CN111769768B - 一种手表步进电机驱动补偿方法 - Google Patents

一种手表步进电机驱动补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种手表步进电机驱动补偿方法,一是改变现有的驱动波形,对于顺时针和逆时针综合及时性和驱动功率设计了独特地驱动波形,二是在走时的过程中,对走时进行至少两个方面的检测,以便走时补偿。三是本申请在顺时针驱动的时候引入了低电平的脉冲波,该脉冲波能够很好地对指针是否被驱动进行检测,在逆时针驱动的时候也引入了高电平的脉冲波,也能够对逆时针走动时候是否被驱动进行检测(是否被驱动通常被形容为是否掉针)。

Description

一种手表步进电机驱动补偿方法
技术领域
本发明涉及一种手表的控制方法,具体涉及一种手表步进电机驱动方法及补偿方法。
背景技术
传统的手表转型的一个方向是智能化,智能化的过程中,去掉复杂但是走时相对准确的机械机芯是一个普遍的节约成本的方向。越来越多的手表厂商采用步进电机去驱动手表的指针。在指针走时的过程中,大多数手表只能沿着一个方向走动,在对时的时候,显时慢的话,加快指针走动;显时快的话,停止指针的驱动,直至时间能够对上。
目前在驱动步进电机走时的驱动方法上,各种厂商都有自己独特的驱动方式。市面上能够看到的驱动方式全部是采用脉冲波去驱动手表。即使有些手表设置有指针逆时针运转的方式,但是逆时针驱动仍然是利用相反电平的脉冲去控制手表的走动。
现有技术中,采用步进电机驱动手表的机芯的对时要么人为控制,要么利用外界的拍照对时(如申请人早期申请的CN2018102524122)。现有技术中暂时没有出现任何手表走时驱动补偿的方法。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种手表步进电机驱动补偿方法,通过改方法,本申请一是设计出独特的指针正走特别是反走(逆时针)的驱动方式,二是设置监控程序对驱动波进行监控,提出创造性的驱动补偿方法。
本发明的具体技术方案如下:
一种手表步进电机驱动补偿方法,所述电机被两端输入进行驱动;
当顺时针驱动时,在马达第一端输入周期为T的高电平的第一脉冲波,在马达第二端输入周期为T的低电平的第二脉冲波,所述第一脉冲波比所述第二脉冲波的第一个脉冲早T/2;在顺时针驱动的时间阈值内,检测单元对马达两端输入的脉冲进行检测,检测内容包括第一检测和第二检测:
第一检测是检测所述第一端输入的第一脉冲波和第二端输入的脉冲波周期是否存在异常,若有异常,在时间阈值内将所述异常进行叠加;
第二检测是检测第一脉冲波的高电平输入后的1/3T时候后直到第二个高电平产生的期间,是否能够检测到低电平,若检测到低电平,马达驱动指针在第二个高电平产生时转动一个步数,若是未检测到低电平,则马达停止驱动指针直到某一个第一个脉冲波的高电平输入后的1/3T时候后直到第二个高电平产生的期间监测到低电平。并且,第一计数器在每次第一脉冲波的高电平输入后的1/3T时候后直到第二个高电平产生的期间没有检测到低电平的时候增加1;
当逆时针驱动时,马达第一端输入第三脉冲波,马达第二端输入第四脉冲波,所述第四脉冲波比第三脉冲波晚【(1/1000)T,(1/10)T】;这个数值比上面顺时针驱动的T/2要小很多,这也是本申请的一个核心点,在小很多的数值中,设计了周期内的两段脉冲单元,能够快速检测到高电平波形和要求至少检测到一个高电平,使得逆时针补偿的时候能够较为准确。当马达驱动指针逆时针转动的时候,检测单元对马达两端输入的脉冲进行第三检测:检测第三脉冲波的低电平的第一部分脉冲输入后,在检测到所述第二部分脉冲之前,是否能够检测到高电平,若是能够检测到至少一个高电平,马达驱动指针在下一次监测到第三脉冲波的第一部分脉冲时转动一个步数,若是未检测到高电平,则马达停止驱动指针直到某一个第三脉冲波的第一部分脉冲输入后、在检测到第二部分脉冲之前能够检测到高电平;并且,第二计数器在每次第三脉冲波的第一部分脉冲输入后、在检测到第二部分脉冲之前未能检测到高电平的时候增加1;
