CN104977466A - 一种步进马达脉冲频率的测试方法、系统及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种步进马达脉冲频率的测试方法、系统及设备，方法包括：预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；输出所述初始脉冲频率至步进马达，同时采集步进马达的工作音频数据；依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率；依据所述工作音频数据获取步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。不仅实现了测试智能化，减少人工介入和判断；而且显著提高测试效率以及测试的精度和准确度；进一步的，使步进马达工作在最佳的脉冲频率范围内，保证设备的良好工作状态。

Description

一种步进马达脉冲频率的测试方法、系统及其设备

技术领域

本发明涉及步进马达控制领域，具体说的是一种步进马达脉冲频率的测试方法、系统及设备。

背景技术

步进马达广泛的应用于POS机的热敏打印机芯中，在热敏打印机芯中起着非常重要的作用，决定了热敏打印机芯的打印效果和可靠性；而步进马达工作时所处的脉冲频率对马达的工作状态起着决定性的作用，有必要尽可能的使步进马达工作在合适的脉冲频率范围内，以保证步进马达保持良好的工作状态。

申请号为201120506493.8的专利文件公开一种手机马达振动测试装置，通过在手机马达发生振动时，利用麦克风收集手机振动时整机发生的声音，并转变为电信号，供采集设备获取震动强度的信息及振动时是否在机壳内部发生撞击的情况。上述专利并没有针对马达时候所处的脉冲频率进行测试，而是检测手机内的马达是否在内部发生撞击的情况，避免损伤手机内部零件。

现有技术测量步进马达脉冲频率的方法主要是通过人工来测量步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率以及最高脉冲频率，从而得知适合于该步进马达的脉冲频率范围。具体的测试方法为：首先给步进马达一个固定频率的驱动信号，人工判断步进马达是否可以正常转动，然后换成另外一个驱动频率，人工继续判断。上述测试方法与测试人员的判断有很大关系，且测试效率很低；尤其是步进马达的共振脉冲频率，测试时往往很容易错过共振频率区，而当步进马达工作在共振脉冲频率时，马达无法正常工作，会导致热敏打印机芯出现打印压缩、打印越步等现象。

因此，有必要提供一种能够很好解决上述问题的步进马达脉冲频率的测试方法、系统及设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种步进马达脉冲频率的测试方法、系统及设备，实现自动化测试步进马达的脉冲频率，提高测试效率和准确度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种步进马达脉冲频率的测试方法，包括：

预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；

输出所述初始脉冲频率至步进马达，同时采集步进马达的工作音频数据；

依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率；

依据所述工作音频数据获取步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

本发明提供的另一个技术方案为：

一种步进马达脉冲频率的测试系统，包括：

预设模块，用于预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；

输出模块，用于输出所述初始脉冲频率至步进马达；

采集模块，用于输出初始脉冲频率的同时采集步进马达的工作音频数据；

调整模块，用于依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率；

获取模块，用于依据所述工作音频数据获取步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

本发明的有益效果在于：利用步进马达在转动时候所具备的音频特性，预设一低于步进马达的启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；输出初始脉冲频率至步进马达的同时便开始记录步进马达转动时候的工作音频数据，并依据频率提升周期和提升幅度调整输出至步进马达的脉冲频率；通过对采集到的步进马达的工作音频数据进行分析处理，便能得出步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。本发明以步进马达的工作音频特性为依据，采用全程自动化测试方式测量得出适合于被测步进马达的脉冲频率范围，不仅实现了测试智能化，减少人工介入和判断；而且显著提高测试效率以及测试的精度和准确度；进一步的，使步进马达工作在最佳的脉冲频率范围内，保证设备的良好工作状态。

附图说明

图1为本发明一种步进马达脉冲频率的测试方法流程示意图；

图2为本发明一种步进马达脉冲频率的测试方法流程示意图；

图3为本发明一种步进马达脉冲频率的测试方法流程示意图；

图4为本发明一种步进马达脉冲频率的测试系统的模块组成方框图；

图5为本发明一种步进马达脉冲频率的测试系统的获取模块的组成方框图；

图6为本发明一种步进马达脉冲频率的测试设备的电路结构示意图。

标号说明：

1、预设模块；2、输出模块；3、采集模块；4、调整模块；5、获取模块；

51、第一获取单元；52、确定单元；53、第二获取单元；

6、步进马达；7、驱动电路；8、控制电路；9、音频采集电路；

91、MIC接收电路；92、滤波放大电路；93、AD采样电路。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过输出初始脉冲频率至步进马达，并依据预设的频率提升周期和脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率，同步采集步进马达的工作音频数据，实现自动化分析获取步进马达的工作脉冲频率范围。

