JPS5825272B2 - 表示要素のための駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単独に、または小さいグループの中でまたは
大型表示装置の一部として使用される電磁式指示計要素
の動作に関する。

本出願より以前にはそのような探求は何ら行なわれては
おらず、本出願人が知っている従来のもつとも近いもの
は以下にあげる本出願人の特許だけである。

そのような指示計要素は、２つの対称的な色を付けられ
た面の一方を選択して表示して、個々の要素が表示する
面の配列すなわち組合わされた視覚的効果によって情報
を表示または書＜″ように設計されている。

回転可能なように取付けられたそのような要素は磁石を
支持していて、磁石の向きが磁化可能な部材すなわち極
片によって制御されるようになっている。

すなわち極片の磁化の向きが巻線によって決定されて、
このとき生じる磁界によって、対応する要素の向きが磁
化の向きに一致するように制御される。

上述した型式の電磁要素は、１９６９年９月２３日付米
国特許第３４６９２５８号、１９７６年８月１７日付米
国特許第３９７５７２８号、１９６４年７月１４日付米
国特許第３１４０５５３号、１９７１年１２月７日付米
国特許第 ３６２４９４１号、１９６８年１月３０日付米国特許第
３３６５８２４号、１９６７年１月３日付米国特許第３
２９５２３８号、１９６７年２月７日付米国特許第３３
０３４９４号、１９７３年８月２１日付米国特許３７５
４２４５号に示されている。

ここに説明する本発明の実用的価値はこれらの特許のい
くつかに示された装置に接続したときに最も効果的に発
揮される。

本発明は上掲した特許に示されている型式の、回転可能
なように取付けられた円板に適用することを主目的とし
ている。

しかし本発明は、円筒または球形であり、そして／また
は固定された揺動軸を持たない電磁作動式表示要素にも
適用できる。

そのような型式の電磁式表示装置または指示計要素は１
９６９年９月２３日付米国特許第 ３４６９２５８号および１９６９年３月１３日付米国特
許第３４４４５５１号に示されている。

また本発明はたとえば１９７０年１１月３日付米国特許
第３５３７１９７号に示されているような、円板の代わ
りに可動レバーを使用している装置にも適用できる。

本発明を適用できる、円板以外の表示装置は、円板の場
合と共通した次のような特性をもっている。

すなわち表示要素が異なる外観を生じるように２つの方
向の間を動くことができること、および表示要素と（に
動くことのできる磁石と、反転可能で、永久磁化の可能
な材料でできた極片と、該極片を付勢する（すなわちエ
ネルギーを供給する）ためのコイルとを有していること
である。

該極片は、極片が作る反転可能な磁界の２つの方向がそ
れぞれ該表示要素の２つの方向を生じるように設計およ
び配置されている。

上述した型式および上述の特許に示されている型式の電
磁式表示要素は連続電流によって磁化されている軟鉄製
極片によってその方向を制御され得るが、はとんどの実
用的目的のためには、そのような要素は反転可能で、永
久磁化の可能な極片によって制御される。

“反転可能で永久磁化の可能な材料″とは、十分な強さ
の磁束をかけることによって磁化状態を所望の方向に反
転させることができるが、磁化のための磁束が除去され
た後も十分な残留磁気フラックスが残って、組み合わさ
れた表示要素の向きをそのままに維持するような材料を
意味している。

したがってそのような材料でできた極片の磁化または磁
化状態の反転は、組み合わされたコイルに短い電流パル
スを流し、その・後はコイルに電流が流れない期間が続
くという方法で達成される。

電流が流れていない期間中は、電磁作動式要素は極片の
残留磁気フラックスによって、その前のパルスの極性に
対応した方向に保持される。

表示または指示されている情報を変えたいときは、極片
の中に選択された極性の磁化状態を生じるような方向に
次の電流パルスがコイルに供給される。

ここでさらに説明を加えておくと、非常に多くの表示要
素にまたがるような配列の場合は、特定の極片がすでに
希望の方向に磁化されていようといまいと無関係に、各
極片について、要素の希望の方向を生じるような磁化状
態が生じる方向に、対応するコイルにパルスが供給され
る。

本発明はこの後者のモードで作動する表示装置を取扱う
。

本発明の利点は、コイルの中を選択された方向に流れる
所定電圧のパルスに対して、このコイルと組み合わされ
た極片がこのパルスの方向に対応する方向にすでに磁化
されている場合の方が、コイルの中の電流の向きが極片
の磁化状態を切換えるような向きである場合より、電流
の立ち上がりが速いことである。

電流の立ち上がり時間を検出して、その結果、問題にな
っている表示要素の磁化方向が切換えられたのか、そう
でないのかについての情報を得ることによって、間違っ
た切換えを検出できる。

