步進電動機控制電路和模擬電子時鐘的製作方法

2023-05-24 14:04:56

專利名稱：步進電動機控制電路和模擬電子時鐘的製作方法
技術領域：
本發明涉及步進電動機控制電路和使用該步進電動機控制電路的模 擬電子時鐘。
背景技術：
在相關領域中，在模擬電子時鐘等中使用步進電動機，該步進電動 機包括定子、轉子以及線圈，該定子具有轉子承放孔和確定轉子的停止 位置的定位裝置，該轉子設置在轉子承放孔中，並且該步進電動機被配 置為通過向線圈提供交流信號以在定子中產生磁通量來使轉子旋轉，並 且使轉子停止在對應於定位裝置的位置處。
作為該步進電動機的控制系統，使用校正驅動系統，該校正驅動系 統被配置為，當步進電動機不是用主驅動脈衝驅動時，通過基於步進電 動機中生成的感生電壓對檢測信號進行檢測，來檢測步進電動機是否旋 轉，並且根據步進電動機是否旋轉，將主驅動脈衝改變為具有不同脈衝 寬度的主驅動脈衝以進行驅動，或者通過具有比主驅動脈衝大的脈衝寬 度的校正驅動脈衝來強迫旋轉步進電動機(例如，參見專利文獻
JP陽B-61-15385)。
根據專利文獻JP-A-57-17884，在感生電壓的兩個段中執行步進電動 機的驅動控制，並且在這兩個段的一個段中(較早時間中的段)，根據兩 個脈衝狀態對所檢測的電壓執行向下移動脈衝等級的控制。在較晚的段 中，執行轉子旋轉的判斷。
當較早脈衝低於所檢測的電壓而較晚脈衝高於所檢測的電壓時，執 行脈衝下降。而且，有規律地改變用於脈衝下降控制的脈衝檢測時間， 使得以規則時間間隔檢測和感知負載變化。
根據專利文獻WO2005/119377，當檢測步進電動機的旋轉時，提供了除對檢測信號進行檢測外還對檢測時間和基準時間進行比較和區分的 單元，並且如果在用主驅動脈衝Pll旋轉了步進電動機之後檢測信號低
於預定基準閾值電壓Vcomp，則輸出校正驅動脈衝P2，並且將用於下一 次的主驅動脈衝P1改變為具有比主驅動脈衝Pll大的能量的主驅動脈衝 P12以進行驅動。當用主驅動脈衝P12旋轉轉子時的檢測時間早於基準時 間時，將主驅動脈衝P12改變為主驅動脈衝P11，並且根據驅動期間的負 載用主驅動脈衝Pl進行旋轉，以減少電流消耗。
然而，當由於批量生產的變化，轉子的離心率或者轉子旋轉中心和 定子孔中心之間的偏移顯著時，針對與驅動線圈的第一端子0UT1和第 二端子OUT2對應的轉子極性的定位扭矩(將轉子維持在初始位置的扭 矩)中的一個變高，而另一個變低。
因此，上述專利文獻中公開的發明中的發明具有這樣的問題驅動 脈衝的等級可朝著造成非旋轉狀態的驅動脈衝而向下移動，因此當出現 錯誤判斷時可導致延遲，由此削弱作為時鐘的功能。
更具體地說，當減小保留驅動能力時，在檢測段之間感生的感生電 壓通常趨向於造成檢測信號生成時間的延遲。根據部件變化或負載的波 動，即使其中一個極性的保留驅動能力減小，在另一極性輸出的保留驅 動能力仍得以維持，這可能使得難於同具有保留能力的驅動相區別。
在該情況下，判斷是具有保留能力的驅動，並且將主驅動脈衝改變 為具有更小驅動能量的主驅動脈衝。然而，可能出現這樣的情況，艮P， 根據該改變的主驅動脈衝， 一個極性的輸出不再具有保留能力，因此可 能禁止旋轉。
而且，在相關領域的校正驅動系統中，因為用具有最小能量的主驅 動脈衝執行驅動，所以存在這樣的問題，在已向下移動等級之後，用最 小的驅動脈衝使轉子進入非旋轉狀態，並且如果在此時出現對旋轉檢測 的錯誤判斷，則將導致延遲並且削弱作為時鐘的功能。
根據專利文獻JP-B-8-33457中公開的電子時鐘，通過在多個檢測段 (第一段和第二段)中檢測步進電動機的旋轉狀態來判斷旋轉狀態。通 過根據當用驅動脈衝進行驅動時生成的檢測信號來檢測旋轉狀態，實現旋轉的判斷，並且第一段是用於根據一個極性的檢測信號來檢測旋轉狀 態的段，而第二段是用於基於第一段中的判斷結果根據另一極性的檢測 信號來檢測旋轉狀態的段。這樣，因為對於各個極性僅在一個段中進行 檢測，所以存在這樣的問題，判斷準確度較低，並且存在錯誤地將主驅 動脈衝的等級向下移動到具有造成非旋轉狀態的可能性的主驅動脈衝的 風險。而且，因為對於每個極性使一個驅動脈衝來進行檢測，所以存在 這樣的問題，g卩，旋轉的判斷是複雜的，並且不利地增加了電路的規模。

發明內容
本發明的目的是防止主驅動脈衝移動到具有造成非旋轉狀態的可能 性的等級。
根據本發明，提供了一種步進電動機控制電路，該電動機控制電路 包括旋轉檢測單元，其被配置為檢測由步進電動機的旋轉生成的檢測 信號，並且根據該檢測信號在預定檢測段內是否超過預定基準閾值電壓 來檢測該步進電動機的旋轉狀態；和控制單元，其被配置為根據旋轉檢 測單元的檢測結果，用能量上彼此不同的多個主驅動脈衝中的一個主驅 動脈衝或者用能量比相應主驅動脈衝的能量大的校正驅動脈衝來控制步 進電動機的驅動，其中，在用主驅動脈衝進行驅動之後立即開始的檢測 段被分為多個段，即，三個或更多個段，並且控制單元根據旋轉檢測單 元檢測到超過基準閾值電壓的檢測信號的段來控制主驅動脈衝。
在用主驅動脈衝進行驅動後立即開始的檢測段被分為多個段，即三 個或更多個段，並且控制單元根據旋轉檢測單元檢測到超過基準閾值電 壓的檢測信號的段來控制主驅動脈衝。
這裡，檢測段可以被分為在用主驅動脈衝進行驅動後緊接著的第一 段、第一段之後的第二段、以及第二段之後的第三段。
檢測段可以被分為在用主驅動脈衝進行驅動後緊接著的第一段、第 一段之後的第二段、第二段之後的第三段、以及第三段之後的第四段。
根據本發明，提供了一種模擬電子時鐘，其具有被配置為使時間指 針旋轉的步進電動機，和被配置為控制步進電動機的步進電動機控制電路，其特徵在於，作為步進電動機控制電路，使用了任何一個上述的步 進電動機控制電路。
根據本發明中的電動機控制電路，實現了防止主驅動脈衝移動到具 有造成非旋轉狀態的可能性的等級。
根據本發明中的模擬電子電路，實現了防止主驅動脈衝移動到具有 造成非旋轉狀態的可能性的等級，從而實現了精確的計時動作。


圖1是根據本發明實施方式的模擬電子時鐘的框圖； 圖2是示出在根據本發明實施方式的模擬電子時鐘中使用的步進電 動機的結構圖3是用於說明根據本發明實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的定時圖4是用於說明根據本發明實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的判斷圖5是示出根據本發明實施方式的步進電動機控制電路和模擬電子 時鐘的動作的流程圖6是示出根據本發明另一實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的流程圖7是示出根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的流程圖8是示出根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的流程圖9是用於說明根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和 模擬電子時鐘的動作的定時圖IO是用於說明根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和
模擬電子時鐘的動作的定時圖11是用於說明根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和 模擬電子時鐘的動作的判斷圖；圖12是示出根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的流程圖13是示出根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的流程圖14是示出根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的流程圖；以及
圖15是示出根據本發明又一實施方式的步進電動機控制電路和模擬 電子時鐘的動作的流程圖。
具體實施例方式
圖1是示出根據本發明實施方式使用步進電動機控制電路的模擬電 子時鐘的框圖，其是示出模擬電子腕錶的示例的隨後描述的各自實施方 式的通用框圖。
