CN105629778B - 一种组合电动工具协同系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合电动工具协同系统，其包括：主工具和辅助工具，主动工具和辅助工具协同工作；负载检测模块用于检测主工具运行时产生的负载参数，并将负载参数发送给中央控制模块；中央控制模块调整辅助工具的输出功率；中央控制模块控制辅助工具的功率随着主工具的负载参数增加而增加，并随着负载参数的减小而减小；上述的辅助工具自动调节的特点特别适用于吸尘器，当主工具功率增加时灰尘和碎屑的产生量增加吸尘器的功率自动调高吸力增加能够适应大灰尘量的需求，当主工具的功率降低时灰尘和碎屑产生的量减少吸尘器的功率自动下降吸力也减小能够满足小灰尘量的吸尘需要，相对与现有的吸尘器，本方案减小了吸尘时的噪音，同时降低了吸尘器的能耗。

Description

一种组合电动工具协同系统及方法

技术领域

本发明涉及一种组合电动工具协同系统，以及这种组合电动工具协同系统使用的协同方法。

背景技术

在一些使用场景中，需要使用多个电动工具协同完成同一工作任务，例如在使用磨光机或切割工具的时候需要保持工作台清洁，或减少灰尘的散落，需要使用吸尘器来实时收集切割或磨光时产生的灰尘。通常吸尘器能够随着磨光机的打开而打开，并随着磨光机的关闭而关闭，当磨光机打开时通过检测模块检测磨光机的转速或电流以判断磨光机是否处于开启状态，检测模块将检测到的信号传递给中央控制模块，中央控制模块通过电子开关启动吸尘器，在磨光机运行的过程中检测模块持续的检测磨光机的工作状态，以判断磨光机是否处于持续工作的状态，若磨光机处于持续工作的状态则持续的开启吸尘器，吸尘器能够持续的将磨光机产生的灰尘收集起来。当磨光机停止工作，检测模块检测到其停止工作的状态，检测模块将停止信号发送给中央控制模块，中央控制模块通过电子开关关闭吸尘器。磨光机和吸尘器的联动方式具有多样性，例如在吸尘器上设置供电接口，磨光机通过供电接口插接在吸尘器上，检测模块通过检测供电接口的电流判断，磨光机处于开机状态、运行状态或停机状态，并同步的控制吸尘器开机、运行或停机。还可以所述的检测模块和中央控制模块集成在供电接口上，所述的检测模块可检测其中一个或多个供电接口的电流变换，同步的控制另一供电接口的供电。例如将磨光机插接在其中一个供电接口中，吸尘器插接在另一供电接口中，运行磨光机，供电接口的电流发生变化，检测模块检测到这一电流变化并将信号发送给中央控制模块，中央控制模块通过电子开关打开吸尘器所插接的供电接口，此时吸尘器启动运行，磨光机运行过程中检测模块不断的检测其电流以确保其处于工作状态。同样地，检测模块检测到磨光机停止运行时，中央控制模块关闭吸尘器所插接的供电接口停止其运行。

又例如申请号为CN200520073478.3的中国专利揭露了一种电动工具同步装置，吸尘器能够随着电动工具的启动而启动，电动工具通过设置在吸尘器上的供电接口取电，该专利还公布了一种实施例即通过统一取电接口供电。

上述的技术方案在实际使用过程中，吸尘器通常以大致恒定的功率运转，并且为了保证能够有足够的吸力将磨光机产生的灰尘吸走，吸尘器运行时的功率通常大于实际吸力需求的功率，即使磨光机功率较小产生的灰尘少时，吸尘器仍然以较大的功率运行。这样的会产生不必要的能源浪费，同时高功率运行状态下吸尘器会产生大量的噪声，另外，磨光机或其他灰尘产生机器遇到的阻力较大或接近堵转时其产生的灰尘也变小，但此时磨光机或其他灰尘产生机器功率却很大，而吸尘器仍然以较高的转速运转其功率较大，此时磨光机和吸尘器的总功率可能会超过供电设置所能承受的最大功率，这样可能会造成供电设备的过载保护。为了减小辅助工具低灰尘量时吸尘器浪费的电能并降低噪声，同时防止磨光机或其他灰尘产生工具在堵转时吸尘器和磨光机的总功率过载。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种组合电动工具协同系统，其包括：

