專利名稱：步進式電子儀表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種儀表，特別是一種步進式電子儀表。
目前，現(xiàn)有的儀表大致有彈性敏感式儀表、動圈動磁式儀表以及數(shù)字式電子儀表。機械表顯示直觀，不需電能，但精度低，誤差大。而電子儀表雖然測量較準確，響應及時，但多采用數(shù)碼管及液晶等顯示方式，因此顯示不直觀，亮度不能滿足室外工作的要求。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術之不足，提供一種集機械儀表及電子儀表的優(yōu)點于一體、由指針指示的機電一體化的步進式電子儀表。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包括有表殼8，表殼8內(nèi)設置有由機芯殼體6、表盤1、指針2及齒輪傳動組件構成的機芯。該機芯的具體結構已是現(xiàn)有技術(專利號95236750.5)，其中，正、反磁鋼轉(zhuǎn)子12、14設置在同一根軸上，軸兩端設置在機芯殼體6上，正、反轉(zhuǎn)定子繞組13、15與正、反轉(zhuǎn)磁鋼轉(zhuǎn)子12、14相套，留有一定間隙，正、反轉(zhuǎn)定子繞組也設置在機芯殼體6上。本實用新型的獨特之處在于外殼8內(nèi)還設置有控制電路板7，其上設置有控制電路。該控制電路包括有脈沖發(fā)生及驅(qū)動部分，比較控制部分以及計數(shù)部分(這三大部分所采用的電路均為常用的基本電路，各基本電路中的元器件之間的連接不詳敘，在此僅介紹各基本電路之間的連接關系)。其中，比較控制部分的信號輸入端接入A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的輸出端接比較器，比較器的輸出接正反控制器，正反控制器輸出接機芯。機芯與計數(shù)部分的采樣放大器相接，采樣放大器輸出接脈沖展寬器，展寬器輸出端與計數(shù)器相接，計數(shù)器輸出接入比較器。脈沖發(fā)生及驅(qū)動部分中的振蕩器的輸出接驅(qū)動脈沖發(fā)生器及A/D轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動脈沖發(fā)生器的輸出接入比較控制部分的正反控制器。
上述所說的控制電路可以為專用集成塊，也可以為分立集成電路組裝體，還可以為厚膜電路，或單片式帶A/D轉(zhuǎn)換微處理器或單板機軟硬件組合體。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有較多的優(yōu)點。它集機械表與電子表的優(yōu)點于一體，表針指示直觀明了，快捷準確，而且可顯示變化趨勢，也能滿足室內(nèi)外各種工作場合的需要。本實用新型耗能低，精度高，工作可靠。
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是本實用新型的邏輯方框圖。
圖3是本實用新型中的控制電路為帶A/D轉(zhuǎn)換的8位單片微處理器時的電路原理圖。
圖4是本實用新型中的控制電路為分立集成電路組裝體時的電路原理圖(因版面關系，本圖由A、B兩部分組成)。
以上各附圖所示的結構就是本實用新型的實施例。圖中，1為表盤。2為指針。3為針輪。4和5為過度齒輪組I。6為機芯殼體。7為線路板。8為表殼。9和10為過度齒輪組II。11為轉(zhuǎn)子。12為正轉(zhuǎn)磁鋼。13為正轉(zhuǎn)定子。14為反轉(zhuǎn)磁鋼。15為反轉(zhuǎn)定子。16為專用集成塊IC。
本實用新型中，機芯中的正轉(zhuǎn)磁鋼轉(zhuǎn)子12、反轉(zhuǎn)磁鋼轉(zhuǎn)子14、步進齒輪11均設置在一條軸上，軸兩端設置在機芯殼體6上。正轉(zhuǎn)定子繞組13、反轉(zhuǎn)定子繞組15也設置在機芯殼體6上，且分別與正轉(zhuǎn)磁鋼轉(zhuǎn)子12、反轉(zhuǎn)磁鋼轉(zhuǎn)子14相套，且留有有一定的間隙。過度齒輪9、10設置在一條軸上，軸兩端設置在機芯殼體6上，過度齒輪4、5也設置在一條軸上，軸兩端設置在機芯殼體6上。針齒輪3及表針2設置在一條軸的兩端，且與機芯殼體6相接?？潭缺P1穿過裝表針2的軸且設置在機芯殼體6上。步進齒輪11和過度齒輪10嚙合。過度齒輪9和過度齒輪5嚙合。過度齒輪4和針齒輪3嚙合。
本實用新型中控制電路包括有脈沖發(fā)生及驅(qū)動部分、比較控制部分和計數(shù)部分。其中，脈沖發(fā)生及驅(qū)動部分和計數(shù)部分是整個控制電路中極重要的部分，由這一部分電路產(chǎn)生的方波驅(qū)動步進馬達從而實現(xiàn)機電一體化。由兩個非門構成非門振蕩電路，再經(jīng)一級非門整形，為整個電路提供基準方波。此方波一路作A/D觸發(fā)變換，另一路經(jīng)由JK觸發(fā)器和與非門組成的變換電路，變換出供步進馬達所用的驅(qū)動脈沖。然后在比較器的大于、小于端控制下，控制與非門和反相器輸出正反向脈沖，使機芯的表針能相應作正向或反向轉(zhuǎn)動。比較控制部分中，輸入端的傳感器將各種物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘査腿肽?shù)轉(zhuǎn)換器A/D，A/D可將信號轉(zhuǎn)化為8位數(shù)字量，送至比較器。