电子钟表的制作方法

文档序号:12512312阅读:574来源:国知局
电子钟表的制作方法与工艺

本发明涉及利用步进电动机驱动指针的电子钟表,特别是涉及具有步进电动机的快进单元的电子钟表。



背景技术:

以往,具有模拟显示单元的电子钟表,通常利用步进电动机(也称为步进马达、脉冲电动机等)驱动指针。该步进电动机包括由线圈磁化的定子和作为被双极磁化的圆盘状的旋转体的转子,通常进行按每1秒进行运针的正常驱动、和在时刻校正等时使指针高速地移动的快进动作(高速驱动)。

该快进动作中,以短周期对步进电动机高速地供给驱动脉冲,但对于该短周期的高速驱动脉冲,步进电动机需要以不发生运针错误、即转子的旋转错误的方式进行动作。因此,提出了一种具有步进电动机的电子设备,该步进电动机通过检测转子的旋转状态,根据旋转状态供给适当的驱动脉冲,可稳定地实施快进动作(例如,参照专利文献1)。

该专利文献1公开了,在步进电动机的驱动中,将通过转子的旋转激发的反电动势作为电流或电压捕获,检测其第一峰值,通过该检测来确认转子的有无旋转,同时供给驱动脉冲实现快进动作。另外,为了防止由驱动脉冲引起的尖峰噪声的影响,根据前一个驱动脉冲的输出时刻,设定规定的时间不检测反电动势的非感应时间(掩蔽时间),得到了检测时刻的最佳化。

另外,提出了一种步进电动机的检测控制装置,根据由转子的衰减振动产生的反感应电流,检测由下一驱动脉冲产生的驱动能量中成正的衰减振动的时刻,并决定下一驱动脉冲的输出时刻(例如,参照专利文献2)。

该专利文献2中,在检测转子的衰减振动引起的反感应电流后,为了得到下一驱动能量中成正的时刻,在一定的延迟时间(d′mS)后,输出下一驱动脉冲。由此,可以有效地利用转子的衰减振动的能量,可以减少驱动消耗电流,并且不会等待转子的衰减振动变小,就可输出下一驱动脉冲,因此,呈现比以往更高速地进行快进动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3757421号公报(第10页,图5)

专利文献2:日本特公昭60-056080号公报(第2页,图4)

发明所要解决的技术问题

但是,专利文献1中公开的技术,检测通过转子的旋转激发的反电动势的检测条件只有1个,因此,无法高精度地检测出检测波形的变动(即,转子的旋转变动)。因此,在转子的旋转由于外部磁场等外部干扰而变得不稳定的情况下,无法准确地把握转子的旋转状态,因此,无法进行恰当的快进驱动,快进动作的高速化存在界限。另外,在快进动作中,对步进电动机供给必要以上的驱动电力,会导致使电子钟表的电池寿命缩短,但以专利文献1的技术无法进行高精度的旋转检测,因此得不到驱动电力的最佳化,还存在难以进行低电力驱动的问题。

另外,专利文献2中公开的技术中,检测反感应电流后,在预定的一定的延迟时间(d′mS)之后输出下一驱动脉冲,因此,不能与转子的旋转速度的变动非常细微地对应,担心容易受到外部磁场等外部干扰的影响。另外,在输出下一驱动脉冲之前,延迟时间总是存在,因此,难以限制快进动作,且进一步实现高速驱动。



技术实现要素:

本发明的目的在于,解决上述问题,提供一种能够降低步进电动机的驱动电力,且实现步进电动机的稳定的高速驱动的电子钟表。

用于解决问题的技术手段

为了解决问题,本发明提供一种电子钟表,其也可以采用下述记载的结构。

本发明提供一种电子钟表,具有:步进电动机;驱动脉冲产生电路,其输出用于驱动该步进电动机的多个不同的驱动力的驱动脉冲;检测脉冲产生电路,其在由驱动脉冲驱动步进电动机后,输出检测步进电动机的旋转/非旋转的检测脉冲;修正脉冲产生电路,其输出由驱动脉冲产生的驱动的补偿用的修正脉冲;脉冲选择电路,其选择输出驱动脉冲、检测脉冲和修正脉冲;驱动电路,其将从该脉冲选择电路输出的脉冲供给至步进电动机;旋转检测电路,其输入由检测脉冲产生的检测信号,判断步进电动机的旋转/非旋转,在该旋转检测电路判断为非旋转的情况下,脉冲选择电路输出修正脉冲,并且选择驱动力比当前高的驱动脉冲,电子钟表还具有驱动间隔切换电路,该驱动间隔切换电路将驱动脉冲的驱动间隔切换为作为正常使用的驱动间隔的正常驱动间隔和作为比正常驱动间隔短的驱动间隔的高速驱动间隔,旋转检测电路能够根据驱动脉冲的驱动间隔来变更检测条件。。

另外,本发明还可以具有以下特征:驱动间隔切换电路根据正常驱动间隔和高速驱动间隔来变更旋转检测电路的检测条件。

另外,本发明还可以具有以下特征:驱动间隔切换电路,在选择高速驱动间隔时,以比选择正常驱动间隔时能够更早地判断为非旋转的方式变更旋转检测电路的检测条件。

另外,本发明还可以具有以下特征:驱动间隔切换电路,在选择高速驱动间隔时,比选择正常驱动间隔时减少检测脉冲的输出数。

另外,本发明还可以具有以下特征:旋转检测电路,检测连接有步进电动机的驱动电路的输出中产生的检测信号,并且具有与驱动电路的输出连接的检测电阻,驱动间隔切换电路使选择高速驱动间隔时的检测电阻的电阻值比选择正常驱动间隔时的检测电阻的电阻值低。

另外,本发明还可以具有以下特征:驱动间隔切换电路,使选择高速驱动间隔时的用于判断可否检测出检测信号的阈值的绝对值,高于选择正常驱动间隔时的用于判断可否检测出检测信号的阈值的绝对值。

另外,本发明还可以具有以下特征:驱动间隔切换电路使选择高速驱动间隔时的检测脉冲的宽度比选择正常驱动间隔时的检测脉冲的宽度窄。

另外,本发明还可以具有以下特征:驱动间隔切换电路,在选择高速驱动间隔的情况下,当旋转检测电路判断为非旋转,但在从开始输出检测脉冲起的规定期间内检测出检测信号,之后没有检测出检测信号时,选择驱动力比当前低的脉冲,作为驱动脉冲。

另外,本发明还可以具有以下特征:修正脉冲产生电路,在驱动间隔切换电路选择驱动力比当前低的脉冲作为驱动脉冲的情况下,不输出修正脉冲。

另外,本发明还可以具有以下特征:驱动间隔切换电路在从正常驱动间隔向高速驱动间隔切换时,选择驱动力比当前高的脉冲,作为驱动脉冲。

另外,本发明还可以具有以下特征:具有连续旋转计数器,其在检测出旋转的情况下计数,在检测出非旋转的情况下复位,驱动间隔切换电路根据该连续旋转计数器的值,决定从正常驱动间隔向高速驱动间隔切换时的驱动力。

另外,本发明还可以具有以下特征:在驱动间隔切换电路从正常驱动间隔向高速驱动间隔切换时,进行由多个不同的驱动力的驱动脉冲导致的多次步进电动机的驱动,由旋转检测电路对各次驱动进行旋转检测,基于对由多个不同的驱动力的驱动脉冲导致的多次步进电动机的驱动进行的旋转检测的结果,选择驱动脉冲的驱动力。

发明效果

如上所述,根据本发明,在选择高速驱动间隔时,能够变更旋转检测电路的检测条件,使得与选择正常驱动间隔时相比能够更早地判断为非旋转。由此,能够提供可提前检测步进电动机的旋转速度的降低来增强步进电动机的驱动力,从而排除旋转检测的延迟引起的高速驱动的限制,使步进电动机的高速驱动最佳化,实现低电力且稳定的高速驱动的电子钟表。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的电子钟表的概略结构的结构图。

图2是表示本发明第一实施方式的步进电动机的概略结构和基本动作的说明图。

图3是表示本发明第一实施方式的驱动电路和检测电阻部的结构的电路图。

图4是说明本发明第一实施方式的由步进电动机产生的反电动势的感应电流和旋转检测的基本动作的时序图。

图5是说明本发明第一实施方式的电子钟表的旋转检测动作和步进电动机驱动的流程图。

图6是说明本发明第一实施方式的电子钟表的正常驱动中的旋转检测动作的时序图。

图7是说明本发明第一实施方式的电子钟表的高速驱动中的旋转检测动作的时序图。

图8是说明本发明第一实施方式的从电子钟表的正常驱动向高速驱动转移时的驱动脉冲的启动占空比的决定的说明图和表;

图9是表示本发明第二实施方式的电子钟表的概略结构的结构图。

图10是表示本发明第二实施方式的驱动电路和检测电阻部的结构的电路图。

图11是说明本发明第二实施方式的电子钟表的旋转检测动作和步进电动机驱动的流程图。

图12是说明本发明第二实施方式的电子钟表的正常驱动中的旋转检测动作的时序图。

图13是说明本发明第二实施方式的电子钟表的高速驱动中的旋转检测动作的时序图。

图14是说明本发明第二实施方式的变形例1的电子钟表的高速驱动中的旋转检测动作的时序图。

图15是说明本发明第二实施方式的变形例2的电子钟表的高速驱动中的检测脉冲的脉冲宽度的时序图。

图16是说明本发明第三实施方式的电子钟表的旋转检测动作和步进电动机驱动的流程图。

图17是说明本发明第三实施方式的电子钟表的高速驱动中的旋转检测动作的时序图。

图18是说明本发明第三实施方式的变形例的电子钟表的旋转检测动作和步进电动机驱动的流程图。

图19是说明本发明第三实施方式的变形例的电子钟表的高速驱动中的旋转检测动作的时序图。

图20是说明本发明第四实施方式的电子钟表的启动占空比决定动作的流程图。

图21是说明本发明第四实施方式的电子钟表的试行运针动作的流程图。

具体实施方式

以下,根据附图对本发明的实施方式进行详细叙述。

<各实施方式的特征>

第一实施方式的特征是本发明的基本结构,根据步进电动机的正常驱动和高速驱动来变更旋转检测条件,在高速驱动中减少检测脉冲的输出数,提前判断为非旋转。

第二实施方式的特征在于,在步进电动机的高速驱动中,通过切换用于旋转检测的检测电阻值、或旋转检测电路的阈值,从而在高速驱动中提前判断为非旋转。

第三实施方式的特征在于,在步进电动机的旋转过快(驱动力过强)的情况下,进行降低驱动脉冲的驱动力的控制,降低驱动电力,使步进电动机的驱动最佳化。

第四实施方式的特征在于,决定高速驱动时的启动占空比时,进行多次占空比不同的运针,基于这些旋转检测结果,决定启动占空比。

<第一实施方式>

<第一实施方式的电子钟表的结构说明:图1>

使用图1说明第一实施方式的电子钟表的概略结构。图1中,符号1是第一实施方式的电子钟表。电子钟表1具有:用水晶振子(未图示)输出规定的基准信号P1的振荡电路2;输入基准信号P1,输出用于控制各电路所需要的时刻信号T1~T4的控制电路3;输出脉冲产生控制信号P2的驱动间隔切换电路4;输出驱动脉冲SP的驱动脉冲产生电路5;输出修正脉冲FP的修正脉冲产生电路6;输出第一、第二检测脉冲CP1、CP2的检测脉冲产生电路10。

电子钟表1还具有:输入驱动脉冲SP等,输出选择脉冲P3和检测电阻脉冲RP的脉冲选择电路7;输入选择脉冲P3,输出驱动脉冲等的驱动电路20;输入驱动脉冲SP等,使指针(未图示)移动的步进电动机30;输入来自步进电动机30的第一、第二检测信号DS1、DS2,进行步进电动机30的旋转检测的旋转检测电路40等。

