(57)【要約】本発明は、入力値の視覚表示に関し、視覚表示のあらゆる予め定めた特性を与えられることができる計器を提供する。交差コイル計器が提供され、前記交差コイル計器は、計器用のドライバ（４）を備え、デジタル入力端子（１）と、入力値／出力値のマップ（２０、２１）として記憶された計器の予め定めた特性と、デジタル・メモリ（３）と、マイクロプロセッサ（２）とをさらに備え、前記入力値は、交差コイル計器によって視覚的に表される値であり、前記出力値は、入力値を視覚的に表すために、交差コイル計器に加えられる値であることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計器のドライバ（４）を備える交差コイル計器であって、
デジタル入力端子（１）と、
入力値／出力値のマップ（２０、２１）としてデジタル・メモリ（３）に記憶された計器の予め定めた特性と、
半導体ベースの論理（２）とを備え、前記入力値が、交差コイル計器（５）によって視覚的に表され、前記出力値が前記入力値を視覚的に表すために、交差コイル計器（５）に加えられる値であることを特徴とする交差コイル計器。
【請求項２】
前記半導体ベースの論理（２）が、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールド・プログラム可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ｒｏｍ、ｐｒｏｍ、ｐｉｃ、ｄｓｐを備える半導体ベースの論理のグループから選択される請求項１に記載の交差コイル計器。
【請求項３】
前記特性が線形である請求項１〜２に記載の交差コイル計器。
【請求項４】
前記特性が非線形であり、出力スケールが非線形である請求項１〜３に記載の交差コイル計器。
【請求項５】
アナログ入力端子（６）、そのアナログ入力端子（６）に接続されたアナログ・デジタル変換器（７）、前記デジタル入力端子（１）を備える請求項１〜４に記載の交差コイル計器。
【請求項６】
前記計器の指示具が、３６０度を超えて回転することができる請求項１〜５に記載の交差コイル計器。
【請求項７】
前記計器が照明され、随意選択で、前記半導体ベースの論理が、前記計器の前記照明を暗くするための手段を備える請求項１〜６に記載の交差コイル計器。
【請求項８】
交差コイル計器の予め定めた特性を得る方法であって、
半導体ベースの論理（２）によって入力値を読み取るステップと、
前記入力値と前記予め定めた特性を表すデジタル・メモリ（３）の情報を使用して新しい値を計算するステップと、
前記交差コイル計器の前記ドライバ（４）に対する入力信号として、前記新しい信号を使用するステップとを含む方法。
【請求項９】
前記半導体（２）に基づく論理が、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールド・プログラム可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ｒｏｍ、ｐｒｏｍ、ｐｉｃ、およびｄｓｐを備える半導体ベースの論理のグループから選択される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
交差コイル計器の特性を変更する方法であって、
入力値を読み取るステップと、
デジタル・メモリ（３）に記憶されている較正点によって、新しい値を計算するステップと、
前記新しい値を前記交差コイル計器のドライバ（４）に加えるステップとを含む方法。
【請求項１１】
交差コイル計器のデジタル・メモリ（３）の入力値／出力値のマップ（２０、２１）を決定する方法であって、
いくつかの入力値と前記計器の望ましい対応する角度とを選択し、入力値と望ましい対応する角度との各対について、前記望ましい角度が得られるまで前記計器の前記入力値を調節し、
前記マップの前記入力値として実際の角度に対応する値を選択するステップと、
前記マップの前記出力値として、前記入力値を選択するステップとを含む方法。
【請求項１２】
前記望ましい角度が得られるときを検出するために、カメラを使用するステップを含む請求項１１に記載の入力値／出力値のマップを決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定めた特性を有する交差コイル計器、およびそのような特性を計器に与える方法に関する。より具体的には、本発明は、高度に線形の特性、またはスケールの異なる領域において異なる定数を有する線形性を備える特性を有する交差コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
