CN111740659B - 电子钟表以及电机控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在高速驱动电机的情况下能够防止超限运动的电子钟表以及电机控制电路。电子钟表具备:控制部,其根据流过线圈的电流值,而将驱动器控制为导通状态或关断状态;极性切换部,其在检测出驱动器的导通时间或关断时间符合预定条件的情况下,判断为电机的一步的量的驱动结束,并对驱动电流的极性进行切换;驱动周期调节部,当驱动步剩余数大于剩余数判断值时,驱动周期调节部将向线圈供给驱动电流的端子设定为第一状态,当驱动步剩余数在剩余数判断值以下时,驱动周期调节部将端子设定为与第一状态相比施加在转子上的制动力更大的第二状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子钟表、机芯以及电机控制电路。
背景技术
在专利文献1中,公开了一种技术,在该技术中,如果流过线圈的电流高于上限的阈值,则使电流向电机的线圈的供给关断,如果流过线圈的电流低于下限的阈值,则使电流向电机的线圈的供给导通,并根据持续进行电力供给的导通时间或持续进行电力供给的停止的关断时间而对电机的转子的位置进行推测,从而对电机的旋转进行控制。
在上述控制技术中,在高速驱动所述电机的情况下,有时电机在所期望的位置上不停止,而旋转多余的几步。
专利文献1:日本特表2009-542186号公报
发明内容
本公开的电子钟表具备:电机,其具有线圈以及转子;驱动器,其具有向所述线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态、以及不供给所述驱动电流的关断状态;电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;极性切换部,其在检测出作为所述驱动器的所述导通状态的持续时间的导通时间、或作为所述驱动器的所述关断状态的持续时间的关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,从而对所述驱动电流的极性进行切换;驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;驱动周期调节部,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,所述驱动周期调节部将向所述线圈供给所述驱动电流的所述端子设定为第一状态,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,所述驱动周期调节部将所述端子设定为与所述第一状态相比施加在所述转子上的制动力更大的第二状态。
本公开的电子钟表具备:电机,其具有线圈以及转子;驱动器,其具有向所述线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态、以及不供给所述驱动电流的关断状态;电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;极性切换部,其在检测出作为所述驱动器的所述导通状态的持续时间的导通时间、或作为所述驱动器的所述关断状态的持续时间的关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;驱动周期调节部,其以如下方式对所述极性切换部进行调节,即,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,在从检测出符合所述预定条件起经过第一预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,在从检测出符合所述预定条件起经过与所述第一预定时间相比较长的第二预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换。
在本公开的电子钟表中,优选为,具备剩余数判断值设定部,所述剩余数判断值设定部基于所述电机的驱动周期,而对所述剩余数判断值进行设定。
在本公开的电子钟表中,优选为,具备剩余数判断值设定部,所述剩余数判断值设定部基于从所述电机的驱动开始到所述电机的驱动周期收敛为止的驱动步数或经过时间,而对所述剩余数判断值进行设定。
在本公开的电子钟表中,优选为,所述第一状态为,将所述端子设为高阻抗状态的状态,所述第二状态为,将所述端子设为短路状态的状态。
在本公开的电子钟表中,优选为,所述第一状态为,将所述端子设为高阻抗状态的状态,所述第二状态为,经由预定的电阻而将所述端子之间设为短路状态的状态。
本公开的机芯具备:电机,其具有线圈以及转子;驱动器,其具有向所述线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态、以及不供给所述驱动电流的关断状态;电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;极性切换部,其在检测出作为所述驱动器的所述导通状态的持续时间的导通时间、或作为所述驱动器的所述关断状态的持续时间的关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;驱动周期调节部,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,所述驱动周期调节部将向所述线圈供给所述驱动电流的所述端子设定为第一状态,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,所述驱动周期调节部将所述端子设定为与所述第一状态相比施加在所述转子上的制动力更大的第二状态。
本公开的机芯具备:电机,其具有线圈以及转子;驱动器,其具有向所述线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态、以及不供给所述驱动电流的关断状态;电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;极性切换部,其在检测出作为所述驱动器的所述导通状态的持续时间的导通时间、或作为所述驱动器的所述关断状态的持续时间的关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;驱动周期调节部,其以如下方式对所述极性切换部进行调节,即,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,在从检测出符合所述预定条件起经过第一预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,在从检测出符合所述预定条件起经过与所述第一预定时间相比较长的第二预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换。
本公开的电机控制电路具备:驱动器,其具有向电机的线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态、以及不供给所述驱动电流的关断状态;电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;极性切换部,其在检测出作为所述驱动器的所述导通状态的持续时间的导通时间、或作为所述驱动器的所述关断状态的持续时间的关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;驱动周期调节部,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,所述驱动周期调节部将向所述线圈供给所述驱动电流的所述端子设定为第一状态,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,所述驱动周期调节部将所述端子设定为与所述第一状态相比施加在所述电机的转子上的制动力更大的第二状态。
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附图说明
图1为表示第一实施方式的电子钟表的主视图。
图2为表示第一实施方式的电子钟表的电路结构的电路图。
图3为表示第一实施方式的电子钟表的电机的结构的图。
图4为表示第一实施方式的电子钟表的IC的结构的结构图。
图5为表示第一实施方式的第三电机控制电路的结构的电路图。
图6为表示第一实施方式的驱动器以及检测电路的结构的电路图。
图7为对第一实施方式的电机控制处理进行说明的流程图。
图8为对第一实施方式的减速控制处理进行说明的流程图。
图9为表示第一实施方式的电机控制处理的动作的时序图。
