DE10337282A1

DE10337282A1 - Meßgeräteeinheit mit einem Magnetzeiger-Positionsdetektor

Info

Publication number: DE10337282A1
Application number: DE10337282A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kariya Komura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2023-08-14
Also published as: FR2844351B1; JP2004101232A; KR100543666B1; JP4206713B2; DE10337282B4; FR2844351A1; US20040119459A1; US6940269B2; KR20040022394A

Abstract

Eine Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit (1) besitzt einen Magnet-Zeigerpositionsdetektor (600), mit einem Widerstand (604), einer Detektionswicklung (603) und einem magnetischen Teil (601). Die Ausgangswicklung (604) erzeugt einen magnetischen Fluß. Die Detektionswicklung (603) dient dazu, den magnetischen Fluß von der Ausgangswicklung (604) zu detektieren. Wenn ein Zeiger (20) zu einer Anfangsposition zurückgeführt wurde, kann der Magnetfluß, der in der Ausgangswicklung (604) erzeugt wird, die Detektionswicklung (603) über das magnetische Teil (601) erreichen, so daß ein Mikrocomputer (700) die Anfangsposition des Zeigers (20) detektieren kann. Solch ein Magnet-Zeigerpositionsdetektor (600) ist widerstandsfähig gegenüber einer Verschmutzung oder einer Oxidation, so daß die Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit (1) die Anfangsposition des Zeigers (20) exakt und sicher detektieren kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßgeräteeinheit und eine Kombinations-Meßgeräteeinheit, die eine Vielzahl an Meßgeräte-Subeinheiten enthält.

Bisher umfaßte eine Meßgeräteeinheit eine Skalenscheibe, einen Zeiger, einen Schrittmotor und eine elektrische Steuerschaltung. Die elektrische Steuerschaltung steuert den Schrittmotor, so daß der Schrittmotor den Zeiger auf der Skalenscheibe in einer Drehung antreibt. Eine dieser Meßgeräteeinheiten ist in der JP-A-2001-264123 offenbart.

Bei der Aktivierung einer Meßgeräteeinheit steuert die Steuerschaltung den Schrittmotor oder Schrittschaltmotor, so daß der Zeiger zuerst zu einer Anfangsposition zurückkehren sollte, das heißt zu einem Nullpunkt auf der Skalenscheibe, wobei der Zeiger in sicherer Weise an eine Anfangsposition mit Hilfe eines Anschlagsystems positioniert wird.

Das Anschlagsystem besitzt einen mechanischen Stopmechanismus, der einen mechanischen Schalter enthält. Bei der Rückführung des Zeigers in die Anfangsposition auf der Skalenscheibe wird der mechanische Schalter eingeschaltet und gibt ein Signal aus, welches die detektierte Position der Steuerschaltung anzeigt. Demzufolge ist die Steuerschaltung befähigt, zu bestimmen, daß der Zeiger in die Anfangs- oder Ausgangsposition positioniert worden ist.

Da jedoch bei dem zuvor erläuterten mechanischen Stopmechanismus der mechanische Schalter verschmutzt oder oxidiert werden kann, kann der mechanische Schalter kaum exakt in der beschriebenen Weise funktionieren. Demzufolge ist die Meßgeräteeinheit, die den mechanischen Stopmechanismus aufweist, mit der Möglichkeit behaftet, daß die Positionierung des Zeigers in der Anfangsposition nicht detektiert werden kann.

Im Hinblick auf die zuvor erläuterten Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Meßgeräteeinheit zu schaffen, die exakt die Rückkehr des Zeigers in die Anfangsposition detektieren kann, und eine Kombinations-Meßgeräteeinheit zu schaffen, die solche Meßgeräte-Subeinheiten enthält.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine Meßgeräteeinheit eine Skala, einen Zeiger, der sich auf der Skala dreht, einen Schrittmotor zum Drehen des Zeigers, ein Getriebe und einen Zeigerpositionsdetektor.

Das Getriebe oder Zahnrad wird durch den Schrittmotor zusammenhängend mit dem Zeiger gedreht. Der Zeigerpositionsdetektor kann magnetisch detektieren, daß der Zeiger in die Anfangsposition positioniert worden ist. Der Zeigerpositionsdetektor enthält ein magnetisches Teil, eine Ausgangswicklung und eine Detektionswicklung. Das magnetische Teil ist in einem Teil des Getriebes installiert. Die Ausgangswicklung erzeugt einen magnetischen Fluß hinsichtlich des Getriebes oder Zahnrades. Die Detektionswicklung detektiert den in der Ausgangswicklung erzeugten Magnetfluß. Zusätzlich kann der Magnetfluß, der in der Ausgangswicklung erzeugt wird, die Detektionswicklung über das magnetische Teil erreichen, wenn der Zeiger in der Anfangsposition der Skala positioniert ist.

Demzufolge detektiert die Meßgeräteeinheit, ob der Zeiger in der Anfangsposition vorhanden ist, und zwar mit Hilfe eines magnetischen Detektionsmechanismus. Daher kann die Meßgeräteeinheit exakt diese bestimmen, und zwar ungeachtet einer Verschmutzung oder einer Oxidation von in Betracht kommenden Teilen.

Darüber hinaus enthält gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kombinations-Meßgeräteeinheit eine Vielzahl an Meßgeräte-Subeinheiten, von denen jede eine Konstruktion aufweist, die im wesentlichen die gleiche ist wie diejenige der oben erläuterten Meßgeräteeinheit. Demzufolge kann jede Meßgeräte-Subeinheit der Kombinations-Meßgeräteeinheit detektieren, ob sich der Zeiger in seiner Anfangsposition befindet, was mit Hilfe eines magnetischen Detektormechanismus erfolgt. Daher kann jede Meßgeräte-Subeinheit der Kombinations-Meßgeräteeinheit exakt diese Position bestimmen, und zwar ungeachtet einer Verschmutzung oder Oxidation von in Betracht kommenden Teilen.

