DE3889170T2 - Kreuzspulinstrument mit Drehmagnet. - Google Patents
Kreuzspulinstrument mit Drehmagnet.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Instrument mit einem bewegbaren Magneten des Kreuzspulentyps, wie es im allgemeinen in Geschwindigkeitsanzeigern, Tachometern und anderen Instrumenten für Kraftfahrzeuge verwendet wird.
- Ein Instrument mit einem bewegbaren Magneten des Kreuzspulentyps umfaßt im allgemeinen einen Anzeigeabschnitt, einen Antriebsabschnitt und einen Umwandlerabschnitt. Der Anzeigeabschnitt bildet einen Körper des Instruments. In diesem Instrument ist ein Zeigerschaft hervorstehend installiert, ein sich auf dem Mittelpunkt des Zeigerschaft drehender bewegbarer Magnet ist innerhalb eines Spulenkerns installiert und eine Kreuzspule ist sich schneidend orthogonal zu dem Spulenkern angeordnet. Der Antriebsabschnitt, welcher ein Signal von dem Umwandlerabschnitt empfängt, liefert einen vorbestimmten Strom zu der Kreuzspule. Und dem Umwandlerabschnitt dient zum Umwandeln einer Eingabe von einem gemessenen Objekt in ein elektrisches Signal, welches in dem Antriebsabschnitt leicht zu verarbeiten ist. Daher wird der vorbestimmte Strom zu der Kreuzspule entsprechend der Größe der Eingabe von dem gemessenen Objekt zur Kreuzspule geliefert, um in der Kreuzspule ein Magnetfeld aufzubauen, welches wiederum den bewegbaren Magneten in der Richtung des zusammengesetzten Magnetfelds des Magnetfelds dreht. Der Zeiger dreht sich ebenso mit diesem und zeigt eine gemessene Größe an.
- Wenn es möglich ist, die Erregungsrichtung der Kreuzspule zu ändern, kann in jeder Richtung innerhalb 360º ein zusammengesetztes Magnetfeld aufgebaut werden. Im allgemeinen wird ein einem Sinuswert eines bestimmten Zeigerwinkels entsprechender Strom zu einer Kreuzspule geliefert, und der dem Kosinuswert entsprechende Strom wird zur anderen Spule geliefert; der Antriebsabschnitt empfängt die Eingabe von dem vorher erwähnten Umwandler und gibt einen entsprechenden, vorher beschriebener, Wert aus. (Siehe US-Patent Nr. 3,636,447, und ebenso DE-A-30 03 151 und JP-A-62144075). Es ist ein Umwandlerabschnitt vorgesehen, so daß in diesem Fall der Antriebsabschnitt die Verarbeitung leicht durchführen kann, um den vorher erwähnten entsprechenden Wert auszugeben. Im allgemeinen wird die Frequenz in eine Spannungsausgabe umgewandelt und in den Antriebsabschnitt eingegeben (siehe ebenso offengelegte japanische Patentanmeldung Nr Sho 61-120063).
- Wenn das Verarbeitungsmittel in dem Antriebsabschnitt des vorher erwähnten Instruments mit einem bewegbaren Magneten des Kreuzspulentyps durch ein digitales Signal betrieben wird (wie in der DE-A-30 03 151), dann wird die Eingabe von dem gemessenem Objekt in dem Umwandler in ein vorbestimmtes digitales Signal umgewandelt, welches zu dem Antriebsabschnitt geleitet wird, der wiederum eine diesem digitalen Signal entsprechende Ausgabe ausgibt. Die Anzeigeauflösung des Instruments ist daher entsprechend der Teilung des oben beschriebenen digitalen Signals (Antriebseingabe) bestimmt. Je höher die Auflösung der Zeigeranzeige des Instruments, desto gleichmäßiger arbeitet der Zeiger, was zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit des Instruments führt. Daher kann das Senden eines digitalen Signals, welches in dem vorher erwähnten Umwandler weiter unterteilt worden ist, zu dem Antriebsabschnitt ein Instrument mit deutlich höherer Zeigeranzeigeauflösung vorsehen.
