[發明專利]一種步進電機運動狀態的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710527077.8
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107340472B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 包云兵;殷俊;梁磊
• 申請（專利權）人: 杭州華橙網絡科技有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本發明公開了一種步進電機運動狀態的檢測裝置及方法，包括：采樣模塊、數據處理模塊以及與各定子繞組一一對應的驅動模塊；其中，通過這些模塊的相互配合可以實現檢測步進電機的轉子的運轉狀態的功能，與現有技術相比，不需要額外設置機械結構即可實現轉子的運轉狀態的檢測功能，可以降低檢測裝置占據的空間，降低生產成本以及降低結構設計復雜性。并且還可以不用額外設置外部的連接線纜，從而使檢測裝置整體的可靠性提高。

技術領域

本發明涉及電極運動控制及反饋技術領域，特別涉及一種步進電機運動狀 態的檢測裝置及方法。

背景技術

步進電機是將電脈沖信號轉換為位移或轉速的控制元件，輸入一個脈沖信 號，步進電機就轉動一個角度，其機械角位移和轉速分別與輸入電機繞組的脈 沖個數和脈沖頻率成比例，通過改變脈沖頻率可以改變電機的轉速，通過改變 脈沖的方向可以改變電機的轉向，因其不受負載變化的影響，所以已被廣泛應 用于各種控制領域。其中步進電機一般包括：定子與轉子，定子上具有定子繞 組。常見的步進電機可根據定子繞組分為：二相步進電機、三相步進電機、四 相步進電機、五相步進電機。其中，二相步進電機具有兩個定子繞組，三相步 進電機具有三個定子繞組，四相步進電機具有四個定子繞組、五相步進電機具有五個定子繞組。

目前，為了進一步確定步進電機的轉子的運轉狀態，例如，運轉方向，運 轉速度、堵轉等，一般在步進電機的轉子周邊設置碼盤、霍爾傳感器、光斷器 等檢測機械結構或電子器件，并通過電機控制器實時獲取設置于步進電機的轉 子周邊的檢測機械結構的數據來確定電機的運動狀態。例如，在采用光斷器確 定步進電機的轉子的運轉狀態時，一般將光斷器安裝在電機帶動結構件運動所 能到達的極限位置，當電機帶動結構件移動到極限位置邊緣時，結構件會遮擋 光斷器的接收通道，使光斷器檢測到結構件已經運轉到極限位置，從而發出狀 態信號，控制電機停止運轉。這樣導致步進電機控制系統占據空間較大，成本 與結構設計復雜性增加。并且由于額外的添加了上述檢測機械結構，還需要額 外設置與這些檢測機械結構連接的線纜，將反饋信號送給電極控制器，從而使 整體的可靠性降低。

發明內容

本發明實施例提供一種步進電機運動狀態的檢測裝置及方法，用以解決現 有技術中步進電機控制系統占據空間較大，成本與結構設計復雜性增加，整體 的可靠性降低的問題。

因此，本發明實施例提供了一種步進電機運動狀態的檢測裝置，所述步進 電機包括轉子與具有至少兩個定子繞組的定子；所述裝置包括：采樣模塊、數 據處理模塊以及與各所述定子繞組一一對應的驅動模塊；其中，

各所述驅動模塊分別與電源端、對應的定子繞組以及所述數據處理模塊連 接；各所述驅動模塊用于在對應的轉動開啟信號的控制下使對應的定子繞組與 所述電源端導通，以及在預設檢測周期內實時獲取并輸出對應的定子繞組與所 述電源端導通時的驅動時間；其中，不同的定子繞組對應的轉動開啟信號的相 位不同；

所述采樣模塊分別與各所述定子繞組以及所述數據處理模塊連接；所述采 樣模塊用于在所述預設檢測周期內，實時采集并輸出各所述定子繞組與所述電 源端斷開時產生的反電動勢；

所述數據處理模塊用于向各所述驅動模塊輸出對應的轉動開啟信號，在所 述預設檢測周期內實時接收各所述驅動模塊輸出的驅動時間以及實時接收所 述采樣模塊輸出的反電動勢；針對各所述定子繞組，計算各所述定子繞組的反 電動勢在所述預設檢測周期內對應的平均值；在判斷各所述定子繞組對應的平 均值均大于預設閾值時，根據實時接收的各所述定子繞組與所述電源端導通時 的驅動時間，以及各所述定子繞組與所述電源端斷開時產生的反電動勢，確定 所述轉子的運轉狀態。

優選地，在本發明實施例提供的上述裝置中，所述數據處理模塊具體用于： 根據各所述定子繞組與所述電源端導通時的驅動時間，以及在所述驅動時間內 其余定子繞組與所述電源端斷開時產生的反電動勢，確定各所述定子繞組中每 相鄰兩個定子繞組在所述預設檢測周期內產生的反電動勢的波形；