仪表显示系统的制作方法
【专利摘要】一种仪表系统包括根据感测到的参数产生传感器信号的传感器。仪表系统还包括电机和仪表，所述仪表具有刻度盘和由电机驱动的可移动指示针，并基于指示针相对于刻度盘的位置来显示感测到的参数的测量值。仪表系统还包括：位置传感器，产生代表感测到的指示针位置的位置反馈信号；以及控制器，基于传感器信号和位置反馈信号，向电机提供驱动命令。
【专利说明】
仪表显系统
技术领域
[0001] 本发明总体上设及仪表。具体地，本发明设及W数字源信号的模拟显示为特征的 仪表系统。
【背景技术】
[0002] 模拟仪表（gauge)在许多行业中（从过程管理到HVAC再到航空）是非常流行的。 一些较常见的仪表包括对照背景刻度盘的指示针。指示针相对于刻度盘的位置表示对状况 的测量。所显示的状况通常是过程或系统的状况。
[0003] 惯用方式的一个示例是使用仪表来显示过程流体的压力。在典型示例中，只有通 过用可WW非电学形式（例如，气动地（pneumatically))向仪表传输信号的设备获取压力 读数，来完成该操作。仪表中的机械设备使用接收到的气动压力来驱动机械装置，其中所述 机械装置最终相对于刻度旋转指示针，W指示测量到的值。
[0004] 目前，由于不断增加的可负担性和技术改进，开发并推广了产生电输出信号的传 感器。运种类型传感器的惯用方式是向数字显示器（例如，液晶显示器化CD)或发光二极 管（LED)显示器）传输电信号，W便显示传感器的测量值。尽管有效，但是运种类型的仪表 对于特定应用是次优的。例如，通常将仪表安装在户外，在户外中，LCD和L邸显示器在直 接阳光下的可读性较差。 阳〇化]已尝试与产生电信号的传感器一起使用模拟仪表显示器；然而，运些尝试方案使 用昂贵的并且效率较低的组件。需要一种更低成本的并且更有效的模拟仪表，所述模拟仪 表能够与产生电信号的传感器一同使用。
【发明内容】
[0006] 在一个实施例中，仪表系统包括根据感测到的参数产生传感器信号的传感器。仪 表系统还包括电机和仪表，所述仪表具有刻度盘和由电机驱动的可移动指示针，并基于指 示针相对于刻度盘的位置来显示感测到的参数的计算值。仪表系统还包括：位置传感器，产 生代表感测到的指示针位置的位置反馈信号；W及控制器，基于传感器信号和位置反馈信 号，向电机提供驱动命令。
[0007] 在另一实施例中，仪表系统包括根据感测到的参数产生传感器信号的多个传感 器。仪表系统还包括仪表装置，所述仪表装置包括：电机；仪表，具有刻度盘和由电极驱动 的可移动指示针，并且基于指示针相对于刻度盘的位置显示感测到的参数的计算值；W及 位置传感器，基于感测到的指示针位置来产生位置反馈信号。仪表系统还包括控制器，所述 控制器基于计算出的值和位置反馈信号，向仪表装置的电机提供驱动命令。
[0008] 另一实施例包括一种在具有刻度盘和可移动指示针的仪表上显示测量值的方法。 产生代表感测到的参数的传感器信号。此外，产生依据所述传感器信号的计算值，然后通过 相对于刻度盘来移动指示针，使用所述计算值来显示感测到的参数的测量值。还产生代表 感测到的指示针位置的位置反馈信号，并驱动电机W便基于所述计算值和所述位置反馈信 号来移动指示针。
【附图说明】
[0009] 图1是示出了根据本公开实施例的仪表系统的实施例的正视图。
[0010] 图2A和2B是示出了本公开的两个仪表系统的部分侧向截面图。
[0011] 图3是示出了根据本公开实施例的仪表系统的实施例的框图。
[0012] 图4A和4B是示出了图1的仪表系统的两个操作情况的正视图。
[0013] 图5是示出了根据另一实施例的仪表系统的实施例的框图。
[0014] 图6是根据附加实施例的仪表系统的实施例的框图。
【具体实施方式】
