JPH0676870U - 交差コイル式計器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特にＰＷＭ駆動に対して、入力信号変化に忠
実に対応した安定した指示特性を有する交差コイル式計
器を提供する。 【構成】 回転マグネット８を支承したボビンケース10
の外周に、略直交して巻線される線径の等しいコイル1
3, 14を備え、コイル13, 14は上下層に巻線されるとと
もに各々のコイル両端への同電圧印加により略等しい磁
界を生ずるよう巻線し、かつ下層巻線コイル14には巻線
数を調整する逆巻き部分14Ｂを有し、さらに各コイル1
3, 14のインダクタンスを略等しく設定したことを特徴
とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば自動車用の速度計等に用いられる交差コイル式計器に関す るものである。

【０００２】

【従来の技術】

交差コイル式計器は、その構造の簡易さと機械部品数の少なさおよび駆動信号 系の変更による指示特性の設定のし易さ等から様々の計測指示計器として利用さ れており、その基本的構造もボビンケース内に回転マグネットを支承し、ボビン ケースに交差コイルを巻線して各コイルへの信号変化による発生磁界でのマグネ ット制御によって指針で振らせる構成が一般的である。

【０００３】 このような交差コイル式計器にあっても、ボビンケースへのコイル巻線に構造 上の巻径の相違があり、発生磁界に変化が生ずるという問題があるため、たとえ ばコイルと直列に調整用の抵抗を接続し、あるいは実開昭６０−１７３，０７８ 号に示されるように一方のコイルに逆巻き部分を設けて抵抗値補正をするものが 提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、前記従来の交差コイル式計器構造にあっては、その交差コイルへの 電流調整を行って上下層巻線コイルの巻径差による磁界誤差を補正するものであ るため、コイル両端間やコイルへの駆動信号印加端子間の直列抵抗を等しくし、 その電流調整による発生磁界の補正はなし得るものの、いわゆるアンペアターン の同等化による調整のみであり、駆動信号が直流信号であれば効果が得られるが 、パルス信号いわゆるＰＷＭ信号駆動を行う場合に満足のいく指示特性が得られ なかった。

【０００５】 特に、最近このような交差コイル式計器の駆動方式としてマイクロコンピュー タのようなデジタル制御による小型化と少電力化が進んでおり、これに伴って交 差コイル式計器の各コイルへの制御駆動信号もデジタル処理出力をそのまま利用 し易いＰＷＭ駆動信号が用いられるようになってきたため、前述したような単純 なる電流調整をねらいとした直列抵抗値調整では入力信号に対応した充分な指示 特性が得られなくなってきた。

【０００６】 すなわち、ＰＷＭ駆動によれば、交差コイルへの通電信号がパルス変化するい わゆる交流信号になるため、各コイルの有する電気特性としてのインダクタンス 成分によって入力信号の変化に伴う実質的な通電電流に変化が生じ、入力信号の 変化に対して忠実な磁界特性すなわち結果としての指示特性が得られないという 問題を生ずることになり、駆動信号系による補正処理を必要としていた。

【０００７】 特にこのようなＰＷＭ駆動方式においては、計測値に対応した計器の指示特性 を与えるためのデジタルデータを予め内部メモリ（たとえばＲＯＭ）に記憶して おき、入力値に対応したデジタルデータに基づくＰＷＭデューティ信号に変換し て交差コイルに通電する構成が代表的であるが、デジタルデータとしてたとえば 正弦波や余弦波特性を得るデータを設定する場合、単純に対応したデューティ比 変換によるＰＷＭ駆動信号の生成が行えない。

【０００８】 つまり、交差コイルへの一方にデュ−ティ比が１：９のＰＷＭ信号を、他方に ９：１のＰＷＭ信号を与えるような場合、そのパルス周期に対し10分の１のパル ス幅を有するパルス信号と10分の９のパルス幅を有するパルス信号とでは、コイ ルのインダクタンス成分による波形立上りのなまり方が異なり、パルス幅の狭い 方が実効値として極端に小さくなって求める１：９の通電を成し得ない。特に、 ＰＷＭ駆動信号の周波数を高くすると低域でのパルス幅がきわめて狭くなるため コイルダクタンス成分によってほとんどパルス成分がなくなるという問題を有し ている。 このため、コイルダクタンス成分の影響を改善するため、予め内部メモリに記 録するデジタルデータを、その分補正したデータとして設定する煩わしい作業が 必要となる。

【０００９】 そこで本考案は、このような交差コイル式計器において、特にＰＷＭ駆動を行 うに好適な巻線コイル条件を設定することにより、入力信号に対して忠実な指示 特性が得られるようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る交差コイル式計器は、回転マグネットを支承したボビンケースに 略直交して上下層に重ねてコイルを巻線するとともに、上下層コイルのコイル線 径を等しくし、かつ下層コイルの一部を逆巻きとし、各コイル両端への同電圧印 加による発生磁界が略等しくなるようコイル巻線数を設定するとともに、各コイ ル両端間のインダクタンスを略等しくしたことを特徴とする。 また、上下層コイルの両端にはその実効値変化が略正弦波と余弦波の特性を有 するＰＷＭ駆動信号を供給することを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案に係る交差コイル式計器の略直交する交差コイルにＰＷＭ駆動信号を印 加すると、その入力信号変化である実効値変化特性の略正弦波と余弦波特性に対 応した忠実な変化特性が得られ、計測値をより正確な指示特性にて指示する。

