本發(fā)明涉及利用步進電動機驅動指針的電子鐘表,特別是涉及具有步進電動機的快進單元的電子鐘表。
背景技術:
以往,具有模擬顯示單元的電子鐘表,通常利用步進電動機(也稱為步進馬達、脈沖電動機等)驅動指針。該步進電動機包括由線圈磁化的定子和作為被雙極磁化的圓盤狀的旋轉體的轉子,通常進行按每1秒進行運針的正常驅動、和在時刻校正等時使指針高速地移動的快進動作(高速驅動)。
該快進動作中,以短周期對步進電動機高速地供給驅動脈沖,但對于該短周期的高速驅動脈沖,步進電動機需要以不發(fā)生運針錯誤、即轉子的旋轉錯誤的方式進行動作。因此,提出了一種具有步進電動機的電子設備,該步進電動機通過檢測轉子的旋轉狀態(tài),根據旋轉狀態(tài)供給適當的驅動脈沖,可穩(wěn)定地實施快進動作(例如,參照專利文獻1)。
該專利文獻1公開了,在步進電動機的驅動中,將通過轉子的旋轉激發(fā)的反電動勢作為電流或電壓捕獲,檢測其第一峰值,通過該檢測來確認轉子的有無旋轉,同時供給驅動脈沖實現快進動作。另外,為了防止由驅動脈沖引起的尖峰噪聲的影響,根據前一個驅動脈沖的輸出時刻,設定規(guī)定的時間不檢測反電動勢的非感應時間(掩蔽時間),得到了檢測時刻的最佳化。
另外,提出了一種步進電動機的檢測控制裝置,根據由轉子的衰減振動產生的反感應電流,檢測由下一驅動脈沖產生的驅動能量中成正的衰減振動的時刻,并決定下一驅動脈沖的輸出時刻(例如,參照專利文獻2)。
該專利文獻2中,在檢測轉子的衰減振動引起的反感應電流后,為了得到下一驅動能量中成正的時刻,在一定的延遲時間(d′mS)后,輸出下一驅動脈沖。由此,可以有效地利用轉子的衰減振動的能量,可以減少驅動消耗電流,并且不會等待轉子的衰減振動變小,就可輸出下一驅動脈沖,因此,呈現比以往更高速地進行快進動作。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利第3757421號公報(第10頁,圖5)
專利文獻2:日本特公昭60-056080號公報(第2頁,圖4)
發(fā)明所要解決的技術問題
但是,專利文獻1中公開的技術,檢測通過轉子的旋轉激發(fā)的反電動勢的檢測條件只有1個,因此,無法高精度地檢測出檢測波形的變動(即,轉子的旋轉變動)。因此,在轉子的旋轉由于外部磁場等外部干擾而變得不穩(wěn)定的情況下,無法準確地把握轉子的旋轉狀態(tài),因此,無法進行恰當的快進驅動,快進動作的高速化存在界限。另外,在快進動作中,對步進電動機供給必要以上的驅動電力,會導致使電子鐘表的電池壽命縮短,但以專利文獻1的技術無法進行高精度的旋轉檢測,因此得不到驅動電力的最佳化,還存在難以進行低電力驅動的問題。
另外,專利文獻2中公開的技術中,檢測反感應電流后,在預定的一定的延遲時間(d′mS)之后輸出下一驅動脈沖,因此,不能與轉子的旋轉速度的變動非常細微地對應,擔心容易受到外部磁場等外部干擾的影響。另外,在輸出下一驅動脈沖之前,延遲時間總是存在,因此,難以限制快進動作,且進一步實現高速驅動。
技術實現要素:
本發(fā)明的目的在于,解決上述問題,提供一種能夠降低步進電動機的驅動電力,且實現步進電動機的穩(wěn)定的高速驅動的電子鐘表。
用于解決問題的技術手段
為了解決問題,本發(fā)明提供一種電子鐘表,其也可以采用下述記載的結構。
本發(fā)明提供一種電子鐘表,具有:步進電動機;驅動脈沖產生電路,其輸出用于驅動該步進電動機的多個不同的驅動力的驅動脈沖;檢測脈沖產生電路,其在由驅動脈沖驅動步進電動機后,輸出檢測步進電動機的旋轉/非旋轉的檢測脈沖;修正脈沖產生電路,其輸出由驅動脈沖產生的驅動的補償用的修正脈沖;脈沖選擇電路,其選擇輸出驅動脈沖、檢測脈沖和修正脈沖;驅動電路,其將從該脈沖選擇電路輸出的脈沖供給至步進電動機;旋轉檢測電路,其輸入由檢測脈沖產生的檢測信號,判斷步進電動機的旋轉/非旋轉,在該旋轉檢測電路判斷為非旋轉的情況下,脈沖選擇電路輸出修正脈沖,并且選擇驅動力比當前高的驅動脈沖,電子鐘表還具有驅動間隔切換電路,該驅動間隔切換電路將驅動脈沖的驅動間隔切換為作為正常使用的驅動間隔的正常驅動間隔和作為比正常驅動間隔短的驅動間隔的高速驅動間隔,旋轉檢測電路能夠根據驅動脈沖的驅動間隔來變更檢測條件。。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:驅動間隔切換電路根據正常驅動間隔和高速驅動間隔來變更旋轉檢測電路的檢測條件。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:驅動間隔切換電路,在選擇高速驅動間隔時,以比選擇正常驅動間隔時能夠更早地判斷為非旋轉的方式變更旋轉檢測電路的檢測條件。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:驅動間隔切換電路,在選擇高速驅動間隔時,比選擇正常驅動間隔時減少檢測脈沖的輸出數。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:旋轉檢測電路,檢測連接有步進電動機的驅動電路的輸出中產生的檢測信號,并且具有與驅動電路的輸出連接的檢測電阻,驅動間隔切換電路使選擇高速驅動間隔時的檢測電阻的電阻值比選擇正常驅動間隔時的檢測電阻的電阻值低。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:驅動間隔切換電路,使選擇高速驅動間隔時的用于判斷可否檢測出檢測信號的閾值的絕對值,高于選擇正常驅動間隔時的用于判斷可否檢測出檢測信號的閾值的絕對值。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:驅動間隔切換電路使選擇高速驅動間隔時的檢測脈沖的寬度比選擇正常驅動間隔時的檢測脈沖的寬度窄。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:驅動間隔切換電路,在選擇高速驅動間隔的情況下,當旋轉檢測電路判斷為非旋轉,但在從開始輸出檢測脈沖起的規(guī)定期間內檢測出檢測信號,之后沒有檢測出檢測信號時,選擇驅動力比當前低的脈沖,作為驅動脈沖。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:修正脈沖產生電路,在驅動間隔切換電路選擇驅動力比當前低的脈沖作為驅動脈沖的情況下,不輸出修正脈沖。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:驅動間隔切換電路在從正常驅動間隔向高速驅動間隔切換時,選擇驅動力比當前高的脈沖,作為驅動脈沖。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:具有連續(xù)旋轉計數器,其在檢測出旋轉的情況下計數,在檢測出非旋轉的情況下復位,驅動間隔切換電路根據該連續(xù)旋轉計數器的值,決定從正常驅動間隔向高速驅動間隔切換時的驅動力。
另外,本發(fā)明還可以具有以下特征:在驅動間隔切換電路從正常驅動間隔向高速驅動間隔切換時,進行由多個不同的驅動力的驅動脈沖導致的多次步進電動機的驅動,由旋轉檢測電路對各次驅動進行旋轉檢測,基于對由多個不同的驅動力的驅動脈沖導致的多次步進電動機的驅動進行的旋轉檢測的結果,選擇驅動脈沖的驅動力。
發(fā)明效果
如上所述,根據本發(fā)明,在選擇高速驅動間隔時,能夠變更旋轉檢測電路的檢測條件,使得與選擇正常驅動間隔時相比能夠更早地判斷為非旋轉。由此,能夠提供可提前檢測步進電動機的旋轉速度的降低來增強步進電動機的驅動力,從而排除旋轉檢測的延遲引起的高速驅動的限制,使步進電動機的高速驅動最佳化,實現低電力且穩(wěn)定的高速驅動的電子鐘表。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的電子鐘表的概略結構的結構圖。
圖2是表示本發(fā)明第一實施方式的步進電動機的概略結構和基本動作的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明第一實施方式的驅動電路和檢測電阻部的結構的電路圖。
圖4是說明本發(fā)明第一實施方式的由步進電動機產生的反電動勢的感應電流和旋轉檢測的基本動作的時序圖。
圖5是說明本發(fā)明第一實施方式的電子鐘表的旋轉檢測動作和步進電動機驅動的流程圖。
圖6是說明本發(fā)明第一實施方式的電子鐘表的正常驅動中的旋轉檢測動作的時序圖。
圖7是說明本發(fā)明第一實施方式的電子鐘表的高速驅動中的旋轉檢測動作的時序圖。
圖8是說明本發(fā)明第一實施方式的從電子鐘表的正常驅動向高速驅動轉移時的驅動脈沖的啟動占空比的決定的說明圖和表;
圖9是表示本發(fā)明第二實施方式的電子鐘表的概略結構的結構圖。
圖10是表示本發(fā)明第二實施方式的驅動電路和檢測電阻部的結構的電路圖。
圖11是說明本發(fā)明第二實施方式的電子鐘表的旋轉檢測動作和步進電動機驅動的流程圖。
圖12是說明本發(fā)明第二實施方式的電子鐘表的正常驅動中的旋轉檢測動作的時序圖。
圖13是說明本發(fā)明第二實施方式的電子鐘表的高速驅動中的旋轉檢測動作的時序圖。
圖14是說明本發(fā)明第二實施方式的變形例1的電子鐘表的高速驅動中的旋轉檢測動作的時序圖。
圖15是說明本發(fā)明第二實施方式的變形例2的電子鐘表的高速驅動中的檢測脈沖的脈沖寬度的時序圖。
圖16是說明本發(fā)明第三實施方式的電子鐘表的旋轉檢測動作和步進電動機驅動的流程圖。
圖17是說明本發(fā)明第三實施方式的電子鐘表的高速驅動中的旋轉檢測動作的時序圖。
圖18是說明本發(fā)明第三實施方式的變形例的電子鐘表的旋轉檢測動作和步進電動機驅動的流程圖。
圖19是說明本發(fā)明第三實施方式的變形例的電子鐘表的高速驅動中的旋轉檢測動作的時序圖。
圖20是說明本發(fā)明第四實施方式的電子鐘表的啟動占空比決定動作的流程圖。
圖21是說明本發(fā)明第四實施方式的電子鐘表的試行運針動作的流程圖。
具體實施方式
以下,根據附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細敘述。
<各實施方式的特征>
第一實施方式的特征是本發(fā)明的基本結構,根據步進電動機的正常驅動和高速驅動來變更旋轉檢測條件,在高速驅動中減少檢測脈沖的輸出數,提前判斷為非旋轉。
第二實施方式的特征在于,在步進電動機的高速驅動中,通過切換用于旋轉檢測的檢測電阻值、或旋轉檢測電路的閾值,從而在高速驅動中提前判斷為非旋轉。
第三實施方式的特征在于,在步進電動機的旋轉過快(驅動力過強)的情況下,進行降低驅動脈沖的驅動力的控制,降低驅動電力,使步進電動機的驅動最佳化。
第四實施方式的特征在于,決定高速驅動時的啟動占空比時,進行多次占空比不同的運針,基于這些旋轉檢測結果,決定啟動占空比。
<第一實施方式>
<第一實施方式的電子鐘表的結構說明:圖1>
使用圖1說明第一實施方式的電子鐘表的概略結構。圖1中,符號1是第一實施方式的電子鐘表。電子鐘表1具有:用水晶振子(未圖示)輸出規(guī)定的基準信號P1的振蕩電路2;輸入基準信號P1,輸出用于控制各電路所需要的時刻信號T1~T4的控制電路3;輸出脈沖產生控制信號P2的驅動間隔切換電路4;輸出驅動脈沖SP的驅動脈沖產生電路5;輸出修正脈沖FP的修正脈沖產生電路6;輸出第一、第二檢測脈沖CP1、CP2的檢測脈沖產生電路10。
電子鐘表1還具有:輸入驅動脈沖SP等,輸出選擇脈沖P3和檢測電阻脈沖RP的脈沖選擇電路7;輸入選擇脈沖P3,輸出驅動脈沖等的驅動電路20;輸入驅動脈沖SP等,使指針(未圖示)移動的步進電動機30;輸入來自步進電動機30的第一、第二檢測信號DS1、DS2,進行步進電動機30的旋轉檢測的旋轉檢測電路40等。
