KR100499729B1

KR100499729B1 - 차량용 지시계기

Info

Publication number: KR100499729B1
Application number: KR10-2002-0009718A
Authority: KR
Inventors: 고무라다카시
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-23
Publication date: 2005-07-07
Also published as: FR2821424B1; FR2821424A1; US6624608B2; DE10207652A1; US20020117988A1; KR20020069176A; DE10207652B4

Abstract

스텝 모터(step motor)(M)와, 0 위치에서 지침(pointer)(20)을 정지시키는 스토퍼 유닛(stopper unit)(S)과, 0-귀환 신호(zero-return signal)가 제공된 후에 0-귀환 교류 신호(zero-return alternating signal)가 적어도 두 번 0 레벨이 되는 보정값으로서 0-레벨 전기각을 미리 기억하는 메모리(90)를 포함하는 차량용 지시계기(indicating instrument)에 있어서, 0-귀환 교류 신호의 위상이 0-레벨 전기각이 될 때, 0-귀환 신호는 스텝 모터의 스테이터(stator)에서 유도된 유도 전압이 제공되도록 정지된다. 유도 전압이 임계 전압(threshold voltage)보다 낮으면, 지침이 정지한 것으로 판정된다.

Description

차량용 지시계기{INDICATING INSTRUMENT FOR A VEHICLE}

본 발명은 스텝 모터(step motor)를 구동원(dirving power source)으로 사용하는 승용차(passenger car), 트럭, 버스, 또는 오토바이와 같은 차량용 지시계기에 관한 것이다.

일반적으로, 이러한 종류의 지시계기는, 스텝 모터에 연결되며 지침반(dial plate)의 뒤쪽에 배치된 감속기어열(speed reduction gear train)을 포함한다. 스텝 모터가 그 입력축(input shaft)에 의해 기어열을 구동시키면, 기어열의 출력축은 지침축(pointer shaft)을 회전시켜 지침이 지침반의 표면을 따라 움직인다.

지시계기는 스토퍼(stopper)와 암(arm)을 구비한 스토퍼 유닛(stopper unit)을 포함한다. 이러한 스토퍼는 지침반의 0 위치 즉, 리셋(reset) 위치에 대응하는 기어열의 출력 기어 부분에 돌출형성된다. 암은 지침반의 뒤쪽에서 정지부재(stationary member)에 의해 지지되어 있어서, 지침이 0위치로 복귀할 때 그 에지(edge)가 스토퍼에 맞물릴 수 있다. 이와 같이, 스토퍼 유닛은 스토퍼로 지침을 0 위치에서 멈추게 한다.

지침이 0 위치로 되돌려지면, 코사인파 전압이 스텝 모터에 인가된다. 이어서, 스텝 모터의 로우터(rotor)가 0 위치를 향하여 회전 또는 역회전하기 시작하고, 스텝 모터의 계자 코일(field coil)에 전압이 유도된다. 로우터가 더 빠르게 회전할 수록, 유도 전압은 더 커진다. 유도 전압이 임계 전압(threshold voltage)보다 낮아지면, 지침이 0 위치로 돌아간 것이라고 추정한다. 따라서, 코사인파 전압의 인가가 멈춰진다.

그러나, 코사인파 전압이 인가된 직후에는 로우터의 회전 속도가 너무 느려서, 유도 전압의 진폭과 비교될 만큼 충분하지 않다. 이 전압을 임의의 임계 전압과 비교했을 때, 지침의 0 위치가 올바르게 판정되지 않을 수도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 지침이 0-위치로 항상 돌아올 수 있어서, 지침이 센서(sensor)가 감지한 차속(車速) 등의 정확한 아날로그 값을 나타낼 수 있도록 한 지시계기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 특징에 따른 차량용 지시계기는, 최대값과 최소값 사이에서 원호 모양으로 아날로그값을 표시하는 표시부(display portion)를 구비한 지침반과, 0 위치와 최대값에 대응하는 최대 위치 사이에서 표시부 위에서 움직이도록 배치된 지침과, 아날로그값에 대응하는 회전 자계를 제공하는 스테이터(stator)와 지침에 연결되어 회전 자계에 응답하여 지침을 움직이게 하는 자기 로우터(magnet rotor)를 포함하는 스텝 모터와, 지침이 0 위치에 이르면 지침을 멈추게 하는 스토퍼 유닛과, 스테이터에 0-귀환 교류 신호(zero-return alternating signal)를 공급하여 지침을 0 위치로 이동하게 하는 0-귀환 수단과, 0-귀환 교류 신호가 스테이터에 제공된 후에, 적어도 두 번 0 레벨(level)이 되는 0-레벨 전기각(electric angle)을 미리 기억시켜 두는 기억 수단과, 0-귀환 교류 신호가 스테이터에 제공된 후 0-귀환 교류 신호의 위상각(phase angle)이 0-귀환 전기각에 도달했는지 여부를 판정하기 위한 제1 판정 수단과, 0-귀환 교류 신호가 0-레벨 전기각에 도달했다고 추정되었을 때 스테이터에서 유도된 유도 전압을 제공하기 위해 0-귀환 교류 신호를 차단하기 위한 차단 수단, 및 유도 전압이 지침이 정지되었음을 나타내는 임계 전압보다 낮은지 여부를 판정하기 위한 제2 판정 수단을 포함한다.

지시계기는 자기 로우터와 지침 사이에 연결되어 지침이 자기 로우터의 회전 속도에 비례하여 감소된 회전 속도로 회전할 수 있게 하는 감속기어열을 포함할 수 있다.

지시계기는 또한 한 쌍의 교류 신호를 제공하기 위한 수단을 포함할 수 있으며, 스테이터는 한 쌍의 교류 신호가 제공될 때 회전 자계를 형성하기 위한 한 쌍의 계자 코일(field coil)로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 차량용 지시계기는, 지침반, 지침, 스테이터와 자기 로우터를 포함한 스텝 모터, 지침용 스토퍼 유닛, 구동 교류 신호를 스텝 모터의 스테이터에 제공하기 위한 구동 수단, 0-귀환 교류 신호를 스테이터에 제공하기 위한 0-귀환 수단, 0-귀환 교류 신호가 적어도 두 번 0 레벨이 된 후에 0-귀환 교류 신호가 차단될 때 스테이터에서 유도된 유도 전압이 지침의 정지를 나타내는 임계값보다 낮아지면 0-귀환 신호의 위상각을 0-귀환각 보정값으로 기억시키기 위한 기억 수단, 0-귀환 교류 신호가 스테이터에 제공될 때 0-귀환각 보정값을 사용하여 0-귀환 교류 신호를 0 위상으로 조정하기 위한 조정 수단, 0-귀환 교류 신호의 위상이 조정된 후에 0-귀환 교류 신호와 자기 로우터의 회전을 동기화시키는 동기화 수단, 0-귀환 교류 신호가 스테이터에 제공된 후에 적어도 두 번 0-귀환 교류 신호의 0 레벨에 대응하는 0-레벨 전기각에 도달했는지 여부를 판정하기 위한 제1 판정 수단, 및 유도 전압이 지침 감속기어열이 정지했음을 나타내는 임계 전압보다 낮은지 여부를 판정하기 위한 제2 판정 수단을 포함한다. 구동 수단은, 제2 판정 수단이 유도 전압이 임계 전압보다 낮다고 판정한 즉시 그 위상에서 구동 교류 신호를 제공한다.

지시계기는 또한 자기 로우터의 회전 속도에 비례하여 감속된 회전 속도로 지침을 움직이기 위해 지침과 자기 로우터 사이에 연결된 감속기어열 또는 0-귀환 교류 신호의 위상각을 감소시켜 자기 로우터를 가속하기 위한 가속 수단을 포함할 수 있다.

