CN101040429B - 用于通过计算电流脉冲来控制直流电机的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种系统包含在向电机(120)输送电流时产生运动的电机(120)和与电机(120)耦接用于接收表示输送到电机(120)电流的电机电流信号的电机控制器(145)。电机控制器(145)装有用于把电机电流信号转换到抽样电机电流信号的模/数转换器(205)。电机控制器(145)可操作于检测在抽样电机电流信号中的脉冲，计算所检测的脉冲而产生第一脉冲计数，而且确定用于电机(120)以第一脉冲计数为基础的运转参数。电机控制器(145)可以进一步操作于检测在停止电机时所产生的电机电流信号而产生第二脉冲计数。用于电机(120)的运转参数可以是以第一和第二脉冲计数作为基础的。

Description

用于通过计算电流脉冲来控制直流电机的方法和设备

技术领域

本发明一般地涉及直流电机控制的领域，更详细地涉及用于通过计算电流脉冲来控制直流电机的方法和设备。 

背景技术

直流(DC)电机广泛用来在各种各样产品中产生运动。要求精确控制运动的一些产品包含根据所要求的运动量(电机转动)激励电机一个周期时间的控制电路。一些简易的时基技术方法引起在运动量上的很大偏差。象摩擦、电池电压、负载等等之类的各种因素可以自始至终改变而且影响在给定时间内发生的移动量。因此，可以通过把转速计、轴角编码器、位置传感器或诸如此类安装到电机轴、齿轮轴或直线滑板上来产生反馈信号。控制电路可以用反馈信号来为所希望的运动量而调整电机的运行时间。 

要求运动控制的直流电机的一种示范性应用是纸巾分送系统。由于公共厕所的原因，因些许多盥洗室设备采用用于抽水冲洗厕所、分送水、分送肥皂和/或分送纸巾的非手动装置。非手动系统减少细菌会在使用者之间转移的可能性。一种典型的非手动纸巾分送器是一种装有近贴式传感器启动直流电机的电池操作单元。近贴式传感器每一次启动，电机控制器就控制直流电机发送预定量的纸(例如12英寸)。在所分送的纸量上的偏差能够增加材料成本。例如，如果分送太少的纸，则使用者可能倾向于多于一次地启动分送器，因而增大纸的使用率。如果不准确地控制分送器而且分送太多的纸，则材料成分再次增加。 

一种用于为控制直流电机而产生信号的大家知道的技术涉及计算明显在电机电流中的脉冲。直流电机具有固定数目的磁场线圈架。电  机的转动引起每旋转一次的固定数目电机电流脉冲。因此，脉冲数可以用来计算电机转动次数，而电机转动次数可以根据电机和负载之间机械联动的齿轮传动比来换算到用于安装在电机上的负载的移动量。 

脉冲计数技术的一个局限性在于当没有使电机/负载满负载时在计算脉冲上的困难。在电机的起动循环期间，电机电流处于其最大幅度状态；而且能够比较容易检测电机脉冲。当电机/负载达到稳态速度时，电流随着由于电极/负载的惯性引起电机所要求的转动力下降而降低。在较低的电机电流时，因为脉冲幅度较小所以脉冲较难识别。因为忽略了一些脉冲而所以降低了电机控制器的有效性。增大对系统的摩擦负载以抬高电机电流可能不是一个有效解决方法，因为摩擦负载增大对电机的负载而引起较高功率消耗，在用电池给电机供电的一些应用中可能是一个相当大的系数。 

脉冲计数技术的另一个局限性在于电机脉冲在关断电机以后不一定总是能检测的。例如，许多控制电路使用场效应晶体管来接通和关断电机。当电机是正运转着时为了计算脉冲，可以监测流过晶体管的电流。然而，只要关断电机，晶体管便断开电机而且不可能再监测脉冲。在提供制动器或者系统摩擦特征是成电机负载比较快停止的情况下，减少了电机/负载的惯性运动时间，而且在电机/负载停止以后电机/负载的附加移动不可能是相当大的。然而，在惯性运动时间相当长的情况下，电流脉冲提供的反馈是不适用的，而且附加的移动可能妨碍到电机控制器的有效性。系统添加制动器，减少了惯性运动时间而增加了驱动系统的成本。 

因此，控制直流电机的技术是需要使用脉冲计数技术来计算出低的电机电流和/或电机惯性运动时间间隔。本发明针对克服，或者至少降低以上所陈述的一些问题中的一个或更多问题的影响。 

发明内容

本发明人考虑使用软件控制型微控制器可以实现脉冲计数系统，而软件控制型微控制器应用数字信号技术来计算脉冲。数字脉冲计数  系统可以配置成计算出在低电机电流周期和/或惯性运动周期期间出现的脉冲。 

