專(zhuān)利名稱(chēng)：步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及儀表，特別是一種步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置。
二背景技術(shù)：
車(chē)輛儀表為駕駛員提供所需的車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)、故障、里程等信息，是每一 個(gè)車(chē)輛必不可少的部件。而參數(shù)傳遞的準(zhǔn)確和可靠性則直接關(guān)系到車(chē)輛行駛的 安全；國(guó)內(nèi)儀表發(fā)展從最初的機(jī)械式到電子動(dòng)磁式再到現(xiàn)代的步進(jìn)電機(jī)式，步 進(jìn)電機(jī)式最突出的特點(diǎn)是1、硬件功能的軟件化，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微 處理器的處理速度越來(lái)越快， 一些實(shí)時(shí)性要求高，原本有硬件完成的功能，就 完全可以通過(guò)對(duì)微處理器編程來(lái)實(shí)現(xiàn)；2、系統(tǒng)集成度大大提高，在大規(guī)模集成 電路技術(shù)迅速發(fā)展的今天，集成電路的密度越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，功能也 越來(lái)越強(qiáng)大，隨著儀表的部分功能硬件不斷的被軟件取代，整個(gè)系統(tǒng)的集成度 也在相應(yīng)提高；3、近年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，尚有極大潛力的汽車(chē)電子市 場(chǎng)正日見(jiàn)受到各大汽車(chē)生產(chǎn)商和汽車(chē)電子供應(yīng)端的關(guān)注，各種汽車(chē)用單片機(jī)日 漸成熟起來(lái)，步進(jìn)電機(jī)式儀表雖然在質(zhì)量、外觀和精度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的動(dòng) 磁式儀表，但是掉電后指針歸零(刻度下限值)的問(wèn)題是設(shè)計(jì)者的一個(gè)難題， 也是步進(jìn)電機(jī)式儀表存在的一個(gè)缺憾，步進(jìn)電機(jī)式儀表上的指針掉電后很亂的 指示在各自的角度上，不僅影響使用效果，而且使駕駛員感覺(jué)不舒服。因此， 車(chē)用步進(jìn)電機(jī)式儀表的改進(jìn)與創(chuàng)新勢(shì)在必行。
三
實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型之目的就是提供一種步 進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置，可有效解決步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電后指針不會(huì)歸零 及使用不便的問(wèn)題，其解決的技術(shù)方案是，包括殼體、表盤(pán)、指針和玻璃面板， 指針上裝有指針帽，指針穿過(guò)表盤(pán)裝在步進(jìn)電機(jī)針軸上，線路板下面裝有步進(jìn) 電機(jī)，線路板的一側(cè)上在表盤(pán)的下面裝有數(shù)碼顯示器，線路板上裝有控制電路， 所說(shuō)的控制電路是由第一級(jí)三端穩(wěn)壓器、第二級(jí)三端穩(wěn)壓器、單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)器 構(gòu)成，單片機(jī)的20腳接驅(qū)動(dòng)器的14腳，并經(jīng)第二級(jí)三端穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓二極管
3D2和第一級(jí)三端穩(wěn)壓器接電源24V正極，第一級(jí)三端穩(wěn)壓器、第二級(jí)三端穩(wěn)壓器 的2腳接地，單片機(jī)的10腳接電源24V負(fù)極，單片機(jī)的8腳、9腳分別接驅(qū)動(dòng) 器的11腳、12腳，驅(qū)動(dòng)器的21-24腳接插口，并經(jīng)插口同步進(jìn)電機(jī)、數(shù)碼顯示 器相連。本實(shí)用新型使用方便，效果好，是步進(jìn)電機(jī)式儀表領(lǐng)域內(nèi)的一大創(chuàng)新。
四