지시계기는 또한 조정 수단이 0-귀환 교류 신호를 0 위상으로 조정한 후에 0-귀환 신호의 위상이 소정의 각만큼 증가했는지 여부를 판정하기 위한 수단과, 0-귀환 신호의 위상을 0-귀환각 보정값에 대응하는 위상으로 감소시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 지시계기의 0-귀환 보정값을 설정하고 저장하기 위한 시스템을 제공하는 것이다. 부품들의 크기와 조립 단계의 변동에 따라 바뀌는 0-귀환 보정각은 각각의 지시계기용으로 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 지시계기의 지침의 0-귀환 보정각을 설정하기 위한 시스템은, 지시계기의 스텝 모터에 교류 신호가 제공될 때 구동 교류 신호를 0 위상으로 조정하기 위한 제1 수단과, 구동 교류 신호가 스텝 모터에 제공된 후에 구동 교류 신호의 위상각이 구동 교류 신호의 0 레벨에 대응하는 0 레벨 전기각에 적어도 두 번 도달했는지를 판정하는 제2 수단과, 제2 수단이 교류 신호의 위상각이 0 레벨 전기각에 도달했음을 판정하면 스텝 모터의 스테이터에서 스텝 모터의 자기 로우터에 의해 유도된 유도 전압을 제공하기 위한 제3 수단으로 구성된다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점 그리고 본 발명과 관련된 부분의 기능은 다음의 상세한 설명, 부속 청구범위 및 도면을 숙지하면 명확히 알 수 있을 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 지시계기를 도 1 내지 9를 참조하여 설명한다. 제1 실시예에 의한 지시계기는 지침반 유닛(10), 지침(20), 구동 유닛(30) 및 배선판(a printed circuit board)(40)을 포함한다.

지침반 유닛(10)은, 0 km/h에서 180 km/h에 걸쳐 원호(圓弧) 모양으로 차속(vehicle speed)과 눈금을 따라 배치된 복수의 숫자를 나타내는 원호상 차속표시부(vehicle speed display portion)(11)를 포함하는 지침반(10a)을 구비한다.

지침(20)은 보스부(boss portion)(21)를 구비하고, 표시부(11)에 전 범위에 걸쳐서 회동하도록 되어있다.

구동 유닛(30)은 구동기(30a)와 지침축(30b)을 포함한다. 구동기 부분(driver section)(30a)은 지침반(10a)에 대응하는 위치에서 배선판(40) 뒤쪽에 고정된다. 구동기(30a)는 도 2에 나타낸 케이싱(casing)(30c)과, 도 3 내지 5에 나타낸 2상 스텝 모터(two-phase step motor)(M)와, 도 3에 나타낸 감속기어열(G) 및 도 3에 나타낸 스토퍼 유닛(S)으로 구성된다. 감속기어열(G)은 중앙에 있는 지침축(30b)에 연결된 출력 기어(34)를 포함한다. 구동기(30a)는 스텝 모터(M)의 회전속도에 비례하여 감소된 속도로 감속기어열(G)을 경유하여 지침축(30b)을 구동시킨다. 케이싱(30c)은, 그 윗벽에서 배선판(40)의 뒤쪽에 고정된다. 지침축(30b)은 케이싱(30c)의 위쪽으로 돌출되어 배선판(40)의 구멍과 지침반(10a)의 구멍(12)을 통하여 연장된다. 배선판(40)은 지침반 유닛(10)의 뒤쪽에 그것과 평행하게 배치된다.

스텝 모터(M)는 스테이터(Ms)와 자기 로우터(Mr)로 구성된다. 스테이터(Ms)는 지침반 유닛(10)과 평행하게 케이싱(30c) 내에 배치된다. 스테이터(Ms)는 요크(yoke)(31), A상 계자 코일(phase-A field coil)(32) 및 B상 계자 코일(33)로 구성된다. 요크(31)는 한 쌍의 고정 자극(stationary pole)(31a, 31b)으로 구성된다. 고정 자극(31a)은 A상 계자 코일(32)을 갖고, 고정 자극(31b)은 B상 계자 코일(33)을 갖는다. 자기 로우터(Mr)는 그 중앙에서 회전축(35a)에 고정된다. 자기 로우터(Mr)는 그 주변에 교대로 형성된 복수의 N 자극 및 복수의 S 자극을 구비한다. 자기 로우터(Mr)는 매회 자극들 중 하나의 극간격(pole pitch)에서 회전한다. 회전축(35a)은 케이싱(30c)의 반대쪽 단부에 의해 지침축(30b)과 평행이 되도록 회전가능하게 지지된다.

서로로부터 임의의 각도(예를 들면 90도)만큼 다른 위상차를 갖는 코사인파 전압-신호들이 각각 계자 코일(32, 33)에 인가되는 경우, 한 쌍의 고정 자극(31a, 31b)이 자기 로우터(Mr)와 요크(31) 사이에 회전 자계를 제공한다.

감속기어열(G)은, 출력 기어(34) 이외에, 입력 기어(35)와 한 쌍의 중간 기어(36, 37)를 포함한다. 한 쌍의 중간 기어(36, 37)는, 출력 기어(34)와 입력 기어(35) 사이의 케이싱(30c) 내부에 배치되고, 지침축(30b)과 평행하게 케이싱의 반대쪽 단부에 의해 지지되는 회전축(36a)에 의해 회전가능하게 지지된다. 중간 기어(36)는 출력 기어(34)와 맞물려 있다. 중간 기어(36)의 외경(外徑)은 중간 기어(37)의 외경 및 출력 기어(34)의 외경보다 작다. 입력 기어(35)는 중간 기어(37)와 맞물려 있다. 입력 기어(35)의 외경은 중간 기어(37)의 외경보다 작다.

스토퍼 유닛(S)은 스트립(strip) 모양의 스토퍼(38)와 L형의 암(39)을 포함한다. 스토퍼(38)는 지침의 0위치에 대응하는 부분에서 출력 기어(34)의 정면에 돌출되어 있다. 다시 말해서, 스토퍼(38)는 지침축(30b)과 평행하게 돌출되도록, 출력 기어(34)의 정면 위에 지침축으로부터 반경 방향으로 형성되어 있다.

암(39)은 지침(20) 바로 아래 케이싱(30c)의 바닥으로부터 지침축(30b)과 평행하게 연장되고, 그 단부(39a)가 출력 기어(34)의 표면과 평행하게 연장되도록 구부러진다. 단부(39a)는 지침의 0-위치를 향하는 측면(39b)을 갖는다. 지침(20)이 모터(M)의 역회전에 의해 0-위치에 도달하면, 스토퍼(38)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 측면(39b)에 접하게 된다.

마이크로컴퓨터(50)는 도 6과 도 7에 나타낸 바와 같이, ROM에 저장되어 있는 프로그램을 실행시킨다. 마이크로컴퓨터(50)는, 배터리(B)에 의해 직접 급전(給電)되고, 차속 감지기(60)의 출력 신호 및 EEPROM(90)에 의해 미리 기억된 데이터에 따라, 한 쌍의 구동기(70, 80)를 거쳐 스텝 모터를 제어한다.

차속 감지기(60)는 차속을 검출한다. 구동기(70)는 구동 회로(70a)와 한 쌍의 절환 스위치(70b, 70c)로 구성된다. 구동 회로(70a)는 한 쌍의 출력 단자(51, 52)에 의해 마이크로컴퓨터(50)에 연결되며, 마이크로 컴퓨터에 의해 제어되어 한 쌍의 절환 스위치(70b, 70c)를 거쳐 A상 계자 코일(32)을 구동시킨다. 절환 스위치(70b)는 제1 고정 접점(71), 제2 고정 접점(72) 및 절환 접점(73)을 갖는다. 절환 스위치(70c)는 또한 제1 고정 접점(74), 제2 고정 접점(75) 및 절환 접점(76)을 갖는다. 제1 고정 접점(71, 74)이 절환 접점(73, 76)에 의해 접속되면 제1 고정 접점(71, 74)은 제1 접속 상태를 제공한다.

