JPH058995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

≪産業上の利用分野≫ 本発明は一般に用いられる論理緩急周期よりも
長い周期で行われる論理緩急の平均歩度を短い時
間で換算表示する方法に関する。 特に温度保停付電子時計において、歩度の補償
を全て論理緩急で行つた場合の平均歩度の表示方
法に関する。 ≪発明の概要≫ 論理緩急で緩急の分解能を上げるためには論理
緩急の動作周期を長くするか、扱う周波数を高く
する必要がある。一般には前者の方が簡単であ
る。しかし電子時計の場合、市場の測定器の測定
時間の最大が10秒で決まつているためそれ以上に
できず分解能は0.264s／ｄであつた。 論理緩急の分解能は、その動作周期と発振源の
発振周波数で決定される。その動作周期をＴ（秒）
とし、発振周波数をｆ（Hz）とすると、論理緩急
の分解能Ｄ（ppm）は、 Ｄ（ppm）＝10⁶／ｆ×Ｔ となる。一般のクオーツ時計の発振周波数ｆは、
32768（Hz）であり、一般の論理緩急の動作周期Ｔ
は10秒である。したがつて、その分解能は、 Ｄ（ppm）＝10⁶／32768×10＝3.05（ppm） ＝0.264（sec／day） となる。 時計の遅れ進みである歩度を測定する市場の歩
度測定器は、時計が運針する時に発生する磁気ノ
イズの周期を測定して遅れ進みを表示する。磁気
ノイズの測定周期は、最大で10秒である。そして
歩度測定器の測定分解能は、0.1μsec（10MHz）で
ある。つまり、歩度測定器は時計の10秒間の平均
的遅れ進み量（平均歩度と言う）を測定してい
る。 歩度測定器の測定周期が最大で10秒であるた
め、時計の論理緩急も10秒周期で動作するように
設計されている。仮に時計の論理緩急の動作周期
が10秒以上、例えば60秒であると、10秒周期で測
定する歩度測定器では、時計の60秒間の平均歩度
を測定することはできない。 無理に測定しようとすれば、以下の計算で歩度
を求めることはできるが、非常に不便である。例
えば、60秒間に１回だけ動作する（60秒周期）の
論理緩急の時計の歩度を測定しようとした場合、 f₀＝60秒周期の論理緩急が動作しなかつた時の10
秒間の平均歩度 f₆₀＝60秒周期の論理緩急が動作した時の10秒間
の平均歩度 ｆ＝60秒間の平均歩度 ｆ＝f₀＋（f₆₀−f₀）／６ という計算式で求めることはできるが、歩度測定
器が10秒ごとに表示する値を判断して、f₆₀とf₀と
を識別することと、計算でｆを求めることは非常
に不便である。 本発明では論理緩急の分解能を上げる為に論理
緩急の周期を長くした場合でもその平均歩度が市
場の測定器で測れる様に、基準信号を発生する発
振器とは別に歩度換算表示用の発振器を用意し、
その周波数を用いて市場の測定器で平均歩度が測
定できるようにしたものである。 ≪従来の技術≫ 温度補償付電子時計の緩急分解能には、その高
い精度を実現する為に４ｍｓ／ｄあるいは８ｍ
ｓ／ｄといつた非常に小さな値が要求される。 この様な分解能を論理緩急で行おうとすると、
論理緩急の動作周期を640秒あるいは320秒といつ
た時間にする必要がある。 しかし従来から、市場の測定器の測定時間の最
大は10秒であつた為、論理緩急で４ｍｓ／ｄと言
つた分解能の緩急は行われなかつた。 したがつて、特公昭46−35007に見られ子よう
に発振回路の負荷容量をスイツチングするなどの
方法を採用していた。 ≪発明が解決しようとする課題≫ 上記のように発振回路を直接操作する方法は、
発振特性を大きく変化させてしまう課題と、発振
回路を操作した場合の緩急量の調整作業が増える
課題を持つている。又、アナログ量の調整作業で
ある為に調整誤差が発生しやすく精度の良い温度
補償が行えなかつた。 ≪課題を解決するための手段≫ 上記課題を解決するために、本発明において
は、通常状態では論理緩急の動作周期を10秒と10
秒以上、例えば640秒の２種類とし、大きな緩急 （0.264sec／day）を10秒周期の論理緩急で行い、
