[發(fā)明專利]一種指針儀表的歸零算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811596648.4
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109813357B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周陽;張偉;張榮;趙尚武;張鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京青云航空儀表有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陸峰

本發(fā)明涉及一種指針儀表的歸零算法，具體歸零過程如下，步驟1：假設(shè)指針位于儀表工作中指針離歸零機械限位最遠(yuǎn)的位置；步驟2：步進(jìn)電機向歸零機械限位方向快速轉(zhuǎn)動X°，步驟3：以當(dāng)前位置為假想零位，步進(jìn)電機由遠(yuǎn)端機械限位向歸零機械限位旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)；步驟4：步進(jìn)電機分多次向歸零機械限位方向轉(zhuǎn)動，每次時間僅持續(xù)若干毫秒；步驟5：設(shè)置步進(jìn)電機由歸零機械限位向遠(yuǎn)端機械限位旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，如果將當(dāng)前位置設(shè)為刻度零位，即完成歸零。本發(fā)明使得無論儀表指針起始位置在何處，都能夠快速、準(zhǔn)確的回到同一位置，從而解決指針初始位置不同造成的歸零誤差問題，保證儀表任何情況下一次上電歸零即能正常使用。這種算法歸零速度較快、一致性好、誤差小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電機驅(qū)動的指針儀表，尤其是采用特殊歸零算法的汽車指針儀表。

背景技術(shù)

步進(jìn)電機擁有體積較小、成本低廉、可靠性高等優(yōu)點，非常適合驅(qū)動汽車儀表當(dāng)中的指針儀表。隨著民用汽車的大量生產(chǎn)普及，步進(jìn)電機技術(shù)和應(yīng)用不斷成熟，在不知不覺間走進(jìn)了千家萬戶。

但是，步進(jìn)電機自身無法感知轉(zhuǎn)動位置，必須在使用前對其進(jìn)行歸零校準(zhǔn)。歸零校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性直接決定指針儀表的精度，從而影響儀表使用。步進(jìn)電機驅(qū)動芯片自帶歸零和停止歸零指令。由于其歸零速度較慢，實際應(yīng)用一般先讓步進(jìn)電機帶動指針向刻度零位方向轉(zhuǎn)動最大角度，保證不論指針處于任何初始位置，都能快速接近刻度零位并碰到步進(jìn)電機的機械限位反彈，停在刻度零位附近，然后再執(zhí)行步進(jìn)電機驅(qū)動芯片的歸零和停止歸零指令，利用兩個指令之間的某個固定的延遲時間使得指針剛好停在刻度零位，完成歸零。

常用的歸零算法能夠在指針初始位置大致相同時準(zhǔn)確歸零，但歸零位置距離機械限位較遠(yuǎn)，一般在1°以上。并且很多算法會造成指針明顯抖動。另外，一旦儀表因為在使用過程中突然斷電或其他因素導(dǎo)致指針沒有停在刻度零位附近，再次上電時，由于指針距離歸零的機械限位較遠(yuǎn)，碰壁反彈后停住的位置，和初始位置在刻度零位附近時碰壁反彈停住的位置存在不易覺察的微小偏差，這個偏差會被下一步的歸零和停止歸零指令大幅放大，導(dǎo)致儀表指針偏離刻度零位，其誤差有時達(dá)到2°左右。面對這種情況，一般需要儀表斷電并重新上電讓步進(jìn)電機再次歸零后才能恢復(fù)正常，嚴(yán)重影響指針儀表的使用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種優(yōu)化的歸零算法，使得無論指針起始位置在何處，都能夠快速、準(zhǔn)確的回到同一位置(刻度零位或作為刻度零位的基準(zhǔn))，從而解決指針初始位置不同造成的歸零誤差問題，保證儀表任何情況下一次上電歸零即能正常使用。另外，某些情況下，指針在歸零之前或者快速碰壁后就處于要歸零的機械限位附近，且位置誤差很小，比如儀表具有斷電歸零之類的能夠保證上電前指針處于刻度零位處的功能，該算法稍作調(diào)整，可以在指針不抖動的情況下讓其停在更靠近機械限位的位置。

技術(shù)方案

一種指針儀表的歸零算法，指針儀表包括步進(jìn)電機、步進(jìn)電機驅(qū)動芯片、指針、儀表盤，指針安裝在步進(jìn)電機的軸上，可以在步進(jìn)電機的兩個機械限位之間轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機驅(qū)動芯片驅(qū)動步進(jìn)電機軸轉(zhuǎn)動帶動指針指示儀表盤上的刻度，儀表盤上刻度的起始位為刻度零位，歸零的目的就是讓儀表工作前指針準(zhǔn)確指向刻度零位，此時指針靠近步進(jìn)電機一側(cè)機械限位，將該側(cè)機械限位定義為歸零機械限位，將另一個機械限位定義為遠(yuǎn)端機械限位，具體歸零過程如下：

步驟1：先假設(shè)指針位于儀表工作中指針離歸零機械限位最遠(yuǎn)的位置，或步進(jìn)電機遠(yuǎn)端機械限位處；以該位置為假想零位，步進(jìn)電機由遠(yuǎn)端機械限位向歸零機械限位旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)；

步驟2：步進(jìn)電機向歸零機械限位方向快速轉(zhuǎn)動X°，保證指針碰壁后反彈停在歸零機械限位附近；其中X°＞儀表工作中指針和歸零機械限位之間可能出現(xiàn)的最大角度，或者取兩個機械限位之間可轉(zhuǎn)動的最大角度；

步驟3：以當(dāng)前位置為假想零位，步進(jìn)電機由遠(yuǎn)端機械限位向歸零機械限位旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)；

步驟4：步進(jìn)電機分多次向歸零機械限位方向轉(zhuǎn)動，每次時間僅持續(xù)若干毫秒；