A상 계자 코일(32)은 절환 접점(73, 76) 사이에 연결된다. 절환 스위치(70b)의 제1 고정 접점(71)과 절환 스위치(70c)의 제1 고정 접점(74)은 각각 구동 회로(70a)의 출력 단자에 연결된다. 절환 스위치(70b)의 제2 고정 접점과 절환 스위치(70c)의 제2 고정 접점은 마이크로컴퓨터(50)의 출력 단자(55, 56)에 각각 연결된다.

구동기(80)는 구동 회로(80a)와 한 쌍의 절환 스위치(80b, 80c)로 구성된다. 구동 회로(80a)는, 한 쌍의 출력 단자(53, 54)에 의하여 마이크로컴퓨터에 연결되며, 마이크로컴퓨터에 의해 제어되어 한 쌍의 절환 스위치(80b, 80c)를 거쳐 B상 계자 코일(33)을 구동시킨다. 절환 스위치(80b)는 제1 고정 접점(81), 제 2 고정 접점(82) 및 절환 접점(83)을 갖는다. 또한, 절환 스위치(80c)는 제1 고정 접점(84), 제2 고정 접점(85) 및 절환 접점(86)을 갖는다. 제1 고정 접점(81, 84)이 절환 접점(83, 86)에 의해 폐쇄되면, 제1 고정 접점(81, 84)은 제1 접속 상태를 제공한다.

B상 계자 코일(32)은 절환 접점(83, 84) 사이에 연결된다. 절환 스위치(80b)의 제1 고정 접점(81)과 절환 스위치(80c)의 제1 고정 접점(84)은 각각 구동 회로(80a)의 출력 단자들에 연결된다. 절환 스위치(80b)의 제2 고정 접점(82)과 절환 스위치(80c)의 제2 고정 접점(85)은 각각 마이크로컴퓨터(50)의 출력 단자(57, 58)에 연결된다.

A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)은 서로로부터의 위상차가 90도인 코사인파 교류 전압 신호들에 의해 구동된다.

지침(20)이 0-위치에 도달했는지를 판정하기 위한 기준 데이터는, 제조공장이나 서비스샵(service shop) 등에 갖추어진 기록 회로(E)에 의해 EEPROM(90)에 저장되어 있는데, 도 8에 나타낸 것과 같은 이 기록회로는 도 5에 나타낸 회로와 유사하다. 기록 회로(E)는 마이크로컴퓨터(50a)와 동작 스위치(SW)로 구성된다. 동작 스위치(SW)가 "on"으로 되면, 마이크로컴퓨터(50a)는, 구동기(70, 80)에 의해 스텝 모터(M)를 0-위치로 구동시키는 단계와 기준 데이터를 출력하는 단계를 포함하는, 도 9 및 도 10에 나타낸 기록 프로그램을 실행시킨다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 단계 100에서, 모든 제1 고정 접점들(71, 74, 81, 84)은 절환 접점들(73, 76, 83, 86)에 의해 "on"으로 되어 각기 제1 접속 상태를 제공한다. 따라서, A상 계자 코일(32)은 구동 회로(70a)에 연결되고, B상 계자 코일(33)은 구동 회로(80a)에 연결된다.

단계 110에서, 0-귀환 교류 전압들이 A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일에 각각 인가된다. 0-귀환 교류 전압들은, 코사인파 신호들로서 결합되어 스텝 모터를 역회전시킨다. 각각의 0-귀환 교류 전압이 교대로 0이 되어서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 스토퍼 유닛(S)이 지점 a에 위치하는 90도 위상각마다(각 위치 A-D 중 하나에서) 0 레벨이 주어지도록 한다.

그 후에, A상 0-귀환 교류 전압이, 구동 회로(70a)에 의해, 지점 a로부터 시계방향으로 이동한 지점 b에 있는 절환 스위치(70b, 70c)를 거쳐 마이크로컴퓨터(50a)로부터 A상 계자 코일(32)에 인가된다. 동시에, B상 0-귀환 교류 전압은, 구동 회로(80a)에 의해, 절환 스위치(80b, 80c)를 거쳐 마이크로컴퓨터(50a)로부터 B상 계자 코일(33)에 인가된다.

따라서, 자기 로우터(Mr)는 역회전하고, 구동 유닛(30)은 지침을 0-위치쪽으로 구동시킨다. 지침(20)의 회전각은 A상 0-귀환 교류 전압의 위상각 및 B상 0-귀환 교류 전압의 위상각에 관련되도록 설정된다.

단계 120에서, A상 0-귀환 교류 전압의 위상각 또는 B상 0-귀환 교류 전압의 위상각이 전기각 D를 통하여 전기각 A까지 도달했는지 여부가 판정된다. 이 판정의 결과가 "아니오"면, 이 두 0-귀환 교류 전압이 계속 인가되어 이 판정의 결과가 "예"가 될 때까지 자기 로우터(Mr)를 역회전시킨다.

단계 120의 판정 결과가 "예"이면, 절환 스위치(70b, 80b)가 개방되고 절환 스위치(70c, 80c)의 제2 접점(75, 85)이 B상 계자 코일(33)에 접속되어 제2 접속 상태를 제공한다. 따라서, A상 계자 코일의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 마이크로컴퓨터(50a)의 출력 단자(56)에 연결되고, B상 계자 코일(33)의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 마이크로컴퓨터의 출력 단자(58)에 연결된다. 그 결과, A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)에서 전압이 유도된다.

단계 140에서, A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)에서 유도된 전압들은 마이크로컴퓨터(50a)로 입력된다. 도 10에 나타낸 단계 150에서는, 입력된 전압이 임계 전압(Vth)보다 낮은지 여부가 판정된다. 코사인파 신호인 A상 귀환 전압이 0-레벨 전압 부근에서 급격하게 변화하기 때문에, 임계 전압(Vth)은 0 볼트만큼 낮게 선택된다. 게다가, 자기 로우터(Mr)가 A상 계자 코일(33)을 가로지르지 않기 때문에, 지침(20)과 자기 로우터(Mr)가 스토퍼 유닛에 의해 정지된 경우, A상 계자 코일에서 유도된 전압은 0이다.

유도 전압이 임계 전압(Vth)과 같거나 그 이하이면, 단계 150의 결과는 "예"이다. 그 결과, 단계 151에서, 위상각 A가 출력되어 기준 데이터로서 EEPROM(90)에 기록된다. 한편, 단계 150의 결과가 "아니오"면, 단계 152에서, 모든 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)이 절환되어 제1 접속 상태를 제공한다.

다음으로, 단계 160에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들은 계속 출력되어 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 0-귀환 교류 전압들의 위상이 90만큼 전기각이 증가한 후에, 단계 170에서 "예"가 출력되어 단계 130 이후의 단계들이 실행된다. 그 후에, 단계 150의 판정의 결과가 "예"이면, 전기각 B가 기준 데이터로서 출력되어 전기각 A를 대신하여 EEPROM(90)에 입력된다. 그 다음에, EEPROM(90)의 기록 처리가 종료된다.

단계 170에서의 판정 결과가 "예"이고 이어서 단계 150에서의 판정 결과가 "아니오"이면, 전기각 C 또는 D가 기준 데이터로서 EEPROM에 기록될 수 있다. 이와 같이, 기준 데이터가 EEPROM(90)에 기록된다.

전기각 A가 EEPROM(90)에 기록되면, 도 5에 나타낸, 본 발명의 제1 실시예에 의한 지시계기의 마이크로컴퓨터(50)는 다음과 같이 작동한다.

전기각 A가 기록되어 있는 EEPROM(90)을 구비한 지시계기의 마이크로컴퓨터(50)가 배터리(B)에 의해 급전되면, 마이크로컴퓨터(50)는 도 6과 도 7에 나타낸 흐름도에 따라 컴퓨터 프로그램을 실행한다. 점화 스위치(ignition switch)(IG)가 "OFF"상태로 되면, 단계 200에서는 반복적으로 "아니오"가 출력된다. 그 후에, 점화 스위치(IG)가 "ON"상태가 되면, 단계 200에서 "예"가 출력되어 마이크로컴퓨터(50)가 단계 200a에서 EEPROM(90)으로부터 각 A를 나타내는 기준 데이터를 판독한다.