- Die Teilung der Umwandlerausgabe erhöht jedoch den Verarbeitungsmechanismus des Antriebsabschnitts entsprechend.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Instrument mit einem bewegbaren Magneten des Kreuzspulentyps vorzusehen, welches die Anzeigeauflösung verbessern kann, ohne den Verarbeitungsmechanismus seines Antriebsabschnitts zu vergrößern.
- Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen angegeben.
- Das Instrument mit dem bewegbaren Magneten des Kreuzspulentyps der vorliegenden Erfindung hat einen eingebauten bewegbaren Magneten, welcher sich auf den Mittelpunkt eines Zeigerschafts in der Kreuzspule dreht. Dieses Instrument, welches einen Anzeigeabschnitt, der eine gemessene Größe durch Leiten eines Stroms zu der Kreuzspule anzeigt, einen Antriebsabschnitt, welcher eine Ausgabe abgibt, um die oben erwähnte Kreuzspule zu erregen, und einen Umwandlerabschnitt umfaßt, welcher das Eingangssignal von dem gemessenen Objekt in ein für die Verarbeitung in dem vorher erwähnten Antriebsabschnitt geeignetes Signal verändert, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandlerabschnitt eine Eingabe von dem gemessenen Objekt in ein Spannungssignal umwandelt, und zur gleichen Zeit das vorher erwähnte Spannungssignal einer Wellenform überlagert, und danach in ein dem Spannungspegel entsprechendes digitales Signal umwandelt und dann das Signal zu dem Antriebsabschnitt abgibt.
- Die Funktion der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 beschrieben. Wenn eine gemessene Größe von einem gemessenen Objekt z.B. als ein Frequenzwert ausgegeben wird, wird die gemessene Größe einmal in ein Spannungssignal (S&sub1;) verändert. Die Fig. I bis Fig. II zeigen eine Eingabe von einem gemessenen Objekt, welches im Verlauf der Zeit t mit einer bestimmten Rate zunimmt, und welchem eine Wellenform (S&sub2;) (Fig. III) überlagert ist (Fig. IV) Dann wird das überlagerte Signal (S&sub3;) entsprechend seinen Spannungspegeln in digitale Signale a, b, c und d umgewandelt, (Fig. V). Wenn das Spannungssignal (S&sub1;) ohne das Überlagern des Wellenformsignals (S&sub2;) in die digitalen Signale umgewandelt wird, ändert sich das digitale Signal in der Reihenfolge von a -> b -> c -> d, wie in Fig. VI gezeigt. Nach dem Überlagern des Wellenformsignals verändert sich das digitale Signal jedoch wie a (α-Bereich -> (ß-Bereich) wo alternierend a und b vorliegen, -> b (γ-Bereich) -> (δ-Bereich), wo alternierend b und c vorliegen. Wenn dies in den Antriebsabschnitt eingegeben wird, wird der Antriebsabschnitt eine Antriebsleistung entsprechend dem a-Signal in dem α-Bereich ausgeben, eine Antriebsleistung entsprechend dem a-Signal und eine Antriebsleistung entsprechend dem b-Signal in dem β-Bereich, und eine Antriebsleistung entsprechend dem b-Signal in dem γ-Bereich.
- Daher bewegt sich, wenn die Wellenformsignalfrequenz so hoch gehalten ist, daß keine Zeigerschwingung auftreten wird, der Zeiger in den vorher beschriebenen α-, β- und γ-Bereichen, um einen Wert entsprechend dem a-Signal, einen Wert in einer Zwischenstellung zwischen einem Wert entsprechend dem A-Signal und einem Wert entsprechend dem b-Signal, und einen Wert entsprechend dem b-Signal anzuzeigen, wenn die Bewegung des Zeigers auf einen Mittelwert der der Kreuzspule zugeführten Leistung stabilisiert ist, mit dem Ergebnis, daß die Auflösung der Zeigeranzeige deutlich verbessert werden kann, ohne die Verarbeitungsfunktion des Antriebsabschnitts zu vergrößern.
- Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung augenscheinlich, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:
- Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, welches eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- Fig. 2 ein Graph ist, welcher die Funktion der oben erwähnten Ausführungsform zeigt; und
- Fig. 3 eine Teilansicht ist, welche eine Ausführungsform des Wellenformsignalgeneratorabschnitts und des Überlagerungs- Formungsabschnitt in der oben angegebenen Fig. 1 zeigt.
- Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform eines Instruments mit einem bewegbaren Magneten des Kreuzspulentyps gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
- Fig. 1 ist ein Blockdiagramm für das Instrument der vorliegenden Erfindung. Der ganze Körper des Instruments ist aus einem Umwandlerabschnitt A gebildet, einem Antriebsabschnitt B und einem Anzeigeabschnitt C. Der Umwandlerabschnitt A empfängt ein Eingangssignal von einem gemessenen Objekt und gibt ein Signal aus, welches ein Signal zum Antreiben des nachfolgender Antriebsabschnitts werden wird. Er besteht aus einem F-V-Wandlerabschnitt 1, einem Wellenformgeneratorabschnitt 2, einem Überlagerungs-Formungsabschnitt 3 und einem A-D-Wandlerabschnitt. Der F-V-Wandler 1 wandelt eine gemessene Größe, welche in Form einer Frequenz von dem gemessenen Objekt eingegeben wird, in ein Spannungssignal a um. Der Wellenformgeneratorabschnitt 2, welcher mit einer sogenannten Oszillatorschaltung versehen ist, erzeugt ein Wellenformspannungssignal b. Der Überlagungs-Formungsabschnitt überlagert dem vorher erwähnten Spannungssignal (S&sub1;) das Wellenformsignal (S&sub2;) und gibt ein überlagertes Signal (S&sub3;) zu dem nachfolgenden A-D-Wandlerabschnitt 4 ab. Der A-D-Wandler 4 teilt das oben erwähnte überlagerte Signal (S&sub3;) gemäß den Spannungspegeln auf und erzeugt dadurch entsprechend jedem Teilungspegel ein digitales Signal (S&sub4;). Der Antriebsabschnitt B besteht aus einem ROM-Abschnitt 5, einem D-A-Wandlerabschnitt 6 und einem Antriebsausgabeabschnitt 7. Der ROM-Abschnitt 5 dient zum Speichern von Daten zum Anzeigen der Größe des den Kreuzspulen X und Y des oben beschriebenen Abschnitts C zugeführten Stroms entsprechend dem digitalen Signal (S&sub4;); wenn er das digitale Signal (S&sub4;) empfängt, gibt der ROM-Abschnitt digitale Signale (S&sub4;)x und (S&sub5;)y entsprechend der Größe des zugeführten Stroms aus. Der D-A-Wandler 6 dient zum Umwandeln der vorher erwähnten digitalen Ausgangssignale (S&sub5;)x und (S&sub5;)y in eine analoge Größe. Der Antriebsausgabeabschnitt 7 erregt die Kreuzspulen X und Y entsprechend der vorher erwähnten analogen Größe. Der Anzeigeabschnitt C ist der sogenannte Körper des Instruments. Er weist einen bewegbaren Magneten 8 auf, welcher in einen durch Zusammensetzen eines Rahmens gebildeten Spulenkörper eingebaut ist. Auf die äußeren Oberfläche des Rahmens sind die Kreuzspulen X und Y gewickelt. Der oben erwähnte bewegbare Magnet ist mit einem Zeigerschaft verseher, welcher hervorstehend angebracht ist, und ferner ist ein Zeiger 9 an dem Zeigerschaft angebracht.
