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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Schrittmotortypmessgerät, welche
als Meßwerk
zur Vereinfachung der digitalen Regelung anstelle eines Amperemeters
verwendet wird, umfassend einen beweglichen spulenartigen oder kreuzspulenartigen
rotierenden Magneten oder ähnliches
und insbesondere für
ein Schrittmotortypmessgerät,
welches Messungen basierend auf Signaleingabe einer zu einer Meßgröße wie beispielsweise
der Reisegeschwindigkeit oder Motorumdrehungen eines Automobils
proportionalen Frequenz anzeigt.
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Stand der
Technik
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Im
allgemeinen dreht diese Art von Messgerät einen an einem Ende einer
Antriebswelle des Meßwerkes
des Messgerätes
befestigten Zeiger entsprechend einem Eingabesignal und zeigt eine
Messung mittels Kontrast und Lesbarkeit gegen eine mit Zahlen oder
einer Skala zum Anzeigen einer Meßgröße versehenen Skalenscheibe
an, und ist gewöhnlich
so aufgebaut, dass es eine lineare Anzeigecharakteristik mittels
einer Skala von im wesentlichen gleichen Inkrementen anzeigt.
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Insbesondere
wird im Falle des Schrittmotors der Schrittvorgang des Magnetrotors über die Anzahl
von Zähnen
eines Zahnjochs und den dadurch gebildeten Abstand ermittelt, so
dass es, um einen gleichmäßigen Drehvorgang
zu erhalten, erforderlich ist, die Anzahl der Zähne zu erhöhen und den Abstand der Zähne zu vermindern,
oder alternativ einen sogenannten Mikroschrittantrieb mittels eines Antriebssignals
durchzuführen
und die Art des Schrittmotors wird ausgewählt basierend auf der zulässigen Größe der Schrittmotorhaupteinheit,
welche die Bedingung des Gebrauchs und der Kosten für das Einbeziehen
eines Antriebskreises erfüllt.
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Ferner
ist es gewünscht,
dass ein Schrittmotor wie dieser unabhängig von dessen Anwendungen kompakt
sein soll. Da ein sogenannter PM-Typ-Schrittmotor einen einfachen
Aufbau hat, ist er einfach zu verwenden aufgrund seines verbesserten
Rotormagneten und Zahnjochs.
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Ferner
hat im Unterschied zu der Digitalisierung des Verarbeitungskreises
(gesteuert durch einen Mikrorechner) diese Art Schrittmotor, bei
welchem Pulssignalregelung durchgeführt wird, Aufmerksamkeit erweckt
auch als ein Meßwerk
für ein Anzeigemessgerät, welches
eine vergleichende Anzeige auf einer Anzeigescheibeskala mit Hilfe
eines Zeigers anzeigt – z.
B. kann er in einem Geschwindigkeitsmessgerät oder Motortachometer eines
Automobils verwendet werden, oder als ein Hitzeanzeiger oder Tachometer
mittels A/D Verarbeitung eines Detektionssignals, wobei verschiedene
Vorschläge
für praktische
Anwendungen aufkommen, wie z. B. jene, welche in ungeprüfter japanischer
Patentanmeldung S61-129575,
ungeprüfter
japanischer Patentanmeldung H1-223312 etc. offenbart sind.
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Die
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 5344795 offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein Schrittmotortypmessgerät, welches
einen Messwert unter Verwendung eines Anzeigers anzeigt. Pulserzeugungsmittel
regeln den Schrittmotor, in dem sie Pulse mit einer Frequenz, die
mit einer Differenz zwischen einer vorgegebenen Stellung und einer
momentanen Stellung zusammenhängen,
ausgeben.
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Zusätzlich ist
es üblich,
daß eine
Vielzahl von Anzeigemessgeräten
wie z. B. einem Geschwindigkeitsmessgerät oder Tachometer gleichzeitig
in dieser Art Messvorrichtung verwendet werden, und in Fällen, in
denen ein Verarbeitungskreis für
jedes dieser Messgeräte
vorgesehen ist, ist es erforderlich, die am wenigstens teuren Kreiskomponenten
mit Blick auf die Herstellungskosten zu verwenden, was dazu führt, dass
Anzeigeregelung mit langsamer Rechengeschwindigkeit unumgänglich wird.