단계 210에서, 모든 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)은 제1 접속 상태로 절환된다.

단계 220에서, A상 0-귀환 교류 전압과 B상 0-귀환 교류 전압은 각각의 구동 회로(70a, 70b)로 출력된다. 그 결과, 구동 회로(70a)는 절환 스위치(70b, 70c)를 거쳐 A상 0-귀환 교류 전압을 A상 계자 코일(32)에 공급하고, 구동 회로(80a)는 절환 스위치(80b, 80c)를 거쳐 B상 0-귀환 교류 전압을 B상 계자 코일에 공급한다. 따라서, A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)에 의해 회전 자계가 형성되어, 구동 유닛(80)이 지침(20)을 0-위치쪽으로 회전시킨다.

단계 230에서, A상 0-귀환 교류 전압과 B상 0-귀환 교류 전압이 위상각 A에 도달했는지 여부가 판정된다. 그 결과가 "아니오"면, 두 개의 0-귀환 교류 전압이 코일(32, 33)에 계속 가해져서 자기 로우터(Mr)를 계속 역회전시킨다.

단계 230의 결과가 "예"이면, 단계 232에서, 절환 스위치(70b, 80b)가 개방되고, 절환 스위치(70c, 80c)가 제2 접속 상태로 절환된다. 따라서, A상 계자 코일(32)의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 제2 고정 접점(75)와 절환 접점(76)을 거쳐 마이크로컴퓨터(50)의 출력 단자(56)에 연결되고, B상 계자 코일(33)의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 제2 고정 접점(85)과 절환 접점(86)을 거쳐 마이크로컴퓨터(50)의 출력 단자(58)에 연결된다. 따라서, A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일에서 전압들이 유도된다. 단계 233에서, A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)으로부터 유도된 전압들이 마이크로컴퓨터(50)에 입력된다. 단계 240에서, 유도 전압이 임계 전압(Tth) 이하인지 여부가 판정된다.

단계 240의 결과가 "아니오"이면, 지침(20)이 0-위치에 도달하지 않았다고 추정된다. 따라서, A상 0-귀환 교류 전압과 B상 0-귀환 교류 전압이 코일들(32, 33)에 계속 인가되어 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 단계 250에서, A상 0-귀환 교류 전압과 B상 0-귀환 교류 전압의 위상이 다시 360도 진행했는지 여부가 판정된다. 단계 250의 결과가 "아니오"이면, 단계 250의 결과가 "예"로 바뀔 때까지 단계 241과 단계 250이 반복된다.

단계 240의 결과가 "예"이면, 지침이 스토퍼 유닛(S)에 의해 정지된 것으로 추정된다. 따라서, 0-귀환 교류 전압들의 인가가 단계 243에서 중지된다.

전기각 A가 미리 EEPROM에 기록되고, 이어서, A상 0-귀환 전압 및 B상 0-귀환 전압의 위상각들이 전기각 A에 도달했는지 여부가 단계 230에서 판정된다. 그 후에, 단계 240에서 A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)에서 유도된 전압들이 임계 전압(Vth)보다 높은지 여부가 판정되면, 단계 242에서 지침(20)이 스트퍼 유닛(S)에 의해 정지되었는지 여부가 판정된다. A상 계자 코일(32) 또는 B상 계자 코일에서 유도된 전압이 임계 전압(Vth)보다 낮더라도, A상 0-귀환 교류 전압과 B상 0-귀환 교류 전압의 위상각들이 전기각(A)에 도달하지 않으면 위의 판정은 실행되지 않는다. 한편, 기준 데이터는 앞에서 설명한 바와 같은 방식으로 전기각 B, C 또는 D에 의해 대치될 수 있다. 단계 243에 이어서, 단계 260에서 점화 스위치(Ig)가 "OFF" 상태인지 여부가 판정된다. 점화 스위치(Ig)가 "OFF" 상태이면, 단계 260의 결과는 "예"가 되어 마이크로컴퓨터(50)의 동작이 종료된다.

단계 260의 결과가 "아니오"이면, 컴퓨터 프료그램은 단계 270에서 통상의 루틴(routine)으로 진행하고, 마이크로컴퓨터(50)는, 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)을 제1 접속 상태로 절환하고, 차속 감지기(60)의 신호에 따른 A상 구동 전압과 B상 구동 전압을 출력한다.

구동 회로(70a)는 A상 구동 전압을 A상 계자 코일(32)에 공급하고, 구동 회로(80a)는 B상 구동 전압을 B상 계자 코일(33)에 인가한다. 따라서, 구동 유닛(30)은 차속 감지기(60)의 신호에 따라 지침(20)을 구동시켜 지침반(10a)의 차속 표시부(11) 상에서 차량의 속도를 가리키게 한다.

점화 스위치(Ig)가 "ON"상태가 되어 단계 280을 "예"로 하면서 통상의 루틴(270)이 실행되고 있으면, 마이크로컴퓨터(50)의 동작은 단계 200으로 되돌아간다. 구동 전압들과 0-귀환 교류 전압들은 코사인파 전압들로 제한되지 않는다. 사인파 전압, 사다리꼴파(trapezoial wave) 전압, 삼각파 전압 등과 같은 다른 교류파 전압도 구동 전압 또는 0-귀환 교류 전압으로 사용될 수 있다.

다른 기록 회로(E1)의 동작을 도 12 내지 도 22를 참조하여 설명한다. 한편, 도면에서 동일한 참조 번호는 이하 상기 기록 회로(E)와 동일하거나 실질적으로 같은 부(part), 부품 또는 부분을 나타낸다.

기록 회로(E1)는 도 12에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예에 의한 기록 회로(E)의 구조 외에 카메라(60a)와 화상 처리 회로(60b)를 구비한다. 화상 처리 회로(60b)는 속도 표시부(11)의 위치를 나타내는 화상 신호를 출력하여 마이크로컴퓨터(50a)에 입력시킨다.

지침(20)이 0-위치에 도달했는지 여부를 판정하기 위한 기준 데이터는 도 12에 나타낸 바와 같이 기록 회로(E1)에 의해 EEPROM(90)에 기록된다.

동작 스위치(SW)가 "ON"일 때, 마이크로컴퓨터(50a)는 도 14 내지 19에 나타낸 기록 프로그램들을 실행한다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)의 모든 제1 고정 접점들(71, 74, 81, 84)은 "ON" 상태가 되어 단계 100에서 절환 접점들(73, 76, 83, 86)에 의해 각각 제1 접속 상태를 제공한다. 따라서, A상 계자 코일(32)은 구동 회로(70a)에 연결되고, B상 계자 코일(33)은 구동 회로(80a)에 연결된다.

단계 101에서, 0-귀환 교류 전압들의 위상각들은 다음과 같이 조정된다. 구동 회로(70a)는 절환 스위치(70b)의 고정 접점(71)에 로우 레벨(low level)의 전압을 인가하고, 절환 스위치(70c)의 고정 접점(74)에는 하이 레벨(high level)의 전압을 인가하도록 제어된다. 동시에, 구동 회로(80a)는 절환 스위치(80b)의 고정 접점(81)과 절환 스위치(80c)의 고정 접점(85)에 로우 레벨의 전압을 인가하도록 제어된다. 따라서, A상 및 B상 계자 코일들(32, 33)에 인가될 0-귀환 교류 전압의 위상은 0 위상각으로 조정된다.

단계 110에서, 0-귀환 교류 전압들은 각각 A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일에 공급된다. 0-귀환 교류 전압들은 앞에서 설명한 바와 같이 코사인파 신호들로서, 결합되어 스텝 모터를 역회전시킨다.

