JP3211920B2 - クロスコイル式メータ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は互いに直交する１対のク
ロスコイルと、マグネットロータとを有し、クロスコイ
ルが発生した磁界によってマグネットロータを回転させ
ることにより、その回転角度から所定計測量を表示する
クロスコイル式メータ駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クロスコイル式メータは一般に図７
（ａ），（ｂ）に示す如く構成されている。図におい
て、互いに直交して配置した第１，第２のコイルＬ₁ ，
Ｌ₂ によりクロスコイルＬが構成され、該クロスコイル
Ｌが発生する磁界内にマグネットロータＭｇが回転可能
に配設される。該マグネットロータＭｇの中心部分には
指針Ａが取付けられている。なお、Ｂは指針Ａと協働し
て計測量を表示する目盛板であり、例えば図示の如く車
両の速度表示目盛が付されている。

【０００３】以上の構成において、第１，第２のコイル
Ｌ₁ ，Ｌ₂ に電流を流すことによって、該コイルにより
磁界がそれぞれ発生される。これらの磁界の合成磁界方
向とマグネットロータＭｇの磁極方向とが一致するよう
にマグネットロータＭｇが回転する。

【０００４】合成磁界の方向は図７（ｃ）に示すよう
に、第１，第２のコイルＬ₁ ，Ｌ₂ に電流Ｉ₁ およびＩ
₂ を流すことによって発生する各々の磁界をベクトル的
に合成したものであり、各々の磁界の大きさは各コイル
Ｌ₁ ，Ｌ₂ に流す電流値に比例する。従って、所定の計
測量に応じた電流を各コイルＬ₁ ，Ｌ₂ に流すことによ
って合成ベクトル（合成磁界）を形成すると、その方向
にマグネットロータＭｇが回転して指針Ａが所定回転角
まで回転し、これによって指針Ａが前記所定の計測量を
表示する。

【０００５】また、マグネットロータＭｇには図示しな
い渦巻状のばねが取付けられており、計測量が或る値よ
り０になったとき、目盛の０に指針がもどるようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなクロスコイ
ル式メータのコイルＬ₁ およびＬ₂ に電流を流して計測
値を指示する従来の装置は、０°〜３６０°に対応する
正弦値および余弦値を記録しておき、計測量に対応する
振れ角度値を求め、求めた振れ角度値に対応する正弦値
および余弦値を読出し、読出した正弦値および余弦値に
比例する電流を発生してコイルＬ₁ およびＬ₂ を駆動す
るようにしていた。

【０００７】このため、正弦値および余弦値を記録する
メモリの容量が大きいものを必要とし、また、渦巻状の
ばねの弾性力の異いによって指示値に誤差を生じてい
た。本発明は、装置構成が簡単で、かつ指示の誤差が少
ないクロスコイル式メータ駆動装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が採用した手段を図１を参照して説明する。
図１は本発明の基本構成図である。メータの指針を計測
量に応じて回転させるための直交した２個のコイルに磁
界を発生させるクロスコイル式メータ駆動装置であっ
て、第１象限の三角函数値を記録する函数記録手段
（１）と、計測量を指針の振れ角度値に変換する角度値
変換手段（３）と、前記角度値変換手段（３）で変換さ
れた角度値を補正するための角度値に対して異なる値か
らなる各象限別の係数を記録する補正係数記録手段
（２）と、前記角度値変換手段（３）よりの出力値に応
じて該当する象限の補正係数を前記補正係数記録手段
（２）より読出して前記角度値変換手段（３）で変換さ
れた角度値に乗じて角度値を補正する角度補正手段
（４）と、前記角度補正手段（４）によって補正された
角度値の象限値を算出する象限算出手段（５）と、前記
角度補正手段（４）によって補正された角度値と、前記
象限算出手段（５）で算出された象限と、前記函数記録
手段（１）に記録されている函数値より前記コイルの駆
動電流を算出する駆動電流算出手段（６）と、を備え
る。

【０００９】

【００１０】

【作用】函数記録手段１には、予め第１象限の角度に対
応する三角函数値を記録する。補正係数記録手段２には
動作開始前にメータのスケールに対応した前記角度値変
換手段３で変換された角度値を補正するための角度値に
対して異なる値からなる各象限別の補正係数が記録され
る。

