JPH08320345A - 交差コイル式メータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力消費の無駄を生じることなく、温度によ
るメータ指示値の変動を効果的に防止する。 【構成】 メータコイル１Ａへの通電電流を車速パルス
信号ＮP に応じて変更してベクトル磁界を発生させる通
電制御回路２を有し、可動マグネットに結合された指針
がベクトル磁界によって所定角度位置へ回動させられ
る。車速パルス信号ＮP が零の時に指針を原位置に戻す
ように付勢するヘアスプリングが設けられ、オペアンプ
７は、メータコイル１Ａの雰囲気温度に応じて抵抗値が
変化する内部抵抗６１と外部抵抗６２の分圧電圧Ｖａが
一定になるように給電線９４の電圧を変更することによ
り、メータコイル１Ａへの通電電流をコイル温度に無関
係に所定値に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交差コイル式メータに
関し、特にメータの雰囲気温度が変化しても、常に正確
な指示値を示す交差コイル式メータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に交差コイル式メータの透視分解斜
視図を示す。図において、目盛りが付されたパネル４１
上で旋回作動する指針４は、その基端部が、パネル４１
後方に設けたムーブメント８から延びる回転軸８１の先
端に固着されている。この回転軸８１は、前記ムーブメ
ント８のハウジング内に回転自在に設けた可動永久磁石
（マグネット）３に固定されており、上記ハウジングの
内壁には、一対のメータコイル１Ａ、１Ｂが互いに直交
するように巻回されて、前記可動マグネット３を、車速
パルス信号等の入力信号に応じた位置へ回転させるため
のベクトル磁界を発生する。

【０００３】なお、前記回転軸８１の周囲には、入力信
号が零になった時に、前記指針４を原位置たる指示零位
置へ速やかに戻すために、渦巻き形状のヘアスプリング
５が配設されている。また、前記ムーブメント８は後述
する指針駆動回路等を設けたプリント配線基板Ｐ上に設
けられている。前記メータコイル１Ａ、１Ｂは図８に示
すように、互いに直交する方向へ配設されて、一方がＳ
ＩＮコイル１Ａ、他方がＣＯＳコイル１Ｂとなってお
り、各コイル１Ａ、１Ｂには入力信号に応じて後述のよ
うにデューティパルス電流が供給されて、これらメータ
コイル１Ａ、１Ｂの合成磁界として、前記入力信号に応
じて方向を変えるベクトル磁界が生じる。そして、この
ベクトル磁界の方向と時局方向が一致するように円柱形
の前記可動マグネット３が回動付勢される。

【０００４】ところで、前記ヘアスプリング５の、指針
４を零位置へ戻すトルク、すなわち帰零トルクは、指針
４の回動角度（振れ角）が大きくなる程、図９に示すよ
うに一定割合で大きくなる。一方、前記各メータコイル
１Ａ、１Ｂの駆動トルクＴは数１で表されるものとな
る。

【０００５】

【数１】Ｔ＝ｋ・ｉ・Ｎ・Ｍ ここで、ｋは係数、ｉはコイル電流、Ｎはコイル巻数、
Ｍはマグネット磁力である。数１より知られるように、
メータコイル１Ａ、１Ｂの駆動トルクＴはコイル電流ｉ
に比例（したがって、その合成トルクもコイル電流ｉに
比例）する。ところで、コイル抵抗は、通常、コイル温
度に比例して変化する（温度係数０．４％／℃程度）か
ら、コイル温度（すなわちコイルの雰囲気温度）が上昇
するとコイル抵抗が大きくなって前記コイル電流ｉが減
少し、駆動トルクＴは小さくなる。

【０００６】そこで、図１０に示すように、所定の指針
振れ角で前記ヘアスプリングの帰零トルクは所定の値を
示すにも係わらず、駆動トルクは所定の値（設計温度時
の値）より小さくなる（図の白矢印から黒矢印）。この
ため、指針４の振れ角にΔθの誤差を生じる。この振れ
角誤差Δθは、高温時には既述のようにコイル電流が小
さくなることにより、図１１に示すように負側に現れ、
低温時にはコイル電流が大きくなることにより正側に現
れる。

