JP2004233132A

JP2004233132A - 電気時計の位置検出システム

Info

Publication number: JP2004233132A
Application number: JP2003020083A
Authority: JP
Inventors: Masami Fukuda; 正己福田; Seiki Igarashi; 清貴五十嵐; Shinichi Komine; 伸一小峰
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】薄型構造で消費電力が少なく、信頼性の高い電気時計の位置検出システムを実現する。
【解決手段】回路基板６に形成される固定電極６ａ、６ｂから位相の異なる信号を送信し、前記固定電極６ａ、６ｂに対向して配置された検出車７の回転電極７ｂの回転位置によって変調された信号を前記回転電極７ｂで受信し、受信した信号を回転軸７ｃ及び信号伝達バネ８を経由してＩＣ１へ伝達し、伝達された受信信号を前記ＩＣ１の位置検出回路によって、あらかじめ用意された基準信号と位相比較して前記検出車７の角度回転位置を検出し、時計の表示針の機械的位置を検出する構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水晶発振回路を基準信号源として時刻やカレンダ情報を機械的に表示する電気時計において、輪列等の回転角度や回転位置を電場検出により検出し、機械的な誤動作を防止して正確な時刻情報を表示する電気時計の位置検出システムの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気時計の低電力化技術が確立され、電気時計の電力源としては、小型の１次電池が使用されている。しかしながら、１次電池は使い捨て電池であり、その電池交換の煩わしさもさることながら、１次電池の使い捨てによる地球環境汚染が将来的にますます問題になると予測される。このような背景から、１次電池に替わるものとして、太陽電池によるソーラー発電、大気中の温度と腕の温度差を利用した熱電発電、回転錘による機械的発電等のエネルギー源からの発電エネルギーを２次電池等に充電して使用する発電式電気時計が実用化されている。
【０００３】
しかるに、上記発電式電気時計は、地球環境に優しいという利点はあるものの、採取できるエネルギーに余裕がなく、２次電池に充電される充電エネルギーの欠乏は時刻保持に対する信頼性を損なうという潜在的な問題があった。特に機械式のアナログ腕時計においては、エネルギー消費をできるだけ少なくするために最小限の駆動トルクで輪列機構を駆動している。このため指針の形状が大きいと衝撃や外乱等を受けて指針の時刻表示にズレを生じる恐れがあり、これを防止するために指針の形状や大きさに一定の制限があった。
【０００４】
さらに、機械的な指針で時刻を表示する機械式電気時計のカレンダ表示機構において、日付表示部の月末処理を、ほぼ２ヶ月毎に手動で日付修正する必要があるため、非常に煩わしく使い難いという問題があった。複雑な機構を用いれば月末自動修正機能の追加は可能であるが、このような機能は機構が複雑なため組み立てコストが高くなり、また、長期間の安定動作に対する信頼性も低下する。更に消費電力が増加するため、充電エネルギーで無停止動作させることが困難であった。これを防止するために、日付部のみ電気光学的な液晶表示にすると、時刻表示面にデザイン上の違和感が生じてしまう。
【０００５】
