CN105929332B - 一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置及方法，该装置包括PC机、驱动控制板、转子动力系统、转子、位置传感器、检测电路板及待测内置驱动系统，所述PC机向驱动控制板发出驱动指令；所述驱动控制板驱动待测试驱动系统处于特定工作状态，所述驱动控制板驱动转子动力系统，后者令所述转子转动；所述待测驱动板根据转子转动情况形成三路输出；所述检测电路板获取三路输出，并通过位置传感器确定转子角度，判断待测试驱动系统输出是否正确。利用本装置及方法避免了传统检测工作中将待测驱动系统与电机各线圈连接的必要步骤和由此带来复杂工作，提高对驱动系统检测的工作效率。

Description

一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置及方法，属于电气控制技术领域。
背景技术
内置有感无刷直流电动机需要依赖特定的包含位置传感器的控制电路系统(以下简称驱动系统)进行控制。驱动系统依据位置传感器的信息，按照特定电路逻辑对各绕组线圈提供特定电压进行驱动。一套驱动系统中，不同位置传感器之间的相对位置的安装正确与否决定了输出逻辑是否正确。在生产过程中，存在位置传感器安装精度问题，驱动电路焊接问题，因此需要对驱动系统进行质量检测。传统的检测方式，需要将驱动系统与电机各绕组线圈连接。对于内置有感无刷直流电机，则需要将驱动系统与线圈定子进行紧固，由此增加了测试工作复杂度。
发明内容
本发明的提供一种内置有感无刷直流电机驱动系统的装置及方法，能够在待测试的驱动系统无需连接线圈定子下，判断电机驱动系统输出的驱动电压是否符合系统设计要求。
为达到上述目的，本发明的采用如下技术方案：
一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，包括电机测试架和PC机，电机测试架上设有转子并连接转子动力系统，转子外沿设置高精度位置传感器，所述高精度位置传感器与检测电路板连接，所述检测电路板采集高精度位置传感器检测到的转子的转动位置信息，待检测的内置有感无刷直流电机驱动系统(以下简称待测内置驱动系统)的三个输出端通过测试夹与所述检测电路板相连，所述PC机连接驱动控制板，驱动控制板连接转子动力系统，同时驱动控制板与待测驱动系统连接并驱动待测驱动系统处于特定工作状态，所述PC机连接检测电路板，接收检测信息。
进一步的，所述检测电路板包括6盏LED灯、电压采集辅助电路、位置信号采集电路和分析处理器，所述分析处理器由检测电路板上的MCU实现，用于依据所采集的位置信号，判断不同速度下待测内置驱动系统输出的逻辑正确性。
进一步的，所述PC机上设有USB端口，USB端口通过所述驱动控制板上的USB转串口驱动芯片与所述驱动控制板上的MCU通过串口方式进行通信。
进一步的，所述驱动控制板对转子动力系统进行驱动，并带动转子转动。
进一步的，所述驱动控制板对待测内置驱动系统进行驱动，令其处于指定工作状态，在指定工作状态下，待测内置驱动系统会自行检测转子中磁钢位置，并根据系统设计要求，实现三相输出。
进一步的，所述待测内置驱动系统的三相输出，并不连接任何定子线圈，而是通过测试夹与检测电路板连接。
进一步的，所述检测电路板所获取的待测试驱动系统的三相输出电压，三相输出电压驱动检测电路板上的6盏LED，不同LED灯的点亮，表示对应的输出电压的6种模式之一。
进一步的，所述检测电路板上的MCU同时通过串口通信的方式，将检测、判断信息传送给PC机，扮演分析处理器的角色。
一种检测有感无刷直流电机驱动系统的方法，步骤如下，
101、输出待测内置驱动系统的控制信息，包括方向信息、转速信息、启动信息，令待测内置驱动系统处于特定工作状态。该工作状态下，待测试驱动系统自身会对转子磁钢的位置进行检测，从而获取到分别为IN1、IN2、IN3的三个输入信息，待测内置驱动系统会按如下逻辑对应在输出端输出三相电压分别为OUT1、OUT2、OUT3：
例如，电机正向驱动时，高精度位置传感器检测得到H,L,H，正确的驱动系统应当对OUT1,OUT2,OUT3分别输出L,H,M；