小さな緩急（４ｍsec／day）を640秒周期の論理
緩急で行うようにした。 また、640秒周期の論理緩急が動作している通
常状態では、市場の歩度測定器で平均歩度を測定
できないので、スイツチ入力により通常状態から
歩度測定モードに移行するようにした。 歩度測定モードでは、10秒周期の論理緩急はそ
のまま動作し続け、640秒周期の論理緩急は停止
させ、そのかわりに32KHzの64倍以上の周波数を
歩度測定用発振回路で用意して歩度測定パルス間
の時間を640秒周期の論理緩急に相当する時間だ
け調整させるようにした。 ≪作用≫ ４ｍｓ／ｄの分解能を得るためには640秒周期
で論理緩急動作を行う必要がある。（１／（32768
×640））しかし上記したように市場の測定器の測
定最大時間は10秒である。 そこで、640秒周期の論理緩急の平均歩度を10
秒周期で表示するために本発明では、基準信号の
発振周波数32KHzの64倍の周波数を歩度表示用発
振回路で用意して、歩度測定パルス間の時間を
640秒論理緩急に相当する時間だけ調整して表示
するようにした。 たとえば、−１／（32768×640）の歩度を表示
するには、32KHzの64倍の発振周波数の１周期分
の時間で、10秒周期で出力される歩度測定パルス
の立上りを遅らせて出力する様にしたものであ
る。 ≪実施例≫ 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 第１図は本発明の動作を説明する為のブロツク
図である。 発振回路１で発振した時計のための基準信号
は、可変分周２で分周される。分周された信号は
各回路に供給される。モータコントロール３はス
テツプモータ（図示せず）を駆動し、制御回路４
は各回路を時系列制御する。 感温発振器５は温度によつて発振周波数f_Tが変
化する温度検出回路である。 以下、感温発振器５による温度測定し、水晶の
温度特性を補正するまでの動作を示す。 感温発振器５の出力はゲート回路６に接続され
る。ゲート回路６の他方の入力にはゲート信号発
生回路７が接続される。 ゲート信号発生回路７の出力するゲート信号の
時間幅は、傾き調整回路８の値Ａによつて変化す
る。ゲート回路６の出力にはゲート信号発生回路
７の出力が“Ｈ”の区間において、感温発振器５
の出力信号が温度数値化カウンタ９に入力され
る。 温度数値化カウンタ９の初期値は、オフセツト
調整回路１０の値Ｂによつて設定される。 この結果、温度数値化カウンタ９に残る数値情
報ｍは次の式で表すことができる。 ｍ＝Ａ×τ×f_T＋Ｂ−2^l×ｊ τは、ゲート信号発生回路７の出力するゲート
信号の単位時間、 ｌは温度数値化カウンタ９のビツト数を示し、 f_Tは感温発振回路５の出力周波数を示してい
る。 ｊはオーバーフローの回数を示している。 温度数値化カウンタ９を10bitとするとｍは、
０〜1023の間で変化する。 このｍの中心値である512を発振回路１の水晶
振動子の零温度係数温度（以下T_Pと略称する）
T_Pと合わせる操作をＡとＢで行う。 T_Pを中心にｍが高温低温で対称に変化するよ
うにするため温度数値化カウンタ９の出力ｍを折
り返し回路１１で最上位biをｔ見て反転し温度デ
ータｎを作成する。反転してｎを作成する際、
T_Pに対してｎが低温、高温側で左右対称になる
ように9bitデータに＋0.5する。この様子を第８
図に示す。＋0.5は折り返し回路１１の出力9bitを
演算回路１２の入力バスに乗せるクロツクド
C²MOSA１２で行つている。 この温度データｎは、発振回路１の水晶振動子
のT_Pを中心にしてどれだけ温度がずれているか
という情報であるため、このｎを２乗して、ある
係数Ｋを掛けてやれば温度補償データＲを計算す
ることができる。 演算回路１３は入力10bit、出力10bitの演算回
路であり加算と掛算ができる。 係数Ｋは緩急の分解能と水晶振動子の二次温度
係数及び感温発振器の温度係数によつて決まる値
であり、本実施例の場合は1/256となる。除算は
bitのシフトすなわち使用するbitの選択で行つて
