CN103293330B - 掉电后可回零的步进电机式转速表 - Google Patents

Abstract

掉电后可回零的步进电机式转速表，还包括掉电回零电路，所述掉电回零电路包括掉电回零电源电路、掉电检测电路，所述掉电回零电源电路包括三端稳压块和电容，三端稳压块的输入端连接电源电路的电感，超级电容连接在三端稳压块的输出端和电源负极之间，三端稳压块的输出端和接地端与处理器的电压输入端相连；所述掉电检测电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻串联后连接在限流电阻的输出端和外接电源负极之间，两个电阻之间连接信号线，信号线将两个电阻间的电平信号输入处理器，由处理器根据电平信号确定电源是否掉电，若掉电给则向步进电机驱动芯片发出回零指示。本发明掉电后能够方便回零，而且电磁兼容性好。

Description

掉电后可回零的步进电机式转速表

技术领域

本发明涉及一种转速表，尤其涉及具有掉电回零功能的步进电机式转速表。

背景技术

转速表是机械行业必备的仪器之一，用来测定发动机等的转速、线速度或频率等。步进电机式转速表是目前应用较广泛的一类转速表，转速表内的步进电机依靠传感器接受一个电脉冲信号时，步进电机的转轴将转动一定的角度或移动一定的直线距离，电脉冲输入越多，电机转轴转过的角度或直线位移就越多，同时，输入电脉冲的频率越高，电机转轴的转速或位移速度就越快，以此原理利用传感器检测发动机的转动信号，并将信号通过芯片等处理后传输给步进电机，电机的转轴带动指针指示表盘上的刻度，即可测量发动机的转速。利用步进电机测量转速的最大特点是没有积累误差，精度高，并且随着处理器的逐渐成熟，步进电机转速表的外观、质量、精度等已超过传统的动磁式仪表，但步进电机式转速表断电后，如果指针无法回到刻度的原始值，即无法实现掉电回零，不仅影响使用效果，而且指示表盘的指针在视觉上显得凌乱，目前解决掉电回零的方法主要是采用弹簧等机械装置回零，但这种回零方式的机械装置寿命有限。

由于转速表中电子元件众多，体积小，因此电磁兼容性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种步进电机式转速表，使其掉电后能够方便回零，而且电磁兼容性好。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：掉电后可回零的步进电机式转速表，包括外壳组件、表盘支架、指针、处理器、步进电机驱动芯片、步进电机、电源电路，转速传感器将发动机转动信号输入处理器，处理器将信号处理、转换后输入驱动芯片，驱动芯片驱动步进电机转动，带动指针指示转速，所述电源电路包括外接电源、电感、双向瞬态抑制二极管，外接电源的正极连接电感后与双向瞬态抑制二极管的一端连接，双向瞬态抑制二极管的另一端与外接电源的负极连接；还包括掉电回零电路，所述掉电回零电路包括掉电回零电源电路、掉电检测电路，所述掉电回零电源电路包括三端稳压块和电容，三端稳压块的输入端连接电源电路的电感，超级电容连接在三端稳压块的输出端和电源负极之间，三端稳压块的输出端和接地端与处理器的电压输入端相连；所述掉电检测电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻串联后连接在限流电阻的输出端和外接电源负极之间，两个电阻之间连接信号线，信号线将两个电阻间的电平信号输入处理器，由处理器根据电平信号确定电源是否掉电，若掉电给则向步进电机驱动芯片 发出回零指示。

还设置主控印制板和电源印制板，上述处理器、驱动芯片、步进电机集成在主控印制板上，电源电路、掉电检测电路、掉电回零电路设置在电源印制板上，两个印制板固定在表盘支架内，两个印制板上、下分开设置并通过插线连接。

上述电源电路的电感与三端稳压块的输入端之间还连接防反击穿二极管，以防止掉电回零电路的电压反流入外接电源中，保证超级电容的能量仅供后续电路使用。

上述反击穿二极管与三端稳压块的输入端之间还连接限流电阻，避免处理器直接承受过大电流而损坏，符合处理器的使用安全。

还设置速比调节电路，速比调节电路包括二个短接输入端和处理器，通过二个短接输入端和处理器分别调高和调低速比。

还设置照明电路，其包括照明电路电源回路和LED灯，照明电路电源回路包括外接电源、电感和桥式整流电路，电源连接电感后再经桥式整流电路整流然后与LED灯连接，这样照明电路单独设立，可以减小相互干扰，提高产品的EMC。