检测电路板采集到高精度位置传感器对转子磁钢的检测信息，获取当前转子的准确位置，由此获得系统设计目标中对OUT1,OUT2,OUT3输出的要求值；通过对OUT1,OUT2,OUT3输出的电压信号的采集，与上述要求值进行对比，可判断当前驱动系统是否符合设计要求。
104、转子转动到一个指定位置，高精度位置传感器获取位置信息并传输至检测电路板，同时待测内置驱动系统检测当前转子位置的变化，并依据当前特定工作状态，按照系统设计要求的逻辑重新生成三相输出电压，由检测电路板再次采集；
105、在转子转至目标角度的过程中，对所述三相输出电压和高精度位置传感器的位置信息持续采样，并通过检测电路板中的分析处理器与系统设计目标中的要求输出值进行对比，将比对结果传递给PC机；
106、PC机判断待测内置驱动系统是否符合设计要求，决定是否需要进行后续测试；
107、检测所有角度，连续驱动转子达到指定位置，检测三相输出电压，完整的检测整个电角度周期或机械360度周期内待测试驱动系统的实际输出是否符合设计目标。
其中，在上述检测前，可对待测内置驱动系统输入低转速控制信息，并控制转子动力系统低速转动，此时采集输出信息OUT1,OUT2,OUT3用来驱动6盏LED灯，若输出信息OUT1、OUT2、OUT3能按照设计目标依次驱动6盏LED灯亮，即可初步判断待测内置驱动系统能达到基本的工作要求，若不能，则作为初步筛选的废品，不进行上述检测，简化了检测系统的规模，适合低成本的人工初步筛选。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为，避免了将待测内置驱动系统与电机各绕组线圈连接，解决了检测内置驱动系统时需要使用电机线圈定子带来的复杂安装工作，提高内置驱动系统在加工生产中的检测工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的系统示意图；
图3为本发明实施例的流程图。
其中，1-检测电路板，2-PC机，3-驱动控制板，4-待测内置驱动系统，5-转子，6-高精度位置传感器，7-转子动力系统，8-联轴器。
具体实施方式
本发明实施例提供一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，如图1和图2所示，包括电机测试架和PC机2，所述电机测试架上设有转子5,所述转子5连接转子动力系统7，外沿设置高精度位置传感器6，所述高精度位置传感器6与检测电路板1连接，待检测的内置有感无刷直流电机驱动系统(以下简称待测内置驱动系统4)的三个输出端通过测试夹与所述检测电路板1相连，所述PC机2连接驱动控制板3，驱动控制板3连接转子动力系统7，同时驱动控制板3与待测驱动系统4连接并驱动待测驱动系4统处于特定工作状态，所述PC机2连接检测电路板1，接收检测信息。
其中，动力系统采用一电机，该电机输出轴与转子同轴相连；高精度位置传感器6采用三个高精度霍尔传感器，互成120度分布在转子外侧，用于检测转子的磁钢位置，高精度位置传感器6由检测电路板1提供电压驱动，并由检测电路板1获取霍尔信号；待测内置驱动系统4的输出端分别为OUT1、OUT2、OUT3。
进一步的，所述检测电路板1包括6盏LED灯、电压采集辅助电路、位置信号采集电路和分析处理器，所述分析处理器由检测电路板上的MCU实现，用于依据所采集的位置信号，判断不同速度下待测内置驱动系统输出的逻辑正确性。
进一步的，所述PC机2上设有USB端口，USB端口通过所述驱动控制板上3的USB转串口驱动芯片CH340G转换为串口信号与所述驱动控制板3上的MCU芯片ATMEGA328P,通过串口方式进行通信。
进一步的，所述PC机2上设有USB端口，USB端口通过所述检测电路板1上的USB转串口驱动芯片CH340G与所述检测电路板1上的MCU芯片ATMEGA328P通过串口方式进行通信。
进一步的，所述驱动控制板3的MCU芯片(atmega328P)对应的GPIO口，如PD4,PD5，与电机驱动芯片tb6612的AIN1,AIN2针脚连接，并将tb6612的PWMA引脚上拉，使得tb6612的A01,A02之间存在电压，从而对转子动力系统7进行驱动，并带动转子5转动。
