專利名稱：測量儀表的驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量儀表的驅(qū)動方法，特別是涉及指針裝在由步進電機或交叉線圈式回轉(zhuǎn)磁鐵型電流計等組成的驅(qū)動部分上，以給定的周期輸入從被測對象得到的測量值，將上述測量值的變化量作為在以給定的輸出更新周期為單位的指示值，輸出至驅(qū)動部分，以驅(qū)動安裝在上述驅(qū)動部分上的上述指針動作的測量儀表的驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
以前，利用步進電機或交叉線圈式回轉(zhuǎn)磁鐵型電流計等作為模擬式的指示測量儀表。例如，作為具有由步進電機構(gòu)成的驅(qū)動部分的測量儀表的驅(qū)動裝置，具有根據(jù)與測量值對應(yīng)的數(shù)字式信號，驅(qū)動上述步進電機的驅(qū)動回路，利用安裝在上述步進電機的驅(qū)動軸端的指針，指示與上述測量值對應(yīng)的刻度盤上的刻度，以表示上述測量值。
這種測量儀表的驅(qū)動裝置，在日本專利公開第129575/1986號公報和日本專利公開第223312/1989號公報等中公布的，已進入實用化的各種裝置，它們可用在汽車行駛速度計和發(fā)動機回轉(zhuǎn)速度計上，和通過檢測信號的A/D處理，用在燃料計和溫度計上。最近，車輛用測量儀表的串行通信獲得發(fā)展，開發(fā)出了通過將與從裝在車輛上的ECU(發(fā)動機控制裝置)發(fā)出的車輛行駛狀態(tài)相應(yīng)的數(shù)字式信號，通過串聯(lián)的傳輸電纜，傳遞至各個指示儀表上，驅(qū)動各個測量儀表本身動作的驅(qū)動裝置。在利用這種串行通訊控制，驅(qū)動各指示儀表的情況下(例如，在指示測量值變化劇烈的車速或發(fā)動機的回轉(zhuǎn)數(shù)的速度計和回轉(zhuǎn)計中)，驅(qū)動由步進電機等組成的驅(qū)動部分的處理回路本身的輸出更新周期，即使具有5毫秒(ms)的能力，但在輸入使指示儀表動作的處理部分(處理回路)中的測量值的周期(輸入周期)為50ms的情況下，由于輸出更新周期為以50ms為單位，因此即使在測量值變化緩慢的情況下，指示儀表也會急劇變化，作為指示儀表，不可能得到平穩(wěn)的指示動作，這是一個問題。
特別是，步進電機是以與螺旋齒塊的齒的周節(jié)相對應(yīng)的步進動作為基礎(chǔ)，雖然，通過驅(qū)動信號波形修正，可使步進動作平穩(wěn)；但在相對于測量值的變化，測量數(shù)據(jù)更新周期大的情況下，步進電機的驅(qū)動信號變化也大，在由于步進電機本身的響應(yīng)性好，而相反輸出更新周期之間數(shù)據(jù)變化大的情況下，這種大的變化直接使指針產(chǎn)生間歇動作，這樣，作為指示儀表，就得不到平穩(wěn)的指示動作，這也是一個問題。
本發(fā)明考慮到上述問題，要提供一種可防止指針間歇動作，使指示儀表能得到平穩(wěn)的指示動作的測量儀表驅(qū)動方法。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供了一種測量儀表的驅(qū)動方法，該方法是將從被測對象得到的測量值，以給定的周期輸入處理部分，上述處理部分，將上述測量值的變化量作為每單位給定的輸出更新周期的指示值，輸出給驅(qū)動部分，驅(qū)動裝在上述驅(qū)動部分上的指針動作；根據(jù)上述指針的過去指示值；上述指針在當(dāng)前時刻決定的指示值；和與上述測量值相應(yīng)的，驅(qū)動上述指針動作的目標(biāo)值，利用給定的函數(shù)求出決定上述指針動態(tài)變化的指示特性，再利用沿著上述指示特性的，以上述輸出更新周期為單位的指示值，驅(qū)動上述指針動作。