[0015] 根据本公开，通过结合DC或AC电机W及控制系统使用反馈位置传感器，可W创 建更经济并且更有效的模拟仪表系统，所述模拟仪表系统能够显示根据电信号得到的测量 值。运种模拟仪表系统不仅相对于现有技术节约了成本，而且提供了准确显示的测量值，具 有指示错误或组件故障的能力。此外，在系统中集成无线收发机允许仪表系统与无线网络 进行通信。
[0016] 图1是示出了仪表系统10的实施例的透视图，其中所述仪表系统10包括外壳12、 联接器（coupling) 13和传感器囊（capsule) 14。外壳12包括状态指示器16、指示针18、驱 动轴20和刻度盘22 (包括刻度盘标记或指示24和刻度盘紧固件26)。
[0017] 外壳12的轮廓是圆形，如图1所示，然而可W使用例如方形、矩形或楠圆形的任意 其它形状。在该实施例中，外壳12和联接器13作为完全一体化的组件（例如，注模塑料装 置）彼此相连或通过紧固设备（例如，外螺纹和内螺纹连接）彼此相连。传感器囊14通过 外螺纹和内螺纹连接与联接器13相连，但是还可W通过任意其它连接设备附连到联接器 13。
[0018] 状态指示器16、指示针18、驱动轴20和刻度盘22全部在外壳12中。尽管将状态 指示器16显示为位于刻度盘22的表面上，但是可W将其附连到外壳12的任意部分。将指 示针18附连到驱动轴20。驱动轴20的近端结束在指示针18中，或在驱动轴20穿过指示 针18之后立刻结束。驱动轴20的远端穿过刻度盘22,延续到仪表系统10中的其它组件。
[0019] 刻度盘标记或指示24被附着在刻度盘22,其中可W将所述刻度盘标记或指示24 绘制或印刷在刻度盘22上。刻度盘标记或指示24还可W通过任意连接方法（例如，胶连 或塑焊）施加到刻度盘22。刻度盘标记或指示24可W围绕刻度盘22的外周长圆周式地均 匀隔开。刻度盘标记或指示24可W包括主标记集和次标记集，如图1所示。
[0020] 外壳12包围并保护外壳12中的所有组件。传感器囊14可W附连到系统过程联 接器（未示出），使得传感器囊14中的传感器可W获取过程的测量值。在一个实施例中，传 感器囊14可W包括压力传感器，其中所述压力传感器可W装入在压力端口处的过程系统。 然后，所述压力传感器可W测量所述系统过程的压力，将测量值转换为电信号，并发送所述 信号。附于刻度盘22正面的状态指示器16视觉指示仪表系统10的状态。
[0021] 仪表系统10显示对计算值的视觉呈现。电机沿顺时针或逆时针方向旋转驱动轴 20。转而，驱动轴20沿相同方向旋转指示针18。指示针18相对于刻度盘22旋转，而刻度盘 标记或指示24不旋转。刻度盘标记或指示24表示测量值的单位的主步长（major step)。 例如，针对显示压力测量值的仪表系统，刻度盘标记或指示24可W表示压力W每平方英寸 10磅（如所显示的）递增，次刻度盘（如所显示的）还可W用于指示W千帕递增。指示针 18相对于刻度盘22 W及指示标记或指示24的位置显示对测量值的视觉呈现。
[0022] 根据一个实施例，图2A是仪表系统IOA的部分侧向截面图，主要包括外壳12中的 内容。外壳12中存在状态指示器16 (如图1所示）、指示针18、驱动轴20、刻度盘22、刻度 盘紧固件26、刻度盘平衡安装件（StandoffmountS) 28、W及安装板30。外壳12还包围电机 32、电机安装件34、反馈位置传感器36和印刷电路板38。
[0023] 根据运个实施例，指示针18附连到驱动轴20。驱动轴20的近端结束在指示针18 中，或在驱动轴20穿过指示针18之后立刻结束。驱动轴20穿过刻度盘22,穿过安装板30， 然后穿入电机32。尽管在本实施例中将驱动轴20示出为直接与电机32相禪连，然而驱动 轴20还可W包括传动装置（化ive train)，传动装置具有例如位于驱动轴20和电机32之 间的齿轮组。然后，驱动轴20继续穿过电机32并进入反馈位置传感器36,其中驱动轴20 的远端终止在所述反馈位置传感器36中。驱动轴20由电机32中的轴承（未示出）来支 撑，并且可W由电机32外部的附加轴承来支撑。
