專利名稱：步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種取代可動式線圈或交叉線圈式旋轉(zhuǎn)磁體型等組成的電流計，用于容易數(shù)字控制的儀表機芯，例如對車輛行駛速度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速這類測定量，根據(jù)與之成正比的頻率信號輸入進(jìn)行計量指示的步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
一般，對于這種儀表裝置來說，是構(gòu)成為使儀表機芯驅(qū)動軸端固定的指針相應(yīng)于輸入信號轉(zhuǎn)動，通過對標(biāo)有所計量測定量數(shù)字或刻度的儀表盤的對照讀取來進(jìn)行計量指示的。
尤其，步進(jìn)電機由梳齒軛鐵的齒數(shù)和其形成的齒距決定磁轉(zhuǎn)子步進(jìn)動作，要得到平滑的旋轉(zhuǎn)動作，需要使齒數(shù)增加和梳齒齒距變得細(xì)微，或是靠驅(qū)動信號進(jìn)行所謂的微步進(jìn)驅(qū)動，根據(jù)符合使用條件的步進(jìn)電機主體可允許的大小和包含驅(qū)動電路在內(nèi)的成本來選擇這些方式。
這樣得到的步進(jìn)電動機，不論其用途如何，總是希望是小型的，由于所謂PM型步進(jìn)電機構(gòu)成簡單，因而通過對轉(zhuǎn)子磁體或梳齒軛鐵的改進(jìn)，變得容易使用。
此外，對于處理電路數(shù)字化(由微型計算機進(jìn)行的控制)，采取脈沖信號控制這種步進(jìn)電機，還作為由指針對儀表盤刻度進(jìn)行對比讀取的指示儀表的機芯也受到關(guān)注，除了例如汽車用行駛速度計和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計以外，檢出信號經(jīng)A/D處理還能夠用于燃料計或溫度計，如特開昭61-129575號公報、特開平1-223312號公報所公開的那樣，采取了種種面向?qū)嵱没姆桨浮?br> 但象這樣將步進(jìn)電機用作儀表裝置機芯時，與交叉線圈式儀表那樣旋轉(zhuǎn)磁體跟隨線圈磁場合成矢量方向這種矢量跟隨方式不同，大多是求出輸入信號每一規(guī)定周期的變化量，再逐個按該變化量大小進(jìn)行步進(jìn)驅(qū)動的情形，旋轉(zhuǎn)磁體的磁極按梳齒軛鐵的每一齒距或是該齒距間經(jīng)微步進(jìn)處理來驅(qū)動，因而，一般是以例如電源開關(guān)接通時旋轉(zhuǎn)磁體位置為初始值(就指示儀表來說，如待強制復(fù)位至儀表盤零位才進(jìn)行起點初始化處理)，從該起點位置起逐個按輸入信號的增減量進(jìn)行步進(jìn)驅(qū)動這種構(gòu)成。
因而，由于因儀表裝置的外部振動所造成的對旋轉(zhuǎn)磁體的機械影響，從原來起點開始靠步進(jìn)驅(qū)動加以驅(qū)動控制的角度位置會偏離，也就是說，梳齒軛鐵與旋轉(zhuǎn)磁體磁極偏離正確的位置關(guān)系，甚至有產(chǎn)生一個齒距大小的角度偏差的可能性，一旦產(chǎn)生這種角度偏差，有所謂失步發(fā)生的話，只要不重新再接通電源進(jìn)行起點初始化，就沒法表示原來正確的角度位置，角度指示總是含有失步誤差量。
這種失步現(xiàn)象，除了前述外部振動等造成機械變動時發(fā)生以外，對于輸入信號變化，旋轉(zhuǎn)磁體不能跟隨時也會發(fā)生。具體來說，步進(jìn)電機對于旋轉(zhuǎn)磁體的步進(jìn)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩因結(jié)構(gòu)或驅(qū)動電流等的限制不能太大時，而且輸入信號的變化即角速度，相對于這種驅(qū)動轉(zhuǎn)矩臨界值較大時，有旋轉(zhuǎn)磁體斷續(xù)跟隨反復(fù)失步從而產(chǎn)生大角度誤差這種問題。
尤其步進(jìn)電機是以與梳齒軛鐵的極齒齒距相對應(yīng)的步進(jìn)動作為基礎(chǔ)，通過對驅(qū)動信號波形的修正獲得平滑性的，但這種平滑性處理畢竟只是梳齒軛鐵極齒間距內(nèi)的平滑，仍然有過齒距失步發(fā)生，因而當(dāng)測定量變化迅速，與之相應(yīng)的輸入信號的變化迅速超過旋轉(zhuǎn)磁體跟隨臨界值時，步進(jìn)電機的旋轉(zhuǎn)磁體斷續(xù)跟隨便得不到作為指示儀表的正確指示特性。
