CN117118299B - 一种马达震动强度实时修正系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种马达震动强度实时修正系统及方法，属于电机控制技术领域，系统包括：标定单元：用于标定待修正马达在不同目标震动强度下对应基准驱动值、基准转速以及转速偏差对应的驱动差值；转速检测单元：用于检测待修正马达在目标震动强度对应的基准驱动值驱动下的实时转速；驱动计算单元：基于实时转速、目标震动强度对应的基准转速和驱动差值，计算当前驱动马达的修正驱动值；马达驱动单元：根据计算的修正驱动值调整待修正马达的驱动值，调节待修正马达的转速，进而修正震动强度。本发明通过调节转速来修正马达的震动强度的方法，简化了电路、降低了成本，节省了人力物力，解决了马达目前存在的同一型号震感不一致的问题。

Description

一种马达震动强度实时修正系统及方法

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种马达震动强度实时修正系统及方法。

背景技术

目前在穿戴市场和手机市场，如果要驱动马达，需要单独做一个开关电源来给马达供电，不仅占用设备的空间，而且硬件电路还需要做隔离电路保证安全性和可靠性以及防止信号干扰，也比较麻烦。

除此之外，目前市面上所有的扁平马达和转子马达都存在着同一型号，甚至同一批次的马达可能会出现震感不一致的问题，是马达市场的一大痛点，比如当同一批次里的震感极强的马达对比震感极弱的马达时，震感上差异会十分明显。但是在装配前是无法得知震感强弱的，只有装配成整机后测试才能得知，此时若实际震感与想要的震感差异太大，就只能拆机重装或是整机报废，耗费的成本和人力较大。因此如何修正马达的震感，保持震感的一致性是目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的马达震动强度实时修正系统及方法解决了现有穿戴设备中难以实时修正马达震动强度，保证马达震动强度一致的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种马达震动强度实时修正系统，包括：

标定单元：用于标定待修正马达在不同目标震动强度下对应的基准驱动参数；其中，基准驱动参数包括不同目标震动强度对应的基准驱动值、基准转速以及转速偏差对应的驱动差值；

转速检测单元：用于检测待修正马达在目标震动强度对应的基准驱动值驱动下的实时转速；

驱动计算单元：基于实时转速、目标震动强度对应的基准转速和驱动差值，计算当前驱动马达的修正驱动值；

马达驱动单元：根据计算的修正驱动值调整待修正马达的驱动值，调节待修正马达的转速，进而修正震动强度。

进一步地，所述标定单元为基于PWM驱动待修正马达的标定单元，其标定的基准驱动值为不同目标震动强度下待修正马达的工作电压，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的电压差值；

所述驱动计算单元计算的修正驱动值为占空比。

进一步地，所述标定单元为基于PFM驱动待修正马达的标定单元，其标定的基准驱动值为不同目标震动强度下待修正马达的供电频率，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的频率差值；

所述驱动计算单元计算的修正驱动值为供电频率。

一种马达震动强度实时修正方法，包括以下步骤：

S1、根据待修正马达的驱动方式，标定待修正马达在不同目标震动强度下对应的基准驱动参数；

其中，基准驱动参数包括不同目标震动强度对应的基准驱动值、基准转速以及转速偏差对应的驱动差值；

S2、在马达工作过程中，检测待修正马达在当前目标震动强度对应的基准驱动值驱动下的实时转速；

S3、判断实时转速与当前目标震动强度下对应的基准转速是否相同；

若是，则进入步骤S4；

若否，则进入步骤S5；

S4、以基准转速对应基准驱动值驱动待修正马达；

S5、根据实时转速、基准转速和驱动差值计算当前驱动马达的修正驱动值；

S6、根据计算的修正驱动值调整待修正马达的驱动值，进而调节待修正马达的转速，使待修正马达工作在目标震动强度下，实现震动强度实时修正。

进一步地，所述步骤S1中，当基于PWM驱动待修正马达时，标定的基准驱动参数包括与不同目标震动强度K₀一一对应的基准驱动电压U₀和基准转速n₀，以及转速偏差一转时对应的电压差值U_diff；

当基于PFM驱动待修正马达时，标定的基准驱动参数包括与不同目标震动强度K₀一一对应的基准供电频率F₀和基准转速n₀，以及转速偏差一转时对应的频率差值F_diff。

进一步地，所述步骤S5中，当基于PWM驱动待修正马达时，修正驱动值为占空比D₁，其计算公式为：

D₁= [U₀+（n₀-n₁）*U_diff]/V_CC

式中，V_CC为整个电路的电源电压，n₁为实时转速。

进一步地，所述步骤S5中，当基于PFM驱动待修正马达时，修正驱动值为供电频率F₁，其计算公式为：

F₁= [F₀+（n₀-n₁）*F_diff]

