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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich allgemein auf einen initialisierenden Antriebsapparat, und besonders
auf einen initialisierenden Antriebsapparat für das Rücksetzen eines phasenverschobenen Schrittmotors.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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Konventionell ist als ein Fahrzeugzeigerapparat
unter Verwendung eines Schrittmotors ein Zeigerinstrument bekannt,
wie in 1 gezeigt. In 1 umfasst das Zeigerinstrument
einen Schrittmotor 1, einen Zeiger 2, der sich
in Kooperation mit der Drehung des Schrittmotors 1 bewegt,
und einen Antriebsapparat 4 für den Schrittmotor, der den
Schrittmotor 1 in normaler Drehrichtung und in umgekehrter Drehrichtung
dreht. Der oben angeführte
Schrittmotor 1 umfasst zwei Erregerspulen 1a1 und 1a2,
einen Rotor 1b, in dem N- und S-Pole abwechselnd durch jeweils
drei Pole magnetisiert sind und der als Reaktion auf Veränderungen
der Erregungszustände
der Erregerspulen 1a1 und 1a2 gedreht wird, und
ein Getriebe 1d für
die Übertragung
der Antriebskraft des Rotors 1b auf den Zeiger 2.
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Der Schrittmotor 1 umfasst
ein Teil 1e als ein angetriebenes Teil, das an der Rückseite
des Getriebes 1d vorgesehen ist, auf dem der Zeiger 2 vorgesehen
ist, und das in Kooperation mit der Drehbewegung des Rotors 1b bewegt
wird, und einen Stopper 1f für das mechanische Stoppen der
Drehung des Rotors 1b durch Anstoßen mit dem Teil 1e,
der an einem Gehäuse
(nicht gezeigt) vorgesehen ist, wobei das Gehäuse die Erregerspulen 1a1 und 1a2,
das Getriebe 1d und das Teil 1e aufnimmt.
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Die Drehung des Schrittmotors 1,
mit der das Teil 1e zum Stopper 1f hin gerichtet
ist, wird als umgekehrte Drehung definiert. Ein Drehbewegung des Zeigers 2 bei
umgekehrter Drehung wird als eine umgekehrte Drehrichtung Y4 bezeichnet.
Im Gegen satz dazu wird die Drehung des Schrittmotors 1 für das Lösen des
Teils 1e von dem Stopper 1f als reguläre Drehung
definiert. Eine Drehrichtung des regulär gedrehten Zeigers 2 wird
als reguläre
Drehrichtung Y3 definiert. Der Stopper 1f ist vorgesehen,
um eine Graduierung z.B. von 0 km/h auf einer Zeigerskala anzuzeigen,
wenn der Stopper 1f in Kontakt mit dem Teil 1e gebracht
wird.
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Hier wird im Folgenden eine Erläuterung
des Betriebsprinzips für
die Drehung des Schrittmotors 1 mit Bezug auf 7 gegeben, welche ein Beispiel
einer Beziehung zwischen den Erregungszuständen der Erregerspulen 1a1 und 1a2 des
Rotors 1b zeigt. Wenn der Schrittmotor 1 gesteuert
wird, um einen Erregungszustand herbeizuführen, der als Erregungsschritt
(1) bestimmt ist, d.h. dass die a-Seite der Erregerspule 1a1 zu
einem S-Pol wird, und die b-Seite der Erregerspule 1a2 nicht
erregt wird, wird zuerst ein N-Pol des Rotors 1b zu der
a-Seite der Erregerspule 1a1 angezogen und festgehalten.
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Wenn der Betriebsprozess als Nächstes zu Erregungsschritt
(2) fortschreitet, und der Schrittmotor 1 so gesteuert
wird, dass die a-Seite der Erregerspule 1a1 zu einem S-Pol
und die b-Seite
der Erregerspule 1a2 zu einem S-Pol wird und die magnetischen
Kräfte
der zwei Erregerspulen 1a1 und 1a2 einander gleich
werden, wird der Rotor 1b an einer Position angehalten,
die von der Position des Rotors 1b in Erregungsschritt
(1) um 15 Grad in einer Richtung mit der Pfeilmarkierung
Y2 gedreht ist. In Übereinstimmung
mit der Drehung des Rotors 1b in der Richtung mit der Pfeilmarkierung
Y2 wird der Zeiger 2 in der Richtung mit der Pfeilmarkierung
Y4 gedreht (siehe 1).
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Wenn der Schrittmotor 1 im Folgenden
so gesteuert wird, dass die a-Seite der Erregerspule 1a1 bzw.
die b-Seite der Erregerspule 1a2 nicht erregt werden, S-Pol
(Erregungsschritt(3)) → N-Pol,
S-Pol (Erregungsschritt(4)) → N-Pol, nicht erregt (Erregungsschritt(5)) → N-Pol,
N-Pol (Erregungsschritt(6)) → nicht erregt, N-Pol (Erregungsschritt(7)) → S-Pol, N-Pol
(Er regungsschritt(8)), wird der Rotor 1b in Folge
der Veränderung
des Erregungszustands jeweils um 15 Grad in der Richtung der Pfeilmarkierung
Y2 gedreht. Ferner wird in den Erregungsschritten (2), (4),
(6) und (8), in denen beide Erregerspulen 1a1 und 1a2 magnetisiert
werden, der Schrittmotor 1 so gesteuert, dass die magnetischen
Kräfte
der zwei Erregerspulen 1a1 und 1a2 einander gleich
werden.