此外,电子钟表1是通过指针显示时刻的模拟显示式钟表,具有作为电源的电池、操作部件、运转轮系统、指针等,但是这些不与本发明直接相关,因此,在此省略图示。

检测脉冲产生电路10具有第一检测脉冲产生电路11和第二检测脉冲产生电路12,输入时刻信号T1和脉冲产生控制信号P2来进行动作,并输出检测步进电动机30的旋转/非旋转的检测脉冲。第一检测脉冲产生电路11输出用于通过由驱动脉冲SP驱动步进电动机30时产生的反电动势,检测在与驱动脉冲SP不同的侧(反极性)产生的感应电流的第一检测脉冲CP1。另外,第二检测脉冲产生电路12输出用于检测在与驱动脉冲SP相同侧(同极性)产生的感应电流的第二检测脉冲CP2。

驱动间隔切换电路4具有切换为驱动脉冲SP的正常驱动间隔(例如1秒间隔)和比正常驱动间隔短的驱动间隔即高速驱动间隔的功能,输入时刻信号T4和来自旋转检测电路40的判断信号P5等进行动作。

该驱动间隔切换电路4输出控制各脉冲产生电路的脉冲产生控制信号P2,并对旋转检测电路40输出根据正常驱动间隔和高速驱动间隔变更旋转检测的条件的检测控制信号P4。另外,驱动间隔切换电路4在内部具有对旋转检测次数进行计数的连续旋转计数器4a,并对驱动脉冲产生电路5输出基于该计数值等控制驱动脉冲SP的占空比的等级的等级信号P6。

驱动脉冲产生电路5输入时刻信号T3和脉冲产生控制信号P2、等级信号P6进行动作,输出用于驱动步进电动机30的驱动脉冲SP。该驱动脉冲产生电路5根据来自驱动间隔切换电路4的脉冲产生控制信号P2进行控制,并输出每1秒的正常驱动间隔的驱动脉冲SP或用于快进动作的高速驱动间隔的驱动脉冲SP。另外,可以根据等级信号P6控制脉冲的占空比,将驱动脉冲SP切换成多个不同的驱动力。

修正脉冲产生电路6输入时刻信号T2和脉冲产生控制信号P2进行动作,步进电动机30在被旋转检测电路40判断为非旋转的情况下,输出用于补偿驱动的修正脉冲FP。

脉冲选择电路7分别输入驱动脉冲SP、修正脉冲FP、第一、第二检测脉冲CP1、CP2,选择各脉冲并作为选择脉冲P3向驱动电路20输出。另外,输出由第一、第二检测脉冲CP1、CP2生成的控制检测电阻部50的检测电阻脉冲RP。

旋转检测电路40输入来自步进电动机30的第一、第二检测信号DS1、DS2(在驱动电路20的输出中产生)、来自脉冲选择电路7的检测电阻脉冲RP、来自驱动间隔切换电路4的检测控制信号P4进行动作。

旋转检测电路40具有第一检测判断电路41、第二检测判断电路42及检测电阻部50。第一检测判断电路41具有:输入由第一检测脉冲CP1产生的第一检测信号DS1来调查检测位置的第一检测位置计数器41a、同样地输入第一检测信号DS1来调查检测发数的第一检测发数计数器41b。

另外,第二检测判断电路42具有:输入由第二检测脉冲CP2产生的第二检测信号DS2来调查检测位置的第二检测位置计数器42a、同样地输入第二检测信号DS2来调查检测发数的第二检测发数计数器42b。另外,检测电阻部50是将检测电阻与驱动电路20的输出连接,来取出第一、第二检测信号DS1、DS2的电路,详细进行后述。

该旋转检测电路40根据上述的多个计数器的测量信息,检测第一、第二检测信号DS1、DS2的产生位置及产生数,基于该信息掌握步进电动机30的旋转状态,判断旋转/非旋转,并将该判断结果等作为判断信号P5向驱动间隔切换电路4输出。另外,旋转检测电路40具有能够根据来自驱动间隔切换电路4的检测控制信号P4来变更旋转检测条件的功能。

驱动电路20在此未图示,但由两个驱动电路构成,将驱动脉冲SP、修正脉冲FP、第一、第二检测脉冲CP1、CP2变换成低阻抗,从各个输出端子OUT1、OUT2输出,驱动步进电动机30。此外,驱动电路20的详细的结构进行后述。

<步进电动机的概略结构和基本动作的说明:图2>

接着,使用图2说明步进电动机30的概略结构和基本动作。图2(a)中,步进电动机30由转子31、定子32、线圈33等构成。转子31为被双极磁化的圆盘状的旋转体,在径向上被磁化为N极、S极。定子32由软磁性材料形成,包围转子31的半圆部32a、32b由狭缝分割。另外,在半圆部32a、32b结合的基部32e卷绕有单相的线圈33。单相是指线圈为1个,输入驱动脉冲的输入端子C1、C2为2个。

另外,在定子32的半圆部32a、32b的内周面的相对的规定位置,形成有凹状的缺口32h、32i。由于该缺口32h、32i,转子31的静态稳定点(静止时的磁极的位置:用斜线B表示)相对于定子32的电磁稳定点(用直线A表示)偏移。将由该偏移产生的角度差称为初始相位角θi,由于该初始相位角θi,转子31被改善成容易在规定的方向旋转。

接着,使用图2(a)和时序图的图2(b)对步进电动机30的基本动作进行说明。在图2(b)中,驱动脉冲SP如图所示由连续的多个脉冲组构成,该脉冲组的脉冲宽度(即,占空比)可变。该驱动脉冲SP交替地供给至步进电动机30的输入端子C1、C2,由此,定子32被交替地反转磁化,转子31旋转。而且,通过改变驱动脉冲SP的反复周期,可以控制转子31的驱动间隔,另外,通过改变驱动脉冲SP的占空比,可以调整步进电动机30的驱动力(旋转力)。

在此,在图2(a)中,当步进电动机30的线圈33被供给驱动脉冲SP时,定子32被磁化,转子31从静态稳定点B起旋转180度(图面上向左旋转),在该位置不立刻停止,实际上超过180度的位置地振动,之后振幅逐渐减小而停止(用曲线轨迹C表示轨迹)。此时的转子31的衰减振动成为线圈33中的磁通变化,产生由电磁感应引起的反电动势,在线圈33中流动感应电流。

图2(b)的电流波形I1是转子31通过驱动脉冲SP正常地旋转180度时的线圈33中流动的感应电流的一个例子。在此,供给驱动脉冲SP的驱动期间t1的电流波形I1,成为由多个脉冲组产生的驱动电流和感应电流重叠的电流波形,在驱动脉冲SP结束后的衰减期间t2,产生由转子31的衰减振动引起的感应电流。

另外,图2(a)的曲线轨迹D表示步进电动机30由于外部磁场等的某些影响,尽管被供给驱动脉冲SP,但是转子31无法旋转而返回到原始位置的情况的轨迹。而且,图2(b)的电流波形I2是转子31无法正常地旋转时的线圈33中流动的感应电流的一个例子。

在此,转子31无法旋转的情况下的衰减期间t2的电流波形I2,由于转子31不旋转,因此,与上述的电流波形I1相比,产生振幅小、周期长的感应电流。

本发明提供一种电子钟表,分多个检测区间检测图2(b)所示的驱动脉冲SP结束后的衰减期间t2的感应电流,并且变更高速驱动时的旋转检测条件,提前判断旋转/非旋转,由此,最大限度地活用步进电动机的性能,实现稳定的高速驱动。此外,图2(a)所示的步进电动机30用于后述的第一~第三实施方式的所有方式中。

<驱动电路和检测电阻部的电路结构的说明:图3>

接着,使用图3说明驱动步进电动机30的驱动电路20和检测步进电动机30的旋转状态的旋转检测电路40的一部分即检测电阻部50的电路结构的一例。图3中,驱动电路20包括:由导通电阻小的P沟道MOS晶体管即驱动晶体管DP1(以下,简称为晶体管DP1)和导通电阻小的N沟道MOS晶体管即驱动晶体管DN1(以下,简称为晶体管DN1)的互补连接而成的第一驱动电路21;和同样地由导通电阻小的P沟道MOS晶体管即驱动晶体管DP2(以下,简称为晶体管DP2)和导通电阻小的N沟道MOS晶体管即驱动晶体管DN2(以下,简称为晶体管DN2)的互补连接而成的第二驱动电路22。

第一驱动电路21的输出OUT1与步进电动机30的线圈33的一端子连接,第二驱动电路22的输出OUT2与步进电动机30的线圈33的另一端子连接。另外,晶体管DP1、DN1、DP2、DN2的各栅极端子G连接来自脉冲选择电路7(参照图1)的选择脉冲P3。

根据该结构,脉冲选择电路7选择的驱动脉冲SP、修正脉冲FP、第一、第二检测脉冲CP1、CP2的任一脉冲作为选择脉冲P3向驱动电路20输入,并从驱动电路20的输出OUT1、OUT2交替地输出驱动步进电动机30的各脉冲。

另外,旋转检测电路40所含的检测电阻部50具有P沟道MOS晶体管TP1、TP2(以下,简称为晶体管TP1、TP2),晶体管TP1、TP2的源极端子S与电源VDD连接,各栅极端子G输入来自脉冲选择电路7的检测电阻脉冲RP。另外,晶体管TP1的漏极端子D与检测电阻R1的一端子连接,晶体管TP2的漏极端子D与检测电阻R2的一端子连接。

检测电阻R1的另一端子与驱动电路20的第一驱动电路的输出OUT1(即,晶体管DP1和DN1的漏极结合点)连接,还与旋转检测电路40的门电路40a连接。另外,检测电阻R2的另一端子与驱动电路20的第二驱动电路的输出OUT2(即,晶体管DP2和DN2的漏极结合点)连接,还与旋转检测电路40的门电路40b连接。此外,检测电阻R1和R2的电阻值大致相等,优选电阻较高。

在此,向连接了检测电阻R1、R2的门电路40a、40b输入的一对信号为来自步进电动机30的检测信号DS。即,检测信号DS是通过来自步进电动机30的感应电流流过检测电阻R1、R2,而在检测电阻R1、R2的两端产生的信号。该检测信号DS的详细进行后述,但将在第一检测区间检测的信号称为第一检测信号DS1,将在第二检测区间检测的信号称为第二检测信号DS2。此外,对于门电路40a、40b以后的电路结构省略图示,但与上述的第一检测判断电路41和第二检测判断电路42连接,在对检测信号DS进行了波形整形后,执行用于旋转检测的计数动作等。

<转子的旋转检测的基本动作的说明:图1~图4>

接着,使用图4的时序图,以上述图2中转子31进行正常旋转的情况(图2(a)的轨迹C)为例,说明电子钟表1如何检测转子31的旋转状态的基本动作。此外,电子钟表1的结构参照图1和图3。另外,图4将流过步进电动机30的电流波形I表示为驱动电流Id(驱动期间t1)和感应电流Ig(衰减期间t2)。

图4中,例如,当从输出OUT1向步进电动机30供给驱动脉冲SP时,转子31如轨迹C那样旋转180度,然后,进行衰减振动(参照图2)。在此,驱动脉冲SP如上述由多个脉冲组构成,向驱动电路20的晶体管DP1、DN1(参照图3)的栅极G输入,晶体管DP1、DN1交替反复进行导通、截止,由此,在步进电动机30的线圈33中流过驱动电流Id(图4:驱动期间t1)。

接着,详细地说明驱动脉冲SP结束后的衰减期间t2的感应电流Ig时,驱动期间t1的结束后,由于转子31的衰减振动,在驱动脉冲SP的相反侧(相对于GND为正侧)流过感应电流Ig,将该电流的山形状的区域称为“反向峰”(记号Ir)。另外,该反向峰Ir之后,由于转子31的衰减振动,在与驱动脉冲SP相同的侧(相对于GND为负侧)流过感应电流,将该电流的山形状的区域均称为“正向峰”(记号If)。

