JP3738334B2

JP3738334B2 - 発電装置付き電子機器

Info

Publication number: JP3738334B2
Application number: JP22384197A
Authority: JP
Inventors: 吉律浅見; 智夫粕尾
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: JPH1164546A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池付き電子腕時計等の発電装置付き電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば太陽電池付きの電子腕時計は、太陽電池により発電された電圧を充電用の２次電池に蓄え、この充電された２次電池を電源として動作する。
このような、太陽電池による発電電圧を２次電池に充電して動作電源とする電子腕時計では、太陽電池に長時間に渡り光が入射しないことにより２次電池が充電されなくなりその電源電圧が低下していくと、ＬＳＩ等で構成される時計回路の動作電圧以下に到達し時計動作は停止することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、前記発電停止による充電電圧の低下により時計回路の動作が一旦停止した後に、再び太陽電池に光が入射して２次電池が充電され、その電源電圧が上昇していくと、時計回路の動作電圧以上となって該回路動作が再開することになるが、この際、時計回路の初期設定が行なわれず、正常に動作しない問題がある。
【０００４】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、例えば発電による充電電圧が低下して回路動作が一旦停止した後に、該充電電圧が復帰した際に、正常な回路動作を得ることが可能な発電装置付き電子機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の請求項１に係わる発電装置付き電子機器では、発電手段及びこの発電手段の出力電圧で充電される蓄電手段を有する電源回路と、この電源回路の出力電圧で駆動される発振回路と、前記電源回路の出力電圧で駆動され、前記発振回路から出力される信号により動作される時計ＬＳＩと、前記電源回路の出力電圧が、前記時計ＬＳＩの動作下限電圧より若干高い所定の電圧レベルまで低下した際に、前記時計ＬＳＩにオールクリア信号の出力を開始し、前記出力電圧が、前記動作下限電圧及び前記所定の電圧より高い前記発振回路の発振動作の開始電圧に到達した後まで、前記オールクリア信号の出力を継続するオールクリア回路部とを具備したことを特徴とする。
従って、電源回路の充電回復による電源電圧復帰時には、電子回路の動作を自動的に正常な動作に戻すことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係わる太陽電池付き電子腕時計の構成を示すブロック図である。
【０００９】
この電子腕時計は、時計ＬＳＩ１０を備えている。
この時計ＬＳＩ１０は、その内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを有し、例えばＲＯＭに予め記憶されたシステムプログラムに従って各部の動作を制御するもので、この時計ＬＳＩ１０の電源入力端子には、ソーラ発電装置１１による発電動作により充電される２次電池電源（ＶＢＡＴ）１２が接続される。
【００１０】
そして、前記ソーラ発電装置１１と２次電池電源１２との間には、該２次電池電源１２に対する過充電防止回路１３と逆流防止ダイオード１４が接続される。一方、この電子腕時計には、時計ＬＳＩ１０を動作させるための基本クロック信号ＣＬＫとなる、例えば３２ｋHzの発振信号を出力する発振回路１４、時刻設定，アラーム設定，タイマ設定，モード切り換え等の操作を行なうためのスイッチ１５、各動作モードに応じた表示を行なう液晶画面からなる表示装置１６、時報音，アラーム音等のブザー音を発生する報音装置１７が備えられ、これらは何れも時計ＬＳＩ１０に接続される。
【００１１】
