CN107966661A

CN107966661A - 一种振动马达检测方法与装置以及包含该装置的电子产品

Info

Publication number: CN107966661A
Application number: CN201711430015.1A
Authority: CN
Inventors: 吴国义
Original assignee: Guangdong Transtek Medical Electronics Co Ltd
Current assignee: Guangdong Transtek Medical Electronics Co Ltd
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2018-04-27

Abstract

本发明公开了一种振动马达检测方法与装置以及包含该装置的电子产品，所述方法主要包括：采集步骤，利用与振动马达固定在同一基板上的三轴加速度传感器，采集预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动时产生的加速度数据；计算步骤，根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；以及比较判断步骤，将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格。按照本发明实施例的振动马达检测方法与装置以及包含该装置的电子产品，可解决生产中振动马达测试的困难；另外，通过校准来减少报废和损耗，同时通过校准来保证产品的一致性。

Description

一种振动马达检测方法与装置以及包含该装置的电子产品

技术领域

本发明涉及一种马达检测方法与装置，特别是涉及一种振动马达检测方法与装置以及包含该装置的电子产品。

背景技术

振动马达（即振动电机）是一种通过马达转动带动转头做离心运动产生振动的装置，通常用于提醒用户。具有无声和体积小的优势，使其被广泛地运用于大多数的电子产品，如手机、电子手表、智能手环等。然而，振动马达的工艺和结构很难保证每个马达的一致性，所以同一类振动马达也会存在个体差异，导致相同的供电情况，产生不一样的振动强度。故通常存在下述问题，一是震感太强或太弱会影响用户体验，二是同一个产品的震感不同对于生产的检验也会到来不便。

目前，对微型振动马达的检测装置主要是以测电流和使用光电传感器测马达的实际转速来进行检验。在振动马达的转头位置上方贴上黑白表盘，用光电传感器来检测，通过计算黑白变化的计数来得到准确的转速。该方案虽然能准确地测试出马达的性能，但是只能用于抽样检测而无法对每一个振动马达进行检测，因为检测需要的时间长且操作不方便，这一现状导致一部分的不良品也被使用到了产品中。

而且，现有的振动马达检验装置并不适合个体检测，而要实现产品化必须要经过测试，因此这种检验装置是无法满足生产需求的。如果单独地对马达的性能做测试，需要接上电源并且放到特定的测试架上，这样的测试虽然能检验出有问题的马达，却无法挑选出在焊接到PCB板或者装到产品的过程中出现问题的马达，如高温导致马达特性改变，挤压导致马达损坏等问题。

因此，需要一种新的检测并校准振动马达的方法与装置，以解决生产中振动马达测试的困难；另外，通过校准来减少报废和损耗，同时通过校准来保证产品的一致性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种振动马达检测方法与装置。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下：

按照本发明实施例的第一方面，提供一种振动马达检测方法，包括：采集步骤，利用与振动马达固定在同一基板上的三轴加速度传感器，采集预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动时产生的加速度数据；计算步骤，根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；以及比较判断步骤，将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格。

按照一个实施例，所述的振动马达检测方法还包括设定步骤，通过检测多个标准马达样品在不同的标准占空比的PWM驱动下的转速，将不同的标准占空比对应的多个马达转速的平均值设定为相应标准占空比对应的标准转速。

按照再一个实施例，所述的振动马达检测方法还包括校准步骤，如果转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值，则利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM的占空比进行补偿校准。

按照又一个实施例，所述的振动马达检测方法还包括输出步骤，用于输出检测结果。

按照另一个实施例，在所述采集步骤中，变换不同的预定占空比的PWM来驱动振动马达时，停止驱动预定时间间隔。

按照再另一个实施例，在所述计算步骤中，选取预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动稳定的时间段采集的加速度数据，以用于计算振动马达转速。

按照本发明实施例的第二方面，提供一种振动马达检测装置，包括：采集模块，用于采集预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动时产生的加速度数据；计算模块，根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；以及比较判断模块，将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格。

按照一个实施例，所述的振动马达检测装置还包括设定模块，用于通过检测多个标准马达样品在不同的标准占空比的PWM驱动下的转速，将不同的标准占空比对应的多个马达转速的平均值设定为相应标准占空比对应的标准转速。