图10为表示第二实施方式的第三电机控制电路的结构的电路图。
图11为对第二实施方式的电机控制处理进行说明的流程图。
图12为对第二实施方式的减速控制处理进行说明的流程图。
图13为表示第二实施方式的电机控制处理的动作的时序图。
图14为表示第三实施方式的第三电机控制电路的结构的电路图。
图15为表示第三实施方式的驱动器以及检测电路的结构的电路图。
图16为对第三实施方式的电机控制处理进行说明的流程图。
图17为对第三实施方式的减速控制处理进行说明的流程图。
图18为表示第三实施方式的制动力和栅极信号之间的关系的图。
具体实施方式
第一实施方式
以下,根据附图,对本发明的第一实施方式的电子钟表1进行说明。
如图1所示,电子钟表1为具有世界时间功能的模拟电子钟表。电子钟表1具备:作为中央指针的时针2以及分针3;被配置于6点钟侧的小秒针4;与时针2以及分针3同轴设置并指示时区的城市指针5;表冠9;按钮11;12;对省略图示的机芯进行收纳的壳体8。
时针2、分针3、城市指针5被分别安装于在与电子钟表1的表盘13的表面正交的俯视观察时被设置于表盘13的中央部处的三个指针轴上。
小秒针4被安装于在俯视观察时在表盘13的与中央部相比靠6点钟侧独立于其他的指针的指针轴上。
电子钟表的电路结构
如图2所示,电子钟表1的机芯具备:作为信号源的水晶振子14;作为电源的电池15;与按钮11、12的操作联动地被导通、关断的按键开关S1、S2;与表冠9的抽出联动地被导通、关断的滑动开关S3、S4;第一电机41、第二电机42、第三电机43;钟表用的IC20。
电机的结构
如图3所示,第三电机43具备定子131、线圈130和转子133。线圈130的两端与后述的驱动器51的输出端子O5、O6导通,转子133为在径向上被磁化为两极的磁铁。因此,第三电机43为,被用于电子钟表的两极单相步进电机,如后文所述,通过被输入至驱动器51中的驱动信号而被驱动。
由于第一电机41、第二电机42为与第三电机43相同的两极单相步进电机,因此省略说明。
如图2所示,小秒针4通过第一电机41而被运针,并对时刻的秒进行指示。城市指针5通过第二电机42而被运针,并对被设定的时区的代表性城市进行指示。分针3以及时针2通过第三电机43而被联动地运针。因此,分针3以1周180分割的方式来显示分钟,时针2以1周2160分割的方式来显示小时。
如图2所示,IC20具备:与水晶振子14连接的连接端子OSC1、OSC2;与开关S1、S2、S3、S4连接的输入端子K1、K2、K3、K4;与电池15连接的电源端子VDD、VSS;与第一电机41至第三电机43的各个线圈130连接的输出端子O1~O6。
此外,在本实施方式中,使电池15的正电极与高电位侧的电源端子VDD相连接,使负电极与低电位侧的电源端子VSS相连接,并将低电位侧的电源端子VSS设定为接地(基准电位)。
水晶振子14通过后文所述的振荡电路21而被驱动,从而产生振荡信号。
电池15由一次电池或者二次电池构成。在二次电池的情况下,通过省略图示的太阳能电池等而被充电。
开关S1为,与位于电子钟表1的大致2点钟位置的按钮11联动而被输入的按键开关,在按钮11被按压的状态下,成为导通状态,在按钮11未被按压的状态下,成为关断状态。
开关S2为,与位于电子钟表1的大致4点钟位置的按钮12联动而被输入的按键开关,在按钮12被按压的状态下,成为导通状态,在按钮12未被按压的状态下,成为关断状态。
开关S3、S4为,与表冠9的抽出联动的滑动开关。在本实施方式中,在表冠9被抽出至第一级的状态下,开关S3成为导通状态,开关S4成为关断状态,在被抽出至第二级的状态下,开关S4成为导通状态,开关S3成为关断状态,在第0级,开关S3、S4均成为关断状态。
IC的电路结构
如图4所示,IC20具备振荡电路21、分频电路22、电子钟表1的控制用的CPU23、ROM24、输入电路26和总线27。此外,CPU为Central Processing Unit(中央处理单元)的简称,ROM为Read Only Memory(只读存储器)的简称。
而且,IC20具备对第一电机41进行驱动的第一电机控制电路31、对第二电机42进行驱动的第二电机控制电路32、和对第三电机43进行驱动的第三电机控制电路33。
振荡电路21使作为基准信号源的水晶振子14进行高频振荡,并将在该高频振荡中产生的预定频率(32768Hz)的振荡信号向分频电路22输出。
分频电路22对振荡电路21的输出进行分频,并向CPU23供给定时信号(时钟信号)。
ROM24对由CPU23执行的各种程序进行存储。在本实施方式中,ROM24对用于实现基本钟表功能等的程序进行存储。
CPU23执行被存储于ROM24中的程序,而实现各个功能。
输入电路26将输入端子K1、K2、K3、K4的状态输出至总线27中。总线27被用于CPU23、输入电路26、第一电机控制电路31、第二电机控制电路32、第三电机控制电路33间的数据传输等。
第一电机控制电路31至第三电机控制电路33根据通过总线27而从CPU23输入的命令,从而对第一电机41至第三电机43的驱动进行控制。
电机控制电路的结构
关于第一电机控制电路31,由于每秒都驱动小秒针4用的第一电机41,因此,被设为在手表等中被采用的可实现低功耗化的电机控制电路。即,第一电机控制电路31在输出脉冲幅度较小的主驱动脉冲后,对第一电机41的线圈130的感应电压进行测量,从而对转子133是否旋转进行检测,在非旋转的情况下,输出以与主驱动脉冲相比较大的脉冲幅度而被固定的补正驱动脉冲,从而以使转子133可靠地进行旋转的方式进行控制。此外,第一电机控制电路31也可以以固定脉冲而对第一电机41进行驱动。
第二电机控制电路32以能够使城市指针5在正反两个方向、即顺时针旋转以及逆时针旋转这两个方向上进行移动的方式对第二电机42进行控制。因此,第二电机控制电路32只要为能够在正反两个方向上对第二电机42进行驱动控制的电机控制电路即可。
第三电机控制电路33为,能够在由城市指针5所实施的时差修正时高速地对时针2以及分针3进行运针的控制电路,如图5所示,具备驱动器以及检测电路50、极性切换部70、驱动步剩余数检测部80和驱动周期调节部90。
如图6所示,驱动器以及检测电路50具备向第三电机43的线圈130供给电流的驱动器51、和对流过线圈130的电流值是否超过预定值进行判断的电流检测电路61。电流检测电路61为对流过线圈130的电流值进行检测的电流检测部。驱动器51以及电流检测电路61的详细情况将在后文叙述。
极性切换部
极性切换部70为,实施对第三电机43的一步的量的驱动结束的情况进行判断、从而对流过线圈130的驱动电流的极性进行切换的控制的电路,并具备第一计时器71、“与”电路72、“或”电路73、SR锁存电路74、触发器75、第一解码器76和微分电路77。
第一计时器71为,对成为用于切换流过第三电机43的线圈130的电流的极性的预定条件的判断时间t1进行计测的计时器。在第一计时器71的复位端子R成为L电平而解除了复位状态之后、且在经过判断时间t1之前复位端子R成为H电平的情况下,第一计时器71的输出TM1维持L电平,在复位端子R为L电平的状态下经过了判断时间t1的情况下,在该时间点,第一计时器71的输出TM1成为H电平。
“与”电路72输入有从驱动器以及检测电路50输出的检测信号DT1和第一计时器71的输出TM1。
“或”电路73输入有从驱动器以及检测电路50输出的检测信号DT1被反相后的信号、和从驱动控制电路82输出的驱动控制信号DON被反相后的信号。
SR锁存电路74在置位端子S中输入有“或”电路73的输出,在复位端子R中输入有驱动器以及检测电路50的检测信号DT2。SR锁存电路74从输出端子Q输出对驱动器51的导通、关断状态进行切换的切换信号TO。切换信号TON被输入至第一解码器76以及第一计时器71的复位端子R中。
触发器75在时钟端子C中输入有“与”电路72的输出。触发器75从输出端子Q输出对驱动信号的极性进行切换的驱动极性信号PL。
在第一解码器76中,输入有从SR锁存电路74输出的切换信号TON、从触发器75输出的驱动极性信号PL、从后述的驱动控制电路82输出的驱动控制信号DON、从后述的选择电路93输出的非驱动期间信号THZ。如后述的图9的时序图所示,第一解码器76根据这些信号的状态,而将栅极信号P1、P2、N1、N2、N3、N4作为驱动信号而向驱动器51输出。
微分电路77在每当驱动极性信号PL的上升沿以及下降沿时而输出微分信号PCLK。
驱动步剩余数检测部80为,对第三电机43的到驱动结束为止的剩余的驱动步剩余数是否成为剩余数判断值以下进行检测的电路,并具备递减计数器81、驱动控制电路82、“与”电路83、第二计时器84、锁存电路85、第二解码器86和比较器87。