また、この電子腕時計には、前記２次電池電源（ＶＢＡＴ）１２により時計ＬＳＩ１０に供給される電源電圧Ｖｂａｔ、及び前記発振回路１４から出力される基本クロック信号ＣＬＫ、この基本クロック信号ＣＬＫに基づき時計ＬＳＩ１０から出力される分周パルス信号ＢＵ及び動作クロック信号ＣＫに従って、時計ＬＳＩ１０に対するオールクリア（初期設定）信号ＡＣを出力するＡＣ回路部１８が備えられる。
【００１２】
このＡＣ回路部１８は、前記２次電池電源１２の電源電圧が、例えばソーラ発電装置１１からの充電不足により、前記時計ＬＳＩ１０の動作下限電圧より若干高い所定の電圧レベルまで低下した際に、該時計ＬＳＩ１０に対するオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力を開始し、また、前記２次電池電源１２の電源電圧が、例えばソーラ発電装置１１からの充電回復により、前記発振回路１４による発振動作の開始電圧まで到達した後の一定時間経過後まで前記時計ＬＳＩ１０に対するオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力を継続する。
【００１３】
なお、前記発振回路１４の発振開始電圧は、前記ＡＣ回路部１８において検出する所定の電圧レベルより高く、また、発振停止電圧は、前記時計ＬＳＩ１０の動作下限電圧より低くＣＭＯＳ−ＩＣの動作電圧より高いヒステリシス特性をもって設定される。
【００１４】
図２は前記太陽電池付き電子腕時計におけるＡＣ回路部１８の構成を示すブロック図である。
このＡＣ回路部１８は、ラッチ回路ＦＦ、電圧低下ＡＣ回路２０、発振停止検出回路２１、遅延用カウンタ２２、２つのナンドゲートＮＡＮＤ−Ａ，ＮＡＮＤ−Ｂ、及びインバータＩＮＶを組み合わせて構成される。
【００１５】
ラッチ回路ＦＦのセット端子Ｓには、ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａの出力信号が供給され、入力端子Ｉには、時計ＬＳＩ１０から出力される分周パルス信号ＢＵが供給され、クロック端子ＣＫには、時計ＬＳＩ１０から出力される動作クロック信号ＣＫが供給される。
【００１６】
このラッチ回路ＦＦの出力端子Ｘからは、電圧低下ＡＣ回路２０に対するイネーブル信号ＥＮが出力される。
そして、電圧低下ＡＣ回路２０の出力信号ＯＵＴは、前記ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａの第１端子に供給されると共に、ナンドゲートＮＡＮＤ−Ｂの第１端子にも供給される。
【００１７】
一方、発振停止検出回路２１の入力端子ＩＮには、発振回路１４から出力された基本クロック信号ＣＬＫが供給され、またその出力信号ＯＵＴは、前記ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａ及びＮＡＮＤ−Ｂそれぞれの第２端子に共に供給される。
【００１８】
そして、前記ナンドゲートＮＡＮＤ−Ｂの出力信号は遅延用カウンタ２２のリセット端子Ｒに供給され、この遅延用カウンタ２２のカウンタクロック端子ＣＫには、前記発振回路１４から出力される基本クロック信号ＣＬＫが供給され、そのカウンタ出力信号ＯＵＴは、インバータＩＮＶを介して前記オールクリア（初期設定）信号ＡＣとして時計ＬＳＩ１０へ出力される。
【００１９】
この遅延用カウンタ２２は、ナンドゲートＮＡＮＤ−Ｂの出力信号が“Ｈ”→“Ｌ”に変化してリセット信号Ｒの供給が停止した時点から、クロック端子ＣＫに供給される基本クロック信号ＣＬＫを一定時間カウントして、カウンタ出力信号ＯＵＴを“Ｌ”→“Ｈ”に変化し、オールクリア（初期設定）信号ＡＣを“Ｈ”→“Ｌ”に変化させる。
【００２０】
図３は前記太陽電池付き電子腕時計のＡＣ回路部１８における電圧低下ＡＣ回路２０の構成を示す回路図である。
この電圧低下ＡＣ回路２０は、コンパレータ２０ａと基準電圧設定部２０ｂ，２０ｃとを組み合わせて構成され、前記ラッチ回路ＦＦの出力端子Ｘから供給されるイネーブル信号ＥＮが“Ｌ”でコンパレータ回路のＯＦＦ中においては、出力信号ＯＵＴは“Ｈ”となり、また、イネーブルＥＮが“Ｈ”でコンパレータ回路のＯＮ中においては、出力信号ＯＵＴは、前記２次電池電源１２の電源電圧Ｖｂａｔが所定の電圧レベルより高い場合に“Ｈ”となり、低い場合に“Ｌ”となる。