在圖1中，模擬電子時鐘包括振蕩電路101，其被配置為生成具有 預定頻率的信號；分頻器電路102，其被配置為分割振蕩電路101中生成 的信號並且生成作為計時基準的時鐘信號；控制電路103，其被配置為執 行控制，例如對構成電子時鐘的各個電子電路部件的控制或者改變驅動 脈衝的控制；驅動脈衝選擇電路104，其被配置為基於來自控制電路103 的控制信號選擇和輸出用於旋轉電動機的驅動脈衝；步進電動機105，其 被配置為由來自驅動脈衝選擇電路104的驅動脈衝旋轉；模擬顯示單元 106，其具有由步進電動機105旋轉的時間指針(在圖1中示出的示例中， 有三類指針，例如時針107、分針108和秒針109)用於顯示時間；旋轉 檢測電路110，其被配置為檢測在預定檢測段中來自步進電動機105的表 示旋轉狀態的檢測信號(也稱為感生信號)VRs;以及檢測段判斷電路 111，其被配置為通過對旋轉檢測電路IIO檢測到超過預定基準閾值電壓 Vcomp的檢測信號VRs的時間和被檢測段進行比較，來判斷從哪個段檢 測到檢測信號VRs。如後所述，在該實施方式中，用於檢測步進電動機 105旋轉狀態的檢測段分為三個段。
旋轉檢測電路110具有與專利文獻1中描述的旋轉檢測電路類似的結構，並且基準閾值電壓Vcomp被設置為這樣的值，g卩，該值使得當轉 子進行恆定快速動作時，如在步進電動機105旋轉的情況下，旋轉檢測 電路110檢測到超過預定基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs，而當轉 子未進行恆定快速動作時，如在步進電動機105不旋轉的情況下，旋轉 檢測電路110檢測到不超過預定基準閥值電壓Vcomp的檢測信號VRs。
振蕩電路101和分頻器電路102構成了信號生成單元，並且模擬顯 示單元106構成了時間顯示單元。旋轉檢測電路110構成了旋轉檢測單 元，並且控制電路103、驅動脈衝選擇電路104、旋轉檢測電路IIO、以 及檢測段判斷電路111構成了控制單元。
圖2是示出在本發明的實施方式中使用的步進電動機的結構圖，並 且是公用於隨後描述的各個實施方式的步進電動機的結構圖，示出了通 常在模擬電子時鐘中使用的時鐘用步進電動機的示例。
在圖2中，步進電動機105包括具有轉子承放通孔203的定子201、 可旋轉地設置在轉子承放通孔203處的轉子202、與定子201接合的磁芯 208，以及纏繞磁芯208的線圈209。當在模擬電子時鐘中使用步進電動 機105時，將定子201和磁芯208通過螺釘(未示出)固定到基板(未 示出)，並且相互接合。線圈209包括第一端子OUT1和第二端子OUT2。
轉子202被磁化為兩個極性(S極和N極)。在由磁性材料形成的定 子201的外端部上與轉子承放通孔203的中部相對的位置處形成有多個 (在本實施方式中為兩個)凹口部(外凹口 ) 206和207。在各外凹口 206、 207與轉子承放通孔203之間設有可飽和部210和211。
可飽和部210和211被配置為不因轉子202的磁通量而磁飽和，而 當線圈209被激勵時磁飽和，從而增加磁阻。轉子承放通孔203被配置 為在具有圓形輪廓的通孔的相對側的部分中一體形成有多個半圓凹口部 (內凹口)的圓孔形狀。
凹口部204和205構成用於確定轉子202的停止位置的定位裝置。 在線圈209未被激勵的狀態下，轉子202穩定地停止在對應於如圖2中 所示的定位裝置的位置處，換言之，停止在轉子202的磁極A的軸與連 接凹口部204和205的線段垂直交叉的位置(角度eO的位置)處。關於轉子202的旋轉軸(旋轉中心)的XY坐標空間分為四個象限(第一象 限I到第四象限IV)。
當在線圈209的端子OUT1和OUT2之間從驅動脈衝選擇電路104 提供具有極性之一的方波驅動脈衝(例如，正極連接到第一端子OUTl， 負極連接到第二端子OUT2)，並且電流i沿圖2中的箭頭所表示的方向 流動時，在定子201中生成由虛線箭頭表示的方向上的磁通量。因此， 可飽和部210和211飽和，並且磁阻增加，然後，轉子202因定子201 中生成的磁極和轉子202的磁極之間的相互作用而在圖2中的箭頭表示 的方向上旋轉180度，從而使磁極A的軸穩定地停止在角度9 1的位置 處。用於通過旋轉步進電動機109造成正常操作(時鐘指針前進操作， 因為在本實施方式中它是模擬電子時鐘)的旋轉方向(圖2中的逆時針 方向)稱為正常方向，而相反方向(順時針方向)稱為反方向。
隨後，當從驅動脈衝選擇電路104向線圈209的端子OUT1和OUT2 提供相反極性的方波驅動脈衝(負極連接到第一端子OUTl，正極連接到 第二端子OUT2,這是與上述驅動相反的極性)，並且電流在與由圖2中 的箭頭表示的方向相反的方向中流動時，在定子201中生成與由虛線箭 頭表示的方向相反的方向上的磁通量。因此，可飽和部210和211首先 飽和，然後轉子202因定子201中生成的磁極和轉子202的磁極之間的 相互作用在如上所述的相同方向上旋轉180度，並且使磁極A的軸穩定 地停止在角度e 0的位置處。
由此，通過向線圈209提供不同極性的信號(交流信號)而重複執 行上述動作，從而使轉子202在由箭頭表示的方向上連續旋轉180度。 在本實施方式中，作為驅動脈衝，使用如隨後所述的彼此具有不同能量 的多個主驅動脈衝P10到Plm和校正驅動脈衝P2。
圖3是示出本實施方式中用等級n的主驅動脈衝Pln和校正驅動脈 衝P2驅動步進電動機105的狀態的定時圖。
在圖3中，主驅動脈衝Pln的等級n具有從最小值0到最大值m的 多個等級，並且脈衝的能量隨著值n的增大而增大(在本實施方式中， 方波的脈衝寬度較長)。校正驅動脈衝P2是能夠使被施加了過多負載的步進電動機105旋轉的大能量脈衝，並且被配置為具有大約為主驅動脈 衝P1十倍大的能量。換言之，各個驅動脈衝PIO、 Pln、 Plm以及P2被 配置為滿足例如P10<Pln<Plm<P2的脈衝寬度關係。
標記符號Vcomp指示如上所述用於確定與由步進電動機105的自由 振蕩生成的感生電壓對應的檢測信號VRs的電壓電平的基準閾值電壓， 其中標記符號t指示檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs的 時間。
將在用主驅動脈衝P1進行驅動之後緊接著的預定時間指定為第一段 Tl，將第一段T1之後的預定時間指定為第二段T2，並且將第二段T2之 後的預定時間指定為T3。以此方式，將從用主驅動脈衝Pl進行驅動之 後緊接著的定時開始的整個檢測段T分為多個段(在本實施方式中，為 三個段Tl到T3)。在各個段Tl到T3中通過相同極性的檢測信號來檢測 旋轉狀態。而且，各個段Tl到T3的長度可被設置為滿足例如第二段T2< 第一段T1《第三段T3這樣的關係。在本實施方式中，不提供遮蔽段(mask segment),其是其中未對檢測信號VRs進行檢測的段。
表述"在用主驅動脈衝Pl進行驅動後緊接著"意指緊接著基本上啟 用旋轉檢測的時間，並且意指在終止用主驅動脈衝P1進行驅動之後禁用 用於旋轉檢測的採樣過程的採樣周期中的預定時間(例如大約0.9毫秒) 過去之後，啟用旋轉檢測的時間點，或者當由終止主驅動脈衝P1的驅動 而生成的感生電壓單獨影響旋轉檢測的預定時間過去時的時間點。
儘管後面將給出詳細描述，在根據本發明實施方式的步進電動機控 制電路中，在圖2中示出的加載狀態的示例中，假設P1是用驅動脈衝執 行驅動的範圍，在第一段T1中檢測與範圍a中生成的感生電壓對應的檢 測信號VRs，在段T2和T3中檢測範圍c中生成的檢測信號VRs (在第 二段T2中檢測到的信號相比於在第三段T3中檢測到的信號具有更大的 驅動能量保留能力)，並且在相反極性的第一段Tl和第二段T2上檢測範 圍b中生成的檢測信號VRs。
換言之，因為在結束了驅動脈衝之後，由轉子202的自由振蕩生成 檢測信號VRs，所以第一段T1中感生的檢測信號VRs的特徵在於，在限於從沒有保留能力的旋轉(幾乎停止)的範圍到具有某種程度的保留
驅動能力的範圍的定時生成，而當剩餘足夠的旋轉力時(這對應於圖2 中的範圍a)，則不生成。
當剩餘足夠的保留驅動能力時，因為驅動脈衝在範圍b中結束，所 以輸出的感生電壓具有相反的相位。第一段Tl中的檢測信號VRs的高 度與因轉子移動的保留驅動能力的減小成反比。利用該特性，來判斷驅 動能量的保留能力的程度。
考慮到這些特徵，在本實施方式中，在用主驅動脈衝P1進行驅動之 後緊接著開始的檢測段分為多個(至少三個)段，並且根據旋轉檢測電 路110檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs的段來控制主驅 動脈衝P1。例如，當在第一段T1中生成超過基準閾值電壓Vcomp的檢 測信號VRs時，判斷保留旋轉能力e減小，並且維持驅動脈衝，而不將 其改變為具有較小能量的驅動脈衝，使得不將驅動脈衝改變為具有較小 能量的驅動脈衝。