递减计数器81通过从CPU23经由总线27而被输入的设定信号,从而设定了驱动步数的初始值。第三电机43对时针2以及分针3进行联动驱动,在本实施方式中,被设定为,分针3以360步转一周,时针2以360×12=4320步转一周。
因此,像如后文所述按压按钮11而使城市指针5前进1小时的量的情况那样,在使时针2以及分针3快进1小时的量的情况下,CPU23将设定信号向递减计数器81输出,并设定360步。
此外,当输入了从微分电路77输出的微分信号PCLK时,递减计数器81进行递减计数,即,将计数值减“1”,从而对第三电机43的到驱动结束为止的剩余的步数进行计数。即,递减计数器81对驱动步剩余数n进行计数。
驱动控制电路82对作为递减计数器81的计数值的驱动步剩余数n进行检测,并根据驱动步剩余数n,而输出表示是否正在对第三电机43进行驱动控制的过程中的驱动控制信号DON。在本实施方式中,驱动控制电路82在驱动步剩余数n为“1”以上的情况下,将驱动控制信号DON设为H电平。此外,驱动控制电路82在驱动步剩余数n为“0”的情况下,将驱动控制信号DON设为L电平。
“与”电路83被输入有选择信号SEL被反相后的信号、和微分信号PCLK,在选择信号SEL为L电平时,当输入有微分信号PCLK时,将H电平信号向锁存电路85的时钟端子C输出。
第二计时器84在微分信号PCLK的上升沿被复位。由于微分信号PCLK在每当切换极性时被输出,因此,第二计时器84对一步的驱动时间t2进行计数。如图9所示,驱动时间t2为,微分信号PCLK的上升沿定时至下一个上升沿定时为止的时间。
锁存电路85在微分信号PCLK的上升沿,将第二计时器84所计数的驱动时间t2作为时间t2A而锁存。
第二解码器86根据在锁存电路85中锁存的时间t2A的值,而输出表示从最终脉冲的第几次之前开始减速的数值m、即剩余数判断值m。因此,第二解码器86为剩余数判断值设定部。
比较器87在微分信号PCLK所输出的定时,对剩余数判断值m和驱动步剩余数n进行比较,如果n在m以下,则将H电平信号作为选择信号SEL而输出,如果n大于m,则将L电平信号作为选择信号SEL而输出。
驱动周期调节部
驱动周期调节部90为,对第三电机43的驱动周期进行调节的电路,并具备第三计时器91、第四计时器92和选择电路93。
第三计时器91对在进行极性切换之后到输出下一步的驱动信号为止的一个期间t3进行计数。因此,第三计时器91在微分信号PCLK被输入时被复位,并在经过时间t3之后,输出H电平信号。
第四计时器92对在进行极性切换之后到输出下一步的驱动信号为止的一个期间t4进行计数。期间t4为长于期间t3的期间。第四计时器92在微分信号PCLK被输入时被复位,并在经过时间t4之后,输出H电平信号。
选择电路93根据从比较器87输出的选择信号SEL,而对第三计时器91以及第四计时器92的输出进行选择,并将非驱动期间信号THZ向第一解码器76输出。
如图9所示,非驱动期间信号THZ在选择了期间t3的情况下,在微分信号PCLK的上升沿处变化为H电平,在经过期间t3时变化为L电平。即,在极性的切换时,在期间t3内成为H电平。同样地,在选择了期间t4的情况下,非驱动期间信号THZ在极性的切换时在期间t4内成为H电平。
而且,在经过了由非驱动期间信号THZ设定的期间之后,第一解码器76以被切换了极性的驱动电流被供给至线圈130的方式而对驱动器51进行控制。因此,在本实施方式中,期间t3为第一预定时间,期间t4为第二预定时间,在这些期间内,通过不供给驱动电流而维持为高阻抗状态,从而能够对不向线圈130供给驱动电流的期间、即、将转子133设为非驱动状态的非驱动期间进行变更。当对作为非驱动期间的期间t3以及期间t4进行比较时,期间t4被设为长于期间t3。因此,在选择了期间t4的情况下,与选择了期间t3的情况相比,供给驱动电流的定时延迟,并相应地使转子133被减速。
驱动器以及检测电路的结构
如图6所示,驱动器以及检测电路50具备驱动器51和电流检测电路61。
驱动器51具备两个Pch晶体管52、53、四个Nch晶体管54、55、56、57、两个检测电阻58、59。各晶体管52~57通过从第一解码器76输出的栅极信号P1、P2、N1、N2、N3、N4而被控制,并向第三电机43的线圈130供给正反两个方向的电流。
电流检测电路61具备第一基准电压产生电路62、第二基准电压产生电路63、比较器641、642、651、652和复合门68、69。复合门68为具备与将图6所示的“与”电路661、662以及“或”电路680组合在一起而获得的部件同等的功能的一个元件。复合门69为具备与将“与”电路671、672以及“或”电路690组合在一起而获得的部件同等的功能的一个元件。
比较器641、642分别对在电阻值R1、R2的检测电阻58、59的两端处产生的电压、和第一基准电压产生电路62的电压进行比较。
由于在“与”电路661中反相输入有驱动极性信号PL,并在“与”电路662中原样输入有驱动极性信号PL,因此,由驱动极性信号PL选择的比较器641、642的一方的输出作为检测信号DT1而被输出。
比较器651、652分别对在电阻值R1、R2的检测电阻58、59的两端中产生的电压、和第二基准电压产生电路63的电压进行比较。
由于在“与”电路671中反相输入有驱动极性信号PL,并在“与”电路672中原样输入有驱动极性信号PL,因此,由驱动极性信号PL选择的比较器651、652的一方的输出作为检测信号DT2而被输出。
第一基准电压产生电路62在流过线圈130的电流为下限电流值Imin的情况下被设定为,输出相当于在检测电阻58、59的两端产生的电压的电位。
因此,在流过线圈130的电流I为下限电流值Imin以上的情况下,由于在检测电阻58、59的两端产生的电压高于第一基准电压产生电路62的输出电压,因此,检测信号DT1成为H电平。另一方面,在电流I低于下限电流值Imin的情况下,检测信号DT1成为L电平。因此,电流检测电路61的第一基准电压产生电路62、比较器641、642、复合门68为,对流过线圈130的电流I小于下限电流值Imin的情况进行检测的下限检测部。
第二基准电压产生电路63产生相当于上限电流值Imax的电压。因此,电流检测电路61的检测信号DT2在流过线圈130的电流I超过了上限电流值Imax的情况下,成为H电平,并在流过线圈130的电流I为上限电流值Imax以下的情况下,成为L电平。因此,电流检测电路61的第二基准电压产生电路63、比较器651、652、复合门69为,对流过线圈130的电流I超过了上限电流值Imax的情况进行检测的上限检测部。
在此,根据作为电流检测部的电流检测电路61检测出的电流值、即作为电流值的检测结果的检测信号DT1、DT2而将驱动器51控制为导通状态、关断状态的控制部被构成为,具备“或”电路73、SR锁存电路74、第一解码器76。
此外,在检测出作为驱动器51的关断状态的持续时间的关断时间Toff超过作为预定条件的判断时间t1的情况下,极性切换部70使驱动极性信号PL反相,并向第一解码器76、微分电路77输出,从而使第一解码器76对驱动电流的极性进行切换。
电机控制电路的控制处理
接下来,基于图7以及图8的流程图,对本实施方式中的动作进行说明。在本实施方式中,成为如下的规格,即,每当按压按钮11而输入了开关S1时,城市指针5向具有1小时时差的下一个城市的显示位置进行移动,时针2以及分针3与城市指针5的移动联动地以快进的方式被移动+60分钟。
因此,当通过按钮11而存在开关S1的输入时,IC20的CPU23首先通过从第二电机控制电路32输出的驱动脉冲,而使城市指针5正转、即向右旋转一步。由于城市指针5的运针方法能够利用一直以来所实施的控制方法,因此,省略说明。
接下来,利用图7、8的流程图和图9的时序图,对城市指针5以快进的方式而前进+60分钟即1小时的情况下的时针2、分针3的动作、即由第三电机控制电路33所实施的控制进行说明。
当通过开关S1的输入而使城市指针5移动+60分钟时,CPU23经由总线27而输出设定信号,并执行将与使分针3运针1小时的量的步数相当的360置位于递减计数器81中的步骤SA1。
此外,在CPU23输出设定信号而设定递减计数器81的步数之后,通过第三电机控制电路33内的各电路而执行以下的控制。即,CPU23也可以在对第三电机43进行驱动的定时,仅将设定该驱动量的设定信号向第三电机控制电路33输出。
当在递减计数器81中设定了步数360时,由于递减计数器81不是“0”,因此,驱动控制电路82将驱动控制信号DON设为H电平,第一解码器76执行通过栅极信号P1、P2、N1、N2、N3、N4而使第三电机43的驱动器51导通的步骤SA2。通过驱动器51被导通,从而使第三电机43工作,并开始时针2以及分针3的驱动。