本发明的一个方面，反映在包含用于向电机输送电流时产生运动的电机和与电机耦接用于接收表示输送到电机电流的电机电流信号的电机控制器的系统。电机控制器装有用于把电机电流信号转换到抽样电机电流信号的模/数转换器。电机控制器可操作于检测在抽样电机电流信号中的脉冲、计算所检测的脉冲而产生第一脉冲计数和根据第一脉冲计数确定用于电机的运转参数。 

本发明的另一个方面，反映在用于控制电机的方法。方法包含计算在启动电机时所产生的电机电流信号中的第一多个脉冲而产生第一脉冲计数。计算在停止电机时所产生的电机电流信号中的第二多个脉冲而产生第二脉冲计数。根据第一和第二脉冲计数来确定用于电机的运转参数。 

根据下面的说明书，结合附图，本发明的其他一些目的、优点和特点将显而易见。 

附图说明

可以通过参阅下面结合附图的描述来理解本发明，其中同样的标号表示同样元件，其中： 

图1是根据本发明一个实施例的纸巾分送器的简图； 

图2是根据本发明、可以在图1的分送器中使用的电机控制器的简化框图； 

图3A、3B和3C是举例说明在不同的电机运转时间间隔期间电机电流的曲线圈； 

图4A和4B是电机控制器为控制图1中的电机而执行总逻辑的简化流程图； 

图5A和5B是电机控制器为控制电机而根据以在电机正运转着时脉冲计数为基础的第一实施方式来执行逻辑的简化流程图； 

图6A和6B是电机控制器为控制电机而根据以在电机正运转着时  脉冲计数和在停止电机以后电机惯性运动时脉冲计数为基础的第二实施方式来执行逻辑的简化流程图；以及 

图7A、7B和7C是电机控器为控制电机而根据以电机正运转着时的脉冲计数、在停止电机以后电机惯性运动时的脉冲计数和在低电机电流周期期间所计算的脉冲计数为基础的第三实施方式来执行逻辑的简化流程图。 

虽然本发明容许有各种各样变更和替换形式，但是用附图中的实施例表示了一些具体实施方式并且在本文中详细描述。然而应当理解，在本文中一些具体实施方式的并不意欲把本发明局限于所公开的特殊方式，而是相反，本发明意在覆盖所有属于如附加权利要求书所限定的本发明精神和范围的变更物、同等物和替换物。 

具体实施方式

虽然能够以若干种不同方式中的任何一种方式实施本发明，但是本发明在此是在将把本公开内容认为是陈述本发明示例而并不意欲把本发明局限于所举例说明的具体实施例内的条件下描述的。对本发明来说，认为在本申请书中没有什么是临界的或者本质的，除非明确表示为是“临界的”或者“本质的”。 

参阅图1，提供根据本发明一个实施例的纸巾发送器100的简化图。纸巾发送器100包含支撑在机壳110内的纸料卷105。纸通过辊子115。直流电机装有在机械上通过齿轮130或者一些其他类型联动装置与一些辊子中至少一个辊子115连动的传动轴125。通过在机壳110内的狭缝135发送纸。狭缝135一条边缘140含有锯齿表面，以便在使用者抓住伸出超过狭缝的纸时切断纸。电机控制器145从近贴式传感器150接收输入而且控制电机每次启动分送大约12英寸的纸。电池155是为象电机120、电机控制器145和近贴式传感器150之类电力部件而提供的。在图1中用图说明的纸巾分送器中部件配置仅仅是示范性的，而且并不意味着代表真正实际的实施过程。虽然在图1的纸巾分送器的情况下描述本发明，但是其应用不受此限制。电机控  制器145实施的电机控制技术可以应用于种类繁多的电机用途。 

现在转到图2，提供电机控制器145简化方框图。电机控制器145包含用执行下面更详细描述的功能的软件指令来编程的微控制器200。微控制器200包含数字化测量电机电流的集成化模拟到数字(A/D)转换器205。微控制器200利用A/D转换器采集的数据来检测在电机电流(Im)中的脉冲而因此控制电机102。适用于执行在此所描述的一些功能的一种示范性微控制器是由Texas Instruments，Incof Dalls，Texas大批提供的型号MSP430F1122IPW。如以下更详细所描述的那样，微控制器200可以配置成实施不同的脉冲计数技术，取决于其使用的系统(例如纸巾分送器100)特有的特征。 

电机控制器包含场效应晶体管210，场效应晶体管210与用于启动电机120的微控制器200中的启动输出终端215连接。为保证在微控制器200复位以后在使I/O端口初始化以前启动晶体管210而提供电阻器220。电阻器225限制可能在晶体管210在其启动时的输入端上出现的短暂振荡。在电机200终端之间耦接电容器230以减少在电机120内的电刷噪声(换向器开关噪声)引起的射频辐射。在电机终端之间还设置二极管235，以抑制在关断电机120时会出现的尖峰脉冲。 