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Auch
entwickelt sich angesichts der Digitalisierung der Signalverarbeitung
Zeitteilungsverarbeitung mittels eines digitalen Verarbeitungskreises
wie z. B. einem Mikrocomputer von einem Regelungssystem, in welchem
jedes Anzeigemessgerät
verarbeitet wird, wobei der Rechenverarbeitungskreislauf durch die
Ansprechempfindlichkeit jedes zu dem Subjekt, welches gemessen wird (Geschwindigkeitsmessgeräte und Tachometer
haben schnelle Zyklen, Wärmemessgeräte und Thermometer
haben langsame Zyklen), gehörenden
Messgerätes
zugewiesen wird, wodurch Verarbeitungskreise mit hohen Rechenverarbeitungsgeschwindigkeiten
entsprechend einem Anstieg in der Anzahl vom Antriebsanzeigemessgeräten erforderlich
gemacht werden.
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Jedoch
gibt es in Fällen,
in denen teure Verarbeitungskreise mit Blick auf die Herstellungskosten nicht
verwendet werden oder in denen viele Anzeigemessgeräte zeitgeteilt
betrieben werden, eine Begrenzung der Verdichtung eines Rechenverarbeitungszyklus,
der einem Anzeigemessgerät
zugewiesen ist. Z. B. kann unter der Voraussetzung, dass ein Antriebsaktualisierungszyklus,
welcher erforderlich ist, um den zu einem Messwert, welcher in großem Maße variiert,
gehörenden
Zeiger gleichmäßig zu drehen,
10 ms beträgt,
und daß die
Zuweisungsgrenzen des Rechenverarbeitungszyklus des Verarbeitungskreises
nur 20 ms beträgt,
der Zeiger sich lediglich mit Unterbrechungen in Bezug auf Änderungen des
Messwertes bewegen und eine gleichmäßige Anzeigecharakteristik
kann nicht erreicht werden.
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Insbesondere
sind in Fällen,
in denen ein Messdatenaktualisierungzyklus groß ist im Verhältnis zu Änderungen
in einem Meßwert, Änderungen
in dem Antriebssignal an den Schrittmotor selber ebenfalls groß, obwohl
ein Schrittmotor Gleichmäßigkeit erreicht
durch Korrigieren der Wellenform des Antriebssignals auf Basis eines
dem Abstand der Zähne auf
dem Zahnjoch entsprechenden Schrittvorgangs. Obwohl, wenn Änderungen
in dem Messwert schnell sind, die intermittierende Bewegung des
Zeigers relativ unauffällig
ist aufgrund von dessen schneller Bewegung, wurde bestätigt, dass
große Änderungen
in diesen Daten unmittelbar intermittierende Bewegung des Zeigers
bewirkt haben und es bestand das Problem, dass eine gleichmäßige Anzeigecharakteristik als
ein Anzeigemessgerät
nicht erreicht werden konnte, in Fällen in denen die Ansprechempfindlichkeit
des Schrittmotors selber ausgezeichnet ist oder umgekehrt in denen Änderungen
in dem Messwert allmählich
sind.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, gleichmäßigen Antrieb bis zu einem
Grad zu ermöglichen,
welcher nicht wahrnehmbar ist, selbst wenn die Umwandlungsverarbeitungsfähigkeit,
d. h. Umwandlungsverarbeitungszyklus, eines Verarbeitungskreises
zum Rechenverarbeiten von Messdaten und Umwandeln und Ausgeben eines
Anzeigewinkelsignals nicht ausreichend groß ist, um gleichmäßige Bewegung
des Schrittmotors im Verhältnis
zu Änderungen
in dem Messwert zu erreichen.
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Offenbarung
der Erfindung
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In
Einklang mit der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung
für ein
Schrittmotortypmessgerät
angegeben, welches Schrittmotortypmessgerät ein Messgerät mit einem
Antriebskreis zum Antrieb des Schrittmotors basierend auf einem digitalen
Signal ist, welches einem Meßwert
entspricht, und welches den Meßwert
durch Anzeigen eines Inkrementes, dass dem Meßwert entspricht, durch einen
Zeiger auf einer Skala auf einer Scheibe anzeigt, der an einem Ende
des Antriebsschachts des Schrittmotors befestigt ist, umfassend:
- – einen
Bearbeitungskreis zur Eingabe eines digitalen Signals D, das dem
Messbetrag entspricht, und zu dessen Umwandlung in ein anzeigendes Winkelsignal
in einem vorbestimmten Zyklus, und
- – einen
Glättungskreis
zum Erhalten einer Differenz Δθ bezüglich eines
Winkelsignals θh
vor einer neu festgesetzten Ausgabe eines anzeigenden Winkelsignals θi beim Umwandlungszyklus des
Bearbeitungskreises und Modifizieren durch sequenzielles Zufügen von Δθ/n an das
vorherige anzeigende Winkelsignal θh an jedem Schritt von n Schritten,
(wobei n eine Plural Ganzzahl (plural integer) ist) in dem vorbestimmten
Zyklus des Bearbeitungskreises.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Verarbeitungskreis so aufgebaut, dass
er sowohl Anzeigesignale für
den Antrieb einer Vielzahl von Anzeigemessgeräten einschließlich anderer
Anzeigemessgeräte
erzeugt als auch ein Anzeigesignal an jedes der Anzeigemessgeräte mittels eine
Zeitunterteilungsverfahrens erzeugt und ausgibt und der Umwandlungszyklus
gleich einem Zeitraum oder länger
als ein Zeitraum ist, in welchem Bearbeitung möglich ist, zugeteilt durch
das Zeitunterteilungsverfahren.