本發(fā)明目的在于，對于對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理變換為指示角信號輸出的處理手段中求出的指示角數(shù)據(jù)，當(dāng)與測定量變化相對應(yīng)的數(shù)據(jù)變化較大時，對步進(jìn)電機的更新信號加上延遲，以便旋轉(zhuǎn)磁體可靠地進(jìn)行跟隨，不易失步。
發(fā)明概述本發(fā)明為一種儀表裝置，具有根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字信號驅(qū)動步進(jìn)電機的驅(qū)動電路，靠該步進(jìn)電機驅(qū)動軸端固定的指針，指示儀表盤上與所述測定量對應(yīng)的刻度來表示所述測定量，其特征在于包括輸入與所述測定量對應(yīng)的數(shù)字信號，按規(guī)定周期變換為指示角信號的處理手段；對該處理手段按變換周期連續(xù)輸出的前后指示角信號求其差值，該差值大于規(guī)定值時，進(jìn)行信號變換使其變化小于所述規(guī)定值作為連續(xù)的指示角信號輸出的延遲手段。
本發(fā)明為一種儀表裝置，具有根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字信號驅(qū)動步進(jìn)電機的驅(qū)動電路，靠該步進(jìn)電機驅(qū)動軸端固定的指針，指示儀表盤上與所述測定量對應(yīng)的刻度來表示所述測定量，其特征在于包括輸入與所述測定量對應(yīng)的數(shù)字信號D，按規(guī)定周期變換為指示角數(shù)據(jù)A的處理手段；求該處理手段輸出的最新指示角數(shù)據(jù)An+1相對于前次指示角數(shù)據(jù)An的差值ΔA，該差值ΔA其絕對值大于規(guī)定值C時，根據(jù)其增減狀態(tài)，將所述最新指示角數(shù)據(jù)An+1更新為An+C或An-C輸出，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的所述前次指示角數(shù)據(jù)An，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新輸出的延遲手段。
本發(fā)明為一種儀表裝置，具有根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字信號驅(qū)動步進(jìn)電機的驅(qū)動電路，靠該步進(jìn)電機驅(qū)動軸端固定的指針，指示儀表盤上與所述測定量對應(yīng)的刻度來表示所述測定量，其特征在于包括輸入與所述測定量對應(yīng)的數(shù)字信號D，按規(guī)定周期變換為指示角數(shù)據(jù)A的處理手段；求該處理手段輸出的最新指示角數(shù)據(jù)An+1相對于前次指示角數(shù)據(jù)An的差值ΔAn的變化率，和前次指示角數(shù)據(jù)An相對于再前次指示角數(shù)據(jù)An-1的差值ΔAn-1的變化率，接下來這些變化率差值其絕對值大于規(guī)定值X時，根據(jù)其增減狀態(tài)，將所述最新指示角數(shù)據(jù)An+1更新為2An-An-1+K或2An-An-1-K輸出(其中0＜K≤X)，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的所述前次指示角數(shù)據(jù)An，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新輸出的延遲手段。
本發(fā)明其特征在于，所述延遲手段對于所述指示角數(shù)據(jù)An更新周期T，按比這短的周期T/m(m為2以上整數(shù))，每一(An+1-An)/m＝Bh進(jìn)行分解步進(jìn)處理，而且當(dāng)Bh+1-Bh差值其絕對值ΔBh比規(guī)定值E大時，將所述最新指示數(shù)據(jù)Bh+1，根據(jù)其增減狀態(tài)，更新為Bh+E或Bh-E輸出，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的指示角數(shù)據(jù)Bh，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理。
