CN114001194B - 电子膨胀阀的开度调节监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子膨胀阀控制技术领域，具体提供了一种电子膨胀阀的开度调节监测方法及装置，旨在解决如何高效且准确地对大批量的电子膨胀阀进行状态监测，以分析电子膨胀阀是否正确地按照其控制指令调节制冷剂流量的技术问题。为此目的，根据本发明实施例的方法可以获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号，根据控制脉冲信号的变化状态分析步进电机内绕组的通电顺序，根据通电顺序确定步进电机实际的转动方向与转动步数，进而根据转动方向和转动步数确定电子膨胀阀的实际开度。通过上述步骤，能够在电子膨胀阀的开度调节过程中自动且实时地监测电子膨胀阀的开合方向以及开度调节后的实际开度。
Description
技术领域
本发明涉及电子膨胀阀控制技术领域，具体涉及一种电子膨胀阀的开度调节监测方法及装置。
背景技术
电子膨胀阀是一种可按照预设程序调节进入制冷装置如空调(Airconditioning)的制冷剂流量的节流元件，其主要包括电磁式电子膨胀阀和电动式电子膨胀阀。其中，电动式电子膨胀阀主要是通过步进电机(stepping motor)驱动阀针上下运动来调节阀的开度，从而实现对膨胀阀中流通制冷剂的流量调节。具体而言，可以根据制冷剂流量的调节需求，向电动式电子膨胀阀发送控制指令，电动式电子膨胀阀在接收到控制指令后会根据控制指令中指定的阀开度生成控制脉冲并发送至步进电机，在控制脉冲的控制下步进电机能够驱动阀针上下运动调节阀开度，从而实现制冷剂的流量调节。
为了监测电动式电子膨胀阀是否正确地按照控制指令调节制冷剂流量，可以通过检测膨胀阀的实际开度，进而与控制指令中指定的开度进行比较的方式，来判断膨胀阀是否正确地按照控制指令调节制冷剂流量。目前常规的电动式电子膨胀阀的开度检测方法主要是通过人工观察的方式观察膨胀阀中预装的指示灯，根据指示灯的变化状态确认膨胀阀的转动方向(打开或关闭)和转动步数，进而确定膨胀阀的开度。但是，这种检测方式依赖于人工检测，不仅耗时费力，还容易发生误判，因而并不适用于对大批量的电动式电子膨胀阀进行开度调节监测。
发明内容
为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决如何高效且准确地对大批量的电子膨胀阀进行状态监测，以分析电子膨胀阀是否正确地按照其接收的控制指令调节制冷剂流量的技术问题的电子膨胀阀的开度调节监测方法及装置。
第一方面，提供一种电子膨胀阀的开度调节监测方法，其应用于基于步进电机的电动式电子膨胀阀，所述方法包括：
实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对所述控制脉冲信号进行模数转换，以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样；
根据预设的驱动所述步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组；
根据所述每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向和转动步数；
根据所述转动方向与所述转动步数确定所述电子膨胀阀的实际开度。
在上述开度调节监测方法的一个技术方案中，“根据预设的驱动所述步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组”的步骤具体包括：
计算当前信号采样结果与每拍脉冲各自对应的模数转换结果之间的数字量偏差；
选取所述每拍脉冲中数字量偏差小于等于预设偏差阈值的脉冲，将所述脉冲对应的通电绕组设置为所述当前信号采样结果对应的通电绕组。
在上述开度调节监测方法的一个技术方案中，“根据所述每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向和转动步数”的步骤具体包括：
步骤S1：按照采样时间由先至后的顺序并且以当前时刻的信号采样结果为首个信号采样结果，获取多个连续的信号采样结果；
步骤S2：判断所述多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同；若相同，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；若不同，则转至步骤S1；
步骤S3：判断当前是否存在第一目标绕组；若不存在，则将所述待分析通电绕组设置为第一目标绕组；若存在，则继续判断所述待分析通电绕组与第一目标绕组是否相同；如果相同，则转至步骤S1；如果不相同，则将所述待分析通电绕组设置为第二目标绕组，随后转至步骤S4；
步骤S4：基于预设的步进电机转动方向与电机绕组通电顺序之间的对应关系，并且根据所述第一目标绕组与所述第二目标绕组对应的采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向；
步骤S5：对所述转动方向相应的步数累加器进行加1处理，随后判断信号采样是否结束；若是，则根据所述步数累加器的累加结果确定所述步进电机的转动步数；若否，则转至步骤S1。
在上述开度调节监测方法的一个技术方案中，当所述预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中存在多个模数转换结果接近的特定拍脉冲时，“判断所述多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同”的步骤具体包括：
如果所述多个连续的信号采样结果对应的通电绕组均相同，则继续判断所述通电绕组是否为所述特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，则转至步骤S1；若否，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；
