CN111371375A - 马达的噪声滤除方法、其记录媒体以及控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于马达的噪声滤除方法。所述马达根据操作电压来转动。所述噪声滤除方法包括：设定检查周期与最小阈值。噪声滤除方法还包括：根据所述操作电压产生脉冲信号。判断所述脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合所述检查周期，以及判断所述每一子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值。
Description
技术领域
本发明涉及马达驱动技术，尤其涉及一种马达的噪声滤除方法、其记录媒体以及控制电路。
背景技术
马达是电子装置提供机械动力的主要来源，而马达可根据模拟信号来转动。为了监测马达的转动情形，可将模拟信号转换为数字信号且由感应器来处理。由于模拟信号包含有噪声，在转换过程中，噪声也会被转换为数字信号中的一部分脉冲信号来呈现。
在理想操作状态时，马达的一次完整转动可对应一个固定时间的脉冲信号，因此，本领域技术人员可参考脉冲信号出现的数量来取得被马达驱动的机件的操作距离。如果转换的数字信号已包含有噪声对应的脉冲信号，将造成使用者换算时的误差产生。
因此，如何有效滤除噪声对应的脉冲信号，已成为本领域的重要议题之一。
发明内容
本发明提供一种用于马达所对应的脉冲信号的噪声滤除方法，以及储存前述方法对应的程序码的记录媒体以及执行程序码的控制电路。本发明可以有效滤除操作中脉冲信号的噪声，以估计精准的马达转动状态，进而正确判断被马达驱动的机件的位移量。
于一实施例，本发明提供一种用于马达的噪声滤除方法。所述马达根据操作电压来转动。所述噪声滤除方法包括：设定检查周期与最小阈值；
根据所述操作电压产生脉冲信号；判断所述脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合所述检查周期；以及判断所述每一子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值。
于一实施例，在前述噪声滤除方法中，所述检查周期与所述最小阈值是根据所述马达的转动周期来设定，而所述转动周期是所述马达在最大转速所对应的转动周期。
于一实施例，在前述噪声滤除方法中，所述检查周期是设定在所述马达的所述转动周期的60％到80％的范围。
于一实施例，在前述噪声滤除方法中，所述最小阈值是设定在所述马达的所述转动周期的5％到10％的范围。
于一实施例，在前述噪声滤除方法中，判断所述脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合所述检查周期的所述步骤，包括计算子脉冲信号所对应的一上升缘时间点相较于前一个有效的子脉冲信号所对应的另一上升缘时间点之间的时间间隔；以及当所述时间间隔不小于所述检查周期时，判断所述子脉冲信号符合所述检查周期。
于一实施例，在前述噪声滤除方法中，判断所述每一子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值的所述步骤，包括当所述子脉冲信号符合所述检查周期时，判断所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值；以及当所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度不小于所述最小阈值时，判断所述脉冲宽度为有效的脉冲宽度，并对应累加一脉冲计数。其中，所述脉冲计数对应所述马达转动状态。
于一实施例，在前述噪声滤除方法中，所述脉冲信号包含上升缘与下降缘，所述上升缘是使用中断演算法或是通用输入/输出端口演算法来判断，所述下降缘是使用所述中断演算法或是所述通用输入/输出端口演算法来判断。
于一实施例，本发明也提供一种记录媒体，其记录至少一程序码，所述程序码被控制电路载入从而执行前述的噪声滤除方法。
于一实施例，在前述的记录媒体中，所述检查周期与所述最小阈值是根据所述马达的转动周期来设定，而所述转动周期是所述马达在最大转速所对应的转动周期。