本發(fā)明其特征在于，所述延遲手段，對于所述指示角數(shù)據(jù)An的更新周期T，按比這短的周期T/m(m為2以上整數(shù))，每隔(An+1-An)/m＝Bh進(jìn)行分解步進(jìn)處理，而且求Bh+1-Bh差值ΔBh的變化率和Bh-Bh-1差值ΔBh-1的變化率，當(dāng)這些變化率差值比規(guī)定值Y大時，將所述指示數(shù)據(jù)Bh+1，根據(jù)其增減狀態(tài)，更新為2Bh-Bh-1+L或2Bh-Bh-1-L輸出(其中0＜L≤Y)，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的指示角數(shù)據(jù)Bh，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理。
附圖簡要說明

圖1是示意本發(fā)明一實施例的電路框圖，圖2是示意本發(fā)明一例步進(jìn)電機驅(qū)動信號波形的驅(qū)動波形圖，圖3是說明本發(fā)明指示數(shù)據(jù)變換周期中延遲動作的步進(jìn)波形圖，圖4是說明本發(fā)明指示數(shù)據(jù)分割周期中延遲處理的分解步進(jìn)波形圖。
實施發(fā)明的最佳方式圖1示出的是本發(fā)明基本構(gòu)成，以車輛用速度計為例說明，輸入端子1一旦有與測定量行駛速度成正比的頻率信號輸入，計數(shù)手段2便檢測輸入信號上升沿和下降沿，按規(guī)定選通時間對它計數(shù)(選通時間方式)，或是按輸入信號對其他高頻時鐘信號計數(shù)(周期測定方式)，按數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D求出實時變化的行駛速度。
上述計數(shù)手段2求出的測定量，經(jīng)處理手段3按規(guī)定變換周期T變換為指示角數(shù)據(jù)A，由延遲手段4每隔上述變換周期T求出前次指示角數(shù)據(jù)An與最新指示角數(shù)據(jù)An+1差值的絕對值ΔA及其增減狀態(tài)。
該差值ΔA大于按步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)磁體其機械結(jié)構(gòu)或驅(qū)動電路所決定的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和跟隨臨界值之間關(guān)系設(shè)定的規(guī)定值C時，即An+1-An＝ΔA＞C時，當(dāng)向增加方向變化的時候，延遲手段4通過An+1＝An+C處理，確定輸出最新指示角數(shù)據(jù)An+1。
該輸出數(shù)據(jù)An+1＝An+C，可用作下一次更新時的前次數(shù)據(jù)An，靠相同運算重復(fù)與最新指示角數(shù)據(jù)An+1的比較和更新。
規(guī)定值C設(shè)定為容易跟隨這種大小的步進(jìn)角度以避免步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)磁體失步，因而即便是An至An+1的變化較大、與實際變化相對應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出時，旋轉(zhuǎn)磁體無法跟隨產(chǎn)生失步這種時候，靠延遲手段4的延遲處理也能夠進(jìn)行無失步的驅(qū)動。
這種延遲處理驅(qū)動所決定的指示角數(shù)據(jù)A的變化，變成為如圖2所示對于與實際測定量對應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D的變化提供延遲指令，但現(xiàn)實是通常加速時或減速時指示儀表指針角速度并非極大，包含本發(fā)明延遲在內(nèi)的指示在實用上幾乎沒有影響。
經(jīng)以上說明的延遲手段4延遲處理的指示角數(shù)據(jù)A，是通過輸出手段5進(jìn)行了適當(dāng)?shù)牟ㄐ翁幚?微步進(jìn)波形或相位變換)提供給步進(jìn)電機的2相勵磁線圈，由此驅(qū)動步進(jìn)電機式儀表6，按與儀表盤7刻度8對應(yīng)的角度指示轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸端所固定的指針9的。
