JP2006047329A - 計時装置、携帯用電子機器および計時装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転錘を用いて運動エネルギーを捉えて発電を行う発電装置40を内蔵した計時装置1において、発電装置40が発電しているか否かを発電検出回路91で検出し、非発電時間が所定の待機時間を越えたときに、表示モードから節電モードに移行して時刻表示を停止する。非発電時間計測回路99は、表示モードにおいては、発電検出回路91の検出結果を受けて発電装置40が非発電の状態にある非発電時間を計測する一方、節電モードにおいては、節電モードの継続時間を計測する。
【選択図】図2
Description
1.1.概要構成
図1は、本発明の第1実施形態に係る計時装置1の構成を示したものである。この計時装置1は、腕時計であって、使用者は装置本体に連結されたベルトを手首に巻き付けて使用するようになっている。
計時装置1は、大別すると、発電部Aと、電源部Bと、秒針運針機構Csと、時分針運針機構Chmと、制御部23と、秒針駆動部30sと、時分針駆動部30hmとを備えて構成される。
なお、後述するように、節電モードには、秒針53が停止し時針77および分針76のみが運針している状態である「秒節電モード」と、秒節電モードの状態において、時針77および分針76が止まり時刻表示を停止する「時分節電モード」の2種類がある。
次に、計時装置1の各構成要素について説明する。なお、制御部23については、図2に示した機能ブロックを用いて後述する。
発電部Aは、発電装置40、回転錘45および増速用ギア46を備えて構成される。
発電装置40は、発電用ロータ43が発電用ステータ42の内部で回転し、発電用ステータ42に接続された発電コイル44に誘起された電力を外部に出力できる電磁誘導型の交流発電装置である。
また、回転錘45は、発電用ロータ43に運動エネルギーを伝達する手段として機能し、この回転錘45の動きが増速用ギア46を介して発電用ロータ43に伝達される。この回転錘45は、腕時計型の計時装置1ではユーザの腕の動きなどを捉えて装置内で旋回できるようになっている。したがって、使用者の生活に関連したエネルギーを利用して発電を行い、その電力を用いて計時装置1が駆動される。
電源部Bは、整流回路として作用するダイオード47、高容量2次電源48、昇降圧回路49およびリミッタ回路LMを備えて構成される。
昇降圧回路49は、複数のコンデンサ49a、49bおよび49cを用いて多段階の昇圧および降圧ができるようになっており、制御部23からの制御信号φ11によって秒針駆動部30sおよび時分針駆動部30hmに供給する電圧を調整する。また、昇降圧回路49の出力電圧はモニタ信号φ12によって制御部23にも供給されており、これによって出力電圧をモニタしている。ここで、電源部Bは、Vdd(高電圧側)を基準電位(GND)に取り、Vss(低電圧側)を電源電圧として生成している。
次に、運針機構Cs、Chmについて説明する。
1.2.3.1.秒針運針機構
まず、秒針運針機構Csについて説明する。
秒針運針機構Csに用いられているステッピングモータ10は、パルスモータ、ステップモータ、階動モータあるいはデジタルモータなどとも称され、デジタル制御装置のアクチュエータとして多用されている、パルス信号によって駆動されるモータである。近年、携帯に適した小型の電子装置あるいは情報機器用のアクチュエータとして小型、軽量化されたステッピングモータが多く採用されている。このような電子装置の代表的なものが電子時計、時間スイッチ、クロノグラフといった計時装置である。
ロータ13の回転は、かなを介してロータ13に噛合された秒中間車51および秒車(秒指示車)52から成る輪列50によって、秒車52の軸に接合された秒針53に伝達され、秒表示がなされる。
次に、時分針運針機構Chmについて説明する。
時分針運針機構Chmに用いられるステッピングモータ60の構成は、上述のステッピングモータ10の構成と同様である。
すなわち、ステッピングモータ60は、時分針駆動部30hmから供給される駆動パルスによって磁力を発生する駆動コイル61と、この駆動コイル61によって励磁されるステータ62と、ステータ62の内部において励磁される磁界によって回転するロータ63とを備える。このステッピングモータ60は、ロータ63がディスク状の2極の永久磁石によって構成されたPM型(永久磁石回転型)のモータである。
ロータ63の回転は、かなを介してロータ63に噛合された四番車71、三番車72、二番車(分指示車)73、日の裏車74および筒車(時指示車)75からなる輪列70によって各針に伝達される。ここで、二番車73の軸には分針76が接合され、さらに筒車75の軸には時針77が接合され、ロータ63の回転に連動して、分針76および時針77が回転して時分が表示される。
続いて、秒針駆動部30sおよび時分針駆動部30hmについて説明する。ただし、時分針駆動部30hmは秒針駆動部30sと同一構成であるため、秒針駆動部30sについてのみ説明する。
