CN105099298A - 可移动部件控制装置、方法及电机纹波信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开可移动部件控制装置、方法及电机纹波信号处理电路。所述控制装置，包括：电机，用于驱动所述可移动部件；采样电路，用于产生所述电机的纹波电压信号；纹波信号处理电路，用于将所述纹波电压信号转换为脉冲信号，所述脉冲信号的频率与所述纹波电压信号中的纹波的频率相同；以及电子控制器，用于对所述脉冲信号的脉冲进行计数，以获得所述电机的转动信息。本发明的实施例可以减少电机与控制器之间的电线数。

Description

可移动部件控制装置、方法及电机纹波信号处理电路

技术领域

本发明涉及可移动装置的控制，尤其涉及获知驱动该可移动装置的电机的转动信息方法。

背景技术

汽车中常使用有刷直流电机进行可移动部件(如座椅、车窗等)的驱动。对此类可移动部件的控制需要知道可移动部件的当前位置，在此基础上可根据使用者的需要进行后续的位置和/或角度调节。为此目的，需要知道驱动电机的转动圈数、转动方向等信息。一种已知方式是采用霍尔传感器感知电机转子的旋转。控制器可根据霍尔传感器的输出信号获得转子的转动信息。

上述方式中，为感知转子的旋转，霍尔传感器须靠近电机安装。因此，从电机到控制器，除了电机本身的驱动信号线外，还有若干连接霍尔传感器的信号线。汽车中采用中央控制器对上述可移动部件进行集中控制时，控制器与每个电机之间的距离较远，则车身内的电线既多且长，并导致整个控制系统较重。

发明内容

本发明一方面提供一种可移动部件的控制装置，包括：电机，用于驱动所述可移动部件；采样电路，用于产生所述电机的纹波电压信号；纹波信号处理电路，用于将所述纹波电压信号转换为脉冲信号，所述脉冲信号的频率与所述纹波电压信号中的纹波的频率相同；以及电子控制器，用于对所述脉冲信号的脉冲进行计数，以获得所述电机的转动信息。

根据一个较佳的实施例，所述纹波信号处理电路包括：第一滤波器，用于过滤所述纹波电压信号中的噪声；放大器，用于对所述第一滤波器的输出信号进行放大；第二滤波器，用于过滤所述放大器的输出信号中的交流分量；以及比较器，用于对所述放大器的输出信号和所述第二滤波器的输出信号进行比较，从而获得所述脉冲信号。

较佳的，所述第一滤波器的截止频率大于纹波基波频率而小于纹波基波频率的两倍。

较佳的，所述第二滤波器的截止频率大于纹波基波频率与电机磁极数的比值而小于纹波基波频率。

较佳的，还包括用于控制所述电机的转动方向的方向开关。

较佳的，还包括用于驱动所述可移动部件的另一电机、以及用于控制所述两个电机交替地与供电电源导通的切换开关。

较佳的，还包括用于控制所述两个电机的转动方向的方向开关。

较佳的，所述两个电机共用一个所述方向开关。

较佳的，所述采样电路电连接于所述方向开关与地之间。

较佳的，所述电机转动信息包括电机转轴的转动圈数和转动角度至少其中之一。

本发明的第二方面提供一种可移动部件的控制方法，所述可移动部件由直流电机驱动，所述方法包括：将一个频率与所述直流电机的转速成比例的纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号；对所述脉冲信号的脉冲个数进行计数，以获得所述直流电机的转动信息。

较佳的，将纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号包括：过滤所述纹波信号中的交流分量，并将所述纹波信号与过滤后的信号进行比较。

本发明的第三方面提供一种电机纹波信号处理电路，包括：预处理电路，用于获得一个频率与所述电机的转速成比例的纹波信号；以及转换电路，用于将所述纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号，包括滤波器和比较器，所述滤波器用于过滤所述纹波信号中的交流分量，所述比较器用于对所述纹波信号和所述滤波器的输出信号进行比较，从而获得所述脉冲信号。

附图说明

附图中：

图1是本发明一实施例的控制装置的电路示意图；

图2是本发明另一实施例的可移动部件的控制装置的电路连接示例图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。