【００１２】

【実施例】

図１は本考案になる交差コイル式計器の駆動部系と可動部系とを簡単な回路ブ ロック図にて示したものであり、たとえば自動車用速度計として利用する場合の 基本構成を示しており、計器の指示部構造を示す図２とともに説明する。 図において、走行速度に比例した周波数信号が波形整形回路を介して計測信号 入力端子１に入力され、マイクロコンピュータ等の処理部２に供給されて駆動処 理が行われる。

【００１３】 処理部２は、入力パルス信号をカウントし、所定周期毎の速度データを演算す る演算部３と、指示を与えるための正弦波と余弦波特性をデジタル値として記憶 したsin ＲＯＭ４およびcos ＲＯＭ５とを有しており、演算部３にて算出された 速度データに基づき各ＲＯＭ４，５から入力データに対応する指示データが読み 出される。

【００１４】 前記sin ＲＯＭ４とcos ＲＯＭ５とは、指示値の最小値から最大値をたとえば 256 分割したメモリに信号ピーク値を256 等分したデジタル値として記憶してお き、360 度の１周期に対して正弦波と余弦波特性で変化するようなデジタル値を 256 分割した各メモリに対応させておくことで入力される速度データの変化に対 応したメモリからのデジタル値が読み出されるよう構成している。

【００１５】 前記処理部２の各ＲＯＭ４，５から読み出された指示データはＰＷＭ変換回路 ６に供給され、このＰＷＭ変換回路６ではＲＯＭ４，５からのデジタル指示デー タに基づいて相応するデューティ比を有したＰＷＭ駆動信号を出力する。

【００１６】 交差コイル式計器の指示部７を構成する回転マグネット８を回転軸９によって ボビンケース10内に回動自在に収納し、回転軸９の先端に指針11を固着してその 下方に配置される文字板12との対比判読ができるようになっている。

【００１７】 ボビンケース10には、その外周に略直交して巻線されるコイル線形が等しい同 一素材の交差コイル13, 14を配しており、ボビンケース10には図２にて示したよ うに上下層構造でのコイル13, 14の巻線がなされ、上層コイル13の一方向巻線に 対して下層コイル14は上層コイル13に直交する一方向の主巻線部分14Ａと調整用 の逆巻き部分14Ｂとの直列接続にて構成している。

【００１８】 また、各コイル13, 14はその両端に同電圧を印加したときに略等しい磁界が生 ずるようその巻線数を設定する。この磁界発生を得るための巻線数の設定調節は 、特にコイル14の調整用の逆巻き部分14Ｂの巻線数によって容易に行うことが可 能である。

【００１９】 さらに各コイル13, 14は、その両端間のインダクタンスが略等しくなるように 構成され、前述した各コイル13, 14のインダクタンスの設定は、前述した巻線数 調整によるアンペアターン設定と同様にして実現し得る。

【００２０】 たとえば、ボビンケース10の外周に巻線されるコイル13, 14のコイル巻径は下 層巻線コイル14の径平均でもボビンケース10の外径以上に設定され、上層巻線コ イル13の径平均もそれ以上となるため、ボビンケース10の外径と回転マグネット ８の必要回転トルクを得ることを前提条件としてコイル13, 14の線径や素材によ る内部抵抗値に基づき初期設計にて所定の巻線数にての巻線設定を行い、その後 コイル両端への所定電圧印加による発生磁界強さを測定しながら各コイル13, 14 の発生磁界の等しくなる条件に各コイル巻線数の増加と減少調節を行う。

【００２１】 この調節時には、特に下層巻線コイル14の逆巻き部分14Ｂの巻線数調節にて容 易にその条件を満足する巻線数を設定できる。 こうして発生磁界が等しくなるようなアンペアターンの調整を成した後、各コ イル13, 14のインダクタンス調整を行うが、この設定は前記アンペアターンの設 定実験値に基づく巻線数と発生磁界特性グラフを作成し、その特性グラフにイン ダクタンスと巻線数の関係グラフをプロットし、各コイル13, 14のインダクタン スが略等しくなる点を選択することで可能となる。

【００２２】 インダクタンス調整のための巻線数調整によっては、アンペアターンに若干の 変化を生ずることになるが、コイル13, 14の最終巻線数が千数百ターンになるた め、インダクタンス調整のための巻線数の変更はアンペアターンの実質値にほと んど影響を与えることはない。