此外,在流程图以及以下的说明中,使驱动器51导通是指,将驱动器51控制为能够使驱动电流流过线圈130的导通状态的意思,使驱动器51关断是指,将驱动器51控制为无法使驱动电流流过线圈130的关断状态的意思。
在本实施方式中,在图9的时序图中驱动控制信号DON刚成为H电平之后,由于P1为L电平,P2为H电平,因此,Pch晶体管52被导通,Pch晶体管53被关断。另外,由于N1~N3为L电平,N4为H电平,因此,Nch晶体管54、55、56被关断,Nch晶体管57被导通。因此,电流流过Pch晶体管52、端子O5、线圈130、端子O6、检测电阻59、Nch晶体管57。在本实施方式中,将从端子O5朝向端子O6而流过线圈130的电流设为正方向的电流。另外,在本实施方式中,向线圈130供给的驱动电流被切换为第一极性以及第二极性,在第一极性的情况下,设为正方向的电流流过线圈130。因此,正方向的电流流过线圈130的状态为,通过第一极性的驱动信号而将驱动器51控制为导通状态的状态。
接下来,第三电机控制电路33执行步骤SA3,并对流过线圈130的电流I是否超过上限电流值Imax进行判断。到在检测电阻58、59中产生的电压超过第二基准电压产生电路63的基准电压为止,第三电机控制电路33在步骤SA3中判断为否,并持续进行步骤SA3的判断处理。
另一方面,在电流I超过上限电流值Imax的情况下,第三电机控制电路33在步骤SA3中判断为是,并将检测信号DT2设为H电平。当检测信号DT2成为H电平时,SR锁存电路74的复位端子R成为H电平,切换信号TON变化为L电平。因此,执行了步骤SA4,第一解码器76通过栅极信号P1、P2、N1、N2、N3、N4而使驱动器51关断。具体而言,P1成为H电平,P2成为H电平,N1成为H电平,N2成为L电平,N3成为H电平,N4成为H电平。因此,线圈130的两端与电源端子VSS连接而短路,也停止了电流I从驱动器51向线圈130的供给。因此,电流未向线圈130供给的状态为,驱动器51被控制为关断状态的状态。在本实施方式中,将使Pch晶体管52、53以及Nch晶体管55关断、并使Nch晶体管54、56、57导通的状态,设置为驱动器51的第一极性下的关断状态。
此外,当切换信号TON变化为L电平时,第一计时器71的复位被解除,开始第一计时器71的计时器计测。此外,当驱动器51被导通从而使切换信号TON变化为H电平时,第一计时器71被复位,从而停止判断时间t1的计测。
接下来,第三电机控制电路33执行步骤SA5,并对流过线圈130的电流I是否低于下限电流值Imin进行判断。第三电机控制电路33在步骤SA5中判断为是时,执行步骤SA6,从而对驱动器51的关断时间是否超过判断时间t1进行判断。即,在关断驱动器51之后,如果到电流I低于Imin为止的经过时间、即关断时间在判断时间t1以下,则第三电机控制电路33在步骤SA6中判断为否,如果超过判断时间t1,则在步骤SA6中判断为是。具体而言,电流I低于下限电流值Imin,在步骤SA6中判断为是的定时,如果输出TM1为H电平,则能够判断为,驱动器51的关断时间超过判断时间t1,如果输出TM1为L电平,则能够判断为,未超过判断时间t1。
在步骤SA6中判断为否的情况下,第三电机控制电路33不执行极性的切换,而返回至步骤SA2,使驱动器51导通,从而对第三电机43进行驱动。
在作为使驱动器51导通的期间的导通时间Ton、作为关断的期间的关断时间Toff、感应电压V、驱动电压E、驱动电流i、线圈电阻R之间具有下述的式(1)的关系,并能够根据感应电压V而对切换驱动的极性的最佳的定时进行推测。
V=E*Ton/(Ton+Toff)-R*i…(1)
因此,在关断时间Toff未超过判断时间t1的情况下,第三电机控制电路33在步骤SA6中判断为否,再次执行使驱动器51导通从而再次开始驱动电流向开始线圈130的供给的步骤SA2。
另一方面,如果关断时间Toff超过判断时间t1,则第三电机控制电路33判断为,转子133旋转了180度,从而执行对极性进行切换的步骤SA7,执行对在递减计数器81中计数的驱动步剩余数n进行递减计数的步骤SA8。
接下来,第三电机控制电路33执行对驱动步剩余数n是否为“0”进行判断的步骤SA9,在步骤SA9中判断为是的情况下,判断为,时针2以及分针3的1小时的量的快进结束,从而结束第三电机43的驱动。具体而言,当在递减计数器81中计数的驱动步剩余数n成为“0”时,驱动控制电路82将驱动控制信号DON设为L电平,并结束第三电机43的驱动控制。
第三电机控制电路33在步骤SA9中判断为否的情况下,执行减速控制处理SA10。
在开始减速控制处理SA10时,如图8所示,第三电机控制电路33从比较器87输出的选择信号SEL成为H电平,并执行对是否在非驱动期间信号THZ中设定了期间t4进行判断的步骤SA11。
第三电机控制电路33在步骤SA11中判断为否的情况下,执行通过锁存电路85而将由第二计时器84计测的驱动时间t2作为时间t2A而锁存的步骤SA12。
另一方面,第三电机控制电路33在步骤SA11中判断为是的情况下,不执行步骤SA12。此外,也如图9所示,比较器87在递减计数器81中设定步数360并开始第三电机43的驱动时,输出L电平的选择信号SEL。因此,选择电路93所输出的非驱动期间信号THZ选择了第三计时器91所计数的期间t3,并在步骤SA11中被判断为否。因此,到在非驱动期间信号THZ中设定了时间t4为止,每当进行极性的切换时,执行步骤SA12。
第三电机控制电路33的第二解码器86基于在锁存电路85中被锁存的时间t2A的值,而设定剩余步数的剩余数判断值m。具体而言,第二解码器86执行对时间t2A是否小于下限判断时间t5进行判断的步骤SA13,并在步骤SA13中判断为是的情况、即t2A<t5的情况下,执行将剩余数判断值m设定为“3”的步骤SA14。
第二解码器86在步骤SA13中判断为否的情况下,执行对时间t2A是否小于上限判断时间t6进行判断的步骤SA15,并在步骤SA15中判断为是的情况、即t5≤t2A<t6的情况下,执行将剩余数判断值m设定为“2”的步骤SA16。
第二解码器86在步骤SA15中判断为否的情况、即t2A≥t6的情况下,执行将剩余数判断值m设定为“1”的步骤SA17。
接下来,比较器87执行对由递减计数器81计数的驱动步剩余数n是否在由第二解码器86设定的剩余数判断值m以下、即是否n≤m进行判断的步骤SA18。
在步骤SA18中判断为否的情况下,比较器87将选择信号SEL设为L电平,并执行将非驱动期间信号THZ设定为由第三计时器91计测的期间t3的步骤SA19。
在步骤SA18中判断为是的情况下,比较器87将选择信号SEL设为H电平,并执行将非驱动期间信号THZ设定为由第四计时器92计测的期间t4的步骤SA20。
接下来,第一解码器76在极性切换的定时而执行了在非驱动期间信号THZ下将驱动器51设为高阻抗状态的步骤SA21之后,执行对是否经过了非驱动期间信号THZ以上进行判断的步骤SA22。第一解码器76在步骤SA22中判断为“否”的期间内,维持驱动器51的高阻抗状态。此外,在经过非驱动期间信号THZ而在步骤SA22中判断为是时,第一解码器76结束减速控制处理SA10,并返回至步骤SA2,而开始下一步的驱动脉冲的输出。
由此,当驱动步剩余数n成为剩余数判断值m以下时,高阻抗状态的期间变长,为t4,与高阻抗状态的期间为t3的情况相比,通过转子133的旋转轴等的摩擦电阻等而使施加在转子133上的驱动力降低,而使转子133被减速,并防止了转子133的超限运动。即,在减速控制处理SA10中,通过对不供给驱动电流的非驱动期间进行变更,而能够变更转子133的减速控制量。
例如,在图9的时序图中,由于时间t2A在下限判断时间t5以上、且小于上限判断时间t6,因此,当选择了m=2,成为n=2时,也就是说,从最后一步的一步前起将非驱动期间信号THZ变更为与期间t3相比较长的期间t4。
此外,t1、t3、t4、t5、t6的具体的数值只要根据成为驱动对象的指针的种类或快进时的速度、第三电机43的性能等而适当地进行设定即可。此外,虽然能够适当地设定将线圈130的两端设为高阻抗状态而不供给驱动电流的非驱动期间即期间t3以及期间t4的比例,但例如,只要在期间t3的2~5倍左右的范围内设定期间t4即可。
第一实施方式的效果
根据本实施方式的第三电机控制电路33,当驱动步剩余数n成为剩余数判断值m以下时,由于通过将非驱动期间信号THZ切换为与期间t3相比较长的期间t4而使不供给驱动电流的非驱动期间变长,供给驱动电流的定时也延迟,因此,能够使转子133更加减速,并能够防止转子133的超限运动。