主工具和辅助工具，所述主工具和辅助工具协同工作；

中央控制模块，用于接收主工具和辅助工具工作时负载参数，并调整辅助工具的功率；

负载参数检测模块，负载参数检测模块用于检测主工具和辅助工具运行时产生的负载参数，并将负载参数发送给中央控制模块；

当所述中央控制模块接收到的主工具负载参数增大时，中央控制模块增加辅助工具的功率；当所述中央控制模块接收到的主工具负载参数减小时，中央控制模块降低辅助工具的功率。

优选地，所述负载检测模块能够检测主工具和辅助工具工作时的电流、电压或功率参数，负载参数检测模块将所述参数发送给中央控制模块；中央控制模块根据所述参数值调整辅助工具输出功率使辅助工具的功率随主工具电流、电压或功率值的增大而增大并随之减小而减小。

优选地，所述辅助工具上设置有供电接口，所述的中央控制模块可选择的集成在主工具或辅助工具上，所述的负载参数检测模块可选择的集成在主工具或辅助工具上。

优选地，所述的负载参数检测模块和中央控制模块可以采用有线或无线的方式通信。

优选地，所述系统还包括共用的供电接口，所述的主工具和辅助工具与供电接口连接，所述的中央控制模块可选择的集成在供电接口或辅助工具上，所述的负载参数检测模块可选择的集成在供电接口或主工具或辅助工具上。

优选地，所述的主工具为工作时能够产生碎屑的电动工具，所述辅助工具为吸尘器。

为进一步解决上述技术问题本发明还提供一种组合电动工具协同方法，其包括：

主工具和辅助工具，所述的主工具和辅助工具协同工作；

负载参数检测模块，其能够检测主工具和辅助工具运行时的负载参数，并将负载参数值发送给中央控制模块；所述的中央控制模块控制流程包括以下步骤：

所述负载参数检测模块检测主工具和辅助工具的负载参数；

所述负载参数传递给中央控制模块；

当主工具负载参数增大时中央控制模块增加辅助工具的功率；

当主工具负载参数减小时中央控制模块减小辅助工具的功率。

优选地，所述的负载参数包括电流、电压、功率中的一个或多个。

优选地，中央控制模块在调整辅助工具功率前执行以下步骤：

判断主工具和辅助工具总负载参数是否大于预定的阈值；

当所述总负载参数大于或等于预定阈值时则分别执行降低或不调整辅助工具的步骤；

当所述总负载参数小于预定阈值时，则执行如下步骤：

当主工具负载参数增大时中央控制模块增加辅助工具的功率；

当主工具负载参数减小时中央控制模块减小辅助工具的功率。

相对于现有技术本发明提供的组合电动工具协同系统，辅助工具能够根据主工具的功率自动调整，辅助工具的功率随着主工具功率的增加而增加并随着主工具功率的减小而减小，相对与现有的系统辅助工具不会一直以较高的功率运行，而是根据主工具的需要增加或减少功率，提高了能耗，降低了噪音。

附图说明

图1是本发明主工具和辅助工具示意图。

图2是本发明和辅助工具示意图其中负载检测模块集成在主工具的电源线上。

图3是本发明主工具、辅助工具和共用的电源供电接示意图。

图4是本发明电路示意图其中，吸尘器提供供电接口。

图5是本发明共用供电接口电路结构示意图。

图6是本发明吸尘器与磨光机工作时，协同作用流程图。

图7是本发明又一吸尘器与磨光机工作时，协同作用流程图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明做进一步的说明：

参见图1组合电动工具协同系统中包括主工具4和辅助工具1，本发明中的主工具4是常用的电动磨光机，辅助工具1为与磨光机协同工作的吸尘器1。磨光机4包括手柄41，打磨部5和电源线6；所述的手柄41包括可共用于持握的部件和调速开关(图中未示出)，用户根据被磨光表面调整磨光机的转速，磨光机4工作时磨光部与被磨光表面摩擦产生碎屑。吸尘器1包括尘桶动力头11软管(图中未示出)和电源线，所述的动力头11内设置电机和叶轮(图中未示出)用于产生真空吸力，灰尘经过软管(图中未示出)和吸尘入口22进入尘桶2，尘桶内部设置有过滤装置(图中未示出)，过滤装置将带尘气流中的灰尘过滤滞留在尘桶2中。磨光机和吸尘器在使用过程中协同工作，当用户增加磨光机4的转速时，相应的吸尘器1的功率也增加其电机转速加快产生的吸力也增加，当用户减小磨光机4的转速时吸尘器1功率也随之减小吸力也减小。如此吸尘器能够很好的协同磨光机工作，根据产生的碎屑的量增加或减小吸尘器的吸力。

