步进电机的控制方法、系统及空调器与流程

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种步进电机的控制方法、系统及空调器。

背景技术：

步进电机步作为家用电器的重要组件之一，步进电机的驱动脉冲在其驱动模式固定后，一个脉冲的时间通常也是固定的，这使得每一拍不管多长时间，都是使用全电压驱动。

这种驱动方式增加了驱动电路的功耗，浪费能源，并导致步进电机发热，增加了电路的发热总量影响电路中器件的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种步进电机的控制方法、系统及空调器，旨在解决步进电机每一拍均采用全电压驱动，导致驱动电路的功耗，浪费能源，并且步进电机发热，影响电器设备的使用寿命问题。

为实现上述目的，本发明提出一种步进电机的控制方法，所述步进电机的控制方法包括：

接收到步进电机的工作控制指令时，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1，以及与所述工作控制指令对应的预设工作时间t2；

当确定所述步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1小于所述预设工作时间t2时，按照所述最低动作时间t1提供驱动能量给所述步进电机，以控制所述步进电机通过所述最低动作时间t1完成每一拍动作。

可选地，执行所述“接收到步进电机的工作控制指令时，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1”的步骤之后，所述步进电机的控制方法还包括：

当确定所述最低动作时间t1等于预设工作时间t2时，按照所述预设工作时间t2提供驱动能量给所述步进电机，以控制所述步进电机通过所述预设工作时间t2完成每一拍动作。

可选地，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1包括：

根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机的待转速度；

根据步进电机的待转速度确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1。

可选地，所述步进电机的驱动方式为4相8拍；

每一拍中所述最低动作时间t1为8ms；所述预设工作时间t2为20ms。

可选地，步进电机工作过程功耗pl的计算公式为：

pl＝t1/t2*pd；

其中，t1为步进电机的完成一拍动作的最低动作时间，t2为每一拍的预设工作时间，pd为步进电机的预设功耗。

可选地，所述最低动作时间t1为所述预设工作时间t2的任意时间段。

本发明还提出一种步进电机的控制系统，所述步进电机的控制系统包括：

存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；

所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的步进电机的控制方法的步骤；所述步进电机的控制方法包括以下步骤：接收到步进电机的工作控制指令时，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1，以及与所述工作控制指令对应的预设工作时间t2；当确定所述步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1小于所述预设工作时间t2时，按照所述最低动作时间t1提供驱动能量给所述步进电机，以控制所述步进电机通过所述最低动作时间t1完成每一拍动作。

本发明还提出一种空调器，所述空调器包括步进电机及如上所述的步进电机的控制系统；

所述步进电机的控制系统与所述步进电机连接。

可选地，所述空调器还包括导风条，所述步进电机与所述导风条驱动连接。

可选地，所述空调器还包括电子膨胀阀，所述步进电机与所述电子膨胀阀驱动连接。

本发明步进电机的控制方法在接收到步进电机的工作控制指令时，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1，并在确定的所述步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1小于预设工作时间t2时，按照所述最低动作时间t1提供驱动能量给所述步进电机，以控制所述步进电机通过所述最低动作时间t1完成每一拍动作。本发明解决了步进电机在任何转速下，均采用全电压驱动，导致驱动电路的功耗增加，不利于节能，以及步进电机发热，增加了电路的发热总量影响电路中器件的使用寿命的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明步进电机的控制方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明步进电机的控制方法第二实施例的流程示意图；

图3为本发明步进电机的控制方法中步骤s100的细化流程示意图；

图4为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图；

图5为本发明步进电机的控制系统一实施例的功能模块示意图；

图6为本发明步进电机的控制系统一实施例的时序图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

本发明提出一种步进电机的控制方法。

本发明实施例中，步进电机步作为家用电器的重要组件之一，例如在空调中，可以用于驱动空调器系统中很多组件，例如导风板、电子膨胀阀等动作。步进电机可以与导风板、电子膨胀阀驱动连接，以根据控制指令转动至对应的角度，从而驱动导风板、电子膨胀阀等实现对应的功能。步进电机的驱动脉冲在其驱动模式固定后，一个脉冲的时间通常也是固定的，这使得每一拍不管多长时间，都是使用全电压驱动，实际很多情况下，只需要很短的时间，就可以完成一拍的动作，后面的驱动电压是不动作的。然而，不管每一拍的时间多长，都是采用全电压对步进电机进行驱动，也即每一拍的驱动时间均是相同的。这样势必增加了驱动电路的功耗，浪费能源，并导致步进电机发热，增加了电路的发热总量影响电路中器件的使用寿命。

