儀表顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種儀表系統(tǒng)包括根據(jù)感測到的參數(shù)產(chǎn)生傳感器信號的傳感器。儀表系統(tǒng)還包括電機和儀表，所述儀表具有刻度盤和由電機驅動的可移動指示針，并基于指示針相對于刻度盤的位置來顯示感測到的參數(shù)的測量值。儀表系統(tǒng)還包括：位置傳感器，產(chǎn)生代表感測到的指示針位置的位置反饋信號；以及控制器，基于傳感器信號和位置反饋信號，向電機提供驅動命令。
【專利說明】
儀表顯系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明總體上設及儀表。具體地，本發(fā)明設及W數(shù)字源信號的模擬顯示為特征的 儀表系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 模擬儀表（gauge)在許多行業(yè)中（從過程管理到HVAC再到航空）是非常流行的。 一些較常見的儀表包括對照背景刻度盤的指示針。指示針相對于刻度盤的位置表示對狀況 的測量。所顯示的狀況通常是過程或系統(tǒng)的狀況。
[0003] 慣用方式的一個示例是使用儀表來顯示過程流體的壓力。在典型示例中，只有通 過用可WW非電學形式（例如，氣動地（pneumatically))向儀表傳輸信號的設備獲取壓力 讀數(shù)，來完成該操作。儀表中的機械設備使用接收到的氣動壓力來驅動機械裝置，其中所述 機械裝置最終相對于刻度旋轉指示針，W指示測量到的值。
[0004] 目前，由于不斷增加的可負擔性和技術改進，開發(fā)并推廣了產(chǎn)生電輸出信號的傳 感器。運種類型傳感器的慣用方式是向數(shù)字顯示器（例如，液晶顯示器化CD)或發(fā)光二極 管（LED)顯示器）傳輸電信號，W便顯示傳感器的測量值。盡管有效，但是運種類型的儀表 對于特定應用是次優(yōu)的。例如，通常將儀表安裝在戶外，在戶外中，LCD和L邸顯示器在直 接陽光下的可讀性較差。 陽〇化]已嘗試與產(chǎn)生電信號的傳感器一起使用模擬儀表顯示器；然而，運些嘗試方案使 用昂貴的并且效率較低的組件。需要一種更低成本的并且更有效的模擬儀表，所述模擬儀 表能夠與產(chǎn)生電信號的傳感器一同使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在一個實施例中，儀表系統(tǒng)包括根據(jù)感測到的參數(shù)產(chǎn)生傳感器信號的傳感器。儀 表系統(tǒng)還包括電機和儀表，所述儀表具有刻度盤和由電機驅動的可移動指示針，并基于指 示針相對于刻度盤的位置來顯示感測到的參數(shù)的計算值。儀表系統(tǒng)還包括：位置傳感器，產(chǎn) 生代表感測到的指示針位置的位置反饋信號；W及控制器，基于傳感器信號和位置反饋信 號，向電機提供驅動命令。
[0007] 在另一實施例中，儀表系統(tǒng)包括根據(jù)感測到的參數(shù)產(chǎn)生傳感器信號的多個傳感 器。儀表系統(tǒng)還包括儀表裝置，所述儀表裝置包括：電機；儀表，具有刻度盤和由電極驅動 的可移動指示針，并且基于指示針相對于刻度盤的位置顯示感測到的參數(shù)的計算值；W及 位置傳感器，基于感測到的指示針位置來產(chǎn)生位置反饋信號。儀表系統(tǒng)還包括控制器，所述 控制器基于計算出的值和位置反饋信號，向儀表裝置的電機提供驅動命令。
[0008] 另一實施例包括一種在具有刻度盤和可移動指示針的儀表上顯示測量值的方法。 產(chǎn)生代表感測到的參數(shù)的傳感器信號。此外，產(chǎn)生依據(jù)所述傳感器信號的計算值，然后通過 相對于刻度盤來移動指示針，使用所述計算值來顯示感測到的參數(shù)的測量值。還產(chǎn)生代表 感測到的指示針位置的位置反饋信號，并驅動電機W便基于所述計算值和所述位置反饋信 號來移動指示針。
【附圖說明】
[0009] 圖1是示出了根據(jù)本公開實施例的儀表系統(tǒng)的實施例的正視圖。
[0010] 圖2A和2B是示出了本公開的兩個儀表系統(tǒng)的部分側向截面圖。
[0011] 圖3是示出了根據(jù)本公開實施例的儀表系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0012] 圖4A和4B是示出了圖1的儀表系統(tǒng)的兩個操作情況的正視圖。
