JP2006275786A - Pointer type measuring instrument - Google Patents

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Ryuji Saito
竜二 斉藤
Katsuhiro Sasaki
克洋 佐々木
Yuji Oguro
裕司 小黒
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pointer type measuring instrument in which heat generation can be restrained. <P>SOLUTION: This pointer type measuring instrument is provided with a stepping motor (movable magnet type electric motor) 7 for rotation-operating a rotor 72 comprising a permanent magnet, by magnetic torque generated with supply of an excitation current to excitation coils 75, 76, a pointer 6 with a position varied in response to the rotation of the rotor 72, and a control means 8 for supplying the excitation current for operating the rotor 72, based on an input signal in response to a measuring amount, to excitation coils 75, 76, and the magnetic torque when holding the rotor 72 in a prescribed position in order to maintain the position of the pointer 6 is set to get smaller than the magnetic torque when rotation-operating the rotor 72 in order to change the position of the pointer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば自動車、オートバイ、船舶をはじめとする移動体に搭載される指針式計器に関し、指針を移動させるアクチュエータとして例えばステッピングモータからなる可動磁石型電動機を用いた指針式計器に関する。   The present invention relates to a pointer-type instrument mounted on a moving body such as an automobile, a motorcycle, and a ship, and relates to a pointer-type instrument that uses a movable magnet type electric motor including a stepping motor as an actuator for moving the pointer.

ステッピングモータを用いた指針式計器として、例えば下記特許文献1に記載のものが知られている。
この指針式計器は、指針が装着された環状の移動部材をステッピングモータにより回転動作させるもので、移動部材は、指針の移動軌道に対応した形状の比較的径大な環状ギヤホイールからなり、可動磁石型電動機とはピニオンギヤを通じて連結されると共に、その周囲に分配配置されたローラ等の支承部材を通じて回転可能に支持されている。
特開2004−361183号公報
As a pointer-type instrument using a stepping motor, for example, one described in Patent Document 1 below is known.
This pointer-type instrument rotates an annular moving member equipped with a pointer by a stepping motor, and the moving member is made of a relatively large annular gear wheel having a shape corresponding to the moving path of the pointer. The magnet-type electric motor is connected through a pinion gear and is rotatably supported through a support member such as a roller distributed around the pinion gear.
JP 2004-361183 A

ところで、上記特許文献1のように、環状の移動部材を通じて指針を回転動作させるものではないが、ステッピングモータを用いた指針式計器の駆動方法として、例えば下記特許文献2に記載のものが知られている。   Incidentally, unlike the above-mentioned Patent Document 1, the pointer is not rotated through an annular moving member. However, as a method for driving a pointer-type instrument using a stepping motor, for example, the one described in Patent Document 2 below is known. ing.

当該特許文献2では、ステッピングモータを駆動制御する制御手段(マイクロコンピュータやモータ駆動回路)を有し、制御手段が所定の周期毎に順次算出される指示角データについて前回の指示角データと最新の指示角データとを比較して変化量(差分)を求め、この差分に相当するステップ数に対応したパルス信号をステッピングモータに出力し、指針を回転動作させるようにしており、パルス信号としては、常に一定の波形にて周期変化する励磁電流を用いるのが普通である。
特公平5−14206号公報
In the patent document 2, the control means (microcomputer or motor drive circuit) for driving and controlling the stepping motor is provided, and the control angle is calculated from the previous indication angle data and the latest regarding the indication angle data sequentially calculated at predetermined intervals. The amount of change (difference) is obtained by comparing with the command angle data, a pulse signal corresponding to the number of steps corresponding to this difference is output to the stepping motor, and the pointer is rotated. As the pulse signal, It is common to use an exciting current whose period constantly changes with a constant waveform.
Japanese Patent Publication No. 5-14206

しかしながら、特許文献1に記載された指針式計器は、体積が大きく重量も重い環状の移動部材を介して指針を駆動するものであるため、ステッピングモータにかかる負荷が大きく、モータ自体(コイル)やこれを駆動制御する回路素子の発熱が懸念される。特に速度計の場合、定速走行時には指針を所定の指示位置に維持すべくステッピングモータに一定の励磁電流を供給し続けることになるため、発熱量が多くなりやすい傾向がある。このため、例えば通気のために周辺構造を工夫したり、ヒートシンク等の放熱素子や放熱パターンを採用するといった熱対策が必要になることがあった。   However, since the pointer-type meter described in Patent Document 1 drives the pointer through an annular moving member that is large in volume and heavy, the load on the stepping motor is large, and the motor itself (coil) or There is concern about the heat generation of the circuit elements that drive and control this. In particular, in the case of a speedometer, a constant excitation current is continuously supplied to the stepping motor in order to maintain the pointer at a predetermined designated position during constant speed travel, and thus the amount of heat generation tends to increase. For this reason, for example, a countermeasure against heat such as devising a peripheral structure for ventilation or adopting a heat radiating element such as a heat sink or a heat radiating pattern may be required.

本発明は、この点に鑑みてなされたもので、その主な目的は、発熱を抑えることが可能な指針式計器を提供するものである。   The present invention has been made in view of this point, and its main object is to provide a pointer-type meter that can suppress heat generation.