【００１１】角度値変換手段３ではクロスコイル式メー
タで指示させる計量値を指針の振れ角度値に変換する。
角度補正手段４では角度値変換手段２よりの出力値に対
して、補正係数記録手段２より該当する象限の補正係数
を読出して角度値の補正を行なう。

【００１２】象限算出手段５では角度補正手段４で補正
された角度値が第何象限の角度であるかを算出する。駆
動電流算出手段６は、角度補正手段４によって補正され
た角度値と、象限算出手段５で算出された象限と、函数
記録手段１に記録されている函数値よりコイルに流す電
流値を算出して出力する。

【００１３】以上のように、角度値に対して異なる値か
らなる各象限別の補正係数を用いて、計測量に対応する
角度値に補正を行ない、補正された角度が第何象限であ
るかを判定し、この判定結果と第１象限の函数値を用い
てコイルへの駆動電流を算出するようにしたので、駆動
値と指示値との関係が非直線特性となっていても、函数
値を記録するメモリの容量は少なくなり、かつ誤差の少
ない指示を行なわすことができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図２〜４を参照して説明
する。図２は車両の速度をクロスコイル式メータで指示
させる場合を例とした本発明の実施例の構成図、図３は
同実施例の動作フローチャート、図４は同実施例の補正
係数記録部の動作フローチャートである。

【００１５】図２において、１１は第１象限の角度に対
する正弦値が記録されている正弦値記録部、１２は速度
値を角度値に変換する角度値変換部、１３は角度値変換
部１２で変換された角度値を補正する角度補正部、１４
は補正した角度値が第何象限の角度値であるかを判定す
る象限算出部、１５は直交するコイルの駆動電流を算出
する駆動電流算出部、１６は車両の速度を算出する速度
算出部、１７は角度補正値を算出するための係数を記録
する補正係数記録部、１８は補正係数記録部１７の係数
を設定する補正係数設定部、１９〜２１はインタフェー
ス（Ｉ／Ｏ）、２２および２３はディジタルアナログ変
換器（Ｄ／Ａ）、２４は処理を行なうプロセッサ（ＣＰ
Ｕ）である。

【００１６】次に、図４を参照して、補正係数設定部１
８が補正係数記録部１７に記録された補正係数αを変更
する動作を説明する。補正係数記録部１７はデータの記
録書替が可能で、電源がオフになっても記録が保持され
る例えばＥ² ＰＲＯＭなどが使用され、最初はα＝１．
０が記録されている。

【００１７】メータは、一般に、指針の振れがスケール
上の入力値に対応する数値と一致するよう設計されてお
り、指針の振れ角度を補正する必要がないため、補正係
数αは１．０で良い。しかし、全てのメータを同一特性
のものを作ることは困難であり、個々によって特性の違
いが生ずる。したがって、指針の振れがスケール上の数
値より低い場合は補正係数αをα＞１．０とし、また高
い場合はα＜１．０にして、振れがスケール上の数値と
一致するように補正係数αを修正する。

【００１８】この補正係数αの修正はメータ指示調整
時、または誤差が生じたと考えられるとき補正係数設定
部１８をを動作させて補正係数記録部１７に記録されて
いる補正係数を修正する。処理Ｓ２１では、Ｉ／Ｏ１９
より角度４５゜相当データを入力する。すなわち、メー
タのスケールが図７（ｃ）で示すような場合は、速度が
３０Ｋｍに相当するデータを入力する。

【００１９】処理Ｓ２２では、後で図３を参照して詳細
に説明する動作によりメータを駆動させる。処理Ｓ２３
では、メータの振れが４５度、すなわち速度３０Ｋｍの
スケールと一致するか否かを測定者が判断し、一致する
場合は処理Ｓ２６に移り、一致しない場合は処理Ｓ２４
を実行する。

【００２０】処理Ｓ２４では、測定者は、補正係数設定
部１８に備えられている図示しないアップダウンスイッ
チを動作させる。すなわち、振れがスケールの数値より
低い場合は補正係数の数値を高くなるようスイッチを動
作させ、逆に高い場合は補正係数の数値を低くするよう
スイッチを動作させる。

【００２１】処理Ｓ２５では、処理Ｓ２４で修正した補
正係数値を用いて再度メータを駆動させて処理Ｓ２３に
移り、指示が３０Ｋｍのスケールと一致するまで処理Ｓ
２３〜Ｓ２５が繰返えされる。処理Ｓ２３でメータの振
れがスケールの３０Ｋｍと一致すると処理Ｓ２６に移
り、修正した補正係数を補正係数記録部１７に記録す
る。