另外,如图4所示,在驱动期间t1刚结束后且反向峰Ir之前,在与驱动脉冲SP相同的一侧(相对于GND为负侧)产生感应电流,将该电流的山形状的区域称为“伪正向峰”(以下,简称为伪峰(记号Im))。该伪峰Im,在即使驱动脉冲SP结束,转子31也没有转完180-θi度(参照图2(a))的情况下(转子的旋转缓慢的情况下)会出现。

另外,图4中未图示,但是也有不产生伪峰Im的情况,这是在驱动脉冲SP的输出中,转子31已转完180-θi度的情况(转子的旋转快的情况)。

在此,作为一个例子,使用图4说明检测反向峰Ir的第一检测脉冲CP1进行的旋转检测。该图4的例子中表示了,驱动脉冲SP从输出OUT1输出,因此,第一检测脉冲CP1从输出OUT2输出,且在一个检测区间中输出了3发的检测脉冲(CP11~CP13)。将输出该第一检测脉冲CP1的区间即检测反向峰Ir的区间称为第一检测区间G1。

在此,为了检测反向峰Ir,从第一检测脉冲产生电路11输出第一检测脉冲CP1时,将第一检测脉冲CP1作为选择脉冲P3从脉冲选择电路7输出,另外,输出与第一检测脉冲CP1同步的检测电阻脉冲RP。于是,根据选择脉冲P3,驱动电路20的晶体管DP1进行短时间导通,同时根据检测电阻脉冲RP,检测电阻部50的晶体管TP2进行短时间导通(参照图3)。此外,其它晶体管为截止。通过该动作,线圈33的输出OUT1侧与电源VDD连接,线圈33的输出OUT2侧将检测电阻R2连接。即,线圈33的两端经由电源VDD将检测电阻R2连接。

由此,在线圈33中产生的感应电流Ig以第一检测脉冲CP1的较短的脉冲宽度的期间流过检测电阻R2,如图4所示在输出OUT2产生第一检测信号DS1。即,第一检测信号DS1是在与第一检测脉冲CP1同一时刻产生的胡须状的信号。

该第一检测信号DS1输入与检测电阻R2连接的门电路40b,仅有超过门电路40b的阈值Vth的检测信号DS1通过门电路40b,利用第一检测判断电路41(参照图1)计数检测位置及检测数。

具体而言,如图4所示,作为一例,第一发第一检测脉冲CP11在感应电流Ig的伪峰Im的区域输出,因此,由该CP11产生的第一检测信号DS11与GND相比为正侧,在该时刻,DS11不会超过门电路40b的阈值Vth,因此,无法检测。

另外,第二发和第三发第一检测脉冲CP12、CP13在感应电流Ig的反向峰Ir的区域输出,因此,由该CP12、CP13产生的DS12、DS13与GND相比为负侧,可以超过门电路40b的阈值Vth。即,图4所示的例子中可以了解到,检测到第一检测区间G1的第一检测信号DS1的第二发和第三发,在该时刻产生反向峰Ir。这样,检测反向峰Ir的第一检测区间G1设定成可能产生反向峰的某期间。

另外,虽然图4中未图示,但在可能产生正向峰If的某期间设定第二检测区间G2,并输出规定数的第二检测脉冲CP2,根据第二检测信号DS2检测正向峰。在图4的例子中从输出OUT1输出驱动脉冲SP,因此,该第二检测区间G2产生的第二检测脉冲CP2从输出OUT1输出。

即,为了检测正向峰If而从第二检测脉冲产生电路12输出第二检测脉冲CP2时,从脉冲选择电路7输出与第二检测脉冲CP2同步的选择脉冲P3和检测电阻脉冲RP。于是,根据选择脉冲P3,驱动电路20的晶体管DP2进行短时间导通,同时,根据检测电阻脉冲RP,检测电阻部50的晶体管TP1进行短时间导通。此外,其它晶体管为截止。通过该动作,线圈33的输出OUT2侧与电源VDD连接,线圈33的输出OUT1侧将检测电阻R1连接。即,线圈33的两端经由电源VDD连接检测电阻R1。

由此,在线圈33中产生的感应电流Ig以第二检测脉冲CP2的较短的脉冲宽度的期间流过检测电阻R1,且在输出OUT1产生第二检测信号DS2。即,第二检测信号DS2在与第二检测脉冲CP2相同的时刻产生。

该第二检测信号DS2向与检测电阻R1连接的门电路40a输入,仅有超高门电路40a的阈值Vth的第二检测信号DS2通过门电路40b,利用第二检测判断电路42计数检测位置及检测数。此外,图4表示从输出OUT1输出驱动脉冲SP的情况,但在下面驱动步骤中驱动脉冲SP从输出OUT2输出,因此,第一检测区间G1中的第一检测脉冲CP1向输出OUT1侧输出,第二检测区间G2中的第二检测脉冲CP2向输出OUT2侧输出。

这样本发明的基本的旋转检测动作分成规定的检测区间输出第一检测脉冲CP1和第二检测脉冲CP2,根据该检测区间中的检测信号检测反向峰Ir和正向峰If,并判断步进电动机30的旋转/非旋转。而且,根据其判断结果,选择驱动脉冲SP的驱动间隔及脉冲的占空比,使步进电动机30的高速驱动最佳化。

<第一实施方式的正常驱动间隔中的旋转检测说明:图5、图6>

接着,使用图5的流程图和图6的时序图说明第一实施方式的正常驱动间隔中的旋转检测动作。在此,图6的时序图示意性地表示流过步进电动机30的电流波形I、驱动脉冲SP和第一、第二检测信号DS1、DS2的一例。此外,如上述,电流波形I分成驱动电流Id和感应电流Ig。此外,电子钟表1的结构参照图1和图3。

首先,说明正常驱动中的旋转检测动作流程。此外,图5的条件A是第一检测区间G1中的旋转检测条件,条件B是第二检测区间G2中的旋转检测条件。图5中,在电子钟表1进行正常驱动间隔(例如,1秒运针动作)的情况下,在步骤S1中成为否定判断并进入步骤S2。

步骤S2中,条件A:3/8是指8发中3发。即,就正常驱动下的条件A而言,在用于检测反向峰Ir的第一检测区间G1中,在8发的第一检测脉冲CP1的输出中检测到3发的第一检测信号DS1的情况下,判断为正常检测到反向峰Ir。

另外,条件B:2/5是指5发中2发。即,就正常驱动下的条件B而言,在用于检测正向峰If的第二检测区间G2中,在5发的第二检测脉冲CP2的输出中检测到2发的第二检测信号DS2的情况下,判断为正常地检测到正向峰If,转子31正常旋转。

接着,电子钟表1从驱动脉冲产生电路5输出驱动脉冲SP,经由脉冲选择电路7,从驱动电路20的输出OUT1输出驱动脉冲SP(步骤S4)。图6(a)表示从输出OUT1输出了规定的占空比的驱动脉冲SP。在此,驱动脉冲SP由驱动期间t1中规定的占空比的连续的多个脉冲组构成。

接着,电子钟表1的驱动间隔切换电路4在驱动期间t1结束后的衰减期间t2,指示检测脉冲产生电路10基于正常驱动的条件A输出8发的第一检测脉冲CP1(步骤S5)。

接着,电子钟表1的旋转检测电路40检测由第一检测脉冲CP1产生的第一检测信号DS1(第一检测区间G1中的检测动作:步骤S6)。

接着,旋转检测电路40利用内部的计数器计数超过规定的阈值Vth的第一检测信号DS1,并基于条件A进行判断(步骤S7)。在此,如果第一检测信号DS1计数3发以上,则满足条件A(肯定判断),因此,进入下面的第二检测动作即步骤S8。

另外,如果第一检测信号DS1没有计数3发以上,则不满足条件A(否定判断),因此,判断为非旋转,并输出驱动的补偿用的修正脉冲FP(步骤S11)。另外,为了提高驱动脉冲SP的驱动力,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升(步骤S12),结束驱动并等待到下一驱动。在此,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升的原因在于,不满足条件A,可假定为步进电动机30的驱动力较弱。

另外,如果步骤S7中进行了肯定判断,则驱动间隔切换电路4指示检测脉冲产生电路10基于正常驱动中的条件B输出5发的第二检测脉冲CP2,(步骤S8)。

接着,旋转检测电路40检测由第二检测脉冲CP2产生的第二检测信号DS2(第二检测区间G2中的检测动作:步骤S9)。

接着,旋转检测电路40利用内部的计数器计数超过规定的阈值Vth的第二检测信号DS2,并基于条件B进行判断(步骤S10)。在此,如果第二检测信号DS2计数2发以上,则满足条件B(肯定判断),因此,在正常驱动中判断为转子31正常旋转,结束驱动并等待到下一驱动。

另外,如果第二检测信号DS2没有计数2发以上,则不满足条件B(否定判断),因此,判断为非旋转,并输出修正脉冲FP(步骤S11)。另外,为了提高驱动脉冲SP的驱动力,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升(步骤S12),结束驱动并等待到下一驱动。

接着,使用图6的时序图,说明基于图5中表示的流程图的正常驱动中的旋转检测动作例。图6(a)表示,在驱动期间t1从输出OUT1输出的驱动脉冲SP、衰减期间t2中的第一检测区间G1和第二检测区间G2。即,第一检测区间G1向检测感应电流Ig的反向峰Ir的区间即输出OUT2输出第一检测脉冲CP1,第二检测区间G2向检测感应电流Ig的正向峰If的区间即输出OUT1输出第二检测脉冲CP2。在此,第一检测区间G1和第二检测区间G2时间上重叠是由于,如果在第一检测区间G1满足条件A,则第二检测区间G2立刻启动。

图6(b)、图6(c)、图6(d)表示正常驱动中根据步进电动机30的转子31的旋转速度的不同,如何检测第一检测信号DS1和第二检测信号DS2的一例。图6(b)是转子31较快地旋转的一例,表示转子31的旋转较快,因此,不能产生感应电流Ig的伪峰(参照图4),从驱动期间t1结束之后较大地产生反向峰Ir。

在该情况下,在第一检测区间G1中,从输出OUT2输出第一检测脉冲CP1时,已经大幅产生反向峰Ir,因此,来自由第一检测脉冲CP1产生的第一检测信号DS1的前头的3发超过阈值Vth(将从DS1的第一发到第三发以○表示),步骤S7进行的正常驱动的条件A判断成为肯定判断,立刻转移至第二检测区间G2。

当转移至第二检测区间G2时,成为感应电流Ig立刻产生正向峰If的时刻,因此,当向输出OUT1输出第二检测脉冲CP2时,来自由第二检测脉冲CP2产生的第二检测信号DS2的前头的2发超过阈值Vth(将DS2的第一发和第二发以○表示),步骤S10进行的正常驱动的条件B判断成为肯定判断,判断为步进电动机30正常旋转。这样,图6(b)中,转子31的旋转较快,因此,旋转检测在图6中最先成立。

接着,图6(c)是转子31的旋转稍慢的一例,表示在感应电流Ig中产生短期间伪峰Im。在该情况下,在第一检测区间G1中从输出OUT2输出第一检测脉冲CP1时,前头的第一发第一检测信号DS1由于伪峰在反极性产生,因此,无法检测。而且,伪峰之后,由于稍微延迟而产生的反向峰Ir,第一检测信号DS1的从第二发到第四发的3发超过阈值Vth(将DS1的第一发以×表示,将从第二发到第四发以○表示),因此,步骤S7进行的条件A判断成为肯定判断,在稍晚的时刻转移至第二检测区间G2。

当转移至第二检测区间G2时,成为感应电流Ig还产生反向峰Ir的时刻,因此,当输出第二检测脉冲CP2时,从前头到第二发的第二检测信号DS2无法检测。而且,在产生正向峰If的时刻,第二检测信号DS2的第三发和第四发超过阈值Vth(将DS2的第一发和第二发以×表示,将DS2的第三发和第四发以○表示),步骤S10进行的条件B判断成为肯定判断,判断为步进电动机30在比图6(b)晚的时刻正常旋转。这样,图6(c)中转子31的旋转略慢,因此,旋转检测稍晚地成立。