すなわち情報を“書＜際の誤りを検出できる。

さらに、表示装置上に“書かれている″情報は符号をブ
ランク状態にすることによって、すなわち各要素が同じ
色（または別の所定の模様）を表示するように各要素に
パルスを供給することによって決定される。

そのような一様な色（または所定の模様）を生じるよう
にパルスを供給することによって、上述の検出方式を利
用して、どの要素が切換えられ、どの要素が切換えられ
なかったのかを決定でき、したがってどの要素が一方の
色で、どの要素がもう一方の色であったかを決定できる
。

明らかに、検出された情報は記録したり、あるいは情報
を（もしこれが正しい場合は）再び表示装置上に書くの
に使用したりできる。

したがって本発明の目的は、電磁式表示要素と、その反
転可能で永久磁化の可能な極片に磁化電流パルスを供給
するための手段と、パルスの磁化電流特性から、極片が
すでに電流の方向に磁化されていたのか、それとも電流
によって逆向きに磁化されるのかを決定するための手段
とから成る装置を提供することである。

本発明の好ましい実施例について添付図面を参照しなが
ら以下に説明する。

第１図について説明すると、円板１０はブラケット１２
上に揺動可能なように取付けられていて、それと一緒に
回転できる。

磁石１４が円板１０と一緒に回転するように取付けられ
ていて、円板の回転軸心に垂直で、かつ円板自体に対し
ても垂直な磁気軸を形成するように選ばれている。

極片１６がブラケットと同じ基台（図示されていない）
上に支持されている。

極片１６は磁石１４および円板１０の向きを制御する磁
界を生じるような向きと配置になっている。

極片の磁化を制御するために極片の周囲に付勢コイル１
８が巻かれている。

極片は前述し、勘定したような反転可能で永久磁化の可
能な材料でできている。

したがって所定の電圧のパルスをコイル１８にかけるこ
とによって、極片が、選択された極性に切換えられて磁
化される。

パルスとパルスの間には何の信号も要らない。第２図は
第１図の形式の要素を７行５列の形に全部で３５個並べ
たモジュールである、表示装置の一部分を示す。

これは要素の円板をその暗い側面または明かるい側面を
表示するように選択して付勢することによって文字また
は数字を作るものである。

図示したモジュールは文字“Ｂ ｎを表示している。

図示したモジュールが文字“Ｂ ＩＩの後で文字“Ｐ
ＩＩを表示するように付勢する場合には、５行目および
６行目の右端の要素と７行目の中央の３個の要素を除い
て、残りのすべての要素は付勢状態をそのままにして、
したがってそれぞれの極片の磁化の方向もそのままにし
ておけばよいということに注意しておけば以下の議論が
理解しやすくなるであろう。

第３図は極片に対するＢＨ曲線を示すっコイル１８に電
流が流れていないときは、極片の磁化の方向は表示され
る円板の色に従って点ＪまたはＬによって表わされる。

いま磁化が点Ｊで表わされる方向にあると仮定しよう。

線分Ｊ−０が残留磁気フラックスの強さを表わすことが
わかるであろう。

極片１６の磁化を反転させる方向にコイル１８にパルス
が加えられると、極片１６の磁化状態は点Ｊから点Ｍに
向かう曲線によって表わされ、次にパルスが除かれると
点Ｍから点しに向かう曲線によって表わされる。

このように極片の磁化状態は飽和状態からＨ軸上におけ
る磁束０の状態を通って点Ｍにおける逆向きの飽和状態
に向かう。

他方、極片がすでに磁化されている方向に電流パルスが
かけられると、磁心の状態は点Ｊから点Ｋに向かう曲線
に沿って移り、パルスが除去された後には点Ｋから点Ｊ
に戻る。

点Ｊでは磁心はすでに一方向にほとんど飽和しているの
で、供給されたある電圧に対する電流は、磁束の状態を
点Ｊから点Ｍに変えるときよりも点Ｊから点Ｋに変える
ときの方がずっと速く立ち上がる。

したがっである電圧を供給することによって生じる電流
の立ち上がり速度を検出することによって、コイルがそ
の前に付勢されたときの方向すなわち現在の磁化の方向
と同じ方向に付勢されたのか、あるいは逆方向に付勢さ
れたのかを決定できるであろう。

このようにして、極片が第２図に示すように文字“Ｂ”
を形成するように付勢されているときに、文字“Ｐ ９
１を生じるように極片を付勢する場合は、変化させる要
素を除いた各要素の極片に対する電流は比較的速く立ち
上がり、白から黒に切換えられる５個の要素に対する電
流の立ち上がりはそれより遅くなる。

