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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messgeräteeinheit und eine Kombinations-Messgeräteeinheit, die eine Vielzahl an Messgeräte-Subeinheiten enthält.
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Bisher umfasste eine Messgeräteeinheit eine Skalenscheibe, einen Zeiger, einen Schrittmotor und eine elektrische Steuerschaltung. Die elektrische Steuerschaltung steuert den Schrittmotor, so dass der Schrittmotor den Zeiger auf der Skalenscheibe in einer Drehung antreibt. Eine dieser Messgeräteeinheiten ist in der
JP-A-2001-264123 offenbart.
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Bei der Aktivierung einer Messgeräteeinheit steuert die Steuerschaltung den Schrittmotor oder Schrittschaltmotor, so dass der Zeiger zuerst zu einer Anfangsposition zurückkehren sollte, das heißt zu einem Nullpunkt auf der Skalenscheibe, wobei der Zeiger in sicherer Weise an eine Anfangsposition mit Hilfe eines Anschlagsystems positioniert wird.
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Das Anschlagsystem besitzt einen mechanischen Stoppmechanismus, der einen mechanischen Schalter enthält. Bei der Rückführung des Zeigers in die Anfangsposition auf der Skalenscheibe wird der mechanische Schalter eingeschaltet und gibt ein Signal aus, welches die detektierte Position der Steuerschaltung anzeigt. Demzufolge ist die Steuerschaltung befähigt, zu bestimmen, dass der Zeiger in die Anfangs- oder Ausgangsposition positioniert worden ist.
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Aus dem Stand der Technik sind hierzu folgende Schriften bekannt:
Die
EP 0 403 691 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung einer vorbestimmten Zeigerstellung bei einer Anzeigeeinrichtung, deren Zeiger über ein Getriebe von einem Drehmotor bewegt wird. Ferner wird eine Anzeigeeinrichtung angegeben. Bei Anzeigeeinrichtungen dieser Art ist es möglich, dass der Bezug des ansteuernden Systems zur tatsächlichen Stellung des Zeigers nicht definiert ist, wenn das System aus einem beliebigen Zustand heraus gestartet wird. Ziel der Erfindung ist es, ohne Einsatz von externen Sensoren den absoluten Bezug zwischen der Zeigerstellung und dem ansteuernden System wieder herzustellen. Dazu wird der Zeiger gegen einen Anschlag bewegt und die Blockierung der Zeigerbewegung wird erkannt. Die Anzeigeeinrichtung weist einen Drehfeldmotor auf, dessen Rotor einen Magneten aufweist und einen Zeiger bewegt, und dessen Stator mindestens zwei winkelmäßig gegeneinander versetzte Spulen aufweist, die elektrisch mit einer Steuereinrichtung verbunden sind. Es ist mindestens ein Umschalter vorgesehen, der die Verbindung einer der Spulen mit der Steuereinrichtung unterbricht und diese Spule mit einer Auswerteeinrichtung verbindet.
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Die
DE 39 21 462 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Schrittmotors mit mehreren Wicklungen, bei welchem die in einer jeweils nicht zum Antrieb benötigten Wicklung durch eine Bewegung des Schrittmotors induzierte Spannung ausgewertet wird. Nach dem Einschalten wird der Schrittmotor in einer vorgegebenen Richtung betrieben, durch Ausbleiben der induzierten Spannung wird ein Stehenbleiben des Schrittmotors festgestellt und dann ein die jeweilige Position des Schrittmotors beinhaltender Speicher auf einen vorgegebenen Wert gesetzt.
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Die
DE 12 10 576 B beschreibt ein Anzeige- oder Registrierinstrument mit zwei längs des Ausschlagweges des Zeigers angeordneten berührungs- und rückwirkungsfreien Abgriffen, beispielsweise Hochfrequenzabgriffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangssignal-Anschluss je eines der Abgriffe mit je einem von zwei, die beiden stabilen Schaltzustände eines bistabilen Elementes bestimmenden Steuereingängen des bistabilen Elementes verbunden ist.
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Die
US 2002/0 047 765 A1 beschreibt allgemein einen Schrittmotor und eine Antriebsvorrichtung und insbesondere einen Schrittmotor, der mit Anregungsspulen und einem Läufer vorgesehen ist, der mit N/S-Polen vorgesehen ist, um einem Anregungszustand der Anregungsspulen folgend zu rotieren und auch eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines angetriebenen Teils mittels Rotation des Schrittmotors.
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Da jedoch bei dem zuvor erläuterten mechanischen Stoppmechanismus der mechanische Schalter verschmutzt oder oxidiert werden kann, kann der mechanische Schalter kaum exakt in der beschriebenen Weise funktionieren. Demzufolge ist die Messgeräteeinheit, die den mechanischen Stoppmechanismus aufweist, mit der Möglichkeit behaftet, dass die Positionierung des Zeigers in der Anfangsposition nicht detektiert werden kann.
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Im Hinblick auf die zuvor erläuterten Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messgeräteeinheit zu schaffen, die exakt die Rückkehr des Zeigers in die Anfangsposition detektieren kann, und eine Kombinations-Messgeräteeinheit zu schaffen, die solche Messgeräte-Subeinheiten enthält.