比較器將A/D與計數(shù)值進行比較(機芯表針每走一格都會由計數(shù)部分的電路控制輸出一個計數(shù)信號送入計數(shù)器)，因此如果A/D值與計數(shù)器的值相等時，則發(fā)出一個相等的高電平值，封鎖驅(qū)動脈沖，禁止表針的轉(zhuǎn)動，封鎖計數(shù)脈沖，禁止計數(shù)。如兩組值不等，則相應發(fā)出大于或小于的高電平值，使指針正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，同時打開計數(shù)電路，使計數(shù)脈沖送入計數(shù)器。在計數(shù)部分中，機芯表針每走一格，都將產(chǎn)生一組感應電壓信號，呈阻尼波。通過模擬開關將感應波引出，經(jīng)運放放大，然后經(jīng)由運放組成的比較器，與一標準電平值比較，將峰值脈沖檢出而屏蔽其它阻尼波，并輸出一脈沖送入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的展寬電路，產(chǎn)生一合適寬度的脈沖送入一個與門，與門另一端由比較器的相等輸出端控制，若相等則關閉此與門，若不等則打開此與門，允許計數(shù)。計數(shù)脈沖取自驅(qū)動脈沖，只要驅(qū)動脈沖使指針轉(zhuǎn)動一格，此脈沖也同時被送入計數(shù)器計一個數(shù)。
若控制電路制成為專用集成塊，專用集成塊與機芯之間通過四條控制線相連。在表針正向轉(zhuǎn)動時，集成塊輸出驅(qū)動信號給兩路RZ(RZ1和RZ2)，驅(qū)動表針，表針轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應波形則由LZ1-LZ2傳送回集成塊，而反向轉(zhuǎn)動時，剛好相反。專用集成塊通過接插件與機芯相連。
當驅(qū)動脈沖送入正轉(zhuǎn)定子繞組時，定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子極性相同的磁場，在間隙作用下，排斥轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動180度，通過齒輪傳動機構使表針正向轉(zhuǎn)動一格。驅(qū)動脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正負相問的驅(qū)動方波，在定子中產(chǎn)生一個交變磁場使轉(zhuǎn)子不停轉(zhuǎn)動，與此同時，反轉(zhuǎn)磁鋼則切割反轉(zhuǎn)定子繞組產(chǎn)生感應電壓信號控制計數(shù)器準確計數(shù)，直到表針指到檢測值為止。當驅(qū)動脈沖送入反向定子時，原理同上。這樣，在同一根軸上裝上雙向磁鋼轉(zhuǎn)子及雙向定子繞組，在可逆步進式電子電路的控制下，使步進馬達能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。從而實現(xiàn)了步進指針顯示的儀表功能。
在電源電路中設置有0.047F/5.5V的大容量電容器，經(jīng)1N4001二極管對其允電，當外部電源斷電時(包括瞬時掉電)，提供指針回零的電能。
權利要求1.一種步進式電子儀表，包括有表殼(8)，表殼(8)內(nèi)設置有由機芯殼體(6)、刻度盤(1)、表針(2)及齒輪傳動組件構成的機芯，其中，正、反磁鋼轉(zhuǎn)子(12)、(14)設置在同一根軸上，軸兩端設置在機芯殼體(6)上，正、反轉(zhuǎn)定子繞組(13)、(15)與正、反轉(zhuǎn)磁鋼轉(zhuǎn)子(12)、(14)相套，留有一定間隙，正、反轉(zhuǎn)定子繞組(13)、(15)也設置在機芯殼體(6)上，其特征在于表殼(8)內(nèi)還設置有控制電路板(7)，其上設置有控制電路，該控制電路包括脈沖發(fā)生及驅(qū)動部分，比較控制部分以及計數(shù)部分，其中，比較控制部分中的信號輸入端接入A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的輸出端接比較器，比較器的輸出接正反控制器，正反控制器輸出接機芯，機芯與計數(shù)部分的采樣放大器相接，采樣放大器輸出接脈沖展寬器，展寬器輸出端與計數(shù)器相接，計數(shù)器輸出接入比較器；脈沖發(fā)生及驅(qū)動部分中的振蕩器的輸出接驅(qū)動脈沖發(fā)生器及A/D轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動脈沖發(fā)生器的輸出接入比較控制部分的正反控制器。
2.根據(jù)權利要求1所述的步進式電子儀表，其特征在于上述所說的控制電路可以為專用集成塊，也可以為分立集成電路組裝體，還可以為厚膜電路，或單片式帶A/D轉(zhuǎn)換微處理器或單板機軟硬件組合體。
專利摘要一種步進式電子儀表，將現(xiàn)有的機械儀表及電子儀表的優(yōu)點集于一體，克服它們各自原有的缺點。在其表殼內(nèi)除了設置有由機芯殼體、刻度盤、表針及齒輪傳動組件等構成的機芯外，還設置有由脈沖發(fā)生及驅(qū)動部分、比較控制部分及計數(shù)部分構成的控制電路。表針指示直觀明了，快捷準確。換上不同的傳感器可做成各種儀表。它耗能低，精度高，工作可靠，可用于室內(nèi)外各種工作場合。
文檔編號G12B11/00GK2249951SQ9523803
公開日1997年3月19日 申請日期1995年11月14日 優(yōu)先權日1995年11月14日
發(fā)明者湯濟申, 李國賢 申請人:武漢市國營江新儀表廠