[0013] 圖5是示出了根據(jù)另一實施例的儀表系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0014] 圖6是根據(jù)附加實施例的儀表系統(tǒng)的實施例的框圖。
【具體實施方式】
[0015] 根據(jù)本公開，通過結合DC或AC電機W及控制系統(tǒng)使用反饋位置傳感器，可W創(chuàng) 建更經(jīng)濟并且更有效的模擬儀表系統(tǒng)，所述模擬儀表系統(tǒng)能夠顯示根據(jù)電信號得到的測量 值。運種模擬儀表系統(tǒng)不僅相對于現(xiàn)有技術節(jié)約了成本，而且提供了準確顯示的測量值，具 有指示錯誤或組件故障的能力。此外，在系統(tǒng)中集成無線收發(fā)機允許儀表系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡 進行通信。
[0016] 圖1是示出了儀表系統(tǒng)10的實施例的透視圖，其中所述儀表系統(tǒng)10包括外殼12、 聯(lián)接器（coupling) 13和傳感器囊（capsule) 14。外殼12包括狀態(tài)指示器16、指示針18、驅 動軸20和刻度盤22 (包括刻度盤標記或指示24和刻度盤緊固件26)。
[0017] 外殼12的輪廓是圓形，如圖1所示，然而可W使用例如方形、矩形或楠圓形的任意 其它形狀。在該實施例中，外殼12和聯(lián)接器13作為完全一體化的組件（例如，注模塑料裝 置）彼此相連或通過緊固設備（例如，外螺紋和內(nèi)螺紋連接）彼此相連。傳感器囊14通過 外螺紋和內(nèi)螺紋連接與聯(lián)接器13相連，但是還可W通過任意其它連接設備附連到聯(lián)接器 13。
[0018] 狀態(tài)指示器16、指示針18、驅動軸20和刻度盤22全部在外殼12中。盡管將狀態(tài) 指示器16顯示為位于刻度盤22的表面上，但是可W將其附連到外殼12的任意部分。將指 示針18附連到驅動軸20。驅動軸20的近端結束在指示針18中，或在驅動軸20穿過指示 針18之后立刻結束。驅動軸20的遠端穿過刻度盤22,延續(xù)到儀表系統(tǒng)10中的其它組件。
[0019] 刻度盤標記或指示24被附著在刻度盤22,其中可W將所述刻度盤標記或指示24 繪制或印刷在刻度盤22上?？潭缺P標記或指示24還可W通過任意連接方法（例如，膠連 或塑焊）施加到刻度盤22?？潭缺P標記或指示24可W圍繞刻度盤22的外周長圓周式地均 勻隔開?？潭缺P標記或指示24可W包括主標記集和次標記集，如圖1所示。
[0020] 外殼12包圍并保護外殼12中的所有組件。傳感器囊14可W附連到系統(tǒng)過程聯(lián) 接器（未示出），使得傳感器囊14中的傳感器可W獲取過程的測量值。在一個實施例中，傳 感器囊14可W包括壓力傳感器，其中所述壓力傳感器可W裝入在壓力端口處的過程系統(tǒng)。 然后，所述壓力傳感器可W測量所述系統(tǒng)過程的壓力，將測量值轉換為電信號，并發(fā)送所述 信號。附于刻度盤22正面的狀態(tài)指示器16視覺指示儀表系統(tǒng)10的狀態(tài)。
[0021] 儀表系統(tǒng)10顯示對計算值的視覺呈現(xiàn)。電機沿順時針或逆時針方向旋轉驅動軸 20。轉而，驅動軸20沿相同方向旋轉指示針18。指示針18相對于刻度盤22旋轉，而刻度盤 標記或指示24不旋轉?？潭缺P標記或指示24表示測量值的單位的主步長（major step)。 例如，針對顯示壓力測量值的儀表系統(tǒng)，刻度盤標記或指示24可W表示壓力W每平方英寸 10磅（如所顯示的）遞增，次刻度盤（如所顯示的）還可W用于指示W(wǎng)千帕遞增。指示針 18相對于刻度盤22 W及指示標記或指示24的位置顯示對測量值的視覺呈現(xiàn)。
[0022] 根據(jù)一個實施例，圖2A是儀表系統(tǒng)IOA的部分側向截面圖，主要包括外殼12中的 內(nèi)容。外殼12中存在狀態(tài)指示器16 (如圖1所示）、指示針18、驅動軸20、刻度盤22、刻度 盤緊固件26、刻度盤平衡安裝件（StandoffmountS) 28、W及安裝板30。外殼12還包圍電機 32、電機安裝件34、反饋位置傳感器36和印刷電路板38。