上記の欠点を解決するためには、指針式表示やカレンダ表示の機械的角度や回転位置を検出する機能が必要である。従来提案されている技術としては、（１）回転する輪列の一部に機械的スイッチを設けている（例えば、特許文献１参照。）。また、（２）発光素子と受光素子とを穴を有する回転輪列を挟んで配置して回転時の穴の有無を受光素子によって検出するものがある（例えば、特許文献２参照。）。さらに、（３）回転部材を利用して電極間の容量変化を電子検出手段で読み取る容量値検出によるものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５７−６７８７７号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】
特開平８−１７９０５８号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献３】
特表２００１−５２４２０６号公報（特許請求の範囲、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今までに提案されている位置検出機構にはそれぞれ多くの課題を有していた。上記（１）の機械的接触スイッチ機構を利用する位置検出は、輪列等の回転運動部材に接触して位置を検出する構造のため、駆動エネルギーを多く必要とするという課題がある。特に発電エネルギーに余裕の少ない発電式電気時計には大きな問題であり、位置検出を行なうためにかえって位置ズレ発生の原因にもなりかねず、また、接触式のスイッチ機構は接触部材の磨耗劣化の恐れがあり、信頼性が低いという課題があった。
【０００８】
また、上記（２）の光学的センサを利用した構造においては、発光素子と受光素子を回転運動する部材の上下面に配置する必要があるので、時計の厚みが増加してしまうという課題があり、このため、薄型の腕時計への適応は不可能であった。また発光素子や受光素子等の光学素子を動作させるためにはかなりの消費電力が必要になり、そのため一日に１回程度の検出頻度しか応用できない。また発光のためには一定値以上の高い閾値電圧の駆動電圧が必要なため高電圧制約があり、電源電圧の変動の大きい発電式電気時計には適応しづらいという課題もあった。
【０００９】
さらに、上記（３）の回転部材を利用して電極間の容量変化を直接検出する構成については、腕時計サイズのごく小さな位置検出部品から検出される容量値の変化は微小であるために検出精度が低く、構成部品の携帯姿勢による位置変化や温度変化等の外部環境からの影響を受けやすく、位置検出の信頼性が極めて低いという課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決して、大きなエネルギーを必要とせず、接点式検出機構の経時変化による信頼性の低下を防止し、また、光学的センサ方式と比較して薄型構造を実現し、且つ発光素子を駆動するための高電圧を必要とせず、さらに、静電容量値や磁力の絶対量の変化の検出方式と比較して温度等外部環境からの影響を受けない、高い信頼性の位置検出システムにより、機械的保持時刻と電気的保持時刻との時刻差異を確実に検出できる実現性のある高信頼性の電気時計の位置検出システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、回転体の角度回転位置の検出機構を有する電気時計の位置検出システムにおいて、複数の送信信号を出力する送信回路と、前記複数の送信信号を変調して伝達する信号伝達機構と、該信号伝達機構を経由した信号を入力して前記回転体の機械的回転位置を検出する位置検出回路を有し、前記信号伝達機構は、導電性の回転軸および回転電極を有する検出車と、該検出車の回転軸に圧接配置した信号伝達バネと、前記検出車の回転電極に非接触に近接して対向配置した固定電極とから成ることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、検出車に設けた前記回転電極と前記固定電極との電極間の距離を、必要最低限まで近接させる事が出来るので、伝達信号の振幅を拡大する事ができる。その結果、伝達信号とノイズ信号との識別が容易になり誤検出を抑制できるので、検出能力を飛躍的に向上させる事ができる。このように伝達能力を高める事ができるので、大きなエネルギーを必要とせず、経時変化のない、高頼性の位置検出システムを構成することができる。また、検出車と該検出車に対抗した電極を配置するだけの構成のため、電気時計のムーブメントの薄型化を容易に実現できる。このように電気時計のムーブメント構成が簡素であり、信頼性も向上し、また低価格化が可能となる。
