JP2004177172A

JP2004177172A - モータ駆動装置及び電子時計

Info

Publication number: JP2004177172A
Application number: JP2002341143A
Authority: JP
Inventors: Takanori Hasegawa; 貴則長谷川
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】温度による潤滑油の粘度変化の影響を受けずに正確にロータの回転を検出できるようにすること。
【解決手段】温度センサ１０６は温度を検出する。制御回路１０５は温度センサ１０６で検出した温度に応じた基準値を出力するように基準電圧発生回路１０８に指示する。回転検出回路１０７は基準値とロータの回転によって生じる誘起信号とを比較し、誘起信号が基準値未満のときはモータが非回転と判断し、制御回路１０５はモータドライバ１０３に対して、通常駆動パルスＰ１よりも幅広の補正駆動パルスＰ２を出力するように指示する。モータドライバ１０３は、補正駆動パルスＰ２によりモータ１０４を回転駆動する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータ等を回転駆動するためのモータ駆動装置及び前記モータ駆動装置を用いた電子時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アナログ電子時計において、ロータ収容用貫通孔及びロータの停止位置を決める位置決め部を有するステータと、前記ロータ収容用貫通孔内に配設されたロータと、コイルとを有し、前記コイルに交番信号を供給して前記ステータに磁束を発生させることによって前記ロータを回転させると共に、前記位置決め部に対応する位置に前記ロータを停止するようにしたステッピングモータが使用されている。
【０００３】
ステッピングモータ等を回転駆動するためのモータ駆動装置としては、例えば、特許文献１に示すような装置がある。
即ち、特許文献１記載のモータ駆動装置においては、通常の回転駆動時には、所定パルス幅の通常駆動パルスＰ１でモータを回転駆動する。ロータの回転によって発生する誘起電圧を駆動コイルに接続した回転検出用抵抗にて検出し、前記誘起記電圧と所定の基準電圧とをコンパレータによって比較する。前記誘起電圧が前記基準電圧より小さいときはロータが回転していないと判定し、通常駆動パルスＰ１よりもパルス幅の広い補正駆動パルスＰ２を用いてモータを回転駆動する。
【０００４】
これにより、通常時には幅狭の通常駆動パルスＰ１で駆動すると共に通常駆動パルスＰ１では回転しなかったとき（非回転時）にのみ幅広の補正駆動パルスＰ２で駆動することにより、確実にモータを回転駆動することが可能になる。また、常に幅広の補正駆動パルスＰ２により回転駆動する場合に比べて、少ない消費電力でモータを回転させることが可能になる。
【０００５】
ところで、モータにはロータの回転を円滑にするために、前記ロータの支持部分に潤滑油が使用されている。特許文献１記載の発明では、低温下での潤滑油の粘度上昇で負荷が増大したとき、通常駆動パルスＰ１でロータが回転した場合でも、回転速度が減少して誘起電圧が小さくなり、非回転と判定することになるため、常時、補正駆動パルスＰ２を印加してしまう恐れがある。このため、モータは回転しているにもかかわらず、モータには大電流が流れ、消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００６】
図３は、モータの回転・非回転に応じて、通常駆動パルスＰ１や補正駆動パルスＰ２によって回転駆動する際の動作を説明するための表である。
図３に示すように、潤滑油は、常温時は粘度が小さく、低温時（例えば、０℃〜−１０℃以下）では粘度が大きくなる。
したがって、常温時には、モータの回転速度が大きいため、誘起電圧Ｖｒｓとして大きな信号が得られる。誘起電圧Ｖｒｓと所定の基準電圧Ｖｃｏｍｐの大小関係を比較して、誘起電圧Ｖｒｓが基準電圧Ｖｃｏｍｐ以上の時は、モータが回転したと判定して補正駆動パルスは出力しない。この場合、次に供給する駆動パルスは、直前に供給した通常駆動パルスＰ１とは逆相の通常駆動パルスであり、１８０度位相の異なる通常駆動パルスＰ１を交互に供給することによって、ロータを１８０度ずつ連続的に回転させる。