[0024] 反馈位置传感器36通过配线、柔性线缆、印刷电路或传输电信号的任意其它装置 的集合，与印刷电路板38相连。通过螺丝、溜钉、焊接、胶水或任意其它紧固设备将印刷电 路板38紧固或固定到外壳12。
[0025] 在该实施例中，刻度盘22接触平衡安装件28和刻度盘紧固件26。刻度盘紧固件 26穿过刻度盘22并穿入刻度盘平衡安装件28。刻度盘紧固件26可W是螺丝、溜钉或任意 其它紧固设备。刻度盘平衡安装件28接触刻度盘22,并被粘合到或固定到安装板30。电 机安装件34还被安装到安装板30,并附连到电机32。安装板30是紧固到外壳12上的或 是与外壳12 -体化的。指示针20与刻度盘22分开（stand off)，优选地可W不与刻度盘 22相接触。 阳0%] 刻度盘紧固件26通过将刻度盘22固定到平衡安装件28,来支持刻度盘22处于合 适位置，其中将刻度盘22保持在相对安装板30的固定位置处。刻度盘22还可W与外壳12 是一体化的，例如，作为普通塑料注模装置元件。被附连到电机32和安装板30二者上的电 机安装件34相对于安装板30固定电机32的位置。被附连到外壳12上的安装板30相对 于外壳12将平衡安装件28、刻度盘22、电机安装件34、电机32和驱动轴20保持在合适位 置。因此，安装板30保持运些组件和印刷电路板38 W及反馈位置传感器36之间的相对位 置，其中所述印刷电路板38和反馈位置传感器36也被附连到外壳12。固定运些组件和它 们的相对位置延长了组件寿命，提升了所显示测量值的准确度。
[0027] 在运个实施例中，状态指示器16与印刷电路板38电连接。此外，状态指示器16 位于刻度盘22的表面上，并被物理安装到印刷刻度盘22或安装板30。
[002引仪表系统IOA显示对测量值的视觉呈现。控制器和驱动器（如后图所示）基于所 述测量值引导电机34转动。电机34相对于它的轴沿任一旋转方向转动驱动轴20。转而， 驱动轴20沿相同方向旋转指示针18。由于指示针18旋转其位置，反馈位置传感器36将驱 动轴20的位置转换为电信号，并将其报告给控制器（在后图示出）。指示针18相对于刻度 盘22而旋转，其中刻度盘22不旋转。指示针18相对于刻度盘22的位置显示了对计算出 的值的视觉呈现。
[0029] 根据另一实施例，图2B是仪表系统IOB的部分侧向截面图，仪表系统IOB包括仪 表系统IOA的除了安装板30之外的所有部件。
[0030] 根据本实施例，将指示针18与驱动轴20相附连。驱动轴20的近端结束在指示针 18中，或在驱动轴20穿过指示针18之后立刻结束。驱动轴20穿过刻度盘22,穿过反馈位 置传感器36,并穿过印刷电路板38。然后，驱动轴20继续穿过印刷电路板38,然后穿入电 机32。驱动轴20的远端终止在电机32中，或在驱动轴20穿过电极32之后立即结束。尽 管在本发明中将驱动轴20示出为与电极32直接禪连，然而驱动轴20还可W包括传动装 置，传动装置例如具有齿轮集合。由电机32中的轴承（未示出）来支撑驱动轴20,并且可 W由电机32外部的附加轴承来支撑驱动轴20。
[0031] 在该实施例中，刻度盘22接触平衡安装件28和刻度盘紧固件26。刻度盘紧固件 26穿过刻度盘22并穿入刻度盘平衡安装件28。刻度盘紧固件26可W是螺丝、溜钉或任意 其它紧固设备。刻度盘平衡安装件28接触刻度盘22,并被粘合到或固定到印刷电路板38。 电机安装件34还被安装到印刷电路板38,并附连到电机32。印刷电路板38是紧固到外壳 12上的或是与外壳12 -体化的。指示针20与刻度盘22分开，优选地可W不与刻度盘22 相接触。
