[發明專利]帶USB接口的數字指針驅動器件

在審

• 申請號: 201811577498.2
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109596153A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 彭希南
• 申請（專利權）人: 彭希南
• 主分類號: G01D13/22
• 分類號: G01D13/22;H02K7/116;H02K11/30;H02K37/12;H02K37/24;H02P8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

帶USB接口的數字指針驅動器件，包括殼體、殼蓋、儀用步進電機本體、PCB電路板、ARM芯片、微步距細分驅動芯片、USB接口插座、USB收發控制器L、USB收發控制器J、續流二極管，其要點在于：在以殼體與殼蓋包圍的空間內，以PCB電路板為分隔板，一邊集成了電子元件和控制邏輯電路，另一邊則包括了儀用步進電機本體部件，巧妙地實現了其拓撲連接，接口邏輯十分簡單，只有一個輸出指針和兩個USB接口插座，從而使其成為一個通過USB控制的數字指針驅動的關特器件，支持即插即用，可廣泛應用于各類帶USB接口的便攜式指針類數字儀表。

技術領域

本發明涉及帶USB接口的數字指針驅動器件，具體來說，屬于一款數字化指針驅動用的關鍵特殊器件，主要應用于各類便攜式數字化指針儀表、網絡化新型醫療儀器儀表和工業自動化控制設備。

背景技術

長期以來，指針式儀表都是采用電磁轉矩驅動指針的模擬表頭，以游絲作為阻尼部件，以動磁線圈方式輸出指針驅動力帶動轉動軸上的指針，這類模擬指針儀表的動態感強，清晰直觀，而且具有指針平滑移動的效果，滿足人們的讀數習慣，所以在LED與LCD顯示器流行的今天，儀表采用指針指示方式仍深受業界的歡迎。不過，模擬表頭指針普遍存在指示精度低、線性度差、故障率高、使用壽命短等缺點。

如何實現模擬指針類儀表的數字化，這個問題曾經困擾了工程技術界多年，主要存在以下兩個問題：一是阻尼部件采用脆弱的游絲，游絲既怕震動又怕灰塵，天長日久后機械磨損還影響精度，導致讀數的重復性能變差；二是模擬指針的位置是由電磁轉矩的合成磁場來確定的，其工作原理和裝配工藝導致先天不足，其線性度差的問題難以解決。

儀表用步進電機的推出使得儀表的數字化指針迎刃而解，首先，儀表用步進電機去掉了脆弱的阻尼部件，二是儀表用步進電機的固有步距角是一個常數，從而保證了在整個指示范圍內的分度均勻，線性度好。更重要的是，采用儀表用步進電機驅動的數字指針儀表平均耐久性超過8萬小時，平均使用壽命是電磁式儀表的5倍以上，整體性價比升高，競爭優勢明顯。目前，汽車駕駛臺上顯示車速、轉速、油位、水溫的組合儀表大都采用儀用步進電機驅動的數字指針式儀表。

不過，儀用步進電機只是一個數字化的電磁驅動零件，其步進電機的固有步距角使得指針在轉動軸的帶動下出現明顯的抖動，人們觀察時感覺別扭而且不舒服，于是出現了微步距細分技術，一下子將步進電機的固有步距角細分為原來的十二分之一，從此采用儀用步進電機驅動的數字儀表，其指針的偏轉已經與模擬指針儀表的指針偏轉相差無幾。

隨著便攜式儀表以及USB接口的大量應用，設計工程師希望改變當前LCD或LED顯示器一統天下的格局，設計出一款采用USB接口的數字化指針儀表機心作為便攜式儀表的指示部件，因為指針的數字化以及指針超強平滑偏轉的動態感，代表了便攜式儀表的一股指示清流，至少它改變了LCD或LED顯示器多年來一貫制的數顯模式，且更符合人們的讀數習慣。

本發明涉及一款帶USB接口的數字指針驅動器件，它獨辟蹊徑地將原來分散的儀用步進電機本體、微步距細分驅動電路、嵌入式ARM芯片與USB接口巧妙地結合在一起，再配合不同物理量的刻度盤，可直接應用于各類便攜式數字指針式儀表，而無須另加控制邏輯或控制電路。

發明內容

據此，本發明提出了一種全新的帶USB接口的數字指針驅動器件設計方案。具體內容如下：

帶USB接口的數字指針驅動器件，包括殼體、殼蓋、儀用步進電機本體、PCB電路板，其要點在于：

所述的儀用步進電機本體與PCB電路板均封裝在六邊形狀的殼體（1）和六邊形狀的殼蓋所包圍的空間中，所述的PCB電路板為六邊形狀，在其一面上表貼焊接有ARM芯片、微步距細分驅動芯片、USB收發控制器L、USB收發控制器J、續流二極管，兩個USB接口插座也焊接在PCB電路板上；PCB電路板的另一面上包括了儀用步進電機本體部件，PCB電路板上兩面的部件組合后，成為帶USB接口的數字指針驅動器件；