【００２２】処理Ｓ２７では補正係数の修正が全て終了
したか否かを判定し、ＮＯの場合は処理Ｓ２１に移って
処理Ｓ２１〜Ｓ２７が繰返えされる。このような処理を
繰返すことによって、図５（Ａ）に示すように、第１象
限〜第４象限の各象限毎に、角度に対応させて補正係数
記録部１７に記録する。

【００２３】また、補正係数αが同一象限ではほぼ一定
として良い場合は、図５（Ｂ）に示すように象限別の補
正係数α₁ 〜α₄ を補正係数記録部に記録する。つぎ
に、実施例の動作を図３を参照して説明する。処理Ｓ１
では、速度算出部１６は、Ｉ／Ｏ１８より入力される車
両の走行センサよりパルスの時間間隔より走行速度Ｖを
算出する。

【００２４】処理Ｓ２では、角度値変換部１２は、処理
Ｓ１で算出した速度Ｖの図示しないメータの指針の指示
角度Ａを算出する。すなわち、メータの目盛が図７
（ｃ）で示すように、振れ角が９０度の場合速度が６０
Ｋｍであるならば、角度Ａ（度）は Ａ＝Ｖ／６０・９０＝１．５・Ｖ ……（１） なる演算処理を行なって角度Ａを算出する。

【００２５】処理Ｓ３では、角度補正部１３は、処理Ｓ
２で算出した角度Ａに補正値設定部１７で設定された補
正係数αを読出して、 Ｂ＝Ａ・α ……（２） なる演算を行なって補正した角度Ｂを算出する。

【００２６】補正係数αは、メータの指針を０にもどす
渦巻状のばねが等の影響が無く、また理論通りの磁界が
発生する場合は、図６のａで示すように、式（１）で算
出した角度Ａで駆動すれば指針もＡを指示するが、ばね
や磁界の発生が理論通りでない場合は、図６のｂで示す
ように、指示値は小さくなり、これをａと一致するよう
に補正係数αが設定される。

【００２７】この補正係数の設定は、図４で説明したよ
うに補正係数設定部１８の動作により、非直線特性にあ
わせて、図５に示すように、角度値に対してαの異なる
値が補正係数記録部１７に記録されている。処理Ｓ４で
は、象限算出部１５は、処理Ｓ３で算出した補正した角
度Ｂが第何象限の角度であるかを算出する。

【００２８】すなわち、処理Ｓ４では、 Ｃ＝［Ｂ／９０］ ……（３） ただし、［Ｂ／９０］はＢ／９０小数点以下を切捨なる
演算を行って、 Ｃ＝０ ならば第１象限 Ｃ＝１ ならば第２象限 Ｃ＝２ ならば第３象限 Ｃ＝３ ならば第４象限 と判定する。

【００２９】処理Ｓ５では、駆動電流算出部１５は、 θ＝Ｂ−Ｃ・９０ ……（４） なる演算を行って、補正した角度Ｂを第Ｃ象限の角度θ
に変換する。すなわち、Ｂが１００度であるならば第２
象限の１０度（＝θ）に変換する。

【００３０】処理Ｓ６では、駆動電流算出部１５は、 Ｉ₁ ＝Ｉ・Ｓ₁ ・cos(θ） Ｉ₂ ＝Ｉ・Ｓ₂ ・sin(θ） ……（５） ただし、Ｉは一定値 Ｓ₁ およびＳ₂ は Ｃ＝０（第１象限）のときＳ₁ ＝１，Ｓ₂ ＝１ Ｃ＝１（第２象限）のときＳ₁ ＝−１，Ｓ₂ ＝１ Ｃ＝２（第３象限）のときＳ₁ ＝−１，Ｓ₂ ＝−１ Ｃ＝３（第４象限）のときＳ₁ ＝１，Ｓ₂ ＝−１ なる演算を行って駆動電流値Ｉ₁ およびＩ₂ を算出しＩ
／Ｏ１９および２０より出力する。Ｉ／Ｏより出力され
た電流値Ｉ₁ およびＩ₂ は、Ｄ／Ａ２１および２２にア
ナログ値に変換されてコイルを駆動する。