[0032] 通过将刻度盘22固定到平衡安装件28,刻度盘紧固件26将刻度盘22保持在合 适位置，其中将刻度盘22保持在相对于安装板30的固定位置处。被附连到电机32和电路 板38二者上的电机安装件34相对于电路板38固定电机32的位置。被附连到外壳12上 的印刷电路板38相对于外壳12将平衡安装件28、刻度盘22、电机安装件34、电机32和驱 动轴20保持在合适位置。
[0033] 在运个实施例中，状态指示器16与印刷电路板38电连接。此外，状态指示器16 位于刻度盘22的表面上，并被物理安装到印刷电路板38。
[0034] 仪表系统IOB与仪表系统IOA功能类似，W便显示对计算出的值的视觉呈现。
[0035] 图3是示出了仪表系统10的一个实施例的框图。仪表系统10的组件包括状态指 示器16、刻度盘22、电机32、驱动轴20、反馈位置传感器36、电机驱动器42、控制器40、传感 器44、传感器信号调节器46、模数转换器（AD048、外部通信设备50、收发机52和电源54。 阳036] 驱动轴20与电机32、指示针18和反馈位置传感器36相禪连（如图1和2所示）。 反馈位置传感器36与控制器40电连接。电机驱动器42与电机32和控制器40电连接。
[0037] 传感器44电连接到信号调节器46,其中所述信号调节器46与ADC 48电连接。ADC 48电连接到控制器40。控制器40还电连接到状态指示器16、外部通信设备50、收发机54 和电源54。
[0038] 将传感器44安装为使得传感器44能够检测过程或系统的状态或参数，例如，压 力、溫度、湿度、水平、振动、光、声或力。当检测时，传感器44产生依据所感测到的状态或参 数的模拟电信号。信号调节器46可W对所述模拟信号进行滤波、放大或执行任意其它处 理，W便允许控制器40将来自传感器40的信号准确地转换为测量值。ADC48将从信号调节 器46接收到的模拟信号转换为发送给控制器40的数字信号。
[0039] 形成通信端口的电路与控制器40电学相连。通信端口允许在外部通信设备50和 控制器40之间进行通信。通信端口可W包括在外壳12中，位于外壳12的背部，或仪表系统 10上的任意其它位置处。外部通信设备50是包括与所述通信端口进行接口连接的电学元 件的外部设备。运允许仪表系统10被配置用于网络。例如，外部通信设备50可W允许将 仪表系统10集成到无线网络中，所述无线网络使用根据IEC 62591的Wireles組ART汲 协议进行通信。
[0040] 在配置过程期间或配置过程之后，收发机52允许仪表系统10通过与远程网络的 有线或无线连接来发送和接收通信分组。例如，收发机52可W允许仪表系统10连接到具 有WirelessHA民T液协议的无线网状网，或收发机52可W允许仪表系统10连接到具有 HART液协议的有线网络或其它现场总线网络。
[0041] 电源54向控制器40提供电力。然后，控制器40可W确定向其他需要电力的设备 (例如，电机32)电力分配。在通过稳压器（未示出）对电力进行调整之后，印刷电路板38 向任何其它需要电力的设备分配电力。当需要省电方法或认为省电方法是理想的时，例如 当将电池用作电源时，运是十分重要的。电源54可W包括电池，或可W是AC或DC电力的 其他电源。例如，所述电源54可W是4-20毫安电路，或可W从4-20毫安电路接收电力。
[0042] 控制器40基于两个参数来确定在仪表系统10上显示的计算值。由反馈位置传感 器36提供第一参数，所述反馈位置传感器36测量驱动轴20的位置，并W电信号的形式向 控制器40报告所述检测。传感器44基于由传感器44检测到的状况，提供第二参数。控制 器40将从传感器44接收到的第二状况转换为作为指示针18设置点的旋转值参数。然后， 可W使用多个算法来得到用于驱动指示针18的输出。