按照再一个实施例，所述的振动马达检测装置还包括校准模块，用于在转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值时，利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM占空比进行补偿校准。

按照又一个实施例，所述的振动马达检测装置还包括输出模块，用于输出检测结果。

按照本发明实施例的第三方面，提供一种电子产品，包括：三轴加速度传感器，振动马达，马达驱动电路，存储器，以及控制器，其中三轴加速度传感器与振动马达固定在同一PCB板或刚性基板上；此外，还包括按照本发明实施例的第二方面所述的振动马达检测装置。

按照本发明实施例的振动马达检测方法与装置以及包含该装置的电子产品，可解决生产中振动马达测试的困难；另外，通过校准来减少报废和损耗，同时通过校准来保证产品的一致性。

下面将结合附图并通过实施例对本发明进行具体说明，其中相同或基本相同的部件采用相同的附图标记指示。

附图说明

图1是按照本发明一个实施例的振动马达检测方法的示意性流程图；

图2是按照本发明一个实例的利用加速度传感器检测振动马达转动所产生的加速度的结构示意图；

图3是按照本发明一个实例的利用手环实现振动马达检测的示意图；

图4是按照本发明一个实施例的振动马达工作的整个过程产生的数据画成的曲线图；

图5所示为按照本发明一个实施例的通过计算得到的实际转速数据；

图6是根据图5的占空比与马达平均转速数据画出的曲线；

图7所示为按照本发明一个实施例的振动马达检测方法对九部手环进行检测所得的数据；

图8是按照本发明一个实施例的振动马达检测过程的示意性流程图；

图9是按照本发明一个实施例的振动马达检测装置的示意性结构框图；以及

图10是按照本发明一个实施例的振动马达检测装置的示意性结构图。

具体实施方式

如图1所示，是按照本发明一个实施例的振动马达检测方法的示意性流程图，主要包括：采集步骤102，计算步骤104，以及比较判断步骤106；在没有设定转速判断标准的实施例中，还可选地包括设定步骤100；在其他实施例中，还可选地包括校准步骤108和/或输出步骤110。下面对其进行具体说明。

按照本发明实施例的振动马达检测方法可主要通过固定在一块基板（通常为刚性）上的加速传感器和振动马达来实现，马达驱动电路以恒定频率和一定占空比的PWM控制马达驱动管导通和截止,马达转动产生的位置偏移实际也会作用到加速度传感器。改变PWM的占空比，可以实现控制马达的转动速度,从而产生不同的振动强度。通过实验得知，马达转速与振动强度有直接关系。加速度传感器可测三个方向的加速度值，马达的转动可看做匀速圆周运动。如图2所示，当马达902的偏心块903到达图中箭头所示方向位置，加速度传感器904的x轴方向加速度达到最大为正值，马达偏心块相反方向(即箭头反方向)加速最小，为负值。马达转动使整个PCB板900震动,而PCB板上的加速度传感器的x轴数据也会跟着呈正弦波变化,计算正选波个数就可以得到马达转动的圈数。故可以通过三轴加速度传感器测得马达转速，转速跟振动强度正相关，转速越大，振动强度越强。

在设定步骤100中，可通过实验的方式测得PWM占空比和马达转速的关系。取多个样品，每个样品分别用预定的PWM占空比例如100%、90%、80%、...、30%、20%、10%驱动马达工作预定时间段，例如两秒。每切换一个占空比停止工作预定时间间隔，例如两秒，并用例如1.25k的频率采样加速度数据，画出曲线并选取每个样品的每个占空比对应的数据中较稳定的转动时间段例如200ms的数据进行计算。通过简单的数200ms内的正弦波个数n就可以计算马达转速N，因为每检测到一个加速度的完整波形证明马达转动一圈，故N=n*(1*60*1000/200);由此得出马达的转速后，将每个占空比的转速与PWM的占空比形成对应关系。可对多个样品的PWM占空比对应的转速取平均，画出曲线，用该曲线作为后续校准马达的标准。