【００１３】
また、前記信号伝達機構は、２個以上の前記固定電極を有し、該固定電極から前記複数の送信信号を出力し、前記検出車の回転電極で受信して、前記伝達バネを経由して前記位置検出回路に伝達する構成としたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、回転運動を行う前記検出車にはただ１つの回転電極を用意するだけで良い為、信号伝達バネの構造も単純となり信号伝達構造をより簡単に構成できる。従って構成部品の構造が簡単となり、高い信頼性の回転位置検出システムを低価格で実現できる。
【００１５】
また、前記信号伝達機構は、２個以上の前記回転電極を有する検出車と２個以上の前記伝達バネを有し、前記回転電極から前記複数の送信信号を出力し、前記固定電極で受信して前記位置検出回路に伝達する構成としたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、前記固定電極のすぐ近くに前記位置検出回路を配置が可能となり、前記固定電極に受信した信号を極力短い伝達経路で前記位置検出回路に入力することが可能となる。このノイズの受けやすい受信信号の伝達経路を短くすることにより、ノイズの影響を受けにくい、高い信頼性の回転位置検出システムを実現する事が出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は第１の実施の形態を示す要部断面図であり、図２は要部平面図である。図１及び図２に基づいて第１の実施の形態を詳述する。図２において１は時計の動作全体の制御を行なうＩＣであり、回路基板６に実装されている。ＩＣ１は複数の送信信号を出力する送信回路、および受信信号を入力して回転体の位置を検出する位置検出回路を有している。２は完成コイル、３はステータ、４はロータである。５はロータ４と連結する五番車、９は五番車５と連結して秒針により秒の時刻情報を表示する四番車、７は同じく五番車５と連結して秒針の針位置を検出する検出車であり、四番車９と同じ減速比で回転する。検出車７は導電性を有する金属製の回転軸７ｃに、非導電性のプラスチック製の検出歯車７ａと導電性を有する扇形状の回転電極７ｂとを固定した構造をしている。
【００１８】
検出歯車７ａの上面側には回路基板６を配置し、信号を送信する固定電極であるＡ電極６ａ及びＢ電極６ｂを形成している。８は検出車７が受信した検出信号を回路基板６のＣ電極６ｃへ伝達する信号伝達バネである。検出車７の回転電極７ｂ、回路基板６のＡ電極６ａ及びＢ電極６ｂ、及び信号伝達バネ８によって、信号伝達機構を構成している。
【００１９】
続いて図１により第１の実施の形態の断面構造を説明する。ロータ４、五番車５は地板１０と輪列受１１で上下のホゾを軸支している。検出車７の下ホゾ側は地板１０に固定された非導電性の下穴石１２によって平面位置を軸支されるとともに、非導電性の下受石１３によって断面方向のアガキが規制され、上ホゾ側は輪列受１１に固定された非導電性の上穴石１４によって軸支されている。このように、検出車７の上下ホゾを非導電性の穴石で軸支し、また検出歯車７ａも非導電性のプラスチック材で成形することにより、検出車７を他の構成部材と電気的に絶縁している。
【００２０】
