CN102197973A - 一种自动翻盖机构及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动翻盖机构,包括减速电机及控制板,还包括阻尼器、到位开关及至少一根连动于盖体的传动轴;减速电机的输出轴连动于传动轴,阻尼器安设于传动轴;控制板包含电机驱动IC、单片机及由到位开关触发的到位检测电路,盖体上升时,单片机控制电机驱动IC使减速电机正转,当盖体到达到位位置时,触动到位开关,单片机接收到位信号,并对电机驱动IC发出停机指令;当盖体准备下降时,由单片机控制电机驱动IC驱动减速电机反转,当完全离开到位位置时,单片机接收到离开到位信号,控制电机驱动IC对减速电机停止供电。应用本发明的盖体自动打开快速,下降缓慢,符合一般消费者的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及自动翻盖机构,尤其涉及利用盖体自身重力作用闭合的自动翻盖机构。
背景技术
人们在使用设有盖体的装置时,如打开箱体、掀开洗衣机盖或掀开马桶盖等,多采用手动方式,但出于人性化的角度考虑,出现了越来越多的自动化形式。最典型的如马桶盖的翻盖方式。
坐式马桶为了能保护清洁卫生,防止马桶臭味逸出,通常设置有与马桶本体枢接的可掀起及盖下的马桶盖。常见的马桶盖及马桶座为手动方式,即需要使用者手动开闭,具有一定的不便性,尤其是对于公共卫生间。因此,开发自动翻盖形式的马桶盖是必要的。
现有的电子马桶盖自动翻盖装置一般为电机带动齿轮减速,通过变速变扭的作用,带动盖板打开和闭合,在齿轮箱的输出轴还带有电位器,通过电位器的作用,可以控制盖板的开闭角度。
发明名称为“马桶盖及马桶盖之自动开闭装置”,授权公告号为CN201631100,公告日为2010年11月17日的中国发明专利公开了一种马桶盖及马桶座的自动开闭装置,是通过马达驱动转动器的旋转杆使马桶座与马桶盖自动开闭的,缓降单元是在马桶盖或马桶座向下枢转时形成阻尼效果,用以减缓转速防止撞击马桶顶面。
在实际应用中,人们往往希望在打开盖体时能迅速到位,而合上盖体的时候速度并不重要,且整个打开盖体或合上盖体的过程应该具有防止卡手的考虑,以避免自动翻盖所可能引至的安全隐患。另外,对于自动翻盖系统而言,系统的耐用性和节能也是需要考虑的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改良的自动翻盖机构,能使盖板快速打开、闭合时利用重力作用缓慢闭合,并且设有防夹手功能。
为了达到上述发明目的,本发明采用了以下技术方案:一种自动翻盖机构,包括减速电机及控制板,还包括一阻尼器、一到位开关及至少一根连动于盖体的传动轴;
所述减速电机的输出轴连动于所述传动轴,所述阻尼器安设于所述传动轴;
所述控制板包含一用于驱动所述减速电机运转的电机驱动IC、一用于控制所述电机驱动IC的单片机及一由到位开关触发的到位检测电路,盖体上升时,所述单片机控制电机驱动IC使减速电机正转,当盖体到达到位位置时,触动到位开关,到位检测电路发出到位信号至所述单片机,所述单片机接收所述到位信号,并对所述电机驱动IC发出停机指令;当盖体准备下降时,由单片机控制电机驱动IC驱动减速电机反转,当完全离开到位位置时,到位检测电路发出信号给单片机,单片机接收到离开到位信号,控制电机驱动IC对减速电机停止供电。
进一步地,所述电机驱动IC设有一用于提供电机电流检测功能的接脚,当电机发生堵转时,所述电机驱动IC发出堵转信号给所述单片机,所述单片机控制所述电机驱动IC对所述减速电机停止供电。
本发明通过以上结构,利用电机堵住时电流增大的原理,轻松实现盖板上升到位时的电机停机功能。下降时只需减速电机反向运转,当盖板打开角度<90度时,减速电机停止工作,利用盖板的重力作用,自然缓慢落下,下降过程中不需要减速电机的带动,安全可靠,避免了由电机带动盖板下降时盖板过重齿轮打滑的现象。本发明采用阻尼器和扭力弹簧,可减小盖板在下降过程中所产生的冲击力,达到让盖板缓降的作用。利用到位检测电路的作用,确保盖板在上升过程中完全到位;在中途暂时受阻而停止运动时,减速电机会在短暂时间后恢复供电,避免在上升过程中由于外物卡死,而上升停止的问题。
其中,所述电机驱动IC用于提供电机电流检测功能的接脚接有一电流检测电阻,并连接到所述单片机的输入端口。
其中,所述控制板还包含一用于提供稳压电源给所述单片机及电机驱动IC逻辑电路供电的电源稳压电路。
作为带动盖板在垂直平面转动的铰接轴,所述传动轴固定于盖体的下侧,并设有左右两根,所述减速电机的输出轴连动于其中一根传动轴,所述阻尼器安装于另一根传动轴。
