JP6282723B2 - クオーツ電子時計の高精度計時方法 - Google Patents

Description

本発明は、クオーツ電子時計の技術分野に関し、より詳細には、クオーツ電子時計の高精度計時方法に関する。

クオーツ電子時計の一日あたりの誤差は、０．５秒未満であり、機械式時計の数十分の一である。このことは、クオーツ電子時計内の水晶発振器の、高くかつ安定した発振周波数に起因する。水晶発振器の周波数が高ければ高いほど、振動は安定し、耐干渉能力が強ければ強いほど、時計の運針（travel-time）が正確になる。

従来技術では、クオーツ電子時計内の回路部は、運針回路及び水晶発振器（すなわち計時回路）を含む。運針回路は、一般的にＣＭＯＳ系のデジタル集積回路により実装され、その体積は非常に小さい。水晶発振器は、所定の発振周波数に従って計時発振を行い、その周波数を分周した後の運針パルス（一般に１Ｈｚのパルス信号）を運針回路に出力し、運針回路は、運針パルスにトリガされて、設定された標準時刻から運針を開始する。

しかしながら、水晶振動子に固有の周波数／温度特性によって、水晶振動子の発振周波数は周囲温度の変化に応じて変化し、そのために、温度が一定でない環境下では、水晶振動子の発振周波数も変化し、計時誤差を招き、それにより今度は時刻（運針）差を増やし、クオーツ電子時計の運針時刻と標準時刻との間に大きな誤差をもたらし得る。

本発明の目的は、上述した従来技術の問題を解決するために、クオーツ電子時計の高精度計時方法を提供することにある。

クオーツ電子時計の高精度計時方法は、本発明の本実施形態で提供され、以下のステップを含む：

水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係を事前設定し、時刻差補正期間も事前設定するステップ；

時刻差補正期間が経過したとき周囲温度を収集し、その周囲温度と前回のテスト期間が経過したときに測定した周囲温度との平均値を現在の時刻差補正期間の平均温度値として使用するステップ；

水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係、及び平均温度値に従って、対応する時刻差補正期間における水晶発振器の実際の発振周波数の精度を得るステップ；

水晶発振器の実際の発振周波数の精度と時刻差補正期間の時刻値とに従って、時刻差補正期間における周波数誤差による水晶発振器の計時誤差を得るステップ；及び

計時誤差に従ってクオーツ電子時計の運針回路の運針を補正し、運針回路により出力される運針パルスの偏差を修正し、クオーツ電子時計の高精度な運針を維持するステップ。

ここで、時刻差補正期間は、誤差補正が計時回路に対して行われる時間間隔であり、時間間隔が短ければ短いほど、補正の精度が高まり得るが、時計の電力消費が増加し得、時間間隔が長ければ長いほど、補正の精度を高めるのに有益ではない。よって、合理的な時刻差補正期間を設定することが必要となり得る。

本発明は、コントローラと、温度センサと、水晶発振器と、運針回路とを備えるクオーツ電子時計も提供する。

水晶発振器は、計時発振を行い、１Ｈｚ周波数の運針パルスを発生させ、コントローラの制御下で運針回路に運針補正を行うのに用いられる。

運針回路は、運針パルスを使用して運針を行うのに用いられる。

コントローラは、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係を事前設定し、時刻差補正期間も事前設定するのに用いられる。

温度センサは、設定された時刻差補正期間の経過後、コントローラの制御下で周囲温度を収集する。

コントローラは、温度センサによって収集された周囲温度と前回のテスト期間が経過したときに測定された周囲温度との平均値を、現在の時刻差補正期間の平均温度値として用い、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係、及び平均温度の値に従って、対応する時刻差補正期間における水晶発振器の実際の発振周波数の精度を取得し、水晶発振器の実際の発振周波数の精度と時刻差補正期間の時刻値とから、水晶発振器の実際の発振周波数の精度に対応する時刻差補正期間における計時誤差を取得し、計時誤差に従ってクオーツ電子時計の運針回路の運針を補正し、運針パルスの精度を維持するようにも構成される。