[0023] 根據(jù)運個實施例，指示針18附連到驅動軸20。驅動軸20的近端結束在指示針18 中，或在驅動軸20穿過指示針18之后立刻結束。驅動軸20穿過刻度盤22,穿過安裝板30， 然后穿入電機32。盡管在本實施例中將驅動軸20示出為直接與電機32相禪連，然而驅動 軸20還可W包括傳動裝置（化ive train)，傳動裝置具有例如位于驅動軸20和電機32之 間的齒輪組。然后，驅動軸20繼續(xù)穿過電機32并進入反饋位置傳感器36,其中驅動軸20 的遠端終止在所述反饋位置傳感器36中。驅動軸20由電機32中的軸承（未示出）來支 撐，并且可W由電機32外部的附加軸承來支撐。
[0024] 反饋位置傳感器36通過配線、柔性線纜、印刷電路或傳輸電信號的任意其它裝置 的集合，與印刷電路板38相連。通過螺絲、溜釘、焊接、膠水或任意其它緊固設備將印刷電 路板38緊固或固定到外殼12。
[0025] 在該實施例中，刻度盤22接觸平衡安裝件28和刻度盤緊固件26?？潭缺P緊固件 26穿過刻度盤22并穿入刻度盤平衡安裝件28?？潭缺P緊固件26可W是螺絲、溜釘或任意 其它緊固設備?？潭缺P平衡安裝件28接觸刻度盤22,并被粘合到或固定到安裝板30。電 機安裝件34還被安裝到安裝板30,并附連到電機32。安裝板30是緊固到外殼12上的或 是與外殼12 -體化的。指示針20與刻度盤22分開（stand off)，優(yōu)選地可W不與刻度盤 22相接觸。 陽0%] 刻度盤緊固件26通過將刻度盤22固定到平衡安裝件28,來支持刻度盤22處于合 適位置，其中將刻度盤22保持在相對安裝板30的固定位置處?？潭缺P22還可W與外殼12 是一體化的，例如，作為普通塑料注模裝置元件。被附連到電機32和安裝板30二者上的電 機安裝件34相對于安裝板30固定電機32的位置。被附連到外殼12上的安裝板30相對 于外殼12將平衡安裝件28、刻度盤22、電機安裝件34、電機32和驅動軸20保持在合適位 置。因此，安裝板30保持運些組件和印刷電路板38 W及反饋位置傳感器36之間的相對位 置，其中所述印刷電路板38和反饋位置傳感器36也被附連到外殼12。固定運些組件和它 們的相對位置延長了組件壽命，提升了所顯示測量值的準確度。
[0027] 在運個實施例中，狀態(tài)指示器16與印刷電路板38電連接。此外，狀態(tài)指示器16 位于刻度盤22的表面上，并被物理安裝到印刷刻度盤22或安裝板30。
[002引儀表系統(tǒng)IOA顯示對測量值的視覺呈現(xiàn)?？刂破骱万寗悠鳎ㄈ绾髨D所示）基于所 述測量值引導電機34轉動。電機34相對于它的軸沿任一旋轉方向轉動驅動軸20。轉而， 驅動軸20沿相同方向旋轉指示針18。由于指示針18旋轉其位置，反饋位置傳感器36將驅 動軸20的位置轉換為電信號，并將其報告給控制器（在后圖示出）。指示針18相對于刻度 盤22而旋轉，其中刻度盤22不旋轉。指示針18相對于刻度盤22的位置顯示了對計算出 的值的視覺呈現(xiàn)。
[0029] 根據(jù)另一實施例，圖2B是儀表系統(tǒng)IOB的部分側向截面圖，儀表系統(tǒng)IOB包括儀 表系統(tǒng)IOA的除了安裝板30之外的所有部件。
[0030] 根據(jù)本實施例，將指示針18與驅動軸20相附連。驅動軸20的近端結束在指示針 18中，或在驅動軸20穿過指示針18之后立刻結束。驅動軸20穿過刻度盤22,穿過反饋位 置傳感器36,并穿過印刷電路板38。然后，驅動軸20繼續(xù)穿過印刷電路板38,然后穿入電 機32。驅動軸20的遠端終止在電機32中，或在驅動軸20穿過電極32之后立即結束。盡 管在本發(fā)明中將驅動軸20示出為與電極32直接禪連，然而驅動軸20還可W包括傳動裝 置，傳動裝置例如具有齒輪集合。由電機32中的軸承（未示出）來支撐驅動軸20,并且可 W由電機32外部的附加軸承來支撐驅動軸20。
[0031] 在該實施例中，刻度盤22接觸平衡安裝件28和刻度盤緊固件26?？潭缺P緊固件 26穿過刻度盤22并穿入刻度盤平衡安裝件28?？潭缺P緊固件26可W是螺絲、溜釘或任意 其它緊固設備。刻度盤平衡安裝件28接觸刻度盤22,并被粘合到或固定到印刷電路板38。 電機安裝件34還被安裝到印刷電路板38,并附連到電機32。印刷電路板38是緊固到外殼 12上的或是與外殼12 -體化的。指示針20與刻度盤22分開，優(yōu)選地可W不與刻度盤22 相接觸。
[0032] 通過將刻度盤22固定到平衡安裝件28,刻度盤緊固件26將刻度盤22保持在合 適位置，其中將刻度盤22保持在相對于安裝板30的固定位置處。被附連到電機32和電路 板38二者上的電機安裝件34相對于電路板38固定電機32的位置。被附連到外殼12上 的印刷電路板38相對于外殼12將平衡安裝件28、刻度盤22、電機安裝件34、電機32和驅 動軸20保持在合適位置。