此外,由于基于将驱动时间t2锁存的时间t2A、即第三电机43的旋转速度而设定了剩余数判断值m,因此,能够更加可靠地防止转子133的超限运动。即,由于在时间t2A小于下限判断时间t5的情况下,第三电机43的旋转速度较大而进行超限运动的可能性升高,因此,设为m=3,通过提前切换为非驱动期间较长、即可使转子133更加减速的控制,从而能够可靠地防止超限运动。另一方面,由于在时间t2A为上限判断时间t6以上的情况下,第三电机43的旋转速度较小而使超限运动的可能性也变低,因此,设为m=1,使非驱动期间延长的控制在即将停止之前进行了切换。此外,在时间t2A为下限判断时间t5以上、且小于上限判断时间t6的情况下,由于第三电机43的旋转速度为中程度,因此,设为m=2,通过将使非驱动期间延长的定时设定为旋转速度较大的情况和较小的情况之间,从而能够适当地使转子133减速,并防止了超限运动。
因此,第三电机控制电路33在实施使第三电机43快进的驱动控制的同时,能够防止转子133的超限运动,从而能够在预定的位置停止时针2以及分针3。
由于由使用了逻辑元件的专用的电路构成第三电机控制电路33,因此,与由CPU23实现的情况相比,能够实现低电压驱动以及低功耗化,尤其能够适于如手表那样的便携式的电子钟表1中。
第一变形例
也可以省略第三计时器91,并设为期间t3=0。即,也可以到驱动步剩余数n成为剩余数判断值m以下为止,不设置高阻抗期间,而直接执行下一步的驱动。
第二实施方式
接下来,参照图10~13,对本发明的第二实施方式的电子钟表进行说明。此外,在第二实施方式中,对与第一实施方式相同或同样的结构,标记相同的符号,并省略或简化说明。
第二实施方式的电子钟表为,通过到第三电机43的驱动周期稳定为止的步数而对第三电机43的负载进行判断、并对切换减速控制的定时进行调节的电子钟表。此外,虽然在第一实施方式中,通过将到供给切换了极性的驱动电流为止的非驱动期间切换为作为第一预定时间的期间t3、和作为第二预定时间的期间t4,而切换了转子133的减速的程度,但在第二实施方式中,通过对作为第一状态的高阻抗状态和作为第二状态的短路状态进行切换,从而切换了减速控制量。即,作为第一状态的高阻抗状态由于不向线圈130供给驱动电流,因此,使转子133旋转的力不发挥作用,其结果为,转子133的旋转轴的摩擦等的影响变大,从而能够使转子133减速。另一方面,当设为作为第二状态的短路状态时,由于短路制动施加在转子133上,因此,与第一状态相比,能够增大转子133的减速控制量,转子133更加大幅地减速。
结构的说明
第二实施方式的电子钟表使用了图10所示的第三电机控制电路33B,以代替第一实施方式的第三电机控制电路33。第三电机控制电路33B具备驱动器以及检测电路50、极性切换部70B、驱动步剩余数检测部80B、驱动周期调节部90B。驱动器以及检测电路50由于为与第一实施方式相同的结构,因此,省略说明。
极性切换部70B具备作为与所述第一实施方式相同的结构的第一计时器71、“与”电路72、“或”电路73、SR锁存电路74、触发器75、微分电路77、和与所述第一实施方式不同的第一解码器76B。
如后文所述,第一解码器76B在输入有切换信号TON、驱动极性信号PL、驱动控制信号DON的基础上、还输入有选择信号SEL以及第三计时器91的输出TM3,并基于这些信号而输出栅极信号P1、P2、N1、N2、N3、N4这一点上,与第一实施方式的第一解码器76不同。
此外,在第二实施方式中,控制部根据作为电流检测部的电流检测电路61所检测出的电流值、即作为电流值的检测结果的检测信号DT1、DT2,而将驱动器51控制为导通状态、关断状态,控制部与第一实施方式同样地被构成为,具备“或”电路73、SR锁存电路74、第一解码器76B。
驱动步剩余数检测部80B具备作为与第一实施方式相同的结构的递减计数器81、驱动控制电路82、“与”电路83、第二计时器84、和与第一实施方式不同的第一锁存电路85B、第二锁存电路86B、第一比较器88B、第二比较器87B、计数器89B、第三比较器891、“与”电路892。
“与”电路83输入有从“与”电路892输出的信号XCE被反相后的信号、和微分信号PCLK,在信号XCE为L电平时,当输入有微分信号PCLK时,向第一锁存电路85B输出H电平信号,并对第一锁存电路85B进行锁存。
第二计时器84在微分信号PCLK的上升沿被复位。由于微分信号PCLK每当切换极性时被输出,因此,第二计时器84对一步的驱动时间t2进行计数。
第一锁存电路85B在微分信号PCLK的上升沿将第二计时器84所计数的驱动时间t2作为时间t2A而锁存。
第二锁存电路86B在微分信号PCLK的上升沿将第一锁存电路85B所锁存的时间t2A作为时间t2B而锁存。
即,在微分信号PCLK上升而实施了极性切换的定时,刚刚之前、即一步前的一步的驱动时间t2作为时间t2A而被存储,两步前的一步的驱动时间作为时间t2B而被存储。
第一比较器88B对时间t2A和时间t2B之差是否小于预定值tmin进行比较,在小于的情况下,将向“与”电路892输出的信号维持为H电平。第三比较器891为,在由计数器89B计数的剩余数判断值m为1以上的情况下,成为H电平,在小于1的情况下,成为L电平的电路。因此,从“与”电路83输出的信号XCE在时间t2A与时间t2B之差小于预定值tmin、且m在1以上的情况下,维持为L电平,并禁止向第一锁存电路85B、第二锁存电路86B、计数器89B输入的时钟信号的输出。
也就是说,当驱动周期稳定从而使与上一次的驱动时间之间的差异小于预定值tmin时,停止由第一锁存电路85B、第二锁存电路86B锁存的值的更新或计数器89B的剩余数判断值m的更新。
到信号XCE为L电平的期间、即驱动周期稳定而成为H电平为止,计数器89B对微分信号PCLK进行计数,从而输出剩余数判断值m。因此,计数器89B为剩余数判断值设定部。在第二实施方式中,被设定为,从最后脉冲的m脉冲前起对转子133施加短路制动,从而增大转子133的减速控制量。
此外,计数器89B被反相地输入有驱动控制信号DON,当驱动控制信号DON从L电平转换为H电平时,计数器89B被复位,并被设定为初始值-1。
第二比较器87B对由计数器89B计数的剩余数判断值m和由递减计数器81计数的驱动步剩余数n进行比较,如果n为m以下,则作为选择信号SEL而输出H电平信号,在n大于m的情况下,作为选择信号SEL,而输出L电平信号。
驱动周期调节部90B具备第三计时器91。
第三计时器91在切换极性后,对到输出下一步的驱动信号为止的期间t3进行计数。第三计时器91在微分信号PCLK被输入时被复位,并在经过期间t3之后,输出成为H电平的输出TM3。
第二实施方式的动作
接下来,利用图11以及图12的流程图和图13的时序图,对第二实施方式的由第三电机控制电路33B所实施的控制进行说明。此外,第二实施方式也为,城市指针5移动+1小时,随之使时针2、分针3快进+60分钟的情况下的控制。因此,在图11的流程图中,由于步骤SB1~SB9的各处理为与所述第一实施方式的图7的流程图中的步骤SA1~SA9的各处理相同的处理,因此,省略或简化说明,以下,对与第一实施方式不同的处理进行说明。
第三电机控制电路33B在开始驱动时,与第一实施方式相同,执行步骤SB1~SB9的处理。
而且,第三电机控制电路33B在步骤SB9中判断为是时,判断为1小时的快进结束,并执行将计数器89B的剩余数判断值m设定为初始值-1的步骤SB10。具体而言,当递减计数器81的驱动步剩余数n成为“0”时,从驱动控制电路82输出的驱动控制信号DON变化为L电平,通过驱动控制信号DON反相并被输入至计数器89B的复位端子中,从而将计数器89B的剩余数判断值m设定为初始值-1。此外,由于在驱动结束时m被初始化为-1,因此,第二比较器87B的选择信号SEL、第三比较器891的输出、和从“与”电路892输出的信号XCE成为L电平。
另一方面,第三电机控制电路33B在步骤SB9中判断为否时,执行减速控制处理SB20。
如图12所示,减速控制处理SB20执行对信号XCE是否为L电平进行判断的步骤SB21。如前文所述,在上一次的驱动结束时,由于信号XCE被初始化为L电平,因此,在最初的一步的驱动结束而切换了极性的时间点、即在图13的时序图中驱动步剩余数n被递减计数为“359”的时间点,信号XCE被维持为L电平,在步骤SB21中判断为是。
第三电机控制电路33B在步骤SB21中判断为是时,执行步骤SB22~SB24的处理。即,与微分信号PCLK的上升沿联动而从“与”电路83输出的信号输入至第一锁存电路85B、第二锁存电路86B、计数器89B的时钟输入中,计数器89B将剩余数判断值m加+1。