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Gemäß einer Ausführungsform besitzt eine Messgeräteeinheit eine Skala, einen Zeiger, der sich auf der Skala dreht, einen Schrittmotor zum Drehen des Zeigers, ein Getriebe und einen Zeigerpositionsdetektor.
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Das Getriebe oder Zahnrad wird durch den Schrittmotor zusammenhängend mit dem Zeiger gedreht. Der Zeigerpositionsdetektor kann magnetisch detektieren, dass der Zeiger in die Anfangsposition positioniert worden ist. Der Zeigerpositionsdetektor enthält ein magnetisches Teil, eine Ausgangswicklung und eine Detektionswicklung. Das magnetische Teil ist in einem Teil des Getriebes installiert. Die Ausgangswicklung erzeugt einen magnetischen Fluss hinsichtlich des Getriebes oder Zahnrades. Die Detektionswicklung detektiert den in der Ausgangswicklung erzeugten Magnetfluss. Zusätzlich kann der Magnetfluss, der in der Ausgangswicklung erzeugt wird, die Detektionswicklung über das magnetische Teil erreichen, wenn der Zeiger in der Anfangsposition der Skala positioniert ist.
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Demzufolge detektiert die Messgeräteeinheit, ob der Zeiger in der Anfangsposition vorhanden ist, und zwar mit Hilfe eines magnetischen Detektionsmechanismus. Daher kann die Messgeräteeinheit exakt diese bestimmen, und zwar ungeachtet einer Verschmutzung oder einer Oxidation von in Betracht kommenden Teilen.
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Darüber hinaus enthält gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kombinations-Messgeräteeinheit eine Vielzahl an Messgeräte-Subeinheiten, von denen jede eine Konstruktion aufweist, die im Wesentlichen die gleiche ist wie diejenige der oben erläuterten Messgeräteeinheit. Demzufolge kann jede Messgeräte-Subeinheit der Kombinations-Messgeräteeinheit detektieren, ob sich der Zeiger in seiner Anfangsposition befindet, was mit Hilfe eines magnetischen Detektormechanismus erfolgt. Daher kann jede Messgeräte-Subeinheit der Kombinations-Messgeräteeinheit exakt diese Position bestimmen, und zwar ungeachtet einer Verschmutzung oder Oxidation von in Betracht kommenden Teilen.
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Weitere zusätzliche Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung können am besten anhand der folgenden Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen zeigen:
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1 eine Front-Aufrissansicht einer Messgeräteeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 eine schematische Querschnittsansicht der Messgeräteeinheit;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Zeigersteuereinheit der Messgeräteeinheit;
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4 eine veranschaulichende Draufsicht der Zeigersteuereinheit der Messgeräteeinheit;
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5 eine Veranschaulichung gemäß einer Draufsicht der Zeigersteuereinheit;
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6 ein Schaltungsdiagramm einer elektrischen Schaltung der Messgeräteeinheit;
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7 ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung durch die Messgeräteeinheit veranschaulicht;
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8A1 bis 8B3 veranschaulichende Ansichten und grafische Darstellungen, welche die Betriebsweise der Messgeräteeinheit wiedergeben;
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9 ein Schaltungsdiagramm einer elektrischen Schaltung einer Messgeräteeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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10 ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung der elektrischen Schaltung der Messgeräteeinheit gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
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11 eine Front-Aufrissansicht einer Kombinations-Messgeräteeinheit gemäß einer dritten Ausführungsform;
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12 ein Schaltungsdiagramm einer elektrischen Schaltung der Kombinations-Messgeräteeinheit;
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13 ein Flussdiagramm, welches die erste Verarbeitung bzw. den Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Messgeräteeinheit zeigt;
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14 ein Flussdiagramm, welches einen zweiten Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Messgeräteeinheit wiedergibt;
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15 ein Flussdiagramm, welches einen dritten Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Messgeräteeinheit darstellt;
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16 ein Flussdiagramm, welches einen vierten Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Messgeräteeinheit veranschaulicht;
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17A und 17B eine Drauf- bzw. Seitenansicht eines Zeigerpositionsdetektors der Messgeräteeinheiten gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform und die Kombinations-Messgeräteeinheit gemäß der dritten Ausführungsform;
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18A und 18B eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Zeigerpositionsdetektors einer Messgeräteeinheit oder einer Kombinations-Messgeräteeinheit gemäß einer vierten Ausführungsform;
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19A1 bis 19C2 eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Zeigerpositionsdetektors einer Messgeräteeinheit oder einer Kombinations-Messgeräteeinheit gemäß einer fünften Ausführungsform, wobei die Betriebsweise derselben veranschaulicht ist; und
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20 eine veranschaulichende Ansicht eines Mikrocomputers und einer Zeigersteuereinheit einer Messgeräteeinheit oder einer Kombinations-Messgeräteeinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform, wobei die Verbindung zwischen denselben veranschaulicht ist.
