KR19990044202A - 스테핑 모터식 계기의 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스테핑 모터식 계기의 구동장치에 관한 것으로서, 측정량에 대응한 디지털 신호에 기초하여 스테핑 모터를 구동하는 구동회로(3, 4)를 갖고, 이 스테핑 모터의 구동축단에 고정한 지침(9)에 의해 상기 측정량에 대응한 문자판(7)상의 눈금(8)을 지시하여 상기 측정량을 표시하는 스테핑 모터식 계기(6)에 있어서, 상기 측정량에 대응한 디지털 신호를 입력하고, 소정의 주기로 지시각 데이터로 변환하는 처리수단(3)과, 이 처리수단(3)에서의 변환주기로 출력되는 연속하는 전후의 지시각 데이터에 대해 그 차를 구하는 동시에 그 차가 소정값보다 큰 경우는 상기 소정값 이하의 변화가 되도록 신호변환하고 연속하는 지시각 데이터로서 출력하는 지연수단(4)을 구비하는 것에 의해 탈조를 방지하여 측정량의 변화에 확실하게 추종동작을 실행하는 것을 특징으로 한다.

Description

스테핑 모터식 계기의 구동장치
일반적으로 이 종류의 계기장치에 있어서는 계기 무브먼트의 구동축단에 고착된 지침을 입력신호에 대응하여 회동하고, 계측하는 측정량을 나타낸 숫자와 눈금을 실시한 문자판과의 대비판독으로 측정지시하도록 구성된다.
특히, 스테핑 모터는 빗살요크의 빗살수와 그 형성피치에 의해 마그네트로터의 스텝동작이 결정되고, 원활한 회전동작을 얻기 위해서는 빗살수를 많이 하여 빗살의 피치를 미소하게 하거나 또는 구동신호에 의해 소위 마이크로 스텝 구동할 필요가 있고, 사용조건에 따른 스테핑 모터 본체가 허용할 수 있는 크기와 구동회로를 포함하는 비용에 의해 그 형태가 선택된다.
또, 이러한 스테핑 모터는 그 사용용도의 여하에 관계없이 소형인 것이 바람직하고, 소위 PM형 스테핑 모터가 간단한 구성이기 때문에, 로터 마그네트나 빗살요크의 개량에 의해 사용하기 쉽게 되었다.
또, 처리회로의 디지털화(마이크로 컴퓨터에 의한 제어)에 대해 펄스신호 제어가 이루어진 스테핑 모터는 지침에 의한 문자판 눈금과의 대비판독을 실행하는 지시계기의 무브먼트로서도 주목되어 예를 들면 자동차용의 주행속도계나 엔진회전계 또는 검출신호의 A/D처리에 의해 연료계나 온도계에도 이용이 가능하고, 일본국 특개소 61-129575호, 일본국 특개평 1-223312호 등에 개시되어 있는 바와 같이 실용화를 위한 여러 가지 제안이 이루어지고 있다.
그런데, 이와 같이 계기장치의 무브먼트로서 스테핑 모터를 이용하는 경우, 교차코일식 계기와 같이 코일자계의 합성벡터방향에 회전마그네트가 추종하는 벡터추종식과 달리, 대다수는 입력신호의 소정 주기마다 변화량을 구하여 이 변화량만큼 스텝구동하는 것이고, 회전마그네트의 자극이 빗살요크의 피치마다 또는 이 피치간의 마이크로 스텝처리에 의해 구동되기 때문에 예를 들면 전원 스위치 온일 때, 회전마그네트의 위치를 초기값(지시계기로서는 문자판의 제로위치에 강제복귀하는 등 기점 초기화 처리를 실행한다)으로서 이 기점위치에서의 입력신호의 증감분만큼 스텝구동하는 구성이 일반적이다.
따라서, 계기장치로의 외부진동에 의한 회전마그네트로의 기계적 영향에 의해 본래 기점으로부터의 스텝구동에 의해 구동제어된 각도위치 즉 빗살요크와 회전마그네트의 자극과의 바른 위치관계에서 벗어나, 한 피치분 각도가 어긋나는 것이 생길 가능성도 있고, 일단 이러한 각도 어긋남, 소위 탈조(脫調)가 발생되면 전원의 재투입에 의한 기점 초기화를 실행하지 않는 한 본래의 바른 각도위치를 나타내지 않고, 항상 탈조 오차분을 포함한 각도로 지시되고 만다.