为在通过晶体管210来启动电机120时产生与电机电流成正比的电压而提供第一电流读出电阻器240。第二电阻器245给晶体管210设旁路而且在关断电机时产生与电机电流成正比的电压，并且由晶体管210隔离第一电流读出电阻240。设置对电机电流输入信号起低通抗混淆滤波器作用的电阻器245、250和电容器255。 

现在参阅图3A、3B和3C，提供举例说明在不同的电机运转时间间隔期间电机电流的曲线图。图3A举例说明电机运转循环，图3B表示在运转循环起动部分期间电机电流的展开图，而图3C表示在停止电机120以后电机电流的展开图。在图3A、3B和3C中的数据代表在循环范围内用计数表示的A/D转换器205输出。在本例证性实施例中，每个计数代表大约10ma。然而，A/D转换器205的计数和电机  120中电流大小可以变化，取决于特定的实施过程。 

运转循环包含“电机接通”时间间隔300和“电机关断”时间间隔305。在时间间隔300上电机的起动部分期间，显然，电机电流非常高而脉冲是容易辨别得出的。在本例证性实施例中，电机控制器145通过信号312代表所测量的电机电流与信号313代表的参考电流(Im_REFERENCN)(图3B中所表示的两者)作比较来测量脉冲。检测在所测量的电机电流Im，降低到参考电流Im_REFERENCN以下、一个预定阈值(例如2个计数或2ma)时如信号314所代表的脉冲。 

如在图3A中所见的那样，当电机120达到稳定状态时，电机电流下降，而脉冲幅度也减小，如低脉冲信号时间间隔315所示。在图3B中，显然，电机电流脉冲底部峰值达到参考电流，使得差值可以小于阈值。图3B举例说明在电机电流失效而充分降低到参考电流以下的场合下未看到的脉冲316。 

如下面更详细描述的那样，电机控制器145可以检测低脉冲信号时间间隔315而且应用脉冲逼近方法来计算在时间间隔期间出现的脉冲。为了实现逼近，电机控制器145测量在电机关断以后立即出现的一些脉冲的脉冲重复频率，如图3A和3C中的速度脉冲320所示。用所测量的脉冲重复频率来逼近在低脉冲信号时间间隔315期间出现的脉冲数目。 

重新转到图3A，在电机关闭时间间隔305期间，电机/负载作惯性运动直到摩擦负载使其停下来为止。在使电机120不能运转以后，A/D输出向上漂移到6V电源电压(例如大约900次计数)。 

图3A、3B和3C所表示的电机循环描绘具有在稳态速度时比较轻的负载和相当长的惯性运动周期(没有制动)的电机。这种循环对于图1的纸巾分送器100来说是具有代表性的。纸卷105具有相当大的惯量，以致卷105一处于运动就引起较低电机电流。并且，由于成本原因，纸巾分送器100没有装备制动装置，因此造成相当长的惯性运动周期。在其他一些应用中，在对电机充分加载的场合下，电机电  流不会明显下降而且不会造成低脉冲信号时间间隔315。并且，如果电机120包含制动装置，则在可能出现最低程度的惯性运动时，电机关闭时间间隔305的长度显著减小。 

现在详细地描述电机控制器145在其各不相同的实施例中的操作。图4A和4B表示应用于各个实施例的电机控制器145的总逻辑。当使微控制200复位时进入方框400。I/O引线配置在方框402内，而在方框404内使A/D转换器205初始化以产生周期性的A/D中断(例如每次200微秒)。在方框406中使CONTROL_STATE变量初始化到READY状态.如果CONTROL_STATE在方框408中不是READY或者在方框410中不是MOTOR_ON，则形成回路返回到回路标志L.如果CONTROL_STATE在方框408中是READY，则电机控制器145转移到待用标志R，而且如果在方框410中CONTROL_STATE是MOTOR_ON，则电机控制器145转移到在标志M上的电机。下面更详细讨论在标志R和M时的后续逻辑取决于具体的实施例。 

接着的A/D中断(根据在方框404中初始化的时间间隔)进入方框412。在方框414中逐渐增大TIME变量(例如滚动式计数器)。在方框416中如果参考电流Im_REFERENCE和电机电流Im之差小于2个计数(例如在所举例说明的实施例中大致20ma)，则检测脉冲。当然，可以使用其他一些检测阈值或公式，取决于所采用系统的特定特征。在方框416中检测脉冲以后，在方框418中把PULSE_LEVEL变量置位于1。如果在方框420中PREVIOUS_LEVEL变量等于0，表示这是电流脉冲的第一次检测，则在方框422中逐渐增大MOTOR_PULSES变量而且在方框424中把TIME_OF_PULSE调整到电流TIME。在方框426中把PREVIOUS PULSE变量调整到PULSE_LEVEL，而且在方框428中用低通滤波器公式Im_REFERNCE＝(Im_REFERENCE*15+Im)/16来计算用于下一步逐步逼近法的Im_REFERENCE值。当然，可以用象别的一些求平均值公式之类其他公式来产生用于下一步逐步逼近法的Im_REFERNCE。在方框430中微控制器200从A/D中断返回。 