- Nachfolgend wird der Betrieb der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform erklärt. Wenn ein zu messendes Objekt z.B. die Anzahl der Umdrehungen eines Motors ist, tritt ein Signal mit einer zur Anzahl der Umdrehungen R des Motors proportionaler Frequenz in den F-V-Wandlerabschnitt ein, welcher wiederum ein zur eingegebenen Frequenz proportionales Spannungssignal (S&sub1;) ausgibt. Diesem Spannungssignal (S&sub4;) wird dann ein Wellenform-Signal (S&sub2;) überlagert. Ein überlagertes Signal (S&sub3;) wird in ein spezifisches digitales Signal (S&sub4;) umgewandelt, welches bei dem Spannungspegel durch den A-D-Wandlerabschnitt 4 aufgeteilt ist und in den ROM-Abschnitt 6 eintritt. Der ROM-Abschnitt 6 gibt digitale Signale (S&sub5;)x, (S&sub5;)y zu jeder Spule entsprechend dem eingegebenen digitalen Signal (S&sub4;) ab.
- In diesem ROM-Abschnitt 6 werden ausgegebene digitale Signale (S&sub5;)x, (S&sub5;)y mit numerischen Werten, welche einem sinΘ und cosΘ zu dem Zeitpunkt entsprechen, zu dem ein Anzeigewinkel bei z.B. der Anzahl der Umdrehungen R auf der Grundlage der Anzahl an Umdrehungen O auf Θ gesetzt wird, vorausgehend in einem Bereich von 0 bis zu dem maximalen Wert der Anzahl der Umdrehungen gespeichert; entsprechend der vorher erwähnten Speicherung, werden die digitalen Ausgangssignale (S&sub5;)x, (S&sub5;)y bestimmt. Diese digitalen Ausgangssignale (S&sub5;)x und S&sub5;)y werden durch den D-A-Wandlerabschnitt 7 in analoge Größen umgewandelt (Spannungswert oder Stromwert). Die oben beschriebene analoge Größe wird verstärkt und den Kreuzspulen X und Y zugeführt.
- Der Betrieb des oben beschriebenen Umwandlerabschnitts A wird nachfolgend im Detail beschrieben. Wenn die Wellenform (S&sub2;) dem Spannungssignal (S&sub1;) überlagert wird und das so überlagerte Signal (S&sub3;) in ein digitales Signal (S&sub4;) umgewandelt wird, das an einem bestimmten Spannungspegel unterteilt worden ist, wird ein festes digitales Signal (S&sub4;) erzeugt, wenn die Amplitude der Wellenform des überlagerten Signals (S&sub3;) zur Zeit der A-D- Wandlung im Bereich der Spannungsunterteilung liegt. Wenn jedoch ein Teil der Wellenform des überlagerten Signals (S&sub3;) außerhalb des Spannungsunterteilungsbereichs liegt, wird ein nicht festes digitales Signal (S&sub4;) mit Wellenform erzeugt werden, und dementsprechend wird der den Kreuzspulen X und Y des Antriebsausgabeabschnitts 8 zugeführte Strom ebenso eine Wellenform aufweisen. Daher wird, wenn die Frequenz des Wellenformsignals (S&sub2;) auf einem Niveau gehalten wird, bei dem keine Zeigerschwingungen auftreten werden, der Zeiger entsprechend den beiden Spannungsunterteilungsbereichen in eine Zwischenanzeigesteliung kommen (in der Richtung des Magnetfelds, das durch den den Kreuzspulen zugeführten mittleren Strom erzeugt wird).
- Daher kann die Zeiger-Anzeigeauflösung verbessert werden, ohne die Betriebsverarbeitungskapazität des Antriebsabschnitts B selbst zu vergrößern, z.B das Speichervolumen des ROM-Abschnitts. Ferner dient der in die Kreuzspulen fließende Strom mit Wellenform zum Verhindern einer Hysterese.
