Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuer/Regeleinrichtung eines Schrittmotors und ihr Steuer/Regelverfahren und insbesondere eine Steuer/Regeleinrichtung vom Energiespartyp, welche zum Antreiben eines Schrittmotors in einer elektronischen Uhr verwendbar ist, und ein Schrittmotor-Steuer/Regelverfahren.

Schrittmotoren, welche auch Pulsmotoren oder digitale Motoren genannt werden, werden durch ein Pulssignal angetrieben und finden als eine Betätigungseinrichtung in digitalen Steuer/Regeleinrichtungen weit verbreitet Verwendung. Kompakte elektronische Einrichtungen und Informationshandhabungsvorrichtungen, welche sich für eine tragbare Verwendung eignen, wurden in letzter Zeit entwickelt und kleine und leichte Schrittmotoren werden in großem Umfang in diesen Einrichtungen verwendet. Zeitgebervorrichtungen, wie z. B. eine elektronische Uhr und ein Zeitschalter sind typisch für solche elektronischen Einrichtungen. In der Zeitgebervorrichtung liefert eine Oszillatorschaltung, welche einen Kristalloszillator verwendet, einen Referenzpuls, welcher dann in ein Takt- bzw. Zeitsignal mit einer für Takt- bzw. Zeitgeberzwecke geeigneten Frequenz, z. B. 1 Hz, umgewandelt wird. Ein Antriebspuls wird dem Schrittmotor in Synchronisation mit dem Zeitsignal zugeführt, um einen Sekundenzeiger in der Zeitgebervorrichtung anzutreiben.

Da eine Energieversorgung zur Verwendung in einer solchen tragbaren elektronischen Einrichtung räumlichen und anderen Beschränkungen unterliegt, ist es wichtig, die von einem Schrittmotor und dergleichen verbrauchte Energie für einen zuverlässigen und Langzeit-Betrieb der Einrichtung zu reduzieren. Aus diesem Grund wird in einer einen Schrittmotor verwendenden elektronischen Uhr der Effektivwert des dem Schrittmotor zugeführten Antriebspulses automatisch auf einen geeigneten Wert eingestellt, um einem für jede elektronische Uhr einzigartigen Zustand oder Betriebszuständen zu entsprechen. Der Energieverbrauch des Schrittmotors wird so reduziert. Verschiedene Verfahren zur Steuerung/Regelung des Effektivwerts des Antriebspulses sind verfügbar. Bei einem Verfahren wird der Antriebspuls in seiner Pulsweite und Pulshöhe gesteuert/geregelt. Bei einem anderen Verfahren wird der Antriebspuls aus einer Mehrzahl von Unterpulsen gebildet und der Effektivwert des Antriebspulses wird durch eine Änderung des Tastfaktors der Unterpulse gesteuert/geregelt. Die EP 0 704 774 A offenbart eine elektronische Uhr eines verwandten Typs, bei der die Ausgabe der Energiequelle erfasst und die Schrittmotorantriebspulse von einem einer Mehrzahl von Pulsgeneratoren in Abhängigkeit von der erfassten Energiequellenausgabe ausgewählt werden.

Zusätzlich zu der Verringerung des Energieverbrauchs durch den Schrittmotor wird jeder Versuch unternommen, den Gesamtenergieverbrauch durch die elektronische Einrichtung zu verringern. Es wird heute auch darüber nachgedacht, die in einer Oszillatorschaltung verbrauchte Energie zu reduzieren, indem die Oszillationsfrequenz eines von der einen Referenzoszillator, wie z. B. einen Kristalloszillator, verwendenden Oszillatorschaltung ausgegebenen Referenzpulses (Referenzsignal) verringert wird. Durch eine Verringerung der Frequenz des Referenzpulses wird beispielsweise die Komponentenzählung eines Frequenzteilers reduziert und die Reduzierung der Betriebsfrequenz in der Schaltung wiederum reduziert den Energieverbrauch in der Schaltung der Vorrichtung.

Eine Steuer/Regeleinrichtung, welche den Effektivwert des Antriebspulses gemäß dem Tastfaktor der Unterpulse steuert/regelt, erfährt einen Abfall der Steuer/Regelauflösung des Tastfaktors der Unterpulse, wenn die Frequenz des von der Oszillatorschaltung zugeführten Referenzpulses verringert wird.