式中，n₁为实时转速。

进一步地，所述步骤S6中，当实时转速小于基准转速时，按照计算的占空比提高驱动待修正马达的占空比，使其在占空比提高后的驱动电压下工作，进而调节待修正马达的转速；

当实时转速大于基准转速时，按照计算的占空比降低驱动待修正马达的占空比，使其在占空比降低后的驱动电压下工作，进而调节待修正马达的转速。

进一步地，所述步骤S6中，当实时转速小于基准转速时，按照计算的供电频率提高驱动待修正马达的供电频率，进而调节待修正马达的转速；

当实时转速大于基准转速时，按照计算的供电频率降低驱动待修正马达的供电频率，进而调节待修正马达的转速。

本发明的有益效果为：

（1）本发明通过调节转速来修正马达的震动强度的方法，在现有马达驱动电路的基础上简化了电路、降低了成本，节省了人力物力，解决了马达目前存在的同一型号震感不一致的问题。

（2）本发明可以在使用时将马达直接接入电源电压，使得在驱动马达时不需要额外搭建开关电源模块给马达供电，同时也就不需要做隔离电路保证电路的安全性和可靠性以及防止信号的干扰。

（3）本发明可以在需要使用到马达的时候，例如装配为手表整机或手机整机后，若是因为马达震动强度不一致导致整机不良时，可以通过调整马达的转速来修正震动强度，无需拆机重装或是整机报废。

（4）现有的马达在使用一段时间后，若遇到由于马达使用时间过长导致马达的震感变弱的问题时，可以通过本发明的方法去修正马达的震动强度，使其保持震感一致或震感不至于太弱。

附图说明

图1为本发明实施例提供的马达震动强度实时修正方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1：

针对同一型号马达的定子、转子、配重块等配件在生产时本身没有太大差异，马达就主要由于转速的差异而导致震感相差较大，此时，马达的转速若是一致的，那么它的震感就是相似的；基于此，本发明实施例通过检测实时转速并调节转速来修正马达的震动强度，本发明实施例的马达震动强度实时修正系统，包括：

标定单元：用于标定待修正马达在不同目标震动强度下对应的基准驱动参数；其中，基准驱动参数包括不同目标震动强度对应的基准驱动值、基准转速以及转速偏差对应的驱动差值；

转速检测单元：用于检测待修正马达在目标震动强度对应的基准驱动值驱动下的实时转速；

驱动计算单元：基于实时转速、目标震动强度对应的基准转速和驱动差值，计算当前驱动马达的修正驱动值；

马达驱动单元：根据计算的修正驱动值调整待修正马达的驱动值，调节待修正马达的转速，进而修正震动强度。

在本发明实施例中，根据驱动马达的方式，可以对标定单元进行功能限定。

本实施例中的一种标定单元为基于PWM驱动待修正马达的标定单元，其标定的基准驱动值为不同目标震动强度下待修正马达的工作电压，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的电压差值。

在本实施例中，对于某一型号的马达在规格书标称的驱动电压下将马达驱动，使马达正常工作在MCU设置的想要的默认的震动强度K₀下，并记录下此刻的工作电压为U₀和转速n₀，U₀为每次启动马达正常工作的基准工作电压，n₀为马达震动强度的基准转速，由此可标定多个震动强度下的工作电压及其对应的转速。

在本实施例中，对于电压差值的标定，通过测试多个同一型号的马达，分别记录当工作在目标震动强度下的工作电压为U₁、U₂……U_n，转速为n₁、n₂……n_n，根据两者之间的关系得出当转速每偏差一转时会有多大的压差值，将此电压差值记为标定的电压差值U_diff。

在本实施例中，基于马达的PWM驱动方式，在驱动计算单元中，将占空比作为需要计算的驱动修正值，通过调节占空比进而对马达进行驱动以调节马达转速。

本实施例中的另一种标定单元为基于PFM驱动待修正马达的标定单元，其标定的基准驱动值为不同目标震动强度下待修正马达的供电频率，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的频率差值。

在本实施例中，将某一型号的马达在规格书标称的驱动电压下将马达驱动，使马达正常工作在MCU设置的想要的默认的震动强度K₀下，并记录下此刻的供电频率为F₀和转速n₀，F₀为每次启动马达正常供电的默认频率值，n₀为马达震动强度的默认基准值，由此可标定多个震动强度下的供电频率及其对应的转速。