이와 같은 탈조현상은 상기한 외부진동 등에 의한 기계적 변동 이외에 입력신호의 변화에 대해 회전 마그네트가 추종하지 않을 때에도 발생한다. 즉, 스테핑 모터의 회전마그네트에 대한 스텝구동 토르크가 구조적 또는 구동전류제한 등에 의해 크게 얻어지지 않은 경우, 또 그러한 구동토르크의 한계에 대해 입력신호의 변화 즉 각속도가 큰 경우에 회전마그네트가 추종하지 않고 탈조가 반복되어 결과적으로 큰 각도오차가 발생되는 문제를 갖고 있다.
특히, 스테핑 모터는 빗살 요크의 빗살의 피치에 대응한 스텝동작을 기본으로 하여 구동신호 파형의 보정에 의해 원활성을 갖도록 하고 있는데, 이와 같은 원활성 처리도 어디까지나 빗살요크의 빗살피치 사이에서의 원활화에 지나지 않고, 피치 오버에서의 탈조는 그대로 발생되기 때문에 측정량의 변화가 빠르고 그것에 따른 입력신호의 변화가 회전마그네트의 추종한계를 넘어 빠른 때에는 스테핑 모터의 회전마그네트가 추종하지 않고 지시계기로서의 정확한 지시특성을 얻을 수 없다.
본 발명은 측정데이터를 연산처리하고 지시각 신호로 변환출력하는 처리수단에 있어서 구한 지시각 데이터에 대해 측정량의 변화에 대응한 데이터변화가 큰 경우는 스테핑 모터로의 갱신신호에 지연을 주고, 회전마그네트의 추종이 확실하게 실행되도록 하여 좀처럼 탈조되지 않는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 가동코일식 또는 교차코일식 회전마그네트형 등으로 이루어진 전류계를 대신하여 디지털제어가 용이한 계기 무브먼트로서 이용되고, 예를 들면 차량용의 주행속도나 엔진회전수와 같이 측정량을 이것에 비례한 주파수 신호입력에 기초하여 계측지시하는 스테핑 모터식 계기의 구동장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸 도로 블럭도,
도 2는 본 발명의 스테핑 모터 구동신호 파형의 일례를 나타낸 구동파형도,
도 3은 본 발명에 있어서 지시데이터의 변환주기에서의 지연동작을 설명한 스텝 파형도, 및
도 4는 본 발명에 있어서 지시데이터의 분할주기에서의 지연처리를 설명하는 분할 스텝 파형도이다.
본 발명은 측정량에 대응한 디지털 신호에 기초하여 스테핑 모터를 구동하는 구동회로를 갖고, 이 스테핑 모터의 구동축단에 고정한 지침에 의해 상기 측정량에 대응한 문자판상의 눈금을 지시하여 상기 측정량을 표시하는 계기장치에 있어서, 상기 측정량에 대응한 디지털신호를 입력하고, 소정의 주기로 지시각 신호로 변환하는 처리수단과, 이 처리수단에서의 변환주기로 출력된 연속하는 전후의 지시각 신호에 대해 그 차를 구하는 동시에 그 차가 소정값보다 큰 경우는 상기 소정값 이하의 변화가 되도록 신호변환하여 연속하는 지시각 신호로서 출력하는 지연수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 측정량에 대응한 디지털신호에 기초하여 스테핑 모터를 구동하는 구동회로를 갖고, 이 스테핑 모터의 구동축단에 고정한 지침에 의해 상기 측정량에 대응한 문자판상의 눈금을 지시하여 상기 측정량을 표시하는 계기장치에 있어서, 상기 측정량에 대응한 디지털 신호(D)를 입력하고, 소정의 주기로 지시각 데이터(A)로 변환하는 처리수단과, 이 처리수단에서 출력된 최신의 지시각 데이터(An+1)의 전회의 지시각 데이터(An)에 대한 차(△A)를 구하고, 이 차(△A)가 소정값(C)보다 그 절대값에 있어서 큰 경우, 상기 최신의 지시각 데이터(An+1)를 그 증감상태에 따라 An+C 또는 An-C로 바꾸어 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 상기 전회의 지시각 데이터(An)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신출력을 이루는 지연수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 측정량에 대응한 디지털 신호에 기초하여 스테핑 모터를 구동하는 구동회로를 갖고, 이 스테핑 모터의 구동축단에 고정한 지침에 의해 상기 측정량에 대응한 문자판상의 눈금을 지시하여 상기 측정량을 표시하는 계기장치에 있어서, 상기 측정량에 대응한 디지털 신호(D)를 입력하고, 소정의 주기로 지시각 데이터(A)로 변환하는 처리수단과, 이 처리수단에서 출력된 최신의 지시각 데이터(An+1)의 전회의 지시각 데이터(An)에 대한 