いる。 第２図に温度補償データＲ＝Ｋ（ｎ＋0.5）²の演
算の例を示す。 演算結果の10bitが演算回路１３から出力され
る。この演算結果は、T_Pからどれだけ歩度が遅
れているかというデータである。 本実施例の場合、歩度を遅らせる論理緩急であ
るので演算結果の上位4bitを反転回路１４、下位
6bitを反転回路１５で反転して、上位4bitのデー
タを4bitレジスタ１６、下位6bitを6bitレジスタ
Ａ１７にラツチする。 この反転する意味を第３図に示す。 4bitレジスタ１６と6bitレジスタＡ１７にラツ
チされたそれぞれの温度補償データは、可変分周
回路２の分周を設定するプリセツト回路１８に入
力される。 4bitレジスタ１６にラツチされた温度補償デー
タの上位は、制御回路４の動作によつて10秒周期
で可変分周回路２の分周比を変える。 6bitレジスタＡ１７の下位のデータは、640秒
周期で可変分周回路２の分周比を変える。 この結果、4bitレジスタ１６のデータは１／
（32768×10）の分解能で緩急し、6bitレジスタＡ
１７のデータは１／（32768×640）の分解能で緩
急が行われる。 通常は以上の動作で温度補償を行つている。し
かしこのままの通常動作状態では、640秒の論理
緩急であるので市場の測定器で平均歩度を測定す
ることができない。 そこで本発明では外部操作スイツチ１９をON
することで10秒周期で平均歩度が測定できる歩度
測定モードを持つ。外部操作スイツチ１９をON
するとモータコントロール３は通常のステツプモ
ータの駆動パルスの出力を禁止して10秒周期で歩
度測定用パルスP_Hを歩度測定用パルス発生回路
２７から出力する。 制御回路４は、歩度測定用パルスのパルス間隔
を調整する為の各回路を前述の通常動作と合わせ
て時系列的に制御するように働く。 4bitレジスタ１６のデータによる10秒周期の論
理緩急は歩度測定モードでも行われる。 6bitレジスタＡ１７による640秒周期の論理緩
急は歩度測定モードでは禁止され、この640秒論
理緩急分の緩急量を歩度表示用発振回路２０の出
力信号を使用して表示する。 まず歩度表示用の発振回路２０の発振周波数を
周波数数値化カウンタ２１で測定する。 歩度表示用発振回路２０の出力はゲート回路２
２と３３に接続される。 ゲート回路２２の他方の入力には、制御回路４
から1/4096の時間を持つパルスが入力される。 この1/4096の時間内に歩度表示用発振回路２０
に出力周波数が周波数数値化カウンタ２１に入力
される。 周波数数値化カウンタ２１は、11bitのバイナ
リカウンタであり、その上位10bitが測定データ
としてクロツクドCMOS２３を介して演算回路
１３の入力バスＡに入力される。 次に640秒論理緩急量をラツチしている6bitレ
ジスタＡ１７の内容と、6bitレジスタＢ２４の内
容が演算回路１３で加算され、その結果が6bitレ
ジスタＢ２４にラツチされる。 6bitレジスタＢ２４は、外部操作スイツチ１９
をONした際にリセツトされる。 したがつて6bitレジスタＢ２４の内容（以下デ
ータＳと称する）は、通常状態から歩度測定モー
ドに移行した時に０に初期化され、以後10秒ごと
に640秒周期の論理緩急の6bitデータが加算され
る。加算の際に発生するキヤリーは、ラツチ３０
に保持される。例えば、640秒周期の論理緩急デ
ータが48であつたとするときの10秒ごとのデータ
Ｓの内容と、キヤリーの発生状況を示すと以下の
ようになる。

【表】 次に前述した歩度表示用発振回路２０の測定デ
ータである周波数数値化カウンタ２１の内容とデ
ータＳによつて歩度表示用のデータが計算され
る。 今、考えやすい様に歩度表示用発振回路２０の
発振周波数が発振回路１の発振周波数の正確に64
倍の2097152Hzで発振しているとすると、周波数
数値化カウンタ２１は２進数で256を演算回路１
３の入力バスＡに入力する。 このとき640秒論理緩急データの累計データＳ
をラツチする6bitレジスタＢ２４の内容が１であ
ると演算回路１３は、１×Ｓ／256を計算して１