[0033] 在運個實施例中，狀態(tài)指示器16與印刷電路板38電連接。此外，狀態(tài)指示器16 位于刻度盤22的表面上，并被物理安裝到印刷電路板38。
[0034] 儀表系統(tǒng)IOB與儀表系統(tǒng)IOA功能類似，W便顯示對計算出的值的視覺呈現(xiàn)。
[0035] 圖3是示出了儀表系統(tǒng)10的一個實施例的框圖。儀表系統(tǒng)10的組件包括狀態(tài)指 示器16、刻度盤22、電機32、驅動軸20、反饋位置傳感器36、電機驅動器42、控制器40、傳感 器44、傳感器信號調(diào)節(jié)器46、模數(shù)轉換器（AD048、外部通信設備50、收發(fā)機52和電源54。 陽036] 驅動軸20與電機32、指示針18和反饋位置傳感器36相禪連（如圖1和2所示）。 反饋位置傳感器36與控制器40電連接。電機驅動器42與電機32和控制器40電連接。
[0037] 傳感器44電連接到信號調(diào)節(jié)器46,其中所述信號調(diào)節(jié)器46與ADC 48電連接。ADC 48電連接到控制器40?？刂破?0還電連接到狀態(tài)指示器16、外部通信設備50、收發(fā)機54 和電源54。
[0038] 將傳感器44安裝為使得傳感器44能夠檢測過程或系統(tǒng)的狀態(tài)或參數(shù)，例如，壓 力、溫度、濕度、水平、振動、光、聲或力。當檢測時，傳感器44產(chǎn)生依據(jù)所感測到的狀態(tài)或參 數(shù)的模擬電信號。信號調(diào)節(jié)器46可W對所述模擬信號進行濾波、放大或執(zhí)行任意其它處 理，W便允許控制器40將來自傳感器40的信號準確地轉換為測量值。ADC48將從信號調(diào)節(jié) 器46接收到的模擬信號轉換為發(fā)送給控制器40的數(shù)字信號。
[0039] 形成通信端口的電路與控制器40電學相連。通信端口允許在外部通信設備50和 控制器40之間進行通信。通信端口可W包括在外殼12中，位于外殼12的背部，或儀表系統(tǒng) 10上的任意其它位置處。外部通信設備50是包括與所述通信端口進行接口連接的電學元 件的外部設備。運允許儀表系統(tǒng)10被配置用于網(wǎng)絡。例如，外部通信設備50可W允許將 儀表系統(tǒng)10集成到無線網(wǎng)絡中，所述無線網(wǎng)絡使用根據(jù)IEC 62591的Wireles組ART汲 協(xié)議進行通信。
[0040] 在配置過程期間或配置過程之后，收發(fā)機52允許儀表系統(tǒng)10通過與遠程網(wǎng)絡的 有線或無線連接來發(fā)送和接收通信分組。例如，收發(fā)機52可W允許儀表系統(tǒng)10連接到具 有WirelessHA民T液協(xié)議的無線網(wǎng)狀網(wǎng)，或收發(fā)機52可W允許儀表系統(tǒng)10連接到具有 HART液協(xié)議的有線網(wǎng)絡或其它現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。
[0041] 電源54向控制器40提供電力。然后，控制器40可W確定向其他需要電力的設備 (例如，電機32)電力分配。在通過穩(wěn)壓器（未示出）對電力進行調(diào)整之后，印刷電路板38 向任何其它需要電力的設備分配電力。當需要省電方法或認為省電方法是理想的時，例如 當將電池用作電源時，運是十分重要的。電源54可W包括電池，或可W是AC或DC電力的 其他電源。例如，所述電源54可W是4-20毫安電路，或可W從4-20毫安電路接收電力。
[0042] 控制器40基于兩個參數(shù)來確定在儀表系統(tǒng)10上顯示的計算值。由反饋位置傳感 器36提供第一參數(shù)，所述反饋位置傳感器36測量驅動軸20的位置，并W電信號的形式向 控制器40報告所述檢測。傳感器44基于由傳感器44檢測到的狀況，提供第二參數(shù)。控制 器40將從傳感器44接收到的第二狀況轉換為作為指示針18設置點的旋轉值參數(shù)。然后， 可W使用多個算法來得到用于驅動指示針18的輸出。
