JP5513014B2 - Pointer type display unit - Google Patents
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Description
本発明は、指針を回転駆動することにより情報を表示する指針式表示ユニットに関する。 The present invention relates to a pointer type display unit that displays information by rotationally driving a pointer.
従来、指針をステッピングモータやクロスコイル式ムーブメントで回転させて文字板上の目盛りのうち計測値に応じた箇所を指示して表示する指針式表示ユニットとして、車両の速度を表示するスピードメータ、エンジンの回転数を表示するタコメータなどがある(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, as a pointer-type display unit that rotates the pointer with a stepping motor or cross-coil movement and indicates and displays the position corresponding to the measured value on the scale on the dial, a speedometer and engine that displays the vehicle speed There is a tachometer or the like that displays the number of rotations (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された指針式表示ユニットは、指示角度算出手段と、制御信号生成手段と、制御量変更手段と、で構成されている。前記指示角度算出手段は、入力された指示情報に基づき指針の指示角度を算出する。前記制御信号生成手段は、前記指示角度算出手段により算出された指示角度と現指示角度の差に基づき、指針を駆動する第1制御信号を生成する。前記制御量変更手段は、指針の制御量を大きくするための第2制御信号を出力する。
The pointer-type display unit described in
前述した構成の指針式表示ユニットは、前記指示角度算出手段により、周期毎に走行センサからのパルス信号により車両の走行速度を算出するとともに、この算出した走行速度に対応した指針の指示角度を算出する。そして、前記制御信号生成手段により、制御の繰り返し毎に、次の周期における指針角度(指針位置)を算出し、この算出した制御角度に相当する駆動信号を生成して指針を駆動する。また、前記制御量変換手段により、目標となる指示角度とその時点での指針の現指針角度とを比較し、その差が予め定められた規定値以上であった場合には、加重平均処理を用いて制御角度を算出し、その差が規定値未満であった場合には、指示角度を重み付けした加重平均処理を用いて制御角度を算出する。 The pointer type display unit configured as described above calculates the travel speed of the vehicle based on the pulse signal from the travel sensor for each cycle by the command angle calculation means, and calculates the command angle of the pointer corresponding to the calculated travel speed. To do. The control signal generation means calculates the pointer angle (pointer position) in the next cycle every time the control is repeated, and generates a drive signal corresponding to the calculated control angle to drive the pointer. Further, the control amount conversion means compares the target instruction angle with the current pointer angle of the pointer at that time, and when the difference is equal to or greater than a predetermined value, a weighted average process is performed. If the difference is less than the specified value, the control angle is calculated using a weighted average process in which the indicated angle is weighted.
前述した特許文献1に記載された従来の指針式表示ユニットは、指針を指示角度(指示位置)に速やかに到達させるために、加重平均処理を用いて制御角度を算出している。その加重平均処理は、最新パルス周期に過去のパルス列(過去のデータ)を演算して処理を行うため、指針角度を算出する計算処理に要する時間が長くなってしまうといった問題があった。
The conventional pointer-type display unit described in
従来のクロスコイル式ムーブメントにおいては、例えば、速度変化率が一定という条件の下で、指針の角速度が速度変化より速い場合、指針が速度に追いついてしまい指針がスムーズに動かないという問題点があった。 The conventional cross-coil movement has a problem in that, for example, when the angular velocity of the pointer is faster than the speed change under the condition that the speed change rate is constant, the pointer catches up with the speed and the pointer does not move smoothly. It was.
また、従来のステッピングモータ式ムーブメントにおいても、例えば、速度変化率が一定という条件の下で、指針の移動ステップ数と速度変化が略同一となったとき、指針はステップ動作となってしまい指針がスムーズに動かないという問題点が生じる。このため、指針の位置は実速度に対して一定の遅れをもたせてムーブメントを駆動する必要があるが、指針が目標位置にいつまでも収束しないという問題があった。 Also in the conventional stepping motor type movement, for example, when the speed change rate and the speed change are substantially the same under the condition that the speed change rate is constant, the pointer becomes a step operation and the pointer is changed. The problem of not moving smoothly occurs. Therefore, the position of the pointer needs to drive the movement with a certain delay from the actual speed, but there is a problem that the pointer does not converge to the target position indefinitely.