在本實施方式中，如圖3中所示，當至少在第一段Tl和第二段T2 中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs時，不改變主驅動脈 衝P1 (沒有等級改變)(圖3 (al)和圖3 (a2))，而當在第一段T1、第 二段T2和第三段T3的所有段中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測 信號VRs時，也不改變主驅動脈衝P1 (圖3 (a2))。如圖3 (al)和圖3 (a2)中所示，當主驅動脈衝P1是沒有保留能力的驅動能量(沒有保留 能力的旋轉)時，不改變而是維持主驅動脈衝P1。
當僅在第一段Tl和第三段T3中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的 檢測信號VRs時，將主驅動脈衝Pl改變為具有較大能量的主驅動脈衝 Pl (等級上升)，而不用校正驅動脈衝P2進行驅動(圖3 (bl))，並且當 僅在第三段T3中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs時， 將主驅動脈衝P1改變為具有較大能量的主驅動脈衝P1 (等級上升)，而 不用校正驅動脈衝P2進行驅動(圖3 (b2))。如圖3 (bl)和圖3 (b2) 所示，當判斷主驅動脈衝P1具有旋轉電動機所必需的最小驅動能量(最 小能量的旋轉)時，將主驅動脈衝P1改變為具有較大能量的主驅動脈衝。當僅在第二段T2中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號 VRs時，將主驅動脈衝Pl改變為具有較小能量的主驅動脈衝Pl (等級 下降)(圖3 (cl))，並且當僅在第二段T2和第三段T3中檢測到超過基 準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs時，將主驅動脈衝Pl改變為具有較 小能量的主驅動脈衝Pl (等級下降)(圖3 (c2))。如圖3 (cl)和圖3
(c2)所示，當判斷主驅動脈衝P1具有保留驅動能量(有保留能力的旋 轉)時，將主驅動脈衝P1改變為具有較小能量的主驅動脈衝。
當在第一段Tl到第三段T3中的任何一個中未檢測到超過基準閾值 電壓Vcomp的檢測信號VRs時，執行用校正驅動脈衝P2的驅動，然後 將主驅動脈衝P1改變為具有較大能量的主驅動脈衝P1 (等級上升)(圖 3 (b3))，並且當僅在第一段T1中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢 測信號VRs時，判斷不旋轉並且執行用校正驅動脈衝P2的驅動，然後將 主驅動脈衝Pl改變為具有較大能量的主驅動脈衝Pl (等級上升)(圖3
(b4))。
圖9是用於說明上述動作的定時圖，並且一起示出了當由主驅動脈 衝Pl驅動步進電動機105時的負載極限(margin)、表示轉子202的旋轉 位置和旋轉狀態的模式、以及脈衝控制動作。
在圖9中，標記符號Pl指示主驅動脈衝Pl，並且還表示用主驅動脈 衝Pl旋轉步進電動機105的轉子202的段，而標記符號a到e指示示出 在停止用主驅動脈衝Pl驅動後因自由振蕩造成的轉子202的旋轉位置的 範圍。
當轉子202的主磁極A所處的XY坐標空間以轉子202為中心根據 其旋轉而分為第一象限I到第四象限IV (參見圖2)時，第一段T1到第 三段T3可表示如下。
換言之，在正常負載的狀態下，第一段T1對應於用於判斷轉子202 在以轉子202為中心的空間中的第三象限III中的初始正常旋轉狀態的段 和用於判斷其初始反向旋轉狀態的段，第二段T2對應於用於判斷轉子 202在第三象限III中的初始反向旋轉狀態的段，並且第三段T3對應於用 於判斷轉子202在第三象限III中的初始反向旋轉狀態之後的旋轉狀態的段。這裡，正常負載意指在正常操作時施加的負載，並且在本實施方式 中，把驅動時間指針時施加的負載稱為正常負載。
如上所述，標記符號Vcomp意指判斷在步進電動機105中生成的感 生信號(檢測信號)VRs的電壓電平的基準閾值電壓，並且該基準閾值 電壓Vcomp以這樣的方式設置，g卩，使得當轉子202進行恆定快速動作 時，如在步進電動機105旋轉的情況下，感生信號VRs超過該基準閾值 電壓Vcomp，而當轉子202不進行恆定快速動作時，如在步進電動機105 不旋轉的情況下，感生信號VRs不超過基準閾值電壓Vcomp。
假設P1是用驅動脈衝執行驅動的範圍，在第一段T1中檢測到與範 圍a中生成的感生電壓對應的檢測信號，根據負載狀態在段Tl到T3的 任何一個中檢測到在範圍c中生成的感生信號VRs (在第二段T2中檢測 到的信號比在第三段T3中檢測到的信號具有更大的保留驅動能量)，並 且根據負載狀態在相反極性的第一段Tl或第二段T2中檢測到在範圍b 中生成的感生信號VRs。而且，因為在結束驅動脈衝之後因轉子202的 自由振蕩而生成了感生信號VRs，所以在第一段Tl中感生的感生信號 VRs的特徵在於，在限於從沒有保留能力的旋轉(幾乎停止)的範圍到 具有某種程度的保留驅動能力的範圍的定時生成，而當剩餘足夠的旋轉 力時不生成。在本實施方式中，考慮到這種特徵，基於在第一段T1到第 三段T3中檢測到的感生信號VRs的模式來判斷負載以控制驅動脈衝。
例如，在圖9中，在根據本實施方式的步進電動機控制電路中，在 第一段Tl中檢測到處於正常負載狀態的在範圍b中生成的感生信號 VRs，在第一段Tl和第二段T2中檢測到在範圍c中生成的感生信號VRs， 並且在第三段T3中檢測到在範圍c之後生成的感生信號VRs。
假設在旋轉檢測電路110檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信 號VRs的情況下的判斷值為"1"，而在旋轉檢測電路110不能檢測到超 過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs的情況下的判斷值為"0"，在圖 9中示出的正常負載驅動的示例中，從檢測段判斷電路111獲得模式(0， 1， 0)作為表示旋轉狀態的模式(作為第一段中的判斷值、第二段中的 判斷值和第三段中的判斷值)。在正常負載中，控制電路103判斷驅動能量過大(有保留能力的旋轉)，從而控制脈衝以向下移動主驅動脈衝PI 的驅動能量等級(脈衝下降)。
在從正常負載的狀態起增加最小負載的狀態(負載的增量最小的狀
態)下，在第一段T1中檢測到在範圍a中生成的感生信號VRs，在第一 段Tl和第二段T2中檢測到在範圍b中生成的感生信號VRs，並且在第 二段T2和第三段T3中檢測到在範圍c中生成的感生信號。在圖9中示 出的示例中，檢測到模式(0， 1， 1)，並且控制電路103判斷是如上所 述有保留能力的旋轉，並且控制脈衝以對主驅動脈衝P1的能量進行脈衝 下降。
圖9還示出了如下示例中等負載增量的狀態(沒有保留能力的旋 轉)，其中模式為(1， 1， 1)並且維持主驅動脈衝的等級；大負載增量 的非旋轉狀態的示例的狀態(最小能量的旋轉)，其中模式為(1， 0， 1) 並且主驅動脈衝P1的驅動能量等級上升(脈衝上升)；和其中模式為(0， 0， 0)並且通過用主驅動脈衝P1進行驅動未實現旋轉，從而執行用校正 驅動脈衝P2的驅動，並且使主驅動脈衝Pl脈衝上升的狀態。
圖4是用表格示出上述動作的判斷圖。如圖4中所示，當僅在第二 段T2中或僅在第二段T2和第三段T3中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp 的檢測信號VRs時(當模式為(0， 1， 1/0)時)，判斷是有保留能力的 旋轉，其中維持了保留驅動能量，從而將主驅動脈衝P1向下移動一個等 級。判斷值"1/0"意指判斷值可以是"1"和"0"中的任何一個。
當在所有段Tl到T3中或者僅在第一段Tl和第二段T2 (至少第一 段Tl和第二段T2)中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs 時(當模式為(1， 1， 1/0)時)，判斷是沒有保留能力的旋轉，其中沒有 向下移動驅動能量等級的餘地，並且維持主驅動脈衝Pl而不加改變。