[0043] 在一個實施例的下一步驟中，控制器40使用算法將指示針18設置點與反饋位置 傳感器36報告的驅動軸20位置進行比較。基于所述比較，所述算法將確定指示針18是否 需要旋轉，W及需要旋轉多少。該算法的結果是輸出信號?？蒞根據(jù)基于第二參數(shù)的簡單 比例算法、比例積分算法（PI)、比例積分微分（PID)算法或能夠產(chǎn)生輸出信號的任意其它 算法，得到輸出信號。將輸出信號發(fā)送給驅動器42,驅動器42最終導致指示針18旋轉，如 圖1和2所示和所述。反饋位置傳感器36將感測指示針18的新位置，并將信號回送到控 制器40,從而產(chǎn)生與指示針18的位置有關的恒定反饋回路。此后，通過其它算法，控制器 40通過將第一參數(shù)的新值與設置點進行比較，確定指示針18是否被準確定位。第二算法可 W是比例、PI或PID算法。如果沒有正確定位指示針18,則產(chǎn)生并向驅動器42發(fā)送其它輸 出信號。最終，第一和第二算法將一同協(xié)作W便顯示準確的計算值。 W44] 在另一實施例中，控制器40使用算法W便將指示針18的設置點與由反饋位置傳 感器36報告的驅動軸20的位置進行比較。所述算法將確定是否需要旋轉指示針18, W及 需要旋轉多少。該算法的結果是已針對錯誤而被調(diào)整的輸出信號?？蒞根據(jù)基于兩個參數(shù) 的簡單比例算法、PI算法、PID算法或能夠產(chǎn)生輸出信號的任意其它算法，得到輸出信號。 將輸出信號發(fā)送給驅動器42,最終導致指示針18旋轉，如圖1和2所示和所述。在移動指 示針18之后，反饋位置傳感器36將感測指示針18的位置，并將信號回送到控制器40,從而 產(chǎn)生與指示針18的位置有關的恒定反饋回路。 W45] 圖4A和4B是示出了本公開的儀表系統(tǒng)的實施例的兩個操作狀態(tài)的正視圖。圖4A 和4B包含與圖1-3所示的實施例相同的組件，并根據(jù)圖1-3所示的實施例進行操作。然而， 圖4A和4B還示出了狀態(tài)指示器16的操作。
[0046] 儀表系統(tǒng)10包括外殼12、傳感器囊14和狀態(tài)指示器16。外殼12包括指示針18、 驅動軸20和刻度盤22。狀態(tài)指示器16包括指示燈56。圖4A和4B還示出了計算出的指 示針位置A。
[0047] 外殼12包圍并保護在外殼12中的所有組件。傳感器囊14可W附連到系統(tǒng)過程 聯(lián)接器（未示出），使得位于傳感器囊14中的傳感器44可W獲取過程的測量值。狀態(tài)指示 器16的指示燈56位于刻度盤22上。
[0048] 狀態(tài)指示器16有線連接到控制器40。狀態(tài)指示器16提供了用于視覺指示是否 相對于刻度盤22正確定位指示針18的裝置。在該實施例中，狀態(tài)指示器16使用單個的雙 色LED (綠色和紅色），但是可W使用兩個單獨的LED (-個為綠色且一個為紅色），或任何 其它顏色的任意其它低功率燈。 W例儀表系統(tǒng)10的電機32沿順時針方向或逆時針方向旋轉驅動軸20。轉而，驅動軸 20沿相同方向旋轉指示針18。指示針18相對于刻度盤22旋轉，而刻度盤標記或指示24 不旋轉?？潭缺P標記或指示24表示計算值的單位的主步長，例如，每平方英寸10磅的壓 力。指示針18相對于刻度盤22 W及指示標記或指示24的位置顯示了對計算值的視覺呈 現(xiàn)。指示針設置點A表示基于多個參數(shù)的指示針18的期望位置，而感測到的指示針位置B 是基于從反饋位置傳感器36接收到的位置反饋信息的指針感測位置
[0050] 控制器40得知運兩個位置。控制器40基于從反饋位置傳感器36接收到的信號， 確定指示針18的感測位置，控制器40根據(jù)基于如圖3所示和所述的兩個參數(shù)而執(zhí)行的計 算，確定指示針設置點A。然后，控制器40將感測到的指示針位置B與指示針設置點A進行 比較。當感測到的指示針位置B與指示針設置點A對準時，如圖4A所示，控制器40將向狀 態(tài)指示器16發(fā)送信號，W便W-個顏色（例如，綠色）點亮指示燈56。在該實施例中，指示 燈56是雙色LED。當感測到的指示針位置B和指示針設置點A不對準時，如圖4B所示，控 制器40將向狀態(tài)指示器16發(fā)送信號，W便W另一個顏色（例如，紅色）點亮指示燈56?？?制器40還可W向狀態(tài)指示器16發(fā)送信號，W便令指示燈56 W-個顏色（例如，紅色）閃 爍。視覺指示方法向現(xiàn)場用戶或觀察者通知：所顯示的讀數(shù)不在預定精度容限內(nèi)。運種通 知方法有助于報告錯誤和組件故障，還有助于儀表系統(tǒng)10的啟動和配置。