従って、本発明は、上記のような問題点に着目し、過去のデータを用いることなく指針角度を算出する計算処理時間を短くして速度変化に応じたスムーズな指針駆動を行うことができる指針式表示ユニットを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention pays attention to the above-described problems, and can reduce the calculation processing time for calculating the pointer angle without using past data, and can perform smooth pointer driving according to the speed change. It is an object to provide a formula display unit.
上記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の指針式表示ユニット10は、図1の基本構成図に示すように、入力された指示情報に基づき指針12の目標指示位置を検出する目標指示位置検出手段50aを備えた指示位置検出装置50と、所望の起動時間毎に起動されたときにステッピングモータの駆動を制御して、前記目標指示位置検出手段50aにより検出された目標指示位置に向けて指針12を移動させる指針制御装置60と、を有する指針式表示ユニットにおいて、前記指針制御装置60は、前記起動時における指針12の現在位置から前記目標指示位置検出手段50aにより検出された目標指示位置まで、前記指針を移動させる前記ステッピングモータのステップ数を算出するステップ数算出手段60aと、前記ステップ数算出手段60aが算出したステップ数を動作させる時間が一定となるように、前記ステッピングモータの駆動を制御する指針制御手段60bと、前記ステップ数算出手段60aにより算出されたステップ数が、予め定めた所望のステップ数以下の場合には、前記予め定めた所望のステップ数だけステッピングモータの駆動を制御する強制指針制御手段60cと、を有することを特徴としている。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the pointer-
上記請求項1に記載した本発明の指針式表示ユニットによれば、指針制御装置60において、ステップ数算出手段60aにより、起動時における指針12の現在位置から前記目標指示位置検出手段50aにより検出された目標指示位置まで、前記指針12を移動させる前記ステッピングモータのステップ数が算出される。そして、指針制御手段60bよって、前記ステップ数算出手段60aが算出したステップ数を動作させる時間が一定となるように、前記ステッピングモータの駆動が制御される。
According to the pointer type display unit of the present invention described in
また、上記請求項1に記載した本発明の指針式表示ユニットによれば、前記ステップ数算出手段60aにより算出されたステップ数が、予め定めた所望のステップ数以下の場合、強制指針制御手段60cによって、前記予め定めた所望のステップ数だけステッピングモータの駆動が制御される。
Further, according to the pointer type display unit of the present invention described in the first aspect, the number of steps calculated by the step
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、指針式表示ユニットの指針制御装置は、起動時における指針の現在位置から目標指示位置まで、指針を移動させるステッピングモータのステップ数を動作させる時間が一定となるように、ステッピングモータの駆動を制御する構成としている。このため、過去のデータを用いることなく、速度変化に応じて指針を目標指示位置までスムーズに移動させることが可能である。さらに、過去のデータを用いていないので、指針を制御する処理時間を短くして指針動作の応答性を向上させることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the pointer control device of the pointer type display unit operates the number of steps of the stepping motor that moves the pointer from the current position of the pointer to the target indication position at the time of activation. The driving of the stepping motor is controlled so that the time is constant. For this reason, it is possible to smoothly move the pointer to the target instruction position according to the speed change without using past data. Furthermore, since past data is not used, it is possible to shorten the processing time for controlling the pointer and improve the response of the pointer operation.
