CN2249951Y - 步进式电子仪表 - Google Patents

Abstract

一种步进式电子仪表，将现有的机械仪表及电子仪表的优点集于一体，克服它们各自原有的缺点。在其表壳内除了设置有由机芯壳体、刻度盘、表针及齿轮传动组件等构成的机芯外，还设置有由脉冲发生及驱动部分、比较控制部分及计数部分构成的控制电路。表针指示直观明了，快捷准确。换上不同的传感器可做成各种仪表。它耗能低，精度高，工作可靠，可用于室内外各种工作场合。

Description

步进式电子仪表

本实用新型涉及一种仪表，特别是一种步进式电子仪表。

目前，现有的仪表大致有弹性敏感式仪表、动圈动磁式仪表以及数字式电子仪表。机械表显示直观，不需电能，但精度低，误差大。而电子仪表虽然测量较准确，响应及时，但多采用数码管及液晶等显示方式，因此显示不直观，亮度不能满足室外工作的要求。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种集机械仪表及电子仪表的优点于一体、由指针指示的机电一体化的步进式电子仪表。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括有表壳8，表壳8内设置有由机芯壳体6、表盘1、指针2及齿轮传动组件构成的机芯。该机芯的具体结构已是现有技术(专利号95236750.5)，其中，正、反磁钢转子12、14设置在同一根轴上，轴两端设置在机芯壳体6上，正、反转定子绕组13、15与正、反转磁钢转子12、14相套，留有一定间隙，正、反转定子绕组也设置在机芯壳体6上。本实用新型的独特之处在于：外壳8内还设置有控制电路板7，其上设置有控制电路。该控制电路包括有脉冲发生及驱动部分，比较控制部分以及计数部分(这三大部分所采用的电路均为常用的基本电路，各基本电路中的元器件之间的连接不详叙，在此仅介绍各基本电路之间的连接关系)。其中，比较控制部分的信号输入端接入A/D转换器，转换器的输出端接比较器，比较器的输出接正反控制器，正反控制器输出接机芯。机芯与计数部分的采样放大器相接，采样放大器输出接脉冲展宽器，展宽器输出端与计数器相接，计数器输出接入比较器。脉冲发生及驱动部分中的振荡器的输出接驱动脉冲发生器及A/D转换器，驱动脉冲发生器的输出接入比较控制部分的正反控制器。

上述所说的控制电路可以为专用集成块，也可以为分立集成电路组装体，还可以为厚膜电路，或单片式带A/D转换微处理器或单板机软硬件组合体。

本实用新型与现有技术相比具有较多的优点。它集机械表与电子表的优点于一体，表针指示直观明了，快捷准确，而且可显示变化趋势，也能满足室内外各种工作场合的需要。本实用新型耗能低，精度高，工作可靠。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的逻辑方框图。

图3是本实用新型中的控制电路为带A/D转换的8位单片微处理器时的电路原理图。

图4是本实用新型中的控制电路为分立集成电路组装体时的电路原理图(因版面关系，本图由A、B两部分组成)。

以上各附图所示的结构就是本实用新型的实施例。图中，1为表盘。2为指针。3为针轮。4和5为过度齿轮组I。6为机芯壳体。7为线路板。8为表壳。9和10为过度齿轮组II。11为转子。12为正转磁钢。13为正转定子。14为反转磁钢。15为反转定子。16为专用集成块IC。

本实用新型中，机芯中的正转磁钢转子12、反转磁钢转子14、步进齿轮11均设置在一条轴上，轴两端设置在机芯壳体6上。正转定子绕组13、反转定子绕组15也设置在机芯壳体6上，且分别与正转磁钢转子12、反转磁钢转子14相套，且留有有一定的间隙。过度齿轮9、10设置在一条轴上，轴两端设置在机芯壳体6上，过度齿轮4、5也设置在一条轴上，轴两端设置在机芯壳体6上。针齿轮3及表针2设置在一条轴的两端，且与机芯壳体6相接。刻度盘1穿过装表针2的轴且设置在机芯壳体6上。步进齿轮11和过度齿轮10啮合。过度齿轮9和过度齿轮5啮合。过度齿轮4和针齿轮3啮合。