차(△An)의 변화율과, 전회의 지시각 데이터(An)의 전전회 지시각 데이터(An-1)에 대한 차(△An-1)의 변화율을 구하고, 또 이러한 변화율의 차가 소정값(X)보다 그 절대값에 있어서 큰 경우, 상기 최신의 지시각 데이터(An+1)를 그 증감상태에 따라 2An-An-1+K 또는 2An-An-1-K(단, 0<K=<X)로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 상기 전회의 지시각 데이터(An)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신출력을 이루는 지연수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 지연수단이 상기 지시각 데이터(An)의 갱신주기(T)에 대해 그것보다도 짧은 주기(T/m(m은 2 이상의 정수))에서 (An+1-An)/m=Bh마다의 분해 스텝처리를 실행하고, 또 Bh+1-Bh의 차의 절대값(△Bh)이 소정값(E)보다도 큰 경우, 상기 지시데이터(Bh+1)를 그 증감상태에 따라 Bh+E 또는 Bh-E로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 지시각 데이터(Bh)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신처리를 이루는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상기 지연수단이 상기 지시각 데이터(An)의 갱신주기(T)에 대해 그것보다도 짧은 주기(T/m(m은 2 이사의 정수))에서 (An+1-An)/m=Bh 마다의 분해스텝처리를 실행하고, 또 Bh+1-Bh의 차(△Bh)의 변화율 및 Bh-Bh-1의 차(△Bh-1)의 변화율을 구하여 이러한 변화율의 차가 소정값(Y)보다도 큰 경우, 상기 지시데이터(Bh+1)를 그 증감상태에 따라 2Bh-Bh-1+L 또는 2Bh-Bh-1-L(단, 0<L=<Y)로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 지시각 데이터(Bh)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신처리를 이루는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 기본적 구성을 나타낸 것으로서, 차량용의 속도계를 예로 들어 설명하면 측정량인 주행속도에 비례한 주파수 신호가 입력단자(1)부터 입력되면 계수수단(2)에 있어서 입력신호의 시작과 끝을 검출하여 이것을 소정의 게이트 타임으로 카운트(게이트 타임 방식)하거나 또는 별도의 고주파 클럭신호를 입력신호로 카운트(주기측정 방식)하고, 시시각각 변화하는 주행속도를 디지털 데이터(D)로 산출한다.
상기 계수수단(2)에서 구해진 측정량은 처리수단(3)에서 소정의 변환주기(T)에서 지시각 데이터(A)로 변환되어 지연수단(4)에 의해 상기 변환주기(T)마다 전회의 지시각 데이터(An)와 최신 지시각 데이터(An+1)의 차의 절대값(△A)과 그 증감상태를 구할 수 있다.
이 차(△A)가 스테핑 모터의 회전 마그네트의 기계구조적 또는 구동회로에 의한 구동 토르크와 추종한계와의 관계에서 설정된 소정값(C)보다 클 때, 즉 An+1-An=△A>C일 때에 증가방향으로 변화될 때는 지연수단(4)은 An+1=An+C의 처리에 의해 최신 지시각 데이터(An+1)를 결정하여 출력한다.
이 출력데이터(An+1=An+C)는 다음 회의 갱신시에 있어서 전회 데이터(An)로서 채용되고, 같은 연산으로 최신 지시각 데이터(An+1)와의 비교와 갱신이 반복된다.
소정값(C)은 스테핑 모터의 회전 마그네트가 탈조를 일으키지 않고 용이하게 추종할 수 있는 정도의 스텝각도로 설정되어 있고, 따라서 An으로부터 An+1로의 변화가 크게 실제의 변화에 맞추어서 데이터출력한 경우에는 회전 마그네트를 추종할 수 없어 탈조되는 때에도 지연수단(4)에 있어서 지연처리에 의해 탈조하는 일 없이 구동이 가능해진다.
이러한 지연처리 구동에 의한 지시각 데이터(A)의 변화는 도 2에 나타낸 바와 같이 실제의 측정량에 대응한 디지털 데이터(D)의 변화에 대해 늦어진 지시를 주게 되지만, 현실적으로는 통상의 가속시와 감속시에 있어서 지시계기지침의 각속도가 너무 커지는 일 없이, 본 발명에 있어서 지연을 포함한 지시도 실제주행 상에서의 영향은 거의 없다.