在时间阈值后的检测时间点实施如下补偿:
当第一检测检测到的异常为周期缩短时,那么指针就被驱动得快,计算时间阈值内,因周期缩短导致的时间积累叠加为t1,若t1小于T/2,则将积累叠加清零,若t1大于等于T/2,则对t1/T四舍五入取整,得到数值M1;当第二检测的计数器计数为M2时,则进行M1-M2的计算,若M1-M2大于0,则在调整点逆时针驱动指针M1-M2个周期;在逆时针驱动指针补偿走时的过程中,若第三检测检测到的第二计数器的计数为M2时,再驱动指针进行M2个周期的逆时针驱动走动;若M1-M2小于0,则在调整点顺时针驱动指针M2-M1个周期;
当第一检测检测到的异常为周期延长时,那么指针就被驱动得慢,计算时间阈值内,因周期缩短导致的时间积累叠加为t1,若t1小于T/2,则将积累叠加清零,若t1大于等于T/2,则对t1/T四舍五入取整,得到数值M1;当第二检测的计数器计数为M2时,则进行M1+M2的计算,并且在调整点顺时针驱动指针M1+M2个周期。
进一步地,所述第一脉冲波和第二脉冲波中的每个周期的脉冲分为3段,每段时序为900uS,没两段之间停顿400uS。
进一步地,所述周期T远大于2600uS。
进一步地,所述第三脉冲波包括低电平的第一部分脉冲和第二部分脉冲,所述第一部分脉冲包括时长为0.2mS第一脉冲段、时长为1mS的第二脉冲段、时长为3.6mS的第三脉冲段、时长为0.5mS的第四脉冲段、时长为0.4mS的第五脉冲段、时长为0.2mS的第六脉冲段、时长为0.3mS的第七脉冲段;其中,第一脉冲段与第二脉冲段之间间隔0.2mS、第二脉冲段与第三脉冲段之间间隔2.2mS、第三脉冲段与第四脉冲段之间间隔0.5mS、第四脉冲段与第五脉冲段之间间隔0.5mS、第五脉冲段与第六脉冲段之间间隔0.8mS、第六脉冲段与第七脉冲段之间间隔0.5mS。第二脉冲部分从距离第一脉冲段起始电平输入时间T/2的时间输入,所述第二脉冲部分包括单独的第八脉冲段,所述第八脉冲段的持续时长为2.2mS。
进一步地,所述第四脉冲波包括高电平的第三部分脉冲和第四部分脉冲,所述第三部分脉冲为持续时长为2.2mS的独立脉冲,所述第四部分与所述第三脉冲波的第一部分脉冲时序完全一样,且第四部分脉冲为高电平脉冲。
进一步地,第四脉冲部分从距离第三脉冲段起始电平输入时间T/2的时间输入。
通过上述的技术方案,一是改变现有的驱动波形,对于顺时针和逆时针综合及时性和驱动功率设计了独特地驱动波形,二是在走时的过程中,对走时进行至少两个方面的检测,以便走时补偿。三是本申请在顺时针驱动的时候引入了低电平的脉冲波,该脉冲波能够很好地对指针是否被驱动进行检测,在逆时针驱动的时候也引入了高电平的脉冲波,也能够对逆时针走动时候是否被驱动进行检测(是否被驱动通常被形容为是否掉针)。
附图说明
图1为本发明的步进电机顺时针驱动的两端波形图。
图2为本发明的步进电机顺时针驱动的第一端波形图(上)和第二端波形图(下)
图3为图1的局部放大和时序图。
图4为本发明的步进电机逆时针驱动的两端波形图。
图5为本发明的步进电机逆时针驱动的第一端波形图(上)和第二端波形图(下)。
图6为图4的局部放大和时序图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将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。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义,“多种”一般包含至少两种,但是不排除包含至少一种的情况。
