CN103424694A - 步进电机的监测装置和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步进电机的监测装置和监测方法。该监测装置包括：采样模块，与步进电机的驱动端相连接，用于采集步进电机工作的驱动信号；控制模块，与采样模块相连接，用于根据驱动信号确定步进电机的工作状态信息；以及输出模块，与控制模块相连接，用于输出工作状态信息。通过本发明，采集模块直接采集步进电机驱动端输出的驱动信号，能够实时获取步进电机的驱动脉冲数，并且控制模块根据驱动脉冲确定步进电机的工作状态信息并由输出模块输出，使得监测装置操作简单、精确度高。

Description

步进电机的监测装置和监测方法

技术领域

本发明涉及测试工装领域，具体而言，涉及一种步进电机的监测装置和监测方法。

背景技术

在现有空调器开发中，软件的测试需测试步进电机的输出与软件功能书的一致性，当前工装监测方式为：在步进电机控制芯片管脚焊接连线引出，以采集芯片输出管脚的信号。在工装监测时，需要对步进电机控制口进行一一确认，容易产生错误；在监测前需要焊接引线，测试完成后又需要拆除连线，增加工作量且使用不方便。

针对相关技术中步进电机测试工装操作不便的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种步进电机的监测装置和监测方法，以解决步进电机测试工装操作不便的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种步进电机的监测装置。

根据本发明的步进电机的监测装置包括：采样模块，与步进电机的驱动端相连接，用于采集步进电机工作的驱动信号；控制模块，与采样模块相连接，用于根据驱动信号确定步进电机的工作状态信息；以及输出模块，与控制模块相连接，用于输出工作状态信息。

进一步地，采样模块包括：第一电阻；第二电阻；以及光电耦合器，第一端经由第一电阻连接至步进电机的驱动端，第二端接地，第三端接电源，第四端经由第二电阻接地。

进一步地，该监测装置还包括：第一接收模块，与控制模块相连接，用于接收用户输入的步距角确定命令，其中，步距角确定命令用于确定步进电机的步距角，控制模块用于根据驱动信号和确定的步距角计算步进电机的步进角度。

进一步地，输出模块包括显示单元；监测装置还包括：第二接收模块，与控制模块相连接，用于接收用户输入的显示单元控制命令，其中，显示单元控制命令用于控制显示单元工作或停止工作。

进一步地，显示单元为数码管或液晶显示屏。

进一步地，监测装置包括多个采样模块，多个采样模块分别连接不同步进电机的驱动端。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种步进电机的监测方法。

根据本发明的步进电机的监测方法包括：采集步进电机驱动端输出的步进电机工作的驱动信号；根据驱动信号确定步进电机的工作状态信息；以及输出步进电机的工作状态信息。

进一步地，该监测方法还包括：接收用户输入的步距角确定命令，其中，步距角确定命令用于确定步进电机的步距角，根据脉冲信号确定步进电机的工作状态信息包括：根据驱动信号和确定的步距角计算步进电机的步进角度。

进一步地，输出步进电机的工作状态信息包括：通过显示单元显示步进电机的工作状态信息，该方法还包括：接收用户输入的显示单元控制命令，其中，显示单元控制命令用于控制显示单元工作或停止工作。

通过本发明，采用包括以下部分的步进电机的监测装置：与步进电机的驱动端相连接，以采集步进电机工作的驱动信号的采样模块；根据驱动信号确定步进电机的工作状态信息的控制模块；以及输出工作状态信息的输出模块，通过采集模块直接采集步进电机驱动端输出的驱动信号，能够实时获取步进电机的驱动脉冲数，通过控制模块确定步进电机的工作状态信息并由输出模块输出，解决了步进电机测试工装操作不便的问题，进而达到了操作简单、精确度高的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的步进电机监测装置原理框图；

图2是根据本发明实施例的步进电机监测装置的接线示意图；以及

图3是根据本发明实施例的步进电机监测方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的步进电机监测装置原理框图，如图1所示，该步进电机的监测装置包括：采样模块20、控制模块40和输出模块60。

采样模块20连接于步进电机的驱动端，直接通过步进电机的驱动端采集到步进电机工作的驱动信号，由于步进电机的驱动信号为高压信号，采样模块20将步进电机工作的实际高电压转化为控制模块40能处理的电压范围内的信号。

控制模块40与采样模块20相连接，控制模块40可以为任意微处理器，采用一定的软件算法，根据驱动信号确定步进电机的工作状态信息，从而将采集到的驱动信号转化成具有实际意义的有效数据，该处的工作状态信息包括步进电机的脉冲数、步进电机转换的角度、正反转等信息。

输出模块60与控制模块40相连接，可以为显示屏、数码管等装置，以输出步进电机的工作状态信息。

采用该实施例提供的步进电机监测装置，通过采集模块直接采集步进电机驱动端输出的驱动信号，能够实时获取步进电机的驱动脉冲数，通过控制模块确定步进电机的工作状态信息并由输出模块输出，与直接从芯片输出管脚获取步进电机的控制信号相比，该实施例的监测装置无需确认控制口以及焊接引线，使得步进电机的测试工装操作简单、精确度高。

