CN111692963A - 角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置 - Google Patents

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Abstract

一种角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置，其中角度感测器校正方法适用于包含角度感测器的步进马达，其中角度感测器会随着步进马达旋转，角度感测器校正方法包括下列步骤。将步进马达旋转预设角度至第一位置。读取角度感测器被旋转至第一位置时的第一电压。判断第一电压是否偏离预设电压曲线。若是，记录第一电压相对预设电压曲线的第一偏移量。根据第一偏移量补偿角度感测器的感测角度。借此，可以利用步进马达来对用以监控步进马达的角度感测器进行其感测角度的校正。一种角度感测器校正装置也被提出。

Description

角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置
技术领域
本公开内容涉及一种感测器校正方法以及感测器校正装置，且特别涉及一种角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置。
背景技术
步进马达是利用磁极转换产生间歇性电力，来得到高精度的移动。一般的步进马达是采用开回路控制，但因无反馈机制来监控，无法判别马达是否有失步(lost step)的情况。此外，有一些步进马达会加上编码器(encoder)来控制移动的精确性，但是也只有检测到马达是否已到达动作终点的终点误差。
为了避免步进马达发生异常造成偏移(shift)的情形，目前的解决方式是将角度感测器设置于步进马达的转轴上，以检测步进马达的实际旋转角度，然而，这种感测器容易在长时间使用后而产生磨损，使感测器所检测到的角度逐渐偏离理想曲线，进而导致对步进马达的校正准确性下降。
发明内容
本公开内容提供一种角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置，其可轻易对角度感测器进行校正。
本公开内容的一种角度感测器校正方法，适用于包含角度感测器的步进马达，其中角度感测器会随着步进马达旋转，角度感测器校正方法包括下列步骤。将步进马达旋转预设角度至第一位置。读取角度感测器被旋转至第一位置时的第一电压。判断第一电压是否偏离预设电压曲线。若是，记录第一电压相对预设电压曲线的第一偏移量。根据第一偏移量补偿角度感测器的感测角度。
根据本公开内容一实施方式，判断该电压是否偏离该预设电压曲线包括判断该第一电压与该预设电压曲线之间的一差值是否大于一预设值。
根据本公开内容一实施方式，记录该第一电压相对该预设电压曲线的该第一偏移量包括将该差值记录为该第一偏移量。
根据本公开内容一实施方式，所述角度感测器校正方法还包括下列步骤。判断该第一位置是否为该步进马达的一旋转路径终点。若是，停止该步进马达的旋转。
根据本公开内容一实施方式，
本公开内容的一种角度感测器校正装置包括一步进马达、一角度感测器以及一控制器。角度感测器设置于步进马达上，以随着步进马达旋转。控制器耦接至步进马达以及角度感测器，并用以：控制步进马达连同角度感测器旋转一预设角度至一第一位置；读取角度感测器被旋转至第一位置时的一第一电压；判断第一电压是否偏离一预设电压曲线；若是，记录第一电压相对预设电压曲线的一第一偏移量；以及根据第一偏移量补偿角度感测器的一感测角度。
根据本公开内容一实施方式，该角度感测器包括电阻式角度感测器。
根据本公开内容一实施方式，所述角度感测器校正装置还包括一感测开关，设置于该步进马达的旋转路径上，该控制器耦接该感测开关以判断该步进马达是否旋转至旋转路径的终点。
根据本公开内容一实施方式，该感测开关包括光遮断器或微动开关。
根据本公开内容一实施方式，所述角度感测器校正装置还包括一机构件，设置于该步进马达上以随着该步进马达旋转，其中该感测开关设置于该机构件的旋转路径上。
基于上述，本公开内容实施例利用步进马达来对用以监控步进马达的角度感测器进行其感测角度的校正，如此，本公开内容实施例所提出的角度感测器校正方法与校正装置可在不加装额外装置的情况下对设置于步进马达上的角度感测器进行校正。因此，本公开内容实施例可有效延长角度感测器的使用寿命以及确保装置运行及感测的准确性，还可降低装置的维护成本。
为让本公开内容的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的方框示意图。
