JPS63217289A - 電磁駆動回路 - Google Patents

電磁駆動回路

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JPS63217289A
JPS63217289A JP62051263A JP5126387A JPS63217289A JP S63217289 A JPS63217289 A JP S63217289A JP 62051263 A JP62051263 A JP 62051263A JP 5126387 A JP5126387 A JP 5126387A JP S63217289 A JPS63217289 A JP S63217289A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は振子等の駆動に用いられる電磁駆動回路に関す
るものである。
[従来の技術] 例えば時計の振子を一つのコイルで検出および駆動する
駆動回路として第8図に示すものがある。
この回路によって第9図のような2極の永久磁石Mを駆
動する場合の動作について説明する。永久磁石Mが第9
図a % eの位置に順次矢印方向に移動していくと、
コイルL2には第10図のような誘起電圧が発生する。
すなわち、Cの位置において誘起電圧が最大となり、a
−b問およびd−e間において小振幅の誘起電圧が発生
する。
この誘起電圧は第8図の端子Pに発生するもので、これ
が第11図Aの基準電圧V を越えると、「 第8図のトランジスタT2がオフになり、トランジスタ
T1がオンになってコイルL2に駆動電流が流れる。こ
のトランジスタT1のオン時間tはコンデンサCおよび
抵抗R1の時定数によって決まるものである。
磁石を効率よく駆動するためには、誘起電圧の極大点(
第10図Cの位置)で駆動するのが好ましく、このタイ
ミングで駆動するために、基準電圧■ および駆動時間
tを適宜設定している。
「 [発明が解決しようとする・問題点コ 振子を駆動する場合には、その振り角によって誘起電圧
の振幅が変動するものである。そのため橋準電圧V を
例えば第11図Aのレベルに設定「 すると、振り角が大きくなって誘起電圧の振幅が第11
図Bのように増大すると、誘起電圧の極大点以外におい
ても基準電圧を越えてしまい、誤動作をしてしまうこと
がある。
そこで基準電圧を高いレベルに設定すると、振り角が小
さいときや長い周期の振り子の場合には、誘起電圧が基
準電圧を越えず、駆動できないことがあまた。
そのため振子の振り角や周期に応じて基準電圧をその都
度変更しなければならないものであった。
本発明は、1コイルで永久磁石の検出および駆動を行う
ものにおいて、自動的に基準電圧を最適に調整できるよ
うにしたものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、永久磁石の検出および駆動を行うコイルの誘
起電圧が基準電圧を越えたときに出力を発生する比較回
路を設け、この比較回路からの出力発生に応答して駆動
パルスを発生するパルス発生回路を設け、この駆動パル
スによってコイルに駆動電流を流し、上記比較回路から
の出力を受けて上記誘起電圧の振幅に応じて基準電圧を
制御するようにしたものである。
[実施例] 第1図において、■ は基準電圧源で、基準電圧が可変
のものである。CMは比較回路で、コイルLtの誘起電
圧が基準電圧■、を越えたときに出力を発生するもので
ある。PGはパルス発生回路で、比較回路CMからの出
力発生に応答して最適のタイミングおよびパルス幅の駆
動パルスを発生するもので、その詳細については後述す
る。Sは駆動回路を構成するトランジスタである。TM
はタイマ回路で、そのタイマ時間は振子の1周期よりも
長い時間に設定しである。Wはワンショットパルス発生
回路、Fはフリップフロップ回路で、これらによって第
2の制御回路を構成している。
Gはゲート回路、CTはアップダウンカウンタで、これ
らによって第1の制御回路を構成している。
つぎに動作について第2図を参照しながら説明する。い
まカウンタCTの出力によって基準電圧が第2図a(左
端)の電圧vrlに設定されているものとする。
そこでコイルLlの誘起電圧が第2図a(左端)におい
て、基準電圧vr1を越えると、パルス発生回路PGか
ら第2図すのように駆動パルスが発生し、トランジシス
タSがオンになってコイルL1に駆動電流が流れる。
一方、上記駆動パルスによってフリップフロップ回路F
がセットされ、その出力によってカウンタCTがアップ
モードになる。そして上記駆動パルスの立下りよ゛って
カウゾタCTがトリガされ、その内容が第2図fのよう
に1つアップし、これによって基準電圧がvr2に上昇
する。
なお上記駆動パルスはタイマ回路TMのリセット人力に
供給してあり、駆動パルスが発生した場合にはタイマ回
路TMはリセットされるものである。
つぎに誘起電圧が基準電圧■r2を越えると、上記と同
様にして駆動パルスが発生し、カウンタCTの内容がさ
らに1つアップする。これによって基準電圧がさらにv
r3に上昇する。この基準電圧においても駆動パルスが
発生した場合には、基準電圧がさらにvr4に上昇する
そして誘起電圧が基準電圧vr4を越えなくなると、も
はや駆動パルスは発生せず、タイマ回路TMもリセット
されない。したがってタイマ回路TMからは第2図Cの
ように、時間T後に出力が発生する。そのためワンショ
ットパルス発生回路Wから第2図dのようにパルスが発
生し、フリップフロップ回路Fがリセットされてカウン
タCTがダウンモードになる。そして上記パルスの立下
りによってカウンタCTの内容が1つダウンし、基準電
圧がvr3に低降される。
以後は、基L$雷電圧V あるいはvr4に安定し、誘
起電圧の極大点以外において駆動パルスが発生する不都
合が解消される。
なお上記の実施例では、説明を簡単にするために駆動パ
ルスが1バ元ス発生′するごとに基準電圧を上昇させる
ようにしたが、実際には、駆動パルスがn (n=2.