請求項2記載の発明によれば、予め定めた所望のステップ数以下の場合には、その予め定めた所望のステップ数だけステッピングモータの駆動を制御する構成としているので、指針が目標指示位置にいつまでも収束しないという問題を解決することができる。つまり、指針の現在位置から目標指示位置までの残りのステップ数が、一定の数(例えば、1、2ステップ等)になったとき、強制的に目標指示位置まで指針が移動するように、ステッピングモータを駆動しているので、指針の位置を実速度に対して一定の遅れをもたせてステッパモータ式のムーブメントを駆動する場合でも、指針を目標指示位置に収束させることが可能である。 According to the second aspect of the invention, when the number of steps is equal to or less than the predetermined desired number of steps, the driving of the stepping motor is controlled by the predetermined number of desired steps. The problem that it does not converge forever can be solved. In other words, when the remaining number of steps from the current position of the pointer to the target indication position becomes a certain number (for example, 1 or 2 steps), stepping is performed so that the pointer is forcibly moved to the target indication position. Since the motor is driven, the pointer can be converged to the target indication position even when the stepper motor type movement is driven with a certain delay from the actual speed of the position of the pointer.
以下、本発明の一実施形態に係る指針式表示ユニット10を、図1ないし図8を参照して説明する。
Hereinafter, a pointer
指針式表示ユニット10は、図2に示すように、車両の速度を表示するスピードメータ100等に用いられる。スピードメータ100は、表面に目盛、数字、文字又は記号などの指標が形成された文字板11と、この文字板11の表面に配置される指針12と、見返し板13などを備えている。
As shown in FIG. 2, the pointer
図3に示すように、指針式表示ユニット10は、ステッピングモータ1と、このステッピングモータ1により駆動される指針12と、ステッピングモータ1の回転を制御する制御部2と、制御部3に接続された書き換え可能な不揮発性メモリであるEEPROM4と、で構成されている。
As shown in FIG. 3, the pointer
ステッピングモータ1は、2つの励磁コイル1aと、マグネットロータ1bと、ギア1cと、当接片1dと、ストッパ1eと、を備えている。2つの励磁コイル1aは、制御部2に接続されており、制御部2から出力される周期的な駆動信号の供給を受けて、励磁状態が周期的に変化する。マグネットロータ1bは、N極およびS極が交互に5極ずつ着磁され、2つの励磁コイル1aの励磁状態の変化に応じて回転する。ギア1cは、マグネットロータ1bの駆動力を指針12に伝える。当接片1dは、マグネットロータ1bの回転に連動し、被駆動部材として用いられる。ストッパ1eは、当接片1dとの当接によって、マグネットロータ1bの回転を機械的に停止させる。
The
制御部2は、CPU21、ROM22、および、RAM23から構成されている。CPU21は、動作プログラムに従って所定の処理動作を実行するいわゆる中央制御装置として機能する。なお、本実施形態では、CPU21は、指示位置検出プログラムを有する指示位置検出装置50、および、指針制御プログラムを有する指針制御装置60、として機能する。
The control unit 2 includes a
また、制御部2は、複数の励磁ステップで1電気サイクルが構成され互いに位相が90度異なる2つの周期的な駆動信号、すなわちCOS電流およびSIN電流を、ステッピングモータ1の2つの励磁コイル1aに供給する。1電気サイクルは、例えば、均等に割り当てられた32の励磁ステップから構成される。
In addition, the control unit 2 supplies two periodic drive signals, that is, a COS current and a SIN current, which are composed of a plurality of excitation steps and have a phase difference of 90 degrees, to the two
ROM22は、CPU21の動作プログラムや予め与えられる規定値などが保持された記憶手段として構成されており、装置の動作時において、その保持内容がCPU21により参照される。ROM22には、制御部2から出力される駆動信号の回転トルクを設定するための複数の駆動テーブルが予め記憶されている。
The
また、ROM22は、図1に示す指示位置検出装置50および指針制御装置60としてCPU21を機能させるための指示位置検出プログラムおよび指針制御プログラムをそれぞれ記憶している。
The
RAM23は、CPU21の動作時において必要な情報を一時保持する読み書き可能な記憶手段として構成されている。RAM23は、指針12の現在位置等を記憶する。
The
EEPROM4は、ステッピングモータ1の初期化動作のトルク制御に関連するトルク制御パラメータを予め記憶している。
The EEPROM 4 stores in advance torque control parameters related to the torque control of the initialization operation of the stepping