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Vorzugsweise
sind die Vielzahl von Anzeigemessgeräten sämtlich Schrittmotortypmessgeräte.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein kurzer Zyklus T/n, der 1/n (n ist
eine Plural Ganzzahl (plural integer)) des Zyklus des Bearbeitungskreises
entspricht, 8 ms oder weniger.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beginnt ein Aktualisierungsverfahren
der Anzeigewinkel modifiziert bei jedem Zyklus kürzer als der Umwandlungszyklus
von einem Zeitpunkt entweder im wesentlichen synchron mit dem Umwandlungszyklus
oder nach einem Zyklus des kürzeren
Zyklus.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Einzelheiten der Erfindung werden in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen 1 ein Kreisschema
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, 2 (Zählerkreis)
ein Antriebswellenformgraph ist, welcher ein Beispiel einer Antriebswellenform
für den Schrittmotor
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und 3 ein
Graph einer Unterteilungsschrittwellenform ist, welche einen Schrittzyklus
der Antriebswellenform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung
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1 zeigt
den Grundaufbau der vorliegenden Erfindung und, in dem dies mit
dem Geschwindigkeitsmessgerät
eines Automobils als Beispiel erklärt wird, sobald ein Frequenzsignal
proportional zu der Reisegeschwindigkeit des Automobils, welches die
Messgröße ist,
von einer Eingabeklemme 1 eingegeben wird, werden in einem
Zählkreis 2 die
Anstiege und Abfälle
in dem Eingabesignal detektiert und gezählt durch vorgegebene Sperrzeiten
(Sperrzeitmethode (gate time method)) oder durch Zählen eines
unterschiedlich hohen Frequenztaktsignals anhand des Eingabesignals
(Frequenzmessmethode) und Berechnen der Vorwärtsgeschwindigkeit, welche sich
von Augenblick zu Augenblick ändert,
als digitale Daten D.
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Der
von dem Zählkreis 2 erhaltene
Messwert wird in ein Anzeigewinkelsignal θi mit einem vorgegebenen Umwandlungszyklus
T in dem Verarbeitungskreis 3 umgewandelt, wird mittels
eines Glättungskreises 4 entsprechend
jedem Winkel 1/n einer aufeinander folgenden Vorher- und Nachherwinkeldifferenz Δθ des umgewandelten
Anzeigewinkelsignals θi an
jedem Trennungszyklus T/n (wo n eine Plural Ganzzahl (plural integer)
ist), welcher kürzer
als der Umwandlungszyklus T ist, verändert, treibt das Schrittmotortypmessgerät 6 über einen
Ausgangskreis 5 (nicht erforderlich, wenn das Messgerät in der Lage
ist, durch den Ausgang des Glättungskreises 4 angetrieben
zu werden) wie z. B. einem Spannungswandler oder ähnlichem,
und dreht einen Zeiger 9, der an dem Ende einer Welle befestigt
ist, welche in Winkelinkrementen angetrieben wird, die denen auf einer
Skala 8 auf einer Skalenscheibe 7 entsprechen.
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Jeder
der obigen Kreise verarbeitet in geeigneter Weise Eingangssignale
und treibt das Schrittmotortypmessgerät 6 als Antriebskreis
an, und der Verarbeitungskreis 3 kann durch einen Mikrorechner aufgebaut
sein, welcher den Zählerkreis 2 beinhaltet, so
dass die Messanzeigecharakteristik beliebig eingestellt werden kann,
um die Vorwärtsgeschwindigkeit
anzuzeigen, umfasst einen Speicher (ROM) 10, in welchem
Anzeigewinkeldaten (Anzeigewinkelsignal) θi, welche zu den gezählten digitalen
Daten D gehören,
abgespeichert worden sind, und nimmt die digitalen Daten mit einem
vorbestimmten Umwandlungszyklus auf und liest das Anzeigewinkelsignal θi der dazugehörigen Speicheradresse
aus.
