[發(fā)明專利]步進(jìn)電機(jī)儀表指針回零的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710042973.1
• 申請日: 2007-06-28
• 公開（公告）號: CN101334295A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊毅;汪丁旺;瞿敏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海德科電子儀表有限公司
• 主分類號: G01D3/06
• 分類號: G01D3/06;G01D13/22
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所
• 代理人: 余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采用步進(jìn)電機(jī)儀表技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及步進(jìn)電機(jī)儀表指針回零的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的儀表通常采用步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動儀表指針。而步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方式有分步方式和微步方式兩種。分步方式的步距角大，力矩小，應(yīng)用于儀表上時，容易使得指針運(yùn)行不平滑，且噪音較大。而微步方式步距角小，應(yīng)用于儀表上時，指針運(yùn)行平滑，噪音相對較小。為了達(dá)到較好的運(yùn)行效果，通常在儀表中采用微步方式驅(qū)動的無齒輪步進(jìn)電機(jī)。

微步方式驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)所需信號由脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動模塊提供。其可選擇單片機(jī)自帶的PWM模塊或是采用集成驅(qū)動芯片。當(dāng)PWM信號改變時，電機(jī)線圈就會產(chǎn)生不同電流值，從而實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的微步運(yùn)行。如果采用24微步驅(qū)動方式，也就是每個步距角內(nèi)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行24微步。則每一微步為a/24°。其中a為步距角。同理，也可以采用48微步或96微步驅(qū)動。微步細(xì)分越多，則每一步角度越小，指針運(yùn)行越平滑。PWM驅(qū)動模塊根據(jù)計算得出的各個電流值就可以實現(xiàn)電機(jī)的24微步驅(qū)動。

步進(jìn)電機(jī)儀表在運(yùn)輸時，例如從汽車儀表從運(yùn)輸至汽車廠組裝時，由于步進(jìn)電機(jī)沒有保持力矩，運(yùn)輸過程中的震動很容易導(dǎo)致儀表指針出現(xiàn)離開零位的現(xiàn)象。因此經(jīng)過運(yùn)輸?shù)膬x表，在裝配時，需要進(jìn)行指針回零操作。現(xiàn)有的回零方法，通常是采用勻速的方式完成。指針在回零時，如果采用過高的速度，則會造成指針抖動，噪聲大，指針回彈，回零不可靠等現(xiàn)象。而采用過低的速度，又會造成回零時抖動和噪音。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種步進(jìn)電機(jī)儀表指針回零的方法，在保證指針可靠回零的同時，最大程度地降低抖動和運(yùn)行噪音。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種步進(jìn)電機(jī)儀表指針回零的方法，包括以下步驟：

1)設(shè)定儀表指針的回零角度、加速角度、運(yùn)行角度、減速角度，其中，加速角度加上運(yùn)行角度再加上減速角度的和等于回零角度；

2)加速步驟，加速驅(qū)動儀表指針運(yùn)行完成加速角度；

3)運(yùn)行步驟，以步驟2)后的速度驅(qū)動儀表指針運(yùn)行完成運(yùn)行角度；

4)減速步驟，將步驟3)后的速度減速至零并驅(qū)動儀表指針運(yùn)行完成減速角度。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在所述步驟2)中，還包括一查表步驟，提供一當(dāng)前速度和下一速度的加速列表，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前速度，通過查找加速列表獲得步進(jìn)電機(jī)的下一速度。以減小步進(jìn)電機(jī)為獲得下一速度而進(jìn)行的速度計算的復(fù)雜度。

作為本發(fā)明的又一改進(jìn)，在所述步驟4)中，還包括一查表步驟，提供一當(dāng)前速度和下一速度的減速列表，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前速度，通過查找減速列表獲得步進(jìn)電機(jī)的下一速度。同理，這樣可減小步進(jìn)電機(jī)為獲得下一速度而進(jìn)行的速度計算的復(fù)雜度。

進(jìn)一步地，由于通常指針式儀表的指示范圍較大，為了保證指針在任何位置都能可靠回零，故回零角度設(shè)定為大于或等于指針指示的角度范圍。

上述方法將指針的回零分成三個階段，使得指針能夠平穩(wěn)地完成回零的過程。不但減小了指針的抖動，而且有效地減少了回零時的噪聲。避免了指針回彈、回零不可靠等現(xiàn)象的發(fā)生。

具體實施方式

一種步進(jìn)電機(jī)儀表指針回零的方法，包括以下步驟：

1)設(shè)定儀表指針的回零角度、加速角度、運(yùn)行角度、減速角度，其中，加速角度加上運(yùn)行角度再加上減速角度的和等于回零角度；以回零角度設(shè)定為320度為例，將加速角度、運(yùn)行角度、減速角度分別設(shè)為15度、300度和5度。

2)加速步驟，加速驅(qū)動儀表指針運(yùn)行完成15度的加速角度；本實施例中，指針每運(yùn)行1度為一次加速過程。在一次加速中，步進(jìn)電機(jī)共運(yùn)行12微步。通過減小每一微步之間的時間，使步進(jìn)電機(jī)速度加快。指針運(yùn)行15度即作15次加速過程。其速度由小到大最終穩(wěn)定于一個較高的運(yùn)行速度。其中指針運(yùn)行速度：ω＝1/12×1/t；

t＝每一微步之間的時間間隔??單位：秒(s)

ω＝指針運(yùn)行角速度??單位：弧度/秒(rad/s)

3)運(yùn)行步驟，以步驟2)后的速度驅(qū)動儀表指針運(yùn)行完成300度的運(yùn)行角度；通過步驟2)的15次加速，使得步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定在一個較高的運(yùn)行速度。這一階段步進(jìn)電機(jī)始終運(yùn)行在加速后的高速狀態(tài)。整個回零過程中這一階段指針運(yùn)行范圍最大。

4)減速步驟，將步驟3)后的速度減速至零并驅(qū)動儀表指針運(yùn)行完成5度的減速角度。基本和加速過程相反，但減速過程中為了避免反彈，可適當(dāng)減少減速步驟。仍以320度回零過程為例，減速過程需要5度左右。