上述各手段是作為驅(qū)動電路對輸入信號進(jìn)行適當(dāng)處理來驅(qū)動步進(jìn)電機式儀表6的，處理手段3可以包含計數(shù)手段2或延遲手段4在內(nèi)由微型計算機構(gòu)成以便能夠任意設(shè)定儀表指示特性對行駛速度進(jìn)行指示，具有對計數(shù)得到的上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D對應(yīng)的指示角數(shù)據(jù)A加以存儲的存儲器(ROM)10，按規(guī)定變換周期讀取上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D，讀出并輸出與此對應(yīng)的存儲器地址的指示角數(shù)據(jù)A。
對于處理速度慢的便宜IC用于這里說明的行駛速度計這種單一指示儀表的驅(qū)動情況，或同時對未圖示的其他指示儀表例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速計、燃料計、溫度計、油壓計、電壓計(這些指示儀表可以全部作為步進(jìn)電機式儀表，或是與交叉線圈式儀表或活動線圈式儀表等其他儀表機芯一起用)進(jìn)行分時驅(qū)動的情況，由于分配給行駛速度計的處理周期其處理能力不足以獲得平滑響應(yīng)性，對于這種情形，該處理手段3是有效的。
此外，處理電路3存儲器10對指示角數(shù)據(jù)A的存儲，是根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D的MIN至MAX的預(yù)定指示區(qū)域，保持欲獲得所需分辨率用的數(shù)據(jù)個數(shù)，例如對于指示角0度(MIN)至360度(MAX)，存儲的是0.5度單位的指示角數(shù)據(jù)A，根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D按規(guī)定變換周期T讀出該存儲的指示角數(shù)據(jù)An的。
延遲電路4由分割電路11和電壓存儲器12構(gòu)成，分割電路11對于處理電路3按變換周期T輸出的指示角數(shù)據(jù)An，求出從例如前次指示角數(shù)據(jù)A0與變換周期T后輸出的變化的指示角數(shù)據(jù)A1之間的差值，即連續(xù)的前后指示角數(shù)據(jù)的角度差ΔA＝(A1-A0)，該差值大于規(guī)定值C時，A0加上該規(guī)定值C作為更新數(shù)據(jù)，同時每隔比變換周期T還短的分割周期T/m(m為2以上整數(shù))依次輸出與ΔA/m相當(dāng)?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)Bh，電壓存儲器12根據(jù)該分割電路11輸出的每一分割周期T/m的指示角數(shù)據(jù)B變換為驅(qū)動步進(jìn)電機式儀表6用的2相驅(qū)動信號輸出，通過輸出電路5變換為加在步進(jìn)電機的2相勵磁線圈上的電壓信號，生成例如圖2所示的電壓信號。
驅(qū)動步進(jìn)電機的信號波形可以根據(jù)該梳齒軛鐵齒數(shù)或齒距設(shè)定任意的2相信號，還可以在電壓存儲器12中存儲360度全部指示角度對應(yīng)的全驅(qū)動波形數(shù)據(jù)，但這里采取的是這樣一種構(gòu)成，電壓存儲器12準(zhǔn)備好360度的1/6即60度的電壓數(shù)據(jù)作為步進(jìn)電機式儀表6的步進(jìn)電機驅(qū)動信號，利用該數(shù)據(jù)在各角度區(qū)域展開運用這一方式，來減輕存儲器容量負(fù)擔(dān)。
具體來說，對于步進(jìn)電機式儀表6指針9(相聯(lián)的磁轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)動角360度，加在2相式勵磁線圈A、B上的驅(qū)動信號電壓波形如圖2所示，在60度角度內(nèi)大致呈SIN、COS波形變化，按該電壓波形在各60度全角度區(qū)域a～f內(nèi)展開。這種展開處理可以根據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D的指示區(qū)域所對應(yīng)的指示角數(shù)據(jù)A進(jìn)行判定，在電壓存儲器12中可以存儲60度經(jīng)128等分分辨率的驅(qū)動電壓數(shù)據(jù)V(存儲的是按60/128角度差從與0度相對應(yīng)的A0起至與60度相對應(yīng)的A60之間的數(shù)據(jù))，根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D讀出該電壓數(shù)據(jù)V，并且對指示角區(qū)域b～f中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D進(jìn)行各指示區(qū)域判定的同時，從電壓存儲器12讀出該判定區(qū)域內(nèi)的電壓數(shù)據(jù)V，再與其判定區(qū)域加以組合求出作為指示儀表的指示位置。
