JPH0636042B2

JPH0636042B2 - 電子時計

Info

Publication number: JPH0636042B2
Application number: JP61082400A
Authority: JP
Inventors: クロード‐エリツク・ロイエンバーガー
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1985-04-12
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPS61237082A; US4630936A; EP0203330A1; CH660279GA3; EP0203330B1; SG126892G; DE3668711D1; HK17695A

Description

【発明の詳細な説明】〔利用分野〕本発明は、駆動パルスを発生する手段と、回転子、およ
び各駆動パルスに応答して回転子を設定された角度だけ
回す手段を有するモータと、駆動パルス発生手段に電力
を供給する独立の電源と、この電源の寿命がつきかかつ
ていることを検出した時に信号を発生する検出手段と、
この検出手段からの信号に応答して警報信号を発生する
警報手段とを備える電子時計に関するものである。

〔従来技術〕

電子時計、とくにウオツチ、目覚し時計および類似の種
類の小型クロツクは周知であり、電源の電力が十分であ
る限りは最も確実に動作する。

そのような小型時計の電源はほぼ電池である。電池の利
用できる電力が減少するにつれて、それのパラメータの
いくつか、とくに端子間電圧が低下する。時計に用いら
れる水銀電池、銀電池、またはリチウム電池のような高
電力密度電池においては、電池の電力がつきかかると電
圧が非常に急激に低下する。時計とくにそれのモータを
適正に作動させるためには、電池の電圧が十分に高いこ
とが重要である。電池の電圧がある臨界しきい値より低
くなると、電池は異常の合図を示しはじめ、数日後には
全く止つてしまう。第１の異常の合図は、駆動パルスに
応答するモータの回転子のドエルが誤ることであり、一
方、電圧低下の影響をあまり受けない電子回路のような
時計の他の要素は、モータが全く止るまで正常に動作す
る。

電池の寿命がいつつきるかがはつきりわからないという
ことは、初期の電子時計の販売を不振にした大きな欠点
である。

この欠点を解消するために、電池の寿命がつきたことを
検出する検出手段を電子時計に組込むことが提案され
た。それらの検出手段のうち知られているものは、電池
の電圧を正確に測定する電子回路と、電圧が臨界しきい
値に達した時に警報信号を発生する電子回路とで構成さ
れている。その警報信号により、モータが止まりかかつ
ていることを時計の持主に気づかせるわけである。

ウオツチに使用するのに適当な電圧測定回路が、たとえ
ば米国特許第4024415 号明細書に開示されている。その
明細書に添附されている図面の第８図と第９図の端子Ｘ
が、電池の電圧Ｖ_DDが臨界しきい値より低くなつた時
に、それの論理状態を変える。

この情報は警報信号を発生するために使用される。その
警報信号としては、たとえば、秒針が進むリズムを周期
的に変えて針の動きを不規則にする、というような形を
とる。このようにすると、正しい刻時に影響を及ぼさ
ず、しかもモータの電力消費量を増加させることはな
い。そのような周期的変化は、スイス特許明細書第6076
03号に開示されているような回路で行わせることができ
る。

電池の電圧がモータを駆動するのにもはや十分ではない
場合でも電子回路は依然として安全に動作するから、よ
くあるように電圧測定回路の製作に大きな困難がなけれ
ば、この種の検出手段は満足できる。

臨界しきい値附近の電圧を数十ミリボルト以内で最も正
確に測定する必要がある。この精度は温度または部品の
劣化のいずれによつても影響を受けてはならない。その
ような規格は、その目的のためにとくに設計された回路
をもつてしても達成は非常に困難であり、しかも、個々
に調整せねばならない外部部品をしばしば必要するか
ら、製作が面倒となり、コストが上昇する。

更に、そのような検出手段は、そのために設計されてい
る種類の電池、たとえば水銀電池を用いる時にのみ正し
く機能するから、電池を異なる臨界しきい値を有するた
とえば銀電池と交換したとすると、検出手段は誤つた指
示を与える。しかし、今日では水銀電池、銀電池、また
はリチウム電池のいずれでも同様に等しく動作する電子
時計が作られるようになつてきている。したがつて、電
池の寿命がつきたことを検出する公知手段はこの種の電
子時計には使用できない。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、各種の電池に適し、電池の寿命がつき
たことを検出する非常に信頼性の高い検出手段を組込ま
れた時計により、それらの欠点を解消または小さくする
ことである。