秒針駆動部30sは、制御部23の制御の基にステッピングモータ10に様々な駆動パルスを供給する。
秒針駆動部30sは、直列に接続されたpチャンネルMOS33aとnチャンネルMOS32a、およびpチャンネルMOS33bとnチャンネルMOS32bによって構成されたブリッジ回路を備えている。また、秒針駆動部30sは、pチャンネルMOS33aおよび33bとそれぞれ並列に接続された回転検出用抵抗35aおよび35bと、これらの抵抗35aおよび35bにチョッパパルスを供給するためのサンプリング用のpチャンネルMOS34aおよび34bを備えている。したがって、これらのMOS32a、32b、33a、33b、34aおよび34bの各ゲート電極に制御部23からそれぞれのタイミングでパルス幅の異なる制御パルスを印加することにより、駆動コイル11に極性の異なる駆動パルスを供給したり、あるいは、ロータ13の回転検出用および磁界検出用の誘起電圧を励起する検出用のパルスを供給することができるようになっている。
次に、制御部23の構成について、図2を参照しつつ説明する。
図2は、制御部23とその周辺構成の機能ブロック図である。制御部23は、大別すると、パルス合成回路22と、駆動制御回路24と、モード設定部90とを備えて構成される。
まず、パルス合成回路22は、水晶振動子などの基準発振源21を用いて安定した周波数の基準パルスを発振する発振回路、基準パルスを分周して得た分周パルスと基準パルスとを合成してパルス幅やタイミングの異なるパルス信号を発生する合成回路から構成される。
非発電時間計測回路99は、カウンタとメモリで構成されており、第1の検出回路97および第2の検出回路98で発電が検出されない非発電時間tを計測する。この非発電時間tが所定の設定時間(待機時間)を越えると表示モードから節電モードに移行するようになっている。一方、節電モードから表示モードへの移行は、発電検出回路91によって、発電部Aが発電状態にある(起電力がある)ことが検出され、かつ、高容量2次電源48の充電電圧Vcが十分であるという条件が整うと実行される。
非発電時間計測回路99は、表示モードから秒節電モードを経て時分節電モードに至ると、パルス合成回路22によって生成された基準信号を受けて時間計測を開始し、時分節電モードから表示モードに切り換わった段階で、時間計測を終了する。これにより、時刻表示が停止してから再開するまでの継続時間(節電モード継続時間)が計測されることになる。
このカウンタ回路の初段の分周器は、入力パルスの周波数を1/10に分周させる1/10分周器99cである。この分周器99cは、アップカウント用パルスが入力されるU端子と、ダウンカウント用パルスが入力されるD端子とを有する。2段目の分周器は1/135分周器99dであり、3段目から8段目の分周器は、すべて1/2分周器であり、最終段の分周器は1/3分周器99kである。これらの分周器はT−FF(トグル・フリップフロップ)から構成される。
このようにして、U入力からQ0出力が行われるまでの回路により3時間カウンタが構成され、U入力からQ1出力が行われるまでの回路により24時間カウンタ(時分時刻情報記憶回路)99Aが構成され、U入力からQ2出力が行われるまでの回路により72時間カウンタが構成されている。
そして、非発電状態に至ってから3時間経過後には、Q0出力として秒節電モード移行信号が出力され、72時間経過後にはQ2出力として時分節電モード移行信号が出力されて、それぞれのモードに移行する。
すなわち、時分節電モードが解消されて通常動作モードに切り替わると、時分時刻情報記憶回路99Aに記憶されたカウント数分だけカウントダウンするように、早送りパルスが時分時刻情報記憶回路99Aに供給される。そして、このカウント数分の早送りパルスが駆動制御回路24にも供給される。駆動制御回路24は、この早送りパルス3600個分で時分針を1時間分進めるように駆動部30hmに指示を与えて時分モータ60を駆動させる。そして、分周器99cから99jのカウント値がすべて0になったところで、非発電時間計測回路99および駆動制御回路24に対する早送りパルスの供給が停止される。
また、ORゲート99lにより、時分節電モード時には分周器99kがリセットされる。したがって、非発電時間計測回路99は、非発電状態に至りアップカウント用パルスが入力されてから72時間経過前は72時間カウンタとして動作し、時分節電モードに移行すると、時分時刻情報記憶回路99Aにより24時間カウンタとして動作して、時分節電モード移行時の時分と現在時刻の時分との差が計測される。このように、回路規模が大きくなってしまうカウンタ(非発電時間計測回路99と時分時刻情報記憶回路99A)を共用して構成したことにより、回路の効率化を図っている。
このカウンタ回路の初段の分周器は、入力パルスの周波数を1/15に分周させる1/15分周器103aであり、2段目の分周器103b、3段目の分周器103cはともに1/2分周器である。