因此,在开始驱动后执行最初的减速控制处理SB20的情况下,在步骤SB22中,成为m=-1+1=0。此外,虽然在步骤S24中,在第一锁存电路85B中锁存有时间t2A,但在步骤S23中,在第二锁存电路86B中未锁存有时间t2B,也就是说,时间t2B为0。而且,在步骤SB25中,由于m=0,因此,被判断为否。因此,不执行步骤SB26、SB27,而执行步骤SB28。在步骤SB28中,由于n=359、m=0,因此,判断为否,执行步骤SB29,在期间t3的期间内,驱动器51被维持为高阻抗状态。因此,转子133的减速控制量被维持为较小状态。
第三电机控制电路33B在步骤SB31中判断为是时,结束减速控制处理SB20,返回至图11的步骤SB2,执行步骤SB2~SB9,如果在步骤SB9中判断为否,则再次执行减速控制处理SB20。
在减速控制处理SB20的执行为第二次的情况下,计数器89B的剩余数判断值m为“0”,第三比较器891被维持为L电平,作为“与”电路892的输出的信号XCE维持L电平。因此,第三电机控制电路33B在步骤SB21中再次判断为是。
第三电机控制电路33B在步骤SB21中判断为是时,执行步骤SB22~SB24的处理。即,与微分信号PCLK的上升沿联动而从“与”电路83输出的信号输入至第一锁存电路85B、第二锁存电路86B、计数器89B的时钟输入中,计数器89B将剩余数判断值m加“+1”,从而将剩余数判断值m设为“1”。此外,第二锁存电路86B将由第一锁存电路85B锁存的上一次的第二计时器84的计数值t2A作为时间t2B而锁存。第一锁存电路85B将本次的第二计时器84的计数值t2作为时间t2A而锁存。
由于在步骤SB22中m=1,因此,第三电机控制电路33B在步骤SB25中判断为是,并执行步骤SB26。在步骤S26中,第一比较器88B对时间t2A以及时间t2B之差、和预定值tmin进行比较,并对t2A-t2B<tmin是否成立进行判断。第一比较器88B在步骤SB26中判断为否的情况下,将信号XCE维持为L电平,在判断为是的情况下,执行步骤SB27,并将信号XCE设定为H电平。
当信号XCE被设定为H电平时,在步骤SB21中判断为否,不执行步骤SB22~SB27。因此,计数器89B的剩余数判断值m也被固定。即,当信号XCE成为H电平时,由于“与”电路83的输出被维持为L电平,因此,第一锁存电路85B、第二锁存电路86B、计数器89B向时钟端子进行的信号输入也消失了。因此,第一锁存电路85B、第二锁存电路86B、计数器89B维持当前值。因此,计数器89B的剩余数判断值m被设定为到驱动周期稳定为止的步数。
接下来,第二比较器87B执行步骤SB28,并对递减计数器81的驱动步剩余数n是否在计数器89B的剩余数判断值m以下进行判断。
第一解码器76B在步骤SB28中判断为否时,执行将驱动器51的端子O5、O6设为作为第一状态的高阻抗状态的步骤SB29,当在步骤SB28中判断为是时,执行将驱动器51的端子O5、O6之间设为作为第二状态的短路状态的步骤SB30。
接下来,第一解码器76B执行步骤SB31,从而对是否从微分信号PCLK的上升沿经过了期间t3进行判断,到在步骤SB31中判断为是为止,持续进行步骤SB31。因此,驱动器51在切换极性后,到经过期间t3为止,将驱动器51控制为高阻抗状态或短路状态。
当将驱动器51的端子O5、O6之间设为短路状态时,施加了短路制动,与高阻抗状态相比,减速控制量增大,转子133更加减速。
另一方面,当将驱动器51的端子O5、O6设为高阻抗状态时,由于不是通过施加制动,而是通过不供给驱动电流的非驱动期间而被减速,因此,与短路状态相比,减速控制量变小。
第一解码器76在步骤SB31中判断为是时,结束减速控制处理SB20,返回至图11的步骤SB2,以下,到在步骤SB9中判断为是为止,反复执行步骤SB2~减速控制处理SB20。
由此,当驱动步剩余数n成为剩余数判断值m以下时,由于短路制动施加在转子133上,因此,减速控制量增加,转子133被大幅地减速,防止了转子133的超限运动。
例如,在图13的时序图中,由于从驱动开始起,在第三步,与上一次之间的驱动周期的差小于tmin,因此,剩余数判断值m的递增计数以“2”结束。其结果为,在最后一步的一步前以后、即驱动步剩余数n为2以下的的步骤中,期间t3的期间成为短路状态,转子133被减速,防止了超限运动。
此外,如果成为n=0,则如前文所述,m被初始化为-1,选择信号SEL、信号XCE分别成为L电平。
第二实施方式的作用效果
在第二实施方式中,当在驱动步剩余数检测部80B中,通过设置第二计时器84、第一锁存电路85B、第二锁存电路86B、第一比较器88B、计数器89B、第三比较器891,而能够对在开始驱动之后驱动周期稳定且与上一次的驱动步之间的驱动周期的差稳定在小于预定值tmin的情况进行检测。其结果为,例如,当经由轮系而与电机连接的针的惯性矩较大时,由于驱动速度的上升沿延迟,因此,剩余数判断值m变大。
当针的惯性矩较大时,由于在停止时易于进行超限运动,因此,在驱动结束前,需要进行从更早的时间起的减速。在本实施方式中,由于驱动速度的上升沿越慢,则由短路制动所产生的减速的开始越早,因此,自动地实施与针的惯性矩的差异相应的最佳的控制,防止了超限运动。
第二实施方式的变形例
虽然在第二实施方式中,将到驱动周期稳定为止的步数原样地设定为开始由短路制动所产生的减速的剩余数判断值m,但也可以将到驱动周期稳定为止的步数乘上常数、或加上偏移值而设定开始减速的剩余数判断值m。这些都能够易于通过乘法电路、或剩余数判断值m的初始值的设定来实现。此外,也可以以通过基于实验结果等而设定的表格或计算式,从而设定到驱动周期稳定为止的步数与开始减速的剩余步数之间的关系。
此外,虽然在第二实施方式中,对到与上一次的一步之间的周期的差小于预定值tmin为止的驱动步数进行了计数,但也可以不对驱动步数进行计测,而是对从驱动开始起始的时间进行计测,并通过计算式或表格而决定对开始减速的步数进行判断的剩余数判断值m。
第三实施方式
接下来,参照图14~18,对本发明的第三实施方式的电子钟表进行说明。此外,在第三实施方式中,对与第一实施方式和第二实施方式相同或同样的结构,标记相同的符号,并省略或简化说明。
结构的说明
第三实施方式的电子钟表使用了图14所示的第三电机控制电路33C,以代替第一实施方式的第三电机控制电路33。第三电机控制电路33C具备驱动器以及检测电路50C、极性切换部70C、驱动步剩余数检测部80C、驱动周期调节部90C。
如图15所示,驱动器以及检测电路50C具备驱动器51C以及电流检测电路61。由于电流检测电路61为与第一实施方式相同的结构,因此,省略说明。
相对于第一实施方式的驱动器51,驱动器51C在增加了Nch晶体管56C以及电阻58C、Nch晶体管57C以及电阻59C这一点上不同。
电阻58C为,与电阻值R1相比较小的电阻值R3的电阻,并经由Nch晶体管56C,而相对于端子O5,与电阻58并联连接。
电阻59C为,与电阻值R2相比较小的电阻值R4的电阻,并经由Nch晶体管57C,而相对于端子O6,与电阻59并联连接。
驱动器51C能够设定使与端子O5或端子O6连接的晶体管关断的第一状态即高阻抗状态、以无电阻的方式而使端子O5、O6短路的第三状态即短路状态、将Nch晶体管56C或57C设为导通状态并经由电阻58C或电阻59C而使端子O5、O6之间短路的高阻抗状态以及短路状态的中间的可获得制动力的第二状态。
即,在第三状态中,由于将端子O5、O6之间设为短路状态,因此,能够对转子133施加短路制动,并以较大的制动力而使转子133减速。
在第二状态中,由于经由电阻58C或电阻59C而将端子O5、O6之间设为短路状态,因此,流过线圈130的电流与第三状态相比变小,施加在转子133上的短路制动力也变低。因此,第二状态与第三状态相比,制动力变小,转子133的减速调节量也变低。
由于在第一状态下,将端子O5或端子O6设为高阻抗状态从而设为驱动电流不流动的状态,因此,在转子133上未施加有短路制动,而仅施加有由转子133的轴的摩擦电阻等所产生的制动力。因此,第一状态与第二状态相比,制动力变小,转子133的减速调节量也进一步降低。
由此,驱动器51C能够分三个阶段地对施加在转子133上的制动力进行切换并控制。
如图14所示,第三电机控制电路33C的极性切换部70C具备与所述第一实施方式相同的结构的第一计时器71、“与”电路72、“或”电路73、SR锁存电路74、触发器75、微分电路77、和与所述第一实施方式不同的驱动器以及检测电路50C、第三解码器76C。
第三电机控制电路33C的驱动步剩余数检测部80C具备与第一实施方式相同的结构的递减计数器81、驱动控制电路82、“与”电路83、第二计时器84、锁存电路85、作为剩余数判断值设定部的第二解码器86、比较器87、和新增加的对n=1进行检测的检测电路89C。
检测电路89C为,对递减计数器81的驱动步剩余数n成为1的情况进行检测的检测电路。