對此，步進(jìn)電機其梳齒軛鐵極齒在圖2各指示區(qū)域分別配置至少一組的話，磁轉(zhuǎn)子的磁極位置便只是在該區(qū)域內(nèi)移動至勵磁位置，因而并非是說，驅(qū)動信號在各指示區(qū)域內(nèi)不同，而是說，可以通過根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D對指示區(qū)域的判定，讀出從電壓存儲器12讀出的電壓數(shù)據(jù)V，例如令數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D相當(dāng)于指示角150度的話，指示區(qū)域便判定為c，通過從電壓存儲器12讀出該區(qū)域內(nèi)與30度相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，至于驅(qū)動信號則如圖2所示。
這里，圖2所示的驅(qū)動波形，為一典型的近似波形，用以通過對步進(jìn)電機梳齒軛鐵梳齒齒距所確定的機械步進(jìn)動作進(jìn)行所謂的微步進(jìn)驅(qū)動，獲得平滑動作，實際上SIN、COS波形為數(shù)字微小階梯波形，其微步進(jìn)齒距可按指示儀表所指示的測定量變化速度即指針角速度和處理電路處理能力來設(shè)定。
本案申請人根據(jù)這樣的基本構(gòu)成，進(jìn)行過具體指示儀表制作和特性的實驗，作為這種步進(jìn)電機式儀表6所用的儀表機芯的步進(jìn)電機主體，是在迭層的2個樹脂制螺線管上，繞裝接通2相驅(qū)動波形電流的勵磁繞組，各螺線管上下使梳齒軛鐵重合，在該螺線管迭層體中空部采用旋轉(zhuǎn)自如軸支撐磁轉(zhuǎn)子的公知PM型結(jié)構(gòu)。
各梳齒軛鐵形成6根梳齒，使它們每一相相對定位，整個圓周排列有24根梳齒，具有15度的機械步進(jìn)齒距，在圖2所示指示區(qū)域a～f各60度角范圍形成4根梳齒對應(yīng)的構(gòu)成。
處理電路3靠微型計算機進(jìn)行分時驅(qū)動，以便其他指示儀表和報警顯示等均同時驅(qū)動處理，因而這里將分配給行駛速度計的變換周期T設(shè)定為16msec，觀察按種種角速度變化數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D時指針9的動作。
此外，延遲電路4中分割電路11對分割周期T/m的設(shè)定，還通過變更m分段進(jìn)行，經(jīng)確認(rèn)，在這樣設(shè)定的分割周期T/m下使角速度變化，對于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D的急劇變化，指針9平滑轉(zhuǎn)動，沒有失步發(fā)生。
實際上，假定變換周期T為16msec，同時使角速度ω在10度/sec至1080度/sec范圍內(nèi)按低速區(qū)10度/sec單位、高速區(qū)100度/sec單位變化，這種條件下，從16msec起將周期按1msec單位增加設(shè)定作為比這短的周期，確認(rèn)指針9具有轉(zhuǎn)動平滑性。
結(jié)果，對于這樣依次設(shè)定的任意角速度，最終穩(wěn)定指示值均指在沒有失步發(fā)生情況下與輸入的指示數(shù)據(jù)對應(yīng)的指示位置。具體來說，沒有與本發(fā)明輸入值變化大小對應(yīng)的更新修正，以往那種僅取決于規(guī)定更新周期的更新處理，當(dāng)角速度大時，步進(jìn)電機式儀表6活動部分磁轉(zhuǎn)子無法跟隨，造成失步，但本發(fā)明通過進(jìn)行延遲處理，雖有一些跟隨延遲，但可以避免失步，指示正確的位置。