電流の立ち上がりを検出するための好ましい手段を、コ
イルを付勢するための手段と関連させて次に説明する。

要素が数百側または数十個配列されている場合にコイル
を付勢するための手段は回路の乗算を含むが、ここでは
１個のコイル１８を付勢する回路に関連させて本発明を
説明する。

第５図は節２２と２４の間に接続されたコイル１８を示
す。

正電圧源Ｂ＋が抵抗Ｒ１を介してＰＮＰトランジスタＱ
１のエミッタに接続されている。

トランジスタＱ１のコレクタはコイル１８を介してＰＮ
Ｐ ）ランジスタＱ４のエミッタに接続されている。

トランジスタＱ４のコレクタは負電圧Ｂ−に接続されて
いる。

同様に電圧源Ｂ＋は抵抗Ｒ２を介してＰＮＰ）ランジス
タＱ２のエミッタに接続され、トランジスタＱ２のコレ
クタはコイル１８を介してＰＮＰ）ランジスタＱ３のエ
ミッタに接続されている。

トランジスタＱ３のコレクタはＢ−に接続されている。

コイルに付勢電流を“Ａｌ１の向きに供給したいときは
、トランジスタＱ２およびＱ３のベースに負のパルスを
供給してこれらのトランジスタな導通状態にし、そして
所望の磁化を生じるのに必要な時間の間だけ、後述する
制限を受けた電流を流す。

Ｑ２およびＱ３が導通状態になるとコイルの中を電流が
“Ａｌｌ０向きに流れる。

付勢電流の大きさは抵抗Ｒ２における電圧降下によって
測定する。

パルスが終わると、Ｑ２とＱ３の導通状態も止み、コイ
ルを流れる電流も止む。

同様に、コイルを“Ｂ ｔ＋の向きに付勢したいときは
、トランジスタＱ１とＱ４のベースに負のパルスを供給
して、コイル中を“Ｂ”の向きに流れる電流の大きさは
抵抗Ｒ１における電圧降下によって測定する。

抵抗Ｒ１のＢ＋と反対の側はトランジスタＱ７およびＱ
５を有する比較器に接続されている。

Ｒ１に電流が流れていないときは、Ｑ７は導通状態であ
り、Ｑ５は導通状態ではない。

Ｑ５のベース電圧がＱ７のベースに供給された基準電圧
によって決まる十分に低い値に達すると、Ｑ５が導通状
態になってタイマＴＢに信号を送る。

Ｑ７のベースにおける基準電圧は、極片の極性を（もし
必要ならば）切換えるためにコイルを付勢するのに必要
なレベルにこの基準電圧がほぼ達したときにＱ５がター
ンオンするように選択される。

同様にＲ２のＢ＋と反対の側はトランジスタＱ６および
Ｑ８から成る同様な比較器に接続されている。

第４図は、パルスの電圧レベルが、電流をレベルＬで表
わされた、磁心を切換えるのに必要なレベルに徐々に到
達させるのにちょうど十分な電圧レベルであるときの、
時間に対する電流の立ち上がり状態をグラフＡおよびＢ
の形で示している。

曲線Ａは極片がすでに正しい向きに磁化されている場合
のものであり、曲線Ｂは磁化の向きを切換えた場合のも
のである。

（第４図では時間軸の尺度は大幅に引き伸ばされており
、パルスの終端における電流の減少の様子は第４図の右
の方にも図示されていない。

）曲線ＡおよびＢで表わされた電流の立ち上がり時間は
検出のための時間微分を示しているが、曲線ＡおよびＢ
が平担であるために電流立ち上がり時間の首尾一貫した
検出のための設計は困難である。

必要な電圧よりずっと大きい電圧、たとえば３オームの
負荷に２アンペアの電流を流すのに２８ボルトの電圧を
かけると好ましいことがわかった。

この場合の時間に対する電流の立ち上がりの状態は、極
片がすでに正しい向きに磁化されている場合は曲線Ｃの
ようになり、極片が前取って逆向きに磁化されている場
合は曲線りのようになる。

これらの急峻な曲線ＣおよびＤはレベルＬを越えるまで
ほぼ直線であり、タイマによって時間ＴＣ（たとえば１
００ミリ秒）と時間ＴＤ（たとえば３００８１７秒）と
の差を容易に検出できる。

この装置では、この高電圧がもし維持されると多くの場
合は装置が燃損してしまうので、その後のパルスの持続
時間の間は電圧および電流を制限することが必要である
。

これを達成するための方法はたくさんあるが、一つの方
法は、ノード２２および２４から接続線を出してそれぞ
れの信号を制御装置（図示されていない）に送ることに
よって、電流がレベルＬ（この場合は２アンペア）に到
達した後のパルス持続時間中は電流をレベルＬより少し
上側の値に制限しておくことである。