Insbesondere, wenn die Frequenz des Referenzpulses 32 kHz beträgt, kann der Tastfaktor eines Pulssignals von 1 kHz in Schrittgrößen von 1/32 (Auflösung) gesteuert/geregelt werden. Wenn die Frequenz des Referenzpulses auf die Hälfte, nämlich auf 16 kHz abfällt, wird der Tastfaktor in Schrittgrößen von 1/16 gesteuert/geregelt und die Steuer/Regelauflösung wird wesentlich verschlechtert. Dies macht es schwierig, den Effektivwert des Antriebspulses auf einen kleinen aber ausreichenden Strom zu steuern/regeln, welcher auf den Betriebszustand des Schrittmotors abgestimmt ist. Um zu verhindern, dass ein Uhrzeiger unter einer ungenügenden Antriebspulsenergie in einer unsteten Weise läuft, wird die elektronische Uhr mit einem Antriebspuls eines hohen Effektivwerts versorgt, anstelle eines auf einem Hochfrequenzreferenzpuls basierenden Antriebspuls mit enger Schrittweite. Dies erhöht den Energieverbrauch des Motors und die Zeitgebereinrichtung nutzt das Energiesparmerkmal mit einem Niederfrequenzreferenzpuls nicht aus.

Die US 4,340,946 offenbart ein System zur Steuerung/Regelung eines Schrittmotors einer elektronischen Uhr gemäß einer auf den Schrittmotor ausgeübten Last. Die Antriebsenergie kann auf einem hohen, mittleren oder niedrigen Energieniveau bereitgestellt werden durch die Auswahl eines Antriebspulssignals von einem dieser vordefinierten Antriebspulssignalen, die jeweils einen unterschiedlichen Tastzyklus besitzen. Das hohe Energieniveau besteht aus kontinuierlichen Pulsen, das mittlere Energieniveausignal besteht aus einem Bündel von Pulsen mit vorbestimmtem Tastzyklus und das niedrige Energieniveausignal besteht aus Antriebspulsen, welche Impulsbündel mit niedrigerem Tastzyklus als den dazwischenliegenden Antriebspulsen umfassen.

Die US 5,103,462 offenbart einen Pulsdauermodulator zur Umwandlung eines analogen Eingangssignals in ein zu dem Eingangssignal proportionales Gleichstromausgangssignal. Das Eingangssignal wird A zu D gewandelt und zwei Zahlensignale werden erlangt, von denen eine die ganze Zahl darstellt und die andere den Rest darstellt, welcher von der Quantisierung des Eingangssignals herrührt. Das ganzzahlige Signal wird moduliert, um eine erste Pulssequenz bereitzustellen, deren Pulse eine Dauer proportional zu der ganzen Zahl besitzen. Die zweiten Zahlensignale werden auch addiert und moduliert, um eine zweite Pulssequenz bereitzustellen, deren Pulse eine Dauer proportional zu der Addition der zwei Zahlensignale besitzen. Die ersten und zweiten Pulssequenzen werden in einer speziellen Weise kombiniert, um eine kombinierte Pulssequenz mit einer mittleren Pulsdauer bereitzustellen, welche auf den Dauern der ersten und zweiten Pulssequenzen basiert. Es wird dann der Mittelwert der kombinierten Pulssequenz ermittelt, um das Gleichstromausgangssignal bereitzustellen.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schrittmotor-Steuer/Regeleinrichtung und ein Schrittmotor-Steuer/Regelverfahren bereitzustellen, welche den Tastfaktor eines Antriebspulses in einer Auflösung steuern/regeln, welche tatsächlich höher als die Oszillationsfrequenz eines Referenzsignals ist, durch ein einfaches Verfahren in einer einfachen Konstruktion, um den Energieverbrauch in einer Zeitgebervorrichtung zu verringern. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuer/Regeleinrichtung eines Schrittmotors vom Energiespartyp zur Verwendung in einer tragbaren Einrichtung und ein Schrittmotorsteuer/Regelverfahren bereitzustellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Pulssignale mit verschiedenen Tastfaktoren in einem geeigneten Verhältnis zusammengesetzt. Die Steuer/Regeleinrichtung erzeugt ein Pulssignal mit einem Zwischentastfaktor bezüglich eines Pulssignals mit einem Tastfaktor, welches normalerweise von dem Referenzsignal erlangt wird, und hält die Steuer/Regelauflösung des Effektivwerts des Antriebspulses auf einem herkömmlichen Niveau oder erhöht es über das herkömmliche Niveau, selbst wenn die Oszillationsfrequenz des Referenzsignals verringert wird.

Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Steuer/Regeleinrichtung eines Schrittmotors vorgesehen, umfassend: einen Pulssignalgenerator, welcher angeordnet ist, um ein Eingangspulssignal von einer Referenzquelle zu empfangen und daraus ein erstes Pulssignal mit einem ersten Tastfaktor und ein zweites Pulssignal mit einem zweiten Tastfaktor zu erzeugen; gekennzeichnet durch eine Auswahlschaltung, welche angeordnet ist, um ein Zusammensetzungssignal und das erste und das zweite Pulssignal zu empfangen und selektiv das erste und das zweite Pulssignal mit dem ersten und dem zweiten Tastfaktor mit einem bestimmten Verhältnis, wie durch das Zusammensetzungssignal bestimmt, auszugeben, um auf diese Weise ein Antriebspulssignal mit einem Tastfaktor bereitzustellen, welcher selektiv gemäß dem vorbestimmten Verhältnis, wie von dem Zusammensetzungssignal bestimmt, variiert werden kann; und eine Antriebssteuer/Regeleinheit zur Zufuhr eines Antriebspulssignals zu dem Schrittmotor.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung/Regelung eines Schrittmotors vorgesehen, umfassend: Empfangen eines Eingangspulssignals von einer Referenzquelle und Erzeugen eines ersten Pulssignals mit einem ersten Tastfaktor und eines zweiten Pulssignals mit einem zweiten Tastfaktor daraus; einen Zusammensetzungsschritt zur Bereitstellung eines Zusammensetzungssignals und zur selektiven Ausgabe des ersten und des zweiten Pulssignals mit einem vorbestimmten Verhältnis, wie durch das Zusammensetzungssignal bestimmt, um auf diese Weise ein Antriebspulssignal (DP) mit einem Tastfaktor bereitzustellen, welcher selektiv gemäß dem vorbestimmten Verhältnis, wie durch das Zusammensetzungssignal bestimmt, variiert werden kann; und einen Antriebsschritt zur Zufuhr des Antriebspulssignals zu dem Schrittmotor.

In der Steuer/Regeleinrichtung und dem Steuer/Regelverfahren des Schrittmotors der vorliegenden Erfindung wählt eine Auswahlvorrichtung zwischen dem ersten Pulssignal und dem zweiten Pulssignal aus basierend auf einem Zusammensetzungspulssignal mit einem Tastfaktor von 50%. Auf diese Weise wird ein Pulssignal zusammengesetzt, bei dem das erste Pulssignal und das zweite Pulssignal in einem gleichen Verhältnis auftreten. Das Zusammensetzungspulssignal ergibt, wenn es über seine Periode gemittelt wird, einen Zwischentastfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Tastfaktor. Der Tastfaktor des Zusammensetzungspulssignals ist nicht auf 50% begrenzt. Ein Zusammensetzungspuls mit irgendeinem anderen Tastfaktor kann verwendet werden, so dass sein resultierender Tastfaktor irgendeiner zwischen dem ersten und dem zweiten Tastfaktor ist.

Der Antriebspuls wird aus einer Mehrzahl von Unterpulsen gebildet. Wenn die Antriebssteuer/Regeleinheit den Schrittmotor mit Energie versorgt, wird der Tastfaktor der Unterpulse, basierend auf dem ersten und dem zweiten Pulssignal und einem zusammengesetzten dritten Pulssignal gesteuert/geregelt. Basierend auf dem dritten Pulssignal wird ein Unterpuls mit einem Tastfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Tastfaktor zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Pulssignal erzeugt. Selbst wenn das erste und das zweite Pulssignal, welche von dem Referenzsignal erlangt werden, eine niedrige Steuer/Regelauflösung mit einer großen Pulsweite des Antriebspulses darstellen, erhöht die Verwendung des dritten Pulssignals die Auflösung des Effektivwerts des Antriebspulses, verengt nämlich die Schrittgröße des Antriebspulses.

Gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet die elektronische Einrichtung trotz einer niedrigen Oszillationsfrequenz des Referenzsignals dennoch mit dem Antriebspuls einer engen Schrittgröße, welcher dem Schrittmotor zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Schrittmotor mit einem niedrigen Effektivantriebspuls entsprechend dem Betriebszustand des Schrittmotors versehen. Das Energiesparmerkmal, welches aus der Verwendung einer niedrigen Oszillationsfrequenz des Referenzsignals resultiert, wird somit beibehalten statt aufgehoben zu werden.

