JP4393842B2 - 指示計器装置 - Google Patents

Description

この発明は、ステッピングモータによって指針を回転移動させて文字板上の目盛りに指針を指示させる指示計器装置に関する。

従来から、ステッピングモータを用いた指示計器装置が知られている（特許文献１参照）。

かかる指示計器装置は、指針を回転移動させて文字板上の目盛りに指針を指示させるステッピングモータと、このステッピングモータを駆動する駆動回路と、
走行速度に応じた周波数信号に基づいて前記駆動回路を制御する処理回路等とを備えている。

この指示計器装置は、電源投入時に指針を固定したマグネットロータを復帰方向に１脱調角の半分の角度だけ回転させる電気角でπの復帰信号を処理回路から出力させ、この復帰信号により駆動回路が指針を帰零させて脱調による指示誤差をなくすようにしたものである。
特開２０００−５０６９５号公報

しかしながら、このような指示計器装置にあっては、２π分の脱調が発生した場合、半脱調分だけしか補正することができないので、脱調による指針誤差をなくすことができないという問題があった。

この発明の目的は、２π分の脱調の補正が行える指示計器装置を提供することにある。

請求項１の発明は、ステッピングモータの回転動作に連動するとともに文字板上を回転移動してその文字板の目盛りを指示する指針と、イグニッションスイッチがオンまたはオフされたときに帰零制御信号を出力すると共に、センサの検出信号に対応した制御信号を出力する制御装置と、該制御装置から制御信号を入力するとともに、前記帰零制御信号を入力し、この入力した制御信号または帰零制御信号に応じたパルス信号を前記ステッピングモータへ出力するモータ駆動回路と、前記指針が零点位置を指示する位置に指針を停止させるストッパ手段と、前記指針が前記ストッパ手段により停止されていることを検知する零位置検知手段とを設け、前記ステッピングモータは、前記モータ駆動回路からのパルス信号によって回転動作して前記センサの検出信号に対応した目盛りに前記指針を指示させる指示計器装置であって、
前記制御装置は、前記イグニッションスイッチがオフされたとき、前記ステッピングモータの脱調をリセットする脱調リセット制御部を有し、
該脱調リセット制御部は、前記指針を目盛りの値が増加する方向に所定角度移動させた後に２π分の帰零制御信号を出力して、該指針を零点方向へ向けて回転させ、該指針の回転がストッパにより停止されていることを前記零位置検知手段からの信号に基づいて検知したとき、帰零制御信号の出力を徐々に停止させ、指針に加わる力が徐々に小さくなるようにしたことを特徴とする。

この発明によれば、２π分の脱調補正が可能となるとともに帰零の際の指針の著しい針振れを防止することができる。

以下、この発明に係る指示計器装置の実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
図１において、１０は車両に搭載される指示計器装置である。この指示計器装置１０は、指針１１を回転移動させて文字板１２上の目盛りに指針を指示させるステッピングモータ１３と、このステッピングモータ１３を駆動するモータ駆動回路１４と、エンジンの回転数を検出する回転センサ１５の検出信号に基づいてモータ駆動回路１４を制御する制御装置１６等とを備えている。制御装置１６は、イグニッションスイッチＳがオンされたときやオフされたときに帰零制御信号（復帰信号）Ｇをモータ駆動回路１４に出力するようになっている。

帰零制御信号Ｇは、ステッピングモータ１３の電気角の２πに相当する角度だけ指針１１を１秒間かけて零点方向に回転させるための制御信号である。すなわち、帰零制御信号Ｇは制御装置１６から１秒間かけて出力されることになる。つまり、制御信号Ｇ／秒である。

指針１１の回転軸１１Ａにはアーム１７が設けられており、このアーム１７は文字板１２の下面に設けたストッパ（ストッパ手段）１９に当接して指針１１の回転を規制し、指針１１が零点を越えてマイナス表示しないようになっている。Ｂはバッテリである。

［動 作］
次に、上記のように構成される指示計器装置１０の動作について説明する。

イグニッションスイッチＳがオンされると、制御装置１６は帰零制御信号Ｇを１秒間かけて出力する。モータ駆動回路１４はその帰零制御信号Ｇに応じたステッピングモータ１３に指針１１を２πに相当する１脱調分だけ回転させるパルス信号を出力する。このステッピングモータ１３はパルス信号により駆動して指針１１は１脱調分だけ１秒間かけて零点方向に回転していくことになる。

