专利名称：旋转控制装置以及旋转控制方法
技术领域：
本发明涉及旋转控制装置以及旋转控制方法，更详细地讲，涉及在利用发条、发动机、电力、人力等使各种旋转体进行旋转时对该旋转体进行调速的旋转控制装置以及旋转控制方法。
背景技术：
作为通过用发电机把发条释放时的机械能变换为电能、使用该电能使旋转控制装置进行工作来控制流过发电机的线圈中的电流值、准确地驱动固定在齿轮组上的表针并准确地显示时刻的电子控制式机械表，已知有在特公平7-119812号公报中记载的钟表。
在该电子控制式机械表中，把基于发电机的转子旋转的信号输入到计数器中，另一方面，来自晶体振荡器的信号也输入到计数器中，把这些计数器的值进行比较，根据其差控制发电机，由此控制其旋转速度。该计数器由所谓的积分计数器构成，该积分计数器把基准时钟脉冲(Ref脉冲)与发电机旋转周期脉冲(G脉冲)的相位差进行比较，如果G脉冲超前，则使U/D计数器进行倒计数，如果G脉冲滞后则进行正计数。
而且，从测定Ref脉冲的一个周期期间的时间得到的值与用积分计数器得到的值一致的时刻开始，对发电机加上制动器，而且持续施加该制动器直到Ref脉冲的一个周期期间的时间测定结束为止。从而，积分计数器的值设定制动器释放时间。即，在积分计数器的值中，对于目标速度(Ref脉冲)，以积分方式计算G脉冲的平均速度达到一致那样的制动器释放时间N。即，在该系统中，采用积分控制。
但是，由于这样的积分控制方式用计数器对每一个周期输出的信号进行计数和比较，因此能够在所设定的时间内对足够长的时间内的转子的平均速度进行调速，能够进行平均的调速工作，然而与此相反，存在不能够即时地调整转子的旋转速度、即响应性差的问题。另外，还存在在将发条的力与制动器的制动力的力关系调整为目标的频率之前产生若干相位偏差这样的问题。
即，积分控制能够用图26的框图表示。一般在发电机/电动机中使用的传递函数已知为1/s(sT+1)。这里，如图26所示，由1/(sT+1)的一次延迟传递函数601和1/s的积分项602构成。从而，在作为控制对象的发电机自身中包含积分因子。设想对该控制对象只进行积分控制情况下的博德曲线图示于图27、28。
在这些博德曲线图中，作为旋转控制稳定的条件，需要相位裕量即增益0db(增益交点)时的相位比-180°超前，增益裕量即相位-180°(相位交点)时的增益在0db以下。
然而，在只进行积分控制的情况下，如图27所示，由于控制对象中滞后-90°，经过积分控制进一步滞后-90°，因而成为-180°附近的相位特性。因此，由于只是积分控制，不能够获得相位裕量和增益裕量，所以难以进行稳定的控制。为此，在特公平7-119812号公报的钟表中，必须以相当低的频率进行控制，成为约在0.016Hz以下的响应特性。
另外，在图28中示出假设把积分计数器的增益取为100倍的情况。这种情况下，相位裕量比-180°滞后，不能够期望稳定的控制。
从上述的数据还可知，在以往只进行积分控制的控制中，虽然能够进行平均的调速，然而存在不能够消除相位偏差的问题。
另外，存在下述问题由于控制的响应性滞后，因此对于手表中手腕振动发生了加速度时这样的剧烈干扰的情况几乎不能够进行响应。
进而，在上述钟表中，由于使用发条作为动力，因此根据其缠绕程度，旋转力变化较大，故产生控制误差，因而发生钟表的快慢。另外，在作为手表利用的情况下，还存在由于手腕的活动在转子等中产生加速度，该振动成为干扰使得控制状态成为不稳定，表针的运动或者发生变化，或者产生快慢这样的问题。
由于这样的积分控制作为旋转体的控制被广泛利用，因此上述的问题不限定于钟表，在控制各种旋转体、例如通过发条使木偶等的旋转体进行旋转动作的各种玩具和把汽油发动机和电马达组合起来的混合型汽车的电马达等需要调速控制的各种旋转体的情况下，也有相同的问题。
本发明的第1个目的在于提供一种能够消除旋转体的相位偏差，提高控制系统的响应性且抗干扰能力强的旋转控制装置以及旋转控制方法。
本发明的第2个目的在于提供一种能够简单地构成电路结构以便能减小电路规模从而能够利用在手表等的装置中的旋转控制装置以及旋转控制方法。
发明的公开本发明是通过对利用从动力源供给的动力旋转的旋转体上加上制动器来控制旋转体的旋转周期的旋转控制装置，其特征在于具有发生对应于旋转体的转数的信号的旋转检测装置，发生对应于旋转体的目标转数的目标信号的目标信号发生装置，通过检测出由上述旋转体检测装置输出的旋转信号和由上述目标信号发生装置输出的目标信号发生成为制动器控制信号的相位差补偿信号的相位差补偿装置，检测出上述旋转信号以及目标信号的频率差发生成为制动器控制信号的频率差补偿信号的频率差补偿装置，利用上述相位差补偿装置的相位差补偿信号以及上述频率差补偿信号装置的频率差补偿信号的至少一种信号来控制制动器的施加方式的制动器控制装置。
本发明中，由于把旋转体的旋转信号与该旋转体的目标信号的相位进行比较，根据其相位差在旋转体的制动器电路中输入作为制动器控制信号的相位差补偿信号，因此能够实现所谓的相位同步电路控制即PLL(Phase-Locked Loop)控制。因此，例如由于可以对旋转体每个周期的旋转信号波形进行比较来设定制动水平，因此一旦进入到锁定范围，则只要信号波形不是瞬时发生很大变动，就能够实现响应性快而且稳定的控制系统，而且还能够消除相位偏差。
进而，由于除去相位差补偿装置以外还设置频率差补偿装置，因此在旋转体的旋转控制刚开始以后，在偏离PLL控制中的锁定范围时，能够使用频率差补偿装置忽略旋转信号和目标信号的相位差进行使速度差接近0的控制，能够使旋转体迅速地进入到锁定范围。从而，如果在用该频率差补偿装置使速度差接近0以后，使用相位差补偿装置进行旋转控制，则与只用相位差补偿装置进行控制的情况相比较，能够防止积累很大的相位偏差，能够迅速地进行旋转体的调速控制。
这里，上述频率差补偿装置具有保持频率差补偿信号的频率差补偿保持装置，上述制动器控制装置具有刚刚开始了旋转控制后的控制开始阶段和旋转控制稳定时的稳定控制阶段这2种控制模式，在上述控制开始阶段中，通过频率差补偿装置的频率差补偿信号进行旋转控制，在稳定控制阶段中，在旋转控制稳定后从控制开始阶段向稳定控制阶段切换时，利用由上述频率差补偿保持装置保持的频率差补偿信号与上述相位差补偿装置的相加信号进行制动器控制。
本发明中，由于在控制开始阶段中使用基于频率差补偿装置的频率差补偿信号进行旋转控制，因此即使旋转体的转数对于目标转数产生很大偏离的情况下，也能够迅速地接近于目标转数，能够进行响应性良好的旋转控制。