图2是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的侧视示意图。
图3是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正方法的流程示意图。
图4是依照本公开内容的一实施例的一种步进马达的旋转路径示意图。
图5是依照本公开内容的一实施例的一种感测电压曲线与预设电压曲线的关系示意图。
图6是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的侧视示意图。
图7是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的俯视示意图。
附图标记说明：
100：角度感测器校正装置
110：角度感测器
112：组装孔
120：步进马达
122：转轴
130：控制器
140：机构件
142：突出部
150：感测开关
C1：预设电压曲线
EP：旋转路径终点
FS：第一偏移量、偏移量
P1：第一位置、位置
P2：第二位置、位置
SP：初始位置
S110～S160：步骤
V1：第一电压、电压
V2：第二电压、电压
θ1：预设角度
具体实施方式
有关本公开内容的前述及其他技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本公开内容。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。
图1是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的方框示意图。图2是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的侧视示意图。请同时参照图1及图2，在本实施例中，角度感测器校正装置100可包括角度感测器110、步进马达120以及控制器130。在某些实施例中，角度感测器110可包括接触式角度感测器与非接触式角度感测器，其中，接触式角度感测器可为电阻式角度感测器，其基本原理是将旋转的角度变化以电阻的变化输出。进一步而言，电阻式角度感测器可利用例如旋转簧片(wipers)来改变电阻值，以造成输出电压的改变。在本实施例中，角度感测器110可为电阻式角度感测器。当然，本公开内容并不以此为限。在其他实施例中，角度感测器110也可为例如旋转可变差分变压器(rotational variable difference transformer,RVDT)，以及角度编码器(encoder)等非接触式角度感测器。
在某些实施例中，步进马达120可为一种直流无刷马达，其可包括如齿轮状突起(小齿)且彼此相锲合的定子以及转子，其可通过切换流向定子线圈中的电流而以一定角度逐步转动。在某些实施例中，角度感测器110可如图2所示地设置于步进马达120上，以对步进马达120的旋转角度进行检测与监控。在某些实施例中，控制器130可为一微控制器，其耦接至步进马达120以及角度感测器110，以对步进马达120以及角度感测器110进行控制。
图3是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正方法的流程示意图。请同时参照图1至图3，在某些实施例中，可应用于上述角度感测器校正装置100的角度感测器校正方法可包括下列步骤。首先，执行步骤S110，设置角度感测器110于步进马达120上。在本实施例中，角度感测器110可如图2所示地套设于步进马达120上。举例而言，角度感测器110可如图1所示的包括一组装孔112。如此，角度感测器110可利用此组装孔112套设于步进马达120的转轴122上，以随着步进马达120而旋转，如此，角度感测器110可对步进马达120的旋转角度进行检测与监控。于其他一些实施例中，角度感测器110可以整合于步进马达120上，并且可为一体成型的结构。换句话说，角度感测器校正方法可以不包含步骤S110。
图4是依照本公开内容的一实施例的一种步进马达的旋转路径示意图。请同时参照图3及图4，接着，执行步骤S120，控制器130控制步进马达120连同套设于其上的角度感测器110一起旋转一预设角度θ1，以由初始位置SP旋转至(第一)位置P1。在本实施例中，预设角度θ1为步进马达120每次旋转的一步进单位，其例如为10度，当然，本实施例仅用以举例说明，并不以此为限。
图5是依照本公开内容的一实施例的一种感测电压曲线与预设电压曲线的关系示意图。请同时参照图3至图5，接着，执行步骤S130，读取角度感测器110被旋转至(第一)位置P1时的(第一)电压V1。也就是说，控制器130响应于角度感测器110被旋转至此位置P1而读取角度感测器110的电压V1。在本实施例中，电压V1为角度感测器110被旋转至位置P1时的输出电压。