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Dieser
Verarbeitungskreis 3 hat in Fällen, in denen ein preiswerter
IC, dessen Verarbeitungsgeschwindigkeit langsam im Vergleich zu
einem einzelnen Anzeigemessgerätantrieb
wie z. B. dem hier beschriebenen Geschwindigkeitsmessgeräts verwendet
wird, oder in Fällen,
in denen andere, in den Zeichnungen nicht dargestellte Anzeigemessgeräte, wie
z. B. ein Motorentachometer, ein Hitzeanzeiger, ein Thermometer,
ein Öldruckmessgerät und ein Spannungsmessgerät (diese
Messgeräte
können alle
Schrittmotortypmessgeräte
sein, oder andere Messbewegungen wie z. B. ein Kreuzspulentypmessgerät, bewegliches
Spulentypmessgerät
oder Ähnliche
können
gemeinsam verwendet werden), gleichzeitig zeitunterteilungsbetrieben
werden, wobei der Verarbeitungszyklus den Geschwindigkeitsmessgerät zugewiesen
ist, unzureichende Verarbeitungsfähigkeiten, um gleichmäßige Ansprechempfindlichkeit
zu erreichen.
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Außerdem hält das Abspeichern
der Anzeigewinkeldaten θi
in dem Speicher 10 des Verarbeitungsschalkreises 3 eine
große
Anzahl von Daten zum Erreichen einer gewünschten Auflösung, welche einem
vorherigen Anzeigebereich von einem Minimum (MIN) und Maximum (MAX)
der dem Messwert entsprechenden digitalen Daten D entspricht, vor, speichert
Anzeigewinkeldaten i in 0,5° Einheiten
im Verhältnis
zu einem Anzeigewinkel von 0° (MIN)
bis 360° (MAX)
z. B., und liest diese gespeicherten Anzeigewinkeldaten θi aus, welche
den digitalen Daten D in einem vorbestimmten Umwandlungszyklus entsprechen.
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Der
Glättungskreis 4 erhält eine
Differenz von geänderten
Anzeigewinkeldaten θ1,
d. h. eine Winkeldifferenz Δθ (θ1 – θ0) von aufeinander
folgenden Vorher- und Nachheranzeigewinkeldaten, ausgegeben nach
dem Umwandlungszyklus T von den vorhergehenden Anzeigewinkeldaten θ0 relativ
zu den Anzeigewinkeldaten θi,
welche zu dem Umwandlungszyklus T von dem Verarbeitungskreis 3 ausgegeben
wurden, umfasst ein Übergangsnetzwerk 11 zum
sequenziellen Hinzufügen
von Δθ/n entsprechenden
Winkeldaten bei jedem Trennungszyklus T/n (wo n eine Plural Ganzzahl
(plural integer) ist) welcher kürzer
ist als der Umwandlungszyklus T und ein Spannungsspeicher 12,
um dies umzuwandeln und ein zweiphasiges Antriebssignal zum Antreiben des
Schrittmotortypmessgerätes 6 basierend
auf den Anzeigewinkeldaten θ für jeden
Trennungszyklus T/n Ausgang mittels des Übergangsnetzwerks 11,
und erzeugt ein Spannungssignal wie z. B. in 2 dargestellt, über den
Ausgabekreis 5 zum Umwandeln in ein Spannungssignal, welches
an die Zweiphasenanregungsspule des Schrittmotors angelegt wird.
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Obwohl
die Signalwellenform zum Antreiben des Schrittmotors auf ein beliebiges
Zweiphasensignal über
die Anzahl von Zähnen
und Abstand des Zahnjochs eingestellt werden kann, und Daten aller Antriebswellenformen,
die allen Anzeigewinkeln innerhalb 360° entsprechen, in dem Spannungsspeicher 12 abgespeichert
werden können,
werden hier 60° Abschnitte
von Spannungsdaten, welche mittels Teilen von 360° auf 6 gebildet
werden, in dem Spannungsspeicher 12 als Schrittmotorantriebssignale
für das
Schrittmotortypmessgerät 6 vorgesehen,
und haben einen Aufbau, welcher die Speicherkapazität in einem
System, welches diese Daten in jedem Winkelbereich verwendet, vermindert.
