專利名稱：一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置及其驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及儀表指示領域，具體是一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置及其驅動方法。
背景技術：
目前流行的十字線圈儀表電機存在的缺點十字線圈儀表電機主要組成包括游絲、十字線圈和磁鋼。十字線圈指針電機從一個位置轉到另一個位置時，首先要克服游絲的作用力做功，儀表指針轉到新的位置時一直受到游絲的回復作用力，這就要求十字線圈一直要通入相當?shù)碾娏鳟a生與游絲一樣的反作用力來維持指針保持平衡。所以儀表指針在偏 轉指示時始終都要克服游絲的反作用力而消耗電力；另外由于機械振動等因素，十字線圈電機在使用時，往往出現(xiàn)指示初始零位有偏移或指示不到位的情況，從而帶來儀表指針零位的偏移或位置行程指示不準確。步進電機雖然克服了十字線圈的缺點，但是機械結構復雜、制作困難，帶來制造成本高、可靠性差。以上兩種電機均是靠電磁場的驅動力使儀表指針轉動，容易受到電磁干擾，滿足不了強電磁干擾環(huán)境下的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置及其驅動方法，解決了指示儀表在強電磁干擾環(huán)境下儀表功能難以實現(xiàn)的問題。本發(fā)明的技術方案為
一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置，包括有氣體儀表本體和與之連接的氣體儀表控制電路；所述的氣體儀表本體包括有環(huán)形密封氣體腔、設置于環(huán)形密封氣體腔內的磁性密封滑塊、半導體溫度片和兩個溫度傳感電阻，設置于環(huán)形密封氣體腔上方且與磁性密封滑塊相互作用的磁性儀表指針；所述的磁性密封滑塊和半導體溫度片將環(huán)形密封氣體腔內部分為左腔室和右腔室，所述的兩個溫度傳感電阻分別置于左腔室和右腔室內，且所述的半導體溫度片和兩個溫度傳感電阻均與所述的氣體儀表控制電路連接。所述的半導體溫度片包括有相互電連接的P端半導體溫度片和N端半導體溫度片，所述的P端半導體溫度片和磁性密封滑塊之間形成左腔室，所述的N端半導體溫度片和磁性密封滑塊之間形成右腔室；
所述的氣體儀表控制電路包括CPU，以及分別與CPU連接的左腔室溫度傳感器輸出端、右腔室溫度傳感器輸出端和P端半導體溫度片電源輸入端，接地的N端半導體溫度片電源輸入端；所述的左腔室溫度傳感器輸出端與設置于左腔室內的溫度傳感電阻電連接，所述的右腔室溫度傳感器輸出端與設置于右腔室內的溫度傳感電阻電連接，所述的P端半導體溫度片電源輸入端與P端半導體溫度片電連接，所述的N端半導體溫度片電源輸入端與N端半導體溫度片電連接。
所述的磁性儀表指針包括有設置于環(huán)形密封氣體腔上方的儀表指針本體和固定于儀表指針本體上且位于磁性密封滑塊正上方的儀表指針磁性體。所述的氣體儀表控制電路還包括有信號放大器，信號放大器包括有電流輸出端、控制參考電壓輸入端和直流信號輸入端，所述的信號放大器的電流輸出端與P端半導體溫度片電源輸入端連接，所述的信號放大器的控制參考電壓輸入端與CPU的控制參考電壓輸出端連接，所述的信號放大器的直流信號輸入端通過積分電路與CPU的PWM控制信號輸出端連接。所述的積分電路包括有兩組相互并聯(lián)的積分單元組成，所述的每組積分單元包括有相互串聯(lián)的電阻和電容。一種利用氣體驅動儀表指針轉動的方法，包括以下步驟
(1)、首先通過氣體儀表控制電路的CPU輸出PWM控制信號，PWM控制信號通過積分電路把交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，此直流信號進入信號放大器與控制參考電壓信號進行比較；
(2)、當直流信號大于控制參考電壓信號時，信號放大器的電流輸出端輸出正信號，電流方向即會由N端半導體溫度片流向P端半導體溫度片，根據半導體溫度片的固有特性，就會使左腔室內的溫度降低、右腔室內的溫度升高，從而使左腔室內氣體壓力變低、右腔室內氣體壓力變高，從而磁性密封滑塊向左腔室移動，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針逆時針旋轉；