【０００７】このような雰囲気温度の変化による指針４
の振れ角誤差Δθの発生を解消するために、従来、例え
ば図１２に示すような指針駆動回路９が採用されてい
る。図はメータコイルの一方１Ａを駆動する駆動回路を
示し、他方のコイル１Ｂの駆動回路も通電制御回路２内
のＣＰＵを共用する以外は同一構成である。図におい
て、電源間に直列接続されてそれぞれ一対のトランジス
タ９１Ａ、９１Ｂおよび９１Ｃ、９１Ｄが設けられ、こ
れらトランジスタ９１Ａ〜９１Ｄの接続点間にメータコ
イル１Ａの両端が接続されて、ブリッジ型通電回路を構
成している。通電制御回路２は既述の如くＣＰＵを内蔵
し、これへ入力する車速パルス信号ＮP に応じて、所定
の通電方向と通電デューティ比を有する電流を前記メー
タコイル１Ａへ供給する。

【０００８】すなわち、メータコイル１Ａへ正方向（図
の実線矢印）の電流を供給する場合には、通電制御回路
２の出力信号２ａは「Ｌ」レベルに維持されるととも
に、出力信号２ｂは所定のデューティ比で「Ｈ」レベル
とされる。これにより、インバータゲート９２を介して
トランジスタ９１Ｃが定常的な導通状態となるととも
に、トランジスタ９１Ｂは間欠的に導通作動して、メー
タコイル１Ａへ所定デューティ比で正方向電流が流れ
る。

【０００９】メータコイル１Ａへ逆方向（図の破線矢
印）の電流を供給する場合には、前記出力信号２ｂが
「Ｌ」レベルに維持されるとともに、出力信号２ａが所
定のデューティ比で「Ｈ」レベルとされ、トランジスタ
９１Ａが定常的な導通状態となるとともに、トランジス
タ９１Ｄが間欠的に導通作動して、前記メータコイル１
Ａへ所定デューティ比で逆方向電流が流れる。

【００１０】図示する回路において、電流検出用抵抗９
３が前記各トランジスタ９１Ｂ、９１Ｄのエミッタとア
ースとの間に設けられており、上記抵抗９３の端子電圧
が通電制御回路２へフィードバックされている。正方向
の所定電流でメータコイル１Ａへ通電している際に、例
えば雰囲気温度が上昇してメータコイル１Ａの抵抗が増
大すると、コイル電流が小さくなって前記端子電圧が低
下する。

【００１１】そこで、通電制御回路２は、上記端子電圧
を元へ戻すように出力信号２ｂの「Ｈ」レベルデューテ
ィ比を大きくして、メータコイル電流の減少を防止す
る。このようにして、コイル抵抗が変動しても、コイル
電流は常にメータへの車速パルスに応じた所定の値とさ
れて、前記振れ角誤差Δθの発生が防止される。なお、
実開平４−９０９７２号公報には、製造時の交差コイル
の抵抗値や帰零トルクのバラツキによる指針の指示精度
低下を防止するために、半固定抵抗によってメータコイ
ルへの印加電圧を調整するものが示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の交
差コイル式メータでは、電流検出用抵抗が通電用トラン
ジスタに直列に挿入されているため、抵抗挿入部で約１
〜３Ｖの電圧低下を生じ、電力が無駄に消費されるとい
う問題がある。そこで、本発明はこのような課題を解決
するもので、電力消費の無駄を生じることなく、温度に
よるメータ指示値の変動を効果的に防止した交差コイル
式メータを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１に記載の発明においては、互いに直
交するように巻回された一対のメータコイル（１Ａ、１
Ｂ）と、これら一対のメータコイル（１Ａ、１Ｂ）への
通電量を入力信号に応じて変更して、前記入力信号に応
じて方向を変えるベクトル磁界を発生させる通電手段
（２）と、前記ベクトル磁界によって原位置から所定角
度位置へ回動させられる可動永久磁石（３）と、可動永
久磁石に結合された指針（４）と、前記入力信号が零の
時に指針を前記原位置に戻すように付勢するバネ部材
（５）とを設けた交差コイル式メータにおいて、前記メ
ータコイルの温度を検出する温度検出手段（６１〜６
６）と、検出されたメータコイル温度に応じて前記通電
手段の通電量を補正する補正手段（２、７、１０７）と
を設けている。

【００１４】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の交差コイル式メータにおいて、前記通電手段（２、
１０７）は、前記通電量の変更を、通電パルスのデュー
ティ比を変更することにより行うものである。請求項３
に記載の発明では、請求項１又は２に記載の交差コイル
式メータにおいて、前記補正手段（７）は、前記通電量
の補正を、通電電圧を補正することにより行うものであ
る。