在本实施例中，对于频率差值的标定，测试多个同一型号的马达，分别记录当工作在想要的震动强度下的供电频率为F₁、F₂……F_n，转速为n₁、n₂…… n_n，根据两者之间的关系得出当转速每偏差一转时会有多大的频率差值，将此频率差值记为标定的频率差值F_diff。

在本实施例中，基于马达的PFM驱动方式，在驱动计算单元中，将供电频率作为需要计算的驱动修正值，通过调节供电频率进而对马达进行驱动以调节马达转速。

在本发明实施例中，基于计算的修正驱动值，调整马达的驱动参数，对马达的转速进行实时调节，进而使马达的震动强度始终工作在目标震动强度下，以解决马达震感不一致对穿戴设备造成整机不良的问题。

实施例2：

本发明实施例提供了以实施例1中系统为基础的马达震动强度实时修正方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、根据待修正马达的驱动方式，标定待修正马达在不同目标震动强度下对应的基准驱动参数；

其中，基准驱动参数包括不同目标震动强度对应的基准驱动值、基准转速以及转速偏差对应的驱动差值；

S2、在马达工作过程中，检测待修正马达在当前目标震动强度对应的基准驱动值驱动下的实时转速；

S3、判断实时转速与当前目标震动强度下对应的基准转速是否相同；

若是，则进入步骤S4；

若否，则进入步骤S5；

S4、以基准转速对应基准驱动值驱动待修正马达；

S5、根据实时转速、基准转速和驱动差值计算当前驱动马达的修正驱动值；

S6、根据计算的修正驱动值调整待修正马达的驱动值，进而调节待修正马达的转速，使待修正马达工作在目标震动强度下，实现震动强度实时修正。

基于上述震动修正过程，本发明实施例对PWM驱动和PFM驱动两种马达震动强度修正方法分别进行说明。

（1）基于PMW驱动：

在本发明实施例的步骤S1中，当基于PWM驱动待修正马达时，标定的基准驱动参数包括与不同目标震动强度K₀一一对应的基准驱动电压U₀和基准转速n₀，以及转速偏差一转时对应的电压差值U_diff；

在本发明实施例中的步骤S2中，当基于PWM驱动马达时，MCU发出工作指令，想要马达工作在目标震动强度K₀下工作，此时获取默认工作电压U₀以及此时的电源电压，通过计算占空比D₀= U₀/V_CC得到此时应设的占空比，使得马达工作在默认工作电压中，在马达在默认工作电压驱动下的工作过程中，检测其实时转速。

在本发明实施例的步骤S3中，通过对比实时转速来确定震动强度的一致性，当转速一致时，说明马达工作在目标震动强度下，若不一致，则说明需要对马达的转速进行调节，以保证震动强度的一致性。

在本发明实施例的步骤S5中，当基于PWM驱动待修正马达时，修正驱动值为占空比D₁，其计算公式为：

D₁= [U₀+（n₀-n₁）*U_diff]/V_CC

式中，V_CC为驱动待修正马达在震动强度K₀工作时的电源电压，n₁为实时转速。

在本发明实施例步骤S6中，当实时转速小于基准转速时，按照计算的占空比提高驱动待修正马达的占空比，使其在占空比提高后的驱动电压下工作，进而调节待修正马达的转速；

当实时转速大于基准转速时，按照计算的占空比降低驱动待修正马达的占空比，使其在占空比降低后的驱动电压下工作，进而调节待修正马达的转速。

在本发明实施例步骤S6中，在按照上述过程计算占空比后，使得马达工作点占空比为D₁的工作电压下，并检测此时的转速为n₂，与震动强度对应的基准转速n₀对比，若n₂>n₀，则为震动强度较强，需要降低占空比，若n₂<n₀,则为震动强度较弱，需要提高占空比，以此类推，一直实时监测马达的震动强度并同时调节占空比，直至马达的震动强度达到了MCU设置的震动强度，将此时的占空比记为D_L，让马达在占空比为D_L的电压下稳定工作，也就是马达工作时始终保持在转速n₀下，就使得马达的震动强度能始终保持一致。

（2）基于PFM驱动：

在本发明实施例的步骤S1中，当基于PFM驱动待修正马达时，标定的基准驱动参数包括与不同目标震动强度K₀一一对应的基准供电频率F₀和基准转速n₀，以及转速偏差一转时对应的频率差值F_diff。

在本发明实施例中的步骤S2中，当基于PFM驱动马达时，MCU发出工作指令，想要马达工作在目标震动强度K₀下，此时获取默认供电频率值F₀给马达供电，使得马达工作在默认供电频率下工作，在马达在默认供电频率驱动的工作过程中，检测其实时转速。