接着,图6(d)是由于外部磁场等的影响,转子31的旋转较慢的一例,表示转子31的旋转较慢,因此,在感应电流Ig中产生较长期间伪峰Im。在该情况下,当在第一检测区间G1中从输出OUT2输出第一检测脉冲CP1时,从第一发到第五发,第一检测信号DS1由于伪峰而无法检测。而且,伪峰之后,由于大幅产生延迟反向峰Ir,第一检测信号DS1的从第六发到第八发的3发超过阈值Vth(将DS1的从第一发到第五发以×表示,将从第六发到第八发以○表示),因此,步骤S7进行的条件A判断持续成为肯定判断,在稍晚的时刻向第二检测区间G2转移。

当向第二检测区间G2转移时,成为感应电流Ig还产生反向峰的时刻,因此,当输出第二检测脉冲CP2时,从前头到第二发的第二检测信号DS2无法检测。而且,在产生了正向峰If的时刻,第二检测信号DS2的第三发和第四发超过阈值Vth(将DS2的第一发和第二发以×表示,将DS2的第三发和第四发以○表示),步骤S10进行的条件B判断成为肯定判断,判断为步进电动机30在比图6(c)晚的时刻正常旋转。这样,图6(d)中,转子31的旋转较慢,因此,旋转检测最晚地成立。

这样,正常驱动中的旋转检测将感应电流Ig分成第一检测区间G1和第二检测区间G2进行检测,且大量设定各检测区间中的检测脉冲数,由此,即使转子31的旋转速度由于外部干扰等影响大幅变动,也可以正确地检测转子31的旋转。另外,即使转子31的旋转较慢,也能够判断为正常旋转,因此,步进电动机30可继续低电力驱动。

但是,这种1秒运针等正常驱动中没有问题,但在需要快进运针等高速驱动的情况下,由于旋转检测的成立较晚,存在不能高速地驱动步进电动机30的问题。

例如,如图6(d)所示,在转子31的旋转非常慢的情况下,即使判断为在最后的检测时刻进行了旋转,由于旋转检测的成立较晚,因此,输出下一驱动脉冲SP的时刻延迟,作为结果,高速驱动由于旋转检测的延迟而受到限制。本发明为了解除该不良情况,在电子钟表选择了高速驱动的情况下,能够变更旋转检测条件来提前判断为非旋转,由此,实现能够最大限度地活用步进电动机30的高速旋转性能的高速驱动。

<第一实施方式的高速驱动间隔中的旋转检测说明:图5、图7>

接着,使用图5的流程图和图7的时序图说明本发明的某特征的第一实施方式的高速驱动间隔中的旋转检测动作。在此,图7的时序图与上述的图6一样,示意性地表示电流波形I、驱动脉冲SP、第一、第二检测信号DS1、DS2及修正脉冲FP。

图5中,在电子钟表1进行了高速驱动间隔(快进动作)的情况下,在步骤S1中成为肯定判断并进入步骤S3。步骤S3中,决定向高速驱动转移时的驱动脉冲SP的最初的占空比(启动占空比)。该启动占空比的决定参考向高速驱动转移之前的正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比进行决定,但决定方法的详细进行后述。

接着,在相同的步骤S3中,作为高速驱动下的旋转检测的条件A,将第一检测区间G1的检测条件设为3发中3发。即,高速驱动下的条件A减少第一检测脉冲CP1的输出数并设为3发,在3发的第一检测脉冲CP1的输出中检测到3发的检测信号DS1的情况下,判断为正常检测到反向峰Ir。

另外,作为条件B,将第二检测区间G2的检测条件设为2发中2发。即,高速驱动下的条件B减少第二检测脉冲CP2的输出数并设为2发,在2发的第二检测脉冲CP2的输出中检测到2发的检测信号DS2的情况下,判断为正常检测正向峰If,转子31正常旋转。

接着,步骤S4与正常驱动一样,因此省略说明。

接着,电子钟表1的驱动间隔切换电路4在驱动期间t1结束后的衰减期间t2,指示检测脉冲产生电路10基于高速驱动的条件A输出3发的第一检测脉冲CP1(步骤S5)。

接着,电子钟表1的旋转检测电路40检测由第一检测脉冲CP1产生的第一检测信号DS1(第一检测区间G1中的检测动作:步骤S6)。

接着,旋转检测电路40利用内部的计数器计数超过规定的阈值Vth的第一检测信号DS1,并基于高速驱动中的条件A进行判断(步骤S7)。在此,如果第一检测信号DS1计数了3发中3发,则满足条件A(肯定判断),因此,进入下一第二检测动作即步骤S8。

另外,如果第一检测信号DS1没有计数3发,则不满足条件A(否定判断),因此,判断为非旋转并输出驱动的补偿用的修正脉冲FP(步骤S11)。另外,为了提高驱动脉冲SP的驱动力,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升(步骤S12),结束驱动并等待到下一驱动。

另外,如果在步骤7中进行了肯定判断,则驱动间隔切换电路4指示检测脉冲产生电路10基于高速驱动中的条件B输出2发的第二检测脉冲CP2(步骤S8)。

接着,旋转检测电路40检测由第二检测脉冲CP2产生的第二检测信号DS2(第二检测区间G2中的检测动作:步骤S9)。

接着,旋转检测电路40利用内部的计数器计数超过规定的阈值Vth的第二检测信号DS2,并基于条件B进行判断(步骤S10)。在此,如果第二检测信号DS2计数了2发,则满足条件B(肯定判断),因此,判断为在高速驱动中转子31正常旋转,结束驱动并等待到下一驱动。

另外,如果第二检测信号DS2没有计数2发,则不满足条件B(否定判断),因此,判断为非旋转并输出修正脉冲FP(步骤S11)。另外,为了提高驱动脉冲SP的驱动力,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升(步骤S12),结束驱动并等待到下一驱动。

接着,使用图7的时序图,说明基于图5中表示的流程图的高速驱动中的旋转检测动作例。图7(a)与上述的图6(a)一样,因此,省略说明。此外,高速驱动中的第一检测区间G1和第二检测区间G2中,各检测脉冲CP的输出数(即采样数)比正常驱动少,因此,期间短。

图7(b)、图7(c)、图7(d)表示在高速驱动中,根据步进电动机30的转子31的旋转速度的不同,如何检测第一检测信号DS1和第二检测信号DS2的一例。图7(b)是转子31较快地旋转的一例,表示转子31的旋转较快,因此,不会产生感应电流Ig的伪峰(参照图4),且从驱动期间t1结束之后大幅产生反向峰Ir。

在该情况下,当在第一检测区间G1中向输出OUT2输出3发第一检测脉冲CP1时,已经大幅产生反向峰Ir,因此,来自第一检测信号DS1的前头的3发超过阈值Vth(将来自DS1的第一发的3发以○表示),步骤S7进行的高速驱动的条件A判断成为肯定判断,立刻向第二检测区间G2转移。

当向第二检测区间G2转移时,成为感应电流Ig立刻产生正向峰If的时刻,因此,当向输出OUT1输出第二检测脉冲CP2时,来自第二检测信号DS2的前头的2发超过阈值Vth(将DS2的第一发和第二发以○表示),步骤S10进行的高速驱动的条件B判断成为肯定判断,判断为步进电动机30正常旋转。这样,图7(b)中,转子31的旋转较快,因此,旋转检测正常成立。

在此,图7(b)中,判断为步进电动机30正常旋转,因此,规定的时间之后,例如,在6mS后将下一驱动脉冲SP从输出OUT2输出。这样,在判断为转子31正常旋转的情况下,将驱动脉冲SP以距输出OUT1和输出OUT2较短的间隔交替输出,由此,可实现步进电动机30的高速驱动。即,该图7(b)中表示的高速驱动中,转子31的旋转速度较快,衰减振动也变短,因此,可快速地成立旋转检测,成为最大限度地活用步进电动机30的性能的稳定的高速驱动。

接着,图7(c)是转子31的旋转稍慢的一例,表示在感应电流Ig中表示短期间伪峰Im。在该情况下,当在第一检测区间G1从输出OUT2输出第一检测脉冲CP1时,第一检测信号DS1的前头的第一发由于伪峰产生于反极性,因此,无法检测(将DS1的第一发以×表示)。

高速驱动下的条件A中,第一检测脉冲CP1的3发中3发全部被检测,因此,如果没有检测到前头的第一发,则步骤S7进行的条件A判断成为否定判断(即,判断为非旋转),立即进入步骤S11,并从输出OUT1输出驱动的补偿用的修正脉冲FP。通过该修正脉冲FP的输出,可以使旋转慢的转子31可靠地旋转。

接着,修正脉冲FP的输出后,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升,接着,执行增强输出的驱动脉冲SP的驱动力的处理(步骤S12)。通过该等级提升,下一驱动脉冲SP的驱动力变强,因此,转子31的旋转变快。

其结果,图7(c)的感应电流Ig通过下一驱动脉冲SP接近图7(b)中表示的感应电流Ig的波形,因此,条件A检测(步骤S7)、条件B检测(步骤S10)中均成为肯定判断,并以继续高速驱动的方式控制。即,即使是转子31的旋转慢的状态,也可提前判断为非旋转来实施修正脉冲FP的输出和等级提升,因此,朝向适于图7(b)中表示的高速驱动的动作进行最佳化。

接着,图7(d)是由于外部磁场等影响而转子31的旋转非常慢的一例,表示转子31的旋转较慢,因此,在感应电流Ig中产生较长的期间伪峰Im。在该情况下,当在第一检测区间G1从输出OUT2输出第一检测脉冲CP1时,第一检测信号DS1的前头的第一发由于伪峰而无法检测(将DS1的第一发以×表示)。

高速驱动下的条件A如上述,第一检测脉冲CP1的3发中3发全部被检测,因此,步骤S7进行的条件A判断成为否定判断(即,判断为非旋转),立即进入步骤S11和步骤S12,与图7(c)的情况一样输出修正脉冲FP,实施等级提升。通过该等级提升的处理,下一驱动脉冲SP的驱动力变强,因此,转子31的旋转变快。

其结果,图7(d)的感应电流Ig通过下一驱动脉冲SP接近图7(b)中表示的感应电流Ig的波形,因此,条件A检测(步骤S7)、条件B检测(步骤S10)中均成为肯定判断,并以继续高速驱动的方式控制。即,即使是转子31的旋转慢的状态,也可提前判断为非旋转来实施修正脉冲FP的输出和等级提升,因此,朝向适于图7(b)中表示的高速驱动的动作进行最佳化。

此外,在一次修正脉冲FP的输出和等级提升处理中,即使不接近图7(b)所示的高速驱动动作,通过反复进行驱动脉冲SP输出后的旋转检测动作,转子31的旋转速度也在短期间内上升,使图7(b)的高速驱动动作最佳化。另外,图7(b)所示的高速驱动动作中,有时也输出成为驱动电力的増加的修正脉冲FP,有时也不会实施驱动脉冲SP的等级提升,因此,可稳定地继续低电力的高速驱动。

另外,图7中未图示,但在高速驱动中,在第一检测区间G1中的条件A检测(步骤S7)中进行了肯定判断,在下一第二检测区间G2中的条件B检测(步骤S10)中进行了否定判断的情况下,从该第二检测区间G2的时刻立即进入步骤S11、S12并输出修正脉冲FP,实施等级提升。

这样本实施方式在高速驱动步进电动机30的情况下,变更为使检测条件比正常驱动下的旋转检测条件更严格,能够将转子31的旋转速度的降低提前判断为非旋转。

该旋转检测条件的变更如本实施方式中图5的步骤S3所记载那样,减少第一检测区间G1和第二检测区间G2中的检测脉冲的输出数。具体而言,在高速驱动的情况下,作为一例,如上述,将第一检测区间G1中的检测脉冲数从8发减少至3发,将第二检测区间G2中的检测脉冲数从5发减少至2发。