이상 설명한 지연수단(4)에서 지연처리된 지시각 데이터(A)는 출력수단(4)을 통해 스테핑 모터의 2상 여자(勵磁) 코일에 적절하게 파형처리(마이크로 스텝파형이나 위상변환)를 실행하여 공급되어 이것에 의해 스테핑 모터식 계기(6)를 구동하고, 문자판(7)의 눈금(8)에 대응한 각도 지시로 구동축단에 고착된 지침(9)을 회동하는 것이다.
상기 각 수단은 구동회로로서 입력신호를 적절하게 처리하여 스테핑 모터식 계기(6)를 구동하는 것이고, 처리수단(3)은 계기지시특성을 임의로 설정하여 주행속도를 지시할 수 있는 계수수단(2)이나 지연수단(4)을 포함하여 마이크로 컴퓨터로 구성할 수 있고, 계수된 상기 디지털 데이터(D)에 대응한 지시각 데이터(A)를 기억한 메모리(ROM)(10)를 구비하여 소정의 변환주기로 상기 디지털 데이터(D)를 받아들여 이것에 대응한 메모리 어드레스의 지시각 데이터(A)를 판독하여 출력하는 것이다.
이 처리수단(3)은 여기에서 설명하는 주행속도계와 같은 단일의 지시계기구동에 대해 처리속도가 늦은 저렴한 IC를 이용하는 경우와, 도시하지 않은 다른 지시계기 예를 들면 엔진회전계, 연료계, 온도계, 유압계, 전압계(이러한 지시계기는 전부 스테핑 모터식 계기로 해도 좋고, 또는 교차코일식 계기나 가동코일식 계기 등의 다른 계기 무브먼트를 병용해도 좋다)를 동시에 시분할 구동하는 경우에 주행속도계에 할당된 처리주기가 원활한 응답성을 얻는데 불충분한 처리능력인 것에 유효하다.
또, 처리회로(3)의 메모리(10)로의 지시각 데이터(A)의 기억은 측정량에 대응한 디지털 데이터(D)의 최소(MIN)부터 최대(MAX)까지의 전지시영역에 대응하여 소망하는 분해능을 얻기 위한 데이터수를 갖게 하고, 예를 들면 지시각 0도(MIN)에서 360도(MAX)에 대해 0.5도 단위의 지시각 데이터(A)를 기억시켜 두고, 디지털 데이터(D)에 대응하여 이기억된 지시각 데이터(An)를 소정의 변환주기(T)로 판독하는 것이다.
지연회로(4)는 처리회로(3)에서의 변환주기(T)에서 출력된 지시각 데이터(An)에 대해, 예를 들면 전회의 지시각 데이터(A0)에서 변환주기(T)후에 출력된 변화된 지시각 데이터(A1)의 차, 즉 연속하는 전후의 지시각 데이터의 각도차(△A=(A1-A0))를 구하고, 이 차가 소정값(C)보다 클 때는 이 소정값(C)을 A0에 더하여 갱신 데이터로 하는 동시에, 변환주기(T)보다 짧은 분할주기(T/m(m은 2 이상의 정수))마다 △A/m 상당의 각도 데이터(Bh)를 차례대로 출력하는 분할회로(11)와, 이 분할회로(11)에서 출력된 분할주기(T/m)마다의 지시각 데이터(B)에 기초하여 스테핑 모터식 계기(6)를 구동하기 위한 2상의 구동신호로 변환출력하는 전압메모리(12)로 구성되고, 스테핑 모터의 2상 여자 코일에 더한 전압신호로 변환하는 출력회로(5)를 통해, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같은 전압신호를 생성한다.
스테핑 모터를 구동하는 신호파형은 그 빗살요크의 빗살수나 피치에 의해 임의의 2상 신호를 설정할 수 있고, 360도 전체 지시각도에 대응한 전체 구동파형의 데이터를 전압메모리(12)에 기억시켜 둘 수도 있지만, 여기에서는 스테핑 모터식 계기(6)의 스테핑 모터 구동신호로서 360도를 1/6로 한 60도분의 전압데이터를 전압메모리(12)로 준비하고, 이 데이터를 각 각도영역에 전개사용하는 방식에서 메모리용량을 경감하는 구성을 취하고 있다.