【００１５】請求項４に記載の発明では、請求項２に記
載の交差コイル式メータにおいて、前記補正手段（２、
１０７）は、前記通電量の補正を、前記通電手段により
変更される通電パルスのデューティ比をさらに補正する
ことにより行うものである。請求項５に記載の発明で
は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の交差コイ
ル式メータにおいて、前記温度検出手段（６１〜６６）
は、前記メータコイルの雰囲気温度からメータコイル温
度を知るものである。

【００１６】請求項６に記載の発明では、請求項５に記
載の交差コイル式メータにおいて、前記温度検出手段
（６１〜６６）は、所定の温度係数を有する抵抗素子に
よる分圧電圧の変化から前記雰囲気温度を検出するもの
である。請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の
交差コイル式メータにおいて、前記抵抗素子は、ソース
・ゲート間を短絡した電界効果トランジスタ（６３〜６
６）である。

【００１７】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１８】

【発明の作用効果】請求項１又は２に記載の発明によれ
ば、メータコイルの温度を検出して、この検出された温
度に応じて通電手段の通電量を補正しているから、温度
によってコイル抵抗が変動しても、常に所定の通電電流
を維持することができ、温度によるメータ指示値の変動
が防止される。

【００１９】本構成によれば、従来のようにメータコイ
ルに直列に接続される電流検出用抵抗が不要となるか
ら、無駄な電力消費を生じることはない。請求項３又は
４に記載の発明によれば、通電電圧、あるいは通電パル
スのデューティ比を補正することにより、容易に通電量
を補正することができる。請求項５に記載の発明におい
て、メータコイルの温度はその雰囲気温度と一定の関係
を有している。したがって、メータコイルの雰囲気温度
からメータコイルの実際の温度が正確に知られる。

【００２０】請求項６又は７に記載の発明によれば、抵
抗素子による分圧電圧の変化より雰囲気温度が正確に知
られ、特に請求項７に記載の発明によれば、温度検出手
段を容易にＩＣ化することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。 （第１実施例）図１には、交差コイル式メータのメータ
駆動回路９の一例を示す。以下は、メータコイル１Ａ用
の回路のみを説明するが、メータコイル１Ｂ用の回路も
同一構成である。

【００２２】メータコイル１Ａへの通電は従来例で既に
説明した通電回路によりなされ、直列接続された各一対
のトランジスタ９１Ａ〜９１Ｄの接続点間にメータコイ
ル１Ａが接続されている。ただし、トランジスタ９１
Ａ、９１Ｂのエミッタは従来と異なって、直接アースさ
れている。トランジスタ９１Ａ、９１Ｃに至る給電ライ
ン９４にはアースとの間にコンデンサ９５が接続され、
この給電ライン９４は、出力トランジスタ９６を経てバ
ッテリ９７に接続されている。上記出力トランジスタ９
６のベースは抵抗９６１を介してコレクタに接続される
とともに、オペアンプ７の出力端子に接続されている。
このオペアンプ７の非反転端子には、アースとの間に定
電圧源７１が接続されるとともに、前記給電ライン９４
との間に定電流源７２が接続されている。

【００２３】また、前記オペアンプ７の反転端子には、
アースとの間に外部抵抗６２が、給電ライン９４との間
に内部抵抗６１が接続されている。メータ駆動回路９の
大部分はブリント配線基板Ｐ上にＩＣ回路として設けら
れており、上記外部抵抗６２は温度係数がほぼ零である
のに対して、ＩＣ回路内に設けた上記内部抵抗６１は例
えば＋４６００ｐｐｍ／℃程度の温度係数を有してい
る。

【００２４】メータコイルの温度はその雰囲気温度と一
定の関係を有しており、前記内部抵抗６１の温度変化は
メータコイルの温度変化を良好に反映している。このよ
うな構成において、高ゲインのオペアンプ７のフィード
バック動作によって、外部抵抗６２と内部抵抗６１の接
続点の電圧Ｖａは、ほぼ定電圧源７１の電圧値に一致す
るように維持される。この状態で、メータの置かれた雰
囲気温度が上昇すると、メータコイル１Ａの抵抗値は増
大し、従来例で説明したように通電制御回路２によって
所定デューティ比でパルス通電される前記メータコイル
１Ａへの供給電流が減少する。