當僅在第一段T1和第三段T3中，或者僅在第三段T3中檢測到超過 基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs時(當模式為(1/0， 0， 1)時)， 判斷是最小能量的旋轉，其中剩餘了所需最小量的驅動能量，從而將主 驅動脈衝P1向上移動一個等級，而不用校正驅動脈衝P2進行驅動。
當僅在第一段Tl中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs，或者在段Tl到T3的任何一個中都未檢測到超過基準閾值電壓 Vcomp的檢測信號VRs時(當模式為(1/0， 0， 0)時)，判斷是不旋轉， 並且在用校正驅動脈衝P2進行驅動之後，將主驅動脈衝P1向上移動一 個等級。
圖5是示出根據本發明實施方式的步進電動機控制電路和模擬電子 時鐘的動作的流程圖，並且是主要示出控制電路103的過程的流程圖。
現在參考圖1到圖5和圖9，詳細描述根據本發明實施方式的步進電 動機控制電路和模擬電子時鐘的操作。
在圖1中，振蕩電路101生成預定頻率的基準時鐘信號，並且分頻 器電路102分割振蕩電路101中生成的信號，以生成作為計時基準的時 鍾信號，並且將其輸出到控制電路103。
控制電路103對時鐘信號進行計數，執行計時動作，將主驅動脈衝 Pln的等級n和次數N設置為零(圖5中的步驟S501),然後輸出用於以 具有最小脈衝寬度的主驅動脈衝P10旋轉步進電動機105的控制信號(步 驟S502和S503)。
驅動脈衝選擇電路104響應於來自控制電路103的控制信號，用主 驅動脈衝P10來旋轉步進電動機105。步進電動機105被用主驅動脈衝 P10旋轉，並且使時間指針107到109旋轉。因此，當步進電動機105 正常旋轉時，顯示單元106按需用時間指針107到109顯示當前時間。
控制電路103判斷旋轉檢測電路110是否檢測到步進電動機105的 超過預定基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs，並且判斷檢測段判斷電 路111是否判斷檢測信號VRs的檢測時間t處於第一段Tl內。當判斷未 在第一段Tl中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs時(步 驟S504)，以如上所述相同的方式是否在第二段T2中檢測到超過基準閾 值電壓Vcomp的檢測信號VRs (步驟S505)。
當在過程步驟S505中判斷未在第二段T2中檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的檢測信號VRs時，控制電路103以如上所述相同的方式判斷 是否在第三段T3中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs(步 驟S506)。當在過程步驟S506中判斷未在第三段T3中檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的檢測信號VRs時(具有(0, 0， 0)模式的非旋轉)，控制電 路103用校正驅動脈衝P2驅動步進電動機105 (步驟S507)，然後如果 主驅動脈衝Pl的等級n不是最高等級m，則將主驅動脈衝PI向上移動 一個等級到主驅動脈衝Pl(n+1)，並且使用主驅動脈衝Pl(n+1)用於隨後 的驅動(步驟S508和S510;圖3 (b3))。
當在過程步驟S508中主驅動脈衝Pl的等級n為最高等級m時，控 制電路103將主驅動脈衝Pl改變為能量少預定量的主驅動脈衝Pl(n-a)， 並且使用主驅動脈衝Pl(n-a)用於下一驅動(步驟S509)。此時，主驅動 脈衝可以改變為具有最小能量的主驅動脈衝P10，以便獲得顯著的功率節 省效果。
當在過程步驟S506中判斷在第三段T3中檢測到超過基準閾值電壓 Vcomp的檢測信號VRs時(具有(0， 0， 1)模式的最小能量旋轉)，如 果主驅動脈衝Pl的等級n不是最高等級m，則控制電路103將主驅動脈 衝Pl向上移動一個等級到主驅動脈衝Pl(n+1)，並且使用主驅動脈衝 Pl(n+1)用於下一驅動(步驟S511和S510;圖3 (b2))。
在過程步驟S511中，如果主驅動脈衝Pl的等級n為最高等級m， 則不能改變等級，從而控制電路103不改變主驅動脈衝P1，而使用該主 驅動脈衝P1用於下一驅動(步驟S513)。
當在過程步驟S504中判斷在第一段Tl中檢測到超過基準閾值電壓 Vcomp的檢測信號VRs時，控制電路103以如上所述相同的方式判斷在 第二段T2中是否檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的檢測信號VRs (步 驟S512)。
當在過程步驟S512中判斷在第二段T2中未檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的檢測信號VRs時，控制電路103轉到處理步驟S506。通過 執行如上所述的過程執行圖3 (bl)或圖3 (b4)中示出的動作中的任何 一個。
當在過程步驟S512中判斷在第二段T2中檢測到超過基準閾值電壓 Vcomp的檢測信號VRs時(具有(1， 1， 1/0)模式的無保留能力旋轉)，控制電路103不改變主驅動脈衝Pl ，並且使用該主驅動脈衝Pl用於下一 驅動(步驟S513;圖3 (al)，圖3 (a2))。
相反，當在過程步驟S505中判斷在第二段T2中檢測到超過基準閾 值電壓Vcomp的檢測信號VRs時(具有模式(0， 1， 1/0)的有保留能 力旋轉)，因為當主驅動脈衝Pl的等級n是最低等級0時不能改變等級， 所以控制電路103使用該主驅動脈衝Pl用於下一驅動，而不改變主驅動 脈衝P1 (步驟S514和S518)。
當在過程步驟S514中的等級n不為零時，控制電路103將次數N加 一 (步驟S515)。當次數N達到預定次數(在本實施方式中是160)時， 將主驅動脈衝P1的等級n向下移動一個等級到(n-l)，並且將次數N重 置為零，並且過程返回到過程步驟S502(步驟S517;圖3(cl)，圖3(c2))。 換言之，當從過程步驟S504到過程步驟S505、 S514和S515的過程連續 執行多次時，主驅動脈衝向下移動一個等級。
在過程步驟S516中，如果次數N不是預定次數，則控制電路103 轉到過程步驟S518，並且不改變等級。
如迄今所述，根據本實施方式中的步進電動機控制電路，可以避免 等級向下移動到具有造成非旋轉狀態的可能性的主驅動脈衝。而且，因 為當旋轉時判斷是否存在保留驅動能力，並且即使當僅存在少量保留驅 動能力也通過判斷保留驅動能力減小的事實而不改變驅動脈衝，防止了 等級向下移動到具有造成非旋轉狀態的可能性的驅動脈衝。因此，可以 儘可能地避免用校正驅動脈衝進行驅動，使得能夠節省功率。而且，存 在使得設計不受考慮非旋轉的錯誤判斷的約束這樣的優點。
而且，該具有用於旋轉時鐘指針的步進電動機和用於控制該步進電 動機的步進電動機控制電路的模擬電子時鐘，具有這樣的優點，即，實 現了避免將主驅動脈衝的等級向下移動到具有造成非旋轉狀態的可能性 的等級，從而實現了精確的計時動作。
圖6是示出在本發明另一實施方式中的過程的流程圖，並且相同的 標號指定與圖5中相同的組件。儘管如上所述的實施方式被配置為當連 續進行預定次數(N次)旋轉時向下移動等級，該另一實施方式被配置為，當在過程步驟S505中在第二段T2中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp 的檢測信號VRs —次，並且此時的主驅動脈衝Pl不是最低等級0時，向 下移動一個等級(過程步驟S514和S602)。在該另一實施方式中，因為 不需要設置次數N，所以在過程步驟S601中不執行次數的初始設置，並 且等級n初始設置為最低等級0。
同樣在該另一實施方式中，獲得了與上述實施方式相同的優點。因 為消除了對次數N進行計數的必要性，相比於上述實施方式結構更簡單。
圖7是示出在本發明又一實施方式中的過程的流程圖，並且相同的 標號指定與圖5中相同的組件。儘管圖5中示出的實施方式被配置為當 主驅動脈衝具有最大能量時將主驅動脈衝改變為具有較小能量的主驅動 脈衝(步驟S508和S509)，該另一實施方式被配置為，當在用校正驅動 脈衝P2進行驅動之後，過程步驟S508中驅動的主驅動脈衝是最大能量 時，轉到過程步驟S518並且不改變主驅動脈衝。