高度線形特性を有する従来の計器は可動コイル計器で製造される。これは高度線形特性を有する可動コイル計器は高価なので不利である。さらに、可動コイル計器の指示具は、ワイヤが回転装置に接続されるので回転が限定される。可動コイル計器に関する他の欠点は指示具が軽量でなければならないことである。これにより、計器は静電気に鋭敏になり、また機械的応力に対し脆弱になり、このために、計器の較正が変化することがある。
【０００３】
従来の交差コイル計器は様々な測定や表示の目的で使用される。たとえば、プロセス指示では、電圧計や電流計と同様に舵角インジケータなどとして、液体のレベルまたは温度を測定する。交差コイル・タイプの計器は、周囲に複数のコイルが交差配置されている可動永久磁石を含む。測定される量に基づく電流がコイルを通過し、これにより、複合磁場が生成される。針を有する可動永久磁石は、生成される複合磁場のために回転する。既知の交差コイル可動磁石測定計器はコアを有し、このコアは巻線形態として使用され、コアの内部で移動磁石が回転できるように支持される。コアの一端から延長部が突出し、突出部に可動磁石のシャフトが位置し、磁石は延長部の外に延びる指示具を受ける。そのような既知の交差コイル計器は、ある程度線形であるが、高度に線形でかつ精確な表示が必要とされる場合、適用できない。偏向角度が９０°より大きい応用分野では、計器の一象限における較正は、計器の他の象限における較正を相殺することがある。そのような較正の問題のために、線形性を達成することが困難になることがある。他の応用分野では、高度に非線形の特性を有することが望ましい。これは、計器が、高分解能を有する低い値や低分解能を有するより高い値を示さなければならない場合である。既知の交差コイル計器の特性を容易に変更する方法はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、事前に定めることができる特性を有する交差コイル計器を提供することである。そのような計器は、電気入力値を受信して、その値を予め定めた偏向角度で視覚的に表示することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、計器用のドライバを備える交差コイル計器によって達成され、計器はさらに、デジタル入力端子と、入力値／出力値のマップとしてデジタル・メモリに記憶された計器の予め定めた特性と、半導体ベースの論理とをさらに備え、前記入力値は交差コイル計器によって視覚的に表される値であり、前記出力値が入力値を視覚的に表すために、交差コイル計器に加えられる値であることを特徴とする。この応用分野では、マイクロプロセッサという用語は、半導体論理の一般的な用語として使用される。デジタル・メモリにある入力値／出力値のマップは、いくつかの較正点であり、これらの較正点は、入力値を、計器のドライバに送られる新しい値に変更するために、マイクロプロセッサによって使用される。値がデジタル・メモリにない場合、マイクロプロセッサは、２つの既存の較正点から実際の値の両側に新しい値を補間する。
【０００６】
本発明は、入力値の視覚表示に関し、視覚表示のあらゆる予め定めた特性が与えられる計器を提供する。本発明の計器は、すでに較正された入力値に依存するが、センサから受信した値など、入力値を較正するために、当業者には既知の追加の特徴を有する計器を提供することも可能である。
【０００７】
本発明の使用により、低コストの交差コイル計器を使用し、一方、計器の高度線形性または他の予め定めた特性を依然として達成する可能性が与えられる。さらに、本発明の使用により、静電気や振動の影響を受けにくい重量のある指示具を使用することが可能になる。計器が製造されるとき、使用される特定の交差コイル計器または使用される特定のタイプの交差コイル計器に対して、較正点を適応させることができる。デジタル入力端子の使用により、ＣＡＮバス、ＮＭＥＡバス、またはＭＯＤバスなど、いくつかのバス・プロトコルの可能性が可能になる。
【０００８】
本発明の他の実施態様では、前記半導体ベースの論理は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールド・プログラム可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ｒｏｍ、ｐｒｏｍ、ｐｉｃ、ｄｓｐを備える半導体ベースの論理のグループから選択される。半導体ベースの論理のタイプの選択は、速度や、論理がプリント板に取り付けられている間に論理をプログラムできるなどの他の特徴に対する要求に依存する。
【０００９】
本発明の他の実施態様では、予め定めた特性は線形である。
【００１０】