[0051] 狀態(tài)指示器16還可W有助于在儀表系統(tǒng)10中報告其它錯誤。例如，在將電池用 作電源的實施例中，當電池的電力等級落到預定設置值W下時，狀態(tài)指示器16可W從指示 燈56發(fā)射閃爍的紅光。在另一實施例中，當感測到的參數(shù)或環(huán)境溫度超范圍時，狀態(tài)指示 器16可W從指示燈56發(fā)射紅光。在另一實施例中，當丟失通信連接性時，狀態(tài)指示器16 可W從指示燈56發(fā)射閃爍的紅光。通過點亮指示燈56,還可W通過狀態(tài)指示器16指示其 它錯誤。
[0052] 在另一實施例中，當檢測到W上列出的錯誤中的任意錯誤時，控制器40可能引導 指示針18指向偏離刻度盤（point off-scale)或指向沒有刻度盤標記或指示24的區(qū)域中 (如圖4B所示）。此外，可W驅動指示針18指向狀態(tài)指示器16,從而用作存在錯誤的另一 視覺指示。運在指示燈56故障或失效的情況下向狀態(tài)指示器16提供了冗余。
[0053] 圖5是根據(jù)另一實施例的儀表系統(tǒng)IOC的框圖。儀表系統(tǒng)IOC包含與圖1-4B所 示的實施例相同的組件并根據(jù)圖1-4B所示的實施例進行操作，區(qū)別在于在一些實施例中 傳感器囊14沒有直接與聯(lián)接器13相連。此外，儀表系統(tǒng)IOC還示出了顯示選擇設備60、傳 感器 44A-44C、信號調(diào)節(jié)器 46A-46C W及 ADC 48A-48C。
[0054] 在該實施例中，與圖1到4B和其描述的儀表系統(tǒng)10的組件相一致地來連接、附連 和定位儀表系統(tǒng)IOC的組件。附加地，傳感器44A電連接到信號調(diào)節(jié)器46A，其中所述信號 調(diào)節(jié)器46A與ADC 48A電學相連。ADC 48A電連接到控制器40。類似地，傳感器44B和44C 連接到信號調(diào)節(jié)器4她和46CW及ADC 48B和ADC 48C。ADC 48B和ADC 48C還電連接到 控制器40。還將顯示選擇設備60與控制器40電學相連。 陽化引圖5所不的儀表系統(tǒng)IOC根據(jù)圖1-4B進行作用；然而，儀表系統(tǒng)IOC的不同之處 在于：控制器40從傳感器44A-44C接收S個不同的傳感器信號。實施例示出了S個傳感 器，然而，應理解，可W將任意數(shù)目的傳感器與控制器40相連。
[0056] 當接收到多個傳感器信號時，控制器40可W基于來自任意傳感器44A-44C的傳感 器信號輸入，計算并向驅動器42發(fā)送輸出信號。運樣允許儀表系統(tǒng)IOA在單個儀表顯示器 上顯示多個計算值中的任意計算值。顯示選擇設備60允許本地用戶切換顯示在儀表系統(tǒng) IOC上的計算值。例如，本地用戶可W靠近儀表系統(tǒng)10C，注意到顯示選擇設備60被設置為 基于來自傳感器44A的讀數(shù)來顯示計算值，然后使用顯示選擇設備60將儀表系統(tǒng)IOC切換 為基于來自傳感器44B或44C的讀數(shù)來顯示計算值。顯示選擇設備60可W是=位調(diào)換開 關，或可W是允許用戶手動切換在儀表系統(tǒng)IOC上顯示哪個計算值的任意其它設備。
[0057] 無論顯示哪個測量值，位置反饋傳感器36將檢測指示針18相對于刻度盤22和刻 度盤標記或指示24的位置。然后，控制器40可W將感測到的指示針位置B與基于當前所顯 示的計算值的指示針設置點A進行比較。運樣允許服務人員從多個傳感器快速讀取讀數(shù)， 與此同時允許通過查看狀態(tài)指示器16快速看出顯示的準確性?？蒞通過單個儀表顯示器 來進行所述所有操作，運樣節(jié)約成本。
[0058] 在另一示例中，顯示選擇設備60可W與控制器40是一體化的，并可W由用戶通過 收發(fā)機52來訪問。在該配置中，控制器40可W輸出當前將哪個計算值顯示在儀表系統(tǒng)IOC 上。此外，本地或遠程用戶可W向控制器40傳達：儀表系統(tǒng)IOC要顯示與當前正顯示的變 量不同的變量。所有運些功能提供了遠程控制傳感器和儀表系統(tǒng)的優(yōu)點。此外，運些功能 可W用于傳達其它錯誤，例如，電池電力低或所感測到的參數(shù)超范圍。
[0059] 圖6是示出了根據(jù)附加實施例的儀表系統(tǒng)IOD的實施例的框圖。圖6所示的儀表 系統(tǒng)IOD根據(jù)圖1-5的儀表系統(tǒng)10A、IOB和IOC進行工作；然而，儀表系統(tǒng)IOD的不同之處 在于：控制器40連接到儀表裝置62A-62C，傳感器囊14不直接連接到聯(lián)接器13。每個裝 置62A-62C包括圖1、2、4A和4B的所有特征，W及圖3的驅動器42和圖5的顯示切換設備 60。實施例示出了 =個儀表裝置；然而，應理解，可W將任意數(shù)目的儀表裝置連接到控制器 40。儀表裝置62A-62C可W具有如圖1-5所述的模擬顯示器，并也可W是數(shù)字的。