并且/或者，“对所述转动方向相应的步数累加器进行加1处理”的步骤具体包括：
若所述转动方向是预设的正转方向，则对预设的正向步数累加器进行加1处理并且对预设的反向步数累加器进行清零处理；
若所述转动方向是预设的反转方向，则对预设的反向步数累加器进行加1处理并且对预设的正向步数累加器进行清零处理。
在上述开度调节监测方法的一个技术方案中，在“根据所述转动方向与所述转动步数确定所述电子膨胀阀的实际开度”的步骤之后，所述方法还包括：
判断所述实际开度与所述预设的开度调节指令指定的开度是否相同；若不相同，则判定所述驱动步进电动机运动的控制脉冲信号发生异常。
第二方面，提供一种电子膨胀阀的开度调节监测装置，其应用于基于步进电机的电动式电子膨胀阀，所述装置包括：
信号获取处理模块，其被配置成实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对所述控制脉冲信号进行模数转换，以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样；
信号分析处理模块，其被配置成根据预设的驱动所述步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组；
电机转动方向/步数确定模块，其被配置成根据所述每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向和转动步数；
膨胀阀开度确定模块，其被配置成根据所述转动方向与所述转动步数确定所述电子膨胀阀的实际开度。
在上述开度调节监测装置的一个技术方案中，还包括：
所述信号分析处理模块被配置成执行以下操作：
计算当前信号采样结果与每拍脉冲各自对应的模数转换结果之间的数字量偏差；
选取所述每拍脉冲中数字量偏差小于等于预设偏差阈值的脉冲，将所述脉冲对应的通电绕组设置为所述当前信号采样结果对应的通电绕组。
在上述开度调节监测装置的一个技术方案中，还包括：
所述电机转动方向/步数确定模块被配置成执行以下操作：
步骤S1：按照采样时间由先至后的顺序并且以当前时刻的信号采样结果为首个信号采样结果，获取多个连续的信号采样结果；
步骤S2：判断所述多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同；若相同，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；若不同，则转至步骤S1；
步骤S3：判断当前是否存在第一目标绕组；若不存在，则将所述待分析通电绕组设置为第一目标绕组；若存在，则继续判断所述待分析通电绕组与第一目标绕组是否相同；如果相同，则转至步骤S1；如果不相同，则将所述待分析通电绕组设置为第二目标绕组，随后转至步骤S4；
步骤S4：基于预设的步进电机转动方向与电机绕组通电顺序之间的对应关系，并且根据所述第一目标绕组与所述第二目标绕组对应的采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向；
步骤S5：对所述转动方向相应的步数累加器进行加1处理，随后判断信号采样是否结束；若是，则根据所述步数累加器的累加结果确定所述步进电机的转动步数；若否，则转至步骤S1。
在上述开度调节监测装置的一个技术方案中，还包括：
所述电机转动方向/步数确定模块被配置成当所述预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中存在多个模数转换结果接近的特定拍脉冲时执行以下操作：
如果所述多个连续的信号采样结果对应的通电绕组均相同，则继续判断所述通电绕组是否为所述特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，则转至步骤S1；若否，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；
并且/或者，所述电机转动方向/步数确定模块被配置成在确定出所述步进电机的转动方向后执行以下操作：
若所述转动方向是预设的正转方向，则对预设的正向步数累加器进行加1处理并且对预设的反向步数累加器进行清零处理；
若所述转动方向是预设的反转方向，则对预设的反向步数累加器进行加1处理并且对预设的正向步数累加器进行清零处理。
在上述开度调节监测装置的一个技术方案中，所述装置还包括控制脉冲信号分析模块，所述控制脉冲信号分析模块被配置成判断所述实际开度与所述预设的开度调节指令指定的开度是否相同；若不相同，则判定所述驱动步进电动机运动的控制脉冲信号发生异常。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种
有益效果：
在实施本发明的技术方案中，可以获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号，根据控制脉冲信号的变化状态分析步进电机内绕组的通电顺序，根据通电顺序确定步进电机实际的转动方向与转动步数，进而根据转动方向和转动步数确定电子膨胀阀的实际开度。具体而言，首先可以实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对控制脉冲信号进行模数转换以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样。其次可以根据预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组；最后根据每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定步进电机的转动方向和转动步数，进而根据转动方向与转动步数确定电子膨胀阀的实际开度。通过上述步骤，能够在电子膨胀阀的开度调节过程中自动且实时地监测电子膨胀阀的开合方向以及开度调节后的实际开度，克服了现有技术中采用人工检测带来的效率低、容易发生误判等缺陷。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的具体实施方式，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的电子膨胀阀的开度调节监测方法的主要步骤流程示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的控制脉冲信号采集电路的电路结构示意图；