回転軸７ｃは、その上ホゾ上端を金属薄板の信号伝達バネ８で圧接して電気的導通をとることにより、検出車７の回転電極７ｂで受信した信号を回路基板６へ伝達している。検出車７は信号伝達バネ８によって下ホゾ側に加圧されるが、下受石１３で回転軸７ｃの先端を受けるため、胴付部端面と下穴石１２との間には隙１９があり、回転トルクに対する負荷を低減する事が出来る。腕時計の輪列は微弱な駆動トルクで回転しているので、輪列に接触して負荷を与える構造は好ましくないが、本実施の形態の如く、検出車７の上端側は信号伝達バネ８で、下端側は下受石１３で、それぞれ回転軸７ｃのほぼ中心で支持しているため、負荷トルクを微小に抑える事が可能である。また、信号伝達バネ８で検出車７に微小の負荷を与える事により、歯車伝達機構では必ず発生するバックラッシによるガタを抑制する事が出来るので、回転位置の検出能力を向上させる事ができる。なお、本実施の形態では秒針を取り付ける四番車９と検出車７を別部品として構成したが、検出車７に直接秒針を取り付ける構造も可能である。その場合、信号伝達バネ８の微小負荷によって、歯車のバックラッシによって発生する秒針の運針ムラを抑制する事も可能である。
【００２１】
回路基板６は地板１０に固定された支柱１５で保持されて回転電極７ｂと僅かな隙１６を持って配置されている。回路基板６の回転電極７ｂと対向する位置には、２つの送信電極であるＡ電極６ａ、Ｂ電極６ｂがパターン成形されている。隙１６は信号伝達を確実にして検出車７の回転位置の検出能力を向上させる為には出来るだけ小さく設定した方が有利であるが、検出車７のアガキ量の確保や、各種部品の寸法バラツキ等を考慮して、約１００μｍ〜２００μｍ程度に設定するのが望ましい。回路基板６の上面側に信号伝達バネ８と絶縁シート１７を積層配置し、ネジ１８によって支柱１５に締結固定されている。
【００２２】
次に第１の実施の形態の動作について説明する。本実施の形態では、時分秒の時刻情報を三針表示する時計とし、秒針を一つのモータで駆動し、以下説明を省略するが分針と時針は別のモータで駆動する構造とする。また付加機能を有した時計に応用した場合は、秒針は秒表示を行なうだけでなく、日月うるう年等のカレンダー情報を切替表示したり、ストップウオッチやタイマー針等に切替使用する事も出来る。
【００２３】
ＩＣ１から出力する変換機駆動信号によりロータ４を回転させ、その回転を五番車５を経由して四番車９及び検出車７に伝達する。その後、ＩＣ１の送信回路から回路基板６のＡ電極６ａおよびＢ電極６ｂに位相の異なる２つの正弦波信号を出力する。回路基板６のＡ電極６ａおよびＢ電極６ｂから出力された信号を、近接配置された検出車７の回転電極７ｂで受信する。検出車７の回転電極７ｂで受信した検出信号は、回路基板６のＡ電極６ａおよびＢ電極６ｂに対する回転電極７ｂの位置によって振幅や位相が変化する。検出車７の回転電極７ｂに伝達された検出信号は、検出車７の回転軸７ｃを介してバネ性を有して弾性接触している信号伝達バネ８に伝達され、更にネジ１８の締結により回路基板６のＣ電極６ｃを経由してＩＣ１へ入力される。ＩＣ１へ入力した検出信号は、位置検出回路によって検波され、検出車７の回転位置を検出する。検出車７の回転位置を検出する事により、五番車５から同じ減速比で構成された四番車９の回転位置を検出する事ができ、よって四番車９に取り付けられた秒針の回転位置を検出する事ができる。
【００２４】
図３は、本発明の第１の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。図３において発振分周回路２０は、各種の制御信号（図示せず）や駆動信号（図示せず）を出力すると共に、位相が４５度進んだ出力パルスＰａ（＋４５°）と位相が４５度遅れた出力パルスＰｂ（−４５°）を出力する（以後Ｐａ（＋４５°）はＰａ、Ｐｂ（−４５°）はＰｂと略記する）。送信回路２３のＢＰＦ増幅回路２１は出力パルスＰａを入力して送信信号φａを出力し、送信回路２３のＢＰＦ増幅回路２２は出力パルスＰｂを入力して送信信号φｂを出力する。