Weitere zusätzliche Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung können am besten anhand der folgenden Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen zeigen:
1 eine Front-Aufrißansicht einer Meßgeräteeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Querschnittsansicht der Meßgeräteeinheit;
3 eine perspektivische Ansicht einer Zeigersteuereinheit der Meßgeräteeinheit;
4 eine veranschaulichende Draufsicht der Zeigersteuereinheit der Meßgeräteeinheit;
5 eine Veranschaulichung gemäß einer Draufsicht der Zeigersteuereinheit;
Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm einer elektrischen Schaltung der Meßgeräteeinheit;
7 ein Flußdiagramm, welches die Verarbeitung durch die Meßgeräteeinheit veranschaulicht;
8A1 bis 8B3 veranschaulichende Ansichten und grafische Darstellungen, welche die Betriebsweise der Meßgeräteeinheit wiedergeben;
9 ein Schaltungsdiagramm einer elektrischen Schaltung einer Meßgeräteeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ein Flußdiagramm, welches die Verarbeitung der elektrischen Schaltung der Meßgeräteeinheit gemäß der zweiten Ausführungsforn der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 eine Front-Aufrißansicht einer Kombinations-Meßgeräteeinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ein Schaltungsdiagramm einer elektrischen Schaltung der Kombinations-Meßgeräteeinheit;
13 ein Flußdiagramm, welches die erste Verarbeitung bzw. den Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Meßgeräteeinheit zeigt;
14 ein Flußdiagramm, welches einen zweiten Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Meßgeräteeinheit wiedergibt;
15 ein Flußdiagramm, welches einen dritten Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Meßgeräteeinheit darstellt;
16 ein Flußdiagramm, welches einen vierten Verarbeitungsvorgang der elektrischen Schaltung der Kombinations-Meßgeräteeinheit veranschaulicht;
17A und 17B eine Drauf- bzw. Seitenansicht eines Zeigerpositionsdetektors der Meßgeräteeinheiten gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform und die Kombinations-Meßgeräteeinheit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18A und 18B eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Zeigerpositionsdetektors einer Meßgeräteeinheit oder einer Kombinations-Meßgeräteeinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19A1 bis 19C2 eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Zeigerpositionsdetektors einer Meßgeräteeinheit oder einer Kombinations-Meßgeräteeinheit gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Betriebsweise derselben veranschaulicht ist; und
20 eine veranschaulichende Ansicht eines Mikrocomputers und einer Zeigersteuereinheit einer Meßgeräteeinheit oder einer Kombinations-Meßgeräteeinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Verbindung zwischen denselben veranschaulicht ist.
Es werden nun im folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt eine Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Skalenscheibe 10, einen Zeiger 20, eine Zeigerantriebseinheit 30 und eine Verdrahtungsplatine 40 mit einer elektrischen Schaltung (nicht gezeigt). Die Skalenscheibe 10 umfaßt eine Geschwindigkeitsskala 11, welche die Geschwindigkeit unter Verwendung des Zeigers 20 von einem Minimalwert aus (0 km/h) bis zu einem Maximalwert hin (180 km/h) anzeigt. Ferner ist der Zeiger 20 durch eine Zeigerhalterung 21 gehaltert, die mit einem Ende einer Welle 30b integriert ausgebildet ist, so daß der Zeiger 20 auf der Geschwindigkeitsskala 11 gedreht wird. Die Zeigersteuereinheit enthält eine Zeigersteuerhaupteinheit 30a und eine Zeigersteuerwelle 30b. Die Zeigersteuerhaupteinheit 30a ist über der Oberfläche der Verdrahtungsplatine 40 angeordnet, die gegenüber der Skalenscheibe 10 gelegen ist, und zwar in bezug auf die Verdrahtungsplatine 40. Darüber hinaus haltert die Zeigersteuereinheit 30 die Welle 30b drehbar.
Als nächstes wird die Konstruktion der Zeigersteuereinheit 30 unter Hinweis auf die 3 bis 5 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Zeigersteuerhaupteinheit 30a einen Doppelphasen-Schrittschaltmotor 300, ein erstes Zahnrad 420, obere und untere zweite Zahnräder 430, 431, ein drittes Zahnrad 410, die zur Drehung dienen, einen Anschlag 450 und einen Zeigerpositionsdetektor 600. Der Schrittmotor oder Schrittschaltmotor 300 enthält einen Magnetrotor 302 und ein im wesentlichen kreisförmiges Joch 303, welches Magnetpole 304, 305 aufweist, welches in dieses ragen. Darüber hinaus sind das obere und das untere zweite Zahnrad 430, 431 integriert ausgebildet.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Magnetpol 304 mit einer A-Phasenwicklung 306 bewickelt, der Magnetpol 305 ist mit einer B-Phasenwicklung 307 bewickelt. Die Wicklungen 306, 307 bewirken jeweils, daß die Magnetpole 304, 305 kosinuswellenförmige Magnetflüsse erzeugen, und zwar mit Phasen, die verschieden sind, um den Magnetrotor 302 in Drehung zu versetzen. Der Magnetrotor 302 steht in Eingriff mit einer Drehwelle 310 und ist durch das Joch 303 umgeben. Der Magnetrotor 302 und die Drehwelle 310 sind drehbar durch ein Motorgehäuse 500 gehaltert, wie in 5 gezeigt ist. Der Umfangsabschnitt des Magneten 302 besteht aus einer ringförmigen Magneteinheit 308, mit der einige Magnete integriert sind, so daß unterschiedliche Magnetpole abwechselnd in der Umfangsrichtung derselben angeordnet werden. Ein Ende von jedem der Magnetpole 304, 305 liegt der Magneteinheit 308 gegenüber, wobei ein vorbestimmter Spalt zwischen diesen eingehalten wird. Demzufolge dreht sich der Magnetrotor 302 durch die Kraft der kosinuswellenförmigen Magnetflüsse, die von den Enden der Magnetpole 304, 305 zu der Magneteinheit 308 hin fließen.
