DE19837824B4

DE19837824B4 - Zeigerinstrument mit Zeigerpositionsabgleichfunktion

Info

Publication number: DE19837824B4
Application number: DE19837824A
Authority: DE
Inventors: Herbert Arnold; Rainer Dr. Lust
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: DE19837824A1

Abstract

Zeigerinstrument mit Zeigerpositionsabgleichfunktion, insbesondere für ein in einem Kraftfahrzeug vorgesehenes Kombiinstrument, mit einer ersten Sensoreinrichtung (50) zum Erfassen einer vorbestimmten ersten Zeigerstellung (10'), und mit einer zweiten Sensoreinrichtung (150) zum Erfassen einer vorbestimmten zweiten Zeigerstellung (10''), einer Steuereinrichtung zum Steuern der Zeigerstellung über eine damit verbundene Zeigerantriebseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass durch sie die Zeigerstellung ausgehend von einer mechanischen Ruhelage (10) veränderbar ist, bis die vorbestimmte erste Zeigerstellung (10') von der ersten Sensoreinrichtung (50) erfasst ist, und basierend auf dem Steuerwert zum Erreichen der vorbestimmten ersten Zeigerstellung (10') ein entsprechender erster Zeigerpositionsabgleichwert (Δ₀) festlegbar ist, und wobei die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass die Zeigerstellung veränderbar ist, bis die vorbestimmte zweite Zeigerstellung (10'') von der zweiten Sensoreinrichtung (150) erfasst ist, und basierend auf dem Steuerwert zum Erreichen der vorbestimmten zweiten Zeigerstellung (10'') ein entsprechender zweiter Zeigerpositionsabgleichswert (Δ₁) festlegbar ist.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zeigerinstrument mit einer Zeigerpositionsabgleichfunktion, und insbesondere ein solches Zeigerinstrument für ein in einem Kraftfahrzeug vorgesehenes Kombiinstrument.
Obwohl auf beliebige Zeigerinstrumente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf einen an Bord eines Kraftfahrzeuges befindlichen schrittmotorbetriebenen Tachometer als Bestandteil eines Kombiinstrumentes erläutert.
Allgemein ist es erforderlich, einen exakten Zeigerpositionsabgleich, z. B. auf die Nullstellung, bei einem Zeigerinstrument vorzusehen, um einen Offset der Anzeigewerte aufgrund eines mechanischen Spiels oder elektronischer Ursachen zu vermeiden.
Momentan findet sich im Stand der Technik folgender prinzipeller Ansatz zur Lösung dieses Problems. Es erfolgt ein Anfahren eines vorgesehenen internen mechanischen Anschlages im Schrittmotor und dort eine Messung der zum Erreichen der Zeigernullstellung erforderlichen Schritte. Aus dem Me ßergebnis wird ein Offsetwert festgelegt und dieser in einem EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) des Zeigerinstruments gespeichert und für die Ansteuerung des Schrittmotors verwendet.
Aus der DE 91 15 394 U1 ist eine analoge Anzeigeanordnung mit einem Schrittmotor und einer Kalibrierschaltung bekannt, bei der ein optronischer Empfänger bzw. eine Reflex-Lichtschranke als ein Positionssensor zur Erfassung eines Auslösearms dient, der um einen festen Winkel gegenüber einem Zeiger verschwenkt wird, um eine Positionserfassung ausserhalb des Motor- und Getriebebereichs einer Anzeige installieren zu können. Über die Erfassung der Zeigerposition wird eine Zeiger-Anfangsstellung eingestellt.
Aus DE 44 004 82 A1 ist ein Korrekturverfahren zwischen dem elektrischen Phasenwinkel und dem mechanischen Abtriebswinkel eines Schrittmotors bekannt. Eine Mikroschritt-Ansteuerung erfolgt hierbei mit einer korrigierten Sinusform, wobei zur Korrektur im Wesentlichen Koeffizienten verwendet werden, die mittels einer vereinfachten Fouriersynthese ausgewertet werden. Eine Position eines Zeigers wird mittels einer feststehenden Skalenscheibe hierfür ermittelt.
Aus der DE 44 31 238 A1 ist ein Schrittmotor mit einem Lagesensor bekannt, bei dem eine Codescheibe über einen feststehenden Lagesensor auslesbar ist und sowohl die Ausgangsposition einer Motorwelle, als auch ihr Drehwinkel bzw. Drehweg erfassbar ist.
Aus der DE 43 100 60 A1 ist eine elektrisches Analog-Anzeigeelement mit einer Rückstelleinrichtung bekannt, bei der der Zeiger bei Ausfall einer Betriebsspannung auf eine vorbestimmte Referenzposition mittels elektronischer Mittel rückstellbar ist. Eine Reflektionslichtschranke ist hierzu an der Zeigerwelle angeordnet.