本発明は、前記目的を達成するため、励磁コイルに励磁電流を供給することで生じる磁気トルクによって永久磁石からなるローターを回転動作させる可動磁石型電動機と、前記ローターの回転に応じてその位置が変化する指針と、
計測量に応じた入力信号に基づいて前記ローターを動作させる前記励磁電流を前記励磁コイルに供給する制御手段とを備え、前記指針の位置を変化させるために前記ローターを回転動作させるときの前記磁気トルクに対して、前記指針の位置を維持するために前記ローターを所定位置に保持させるときの前記磁気トルクが小さくなるように前記励磁電流を設定したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a movable magnet type electric motor that rotates a rotor made of a permanent magnet by a magnetic torque generated by supplying an exciting current to an exciting coil, and a position thereof according to the rotation of the rotor. Changing guidelines,
Control means for supplying the exciting coil with the exciting current for operating the rotor based on an input signal corresponding to a measured quantity, and rotating the rotor to change the position of the pointer. The exciting current is set such that the magnetic torque when the rotor is held at a predetermined position with respect to the torque is reduced in order to maintain the position of the pointer.

また本発明は、前記目的を達成するため、励磁コイルに励磁電流を供給することで生じる磁気トルクによって永久磁石からなるローターを回転動作させる可動磁石型電動機と、前記ローターの回転に応じてその位置が変化する指針と、計測量に応じた入力信号を所定の周期で指示角データに変換すると共に前記周期毎に前回の指示角データと最新の指示角データとを比較し、前回の指示角データに対して最新の指示角データが増減方向に変化したとき、その変化量に基づいて前記指針が最新の指示角データに対応した指示位置に向かうように前記ローターを回転させる前記励磁電流を前記励磁コイルに供給する第1の処理モードと、前回の指示角データと最新の指示角データとが等しいとき、前記指針の指示位置が維持されるように前記ローターを所定位置に保持させる前記励磁電流を前記励磁コイルに供給する第2の処理モードとを実行する制御手段とを備え、前記第1の処理モードにおいて前記ローターに働く前記磁気トルクに対して、前記第2の処理モードにおいて前記ローターに働く前記磁気トルクが小さくなるように前記励磁電流を設定したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a movable magnet type motor that rotates a rotor made of a permanent magnet by a magnetic torque generated by supplying an exciting current to an exciting coil, and a position thereof according to the rotation of the rotor. The guide angle is changed, and the input signal corresponding to the measured amount is converted into the command angle data at a predetermined cycle, and the previous command angle data and the latest command angle data are compared for each cycle, and the previous command angle data When the latest command angle data changes in the increasing / decreasing direction, the excitation current for rotating the rotor so that the pointer moves to the command position corresponding to the latest command angle data based on the change amount is excited. When the first processing mode to be supplied to the coil is the same as the previous indication angle data and the latest indication angle data, the low-point direction is maintained so that the indication position of the pointer is maintained. Control means for executing the second processing mode for supplying the exciting current to the exciting coil to hold the magnet in a predetermined position, and for the magnetic torque acting on the rotor in the first processing mode, The exciting current is set so that the magnetic torque acting on the rotor is reduced in the second processing mode.

また本発明は、前記可動磁石型電動機が前記励磁コイルの磁界を前記ローターに導く櫛歯形ヨークを含むクローポール式PM型ステッピングモータであることを特徴とする。   The present invention is also characterized in that the movable magnet type motor is a claw pole type PM stepping motor including a comb-shaped yoke for guiding the magnetic field of the exciting coil to the rotor.

また本発明は、前記指針が当該指針の移動軌道に対応した形状の移動部材に支持され、この移動部材を前記可動磁石型電動機が移動させることで前記指針の位置を変化させることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the pointer is supported by a moving member having a shape corresponding to the moving track of the pointer, and the position of the pointer is changed by moving the moving member by the movable magnet type motor. .

本発明によれば、初期の目的を達成でき、発熱を低減することが可能な指針式計器を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a pointer-type meter that can achieve the initial purpose and can reduce heat generation.

図1〜図5は、本発明の一実施形態を示すもので、図1は本実施形態による指針式計器の分解斜視図、図2は本実施形態にて採用されるステッピングモータの断面図、図3は本実施形態におけるステッピングモータの駆動システムを示すブロック図、図4は本実施形態におけるステッピングモータを動作させるための処理フローを示すフローチャート図、図5は励磁電流の出力波形と対応する指針の指示角を示すタイミング図である。   1 to 5 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of a pointer-type instrument according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of a stepping motor employed in the present embodiment, FIG. 3 is a block diagram showing a stepping motor drive system in the present embodiment, FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow for operating the stepping motor in the present embodiment, and FIG. 5 is a pointer corresponding to the output waveform of the excitation current. It is a timing diagram which shows the designated angle.

本実施形態による指針式計器は、例えば、自動車用の速度計からなるもので、図1に示すように、回路基板1と、この回路基板1上に配置される表示装置2と、この表示装置2の前方に配置される支持部材3と、この支持部材3によって回転移動可能に支持される移動部材4と、この移動部材4の前方に配置さえる表示板5と、移動部材4に連結され、その回転移動に伴って表示板5上を移動する指針6と、表示装置2と共に回路基板1上に配置され、移動部材4を回転移動させるステッピングモータ(可動磁石型電動機)7と、このステッピングモータ6の動作を制御する制御手段8(図3参照)とを有しており、表示装置2によって提供される表示情報の外周を指針6が回転移動する所謂、センターレスメータを構成するものである。   The pointer-type meter according to the present embodiment includes, for example, a speedometer for automobiles. As shown in FIG. 1, a circuit board 1, a display device 2 disposed on the circuit board 1, and the display device 2, connected to the moving member 4, a supporting member 3 disposed in front of the moving member 4, a moving member 4 supported rotatably by the supporting member 3, a display plate 5 disposed in front of the moving member 4, A pointer 6 that moves on the display board 5 along with the rotational movement, a stepping motor (movable magnet type electric motor) 7 that is arranged on the circuit board 1 together with the display device 2 and rotates the moving member 4, and the stepping motor. And a control means 8 (see FIG. 3) for controlling the operation of the display 6 and constitutes a so-called centerless meter in which the pointer 6 rotates around the outer periphery of the display information provided by the display device 2. .