应该把A/D转换器205的中断频率调整成给定脉冲间隔大批中断(即为了避免看不到的脉冲)。如果在方框420中PREVIOUS_LEVEL等于1、表示已经检测了电流脉冲，则电机微控制器145转移到方框426而且如以上所述继续实行中断。 

如果在方框416中没有检测出脉冲，则在方框432中电机微控制器145确定在Im_REFERNCE和Im之间差(即表示在向下尖峰脉冲和脉冲尾部后面回升到参考电流上面的电机电流)是否小于0。如果在方框432中检测脉冲尾部，则把PULSE_LEVEL调回到0，而且电机控制器145在方框426中继续实行中断。 

在图5A和5B所详细说明的第一实施例中，把电机控制器145配置成控制电机120而没有显著的惯性运动周期。因此，只有在电机在图3A中的时间间隔300期间对电机脉冲计数。图5A表示电机控制器145在标志R上在图4A的READY状态下执行的逻辑，而图5B表示在标志M上在MOTOR_ON状态下执行的逻辑。 

在方框500中，电机控制器145检测由图1的近贴式传感器150提供表示希望纸巾分送器100启动的控制信号的转换。如果检测出没有控制信号，则电机控制器145转移回到回路标志L。在检测控制信号以后，在方框502中CONTROL_STATE改变到MOTOR_ON。在方框504中，  使MOTOR_PULSES、PULSE_LEVEL和PREVIOUS_LEVEL变量初始化到零，而且使Im_REFERNCE变量初始化到250。用于Im_REFERNCE的初始化值可以改变，取决于具体实施过程。在方框506中把图2的电机启动输出终端215设定在逻辑高状态以启动晶体管210和开动电机120。然后电机控制器145转移回到回路标志L。 

在下一迭代中，CONTROL_STATE将是在图4的方框410中的MOTOR_ON，而电机控制器145转移到在图5B所说明的标志M上的电机。在方框508中，电机控制器145确定是否MOTOR_PULSES的数目等于所要求的脉冲数目(即电机循环是完整的)。如果没有计算出所要求的脉冲数，则电机控器145转移回到回路标志L而且电机120  继续运转。如果计算出所要求的脉冲数目，则在方框510中把CONTROL_STATE调整回到READY而且在方框512中通过重新确立在启动输出终端215上关断晶体管210的信号来关断电机。然后电机控制器145返回到在图4A中的回路标志L，等待另一次启动。 

在图6A和6B所详细说明的第二实施例中，配置电机控制器145，把电机120调节成具有相当大的惯性运动周期。因此，在图3A的电机运行的时间间隔300期间和在电机关闭而电机正在惯性运动的时间间隔305期间对电机脉冲计数。图6A表示在标志M上在图4A的READY状态下电机控制器145执行的逻辑而图6B表示的标志M上在MOTOR_ON状态下执行的逻辑。 

在方框600中，电机控制器145检测由图1的近贴式传感器150提供表示希望纸巾分送器100启动的控制信号的转换。如果检测出没有控制信号，则电机控制器145转移回到回路标志L。在检测出控制信号以后，在方框602中CONTROL_STATE改变到MOTOR_ON。在方框604中，使MOTOR_PULSES、PULSE_LEVEL和PREVIOUS_LEVEL变量初始化到零，而使Im_REFERENCE变量初始化到250。用于Im_REFERNCE的初始化值可以改变，取决于具体实施过程。在方框606中把OFF变量调整到RUN_PULSES变量的电流值。大体上OFF变量表示在关断电机之前电机在时间间隔300期间电机控制器145计算的脉冲数目。RUN_PULSES变量是从以前的逐步逼近法中设定的反馈变量，当在逻辑流程中后者变得明显时是根据在电机关闭时间间隔305期间计算的总脉冲数来调节的。把图2的电机启动输出终端215调整在方框608中的逻辑高状态上以启动晶体管210和开动电机120。然后电机控制器转移回到回路标志L。 

在下一迭代中，CONTROL_STATE将是在图4A的方框410中的MOTOR_ON，而且电机控制器145转移到图6B所描绘的标志M上的电机。在方框610中，电机控制器145确定电机是否接通。如果电机是接通的，则在方框612中电机控制器145就确定所计算的MOTOR_PULSES是否等于OFF变量值(即在方框606中初始化的  OFF变量值)。如果没有计算所要求的脉冲数目，则电机控制器145转移回到回路标志L而且电机120继续运转。如果计算了在电机在图3A的时间间隔300期间所要求的脉冲数目，则在方框614中通过重新确立在启动输出终端251上关断晶体管210的信号来关断电机。在方框616中把OFF_TIME变量调整到TIME计数器的电流值，而然后电机控制器145返回到在图4A上的回路标志L。 