进而，在稳定控制阶段中，由于使用频率差补偿信号与相位差补偿信号的相加信号进行旋转控制，因此能够用频率差补偿信号设定大致的制动量，相位差补偿信号可以设定为用于进行以频率差补偿信号不能够控制的微小的控制的制动量，从而通过把各信号相加，能够迅速地求出最佳控制量，能够进一步提高旋转控制的响应性。
另外，由于频率差补偿信号可以计算大致的制动量，因此还能够简化频率差补偿装置的结构。
上述制动器控制装置可以在上述控制开始阶段中根据频率差判定旋转控制是否已稳定。如果以频率差进行判定，则能够可靠而且比较容易地判定旋转控制是否已稳定，能够与旋转体的离散性无关进行适宜的控制切换。
另外，上述制动器控制装置在上述控制开始阶段中，在从控制开始经过了预先确定的预定时间时认为旋转控制已稳定，进行从控制开始阶段向稳定控制阶段的切换。如果根据时间进行判定，则与用频率差进行判定的情况相比能够简化电路结构，可以容易地使电路小型化，能够容易地应用在手表等的小型设备中。
上述相位差控制装置包括相位差检测装置和接受其输出的补偿信号发生装置，上述旋转信号和目标信号是重复脉冲波形，上述相位差检测装置最好构成为具有在目标信号的上升沿或下降沿处进行加法或减法运算、同时在旋转信号的上升沿或下降沿处进行减法或加法运算、对各信号的上升沿和下降沿的数目进行累加的计数器，把该计数器的输出作为相位差信号进行输出。
如果用计数器构成相位差检测装置，则可以使电路结构简单能够容易地实现设备的小型化，还可以降低成本。进而，由于可以使用能够保持多个计数器值的计数器，因此能够在大范围内检测相位差，还由于即使在累计了相位差的情况下也能够保持其累计值，因此能够进行对应于累计的相位差的控制，能够进行更准确的调速控制。
进而，上述相位差补偿装置包括包含有积分作用的相位差补偿滤波器，该相位差补偿滤波器最好包括检测上述相位差信号的符号的符号检测电路、根据相位差的绝对值使分频比可变的分频器和根据上述符号把分频器的输出进行加法或者减法运算的计数器。这种情况下，相位差补偿滤波器成为补偿信号发生装置，计数器的输出成为相位差补偿信号。
由于用相位差信号的绝对值使分频器的分频比可变，因此根据相位差的大小还能够适当地设定相位差补偿信号的大小，能够进行控制，以便迅速地消除相位差。
另外，上述旋转体可以是具备机械能源、由通过齿轮组连接的上述机械能源驱动发生感应电功率而且提供电能的发电机以及与上述齿轮组连接的表针的电子控制式机械表中的上述发电机。如果在这样的电子控制式机械表中应用本发明，则在为了使表针对准从发电机的停止状态开始进行表针对准后再次开始针的运转时，能够使发电机的旋转迅速地与目标转数(来自晶体振荡器的基准频率等)相吻合，能够迅速转移到准确的针运转状态。
进而，上述旋转体可以是具备机械能源、由借助动力传递机构连接的上述机械能源驱动的木偶等的工作构件和与该工作构件连动旋转的旋转构件的玩具中的上述旋转构件。
另外，上述旋转体可以是具备电能源和由上述电能源驱动的电动机的玩具中的上述电动机。
如果把本发明应用在这样各种玩具中，则能够准确而且迅速地控制旋转构件和电动机的旋转速度，还能够对应于玩玩具的孩子们的操作等使旋转速度发生变化，能够进行有变化的高级的游戏。
上述旋转体可以是具备发动机和由上述发动机驱动的还起到电动机作用的发电机的混合型汽车中的上述发电机。如果在这样的混合型汽车中应用本发明，例如进行自动巡回(auto-cruising)控制时，通过使发电机以目标转数旋转能够使发动机输出不发生很大变动地进行速度调整，还能够谋求降低燃料消耗。
本发明的旋转控制方法是通过对由动力源供给的动力旋转的旋转体施加上制动器来控制旋转体的旋转周期的旋转控制方法，其特征在于在比较对应于旋转体的转数的旋转信号和对应于旋转体的目标转数的目标信号并检测出其相位差的同时，检测出上述旋转信号与目标信号的频率差，使用对应于上述相位差的相对差补偿信号与对应于上述频率差的频率差补偿信号中的至少1种信号来控制旋转体的制动器。
本发明中，由于合并使用相位同步控制电路(PLL控制)和频率差控制进行旋转体控制，因此能够迅速地进行旋转体的调速控制，能够实现响应性快而且稳定的旋转体的控制。
这时，在旋转控制刚开始后的旋转开始阶段中，使用频率差补偿信号进行旋转体的制动控制，如果旋转控制稳定则在保持该时刻的频率差补偿信号的同时，切换为稳定控制阶段，在稳定控制阶段中使用被保持的频率差补偿信号与上述相位差补偿信号的相加信号进行旋转体的制动控制。
本发明中，由于在控制开始阶段中使用频率差补偿信号进行旋转控制，在稳定控制阶段中使用频率差补偿信号与相位差补偿信号的相加信号进行旋转控制，因此在控制开始时，即使旋转体的转数在对于目标转数发生很大偏差，也能够迅速地接近目标转数，进行响应性良好的旋转控制，同时在稳定控制阶段中，由于在用频率差补偿信号设定了大致的制动量的基础上，可以用相位差补偿信号调整微小的制动量，因此能够迅速地求出最佳控制量，能够进一步提高旋转控制的响应性。
本发明的旋转控制方法中，可以在上述控制开始阶段中通过频率差判定旋转控制是否已稳定。另外，还可以在上述控制开始阶段中，在从控制开始到经过了预先确定的预定时间时认为旋转控制已稳定，进行从控制开始阶段向稳定控制阶段的切换。
附图的简单说明
图1是示出本发明实施例中的电子控制式机械表的主要部分的平面图。
图2是示出图1的主要部分的剖面图。
图3是示出图1的主要部分的剖面图。
图4是本发明的控制系统的框图。
图5是机械体的控制电路的结构图。
图6是本实施例的控制电路的具体结构图。
图7是本实施例的频率差检测电路的结构图。
图8是本实施例的频率差补偿装置的功能的说明图。
图9是本实施例的相位差检测电路的结构图。
图10是本实施例的相位差检测电路中的波形图。
图11是本实施例的相位差补偿滤波器的结构图。
图12是本实施例的相位差补偿滤波器的工作波形图。
图13是示出本实施例的制动器控制方法的流程图。
图14是示出控制切换流程的一例的流程图。
图15是示出控制切换流程的另一例的流程图。
图16是示出频率控制流程的流程图。
图17是示出Ref1脉冲周期测量流程的流程图。
图18是示出G脉冲周期测量流程的流程图。
图19是示出PLL控制流程的流程图。
图20是示出图19的I值计算流程的流程图。
图21是示出图20的积分增益选择流程的流程图。
图22是示出本发明的变形例的结构图。
图23是示出本发明的另一变形例的结构图。
图24是示出本发明的另一变形例的结构图。
图25是示出本发明的另一变形例的结构图。