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Wenn der Schrittmotor 1 vom
Erregungsschritt (8) zu dem mit Erregungsschritt (1)
beschriebenen Erregungszustand weiter gesteuert wird, wird der Rotor 1b um
weitere 15 Grad in der Richtung der Pfeilmarkierung Y2 gedreht und
stabilisiert. Deshalb wird durch Steuerung der Erregungszustände der
Erregerspulen 1a1 und 1a2 in Wiederholung einer
Vielzahl der Erregungsschritte (1) bis (8), die
sich voneinander entsprechend eines regulären Erregungsmusters unterscheiden,
das durch Ausrichtung der Erregungsschritte in einer vorab bestimmten
Reihenfolge (1) → (2)
... → (8)
gebildet wird, der Rotor 1b um jeweils 15 Grad in der Richtung
der Pfeilmarkierung Y2 in jeweiligen Schritten gedreht. Hier wird
die Notation des Rotors 1b in der Richtung der Pfeilmarkierung
Y2 als umgekehrte Drehung bezeichnet.
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Um den Rotor 1b in der Richtung
der Pfeilmarkierung Y1 zu drehen, können die Erregungszustände der
Erregerspulen 1a1 und 1a2 entsprechend einem umgekehrten
Erregungsmuster gesteuert werden, in dem die Erregungsschritte,
die das reguläre Erregungsmuster
bilden, in einer umgekehrten Reihenfolge ausgerichtet sind, wie
etwa als Erregungsschritte (8) → (7) ... → (1).
Entsprechend der Drehung des Rotors 1b in der Richtung
der Pfeilmarkierung Y1 wird der Zeiger 2 in der Richtung
der Pfeilmarkierung Y3 (siehe 1)
bewegt. Hier wird die Notation des Rotors 1b in der Richtung
der Pfeilmarkierung Y1 als reguläre
Drehung bezeichnet.
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Um die Erregungszustände der
Erregerspulen 1a1 und 1a2 als Erregungszustände (8) → ... → (1) zu
verändern,
gibt der Antriebsapparat 4 jeweils Erregungsimpulse, wie
in 8 ge zeigt, an die
a-Seiten und b-Seiten der Erregerspulen 1a1 und 1a2 ein.
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Als Nächstes wird im Folgenden eine
Erläuterung
des Betriebs gegeben, wenn der Zeigerapparat z.B. in einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser verwendet
wird. Dem Antriebsapparat 4 werden Winkeldaten D1 zugeführt, die
einen Drehwinkel des Rotors 1b in Korrespondenz mit einem
Bewegungsbetrag θ-θ' bezeichnen, der
die Differenz einer Zielposition θ, die eine Zeigerposition des
Zeigers 2 ist, welche auf der Basis einer von einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser
gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, und einer gegenwärtigen Position θ' ist. Durch Steuerung
der Erregerzustände
der Erregerspulen 1a1 und 1a2 entsprechend den
Winkeldaten D1 durch den Antriebsapparat 4 wird der Zeiger
2 um den Bewegungsbetrag θ-θ' bewegt und bezeichnet
die Zielposition θ.
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Dazu gibt es einen Fall, in dem der
Zeigerapparat phasenverschoben ist, in dem der zu bewegende Bewegungsbetrag θ-θ' des Zeigers 2 und
ein tatsächlicher
Bewegungsbetrag aufgrund einer Überlagerung
der Winkeldaten D1 mit Vibrationen oder Störungen des Fahrzeugs sich voneinander
unterscheiden. Wenn sich die Phasenverschiebung ferner wiederholt,
kommt eine Differenz zwischen der durch den Zeiger 2 angezeigten
Geschwindigkeit und der durch den Geschwindigkeitssensor gemessenen
Geschwindigkeit zustande, und der Zeigerapparat kann nicht genau
anzeigen.
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Um solch ein Problem zu lösen, hat
deshalb der Antriebsapparat 4 eine später ausgeführte Initialisierungsoperation
durchzuführen.
In der Initialisierungsoperation dreht der Antriebsapparat 4 den Schrittmotor 1 so
in umgekehrter Richtung, dass das Teil 1e gerichtet ist,
um sich zur Seite des Stoppers 1f jedesmal dann hin zu
bewegen, wenn ein Zündschalter
EIN geschaltet wird. Wenn das Teil 1e in Kontakt mit dem
Stopper 1f gebracht wird und der Zeiger 2 an der
Kontaktposition mechanisch gestoppt wird, welche an der Graduierung
von 0 km/h auf der Anzeigeskala ist, hält der Antriebsapparat 4 die
Erreger spulen 1a1 und 1a2 in einer zuvor bestimmten
Anfangserregungszustand und stoppt die Drehung des Schrittmotors 1.
