摘要：汽车仪表的主要功能就是直观展示汽车的运行参数以及相应的故障等信息，目前我国常用的汽车仪表基本上都是指针形式的，这种仪表可以更为直观将各种参数显示出来，而大多数指针汽车仪表则基本上都是由步进电机驱动的。鉴于这种情况，本文首先对步进电机进行了简单介绍，之后则以速度计为例对汽车仪表指针的控制设计进行了深入探究。
关键词：步进电机式；汽车仪表；控制技术
一、步进电机阐述
（一）步进电机的结构分析
根据转子的结构不同，步进电机一般分为反应型以及永磁型两种。永磁型步进电机的转子上有磁极存在，依靠电磁转矩展开工作，而无功步进电机则是当前应用最普遍的，由转子和定子两部分构成，转子材料基本上都是永磁性材料，定子属于多相励磁绕组，拥有两相、三相、多相等多种情况。其所含有的六个定子不管是哪个磁极上都存在绕组，并通过对称磁极构建相应的相位控制绕组，其转子上拥有四个分布均匀的齿。
（二）步进电机工作原理阐述
当相控绕组通电之后，无功步进电机的磁极会生成磁场，并且会和转子共同组成磁路。但是因为不同转子槽其磁导存在差异，如果转子和定子的齿轴不同，磁极会产生针对转子的吸引力，这种情况会造成电磁转矩的情况发生。换句话来讲，因为磁力线拥有尽力缩短的特点，当转子齿的轴旋转到和定子齿轴一样位置的时候，同时在这个时候该位置拥有最大磁导率。假如每一个相控绕组都有一定的连接顺序存在，这个时候定子空间里面会出现阶梯磁极轴旋转的情况。受到无功电磁转矩的影响，转子会自动跟随步进电机发生动作。
（三）步进电机的参数分析
1、相数（m）：极性为N以及S的磁场绕组的绕线对数。
2、排数（N）：每个电源连接都为一个单独的拍，每个拍的转子都会自动的出现一个步距角的旋转；其本质上指的就是电机转动螺距角或者磁场周期性变化所需的脉冲数。
3、齿距角：相邻两个齿轴的夹角。
4、步距角（θ）：所转电机转子针对脉冲信号的角位移。
5、转矩：步进电机处于通电但是却不旋转的状态下，所锁定转子的力矩，当其在低转速的时候和力矩值十分接近。
6、速度：步进电机能够按照控制质量完成相应角度的连续转动。
7、启动频率：在定惯性矩情况下能够完成步进电机正常启动的脉冲频率。假如脉冲频率值比启动频率值高，电机根本没有办法正常启动，会有极大几率造成中断或者故障的情况发生。
二、汽车仪表指针的控制
车辆仪表能够将车辆的运行状态信息更为直观的展示给大家，在指针模式下人们可以充分了解到发动机冷却水温度、燃油量、发动机转速以及速度等参数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对脉冲信号驱动步进电机的情况进行分析可以发现，步进电机是按照一个固定角度逐步运行的。并在这个过程中，通过脉冲控制个数的有效利用来完成角位移量的控制，以此来实现准确定位；除此之外，人们完全可以通过脉冲频率的控制工作对旋转的加速度以及速度进行控制，做好相应的调速工作。而通过直接的数字控制则可以有效完成性能控制工作，提升相应的抗干扰能力，保证没有累积误差的情况发生，提升相应的自锁能力以及扭矩保持能力，在汽车仪表指针旋转角度控制有着极为广泛的应用。
三、车速检测系统设计阐述
（一）车速传感器信号阐述
传感器的输出设计方式使用的双信号回路方式，车速表进行车速脉冲信号采集的方式是3号脚，而4号脚的主要功能则是进行行驶记录仪等车速信号的采集，这种情况不再需要等多个控制器进行车速信号的采集，这样才可以有效避免车速信号受到不同控制器的干扰。
（二）车速表信号的采集工作探究
输入端接车速里程表传感器，100K的两个电阻会出现分压的情况，在外部接地的10k电阻也会出现限流的功能，这个时候主控芯片基本上都会将0.7Vcc以上电压当作高电平，将0.3Vcc下面的电压当做了低电平。因为车速传感器所发出的实际上是一连串的脉冲信号，其频率会随着车速的变化而变化。当高低两个电平信号出现交替发送的情况时，主控芯片所接受的脉冲信号频率也在不断的转变，其会根据频率的不同做出相应的车速判别。
（三）车速信号的输出阐述
在通过仪表内部完成车速信号的电路匹配以及运算处理的时候，能够利用CAN总线进行车速信号值输出，并在电气接口进行经处理脉冲信号以及原始脉冲频率信号的输出处理。当三极管出现导通情况时，车速输出信号会呈现一种低电平的情况，如果发生三极管断开的情况，车速信号会呈现高电平的情况。除此之外，MCU-32会对三极管T8的导通与断开进行交替控制，完成不同车速频率信号的输出。而且，利用芯片进行控制处理可以使车速信号的稳定性与精确性得到有效保证。
四、车速表运算处理分析
随着车速频率的转变车速脉冲信号也在持续产生转变，车速表的主控新品可以精确的完成车速信号频率变化识别。当出现信号变化的过程中，指针位置会自动更新。为了避免车速表的平顺性受到影响，软件展开了针对车速表的阻尼设定。同时为了保证指针发生平滑转动，仪表应该保证自身步距角相对较小，并且阻尼合理。
五、结束语
总而言之，随着科学技术的快速发展，汽车的各种技术也随之出现了极大程度的发展与更新，汽车仪表技术也出现了快速的进步，为汽车行业的快速发展提供了更有力的支持和保障。然而，随之互联网信息技术的快速发展，仪表智能化发展依旧需要比较长时间的发展探究。所以，相关人员必须提升对步进电机式汽车仪表控制技术的重视，这样才可以为我国汽车事业的发展打下一个更坚实的基础。
参考文献：
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[3]蒋志雄,黄河.基于H8/3802的步进电机式汽车仪表的开发[J].微计算机应用,2016(01):91-93.
论文作者:孙斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
标签：车速论文; 信号论文; 转子论文; 步进电机论文; 脉冲论文; 仪表论文; 汽车论文; 《电力设备》2018年第32期论文;