在下一迭代中，CONTROL_STATE仍然是MOTOR_ON，但是在方框610中电机是关断的。在方框618中，电机控制器145通过从电流TIME减去OFF_TIME来确定电机具有惯性运动的时间，而且把这个时间与Coast_Time变量比较。Coast_Time变量是一个预定的常数，设定这个常数取决于电机的期望惯性运动时间，正如在图3A中电机关闭时间间隔305期间所举例说明的那样。 

如果在方框618中已达到预定惯性运动时间，则CONTROL_STATE返回到在方框620中的READY。在方框622中通过从总的MOTOR_PULSES减去OFF变量的数值来计算COAST_PULSES的数目。在方框624中，通过从COAST_PULSES的数目减去总的Required Pulses数目(即预定常数)来更新用于RUN_PULSES的数目。因此，如果电机120的惯性运动特征在时间范围内变化，则把在电机在时间间隔300期间计算的脉冲数调节均衡，以使总脉冲数目保持接近Required Pulses常数。电机控制器145转移回到图4A中的回路标志L，等待另一次启动。 

在图7A、7B和7C所详细说明的第三实施例中，配制电机控制器145，把电机120调节成具有相当大的惯性运动周期和电流下降到难以检测脉冲程度的周期(例如在稳定状态下)。因此，在电机在图3A的时间间隔300中的至少一部分期间和在电机关闭时间间隔305而电机正惯性运动着期间计算电机脉冲。为确定用于紧接以前的低脉冲信号时间间隔315的电机脉冲重复频率而计算速度脉冲320以逼近其中出现的脉冲。图7A表示电机控制器145在图4A的READY状态下在标志R上执行的逻辑，而图7B和7C表示在MOTOR_ON状态  下在标志M上执行的逻辑。 

在方框700中，电机控制器145检测由图1的近贴式传感器150提供表示希望纸巾分送器100启动的控制信号的转换。如果检测出没有控制信号，则电机控制器145转换回到回路标记L。在检测出控制信号以后，在方框702中CONTROL_STATE改变到MOTOR_ON。在方框704中，使MOTOR_PULSES、PULSE_LEVEL和PREVIOUS_LEVEL变量初始化到零，而使Im_REFERNCE变量初始化到250。用于Im_REFERNCE的初始化值可以改变，取决于具体实施过程。在方框706中，把STOR_TIME变量调整到ON_TIME变量的电流值，把TIME计数器置位于零，而且把START_PULSES变量调整到0。STOP_TIME变量表示在电机在图3A的时间间隔300中包含的时间。如以下所详细说明的那样，在采集有关惯性运动脉冲数目和在低脉冲信号时间间隔315期间出现的脉冲的反馈时调节STOP_TIME。在微控制器复位期间可以根据具体执行过程的期望特征来设定STOP_TIME变量的初始值(在任何一步逐步逼近法之前)。把图2中的电机启动输出终端215设定在方框708中的逻辑高状态下以启动晶体管210和开动电机120。然后电机控制器145转移回到回路标志L。 

在下一迭代中，CONTROL_STATE将是在图4A的方框410中的MOTOR_ON，而电机控制器145转移到图7B所描绘的标志M上的电机。在方框710中，电机控制器145确定电机是否接通。如果电机是接通的，则电机控制器145确定是否START_PULSES等于其在方框712中零的初始化值(即没有检测低脉冲信号时间间隔)。如果START_PULSES值在方框712中为零，则在方框714中Im_REFERNCE值与Required Level阈值(例如在所举例说明的实施例中67个计数或0.67amp)比较。如果Im_REFERNCE值小于阈值，则在方框716中电机控制器145把STAR_PULSES变量调整到所计算的MOTOR_PULSES的数目而且把START_TIME调整到电流TIME。 

在完成或是方框712或是方框716 以后，在方框718中电机控制器145确定是否STOP_TIME等于电流TIME。如果没有达到STOP_TIME，则电机控制器145返回到回路标志L。如果达到STOP_TIME，则在方框720中把ON_PULSES调整到所计算的MOTOR_PULSES总数目而且在方框722中通过重新确立在启动输出终端215上关断晶体管210的信号来关断电机。 

向后返回到方框710，如果电机是关断的(即正在惯性运动)，则电机控制器145转移到图7C所示的标志M1。在关断电机以后，电机控制器145计算在图3A中接近电机在低脉冲信号时间间隔315期间速度的速度脉冲320。在方框724中，把电流TIME与关断电机的STOP_TIME加上关断电机以后用于计算脉冲的预定时间间隔的Speed Time作比较。如果Stop Time已过去，则在方框726中通过从总MOTOR_PULSES数目减去ON_PULSES来计算SPEED_COUNT，并且通过从最后脉冲的时间、TIME_OF_PULSE、减去STOP_TIME来计算SPEE_TIME。 