于一实施例，在前述的记录媒体中，所述检查周期是设定在所述马达的所述转动周期的60％到80％的范围。
于一实施例，在前述的记录媒体中，所述最小阈值是设定在所述马达的所述转动周期的5％到10％的范围。
于一实施例，在前述的记录媒体中，判断所述脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合所述检查周期的所述步骤，包括：计算子脉冲信号所对应的一上升缘时间点相较于前一个有效的子脉冲信号所对应的另一上升缘时间点之间的一时间间隔；以及当所述时间间隔不小于所述检查周期时，判断所述子脉冲信号符合所述检查周期。
于一实施例，在前述的记录媒体中，判断所述每一子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值的所述步骤，包括：当所述子脉冲信号符合所述检查周期时，判断所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值；以及当所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度不小于所述最小阈值时，判断所述脉冲宽度为有效的脉冲宽度，并对应累加脉冲计数。其中，所述脉冲计数对应所述马达转动状态。
于一实施例，在前述的记录媒体中，所述脉冲信号包含上升缘与下降缘，所述上升缘是使用中断演算法或是通用输入/输出端口演算法来判断，所述下降缘是使用所述中断演算法或是所述通用输入/输出端口演算法来判断。
于一实施例，本发明更提供一种用于马达的控制电路。所述马达根据操作电压来转动，所述控制电路包含有控制器，所述控制器的记录媒体可用来储存滤除噪声方法所对应的程序码，并由所述控制器的处理单元来执行所述程序码，进而执行如前述的噪声滤除方法。
于一实施例，在前述的控制电路中，所述控制电路包含有驱动器、感应器以及信号转换器，其中所述驱动器耦接所述马达并驱动其转动，所述感应器与所述信号转换器可感测所述操作电压并传输结果至所述控制器，再由所述控制器输出控制命令至所述驱动器。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1为依据本发明一实施例，马达的控制电路的结构方块示意图。
图2为依据本发明一实施例，马达的噪声滤除方法的流程示意图。
图3为依据本发明一实施例将操作电压转换成脉冲信号的示意图。
图4为依据本发明一实施例将噪声滤除方法用在脉冲信号的判断示意图。
图5为依据本发明一实施例，在马达操作中累积脉冲计数的流程示意图。
附图标号说明：
10：控制电路；
100：驱动器；
102：马达；
104：电源；
106：感应器；
108：信号转换器；
110：控制器；
112：记录媒体；
114：处理单元；
120：模拟信号；
122：脉冲信号；
130、136、138、140、142：上升缘时间点；
132：检查周期；
134、134’：上升缘时间点；
150：最小阈值；
200：程序码；
S20、S22、S24、S26：步骤；
S100、S102、S104、S106、S108、S110：步骤。
具体实施方式
本发明是关于马达的脉冲信号的噪声滤除技术，可以有效滤除噪声所对应的脉冲信号，以估计马达的转动状态，进而取得被马达驱动的机件的位移量。
以下举一些实施例来说明本发明，但是本发明不限于所举的实施例。
图1为本发明一实施例可用于马达102的控制电路10的方块示意图。参阅图1，控制电路10耦接马达102且包含驱动器100、感应器106、信号转换器108以及控制器110。电源104耦接控制电路10来提供其所需要的工作电压(或电流)。控制器110输出控制命令至驱动器100。马达102接收驱动器100的操作电压而转动。感应器106监控马达102的操作电压，并将感测结果传到信号转换器108，再由信号转换器108将处理过的脉冲信号传给控制器110。控制器110可滤除噪声所对应的脉冲信号，以取得正确的脉冲计数，进而取得马达正确的转动圈数。