图3a是根据本发明的另一个实施例的电子膨胀阀的开度调节监测方法的主要步骤流程示意图一；
图3b是图3a所示实施例的电子膨胀阀的开度调节监测方法的主要步骤流程示意图二；
图4是根据本发明的一个实施例的电子膨胀阀的开度调节监测装置的主要结构框图；
图5是根据本发明的一个实施例的采用八拍控制方式驱动四相步进电机正向转动的控制脉冲信号示意图；
附图标记列表：
11：信号获取处理模块；12：信号分析处理模块；13：电机转动方向/步数确定模块；14：膨胀阀开度确定模块。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，“模块”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。
目前常规的电子膨胀阀的开度检测方法主要是通过人工观察的方式观察膨胀阀中预装的指示灯，根据指示灯的变化状态确认膨胀阀的转动方向(打开或关闭)和转动步数，进而确定膨胀阀的开度。例如：可以在向步进电机的每相绕组输出脉冲信号的电路中设置一个指示灯，如果当前电路输出了脉冲信号则指示灯点亮。通过观察每相绕组对应的指示灯的点亮顺序，就可以确定步进电机的绕组通电顺序，也就可以确定出步进电机的转动方向。进一步，通过观察指示灯循环点亮的次数，就可以确定出步进电机在相应转动方向下的转动步数，最后根据步进电机的转动方向与转动步数，就可以确定出电子膨胀阀的开度。但是，这种检测方式依赖于人工检测，不仅耗时费力，还容易发生误判，因而该检测方式并不适用于对大批量的电动式电子膨胀阀进行开度调节监测。
在本发明实施例中，可以获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号，根据控制脉冲信号的变化状态分析步进电机内绕组的通电顺序，根据通电顺序确定步进电机实际的转动方向与转动步数，进而根据转动方向和转动步数确定电子膨胀阀的实际开度。具体而言，在根据本发明的一个实施例的电子膨胀阀的开度调节监测方法中，首先可以实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对控制脉冲信号进行模数转换以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样。其次可以根据预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组；最后根据每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定步进电机的转动方向和转动步数，进而根据转动方向与转动步数确定电子膨胀阀的实际开度。通过上述步骤，能够在电子膨胀阀的开度调节过程中自动且实时地监测电子膨胀阀的开合方向以及开度调节后的实际开度，克服了现有技术中采用人工检测带来的效率低、容易发生误判等缺陷。
参阅附图1，图1是根据本发明的一个实施例的电子膨胀阀的开度调节监测方法的主要步骤流程示意图，该方法应用于基于步进电机的电动式电子膨胀阀。如图1所示，本发明实施例中的电子膨胀阀的开度调节监测方法主要包括以下步骤：
步骤S101：实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号。
根据步进电机内定子上设置的绕组(线圈)数量，可以包括二相、三相、四相、五相等类型的步进电机。以四相步进电机为例，假设其包括A、B、C、D四相绕组，根据电机绕组的通电顺序与方式，四相步进电机的控制方式可以包括单四拍、双四拍和八拍三种控制方式。在八拍控制方式中，驱动步进电机正向转动一个齿距角的绕组通电顺序可以是A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。也就是说，驱动步进电机正向转动一个齿距角时需要向其输出一个八拍控制脉冲信号，该信号中的每拍脉冲依次用于控制A相绕组、AB相绕组、B相绕组、BC相绕组、C相绕组、CD相绕组、D相绕组、DA相绕组和A相绕组通电。参阅附图5，图5示例性示出了采用八拍控制方式驱动四相步进电机运动的控制脉冲信号。如图5所示，在该控制脉冲信号的驱动下，步进电机内绕组通电顺序是A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A，即在该控制脉冲信号的驱动下步进电机正向转动。进一步，驱动步进电机负向转动一个齿距角的绕组通电顺序可以是A→DA→D→CD→C→BC→B→AB→A。负向转动的控制过程与上述正向转动的控制过程类似，为了描述简洁，在此不再赘述。
一个实施方式中，可以在步进电机的控制端口设置一个脉冲信号采集电路，通过该电路来实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号。以四相步进电机为例，脉冲信号采集电路可以是图2所示的电路结构。如图2所示，该电路结构包括四路脉冲检测电路，每路脉冲检测电路的输入侧分别与四相步进电机的A、B、C和D相绕组的控制端口连接，每路脉冲检测电路的输出侧均通过电阻R188与脉冲信号检测端口EXD-AD连接。