【００２１】
図４は前記太陽電池付き電子腕時計のＡＣ回路部１８における発振停止検出回路２１の構成を示す回路図である。
この発振停止検出回路２１は、入力端子ＩＮと出力端にあるノアゲートＮＯＲのノード１との間に設けられ、発振回路１４から入力端子ＩＮに供給される３２ｋHzの基本クロック信号ＣＬＫの信号周期に応じて交互にＯＮ動作する一対のスイッチ素子ＳＷ１ａ，ＳＷ２ａ、及びこのスイッチ素子ＳＷ１ａ，ＳＷ２ａと反転動作するように前記ノアゲートＮＯＲのノード２との間に設けられた他の一対のスイッチ素子ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ｂを備えてなり、各第１スイッチ素子ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂには、そのそれぞれにおいてＶＤＤとの間に高抵抗Ｒを直列に接続し、また、各第２スイッチ素子ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂに対しては、そのそれぞれにおいてコンデンサＣａ，Ｃｂを並列に接続してなる。
【００２２】
つまり、この発振停止検出回路２１において、入力端子ＩＮに発振回路１４からの基本クロック信号ＣＬＫが供給されている発振中の状態では、一対のスイッチ素子ＳＷ１ａ，ＳＷ２ａ、ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ｂがそのそれぞれにおいて交互にＯＮ動作するが、ＶＤＤ側の各スイッチ素子ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂには高抵抗Ｒが直列に接続されているので、ノード１，ノード２は何れも略ＶＣＨレベル“Ｌ”となり、ノアゲートＮＯＲを介した出力信号ＯＵＴは“Ｈ”となる。
【００２３】
また、この発振停止検出回路２１において、入力端子ＩＮに発振回路１４からの基本クロック信号ＣＬＫが供給されていない発振停止の状態では、入力端子ＩＮが“Ｈ”固定の場合と“Ｌ”固定の場合との２通りの場合が存在するが、“Ｈ”固定の場合、各スイッチ素子ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがそれぞれＯＮ，ＯＦＦとなり、各スイッチ素子ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂがそれぞれＯＦＦ，ＯＮとなるため、ノード１はＶＤＤレベル“Ｈ”に充電されると共に、ノード２はＶＣＨレベル“Ｌ”となり、ノアゲートＮＯＲを介した出力信号ＯＵＴは“Ｌ”となる。
【００２４】
入力端子ＩＮが“Ｌ”固定の場合、前記“Ｈ”固定の場合と全く逆の作用で、ノード１がＶＣＨレベル“Ｌ”、ノード２がＶＤＤレベル“Ｈ”となり、ノアゲートＮＯＲを介した出力信号ＯＵＴは同様に“Ｌ”となる。
【００２５】
次に、前記構成による太陽電池付き電子腕時計の電源電圧の変動に伴なうオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力動作について説明する。
図５は前記太陽電池付き電子腕時計の電源電圧の変動に伴なうオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力動作を示すタイミングチャートである。
【００２６】
図６は前記太陽電池付き電子腕時計の電源電圧の低下時におけるオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力動作を示すタイミングチャートである。
図７は前記太陽電池付き電子腕時計の電源電圧の上昇時におけるオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力動作を示すタイミングチャートである。
【００２７】