请同时参考图1-2，图2为本发明一实施例可用于马达的滤除噪声方法的流程图。本实施例中的控制器110包含处理单元114。滤除噪声方法可编译成程序码并储存于记录媒体112内。控制电路10可存取程序码，并由控制器110的处理单元114来执行记录媒体112内的程序码。在另一实施例中，记录媒体112也可以是设置在控制器110内部中。记录媒体112用以提供程序码，其设置位置不限于控制电路10的内部或是外部设置，又或是其它可能的配置方式。
于步骤S20，本实施例将预先设定检查周期及最小阈值，且储存于记录媒体112。较佳地，检查周期与最小阈值可参考马达102的转动周期来对应设定，或者由使用者依使用条件来对应设定，在此不限。另外，本实施例中转动周期是马达在最大转速所对应的转动周期，而参考不同的应用情境，本领域技术人员还可参考查找表对应调整检查周期与最小阈值的数值，也非限制本发明的范畴。
于步骤S22，感应器106与信号转换器108将根据操作电压产生脉冲信号且输出至控制器110。请同时参考图3与图4，图3为本发明一实施例将操作电压转换成脉冲信号的示意图，而图4为本发明一实施例将噪声滤除方法用在脉冲信号的判断示意图。感应器106可根据马达102的操作电压对应感测为模拟信号120。此模拟信号120相对于零电平包含正值(即正电压)或负值(即负电压)。此模拟信号120通过信号转换器108将模拟信号120转换成脉冲信号122。信号转换器108包含带通滤波器、放大器以及比较器，且由比较器设定一个参考电压Vref。据此，信号转换器108可将模拟信号120转换为数字的脉冲信号122。此脉冲信号122包含多个串列的子脉冲信号。于本实施例中，马达102在最大转速对应的转动周期为T，而检查周期132可设定在马达102的转动周期T的60％到80％的范围，如图4所示的检查周期132为转动周期T的80％范围。至于最小阈值可设定在马达102的转动周期T的5％到10％的范围，如图4所示的最小阈值150可设定在转动周期T的5％范围。另外，受到不同的外在干扰，本实施例中多个子脉冲信号间还可夹杂零个或至少一个无效的噪声脉冲，如上升缘(rising edge)时间点134’所对应的信号，然此实施例中无效的脉冲宽度的数量仅用来说明，而非用来限制本发明的范畴。
于本实施例中，由于检查周期132是转动周期T的60％到80％的范围，如此相邻两个检查周期132之间存在有一时间间隙。在此时间间隙内，控制电路10可以进行其它所需要的操作，又或是停止检测等，但是本发明不限于此。
较佳地，本实施例可搭配中断(Interrupt)演算法或通用输入/输出端口(GeneralPurpose Input/Output,GPIO)演算法，以对应判断每一子脉冲信号的上升缘时间点或下降缘(falling edge)时间点，并以此作为后续参考依据。当然根据不同需求，中断演算法或是通用输入/输出端口演算法所对应的程序码也被储存于记录媒体112内，并由控制器110的处理单元来对应执行。
于步骤S24，本实施例将判断脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合检查周期132。较佳地，本实施例将计算子脉冲信号所对应的一上升缘时间点相较于前一个有效的子脉冲信号所对应的另一上升缘时间点之间的时间间隔，当时间间隔不小于检查周期132时，判断所述子脉冲信号符合所述检查周期132。简言之，本实施例可判断连续两个子脉冲信号的两个上升缘时间点所对应的时间间隔是否不小于检查周期132，进而决定时间间隔是否符合检查周期132。当然，于其他实施例中，控制器110也可取得脉冲信号中连续两个子脉冲信号的两个下降缘时间点作为判断基础，或者根据不同状况适性交替使用上升缘时间点或下降缘时间点来作判断基准，也非用来限制本发明的范畴。
于另一实施例中，本实施例还将检测子脉冲信号所对应的上升缘时间点，并取得前述上升缘时间点的脉冲宽度，进而判断前述脉冲宽度是否不小于最小阈值。当前述子脉冲信号所对应的脉冲宽度不小于最小阈值150时，控制器110可对应设定前述子脉冲信号的上升缘时间点为初始时间点，并作为后续子脉冲信号的判断基准点。
延续步骤S24，当前述子脉冲信号被判断符合检查周期时，于步骤S26中，本实施例还判断前述子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于最小阈值150。进一步，当前述子脉冲信号所对应的脉冲宽度不小于最小阈值150时，前述脉冲宽度将判断为有效的脉冲宽度，并由控制器110对应累加一脉冲计数。
