CN101430212B - 仪表指针回零检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种仪表指针回零检测方法，用于步进马达带动仪表指针回零时检测该仪表指针是否到位，包括以下步骤：驱动步进马达；检测步进马达各个线圈的振荡信号；计算该些振荡信号的和分量；比较该些振荡信号的和分量与阈值的大小；以及若振荡信号的和分量大于阈值，则停止驱动该步进马达。本方法通过使用回零检测的方法有效地改善指针的回零效果，使指针在可靠回零的同时，最大程度地降低抖动、运行噪音和指针回弹等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测方法，且特别涉及一种用于在仪表指针回零的检测方法。
背景技术
由于步进马达没有保持力矩，各类仪表在制成后的运输过程中，震动很容易导致仪表指针出现离开零位的现象。因此在仪表通过长途运输到装配时，就必须在装配上电时自动找回零位。
由于汽车仪表指针的行程一般均为270°，在目前的回零方式中，使步进马达回转300°，以保证指针能够确实回零。回零过程中，一般在零刻度的位置设置挡针。当指针回到零位的时候会碰到挡针，这时如果继续驱动步进马达，则指针会持续撞击挡针，造成指针抖动，噪声较大和指针回弹等现象。
发明内容
本发明提出一种仪表指针回零检测方法，能够有效解决上述问题。
为了达到上述目的，本发明提出一种仪表指针回零检测方法，用于步进马达带动仪表指针回零时检测该仪表指针是否到位，包括以下步骤：
驱动步进马达；
检测步进马达各个线圈的振荡信号；
计算该些振荡信号的和分量；
比较该些振荡信号的和分量与阈值的大小；以及
若振荡信号的和分量大于阈值，则停止驱动该步进马达。
可选的，其中驱动该步进马达时，是依次给该步进马达的各个端点加电。
可选的，其中计算该些振荡信号的和分量时，使用积分的方法。
可选的，其中该阈值是预先在该步进马达正常旋转时，计算检测到的振荡信号的和分量确定的。
可选的，其中该阈值是计算检测到的第一个振荡信号的和分量确定的。
可选的，其中振荡信号的和分量不大于阈值，则重复执行以下步骤：
检测步进马达各个线圈的振荡信号；
计算该些振荡信号的和分量；以及
比较该些振荡信号的和分量与阈值的大小。
本方法通过使用回零检测的方法有效地改善指针的回零效果，使指针在可靠回零的同时，最大程度地降低抖动、运行噪音和指针回弹等问题。
附图说明
图1所示为步进马达的工作原理图。
图2所示为第一线圈和第二线圈两端电动势改变示意图。
图3所示为第一振荡信号与第二振荡信号对比图。
图4所示为本发明较佳实施例的步骤流程图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
图1所示为步进马达的工作原理图。
请参看图1。本实施例中，使用步进马达100带动仪表指针回零。
步进马达100包括第一电磁铁101，第二电磁铁102和转子103。第一电磁铁101包括第一线圈1011，第二电磁铁102包括第二线圈1021。依次分别在第一线圈1011的第一端a+、第二线圈1021的第一端b+、第一线圈1011的第二端a-和第二线圈1021的第二端b-加电(假设为5V电压)。第一电磁铁101和第二电磁铁102因线圈通电流而产生的磁性(如图1中的箭头所指方向)驱动步进马达100的转子103顺时针旋转。转子103是用来带动指针旋转。
使用电压检测装置(图未示)分别连接在第一线圈1011和第二线圈1012的两端，即可检测到两个线圈的电势。在理想情况下，两个线圈的电势如图1所示，当第一线圈1011的第一端a+加5V电压时，能够检测到第一线圈1011的电势为+5V。当第二线圈1021的第一端b+加5V电压时，则能够检测到第一线圈1011的电势为0，第二线圈1021的电势为+5V。以下以此类推。
然而，在实际操作中，在第一线圈1011和第二线圈1021的信号交替的瞬间，根据电磁感应原理，通电的线圈(例如第一线圈1011)会产生磁场，磁场作用在停止驱动的线圈(例如第二线圈1012)中会产生一个反向的感应电动势(Back-EMF)。当通电稳定后就会消失，这是一个振荡的信号。
请参考图2，图2所示为第一线圈和第二线圈两端电动势改变示意图。如果加在第一线圈101和第二线圈102的电压一直不变，则该第一振荡信号V1也会一直保持一致。