根據該配置，在用主驅動脈衝P1可能進行旋轉的狀態下，和在通過 用校正驅動脈衝P2進行驅動來將電動機的負載恢復到正常狀態的情況下 一樣，使用具有最大能量的主驅動脈衝Plm用於下一驅動，從而確保用 主驅動脈衝P1進行進一步的可靠旋轉。因此，當恢復到正常狀態時，增 加了避免用校正驅動脈衝P2進行驅動的可能性，從而有利地實現了節能。
圖8是示出本發明又一實施方式中的過程的流程圖，並且相同的標 號指定與圖6中相同的組件。儘管圖6中示出的實施方式被配置為當主 驅動脈衝Pl具有最大能量時將主驅動脈衝Pl改變為具有較小能量的主 驅動脈衝(步驟S508和S509)，該另一實施方式被配置為，當在用校正 驅動脈衝P2進行驅動之後，過程步驟S508中驅動的^驅動脈衝Pl是最 大能量時，轉到過程步驟S518並且不改變主驅動脈衝P1。
在該配置中，以與圖7中示出的實施方式相同的方式，當通過用校 正驅動脈衝P2進行驅動而將電動機負載恢復到正常狀態時，增加了避免 用校正驅動脈衝P2進行驅動的可能性，從而有利地實現了節能。
隨後，將描述將檢測段分為四個段的示例。
圖io是根據本發明又一實施方式使用電動機控制電路的模擬電子時鐘的定時圖，其一起示出了轉子202的負載極限和旋轉位置。該另一實 施方式中的步進電動機的框圖和結構圖與圖1和圖2中的相同。
在圖10中，標記符號Pl是指用主驅動脈衝Pl旋轉轉子202的段， 並且標記符號a到e是指表示在終止用主驅動脈衝Pl的驅動之後由於自 由振蕩造成的轉子202的旋轉位置的段。
用於檢測步進電動機105的旋轉的檢測段T分為四個段，按順序為 從在用主驅動脈衝P1進行驅動之後緊接著的第一段Tla、第二段Tlb、 第三段T2、以及第四段T3。以此方式，從在用主驅動脈衝Pl進行驅動 之後緊接著的定時開始的整個檢測段T分為多個段(在該另一實施方式 中，為四個段Tla到T3)。在各個段Tla、 Tlb、 T2和T3中通過相同磁 極的檢測信號來檢測旋轉狀態。
表述"在用主驅動脈衝Pl進行驅動後緊接著"意指緊接著基本上 啟用旋轉檢測的時間，和上面所述的各個實施方式一樣。沒有提供遮蔽 段，其是不檢測感生信號VRs的時段。而且，各個段Tla、 Tlb、 T2和 T3的長度例如可以設置為滿足例如第三段T2<(第一段Tla+第二段Tlb) 《第四段T3，並且第一段Tla-第二段Tlb這樣的關係。
在將小於正常負載的負載增大的狀態下(負載的增量較小)，第一段 Tla對應於在以轉子202的旋轉軸為中心的XY坐標空間中的第二象限II 中判斷轉子202的旋轉狀態的段，第二段Tlb對應於用於判斷轉子202 在第三象限III中的初始正常旋轉狀態的段，第三段T2對應於用於判斷 轉子202在第三象限III中的初始正常旋轉狀態和初始反向旋轉狀態的 段，並且第四段T3對應於用於判斷轉子202在第三象限III中的初始反 向旋轉狀態和其後旋轉狀態的段。
而且在正常負載的狀態下，第一段Tla對應於用於判斷轉子202在 圍繞步進電動機105的轉子202的旋轉軸的XY坐標空間中的第三象限 III中的初始正常旋轉狀態的段，第二段Tlb對應於用於判斷轉子在第三 象限III中的初始正常旋轉狀態和初始反向旋轉狀態的段，第三段T2對 應於用於判斷轉子在第三象限III中的初始反向旋轉狀態的段，並且第四 段T3對應於用於判斷轉子在第三象限III中的在初始反向旋轉之後的旋轉狀態的段。這裡，術語"正常負載"意指在正常操作中驅動的負載， 和在上述實施方式中一樣，並且在本實施方式中，將用於驅動時間指針
的負載定義為正常負載。標記符號Vcomp指以與上述各個實施方式相同 的方式設置的基準閾值電壓。
在圖10中，描述根據該另一實施方式的步進電動機控制電路的概要。 在第一段Tla中檢測與在負載增量較小的狀態下的範圍a中生成的感生 電壓對應的感生信號，在第二段Tib和第三段T2上檢測在範圍b中生成 的感生信號，並且在第三段T2和第四段T3中檢測在範圍c中生成的感 生信號。
當主驅動脈衝P1的驅動能量處於正常負載的狀態下時，截獲主驅動 脈衝Pl的定時經過第一段Tla和第二段Tlb，感生信號VRs從第三段 T2起出現。
當在轉子202的旋轉中沒有更多的保留能力時，在第一段Tla和第 二段Tlb中連續出現通過步進電動機105的旋轉而生成的感生信號VRs， 這表示保留旋轉能力減小了。
當負載增加並且是負載增量較小的狀態從而大大降低了驅動力時， 和當負載增加並且是負載增量較大的狀態從而不再有轉子的保留旋轉能 力時，主驅動脈衝P1的截獲定時為第一段Tla或更早，和在兩種情況下 感生信號VRs的峰值出現在第一段Tla中的時間，因此不能判斷是前者 還是後者。然而，通過與第二段Tlb中對感生信號VRs的檢測結果相組 合，使得能夠對不再具有保留能力的轉子旋轉狀態或者驅動力稍微降低 的狀態進行區分。
考慮到這些特徵，準確地判斷保留驅動能力，並且執行用恰當驅動 脈衝的驅動控制。在該另一實施方式中，當第二段Tb中的感生信號VRs 超過預定基準閾值電壓Vcomp時(當判斷值為"1"時)，判斷是最小能 量旋轉，並且將主驅動脈衝P1向上移動一個等級。因此，實現對校正驅 動脈衝的有效控制，而不用校正驅動脈衝P2來執行驅動，因此使得能夠 減少功耗。
在該另一實施方式中，可以通過用第一段Tla和第二段Tlb中的感生信號VRs感測轉子的旋轉狀態，來判斷是維持具有相同驅動能量的主 驅動脈衝，還是將主驅動脈衝改變為具有更小驅動能量的主驅動脈衝。
例如，當第一段Tla中的感生信號VRs超過基準閾值電壓Vcomp， 但第二段Tib中的感生信號VRs未超過基準閾值電壓Vcomp，並且第三 段T2中的感生信號VRs超過基準閾值電壓Vcomp時，判斷旋轉是無保 留能力的旋轉，其中主驅動脈衝是無保留能力的驅動能量，從而不改變 主驅動脈衝Pl，並且維持具有相同能量的主驅動脈衝Pl。
例如，基於感生信號VRs與基準閾值電壓的比較結果，將驅動脈衝 切換到能量改變的驅動脈衝。更具體地說，當第一段Tla中的感生信號 VRs和第二段Tlb的感生信號VRs是基準閾值電壓Vcomp或更低，並且 第三段T2中的感生信號VRs超過基準閾值電壓Vcomp時，判斷是有保 留能力的旋轉，其中主驅動脈衝是具有保留能力的驅動能量，並且將主 驅動脈衝改變為具有較小能量的主驅動脈衝Pl 。當第二段Tlb中的感生 信號VRs超過基準閾值電壓Vcomp並且第三段T2和第四段T3的至少 一個中的感生信號VRs超過基準閾值電壓Vcomp時，判斷是最小能量旋 轉，其中主驅動脈衝具有旋轉所需的最小驅動能量，並且將主驅動脈衝 改變為具有較大能量的主驅動脈衝Pl 。
因此，可以區分正常驅動(驅動力稍微降低的轉子旋轉狀態)和轉 子不具有保留旋轉能力的旋轉狀態，使得可靠地實現了防止轉子旋轉判
斷中的錯誤判斷。而且，可利用感生電壓獲知恰在變為非旋轉狀態之前 的轉子行為，使得實現了對校正驅動輸出的有效控制，這有助於減少功 耗。
圖11是以表格示出該另一實施方式中的動作的判斷圖。 如圖11中所示，當旋轉檢測電路110在第二段Tlb中檢測到超過基 準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs時，判斷是最小能量旋轉，其中主驅 動脈衝Pl僅具有最小必需驅動能量(負載增量較大)，或者判斷為非旋 轉，並且將主驅動脈衝P1改變為具有較大能量的主驅動脈衝P1 (脈衝上 升(也稱為等級上升))。