Indem der Steuer/Regeleinrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt wird, einen Zeigerantriebsschrittmotor zu steuern/regeln, kann der Effektivwert des Antriebspulses genau gesteuert/geregelt werden, obgleich die Oszillationsfrequenz des Referenzsignals verringert ist. In der Zeitgebereinrichtung wird der Energieverbrauch des Schrittmotors nicht erhöht und der Energieverbrauch in seiner Elektronik wird verringert, während die Frequenz des Referenzsignals in der Oszillatorschaltung verringert wird.

Eine unveränderte Oszillationsfrequenz gegeben, steuert/regelt die Steuer/Regeleinrichtung der vorliegenden Erfindung für den Schrittmotor den Effektivwert des Antriebspulses noch genauer, so dass der Effektivwert des dem Schrittmotor zugeführten Antriebspulses eine Mindestenergie erhält, welche immer noch den Schrittmotor antreiben kann. Der Energieverbrauch des Schrittmotors wird so verringert.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand eines weiteren Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:

1 ein Blockdiagramm ist, welches eine Zeitgebervorrichtung zeigt, die eine Steuer/Regeleinrichtung der vorliegenden Erfindung enthält;

2 ein schematisches Diagramm einer Zusammensetzungsschaltung, welche Pulssignale mit verschiedenen Tastfaktoren zusammensetzt, in einer Pulsgeneratorschaltung der Steuer/Regeleinrichtung der 1 ist;

3 ein Flussdiagramm ist, welches das Verfahren zeigt, in welchem die Steuer/Regeleinrichtung der 1 einen Antriebspuls eines verschiedenen Effektivwerts erzeugt;

4 ein Zeitdiagramm ist, welches zeigt, wie die in 2 gezeigte Zusammensetzungsschaltung den Antriebspuls von einem Pulssignal unter Verwendung der Pulssignale mit verschiedenen Tastfaktoren zusammensetzt; und

5 ein Zeitdiagramm ist, welches zeigt, wie ein Pulssignal eines verschiedenen Tastfaktors basierend auf einem Zusammensetzungssignal zusammengesetzt wird, welches von dem in 4 gezeigten verschieden ist, und wie der Antriebspuls basierend auf dem Pulssignal zusammengesetzt wird.

Auf die Zeichnungen Bezug nehmend wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behandelt. 1 ist ein Blockdiagramm, welches allgemein eine Zeitgebervorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zeitgebervorrichtung 1 umfasst einen Schrittmotor 10, eine Steuer/Regeleinrichtung 20 zur Steuerung/Regelung des Schrittmotors 10, ein Räderwerk 50 zur Übertragung der Drehung des Schrittmotors 10 und einen Sekundenzeiger 61, einen Minutenzeiger 62 und einen Stundenzeiger 63, welche durch das Räderwerk 50 angetrieben werden. Der Schrittmotor 10 umfasst eine Antriebsspule 11, welche eine magnetische Kraft in Reaktion auf einen von der Steuer/Regeleinrichtung 20 zugeführten Antriebspuls erzeugt, einen durch die Antriebsspule 11 erregten Stator 12 und einen Rotor 13, welcher innerhalb des Stators 12 dreht. Der Rotor 13 ist ein scheibenartiger Zweipol-Permanentmagnet und besteht aus einem Einphasen-Schrittmotor 10 vom PM-Typ (Permanentmagnet-Drehtyp). Der Stator 12 ist mit magnetisch gesättigten Abschnitten 17 versehen, so dass verschiedene Pole jeweils unter der Magnetkraft der Antriebsspule 11 in Phasen 15 und 16 um den Rotor 13 erzeugt werden. Um die Drehrichtung des Rotors 13 zu steuern/regeln, besitzt der Stator 12 eine Innenkerbe an einer geeigneten Position an ihrem Innenumfang. Bei dieser Anordnung findet ein Verzahnungsmoment (cogging torque) statt, um den Rotor 13 an seiner richtigen Position zu stoppen.