즉, 스테핑 모터식 계기(6)의 지침(9)(연속하는 마그네트 로터)의 회동각 360도에 대해 2상식 여자코일(A, B)에 부가된 구동신호의 전압파형은 도 2에 나타낸 바와 같이 60도의 각도내에서 대략 SIN, COS파형의 변화를 나타내고, 이 전압파형으로 각 60도의 전체 각도영역(a∼f)으로 전개한다. 이 전개처리는 디지털 데이터(D)의 지시영역에 대응한 지시각 데이터(A)에 의해 판정되면 좋고, 전압메모리(12)에는 60도를 128분할한 분해능의 구동전압 데이터(V)(0도에 대한 A0부터 60도에 대한 A60까지 60/128도의 각도차로 데이터를 기억)를 기억시켜 두고, 디지털 데이터(D)에 대응하여 이 전압데이터(V)를 판독하는 동시에 지시각 영역(b∼f)의 디지털 데이터(D)에 대해서는 각 지시영역의 판정과 함께 그 판정영역내에 있어서 전압데이터(V)를 전압메모리(12)에서 판독하고, 그 판정영역과의 조합에서 지시계기로서의 지시위치를 구할 수 있다.
이것에 대해서는 스테핑 모터는 그 빗살요크의 빗살이 도 2의 각 지시영역에 적어도 한조씩 배치되면 마그네트 로터의 자극위치는 그 영역내에서의 여자위치에 이동하는 것뿐이기 때문에 구동신호가 각 지시영역에서 달라지는 것이 아닌, 디지털 데이터(D)에 기초한 지시영역의 판정에 의해 전압메모리(12)에서 판독하는 전압데이터(V)를 판독하면 좋다는 것이고, 예를 들면 디지털 데이터(D)가 지시각 150도에 상당하면 지시영역은 c로 판정하고, 이 영역 내에서의 30도 상당의 데이터를 전압메모리(12)에서 판독하는 것에 의해 구동신호로서는 도 2에 나타낸 것과 같이 된다.
여기에서 도 2에 나타낸 구동파형은 스테핑 모터의 빗살요크의 빗살 피치에서 결정하는 기계적 스텝동작을 소위 마이크로 스텝구동에 의해 원활한 동작을 얻기 위한 전형적인 근사파형이고, 실제로는 SIN, COS파형은 디지털적인 미세계단 파형이 되고, 그 마이크로 스텝의 피치는 지시계기에서 지시하는 측정량의 변화속도 즉 지침의 각속도와 처리회로의 처리능력으로 설정된다.
본 출원인은 이러한 기본적 구성에 기초하여 구체적인 지시계기의 제작과 특성 실험을 실행하였지만, 이러한 스테핑 모터식 계기(6)에 이용하는 계기 무브먼트로서의 스테핑 모터 본체로서는 적층된 2개의 수지제 보빈에 2상의 구동파형을 통전하는 여자코일을 감고, 각 보빈의 상하에 빗살 요크를 겹쳐서 이 보빈의 적층체 중공부에 마그네트 로터를 회전 자유롭게 축지지한 공지된 구조의 PM형을 이용했다.
각 빗살요크에는 6개의 빗살을 형성하고, 이러한 각 상마다 대향하여 위치를 맞추고, 전체 둘레에서 24개의 빗살이 나열되어 있으며, 15도의 기계적 스테핑 피치를 갖고, 도 2에서 나타낸 지시영역(a∼f)의 각 60도의 각도범위에서 4개의 빗살이 대응하는 구성으로 했다.
처리회로(3)는 마이크로 컴퓨터에서 다른 지시계기나 경보표시 등도 동시에 구동처리하는 시분할 구동을 이루는 것으로서, 여기에서의 주행속도계에 할당되는 변환주기(T)를 16msec로 설정하고, 디지털 데이터(D)를 여러 가지 각속도로 변화시킬 때의 지침(9)의 움직임을 관측했다.
또 지연회로(4)에 있어서 분할회로(11)에서의 분할주기(T/m)의 설정을 m의 변경에 의해 단계적으로 실행하고, 이렇게 설정한 분할주기(T/m) 하에서 각속도를 변화시켜, 디지털 데이터(D)의 급속한 변화에 대해 탈조하는 일 없이 원활하게 지침(9)이 회동하는 것을 확인했다.
실제로는 변환주기(T)를 16msec로 임시 설정하는 동시에 각속도(ω)를 10도/sec에서 1080도/sec 범위에서 저속역 10도/sec단위, 고속역 100도/sec단위로 변화시키고, 이 조건하에서 16msec에서 이것보다 짧은 주기로서 1msec단위로 주기를 증가설정하고, 지침(9)의 회동원활성을 확인했다.