回路基板1は、例えば硬質基板からなり、表示装置2やステッピングモータ7をはじめ、指針式計器の各要素を動作させるに必要な回路パターンや各種回路素子(図示しない)が設けられる他、制御手段8も搭載される。   The circuit board 1 is made of, for example, a hard board, and is provided with a circuit pattern and various circuit elements (not shown) necessary for operating each element of the pointer-type instrument including the display device 2 and the stepping motor 7, as well as control means. 8 is also installed.

表示装置2は、例えばTFT(薄膜トランジスタ)型液晶表示器からなり、内部に図示省略したバックライトユニットを含んでいる。表示装置2に表示される表示情報は任意であるが、本例では例えば自動車の走行距離、各種警報・報知情報、ナビゲーション情報を表示する。   The display device 2 is composed of, for example, a TFT (thin film transistor) type liquid crystal display, and includes a backlight unit (not shown) inside. The display information displayed on the display device 2 is arbitrary, but in this example, for example, the travel distance of the automobile, various alarm / notification information, and navigation information are displayed.

支持部材3は、例えば環状の合成樹脂部品からなり、表示装置2の表示面を透過可能とする第1の透視部31と、移動部材4をラジアル方向及びスラスト方向に支持する支持部32とを備えている。   The support member 3 is made of, for example, an annular synthetic resin component, and includes a first see-through portion 31 that can transmit the display surface of the display device 2 and a support portion 32 that supports the moving member 4 in the radial direction and the thrust direction. I have.

移動部材4は、例えば支持部32に収容支持される、環状の合成樹脂部品からなり、第1の透視部31に対応し表示装置2の表示面を透過可能とする第2の透視部41と、ステッピングモータ7と連結するための連続歯(ギヤ列)42と、指針6を支持・装着するための突出部43とを備えている。   The moving member 4 is made of, for example, an annular synthetic resin component that is accommodated and supported by the support portion 32, and corresponds to the first see-through portion 31 and is capable of transmitting the display surface of the display device 2. , A continuous tooth (gear train) 42 for connecting to the stepping motor 7 and a protrusion 43 for supporting and mounting the pointer 6 are provided.

表示板5は、例えば合成樹脂板の印刷を施してなる印刷パネルからなり、第1,第2の透視部31,41に対応する第3の透視部51と、パネル指針6の指示対象となる目盛、文字等の指標部52とその背景部53とを構成する印刷層とを備えており、この場合、指標部52は光透過性に、背景部53は遮光性を有するように印刷形成されている。   The display board 5 is composed of, for example, a print panel obtained by printing a synthetic resin plate, and is a target of the third see-through part 51 corresponding to the first and second see-through parts 31 and 41 and the panel pointer 6. In this case, the index portion 52 is printed so as to be light transmissive, and the background portion 53 is light-shielded. ing.

また表示板5の背後には、これを背後から照明する、例えば無機電界発光素子パネルからなる第1の光源5aが重ねられ、指標部52を透過照明する構成となっている。なおこの場合、第1の光源5aはドーナツ型に形成され、表示装置2の表示面を遮らないようになっている。   In addition, behind the display panel 5, a first light source 5a made of, for example, an inorganic electroluminescence element panel is illuminated so as to illuminate the display panel 5 from behind. In this case, the first light source 5a is formed in a donut shape so as not to block the display surface of the display device 2.

指針6は、例えば棒状に延びる透明合成樹脂材に適宜着色を施してなり、移動部材4の突出部43に装着されることで、表示板5の第3の透視部51を経由して表示板5上に延在し、移動部材4の回転移動に応じて表示板5上を移動する。   The pointer 6 is formed by appropriately coloring a transparent synthetic resin material extending in a rod shape, for example, and is attached to the protruding portion 43 of the moving member 4 so that the display plate 5 passes through the third see-through portion 51 of the display plate 5. 5 and moves on the display board 5 in accordance with the rotational movement of the moving member 4.

また指針6の一端に対向するように、例えば発光ダイオードからなる第2の光源6aが対向配置され、指針6を発光させる構成となっている。なお第2の光源5aは、遮光性カバー6bによって覆われる。   In addition, a second light source 6 a made of, for example, a light emitting diode is disposed to face one end of the pointer 6 so that the pointer 6 emits light. The second light source 5a is covered with a light shielding cover 6b.

ステッピングモータ7は、例えばクローポール(櫛歯)式PM型ステッピングモータからなり、図2に詳しく示すように、回転軸71を有するローター72(図中1点鎖線で示す)と、このローター72の周面に対向する複数の極歯731,732,741,742を延設するヨーク73,74及びこのヨーク73,74を磁化させる励磁コイル75,76を有するステータA,Bとからなり、制御手段8を通じて、ステータA,Bの各々の励磁コイル75,76に、測定量に応じた励磁電流を供給することで生じる磁気トルクによって、ローター72を回転動作させるもので、回転軸71には、移動部材4の連続歯42に噛み合うピニオンギヤ77が固定され、ローター72の回転をピニオンギヤ77を介して移動部材4に伝達し、指針6を移動させる構成である。   The stepping motor 7 is composed of, for example, a claw pole (comb tooth) type PM stepping motor. As shown in detail in FIG. 2, a rotor 72 having a rotating shaft 71 (indicated by a one-dot chain line in the figure) and a rotor 72 Control means comprising yokes 73, 74 extending a plurality of pole teeth 731, 732, 741, 742 facing the peripheral surface, and stators A, B having exciting coils 75, 76 for magnetizing the yokes 73, 74 8, the rotor 72 is rotated by a magnetic torque generated by supplying an excitation current corresponding to the measured amount to the excitation coils 75 and 76 of the stators A and B. A pinion gear 77 that meshes with the continuous teeth 42 of the member 4 is fixed, and the rotation of the rotor 72 is transmitted to the moving member 4 via the pinion gear 77, and the pointer 6 A configuration in which moved.