【００２３】 すなわち、アンペアターンに基づく各コイル13, 14の発生磁界は、論理式上Ａ ＊Ｔ（Ａはアンペア，Ｔは巻線数）であるため、巻線数Ｔを増やせばその直列抵 抗値の増加によりアンペアＡの電流値が相対的に減少し、巻線数Ｔを減らせば抵 抗値の減少によりアンペアＡの電流値が相対的に増加するため、これらの変化に 基づくアンペアターンＡ＊Ｔはほとんど変化することなくインダクタンスの調整 を行うことができる。

【００２４】 ボビンケース10の外径を14mm＊７mmに設定した場合の上下層巻線コイル13, 14 の各巻線数は初期巻線設定にて各々の直列抵抗値200 Ω程度にてアンペアターン 設定した後に、各々１割の巻線数減増調整を行うことで略等しいインダクタンス を得ることができた。 この場合、各コイル13, 14による同電圧印加での等しい磁界発生を得るために 上層巻線コイル13のターン数は少なくなる。

【００２５】 このようにして各コイル13, 14のアンペアターン設定による発生磁界とインダ クタンスを略等しくするよう設定した指示部７に図１に示した処理部２を介して のＰＷＭ変換回路６からの駆動信号を供給すると、各コイル13, 14の発生磁界に 基づく回転マグネット８の回転駆動すなわち指針11による回動指示は、入力信号 変化に応じて設定したＲＯＭ４，５の指示データに忠実な指示特性を得ることが できる。

【００２６】 これは、ＰＷＭ変換回路６から出力されるＰＷＭ駆動信号の実効値変化すなわ ち処理部２の各ＲＯＭ４，５にて設定した指示データに基づく指示値変化を与え る磁界発生に対しては、各コイル13, 14の同電圧印加での略等しい発生磁界を得 るアンペアターン設定により上下層巻きでの発生磁界誤差を吸収し、さらに入力 信号に対応したＰＷＭ駆動信号のパルス変化に基づく各コイル13, 14のインダク タンス成分に起因した逆起電力による電流変化での磁界変動（立上りのなまり） も、各コイル13, 14の略等しいインダクタンス設定により、両コイル13, 14とも 同一デューティ比信号では同一の変動となるため、こうした変動分を補償したＲ ＯＭ４，５へのデジタルデータ設定をきわめて簡素化し得、これに基づき指示特 性も求めるリニアなものとすることができる。

【００２７】 特に、図１に示したような処理部２における指示データ記録のためＲＯＭ４， ５に、本実施例のごとく全指示領域において対応する正弦波および余弦波特性の 指示データを記憶する構成に代えて、４分の１象限分の正弦波に対応する指示デ ータのみを記憶し、このデータを他の象限に正負反転や位相シフト処理を行うこ とで正弦波および余弦波特性の指示データを生成出力する象限切換回路を備える 構成とすれば、４分の１象限分の指示データのみにコイルインダクタンス成分の 影響を補正する処理を行うだけでよく、本考案のようにインダクタンスを略等し く設定することにより、各コイル13, 14に与える正弦波および余弦波特性を同時 に設定することができ、設計の簡素化とともに安定した指示特性を得ることがで きる。

【００２８】

【考案の効果】

以上のように、本考案によればＰＷＭ駆動信号の交差コイルへの印加による駆 動において、入力信号値に対しその発生磁界を設定した指示特性に忠実に対応し た特性を得られるとともに、入力信号の変化時においても入力信号値に対してき わめて良好な指示特性を得ることができ、駆動回路を交差コイル式計器の指示部 に至るまでのデジタル処理回路にて構成でき、回路構成のＩＣ化等による小型化 が可能となり少電力化とともに制御の簡素化に大きく寄与することができるもの である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の構成を示す簡易なブロック
図。

【図２】本考案に係る交差コイル式計器の指示部の実施
例を示す構造図。

【符号の説明】

２ 処理部 ３ 演算部 ４ sin ＲＯＭ ５ cos ＲＯＭ ６ ＰＷＭ変換回路 ７ 指示部 ８ 回転マグネット 10 ボビンケース 11 指針 12 文字板 13 上層巻線コイル 14 下層巻線コイル 14Ｂ 逆巻き部分

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボビンケース内に回転軸により回転自在
   に支承された回転マグネットと、前記ボビンケースの外
   周に略直交して上下層に重ねて巻線されるコイルであっ
   て、上下層の各コイルはそのコイル線径が等しく、下層
   のコイルが磁界調整用の逆巻き部分を有して直列に巻線
   される交差コイルとを備え、前記コイルはそのコイル両
   端への同電圧印加による発生磁界が略等しくなるべく各
   巻線数が設定され、かつ各コイル両端間のインダクタン
   スを略等しくしたことを特徴とする交差コイル式計器。
2. 【請求項２】 前記ボビンケースから回転軸を突出さ
   せ、この回転軸端に直交方向に伸長する指針を固着し、
   この指針の下部に文字板を配設するとともに、前記上下
   層に巻線される各コイルの両端に、その実効値変化が略
   正弦波および余弦波の特性を有するＰＷＭ駆動信号を供
   給する駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の交差イコル式計器。