[0060] 根據(jù)本實施例，當從傳感器44A-44C接收到多個傳感器信號時，控制器40可W基 于任意的傳感器信號輸入，計算要向儀表系統(tǒng)62A-62C中的任意儀表系統(tǒng)的驅動器42輸出 的測量值。運允許儀表系統(tǒng)62A-62C同時顯示基于傳感器44A-44C的計算值。顯示選擇設 備60允許本地用戶切換在儀表系統(tǒng)62A-62C上顯示的計算值。例如，本地用戶可W靠近儀 表系統(tǒng)62A，注意到所述切換被設置為基于來自傳感器44B的讀數(shù)來顯示計算值，然后使用 顯示選擇設備60將儀表系統(tǒng)62A切換為基于來自傳感器44A或44C的讀數(shù)來顯示計算值。
[0061] 無論顯示哪個測量值，位置反饋傳感器將檢測指示針18相對于儀表系統(tǒng)62A的刻 度盤22和刻度盤標記或指示24的位置。然后，控制器40可W將感測到的指示針位置B與 基于當前所顯示的計算值的指示針設置點A進行比較。然后，控制器40根據(jù)所感測到的指 示針位置B是否與指示針設置點A對準點亮燈56。運樣允許服務人員快速讀取來自多個傳 感器的讀數(shù)，同時通過查看儀表系統(tǒng)62A-62C的狀態(tài)指示器16快速看出顯示的準確性。
[0062] 此外，本實施例提供了冗余性和故障查找（trouble shooting)能力。例如，假定 儀表系統(tǒng)62C正在基于來自傳感器44C的輸出信號來顯示計算值，且狀態(tài)指示器16正在顯 示儀表系統(tǒng)62C的狀態(tài)。此外，假定狀態(tài)指示器16通過點亮指示燈56來向本地用戶指示： 感測到的指示針位置B和指示針設置點A沒有對準，如圖4B所示。然后，本地用戶可W使 用儀表系統(tǒng)62A的顯示選擇設備60, W便基于來自傳感器44C的輸出信號來顯示計算值。 根據(jù)儀表系統(tǒng)62A的狀態(tài)指示器16是否改變，本地用戶可W快速確定儀表系統(tǒng)62C中的組 件是否是錯誤源，或傳感器44C(傳輸來自傳感器44C的信號的其它組件）是否是錯誤源。
[0063] W相同方式，可W將控制器40編程為當檢測到所感測到的指示針18的位置和指 示針設置點A沒有對準時自動執(zhí)行運種檢查。然后，控制器40可W本地報告該錯誤，或可 W通過收發(fā)機52經(jīng)由有線或無線介質來向遠程用戶或程序傳輸該錯誤。控制器40還可W 確定儀表和傳感器的哪種組合導致不對準的指針位置。然后，基于所述確定，控制器40可 W傳輸其它傳感器和儀表系統(tǒng)是否經(jīng)歷相似錯誤W及對所述問題的診斷。運允許特定傳感 器或儀表裝置具有及時服務和故障查找能力，從而減少了由于錯誤測量或記錄而引起的時 間和金錢損失，并加快推進故障查找的過程?？蒞用圖5所示的實施例來執(zhí)行類似的故障 查找和分析。
[0064] 用于驅動軸20的電機32可W是標準有刷化rushed) DC或標準無刷化rushless) AC電機，然而也可W是能夠旋轉軸的任意電機。此外，電機32可W是螺線管電機或步進電 機。 陽0化]盡管參考示例實施例描述了本發(fā)明，然而本領域技術人員應認識到，可W在不脫 離本發(fā)明的范圍的前提下進行多種變型并且可W用等同物來替換其中的要素。此外，可W 進行多種修改W便適應于本發(fā)明教義的特定情況或材料，而不脫離本發(fā)明的實際范圍。因 此，應注意，本發(fā)明不限于所公開的特定實施例，本發(fā)明應包括落入所附權利要求范圍內(nèi)的 所有實施例。
【主權項】
1. 一種儀表系統(tǒng)，包括： 傳感器，根據(jù)感測到的參數(shù)產(chǎn)生傳感器信號； 電機； 儀表，具有刻度盤和由電機驅動的可移動指示針，并且基于指示針相對于刻度盤的位 置來顯示感測到的參數(shù)的計算值； 位置傳感器，產(chǎn)生代表感測到的指示針位置的位置反饋信號；以及 控制器，基于所述傳感器信號和所述位置反饋信號，向電機提供驅動命令。2. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器產(chǎn)生依據(jù)感測到的參數(shù)的輸出信號。3. 根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，還包括：無線收發(fā)機，與所述處理器電學連接，其中由 所述無線收發(fā)機無線傳輸所述輸出信號。