步进电机的脉冲频率调节方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种步进电机的脉冲频率调节方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.步进电机是一种将脉冲信号转换成角位移的执行器件，电机的转速与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率就可以调节电机的转速。因此当步进电机在频繁启停、频率发生突变的过程中，就会发生失步，造成不能正常运转，甚至产生堵转问题。
3.现有技术主要采用反向电动势采样法，该方法在将采集到的电动势转化为频谱时，容易受到外界复杂电磁环境干扰，在强磁场的环境下运行容易造成误判的情况。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种步进电机的脉冲频率调节方法、装置、设备及存储介质。
5.本发明提供如下技术方案：
6.第一方面，本公开实施例中提供了一种步进电机的脉冲频率调节方法，应用于步进电机的脉冲频率调节系统，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，所述方法包括：
7.当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转；
8.当所述步进电机处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间；
9.根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机的脉冲频率。
10.进一步地，所述向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转，包括：
11.向所述电机驱动芯片发送脉冲频率固定的目标控制指令，以驱动所述步进电机进行匀速运转。
12.进一步地，所述步进电机的脉冲频率调节系统还包括mcu微控制单元，所述采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，包括：
13.通过所述mcu微控制单元实时采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号。
14.进一步地，所述根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，包括：
15.采集所述步进电机在产生相邻两个所述电信号时所转过的角位移；
16.计算所述角位移与对应的相邻两个所述电信号之间的时间间隔的商值，将所述商值确定为所述步进电机的运转速度。
17.进一步地，所述确定所述步进电机的运转速度之后，还包括：
18.判断所述步进电机的运转速度是否为零；
19.当所述步进电机的运转速度为零时，判定所述步进电机发生堵转。
20.进一步地，所述确定所述步进电机的运转速度之后，还包括：
21.判断所述步进电机的运转速度是否超过转速阈值；
22.当所述步进电机的运转速度超过所述转速阈值时，判定所述步进电机转速过大。
23.进一步地，所述方法还包括：
24.当判定所述步进电机发生堵转或判定所述步进电机转速过大时，向所述电机驱动芯片发送停止驱动指令，以使所述步进电机停止运转。
25.第二方面，本公开实施例中提供了一种步进电机的脉冲频率调节装置，应用于步进电机的脉冲频率调节系统，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，所述装置包括：
26.驱动模块，用于当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转；
27.采集模块，用于当所述步进电机处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间；
28.调节模块，用于根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机的脉冲频率。
29.第三方面，本公开实施例中提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中所述的步进电机的脉冲频率调节方法的步骤。
30.第四方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中所述的步进电机的脉冲频率调节方法的步骤。
31.本技术的实施例具有如下优点：
32.本技术实施例提供的步进电机的脉冲频率调节方法，应用于步进电机的脉冲频率调节系统，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，方法包括：当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转；当所述步进电机处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间；根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机的脉冲频率。通过采用霍尔传感器检测步进电机转速的方式，能够有效避免电磁干扰造成的信号采样误差，提高了检测准确性，从而提高了步进电机脉冲频率的调节精度。
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
35.图1示出了本技术实施例提供的一种步进电机的脉冲频率调节方法的流程图；
36.图2示出了本技术实施例提供的一种步进电机的脉冲频率调节系统的结构示意图；
37.图3示出了本技术实施例提供的另一种步进电机的脉冲频率调节系统的结构示意图；
38.图4示出了本技术实施例提供的一种步进电机的脉冲频率调节装置的结构示意图。
39.主要元件符号说明：
40.1-电机驱动芯片；2-步进电机；3-霍尔传感器；4-mcu微控制单元。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
46.实施例1
47.如图1所示，为本技术实施例中的一种步进电机的脉冲频率调节方法的流程图，本技术实施例提供的步进电机的脉冲频率调节方法应用于步进电机的脉冲频率调节系统，如图2所示，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片1、步进电机2与若干霍尔传