Durch die Ausführung
der oben angeführten
Initialisierungsoperation wird eine Rücksetzoperation für das Rücksetzen
der Differenz zwischen der durch den Zeiger 2 angezeigten
Geschwindigkeit und der durch den Geschwindigkeitssensor gemessenen
Geschwindigkeitsinformation ausgeführt.
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Jedoch ist es für den oben angeführten Zeigerapparat
notwendig, den Rotor 1b derart zu drehen, dass der Zeiger 2 um
einen Winkel (A + a) bewegt wird, der größer ist als ein Drehwinkel
A des Zeigers 2, um das Teil 1e mit dem Stopper 1f fest
in Kontakt zu bringen. Deshalb entsteht das Problem, dass die Zeitspanne
für die
notwendige Bewegung des Zeigers 2 um den Winkel (A + a)
durch die Rücksetzoperation
ohne Rücksicht
darauf verbraucht wird, ob eine Differenz zwischen der durch den
Zeiger 2 angezeigten Geschwindigkeit und der durch den
Geschwindigkeitssensor gemessenen Geschwindigkeit vorliegt, und
ohne Rücksicht
darauf, ob diese Differenz groß oder
klein ist, und es wird eine übergroße Zeit
in der Rücksetzoperation
verbraucht.
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Obgleich das Teil 1e in
Kontakt mit dem Stopper 1f gebracht wird und von ihm gestoppt
wird, wird die Drehung der Erregerspulen 1a1 und 1a2 nicht
elektrisch gestoppt, und deshalb wird das Teil 1e wiederholt
mit dem Stopper 1f in Kontakt gebracht und vom Stopper 1f getrennt,
wird ein Geräusch "Klick, Klick" jedesmal abgegeben,
wenn das Teil 1e mit dem Stopper 1f in Kontakt
gebracht wird, und das Geräusch
ist für
den Fahrer unangenehm.
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Um daher die oben beschriebenen Probleme zu
lösen,
ist ein Zeigerapparat bekannt, in dem die Steuerung der Drehung
des Rotors 1b gestoppt wird, um dadurch die Rücksetzoperation
gleichzeitig mit dem Anstoßen
des Teils 1e an den Stopper 1f zu beenden. D.h.
während
einer Zeitspanne, in der das Teil 1e nicht mit dem Stopper 1f in
Kontakt gekommen ist und der Rotor 1b sich dreht, wird
in den Erregerspulen 1a1 und 1a2 in dem nicht erregten
Zustand eine induzierte Spannung erzeugt. Wenn dazu das Teil 1e in
Kontakt mit dem Stopper 1f gebracht worden ist, und die
Drehung des Rotors 1b gestoppt ist, wird in den Erregerspulen 1a1 und 1a2 in
dem nicht erregten Zustand eine induzierte Spannung nicht erzeugt.
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Dem oben Beschriebenen wird Aufmerksamkeit
gewidmet, und ein Erkennungsschritt und Erregungsschritt wird durch
die Erregungsschritte (1), (3), (5) und
(7) gebildet, in denen entweder die Erregerspule 1a1 oder
die Erregerspule 1a2 in den nicht erregten Zustand gesteuert
wird, und bei jeder Steuerung der Erregerspulen 1a1 und 1a2 in
den Erkennungs- und Erregungsschritt, kann eine Spannung über den
beiden Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2 erkannt
werden, die in den nicht erregten Zustand gebracht sind.
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Der Zeiger 2 ist derart
in den Rotor 1b integriert, dass des Zeiger 2 in
Kontakt mit dem Stopper 1f in einem Erregungsschritt gebracht
wird, der dem Erkennungs- und Erregungsschritt bei der umgekehrten
Drehung um einen Schritt vorangeht. Insbesondere dann, wenn der
Erkennungs- und Erregungsschritt in dem Erregungsschritt (1)
besteht, wird der Zeiger 2 in Kontakt mit dem Stopper 1f in
dem Erregungsschritt (2) gebracht, welches ein Erregungsschritt
ist, der den Erregungsschritt (1) bei umgekehrter Drehung
um einen Schritt vorangeht.
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Wenn die über den beiden Enden der Erregerspule 1a1 oder 1a2 erkannte
Spannung einen vorab bestimmten Schwellwert überschreitet, wird eine induzierte
Spannung in den Erregerspulen 1a1 oder 1a2 erzeugt,
und es wird bestimmt, das sich der Rotor 1b dreht. Dazu
wird eine Verfassung angenommen, in der die Spannung über den
beiden Enden gleich oder kleiner als der Schwellwert ist, eine induzierte
Spannung nicht erzeugt wird und bestimmt wird, dass das Teil 1e in
Kontakt mit dem Stopper 1f gebracht ist und an der Nullposition
gestoppt wurde und die Steuerung des Erregungszustands für eine Drehung
des Zeigers 2 in umgekehrter Richtung gestoppt wird, wodurch
die Rücksetzoperation
beendet wird.