图26是示出本发明的现有例的结构的框图。
图27是现有例中的博德曲线图。
图28是现有例中的博德曲线图。
用于实施本发明的最佳形态为了更详细地说明本发明，以下根据附图进行说明。
图1是示出本发明第1实施形态的电子控制式机械表的主要部分的平面图，图2及图3是其剖面图。
电子控制式机械表具有由发条1a、条盒齿轮1b、条盒心轴1c以及条盒盖1d构成的移动条盒1。发条1a外端被固定在条盒齿轮1b上，内端被固定在条盒心轴1c上。条盒心轴1c由底板2和齿轮组桥3支撑，由爪5固定以便与棘轮4一起旋转。
棘轮4与爪6相啮合以便沿着顺时针方向旋转而沿着反时针方向不旋转。另外，由于沿着顺时针方向使棘轮4旋转来缠绕发条1a的方法与机械表的自动缠绕或者手工缠绕的机构相同，因此省略其说明。条盒齿轮1b的旋转被增速为7倍后传递到第2个轮，然后顺序地被增速6.4倍后传递到第3个轮8，被增速9.375倍后传递到第4个轮9，被增速3倍后传递到第5个轮10，被增速10倍后传递到第6个轮11，被增速10倍后传送到转子12，总计被增速126000倍。
在第2个轮7上固定圆形小齿轮7a，圆形小齿轮7a上固定分针13，第4个轮9上固定秒针14。从而，为了使第2个轮7以1rph、第4个轮9以1rpm旋转，可以进行控制以使转子12以5rps旋转。这时的条盒齿轮1b成为1/7rph。
该电子控制式机械表具备由转子12、定子15、绕组16构成的发电机20。转子12由转子磁铁12a、转子小齿轮12b、转子惯性圆板12c构成。转子惯性圆板1c是为了相对于来自移动条盒1的驱动转矩变动，减少转子12的转数变动的机构。定子15在定子体15a上缠绕了4万匝的定子线圈15b。
绕组16在磁心16a上缠绕了11万匝的线圈16b。这里，定子体15a和磁芯16a用PC坡莫合金等构成。另外，定子线圈15b和线圈16b串联连接以便输出加入了各发电电压的输出电压。
其次，参照图4～9说明电子控制式机械表的控制电路。
图4中示出表示本实施形态的功能的框图。在该框图中，动力源101是发条1a，动力传递机构102是由齿轮7～11等构成的增速齿轮组，显示装置106是表针(分针13，秒针14等)，旋转体103是发电机20的转子12。用动力源101发生的力借助动力传递机构102被驱动的旋转体103的转数由制动器装置104减速，可以根据该制动的程度进行控制以使旋转体103以目标转数旋转。
从旋转体103输出旋转信号105。旋转信号105是与旋转体103的转数成比例的重复脉冲信号。如果把旋转信号105的目标频率例如取为10Hz，则在旋转信号105成为10Hz时由与动力传递机构102连动地旋转的表针组成的显示装置106准确地显示时刻。
旋转体103和制动器装置104可以是任何的类型，这里显示的制动器的类型中还包括负的制动作用即加速作用。本实施形态中，旋转体103是发电机20的转子，制动器装置104是连接到发电机20的输出端的可变电阻器或开关。该开关例如能够使用FET等可以作为开关元件利用的晶体管等，能够使用使发电机20的输出端短路而引入制动作用的装置等。进而，如果在发电机20的输出端流入电流也能够进行加速。另外，可以根据旋转体103的种类适宜地设定制动器装置104，该装置可以是在旋转体103上加入摩擦力使其减速的制动器。
接着，用图5所示的本发明控制系统的框图说明控制该电子控制式机械表的控制系统的结构。在控制电路中，设置由发电机20等构成的机械体111、目标信号发生装置112、频率差补偿装置114、相位差补偿装置118以及制动信号生成装置116。
从机械体111输出由脉冲波形构成的旋转信号105。另外，从目标信号发生装置112输出同样的脉冲波形的目标信号113。目标信号113的频率例如是10Hz。这些旋转信号105、目标信号113分别输入到频率差补偿装置114、相位差补偿装置118中。
在频率差补偿装置114中，根据目标信号113与旋转信号105的频率差生成频率差补偿信号115。如果旋转信号105比目标信号113的10Hz快，则沿着加强制动的方向设定频率差补偿信号115，如果慢，则沿着减缓制动的方向设定。由此旋转体103以接近于目标转数的转数进行旋转。
在相位差补偿装置118中，根据目标信号113与旋转信号105的相位差，例如2个信号113、105的下降沿的时间差，生成相位差补偿信号119。例如，如果目标信号113的下降沿先于旋转信号105的下降沿出现，则作为旋转信号105滞后相位差补偿信号119偏向减缓制动作用的方向振动。
在制动器信号生成装置116中，根据频率差补偿信号115和相位差补偿信号119发生制动器信号117，使用该信号117控制机械体111的旋转体103的旋转。如果适当地设定控制环的常数，则旋转体103与目标信号113同步地旋转，表针等显示装置106能够显示准确的时刻。
图6是图5的控制电路的更具体的结构图。使用该图更详细地说明本实施形态的控制电路。
目标信号发生装置112由晶体振荡器121以及分频器122构成，用分频器122对晶体振荡器121的输出进行分频，生成目标信号113。
频率差补偿装置114由频率差检测电路123、频率差补偿滤波器124和保持电路125构成。
频率差检测电路123通过对未图示的时钟进行计数来计算目标信号113与旋转信号105的频率差。频率差补偿滤波器124可以构成为用积分比例微分功能等来实现，以使控制环稳定。本实施例中只用进行最简单的增益调整的装置来构成。
将保持电路125构成为可以根据切换信号129选择是使频率差补偿滤波器124的输出132按原样通过，还是保持被指定时刻的补偿滤波器输出132的值，用该保持电路125构成频率差补偿保持装置。
其次，说明相位差补偿装置118。相位差补偿装置118由相位差检测电路126和相位差补偿滤波器127构成。
相位差检测电路126构成为检测目标信号113与旋转信号105的相位差。该相位差由作为补偿信号发生装置的相位差补偿滤波器127变换为相位差补偿信号119。
相位差补偿滤波器127中包括为了消除稳定相位误差而把误差信号积分后输出的积分因子。对应于机械体111的制动信号117的响应时间常数在旋转体103和动力传递机构102的惯性影响下是相当大的，约1秒左右，因此从稳定条件考虑，将相位差补偿滤波器127的时间常数设定为约10秒以上。
在相位差补偿滤波器127中输入切换信号129作为控制信号。切换信号129用于把滤波器工作切换为工作状态和停止状态，以及用于把来自滤波器的相位差补偿信号119的输出切换为输出或者不输出。
