CN107317307A - 一种电机堵转检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机领域,公开了一种电机堵转检测方法,包括配置电机驱动芯片的电流监测通道,监测电机驱动电流,配置所述电机驱动芯片将监测到的电机驱动电流进行预定比例的减少并输出,根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转。采用该技术方案能够判断出电机是否堵转,以实现保护电机,及时排除故障。

Description

一种电机堵转检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电机领域,特别涉及一种电机堵转检测方法及装置。
背景技术
汽车空调系统箱风门,一般使用电机转动带动,从而实现变换风道,给汽车提供舒适空气。因此,在汽车空调系统中,电机至关重要。在电机转动过程中,可能出现被异物卡滞,虽然继续驱动电机,但不能继续转动的现象,这种现象称为电机“堵转”。出现电机堵转,会使风门无法驱动到正确位置,甚至电机因为长时间高负荷工作而损坏的情况。因此,需要检测出电机是否堵住。
一般的电机驱动电路如图1所示,M表示电机,MCU与电机驱动芯片通讯,从而控制电机驱动芯片输出高低电平Output1和Output2,控制电机的正反转。该电机驱动方案在遇到堵转情况时,往往无法判断。
出现电机堵转,假如电机有带位置反馈,可以通过读取电机位置反馈电压,判断电机是否转动到位,假如长时间没有到达正确位置,则停止电机驱动,以达到保护电机的目的。但是,带位置反馈的电机一般成本较高,并且现有电机很多不带位置反馈。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电机堵转检测方法及装置,能够判断电机是正常工作还是堵转,且方法简单有效,成本低,开发周期短。
本发明实施例提供的一种电机堵转检测方法,包括配置电机驱动芯片的电流监测通道,监测电机驱动电流,配置所述电机驱动芯片将监测到的所述电机驱动电流进行预定比例的减少并输出,根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转。
可选地,根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转,具体是:
根据所述电机正常驱动和堵转情况下的电压值设置判断阈值,
当监测到输出电路中的电压小于等于阈值判断电机正常驱动;
当监测到输出电路中的电压大于阈值则判断为电机堵转。
可选地,当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间在预设时间内则判断为电机堵转并进行提示;
当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间大于预设时间则判断为电机堵转,停止驱动所述电机并进行提示。
可选地,所述预定比例为1/250、1/500、1/750或1/1000。
可选地,所述电机驱动芯片是ST的SPI电机驱动芯片L99MD02。
另外本发明还提供了一种电机堵转检测装置,包括与电机连接的电机驱动芯片,所述电机驱动芯片还与控制器的电机控制端口通信连接,所述控制器的AD端口通过电阻R2连接所述电机驱动芯片的电流监测通道端口,所述AD端口还连接有一接地电容,所述电流监测通道端口还连接有一接地电阻R1,
所述电机驱动芯片用于配置电流监测通道监测电机驱动电流,并将监测到的所述电机驱动电流进行预定比例的减少并输出,根据所述电流监测通道端口连接的输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转。
可选地,根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转,具体是:
根据所述电机正常驱动和堵转情况下的电压值设置判断阈值,
当监测到输出电路中的电压小于等于阈值判断电机正常驱动;
当监测到输出电路中的电压大于阈值则判断为电机堵转。
可选地,所述控制器还连接有提示电路,用于进行报警器或LED灯提示,
当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间在预设时间内则判断为电机堵转并进行报警提示或灯光提示;
当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间大于预设时间则判断为电机堵转,停止驱动所述电机并进行报警提示或灯光提示。
可选地,所述预定比例为1/250、1/500、1/750或1/1000。
可选地,所述电机驱动芯片是ST的SPI电机驱动芯片L99MD02。
由上可见,应用本实施例技术方案,由于电机在堵转的过程中,电流会比在正常驱动的时候大,通过诊断电机电流的变化,可以判断出电机是否堵转,当判断出电机长时间堵转时,停止电机驱动,并进行提示,以实现保护电机,及时排除故障的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种电机堵转检测方法流程图;
图2为本发明提供的一种电机堵转检测装置结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
本实施例提供一种电机堵转检测方法,如图1所示,包括:
101、配置电机驱动芯片的电流监测通道,监测电机驱动电流I1。所述电机驱动芯片使用的是ST的SPI电机驱动芯片L99MD02,所述电机驱动芯片带有电流监控功能,能检测流过电机的电流,电机在正常情况下,驱动电流为200mA,在堵转情况下,其电流为500mA。
配置电机驱动芯片的电流监测通道是利用软件编程,将监测电流通道,切换到正在驱动电机的电流通道,监测电机驱动电流I1。配置方法见下表1,通过SPI通讯,在电机的相应寄存器中写入相应的监控通道代码。如使用L99MD02的Current monitor output 1监控通道Output1的电流I1,则需要在address 04h的Bit8写入1,在Bit9、Bit10和Bit11写入000。表1:
Address Name Access Content
04h Control register 4 Read/write Current multiplexer
Table 26.Control register 4(read/write);address 04h
102、配置所述电机驱动芯片将监测到的所述电机驱动电流进行预定比例的减少并输出,
电流监测通道配置完成之后,将监测到的电流进行比例减少,以便从电机驱动芯片的电流监测通道的端口输出的大小合适的电流I2和电压值U1,因此需要对所述电机驱动芯片的内部进行配置,见下表2,所述电机驱动芯片内部可以将电流I1进行1/250、1/500、1/750、或1/1000比例减少。综合考虑电机正常工作和堵转情况的电流大小,将监测到的电流按照1/250比例减少,即需要在address 04h的Bit0写入1,在Bit1写入1。表2:
Table 28.Ratio for CURR1
Bit1 Bit0 Ratio for CURR1
0 0 1/1000
0 1 1/750
1 0 1/500
1 1 1/250
103、根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转。
则在以上配置完成之后,电流I2=1/250*I1。输出电路连接电阻R1,选取电阻R1的阻值为2.2K,而U1电压为U1=R1*I2,则可以得出下表3:
I1电流 I2电流(1/250*I1) U1电压(R1*I2)
电机正常驱动 200mA 0.8mA 1.76V
电机堵转 500mA 2.0mA 4.4V
从表中可以看出,当电机正常驱动和堵转情况下,U1的电压分别为1.76V和4.4V,则通过判断该U1电压,可以区分出电机是正常驱动,还是堵转情况。预设定判断阈值选取3V,当U1≤3V,判断电机正常驱动。当U1>3V且持续时间2s≤t≤10s,判断为电机堵转,并进行报警或灯光提示。当U1>3V且持续时间t>10s,为保护电机不会因为长时间大电流工作而损坏,停止驱动电机,并进行报警或灯光提示。
可见,利用电机正常驱动电流和堵转工作电流的不同,巧妙运用电机驱动芯片所带的电流监测功能,判断电机是正常工作还是堵转,方法简单有效,成本低,开发周期短。并且带有故障发生提醒功能,以便故障能够快速移除,保护电机不被损坏。因此,本电机堵转检测方案,不管是否带位置反馈的电机都适用。
电机在堵转的过程中,电流会比在正常驱动的时候大,通过诊断电机电流的变化,可以判断出电机是否堵转,当判断出电机长时间堵转时,停止电机驱动,并进行提示,以实现保护电机,及时排除故障的作用。
实施例2:
本发明还提供了一种电机堵转检测装置,如图2所示,包括与电机10连接的电机驱动芯片20,所述电机驱动芯片20还与控制器30的电机控制端口31通信连接,所述控制器30的AD端口32通过电阻R2连接所述电机驱动芯片20的电流监测通道端口21,所述AD端口32还连接有一接地电容C1,所述电流监测通道端口21还连接有一接地电阻R1,所述电机驱动芯片20用于配置电流监测通道监测电机驱动电流,并将监测到的所述电机驱动电流进行预定比例的减少并输出,根据所述电流监测通道端口21连接的输出电路中的电流或电压检测出所述电机10是否堵转。
电机在正常情况下,驱动电流为200mA,在堵转情况下,其电流为500mA。电机驱动芯片使用的是ST的SPI电机驱动芯片L99MD02,该电机驱动芯片带有电流监控功能,能检测流过电机的电流I1。具体工作原理为:利用软件编程,将监测电流通道,切换到正在驱动电机的通道,监测电机驱动电流I1。配置时通过SPI通讯,在电机的相应寄存器中写入相应的监控通道代码。如使用L99MD02的Current monitor output 1监控通道Output1的电流I1,则需要在address 04h的Bit8写入1,在Bit9、Bit10和Bit11写入000,见上表1。
电流监测通道配置完成之后,将监测到的电流进行比例减少,以便从电机驱动芯片的电流监测通道的端口输出的大小合适的电流I2和电压值U1,因此需要对所述电机驱动芯片的内部进行配置,所述电机驱动芯片内部可以将电流I1进行1/250、1/500、1/750、或1/1000比例减少。综合考虑电机正常工作和堵转情况的电流大小,将监测到的电流按照1/250比例减少,即需要在address 04h的Bit0写入1,在Bit1写入1,见上表2。
则在以上配置完成之后,电流I2=1/250*I1。选取电阻R1的阻值为2.2K,而U1电压为U1=R1*I2,则可以得出下表3。
I1电流 I2电流(1/250*I1) U1电压(R1*I2)
电机正常驱动 200mA 0.8mA 1.76V