步骤S102：对控制脉冲信号进行模数转换。
一个实施方式中，如果在步进电机的控制端口设置图2所示的脉冲信号采集电路，通过该电路来实时获取驱动步进电机运动的控制脉冲信号，那么根据脉冲信号检测端口EXD-AD输出的电压信号Vout，可以计算得到驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的数字量Vout×2N/V(模数转换结果)，V是脉冲信号采集电路的电源电压。其中，电压信号Vout可以通过检测脉冲信号检测端口EXD-AD的实际输出值获取。一个例子：若N＝10、V＝5，则根据图2中各元器件的连接关系以及各电阻值等，可以得到下表1所示的每拍脉冲对应的10位精度的数字量。
表1
| 当前拍脉冲对应的通电绕组 | 当前拍脉冲的模数转换结果 |
| A | 774 |
| AB | 578 |
| B | 705 |
| BC | 643 |
| C | 791 |
| CD | 750 |
| D | 778 |
| DA | 717 |
| 无脉冲 | 826 |
下面结合附图2并以用于控制A相绕组通电的A拍脉冲为例，对电压信号Vout的理论值的计算过程进行简单说明。
A拍励磁时NPN管N17被截止其他三个NPN管被导通，此时电路中检测端的等效上拉电阻计算公式为：计算出的理论电阻值为3.0905KΩ，则此时检测端口EXD-AD的理论输出电压为Vout_A＝V×RA×(RA+R)，计算出的理论电压值为3.8195，转换成10精度的数字量(AD值)则为/>在实际应用中由于电阻会存在精度误差，因而AD值的实际值与理论值会有偏差。例如：A拍脉冲的AD值的实际值是774(如表1所示)，而理论值是782。
步骤S103：根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样。一个例子：采样周期可以是1ms。
步骤S104：根据预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组。在本实施例中，可以按照以下步骤获取每个信号采样结果各自对应的电机绕组：
步骤S1041：计算当前信号采样结果与每拍脉冲各自对应的模数转换结果之间的数字量偏差。
步骤S1042：选取步骤S1041所述的每拍脉冲中数字量偏差小于等于预设偏差阈值的脉冲，将该脉冲对应的通电绕组设置为当前信号采样结果对应的通电绕组。
假设：当前信号采样结果是577，预设偏差阈值是5，预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组分别如表1所示。那么，可以得到当前信号采样结果与A拍脉冲、……、DA拍脉冲对应的模数转换结果之间的数字量偏差依次是：197、1、128、66、214、173、201、140。其中，AB拍脉冲对应的数字量偏差小于偏差阈值，因而可以确定当前信号采样结果对应的通电绕组是AB相绕组。
步骤S105：根据每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定步进电机的转动方向和转动步数。在本实施例中，可以按照以下步骤确定步进电机的转动方向和转动步数：
步骤S1051：按照采样时间由先至后的顺序并且以当前时刻的信号采样结果为首个信号采样结果，获取多个连续的信号采样结果。
一个例子：可以获取三个连续的信号采样结果。
步骤S1052：判断步骤S1051获取到的多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同；若均相同，则将该通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S1053；若不完全相同，则转至步骤S1051。
步骤S1053：判断当前是否存在第一目标绕组；若不存在，则将待分析通电绕组设置为第一目标绕组；若存在，则继续判断待分析通电绕组与第一目标绕组是否相同；如果相同，则转至步骤S1051；如果不相同，则将待分析通电绕组设置为第二目标绕组，随后转至步骤S1054。
步骤S1054：基于预设的步进电机转动方向与电机绕组通电顺序之间的对应关系，并且根据第一目标绕组与第二目标绕组对应的采样时间先后顺序，确定步进电机的转动方向。
一个例子：驱动步进电机正向转动的绕组通电顺序是A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A，如果第一目标绕组是AB，第二目标绕组是B，由于第二目标绕组的采样时间在第一目标绕组的采样时间之后，则可以确定当前步进电机的转动方向是正向转动。
步骤S1055：对步骤S1054确定的转动方向相应的步数累加器进行加1处理，随后判断信号采样是否结束；若是，则根据该步数累加器的累加结果确定步进电机的转动步数；若否，则转至步骤S1051。
在本实施例中，可以按照以下步骤进行步数累加器进行加1处理：若步骤S1054确定的转动方向是预设的正转方向(正向转动)，则对预设的正向步数累加器进行加1处理并且对预设的反向步数累加器进行清零处理；若步骤S1054确定的是预设的反转方向(反向转动)，则对预设的反向步数累加器进行加1处理并且对预设的正向步数累加器进行清零处理。
在实际应用中，由于采用不同的控制脉冲信号检测方式，可能会导致驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中某些拍脉冲的模数转换结果比较接近，从而无法准确判断出当前拍脉冲具体是哪一拍脉冲。例如：如果在步进电机的控制端口设置图2所示的脉冲信号采集电路，通过该电路来实时获取驱动步进电机运动的控制脉冲信号，那么就会出现A拍脉冲的电压信号Vout_A与D拍脉冲的电压信号Vout_D接近的情况。为了防止由于上述某些拍脉冲的模数转换结果比较接近而导致误判的情况发生，可以预先筛选出模数转换结果比较接近的特定拍脉冲，在执行上述步骤S1052时，如果检测到这些特定拍脉冲则进行忽略处理，继续检测下一拍脉冲，根据下一拍脉冲进行转动方向分析。一个实施方式中，可以将上述步骤S1052中的具体步骤替换成以下步骤：