を出力する。計算例を第４図に示す。 このタイミングで8bitプリセツタブルダウンカ
ウンタ（以下8bitPSDと略称する）２５は、演算
回路１３の出力でセツトされる。8bitPSD２５の
内容が０でなくなると、8bitPSD２５の０を検出
する０検出回路２６の出力は“Ｌ”になる。 その後、歩度測定パルス発生回路２７から歩度
測定パルスP_Hがゲート回路３３，２８へ出力さ
れる。 ０検出回路２６の出力が“Ｌ”で歩度測定パル
スP_Hが発生すると8bitPSD２５は、歩度表示用発
進回路２０の発振出力でダウンカウントする。 今、8bitPSD２５の内容は１であるので歩度表
示用発振回路２０の発振出力を１発分カウントす
ると8bitPSD２５の内容は０になる。 その結果、０検出回路２６の出力は“Ｈ”にな
り、インバータ回路２９の働きでゲート回路２７
で歩度表示用発振回路２０の発振出力は阻止され
る。 ０検出回路２６の出力が“Ｌ”であつた為、ゲ
ート回路２８で阻止されていた歩度測定パルス
P_Hは、立上りが歩度表示用発振回路２０の発振
出力の１周期分の時間遅れてモータコントロール
３へ入力される。モータコントロール３は歩度測
定パルスP_Hをステツプモータへ出力して歩度情
報を出力する。 すなわち、640秒論理緩急の−１／（32768×
640）の緩急量を32768の64倍の周波数１発分の時
間だけ、歩度測定パルスP_Hの立上りを遅らせる
ことで10秒間で平均歩度を表示する。 この様に本実施例では、8bitPSD２５と０検出
回路２８、ゲート回路３３，２８で歩度測定パル
ス調整回路を構成している。 歩度測定パルスP_Hを１発出力した次の10秒後
の歩度測定パルスP_Hの立上りは、640秒論理緩急
の累計データＳが２になる為、今度は歩度表示用
発振回路２０の発振周波数２発分遅れて出力され
る。 したがつて640秒論理緩急のデータが１の場合、
歩度測定パルス間は正規の歩度測定パルスP_Hの
周期より640秒論理緩急の−１／（32768×640）
の緩急量、すなわち今の説明の例では歩度表示用
発振回路２０の発振出力の１周期分遅れて出力さ
れる様になる。 この動作を続けると640秒論理緩急の累計デー
タＳの大きさは、そのＳをラツチする6bitレジス
タＢ２４の大きさを越えてしまう。 本実施例の場合、640秒論理緩急と10秒論理緩
急を併用しているため、640秒論理緩急の累計デ
ータＳが64になると、10秒論理緩急の緩急量と等
しくなるので（１／（32768×10）＝64／（32768
×640））、累積データＳの計算のタイミングでの
演算回路１３の出力バスの7bit目をラツチ３０で
ラツチして、ラツチ３０の出力が“Ｈ”の場合プ
リセツト回路１８で10秒論理緩急を１／（32768
×10）だけ動作する様にしている。歩度表示用発
振回路１７の発振周波数が電圧低下などのの原因
で発振回路１の発振周波数の64倍以下になつた場
合、10秒周期の歩度測定パルスP_Hでの歩度表示
が行えなくなる。 そこで周波数数値化カウンタ２１で歩度表示用
発振回路２０の発振周波数を測定する際、ゲート
回路３１で64倍以下を検出してラツチ３２でその
情報をラツチする様にしている。 ラツチ３２の出力が“Ｈ”になつた場合は、歩
度測定パルスP_Hでの歩度表示が行えなるなるの
でモータコントロール３が歩度測定パルスP_Hを
出力しない様に電池寿命がきたことを表示する。 以上本発明の実施例を示すブロツク図である第
１図の構成を説明した。 次に本発明の特徴点である歩度測定モードでの
動作をより詳細に説明する。 まず歩度表示用発振回路２０の発振周波数の測
定について述べる。 歩度表示用発振回路２０の発振周波数を発振回
路１の発振周波数の正確にα倍とした関係で設定
できれば、歩度表示用発振回路２０の発振周波数
を測定する必要が無い。 しかし実際は、発振回路１の発振周波数もバラ
ツキを持つし、歩度表示用発振回路も電子時計の
スペースの関係で正確な発振が期待できる水晶振
動子を使うことができないので相当のバラツキを