走行センサ4は、例えばトランスミッションシャフトに取り付けられており、このトランスミッションシャフトが回転した場合、その回転速度に応じた所定の周期で速度情報を出力する。そして、この出力された速度情報は、インタフェース(I/F)41にて整形された後に制御部2のCPU21に取り込まれ、RAM23に格納される。
The traveling sensor 4 is attached to, for example, a transmission shaft. When the transmission shaft rotates, the traveling sensor 4 outputs speed information at a predetermined cycle corresponding to the rotation speed. The output speed information is shaped by the interface (I / F) 41 and then taken into the
以上の構成を有する指針式表示ユニット10において、制御部2のCPU21は、車載バッテリ(図示せず)からの電源投入が行われると、前記指示位置検出プログラムや前記指針制御プログラムなどの動作プログラムに従って初期化動作を開始し、RAM23に格納された指針12の現在位置を読み出す。この指針12の現在位置は、当然、当接片1の現在位置にも相当する。
In the pointer
そして、制御部2は、その読み出した現在位置に応じて、ステッピングモータ1を駆動するための駆動信号をステッピングモータ1に周期的に出力する。その駆動信号により、ステッピングモータ1内部の励磁コイル1aの励磁状態が変化し、励磁コイル1aに囲まれたマグネットロータ1bに回転トルクが発生し、ステッピングモータが回転し指針が移動する。
Then, the control unit 2 periodically outputs a drive signal for driving the stepping
次に、図4を参照して本発明の作動原理について説明する。本発明は、図4に示すように、指針式表示ユニット10において、指針の現在位置β(現在ステップ数μ)から目標の指示位置γ(目標ステップ数θ)までの到達する時間を常に一定に保つように、ステッピングモータ1を駆動させ指針12を制御する。
Next, the operation principle of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, according to the present invention, in the pointer-
つまり、本発明の指針式表示ユニット10は、現在ステップ数μと目標ステップ数θとの差分であるステップ数(θ−μ)に応じて、目標ステップ数θに到達する時間が一定となるように、ステッピングモータ1を駆動させ指針12を制御する。
That is, the pointer-
次に、上述した構成を有する具体的な動作について、図5および図6のフローチャートを参照して説明する。つまり、上述したCPU21が指示位置検出プログラム(メイン処理)および指針制御プログラム(制動割込み処理)を実行したときの処理概要の一例を、以下に説明する。なお、指示位置検出プログラムおよび指針制御プログラムは、CPU21で並列に動作する。
Next, a specific operation having the above-described configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS. That is, an example of a processing outline when the above-described
最初に、図5において、メイン処理の一例を説明する。CPU21の電源がONされると、図5に示すステップS51において、走行センサ4から入力されたスピード(速度)が入力される。そして、ステップS52に進み、その入力されたスピードから目標の指示位置までの目標ステップ数θを計算する。
First, an example of the main process will be described with reference to FIG. When the power of the
次に、図6において、制動割込み処理の一例を説明する。ここで、本実施形態において、制動割込み処理は、タイマー割込みで処理が行われる。まず、設定した所定の時間で制動割込み処理が実行されると、図6に示すステップS61において、メイン処理で算出された目標ステップ数θおよび現在ステップ数μに基づいて、予め定めた所望のステップ数n(例えば、n=1、2)以下であるか否かを判断する。つまり、指針12の現在位置からその目標指示位置までのステップ数が、所望の値n以下であるか否かを判断する。
Next, an example of the braking interrupt process will be described with reference to FIG. Here, in the present embodiment, the braking interruption process is performed by a timer interruption. First, when the braking interrupt process is executed at the set predetermined time, in step S61 shown in FIG. 6, a predetermined desired step is determined based on the target step number θ and the current step number μ calculated in the main process. It is determined whether or not the number n (for example, n = 1, 2) or less. That is, it is determined whether or not the number of steps from the current position of the
n以下だった場合(S61でY)、ステップS62に進み、nステップだけステッピングモータ1を動作させる。そして、ステップS65に進み、次回の制動割込み処理までの所定時間、例えば、1msecをCPU21のRAM23に設定し、処理を終了する。
If n or less (Y in S61), the process proceeds to step S62, and the stepping