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Es werden nun im folgenden Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst eine Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Skalenscheibe 10, einen Zeiger 20, eine Zeigerantriebseinheit 30 und eine Verdrahtungsplatine 40 mit einer elektrischen Schaltung (nicht gezeigt). Die Skalenscheibe 10 umfasst eine Geschwindigkeitsskala 11, welche die Geschwindigkeit unter Verwendung des Zeigers 20 von einem Minimalwert aus (0 km/h) bis zu einem Maximalwert hin (180 km/h) anzeigt. Ferner ist der Zeiger 20 durch eine Zeigerhalterung 21 gehaltert, die mit einem Ende einer Welle 30b integriert ausgebildet ist, so dass der Zeiger 20 auf der Geschwindigkeitsskala 11 gedreht wird. Die Zeigersteuereinheit enthält eine Zeigersteuerhaupteinheit 30a und eine Zeigersteuerwelle 30b. Die Zeigersteuerhaupteinheit 30a ist über der Oberfläche der Verdrahtungsplatine 40 angeordnet, die gegenüber der Skalenscheibe 10 gelegen ist, und zwar in bezug auf die Verdrahtungsplatine 40. Darüber hinaus haltert die Zeigersteuereinheit 30 die Welle 30b drehbar.
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Als nächstes wird die Konstruktion der Zeigersteuereinheit 30 unter Hinweis auf die 3 bis 5 beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Zeigersteuerhaupteinheit 30a einen Doppelphasen-Schrittschaltmotor 300, ein erstes Zahnrad 420, obere und untere zweite Zahnräder 430, 431, ein drittes Zahnrad 410, die zur Drehung dienen, einen Anschlag 450 und einen Zeigerpositionsdetektor 600. Der Schrittmotor oder Schrittschaltmotor 300 enthält einen Magnetrotor 302 und ein im Wesentlichen kreisförmiges Joch 303, welches Magnetpole 304, 305 aufweist, welche in dieses ragen. Darüber hinaus sind das obere und das untere zweite Zahnrad 430, 431 integriert ausgebildet.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist der Magnetpol 304 mit einer A-Phasenwicklung 306 bewickelt, der Magnetpol 305 ist mit einer B-Phasenwicklung 307 bewickelt. Die Wicklungen 306, 307 bewirken jeweils, dass die Magnetpole 304, 305 kosinuswellenförmige Magnetflüsse erzeugen, und zwar mit Phasen, die verschieden sind, um den Magnetrotor 302 in Drehung zu versetzen. Der Magnetrotor 302 steht in Eingriff mit einer Drehwelle 310 und ist durch das Joch 303 umgeben. Der Magnetrotor 302 und die Drehwelle 310 sind drehbar durch ein Motorgehäuse 500 gehaltert, wie in 5 gezeigt ist. Der Umfangsabschnitt des Magneten 302 besteht aus einer ringförmigen Magneteinheit 308, mit der einige Magnete integriert sind, so dass unterschiedliche Magnetpole abwechselnd in der Umfangsrichtung derselben angeordnet werden. Ein Ende von jedem der Magnetpole 304, 305 liegt der Magneteinheit 308 gegenüber, wobei ein vorbestimmter Spalt zwischen diesen eingehalten wird. Demzufolge dreht sich der Magnetrotor 302 durch die Kraft der kosinuswellenförmigen Magnetflüsse, die von den Enden der Magnetpole 304, 305 zu der Magneteinheit 308 hin fließen.
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Gemäß 3 ist das erste Zahnrad 420 und der Magnetrotor 302 drehbar durch das Motorgehäuse 500 gehaltert und das erste Zahnrad 420 kämmt mit dem oberen zweiten Zahnrad 430. Darüber hinaus werden die zweiten Zahnräder 430, 431 durch das Motorgehäuse 500 drehbar gehaltert und das untere zweite Zahnrad 431 kämmt mit dem dritten Zahnrad 410. Das dritte Zahnrad 410 steht in Eingriff mit der Zeigerwelle 30b, die durch das Motorgehäuse 500 drehbar gehaltert wird. Das erste Zahnrad 420 dreht indirekt die Zeigerwelle 30b mit einer Drehgeschwindigkeit, die niedriger ist als diejenige des Schrittmotors 300, und zwar auf Grund der zweiten Zahnräder 430, 431 und des dritten Zahnrades 410.
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Wie in 3 gezeigt ist, enthält der Zeigerpositionsdetektor 600 ein spitzes Magnetteil 601 und ein im Wesentlichen U-gestaltetes Joch 602. Das Magnetteil 601 besteht aus einem weichmagnetischen Material und ist an der oberen Oberfläche des dritten Zahnrades 410 montiert. Wenn der Zeiger 20 zu einer Anfangsposition über der Geschwindigkeitsskala 11 zurückgeführt wurde, wie beispielsweise zu einem Nullpunkt, liegen beide Enden des Joches 602 dem Magnetteil 601 gegenüber, und zwar unter Bildung vorbestimmter Spalte dazwischen. Ein Ausgangspol des Joches 602 ist mit einer Ausgangswicklung 604 bewickelt, so dass die Ausgangswicklung 604 einen Magnetfluss zu einem Teil hin erzeugen kann, welches dem Ende des Ausgangspoles gegenüber liegt, und zwar von dem dritten Zahnrad 410. Der Detektionspol des Joches 602 ist mit einer Detektionswicklung 603 bewickelt. Die Detektionswicklung 603 detektiert einen Magnetfluss von einem Teil, welches dem Ende des Detektionspols gegenüber liegt, und zwar von dem dritten Zahnrad 410 über das Ende des Detektionspols, und gibt ein Detektionssignal aus.