请同时参照图3至图5，接着，执行步骤S140，控制器130判断此(第一)电压V1是否偏离一预设电压曲线C1。在本实施例中，所谓的预设电压曲线C1是角度感测器110在理想状态(无误差)下的旋转角度与对应输出电压的理想关系曲线。也就是说，若得知角度感测器110的旋转角度后，应可在预设电压曲线C1上得到对应的理想输出电压，因此，将第一电压V1与预设电压曲线C1上的理想输出电压做比较，即可得知第一电压V1是否偏离预设电压曲线C1。由图5的实施例可知，第一电压V1已偏离预设电压曲线C1。当然，图5的数值及曲线关系皆为示意，本公开内容并不以此为限。
请同时参照图3至图5，接着，若控制器130判断出第一电压V1偏离预设电压曲线C1，执行步骤S150，记录此第一电压V1相对预设电压曲线C1的(第一)偏移量(offset)FS。在本实施例中，判断第一电压V1是否偏离预设电压曲线C1的方法可包括：判断第一电压V1与预设电压曲线C1之间的差值是否大于一预设值，若是，则决定第一电压V1确实是偏离预设电压曲线C1，并记录此第一电压V1相对预设电压曲线C1的第一偏移量FS。在本实施例中，预设值可为预设电压曲线C1的±2％，其例如为图5中与预设电压曲线C1平行的两条虚线，但本实施例并不限于此。若第一电压V1的偏移量FS大于此预设值(容忍值)，则表示其偏移量过大，控制器130将会记录此偏移量FS。
请同时参照图3至图5，接着，执行步骤S160，控制器130判断位置P1是否为步进马达120的旋转路径终点EP，若是，则代表整个旋转路径的校正工作已完成，控制器130便可停止步进马达120的旋转。此时，控制器130已获得整个旋转路径中各个位置的电压偏移量，以作为日后对角度感测器110所检测的感测角度做补偿与校正的参考。在本实施例中，控制器130可依据所获得的各个位置的电压偏移量绘制出如图5所示的实际输出电压曲线C2，以与预设电压曲线C1做比较，并作为日后对角度感测器110所检测的感测角度做补偿与校正的依据。
如此，之后再利用角度感测器110来对步进马达120进行旋转角度的检测与监控时，控制器130便可根据之前所记录的偏移量(例如第一偏移量FS)来补偿角度感测器110的感测角度。举例而言，在完成上述的校正方法的步骤后，控制器130已得到角度感测器110(以及步进马达120)在旋转至第一位置P1时所输出的第一电压V1具有第一偏移量FS，因此，控制器130之后便可依据此偏移量FS对角度感测器110(以及步进马达120)旋转至第一位置P1时所感测到的感测角度进行补偿(例如将感测到的感测角度再加上或减去第一偏移量FS所对应的角度)。
在某些实施例中，若控制器130判断出第一位置P1并不是步进马达120的旋转路径终点EP，也就是说，步进马达120尚未旋转至其旋转路径终点EP，则可继续重复执行步骤S120至步骤S160至步进马达120旋转至其旋转路径终点EP为止。
详细而言，若控制器130判断出第一位置P1并非步进马达120的旋转路径终点EP，控制器130可如图4所示地继续控制步进马达120连同角度感测器110由(第一)位置P1旋转一预设角度θ1至(第二)位置P2。接着，读取角度感测器110被旋转至(第二)位置P2时的(第二)电压V2。在本实施例中，电压V2为角度感测器110被旋转至位置P2时的输出电压。
接着，控制器130判断此电压V2是否偏离预设电压曲线C1。如此，将电压V2与预设电压曲线C1上的理想输出电压做比较，即可得知电压V2是否偏离预设电压曲线C1。
接着，若控制器130判断出电压V2确实是偏离预设电压曲线C1，则记录此电压V2相对预设电压曲线C1的(第二)偏移量。由图5可知，电压V2与预设电压曲线C1之间的差值小于此预设值(电压V2并未超出图5所示的两条虚线的范围)，因此，可视为电压V2的偏移量为可容忍范围，控制器130可不记录此第二偏移量，并可继续控制步进马达120连同角度感测器110由第二位置P2再旋转一预设角度θ1至第三位置，以重复执行步骤S120至步骤S160至步进马达120旋转至其旋转路径终点EP为止。
图6是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的侧视示意图。图7是依照本公开内容的一实施例的一种角度感测器校正装置的俯视示意图。在某些实施例中，角度感测器校正装置100可利用各种方式来判断步进马达120是否旋转至其旋转路径终点(例如图4所示的旋转路径终点EP)，以下将针对其中一种方式做举例说明。