一方、指針12の現在位置からその目標指示位置までのステップ数が、予め定めたステップ数n以上だった場合(S61でN)、ステップS63に進み、指針12の現在位置から目標指示位置までの到達する時間を常に一定に保つように、目標ステップ数θおよび現在ステップ数μとからステップ送り速度、すなわち、指針12の到達時間を演算する。
On the other hand, when the number of steps from the current position of the
そして、ステップS64に進み、ステップS63で演算された演算結果に基づいて、ステッピングモータを駆動させて、指針12を制御する。その後、ステップS65に進み、上述したように、次回の制動割込み処理までの所定時間、例えば、1msecをCPU21のRAM23に設定し処理を終了する。
Then, the process proceeds to step S64, and the stepping motor is driven based on the calculation result calculated in step S63 to control the
ここで、本実施形態では、制動割込み処理が行われる所定時間を一定時間毎(1msec毎)としたが、制動割込み処理を行う時間を変動させることも可能である。具体的には、制動割込み処理を行う時間を、(現在ステップ数μから目標ステップ数θまでの到達時間)−m、あるいは、(現在ステップ数μから目標ステップ数θまでの到達時間)×nとしても動作させることが可能である(m、nは、一定定数)。また、もっと複雑に目標ステップ数θに近づくにつれて、制動割込み処理時間を小さくなるように変動させることもできる。 Here, in the present embodiment, the predetermined time during which the braking interrupt process is performed is set to be every fixed time (every 1 msec), but the time during which the braking interrupt process is performed can be changed. Specifically, the time for performing the braking interrupt processing is (arrival time from the current step number μ to the target step number θ) −m or (arrival time from the current step number μ to the target step number θ) × n (M and n are constants). Further, the braking interrupt processing time can be varied so as to become smaller as the target step number θ is approached more complicatedly.
以上説明した図1に示す指示位置検出装置50におけるメイン処理を制御部2(CPU21)が実行することで、請求項中の目標指示位置検出手段50a等の各種手段として制御部2が機能することになる。そして、メイン処理における図5のフローチャート中のステップS52が目標指示位置検出手段50aに相当する。
When the control unit 2 (CPU 21) executes the main process in the indicated
また、図1に示す指針制御装置60における制動割込み処理を制御部2(CPU21)が実行することで、ステップ数算出手段60a、指針制御手段60b、強制指針制御手段60c等の各種手段として制御部2が機能することになる。そして、制動割込み処理における図6のフローチャート中のステップS61がステップ数算出手段60a、ステップS62が強制指針制御手段60c、ステップS63およびステップS64が指針制御手段60b、にそれぞれ相当する。
Further, when the control unit 2 (CPU 21) executes the braking interrupt process in the
次に、本発明の指針式表示ユニットの動作(作用)の一例を、図7および図8を参照して説明する。なお、図7に示すように、目標ステップ数を一定とした場合について説明する。 Next, an example of the operation (action) of the pointer type display unit of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 7, a case where the target number of steps is constant will be described.
図7に示す時間t1おいて、上述した制動割込み処理が実行されると、図8の(A)に示すように、現在位置αから目標指示位置βまでのステップ数aが、所望の値n以下であるか否かが判断される(ステップS61)。 When the braking interrupt process described above is executed at time t 1 shown in FIG. 7, the number of steps a from the current position α to the target indicated position β is set to a desired value as shown in FIG. It is determined whether or not n or less (step S61).
n以下だった場合には、nステップだけステッピングモータを動作させて(ステップS62)、次回の制動割込み処理までの時間t2をCPU21のRAM23に設定し処理が終了する(ステップS65)。 If it was less than n, only n steps by operating the stepping motor (step S62), sets the time t 2 until the next braking interrupt processing RAM23 of CPU21 process ends (step S65).
