專利名稱：步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機用轉(zhuǎn)速小時表，更具體地說它是一種 步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表。
背景技術(shù)：
帶有附加功能的發(fā)動機轉(zhuǎn)速表在發(fā)動機測控領(lǐng)域得到越來越多 的應(yīng)用，隨著科技的發(fā)展，發(fā)動機轉(zhuǎn)速表已不僅僅用指針或數(shù)字單調(diào) 的顯示轉(zhuǎn)速，而需要指針(直觀)及其他附加功能相互配合，如發(fā)電 機組、工程車輛、汽車拖拉機儀表等應(yīng)用中，除了需要指針指示發(fā)動 機的轉(zhuǎn)速外，還需要有發(fā)動機的累積工作時間，數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示，和發(fā) 動機超速保護等功能集于一體，此類高檔儀表主要依靠從國外(如德
國VD0公司，而且VD0公司儀表并未具備數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示和超速保護功 能)進口，價格昂貴，國產(chǎn)儀表多采用動磁線圈，難以達到高精度和 長壽命等性能要求。
在多年前，用于汽車和發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量的電子轉(zhuǎn)速儀表就已開始 研究，國產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速表，多采用機械式機芯，即時間計數(shù)器(記 錄時間)和動磁線圈配合(指示轉(zhuǎn)速)，這種結(jié)構(gòu)存在很多的缺點， 如動磁線圈的非線性和離散性、電源的波動都對測量的準確性造成影 響，動磁線圈中還需要流過比較大的電流(造成發(fā)熱，進一步使指示 不準確，精度只能保證在10%以內(nèi))等，測量誤差比較大，在準確度 要求比較高和需要數(shù)字顯示，超速保護的場合沒有辦法通過以前設(shè)計 的測量電路來滿足要求。因此，在測量精度要求較高的場合難以滿足 使用要求。
國內(nèi)也有用步進電機和液晶顯示技術(shù)、計算機芯片設(shè)計的發(fā)動機 轉(zhuǎn)速小時表，如廣西精祥儀表有限責任公司設(shè)計生產(chǎn)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速小 時計，它的主要缺點是1、沒有數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示功能，2、沒有發(fā)動 機飛速保護功能，3、指針走動不連續(xù)(指針的連續(xù)走動、反應(yīng)靈敏
是該產(chǎn)品的核心技術(shù))；德國VD0公司的產(chǎn)品沒有上述1、 2兩項功能。 國內(nèi)發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量技術(shù)也有全部采用數(shù)字顯示的，沒有指針顯
示(因為顯示不直觀而不能在汽車和發(fā)動機測量中使用)。
為了彌補國內(nèi)發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表設(shè)計、性能上的不足以及進口產(chǎn)
品高昂價格上的不足。我們設(shè)計了這種在技術(shù)性能上等同德國VD0公
司產(chǎn)品，比德國VDO公司產(chǎn)品功能更完善的本實用新型產(chǎn)品，以滿足
生產(chǎn)實踐和市場需要。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述背景技術(shù)的不足之處而提供一 種步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表。其指針轉(zhuǎn)速指示、數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示、 發(fā)動機運行停止字符顯示功能并存，同時發(fā)動機每圈脈沖數(shù)可以預(yù) 置，增加了發(fā)動機轉(zhuǎn)速飛速控制功能(發(fā)動機飛速是指發(fā)動機油門控 制機構(gòu)不能回位而引起的發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)而不能停止的狀態(tài)，可以造 成發(fā)動機嚴重損壞，甚至導(dǎo)致人員傷亡)，以上功能同時存在(具有控 制功能)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表在國內(nèi)外生產(chǎn)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時計中沒 有先例，屬于創(chuàng)新型產(chǎn)品。