作為第一種驅(qū)動方法，依次輸入與上述測量值相應(yīng)的，使上述指針動作的第一個目標(biāo)值和第二個目標(biāo)值，同時，當(dāng)從上述指針當(dāng)前時刻決定的指示值，向著上述第一個目標(biāo)值，驅(qū)動上述指針動作時，對上述第一個目標(biāo)值和第二個目標(biāo)值進行比較，判斷上述第二個目標(biāo)值相對于上述第一個目標(biāo)值，是增加傾向或減小傾向；在判斷為增加傾向的情況下，利用給定函數(shù)求出由上述指針為當(dāng)前時刻決定的指示值，指示上述第一個目標(biāo)值以上的值的指示特性；而在判斷為減小傾向的情況下，利用給定函數(shù)求出上述指針當(dāng)前時刻決定的指示值，指示上述第一個目標(biāo)值以下的值的指示特性；再利用沿著上述指示特性的，以上述輸出更新周期為單位的指示值，驅(qū)動上述指針動作。與簡單地用直線將在給定輸入周期內(nèi)得出的指示值連接起來的指示特性相應(yīng)的，用以輸出更新周期為單位的指示值驅(qū)動指針動作的情況比較，可使指針平穩(wěn)地動作。
作為第二種驅(qū)動方法，輸入與測量值相應(yīng)的，使上述指針動作的目標(biāo)值；同時，當(dāng)從上述指針當(dāng)前時刻決定的第一個指示值，向著上述目標(biāo)值，驅(qū)動上述指針動作時，指示上述第一個指示值；并同時，利用給定的函數(shù)求出與作為上述指針過去的指示值的第二個指示值和上述目標(biāo)值近似的指示特性；再利用沿著上述指示特性的，以上述輸出更新周期為單位的指示值，驅(qū)動上述指針動作。與簡單地用直線將在給定的輸入周期內(nèi)得出的指示值連接起來的指示特性相應(yīng)的，用以輸出更新周期為單位的指示值驅(qū)動指針動作的情況比較，可使指針平穩(wěn)地動作。
附圖的簡要說明

圖1為表示本發(fā)明的測量儀表驅(qū)動裝置的方框圖；圖2為表示本發(fā)明的處理部分的第一種處理方法的圖；圖3為表示本發(fā)明的處理部分的第二種處理方法的圖。
優(yōu)選實施例圖1表示驅(qū)動裝置1，根據(jù)由串行通訊傳送的數(shù)據(jù)(測量值)，來控制驅(qū)動部分。2為每隔一段由基準(zhǔn)時鐘確定的時間，測量一次車輛速度，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)等的脈沖信號，將這種測量值，利用多重通訊的接口部分(沒有示出)進行并行/串行變換，變成數(shù)據(jù)信號的同時，將上述數(shù)據(jù)信號，以給定的周期，送往后述的接收部分的發(fā)送部分。3為將與從發(fā)送部分2傳送的測量值相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，利用多重通訊接口部分(圖中沒有示出)進行并行變換的接收部分。4為本發(fā)明的主要部分，它是將從接收部分3得到的數(shù)據(jù)信號，變換成與上述測量值相應(yīng)的指示值的處理部分，由微型計算機構(gòu)成。5為將處理部分4得出的指示值，通過電壓變換等，驅(qū)動作為后述的驅(qū)動部分的步進電機的驅(qū)動處理部分。6為通過由裝在步進電機的驅(qū)動軸端上的指針6a，指示刻度盤6b上的刻度，表示被測對象的測量值的步進電機式的驅(qū)動部分。驅(qū)動裝置1由接收部分3，處理部分4，驅(qū)動處理部分5和驅(qū)動部分6構(gòu)成。另外，驅(qū)動裝置1和發(fā)送部分2，利用作為串行傳送電纜的傳送線路7連接起來。
下面，利用圖2來說明處理部分4的第一種處理方法。
當(dāng)依次按給定周期T，輸入與指針6a下次指示的測量值相應(yīng)的第一個目標(biāo)值B，和與指針6a再下次指示的測量值相應(yīng)的第二個目標(biāo)值C時，處理部分4對第一個目標(biāo)值B和第二個目標(biāo)值C進行比較處理，判斷從指針6a當(dāng)前時刻所決定的(由它指示的)指示值A(chǔ)1，以給定的周期T輸入的第二個目標(biāo)值C，相對于第一個目標(biāo)值B是增加的傾向，還是減少的傾向。
接著，當(dāng)判斷為增加傾向時，處理部分4確定從指示值A(chǔ)1，經(jīng)過第一個目標(biāo)值B，向著第二個目標(biāo)值C，驅(qū)動指針6a動作的指針6a的動態(tài)變化；再利用后述的函數(shù)式來決定從指示值A(chǔ)1至第二個目標(biāo)值C之間(從時間T1至?xí)r刻T3之間)的指示特性x1。這時，處理部分4可設(shè)定一個第一個目標(biāo)值B輸入時刻T2應(yīng)該指示的指示值A(chǔ)2，即為在第一個目標(biāo)值B以上的指示值(圖2中為超過第一個目標(biāo)值B的指示值)的指示特性x1。