本発明に従つて、回転子が駆動パルスに応答して正しく
回転しない時に計数信号（tally signal）を常に発生す
る手段と、前記計数信号によりカウントを増加させら
れ、周期信号によりカウントダウンさせられるアップダ
ウンカウントと、このカウンタの所定の状態に応じて電
池寿命がつきかけている旨の検出信号を生じる手段とを
備えた時計が得られる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。

第１の実施例を示す第１図に示す回路は、たとえば水晶
発振器のような発振器１と、分周器２と、制御回路３
と、指針とくに秒針５を歯車列（図示せず）を介して駆
動する回転子を有するステツピングモータ４と、このモ
ータ４の歩進失敗を検出し、制御回路からの駆動パルス
に応答してモータ４が回転しなかつた時に信号を常に発
生する検出回路７と、カウンタ８と一対の２入力ナンド
ゲート９，１０と、２入力オアゲート１１と、インバー
タ１２とを備える。電池（図示せず）が種々の回路とモ
ータ４に電力を供給する。

発振器１の出力端子Ｓに生じた基準信号が分周器２の入
力端子Ｅに与えられる。分周器２は主出力端子Ｓにたと
えば１Ｈz の刻時信号を発生し、その刻時信号は制御回
路３の入力端子Ｅに与えられる。分周器２は種々の周波
数の論理信号も多重出力端子Ａに発生し、その出力端子
Ｂに１分間当り１個のパルス信号を生じ、１時間当り１
個のパルス信号を出力端子Ｃに生ずる。それらの信号の
全ては発振信号から公知のやり方でとり出され、後の２
種類の信号は上記の値とは異なることがもちろんであ
る。

制御回路３は多重入力端子Ｂに分周器２の出力端子Ａに
発生された信号を受けて、組合わせ論理回路の助けをか
りて、それらの信号、およびそれの入力端子Ｅに与えら
れた刻時信号から、制御信号Ｓ_３を出力端子Ｓに生ず
る。その制御信号Ｓ_３はパルス間隔が１秒間である一連
の駆動パルスより成る。その制御信号はステツピングモ
ータ４に与えられ、ステツピングモータ４は各駆動パル
スに応答して回転子を設定された角度だけ回し、秒針５
を１秒だけ進ませる。

制御回路３は入力Ａも有する。その入力Ａの論理状態
は、駆動パルスの数を変えることなしに駆動パルスの相
対位置に影響を及ぼし、したがつてステツピングモータ
４の動きを変化させる。入力Ａが低レベルの時は、偶数
個のパルスと奇数個のパルスに分割できるパルスが時間
的に一様に分布させられているから、各秒の後でモータ
４は１歩進するので、秒針５を同じリズムで駆動する。
しかし、入力Ａが高レベルの時は、たとえば偶数個のパ
ルスの直後に奇数個のパルスが続くというように、偶数
個のパルスが奇数個のパルスに関連してずらされる。そ
うすると、ステッピングモータ４は、２秒毎に、せまい
時間間隔で２回の歩進を行う。そのために秒針５は不規
則に動き、止まるような印象を与えるが、それでも依然
として正しい時刻を指示する。この止まるような動きは
はつきりと認めることができる動きであつて、時計が止
まろうとしていることを知らせる警報信号を構成する。
時計の秒針を不規則に動かすことができる回路の一例が
前記スイス特許明細書第607603号の第１図に示されてい
る。その図に示されている参照符号ＰとＳは、本発明の
第１図および第２図の制御回路３の入力Ａと、モータ４
とにそれぞれ対応するものである。制御回路３は入力Ｃ
も受ける。これについては後で説明する。

制御信号Ｓ_３は検出回路７の入力端子Ｅへも与えられ
る。検出回路７は、制御信号Ｓ_３の駆動パルスを受けて
もステツピングモータ４の回転子が歩進しなかつたこと
を示す計数信号Ｓ_７をそれの出力端子Ｓに生ずる。ステ
ツピングモータが回転異常を起こすのは各種の原因によ
るが、とくに時計の電源である電池の容量がなくなつた
ことが大きな原因である。

各種の歩進失敗の検出回路が知られており、その一例が
たとえばスイス特許明細書第628201号の第１２図に示さ
れている。その回路においては、モータに与えられる信
号が、回転子を歩進させるには持続時間が短かすぎる試
験パルスを、２個の駆動パルスの間に含む。その試験パ
ルスのためにモータ内に電流が誘導され、その電流は測
定抵抗を流れてそれの端子間に電圧降下を生ずる。その
電圧降下の値が差動増幅器110により基準電圧と比較さ
れる。その差動増幅器はそれの出力端子に論理信号を発
生する。その論理信号は本発明の場合の回路における計
数信号Ｓ_７に対応する。モータの回転子が各駆動パルス
に応答して正常に歩進している限りはその論理信号は低
レベルを保つが、回転子が駆動パルスに応答して歩進し
ないと、行われなかつた歩進が次の駆動パルスの前に僅
かに高くなる論理信号により示される。

