一种基于步进电机驱动的三针转速指示器的制作方法

本实用新型属于飞机航空技术领域，特别涉及一种同时测量左、右发动机自由涡轮转速及指示直升机旋翼转速。在转速测量方面，它可以用来测量电机的转速，常用于飞机、汽车、轮船等领域。

背景技术：

目前广泛使用的接触式机械转速表，结构比较复杂，稳定性差，抗干扰能力差。随着现代科学技术特别是微型计算机的高速发展，转速表已步入现代化、电子化的行列。

技术实现要素：

本实用新型的目的即在于克服现有技术不足，目的在于提供一种基于步进电机驱动的三针转速指示器，解决广泛使用的接触式机械转速表，结构比较复杂，稳定性差，抗干扰能力差的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于步进电机驱动的三针转速指示器，包括壳体装配件和指示部，所述壳体装配件后端设有插座坐板，所述插座坐板前部的壳体装配件内依次设有电源线路板、信号处理线路板、步进电机和齿轮传动组件，所述指示部设置在壳体装配件前端，所述插座坐板与电源线路板通过信号传输导线连接，所述电源线路板和信号处理线路板也通过信号传输导线连接，所述信号处理线路板与步进电机控制连接，所述步进电机通过齿轮传动组件控制设在指示部上的指针转动。

进一步的，所述指示部后面的壳体装配件内设有照明组件，所述照明组件通过照明导线与电源线路板连接。

进一步的，所述步进电机为三套。

进一步的，所述齿轮传动组件包括齿轮安装盘及齿轮安装盘中心设置的指针转轴，所述齿轮安装盘上均布环绕指针转轴设有三个电机齿轮，所述电机齿轮通过电机齿轮轴安装在齿轮安装盘上，所述电机齿轮轴底端与步进电机通过连轴器连接，所述指针转轴上依次设有三件指针齿轮，三件所述指针齿轮各对应与一个电机齿轮相啮合，每个指针齿轮上安装有对应标记转速指示的指针，通过步进电机依次带动电机齿轮轴、电机齿轮、指针齿轮和对应的指针转动。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、具备微调补偿功能，齿轮传动组件是三组1:1的齿轮组成，齿轮传统的过程存在齿轮啮合的间隙误差，会降低指示精度；因此在指针每一次转向都进行相应的脉冲补偿，有效的提高了指示精度；

2、具有防指针抖动功能，驱动步进电机电路输出脉冲采用梯形速度控制曲线，也就是加速-匀速-减速(通过改变脉冲的频率控制速度，同时要考虑步进电机的扭矩，从而保证不丢步)的方法，避免了指针的惯性造成的抖动问题。

3、具备高精度测频功能，采用等精度测量的测频方法，测量精度与晶振的精度一样；

4、具有对整形后方波信号的上升沿和下降沿含有毛刺或抖动信号有抑制作用，采用D触发器对方波信号进行延时采样可以有效滤掉毛刺及抖动信号，最后得到准确的上升沿和下降沿信号；

5、具备上电、掉电回零功能，电源线路板上带有储能电容，当断电时能够保证指针回到零点；上电跟掉电回零的驱动电机电路采用一直加速，加速到步进电机的极限最大速度保持匀速，最后几步采用减速，防止指针回零回弹。另外上电、掉电回零驱动电机脉冲数是按表盘满量程算；

6、具有传动效率高，结构紧凑的多轴传动结构，保证三个指针可靠指示。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一种基于步进电机驱动的三针转速指示器的结构示意图；

图2为本实用新型指示部三针转速指示器的结构示意图；

图3为本实用新型齿轮传动组件的结构示意图；

图4为本实用新型电源线路板的电路原理意图；

图5为本实用新型信号处理线路板的电路原理意图；

图6为本实用新型一种基于步进电机驱动的三针转速指示器的原理示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1、壳体装配件 2、指示部 3、照明组件 4、齿轮传动组件 5、步进电机 6、信号处理线路板 7、支柱 8、电源线路板 9、信号传输导线 10、插座坐板 11、照明导线 12、指针 13、齿轮安装盘 14、指针转轴 15、电机齿轮 16、电机齿轮轴 17、指针齿轮。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1-3所示，本实用新型一种基于步进电机驱动的三针转速指示器，包括壳体装配件1和指示部2述壳体装配件1后端设有插座坐板10，插座坐板10前部的壳体装配件1内依次设有电源线路板8、信号处理线路板6、步进电机5和齿轮传动组件4，指示部2设置在壳体装配件1前端，插座坐板10与电源线路板8通过信号传输导线9连接，电源线路板8和信号处理线路板6也通过信号传输导线9连接，信号处理线路板6与步进电机5控制连接，所述步进电机5通过齿轮传动组件4控制设在指示部2上的指针12转动。