【０００７】
一方、誘起電圧Ｖｒｓが基準電圧Ｖｃｏｍｐ未満の時は、モータが回転していないと判定して直前の通常駆動パルスＰ１と同相の補正駆動パルスＰ２を出力することにより、モータを確実に回転させる。尚、この場合、次に供給する駆動パルスは、直前に供給した通常駆動パルスＰ１とは逆相の通常駆動パルスＰ１である。
低温時にも前記同様にしてモータの回転・非回転を検出して、その結果に応じた駆動パルスを出力する。しかしながら、低温時には、モータの回転速度は小さいため、誘起電圧Ｖｒｓが小さくなる。したがって、斜線で示す領域のように、本来であれば回転と判定すべきところを、誘起電圧Ｖｒｓが基準電圧Ｖｃｏｍｐ未満になるため非回転と誤判定してしまい、非回転であったロータを確実に回転させるために、次の駆動パルスとして、前回供給した通常駆動パルスＰ１と同相の補正駆動パルスＰ２をモータに出力してしまう。実際にはロータは回転してしまっているため、この補正駆動パルスＰ２は回転動作には何ら寄与せず、全く無駄な消費電力となる。
【０００８】
この問題を解決する方法として、特許文献２に記載されているように、誘起電圧検出用抵抗Ｒｓを複数用意しておき、複数の基準電圧Ｖｃｏｍｐを設定する方法が考えられる。
また、特許文献３に記載されているように、温度センサを搭載し、温度変化に応じて駆動電圧波形を変化させるようにすることも考えられる。
【０００９】
【特許文献１】
特公昭６３−１８１４８号公報
【特許文献２】
特公昭６１−１５３８３号公報
【特許文献３】
実開昭５５−６６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２の方法を採用するにしても、温度による潤滑油の粘度変化の影響に対応した適切な基準電圧を複数の中から選定することは困難という問題がある。また、特許文献３の方法では、モータが回転した際に、これを非回転と誤検出することによる消費電力の増大を回避することはできないという問題がある。
したがって、温度による潤滑油の粘度変化によってロータの回転検出が不正確になるという問題がある。
また、温度による潤滑油の粘度変化によりロータの回転検出が不正確になることによって、消費電力が不必要に増加するという問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたもので、温度による潤滑油の粘度変化の影響を受けずに正確にロータの回転を検出できるようにすることを課題としている。
また、本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたもので、温度による潤滑油の粘度変化の影響を受けずに正確にロータの回転を検出することによって、不必要な消費電力の増加を回避することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、潤滑油によってロータが円滑に回転するようにしたモータを回転駆動するモータ駆動装置において、温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出した温度に応じた基準値と前記ロータの回転によって生じる誘起信号とを比較し、前記基準値と前記誘起信号との大小関係に基づいて前記ロータが回転したか否かを判定する回転判定手段とを備えて成ることを特徴とするモータ駆動装置が提供される。温度検出手段は、温度を検出する。回転判定手段は、前記温度検出手段で検出した温度に応じた基準値とロータの回転によって生じる誘起信号とを比較し、前記基準値と前記誘起信号との大小関係に基づいて前記ロータが回転したか否かを判定する。測定する温度は、潤滑油の温度であったり、大気の温度などなどがであることが望ましい、
【００１３】
ここで、前記回転判定手段は、複数の温度に対応付けした基準値を記憶する記憶手段と、前記温度検出手段によって検出した温度に対応する基準値を前記記憶手段から選出する基準値選出手段とを備え、前記回転判定手段は、前記基準値選定手段によって選定した基準値と前記誘起信号を比較することによって前記ロータが回転したか否かを判定するように構成してもよい。
【００１４】
