CN105115130B - 导风装置及应用其的家用电器 - Google Patents

导风装置及应用其的家用电器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导风装置及应用其的家用电器。本发明利用由步进电机驱动的齿槽部件的齿槽结构在运动时对光电开关光通道在遮蔽和露出状态交替变化的周期来检测步进电机的运动状态，从而可以对导风结构的运动进行精确的检测和控制。

Description

导风装置及应用其的家用电器
技术领域
本发明涉及家用电器控制领域，具体涉及一种导风装置及应用其的家用电器。
背景技术
在现有的具有送风功能的家用电器中，例如，空调、空调扇、空气净化器等，导风装置通常由步进电机来驱动，而现有技术对于步进电机进行开环控制，在给步进电机输出驱动信号后，导风结构实际运行状态是未知的，这不利于对导风结构进行精确控制。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种导风装置及应用其的家用电器，以对导风结构的运动状态进行检测和控制。
第一方面，提供一种导风装置，包括：
导风结构；
步进电机，用于驱动所述导风结构运动；
齿槽部件，受所述步进电机驱动而转动，所述齿槽部件具有沿轴向或径向延伸的齿槽结构，所述齿槽部件为所述步进电机驱动所述导风结构的传动系统的一部分；
光电开关，与所述齿槽结构的侧面相对设置，所述侧面与所述齿槽结构的转动方向的切线平行；
控制器，用于根据所述光电开关的输出信号获取所述步进电机的运动状态，并根据所述运动状态控制所述步进电机，所述控制器在光电开关的输出信号的周期超出预定时间阈值时控制所述步进电机停止工作。
优选地，所述控制器在检测到步进电机的运动状态与发出的驱动信号不对应时控制所述步进电机停止工作。
优选地，所述控制器根据所述光电开关的输出信号的周期计算所述步进电机的转速。
第二方面，提供一种家用电器，包括风机、出风口和导风装置；
其中，所述导风装置设置在所述出风口附近，所述导风装置包括：
导风结构；
步进电机，用于驱动所述导风结构运动；
齿槽部件，受所述步进电机驱动而转动，所述齿槽部件具有沿轴向或径向延伸的齿槽结构，所述齿槽部件为所述步进电机的传动系统的一部分；
光电开关，与所述齿槽结构的侧面相对设置，所述侧面与所述齿槽结构的转动方向的切线平行；
控制器，用于根据所述光电开关的输出信号获取所述步进电机的运动状态，并根据所述运动状态控制所述步进电机，所述控制器在光电开关的输出信号的周期超出预定时间阈值时控制所述步进电机停止工作。
优选地，所述控制器在检测到步进电机的运动状态与发出的驱动信号不对应时控制所述步进电机停止工作。
优选地，所述控制器根据光电开关的输出信号的周期计算所述步进电机的转速。
利用由步进电机驱动的齿槽部件的齿槽结构在运动时对光电开关光通道在遮蔽和露出状态交替变化的周期来检测步进电机的运动状态，从而可以对导风结构的运动进行精确的检测和控制。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例的导风装置的示意图；
图2是本发明实施例的导风装置的齿槽部件和光电开关的设置方式的示意图；
图3是本发明实施例的导风装置的光电开关的输出信号波形图；
图4是本发明实施例的导风装置的光电开关在导风装置异常时的输出信号波形图；
图5是本发明实施例的导风装置的齿槽部件和光电开关的另一种设置方式的示意图；
图6是本发明实施例的家用电器的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明实施例的导风装置适用于各种具有送风功能的家用电器，例如空调、空调扇、空气净化器等。这类家用电器包括风机、出风口和设置在出风口附近的导风装置。
图1是本发明实施例的导风装置的示意图。图2是本发明实施例的导风装置的齿槽部件和光电开关的设置方式示意图。
如图1和2所示，导风装置包括导风结构11、步进电机12、齿槽部件13、光电开关14和控制器15。
其中，导风结构11设置于出风口附近，随着导风结构11的运动可以改变出风口处的风向。
导风结构11可以为由连杆连接可以上下或左右转动多个导风片。导风结构11也可以采用其他结构实现。
步进电机12用于驱动导风结构11运动，从而进行风向的改变。