Gemäß 3 ist das erste Zahnrad 420 und der Magnetrotor 302 drehbar durch das Motorgehäuse 500 gehaltert und das erste Zahnrad 420 kämmt mit dem oberen zweiten Zahnrad 430. Darüber hinaus werden die zweiten Zahnräder 430, 431 durch das Motorgehäuse 500 drehbar gehaltert und das untere zweite Zahnrad 431 kämmt mit dem dritten Zahnrad 410. Das dritte Zahnrad 410 steht in Eingriff mit der Zeigerwelle 30b, die durch das Motorgehäuse 500 drehbar gehaltert wird. Das erste Zahnrad 420 dreht indirekt die Zeigerwelle 30b mit einer Drehgeschwindigkeit, die niedriger ist als diejenige des Schrittmotors 300, und zwar auf Grund der zweiten Zahnräder 430, 431 und des dritten Zahnrades 410.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält der Zeigerpositionsdetektor 600 ein spitzes Magnetteil 601 und ein im wesentlichen U-gestaltetes Joch 602. Das Magnetteil 601 besteht aus einem weichmagnetischen Material und ist an der oberen Oberfläche des dritten Zahnrades 410 montiert. Wenn der Zeiger 20 zu einer Anfangsposition über der Geschwindigkeitsskala 11 zurückgeführt wurde, wie beispielsweise zu einem Nullpunkt, liegen beide Enden des Joches 602 dem Magnetteil 601 gegenüber, und zwar unter Bildung vorbestimmter Spalte dazwischen. Ein Ausgangspol des Joches 602 ist mit einer Ausgangswicklung 604 bewickelt, so daß die Ausgangswicklung 604 einen Magnetfluß zu einem Teil hin erzeugen kann, welches dem Ende des Ausgangspoles gegenüber liegt, und zwar von dem dritten Zahnrad 410. Der Detektionspol des Joches 602 ist mit einer Detektionswicklung 603 bewickelt. Die Detektionswicklung 603 detektiert einen Magnetfluß von einem Teil, welches dem Ende des Detektionspols gegenüber liegt, und zwar von dem dritten Zahnrad 410 über das Ende des Detektionspols, und gibt ein Detektionssignal aus.
Wie in 5 gezeigt ist, ragt ein Anschlag (stopper) 450 von einem Motorgehäuse 500 vor. Wenn der Zeiger 20 zu der Anfangsposition auf der Geschwindigkeitsskala 11 zurückgekehrt ist, haltert der Anschlag 450 einen Vorsprung 455, der an der unteren Oberfläche des dritten Zahnrades 410 ausgebildet ist, so daß die Drehung des dritten Zahnrades 410 gestoppt wird.
Als nächstes wird die elektrische Schaltung für die Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit 1 zum Steuern des Schrittmotors 300 unter Hinweis auf 6 beschrieben.
Das Geschwindigkeitsmeßgerät 1 umfaßt einen Mikrocomputer 700 und einen nichtflüchtigen Speicher 701 in der elektrischen Schaltung. Der Mikrocomputer 700 enthält eine magnetische Erregungsschaltung 702, Treiberschaltungen 703, 704 und eine Berechnungsvorrichtung 705. Die magnetische Erregungsschaltung 702 erzeugt eine pulsierende Spannung in der Ausgangswicklung 604. Die Treiberschaltungen 703, 704 erzeugen jeweils kosinuswellenförmige Spannungen, deren Phasen unterschiedlich sind, und zwar in den Wicklungen 306, 307.
Die Berechnungsvorrichtung 705 berechnet den Drehwinkel des Zeigers 20, um den dieser im Ansprechen auf die Signale von dem Geschwindigkeitssensor 710 gedreht werden muß, und führt Verarbeitungen durch, um die Treiberschaltungen 703, 704 zu steuern, um den Zeiger 20 um den berechneten Drehwinkel zu drehen. Wenn darüber hinaus ein Zündschalter 706 eingeschaltet wird, führt die Berechnungsvorrichtung 705 Verarbeitungen zur Steuerung der Treiberschaltungen 703, 704 durch, um den Zeiger 20 zu der Anfangsposition zurückzuführen, bis sie das Ausgangssignal von der Detektionswicklung 603 empfängt, was bedeutet, daß der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgeführt worden ist.
Als nächstes wird die Betriebsweise der Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit 1 unter Hinweis auf die 7 und 8 beschrieben. Während der Zündschalter 706 EINgeschaltet ist, führt die Berechnungsvorrichtung 705 Verarbeitungen durch, um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen, und zwar in Einklang mit dem Flußdiagramm, welches in 7 gezeigt ist.
Zuerst, bei einem Schritt 800, werden die Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, jeweils gepulste Spannungen Vs zu erzeugen, deren Phasen untereinander gleich sind. Demzufolge erzeugen die Wicklungen 306, 307 jeweils gepulste magnetische Flüsse, deren Phasen untereinander gleich liegen, und zwar mit den Spannungen Vs von den Treiberschaltungen 703, 704, so daß der Magnetrotor 302 nicht drehend gehalten wird.