其次，處理部分4，在從指示值A(chǔ)1至第一個目標(biāo)值B的區(qū)間(從時刻T1至?xí)r刻T2之間)上，沿著指示特性x1，輸出以輸出更新周期t為單位的指示值p，驅(qū)動驅(qū)動部分6的指針6a動作。
因此，處理部分4，在下一個第三個目標(biāo)值D輸入時刻T4之前，可以輸出以輸出更新周期t為單位的指示值p，并可以沿著從指示值A(chǔ)1(時刻T1)至第一個目標(biāo)值B(時刻T2)之間的指示特性x1進行指示。
另外，處理部分4可對時刻T3的目標(biāo)值C(第一目標(biāo)值)和時刻T4的目標(biāo)值D(第二目標(biāo)值)進行比較處理；從指示值A(chǔ)2(當(dāng)前時刻決定的指示值)來判斷，目標(biāo)值D相對于目標(biāo)值C是增加傾向或減少傾向。當(dāng)判定為減少傾向時，決定從指示值A(chǔ)2，向著目標(biāo)值D，使指針6a動作的指針6a的動態(tài)變化，利用后述的函數(shù)式，決定從指示值A(chǔ)2至目標(biāo)值D之間(從時間T2至?xí)r間T4之間)的指示特性x2。如上所述，處理部分4可以設(shè)定使時刻T3指示的值A(chǔ)3，即為第一個目標(biāo)值B以下的值的指示特性x2；同時，在輸入下一個目標(biāo)值之前，輸出以輸出更新周期t為單位的指示值p。因此，處理部分4可以進行沿著從指示值A(chǔ)2(時刻T2)至目標(biāo)值C(時刻T3)之間的指示特性x的指示。
通過使處理部分4反復(fù)進行上述處理，可以得到沿著指示特性的平滑的指示動作。
上述的指示特性，由下述的函數(shù)式?jīng)Q定。
例如，在利用SIN函數(shù)作為所定的函數(shù)，計算指示特性的情況下，將在輸入周期Tn(T1，T2，T3……)時應(yīng)指示的目標(biāo)值為Xn，在Tn時算出的指示值為Yn，則在Tn至Tn-1之間，使指針6a做指示動作的函數(shù)，可用下式定義fn(ta)=k1·SIN(π·(ta-Tn)/(Tn+1-Tn))+k2·((ta-Tn)/(Tn+1-Tn))+Yn(Tn≤ta≤Tn+1)式中作為使指示動作變化狀態(tài)(指示增加，減小傾向的值)變成數(shù)值的指標(biāo)，k1=a·(Xn+1-Xn+2)、k2=b·(Xn-1-Yn)；a，b-根據(jù)所要求的響應(yīng)性和動作的平穩(wěn)性，輸入、輸出周期等要求設(shè)定的常數(shù)；ta-輸出更新周期t的指示值p的指示時間。
下面，再利用圖3說明處理部分4的第二種處理方法。
當(dāng)在給定的周期T內(nèi)輸入與測量值相應(yīng)的第一個目標(biāo)值C時，處理部分4可根據(jù)指針6a指示的過去的指示值A(chǔ)(第二個指示值)，現(xiàn)時刻決定的(由指針指示)指示值B(第一個指示值)和第一個目標(biāo)值C，指示指示值B；而且可利用后述的函數(shù)式，決定與指示值A(chǔ)和第一個目標(biāo)值C近似的指示特性。即處理部分4可以決定從指示值B，向著第一個目標(biāo)值C，使指針6a動作的指針6a的動態(tài)變化，得出從指示值A(chǔ)至第一個目標(biāo)值C之間(從時刻T1至?xí)r刻T3之間)的指示特性x1。另外，在決定在時刻T3(第一個目標(biāo)值C的輸入時間)時指示的指示值D的同時，可以輸出更新周期t為單位，在從第二個指示值B至指示值D之間(時刻T2至?xí)r間T3之間)，沿著指示特性x1，輸出指示值p。處理部分4，可以在輸入與測量值相應(yīng)的下一個第二目標(biāo)值E之前，輸出指示值p。
當(dāng)輸入第二個目標(biāo)值E時，處理部分4可根據(jù)作為過去指示值的指示值B，根據(jù)它指示的指示值D和第二個目標(biāo)值E，與上述處理一樣，指示指示值D；決定與指示值B和目標(biāo)值E近似的指示特性x2。另外，在決定在時刻T4(第二個目標(biāo)值E的輸入時間)指示的指示值F的同時，可以輸出更新周期t為單位，在從指示值D至指示值F之間(從時刻T3至?xí)r刻T4之間)，沿著指示特性x2，輸出指示值p。