在不是完成方框724就是完成方框726以后，电机控制器145通过电流TIME与STOP_TIME加上预定Coast Time比较来确定在方框728中是否惯性运动时间已经过去。如果惯性运动时间没有过去，则电机控制器145返回到回路标志L。如果惯性运动时间已经过去，则在方框730中使CONTROL_STATE返回到READY。在方框732中通过从总MOTOR_PULSES减去ON_PULSES来确定COAST_PULSES的数目。电机控制器145确定在方框734中确定是否没有STAPT_PULSES。如果START_PULSES仍等于其初始化为零的数值，则始终进入低脉冲信号时间间隔315，而且电机控制器145能够计算在电机在时间间隔300期间所有的脉冲。如果START_PULSES等于零，则电机控制器145在方框736中根据所计算的速度和所计数的电机脉冲，采用公式TIM_ADJUST＝(RequiredPulses-MOTOR_PULSES)*(SPEED_TIME/SPEED_COUNT)来确定时间调整因子。Required Pulses和所计数的MOTOR_PULSES之  差表示脉冲误差。用通过对速度脉冲320计数所确定的脉冲重复频率的倒数乘脉冲误差得出时间调整。如果太多脉冲被计数，则时间调整因子将是负的，而且会减少电机的ON_TIME。同样，如果太少的脉冲被计数，则时间调整因子将是正的，而会增加电机的接通时间。 

如果START_PULSERS的数目不等于零(即检测低脉冲信号)，则在方框738中电机控制器145根据所计算的速度和所计数的电机脉冲，采用公式TIME_ADJUST＝(Required Pulses-START_PULSES_COAST_PULSES)*(SPEED_TIME/SPEED_COUNT)-(STOP_TIME_STARTIME)确定时间调整因子。从Required Pulses减去START_PULSES和COAST_PULSES得出所希望用于低脉冲信号时间间隔315的脉冲数目。用速度脉冲320计算的脉冲重复频率的倒数乘所希望的脉冲数目得出所计算在低脉冲信号时间间隔315期间已经过去的时间。从所计算的时间减去存在于脉冲信号时间间隔315之中的实际时间而产生时间调整因子。因此，如果电机120惯性运动比以前根据从速度脉冲320计算的脉冲重复频率所确定的要快，则在方框738中计算的时间和实际时间之差会是负的而且会减少电机的ON_TIME。 

方框738中的公式在数字上相当于根据所确定的脉冲重复频率来计算存在于低脉冲信号时间间隔315的脉冲数目，从Required Pulses减去Coast Pulses和电机在低脉冲信号时间间隔315以前的时间间隔300期间所计数的脉冲而得到脉冲误差，并且用所计算的脉冲重复频率除脉冲误差而产生时间调整因子。也就是，该公式可以写作：TIME_ADJUST＝(Required Pulses-START_PULSES_COAST_PULSES-(STOP_TIME_START_TIME)*(SPEED_COUNT/SPEED_TIME))/(SPEED_COUNT/SPEED_TIME)。 

在或是方框736或是方框738中计算TIME_ADJUST以后，在方框740中通过把二分之一的TIME_ADJUST值添加到电流ON_TIME来调节ON_TIME，而且电机控制器145转移回到回路标志L。在所举例说明的实施例中，仅把二分之一的调节用于更新ON_TIME，以  免过度补偿。当然，可以采用不同的调节功能，取决于具体的执行过程。 

在本说明书中所描述的电机控制器145具有许多优点。因为采用软件控制的微控制器200来补充电机控制器，所以很容易能够把电机控制器配置成适应各种各样的电机用途。如果电机120没有显示出相当大的惯性运动时间，则电机控制器145可以配置成实现图5A和5B的实施例。如果电机120具有惯性运动周期，但是充分加载以致电机电流没有下降到适合于检测脉冲的程度以下，则电机控制器145可以配置成实现图6A和6B的实施例。最后，如果电机120的确具有惯性运动周期和可能的低脉冲信号时间间隔，则电机控制器145可以配置成实现图7A、7B和7C的实施例。 

因为对得益于在本说明书中讲授的熟练技术人员来说，显而易见可以以不同的但是等效的方式改变而且实施本发明，所以以上所公开的一些具体实施例仅仅是例证性的。进一步，意味着除下面权利要求书中所描述的以外，不局限于在说明书中所说明的结构或设计的详细内容。因此显然，可以改变或变换以上公开的一些具体实施例，而且认为所有象这些变化在本发明的范围和精神内。因此，在本说明书中所寻求的保护如以下权利要求书所陈述。 

Claims (34)

