饋液器降噪裝置及其使用方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種饋液器降噪裝置及其使用方法，該降噪裝置包括旋轉角度信號產生模塊、(信號)檢測模塊、(信號)處理模塊和反饋實施模塊。本發明專利技術中降噪方法為通過采用磁場角度傳感器(5)檢測步進電機(1)的轉軸(2)上磁性材料(3)產生的磁場(4)方向，并將相關信號傳遞給單片機，經單片機計算得到轉軸(2)的旋轉角度和轉速，同時發送反饋信號至驅動芯片，進而通過調節驅動芯片電流大小控制轉軸(2)的旋轉角度，以降低步進電機噪聲。本發明專利技術提供的降噪裝置及方法，實現了步進電機的自動降噪，且大幅減小了步進電機失步的可能性，節約了生產成本。

Noise reducing device for liquid feeder and its using method

The invention discloses a liquid feeding device noise reduction device and a method for using the same. The noise reduction device comprises a rotation angle signal generation module, a signal detection module, a signal processing module and a feedback module. Noise reduction method of the invention is by using magnetic angle sensor (5) detects the stepper motor (1) of the shaft (2) on the magnetic material (3) magnetic field generated by the (4) direction, and the related signal transmission to the microcontroller, the microcontroller to calculate the shaft (2) of the rotation angle and speed, at the same time to send the feedback signal to the driving chip, and then by adjusting the drive current control chip shaft (2) of the rotation angle of the stepper motor to reduce noise. The noise reduction device and the method provided by the invention can realize the automatic noise reduction of the step motor, and greatly reduce the possibility that the step motor is out of step, and the production cost is saved.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物、化學實驗中使用的實驗設備的開發與改進，特別涉及一種全自動滴定設備中饋液器降噪裝置及其使用方法。
技術介紹
饋液器是自動滴定裝置中的一部分，又可以叫做電動滴定管，是在全自動滴定裝置中完成微量滴定功能的實驗裝置。饋液器主要包括閥門和滴定容器。其中，閥門用于控制滴定容器內滴定溶液的進出方向，一般由直流電機與相應的機械結構構成。滴定容器是完成微量滴定功能的部分，使用注射器相似結構，一般使用步進電機與機械絲杠結構推動滴定容器，完成微量滴定功能。可知，饋液器的主要驅動部分使用電機結構，因此，饋液器中產生的噪聲主要是由這些電機引起的，其中步進電機是饋液器噪聲的主要來源。步進電機是在各種領域上常用的一種直流電機，該電機的主要特點是使用脈沖波驅動，其中，脈沖信號中的脈沖個數對應旋轉的角度，信號頻率對應旋轉的速度。每一單個脈沖對應的角度叫做步角，其角度取決于電機參數。步進電機的優點是驅動過程中的精度較高、誤差不積累、可靠性強等，主要缺點是驅動過程中產生的噪聲與振動比較大，容易產生共振現象。因此，亟需一種穩定、有效的降噪裝置及降噪方法用于控制饋液器中步進電機的噪聲與振動。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術人進行了銳意研究，在細分驅動技術的基礎上，通過使用磁場角度傳感器測量步進電機轉軸旋轉角度的方法實現電流大小的動態調整，從而減小步進電機和饋液器的驅動噪聲及振動，大幅減小了步進電機失步的可能性，從而完成了本專利技術。本專利技術的目的在于提供以下方面：(1)一種步進電機降噪裝置，包括旋轉角度信號產生模塊、檢測模塊或信號檢測模塊、處理模塊或信號處理模塊和反饋實施模塊。(2)根據上述(1)所述的降噪裝置，其中，所述旋轉角度信號產生模塊固定在步進電機1的轉軸2上，用于產生可變磁場或磁場4，該磁場可被檢測模塊所檢測，所述步進電機優選在驅動芯片作用下(例如通過控制A相和/或B相電流)運轉。(3)根據上述(1)或(2)所述的降噪裝置，其中，所述檢測模塊包括磁場角度傳感器5，其固定位置與所述旋轉角度信號產生模塊相對。(4)根據上述(1)至(3)之一所述的降噪裝置，其中，所述信號處理模塊包括單片機，用于接收總控制器和檢測模塊的信號，并計算轉軸2旋轉角度和轉速，以及發出反饋信號，例如向驅動芯片發送CLK、DIR、VREF等信號，所述總控制器為包括步進電機及降噪裝置的整個機電系統的控制部分。(5)一種步進電機的降噪方法，優選采用上述(1)至(4)之一所述的降噪裝置進行降噪，包括以下步驟：1)旋轉角度信號產生模塊(優選磁性材料)在步進電機1的轉軸2上產生旋轉角度信號；2)信號檢測模塊(包括磁場角度傳感器5)檢測旋轉角度信號，并轉化為相關信號傳送給信號處理模塊；3)信號處理模塊(包括單片機)接收相關信號并進行計算，獲得旋轉角度和轉速后，發出反饋信號；4)根據反饋信號，反饋實施模塊調整轉軸2的旋轉角度和轉速。(6)根據上述(5)所述的降噪方法，其中，步驟1)中，在步進電機(1)的轉軸(2)上設置磁性材料，用于產生旋轉角度信號(磁場4)，其中，所述磁性材料3優選磁鐵，更優選永磁鐵。(7)根據上述(5)或(6)所述的降噪方法，其中，步驟2)中，通過正對磁性材料3的磁場角度傳感器5檢測轉軸2旋轉角度信號。(8)根據上述(5)至(7)之一所述的降噪方法，其中，步驟3)中單片機還用于判斷轉軸2的旋轉角度和轉速是否達到要求，其中，判斷的內容包括：1)判斷測量角度與理論角度是否相符；2)判讀轉速是否達到限定值。(9)根據上述(5)至(8)之一所述的降噪方法，其中，步驟4)中，通過調節驅動芯片電流大小控制轉軸2的旋轉角度，和/或通過調整驅動信號頻率高低控制轉軸2的轉速。(10)根據上述(1)至(4)之一所述的降噪裝置的用途，用于降低檢測儀器中饋液器的噪聲。根據本專利技術提供的降噪裝置及降噪方法，具有以下有益效果：(1)本專利技術降噪裝置集旋轉角度信號產生模塊、檢測模塊、處理模塊和反饋實施模塊于一體，通過檢測-反饋自動化機制實現了步進電機的自動降噪，降低了機械共振對儀器的損害風險；(2)在細分驅動的基礎上對步進電機轉軸的旋轉角度進行測定和矯正，提高了實驗儀器的檢測準確性；(3)根據本專利技術提供的降噪裝置及方法，可達到靜音驅動，減少了振動引起的各種干擾，實現了檢測環境的穩定性。附圖說明圖1示出慣性引起的衰減震蕩；圖2示出兩相步進電機的驅動信號；圖3示出應用細分驅動技術時的兩相電流波形；圖4示出一種優選實施方式中基于角度測量的降噪控制系統；圖5示出一種優選實施方式中角度測量部件結構；圖6示出一種優選實施方式中降噪方法控制流程圖。附圖標號說明：1-步進電機；2-轉軸；3-磁性材料；4-磁場；5-磁場角度傳感器。具體實施方式下面通過對本專利技術進行詳細說明，本專利技術的特點和優點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。步進電機容易產生噪聲和共振，其原因主要有兩種，主要原因是完成單步運行過程后旋轉角度上產生的衰減震蕩。在步進電機驅動過程中，當單個脈沖傳輸到步進電機時，步進電機繞組上發生一次切向過程，從而繞組與轉子之間的平衡點發生變化，則轉子跟著平衡點進行旋轉。但是由于轉子到了平衡點時，轉子上的負載與轉子本身的慣性影響發生衰減性震蕩，如圖1所示，這是步進電機產生噪聲與振動的主要原因。還有一種原因是驅動信號的特點引起的噪聲。步進電機的驅動信號是脈沖信號，比如兩相步進電機的各相驅動信號為如圖2所示，對各相驅動信號使用傅立葉級數，可表示為如下：ua=4UπΣk=0∞12k+1sin((2k+1)ωt)]]>ub=4UπΣk=0∞12k+1cos((2k+1)ωt)]]>由此可知，在驅動信號中存在高次諧波分量，而各個分量產生相應的噪聲。為了減少步進電機驅動噪聲，可采用細分驅動技術。細分驅動技術的基本原理是，在原有的驅動信號中將單個脈沖信號細分為多個脈沖，以及減少單個脈沖對應的步角，同時在繞組上形成一種正弦相似的電流波形。基于此方法，能夠減少原來單步驅動完成后產生的衰減震蕩，同時可以減少驅動信號中高次諧波的影響。如圖3所示，為兩相步進電中應用細分驅動技術時的各相電流波形。在步進電機驅動芯片中設定細分驅動功能，為了使用芯片自帶的細分功能，直接設定細分數與最大電流值即可，其中，該電流值越小則噪聲越小，但是，電流值過小會有發生失步現象的隱患。本專利技術的目的是提供一種降噪裝置，在降低步進電機噪聲的同時減小發生失步現象的可能性。所述降噪裝置包括旋轉角度信號產生模塊、檢測模塊或信號檢測模塊、處理模塊或信號處理模塊，和反饋實施模塊，通過檢測-反饋自動化機制實現了步進電機的自動降噪，從而降低機械共振對儀器的損害風險。本專利技術中，旋轉角度信號產生模塊固定在步進電機1的轉軸2上，所述旋轉角度信號產生模塊包括磁性材料3，隨著步進電機1轉軸2的旋轉產生方向可變的磁場或磁場4，該磁場4可被檢測模塊所檢測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種步進電機降噪裝置，包括旋轉角度信號產生模塊、檢測模塊或信號檢測模塊、處理模塊或信號處理模塊和反饋實施模塊。

