步进电机的控制方法和控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种步进电机的控制方法和一种步进电机的控制系统，其中，所述步进电机的控制方法，包括：在所述步进电机的一个运行周期内，控制向所述第一绕组和所述第二绕组输入第一频率的直流电，以通过所述第一绕组和所述第二绕组同时对所述步进电机进行驱动；在所述步进电机的转动步数达到预定值时，控制仅向所述第一绕组和所述第二绕组中的任一绕组输入第二频率的直流电，以通过所述任一绕组继续对所述步进电机进行驱动。本发明的技术方案能够降低步进电机在驱动运动部件的运行过程中出现堵转的可能性，同时避免步进电机的力矩过大而造成的安全隐患。
【专利说明】步进电机的控制方法和控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及步进电机【技术领域】，具体而言，涉及一种步进电机的控制方法和控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，空调器室内机中的运动机构通常采用步进电机作为驱动设备，此类步进电机通常具备功率小、电流小、转速低等特点，主要完成小力矩运动部件的驱动，如导风条、摆风装置等结构，在使用过程中，需要确保其运行过程安静安全。
[0003]随着空调器功能的不断增加，对于大力矩、大电流的步进电机的需求越来越大，特别是在空调器的开闭合机构中。但是，当通过较大力矩、较大电流的步进电机驱动闭合机构闭合运行的过程中，由于负载电流过大、负载过重等原因会造成电机在运行周期的后期出现短时间的堵转，而堵转会导致很大的堵转噪音，影响用户的体验。另外，若步进电机在闭合机构闭合运行中的力矩过大，会存在对闭合机构附近的用户、动物夹伤的安全隐患。
[0004]因此，如何降低步进电机在驱动运动部件的运行过程中出现堵转的可能性，同时避免步进电机的力矩过大而造成的安全隐患成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本发明的一个目的在于提出了一种能够降低步进电机在驱动运动部件的运行过程中出现堵转的可能性，同时避免步进电机的力矩过大而造成的安全隐患的步进电机的控制方法及控制系统。
[0007]为实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例，提出了一种步进电机的控制方法，所述步进电机包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组构成并绕绕组，包括:在所述步进电机的一个运行周期内，控制向所述第一绕组和所述第二绕组输入第一频率的直流电，以通过所述第一绕组和所述第二绕组同时对所述步进电机进行驱动；在所述步进电机的转动步数达到预定值时，控制仅向所述第一绕组和所述第二绕组中的任一绕组输入第二频率的直流电，以通过所述任一绕组继续对所述步进电机进行驱动。
[0008]根据本发明的实施例的步进电机的控制方法，由于并绕绕组(即第一绕组和第二绕组并联)在工作过程中的电阻较小，电流较大，而并绕绕组中的一个绕组工作时，电阻较大，电流相对较小，因此，通过在步进电机的一个运行周期内，首先通过并绕绕组共同驱动步进电机进行工作，使得能够以较高的驱动电流对步进电机进行驱动，以使步进电机产生较大的力矩，进而满足运动部件(如空调器中的导风条、摆风装置等)对较大力矩的需求，确保运动部件的可靠运行。而在步进电机的转动步数达到预定值(如步进电机在运行周期的后期)时，仅通过并绕绕组中的一个绕组对步进电机进行驱动，使得能够降低步进电机的驱动电流，以降低步进电机的力矩，进而能够降低步进电机在运行周期的后期出现堵转的可能性，避免堵转产生的噪声影响用户的体验。同时，由于降低了步进电机的力矩，因此也能够有效减少了运动部件夹伤用户和动物的安全隐患。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的步进电机的控制方法，还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]根据本发明的一个实施例，控制仅向所述任一绕组输入所述第二频率的直流电的步骤具体为:向所述任一绕组连续输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束；或在每次向所述任一绕组输入所述第二频率的直流电后，若所述步进电机转动预定步数，则停止向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，并经过预定时间间隔后，重新向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束。
[0011]根据本发明的实施例的步进电机的控制方法，具体来说，在通过并绕绕组中的一个绕组对步进电机进行驱动时，由于降低了步进电机的驱动电流，因此可以向任一绕组连续供电，以持续驱动步进电机。
[0012]当然，为了避免步进电机的转速过大,可以在向步进电机供电转动预定步数时,暂停对步进电机进行供电，在经过预定时间间隔后，再重新对步进电机进行供电，实现了在降低步进电机力矩的基础上增加步进电机的运行周期，降低了电机发生堵转的可能性，同时有效避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。