次に図3に基づいて制御手段8を説明する。
制御手段8は、予め定められた処理プログラムを実行するマイクロコンピュータ81と、マイクロコンピュータ81が実行するプログラムや各種必要データを予め記憶した読み出し専用のROM82と、必要データを一時的に記憶する読み書き可能なRAM83と、マイクロコンピュータ81からの指令に基づいてステッピングモータ7のコイル75,76に所定の励磁電流を供給しステッピングモータ7を動作させる電流出力回路84と、同じくマイクロコンピュータ81からの指令に基づいて表示装置2に所定の表示情報を表示させる表示出力回路85とから構成され、入力端子(群)8aを通じて受信した入力信号に基づいて、ステッピングモータ7と表示装置2を動作させる。
Next, the control means 8 will be described with reference to FIG.
The control means 8 includes a microcomputer 81 that executes a predetermined processing program, a read-only ROM 82 that stores programs executed by the microcomputer 81 and various necessary data in advance, and a read / write function that temporarily stores necessary data. RAM 83, a current output circuit 84 for operating the stepping motor 7 by supplying a predetermined excitation current to the coils 75 and 76 of the stepping motor 7 based on a command from the microcomputer 81, and also based on a command from the microcomputer 81 The display output circuit 85 displays predetermined display information on the display device 2, and the stepping motor 7 and the display device 2 are operated based on an input signal received through the input terminal (group) 8a.

次に図4に基づいて、制御手段8によるステッピングモータ7の作動制御処理について説明する。なお図4においては、図示しないイグニッションスイッチがオンされ、既に自動車が走行状態にあるものとする。なお表示装置2の作動制御処理については、説明を省略する。   Next, the operation control process of the stepping motor 7 by the control means 8 will be described based on FIG. In FIG. 4, it is assumed that an ignition switch (not shown) is turned on and the vehicle is already in a running state. The description of the operation control process of the display device 2 is omitted.

すなわち、制御手段8は、待機状態となるステップS1を経て、ステップS2において例えば速度センサや車内通信システムからの速度に比例した計測信号(入力信号)が受信されたか否かを判定する。なおこの場合、計測信号は一定の時間間隔(周期)をもって連続的に受信されるようになっている。   That is, the control means 8 determines whether or not a measurement signal (input signal) proportional to the speed from, for example, a speed sensor or an in-vehicle communication system has been received in step S2 after step S1 that is in a standby state. In this case, the measurement signal is received continuously at a constant time interval (period).

ステップS2の判定結果が「N(no)」のとき、ステップS3にて、前記イグニッションスイッチからのオフ信号を受信したか否かに基づいて、スイッチオフか否かが判定され、ステップS3の判定が「Y(yes)」のときは、処理終了となり、「N(no)」のときは、ステップS1に戻って再び待機となる。   When the determination result in step S2 is “N (no)”, it is determined in step S3 whether or not the switch is off based on whether or not an off signal from the ignition switch is received. Is “Y (yes)”, the process is terminated. If “N (no)”, the process returns to step S1 and again waits.

ステップS2の判定結果が「Y」のとき、ステップS4にて、受信した(最新の)計測信号を所定のプログラムに従って演算処理し、最新の指示角データSP(t)に変換する。   When the determination result in step S2 is “Y”, in step S4, the received (latest) measurement signal is arithmetically processed according to a predetermined program and converted to the latest indication angle data SP (t).

続くステップS5では、前回の指示角データ(一周期前に求めた指示角データ)SP(t−1)をRAM83から読み出し、続くステップS6にて、前回の指示角データSP(t−1)に対する最新の指示角データSP(t)の比較が行われ、ここでは前回の指示角データSP(t−1)に対する最新の指示角データSP(t)の変化量(差分)が「0」であるか否か、すなわち前回の指示角データSP(t−1)と最新の指示角データSP(t)とが等しいか否かが判定される。   In the subsequent step S5, the previous instruction angle data (instruction angle data obtained one cycle ago) SP (t-1) is read from the RAM 83, and in the subsequent step S6, the previous instruction angle data SP (t-1) is read. The latest indication angle data SP (t) is compared. Here, the change amount (difference) of the latest indication angle data SP (t) with respect to the previous indication angle data SP (t−1) is “0”. It is determined whether or not the previous instruction angle data SP (t-1) is equal to the latest instruction angle data SP (t).

ステップS6の判定結果がN、すなわち前回の指示角データSP(t−1)に対して、最新の指示角データSP(t)が増加方向または減少方向の何れかに変化したとき、ステップS7にて、指示角データSP(t−1)に対する最新の指示角データSP(t)の差分値がステップ数nに換算され、続くステップS8で換算したステップ数nに対応する電流波形データがROM内に格納されている波形パターンテーブルから読み出され、ステップS9にて、その電流波形データに対応する励磁電流が第1の処理モードに基づく励磁電流(後述)として電流出力回路84を通じて出力される。   When the determination result of step S6 is N, that is, when the latest instruction angle data SP (t) has changed in either the increasing direction or the decreasing direction with respect to the previous instruction angle data SP (t-1), the process proceeds to step S7. Thus, the difference value of the latest indication angle data SP (t) with respect to the indication angle data SP (t−1) is converted into the step number n, and the current waveform data corresponding to the step number n converted in the subsequent step S8 is stored in the ROM. In step S9, the excitation current corresponding to the current waveform data is output through the current output circuit 84 as an excitation current (described later) based on the first processing mode.

