 申请人:卡西欧计算机株式会社