作为另一种实施方式,所述阻尼器安装于减速电机输出轴的末端。
所述减速电机的输出轴安设有一单向扭簧。
所述到位开关为能提供ON-OFF两种方式转换的开关。
一种如上所述的自动翻盖机构的控制方法,包括以下步骤:
盖体上升时,由单片机控制电机驱动IC驱动电机正转连动;
当盖体到达到位位置时,触动到位开关,到位检测电路发出到位信号至所述单片机,所述单片机接收所述到位信号,并对所述电机驱动IC发出停机指令;
当盖体准备下降时,由单片机控制电机驱动IC驱动减速电机反转,当完全离开到位位置时,到位检测电路发出信号给单片机,单片机接收到离开到位信号,控制电机驱动IC对减速电机停止供电。
进一步地,上述控制方法还包括如下步骤:当电机发生堵转时,所述电机驱动IC发出堵转信号给所述单片机,所述单片机控制所述电机驱动IC对所述减速电机停止供电。
应用本自动翻盖机构的盖体自动打开快速,下降缓慢,符合一般消费者的使用要求。即使是重量较大的马桶盖、洗衣机面盖或者其它箱盖等也同样适用。通过控制板的堵转电流检测,可以简单实现盖板在上升过程中的防夹手功能,下降时由于有阻尼器和单向扭簧的作用,下降速度很慢,下降力很小,也能起到防夹手功能。通过控制板的堵转电流检测和到位检测电路的作用,可以简单实现盖板的到位停止功能。下降时通过延时开关或控制板对电机的延时的控制、或者通过电位器对转动角度的控制,只要通过减速电机把盖板转动一段很短的时间或一个小于90度的角度,就可以轻松利用盖板的重力,让盖板自然落下,并通过阻尼器和扭力弹簧的共同作用,缓慢下降,避免下降时减速电机受力过大。盖板无动力下降,电机齿轮箱寿命更长,安全可靠。堵转电流检测和到位检测电路具有双保险作用,确保盖板能安全、顺利打开。
现以自动翻盖机构应用于马桶盖为例进行具体说明。
附图说明
图1是马桶盖掀开状态下,本发明的立面结构示意图。
图2是马桶盖处于不同位置状态下的示意图。
图3是马桶盖处于打开状态的立体示意图。
图4是电路控制原理图。
图5是另一种实施方式的立面结构示意图。
其中,1.盖2.电机固定架3.减速电机4.扭力弹簧5.减速电机输出轴6.轴承7.传动轴8.端盖安装套9.支架10.底座11.阻尼器安装套12.阻尼器13.支架14.传动轴15.到位开关
具体实施方式
如图1~图3所示,可见本发明的自动翻盖机构安装于马桶盖1。
自动翻盖机构包括减速电机3、传动轴7、扭力弹簧4、阻尼器12、到位开关13及电路控制板等,安装于固定底座10的面盖上。
减速电机3通过电机固定架2固定于底座10上。减速电机输出轴5传动于传动轴7,驱使传动轴7跟随电机输出轴5作正向或反向的转动。传动轴7通过轴承6安装于右侧支架9。传动轴7的另一端安装有端盖安装套8,端盖安装套8卡接于马桶盖右侧的末端。扭力弹簧4为单向扭簧,安装于减速电机的前端,其作用是利用弹簧的阻力,使利用重力下降的马桶盖可降低下降速度。
阻尼器12安装于左侧支架,铰接于马桶盖盖体。
如图4所示,电路控制板由单片机U1、电机驱动IC U2、电流检测电阻R1、电源稳压电路及到位检测电路SW等组成。
单片机的输出端口PB1、PB0、PB3分别按序连接到电机驱动IC的输入端口IN1、IN2、EN A,对电机驱动IC进行控制。电机驱动IC,用于驱动减速电机M的运转,可选用H桥驱动器,如L298N或者LMD18200等。其逻辑规律如下表1:
表1
IN1 | IN2 | EN A | 电机状态 |
H | L | H | 正转 |
L | H | H | 反转 |
L | L | L | 自由 |
注:H-高电平或L-低电平
电机驱动IC的1脚ISENA提供电机电流检测功能,在该脚接上电流检测电阻,并连接到单片机的AD输入端口PB2,进行模拟-数字转换,检测电机电流值。
电源稳压电路提供5V稳压电源给单片机、电机驱动IC的逻辑电路供电。24V电压直接供给电机驱动IC的功率电源端口Vs。
当盖板翻起到位时,到位开关15的按扭按下,到位检测电路闭合,单片机检测到盖板到位。
在主控板发出上升指令后,单片机控制减速电机正转,盖板做上升运动;当盖板翻起到位后,到位检测电路闭合,此时单片机检测到到位信号,停止对减速电机供电,盖板停止运动。在主控板发出下降指令后,单片机控制减速电机反转,盖板做下降运动;盖板离开到位位置一定距离后,到位开关15的按扭回弹,到位检测电路断开,此时单片机检测到离开到位信号,通过延时开关或控制板控制延时通电0.5s-2s后停止对减速电机供电,此时减速电机不再工作,盖板靠自重下降,同时由于扭力弹簧和阻尼器的作用,下降速度缓慢。