これによりステッピングモータ7の励磁コイル75,76には、指針6を新たな位置に向けて変化させるために、ローター72を必要なステップ数n分回転動作させる磁気トルクが発生し、これによりローター72が必要な角度または回転数分回転動作し、この回転動作に連動して指針6の位置が変化する。   As a result, magnetic torque is generated in the exciting coils 75 and 76 of the stepping motor 7 to rotate the rotor 72 by the required number n of steps in order to change the pointer 6 toward a new position. Is rotated by the required angle or number of rotations, and the position of the pointer 6 is changed in conjunction with this rotation operation.

ステップS9の終了後は、ステップS12を経由してステップS1に戻るが、ステップS12では、それまで最新であった指示角データSP(t)を次回の周期での指示角算出処理(ステップS4)に向けて、前回の指示角データSP(t−1)として更新する処理が行われる。   After completion of step S9, the process returns to step S1 via step S12. In step S12, the instruction angle data SP (t) that has been updated so far is used to calculate the instruction angle in the next cycle (step S4). The process of updating as the previous instruction angle data SP (t-1) is performed.

ステップS6の判定結果がY、すなわち前回の指示角データSP(t−1)に対する最新の指示角データSP(t)の変化量(差分)が「0」のときはステップS10に進み、ここでステップ数n=0に対応する電流波形データが、ROM内に格納されている波形パターンテーブルから読み出され、ステップS11にて、その電流波形データに対応する励磁電流が第2の処理モードに基づく励磁電流(後述)として電流出力回路84を通じて出力される。   If the determination result in step S6 is Y, that is, if the change amount (difference) in the latest instruction angle data SP (t) with respect to the previous instruction angle data SP (t−1) is “0”, the process proceeds to step S10. Current waveform data corresponding to the step number n = 0 is read from the waveform pattern table stored in the ROM. In step S11, the excitation current corresponding to the current waveform data is based on the second processing mode. An exciting current (described later) is output through the current output circuit 84.

これによりステッピングモータ7の励磁コイル75,76には、指針6を所定の位置で維持するために、ローター72を所定の回転位置で保持する磁気トルクが発生し、これによりローター72が所定位置に保持される共に指針6も所定の指示位置を維持する。   As a result, magnetic torque is generated in the exciting coils 75 and 76 of the stepping motor 7 so as to hold the rotor 72 at a predetermined rotational position in order to maintain the pointer 6 at a predetermined position. While being held, the pointer 6 also maintains a predetermined indicated position.

そして、ステップS11の終了後は、ステップS12を経由してステップS1に戻るが、ステップS12の処理内容は前記の通りである。   And after completion | finish of step S11, it returns to step S1 via step S12, but the processing content of step S12 is as above-mentioned.

次に図5に基づいて、励磁電流の出力波形と指針の指示角との関係について説明する。   Next, the relationship between the output waveform of the excitation current and the pointing angle of the pointer will be described with reference to FIG.

図5において、本実施形態における励磁電流波形は、1−2相励磁バイポーラ方式の励磁パターンに対応したもので、時刻t0〜t4は励磁電流の1回の出力周期区分を示すものである。   In FIG. 5, the excitation current waveform in the present embodiment corresponds to the excitation pattern of the 1-2 phase excitation bipolar system, and the times t0 to t4 indicate one output cycle section of the excitation current.

まず時刻t0〜t1までの出力周期では、図4中、ステップS7〜ステップS9までの処理に基づく励磁電流が出力されている。すなわち、ステップS7においてステップ数n=「5」に換算し、この「5」なる換算結果に基づいてステップS8にて「tn−2」なるパターンの電流波形パターンを読み出し、この波形パターンに対応した励磁電流をステップS9にて出力することで、指針6の位置が5ステップ分増加方向に変化している。   First, in the output cycle from time t0 to t1, the excitation current based on the processing from step S7 to step S9 in FIG. 4 is output. That is, in step S7, the number of steps is converted to n = “5”, and based on the conversion result of “5”, a current waveform pattern of a pattern “tn−2” is read out in step S8, and this waveform pattern is supported. By outputting the exciting current in step S9, the position of the pointer 6 is changed in the increasing direction by 5 steps.

続く時刻t1〜t2までの出力周期では、図4中、ステップS10〜S11までの処理に基づく励磁電流が出力されている。すなわち、ステップS10においてステップ数n=「0」に基づいて「tn−1」なるパターンの電流波形パターンを読み出し、この波形パターンに対応した励磁電流をステップS11にて出力することで、指針6が所定位置に維持されている。   In the subsequent output cycle from time t1 to time t2, the excitation current based on the processing from step S10 to step S11 in FIG. 4 is output. That is, in step S10, the current waveform pattern of the pattern “tn−1” is read based on the number of steps n = “0”, and the excitation current corresponding to this waveform pattern is output in step S11. It is kept in place.