通過處理部分4反復(fù)進行上述處理，可以得到沿著指示特性的平穩(wěn)的指示動作。
上述的指示特性，由下述的函數(shù)式?jīng)Q定。
例如，在利用二次函數(shù)作為給定的函數(shù)，計算指示特性的情況下，將在從輸入周期Tn(T1，T2，T3……)至Tn+1之間的指示動作函數(shù)fn，通過(Tn，Yn)來定義。當(dāng)令在Tn時指示的目標(biāo)值為Xn，在Tn時算出的指示值為Yn時，函數(shù)fn用下式表示fn(ta)=An·((ta-Tn)/(Tn+1-Tn))2+Bn·((ta-Tn)/(Tn+1-Tn))+Yn(Tn≤ta≤Tn+1)式中An和Bn-由給定的近似計算求出的數(shù)值；ta-輸出更新周期t的指示值p的指示時間。
在令過去的指示值為(Tn-1，Yn-1)，目標(biāo)值為(Tn+1，Yn+1)的情況下，可以用最小二乘法來決定數(shù)值A(chǔ)n，Bn，使指示特性x通過上述指示值和上述目標(biāo)值附近。
上述這種處理方法都是根據(jù)指針6a過去的指示值；指針6a當(dāng)前時刻決定的指示值；和與測量值相應(yīng)的，使指針6a動作的目標(biāo)值；利用給定函數(shù)，獲得決定指針6a的動態(tài)變化的指示特性，再利用沿著上述指示特性的，以輸出更新周期為單位的指示值p，使指針6a做平穩(wěn)動作的。
為了使裝在步進電機式的驅(qū)動部分6上的指針6a，平穩(wěn)地動作，第一種處理方法是將與測量值相應(yīng)的第一個和第二個目標(biāo)值，依次輸入處理部分4。處理部分4比較上述第一個目標(biāo)值和第二個目標(biāo)值，判定上述第二個目標(biāo)值相對于上述第一個目標(biāo)值是增加的傾向或減小的傾向。在判定是增加傾向的情況下，可以利用例如可得出SIN函數(shù)曲線的函數(shù)，求出指針6a當(dāng)前時刻決定的指示值，指示上述第一個目標(biāo)值以上的值的指示特性x1。另外，在判定為減小傾向的情況下，也可利用例如可得出SIN函數(shù)曲線的函數(shù)；求出由指針6a當(dāng)前時刻決定的指示值，指示上述第一個目標(biāo)值以下的值的指示特性x2。再利用以處理部分4的輸出更新周期t為單位，輸出沿該指示特性的指示值p。這樣，與將在給定的輸入周期內(nèi)得出的指示值，簡單地用直線連接起來的指示特性相應(yīng)的，用以輸出更新周期t為單位的指示值驅(qū)動指針動作的情況比較，可使指針6a平穩(wěn)地動作。
另外，為了使裝在步進電機式的驅(qū)動部分6上的指針6a平穩(wěn)地動作，第二種處理方法是輸入與測量值相應(yīng)的目標(biāo)值，在以指針6a當(dāng)前時刻決定的第一個指示值，向著上述目標(biāo)值，使上述指針動作時，在指示上述第一個指示值的同時，利用(例如)可得出二次函數(shù)的曲線的函數(shù)，求出與過去的第二個指示值和上述目標(biāo)值近似的指示特性x1，x2。然后，再沿著該指示特性x1，x2，以處理部分4的輸出更新周期t為單位，輸出指示值p。這樣，與將在給定的輸入周期內(nèi)得出的指示值，簡單地用直線連接起來的指示特性相應(yīng)的，用以輸出更新周期為單位的指示值驅(qū)動指針動作的情況比較，可使指針6a平穩(wěn)地動作。
另外，在給定的周期內(nèi)輸入從被測對象得到的測量值之后，通過進行上述的各種處理，從輸入上述測量值至用驅(qū)動部分6指示上述測量值之間，多少會有滯后；但由于驅(qū)動部分6的動作也相對滯后，因此上述第一和第二種處理方法沒有不協(xié)調(diào)感覺。
另外，在上述第一種處理方法中，使用SIN函數(shù)；在上述第二種處理方法中，利用二次函數(shù)來求指示特性；但也可以使用SIN函數(shù)或二次函數(shù)，三次函數(shù)等。
另外，利用上述處理方法，在得到指針6a當(dāng)前時刻決定的指示值和目標(biāo)值的區(qū)間上的指示特性的情況下，當(dāng)然也可以得到根據(jù)下一個目標(biāo)值的變化量，指示與測量值相應(yīng)的目標(biāo)值的指示特性。