另一方面，制动信号生成装置116具有加法器130以及制动脉冲发生电路131。
加法器130是把从频率差补偿装置114输出的频率差补偿信号115和从相位差补偿装置118输出的相位差补偿信号119进行相加的电路。将该加法器130的输出输入到制动脉冲发生电路131中，制动脉冲发生电路131发生制动信号117。使用该制动信号117对机械体111进行制动控制。
通过使用以上说明的控制方式，由于旋转体130与目标信号113相位同步地旋转，故以晶体振荡器(晶体振子)121的精度准确地旋转，由此显示装置106能够显示准确的时刻。
图7是频率差检测电路123的具体结构图。频率差检测电路127具备第1计数器141、第2计数器142以及减法器146。第1计数器141为了测量目标信号113的频率而在目标信号113的下降沿处被清除，到下一个下降沿之前，对输入到频率差检测电路123中的时钟信号143进行计数。第1计数器141的输出144在目标信号113的下降沿处被保持的值至下一个下降沿之前输出。
第2计数器142也与第1计数器141相同，累计从旋转信号105的下降沿到下一个下降沿为止的频率差检测电路123的时钟信号143，在旋转信号105的下降沿处被保持的值成为输出145。在减法器146中对从第1计数器141的输出144中减去了第2计数器142的输出145的结果进行计数，成为频率差补偿信号147。输入到频率差检测电路123中的时钟信号143例如取为1000Hz，如果把目标信号113取为10Hz，旋转信号105取为15Hz，则频率差信号147成为33左右的计数值。在以上所述中，说明了利用目标信号113和旋转信号105的下降沿的情况，当然也可以使用上升沿。
图8是频率差补偿装置114的功能的说明图。根据该图说明频率差补偿装置114的作用。如果没有频率差补偿装置141而只用相位差补偿装置118构成控制环，则由于机械体111的时间常数如前所述是1秒左右，因此如果不把由相位差补偿滤波器127的时间常数所决定的控制环系统的时间常数取为10秒以上就不能够稳定。这时，相位差补偿滤波器127的积分因子决定制动信号117的频率平均值，而从控制开始为了使积分因子的积分值成为稳定状态需要10秒。在该响应时间的期间内旋转体103从高速旋转状态缓慢地稳定到与目标信号113同步的转数。如果从钟表的使用者观看，达到表的秒针稳定需要10秒以上的时间，因而带有不安感。使用频率差补偿装置114能够把该响应时间缩短到作为机械体111的响应时间的1秒左右。这是由于即使把频率差控制环的环增益提高到很大，控制环仍然稳定的缘故。
图8中进一步把切换信号129分割为4个信号进行显示。即，控制开始信号54、频率控制有效信号53、取样信号52和相位差控制有效信号51。在起动时刻60处接入电源，晶体振荡器121等起动，在不久之后，目标信号稳定在目标频率57。然后，在控制开始时刻61处频率控制有效信号53成为「1」，频率差补偿装置114工作。这时相位差补偿装置118还未进行工作。通过频率差补偿装置114的作用在过渡响应时间59的期间内旋转信号频率56大致稳定在常数值。过渡响应时间59可以减少到约1秒内。在过渡响应时间59以后在切换时刻62处由取样信号52把频率差补偿信号115保持为该时刻的值。进而在切换时刻62处由相位差控制有效信号51来闭合相位差控制环。在切换时刻62处，由于因频率差补偿信号之故，旋转信号105几乎达到目标频率附近，因此在切换时刻62处被闭合的相位差控制环的响应在短时间内收敛。由于被保持的频率差补偿信号15对应于把由动力源101的产生力要高速旋转的旋转体103的转数减速到与目标信号113的频率同步的转数所需要的制动力，因此如果动力源101的产生力发生变动则被保持的频率差补偿信号115将不是适宜的值。例如在动力源101是发条时，如果发条逐渐放松则产生力减小，因此控制开始时在发条被完全缠绕的状态下所保持的频率差补偿信号115变得过大。为了把频率差补偿信号115重新设定为适当的值，在时间63内可以切换为频率控制。
在切换时刻62处，从频率差补偿装置114切换为相位差补偿装置118的理由是，如果由2个装置同时进入控制，则因为2个装置的相互干扰，控制环易于不稳定而难以进行具体的设计。
由于被保持的频率差补偿信号115的值对应于大致的制动力，因此可以不是精确的值。因而，切换时刻62也可以用下述的任一种方法进行设定。
第1种方法是监视频率差信号147，如果成为预先设定的绝对值以内则进行切换。第2种方法是从频率控制环的响应时间的设置值出发，如果经过了确定的时间，则进行切换。
在前者的方法中，具有即使机械体111的特性分散也能够以适当的定时进行切换的优点。在后者的方法中由于能够用定时器构成，因此具有电路结构简单的优点。
图9是相位差检测电路126的结构图。当前常用的相位差检测电路只能够在一个周期以内线性地获得相位差的检测信号，而与此不同，本实施例的相位差检测电路126在一个周期以上的大范围内也可以得到线性的检测信号。
具体地讲，相位差检测电路126具有下降沿检测电路171、下降沿检测电路172和升降计数器173。另外，虽然本实施形态的相位差检测电路126使用目标信号113和旋转信号105的下降沿获得相位差信号147，然而也可以使用上升沿。
在相位差检测电路126中，用下降沿检测电路171检测出目标信号113的下降沿作为升信号175。同样用下降沿检测电路172检测旋转信号105的下降沿得到降信号176。将升信号175和降信号176输入到升降计数器173中，求出升信号175与降信号176的计数的差，作为相位差信号174。这是求出从开始了计数的时刻的目标信号113与旋转信号105的脉冲数的差。
图10(A)示出相位差检测电路126的波形图。相位差信号波形83在目标信号波形81的每个下降沿处增加1，在旋转信号波形82的每个下降沿减1。这里，由于相位差信号定义为目标信号113对于旋转信号105的超前状况，因此在图10(A)的左侧部分，由于旋转信号波形82的周期长，因此相位差信号83向正方向移动，在图10(A)的右侧部分，由于旋转信号波形82与目标信号波形81周期相同，因此相位差信号波形83输出表示两信号的相位差的短脉冲，平均来讲具有稍为正的值而不变化。如果相位差信号波形83把1个周期的相位计数为1，则成为把用波形的电平显示1以上的相位差和用脉宽调制了的波形显示1以下的相位差的波形合成了的波形。