Die Drehung des Rotors 13 des Schrittmotors 10 wird zu jedem Zeiger durch das Räderwerk 50 übertragen, welches ein fünftes Rad und Ritzel 51, welches mit dem Rotor 13 über ein Ritzel kämmt, ein viertes Rad und Ritzel 52, ein drittes Rad und Ritzel 53, ein zweites Rad und Ritzel 54, ein Minutenrad 55 und ein Stundenrad 56 umfasst. Der Sekundenzeiger 61 ist mit der Welle des vierten Rads und Ritzels 52 verbunden, der Minutenzeiger 62 ist mit der Welle des zweiten Rads und Ritzels 54 verbunden und der Stundenzeiger 63 ist mit der Welle des Stundenrads 56 verbunden. Die Zeit wird durch diese Zeiger angezeigt, welche sich im Takt mit dem Motor 13 bewegen. Ein Getriebemechanismus (nicht gezeigt) kann mit dem Räderwerk 50 verbunden sein, um das Jahr, den Monat und den Tag anzuzeigen.

Die Zeitgebervorrichtung 1 zeigt die Zeit an, während der Schrittmotor 10 dreht. Der Schrittmotor 10 wird mit einem Antriebspuls in Synchronisation mit einem Zeitsignal einer vorbestimmten Frequenz (1 Hz) versorgt. Die Steuer/Regeleinrichtung 20 zur Steuerung/Regelung des Schrittmotors 10 umfasst eine Oszillatorschaltung 22, welche einen Referenzpuls BP mit einer Referenzfrequenz unter Verwendung einer Referenzoszillationsquelle 21, wie z. B. eines Kristalloszillators, ausgibt, einen Frequenzteiler 23, welcher eine Frequenzteilung des Referenzpulses vornimmt, um Pulse WP1-WPm (m ist eine ganze Zahl) mit verschiedenen Frequenzen auszugeben, einen Pulssignalgenerator (Wellenform-Former) 25, welcher ein Pulssignal ausgibt, das verwendet wird, um den Antriebspuls zu erzeugen, welcher dem Schrittmotor 10 zuzuführen ist, basierend auf einer Gruppe von Pulsen 24, welche von dem Frequenzteiler 23 zugeführt werden. Der Pulssignalgenerator 25 gibt eine Mehrzahl von Pulssignalen aus. In dieser Ausführungsform gibt der Pulssignalgenerator 25 beispielsweise ein Pulssignal P1 zur Erzeugung des Antriebspulses DP, welcher dem Schrittmotor 10 zuzuführen ist, ein Pulssignal (Zusatzpuls) P2, welcher verwendet wird, um einen ausreichend großen Antriebspuls dem Schrittmotor 10 zur Drehung zuzuführen, wenn der Schrittmotor 10 nicht zu drehen beginnt, und ein Pulssignal P3 zur Erzeugung eines Entmagnetisierungspulses PE, um die magnetische Kraft zu Entmagnetisieren, welche im Anschluss an die Zufuhr des großen Antriebspulses in der Antriebsspule 11 resident ist.

Die Steuer/Regeleinrichtung 20 umfasst auch eine Antriebssteuer/Regelschaltung 30, welche CMOS-Transistoren 32 und 33 in einer Antriebsschaltung 31 in Reaktion auf diese von dem Pulssignalgenerator 25 zugeführten Signale steuert/regelt. Die Antriebsschaltung 31 steuert/regelt die Antriebssteuer/Regelschaltung 30, und führt den Antriebspuls der Antriebsspule 11 in dem Schrittmotor 10 zu. Der Schrittmotor 10 dreht auf diese Weise. Mit der Verdrahtung, welche den Antriebspuls von der Antriebsschaltung 31 zu der Antriebsspule 11 leitet, ist ein Detektor 39 verbunden, welcher die Drehung des Rotors 13 durch Aufnehmen einer induzierten Spannung infolge der Zufuhr des Antriebspulses erfasst. Die Antriebssteuer/Regelschaltung 30 wird mit einem Erfassungssignal von dem Detektor 39 versorgt, so dass der Antriebspuls eines geeigneteren Effektivwerts den Schrittmotor 10 zu einer geeigneteren Zeit zugeführt wird.

Die Steuer/Regeleinrichtung 20 erzeugt den Antriebspuls DP, welcher aus einer Mehrzahl von Unterpulsen mit engen Pulsweiten aufgebaut ist und der Effektivwert des Antriebspulses DP wird durch eine Änderung der Tastfaktoren der Unterpulse gesteuert/geregelt. Zu diesem Zweck gibt der Pulssignalgenerator 25 Pulssignale GP1–GPn (n ist eine ganze Zahl) zur Erzeugung der Unterpulse aus, welche verschiedene Tastfaktoren besitzen.