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Wie in 5 gezeigt ist, ragt ein Anschlag (stopper) 450 von einem Motorgehäuse 500 vor. Wenn der Zeiger 20 zu der Anfangsposition auf der Geschwindigkeitsskala 11 zurückgekehrt ist, haltert der Anschlag 450 einen Vorsprung 455, der an der unteren Oberfläche des dritten Zahnrades 410 ausgebildet ist, so dass die Drehung des dritten Zahnrades 410 gestoppt wird.
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Als nächstes wird die elektrische Schaltung für die Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit 1 zum Steuern des Schrittmotors 300 unter Hinweis auf 6 beschrieben.
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Das Geschwindigkeits-Messgerät 1 umfasst einen Mikrocomputer 700 und einen nichtflüchtigen Speicher 701 in der elektrischen Schaltung. Der Mikrocomputer 700 enthält eine magnetische Erregungsschaltung 702, Treiberschaltungen 703, 704 und eine Berechnungsvorrichtung 705. Die magnetische Erregungsschaltung 702 erzeugt eine pulsierende Spannung in der Ausgangswicklung 604. Die Treiberschaltungen 703, 704 erzeugen jeweils kosinuswellenförmige Spannungen, deren Phasen unterschiedlich sind, und zwar in den Wicklungen 306, 307.
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Die Berechnungsvorrichtung 705 berechnet den Drehwinkel des Zeigers 20, um den dieser im Ansprechen auf die Signale von dem Geschwindigkeitssensor 710 gedreht werden muß, und führt Verarbeitungen durch, um die Treiberschaltungen 703, 704 zu steuern, um den Zeiger 20 um den berechneten Drehwinkel zu drehen. Wenn darüber hinaus ein Zündschalter 706 eingeschaltet wird, führt die Berechnungsvorrichtung 705 Verarbeitungen zur Steuerung der Treiberschaltungen 703, 704 durch, um den Zeiger 20 zu der Anfangsposition zurückzuführen, bis sie das Ausgangssignal von der Detektionswicklung 603 empfängt, was bedeutet, dass der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgeführt worden ist.
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Als nächstes wird die Betriebsweise der Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit 1 unter Hinweis auf die 7 und 8 beschrieben. Während der Zündschalter 706 EIN-geschaltet ist, führt die Berechnungsvorrichtung 705 Verarbeitungen durch, um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen, und zwar in Einklang mit dem Flussdiagramm, welches in 7 gezeigt ist.
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Zuerst, bei einem Schritt 800, werden die Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, jeweils gepulste Spannungen Vs zu erzeugen, deren Phasen untereinander gleich sind. Demzufolge erzeugen die Wicklungen 306, 307 jeweils gepulste magnetische Flüsse, deren Phasen untereinander gleich liegen, und zwar mit den Spannungen Vs von den Treiberschaltungen 703, 704, so dass der Magnetrotor 302 nicht drehend gehalten wird.
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Nachfolgend wird bei einem Schritt 801 die magnetische Erregungsschaltung 702 instruiert, eine pulsierende Spannung Vgen in der Ausgangswicklung 604 zu erzeugen, und dadurch erzeugt die Ausgangswicklung 604 einen pulsierenden Magnetfluss hinsichtlich des gegenüber liegenden Teiles des dritten Zahnrades 410. Als nächstes spricht die Detektionswicklung 603 auf den Magnetfluss an, der durch das magnetische Teil 601 hindurch verläuft, und erzeugt dadurch eine Detektionsspannung Vdet. Ferner wird bei dem Schritt 802 die Spannung Vdet zwischen beiden Anschlüssen der Detektionswicklung 603 durch die Berechnungsvorrichtung 705 detektiert. Ferner bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705 bei einem Schritt 803, ob die Spannung Vdet einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht, das heißt ob der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgekehrt ist oder nicht.