1.一种直流电机控制系统，包括：

·在给直流电机输送电流时产生运动的直流电机；和

·与直流电机耦接，用于接收表示直流电机电流和电压其中至少之一的直流电机信号而且装有用于把直流电机信号转换到抽样直流电机信号的模/数转换器的直流电机控制器，直流电机控制器可操作来在给所述直流电机输送电流时检测在抽样直流电机信号中的脉冲，计算所检测的脉冲以产生第一脉冲计数，而且根据第一脉冲计数确定用于直流电机的运转参数。

2.根据权利要求1的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于响应第一脉冲计数等于运转脉冲计数，停止给直流电机输送电流。

3.根据权利要求1的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于在停止向直流电机输送电流时计算在所抽样的直流电机信号中的脉冲而产生第二脉冲计数，而且根据第一、第二脉冲计数确定用于直流电机的运转参数。

4.根据权利要求3的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于响应第一脉冲计数等于运转脉冲计数，停止给直流电机输送电流，而且运转参数包括运转脉冲计数。

5.根据权利要求4的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于从总脉冲计数减去第二脉冲计数以产生运转脉冲计数。

6.根据权利要求3的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于在运转时间参数已经过去以后停止向直流电机输送电流而且根据第一和第二脉冲计数来更新运转时间参数。

7.根据权利要求6的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于在停止直流电机以后计算在第一时间间隔范围内所抽样的直流电机信号中脉冲的子集合以确定脉冲重复频率而且根据第一和第二脉冲计数以及脉冲重复频率来更新运转时间参数。

8.根据权利要求6的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于响应于确定所抽样直流电机的信号已下降到预定阈值以下，识别低脉冲信号时间间隔，在停止直流电机以后计算在第一时间间隔范围内所抽样的直流电机信号中的脉冲的子集合以确定脉冲重复频率，根据所确定的脉冲重复频率来约算在低脉冲信号时间间隔之中的第三脉冲计数；而且根据第一、第二和第三脉冲计数来确定运转参数。

9.根据权利要求8的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于从所要求的脉冲计数减去第一、第二和第三脉冲计数而产生脉冲误差值，用所确定的脉冲重复频率除脉冲误差值而产生时间调整因子，而且根据时间调整因子来更新运转时间参数。

10.根据权利要求1的系统，其中直流电机控制器进一步可操作于根据所抽样的直流电机信号来产生参考信号，把参考信号与所抽样的直流电机信号作比较，而且响应于直流电机信号小于参考信号一个预定阈值，检测所抽样的直流电机信号中的脉冲。

11.根据权利要求1的系统，进一步包括：

·为控制向直流电机输送电流而连接并且为由直流电机控制器控制而连接的开关；和

·为在向直流电机输送电流时产生直流电机信号第一分量而连接的第一电阻器，而且模/数转换器与第一电阻器耦接以接收直流电机信号第一分量。

12.根据权利要求11的系统，进一步包括：

·为在没有向直流电机输送电流时产生直流电机信号的第二分量而耦接的第二电阻器，而且模/数转换器与第一和第二电阻器耦接以接收直流电机信号的第一和第二分量。

13.根据权利要求11的系统，进一步包括在第一电阻器和模/数转换器之间耦接的低通滤波器。

14.一种用于控制直流电机启动的方法，包括：

·将表示直流电机电流和电压其中至少之一的模拟直流电机信号转换为数字的抽样的直流电机信号；以及

·在启动直流电机时检测所抽样的直流电机信号中的脉冲；

·计算脉冲以产生第一脉冲计数；和

·根据第一脉冲计数确定用于直流电机的运转参数。

15.根据权利要求14的方法，其中确定运转参数进一步包括产生用于响应第一脉冲计数等于运转脉冲计数，停止直流电机的信号。

16.根据权利要求14的方法，进一步包括：

·在停止直流电机时计算在所抽样的直流电机信号中的脉冲以产生第二脉冲计数；以及

·根据第一和第二脉冲计数来确定用于直流电机的运转参数。

17.根据权利要求16的方法，进一步包括响应第一脉冲计数等于运转脉冲计数，产生用于停止直流电机的信号，而且确定运转参数进一步包括确定用于直流电机后续启动的运转脉冲计数。

18.根据权利要求17的方法，其中确定运转脉冲计数进一步包括从总脉冲计数减去第二脉冲计数以产生运转脉冲计数。

19.根据权利要求16的方法，其中进一步包括在运转时间参数已经过去以后停止直流电机，而且确定运转参数进一步包括根据第一和第二脉冲计数来更新运转时间参数。

20.根据权利要求19的方法，其中进一步包括在停止直流电机以后计算在第一时间间隔范围内所抽样的直流电机信号中脉冲的子集合以确定脉冲重复频率，而且确定运转参数进一步包括根据第一和第二脉冲计数以及脉冲重复频率来更新运转时间参数。