此外,電子鐘表1是通過指針顯示時刻的模擬顯示式鐘表,具有作為電源的電池、操作部件、運轉輪系統(tǒng)、指針等,但是這些不與本發(fā)明直接相關,因此,在此省略圖示。
檢測脈沖產生電路10具有第一檢測脈沖產生電路11和第二檢測脈沖產生電路12,輸入時刻信號T1和脈沖產生控制信號P2來進行動作,并輸出檢測步進電動機30的旋轉/非旋轉的檢測脈沖。第一檢測脈沖產生電路11輸出用于通過由驅動脈沖SP驅動步進電動機30時產生的反電動勢,檢測在與驅動脈沖SP不同的側(反極性)產生的感應電流的第一檢測脈沖CP1。另外,第二檢測脈沖產生電路12輸出用于檢測在與驅動脈沖SP相同側(同極性)產生的感應電流的第二檢測脈沖CP2。
驅動間隔切換電路4具有切換為驅動脈沖SP的正常驅動間隔(例如1秒間隔)和比正常驅動間隔短的驅動間隔即高速驅動間隔的功能,輸入時刻信號T4和來自旋轉檢測電路40的判斷信號P5等進行動作。
該驅動間隔切換電路4輸出控制各脈沖產生電路的脈沖產生控制信號P2,并對旋轉檢測電路40輸出根據正常驅動間隔和高速驅動間隔變更旋轉檢測的條件的檢測控制信號P4。另外,驅動間隔切換電路4在內部具有對旋轉檢測次數進行計數的連續(xù)旋轉計數器4a,并對驅動脈沖產生電路5輸出基于該計數值等控制驅動脈沖SP的占空比的等級的等級信號P6。
驅動脈沖產生電路5輸入時刻信號T3和脈沖產生控制信號P2、等級信號P6進行動作,輸出用于驅動步進電動機30的驅動脈沖SP。該驅動脈沖產生電路5根據來自驅動間隔切換電路4的脈沖產生控制信號P2進行控制,并輸出每1秒的正常驅動間隔的驅動脈沖SP或用于快進動作的高速驅動間隔的驅動脈沖SP。另外,可以根據等級信號P6控制脈沖的占空比,將驅動脈沖SP切換成多個不同的驅動力。
修正脈沖產生電路6輸入時刻信號T2和脈沖產生控制信號P2進行動作,步進電動機30在被旋轉檢測電路40判斷為非旋轉的情況下,輸出用于補償驅動的修正脈沖FP。
脈沖選擇電路7分別輸入驅動脈沖SP、修正脈沖FP、第一、第二檢測脈沖CP1、CP2,選擇各脈沖并作為選擇脈沖P3向驅動電路20輸出。另外,輸出由第一、第二檢測脈沖CP1、CP2生成的控制檢測電阻部50的檢測電阻脈沖RP。
旋轉檢測電路40輸入來自步進電動機30的第一、第二檢測信號DS1、DS2(在驅動電路20的輸出中產生)、來自脈沖選擇電路7的檢測電阻脈沖RP、來自驅動間隔切換電路4的檢測控制信號P4進行動作。
旋轉檢測電路40具有第一檢測判斷電路41、第二檢測判斷電路42及檢測電阻部50。第一檢測判斷電路41具有:輸入由第一檢測脈沖CP1產生的第一檢測信號DS1來調查檢測位置的第一檢測位置計數器41a、同樣地輸入第一檢測信號DS1來調查檢測發(fā)數的第一檢測發(fā)數計數器41b。
另外,第二檢測判斷電路42具有:輸入由第二檢測脈沖CP2產生的第二檢測信號DS2來調查檢測位置的第二檢測位置計數器42a、同樣地輸入第二檢測信號DS2來調查檢測發(fā)數的第二檢測發(fā)數計數器42b。另外,檢測電阻部50是將檢測電阻與驅動電路20的輸出連接,來取出第一、第二檢測信號DS1、DS2的電路,詳細進行后述。
該旋轉檢測電路40根據上述的多個計數器的測量信息,檢測第一、第二檢測信號DS1、DS2的產生位置及產生數,基于該信息掌握步進電動機30的旋轉狀態(tài),判斷旋轉/非旋轉,并將該判斷結果等作為判斷信號P5向驅動間隔切換電路4輸出。另外,旋轉檢測電路40具有能夠根據來自驅動間隔切換電路4的檢測控制信號P4來變更旋轉檢測條件的功能。
驅動電路20在此未圖示,但由兩個驅動電路構成,將驅動脈沖SP、修正脈沖FP、第一、第二檢測脈沖CP1、CP2變換成低阻抗,從各個輸出端子OUT1、OUT2輸出,驅動步進電動機30。此外,驅動電路20的詳細的結構進行后述。
<步進電動機的概略結構和基本動作的說明:圖2>
接著,使用圖2說明步進電動機30的概略結構和基本動作。圖2(a)中,步進電動機30由轉子31、定子32、線圈33等構成。轉子31為被雙極磁化的圓盤狀的旋轉體,在徑向上被磁化為N極、S極。定子32由軟磁性材料形成,包圍轉子31的半圓部32a、32b由狹縫分割。另外,在半圓部32a、32b結合的基部32e卷繞有單相的線圈33。單相是指線圈為1個,輸入驅動脈沖的輸入端子C1、C2為2個。
另外,在定子32的半圓部32a、32b的內周面的相對的規(guī)定位置,形成有凹狀的缺口32h、32i。由于該缺口32h、32i,轉子31的靜態(tài)穩(wěn)定點(靜止時的磁極的位置:用斜線B表示)相對于定子32的電磁穩(wěn)定點(用直線A表示)偏移。將由該偏移產生的角度差稱為初始相位角θi,由于該初始相位角θi,轉子31被改善成容易在規(guī)定的方向旋轉。
接著,使用圖2(a)和時序圖的圖2(b)對步進電動機30的基本動作進行說明。在圖2(b)中,驅動脈沖SP如圖所示由連續(xù)的多個脈沖組構成,該脈沖組的脈沖寬度(即,占空比)可變。該驅動脈沖SP交替地供給至步進電動機30的輸入端子C1、C2,由此,定子32被交替地反轉磁化,轉子31旋轉。而且,通過改變驅動脈沖SP的反復周期,可以控制轉子31的驅動間隔,另外,通過改變驅動脈沖SP的占空比,可以調整步進電動機30的驅動力(旋轉力)。
在此,在圖2(a)中,當步進電動機30的線圈33被供給驅動脈沖SP時,定子32被磁化,轉子31從靜態(tài)穩(wěn)定點B起旋轉180度(圖面上向左旋轉),在該位置不立刻停止,實際上超過180度的位置地振動,之后振幅逐漸減小而停止(用曲線軌跡C表示軌跡)。此時的轉子31的衰減振動成為線圈33中的磁通變化,產生由電磁感應引起的反電動勢,在線圈33中流動感應電流。
圖2(b)的電流波形I1是轉子31通過驅動脈沖SP正常地旋轉180度時的線圈33中流動的感應電流的一個例子。在此,供給驅動脈沖SP的驅動期間t1的電流波形I1,成為由多個脈沖組產生的驅動電流和感應電流重疊的電流波形,在驅動脈沖SP結束后的衰減期間t2,產生由轉子31的衰減振動引起的感應電流。
另外,圖2(a)的曲線軌跡D表示步進電動機30由于外部磁場等的某些影響,盡管被供給驅動脈沖SP,但是轉子31無法旋轉而返回到原始位置的情況的軌跡。而且,圖2(b)的電流波形I2是轉子31無法正常地旋轉時的線圈33中流動的感應電流的一個例子。
在此,轉子31無法旋轉的情況下的衰減期間t2的電流波形I2,由于轉子31不旋轉,因此,與上述的電流波形I1相比,產生振幅小、周期長的感應電流。
本發(fā)明提供一種電子鐘表,分多個檢測區(qū)間檢測圖2(b)所示的驅動脈沖SP結束后的衰減期間t2的感應電流,并且變更高速驅動時的旋轉檢測條件,提前判斷旋轉/非旋轉,由此,最大限度地活用步進電動機的性能,實現穩(wěn)定的高速驅動。此外,圖2(a)所示的步進電動機30用于后述的第一~第三實施方式的所有方式中。
<驅動電路和檢測電阻部的電路結構的說明:圖3>
接著,使用圖3說明驅動步進電動機30的驅動電路20和檢測步進電動機30的旋轉狀態(tài)的旋轉檢測電路40的一部分即檢測電阻部50的電路結構的一例。圖3中,驅動電路20包括:由導通電阻小的P溝道MOS晶體管即驅動晶體管DP1(以下,簡稱為晶體管DP1)和導通電阻小的N溝道MOS晶體管即驅動晶體管DN1(以下,簡稱為晶體管DN1)的互補連接而成的第一驅動電路21;和同樣地由導通電阻小的P溝道MOS晶體管即驅動晶體管DP2(以下,簡稱為晶體管DP2)和導通電阻小的N溝道MOS晶體管即驅動晶體管DN2(以下,簡稱為晶體管DN2)的互補連接而成的第二驅動電路22。
第一驅動電路21的輸出OUT1與步進電動機30的線圈33的一端子連接,第二驅動電路22的輸出OUT2與步進電動機30的線圈33的另一端子連接。另外,晶體管DP1、DN1、DP2、DN2的各柵極端子G連接來自脈沖選擇電路7(參照圖1)的選擇脈沖P3。
根據該結構,脈沖選擇電路7選擇的驅動脈沖SP、修正脈沖FP、第一、第二檢測脈沖CP1、CP2的任一脈沖作為選擇脈沖P3向驅動電路20輸入,并從驅動電路20的輸出OUT1、OUT2交替地輸出驅動步進電動機30的各脈沖。
另外,旋轉檢測電路40所含的檢測電阻部50具有P溝道MOS晶體管TP1、TP2(以下,簡稱為晶體管TP1、TP2),晶體管TP1、TP2的源極端子S與電源VDD連接,各柵極端子G輸入來自脈沖選擇電路7的檢測電阻脈沖RP。另外,晶體管TP1的漏極端子D與檢測電阻R1的一端子連接,晶體管TP2的漏極端子D與檢測電阻R2的一端子連接。
檢測電阻R1的另一端子與驅動電路20的第一驅動電路的輸出OUT1(即,晶體管DP1和DN1的漏極結合點)連接,還與旋轉檢測電路40的門電路40a連接。另外,檢測電阻R2的另一端子與驅動電路20的第二驅動電路的輸出OUT2(即,晶體管DP2和DN2的漏極結合點)連接,還與旋轉檢測電路40的門電路40b連接。此外,檢測電阻R1和R2的電阻值大致相等,優(yōu)選電阻較高。
在此,向連接了檢測電阻R1、R2的門電路40a、40b輸入的一對信號為來自步進電動機30的檢測信號DS。即,檢測信號DS是通過來自步進電動機30的感應電流流過檢測電阻R1、R2,而在檢測電阻R1、R2的兩端產生的信號。該檢測信號DS的詳細進行后述,但將在第一檢測區(qū)間檢測的信號稱為第一檢測信號DS1,將在第二檢測區(qū)間檢測的信號稱為第二檢測信號DS2。此外,對于門電路40a、40b以后的電路結構省略圖示,但與上述的第一檢測判斷電路41和第二檢測判斷電路42連接,在對檢測信號DS進行了波形整形后,執(zhí)行用于旋轉檢測的計數動作等。
<轉子的旋轉檢測的基本動作的說明:圖1~圖4>
接著,使用圖4的時序圖,以上述圖2中轉子31進行正常旋轉的情況(圖2(a)的軌跡C)為例,說明電子鐘表1如何檢測轉子31的旋轉狀態(tài)的基本動作。此外,電子鐘表1的結構參照圖1和圖3。另外,圖4將流過步進電動機30的電流波形I表示為驅動電流Id(驅動期間t1)和感應電流Ig(衰減期間t2)。
圖4中,例如,當從輸出OUT1向步進電動機30供給驅動脈沖SP時,轉子31如軌跡C那樣旋轉180度,然后,進行衰減振動(參照圖2)。在此,驅動脈沖SP如上述由多個脈沖組構成,向驅動電路20的晶體管DP1、DN1(參照圖3)的柵極G輸入,晶體管DP1、DN1交替反復進行導通、截止,由此,在步進電動機30的線圈33中流過驅動電流Id(圖4:驅動期間t1)。
接著,詳細地說明驅動脈沖SP結束后的衰減期間t2的感應電流Ig時,驅動期間t1的結束后,由于轉子31的衰減振動,在驅動脈沖SP的相反側(相對于GND為正側)流過感應電流Ig,將該電流的山形狀的區(qū)域稱為“反向峰”(記號Ir)。另外,該反向峰Ir之后,由于轉子31的衰減振動,在與驅動脈沖SP相同的側(相對于GND為負側)流過感應電流,將該電流的山形狀的區(qū)域均稱為“正向峰”(記號If)。
另外,如圖4所示,在驅動期間t1剛結束后且反向峰Ir之前,在與驅動脈沖SP相同的一側(相對于GND為負側)產生感應電流,將該電流的山形狀的區(qū)域稱為“偽正向峰”(以下,簡稱為偽峰(記號Im))。該偽峰Im,在即使驅動脈沖SP結束,轉子31也沒有轉完180-θi度(參照圖2(a))的情況下(轉子的旋轉緩慢的情況下)會出現。
另外,圖4中未圖示,但是也有不產生偽峰Im的情況,這是在驅動脈沖SP的輸出中,轉子31已轉完180-θi度的情況(轉子的旋轉快的情況)。
在此,作為一個例子,使用圖4說明檢測反向峰Ir的第一檢測脈沖CP1進行的旋轉檢測。該圖4的例子中表示了,驅動脈沖SP從輸出OUT1輸出,因此,第一檢測脈沖CP1從輸出OUT2輸出,且在一個檢測區(qū)間中輸出了3發(fā)的檢測脈沖(CP11~CP13)。將輸出該第一檢測脈沖CP1的區(qū)間即檢測反向峰Ir的區(qū)間稱為第一檢測區(qū)間G1。
