LM1819在电动里程表十字交叉线圈中的应用
1 概述
目前国际上流行大转角(0~270°)动磁式指示仪表,它克服了一般动圈式指示仪表抗震性能差、过载能力弱、指针易抖动等缺点。而引进的一些驱动芯片,如KEFA-796专用集成芯片,有成本高、不易国产化等弱点。我们采用LM1819专用集成芯片(美国国家半导体公司新产品),配以适当的应用电路,就可以很好地解决以上问题。
2 电动里程表的结构及工作原理
电动里程表接收霍尔传感器送来的方波信号,把方波信号频率转换成指针的转角。我们选用动磁式十字交叉机芯,实现瞬间里程指示功能。
2.1 十字交叉机芯结构及工作原理
从工作原理角度上看,十字交叉机芯是一种动磁式的转速表,它代表现代转速表的发展方向,因为它与动圈式转速表相比有下列优点:
(1)转动组件质量小、抗震性能好、指示平稳;
(2)无需动平衡、装配简单;
(3)机芯体积小、机械结构较简单。
图1是十字交叉机芯工作原理示意图。图1中线圈N1与N2互成直角绕缠,当线圈N1和N2通以一定的直流电后,N1和N2产生的磁场H1和H2互相垂直,且针轴垂直于由N1和N2组成的平面,由于针轴下端装有永久磁铁,并指针与磁铁的磁极成平行关系,因为指针组件上永久磁铁受到由H1和H2组成的合成磁场的引力作用,指针组件将发生旋转,直到指针转到与H1和H2合成磁场方向一致时为止。
2.2 LM1819专用集成电路简介
为了使指针准确地指示出瞬时车速,需要一套电子电路。将霍尔速度传感器送来的方波信号的频率转化为驱动线圈N1和N2的电波信号,使合成磁场H与水平线夹角θ能根据车速变化按线性规律改变,以便指针均匀、准确地指示车速。我们选用LM1819专用集成电路实现上述功能。LM1819是专门为驱动动磁式仪表而设计的,图2是其主要功能框图,也是典型应用图。LM1819是由函数发生器、参考电压生成电路、诺顿放大器和NPN型开关晶体管等功能模块组成。其主要性能参数如表1所列。
驱动线路工作原理
为了讨论方便,称图1中N1绕组为正弦绕组(sin),N2绕组为余弦绕组(cos),将正、余弦绕组产生的磁场分别记为Hsin和Hcos,并将它们绘在图3上。
Hcos和Hsin的合成磁场记作H,若使指针随着车速的提高线性旋转,则合成磁场与Hcos(车速零刻度线位置)夹角θ需线性变化。由于
当正弦绕组和余弦绕组匝数、静态电阻值等参数一致时,从图2可以得出下列一组关系式:
式(2)中:Isin、Icos分别为通入正弦和余弦绕组的励磁电流;Vsin、Vcos、Vcom分别为正弦、余弦绕组首端和其公共端电位。综合式(1)、(2),则
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