3・・・)回置上連続して発生したときに基準電圧を1
段階上昇させるのが好ましい。
この場合には、駆動パルスの発生数を計数するn進のカ
ウンタ(図示せず)等を用いてnパルスを計数したとき
に1パルスを発生する回路を設け、この出力をゲート回
路Gの入力とする。そしてワンショットパルス発生回路
Wのパルスによって上記n進カウンタをリセットするも
のである。
またカウンタCTの内容に応じてタイマ回路TMのタイ
マ時間を変えるようにしてもよい。つまり、短周期の振
子を駆動する場合には、一般に誘起電圧の振幅が大きく
なり、したかりてカウンタCTの内容が大きくなるもの
である。そこでカウンタCTの内容が大きい場合には振
子の周期が短いものとみなし、タイマ時間を短い時間に
切り換えるものである。
つぎにパルス発生回路PGの具体例について説明する。
第3図において、G  、G  はゲート回路、Flは
フリップフロップ回路、INはインバータである。W 
、W はワンショットパルス発主回路で、それぞれのパ
ルス幅は1 .1  に設置2 定しである。なお第1図と同一符号は同一のものを示す
つぎに以上の構成において、比較回路CMから出力が発
生しない状態では、ゲート回路G1の出力によってワン
ショットパルス発生回路W1゜W2がそれぞれセットお
よびリセットされている。
そこでコイルL1の誘起電圧が第4図gのように基準電
圧V を越えると、比較回路CMから第4図りのように
出力が発生し、ゲート回路G1を介してワンショットパ
ルス発生回路W 、W2のセット、リセットが解除され
る。そのためワンショットパルス発生回路W1の出力は
第4図jのように時間tl後に“θ″に反転し、これに
よってワンショットパルス発生回路W2がトリガされ、
その出力からは時間t2の幅のパルスが発生する。
こうしてワンショットパルス発生回路W 、W2■ が発振し、ワンショットパルス発生回路W1の出力から
は第4図jの駆動パルス列が発生する。この駆動パルス
列の最初のパルスの立上りによってフリップフロップ回
路Flがトリガされ、その出力Qが第4図にのように1
”に保持される。したがってゲート回路G1の出力は第
4図iのように、比較回路CMの出力発生から“1″に
保持され、ゲート回路G2からは第4図1のように駆動
パルス列が発生する。この駆動パルス列によってトラン
ジスタSがオンになり、コイルLlに駆動電流が流れる
ものである。
上記駆動パルス列はフリップフロップ回路F1のクロッ
ク入力に供給されており、その立上りによって比較回路
CMの出力状態の判定が行われる。
そのため、比較回路CMから出力が発生している間は上
記駆動パルス列が発生してコイルL1が駆動される。
そして誘起電圧が基準電圧v 以下になって比「 較回路CMの出力が停止すると、その後最初に発生する
駆動パルスの立上りによってブリップフロップ回路F1
の出力が“0”に反転して駆動パルス列が停止し、コイ
ルLlの駆動が停止する。
以上のように、誘起電圧が基準電圧V を越えている間
コイルに駆動電流が流れるものである。
パルス発生回路PGとして上記の回路を用いる場合には
、ゲート回路G1の出力を第1図のゲート回路Gの人力
、タイマ回路TMのリセット入力およびフリップフロッ
プ回路Fのセット人力とするものである。
ところで、上記の説明では省略したが、ワンショットパ
ルス発生回路W2の出力幅t2は以下のように設定しで
ある。コイルLlは駆動パルス列によって駆動されるた
め、このパルスが途切れたときに第4図gのようにリン
ギングrが通常1mS程度生じる。このリンギングの発
生中はコイルLLの誘起電圧が不安定になるため、この
間にっぎの駆動パルスが発生してフリップフロップ回路
F1によって比較回路CMの出力判定が行なわれると、
誤動作の危険性がある。そこで誘起電圧が安定した状態
でつぎの駆動パルスが発生するように、ワンショットパ
ルス発生回路W2の出力幅t2を数ms程度に設定して
おくものである。
なおコイルを駆動する場合には、数ms程度の駆動停止
時間が存在しても、永久磁石の付勢に影響はなく、無視
できるものである。
上記の実施例では、駆動開始タイミングおよび駆動停止
タイミングを決定する基準電圧V を同じ電圧にしたが
、両者を異ならせて駆動終了タイミングを調整するよう