在此,為了檢測反向峰Ir,從第一檢測脈沖產生電路11輸出第一檢測脈沖CP1時,將第一檢測脈沖CP1作為選擇脈沖P3從脈沖選擇電路7輸出,另外,輸出與第一檢測脈沖CP1同步的檢測電阻脈沖RP。于是,根據選擇脈沖P3,驅動電路20的晶體管DP1進行短時間導通,同時根據檢測電阻脈沖RP,檢測電阻部50的晶體管TP2進行短時間導通(參照圖3)。此外,其它晶體管為截止。通過該動作,線圈33的輸出OUT1側與電源VDD連接,線圈33的輸出OUT2側將檢測電阻R2連接。即,線圈33的兩端經由電源VDD將檢測電阻R2連接。
由此,在線圈33中產生的感應電流Ig以第一檢測脈沖CP1的較短的脈沖寬度的期間流過檢測電阻R2,如圖4所示在輸出OUT2產生第一檢測信號DS1。即,第一檢測信號DS1是在與第一檢測脈沖CP1同一時刻產生的胡須狀的信號。
該第一檢測信號DS1輸入與檢測電阻R2連接的門電路40b,僅有超過門電路40b的閾值Vth的檢測信號DS1通過門電路40b,利用第一檢測判斷電路41(參照圖1)計數檢測位置及檢測數。
具體而言,如圖4所示,作為一例,第一發(fā)第一檢測脈沖CP11在感應電流Ig的偽峰Im的區(qū)域輸出,因此,由該CP11產生的第一檢測信號DS11與GND相比為正側,在該時刻,DS11不會超過門電路40b的閾值Vth,因此,無法檢測。
另外,第二發(fā)和第三發(fā)第一檢測脈沖CP12、CP13在感應電流Ig的反向峰Ir的區(qū)域輸出,因此,由該CP12、CP13產生的DS12、DS13與GND相比為負側,可以超過門電路40b的閾值Vth。即,圖4所示的例子中可以了解到,檢測到第一檢測區(qū)間G1的第一檢測信號DS1的第二發(fā)和第三發(fā),在該時刻產生反向峰Ir。這樣,檢測反向峰Ir的第一檢測區(qū)間G1設定成可能產生反向峰的某期間。
另外,雖然圖4中未圖示,但在可能產生正向峰If的某期間設定第二檢測區(qū)間G2,并輸出規(guī)定數的第二檢測脈沖CP2,根據第二檢測信號DS2檢測正向峰。在圖4的例子中從輸出OUT1輸出驅動脈沖SP,因此,該第二檢測區(qū)間G2產生的第二檢測脈沖CP2從輸出OUT1輸出。
即,為了檢測正向峰If而從第二檢測脈沖產生電路12輸出第二檢測脈沖CP2時,從脈沖選擇電路7輸出與第二檢測脈沖CP2同步的選擇脈沖P3和檢測電阻脈沖RP。于是,根據選擇脈沖P3,驅動電路20的晶體管DP2進行短時間導通,同時,根據檢測電阻脈沖RP,檢測電阻部50的晶體管TP1進行短時間導通。此外,其它晶體管為截止。通過該動作,線圈33的輸出OUT2側與電源VDD連接,線圈33的輸出OUT1側將檢測電阻R1連接。即,線圈33的兩端經由電源VDD連接檢測電阻R1。
由此,在線圈33中產生的感應電流Ig以第二檢測脈沖CP2的較短的脈沖寬度的期間流過檢測電阻R1,且在輸出OUT1產生第二檢測信號DS2。即,第二檢測信號DS2在與第二檢測脈沖CP2相同的時刻產生。
該第二檢測信號DS2向與檢測電阻R1連接的門電路40a輸入,僅有超高門電路40a的閾值Vth的第二檢測信號DS2通過門電路40b,利用第二檢測判斷電路42計數檢測位置及檢測數。此外,圖4表示從輸出OUT1輸出驅動脈沖SP的情況,但在下面驅動步驟中驅動脈沖SP從輸出OUT2輸出,因此,第一檢測區(qū)間G1中的第一檢測脈沖CP1向輸出OUT1側輸出,第二檢測區(qū)間G2中的第二檢測脈沖CP2向輸出OUT2側輸出。
這樣本發(fā)明的基本的旋轉檢測動作分成規(guī)定的檢測區(qū)間輸出第一檢測脈沖CP1和第二檢測脈沖CP2,根據該檢測區(qū)間中的檢測信號檢測反向峰Ir和正向峰If,并判斷步進電動機30的旋轉/非旋轉。而且,根據其判斷結果,選擇驅動脈沖SP的驅動間隔及脈沖的占空比,使步進電動機30的高速驅動最佳化。
<第一實施方式的正常驅動間隔中的旋轉檢測說明:圖5、圖6>
接著,使用圖5的流程圖和圖6的時序圖說明第一實施方式的正常驅動間隔中的旋轉檢測動作。在此,圖6的時序圖示意性地表示流過步進電動機30的電流波形I、驅動脈沖SP和第一、第二檢測信號DS1、DS2的一例。此外,如上述,電流波形I分成驅動電流Id和感應電流Ig。此外,電子鐘表1的結構參照圖1和圖3。
首先,說明正常驅動中的旋轉檢測動作流程。此外,圖5的條件A是第一檢測區(qū)間G1中的旋轉檢測條件,條件B是第二檢測區(qū)間G2中的旋轉檢測條件。圖5中,在電子鐘表1進行正常驅動間隔(例如,1秒運針動作)的情況下,在步驟S1中成為否定判斷并進入步驟S2。
步驟S2中,條件A:3/8是指8發(fā)中3發(fā)。即,就正常驅動下的條件A而言,在用于檢測反向峰Ir的第一檢測區(qū)間G1中,在8發(fā)的第一檢測脈沖CP1的輸出中檢測到3發(fā)的第一檢測信號DS1的情況下,判斷為正常檢測到反向峰Ir。
另外,條件B:2/5是指5發(fā)中2發(fā)。即,就正常驅動下的條件B而言,在用于檢測正向峰If的第二檢測區(qū)間G2中,在5發(fā)的第二檢測脈沖CP2的輸出中檢測到2發(fā)的第二檢測信號DS2的情況下,判斷為正常地檢測到正向峰If,轉子31正常旋轉。
接著,電子鐘表1從驅動脈沖產生電路5輸出驅動脈沖SP,經由脈沖選擇電路7,從驅動電路20的輸出OUT1輸出驅動脈沖SP(步驟S4)。圖6(a)表示從輸出OUT1輸出了規(guī)定的占空比的驅動脈沖SP。在此,驅動脈沖SP由驅動期間t1中規(guī)定的占空比的連續(xù)的多個脈沖組構成。
接著,電子鐘表1的驅動間隔切換電路4在驅動期間t1結束后的衰減期間t2,指示檢測脈沖產生電路10基于正常驅動的條件A輸出8發(fā)的第一檢測脈沖CP1(步驟S5)。
接著,電子鐘表1的旋轉檢測電路40檢測由第一檢測脈沖CP1產生的第一檢測信號DS1(第一檢測區(qū)間G1中的檢測動作:步驟S6)。
接著,旋轉檢測電路40利用內部的計數器計數超過規(guī)定的閾值Vth的第一檢測信號DS1,并基于條件A進行判斷(步驟S7)。在此,如果第一檢測信號DS1計數3發(fā)以上,則滿足條件A(肯定判斷),因此,進入下面的第二檢測動作即步驟S8。
另外,如果第一檢測信號DS1沒有計數3發(fā)以上,則不滿足條件A(否定判斷),因此,判斷為非旋轉,并輸出驅動的補償用的修正脈沖FP(步驟S11)。另外,為了提高驅動脈沖SP的驅動力,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升(步驟S12),結束驅動并等待到下一驅動。在此,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升的原因在于,不滿足條件A,可假定為步進電動機30的驅動力較弱。
另外,如果步驟S7中進行了肯定判斷,則驅動間隔切換電路4指示檢測脈沖產生電路10基于正常驅動中的條件B輸出5發(fā)的第二檢測脈沖CP2,(步驟S8)。
接著,旋轉檢測電路40檢測由第二檢測脈沖CP2產生的第二檢測信號DS2(第二檢測區(qū)間G2中的檢測動作:步驟S9)。
接著,旋轉檢測電路40利用內部的計數器計數超過規(guī)定的閾值Vth的第二檢測信號DS2,并基于條件B進行判斷(步驟S10)。在此,如果第二檢測信號DS2計數2發(fā)以上,則滿足條件B(肯定判斷),因此,在正常驅動中判斷為轉子31正常旋轉,結束驅動并等待到下一驅動。
另外,如果第二檢測信號DS2沒有計數2發(fā)以上,則不滿足條件B(否定判斷),因此,判斷為非旋轉,并輸出修正脈沖FP(步驟S11)。另外,為了提高驅動脈沖SP的驅動力,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升(步驟S12),結束驅動并等待到下一驅動。
接著,使用圖6的時序圖,說明基于圖5中表示的流程圖的正常驅動中的旋轉檢測動作例。圖6(a)表示,在驅動期間t1從輸出OUT1輸出的驅動脈沖SP、衰減期間t2中的第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2。即,第一檢測區(qū)間G1向檢測感應電流Ig的反向峰Ir的區(qū)間即輸出OUT2輸出第一檢測脈沖CP1,第二檢測區(qū)間G2向檢測感應電流Ig的正向峰If的區(qū)間即輸出OUT1輸出第二檢測脈沖CP2。在此,第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2時間上重疊是由于,如果在第一檢測區(qū)間G1滿足條件A,則第二檢測區(qū)間G2立刻啟動。
圖6(b)、圖6(c)、圖6(d)表示正常驅動中根據步進電動機30的轉子31的旋轉速度的不同,如何檢測第一檢測信號DS1和第二檢測信號DS2的一例。圖6(b)是轉子31較快地旋轉的一例,表示轉子31的旋轉較快,因此,不能產生感應電流Ig的偽峰(參照圖4),從驅動期間t1結束之后較大地產生反向峰Ir。
在該情況下,在第一檢測區(qū)間G1中,從輸出OUT2輸出第一檢測脈沖CP1時,已經大幅產生反向峰Ir,因此,來自由第一檢測脈沖CP1產生的第一檢測信號DS1的前頭的3發(fā)超過閾值Vth(將從DS1的第一發(fā)到第三發(fā)以○表示),步驟S7進行的正常驅動的條件A判斷成為肯定判斷,立刻轉移至第二檢測區(qū)間G2。
當轉移至第二檢測區(qū)間G2時,成為感應電流Ig立刻產生正向峰If的時刻,因此,當向輸出OUT1輸出第二檢測脈沖CP2時,來自由第二檢測脈沖CP2產生的第二檢測信號DS2的前頭的2發(fā)超過閾值Vth(將DS2的第一發(fā)和第二發(fā)以○表示),步驟S10進行的正常驅動的條件B判斷成為肯定判斷,判斷為步進電動機30正常旋轉。這樣,圖6(b)中,轉子31的旋轉較快,因此,旋轉檢測在圖6中最先成立。
接著,圖6(c)是轉子31的旋轉稍慢的一例,表示在感應電流Ig中產生短期間偽峰Im。在該情況下,在第一檢測區(qū)間G1中從輸出OUT2輸出第一檢測脈沖CP1時,前頭的第一發(fā)第一檢測信號DS1由于偽峰在反極性產生,因此,無法檢測。而且,偽峰之后,由于稍微延遲而產生的反向峰Ir,第一檢測信號DS1的從第二發(fā)到第四發(fā)的3發(fā)超過閾值Vth(將DS1的第一發(fā)以×表示,將從第二發(fā)到第四發(fā)以○表示),因此,步驟S7進行的條件A判斷成為肯定判斷,在稍晚的時刻轉移至第二檢測區(qū)間G2。
當轉移至第二檢測區(qū)間G2時,成為感應電流Ig還產生反向峰Ir的時刻,因此,當輸出第二檢測脈沖CP2時,從前頭到第二發(fā)的第二檢測信號DS2無法檢測。而且,在產生正向峰If的時刻,第二檢測信號DS2的第三發(fā)和第四發(fā)超過閾值Vth(將DS2的第一發(fā)和第二發(fā)以×表示,將DS2的第三發(fā)和第四發(fā)以○表示),步驟S10進行的條件B判斷成為肯定判斷,判斷為步進電動機30在比圖6(b)晚的時刻正常旋轉。這樣,圖6(c)中轉子31的旋轉略慢,因此,旋轉檢測稍晚地成立。
接著,圖6(d)是由于外部磁場等的影響,轉子31的旋轉較慢的一例,表示轉子31的旋轉較慢,因此,在感應電流Ig中產生較長期間偽峰Im。在該情況下,當在第一檢測區(qū)間G1中從輸出OUT2輸出第一檢測脈沖CP1時,從第一發(fā)到第五發(fā),第一檢測信號DS1由于偽峰而無法檢測。而且,偽峰之后,由于大幅產生延遲反向峰Ir,第一檢測信號DS1的從第六發(fā)到第八發(fā)的3發(fā)超過閾值Vth(將DS1的從第一發(fā)到第五發(fā)以×表示,將從第六發(fā)到第八發(fā)以○表示),因此,步驟S7進行的條件A判斷持續(xù)成為肯定判斷,在稍晚的時刻向第二檢測區(qū)間G2轉移。