本発明の他の実施態様では、予め定めた特性は非線形であり、したがって、計器の出力スケールは非線形である。これは、スケールのある部分において高分解能を有し、かつスケールの他の部分においてより低い分解能を有することが必要である場合、有利である。これは、５０Ｈｚや６０Ｈｚの付近において周波数を高精度に読み取ることが必要である一方、その周波数間の周波数は、より低い精度で読み取ればよい場合などである。
【００１１】
本発明の他の実施態様では、交差コイル計器は、アナログ入力端子とアナログ・デジタル変換器を備える。変換器は、アナログ入力端子とデジタル入力端子との間に接続される。本発明のこの実施態様の使用により、計器をアナログ信号に直接接続することが可能になる。
【００１２】
本発明の他の実施態様では、計器は照明され、マイクロプロセッサは、計器の照明を暗くする手段を備える。いくつかの応用分野では、たとえば船舶のブリッジ上では、周囲の照明が変化するとき、計器の照明を変化させることが必要である。夜間は、ブリッジにいる人の夜景を維持するために、計器の照明を弱くすることが必要である。
【００１３】
本発明の他の実施態様では、前記計器の指示具は、３６０°を超えて回転することができる。これは、回転駆動システムを有する船舶のプロペラ位置インジケータ、または列車の様々な計器において特に有用である。
【００１４】
計器においてマイクロプロセッサを使用することにより、低コストで計器に機能を追加することが可能になる。本発明の他の実施態様では、計器は、エラー検出手段、エラー指示手段、試験ルーチン手段、またはずれ調整もしくは自己較正などのエラー訂正手段を備える。
【００１５】
たとえば、マイクロプロセッサは、交差コイル計器のワイヤへの電流を測定することができる。電流が予測サイズを有さない場合、マイクロプロセッサは、エラー指示手段の使用を示す。プロセッサは、損失入力など、無効な入力を検出することもできる。計器は、監視として作用する他のプロセッサを備えることもできる。この場合、第１プロセッサは、すべてが機能していることを示す信号を規則的な間隔で送信しなければならない。監視が予測信号を受信しないと、エラーを指示する。エラー指示手段は、計器内の音声信号または光信号とすることができる。信号は、外部システムまたは用いられている交差コイル計器自体によって信号を処理することができるように、デジタル・インタフェースで送信することができる。計器自身で使用する場合、指示具が、車のウォッシャのように一方の側から他方の側にゆっくりなど、特定のエラーパターンで移動させると、エラーを容易に検出可能である。
【００１６】
試験ルーチン手段は、始動時など試験ルーチンが実行されているとき、または試験ルーチンの実行が手動で要求されたとき、指示具をいくつかの予め定めた位置に移動させることによって計器が正確に較正されていることをユーザに確かめさせることができる。すなわち、ユーザは、計器が正確に較正されていることを確認することができ、最終的に、計器の較正を開始することができる。
【００１７】
エラー訂正手段は、ディスクが指示具と共に回転するような方式で、交差コイル計器に取り付けられたディスクを備える。代替として、ディスクは、指示具と同一とすることができる。ディスクは、いくつかの穴を備える。ＬＥＤと光センサを用いて穴がＬＥＤと光センサとの間に位置するときを検出することができる。この情報を使用することによって、マイクロプロセッサは、いくつかの予め定めた位置に対する指示具の位置を制御することができる。この情報を使用して、自動的に、またはユーザからの要求時に、計器を再較正することができる。マイクロプロセッサは、指示具が全く移動しないか否かについて判定することもできる。もし移動しない場合、マイクロプロセッサは、たとえば大電流を短時間使用することによって、指示具のアンフリーズを試みることができる。
【００１８】
本発明の他の実施態様では、計器の背景が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むことがある。ＬＣＤを、スケールを変更するために使用することができる。これは、測定単位を変更する場合に必要とされる。ＬＣＤの使用により、指示具からアナログ読取りと共にデジタル読取りを得ることも可能になる。
【００１９】
本発明は、具体的には、入力値を読み取ることによって交差コイル計器の特性を変更し、デジタル・メモリに記憶されている較正点によって新しい値を計算して、新しい値を交差コイル計器のドライバに加える方法をも開示する。デジタル・メモリに記憶されている較正点は、使用される交差コイル計器の特定のタイプに特有とすることができ、または使用される個々の交差コイル計器に特有とすることもできる。入力値を読み取り、新しい値を計算するプロセスは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールド・プログラム可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ｒｏｍ、ｐｒｏｍ、ｐｉｃ、またはｄｓｐなど、半導体論理によって実装することができる。較正点は、計器の視覚ディスプレイの予め定めた特性を得るために使用される。較正点は、計器によって視覚的に表される入力値を出力値にマッピングし、出力値は、計器の必要な偏向を得るために、交差コイル計器に加えられる。