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖(殼體剖開(kāi))。 圖2為本實(shí)用新型的表盤(pán)部分俯視圖。 圖3為本實(shí)用新型的控制電路圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。 由圖l-圖3給出，本實(shí)用新型包括殼體l、表盤(pán)7、指針8和玻璃面板2，
指針8上裝有指針帽4，指針8穿過(guò)表盤(pán)7裝在步進(jìn)電機(jī)5針軸上，線路板3下 面裝有步進(jìn)電機(jī)5，線路板3的一側(cè)上在表盤(pán)7的下面裝有數(shù)碼顯示器6，線路 板3上裝有控制電路，所說(shuō)的控制電路是由第一級(jí)三端穩(wěn)壓器U,、第二級(jí)三端 穩(wěn)壓器仏、單片機(jī)Id (又稱(chēng)微處理器)和驅(qū)動(dòng)器IC2構(gòu)成，單片機(jī)Id的20腳 接驅(qū)動(dòng)器IG的14腳，并經(jīng)第二級(jí)三端穩(wěn)壓器U2、穩(wěn)壓二極管D2和第一級(jí)三端 穩(wěn)壓器仏接電源24V正極，第一級(jí)三端穩(wěn)壓器仏、第二級(jí)三端穩(wěn)壓器U2的2腳 接地，單片機(jī)Id的10腳接電源24V負(fù)極，單片機(jī)Id的8腳、9腳分別接驅(qū)動(dòng) 器IC2的11腳、12展卩，驅(qū)動(dòng)器IG的21-24腳接插口 P，并經(jīng)插口P同步進(jìn)電機(jī) 5、數(shù)碼顯示器6相連。
在上述部件中，其中第一級(jí)三端穩(wěn)壓器仏采用LM7812三端穩(wěn)壓器(管)； 第二級(jí)三端穩(wěn)壓器U2采用LM7815三端穩(wěn)壓器(管)；單片機(jī)Id采用AT89C4051 微處理器；驅(qū)動(dòng)器ICz為MC33976芯片驅(qū)動(dòng)器；步進(jìn)電機(jī)5采用6405R404歩進(jìn) 電機(jī)。
為了保證使用效果和準(zhǔn)確性，所說(shuō)的單片機(jī)Id的4腳上接有電容C6和晶體 振蕩器JZ，晶體振蕩器JZ另一端與單片機(jī)Id的5腳及電容C7連接，電容C6和C7另一端相連接地，構(gòu)成諧振電路，從而有效提高單片機(jī)的可靠性及執(zhí)行速度。
所說(shuō)的第二級(jí)三端穩(wěn)壓器U2的5V輸出端3腳與單片機(jī)Id的20腳、驅(qū)動(dòng)器 IG的14腳并聯(lián)，經(jīng)電容C5接地，第二級(jí)三端穩(wěn)壓器U2的輸入端1腳與穩(wěn)壓二 極管D2的負(fù)極間并聯(lián)接有電容C4、穩(wěn)壓二極管D3、電阻&，并與驅(qū)動(dòng)器IG的 12V電源輸入端16腳相接，電阻R3與穩(wěn)壓二極管D3并聯(lián)經(jīng)電容C3接地，有效保 證驅(qū)動(dòng)器IG的12V電源的供應(yīng)及第二級(jí)三端穩(wěn)壓器U2的電源供應(yīng)。
所說(shuō)的第一級(jí)三端穩(wěn)壓器仏輸入端1腳接并聯(lián)的電容G和電阻R2，電容C2 另一端接地，電阻R2另一端同并聯(lián)接地的電容d、電阻R,、穩(wěn)壓二極管a相接， 構(gòu)成第一級(jí)三端穩(wěn)壓器U,前端的采集電路，既保證對(duì)地分壓取得5V電壓，又對(duì) 單片機(jī)Id (微處理器)進(jìn)行保護(hù)，確保設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠的使用。
本實(shí)用新型的工作情況是，將車(chē)速信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理后，輸入給單片機(jī)Id， 并由單片機(jī)Id控制驅(qū)動(dòng)器IC2驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作及數(shù)碼顯示器6顯示工作狀態(tài)， 其工作電源由直流24V電源經(jīng)分壓成直流12V和5V，供給單片機(jī)Id、驅(qū)動(dòng)器 IC2使用，必要時(shí)，在殼體內(nèi)可配有背光照明器件，如燈泡等。
由上述情況可以看出，本實(shí)用新型是通過(guò)硬件和軟件結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，安全、 穩(wěn)定、可靠，當(dāng)車(chē)輛儀表掉電后，儀表指針歸零速度快，可廣泛應(yīng)用于輪式戰(zhàn) 車(chē)、裝甲車(chē)、中低檔轎車(chē)、工程車(chē)輛等，所說(shuō)的硬件和軟件相結(jié)合是指