非発電時間計測回路99と同様、分周器103aのU端子にはパルス合成回路22から1Hzのアップカウント用パルスφ1が供給され、D端子には時刻表示復帰を行う際のダウンカウント用の早送りパルスが供給される。
しかし、充電電圧Vcがあまりに低いと、昇圧しても運針機構Cs、Chmを動作させることができる電源電圧を得ることができない。そのような場合に、節電モードから表示モードに移行すると、正確な時刻表示を行うことができず、また、無駄な電力を消費してしまうことになる。
そこで、本実施形態においては、充電電圧Vcを予め定められた設定電圧値Vaと比較することにより、充電電圧Vcが十分であるか否かを判断し、これを節電モードから表示モードへ移行するための一条件としている。
そして、モード記憶部94に記憶されたモードは、駆動制御回路24、非発電時間計測回路99および設定値切換部95に供給される。
まず、表示モードから秒節電モードに切り換わると、秒針駆動部30sに対しパルス信号の供給を停止し、秒針駆動部30sの動作を停止させる。これにより、秒モータ10は回転しなくなり、秒針が停止する。さらに、時分節電モードに移行すると、時分針駆動部30hmに対しパルス信号の供給を停止し、時分針駆動部30hmの動作を停止させる。これにより、時分モータ60は回転しなくなり、時刻表示は停止する。
同様にして、時分節電モードから表示モードへの切り換えが行われた直後には、再表示された時刻表示の時・分・秒を現在時刻の時・分・秒と一致させるために、パルス間隔が短い早送りパルスを駆動パルスとして秒針駆動部30sおよび時分針駆動部30hmに供給する。また、早送りパルスの供給が終了した後には、通常のパルス間隔の駆動パルスを秒針駆動部30sおよび時分針駆動部30hmに供給する。
外部入力装置100は操作子として機能するリュウズを備えて構成される。
このリュウズの動作位置には、最も押し込まれた表示モード位置と、一段引き出したカレンダ修正モード位置と、二段引き出した時刻修正モード位置の3種類があり、ユーザがカレンダの修正を行うときは、リュウズを一段引き出してマニュアル修正を行い、時刻の修正を行うときは、リュウズを二段引き出してマニュアル修正を行う。
時分節電モードから表示モードへ移行する際には、時刻表示は現在時刻に復帰するが、カレンダの方は、ユーザがこのリュウズを使ってマニュアルで現在の日付に合わせるようになっている。
2.1.モード間の遷移を示すシーケンス
続いて、本実施形態の計時装置1において、表示モードから所定の待機時間を経て節電モードに至る過程、および節電モードから表示モードへ復帰するまでの過程について、図3のフローチャートに基づいて説明する。なお、図5〜図7に基づいて、各モード間における非発電時間計測回路99および秒時刻情報記憶回路103の動作についても適宜触れることとする。
ステップS11で起電力がないと判断されると、上記ステップS6と同様、リミッタ回路のオン/オフの判断がなされる(S13)。リミッタがオンの場合はステップS15に進み、リミッタがオフの場合は、非発電時間計測回路99のカウンタ(分周器99c〜99k)のカウントアップ(S14)を行ってステップS15に進む。
ここで、t≦T2の場合(Q1出力として、パルスが検出されなかった場合)は、再びステップS10に処理を戻す。
一方、t>T2の場合(Q1出力として、パルスが検出された場合)は、時分節電モードへ移行する(S16)。そして、中央制御回路93は、時分節電モードに移行した旨をモード記憶部94に記憶させ、駆動制御回路24に時分針駆動部30hmを制御して時分モータ60の駆動を停止させるよう指示を与える。さらに、非発電時間計測回路99に対して時分時刻情報カウンタとして使用する旨の指示を与えて、時分時刻情報カウンタの設定を行う(S17)。
一方、起電力有りと判断されると、時分時刻情報記憶回路99Aおよび秒時刻情報記憶回路103に早送りパルスを供給して、それぞれのカウンタ値が0になるまでダウンカウントを行う。各回路に供給された数の早送りパルスを駆動制御回路24に供給して、秒針駆動部30sを介して秒モータを高速回転させ秒針53を早送りして現在時刻の秒に復帰させるとともに、時分針駆動部30hmを介して時分モータを高速回転させ時分針を早送りして現在時刻の時分に復帰させる処理が実行される(S20)。そして、現在時刻に合わせた時刻表示がなされる(S21)。
上述したように、非発電状態の検出を開始してから秒節電モードおよび時分節電モードに移行するにあたって、それぞれの待機時間である秒待機時間T1および時分待機時間T2が予め設定されている。
ここで、既述の通り、カレンダ表示を行うための伝達系は輪列70に接続されているため、時分針が停止するとカレンダの更新がされなくなる。しかも、時分節電モードから表示モードへ移行する際には、時刻表示は現在時刻に復帰するが、カレンダの方は、ユーザがマニュアルで合わせる必要がある。
そこで、時分待機時間T2を72時間とし、秒待機時間T1をこれより短い適宜な時間である3時間と設定しておく。
この待機時間は、計時装置1を所有するユーザの使用状態に応じて、フレキシブルに変更可能である。