在一个以手环为例的具体实例中，将采集数据手环放置在海绵上且固定手环。具体来说，如图3所示，将手环300放置到海绵凹槽302中，对手环起到缓冲的作用。当马达转动时，可屏蔽手环振动产生的干扰；通过手机蓝牙发送给手环马达数据采集指令，此时手环会以已经设置好的方式（分别用PWM占空比100%、90%、80%、...、30%、20%、10%驱动马达工作2s，每切换一个占空比停止工作两秒，并用1.25k的频率采样加速度数据）工作，并通过蓝牙实时上传三轴加速度数据至手机存储以供处理。马达工作的整个过程产生的数据画成曲线如图4所示，其中30%～10%占空比由于驱动不起马达，马达抖动比较厉害，且震动太弱无法运用，故不作分析。由于使用1.25k的频率采样，故1s可以产生1250个数据，则每个占空比对应的数据约有2500个。为了计算的方便和准确，每个占空比对应的数据取中间较稳定200ms的数据进行计算，由采样频率知每200ms有250个加速度数据，生成曲线如图4所示。

计算每个占空比200ms内的完整正弦波个数，每个正弦波代表马达转动一周，将200ms的正弦波个数n等价为1min的正弦波个数N即可，计算公式为：N=n*(1*60*1000/200)，由此可获得每个占空比对应马达实际的转速为N。选用同类型的手环，分别进行如上操作，并通过计算得到实际数据如图5所示。

根据图5的占空比与马达平均转速数据，可画出曲线如图6所示。由图6的曲线可看出，该曲线可以近似地分为三部分线性关系的线段，其线性关系如下：

如果设占空比为D，转速为N，则

当40%≤D<70%，N=6126(D-40%)+6225;

当70%≤D<80%，N=34130(D-70%)+8062;

当80%≤D≤100%，N=11250(D-80%)+11475。

可使用上面的三段线性关系作为马达标准曲线，用于手环振动马达的检测和校准。并且，可将上面得到的三段线性关系写到代码生成固件并烧录到手环中。

在采集步骤102中，利用与振动马达固定在同一基板上的三轴加速度传感器，采集预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动时产生的加速度数据。即设定马达以恒定频率和一定的占空比工作一段时间，并通过加速度传感器采集马达工作过程中的加速度数据。在以手环为例的具体实例中，可使用上面所述的三段线性关系作为马达标准曲线，选择占空比例如代表性的55%、75%、90%对马达进行驱动，并设定PWM驱动马达的频率为5k，采集所产生的加速度数据。当然，在其他实施例中，不排除可以使用55%、75%、90%之外的其他占空比。

在计算步骤104中，根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速。其中该步骤与上述设定步骤中针对图4所做的计算类似，为了计算的方便和准确，在一个实施例中，利用每个占空比对应的数据取中间较稳定200ms的数据进行计算，由采样频率知每200ms有250个加速度数据生成曲线。然后，计算每个占空比200ms内的完整正弦波个数，每个正弦波代表马达转动一周，将200ms的正弦波个数n等价为1min的正弦波个数N即可，计算公式为：N=n*(1*60*1000/200)，由此可获得每个占空比对应马达实际的转速N。

在比较判断步骤106中，将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则确定所检测的振动马达为合格。在以手环为例的具体实例中，合格阈值可设定为测到的值跟马达标准曲线对应的转速差值绝对值小于等于200；不合格阈值可设定为测到的值跟马达标准曲线对应的转速差值绝对值大于等于600；而如果测到的值跟马达标准曲线对应的转速差值绝对值大于合格阈值例如200且小于不合格阈值例如600，则为可校准阈值范围。如果达到合格条件，则认为该马达工作正常，不做校准并直接认定为合格品。另外，在其他实施例中，不排除可以将合格阈值和不合格阈值设定为200和600左右的其他值。

在校准步骤108中，如果转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值，则利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM占空比进行补偿校准。即被检测的马达达到不到合格条件，则再进行筛选，判断是否达到校准条件，若是则计算获得校准值，并保存起来。通过校准值对PWM的占空比进行微调，控制马达的转速，从而达到校准振动马达的振动效果的目的。

在一个对九部手环按照上述过程进行检测的实例中，测试九部机子得到数据如图7所示。根据图7所示数据可以得到结论：手环1#，手环2#，手环3#，手环4#，手环5#为合格；手环6#，手环8#需要校准；手环7#不合格。