感器3，具体包括以下步骤：
48.步骤s110，当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机2的电机驱动芯片1发送目标控制指令，以驱动所述步进电机2进行运转。
49.在本实施例中，为了提高步进电机2在运转过程中的脉冲频率调节精度，在步进电机的脉冲频率调节系统中，步进电机2上设置了若干个霍尔传感器3，用于通过实时输出的电信号来检测步进电机2的运行状况。
50.需要说明的是，在本实施例的脉冲频率调节系统中，共包含六个霍尔传感器3，每两两一组一共三组，或者三三一组一共两组，多组串联输出，霍尔传感器3可设置于步进电机2的定子或者转动轴上，霍尔传感器3的数量和具体设置位置可根据实际情况确定，本技术实施例对此不作具体限定。
51.具体地，当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机2的电机驱动芯片1发送脉冲频率固定的目标控制指令，并以此来驱动所述步进电机2进行匀速运转。
52.在此状态下，设置在步进电机2上的霍尔传感器3就会检测到较为平稳的电信号，不会出现大幅度的抖动，从而有效避免了电磁干扰造成的信号采样误差。且同时采用多个霍尔传感器串联的方式，避免了单一霍尔传感器故障造成的误判。
53.步骤s120，当所述步进电机2处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器3输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间。
54.进一步地，如图3所示，所述步进电机的脉冲频率调节系统还包括mcu(micro controller unit)微控制单元4，当所述步进电机2处于运转状态时，通过所述mcu微控制单元4实时采集各所述霍尔传感器3输出的若干电信号，并记录每个电信号产生的时间。
55.步骤s130，根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机2的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机2的脉冲频率。
56.采集所述步进电机2在产生相邻两个所述电信号时所转过的角位移，可以理解的是，在本实施例中，每当步进电机2转动120度时，霍尔传感器3则输出一个电信号。因此计算角位移120度与对应的相邻两个所述电信号之间的时间间隔的商值，将所述商值确定为所述步进电机2的运转速度。
57.例如，步进电机2转动120度，对应的相邻两个所述电信号之间的时间间隔为0.3秒，则将120/0.3＝400度/秒确定为所述步进电机2的运转速度。
58.需要说明的是，步进电机2的运转速度与脉冲频率成正比，因此在确定了步进电机2的运转速度后，即可通过调整运转速度从而动态调节步进电机2的脉冲频率，进而提高步进电机2的精度。
59.在一种可选的实施方式中，在确定了所述步进电机2的运转速度之后，还包括：
60.判断所述步进电机2的运转速度是否为零，当所述步进电机2的运转速度为零时，判定所述步进电机2发生堵转；判断所述步进电机2的运转速度是否超过转速阈值，当所述步进电机2的运转速度超过所述转速阈值时，判定所述步进电机2转速过大。
61.可以理解的是，可以根据用户对灵敏度的需求来更改转速阈值的大小，例如用户想让检测更加灵敏，那么将转速阈值设置减小，也即，当对检测灵敏度要求越高时，转速阈值设置的越小。
62.进一步地，当判定步进电机2发生堵转或判定所述步进电机2转速过大时，向所述电机驱动芯片1发送停止驱动指令，使步进电机2停机，从而保护步进电机2不受损坏。当未检测出步进电机2发生堵转或转速过大时，则表明步进电机2未堵转且转速正常，此时则继续向所述电机驱动芯片1发送目标控制指令，以令步进电机2保持运行。
63.上述方法基于计算得到的步进电机2的运转速度判断步进电机2是否发生堵转或转速过大，从而简便地实现了对步进电机2是否发生堵转或转速过大进行有效检测，成本低，弥补了现有技术的不足，实用性强，并且安全可靠性高。
64.本技术实施例提供的步进电机的脉冲频率调节方法，应用于步进电机的脉冲频率调节系统，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，所述方法包括：当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转；当所述步进电机处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间；根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机的脉冲频率。本技术通过采用霍尔传感器检测步进电机转速的方式，能够有效避免电磁干扰造成的信号采样误差，提高了检测准确性，从而提高了步进电机脉冲频率的调节精度。
65.实施例2
66.如图4所示，为本技术实施例中的一种步进电机的脉冲频率调节装置400的结构示意图，其装置应用于步进电机的脉冲频率调节系统，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，具体包括：
67.驱动模块410，用于当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转；
68.采集模块420，用于当所述步进电机处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间；
69.调节模块430，用于根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机的脉冲频率。
70.可选地，上述步进电机的脉冲频率调节装置还包括：
71.驱动子模块，用于向所述电机驱动芯片发送脉冲频率固定的目标控制指令，以驱动所述步进电机进行匀速运转。
72.可选地，上述步进电机的脉冲频率调节装置还包括：
73.第一采集子模块，用于通过所述mcu微控制单元实时采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号。
74.可选地，上述步进电机的脉冲频率调节装置还包括：
75.第二采集子模块，用于采集所述步进电机在产生相邻两个所述电信号时所转过的角位移；
76.计算模块，用于计算所述角位移与对应的相邻两个所述电信号之间的时间间隔的商值，将所述商值确定为所述步进电机的运转速度。