[0013]根据本发明的一个实施例，还包括:在接收到上电复位的指令时，控制所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动，以及在所述步进电机的复位转动步数达到预定的复位总步数时，判定所述步进电机复位完成。
[0014]根据本发明的实施例的步进电机的控制方法，由于步进电机的上电复位过程是需要找到起点位置，无需向步进电机提供较大的驱动电流，因此，可以仅通过并绕绕组中的一个绕组驱动步进电机进行复位，以确保步进电机在复位时的力矩较小，防止步进电机发生堵转，同时避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。
[0015]根据本发明的一个实施例，还包括:在接收到上电复位的指令时，向所述任一绕组输入第三频率的直流电，以通过所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动；在每次向所述任一绕组输入所述第三频率的直流电后，若所述步进电机转动预定复位步数，则停止向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，并经过设定时间后，重新向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，直到所述步进电机的复位转动总步数达到预定的复位总步数。
[0016]根据本发明的实施例的步进电机的控制方法，为了避免步进电机在上电复位时的转速过大，可以在向步进电机供电转动预定复位步数时，暂停对步进电机进行供电，在经过设定时间后，再重新对步进电机进行供电，以确保步进电机在复位过程中以较小的转速驱动运动机构，降低了步进电机发生堵转的可能性，同时有效避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。第三频率可以与第一频率或第二频率相同或不同。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述第一频率小于或等于所述第二频率。
[0018]根据本发明的实施例的步进电机的控制方法，由于向步进电机输入的直流电的频率越大，步进电机的转速越大，相应地，步进电机的力矩越小，因此通过在减少驱动步进电机的绕组(即通过并绕绕组中的一个绕组)时，以向绕组输入大于并绕绕组同时驱动步进电机时的频率的直流电(即第一频率小于第二频率)，能够进一步降低步进电机的力矩，进而能够降低步进电机发生堵转的可能性，同时有效避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。而在第一频率等于第二频率时，也能够通过改变驱动步进电机的绕组减低步进电机的力矩。
[0019]根据本发明的第二方面，还提出了一种步进电机的控制系统，所述步进电机包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组构成并绕绕组，所述步进电机的控制系统，包括:控制单元，用于在所述步进电机的一个运行周期内，控制向所述第一绕组和所述第二绕组输入第一频率的直流电，以通过所述第一绕组和所述第二绕组同时对所述步进电机进行驱动，以及在所述步进电机的转动步数达到预定值时，控制仅向所述第一绕组和所述第二绕组中的任一绕组输入第二频率的直流电，以通过所述任一绕组继续对所述步进电机进行驱动。
[0020]根据本发明的实施例的步进电机的控制系统，由于并绕绕组(即第一绕组和第二绕组并联)在工作过程中的电阻较小，电流较大，而并绕绕组中的一个绕组工作时，电阻较大，电流相对较小，因此，通过在步进电机的一个运行周期内，首先通过并绕绕组共同驱动步进电机进行工作，使得能够以较高的驱动电流对步进电机进行驱动，以使步进电机产生较大的力矩，进而满足运动部件(如空调器中的导风条、摆风装置等)对较大力矩的需求，确保运动部件的可靠运行。而在步进电机的转动步数达到预定值(如步进电机在运行周期的后期)时，仅通过并绕绕组中的一个绕组对步进电机进行驱动，使得能够降低步进电机的驱动电流，以降低步进电机的力矩，进而能够降低步进电机在运行周期的后期出现堵转的可能性，避免堵转产生的噪声影响用户的体验。同时，由于降低了步进电机的力矩，因此也能够有效减少了运动部件夹伤用户和动物的安全隐患。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述控制单元具体用于:控制向所述任一绕组连续输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束；或在每次向所述任一绕组输入所述第二频率的直流电后，若所述步进电机转动预定步数，则停止向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，并经过预定时间间隔后，重新向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束。
[0022]根据本发明的实施例的步进电机的控制系统，具体来说，在通过并绕绕组中的一个绕组对步进电机进行驱动时，由于降低了步进电机的驱动电流，因此可以向任一绕组连续供电，以持续驱动步进电机。