[0043] 在一个实施例的下一步骤中，控制器40使用算法将指示针18设置点与反馈位置 传感器36报告的驱动轴20位置进行比较。基于所述比较，所述算法将确定指示针18是否 需要旋转，W及需要旋转多少。该算法的结果是输出信号。可W根据基于第二参数的简单 比例算法、比例积分算法（PI)、比例积分微分（PID)算法或能够产生输出信号的任意其它 算法，得到输出信号。将输出信号发送给驱动器42,驱动器42最终导致指示针18旋转，如 图1和2所示和所述。反馈位置传感器36将感测指示针18的新位置，并将信号回送到控 制器40,从而产生与指示针18的位置有关的恒定反馈回路。此后，通过其它算法，控制器 40通过将第一参数的新值与设置点进行比较，确定指示针18是否被准确定位。第二算法可 W是比例、PI或PID算法。如果没有正确定位指示针18,则产生并向驱动器42发送其它输 出信号。最终，第一和第二算法将一同协作W便显示准确的计算值。 W44] 在另一实施例中，控制器40使用算法W便将指示针18的设置点与由反馈位置传 感器36报告的驱动轴20的位置进行比较。所述算法将确定是否需要旋转指示针18, W及 需要旋转多少。该算法的结果是已针对错误而被调整的输出信号。可W根据基于两个参数 的简单比例算法、PI算法、PID算法或能够产生输出信号的任意其它算法，得到输出信号。 将输出信号发送给驱动器42,最终导致指示针18旋转，如图1和2所示和所述。在移动指 示针18之后，反馈位置传感器36将感测指示针18的位置，并将信号回送到控制器40,从而 产生与指示针18的位置有关的恒定反馈回路。 W45] 图4A和4B是示出了本公开的仪表系统的实施例的两个操作状态的正视图。图4A 和4B包含与图1-3所示的实施例相同的组件，并根据图1-3所示的实施例进行操作。然而， 图4A和4B还示出了状态指示器16的操作。
[0046] 仪表系统10包括外壳12、传感器囊14和状态指示器16。外壳12包括指示针18、 驱动轴20和刻度盘22。状态指示器16包括指示灯56。图4A和4B还示出了计算出的指 示针位置A。
[0047] 外壳12包围并保护在外壳12中的所有组件。传感器囊14可W附连到系统过程 联接器（未示出），使得位于传感器囊14中的传感器44可W获取过程的测量值。状态指示 器16的指示灯56位于刻度盘22上。
[0048] 状态指示器16有线连接到控制器40。状态指示器16提供了用于视觉指示是否 相对于刻度盘22正确定位指示针18的装置。在该实施例中，状态指示器16使用单个的双 色LED (绿色和红色），但是可W使用两个单独的LED (-个为绿色且一个为红色），或任何 其它颜色的任意其它低功率灯。 W例仪表系统10的电机32沿顺时针方向或逆时针方向旋转驱动轴20。转而，驱动轴 20沿相同方向旋转指示针18。指示针18相对于刻度盘22旋转，而刻度盘标记或指示24 不旋转。刻度盘标记或指示24表示计算值的单位的主步长，例如，每平方英寸10磅的压 力。指示针18相对于刻度盘22 W及指示标记或指示24的位置显示了对计算值的视觉呈 现。指示针设置点A表示基于多个参数的指示针18的期望位置，而感测到的指示针位置B 是基于从反馈位置传感器36接收到的位置反馈信息的指针感测位置
[0050] 控制器40得知运两个位置。控制器40基于从反馈位置传感器36接收到的信号， 确定指示针18的感测位置，控制器40根据基于如图3所示和所述的两个参数而执行的计 算，确定指示针设置点A。然后，控制器40将感测到的指示针位置B与指示针设置点A进行 比较。当感测到的指示针位置B与指示针设置点A对准时，如图4A所示，控制器40将向状 态指示器16发送信号，W便W-个颜色（例如，绿色）点亮指示灯56。在该实施例中，指示 灯56是双色LED。当感测到的指示针位置B和指示针设置点A不对准时，如图4B所示，控 制器40将向状态指示器16发送信号，W便W另一个颜色（例如，红色）点亮指示灯56。控 制器40还可W向状态指示器16发送信号，W便令指示灯56 W-个颜色（例如，红色）闪 烁。视觉指示方法向现场用户或观察者通知：所显示的读数不在预定精度容限内。运种通 知方法有助于报告错误和组件故障，还有助于仪表系统10的启动和配置。
