专利名称：测量仪表的驱动方法
技术领域：
本发明涉及测量仪表的驱动方法，特别是涉及指针装在由步进电机或交叉线圈式回转磁铁型电流计等组成的驱动部分上，以给定的周期输入从被测对象得到的测量值，将上述测量值的变化量作为在以给定的输出更新周期为单位的指示值，输出至驱动部分，以驱动安装在上述驱动部分上的上述指针动作的测量仪表的驱动方法。
背景技术：
以前，利用步进电机或交叉线圈式回转磁铁型电流计等作为模拟式的指示测量仪表。例如，作为具有由步进电机构成的驱动部分的测量仪表的驱动装置，具有根据与测量值对应的数字式信号，驱动上述步进电机的驱动回路，利用安装在上述步进电机的驱动轴端的指针，指示与上述测量值对应的刻度盘上的刻度，以表示上述测量值。
这种测量仪表的驱动装置，在日本专利公开第129575/1986号公报和日本专利公开第223312/1989号公报等中公布的，已进入实用化的各种装置，它们可用在汽车行驶速度计和发动机回转速度计上，和通过检测信号的A/D处理，用在燃料计和温度计上。最近，车辆用测量仪表的串行通信获得发展，开发出了通过将与从装在车辆上的ECU(发动机控制装置)发出的车辆行驶状态相应的数字式信号，通过串联的传输电缆，传递至各个指示仪表上，驱动各个测量仪表本身动作的驱动装置。在利用这种串行通讯控制，驱动各指示仪表的情况下(例如，在指示测量值变化剧烈的车速或发动机的回转数的速度计和回转计中)，驱动由步进电机等组成的驱动部分的处理回路本身的输出更新周期，即使具有5毫秒(ms)的能力，但在输入使指示仪表动作的处理部分(处理回路)中的测量值的周期(输入周期)为50ms的情况下，由于输出更新周期为以50ms为单位，因此即使在测量值变化缓慢的情况下，指示仪表也会急剧变化，作为指示仪表，不可能得到平稳的指示动作，这是一个问题。
特别是，步进电机是以与螺旋齿块的齿的周节相对应的步进动作为基础，虽然，通过驱动信号波形修正，可使步进动作平稳；但在相对于测量值的变化，测量数据更新周期大的情况下，步进电机的驱动信号变化也大，在由于步进电机本身的响应性好，而相反输出更新周期之间数据变化大的情况下，这种大的变化直接使指针产生间歇动作，这样，作为指示仪表，就得不到平稳的指示动作，这也是一个问题。
本发明考虑到上述问题，要提供一种可防止指针间歇动作，使指示仪表能得到平稳的指示动作的测量仪表驱动方法。
发明的概述本发明提供了一种测量仪表的驱动方法，该方法是将从被测对象得到的测量值，以给定的周期输入处理部分，上述处理部分，将上述测量值的变化量作为每单位给定的输出更新周期的指示值，输出给驱动部分，驱动装在上述驱动部分上的指针动作；根据上述指针的过去指示值；上述指针在当前时刻决定的指示值；和与上述测量值相应的，驱动上述指针动作的目标值，利用给定的函数求出决定上述指针动态变化的指示特性，再利用沿着上述指示特性的，以上述输出更新周期为单位的指示值，驱动上述指针动作。
作为第一种驱动方法，依次输入与上述测量值相应的，使上述指针动作的第一个目标值和第二个目标值，同时，当从上述指针当前时刻决定的指示值，向着上述第一个目标值，驱动上述指针动作时，对上述第一个目标值和第二个目标值进行比较，判断上述第二个目标值相对于上述第一个目标值，是增加倾向或减小倾向；在判断为增加倾向的情况下，利用给定函数求出由上述指针为当前时刻决定的指示值，指示上述第一个目标值以上的值的指示特性；而在判断为减小倾向的情况下，利用给定函数求出上述指针当前时刻决定的指示值，指示上述第一个目标值以下的值的指示特性；再利用沿着上述指示特性的，以上述输出更新周期为单位的指示值，驱动上述指针动作。与简单地用直线将在给定输入周期内得出的指示值连接起来的指示特性相应的，用以输出更新周期为单位的指示值驱动指针动作的情况比较，可使指针平稳地动作。
作为第二种驱动方法，输入与测量值相应的，使上述指针动作的目标值；同时，当从上述指针当前时刻决定的第一个指示值，向着上述目标值，驱动上述指针动作时，指示上述第一个指示值；并同时，利用给定的函数求出与作为上述指针过去的指示值的第二个指示值和上述目标值近似的指示特性；再利用沿着上述指示特性的，以上述输出更新周期为单位的指示值，驱动上述指针动作。与简单地用直线将在给定的输入周期内得出的指示值连接起来的指示特性相应的，用以输出更新周期为单位的指示值驱动指针动作的情况比较，可使指针平稳地动作。