此時，當旋轉檢測電路110在第二段Tlb中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號並且在第三段T2或第四段T3中也檢測到超過基準 閾值電壓Vcomp的感生信號時，判斷是最小能量旋轉(負載增量較大)， 其中主驅動脈衝Pl僅具有最小必需驅動能量，並且將主驅動脈衝Pl改 變為具有較大能量的主驅動脈衝Pl，而不用校正驅動脈衝P2執行驅動。 因此，可以減少用校正驅動脈衝P2的驅動，使得能夠節省功率。而且，此時，當旋轉檢測電路110在第二段Tlb中檢測到超過基準 閾值電壓Vcomp的感生信號，但是在第三段T2和第四段T3中未檢測到 超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號時，判斷為非旋轉，並且在用校正 驅動脈衝P2執行了驅動之後，將主驅動脈衝Pl改變為具有較大能量的 主驅動脈衝P1。當旋轉檢測電路110在第二段Tlb中未檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號，而在第一段Tla和第三段T2中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號時，判斷是恰當的驅動，而不需要向下或向上移動驅動能量的等級，即，判斷是無保留能力的旋轉，其中主驅動脈衝具有無保留能力的驅動能量(負載增量較小)，從而不改變主驅動脈衝P1， 而將其維持原樣。而且，當旋轉檢測電路110在第一段Tla和第二段Tlb中未檢測到 超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號，而在第三段T2中檢測到超過基 準閾值電壓Vcomp的感生信號時，判斷是有保留能力的旋轉，其中主驅 動脈衝P1具有保留驅動能量(正常負載)，並且將主驅動脈衝P1改變為 具有較小能量的主驅動脈衝P1 (脈衝下降(也稱為等級下降))。圖12是示出根據該另一實施方式的步進電動機控制電路和模擬電子 時鐘的動作的流程圖，並且是主要示出控制電路103的過程的流程圖。現在參考圖l、圖2和圖10到圖12，描述根據該另一實施方式的步 進電動機控制電路和模擬電子時鐘的動作。在圖1中，振蕩電路101生成預定頻率的基準時鐘信號，並且分頻 器電路102分割振蕩電路101中生成的信號，以生成作為計時基準的時 鍾信號，並且將其輸出到控制電路103。控制電路103對時鐘信號進行計數，並且執行計時動作，將主驅動脈衝Pln的等級n和次數N設置為零(圖12中的步驟S1501)，然後輸 出用於以具有最小脈衝寬度的主驅動脈衝P10旋轉步進電動機105的控 制信號(步驟S1502和S1503)。驅動脈衝選擇電路104響應於來自控制電路103的控制信號，用主 驅動脈衝P10旋轉步進電動機105。步進電動機105被用主驅動脈衝P10 旋轉，並且使時間指針107到109旋轉。因此，當步進電動機105正常 旋轉時，顯示單元106按需通過時間指針107到109顯示當前時間。控制電路103判斷旋轉檢測電路110是否檢測到步進電動機105的 超過預定基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs，並且判斷檢測段判斷電 路111是否判斷感生信號VRs的檢測時間t處於第一段Tla內(步驟 S1504)。當判斷未在第一段Tla中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感 生信號VRs時，以如上所述相同的方式判斷是否在第二段Tlb中檢測到 超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs (步驟S1505)。當在過程步驟S1501中判斷未在第二段Tlb中檢測到超過基準閾值 電壓Vcomp的感生信號VRs時，控制電路103以如上所述相同的方式判 斷是否在第三段T2中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs (步驟S1506)。當在過程步驟S1506中判斷未在第三段T2中檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的感生信號VRs時，控制電路103以如上所述相同的方式判斷 是否在第四段T3中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs(步 驟S1518)。當在過程步驟S1518中判斷未在第四段T3中檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的感生信號VRs時(具有(0， 0， 0， 0)模式)，它為非旋轉， 並且控制電路103用校正驅動脈衝P2驅動步進電動機105(步驟S1514)， 然後如果主驅動脈衝Pl的等級n不是最高等級m，則將主驅動脈衝Pl 向上移動一個等級到主驅動脈衝Pl(n+1)，並且使用主驅動脈衝Pl(n+1) 用於隨後的驅動(步驟S1513和S1515)。當在過程步驟S1513中主驅動脈衝Pl的等級n為最高等級m時， 判斷即便使用最大能量的主驅動脈衝Plm用於下一次也不可能旋轉，並且控制電路103將主驅動脈衝Pl改變為能量減少預定量的主驅動脈衝 Pl(n-a)以減少功耗，並且使用主驅動脈衝Pl(n-a)用於隨後的驅動(步驟 S1512)。此時，可以將主驅動脈衝P1改變為具有最小能量的主驅動脈衝 P10以便獲得較大的功率節省效果。當在過程步驟S1518中判斷在第四段T3中未檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的感生信號VRs時(具有(O， 0， 0， 1)模式的最小能量旋轉)， 如果主驅動脈衝PI的等級n不是最高等級m，則控制電路103轉到過程 步驟S1515，而如果主驅動脈衝P1的等級n是最高等級m，則因為等級 不能向上移動，控制電路103回到過程步驟S1502,而不改變主驅動脈衝 PI (步驟S1516和S1517)。當在過程步驟S1505中判斷在第二段Tib中檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的感生信號VRs時，控制電路103判斷在第三段T2中是否檢 測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs (步驟S1519)。當在過程步驟S1519中判斷在第三段T2中未檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的感生信號VRs時，控制電路103轉到過程步驟S1518。當在過程步驟S1519中判斷在第三段T2中檢測到超過基準閾值電壓 Vcomp的感生信號VRs時(具有(0, 1， 1， 1/0)模式的最小能量旋轉)， 控制電路103轉到過程步驟S1516。當在過程步驟S1504中判斷在第一段Tla中檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的表示旋轉的感生信號時，控制電路103判斷是否在第二段Tlb 中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs (步驟S1521 )。當在過程步驟S1521中判斷在第二段Tib中未檢測到超過基準閾值 電壓Vcomp的感生信號VRs時，控制電路103判斷是否在第三段T2中 檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs (步驟S1520)。當在過程步驟S1520中判斷在第三段T2中未檢測到超過基準閾值電 壓Vcomp的感生信號VRs時，控制電路103轉到過程步驟S1518,而當 判斷在第三段T2中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs時 (具有(l，O， 1， 1/0)模式的無保留能力旋轉)，過程轉到過程步驟S1517。當在過程步驟S1521中判斷在第二段Tib中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs時，控制電路103轉到過程步驟S1519。相反，當在過程步驟S1506中判斷在第三段T2中檢測到超過基準閩 值電壓Vcomp的感生信號VRs時(具有模式(0， 0， 1， 1/0)的有保留 能力旋轉)，因為當主驅動脈衝Pl的等級n是最低等級0時不能向下移 動等級，所以控制電路103使用該主驅動脈衝P1用於下一驅動，而不改 變主驅動脈衝P1 (步驟S1507和S1511)。當在過程步驟S1507中等級n不為零時，控制電路103將次數N加 一 (步驟S1508)。當次數N達到預定次數(在本實施方式中是160)時， 將主驅動脈衝P1的等級n向下移動一個等級到(n-l)，並且將次數N重 置為零，並且過程返回到過程步驟S1502 (步驟S1510)。換言之，當從 過程步驟S1504到過程步驟S1505以及S1506到S1509的過程連續執行 預定次數時，主驅動脈衝向下移動一個等級。