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Dazu kann nach dem Verfahren der
Bildung des Erkennungs- und
Erregungsschritts durch den Erregungsschritt, der als in dem nicht
erregten Zustand gesteuert wird, wie oben beschrieben, der Kontakt
nur in den Erregungsschritten (1), (3), (5),
und (7) erkannt werden, was eine Hälfte der acht Erregungsschritte
(1) bis (8) ist.
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Deshalb gibt es einen Fall, in dem
die Drehung des Rotors 1b nicht in dem Erkennungs- und Erregungsschritten
(1), (3), (5) oder (7) gestoppt
wird, und die Drehung des Rotors 1b wegen eines Spiels im
Getriebe 1d oder Ähnlichem
in dem Erregungsschritt (2), (4), (6)
oder (8) gestoppt wird.
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Daher gibt es konventionell eine
Forderung, den Kontakt an einem beliebigen Punkt zu erkennen. Wie
in 8 gezeigt, werden
die Erregerspulen 1a1 und 1a2 jedoch in den Erregerschritten
(2), (4), (6) oder (8) mit einem
Erregerpuls mit einem Einschaltverhältnis von 1 erregt. Deshalb
gibt es für
die Erkennung des Kontakts in allen Erregerschritten (1)
bis (8) nur ein Verfahren der Bereitstellung einer Erkennungsspule
getrennt von den Erregerspulen 1a1 und 1a2, was
hinsichtlich der Kosten ein Problem darstellt.
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Aus der
DE 44 23 119 C1 ist ein
Verfahren zur Nullpositionierung eines von einem Schrittmotor angetriebenen
Zeigers bekannt, wobei ein mechanischer Anschlag die Bewegung des
Zeigers begrenzt. Vor dem Abschalten der Erregung wird der Zeiger
um einen vorgegebenen Ausgleichsdrehwinkel vom Anschlag weg bewegt,
wobei ein schrittweise umlaufendes Feld in der anderen Richtung
durch Erregung der Wicklungen erzeugt wird, so dass ein Rotor, an
dem der Zeiger befestigt ist, in der anderen Richtung dem Feld folgend
bewegt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen initialisierenden Antriebsapparat zu schaffen, der eine Position,
bei der ein angetriebenes Teil in Kontakt mit einem Stopper steht,
auf einfache Weise und schnell erkennt.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Ein initialisierender Antriebsapparat
gemäss der
Erfindung umfasst:
eine initialisierende Antriebseinheit für die Drehung eines
Schrittmotors, der zwei Erregerspulen umfasst, so dass ein angetriebenes
Teil, das in Kooperation mit dem Drehbetrieb des Schrittmotors bewegt
wird, gegen einen Stopper für
das mechanische Stoppen der Drehung des Schrittmotors durch ein
Anstoßen mit
dem angetriebenen Teil bewegt wird;
eine Kontakterkennungseinheit
für die
Erkennung, dass die Drehung des Schrittmotors durch Anstoßen des
angetriebenen Teils an den Stopper mechanisch gestoppt worden ist;
und
einer Antriebsstoppeinheit für das elektrische Stoppen des
Drehbetriebs des Schrittmotors entsprechend der Erkennung der Kontakterkennungseinheit,
wobei
die initialisierende Antriebseinheit den Schrittmotor um einen vorbestimmten
Winkel bei jeder Veränderung
der Erregungszustände
der Erregerspulen in Übereinstimmung
mit einem Erregungsmuster dreht, das durch Ausrichten einer Vielzahl
von Differenzerregungszuständen
in einer vorbestimmten Reihenfolge für die Bestimmung der Erregungszustände der
zwei Erregerspulen gebildet wird,
wobei dann, wenn die Erregungszustände der
Erregerspulen so gesteuert werden, dass beide Erregerspulen magnetisiert
werden, die initialisierende Antriebseinheit Erregungsimpulse mit
einem Tastverhältnis
von kleiner als 1 in die Erregerspulen eingibt, und
wobei die
Kontakterkennungseinheit den Kontakt zwischen dem angetriebenen
Teil und dem Stopper auf der Basis einer Spannung erkennt, die in
den Erregerspulen erzeugt wird, wenn die beiden Erregerspulen magnetisiert
werden, und die Erregungsimpulse nicht eingegeben werden.
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Dadurch, dass die Erregerspulen mit
Erregungsimpulsen, die ein Tastverhältnis von kleiner als 1 aufweisen,
angesteuert werden, kann auf einfache Weise und schnell der Kontakt
zwischen dem angetriebenen Teil und dem Stopper erkannt werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
eine Ausführungsform
eines Zeigerapparats, der mit einem initialisierenden Antriebsapparat
nach der Erfindung integriert ist.
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2 ist
eine Darstellung der detaillierten Verfassung eines in 1 gezeigten Antriebsapparats 4.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der CPU 41a von 2 zeigt.