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Mit
anderen Worten bewirkt die Spannungswellenform des Antriebssignals,
welches an die Zweiphasenanregungsspulen A und B mit Bezug auf den
360° Drehwinkel
des Zeigers 9 (gekoppelter Magnetrotor) des Schrittmotortypmessgeräts 6 angelegt wird,
wie in 2 dargestellt, eine Veränderung von im wesentlichen
SIN und COS Wellenformen innerhalb eines 60° Winkels, und breitet sich auf
alle der 60° Winkelbereich
A bis F mittels dieser Spannungswellenform aus. Dieser Ausbreitungsvorgang
kann anhand von Anzeigewinkeldaten θ ermittelt werden, welche dem
Anzeigebereich der digitalen Daten D entsprechen, speichert Antriebsspannungsdaten
V in dem Spannungsspeicher 12 bei einer Auflösung von 60° aufgeteilt
auf 512 (in dem Daten bei 60/512° Winkeldifferenzen
von θ0
bezüglich
0° bis 60° bezüglich 60° gespeichert
werden), und in Bezug auf die digitalen Daten D der Anzeigewinkelbereiche
b bis f sowie das Auslesen der Spannungsdaten V, welche den digitalen
Daten D entsprechen, ebenso wie des Ermitteln jedes Anzeigebereichs,
er kann die Spannungsdaten V innerhalb des vorbestimmten Bereichs
von dem Spannungsspeicher 12 auslesen und eine Anzeigestellung
auf einem Messgerät
durch eine Kombination mit dem vorbestimmten Bereich erhalten.
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In
dieser Hinsicht können
in Fällen,
in denen die Zähne
des Jochs des Schrittmotors in mindestens einer Gruppe jeweils in
den Anzeigebereichen der 2 angeordnet sind, weil die
Polstellung des Magnetrotors sich lediglich zu der Anregungsstellung
innerhalb dieses Bereichs bewegt, anstatt das die Antriebssignale
sich für
jeden Anzeigebereich unterscheiden, durch Ermitteln des Anzeigebereichs
basierend auf den digitalen Daten D die Spannungsdaten V, welche
aus dem Spannungsspeicher 12 ausgelesen wurden, ausgelesen
werden; z. B., falls die digitalen Daten D dem Anzeigewinkel 150° entsprechen,
wird der Bereich als c bestimmt und durch Auslesen von zu 30° gehörenden Daten
innerhalb des Bereiches von dem Spannungsspeicher 12 ist
das Antriebssignal wie in 2 abgebildet.
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Hier
ist die in 2 dargestellte Antriebswellenform
eine im wesentlichen gekrümmte
Wellenform, um einen gleichmäßigen Betrieb
des mechanischen Schrittvorgangs zu erhalten, die durch den Zahnabstand
des Jochs des Schrittmotors mittels sogenannter Mikroschritte festgelegt
ist. Tatsächlich sind
SIN und COS Wellenformen digitale winzige abgestufte Wellenformen
und der Abstand der Mikroschritte ist festgelegt die Änderungsrate
des durch das Messgerät
angezeigten Messwertes, d. h., die Winkelgeschwindigkeit des Zeigers,
und das Verarbeitungsvermögen
des Verarbeitungsschalkreises.
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Die
Anmelder der vorliegenden Erfindung haben Herstellungs- und Kenndatenversuche
an einem tatsächlichen
Anzeigemessgerät
basierend auf einem derartigen Grundaufbau und mit der Schrittmotorhaupteinheit
als Meßwerk
unter Verwendung des Schrittmotortypmessgeräts 6 durchgeführt, haben
eine Anregespule zum Anregen der zweiphasigen Antriebswellenform
um zwei kaskadierte Gießharzinduktionsspulen
herum gewickelt, haben Zahnjoche oberhalb und unterhalb jeder Induktionsspule aufgestapelt
und haben ein PM Gesenk von bekanntem Aufbau verwendet, um den bekannten
Magnetrotor drehbar in dem mittleren Abschnitt dieses Induktionsspulenstapels
zu befestigen.
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In
jedem Zahnjoch sind sechs Zähne
ausgebildet, welche einander gegenüberliegend bei jeder Phase
platziert sind, so dass über
den gesamten Umfang 24 Zähne
aneinander gereiht sind, und sind mit einem mechanischem Schrittabstand
von 15° ausgebildet
so dass vier Zähne
innerhalb jeder 60° Winkelgrenze
der in 2 dargestellten Anzeigebereiche a bis f entsprechen.
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Der
Verarbeitungskreis 3 führt
Zeitunterteilungsantrieb zum gleichzeitigen Antriebsverarbeiten anderer
Messgeräte
oder Alarmanzeigen mittels eines Mikrocomputers durch, und ein Umwandlungszyklus
T von 60 ms wird dem Geschwindigkeitsmessgerät zugeordnet eingestellt und
die Bewegung des Zeigers 9 wurde beobachtet, wenn die digitalen
Daten 9 nach verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten verändert wurden.