1、硬件上，首先在單片機(jī)Id的I/0 (P3.2或P3.3) 口上選擇一個(gè)中斷口 (或是普通的I/O 口或PO 口)作為處理判斷儀表是否掉電，中斷口一般有兩個(gè) 中斷0和中斷1，并且他們有優(yōu)先級(jí)，如果選擇了其中一個(gè)中斷口來(lái)判斷儀表掉 電情況，那就將該中斷口設(shè)置成最高級(jí)別的中斷優(yōu)先級(jí)，當(dāng)儀表一掉電第一時(shí) 間讓該中斷響應(yīng)；如果選擇了普通的I/0 (P1.2) 口作為判斷儀表是否掉電(有 時(shí)中斷口在儀表設(shè)計(jì)中非常重要又非常有限，不得已才選用普通的1/0 口)，首 先必須將該I/O (P1. 2) 口設(shè)計(jì)為具有上拉電阻功能(有上拉電阻的I/O 口不需 要設(shè)置，雙向I/O 口必須在外圍電路中增加一個(gè)上拉電阻)，然后將該中斷口 (或 者普通的I/O 口)連接到電源輸入端最前端，即第一級(jí)三端穩(wěn)壓器電源的前端設(shè)置好的采集電路中，在該位置通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)電阻(R2、 R》對(duì)地分壓取得5V 電壓，然后在后級(jí)電路增加5V第二級(jí)三端穩(wěn)壓器U2和電容d (小電容0.1微法 以下)濾波對(duì)微處理器的1/0 (P1.2) 口進(jìn)行保護(hù)；外部定時(shí)控制元件晶體振蕩 器JZ選擇12M及配套的電容C6、 C7 (選用30皮法)，靠近微處理器放置，這樣 既增加了諧振電路的可靠性，又提高了微處理器的執(zhí)行速度，步進(jìn)電機(jī)必須有 一定的時(shí)間才能完成初始化歸零，所以微處理器執(zhí)行速度越快越好，但必須保 證微處理器工作頻率的穩(wěn)定性；必須在電源電路中增加掉電延時(shí)器件電容C3，由 于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器IC2需要12V和5V兩種電源，所以該延時(shí)器件電容C3 必須放置在第一級(jí)三端穩(wěn)壓器仏的后端，這樣就保證了既有12V電源的提供， 又為第二級(jí)三端穩(wěn)壓器112提供電源；對(duì)延時(shí)器件在電路設(shè)計(jì)中必須有很好的保 護(hù)，才能使儀表更加可靠的工作，因此，在延時(shí)器件(電容C3)的電源正極增 加一個(gè)電阻R3和一個(gè)穩(wěn)壓二極管仏(見(jiàn)圖3)，可以使得該延時(shí)器件具有緩沖、 快放功能，當(dāng)充電30秒，就可以將延時(shí)器件的電量充滿，并且對(duì)儀表的啟動(dòng)電 流沒(méi)有影響(如果不增加緩沖器件，啟動(dòng)電流將增加實(shí)際負(fù)載電流的10倍以上)；
2、軟件上，單片機(jī)Id在程序初始化時(shí)，采集端口為最高級(jí)別的中斷優(yōu)先 級(jí)，然后在該中斷子程序中設(shè)置標(biāo)志位，讓該標(biāo)志位來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)初始化子 程序(也就是初始化指針歸零程序)，當(dāng)外部電源一掉電該中斷口響應(yīng)，使程序 執(zhí)行立刻執(zhí)行該步進(jìn)電機(jī)初始化子程序，通過(guò)延時(shí)器件(電容C5)的短時(shí)間延 時(shí)，程序非常順利的執(zhí)行完畢，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(STEPA1、 STEPA2)指針掉電歸 零(儀表刻度的下限值)，在子程序執(zhí)行完后，增加一個(gè)l-2秒的延時(shí)程序，防 止程序再次執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)初始化子程序；如果采用普通的I/O (P1.2)作為采集 端口，在程序設(shè)計(jì)上少有變化，首先在程序初始化中將該I/O (P1.2) 口設(shè)定為 高電平，然后將判斷該端口為低電平的子程序放在主循環(huán)程序中，并且多增加 一些該子程序，使得主程序在執(zhí)行過(guò)程中要不停的判斷該子程序，當(dāng)儀表一掉 電，讓程序進(jìn)入該子程序中執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)初始化子程序，實(shí)現(xiàn)指針歸零，快速、 可靠。