すなわち、指針１１が２π分だけ脱調（１脱調）していた場合であっても、指針１１はアーム１７がストッパ１９に当接する位置まで回転されることになるので、その１脱調の補正は確実に行われることになる。

また、指針１１が２πより小さな脱調をしていた場合、指針１１が電気角２πだけ回転する前にアーム１７がストッパ１９に当接し、その小さな脱調は補正されることになる。

また、その当接後も制御装置１６から出力される帰零制御信号Ｇに応じたパルス信号がモータ駆動回路１４から出力されてステッピングモータ１３は駆動され続ける。このため、アーム１７はストッパ１９に何回も衝突するような状態となって指針１１は小刻みに振れる状態となるが、制御装置１６から出力される帰零制御信号Ｇは１秒間かけて出力されるので、モータ駆動回路１４から出力されパルス信号も１秒間かけて出力されることになる。すなわち、モータ駆動回路１４から所定数のパルスが１秒間かけて出力されることになる。

このため、指針１１が零点方向に回転する速度は遅く、アーム１７がストッパ１９に衝突する速度も遅くなるので、指針１１は小刻みに著しく振れてしまうことがなく、その振れはゆっくりと行われ、指針１１の振れは目立たないものとなる。

イグニッションスイッチＳがオフされたとき、指針１１が帰零した後に上記と同様に制御装置１６から帰零制御信号Ｇが出力されて脱調が補正される。この補正のときも、上記と同様に指針１１の振れはゆっくりと行われ、その振れは目立たないものとなる。

上記実施例は、回転センサ１５が検出するエンジンの回転数を指示する指示計器装置について説明したが、これに限らず、車両速度を表示する指示計器装置や燃料計や温度計等の指示計器装置であってもよい。この場合、回転センサ１５の代わりに速度センサや残量検知センサや温度センサを使用する。

また、上記実施例では制御装置１６から帰零制御信号Ｇを１秒間かけて出力しているが、数秒間かけて出力してもよい。また、ストッパ１９は文字板１２の下面に設けられているが、これに限らず他の箇所に設けてもよく、指針１１に直接当てるストッパであってもよい。

［第２実施例］
図２は第２実施例の指示計器装置の構成を示したブロック図である。図２において、２０は指針１２がストッパ１９（図１参照）により停止されたことを検知する零位置検知手段、２１はＣＰＵ等からなる制御装置である。

この制御装置２１は、回転センサ１５の検出信号に基づいてステッピングモータ１３を駆動制御する駆動制御部２２と、イグニッションスイッチＳがオフされたとき所定時間経過後に脱調をリセットする脱調リセット制御部２３とを備えている。

［動 作］
次に、第２実施例の動作を図３のフロー図および図４のグラフを参照しながら説明する。なお、図４に示す縦軸はステッピングモータ１３の電気角を示し、この電気角が１３５度のとき指針１２（脱調がない場合）が零点を示す。

イグニッションスイッチＳがオフにされると、所定時間経過後に制御装置２１の脱調リセット制御部２３が動作する。そして、ステップ１では、指針１２を所定角度アップ（目盛りの値が増加する方向に移動）させる初期角度信号が脱調リセット制御部２３から出力される（図４において時点ｔ１）。この初期角度信号により、駆動制御部２２から指針１２を角度が１度（電気角１８０度）分だけ移動するパルス信号が出力され、指針１２が１度アップされる。つまり、ステッピングモータ１３の電気角は３１５度となる。

指針１２が所定角度移動されると、ステップ２では開始処理が行われる。すなわち、脱調リセット制御部２３から帰零制御信号が出力される（時点ｔ２）。この帰零制御信号は、指針１２を約３０m秒間で２π（ステッピングモータ１３の電気角）移動させるものである。

この帰零制御信号により、指針１２は零点方向へ向かって回転していくことになる。そして、ステッピングモータ１３の電気角が９０度のとき（時点ｔ３）、指針１２の回転がストッパ１９（図１参照）により停止されているか否かが零位置検知手段２０により検知される。この検知は、ステッピングモータ１３の励磁コイルＣ相１３Ａを一時的にオープンにし、この励磁コイルＣ相１３Ａに誘起される電圧のレベルから判断する（ステップ３）。

これは、指針１２の回転がストッパ１９により停止されると、励磁コイルＣ相１３Ａから誘起電圧は発生しないので、その誘起電圧のレベルから指針１２がストッパ１９により停止されたか否かを判断するものである。