[0051] 状态指示器16还可W有助于在仪表系统10中报告其它错误。例如，在将电池用 作电源的实施例中，当电池的电力等级落到预定设置值W下时，状态指示器16可W从指示 灯56发射闪烁的红光。在另一实施例中，当感测到的参数或环境溫度超范围时，状态指示 器16可W从指示灯56发射红光。在另一实施例中，当丢失通信连接性时，状态指示器16 可W从指示灯56发射闪烁的红光。通过点亮指示灯56,还可W通过状态指示器16指示其 它错误。
[0052] 在另一实施例中，当检测到W上列出的错误中的任意错误时，控制器40可能引导 指示针18指向偏离刻度盘（point off-scale)或指向没有刻度盘标记或指示24的区域中 (如图4B所示）。此外，可W驱动指示针18指向状态指示器16,从而用作存在错误的另一 视觉指示。运在指示灯56故障或失效的情况下向状态指示器16提供了冗余。
[0053] 图5是根据另一实施例的仪表系统IOC的框图。仪表系统IOC包含与图1-4B所 示的实施例相同的组件并根据图1-4B所示的实施例进行操作，区别在于在一些实施例中 传感器囊14没有直接与联接器13相连。此外，仪表系统IOC还示出了显示选择设备60、传 感器 44A-44C、信号调节器 46A-46C W及 ADC 48A-48C。
[0054] 在该实施例中，与图1到4B和其描述的仪表系统10的组件相一致地来连接、附连 和定位仪表系统IOC的组件。附加地，传感器44A电连接到信号调节器46A，其中所述信号 调节器46A与ADC 48A电学相连。ADC 48A电连接到控制器40。类似地，传感器44B和44C 连接到信号调节器4她和46CW及ADC 48B和ADC 48C。ADC 48B和ADC 48C还电连接到 控制器40。还将显示选择设备60与控制器40电学相连。 阳化引图5所不的仪表系统IOC根据图1-4B进行作用；然而，仪表系统IOC的不同之处 在于：控制器40从传感器44A-44C接收S个不同的传感器信号。实施例示出了S个传感 器，然而，应理解，可W将任意数目的传感器与控制器40相连。
[0056] 当接收到多个传感器信号时，控制器40可W基于来自任意传感器44A-44C的传感 器信号输入，计算并向驱动器42发送输出信号。运样允许仪表系统IOA在单个仪表显示器 上显示多个计算值中的任意计算值。显示选择设备60允许本地用户切换显示在仪表系统 IOC上的计算值。例如，本地用户可W靠近仪表系统10C，注意到显示选择设备60被设置为 基于来自传感器44A的读数来显示计算值，然后使用显示选择设备60将仪表系统IOC切换 为基于来自传感器44B或44C的读数来显示计算值。显示选择设备60可W是=位调换开 关，或可W是允许用户手动切换在仪表系统IOC上显示哪个计算值的任意其它设备。
[0057] 无论显示哪个测量值，位置反馈传感器36将检测指示针18相对于刻度盘22和刻 度盘标记或指示24的位置。然后，控制器40可W将感测到的指示针位置B与基于当前所显 示的计算值的指示针设置点A进行比较。运样允许服务人员从多个传感器快速读取读数， 与此同时允许通过查看状态指示器16快速看出显示的准确性。可W通过单个仪表显示器 来进行所述所有操作，运样节约成本。
[0058] 在另一示例中，显示选择设备60可W与控制器40是一体化的，并可W由用户通过 收发机52来访问。在该配置中，控制器40可W输出当前将哪个计算值显示在仪表系统IOC 上。此外，本地或远程用户可W向控制器40传达：仪表系统IOC要显示与当前正显示的变 量不同的变量。所有运些功能提供了远程控制传感器和仪表系统的优点。此外，运些功能 可W用于传达其它错误，例如，电池电力低或所感测到的参数超范围。