【００２５】
送信信号φａはＡ電極６ａとコンデンサ２５に入力し、送信信号φｂはＢ電極６ｂとコンデンサ２６に入力する。回転電極７ｂは信号伝達バネ８を介して受信信号φｃを伝達し、受信回路２４は受信信号φｃ入力して受信パルス信号Ｐｃを出力する。基準信号発生回路２８は二つのコンデンサ２５、２６を介して二つの送信信号φａ、φｂを合成した合成信号φａｂを増幅回路２７に入力し、位相の進み遅れのない基準信号Ｐａｂ（０°）を出力する（以降Ｐａｂ（０°）はＰａｂと略記する）。位置検出回路３０は受信パルス信号Ｐｃと基準信号Ｐａｂを入力して位置信号Ｐｄを出力する。
【００２６】
次に図３に於ける位置検出システムの電気的な動作を説明する。発振分周回路２０は内部の水晶発振回路（図示せず）とロジック回路（図示せず）により、π／２位相ずれた２つの出力パルスＰａとＰｂとを出力する。送信回路２３の二つのＢＰＦ増幅回路２１、２２は、それぞれ出力パルスＰａ、Ｐｂを入力し、高調波成分を除去して基本波成分のみを増幅して、正弦波であって位相がπ／２ずれた二つの送信信号φａ、φｂを生成する。
【００２７】
生成された二つの送信信号φａ、φｂは、それぞれＡ電極６ａ、Ｂ電極６ｂから送信さる。尚、Ａ電極６ａ、Ｂ電極６ｂは、きわめて小さな静電容量を有する高インピーダンスの負荷であるので、送信回路２３の消費電力は非常に少ない。ここで、前述した如く検出車７はロータ４の回転を伝達して回転するので、検出車７の回転に応じて回転電極７ｂとＡ電極６ａ及びＢ電極６ｂの電気的容量結合が変化し、この結果、回転電極７ｂには検出車７の回転に応じて変調された伝達信号が誘起される。
【００２８】
次に基準信号Ｐａｂを生成する基準信号発生回路２８の動作を説明する。基準信号発生回路２８の二つのコンデンサ２５、２６は位相が４５°進んだ送信信号φａと位相が４５°遅れた送信信号φｂを入力し、合成信号φａｂを生成するが、コンデンサ２５と２６の容量値が等しいので、合成信号φａｂの位相は、二つの送信信号φａとφｂの位相の中間点である位相角零度の正弦波となる。増幅回路２７は合成信号φａｂを飽和増幅して位相角零度のパルス信号である基準信号Ｐａｂを生成する。
【００２９】
次に図３に於ける位置検出回路３０の動作を説明する。位置検出回路３０は、一実施例としてデータ入力型フリップフロップ３０ａ（以降Ｄ−ＦＦと略記する）によって構成し、受信パルス信号Ｐｃをデータ入力端子Ｄに入力し、基準信号Ｐａｂをクロック端子ＣＬに入力する。また、Ｄ−ＦＦ３０ａの出力端子Ｑから位置信号Ｐｄを出力する。
【００３０】
ここで、Ｄ−ＦＦ３０ａのデータ入力端子Ｄに入力される受信パルス信号Ｐｃがクロック端子ＣＬに入力される基準信号Ｐａｂより位相が進んでいる場合は、その出力端子Ｑの論理レベルは論理“Ｈ”となり、データ入力端子Ｄに入力される受信パルス信号Ｐｃがクロック端子ＣＬに入力される基準信号Ｐａｂより位相が遅れている場合は、その出力端子Ｑの論理レベルは論理“Ｌ”となる。この結果、位置信号Ｐｄの論理レベルにより、基準信号Ｐａｂに対する受信パルス信号Ｐｃの位相の進み遅れを知ることが出来る。
【００３１】
図４は、本発明の第１の実施の形態である送信信号と受信信号の位相関係を示すグラフであり、検出車７の回転電極７ｂと、複数の送信電極である回路基板６のＡ電極６ａおよびＢ電極６ｂの位置関係の変化による送信信号φａ、φｂと受信信号φｃの位相の変化を示している。回路基板６のＡ電極６ａからは位相が４５度進んだ正弦波信号φａ、回路基板６のＢ電極６ｂからは位相が４５度遅れた正弦波信号φｂを出力する。
【００３２】