단계 120a에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 180도로 증가되었는지 여부가 판정된다. 단계 120a의 결과가 "아니오"이면, 두 개의 0-귀환 교류 전압들이 코일들(32, 33)에 계속 인가되고, 단계 120a의 결과가 "예"가 될 때까지 단계 121에서 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 한편, 각도 180도는 A상 또는 B상 0-귀환 교류 전압 반 주기(half cycle)에 해당한다.

단계 120a의 결과가 "예"이면, 단계 130a에서 절환 스위치(70b)는 제2 접속 상태로 절환되고 절환 스위치(70c)는 개방된다. 따라서, A상 계자 코일의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 마이크로컴퓨터(50a)의 출력 단자(55)에 연결되어, 단계 140에서, A상 계자 코일(32)에서 자기 로우터(Mr)에 의해 유도된 전압이 마이크로컴퓨터(50a)에 입력된다. 이어서, 단계 150에서, 유도 전압이 임계 전압(Vth) 이하인지 여부가 판정된다.

유도 전압이 임계 전압(Vth)보나 낮으면, 앞에서 설명한 바와 같이 지침(20)이 스토퍼 유닛(S)에 의해 정지된 것으로 추정된다. 이어서, 절환 스위치들(70b, 70c)은 단계 152a에서 제1 접속 상태로 절환된다. 그 다음에, 단계 153에서, 마이크로컴퓨터(50a)는 소정의 위상각 φ에 대응하는 A상 및 B상 코사인파 구동 전압들의 일부를 제공한다. 소정의 위상각 φ은 도 20에 나타낸 바와 같이, 24도 위상각에 대응하며, 카메라(60a)의 해상도보다 약간 크다.

구동 회로(70a, 80a)가 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)를 통해 각각 A상 및 B상 계자 코일에 A상 및 B상 구동 전압을 위상각 φ에 대응하는 주기동안 인가하면, 자기 로우터(Mr)가 회전하여, 지침(20)이 감속기어열에 의하여 구동되어 0-위치를 이탈한다. 지침(20)의 움직임은 카메라(60a)에 의해 모니터되고 화상 처리기(60b)에 의해 처리되어 마이크로컴퓨터(50a)에 입력된다.

지침(20)이 0-위치를 이탈하지 않으면, 단계 154에서 "아니오"가 제공되고, 단계 154에서 "예"가 제공될 때까지 단계 153이 반복된다. 따라서, 지침(20)은 더 구동되어 0-위치를 이탈한다. 지침(20)이 위상각 φ에 대응하는 구동 전압들의 제5 인가 주기(supply period)에서 0-위치를 이탈하면, 이 움직임이 마이크로컴퓨터(50a)에 입력되고 단계 154에서 "예"가 출력된다.

그 다음에, 단계 155에서, 지침이 움직이기 직전의 구동 전압들의 위상각은 0-위치 보정값 로 설정되어 EEPROM(90)에 저장된다. 본 바람직한 실시예에서, 제4 인가 주기에 대응하는 위상각은 0-위치 보정값 로 설정된다.

유도 전압이 임계 전압(Tth)보다 높아서 단계 150a의 결과가 "아니오"이면, 도 16에 나타낸 바와 같이 단계 156과 단계 156 이후의 단계들이 실행된다.

즉, 절환 스위치(70b, 70c)는 모두 단계 156에서 제1 접속 상태로 절환되고, 단계 160에서 0-귀환 교류 전압들이 모두 계속 인가된다. 따라서, 자기 로우터(Mr)는 마이크로컴퓨터(50a)에 의해 더 역회전된다.

다음에, 단계 170에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 90도 만큼 증가했는지 여부가 판정된다. 그 결과가 "아니오"면, 단계 171에서 0-귀환 교류 전압들의 인가가 계속되어 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 그 결과가 "예"이면, 단계 172에서 절환 스위치(80b)는 제2 접속 상태로 절환되고 절환 스위치(80c)는 개방된다. 따라서, B상 계자 코일의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 마이크로컴퓨터(50a)의 출력 단자(57)에 연결되어, B상 계자 코일에서 전압이 유도된다.

이어서, B상 계자 코일(33)에서 유도된 유도 전압은 단계 173에서 마이크로컴퓨터에 입력되고, 단계 180에서 유도 전압이 임계 전압(Tth) 이하인지 여부가 판정된다.

단계 180의 결과가 "예"이면, 단계 181에서 지침이 스토퍼 유닛(S)에 의해 정지된 것으로 추정된다. 단계 181 이후에, 앞에서 설명한 단계 152a 내지 155가 계속되어 보정값 를 제공한다.

한편, 단계 180의 결과가 "아니오"이면, 도 17에 나타낸 단계 182와 그 다음 단계들에서 컴퓨터 프로그램이 실행된다. 단계 182에서, 절환 스위치(80b, 80c)는 제1 접속 상태로 절환된다. 따라서, 자기 로우터(Mr)는 마이크로컴퓨터에 의해 더 역회전된다.

이어서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 90도 만큼 증가했는지 여부가 단계 190에서 판정된다. 그 결과가 "아니오"이면, 0-귀환 교류 전압들의 인가가 단계 191에서 계속되어 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 단계 190의 결과가 "예"이면, 단계 192에서, 절환 스위치(70c)는 제2 접속 상태로 절환되고, 절환 스위치(70b)는 개방된다. 따라서, A상 계자 코일의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 한 쪽 끝은 마이크로 컴퓨터(50a)의 출력 단자(56)에 연결되어, A상 계자 코일에서 전압이 유도된다.

이어서, A상 계자 코일(33)에서 유도된 유도 전압은 단계 193에서 마이크로컴퓨터(50a)에 입력되고, 단계 300에서, 유도 전압이 임계 전압(Vth) 이하인지 여부가 판정된다.

단계 300의 결과가 "예"이면, 지침(20)이 단계 301에서 스토퍼 유닛(S)에 의해 정지된 것으로 추정된다. 단계 301 이후에, 앞에서 설명한 단계 152a 내지 155가 계속되어 보정값 를 제공한다. 한편, 단계 300의 결과가 "아니오"이면, 지침(20)이 0-위치에 도달하지 않은 것으로 추정된다. 따라서, 컴퓨터 프로그램은 도 18에 나타낸 단계 302로 진행한다.

단계 302에서, 절환 스위치(70b, 70c)가 제1 접속 상태로 절환된다. 그 다음에, 단계 303에서 자기 로우터(Mr)는 컴퓨터(50a)에 의해 더 역회전된다. 이어서, 단계 310에서 A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 90도 만큼 증가했는지 여부가 판정된다. 그 결과가 "아니오"이면, 단계 311에서 0-귀환 교류 전압들의 인가가 계속되어 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 단계 310의 결과가 "예"이면, 단계 312에서, 절환 스위치(80c)는 제2 접속 상태로 절환되고 절환 스위치(80b)는 개방된다. 따라서, B상 계자 코일의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 마이크로컴퓨터(50a)의 출력 단자(57)에 연결되어, B상 계자 코일에서 전압이 유도된다.

이어서, B상 계자 코일(33)에서 유도된 유도 전압이 단계 313에서 마이크로컴퓨터(50a)에 입력되고, 단계 320에서 유도 전압이 임계 전압(Vth) 이하인지 여부가 판정된다.

단계 320의 결과가 "예"이면, 지침(20)이 단계 321에서 스토퍼 유닛(S)에 의해 정지된 것으로 추정된다. 단계 321 이후에, 단계 152a 내지 155가 계속되어 앞에서 설명한 보정값 를 제공한다. 한편, 단계 320의 결과가 "아니오"이면, 지침(20)이 0-위치에 도달하지 않은 것으로 추정한다. 따라서, 컴퓨터 프로그램은 도 19에 나타낸 단계 322로 진행한다.