判断步骤S1051获取到的多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同。如果多个连续的信号采样结果对应的通电绕组均相同，则继续判断“多个连续的信号采样结果”对应的通电绕组是否为特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，转至步骤S1051；若否，则将“多个连续的信号采样结果”对应的通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S1053。如果多个连续的信号采样结果对应的通电绕组不完全相同，则转至步骤S1051。
步骤S106：根据转动方向与转动步数确定电子膨胀阀的实际开度。具体而言，首先获取在当前控制方式下步进电机的步距角，然后根据该步距角以及步骤S105确定的转动步数计算步进电机的转动角度，最后根据开度调节之前电子膨胀阀的初始开度、转动方向以及上述转动角度就可以计算出调节之后电子膨胀阀的实际开度。
在一个实施方式中，在根据上述步骤S101-步骤S106确定出电子膨胀阀的实际开度之后，还可以对该实际开度与预设的开度调节指令指定的开度(期望开度)进行比较，根据比较结果判断驱动步进电机运动的控制脉冲信号是否正确(是否发生异常)。换言之，可以根据比较结果判断电子膨胀阀是否正确地执行了开度调节指令。具体而言，在步骤S106之后，还可以包括下述步骤S107。
步骤S107：判断步骤S106确定出的实际开度与步骤S101中所述预设的开度调节指令指定的开度是否相同。如果相同，则表明电子膨胀阀正确地执行了开度调节指令，控制脉冲信号没有发生异常；如果不相同，则表明电子膨胀阀没有正确地执行开度调节指令，控制脉冲信号发生了异常。
在本发明实施例中，通过上述步骤所描述的电子膨胀阀开度调节监测方法，能够在电子膨胀阀的开度调节过程中自动且实时地监测电子膨胀阀的开合方向以及开度调节后的实际开度，克服了现有技术中采用人工检测带来的效率低、容易发生误判等缺陷。
下面以采用四相八拍控制方式的电子膨胀阀为例，对本实施例中电子膨胀阀的开度调节监测方法作进一步描述说明。
参阅附图3a和附图3b，图3a-图3b示例性示出了电子膨胀阀在接收到预设的开度调节指令之后采用四相八拍控制方式进行开度调节过程中对其进行开度调节监测的主要步骤流程，包括步骤S201-步骤S234。
步骤S201：数字信号采样。
具体而言，步骤S201主要包括：实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对控制脉冲信号进行模数转换，以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样。上述步骤与前述实施例中的步骤S101-步骤S103类似，为了描述简洁，在此不再赘述。
步骤S202：判断多个连续的信号采样结果对应的通电绕组是否均相同；若是，则转至步骤S203；若否，则转至步骤S201。
步骤S203：将该通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S204。
步骤S204：判断待分析通电绕组是否为特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，则转至步骤S206；若否，则转至步骤S205。其中，特定拍脉冲的含义与前述实施例中的特定拍脉冲含义相同，为了描述简洁，在此不再赘述。
步骤S205：将标志位ADCheck设置为0，随后转至步骤S207。当标志位ADCheck为1时，表明待分析通电绕组是特定拍脉冲对应的通电绕组，需要作忽略处理，因此需要再采集两拍脉冲进行转动方向分析；当标志位ADCheck为0时，表明待分析通电绕组不是特定拍脉冲对应的通电绕组，不需要作忽略处理，因此需要再采集一拍脉冲就可以进行转动方向分析；
步骤S206：将标志位ADCheck设置为1，随后转至步骤S207。
步骤S207：将待分析通电绕组设置为记录拍，并且记录该记录拍及其前后两个通电绕组对应的脉冲的模数转换结果。
步骤S208：判断驱动步进电机运动的开始拍脉冲是否采集完成；若是，则转至步骤S209；若否，则转至步骤S201。
电子膨胀阀在开度调节过程中会有一段时间如500ms的励磁过程，在励磁过程中没有脉冲输出，在励磁结束后会向步进电机输出控制脉冲信号，而在励磁结束后的第一拍脉冲就是开始拍脉冲。一个实施方式中，若采用图2所示的电路结构采集脉冲信号，根据表1可知，在没有脉冲信号时根据图2所示电路结构的电压输出信号得到的模拟转换结果是826。当检测到模数转换结果由826跳变为其他任一拍脉冲对应的模拟转换结果时，那么就表示电子膨胀阀开始向步进电机输出控制脉冲，而当前检测到的这一跳变后的模拟转换结果对应的脉冲就是开始拍脉冲。
步骤S209：数字信号采样。
该步骤与步骤S201类似，为了描述简洁，在此不再赘述。
步骤S210：判断多个连续的信号采样结果对应的通电绕组是否均相同；若是，则将该通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S211；若否，则转至步骤S209。
步骤S211：对拍数累加器进行加1处理。
步骤S212：判断待分析通电绕组是否为特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，则转至步骤S214；若否，则转至步骤S213。其中，特定拍脉冲的含义与前述实施例中的特定拍脉冲含义相同，为了描述简洁，在此不再赘述。