图2是根据本发明实施例的步进电机监测装置的接线示意图，如图2所示，附图主要表达了监测装置各模块之间、监测装置与步进电机之间的连接关系。其中，在被测步进电机控制部分，由产品控制芯片(如空调主控芯片)发送控制信号给驱动模块，驱动模块将控制芯片的控制信号进行放大后驱动步进电机进行正转或反转运行。

监测装置主要由采样处理模块、主控单元(即控制模块)、显示模块、控制按键部分、电源部分组成。

步进电机的监测装置采集步进电机工作的驱动脉冲信号，经过步进电机采样处理模块转化为主控单元中MCU所需的信号，MCU将采集到的信号处理转化为有效的数据输出在显示模块上。

具体地，采样处理模块通过硬件电路实现，将步进电机工作的实际高电压转化为MCU能正常采集和处理的电压范围内的信号，优选地采样处理模块包括第一电阻、第二电阻以及光电耦合器。其中，光电耦合器可采用光耦PC817，其第一端经由第一电阻连接至步进电机的驱动模块，第二端接地，第三端接电源，第四端经由第二电阻接地。

优选地，监测装置包括多个采样处理模块，多个采集处理模块分别连接不同步进电机的控制端，图2示出了采样处理电路中的两路，中间部分省略。采用该优选实施方式，监测装置可同时对多个步进电机进行监测，提高监测装置的工作效率。

主控单元由MCU和外围电路组成，外围电路包括时钟电路、复位电路和脉冲转角度处理部分。主控单元接收到处理模块的采样信号后，将采样信号转化成需要的数据输出到显示器上，实现步进电机状态的实时监控，其中，当步进电机顺时转动时，CPU递加显示，当步进电机逆时转动时，CPU实现递减。

显示模块主要包括液晶显示器和外围电路，或包括数码管和外围电路。

控制按键部分与主控单元相连接，包括三个按键：第一按键用于接收用户输入的步距角确定命令，其中，步距角确定命令用于确定步进电机的步距角；第二按键用于接收用户输入的显示模块控制命令，其中，显示模块控制命令用于控制显示模块工作或停止工作；第三按键用于接收用户输入的页面选择命令，其中，页面选择命令用于确定显示模块显示的页面。

其中，不同步进电机的步距角不同时，各步进电机在相同个数脉冲信号驱动下旋进的步进角度也不同，用户可根据步进电机的大小型号通过第一按键输入相应的步距角，从而MCU能够选择不同的计算方式得出准确的工作状态，也即能够根据驱动信号和确定的步距角计算步进电机的步进角度。例如：未按按键时默认监控步进电机步距角为每步7度，按一次按键后就可以转化为每步10度，其中，选择步进电机的步距角后在显示模块上显示不同的标识，以便于区分。

第二按键可通过拨码开关来实现，用户采用拨码开关来控制数码管或液晶显示器的电源，控制电源的同时向MCU发送一个同步信号。断开电源的同时发送一个信号给MCU，MCU记录显示器为断电状态，用户需要查看时可以再次拨动拨码开关，显示器或数码管得电的同时发送一个信号给MCU，MCU清除显示器掉电标志。利用拨码开关的通断来控制数码管或液晶显示器的工作与熄灭，同时给MCU一个同步信号，使数码管或液晶显示器的开关和MCU同步，避免因关闭数码管或液晶显示器后再次开启出现的显示错乱现象。另外，为了减少热源，可根据需要控制液晶显示器的亮度。

当监测装置同时监测多个步进电机时，显示器显示的内容较多，为了正确清楚的显示数据，将待显示内容分为多页，用户通过操作第三按键来对页面进行翻页查看，由于各页面显示的内容都比较相似，为了便于区分页面，增加每页特有的标识。优选地，默认显示两个步进电机的脉冲数和处理后的实际角度，可以通过第三按键翻页查看其它步进电机数据。

电源部分通过桥式整流电路实现，以给MCU和显示模块等提供需要的电源。

采用该实施例提供的步进电机的监测装置，通过光耦设计一种带隔离的采样电路，把步进电机工作时的脉冲信号隔离反馈给MCU，MCU进一步的处理，采用一定的软件算法，将采集到的脉冲信号转化成具有实际意义的有效数据，进而利用显示模块实现对步进电机工作状态的实时显示，与直接从芯片管脚获取步进电机的控制信号相比，无需确认控制口以及焊接引线，使得步进电机的测试工装操作简单，易于观察和查看，同时硬件电路稳定可靠，能实时获取步进电机的脉冲数，经过程序处理后准确性高，保障步进电机动作的精准度；能够同时监测多个步进电机，同时监控多组步进电机工作状态，并存储数据，提高了监测装置的工作效率；此外，该装置的使用不会影响到实际步进电机控制系统的同时运行。