应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解,尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……,但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如,在不脱离本发明实施例范围的情况下,第一……也可以被称为第二……,类似地,第二……也可以被称为第一……。
取决于语境,如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地,取决于语境,短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
如附图1-2所示,本申请异于现有的单向驱动步进电机的脉冲,采用马达两端输入的方式,驱动指针顺时针转动的时候,在马达第一端输入周期为T的第一脉冲波。
上述的第一脉冲波为高电平波,第二端输入的第二脉冲波为低电平波,所述第一脉冲波的第一个脉冲波所述第二脉冲波的第一个脉冲早T/2。
此时,马达驱动指针顺时针转动,检测单元对马达两端输入的脉冲进行检测,检测内容包括第一检测和第二检测:
第一检测是检测所述第一端输入的第一脉冲波和第二端输入的脉冲波周期是否存在异常,若有异常,在时间阈值内将所述异常进行叠加;
第二检测是检测第一脉冲波的高电平输入后的1/3T时候后直到第二个高电平产生的期间,是否能够检测到低电平,若检测到低电平,马达驱动指针在第二个高电平产生时转动一个步数,若是未检测到低电平,则马达停止驱动指针直到某一个第一个脉冲波的高电平输入后的1/3T时候后直到第二个高电平产生的期间监测到低电平。并且,第一计数器在每次第一脉冲波的高电平输入后的1/3T时候后直到第二个高电平产生的期间没有检测到低电平的时候增加1。
如附图3所示,优选地,在驱动指针转动的时候,为了正常驱动指针和节省电量,将第一脉冲波和第二脉冲波中的每个周期的脉冲分为3段,每段时序为900uS,没两段之间停顿400uS。周期T远大于2600uS。
为了对时,本申请专门设计了逆时针转动的驱动波形,驱动指针逆时针转动主要时为了对时,我们需要逆时针能够快速响应,因此,设计出了如附图4-6所示的波形。该波形暂未出现在现有技术中,本申请为了快速响应进行了独特的设计。
附图4为马达两端波形图,附图5为对两端波形进行分解。
逆时针驱动是马达第一端首先输入附图5下方的时序,第一端输入第三脉冲波,然后第二端输入第四脉冲波,所述第四脉冲波比第三脉冲波晚【(1/1000)T,(1/10)T】。
优选地如附图6所示,第三脉冲波包括低电平的第一部分脉冲和第二部分脉冲,所述第一部分脉冲包括时长为0.2mS第一脉冲段、时长为1mS的第二脉冲段、时长为3.6mS的第三脉冲段、时长为0.5mS的第四脉冲段、时长为0.4mS的第五脉冲段、时长为0.2mS的第六脉冲段、时长为0.3mS的第七脉冲段;其中,第一脉冲段与第二脉冲段之间间隔0.2mS、第二脉冲段与第三脉冲段之间间隔2.2mS、第三脉冲段与第四脉冲段之间间隔0.5mS、第四脉冲段与第五脉冲段之间间隔0.5mS、第五脉冲段与第六脉冲段之间间隔0.8mS、第六脉冲段与第七脉冲段之间间隔0.5mS。第二脉冲部分从距离第一脉冲段起始电平输入时间T/2的时间输入,所述第二脉冲部分包括单独的第八脉冲段,所述第八脉冲段的持续时长为2.2mS。