由此,在电子钟表1选择了高速驱动的情况下,可以通过根据第一、第二检测区间G1、G2各自前头的检测脉冲进行的检测信号的可否检测,来判断非旋转。其结果,能够将转子31的旋转速度的降低提前判断为非旋转,立刻增强步进电动机的驱动力来进行最佳化,由此,可提供实现低电力且稳定的高速驱动的电子钟表。

此外,在高速驱动中,不仅减少检测脉冲的输出数,而且也可以进行例如缩短检测脉冲的周期的控制。具体而言,正常驱动下,检测脉冲的周期St(参照图4)为0.5mS时,高速驱动下缩短至0.25mS。由此,可以进一步提前旋转/非旋转的判断。另外,各检测脉冲的启动位置也可以根据感应电流Ig的波形任意变更。

另外,作为驱动补偿用而输出的修正脉冲FP,但在正常驱动时的旋转检测中判断为步进电动机30为非旋转的情况下(图5:步骤S1中否定判断,步骤S7或S10中否定判断),步进电动机30的确不旋转的可能性较高(参照图2:轨迹D),因此,需要供给比驱动脉冲SP大的驱动力的修正脉冲FP且使转子31可靠地旋转。

但是,在高速驱动时的旋转检测中判断为非旋转的情况下(图5:步骤S1中肯定判断,步骤S7或S10中否定判断),由于将转子31的旋转速度的降低提前判断为非旋转,所以仅是转子31的旋转速度较慢,实际正在旋转的可能性较高。因此,在高速驱动时判断为非旋转时的修正脉冲FP也可以与驱动脉冲SP同程度,或驱动脉冲SP以下的驱动力。因此,修正脉冲FP也可以构成为在正常驱动时和高速驱动时输出驱动力不同的规格的脉冲。

这样,通过减弱高速驱动时的修正脉冲FP的驱动力,可降低高速驱动下的驱动电力,另外,通过将恰当的驱动力的修正脉冲FP供给至步进电动机30,转子31的高速旋转变得流畅,结果,可实现高速驱动的进一步高速化。此外,高速驱动时的修正脉冲FP的规格在后述的第二、第三实施方式中也一样。

<关于驱动脉冲SP的占空比的决定方法的说明:图8>

接着,使用图8说明电子钟表1从正常驱动(例如1秒运针)向高速驱动转移时(图5中表示的流程图的步骤S3)的驱动脉冲SP的启动占空比的决定。

图8中,1秒运针等正常驱动下的驱动脉冲SP的占空比根据步进电动机30的性能或外部干扰等影响的不同而各异,可选择较小的占空比(参照图8(a))。另一方面,在高速驱动下,需要在短时间内使转子31旋转,因此,驱动脉冲SP的占空比优选比正常驱动大地设定(参照图8(b))。

在此,电子钟表1从正常驱动向高速驱动转移时,驱动脉冲SP的启动占空比也可以参考正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比进行决定。图8所示的表(占空比表)是用于决定从正常驱动向高速驱动转移时的启动占空比的表的一例。表的纵轴是正常驱动下的驱动脉冲SP的占空比的范围。例如,就16/32而言,正常驱动下的占空比为50%,31/32是正常驱动下的最大的占空比。

计数器次数是处于上述的驱动间隔切换电路4内部的连续旋转计数器4a的计数值。连续旋转计数器4a在判断为旋转检测电路40为正常旋转时计数,在判断为非旋转的情况下复位。因此,表示在计数器次数较少的情况下,步进电动机30的旋转不稳定(非旋转检测较多),在计数器次数较多的情况下,旋转稳定(非旋转检测较少)。

在此,假定步进电动机30的旋转不稳定为等级提升的频率较高且增强了驱动脉冲SP的驱动力的状态。因此,在从该状态向高速驱动转移的情况下,判断为进一步增强驱动力的必要较少,可较小地设定启动占空比的等级提升。例如,图8中表示的表中,在正常状态的占空比为18/32的情况下(以粗框包围),若计数器次数为49以下,则可假定为旋转不稳定,因此,可设定接近18/32的22/32。

另外,假定步进电动机30的旋转稳定为驱动脉冲SP的驱动力较弱的低电力驱动。因此,认为在该低电力驱动状态下向高速驱动转移时,驱动力不足,因此,较大地设定启动占空比的等级提升。例如,在图8中表示的表中,在正常状态的占空比为18/32的情况下,若计数器次数为256以上,则可假定为旋转稳定,因此,可设定较大的占空比即25/32。

另一方面,从高速驱动向正常驱动恢复时的占空比也可以参照该表进行决定。例如,在正常驱动中的驱动脉冲SP的占空比为18/32,且计数器次数为256以上的情况下,从该情况向高速驱动转移时,启动占空比成为25/32。

在该高速驱动中,基于上述的流程图(参照图5)进行非旋转检测并进行等级提升,例如,以30/32继续高速驱动。然后,在恢复成正常驱动的情况下,也可以恢复成表上最初的正常驱动下的占空比即18/32,或也可以设为在表上从高速驱动的当前的占空比30/32的位置向附图上左转移而得到的正常驱动的占空比23/32。

这样,参考正常驱动中的驱动脉冲SP的等级和连续旋转计数器4a的计数器次数制作表,并决定高速驱动的启动占空比及向正常驱动恢复时的占空比,由此,可以顺畅地实施正常驱动和高速驱动的切换动作。此外,高速驱动的启动占空比也可以在后述的第二及第三实施方式中同样地决定。

如上所述,第一实施方式中,将高速驱动时的作为旋转检测条件的检测脉冲的输出数变少,从而能够比正常驱动时提前判断步进电动机的旋转/非旋转。其结果,能够提供一种排除了由步进电动机的旋转检测的延迟引起的高速驱动的限制,使步进电动机的高速驱动最佳化,实现低电力且稳定的高速驱动的电子钟表。

<第二实施方式>

<第二实施方式的电子钟表的结构说明:图9>

接着,使用图9说明第二实施方式的电子钟表的概略结构。此外,第二实施方式的基本结构与第一实施方式同样,因此,对同一要素标注同一编号,并以作为第二实施方式的特征的旋转检测电路40所含的检测电阻部50为中心进行说明。

图9中,符号100是第二实施方式的电子钟表。电子钟表100具备与第一实施方式相同的结构要素,但旋转检测电路40所含的检测电阻部50的结构不同。即,检测电阻部50具有第一检测电阻部51和第二检测电阻部52的两个检测电阻部。

该检测电阻部50的详细在后述的图10中进行说明,但检测电阻部50由来自驱动间隔切换电路4的检测控制信号P4和来自脉冲选择电路7的检测电阻脉冲RP控制,第一检测电阻部51和第二检测电阻部52进行正常驱动时和高速驱动时的切换来动作。

<第二实施方式驱动电路和检测电阻部的电路结构说明:图10>

接着,使用图10说明第二实施方式的驱动电路20和作为旋转检测电路40的一部分的检测电阻部50的电路结构。此外,驱动电路20的电路结构与第一实施方式相同,因此,省略说明,以作为本实施方式的特征的检测电阻部50的电路结构为中心进行说明。

图10中,作为旋转检测电路40的一部分的检测电阻部50由第一检测电阻部51和第二检测电阻部52构成。第一检测电阻部51与第一实施方式同样,具有晶体管TP1、TP2,晶体管TP1、TP2的源极端子S分别与电源VDD连接。另外,晶体管TP1的漏极端子D与检测电阻R1的一端子连接,晶体管TP2的漏极端子D与检测电阻R2的一端子连接。另外,各栅极端子G连接由来自脉冲选择电路7的检测电阻脉冲RP和来自驱动间隔切换电路4的检测控制信号P4生成的控制信号(未图示)。

检测电阻R1的另一端子与驱动电路20的输出OUT1(即,晶体管DP1和DN1的漏极结合点)连接,进而向旋转检测电路40的门电路40c输入。另外,检测电阻R2的另一端子与驱动电路20的输出OUT2(即,晶体管DP2和DN2的漏极结合点)连接,进而向旋转检测电路40的门电路40d输入。

第二检测电阻部52是与第一检测电阻部51相同的结构。即,具有P沟道MOS晶体管TP3、TP4(以下,简称为晶体管TP3、TP4)。晶体管TP3、TP4的源极端子S与电源VDD连接,晶体管TP3的漏极端子D与检测电阻R3的一端子连接,晶体管TP4的漏极端子D与检测电阻R4的一端子连接。另外,各栅极端子G连接由检测电阻脉冲RP和检测控制信号P4生成的控制信号(未图示)。

检测电阻R3的另一端子与驱动电路20的输出OUT1连接,进而向旋转检测电路40的门电路40c输入。另外,检测电阻R4的另一端子与驱动电路20的输出OUT2连接,进而向旋转检测电路40的门电路40d输入。

在此,第一检测电阻部51的检测电阻R1、R2和第二检测电阻部52的检测电阻R3、R4的电阻值设定成(R1=R2)>(R3=R4)的关系。

另外,向连接了各检测电阻的门电路40c和门电路40d输入的信号是来自步进电动机30的检测信号DS(详细而言,与第一实施方式同样,第一检测信号DS1、第二检测信号DS2)。即,检测信号DS是通过来自步进电动机30的感应电流Ig流过各检测电阻,而在各检测电阻的两端产生的信号。此外,门电路40c、40d以后的电路结构与第一实施方式相同。另外,门电路40c、40d的控制端子Cv是在后述的第二实施方式的变形例1中追加的结构。

<第二实施方式的旋转检测流程的说明:图11>

接着,使用图11的流程图说明第二实施方式的步进电动机的旋转检测动作流程。此外,电子钟表100的结构参照图9,驱动电路20和检测电阻部50的电路结构参照图10。

图11中,电子钟表100为了进行运针而从驱动脉冲产生电路5输出规定的驱动脉冲SP,并将驱动脉冲SP从驱动电路20向步进电动机30供给(步骤S21)。

接着,电子钟表100为了在第一检测区间G1执行旋转检测,判断当前的运针模式是正常驱动(例如1秒运针)还是高速驱动(快进运针)(步骤S22)。在此,在电子钟表100为正常驱动的情况下(否定判断),在第一检测区间G1中的旋转检测动作时,选择检测电阻值较高的第一检测电阻部51进行动作(步骤S23)。

另外,在电子钟表100为高速驱动的情况下(肯定判断),在第一检测区间G1中的旋转检测动作时,选择检测电阻值较低的第二检测电阻部52进行动作(步骤S24)。在此,在高速驱动时选择检测电阻值较低的第二检测电阻部52的原因在于,检测信号DS在检测电阻的两端产生,因此,检测电阻值较低时,检测信号DS的信号电平变小,由此,能够使门电路40c、40d相对于检测信号DS的表观上的阈值Vth变高,使检测信号DS不易被检测出。

其结果,高速驱动时选择检测电阻值较低的第二检测电阻部52,由此,高速驱动时的旋转检测条件变得严格,可以实施与第一实施方式(减少检测脉冲的输出数,使检测条件严格)相同的检测动作。

接着,电子钟表100的驱动间隔切换电路4中,作为第一检测区间G1中的旋转检测动作,在驱动脉冲SP的输出结束后的衰减期间t2,例如指示检测脉冲产生电路10输出1发的第一检测脉冲CP1,旋转检测电路40检测由第一检测脉冲CP1产生的第一检测信号DS1(步骤S25)。此外,第一检测脉冲CP1的输出数没有限定。

接着,电子钟表100的旋转检测电路40检测超过规定的阈值Vth的第一检测信号DS1,对1发的第一检测脉冲CP1,判断是否可检测到1发的第一检测信号DS1(步骤S26)。在此,如果是肯定判断(检测到1发DS1),则进入下一步骤S27,如果是否定判断(不能检测DS1),则判断为非旋转并进入步骤S32。

接着,如果步骤S26中为肯定判断,则进入第二检测区间G2中的旋转检测动作,判断当前的运针模式是正常驱动还是高速驱动(步骤S27)。在此,在正常驱动的情况下(否定判断),在第二检测区间G2中的旋转检测动作时,选择检测电阻值较高的第一检测电阻部51进行动作(步骤S28)。