指示部2后面的壳体装配件1内设有照明组件3，照明组件3通过照明导线11与电源线路板8连接。步进电机5为三套。齿轮传动组件4包括齿轮安装盘13及齿轮安装盘13中心设置的指针转轴14，所述齿轮安装盘13上均布环绕指针转轴14设有三个电机齿轮15，所述电机齿轮15通过电机齿轮轴16安装在齿轮安装盘13上，所述电机齿轮轴16底端与步进电机5通过连轴器连接，所述指针转轴14上依次设有三件指针齿轮17，三件所述指针齿轮17各对应与一个电机齿轮15相啮合，每个指针齿轮17上安装有对应标记转速指示的指针12，通过步进电机5依次带动电机齿轮轴16、电机齿轮15、指针齿轮17和对应的指针12转动。齿轮传动组件4类似于机械手表的表针转动结构。

电源线路板8、信号处理线路板6、步进电机5和齿轮传动组件4通过支柱7安装在壳体装配件1内。

插座做板10上装有插座ZH852510R14B19PW，用于外接DC28V电源及三路转速转速传感器输出信号(将发动机的转速转换成5VP-P以上的正弦波，正弦波的频率跟转速成正比)。图1中的电源线路板8原理图见图4；信号处理线路板6原理图见图5。图4中的矩形连接器J1(CRM242-010-211-8800)、矩形连接器J2(CRM242-020-211-8800)通过信号传输导线与插座ZH852510R14B19PW相连，将DC28V电源及三路转速转速传感器输出信号传输到电源线路板，图4中L1是共模抑制电感用来对输入DC28V进行降噪；IC1是电源滤波器对电源DC28V自带的干扰有一定的衰减作用；C303是8000μF的储能电容，保证掉电50ms工作(掉电指针回零)；IC2是DC/DC转换器将DC28V转换成5V，再通过三端稳压器转换成3.3V及2.5V。

信号处理线路板与电源线路板是通过图5中的矩形连接器J1(CRM242-020-211-8800)、图4矩形连接器J3(CRM242-020-211-8400)进行相连，从而将电源线路板生成的3.3V、5V、照明电源28V以及三路转速传感器输出信号传输到信号处理线路板上。

三路转速信号NR，NF，NF_R分别进行滤波限幅电路,再通过MAX3490对输入的正弦波进行整形输出需要的方波给输出给现场可编程门阵列芯片JP1K50，由于调理后的方波信号的上升沿和下降沿含有毛刺或抖动信号，所以采用D触发器对方波信号进行延时采样滤掉毛刺及抖动信号，最后得到准确的上升沿和下降沿信号。

本实用新型采用的技术方案是：首先对传感器输出的模拟信号进行滤波、限幅、整形，再采用等精度测频的方法对整形后的方波信号进行测频，同时通过D触发器测频突变的干扰数据进行剔除，根据测量的频率通过PWM输出电路传递脉冲给电机驱动芯片控制步进电机的方向、速度等，用来驱动电机带动指针运转。原理图见图6。

本实用新型一种基于步进电机驱动的三针转速指示器，1、具备微调补偿功能，齿轮传动组件是三组1:1的齿轮组成，齿轮传统的过程存在齿轮啮合的间隙误差，会降低指示精度；因此在指针每一次转向都进行相应的脉冲补偿，有效的提高了指示精度；

2、具有防指针抖动功能，驱动步进电机电路输出脉冲采用梯形速度控制曲线，也就是加速-匀速-减速(通过改变脉冲的频率控制速度，同时要考虑步进电机的扭矩，从而保证不丢步)的方法，避免了指针的惯性造成的抖动问题。

3、具备高精度测频功能，采用等精度测量的测频方法，测量精度与晶振的精度一样；

4、具有对整形后方波信号的上升沿和下降沿含有毛刺或抖动信号有抑制作用，采用D触发器对方波信号进行延时采样可以有效滤掉毛刺及抖动信号，最后得到准确的上升沿和下降沿信号；

5、具备上电、掉电回零功能，电源线路板上带有储能电容，当断电时能够保证指针回到零点；上电跟掉电回零的驱动电机电路采用一直加速，加速到步进电机的极限最大速度保持匀速，最后几步采用减速，防止指针回零回弹。另外上电、掉电回零驱动电机脉冲数是按表盘满量程算；

6、具有传动效率高，结构紧凑的多轴传动结构，保证三个指针可靠指示。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。