上述LED灯为并联的二路，这样一路出问题后，另一路还能使用。

上述LED灯设置在主控印制板上，照明电路设置在电源印制板上，这样布置结构合理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、外接电源断电后，掉电检测电路中的电位会发生变化，处理器接收后经判断断电而发出指针回到初始位置的指令，掉电回零电中的超级电容给处理器、步进电机驱动芯片、步进电机供电而使转速表指针回零，这种完全依靠电路、处理器等控制回零的方式，智能化程度高，经久耐用。2、转速表中设置电源印制板和主控印制板，将相关电器元件分别设置在电源印制板和主控印制板上，并且电源印制板和主控印制板隔离开设置，再加之电源电路中电感和双向瞬态抑制二极管配合使用，因此提高了整个产品的电磁兼容性。3、转速表带有速比调节电路，可按使用条件、车辆类型的设置不同的速比，提高了产品的适应性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的主要电路图。

图3是本发明实施例的总体原理框图。

图中：10、外壳组件，20、表盘支架，30、螺钉，40、电源印制板，50、步进电机，60、指针，70、主控印制板，80、套筒。

具体实施方式

以下结合附图、实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，掉电后可回零的步进电机式转速表，包括外壳组件10、表盘支架20、指针60，电源印制板40和主控印制板70依靠螺钉30固定在表盘支架2内，螺钉30外套有套筒80，电源印制板40和主控印制板70固定在套筒80的上下两端，使两个印制板隔开，可调高整个电路的电磁兼容性，避免电磁干扰，可使仪表在复杂的电磁环境下正常工作。

如图1、图3所示，主控印制板70集成有处理器、驱动芯片、步进电机50，转速传感器将发动机转动信号输入处理器，处理器将信号处理、转换后输入驱动芯片，驱动芯片驱动步进电机转动，带动指针指示转速。

如图2、图3所示，电源印制板40上的电路图包括电源电路、掉电回零电源电路、掉电检测电路。

图2中通过插线端口XB1接入电源，电源正极接入插线端口XB1的引脚1，外接电源的负极接入插线端口XB1的引脚3，外接电源正极连接电感L1，电感L1的输出端与电源负极间接有双向瞬态抑制二极管VD4，电感L1的输出端连接二极管VD2的正极，二极管VD2的负极连接限流电阻R1，限流电阻R1连接三端稳压块NR1的输入端，三端稳压块NR1的输出端输出稳定的电压给主控印制板70供电。

电源电路包括电感L1、双向瞬态抑制二极管VD4、二极管VD2、限流电阻R1。

上述电感L1和双向瞬态抑制二极管VD4配合使用，调高整个电路的电磁兼容性。

上述限流电阻R1起到限流保护作用。

上述三端稳压块NR1的输出端和处理器电压输入端之间连接二极管VD3。

电源电路中还设置电容C1、电容C2、二极管VS1进行滤波，以减少对处理器的影响。

掉电回零电源电路包括三端稳压块NR1和超级电容C3，超级电容C3连接三端稳压块的输出端和电源负极，外接电源正常上电时，超级电容C3充电，外接电源断电后，超级电容C3放电，并将电能输入处理器。

掉电检测电路包括第一电阻R2和第二电阻R3，两个电阻串接后接入限流电阻R1的输出端和外接电源负极间，两个电阻之间连接信号线，信号线将第一电阻R2和第二电阻R3间的电平信号输入处理器。如果外接电源断电，电位将发生变化，处理器可检测到此变化以判断是否断电。

电源印制板40与主控印制板70间的电路线、信号线等通过多插线的输出端口J2连接。

电源印制板40上还集成照明电路，主控印制板70集成两路并联的LED灯，外接电源的正负极分别接入插线端口XB3的引脚9和引脚10，为照明电路供电，照明电路连接两路LED灯，两路LED灯并联，如有其中一路损坏，不影响另一路正常使用。