驱动周期调节部90C具备与第一实施方式相同的第三计时器91、第四计时器92、和与第一实施方式不同的选择电路93C以及第五计时器94。
第五计时器94对与第三计时器91所计测的期间t3以及第四计时器92所计测的期间t4相比较长的期间t7进行计测。
选择电路93C基于从比较器87输出的选择信号SEL以及从检测电路89C输出的检测信号,而选择针对转子133设定驱动电流的供给开始定时、即对不供给驱动电流的非驱动期间进行设定的非驱动期间信号THZ。
第三解码器76C基于切换信号TON、驱动极性信号PL、驱动控制信号DON、非驱动期间信号THZ、选择信号SEL、从检测电路89C输出的检测信号,而对栅极信号P1、P2、N1、N2、N3、N4、N5、N6进行控制。
第三实施方式的动作
接下来,利用图16以及图17的流程图、和图18的表,对第三实施方式的由第三电机控制电路33C所实施的控制进行说明。此外,第三实施方式也为,城市指针5移动+1小时,随之使时针2、分针3快进+60分钟的情况下的控制。因此,在图16的流程图中,由于步骤SC1~SC9的各处理为与第一实施方式的图7的流程图中的步骤SA1~SA9的各处理相同的处理,因此,省略说明。
第三电机控制电路33C在步骤SC9中判断为是时,结束第三电机43的驱动控制,当判断为否时,执行图17所示的减速控制处理SC10。
由于图17的流程图中的步骤SC11~SC17的各处理为与第一实施方式的图8的流程图中的步骤SA11~SA17的各处理相同的处理,因此,省略说明。
第三电机控制电路33C在SC14~SC17中设定了剩余数判断值m之后,通过检测电路89C的输出,而执行对是否为驱动步剩余数n=1进行判断的步骤SC18。
第三电机控制电路33C的选择电路93C在步骤SC18中判断为是的情况下,执行选择由第五计时器94计测的时间t7以作为非驱动期间信号THZ的步骤SC19。此外,第三解码器76C执行以使制动力成为小、中、大这三个阶段中的大的方式而对栅极信号进行控制的步骤SC20。
在步骤SC18中判断为否的情况下,第三电机控制电路33C的比较器87执行对递减计数器81的驱动步剩余数n是否在由第二解码器86设定的剩余数判断值m以下进行判断的步骤SA21。
比较器87在步骤SC21中判断为否的情况下,将选择信号SEL设为L电平,并执行将非驱动期间信号THZ设定为由第三计时器91计测的时间t3的步骤SC22。此外,第三解码器76C执行以使制动力成为小、中、大这三个阶段中的小的方式而对栅极信号进行控制的步骤SC23。
比较器87在步骤SC21中判断为是的情况下,将选择信号SEL设为H电平,并执行将非驱动期间信号THZ设定为由第四计时器92计测的时间t4的步骤SC24。此外,第三解码器76C执行以使制动力成为小、中、大这三个阶段中的中的方式而对栅极信号进行控制的步骤SC25。
在此,参照图18,对针对每个驱动极性而将制动力设定为小、中、大的栅极信号的设定进行说明。
在图18中,驱动极性信号PL为“0”是指,从端子O5朝向端子O6而使电流流过线圈130的第一极性的情况,驱动极性信号PL为“1”是指,从端子O6朝向端子O5而使电流流过线圈130的第二极性的情况。在图18的设定例中,通过将栅极信号P1、P2设为H电平,而将Pch晶体管52、53维持为关断状态。此外,通过将栅极信号N1、N2、N3、N4、N5、N6设定为H电平或L电平,而对Nch晶体管54、55、56、57、56C、57C的导通状态以及关断状态进行控制,从而设定制动力。因此,在以下的说明中,仅对Nch晶体管54、55、56、57、56C、57C的状态进行说明。
当驱动极性信号PL为“0”,且将制动力设定为小时,将与端子O6连接的Nch晶体管55、57、57C设为导通状态,并将与端子O5连接的Nch晶体管54、56、56C设为关断状态。因此,线圈130的端子O5成为作为第一状态的高阻抗状态,施加在转子133上的制动力成为由转子133的旋转轴与轴承之间的摩擦等所产生的较小的制动力。
当驱动极性信号PL为“0”,且将制动力设定为中时,将与端子O6连接的Nch晶体管55、57、57C设为导通状态,将经由电阻58C而与端子O5连接的Nch晶体管56C设为导通状态,并将与端子O5连接的Nch晶体管54、56设为关断状态。因此,线圈130的端子O5、O6之间成为通过电阻值R3的电阻58C而被短路的第二状态,施加在转子133上的制动力成为端子O5为高阻抗状态的情况、和端子O5、O6之间以无电阻的方式而被设为短路状态的情况下的中间的制动力。
当驱动极性信号PL为“0”,且将制动力设定为大时,将与端子O6连接的Nch晶体管55、57、57C设为导通状态,并将与端子O5连接的Nch晶体管54、56、56C设为导通状态。因此,线圈130的端子O5、O6之间成为第三状态、即以无电阻的方式而被设为短路状态,施加在转子133上的制动力也变得最大。
驱动极性信号PL为“1”情况与为“0”的情况相同,当将制动力设定为小时,将与端子O5连接的Nch晶体管54、56、56C设为导通状态,将与端子O6连接的Nch晶体管55、57、57C设为关断状态,将线圈130的端子O6设为高阻抗状态,并将施加在转子133上的制动力设为较小的制动力。
当驱动极性信号PL为“1”,且将制动力设定为中时,将与端子O5连接的Nch晶体管54、56、56C设为导通状态,将经由电阻59C而与端子O6连接的Nch晶体管57C设为导通状态,并将与端子O6连接的Nch晶体管55、57设为关断状态。因此,线圈130的端子O5、O6之间成为通过电阻值R4的电阻59C而被短路的状态,施加在转子133上的制动力成为端子O6为高阻抗状态的情况、和端子O5、O6之间以无电阻的方式而被设为短路状态的情况下的中间的制动力。
当驱动极性信号PL为“1”,且将制动力设定为大时,将与端子O5连接的Nch晶体管54、56、56C设为导通状态,将与端子O6连接的Nch晶体管55、57、57C设为导通状态。因此,线圈130的端子O5、O6之间以无电阻的方式而被设为短路状态,施加在转子133上的制动力也成为最大。
第三电机控制电路33C的第三解码器76C在步骤SC19、SC22、SC24中设定非驱动期间信号THZ,在步骤SC20、SC23、SC25中设定制动力之后,执行对是否经过了非驱动期间信号THZ、即被设定的期间t3、t4、t7以上进行判断的步骤SC26。
第三解码器76C在步骤SC26中判断为“否”的期间内,维持与被设定的制动力相应的各栅极信号的输出。此外,第三解码器76C在经过被设定为非驱动期间信号THZ的时间而在步骤SC26中判断为是时,结束减速控制处理SC10,返回至图16的步骤SC2,而开始下一步的驱动脉冲的输出。因此,被设定为非驱动期间信号THZ的期间t3、t4、t7为,通过从小、中、大中选择出的制动力而使转子133被减速的减速期间。
根据以上的处理,在驱动步剩余数n大于剩余数判断值m时,在极性切换时到下一步的驱动为止的期间t3的期间内,驱动器51的状态成为高阻抗,制动力成为较小的制动力。
当驱动步剩余数n成为剩余数判断值m以下时,到下一步的驱动为止的时间成为与期间t3相比较长的期间t4,驱动器51的状态成为通过电阻58C或电阻59C而被短路的状态,制动力成为高阻抗状态和以无电阻的方式而被设为短路状态的状态的中间的制动力。
在驱动步剩余数n为“1”、即最后脉冲输出前,将到最后一步的驱动为止的时间设定为与期间t4相比较大的期间t7,并且,将驱动器51设为短路状态,从而将制动力设为最大。
第三实施方式的效果
根据本实施方式的第三电机控制电路33C,由于在驱动步剩余数n大于剩余数判断值m的情况、n为m以下的情况、和n=1的情况下,分别分三个阶段地来切换制动力以及非驱动期间即转子133的减速期间,因此,能够更加可靠地防止转子133进行超限运动的情况。尤其,由于在最后一步的驱动前,在最长的期间t7的期间内,设定为制动力成为最大,因此,能够使转子133大幅减速,并能够可靠地防止转子133的超限运动。
此外,在本实施方式中,由于不仅分三个阶段地对制动力进行切换,也分三个阶段地切换了减速期间,因此,能够精细地对转子133的减速控制量进行调节。
其他的实施方式
此外,本发明并未被限定于前文所述的实施方式,在可实现本发明的目的的范围内的变形、改良等被包含于本发明中。
在所述第一实施方式和第二实施方式中,也可以与第三实施方式相同地,根据负载,而对从驱动脉冲的结束至下一步的驱动脉冲的输出为止的非驱动期间即减速期间的长度、和驱动器51的状态即制动力的大小这两方进行切换,从而精细地对两个阶段的减速调节量进行控制。
此外,在第三实施方式中,也可以将三种减速期间和三种制动力按顺序组合在一起,并分九个阶段地对减速调节量进行调节。
为了提高转子133的超限运动防止效果,也可以在最后脉冲的极性反相的检测后,输出用于进行制动的抽吸脉冲。