權(quán)利要求1、一種步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置，包括殼體(1)、表盤(pán)(7)、指針(8)和玻璃面板(2)，其特征在于，指針(8)上裝有指針帽(4)，指針(8)穿過(guò)表盤(pán)(7)裝在步進(jìn)電機(jī)(5)針軸上，線路板(3)下面裝有步進(jìn)電機(jī)(5)，線路板(3)的一側(cè)上在表盤(pán)(7)的下面裝有數(shù)碼顯示器(6)，線路板(3)上裝有控制電路，所說(shuō)的控制電路是由第一級(jí)三端穩(wěn)壓器(U1)、第二級(jí)三端穩(wěn)壓器(U2)、單片機(jī)(IC1)和驅(qū)動(dòng)器(IC2)構(gòu)成，單片機(jī)(IC1)的20腳接驅(qū)動(dòng)器(IC2)的14腳，并經(jīng)第二級(jí)三端穩(wěn)壓器(U2)、穩(wěn)壓二極管D2和第一級(jí)三端穩(wěn)壓器(U1)接電源24V正極，第一級(jí)三端穩(wěn)壓器(U1)、第二級(jí)三端穩(wěn)壓器(U2)的2腳接地，單片機(jī)(IC1)的10腳接電源24V負(fù)極，單片機(jī)(IC1)的8腳、9腳分別接驅(qū)動(dòng)器(IC2)的11腳、12腳，驅(qū)動(dòng)器(IC2)的21-24腳接插口(P)，并經(jīng)插口(P)同步進(jìn)電機(jī)(5)、數(shù)碼顯示器(6)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置，其特征在于，所說(shuō)的單片機(jī)(Id)的4腳上接有電容C6和晶體振蕩器(JZ)，晶體振蕩器(JZ)另一端與單片機(jī)(Id)的5腳及電容C7連接，電容"和C7的另一端相連接地，構(gòu)成諧振電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置，其特征在于，所說(shuō)的第二級(jí)三端穩(wěn)壓器(U2)的5V輸出端3腳與單片機(jī)(Id)的20腳、驅(qū)動(dòng)器(IC2)的14腳并聯(lián)，經(jīng)電容C5接地，第二級(jí)三端穩(wěn)壓器(U2)的輸入端l腳與穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極間并聯(lián)接有電容C4、穩(wěn)壓二極管D3、電阻R"并與驅(qū)動(dòng)器(IC2)的12V電源輸入端16腳相接，電阻R3與穩(wěn)壓二極管D3并聯(lián)經(jīng)電容C3接地。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置，其特征在于，所說(shuō)的第一級(jí)三端穩(wěn)壓器(UJ輸入端1腳接并聯(lián)的電容C2和電阻R2，電容G另一端接地，電阻R2另一端同并聯(lián)接地的電容d、電阻&、穩(wěn)壓二極管仏相接，構(gòu)成第一 三端穩(wěn)壓器(U,)前端的采集電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電歸零裝置，有效解決步進(jìn)電機(jī)式儀表掉電后指針不會(huì)歸零及使用不便的問(wèn)題，該裝置是，指針裝在指針軸上端，指針軸穿過(guò)表盤(pán)裝在線路板的中部上，指針軸下端的線路板下面裝有步進(jìn)電機(jī)，線路板的一側(cè)上在表盤(pán)的下面裝有數(shù)碼顯示器，線路板上裝有控制電路，所說(shuō)的控制電路是單片機(jī)的20腳接驅(qū)動(dòng)器的14腳，并經(jīng)第二級(jí)三端穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓二極管和第一級(jí)三端穩(wěn)壓器接電源24V正極，第一級(jí)三端穩(wěn)壓器、第二級(jí)三端穩(wěn)壓器的2腳接地，單片機(jī)的10腳接電源24V負(fù)極，單片機(jī)的8腳、9腳分別接驅(qū)動(dòng)器的11腳、12腳，驅(qū)動(dòng)器的21-24腳接插口，并經(jīng)插口同步進(jìn)電機(jī)、數(shù)碼顯示器相連，本實(shí)用新型使用方便，效果好，是步進(jìn)電機(jī)式儀表的創(chuàng)新。
文檔編號(hào)G01D3/06GK201387330SQ20092008913
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者務(wù)紅濤, 沖 馬 申請(qǐng)人:新鄉(xiāng)北方車(chē)輛儀表有限公司