にしてもよい。例えば、基準電圧をフリッププロップ回
路Flの出力によって第4図gのように電圧vr5に切
り換えることによって、最後の駆動パルスを発生しなく
することができる。これによって駆動時間のより細かな
調整が可能になるものである。
ところで一般に誘起電圧の振幅は電源電圧の変動によっ
て影響を受けるものである。誘起電圧の振幅が変動する
と、基準電圧を越えるタイミングがずれ、ひいては駆動
タイミングおよび駆動時間の変動を引き起す結果となっ
てしまう。そこで、電源変動による影響を小さくするた
めに、基準電圧V を、電圧変動の影響が小さな、低め
の電圧「 に設定しておき、比較回路からの出力を遅延回路(図示
せず)によって一定時間だけ遅らせ、この時点から駆動
を開始するようにしてもよい。例えば、第4図gのよう
に、基準電圧を低い電圧vr6に設定しておくことによ
り、誘起電圧が電圧■r6を越えたときに比較回路から
出力が発生するが、これを遅延回路によって時間10だ
け遅らせてプリップフロップ回路F1およびゲート回路
Glに供給するものである。これによって、電源電圧の
変動による影響を小さくでき、しかも最適のタイミング
および駆動時間でコイルを駆動することができるもので
ある。
つぎにパルス発生回路PGの他の例について説明する。
第5図において、F2はフリップフロップ回路、W3〜
W6はワンショットパルス発生回路で、ワンショットパ
ルス発生回路W4は出力パルス幅が可変のプログラマブ
ルワンショット回路を用いており、ワンショットパルス
発生回路W8゜w  、w  のパルス幅はそれぞれt
、T5゜5   6  、             
   3t8に設定しである。CTlはアップダウンカ
ウンタである。
以上の構成において、カウンタCTlの内容がUになっ
ていてこれによりワンショットパルス発生回路W2のパ
ルス幅がt4に設定されているものとする。
そこで誘起電圧が基準電圧V を越えると、比較回路C
Mから第6図nのように出力が発生して、ワンショット
パルス発生回路W3がトリガされ、幅t3のパルスが発
生する。このパルスの立下りによってワンショットパル
ス発生回路W4から幅t4の駆動パルスが発生し、トラ
ンジスタSがオンになってコイルL に駆動電流が流れ
る。 この駆動パルスの立下りによってワンショットパ
ルス発生回路W から幅t5のパルスが発生し、その立
下りによってフリップフロップ回路F2およびワンショ
ットパルス発生回路W6がトリガされる。フリップフロ
ップ回路F2のD入力には比較回路CMの出力を供給し
てあり、この出力状態がフリップフロップ回路F2に読
み込まれる。すなわち、ワンショットパルス発生回路W
5からのパルスの立下り時点における誘起電圧のレベル
が基準電圧V を越えているかどうかの判定が行われる
。基準電圧を越えている場合には、フリップフロップ回
路F2の出力が“1”になり、カウンタCTlがアップ
モードになる。すなわちこの場合には、駆動パルス幅が
短く、かつ誘起電圧の極大点を中心にして効率よく発生
していないと判定されるものである。
一方、ワンショットパルス発生回路W5からのパルスの
立下りによってワンショットパルス発生回路W6から幅
t6のパルスが発生し、これがカウンタCT1のクロッ
ク入力となる。これによってカウンタCT1の内容が一
つアップし、第6図pのように(u+1)となる。その
ためワンショットパルス発生回路W4のパルス幅が前回
より長い幅に設定される。
したがって次回は、駆動パルス幅が長くなり、駆動パル
スのパルス幅の補正が行われる。
この動作が繰り返されて、カウンタの内容がmになり、
駆動パルス幅が第6図mのようにt4−になったとする
。このときのフンショットパルス発生回路W5からのパ
ルスの立下り時点における誘起電圧レベルが基準電圧以
下になると、フリップフロップ回路F2出力が第6図Q
のように“0“に反転し、カウンタCT1がダウンモー
ドになる。
そのためカウンタCTlの内容が(m−1)にダウンし
、次回の駆動パルス幅が1段階短くなる。
したがって駆動パルス幅はt ゛およびそれよす1段階
短い幅に交互に切り換えられて安定する。
このように駆動パルス幅が自動的に最適のタイミングで
所定幅に安定し、一定の振り角に安定させることができ