另外,在电子钟表100为高速驱动的情况下(肯定判断),在第二检测区间G2中的旋转检测动作时,选择检测电阻值较低的第二检测电阻部52进行动作(步骤S29)。在此,在高速驱动时选择第二检测电阻部52的原因与上述的第一检测区间G1中的旋转检测动作同样。

接着,电子钟表100的驱动间隔切换电路4中,作为第二检测区间G2中的旋转检测动作,例如指示检测脉冲产生电路10输出6发的第二检测脉冲CP2,旋转检测电路40检测由第二检测脉冲CP2产生的第二检测信号DS2(步骤S30)。此外,第二检测脉冲CP2的输出数没有限定。

接着,旋转检测电路40检测超过规定的阈值Vth的第二检测信号DS2,对6发的第二检测脉冲CP2,判断是否可检测到例如3发以上的第二检测信号DS2(步骤S31)。在此,如果是肯定判断(检测到3发以上的DS2),则判断为转子31正常旋转,结束驱动并等待到下一驱动。

另外,如果第二检测信号DS2未检测到3发以上(否定判断),则判断为非旋转并输出修正脉冲FP(步骤S32)。另外,为了提高驱动脉冲SP的驱动力,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升(步骤S33),结束驱动并等待到下一驱动。

此外,第二检测区间G2中的感应电流Ig随着时间衰减,因此变小(参照图4)。因此,当在高速驱动下选择检测电阻值较低的第二检测电阻部52时,有时第二检测信号DS2的信号电平过小而不能检测。在这种情况下,也可以在第二检测区间G2,在高速驱动下也选择第一检测电阻部51,增大第二检测信号DS2的信号电平而容易检测。

在该情况下,如果在图11的流程中削除步骤S27的判断,且在步骤S26中进行了肯定判断,则在无条件下进入步骤S28,在第二检测区间G2中,总是选择检测电阻值较高的第一检测电阻部51。此外,步骤S24、S29的(Vth切换)表示后述的第二实施方式的变形例1的动作。

<第二实施方式正常驱动中的旋转检测动作说明:图11,图12>

接着,使用图12的时序图说明第二实施方式的正常驱动中的旋转检测动作。另外,因为是正常驱动,所以第一检测区间G1和第二检测区间G2中的旋转检测共同选择具有电阻值较高的检测电阻R1、R2的第一检测电阻部51。另外,动作流程参照图11。此外,说明第二实施方式的动作的时序图12、及后述的图13、图14中表示的感应电流Ig表示未产生伪峰Im的例子。

图12(a)表示了在驱动期间t1从输出OUT1输出的驱动脉冲SP和衰减期间t2中的第一检测区间G1和第二检测区间G2。在此,第一检测区间G1和第二检测区间G2在时间上重叠是由于,如果第一检测区间G1中的判断(在1发的第一检测脉冲CP1中是否检测到1发的第一检测信号DS1:步骤S26)为肯定判断,则立刻启动第二检测区间G2。

图12(b)、图12(c)、图12(d)表示,根据正常驱动时步进电动机30的转子31的旋转速度的不同,如何检测第一检测信号DS1和第二检测信号DS2的一例。图12(b)是转子31较快地旋转的一例,表示转子31的旋转较快,因此,从驱动期间t1结束之后大幅产生感应电流Ig的反向峰Ir。

在该情况下,第一检测区间G1中,当从输出OUT2输出1发的第一检测脉冲CP1时,已经大幅产生反向峰Ir,因此,该第一检测脉冲CP1进行的第一检测信号DS1大幅超过阈值Vth(将DS1的第一发以○表示),步骤S26成为肯定判断,立刻向下一第二检测区间G2转移。

当向第二检测区间G2转移时,从输出OUT1输出6发的第二检测脉冲CP2,但感应电流Ig暂且继续反向峰Ir,因此,直到来自前头的3发,第二检测信号DS2无法检测。而且,从感应电流Ig成为正向峰If的第四发到第六发的3发的第二检测信号DS2超过阈值Vth(将直到DS2的第一发~第三发以×表示,将从第四发到第六发以○表示)。由此,步骤S31成为肯定判断,判断为步进电动机30正常旋转。

接着,图12(c)是转子31的旋转稍慢的一例,在感应电流Ig中产生衰减振动引起的凹陷。在此,当在第一检测区间G1从输出OUT2输出1发的第一检测脉冲CP1时,该第一检测脉冲CP1进行的第一检测信号DS1由于衰减振动引起的凹陷,信号电平稍微变小,但充分超过阈值Vth(将DS1的第一发以○表示),因此,步骤S26成为肯定判断,并向下一第二检测区间G2转移。

当向第二检测区间G2转移时,从输出OUT1输出6发的第二检测脉冲CP2,但感应电流Ig暂且继续反向峰,因此,直到来自前头的2发,第二检测信号DS2无法检测。而且,第三发后的3发的第二检测信号DS2超过阈值Vth(将DS2的第一发和第二发以×表示,将第三发以后的3发以○表示)。由此,在检测计数3发的第二检测信号DS2之后,步骤S31成为肯定判断,判断为步进电动机30正常旋转。

接着,图12(d)是由于外部磁场等的影响而转子31的旋转慢的一例,转子31的旋转较慢,因此,感应电流Ig中产生衰减振动引起的较大的凹陷。在此,当在第一检测区间G1中,从输出OUT2输出1发的第一检测脉冲CP1时,该第一检测脉冲CP1进行的第一检测信号DS1由于衰减振动引起的凹陷而信号电平变小,但超过持续阈值Vth(将DS1的第一发以○表示),因此,步骤S26成为肯定判断,并向下一第二检测区间G2转移。

当向第二检测区间G2转移时,从输出OUT1输出6发的第二检测脉冲CP2,但感应电流Ig由于衰减振动暂且继续反向峰Ir,因此,直到来自前头的3发,第二检测信号DS2无法检测。而且,从感应电流Ig成为正向峰If的第四发到第六发的3发的第二检测信号DS2超过阈值Vth(将直到DS2的第一发~第三发以×表示,将从第四发到第六发以○表示)。由此,步骤S31成为肯定判断,判断为步进电动机30正常旋转。

这样,根据步进电动机30的转子31的旋转速度,感应电流Ig的衰减振动改变,由此,第一、第二检测信号DS1、DS2的信号电平也改变。但是,如上所述,正常驱动中,在第一检测区间G1、第二检测区间G2中均选择电阻值较高的第一检测电阻部51,因此,第一、第二检测信号DS1、DS2的信号电平不会衰减,即使在转子31的旋转较慢的情况下,也可判断为进行了正常旋转(参照图12(d))。

这是由于,在1秒运针等的正常驱动中,即使花费处于旋转检测的程度时间,直到下一驱动还具有充分的富余,因此,没有问题。此外,例如,在第一检测信号DS1未超过阈值Vth且不能检测的情况下,判断为非旋转,执行步骤S32、S33,修正脉冲FP输出,成为驱动脉冲SP的等级提升。

<第二实施方式高速驱动中的旋转检测动作说明:图11、图13>

接着,使用图13的时序图说明作为本发明特征的第二实施方式的高速驱动中的旋转检测动作。此外,在图13的旋转检测动作例中,第一检测区间G1的旋转检测选择电阻值较低的第二检测电阻部52,第二检测区间G2的旋转检测选择电阻值较高的第一检测电阻部51。另外,动作流程参照图11。

图13(a)与图12(a)同样,因此,省略说明。

图13(b)、图13(c)、图13(d)表示,根据高速驱动中步进电动机30的转子31的旋转速度的不同,如何检测第一检测信号DS1和第二检测信号DS2的一例。图13(b)是转子31较快地旋转的一例,表示转子31的旋转较快,因此,从驱动期间t1结束之后大幅产生感应电流Ig的反向峰Ir。

在该情况下,当在第一检测区间G1中从输出OUT2输出1发第一检测脉冲CP1时,该第一检测脉冲CP1产生的第一检测信号DS1选择电阻值较低的检测电阻R4,因此,该信号电平比正常驱动时的检测(参照图12(b))小,尽管如此,也超过阈值Vth(将DS1的第一发以○表示),因此,步骤S26成为肯定判断,并向下一第二检测区间G2转移。

当向第二检测区间G2转移时,从输出OUT1输出6发的第二检测脉冲CP2。在此,第二检测区间G2选择电阻值较高的检测电阻R1,因此,检测动作与上述的图12(b)中表示的正常驱动的第二检测区间G2同样。即,感应电流Ig暂且继续反向峰Ir,因此,直到来自前头的第三发,第二检测信号DS2无法检测,从第四发到第六发的3发的第二检测信号DS2超过阈值Vth(将直到DS2的第一发~第三发以×表示,将从第四发到第六发以○表示)。由此,步骤S31成为肯定判断,判断为步进电动机30正常旋转,例如,在6mS后从输出OUT2输出下一驱动脉冲SP。

接着,图13(c)是转子31的旋转稍慢的一例,感应电流Ig中由于转子31的衰减振动,在驱动期间t1和反向峰Ir之间产生电流值减少的凹陷。在此,当在第一检测区间G1中从输出OUT2输出1发的第一检测脉冲CP1时,由于感应电流Ig的凹陷的影响,第一检测信号DS1的信号电平变小。

而且,在第一检测区间G1中选择电阻值较低的检测电阻R4,因此,第一检测信号DS1的信号电平比正常驱动时的信号电平(参照图12(c))更小,但尽管如此,也超过持续阈值Vth(将DS1的第一发以○表示),因此,步骤S26成为肯定判断,并向下一第二检测区间G2转移。

当向第二检测区间G2转移时,从输出OUT1输出6发的第二检测脉冲CP2。在此,第二检测区间G2选择电阻值较高的检测电阻R1,因此,检测动作与上述的图12(c)中表示的正常驱动的第二检测区间G2同样。即,感应电流Ig暂且继续反向峰Ir,因此,直到来自前头的第二发,第二检测信号DS2无法检测。而且,第三发以后的3发的第二检测信号DS2超过阈值Vth(将DS2的第一发和第二发以×表示,将第三发以后的3发以○表示)。由此,在检测并计数了3发的第二检测信号DS2之后,步骤S31成为肯定判断,判断为步进电动机30进行正常旋转,例如,在6mS后从输出OUT2输出下一驱动脉冲SP。

接着,图13(d)是由于外部磁场等影响而转子31的旋转慢的一例,转子31的旋转较慢,因此,感应电流Ig中由于转子31的衰减振动,在驱动期间t1和反向峰Ir之间,产生电流值减少的较大的凹陷。在此,当在第一检测区间G1中从输出OUT2输出1发的第一检测脉冲CP1时,由于感应电流Ig的较大的凹陷的影响,第一检测信号DS1的信号电平变得非常小。

而且,在第一检测区间G1选择电阻值较低的检测电阻R4,因此,第一检测信号DS1的信号电平比正常驱动时的信号电平(参照图12(d))更小,且不能超过阈值Vth(将DS1的第一发以×表示)。

由此,图11中表示的步骤S26成为否定判断,转子31判断为非旋转,立即进入步骤S32,并从输出OUT1输出驱动的补偿用的修正脉冲FP。通过该修正脉冲FP的输出,可以使旋转慢的转子31可靠地旋转。

接着,修正脉冲FP的输出后,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升,接着,执行增强输出的驱动脉冲SP的驱动力的处理(步骤S33)。通过该等级提升的处理,下一驱动脉冲SP的驱动力变强,因此,转子31的旋转变快,并接近图13(b)中表示的时刻。

这样,就步进电动机30的感应电流Ig而言,当转子31的旋转较快时,反向峰Ir大幅上升而产生(参照图13(b)),但当转子31的旋转较慢时,由于衰减振动,在驱动期间t1和反向峰Ir之间产生凹陷(参照图13(d))。本实施方式着眼于,由于在该感应电流Ig中产生的凹陷,第一检测区间G1中的第一检测脉冲CP1的第一发产生的第一检测信号DS1的信号电平变小的现象,降低检测电阻值且提高表观上的阈值Vth,由此,通过信号电平根据转子31的旋转速度而变动的第一检测信号DS1的可否检测,提前判断转子31的旋转速度的降低。