附图的简要说明
图1为表示本发明的测量仪表驱动装置的方框图；图2为表示本发明的处理部分的第一种处理方法的图；图3为表示本发明的处理部分的第二种处理方法的图。
优选实施例图1表示驱动装置1，根据由串行通讯传送的数据(测量值)，来控制驱动部分。2为每隔一段由基准时钟确定的时间，测量一次车辆速度，发动机转数等的脉冲信号，将这种测量值，利用多重通讯的接口部分(没有示出)进行并行/串行变换，变成数据信号的同时，将上述数据信号，以给定的周期，送往后述的接收部分的发送部分。3为将与从发送部分2传送的测量值相应的数据信号，利用多重通讯接口部分(图中没有示出)进行并行变换的接收部分。4为本发明的主要部分，它是将从接收部分3得到的数据信号，变换成与上述测量值相应的指示值的处理部分，由微型计算机构成。5为将处理部分4得出的指示值，通过电压变换等，驱动作为后述的驱动部分的步进电机的驱动处理部分。6为通过由装在步进电机的驱动轴端上的指针6a，指示刻度盘6b上的刻度，表示被测对象的测量值的步进电机式的驱动部分。驱动装置1由接收部分3，处理部分4，驱动处理部分5和驱动部分6构成。另外，驱动装置1和发送部分2，利用作为串行传送电缆的传送线路7连接起来。
下面，利用图2来说明处理部分4的第一种处理方法。
当依次按给定周期T，输入与指针6a下次指示的测量值相应的第一个目标值B，和与指针6a再下次指示的测量值相应的第二个目标值C时，处理部分4对第一个目标值B和第二个目标值C进行比较处理，判断从指针6a当前时刻所决定的(由它指示的)指示值A1，以给定的周期T输入的第二个目标值C，相对于第一个目标值B是增加的倾向，还是减少的倾向。
接着，当判断为增加倾向时，处理部分4确定从指示值A1，经过第一个目标值B，向着第二个目标值C，驱动指针6a动作的指针6a的动态变化；再利用后述的函数式来决定从指示值A1至第二个目标值C之间(从时间T1至时刻T3之间)的指示特性x1。这时，处理部分4可设定一个第一个目标值B输入时刻T2应该指示的指示值A2，即为在第一个目标值B以上的指示值(图2中为超过第一个目标值B的指示值)的指示特性x1。
其次，处理部分4，在从指示值A1至第一个目标值B的区间(从时刻T1至时刻T2之间)上，沿着指示特性x1，输出以输出更新周期t为单位的指示值p，驱动驱动部分6的指针6a动作。
因此，处理部分4，在下一个第三个目标值D输入时刻T4之前，可以输出以输出更新周期t为单位的指示值p，并可以沿着从指示值A1(时刻T1)至第一个目标值B(时刻T2)之间的指示特性x1进行指示。
另外，处理部分4可对时刻T3的目标值C(第一目标值)和时刻T4的目标值D(第二目标值)进行比较处理；从指示值A2(当前时刻决定的指示值)来判断，目标值D相对于目标值C是增加倾向或减少倾向。当判定为减少倾向时，决定从指示值A2，向着目标值D，使指针6a动作的指针6a的动态变化，利用后述的函数式，决定从指示值A2至目标值D之间(从时间T2至时间T4之间)的指示特性x2。如上所述，处理部分4可以设定使时刻T3指示的值A3，即为第一个目标值B以下的值的指示特性x2；同时，在输入下一个目标值之前，输出以输出更新周期t为单位的指示值p。因此，处理部分4可以进行沿着从指示值A2(时刻T2)至目标值C(时刻T3)之间的指示特性x的指示。
通过使处理部分4反复进行上述处理，可以得到沿着指示特性的平滑的指示动作。
上述的指示特性，由下述的函数式决定。
例如，在利用SIN函数作为所定的函数，计算指示特性的情况下，将在输入周期Tn(T1，T2，T3……)时应指示的目标值为Xn，在Tn时算出的指示值为Yn，则在Tn至Tn-1之间，使指针6a做指示动作的函数，可用下式定义fn(ta)=k1·SIN(π·(ta-Tn)/(Tn+1-Tn))+k2·((ta-Tn)/(Tn+1-Tn))+Yn(Tn≤ta≤Tn+1)式中作为使指示动作变化状态(指示增加，减小倾向的值)变成数值的指标，k1=a·(Xn+1-Xn+2)、k2=b·(Xn-1-Yn)；a，b-根据所要求的响应性和动作的平稳性，输入、输出周期等要求设定的常数；ta-输出更新周期t的指示值p的指示时间。