请参照图1至图3，本发明提供一种步进马达6脉冲频率的测试方法，包括：

预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；

输出所述初始脉冲频率至步进马达6，同时采集步进马达6的工作音频数据；

依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率；

依据所述工作音频数据获取步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：以步进马达6在工作时候由于马达转动所具备的音频特性为依据，预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率输出至步进马达6，并按照频率提升周期以及脉冲频率提升幅度调整驱动步进马达6的脉冲频率；通过采集和分析步进马达6在检测过程中的实时工作音频数据，实现自动化获取步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

需要说明的是，所述音频提升周期以及脉冲频率提升幅度的预设可以依据对步进马达6的测试精度要求进行灵活的调整，满足用户的各种需求；

所述步进马达6的音频特性为：当输出至步进马达6的脉冲频率达到启动脉冲频率的时候，步进马达6将开始转动，发出与脉冲频率信号相关联的转动声音；当输出至步进马达6的脉冲频率在共振脉冲频率区时，步进马达6将发出异常噪声；当输出至步进马达6的脉冲频率大于最高脉冲频率的时候，步进马达6将停止转动。

进一步的，所述“依据所述工作音频数据获取步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率”具体为：

获取所述工作音频数据；

确定所述工作音频数据中振幅第一次突然提高时对应的第一时间点、噪声初始点对应的第二时间点、以及振幅突然骤降时对应的第三时间点；

依据所述初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度获取对应所述第一时间点、第二时间点以及第三时间点的脉冲频率，得到步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

由上述可知，通过将采集到的步进马达6的工作音频数据进行分析处理，提取对应工作音频数据中振幅第一次突然提高时对应的第一时间点，即步进马达6开始工作，发出转动声响的时间点对应的脉冲频率为启动脉冲频率；提取对应噪声初始点的第二时间点，即步进马达6开始发出噪声的时间点对应的脉冲频率为共振脉冲频率；提取振幅突然骤降的第三时间点，即步进马达6停止工作时候的时间点对应的脉冲频率为最高脉冲频率。实现以步进马达6工作在不同工作脉冲频率范围内时将发出不同的转动声音的音频特性为依据，执行自动化测试过程，同时显著提升测试精度和测试效率。

进一步的，所述初始脉冲频率为50-150pps；所述音频提升周期为5-10s；

所述脉冲频率提升幅度为50-200pps。

由上述描述可知，结合实际应用，初始频率为50-150pps，能够含盖更多的步进马达6；音频提升周期为5-10s，能够等待步达马达转动稳定，同时提供足够的音频分析数据，脉冲频率提升幅度为50-200pps，能够得到足够细的频率间隔。

进一步的，所述“预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度”还包括预设一最高测试脉冲频率；

所述“依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率”具体为：

依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率，直至所述输出的脉冲频率大于等于所述最高测试脉冲频率。

由上述可知，通过预设最高测试脉冲频率，以及判断输出的脉冲频率大于等会所述最高测试脉冲频率的时候自动停止测试，实现测试的自动化。所述最高测试脉冲频率优选为3500pps。结合大部份马达最高频率不会超过3500pps这一实际应用场景，3500pps的最高测试脉冲频率能够含盖更多的步进马达6，更加符合实际需求。

请参阅图4和5，本发明提供的另一个技术方案为：

一种步进马达6脉冲频率的测试系统，包括：

预设模块1，用于预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；

输出模块2，用于输出所述初始脉冲频率至步进马达6；

采集模块3，用于输出初始脉冲频率的同时采集步进马达6的工作音频数据；

调整模块4，用于依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率；

获取模块5，用于依据所述工作音频数据获取步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过预设模块1预设初始脉冲频率、频率提升周期以及脉冲频率提升幅度；由输出模块2输出初始脉冲频率至步进马达6，同时通过采集模块3实时采集步进马达6的工作音频数据；再利用调整模块4自动依据预设模块1的预设参数调整输出的脉冲频率，最后通过获取模块5对工作音频数据的分析处理获取步进马达6的工作脉冲频率范围。以步进马达6工作在不同脉冲音频范围内所具备的不同音频特征为依据，实现步进马达6工作脉冲频率范围的自动化测试过程，在显著提升测试效率，减少人工介入判断带来的误差的同时；又能提高测试的准确度。

进一步的，所述获取模块5还包括第一获取单元51、确定单元52以及第二获取单元53；

所述第一获取单元51，用于获取所述工作音频数据；

所述确定单元52，用于确定所述工作音频数据中振幅第一次突然提高时对应的第一时间点、噪声初始点对应的第二时间点、以及振幅突然骤降时对应的第三时间点；

所述第二获取单元53，用于依据所述初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度获取对应所述第一时间点、第二时间点以及第三时间点的脉冲频率，得到步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