続く時刻t2〜t3までの出力周期では、図4中、ステップS7〜ステップS9までの処理に基づく励磁電流が出力されている。すなわち、ステップS7においてステップ数n=「−3」に換算し、この「−3」なる換算結果に基づいてステップS8にて「tn」なるパターンの電流波形パターンを読み出し、この波形パターンに対応した励磁電流をステップS9にて出力することで、指針6の位置が3ステップ分減少方向に変化している。   In the subsequent output period from time t2 to time t3, the excitation current based on the processing from step S7 to step S9 in FIG. 4 is output. That is, in step S7, the number of steps n = “− 3” is converted, and based on the conversion result “−3”, the current waveform pattern of the pattern “tn” is read out in step S8, and this waveform pattern is supported. By outputting the exciting current in step S9, the position of the pointer 6 is changed in the decreasing direction by three steps.

続く時刻t3〜t4までの出力周期では、図4中、ステップS10〜S11までの処理に基づく励磁電流が出力されている。すなわち、ステップS10においてステップ数n=「0」に基づいて「tn+1」なるパターンの電流波形パターンを読み出し、この波形パターンに対応した励磁電流をステップS11にて出力することで、指針6が所定位置に維持されている。   In the subsequent output cycle from time t3 to t4, the excitation current based on the processing from step S10 to step S11 in FIG. 4 is output. That is, in step S10, a current waveform pattern having a pattern of “tn + 1” is read based on the number of steps n = “0”, and an excitation current corresponding to this waveform pattern is output in step S11. Is maintained.

ここで指針6の位置が変化する時刻t0〜t1及び時刻t2〜t3の出力周期における励磁電流波形と、指針6の位置が変化せずに維持となる時刻t1〜t2及び時刻t3〜t4の出力周期における励磁電流波形とを比較すると、時刻t0〜t1及び時刻t2〜t3の出力周期では、通常値となる励磁電流が用いられており、この通常値による励磁電流出力を図4中、ステップS9の第1の処理モードでの励磁電流出力処理としており、一方、時刻t1〜t2及び時刻t3〜t4の出力周期では、励磁電流の値(絶対値)が点線にて示す通常値に対して減少する(小さくなる)ように補正(電流制限)した値が用いられており、この補正値による励磁電流出力を図4中、ステップS11の第2の処理モードでの励磁電流出力としている。   Here, the excitation current waveform in the output period of time t0 to t1 and time t2 to t3 when the position of the pointer 6 changes, and the output of time t1 to t2 and time t3 to t4 where the position of the pointer 6 is maintained without changing. Comparing with the excitation current waveform in the period, the excitation current having the normal value is used in the output period of time t0 to t1 and time t2 to t3, and the excitation current output based on this normal value is shown in step S9 in FIG. In the first processing mode, the excitation current output process is performed. On the other hand, in the output period from time t1 to t2 and from time t3 to t4, the value (absolute value) of the excitation current decreases from the normal value indicated by the dotted line. The value corrected (current limited) so as to be (smaller) is used, and the excitation current output based on this correction value is the excitation current output in the second processing mode of step S11 in FIG.

また時刻t1〜t2及び時刻t3〜t4の出力周期における励磁電流値の補正は、時刻t1〜t2及び時刻t3〜t4の出力周期中、励磁電流の値(絶対値)が小さくなるように、点線にて示す通常値に所定の係数(正の純小数)を乗算した値である。なお時刻t3〜t4において、励磁コイル76側に流す励磁電流が通常値と等しくなっているのは、通常値が「0」であるため(0×係数=0)である。   In addition, the correction of the excitation current value in the output cycle from time t1 to t2 and from time t3 to t4 is performed so that the value (absolute value) of the excitation current becomes small during the output cycle from time t1 to t2 and from time t3 to t4. Is a value obtained by multiplying the normal value indicated by a predetermined coefficient (positive pure decimal). It should be noted that the excitation current flowing to the excitation coil 76 side from time t3 to t4 is equal to the normal value because the normal value is “0” (0 × coefficient = 0).

このように、指針6の位置が変化せずに維持となるときは、励磁電流の値が小さくなるように電流制限した補正値を用いて磁気トルクを低下させ、指針6の位置が変化するときは、通常値(補正しない値)を用いて、指針6位置の維持時よりも大きくすることにより、常時通常値を用いて駆動した場合と比較して、消費電流を低減させることができ、これにより発熱を抑えることができる。   Thus, when the position of the pointer 6 is maintained without changing, the magnetic torque is reduced using the correction value that is current-limited so that the value of the excitation current becomes small, and the position of the pointer 6 changes. By using a normal value (value that is not corrected) and making it larger than when the pointer 6 position is maintained, current consumption can be reduced compared to the case of driving using the normal value at all times. Can suppress heat generation.

なお励磁電流の値が小さくなるように電流制限した補正値を用いることにより、通常値(補正しない値)を用いた場合と比較すると、ローター72に働く磁気トルクが小さくなるが、指針6の位置を維持するときは、指針6の位置を変化させるときほどの大きな磁気トルクは不要であり、指針6を所定位置に維持しておけるだけの磁気トルクが得られれば十分である。   By using a correction value in which the current is limited so that the value of the excitation current is small, the magnetic torque acting on the rotor 72 is small compared to the case of using a normal value (a value that is not corrected). Is not required to be as large as when the position of the pointer 6 is changed, and it is sufficient if a magnetic torque sufficient to maintain the pointer 6 at a predetermined position is obtained.