请继续参考图4来理解本实施例的步骤S20-S26操作，并以上升缘时间点来作为检测依据。首先，控制器110可先设定上升缘时间点130为初始时间点，并对应判断上升缘时间点130所对应的脉冲宽度大于最小阈值，据此可判断上升缘时间点130是对应有效的脉冲宽度，同时记录上升缘时间点130为后续参考依据，而控制器110可将脉冲计数累加一。接着，当上升缘时间点134出现时，由于上升缘时间点134相距上升缘时间点130的时间间隔小于检查周期132，则判断上升缘时间点134是对应无效的脉冲宽度，而上升缘时间点134则不予考虑。直到上升缘时间点136出现，由于上升缘时间点136相距上升缘时间点130的时间间隔大于检查周期132，且判断上升缘时间点136所对应的脉冲宽度大于最小阈值150，据此可判断上升缘时间点136是对应有效的脉冲宽度，同时记录上升缘时间点136为后续参考依据，而控制器110再将脉冲计数累加一。下一步，上升缘时间点138或上升缘时间点140的出现，因其相距上升缘时间点136的时间间隔皆小于检查周期132，则判断上升缘时间点138、140是对应无效的脉冲宽度，而上升缘时间点138、140也都不予考虑，直到上升缘时间点142的出现，才继续累加脉冲计数。
于另一实施例中，假设上升缘时间点134’的子脉冲信号出现在检查周期132外但是在上升缘时间点136之前的位置，据此，即使前述子脉冲信号的上升缘时间点134’可符合检查周期132，但因其对应的脉冲宽度小于最小阈值150，本实施例也将不予以考虑(即无效的脉冲宽度)。
根据前述的处理电路的处理机制，于一实施例，马达102的转动的计数可以是一个回路机制的累加操作，其会持续检测脉冲信号中多个子脉冲信号所对应的上升缘和/或下降缘，以下再举一实施例，描述回路机制的累加操作。
图5为依据本发明一实施例，在马达操作中累积脉冲计数的流程示意图，同样地，图5的步骤S100-S110可对应编译为另一程序码200且储存于图1的记录媒体112，并被控制器110的处理单元来执行。参阅图5，随马达转动过程，于步骤S100，检测目前子脉冲信号的上升缘时间点。接着于步骤S102，判断目前子脉冲信号所对应上升缘时间点相较于前一个子脉冲信号所对应上升缘时间点的时间间隔是否不小于所述检查周期。如果步骤S102不符合，则进入步骤S108，忽略当前子脉冲信号，而回到步骤S100。至于步骤S102的机制与图2的步骤S22相同，不再描述。如果步骤S102符合，则继续步骤S104，判断当前子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值，至于步骤S104的机制与图2的步骤S24相同，不再描述。如果步骤S104不符合，则进入步骤S110，忽略当前子脉冲信号，并回到步骤S100。如果步骤S104符合，则继续进入步骤S106，判断为有效的脉冲宽度，且脉冲计数累加一，并再回到步骤S100。据此，本实施例将重复前述步骤的累加操作，以取得正确的脉冲计数来计算马达102的转动圈数，进而推估被马达驱动的机件的总位移量。
本发明的实施例除了使用可对应马达转动的检查周期外，还额外使用最小阈值来有效滤除噪声对应的脉冲信号，透过这两个参数的设定且搭配中断演算法或是通用输入/输出端口演算法，同时动态参考脉冲信号的上升缘/下降缘时间点，使得马达转动所对应的脉冲计数可被正确计算，以精确估计被马达驱动的机件的位移量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种用于马达的噪声滤除方法，所述马达根据操作电压来转动，其特征在于，所述噪声滤除方法包括：
设定检查周期与最小阈值；
根据所述操作电压产生脉冲信号；
判断所述脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合所述检查周期；以及
判断所述每一子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值。
2.根据权利要求1所述的噪声滤除方法，其特征在于，所述检查周期与所述最小阈值是根据所述马达的转动周期来设定，而所述转动周期是所述马达在最大转速所对应的转动周期。
