[发明专利]一种指针仪表的归零算法

说明书

本发明涉及一种指针仪表的归零算法，具体归零过程如下，步骤1：假设指针位于仪表工作中指针离归零机械限位最远的位置；步骤2：步进电机向归零机械限位方向快速转动X°，步骤3：以当前位置为假想零位，步进电机由远端机械限位向归零机械限位旋转为正转；步骤4：步进电机分多次向归零机械限位方向转动，每次时间仅持续若干毫秒；步骤5：设置步进电机由归零机械限位向远端机械限位旋转为正转，如果将当前位置设为刻度零位，即完成归零。本发明使得无论仪表指针起始位置在何处，都能够快速、准确的回到同一位置，从而解决指针初始位置不同造成的归零误差问题，保证仪表任何情况下一次上电归零即能正常使用。这种算法归零速度较快、一致性好、误差小。

技术领域

本发明涉及一种步进电机驱动的指针仪表，尤其是采用特殊归零算法的汽车指针仪表。

背景技术

步进电机拥有体积较小、成本低廉、可靠性高等优点，非常适合驱动汽车仪表当中的指针仪表。随着民用汽车的大量生产普及，步进电机技术和应用不断成熟，在不知不觉间走进了千家万户。

但是，步进电机自身无法感知转动位置，必须在使用前对其进行归零校准。归零校准的准确性直接决定指针仪表的精度，从而影响仪表使用。步进电机驱动芯片自带归零和停止归零指令。由于其归零速度较慢，实际应用一般先让步进电机带动指针向刻度零位方向转动最大角度，保证不论指针处于任何初始位置，都能快速接近刻度零位并碰到步进电机的机械限位反弹，停在刻度零位附近，然后再执行步进电机驱动芯片的归零和停止归零指令，利用两个指令之间的某个固定的延迟时间使得指针刚好停在刻度零位，完成归零。

常用的归零算法能够在指针初始位置大致相同时准确归零，但归零位置距离机械限位较远，一般在1°以上。并且很多算法会造成指针明显抖动。另外，一旦仪表因为在使用过程中突然断电或其他因素导致指针没有停在刻度零位附近，再次上电时，由于指针距离归零的机械限位较远，碰壁反弹后停住的位置，和初始位置在刻度零位附近时碰壁反弹停住的位置存在不易觉察的微小偏差，这个偏差会被下一步的归零和停止归零指令大幅放大，导致仪表指针偏离刻度零位，其误差有时达到2°左右。面对这种情况，一般需要仪表断电并重新上电让步进电机再次归零后才能恢复正常，严重影响指针仪表的使用。

发明内容

发明目的：本发明提出一种优化的归零算法，使得无论指针起始位置在何处，都能够快速、准确的回到同一位置(刻度零位或作为刻度零位的基准)，从而解决指针初始位置不同造成的归零误差问题，保证仪表任何情况下一次上电归零即能正常使用。另外，某些情况下，指针在归零之前或者快速碰壁后就处于要归零的机械限位附近，且位置误差很小，比如仪表具有断电归零之类的能够保证上电前指针处于刻度零位处的功能，该算法稍作调整，可以在指针不抖动的情况下让其停在更靠近机械限位的位置。

技术方案

一种指针仪表的归零算法，指针仪表包括步进电机、步进电机驱动芯片、指针、仪表盘，指针安装在步进电机的轴上，可以在步进电机的两个机械限位之间转动，步进电机驱动芯片驱动步进电机轴转动带动指针指示仪表盘上的刻度，仪表盘上刻度的起始位为刻度零位，归零的目的就是让仪表工作前指针准确指向刻度零位，此时指针靠近步进电机一侧机械限位，将该侧机械限位定义为归零机械限位，将另一个机械限位定义为远端机械限位，具体归零过程如下：

步骤1：先假设指针位于仪表工作中指针离归零机械限位最远的位置，或步进电机远端机械限位处；以该位置为假想零位，步进电机由远端机械限位向归零机械限位旋转为正转；

步骤2：步进电机向归零机械限位方向快速转动X°，保证指针碰壁后反弹停在归零机械限位附近；其中X°＞仪表工作中指针和归零机械限位之间可能出现的最大角度，或者取两个机械限位之间可转动的最大角度；

步骤3：以当前位置为假想零位，步进电机由远端机械限位向归零机械限位旋转为正转；

步骤4：步进电机分多次向归零机械限位方向转动，每次时间仅持续若干毫秒；