JP3048035B2 - 針式表示装置 - Google Patents
針式表示装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/22—Control of step size; Intermediate stepping, e.g. microstepping
-
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R7/00—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement
- G01R7/04—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient
- G01R7/06—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient moving-iron type
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Description
タで駆動する針式表示装置に関する。
を示したものであり、ロータ10aとステータ10bで
構成される。ロータ10aは磁石で構成され、その回転
軸にはギャーを介して表示指針が取付けられている。
示すように電流が流れるとS極が発生し、ロータ10a
のN極との間に吸引力が発生してロータ10aが回転し
てφ1と相対する(図9(B)0°)。この状態、すな
わち、φ1にパルスを印加した状態でφ2にパルス印加
するとステータ10bより発生する磁界はφ1とφ2と
の合成磁界となってφ1とφ2との中間位置にS極が発
生し、ロータ10aを時計方向に45°回転させる(図
9(B)45°)。
にパルスを印加することによってロータ10aを順次4
5°づつ回転させる。なおモータ10は駆動パルスが入
力されるごとに45°回転するが、表示指針は図示しな
いギャーによってギヤダウンされてθ0 度の回転とな
る。
示すように、一定時間T毎に指示しようとする指示位置
θM と現在指針が指示している現在位置θP より N=(θM −θP )/θ0 ・・・(1) なる演算を行って駆動パルスNを算出する。
(A)に示すようにTA なる時間間隔でN個の駆動パル
スを送出する。すなわち、今パルスモータを時計方向に
回転させる場合、現在のパルスモータが図9(B)の0
°の位置にあるとすると、時間t1 においてはφ1=
1,φ2=1なる駆動パルスを、TA 時間後のt2 では
φ1=0,φ2=1なる駆動パルスを送出してステップ
モータを回転させる。
出してから次の周期Tで算出された第1番パルスが送出
されるまでは指針の振れは無く、指針は階段状に変化し
て滑らかな動きでなかった。この指針の振れを滑らかに
する方法が実開昭64−6556号公報に記載されてい
る。
N個のパルスを周期T内に送出するパルス送出間隔をT
/Nとし、かつ最初のパルスの送出を時間T/2N遅ら
せて送出するようにしている。このようにパルスの送出
開始時間および送出時間間隔を制御することによって指
針の動きは滑らかになる。
るステップ動作が追従しうる最小のパルス送出時間間隔
をTA とすれば、 T/N≧TA ・・・(2) また、前記パルス送出間隔を平均化して最初のパルスを
遅らせるわけだから、図10(B)と式(2)より T≧/2NTA ・・・(3) 従って、Tの値は或る数値より小さくできていることが
わかる。
する針式表示装置においては、ステップモータのステッ
プ動作が追従しうる最小の時間以上の時間間隔で駆動パ
ルスを送出するが、その際の送出タイミングは入力信号
の変化に対する応答性が良く、しかも滑らかな応答であ
ることが要求される。
度を上げて加速し、一定速度に落ちつく場合の一例を示
している。実線は、ステップモータのステップ動作が追
従しうる最小の時間間隔をTA とし、図10で示した周
期TがT=6TA およびT=12TA とした場合の実開
昭64−6556号公報で記載されている方法で動作さ
せた時の指針の振れの動作を示している。
周期Tごとに差分算出をしているため全域において応答
遅れが発生する、周期T毎にパルス送出間隔を変化さ