Auf 2 Bezug nehmend, erzeugt der Pulssignalgenerator 25 das Pulssignal GPi mit einem verschiedenen Tastfaktor. Der Pulssignalgenerator 25 in dieser Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl von Generatorschaltungen 27, die jeweils ein Pulssignal GPi erzeugen mit einer Auflösung (Schrittweite) eines Tastfaktors von 1/16 basierend auf der Referenzfrequenz BP von 32 kHz und einem Pulssignal WPh einer geeigneten Frequenz, beispielsweise 2 kHz, in welche die Referenzfrequenz BP unterteilt ist. Das in der Generatorschaltung 27 erzeugte Pulssignal GPi wird der Antriebssteuer/Regelschaltung 30 zugeführt. Der Pulssignalgenerator 25 umfasst in dieser Ausführungsform eine Auswahlschaltung 28, welche Pulssignale GPi und GPi + 2 empfängt, mit einer Tastfaktordifferenz von 1/16 dazwischen, welche von der Generatorschaltung 27 ausgegeben werden. Die Auswahlschaltung 28 ist eine Zusammensetzungsschaltung, welche abwechselnd das Pulssignal GPi und das Pulssignal GPi + 2 mit den verschiedenen Tastfaktoren in einem vorbestimmten Verhältnis (z. B. 50%) ausgibt und ein Pulssignal GPi + 1 mit einem von dem des Pulssignals GPi um 1/32 verschiedenen Tastfaktor zusammensetzt. Das Pulssignal GPi + 1 wird auch der Antriebssteuer/Regelschaltung 30 zugeführt.

Die Auswahlschaltung 28 umfasst zwei Und-Gatter 29a und 29b, deren Ausgänge miteinander verbunden sind. Das Und-Gatter 29a erhält das Pulssignal GPi und ein Zusammensetzungspulssignal CP während das Und-Gatter 29b das Pulssignal GPi + 2 und ein Zusammensetzungssignal CP an seinem invertierten Eingang empfängt. Die Auswahlschaltung 28 gibt das Pulssignal GPi aus, wenn das Zusammensetzungssignal CP ein hohes Niveau besitzt und gibt das Pulssignal GPi + 2 aus, wenn das Zusammensetzungssignal CP ein niedriges Niveau besitzt. Wenn der Tastfaktor des Zusammensetzungssignals CP 50% beträgt, werden das Pulssignal GPi und das Pulssignal GPi + 2 mit gleichen Dauern ausgegeben. Die Auswahlschaltung 28 gibt somit ein Pulssignal mit einem Zwischentastfaktor zwischen den Pulssignalen GPi und GPi + 2 mit einer Schrittweite von 1/16 aus, nämlich das Pulssignal GPi + 1 mit einer Schrittweite von 1/32. Das Pulssignal GPi + 1 wie auch die Pulssignale GPi und GPi + 2 werden der Antriebssteuer/Regelschaltung zugeführt und verwendet, um den Effektivwert (quadratischen Mittelwert) des Antriebspulses DP zu steuern/regeln.

3 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zeigt, in welchem die Steuer/Regeleinrichtung 20 den Antriebspuls DP mit einem geeigneten Effektivwert erzeugt. Im Schritt ST1 gibt der Oszillator 22 den Referenzpuls BP aus. Im Schritt ST2 erzeugt die Mehrzahl von Generatorschaltungen 27 in dem Pulssignalgenerator 25 eine Mehrzahl von Pulssignalen GPj mit verschiedenen Tastfaktoren. Nun sei GPj ein von der Generatorschaltung 27 erzeugtes ungeradzahliges Pulssignal. Im Schritt ST3 werden ein Paar benachbarte ungeradzahlige Pulssignale GPj in die Auswahlschaltung 28 eingegeben. Die in die Auswahlschaltung 28 eingegebenen ungeradzahligen Pulssignale werden abwechselnd gemäß dem Zusammensetzungssignal CP ausgegeben und ein geradzahliges Pulssignal GPk wird zwischen dem ungeraden Paar zusammengesetzt. Im Schritt ST4 werden die ungeradzahligen Pulssignale GPj und das geradzahlige Pulssignal GPk, nämlich alle von dem Pulssignalgenerator 25 erzeugten Pulssignale GPi (i = 1 bis n) in die Antriebssteuer/Regelschaltung 30 eingespeist. Die Antriebssteuer/Regelschaltung 30 erzeugt den Antriebspuls mit einem vorbestimmten Effektivwert basierend auf einem Pulssignal mit einem geeigneten Tastfaktor unter diesen Pulssignalen GPi und leitet sie zu dem Schrittmotor.