回転子が歩進しなかつた時に現われるその論理信号のパ
ルスは、スイス特許明細書第628201号の回路において
は、行われなかつた歩進を再び行わせるための修正駆動
パルスをオフ状態にする。

修正パルスの効果を改善し、時計により指示される時刻
が狂うことを阻止するために、最少の電力消費量でモー
タを動作させるために発生される正常な駆動パルスより
長く持続するようにそのパルスは形成される。

行われなかつた歩進を回復させる回路は本発明において
も使用できるが、電池の寿命がつきたことを警報する信
号を発生する必要はない。検出回路７の出力端子Ｓに持
続できる入力端子Ｃが制御回路３に設けられるのはその
ためである。したがつて、制御回路３は、計数信号Ｓ７
の任意のパルスに応答して、信号Ｓ３上に修正駆動パル
スを生ずる。

検出回路７の出力端子Ｓがアンドゲート９の１つの入力
端子に接続される。そのアンドゲートの出力端子がカウ
ンタ８のカウント入力端子Ｃに接続される。そのカウン
タ８はそれの出力端子Ｑに、歩進失敗論理検出信号Ｑ８
を生ずる。カウンタ８のカウント容量はＮであり、Ｎカ
ウントに達するまではカウンタ８は状態０であると仮定
する。そうすると、カウンタ８がＮ個より少いパルスを
カウントしている限りはそれの出力端子Ｑには低レベル
の出力が現われている。Ｎ個目のパルスをカウントした
時にカウンタ８の出力端Ｑには高レベルの出力が現われ
るが、次のパルスで再び低レベルになる。その出力端子
Ｑは制御回路３の入力端子Ａに接続されて、電池の寿命
がつきたことを示す不規則な動きを秒針に行わせる。カ
ウンタ８の出力端子Ｑはインバータ１２の入力端子にも
接続される。そのインバータ１２の出力端子はアンドゲ
ート９の他の入力端子と、アンドゲート１０の１つの入
力端子に接続される。アンドゲート１０の出力端子はオ
アゲート１１の１つの入力端子に接続される。そのオア
ゲート１１の出力端子はカウンタ８のリセツト入力端子
Ｒに接続される。アンドゲート１０の他の入力端子とオ
アゲート１１の他の入力端子は分周器２の出力端子Ｂ，
Ｃにそれぞれ接続される。

第１図に示す回路は次のように動作する。

新しい電池からこの回路に電力が供給されると、カウン
タ８の出力端子Ｑは低レベル状態になる。制御回路３の
入力端子Ａも低レベル状態になるから、制御回路３は発
振器１と分周器２からの信号に応答して制御信号Ｓ３を
出力端子Ｓに生じ、その制御信号Ｓ３により秒針５を規
則的に歩進させる。カウンタ８の出力端子Ｑに生じた低
レベル出力のために、インバータ１２の出力端子にそれ
ぞれ１つの入力端子が接続されているアンドゲート９と
１０の出力が論理的に高レベル状態にされる。したがつ
て、それらのアンドゲートは、それぞれの他の入力端子
に与えられた信号を通過させる。

電池の容量がなくなつてくると、それの端子電圧が低下
し、更に端子電圧がある臨界しきい値に達すると、モー
タ４の回転子が歩進しないことが起りはじめる。歩進失
敗が生ずるたびに検出回路７の出力端子Ｓにパルスが発
生される。そのパルスはアンドゲート９を介してカウン
タ８へ与えられ、そのカウンタのカウント値を１だけ増
加させる。また、分周器２の出力端子Ｂに生じた信号が
アンドゲート１０とオアゲート１１を介してカウンタ８
のリセツト入力端子Ｒへ与えられ、カウンタ８を１分間
に１回リセツトする。したがつて、ステツピングモータ
４の歩進失敗回数が１分間にＮ回より少なければ、カウ
ンタ８のカウント値は決してＮにならず、検出信号Ｑ８
を生ずる出力端子Ｑは常に低レベル状態のままである。
しかし、１分間当りの歩進失敗回路がＮとなるか、Ｎよ
り多くなると、カウンタ８の出力端子Ｑに生ずる検出信
号Ｑ８はＮ回目の歩進ごとに高レベルになる。そうする
とインバータ１２の出力が低レベルにされるから、アン
ドゲート９と１０は閉じられる。したがつて、（Ｎ＋
１）回目の歩進失敗に対応する信号はカウンタ８へ与え
られず、また、分周器２の出力端子Ｂに生じた分パルス
もカウンタ８へ与えられない。したがつて、カウンタ８
の出力端子Ｑに生ずる出力は常に高レベルであるから、
秒針５による警報信号の発生が行われる。