결과, 이와 같이 차례대로 설정한 어떤 각속도에 있어서도 최종적 안정지시값은 탈조되는 일 없이 입력된 지시데이터에 대응하는 지시위치를 나타냈다. 즉, 본 발명에 의한 입력값의 변화의 크기에 대응한 바꿔 쓰기 보정이 없는, 종래와 같은 소정의 갱신주기만에 의한 갱신처리에서는 각속도가 클 때에는 스테핑 모터식 계기(6)의 가동부인 마그네트 로터가 추종하지 않고 탈조되는 것이 본 발명의 지연처리를 실행하는 것에 의해 약간의 추종지연은 생기지만, 탈조되는 일 없이 바른 위치를 지시할 수 있는 것이다.
즉, 스테핑 모터의 구조에 의해 기계적으로 추종불가능하게 되어 결과적으로 탈조되어 버리는 각속도, 즉 측정량의 변화를 카운트계측한 계수수단(2)의 디지털 데이터(D)를 처리수단(3)에서 지시각 데이터(An)로 변환하고, 이것을 지시하는 상태에서 지연수단(4)에 의해 최신의 지시각 데이터(An+1)로의 변화=차(△A)가 상기한 탈조된 각속도 상당의 변화에 대응하여 설정된 소정값(C)보다 그 절대값에 있어서 큰 경우에는 그 변화의 증감방향의 판정과 함께 An+1을 An+C 또는 An-C로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 지시각 데이터(An)로서 차례대로 갱신출력하는 것에 의해 본래라면 탈조되어 버리는 각속도에 대응하는 입력데이터의 변화에 대해 충분하게 추종가능한 작은 변화분인 소정값(C)만큼의 증감보정(지연처리)을 실행하여 탈조없는 정확한 지시동작이 가능했다. 이러한 지연처리에 의한 지시데이터의 변화는 도 3에 나타낸 변화특성에 의해서도 설명된다.
또, 처리수단(3)의 처리능력에 의해 변환주기(T)가 짧아질 수 없는 경우에는 지연수단(4)에 의해 갱신출력주기의 분할처리를 실행하여 지시의 원활성과 탈조의 방지가 향상될 수 있다.
즉, 변환주기(T)가 짧아질 수 없는 경우, 측정량의 급속한 변화에 대한 갱신데이터의 변화폭이 세밀하게 분해될 수 없고, 크게 변화되어 버리기 때문에 단순하게 An+C의 지연처리를 실행한다고 하면 그 지연작용에 의해 탈조는 방지되지만 추종이 매우 늦어지고, 결과적으로 마그네트 로터의 다음에 입력되는 새로운 데이터변화에 대해서도 마찬가지의 비교가산에 의한 지연처리에서 큰 지연이 생긴다. 이와 같이 변환주기(T)에 제한이 있을 때에는 본 발명의 분할회로(11)에서 실행하는 분할주기(T/m)에 의한 분할처리와 이 분할주기(T/m)마다의 같은 지연처리로 해소하는 것이 가능하다.
즉, 연속하는 전후의 지시각 데이터의 차(An+1-An)를 그 분할수(m)로 나눈 분할데이터(Bh)를 구하고, 이 분할로 통상의 주기(T)에 있어서 지연처리와 같은 처리를 실행하는 것으로서, Bh+1-Bh의 차의 절대값(△Bh)이 소정값(E)보다 클 때는 통상주기(T)에서의 변화폭이 매우 크다고 판단하고, 그 증감상태에 따라 Bh+E 또는 Bh-E로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 지시각 데이터(Bh)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신처리를 실행하는 것이다.
도 4는 변환주기(T)에 대해 m=4로 하여 분할주기(T/m)를 설정한 경우의 지시각 데이터(Bh)의 변화특성을 나타낸 것으로서, 주행속도에 대응하는 디지털 데이터(D)를 메모리(10)의 데이터 테이블에 의해 변환하는 처리회로(3)에 있어서 주행속도계로의 할당가능한 변환주기(T)의 변화에 대해 T/4의 분할주기에서 데이터 갱신하는데, 이 변환주기(T)에 있어서 지시각 데이터의 변화, 즉 연속하는 전후의 지시각 데이터의 차(△A)가 커지면, 분할주기(T/4)마다의 데이터(Bh)의 변화도 커지고, 이 Bh의 변화(Bh+1-Bh)가 소정값(E)보다 클 때에는 Bh+E의 가산처리를 실행하여 차례대로 주기(T/4)마다 같은 지연처리를 실행하는 것이다.