齿槽部件13可以为环状或大致圆形状，受步进电机12驱动而转动，在图2中，齿槽部件13具有沿轴向延伸的齿槽结构13a。齿槽部件13可以是专门设置用于进行运动状态检测的部件。例如，步进电机12通过第一传动部件、第二传动部件和第三传动部件构成的传动系统驱动导风结构11，同时，步进电机12还通过另外的传动部件或直接地驱动齿槽部件13运动。齿槽部件13也可以是步进电机12驱动导风结构11的传动系统中的一部分。例如，步进电机12通过第一传动部件、第二传动部件和齿槽部件13构成的传动系统驱动导风结构11。这可以减少导风装置的部件数量，节省成本和减少所占用的体积，并提供更多的设计选择。
光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体的有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。其可以具有两端，一端发光，一端检测，也可以具有一端，基于反射光进行检测。
在图2中，光电开关14为具有两端的光电开关，其与所述齿槽结构13a的侧面相对设置，所述侧面与所述齿槽结构的转动方向的切线平行或基本平行。光电开关14的两端之间的区域构成光的传播通道，简称光通道。
具体地，齿槽结构13a被设置在光电开关14的光通道中。在齿槽部件13由步进电机12驱动转动时，齿槽结构13a的齿部和槽部交替通过光电开关14的光通道，在齿部通过所述光通道时光电开关14的光通道被遮蔽，此时光电开关14的输出信号为第一状态(例如，低电平)，在槽部通过所述光通道时，由于槽部镂空会使得光通道被露出，此时光电开关14的输出信号为第二状态(例如，高电平)。
由此，随着齿槽部件13的转动，光电开关14随着齿槽结构13a通过光通道从而输出由高低电平组成的信号序列，如图3所示。
基于光电开关14的输出信号，控制器15可以获取步进电机12的运动状态，并根据所述运动状态控制所述步进电机12。
由于齿槽部件13由步进电机12驱动转动，同时，导风结构11也由步进电机12驱动运动。因此，齿槽部件13的运动速度与步进电机12的转速成比例，同时，其可以体现步进电机12和导风结构11的运动状态。所述运动状态可以包括步进电机12的转速等信息，以及步进电机12是否转动等信息。因此，控制器15可以根据光电开关的输出信号(也即脉冲信号序列)的周期(或频率)计算获得齿槽部件13的转速，并进而根据齿槽部件与步进电机12的齿比或转速比计算获得步进电机的转速。
容易理解，齿槽部件13的齿槽密度越大，则控制器15能够检测到的转速精确度越高。但是，齿槽结构13a的齿部宽度需要能够满足遮挡住光电开关的光线的需要。
本实施例利用由步进电机驱动的齿槽部件的齿槽结构在运动时对光电开关光通道在遮蔽和露出状态交替变化的频率来检测步进电机的运动状态，从而可以对导风结构的运动进行精确的检测和控制。
进一步地，控制器15可以在检测到步进电机12的运动状态与发出的驱动信号不对应时控制所述步进电机12停止工作。例如，在异物阻止导风结构11运动时，导风结构11、步进电机12和齿槽部件13均停止转动，此时，电感检测电路输出的距离信号如图4所示，其在时间段t1-t2持续为高电平。控制器15可以根据该信号获取步进电机12停止转动，如果这一运动状态与控制器15当前输出到步进电机12的驱动信号不对应(也即，此时控制器15实际上控制步进电机处于运动状态)控制器15可以判断当前导风结构出现故障，存在异物，此时，可以控制步进电机12停止工作，防止损害导风装置。
具体地，在一个优选实施例中，齿槽部件13为直接与导风结构连接的传动部件。齿槽部件在180度的弧面上，可以做出90个齿部(每个齿的部宽度2mm以上才能挡住光电开关)。按照步进电机的应有转速，扫风装置运行时，光电开关14反馈的脉冲信号周期(或频率)与步进电机的转速的关系可以根据如下方式计算。
在正常运行时，步进电机脉冲转速可以为100脉冲/秒(某些空调设备中，用于驱动扫风装置的步电机转速可以为83脉冲/秒)。
步进电机12的步距角为7.5度/60脉冲，齿槽部件13与步进电机12的转速比为1：7.5。由此，换算到齿槽部件的步距角是：1度/60脉冲。进而，齿槽部件转速＝(1度/60脉冲)/(100脉冲/秒)＝1度/0.6秒。
由于齿槽部件13在180度上面有90个齿部，则每个齿部的角度为180/90＝2度/齿；也就是运行机构旋转2度产生一个脉冲(一个高电平和第一个低电平)；每个脉冲的周期为2度×0.6s＝1.2秒。
