[发明专利]步进电机的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，更具体地说，涉及一种步进电机的控制方法。

背景技术

近年来由于工商业发达、社会进步，相对提供的产品也主要以便利、确实、经济实惠为目标，因此，当前开发的产品也比以往更加进步，而得以贡献社会。用于仪表板的步进电机(stepping motor)近年来为了降低成本，业界逐渐趋向采用无位置感测器(position sensor feedback)的设计，这种设计在控制上称为开环控制(open loop control)。

然而，在断电后重新启动时，开环控制下的步进电机控制器会失去转子(rotor)的角度信息，导致控制器无法对步进电机进行正确的位置控制。对此，一般的作法是将步进电机旋转回原点，使得控制器获取步进电机位于原点时的信息。具体地说，仪表板会在原点的位置设置一个机械挡针(stop)机构，让仪表板指针(needle)撞击机械挡针机构，进而确认指针的位置位于起点，上述作法称之为归零。

采用归零的作法存在一些缺点，例如指针在撞击机械挡针机构时，往往会产生噪音与震动，而影响使用者的观感，严重时，还有可能造成指针跳离挡针位置导致归零失败，而使仪表板无法显示当前信息，影响了使用者的安全。对此，现有技术提出了若干解决办法，详述如下。

请参阅图1，图1为现有技术中一种应用于仪表板归零的局部电源切断法原理示意图。如图1所示，美国专利号第7701163号与美国专利公开号第20090091288号均采用局部电源切断法让仪表板指针动力瞬间消失，进而减缓指针撞击挡针时的冲击力道，除了可减少噪音外，还可避免指针跳离挡针位置。

然而，采用这种方式会导致指针运转不顺畅，对使用者来说会看到指针不停地抖动，而影响使用者的观感。此外，对使用大指针的仪表板而言，在电源切断时可能会造成指针反转，进而导致归零失败。

图2为依照现有技术中一种应用于仪表板归零程序的指针运行轨迹示意图，该现有技术(美国专利号为NO.7145309)采用的方法是先将指针反向旋转远离原点；接着，当指针反转足够距离后，将指针以预期的速度往原点旋转，并同时降低电机的转矩(Torque)。当指针撞击到挡针时，再将转矩二次降低。如此一来，即不需靠局部断电的方式来减少撞击挡针的噪音。因此，在指针归零的过程中，运转较为顺畅。

然而，该方法需要精准的电机特性参数(pull-in/pull out)以及指针的旋转惯量等参数匹配，控制程序开发成本较高。

由此可见，上述方法显然仍存在不便与缺陷，有待进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能避免大指针在电源切断时由于指针反转所造成的归零失败，以及如何在不增加成本的状况下使得指针在归零程序中顺畅地运转，实为目前业界需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种步进电机控制方法，以避免大指针在电源切断时由于指针反转所造成的归零失败，以及在不增加成本的状况下使得指针在归零程序中顺畅地运转。

为实现上述目的，本发明的步进电机控制方法，用于控制仪表板中的步进电机，包括以下步骤：使所述步进电机以全转矩模式往所述仪表板的原点旋转第一角度；使所述步进电机以第一转矩模式往所述原点旋转第二角度，其中所述第一转矩模式为由所述全转矩模式衰减第一衰减量，所述第一衰减量为所述步进电机仍得以继续旋转的最小衰减量；以及使所述步进电机以第二转矩模式往所述原点旋转第三角度，其中所述第二转矩模式为由所述第一转矩模式衰减第二衰减量，所述第二衰减量为所述步进电机仍得以继续旋转的最小衰减量。

根据本发明上述步进电机控制方法的一种优选方案，使步进电机由全转矩模式衰减至第一转矩模式的步骤，具体包括：根据将提供给该步进电机的电流的振幅来衰减该第一衰减量。

根据本发明上述步进电机控制方法的一种优选方案，使步进电机由第一转矩模式衰减至第二转矩模式的步骤，具体包括：根据将提供给该步进电机的电流的振幅来衰减该第二衰减量。

根据本发明上述步进电机控制方法的一种优选方案，第一角度小于机械周期。

根据本发明上述步进电机控制方法的一种优选方案，第一角度小于40度机械角。

根据本发明的进一步改进，步进电机用于旋转仪表板的指针，第一衰减量根据指针的重量、步进电机的转速以及指针与原点所夹角度来决定。

根据本发明的进一步改进，第二衰减量根据指针的重量、步进电机的转速以及指针与该原点所夹角度来决定。