CN108226779A - 一种电机正反转检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电机正反转检测方法，通过循环检测获取检测数据，再对获取的数据进行分析从而判断出电机的正反转状态。当电机处于工作状态时，在每个循环检测中监测两个传感器的信号输出电平状态，同时将循环检测计数加1，当监测到第一传感器被触发时，将此时的循环检测计数记下来，当监测到第二传感器被触发时，也将此时的循环检测计数值记下来，根据第一传感器和第二传感器出现高电平时记下来的两个循环检测计数值与电机旋转一圈循环检测计数值比较，就可以判断出电机的正反转状态。本发明方法检测过程高效便捷，所需设备成本低廉、方便实用，在大批量、低端应用场合中可明显降低成本，省时省力。

Description

一种电机正反转检测方法

技术领域

本发明属于自动化技术领域，特别涉及一种电机正反转检测方法。

背景技术

随着自动化技术的发展，作为重要执行器的电机应用越来越广。电机应用中，除了转速的检测与控制，电机转向的检测与控制也是关键要素。在低端产品应用中，为了降低投入成本，通常会选用一些价格相对较低的电机，这类电机做工和工艺相对简单，使用过程中可能会出现各种故障，其中，电机倒转为最为严重的故障之一，容易引发事故，甚至造成重大损失。以智能大棚放风机的电机控制为例，可能导致电机倒转的因素有很多，譬如电机控制继电器损坏、电机换向电容损坏、电机本身问题等，而采用的电机一般没有旋转方向反馈，若电机旋转方向错误而没有被及时发现予以处理，轻则扯棚，重则焖棚，一旦出现将严重威胁到人身和财产的安全。所以，防止电机倒转成为检测和控制中不可或缺的一部分。

现有技术中，多采用编码器进行电机正反转测量，但编码器价格比较贵，且安装也有一定的难度，不适合大批量、低端应用的场合，因此，有必要开发一种成本低且便于使用的电机正反转检测技术。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中的电机正反转检测技术不适合低端电机应用的场合的技术问题，提供了一种新型的电机正反转检测方法，具有方便实用、成本低廉等特点。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供的一种电机正反转检测方法，包括步骤为：

S1. 在待测电机的转轴上选定一检测点；

S2. 在所述转轴周边选定固定的检测位一和检测位二，沿顺时针方向自所述检测位一至检测位二对所述转轴所成角α小于π；

S3. 启动待测电机，在所述转轴匀速旋转过程中，以t₀表征所述转轴旋转一周的时长，以t₁和t₂表征所述检测点分别通过所述检测位一和检测位二的时点；

S4. 以所述转轴逆时针方向旋转为正转，按照以下规则判断所述电机的正反转状态：

t₁>t₂时，如t₁-t₂<t₀/2，为正转；如t₁-t₂>t₀/2，为反转；

t₂>t₁时，如t₂-t₁<t₀/2，为反转；如t₂-t₁>t₀/2，为正转。

优选地，所述检测点为所述转轴上固定连接的被测物，检测时以该被测物为指标判断转轴的转动状态。

进一步优选地，在所述检测位一和检测位二处分别设置有传感器，当所述被测物经过所述检测位一和检测位二时，分别触发对应的所述传感器，根据所述传感器的触发时点得到t₁和t₂的值。作为更进一步地优选，该传感器设置为通常状态下输出高电平，当所述被测物经过所述传感器时，所述传感器被触发并输出低电平。

作为一种优选，所述步骤S3中，t₀、t₁及t₂的取值方法为：t₀直接为转轴旋转一周的时间，t₁和t₂为分别取值为第一传感器和第二传感器触发时的时刻。

作为另一种优选，在所述步骤S3中，t₀、t₁及t₂的取值方法为：在所述转轴旋转一周的过程中顺序执行S个循环检测，每个所述循环检测的时长为所述转轴旋转一周时长的1/S，其中：S为自然数，S>2π/α，且当S为偶数时，满足S>2π/(π-α)，当S为奇数时，满足S>2π/(π-α)+1；在所述循环检测的过程中，将所述检测点经过所述检测位一和检测位二时对应的循环检测次数的计数分别记为T₁和T₂；将t₀、t₁及t₂分别取S、T₁和T₂的值。

本发明实施例的上述技术方案的有益效果为：

本发明设计的电机正反转检测方法，检测过程高效便捷，所需设备成本低廉、方便实用，在大批量、低端应用场合中可明显降低成本，省时省力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电机正反转检测方法步骤示意图；

图2为本发明实施例电机正反转检测方法的工作方式示意图；

图3为本发明实施例电机正反转检测方法中循环检测的流程图。

［主要元件符号说明］

1-转轴；2-被测物；31-第一传感器；32-第二传感器。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明针对现有的问题，提供了一种电机正反转检测方法，步骤包括：