本発明の上記実施形態に係るクオーツ電子時計の高精度計時方法は、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係を事前設定し、時刻差補正期間も設定するステップと、時刻差補正期間が経過したとき周囲温度を収集し、その時刻差補正期間における平均温度値と対応する水晶発振器の実際の発振周波数の精度とを算出するステップと、水晶発振器の実際の発振周波数の精度と時刻差補正期間の時刻値とに従って、対応する時刻差補正期間におけるクオーツ電子時計の水晶発振器の計時誤差を得るステップと、計時誤差に従ってクオーツ電子時計の運針回路に対して運針補正を行うステップと、を含む。本発明の本実施形態によれば、運針補正が、周囲温度の水晶振動子への影響に従って時刻差補正期間ごとに、クオーツ電子時計に対して行われることで、周囲温度の水晶振動子の発振周波数への影響に起因してクオーツ電子時計の運針時刻と標準時刻との間に大きな誤差が存在するという従来技術の技術的な問題を解消し、それにより、本発明の本実施形態に係るクオーツ電子時計及びその計時方法は、クオーツ電子時計の運針時刻と標準時刻との間の誤差を減少させることができる。

本発明の本実施形態に係るクオーツ電子時計の高精度計時方法のフローチャートを示す図である。 本発明の本実施形態に係るクオーツ電子時計の構造概略図を示す図である。

本発明は、添付図面に関連する以下の具体的な実施形態によって、より詳細に説明される。

クオーツ電子時計の高精度計時方法は、本発明の本実施形態によって提供され、図１に示すように、主な処理ステップは以下を含む：

ステップＳ１１：水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係をコントローラによって事前設定し、時刻差補正期間も事前設定する。水晶振動子の発振周波数と周囲環境温度の特性曲線は温度実験を通じて得られ、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係はカーブフィッティングを用いて得られる。時刻差補正期間は、誤差補正を運針回路に対して行う時間間隔である。この時間間隔が短ければ短いほど、補正の精度は高まるが、時計の電力消費が増加し得、時間間隔が長ければ長いほど、補正の精度を高めるのに有益ではない。よって、合理的な時刻差補正期間を設定することが必要である。

ステップＳ１２：時刻差補正期間が経過したとき周囲温度を温度センサによって収集し、その周囲温度と前回のテスト期間が経過したときに測定された周囲温度との平均値を現在の時刻差補正期間の平均温度値としてコントローラによって算出する。最初の補正では、温度初期値が、前回の時刻差補正期間が経過したときに測定された周囲温度として設定され得る。

ステップＳ１３：水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係、及びステップＳ１２において算出された平均温度値に従って、対応する時刻差補正期間における水晶発振器の実際の発振周波数の精度を得る。

ステップＳ１４：水晶発振器の実際の発振周波数の精度と時刻差補正期間の時刻値とに従って、水晶発振器の計時誤差を得る。計時誤差は、時刻差補正期間が乗じられる実際の発振周波数の精度によって得ることができる。

ステップＳ１５：計時誤差に基づいて、クオーツ電子時計の運針回路を補正し、運針パルスの精度を維持する。

本発明の本実施形態によると、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係がコントローラで事前設定され、水晶振動子の発振周波数の精度は、水晶発振器の実際の発振周波数と所定温度値で設定された標準の発振周波数との間のバイアス値のことであり、時刻差補正期間もコントローラで事前設定される。時刻差補正期間が経過する度に、周囲温度が収集され、かつ対応する時刻差補正期間における平均温度値が算出され、それにより、平均温度値に対応する水晶発振器の実際の発振周波数の精度を得て、水晶発振器の実際の発振周波数の精度に従って対応する時刻差補正期間におけるクオーツ電子時計の計時誤差を得て、この計時誤差に従ってクオーツ電子時計の運針回路の補正を行い、よって運針の精度を維持することができる。