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4A ist
ein Zeitablaufdiagramm der Erregungszustände der Erregerspulen 1a1 und 1a2. 4B ist ein Zeitablaufdiagramm
der Erregungsimpulse, die von der CPU 41a an beide Enden
der Erregerspulen 1a1 und 1a2 ausgegeben werden.
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5 veranschaulicht
Zeitablaufdiagramme der Spannungen V1 bis V4, die an der Erregerspule 1a1 erzeugt
werden.
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6 zeigt
eine Ausführungsform
eines Zeigerapparats, der mit einem initialisierenden Antriebsapparat
nach der Erfindung integriert ist.
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7 veranschaulicht
ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem erregten Zustand einer
Erregerspule und der Drehung eines Rotors.
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8 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel von Erregungsimpulsen zeigt,
die an beide Enden von konventionellen Erregerspulen 1a1 und 1a2 ausgegeben
werden.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. 1 ist eine Darstellung,
die einen Zeigerapparat zeigt, der mit einem initialisierenden Antriebsapparat
nach der Erfindung integriert ist. Der Zeigerapparat umfasst den
Schrittmotor 1, den Zeiger 2 und den Antriebsapparat 4,
wie in dem oben angeführten
konventionellen Beispiel beschrieben. Der Schrittmotor 1 umfasst
die Erregerspulen 1a1 und 1a2, den Rotor 1b,
das Getriebe 1d, das Teil 1e (das mit einem angetriebenen
Teil in den Ansprüchen
korrespondiert) und den Stopper 1f.
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Die Drehrichtung des Zeigers 2 bei
einer Drehung des Schrittmotors 1 derart, dass das Teil 1e gegen
den Stopper 1f gerichtet ist, wird als die umgekehrte Richtung
Y4 definiert. Die Drehrichtung des Zeigers 2 bei einer
Drehung des Schrittmotors 1 derart, dass das Teil 1e von
dem Stopper 1f weg gerichtet ist, wird als die reguläre Richtung
Y3 definiert. Der Stopper ist vorgesehen, damit der Zeiger 2 dann, wenn
das Teil 1e mit dem Stopper 1f in Kontakt gebracht
wird, Null anzeigt.
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Als Nächstes wird eine Erläuterung
von einer Verfassung des Antriebsapparats 4 mit Bezug auf 2 gegeben. Der Antriebsapparat 4 umfasst
einen Mikrocomputer 41, an den beide Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2 angeschlossen
sind. Durch Ausgabe der Erregungsimpulse P1 bis P4 von dem Mikrocomputer 41 werden
die Erregungszustände
der jeweiligen Erregerspulen 1a1 und 1a2 verändert und der
Rotor 1b folgt den Veränderungen,
um sich zu drehen.
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Der Mikrocomputer 41 ist
mit einem Zündschalter
(nicht gezeigt) verbunden, und wenn der Zündschalter EIN geschaltet ist,
wird dem Mikrocomputer 41 das EIN-Signal Son mit H-Pegel
zugeführt. Dem
Mikrocomputer 41 werden die Winkeldaten D1 zugeführt. Die
Winkeldaten D1 sind Daten in Übereinstimmung
mit einem durch einen Sensor (nicht gezeigt) gemessenen Wert.
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Der Mikrocomputer 41 umfasst
eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit) 41a für die Ausführung verschiedener
Verarbeitungen in Übereinstimmung mit
Programmen, ein ROM 41b, das ein Nur-Lese-Speicher ist,
in dem von der CPU 41b ausgeführte Verarbeitungsprogramme
gespeichert sind, und ein RAM 41c, das ein Schreib-/Lesespeicher
ist mit einem Arbeitsbereich, der in verschiedenen Verarbeitungsprozeduren
der CPU 41a genutzt wird, und mit einem Speicherbereich
für die
Speicherung verschiedener Daten u.s.w., die miteinander mittels
einer Busleitung (nicht gezeigt) verbunden sind.
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Der Antriebsapparat 4 umfasst
die Schalter SW1 bzw. SW2, die auf den Verbindungsleitungen der
beiden Enden der Erregerspule 1a1 und des Mikrocomputers 41 vorgesehen
sind, und die Schalter SW3 bzw. SW4, die auf den Verbindungsleitungen der
beiden Enden der Erregerspule 1a2 und des Mikrocomputers 41 vorgesehen
sind. Durch Öffnen
der Schalter SW1 und SW2 werden die a-Seite bzw. die b-Seite der
Erregerspule 1a1 geöffnet.
Durch Öffnen der
Schalter SW3 und SW4 werden die a-Seite bzw. die b-Seite der Erregerspule 1a2 geöffnet. Die
Steuerungsanschlüsse
(nicht gezeigt) der Schalter SW1 bis SW4 sind mit dem Mikrocomputer 41 verbunden, und
die Schalter SW1 bis SW4 werden geöffnet, wenn die Öffnungssignale
Sopl bis Sop4 von dem Mikrocomputer 41 jeweils an die Steuerungsanschlüsse geführt werden.