在過程步驟S1509中，如果次數N不是預定次數，則控制電路103 轉到過程步驟S1511，而不改變等級。如迄今所述，根據該另一實施方式中的步進電動機控制電路，在負 載增量較小的狀態下，步進電動機的旋轉檢測段分為用於判斷轉子202 在第二象限II中的旋轉狀態的第一段Tla、用於判斷轉子202在第三象 限中的正常旋轉狀態的第二段Tlb、用於判斷轉子202在第三象限III中 的正常和反向旋轉狀態的第三段T2以及用於判斷轉子202在第三象限m 中的反向旋轉狀態的第四段T3，並且當旋轉檢測電路110在第二段Tlb 中檢測到超過閾值電壓Vcomp的感生信號VRs時，控制主驅動脈衝Pl 以將其改變為具有較大能量的主驅動脈衝Pl。而且，在正常負載的狀態下，第一段Tla被配置為用於判斷轉子202 在圍繞步進電動機105的轉子202的旋轉軸的空間中的第三象限III中的 初始正常旋轉狀態的段，第二段Tlb被配置為用於判斷轉子202在第三 象限III中的初始正常旋轉狀態和初始反向旋轉狀態的段，第三段T2被 配置為用於判斷轉子202在第三象限I11中的初始反向旋轉狀態的段，並 且第四段T3被配置為是用於判斷轉子202在第三象限中的初始反向旋轉 之後的旋轉狀態的段，從而根據旋轉檢測電路110檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs的段來控制驅動脈衝。以此方式，通過基於在截獲主驅動脈衝Pl之後緊接著的旋轉檢測段 中生成的感生信號VRs來執行驅動脈衝控制，執行了準確的旋轉檢測， 並且實現了驅動脈衝控制的穩定性，同時幾乎不受到來自齒輪系等的負 載變化或波動的影響，使得抑制了生成過度的脈衝上升控制，從而實現 了電流消耗的減小。而且，通過準確判斷保留驅動能力使得能夠用恰當的驅動脈衝進行 驅動控制，並且使得能夠有效控制校正驅動脈衝，從而實現了功耗的減 少。而且，可以準確地判斷保留驅動能力的程度，例如正常驅動狀態、 驅動力稍微降低的轉子旋轉狀態、無保留旋轉能力的轉子旋轉狀態等， 從而可靠地實現了防止轉子旋轉判斷中的錯誤判斷。而且，可以通過感生信號獲知恰在變為非旋轉狀態之前的轉子行為， 使得獲得了例如有效控制校正驅動脈衝這樣的優點，這有助於減少功耗。而且，在該具有用於旋轉時間指針的步進電動機和用於控制該步進 電動機的步進電動機控制電路的模擬電子時鐘中，因為準確地判斷了保 留驅動能力，使得抑制了生成過度的脈衝上升控制，從而實現了電流消 耗的減少。而且，實現了防止將主驅動脈衝的等級向下移動到具有造成 非旋轉狀態的可能性的主驅動脈衝，從而獲得了準確執行計時動作這樣 的優點。圖13是示出根據本發明又一實施方式的過程的流程圖。儘管圖12 中示出的實施方式被配置為當連續旋轉預定次數(N次)時向下移動等 級，該另一實施方式被配置為，當在過程步驟S1506中在第三段T2中檢 測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號VRs—次並且此時的主驅動脈 衝P1不是最低等級0時，向下移動一個等級(過程步驟S1600、 S1507、 S1510和S1511)。而且，該另一實施方式被配置為當在過程步驟S1505和過程步驟 S1521中判斷在段Tlb中檢測到超過基準閾值電壓Vcomp的感生信號 VRs時，立即轉到過程步驟S1518。因為在該另一實施方式中消除了對次數N進行計數的必要性，所以 在過程步驟S1600中不執行次數的初始設置，而僅將等級n初始設置為 最低等級0。同樣在該另一實施方式中，獲得了與上述另一實施方式相同的優點。 因為消除了對次數N進行計數的必要性，所以相比於上述另一實施方式， 結構變簡單了。圖14是示出根據本發明又一實施方式的過程的流程圖。儘管圖12 中示出的實施方式被配置為當主驅動脈衝具有最大能量時將該主驅動脈 衝改變為具有較小能量的主驅動脈衝(步驟S1513和S1512)，該另一實 施方式被配置為，當在用校正驅動脈衝P2進行驅動之後過程步驟S1513 中驅動的主驅動脈衝P1是最大能量時，轉到過程步驟S1511而不改變主 驅動脈衝P1。在該配置中，當通過用校正驅動脈衝P2進行驅動而再次恢復和在將 電動機的負載恢復到正常狀態的情況一樣的用主驅動脈衝Pl可能旋轉的 狀態時，使用具有最大能量的主驅動脈衝Plm用於下一驅動，從而確保 用主驅動脈衝Plm進行進一步的可靠旋轉。因此，當恢復到正常狀態時， 增加了避免用校正驅動脈衝P2驅動的可能性，從而有利地實現了能量節 省。圖15是示出根據本發明又一實施方式的過程的流程圖。儘管圖13 中示出的實施方式被配置為當主驅動脈衝具有最大能量時將該主驅動脈 衝改變為具有較小能量的主驅動脈衝(步驟S1513和S1512)，該另一實 施方式被配置為，當在用校正驅動脈衝P2驅動之後過程步驟S1513中驅 動的主驅動脈衝P1是最大能量時，轉到過程步驟S1511而不改變主驅動 脈衝P1。在該配置中，和在圖14中示出的實施方式一樣，當通過用校正驅動 脈衝P2等進行驅動而將電動機負載恢復到正常狀態時，增加了避免用校 正驅動脈衝P2進行驅動的可能性，從而有利地實現了能量節省。在上述各個實施方式中，區分脈衝寬度以便改變各個主驅動脈衝Pl 的能量。然而，也可以通過改變脈衝電壓等來改變驅動能量。還可以使用具有梳狀的截波波形(chopping waveform)的主驅動脈衝P1，並且通過改變截波數或佔空比來改變主驅動脈衝P1的驅動能量。除了時間指針，本發明還可應用於用於驅動日曆等的步進電動機。 而且，儘管已描述了電子時鐘作為應用步進電動機的示例，也適用於使用電動機的電子儀器。根據本發明的步進電動機控制電路可以適用於使用步進電動機的各種電子儀器。根據本發明的電子時鐘可以適用於各種模擬電子時鐘，例如具有曰 歷功能的模擬電子腕錶、具有日曆功能的模擬電子座鐘以及具有日曆功 能的各種模擬電子時鐘。
權利要求
1、一種步進電動機控制電路，其包括旋轉檢測單元，其被配置為檢測由步進電動機的旋轉生成的檢測信號，並且根據該檢測信號在預定檢測段內是否超過預定基準閾值電壓來檢測該步進電動機的旋轉狀態；和控制單元，其被配置為根據所述旋轉檢測單元的檢測結果，用能量彼此不同的多個主驅動脈衝中的一個主驅動脈衝或者用能量比相應主驅動脈衝的能量大的校正驅動脈衝來控制所述步進電動機的驅動，其中，在用所述主驅動脈衝進行驅動之後立即開始的檢測段被分為多個段，即，三個或更多個段，並且所述控制單元根據所述旋轉檢測單元檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測信號的段來控制所述主驅動脈衝。
2、 根據權利要求1所述的步進電動機控制電路，其中，用各個段的 相同極性的檢測信號來檢測旋轉狀態。
3、 根據權利要求l所述的步進電動機控制電路，其中，當判斷旋轉 為無保留能力的旋轉時，所述控制單元不改變主驅動脈衝，在該無保留 能力的旋轉中，所述主驅動脈衝具有無保留能力的驅動能量。
4、 根據權利要求1所述的步進電動機控制電路，其中，當判斷是最 小能量的旋轉時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較大能量 的主驅動脈衝，在該最小能量的旋轉中，所述主驅動脈衝所具有的驅動 能量為旋轉所需的最小驅動能量。
5、 根據權利要求l所述的步進電動機控制電路，其中，當判斷是有 保留能力的旋轉時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較小能 量的主驅動脈衝，在該有保留能力的旋轉中，所述主驅動脈衝具有有保 留能力的驅動能量。
6、 根據權利要求l所述的步進電動機控制電路，其中，當判斷所述 步進電動機不旋轉時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝來進行驅動， 然後將所述主驅動脈衝改變為具有較大能量的主驅動脈衝。
7、 根據權利要求1所述的步進電動機控制電路，其中，所述檢測段 分為在用所述主驅動脈衝進行驅動之後緊接著的第一段、第一段之後的 第二段、以及第二段之後的第三段。
8、 根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋轉 檢測單元在至少所述第一段和所述第二段中檢測到超過所述基準閾值電 壓的檢測信號時，所述控制單元不改變所述主驅動脈衝。
