灵敏度核心参数：电流阈值、时间窗口与去抖滤波

堵转检测的灵敏度，说白了就是三个旋钮：电流阈值、时间窗口、去抖滤波。调得好，电机该保护时保护，不该报时绝不乱报。调不好，要么电机烧了还没反应，要么正常转两下就给你停机。

我刚开始做电机驱动那会儿，就吃过这个亏。阈值设得太低，生产线上一晚上误报七八次，产线组长差点拿扳手来找我。后来才明白，这三个参数不是孤立调的，它们是一个整体。

1. 电流阈值：堵转的第一道防线

电流阈值，就是判断“电流大到算堵转”的那个门限值。设高了，堵死了也不报；设低了，正常负载波动就触发。

核心原则：阈值 = 额定电流 × 系数 + 安全余量

这个系数怎么取？我一般分三步走：

测稳态电流：让电机带额定负载稳定运行，记录电流波形。取平均值作为基准。
测启动电流：电机启动瞬间电流通常是额定值的 3-7 倍。这个峰值不能触发堵转。
定阈值：阈值设在稳态电流的 1.5-2.5 倍之间。具体看负载特性。

应用场景	推荐阈值倍数	说明
小风扇、水泵	1.5 - 2.0 倍	负载平稳，波动小
电动工具、压缩机	2.0 - 3.0 倍	启动冲击大，需避开
工业伺服、机器人关节	1.2 - 1.8 倍	精度要求高，余量小

注意：千万别把阈值设成固定值。温度变化、电源电压波动都会让电流漂移。我习惯在代码里做动态校准——每隔一段时间重新采样空载电流，自动调整基准。

2. 时间窗口：别让瞬间冲击骗了你

光有电流阈值还不够。电机启动瞬间、负载突变时，电流都会冲上去。如果一超阈值就报堵转，那误报率会高得离谱。

时间窗口就是干这个的：电流超过阈值，并且持续超过设定时间，才判定为堵转。

我个人习惯把时间窗口分成两段：

确认时间：电流超阈值后，等待一段时间（比如 50-200ms），确认不是瞬态冲击。
保护动作时间：确认堵转后，再持续一段时间（比如 500ms-2s），才执行停机或降速。

为什么要分两段？我遇到过一种情况：电机堵转后，电流会先冲高，然后因为绕组发热电阻变大，电流反而降下来一点。如果只设一段窗口，可能刚确认堵转，电流又掉回阈值以下，导致保护被撤销。分两段就能避免这种“假恢复”。

经验值：对于大多数直流无刷电机，确认时间设在 100ms 左右比较稳妥。启动冲击通常持续 20-50ms，100ms 足够避开。保护动作时间我一般设 1s，既不会误停，也不会让电机长时间堵转。

3. 去抖滤波算法：把噪声滤干净

电流采样信号里全是噪声——PWM 开关噪声、电机反电动势干扰、传感器量化误差。如果不做滤波，阈值判断会像抽风一样乱跳。

我常用的去抖滤波有三种，各有各的适用场景：

算法	原理	优点	缺点
滑动平均滤波	取最近 N 个采样值的平均值	平滑效果好，实现简单	有延迟，N 越大延迟越大
中值滤波	取最近 N 个采样值的中位数	抗脉冲干扰能力强	计算量大，需要排序
一阶低通滤波	y[n] = α × x[n] + (1-α) × y[n-1]	延迟可控，计算量小	对高频噪声抑制有限

我个人最常用的是一阶低通滤波 + 中值滤波组合。先过中值滤波去掉尖峰脉冲，再用一阶低通平滑波形。α 值我一般取 0.1-0.3，响应速度和滤波效果比较平衡。

// 一阶低通滤波示例
#define ALPHA 0.2f

static float filtered_current = 0.0f;

float lowpass_filter(float raw_current) {
    filtered_current = ALPHA * raw_current + (1.0f - ALPHA) * filtered_current;
    return filtered_current;
}

// 中值滤波示例（窗口大小 5）
#define WINDOW_SIZE 5

float median_filter(float sample) {
    static float buffer[WINDOW_SIZE] = {0};
    static uint8_t index = 0;
    float temp[WINDOW_SIZE];
    
    buffer[index++] = sample;
    if (index >= WINDOW_SIZE) index = 0;
    
    // 拷贝并排序
    memcpy(temp, buffer, sizeof(temp));
    // 简单冒泡排序（实际项目用快速排序或选择排序）
    for (int i = 0; i < WINDOW_SIZE - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < WINDOW_SIZE - i - 1; j++) {
            if (temp[j] > temp[j + 1]) {
                float t = temp[j];
                temp[j] = temp[j + 1];
                temp[j + 1] = t;
            }
        }
    }
    return temp[WINDOW_SIZE / 2];
}

踩坑提醒：我曾经在一个项目里只用滑动平均滤波，窗口设了 32 个点。结果堵转发生后，电流已经冲到 10A 了，滤波输出才爬到 6A，延迟了将近 300ms。等保护动作时，电机已经冒烟了。从那以后，我坚持滤波窗口不超过 8 个点，或者用一阶低通替代。

4. 三个参数的协同关系

阈值、时间窗口、滤波算法，不是各自为战。它们必须一起调，才能达到最佳效果。

我画了一张图，帮你理清它们的关系：

调参顺序我建议这样走：

先定滤波参数：把电流信号处理干净，保证进入判断逻辑的数据是可靠的。
再调电流阈值：在滤波后的信号上，观察正常工况和堵转工况的电流差异，定出合理的阈值。
最后配时间窗口：用实际堵转测试和正常启停测试，反复调整确认时间和保护动作时间。

一个小技巧：我习惯在调试阶段把三个参数都做成可在线修改的变量，通过串口或调试接口实时调整。这样不用每次改参数都重新编译烧录，调试效率能提升好几倍。等参数调好了，再固化到代码里。

这三个参数调好了，堵转检测的灵敏度基本就稳了。剩下的就是根据具体应用场景做微调。记住一点：没有一套参数能通吃所有电机。每换一种负载，每换一个电机型号，都得重新走一遍调参流程。别偷懒，偷懒的代价就是现场出问题，然后半夜被电话叫醒。

📚 课程目录

灵敏度核心参数：电流阈值、时间窗口与去抖滤波

1. 电流阈值：堵转的第一道防线

2. 时间窗口：别让瞬间冲击骗了你

3. 去抖滤波算法：把噪声滤干净

4. 三个参数的协同关系