また、第１パルス幅の通常駆動パルスと前記第１パルス幅よりも幅広の第２パルス幅の補正駆動パルスを選択的に前記モータに出力する駆動パルス出力手段を有し、前記駆動パルス出力手段は、前記ロータが回転したと前記回転判定手段が判定したときに前記通常駆動パルスを前記モータに出力し、前記ロータが回転しなかったと前記回転判定手段が判定したときには前記補正駆動パルスを前記モータに出力するように構成してもよい。
【００１５】
また、本発明によれば、指針を回転駆動するステッピングモータと前記ステッピングモータを回転駆動するモータ駆動装置とを有する電子時計において、前記モータ駆動装置として、前記いずれかに記載のモータ駆動装置を用いたことを特徴とする電子時計が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置のブロック図であり、アナログ電子時計の指針等の駆動に適したステッピングモータ用モータ駆動装置の例を示している。
【００１７】
図１において、モータ駆動装置は、所定の周波数の信号を生成する発振回路１０１、発振回路１０１からの信号を分周し、時間測定の基準となる時間信号を生成する分周回路１０２、モータ１０４に駆動パルスを供給するモータドライバ１０３、モータ駆動装置全体の制御を行う制御回路１０５、温度を検出する温度センサ１０６、モータ１０４のロータ（図示せず）の回転によって生じる誘起電圧（誘起信号）と基準電圧（基準値）を比較し、モータ１０４が回転したか否かを判定する回転検出回路１０７、基準電圧（基準値）を発生する基準電圧発生回路１０８を備えている。
【００１８】
ここで、温度センサ１０６は温度検出手段を構成し、制御回路１０５、検出回路１０７及び基準電圧発生回路１０８は回転判定手段を構成している。また、制御回路１０５は温度センサ１０６によって検出した温度に対応する基準値を選定する基準値選定手段を構成し、基準電圧発生回路１０８は制御回路１０５で選定した基準値を出力する基準値出力手段を構成している。また、制御回路１０５及びモータドライバ１０３は駆動パルス出力手段を構成している。
図２は、本実施の形態に係るモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
以下、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係るモータ駆動装置の動作を詳細に説明する。
分周回路１０２は発振回路１０１からの信号を分周して時間信号をモータドライバ１０３に出力する。制御回路１０５はモータドライバ１０３に対して、予め定めた所定パルス幅の通常駆動パルスＰ１でモータ１０４を駆動するように指示を出し、モータドライバ１０３は前記時間信号を受信して、通常駆動パルスＰ１をモータ１０４に出力する（図２のステップＳ２０１）。モータ１０４のロータは、モータドライバ１０３からの通常駆動パルスＰ１に応答して回転動作を行う。
【００２０】
温度センサ１０６は、制御回路１０５からの温度検出指令に応答して温度を検出し、制御回路１０５に検出温度を通知する。
制御回路１０５は、前記検出温度が所定温度以上の場合、基準電圧発生回路１０８に対して、予め定めた所定の第１の基準電圧（第１の基準値）Ｖｃｏｍｐ１を選定するように指示する。基準電圧発生回路１０８は、制御回路１０５からの前記指示に応答して、回転検出回路１０７に対して前記第１の基準電圧Ｖｃｏｍｐ１を出力する（ステップＳ２０２）。
【００２１】
回転検出回路１０７は、前記ロータの回転動作によって発生する誘起電圧（誘起信号）Ｖｒｓと前記第１の基準電圧Ｖｃｏｍｐ１とを比較し（ステップＳ２０３）、誘起電圧Ｖｒｓが前記第１の基準電圧Ｖｃｏｍｐ１以上の場合にはモータ１０４が回転していると判定し、ステップＳ２０１からの経過時間が１秒経過した時にステップＳ２０１へ戻る（ステップＳ２０３）。
次の周期でも前記同様の動作が行われるが、直前に印加した通常駆動パルスＰ１とは１８０度位相が異なる（逆相の）通常駆動パルスＰ１がモータ１０４に供給される。前記動作を１秒周期で繰り返すことにより、モータ１０４は、交互に１８０度位相の異なる通常駆動パルスＰ１によって１秒周期で１８０度ずつ回転駆動され、電子時計の秒針等の指針が回転駆動される。
【００２２】
ステップＳ２０３において、回転検出回路１０７は、誘起電圧Ｖｒｓが前記第１の基準電圧Ｖｃｏｍｐ１未満の場合にはモータ１０４が回転していないと判定し、制御回路１０５に対して、モータ１０４が非回転である旨の判定結果を通知する。