图10(B)与上面的图形相对应，示出目标信号的相位85、旋转信号的相位84和相位差86。由此可知，如果相位差信号波形83通过低通滤波器，则发生与相位差86相同的变化。
通过使用这样的相位差检测电路126，即使对机械体111加入干扰相位差暂时成为大于1个周期的情况下，也由于保持其相位差故调整制动器以使相位差逐渐减小。因此，不会发生表的累计显示偏差。作为对于机械体111的干扰，可考虑把本发明应用到手表中时由手腕运动产生的加速度。另外，由于该相位差检测电路126用计数器构成，因此电路结构简单能够以小规模的电路实现。
图11是相位差补偿滤波器127的结构图。该补偿滤波器127进行由积分和比例构成的所谓PI控制。相位差信号191用乘法器192乘以适当的常数成为比例部分的控制信号199。另外，相位差信号191通过积分因子203成为积分部分的控制信号200。比例部分的控制信号199和积分部分的控制信号200在加法器201中相加后作为相位差补偿信号119输出。
积分因子203由对相位差补偿滤波器127的时钟194进行分频的分频器195、判定相位差信号的符号的符号判定电路193和用符号198改变上升或者下降并对被分频的时钟196进行计数的升降计数器197构成。分频器195为用相位差信号191的绝对值改变其分频比的结构，如果绝对值为「1」时被分频的时钟196的频率取为f1，则如果绝对值是「2」，就把被分频的时钟196的频率分频为f1的2倍。利用上述f1能够调整积分增益。乘法器192是用于决定补偿滤波器的比例放大器的装置。该乘法器192实际上既可以进行乘法运算也可以进行移位。通过像上述那样构成相位差补偿滤波器127，能够以小电路规模来实现。
图12是相位差补偿滤波器127的工作波形图。相位差信号波形211从「负2(-2)」起逐渐成为正方向，一旦成为了「正1(+1)」后再次变化到「负1(-1)」。符号波形213在相位差信号波形211是正时成为「1」(高电平)。被分频了的时钟波形214在相位差信号号波形211的绝对值是「2」时，对时钟212进行2分频，是「1」时进行4分频。另外，该分频比是为了示意性地显示波形而设定的，与实际的分频比不同。实际的分频比可以考虑使积分增益成为适当的值来决定。如果根据符号波形213对被分频了的时钟214进行计数，则可以得到积分部分的控制信号波形215，该信号为把相位差信号波形211进行了积分的波形。
如果相位差信号波形211的绝对值大，则分频比减小。在图12的例中，绝对值是「3」，分频比为1。在绝对值大于「4」时，可以把分频比定为1。该处理相对于误差信号与对积分增益进行限制相对应。即使假设引起旋转体的转数变动30％的外力作为干扰，相位差信号191的绝对值也是约从「4」到「5」，即使进行限制，作为控制特性也没有问题。
其次，参照图13～18的流程图说明本实施形态中的工作。
例如，在缠绕停止状态下的电子控制式机械表的发条，开始进行工作的情况下，如果表起动，则首先起动控制切换流程(步骤1，以下把步骤简记为S)。
控制切换流程是设定从由上述频率差补偿装置114进行的制动器控制切换为由相位差补偿装置118进行的制动器控制的定时的流程。具体地讲，设定图14所示那样的在经过了所设定的预定时间后输出切换信号的流程和如图15所示那样的如果频率差补偿装置114的频率差补偿信号115达到设定的频率范围内则输出切换信号的流程的某一种流程。
在图14所示的流程中，如果起动，则首先解除(初始化)切换信号(S11)，也解除在保持电路125中的数据保持(S12)。接着，使对时间测量用脉冲进行计数的计数器开始工作(S13)，判断计数器值是否达到了预定值(S14)，如果达到设定值，则从分级切换电路128输出切换信号(S15)。
另外，在该流程中虽然没有记述，但设定成使频率控制的减法运算结果中发生了小于「0」即「-」的值时的f值(频率差补偿信号115)成为0，输出FB信号(复位信号)。而且，使用该FB信号使时间测量用的计数器值复位，再次从0开始计数。由此，在输出切换信号时，防止f值成为0。
另一方面，在图15所示的流程中，如果起动，则首先解除(初始化)切换信号(S21)，还解除保持电路125中的数据保持(S22)。接着，取入来自后述的频带控制流程的输出f值(频率差补偿信号115)(S23)，判断该f值是否在所设定的频率范围内(S24)，如果在设定的范围内则从分级切换电路128输出切换信号(S25)。
在输入这些来自分级切换电路128的切换信号之前，如图13所示那样，由频率差补偿装置114进行频率控制(S2)。
由频带差补偿装置114进行的频率控制如图16所示，首先，使用预定的频率增益脉冲Cf对Ref1脉冲(目标信号113)的周期和G脉冲(旋转信号105)的周期进行计数并测量(S31)。
而且，把被测量的各值(Ref1值，G值)输入到减法器146中，进行「f＝Ref1值-G值」的减法运算来计算f值(S32)。接着，判断该f值是否大于0(S33)，小于0时，即减法器136的运算结果为「负」的情况下取「f值＝0」(S34)。而且，把f值作为频率差补偿信号115进行输出(S35)。
因此，在输入切换信号之前，使用f值(频率差补偿信号115)进行制动器控制。
另外，按照图17、18所示的顺序测量Ref1脉冲的周期和G脉冲的周期。
即，Ref1脉冲首先使第1计数器141复位(S36)，使用频率增益脉冲Cf对Ref1脉冲的周期时间进行计数并测量(S37)。而且，根据是否输入了频率增益脉冲Cf来判断Ref1脉冲周期的测量是否结束(S38)，在结束了测量时把计数器值作为Ref1脉冲输出到寄存器等中(S39)。而且，反复进行下一个Ref1脉冲的周期时间的测量。
同样，G脉冲首先使第2计数器142复位(S40)，通过频率增益脉冲Cf对G脉冲的周期时间进行计数并测量(S41)。而且判断是否结束了G脉冲周期的测量(S42)，在结束了测量时把计数器值作为G脉冲输出到寄存器等中(S43)。而且，反复进行下一个G脉冲的周期时间的测量。
存储在该寄存器中的各计数器值(Ref1值，G值)144、145作为图16的流程中S31的测量值。
在进行频率控制时，如图13所示，如果输入切换信号(S3)，则由保持电路125把该时刻的f值(频率差补偿信号115)读入到寄存器中进行保持(S4)。从而，在此之后，f值被固定在输入了频率控制的切换信号的时刻的值。
而且，用该被固定的f值与来自相位差补偿装置118的输出在加法器130中相加了的信号进行基于PLL控制的制动器控制(S5)。