本発明の本実施形態によると、クオーツ電子時計の運針回路の補正は、周囲温度の水晶発振器への影響に従って時刻差補正期間ごとに行うのがよく、それにより、周囲温度の水晶振動子の発振周波数への影響によってとクオーツ電子時計の運針時刻と標準時刻との間に大きめな誤差が存在する従来技術の技術的な問題を解消することができ、よって、本発明に係るクオーツ電子時計の高精度計時方法は、クオーツ電子時計の運針時刻と標準時刻との間の誤差を減少させることができる。

クオーツ電子時計の運針の精度は、クオーツ電子時計の運針時刻と標準時刻との間の誤差に影響され、その誤差は、従来技術におけるクオーツ電子時計の運針誤差の蓄積に起因する。一般的に、一ヶ月あたり数分の誤差が生じる。時計の時刻精度への人々の要求はますます増大し、一ヶ月あたり数分の誤差は、ハイエンドなクオーツ電子時計の時刻精度の要求には応えられない。

本発明の本実施形態に係るクオーツ電子時計の高精度計時方法は、クオーツ電子時計の運針の誤差を一ヶ月あたり数分から一ヶ月あたり数秒まで減少させることができ、クオーツ電子時計の運針精度を顕著に高めることができる。

クオーツ電子時計の運針精度をさらに高めるため、本発明の本実施形態に係る方法では、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係は、さらに修正してもよい。

特に、時刻差補正期間は連続的に設定される。連続する複数の時刻差補正期間は、校正期間としてまとめられ、水晶振動子の発振周波数と周囲温度との間の設定された対応関係は校正期間内に修正される。

ここで、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の設定された対応関係の校正期間内での修正は、以下のステップを含む：

校正期間内に校正調整点を設定し、校正調整点がある校正期間内であり、かつ、その収集時刻が全て校正調整点よりも前である全ての周囲温度の平均値を算出し、第２の温度平均値を得るステップ；

第２の温度平均値に対応する校正調整点の標準時刻値を取得し、取得した標準時刻値を校正調整点における表示時刻値と比較し、計時誤差を得るステップ；

計時誤差及び計時誤差に対応する校正調整点における表示時刻値に基づいて、水晶振動子の発振周波数の精度の誤差を取得するステップ；及び、

相互に対応する、第２の温度平均値と水晶振動子の発振周波数の精度の誤差とに従って、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の設定された対応関係を修正するステップ。

本発明の本実施形態は、上述のクオーツ電子時計の高精度計時方法を用いたクオーツ電子時計も提供し、これは、コントローラ２１と、温度センサ２２と、水晶発振器２４と、運針回路２３とを備える。

水晶発振器２４は運針パルスを発生させるのに用いられる。

運針回路２３は、運針パルスを使用して運針を行う。

コントローラ２１は、水晶振動子発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係を事前設定し、時刻差補正期間も事前設定するのに用いられる。

温度センサ２２は、時刻差補正期間が経過したときに周囲温度を収集するのに用いられる。

コントローラ２１は、温度センサ２２によって収集された周囲温度と前回の時刻差補正期間が経過したときに測定された周囲温度との平均値を、現在の時刻差補正期間の平均温度の値として用い、水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係、及び算出された平均温度の値に従って、対応する時刻差補正期間における水晶発振器の実際の発振周波数の精度を取得し、水晶発振器の実際の発振周波数の精度と時刻差補正期間の時刻値とから計時誤差を取得し、計時誤差に従ってクオーツ電子時計の運針回路２３の運針に対する運針補正を行うようにも構成される。

特に、コントローラ２１は、ＳＣＭ（シングル・チップ・マイクロコンピュータ）であり、好ましくは、ＳＣＭはＳ１Ｃ１７７０１ ＳＣＭである。

Ｓ１Ｃ１７７０１ ＳＣＭの分解能は、０．０３１２５℃であり、その動作電流は、１μＡの定常電流である。

温度センサ２２は、ＡＤ７３０１温度センサであり、ＡＤ７３０１温度センサは、ＳＰＩデータバスを介してコントローラ２１に接続される。

特に、水晶発振器２４の発振周波数は、３２．７６８ｋＨｚである。

さらに、本発明の本実施形態に係るクオーツ電子時計は、液晶ディスプレイも備え、その液晶ディスプレイはクオーツ電子時計の運針時刻を表示するためにコントローラ２１に接続される。