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Das
Einstellen des Unterteilungszyklus T/n des Übergangsnetzwerks 11 in
den Glättungskreis 4 zu
diesem Zeitpunkt wurde schrittweise durchgeführt durch Ändern von n, die Winkelgeschwindigkeit
wurde unter dem Unterteilungszyklus T/n, der auf diese Weise eingestellt
wurde, verändert,
und ein zulässiger
Wert, bei welchem festgestellt wurde, dass sich die Drehung des
Zeigers 9 mit ausreichender Gleichmäßigkeit drehte, selbst wenn
eine stufenweise Veränderung
der digitalen Daten D, d. h. Vorwärtsgeschwindigkeit, auftrat,
wurde ausgewählt.
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Obgleich
die Gleichmäßigkeit
der Drehung des Zeigers 9 gemäß der Beobachtungsgabe der
diesen betrachtenden Person variiert, haben die Anmelder der vorliegenden
Erfindung zusätzlich
zur Ermittlung von visueller Gleichmäßigkeit den Zeiger 9 tatsächlich bei
unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten gedreht und einen Unterteilungszyklus
mit relativ einheitlichen Änderungen
aufgrund der datencharakteristischen Wellenform ausgewählt bezüglich einer
Vielzahl von Winkelgeschwindigkeitsachsen einer Drehungsanzeigecharakteristik,
welche bei der Drehgeschwindigkeitsveränderungsrate des Zeigers 9 beobachtet
wurde (beispielsweise erhalten durch Befestigen eines optischen
Kodierers an der Zeigerachse und Messen von Veränderungen der Winkelgeschwindigkeit
des Zeigers).
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In
Wirklichkeit, sowie dem weiteren Einstellen des Umwandlungszyklus
T bei 16 ms, wird die Winkelgeschwindigkeit ω zu einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich
von 10°/Sekunde
Einheiten und einem hohen Geschwindigkeitsbereich von 100°/Sekunde
Einheiten innerhalb eines Bereiches von 10°/Sekunde bis 1.080°/Sekunde
verändert,
und unter diesen Bedingungen wird der Zyklus von 16 ms bis hin zu
Einheiten von 1 ms als kürzerem
Zyklus eingestellt, und die Drehgleichmäßigkeit des Zeigers 9 wird
bestätigt.
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Als
Ergebnis hieraus ist die Gleichmäßigkeit sichtbar
verbessert innerhalb des gesamten Bereiches von Winkelgeschwindigkeiten,
und ein Zyklus, der relativ gleichmäßig selbst bezüglich charakteristischer
Daten der Drehgeschwindigkeitsänderungsrate
ist, beträgt
8 ms oder weniger, wohingegen ein Zyklus, welcher sehr gleichmäßig ist,
wie durch die charakteristischen Daten angedeutet, und der stabile Gleichmäßigkeit
ohne sichtbare Unregelmäßigkeiten aus
Sicht eines Beobachters gewährleistet,
4 ms oder weniger beträgt.
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Dementsprechend
kann, wenn der Unterteilungszyklus T/n auf die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wobei der Umwandlungszyklus
T auf 16 ms eingestellt worden ist, eine zulässige Anzeigecharakteristik
in den der Hälfte
dieses Zyklus entsprechenden 8 ms als visuelles oder vergleichendes
Anzeigegerät
mit Drehgeschwindigkeitsänderungsrate
erreicht werden, und es wurde durch Wiederholen charakteristischer
Verifizierung auf diese Weise entschieden, dass ein Unterteilungszyklus,
bei dem die Drehgleichmäßigkeit des
Zeigers 9 günstig
ist, 8 ms oder weniger beträgt, und
optimal 4 ms oder weniger. Außerdem
wird in Fällen,
in denen der Umwandlungszyklus T beispielsweise 20 ms beträgt, der
Unterteilungszyklus T/n bei 5 ms (n = 4) mit 10 ms (n = 2), was
nahe bei 8 ms als Grenze ist, eingestellt, und in Fällen, in
denen der Umwandlungszyklus T 15 ms beträgt, wird der Unterteilungszyklus
T/n auf 5 ms (n = 3) eingestellt, woraufhin festgestellt wurde,
dass gleichmäßige Drehanzeige
des Zeigers 9 erreicht werden kann.