为了解决上述问题，参照图1，在本发明一实施例中，该步进电机的控制方法包括：

步骤s100、接收到步进电机的工作控制指令时，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1，以及与所述工作控制指令对应的预设工作时间t2；

本实施例中，步进电机的工作控制指令，可以根据步进电机驱动的负载进行确定，例如在步进电机驱动的是导风条时，可以理解的是，该工作控制指令可以是调整导风板的打开方向，具体可以通过按下空调遥控器上的风向调节专用按键，对导风板的打开方向进行调整；即当空调器运行过程中，根据接收到空调遥控器发出的不同的导风板调整指令，控制步进电机的运转，以带动导风板的转动。而在步进电机驱动的是电子膨胀阀时，根据空调系统的工作模式，例如制冷模式或者制热模式，控制步进电机运转，以带动电子膨胀阀打开与工作控制指令对应的开度。

步进电机在不同的工作状态下，例如导风条开始打开时，以及在导风条正常工作时，或者在一些实施例中，导风条的摆动速度可调节的情况下，步进电机转速的转速也随之变化。因此，在转动角度一定的情况下，速度越快，完成一拍动作的预设工作时间t2较短，而在转速较慢时，完成一拍动作的预设工作时间t2较长，也即步进电机完成一拍动作的预设工作时间t2会不同，本实施例可以根据步进电机的当前工作状态，获取其当前工作状态下的待转转速，根据待转转速确定预设工作时间t2。

可以理解的是，在当前转速下，步进电机一拍时间内，其转速一定，也即预设工作时间t2一定时，步进电机动作越快，其完成一拍动作的时间越短，步进电机工作越慢，其完成一拍动作的时间越长。在实际应用时，可以通过计时器来记录不同电机，采用不同的驱动方式，在相同转速下的步进电机完成一拍动作的最低动作时间t1，并存储至步进电机的控制系统中，从而在接收到步进电机的工作控制指令时，通过查表的方式获取该步进电机与工作控制指令匹配的完成一拍动作所需的最低动作时间t1。例如在导风条转速较小时，其最低动作时间t1，也即一拍的驱动能量提供时间仅需占用一拍的预设工作时间t2的一半甚至三分之一。而在导风条转速较快时，其最低动作时间t1可能即为预设工作时间t2。本实施例可以根据步进电机的当前转速或者家用电器的当前工况，确定各个步进电机完成一拍动作的最低动作时间t1是否小于预设工作时间t2。当然，在不同型号，不同驱动方式的步进电机中，其最低动作时间t1也不尽相同。在一些实施例中，步进电机的最低动作时间t1可以设置为步进电机转速最大时，步进电机完成一拍动作的预设工作时间t2。

步骤s200、当确定的所述步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1小于预设工作时间t2时，按照所述最低动作时间t1提供驱动能量给所述步进电机，以控制所述步进电机通过所述最低动作时间t1完成每一拍动作。

参照图6，图6为步进电机的控制时序图，本实施例中，在当前转速下，当确定步进电机完成一拍动作的时间小于每一拍预设工作时间t2，在不改变步进电机当前转速的情况下，则可以以最低动作时间t1提供驱动能量给步进电机，该最低动作时间t1是在当前转速下，步进电机完成一拍动作的最短时间。当步进电机的驱动时间达到最低动作时间t1后，既可以停止提供驱动能量(t2-t1的时间段内)，并等待下一拍的起始时间，再以最低动作时间t1提供下一拍驱动能量，以驱动步进电机完成下一拍动作。如此设置，使得步进电机既可以根据最低动作时间t1的驱动能量完成一拍的动作，又可以在完成一拍动作后，停止输出驱动能量。从而有利于减少在步进电机不动作时的驱动能量，可以减少步进电机的整体驱动功耗。

本发明步进电机的控制方法在接收到步进电机的工作控制指令时，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1，并在确定的所述步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1小于预设工作时间t2时，按照所述最低动作时间t1提供驱动能量给所述步进电机，以控制所述步进电机通过所述最低动作时间t1完成每一拍动作。本发明解决了步进电机在任何转速下，均采用全电压驱动，导致驱动电路的功耗增加，不利于节能，以及步进电机发热，增加了电路的发热总量影响电路中器件的使用寿命的问题。