當向第二檢測區(qū)間G2轉移時,成為感應電流Ig還產生反向峰的時刻,因此,當輸出第二檢測脈沖CP2時,從前頭到第二發(fā)的第二檢測信號DS2無法檢測。而且,在產生了正向峰If的時刻,第二檢測信號DS2的第三發(fā)和第四發(fā)超過閾值Vth(將DS2的第一發(fā)和第二發(fā)以×表示,將DS2的第三發(fā)和第四發(fā)以○表示),步驟S10進行的條件B判斷成為肯定判斷,判斷為步進電動機30在比圖6(c)晚的時刻正常旋轉。這樣,圖6(d)中,轉子31的旋轉較慢,因此,旋轉檢測最晚地成立。
這樣,正常驅動中的旋轉檢測將感應電流Ig分成第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2進行檢測,且大量設定各檢測區(qū)間中的檢測脈沖數,由此,即使轉子31的旋轉速度由于外部干擾等影響大幅變動,也可以正確地檢測轉子31的旋轉。另外,即使轉子31的旋轉較慢,也能夠判斷為正常旋轉,因此,步進電動機30可繼續(xù)低電力驅動。
但是,這種1秒運針等正常驅動中沒有問題,但在需要快進運針等高速驅動的情況下,由于旋轉檢測的成立較晚,存在不能高速地驅動步進電動機30的問題。
例如,如圖6(d)所示,在轉子31的旋轉非常慢的情況下,即使判斷為在最后的檢測時刻進行了旋轉,由于旋轉檢測的成立較晚,因此,輸出下一驅動脈沖SP的時刻延遲,作為結果,高速驅動由于旋轉檢測的延遲而受到限制。本發(fā)明為了解除該不良情況,在電子鐘表選擇了高速驅動的情況下,能夠變更旋轉檢測條件來提前判斷為非旋轉,由此,實現能夠最大限度地活用步進電動機30的高速旋轉性能的高速驅動。
<第一實施方式的高速驅動間隔中的旋轉檢測說明:圖5、圖7>
接著,使用圖5的流程圖和圖7的時序圖說明本發(fā)明的某特征的第一實施方式的高速驅動間隔中的旋轉檢測動作。在此,圖7的時序圖與上述的圖6一樣,示意性地表示電流波形I、驅動脈沖SP、第一、第二檢測信號DS1、DS2及修正脈沖FP。
圖5中,在電子鐘表1進行了高速驅動間隔(快進動作)的情況下,在步驟S1中成為肯定判斷并進入步驟S3。步驟S3中,決定向高速驅動轉移時的驅動脈沖SP的最初的占空比(啟動占空比)。該啟動占空比的決定參考向高速驅動轉移之前的正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比進行決定,但決定方法的詳細進行后述。
接著,在相同的步驟S3中,作為高速驅動下的旋轉檢測的條件A,將第一檢測區(qū)間G1的檢測條件設為3發(fā)中3發(fā)。即,高速驅動下的條件A減少第一檢測脈沖CP1的輸出數并設為3發(fā),在3發(fā)的第一檢測脈沖CP1的輸出中檢測到3發(fā)的檢測信號DS1的情況下,判斷為正常檢測到反向峰Ir。
另外,作為條件B,將第二檢測區(qū)間G2的檢測條件設為2發(fā)中2發(fā)。即,高速驅動下的條件B減少第二檢測脈沖CP2的輸出數并設為2發(fā),在2發(fā)的第二檢測脈沖CP2的輸出中檢測到2發(fā)的檢測信號DS2的情況下,判斷為正常檢測正向峰If,轉子31正常旋轉。
接著,步驟S4與正常驅動一樣,因此省略說明。
接著,電子鐘表1的驅動間隔切換電路4在驅動期間t1結束后的衰減期間t2,指示檢測脈沖產生電路10基于高速驅動的條件A輸出3發(fā)的第一檢測脈沖CP1(步驟S5)。
接著,電子鐘表1的旋轉檢測電路40檢測由第一檢測脈沖CP1產生的第一檢測信號DS1(第一檢測區(qū)間G1中的檢測動作:步驟S6)。
接著,旋轉檢測電路40利用內部的計數器計數超過規(guī)定的閾值Vth的第一檢測信號DS1,并基于高速驅動中的條件A進行判斷(步驟S7)。在此,如果第一檢測信號DS1計數了3發(fā)中3發(fā),則滿足條件A(肯定判斷),因此,進入下一第二檢測動作即步驟S8。
另外,如果第一檢測信號DS1沒有計數3發(fā),則不滿足條件A(否定判斷),因此,判斷為非旋轉并輸出驅動的補償用的修正脈沖FP(步驟S11)。另外,為了提高驅動脈沖SP的驅動力,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升(步驟S12),結束驅動并等待到下一驅動。
另外,如果在步驟7中進行了肯定判斷,則驅動間隔切換電路4指示檢測脈沖產生電路10基于高速驅動中的條件B輸出2發(fā)的第二檢測脈沖CP2(步驟S8)。
接著,旋轉檢測電路40檢測由第二檢測脈沖CP2產生的第二檢測信號DS2(第二檢測區(qū)間G2中的檢測動作:步驟S9)。
接著,旋轉檢測電路40利用內部的計數器計數超過規(guī)定的閾值Vth的第二檢測信號DS2,并基于條件B進行判斷(步驟S10)。在此,如果第二檢測信號DS2計數了2發(fā),則滿足條件B(肯定判斷),因此,判斷為在高速驅動中轉子31正常旋轉,結束驅動并等待到下一驅動。
另外,如果第二檢測信號DS2沒有計數2發(fā),則不滿足條件B(否定判斷),因此,判斷為非旋轉并輸出修正脈沖FP(步驟S11)。另外,為了提高驅動脈沖SP的驅動力,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升(步驟S12),結束驅動并等待到下一驅動。
接著,使用圖7的時序圖,說明基于圖5中表示的流程圖的高速驅動中的旋轉檢測動作例。圖7(a)與上述的圖6(a)一樣,因此,省略說明。此外,高速驅動中的第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2中,各檢測脈沖CP的輸出數(即采樣數)比正常驅動少,因此,期間短。
圖7(b)、圖7(c)、圖7(d)表示在高速驅動中,根據步進電動機30的轉子31的旋轉速度的不同,如何檢測第一檢測信號DS1和第二檢測信號DS2的一例。圖7(b)是轉子31較快地旋轉的一例,表示轉子31的旋轉較快,因此,不會產生感應電流Ig的偽峰(參照圖4),且從驅動期間t1結束之后大幅產生反向峰Ir。
在該情況下,當在第一檢測區(qū)間G1中向輸出OUT2輸出3發(fā)第一檢測脈沖CP1時,已經大幅產生反向峰Ir,因此,來自第一檢測信號DS1的前頭的3發(fā)超過閾值Vth(將來自DS1的第一發(fā)的3發(fā)以○表示),步驟S7進行的高速驅動的條件A判斷成為肯定判斷,立刻向第二檢測區(qū)間G2轉移。
當向第二檢測區(qū)間G2轉移時,成為感應電流Ig立刻產生正向峰If的時刻,因此,當向輸出OUT1輸出第二檢測脈沖CP2時,來自第二檢測信號DS2的前頭的2發(fā)超過閾值Vth(將DS2的第一發(fā)和第二發(fā)以○表示),步驟S10進行的高速驅動的條件B判斷成為肯定判斷,判斷為步進電動機30正常旋轉。這樣,圖7(b)中,轉子31的旋轉較快,因此,旋轉檢測正常成立。
在此,圖7(b)中,判斷為步進電動機30正常旋轉,因此,規(guī)定的時間之后,例如,在6mS后將下一驅動脈沖SP從輸出OUT2輸出。這樣,在判斷為轉子31正常旋轉的情況下,將驅動脈沖SP以距輸出OUT1和輸出OUT2較短的間隔交替輸出,由此,可實現步進電動機30的高速驅動。即,該圖7(b)中表示的高速驅動中,轉子31的旋轉速度較快,衰減振動也變短,因此,可快速地成立旋轉檢測,成為最大限度地活用步進電動機30的性能的穩(wěn)定的高速驅動。
接著,圖7(c)是轉子31的旋轉稍慢的一例,表示在感應電流Ig中表示短期間偽峰Im。在該情況下,當在第一檢測區(qū)間G1從輸出OUT2輸出第一檢測脈沖CP1時,第一檢測信號DS1的前頭的第一發(fā)由于偽峰產生于反極性,因此,無法檢測(將DS1的第一發(fā)以×表示)。
高速驅動下的條件A中,第一檢測脈沖CP1的3發(fā)中3發(fā)全部被檢測,因此,如果沒有檢測到前頭的第一發(fā),則步驟S7進行的條件A判斷成為否定判斷(即,判斷為非旋轉),立即進入步驟S11,并從輸出OUT1輸出驅動的補償用的修正脈沖FP。通過該修正脈沖FP的輸出,可以使旋轉慢的轉子31可靠地旋轉。
接著,修正脈沖FP的輸出后,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升,接著,執(zhí)行增強輸出的驅動脈沖SP的驅動力的處理(步驟S12)。通過該等級提升,下一驅動脈沖SP的驅動力變強,因此,轉子31的旋轉變快。
其結果,圖7(c)的感應電流Ig通過下一驅動脈沖SP接近圖7(b)中表示的感應電流Ig的波形,因此,條件A檢測(步驟S7)、條件B檢測(步驟S10)中均成為肯定判斷,并以繼續(xù)高速驅動的方式控制。即,即使是轉子31的旋轉慢的狀態(tài),也可提前判斷為非旋轉來實施修正脈沖FP的輸出和等級提升,因此,朝向適于圖7(b)中表示的高速驅動的動作進行最佳化。
接著,圖7(d)是由于外部磁場等影響而轉子31的旋轉非常慢的一例,表示轉子31的旋轉較慢,因此,在感應電流Ig中產生較長的期間偽峰Im。在該情況下,當在第一檢測區(qū)間G1從輸出OUT2輸出第一檢測脈沖CP1時,第一檢測信號DS1的前頭的第一發(fā)由于偽峰而無法檢測(將DS1的第一發(fā)以×表示)。
高速驅動下的條件A如上述,第一檢測脈沖CP1的3發(fā)中3發(fā)全部被檢測,因此,步驟S7進行的條件A判斷成為否定判斷(即,判斷為非旋轉),立即進入步驟S11和步驟S12,與圖7(c)的情況一樣輸出修正脈沖FP,實施等級提升。通過該等級提升的處理,下一驅動脈沖SP的驅動力變強,因此,轉子31的旋轉變快。
其結果,圖7(d)的感應電流Ig通過下一驅動脈沖SP接近圖7(b)中表示的感應電流Ig的波形,因此,條件A檢測(步驟S7)、條件B檢測(步驟S10)中均成為肯定判斷,并以繼續(xù)高速驅動的方式控制。即,即使是轉子31的旋轉慢的狀態(tài),也可提前判斷為非旋轉來實施修正脈沖FP的輸出和等級提升,因此,朝向適于圖7(b)中表示的高速驅動的動作進行最佳化。
此外,在一次修正脈沖FP的輸出和等級提升處理中,即使不接近圖7(b)所示的高速驅動動作,通過反復進行驅動脈沖SP輸出后的旋轉檢測動作,轉子31的旋轉速度也在短期間內上升,使圖7(b)的高速驅動動作最佳化。另外,圖7(b)所示的高速驅動動作中,有時也輸出成為驅動電力的増加的修正脈沖FP,有時也不會實施驅動脈沖SP的等級提升,因此,可穩(wěn)定地繼續(xù)低電力的高速驅動。
另外,圖7中未圖示,但在高速驅動中,在第一檢測區(qū)間G1中的條件A檢測(步驟S7)中進行了肯定判斷,在下一第二檢測區(qū)間G2中的條件B檢測(步驟S10)中進行了否定判斷的情況下,從該第二檢測區(qū)間G2的時刻立即進入步驟S11、S12并輸出修正脈沖FP,實施等級提升。
這樣本實施方式在高速驅動步進電動機30的情況下,變更為使檢測條件比正常驅動下的旋轉檢測條件更嚴格,能夠將轉子31的旋轉速度的降低提前判斷為非旋轉。
該旋轉檢測條件的變更如本實施方式中圖5的步驟S3所記載那樣,減少第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2中的檢測脈沖的輸出數。具體而言,在高速驅動的情況下,作為一例,如上述,將第一檢測區(qū)間G1中的檢測脈沖數從8發(fā)減少至3發(fā),將第二檢測區(qū)間G2中的檢測脈沖數從5發(fā)減少至2發(fā)。
由此,在電子鐘表1選擇了高速驅動的情況下,可以通過根據第一、第二檢測區(qū)間G1、G2各自前頭的檢測脈沖進行的檢測信號的可否檢測,來判斷非旋轉。其結果,能夠將轉子31的旋轉速度的降低提前判斷為非旋轉,立刻增強步進電動機的驅動力來進行最佳化,由此,可提供實現低電力且穩(wěn)定的高速驅動的電子鐘表。
此外,在高速驅動中,不僅減少檢測脈沖的輸出數,而且也可以進行例如縮短檢測脈沖的周期的控制。具體而言,正常驅動下,檢測脈沖的周期St(參照圖4)為0.5mS時,高速驅動下縮短至0.25mS。由此,可以進一步提前旋轉/非旋轉的判斷。另外,各檢測脈沖的啟動位置也可以根據感應電流Ig的波形任意變更。