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3 (Ablaufender
Schaltplan) zeigt die Veränderungscharakteristik
der Anzeigewinkeldaten θ wo
n = 4 und der Divisionszyklus T/n (4 ms) mit Bezug auf die Konversationszyklus
T (16 ms) eingestellt wird, und bezüglich einer Änderung
des 16 ms Umwandlungszyklus, der dem Geschwindigkeitsmessgerät in dem
Verarbeitungskreis 3 zugeordnet wird, welcher mittels einer
Datentabelle in dem Speicher 10 die digitalen Daten D,
welche dieser Vorwärtsgeschwindigkeit
entsprechen, umwandelt, Daten werden in einem 4 ms Unterteilungszyklus
aktualisiert, aber wenn eine Veränderung
der Anzeigewinkeldaten in diesem 16 ms Umwandlungszyklus, d. h.
die Differenz Δθ von aufeinander
folgenden Vorher- und Nachheranzeigewinkeldaten, als 2° angenommen wird,
werden die in jedem 4 ms Unterteilungszyklus hinzugefügten und
aktualisierten Daten 2°/4
= 0,5°, und
wie in der Zeichnung dargestellt wird bezüglich der 2° Differenz zwischen Anzeigewinkeldaten θ0 bei dem
Punkt T0 und den Anzeigewinkeldaten θ1 an dem Punkt T1 nach dem
Umwandlungszyklus die Veränderung
an dem Punkt T1 erhalten, schrittweise jedes Mal um 0,5° nach oben
aktualisiert von der Anfangsunterteilungszyklusablaufzeit an, 4
ms nach dem Umwandlungszyklus T1, und nachfolgende Änderungen
von T2 an werden mittels desselben Ablaufs durchgeführt.
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Es
ist zu beachten, dass es abweichend von der zeitlichen Abstimmung
von 3, wo die 0,5° Rechenaktualisierung
mit der Anfangsunterteilungszykluszeit, welche 4 ms ab dem Umwandlungszyklus T1
ist, erfolgt, möglich
ist, wenn die Verarbeitung von dem Umwandlungszyklus T1 momentan
durchgeführt
werden kann, von einem im wesentlichen mit dem Konversionszyklus
T1 gleichzeitigem Zeitpunkt zu beginnen.
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Die
2° Änderung
alle 16 ms zu diesem Zeitpunkt ist der Drehwinkel des Zeigers 9,
und sofern das Geschwindigkeitsmessgerät derart ist, dass 240° auf der
Skala 8 von dessen Skalenscheibe 7 auf 180 Km/h
eingestellt wird, entspricht die Änderung der Anzeigewinkeldaten
2°/16 ms
der Veränderung
von 1,5 Km/h (180/240·2)
innerhalb 16 ms, dies entspricht einem Beschleunigungszuwachs von
94 Km/h in einer Sekunde, und obwohl dies eine Veränderung
ist, die es bei tatsächlicher
Vorwärtsbewegung
nicht gibt, ist das Unterteilungsergebnis, welches in 3 dargestellt
ist, durch den Unterteilungszyklus T/n als numerischer Wert zum
leichteren Verständnis
eingestellt.
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In
Wirklichkeit treten Veränderungen
extrem schnell auf, obwohl Geschwindigkeitsveränderungen während normaler Vorwärtsbewegung
nicht in gleichem Maße
als Winkelgeschwindigkeit während plötzlicher
Beschleunigung oder plötzlicher
Verzögerung
in Bezug auf ein Motortachometer auftreten, daher gibt es Zeiten,
wenn es 2° pro
16 ms erreicht, d. h. ein Anzeigewinkel von 125° oder mehr auf der Skalenscheibe
des Messgeräts
ist eine Sekunde, und die Drehanzeige in noch kleineren Winkelschritten
kann in 4 ms Zyklen jede 0,5° während derartiger Veränderungen
erreicht werden.
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In
solchen Fällen
wurde, obwohl Drehung in einem 0,5° Unterteilungszyklus in numerisch
großen Schrittwinkeln
erfolgt, weil die Winkelgeschwindigkeit eine schnelle Bewegung in
dem 4 ms Zyklus ist, wurde bestätigt,
dass dies eine visuell gleichmäßige Bewegung
ist, und in Fällen,
in denen die Winkelgeschwindigkeit langsam ist, z. B. eine Beschleunigung von
10 Km/h in einer Sekunde in einer normalen Vorwärtsbeschleunigung, kann Bewegung
in extrem kleinen Schritten von ungefähr 13° pro Sekunde, d. h. 0,05° in dem 4
ms Zyklus bei 240°·10/180
erreicht werden.
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Mit
der gespeicherter Datenauflösung
der vorliegenden Ausführungsform
sind 60/512°,
d. h. 0,117° Einheitsdaten
möglich,
auf diese Weise kann de facto der 0,05° Schritt, der bei dem 4 ms Zyklus möglich ist,
nicht erreicht werden, und obwohl 0,117° Schrittbetrieb in einem verstärkten 8
ms Zyklus möglich
ist, kann ein Schrittbetrieb in wenigstens den Einheiten von grundlegender
Datenauflösung
erreicht werden und visuell gibt es keinerlei Probleme.
