CN101334295A - 步进电机仪表指针回零的方法 - Google Patents
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Abstract
一种步进电机仪表指针回零的方法，包括以下步骤：1)设定仪表指针的回零角度、加速角度、运行角度、减速角度，其中，加速角度加上运行角度再加上减速角度的和等于回零角度；2)加速步骤，加速驱动仪表指针运行完成加速角度；3)运行步骤，以步骤2)后的速度驱动仪表指针运行完成运行角度；4)减速步骤，将步骤3)后的速度减速至零并驱动仪表指针运行完成减速角度。上述方法将指针的回零分成三个阶段，使得指针能够平稳地完成回零的过程。不但减小了指针的抖动，而且有效地减少了回零时的噪声。避免了指针回弹、回零不可靠等现象的发生。
Description
技术领域
本发明属于采用步进电机仪表技术领域，特别涉及步进电机仪表指针回零的方法。
背景技术
现有的仪表通常采用步进电机的控制和驱动仪表指针。而步进电机的驱动方式有分步方式和微步方式两种。分步方式的步距角大，力矩小，应用于仪表上时，容易使得指针运行不平滑，且噪音较大。而微步方式步距角小，应用于仪表上时，指针运行平滑，噪音相对较小。为了达到较好的运行效果，通常在仪表中采用微步方式驱动的无齿轮步进电机。
微步方式驱动步进电机所需信号由脉冲宽度调制(PWM)驱动模块提供。其可选择单片机自带的PWM模块或是采用集成驱动芯片。当PWM信号改变时，电机线圈就会产生不同电流值，从而实现步进电机的微步运行。如果采用24微步驱动方式，也就是每个步距角内步进电机运行24微步。则每一微步为a/24°。其中a为步距角。同理，也可以采用48微步或96微步驱动。微步细分越多，则每一步角度越小，指针运行越平滑。PWM驱动模块根据计算得出的各个电流值就可以实现电机的24微步驱动。
步进电机仪表在运输时，例如从汽车仪表从运输至汽车厂组装时，由于步进电机没有保持力矩，运输过程中的震动很容易导致仪表指针出现离开零位的现象。因此经过运输的仪表，在装配时，需要进行指针回零操作。现有的回零方法，通常是采用匀速的方式完成。指针在回零时，如果采用过高的速度，则会造成指针抖动，噪声大，指针回弹，回零不可靠等现象。而采用过低的速度，又会造成回零时抖动和噪音。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种步进电机仪表指针回零的方法，在保证指针可靠回零的同时，最大程度地降低抖动和运行噪音。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种步进电机仪表指针回零的方法，包括以下步骤：
1)设定仪表指针的回零角度、加速角度、运行角度、减速角度，其中，加速角度加上运行角度再加上减速角度的和等于回零角度；
2)加速步骤，加速驱动仪表指针运行完成加速角度；
3)运行步骤，以步骤2)后的速度驱动仪表指针运行完成运行角度；
4)减速步骤，将步骤3)后的速度减速至零并驱动仪表指针运行完成减速角度。
作为本发明的一种改进，在所述步骤2)中，还包括一查表步骤，提供一当前速度和下一速度的加速列表，根据步进电机当前速度，通过查找加速列表获得步进电机的下一速度。以减小步进电机为获得下一速度而进行的速度计算的复杂度。
作为本发明的又一改进，在所述步骤4)中，还包括一查表步骤，提供一当前速度和下一速度的减速列表，根据步进电机当前速度，通过查找减速列表获得步进电机的下一速度。同理，这样可减小步进电机为获得下一速度而进行的速度计算的复杂度。
进一步地，由于通常指针式仪表的指示范围较大，为了保证指针在任何位置都能可靠回零，故回零角度设定为大于或等于指针指示的角度范围。
上述方法将指针的回零分成三个阶段，使得指针能够平稳地完成回零的过程。不但减小了指针的抖动，而且有效地减少了回零时的噪声。避免了指针回弹、回零不可靠等现象的发生。
具体实施方式
一种步进电机仪表指针回零的方法，包括以下步骤：
1)设定仪表指针的回零角度、加速角度、运行角度、减速角度，其中，加速角度加上运行角度再加上减速角度的和等于回零角度；以回零角度设定为320度为例，将加速角度、运行角度、减速角度分别设为15度、300度和5度。
2)加速步骤，加速驱动仪表指针运行完成15度的加速角度；本实施例中，指针每运行1度为一次加速过程。在一次加速中，步进电机共运行12微步。通过减小每一微步之间的时间，使步进电机速度加快。指针运行15度即作15次加速过程。其速度由小到大最终稳定于一个较高的运行速度。其中指针运行速度：ω＝1/12×1/t；
t＝每一微步之间的时间间隔 单位：秒(s)
ω＝指针运行角速度 单位：弧度/秒(rad/s)
3)运行步骤，以步骤2)后的速度驱动仪表指针运行完成300度的运行角度；通过步骤2)的15次加速，使得步进电机稳定在一个较高的运行速度。这一阶段步进电机始终运行在加速后的高速状态。整个回零过程中这一阶段指针运行范围最大。
4)减速步骤，将步骤3)后的速度减速至零并驱动仪表指针运行完成5度的减速角度。基本和加速过程相反，但减速过程中为了避免反弹，可适当减少减速步骤。仍以320度回零过程为例，减速过程需要5度左右。
其中，在所述步骤2)中，还包括一查表步骤，提供一当前速度和下一速度的加速列表，根据步进电机当前速度，通过查找加速列表获得步进电机的在下一时间间隔的速度(下一速度)。另外，由于指针的转动惯量不同，可根据不同的指针需要不同的加速过程。