另外,作為驅動補償用而輸出的修正脈沖FP,但在正常驅動時的旋轉檢測中判斷為步進電動機30為非旋轉的情況下(圖5:步驟S1中否定判斷,步驟S7或S10中否定判斷),步進電動機30的確不旋轉的可能性較高(參照圖2:軌跡D),因此,需要供給比驅動脈沖SP大的驅動力的修正脈沖FP且使轉子31可靠地旋轉。
但是,在高速驅動時的旋轉檢測中判斷為非旋轉的情況下(圖5:步驟S1中肯定判斷,步驟S7或S10中否定判斷),由于將轉子31的旋轉速度的降低提前判斷為非旋轉,所以僅是轉子31的旋轉速度較慢,實際正在旋轉的可能性較高。因此,在高速驅動時判斷為非旋轉時的修正脈沖FP也可以與驅動脈沖SP同程度,或驅動脈沖SP以下的驅動力。因此,修正脈沖FP也可以構成為在正常驅動時和高速驅動時輸出驅動力不同的規(guī)格的脈沖。
這樣,通過減弱高速驅動時的修正脈沖FP的驅動力,可降低高速驅動下的驅動電力,另外,通過將恰當的驅動力的修正脈沖FP供給至步進電動機30,轉子31的高速旋轉變得流暢,結果,可實現高速驅動的進一步高速化。此外,高速驅動時的修正脈沖FP的規(guī)格在后述的第二、第三實施方式中也一樣。
<關于驅動脈沖SP的占空比的決定方法的說明:圖8>
接著,使用圖8說明電子鐘表1從正常驅動(例如1秒運針)向高速驅動轉移時(圖5中表示的流程圖的步驟S3)的驅動脈沖SP的啟動占空比的決定。
圖8中,1秒運針等正常驅動下的驅動脈沖SP的占空比根據步進電動機30的性能或外部干擾等影響的不同而各異,可選擇較小的占空比(參照圖8(a))。另一方面,在高速驅動下,需要在短時間內使轉子31旋轉,因此,驅動脈沖SP的占空比優(yōu)選比正常驅動大地設定(參照圖8(b))。
在此,電子鐘表1從正常驅動向高速驅動轉移時,驅動脈沖SP的啟動占空比也可以參考正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比進行決定。圖8所示的表(占空比表)是用于決定從正常驅動向高速驅動轉移時的啟動占空比的表的一例。表的縱軸是正常驅動下的驅動脈沖SP的占空比的范圍。例如,就16/32而言,正常驅動下的占空比為50%,31/32是正常驅動下的最大的占空比。
計數器次數是處于上述的驅動間隔切換電路4內部的連續(xù)旋轉計數器4a的計數值。連續(xù)旋轉計數器4a在判斷為旋轉檢測電路40為正常旋轉時計數,在判斷為非旋轉的情況下復位。因此,表示在計數器次數較少的情況下,步進電動機30的旋轉不穩(wěn)定(非旋轉檢測較多),在計數器次數較多的情況下,旋轉穩(wěn)定(非旋轉檢測較少)。
在此,假定步進電動機30的旋轉不穩(wěn)定為等級提升的頻率較高且增強了驅動脈沖SP的驅動力的狀態(tài)。因此,在從該狀態(tài)向高速驅動轉移的情況下,判斷為進一步增強驅動力的必要較少,可較小地設定啟動占空比的等級提升。例如,圖8中表示的表中,在正常狀態(tài)的占空比為18/32的情況下(以粗框包圍),若計數器次數為49以下,則可假定為旋轉不穩(wěn)定,因此,可設定接近18/32的22/32。
另外,假定步進電動機30的旋轉穩(wěn)定為驅動脈沖SP的驅動力較弱的低電力驅動。因此,認為在該低電力驅動狀態(tài)下向高速驅動轉移時,驅動力不足,因此,較大地設定啟動占空比的等級提升。例如,在圖8中表示的表中,在正常狀態(tài)的占空比為18/32的情況下,若計數器次數為256以上,則可假定為旋轉穩(wěn)定,因此,可設定較大的占空比即25/32。
另一方面,從高速驅動向正常驅動恢復時的占空比也可以參照該表進行決定。例如,在正常驅動中的驅動脈沖SP的占空比為18/32,且計數器次數為256以上的情況下,從該情況向高速驅動轉移時,啟動占空比成為25/32。
在該高速驅動中,基于上述的流程圖(參照圖5)進行非旋轉檢測并進行等級提升,例如,以30/32繼續(xù)高速驅動。然后,在恢復成正常驅動的情況下,也可以恢復成表上最初的正常驅動下的占空比即18/32,或也可以設為在表上從高速驅動的當前的占空比30/32的位置向附圖上左轉移而得到的正常驅動的占空比23/32。
這樣,參考正常驅動中的驅動脈沖SP的等級和連續(xù)旋轉計數器4a的計數器次數制作表,并決定高速驅動的啟動占空比及向正常驅動恢復時的占空比,由此,可以順暢地實施正常驅動和高速驅動的切換動作。此外,高速驅動的啟動占空比也可以在后述的第二及第三實施方式中同樣地決定。
如上所述,第一實施方式中,將高速驅動時的作為旋轉檢測條件的檢測脈沖的輸出數變少,從而能夠比正常驅動時提前判斷步進電動機的旋轉/非旋轉。其結果,能夠提供一種排除了由步進電動機的旋轉檢測的延遲引起的高速驅動的限制,使步進電動機的高速驅動最佳化,實現低電力且穩(wěn)定的高速驅動的電子鐘表。
<第二實施方式>
<第二實施方式的電子鐘表的結構說明:圖9>
接著,使用圖9說明第二實施方式的電子鐘表的概略結構。此外,第二實施方式的基本結構與第一實施方式同樣,因此,對同一要素標注同一編號,并以作為第二實施方式的特征的旋轉檢測電路40所含的檢測電阻部50為中心進行說明。
圖9中,符號100是第二實施方式的電子鐘表。電子鐘表100具備與第一實施方式相同的結構要素,但旋轉檢測電路40所含的檢測電阻部50的結構不同。即,檢測電阻部50具有第一檢測電阻部51和第二檢測電阻部52的兩個檢測電阻部。
該檢測電阻部50的詳細在后述的圖10中進行說明,但檢測電阻部50由來自驅動間隔切換電路4的檢測控制信號P4和來自脈沖選擇電路7的檢測電阻脈沖RP控制,第一檢測電阻部51和第二檢測電阻部52進行正常驅動時和高速驅動時的切換來動作。
<第二實施方式驅動電路和檢測電阻部的電路結構說明:圖10>
接著,使用圖10說明第二實施方式的驅動電路20和作為旋轉檢測電路40的一部分的檢測電阻部50的電路結構。此外,驅動電路20的電路結構與第一實施方式相同,因此,省略說明,以作為本實施方式的特征的檢測電阻部50的電路結構為中心進行說明。
圖10中,作為旋轉檢測電路40的一部分的檢測電阻部50由第一檢測電阻部51和第二檢測電阻部52構成。第一檢測電阻部51與第一實施方式同樣,具有晶體管TP1、TP2,晶體管TP1、TP2的源極端子S分別與電源VDD連接。另外,晶體管TP1的漏極端子D與檢測電阻R1的一端子連接,晶體管TP2的漏極端子D與檢測電阻R2的一端子連接。另外,各柵極端子G連接由來自脈沖選擇電路7的檢測電阻脈沖RP和來自驅動間隔切換電路4的檢測控制信號P4生成的控制信號(未圖示)。
檢測電阻R1的另一端子與驅動電路20的輸出OUT1(即,晶體管DP1和DN1的漏極結合點)連接,進而向旋轉檢測電路40的門電路40c輸入。另外,檢測電阻R2的另一端子與驅動電路20的輸出OUT2(即,晶體管DP2和DN2的漏極結合點)連接,進而向旋轉檢測電路40的門電路40d輸入。
第二檢測電阻部52是與第一檢測電阻部51相同的結構。即,具有P溝道MOS晶體管TP3、TP4(以下,簡稱為晶體管TP3、TP4)。晶體管TP3、TP4的源極端子S與電源VDD連接,晶體管TP3的漏極端子D與檢測電阻R3的一端子連接,晶體管TP4的漏極端子D與檢測電阻R4的一端子連接。另外,各柵極端子G連接由檢測電阻脈沖RP和檢測控制信號P4生成的控制信號(未圖示)。
檢測電阻R3的另一端子與驅動電路20的輸出OUT1連接,進而向旋轉檢測電路40的門電路40c輸入。另外,檢測電阻R4的另一端子與驅動電路20的輸出OUT2連接,進而向旋轉檢測電路40的門電路40d輸入。
在此,第一檢測電阻部51的檢測電阻R1、R2和第二檢測電阻部52的檢測電阻R3、R4的電阻值設定成(R1=R2)>(R3=R4)的關系。
另外,向連接了各檢測電阻的門電路40c和門電路40d輸入的信號是來自步進電動機30的檢測信號DS(詳細而言,與第一實施方式同樣,第一檢測信號DS1、第二檢測信號DS2)。即,檢測信號DS是通過來自步進電動機30的感應電流Ig流過各檢測電阻,而在各檢測電阻的兩端產生的信號。此外,門電路40c、40d以后的電路結構與第一實施方式相同。另外,門電路40c、40d的控制端子Cv是在后述的第二實施方式的變形例1中追加的結構。
<第二實施方式的旋轉檢測流程的說明:圖11>
接著,使用圖11的流程圖說明第二實施方式的步進電動機的旋轉檢測動作流程。此外,電子鐘表100的結構參照圖9,驅動電路20和檢測電阻部50的電路結構參照圖10。
圖11中,電子鐘表100為了進行運針而從驅動脈沖產生電路5輸出規(guī)定的驅動脈沖SP,并將驅動脈沖SP從驅動電路20向步進電動機30供給(步驟S21)。
接著,電子鐘表100為了在第一檢測區(qū)間G1執(zhí)行旋轉檢測,判斷當前的運針模式是正常驅動(例如1秒運針)還是高速驅動(快進運針)(步驟S22)。在此,在電子鐘表100為正常驅動的情況下(否定判斷),在第一檢測區(qū)間G1中的旋轉檢測動作時,選擇檢測電阻值較高的第一檢測電阻部51進行動作(步驟S23)。
另外,在電子鐘表100為高速驅動的情況下(肯定判斷),在第一檢測區(qū)間G1中的旋轉檢測動作時,選擇檢測電阻值較低的第二檢測電阻部52進行動作(步驟S24)。在此,在高速驅動時選擇檢測電阻值較低的第二檢測電阻部52的原因在于,檢測信號DS在檢測電阻的兩端產生,因此,檢測電阻值較低時,檢測信號DS的信號電平變小,由此,能夠使門電路40c、40d相對于檢測信號DS的表觀上的閾值Vth變高,使檢測信號DS不易被檢測出。
其結果,高速驅動時選擇檢測電阻值較低的第二檢測電阻部52,由此,高速驅動時的旋轉檢測條件變得嚴格,可以實施與第一實施方式(減少檢測脈沖的輸出數,使檢測條件嚴格)相同的檢測動作。
接著,電子鐘表100的驅動間隔切換電路4中,作為第一檢測區(qū)間G1中的旋轉檢測動作,在驅動脈沖SP的輸出結束后的衰減期間t2,例如指示檢測脈沖產生電路10輸出1發(fā)的第一檢測脈沖CP1,旋轉檢測電路40檢測由第一檢測脈沖CP1產生的第一檢測信號DS1(步驟S25)。此外,第一檢測脈沖CP1的輸出數沒有限定。
接著,電子鐘表100的旋轉檢測電路40檢測超過規(guī)定的閾值Vth的第一檢測信號DS1,對1發(fā)的第一檢測脈沖CP1,判斷是否可檢測到1發(fā)的第一檢測信號DS1(步驟S26)。在此,如果是肯定判斷(檢測到1發(fā)DS1),則進入下一步驟S27,如果是否定判斷(不能檢測DS1),則判斷為非旋轉并進入步驟S32。
接著,如果步驟S26中為肯定判斷,則進入第二檢測區(qū)間G2中的旋轉檢測動作,判斷當前的運針模式是正常驅動還是高速驅動(步驟S27)。在此,在正常驅動的情況下(否定判斷),在第二檢測區(qū)間G2中的旋轉檢測動作時,選擇檢測電阻值較高的第一檢測電阻部51進行動作(步驟S28)。
另外,在電子鐘表100為高速驅動的情況下(肯定判斷),在第二檢測區(qū)間G2中的旋轉檢測動作時,選擇檢測電阻值較低的第二檢測電阻部52進行動作(步驟S29)。在此,在高速驅動時選擇第二檢測電阻部52的原因與上述的第一檢測區(qū)間G1中的旋轉檢測動作同樣。
接著,電子鐘表100的驅動間隔切換電路4中,作為第二檢測區(qū)間G2中的旋轉檢測動作,例如指示檢測脈沖產生電路10輸出6發(fā)的第二檢測脈沖CP2,旋轉檢測電路40檢測由第二檢測脈沖CP2產生的第二檢測信號DS2(步驟S30)。此外,第二檢測脈沖CP2的輸出數沒有限定。
接著,旋轉檢測電路40檢測超過規(guī)定的閾值Vth的第二檢測信號DS2,對6發(fā)的第二檢測脈沖CP2,判斷是否可檢測到例如3發(fā)以上的第二檢測信號DS2(步驟S31)。在此,如果是肯定判斷(檢測到3發(fā)以上的DS2),則判斷為轉子31正常旋轉,結束驅動并等待到下一驅動。
另外,如果第二檢測信號DS2未檢測到3發(fā)以上(否定判斷),則判斷為非旋轉并輸出修正脈沖FP(步驟S32)。另外,為了提高驅動脈沖SP的驅動力,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升(步驟S33),結束驅動并等待到下一驅動。