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Spezifischer gesagt, wenn, wie in den 8A1 und 8A2 gezeigt ist, der Vorsprung 455 des dritten Zahnrades 410 den Anschlag 450 nicht erreicht hat, liegt wenigstens einer der Pole des Joches 602 nicht dem magnetischen Teil 601 gegenüber. In diesem Zustand kann das magnetische Teil 601 nicht durch den erzeugten magnetischen Fluss durchflossen werden. Da, wie in 8A3 gezeigt ist, als ein Ergebnis die Spannung Vdet nicht einen vorbestimmten Wert Vp erreicht hat, bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705 die Spannung Vdet als NEIN, was bei einem Schritt 803 erfolgt. Nachfolgend bei einem Schritt 806 werden die Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, jeweils kosinuswellenförmige Spannungen Vdr zu erzeugen, deren Phasen um 90 Grad voneinander verschieden sind, um den Schrittmotor 300 anzutreiben und um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen. Spezifischer gesagt, erzeugt die Treiberschaltung 703 eine hohe Spannung Vdr in der A-Phasenwicklung 306, und die Treiberschaltung 704 erzeugt eine niedrige Spannung Vdr in der B-Phasenwicklung 307. Zusätzlich ändern die Treiberschaltungen 703, 704 jeweils die Spannungen Vdr in den Wicklungen 306, 307 in kosinusförmige Spannungen, und zwar um einen Zyklus (360 Grad). Demzufolge veranlassen die Wicklungen 306, 307 jeweils die Magnetpole 304, 305 Magnetflüsse zu erzeugen, deren Phasen voneinander um 90 Grad verschieden sind. Danach verlaufen die kosinusförmigen Magnetflüsse von den Magnetpolen 304, 305 jeweils durch den Magnetrotor 302, so dass der Magnetrotor 302 sich dreht und die Zahnräder 410, 420, 430 und 431 gedreht werden. Demzufolge wird der Zeiger 20 und die Zeigerwelle 30b um einen vorbestimmten Winkel gedreht. Danach werden die Schritte 800 bis 803 und 806 so lange wiederholt, bis die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert erreicht hat.
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Wie in den 8B1 und 8B2 gezeigt ist, liegen dann, wenn der Vorsprung 455 des dritten Zahnrades 410 den Anschlag 450 erreicht hat, beide polaren Enden des Joches 602 den Enden des magnetischen Teiles 601 gegenüber, so dass durch das magnetische Teil 601 der erzeugte Magnetfluss hindurch verlaufen kann, und zwar von dem Ausgangsmagnetpol zu dem Detektionsmagnetpol des Joches 602. In diesem Zustand verläuft, wie durch einen Pfeil 1004 angezeigt ist, der in dem Ausgangsmagnetpol erzeugte Magnetfluss durch das magnetische Teil 401 und den Detektionsmagnetpol. Demzufolge erreicht die Spannung Vdet, die in der Detektionswicklung 603 durch den Magnetfluss erzeugt wird, den vorbestimmten Wert Vp, der in 8B3 gezeigt ist. Demzufolge wird bei dem Schritt 803 die Detektionsspannung mit JA bestimmt, das heißt der Zeiger 20 wurde in die Anfangsposition zurückgeführt.
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Nachfolgend werden bei einem Schritt 804 die Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, mit dem Erzeugen der Spannungen Vdr anzuhalten. Darüber hinaus wird bei einem Schritt 805 die Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit 1 in einen regulären Betriebsmodus verschoben. In dem regulären Betriebsmodus berechnet die Berechnungsvorrichtung 705 den Drehwinkel des Zeigers 20, um die Geschwindigkeit über der Geschwindigkeitsskala 11 anzuzeigen, und zwar in Entsprechung zu den Signalen von dem Geschwindigkeitssensor 710. Darüber hinaus steuert die Berechnungsvorrichtung 705 die Treiberschaltungen 703, 704, um den Zeiger 20 entsprechend dem berechneten Drehwinkel zu drehen.
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Wie oben beschrieben ist, verwendet die Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit keinen mechanischen Schalter für eine Vorrichtung, um die Anfangsposition des Zeigers 20 auf der Skala 11 zu detektieren, sondern einen Magnetschalter, der das magnetische Teil 601, das Joch 602, die Ausgangswicklung 604 und die Detektionswicklung 603 enthält. Selbst wenn demzufolge der magnetische Schalter beschmutzt oder oxidiert wird, kann auf Grund des kontaktlosen Mechanismus bestimmt werden, ob der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgeführt worden ist oder nicht, und zwar ungeachtet der Verschmutzung oder Oxidation desselben. Demzufolge kann das Detektieren des Zeigers 20 in der Anfangsposition in sicherer und exakter Weise durchgeführt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bei der zweiten Ausführungsform wird ein magnetischer Fluss in der Ausgangswicklung 604 unter Verwendung der Treiberschaltung 703 erzeugt. Wie in 9 gezeigt ist, werden anstelle der magnetischen Erregungsschaltung 702, die bei der ersten Ausführungsform (6) verwendet wird, die Anschlüsse der Ausgangswicklung 604 jeweils mit den Anschlüssen der Treiberschaltung 703 verbunden, um einen magnetischen Fluss unter Verwendung der pulsierenden Spannung Vdr zu erzeugen. Zusätzlich führt anstelle des Flussdiagramms, welches in 7 gezeigt ist, die Berechnungsvorrichtung 705 die Verarbeitungen durch, um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen, und zwar in Einklang mit einem Flussdiagramm, welches in 10 gezeigt ist. Die Schritte, die in 10 gezeigt sind und die im Wesentlichen die gleichen wie diejenigen sind, die in 7 gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die in 7 gezeigt sind.