せているため、図9のAで示されるように、急激な変化
が発生して滑らかさが無くなる、周期Tを大にすると
更におよびは悪化する、前述の様に周期Tはある
数値より小さくできない、また、入力信号の変化は様々
であり、全ての変化に適応する周期Tの設定はかなり難
しい、等の問題がある。
演算制御する、すなわち周期T毎に差分算出を行ない、
パルス送出間隔を変化させる方式の限りでは、前述した
速やかな応答と滑らかな動作を両立することはできず、
かつ滑らかさも不充分である。
れる毎に指針がθ0 移動する。ステップモータを駆動す
る駆動パルスは急激に立上り、また、指針およびステッ
プモータの回転を指針に伝えるギャー等の慣性も加わ
り、指針の移動は図12の実線で示すように振動現象を
発生する。
性も良くスムーズになるよう改良した針式表示装置を提
供することを目的とする。
めに本発明が採用した手段を説明する。まず発明が解決
した手段を説明する前に本発明の駆動パルスの立上りお
よび立下りで発生する指針の振動を無くする原理を図8
を参照して説明する。
n に印加される駆動パルスを示している。駆動パルス
は、0から1に立上る駆動パルスa,1を保持する駆動
パルスbおよび1より0に立下る駆動パルスcで構成さ
れる。
またはcのようにパルスが急激に立上ったり立下ったり
することによって生じるものであるので、立上りの場合
は図8(B)に示すように駆動パルスの周期下TP 内に
M個のサブパルスを発生させ、しかもそのデュティ比を
次第に大にする。
に駆動パルスの周期TP 内にM個のサブパルスを発生さ
せ、しかもそのデュティ比を次第に小さくする。このよ
うにすることによってステップモータの駆動が緩和され
て指針の移動がスムーズとなる。
ップモータの動作時間より十分に小さな間隔となるよう
にサブパルス数Mを設定する。また、ステップモータの
駆動を緩和する方法として図8(B)および(C)で
は、駆動パルスの周期TP 内にM個のサブパルスを発生
するようにしたが、図8(D)では駆動パルスの周期T
P 内に、ステップモータの駆動時間より小さい時間TC
毎にサブパルスを発生して、そのデュティ比を変化させ
て指針の移動をスムーズにする。
段を説明する。図1は本発明の基本構成図である。表示
指針をステップモータで駆動する針式表示装置おいて、
セットされた時間を計時する計時手段1と、前記計時手
段1が時間を計時する毎に前記表示指針の指示させよう
とする指示位置と現在表示指針が指示している現在位置
との差が大のときは短かく、差が小のときは長い時間を
算出して前記計時手段1にセットする計時時間算出手段
2と、前記計時時間算出手段2が算出した駆動パルスの
周期内にM個のサブパルスを発生してステップモータを
駆動するサブパルス発生手段3と、前記駆動パルスが周
期の開始時に0より1に変化するか、または1より0に
変化するかを判定する駆動パルス判定手段4と、前記駆
動パルス判定手段4で周期の開始時に駆動パルスが0よ
り1に変化すると判定されたとき前記サブパルス発生手
段3で発生するパルスのデュティ比を次第に大にし、1
より0に変化すると判定されたときサブパルスのデュテ
ィ比を次第に小さくするデュティ比変化手段5と、を備
える。
るM個のサブパルスを駆動パルスの周期内に等間隔で発
生させ、前記デュティ比変化手段5で変化させる最後の
サブパルスのデュティ比を、駆動パルスが0より1に変
化するときは100%、1から0に変化するときは0%
にする。
るサブパルスを、駆動パルスの周期内を一定時間毎に発
生するようにする。
間を計時する。計時時間算出手段2は計時手段1が計時
する時間毎に指針で指示させようとする指示位置と指針
が指示している現在位置との差が大のときは短かく、差
が小の時は長い時間を算出する。
2が算出した駆動パルスの周期内にM個のサブパルスを
発生させてステップモータを駆動する。駆動パルス判定
手段4は駆動パルスが周期の開始時に0より1に変化す
るか、または1より0に変化するかを判定する。
駆動パルスが0より1に変化すると判定されたときはサ
ブパルス発生手段3で発生するパルスのデュティ比を次
第に大にし、駆動パルスが1より0に変化すると判定さ
れたときサブパルスのデュティ比を次第に小さくする。
個のサブパルスの発生を駆動パルスの周期内に等間隔で