(3)、當直流信號小于控制參考電壓信號時，信號放大器的電流輸出端輸出負信號，電流方向即會由P端半導體溫度片流向N端半導體溫度片，根據半導體溫度片的固有特性，就會使左腔室內的溫度升高、右腔室內的溫度降低，從而使左腔室內氣體壓力變高、右腔室內氣體壓力變低，從而磁性密封滑塊向右腔室移動，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針順時針旋轉；
(4)、當直流信號等于控制參考電壓信號時，信號放大器無信號輸出，結果磁性儀表指針靜止不動；
(5)、在左腔室和右腔室內溫度變化時，兩個溫度傳感電阻會分別采集左腔室和右腔室內的溫度，然后傳輸給CPU，CPU根據溫度采集值判斷磁性儀表指針當前位置。所述的步驟(5)中CPU判斷磁性儀表指針當前位置時，如果當前位置不在誤差允許范圍內，CPU進一步調節(jié)PWM控制信號輸出，直至磁性儀表指針所指位置在誤差規(guī)定的范圍內，CPU調節(jié)結束。所述的直流信號加大時，磁性儀器指針逆時針轉動速度變快；所述的控制參考電壓信號加大時，磁性儀器指針順時針轉動速度變快。本發(fā)明的優(yōu)點
(1)、本發(fā)明的磁性密封滑塊起到將環(huán)形密封氣體腔內部隔離的作用，且其能在兩個腔室間自由滑動，磁性密封滑塊附帶永磁體，從而最終能帶動磁性儀表指針的順時針或逆時針轉動；
(2)、本發(fā)明的磁性密封滑塊轉動的原理是左腔室和右腔室內溫度變化，根據氣體變化規(guī)律Pl*vl/tl=p2*v2/t2，即左腔室溫度升高，氣壓變大，右腔室溫度降低，氣壓降低，而氣壓高的腔室會將磁性密封滑塊向氣壓低的腔室推動，從而使磁性密封滑塊移動。本發(fā)明利用溫度改變氣壓，氣壓推動磁性密封滑塊，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針的順時針或逆時針轉動；本發(fā)明結構簡單、使用方便，不受電磁干擾，能很好的保證儀表指針的正常轉動。


圖1是本發(fā)明利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置的結構示意圖。圖2是本發(fā)明氣體儀表控制電路的結構示意圖。
具體實施例方式I、見圖1，一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置，包括有氣體儀表本體I和與之連接的氣體儀表控制電路2 ;氣體儀表本體I包括有環(huán)形密封氣體腔11，設置于環(huán)形密封氣體腔11內的磁性密封滑塊12、P端半導體溫度片13、N端半導體溫度片14和兩個溫度傳感電阻15a、15b，設置于環(huán)形密封氣體腔11上方的儀表指針本體16和固定于儀表指針本體16上且位于磁性密封滑塊12正上方的儀表指針磁性體17 ；P端半導體溫度片13和磁性密封滑塊12之間形成左腔室18，N端半導體溫度片14和磁性密封滑塊12之間形成右腔室19，溫度傳感電阻15a置于左腔室內，溫度傳感電阻15b置于右腔室內，P端半導體溫度片13和N端半導體溫度片14相互電連接；
見圖2，氣體儀表控制電路2包括CPU，以及分別與CPU連接的左腔室溫度傳感器輸出端PTl、右腔室溫度傳感器輸出端PT2和P端半導體溫度片電源輸入端VI，接地的N端半導體溫度片電源輸入端V2,信號放大器AMPl ;信號放大器AMP包括有電流輸出端引腳I、控制參考電壓輸入端引腳2和直流信號輸入端引腳3，電流輸出端引腳I與P端半導體溫度片電源輸入端Vl連接，控制參考電壓輸入端引腳2與CPU的控制參考電壓輸出端連接，直流信號輸入端引腳3通過積分電路與CPU的PWM控制信號輸出端連接；積分電路包括有兩組相互并聯(lián)的積分單元組成，第一組積分單元包括有相互串聯(lián)的電阻Rl和電容C2，第二組積分單元包括有相互串聯(lián)的電阻R2和電容C3 ;左腔室溫度傳感器輸出端PTl與設置于左腔室內的溫度傳感電阻15a電連接，右腔室溫度傳感器輸出端PT2與設置于右腔室內的溫度傳感電阻15b電連接，P端半導體溫度片電源輸入端Vl與P端半導體溫度片13電連接，N端半導體溫度片電源輸入端V2與N端半導體溫度片14電連接。2、一種利用氣體驅動儀表指針轉動的方法，包括以下步驟