4. 根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述輸出信號被傳輸?shù)降诙x表顯示器。5. 根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述第二儀表顯示器是模擬顯示器。6. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括：狀態(tài)指示器，基于位置反饋信號與傳感器信號 的比較，指示位置反饋信號和計算值是否對準。7. 根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述狀態(tài)指示器還指示儀表系統(tǒng)的其它錯誤。8. 根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述狀態(tài)指示器包括單個或多個LED。9. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一傳感器是壓力傳感器、溫度傳感器、濕度 傳感器、水平傳感器、振動傳感器、光傳感器、聲傳感器或力傳感器中的至少一個。10. -種儀表系統(tǒng)，包括： 多個傳感器，根據(jù)感測到的參數(shù)產(chǎn)生傳感器信號； 儀表裝置，包括： 電機； 儀表，具有刻度盤和由電機驅動的可移動指示針，并且基于指示針相對于刻度盤的位 置來顯示感測到的參數(shù)的計算值； 以及 位置傳感器，基于感測到的指示針位置，產(chǎn)生位置反饋信號； 以及 控制器，基于傳感器信號和位置反饋信號，向儀表裝置的電機提供驅動命令。11. 根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制器基于傳感器信號和位置反饋信號之 一，向電機提供驅動命令。12. 根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，還包括：顯示選擇設備，用于選擇顯示哪個傳感器的 計算值。13. 根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，還包括多個儀表裝置，其中每個儀表裝置的電機基 于傳感器信號和來自所述儀表裝置的位置傳感器的位置反饋信號，從控制器接收驅動信 號。14. 根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，還包括：一個或更多個無線收發(fā)機，與所述處理器電 學連接，其中由所述無線收發(fā)機無線傳輸所述傳感器信號。15. 根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，還包括：狀態(tài)指示器，指示傳感器信號和反饋信號是 否對準。16. 根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述狀態(tài)指示器指示儀表系統(tǒng)的其它錯誤。17. 根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述狀態(tài)指示器包括單個或多個LED。18. 根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，其中每個儀表裝置還包括：顯示選擇設備，用于選擇 顯示哪個計算值。19. 根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中至少一個傳感器是壓力傳感器、溫度傳感器、濕 度傳感器、水平傳感器、振動傳感器、光傳感器、聲傳感器或力傳感器中的至少一個。20. -種用于在具有刻度盤和可移動指示針的儀表上顯示測量值的方法，所述方法包 括： 產(chǎn)生代表感測到的參數(shù)的傳感器信號； 根據(jù)所述傳感器信號產(chǎn)生計算值； 基于指示針相對于刻度盤的位置，顯示感測到的參數(shù)的測量值； 產(chǎn)生代表感測到的指示針位置的位置反饋信號；以及 驅動電機以便基于所述計算值和所述位置反饋信號來移動指示針。
【文檔編號】G01D13/00GK105987715SQ201510050371
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】約翰·艾倫·基爾布, 克里·邁克爾·羅賓遜
【申請人】羅斯蒙特公司