発生させ、デュティ変化手段5で変化させる最後のサブ
パルスのデュティ比を、駆動パルスが0より1に変化す
るときは100%、1から0に変化するときは0%にす
る。
ブパルスの発生を駆動パルスの周期内を一定時間毎に発
生させるようにする。以上のように、指針で指示させよ
うとする指示位置と現在指針が指示している現在位置と
の差の算出を、前回算出した差が大のときは短かく、差
が小のときは長い時間後に算出させ、また算出した時間
後にステップモータに駆動パルスを送出するようにし、
駆動パルスの周期の開始時に駆動パルスが立上る場合は
周期内に発生するM個のサブパルスのデュティ比を次第
に大にし、駆動パルスが立下る場合はM個のサブパルス
のデュティ比を次第に小にするようにしてステップモー
タを駆動させるようにしたので、急激な立上りおよび立
下り駆動が緩和されて慣性による振動回転が無くなり、
指針の移動が滑らかで、かつ応答性も良く、スムーズに
移動させることができる。
スの周期内に等間隔で発生させ、駆動パルスが立上りの
場合は最後のサブパルスのデュティ比を100%に、立
下りの場合は0%になるようサブパルスのデュティ比を
変化するようにしたので、指針の移動をスムーズにする
ことができる。
期内を一定時間間隔で発生するようにしたので、高速の
処理を必要とせずにスムーズに指針を移動させることが
できる。
明する。図2は本発明の実施例の構成図、図3〜図4は
同実施例の動作フローチャートである。図2において、
10はステップモータ、11はスケール、12は指針、
13は現在位置検出部、14は指示位置算出部、15は
計時時間算出部、16は計時部、17は駆動パルス判定
部、18はサブパルス発生部、19はデュティ比変化
部、20は駆動パルス送出部、21〜23は時間カウン
タ、24はカウンタ、26〜28はインタフェース(I
/O)、29は処理を行なうプロセッサ(CPU)であ
る。
車両が単位距離走行する毎にパルスを送出する走行セン
サよりの信号に基づいて速度を指針12で表示させる場
合を例としている。まず図5を参照して、指示位置算出
部14の動作を説明する。
り走行パルスが入力される毎に割込処理で動作が開始さ
れる。処理S31では、前回I/O26よりパルスが入
力された時間を今回入力された時間との差分の算出を行
なう。
入力されるパルス間隔より速度を算出し、算出した速度
に対応するスケール11上の指針12の回転角θM を算
出している。処理S33では、処理S32で算出した指
示位置θM を図示しないメモリに記録して処理を終了す
る。
センサよりパルスが入力される毎に新らたな指示位置を
算出して記録を更新する。つぎに図3および図4を参照
して実施例の動作を説明する。処理S1では、計時部1
6は、時間カウンタ(TP )21のカウント値が0であ
るか否かを判定し、カウント値が0になるまで待機す
る。
後で説明する処理S5で算出された時間TP がセットさ
れ、ダウンカウンタとして動作させて時間TP を検出し
ている。処理S2では、計時時間算出部15は、指示位
置算出部14が算出して記録している指示位置θM を読
出し、また指針12が現在指示している現在位置θP を
現在位置検出部13よりI/O27を介して読出して θ=θM −θP ・・・(5) なる演算を行なって差分θを算出する。
理S2で算出した差分θが0であるか否かを判定し、判
定がYESの場合は処理S4に移って時間カウンタ(T
P )21に計時時間T1 をセットする。なおT1 なる値
については後で説明する。処理S5では、計時時間算出
部15は、 TP =|KA /θ|+KC ・・・(6) ただし、KA およびKC は定数なる演算を行なって計時
時間(駆動パルスの周期)TP を算出し、処理S6に移
って時間カウンタ(TP )21にTP をセットして計時
を開始させる(図8(A))。
(図8(B),(C))。処理S8では、駆動パルス判
定部17は、駆動パルスを送出する相φn を判定する。
例えば処理S2で算出した差分θが正である場合はステ
ップモータを時計方向に回転させるものとし、現在の状
態が図9(B)の90°(φ1=0,φ2=1,φ3=
0,φ4=0)で次に135°にするにはφ1=0,φ
2=1,φ3=1,φ4=0にする必要がある。