Nachfolgend wird bei einem Schritt 801 die magnetische Erregungsschaltung 702 instruiert, eine pulsierende Spannung Vgen in der Ausgangswicklung 604 zu erzeugen, und dadurch erzeugt die Ausgangswicklung 604 einen pulsierenden Magnetfluß hinsichtlich des gegenüber liegenden Teiles des dritten Zahnrades 410. Als nächstes spricht die Detektionswicklung 603 auf den Magnetfluß an, der durch das magnetische Teil 601 hindurch verläuft, und erzeugt dadurch eine Detektionsspannung Vdet. Ferner wird bei dem Schritt 802 die Spannung Vdet zwischen beiden Anschlüssen der Detektionswicklung 603 durch die Berechnungsvorrichtung 705 detektiert. Ferner bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705 bei einem Schritt 803, ob die Spannung Vdet einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht, das heißt ob der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgekehrt ist oder nicht.
Spezifischer gesagt, wenn, wie in den 8A1 und 8A2 gezeigt ist, der Vorsprung 455 des dritten Zahnrades 410 den Anschlag 450 nicht erreicht hat, liegt wenigstens einer der Pole des Joches 602 nicht dem magnetischen Teil 601 gegenüber. In diesem Zustand kann das magnetische Teil 601 nicht durch den erzeugten magnetischen Fluß durchflossen werden. Da, wie in 8A3 gezeigt ist, als ein Ergebnis die Spannung Vdet nicht einen vorbestimmten Wert Vp erreicht hat, bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705 die Spannung Vdet als NEIN, was bei einem Schritt 803 erfolgt. Nachfolgend bei einem Schritt 806 werden die Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, jeweils kosinuswellenförmige Spannungen Vdr zu erzeugen, deren Phasen um 90 Grad voneinander verschieden sind, um den Schrittmotor 300 anzutreiben und um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen. Spezifischer gesagt, erzeugt die Treiberschaltung 703 eine hohe Spannung Vdr in der A-Phasenwicklung 306, und die Treiberschaltung 704 erzeugt eine niedrige Spannung Vdr in der B-Phasenwicklung 307. Zusätzlich ändern die Treiberschaltungen 703, 704 jeweils die Spannungen Vdr in den Wicklungen 306, 307 in kosinusförmige Spannungen, und zwar um einen Zyklus (360 Grad). Demzufolge veranlassen die Wicklungen 306, 307 jeweils die Magnetpole 304, 305 Magnetflüsse zu erzeugen, deren Phasen voneinander um 90 Grad verschieden sind. Danach verlaufen die kosinusförmigen Magnetflüsse von den Magnetpolen 304, 305 jeweils durch den Magnetrotor 302, so daß der Magnetrotor 302 sich dreht und die Zahnräder 410, 420, 430 und 431 gedreht werden. Demzufolge wird der Zeiger 20 und die Zeigerwelle 30b um einen vorbestimmten Winkel gedreht. Danach werden die Schritte 800 bis 803 und 806 so lange wiederholt, bis die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert erreicht hat.
Wie in den 8B1 und 8B2 gezeigt ist, liegen dann, wenn der Vorsprung 455 des dritten Zahnrades 410 den Anschlag 450 erreicht hat, beide polaren Enden des Joches 602 den Enden des magnetischen Teiles 601 gegenüber, so daß durch das magnetische Teil 601 der erzeugte Magnetfluß hindurch verlaufen kann, und zwar von dem Ausgangsmagnetpol zu dem Detektionsmagnetpol des Joches 602. In diesem Zustand verläuft, wie durch einen Pfeil 1004 angezeigt ist, der in dem Ausgangsmagnetpol erzeugte Magnetfluß durch das magnetische Teil 401 und den Detektionsmagnetpol. Demzufolge erreicht die Spannung Vdet, die in der Detektionswicklung 603 durch den Magnetfluß erzeugt wird, den vorbestimmten Wert Vp, der in 8B3 gezeigt ist. Demzufolge wird bei dem Schritt 803 die Detektionsspannung mit JA bestimmt, das heißt der Zeiger 20 wurde in die Anfangsposition zurückgeführt.
Nachfolgend werden bei einem Schritt 804 die Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, mit dem Erzeugen der Spannungen Vdr anzuhalten. Darüber hinaus wird bei einem Schritt 805 die Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit 1 in einen regulären Betriebsmodus verschoben. In dem regulären Betriebsmodus berechnet die Berechnungsvorrichtung 705 den Drehwinkel des Zeigers 20, um die Geschwindigkeit über der Geschwindigkeitsskala 11 anzuzeigen, und zwar in Entsprechung zu den Signalen von dem Geschwndigkeitssensor 710. Darüber hinaus steuert die Berechnungsvorrichtung 705 die Treiberschaltungen 703, 704, um den Zeiger 20 entsprechend dem berechneten Drehwinkel zu drehen.