如上所述,第二实施方式在高速驱动步进电动机30的情况下,降低检测电阻部50的检测电阻值,减少检测信号DS的信号电平,并提高相对于检测信号DS的表观上的阈值Vth,使旋转检测条件与第一实施方式一样严格。其结果,可提供一种将转子31的旋转速度的降低提前判断为非旋转来增强步进电动机的驱动力,从而能够继续最佳的高速驱动,实现稳定的高速驱动的电子钟表。

另外,也可以使第一实施方式和第二实施方式组合,在高速驱动时,使检测脉冲的输出数比正常驱动时少,且变更检测电阻值并较高地设定表观上的阈值Vth。由此,能够进一步提前判断步进电动机30的旋转/非旋转,检测转子31的旋转速度的微弱降低,能够实现维持最快的高速驱动的电子钟表。

<第二实施方式的变形例1的结构说明:图10>

接着,使用图10说明第二实施方式的变形例1的结构。第二实施方式的变形例1的特征在于,由驱动间隔切换电路4控制用于判断可否检测出检测信号的旋转检测电路40的阈值Vth,在高速驱动时提高阈值Vth,得到与降低检测电阻的电阻值相同的效果。

图10中,在变形例1中,在旋转检测电路40的两个门电路40c、40d分别设置控制端子Cv,并输入来自驱动间隔切换电路4的检测控制信号P4。门电路40c、40d具有根据该检测控制信号P4,改变相对于输入信号(第一、第二检测信号DS1、DS2)的阈值Vth的功能。

即,如果在驱动间隔切换电路4进行高速驱动时将检测控制信号P4理论设为“1”,则门电路40c、40d以使阈值Vth比正常驱动时更高的方式发挥作用。作为一例,阈值Vth在正常驱动时为电源电压的约1/2的情况下,在高速驱动下以成为电源电压的约2/3的方式控制。此外,变形例1中,不需要切换检测电阻,因此,检测电阻部50也可以仅是第一检测电阻部51的结构。

<第二实施方式的变形例1的旋转检测动作的说明:图10、图11、图14>

接着,使用图11的流程图和图14的时序图说明第二实施方式的变形例1的高速驱动下的旋转检测动作。此外,结构参照图10。图11中,在电子钟表为高速驱动的情况下,执行步骤S24和步骤S29,但在变形例1中未选择第二检测电阻部,在步骤S24和步骤S29中,驱动间隔切换电路4根据检测控制信号P4切换门电路40c、40d的阈值Vth,设定成比正常驱动时更高。

此外,如上所述,第二检测区间G2中的感应电流Ig,因为随着时间衰减变小,所以也可以通过步骤S24设定成仅在第一检测区间G1的旋转检测中提高门电路40c、40d的阈值Vth。在该情况下,不需要步骤S27、S29。

图14的时序图表示高速驱动时,仅在第一检测区间G1的旋转检测中较高地设定门电路40c、40d的阈值Vth时的检测动作的一例。该图14的时序图与上述的第二实施方式的高速驱动的时序图13基本相同,且省略重复的说明。

在此,图14中表示的变形例1的动作中,在第一、第二检测区间G1、G2同时连接检测电阻值较高的第一检测电阻部51,因此,第一检测信号DS1的信号电平不会衰减,比图13中表示的信号电平大。另外,第一检测区间G1中的阈值Vth′(绝对值)被设定得较高(以虚线表示)。图14(b)是转子31的旋转较快的情况,图14(c)是旋转稍慢的情况,图14(d)是旋转较慢的情况。

图14(b)和图14(c)中表示的旋转检测例中,在第一检测区间G1产生的第一检测信号DS1的信号电平较大,因此,超过阈值Vth′,也检测下一第二检测区间G2中的第二检测信号DS2,其结果,判断为转子31正常旋转,并从输出OUT2输出下一驱动脉冲SP。

另一方面,图14(d)中表示的旋转检测例中,转子31的旋转较慢,因此,在第一检测区间G1产生的第一检测信号DS1由于感应电流Ig的凹陷,信号电平变小,而不能超过阈值Vth′(以DS1以×表示)。由此,立刻判断为非旋转,从输出OUT1输出修正脉冲FP,然后,进行等级提升,增强驱动脉冲SP的驱动力,并继续高速驱动。

如上所述,第二实施方式的变形例1在高速驱动中,提高用于判断可否检测出检测信号的门电路40c、40d的阈值Vth,由此,可以使高速驱动下的旋转检测条件严格。其结果,使转子31的旋转速度的降低提前判断为非旋转,可以得到与第一实施方式相同的效果。

<第二实施方式变形例2的旋转检测动作的说明:图9、图15>

接着,使用图9的结构图和图15的时序图说明第二实施方式的变形例2的旋转检测动作。第二实施方式的变形例2的特征在于,通过驱动间隔切换电路4的控制,与正常驱动时相比,可以缩窄高速驱动时的检测脉冲的脉冲宽度,增强电磁制动器相对于转子的效果。

图9的结构图中,在变形例2中,驱动间隔切换电路4在高速驱动时,根据脉冲产生控制信号P2控制检测脉冲产生电路10,切换第一检测脉冲CP1、第二检测脉冲CP2的脉冲宽度,比正常驱动时的脉冲宽度缩窄。

图15的时序图中,作为一例,表示在正常驱动时和高速驱动时切换第一检测脉冲CP1的脉冲宽度。图15中,当驱动脉冲SP结束且开始衰减期间t2时,产生感应电流Ig,根据该感应电流Ig的产生时刻,以规定数输出第一检测脉冲CP1。

在此,第一检测脉冲CP1a是正常驱动时的检测脉冲的波形,第一检测脉冲CP1b是高速驱动时的检测脉冲的波形。第一检测脉冲CP1a的脉冲宽度Wa和第一检测脉冲CP1b的脉冲宽度Wb的关系为Wa>Wb。此外,在此表示第一检测脉冲CP1,但第二检测脉冲CP2也同样地设定。这样,变形例2中,通过驱动间隔切换电路4的控制,使高速驱动时的第一、第二检测脉冲CP1、CP2的脉冲宽度Wb比正常驱动时的脉冲宽度Wa缩窄。

缩窄高速驱动时的第一、第二检测脉冲CP1、CP2的脉冲宽度的原因在于,在输出检测脉冲的期间,步进电动机30的线圈33与检测电阻连接而成为接近打开的状态,因此,该期间不易流动感应电流Ig,电磁制动器相对于转子31的效果变弱,使转子31的衰减振动拖长。

但是,在高速驱动中,需要尽快地收敛转子31的衰减振动,并进行下一驱动,因此,电磁制动器较弱的期间优选尽可能短的一方。因此,变形例2中,以缩窄高速驱动时的检测脉冲的脉冲宽度,电磁制动器增长有效的期间,稍快地收敛转子31的衰减振动的方式控制。

如上所述,第二实施方式的变形例2在高速驱动时,缩窄了检测脉冲的脉冲宽度,增强了电磁制动器相对于转子31的效果,其结果,可提供加快转子31的衰减振动的收敛且能够进行更高速的驱动的电子钟表。

<第三实施方式>

<第三实施方式的电子钟表的动作说明:图16、图17>

接着,使用图16的流程图和图17的时序图说明第三实施方式的电子钟表的动作。此外,第三实施方式的基本结构与第一实施方式一样,因此,结构参照图1。

图16表示第一实施方式的流程图(图5)中的步骤S7以后的流程图。即,第三实施方式中,第一实施方式的步骤S7以后的动作流程不同,具体而言,成为在步骤S7中的否定判断以后追加了步骤S13至步骤S16的控制。

图16中,如果在高速驱动时在步骤S7的条件A判断中进行了否定判断,则判断为非旋转并输出驱动的补偿用的修正脉冲FP(步骤S13)。

接着,在第一检测区间G1的检测动作(步骤S6:参照图5)中,判断是否第一检测信号DS1被检测出前头的1发或前头的2发,且之后的第一检测信号DS1没有被检测出(步骤S14)。

在此,步骤S14为肯定判断(检测出1发或2发)时,驱动间隔切换电路4由于驱动脉冲SP的驱动力过强,因此,判断为转子31的旋转速度过快,将驱动脉冲SP的占空比进行等级降低,减弱驱动力(步骤S15),结束驱动并等待到下一驱动。

另外,步骤S14为否定判断(1发都没有被检测出)时,驱动间隔切换电路4判断为驱动脉冲的SP的驱动力较弱,将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升,增强驱动力(步骤S16),结束驱动并等待到下一驱动。此外,步骤S14中的判断也可以不管第一检测信号DS1的检测数,至少根据是否检测到前头的1发而进行。另外,步骤S7~S12的动作与第一实施方式相同,因此,省略说明。

接着,使用图17的时序图说明第三实施方式的旋转检测动作。图17(a)是步进电动机30的转子31正常旋转时的一例,在将第一检测信号DS1进行了3发检测后,将第二检测信号DS2进行2发检测。因此,图16的流程中,在步骤S7和步骤S10中均成为肯定判断,判断为转子31正常旋转,从输出OUT2输出下一驱动脉冲SP。

图17(b)和图17(c)是向步进电动机30的驱动力过强,且转子31的旋转过快的一例,表示本实施方式的功能进行动作的情况。图17(b)是转子31的旋转过快,衰减期间t2的开始后,感应电流Ig的反向峰Ir在短时间内结束,且向正向峰If转移的例子。

在该情况下,第一检测信号DS1的第一发和第二发超过阈值Vth而被检测,但第三发成为感应电流Ig为正向峰If的区域,因此,无法检测(将DS1的第一发和第二发以○表示,将第三发以×表示)。其结果,在图16的流程中,在步骤S7中进行否定判断,输出修正脉冲FP之后,在步骤S14中进行肯定判断(检测到2发DS1:判断为驱动力过强),执行等级降低(步骤S15)。

图17(c)是转子31的旋转更快,且开始衰减期间t2之后,反向峰Ir在比图17(b)更短时间内结束,并向正向峰If转移的例子。在该情况下,第一检测信号DS1的第一发超过阈值Vth而被检测,但第二发以后成为感应电流Ig为正向峰If的区域,因此,无法检测(将DS1的第一发以○表示,将第二发和第三发以×表示)。其结果,在图16的流程中,在步骤S7中进行否定判断,输出修正脉冲FP后,在步骤S14中进行肯定判断(检测到1发DS1:判断为驱动力过强),并执行等级降低(步骤S15)。

另外,图17(d)是转子31的旋转过慢时的一例,衰减期间t2开始后,感应电流Ig继续伪峰Im,因此,第一检测信号DS1从第一发开始均未检测到。其结果,在图16的流程中,在步骤S7中进行否定判断,输出修正脉冲FP后,在步骤S14中进行否定判断(判断为驱动力较弱),并执行等级提升(步骤S16)。

如上所述,第三实施方式中,在步骤S7中判断为非旋转后,根据第一检测信号DS1的检测状态,判断感应电流Ig的反向峰Ir在短时间内是否结束,如果判断为反向峰Ir在短时间内结束,则判断为相对于步进电动机30的驱动力过强,缩小驱动脉冲SP的占空比(等级降低)。

由此,驱动脉冲SP的驱动力过强时进行等级降低,驱动脉冲SP的驱动力较弱时进行等级提升,因此,步进电动机30可继续图17(a)中表示那样的最佳化的旋转速度产生的高速驱动。其结果,可以提供实现不供给必要以上的驱动力的低电力驱动,且使步进电动机的高速驱动最佳化,实现稳定的高速驱动的电子钟表。

另外,图16的流程图中未图示,但在步骤S7和步骤S10中均成为肯定判断,在判断为转子31正常旋转的次数超过规定次数(例如256次)的情况下,判断为步进电动机30的旋转稳定,为了进行低电力驱动,也可以实施等级降低。