現在の状態より次に駆動パルスを送出する相φn を決定
する。処理S9では、サブパルス発生部18は、カウン
タ〔M〕24を0にクリアし、処理S10に移ってカウ
ンタ〔M〕24のカウント値を+1し、処理S11に移
って時間カウンタ(TS )22に処理S7で算出したサ
ブパルスの周期TS をセットして計時を開始させる。
は、時間カウンタ(TD )23に TD =(TS /M)×〔M〕 ・・・(8) ただし、〔M〕はカウンタ〔M〕のカウント値なる演算
を行なったTD をセットして計時を開始させる。
は、処理S8で判定した駆動パルス送出相φn が周期の
開始点で0より1に変化するか、また1より0に変化す
るかを判定する。周期の開始点で駆動パルスが0より1
に変化する相に対しては処理S14に移り、周期の終了
点に駆動パルスが1より0に変化する相に対しては処理
S19に移る。
は、駆動パルス送出部20よりI/O28を介してステ
ップモータ10に1を出力させる。処理S15では、サ
ブパルス発生部18は、処理S12でセットされて計時
している時間カウンタ(TD )23が計時を終了したか
否かを判定し、計時が終了していない時は処理S14に
移って引続きステップモータに1を出力させ、計時が終
了した場合は処理S16に移ってカウンタ〔M〕25の
カウント値がMであるか否かを判定し、判定がNOの場
合は処理S17に移ってステップモータに0を出力す
る。
は、処理S11でセットされて計時している時間カウン
タ(TS )22が計時を終了したか否かを判定し、計時
が終了していない場合は終了するまで待機し、終了した
場合は処理S10に移って次のサブパルスを発生させ
る。
S11およびS18でサブパルスの周期TS を、また、
処理S12およびS15でサブパルスが1を送出する時
間T D を発生させ、処理S12のセット値を変化させて
サブパルスのデュティ比を次第に大きくしている。
る駆動パルスが1より0に変化する場合のサブパルスの
発生処理で、処理S19ではステップモータに0を、処
理S22では1を出力する。処理S23では、サブパル
ス発生部18は、処理S16および21で最後のサブパ
ルスであると判定されたときは現在ステップモータに送
出している1または0を保持し、処理S1に移って次の
指針移動を開始する。
P との差分θが大きいときは計時部で計時させる時間を
短かくし、θが小のときは計時時間を長くして駆動パル
スを送出することにより滑らかに、また応答性の良い特
性が得られる。なお処理S3で|θ|=0であるか否か
を判定させる理由は、|θ|=0のときに駆動パルスを
送出すると指針12が指示する位置が現在指示している
位置より誤差が大きくなるため、駆動パルスの送出を停
止させ、T1 秒に再判断させるようにしている。
小さく設定することにより、この間に指示位置算出部1
4で新らたに算出された指示位置が変更となって差分θ
が発生しても、直ちに指針を指示位置に移動して応答性
を良くすることができる。なお式(5)で算出した差分
θおよびステップモータの駆動によって指針が回転する
単位角度θ0 が整数でない場合は処理S3での判定を|
θ|<θ0 /2とすれば良い。
場合の動作は、現在位置θP の回転速度dθP /dtは dθP /dt=θ0 /TS =|(θM −θP )θ0 /KA | ・・・(9) となり、式(9)の微分方程式を解くと、 θP =θM (1−exp[−θ0 t/KA ]) ・・・(10) となる。
P はθM に指数関数的に滑らかに、かつ迅速に移動す
る。また、デュティ比を変化したサブパルスによってス
テップモータを駆動するため、図12の点線で示すよう
に、スムーズに回転する。
(D)に対応した実施例の動作を説明する。図6および
図7の動作は、図3および図4で説明した処理S7,S
11およびS12以外は同様の動作を行なう。
ルス発生部18は、 MA =TP /TC ・・・(11) なる演算を行なって駆動するサブパルス数MA を算出す
る。なおTC はサブパルスの周期であり、ステップモー
タの動作時間より十分小さな値に設定する。
カウンタ(TS )22に計時時間T C をセットして計時
を開始させる。処理S12に変る処理S12′では、時