如果盖板在上升过程中受阻,盖板受到阻力作用停止运动,减速电机产生堵转电流,单片机检测到堵转电流,计时0.8s-1s即停止对减速电机供电。在上升指令下,到位检测电路处于工作状态,若受阻未能到达到位位置,则隔1.5s-3s后重试,重试若干次上升动作,若都失败则停止对减速电机供电。在下降指令下,若受阻未能离开到位位置,则隔1.5s-3s后重试,重试若干次下降动作,若都失败则停止对减速电机供电,并作出故障报警。
到位开关的检测优先于堵转电流检测,也就是说盖板触动到位开关后,电机即停止通电,不需再检测堵转电流。堵转电流是在上升过程中到位开关尚未闭合的状态下才要检测。
下降时通过延时开关或控制板对减速电机的延时的控制、或者通过电位器对转动角度的控制,只需把盖板转动一个很短的时间或一个小于90度的角度,就可以轻松利用盖板的重力,让盖板自然落下,并通过阻尼器和扭力弹簧的共同作用,缓慢下降,避免下降时减速电机受力过大。
图5示出了盖板与自动翻盖机构连接的另一种实施方式。在该实施方式中,马桶盖1左右两侧分别铰接于传动轴14及传动轴7。阻尼器12安装于减速电机输出轴5的末端。
到位开关可选用的种类很多,可以是微动开关、干簧管、霍尔开关等,只要能提供″ON-OFF″两种方式转换即可。
Claims (10)
1.一种自动翻盖机构,包括减速电机及控制板,其特征在于:还包括一阻尼器、一到位开关及至少一根连动于盖体的传动轴;
所述减速电机的输出轴连动于所述传动轴,所述阻尼器安设于所述传动轴;
所述控制板包含一用于驱动所述减速电机运转的电机驱动IC、一用于控制所述电机驱动IC的单片机及一由到位开关触发的到位检测电路,盖体上升时,所述单片机控制电机驱动IC使减速电机正转,当盖体到达到位位置时,触动到位开关,到位检测电路发出到位信号至所述单片机,所述单片机接收所述到位信号,并对所述电机驱动IC发出停机指令;当盖体准备下降时,由单片机控制电机驱动IC驱动减速电机反转,当完全离开到位位置时,到位检测电路发出信号给单片机,单片机接收到离开到位信号,控制电机驱动IC对减速电机停止供电。
2.根据权利要求1所述的自动翻盖机构,其特征在于:所述电机驱动IC设有一用于提供电机电流检测功能的接脚,当电机发生堵转时,所述电机驱动IC发出堵转信号给所述单片机,所述单片机控制所述电机驱动IC对所述减速电机停止供电。
3.根据权利要求2所述的自动翻盖机构,其特征在于:所述电机驱动IC用于提供电机电流检测功能的接脚接有一电流检测电阻,并连接到所述单片机的输入端口。
4.根据权利要求1所述的自动翻盖机构,其特征在于:所述控制板还包含一用于提供稳压电源给所述单片机及电机驱动IC逻辑电路供电的电源稳压电路。
5.根据权利要求1所述的自动翻盖机构,其特征在于:所述传动轴固定于盖体的下侧,并设有左右两根,所述减速电机的输出轴连动于其中一根传动轴,所述阻尼器安装于另一根传动轴。
6.根据权利要求1所述的自动翻盖机构,其特征在于:所述阻尼器安装于减速电机输出轴的末端。
7.根据权利要求1所述的自动翻盖机构,其特征在于:所述减速电机的输出轴安设有一单向扭簧。
8.根据权利要求1所述的自动翻盖机构,其特征在于:所述到位开关为能提供ON-OFF两种方式转换的开关。
9.一种如权利要求1~7所的自动翻盖机构的控制方法,其特征在于包括以下步骤:
盖体上升时,由单片机控制电机驱动IC驱动电机正转连动;
当盖体到达到位位置时,触动到位开关,到位检测电路发出到位信号至所述单片机,所述单片机接收所述到位信号,并对所述电机驱动IC发出停机指令;
当盖体准备下降时,由单片机控制电机驱动IC驱动减速电机反转,当完全离开到位位置时,到位检测电路发出信号给单片机,单片机接收到离开到位信号,控制电机驱动IC对减速电机停止供电。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于所述控制方法还包括如下步骤:当电机发生堵转时,所述电机驱动IC发出堵转信号给所述单片机,所述单片机控制所述电机驱动IC对所述减速电机停止供电。
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PB01 | Publication | ||
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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