【００３１】なお図２で示したＤ／Ａ２２および２３は
ディジタル値をアナログ値に変換すると共に、図示しな
いが、駆動用のドライバも備えており、このドライバに
よってコイルに電流を流すようになっている。また、式
（５）のsin(θ) は、θ値をアドレスとして、そのアド
レスにsin(θ) が記録されている正弦値記録部１１より
読出して、式（５）の演算を行なう。

【００３２】また、式（５）のcos(θ) は、 cos(θ) ＝sin(９０−θ） なる関係があるから、正弦値記録部１１のアドレス（９
０−θ）の記録を読出してcos(θ) を得る。

【００３３】なお実施例では第１象限の正弦値のみを記
録させるようにしていたが、sin(θ) とcos(θ) の両方
を記録させるようにすれば式（５）の演算は短縮でき
る。コイルで発生する磁界の強さは電流に比例するた
め、直交した２個のコイルのそれぞれにＩ₁ およびＩ₂
の電流を流すと、その合成磁界の強さは （Ｉ₁ ²＋Ｉ₁ ²）^0.5 ＝Ｉ² ｛ cos²(θ）＋sin²(θ）｝ ＝Ｉ² ……（６） となって、θにかかわらず一定となり、またその方向β
は β＝ tan^-1（Ｉ₂ ／Ｉ₁ ） ＝ tan^-1（sin(θ) ／cos(θ) ） ＝ tan^-1（tan(θ) ) ＝θ ……（７） となって、θと一致する。

【００３４】なお以上説明した実施例では、メータの振
れ角度値を基準にしていたが、この角度値は角度に対応
する値、例えば函数値であってもかまわない。また実施
例では駆動電流算出部で算出されたＩ₁ およびＩ₂ をＤ
／Ａでアナログ値に変換してコイルを駆動するようにし
ていたが、コイルへの電流駆動をパルスで行ない、パル
スのデュティを変化させるようにしても良い。

【００３５】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、そ
の発明の主旨に従った各種変形が可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。計測量に対応する角度値に対して異
なる値からなる象限別に記録した補正係数を用いて補正
を行ない、補正された角度が第何象限であるかを判定
し、この判定結果と第１象限の函数値を用いてコイルへ
の駆動電流を算出するようにしたので、駆動値と指示値
との関係が非直線特性となっていても、函数値を記録す
るメモリの容量は少なくなり、かつ誤差の少ない指示を
行なわすことができる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図である。

【図２】本発明の実施例の構成図である。

【図３】同実施例の動作フローチャートである。

【図４】同実施例の補正係数設定部の動作フローチャー
トである。

【図５】補正係数記録部の具体例である。

【図６】角度補正の説明図である。

【図７】クロスコイル式メータの説明図である。

【符号の説明】

１ 函数値記録手段 ２ 補正係数記録手段 ３ 角度値変換手段 ４ 角度補正手段 ５ 象限算出手段 ６ 駆動電流算出手段 ７ 補正係数設定手段 １１ 正弦値記録部 １２ 角度値変換部 １３ 角度補正部 １４ 象限算出部 １５ 駆動電流算出部 １６ 速度算出部 １７ 補正係数記録部 １８ 補正係数設定部 １９〜２１ インタフェース（Ｉ／Ｏ） ２２，２３ ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ） ２４ プロセッサ（ＣＰＵ）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メータの指針を計測量に応じて回転させ
   るための直交した２個のコイルに磁界を発生させるクロ
   スコイル式メータ駆動装置であって、 第１象限の三角函数値を記録する函数記録手段（１）
   と、 計測量を指針の振れ角度値に変換する角度値変換手段
   （３）と、 前記角度値変換手段（３）で変換された角度値を補正す
   るための角度値に対して異なる値からなる各象限別の係
   数を記録する補正係数記録手段（２）と、 前記角度値変換手段（３）よりの出力値に応じて該当す
   る象限の補正係数を前記補正係数記録手段（２）より読
   出して前記角度値変換手段（３）で変換された角度値に
   乗じて該角度値を補正する角度補正手段（４）と、 前記角度補正手段（４）によって補正された角度値の象
   限値を算出する象限算出手段（５）と、 前記角度補正手段（４）によって補正された角度値と、
   前記象限算出手段（５）で算出された象限と、前記函数
   記録手段（１）に記録されている函数値より前記コイル
   の駆動電流を算出する駆動電流算出手段（６）と、 を備えたことを特徴とするクロスコイル式メータ駆動装
   置。