在相位差补偿装置118中，按照图19所示的顺序计算制动信号。首先，从起动时起到输入上述切换信号之前，即在用频率差补偿装置114进行制动器控制的期间内，由相位差检测电路126对相位差信号进行计数(S51)。具体地讲，由根据目标信号113的输入而上升并根据旋转信号105的输入而下降的升降计数器173对相位差信号进行计数。
而且，如果输入了切换信号(S52)，则由相位差补偿滤波器127计算P值(控制信号199)以及I值(控制信号200)(S53)。
通过用乘法器192对于由升降计数器173进行计数的相位差信号的相位偏离量e进行比例放大器乘法运算(移位)处理来计算P值。
另一方面，使用图20的流程计算I值。即，首先，根据相位偏离量e进行积分增益的选择处理(S61)。具体地讲，如图21所示，在分频器195中输入相位偏离量e(S71)，如果相位偏离量e小于1(S72)，则把相位偏离量e判定为0，积分增益脉冲选择为0Hz(S73)。如果相位偏离量e不是小于1(S72)，则判定相位偏离量e是否为1(S74)，如果是1则积分增益脉中选择Ci1Hz(S75)。
另外，如果相位偏离量e不是1，则判定是否小于3(S76)，如果小于3则判定相位偏离量e为2，积分增益脉冲选择Ci2Hz(S77)。
进而，如果相位偏离量e不小于3，则判定是否是3(S78)，如果是3则积分增益脉冲选择Ci3Hz(S79)。另外，如果相位偏离量e不是3，则积分增益脉冲选择Ci4Hz(S80)。
然后，输出被选择的积分增益脉冲(0、Ci1、Ci2、Ci3、Ci4)(S81)。
接着，如图20所示，用符号判定电路193判定G脉冲的相位是超前还是滞后(S62)，在超前的情况下，用所选择的积分增益脉冲测量其超前量，用该测量量使升降计数器197进行正计数(S63)。另外，在滞后的情况下，用所选择的积分增益脉冲测量其滞后量，用该测量量把升降计数器197进行倒计数(S64)。
该升降计数器197计数值成为I值(控制信号200)后进行输出(S65)。
如果计算出P值，I值，则如图19所示，判定G脉冲的超前偏差(S54)。在G脉冲有超前偏差的情况下，把用加法器201进行了「H值＝I值+P值」的运算的结果(H值，相位差补偿信号119)输出到加法器130中(S55)。另一方面，在滞后偏差的情况下，把进行了「H值＝I值-P值」的运算的结果输出到加法器130中(S56)。
而且，在加法器130中把该运算结果的H值(相位差补偿信号119)与被保持在上述保持电路125中的f值(频率差补偿信号115)相加来计算制动信号(N值)(S57)，进行制动器控制。另外，本实施形态中，在频率控制以及PLL控制的各制动器控制时，使用预定的脉冲(Ref2脉冲)进行断续控制(chopping control)(S58)。
在这样的本实施形态中，具有以下的效果。
(1)由于设置了相位差补偿装置118，所以能够用PLL控制来控制旋转体103的旋转。因此，例如由于能够比较旋转体103的每个周期的旋转信号105的波形来设定制动水平，所以一旦进入到锁定范围，则只要信号波形不瞬时地剧烈变动，就能够进行响应性快而且稳定的控制，在此基础上还能够消除相位偏差。从而，能够使旋转体103与目标信号113同步使之准确地旋转，而且由于旋转体103的速度没有很大变动，因此能够把基于制动器的能量损耗抑制为最小限度，能够使旋转体103长时间旋转，能够谋求延长寿命。
因此，如果把本实施形态应用到电子控制式机械表中，则能够进行极高精度的时刻显示，同时还能够制成持续时间长的钟表。
(2)由于除了相位差补偿装置118以外还设置了频率差补偿装置114，因此在旋转体103的旋转控制刚开始以后等偏离PLL控制中的锁定范围时，可以忽略旋转信号105与目标信号113的相位差，使用频率差补偿装置114进行使速度差接近于0的控制，能够把旋转体103迅速地拉入到锁定范围内。而且，在用该频率差补偿装置114使速度差接近于0以后，由于用相位差补偿装置118进行旋转控制，因此与只用相位差补偿装置118进行控制的情况相比较，能够防止积累很大的相位偏差，能够迅速地进行旋转体103的调速控制。即，本实施形态中，在控制开始阶段中通过基于频率差补偿装置114的频率差补偿信号115进行旋转控制，因此即使在旋转体103的转数对于目标转数产生很大偏离的情况下，也能够迅速地接近目标转数，能够进行响应性良好的旋转控制。
因此，特别是应用在电子控制式机械表中时，即使在从进行表针对准而停止了发电机20的状态开始进行针运转的情况下，也能够迅速地转移到正常的针运转状态。
(3)进而，在稳定控制阶段中，由于使用频率差补偿信号115与相位差补偿信号119的相加信号进行旋转控制，因此能够用频率差补偿信号115设定大致的制动量，可将相位差补偿信号119设定成执行不能由频带差补偿信号115控制的微小控制用的制动量，因此通过把各信号进行相加能够迅速地求出最佳的控制量，能够进一步提高旋转控制的响应性。
(4)在此基础上，由于频率差补偿信号115可以计算出大致的制动量，因此还能够简化频率差补偿装置114的结构。
(5)由于用断续方法实现制动器控制，因此在把发电电功率保持为大于预定值的同时，还能够增加制动转矩。因此，在能够维持系统稳定性的同时还能够进行有效的制动器控制。
(6)分级切换电路128在上述控制开始阶段中根据频率差判定旋转控制是否已稳定时，能够可靠而且比较容易地判定旋转控制已稳定，能够与旋转体103的离散性无关地适宜地进行控制的切换。
(7)分级切换电路128在上述控制开始阶段中从控制开始到经过了预先确定的预定时间时，认为旋转控制已稳定，在进行从控制开始阶段向稳定控制阶段的切换时，可以使用定时器等，因此与用频率差进行判断的情况相比较，能够简化电路结构。
(8)由于使用计数器141、142、173构成频率差检测电路123和相位差检测电路126，因此能够简单地构成电路结构，能够容易地使电路小型化，能够容易地应用在手表等的小型设备中，同时还能够降低成本。
进而，由于使用能够保持多个计数值的计数器141、142、173，所以能够在大范围内检测相位差，由于即使在积累了相位差的情况下也能够保持其累计值，因此能够进行对应于累计的相位差的控制，能够进行更准确的调速控制。
(9)在相位差补偿装置128的相位差补偿滤波器127中，由于可以用相位差信号191的绝对值使分频器的分频比可变来选择积分增益脉冲，因此能够这样来进行控制还可以根据相位差的大小适当地设定相位差补偿信号119的大小，迅速地消除相位差。