一方、n以上だった場合には、指針12の現在位置αから目標指示位置βまでを動作させる時間が常に一定となるように、目標指示位置βの目標ステップ数および現在位置αの現在ステップ数とからステップ送り速度が算出され(ステップS63)、その算出されたステップ送り速度に基づいて、指針12が制御される(ステップS64)。
On the other hand, if n is greater than or equal to n, the target step number at the target indication position β and the current step number at the current position α are set so that the time for operating the
そして、上述したように、次回の制動割込み処理までの時間t2をCPU21のRAM23に設定し処理が終了する(ステップS65)。 Then, as described above, sets the time t 2 until the next braking interrupt processing RAM23 of CPU21 process ends (step S65).
その後、CPU21のRAM23に設定した時間t2で、上述した制動割込み処理が実行され、上述に述べた処理を繰り返す。つまり、時間t2におけるステップ数b(すなわち、図8の(B)に示す現在位置α′から目標指示位置βまでのステップ数b)が、所定の値n以下であるか否かが判断され、n以下だった場合には、nステップだけステッピングモータを動作させ、指針12を強制的に目標指示位置に制御する。そして、n以上だった場合には、ステップ数bを動作させる時間が、ステップ数aを動作させる時間と等しくなるように、ステップ送り速度が算出され、その算出された速度に基づいて指針12が制御される。
Thereafter, at time set in RAM 23 t 2 of
以上、説明した指針式表示ユニット10によれば、起動時における指針の現在位置から目標指示位置まで、指針を移動させるステッピングモータのステップ数を動作させる時間が一定となるように、ステッピングモータの駆動を制御する構成としているので、過去のデータを用いることなく、速度変化に応じてスムーズな指針駆動を行うことができる。また、過去のデータを用いていないので、指針を制御する処理時間を短くして指針動作の応答性を向上させることができる。
As described above, according to the pointer
さらに、予め定めた所望のステップ数以下の場合には、その予め定めた所望のステップ数だけステッピングモータの駆動を制御する構成としているので、指針が目標指示位置にいつまでも収束しないという問題を解決することができる。 Further, when the number of steps is less than the predetermined desired number of steps, the driving of the stepping motor is controlled by the predetermined number of desired steps, so that the problem that the pointer does not converge to the target indication position indefinitely is solved. be able to.
このように上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Thus, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10 指針式表示ユニット
12 指針
50 指示位置検出装置
60 指針制御装置
50a 目標指示位置検出手段
60a ステップ数算出手段
60b 指針制御手段
60c 強制指針制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記指針制御装置は、
前記起動時における指針の現在位置から前記目標指示位置検出手段により検出された目標指示位置まで、前記指針を移動させる前記ステッピングモータのステップ数を算出するステップ数算出手段と、
前記ステップ数算出手段が算出したステップ数を動作させる時間が一定となるように、前記ステッピングモータの駆動を制御する指針制御手段と、
前記ステップ数算出手段により算出されたステップ数が、予め定めた所望のステップ数以下の場合には、前記予め定めた所望のステップ数だけステッピングモータの駆動を制御する強制指針制御手段と、
を有することを特徴とする指針式表示ユニット。 An indication position detection device comprising a target indication position detection means for detecting a target indication position of the pointer based on the inputted indication information, and controlling the driving of the stepping motor when activated every desired activation time; In a pointer-type display unit having a pointer control device that moves the pointer toward the target indication position detected by the target indication position detection means,
The pointer control device
Step number calculating means for calculating the number of steps of the stepping motor for moving the pointer from the current position of the pointer at the time of activation to the target indicated position detected by the target indicated position detecting means;
Pointer control means for controlling the driving of the stepping motor so that the time for operating the step number calculated by the step number calculating means is constant;
If the number of steps calculated by the step number calculating means is equal to or less than a predetermined desired number of steps, a forced pointer control means for controlling the driving of the stepping motor by the predetermined desired number of steps;
A pointer-type display unit characterized by comprising:
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