上述的吸尘器1和磨光机4中包括，负载检测模块E1(参见图4)用以检测磨光机的运行时的负载参数，还包括中央控制模块E2用以控制吸尘器的运行功率，所述的负载检测模块E1和中央控制模块E2在工作时建立通信连接，中央控制模块E2能够接收负载检测模块E1检测到磨光机4和吸尘器1工作时的负载参数，所述的负载参数可以是磨光机工作时的功率、电流、电压、或转速，所述的中央控制模块E2根据上述的磨光机4工作时功率、电流、转速的增加提高吸尘器的功率，相反地根据负载参数的减小降低吸尘器1的功率。

参见图1、和图4，在现有的磨光机4中并非所有的产品都设置有负载检测模块E1，因此，为了更好的兼容现有的磨光机4，本发明提供一种变化形式。所述的吸尘器1上设置至少一个供电接口21，磨光机工作时电源线6插接在所述的供电接口21上，吸尘器1的电源线3插接在家庭电源上。在吸尘器1的内部与所述的供电接口21电性连接设置有供电接口负载检测模块E1，作为一种可替换的方案磨光机负载检测单元43还可以集成在磨光机上E(参见图2)。吸尘器1的内部还设置有中央控制模块E2，中央控制模块E2与负载检测模块E1电性连接，磨砂机工4作时产生的负载参数能够通过负载检测模块E1实时的传递给中央控制模块E2，中央控制模块根据检测到的电流或功率参数调整吸尘器的功率，即调节吸尘器的功率随着检测到的电流或功率的增大而增大并随之减小而减小。吸尘器设置供电接口除了能够为主工具供电的同时，也集成了控制单元和负载检测模块，则能够轻易的兼容现有的主工具，节省使用成本。

参见图3为了兼容现有的电动工具4’和吸尘器1’，还可提供一种供电接口7，供电接口7包括一个供电座71和电源线74，为了降低单电源线的负载可另设第二电源线73本领域技术人员公知的可使用单电源线代替之。所述的供电座上设置两个供电插口72其一是为磨砂机4供电，其二为吸尘器1供电，供电座内部设置负载检测模块E1和中央控制模块E2，所述的磨砂机供电插口72’电性连接负载检测模块，所述的吸尘器1供电插口电性连接中央控制模块E2，所述的中央控制模块E2与所述的负载检测模块E1电性连接。共用的供电接口7除了能够为磨砂机4供电，当所述的中央控制单元E2和负载检测单元E1集成在共用的供电接口7内部时，供电接口7能够兼容已有的不具备自动检测功率和调速功能的吸尘器和其他电动工具，用户选择时只需要选择集成了具有负载检测模块E1和中央控制模块E2的供电接口即可，节省了使用成本。

参见图4为了检测磨光机4的负载参数可在磨光机4中设置负载检测模块E1，所述的负载检测模块可设置在磨光机的内部或串联在磨光机4的电源线上，负载检测模块E1通过无线的方式与中央控制模块E2建立通信连接，所述的负载检测模块检测磨光机工作时的电流电压或功率，与上述相同中央控制模块可选的集成在供电座71或吸尘器1中。

参见图4所示的吸尘器控制电路E结构图，其包括L、N交流AC电供电端、电压过零点检测模块E8、线路板电源工作模块E3将交流电转化为共控制电路使用的直流电。所述电路结构E还包括中央控制模块E2，中央控制模块E2包括控制芯片和内置在芯片中的控制程序。还包括总电流采样处理模块E4，总电流采样处理模块E4与中央处理模块E2电性连接，总电流采样处理模块E4接受电流反馈模块E5反馈的电信号并产生反馈给中央处理模块E2的电信号，所述的总电流反馈模块E5与第一电流采样模块电性连接。所述的电流采样信号反应了吸尘器和磨砂机的总电流，以便中央控制模块E2及时根据电流值调整吸尘器的功率，中央控制模块内置PID算法计算电机的导通脚，并将导通和关闭信号通过驱动电路M1控制晶闸管M2，此种方式是本领域技术人员熟知的控制电机转速的技术方案。与中央控制模块E2连接的还有主工具电流采样信号处理模块E7，主工具电流采样信号处理模块E7处理主工具电流反馈模块E6产生的信号，主工具电流反馈模块E6与第二电流采样元件E61电性连接。总电流采样处理模块E4和主工具电流采样处理模块E7可采用有线或无线的方式与总电流反馈模块E5和主工具电流反馈模块E6进行通信连接。本领域技术人员熟知的，无线通信连接包括多种方式例如：红外通信、蓝牙通信、WIFi通信、射频通信等等。