S1. 在待测电机的转轴上选定一检测点；

S2. 在所述转轴周边选定固定的检测位一和检测位二，沿顺时针方向自所述检测位一至检测位二对所述转轴所成角α小于π；

S3. 启动待测电机，在所述转轴匀速旋转过程中，以t₀表征所述转轴旋转一周的时长，以t₁和t₂表征所述检测点分别通过所述检测位一和检测位二的时点；

S4. 以所述转轴逆时针方向旋转为正转，按照以下规则判断所述电机的正反转状态：

t₁>t₂时，如t₂-t₁<t₀/2，为正转；如t₂-t₁>t₀/2，为反转；

t₂>t₁时，如t₂-t₁<t₀/2，为反转；如t₂-t₁>t₀/2，为正转。

如图2所示，为本发明电机正反转检测方法中检测元件设置的一种实施方式，检测点为电机的转轴1上固定连接的被测物2，检测时以该被测物2为指标判断转轴1的转动状态。检测位一和检测位二处分别设置有第一传感器31和第二传感器32；第一传感器31和第二传感器32对转轴1成非π（即180°）的角α，为方便技术方案描述，统一将角α规定为沿顺时针方向自第一传感器31至第二传感器32对所述转轴所成的角，其角度小于π。当被测物2经过检测位一和检测位二时，可分别触发对应位置处的传感器，根据传感器的触发时点的数据可得到t₁和t₂的值。作为更佳的实施方式第一传感器31和第二传感器32通常状态下输出高电平，当被测物2经过所述传感器时，所述传感器被触发并输出低电平。

前述实施例的步骤S3中，以t₀表征所述转轴旋转一周的时长，t₁和t₂表征所述检测点分别通过所述检测位一和检测位二的时点。作为一种实施方式，t₀、t₁及t₂可以直接取为时间值，即t₀直接取值为转轴旋转一周的时间，t₁和t₂为分别直接取值为第一传感器和第二传感器触发时的时刻，然后根据步骤S4的规则对电机正反转作出判断。

作为t₀、t₁及t₂取值的另一种方式，在所述转轴旋转一周的过程中顺序执行S个循环检测，即每个所述循环检测的时长为所述转轴旋转一周时长的1/S，S为自然数，在顺序执行循环检测的过程中，将检测点分别经过所述检测位一和检测位二时，即被测物分别触发第一传感器和第二传感器时，将对应的循环检测计数值分别记为T₁和T₂；将t₀、t₁及t₂分别取S、T₁和T₂的值。

上述实施例中，为保证转轴旋转过程中，循环检测可以有效的分辨两个检测位，S取值应符合以下条件：S>2π/α，且当S为偶数时，满足S>2π/(π-α)，当S为奇数时，满足S>2π/(π-α)+1；如图2所示的实施例，第一传感器31和第二传感器32相对转轴1所成的角α=π/2，则为了使单次循环检测过程中被测物2无论如何都不会同时经过两个传感器，则必须保证一次循环检测的周期内转轴1转过的角度小于α，具体的，则要求S>4；同时，为了保证可以根据T₁和T₂的值判断出电机正反转，要求T₂-T₁≠S/2，即不能使T₂-T₁恰好等于电机旋转一圈循环检测计数S的一半，导致无法分辨电机旋转的方向。具体的，当S取偶数时，S>2π/(π-π/2)=4，则S值至少为6；当S取奇数时，S>2π/(π-π/2)+1=5，则S值至少为7。因此，在上述实例中，当α=π/2时，S应大于等于6，才能保证无论转轴上的被测物起始位置在哪里，使用本发明的电机正反转检测均能得到正确的结果，通常可以设定S为明显较大的数。

循环检测及分析数据的具体流程如图3所示。本实施例电机正反转检测方法的技术核心在于通过循环检测获取检测数据，再对获取的数据进行分析从而判断出电机的正反转状态。电机工作状态下，每隔一定时间开始检测一次正反转状态。开始检测时，反复执行图3中所示的循环检测流程，每执行一次循环检测流程，将循环检测计数T的值累加1，然后判断第一传感器的电平状态。电机转轴转动一圈的过程中，固定连接在转轴上的被测物必然会经过第一传感器和第二传感器，经过的同时会触发传感器。当某次循环检测过程中监测到第一传感器电平由高变低时，将该次循环检测计数T的值赋给第一传感器触发计数T₁；同理，当第二传感器电平由高变低时，将此时循环检测计数T赋给第二传感器触发计数T₂。