请同时参照图6及图7，在某些实施例中，角度感测器校正装置100还可包括一感测开关150，其可设置于步进马达120的旋转路径上。在某些实施例中，控制器130可耦接感测开关150，以判断步进马达120是否旋转至其旋转路径终点。举例而言，感测开关150可为例如光遮断器等非接触式感测开关，或者例如微动开关等接触式感测开关。如此配置，当步进马达120转动至感测开关150的设置处时可触动此感测开关150，进而产生感测信号，控制器130便可依据此感测信号而判断步进马达120旋转至其旋转路径终点。
在某些实施例中，角度感测器校正装置还可包括一机构件140，其设置于步进马达120上，以随着步进马达120旋转，在本实施例中，机构件140可设置于步进马达120的转轴(如图2所示的转轴122)上，且角度感测器110可设置于步进马达120与机构件140之间。据此，感测开关150即可设置于此机构件140的旋转路径上，以在机构件140随着步进马达120转动至感测开关150的设置处时触动此感测开关150。举例来说，机构件140可包括突出部142，如此配置，当突出部142旋转至感测开关150的设置处时，突出部142可例如通过遮蔽光遮断器所射出的光线(例如红外线)或是接触微动开关等方式来触动感测开关150，进而产生感测信号，控制器130便可依据此感测信号而判断步进马达120旋转至其旋转路径终点。当然，本实施例仅用以举例说明，本公开内容并不以此为限。
综上所述，本公开内容实施例利用步进马达来对用以监控步进马达的角度感测器进行其感测角度的校正，如此，本公开内容实施例所提出的角度感测器校正方法与校正装置可在不加装额外装置的情况下对设置于步进马达上的角度感测器进行校正。因此，本公开内容实施例可有效延长角度感测器的使用寿命以及确保装置运行及感测的准确性，还可降低装置的维护成本。
虽然本公开内容已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开内容，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本公开内容的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本公开内容的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种角度感测器校正方法，适用于包含一角度感测器的一步进马达，其特征在于，该角度感测器会随着该步进马达旋转，该角度感测器校正方法包括：
将该步进马达旋转一预设角度至一第一位置；
读取该角度感测器被旋转至该第一位置时的一第一电压；
判断该第一电压是否偏离一预设电压曲线；
若是，记录该第一电压相对该预设电压曲线的一第一偏移量；以及
根据该第一偏移量补偿该角度感测器的一感测角度。
2.如权利要求1所述的角度感测器校正方法，其特征在于，判断该电压是否偏离该预设电压曲线包括：
判断该第一电压与该预设电压曲线之间的一差值是否大于一预设值。
3.如权利要求2所述的角度感测器校正方法，其特征在于，记录该第一电压相对该预设电压曲线的该第一偏移量包括：
将该差值记录为该第一偏移量。
4.如权利要求1所述的角度感测器校正方法，其特征在于，还包括：
判断该第一位置是否为该步进马达的一旋转路径终点；
若是，停止该步进马达的旋转。
5.如权利要求1所述的角度感测器校正方法，其特征在于，还包括：
将该步进马达由该第一位置旋转该预设角度至一第二位置；
读取该角度感测器被旋转至该第二位置时的一第二电压；
判断该第二电压是否偏离一预设电压曲线；以及
若是，记录该第二电压相对该预设电压曲线的一第二偏移量。
6.一种角度感测器校正装置，其特征在于，包括：
一步进马达；
一角度感测器，设置于该步进马达上，以随着该步进马达旋转；以及
一控制器，耦接至该步进马达以及该角度感测器，并用以：
控制该步进马达旋转一预设角度至一第一位置；
读取该角度感测器被旋转至该第一位置时的一第一电压；
判断该第一电压是否偏离一预设电压曲线；
若是，记录该第一电压相对该预设电压曲线的一第一偏移量；以及
根据该第一偏移量补偿该角度感测器的一感测角度。
7.如权利要求6所述的角度感测器校正装置，其特征在于，该角度感测器包括电阻式角度感测器。
8.如权利要求6所述的角度感测器校正装置，其特征在于，还包括：
一感测开关，设置于该步进马达的旋转路径上，该控制器耦接该感测开关以判断该步进马达是否旋转至旋转路径的终点。
9.如权利要求8所述的角度感测器校正装置，其特征在于，该感测开关包括光遮断器或微动开关。
10.如权利要求8所述的角度感测器校正装置，其特征在于，还包括一机构件，设置于该步进马达上以随着该步进马达旋转，其中该感测开关设置于该机构件的旋转路径上。
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