단계 322에서, 절환 스위치(80b, 80c)는 제1 접속 상태로 절환된다. 그 다음에, 단계 323에서 자기 로우터(Mr)는 컴퓨터(50a)에 의해 더 역회전된다. 이어서, 단계 330에서 A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 90도 만큼 증가했는지 여부가 판정된다. 그 결과가 "아니오"이면, 단계 331에서 0-귀환 교류 전압들의 인가가 계속되어 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 단계 330의 결과가 "예"이면, 단계 332에서 절환 스위치(70b)는 제2 접속 상태로 절환되고, 절환 스위치(70c)는 개방된다. 따라서, A상 계자 코일의 한 쪽 끝은 개방되고 다른 쪽 끝은 마이크로컴퓨터(50a)의 출력 단자(56)에 연결되어, A상 계자 코일(32)에서 전압이 유도된다.

이어서, A상 계자 코일(32)에서 유도된 유도 전압이 단계 333에서 마이크로컴퓨터(50a)에 입력되고, 단계 340에서 유도 전압이 임계 전압 이하인지 여부가 판정된다.

단계 340의 결과가 "예"이면, 지침(20)이 단계 341에서 스토퍼 유닛(S)에 의해 정지된 것으로 추정된다. 단계 341 이후에, 단계 152a 내지 155가 계속되어 앞에서 설명한 보정값 를 제공한다. 한편, 단계 340의 결과가 "아니오"이면, 지침(20)이 0-위치에 도달하지 않은 것으로 추정된다. 그 다음에, 컴퓨터 프로그램은 도 16에 나타낸 단계 156으로 진행한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 보정값 는, 지시계기가 공장에서 제조될 때 EEPROM에 기록된다. A상 및 B상 0-귀환 신호들은 위상각 조정 후에 A상 및 B상 계자 코일들(32, 33)에 제공된다. 따라서, 0-귀환 신호들의 위상이 제2 및 그 이후의 0-레벨들에 대응하는지 여부가 정확하게 판정될 수 있다.

지시계기들에 수치적 변동(dimesional variations)이 있다하더라도, 지침은 스토퍼 유닛(S)에 의해 0-위치에서 정확하게 멈추어질 수 있다.

지침이 구동 전압에 의해 스토퍼 유닛(S)을 이탈하도록 구동되고 다른 유도 전압이 임계 전압(Vth)보다 낮아지면, 보정값 가 A상 및 B상 계자 코일 중 하나의 위상각으로 설정될 수 있다.

스토퍼 유닛(S)의 동작은 도 21과 도 22에 나타나 있다. 스토퍼 유닛(S)은 도 21 및 22에 나타낸 것 이외의 다른 종류일 수 있다. 스토퍼 유닛은 지침반(10a)에 배치되어 지침(20)의 에지를 정지시킨다.

본 발명의 제2 실시예에 의한 지시계기를 이하 설명한다. 제2 실시예에 의한 지시계기의 하드웨어(hardware)는 제1 실시예에 의한 지시계기와 동일하기 때문에, 그 동작만 도 1-5 및 도 23-27을 참조하여 설명한다.

도 5에 나타낸 마이크로컴퓨터는 도 23 및 24에 나타낸 바와 같은 컴퓨터 프로그램을 실행한다.

도 400에서, 점화 스위치(IG)가 "ON" 상태인지 여부가 반복적으로 판정된다. 점화 스위치(IG)가 "ON" 상태이면, 단계 400에서의 판정 결과는 "예"가 되고, 단계 401에서 0-위치 보정값 가 EEPROM(90)으로부터 판독된다. 이어서, 단계 410에서 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)이 제1 접속 상태로 절환된다. 이 단계에서, A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)에 인가될 A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 도 25의 위치 P로 도시된다.

그 다음에, 단계 420에서, 0-위치 보정값 에 대응하는 각도에서 지침(20)을 구동시키는 0-귀환 교류 전압들이 A상 계자 코일(32)와 B상 계자 코일(33)에 각각 인가된다. 그 결과, 0-귀환 교류 전압들의 위상각은 각각 만큼 감소되어 위치 C로 이동한다. 위상각이 지점 c로 이동하자마자, 단계 430에서, A상 0-귀환 교류 전압이 구동 회로(70a)에 의해 마이크로컴퓨터(50)로부터 절환 스위치(70b, 70c)를 거쳐 A상 계자 코일(32)에 인가되고, B상 0-귀환 교류 전압이 구동 회로(80a)에 의해 마이크로컴퓨터(50)로부터 절환 스위치(80b, 80c)를 거쳐 B상 계자 코일(33)에 인가된다. 따라서, 스텝 모터(M)는 역회전하고 지침(20)은 감속기어열(G)에 의해 구동되어 0-위치쪽으로 이동한다.

그 후에, 단계 440에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 전기각 만큼 증가했는지 여부가 판정된다. 단계 440의 결과가 "아니오"이면, 단계 441에서 0-귀환 교류 전압의 인가가 계속되어 자기 로우터(Mr)와 감속기어열(G)을 더 역회전시킨다. 이때, 전기각 는 자기 로우터(Mr)의 자계와, A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)에 의해 형성된 자계를 동기화시키는데 필요한 각도이다. 예를 들면, 전기각 는 지점 P와, 지점 d와 지점 a 사이에 위치한 한 지점 사이에 있는 위상각에 대응한다.

그 다음에, 단계 440의 결과가 "예"이면, 단계 442에서, 순시 위상(instant phase)에 있는 A상 및 B상 0-귀환 신호들이 구동 회로(70a, 80a)에 의해 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)을 거쳐 A상 계자 코일(32)과 B상 계자 코일(33)로 출력되어 스텝 모터(M)를 정 방향(normal direction)으로 회전시킨다. 따라서, 감속기어열(G)은 도 1에서 지침(20)을 감소된 속도로 시계방향으로 회전시킨다. 그 다음에, 단계 450에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 전기각 만큼 감소했는지 여부가 판정된다. 다시 말해서, 단계 450에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이, 0-위치 보정값에 대응하는 지점 P로 되돌아갔는지 여부가 판정된다.

단계 450의 결과가 "아니오"면, 단계 451에서, A상 및 B상 0-귀환 신호들이 계속 출력되어 자기 로우터(Mr)를 시계방향으로 더 회전시킨다. 단계 450의 결과가 "예"이면, 단계 452에서, 자기 로우터(Mr)의 자계와, A상 및 B상 계자 코일들에 의해 형성된 자계가 서로 동기화되었는지가 판정된다.

그 다음에, 단계 453에서, A상 및 B상 0-귀환 신호들이 계속 출력되어 스텝 모터를 시계방향으로 더 회전시킨다. 이어서, 단계 460에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압의 위상각이 전기각 만큼 지점 Q로 되돌아갔는지 여부가 판정된다. 각도 는 자기 로우터(Mr)를 가속하여 지침을 0-위치로 되돌리기기에 충분한 전기각이다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 지침(20)의 출력각(output angle)은, 차속 등의 증가에 비례하는 그 입력각과 마찬가지로 선 Lu를 따라 증가한다. 한편, 지침(20)의 출력각은 입력각이 감소함에 따라 직선 Ld를 따라 감소한다. 선 Lu와 선 Ld 사이에 히스테리시스 가 있다. 입력각이 0.5도이면, 출력각은 0이다. 따라서, 본 실시예에서 각도 는 0.5로 설정된다.

단계 460의 결과가 "아니오"이면, 단계 461에서 A상 및 B상 0-귀환 신호들이 계속 출력되어 스텝 모터를 시계방향으로 더 회전시킨다. 그 다음에, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 전기각 로 되돌아가서 단계 460에서 "예"가 제공될 때까지 단계 460과 461이 반복된다.

단계 460의 결과가 "예"이면, 단계 462에서, 구동 회로(70a)는 A상 0-귀환 교류 전압을 마이크로컴퓨터(50)로부터 절환 스위치(70b, 70c)를 거쳐 A상 계자 코일(32)에 인가하고, 구동 회로(80a)는 B상 0-귀환 교류 전압을 마이크로컴퓨터(50)로부터 절환 스위치(80b, 80c)를 거쳐 B상 계자 코일(33)에 인가한다. 따라서, 스텝 모터(M)는 역회전하고 감속기어열(G)은 지침을 0-위치쪽으로 구동시킨다.