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Der Antriebsapparat 4 umfasst
einen Kontakterkennungsschaltkreis 42 als eine Kontakterkennungseinheit,
die versorgt wird mit den Spannungen V1 bis V4, welche an den Enden
einer Seite der Erregerspulen 1a1 und 1a2 erzeugt
werden, der ODER-Ausgabe
der Öffnungssignale
Sop1 und Sop2 und der ODER-Ausgabe der Öffnungssignale Sop3 und Sop4.
Der Kontakterkennungsschaltkreis 42 erkennt, dass das Teil 1e in
Kontakt mit dem Stopper 1f gebracht wird und die Drehung
des Rotors 1b gestoppt wird, auf der Basis der Spannung
V1 oder V2, die an der Erregerspule 1a1 erzeugt werden,
deren eines Ende durch Öffnen
der Schalter SW1 und SW2 geöffnet
wurde, und auf der Basis der Spannung V3 oder V4, die an der Erregerspule 1a2 erzeugt
werden, deren eines Ende durch Öffnen
der Schalter SW3 und SW4 geöffnet
wurde, und gibt ein Erkennungssignal Sd mit H-Pegel entsprechend
der Erkennung an den Mikrocomputer 41 aus.
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Eine Erläuterung der Operation des Zeigerapparats
mit der oben beschriebenen Verfassung wird im Folgenden mit Bezug
auf ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der CPU 41a von 3 zeigt, und mit Bezug auf
Zeitablaufdiagramme von 4 und 5 gegeben.
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Die CPU 41a beginnt die
Operation z.B. mit dem Einschalten einer Batteriestromversorgung (nicht
gezeigt), und stellt in einem Initialisierungschritt (nicht gezeigt)
verschiedene, in dem RAM 41c ausgebildete Bereiche in dem
Mikrocomputer 41 ein.
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Wenn danach der Zündschalter von einem Fahrer
EIN geschaltet und das EIN-Signal Son zugeführt wird (Ja in Schritt S1),
wird die CPU 41a als eine initialisierende Antriebseinheit
betrieben und beginnt einen Antriebsinitialisierungsprozess (Schritt
S2). In dem Antriebsinitialisierungsprozess dreht die CPU 41a den
Rotor 1b derart, dass das Teil 1e gegen den Stopper 1f bewegt
wird durch wiederholtes Verändern
der Erregungszustände
der Erregerspulen 1a1 und 1a2 entsprechend dem
umgekehrten Erregungsmuster, das durch die vier Erregungsschritte
(8) → (6) → (4) → (2),
wie durch 4A gezeigt.
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Genauer gesagt, steuert die CPU 41a den Rotor 1b derart,
dass die a-Seite der Erregerspule 1a1 und die b-Seite der
Erregerspule 1a2, die dem Rotor 1b gegenüberliegen,
jeweils zu S-Pol, N-Pol (Erregungsschritt (8)) → N-Pol,
N-Pol (Erregungsschritt (6)) → N-Pol, S-Pol (Erregungsschritt
(4)) → S-Pol,
S-Pol (Erregungsschritt (2)) werden. Wenn die Erregungszustände der
Erregerspulen 1a1 und 1a2 auf diese Weise verändert werden,
wird der Rotor 1b um 60 Grad in der Richtung der Pfeilmarkierung
Y2 in Übereinstimmung
mit den Veränderungen
der Erregungszustände
gedreht. In Kooperation mit der Drehung in der Richtung der Pfeilmarkierung
Y2 des Rotors 1b wird der Zeiger 2 in der Richtung
der Pfeilmarkierung Y4 bewegt.
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Wenn der Rotor 1b entsprechend
den Erregungsschritten (8), (6), (4)
und (2) gesteuert wird, bei dem beide der zwei Erregerspulen
magnetisiert werden, wie oben beschrieben, dann wird kein Zeitablauf produziert,
bei dem die Erregerspulen 1a1 und 1a2 als nicht
erregt wie in dem konventionellen Beispiel gesteuert werden. Daher
führt die
CPU 41a in dem Zeigerapparat der Erfindung in einem Zeitintervall
T, in dem die Erregungszustände
der Erregerspulen 1a1 und 1a2 entsprechend den
jeweili gen Erregungsschritten (8), (6), (4)
und (2) erregt werden, eine Erregung ohne Verwendung eines
Erregungsimpulses mit einem Tastverhältnis von 1 wie in dem konventionellen
Beispiel durch, sondern mit Verwendung eines Erregungsimpulses mit
einem Tastverhältnis
von weniger als 1 durch, z.B. einem Tastverhältnis von 1/5, wie in 4B gezeigt.
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In dem Antriebsinitialisierungsprozess
gibt die CPU 41a in den Erregungsschritten (8)
und (4), in denen die Erregungsimpulse nicht eingegeben
werden, die Öffnungssignale
Sop1 und Sop3 an den Schalter 5W1, der an der a-Seite der
Erregerspule 1a1 vorgesehen ist, und an den Schalter SW3
aus, der an der a-Seite
der Erregerspule 1a2 vorgesehen ist. Dazu gibt die CPU 41a in
den Erregungsschritten (6) und (2), in denen die
Erregungsimpulse nicht eingegeben werden, die Öffnungssignale Sop2 und Sop4
an den Schalter SW2, der an der b-Seite der Erregerspule 1a1 vorgesehen
ist, und an den Schalter SW4 aus, der an der b-Seite der Erregerspule 1a2 vorgesehen
ist.