図4は、そのアルゴリズムの一例を示したものである。
データが記憶されていれば、このデータを参照して待機時間T1、T2の最適値が算出され(S102)、ステップS103に進む。例えば、非発電時間の平均値、分散、標準偏差等を算出することによって、時分待機時間T2の値を決定し、この値の5%程度の時間を秒待機時間T1とする。一方、データが記憶されていなければ、そのままステップS103に進む。
なお、ステップS101、ステップS103、ステップS105における判断の順序(優先順位)は任意に設定可能であり、加えて、待機時間を設定するに当たり、他の判断要素を考慮することも勿論可能である。
(1)本実施形態に係る計時装置では、非発電時間tが計測されており、非発電時間が設定時間に達しなければ節電モードに移行しないようになっている。
したがって、短時間、ユーザの動きが停止して発電が行われないような場合はもちろん、会議程度の時間、腕時計を外しておいても時刻表示を維持するようにすることができる。また、一晩外しても置いても時刻を継続して表示させることもできる。あるいは、5分程度外すと節電モードに移行するようにセットし、エネルギーの節約を図ることも可能である。
また、時分運針とカレンダ運針とを共有することによって、カレンダ、時針、分針および秒針を単独駆動とする場合に比べて、サイズのコンパクト化およびコストダウンを図ることができる。
さらに、上記復帰動作において、カレンダを現在日付に復帰させることなくマニュアル修正としたことで、復帰動作の際に要するエネルギーと時間の節約になる。
また、この各待機時間の値を等しく設定しておくことで、秒表示と時分表示とを同時に停止させることもできる。これにより、例えば、秒針が停止して時分針が動いている場合(正確な時刻を表示していても)、ユーザによって時計が止まっていると判断される可能性がなくなる。
4.1.概要構成
第1実施形態においては、節電モードに切り替わるための条件を一の条件に固定する場合について述べたが、本第2実施形態は、節電モードに切り替わるための条件をユーザ等による外部操作等によって直接変更可能に構成した実施形態である。
図8は、第2実施形態に係る計時装置200の制御部223の構成を示すブロック図である。
この計時装置200は、第1実施形態の制御部23と比較して制御部223における非発電時間計測回路299及び発電検出回路291が異なる点と、これら非発電時間計測回路299及び発電検出回路291の動作を外部入力装置300A及び300Bの制御に応じて切り換えることが可能な点を除いて、第1実施形態に係る計時装置1と同様であるため、同様の部分は同一の符号を付して示し、重複した説明を省略する。
ここで、第1実施形態に係る計時装置1においては、秒節電モード及び時分節電モードの2種類の節電モードと表示モードとに切り換わる場合について述べたが、ここでは、説明を簡略化するため、非発電状態が所定期間継続すると秒針及び時分針を停止させる節電モードと表示モードとに切り換わる場合を想定している。
図9は、非発電時間計測回路299の詳細を示したものである。この非発電時間計測回路299は、上述した非発電時間計測回路99に非発電時間変更部(待機時間変更手段)299mとORゲート299bを追加して構成される。
この非発電時間変更部299mは、5段目から8段目の1/2分周器99gから99j及び1/3分周器99kのQ出力を入力し、外部入力装置300Aの制御により、これらQ出力の中から所定のQ出力を選択的に節電モード移行信号として出力する。
ここで、上述したように、非発電状態になると分周器99cのU端子に1Hzのパルスφ1が供給され、5段目の1/2分周器99gのQ出力端子からは周期3時間のパルスが出力される。また、6段目及び7段目の1/2分周器99h及び99iのQ出力端子からは、それぞれ周期6時間及び12時間のパルスが出力される。
また、この場合、8段目の1/2分周器99jのQ出力端子からは、周期24時間のパルスが出力され、1/3分周器99kのQ出力端子からは、周期72時間のパルスが出力される。
これにより、非発電時間変更部299mは、1/2分周器99gから99j及び1/3分周器99kのQ出力のいずれかのQ出力を選択的に節電モード移行信号として出力することにより、非発電状態になってから節電モードに移行させるまでの時間を変更することができる。従って、例えば、5段目の1/2分周器99gのQ出力を節電モード移行信号として出力する場合は、非発電状態が3時間継続すると節電モードに移行させることができ、1/3分周器99kのQ出力を節電モード移行信号として出力する場合は、非発電状態が72時間継続すると節電モードに移行させることができる。
さらに、非発電時間計測回路299は、節電モードの期間は分周器99kがORゲート99lによりリセットされるため、節電モードに移行すると、24時間カウンタとして動作し、節電モード移行時の時刻と現在時刻との時分差を計測する。