另外，雖然舉了用串行通訊驅(qū)動動作的驅(qū)動裝置1作為例子進行說明，但本發(fā)明也適用于輸入從被測對象來的直接測量值的一般的測量儀表的驅(qū)動裝置。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明不是僅限于具有指針跟蹤性能好的步進電機式驅(qū)動部分的驅(qū)動裝置，即使交叉線圈式的驅(qū)動部分，也可以得到良好的測量儀表驅(qū)動裝置。
權(quán)利要求
1．一種測量儀表的驅(qū)動方法，該方法是將從被測對象得到的測量值，以給定的周期輸入處理部分，上述處理部分，將上述測量值的變化量作為每單位給定的輸出更新周期的指示值，輸出給驅(qū)動部分，驅(qū)動裝在上述驅(qū)動部分上的指針動作；其特征為，根據(jù)上述指針的過去指示值；上述指針在當(dāng)前時刻決定的指示值；和與上述測量值相應(yīng)的，驅(qū)動上述指針動作的目標(biāo)值，利用給定的函數(shù)求出決定上述指針動態(tài)變化的指示特性，再利用沿著上述指示特性的，以上述輸出更新周期為單位的指示值，驅(qū)動上述指針動作。
2．一種測量儀表的驅(qū)動方法，該方法是將從被測對象得到的測量值，以給定的周期輸入處理部分，上述處理部分，將上述測量值的變化量作為每單位給定的輸出更新周期的指示值，輸出給驅(qū)動部分，驅(qū)動裝在上述驅(qū)動部分上的指針動作；其特征為，依次輸入與上述測量值相應(yīng)的，使上述指針動作的第一個目標(biāo)值和第二個目標(biāo)值，同時，當(dāng)從上述指針當(dāng)前時刻決定的指示值，向著上述第一個目標(biāo)值，驅(qū)動上述指針動作時，對上述第一個目標(biāo)值和第二個目標(biāo)值進行比較，判斷上述第二個目標(biāo)值相對于上述第一個目標(biāo)值，是增加傾向或減小傾向；在判斷為增加傾向的情況下，利用給定函數(shù)求出由上述指針為當(dāng)前時刻決定的指示值，指示上述第一個目標(biāo)值以上的值的指示特性；而在判斷為減小傾向的情況下，利用給定函數(shù)求出上述指針當(dāng)前時刻決定的指示值，指示上述第一個目標(biāo)值以下的值的指示特性；再利用沿著上述指示特性的，以上述輸出更新周期為單位的指示值，驅(qū)動上述指針動作。
3．一種測量儀表的驅(qū)動方法，該方法是將從被測對象得到的測量值，以給定的周期輸入處理部分，上述處理部分，將上述測量值的變化量作為每單位給定的輸出更新周期的指示值，輸出給驅(qū)動部分，驅(qū)動裝在上述驅(qū)動部分上的指針動作；其特征為，輸入與測量值相應(yīng)的，使上述指針動作的目標(biāo)值；同時，當(dāng)從上述指針當(dāng)前時刻決定的第一個指示值，向著上述目標(biāo)值，驅(qū)動上述指針動作時，指示上述第一個指示值；并同時，利用給定的函數(shù)求出與作為上述指針過去的指示值的第二個指示值和上述目標(biāo)值近似的指示特性；再利用沿著上述指示特性的，以上述輸出更新周期為單位的指示值，驅(qū)動上述指針動作。
全文摘要
當(dāng)從指針當(dāng)前時刻決定的指示值A(chǔ)1,向著指針的第一個目標(biāo)值B,驅(qū)動指針動作時,對第一個目標(biāo)值B和第二個目標(biāo)值C進行比較,判斷第二個目標(biāo)值C相對于第一個目標(biāo)值B是增加,或減少傾向。在判定為增加傾向的情況下,利用給定函數(shù)求出由上述指針的指示值A(chǔ)1,指示第一個目標(biāo)值B以上的值的指示特性;而在減小傾向的情況下,利用給定的函數(shù)求出由上述指針的指示值A(chǔ)1,指示第一個目標(biāo)值B以下的指示特性。
文檔編號G01D7/00GK1286755SQ99801703
公開日2001年3月7日 申請日期1999年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月30日
發(fā)明者地主浩一 申請人:日本精機株式會社