[0023]当然，为了避免步进电机的转速过大，可以在向步进电机供电转动预定步数时，暂停对步进电机进行供电，在经过预定时间间隔后，再重新对步进电机进行供电，实现了在降低步进电机力矩的基础上增加步进电机的运行周期，降低了电机发生堵转的可能性，同时有效避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。
[0024]根据本发明的一个实施例，所述控制单元还用于:在接收到上电复位的指令时，控制所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动；所述步进电机的控制系统还包括:判断单元，用于判断所述步进电机的复位转动步数是否达到预定的复位总步数，若是，则判定所述步进电机复位完成。
[0025]根据本发明的实施例的步进电机的控制系统，由于步进电机的上电复位过程是需要找到起点位置，无需向步进电机提供较大的驱动电流，因此，可以仅通过并绕绕组中的一个绕组驱动步进电机进行复位，以确保步进电机在复位时的力矩较小，防止步进电机发生堵转，同时避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。
[0026]根据本发明的一个实施例，所述控制单元还用于:在接收到上电复位的指令时，控制向所述任一绕组输入第三频率的直流电，以通过所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动，以及在每次向所述任一绕组输入所述第三频率的直流电后，若所述步进电机转动预定复位步数，则停止向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，并经过设定时间后，重新向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，直到所述步进电机的复位转动总步数达到预定的复位总步数。
[0027]根据本发明的实施例的步进电机的控制系统，为了避免步进电机在上电复位时的转速过大，可以在向步进电机供电转动预定复位步数时，暂停对步进电机进行供电，在经过设定时间后，再重新对步进电机进行供电，以确保步进电机在复位过程中以较小的转速驱动运动机构，降低了步进电机发生堵转的可能性，同时有效避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。
[0028]根据本发明的一个实施例，所述第一频率小于或等于所述第二频率。
[0029]根据本发明的实施例的步进电机的控制系统，由于向步进电机输入的直流电的频率越大，步进电机的转速越大，相应地，步进电机的力矩越小，因此通过在减少驱动步进电机的绕组(即通过并绕绕组中的一个绕组)时，以向绕组输入大于并绕绕组同时驱动步进电机时的频率的直流电(即第一频率小于第二频率)，能够进一步降低步进电机的力矩，进而能够降低步进电机发生堵转的可能性，同时有效避免了步进电机堵转产生的噪音，以及存在对用户和动物夹伤的安全隐患等问题。而在第一频率等于第二频率时，也能够通过改变驱动步进电机的绕组减低步进电机的力矩。
[0030]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0032]图1示出了根据本发明的一个实施例的步进电机内部的绕组结构示意图；
[0033]图2示出了根据本发明的一个实施例的步进电机的控制方法的示意流程图；
[0034]图3示出了根据本发明的另一个实施例的步进电机的控制方法的示意流程图；
[0035]图4示出了根据本发明的又一个实施例的步进电机的控制方法的示意流程图；
[0036]图5示出了根据本发明的一个实施例的步进电机上电复位的过程示意图；
[0037]图6示出了根据本发明的又一个实施例的步进电机上电复位的过程示意图；
[0038]图7示出了根据本发明的实施例的步进电机的控制系统的示意框图。
【具体实施方式】
[0039]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0040]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0041]以下结合图1介绍本发明的一种步进电机的结构示意图。
[0042]如图1所示，根据本发明的一个实施例的步进电机内部的绕组结构，包括:电机壳体6，以及绕组。
[0043]其中，图1中所示的线序4与5之间的绕组、4’和5之间的绕组构成了并绕绕组，两个绕组的绕线方向相同，通电后的磁场方向一致。类似地，线序3与5之间的绕组、3’和5之间的绕组构成了并绕绕组；线序2与5之间的绕组、2’和5之间的绕组构成了并绕绕组；线序I与5之间的绕组、I’和5之间的绕组构成了并绕绕组。
[0044]步进电机的第一套绕组由1、2、3、4、5线序引出，形成一套绕组，其中线序2和线序4形成一组，线序I和线序3形成一组，线序5连接在这两组绕组的中点，这样就形成了 4个分绕组，线序I’、2’、3’、4’悬空断开，即形成步进电机的4相。线序5接高电平，其他绕组按照表1中标注的方式接通一定周期的低电平，周期一般为10ms，完成8个步骤或4个步骤后，再以此循环，即形成步进电机的8拍或4拍驱动。