| 当前速度(rad/s) | 100 | 160 | 210 | 250 | 290 | 320 | 350 | 370 | 390 | 400 |
| 下一速度(rad/s) | 160 | 210 | 250 | 290 | 320 | 350 | 370 | 390 | 400 | 410 |
| 当前速度(rad/s) | 410 | 420 | 430 | 435 | 440 | |||||
| 下一速度(rad/s) | 420 | 430 | 435 | 440 | 445 |
其中，在所述步骤4)中，还包括一查表步骤，提供一当前速度和下一速度的减速列表，根据步进电机当前速度，通过查找减速列表获得步进电机的下一速度。同理，由于指针的转动惯量不同，可根据不同的指针需要不同的减速过程。
| 当前速度(rad/s) | 445 | 430 | 400 | 350 | 250 |
| 下一速度(rad/s) | 430 | 400 | 350 | 250 | 0 |
Claims (4)
1、一种步进电机仪表指针回零的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)设定仪表指针的回零角度、加速角度、运行角度、减速角度，其中，加速角度加上运行角度再加上减速角度的和等于回零角度；
2)加速步骤，加速驱动仪表指针运行完成加速角度；
3)运行步骤，以步骤2)后的速度驱动仪表指针运行完成运行角度；
4)减速步骤，将步骤3)后的速度减速至零并驱动仪表指针运行完成减速角度。
2、根据权利要求1所述的步进电机仪表指针回零的方法，其特征在于：在所述步骤2)中，还包括一查表步骤，提供一当前速度和下一速度的加速列表，根据步进电机当前速度，通过查找加速列表获得步进电机的下一速度。
3、根据权利要求1所述的步进电机仪表指针回零的方法，其特征在于：在所述步骤2)中，在所述步骤4)中，还包括一查表步骤，提供一当前速度和下一速度的减速列表，根据步进电机当前速度，通过查找减速列表获得步进电机的下一速度。
4、根据权利要求1所述的步进电机仪表指针回零的方法，其特征在于：所述回零角度大于或等于指针指示的角度范围。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007100429731A CN101334295A (zh) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | 步进电机仪表指针回零的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007100429731A CN101334295A (zh) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | 步进电机仪表指针回零的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101334295A true CN101334295A (zh) | 2008-12-31 |
Family
ID=40197046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2007100429731A Pending CN101334295A (zh) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | 步进电机仪表指针回零的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101334295A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101858756A (zh) * | 2009-04-03 | 2010-10-13 | 矢崎总业株式会社 | 将指针返回到原点的方法 |
| CN101922943B (zh) * | 2009-06-14 | 2011-09-21 | 宁波怡诚电子科技有限公司 | 汽车仪表步进电机内附属开关 |
| CN107733305A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-23 | 上海仪电汽车电子系统有限公司 | 马达防零位反弹回零驱动方法 |
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2007
- 2007-06-28 CN CNA2007100429731A patent/CN101334295A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101858756A (zh) * | 2009-04-03 | 2010-10-13 | 矢崎总业株式会社 | 将指针返回到原点的方法 |
| CN101858756B (zh) * | 2009-04-03 | 2012-11-14 | 矢崎总业株式会社 | 将指针返回到原点的方法 |
| CN101922943B (zh) * | 2009-06-14 | 2011-09-21 | 宁波怡诚电子科技有限公司 | 汽车仪表步进电机内附属开关 |
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081231 |