电机堵转 500mA 2.0mA 4.4V
从表可以看出,当电机正常驱动和堵转情况下,U1的电压分别为1.76V和4.4V,通过控制器30判断该U1电压,可以区分出电机是正常驱动,还是堵转情况。判断阈值选取为3V,当U1≤3V,判断电机正常驱动。当U1>3V且持续时间2s≤t≤10s,判断为电机堵转。当U1>3V且持续时间t>10s,为保护电机不会因为长时间大电流工作而损坏,控制器30控制停止驱动电机。其中,电阻R2选取10K,电容C1选取100n,为一阶滤波,用于保证U1输出给控制器30电压的稳定性。
所述控制器30还连接有提示电路,可以但不限于,所述控制器30通过电阻R3连接三极管Q1的基极,所述三极管Q1的基极还连接有接地电阻R4,所述三极管Q1的发射极接地,集电极通过电阻R5连接LED D1,所述LED D1的另一端连接电源,所述控制器30通过控制输出电压U2来控制提示电路。
当U1≤3V,即电机正常驱动时,U2=0V,这时三极管Q1不导通,LED D1灭。当U1>3V且持续时间2s≤t≤10s,判断为电机堵转,这时,控制器30输出高电平控制三极管Q1导通,即U2=5V,LED D1一直点亮,用于提醒电机堵转,直到故障移除。当U1>3V且持续时间t>10s,为保护电机,控制器30控制停止驱动电机。这时,控制器30输出50%占空比,1KHz PWM信号控制三极管Q1,LED D1一直闪烁,用于提醒电机堵转10s停止转动,直到故障移除。其中,电阻R3阻值为2.2K,为基极保护电阻,电阻R4阻值为10K,与R3构成三极管饱和导通电路。Q1为普通的NPN三极管,型号为BC817。电阻R5阻值为2.2K,是LED限流保护电阻。LED是普通的红色LED。
利用电机正常驱动电流和堵转工作电流的不同,巧妙运用电机驱动芯片所带的电流监测功能,判断电机是正常工作还是堵转。并且带有故障发生提醒功能,以便故障能够快速移除,保护电机不被损坏。方法简单有效,成本低,开发周期短。因此,不管电机是否带位置反馈,本电机堵转检测方案都适用。
以上所述的实施方式,并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机堵转检测方法,其特征在于,包括
配置电机驱动芯片的电流监测通道,
监测电机驱动电流,
配置所述电机驱动芯片将监测到的所述电机驱动电流进行预定比例的减少并输出,
根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转。
2.如权利要求1所述的一种电机堵转检测方法,其特征在于,根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转,具体是:
根据所述电机正常驱动和堵转情况下的电压值设置判断阈值,
当监测到输出电路中的电压小于等于阈值判断电机正常驱动;
当监测到输出电路中的电压大于阈值则判断为电机堵转。
3.如权利要求2所述的一种电机堵转检测方法,其特征在于,
当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间在预设时间内则判断为电机堵转并进行提示;
当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间大于预设时间则判断为电机堵转,停止驱动所述电机并进行提示。
4.如权利要求3所述的一种电机堵转检测方法,其特征在于,所述预定比例为1/250、1/500、1/750或1/1000。
5.如权利要求1至4中任一所述的一种电机堵转检测方法,其特征在于,
所述电机驱动芯片是ST的SPI电机驱动芯片L99MD02。
6.一种电机堵转检测装置,其特征在于,包括与电机连接的电机驱动芯片,所述电机驱动芯片还与控制器的电机控制端口通信连接,所述控制器的AD端口通过电阻(R2)连接所述电机驱动芯片的电流监测通道端口,所述AD端口还连接有一接地电容,所述电流监测通道端口还连接有一接地电阻(R1),
所述电机驱动芯片用于配置电流监测通道监测电机驱动电流,并将监测到的所述电机驱动电流进行预定比例的减少并输出,根据所述电流监测通道端口连接的输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转。
7.如权利要求6所述的一种电机堵转检测装置,其特征在于,根据输出电路中的电流或电压检测出所述电机是否堵转,具体是:
根据所述电机正常驱动和堵转情况下的电压值设置判断阈值,
当监测到输出电路中的电压小于等于阈值判断电机正常驱动;
当监测到输出电路中的电压大于阈值则判断为电机堵转。
8.如权利要求7所述的一种电机堵转检测装置,其特征在于,所述控制器还连接有提示电路,用于进行报警器或LED灯提示,
当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间在预设时间内则判断为电机堵转并进行报警提示或灯光提示;
当监测到输出电路中的电压大于阈值且持续时间大于预设时间则判断为电机堵转,停止驱动所述电机并进行报警提示或灯光提示。
9.如权利要求8所述的一种电机堵转检测装置,其特征在于,所述预定比例为1/250、1/500、1/750或1/1000。
10.如权利要求6至9中任一所述的一种电机堵转检测装置,其特征在于,所述电机驱动芯片是ST的SPI电机驱动芯片L99MD02。
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