也就是說，對由于步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致不可能機械跟隨、結(jié)果會發(fā)生失步的角速度即測定量的變化進(jìn)行計數(shù)測定的計數(shù)手段2其數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D經(jīng)處理手段3變換為指示角數(shù)據(jù)An，在對此指示的狀態(tài)下最新指示角數(shù)據(jù)An+1因延遲手段產(chǎn)生的變化＝差值ΔA，其絕對值大于與上述失步角速度相當(dāng)?shù)淖兓鄬?yīng)設(shè)定的規(guī)定值C時，進(jìn)行該變化增減方向判定，同時將An+1更新為An+C或An-C輸出，并將該數(shù)據(jù)當(dāng)作下一次處理中指示角數(shù)據(jù)An依次更新輸出，由此對原來會失步的角速度相對應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行足以跟隨的較小變化量即規(guī)定值C的增減修正(延遲處理)，便能夠進(jìn)行沒有失步發(fā)生的正確指示動作?；谶@種延遲處理的指示數(shù)據(jù)的變動，也可按照圖3所示變化特性說明。
變換周期T因處理手段3處理能力而無法變短時，可以通過延遲手段4對更新輸出周期進(jìn)行分割處理，進(jìn)一步提高指示平滑性和對失步的防止。
具體來說，變換周期無法變短時，對于測定量急劇變化的更新數(shù)據(jù)變化幅度大得無法細(xì)分，若簡單進(jìn)行An+C這種延遲處理，雖然該延遲作用可防止失步，但跟隨得極慢，結(jié)果對于磁轉(zhuǎn)子下一次輸入的新數(shù)據(jù)變化，靠同樣的比較加法這種延遲處理也會有較大的延遲發(fā)生。象這樣變換周期T存在限制時，便能夠由本發(fā)明分割電路11進(jìn)行的分割周期T/m這種分割處理和每隔該分割周期T/m進(jìn)行相同的延遲處理來解決。
也就是說，求出對連續(xù)的前后指示角數(shù)據(jù)差值(An+1-An)按其分割數(shù)m分割得到的分割數(shù)據(jù)Bh，通過這種分割進(jìn)行與通常周期T中的延遲處理相同的處理，當(dāng)Bh+1-Bh差值其絕對值ΔBh比規(guī)定值E大時，判斷通常周期T中變化幅度極大，根據(jù)其增減狀態(tài)更新為Bh+E或Bh-E輸出，并且將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的指示角數(shù)據(jù)Bh，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理。
圖4示出的是指示角數(shù)據(jù)Bh對于變換周期T，m＝4設(shè)定分割周期T/m時的變化特性，對于靠存儲器10數(shù)據(jù)表變換與行駛速度對應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D的處理電路3當(dāng)中對行駛速度計所能分配的變換周期T的變化，按T/4分割周期進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，但該變換周期T中指示角數(shù)據(jù)的變化，即連續(xù)的前后指示角數(shù)據(jù)差值ΔA大的話，每一分割周期T/4的數(shù)據(jù)Bh變化也變大，當(dāng)這種Bh變化(Bh+1-Bh)大于規(guī)定值E時，進(jìn)行Bh+E加法處理，依次在每一周期T/4中進(jìn)行相同的延遲處理。
因而，如圖3所示，每一周期T變換輸出的指示角數(shù)據(jù)An如虛線變化，當(dāng)A0至A1、再從A1至A2其更新數(shù)據(jù)差值呈現(xiàn)大于C、可能發(fā)生失步的變化時，通過如實線所示加規(guī)定值C的更新處理進(jìn)行延遲，磁轉(zhuǎn)子由此在沒有失步的情況下跟隨至最終指示位置，此外，當(dāng)在周期T中指示角數(shù)據(jù)如A4至A5其變化極大時，與圖中所示跟隨極為緩慢的情形不同，如圖4所示，在分割周期T/4中通過指示角數(shù)據(jù)Bh(B0至B4)進(jìn)行相同的延遲處理，通過規(guī)定值E的加法處理跟隨可變得平滑，還可較好地防止失步的發(fā)生。
對于基于這種分割周期的延遲處理的必要性和其分割數(shù)來說，可以根據(jù)所用的步進(jìn)電機主體特性和所測定對象的變化條件進(jìn)行確定以便在通常計量指示范圍內(nèi)能夠防止失步，還可以嘗試也根據(jù)處理手段取樣或變換處理能力兼顧這些方面為目的適當(dāng)設(shè)定。