まず、２次電池電源１２による電源電圧Ｖｂａｔが、電圧低下ＡＣ回路２０における所定の電圧検出レベルよりも高い状態では、時計ＬＳＩ１０から出力される分周パルス信号ＢＵは、同時計ＬＳＩ１０から出力される動作クロック信号ＣＫに従いＡＣ回路部１８のラッチ回路ＦＦにラッチされ、このラッチ回路ＦＦの出力端子Ｘからは、分周パルス信号ＢＵに同期したイネーブル信号ＥＮが電圧低下ＡＣ回路２０に供給される。
【００２８】
この際、電圧低下ＡＣ回路２０の出力信号ＯＵＴは、前記図３にて示したように、イネーブル信号ＥＮが“Ｌ”でコンパレータ回路のＯＦＦ中、及びイネーブル信号ＥＮが“Ｈ”でコンパレータ回路のＯＮ中の何れにあっても、“Ｈ”のまま保持される（タイミングａ）。
【００２９】
この際、発振停止検出回路２１の出力信号ＯＵＴは、発振中につき“Ｈ”に保持されているので、ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａ，ＮＡＮＤ−Ｂの出力信号は、何れも“Ｌ”となっている。
【００３０】
そして、例えばソーラ発電装置１１に対する光の入射が無く、２次電池電源１２に充電不足が生じ、その電源電圧Ｖｂａｔが次第に低下して前記電圧低下ＡＣ回路２０における所定の電圧検出レベルを下回ると、ラッチ回路ＦＦから出力されるイネーブル信号ＥＮに応じて、電圧低下ＡＣ回路２０の出力信号は“Ｈ”→“Ｌ”となり、ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａ，ＮＡＮＤ−Ｂの出力共に“Ｌ”→“Ｈ”に変化する（タイミングｂ）。
【００３１】
すると、遅延カウンタ２２には、前記ナンドゲートＮＡＮＤ−Ｂからのリセット信号Ｒ“Ｈ”が供給され、該遅延カウンタ２２のカウンタ出力信号ＯＵＴは“Ｈ”→“Ｌ”に、また、オールクリア（初期設定）信号ＡＣは“Ｌ”→“Ｈ”に変化する。
【００３２】
この際、前記ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａの出力が“Ｈ”に変化したままとなり、ラッチ回路ＦＦはセットされたままとなるので、電圧低下ＡＣ回路２０におけるイネーブル信号ＥＮは連続的に“Ｈ”に保持されたままとなる（タイミングｃ）。
【００３３】
そして、前記２次電池電源１２による電源電圧Ｖｂａｔが低下して、発振回路１４における発振停止電圧を下回ると、発振停止検出回路２１からの出力信号ＯＵＴは発振停止中の“Ｌ”に変化する（タイミングｄ）。
【００３４】
この後、前記２次電池電源１２による電源電圧Ｖｂａｔがさらに低下して、ＣＭＯＳ−ＩＣの動作電圧を下回ると、前記電圧低下ＡＣ回路２０におけるイネーブル信号ＥＮ及びその出力信号ＯＵＴ、発振停止検出回路２１の出力信号ＯＵＴも不定の状態となるが、例えば前記ソーラ発電装置１１による２次電池電源１２の充電が再開され、その電源電圧ＶｂａｔがＣＭＯＳ−ＩＣの動作電圧以上に復帰すると、ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａの出力は“Ｈ”、ラッチ回路ＦＦの出力であるイネーブル信号ＥＮは“Ｈ”に維持されるので、電圧低下ＡＣ回路２０の出力信号ＯＵＴは“Ｌ”、ナンドゲートＮＡＮＤ−Ｂの出力信号は“Ｈ”のまま維持され、遅延用カウンタ２２からインバータＩＮＶを介して出力されるオールクリア（初期設定）信号ＡＣは“Ｈ”のまま維持される（タイミングｅ）。
【００３５】
そして、前記２次電池電源１２による電源電圧Ｖｂａｔがさらに上昇して、電圧低下ＡＣ回路２０における所定の電圧検出レベルまで復帰すると、当該電圧低下ＡＣ回路２０の出力信号ＯＵＴが“Ｌ”→“Ｈ”に変化する（タイミングｆ）。
【００３６】
この後、さらに、前記２次電池電源１２による電源電圧Ｖｂａｔが上昇して、発振回路１４における発振開始電圧まで復帰すると、発振停止検出回路２１の出力信号ＯＵＴが“Ｌ”→“Ｈ”に、各ナンドゲートＮＡＮＤ−Ａ，ＮＡＮＤ−Ｂの出力信号が“Ｈ”→“Ｌ”に変化し、ラッチ回路ＦＦから電圧低下ＡＣ回路２０に供給されるイネーブル信号ＥＮの発生タイミングが、時計ＬＳＩ１０から出力される分周パルス信号ＢＵ及び動作クロック信号ＣＫに応じたタイミングに変化すると共に、遅延用カウンタ２２のリセット信号Ｒが“Ｈ”→“Ｌ”に変化したことで、基本クロック信号ＣＬＫの所定数（一定時間：Ｔ）のカウント動作が開始される（タイミングｇ）。
