[发明专利]用于识别步进电机失步的方法和装置

权利要求书

1.一种用于识别步进电机失步的方法，包括：给步进电机的线圈(3)输送经脉冲宽度调制(PWM)的电压(S1)；检测流经线圈(3)的电流(I_M)，其特征在于，通过比较来判定，所检测的电流(I_M)以特别是在很大程度上呈正弦状的设定值(S4b)为基准是否位于由上开关阈(OG)和下开关阈(UG)限定的电流带宽内，在所检测的电流(I_M)下降到下阈值(UG)时，接通线圈(3)的通电(S1)，而在所检测的电流(I_M)上升到上阈值(OG)时，切断线圈(3)的通电(S1)，其中分析电流(I_M)的信号曲线或其变化，并探测由失步引起的与给定值或给定值范围的偏差。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分析对应的控制信号(S7)，由此间接地求得电流(I_M)的信号曲线或其变化。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设定值(S4b)在数字/模拟转换器(9)中产生，该数字/模拟转换器的数字输入端从控制器例如FPGA(13)被分配得到值。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在与上开关阈(OG)和下开关阈(UG)比较之前，将所检测的电流(I_M)或与检测电流成比例的电压信号(S3、S4a)从设定值(S4b)中减去，并有选择地放大。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在施密特触发器(8)、优选精密施密特触发器中，对与所检测的电流(I_M)成比例的电压信号(S3、S4a)同上开关阈(OG)和下开关阈(UG)进行比较，在所述施密特触发器的输出端提供控制信号(S7)。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，施密特触发器(8)的控制信号(S7)控制着驱动器(2)，该驱动器用于产生给线圈(3)通电的PWM电压(S1)。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检测电流(I_M)的从下开关阈(UG)到上开关阈(OG)的上升时间(ty)，或者检测电流(I_M)的从上开关阈(OG)到下开关阈(UG)的下降时间(tz)，或者检测由上升时间(ty)和下降时间(tz)组成的周期时间(tx)，或者检测该周期时间的多倍，并将其与上失步阈(tmax)比较，在超过该上失步阈时便探测到失步，其中优选根据电机速度或电机类型或电机电流来选择上失步阈(tmax)。

8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，检测电流(I_M)的从下开关阈(UG)到上开关阈(OG)的上升时间(ty)，或者检测电流(I_M)的从上开关阈(OG)到下开关阈(UG)的下降时间(tz)，或者检测由上升时间(ty)和下降时间(tz)组成的周期时间(tx)，或者检测该周期时间的多倍，并将其与下失步阈(tmin)比较，在低于该下失步阈时便探测到失步，其中优选根据电机速度或电机类型或电机电流来选择下失步阈(tmin)。

9.如权利要求7或8中任一项所述的方法，其特征在于，将上失步阈(tmax)和/或下失步阈(tmin)存储在存储器中的查询表内，或者像函数或者分段组成的函数那样由控制器例如FPGA(13)算得。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，以预定的节拍频率对控制信号(S7)进行采样，并对采样值(7.1)进行低通滤波，其中在每次微步变化和完整的周期时间情况下都将具有与电流(I_M)基本相同的周期的经滤波的信号(S8)存储在存储器(16)中，并从经滤波的信号(S8)的至少一个周期的每两个部分算得差分信号(DF)，并与失步阈(DFmax)比较，在达到该失步阈时就探测到失步(SV)。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，从同一周期(W_p)的第一半波(H1)和第二半波(H2)算得差分信号(DF)，其中优选考虑起始于过零点的半波。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，从经滤波的信号(S8)的一个周期(W_p)的全波和前一个周期(W_p-1)的全波算得差分信号(DF)。