Wie oben beschrieben ist, verwendet die Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit keinen mechanischen Schalter für eine Vorrichtung, um die Anfangsposition des Zeigers 20 auf der Skala 11 zu detektieren, sondern einen Magnetschalter, der das magnetische Teil 601, das Joch 602, die Ausgangswicklung 406 und die Detektionswicklung 603 enthält. Selbst wenn demzufolge der magnetische Schalter beschmutzt oder oxidiert wird, kann auf Grund des kontaktlosen Mechanismus bestimmt werden, ob der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgeführt worden ist oder nicht, und zwar ungeachtet der Verschmutzung oder Oxidation desselben. Demzufolge kann das Detektieren des Zeigers 20 in der Anfangsposition in sicherer und exakter Weise durchgeführt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Bei der zweiten Ausführungsform wird ein magnetischer Fluß in der Ausgangswicklung 604 unter Verwendung der Treiberschaltung 703 erzeugt. Wie in 9 gezeigt ist, werden anstelle der magnetischen Erregungsschaltung 702, die bei der ersten Ausführungsform (6) verwendet wird, die Anschlüsse der Ausgangswicklung 604 jeweils mit den Anschlüssen der Treiberschaltung 703 verbunden, um einen magnetischen Fluß unter Verwendung der pulsierenden Spannung Vdr zu erzeugen. Zusätzlich führt anstelle des Flußdiagramms, welches in 7 gezeigt ist, die Berechnungsvorrichtung 705 die Verarbeitungen durch, um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen, und zwar in Einklang mit einem Flußdiagramm, welches in 10 gezeigt ist. Die Schritte, die in 10 gezeigt sind und die im wesentlichen die gleichen wie diejenigen sind, die in 7 gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die in 7 gezeigt sind.
Die Operationsprozesse der Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit 1 gemäß der zweiten Ausführungsform werden nunmehr beschrieben. Zuerst führt, während der Zündschalter 706 EIN-geschaltet ist, die Berechnungsvorrichtung 705 einen Prozeß durch, um den Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückzuführen, und zwar in Einklang mit dem Flußdiagramm, welches in 10 gezeigt ist. Wie auch bei der ersten Ausführungsformn werden bei dem Schritt 800 die Treiberschaltungen 703, 704 jeweils instruiert, pulsierende Spannungen Vs zu erzeugen, deren Phasen untereinander gleich sind, um den Magnetrotor 302 nicht drehend zu halten. Gleichzeitig wird die Treiberschaltung 703 instruiert, die pulsierende Spannung Vgen in der Ausgangswicklung 604 zu erzeugen, so daß die Ausgangswicklung 604 den pulsierenden Magnetfluß erzeugt.
Als nächstes wird bei dem Schritt 802 die Spannung Vdet zwischen den zwei Anschlüssen der Detektionswicklung 603 detektiert. Nachfolgend bestimmt bei dem Schritt 803 die Berechnungsvorrichtung, ob die Detektionsspannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat oder nicht, das heißt, ob der Zeiger 20 in die Anfangsposition zurückgeführt worden ist oder nicht. Wenn die Detektionsspannung bei dem Schritt 803 mit NEIN bestimmt wird, werden die Schritte 800 bis 803, 806 so lange wiederholt, bis die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat. Wenn danach die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat, wird die Spannung Vdet bei dem Schritt 803 als JA bestimmt und es werden die Prozeßvorgänge der Schritte 804, 805 durchgeführt.
Demzufolge ist es bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich, die magnetische Erregungsschaltung 702 der ersten Ausführungsform zum Erzeugen des Magnetflusses in der Ausgangswicklung 604 vorzusehen, so daß die Konstruktion dadurch vereinfacht wird.
(Dritte Ausführungsform)
Bei der dritten Ausführungsform besitzt eine Kombinations-Meßgeräteeinheit 10, wie in 11 gezeigt ist, eine Geschwindigkeits-Meßgeräte-Subeinheit 1000, eine Tachometer-Subeinheit 1001 und eine Brennstoff-Meßgeräte-Subeinheit 1002, und besitzt einen Mechanismus, bei dem die jeweiligen Meßgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 die entsprechenden Zeiger 20a bis 20c in einer Time-Sharing-Weise zurückstellen können. Mit Ausnahme des Mikrocomputers enthalten die jeweiligen Meßgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 im wesentlichen die gleichen Komponenten wie diejenigen des Geschwindigkeitsmeßgerätes 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in 12 gezeigt ist, enthält die Kombinations-Meßgeräteeinheit 10 einen Mikrocomputer 700A, Zeigersteuerhaupteinheiten 30A bis 30C. Die Zeigersteuerhaupteinheiten 30A bis 30C sind für die jeweiligen Meßgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 vorgesehen, und enthalten die gleichen Komponenten wie diejenigen der Zeigersteuerhaupteinheit 30 der Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Der Mikrocomputer 700A besitzt drei Treiberschaltungen 703a–703c, drei Treiberschaltungen 704a–704c und drei magnetische Erregungsschaltungen 702a–702c, wobei ein Satz von denselben für jede Meßgeräte-Subeinheit vorgesehen ist, so daß die jeweiligen Meßgeräte-Subeinheiten 1000 bis 1002 im wesentlichen die gleichen Komponenten enthalten wie diejenigen der Geschwindigkeits-Meßgeräteeinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsformn. Eine Berechnungsvorrichtung 705A detektiert mit Hilfe des Time-Sharing-Verfahrens die Spannung Vdet von jeder Detektionswicklung 603a–603c und bestimmt dadurch, ob der entsprechende Zeiger 20a–20c in die entsprechende Anfangsposition zurückgekehrt ist. Jeder Satz der Treiberschaltungen 703a–703c, 704a–704c wird kontinuierlich durch die Berechnungsvorrichtung 705A nach dem Time-Sharing-Verfahren gesteuert, um den entsprechenden Zeiger 20a–20c in die entsprechende Anfangsposition zurückzuführen, bis die Berechnungsvorrichtung 705A bestimmt, daß der entsprechende Zeiger 20a–20c in die entsprechende Anfangsposition zurückgeführt worden ist.
