CN101075123B - 用于机动车的模拟时间显示 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子表，其包括：由至少两个臂(10)组成的模拟显示装置，所述臂由步进电机(12)驱动；至少一个时基(24，26)，其用于向用于控制与驱动所述步进电机的装置(16)提供时间数据(时、分)；主电源(20)；用于检测缺乏来自所述主电源的足够电力的装置(22)；非易失性存储装置(32)，其由附加电源(28)供电，用于在检测到缺乏足够电力时容纳所述时间数据，该电子表的特征在于：所述非易失性存储装置进一步被设置为用于在检测到所述缺乏足够电力时容纳所述步进电机的位置数据(μpas)。

Description

用于机动车的模拟时间显示
技术领域
本发明主要涉及一种具有模拟显示或具有其他带有臂的显示的电子表，其被集成到机动车的仪表板中；特别涉及表的模拟显示与时间计数器之间的机电同步。
背景技术
用于重设电子表的时间以保证某种机电同步的装置可从现有技术中获知。被集成到机动车仪表板中的这种类型的电子表包括由时臂与分臂——其被步进电机驱动——组成的模拟显示臂。用在这种电子表中的步进电机通常由磁化转子、定子和线圈组成，该线圈在被供电时在定子中产生磁场，定子被转化为磁极，其极性取决于线圈中电流的方向。在从时基收到各个脉冲时，转子以传统方式做出驱动齿轮系与表臂的一个步进(step)。
这种类型的电子表还包括电源、对于足够供电与显示装置同步运行的时间计数装置以及用于检测电力不足的装置。当检测到电力不足时，臂被停止，计数装置的对应值(时，分)于是被存储在非易失性存储装置中。
然而，在本发明的范围内说明了这种同步方法随着时间的推移不够可靠。事实上，当上述类型的步进电机不被供电时，其具有由于其几何结构带来的至少两个磁稳定位置。因此，每当电力不足时，电机非常频繁地停止，导致当电机停止时电机在统计上并非处于两个磁稳定位置之一且在停止后不可避免地回到其两个磁稳定位置之一的范围内的时间信息损失。取决于电机的一个步进与一分钟的信息之间应用的齿轮减速，这些误差的累积可能超过几分钟，并对提供准确时间信息来说变得不可接受。
现有技术中的某些解决方案建议使用臂位置检测器来计算和校正臂的实际位置与时间计数装置所示之间的这种误差。这种解决方案通常复杂且未必非常可靠。
发明内容
本发明的主要目的之一是通过具有这样的装置的电子表来克服上述缺点：该装置考虑所用步进电机的类型，提供可靠的机电同步。因此，本发明的第一目的涉及一种电子表，其包括：由至少一个臂组成的模拟显示装置，臂由步进电机驱动；至少一个时基，其用于向控制与驱动步进电机的装置提供时间信息；主电源；用于检测主电源供电不足的装置；由附加电源供电的非易失性存储装置，其用于在检测到所述供电不足时容纳时间信息。该表的进一步的特征在于非易失性存储装置进一步被设置为用于当检测到供电不足时容纳步进电机位置信息。
本发明的第二目的涉及用于这种电子表的可靠的机电同步方法。因此，该方法包含以下步骤：(a)检测主电源的供电不足；(ii)停止表的电机；(iii)将附加电源用作电源；(iv)当检测到供电不足时，将时间信息写入非易失性存储装置。该方法的特征在于其还包括附加步骤，该步骤在于：(v)当检测到供电不足时，将步进电机的位置写入非易失性存储装置。
从属权利要求中给出了有益的实施例。
附图说明
通过阅读下面对本发明的实施例的详细介绍，可以明了本发明的其他特征与优点，这些实施例在附图中示出并仅作为非限制性实例给出，在附图中：
图1示出了根据本发明一实施例的电子表的整体图；
图2示出了步进电机的示意图，该电机具有定义了两个稳定磁位置的北-南磁性磁化轴(North-South magnetic magnetization axis)；
图3a与3b示出了在检测到供电不足后处于稳定磁位置中的这个或那个的转子的示意图；
图4示出了根据本发明的机电同步备份过程。
具体实施方式
下面介绍的各个实施例仅作为非限制性说明给出。图1示出了根据本发明优选实施例的电子表的整体图。