零位置検知手段２０がストッパ１９により指針１２が停止されたことを検知すると、ステップ４では帰零を停止させるための減速処理を行う。

減速処理は、電気角が９０度の時点ｔ３から１周期（２π）を経過した時点ｔ４で行われる。この減速処理は、図４に示すようにステッピングモータ１３の電気角を−２７０度（９０度）から−２２５度（１３５度）にする際に、指針１２に加わる力が徐々に小さくなるようにするものである。なお、図４に示す点線は、実際の位相で電気角を表したものである。

これは、時点ｔ４では指針１２にはマイナス方向（図１に示すストッパ１９に当接する方向）に力（回転力）が加わっており、図５に示すように電気角が−２２５度になった時点で指針１２に加わるマイナス方向の力を急激にゼロにすると、すなわち帰零制御信号の出力を急に停止させてしまうと、指針１２が跳ね上がってしまうからである。

この跳ね上がりを防止するために、図４に示すように、時点ｔ４から時点ｔ５の期間で電気角の変化を緩やかにし、時点ｔ５から時点ｔ６までの期間では電気角を一定にし、時点ｔ６から時点ｔ７までの期間では、電気角を−３１５度（４５度）から−２２５度（１３５度）へ緩やかに上昇させて帰零制御信号の出力を停止させるものである。このようにすると、指針１２に加わるマイナス方向の力（回転力）が徐々に減少してゼロになり、指針１２の跳ね上がりが防止される。すなわち、時点ｔ４におけるステッピングモータの電気角（９０度）を徐々に零点位置に対応した電気角（１３５度）となるようにして、指針１２の跳ね上がりを防止するものである。

換言すれば、ステッピングモータ１３の回転力を徐々に減少させていくことにより、指針１２の跳ね上がりの防止を図ったものである。

電気角が９０度のときに、零位置検知手段２０がストッパ１９により指針１２が停止されたことを検知しなかった際には、時点ｔ４以後も帰零制御信号を出力し続け、電気角が再度９０度になったとき、零位置検知手段２０がストッパ１９により指針１２が停止されたことを検知し、上記と同様にして帰零制御信号の出力を停止し、指針１２の跳ね上がりも防止される。

このように、ストッパ１９により指針１２が停止されたことを零位置検知手段２０が電気角が９０度のときに検知しなかった場合には、検知するまで帰零制御信号が出力され続けるので、確実に２π分の脱調補正が可能となり、しかも指針１２の跳ね上がりも防止することができる。

そして、脱調の補正が終了するとステップ５では終了処理が行われて終了する。

この発明に係る指示計器装置の構成を示したブロック図である。 第２実施例の指示計器装置の構成を示したブロック図である。 第２実施例の指示計器装置の動作を示したフロー図である。 ステッピングモータの電気角と帰零制御信号との関係を示したグラフである。 帰零制御信号の出力を急に停止させた場合の不具合を説明するためのステッピングモータの電気角と帰零制御信号との関係を示したグラフである。

符号の説明

１１ 指針
１２ 文字板
１３ ステッピングモータ
１４ モータ駆動回路
１５ 回転センサ（センサ）
１６ 制御装置
１９ ストッパ（ストッパ手段）

Claims (1)

1. ステッピングモータの回転動作に連動するとともに文字板上を回転移動してその文字板の目盛りを指示する指針と、イグニッションスイッチがオンまたはオフされたときに帰零制御信号を出力すると共に、センサの検出信号に対応した制御信号を出力する制御装置と、該制御装置から制御信号を入力するとともに、前記帰零制御信号を入力し、この入力した制御信号または帰零制御信号に応じたパルス信号を前記ステッピングモータへ出力するモータ駆動回路と、前記指針が零点位置を指示する位置に指針を停止させるストッパ手段と、前記指針が前記ストッパ手段により停止されていることを検知する零位置検知手段とを設け、前記ステッピングモータは、前記モータ駆動回路からのパルス信号によって回転動作して前記センサの検出信号に対応した目盛りに前記指針を指示させる指示計器装置であって、
   前記制御装置は、前記イグニッションスイッチがオフされたとき、前記ステッピングモータの脱調をリセットする脱調リセット制御部を有し、
   該脱調リセット制御部は、前記指針を目盛りの値が増加する方向に所定角度移動させた後に２π分の帰零制御信号を出力して、該指針を零点方向へ向けて回転させ、該指針の回転がストッパにより停止されていることを前記零位置検知手段からの信号に基づいて検知したとき、帰零制御信号の出力を徐々に停止させ、指針に加わる力が徐々に小さくなるようにしたことを特徴とする指示計器装置。

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