参照图2，在一实施例中，执行所述“接收到步进电机的工作控制指令时，根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1”的步骤之后，所述步进电机的控制方法还包括：

步骤s300、当确定所述最低动作时间t1等于预设工作时间t2时，按照所述预设工作时间t2提供驱动能量给所述步进电机，以控制所述步进电机通过所述预设工作时间t2完成每一拍动作。

本实施例中，在当前转速下，步进电机完成一拍动作时间即为预设工作时间t2是，则需要提供给步进电机的驱动能量的时间为预设工作时间t2，该预设工作时间t2是在当前转速下，步进电机完成一拍动作的最小时间。当步进电机的驱动能量提供时间达到预设工作时间t2后，等待下一拍的起始时间，再以预设工作时间t2输出下一拍驱动能量，以驱动步进电机完成下一拍动作。如此设置，可以保证步进电机根据最低动作时间t1的驱动能量完成一拍的动作，并且可以在完成一拍动作后，停止输出驱动能量。从而有利于减少在步进电机不动作时的驱动能量，可以减少步进电机的整体驱动功耗。

参照图3，在一实施例中，步骤s100、根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1的步骤具体包括：

步骤s110、根据所述步进电机的工作控制指令确定步进电机的待转速度；

步骤s120、根据步进电机的待转速度确定步进电机完成一拍动作所需的最低动作时间t1。

本实施例中，可以根据步进电机在不同工况下，确定步进电机的转速，例如在步进电机开始启动时，步进电机的转速较慢，在步进电机正常工作后，步进电机的转速较快。或者在步进电机驱动的负载的转速可调的情况下，可以通过遥控器、或者设置在家用电器外壳上的按键来接收用户输入的步进电机的工作控制指令，进而根据该工作控制指令，调节步进电机的转速，并根据步进电机的待转速度通过查表的方式获取步进电机待转转速下，每一拍所需的最低动作时间t1。

在一实施例中，所述步进电机的驱动方式为4相8拍；

每一拍中所述最低动作时间t1为8ms；所述预设工作时间t2为20ms。

本实施例中，步进电机的驱动方式可以是4相8拍，也可以是2相，3相，5相等不同相，或者2拍，3拍，4拍等不同拍，本实施例以4相8拍为例进行说明。本实施例的预设工作时间t2与步进电机的转速匹配，当转速较大时，步进电机完成预设转动角度的时间则较短，反之则较长，因此预设工作时间t2具体可以根据实际转速要求，将步进电机的设置为对应的时间，在一实施例中，步进电机设计每一拍的预设工作时间t2为20ms，动作0.08度，使得每一拍在最低动作时间t1时间8ms内可以保证步进电机完成0.08度的动作。从而在保证步进电机动作到位的最短时间下，停止给步进电机提供驱动能量。

在一实施例中，步进电机工作过程功耗pl的计算公式为：

pl＝t1/t2*pd；

其中，t1为步进电机的完成一拍动作的最低动作时间，t2为每一拍的预设工作时间t2，pd为步进电机的预设功耗。

本实施例中，当t1为8ms，t2为20ms时，本发明步进电机工作过程功耗pl至少可以降低预设功耗的40％。

在一实施例中，所述最低动作时间t1为所述预设工作时间t2的任意时间段。

本实施例中，最低动作时间t1可以在预设工作时间t2的起始时间内开始执行对步进电机的驱动，也可以在预设工作时间t2的后半段时间执行对步进电机的驱动，或者在中间段时间内执行对步进电机的驱动。例如在某一步进电机的最低动作时间t1为8ms，预设工作时间t2为20ms时，可以在预设工作时间t2的第13ms执行对步进电机的驱动，也可以在预设工作时间t2的第1ms内开始驱动步进电机动作，此处不做限定。当确定步进电机的最低动作时间t1后，可以在一拍的预设工作时间t2内，给步进电机提供最低动作时间t1时长的驱动能量，进而使步进电机通过最低动作时间t1内提供的能量完成一拍动作。

本发明还提出一种步进电机的控制系统。

参照图4，所述步进电机的控制系统包括：

存储器105、处理器101及存储在所述存储器105上并可在所述处理器101上运行的计算机程序；

所述计算机程序被所述处理器101执行时实现如上所述的步进电机的控制方法的步骤。

本实施例中，如图4所示，图4是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的控制终端，即步进电机的控制系统的结构示意图。