4 ist ein Zeitdiagramm, welches zeigt, wie die Auswahlschaltung 28 ein Pulssignal mit einem Zwischentastfaktor erzeugt. Das 2 kHz-Pulssignal GPi und das 2 kHz-Pulssignal GPi + 2 (die in 3 gezeigten ungeradzahligen Pulssignale GPj), welche von dem Referenzpuls BP abgeleitet sind, besitzen jeweilige Tastfaktoren von 8/16 und 9/16. Durch Zusammensetzen dieser Pulssignale gemäß einem 1 kHz-Zusammensetzungssignal CP mit einem Tastfaktor von 50% erscheinen abwechselnd das Pulssignal GPi und das Pulssignal GPi + 2. Bei dieser Anordnung wird somit das Pulssignal GPi + 1 mit einem Tastfaktor von 17/32 (das in 3 gezeigte geradzahlige Pulssignal GPk) erhalten. Die Antriebssteuer/Regelschaltung 30 setzt das Pulssignal P1 mit einer Pulsweite von 3 ms und das Pulssignal GPi + 1 zusammen, um in dem Antriebspuls DP zu resultieren, welcher aus dem Unterpuls mit einem Tastfaktor von 17/32 aufgebaut ist, welcher dann zu der Antriebsschaltung 31 geleitet wird.

Auf 5 Bezug nehmend ist das Pulssignal GPi + 1 unter Verwendung eines 0,5 kHz Zusammensetzungssignals CP' zusammengesetzt, welches von der obigen Frequenz verschieden ist. In diesem Fall ist auch das zusammengesetzte Pulssignal GPi + 1 aus dem Pulssignal GPi und dem Pulssignal GPi + 2 aufgebaut, welche abwechselnd jeden halben Zyklus des Zusammensetzungssignals CP' erscheinen. Dies führt zu dem Pulssignal GPi + 1, welches einen Tastfaktor 17/32 besitzt, wenn es über die Periode des Zusammensetzungssignals CP' gemittelt wird. Da die Pulsweite des Pulssignals P1 nicht mit einem ganzzahligen Vielfachen der Periode des Zusammensetzungssignals CP' übereinstimmt, führt eine Kombination des Pulssignals GPi + 1 und des Pulssignals P1 mit einer Pulsweite von 3 ms zu einem Antriebspuls DP, welcher aus einem Unterpuls SP mit einem mittleren Tastfaktor von 25/48 aufgebaut ist. Durch eine Änderung des Tastfaktors des Zusammensetzungssignals CP kann ein Pulssignal GP mit einem dazwischenliegenden Tastfaktor ausgegeben werden. Beispielsweise kann durch das Zuführen von Zusammensetzungssignalen von CP mit einem Tastfaktor von 25%, 50% und 75% ein Pulssignal GP mit einem Tastfaktor mit einer Schrittweite von 1/64 erhalten werden.

Die Steuer/Regeleinrichtung 20 der Zeitgebervorrichtung 1 kombiniert die Pulssignale GPi mit den verschiedenen Tastfaktoren, welche von dem Referenzsignal BP abgeleitet werden, unter Verwendung eines Zusammensetzungssignals CP, beispielsweise mit einem Verhältnis von 50%, und resultiert in einem Pulssignal GPi + 1 mit einem Tastfaktor, welcher zwischen den Tastfaktoren dieser Pulssignale GPi liegt. Unter Verwendung der Pulssignale GPi und GPi + 1 steuert/regelt die Steuer/Regeleinrichtung 20 die Tastfaktoren der Unterpulse in einer Schrittweite enger als der direkt von dem Referenzsignal BP abgeleiteten Schrittweite und steuert/regelt daher den Effektivwert des Antriebspulses DP in einer höheren Auflösung als der des Referenzpulses BP. Wenn eine Frequenz des Referenzsignals gegeben ist, welche niedriger als die Frequenz des herkömmlichen Referenzsignals BP ist, kann die Steuer/Regeleinrichtung 20 immer noch den Effektivwert des Antriebspulses DP mit einer Steuer/Regelgenauigkeit vergleichbar mit der einer herkömmlichen steuern/regeln. Selbst mit einem Niederfrequenzreferenzsignal BP kann ein geeigneter Antriebspuls mit einem geeigneten Effektivwert eine Zunahme des Energieverbrauchs des Motors verhindern. Durch eine Änderung des Tastfaktors des Zusammensetzungspulses CP wird die Steuer/Regelschrittgröße weiter verengt, was den Energieverbrauch des Motors weiter reduziert.