另外，本发明不限定于上述实施形态，在可以达到本发明目的的范围内的变型、改进等都包括在本发明中。
例如，在上述实施例中，把相位差补偿装置118的P值以及I值进行了加减运算以后，与频率差补偿装置114的f值(频率差补偿信号115)相加，然而也能够像图22和图23所示那样，在用加法器501把频率差补偿装置114的输出(频率差补偿信号115)与相位差补偿装置118的输出I值(积分计数器输出200)相加以后，根据相对偏离量的滞后超前(符号)在加减器502中对相位差补偿装置118的P值(比例放大器输出199)进行加减运算。
另外，图22是分级切换电路(控制切换电路)128以预定时间对切换器503，504进行切换时的结构图，图23是分级切换电路(控制切换电路)128根据频率差控制电路的输出(频率差)对切换器503，504进行切换时的结构图。而且，在控制开始阶段中，由于切换器504没有连接在相位偏离量绝对值检测器505上，因此用切换器503直接把频率差补偿装置114的输出(频率差补偿信号115)输出到加法器501中，用该频率差补偿信号115通过PWM(脉宽调制)换算器506对旋转体103进行调速控制。
另一方面，在分级切换电路(控制切换电路)128中，如果从控制开始阶段切换为稳定控制阶段，则切换器503连接到保持切换时的频率差补偿信号115的保持电路(寄存器)125上，然后输出该值。另外，切换器504连接到相位比较偏离计数器173上，把对应于由相位偏离量绝对值检测器505检测出的相位偏离量e的升降计数器(积分计数器)197的输出200和乘法器(比例放大器)192的输出199输入到加法器501、加减器502中。在加法器501中，对频率差补偿信号115和输出200进行加法运算，在加减器502中根据相位偏离量e的符号对输出199进行加减运算。另外，该加减器502的输出如果为负，则切换器507从加减器502的输出切换到0输出。而且，根据加减器502的输出借助PWM换算器506对旋转体103进行调速控制。
另外，本发明不限定于应用在电子控制式机械表中的情况，也可以应用于使用旋转锤进行发电的自动发电式的钟表以及在内部安装了电池的一般的石英表中。
进而，本发明还能够应用在用弹簧动力进行动作的各种玩具中。
例如，如图24所示，玩具具有发条301、缠绕该发条301的缠绕机构302、传递发条301的机械能的传递机构303、连接到该传递机构303上以上述机械能进行工作的工作构件304、连接到上述传递机构303或者工作构件304上以上述机械能来旋转的旋转体305以及对该旋转体305的转数进行调速的本发明的旋转控制装置306。
作为这样的玩具，例如有下述的开闭式玩具，其中，如果将盒子闭合，则对发条301进行缠绕，而打开盒子则释放发条301，而且盒子内的木偶和动物等发生动作。在该开闭式玩具中，用盒子的开闭机构构成缠绕机构302，能够对木偶等的动作进行调速控制。
作为上述玩具，有用发条驱动行走的汽车型的行走玩具。该玩具是用手工或者往复式(在把轮胎放在地板上的状态下使玩具往复运动来缠绕发条的方式)缠绕发条301，以发条301的能量使轮胎旋转而行走的玩具，通过具有旋转控制装置306能够准确地对行走速度进行调速，通过能用开关等来改变目标信号，可使行走速度改变。
作为上述玩具，有引导行走体沿着玩具盘上行走的引导玩具盘。在该玩具中，也能够准确地对行走体的行走速度进行调速，不另外使用定时器等，就能够进行预定时间内的行走。
进而，如果把本发明应用在通过用发条301使作为工作构件304的步行机构工作而步行的木偶、动物型的玩具中，可以调整步行时间，还可以加长步行时间。
另外，如果把本发明应用在通过用发条301使作为工作构件304的拟音发生单元进行工作而发生拟音的玩具中，能够以一定的速度驱动拟音发生单元发出稳定的声音。
进而，如果把本发明应用在下述的玩具中，该玩具通过用发条301使作为工作构件304的卡旋转机构工作，使记载了图像的问候卡等旋转，则能够以预定速度使问候卡长时间旋转。
另外，如果把本发明适用在下述的便携式玩具中，该玩具通过拉动作为缠绕机构302的细绳来缠绕发条301，如松开细绳则释放发条301从而缠绕到圆筒上，根据该动作木偶等进行旋转，由此能够准确地设定细绳向圆筒的缠绕时间、即木偶等的动作时间。
进而，如果把本发明应用于用发条301使记录盘旋转发生声音的发声玩具中，则能够以预定速度使得记录盘稳定地旋转，能够使声音和动作稳定。
进而，本发明还可以应用在混合型汽车的自动巡回(cruising)机构中。混合型汽车如图25所示，是这样一种汽车，它借助动力传递装置(离合器)402把发动机401的输出传递到发电机403中来发电，在给蓄电构件(蓄电池)404进行充电的同时，在发动时和低速时及在加速等时用蓄电构件(蓄电池)404的电功率来驱动发电机403，使其作为电动机进行工作，以驱动车轮。另外，在制动时也由应用了发电机403的电磁制动的再生制动器进行发电。在这样的混合型汽车中，利用本发明的旋转控制装置对发电机403进行调速控制。这种情况下，以一定速度行走的自动巡回机构不是用发动机一侧的动力控制速度，而是可利用控制电路405以及制动器控制电路406进行调速控制，使得发电机403的旋转速度与目标频率同步。
如果用发动机401对发电机403旋转进行充电，则根据自动巡回的设定速度在发电机403中发生的电压低于蓄电构件404的电位的情况下，或者不能够进行充电，或者充电效率降低。
对此，在用发电机403的调速实现了自动巡回的情况下，通过用断续方法进行制动器控制能够得到制动力，同时根据断续升压的效果(常时再生制动状态)可以提高起动电压，在进行调速控制的同时能够防止充电效率的降低。另外，这时的升压充电的电平可以根据发动机401的输入能量来调节。
进而，不只是混合型汽车，即使在具有当加入制动器时能够将其减速时的运动能作为电能回收的再生减速器(发电机)的车辆中，也能够设置本发明的旋转控制装置。
另外，本发明不限于钟表、玩具、汽车，还能够广泛地适用在需要进行旋转体的调速控制的设备中。
如果依据以上的本发明，则通过把对由动力源供给的动力旋转的旋转体加上制动器来控制转数的旋转控制装置构成为具有相位差补偿装置和频率差补偿装置，能够使旋转体与目标信号同步地旋转，同时能够实现响应性快而且稳定的旋转控制。