由上述描述可知，通过获取模块5的第一获取单元51和确定单元52对工作音频数据进行分析处理，得到对应音频特性的第一时间点、第二时间点和第三时间点；再通过第二获取单元53依据预设模块1的预设参数分析获取对应上述时间点的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率；实现有针对性的获取对应步进马达6工作音频数据特征时间点的输出脉冲音频，进而获取对应步进马达6的最佳工作脉冲频率范围，大大提升测试结果的准确度。

进一步的，所述预设模块1，还用于预设一最高测试脉冲频率；

所述调整模块4，具体用于依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率，直至所述输出的脉冲频率大于等于所述最高测试脉冲频率。

请参阅图6，本发明提供的第三个技术方案为：

一种步进马达6脉冲频率的测试设备，包括步进马达6、驱动电路7、控制电路8以及音频采集电路9；

所述步进马达6连接所述驱动电路7；所述控制电路8分别连接所述驱动电路7和所述音频采集电路9；所述音频采集电路9靠近所述步进马达6设置；

所述控制模块，用于预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；用于控制所述驱动电路7输出所述初始脉冲频率，以及依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整所述驱动电路7输出的脉冲频率；还用于接收所述工作音频数据，并依据所述工作音频数据获取步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率；

所述音频采集电路9，用于采集步进马达6的工作音频数据，并发送至所述控制模块。

由上述描述可知，通过在现有技术上增加音频采集电路9以及控制电路8，所述控制电路8可以是CPU处理器或者是单片机；利用音频采集电路9获取测试过程中步进马达6发出的工作音频数据；利用控制电路8预设初始脉冲频率、频率提升周期以及脉冲频率提升幅度，并依据预设参数控制调整驱动电路7输出的脉冲频率；以及对音频采集电路9采集得到的工作音频数据进行分析处理，得到步进马达6的工作脉冲频率范围；实现以步进马达6工作在不同脉冲频率范围时所具备的音频特征，完成自动化测试过程，不仅减少了人工介入带来的测试误差；而且显著提高测试效率和测试结果的准确度。

进一步的，所述音频采集电路9包括依次连接的MIC接收电路91、滤波放大电路92和AD采样电路93。

由上述描述可知，音频采集电路9通过MIC接收电路91、滤波放大电路92和AD采样电路93实现对步进马达6工作时候发出的音频进行采集、滤波放大处理和AD采样，克服所述工作音频数据中偶然因素或周期性因素引起的干扰问题，滤除随机干扰信号，消除采样值偏差问题；更好的保留所述工作频率数据的音频特征，消除干扰音频，为后续针对工作音频数据的判断提供更加准确的判断依据，进而提高步进马达6的测试精度。

请参照图6，本发明的实施例一为：

一种POS机热敏打印机芯内步进马达6的脉冲频率的测试设备，包括步进马达6、驱动电路7、CPU以及音频采集电路9；所述音频采集电路9包括依次连接的MIC接收电路91、滤波放大电路92和AD采样电路93；

所述步进马达6与所述驱动电路7连接；所述CPU分别连接驱动电路7和音频采集电路9；音频采集电路9临近步进马达6设置。

请参照图3，在实施例一的基础上，本发明的实施例二为：

一种步进马达6脉冲频率的测试方法，特别是所述步进马达6被用于POS机的热敏打印机芯的执行元件的情况；具体的测试流程包括：

1、预先设置一个低于步进马达6的启动脉冲频率的初始脉冲频率F、频率提升周期T、脉冲频率提升幅度D，以及最高测试频率M；上述预设参数F、T、D和M可以根据测量精度需求灵活调配；

2、开始：CPU控制驱动电路7输出初始脉冲频率F给步进马达6；音频采集电路9同步采集步进马达6的工作音频数据，并发送至CPU；

3、每隔一个所述频率提升周期T，便在当前输出脉冲频率的基础上增加所述脉冲频率提升幅度D，作为新的输出脉冲频率输出给步进马达6；

4、判断当前输出脉冲频率是否大于等于最高测试频率M；

若是，则结束测试，若否，则继续依据周期T和幅度D调整输出脉冲频率；

5、在输出脉冲频率不断增加的过程中，步进马达6将发生以下变化：

当输出脉冲频率达到启动脉冲频率时，步进马达6开始转动，发出与脉冲频率信号相关联的转动音频；

当输出脉冲频率在共振脉冲频率区时，步进马达6发出异常噪声；

当输出脉冲频率大于最高脉冲频率时，步进马达6将停止转动；

6、CPU在测试过程中依照时间轴记录从所述初始脉冲频率F开始，至到达最高测试频率M的测试脉冲频率数据；

7、CPU将音频采集电路9发送过来的工作音频数据与所述测试脉冲频率数据依据时间轴进行关联；提取工作音频数据中振幅第一次突然提升时对应的第一输出脉冲频率，噪声初始点对应的第二输出脉冲频率、以及振幅突然骤降时对应的第三输出脉冲频率；

