指針回零裝置的製作方法
2023-05-14 03:25:16
專利名稱：指針回零裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種回零裝置，且特別涉及一種減少儀表指針回零時產生 噪音的回零裝置。
背景技術：
由於步進馬達沒有保持力矩，各類儀表在製成後的運輸過程中，震動很容 易導致儀表指針出現離開零位的現象。因此在儀表通過長途運輸到裝配時，就 必須在裝配上電時自動找回零位。
由於汽車儀表指針的行程一般均為270° ,在目前的回零方式中，使步進馬 達迴轉300。，以保證指針能夠確實回零。回零過程中， 一般在零刻度的位置設 置擋針。當指針回到零位的時候會碰到擋針，這時如果繼續驅動步進馬達，則 指針會持續撞擊擋針，造成指針抖動，噪聲較大和指針回彈等現象。
實用新型內容
本實用新型提出一種儀表指針回零裝置，能夠有效解決上述問題。 為了達到上述目的，本實用新型提出一種指針回零裝置，用於帶動儀表指
針回零。指針回零裝置包括步進馬達和微控制器。步進馬達包括轉子，該轉子
連接至指針，用以帶動該指針旋轉。微控制器電性連接該步進馬達，用以驅動
該步進馬達和檢測該步進馬達各個接腳的振蕩信號。
可選的，其中驅動該步進馬達包括多個接腳，給該些接腳依次加電能夠驅
動該步進馬達。
可選的，微控制器包括驅動裝置、檢測裝置和處理裝置。驅動裝置電性連 接至該些接腳，用以依次給該些接腳加電。檢測裝置電性連接至該些接腳，用 以檢測該些接腳的振蕩信號。處理裝置電性連接該驅動裝置和該檢測裝置，該 處理裝置依次該檢測裝置輸出的振蕩信號的和分量，並與閾值比較。其中當振蕩信號的和分量大於閾值，該處理裝置發出指令給該驅動裝置，停止驅動該步 進馬達。
可選的，其中該閾值s是預先儲存在該處理裝置內。
可選的，其中該樣麼控制器電性連接至一個直流電源。
本裝置通過使用回零檢測的裝置，當檢測到指針已經到達零位時即停止驅 動步進馬達，使指針在可靠回零的同時，最大程度地降低抖動、運行噪音和指 針回彈現象。
圖1所示為步進馬達的工作原理圖。
圖2所示為第一線圏和第二線圈兩端電動勢改變示意圖。
圖3所示為第一振蕩信號與第二振蕩信號對比圖。
圖4所示為本實用新型較佳實施例指針回零裝置的功能方塊圖。
圖5所示為樣支控制器與步進馬達的連接*接腳示意圖。
具體實施方式
為了更了解本實用新型的技術內容，特舉具體實施例並配合所附圖式說明 如下。
圖l所示為步進馬達的工作原理圖。
請參看圖1。本實施例中，使用步進馬達100帶動儀表指針回零。 步進馬達100包括第一電磁鐵101,第二電磁鐵102和轉子103。第一電磁 鐵101包括第一線圏1011,第二電磁鐵102包括第二線圏1021。依次分別在第 一線圏1011的第一端a+、第二線圈1021的第一端b+、第一線圈1011的第二 端a-和第二線圈1021的第二端b-加電(假設為5V電壓)。第一電磁鐵101和第 二電磁鐵102因線圏通電流而產生的磁性(如圖1中的箭頭所指方向)驅動步 進馬達100的轉子103順時針旋轉。轉子103是用來帶動指針旋轉。
使用電壓檢測裝置(圖未示)分別連接在第一線圈1011和第二線圏1012 的兩端，即可^r測到兩個線圏的電勢。在理想情況下，兩個線圈的電勢如圖1 所示，當第一線圈1011的第一端a+加5V電壓時，能夠檢測到第一線圏1011的電勢為+5V。當第二線圏1021的第一端b+加5V電壓時，則能夠檢測到第一 線圏1011的電勢為0，第二線圏1021的電勢為+5V。以下以此類推。
然而，在實際操作中，在第一線圈1011和第二線圏1021的信號交替的瞬 間，根據電》茲感應原理，通電的線圈(例如第一線圏1011)會產生》茲場，^茲場 作用在停止驅動的線圈(例如第二線圈1012)中會產生一個反向的感應電動勢 (Back-EMF)。當通電穩定後就會消失，這是一個振蕩的信號。
請參考圖2，圖2所示為第一線圏和第二線圈兩端電動勢改變示意圖。dm果 加在第一線圏101和第二線圈102的電壓一直不變，則該第一振蕩信號VI也會 一直保持一致。
圖3所示為第一振蕩信號與第二振蕩信號對比圖。如圖3所示，圖中tl時 間段的波形，為步進馬達正常分步回零時的波形。t2時間段的波形，為步進馬 達100在回零過程中碰到擋針產生的波形。此處所說的波形，均根據不同時間 檢測到的電動勢的數值所繪出的。
如果步進馬達IOO在回零過程中碰到擋針，根據步進馬達100的工《乍原J裡， 驅動線圈(假設為第二線圈102)上的驅動電流會變大，因此會在非驅動線圏(》匕 實施例中為第一線圈101)上產生比第一振蕩信號V1更大的第二振蕩4宮號V2。
因此，可以通過積分的方式計算步進馬達正常旋轉時產生的振蕩4言號的和 分量為閾值S。在檢測中，通過積分的方式計算各個振蕩信號的和分量Sl。在 本實施例中，第一振蕩信號VI的和分量S1不大於閾值S。而第二振蕩信號V2 的和分量S2大於閾值S，此時，可以判斷步進馬達100回到零位。