[0045]
【权利要求】
1.一种步进电机的控制方法，所述步进电机包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组构成并绕绕组，其特征在于，包括: 在所述步进电机的一个运行周期内，控制向所述第一绕组和所述第二绕组输入第一频率的直流电，以通过所述第一绕组和所述第二绕组同时对所述步进电机进行驱动； 在所述步进电机的转动步数达到预定值时，控制仅向所述第一绕组和所述第二绕组中的任一绕组输入第二频率的直流电，以通过所述任一绕组继续对所述步进电机进行驱动。
2.根据权利要求1所述的步进电机的控制方法，其特征在于，控制仅向所述任一绕组输入所述第二频率的直流电的步骤具体为: 向所述任一绕组连续输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束；或在每次向所述任一绕组输入所述第二频率的直流电后，若所述步进电机转动预定步数，则停止向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，并经过预定时间间隔后，重新向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束。
3.根据权利要求1所述的步进电机的控制方法，其特征在于，还包括: 在接收到上电复位的指令时，控制所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动，以及 在所述步进电机的复位转动步数达到预定的复位总步数时，判定所述步进电机复位完成。
4.根据权利要求1所述的步进电机的控制方法，其特征在于，还包括: 在接收到上电复位的指令时，向所述任一绕组输入第三频率的直流电，以通过所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动； 在每次向所述任一绕组输入所述第三频率的直流电后，若所述步进电机转动预定复位步数，则停止向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，并经过设定时间后，重新向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，直到所述步进电机的复位转动总步数达到预定的复位总步数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的步进电机的控制方法，其特征在于，所述第一频率小于或等于所述第二频率。
6.一种步进电机的控制系统，所述步进电机包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组构成并绕绕组，其特征在于，包括: 控制单元，用于在所述步进电机的一个运行周期内，控制向所述第一绕组和所述第二绕组输入第一频率的直流电，以通过所述第一绕组和所述第二绕组同时对所述步进电机进行驱动，以及 在所述步进电机的转动步数达到预定值时，控制仅向所述第一绕组和所述第二绕组中的任一绕组输入第二频率的直流电，以通过所述任一绕组继续对所述步进电机进行驱动。
7.根据权利要求6所述的步进电机的控制系统，其特征在于，所述控制单元具体用于: 控制向所述任一绕组连续输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束；或 在每次向所述任一绕组输入所述第二频率的直流电后，若所述步进电机转动预定步数，则停止向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，并经过预定时间间隔后，重新向所述步进电机输入所述第二频率的直流电，直到所述一个运行周期结束。
8.根据权利要求6所述的步进电机的控制系统，其特征在于， 所述控制单元还用于: 在接收到上电复位的指令时，控制所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动； 所述步进电机的控制系统还包括: 判断单元，用于判断所述步进电机的复位转动步数是否达到预定的复位总步数，若是，则判定所述步进电机复位完成。
9.根据权利要求6所述的步进电机的控制系统，其特征在于， 所述控制单元还用于: 在接收到上电复位的指令时，控制向所述任一绕组输入第三频率的直流电，以通过所述任一绕组驱动所述步进电机进行复位转动，以及 在每次向所述任一绕组输入所述第三频率的直流电后，若所述步进电机转动预定复位步数，则停止向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，并经过设定时间后，重新向所述步进电机输入所述第三频率的直流电，直到所述步进电机的复位转动总步数达到预定的复位总步数。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的步进电机的控制系统，其特征在于，所述第一频率小于或等于所述第二频率。
【文档编号】H02P8/14GK104135200SQ201410334246
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】黄直峰 申请人:广东美的集团芜湖制冷设备有限公司