有刷直流电机工作时，由于换向，电机的电流中包括与直流电分量叠加的交流电分量，因此，电机电流实际上是纹波电流。电机电流内包含的纹波的频率与电机的转速成比例。电机每旋转一定角度，对应产生的纹波的数量是固定。因此，车辆中由电机驱动的如座椅、车窗等可移动部件的运动行程可以通过电机电流内包含的纹波的数量来确定。然而，纹波电流是一种模拟信号，电子控制器难于处理这样的信号。本发明的实施例中提供一种转换电路，将纹波电流转换为便于电子控制器处理的数字信号。

图1示出根据本发明一实施例的可移动部件的控制装置10的电路示意图。控制装置10包括电机12、采样电路14、纹波信号处理电路16、以及电子控制器18。本实施例中，电机较佳的为有刷直流电机，可移动部件例如可以是车辆的座椅、车窗等。电机12的转轴与可移动部件直接或间接地机械耦合以驱动可移动部件。采样电路14包括串联于电机12与地之间的采样电阻，采样电阻把电机的纹波电流转换为纹波电压。纹波信号处理电路16将电机的纹波电压信号转换为脉冲信号，该脉冲信号的频率与电机的纹波电压信号中的纹波的频率相同。电子控制器18对该脉冲信号的脉冲进行计数，从而可以获得电机12的转动信息。其中，电机的转动信息例如包括电机转轴的转动圈数、转动角度等。

纹波信号处理电路16中包括第一滤波器22、放大器24、第二滤波器26、以及比较器28。第一滤波器22和放大器24组成预处理电路，对电机的纹波电压信号进行预处理。较佳的，第一滤波器22的截止频率可以大于纹波基波频率而小于纹波基波频率的两倍，任何低于截止频率的信号都可以通过，从而可以过滤掉纹波电压信号中的高频噪声。放大器24对第一滤波器22的输出信号进行放大。第二滤波器26和比较器28组成转换电路，将经过预处理的纹波电压信号转换为脉冲信号。较佳的，第二滤波器26的截止频率可以大于纹波基波频率与电机磁极数的比值而小于纹波基波频率，任何低于截止频率的信号都可以通过，从而可以过滤掉放大器的输出信号中的交流分量。比较器28对放大器24的输出信号和第二滤波器26的输出信号进行比较，获得频率与纹波相同的脉冲信号。

根据本发明另一实施例的可移动部件的控制装置30中同样具有采样电路14、纹波信号处理电路16和电子控制器18。控制装置30与控制装置10的区别之处主要在于，前者包括两个电机12，还包括用于控制两个电机12的转动方向的方向开关32、以及用于控制两个电机12选择性地与供电电源导通的切换开关34。

图2中示例性的示出控制装置30的一种电路连接方式。其中，方向开关32包括两个单刀双掷开关36和38，切换开关34包括两个单刀双掷开关40和42。单刀双掷开关36、38、40、42中的每一个均具有一个静触点和两个动触点，静触点与不同的动触点导通可形成不同的电流通道。方向开关32的每个单刀双掷开关的两个动触点分别连接到电源Vdd和采样电路14。切换开关34的每个单刀双掷开关的两个动触点分别与方向开关32的两个单刀双掷开关36和38的静触点连接。切换开关34的两个单刀双掷开关40和42的两个静触点分别与两个电机12的第一端连接。两个电机12的第二端与方向开关32的单刀双掷开关36的静触点连接。

工作时，单刀双掷开关36和38其中一个的静触点与连接电源Vdd的动触点导通，另一个的静触点与连接采样电路的动触点导通。单刀双掷开关40和42其中一个的静触点与连接单刀双掷开关38的静触点的动触点导通(此时与该开关连接的电机处于工作状态)，另一个的静触点与连接单刀双掷开关36的静触点的动触点导通(此时与该开关连接的电机两端无电压差，电机处于非工作状态)。将两个单刀双掷开关36和38的静触点改变为各自与其另一个动触点导通时，流过处于工作状态的电机的电流方向发生改变，从而该电机的转轴旋转方向也相应发生改变。将两个单刀双掷开关40和42的静触点改变为各自与其另一个动触点导通时，则可改变两个电机12的工作状态，使原来处于工作状态的电机改为非工作状态，原来处于非工作状态的电机改为工作状态。