図４（ａ）は検出車７の回転電極７ｂが回路基板６のＡ電極６ａと平面的に重なる位置に来た時の信号波形を示し、Ａ電極６ａから回転電極７ｂへ正弦波の電圧変動が微小な静電容量の変化として信号が伝達される。つまり回転電極７ｂには、信号φａと位相の等しい、つまり位相が４５度進んだ信号φｃが伝達される。図４（ｂ）は検出車７の回転が進み、検出車７の回転電極７ｂが回路基板６のＡ電極６ａとＢ電極６ｂの両電極の中間位置に来た時の信号波形を示し、回転電極７ｂへ二つの正弦波信号が合成された波形、つまり位相が０度の信号φｃが伝達される。図４（ｃ）はさらに検出車７の回転が進み、検出車７の回転電極７ｂが回路基板６のＢ電極６ｂと重なる位置に来た時の信号波形を示し、回転電極７ｂには信号φｂと位相の等しい、つまり位相が４５度遅れた信号φｃが伝達される。以上のように、検出車７の回転電極７ｂへ伝達される信号φｃの波形は、検出車７の回転が進むにつれ、位相が４５度進んだ状態から４５度遅れた状態まで除々に位相が変化していく。この受信信号の位相変化を検出することによって、検出車７の回転位置を検出する事が出来る。
【００３３】
以上説明してきたように、第１の実施の形態の構成によれば、図１に示すように回路基板６のＡ電極６ａおよびＢ電極６ｂと検出車７の回転電極７ｂとの電極間の距離を微小に設定する事ができる。時計ムーブメントの構成部品の大きさは非常に小さいため、各電極の面積は僅かな大きさしか設定できない。そのため電極間の距離を出来るだけ小さくする事によって電極間の静電容量を大きくし、信号の伝達能力を向上させる事は重要なポイントとなる。本発明によれば回路基板６と検出車７の回転電極７ｂの隙は、接触しないだけの量を確保すれば良いので、約１００μｍ〜２００μｍ程度まで隙を小さくすることができる。また第１の実施の形態によれば、送信電極を構成した回路基板６を、検出車７の上方向に１枚だけ配置するだけて良く、ムーブメントの薄型化を容易に実現できる。
【００３４】
また、第１の実施の形態では変換機駆動信号を出力して検出車７を駆動する度に毎秒針位置検出を行なっているが、秒針位置検出を正秒の前後５秒だけで行なったり、１０分に１回や１時間に１回の頻度といったように間欠駆動することによって検出回数を減らせば、本発明の位置検出システムの消費電力をより低減できる。
【００３５】
また、針位置検出の誤検出による影響を防止するために、検出車７の検出基準位置と電気的保持時刻のズレを１回検出した時にすぐに針位置の補正を行なわず、例えば続けて３回ズレを検出した時に初めて補正を行うようにすれば、本発明の位置検出システムの消費電力をさらに低減できる。
なお、第１の実施の形態における検出車７は、他のムーブメント構成部品と電気的に絶縁するために、プラスチック製の検出歯車７ａと金属製の回転電極７ｂとを別部品として構成していたが、もちろん回転電極７ｂと検出歯車７ａとを一体化する構造でも実現可能である。
【００３６】
図５は第２の実施の形態を示す斜視図である。図５において、検出車４７は金属製の回転軸４７ａと金属製の検出歯車４７ｂから構成されている。検出歯車４７ｂはその一部分に穴部４７ｃを有している。検出歯車４７ｂは金属製のため、五番車４５と電気的導通を防止するため、五番車４５はプラスチックで一体成形されている。４６ａ，４６ｂは回路基板４６に配線されたＡ電極、Ｂ電極であり、検出歯車４７ｂと断面的に僅かな隙をもって対向配置している。なお、その他の構成要素は第１の実施の形態と同様であり、その他の構成要素の記載は省略した。
【００３７】