[0059] 图6是示出了根据附加实施例的仪表系统IOD的实施例的框图。图6所示的仪表 系统IOD根据图1-5的仪表系统10A、IOB和IOC进行工作；然而，仪表系统IOD的不同之处 在于：控制器40连接到仪表装置62A-62C，传感器囊14不直接连接到联接器13。每个装 置62A-62C包括图1、2、4A和4B的所有特征，W及图3的驱动器42和图5的显示切换设备 60。实施例示出了 =个仪表装置；然而，应理解，可W将任意数目的仪表装置连接到控制器 40。仪表装置62A-62C可W具有如图1-5所述的模拟显示器，并也可W是数字的。
[0060] 根据本实施例，当从传感器44A-44C接收到多个传感器信号时，控制器40可W基 于任意的传感器信号输入，计算要向仪表系统62A-62C中的任意仪表系统的驱动器42输出 的测量值。运允许仪表系统62A-62C同时显示基于传感器44A-44C的计算值。显示选择设 备60允许本地用户切换在仪表系统62A-62C上显示的计算值。例如，本地用户可W靠近仪 表系统62A，注意到所述切换被设置为基于来自传感器44B的读数来显示计算值，然后使用 显示选择设备60将仪表系统62A切换为基于来自传感器44A或44C的读数来显示计算值。
[0061] 无论显示哪个测量值，位置反馈传感器将检测指示针18相对于仪表系统62A的刻 度盘22和刻度盘标记或指示24的位置。然后，控制器40可W将感测到的指示针位置B与 基于当前所显示的计算值的指示针设置点A进行比较。然后，控制器40根据所感测到的指 示针位置B是否与指示针设置点A对准点亮灯56。运样允许服务人员快速读取来自多个传 感器的读数，同时通过查看仪表系统62A-62C的状态指示器16快速看出显示的准确性。
[0062] 此外，本实施例提供了冗余性和故障查找（trouble shooting)能力。例如，假定 仪表系统62C正在基于来自传感器44C的输出信号来显示计算值，且状态指示器16正在显 示仪表系统62C的状态。此外，假定状态指示器16通过点亮指示灯56来向本地用户指示： 感测到的指示针位置B和指示针设置点A没有对准，如图4B所示。然后，本地用户可W使 用仪表系统62A的显示选择设备60, W便基于来自传感器44C的输出信号来显示计算值。 根据仪表系统62A的状态指示器16是否改变，本地用户可W快速确定仪表系统62C中的组 件是否是错误源，或传感器44C(传输来自传感器44C的信号的其它组件）是否是错误源。
[0063] W相同方式，可W将控制器40编程为当检测到所感测到的指示针18的位置和指 示针设置点A没有对准时自动执行运种检查。然后，控制器40可W本地报告该错误，或可 W通过收发机52经由有线或无线介质来向远程用户或程序传输该错误。控制器40还可W 确定仪表和传感器的哪种组合导致不对准的指针位置。然后，基于所述确定，控制器40可 W传输其它传感器和仪表系统是否经历相似错误W及对所述问题的诊断。运允许特定传感 器或仪表装置具有及时服务和故障查找能力，从而减少了由于错误测量或记录而引起的时 间和金钱损失，并加快推进故障查找的过程。可W用图5所示的实施例来执行类似的故障 查找和分析。
[0064] 用于驱动轴20的电机32可W是标准有刷化rushed) DC或标准无刷化rushless) AC电机，然而也可W是能够旋转轴的任意电机。此外，电机32可W是螺线管电机或步进电 机。 阳0化]尽管参考示例实施例描述了本发明，然而本领域技术人员应认识到，可W在不脱 离本发明的范围的前提下进行多种变型并且可W用等同物来替换其中的要素。此外，可W 进行多种修改W便适应于本发明教义的特定情况或材料，而不脱离本发明的实际范围。因 此，应注意，本发明不限于所公开的特定实施例，本发明应包括落入所附权利要求范围内的 所有实施例。