图2所示例子较佳的可用于车辆的座椅控制。可由多个电机调节座椅的不同部位。通过切换开关34可以选择其中一个电机处于工作状态，控制座椅的相应部位，通过方向开关32可以控制该电机的转轴转动方向，从而控制该相应部位的移动方向。本实施例中，两个电机12可共用方向开关32、采样电路14、纹波信号处理电路16、和电子控制器18。

本发明实施例中，由于其他元件不须像霍尔传感器一样靠近电机安装，因此可减少电机与控制器之间的电线数。

本发明还提供一种可移动部件的控制方法，所述可移动部件由直流电机驱动。所述方法包括：将一个与所述直流电机的转速成比例的纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号；对所述脉冲信号的脉冲个数进行计数，以获得所述直流电机的转动信息。

其中，将纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号包括：过滤所述纹波信号中的交流分量，并将所述纹波信号与过滤后的信号进行比较。

其中，与直流电机的转速成比例的纹波信号可通过以下方法获得：产生直流电机的纹波电压信号；过滤所述纹波电压信号中的噪声；对经所述滤波的信号进行放大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种可移动部件的控制装置，包括：

电机，用于驱动所述可移动部件；

采样电路，用于产生所述电机的纹波电压信号；

纹波信号处理电路，用于将所述纹波电压信号转换为脉冲信号，所述脉冲信号的频率与所述纹波电压信号中的纹波的频率相同；以及

电子控制器，用于对所述脉冲信号的脉冲进行计数，以获得所述电机的转动信息。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述纹波信号处理电路包括：

第一滤波器，用于过滤所述纹波电压信号中的噪声；

放大器，用于对所述第一滤波器的输出信号进行放大；

第二滤波器，用于过滤所述放大器的输出信号中的交流分量；以及

比较器，用于对所述放大器的输出信号和所述第二滤波器的输出信号进行比较，从而获得所述脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的调节系统，其特征在于，所述第一滤波器的截止频率大于纹波基波频率而小于纹波基波频率的两倍。

4.根据权利要求2所述的调节系统，其特征在于，所述第二滤波器的截止频率大于纹波基波频率与电机磁极数的比值而小于纹波基波频率。

5.根据权利要求1至4任一项所述的控制装置，其特征在于，还包括用于控制所述电机的转动方向的方向开关。

6.根据权利要求1至4任一项所述的控制装置，其特征在于，还包括用于驱动所述可移动部件的另一电机、以及用于控制所述两个电机交替地与供电电源导通的切换开关。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，还包括用于控制所述两个电机的转动方向的方向开关。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述两个电机共用一个所述方向开关。

9.根据权利要求1至4任一项所述的控制装置，其特征在于，所述采样电路电连接于所述方向开关与地之间。

10.根据权利要求1至4任一项所述的控制装置，其特征在于，所述电机转动信息包括电机转轴的转动圈数和转动角度至少其中之一。

11.一种可移动部件的控制方法，所述可移动部件由直流电机驱动，所述方法包括：将一个频率与所述直流电机的转速成比例的纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号；对所述脉冲信号的脉冲个数进行计数，以获得所述直流电机的转动信息。

12.如权利要求11所述的控制方法，其中，将纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号包括：过滤所述纹波信号中的交流分量，并将所述纹波信号与过滤后的信号进行比较。

13.一种电机纹波信号处理电路，包括：

预处理电路，用于获得一个频率与所述电机的转速成比例的纹波信号；以及

转换电路，用于将所述纹波信号转换为与该纹波信号具有相同频率的脉冲信号，包括滤波器和比较器，所述滤波器用于过滤所述纹波信号中的交流分量，所述比较器用于对所述纹波信号和所述滤波器的输出信号进行比较，从而获得所述脉冲信号。