【技術特征摘要】
1.一種步進電機降噪裝置，包括旋轉角度信號產生模塊、檢測模塊或信號檢測模塊、處理模塊或信號處理模塊和反饋實施模塊。2.根據權利要求1所述的降噪裝置，其特征在于，所述旋轉角度信號產生模塊固定在步進電機(1)的轉軸(2)上，用于產生可變磁場或磁場(4)，該磁場可被檢測模塊所檢測，所述步進電機優選在驅動芯片作用下(例如通過控制A相和/或B相電流)運轉。3.根據權利要求1或2所述的降噪裝置，其特征在于，所述檢測模塊包括磁場角度傳感器(5)，其固定位置與所述旋轉角度信號產生模塊相對。4.根據權利要求1至3之一所述的降噪裝置，其特征在于，所述處理模塊包括單片機，用于接收總控制器和檢測模塊的信號，并計算轉軸(2)旋轉角度和轉速，以及發出反饋信號，例如向驅動芯片發送CLK、DIR、VREF等信號。5.一種步進電機的降噪方法，優選采用權利要求1至4之一所述的降噪裝置進行降噪，其特征在于，包括以下步驟：1)在步進電機(1)的轉軸(2)上產生旋轉角度信號；2)檢測旋...

【專利技術屬性】
技術研發人員：卓晴，夏吉安，王福洋，
申請(專利權)人：北京先驅威鋒技術開發公司，
類型：發明
國別省市：北京;11