これにより、非発電時間計測回路299は、表示モードの場合は非発電時間を計測する非発電時間計測回路として機能し、節電モードになると、節電モードに移行してから経過した時分時間を計測する時分時間計測回路として機能する。
図10は、発電検出回路291の回路図である。発電検出回路291は、発電装置40の起電圧Vgenが設定電圧値Voを上回るとハイレベルとなり、これを下回るとローレベルになる電圧検出信号Svを生成する第1の検出回路97Aと、発電継続時間Tgenが設定時間値Toを越えるとハイレベルとなり、これを下回るとローレベルになる発電継続時間検出信号Stを生成する第2の検出回路98Aと、電圧検出信号Svと発電継続時間検出信号Stの論理積を演算するORゲート975とを備えている。
ORゲート975の出力信号は、発電状態検出信号Sとして中央制御回路93に供給され、発電状態検出信号Sがハイレベルの場合、すなわち、少なくとも電圧検出信号Svまたは発電継続時間検出信号Stがハイレベルの場合は、発電装置40が発電状態にあると判断される。以下、第1の検出回路97Aと第2の検出回路98Aについて詳細に説明する。
図10において、第1の検出回路97Aは、コンパレータ971、所定の電圧を発生する基準電圧源972、973、スイッチSW1、リトリガブルモノマルチ974から大略構成される。
基準電圧源(発電検出条件変更手段)972の発生電圧値は、表示モードにおける設定電圧値Vaであり、外部入力装置300Bによって設定電圧値Vaは可変することができる。一方、基準電圧源973の発生電圧値は、節電モードの設定電圧値Vbであり、設定電圧値Vaに比して高い値に設定される。
基準電圧源972、973は、スイッチSW1を介してコンパレータ971の正入力端子に接続されている。このスイッチSW1は、設定値切換部95によって制御され、表示モードにおいて基準電圧源972を、節電モードにおいて基準電圧源973をコンパレータ971の正入力端子に接続する。また、コンパレータ971の負入力端子には、発電装置40の起電圧Vgenが供給されている。
したがって、コンパレータ971は、表示モードの場合は、起電圧Vgenを設定電圧値Vaと比較し、節電モードの場合は、起電圧Vgenを設定電圧値Vbと比較する。そして、コンパレータ971は、起電圧Vgenが設定電圧値を下回る場合にはハイレベルとなり、起電圧Vgenが設定電圧値を上回る場合にはローレベルとなる比較結果信号を生成する。
これにより、事前に外部入力装置300Bによって設定電圧値Vaを所望の値に設定することにより、表示モードの場合に比較結果信号がハイレベルになる条件を可変することができる。
また、リトリガブルモノマルチ974は、所定時間が経過する前に再度トリガされると、計測時間をリセットして新たに時間計測を開始し、電圧検出信号Svをハイレベルに維持するように構成されている。
ここで、図1に示すように、起電圧Vgenはダイオード47によって半波整流されて第1の検出回路97Aに供給されるため、発電装置40に設定電圧値Voを上回る起電圧Vgenが発生している場合は、比較結果信号の信号レベルが短い周期で切り換わることになる。これにより、発電装置40が発電状態にある場合は、電圧検出信号Svがハイレベルに維持される。
したがって、事前に外部入力装置300Bによって設定電圧値Vaを所望の値に設定することにより、表示モードの場合に電圧検出信号Svがハイレベルになる条件、すなわち、発電状態に有るか否かを判別する条件を変更できるようになっている。
なお、設定電圧値Vbは、設定電圧値Vaに比して高い値に設定されているため、節電モードの場合は、表示モードの場合に比して大きな起電圧Vgenが発生した場合、すなわち、ユーザの手振りによる強制的な発電があった場合に電圧検出信号Svがハイレベルになる。
図10において、第2の検出回路98Aは、積分回路981、ゲート982、カウンタ983、デジタルコンパレータ984、スイッチSW2及び設定時間変更部(発電検出条件変更手段)985から構成される。
まず、積分回路981は、MOSトランジスタ2、コンデンサ3、プルアップ抵抗4、インバータ回路5及び5´から構成される。MOSトランジスタ2は、起電圧Vgenがゲートに供給されることにより、オン、オフ動作を繰り返し、コンデンサ3の充電を制御する。
プルアップ抵抗4は、コンデンサ3の電圧値V3を非発電時にVss電位に固定するとともに、非発電時のリーク電流を発生させる役割がある。これは数十から数百MΩ程度の高抵抗値であり、オン抵抗が大きなMOSトランジスタでも構成可能である。
インバータ回路5は、コンデンサ3の電圧値V3を判定して、検出信号Voutを出力する。ここで、インバータ回路5の閾値は、第1の検出回路97Aで用いられる設定電圧値Voよりもかなり小さなしきい値である設定電圧値Vbasとなるように設定されている。
この積分回路981は、スイッチング手段をMOSトランジスタで構成すればインバータ回路5及び5´も含めて安価なCMOS−ICで構成できるが、これらのスイッチング素子、インバータ回路はバイポーラトランジスタで構成しても構わない。