作为更佳的实施例，还可以在判断电机转向前，先排除电机是否停转，或传感器发生故障。使用第一传感器触发计数T₁和第第二传感器触发计数T₂的值分别和电机旋转一圈循环检测计数S加和，然后与当前循环检测计数比较，若第一传感器触发计数T₁与电机旋转一圈循环检测计数S之和大于当前循环检测计数T，且第第二传感器触发计数T₂与电机旋转一圈循环检测计数S之和大于循环检测计数T，则说明最近电机旋转一周的时间内两个传感器都没有丢数据，电机未发生停转，传感器也未发生故障。

如T₂>T₁，且当T₂-T₁>S/2时，则说明被测物在第T₁次循环检测前处于第一传感器和第二传感器之间角度较小的区域，即位于角α的区域，被测物先经过第一传感器后再经过第二传感器，根据图2所示检测元件设置方式，电机必为正转（图2所示逆时针方向）；反之，当T₂-T₁<S/2时，则说明被测物在第T₁次循环检测前处于第一传感器和第二传感器之间角度较大的区域，即位于角α之外的区域，被测物先经过第一传感器后再经过第二传感器，即电机反转（图2所示顺时针方向）。

同理，如T₁>T₂，且当T₁-T₂>S/2时，则说明被测物在第T₁次循环检测前处于第一传感器和第二传感器之间角度较小的区域，即位于角α的区域，被测物先经过第二传感器后再经过第一传感器，即电机反转；反之，T₁-T₂<S/2时，则说明被测物在第T₂次循环检测前处于第一传感器和第二传感器之间角度较大的区域，即位于角α之外的区域，被测物先经过第二传感器后再经过第一传感器，即电机正转。

作为示例，按照图2所示检测元件的设置方式，设电机转轴旋转一圈为400ms，S取40，则循环检测的固定周期为10ms。

即每10ms去检测一次A、B传感器状态；T实际表示为10ms产生的次数。

假设电机为反转，转轴1上的被测物2于T=1时经过并触发第一传感器31，则T₁=1；第二传感器32与第一传感器31成90°角，被测物2由第一传感器31转至第二传感器32需要100ms，对应10次循环检测，因此被测物2于T=11时经过并触发第二传感器32，此时T₂=11。按照前述规则，T₂>T₁且T₂-T₁=10<S/2=20，此时电机为反转，与实际情况相符。若电机不转或者传感器故障，A、B对应的T₁和T₂一直为0，在电机转轴转到一圈时，T₁+S=40，T₂+S=40，而T=40，T₁+S>T及T₂+S>T的条件不成立，本次检测不成功。

对于上述的本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识未作过多描述；各实施例采用递进的方式描述，各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合，各实施例之间相同相似部分互相参见即可。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电机正反转检测方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1. 在待测电机的转轴上选定一检测点；

S2. 在所述转轴周边选定固定的检测位一和检测位二，沿顺时针方向自所述检测位一至检测位二对所述转轴所成角α小于π；

S3. 启动待测电机，在所述转轴匀速旋转过程中，以t₀表征所述转轴旋转一周的时长，以t₁和t₂表征所述检测点分别通过所述检测位一和检测位二的时点；

S4. 以所述转轴逆时针方向旋转为正转，按照以下规则判断所述电机的正反转状态：

t₁>t₂时，如t₁-t₂<t₀/2，为正转；如t₁-t₂>t₀/2，为反转；

t₂>t₁时，如t₂-t₁<t₀/2，为反转；如t₂-t₁>t₀/2，为正转。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述检测点为所述转轴上固定连接的被测物。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，在所述检测位一和检测位二处分别设置有传感器，当所述被测物经过所述检测位一和检测位二时，分别触发对应的所述传感器，根据所述传感器的触发时点得到t₁和t₂的值。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述传感器常态下输出高电平，当所述被测物经过所述传感器时，所述传感器输出低电平。

5.根据权利要求1至4任一项所述的检测方法，其特征在于：

所述步骤S3中，t₀、t₁及t₂的取值方法为：

t₀直接为转轴旋转一周的时间，t₁和t₂为分别取值为第一传感器和第二传感器触发时的时刻。

6.根据权利要求1至4任一项所述的检测方法，其特征在于：

所述步骤S3中，t₀、t₁及t₂的取值方法为：

在所述转轴旋转一周的过程中顺序执行S个循环检测，每个所述循环检测的时长为所述转轴旋转一周时长的1/S，其中：S为自然数，S>2π/α，且当S为偶数时，满足S>2π/(π-α)，当S为奇数时，满足S>2π/(π-α)+1；

在所述循环检测的过程中，将所述检测点经过所述检测位一和检测位二时对应的循环检测的次数计数分别记为T₁和T₂；

将t₀、t₁及t₂分别取S、T₁和T₂的值。