Anstelle des Flußdiagrammes, welches in 7 gezeigt ist, führt die Berechnungsvorrichtung 705A Prozesse durch, um die jeweiligen Zeiger 20a-20c in Einklang mit den Flußdiagrammen zurückzusetzen, die in den 13 bis 16 gezeigt sind. Die Schritte 800a bis 800c, die in den 13 bis 15 gezeigt sind, sind im wesentlichen die gleichen wie der Schritt 800, der in 7 gezeigt ist, und die Schritte 801a bis 801c sind im wesentlichen die gleichen wie der Schritt 801. Darüber hinaus sind die Schritte 802a bis 802c und die Schritte 803a bis 803c im wesentlichen die gleichen, und zwar in dieser Reihenfolge, wie der Schritt 802 und der Schritt 803. Ferner sind die Schritte 806a bis 806c, die in 16 gezeigt sind, im wesentlichen die gleichen wie der Schritt 806.
Als nächstes wird die Betriebsweise des Kombinationsmeßgerätes 10 unter Hinweis auf die 13 bis 15 beschrieben. Zuerst wird, während der Zündschalter 706 EIN-geschaltet ist, bei dem Schritt 810 der Mikrocomputer 700A veranlaßt, die ersten bis dritten Detektionsflags zurückzustellen. Spezifischer gesagt, dient jedes Detektionsflag dazu, zu speichern, ob jeder Zeiger 20a–20c in der entsprechenden Anfangsposition positioniert ist oder nicht, und es wird der Zustand von jedem Detektionsflag in einem nichtflüchtigen Speicher 701 gespeichert. Dann, nachfolgend bei dem Schritt 900, werden die jeweiligen Treiberschaltungen 703, 704 instruiert, mit dem Erzeugen der Spannungen Vdr für die jeweiligen Schrittmotore 300–300c zu stoppen.
Als nächstes bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei dem Schritt 811a, ob das erste Detektionsflag zurückgestellt wurde oder nicht. Wenn das erste Detektionsflag so detektiert wird, daß es zurückgestellt worden ist, wird ein Prozeß für die Zeigersteuerhaupteinheit 30A bei dem Schritt 800a durchgeführt. Das heißt, die Treiberschaltungen 703a, 704a geben gepulste Ausgangsspannungen Vs aus, die in der Phase untereinander gleich sind, um den Magnetrotor 302a nicht drehend zu halten.
Dann, nachfolgend, erzeugt bei dem Schritt 801a die magnetische Erregungsschaltung 702a die gepulste Spannung Vgen in der Ausgangswicklung 604a, um den Magnetfluß zu erzeugen. Darüber hinaus detektiert die Berechnungsvorrichtung 705A bei dem Schritt 802a die Spannung Vdet. Ferner bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei dem Schritt 803a, ob die Spannung Vdet den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat oder nicht. Wenn die Spannung Vdet so bestimmt wird, daß sie den vorbestimmten Wert Vp erreicht hat, bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A, daß der Zeiger 20a in die Anfangsposition zurückgekehrt ist. Nachfolgend wird bei den Schritten 812a, 813a das erste Detektionsflag gesetzt und die Treiberschaltungen 703, 704 stoppen die Ausgabe der Spannungen Vdr.
Danach werden die Prozesse für die Zeigersteuerhaupteinheit 30A bei den Schritten 811a, 800a, 801a bis 803a, 812a und 813a jeweils für die Zeigersteuerhaupteinheiten 30B, 30C bei den Schritten 811b, 800b, 801b bis 803b, 812b, 813b, die in 14 gezeigt sind, und die Schritte 811c, 800c, 801c bis 803c, 812c, 813c, die in 15 gezeigt sind, ausgeführt.
Nachfolgend bestimmt die Berechnungsvorrichtung bei einem Schritt 8111a, der in 16 gezeigt ist, ob das erste Detektionsflag zurückgesetzt wurde oder nicht. Wenn das Flag als zurückgesetzt bestimmt wird, werden die Treiberschaltungen 703a, 704a bei dem Schritt 806a instruiert, die Spannungen Vdr für den Schrittmotor 300a zu erzeugen, um den Zeiger 20a in die Anfangsposition zurückzuführen. Nachfolgend bei einem Schritt 8111b bestimmt die Berechnungsvorrichtung, ob das zweite Detektionsflag zurückgesetzt wurde oder nicht. Wenn das zweite Detektionsflag als zurückgesetzt bestimmt wird, erzeugen die Treiberschaltungen 703b, 704b bei dem Schritt 806b die Spannungen Vdr für den Schrittmotor 300b, um den Zeiger 20b in die Anfangsposition zurückzuführen. Darüber hinaus bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei einem Schritt 8111c, ob das dritte Detektionsflag zurückgesetzt wurde oder nicht. Wenn das dritte Detektionsflag als zurückgestellt bestimmt wird, erzeugen die Treiberschaltungen 703c, 704c bei dem Schritt 806c die Spannungen Vdr für den Schrittmotor 300c, um den Zeiger 20c in die Anfangsposition zurückzuführen.
Darüber hinaus bestimmt die Berechnungsvorrichtung 705A bei einem Schritt 815c, ob alle die Detektionsflags gesetzt worden sind oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß all die Detektionsflags nicht gesetzt worden sind, führt der nachfolgende Prozeß zur Rückführung zu dem Schritt 900, der in 13 gezeigt ist, und die nachfolgenden Prozesse von dem Schritt 900 zu dem Schritt 815c werden so lange wiederholt, bis bestimmt wird, daß alle Detektionsflags gesetzt worden sind, was bei dem Schritt 815c erfolgt.
