专利名称：步进电机式温度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车用温度表，更具体地说它是一种步进电机式温度表。
背景技术：
现在高温汽车仪表将得到越来越广泛的应用，如美国ALLISON公司的大功率自动变速箱，价格较高，冷却变速箱内的油液容易发热，油液温度过高容易造成变速箱的损坏，为了保护变速箱，需要一种反应灵敏、高可靠性、高精度的温度表，测量温度要接近200℃。
传统的测量电路多采用热敏电阻和动磁线圈配合，对温度进行测量。这种结构存在很多的缺点如动磁线圈的非线性和离散性，热敏电阻的非线性和离散性，电源的波动，传感器和动磁线圈都要流过比较大的电流(易造成发热，进一步使指示不准确，严重时甚至由于温度过高而起火)，在准确度要求较高和测量高温时都无法通过以前设计的电路来满足要求；故现有的汽车温度仪表不能准确测量(10％都很难满足)，另外由于热敏电阻的温度—电阻特性呈现指数规律递减，在120℃以上温度时反应温度变化的电阻变化率很�。呶率比让舻缱枇鞴缌鞴笫毙阅芤膊晃榷ǎ匀让舻缱枧涠畔呷Φ姆椒ê苣炎龀筛呶�(160℃以上)、高准确度的动磁式指针温度表，以前的电路只能在准确度要求不高和测量温度不高的场合下应用，如测量汽车水温等。
为了解决汽车上相对较高温度的测量问题，专利号为03241068.9的动磁指针式温度表采用热电阻传感器，微处理器与电子技术和动磁线圈相结合的办法测量和指示高温，技术上有了较大的进步；但仍然存在一些问题如下(1)热电阻PT100温度传感器在汽车上使用需要采用双线，不能通过传感器一端直接接地，使用不方便，而且热电阻PT100的抗振动性能较热敏电阻差，难适合汽车环境；PT100温度传感器经R21、R22、R23组成的电路进入运算放大器放大后输入计算机进行测量，其代表温度的电信号采用双线传输，汽车上使用不方便，不采用双线制又易受到干扰。(2)依然采用了动磁线圈，动磁线圈的可靠性差，长期振动会造成仪表动磁线圈发卡，指示不准确等。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足之处而提供一种步进电机式温度表。它可以指示0℃-200℃的温度范围，且具有相当高的准确度。
本实用新型的目的是通过如下措施来达到的步进电机式温度表，它包括仪表罩1、刻度盘2、电路板3、夜间照明灯4、外壳5，所述电路板3包括热敏电阻温度传感器、处理电路、稳压电源、单片计算机、步进电机及指针组成的温度测量回路；热敏电阻温度传感器、处理电路、单片计算机、步进电机依次电连接，稳压电源通过输出支路与处理电路、单片计算机电连接，单片计算机与步进电机电连接，处理电路与单片计算机连接。
在上述技术方案中，所述电路板3的温度测量回路中还有一个EEPROM电可擦除存储器，所述EEPROM电可擦除存储器与稳压电源的输出支路、处理电路电连接，且EEPROM电可擦除存储器与单片计算机电连接。
在上述技术方案中，所述单片计算机具有连接标定系统和/或语音报警的接口。
在上述技术方案中，所述单片计算机具有与标定PC机连接的接口。
在上述技术方案中，所述电路板3为二层，上层电路板和下层电路板通过导电柱6及导线7电连接。
在上述技术方案中，所述步进电机8穿过轴9并用自攻螺钉10与刻度盘2连接，刻度盘2位于上层电路板上，夜间照明灯4位于下层电路板上或直接在刻度盘2，电源、温度传感器、夜间照明电源的输入也通过导电柱连接。
在上述技术方案中，所述仪表罩1与外壳5通过卡板11固定。