此外，與此前作為延遲處理辦法說明過的根據(jù)連續(xù)的指示角數(shù)據(jù)An或Bn單純差值加減這種規(guī)定值C或E進(jìn)行延遲的方法不同，進(jìn)一步連續(xù)求出連續(xù)的指示角數(shù)據(jù)An或Bn的差值，比較它們各自的變化率，該變化率的差值大于規(guī)定值X或Y時，根據(jù)各自的增減方向更新為2An-An-1+K或2An-An-1-K輸出(其中0＜K≤X)，或更新為2Bh-Bh-1+L或2Bh-Bh-1-L輸出(其中0＜L≤Y)，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的指示角數(shù)據(jù)An或Bh，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理，從而可以進(jìn)行同樣能夠防止失步的延遲處理。
對于這種構(gòu)成和處理步驟，省略詳細(xì)說明，但此方法是以周期T或分割周期T/m中與測定量對應(yīng)的指示角數(shù)據(jù)An或Bn的變化率抑制為不易失步的變化率為基本構(gòu)成，連續(xù)數(shù)據(jù)其變化率急劇變動時變化特性按傾斜很大方向變化，因而并非直接采用與當(dāng)前指示角數(shù)據(jù)An連續(xù)的其后一個指示角An+1，首先由(2An-An-1)＝An+(An-An-1)變更與前次變化相同的變化量，然后根據(jù)變化率的增減，進(jìn)行加減規(guī)定值K≤X的處理，而對于分割指示角數(shù)據(jù)Bn則由(2Bh-Bh-1)＝Bn+(Bh-Bh-1)變更與前次變化相同的變化量，根據(jù)此后變化率的增減，進(jìn)行加減規(guī)定值L≤Y的處理，從而對于變化率大的變化特性，能夠仍然按可跟隨其變化、靠前的變化率使之變化，同時對此加上小的增減來延遲跟隨，由此同樣可以防止因無法跟隨而造成失步。
綜上所述，按照本發(fā)明步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置，當(dāng)與測定量變化對應(yīng)的數(shù)據(jù)變化較大時，對提供給步進(jìn)電機的更新信號加上延遲，可以避免失步，以便使旋轉(zhuǎn)磁體可靠跟隨，對于失步的復(fù)位措施，不需要具有止動桿等在例如電源合上時有一次強制性滿量程復(fù)位至零位，通過在該止動桿停止這種起點位置的復(fù)位機構(gòu)，或是為了始終監(jiān)視失步并加以修正而裝有編碼器等這些復(fù)雜構(gòu)成，因此可以提供小型便宜的指示儀表。
工業(yè)實用性綜上所述，本發(fā)明適合于將物理測定量作為電信號輸入，靠指針在儀表盤上進(jìn)行對應(yīng)刻度顯示用的，用于以薄型化為目的的指示儀表的電氣式機芯，尤其適合對于急劇變化的測定量進(jìn)行平滑跟隨動作的指示儀表。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置，為一儀表裝置，具有根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字信號驅(qū)動步進(jìn)電機的驅(qū)動電路，靠該步進(jìn)電機驅(qū)動軸端固定的指針，指示儀表盤上與所述測定量對應(yīng)的刻度來表示所述測定量，其特征在于包括輸入與所述測定量對應(yīng)的數(shù)字信號，按規(guī)定周期變換為指示角信號的處理手段；對該處理手段按變換周期連續(xù)輸出的前后指示角信號求其差值，該差值大于規(guī)定值時，進(jìn)行信號變換使其變化小于所述規(guī)定值作為連續(xù)的指示角信號輸出的延遲手段。
2.一種步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置，為一儀表裝置，具有根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字信號驅(qū)動步進(jìn)電機的驅(qū)動電路，靠該步進(jìn)電機驅(qū)動軸端固定的指針，指示儀表盤上與所述測定量對應(yīng)的刻度來表示所述測定量，其特征在于包括輸入與所述測定量對應(yīng)的數(shù)字信號D，按規(guī)定周期變換為指示角數(shù)據(jù)A的處理手段；求該處理手段輸出的最新指示角數(shù)據(jù)An+1相對于前次指示角數(shù)據(jù)An的差值ΔA，該差值ΔA其絕對值大于規(guī)定值C時，根據(jù)其增減狀態(tài)，將所述最新指示角數(shù)據(jù)An+1更新為An+C或An-C輸出，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的所述前次指示角數(shù)據(jù)An，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新輸出的延遲手段。