Aus der DE 197 08 115 C1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Sensors mit einer Offsetregelung bekannt. Bei einem Einschaltvorgang werden hierbei definierte Ausgangsbedingungen für die Ansteuerung eines Zeigers geschaffen. Aus der DE 25 562 284 B2 ist eine Grenzwertsignaleinrichtung bekannt, bei der zwei Signalgeber in einem Winkelabstand voneinander angeordnet sind, wobei jeder der Signalgeber ein erstes Signal abgibt, wenn sich eine Steuerfahne in seinem Bereich befindet, und ein zweites von dem ersten verschiedenes Signal abgibt, wenn die Steuerfahne aus seinem Bereich ausgetreten ist.
Aus der DE 196 52 264 A1 ist ein Verfahren zum Anzeigen einer physikalischen Messgröße bekannt, bei dem herstellungsbedingte Abweichungen der Position eines Messwerks und der Anzeige ermittelt werden und aufgrund dieser Abweichung eine Korrekturfunktion ermittelt wird, mit der ein das Messwerk ansteuerndes, der gemessenen physikalischen Größe entsprechendes Soll-Anzeigesignal abgeglichen wird.
Aus der EP 8 33 131 A1 ist eine Vorrichtung zum Betrieb eines Schrittmotors für ein Anzeigeinstrument bekannt.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht allgemein darin, dass eine Erfassung der Zeigerstellung im Zeigerinstrument durch eine optische Sensoreinrichtung durchgeführt wird.
Das erfindungsgemässe Zeigerinstrument mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, dass es eine einfache externe Abgleichmöglichkeit bietet, ohne dass eine optische Messung der Zeigerstellung in der Fertigung durchgeführt werden muss.
Der Zeiger kann somit über seine gesamte Lebensdauer exakt in die vorbestimmte erste Zeigerstellung, z. B. die Nullstellung, gefahren werden, da diese stets genau über die Sensoreinrichtung erfassbar ist.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Zeigerinstruments.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die vorbestimmte erste Zeigerstellung die Nullstellung. So läßt sich ein zuverlässiger Nullabgleich vornehmen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Zeigerantriebseinrichtung einen Schrittmotor und die Steuereinrichtung einen Inkrementalgeber auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Schrittmotor keinen Anschlag zur Festlegung der mechanischen Ruhelage auf. Dieser Anschlag ist überflüssig, da das Zeigerinstrument derart gestaltet ist, daß es sich selbst die Nullstellung suchen kann. Insofern kann der Zeiger in eine beliebige, sogar eine variable Ruhelage zurückkehren. Da der bisher im Schrittmotor vorgesehene Anschlag entfallen kann, ist vor dem Aufpressen des Zeigers keine Justage mehr erforderlich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine zweite Sensoreinrichtung zum Erfassen einer vorbestimmten zweiten Zeigerstellung vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung derart gestaltet, daß sie die Zeigerstellung verändert, bis die vorbestimmte zweite Zeigerstellung von der zweiten Sensoreinrichtung erfasst ist, und basierend auf dem Steuerwert zum Erreichen der vorbestimmten zweiten Zeigerstellung einen entsprechenden zweiten Zeigerpositionsabgleichswert festlegt.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung derart gestaltet, dass sie basierend auf dem ersten und zweiten Zeigerpositionsabgleichswert eine Kalibrierung der Steuerbefehlswerte für weitere Anzeigewerte entsprechend der Zeigerskala festlegt. Durch die zweite Sensoreinrichtung in der Instrumentenskala ist es möglich, eine vorbestimmte zweite Zeigerstellung, z. B. den Vollausschlag, stets genau anzufahren und eine Kalibrierung für alle dazwischenliegenden Anzeigewerte entsprechend der Zeigerskala vorzunehmen.
Erfindungsgemäß weist die erste und/oder zweite Sensoreinrichtung einen Lichtsensor oder eine Reflexionslichtschranke an dem entsprechenden Ort der Zeigerskala auf.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung übt die erste und/oder zweite Sensoreinrichtung gleichzeitig die Funktion eines Umgebungslichtsensors aus. Die Sensoreinrichtung kann also auch eine Doppelfunktion aufweisen, beispielsweise eine Zweitfunktion zur Messung der Umgebungshelligkeit haben.