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Wenn die einseitigen Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2 durch
Ausgabe der Öffnungssignale Sop1
bis Sop4 an den oben angeführten
Zeitabschnitten geöffnet
werden, werden die Spannungen V1 bis V2 an beiden Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2 erzeugt,
wie in 5A und 5B gezeigt. Wenn das Teil 1e nicht
mit dem Stopper 1f in Kontakt gebracht und der Rotor 1b gedreht
wird, wird eine große
induzierte Spannung, wie durch eine starke Linie gezeigt, zu den
Zeitpunkten der Öffnung
eines Endes der Erregerspulen 1a1 und 1a2 erzeugt,
wie in 5A gezeigt. Dazu
wird dann, wenn das Teil 1e mit dem Stopper 1f in
Kontakt gebracht und die Drehung des Rotors 1b gestoppt
wird, selbst dann, wenn ein Ende der Erregerspule 1a1 geöffnet ist,
kaum eine induzierte Spannung erzeugt, wie durch eine starke Linie
gezeigt, wie in 5B gezeigt.
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Aufmerksamkeit wird auf die oben
gegebenen Aussagen gelenkt, und der Kontakterkennungsschaltkreis 42 vergleicht
die Spannungen V1 und V2, die an der Erregerspule 1a1 erzeugt
werden, und die Spannungen V3 und V4, die an der Erregerspule 1a2 erzeugt
werden, mit einem zuvor bestimmten Schwellwert zu Zeitpunkten, an
denen eine ODER-Ausgabe der Öffnungssignale
Sop1 bis Sop4 anliegt (= Zeitpunkten, an denen die Erregungsimpulse
nicht an die Erregerspulen 1a1 und 1a2 ausgegeben
werden). Wenn die Spannung V1 oder V2 gleich oder kleiner als der
Schwellwert ist, und die Spannung V3 oder V4 gleich oder kleiner
als der Schwellwert ist, bestimmt der Kontakterkennungsschaltkreis 42,
dass induzierte Spannung nicht erzeugt wird und das Teil 1e in
Kontakt mit dem Stopper 1f steht, und gibt das Erkennungssignal
Sd aus.
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Wenn von dem Kontakterkennungsschaltkreis 42 das
Erkennungssignal Sd ausgegeben wird, (Ja in Schritt S3 von 3), arbeitet die CPU 41a als eine
Antriebsstoppeinheit, führt
eine Antriebsstoppverarbeitung für
das Stoppen der Ausgabe der Erregungsimpulse aus (Schritt S4) und
führt danach
eine normale Antriebsverarbeitung aus (Schritt S5).
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Die oben beschriebene normale Antriebsverarbeitung
ist eine Verarbeitung der Drehung des Rotors 1b regulär oder umgekehrt
um einen Winkel entsprechend den Winkeldaten D1 durch Veränderung der
Erregungszustände
der jeweiligen Erregungsspulen 1a1 und 1a2 durch
Ausgabe der Erregungsimpulse in Übereinstimmung
mit den Winkeldaten Dl. Bei der normalen Antriebsverarbeitung misst
der Zeiger 2 den gemessenen Wert. Wenn dann der Zündschalter
in den AUS-Zustand geschaltet und die Ausgabe des EIN-Signals Son gestoppt
wird, beendet die CPU 41a die normale Antriebsverarbeitung
und kehrt zu Schritt S1 zurück.
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Entsprechend dem oben beschriebenen
Zeigerapparat wird selbst dann, wenn beide Erregungsspulen 1a1 und 1a2 zu
magnetisieren sind, wie in den Erregungsschritten (8),
(6), (4) und (2), das Tastverhältnis der
Erregungsimpulse, die in die zwei Erregerspulen 1a1 und 1a2 eingegeben
werden, kleiner als 1 gemacht. Deshalb können Zeiten in den Erregungsschritten
(8), (6), (4) und (2) vorgesehen
werden, in denen die Erregungsimpulse nicht ausgegeben werden und
Elektrizität
nicht an die Erregerspulen 1a1 und 1a2 geleitet
wird.
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Deshalb kann ein Kontakt in allen
Erregungsschritten (8), (6), (4) und
(2), welche das umgekehrte Erregungsmuster bilden, erkannt
werden, und ein Kontakt des Teils 1e mit dem Stopper 1f kann
sicher erkannt werden.
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Obgleich nach der oben beschriebenen
Ausführungsform
ein Kontakt auf der Basis von Spannungen erkannt wird, die an beiden
Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2 in zwei der
Erregerspulen 1a1 und 1a2 erzeugt werden, ist
jedoch denkbar, einen Kontakt auf der Basis einer Spannung zu erkennen, die
in der Erregerspule 1a1 von einer der Erregerspulen 1a1 und 1a2 erzeugt
wird.