るものである なお上記の例では、駆動パルス幅のみを調整するように
したが、これに限らずワンショットパルス発生回路W3
.W5としてプログラマブルワンショット回路を用い、
これらのパルス幅もカウンタCT1の内容に応じて適宜
調整するようにしてもよい。例えば、振子の振り角を小
さく設定したい場合には、安定状態では誘起電圧の振幅
が第7図aのように小さく、かつ変化が緩慢になるため
、時間t  ”””t5は同図示のようにやや長めの状
態で安定させる必要がある。また振子の振り角を大きく
設定したい場合には、安定状態では、第7図すのように
、誘起電圧の振幅が大きくなり、かつその変化も急峻に
なり、駆動パルスの幅も短くてよい。そのため、時間t
 −t5は第7図aのそれに比べて相対的に短い時間で
安定させる必要がある。
第7図aの状態と第7図すの状態とでは、時間tS、t
  に対する時間t4の比率が異なり、この比率を調整
することによって、安定する振り角が設定されるもので
ある。例えば第7図すの状態で安定させたい場合には、
各時間が同図示の比率になるようにワンショットパルス
発生回路W3〜W5のパルス幅を設定しておき、カウン
タCTIの内容に応じて、この比率を保って各パルス幅
が変更されるように設定しておく。
そこで以下のようにして時間t3〜t5を自動的に調整
することによって、所望の振り角に安定させるものであ
る。初期状態におけるカウンタCTIの内容によってワ
ンショットパルス発生回路W −W5のパルス幅が第7
図すの値に設定されているものとする。この状態で電源
を投入すると、振子が振動を開始するが、最初は振り角
が小さいため、第7図aに近い誘起電圧が発生する。そ
のためワンショットパルス発生回路W5からのパルスの
立下り時点では、誘起電圧は基準電圧を越えており、駆
動パルス幅が短いと判定されてカウンタCT  の内容
が1つアップされ、時間t3〜t5が1段階長い時間に
設定される。この動作が繰り返されて時間t −t5が
段階的に増大してい(。こうして駆動パルス幅が次第に
増大していくものであるが、これに追随して、振子の振
り角かやや遅れて次第に大きくなっていき、それに連れ
て誘起電圧の振幅も増大していく。
そのため、ある時点において駆動パルス幅が過剰となり
、カウンタCT tがダウンモードに切り換わり、時間
t  ””’t5が減少していく。これに追随して、振
子の振り角がやや遅れて小さくなりていく。
以上の動作が繰り返されることによって第7図すの状態
に近づいていき、最終的にこの状態で安定することにな
る。すなわち、誘起電圧の極大点において、最適の駆動
パルス幅で効率よく駆動が行われるように自動調整が行
イつれるのである。
ところで、ワンショットパルス発生回路W5のパルス幅
t5は、誘起電圧のレベル判定のタイミングが、誘起電
圧の最も判定のし易い箇所で行われるように設定してお
くものであるが、先に述べたリンギングも考慮して設定
しである。
上記の実施例では、駆動開始タイミングを決める基準電
圧および駆動終了後の誘起電圧レベルの判定のための基
準電圧を同じ電圧V にしたが、「 後者をカウンタCT1の内容に応じて変更するようにし
てもよい。例えば、基準電圧をワンショットパルス発生
回路W −W6からの出力パルスが発生している間だけ
カウンタCT1の内容に応じた電圧に切り換えるもので
ある。これは、ワンショットパルス発生回路W5のパル
ス幅を調整することと等価の意味を有している。
なお電源電圧の変動等、を考慮しなければ、ワンショッ
トパルス発生回路W3は必ずしも必要とせず、比較回路
CMの出力を直接ワンショットパルス発生回路W4に供
給するようにしてもよい。
さらに上記の実施例では、1駆動パルスごとにカウンタ
CT tにクロックパルスを供給するようにしたが、例
えばカウンタCT1のアップ/ダウンモードが3駆動パ
ルス連続して一定であった場合に初めてカウンタCT1
の内容を一つアップするようにしてもよい。ダウンモー
ドの場合も同様である。
この場合には、ワンショットパルス発生回路W および
カウンタCT1間に3進のカウンタを設け、このカウン
タをフリップフロップ回路F2の出力レベルが反転する
ごとにリセットするように構成すればよい。これによっ
て、ノイズ等による誤動作を防止することができる。