さらに、本発明の本実施形態に係るクオーツ電子時計は、ボタンも備え、そのボタンはコントローラ２１に接続され、クオーツ電子時計の運針時刻はそのボタンにより手動で設定することができる。

上述したところは単に本発明の好適な実施形態であり、本発明を限定するものではない。本発明は、当業者にとっての様々な修正及び変更がなされてもよい。本発明の精神及び原理の中での任意の修正、置換、改良などは、本発明の保護の範囲にカバーされるべきである。

Claims (4)

1. クオーツ電子時計の高精度計時方法であって、以下のステップ、すなわち、
   ステップＳ１１：水晶振動子の発振周波数の精度と周囲温度との間の対応関係を事前設定し、時刻差補正期間も事前設定するステップ；
   ステップＳ１２：前記時刻差補正期間が経過したとき周囲温度を収集し、前記周囲温度と前回の時刻差補正期間が経過したときに測定した周囲温度との平均値を、現在の時刻差補正期間の平均温度値として算出するステップ；
   ステップＳ１３：前記水晶振動子の発振周波数の前記精度と前記周囲温度との間の前記対応関係、及び前記ステップＳ１２において算出された前記平均温度値に従って、対応する時刻差補正期間における水晶発振器の実際の発振周波数の精度を得るステップ；
   ステップＳ１４：前記水晶発振器の実際の発振周波数の前記精度と前記時刻差補正期間の時刻値とに従って、前記水晶発振器の計時誤差を得るステップ；及び、
   ステップＳ１５：前記計時誤差に従って、前記クオーツ電子時計の運針回路の運針補正を行うステップ、
   を含み、
   さらに、前記時刻差補正期間は連続して設定され、前記連続する複数の時刻差補正期間は校正期間としてまとめられ、前記水晶振動子の発振周波数の前記精度と前記周囲温度との間の前記設定された対応関係を前記校正期間内に修正するステップ、を含み、
   前記水晶振動子の発振周波数の前記精度と前記周囲温度との間の前記設定された対応関係を前記校正期間内に修正するステップは、
   前記校正期間内に校正調整点を設定し、前記校正調整点が位置する校正期間内であり、かつ、収集時刻が全て前記校正調整点よりも前である全ての周囲温度の平均値を算出し、第２の温度平均値を得るステップと、
   前記第２の温度平均値に対応する前記校正調整点の標準時刻値を取得し、前記取得した標準時刻値を前記校正調整点における表示時刻値と比較し、前記計時誤差を得るステップと、
   前記計時誤差と、前記計時誤差に対応する校正調整点における表示時刻値に基づいて、前記水晶振動子の発振周波数の前記精度の誤差を取得するステップと、
   相互に対応する、前記第２の温度平均値と前記水晶振動子の発振周波数の前記精度の前記誤差とに従って、前記水晶振動子の発振周波数の前記精度と前記周囲温度との間の前記設定された対応関係を修正するステップと、
   を含むクオーツ電子時計の高精度計時方法。
2. 前記ステップＳ１１において、前記水晶振動子の発振周波数と前記周囲温度との間の特性曲線を温度実験を通じて得て、かつ前記水晶振動子の発振周波数の前記精度と前記周囲温度との間の前記対応関係をカーブフィッティングにより得る、請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップＳ１２において、最初の補正では、温度初期値が前記前回の時刻差補正期間が経過したときに測定された前記周囲温度として設定される、請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップＳ１４において、前記計時誤差は、前記実際の発振周波数の前記精度と前記時刻差補正期間との積によって得られる、請求項１に記載の方法。

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