【主权项】
1. 一种仪表系统，包括： 传感器，根据感测到的参数产生传感器信号； 电机； 仪表，具有刻度盘和由电机驱动的可移动指示针，并且基于指示针相对于刻度盘的位 置来显示感测到的参数的计算值； 位置传感器，产生代表感测到的指示针位置的位置反馈信号；以及 控制器，基于所述传感器信号和所述位置反馈信号，向电机提供驱动命令。2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器产生依据感测到的参数的输出信号。3. 根据权利要求2所述的系统，还包括：无线收发机，与所述处理器电学连接，其中由 所述无线收发机无线传输所述输出信号。4. 根据权利要求2所述的系统，其中所述输出信号被传输到第二仪表显示器。5. 根据权利要求4所述的系统，其中所述第二仪表显示器是模拟显示器。6. 根据权利要求1所述的系统，还包括：状态指示器，基于位置反馈信号与传感器信号 的比较，指示位置反馈信号和计算值是否对准。7. 根据权利要求6所述的系统，其中所述状态指示器还指示仪表系统的其它错误。8. 根据权利要求6所述的系统，其中所述状态指示器包括单个或多个LED。9. 根据权利要求1所述的系统，其中所述第一传感器是压力传感器、温度传感器、湿度 传感器、水平传感器、振动传感器、光传感器、声传感器或力传感器中的至少一个。10. -种仪表系统，包括： 多个传感器，根据感测到的参数产生传感器信号； 仪表装置，包括： 电机； 仪表，具有刻度盘和由电机驱动的可移动指示针，并且基于指示针相对于刻度盘的位 置来显示感测到的参数的计算值； 以及 位置传感器，基于感测到的指示针位置，产生位置反馈信号； 以及 控制器，基于传感器信号和位置反馈信号，向仪表装置的电机提供驱动命令。11. 根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器基于传感器信号和位置反馈信号之 一，向电机提供驱动命令。12. 根据权利要求11所述的系统，还包括：显示选择设备，用于选择显示哪个传感器的 计算值。13. 根据权利要求10所述的系统，还包括多个仪表装置，其中每个仪表装置的电机基 于传感器信号和来自所述仪表装置的位置传感器的位置反馈信号，从控制器接收驱动信 号。14. 根据权利要求13所述的系统，还包括：一个或更多个无线收发机，与所述处理器电 学连接，其中由所述无线收发机无线传输所述传感器信号。15. 根据权利要求13所述的系统，还包括：状态指示器，指示传感器信号和反馈信号是 否对准。16. 根据权利要求15所述的系统，其中所述状态指示器指示仪表系统的其它错误。17. 根据权利要求15所述的系统，其中所述状态指示器包括单个或多个LED。18. 根据权利要求13所述的系统，其中每个仪表装置还包括：显示选择设备，用于选择 显示哪个计算值。19. 根据权利要求10所述的系统，其中至少一个传感器是压力传感器、温度传感器、湿 度传感器、水平传感器、振动传感器、光传感器、声传感器或力传感器中的至少一个。20. -种用于在具有刻度盘和可移动指示针的仪表上显示测量值的方法，所述方法包 括： 产生代表感测到的参数的传感器信号； 根据所述传感器信号产生计算值； 基于指示针相对于刻度盘的位置，显示感测到的参数的测量值； 产生代表感测到的指示针位置的位置反馈信号；以及 驱动电机以便基于所述计算值和所述位置反馈信号来移动指示针。
【文档编号】G01D13/00GK105987715SQ201510050371
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】约翰·艾伦·基尔布, 克里·迈克尔·罗宾逊
【申请人】罗斯蒙特公司