其中手环6#第一线性和第三线性不做校准，第二线性校准计算如下：

由N=34130(D-70%)+8062得D=(N-8062)/34130+70%；将实际转速N=9450代入公式得到D=74.1%，故校准值为75%-74.1%=0.9%，即补偿占空比0.9%。

手环8#第一线性、第二线性和第三线性都需校准计算分别如下：

第一线性由N=6126(D-40%)+6225得D=(N-6225)/6126+40%；将实际转速N=6805代入公式得到D=49.5%，故校准值为55%-49.5%=5.5%，即补偿占空比5.5%；

第二线性由N=34130(D-70%)+8062得D=(N-8062)/34130+70%；将实际转速N=9441代入公式得到D=74%，故校准值为75%-74%=1%，即补偿占空比1%；

第三线性由N=11250(D-80%)+11475得D=(N-11475)/11250+80%；将实际转速N=12060代入公式得到D=85.2%，故校准值为90%-85.2%=4.8%，即补偿占空比4.8%。

在输出步骤110中，用于输出检测结果。例如，在一个实施例中，通过显示器显示检测结果，或者采取语音、灯光等方式，对检测的马达为不良品时，报警提示，从而达到筛选的目的。

如图8所示，是按照本发明一个实施例的振动马达检测过程的示意性流程图，在框700进入振动马达检测模式，进入框702开启三轴加速度传感器（即步骤102），随后进入框704按照设置的PWM驱动马达转动；接着，在框706确定三轴加速度传感器是否达到采样时长；如果否，则在框708继续采集加速度数据；如果是，则进入框710停止振动马达转动，并在框712停止三轴加速度传感器工作。接下来，进入框714，进行加速度数据处理，获得实际马达转速（即步骤104）。然后，在框716比较实际转速与设定PWM的占空比对应的转速是否一致（即步骤106）；如果一致，则在框718确定振动马达工作正常，接着进入框728退出马达测试模式；如果在框716比较实际转速与设定PWM的占空比对应的转速不一致，则进入框720，确定两者差值是否在可校准范围内，如果是，则进入框722进行校准并保存校准值（即步骤108），随后进入框728退出马达测试模式；如果在框720确定两者差值不在可校准范围内，则在框724确定该马达为不良品，并进入框726报警提示（即步骤110），随后进入框728退出马达测试模式。

上述实施例中的步骤虽然是按照一定的顺序描述的，但这并不是限制，仅仅是为了描述方便。例如，其中的校准步骤与输出步骤并不存在次序限制。

如图9所示，是按照本发明一个实施例的振动马达检测装置800的示意性结构框图，主要包括：采集模块803，计算模块805，以及比较判断模块807；在其他实施例中，还可选地包括：设定模块801，校准模块809，和/或输出模块811。其中，

﹣设定模块801用于执行步骤100，该模块可通过处理器、以及在处理器控制下的加速度传感器、存储器等来实现，通过检测多个马达样品在不同的占空比的PWM驱动下的转速，将不同的占空比对应的多个马达转速的平均值设定为相应占空比对应的标准转速；

﹣采集模块803用于执行步骤102，该模块可通过处理器、以及在处理器控制下的计时器、加速度传感器等来实现，通过与振动马达固定在同一基板上的三轴加速度传感器，采集预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动时产生的加速度数据；

﹣计算模块805用于执行步骤104，该模块可通过处理器等来实现，根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；

﹣比较判断模块807用于执行步骤106，该模块可通过处理器、以及存储器等来实现，用于将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格；

﹣校准模块809用于执行步骤108，该模块可通过处理器、以及存储器等来实现，在转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值时，则利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM占空比进行补偿校准；以及

﹣输出模块811用于执行步骤110，该模块可通过处理器、以及在处理器控制下的显示器、扬声器、和/或闪光灯等来实现，用于输出检测结果。

在一个实施例中，按照本发明实施例的振动马达检测装置可以独立实现，如图10所示的振动马达检测装置，包括：基板900，例如PCB板，其上设置有适于固定待检测振动马达902的安装部；三轴加速度传感器904，固定在所述基板上；马达驱动电路（图中未示出），用于以不同的预定占空比的PWM驱动振动马达；以及控制器（或处理器）906，与所述三轴加速度传感器和马达驱动电路相连接；其中所述控制器配置成根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；以及将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格。