따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 주기(T)마다 변환출력되는 지시각 데이터(An)가 점선과 같이 변화하고, A0부터 A1, 또 A1부터 A2로 갱신데이터의 차가 C보다 큰 탈조의 가능성이 있는 변화를 나타낼 때는 실선으로 나타낸 바와 같이 소정값(C)을 가산한 갱신처리로 지연을 실행하는 것에 의해 마그네트 로터는 탈조하는 일 없이 최종 지시위치에 뒤따르게 되어, 주기(T)에서의 지시각 데이터(A4)부터 지시각 데이터(A5)와 같이 그 변화가 매우 클 때에는 도면과 같이, 추종이 매우 늦어지는데 대해 도 4에서 나타낸 바와 같이 분할주기(T/4) 에서의 지시각 데이터(Bh(B0부터 B4))에서 같은 지연처리가 이루어지고, 소정값( E)의 가산처리에 의해 추종이 보다 원활하게 되어 탈조의 발생도 양호하게 방지될 수 있는 것이다.
이러한 분할주기에 의한 지연처리의 필요성 및 그 분할수에 대해서는 채용하는 스테핑 모터의 본체 특성과 측정하는 대상의 변화조건에 의해 통상의 계측지시 범위에서의 탈조를 방지할 수 있도록 결정하면 좋고, 또 처리수단의 샘플링이나 변환처리능력에 의해서도 그것을 커버하는 목적을 갖고 적절하게 설정하면 좋다.
또, 지연처리의 방식으로서 지금까지 설명해 온 연속하는 지시각 데이터(An이나 Bn)의 단순차에 의해 소정값(C나 E)을 가감산하여 지연을 실행하는 방법에 대해 연속하는 지시각 데이터(An이나 Bn)의 차를 연속하여 구하고, 그러한 각 변화율을 비교하여 그 변화율의 차가 소정값(X나 Y)보다 클 때, 각각 그 증감방향에 대응하여 2An-An-1+K 또는 2An-An-1-K(단, 0<K=<X)나, 2Bh-Bh-1+L 또는 2Bh-Bh-1-L(단, 0<L=<Y)로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 지시각 데이터(An이나 Bh)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신처리를 이루어 같은 탈조방지를 가능하게 하는 지연처리를 실행할 수 있다.
이 구성과 처리스텝에 대해서는 상세한 설명을 생략하지만, 이 방법은 주기(T)나 분할주기(T/m)에 있어서 측정량에 대응한 지시각 데이터(An이나 Bn)의 변화율에서 탈조하기 어려운 변화율로 억제하는 것을 구성의 기본으로 하고, 연속하는 데이터의 변화율이 급속하게 변동되는 경우에는 변화특성이 크게 편향되는 방향으로 변화되는 것에서, 현재의 지시각 데이터(An)에서 이것에 이어지는 지시각 데이터(An+1)를 그대로 채용하지 않고, 우선(2An-An-1)=An+(An-An-1)에서 전회의 변화와 동일한 변화분만 변경하고, 그 후 변화율의 증감에 따라서 소정값 K=<X만큼 가감산처리하는 것, 또 분할지시각 데이터(Bn)에 대해서도 우선(2Bh-Bh-1)=Bn+(Bh-Bh-1)에서 전회의 변화와 동일한 변화분만큼 변경하고, 그 후 변화율의 증감에 따라서 소정값 L=<Y만 가감산처리하여 변화율이 커지는 변화특성에 있어서 그 변화에 뒤따르기 직전의 변화율에서 그대로 변화시키는 동시에 그것에 작은 증감을 주어 지연추종시킬 수 있고, 이것에 의해 같은 추종불가에 의한 틀조가 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 발명에 이루어지는 스테핑 모터식 계기의 구동장치에 의하면 측정량의 변화에 대응하는 데이터 변화가 큰 경우는 스테핑 모터로의 갱신신호에 지연을 주고, 회전 마그네트의 추종이 확실하게 실행되도록 하고 좀처럼 탈조되지 않게 할 수 있으며, 탈조에 대한 복귀대책, 예를 들면 전원 투입시에 일단 강제적으로 풀 스케일분만큼 제로복귀시켜서 스토퍼 핀 등을 준비하여 이 스토퍼에서의 정지에 의한 기점위치로의 리셋기구를 구비하거나, 또는 탈조를 항상 감시하여 보정을 하기 위해 엔코더 등을 편입하거나 하는 복잡한 구성을 가질 필요가 없어 결과적으로 소형이고 저렴한 지시계기를 제공할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 물리적 계측량을 전기신호로 입력하고, 지침에 의한 문자판상의 눈금 대응 지시를 실행하기 위한 박형화를 목적으로 한 지시계기의 전기식 무브먼트에 이용하며, 특히 급변화하는 계측량에 대한 원활한 추종동작을 이루는 지시계기에 적합하다.