在本发明实施例的步骤S3中，通过对比实时转速来确定震动强度的一致性，当转速一致时，说明马达工作在目标震动强度下，若不一致，则说明需要对马达的转速进行调节，以保证震动强度的一致性。

在本发明实施例的步骤S5中，当基于PFM驱动待修正马达时，修正驱动值为供电频率F₁，其计算公式为：

F₁= [F₀+（n₀-n₁）*F_diff]

式中，n₁为实时转速。

在本发明实施例的步骤S6中，当实时转速小于基准转速时，按照计算的供电频率提高驱动待修正马达的供电频率，进而调节待修正马达的转速；

当实时转速大于基准转速时，按照计算的供电频率降低驱动待修正马达的供电频率，进而调节待修正马达的转速。

在本发明实施例步骤S6中，在按照上述过程计算出供电频率后，使得马达工作在供电频率F₁下，并检测此时的转速为n₂，与目标震动强度对应的基准转速n₀的对比，若n₂>n₀，则为震动强度较强，需要降低供电频率，若n₂<n₀，则为震动强度较弱，需要提高供电频率；以此类推，一直实时监测马达的震动强度并同时调节供电频率，直至马达的震动强度达到了MCU设置的震动强度，将此时的供电频率记为F_L，让马达在供电频率为F_L下稳定工作，也就是马达工作时始终保持在转速n₀下，就使得马达的震动强度能始终保持一致。

在本发明实施例中，由于马达工作时与供电电压不是线性关系，还存在着其他因素的干扰，例如定子、转子、配重块在生产过程中存在的误差，所以有时会存在根据驱动差值去修正转速却没能修正过来的情况，此时，只需要检测当下的转速是否符合转速基准值，若实时转速大于基准转速，适当的降低其占空比或是供电频率即可。若实时转速小于基准转速，适当的提高其占空比或是供电频率即可。例如，每次调整0.1%的占空比或是每次调整1Hz的供电频率。具体调整的占空比和频率的数值需要根据不同的马达型号测试后得出。

需要说明的是，本发明实施例对马达震动强度的修正是通过调节转速实现的，并提供了两种基于PWM和PFM两种调速方法的具体实例，以便理解本发明内容，其他通过调节转速来调节震动强度的马达调速方式仍在本发明的保护范围内。

实施例2：

本发明实施例给出了实施例1中马达震动强度修正的实例：

在标定阶段，设置想要的震动强度K₀为中，将某一型号的马达在规格书的额定电压1.5V下将马达驱动，使得马达正常工作在额定转速下震动强度为中时，记录下此时的默认工作电压U₀=1.5V和默认转速n₀=12000。

将同一型号的马达都在工作电压U₀下驱动，用悬吊法（加速度计）测试后分为强中弱三个震感档位的马达，强中弱三个档位的马达各两个，总共选出6个同一型号震感相差较大的马达来进行本专利的测试验证。在同一电压U₀下6个马达的转速与震感关系，如表1所示。

使6个马达都工作于震动强度K₀下,分别记录此时的工作电压U₁、U₂…… U₆, 转速为n₁、n₂…… n₆。如表2所示。根据表1和表2中驱动马达的电压与其驱动后的转速与震感的关系，可以得出，这个型号的马达当转速每偏差1转时会产生0.000166V的电压偏差值，记为U_diff= 0.000166V。

表1多个马达工作在默认的电压U₀下的转速值

表2多个马达工作在设定的震动强度下的电压值

在工作阶段，MCU发出指令，想要马达在震动强度K₀下工作，此时获取默认电压值U₀=1.5V以及此时的电源电压V_CC=5V，通过计算占空比D₀= U₀/V_CC=1.5V/5V = 30%，得到此时应设的占空比为30%，使得马达工作在默认电压U₀=1.5V下。

检测此时的转速为n₁=12960，与震动强度默认的基准值n₀做对比， n₁>n₀，则为当前的震动强度较强，需要降低占空比，根据公式：

D₁= [U₀+（n₀-n₁）*U_diff]/V_CC

计算出需要调节的占空比值：

D₁=[1.5+(12000-12960)*0.000166]/5=26.8%

使得马达工作在占空比为D₁=26.8%的工作电压下，并检测此时的转速为n₂，与震动强度默认的基准值n₀做对比，n₂=n₀，则为震动强度已修正。将此时的占空比D₁=26.8%记为D_L，让马达在占空比为D_L=26.8%的电压U_L=1.34V下稳定工作，这样就算电池电压在使用一段时间后有所下降，也能够保证通过改变占空比使得马达一直工作在1.34V的电压下，也就是马达工作时始终保持在转速n₀下，就使得马达的震动强度能始终保持一致。本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种马达震动强度实时修正系统，其特征在于，包括：