<第三实施方式的变形例的动作说明:图18,19>

接着,使用图18的流程图和图19的时序图说明第三实施方式的变形例的电子钟表的动作。此外,本变形例中的基本结构等同于与第三实施方式相同的第一实施方式,因此,该结构参照图1。本变形例的特征在于,在判断为转子31的旋转速度过快而进行驱动脉冲的等级降低时,抑制不需要的修正脉冲的输出以抑制电力消耗。

图18的流程图还表示有第一实施方式的流程图(图5)的步骤S7以后。即,该变形例是在第一实施方式的步骤S7中的否定判断以后追加了步骤S14至步骤S17的控制。

图18中,如果在高速驱动时在步骤S7的条件A判断中进行了否定判断,则判断为具有非旋转的可能性并进入步骤S14。在此,与第三实施方式不同,未立刻输出驱动的补偿用的修正脉冲FP是由于,在条件A判断中为否定的判断的情况下,不仅包含转子31为非旋转的情况及驱动力较弱而旋转过慢的情况,而且还包含驱动力过强,转子31的旋转过快的情况。在转子31的旋转过快的情况下,转子31正常旋转,另外,认为也不会产生旋转检测的延迟引起的高速驱动的限制,因此,不需要最初修正脉冲FP。

步骤S14中,与第三实施方式一样,在第一检测区间G1中的检测动作(步骤S6:参照图5)中,判断第一检测信号DS1是否被检测出前头的1发或2发,之后没有被检测出。

步骤S14中为肯定判断时,认为驱动脉冲SP的驱动力较强,转子31的旋转速度过快,因此,在该情况下,驱动间隔切换电路4将驱动脉冲SP的占空比进行等级降低,来减弱驱动力(步骤S15)。此时,转子31正常旋转,因此,结束不输出修正脉冲FP的驱动,并等待到下一驱动。

另一方面,在步骤S14中为否定判断时,认为驱动脉冲SP的驱动力较弱,转子31的旋转速度过慢或非旋转,因此,在该情况下,驱动间隔切换电路4将驱动脉冲SP的占空比进行等级提升来增强驱动力(步骤S16)。进而输出驱动的补偿用的修正脉冲FP(步骤S17),结束驱动并等待到下一驱动。图18中的步骤S7~S12的动作与第一实施方式相同,因此,省略说明。

接着,使用图19的时序图,说明第三实施方式的变形例的旋转检测动作。图19(a)是步进电动机30的转子31正常旋转的情况的一例,与图17(a)中说明的情况相同。因此,图18的流程中,在步骤S7和步骤S10也均成为肯定判断,判断为转子31正常旋转,并从输出OUT2输出下一驱动脉冲SP。

图19(b)和图19(c)是向步进电动机30的驱动力较强,转子31的旋转过快的例子,表示与之前的图17(b)和图17(c)相同的状态。即,是在任意情况下,转子31的旋转均过快,衰减期间t2开始后,感应电流Ig的反向峰Ir在短时间内结束,并向正向峰If转移的例子。在该情况下,图18的流程中,直到在步骤S7中进行否定判断为止,与第三实施方式中表示的图16的流程相同。但是,本变形例中,未立刻输出修正脉冲FP,继续进行步骤S14中的判断。其结果,进行肯定判断(检测到1发或2发DS1:判断为驱动力过强),并执行等级降低(步骤S15)。不会输出修正脉冲FP,且不会等待修正脉冲FP的输出,而输出下一驱动脉冲SP,因此,能够抑制无用的电力消耗,且也不会产生高速驱动的延迟。

与之相对,图19(d)是转子31的旋转过慢时的一例,表示与之前的图17(d)相同的状态。即,衰减期间t2后,感应电流Ig继续伪峰Im,均未检测到第一检测信号DS1。其结果,在图18的流程中,在步骤S7中进行否定判断后,进一步在步骤S14中进行否定判断(判断为驱动力较弱),执行等级提升(步骤S16),并进一步输出修正脉冲FP(步骤S17)。

如上所述,本变形例在第三实施方式中,在转子31的旋转过快的情况下,抑制输出不需要的修正脉冲FP所引起的无用的消耗电力,避免高速驱动的延迟,且继续图19(a)中表示那样的最佳化的旋转速度的高速驱动。

此外,也可以如图18中以虚线箭头表示,在步骤S15中将驱动脉冲SP的占空比进行等级降低后,再进入步骤S8,并进行第二检测区间G2中的检测动作。通过这样,可以更可靠地检测转子31的旋转的有无。

但是,在该情况下,在图19(c)所示的情况下的处理中需要注意。即,在驱动力不太强、转子31的旋转不太过快的情况下,在向第二检测区间G2转移前,正向峰If衰减,考虑有第二检测信号DS21发也没有被检测到,或检测数不满足条件B的可能性。在该条件下,在图18的流程的步骤S10中进行否定判断,在步骤S15中进行了等级降低的驱动脉冲SP的占空比,在步骤S12中再次进行等级提升,驱动脉冲SP的占空比变得不能变更。在认为可出现这种情况的情况下,如之前进行的说明,步骤S15之后,单纯结束驱动并等待到下一驱动,或在步骤S15中进行了等级提升的情况下,也可以限制步骤S12中的等级降低。

<第四实施方式>

<第四实施方式的电子钟表的动作说明:图20、图21>

最后,使用图20、图21的流程图说明第四实施方式的电子钟表的动作。第四实施方式的基本结构也与第一实施方式相同,因此,结构参照图1。

在之前的第一实施方式中,作为电子钟表1从正常驱动向高速驱动转移时的驱动脉冲SP的启动占空比的决定方法,表示有参照图8所示的占空比表,设定比正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比大的占空比的方法。与之相对,第四实施方式中,作为启动占空比的决定方法,采用如下方法,即,进行多次占空比不同的运针,基于它们的旋转检测结果,决定启动占空比。

图20的流程图表示在从正常驱动向高速驱动转移时执行的启动占空比决定动作。启动占空比决定动作中,首先,在步骤S41中,作为指定占空比,根据正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比,指定等级为1的较高的占空比。例如,如果正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比为18/32,则指定占空比成为1等级上的19/32。指定占空比是在下一步骤S42中执行的运针(试行运针)时使用的驱动脉冲SP的占空比。

接着,在步骤S42中,使用指定占空比的驱动脉冲SP进行试行运针。试行运针是进行高速运针,且进行旋转检测的情况,也可以设为进行与上述的第一~第三实施方式及它们的变形例中的任一者相同的运针的情况。但是,在试行运针时,不进行伴随旋转检测的结果的占空比的等级的变更。

图21的流程图表示以第一实施方式为基准的的试行运针的动作。首先,在步骤S421中,作为运针时的驱动脉冲SP的占空比(等级),设定指定占空比。作为指定占空比,如果指定比正常运针时的等级的占空比高1等级的占空比,则试行运针时的驱动脉冲SP的占空比的等级成为正常运针时的1等级以上。接着,在步骤S422中,设置作为第一检测期间G1中的旋转检测的条件的条件A及作为第二检测期间G2中的旋转检测的条件的条件B。该条件与第一实施方式中用于高速驱动时的条件相同,与图5的步骤S3中设定的条件相同。此外,作为试行运针时的动作,在进行与第二实施方式相同的运针的情况下,在步骤S422中,也可以与图11的步骤S24同样,选择第二检测电阻部52,并切换表观上的检测阈值Vth。第三实施方式也同样。

其以后的步骤S423~S430的动作与第一实施方式中的图5的流程所示的步骤S4~S11相同,因此,省略其重复的说明。由此,在进行条件A及条件B的旋转检测,且没有判断为正常旋转的情况下,在步骤S430中输出修正脉冲FP。此外,作为试行运针时的动作,在进行与第二实施方式相同的运针的情况下,只要将与图11的步骤S25~32(也可以除去步骤S27~S30)相同的动作切换成步骤S423~S430的动作进行即可。第三实施方式也同样。

在此,在试行运针中,不进行在图5的流程中的步骤S12中看到的驱动脉冲SP的占空比的等级提升。这是由于,试行运针是根据指定占空比进行的运针,其本身不会伴有等级的变更。此外,将步骤S426中的第一检测期间G1的检测脉冲DS1的检测结果进行存储,稍后进行参照。

再次返回图20,在步骤S43中,此次作为指定占空比,根据正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比指定等级为1的较低的占空比。例如,如果正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比为18/32,则指定占空比成为1等级下的18/32。

步骤S44中,同样以指定占空比进行试行运针。在该的情况下,以比正常驱动时的占空比低1等级的占空比进行试行运针。

通过以上的步骤S41~S44的动作,首先,进行多个不同的占空比的驱动脉冲SP的多次运针,并对多次运针进行旋转检测。

接着,在步骤S45中,判断多次试行运针(步骤S42,S44)中的、第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1的有无。本实施方式中,在步骤S45中,判别以下3种情况,即:在步骤S42及步骤S44双方检测到第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1的情况(情况1)、在步骤S42及步骤S44双方未检测到第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1的情况(情况2)、在步骤S42及步骤S44的任一方检测到第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1,在另一方未检测到第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1的情况(情况3)。

在步骤S45中判断为情况1(在步骤S42及步骤S44双方检测到第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1)的情况下,在步骤S46中,作为启动占空比,设定正常驱动时的占空比的2等级以下的占空比。这是指,正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比的等级的上下的等级的占空比具有在高速驱动中为了使转子31高速地旋转而充分的强度的驱动力,因此,作为稳定的高速驱动时的占空比的等级,意图选择更低的等级的占空比。决定启动占空比后,只要根据上述的第一~第三实施方式及它们的变形例中的任一者,继续高速驱动即可。

在步骤S45中判断为情况2(在步骤S42及步骤S44双方未检测到第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1)的情况下,在步骤S47中,作为启动占空比,设定正常驱动时的占空比的2等级上的占空比。这是指,正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比等级的上下等级的占空比不具有在高速驱动中为了使转子31高速地旋转而充分的强度的驱动力,驱动力不足,因此,作为稳定的高速驱动时的占空比的等级,意图选择更高等级的占空比。在决定启动占空比之后,同样只要根据上述的第一~第三实施方式及它们的变形例中的任一者,继续高速驱动即可。

在步骤S45中判断为情况3(在步骤S42及步骤S44的某一方检测到第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1,在另一方未检测到)的情况下,在步骤S48中,作为启动占空比,设定与正常驱动时的占空比相等的占空比。这是指,在高速驱动中使转子31稳定地高速驱动的占空比处于正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比的等级附件,因此,作为稳定的高速驱动时的占空比的等级,意图选择正常驱动时的占空比。决定启动占空比后,同样只要根据上述的第一~第三实施方式及它们的变形例中的任一者,继续高速驱动即可。

通过以上的步骤S45~S48的动作,基于对于多个不同的占空比的驱动脉冲SP进行的多次运针的旋转检测的结果,决定启动占空比。由此,即使在由于一些情况,正常驱动时的驱动脉冲SP的占空比的等级未必适于稳定驱动的较小的占空比中没有的情况下,可以将更接近稳定地进行高速驱动的占空比的等级的占空比作为启动占空比进行选择,认为高速驱动快速稳定。

此外,试行运针的次数(本实施方式中,2次)及各试行运针时的指定占空比不限定于在此表示的例子,也可以进行更多次数的试行运针,作为指定占空比,也可以采用不同的占空比。另外,在决定启动占空比时,也可以考虑第一检测区间G1中的第一发检测信号DS1以外的检测信号,也可以根据检测结果决定更细微的启动占空比。例如,本实施方式中,从情况1~情况3这3种情况中选择启动占空比,但也可以分成更多的情况,且根据各个情况选择最佳的启动占空比。

此外,本发明的各实施方式中表示的结构图、流程图、时序图等不限定于此,只要满足本发明的宗旨,就可以任意变更。例如,各检测区间中的检测脉冲的输出数、检测期间、检测数等没有限定,可以根据步进电动机的性能及电子钟表的规格任意变更。

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