本实用新型具有如下优点①克服了以前电路指针偏转误差大、消耗电流大的缺陷，同时也解决了动磁指针温度表高温测量准确性差的问题。②本实用新型和PC机通讯所实现的自标定功能，消除了电子元件参数不一致带来的误差，使仪表的测量准确度大为提高；具有标定数据的存储功能。③本实用新型具有传感器断线、对地短路的指针报警的功能和语音报警功能。④解决了以前电路传感器和动磁线圈发热造成的仪表不准确和危险性问题。⑤可以指示0℃-200℃的温度范围，具有相当高的准确度(3％)，生产制造工艺简单。
图1为本实用新型步进电机式温度表的原理方框图(含标定部分)；图2为本实用新型步进电机式温度表的电路图；图3为本实用新型步进电机式温度表的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的实施情况图中1为仪表罩、2为刻度盘、3为电路板、4为夜间照明灯、5为外壳、6为导电柱、7为导线、8为步进电机、9为轴、10为自攻螺钉、11为卡板。
从附图可知本实用新型步进电机式温度表机械结构中的机芯部分采用分层结构，这样可以缩小仪表的体积，上层、下层为电路板、刻度盘位于上层电路板之上，夜间照明灯位于下层电路板上或直接作在刻度盘上。电路板采用圆形电路板结构，通过导线和导电杆建立两层电路板之间的电连接，电源、温度传感器、夜间照明电源的输入也通过导电连接杆。
本实用新型步进电机式温度表电路板是由热敏电阻温度传感器和处理电路、夜间照明电路和照明LED、稳压电源电路、单片计算机、EEPROM电可擦除存储器、语音报警电路、步进电机及指针组成的偏转、报警机构组成。
本实用新型步进电机式温度表工作时，通过传感器处理电路将反应温度变化的电阻变成0-5V的电压，然后用单片计算机测量电压，通过标定的办法来得到一些关键点温度下的测量AD值和需要的偏转角，并且将这些关键点测量到的AD值和需要的偏转角“记住”。进入单片计算机的EEPROM电可擦除存储芯片，仪表在工作的时候，每测量到一个AD值，通过AD值就可以计算出相应的偏转角，如果和这些标定点的温度相同，就取这些指针偏转角度，如果不相等，则根据AD值的范围，分段进行线性化，然后用线性插值的办法，求出相应的偏转角，从而控制表头的偏转位置，由于整个测量首先采用了标定的方法，所以指示的准确度与电源、电子元件的误差没有关系，只与仪表供电电源的稳定性有关，只要电源性能稳定，仪表的指示总是稳定的，这样就实现了仪表的高准确度。选用精度1％热敏电阻传感器，很容易达到200℃以上的高温测量，通过软件和硬件电路的合理编制，可以使电路实现高准确度和高温的指针式温度测量，适合汽车的使用环境。在精度要求不高时，也可以取消EEPROM电可擦除存储芯片，采用缺省参数，选用精度1％热敏电阻传感器，整个系统的精度也可以控制在5％以内。利用本技术还可以很容易地开发出其他汽车仪表，如机油压力表、汽车燃油表、水温表等通过测量模拟电压来反应物理量变化的汽车仪表。
本实用新型步进电机式温度表电路考虑到汽车浪涌电压对仪表的工作不利，加了浪涌吸收电路(TVS管D2)，同时设计时考虑了整个仪表的电流消耗、电压的波动范围(16V-36V范围为设计目标)，保持5V三端稳压电源输入电压差范围为6.5V--26V，合理选择调压电阻R1、R2的参数，使三端稳压器和电阻元件既发热合理，又能保持5V三端稳压电源输入电压差范围在6.5V--26V之间，使电源的输出保持稳定的5V，从而使仪表的工作电压稳定，容许汽车供电电压在很宽的范围内波动，容许电压在16V到36V的范围内工作，不影响仪表的准确度。同时符合国家标准中规定24V汽车电器系统的电源波动为22V到30V的范围。
本实用新型具有夜间指示和无传感器报警功能，夜间照明是和小灯连动的，小灯亮的时候，仪表夜间照明功能有效；无传感器报警是通过测量传感器的电压值分析得到的。传感器断线或者对地短路时，同时可以发出语音报警(“温度传感器断线、对地短路”语音信号或蜂鸣声)和指针偏转报警(指针在仪表的某个部位连续偏转)，提示驾驶人员，一旦接好传感器，报警立即消失。