3.一種步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置，為一儀表裝置，具有根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字信號驅(qū)動步進(jìn)電機的驅(qū)動電路，靠該步進(jìn)電機驅(qū)動軸端固定的指針，指示儀表盤上與所述測定量對應(yīng)的刻度來表示所述測定量，其特征在于包括輸入與所述測定量對應(yīng)的數(shù)字信號D，按規(guī)定周期變換為指示角數(shù)據(jù)A的處理手段；求該處理手段輸出的最新指示角數(shù)據(jù)An+1相對于前次指示角數(shù)據(jù)An的差值ΔAn的變化率，和前次指示角數(shù)據(jù)An相對于再前次指示角數(shù)據(jù)An-1的差值ΔAn-1的變化率，接下來這些變化率差值其絕對值大于規(guī)定值X時，根據(jù)其增減狀態(tài)，將所述最新指示角數(shù)據(jù)An+1更新為2An-An-1+K或2An-An-1-K輸出(其中0＜K≤X)，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的所述前次指示角數(shù)據(jù)An，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新輸出的延遲手段。
4.如權(quán)利要求2或3所述的步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置，其特征在于，所述延遲手段。對于所述指示角數(shù)據(jù)An的更新周期T，按比這短的周期T/m(m為2以上整數(shù))，每隔(An+1-An)/m＝Bh進(jìn)行分解步進(jìn)處理，而且當(dāng)Bh+1-Bh差值其絕對值ΔBh比規(guī)定值E大時，將所述最新指示數(shù)據(jù)Bh+1，根據(jù)其增減狀態(tài)，更新為Bh+E或Bh-E輸出，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的指示角數(shù)據(jù)Bh，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理。
5.如權(quán)利要求2或3所述的步進(jìn)電機式儀表驅(qū)動裝置，其特征在于，所述延遲手段，對于所述指示角數(shù)據(jù)An的更新周期T，按比這短的周期T/m(m為2以上整數(shù))，每隔(An+1-An)/m＝Bh進(jìn)行分解步進(jìn)處理，而且求Bh+1-Bh差值ΔBh的變化率和Bh-Bh-1差值ΔBh-1的變化率，當(dāng)這些變化率差值比規(guī)定值Y大時，將所述指示數(shù)據(jù)Bh+1，根據(jù)其增減狀態(tài)，更新為2Bh-Bh-1+L或2Bh-Bh-1-L輸出(其中0＜L≤Y)，并將該數(shù)據(jù)作為下一次處理當(dāng)中的指示角數(shù)據(jù)Bh，依次對指示角數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理。
全文摘要
一種步進(jìn)電機式儀表6,具有根據(jù)與測定量對應(yīng)的數(shù)字信號驅(qū)動步進(jìn)電機的驅(qū)動電路3、4,由固定于該步進(jìn)電機驅(qū)動軸端的指針9指示儀表盤7上與前述測定量對應(yīng)的刻度8來表示前述測定量,其中包括:輸入與前述測定量對應(yīng)的數(shù)字信號,按規(guī)定周期變換為指示角數(shù)據(jù)的處理手段3;對于該處理手段3按變換周期輸出的連續(xù)的前后指示角數(shù)據(jù),求其差值的同時,當(dāng)該差值大于規(guī)定值時信號變換為其變化低于前述規(guī)定值的連續(xù)指示角數(shù)據(jù)并輸出的延遲手段4,從而防止失步,可靠地對測定量的變化進(jìn)行跟隨。
文檔編號G01R7/00GK1196792SQ97190788
公開日1998年10月21日 申請日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者丸山洋司, 佐藤浩一 申請人:日本精機株式會社