【００２０】
本発明は、具体的には、いくつかの入力値と望ましい対応する角度とを選択し、入力値と望ましい対応する角度との各対について望ましい角度が得られるまで計器の入力値を調節するステップと、実際の角度に対応する値をマップの入力値として選択するステップと、マップの出力値として入力値を選択するステップとを含む交差コイル計器のデジタル・メモリの入力値／出力値のマップを決定する方法をも開示する。この方法は、マップが各単一の交差コイルに特有であるように、各単一個々の製造計器に適用することができ、また、この方法は、特定のタイプの交差コイル計器の平均に適用することができる。後者の応用分野は、より安価であり、特定のタイプの異なる個々の交差コイル計器の特性が互いに大きくは違わないことが既知であるとき、有用である。これは、計器の大規模なシリーズが同じ機械で生産される場合とすることができる。
【００２１】
本発明は、具体的には、所望の角度が得られるときを検出するためにカメラを使用するステップを含むことである方法をも開示する。カメラの使用により、較正のコストを低減することができるが、その理由は、各単一の計器について、生産時に較正を自動的に実施することができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、添付の図面を参照して、単に例示として記述される。
【００２３】
図１に示す本発明のブロック図では、デジタル入力端子１は、マイクロプロセッサ２に接続されている。マイクロプロセッサはメモリ３に接続されている。メモリ３は、入力値がドライバ４に送られる前に、端子１からの入力値を処理するためにマイクロプロセッサによって使用される入力値／出力値のマップを含む。ドライバ４は交差コイル計器５を駆動する。ドライバ４は、マイクロプロセッサ２から受信した信号を、異なる位相を有するアナログ信号に変換する。異なる信号間の角度により、交差コイル計器の指示具が、同じ角度で位置決めされることが理想的である。交差コイル計器５は、異なるタイプとすることができる。たとえば、計器の指示具は、９０度、２４０度、または３６０度を超えて回転することができる。交差コイル計器５は完全ではないので、指示具の角度がドライバ４から受信される信号間の角度と常に同じではない。デジタル入力端子は、たとえば、直列、並列、マイクロプセッサまたはバス・システムとすることができる。マイクロプロセッサ２は、プロセッサの速度、価格、またはプロセッサの他の機能の複雑さなどに対する要求に応じて、ＦＰＧＡ、ＰＲＯＭ、４０００ファミリからの簡単な論理、ＰＩＣ、マイクロコントローラ、またはＤＳＰなどの任意の半導体ベースの論理とすることができる。メモリ３は、揮発性または不揮発性とすることができ、計器の予め定めた特性を達成するために必要な入力値／出力値のマップを含むように十分大きくなければならない。メモリはプリント板に取り付けられた状態でプログラム可能可能であることが有利である。すなわち、メモリがＰＩＣまたはマイクロプロセッサに組み込まれた状態で可能とすることである。
【００２４】
本発明の一実施形態は、アナログ・デジタル変換器７とアナログ入力端子６を備えている。アナログ入力端子６で、計器をアナログ源に直接接続することが可能となる。随意選択のデジタル・インタフェース１０１が、メモリ３の内容などの計器の読取りまたは計器からの他の情報を、ＣＡＮバス、ＭＯＤバス、ＮＭＥＡバス、またはシリアス・バス・システムなどのバス・システムで、他のアクセサリに伝達する手段となっている。随意選択デジタル・インタフェース１０１は、初期のまたはあらゆる後の較正または確認に使用することもできる。計器から情報を読み取ることができるといことは、計器が較正外れにあると分かった場合に有利である。その情報を、エラーを追跡したり、または交差コイル計器の物理的な振舞いが時間と共にどのように変わったかに関する情報を得るために使用することができる。
【００２５】
計器の照明を制御する随意選択の手段として、照明の制御信号を受信するデジタル入力端子１０６が計器の照明を駆動するドライバ１０３とともに用意されている。システムは、アナログ・デジタル変換器１０２やアナログ入力端子１０５で照明１０４のアナログ制御信号を受信するように拡張することができる。