下面，再利用图3说明处理部分4的第二种处理方法。
当在给定的周期T内输入与测量值相应的第一个目标值C时，处理部分4可根据指针6a指示的过去的指示值A(第二个指示值)，现时刻决定的(由指针指示)指示值B(第一个指示值)和第一个目标值C，指示指示值B；而且可利用后述的函数式，决定与指示值A和第一个目标值C近似的指示特性。即处理部分4可以决定从指示值B，向着第一个目标值C，使指针6a动作的指针6a的动态变化，得出从指示值A至第一个目标值C之间(从时刻T1至时刻T3之间)的指示特性x1。另外，在决定在时刻T3(第一个目标值C的输入时间)时指示的指示值D的同时，可以输出更新周期t为单位，在从第二个指示值B至指示值D之间(时刻T2至时间T3之间)，沿着指示特性x1，输出指示值p。处理部分4，可以在输入与测量值相应的下一个第二目标值E之前，输出指示值p。
当输入第二个目标值E时，处理部分4可根据作为过去指示值的指示值B，根据它指示的指示值D和第二个目标值E，与上述处理一样，指示指示值D；决定与指示值B和目标值E近似的指示特性x2。另外，在决定在时刻T4(第二个目标值E的输入时间)指示的指示值F的同时，可以输出更新周期t为单位，在从指示值D至指示值F之间(从时刻T3至时刻T4之间)，沿着指示特性x2，输出指示值p。
通过处理部分4反复进行上述处理，可以得到沿着指示特性的平稳的指示动作。
上述的指示特性，由下述的函数式决定。
例如，在利用二次函数作为给定的函数，计算指示特性的情况下，将在从输入周期Tn(T1，T2，T3……)至Tn+1之间的指示动作函数fn，通过(Tn，Yn)来定义。当令在Tn时指示的目标值为Xn，在Tn时算出的指示值为Yn时，函数fn用下式表示fn(ta)=An·((ta-Tn)/(Tn+1-Tn))2+Bn·((ta-Tn)/(Tn+1-Tn))+Yn(Tn≤ta≤Tn+1)式中An和Bn-由给定的近似计算求出的数值；ta-输出更新周期t的指示值p的指示时间。
在令过去的指示值为(Tn-1，Yn-1)，目标值为(Tn+1，Yn+1)的情况下，可以用最小二乘法来决定数值An，Bn，使指示特性x通过上述指示值和上述目标值附近。
上述这种处理方法都是根据指针6a过去的指示值；指针6a当前时刻决定的指示值；和与测量值相应的，使指针6a动作的目标值；利用给定函数，获得决定指针6a的动态变化的指示特性，再利用沿着上述指示特性的，以输出更新周期为单位的指示值p，使指针6a做平稳动作的。
为了使装在步进电机式的驱动部分6上的指针6a，平稳地动作，第一种处理方法是将与测量值相应的第一个和第二个目标值，依次输入处理部分4。处理部分4比较上述第一个目标值和第二个目标值，判定上述第二个目标值相对于上述第一个目标值是增加的倾向或减小的倾向。在判定是增加倾向的情况下，可以利用例如可得出SIN函数曲线的函数，求出指针6a当前时刻决定的指示值，指示上述第一个目标值以上的值的指示特性x1。另外，在判定为减小倾向的情况下，也可利用例如可得出SIN函数曲线的函数；求出由指针6a当前时刻决定的指示值，指示上述第一个目标值以下的值的指示特性x2。再利用以处理部分4的输出更新周期t为单位，输出沿该指示特性的指示值p。这样，与将在给定的输入周期内得出的指示值，简单地用直线连接起来的指示特性相应的，用以输出更新周期t为单位的指示值驱动指针动作的情况比较，可使指针6a平稳地动作。
另外，为了使装在步进电机式的驱动部分6上的指针6a平稳地动作，第二种处理方法是输入与测量值相应的目标值，在以指针6a当前时刻决定的第一个指示值，向着上述目标值，使上述指针动作时，在指示上述第一个指示值的同时，利用(例如)可得出二次函数的曲线的函数，求出与过去的第二个指示值和上述目标值近似的指示特性x1，x2。然后，再沿着该指示特性x1，x2，以处理部分4的输出更新周期t为单位，输出指示值p。这样，与将在给定的输入周期内得出的指示值，简单地用直线连接起来的指示特性相应的，用以输出更新周期为单位的指示值驱动指针动作的情况比较，可使指针6a平稳地动作。