次に第２の実施の形態の回転位置検出の動作の説明を行なう。ＩＣで整形された基準の正弦波信号に対し、回路基板４６のＡ電極４６ａからは４５度位相が進んだ信号を、回路基板４６のＢ電極４６ｂからは４５度位相が遅れた信号を出力する。検出車４７が図５に示す位置にある場合、検出歯車４７ｂは回路基板４６のＡ電極４６ａとＢ電極４６ｂのいずれとも対面しているので、両方の信号を合成した波形つまり位相が０度の信号を受信する。その後検出車４７が矢印の方向に回転して、検出車４７の穴部４７ｃが回路基板４６のＢ電極４６ｂの位置に重なると、Ｂ電極４６ｂからの４５度位相の遅れた信号は受信せず、４５度位相の進んだＡ電極４６ａの信号だけを受信するため、検出歯車４７ｂの受信信号は４５度位相が進む。さらに検出車４７が回転して検出車４７の穴部４７ｃが回路基板４６のＡ電極４６ａの位置に来るとＡ電極４６ａからの４５度位相の進んだ信号は受信せず、４５度位相の遅れたＢ電極４７ｂの信号だけを受信するため、検出歯車４７ｂの受信信号は４５度位相が遅れる。第１の実施の形態と同様に検出歯車４７ｂの受信信号を、図示していないが回転軸４７ａの上端に圧接した信号伝達バネを経由してＩＣの位置検出回路に伝達し、受信信号の位相変化を検波して検出車４７の回転位置を検出する。
【００３８】
以上のように第２の実施の形態の構成にすれば、検出車４７の構造を簡素化する事ができる。つまり第１の実施の形態では、検出歯車７ａ、回転電極７ｂ、回転軸７ｃの三個の子部品から構成されたが、第２の実施の形態では、検出歯車４７ｂ、回転軸４７ａの二個の子部品から構成されるので、子部品の単価、組み立てコスト等が低減できる。また、第２の実施の形態では第１の実施の形態の様に回転電極７ｂと検出歯車７ａを２枚重ね合わせる必要がなく、ムーブメントの薄型化が容易に実現できる。但し、第２の実施の形態では、検出歯車４７ｂの全体が受信電極の役割をするためにノイズの影響を若干うけやすくなってしまうので、ノイズ対策を充分に行なう必要がある。
【００３９】
前述の第１及び第２の実施の形態では、固定電極から送信した送信信号を、検出車の回転電極で受信し、信号伝達バネを介して回路基板に実装されたＩＣまで伝達する構成なので、受信信号の伝達径路が比較的長くなってしまい、ノイズ信号等の影響を受けやすくなってしまう。第３の実施の形態はノイズの影響を受けにくくした構造であり、図６を用いて説明する。図６は第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【００４０】
図６において、５７は検出車であり、プラスチック製の検出歯車５７ａ、金属製の上回転電極５７ｃ、金属製の下回転電極５７ｅ、金属製の上軸５７ｂ、及び金属製の下軸５７ｄから構成され、地板５１の非導電性の穴石５６と輪列受５２の非導電性の穴石７３で保持されている。上回転電極５７ｃは上軸５７ｂに固定されて電気的に導通をとり、下回転電極５７ｅは下軸５７ｄに固定されて電気的導通をとり、それぞれは非導電性の検出歯車５７ａによって固定され互いに絶縁している。また下回転電極５７ｅは屈折して検出歯車５７ａの穴を抜け、上回転電極５７ｃと断面高さが等しい位置に配置している。上軸５７ｂの軸端は上信号伝達バネ５３と接し、下軸５７ｄの軸端は下信号伝達バネ５４と接している。又、上信号伝達バネ５３と下信号伝達バネ５４の他端はそれぞれ回路基板５５のＡ電極５５ａ、Ｂ電極５５ｂと接し、絶縁シート５８，５９を介して支柱７１とネジ７２によって締結されている。つまり検出車５７の回転電極５７ｃは回路基板５５のＡ電極５５ａと、検出車５７の回転電極５７ｅは回路基板５５のＢ電極５５ｂと電気的に導通している。また、回路基板５５には検出車５７の回転電極５７ｃの上方に僅かな隙をあけて配設されたＣ電極５５ｃが形成されている。
【００４１】
次に第３の実施の形態の作動を説明する。図６には図示していないが前述の第１の実施の形態と同様に、ロータの回転を五番車を介して検出車５７まで減速伝達する。検出車５７が回転する度にＡ電極５５ａからは基準信号に対して４５°位相の進んだ正弦波を出力し、Ｂ電極５５ｂからは基準信号に対して４５°位相の遅れた正弦波を出力する。回路基板５５のＡ電極５５ａから出力された波形は上信号伝達バネ５３を介して上回転電極５７ｃに伝達し、同様に回路基板５５のＢ電極５５ｂから出力された波形は下信号伝達バネ５４を介して下回転電極５７ｅに伝達する。