进一步的，所述驱动控制板3通过FFC软排线与待测内置驱动系统4连接，提供指定控制信号，令其处于指定工作状态，在指定工作状态下，待测内置驱动系统4会自行检测转子中磁钢位置，并根据系统设计要求，实现三相输出。
进一步的，所述待测内置驱动系统4的三相输出，并不连接任何定子线圈，而是通过测试夹与检测电路板1连接。
进一步的，所述高精度位置传感器6如带锁存的霍尔器件与检测电路板1连接，检测电路板1采集高精度位置传感器6检测到的转子5的转动位置信息。
进一步的，检测电路板1所获取的待测内置驱动系统4的三相输出电压，三相输出电压会驱动检测电路板1上的6盏LED灯，不同LED灯的点亮，表示对应的输出电压的6种模式之一。
进一步的，当转子5转动同时驱动待测内置驱动系统4处于特定工作状态下，待测内置驱动系统4的输出所点亮6盏LED灯的顺序，可通过人工直接初步判定，当不符合亮灯顺序时，待测内置驱动系统4一定属于不合格产品。
进一步的，检测电路板1的MCU芯片atmega328P通过串口通信的方式，将检测、判断信息传送给PC机2。
一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的方法，如图3所示，步骤如下，
101、输出待测内置驱动系统的控制信息，包括方向信息、转速信息、启动信息，令待测内置驱动系统处于特定工作状态。该工作状态下，待测试驱动系统自身会对转子磁钢的位置进行检测，从而获取到分别为IN1、IN2、IN3的三个输入信息，待测内置驱动系统会按如下逻辑对应在输出端输出三相电压分别为OUT1、OUT2、OUT3：
电机正向驱动时，高精度位置传感器检测得到H,L,H，正确的驱动系统应当对OUT1,OUT2,OUT3分别输出L,H,M；
检测电路板采集到高精度位置传感器对转子磁钢的检测信息，获取当前转子的准确位置，由此获得系统设计目标中对OUT1,OUT2,OUT3输出的要求值；通过对OUT1,OUT2,OUT3输出的电压信号的采集，与上述要求值进行对比，可判断当前驱动系统是否符合设计要求。
104、转子转动到一个指定位置，高精度位置传感器获取位置信息并传输至检测电路板，同时待测内置驱动系统检测当前转子位置的变化，并依据当前特定工作状态，按照系统设计要求的逻辑重新生成三相输出电压，由检测电路板再次采集；
105、在转子转至目标角度的过程中，对所述三相输出电压和高精度位置传感器的位置信息持续采样，并通过检测电路板中的分析处理器与系统设计目标中的要求输出值进行对比，将比对结果传递给PC机；
106、PC机判断待测内置驱动系统是否符合设计要求，决定是否需要进行后续测试；
107、检测所有角度，连续驱动转子达到指定位置，检测三相输出电压，完整的检测整个电角度周期或机械360度周期内待测试驱动系统的实际输出是否符合设计目标。
其中，在上述检测前，可对待测内置驱动系统输入低转速控制信息，并控制转子动力系统低速转动，此时采集输出信息OUT1、OUT2、OUT3用来驱动6盏LED灯，若输出信息OUT1、OUT2、OUT3能按照设计目标依次驱动6盏LED灯亮，即可初步判断待测内置驱动系统能达到基本的工作要求，若不能，则作为初步筛选的废品，不进行上述检测，简化了检测系统的规模，适合低成本的人工初步筛选。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为，避免了将待测内置驱动系统与电机各绕组线圈连接，解决了检测内置驱动系统时需要使用电机线圈定子带来的复杂安装工作，提高内置驱动系统在加工生产中的检测工作效率。

Claims (9)

1.一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，包括电机测试架和PC机，所述电机测试架上设有转子,所述转子连接转子动力系统，转子的周围设置位置传感器对转子的转动位置进行检测，所述位置传感器与检测电路板连接，所述检测电路板采集位置传感器检测到的转子的转动位置信息，待测内置有感无刷直流电机驱动系统的三个输出端通过测试夹与所述检测电路板相连，所述PC机连接驱动控制板，驱动控制板连接转子动力系统，同时驱动控制板与待测内置有感无刷直流电机驱动系统连接并驱动待测内置有感无刷直流电机驱动系统处于特定工作状态，所述PC机连接检测电路板，接收检测信息。