第四脉冲波包括高电平的第三部分脉冲和第四部分脉冲,所述第三部分脉冲为持续时长为2.2mS的独立脉冲,所述第四部分与所述第三脉冲波的第一部分脉冲时序完全一样,只不过第四部分脉冲为高电平脉冲。第四脉冲部分从距离第三脉冲段起始电平输入时间T/2的时间输入。
当马达驱动指针逆时针转动的时候,检测单元对马达两端输入的脉冲进行第三检测:
检测第三脉冲波的低电平的第一部分脉冲输入后,在检测到所述第二部分脉冲之前,是否能够检测到高电平,若是能够检测到至少一个高电平,马达驱动指针在下一次监测到第三脉冲波的第一部分脉冲时转动一个步数,若是未检测到高电平,则马达停止驱动指针直到某一个第三脉冲波的第一部分脉冲输入后、在检测到第二部分脉冲之前能够检测到高电平。并且,第二计数器在每次第三脉冲波的第一部分脉冲输入后、在检测到第二部分脉冲之前未能检测到高电平的时候增加1。
针对逆时针的转动,一是为了能够灵敏地检测,二是能够兼顾最低功耗。
正常情况下,指针是顺时针走动的,在时间阈值后的调整点进行对时调整(一般是一天一调整,可以设定为每天早晨3点的时候调整),检测单元对顺时针走动进行第一检测和第二检测。
当第一检测检测到的异常为周期缩短时,那么指针就被驱动得快,计算时间阈值内,因周期缩短导致的时间积累叠加为t1,若t1小于T/2,则将积累叠加清零,若t1大于等于T/2,则对t1/T四舍五入取整,得到数值M1;当第二检测的计数器计数为M2时,则进行M1-M2的计算,若M1-M2大于0,则在调整点逆时针驱动指针M1-M2个周期;若M1-M2小于0,则在调整点顺时针驱动指针M2-M1个周期。
当第一检测检测到的异常为周期延长时,那么指针就被驱动得慢,计算时间阈值内,因周期缩短导致的时间积累叠加为t1,若t1小于T/2,则将积累叠加清零,若t1大于等于T/2,则对t1/T四舍五入取整,得到数值M1;当第二检测的计数器计数为M2时,则进行M1+M2的计算,并且在调整点顺时针驱动指针M1+M2个周期。此时因为处在调整点,我们不计算此时顺时针驱动指针的过程中产生的异常(异常时无法根除的,我们采用的方法是尽量减少因为驱动或者电量变动带来的周期补偿)
在第一检测检测到的异常为周期缩短时,进行的逆时针驱动指针补偿走时的过程中,若第三检测检测到的第二计数器的计数为M2时,我们再驱动指针进行M2个周期的走动。
通过上述的技术方案,一是改变现有的驱动波形,对于顺时针和逆时针综合及时性和驱动功率设计了独特地驱动波形,二是在走时的过程中,对走时进行至少两个方面的检测,以便走时补偿。三是本申请在顺时针驱动的时候引入了低电平的脉冲波,该脉冲波能够很好地对指针是否被驱动进行检测,在逆时针驱动的时候也引入了高电平的脉冲波,也能够对逆时针走动时候是否被驱动进行检测(是否被驱动通常被形容为是否掉针)。
最后应说明的是:以上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精神和范围。

Claims (6)

1.一种手表步进电机驱动补偿方法,所述电机被两端输入进行驱动;
当顺时针驱动时,在马达第一端输入周期为T的高电平的第一脉冲波,在马达第二端输入周期为T的低电平的第二脉冲波,所述第一脉冲波比所述第二脉冲波的第一个脉冲早T/2;在顺时针驱动的时间阈值内,检测单元对马达两端输入的脉冲进行检测,检测内容包括第一检测和第二检测:
第一检测是检测所述第一端输入的第一脉冲波和第二端输入的第二脉冲波周期是否存在异常,若有异常,在时间阈值内将所述异常进行叠加;
第二检测是检测第一脉冲波的起始高电平输入后的(1/3)T时间后直到第二个高电平产生的期间,是否能够检测到低电平,若检测到低电平,马达驱动指针在第二个高电平产生时转动一个步数,若是未检测到低电平,则马达停止驱动指针直到某一个第一个脉冲波的起始高电平输入后的(1/3)T时间后直到第二个高电平产生的期间监测到低电平;