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zeigerinstruments mit Zeigerpositionsabgleichfunktion.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 5 eine Zeigerskala; 10, 10', 10'' Zeigerstellungen; 50, 150 eine erste bzw. zweite Sensoreinrichtung und Δ₀, Δ₁ einen ersten bzw. zweiten Zeigerpositionsabgleichswert.
Das Zeigerinstrument mit Zeigerpositionsabgleichfunktion gemäß der gezeigten Ausführungsform dient als Tachometer für ein in einem Kraftfahrzeug vorgesehenes Kombiinstrument, welches zahlreiche weitere bekannte Digital- und Zeigerinstrumente zur Drehzahlanzeige, Tankanzeige, Temperaturanzeige usw. aufweist.
Das Zeigerinstrument hat als Zeigerantriebseinrichtung einen Schrittmotor und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Zeigerstellung über eine damit verbundene Zeigerantriebseinrichtung in Form eines Inkrementalgebers.
Die erste Sensoreinrichtung 50 ist mit der (nicht gezeigten) Steuereinrichtung verbunden und dient zum Erfassen einer vorbestimmten ersten Zeigerstellung 10, nämlich der Nullstellung.
Die Steuereinrichtung ist derart gestaltet, daß sie bei Inbetriebnahme, z. B. beim Einschalten der Zündung, die Zeigerstellung ausgehend von der mechanischen Ruhelage 10 solange verändert, bis die vorbestimmte erste Zeigerstellung 10', d. h. die Nullstellung, von der ersten Sensoreinrichtung 50 erfaßt ist.
Der entsprechende Steuerwert zum Erreichen der Nullstellung 10' beträgt z. B. 10 Inkrementalimpulse. Dies wird als entsprechender erster Zeigerpositionsabgleichswert Δ₀ festlegt. Daraus kann nun die Steuereinrichtung ableiten, daß zur Darstellung von 40 km/h zunächst Δ₀ Inkrementalimpulse vorgegegen werden, um die Nullstellung zu erreichen und darauf ein Steuerwert entsprechend dem Anzeigewert 40 km/h, der im voraus gespeichert oder, wie weiter unten erläutert, durch die zweite Sensoreinrichtung ermittelbar ist.
Die zweite Sensoreinrichtung 150 dient zum Erfassen einer vorbestimmten zweiten Zeigerstellung 10'', nämlich dem Vollausschlag bei 200 km/h.
Die Steuereinrichtung ist derart gestaltet, daß sie bei Inbetriebnahme, z. B. beim Einschalten der Zündung, die Zeigerstellung ausgehend von der mechanischen Ruhelage 10 solange verändert, bis die vorbestimmte zweite Zeigerstellung 10'', d. h. die Vollausschlagstellung, von der zweiten Sensoreinrichtung 150 erfaßt ist.
Der entsprechende Steuerwert zum Erreichen der Vollausschlagstellung 10'' beträgt z. B. 110 Inkrementalimpulse von der mechanischen Ruhelage. Dies wird als entsprechender zweiter Zeigerpositionsabgleichswert Δ₁ festlegt. Daraus kann nun die Steuereinrichtung ableiten, daß zur Darstellung von 40 km/h zunächst Δ₀ = 10 Inkrementalimpulse vorgegegen werden, um die Nullstellung zu erreichen und darauf ein Steuerwert entsprechend dem Anzeigewert 40 km/h, der folgendermaßen ermittelbar ist: (100 Ink. impulse/200 km/h) × 40 km/h = 20 Ink. impulse
Die Steuereinrichtung ist also derart gestaltet, daß sie basierend auf dem ersten und zweiten Zeigerpositionsabgleichswert Δ₀, Δ₁ eine Kalibrierung der Steuerbefehlswerte für weitere Anzeigewerte, hier 40 km/h, entsprechend der Zeigerskala 5 festlegen kann.
Die erste und zweite Sensoreinrichtung 50; 150 weisen bei dieser Ausführungsform eine Reflexionslichtschranke an dem entsprechenden Ort der Zeigerskala 5 auf, welche eine Reflexion eines Lichtstrahls an der Zeigerrückseite ausnutzt.
Zusätzlicherweise können bei einer weiteren Ausführungsform die erste und/oder zweite Sensoreinrichtung 50; 150 gleichzeitig die Funktion eines Umgebungslichtsensors ausüben, welcher dazu verwendet wird, ein Triggersignal zum Einschalten der Instrumentenbeleuchtung auszugeben.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Die erste und zweite Sensoreinrichtung müssen keine optischen Sensoren aufweisen, sondern können auch mechanisch oder elektrisch funktionieren.
Desweiteren ist die Erfindung nicht auf einen Schrittmotor mit Inkrementalgeber festgelegt, sondern auch auf analoge Zeigerantriebsteuerungen übertragbar.