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Die Operationsprozesse der Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit 1 gemäß der zweiten Ausführungsform werden nunmehr beschrieben. Zuerst führt, während der Zündschalter 706 EIN-geschaltet ist, die Berechnungsvorrichtung 705 einen Prozeß durch, um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen, und zwar in Einklang mit dem Flussdiagramm, welches in 10 gezeigt ist. Wie auch bei der ersten Ausführungsform werden bei dem Schritt 800 die Treiberschaltungen 703, 704 jeweils instruiert, pulsierende Spannungen Vs zu erzeugen, deren Phasen untereinander gleich sind, um den Magnetrotor 302 nicht drehend zu halten. Gleichzeitig wird die Treiberschaltung 703 instruiert, die pulsierende Spannung Vgen in der Ausgangswicklung 604 zu erzeugen, so dass die Ausgangswicklung 604 den pulsierenden Magnetfluss erzeugt.
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Als nächstes wird bei dem Schritt 802 die Spannung Vdet zwischen den zwei Anschlüssen der Detektionswicklung 603 detektiert. Nachfolgend bestimmt bei dem Schritt 803 die Berechnungsvorrichtung, ob die Detektionsspannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat oder nicht, das heißt, ob der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgeführt worden ist oder nicht. Wenn die Detektionsspannung bei dem Schritt 803 mit NEIN bestimmt wird, werden die Schritte 800 bis 803, 806 so lange wiederholt, bis die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat. Wenn danach die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat, wird die Spannung Vdet bei dem Schritt 803 als JA bestimmt und es werden die Prozeßvorgänge der Schritte 804, 805 durchgeführt.
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Demzufolge ist es bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich, die magnetische Erregungsschaltung 702 der ersten Ausführungsform zum Erzeugen des Magnetflusses in der Ausgangswicklung 604 vorzusehen, so dass die Konstruktion dadurch vereinfacht wird.
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(Dritte Ausführungsform)
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Bei der dritten Ausführungsform besitzt eine Kombinations-Messgeräteeinheit 10, wie in 11 gezeigt ist, eine Geschwindigkeits-Messgeräte-Subeinheit 1000, eine Tachometer-Subeinheit 1001 und eine Brennstoff-Messgeräte-Subeinheit 1002, und besitzt einen Mechanismus, bei dem die jeweiligen Messgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 die entsprechenden Zeiger 20a bis 20c in einer Time-Sharing-Weise zurückstellen können. Mit Ausnahme des Mikrocomputers enthalten die jeweiligen Messgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie diejenigen des Geschwindigkeits-Messgerätes 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in 12 gezeigt ist, enthält die Kombinations-Messgeräteeinheit 10 einen Mikrocomputer 700A, Zeigersteuerhaupteinheiten 30A bis 30C. Die Zeigersteuerhaupteinheiten 30A bis 30C sind für die jeweiligen Messgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 vorgesehen, und enthalten die gleichen Komponenten wie diejenigen der Zeigersteuerhaupteinheit 30 der Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Der Mikrocomputer 700A besitzt drei Treiberschaltungen 703a–703c, drei Treiberschaltungen 704a–704c und drei magnetische Erregungsschaltungen 702a–702c, wobei ein Satz von denselben für jede Messgeräte-Subeinheit vorgesehen ist, so dass die jeweiligen Messgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 im wesentlichen die gleichen Komponenten enthalten wie diejenigen der Geschwindigkeits-Messgeräteeinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Berechnungsvorrichtung 705A detektiert mit Hilfe des Time-Sharing-Verfahrens die Spannung Vdet von jeder Detektionswicklung 603a–603c und bestimmt dadurch, ob der entsprechende Zeiger 20a–20c in die entsprechende Anfangsposition zurückgekehrt ist. Jeder Satz der Treiberschaltungen 703a–703c, 704a–704c wird kontinuierlich durch die Berechnungsvorrichtung 705A nach dem Time-Sharing-Verfahren gesteuert, um den entsprechenden Zeiger 20a–20c in die entsprechende Anfangsposition zurückzuführen, bis die Berechnungsvorrichtung 705A bestimmt, dass der entsprechende Zeiger 20a–20c in die entsprechende Anfangsposition zurückgeführt worden ist.
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Anstelle des Flussdiagrammes, welches in 7 gezeigt ist, führt die Berechnungsvorrichtung 705A Prozesse durch, um die jeweiligen Zeiger 20a–20c in Einklang mit den Flussdiagrammen zurückzusetzen, die in den 13 bis 16 gezeigt sind. Die Schritte 800a bis 800c, die in den 13 bis 15 gezeigt sind, sind im Wesentlichen die gleichen wie der Schritt 800, der in 7 gezeigt ist, und die Schritte 801a bis 801c sind im Wesentlichen die gleichen wie der Schritt 801. Darüber hinaus sind die Schritte 802a bis 802c und die Schritte 803a bis 803c im Wesentlichen die gleichen, und zwar in dieser Reihenfolge, wie der Schritt 802 und der Schritt 803. Ferner sind die Schritte 806a bis 806c, die in 16 gezeigt sind, im Wesentlichen die gleichen wie der Schritt 806.