持つ。したがつて歩度表示用発振回路２０の発振
周波数を測定する必要が出てくる。 本実施例の場合、歩度表示用発振回路２０の発
振周波数の範囲は、2097152Hz〜8388607Hzの範囲
を許している。 演算回路１３の入力バスは10bitであるので、
歩度表示用発振回路２０の発振周波数を０〜1023
の２進数に変換する必要がある。 周波数数値化カウンタ２１への周波数の入力を
制御するゲート回路２２には、制御回路４から1/
４０９６の時間幅を持つパルスが入力される。その結
果、周波数数値化カウンタ２１の内容は、歩度表
示用発振回路２０の発振周波数によつて次の様な
値になる。 周波数が2097152Hzの場合、2097152／4096＝
512。 周波数が8388607Hzの場合、8388607／4096＝
2048。 発振周波数が上限において2¹⁰＝1024を越えて
しまうので、周波数数値化カウンタ２１は11bit
としてのそ上位10bitを測定データとする。その
結果、測定データは2.09MHzの場合256に、838M
Hzの場合1023となる。 周波数の許容範囲の下限である2097152Hzは、
本実施例の640秒論理緩急の緩急周期から決まつ
た値である。歩度表示用発振回路２０の発振周波
数がこの下限値以下になつた場合、10秒周期での
歩度表示が行えなくなるのでゲート回路３１で下
限値以下を検出している。ゲート回路３１は２入
力NORゲートであり、周波数数値化カウンタ２
１の10bitと11bit目に接続されている。歩度表示
用発振回路２０の発振周波数が下限値以下の
209715Hzであつた場合、周波数数値化カウンタ２
１の10bitと11bitは“Ｌ”であるのでゲート回路
３１の出力は”Ｈ”になる。 この“Ｈ”をラツチ３２は制御回路４からのク
ロツク信号でラツチする。ラツチ３２の出力が
“Ｈ”であつた場合、モータコントロール３は歩
度測定パルスP_Hの出力を停止する。 次に8bitプリセツタブルダウン２５が8bitであ
る理由と、歩度表示に発生する誤差について述べ
る。 8bitPSD２５に設定されるデータは、6bitレジ
スタＢ２４にラツチされる640秒論理緩急のデー
タの累計Ｓと周波数数値化カウンタ２１の10bit
データによつて計算される。 それぞれのデータが最大値の場合の計算を第５
図に示す。 第５図に示すように歩度表示用データは最大
251になる為8bit必要になる。 ここで誤差について述べる。 １つは第５図の計算例でも分かる様に量子化の
際に発生する誤差であり、また１つは歩度表示用
発振回路２０の発振と歩度測定パルスP_Hの立上
りが非同期であるために発生する誤差がある。 量子化誤差は第５図に示すように最大約0.75で
ある。又、歩度表示用発振回路２０の発振波形と
歩度測定パルスP_Hの立上りが非同期である為に
発生する誤差は第９図に示すように最大、歩度表
示用発振回路２０の発振周期の１発分と考えられ
る。 波形Ｂに示すように歩度測定パルスP_Hの立上
りと、歩度表示用発振回路２０の出力波形の立下
りが同期しているとき、波形Ｂの状態を誤差０と
する。 しかし波形Ａに示す様に、歩度測定パルスP_H
と歩度表示用発振回路の出力とは非同期であるた
めに、最大で歩度表示用発振回路２０の発振出力
周期の１発分の誤差が発生する可能性が有る。 したがつて誤差は最大、歩度表示用発振回路２
０の発振周期の約1.75発分の時間発生する可能性
がある。 これは歩度換算で約７ｍｓ／ｄ程度の誤差とな
る。この程度の誤差は使用上問題の無いものであ
る。 第６図に周波数数値化カウンタと8bitPSDを兼
用化した他の実施例を示す。 信号Ｐ／Ｓはパラレルシリアルの切り替え信
号、T_Lはラツチ信号、Setは周波数数値化カウン
タを初期値に設定するSet信号、WINDは1/4096
の時間パルス、ccはラツチ回路３２のクロツク信
号であり制御回路から供給される。 図中の番号は第１図の番号と対応している。 動作についての説明は省略する。 第７図に演算回路１３の詳細なブロツク図を示