3.根据权利要求2所述的噪声滤除方法，其特征在于，所述检查周期是设定在所述马达的所述转动周期的60％到80％的范围。
4.根据权利要求2所述的噪声滤除方法，其特征在于，所述最小阈值是设定在所述马达的所述转动周期的5％到10％的范围。
5.根据权利要求1所述的噪声滤除方法，其特征在于，判断所述脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合所述检查周期的所述步骤，包括：
计算子脉冲信号所对应的上升缘时间点相较于前一个有效的子脉冲信号所对应的另一上升缘时间点之间的时间间隔；以及
当所述时间间隔不小于所述检查周期时，判断所述子脉冲信号符合所述检查周期。
6.根据权利要求5所述的噪声滤除方法，其特征在于，判断所述每一子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值的所述步骤，包括：
当所述子脉冲信号符合所述检查周期时，判断所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值；以及
当所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度不小于所述最小阈值时，判断所述脉冲宽度为有效的脉冲宽度，并对应累加一脉冲计数；
其中，所述脉冲计数对应所述马达转动状态。
7.根据权利要求1所述的噪声滤除方法，其特征在于，所述脉冲信号包含上升缘与下降缘，所述上升缘是使用中断演算法或是通用输入/输出端口演算法来判断，所述下降缘是使用所述中断演算法或是所述通用输入/输出端口演算法来判断。
8.一种记录媒体，其记录至少一程序码，所述程序码被控制电路载入从而执行如权利要求1所述的噪声滤除方法。
9.根据权利要求8所述的记录媒体，其特征在于，所述检查周期与所述最小阈值是根据所述马达的转动周期来设定，而所述转动周期是所述马达在最大转速所对应的转动周期。
10.根据权利要求9所述的记录媒体，其特征在于，所述检查周期是设定在所述马达的所述转动周期的60％到80％的范围。
11.根据权利要求9所述的记录媒体，其特征在于，所述最小阈值是设定在所述马达的所述转动周期的5％到10％的范围。
12.根据权利要求8所述的记录媒体，其特征在于，判断所述脉冲信号中每一子脉冲信号所对应的时间是否符合所述检查周期的所述步骤，包括：
计算子脉冲信号所对应的一上升缘时间点相较于前一个有效的子脉冲信号所对应的另一上升缘时间点之间的时间间隔；以及
当所述时间间隔不小于所述检查周期时，判断所述子脉冲信号符合所述检查周期。
13.根据权利要求12所述的记录媒体，其特征在于，判断所述每一子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值的所述步骤，包括:
当所述子脉冲信号符合所述检查周期时，判断所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度是否不小于所述最小阈值；以及
当所述子脉冲信号所对应的脉冲宽度不小于所述最小阈值时，判断所述脉冲宽度为有效的脉冲宽度，并对应累加一脉冲计数；
其中，所述脉冲计数对应所述马达转动状态。
14.根据权利要求8所述的记录媒体，其特征在于，所述脉冲信号包含上升缘与下降缘，所述上升缘是使用中断演算法或是通用输入/输出端口演算法来判断，所述下降缘是使用所述中断演算法或是所述通用输入/输出端口演算法来判断。
15.一种用于马达的控制电路，所述马达根据操作电压来转动，所述控制电路包含有一控制器，所述控制器的记录媒体可用来储存滤除噪声方法所对应的程序码，并由所述控制器的处理单元来执行所述程序码，进而执行如权利要求1所述的噪声滤除方法。
16.根据权利要求15所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路包含有驱动器、感应器以及信号转换器，其中所述驱动器耦接所述马达并驱动其转动，所述感应器与所述信号转换器可感测所述操作电压并传输结果至所述控制器，再由所述控制器输出控制命令至所述驱动器。
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