Eine Verringerung der Frequenz des Referenzsignals BP reduziert den Energieverbrauch des Oszillators 22 und die Anzahl an Frequenzteilungsstufen in dem Frequenzteiler 23. Der Energieverbrauch der Schaltung der Vorrichtung wird so verringert. In der Vorrichtung 1 verringert die Verwendung des Niederfrequenzreferenzsignals BP den Gesamtenergieverbrauch. Durch eine Steuerung/Regelung des Tastfaktors des Zusammensetzungssignals wird die Frequenz des Referenzsignals BP noch weiter verringert, was zu einer weiteren Verringerung des Energieverbrauchs führt.

Wenn dieselbe Oszillationsfrequenz gegeben ist, steuert/regelt die vorliegende Erfindung den Effektivwert des Motorantriebspulses in einer genaueren Weise. Gemäß der Steuer/Regeleinrichtung und dem Verfahren zur Steuerung/Regelung des Schrittmotors wird der Effektivwert des dem Schrittmotor zugeführten Antriebspulses genau auf eine Mindestenergie gesteuert/geregelt, welche immer noch den Schrittmotor antreiben kann. Der Energieverbrauch des Schrittmotors wird so verringert.

Die vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit Zweiphasen-Schrittmotoren erörtert, welche bevorzugt in der Zeitgebervorrichtung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung arbeitet effektiv in Mehrphasen-(zwei Phasen oder höher)Motoren. Das Antriebsverfahren des Schrittmotors ist nicht auf eine 1-Phasenerregung begrenzt. Der Schrittmotor kann in einer 2-Phasenerregung oder in einer 1–2 Phasenerregung angetrieben werden. Der durch die Steuer/Regeleinrichtung und das Steuer/Regelverfahren der vorliegenden Erfindung gesteuerte/geregelte Schrittmotor ist nicht auf den PM-Typ begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann bei Motoren vom VR-Typ und vom Hybridtyp angewendet werden.

Gemäß der Steuer/Regeleinrichtung und dem Steuer/Regelverfahren der vorliegenden Erfindung werden die Pulse mit den verschiedenen Tastfaktoren, welche von dem Niederfrequenzreferenzsignal hergeleitet sind, kombiniert, um ein Pulssignal mit einem Zwischentastfaktor zusammenzusetzen. Selbst mit der verringerten Referenzsignalfrequenz wird der Tastfaktor des Antriebspulses in einer Schrittweite gleich oder feiner als der der herkömmlichen Technik gesteuert/geregelt. Der Mittelwert des dem Schrittmotor zugeführten Antriebspulses wird genau auf eine Mindestenergie gesteuert/geregelt, welche immer noch den Schrittmotor antreiben kann. Der Energieverbrauch des Schrittmotors wird so verringert. Die Verringerung der Referenzsignalfrequenz resultiert in der Verringerung des Energieverbrauchs der Schaltung der Vorrichtung und der Energieverbrauch für das Antreiben des Schrittmotors wird so verringert.

Da die vorliegende Erfindung den Energieverbrauch der Steuer/Regeleinrichtung zum Steuern/Regeln des Schrittmotors verringert, sind die Steuer/Regeleinrichtung und das Steuer/Regelverfahren für eine tragbare Vorrichtung geeignet, welche heutzutage ein kompakteres Design und Multifunktionen bietet. Beispielsweise verbraucht eine tragbare Vorrichtung wie z. B. eine elektronische Armbanduhr mehr Energie mit einer Multifunktionsfähigkeit, während ihr kompaktes Design die Verwendung einer großen Batterie schwierig macht. Anstelle einer Batterie verwenden manche Armbanduhren einen Generator wie z. B. eine Solarzelle. Selbst in einer solchen Zeitgebervorrichtung mit einer kleinen Energieerzeugungskapazität dient das Steuer/Regelverfahren und die Steuer/Regeleinrichtung der vorliegenden Erfindung dem Energiesparzweck. Ein Langzeit- und zuverlässiger Zeitgeberbetrieb ist sichergestellt. Eine Vielfalt anderer Funktionen, welche an der elektronischen Armbanduhr verfügbar sind, werden auch erfüllt.