标定单元：用于标定待修正马达在不同目标震动强度下对应的基准驱动参数；其中，基准驱动参数包括不同目标震动强度对应的基准驱动值、基准转速以及转速偏差对应的驱动差值；

转速检测单元：用于检测待修正马达在目标震动强度对应的基准驱动值驱动下的实时转速；

驱动计算单元：基于实时转速、目标震动强度对应的基准转速和驱动差值，计算当前驱动马达的修正驱动值；

马达驱动单元：根据计算的修正驱动值调整待修正马达的驱动值，调节待修正马达的转速，进而修正震动强度；

所述标定单元为基于PWM驱动待修正马达的标定单元时，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的电压差值；

所述标定单元为基于PFM驱动待修正马达的标定单元时，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的频率差值。

2.根据权利要求1所述的马达震动强度实时修正系统，其特征在于，所述标定单元为基于PWM驱动待修正马达的标定单元，其标定的基准驱动值为不同目标震动强度下待修正马达的工作电压，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的电压差值；

所述驱动计算单元计算的修正驱动值为占空比。

3.根据权利要求1所述的马达震动强度实时修正系统，其特征在于，所述标定单元为基于PFM驱动待修正马达的标定单元，其标定的基准驱动值为不同目标震动强度下待修正马达的供电频率，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的频率差值；

所述驱动计算单元计算的修正驱动值为供电频率。

4.一种基于权利要求1~3任一项权利要求所述的马达震动强度实时修正系统的马达震动强度实时修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据待修正马达的驱动方式，标定待修正马达在不同目标震动强度下对应的基准驱动参数；

其中，基准驱动参数包括不同目标震动强度对应的基准驱动值、基准转速以及转速偏差对应的驱动差值；

其中，当基于PWM驱动待修正马达时，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的电压差值；

当基于PFM驱动待修正马达时，驱动差值为待修正马达转速偏差一转时对应的频率差值；

S2、在马达工作过程中，检测待修正马达在当前目标震动强度对应的基准驱动值驱动下的实时转速；

S3、判断实时转速与当前目标震动强度下对应的基准转速是否相同；

若是，则进入步骤S4；

若否，则进入步骤S5；

S4、以基准转速对应基准驱动值驱动待修正马达；

S5、根据实时转速、基准转速和驱动差值计算当前驱动马达的修正驱动值；

S6、根据计算的修正驱动值调整待修正马达的驱动值，进而调节待修正马达的转速，使待修正马达工作在目标震动强度下，实现震动强度实时修正。

5.根据权利要求4所述的马达震动强度实时修正方法，其特征在于，所述步骤S1中，当基于PWM驱动待修正马达时，标定的基准驱动参数包括与不同目标震动强度K₀一一对应的基准驱动电压U₀和基准转速n₀，以及转速偏差一转时对应的电压差值U_diff；

当基于PFM驱动待修正马达时，标定的基准驱动参数包括与不同目标震动强度K₀一一对应的基准供电频率F₀和基准转速n₀，以及转速偏差一转时对应的频率差值F_diff。

6.根据权利要求5所述的马达震动强度实时修正方法，其特征在于，所述步骤S5中，当基于PWM驱动待修正马达时，修正驱动值为占空比D₁，其计算公式为：

D₁ = [U₀+（n₀-n₁）*U_diff]/V_CC

式中，V_CC为整个电路的电源电压，n₁为实时转速。

7.根据权利要求5所述的马达震动强度实时修正方法，其特征在于，所述步骤S5中，当基于PFM驱动待修正马达时，修正驱动值为供电频率F₁，其计算公式为：

F₁ = [F₀+（n₀-n₁）*F_diff]

式中，n₁为实时转速。

8.根据权利要求6所述的马达震动强度实时修正方法，其特征在于，所述步骤S6中，当实时转速小于基准转速时，按照计算的占空比提高驱动待修正马达的占空比，使其在占空比提高后的驱动电压下工作，进而调节待修正马达的转速；

当实时转速大于基准转速时，按照计算的占空比降低驱动待修正马达的占空比，使其在占空比降低后的驱动电压下工作，进而调节待修正马达的转速。

9.根据权利要求7所述的马达震动强度实时修正方法，其特征在于，所述步骤S6中，当实时转速小于基准转速时，按照计算的供电频率提高驱动待修正马达的供电频率，进而调节待修正马达的转速；

当实时转速大于基准转速时，按照计算的供电频率降低驱动待修正马达的供电频率，进而调节待修正马达的转速。