图3是根据本发明实施例的步进电机监测方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S106。

步骤S102：采集步进电机驱动端输出的步进电机工作的驱动信号，直接通过步进电机的驱动端获取步进电机工作的驱动信号，与直接从芯片输出管脚获取步进电机的控制信号相比，无需确认控制口以及焊接引线。

步骤S104：根据驱动信号确定步进电机的工作状态信息，采用一定的软件算法，将采集到的驱动信号转化成具有实际意义的有效数据，该处的工作状态信息包括步进电机的脉冲数、步进电机转换的角度、正反转等信息。

步骤S106：输出步进电机的工作状态信息，可通过显示屏、数码管等装置实施输出监测到的工作状态信息。

采用该实施例提供的步进电机监测方法，直接采集步进电机驱动端输出的驱动信号，能够实时获取步进电机的驱动脉冲数，然后根据采集到的驱动信号确定步进电机的工作状态信息并输出，与直接从芯片输出管脚获取步进电机的控制信号相比，该实施例的监测方法无需确认控制口以及焊接引线，使得步进电机的测试工装操作简单、精确度高。

优选地，在步骤S104之前，该方法还包括：接收用户输入的步距角确定命令，其中，步距角确定命令用于确定步进电机的步距角，在步骤S104中，根据驱动信号和确定的步距角计算步进电机的步进角度。由于不同步进电机的步距角不同时，各步进电机在相同个数脉冲信号驱动下旋进的步进角度也不同，采用该优选实施方式，用户可根据步进电机的大小型号输入相应的步距角，从而在步骤S104中能够根据驱动信号和确定的步距角计算步进电机的步进角度。

优选地，在步骤S106中，通过显示单元显示步进电机的工作状态信息，该方法还包括：接收用户输入的显示单元控制命令，其中，显示单元控制命令用于控制显示单元工作或停止工作。采用该优选实施方式，用户通过控制显示单元的电源来控制显示单元工作或停止工作，当用户输入控制显示单元停止工作的控制命令时，断开电源的同时发送信号给显示单元的控制器，控制器记录显示单元为断电状态，用户需要查看时可以输入控制显示单元工作的控制命令，显示单元得电的同时发送一个信号给控制器，控制器清除显示单元掉电标志，使显示单元的开关和控制器同步，避免因关闭显示单元再次开启出现的显示错乱现象。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：通过采集模块直接采集步进电机驱动端输出的驱动信号，能够实时获取步进电机的驱动脉冲数，通过控制模块确定步进电机的工作状态信息并由输出模块输出，与采集芯片的输出管脚信号相比，无需确认控制口以及焊接引线，使得步进电机的测试工装操作简单、精确度高。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种步进电机的监测装置，其特征在于，包括：

采样模块，与步进电机的驱动端相连接，用于采集所述步进电机工作的驱动信号；

控制模块，与所述采样模块相连接，用于根据所述驱动信号确定所述步进电机的工作状态信息；以及

输出模块，与所述控制模块相连接，用于输出所述工作状态信息。

2.根据权利要求1所述的步进电机的监测装置，其特征在于，所述采样模块包括：

第一电阻；

第二电阻；以及

光电耦合器，第一端经由所述第一电阻连接至所述步进电机的驱动端，第二端接地，第三端接电源，第四端经由所述第二电阻接地。

3.根据权利要求1所述的步进电机的监测装置，其特征在于，还包括：

第一接收模块，与所述控制模块相连接，用于接收用户输入的步距角确定命令，其中，所述步距角确定命令用于确定所述步进电机的步距角，

所述控制模块用于根据所述驱动信号和确定的步距角计算所述步进电机的步进角度。

4.根据权利要求1所述的步进电机的监测装置，其特征在于，

所述输出模块包括显示单元；

所述监测装置还包括：第二接收模块，与所述控制模块相连接，用于接收用户输入的显示单元控制命令，其中，所述显示单元控制命令用于控制所述显示单元工作或停止工作。

5.根据权利要求4所述的步进电机的监测装置，其特征在于，所述显示单元为数码管或液晶显示屏。

6.根据权利要求1所述的步进电机的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括多个所述采样模块，所述多个采样模块分别连接不同步进电机的驱动端。

7.一种步进电机的监测方法，其特征在于，包括：

采集步进电机驱动端输出的步进电机工作的驱动信号；

根据所述驱动信号确定所述步进电机的工作状态信息；以及

输出所述步进电机的工作状态信息。

8.根据权利要求7所述的步进电机的监测方法，其特征在于，还包括：

接收用户输入的步距角确定命令，其中，所述步距角确定命令用于确定所述步进电机的步距角，

根据所述脉冲信号确定所述步进电机的工作状态信息包括：根据所述驱动信号和确定的步距角计算所述步进电机的步进角度。

9.根据权利要求7所述的步进电机的监测方法，其特征在于，

输出所述步进电机的工作状态信息包括：通过显示单元显示所述步进电机的工作状态信息，

所述方法还包括：接收用户输入的显示单元控制命令，其中，所述显示单元控制命令用于控制所述显示单元工作或停止工作。

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