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Als nächstes wird die Betriebsweise des Kombinationsmessgerätes 10 unter Hinweis auf die 13 bis 15 beschrieben. Zuerst wird, während der Zündschalter 706 EIN-geschaltet ist, bei dem Schritt 810 der Mikrocomputer 700A veranlaßt, die ersten bis dritten Detektionsflags zurückzustellen. Spezifischer gesagt, dient jedes Detektionsflag dazu, zu speichern, ob jeder Zeiger 20a–20c in der entsprechenden Anfangsposition positioniert ist oder nicht, und es wird der Zustand von jedem Detektionsflag in einem nichtflüchtigen Speicher 701 gespeichert. Dann, nachfolgend bei dem Schritt 900, werden die jeweiligen Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, mit dem Erzeugen der Spannungen Vdr für die jeweiligen Schrittmotore 300a–300c zu stoppen.
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Als nächstes bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei dem Schritt 811a, ob das erste Detektionsflag zurückgestellt wurde oder nicht. Wenn das erste Detektionsflag so detektiert wird, dass es zurückgestellt worden ist, wird ein Prozeß für die Zeigersteuerhaupteinheit 30A bei dem Schritt 800a durchgeführt. Das heißt, die Treiberschaltungen 703a, 704a geben gepulste Ausgangsspannungen Vs aus, die in der Phase untereinander gleich sind, um den Magnetrotor 302a nicht drehend zu halten.
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Dann, nachfolgend, erzeugt bei dem Schritt 801a die magnetische Erregungsschaltung 702a die gepulste Spannung Vgen in der Ausgangswicklung 604a, um den Magnetfluss zu erzeugen. Darüber hinaus detektiert die Berechnungsvorrichtung 705A bei dem Schritt 802a die Spannung Vdet. Ferner bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei dem Schritt 803a, ob die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat oder nicht. Wenn die Spannung Vdet so bestimmt wird, dass sie den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat, bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A, dass der Zeiger 20a in die Anfangsposition zurückgekehrt ist. Nachfolgend wird bei den Schritten 812a, 813a das erste Detektionsflag gesetzt und die Treiberschaltungen 703, 704 stoppen die Ausgabe der Spannungen Vdr.
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Danach werden die Prozesse für die Zeigersteuerhaupteinheit 30A bei den Schritten 811a, 800a, 801a bis 803a, 812a und 813a jeweils für die Zeigersteuerhaupteinheiten 30B, 30C bei den Schritten 811b, 800b, 801b bis 803b, 812b, 813b, die in 14 gezeigt sind, und die Schritte 811c, 800c, 801c bis 803c, 812c, 813c, die in 15 gezeigt sind, ausgeführt.
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Nachfolgend bestimmt die Berechnungsvorrichtung bei einem Schritt 8111a, der in 16 gezeigt ist, ob das erste Detektionsflag zurückgesetzt wurde oder nicht. Wenn das Flag als zurückgesetzt bestimmt wird, werden die Treiberschaltungen 703a, 704a bei dem Schritt 806a instruiert, die Spannungen Vdr für den Schrittmotor 300a zu erzeugen, um den Zeiger 20a in die Anfangsposition zurückzuführen. Nachfolgend bei einem Schritt 8111b bestimmt die Berechnungsvorrichtung, ob das zweite Detektionsflag zurückgesetzt wurde oder nicht. Wenn das zweite Detektionsflag als zurückgesetzt bestimmt wird, erzeugen die Treiberschaltungen 703b, 704b bei dem Schritt 806b die Spannungen Vdr für den Schrittmotor 300b, um den Zeiger 20b in die Anfangsposition zurückzuführen. Darüber hinaus bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei einem Schritt 8111c, ob das dritte Detektionsflag zurückgesetzt wurde oder nicht. Wenn das dritte Detektionsflag als zurückgestellt bestimmt wird, erzeugen die Treiberschaltungen 703c, 704c bei dem Schritt 806c die Spannungen Vdr für den Schrittmotor 300c, um den Zeiger 20c in die Anfangsposition zurückzuführen.
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Darüber hinaus bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei einem Schritt 815c, ob alle die Detektionsflags gesetzt worden sind oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass all die Detektionsflags nicht gesetzt worden sind, führt der nachfolgende Prozeß zur Rückführung zu dem Schritt 900, der in 13 gezeigt ist, und die nachfolgenden Prozesse von dem Schritt 900 zu dem Schritt 815c werden so lange wiederholt, bis bestimmt wird, dass alle Detektionsflags gesetzt worden sind, was bei dem Schritt 815c erfolgt.
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(Vierte Ausführungsform)
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Wie in den 17A und 17B gezeigt ist, neigt in Verbindung mit den Zeigerpositionsdetektoren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen, wenn der Magnetfluss von der Außenseite durch den zweiten Pol verläuft, wie durch einen Pfeil Y1 angezeigt ist, auf welchen die Detektionswicklung 603 des Joches 602 aufgewickelt ist, die Detektionswicklung 603 dazu, die Spannung Vdet zu erzeugen, die durch den Magnetfluss verursacht wird. Daher besitzt der Zeigerpositionsdetektor eine Möglichkeit, zufällig zu detektieren, dass der Zeiger in die Anfangsposition zurückgekehrt ist.