す。演算回路１３は一般的な下位bitから演算を
実行するタイプのものでありこれも説明は省略す
る。 ≪発明の効果≫ 以上述べてきた様に本発明によれば高い精度が
要求される微小な緩急に論理緩急を作用しても、
その平均歩度をいままでの市場の測定器で測れる
様にすることができる様になつた。 従来は長い周期で行われる論理緩急の歩度を短
時間に表示することができなかつたので、微小な
緩急に安定な論理緩急を使用することができなか
つた。 論理緩急に代わる手段として発振回路の負荷容
量を時間でスイツチングするなど、発振回路を直
接制御する方法を採用していた。 この様な方法では、発振回路の発振条件を大き
く変えてしまい安定な動作が望めなかつた。 又、負荷容量のバラツキなどを吸収するための
調整行為が必要であつた。 それに対して本発明によれば、発振回路を操作
する必要が無いので安定な状態で使用することが
できる。又、論理緩急はデジタル動作なので調整
行為の必要が無いなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作を説明する為のブロツク
図、第２図はＰ＝Ｋ（ｎ＋0.5）²の演算の例を示す
図、第３図は演算結果を反転する意味を示す図、
第４図は歩度表示用データの計算例を示す図、第
５図は累計データＳと周波数数値化カウンタのそ
れぞれのデータが最大の場合の歩度表示用データ
の計算を示す図、第６図は周波数数値化カウンタ
と8bitプリセツタブルダウンカウンタを兼用化し
た実施例を示す図、第７図は演算回路の詳細なブ
ロツク図、第８図は温度データｎ＋0.5を示す図、
第９図は歩度測定パルスと歩度表示用発振回路出
力との関係を示す図である。 １……発振回路、２……可変分周回路、３……
モータコントロール、４……制御回路、５……感
温発振器、６……ゲート回路、７……ゲート信号
発生回路、８……傾き調整回路、９……温度数値
化カウンタ、１０……オフセツト調整回路、１１
……折り返し回路、１２……クロツクド
CMOSA、１３……演算回路、１４……反転回
路、１５……反転回路、１６……4bitレジスタ、
１７……6bitレジスタＡ、１８……プリセツト回
路、１９……外部操作スイツチ、２０……歩度表
示用発振回路、２１……周波数数値化カウンタ、
２２……ゲート回路、２３……クロツクド
CMOSC、２４……6bitレジスタＢ、２５……
8bitプリセツタブルダウン、２６……０検出回
路、２７……歩度測定パルス発生回路、２８……
ゲート回路、２９……インバータ回路、３０……
ラツチ回路、３１……クロツクドCMOSD、３３
……ゲート回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の緩急周期T₁による第１の論理緩急と、
   第１の緩急周期より長い周期T₂による第２の論
   理緩急の２つの論理緩急機能を備えた電子時計に
   おいて、計時の為の基準信号を発生する発振回路
   の発振周波数よりもT₂／T₁倍以上で発振する歩
   度表示用発振回路と、前記歩度表示用発振回路の
   発振出力を数値化する手段と、第２の論理緩急の
   緩急データを第１の論理緩急の周期で累計したデ
   ータを保持するレジスタ、前記緩急データの累計
   と、累計データと前記歩度表示用発振回路の発振
   出力の数値データとから歩度表示用データとを演
   算する演算回路と、前記歩度表示用データから歩
   度測定パルスの出力周期を前記第２の論理緩急の
   緩急データに基づいて調整する歩度測定パルス調
   整回路と、前記歩度測定パルスを第１の緩急周期
   で出力し、前記歩度測定パルスの出力周期の調整
   動作を制御するための外部操作スイツチと、 を有することを特徴とする電子時計。 ２ 歩度表示用発振回路の発振周波数がT₂／T₁
   倍以下になつたことを検出して歩度測定パルスの
   出力を禁止するように構成された動作回路を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電子時計。