[発明の効果] 本発明によれば、一つのコイルによって永久磁石を検出
および駆動し、コイルの誘起電圧が基準電圧を越えたと
きに比較回路から出力を発生させ、この出力に応答して
コイルを駆動するとともに誘起電圧の振幅に応じて基準
電圧を制御するようにしたので、誘起電圧の極大点以外
において駆動パルスが発生する不都合を解消することが
でき、常時誘起電圧の極大点において効率よく駆動され
るように自動制御が行われ、永久磁石を安定した振幅で
効率よく駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示した論理回路図、第2図
は第1図の動作説明のための電圧波形図、第3図は第1
図の一部を詳細に示した論理回路図、第4図は第3図の
動作説明のための電圧波形図、第5図は第3図の他の例
を示した論理回路図、第6図および第7図は第5図の動
作説明のための電圧波形図、第8図は従来の駆動回路例
を示した電気回路図、第9図はコイルおよび永久磁石の
関係を示した説明図、第10図は第9図のコイルから生
じる誘起電圧を示した電圧波形図、第11図は第8図の
欠点を説明するための電圧波形図である。 Ll・・・コイル ■ ・・・基準電圧源 CM・・・比較回路 F・・・フリップフロップ回路 PG・・・パルス発生回路 TM・・・タイマ回路 S・・・駆動回路 CT・・・アップダウンカウンタ G・・・ゲート回路 以  上 (他1名) 第2図 第3図 第5図 第6ズ ρ =コニ=夏■;=コ==℃ 第 7[閃 ’3 t4t5 第8図 第9図 ′、・II: 手続補正書(自発) 昭和62年5月27旧 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1 事件の表示 昭和62年 特許願 第 51263号2 発明の名称 電磁駆動回路 東京都中央区京橋二丁目6番21号 (238)株式会社 精工舎 代表取締役 横 山 雄 − 株式会社 加部セイコー内 最上特許事務所特許請求の
範囲 (1)永久磁石を検出および駆動するコイルと、基準電
圧が可変の基準電圧源と、上記コイルの誘起電圧が上記
基準電圧を越えたときに出力を生じる比較回路と、この
比較回路からの出力発生に応答して駆動パルスを発生す
るパルス発゛生回路と、上記駆動パルスによって動作し
上記コイルに駆動電流を流す駆動回路と、上記比較回路
の出力を受け上記誘起電圧の振幅に応じて上記基準電圧
を制御する制御回路とからなる電磁駆動回路。 (2)上記制御回路は、上記比較回路から所定時間以内
で連続して出力が発生したときに上記基準電圧を上昇さ
せる第1の制御回路と、上記比較回路から所定時間以上
出力が発生しなかったときに上記基準電圧を低降させる
第2の制御回路からなる特許請求の範囲第1項記載の電
磁駆動回路。 (3)上記制御回路は、上記比較回路からn (n=1
、2、・・・)回連続して出力が発生したときに上記基
準電圧を上昇させる第1の制御回路と、上記比較回路か
ら一定時間以上出力が発生しなかったときに上記基準電
圧を低降させる第2の制御回路からなる特許請求の範囲
第1項記載の電磁駆動回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)永久磁石を検出および駆動するコイルと、基準電
    圧が可変の基準電圧源と、上記コイルの誘起電圧が上記
    基準電圧を越えたときに出力を生じる比較回路と、この
    比較回路からの出力発生に応答して駆動パルスを発生す
    るパルス発生回路と、上記駆動パルスによって動作し上
    記コイルに駆動電流を流す駆動回路と、上記比較回路の
    出力を受け上記誘起電圧の振幅に応じて上記基準電圧を
    制御する制御回路とからなる電磁駆動回路。
  2. (2)上記制御回路は、上記比較回路からn(n=1、
    2、・・・)回連続して出力が発生したときに上記基準
    電圧を上昇させる第1の制御回路と、上記比較回路から
    一定時間以上出力が発生しなかったときに上記基準電圧
    を低降させる第2の制御回路からなる特許請求の範囲第
    1項記載の電磁駆動回路。
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