步骤S213：不调整标志位ADNeedOtherVal的值，随后转至步骤S215。当标志位ADNeedOtherVal为1时，上一个信号采集结果确定出的待分析通电绕组不是特定拍脉冲对应的通电绕组，但是当前信号采集结果确定出的待分析通电绕组是特定拍脉冲对应的通电绕组，因此需要再采集一拍脉冲进行转动方向分析。换言之，根据当前待分析通电绕组的上一个与下一个待分析通电绕组进行转动方向分析。
步骤S214：将标志位ADCheck、ADNeedOtherVal的值均设置成1，随后转至步骤S215。当标志位ADCheck、ADNeedOtherVal同时为1时，表明只需要再采集一拍脉冲就进行转动方向分析。
步骤S215：判断ADNeedOtherVal的值是否为1；若是，则转至步骤S223；若否，则转至步骤S216。
步骤S216：判断标志位ADCheck是否为1；若是，则转至步骤S221；若否，则转至步骤S217。
步骤S217：获取上一个记录拍的前一个通电绕组对应脉冲的模数转换结果。
步骤S218：判断当前信号采样结果与步骤S217获取的模数转换结果是否相同；若是，则转至步骤S219；若否，则转至步骤S220。
步骤S219：将标志位ADRunDir设置为0，表明步进电机反向转动，随后转至步骤S233。
步骤S220：将标志位ADRunDir设置为1，表明步进电机正向转动，随后转至步骤S233。
步骤S221：将标志位ADRunDir设置为0。
步骤S222：将待分析通电绕组设置为记录拍，并且记录该记录拍及其前后两个通电绕组对应的脉冲的模数转换结果，随后转至步骤S209。
步骤S223：判断标志位ADCheck是否为1；若是，则转至步骤S232；若否，则转至步骤S224。
步骤S224：将标志位ADNeedOtherVal的值均设置成1。
步骤S225：获取上一个记录拍的前一个通电绕组对应脉冲的模数转换结果。
步骤S226：判断当前信号采样结果与步骤S225获取的模数转换结果是否相同；若是，则转至步骤S227；若否，则转至步骤S228。
步骤S227：将标志位ADRunDir的取反，随后转至步骤S233。一个例子：若标志位ADRunDir的当前值是0，取反后标志位ADRunDir的值为1。
步骤S228：获取记录拍的前后两个通电绕组对应脉冲的模数转换结果。
步骤S229：判断当前信号采样结果与步骤S228获取的模数转换结果是否相同；若是，则转至步骤S230；若否，则转至步骤S231。
步骤S230：将标志位ADRunDir设置为0，随后转至步骤S233。
步骤S231：将标志位ADRunDir设置为1，随后转至步骤S233。
步骤S232：将标志位ADCheck设置为0，随后转至步骤S209。
步骤S233：将待分析通电绕组设置为记录拍，并且记录该记录拍及其前后两个通电绕组对应的脉冲的模数转换结果。
步骤S234：对当前标志位ADRunDir指定方向对应的步数累加器进行加1处理，对与当前标志位ADRunDir指定方向反向的方向对应的步数累加器清零。
一个例子：若当前标志位ADRunDir为1，则对正向步数累加器进行加1处理，对反向步数累加器清零。
步骤S235：对拍数累加器清零，随后转至步骤S209。
需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。
进一步，本发明还提供了一种电子膨胀阀的开度调节监测装置。参阅附图4，图4是根据本发明的一个实施例的电子膨胀阀的开度调节监测装置的主要结构框图，该装置应用于基于步进电机的电动式电子膨胀阀。如图4所示，本发明实施例中的电子膨胀阀的开度调节监测装置主要包括信号获取处理模块11、信号分析处理模块12、电机转动方向/步数确定模块13和膨胀阀开度确定模块14。在一些实施例中，信号获取处理模块11、信号分析处理模块12、电机转动方向/步数确定模块13和膨胀阀开度确定模块14中的一个或多个可以合并在一起成为一个模块。在一些实施例中，信号获取处理模块11可以被配置成实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对控制脉冲信号进行模数转换，以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样。信号分析处理模块12可以被配置成根据预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组。电机转动方向/步数确定模块13可以被配置成根据每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定步进电机的转动方向和转动步数。膨胀阀开度确定模块14可以被配置成根据转动方向与转动步数确定电子膨胀阀的实际开度。一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S101-步骤S106所述。
在一个实施方式中，信号分析处理模块12被配置成执行以下操作：计算当前信号采样结果与每拍脉冲各自对应的模数转换结果之间的数字量偏差；选取每拍脉冲中数字量偏差小于等于预设偏差阈值的脉冲，将脉冲对应的通电绕组设置为当前信号采样结果对应的通电绕组。一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S104所述。
在一个实施方式中，电机转动方向/步数确定模块13被配置成执行以下操作：
步骤S1：按照采样时间由先至后的顺序并且以当前时刻的信号采样结果为首个信号采样结果，获取多个连续的信号采样结果。
步骤S2：判断多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同；若相同，则将通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；若不同，则转至步骤S1。