此外,第二檢測區(qū)間G2中的感應電流Ig隨著時間衰減,因此變小(參照圖4)。因此,當在高速驅動下選擇檢測電阻值較低的第二檢測電阻部52時,有時第二檢測信號DS2的信號電平過小而不能檢測。在這種情況下,也可以在第二檢測區(qū)間G2,在高速驅動下也選擇第一檢測電阻部51,增大第二檢測信號DS2的信號電平而容易檢測。
在該情況下,如果在圖11的流程中削除步驟S27的判斷,且在步驟S26中進行了肯定判斷,則在無條件下進入步驟S28,在第二檢測區(qū)間G2中,總是選擇檢測電阻值較高的第一檢測電阻部51。此外,步驟S24、S29的(Vth切換)表示后述的第二實施方式的變形例1的動作。
<第二實施方式正常驅動中的旋轉檢測動作說明:圖11,圖12>
接著,使用圖12的時序圖說明第二實施方式的正常驅動中的旋轉檢測動作。另外,因為是正常驅動,所以第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2中的旋轉檢測共同選擇具有電阻值較高的檢測電阻R1、R2的第一檢測電阻部51。另外,動作流程參照圖11。此外,說明第二實施方式的動作的時序圖12、及后述的圖13、圖14中表示的感應電流Ig表示未產生偽峰Im的例子。
圖12(a)表示了在驅動期間t1從輸出OUT1輸出的驅動脈沖SP和衰減期間t2中的第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2。在此,第一檢測區(qū)間G1和第二檢測區(qū)間G2在時間上重疊是由于,如果第一檢測區(qū)間G1中的判斷(在1發(fā)的第一檢測脈沖CP1中是否檢測到1發(fā)的第一檢測信號DS1:步驟S26)為肯定判斷,則立刻啟動第二檢測區(qū)間G2。
圖12(b)、圖12(c)、圖12(d)表示,根據正常驅動時步進電動機30的轉子31的旋轉速度的不同,如何檢測第一檢測信號DS1和第二檢測信號DS2的一例。圖12(b)是轉子31較快地旋轉的一例,表示轉子31的旋轉較快,因此,從驅動期間t1結束之后大幅產生感應電流Ig的反向峰Ir。
在該情況下,第一檢測區(qū)間G1中,當從輸出OUT2輸出1發(fā)的第一檢測脈沖CP1時,已經大幅產生反向峰Ir,因此,該第一檢測脈沖CP1進行的第一檢測信號DS1大幅超過閾值Vth(將DS1的第一發(fā)以○表示),步驟S26成為肯定判斷,立刻向下一第二檢測區(qū)間G2轉移。
當向第二檢測區(qū)間G2轉移時,從輸出OUT1輸出6發(fā)的第二檢測脈沖CP2,但感應電流Ig暫且繼續(xù)反向峰Ir,因此,直到來自前頭的3發(fā),第二檢測信號DS2無法檢測。而且,從感應電流Ig成為正向峰If的第四發(fā)到第六發(fā)的3發(fā)的第二檢測信號DS2超過閾值Vth(將直到DS2的第一發(fā)~第三發(fā)以×表示,將從第四發(fā)到第六發(fā)以○表示)。由此,步驟S31成為肯定判斷,判斷為步進電動機30正常旋轉。
接著,圖12(c)是轉子31的旋轉稍慢的一例,在感應電流Ig中產生衰減振動引起的凹陷。在此,當在第一檢測區(qū)間G1從輸出OUT2輸出1發(fā)的第一檢測脈沖CP1時,該第一檢測脈沖CP1進行的第一檢測信號DS1由于衰減振動引起的凹陷,信號電平稍微變小,但充分超過閾值Vth(將DS1的第一發(fā)以○表示),因此,步驟S26成為肯定判斷,并向下一第二檢測區(qū)間G2轉移。
當向第二檢測區(qū)間G2轉移時,從輸出OUT1輸出6發(fā)的第二檢測脈沖CP2,但感應電流Ig暫且繼續(xù)反向峰,因此,直到來自前頭的2發(fā),第二檢測信號DS2無法檢測。而且,第三發(fā)后的3發(fā)的第二檢測信號DS2超過閾值Vth(將DS2的第一發(fā)和第二發(fā)以×表示,將第三發(fā)以后的3發(fā)以○表示)。由此,在檢測計數3發(fā)的第二檢測信號DS2之后,步驟S31成為肯定判斷,判斷為步進電動機30正常旋轉。
接著,圖12(d)是由于外部磁場等的影響而轉子31的旋轉慢的一例,轉子31的旋轉較慢,因此,感應電流Ig中產生衰減振動引起的較大的凹陷。在此,當在第一檢測區(qū)間G1中,從輸出OUT2輸出1發(fā)的第一檢測脈沖CP1時,該第一檢測脈沖CP1進行的第一檢測信號DS1由于衰減振動引起的凹陷而信號電平變小,但超過持續(xù)閾值Vth(將DS1的第一發(fā)以○表示),因此,步驟S26成為肯定判斷,并向下一第二檢測區(qū)間G2轉移。
當向第二檢測區(qū)間G2轉移時,從輸出OUT1輸出6發(fā)的第二檢測脈沖CP2,但感應電流Ig由于衰減振動暫且繼續(xù)反向峰Ir,因此,直到來自前頭的3發(fā),第二檢測信號DS2無法檢測。而且,從感應電流Ig成為正向峰If的第四發(fā)到第六發(fā)的3發(fā)的第二檢測信號DS2超過閾值Vth(將直到DS2的第一發(fā)~第三發(fā)以×表示,將從第四發(fā)到第六發(fā)以○表示)。由此,步驟S31成為肯定判斷,判斷為步進電動機30正常旋轉。
這樣,根據步進電動機30的轉子31的旋轉速度,感應電流Ig的衰減振動改變,由此,第一、第二檢測信號DS1、DS2的信號電平也改變。但是,如上所述,正常驅動中,在第一檢測區(qū)間G1、第二檢測區(qū)間G2中均選擇電阻值較高的第一檢測電阻部51,因此,第一、第二檢測信號DS1、DS2的信號電平不會衰減,即使在轉子31的旋轉較慢的情況下,也可判斷為進行了正常旋轉(參照圖12(d))。
這是由于,在1秒運針等的正常驅動中,即使花費處于旋轉檢測的程度時間,直到下一驅動還具有充分的富余,因此,沒有問題。此外,例如,在第一檢測信號DS1未超過閾值Vth且不能檢測的情況下,判斷為非旋轉,執(zhí)行步驟S32、S33,修正脈沖FP輸出,成為驅動脈沖SP的等級提升。
<第二實施方式高速驅動中的旋轉檢測動作說明:圖11、圖13>
接著,使用圖13的時序圖說明作為本發(fā)明特征的第二實施方式的高速驅動中的旋轉檢測動作。此外,在圖13的旋轉檢測動作例中,第一檢測區(qū)間G1的旋轉檢測選擇電阻值較低的第二檢測電阻部52,第二檢測區(qū)間G2的旋轉檢測選擇電阻值較高的第一檢測電阻部51。另外,動作流程參照圖11。
圖13(a)與圖12(a)同樣,因此,省略說明。
圖13(b)、圖13(c)、圖13(d)表示,根據高速驅動中步進電動機30的轉子31的旋轉速度的不同,如何檢測第一檢測信號DS1和第二檢測信號DS2的一例。圖13(b)是轉子31較快地旋轉的一例,表示轉子31的旋轉較快,因此,從驅動期間t1結束之后大幅產生感應電流Ig的反向峰Ir。
在該情況下,當在第一檢測區(qū)間G1中從輸出OUT2輸出1發(fā)第一檢測脈沖CP1時,該第一檢測脈沖CP1產生的第一檢測信號DS1選擇電阻值較低的檢測電阻R4,因此,該信號電平比正常驅動時的檢測(參照圖12(b))小,盡管如此,也超過閾值Vth(將DS1的第一發(fā)以○表示),因此,步驟S26成為肯定判斷,并向下一第二檢測區(qū)間G2轉移。
當向第二檢測區(qū)間G2轉移時,從輸出OUT1輸出6發(fā)的第二檢測脈沖CP2。在此,第二檢測區(qū)間G2選擇電阻值較高的檢測電阻R1,因此,檢測動作與上述的圖12(b)中表示的正常驅動的第二檢測區(qū)間G2同樣。即,感應電流Ig暫且繼續(xù)反向峰Ir,因此,直到來自前頭的第三發(fā),第二檢測信號DS2無法檢測,從第四發(fā)到第六發(fā)的3發(fā)的第二檢測信號DS2超過閾值Vth(將直到DS2的第一發(fā)~第三發(fā)以×表示,將從第四發(fā)到第六發(fā)以○表示)。由此,步驟S31成為肯定判斷,判斷為步進電動機30正常旋轉,例如,在6mS后從輸出OUT2輸出下一驅動脈沖SP。
接著,圖13(c)是轉子31的旋轉稍慢的一例,感應電流Ig中由于轉子31的衰減振動,在驅動期間t1和反向峰Ir之間產生電流值減少的凹陷。在此,當在第一檢測區(qū)間G1中從輸出OUT2輸出1發(fā)的第一檢測脈沖CP1時,由于感應電流Ig的凹陷的影響,第一檢測信號DS1的信號電平變小。
而且,在第一檢測區(qū)間G1中選擇電阻值較低的檢測電阻R4,因此,第一檢測信號DS1的信號電平比正常驅動時的信號電平(參照圖12(c))更小,但盡管如此,也超過持續(xù)閾值Vth(將DS1的第一發(fā)以○表示),因此,步驟S26成為肯定判斷,并向下一第二檢測區(qū)間G2轉移。
當向第二檢測區(qū)間G2轉移時,從輸出OUT1輸出6發(fā)的第二檢測脈沖CP2。在此,第二檢測區(qū)間G2選擇電阻值較高的檢測電阻R1,因此,檢測動作與上述的圖12(c)中表示的正常驅動的第二檢測區(qū)間G2同樣。即,感應電流Ig暫且繼續(xù)反向峰Ir,因此,直到來自前頭的第二發(fā),第二檢測信號DS2無法檢測。而且,第三發(fā)以后的3發(fā)的第二檢測信號DS2超過閾值Vth(將DS2的第一發(fā)和第二發(fā)以×表示,將第三發(fā)以后的3發(fā)以○表示)。由此,在檢測并計數了3發(fā)的第二檢測信號DS2之后,步驟S31成為肯定判斷,判斷為步進電動機30進行正常旋轉,例如,在6mS后從輸出OUT2輸出下一驅動脈沖SP。
接著,圖13(d)是由于外部磁場等影響而轉子31的旋轉慢的一例,轉子31的旋轉較慢,因此,感應電流Ig中由于轉子31的衰減振動,在驅動期間t1和反向峰Ir之間,產生電流值減少的較大的凹陷。在此,當在第一檢測區(qū)間G1中從輸出OUT2輸出1發(fā)的第一檢測脈沖CP1時,由于感應電流Ig的較大的凹陷的影響,第一檢測信號DS1的信號電平變得非常小。
而且,在第一檢測區(qū)間G1選擇電阻值較低的檢測電阻R4,因此,第一檢測信號DS1的信號電平比正常驅動時的信號電平(參照圖12(d))更小,且不能超過閾值Vth(將DS1的第一發(fā)以×表示)。
由此,圖11中表示的步驟S26成為否定判斷,轉子31判斷為非旋轉,立即進入步驟S32,并從輸出OUT1輸出驅動的補償用的修正脈沖FP。通過該修正脈沖FP的輸出,可以使旋轉慢的轉子31可靠地旋轉。
接著,修正脈沖FP的輸出后,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升,接著,執(zhí)行增強輸出的驅動脈沖SP的驅動力的處理(步驟S33)。通過該等級提升的處理,下一驅動脈沖SP的驅動力變強,因此,轉子31的旋轉變快,并接近圖13(b)中表示的時刻。
這樣,就步進電動機30的感應電流Ig而言,當轉子31的旋轉較快時,反向峰Ir大幅上升而產生(參照圖13(b)),但當轉子31的旋轉較慢時,由于衰減振動,在驅動期間t1和反向峰Ir之間產生凹陷(參照圖13(d))。本實施方式著眼于,由于在該感應電流Ig中產生的凹陷,第一檢測區(qū)間G1中的第一檢測脈沖CP1的第一發(fā)產生的第一檢測信號DS1的信號電平變小的現象,降低檢測電阻值且提高表觀上的閾值Vth,由此,通過信號電平根據轉子31的旋轉速度而變動的第一檢測信號DS1的可否檢測,提前判斷轉子31的旋轉速度的降低。
如上所述,第二實施方式在高速驅動步進電動機30的情況下,降低檢測電阻部50的檢測電阻值,減少檢測信號DS的信號電平,并提高相對于檢測信號DS的表觀上的閾值Vth,使旋轉檢測條件與第一實施方式一樣嚴格。其結果,可提供一種將轉子31的旋轉速度的降低提前判斷為非旋轉來增強步進電動機的驅動力,從而能夠繼續(xù)最佳的高速驅動,實現穩(wěn)定的高速驅動的電子鐘表。
另外,也可以使第一實施方式和第二實施方式組合,在高速驅動時,使檢測脈沖的輸出數比正常驅動時少,且變更檢測電阻值并較高地設定表觀上的閾值Vth。由此,能夠進一步提前判斷步進電動機30的旋轉/非旋轉,檢測轉子31的旋轉速度的微弱降低,能夠實現維持最快的高速驅動的電子鐘表。