- Die vorliegende Erfindung wird bei der digitalen Signalverarbeitung durch den Verarbeitungsmechanismus des Antriebsabschnitts der Kreuzspulen angewandt. Der Verarbeitungsmechanismus selbst ist nicht auf die Verwendung des vorher beschriebenen ROM-Abschnitts eingeschränkt.
- In der Offenbarung ist nur die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben, es ist jedoch, wie bereits erwähnt, selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung bei verschiedenen anderen Kombinationen oder Umgebungen angewandt werden kann, und daß innerhalb des Umfangs des erfinderischen Konzepts, wie es hier zum Ausdruck gekommen ist, Veränderungen oder Modifikationen durchgeführt werden können.
Claims (6)
1. Einrichtung zum Vorsehen einer auf einer elektrischen
Eingabe beruhenden Anzeige, wobei die Einrichtung umfaßt:
- einen bewegbaren Magnetanzeiger (8, 9, X, Y) des
Kreuzspulentyps, umfassend ein Paar von im wesentlichen orthogonal
gewickelten Kreuzspulen (X, Y),
- einen Umwandlerabschnitt (1, 2, 3, 4) zum Umwandeln eines
analogen Eingangssignals von einem gemessenen Objekt in ein
das Eingangssignal darstellendes digitales Signal (S4) und
- einen Antriebsabschnitt (5, 6, 7) zur Verarbeitung des
digitalen Signals (S4) und zum Erzeugen einer Ausgabe zum Erregen
der Spulen (X, Y) des Anzeigers, um einen Ausschlag zu
erzeugen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Umwandlerabschnitt einen Signalformungsabschnitt (3)
umfaßt zum Überlagern eines analogen Spannungssignals (S1) vor
der Eingabe mit einem sich wiederholenden Wellenformsignal
(S2), um ein mit einer Wellenform überlagertes Signal (S3) zu
erzeugen, und
daß der Umwandlerabschnitt ein dem mit einer Wellenform
überlagerten Signal (S3) entsprechendes digitales Signal (S4)
bereitstellt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, worin der Antriebsabschnitt
einen ROM-Speicher (5) umfaßt zum Erzeugen von digitalen
Sinus-
und Kosinussignalen in Antwort auf das digitale Signal
(S4), sowie Digital-Analogwandler (6) zum Umwandeln der
digitalen Sinus- und Kosinussignale in die Ausgabe zum Antreiben
des Kreuzspulentyp-Anzeigers.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das
Wellenformsignal (S&sub2;) eine allgemeine Dreieckswellenform aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Eingabe
von dem gemessenen Objekt als Frequenz gegeben ist und der
Umwandlerabschnitt einen Frequenz-Spannungswandler (1) umfaßt,
welcher das Frequenzsignal in ein analoges Spannungssignal
umwandelt.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
worin der Umwandlerabschnitt einen Wellenformgenerator (2)
umfaßt, wobei der Wellenformgenerator einen ersten
invertierenden Verstärker umfaßt mit einem zum Liefern des
Wellenformsignals verbundenen Ausgang, einen zweiten invertierenden
Verstärker, welcher in den Eingang des ersten invertierenden
Verstärkers eingibt, einen dritten invertierenden Verstärker,
welcher in den Eingang des zweiten invertierenden Verstärkers
eingibt, erste und zweite Widerstände, welche in Reihe
zwischen den Ausgang des ersten invertierenden Verstärkers und
den Eingang des dritten invertierenden Verstärkers geschaltet
sind, sowie einen Kondensator, welcher zwischen den Eingang
des ersten invertierenden Verstärkers und die Reihenschaltung
zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, worin der Signalformungsab
schnitt (3) einen Widerstand und einen Kondensator umfaßt,
welche in Reihe mit dem Ausgang des Wellenformgenerators (2)
gekoppelt sind.
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