制御回路１０５は、回転検出回路１０７からの非回転である旨の通知を受けて、モータドライバ１０３に対して、通常駆動パルスＰ１よりもパルス幅が広く直前の通常駆動パルスＰ１と同相の補正駆動パルスＰ２を出力するように指示する。モータドライバ１０３は、制御回路１０５からの指示を受けて、モータ１０４を補正駆動パルスＰ２で回転駆動する（ステップＳ２０５）。これにより、モータ１０４は回転する。ステップＳ２０５の後に、ステップＳ２０１からの経過時間が１秒経過した時にステップＳ２０１へ戻る。以後、１秒周期で前記動作を繰り返すことにより、モータ１０４が通常駆動パルスＰ１では回転しない場合でも、補正駆動パルスＰ２によって回転させることができる。
【００２３】
一方、ステップＳ２０２において、温度センサ１０６が検出した温度（潤滑油の温度）が所定温度未満の場合（例えば、−１０℃未満の場合）、制御回路１０５は基準電圧発生回路１０８に対して、前記第１の基準電圧Ｖｃｏｍｐ１よりも低い値の，所定の第２の基準電圧（第２の基準値）Ｖｃｏｍｐ２を選定するように指示する。基準電圧発生回路１０８は、制御回路１０５からの前記指示に応答して、回転検出回路１０７に対して前記第２の基準電圧Ｖｃｏｍｐ２を出力する。
回転検出回路１０７は、前記ロータの回転動作によって発生する誘起電圧Ｖｒｓと前記第２の基準電圧Ｖｃｏｍｐ２とを比較し、誘起電圧Ｖｒｓが前記第２の基準電圧Ｖｃｏｍｐ２以上の場合にはモータ１０４が回転していると判定し、ステップＳ２０１からの経過時間が１秒経過した時にステップＳ２０１へ戻る（ステップＳ２０４）。
【００２４】
次の周期でも前記同様の動作が行われるが、直前に印加した通常駆動パルスＰ１とは１８０度位相が異なる通常駆動パルスＰ１がモータ１０４に供給される。
前記動作を１秒周期で繰り返すことにより、モータ１０４は、交互に１８０度位相の異なる通常駆動パルスＰ１によって１秒周期で１８０度ずつ回転駆動され、電子時計の指針が回転駆動される。
【００２５】
ステップＳ２０４において、回転検出回路１０７は、誘起電圧Ｖｒｓが前記第２の基準電圧Ｖｃｏｍｐ２未満の場合にはモータ１０４が回転していないと判定し、制御回路１０５に対して、モータ１０４が非回転である旨の判定結果を通知する。
制御回路１０５は、回転検出回路１０７からの非回転である旨の通知を受けて、モータドライバ１０３に対して、通常駆動パルスＰ１よりもパルス幅が広く直前の通常駆動パルスＰ１と同相の補正駆動パルスＰ２を出力するように指示する。モータドライバ１０３は、制御回路１０５からの指示を受けて、モータ１０４を補正駆動パルスＰ２で回転駆動する（ステップＳ２０５）。これにより、モータ１０４は回転する。ステップＳ２０５の後に、ステップＳ２０１からの経過時間が１秒経過した時にステップＳ２０１へ戻る。以後、１秒周期で前記動作を繰り返すことにより、モータ１０４が通常駆動パルスＰ１では回転しない場合でも、補正駆動パルスＰ２によって回転させることができる。
【００２６】
以上述べたように、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置は、潤滑油によってロータが円滑に回転するようにしたモータを回転駆動するモータ駆動装置において、温度を検出する温度センサ１０６と、温度センサ１０６で検出した温度に応じた基準値と前記ロータの回転によって生じる誘起信号とを比較し、前記基準値と前記誘起信号との大小関係に基づいて前記ロータが回転したか否かを判定する回転判定手段（制御回路１０５、回転検出回路１０７、基準電圧発生回路１０８）とを備えている。
【００２７】
したがって、温度による潤滑油の粘度変化の影響を受けずに正確にロータの回転・非回転を検出することが可能になる。また、温度による潤滑油の粘度変化の影響を受けずに正確にロータの回転を検出することが可能なため、不必要な消費電力の増加を回避することが可能になる。
また、温度による粘度変化に応じて適切な基準信号を選定することが可能になるため、より正確なモータの回転判定が可能になり、より確実に消費電力の不必要な増加を回避することが可能になる。
【００２８】
尚、前記回転判定手段は、温度センサ１０６によって検出した温度に対応する基準値を選定する制御回路１０５と、制御回路１０５で選定した基準値を出力する基準電圧発生回路１０８を備え、基準電圧発生回路１０８から出力された基準値と前記誘起信号を比較することによって前記ロータが回転したか否かを判定するように構成してもよい。