(Vierte Ausführungsform)
Wie in den 17A und 17B gezeigt ist, neigt in Verbindung mit den Zeigerpositionsdetektoren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen, wenn der Magnetfluß von der Außenseite durch den zweiten Pol verläuft, wie durch einen Pfeil Y1 angezeigt ist, auf welchen die Detektionswicklung 603 des Joches 602 aufgewickelt ist, die Detektionswicklung 603 dazu, die Spannung Vdet zu erzeugen, die durch den Magnetfluß verursacht wird. Daher besitzt der Zeigerpositionsdetektor eine Möglichkeit, zufällig zu detektieren, daß der Zeiger in die Anfangsposition zurückgekehrt ist.
Bei der vierten Ausführungsform verwendet, wie in den 18A und 18B gezeigt ist, der Zeigerpositionsdetektor einen Magnetschild oder Magnetabschirmung 900, um das magnetische Teil 601 abzuschirmen und auch die Detektionswicklung 603 abzuschirmen, und zwar gegenüber dem Magnetfluß von der Außenseite her. Die magnetische Abschirmung 900 besteht aus einem weichmagnetischen Material und besitzt eine ringförmige Gestalt, so daß sie einen Teil des dritten Zahnrades 410, des magnetischen Teiles 601, der Ausgangswicklung 604 und der Detektionswicklung 603 umgibt. Demzufolge verhindert, wie durch einen Pfeil Y2 angezeigt ist, die magnetische Abschirmung 900, daß der von außen kommende Magnetfluß durch das magnetische Teil 601 und die Detektionswicklung 603 hindurch verläuft.
Zusätzlich besitzt die magnetische Abschirmung 900 einen äußeren Magnetpol 901 und einen Detektionsmagnetpol 902, von denen jeder zu dem dritten Zahnrad 410 hin rage. Die Magnetpole 901, 902 sind jeweils mit der Ausgangswicklung 604 und der Detektionswicklung 603 bewickelt, so daß sie als Magnetpole dienen. Das heißt, die magnetische Abschirmung 900 ist mit den Magnetpolen integriert, und zwar für die Ausgangswicklung 604 und die Detektionswicklung 603.
(Fünfte Ausführungsform)
Wenn bei den oben erläuterten Ausführungsformen sich das dritte Zahnrad 410 dreht und dadurch der Zeiger zu der Anfangsposition zurückgeführt wird, das heißt, wenn, wie in den 19A1 und 19A2 gezeigt ist, das dritte Zahnrad 410 sich in einer Richtung dreht, die durch einen Pfeil Y3 angezeigt ist, und wenn der Vorsprung 455 den Anschlag 450 erreicht hat, dient das magnetische Teil 601 als Magnetroute, über die der Magnetfluß verlaufen kann, wie durch einen Pfeil Y31 angezeigt ist.
Bei der fünften Ausführungsform ist das magnetische Teil 601, wie in den 19B1 und 19B2 gezeigt ist, in einer spitzen Gestalt ausgebildet, wobei der Winkel K desselben größer sein sollte als derjenige des magnetischen Teiles 601. Spezifischer ausgedrückt, wenn zusätzlich zu einer funktionellen Konstruktion, die in den 19A1 und 19A2 gezeigt ist, sich das dritte Zahnrad 410 im Uhrzeigersinn dreht, wie durch einen Pfeil Y4 in 19C1 angezeigt ist, und die Vorsprünge 455 den Anschlag 450 erreichen, dient das magnetische Teil 601 als Magnetroute, durch die der Magnetfluß verlaufen kann, wie dies durch einen Pfeil Y32 in 19C2 gezeigt ist.
(Sechste Ausführungsform)
Bei der sechsten Ausführungsform ist, wie in 20 gezeigt ist, der große Anschluß der Ausgangswicklung 604 mit einem Anschluß der Detektorwicklung 603 verbunden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor erläuterten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenster Weise implementiert werden, ohne jedoch dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise ist das magnetische Teil 601 aus anderen magnetischen Materialien als einem weichmagnetischen Material hergestellt, welches dann die magnetische Route bilden kann.
Darüber hinaus kann das magnetische Teil 601 an irgendeiner anderen Position oder an anderen Positionen angeordnet sein, wobei das magnetische Teil 601 als magnetische Route dienen kann, wenn der Vorsprung 455 den Anschlag 450 erreicht hat.
Darüber hinaus kann die Meßgerätevorrichtung auch aus anderen Meßgeräten bestehen, wie beispielsweise einem Thermometer, einem Druckanzeigegerät, einem Amperemeter und einem Voltmeter und auch einem Kombinationsmeßgerät, welches diese enthält.
Ferner können die Spannungen Vdr, welche durch die Treiberwicklungen für den Schrittmotor erzeugt werden, verschiedene Arten von Wechselstromspannungen sein. Zusätzlich kann die kosinusförmige Spannung in einem PWM(Impulsbreitenmodulation)-Verfahren ausgegeben werden. Darüber hinaus kann die Spannung Vgen, die zu der Ausgangswicklung 604 ausgegeben wird, aus verschiedensten Arten von Wechselstromspannungen bestehen.
Ferner kann bei der dritten Ausführungsform ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform der pulsierende Magnetfluß von der Ausgangswicklung 604 unter Verwendung der Treiberschaltung 703 ausgegeben werden. Zusätzlich können, während der Zündschalter 706 EIN-geschaltet ist, die Prozesse von dem Schritt 810 an ausgeführt werden, nachdem die Berechnungsvorrichtung 705 jeden Zeiger 20 um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat.