間カウンタ(TD )に、 TD =(TC /M)×〔M〕 ・・・(12) なる演算を行なったTD をセットして計時と開始させ
る。
より、図8(D)で示すような駆動サブパルスが発生し
てステップモータをスムーズに回転させる。
効果が得られる。指針で指示させようとする指示位置と
現在指針が指示している現在位置との差の算出を、前回
算出した差が大のときは短かく、差が小のときは長い時
間後に算出させ、また算出した時間後にステップモータ
に駆動パルスを送出するようにし、駆動パルスの周期の
開始時に駆動パルスが立上る場合は周期内に発生するM
個のサブパルスのデュティ比を次第に大にし、駆動パル
スが立下る場合はM個のサブパルスのデュティ比を次第
に小にするようにしてステップモータを駆動させるよう
にしたので、急激な立上りおよび立下り駆動が緩和され
て慣性による振動回転が無くなり、指針の移動が滑らか
で、かつ応答性も良く、スムーズに移動させることがで
きる。
スの周期内に等間隔で発生させ、駆動パルスが立上りの
場合は最後のサブパルスのデュティ比を100%に、立
下りの場合は0%になるようサブパルスのデュティ比を
変化するようにしたので、指針の移動をスムーズにする
ことができる。
期内を一定時間間隔で発生するようにしたので、高速の
処理を必要とせずにスムーズに指針を移動させることが
できる。
るための図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 表示指針をステップモータで駆動する針
式表示装置において、 セットされた時間を計時する計時手段と、 前記計時手段が時間を計時する毎に前記表示指針の指示
させようとする指示位置と現在表示指針が指示している
現在位置との差が大のときは短かく、差が小のときは長
い時間を算出して前記計時手段にセットする計時時間算
出手段と、 前記計時時間算出手段が算出した駆動パルスの周期内に
M個のサブパルスを発生してステップモータを駆動する
サブパルス発生手段と、 前記駆動パルスが周期の開始時に0より1に変化する
か、または1より0に変化するかを判定する駆動パルス
判定手段と、 前記駆動パルス判定手段で周期の開始時に駆動パルスが
0より1に変化すると判定されたとき前記サブパルス発
生手段で発生するパルスのデュティ比を次第に大にし、
1より0に変化すると判定されたときサブパルスのデュ
ティ比を次第に小さくするデュティ比変化手段と、を備
えたことを特徴とする針式表示装置。 - 【請求項2】 前記サブパルス発生手段で発生するM個
のサブパルスを駆動パルスの周期内に等間隔で発生さ
せ、前記デュティ比変化手段で変化させる最後のサブパ
ルスのデュティ比を、駆動パルスが0より1に変化する
ときは100%、1から0に変化するときは0%にする
ようにしたことを特徴とする請求項1記載の針式表示装
置。 - 【請求項3】 前記サブパルス発生手段で発生するサブ
パルスを、駆動パルスの周期内を一定時間毎に発生する
ようにしたことを特徴とする請求項1または2記載の針
式表示装置。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6294215A JP3048035B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 針式表示装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08152337A JPH08152337A (ja) | 1996-06-11 |
JP3048035B2 true JP3048035B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=17804829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3048035B2 (ja) |
DE (1) | DE19544526B4 (ja) |
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JPH08152337A (ja) | 1996-06-11 |
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