步骤S3：判断当前是否存在第一目标绕组；若不存在，则将待分析通电绕组设置为第一目标绕组；若存在，则继续判断待分析通电绕组与第一目标绕组是否相同；如果相同，则转至步骤S1；如果不相同，则将待分析通电绕组设置为第二目标绕组，随后转至步骤S4。
步骤S4：基于预设的步进电机转动方向与电机绕组通电顺序之间的对应关系，并且根据所第一目标绕组与第二目标绕组对应的采样时间先后顺序，确定步进电机的转动方向。
步骤S5：对转动方向相应的步数累加器进行加1处理，随后判断信号采样是否结束；若是，则根据步数累加器的累加结果确定步进电机的转动步数；若否，则转至步骤S1。
一个实施方式中，电机转动方向/步数确定模块13的具体实现功能的描述可以参见步骤S105所述。
在一个实施方式中，电机转动方向/步数确定模块13可以被配置成当预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中存在多个模数转换结果接近的特定拍脉冲时执行以下操作：如果多个连续的信号采样结果对应的通电绕组均相同，则继续判断通电绕组是否为特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，则转至步骤S1；若否，则将通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3。一个实施方式中，电机转动方向/步数确定模块13的具体实现功能的描述可以参见步骤S105所述。
在一个实施方式中，电机转动方向/步数确定模块13可以被配置成在确定出步进电机的转动方向后执行以下操作：
若转动方向是预设的正转方向，则对预设的正向步数累加器进行加1处理并且对预设的反向步数累加器进行清零处理；若转动方向是预设的反转方向，则对预设的反向步数累加器进行加1处理并且对预设的正向步数累加器进行清零处理。一个实施方式中，电机转动方向/步数确定模块13的具体实现功能的描述可以参见步骤S105所述。
在一个实施方式中，开度调节监测装置，可以包括控制脉冲信号分析模块。在本实施方式中，控制脉冲信号分析模块可以被配置成判断实际开度与预设的开度调节指令指定的开度是否相同；若不相同，则判定驱动步进电动机运动的控制脉冲信号发生异常。一个实施方式中，电机转动方向/步数确定模块13的具体实现功能的描述可以参见步骤S107所述。
上述电子膨胀阀的开度调节监测装置以用于执行图1所示的电子膨胀阀的开度调节监测方法实施例，两者的技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似，本技术领域技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，电子膨胀阀的开度调节监测装置的具体工作过程及有关说明，可以参考电子膨胀阀的开度调节监测方法的实施例所描述的内容，此处不再赘述。
本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
进一步，应该理解的是，由于各个模块的设定仅仅是为了说明本发明的系统的功能单元，这些模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，图中的各个模块的数量仅仅是示意性的。
本领域技术人员能够理解的是，可以对系统中的各个模块进行适应性地拆分或合并。对具体模块的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。
至此，已经结合附图所示的一个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电子膨胀阀的开度调节监测方法，其特征在于，应用于基于步进电机的电动式电子膨胀阀，所述方法包括：
实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对所述控制脉冲信号进行模数转换，以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样；
根据预设的驱动所述步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组；
根据所述每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向和转动步数；
根据所述转动方向与所述转动步数确定所述电子膨胀阀的实际开度；
其中，“根据所述每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向和转动步数”的步骤具体包括：步骤S1：按照采样时间由先至后的顺序并且以当前时刻的信号采样结果为首个信号采样结果，获取多个连续的信号采样结果；步骤S2：判断所述多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同；若相同，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；若不同，则转至步骤S1；步骤S3：判断当前是否存在第一目标绕组；若不存在，则将所述待分析通电绕组设置为第一目标绕组；若存在，则继续判断所述待分析通电绕组与第一目标绕组是否相同；如果相同，则转至步骤S1；如果不相同，则将所述待分析通电绕组设置为第二目标绕组，随后转至步骤S4；步骤S4：基于预设的步进电机转动方向与电机绕组通电顺序之间的对应关系，并且根据所述第一目标绕组与所述第二目标绕组对应的采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向；步骤S5：对所述转动方向相应的步数累加器进行加1处理，随后判断信号采样是否结束；若是，则根据所述步数累加器的累加结果确定所述步进电机的转动步数；若否，则转至步骤S1。