另外，在给定的周期内输入从被测对象得到的测量值之后，通过进行上述的各种处理，从输入上述测量值至用驱动部分6指示上述测量值之间，多少会有滞后；但由于驱动部分6的动作也相对滞后，因此上述第一和第二种处理方法没有不协调感觉。
另外，在上述第一种处理方法中，使用SIN函数；在上述第二种处理方法中，利用二次函数来求指示特性；但也可以使用SIN函数或二次函数，三次函数等。
另外，利用上述处理方法，在得到指针6a当前时刻决定的指示值和目标值的区间上的指示特性的情况下，当然也可以得到根据下一个目标值的变化量，指示与测量值相应的目标值的指示特性。
另外，虽然举了用串行通讯驱动动作的驱动装置1作为例子进行说明，但本发明也适用于输入从被测对象来的直接测量值的一般的测量仪表的驱动装置。
产业上利用的可能性本发明不是仅限于具有指针跟踪性能好的步进电机式驱动部分的驱动装置，即使交叉线圈式的驱动部分，也可以得到良好的测量仪表驱动装置。
权利要求
1．一种测量仪表的驱动方法，该方法是将从被测对象得到的测量值，以给定的周期输入处理部分，上述处理部分，将上述测量值的变化量作为每单位给定的输出更新周期的指示值，输出给驱动部分，驱动装在上述驱动部分上的指针动作；其特征为，根据上述指针的过去指示值；上述指针在当前时刻决定的指示值；和与上述测量值相应的，驱动上述指针动作的目标值，利用给定的函数求出决定上述指针动态变化的指示特性，再利用沿着上述指示特性的，以上述输出更新周期为单位的指示值，驱动上述指针动作。
2．一种测量仪表的驱动方法，该方法是将从被测对象得到的测量值，以给定的周期输入处理部分，上述处理部分，将上述测量值的变化量作为每单位给定的输出更新周期的指示值，输出给驱动部分，驱动装在上述驱动部分上的指针动作；其特征为，依次输入与上述测量值相应的，使上述指针动作的第一个目标值和第二个目标值，同时，当从上述指针当前时刻决定的指示值，向着上述第一个目标值，驱动上述指针动作时，对上述第一个目标值和第二个目标值进行比较，判断上述第二个目标值相对于上述第一个目标值，是增加倾向或减小倾向；在判断为增加倾向的情况下，利用给定函数求出由上述指针为当前时刻决定的指示值，指示上述第一个目标值以上的值的指示特性；而在判断为减小倾向的情况下，利用给定函数求出上述指针当前时刻决定的指示值，指示上述第一个目标值以下的值的指示特性；再利用沿着上述指示特性的，以上述输出更新周期为单位的指示值，驱动上述指针动作。
3．一种测量仪表的驱动方法，该方法是将从被测对象得到的测量值，以给定的周期输入处理部分，上述处理部分，将上述测量值的变化量作为每单位给定的输出更新周期的指示值，输出给驱动部分，驱动装在上述驱动部分上的指针动作；其特征为，输入与测量值相应的，使上述指针动作的目标值；同时，当从上述指针当前时刻决定的第一个指示值，向着上述目标值，驱动上述指针动作时，指示上述第一个指示值；并同时，利用给定的函数求出与作为上述指针过去的指示值的第二个指示值和上述目标值近似的指示特性；再利用沿着上述指示特性的，以上述输出更新周期为单位的指示值，驱动上述指针动作。
全文摘要
当从指针当前时刻决定的指示值A1,向着指针的第一个目标值B,驱动指针动作时,对第一个目标值B和第二个目标值C进行比较,判断第二个目标值C相对于第一个目标值B是增加,或减少倾向。在判定为增加倾向的情况下,利用给定函数求出由上述指针的指示值A1,指示第一个目标值B以上的值的指示特性;而在减小倾向的情况下,利用给定的函数求出由上述指针的指示值A1,指示第一个目标值B以下的指示特性。
文档编号G01D7/00GK1286755SQ99801703
公开日2001年3月7日 申请日期1999年9月20日 优先权日1998年9月30日
发明者地主浩一 申请人:日本精机株式会社