本实用新型步进电机式温度表采用步进电机取代专利03241068.9中的动磁线圈，步进电机的工作不受温度、振动等环境因数的影响，工作可靠性高；采用热敏电阻取代了专利03241068.9中的热电阻，负温度系数的热敏电阻虽然在温度超过120℃以上时，温度变化1℃时电阻的变化比120℃之前减�。故潜热鹊缱栉露缺浠�1℃时的电阻变化大得多(直到200℃的时候还大10倍以上，和热敏电阻的选择有关)，可以在汽车上实现单线传感器功能，而且在实际使用中，实行传感器一端就地搭铁，温度表在汽车电器环境下工作非常稳定，实现了单线传感，更加符合汽车的使用要求；由于专利03241068.9要用占空比调节动磁线圈的偏转，最大工作电流比步进电机仪表要大40毫安，加上占空比调节干扰大，对桥路干扰严重，因而要实现宽的工作电压，需要采用两级电源，本实用新型只需要用一级稳定电源，直接将汽车的24V或12V降压到5V，工作可靠性更高。
需要说明的是对于所属领域的技术人员来说，在不改变本实用新型原理的前提下还可以对本实用新型作出若干的改变或变形，这同样属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.步进电机式温度表，它包括仪表罩(1)、刻度盘(2)、电路板(3)、夜间照明电路(4)、外壳(5)，其特征在于所述电路板(3)包括热敏电阻温度传感器、处理电路、稳压电源、单片计算机、步进电机及指针组成的温度测量回路；热敏电阻温度传感器、处理电路、单片计算机、步进电机依次电连接，稳压电源通过输出支路与处理电路、单片计算机电连接，单片计算机与步进电机电连接，处理电路与单片计算机连接。
2.根据权利要求1所述的步进电机式温度表，其特征在于所述电路板(3)的温度测量回路中还有一个EEPROM电可擦除存储器，所述EEPROM电可擦除存储器与稳压电源的输出支路、处理电路电连接，EEPROM电可擦除存储器与单片计算机电连接。
3.根据权利要求1或2所述的步进电机式温度表，其特征在于所述单片计算机具有连接标定系统和/或语音报警的接口。
4.根据权利要求1或2所述的步进电机式温度表，其特征在于所述单片计算机具有与标定PC机连接的接口。
5.根据权利要求1或2所述的步进电机式温度表，其特征在于所述电路板(3)为二层，上层电路板和第下电路板通过导电柱(6)及导线(7)电连接。
6.根据权利要求5所述的步进电机式温度表，其特征在于所述步进电机(8)穿过轴(9)并用自攻螺钉10与刻度盘(2)连接，刻度盘(2)位于上层电路板上，夜间照明灯(10)位于下层电路板上或直接在刻度盘(2)，电源、温度传感器、夜间照明电源的输入也通过导电柱连接。
7.根据权利要求6所述的步进电机式温度表，其特征在于所述仪表罩(1)与外壳(5)通过卡板(11)固定。
专利摘要步进电机式温度表，它包括仪表罩(1)、刻度盘(2)、电路板(3)、夜间照明电路(4)、外壳(5)，其特征在于所述电路板(3)包括热敏电阻温度传感器、处理电路、稳压电源、单片计算机、步进电机及指针组成的温度测量回路；热敏电阻温度传感器、处理电路、单片计算机、步进电机依次电连接，稳压电源通过输出支路与处理电路、单片计算机电连接，单片计算机与步进电机电连接，处理电路与单片计算机连接。
文档编号G01K7/22GK2750301SQ20042007690
公开日2006年1月4日 申请日期2004年10月12日 优先权日2004年10月12日
发明者刘海泉 申请人:刘海泉
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