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Bei der vierten Ausführungsform verwendet, wie in den 18A und 18B gezeigt ist, der Zeigerpositionsdetektor einen Magnetschild oder Magnetabschirmung 900, um das magnetische Teil 601 abzuschirmen und auch die Detektionswicklung 603 abzuschirmen, und zwar gegenüber dem Magnetfluss von der Außenseite her. Die magnetische Abschirmung 900 besteht aus einem weichmagnetischen Material und besitzt eine ringförmige Gestalt, so dass sie einen Teil des dritten Zahnrades 410, des magnetischen Teiles 601, der Ausgangswicklung 604 und der Detektionswicklung 603 umgibt. Demzufolge verhindert, wie durch einen Pfeil Y2 angezeigt ist, die magnetische Abschirmung 900, dass der von außen kommende Magnetfluss durch das magnetische Teil 601 und die Detektionswicklung 603 hindurch verläuft.
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Zusätzlich besitzt die magnetische Abschirmung 900 einen äußeren Magnetpol 901 und einen Detektionsmagnetpol 902, von denen jeder zu dem dritten Zahnrad 410 hin rage. Die Magnetpole 901, 902 sind jeweils mit der Ausgangswicklung 604 und der Detektionswicklung 603 bewickelt, so dass sie als Magnetpole dienen. Das heißt, die magnetische Abschirmung 900 ist mit den Magnetpolen integriert, und zwar für die Ausgangswicklung 604 und die Detektionswicklung 603.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Wenn bei den oben erläuterten Ausführungsformen sich das dritte Zahnrad 410 dreht und dadurch der Zeiger zu der Anfangsposition zurückgeführt wird, das heißt, wenn, wie in den 19A1 und 19A2 gezeigt ist, das dritte Zahnrad 410 sich in einer Richtung dreht, die durch einen Pfeil Y3 angezeigt ist, und wenn der Vorsprung 455 den Anschlag 450 erreicht hat, dient das magnetische Teil 601 als Magnetroute, über die der Magnetfluss verlaufen kann, wie durch einen Pfeil Y31 angezeigt ist.
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Bei der fünften Ausführungsform ist das magnetische Teil 601, wie in den 19B1 und 19B2 gezeigt ist, in einer bogenförmigen Gestalt ausgebildet, wobei der Winkel K desselben größer sein sollte als derjenige des magnetischen Teiles 601 in 8. Spezifischer ausgedrückt, wenn zusätzlich zu einer funktionellen Konstruktion, die in den 19A1 und 19A2 gezeigt ist, sich das dritte Zahnrad 410 im Uhrzeigersinn dreht, wie durch einen Pfeil Y4 in 19C1 angezeigt ist, und die Vorsprünge 455 den Anschlag 450 erreichen, dient das magnetische Teil 601 als Magnetroute, durch die der Magnetfluss verlaufen kann, wie dies durch einen Pfeil Y32 in 19C2 gezeigt ist.
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(Sechste Ausführungsform)
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Bei der sechsten Ausführungsform ist, wie in 20 gezeigt ist, der große Anschluss der Ausgangswicklung 604 mit einem Anschluss der Detektorwicklung 603 verbunden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor erläuterten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenster Weise implementiert werden, ohne jedoch dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Beispielsweise ist das magnetische Teil 601 aus anderen magnetischen Materialien als einem weichmagnetischen Material hergestellt, welches dann die magnetische Route bilden kann.
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Darüber hinaus kann das magnetische Teil 601 an irgendeiner anderen Position oder an anderen Positionen angeordnet sein, wobei das magnetische Teil 601 als magnetische Route dienen kann, wenn der Vorsprung 455 den Anschlag 450 erreicht hat.
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Darüber hinaus kann die Messgerätevorrichtung auch aus anderen Messgeräten bestehen, wie beispielsweise einem Thermometer, einem Druckanzeigegerät, einem Amperemeter und einem Voltmeter und auch einem Kombinations-messgerät, welches diese enthält.
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Ferner können die Spannungen Vdr, welche durch die Treiberwicklungen für den Schrittmotor erzeugt werden, verschiedene Arten von Wechselstromspannungen sein. Zusätzlich kann die kosinusförmige Spannung in einem PWM-(Impulsbreitenmodulation)-Verfahren ausgegeben werden. Darüber hinaus kann die Spannung Vgen, die zu der Ausgangswicklung 604 ausgegeben wird, aus verschiedensten Arten von Wechselstromspannungen bestehen.
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Ferner kann bei der dritten Ausführungsform ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform der pulsierende Magnetfluss von der Ausgangswicklung 604 unter Verwendung der Treiberschaltung 703 ausgegeben werden. Zusätzlich können, während der Zündschalter 706 EIN-geschaltet ist, die Prozesse von dem Schritt 810 an ausgeführt werden, nachdem die Berechnungsvorrichtung 705 jeden Zeiger 20 um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat.