本实用新型中控制电路包括有脉冲发生及驱动部分、比较控制部分和计数部分。其中，脉冲发生及驱动部分和计数部分是整个控制电路中极重要的部分，由这一部分电路产生的方波驱动步进马达从而实现机电一体化。由两个非门构成非门振荡电路，再经一级非门整形，为整个电路提供基准方波。此方波一路作A/D触发变换，另一路经由JK触发器和与非门组成的变换电路，变换出供步进马达所用的驱动脉冲。然后在比较器的大于、小于端控制下，控制与非门和反相器输出正反向脉冲，使机芯的表针能相应作正向或反向转动。比较控制部分中，输入端的传感器将各种物理量转变为电压信号送入模数转换器A/D，A/D可将信号转化为8位数字量，送至比较器。比较器将A/D与计数值进行比较(机芯表针每走一格都会由计数部分的电路控制输出一个计数信号送入计数器)，因此如果A/D值与计数器的值相等时，则发出一个相等的高电平值，封锁驱动脉冲，禁止表针的转动，封锁计数脉冲，禁止计数。如两组值不等，则相应发出大于或小于的高电平值，使指针正转或反转，同时打开计数电路，使计数脉冲送入计数器。在计数部分中，机芯表针每走一格，都将产生一组感应电压信号，呈阻尼波。通过模拟开关将感应波引出，经运放放大，然后经由运放组成的比较器，与一标准电平值比较，将峰值脉冲检出而屏蔽其它阻尼波，并输出一脉冲送入单稳态触发器组成的展宽电路，产生一合适宽度的脉冲送入一个与门，与门另一端由比较器的相等输出端控制，若相等则关闭此与门，若不等则打开此与门，允许计数。计数脉冲取自驱动脉冲，只要驱动脉冲使指针转动一格，此脉冲也同时被送入计数器计一个数。

若控制电路制成为专用集成块，专用集成块与机芯之间通过四条控制线相连。在表针正向转动时，集成块输出驱动信号给两路RZ(RZ1和RZ2)，驱动表针，表针转动时产生的感应波形则由LZ1-LZ2传送回集成块，而反向转动时，刚好相反。专用集成块通过接插件与机芯相连。

当驱动脉冲送入正转定子绕组时，定子产生一个与转子极性相同的磁场，在间隙作用下，排斥转子转动180度，通过齿轮传动机构使表针正向转动一格。驱动脉冲发生器产生正负相问的驱动方波，在定子中产生一个交变磁场使转子不停转动，与此同时，反转磁钢则切割反转定子绕组产生感应电压信号控制计数器准确计数，直到表针指到检测值为止。当驱动脉冲送入反向定子时，原理同上。这样，在同一根轴上装上双向磁钢转子及双向定子绕组，在可逆步进式电子电路的控制下，使步进马达能够正转和反转。从而实现了步进指针显示的仪表功能。

在电源电路中设置有0.047F/5.5V的大容量电容器，经1N4001二极管对其允电，当外部电源断电时(包括瞬时掉电)，提供指针回零的电能。

Claims (2)

1、一种步进式电子仪表，包括有表壳(8)，表壳(8)内设置有由机芯壳体(6)、刻度盘(1)、表针(2)及齿轮传动组件构成的机芯，其中，正、反磁钢转子(12)、(14)设置在同一根轴上，轴两端设置在机芯壳体(6)上，正、反转定子绕组(13)、(15)与正、反转磁钢转子(12)、(14)相套，留有一定间隙，正、反转定子绕组(13)、(15)也设置在机芯壳体(6)上，其特征在于：表壳(8)内还设置有控制电路板(7)，其上设置有控制电路，该控制电路包括脉冲发生及驱动部分，比较控制部分以及计数部分，其中，比较控制部分中的信号输入端接入A/D转换器，转换器的输出端接比较器，比较器的输出接正反控制器，正反控制器输出接机芯，机芯与计数部分的采样放大器相接，采样放大器输出接脉冲展宽器，展宽器输出端与计数器相接，计数器输出接入比较器；脉冲发生及驱动部分中的振荡器的输出接驱动脉冲发生器及A/D转换器，驱动脉冲发生器的输出接入比较控制部分的正反控制器。

2、根据权利要求1所述的步进式电子仪表，其特征在于：上述所说的控制电路可以为专用集成块，也可以为分立集成电路组装体，还可以为厚膜电路，或单片式带A/D转换微处理器或单板机软硬件组合体。

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