9、 根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋轉 檢測單元在所述第一段、所述第二段以及所述第三段的全部中都檢測到 超過所述基準閾值電壓的檢測信號時，所述控制單元不改變所述主驅動 脈衝。
10、 根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元僅在所述第一段和所述第三段中檢測到超過所述基準閾值電 壓的檢測信號時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較大能量 的主驅動脈衝。
11、 根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元僅在所述第三段中檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測信號 時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較大能量的主驅動脈衝。
12、 根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元僅在所述第二段中檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測信號 時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較小能量的主驅動脈衝。
13、 根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元僅在所述第二段和所述第三段中檢測到超過所述基準閾值電 壓的檢測信號時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有更小能量 的主驅動脈衝。
14、 根據權利要求12所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元僅在所述第二段中或僅在所述第二段和所述第三段中檢測到 超過所述基準閾值電壓的檢測信號一次或連續檢測到超過所述基準閾值 電壓的檢測信號預定次時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有 較小能量的主驅動脈衝。
15、 根據權利要求7所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元在所述第二段和所述第三段中未檢測到超過所述預定基準閾 值電壓的檢測信號時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝進行驅動，然 後將所述主驅動脈衝改變為具有較大能量的主驅動脈衝。
16、 根據權利要求1所述的步進電動機控制電路，其中，所述檢測 段被分為在用所述主驅動脈衝進行驅動之後緊接著的第一段、第一段之 後的第二段、第二段之後的第三段、以及第三段之後的第四段。
17、 根據權利要求16所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元僅在所述第二段中檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測信號 時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較大能量的主驅動脈衝。
18、 根據權利要求16所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元在所述第二段中並且也在所述第三段或所述第四段中檢測到 超過所述基準閾值電壓的檢測信號時，所述控制單元將所述主驅動脈衝 改變為具有較大能量的主驅動脈衝，而不用所述校正驅動脈衝進行驅動。
19、 根據權利要求16所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元在所述第二段中檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測信號， 而未在所述第三段和所述第四段的任何一個中檢測到超過所述基準閾值 電壓的檢測信號時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝進行驅動，然後 將所述主驅動脈衝改變為具有較大能量的主驅動脈衝。
20、 根據權利要求16所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元在所述第二段中未檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測信 號，而在所述第一段和所述第三段中檢測到超過所述基準閾值電壓的檢 測信號時，所述控制單元不改變主驅動脈衝。
21、 根據權利要求16所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋 轉檢測單元在所述第一段和所述第二段中未檢測到超過所述基準閾值電 壓的檢測信號，而在所述第三段中檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測 信號時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較小能量的主驅動 脈衝。
22、 根據權利要求16所述的步進電動機控制電路，其中，當所述旋轉檢測單元僅在所述第三段中檢測到超過所述基準閾值電壓的檢測信號 一次或者連續預定次時，所述控制單元將所述主驅動脈衝改變為具有較 小能量的主驅動脈衝。
23、 根據權利要求15所述的步進電動機控制電路，其中，當驅動的 主驅動脈衝具有最大能量時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝進行驅 動，然後將所述主驅動脈衝改變為能量少預定量的主驅動脈衝。
24、 根據權利要求19所述的步進電動機控制電路，其中，當驅動的 主驅動脈衝具有最大能量時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝進行驅 動，然後將所述主驅動脈衝改變為能量少預定量的主驅動脈衝。
25、 根據權利要求16所述的步進電動機控制電路，其中，當驅動的 主驅動脈衝具有最大能量時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝進行驅 動，然後將所述主驅動脈衝改變為具有最小能量的主驅動脈衝。
26、 根據權利要求15所述的步迸電動機控制電路，其中，當驅動的 主驅動脈衝具有最大能量時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝進行驅 動，然後不改變所述主驅動脈衝。
27、 根據權利要求19所述的步進電動機控制電路，其中，當驅動的 主驅動脈衝具有最大能量時，所述控制單元用所述校正驅動脈衝進行驅 動，然後不改變所述主驅動脈衝。
28、 一種模擬電子時鐘，其具有被配置為使時間指針旋轉的步進電 動機，和被配置為控制該步進電動機的步進電動機控制電路，其中，作 為所述步進電動機控制電路，使用了根據權利要求1所述的步進電動機 控制電路。
全文摘要
本發明提供步進電動機控制電路和模擬電子時鐘。本發明目的在於防止主驅動脈衝移動到具有造成非旋轉狀態的可能性的等級。用於檢測步進電動機旋轉狀態的檢測段分為在用主驅動脈衝進行驅動之後緊接著的第一段、第二段、以及第三段，並且當由主驅動脈衝旋轉步進電動機時，當至少在第一段和第二段中檢測到超過基準閾值電壓的檢測信號時，不改變主驅動脈衝。當僅在第一段和第三段中檢測到，或者僅在第三段中檢測到超過基準閾值電壓的檢測信號時，將等級向上移動，而當未在任何段中檢測到，或者僅在第一段中檢測到時，在用校正驅動脈衝進行驅動之後將等級向上移動。當僅在第二段中或者僅在第二段和第三段中檢測到時，將等級向下移動。
文檔編號H02P8/02GK101594110SQ20091020358
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月27日 優先權日2008年5月29日
發明者佐久本和實, 加藤一雄, 小笠原健治, 山本幸祐, 政木廣幸, 本村京志, 長谷川貴則, 間中三郎, 高倉昭 申請人:精工電子有限公司