Claims (5)

  1. 측정량에 대응한 디지털 신호에 기초하여 스테핑 모터를 구동하는 구동회로를 갖고, 이 스테핑 모터의 구동축단에 고정한 지침에 의해 상기 측정량에 대응한 문자판상의 눈금을 지시하여 상기 측정량을 표시하는 계기장치에 있어서,
    상기 측정량에 대응한 디지털 신호를 입력하고, 소정의 주기로 지시각 신호로 변환하는 처리수단과, 이 처리수단에서의 변환주기로 출력된 연속하는 전후의 지시각 신호에 대해 그 차를 구하는 동시에 그 차가 소정값보다 큰 경우는 상기 소정값 이하의 변화가 되도록 신호변환하여 연속하는 지시각 신호로서 출력하는 지연수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터식 계기의 구동장치.
  2. 측정량에 대응한 디지털 신호에 기초하여 스테핑 모터를 구동하는 구동회로를 갖고, 이 스테핑 모터의 구동축단에 고정한 지침에 의해 상기 측정량에 대응한 문자판상의 눈금을 지시하여 상기 측정량을 표시하는 계기장치에 있어서,
    상기 측정량에 대응한 디지털 신호(D)를 입력하고, 소정의 주기로 지시각 데이터(A)로 변환하는 처리수단과, 이 처리수단으로 출력된 최신의 지시각 데이터(An+1)의 전회 지시각 데이터(An)에 대한 차(△A)를 구하고, 이 차(△A)가 소정값(C) 보다 그 절대값에 있어서 큰 경우, 상기 최신의 지시각 데이터(An+1)를 그 증감상태에 따라 An+C 또는 An-C로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 상기 전회의 지시각 데이터(An)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신출력을 이루는 지연수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한는 스테핑 모터식 계기의 구동장치.
  3. 측정량에 대응한 디지털 신호에 기초하여 스테핑 모터를 구동하는 구동회로를 갖고, 이 스테핑 모터의 구동축단에 고정한 지침에 의해 상기 측정량에 대응한 문자판상의 눈금을 지시하여 상기 측정량을 표시하는 계기장치에 있어서,
    상기 측정량에 대응한 디지털 신호(D)를 입력하고, 소정의 주기로 지시각 데이터(A)로 변환하는 처리수단과, 이 처리수단으로 출력된 최신의 지시각 데이터(An+1)의 전회 지시각 데이터(An)에 대한 차(△An)의 변화율과, 전회의 지시각 데이터(An)의 전전회의 지시각 데이터(An-1)에 대한 차(△An-1)의 변화율을 구하고, 또 이러한 변화율의 차가 소정값(X)보다 그 절대값에 있어서 큰 경우, 상기 최신의 지시각 데이터(An+1)를 그 증감상태에 따라 2An-An-1+K 또는 2An-An-1-K(단, 0<K=<X)로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 상기 전회의 지시각 데이터(An)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신출력을 이루는 지연수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스테핑 모터식 계기의 구동장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 지연수단은 상기 지시각 데이터(An)의 갱신주기(T)에 대해 그것보다도 짧은 주기(T/m(m은 2 이상의 정수))로 (An+1-An)/m=Bh마다의 분해스텝처리를 실행하고, 또 Bh+1-Bh의 차의 절대값(△Bh)이 소정값(E)보다도 큰 경우, 상기 지시데이터(Bh+1)를 그 증감상태에 따라서 Bh+E 또는 Bh-E로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 지시각 데이터(Bh)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신처리를 하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터식 계기의 구동장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 지연수단은 상기 지시각 데이터(An)의 갱신주기(T)에 대해 그것보다도 짧은 주기(T/m(m은 2 이상의 정수))로 (An+1-An)/m=Bh마다의 분해스텝처리를 실행하고, 또 Bh+1-Bh의 차(△Bh)의 변화율 및 Bh-Bh-1의 차(△Bh-1)의 변화율을 구하여 이러한 변화율의 차가 소정값(Y)보다도 큰 경우, 상기 지시각 데이터(Bh+1)를 그 증감상태에 따라서 2Bh-Bh-1+L 또는 2Bh-Bh-1-L(단, 0<L=<Y)로 바꿔 써서 출력하면서 이 데이터를 다음 회의 처리에 있어서 지시각 데이터(Bh)로서 차례대로 지시각 데이터의 갱신처리를 하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터식 계기의 구동장치.
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