本實用新型的目的是通過如下措施來達到的步進電機式發(fā)動機 轉(zhuǎn)速小時表，它包括儀表罩l、指針2、刻度盤3、導(dǎo)光片4、電路板 5、夜間照明燈6、步進電機7、軸8、支架9、液晶IO、導(dǎo)電柱ll、 外殼12、卡板13,其特征在于所述電路板5包括磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、 轉(zhuǎn)速信號處理電路、穩(wěn)壓電源、單片計算機、步進電機及指針組成的 模擬指針轉(zhuǎn)速指示回路、EEPR0M電可擦除存儲器、液晶驅(qū)動芯片、 每圈齒數(shù)預(yù)置清零電路、計算機I/O 口經(jīng)功率放大組成的飛速保護控 制電路、夜間背光照明電路組成的整個儀表系統(tǒng)；轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速 信號處理電路、單片計算機、步進電機及指針組成的指針轉(zhuǎn)速指示回 路依次連接，EEPR0M電可擦除存儲器、液晶驅(qū)動芯片和液晶顯示、 每圈齒數(shù)預(yù)置清零電路分別連接在單片計算機上，單片計算機的I/O 口經(jīng)功放組成的飛速保護控制電路依次電連接，穩(wěn)壓電源通過輸出支 路與處理電路與單片計算機連接，步進電機及指針組成的模擬指針轉(zhuǎn)
速指示回路、EEPROM電可擦除存儲器、液晶驅(qū)動芯片電路、每圈齒 數(shù)預(yù)置清零電路、單片計算機的I/O 口經(jīng)功放組成的飛速保護控制電 路，以計算機為核心組成測量、指示、顯示、控制電路，夜間背光照 明電路由系統(tǒng)電源供電。
在上述技術(shù)方案中，所述夜間背光照明電路和汽車小燈連動，小 燈開關(guān)的照明電壓經(jīng)二極管處理后提供給夜間照明電路，對指針和刻 度盤、液晶等進行照明。
在上述技術(shù)方案中，所述儀表罩1與外殼12通過卡板14固定。 本實用新型具有如下優(yōu)點1、容許系統(tǒng)電源波動范圍大而不影響測 量精度。如對于24V汽車電源，容許電壓在16V-36 V之間長期運行 而不影響測量精度。2、儀表功耗低，測量精度高(0.1%)。 3、可以 處理1一25000HZ的發(fā)動機轉(zhuǎn)速脈沖，可以滿足所有汽油和柴油發(fā)動 機轉(zhuǎn)速的測量，且該發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表全程精確度很高(0. 1%)。 4、生產(chǎn)制造工藝簡單，儀表體積小，結(jié)構(gòu)簡單。
本實用新型同時還具有發(fā)動機飛輪每圈齒數(shù)可預(yù)置功能，累計時 間清零功能，發(fā)動機運行和停止標志符號顯示功能，發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)字 顯示功能，發(fā)動機運行累計時間記憶和顯示功能，發(fā)動機轉(zhuǎn)速模擬指 針指示的功能，發(fā)動機飛速保護控制功能。

圖1為本實用新型步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表的原理方框圖； 圖2為本實用新型步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表的電路圖； 圖3為本實用新型步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表的結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本實用新型步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表的刻度盤圖。 具體實施方法
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的實施情況
圖中l(wèi)為儀表罩，2為指針，3為刻度盤，4為導(dǎo)光片，5為電路 板，6為夜間照明燈，7為步進電機，8為軸，9為液晶支架，10為 液晶，ll為導(dǎo)電柱，12為外殼，13為卡板。
從附圖可知本實用新型步進電機發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表機械結(jié)構(gòu)中
的機芯部分采用分層結(jié)構(gòu)，這樣可以縮小儀表的體積，刻度盤位于導(dǎo) 光片之上并和導(dǎo)光片通過自攻螺釘連接，電路板位于導(dǎo)光片之下，通 過自攻螺釘連接，液晶支架和液晶位于電路板之上(用于顯示數(shù)字轉(zhuǎn) 速和累計工作時間及運行停止標志符)，夜間照明燈位于電路板之上， 照在導(dǎo)光片上使光線發(fā)散，使刻度盤上光線均勻、柔和。導(dǎo)電連接桿 和電路板緊密連接，儀表電源、轉(zhuǎn)速信號、超速保護輸出、夜間照明 電源都通過導(dǎo)電連接桿接入儀表。
本實用新型步進電機發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表電路是由霍爾轉(zhuǎn)速傳感 器(主要用于車速里程表)或磁電轉(zhuǎn)速傳感器和處理電路、夜間照明
電路、穩(wěn)壓電源、單片計算機、EEPR0M電可擦除存儲器組成的累計 時間記憶電路、液晶驅(qū)動芯片電路和液晶(顯示運行、停機標志，數(shù) 字轉(zhuǎn)速，發(fā)動機累計工作時間等)、發(fā)動機飛輪每圈脈沖數(shù)預(yù)置電路、 累計時間清零電路、步進電機及指針組成的指針轉(zhuǎn)速指示回路組成。
本實用新型步進電機發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表電路考慮到汽車浪涌電 壓對儀表的元件構(gòu)成不良影響，加了浪涌吸收管(TVS管D2 )，同時 設(shè)計考慮了整個儀表的電流消耗、電壓的波動范圍(16V-36V范圍為 設(shè)計目標)，保持5V三端穩(wěn)壓電源輸入電壓差范圍為6. 5V-26V，合理 選擇調(diào)壓電阻R1、 R2的參數(shù)，使三端穩(wěn)壓器和電阻元件既發(fā)熱合理， 又能保持5V三端穩(wěn)壓電源輸入電壓范圍在6. 5V-26V之間，使電源的 輸出保持穩(wěn)定的5V，從而使儀表的工作電壓在16V-36V的范圍內(nèi)工 作，不影響儀表的準確度，同時符合國家標準中規(guī)定的汽車電器系統(tǒng) 的電源波動為20V到30V的范圍。5V穩(wěn)壓電源電路由C1、 Dl、 Rl、 C2、 TVS管、C3、 R2、 C4、 C5、 5V三端穩(wěn)壓器、C7、 C8組成。通過 調(diào)整R1、 R2的參數(shù)可以使本電源用于12V汽車電器系統(tǒng)。