在又一个实施例中，所述的振动马达检测装置还包括存储部件（图中未示出），用于存储相应占空比的PWM对应的标准转速。在另一个实施例中，所述的振动马达检测装置还包括输出部件（图中未示出），用于输出检测结果。

在又另一个实施例中，所述控制器还配置成，如果转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值，则利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM占空比进行补偿校准。

在其他一个实施例中，所述控制器还配置成选取预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动稳定的时间段采集的加速度数据，以用于计算振动马达转速。

在又其他一个实施例中，所述控制器还配置成在变换不同的预定占空比的PWM来驱动振动马达时，停止驱动预定时间间隔。

按照本发明实施例的振动马达检测装置还可以实现在其他电子产品中，该电子产品包括：三轴加速度传感器，振动马达，马达驱动电路，存储器，以及控制器，其中三轴加速度传感器与振动马达固定在同一PCB板或刚性基板上；所述控制器配置成根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；以及将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格。在一个实施例中，所述控制器还配置成，如果转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值，则利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM占空比进行补偿校准。在又一个实施例中，所述控制器还配置成选取预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动稳定的时间段采集的加速度数据，以用于计算振动马达转速。在另一个实施例中，所述控制器还配置成在变换不同的预定占空比的PWM来驱动振动马达时，停止驱动预定时间间隔。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，例如将上述实施例中的一个步骤或模块分为两个或更多个步骤或模块来实现，或者相反，将上述实施例中的两个或更多个步骤或模块的功能放在一个步骤或模块中来实现。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语，并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等等，表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims

1.一种振动马达检测方法，其特征在于，包括：

采集步骤，利用与振动马达固定在同一基板上的三轴加速度传感器，采集预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动时产生的加速度数据；

计算步骤，根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；以及

比较判断步骤，将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格。

2.如权利要求1所述的振动马达检测方法，其特征在于，还包括：

设定步骤，通过检测多个标准马达样品在不同的标准占空比的PWM驱动下的转速，将不同的标准占空比对应的多个马达转速的平均值设定为相应标准占空比对应的标准转速。

3.如权利要求1所述的振动马达检测方法，其特征在于，还包括：

校准步骤，如果转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值，则利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM的占空比进行补偿校准。

4.如权利要求1所述的振动马达检测方法，其特征在于，还包括：

输出步骤，用于输出检测结果。

5.如权利要求1所述的振动马达检测方法，其特征在于：在所述采集步骤中，变换不同的预定占空比的PWM来驱动振动马达时，停止驱动预定时间间隔。

6.如权利要求1所述的振动马达检测方法，其特征在于：在所述计算步骤中，选取预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动稳定的时间段采集的加速度数据，以用于计算振动马达转速。

7.一种振动马达检测装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集预定时间段内以预定占空比的PWM驱动的振动马达转动时产生的加速度数据；

计算模块，根据采集的加速度数据确定的曲线中正弦波个数计算振动马达转速；以及

比较判断模块，将计算的振动马达转速与相应占空比的PWM对应的标准转速进行比对，如果转速差值小于预定的合格阈值，则所检测的振动马达为合格。

8.如权利要求7所述的振动马达检测装置，其特征在于，还包括：

设定模块，用于通过检测多个标准马达样品在不同的标准占空比的PWM驱动下的转速，将不同的标准占空比对应的多个马达转速的平均值设定为相应标准占空比对应的标准转速。

9.如权利要求7所述的振动马达检测装置，其特征在于，还包括：

校准模块，用于在转速差值大于预定的合格阈值但小于预定的不合格阈值时，利用转速差值对应的占空比差值对驱动马达的PWM占空比进行补偿校准。

10.如权利要求7所述的振动马达检测装置，其特征在于，还包括：

输出模块，用于输出检测结果。

11.一种电子产品，包括：三轴加速度传感器，振动马达，马达驱动电路，存储器，以及控制器，其中三轴加速度传感器与振动马达固定在同一PCB板或刚性基板上；其特征在于，还包括：按照权利要求7至10中任一项所述的振动马达检测装置。