(1)、首先通過氣體儀表控制電路的CPU輸出PWM控制信號，PWM控制信號通過積分電路把交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，此直流信號進入信號放大器與控制參考電壓信號進行比較；
(2)、當直流信號大于控制參考電壓信號Vref時，信號放大器的電流輸出端輸出正信號，電流方向即會由N端半導體溫度片流向P端半導體溫度片，根據半導體溫度片的固有特性，就會使左腔室內的溫度降低、右腔室內的溫度升高，從而使左腔室內氣體壓力變低、右腔室內氣體壓力變高，從而磁性密封滑塊向左腔室移動，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針逆時針旋轉；當直流信號加大時，磁性儀器指針逆時針轉動速度變快；
(3)、當直流信號小于控制參考電壓信號Vref時，信號放大器的電流輸出端輸出負信號，電流方向即會由P端半導體溫度片流向N端半導體溫度片，根據半導體溫度片的固有特性，就會使左腔室內的溫度升高、右腔室內的溫度降低，從而使左腔室內氣體壓力變高、右腔室內氣體壓力變低，從而磁性密封滑塊向右腔室移動，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針順時針旋轉；當控制參考電壓信號Vref加大時，磁性儀器指針順時針轉動速度變快。(4)、當直流信號等于控制參考電壓信號Vref時，信號放大器無信號輸出，結果磁性儀表指針靜止不動；
(5)、在左腔室和右腔室內溫度變化時，兩個溫度傳感電阻會分別采集左腔室和右腔室內的溫度，然后傳輸給CPU，CPU根據溫度采集值判斷磁性儀表指針當前位置，如果當前位置不在誤差允許范圍內，CPU進一步調節(jié)PWM控制信號輸出，直至磁性儀表指針所指位置在誤差規(guī)定的范圍內，CPU調節(jié)結束。
權利要求
1.一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置，其特征在于包括有氣體儀表本體和與之連接的氣體儀表控制電路；所述的氣體儀表本體包括有環(huán)形密封氣體腔、設置于環(huán)形密封氣體腔內的磁性密封滑塊、半導體溫度片和兩個溫度傳感電阻，設置于環(huán)形密封氣體腔上方且與磁性密封滑塊相互作用的磁性儀表指針；所述的磁性密封滑塊和半導體溫度片將環(huán)形密封氣體腔內部分為左腔室和右腔室，所述的兩個溫度傳感電阻分別置于左腔室和右腔室內，且所述的半導體溫度片和兩個溫度傳感電阻均與所述的氣體儀表控制電路連接。
2.根據權利要求I所述的一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置，其特征在于所述的半導體溫度片包括有相互電連接的P端半導體溫度片和N端半導體溫度片，所述的P端半導體溫度片和磁性密封滑塊之間形成左腔室，所述的N端半導體溫度片和磁性密封滑塊之間形成右腔室； 所述的氣體儀表控制電路包括CPU，以及分別與CPU連接的左腔室溫度傳感器輸出端、右腔室溫度傳感器輸出端和P端半導體溫度片電源輸入端，接地的N端半導體溫度片電源輸入端；所述的左腔室溫度傳感器輸出端與設置于左腔室內的溫度傳感電阻電連接，所述的右腔室溫度傳感器輸出端與設置于右腔室內的溫度傳感電阻電連接，所述的P端半導體溫度片電源輸入端與P端半導體溫度片電連接，所述的N端半導體溫度片電源輸入端與N端半導體溫度片電連接。
3.根據權利要求I所述的一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置，其特征在于所述的磁性儀表指針包括有設置于環(huán)形密封氣體腔上方的儀表指針本體和固定于儀表指針本體上且位于磁性密封滑塊正上方的儀表指針磁性體。