Claims

Zeigerinstrument mit Zeigerpositionsabgleichfunktion, insbesondere für ein in einem Kraftfahrzeug vorgesehenes Kombiinstrument, mit einer ersten Sensoreinrichtung (50) zum Erfassen einer vorbestimmten ersten Zeigerstellung (10'), und mit einer zweiten Sensoreinrichtung (150) zum Erfassen einer vorbestimmten zweiten Zeigerstellung (10''), einer Steuereinrichtung zum Steuern der Zeigerstellung über eine damit verbundene Zeigerantriebseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass durch sie die Zeigerstellung ausgehend von einer mechanischen Ruhelage (10) veränderbar ist, bis die vorbestimmte erste Zeigerstellung (10') von der ersten Sensoreinrichtung (50) erfasst ist, und basierend auf dem Steuerwert zum Erreichen der vorbestimmten ersten Zeigerstellung (10') ein entsprechender erster Zeigerpositionsabgleichwert (Δ₀) festlegbar ist, und wobei die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass die Zeigerstellung veränderbar ist, bis die vorbestimmte zweite Zeigerstellung (10'') von der zweiten Sensoreinrichtung (150) erfasst ist, und basierend auf dem Steuerwert zum Erreichen der vorbestimmten zweiten Zeigerstellung (10'') ein entsprechender zweiter Zeigerpositionsabgleichswert (Δ₁) festlegbar ist.
Zeigerinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte erste Zeigerstellung (10') die Nullstellung ist.
Zeigerinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeigerantriebseinrichtung einen Schrittmotor und die Steuereinrichtung einen Inkrementalgeber aufweist.
Zeigerinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor ohne Anschlag zur Festlegung der mechanischen Ruhelage (10) ausgeführt ist.
Zeigerinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass sie basierend auf dem ersten und zweiten Zeigerpositionsabgleichswert (Δ₀, Δ₁) eine Kalibrierung der Steuerbefehlswerte für weitere Anzeigewerte entsprechend der Zeigerskala (5) festlegt.
Zeigerinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Sensoreinrichtung (50; 150) einen Lichtsensor oder eine Reflexionslichtschranke an dem der ersten und/oder der zweiten Zeigerstellung entsprechenden Ort der Zeigerskala (5) aufweist.
Zeigerinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Sensoreinrichtung (50; 150) gleichzeitig die Funktion eines Umgebungslichtsensors ausübt.
Verfahren zum Schaffen eines Zeigerpositionsabgleichs für ein Zeigerinstrument, insbesondere für ein in einem Kraftfahrzeug vorgesehenes Kombiinstrument, mit den Schritten: Verändern der Zeigerstellung ausgehend von einer mechanischen Ruhelage (10) mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Zeigerstellung über eine damit verbundene Zeigerantriebseinrichtung, Erfassen, ob eine vorbestimmte erste Zeigerstellung (10') erreicht ist, mittels einer ersten in der Zeigerskala angeordneten Sensoreinrichtung und Festlegen eines entsprechenden ersten Zeigerpositionsabgleichswerts (Δ₀) basierend auf dem Steuerwert zum Erreichen der vorbestimmten ersten Zeigerstellung (10') und Erfassen, ob eine vorbestimmte zweite Zeigerstellung (10') erreicht ist, mittels einer zweiten Sensoreinrichtung; und Festlegen eines entsprechenden zweiten Zeigerpositionsabgleichswerts (Δ₀) basierend auf dem Steuerwert zum Erreichen der vorbestimmten zweiten Zeigerstellung (10').