并且,第一计数器在每次第一脉冲波的起始高电平输入后的(1/3)T时间后直到第二个高电平产生的期间没有检测到低电平的时候增加1;
当逆时针驱动时,马达第一端输入第三脉冲波,马达第二端输入第四脉冲波,所述第四脉冲波比第三脉冲波晚【(1/1000)T,(1/10)T】;
当马达驱动指针逆时针转动的时候,检测单元对马达两端输入的脉冲进行第三检测:检测第三脉冲波的低电平的第一部分脉冲输入后,在检测到低电平的第二部分脉冲之前,是否能够检测到高电平,若是能够检测到至少一个高电平,马达驱动指针在下一次监测到第三脉冲波的第一部分脉冲时转动一个步数,若是未检测到高电平,则马达停止驱动指针直到某一个第三脉冲波的第一部分脉冲输入后、在检测到第二部分脉冲之前能够检测到高电平;并且,第二计数器在每次第三脉冲波的第一部分脉冲输入后、在检测到第二部分脉冲之前未能检测到高电平的时候增加1;
在时间阈值后的检测时间点实施如下补偿:
当第一检测检测到的异常为周期缩短时,那么指针就被驱动得快,计算时间阈值内,因周期缩短导致的时间积累叠加为t1,若t1小于T/2,则将积累叠加清零,若t1大于等于T/2,则对t1/T四舍五入取整,得到数值M1;当第二检测的计数器计数为M2时,则进行M1-M2的计算,若M1-M2大于0,则在调整点逆时针驱动指针M1-M2个周期;在逆时针驱动指针补偿走时的过程中,若第三检测检测到的第二计数器的计数为M2时,再驱动指针进行M2个周期的逆时针驱动走动;若M1-M2小于0,则在调整点顺时针驱动指针M2-M1个周期;
当第一检测检测到的异常为周期延长时,那么指针就被驱动得慢,计算时间阈值内,因周期延长导致的时间积累叠加为t1,若t1小于T/2,则将积累叠加清零,若t1大于等于T/2,则对t1/T四舍五入取整,得到数值M1;当第二检测的计数器计数为M2时,则进行M1+M2的计算,并且在调整点顺时针驱动指针M1+M2个周期。
2.根据权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,所述第一脉冲波和第二脉冲波中的每个周期的脉冲分为3段,每段时序为900uS,每两段之间停顿400uS。
3.根据权利要求2所述的补偿方法,其特征在于,所述周期T远大于2600uS。
4.根据权利要求3所述的补偿方法,其特征在于,所述第三脉冲波包括低电平的第一部分脉冲和第二部分脉冲,所述第一部分脉冲包括时长为0.2mS第一脉冲段、时长为1mS的第二脉冲段、时长为3.6mS的第三脉冲段、时长为0.5mS的第四脉冲段、时长为0.4mS的第五脉冲段、时长为0.2mS的第六脉冲段、时长为0.3mS的第七脉冲段;其中,第一脉冲段与第二脉冲段之间间隔0.2mS、第二脉冲段与第三脉冲段之间间隔2.2mS、第三脉冲段与第四脉冲段之间间隔0.5mS、第四脉冲段与第五脉冲段之间间隔0.5mS、第五脉冲段与第六脉冲段之间间隔0.8mS、第六脉冲段与第七脉冲段之间间隔0.5mS;
第二部分脉冲从距离第一部分脉冲第一脉冲段起始电平输入时间T/2的时间输入,所述第二部分脉冲包括单独的第八脉冲段,所述第八脉冲段的持续时长为2.2mS。
5.根据权利要求4所述的补偿方法,其特征在于,所述第四脉冲波包括高电平的第三部分脉冲和第四部分脉冲,所述第三部分脉冲为持续时长为2.2mS的独立脉冲,所述第四部分脉冲与所述第三脉冲波的第一部分脉冲时序完全一样,且第四部分脉冲为高电平脉冲。
6.根据权利要求5所述的补偿方法,其特征在于,所述第四部分脉冲从距离所述第三部分脉冲起始电平输入时间T/2的时间输入。
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