另外，上述频率差补偿装置具有保持频率差补偿信号的频率差补偿保持装置，制动器控制装置具有在旋转控制刚开始后的控制开始阶段和旋转控制稳定的稳定控制阶段这2种控制模式，在上述控制开始阶段中，用频率差补偿装置的频率补偿信号进行旋转控制，在稳定控制阶段中，在旋转控制已稳定、从控制开始阶段切换到稳定控制阶段时，如果使用由上述频率差补偿保持装置保持的频率差补偿信号与上述相位差补偿信号的相加信号进行制动器控制，则即使在旋转体的转数相对于目标转数产生很大偏离的情况下，也能够迅速地接近目标转数，能够进行响应性良好的旋转控制。
另外，在上述控制开始阶段中，在用频率差判定为旋转控制已稳定的情况下，能够与旋转体的离散性无关地适宜地进行控制的切换。
另外，在上述控制开始阶段中，在从控制开始经过了预先确定的预定时间时，认为已稳定，通过进行从控制开始阶段向稳定控制阶段的切换，能够用简单的电路结构进行控制的切换。
另外，在相位差补偿装置和频率差补偿装置中，如果在检测相位差和频率差时使用计数器，则能够简单地构成电路结构，能容易地实现小型化，还能够容易地组装到手表等的小型装置中。产业上的可利用性如以上所述，本发明的旋转控制装置以及旋转控制方法在以高精度而且迅速地对各种旋转体进行调速控制的的情况下是有用的，特别是适用于组装到电子控制式机械表等的各种钟表等小型装置中的旋转控制装置。
权利要求
1.一种旋转控制装置，该装置通过对利用由动力源供给的动力旋转的旋转体加上制动器来控制旋转体的旋转周期，其特征在于，具备旋转检测装置，发生对应于旋转体的转数的旋转信号；目标信号发生装置，发生对应于旋转体的目标转数的目标信号；相位差补偿装置，检测出由上述旋转检测装置输出的旋转信号与由上述目标信号发生装置输出的目标信号的相位差，发生成为制动器控制信号的相位差补偿信号；频率差补偿装置，检测出上述旋转信号与目标信号的频率差，发生成为制动器控制信号的频率差补偿信号；以及制动器控制装置，利用上述相位差补偿装置的相位差补偿信号以及上述频率差补偿装置的频率差补偿信号的至少一种信号来控制制动器的施加方式。
2.如权利要求1中所述的旋转控制装置，其特征在于上述频率差补偿装置具有保持频率差补偿信号的频率差补偿保持装置，上述制动器控制装置具有在旋转控制刚开始后的控制开始阶段和旋转控制稳定时的稳定控制阶段这两种控制模式，在上述控制开始阶段中，利用频率差补偿装置的频率差补偿信号来进行旋转控制，在稳定控制阶段中，在旋转控制稳定后从控制开始阶段向稳定控制阶段切换时，利用由上述频率差补偿保持装置保持的频率差补偿信号与上述相位差补偿信号的相加信号进行制动器控制。
3.如权利要求2中所述的旋转控制装置，其特征在于上述制动器控制装置在上述控制开始阶段中，利用频率差来判定旋转控制是否已稳定。
4.如权利要求2中所述的旋转控制装置，其特征在于上述制动器控制装置在上述控制开始阶段中，在从控制开始经过了预先确定的一定时间时认为旋转控制已稳定，进行从控制开始阶段向稳定控制阶段的切换。
5.如权利要求1～4中所述的旋转控制装置，其特征在于上述相位差补偿装置包括相位差检测装置和接受其输出的补偿信号发生装置，上述旋转信号和目标信号是重复脉冲波形，上述相位差检测装置具备计数器而构成，该计数器在目标信号的上升沿或下降沿处进行加法或者减法运算，同时在旋转信号的上升沿或下降沿处进行减法或者加法运算，累计各信号的上升沿或者下降沿的数目，把该计数器的输出作为相位差信号而输出。
6.如权利要求5中所述的旋转控制装置，其特征在于上述相位差补偿装置包括包含积分作用的相位差补偿滤波器，该相位差补偿滤波器包括检测上述相位差信号的符号的符号检测电路、利用相位差信号的绝对值使分频比可变的分频器以及利用上述符号对分频器的输出进行加法或者减法运算的计数器。
7.如权利要求1～6中所述的旋转控制装置，其特征在于上述旋转体是电子控制式机械表中的发电机，该电子控制式机械表具有机械能源、由通过齿轮组(train wheel)连接的上述机械能源进行驱动以发生感应电功率并且提供电能的发电机以及与上述齿轮组连接的表针。
8.如权利要求1～6中所述的旋转控制装置，其特征在于上述旋转体是玩具中的旋转构件，该玩具具有机械能源以及由通过动力传递机构连接的上述机械能源进行驱动的工作构件。
9.如权利要求1～6中所述的旋转控制装置，其特征在于上述旋转体是玩具中的电动机，该玩具具有电能源以及由上述电能源驱动的上述电动机。
10.如权利要求1～6中所述的旋转控制装置，其特征在于上述旋转体是混合型汽车(hybrid car)中的发电机，该混合型汽车具有发动机以及由上述发动机驱动的、还起到马达作用的上述发电机。
11.一种旋转控制方法，该方法中通过对利用由动力源供给的动力旋转的旋转体加上制动器来控制旋转体的旋转周期，其特征在于比较对应于旋转体的转数的旋转信号与对应于旋转体的目标转数的目标信号并检测出其相位差，同时，检测出上述旋转信号与目标信号的频率差，利用对应于上述相位差的相位差补偿信号与对应于上述频率差的频率差补偿信号中的至少一种信号来控制旋转体的制动器。
12.如权利要求11中所述的旋转控制方法，其特征在于在旋转控制刚开始后的控制开始阶段中，利用频率差补偿信号进行旋转体的制动器控制，如果旋转控制已稳定，则在保持该时刻处的相位差补偿信号的同时，切换到稳定控制阶段，在稳定控制阶段中，通过所保持的频率差补偿信号与上述相位差补偿信号的相加信号进行旋转体的制动器控制。
13.如权利要求12中所述的旋转控制方法，其特征在于在上述控制开始阶段中，利用频率差来判定旋转控制是否已稳定。
14.如权利要求12中所述的旋转控制方法，其特征在于在上述控制开始阶段中，在从控制开始经过了预先确定的一定时间时认为旋转控制已稳定，进行从控制开始阶段向稳定控制阶段的切换。
全文摘要
本发明是对旋转体(103)进行调速的旋转控制装置。由相位差补偿装置(118)输出对应于旋转体(103)的旋转信号与目标信号的相位差的相位差补偿信号(119),由频率差补偿装置(114)输出对应于各信号的频率差的频率差补偿信号(115)。然后,使用这些信号对旋转体(103)进行制动器控制。通过使用相位差补偿信号(119),可以实现PLL控制,如果进入到锁定范围内,则可以进行响应性快而且稳定的旋转控制。进而,通过使用频率差补偿信号(115),即使在旋转体(103)较大地偏离目标信号的情况下,也能够迅速地进入到锁定范围内,在旋转体(103)的上升沿时等也能够以良好的响应性进行控制。
文档编号G04C11/00GK1241269SQ98801450
公开日2000年1月12日 申请日期1998年9月30日 优先权日1997年9月30日
发明者新川修, 池上富雄, 小池邦夫 申请人:精工爱普生株式会社