設定時間値Taまたは設定時間値Tbは、スイッチSW2を介してコンパレータ971の他方の入力に設定時間値Toとして供給される。
設定時間値Taは、表示モードの設定時間値Toであり、設定時間変更部985により設定時間値Taを時間値Ta1、Ta2……Tanのいずれかに変更することができる。
一方、設定時間値Tbは、節電モードの設定時間値Toであり、設定時間値Taに比して大きい値に設定される。
すなわち、スイッチSW2は、設定値切換部95によって制御され、表示モードの場合は設定時間値Taが供給され、節電モードの場合は設定時間値Tbが供給される。
これにより、事前に外部入力装置300Aを操作して設定時間変更部98により設定時間値Taを所望の値に設定することにより、表示モードの場合に発電継続時間検出信号Stがハイレベルになる条件、すなわち、発電状態に有るか否かを判別する条件を変更することができる。
なお、設定時間値Tbは、設定時間値Taに比して大きい値に設定されるため、節電モードの場合は、表示モードの場合に比して長期間発電状態が継続した場合のみ発電継続時間検出信号Stがハイレベルになる。
5.1.モード間の遷移を示すシーケンス
続いて、第2実施形態に係る計時装置200において、表示モードから所定の待機時間を経て節電モードに至る過程、および節電モードから表示モードへ復帰するまでの過程について、図11のフローチャートに基づいて説明する。
ここで、事前にユーザが外部入力装置300Aを操作することにより、非発電時間計測回路299の非発電時間変更部299mは、例えば、分周器99jのQ出力を節電モード移行信号として出力するように設定されている場合を想定している。この場合、節電モード待機時間T3が24時間に設定されることになる。
また、同様にユーザが外部入力装置300Bを操作することにより、発電検出回路291の基準電圧源972の設定電圧値Vaと、設定時間変更部985が出力する設定時間値Taは、所定の値に設定されているものとする。
これに対して、ステップS1Aにおいて、表示モードであると判断されると、中央制御回路93は、非発電時間計測回路299に対し、非発電時間計測カウンタ(非発電状態になった時間から時分節電モードに至るまでの時間を計測する)として使用するための指示を与えて、非発電時間計測カウンタの設定を行う(S2A)。
そして、中央制御回路93は、発電検出回路291からの検出信号に基づいて、起電力があるか否か、すなわち、起電力Vgenがユーザが予め設定した設定電圧値Vo(=Va)以上か否か、または、発電時間がユーザが予め設定した設定時間To(=Ta)以上か否かを判断する(S3A)。
一方、ステップS3Aの判断において、起電力がないと判断されると、リミッタがオンになっているか(リミッタ回路LMのスイッチ素子が閉成されているか)否か判断される(S5A)。
ここで、リミッタがオンの場合には、発電が行われていると考えられるから、ステップS6Aの非発電時間計測カウンタのカウントアップを行うことなく(ANDゲート99aの動作による)、ステップS7Aに進む。
これに対して、リミッタがオフの場合(リミッタ回路LMのスイッチ素子が開状態にある場合)は非発電状態であるから、中央制御回路93は非発電時間計測回路99に対し非発電時間tのカウントアップを指示する。これにより、分周器99cのU端子に1Hzのパルスが入力され、分周器99c〜99kはカウントアップを開始する(S6A)。
そして、非発電時間変更部299mの出力パルスが検出されたか否かによって、非発電時間tが節電モード待機時間T3よりも長い(t>T3)か否かが判断される(S7A)。
そして、中央制御回路93は、秒時刻情報記憶回路103にカウントアップを指示するとともに、非発電時間計測回路99に対して時分時刻情報カウンタとして使用する旨の指示を与えて、時分時刻情報カウンタの設定を行う(S9A)。
これにより、節電モードに移行したタイミングで、秒時刻情報記憶回路103により秒がカウントアップされるとともに、非発電時間計測回路99により時分がカウントアップされる(S10A)。
この場合、起電力がないと判断されると、再びステップS10Aに戻り、秒時刻情報記憶回路103及び非発電時間計測回路299のカウントアップが継続される。
これに対して、起電力があると判断されると、中央制御回路93は、秒時刻情報記憶回路103及び非発電時間計測回路299に早送りパルスを供給し、それぞれのカウンタ値が0になるまでカウントダウンを行う。
そして、中央制御回路93は、各回路に供給した数の早送りパルスを駆動制御回路24に供給することにより、秒針駆動部30sにより秒モータ10を高速回転し、秒針53を現在時刻の秒に復帰させるとともに、時分針駆動部30hmにより時分モータ60を高速回転し、時分針76及び77を現在時刻の時分に復帰させる(S12A)。
そして、中央制御回路93は、秒針53及び時分針76及び77を現在時刻に復帰させると、現在時刻に合わせた時刻表示を行い(S13A)、再びステップS1Aに戻り、同様の処理を繰り返す。