圖4所示為本實用新型4交佳實施例指針回零裝置的功能方塊圖。
請結合參考圖1~圖4,本實施例中的指針回零裝置400包括步進馬達101、 指針402、微控制器(MCU) 403、電源404。
步進馬達100的原理同圖1~3所示，步進馬達100的轉子103連接指4十403， 用以帶動儀表指針402旋轉至零位。
微控制器403電性連接至直流電源404，電源404提供電壓Vcc(例如是5V ) 給微控制器403,以提供其運行所需的電壓。
微控制器403包括驅動裝置4031、檢測裝置4032和處理裝置4033。馬區動 裝置4031電性連接至步進馬達100,以驅動步進馬達100轉子的旋轉。當指刮_回零裝置400啟動時，電源404提供電壓至驅動裝置4031，驅動裝置4031加電 至步進馬達100的線圈，驅動步進馬達100的轉子103轉動。
檢測裝置4032也電性連接至步進馬達100，用以檢測步進馬達100的兩個 線圈1011和1021各個端點產生的振蕩信號。
處理裝置4033電性連接至檢測裝置4032，處理裝置4033內儲存有閾值S。 處理裝置4033依次用積分的方式計算檢測裝置4032輸出的振蕩信號的和分量 S(l)，S(2)，…，S(n)，並與閾值S比較。若振蕩信號的和分量S(n)大於閾值S,處 理裝置4033發出指令給驅動裝置4031，停止驅動步進馬達IOO。若振蕩信號的 和分量S(n)不大於閾值S，處理裝置4033不發出指令給驅動裝置4031，驅動裝 置4031繼續驅動步進馬達100。
圖5所示為微控制器與步進馬達的連接接腳示意圖。
微控制器403可以採用例如是NEC的UPD0822型號晶片。步進馬達100 相對應圖1所示的，具有四個接腳SM1 SM4。 MCU403包括驅動接腳 P140/SM11， P141/SM12, P142/SM13和P143/SM14，步進馬達100四個接腳 SM1 SM4分別連接至MCU403的四個驅動接腳。在指針回零操作中，MCU403 的驅動接腳分別加電至步進馬達的接腳SM1 SM4，以利用線圈產生的^f茲性驅動 步進馬達100的轉子103轉動。
MCU403還包括四個A/D (Analog/Digital)檢測接腳A/D1~A/D4，也分別 連接至步進馬達100的接腳SM1 SM4，用以檢測這些接腳的振蕩信號。檢測接 腳檢測到振蕩信號後，將模擬信號轉換為數位訊號，供MCU403進行和分量的 計算。
雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型。 本實用新型所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範 圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護範圍當視權利要求 書所界定者為準。
權利要求1.一種指針回零裝置，用於帶動儀表指針回零，其特徵是，包括步進馬達，包括轉子，該轉子連接至指針，用以帶動該指針旋轉；微控制器，電性連接該步進馬達，用以驅動該步進馬達和檢測該步進馬達各個接腳的振蕩信號。
2. 根據權利要求1所述的指針回零裝置，其特徵是，其中該步進馬達包括: 多個接腳，給該些接腳依次加電能夠驅動該步進馬達。
3. 根據權利要求2所述的指針回零裝置，其特徵是，其中微控制器包括 驅動裝置，電性連接至該些接腳，用以依次給該些接腳加電； 檢測裝置，電性連接至該些接腳，用以檢測該些接腳的振蕩信號；以及 處理裝置，電性連接該驅動裝置和該檢測裝置，該處理裝置依次該檢測裝置輸出的振蕩信號的和分量，並與閾值比較，其中當振蕩信號的和分量大於閾值，該處理裝置發出指令給該驅動裝置， 停止驅動該步進馬達。
4. 根據權利要求3所述的指針回零裝置，其特徵是，其中該閾值S是預先 儲存在該處理裝置內。
5. 根據權利要求1所述的指針回零裝置，其特徵是，其中該微控制器電性 連接至一個直流電源。
專利摘要本實用新型提出一種指針回零裝置，用於帶動儀表指針回零。指針回零裝置包括步進馬達和微控制器。步進馬達包括轉子，該轉子連接至指針，用以帶動該指針旋轉。微控制器電性連接該步進馬達，用以驅動該步進馬達和檢測該步進馬達各個接腳的振蕩信號。本裝置使用回零檢測的裝置，當檢測到指針已經到達零位時即停止驅動步進馬達，使指針在可靠回零的同時，最大程度地降低抖動、運行噪音和指針回彈現象。
文檔編號G12B11/04GK201319261SQ20082015636
公開日2009年9月30日 申請日期2008年12月1日 優先權日2008年12月1日
發明者毅 楊, 楊曉東, 敏 瞿, 範忠良 申請人:上海德科電子儀表有限公司