2.根据权利要求1所述的一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，所述检测电路板包括6盏LED灯、电压采集辅助电路、位置信号采集电路和分析处理器，所述分析处理器由检测电路板上的MCU实现，用于依据所采集的位置信号判断不同速度下待测内置有感无刷直流电机驱动系统输出的逻辑正确性。
3.根据权利要求1所述的一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，所述PC机上设有USB端口，USB端口通过所述驱动控制板上的USB转串口驱动芯片与所述驱动控制板上的MCU通过串口方式进行通信。
4.根据权利要求1所述的一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，所述驱动控制板对转子动力系统进行驱动，并带动转子转动。
5.根据权利要求1所述的一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，所述驱动控制板对待测内置驱动系统进行驱动。
6.根据权利要求1所述一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，所述待测内置有感无刷直流电机驱动系统的三相输出，并不连接任何定子线圈，而是通过测试夹与检测电路板连接。
7.根据权利要求2所述的一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，所述检测电路板获取的待测试驱动系统的三相输出电压，三相输出电压驱动检测电路板上的6盏LED灯，不同LED灯的点亮，表示对应的输出电压的六种模式之一。
8.根据权利要求2所述的一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的装置，其特征在于，所述检测电路板上的MCU通过串口通信的方式，将检测、判断信息传送给PC机，检测电路板扮演分析处理器的角色。
9.一种检测内置有感无刷直流电机驱动系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
101、检测电路板输出待测内置有感无刷直流电机驱动系统的控制信息，包括方向信息、转速信息、启动信息，令待测内置有感无刷直流电机驱动系统处于工作状态；
102、依据所述内置有感无刷直流电机驱动系统当前的工作状态、位置传感器采集的位置信息和待测内置有感无刷直流电机驱动系统的设计要求，计算出下一个时间段转子应当达到的转动角度，并由此计算出转子目前的目标转动速度，将该转动速度输出给转子动力系统，驱动转子转动，并使转子在指定时间达到指定位置；
103、待测内置有感无刷直流电机驱动系统检测当前转子位置信息，并依据当前工作状态，按照系统设计要求的逻辑，生成三相输出电压，由检测电路板采集；
104、转子转动到一个指定位置，位置传感器获取位置信息并传输至检测电路板，同时待测内置有感无刷直流电机驱动系统检测当前转子位置的变化，并依据当前工作状态，按照系统设计要求的逻辑重新生成三相输出电压，由检测电路板再次采集；
105、在转子转至目标角度的过程中，对所述三相输出电压和位置传感器的位置信息持续采样，并通过检测电路板中的分析处理器与系统设计目标中的要求输出值进行对比，将比对结果传递给PC机；
106、PC机判断待测内置有感无刷直流电机驱动系统是否符合设计要求，决定是否需要进行后续测试；
107、检测所有角度，连续驱动转子达到指定位置，检测三相输出电压，完整的检测整个电角度周期或机械360度周期内待测内置有感无刷直流电机驱动系统的实际输出是否符合设计目标。
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