按照如上计算，在正常运行时，光电开关的输出信号每1.2秒会出现一次高低电平切换。也即，输出信号的周期为1.2秒。
由此，在电机的转速恒定前提下，如果控制器15检测到光电开关14的输出信号的周期为1.2秒左右，则说明导风装置正常运行。否则，如图4所示，如果光电开关的输出信号的周期超出1.2秒较多(考虑到装配上存在一定的空隙，会导致电机旋转时运行机构可能还没有旋转)，高于一预定阈值(例如高于2秒)，如则说明步进电机未能正常运行，传动系统或者导风结构被异物卡顿，出现堵转。
此时，控制器15可以控制步进电机12停止工作，从而防止损坏步进电机。
由此，可以精确地检测到异物的存在，及时对导风装置进行保护。
同时，由于本实施例采用光电开关来对转动的齿槽部件进行检测，对于齿槽部件的材料没有任何要求，只要齿槽部分可以遮蔽光线即可，具有较宽的适用范围。
同时，由于本发明实施例基于齿槽部件对光电开关的光通道的遮挡来进行运动状态的检测，这使得在齿槽部件的选择上具有较大的灵活性，可以提供多种设计选择。
图5是本发明实施例的导风装置的齿槽部件和光电开关的另一种设置方式的示意图。
如图5所示，齿槽部件13’具有沿径向延伸的齿槽结构13a’。光电开关14与齿槽结构13a’的侧面相对设置，使得齿槽结构位于光电开关的光通道中。由此，在齿槽部件13’转动时，光电开关14的光通道由于齿槽结构13a’的齿部和槽部交替通过而不断变化状态。该状态变化使得光电开关14输出高低电平交替的输出信号，实现对于运动状态的检测。
由此，齿槽部件13’可具有不同的齿槽结构，从而可以适应不同的设计需要。
图6是本发明实施例的家用电器的示意图。
如图6所示，所述家用电器可以为任何具有送风功能的家用电器，例如，空调、空调扇、空气净化器等。所述家用电器包括上述的任一实施例所述的导风装置1、风机2、和出风口3。风机2设置在所述家用电器内部。导风装置1设置在所述出风口3附近，导风装置1的导风结构设置在出风口处以对出风口送出的风向进行调节。
基于本发明的家用电器可以利用由步进电机驱动的齿槽部件的齿槽结构在运动时对光电开关光通道在遮蔽和露出状态交替变化的周期来检测步进电机的运动状态，从而可以对家用电器的送风方向进行精确的检测和控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种导风装置，包括：
导风结构；
步进电机，用于驱动所述导风结构运动；
齿槽部件，受所述步进电机驱动而转动，所述齿槽部件具有沿轴向或径向延伸的齿槽结构，所述齿槽部件为所述步进电机驱动所述导风结构的传动系统的一部分，所述步进电机通过第一传动部件、第二传动部件和所述齿槽部件构成的传动系统驱动所述导风结构；
光电开关，与所述齿槽结构的侧面相对设置，所述侧面与所述齿槽结构的转动方向的切线平行；
控制器，用于根据所述光电开关的输出信号获取所述步进电机的运动状态，并根据所述运动状态控制所述步进电机，所述控制器在光电开关的输出信号的周期超出预定时间阈值时控制所述步进电机停止工作。
2.根据权利要求1所述的导风装置，其特征在于，所述控制器在检测到步进电机的运动状态与发出的驱动信号不对应时控制所述步进电机停止工作。
3.根据权利要求1所述的导风装置，其特征在于，所述控制器根据所述光电开关的输出信号的周期计算所述步进电机的转速。
4.一种家用电器，包括风机、出风口和导风装置；
其中，所述导风装置设置在所述出风口附近，所述导风装置包括：
导风结构；
步进电机，用于驱动所述导风结构运动；
齿槽部件，受所述步进电机驱动而转动，所述齿槽部件具有沿轴向或径向延伸的齿槽结构，所述齿槽部件为所述步进电机的传动系统的一部分，所述步进电机通过第一传动部件、第二传动部件和所述齿槽部件构成的传动系统驱动所述导风结构；
光电开关，与所述齿槽结构的侧面相对设置，所述侧面与所述齿槽结构的转动方向的切线平行；
控制器，用于根据所述光电开关的输出信号获取所述步进电机的运动状态，并根据所述运动状态控制所述步进电机，所述控制器在光电开关的输出信号的周期超出预定时间阈值时控制所述步进电机停止工作。
5.根据权利要求4所述的家用电器，其特征在于，所述控制器在检测到步进电机的运动状态与发出的驱动信号不对应时控制所述步进电机停止工作。
6.根据权利要求4所述的家用电器，其特征在于，所述控制器根据光电开关的输出信号的周期计算所述步进电机的转速。
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