电源印制板40上还集成有速比调节电路，速比调节电路的两个调节插线分别连接插线端口XB2的引脚5和引脚8，插线端口XB2的引脚6和引脚7接地，引脚5和引脚8外接断接开关作为调节机构，即可输入速比调节信号，将调节信号输入处理器。

上述速比调节电路采用二极管VD6、VD8进行端口保护。

电源印制板40上还集成有信号线，信号线连接在插线端口XB1的引脚4和输出端口J2之间，工作时，将转速信号传感器的信号线连接插线端口XB1的引脚4，即可将转速信号输入主控印制板中的处理器。

为接线方便，将电源电路的电源输入和速度传感器输入信号、速比调节电路的控制输入、照明电路输入分别采用插线端口连接到电路上，见图2。

上述插线端口XB1、插线端口XB2、插线端口XB3集成在一块接线板上，并置于转速表背面。

正常上电工作时，转速传感器将发动机转速信号传递给处理器，处理器运算、转换后将信号发至步进电机驱动芯片，驱动芯片驱动步进电机50的转轴转动，带动指针60转动指示发动机转速。电源电路给处理器供电，并且给超级电容C3充电。

断电后，掉电检测电路中第一电阻R2和第二电阻R3间的电位发生变化，处理器根据这个变化后的电位判定检测到断电信号，向驱动芯片发出步进电机归零指令，使步进电机转到初始位置，即可实现掉电回零，而所需电能则由超级电容C3提供。

Claims (8)

1.掉电后可回零的步进电机式转速表，包括外壳组件、表盘支架、指针、处理器、驱动芯片、步进电机、电源电路，转速传感器将发动机转动信号输入处理器，处理器将信号处理、转换后输入驱动芯片，驱动芯片驱动步进电机转动，带动指针指示转速，其特征在于：所述电源电路包括外接电源、电感、双向瞬态抑制二极管，外接电源的正极连接电感后与双向瞬态抑制二极管的一端连接，双向瞬态抑制二极管的另一端与外接电源的负极连接；还包括掉电回零电路，所述掉电回零电路包括掉电回零电源电路、掉电检测电路，所述掉电回零电源电路包括三端稳压块和超级电容，三端稳压块的输入端连接电源电路的电感，超级电容连接在三端稳压块的输出端和外接电源负极之间，三端稳压块的输出端和接地端与处理器的电压输入端相连；所述掉电检测电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻串联后连接在限流电阻的输出端和外接电源负极之间，第一电阻和第二电阻之间连接信号线，信号线将两个电阻间的电平信号输入处理器，由处理器根据电平信号确定外接电源是否掉电，若掉电给则向驱动芯片发出回零指示。

2.根据权利要求1所述的掉电后可回零的步进电机式转速表，其特征在于：还设置主控印制板和电源印制板，上述处理器、驱动芯片、步进电机集成在主控印制板上，电源电路、掉电检测电路、掉电回零电路设置在电源印制板上，两个印制板固定在表盘支架内，两个印制板上、下分开设置并通过插线连接。

3.根据权利要求1所述的掉电后可回零的步进电机式转速表，其特征在于：所述电源电路的电感与三端稳压块的输入端之间还连接防反击穿二极管。

4.根据权利要求3所述的掉电后可回零的步进电机式转速表，其特征在于：所述反击穿二极管与三端稳压块的输入端之间还连接限流电阻。

5.根据权利要求1所述的掉电后可回零的步进电机式转速表，其特征在于：还设置速比调节电路，速比调节电路包括二个短接输入端和所述处理器，通过二个短接输入端和所述处理器分别调高和调低速比。

6.根据权利要求1所述的掉电后可回零的步进电机式转速表，其特征在于：还设置照明电路，其包括照明电路电源回路和LED灯，照明电路电源回路包括外接电源、另一电感和桥式整流电路，电源连接另一电感后再经桥式整流电路整流然后与LED灯连接。

7.根据权利要求6所述的掉电后可回零的步进电机式转速表，其特征在于：所述LED灯为并联的二路。

8.根据权利要求6所述的掉电后可回零的步进电机式转速表，其特征在于：所述LED灯设置在主控印制板上，照明电路设置在电源印制板上。