图3所示为第一振荡信号与第二振荡信号对比图。如图3所示，图中t1时间段的波形，为步进马达正常分步回零时的波形。t2时间段的波形，为步进马达100在回零过程中碰到挡针产生的波形。此处所说的波形，均根据不同时间检测到的电动势的数值所绘出的。
如果步进马达100在回零过程中碰到挡针，根据步进马达100的工作原理，驱动线圈(假设为第二线圈102)上的驱动电流会变大，因此会在非驱动线圈(此实施例中为第一线圈101)上产生比第一振荡信号V1更大的第二振荡信号V2。
因此，可以通过积分的方式计算步进马达正常旋转时产生的振荡信号的和分量为阈值S。在检测中，通过积分的方式计算各个振荡信号的和分量S1。在本实施例中，第一振荡信号V1的和分量S1不大于阈值S。而第二振荡信号V2的和分量S2大于阈值S，此时，可以判断步进马达100回到零位。
图4所示为本发明较佳实施例的步骤流程图。
请结合参考图1～图4，本实施例中的仪表指针回零检测方法包括以下步骤：
步骤S401：驱动步进马达100。此时步进马达100带动仪表指针向零位旋转。在本实施例中，是由一个微处理器(Micro Controller Unit，MPU)连接该步进马达100的第一线圈101和第二线圈102的四个端点。微处理器依次给四个端点a+、b+、a-和b-加电，在第一线圈101和第二线圈102产生的磁场的驱动下，步进马达100的转子103带动仪表指针旋转。
步骤S403：检测并计算第一振荡信号的和分量并记录为阈值S。一般情况下，在刚通电测振荡信号时，仪表指针还未碰到零位上的挡针，也就是说，测到的振荡信号是步进马达100在正常旋转时产生的。此时用积分的方法计算第一振荡信号V1的和分量就是步进马达100在正常旋转时的振荡信号的和分量。将之记录为阈值S。
值得注意的是，由于驱动步进马达100正常旋转的电压是保持一致的，那么步进马达100正常旋转时产生的振荡信号也是一致的，因此也可以预先检测步进马达100的第一振荡信号V1，计算和分量并将之记录为阈值S。这样就不需要每次回零时都重新计算阈值S。
步骤S405：检测步进马达各个线圈的振荡信号。接上文所述，步进马达100第一线圈101和第二线圈102的四个端点另外连接至一个振荡信号检测装置，该振荡信号检测装置用来检测四个端点a+、b+、a-和b-上的振荡信号。该振荡信号检测装置可以连接至上文所述的微处理器，并输出振荡信号至微处理器。
步骤S407：计算振荡信号的和分量S(n)并与阈值S比较。振荡信号检测装置每检测到振荡信号时，均用积分的方法计算其和分量S(1)，S(2)，...，S(n)，并将之与阈值S比较。
步骤S409：S(n)>S？将计算所得的和分量S(n)与阈值S比较大小。若S(n)大于S，则表示指针已经碰到零位的挡针，此时停止驱动步进马达。若S(n)不大于S，则表示指针未碰到零位的挡针，则不停止驱动步进马达，而重复执行步骤S407和S409。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (5)
1.一种仪表指针回零检测方法，用于步进马达带动仪表指针回零时检测该仪表指针是否到位，其特征是，包括以下步骤：
驱动步进马达；
检测步进马达各个线圈的振荡信号；
计算该些振荡信号的和分量；
比较该些振荡信号的和分量与阈值的大小；以及
若振荡信号的和分量大于阈值，则停止驱动该步进马达，
其中该阈值是预先在该步进马达正常旋转时，计算检测到的振荡信号的和分量确定的。
2.根据权利要求1所述的仪表指针回零检测方法，其特征是，其中驱动该步进马达时，是依次给该步进马达的各个端点加电。
3.根据权利要求1所述的仪表指针回零检测方法，其特征是，其中计算该些振荡信号的和分量时，使用积分的方法。
4.根据权利要求1所述的仪表指针回零检测方法，其特征是，其中该阈值是计算检测到的第一个振荡信号的和分量确定的。
5.根据权利要求1所述的仪表指针回零检测方法，其特征是，其中振荡信号的和分量不大于阈值，则重复执行以下步骤：
检测步进马达各个线圈的振荡信号；
计算该些振荡信号的和分量；以及
比较该些振荡信号的和分量与阈值的大小。
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