【００２９】
また、第１パルス幅の通常駆動パルスと前記第１パルス幅よりも幅広の第２パルス幅の補正駆動パルスを選択的に前記モータに出力する駆動パルス出力手段（制御回路１０５、モータドライバ１０３）を有し、前記駆動パルス出力手段は、前記ロータが回転したと前記回転判定手段が判定したときに、直前に出力した通常駆動パルスと同相の通常駆動パルスをモータ１０４に出力し、前記ロータが回転しなかったと前記回転判定手段が判定したときには直前に出力した通常駆動パルスと逆位相の補正駆動パルスをモータ１０４に出力するように構成してもよい。
また、本実施の形態は、電子時計に使用するステッピングモータ駆動装置の例で説明したが、他の電子機器用のモータ駆動装置としても適用可能である。
【００３０】
また、本発明の実施の形態によれば、指針を回転駆動するステッピングモータと前記ステッピングモータを回転駆動するモータ駆動装置とを有する電子時計において、前記モータ駆動装置として、前記いずれかのモータ駆動装置を用いたことを特徴とする電子時計が提供される。したがって、時針や分針等の指針を回転駆動するためのステッピングモータの回転判定を、温度による潤滑油の粘度変化の影響に対してより正確に行うことが可能になるため、より確実に消費電力の不必要な増加を抑制することが可能になる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動装置によれば、温度による潤滑油の粘度変化の影響を受けずに正確にロータの回転を検出できる。また、温度による潤滑油の粘度変化の影響を受けずに正確にロータの回転を検出することによって、不必要な消費電力の増加を回避することが可能になる。
また、本発明の電子時計によれば、指針を回転駆動するためのステッピングモータの回転判定を、温度による潤滑油の粘度変化の影響に対してより正確に行うことが可能になるため、より確実に消費電力の不必要な増加を回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】従来のモータ駆動装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・駆動パルス出力手段を構成するモータドライバ
１０４・・・モータ
１０５・・・回転判定手段、基準値選定手段及び駆動パルス出力手段を構成する制御回路
１０６・・・温度検出手段を構成する温度センサ
１０７・・・回転判定手段を構成する回転検出回路
１０８・・・回転判定手段及び基準値出力手段を構成する基準電圧発生回路

Claims

潤滑油によってロータが円滑に回転するようにしたモータを回転駆動するモータ駆動装置において、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した温度に応じた基準値と前記ロータの回転によって生じる誘起信号とを比較し、前記基準値と前記誘起信号との大小関係に基づいて前記ロータが回転したか否かを判定する回転判定手段とを備えて成ることを特徴とするモータ駆動装置。
前記回転判定手段は、前記温度検出手段によって検出した温度に対応する基準値を選定する基準値選定手段と、前記基準値選定手段で選定した基準値を出力する基準値出力手段を備え、前記基準値出力手段から出力された基準値と前記誘起信号を比較することによって前記ロータが回転したか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
第１パルス幅の通常駆動パルスと前記第１パルス幅よりも幅広の第２パルス幅の補正駆動パルスを選択的に前記モータに出力する駆動パルス出力手段を有し、
前記駆動パルス出力手段は、前記ロータが回転したと前記回転判定手段が判定したときに前記通常駆動パルスを前記モータに出力し、前記ロータが回転しなかったと前記回転判定手段が判定したときには前記補正駆動パルスを前記モータに出力することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ駆動装置。
指針を回転駆動するステッピングモータと前記ステッピングモータを回転駆動するモータ駆動装置とを有する電子時計において、前記モータ駆動装置として、請求項１乃至３のいずれか一に記載のモータ駆動装置を用いたことを特徴とする電子時計。