【００４２】
図６に示す様に回路基板５５のＣ電極５５ｃ付近に検出車５７の上回転電極５７ｃがある時は、回路基板５５のＡ電極５５ａからの出力波形が上回転電極５７ｃを介してＣ電極５５ｃに伝達される。検出車５７が回転して下回転電極５７ｅがＣ電極５５ｃ付近にきた時は、Ｂ電極５５ｂからの出力信号が下回転電極５７ｅを介してＣ電極５５ｃに伝達される。回路基板５５のＣ電極５５ｃへ伝達した信号波形は、図示していないが回路基板５５に実装されたＩＣに入力し、その信号を基準信号と比較して位相が進んだ状態から遅れた状態へ変化したタイミングを検出して検出車５７の回転基準位置を検出する。
【００４３】
以上の構成ように第３の実施の形態によれば、Ｃ電極５５ｃで受信した信号は前述の第１及び第２の実施の形態のように信号伝達バネを介する事なくそのままＩＣへ入力するのでノイズ信号の影響を受けにくくできる。Ｃ電極５５ｃで受信する信号は、極めて小さいサイズの上回転電極５７ｃ及び下回転電極５７ｅの容量変化を利用して伝達されるために、信号波形の振幅は微小である。その為、受信した信号の電気的径路を出来る限り短くしてノイズの影響を受けにくくする構造は、検出能力の向上に効果が大きい。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、固定電極と検出車の回転電極との電極間の距離を必要最低限まで近接させる事が出来るので、伝達信号の振幅を拡大可能とし、ノイズ信号による誤検出を抑制した高い信頼性のある、経時変化がなく、大きなエネルギーを必要としない位置検出システムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す要部平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態である送信信号と受信信号の位相関係を示すグラフであり、図４（ａ）は受信信号がプラス４５度の時の位相関係を示し、図４（ｂ）は受信信号が０度の時の位相関係を示し、図４（ｃ）は受信信号がマイナス４５度の時の位相関係を示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ＩＣ
７検出車
６回路基板
６ａＡ電極
６ｂＢ電極
６ｃＣ電極
７ａ検出歯車
７ｂ回転電極
７ｃ回転軸
８信号伝達バネ
９四番車
１６回路基板
４６回路基板
４７検出車
４７ｂ検出歯車
５５回路基板
５７検出車
５３上信号伝達バネ
５４下信号伝達バネ

Claims

回転体の角度回転位置の検出機構を有する電気時計の位置検出システムにおいて、複数の送信信号を出力する送信回路と、前記複数の送信信号を変調して伝達する信号伝達機構と、該信号伝達機構を経由した信号を入力して前記回転体の機械的回転位置を検出する位置検出回路を有し、前記信号伝達機構は、導電性の回転軸および回転電極を有する検出車と、該検出車の回転軸に圧接配置した信号伝達バネと、前記検出車の回転電極に非接触に近接して対向配置した固定電極とから成ることを特徴とする電気時計の位置検出システム。
前記信号伝達機構は、２個以上の前記固定電極を有し、該固定電極から前記複数の送信信号を出力し、前記検出車の回転電極で受信して、前記伝達バネを経由して前記位置検出回路に伝達する構成としたことを特徴とする請求項１記載の電気時計の位置検出システム。
前記信号伝達機構は、２個以上の前記回転電極を有する検出車と２個以上の前記伝達バネを有し、前記回転電極から前記複数の送信信号を出力し、前記固定電極で受信して前記位置検出回路に伝達する構成としたことを特徴とする請求項１記載の電気時計の位置検出システム。