もちろん、失敗した歩進が再び行われると、上記回路の
動作に影響を及ぼすことなしに、時計は正しい時を刻
む。

Ｎは任意の数であり、衝撃または強い磁界の作用のよう
な過渡的な原因のために許容できる単位時間当りの失敗
した歩数の回数と、ほぼ電池の寿命切れによる時計の永
久的な停止が切迫していることを示す失敗した歩進の回
数との間の限界に設定する。

Ｎとしてどのような値が選択されたとしても、モータを
十分に長い時間停止させる磁界に時計がさらされるとい
うような、電池の寿命がつきかけているということを警
報信号が誤つて指示する、という状況は常に存在する。
磁界の作用が除去されれば時計はもちろん正常に動作す
る。

そのような誤つた情報を避けるために、分周器２の出力
端子Ｃに発生されて、オアゲート１１を介してカウンタ
８のリセツト入力端子Ｒへ与えられる信号により、カウ
ンタ８はたとえば１時間に１回というように、定期的に
リセツトされる。そうすると、それが少くとも１時間持
続するとしても、警報信号は電池の寿命切れのみを指示
する。

第２図に示す回路においては、回路要素１〜７は第１図
に示す回路のそれと同じで、同様に回路構成される。

第２の実施例を示す第２図の回路は、２つの入力端子
Ｃ，Ｄと、２つの出力端子Ｑ_b，Ｑ_hを有するアツプダウ
ン・カウンタ１５も有する。このアツプダウン・カウン
タ１５はＮ＋１までカウントできる。したがつて、カウ
ンタ１５はＮ＋１種類の状態、すなわち、０，１，２…
…，Ｎ−１，Ｎ個の状態を有する。入力端子Ｃに入力が
与えられるとアツプダウン・カウンタ１５はアツプカウ
ント動作を行い、入力端子Ｄに入力が与えられるとアツ
プダウン・カウンタ１５はダウンカウント動作を行う。
アツプダウン・カウンタ１５の出力端子Ｑ_ｈはあふれ出
力端子である。アツプダウン・カウンタ１５の入力端子
Ｃに与えられたパルスに応答してアツプダウン・カウン
タ１５が状態Ｎ−１から状態Ｎになると、アツプダウン
・カウンタ１５は信号を発生する。一方、出力端子Ｑ_ｂ
はアンダーフロー出力端子である。入力端子Ｄに与えら
れたパルスに応答してアツプダウン・カウンタ１５が状
態１から状態０になつた時に、そのカウンタは出力端子
Ｑ_ｂにパルスを生ずる。しかし、アツプダウン・カウン
タ１５が状態Ｎから状態０になつたり、状態０から状態
Ｎになる時は出力端子Ｑ_ｈとＱ_ｂには出力は生じない。
失敗した歩進を検出するために、アツプダウン・カウン
タ１５の入力端子Ｃは検出回路７の出力端子Ｓに接続さ
れ、入力端子Ｄは分周器２の出力端子Ｂに接続される。
アツプダウン・カウンタ１５の出力端子Ｑ_hはＳＲフリ
ツプフロツプ１６のセツト入力端子Ｓに接続され、出力
端子Ｑ_ｂはフリツプフロツプ１６のリセツト入力端子Ｒ
に接続される。フリツプフロツプ１６の出力端子Ｑは制
御回路３の入力端子Ａに接続される。フリツプフロツプ
１６の入力端子Ｓに高レベル信号が与えられると、それ
の出力端子Ｑに高レベル出力が現われるが、フリツプフ
ロツプ１６の入力端子Ｒに高レベル信号が与えられる
と、出力端子Ｑには低レベル出力が生ずる。一方、フリ
ツプフロツプ１６の入力端子Ｒ，Ｓに低レベル信号が与
えられても、フリツプフロツプ１６は何の作用も起さな
い。