<第二實施方式的變形例1的結構說明:圖10>
接著,使用圖10說明第二實施方式的變形例1的結構。第二實施方式的變形例1的特征在于,由驅動間隔切換電路4控制用于判斷可否檢測出檢測信號的旋轉檢測電路40的閾值Vth,在高速驅動時提高閾值Vth,得到與降低檢測電阻的電阻值相同的效果。
圖10中,在變形例1中,在旋轉檢測電路40的兩個門電路40c、40d分別設置控制端子Cv,并輸入來自驅動間隔切換電路4的檢測控制信號P4。門電路40c、40d具有根據該檢測控制信號P4,改變相對于輸入信號(第一、第二檢測信號DS1、DS2)的閾值Vth的功能。
即,如果在驅動間隔切換電路4進行高速驅動時將檢測控制信號P4理論設為“1”,則門電路40c、40d以使閾值Vth比正常驅動時更高的方式發(fā)揮作用。作為一例,閾值Vth在正常驅動時為電源電壓的約1/2的情況下,在高速驅動下以成為電源電壓的約2/3的方式控制。此外,變形例1中,不需要切換檢測電阻,因此,檢測電阻部50也可以僅是第一檢測電阻部51的結構。
<第二實施方式的變形例1的旋轉檢測動作的說明:圖10、圖11、圖14>
接著,使用圖11的流程圖和圖14的時序圖說明第二實施方式的變形例1的高速驅動下的旋轉檢測動作。此外,結構參照圖10。圖11中,在電子鐘表為高速驅動的情況下,執(zhí)行步驟S24和步驟S29,但在變形例1中未選擇第二檢測電阻部,在步驟S24和步驟S29中,驅動間隔切換電路4根據檢測控制信號P4切換門電路40c、40d的閾值Vth,設定成比正常驅動時更高。
此外,如上所述,第二檢測區(qū)間G2中的感應電流Ig,因為隨著時間衰減變小,所以也可以通過步驟S24設定成僅在第一檢測區(qū)間G1的旋轉檢測中提高門電路40c、40d的閾值Vth。在該情況下,不需要步驟S27、S29。
圖14的時序圖表示高速驅動時,僅在第一檢測區(qū)間G1的旋轉檢測中較高地設定門電路40c、40d的閾值Vth時的檢測動作的一例。該圖14的時序圖與上述的第二實施方式的高速驅動的時序圖13基本相同,且省略重復的說明。
在此,圖14中表示的變形例1的動作中,在第一、第二檢測區(qū)間G1、G2同時連接檢測電阻值較高的第一檢測電阻部51,因此,第一檢測信號DS1的信號電平不會衰減,比圖13中表示的信號電平大。另外,第一檢測區(qū)間G1中的閾值Vth′(絕對值)被設定得較高(以虛線表示)。圖14(b)是轉子31的旋轉較快的情況,圖14(c)是旋轉稍慢的情況,圖14(d)是旋轉較慢的情況。
圖14(b)和圖14(c)中表示的旋轉檢測例中,在第一檢測區(qū)間G1產生的第一檢測信號DS1的信號電平較大,因此,超過閾值Vth′,也檢測下一第二檢測區(qū)間G2中的第二檢測信號DS2,其結果,判斷為轉子31正常旋轉,并從輸出OUT2輸出下一驅動脈沖SP。
另一方面,圖14(d)中表示的旋轉檢測例中,轉子31的旋轉較慢,因此,在第一檢測區(qū)間G1產生的第一檢測信號DS1由于感應電流Ig的凹陷,信號電平變小,而不能超過閾值Vth′(以DS1以×表示)。由此,立刻判斷為非旋轉,從輸出OUT1輸出修正脈沖FP,然后,進行等級提升,增強驅動脈沖SP的驅動力,并繼續(xù)高速驅動。
如上所述,第二實施方式的變形例1在高速驅動中,提高用于判斷可否檢測出檢測信號的門電路40c、40d的閾值Vth,由此,可以使高速驅動下的旋轉檢測條件嚴格。其結果,使轉子31的旋轉速度的降低提前判斷為非旋轉,可以得到與第一實施方式相同的效果。
<第二實施方式變形例2的旋轉檢測動作的說明:圖9、圖15>
接著,使用圖9的結構圖和圖15的時序圖說明第二實施方式的變形例2的旋轉檢測動作。第二實施方式的變形例2的特征在于,通過驅動間隔切換電路4的控制,與正常驅動時相比,可以縮窄高速驅動時的檢測脈沖的脈沖寬度,增強電磁制動器相對于轉子的效果。
圖9的結構圖中,在變形例2中,驅動間隔切換電路4在高速驅動時,根據脈沖產生控制信號P2控制檢測脈沖產生電路10,切換第一檢測脈沖CP1、第二檢測脈沖CP2的脈沖寬度,比正常驅動時的脈沖寬度縮窄。
圖15的時序圖中,作為一例,表示在正常驅動時和高速驅動時切換第一檢測脈沖CP1的脈沖寬度。圖15中,當驅動脈沖SP結束且開始衰減期間t2時,產生感應電流Ig,根據該感應電流Ig的產生時刻,以規(guī)定數輸出第一檢測脈沖CP1。
在此,第一檢測脈沖CP1a是正常驅動時的檢測脈沖的波形,第一檢測脈沖CP1b是高速驅動時的檢測脈沖的波形。第一檢測脈沖CP1a的脈沖寬度Wa和第一檢測脈沖CP1b的脈沖寬度Wb的關系為Wa>Wb。此外,在此表示第一檢測脈沖CP1,但第二檢測脈沖CP2也同樣地設定。這樣,變形例2中,通過驅動間隔切換電路4的控制,使高速驅動時的第一、第二檢測脈沖CP1、CP2的脈沖寬度Wb比正常驅動時的脈沖寬度Wa縮窄。
縮窄高速驅動時的第一、第二檢測脈沖CP1、CP2的脈沖寬度的原因在于,在輸出檢測脈沖的期間,步進電動機30的線圈33與檢測電阻連接而成為接近打開的狀態(tài),因此,該期間不易流動感應電流Ig,電磁制動器相對于轉子31的效果變弱,使轉子31的衰減振動拖長。
但是,在高速驅動中,需要盡快地收斂轉子31的衰減振動,并進行下一驅動,因此,電磁制動器較弱的期間優(yōu)選盡可能短的一方。因此,變形例2中,以縮窄高速驅動時的檢測脈沖的脈沖寬度,電磁制動器增長有效的期間,稍快地收斂轉子31的衰減振動的方式控制。
如上所述,第二實施方式的變形例2在高速驅動時,縮窄了檢測脈沖的脈沖寬度,增強了電磁制動器相對于轉子31的效果,其結果,可提供加快轉子31的衰減振動的收斂且能夠進行更高速的驅動的電子鐘表。
<第三實施方式>
<第三實施方式的電子鐘表的動作說明:圖16、圖17>
接著,使用圖16的流程圖和圖17的時序圖說明第三實施方式的電子鐘表的動作。此外,第三實施方式的基本結構與第一實施方式一樣,因此,結構參照圖1。
圖16表示第一實施方式的流程圖(圖5)中的步驟S7以后的流程圖。即,第三實施方式中,第一實施方式的步驟S7以后的動作流程不同,具體而言,成為在步驟S7中的否定判斷以后追加了步驟S13至步驟S16的控制。
圖16中,如果在高速驅動時在步驟S7的條件A判斷中進行了否定判斷,則判斷為非旋轉并輸出驅動的補償用的修正脈沖FP(步驟S13)。
接著,在第一檢測區(qū)間G1的檢測動作(步驟S6:參照圖5)中,判斷是否第一檢測信號DS1被檢測出前頭的1發(fā)或前頭的2發(fā),且之后的第一檢測信號DS1沒有被檢測出(步驟S14)。
在此,步驟S14為肯定判斷(檢測出1發(fā)或2發(fā))時,驅動間隔切換電路4由于驅動脈沖SP的驅動力過強,因此,判斷為轉子31的旋轉速度過快,將驅動脈沖SP的占空比進行等級降低,減弱驅動力(步驟S15),結束驅動并等待到下一驅動。
另外,步驟S14為否定判斷(1發(fā)都沒有被檢測出)時,驅動間隔切換電路4判斷為驅動脈沖的SP的驅動力較弱,將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升,增強驅動力(步驟S16),結束驅動并等待到下一驅動。此外,步驟S14中的判斷也可以不管第一檢測信號DS1的檢測數,至少根據是否檢測到前頭的1發(fā)而進行。另外,步驟S7~S12的動作與第一實施方式相同,因此,省略說明。
接著,使用圖17的時序圖說明第三實施方式的旋轉檢測動作。圖17(a)是步進電動機30的轉子31正常旋轉時的一例,在將第一檢測信號DS1進行了3發(fā)檢測后,將第二檢測信號DS2進行2發(fā)檢測。因此,圖16的流程中,在步驟S7和步驟S10中均成為肯定判斷,判斷為轉子31正常旋轉,從輸出OUT2輸出下一驅動脈沖SP。
圖17(b)和圖17(c)是向步進電動機30的驅動力過強,且轉子31的旋轉過快的一例,表示本實施方式的功能進行動作的情況。圖17(b)是轉子31的旋轉過快,衰減期間t2的開始后,感應電流Ig的反向峰Ir在短時間內結束,且向正向峰If轉移的例子。
在該情況下,第一檢測信號DS1的第一發(fā)和第二發(fā)超過閾值Vth而被檢測,但第三發(fā)成為感應電流Ig為正向峰If的區(qū)域,因此,無法檢測(將DS1的第一發(fā)和第二發(fā)以○表示,將第三發(fā)以×表示)。其結果,在圖16的流程中,在步驟S7中進行否定判斷,輸出修正脈沖FP之后,在步驟S14中進行肯定判斷(檢測到2發(fā)DS1:判斷為驅動力過強),執(zhí)行等級降低(步驟S15)。
圖17(c)是轉子31的旋轉更快,且開始衰減期間t2之后,反向峰Ir在比圖17(b)更短時間內結束,并向正向峰If轉移的例子。在該情況下,第一檢測信號DS1的第一發(fā)超過閾值Vth而被檢測,但第二發(fā)以后成為感應電流Ig為正向峰If的區(qū)域,因此,無法檢測(將DS1的第一發(fā)以○表示,將第二發(fā)和第三發(fā)以×表示)。其結果,在圖16的流程中,在步驟S7中進行否定判斷,輸出修正脈沖FP后,在步驟S14中進行肯定判斷(檢測到1發(fā)DS1:判斷為驅動力過強),并執(zhí)行等級降低(步驟S15)。
另外,圖17(d)是轉子31的旋轉過慢時的一例,衰減期間t2開始后,感應電流Ig繼續(xù)偽峰Im,因此,第一檢測信號DS1從第一發(fā)開始均未檢測到。其結果,在圖16的流程中,在步驟S7中進行否定判斷,輸出修正脈沖FP后,在步驟S14中進行否定判斷(判斷為驅動力較弱),并執(zhí)行等級提升(步驟S16)。
如上所述,第三實施方式中,在步驟S7中判斷為非旋轉后,根據第一檢測信號DS1的檢測狀態(tài),判斷感應電流Ig的反向峰Ir在短時間內是否結束,如果判斷為反向峰Ir在短時間內結束,則判斷為相對于步進電動機30的驅動力過強,縮小驅動脈沖SP的占空比(等級降低)。
由此,驅動脈沖SP的驅動力過強時進行等級降低,驅動脈沖SP的驅動力較弱時進行等級提升,因此,步進電動機30可繼續(xù)圖17(a)中表示那樣的最佳化的旋轉速度產生的高速驅動。其結果,可以提供實現不供給必要以上的驅動力的低電力驅動,且使步進電動機的高速驅動最佳化,實現穩(wěn)定的高速驅動的電子鐘表。
另外,圖16的流程圖中未圖示,但在步驟S7和步驟S10中均成為肯定判斷,在判斷為轉子31正常旋轉的次數超過規(guī)定次數(例如256次)的情況下,判斷為步進電動機30的旋轉穩(wěn)定,為了進行低電力驅動,也可以實施等級降低。
<第三實施方式的變形例的動作說明:圖18,19>
接著,使用圖18的流程圖和圖19的時序圖說明第三實施方式的變形例的電子鐘表的動作。此外,本變形例中的基本結構等同于與第三實施方式相同的第一實施方式,因此,該結構參照圖1。本變形例的特征在于,在判斷為轉子31的旋轉速度過快而進行驅動脈沖的等級降低時,抑制不需要的修正脈沖的輸出以抑制電力消耗。
圖18的流程圖還表示有第一實施方式的流程圖(圖5)的步驟S7以后。即,該變形例是在第一實施方式的步驟S7中的否定判斷以后追加了步驟S14至步驟S17的控制。
圖18中,如果在高速驅動時在步驟S7的條件A判斷中進行了否定判斷,則判斷為具有非旋轉的可能性并進入步驟S14。在此,與第三實施方式不同,未立刻輸出驅動的補償用的修正脈沖FP是由于,在條件A判斷中為否定的判斷的情況下,不僅包含轉子31為非旋轉的情況及驅動力較弱而旋轉過慢的情況,而且還包含驅動力過強,轉子31的旋轉過快的情況。在轉子31的旋轉過快的情況下,轉子31正常旋轉,另外,認為也不會產生旋轉檢測的延遲引起的高速驅動的限制,因此,不需要最初修正脈沖FP。
步驟S14中,與第三實施方式一樣,在第一檢測區(qū)間G1中的檢測動作(步驟S6:參照圖5)中,判斷第一檢測信號DS1是否被檢測出前頭的1發(fā)或2發(fā),之后沒有被檢測出。