第2実施形態に係る計時装置200は、節電モード待機時間や、発電状態か否かを判断するための設定電圧値Va及び設定時間値Taをユーザが変更できることにより、第1実施形態に係る計時装置1の効果に加えて、ユーザの使用状況に応じて節電モードに移行する条件を設定することができる。
これにより、例えば、計時装置が非携帯の場合は、ユーザの設定に応じて短時間(例えば、3時間や6時間)で節電モードに移行するように設定することも可能になる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
(1)上記実施形態に係る計時装置として、「秒運針機構」および「時分運針機構」の2つの運針機構を備えたものを挙げたが、「秒運針機構」、「時分運針機構」、「カレンダ運針機構」の3つの運針機構を備えたものや、「秒運針機構」、「分運針機構」、「時運針機構」、「カレンダ運針機構」の4つの運針機構を備えたものであってもよい。この場合、例えば、4つの運針機構を備え計時装置においては、秒節電モード、分節電モード、時節電モード、カレンダ節電モードの4つのモードと各モードに対応する待機時間が設定され、秒節電モード(秒針が停止)→分節電モード(秒針および分針が停止)→時節電モード(秒針、分針および時針が停止)→カレンダ節電モード(秒針、分針、時針、カレンダのすべてが停止)の順番で節電モードを切り換えることが可能になる。そして、表示モードに復帰する際には、秒針、分針、時針、カレンダが独立して現在日時時刻に合わせるように各運針機構を駆動することが可能になる。
例えば、月曜日から金曜日は時分待機時間を24時間と設定し、週末は時分待機時間を72時間とするとともに、3連休の場合は96時間と設定するなど種々の設定が可能である。
すなわち、図3のフローチャートにおいて、ステップS6の判断で「YES」の場合、ステップS5、ステップS8と進むようにする。同様に、ステップS13の判断で「YES」の場合、ステップS15へ進む前に非発電時間計測回路99のカウンタをリセットする。
これにより、計時装置を携帯中に誤って節電モードに移行して時計が止まる可能性が、カウンタをリセットしない場合と比べてさらに低くなる。
さらに、太陽光等の光を利用した光電変換により電力を発生させる発電装置であってもよい。加えて、ある部位と他の部位との温度差による熱発電により電力を発生させる発電装置であってもよい。
この場合、携帯状態検出ユニットとしては、例えば、携帯時の加速度を検出する加速度センサを備える装置や、ユーザー装着時の電極間の電流値、電圧値、抵抗値あるいは静電容量値の変化を検出するための接点電極センサを備える装置、装着時の機械的接点のオンオフを検出する機械的接点を備える装置が適用される。
この場合、第2実施形態において、基準電圧値及び基準時間値に代えて基準電流値または基準周波数値を変更することにより、節電モードに移行する条件を変更することが可能である。
Claims (13)
- 第1のエネルギーを第2のエネルギーである電気エネルギーに変換することによって発電を行う発電部と、前記発電によって得られた電気エネルギーを蓄える電源部と、前記電源部から電気エネルギーの供給を受けて、時刻を計時するとともに計時された時刻を表示する時刻表示部と、時間を計測するカウンタ回路とを備え、動作モードとして、前記時刻表示部を動作させる通常動作モードと、前記時刻表示部の動作を停止させる節電モードとを有する計時装置において、
前記発電部が発電状態にあるのか非発電状態にあるのかを検出する発電状態検出部と、
前記通常動作モードにおいて、前記発電状態検出部の検出結果を受けて前記発電部が非発電状態にある非発電時間を前記カウンタ回路を用いて計測する非発電時間計測部と、
前記節電モードにおいて、当該節電モードの継続時間を前記カウンタ回路を用いて計測する節電時間計測部と、
前記非発電時間計測部による計測時間が予め定められた待機時間を越えた場合に、動作モードを前記通常動作モードから前記節電モードに切換える一方、前記節電モードにおいて、前記発電状態検出部により前記発電部が発電状態にあると検出された場合に、動作モードを前記節電モードから前記通常動作モードに切換える制御部と、
前記制御部によって前記通常動作モードに切換えられた場合に、前記時刻表示部に表示させる時刻を前記節電時間計測部による計測時間を用いて修正した後、前記時刻表示部の動作を再開させる復帰手段とを備え、
前記非発電時間計測部による非発電時間の計測と、前記節電時間計測部による継続時間の計測とを前記カウンタ回路を共用して行う
ことを特徴とする計時装置。 - 前記カウンタ回路は、
前記通常動作モードでは、前記発電状態検出部の検出結果を受けて前記発電部が非発電状態にある期間において当該カウンタ回路のカウント値をカウントアップして前記非発電時間を計測し、前記カウント値が前記待機時間を越えると、前記節電モードへの移行信号を出力するとともに、前記カウント値をリセットしてからカウントアップを再開して前記継続時間を計測する
ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。 - 前記カウンタ回路は、リセット入力端子を有する分周器を複数段カスケード接続して構成されており、異なる段の前記分周器から出力を得ることで、前記カウンタ回路を用いて計測できる最大時間を、前記非発電時間を計測する場合と、前記継続時間を計測する場合とで異ならせる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の計時装置。 - 前記電源部への過大電圧の印加を防止する回路であって、過大電圧の検出に応じて前記発電部から前記電源部への電気エネルギーの供給を制限するリミッタ回路をさらに備え、
前記非発電時間計測部は、前記リミッタ回路によって前記電源部への電気エネルギーの供給が制限されている場合に、前記非発電時間の計測を停止する
ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。 - 前記電源部への過大電圧の印加を防止する回路であって、過大電圧の検出に応じて前記発電部から前記電源部への電気エネルギーの供給を制限するリミッタ回路をさらに備え、
前記非発電時間計測部は、前記リミッタ回路によって前記電源部への電気エネルギーの供給が制限されている場合に、計測している前記非発電時間をリセットする
ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。 - 前記制御部は、前記非発電時間計測部による計測時間が予め定められた待機時間を越えた場合に、動作モードを前記通常動作モードから前記節電モードに切換える一方、前記節電モードにおいて、前記発電状態検出部により前記発電部が発電状態にあると検出され、かつ前記電源部の充電電圧が予め定められた電圧値以上であった場合に、動作モードを前記節電モードから前記通常動作モードに切換える
ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。 - 前記時刻表示部は、
秒表示を行うために駆動される秒駆動部と、
時分表示を行うために駆動される時分駆動部とを有し、
前記節電モードは、前記秒駆動部の動作を停止させる秒節電モードと、前記時分駆動部の動作を停止させる時分節電モードとからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。 - 前記時刻表示部は、
秒表示を行うために駆動される秒駆動部と、
時分表示を行うために駆動される時分駆動部とを有し、
前記節電モードは、前記秒駆動部の動作を停止させる秒節電モードである
ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。 - 前記制御部は、前記節電モードにおいて、まず前記秒節電モードに移行し、次に前記時分節電モードに移行する
ことを特徴とする請求項7に記載の計時装置。 - 前記時刻表示部に表示される時刻を現在時刻に合わせる操作が前記節電モードにおいて行われた場合に前記待機時間を短縮する手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の計時装置を備えた携帯用電子機器。
- 時刻を計時するとともに計時された時刻を表示する時刻表示部と、時間を計測するカウンタ回路とを備え、発電部による発電によって得られた電気エネルギーを電源部に蓄え、当該電源部から電気エネルギーの供給を受けて動作するとともに、動作モードとして、前記時刻表示部を動作させる通常動作モードと、前記時刻表示部の動作を停止させる節電モードとを有する計時装置の制御方法であって、
前記通常動作モードでは、前記発電部が非発電状態にある期間において前記カウンタ回路のカウント値をカウントアップし、前記発電部の非発電時間を計測する非発電時間計測過程と、
前記非発電時間計測過程における計測時間が予め定められた待機時間を越えると、動作モードを前記節電モードに切換える第1のモード切換過程と、
前記第1のモード切換過程において節電モードに切換えられた場合に、前記カウンタ回路のカウント値をリセットしてカウントアップを再開し、前記節電モードの継続時間を計測する節電時間計測過程と、
前記節電モードにおいて前記発電部が発電状態にあると検出された場合に、動作モードを前記通常動作モードに切換える第2のモード切換過程と、
前記第2のモード切換過程において通常動作モードに切換えられた場合に、前記時刻表示部に表示させる時刻を前記節電時間計測過程における計測時間を用いて修正した後、前記時刻表示部の動作を再開させる復帰過程と
を有することを特徴とする計時装置の制御方法。 - 前記カウンタ回路は、リセット入力端子を有する分周器を複数段カスケード接続して構成されており、異なる段の前記分周器から出力を得ることで、前記カウンタ回路を用いて計測できる最大時間を、前記非発電時間を計測する場合と、前記継続時間を計測する場合とで異ならせる
ことを特徴とする請求項12に記載の計時装置の制御方法。
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