虽然在所述实施方式中,通过逻辑电路而构成了第三电机控制电路33~33C,但也可以利用经由总线27而对驱动器51的各晶体管进行直接控制的CPU23来构成。
虽然在所述各实施方式中,电子钟表1为手表类型的钟表,但例如,也可以为座钟。此外,本发明的电机控制电路并未被限定于对时针2以及分针3进行运针的第三电机控制电路33~33C,也可以应用于第一电机控制电路31、第二电机控制电路32中。
符号说明
1…电子钟表;2…时针;3…分针;4…小秒针;5…城市指针;9…表冠;11、12…按钮;23…CPU;27…总线;31…第一电机控制电路;32…第二电机控制电路;33、33B、33C…第三电机控制电路;41…第一电机;42…第二电机;43…第三电机;50、50B、50C…检测电路;51、51C…驱动器;52、53…Pch晶体管;53、54、55、56、56C、57、57C…Nch晶体管;58、58C、59、59C…电阻;61…电流检测电路;62…第一基准电压产生电路;63…第二基准电压产生电路;70、70B、70C…极性切换部;71…第一计时器;72…“与”电路;73…“或”电路;74…SR锁存电路;75…触发器;76…第一解码器;76B…第一解码器;76C…第三解码器;77…微分电路;80、80B、80C…驱动步剩余数检测部;81…递减计数器;82…驱动控制电路;83…“与”电路;84…第二计时器;85…锁存电路;85B…第一锁存电路;86…第二解码器;86B…第二锁存电路;87…比较器;87B…第二比较器;88B…第一比较器;89B…计数器;89C…检测电路;891…第三比较器;892…“与”电路;90、90B、90C…驱动周期调节部;91…第三计时器;92…第四计时器;93、93C…选择电路;94…第五计时器;96…选择电路;130…线圈;131…定子;133…转子。
Claims (10)
1.一种电子钟表,其特征在于,具备:
电机,其具有线圈以及转子;
驱动器,其具有向所述线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态以及不供给所述驱动电流的关断状态;
电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;
控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;
极性切换部,其在检测出所述驱动器的所述导通状态的持续时间即导通时间或者所述驱动器的所述关断状态的持续时间即关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;
驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;
驱动周期调节部,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,所述驱动周期调节部将向所述线圈供给所述驱动电流的所述端子设定为第一状态,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,所述驱动周期调节部将所述端子设定为与所述第一状态相比施加在所述转子上的制动力更大的第二状态。
2.如权利要求1所述的电子钟表,其特征在于,
具备剩余数判断值设定部,所述剩余数判断值设定部基于所述电机的驱动周期,而对所述剩余数判断值进行设定。
3.如权利要求1所述的电子钟表,其特征在于,
具备剩余数判断值设定部,所述剩余数判断值设定部基于从所述电机的驱动开始到所述电机的驱动周期收敛为止的驱动步数或经过时间,而对所述剩余数判断值进行设定。
4.如权利要求1所述的电子钟表,其特征在于,
所述第一状态为,将所述端子设为高阻抗状态的状态,
所述第二状态为,将所述端子设为短路状态的状态。
5.如权利要求1所述的电子钟表,其特征在于,
所述第一状态为,将所述端子设为高阻抗状态的状态,
所述第二状态为,经由预定的电阻而将所述端子之间设为短路状态的状态。
6.一种电子钟表,其特征在于,具备:
电机,其具有线圈以及转子;
驱动器,其具有向所述线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态以及不供给所述驱动电流的关断状态;
电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;
控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;
极性切换部,其在检测出所述驱动器的所述导通状态的持续时间即导通时间或者所述驱动器的所述关断状态的持续时间即关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;
驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;
驱动周期调节部,其以如下方式对所述极性切换部进行调节,即,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,在从检测出符合所述预定条件起经过第一预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,在从检测出符合所述预定条件起经过与所述第一预定时间相比较长的第二预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换。
7.如权利要求6所述的电子钟表,其特征在于,
具备剩余数判断值设定部,所述剩余数判断值设定部基于所述电机的驱动周期而设定所述剩余数判断值。
8.如权利要求6所述的电子钟表,其特征在于,
具备剩余数判断值设定部,所述剩余数判断值设定部基于从所述电机的驱动开始到所述电机的驱动周期收敛为止的驱动步数或经过时间,而对所述剩余数判断值进行设定。
9.一种电机控制电路,其特征在于,具备:
驱动器,其具有向电机的线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态以及不供给所述驱动电流的关断状态;
电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;
控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;
极性切换部,其在检测出所述驱动器的所述导通状态的持续时间即导通时间或者所述驱动器的所述关断状态的持续时间即关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;
驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;
驱动周期调节部,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,所述驱动周期调节部将向所述线圈供给所述驱动电流的所述端子设定为第一状态,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,所述驱动周期调节部将所述端子设定为与所述第一状态相比施加在所述电机的转子上的制动力更大的第二状态。
10.一种电机控制电路,其特征在于,具备:
驱动器,其具有向电机的线圈供给驱动电流的端子,并被控制为向所述线圈供给所述驱动电流的导通状态以及不供给所述驱动电流的关断状态;
电流检测部,其对流过所述线圈的电流值进行检测;
控制部,其根据所述电流检测部所检测出的所述电流值,而将所述驱动器控制为所述导通状态或所述关断状态;
极性切换部,其在检测出所述驱动器的所述导通状态的持续时间即导通时间或者所述驱动器的所述关断状态的持续时间即关断时间符合预定条件的情况下,判断为所述电机的一步的量的驱动结束,并对所述驱动电流的极性进行切换;
驱动步剩余数检测部,其对驱动步剩余数是否在剩余数判断值以下进行检测,其中,所述驱动步剩余数针对所述驱动电流的极性的每次切换而每次减少一步,并表示到所述电机的驱动结束为止的剩余的驱动步数;
驱动周期调节部,其以如下方式对所述极性切换部进行调节,即,当所述驱动步剩余数大于所述剩余数判断值时,在从检测出符合所述预定条件起经过第一预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换,当所述驱动步剩余数在所述剩余数判断值以下时,在从检测出符合所述预定条件起经过与所述第一预定时间相比较长的第二预定时间后,对所述驱动电流的极性进行切换。
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