步驟S14中為肯定判斷時,認為驅動脈沖SP的驅動力較強,轉子31的旋轉速度過快,因此,在該情況下,驅動間隔切換電路4將驅動脈沖SP的占空比進行等級降低,來減弱驅動力(步驟S15)。此時,轉子31正常旋轉,因此,結束不輸出修正脈沖FP的驅動,并等待到下一驅動。
另一方面,在步驟S14中為否定判斷時,認為驅動脈沖SP的驅動力較弱,轉子31的旋轉速度過慢或非旋轉,因此,在該情況下,驅動間隔切換電路4將驅動脈沖SP的占空比進行等級提升來增強驅動力(步驟S16)。進而輸出驅動的補償用的修正脈沖FP(步驟S17),結束驅動并等待到下一驅動。圖18中的步驟S7~S12的動作與第一實施方式相同,因此,省略說明。
接著,使用圖19的時序圖,說明第三實施方式的變形例的旋轉檢測動作。圖19(a)是步進電動機30的轉子31正常旋轉的情況的一例,與圖17(a)中說明的情況相同。因此,圖18的流程中,在步驟S7和步驟S10也均成為肯定判斷,判斷為轉子31正常旋轉,并從輸出OUT2輸出下一驅動脈沖SP。
圖19(b)和圖19(c)是向步進電動機30的驅動力較強,轉子31的旋轉過快的例子,表示與之前的圖17(b)和圖17(c)相同的狀態(tài)。即,是在任意情況下,轉子31的旋轉均過快,衰減期間t2開始后,感應電流Ig的反向峰Ir在短時間內結束,并向正向峰If轉移的例子。在該情況下,圖18的流程中,直到在步驟S7中進行否定判斷為止,與第三實施方式中表示的圖16的流程相同。但是,本變形例中,未立刻輸出修正脈沖FP,繼續(xù)進行步驟S14中的判斷。其結果,進行肯定判斷(檢測到1發(fā)或2發(fā)DS1:判斷為驅動力過強),并執(zhí)行等級降低(步驟S15)。不會輸出修正脈沖FP,且不會等待修正脈沖FP的輸出,而輸出下一驅動脈沖SP,因此,能夠抑制無用的電力消耗,且也不會產生高速驅動的延遲。
與之相對,圖19(d)是轉子31的旋轉過慢時的一例,表示與之前的圖17(d)相同的狀態(tài)。即,衰減期間t2后,感應電流Ig繼續(xù)偽峰Im,均未檢測到第一檢測信號DS1。其結果,在圖18的流程中,在步驟S7中進行否定判斷后,進一步在步驟S14中進行否定判斷(判斷為驅動力較弱),執(zhí)行等級提升(步驟S16),并進一步輸出修正脈沖FP(步驟S17)。
如上所述,本變形例在第三實施方式中,在轉子31的旋轉過快的情況下,抑制輸出不需要的修正脈沖FP所引起的無用的消耗電力,避免高速驅動的延遲,且繼續(xù)圖19(a)中表示那樣的最佳化的旋轉速度的高速驅動。
此外,也可以如圖18中以虛線箭頭表示,在步驟S15中將驅動脈沖SP的占空比進行等級降低后,再進入步驟S8,并進行第二檢測區(qū)間G2中的檢測動作。通過這樣,可以更可靠地檢測轉子31的旋轉的有無。
但是,在該情況下,在圖19(c)所示的情況下的處理中需要注意。即,在驅動力不太強、轉子31的旋轉不太過快的情況下,在向第二檢測區(qū)間G2轉移前,正向峰If衰減,考慮有第二檢測信號DS21發(fā)也沒有被檢測到,或檢測數不滿足條件B的可能性。在該條件下,在圖18的流程的步驟S10中進行否定判斷,在步驟S15中進行了等級降低的驅動脈沖SP的占空比,在步驟S12中再次進行等級提升,驅動脈沖SP的占空比變得不能變更。在認為可出現這種情況的情況下,如之前進行的說明,步驟S15之后,單純結束驅動并等待到下一驅動,或在步驟S15中進行了等級提升的情況下,也可以限制步驟S12中的等級降低。
<第四實施方式>
<第四實施方式的電子鐘表的動作說明:圖20、圖21>
最后,使用圖20、圖21的流程圖說明第四實施方式的電子鐘表的動作。第四實施方式的基本結構也與第一實施方式相同,因此,結構參照圖1。
在之前的第一實施方式中,作為電子鐘表1從正常驅動向高速驅動轉移時的驅動脈沖SP的啟動占空比的決定方法,表示有參照圖8所示的占空比表,設定比正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比大的占空比的方法。與之相對,第四實施方式中,作為啟動占空比的決定方法,采用如下方法,即,進行多次占空比不同的運針,基于它們的旋轉檢測結果,決定啟動占空比。
圖20的流程圖表示在從正常驅動向高速驅動轉移時執(zhí)行的啟動占空比決定動作。啟動占空比決定動作中,首先,在步驟S41中,作為指定占空比,根據正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比,指定等級為1的較高的占空比。例如,如果正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比為18/32,則指定占空比成為1等級上的19/32。指定占空比是在下一步驟S42中執(zhí)行的運針(試行運針)時使用的驅動脈沖SP的占空比。
接著,在步驟S42中,使用指定占空比的驅動脈沖SP進行試行運針。試行運針是進行高速運針,且進行旋轉檢測的情況,也可以設為進行與上述的第一~第三實施方式及它們的變形例中的任一者相同的運針的情況。但是,在試行運針時,不進行伴隨旋轉檢測的結果的占空比的等級的變更。
圖21的流程圖表示以第一實施方式為基準的的試行運針的動作。首先,在步驟S421中,作為運針時的驅動脈沖SP的占空比(等級),設定指定占空比。作為指定占空比,如果指定比正常運針時的等級的占空比高1等級的占空比,則試行運針時的驅動脈沖SP的占空比的等級成為正常運針時的1等級以上。接著,在步驟S422中,設置作為第一檢測期間G1中的旋轉檢測的條件的條件A及作為第二檢測期間G2中的旋轉檢測的條件的條件B。該條件與第一實施方式中用于高速驅動時的條件相同,與圖5的步驟S3中設定的條件相同。此外,作為試行運針時的動作,在進行與第二實施方式相同的運針的情況下,在步驟S422中,也可以與圖11的步驟S24同樣,選擇第二檢測電阻部52,并切換表觀上的檢測閾值Vth。第三實施方式也同樣。
其以后的步驟S423~S430的動作與第一實施方式中的圖5的流程所示的步驟S4~S11相同,因此,省略其重復的說明。由此,在進行條件A及條件B的旋轉檢測,且沒有判斷為正常旋轉的情況下,在步驟S430中輸出修正脈沖FP。此外,作為試行運針時的動作,在進行與第二實施方式相同的運針的情況下,只要將與圖11的步驟S25~32(也可以除去步驟S27~S30)相同的動作切換成步驟S423~S430的動作進行即可。第三實施方式也同樣。
在此,在試行運針中,不進行在圖5的流程中的步驟S12中看到的驅動脈沖SP的占空比的等級提升。這是由于,試行運針是根據指定占空比進行的運針,其本身不會伴有等級的變更。此外,將步驟S426中的第一檢測期間G1的檢測脈沖DS1的檢測結果進行存儲,稍后進行參照。
再次返回圖20,在步驟S43中,此次作為指定占空比,根據正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比指定等級為1的較低的占空比。例如,如果正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比為18/32,則指定占空比成為1等級下的18/32。
步驟S44中,同樣以指定占空比進行試行運針。在該的情況下,以比正常驅動時的占空比低1等級的占空比進行試行運針。
通過以上的步驟S41~S44的動作,首先,進行多個不同的占空比的驅動脈沖SP的多次運針,并對多次運針進行旋轉檢測。
接著,在步驟S45中,判斷多次試行運針(步驟S42,S44)中的、第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1的有無。本實施方式中,在步驟S45中,判別以下3種情況,即:在步驟S42及步驟S44雙方檢測到第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1的情況(情況1)、在步驟S42及步驟S44雙方未檢測到第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1的情況(情況2)、在步驟S42及步驟S44的任一方檢測到第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1,在另一方未檢測到第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1的情況(情況3)。
在步驟S45中判斷為情況1(在步驟S42及步驟S44雙方檢測到第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1)的情況下,在步驟S46中,作為啟動占空比,設定正常驅動時的占空比的2等級以下的占空比。這是指,正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比的等級的上下的等級的占空比具有在高速驅動中為了使轉子31高速地旋轉而充分的強度的驅動力,因此,作為穩(wěn)定的高速驅動時的占空比的等級,意圖選擇更低的等級的占空比。決定啟動占空比后,只要根據上述的第一~第三實施方式及它們的變形例中的任一者,繼續(xù)高速驅動即可。
在步驟S45中判斷為情況2(在步驟S42及步驟S44雙方未檢測到第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1)的情況下,在步驟S47中,作為啟動占空比,設定正常驅動時的占空比的2等級上的占空比。這是指,正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比等級的上下等級的占空比不具有在高速驅動中為了使轉子31高速地旋轉而充分的強度的驅動力,驅動力不足,因此,作為穩(wěn)定的高速驅動時的占空比的等級,意圖選擇更高等級的占空比。在決定啟動占空比之后,同樣只要根據上述的第一~第三實施方式及它們的變形例中的任一者,繼續(xù)高速驅動即可。
在步驟S45中判斷為情況3(在步驟S42及步驟S44的某一方檢測到第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1,在另一方未檢測到)的情況下,在步驟S48中,作為啟動占空比,設定與正常驅動時的占空比相等的占空比。這是指,在高速驅動中使轉子31穩(wěn)定地高速驅動的占空比處于正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比的等級附件,因此,作為穩(wěn)定的高速驅動時的占空比的等級,意圖選擇正常驅動時的占空比。決定啟動占空比后,同樣只要根據上述的第一~第三實施方式及它們的變形例中的任一者,繼續(xù)高速驅動即可。
通過以上的步驟S45~S48的動作,基于對于多個不同的占空比的驅動脈沖SP進行的多次運針的旋轉檢測的結果,決定啟動占空比。由此,即使在由于一些情況,正常驅動時的驅動脈沖SP的占空比的等級未必適于穩(wěn)定驅動的較小的占空比中沒有的情況下,可以將更接近穩(wěn)定地進行高速驅動的占空比的等級的占空比作為啟動占空比進行選擇,認為高速驅動快速穩(wěn)定。
此外,試行運針的次數(本實施方式中,2次)及各試行運針時的指定占空比不限定于在此表示的例子,也可以進行更多次數的試行運針,作為指定占空比,也可以采用不同的占空比。另外,在決定啟動占空比時,也可以考慮第一檢測區(qū)間G1中的第一發(fā)檢測信號DS1以外的檢測信號,也可以根據檢測結果決定更細微的啟動占空比。例如,本實施方式中,從情況1~情況3這3種情況中選擇啟動占空比,但也可以分成更多的情況,且根據各個情況選擇最佳的啟動占空比。
此外,本發(fā)明的各實施方式中表示的結構圖、流程圖、時序圖等不限定于此,只要滿足本發(fā)明的宗旨,就可以任意變更。例如,各檢測區(qū)間中的檢測脈沖的輸出數、檢測期間、檢測數等沒有限定,可以根據步進電動機的性能及電子鐘表的規(guī)格任意變更。