一种检测无刷直流电机转子位置的方法、装置和电子设备与流程

本申请涉及电机控制领域，尤其涉及一种检测无刷直流电机转子位置的方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、在当前的三相无刷电机控制系统中，霍尔传感器作为关键元件，用于精确检测转子位置，其信号通常通过电机控制芯片的特定功能实现监测，如利用timer的捕获模式或直接通过io端口的中断机制来捕捉信号变化的边沿。对于实施有感foc(field-orientedcontrol)或类似正弦波控制策略的系统，往往需要额外的接口电路或配置多通道timer以增强信号处理能力，确保转子位置的精确追踪与控制。

2、不论采用何种技术路径，上述方法均不可避免地依赖于至少三个独立的输入端口来接收来自三个霍尔传感器的信号。若选用timer捕获模式，则这三个端口需被明确配置为捕获端口，以捕捉并处理信号的变化事件；若依赖io中断机制，则这些端口需支持边沿触发中断，确保能及时响应信号变化。

3、此现状下，mcu在监测转子位置时所占用的io资源成为了一个不可忽视的考量因素。随着无刷电机驱动技术的日益成熟与高度集成化趋势，以及市场对成本控制愈发严格的要求，io资源的占用情况直接关联到系统设计的多个方面。具体而言，io资源的增加往往导致所需单片机封装尺寸的扩大，进而在pcb布局、走线设计及整体电路板优化上提出更高要求。同时，无刷电机系统对io资源的占用增加，也限制了可提供给客户或系统其他部分的资源空间，部分项目因此面临选择更高io数量单片机以满足需求的困境，这无疑增加了芯片采购成本。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种检测无刷直流电机转子位置的方法和装置，可以解决现有技术中mcu端口数量占用过多的问题。所述技术方案如下：

2、第一方面，本申请实施例提供了一种检测无刷直流电机转子位置的方法，所述方法包括：

3、无刷主流电机的定子上设置有3个霍尔传感器：第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，mcu微控制器内设置有比较器和数模转换器；

4、所述第一霍尔传感器通过第一电阻与所述比较器的正输入端相连，所述第二霍尔传感器通过第二电阻与所述比较器的正输入端相连，所述第三霍尔传感器通过第三电阻与所述比较器的正输入端相连，所述数模转换器与所述比较器的负输入端相连，所述电容的第一端与所述比较器的正输入端相连，所述电容的第二端接地；

5、其中，所述方法包括：

6、mcu用于在确定当前转子位置时，根据所述当前转子位置查询下一目标转子位置的电压值，以及根据所述下一目标转子位置的电压值设置参考电压值，以及在所述数模转换器的寄存器中写入所述参考电压值，启动定时器开始进行计时；

7、若在所述定时器溢出之前检测到比较器中断事件，mcu确定所述无刷直流电机的实际转子位置达到所述下一目标转子位置，将所述定时器的计数值清零；

8、若检测到定时器溢出中断，mcu确定所述无刷直流电机发生异常。

9、第二方面，本申请实施例提供了一种检测无刷直流电机转子位置的装置，所述装置包括：

10、设置单元，用于在确定上次转子位置时，根据所述上次位置信息确定本次目标转子信息的电压值，以及根据所述本次目标转子信息的电压值设置参考电压值，以及在所述模式转换器的寄存器中配置所述参考电压值，启动定时器开始进行计时；

11、确定单元，用于若在所述定时器溢出之前检测到比较器中断事件，确定转子达到所述本次目标转子位置，将所述定时器的计数值清零；

12、溢出单元，用于若检测到定时器溢出中断，确定所述无刷直流电机发生异常。

13、第三方面，本申请实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。

14、第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，可包括：mcu、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、霍第三尔传感器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、以及电容，mcu内置有比较器和数模转换器。

15、本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

16、采用一种创新的比较器电路设计方案，以实现对霍尔传感器输出状态的精确检测与高效处理。该方法巧妙地将三个霍尔器件的输出通过精心设计的电阻网络进行并联连接，其中各电阻的比例差异确保了不同霍尔输出组合能够映射为独特的电压值。这些电压值随后被引导至mcu内置的比较器同相输入端口，实现了从数字逻辑状态到模拟电压信号的转换。

17、在比较器的反相输入端，本申请集成了dac(数模转换器)的输出，使得系统能够灵活地设定参考电压阈值。通过比较器同相端与反相端电压的实时对比，一旦达到预设条件，即可触发比较器中断，并可选地同步启动timer进行精确计时。这一机制不仅实现了对转子位置的实时监测，还精确地捕捉到了霍尔换相的时间差，为旋波控制或foc(磁场定向控制)等高级控制策略提供了关键数据支持。

18、本申请的设计策略显著减少了mcu所需占用的io资源。通过将原本需要三个独立io端口处理的数字信号转换为单一的模拟电压信号进行处理，不仅直接节省了两个宝贵的io端口，还有效缩短了数字信号传输路径，降低了因长距离走线可能引入的电磁干扰风险。这种设计上的优化，不仅提升了系统的整体可靠性，也为后续电路布局与布线提供了更大的灵活性。

技术特征：

1.一种检测无刷直流电机转子位置的方法，其特征在于，无刷主流电机的定子上设置有3个霍尔传感器：第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，mcu微控制器内设置有比较器和数模转换器；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，3个霍尔传感器成120度等间隔分布，或呈60度分布。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

6.一种检测无刷直流电机转子位置的装置，其特征在于，包括：

7.一种检测无刷直流电机转子位置的装置，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1～5任意一项的步骤。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：mcu、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、霍第三尔传感器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、以及电容，mcu内置有比较器和数模转换器，所述mcu用于执行如权利要求1至5任意一项所述的步骤。

技术总结
本申请公开了一种检测无刷直流电机转子位置的方法、装置和电子设备，涉及电机控制领域。本申请的设计策略显著减少了MCU所需占用的IO资源。通过将原本需要三个独立IO端口处理的数字信号转换为单一的模拟电压信号进行处理，不仅直接节省了两个宝贵的IO端口，还有效缩短了数字信号传输路径，降低了因长距离走线可能引入的电磁干扰风险。这种设计上的优化，不仅提升了系统的整体可靠性，也为后续电路布局与布线提供了更大的灵活性。

技术研发人员：付国强,叶将鹏,吴君乐,孙瑞欣
受保护的技术使用者：珠海泰芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5