【００２６】
図２は、特定の交差コイル計器の予め決めた表示を行うために使用される入力値／出力値のマップを示す。計器によって視覚的に表される値が第２列２０に位置する。これは、センサとすることができる源から受信された入力値である。出力値は、第１列２１の値である。これは、交差コイル計器が第２列２０の対応する値を視覚的に表すために、交差コイル計器に加える必要のある値である。プロセッサ２が、たとえば１５４の入力値を受信すると、入力列２０の表の値を探し、次いで、出力列２１から、この場合は１５７．５である対応する出力値を出力する。入力値が表にない場合、プロセッサは、出力信号を得るるために、補間を実施する。この補間は、線形関数、指数関数、正弦波関数、または他の関数とすることができる。
【００２７】
図３において、入力値は、円１０によって表される。出力値は、曲線１１によって表される。入力値円１０の上の点１３を表示しなければならないとき、出力値の曲線１１は、対応する点１３’を有する。これは、交差コイル計器の指示具の正確な表示のために、ドライバを経て表示交差コイル計器に加えられなければならない値を表している。メモリの空間は限定されるので、出力値は点１３および１３’に制限される。たとえメモリが限定され、メモリは安価であっても、視覚表示の必要な精度を得ることが必要であれば、非常に多数の点が存在することができる。曲線１２は、補間された出力値を示し、補間出力値は、より多くの点が使用されるとき、当然より良好になる。
【００２８】
図４において、マップは、出力値２２の追加の組によって拡張される。そのような拡張マップの使用は、計器が指示具の移動方向に関して異なる方式で読み取るとき、有用である。本発明の一実施形態では、プロセッサは、指示具の移動方向を決定する手段を備え、一方向については１組の出力値２０に基づいて、他の方向については他の組の出力値２２に基づいて、出力値を計算する。
【００２９】
図５において、図は、ドライバ４に接続された交差コイル計器５を示す。マイクロプロセッサ２はＰＩＣであり、アナログ・デジタル変換器を備える統合メモリ・アナログ端子６を有する。図には、使用された構成要素のリストがある。
【００３０】
適切な力が交差コイル計器の指示具に加えられることを保証するために、本発明の他の実施形態が提供される。この実施形態は、指示具が所与の力で所与の角度に保持されるようにするために、交差コイル計器が指示具の角度に関して非線形性を有し、かつ、異なる信号強度が異なる交差コイル計器に異なる角度で加えられなければならないということを考慮する。この実施形態では、適切な信号を計器に提供するために必要な情報をドライバが得るように入力値／出力値はベクトルである。
【００３１】
限定された数の入力値１０’が完全な円１０の上に表されている例を図６に示す。この図では、円の直径は、指示具を適切な位置に維持するはずである力を表し、角度は、交差コイル計器の指示具によって視覚的に表されるはずである値として表されている。曲線１１の上の出力値１５’は入力値１５に対応する。入力値点１５と出力値点１５’の両方ともベクトルである。このマップを使用して、入力値がドライバを経て交差コイル計器に加えられる前に、入力値の角度と振幅の両方を調節することができる。たとえば、この所与のマップでは、入力値ベクトル１６が指示具によって視覚的に表されなければならないとき、出力ベクトル１６’を交差コイル計器に加えなければならない。マイクロプロセッサは、角度と振幅に関して入力を調節する。この実施形態では、使用されるドライバは、角度と振幅の両方を入力として使用する。メモリの空間が限定されるので、出力値は点１５’に制約され、入力値の数は点１５に制約される。メモリが限定され、安価でも、視覚表示の必要な精度を得ることが必要である場合、非常に多数の点が存在することができる。曲線１２は、補間された出力値を示し、補間出力値は、より多くの点が使用されると、当然より良好になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のブロック図である。
【図２】入力値／出力値のマップを示す図である。
【図３】入力値／出力値の他のマップを示す図である。
【図４】移動の方向と共に、入力／出力のマップを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の一部の概略図である。
【図６】角度と振幅の両方を備える入力値／出力値の他のマップを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2005522709.tif 000009
2005522709.tif 000010