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Wie in 5A gezeigt,
kann die in der Erregerspule 1a1 erzeugte Spannung groß oder klein sein.
Wenn ein Kontakt zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem eine kleine
Spannung erzeugt wird, besteht deshalb eine Sorge, dass ein Kontakt
fälschlich erkannt
wird, obwohl der Rotor 1b sich dreht. Daher wird die in
der Erregerspule produzierte Spannung ein Vielfaches von Malen erkannt,
und ein Kontakt wird auf der Basis der Erkennungen erkannt, so dass der
Kontakt akkurat erkannt werden kann, da ein Zeitpunkt, an dem eine
große
induzierte Spannung erzeugt wird, fest eingeschlossen ist.
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Nach der oben beschriebenen Ausführungsform
erzeugt der Antriebsapparat 4 die Erregungsimpulse und
steuert die Zeitpunkte der Öffnung
der einseitigen Enden der Erregungsspulen 1a1 und 1a2 innerhalb
des Mikrocomputers 41a. Jedoch ist die Verfassung des Antriebsapparats 4 nicht
beschränkt
auf die oben beschriebene Verfassung, sondern es kann nach der Darstellung
in 6 z.B. ein Motorantriebssteuerungsschaltkreis 42 mit
einem Wellenformerzeugungsabschnitt 42b für die Erzeugung
der Erregungsimpulse und einem Zeitablaufsteuerungsschaltkreis 43a für die Steuerung
der Zeitpunkte der Öffnung
der einseitigen Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2 getrennt
von dem Mikrocomputer 41 vorgesehen werden.
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Zur Erläuterung der Details des Antriebsapparats 4 von 6 umfasst der Antriebsapparat 4 den
Mikrocomputer 41 für
die Verarbeitung des EIN-Signals Son, des Erkennungssignals Sd,
der Winkeldaten Dl und Ähnlichem,
und für
die Ausgabe der Motorantriebsdaten D2, und umfasst den Motorantriebsschaltkreis 42.
Der Motorantriebsschaltkreis 42 umfasst einen Motorantriebssteuerungsschaltkreis 42a für die Erzeugung
der Daten C1, welche Winkeldaten für den Antrieb des Motors und
Daten für
das Starten der Initialisierung auf der Basis der Motorantriebsdaten
D2 sind, den Wellenformerzeugungsabschnitt 42b für das Erzeugen
der Erregungsimpulse für
die Initialisierungsverarbeitung und für die normale Antriebsverarbeitung
und einen Initialisierungssteuerungsabschnitt 43.
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Der Initialisierungssteuerungsabschnitt 43 umfasst:
einen Zeitablaufsteuerungsschaltkreis 43a für die Ausgabe
der Zeitablaufssignale T1 bis T4 an die Puffer B1 bis B4, die zwischen
den beiden Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2 und
dem Antriebswellenformerzeugungsabschnitt 42b vorgesehen sind,
und für
die Öffnung
der einseitigen Enden der Erregerspulen 1a1 und 1a2,
die in den nicht erregten Zustand gebracht wurden; und einen Kontakterkennungsschaltkreis 43b für die Erkennung
eines Kontakts des Teils 1e mit dem Stopper 1f auf
der Basis der Spannungen V1 bis V4 der Erregerspulen 1a1 und 1a2,
deren einseitige Enden durch den Zeitablaufsteuerungsschaltkreis 43a geöffnet wurden,
und für
die Ausgabe des Erkennungssignals Sd.
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Wie oben erläutert, kann nach der Erfindung ein
Kontakt in allen Erregungsschritten erkannt werden, die ein Erregungsmuster
bilden, und deshalb kann ein initialisierender Antriebsapparat vorgesehen
werden, der in der Lage ist, sicher zu erkennen, dass ein angetriebenes
Teil an einem willkürlichen Punkt
in Kontakt mit dem Stopper gebracht wurde.
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Nach der Erfindung kann durch die
Erkennung des Kontakts auf der Basis der an den zwei Erregerspulen
erzeugten Spannungen selbst dann, wenn kaum eine induzierte Spannung
an einer der Erregerspulen erzeugt wird, falls die induzierte Spannung
an der anderen der Erregerspulen erzeugt wird, bestimmt werden,
dass der Schrittmotor sich dreht, und deshalb kann ein initia lisierender
Antriebsapparat vorgesehen werden, der in der Lage ist, den Kontakt
genau zu erkennen.
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Nach der Erfindung wird durch die
Erkennung eines Kontakts auf der Basis des Ergebnisses der Erkennung
des Kontakts eine Vielzahl von Malen selbst dann, wenn Störungen oder Ähnliches
die erkannten Spannungen zeitweise überlagern, nicht fälschlich
bestimmt, dass sich der Schrittmotor dreht, durch Bestimmen der
Störungen
als eine Erzeugung der induzierten Spannung, und deshalb kann der
initialisierende Antriebsapparat vorgesehen werden, der in der Lage
ist, den Kontakt genau zu bestimmen.