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Ferner
kann, falls Daten mit genauerer Grundauflösung, d. h. Auflösung von
60/1200° oder mehr,
abgespeichert werden, der Schrittbetrieb von 0,05° in 4 ms
erreicht werden, und eine extrem gleichmäßige Anzeigecharakteristik
kann erreicht werden mittels eines Schrittbetriebs, der im großen und
ganzen nicht visuell beobachtet werden kann. Folglich – auch mit
Blick auf die Gleichmäßigkeit
dieser Winkelgeschwindigkeit – wurde
eine Charakteristik, welche visuell zulässig ist, mit ungefähr 8 ms
oder weniger als Datenaktualisierungszyklus bestätigt, und dies wurde als Unterteilungszyklus
ermittelt, der günstige
Gleichmäßigkeit
innerhalb des als Anzeigemessgerät
verwendeten Winkelgeschwindigkeitsbereiches sicherstellen konnte.
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In
einem Verarbeitungskreis, der innerhalb einer derartigen Antriebsvorrichtung
aufgebaut ist, sowie wenn ein Mikrocomputer verwendet wird und verschiedene
Arten von Messgerätantriebssteuerungen
mittels eines Rechenprogramms durchgeführt werden, kann der Glättungskreis
durch Kombinieren von Gatter- Schaltungen
mittels eines Halbleiters aufgebaut werden, und insbesondere ist
der Mikrocomputer effektiv einsetzbar, wenn es viele Lastregelungen
gibt.
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Wie
oben beschrieben, entsprechend der Antriebsvorrichtung für Schrittmotortypmessgeräte der vorliegenden
Erfindung, erhält
der Verarbeitungskreis zum Eingeben von Messwertdaten eine Differenz
von veränderten
Anzeigewinkeldaten 1, d. h. eine Winkeldifferenz Δθ (θ1 – θ0) von aufeinander folgenden
Vorher- und Nachheranzeigewinkeldaten, Ausgabe nach dem Umwandlungszyklus
T von den vorhergehenden Anzeigewinkeldaten θ0 bezüglich der Anzeigewinkeldaten θi Ausgabe
bei dem Umwandlungszyklus T und erzeugt ein unterteiltes Spannungssignal
mit einer extrem klein gestuften Wellenform mittels eines Glättungskreises
zum sequentiellen Hinzufügen
von Winkeldaten entsprechend Δθ/n bei jedem
Trennungszyklus T/n (wobei n eine Plural Ganzzahl (plural integer)
ist), welcher kürzer
ist, als der Umwandlungszyklus T.
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Dadurch
kann – obwohl
eine gleichmäßige Bewegung
in dem Umwandlungszyklus T des Verarbeitungskreises nicht erreicht
werden konnte – eine gleichmäßige Anzeigecharakteristik
in dem Unterteilungszyklus T/n erreicht werden, und insbesondere kann
in Fällen,
in denen der Unterteilungszyklus 8 ms oder weniger, oder optimal
4 ms oder weniger, ist, ein Schrittmotortypmessgerät mit einer
gleichmäßigen Anzeigecharakteristik,
welche nicht sichtbar unnatürlich
ist, erreicht werden.
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Folglich
kann bezüglich
Herstellungskosten, wenn teure Verarbeitungskreise nicht verwendet
werden oder wenn eine Verdichtungsbegrenzung des Rechenverarbeitungszyklus,
der einem Messgerät zugeordnet
ist, besteht, in dem Falle, dass viele Messgeräte Zeitunterteilungsbetrieben
werden, und in Fällen,
bei denen beispielsweise die Zuteilung des Rechenverarbeitungszyklus
des Verarbeitungskreises dem Antriebsaktualisierungszyklus, der
erforderlich ist, um den Zeiger gleichmäßig zu einem Messwert, bei
dem Änderungen
schwerwiegend sind, wie beispielsweise Motorumdrehungen, zu drehen,
nicht folgen kann und der Zeiger sich lediglich mit Unterbrechungen
bezüglich
Veränderungen
des Messwertes bewegen kann, eine gleichmäßige Anzeigecharakteristik
als Anzeigemessgerät
erreicht werden mittels Bewegung während des Unterteilungszyklus
mit Hilfe des Glättungskreises.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Wie
oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung zur Verwendung
in einem elektrischen Antrieb eines Anzeigemessgerätes angewendet
werden, wenn eine Miniaturisierung angestrebt wird, zum Eingeben
eines physikalischen Messwertes als ein elektrisches Signal und
zum Durchführen
einer zugehörigen
Anzeige auf einer Skala einer Skalenscheibe mit Hilfe eines Zeigers.