磁電或霍爾(主要做車速里程表)轉(zhuǎn)速傳感器D5、 R80、 R81、 R82、 R83、 C80， Tl組成傳感器輸入電路，在Tl的集電極得到反映 發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方波脈沖信號，通過單片計算機測量計算得到發(fā)動機轉(zhuǎn) 速。
SW1、 SW2、 R70、 R71組成發(fā)動機每圈脈沖數(shù)預(yù)置電路，通過SW1、
SW2的不同組合可以預(yù)置四種不同的齒數(shù)，多用幾組可以得到更多的 預(yù)置值。
EEPR0M芯片用于存儲發(fā)動機累計工作時間。
SW3、 R72組成發(fā)動機累計工作時間清零電路。連通時即將發(fā)動 機累計工作時間清零。
D2、 R90、 D3、 T2組成發(fā)動機超速報警控制電路，用于控制一個 斷油繼電器，超速時切除油路。
指針步進電機、亂R61、亂R63、 C60、 C61、 C62、 C63和 單片計算機I/0口線相連，組成指針偏轉(zhuǎn)電路，用于模擬指針指示發(fā) 動機轉(zhuǎn)速。
和單片計算機相連的液晶驅(qū)動芯片PCF8562T芯片、液晶用于顯 示運行、停止標志符，發(fā)動機數(shù)字轉(zhuǎn)速及發(fā)動機累計工作時間，其具 體位置見原理圖。
P87LPC764單片計算機作為整個儀表輸入、輸出接口信號處理的 核心。
小燈開關(guān)、D4、 R50、 R51、 R52、 D50、 D51、 D52、 D53、 D54、 D55、 D56組成儀表背光照明電路。
需要說明的是對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不改變本實用 新型原理的前提下可以對本實用新型作出若干的改變或變形，如直接 做成車速里程表(采用霍爾傳感器)、去掉液晶做成轉(zhuǎn)速表、改變刻 度盤數(shù)字、液晶顯示字符位置等，這同樣屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1、步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表，它包括儀表罩(1)、指針(2)、刻度盤(3)、導(dǎo)光片(4)、電路板(5)、夜間照明燈(6)、步進電機(7)、軸(8)、支架(9)、液晶(10)、導(dǎo)電柱(11)、外殼(12)、卡板(13)，其特征在于所述電路板(5)包括磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速信號處理電路、穩(wěn)壓電源、單片計算機、步進電機及指針組成的模擬指針轉(zhuǎn)速指示回路、EEPROM電可擦除存儲器、液晶驅(qū)動芯片、每圈齒數(shù)預(yù)置清零電路、計算機I/O口經(jīng)功率放大組成的飛速保護控制電路、夜間背光照明電路組成的整個儀表系統(tǒng)；轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速信號處理電路、單片計算機、步進電機及指針組成的指針轉(zhuǎn)速指示回路依次連接，EEPROM電可擦除存儲器、液晶驅(qū)動芯片和液晶顯示、每圈齒數(shù)預(yù)置清零電路分別連接在單片計算機上，單片計算機的I/O口經(jīng)功放組成的飛速保護控制電路依次電連接，穩(wěn)壓電源通過輸出支路與處理電路與單片計算機連接，步進電機及指針組成的模擬指針轉(zhuǎn)速指示回路、EEPROM電可擦除存儲器、液晶驅(qū)動芯片電路、每圈齒數(shù)預(yù)置清零電路、單片計算機的I/O口經(jīng)功放組成的飛速保護控制電路，以計算機為核心組成測量、指示、顯示、控制電路，夜間背光照明電路由系統(tǒng)電源供電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表，其特 征在于所述夜間背光照明電路和汽車小燈連動，小燈開關(guān)的照明電壓 經(jīng)二極管處理后提供給夜間照明電路，對指針和刻度盤、液晶等進行 照明。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表，其特 征在于所述儀表罩(1)與外殼(12)通過卡板(14)固定。
專利摘要步進電機式發(fā)動機轉(zhuǎn)速小時表，它包括儀表罩(1)、指針(2)、刻度盤(3)、導(dǎo)光片(4)、電路板(5)、夜間照明燈(6)、步進電機(7)、軸(8)、支架(9)、液晶(10)、導(dǎo)電柱(11)、外殼(12)、卡板(13)。它克服了現(xiàn)有轉(zhuǎn)速小時表沒有數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示功能，沒有發(fā)動機飛速保護功能等不足，本實用新型具有測量精度高，生產(chǎn)制造工藝簡單，儀表體積小，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。
文檔編號G01P3/42GK201060207SQ20072008497
公開日2008年5月14日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者劉海泉 申請人:劉海泉