그 다음에, 단계 470에서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상각이 전기각 만큼 증가했는지가 판정된다. 다시 말해서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상이 지점 Q에서 지점 a로 이동했는지 여부가 판정된다.

단계 470의 결과가 "아니오"이면, 단계 471에서, A상 및 B상 0-귀환 신호들이 계속 출력되어 자기 로우터(Mr)을 더 역회전시킨다. 단계 470의 결과가 "예"이면, 단계 472에서 절환 스위치(70b, 80b)는 개방되고 절환 스위치(70c, 80c)는 제2 접속 상태로 절환된다. 그 결과, 유도 전압들이 A상 및 B상 계자 코일들(32, 33)에서 유도된다. 위상각 을 사전에 고려하고, 지점 d 대신에 지점 a에서 판정이 이루어지기 때문에, 자기 로우터의 속도은 유도 전압을 정확하게 감지할 만큼 충분히 빠르다.

그 다음에, 단계 473에서, 유도 전압 중 더 큰 전압이 마이크로컴퓨터(50)에 입력되고, 단계 480에서, 그 유도 전압이 임계 전압(Vth)보다 낮은지 여부가 판정된다. 입력된 유도 전압이 임계 전압(Tth) 이하이면, 단계 480에서 "예"가 출력된다. 이것은 지침(20)이 0-위치에 도달했음을 의미한다.

한편, 입력된 유도 전압이 임계 전압(Vth)보다 높으면, 단계 480에서 "아니오"가 출력된다. 이것은 지침이 0-위치에 도달하지 못했음을 의미한다. 이어서, 단계 481에서 모든 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)이 앞에서 설명한 방식으로 제1 접속 상태로 절환되고, 단계 482에서 A상 및 B상 0-귀환 신호들이 계속 출력되어 자기 로우터(Mr)를 더 역회전시킨다. 그 다음에, 단계 490에서 A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상이 90도 만큼 증가했는지 여부가 판정된다. 다시 말해서, A상 및 B상 0-귀환 교류 전압들의 위상이 도 25에 나타낸 그래프의 지점 b에 도달했는지 여부가 판정된다.

단계 490의 결과가 "아니오"이면, 단계 482에서 자기 로우터는 더 역회전되고, 다음 단계 490이 단계 490의 결과가 "예"가 될 때까지 반복되어 발생한다. 단계 490의 결과가 "예"가 되면, 단계 472, 473, 480이 이어진다. 그 다음에, 단계 480의 결과가 "예"이면, 지침(20)이 스토퍼 유닛(S)에 의해 정지된 것으로 판정한다. 그 결과, 지침이 0-위치에 도달했을 때의 A상 및 B상 전압들의 위상각은 소정의 전기각으로 설정되고, 단계 484에서 컴퓨터는 A상 및 B상 전압들의 인가를 중지한다.

그 다음에, 통상의 동작이 단계 500에서 시작된다. 즉, 절환 스위치들(70b, 70c, 80b, 80c)이 제1 접속 상태로 절환되고, A상 및 B상 구동 전압들이 차속 감지기(60)의 출력 신호에 따라, 구동기(70, 80)을 거쳐 A상 및 B상 계자 코일들(32, 33)에 소정의 위상에서 인가된다. 따라서, 스텝 모터(M)는 정 구동 방향으로 회전하고, 점화 스위치(IG)가 "ON" 상태인 한, 감속기어열(G)은 지침을 감소된 속도로 시계방향으로 회전시켜 차속을 나타낸다. 점화 스위치(IG)가 "OFF"가 되면, 단계 510에서 "예"가 제공되고, 컴퓨터 프로그램은 종료된다.

제2 실시예에 의한 지기계기에서, 0-위치 보정값 와 위상각 는 A상 및 B상 구동 전압들과 자기 로우터(Mr)를 동기화시키는데 사용된다. 또한, 위상각 는 자기 로우터(Mr)를 가속하도록 설정되어, 충분한 크기의 유도 전압을 제공하도록 한다. 따라서, 지침의 0-귀환은 정확하게 탐지될 수 있다.

0-위치 보정값 는 지침이 스토퍼 유닛(S)을 이탈할 때 A상 및 위상-B 구동 전압들 중 하나의 위상각일 수 있고, 그 결과, 유도 전압은 임계 전압(Vth)보다 낮아진다.

구동 전압들 또는 0-귀환 교류 전압들의 형태는 그 전압들이 교류 전압인 한 사인파, 사다리꼴파, 삼각파 등일 수 있다.

지침이 0 위치로 항상 되돌아 올 수 있어서, 감지기에 의해 감지된 차속과 같은 정확한 아날로그 값을 지시할 수 있으며, 자기 로우터의 회전 속도에 비례하여 감소된 회전 속도로 지침을 움직일 수 있는 지시계기가 제공된다. 또한, 부품의 크기 및 조립 단계의 변동에 따라 바뀌는 0-귀환 보정값을 설정하고 저장할 수 있는 시스템이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 지시계기의 평면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 지시계기의 부분 측단면도이다.

도 3은 제1 실시예에 따른 차량용 지시계기의 지침, 구동 유닛, 스텝 모터 및 스토퍼 유닛을 나타낸 사시도이다.

도 4는 도 3에 나타낸 스텝 모터의 평면도이다.

도 5는 제1 실시예에 따른 지시계기의 전기회로도이다.

도 6은 도 5에 나타낸 마이크로컴퓨터의 동작의 전반부의 흐름도이다.

도 7은 도 5에 나타낸 마이크로컴퓨터의 동작의 후반부의 흐름도이다.

도 8은 도 5에 나타낸 EEPROM용 기록 회로의 회로도이다.

도 9는 도 8에 나타낸 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 전반부의 흐름도이다.

도 10은 도 8에 나타낸 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 후반부의 흐름도이다.

도 11은 EEPROM에 기준 데이터(basic data)를 기록하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 12는 EEPROM의 기록 회로의 변형 회로도이다.

도 13은 도 12에 나타낸 기록 회로에 사용된 카메라를 나타내는 개략 사시도이다.

도 14는 도 12에 나타낸 기록 회로에 사용된 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 일부의 흐름도이다.

도 15는 도 12에 나타낸 기록 회로에 사용된 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 일부의 흐름도이다.

도 16은 도 12에 나타낸 기록 회로에 사용된 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 일부의 흐름도이다.

도 17은 도 12에 나타낸 기록 회로에 사용된 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 일부의 흐름도이다.

도 18은 도 12에 나타낸 기록 회로에 사용된 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 일부의 흐름도이다.

도 19는 도 12에 나타낸 기록 회로에 사용된 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 기록 프로그램 일부의 흐름도이다.

도 20은 한 쌍의 0-귀환 교류 신호들의 타이밍도이다.

도 21은 지침이 0 위치를 출발한 지시계기의 주요부분을 나타낸 개략도이다.

도 22는 지침이 0 위치에 있는 지시계기의 주요부분을 나타낸 개략도이다.

도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지시계기의 마이크로컴퓨터 동작의 전반부의 흐름도이다.

도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지시계기의 마이크로컴퓨터 동작의 후반부의 흐름도이다.

도 25는 지침이 0-위치로 되돌아갔는지 여부를 판정하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 26은 지침의 히스테리시스(hysteresis)의 동작을 보여주는 그래프이다.