【００２５】ここにおいて、前記内部抵抗６１は既述の
ように正の温度係数を有するから、温度上昇に伴ってそ
の抵抗値は増大する。前記オペアンプ７は、抵抗６１、
６２による分圧電圧Ｖａを常に定電圧付近に維持するよ
うに作動から、給電線９４の電圧は雰囲気温度の上昇に
つれて次第に高くなる。これにより、パルス通電される
メータコイル１Ａへの印加電圧が、設計温度時の電圧Ｖ
BSE （図２の（ａ））からＶHIへと高くなりから（図２
の（ｂ））、この結果、メータコイル１Ａの抵抗値が増
大しても、温度上昇前と同様の電流がメータコイル１Ａ
に供給される。

【００２６】雰囲気温度が設計温度よりも低くなった場
合には、前記内部抵抗６１は温度低下に伴ってその抵抗
値が減少するから、給電線９４の電圧は雰囲気温度の低
下につれて次第に低くなる。この結果、パルス通電され
るメータコイル１Ａへの印加電圧は設計温度時の電圧Ｖ
BSE からＶLOW へと低くなり（図２の（ａ）から
（ｃ））、メータコイル１Ａの抵抗値が減少しても、コ
イル電流は温度低下前の値とほぼ同様の値に抑えられ
る。

【００２７】このようにして、雰囲気温度が変化して
も、メータコイル１Ａには常に車速パルス信号ＮP に応
じた所定の電流が供給されるから、メータの速度指示値
に誤差を生じることはない。そして、本実施例では、従
来のような通電用トランジスタに直列接続される電流検
出用抵抗は不要であるから、無駄な電力消費も生じな
い。

【００２８】（第２実施例）図３において、出力トラン
ジスタ９６のベースにはツェナーダイオード６７が接続
されて、給電線９４の電圧が一定に維持されている。抵
抗６１、６２の分圧電圧ＶａはＡ／Ｄコンバータ６７で
デジタル信号に変換されて通電制御回路２に入力する。
他の構成は上記第１実施例と同一である。

【００２９】上記通電制御回路２内のＣＰＵの処理手順
を図４で説明する。ステップ１０１でイグニションスイ
ッチの投入を確認した後、ステップ１０２では１０ｍｓ
が経過したことを確認してステップ１０３以下へ進む。
ステップ１０３では車速パルスＮP の周期Ｔより車速Ｖ
ｎを決定し、ステップ１０４では車速Ｖｎより指針指示
位置ＶP を決定する。

【００３０】ステップ１０５では、上記指針指示位置Ｖ
P より、メータコイル１Ａへの通電方向と通電デューテ
ィ比Ｄroとを決定する。続くステップ１０６ではＡ／Ｄ
コンバータ６７からの電圧データを読み込んで雰囲気温
度（プリント配線基板温度）を決定し、ステップ１０７
では、この雰囲気温度より補正係数Ｋｎを決定する。こ
の補正係数Ｋｎは、雰囲気温度の上昇に応じて大きくな
るものである。

【００３１】なお、メータコイルの温度は上記雰囲気温
度と通常は良く一致するが、雰囲気温度とメータコイル
の実際の温度との間に差がある場合には、これを考慮し
て前記補正係数Ｋｎを決定する。ステップ１０８では前
記ステップ１０５で決定された通電デューティ比に上記
補正係数Ｋｎを乗じて、最終的な通電デューティ比Ｄr
とする。

【００３２】ステップ１０９においては、前記通電デュ
ーティ比Ｄr でメータコイル１Ａへの通電を行う。これ
により、例えば雰囲気温度によりメータコイル１Ａの抵
抗値が変化しても、前記雰囲気温度に応じてメータコイ
ル１Ａへの通電デューティ比が変更されているから、メ
ータコイル１Ａへの通電電流は所定の値に維持される。

【００３３】例えば設計温度時においてＶBSE の電圧、
６０％のデューティ比で通電されている場合（図５の
（ａ））、高温時には同電圧で例えば通電デューティ比
は８０％に変更されて（図５の（ｂ））、メータコイル
１Ａの抵抗値の増大に対して通電電流は一定に維持され
る。一方、低温時には同電圧で例えば通電デューティ比
は４８％に変更されて（図５の（ｃ））、メータコイル
１Ａの抵抗値の減少に対しても通電電流は一定に維持さ
れる。 （第３実施例）前記第１実施例および第２実施例におけ
る、外部抵抗６２と、所定の温度係数を有する内部抵抗
６１との組み合わせに代えて、図６に示すように、ＩＣ
内に形成された複数の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
６３〜６６を利用することができる。

