[发明专利]步进电动机式计量仪的驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及步进电动机式计量仪的驱动装置，该计量仪可代替可动线圈式或交差线圈式旋转磁铁型等构成的电流计，用作便于数字控制的计量仪装置，根据与诸如车辆运行速度或发动机转速那样的被测量成比例的输入频率信号，进行这些被测量的测量指示。

这类计量仪装置的一般结构是，使固定于计量仪机构的驱动轴端部的指针随输入信号转动，按照与设有指示数字和刻度的表盘对比识读来测定指示计测的被测量，通常用大致等分刻度的线性指示特性进行指示。

尤其是步进电动机，它由梳齿磁轭的齿数及其间距确定磁铁转子的步进动作，为了作平滑转动，需要增加齿数，缩小齿的间距，或者由驱动信号作所谓的微步驱动，并根据使用条件所容许的步进电动机主体的大小和包含驱动电路在内的费用来选择这些形态。

这样的步进电动机，不管其用途如何总是希望其小型化，所谓PM型步进电动机由于结构简单，故通过对转子磁铁及梳齿进行改进，使用变得方便。

对于处理电路的数字化(由微型计算机控制)而言，进行脉冲信号控制的上述步进电动机，作为进行由指针与表盘刻度对比读取的指示计量仪的机构也受到重视，例可用于汽车的运行速度计及发动机转速计，通过检测信号的A/D处理，还可用于燃料计及温度计，而且如特开昭61-129575号，特开平1-223312号等所揭示，有种种面向实用化的方案。

但是，在这类计量仪器中，通常是同时使用如所述速度计及转速计等多个指示计量仪，在对每个这样的计量仪备有处理电路的情况下，因涉及制作成本，需要尽可能使用价廉的电路元器件，一直不得不进行相应的运算处理速度慢的指示控制。

随着信号处理的数字化，计量仪独立并行处理的控制方式不断演变成如微型计算机(下面简称为“微机”)那样由数字处理电路进行时分处理，并且由于根据各计量仪所指示的计测对象的响应性能来分配运算处理周期(对速度计及转速计分配的周期短，对燃料计及温度计分配的周期长)进行驱动的指示计量仪日益增多，越发需要运算处理速度高的处理电路。

然而，因制品成本关系而不能使用高价处理电路时，或分时驱动多个指示计量仪时，分配给一个指示计量仪的运算处理周期的缩短会达极限，例如，倘若对于像发动机转速那样激剧变化的被测量，使指针平滑转动所需驱动更新周期设定为10毫秒，而分配给处理电路的运算处理周期的极限只有20毫秒，则对被测量的变化指针只能是间断动作，不能获得指示计量仪的平滑指示特性。

尤其是，步进电动机，其对应于梳齿磁轭中齿距的步进动作是基本动作，故能通过对驱动信号波形进行校正来获得平滑性，但在相对于被测量变化测定数据更新周期大的情况下，输入步进电动机本身的驱动信号变化也大，当被测量变化快时，这种指针的间歇动作因指针动作快而不是那么醒目，相反，在被测量变化慢时，由于步进电动机自身良好的响应性，这种数据大的变化立即会看到构成指针的间歇动作，因此，存在不能获得指示计量仪的平滑指示特性的问题。

本发明的目的在于做到在处理电路运算处理测定数据将其变换为指示角信号的变换处理能力，即变换处理周期，不能为步进电动机相对于被测量变化能平滑动作而取得足够短的情况下，也能使平滑驱动达到视觉难以察觉的程度。

本发明技术方案

本发明是一种计量仪装置，具有按对应于被测量的数字信号驱动步进电动机的驱动电路，并借助安装于该步进电动机驱动轴端的指针指示对应于所述被测量的表盘刻度来表达所述被测量，其特征在于，备有：处理电路，该处理电路输入对应于所述被测量的数字信号，并按预定周期变换为指示角信号；平滑电路，该平滑电路对所述处理电路变换周期输出的前后连续的指示角信号求其差，并按比所述处理电路变换周期短的分割周期用等于该分割数的整数部分除所述差，在下一后续变换周期中按每一所述分割周期，以作为所述除算结果的各分割指示角份额逐一改变指示角信号。

本发明的特征在于备有：处理电路，该处理电路输入对应于所述被测量的数字信号，并按预定周期变换为指示角信号θ；平滑电路，该平滑电路求出所述处理电路变换周期输出的最新指示角信号θi相对于前次指示角信号θh的差Δθ，并在等于所述处理电路周期的1/n(n为2以上的整数)的每一分割周期，依次将等于Δθ/n的指示角加到前次指示角信号θh上使之变化。

本发明的特征在于，所述处理电路在结构上使得生成用于驱动包括其它指示计量仪的多个指示计量仪的指示信号，并利用分时处理生成输出到各指示计量仪的指示信号，所述变换周期大于所述分时处理所分配的可处理时间。