[发明专利]用于空间光学载荷步进电机定位的微动开关位置调整方法

说明书

本发明提供了一种用于空间光学载荷步进电机定位的微动开关位置调整方法。该调整方法基于两相八拍步进电机控制系统，包括步进电机、驱动器组件、上位机软件、激光笔和微动开关。通过上位机设置步进电机步数、方向、速度和PWM等参数，电机在运行过程中抖动会引起微动开关误触发现象。电机通过复位找到起始位置，运行至微动开关导通时返回状态信息并回退固定步数。通过微调微动开关位置，使其导通时步进电机处于偶数步行程的中间位置。本发明提供的调整方法简单可靠且容易实现，能够准确定位微动开关安装位置，有效防止微动开关误触发导致的步进电机失步，有效保证步进电机定位准确度。

技术领域

本发明涉及环大气环境探测领域，具体涉及用于空间光学载荷步进电机定位的微动开关位置调整方法。

背景技术

紫外高光谱大气成分探测仪是一种空间光学载荷，其具有探测目标区域痕量污染气体含量的能力。该载荷具备两条探测光路，分别为主光路和定标光路。主光路探测地面后向散射的太阳光，用于反演气体浓度；定标光路探测直射太阳光，用于进行光谱定标。两条光路通过转动部件进行切换，转动部件主要为步进电机和微动开关，微动开关用于复位和限位。步进电机位置的准确性直接影响载荷探测性能，是载荷性能的关键因素。

步进电机采用的是开环控制方式，转动机构利用微动开关进行定位和限位。具体工作方式为：首先，载荷主控发出复位指令，电机开始运转；然后，有微动开关导通信号反馈，电机立刻向反方向回退整数步，该位置即为基准位置(复位位置)；最后，主控发送需要转动的步数(该步数在调试中根据光路决定)，电机运转到位。

载荷中使用的步进电机为2相4线步进电机，步距角1.8°，运行方式为两相八拍：AB→B→A～B→A～→A～B～→B～→AB～→A，对应的驱动相序为1→2→3→4→5→6→7→8，电机硬件驱动原理如图2所示。由于电机在运行过程中绕组线圈通过电流，会对成像组件产生干扰，降低光谱仪信噪比；另外长时间通电会加剧电机温升，影响使用寿命。所以要求电机无带电保持功能，电机转动到位后即刻撤销绕组线圈电流，靠电机的自定位力矩保持到位位置。由于步进电机是按照绕组线圈中电流励磁运动，每经历一次电流切换电机运行一步。这样不可避免的产生抖动，抖动幅度与PWM和速度有关。当按照统一的PWM和速度参数运行时，每次抖动幅度也一致。当电机旋转到微动开关附近时，抖动可能会引起微动开关误出发。这种方式会产生如下问题：电机驱动相序停止在复合相序时(A和B相同时通电)，此时如果电机电流撤销，电机齿轮不会保持原位，在自定位力矩的作用下会回到A相或B相位置，即产生失步现象，失步产生的角度偏差为0.9°。失步会导致光路切换机构发生位置偏差，影响观测效果，降低后期数据处理结果的准确性和可靠性。

发明内容

本发明提供一种用于空间光学载荷步进电机定位的微动开关调整方法，以解决现有驱动控制方式可能会出现的失步现象。该调整方法应用于光机装调和测试阶段，可准确标定出微动开关的当前位置，配合步进电机驱动相序的反馈信号找到不失步的安全区间，将微动开关固定于安全区间的中心位置。准确固定的位置可有效避免失步的发生。

本发明采用的技术方案为：一种用于空间光学载荷步进电机定位的微动开关调整方法，具体的实现步骤如下：

步骤一，调节微动开关调整装置至任一极限位置，此位置作为调整方案的初始位置。

步骤二，连接好电机驱动控制器和上位机软件，观察上位机反馈的微动开关导通时刻的驱动相序。

步骤三，通过上位机发送复位指令，使电机顺时针或逆时针运行。

步骤四，电机档杆运行至微动开关闭合，产生导通信号，电机反向运行4步(根据需求，一般为偶数步)，并返回停止时的电机驱动相序m。

步骤五，如果m为奇数1,3,5或7，说明微动开关导通时刻的驱动相序为符合相，两个绕组线圈同时励磁，即AB、AB～，A～B或A～B～。此时线圈停止通电，那么电机位置不定，会产生失步。