这种电子表包括模拟显示装置10，该装置优选为包括两个臂，即时臂与分臂。借助步进电机12对这些模拟显示装置10进行致动，该电机将参照图2、3a与3b详细介绍。步进电机12以传统方式由转子、定子与至少一个线圈组成。磁化转子被装在传动齿轮(pinion)上，传动齿轮驱动被连接到显示臂的、表的齿轮系。具有1∶60和1∶12的比率的齿轮减速轮和传动齿轮分别驱动分臂与时臂。
表包含微控制器电路14，该电路包括：电机控制与驱动装置16，该装置用于向前移动电机；易失性时间计数器18，例如RAM存储器，其用于容纳在微控制器14的供电电压足够使电子表正确运行时周期性更新的时间数据。因此，微控制器14通过主电源20被供电，主电源20例如为机动车——电子表被集成在该车辆中——的调节电池或任何其他的调节电源。微控制器14还包括低电压检测器22，其用于检测主电源提供的供电电压何时不再足够使电子表正确运行。
应当注意，微控制器14包含未示出的内部振荡器，其用于为微控制器提供时钟。振荡器在分频后的工作频率被有利地选择为高于可能在机动车中穿行的某些宠物可以听到的频率。出于这个目的，微控制器的工作频率优选为32KHz。
电子表还包括至少一个时基或用于从外部时基24接收时间信息的替代装置。被接收的时间信息一方面以模拟的方式显示，另一方面电子地容纳在计数器18中，计数器18与臂10同步运行。有利的是，表包括提供时间信息的、由石英振荡器与分频器组成的附加时基26以及从外部时基24接收其他真实时间信息的附加装置，该信息可从例如GPS或RDS接收器获得。
表的时间计数器18中的时间信息有利地为被认为是真实的、来自外部时基24的时间信息。然而，在没有包含这种真实时间信息的、从外部时基24接收到的信号的情况下，微控制器14则用附加时基26提供的时间信息代替它。
如上所述，微控制器14包含低电压检测装置22，该装置也称为供电不足检测装置。这种检测装置22将由主电源20接收到的供电电压与确定的基准电压进行比较，该基准电压足够使电子表正确地运行。一旦检测到缺乏足够的电力，表立即优先于任何其他运行模式地进入称作低耗电模式的运行模式，在该模式下，计数器18不再增加，电机控制与驱动装置16被停用(通过“int”信号)，且因此电机12与臂10被停止。在表由机动车的电池供电的实例中，检测到这种缺乏足够电力例如可在车辆电池正被更换或处于电池寿命末尾时发生。因此，由于主电源20供给的电力按照定义通常不能足够用于表的、特别是用于微控制器14的正确运行，附加电源被提供，例如电容器28等能量缓冲器(energy buffer)，其被连接到电源的端子并具有电容C，C被选择为提供确保臂10的真实位置与计数器18中的对应时间信息之间可靠的机电同步所必需的操作的足够能量。齐纳二极管30位于主电源20与电容器28之间，以便防止一旦主电源不足时电容器28的任何放电。
在检测到缺乏主电源20所供的足够电力后，存储在电容器28中的电荷于是用于提供将易失性时间计数器18中容纳的时间信息写入非易失性存储器32(例如EEPROM)必需的能量。然而，如同在本发明的范围内所说明的那样，简单地存储这一时间信息不足以保证臂10的真实位置与计数器18中的对应时间信息之间可靠的机电同步。这也是在检测到缺乏足够电力时附加电源提供的能量也被提供以便写入电机位置信息的原因。电机控制与驱动装置16提供的电机位置信息通过微控制器14的逻辑34被复制到非易失性存储器32。下面将联系图2、3a与3b更为详细地介绍这种电机位置信息。
如同前面提到的那样，表臂的前向移动是由步进电机12控制的，步进电机12的实例在图2中给出，图2原理性地示出了具有北-南磁化轴的这种类型的步进电机。定子122上的槽定义了转子124的两个稳定的磁位置，当定子不再被励磁时，即当线圈126(以及128)中的电流被切断时，转子被置于其中的一个位置。
根据一特定实施例，转子124的一个完整的旋转对应分臂的一分钟的移动，即该臂的6°的移动。在一个完整的旋转中，转子进行两个完整的步进，每个完整步进对应于分臂的3°的移动。同一分臂的1°的移动定义了转子的部分步进，其对应于转子60°的旋转。
在表的正常运行期间，即在所提供的供电电压足够时，电机被控制，使得其在转子的每个完整旋转中做出24个微步进，因此，对于分臂的每分钟得到24个中间位置。
如同从图3a与3b分别可见的那样，第一稳定位置被任意地定义为对应于步进no.1，相应地，第二稳定位置被任意定义为对应于微步进no.13。如果考虑转子的一个微步进，根据上面的考虑，其等于分臂的1/4°的移动，即对于1°的移动有4个微步进。