8、CPU输出第一输出脉冲频率为启动脉冲频率、第二输出脉冲频率为共振脉冲频率，以及第三输出脉冲频率为最高脉冲频率的测试结果。

综上所述，本发明提供的一种步进马达6脉冲频率的测试方法、系统以及设备，针对现有技术步进马达6脉冲频率测试技术的机械、误差大、效率低的问题；以步进马达6工作在不同脉冲频率的时候所具备的音频特性为依据，实现自动化获取步进马达6的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率，消除人工介入和判断带来的测试误差，提高测试效率；进一步的，显著提高测试结果的准确度，使步进马达6工作在最佳的脉冲频率范围内，保证设备的良好工作状态。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种步进马达脉冲频率的测试方法，其特征在于，包括：

预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；

输出所述初始脉冲频率至步进马达，同时采集步进马达的工作音频数据；

依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率；

依据所述工作音频数据获取步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

2.如权利要求1所述的一种步进马达脉冲频率的测试方法，其特征在于，

所述“依据所述工作音频数据获取步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率”具体为：

获取所述工作音频数据；

确定所述工作音频数据中振幅第一次突然提高时对应的第一时间点、噪声初始点对应的第二时间点、以及振幅突然骤降时对应的第三时间点；

依据所述初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度获取对应所述第一时间点、第二时间点以及第三时间点的脉冲频率，得到步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

3.如权利要求1所述的一种步进马达脉冲频率的测试方法，其特征在于，

所述初始脉冲频率为50-150pps；所述音频提升周期为5-10s；

所述脉冲频率提升幅度为50-200pps。

4.如权利要求1所述的一种步进马达脉冲频率的测试方法，其特征在于，

所述“预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度”还包括预设一最高测试脉冲频率；

所述“依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率”具体为：

依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率，直至所述输出的脉冲频率大于等于所述最高测试脉冲频率。

5.一种步进马达脉冲频率的测试系统，其特征在于，包括：

预设模块，用于预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；

输出模块，用于输出所述初始脉冲频率至步进马达；

采集模块，用于输出初始脉冲频率的同时采集步进马达的工作音频数据；

调整模块，用于依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率；

获取模块，用于依据所述工作音频数据获取步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

6.如权利要求5所述的一种步进马达脉冲频率的测试系统，其特征在于，所述获取模块还包括第一获取单元、确定单元以及第二获取单元；

所述第一获取单元，用于获取所述工作音频数据；

所述确定单元，用于确定所述工作音频数据中振幅第一次突然提高时对应的第一时间点、噪声初始点对应的第二时间点、以及振幅突然骤降时对应的第三时间点；

所述第二获取单元，用于依据所述初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度获取对应所述第一时间点、第二时间点以及第三时间点的脉冲频率，得到步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率。

7.如权利要求5所述的一种步进马达脉冲频率的测试系统，其特征在于，所述预设模块，还用于预设一最高测试脉冲频率；

所述调整模块，具体用于依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整输出的脉冲频率，直至所述输出的脉冲频率大于等于所述最高测试脉冲频率。

8.一种步进马达脉冲频率的测试设备，其特征在于，包括步进马达、驱动电路、控制电路以及音频采集电路；

所述步进马达连接所述驱动电路；所述控制电路分别连接所述驱动电路和所述音频采集电路；所述音频采集电路靠近所述步进马达设置；

所述控制模块，用于预设一低于启动脉冲频率的初始脉冲频率、频率提升周期和脉冲频率提升幅度；用于控制所述驱动电路输出所述初始脉冲频率，以及依据所述频率提升周期和所述脉冲频率提升幅度调整所述驱动电路输出的脉冲频率；还用于接收所述工作音频数据，并依据所述工作音频数据获取步进马达的启动脉冲频率、共振脉冲频率和最高脉冲频率；

所述音频采集电路，用于采集步进马达的工作音频数据，并发送至所述控制模块。

9.如权利要求8所述的一种步进马达脉冲频率的测试设备，其特征在于，所述音频采集电路包括依次连接的MIC接收电路、滤波放大电路和AD采样电路。