所述的中央控制模块E2与电机M的驱动电路M1电性连接，所述驱动电路M1控制一晶闸管M2，晶闸管控制吸尘器电机M电源的通断，本领域技术人员熟知的中央控制模块通过晶闸管M2的通断来控制电机的转速，进而提高或降低吸尘器的运行功率，以适应外接电动工具的运转。

参见图5展示了图3展示组合电动工具协同系统中插座的电路结构图E’，其包括吸尘器插接口E72磨光机4插接口E72’，为了简便说明插座的电路结构E’仅绘制出电机回路，在设计过程中还应包括其他的电路，例如安全保护电路，工作状态显示电路。同样地，主电动工具电路结构E9也仅绘制出电机回路图。电动工具系统协同工作时，吸尘器电源插头插入吸尘器插接口E72，主工具的插头插入主工具插接口E72’。插座的内部设置有中央控制模块E2，中央控制模块E2与总电流采样信号处理模块E4和主工具电流采样处理模块E7电性连接，中央控制模块E2还与驱动电路M1电性连接，中央控制模块E2通过晶闸管M2控制吸尘器插接口E72供电的导通与断开，所述的中央控制模块E2内置PID算法用于计算所述晶闸管M2的导通角，本领域技术人员熟知PID算法可根据电机不同功率需求计算出不同的导通角以增加或减小电机E82的转速。磨光机和吸尘器工作时，两者产生的总电流通过上述的第一电流元件E51检测，磨光机工作时电流通过第二电流元件E61检测主工具的电流。当用户提高主工具电机E92转速时，相应的第二电流单元E61检测到的电流增大，中央控制单元E2接收到主工具E9电流增大的信号，根据PID算法计算晶闸管M2的导通脚并计算以提高吸尘器1的运行功率。相反的主工具电机E92转速减小时，所述第二电流单元E61检测到的电流减小，中央控制单元E2根据PID算法计算晶闸管M2导通角并减小吸尘器的运行功率。主工具电机转速高时其产生的碎屑量也增加，此时吸尘器功率提高吸力增大能够适应碎屑的产生速度及时清理，当外接工具转速降低时其产生的碎屑也相应的减少，此时吸尘器的功率减少满足清理碎屑的同时，降低吸尘器的功率减少能耗同时减小噪音。

参见图6展示的组合电动工具协同系统控制流程图，其包括以下步骤：上电步骤S1，初始化步骤S2包括检测电动工具的状态和工作参数，检测主工具是否接入步骤S4，如没有检测到主工具检测结果为N，则进入延时关机步骤S9，如果检测到主工具检测结果为Y，则进入吸尘器开机步骤S5，开机后进入主工具电流I2检测步骤S6，而后进入对上述检测到的主工具电流I2进行PID运算，推出晶闸管导通角步骤S7，进入调整吸尘器功率步骤S8，步骤S8包括增大吸尘器的功率和减小吸尘器功率的步骤，当主工具电流变大时相应地吸尘器的功率变大，当主工具电流减小时相应地吸尘器功率减小；执行完步骤S8之后流程返回步骤S3继续检测主工具电流，而后重复步骤S4～S8直至外接工具停机，则执行延时关机S9步骤。

参见图7其对图6展示的电动工具流程图做出了进一步的改进，与图6中步骤区别是其增加了步骤S10～S15在执行吸尘器开机步骤S5后执行检测总电流I1步骤，随后执行判断步骤S11判断条件为I>＝阈值T1，当判断结果成立时执行Y分支判断步骤S12其判断总电流I1＝＝阈值T2是否成立，I1＝＝阈值T2成立时则执行Y分支不调整吸尘器功率步骤S15，同时返回执行主工具电流检测步骤S3，若I＝＝阈值T2不成立则执行N分支对主工具电流I1进行PID运算推算出晶闸管导通角步骤S13，进而执行降低吸尘器功率步骤S14，最后同样地返回执行主工具电流检测步骤S3。若上述的判断I1>＝阈值T1不成立即判断结果为N，则依次执行步骤S6、S7、S8其作用效果与图6中展示的S6、S7、S8相同，即根据主工具的电流变化调整吸尘器的功率的变化，当主工具电流变大时吸尘器的功率也相应变大当主工具电流变小时吸尘器的功率也相应的变小。设置上述阈值T1的目的是为了防止吸尘器和外接电动工具的总阈值超过额定的阈值，当总电流超过阈值时则降低吸尘器的功率优先满足外接电动工具的功率需求，即优先满足用户正在进行的工作任务的进行。若上述电流等于吸尘器阈值则不调整吸尘器功率。