【００３７】
そして、前記発振回路１４の発振動作開始による時計ＬＳＩ１０の正常動作可能復帰時点から、前記遅延用カウンタ２２による一定時間Ｔのカウント動作が終了すると、そのカウンタ出力信号ＯＵＴは“Ｌ”→“Ｈ”に変化し、オールクリア（初期設定）信号ＡＣは“Ｈ”→“Ｌ”に変化する（タイミングｈ）。
【００３８】
これにより、時計ＬＳＩ１０に対するオールクリア（初期設定）信号ＡＣは、２次電池電源１２による電源電圧Ｖｂａｔが該時計ＬＳＩ１０の動作電圧復帰後、さらに発振回路１４の発振動作電圧に復帰してから一定時間Ｔ経過するまで維持されてから解除されるようになり、確実に正常な回路動作に戻せるようになる。
【００４０】
また、前記構成の太陽電池付き電子腕時計によれば、前記電源電圧Ｖｂａｔの復帰に伴ない時計ＬＳＩ１０に供給するオールクリア（初期設定）信号ＡＣは、前記発振回路１４による発振動作の開始後、その基本クロック信号ＣＬＫを所定数（一定時間：Ｔ）カウントしてから解除する構成としたので、該時計ＬＳＩ１０に対するオールクリア処理を確実に行ない、正常な時計動作に戻すことができるようになる。
【００４１】
なお、前記実施形態では、電子腕時計における２次電池電源１２を充電するための発電手段として、ソーラ発電装置１１を用いた場合について説明したが、このような太陽電池に限らず、腕の動きにより回転する回転錘と、ロータ、コイルを有するモータとからなり、該回転錘の回転を増速してモータのロータに伝達してロータを回転させ、コイルに発生する誘起電流により充電する方式を用いてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に係わる発電装置付き電子機器によれば、電源回路の充電回復による電源電圧復帰時には、電子回路の動作を自動的に正常な動作に戻すことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる太陽電池付き電子腕時計の構成を示すブロック図。
【図２】前記太陽電池付き電子腕時計におけるＡＣ回路部の構成を示すブロック図。
【図３】前記太陽電池付き電子腕時計のＡＣ回路部における電圧低下ＡＣ回路の構成を示す回路図。
【図４】前記太陽電池付き電子腕時計のＡＣ回路部における発振停止検出回路の構成を示す回路図。
【図５】前記太陽電池付き電子腕時計の電源電圧の変動に伴なうオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力動作を示すタイミングチャート。
【図６】前記太陽電池付き電子腕時計の電源電圧の低下時におけるオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力動作を示すタイミングチャート。
【図７】前記太陽電池付き電子腕時計の電源電圧の上昇時におけるオールクリア（初期設定）信号ＡＣの出力動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１０ …時計ＬＳＩ、
１１ …ソーラ発電装置、
１２ …２次電池電源、
１３ …過充電防止回路、
１４ …逆流防止ダイオード、
１５ …スイッチ、
１６ …表示装置、
１７ …報音装置、
１８ …ＡＣ回路部、
２０ …電圧低下ＡＣ回路、
２１ …発振停止検出回路、
２２ …遅延用カウンタ、
ＦＦ …ラッチ回路、
ＡＣ …オールクリア（初期設定）信号。

Claims

発電手段及びこの発電手段の出力電圧で充電される蓄電手段を有する電源回路と、
この電源回路の出力電圧で駆動される発振回路と、
前記電源回路の出力電圧で駆動され、前記発振回路から出力される信号により動作される時計ＬＳＩと、
前記電源回路の出力電圧が、前記時計ＬＳＩの動作下限電圧より若干高い所定の電圧レベルまで低下した際に、前記時計ＬＳＩにオールクリア信号の出力を開始し、前記出力電圧が、前記動作下限電圧及び前記所定の電圧より高い前記発振回路の発振動作の開始電圧に到達した後まで、前記オールクリア信号の出力を継続するオールクリア回路部とを具備したことを特徴とする発電装置付き電子機器。