4.根據權利要求2所述的一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置，其特征在于所述的氣體儀表控制電路還包括有信號放大器，信號放大器包括有電流輸出端、控制參考電壓輸入端和直流信號輸入端，所述的信號放大器的電流輸出端與P端半導體溫度片電源輸入端連接，所述的信號放大器的控制參考電壓輸入端與CPU的控制參考電壓輸出端連接，所述的信號放大器的直流信號輸入端通過積分電路與CPU的PWM控制信號輸出端連接。
5.根據權利要求4所述的一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置，其特征在于所述的積分電路包括有兩組相互并聯(lián)的積分單元組成，所述的每組積分單元包括有相互串聯(lián)的電阻和電容。
6.一種利用氣體驅動儀表指針轉動的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)、首先通過氣體儀表控制電路的CPU輸出PWM控制信號，PWM控制信號通過積分電路把交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，此直流信號進入信號放大器與控制參考電壓信號進行比較； (2)、當直流信號大于控制參考電壓信號時，信號放大器的電流輸出端輸出正信號，電流方向即會由N端半導體溫度片流向P端半導體溫度片，根據半導體溫度片的固有特性，就會使左腔室內的溫度降低、右腔室內的溫度升高，從而使左腔室內氣體壓力變低、右腔室內氣體壓力變高，從而磁性密封滑塊向左腔室移動，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針逆時針旋轉； (3)、當直流信號小于控制參考電壓信號時，信號放大器的電流輸出端輸出負信號，電流方向即會由P端半導體溫度片流向N端半導體溫度片，根據半導體溫度片的固有特性，就會使左腔室內的溫度升高、右腔室內的溫度降低，從而使左腔室內氣體壓力變高、右腔室內氣體壓力變低，從而磁性密封滑塊向右腔室移動，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針順時針旋轉； (4)、當直流信號等于控制參考電壓信號時，信號放大器無信號輸出，結果磁性儀表指針靜止不動； (5)、在左腔室和右腔室內溫度變化時，兩個溫度傳感電阻會分別采集左腔室和右腔室內的溫度，然后傳輸給CPU，CPU根據溫度采集值判斷磁性儀表指針當前位置。
7.根據權利要求6所述的一種利用氣體驅動儀表指針轉動的方法，其特征在于所述的步驟(5)中CPU判斷磁性儀表指針當前位置時，如果當前位置不在誤差允許范圍內，CPU進一步調節(jié)PWM控制信號輸出，直至磁性儀表指針所指位置在誤差規(guī)定的范圍內，CPU調節(jié)結束。
8.根據權利要求6所述的一種利用氣體驅動儀表指針轉動的方法，其特征在于所述的直流信號加大時，磁性儀器指針逆時針轉動速度變快；所述的控制參考電壓信號加大時，磁性儀器指針順時針轉動速度變快。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置及其驅動方法，利用氣體驅動儀表指針轉動的裝置包括有氣體儀表本體和與之連接的氣體儀表控制電路；氣體儀表本體包括有環(huán)形密封氣體腔、設置于環(huán)形密封氣體腔內的磁性密封滑塊、半導體溫度片和兩個溫度傳感電阻，設置于環(huán)形密封氣體腔上方且與磁性密封滑塊相互作用的磁性儀表指針；磁性密封滑塊和半導體溫度片將環(huán)形密封氣體腔內部分為左腔室和右腔室，兩個溫度傳感電阻分別置于左腔室和右腔室內，且半導體溫度片和兩個溫度傳感電阻均與氣體儀表控制電路連接。本發(fā)明利用溫度改變氣壓，氣壓推動磁性密封滑塊，磁性密封滑塊從而帶動磁性儀表指針的順時針或逆時針轉動；本發(fā)明結構簡單、使用方便，不受電磁干擾，能很好的保證儀表指針的正常轉動。
文檔編號G12B11/04GK102982851SQ20121047249
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權日2012年11月21日
發(fā)明者施東仁, 袁廷華, 袁旭, 秦彥超 申請人:合肥創(chuàng)源車輛控制技術有限公司