综上所述本发明提供的组合电动工具协同系统，辅助工具能够根据主工具的功率的变化自动调节，当主工具功率增加时辅助工具的功率也增加，当主工具的功率减小时辅助工具的功率同样的减小，上述的自动调节的特点特别适用于吸尘器作为辅助工具，主工具(例如磨砂机)的功率增加时其产生的灰尘或碎屑必然增加，此时吸尘器的功率自动调高吸力增加能够适应大灰尘量的需求，当主工具的功率降低时灰尘和碎屑产生的量减少吸尘器的功率自动下降其产生的吸力也减小同样的能够满足小灰尘量的吸尘需要，相对与现有的吸尘器采用单一档位或功率吸尘的做法，本方案减小了吸尘时的噪音，同时降低了吸尘器的能耗。

Claims (7)

1.一种组合电动工具协同系统，其特征在于，其包括：

主工具和辅助工具，所述主工具和辅助工具协同工作；

中央控制模块，用于接收主工具和辅助工具工作时负载参数，并调整辅助工具的功率；

负载参数检测模块，负载参数检测模块用于检测主工具和辅助工具运行时产生的负载参数，并将负载参数发送给中央控制模块；

当所述中央控制模块接收到的主工具负载参数增大时，中央控制模块判断主工具与辅助工具总负载参数是否大于预定的阈值，若总负载参数小于所述预定的阈值时，中央控制模块增加辅助工具的功率；若总负载等于所述预定的阈值时，中央控制模块不调整辅助工具的功率；若总负载大于所述预定的阈值时，中央控制模块降低辅助工具的功率；

当所述中央控制模块接收到的主工具负载参数减小时，中央控制模块降低辅助工具的功率；所述负载参数为主工具和辅助工具工作时其各自的功率、电流或电压参数。

2.根据权利要求1所述的一种组合电动工具协同系统，其特征在于，负载参数检测模块将所述参数发送给中央控制模块；中央控制模块根据所述参数值调整辅助工具输出功率使辅助工具的功率随主工具电流、电压或功率值的增大而增大并随之减小而减小。

3.根据权利要求1所述的一种组合电动工具协同系统，其特征在于，所述辅助工具上设置有供电接口，所述的中央控制模块可选择的集成在主工具或辅助工具上，所述的负载参数检测模块可选择的集成在主工具或辅助工具上。

4.根据权利要求3所述的一种组合电动工具协同系统，其特征在于，所述的负载参数检测模块和中央控制模块可以采用有线或无线的方式通信。

5.根据权利要求1所述的一种组合电动工具协同系统，其特征在于，所述系统还包括共用的供电接口，所述的主工具和辅助工具与供电接口连接，所述的中央控制模块可选择的集成在供电接口或辅助工具上，所述的负载参数检测模块可选择的集成在供电接口或主工具或辅助工具上。

6.根据权利要求1所述的一种组合电动工具协同系统，其特征在于，所述的主工具为工作时能够产生碎屑的电动工具，所述辅助工具为吸尘器。

7.一种组合电动工具协同方法，其包括：

主工具和辅助工具，所述的主工具和辅助工具协同工作；

负载参数检测模块，其能够检测主工具和辅助工具运行时的负载参数，并将负载参数值发送给中央控制模块；

其特征在于，所述的中央控制模块控制流程包括以下步骤：

所述负载参数检测模块检测主工具和辅助工具的负载参数；

所述负载参数传递给中央控制模块；

当主工具负载参数增大时中央控制模块增加辅助工具的功率；

当主工具负载参数减小时中央控制模块减小辅助工具的功率；

所述的负载参数包括电流、电压、功率中的一个或多个；中央控制模块在调整辅助工具功率前执行以下步骤：

判断主工具和辅助工具总负载参数是否大于预定的阀值；

当所述总负载参数大于或等于预定阀值时则分别执行降低或不调整辅助工具的步骤；

当所述总负载参数小于预定阀值时，则执行如下步骤：

当主工具负载参数增大时中央控制模块增加辅助工具的功率；

当主工具负载参数减小时中央控制模块减小辅助工具的功率。