以上のように、本実施形態では、励磁コイル75,76に励磁電流を供給することで生じる磁気トルクによって永久磁石からなるローター72を回転動作させるステッピングモータ(可動磁石型電動機)7と、ローター72の回転に応じてその位置が変化する指針6と、計測量に応じた入力信号に基づいてローター72を動作させる励磁電流を励磁コイル75,76に供給する制御手段8とを備え、指針6の位置を変化させるためにローター72を回転動作させるときの磁気トルクに対して、指針6の位置を維持するためにローター72を所定位置に保持させるときの磁気トルクが小さくなるように励磁電流を設定したことにより、発熱を抑えることができる。   As described above, in the present embodiment, the stepping motor (movable magnet type motor) 7 that rotates the rotor 72 made of a permanent magnet by the magnetic torque generated by supplying the exciting current to the exciting coils 75 and 76, and the rotor 72 And a control means 8 for supplying an exciting current for operating the rotor 72 to the exciting coils 75 and 76 based on an input signal corresponding to the measured amount. The excitation current is set so that the magnetic torque when the rotor 72 is held at a predetermined position in order to maintain the position of the pointer 6 is smaller than the magnetic torque when the rotor 72 is rotated to change the position. As a result, heat generation can be suppressed.

すなわち、本実施例では、制御手段8が計測量に応じた入力信号を所定の周期で指示角データに変換すると共に前記周期毎に前回の指示角データと最新の指示角データとを比較し、前回の指示角データに対して最新の指示角データが増減方向に変化したとき、その変化量に基づいて指針6が最新の指示角データに対応した指示位置に向かうようにローター72を回転させる励磁電流を励磁コイル75,76に供給する第1の処理モードS9と、前回の指示角データと最新の指示角データとが等しいとき、指針6の指示位置が維持されるようにローター72を所定位置に保持させる励磁電流を励磁コイル75,76に供給する第2の処理モードS11とを実行し、第1の処理モードS9においてローター72に働く磁気トルクに対して、第2の処理モードS11においてローター72に働く磁気トルクが小さくなるように励磁電流を設定したことにより、発熱を抑えることができる。   That is, in the present embodiment, the control means 8 converts the input signal according to the measurement amount into the instruction angle data at a predetermined period and compares the previous instruction angle data with the latest instruction angle data for each period, When the latest command angle data changes in the increase / decrease direction with respect to the previous command angle data, excitation is performed to rotate the rotor 72 so that the pointer 6 is directed to the command position corresponding to the latest command angle data based on the change amount. When the first processing mode S9 in which current is supplied to the exciting coils 75 and 76 and the previous instruction angle data and the latest instruction angle data are equal, the rotor 72 is moved to a predetermined position so that the indicated position of the pointer 6 is maintained. The second processing mode S11 for supplying the exciting current to be held to the exciting coils 75 and 76 is executed, and the second torque is applied to the magnetic torque acting on the rotor 72 in the first processing mode S9. By setting the excitation current so that the magnetic torque is reduced acting on the rotor 72 in the sense mode S11, it is possible to suppress heat generation.

また本発明は、可動磁石型電動機として、発熱しやすいクローポール式PM型ステッピングモータを用いた場合、特に有用である。   The present invention is particularly useful when a claw-pole PM stepping motor that easily generates heat is used as the movable magnet type electric motor.

また本発明は、指針6がその移動軌道に対応した形状の移動部材4に支持され、この移動部材4をステッピングモータが移動させることで指針6の位置を変化させるために発熱しやすい指針式計器に適用すると、特に有用である、   Further, according to the present invention, the pointer 6 is supported by the moving member 4 having a shape corresponding to the moving track, and the stepping motor moves the moving member 4 to change the position of the pointer 6 to easily generate heat. Is particularly useful when applied to,

なお本実施形態では、移動部材4を寸法安定の合成樹脂材料から形成したが、移動部材4を柔軟性部材にて形成し、指針6の移動軌跡を自由に変化させても良い。   In the present embodiment, the moving member 4 is formed of a dimensionally stable synthetic resin material. However, the moving member 4 may be formed of a flexible member, and the movement locus of the pointer 6 may be freely changed.

また本実施形態では、可動磁石型電動機として、クローポール式PM型ステッピングモータを用いたが、可動磁石型電動機であればその形式は任意である。   In the present embodiment, a claw pole PM type stepping motor is used as the movable magnet type motor. However, the type is arbitrary as long as it is a movable magnet type motor.

また本実施形態では、図5に示す励磁電流波形を用いたが、可動磁石型電動機の種類やタイプによって励磁電流波形は任意であり、励磁電流は、指針6の位置を変化させるためにローター72を回転動作させるときの磁気トルクに対して、指針6の位置を維持するためにローター72を所定位置に保持させるときの磁気トルクが小さくなるように設定されていれば良い。   In the present embodiment, the excitation current waveform shown in FIG. 5 is used. However, the excitation current waveform is arbitrary depending on the type and type of the movable magnet type motor, and the excitation current changes the position of the pointer 6 to the rotor 72. The magnetic torque when the rotor 72 is held at a predetermined position in order to maintain the position of the pointer 6 may be set to be small with respect to the magnetic torque when rotating the.

本発明の一実施形態による指針式計器の分解斜視図。The disassembled perspective view of the pointer type meter by one Embodiment of this invention. 本実施形態にて採用されるステッピングモータの断面図。Sectional drawing of the stepping motor employ | adopted in this embodiment. 本実施形態におけるステッピングモータの駆動システムを示すブロック図。The block diagram which shows the drive system of the stepping motor in this embodiment. 本実施形態におけるステッピングモータを動作させるための処理フローを示すフローチャート図。The flowchart figure which shows the processing flow for operating the stepping motor in this embodiment. 励磁電流の出力波形と対応する指針の指示角を示すタイミング図。The timing diagram which shows the indication angle of the pointer | guide corresponding to the output waveform of an exciting current.