도 27은 한 쌍의 0-귀환 교류 신호의 타이밍도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 지침반 유닛 20 : 지침

30 : 구동 유닛 32, 33 : 스테이터

40 : 배선판 70, 80 : 절환 스위치

Mr : 자기 로우터 G : 감속기어열

S : 스토퍼 기구 M : 스텝 모터

Claims

0 위치와 최대값에 대응하는 최대 위치 사이에서 표시부 위를 움직이도록 배치된 지침(pointer)(20)과;

스테이터(stator)(32, 33)와, 교류 전압이 인가될 때, 상기 지침에 연결되어 상기 지침을 움직이게 하는 자기 로우터(Mr)를 포함하는 스텝 모터(M)와;

상기 지침이 상기 0 위치에 도달했을 때 상기 지침을 멈추게 하기 위한 스토퍼 유닛(stopper unit)(S)과;

상기 스테이터에 구동 교류 전압을 인가하여 아날로그 신호에 응답하여 상기 지침을 움직이게 하는 구동 수단(50, 70, 80, 270)과;

상기 스테이터에 0-귀환 교류 신호를 공급하여 상기 0 위치쪽으로 상기 지침을 움직이게 하는 0-귀환 수단(50, 70, 80, 210, 220)을 포함하는 차량용 지시계기에 있어서:

상기 0-귀환 교류 신호가 상기 스테이터에 입력된 후에, 상기 0-귀한 교류 신호가 적어도 두 번째에 0 레벨이 되는 0 레벨 전기각을 미리 기억시켜 두는 기억 수단(90)과;

상기 0-귀환 교류 신호가 상기 스테이터에 입력된 후에, 상기 0-귀환 교류 신호의 위상각이 상기 0-레벨 전기각에 도달했는지 여부를 판정하기 위한 제1 판정 수단(230)과;

상기 0-귀환 교류 신호가 상기 0-레벨 전기각에 도달했다고 추정되었을 때, 상기 스테이터에서 유도된 유도 전압을 제공하도록 상기 0-귀환 교류 신호를 차단하기 위한 차단 수단(70, 80, 232, 233); 및

상기 유도 전압이 상기 지침이 정지되었음을 나타내는 임계 전압보다 낮은지 여부를 판정하기 위한 제2 판정 수단(240, 241, 250)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
제1항에 있어서,

상기 지침을 상기 자기 로우터의 회전 속도에 비례하여 감소된 회전 속도로 구동하기 위하여, 상기 자기 로우터와 상기 지침 사이에 연결된 감속기어열(G)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
제1항에 있어서,

아날로그값을 최대값과 최소값 사이에서 원호 모양(arc shape)으로 표시한 표시부를 구비한 지침반(10a)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
제1항에 있어서,

상기 스테이터가 한 쌍의 계자 코일(32, 33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
아날로그값을 최대값과 최소값 사이에서 원호 모양으로 표시한 표시부를 구비한 지침반(10a)과;

상기 최소값에 대응하는 0 위치와 상기 최대값에 대응하는 최대 위치 사이에서 상기 표시부 위를 움직이도록 배치된 지침(20)과;

스테이터(32, 33)와 자기 로우터(Mr)를 포함하는 스텝 모터(M)와;

상기 지침이 상기 0 위치에 도달했을 때, 상기 지침을 정지시키기 위한 스토퍼 유닛(S)과;

상기 스텝 모터의 스테이터에 구동 교류 전압을 인가하여 상기 아날로그 값에 응답하여 상기 지침을 움직이게 하는 구동 수단(70, 80, 500)과;

상기 스테이터에 0-귀환 교류 신호를 공급하여 상기 0 위치쪽으로 상기 지침을 움직이게 하는 0-귀환 수단(70, 80, 430)을 포함하는 차량용 지시계기에 있어서:

상기 0-귀환 교류 신호가 적어도 두 번 0 레벨이 된 후에, 상기 0-귀환 교류 신호가 차단될 때 상기 스테이터에서 유도된 유도 전압이, 상기 지침이 정지했음을 나타내는 임계값보다 낮아지면 상기 0-귀환 신호의 위상각을 0-귀환각 보정값으로 미리 기억시켜 두는 기억 수단(90)과;

상기 0-귀환 교류 신호가 상기 스테이터에 제공될 때, 상기 0-귀환각 보정값에 의해 상기 0-귀환 교류 신호를 0 위상으로 조정하기 위한 조정 수단(401, 410, 420)과;

상기 0-귀환 교류 신호의 상기 위상이 조정된 후에, 상기 0-귀환 교류 신호가 상기 스테이터에 제공될 때, 상기 0-귀환 교류 신호와 상기 자기 로우터의 회전을 동기화시키기 위한 동기화 수단(440-452)과;

상기 교류 신호가 상기 스테이터에 제공된 후에, 상기 0-귀환 교류 신호의 위상각이 상기 0-귀환 교류신호의 0 레벨에 대응하는 0 레벨 전기각에 적어도 두 번 도달했는지 여부를 판정하기 위한 제1 판정 수단(462, 470, 471)과;

상기 유도 전압이 상기 지침이 정지되었음을 나타내는 임계 전압 이하인지 여부를 판정하기 위한 제2 판정 수단(472, 473, 480-482, 490)을 포함하고,

상기 구동 수단은, 상기 유도 전압이 상기 임계 전압 이하라고 상기 제2 판정 수단이 판정한 즉시 그 위상에서 상기 구동 교류 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
제5항에 있어서,

상기 자기 로우터와 지침 사이에 연결되어 상기 자기 로우터의 회전 속도에 비례하여 감소된 회전 속도로 상기 지침을 움직이게 하는 감속기어열(S)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
제5항에 있어서,

상기 0-귀환 수단에 의해 출력된 상기 0-귀환 교류 신호의 위상각을 감소시켜서 상기 자기 로우터를 가속하기 위한 가속 수단(70, 80, 453, 460, 461)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
제5항에 있어서,

상기 조정 수단이 상기 0-귀환 교류 신호를 0 위상으로 조정한 후에, 상기 0-귀환 신호의 위상이 소정의 각만큼 증가했는지 여부를 판정하기 위한 수단(440-442)과;

상기 0-귀환 신호 보정값에 대응하는 위상으로 상기 0-귀환 신호의 위상을 감소시기 위한 수단(442, 450, 451)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 지시계기.
스테이터와, 상기 스테이터에 제공된 교류 신호에 응답하여 회전하는 자기 로우터와, 상기 자기 로우터가 0 위치에 도달하면 상기 자기 로우터를 정지시키는 스토퍼 유닛을 포함하는 스텝 모터의 0-귀환 보정각을 설정하는 시스템에 있어서,

상기 교류 신호가 상기 스테이터에 제공될 때 상기 교류 신호를 0 위상으로 조정하는 조정 수단(110)과;

상기 교류 신호의 위상각이, 상기 교류 신호가 상기 스테이터에 제공된 후에 상기 교류 신호의 0 레벨에 대응하는 0-레벨 전기각에 적어도 두 번 도달했는지 여부를 판정하는 제1 판정 수단(120a, 121, 170, 171, 190, 191, 310, 311, 330, 331)과;

상기 유도 전압이, 상기 자기 로우터가 정지되었음을 나타내는 임계 전압 이하인지 여부를 판정하는 제2 판정 수단(70, 80, 130a, 140, 150a, 172, 173, 180, 192, 193, 300, 312, 313, 320, 332, 333, 340); 및

상기 유도 전압이 상기 임계 전압과 같거나 그 이하인 상기 0-레벨 전기각을 0-귀환각 보정값으로 설정하는 설정 수단(70, 80, 152a, 153, 154, 155)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제9항에 있어서,

상기 시스템이 지시계기의 메모리(90)에 상기 0-귀환각 보정값을 저장하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제9항에 있어서,

상기 지침의 위치를 감지하는 카메라(60a)와;

상기 스테이터에 구동 신호를 제공하여 상기 자기 로우터를 회전시킴으로써 상기 지침이 상기 스토퍼 유닛을 이탈하게 하는 구동 수단(50a, 70, 80, 101)과;

상기 카메라가 상기 지침이 이탈하기 시작하는 것을 감지할 때 상기 유도 전압이 상기 임계 전압과 같거나 그 이하인 상기 0-레벨 전기각 대신 상기 구동 신호의 위상각을 0-귀한 보정값으로 설정하는 설정 수단(130a, 140, 150a, 151a, 152a, 153-155)과;

상기 0-귀환각 보정값을 미리 기억하는 메모리(90)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.