[发明专利]仪表指针归零控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明关于一种仪表指针归零控制方法及装置，尤指一种通过外加一补 偿电压，而让指针偏转角度与施加电压强弱两者之间能存有良好线性关系的 仪表指针归零装置。

背景技术

请参考图7，图7所示为一传统气轴式(air-core)仪表指针组的结构示意 图，主要构造包含一设置永久磁铁的转子51、一设于转子51上的指针52、 与两组线圈(Cosine coil)(Sine coil)53、54，两线圈53、54以彼此相对九十度 正交的方式加以绕设，为区别起见，以下分别称两线圈为余弦线圈53及正弦 线圈54。一旦有电压施加于线圈53、54时，两线圈53、54会与转子51上 的永久磁铁相互感应，令转子51转动而驱使指针52产生偏转。反之，当没 有电压施加于线圈53、54上时，指针52仍旧停留于偏转时的最后位置，并 无归零。

请参考图8、图9所示，为上述气轴式仪表指针的控制电路图及其波形 图，两线圈53、54均接到一共同的中心电压Vdd，该中心电压Vdd为5伏 特，两线圈53、54亦分别透过一驱动器(driver)55a、56a接收对应的第一、 第二输入电压V1、V2。两输入电压V1、V2的相位差为90度，若以中心电 压5伏特为基准，最高峰值相距中心电压有3伏特的振幅，最低峰值相距中 心电压亦有3伏特的振幅，因此在0度到360度之间的最高至最低峰值将介 于2伏特至8伏特。第一、第二输入电压V1、V2可通过下列函数分别表示：

V1＝V_cosine＝5V+3V×cos(θ)

V2＝V_sine＝5V+3V×sin(θ)

请参考图10、图11所示，为气轴式仪表指针的另一种控制电路图及其 波形图，该种架构不须使用一固定的中心电压，故中心电压Vdd以0伏特为 基准，每一线圈53、54均是利用一组互为反相的差动电压独立控制。该组差 动电压的产生方式是在每一线圈53、54的两端均设置一驱动器55a、55b、 56a、56b，而每一线圈53、54的两驱动器55a、55b、56a、56b互为反相， 每一对驱动器55a、55b、56a、56b的输入端连接到一输入电压V1、V2。因 此输入电压V1、V2经过驱动器55a、55b、56a、56b后，即可在各线圈53、 54的两端产生一组反相的差动电压。举例而言，若使用的输入电压V1、V2 具有3伏特的振幅，则两线圈53、54所接收到的电压即以0伏特为基准而在 +3至-3伏特之间摆动，由函数表示为：

V1＝V_cosine＝3V×cos(θ)

V2＝V_sine＝3V×sin(θ)

如图12所示，于转子51外侧若再设置一归零磁铁57，则当没有电压施 加于线圈53、54上时，该归零磁铁57会与转子51上的永久磁铁互相感应而 迫使指针52转回归零位置，相对于指针52的归零位置，该归零磁铁57可设 置于任何角度，但一般会摆设在特定位置以较容易控制其特性，例如设于180 度的位置，惟即使加设归零磁铁57，仍可沿用前述的各种控制电路不需改变。

请参考图13所示，相对于使用单颗归零磁铁57，亦可利用两颗分别设 置于135度及225度的归零磁铁58、59来控制指针52归零，使用双归零磁 铁58、59的效果等同于图12的单颗磁铁57。由于归零磁铁58、59的A、B 两向量方向相反，故互相抵消，但C、D两向量为同一方向，故两者具有相 加的效果，如此一来，双归零磁铁58、59所贡献的磁场即等效于图12所示 设于180度的单颗归零磁铁57。

外加归零磁铁57、58、59虽然能让指针52回转到原始的起始位置，但 却也牺牲了当线圈53、54于外加电压时，前述指针52偏转的线性度 (linerarity)，换句话说，指针52偏转角度与施加电压的强弱将不再是良好的 线性关系。

为改善前述线性度变差的问题，在美国核准公告第4,492,920号专利案 中，如专利案第二、五图所示，在原有的双线圈架构下，再额外加入一补偿 线圈(标号41)。当电压施加于该补偿线圈上，可产生一补偿磁场，该补偿 磁场与归零磁铁所产生的磁场极性相反。此种作法虽然可以改善线性，但是 对仪表指针而言，必须额外绕设一组线圈，不但必须花费较多的制造成本， 也使得仪表指针的整体体积及重量均因此而提高，并非是较佳的解决之道。

发明内容