符号の説明Explanation of symbols

1 回路基板
2 表示装置
3 支持部材
4 移動部材
5 表示板
5a 第1の光源
6 指針
6a 第2の光源
6b 遮光性カバー
7 ステッピングモータ
8 制御手段
31 第1の透視部
32 支持部
41 第2の透視部
42 連続歯(ギヤ列)
43 突出部
51 第3の透視部
52 指標部
53 背景部
71 回転軸
72 ローター
73,74 ヨーク
75,76 励磁コイル
77 ピニオンギヤ
81 マイクロコンピュータ
82 ROM
83 RAM
84 電流出力回路
85 表示出力回路
731,732,741,742 極歯
A,B ステータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Circuit board 2 Display apparatus 3 Support member 4 Moving member 5 Display board 5a 1st light source 6 Pointer 6a 2nd light source 6b Light-shielding cover 7 Stepping motor 8 Control means 31 1st see-through | perspective part 32 Support part 41 2nd See-through part 42 Continuous teeth (gear train)
43 Projection portion 51 Third perspective portion 52 Index portion 53 Background portion 71 Rotating shaft 72 Rotor 73, 74 Yoke 75, 76 Excitation coil 77 Pinion gear 81 Microcomputer 82 ROM
83 RAM
84 Current output circuit 85 Display output circuit 731, 732, 741, 742 Polar teeth A, B Stator

Claims (4)

励磁コイルに励磁電流を供給することで生じる磁気トルクによって永久磁石からなるローターを回転動作させる可動磁石型電動機と、
前記ローターの回転に応じてその位置が変化する指針と、
計測量に応じた入力信号に基づいて前記ローターを動作させる前記励磁電流を前記励磁コイルに供給する制御手段とを備え、
前記指針の位置を変化させるために前記ローターを回転動作させるときの前記磁気トルクに対して、前記指針の位置を維持するために前記ローターを所定位置に保持させるときの前記磁気トルクが小さくなるように前記励磁電流を設定したことを特徴とする指針式計器。
A movable magnet type electric motor that rotates a rotor made of a permanent magnet by a magnetic torque generated by supplying an exciting current to an exciting coil;
A pointer whose position changes according to the rotation of the rotor;
Control means for supplying the exciting current to the exciting coil for operating the rotor based on an input signal corresponding to a measurement amount;
The magnetic torque when the rotor is held at a predetermined position in order to maintain the position of the pointer is smaller than the magnetic torque when the rotor is rotated to change the position of the pointer. A pointer-type meter characterized in that the exciting current is set in
励磁コイルに励磁電流を供給することで生じる磁気トルクによって永久磁石からなるローターを回転動作させる可動磁石型電動機と、
前記ローターの回転に応じてその位置が変化する指針と、
計測量に応じた入力信号を所定の周期で指示角データに変換すると共に前記周期毎に前回の指示角データと最新の指示角データとを比較し、前回の指示角データに対して最新の指示角データが増減方向に変化したとき、その変化量に基づいて前記指針が最新の指示角データに対応した指示位置に向かうように前記ローターを回転させる前記励磁電流を前記励磁コイルに供給する第1の処理モードと、前回の指示角データと最新の指示角データとが等しいとき、前記指針の指示位置が維持されるように前記ローターを所定位置に保持させる前記励磁電流を前記励磁コイルに供給する第2の処理モードとを実行する制御手段とを備え、
前記第1の処理モードにおいて前記ローターに働く前記磁気トルクに対して、前記第2の処理モードにおいて前記ローターに働く前記磁気トルクが小さくなるように前記励磁電流を設定したことを特徴とする指針式計器。
A movable magnet type electric motor that rotates a rotor made of a permanent magnet by a magnetic torque generated by supplying an exciting current to an exciting coil;
A pointer whose position changes according to the rotation of the rotor;
The input signal corresponding to the measurement amount is converted into the command angle data at a predetermined cycle, and the previous command angle data and the latest command angle data are compared for each cycle, and the latest command angle data is compared with the latest command angle data. When the angle data changes in the increase / decrease direction, a first current is supplied to the excitation coil that rotates the rotor so that the pointer is directed to the indicated position corresponding to the latest indicated angle data based on the change amount. When the processing mode is equal to the previous indication angle data and the latest indication angle data, the excitation current for holding the rotor in a predetermined position is supplied to the excitation coil so that the indication position of the pointer is maintained. Control means for executing the second processing mode,
The pointer type wherein the exciting current is set so that the magnetic torque acting on the rotor in the second processing mode is smaller than the magnetic torque acting on the rotor in the first processing mode. Instrument.
前記可動磁石型電動機が前記励磁コイルの磁界を前記ローターに導く櫛歯形ヨークを含むクローポール式PM型ステッピングモータであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の指針式計器。 3. The pointer-type meter according to claim 1, wherein the movable magnet type electric motor is a claw pole type PM stepping motor including a comb-shaped yoke for guiding a magnetic field of the exciting coil to the rotor. 前記指針が当該指針の移動軌道に対応した形状の移動部材に支持され、この移動部材を前記可動磁石型電動機が移動させることで前記指針の位置を変化させることを特徴とする請求項1または請求項2記載の指針式計器。 2. The pointer according to claim 1, wherein the pointer is supported by a moving member having a shape corresponding to a moving track of the pointer, and the position of the pointer is changed by moving the moving member by the movable magnet type motor. Item 2. A pointer-type instrument according to item 2.
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CN118376286A (en) * 2024-06-26 2024-07-23 北京康斯特仪表科技股份有限公司 Pointer type measuring instrument and instrument checking method

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