现在考虑图3a。微步进no.20与no.6(包括no.20与no.6)之间的微步进(即微步进no.20-24与no.1-6)定义的所有转子位置是这样的位置：当存在电力不足或电力切断时，转子将从其进入由微步进no.1定义的稳定位置。
相反，如果考虑图3b，微步进no.8与no.18(包括no.8与no.18)之间的微步进定义的所有转子位置是这样的位置：当存在电力不足或电力切断时，转子将从其进入由微步进no.13定义的稳定位置。
因此，取决于当检测到缺乏足够电力时转子位于的实际位置，并在获知电机被停止后转子将自动返回到两个稳定位置之一(no.1或no.13)的情况下，能够损失的信息在0与6个微步进之间变化，即在0与1.5°之间或0与15秒之间。
将会明了，如果当转子位于微步进no.7或no.19定义的位置上时电机被切断，则其将随机进入由微步进no.1与no.13定义的稳定位置中的一个。这是其假设进入以进行真实时间重设的位置被任意选择的原因。
还将明了，优选为，电机的速度被选择为最大的，以便防止在检测到缺乏足够电力/电力切断时损失正在进行的过程中的步进，其是由于缺乏电机惯性引起的。
图4示出了根据本发明的机电同步备份过程。
在主运行模式(Main)下，系统检查是否存在外部时钟信号(例如GPS信号)，于是，微控制器在读取所接收到的信号之后增加时间计数器值并控制电机脉冲，指示通过这些信号所收到的时间的臂于是被同步地移动。
在没有外部时钟信号的情况下，系统通过程序(Stand Alone)来激活自动模式，同时，使用内部时钟倒数(count down)时间、控制电机以及更新时、分与微步进信息。
在检测到缺乏足够电力的情况下，系统进入在优先级程序中定义的在所有其他模式之上的低电力模式(Low Power Mode)。在这种低电力模式下，步进电机被停止，时、分与微步进信息被备份在非易失性存储器(例如EEPROM)中。
当电力重新变得够用时，例如当车辆电池已被更换时，表通过从外部时基获得的真实时间信息将系统重设为正确的时间。
将会明了，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以想到对上文阐述的本发明不同实施例的多种更改或改进和/或组合。将会明了，例如，取决于电机的设计，转子可具有几个磁化轴并可因此定义多个两稳定位置。

Claims (3)

1.一种电子表，其包括：由至少一个臂(10)组成的模拟显示装置，所述臂由步进电机(12)驱动；至少一个时基(24，26)，其用于向用于控制与驱动所述步进电机的装置(16)提供时间数据；主电源(20)；用于检测缺乏来自所述主电源的足够电力的装置(22)；非易失性存储装置(32)，其由附加电源(28)供电，用于在检测到缺乏足够电力时容纳所述时间数据，该电子表的特征在于，所述步进电机包含磁化转子(124)，所述磁化转子具有相对于定子(122)的两个稳定磁位置以及规定数量的中间位置，其对应于所述步进电机在经过所述两个稳定磁位置的两个通路之间的微步进的号码，且该电子表的特征在于，所述非易失性存储装置进一步被设置为在检测到缺乏足够电力时容纳关于磁化转子(124)相对于其两个稳定磁位置的角位置的信息，其中，所述信息对应于所述步进电机所做微步进的最后号码。
2.根据权利要求1的电子表，其特征在于包含用于从第一外部时基(24)接收真实时间数据的装置，以及提供仅在所述真实时间数据没被收到时使用的数据的第二附加时基(26)。
3.用于为根据权利要求1或2的电子表进行所述至少一个臂与真实时间数据的机电同步的方法，其包括以下步骤：
-检测缺乏来自所述主电源的足够电力；
-停止所述电子表的电机；
-将例如电容器等能量缓冲器用作电源；
-当检测到缺乏足够电力时在所述非易失性存储装置中写入所述时间数据；
该方法的特征在于所述方法还包括附加步骤：
-当检测到缺乏足够电力时，在所述非易失性存储装置中写入关于磁化转子(124)相对于其两个稳定磁位置的角位置的信息，其中，所述信息对应于由所述步进电机所做微步进的最后号码。
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