Claims

Meßgeräteeinheit (1), mit: einer Skala (11, 1010, 1011, 1012); einem Zeiger (20, 20a, 20b, 20c), der sich über der Skala dreht; einer Zeigersteuereinrichtung (300, 300a, 300b, 300c); einem Rotationsteil (410, 410a, 410b, 410c), welches durch die Zeigersteuereinrichtung gesteuert wird und zusammenhängend mit dem Zeiger ausgebildet ist; und einem Zeigerpositionsdetektor (600, 600a, 600b, 600c), um zu detektieren, ob der Zeiger in einer vorbestimmten Position über der Skala positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeigerpositionsdetektor folgendes enthält: ein magnetisches Material (601, 601a, 601b, 601c), welches in einem Teil des Rotationsteiles installiert ist; eine Ausgangswicklung (604, 604a, 604b, 604c) zum Erzeugen eines magnetischen Flusses zu dem Rotationsteil hin; und eine Detektionswicklung (603, 603a, 603b, 603c), um den Magnetfluß zu detektieren, um dadurch magnetisch festzustellen, daß der Zeiger an der vorbestimmten Position über der Skala positioniert ist.
Meßgeräteeinheit nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Zeigerpositionsdetektor eine magnetische Abschirmung oder Schild (900) enthält, um die Detektionswicklung gegenüber dem Magnetfluß von einer Außenseite der Meßgeräteeinheit abzuschirmen.
Meßgeräteeinheit nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Zeigerpositionsdetektor ferner folgendes enthält: einen äußeren Magnetpol (901), der zu dem Rotationsteil hin ragt und auf den die Ausgangswicklung gewickelt ist; und einen Detektionsmagnetpol (902), der zu dem Rotationsteil hin ragt und auf den die Detektionswicklung aufgewickelt ist.
Meßgeräteeinheit nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsmagnetpol und der Detektionsmagnetpol zusammenhängend in dem magnetischen Schirm oder Abschirmung ausgebildet sind und von diesem zu dem Rotationsteil hin ragen.
Meßgeräteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner gekennzeichnet durch eine Rotationsstopeinrichtung (450, 455), welche eine Rotation des Rotationsteiles stoppt, so daß dadurch der Magnetfluß von der Ausgangswicklung durch das magnetische Material hindurch verlaufen kann und die Detektionswicklung erreichen kann, wenn der Zeiger an der vorbestimmten Position positioniert ist.
Meßgeräteeinheit nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl an vorbestimmten Positionen über der Skala vorgesehen sind; und die Stopeinrichtung die Rotation des Rotationsteiles in solcher Weise stoppt, daß das magnetische Material die magnetische Route bilden kann, wenn der Zeiger in irgendeiner der vorbestimmten Positionen positioniert ist.
Meßgeräteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner gekennzeichnet durch: eine Bestimmungseinrichtung (705), um zu bestimmen, ob der Zeiger an der vorbestimmten Position über der Skala positioniert ist; und eine Steuereinrichtung (703, 704) zum Steuern der Zeigersteuereinrichtung, wobei die Meßgeräteeinheit ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die Detektionswicklung ein Ausgangssignal ausgibt, welches angibt, ob der Zeiger an der vorbestimmten Position über der Skala positioniert ist; die Bestimmungseinrichtung bestimmt, ob der Zeiger an der vorbestimmten Position über der Skala positioniert ist, und zwar im Ansprechen auf das Ausgangssignal, und welche ein Bestimmungssignal ausgibt, welches eine Bestimmung derselben anzeigt; und die Steuereinrichtung die Zeigersteuereinrichtung in solcher Weise steuert, daß der Zeiger in eine Position entsprechend dem Bestimmungssignal angetrieben wird.
Meßgeräteeinheit nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung aus einer Treiberschaltung besteht und daß die Zeigersteuereinrichtung aus einem Schrittmotor besteht, der eine Treiberwicklung (306, 307) zum Ausgeben eines Magnetflusses im Ansprechen auf das Bestimmungssignal von der Treiberschaltung enthält, und einen Magnetrotor (410), um das Rotationsteil im Ansprechen auf dem Magnetfluß von der Treiberwicklung in Drehung zu versetzen.
Meßgeräteeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß der Ausgangswicklung mit einem Anschluß der Treiberwicklung verbunden ist.
Meßgeräteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß der Ausgangswicklung mit einem Anschluß der Detektionswicklung verbunden ist.
Kombinations-Meßgeräteeinheit (10), gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Meßgeräte-Subeinheiten (1000, 1001, 1002), von denen jede eine Meßgeräteeinheit (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält.
Kombinations-Meßgeräteeinheit nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Time-Sharing-Steuereinrichtungen (703a, 703b, 703c, 704a, 704b, 704c), von denen jede die entsprechende Zeigersteuereinrichtung gemäß dem Time-Sharing-Verfahren antreibt, so daß jeder Zeiger der Meßgeräte-Subeinheiten gemäß dem Time-Sharing-Verfahren gesteuert werden kann.
Kombinations-Meßgeräteeinheit nach Anspruch 12, ferner gekennzeichnet durch eine Time-Sharing-Bestimmungseinrichtung (705A), um zu bestimmen, ob jeder Zeiger in der entsprechenden vorbestimmten Position über der Skala positioniert ist, und zwar entsprechend dem Time-Sharing-Verfahren im Ansprechen auf ein entsprechendes Ausgangssignal von dem entsprechenden Zeigerpositionsdetektor.