77.可选地，上述步进电机的脉冲频率调节装置还包括：
78.第一判断模块，用于判断所述步进电机的运转速度是否为零；
79.第一判定模块，用于当所述步进电机的运转速度为零时，判定所述步进电机发生堵转。
80.可选地，上述步进电机的脉冲频率调节装置还包括：
81.第二判断模块，用于判断所述步进电机的运转速度是否超过转速阈值；
82.第二判定模块，用于当所述步进电机的运转速度超过所述转速阈值时，判定所述步进电机转速过大。
83.可选地，上述步进电机的脉冲频率调节装置还包括：
84.发送模块，用于当判定所述步进电机发生堵转或判定所述步进电机转速过大时，向所述电机驱动芯片发送停止驱动指令，以使所述步进电机停止运转。
85.本技术实施例提供的步进电机的脉冲频率调节装置，通过采用霍尔传感器检测步进电机转速的方式，能够有效避免电磁干扰造成的信号采样误差，提高了检测准确性，从而提高了步进电机脉冲频率的调节精度。
86.本公开实施例中还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1中所述的步进电机的脉冲频率调节方法的步骤。
87.本公开实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1中所述的步进电机的脉冲频率调节方法的步骤。
88.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
89.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
90.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
91.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种步进电机的脉冲频率调节方法，其特征在于，应用于步进电机的脉冲频率调节系统，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，所述方法包括：当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转；当所述步进电机处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间；根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机的脉冲频率。2.根据权利要求1所述的步进电机的脉冲频率调节方法，其特征在于，所述向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转，包括：向所述电机驱动芯片发送脉冲频率固定的目标控制指令，以驱动所述步进电机进行匀速运转。3.根据权利要求1所述的步进电机的脉冲频率调节方法，其特征在于，所述步进电机的脉冲频率调节系统还包括mcu微控制单元，所述采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，包括：通过所述mcu微控制单元实时采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号。4.根据权利要求1所述的步进电机的脉冲频率调节方法，其特征在于，所述根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，包括：采集所述步进电机在产生相邻两个所述电信号时所转过的角位移；计算所述角位移与对应的相邻两个所述电信号之间的时间间隔的商值，将所述商值确定为所述步进电机的运转速度。5.根据权利要求1所述的步进电机的脉冲频率调节方法，其特征在于，所述确定所述步进电机的运转速度之后，还包括：判断所述步进电机的运转速度是否为零；当所述步进电机的运转速度为零时，判定所述步进电机发生堵转。6.根据权利要求5所述的步进电机的脉冲频率调节方法，其特征在于，所述确定所述步进电机的运转速度之后，还包括：判断所述步进电机的运转速度是否超过转速阈值；当所述步进电机的运转速度超过所述转速阈值时，判定所述步进电机转速过大。7.根据权利要求6所述的步进电机的脉冲频率调节方法，其特征在于，所述方法还包括：当判定所述步进电机发生堵转或判定所述步进电机转速过大时，向所述电机驱动芯片发送停止驱动指令，以使所述步进电机停止运转。8.一种步进电机的脉冲频率调节装置，其特征在于，应用于步进电机的脉冲频率调节系统，所述步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，所述装置包括：驱动模块，用于当所述步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动所述步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动所述步进电机进行运转；
采集模块，用于当所述步进电机处于运转状态时，采集各所述霍尔传感器输出的若干电信号，并记录各所述电信号产生的时间；调节模块，用于根据相邻两个所述电信号之间的时间间隔，确定所述步进电机的运转速度，并根据所述运转速度动态调节所述步进电机的脉冲频率。9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的步进电机的脉冲频率调节方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的步进电机的脉冲频率调节方法的步骤。

技术总结
本发明涉及电机控制技术领域，公开了一种步进电机的脉冲频率调节方法、装置、设备及存储介质。该方法应用于步进电机的脉冲频率调节系统，步进电机的脉冲频率调节系统包括电机驱动芯片、步进电机与若干霍尔传感器，包括：当步进电机的脉冲频率调节系统上电时，向驱动步进电机的电机驱动芯片发送目标控制指令，以驱动步进电机进行运转；当步进电机处于运转状态时，采集各霍尔传感器输出的若干电信号，记录各电信号产生的时间；根据相邻两个电信号之间的时间间隔，确定步进电机的运转速度，根据运转速度动态调节步进电机的脉冲频率。通过采用霍尔传感器检测的方式，能够有效避免电磁干扰造成的信号采样误差，从而提高了步进电机脉冲频率的调节精度。频率的调节精度。频率的调节精度。


技术研发人员：邓武雄 袁超弘 陈超
受保护的技术使用者：湖南比扬医疗科技有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/9/16