[发明专利]步进电机控制器

说明书

技术领域

本申请涉及使用单组微控制器输出来控制多于一个步进电机的方法和设备。

背景技术

在需要精确转动的现代机械应用中，已知使用步进电机。步进电机通过每当在电机输入接收正脉冲时转动电机轴精确角度且每当接收负脉冲时以相反方向转动该轴相等角度来操作。这些部分转中的每个称为“步”。取决于所需精度，步进电机可以具有每完整转的不同步数。

步进电机理想用于需要高精度同时不需要高扭矩幅值的用途。满足这些标准的典型用途是计量器，例如车辆中的燃料计量器或冷却剂计量器。在这些和类似情况下，期望读数准确，且来自于控制器的指令被精确地编译且在每次发送时相同，以便给操作者提供准确反馈。

使用步进电机取代标准电机的一个缺陷在于步进电机的控制方案比标准电机更复杂且需要来自于控制器的更多控制信号。此外，由于步进电机控制信号的脉冲性质，通常需要脉宽调制器以实现准确步进电机控制。

作为实践规则，所有系统在它们可以用单个微控制器控制的步进电机的数量上都具有物理限制。通常，该限制由选择用于该系统的微控制器设计上的输出引线的数量限定。例如，如果微控制器设计具有八个输出引线，其通常可以使用闭环控制方案控制最大两个步进电机。当多个步进电机用于给定系统时，事实通常是，步进电机控制输入的所需数量将超过可能的微控制器输出。本领域已知在单个微控制器不能提供足够输出引线时引入附加微控制器。

典型步进电机在使用开环控制时使用两个微控制器输出，或在使用闭环控制时使用四个微控制器输出。在闭环控制方案中，四个引线中的两个用于脉冲信号，四个引线中的两个用于反馈控制。使用足以需要多个微控制器的步进电机的装置是本领域常见的。

期望使得特定装置中包含的微控制器的数量最小化，然而，当前系统没有办法减少微控制器的数量，同时适当地控制所需步进电机。

发明内容

公开了一种使用单组微控制器输出引线来控制多个步进电机的设备和方法。所述微控制器输出多路复用控制信号，所述多路复用控制信号然后在多路分离器中多路分离。所述多路分离器输出与每个步进电机相对应的步进电机控制信号，且将所述步进电机控制信号传输给步进电机。

本发明的这些和其它特征可以从以下说明和附图最佳地理解，以下是其简要说明。

附图说明

图1是由单组微控制器输出控制的多个计量器的示例性计量器组件。

图2是用单组微控制器输出控制多个步进电机的设备。

图3是用单组微控制器输出控制多个步进电机的设备。

图4是图示用单组微控制器输出控制多个步进电机的示例性方法的流程图。

图5是图示用单组微控制器输出控制多个步进电机的另一个示例性方法的流程图。

图6是图示使用脉宽调制器的示例性方法的流程图。

具体实施方式

车辆计量器组件通常包括具有独立读数的多个计量器，例如，燃料液位计量器、油温度计量器、速度计、转速计等。通常，这些计量器中的每个都包括由一组微控制器输出控制的步进电机。图1图示了根据本申请的示例性车辆计量器组件20，其使用来自于微控制器100的单组微控制器输出110控制多个计量器12、14、16。图2的单组微控制器输出110在多路分离器102中分成独立控制信号，其然后将控制信号114、116和117传输给每个计量器12、14、16。图1的每个计量器12、14、16都包括用于转动指针的步进电机104、106、108（参见图2）。在图1、2和3的示例性实施例中，第一步进电机104是第一计量器12的部件，第二步进电机106是第二计量器14的部件，第三步进电机108是第三计量器16的部件。

要认识到，使用步进电机驱动的计量器的计量器组件的可选设计可以构造且仍落入本申请的公开范围内。本文所述的方法优选用于指针不经常移动的用途（即，不需要频繁更新的计量器），例如燃料计量器、油温度计量器或其它类似计量器。

为了控制典型步进电机，微控制器必须输出脉宽调制控制信号或者在控制信号到达其目的地之前将控制信号传送通过脉宽调制器。一旦信号被脉宽调制，信号就可以用于在没有其它调节的情况下准确地控制单个步进电机。为了独立地控制多个步进电机，通常需要附加控制信号。在历史上，对附加控制信号的需要意味着还需要更多微控制器输出，因而更多微控制器。在图2所示的示例性方法中，多个步进电机使用从微控制器输出的单组控制信号控制。