【００３４】すなわち、図において、給電線９４とアー
ス間には４つのＦＥＴ６３〜６６が直列に接続して設け
てあり、ＦＥＴ６３はゲートとドレインが給電線９４に
接続され、ＦＥＴ６４、６５はゲート・ソース間が短絡
された状態で、前後のＦＥＴ６４、６５のソースとドレ
インが接続されている。ＦＥＴ６６はゲートと短絡され
たソースがアースされている。なお、各ＦＥＴの基板は
給電線９４に接続されている。他の構成は前記第２実施
例と同一である。

【００３５】このような構成において、ＦＥＴ６３を介
してＦＥＴ６４〜６６にはほぼ定電流が供給され、ＦＥ
Ｔ６４〜６６のチャンネル抵抗は雰囲気温度に応じて変
化するから、これに応じてＦＥＴ６３、６４の接続点の
電圧Ｖａも変化する。例えば、上記接続点電圧Ｖａが雰
囲気温度２５℃で３Ｖであった場合、雰囲気温度が８５
℃へ上昇すると、前記電圧Ｖａは２．６４Ｖとなって、
−６ｍＶ／℃程度の温度特性を有して変化する。

【００３６】そこで、この接続点電圧ＶａをＡ／Ｄコン
バータ６７でデジタル信号に変換して通電制御回路２内
に取り込み、前記第２実施例と同様に通電デューティ比
を補正すれば、温度によるコイル抵抗の変動に無関係に
コイル電流を所定値に維持して、適正なメータ指示を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るメータ駆動回路の回
路図である。

【図２】本発明の第１実施例に係るコイル電流の波形図
である。

【図３】本発明の第２実施例に係るメータ駆動回路の回
路図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るＣＰＵの処理フロー
チャートである。

【図５】本発明の第２実施例に係るコイル電流の波形図
である。

【図６】本発明の第３実施例に係るメータ駆動回路の回
路図である。

【図７】交差コイル式メータの透視分解斜視図である。

【図８】メータコイルの配置を示す概念図である。

【図９】指針振れ角と帰零トルクの関係を示す図であ
る。

【図１０】駆動トルクと帰零トルクの関係を示すベクト
ル概念図である。

【図１１】振れ角に応じたメータ振れ角誤差の変化を示
すグラフである。

【図１２】従来のメータ駆動回路の回路図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ…メータコイル、２…通電制御回路、３…可
動マグネット、４…指針、５…ヘアスプリング、６１、
６２…抵抗、６３、６４、６５、６６…電界効果トラン
ジスタ、７…オペアンプ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交するように巻回された一対の
   メータコイルと、 これら一対のメータコイルへの通電量を入力信号に応じ
   て変更して、前記入力信号に応じて方向を変えるベクト
   ル磁界を発生させる通電手段と、 前記ベクトル磁界によって原位置から所定角度位置へ回
   動させられる可動永久磁石と、 可動永久磁石に結合された指針と、 前記入力信号が零の時に指針を前記原位置に戻すように
   付勢するバネ部材とを設けた交差コイル式メータにおい
   て、前記メータコイルの温度を検出する温度検出手段
   と、 検出されたメータコイル温度に応じて前記通電手段の通
   電量を補正する補正手段とを設けたことを特徴とする交
   差コイル式メータ。
2. 【請求項２】 前記通電手段は、前記通電量の変更を、
   通電パルスのデューティ比を変更することにより行うも
   のであることを特徴とする請求項１に記載の交差コイル
   式メータ。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、前記通電量の補正を、
   通電電圧を補正することにより行うものであることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の交差コイル式メータ。
4. 【請求項４】 前記補正手段は、前記通電量の補正を、
   前記通電パルスのデューティ比を補正することにより行
   うものであることを特徴とする請求項２に記載の交差コ
   イル式メータ。
5. 【請求項５】 前記温度検出手段は、前記メータコイル
   の雰囲気温度からメータコイル温度を知るものであるこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載
   の交差コイル式メータ。
6. 【請求項６】 前記温度検出手段は、所定の温度係数を
   有する抵抗素子による分圧電圧の変化から前記雰囲気温
   度を検出するものであることを特徴とする請求項５に記
   載の交差コイル式メータ。
7. 【請求項７】 前記抵抗素子は、ソース・ゲート間を短
   絡した電界効果トランジスタであることを特徴とする請
   求項６に記載の交差コイル式メータ。