21.根据权利要求19的方法，其中进一步包括：

·响应确定所抽样直流电机的信号已下降到预定阈值以下，识别低脉冲信号时间间隔；

·计算在停止直流电机以后在第一时间间隔范围内所抽样的直流电机信号中脉冲的子集合以确定脉冲重复频率；

·根据所确定的脉冲重复频率来约算在低脉冲信号时间间隔之中的第三脉冲计数；以及

·根据第一、第二和第三脉冲计数来确定运转参数。

22.根据权利要求21的方法，其中确定运转参数进一步包括：

·从所要求的脉冲计数减去第一、第二和第三脉冲计数以产生脉冲误差值；

·用所确定的脉冲重复频率除脉冲误差值以产生时间调整因子；以及

·根据时间调整因子来更新运转时间参数。

23.根据权利要求14的方法，其中检测脉冲进一步包括：

·根据所抽样的直流电机信号来产生参考信号；

·把参考信号与所抽样的直流电机信号作比较；和

·响应于直流电机信号小于参考信号一个预定阈值而检测脉冲。

24.一种用于控制直流电机的方法，包括：

·计算在表示当启动直流电机时产生的直流电机电流和直流电机电压其中至少之一的直流电机信号中的第一多个脉冲以产生第一脉冲计数；

·计算在停止直流电机时产生的直流电机信号中的第二多个脉冲以产生第二脉冲计数；以及

·根据第一和第二脉冲计数来确定直流电机的运转参数。

25.根据权利要求24的方法，进一步包括响应第一脉冲计数等于运转脉冲计数，停止直流电机，而且其中确定运转参数进一步包括根据第一和第二脉冲计数来更新运转脉冲计数。

26.根据权利要求25的方法，其中更新运转脉冲计数进一步包括从总脉冲计数减去第二脉冲计数以产生运转脉冲计数。

27.根据权利要求24的方法，进一步包括在运转时间参数已经过去以后停止直流电机，而其中确定运转参数进一步包括根据第一和第二脉冲计数来更新运转时间参数。

28.根据权利要求27的方法，进一步包括：

·响应确定直流电机信号已下降到预定阈值以下，识别低脉冲信号时间间隔；

·计算在第二多个脉冲中脉冲的子集合以确定脉冲重复频率；以及

·通过根据第一和第二脉冲计数以及脉冲重复频率更新运转时间参数来确定运转参数。

29.根据权利要求27的方法，进一步包括：

·响应于确定直流电机信号已下降到预定阈值以下，识别低脉冲信号时间间隔；

·计算在停止直流电机以后在第一时间间隔范围内直流电机信号中的脉冲的子集合以确定脉冲重复频率；

·根据所确定的脉冲重复频率来约算在低脉冲信号时间间隔之中出现的第三脉冲计数；以及

·根据第一、第二和第三脉冲计数确定运转参数。

30.根据权利要求29的方法，其中确定运转参数进一步包括：

·从所要求的脉冲计数减去第一、第二和第三脉冲计数以产生脉冲误差值；

·用所确定的脉冲重复频率除脉冲误差值而产生时间调整因子；以及

·根据时间调整因子来更新运转时间参数。

31.根据权利要求24的方法，其中计算第一和第二多个脉冲进一步包括：

·根据直流电机信号产生参考信号；

·把参考信号与直流电机信号作比较；和

·响应于直流电机信号小于参考信号一个预定阈值而检测脉冲。

32.一种用于控制直流电机的方法，包括：

·计算表示在启动直流电机时所产生的直流电机电流和电压其中至少之一的直流电机信号中的第一多个脉冲以产生直流电机行程的第一测量；

·计算在停止直流电机时所产生的直流电机信号中的第二多个脉冲以产生直流电机行程的第二测量；而且响应于确定直流电机信号已下降到预定阈值以下，识别在启动直流电机时的低脉冲信号时间间隔；

·计算第二多个脉冲中脉冲的子集合以确定脉冲重复频率；

·在低脉冲信号时间间隔期间根据所确定的脉冲重复频率来确定直流电机行程的第三测量；以及

·根据直流电机行程的第一、第二和第三测量来确定用于直流电机的运转时间参数。

33.根据权利要求32的方法，其中确定直流电机行程的第三测量进一步包括在低脉冲信号时间间隔期间根据所确定的脉冲重复频率来约算在直流电机信号之中出现的多个脉冲。

34.一种纸巾分送器，包括：

·接收纸巾卷的机壳；

·在给直流电机输送电流时产生运动的直流电机，所述直流电机装有通过齿轮耦接至少一个辊子的传动轴；和

·与直流电机耦接，用于接收表示直流电机电流和电压其中至少之一的直流电机信号而且装有用于把直流电机信号转换到抽样直流电机信号的模/数转换器的直流电机控制器，直流电机控制器可操作来在给所述直流电机输送电流时检测在抽样直流电机信号中的脉冲，计算所检测的脉冲以产生第一脉冲计数，而且根据第一脉冲计数确定用于直流电机的运转参数。

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