2.根据权利要求1所述的电子膨胀阀的开度调节监测方法，其特征在于，“根据预设的驱动所述步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组”的步骤具体包括：
计算当前信号采样结果与每拍脉冲各自对应的模数转换结果之间的数字量偏差；
选取所述每拍脉冲中数字量偏差小于等于预设偏差阈值的脉冲，将所述脉冲对应的通电绕组设置为所述当前信号采样结果对应的通电绕组。
3.根据权利要求1所述的电子膨胀阀的开度调节监测方法，其特征在于，当所述预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中存在多个模数转换结果接近的特定拍脉冲时，“判断所述多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同”的步骤具体包括：
如果所述多个连续的信号采样结果对应的通电绕组均相同，则继续判断所述通电绕组是否为所述特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，则转至步骤S1；若否，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；
并且/或者，
“对所述转动方向相应的步数累加器进行加1处理”的步骤具体包括：
若所述转动方向是预设的正转方向，则对预设的正向步数累加器进行加1处理并且对预设的反向步数累加器进行清零处理；
若所述转动方向是预设的反转方向，则对预设的反向步数累加器进行加1处理并且对预设的正向步数累加器进行清零处理。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子膨胀阀的开度调节监测方法，其特征在于，在“根据所述转动方向与所述转动步数确定所述电子膨胀阀的实际开度”的步骤之后，所述方法还包括：
判断所述实际开度与所述预设的开度调节指令指定的开度是否相同；若不相同，则判定所述驱动步进电动机运动的控制脉冲信号发生异常。
5.一种电子膨胀阀的开度调节监测装置，其特征在于，应用于基于步进电机的电动式电子膨胀阀，所述装置包括：
信号获取处理模块，其被配置成实时获取电子膨胀阀在根据预设的开度调节指令进行开度调节的过程中驱动步进电机运动的控制脉冲信号、对所述控制脉冲信号进行模数转换，以及根据预设的采样周期对模数转换结果进行信号采样；
信号分析处理模块，其被配置成根据预设的驱动所述步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中每拍脉冲对应的模数转换结果以及通电绕组，获取每个信号采样结果各自对应的通电绕组；
电机转动方向/步数确定模块，其被配置成根据所述每个信号采样结果各自对应的通电绕组以及采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向和转动步数；
膨胀阀开度确定模块，其被配置成根据所述转动方向与所述转动步数确定所述电子膨胀阀的实际开度；
其中，所述电机转动方向/步数确定模块被配置成执行以下操作：
步骤S1：按照采样时间由先至后的顺序并且以当前时刻的信号采样结果为首个信号采样结果，获取多个连续的信号采样结果；步骤S2：判断所述多个连续的信号采样结果中每个信号采样结果各自对应的通电绕组是否均相同；若相同，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；若不同，则转至步骤S1；步骤S3：判断当前是否存在第一目标绕组；若不存在，则将所述待分析通电绕组设置为第一目标绕组；若存在，则继续判断所述待分析通电绕组与第一目标绕组是否相同；如果相同，则转至步骤S1；如果不相同，则将所述待分析通电绕组设置为第二目标绕组，随后转至步骤S4；步骤S4：基于预设的步进电机转动方向与电机绕组通电顺序之间的对应关系，并且根据所述第一目标绕组与所述第二目标绕组对应的采样时间先后顺序，确定所述步进电机的转动方向；步骤S5：对所述转动方向相应的步数累加器进行加1处理，随后判断信号采样是否结束；若是，则根据所述步数累加器的累加结果确定所述步进电机的转动步数；若否，则转至步骤S1。
6.根据权利要求5所述的开度调节监测装置，其特征在于，还包括：
所述信号分析处理模块被配置成执行以下操作：
计算当前信号采样结果与每拍脉冲各自对应的模数转换结果之间的数字量偏差；
选取所述每拍脉冲中数字量偏差小于等于预设偏差阈值的脉冲，将所述脉冲对应的通电绕组设置为所述当前信号采样结果对应的通电绕组。
7.根据权利要求5所述的开度调节监测装置，其特征在于，还包括：
所述电机转动方向/步数确定模块被配置成当所述预设的驱动步进电机转动一个齿距角的脉冲信号中存在多个模数转换结果接近的特定拍脉冲时执行以下操作：
如果所述多个连续的信号采样结果对应的通电绕组均相同，则继续判断所述通电绕组是否为所述特定拍脉冲对应的通电绕组；若是，则转至步骤S1；若否，则将所述通电绕组设置为待分析通电绕组，随后转至步骤S3；
并且/或者，
所述电机转动方向/步数确定模块被配置成在确定出所述步进电机的转动方向后执行以下操作：
若所述转动方向是预设的正转方向，则对预设的正向步数累加器进行加1处理并且对预设的反向步数累加器进行清零处理；
若所述转动方向是预设的反转方向，则对预设的反向步数累加器进行加1处理并且对预设的正向步数累加器进行清零处理。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的开度调节监测装置，其特征在于，所述装置还包括控制脉冲信号分析模块，所述控制脉冲信号分析模块被配置成判断所述实际开度与所述预设的开度调节指令指定的开度是否相同；若不相同，则判定所述驱动步进电动机运动的控制脉冲信号发生异常。
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