第２図の回路は次のように動作する。

時計の電池の容量が十分であればモータの歩進失敗数は
少く、平均してたとえば１分間当り１回より少い。そう
すると、アツプダウン・カウンタ１５は入力端子Ｄが受
けるパルスよりも少いパルスを入力端子Ｃを受ける。と
いうのは、入力端子Ｄは分周器２の出力端子Ｂに接続さ
れているために、１分間に１個のパルスを受けるからで
ある。したがつてアツプダウン・カウンタ１５のカウン
トは減少させられ、状態１から状態０になつた時に、そ
れの出力端子Ｑ_ｂに発生されたパルスがフリツプフロツ
プ１６をリセツトし、またはこの状態を維持する。そう
すると、フリツプフロツプ１６の出力端子Ｑに生じた検
出信号Ｑ16は低い論理状態にあるから、電池の寿命がつ
きることを警報する信号を発生しない。

しかし、電池の寿命がつきかかると、歩進失敗の数が増
して、たとえば平均して１分間に１回より多くの歩進失
敗を行う。そうすると、アツプダウン・カウンタ１５の
カウントが増加し、状態Ｎ−１から状態Ｎになつた時
に、出力端子Ｑ_ｈに発生されたパルスがフリツプフロツ
プ１６の出力端子Ｑに生ずる出力を高レベルにして、検
出信号Ｑ16も高レベルにする。この高レベルの信号Ｑ16
は、第１図に示す回路におけるように、電池の寿命切れ
が切迫していることを示す警報信号を発生させる。

もちろん、アツプダウン・カウンタ１５の入力端子Ｄに
与えられるパルスの周波数は上記のものとは異ならせる
ことができ、各歩進失敗が回復させたなら、それは回路
の動作に何の作用も及ぼさない。

この電子時計では、電池の寿命がつきたことを指示する
ために、たとえば液晶または発光ダイオードを含めて電
気光学的な表示器６を、時刻を指示する針の代り、また
は針に加えて用いることもできる。そのような表示器の
制御入力端子はカウンタ８の出力端子Ｑまたはフリツプ
フロツプ１６の出力端子Ｑに接続される。これらの出力
端子に高レベルの信号Ｑ8,Ｑ16がそれぞれ生ずると、電
気光学的表示器６が作動させられて、秒針５の不規則な
動きにより発生されるのと同じ警報信号を発生する。

本発明は、モータが不必要に大きな電力を消費すること
を避けるために、モータの一時的な負荷に対しては、駆
動パルスの持続時間を最大値と最小値の間で個々の段階
で永久に調整する制御回路を有する時計にも応用でき
る。その持続時間は、単位時間当りの歩進失敗回数があ
る設定された限界値より少く保たれるように選択され
る。いずれにしても、失敗した歩進は回復されて、時刻
が狂うことは避けられる。そのような構成の時計がたと
えば米国特許第4326278号明細書に開示されている。そ
うすると、電池の寿命がつきかかつていることを警報す
る信号は、上記のように駆動パルスの持続時間が、ある
設定された長さの時間だけ、最大値になつている時のみ
発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子時計の一実施例のブロツク図、第
２図は本発明の電子時計の別の実施例のブロツク図であ
る。１……発振器、２……分周器、３……制御回路、４……
ステツピングモータ、５……秒針、６……表示器、７…
…検出回路、８……カウンタ、１５……アツプダウン・
カウンタ、１６……ＳＲフリツプフロツプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段
と、回転子およびこの回転子を各駆動パルスに応じて設
定された角度だけ回転させる手段を有するモータと、駆
動パルス発生手段に電力を供給する独立の電源と、電源
の寿命がつきかけていることを検出すると検出信号を生
成する検出信号生成手段と、検出信号に応じて警報信号
を生じる手段とを備え、前記検出信号生成手段は、回転子が駆動パルスに正しく応じた回転をしないとき
に、計数信号を発生する手段と、計数信号によりカウントアップするカウンタと、このカウンタの所定の状態に応じて、前記検出信号を生
じる手段とを含み、前記カウンタが、アップダウンカウンタであっ
て、周期信号によりカウントダウンさせられることを特徴とする電子時計。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の電子時計にお
いて、前記駆動パルス発生手段は、前記検出信号に応じ
て前記駆動パルスの周期を変える手段を含むことを特徴
とする電子時計。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の電子時計にお
いて、警報信号を生じる手段は、前記検出信号に応じて
表示の変化する電子・光学表示手段を含むことを特徴と
する電子時計。