２本巻を使用できることに注意されたい。

すなわち一方の巻線が一方向への付勢を目的として、ト
ランジスタＱ１とＱ４の間の回路の中に接続され、他方
の巻線が逆方向への付勢を目的としてＱ２とＱ３の間の
回路の中に接続され、そしてこの両回路が独立になって
いて、図示のような検出手段を有している。

コイルという用語は前述した米国特許第 ３９４２２７４号または第３１４０５５３号に示されて
いる磁気フルループまたは磁気パートループを貫通する
直線状針金も含んでいることに注意されたい。

タイマＴＢおよびＴＡは電流の立ち上がり時間ＴＣまた
はＴＤが曲線Ｃまたは曲線りに対応するものかどうかを
決定するために論理または弁別手段を内蔵するように設
計されている。

したがって前述したように第２図のＢからＰに変化する
場合に、電流の速い立ち上がり（すなわち曲線Ｃ）を検
出するには５行および６行目の最後の要素と７行目の中
央の３個の要素とを除いた残りの各要素を“書（″とき
の立ち上がり時間ＴＣを検出すればよい。

除かれた５個の要素は、極片の磁化が切換えられるため
に、遅い電流立ち上がり時間、すなわち曲線りの時間Ｔ
Ｄを示す。

したがって立ち上がり時間として検出された結果が、書
かれる模様から期待される立ち上がり時間とずれている
場合は、このずれが誤り信号の発生に使用される。

誤り信号はたとえば所望の要素の書き直し、または表示
装置のブランキング（すべての要素を一つの色に変えて
しまうこと）を生じさせるのに使用される。

本発明の検出方法は符号の状態が何であったかを“読取
る″のにも使用できる。

第２図に示すように“Ｂ′”が出ているときに、符号要
素のための駆動手段は表示装置を“ブランク状態にする
″ように、すなわち各要素をその暗い方の側部を出すよ
うに付勢するように電流を供給される。

この結果、図示した検出手段を使用した場合は、黒（な
っている要素はすでに磁化されている方向に付勢されて
それぞれ電流立ち上がり時間ＴＣを生じ、白くなってい
る方の要素は逆方向に付勢されてそれぞれ電流立ち上が
り時間ＴＤを生じる。

検出器は黒い各要素に対しては速い立ち上がり時間を検
出し、白い各要素に対しては遅い立ち上がり時間を検出
する。

これらの検出時間から、どんなメツセージが書かれてい
たかを制御手段が決定できる。

もし希望するならば検出結果を記録しておいて、ブラン
ク状態になった符号を書き直すのに使用できる。

ここに説明した検出手段および方法は極片の磁気状態だ
けを検出するものであって、円板の機械的位置は検出し
ないことに注意しなければならない。

もし円板が重なったり、はずれて落ちてしまっていると
きは、円板は極片の磁気状態には応答しない。

したがって本発明は要素の極片の磁気状態を検出するが
、極片の外観までは必ずしも検出しない。

本発明は第５図に示した検出手段だけに限られるもので
はなく、立ち上がり時間を弁別するための他のいかなる
手段も利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と一緒に使用される代表的な電磁作動円
板を示す。 第２図は第１図に示すような要素から形成された表示装
置のモジュールを示す。 第３図は極片のＢ−Ｈ曲線である。 第４図は電流一時間特性を示すグラフである。 第５図は磁化回路の電流特性を検出するための回路を示
す。 １０・・・・−・円板、１４・・・・・・磁石、１６・
・・・・・極片、１８・・・・・・コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両側にはっきりと異なる色が付けられていて、回転
   可能に取付けられている表示要素のための駆動装置であ
   って、該表示要素と一緒に回転して回転軸心を横切る磁
   気軸を形成する磁石と、反転可能で永久磁化の可能な材
   料でできた極片であって、該極片が作る反転可能な磁界
   によって該表示要素が２つの反対向きの方向をとること
   ができるようになっている極片と、該極片を付勢するた
   めのコイルとを有する駆動装置において、 電圧の印加により生ずる該コイルを通る電流を検出する
   ため該コイルへの該電圧の印加に応答する手段と、 該電流の検出に応答して該電流が該極片の磁界を反転す
   るのに必要な切換値に達する時間を判定するための手段
   と、 該電圧の印加から該切換値に到達する時間までの期間を
   計時する手段とを具備し、 該電圧が該極片における残留磁気フラックスを増大させ
   たか、それとも反転させたかが、上記計時によって判定
   される ことを特徴とする駆動装置。