本发明实施例终端可以是服务器、pc，也可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、mp3(movingpictureexpertsgroupaudiolayeriii，动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、mp4(movingpictureexpertsgroupaudiolayeriv，动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、便携计算机等具有显示功能的可移动式终端设备。

如图4所示，该终端可以包括：处理器101，例如cpu，网络接口104，用户接口1003，存储器105，通信总线102。其中，通信总线102用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口103可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口103还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口104可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器105可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器105可选的还可以是独立于前述处理器101的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器105中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及步进电机的控制程序程序。

在图4所示的终端中，网络接口104主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口103主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器101可以用于调用存储器105中存储的步进电机的控制程序程序，本实施例中，所述步进电机的控制程序被所述处理器101执行时实现如上所述的步进电机的控制方法的步骤，具体可以参照上述步进电机的控制方法的各实施例，此处不再赘述。

本发明还提出一种空调器。

参照图5，所述空调器包括步进电机及如上所述的步进电机的控制系统；

所述步进电机的控制系统的控制端与步进电机电连接。

本实施例中，步进电机的控制系统包括处理器101和驱动器106，处理器101可选采用单片机来实现；驱动器10也即电机驱动电路可以采用2003型驱动芯片来实现。在实际应用时，所述主控制器的控制端与所述驱动器的输入端连接，所述驱动器的输出端与步进电机连接。所述步进电机可选采用四相八拍步进电机来驱动导风板、电子膨胀阀等组件运转。主控制器通过i/o口输出脉宽调制驱动电流至驱动器，驱动器将主控制器输出的脉宽调制控制信号进行放大后，输出至步进电机励磁线圈，以驱动步进电机工作。具体为，在采用4相8拍的方式驱动步进电机工作时，单片机的4个io口通过2003型芯片驱动步进电机4相分别导通，单片机的io口输出高电平，给步进电机对应的相供电，单片机的io口输出低电平，则关闭对应的步进电机对应的相供电。利用电机驱动电路对电机的转速进行驱动控制，电机通过传动机构连接导风板，通过改变电机的转速即可实现对导风板转速的自由调节。

在一实施例中，所述空调器还包括导风条(图未示出)，所述步进电机与所述导风条驱动连接。

本实施例中，导风条可以是水平导风条或者竖直导风条，可以应用于空调柜机中，也可以应用于空调挂机中，或者移动空调中。

本实施例中，在调整导风板的打开方向时，具体可以通过按下空调遥控器上的风向调节专用按键，对导风板的打开方向进行调整；即本实施例空调器的步进电机控制方法是当空调器运行过程中，根据接收到空调遥控器发出的不同的导风板调整指令，控制步进电机的运转，以带动导风板的转动。

在一实施例中，所述空调器还包括电子膨胀阀(图未示出)，所述步进电机与所述电子膨胀阀驱动连接。

本实施例中，电子膨胀阀可以应用于空调柜机中，也可以应用于空调挂机中，或者移动空调中。

在一实施例中，空调器还包括压缩机、冷凝器、四通阀等组件，空调系统处于制冷模式时，压缩机排出的高温高压的冷媒流经四通阀后进入到冷凝器中，通过室外风机的转动，带动外界空气与管内的高温高压的冷媒进行换热，从而将冷媒冷却为中温中压的冷媒，中温中压的冷媒流经第一过滤器后经电子膨胀阀进行节流，从而变成低温低压的汽液两相的冷媒，该气液两相的冷媒再流经第二过滤器后，进入到室内侧的蒸发器中，通过室内风机带动室内的热空气与管内的低温低压的汽液两相的冷媒进行换热，使得室内空气温度下降，同时管内的冷媒吸热蒸发后，流经四通阀，进入汽液分离器中，再经压缩机的回气口进入到压缩机中以进行下一次的循环。在这个过程中，空调器会根据室内温度、室外温度等温度，控制电子膨胀阀打开预设的开度来实现节流，并且电子膨胀阀动作的速度也会根据温度的不同而设定，因此本实施例可以根据当前工况确定电子膨胀阀的转速，确定电子彭闸阀驱动的最低动作时间t1，可以保证步进电机根据最低动作时间t1的驱动能量完成一拍的动作，并且可以在完成一拍动作后，停止输出驱动能量。从而有利于减少在步进电机不动作时的驱动能量，可以减少步进电机的整体驱动功耗。

需要说明的是，在本文中，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过程、方法、物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过程、方法、物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，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。