CN105752139A - 电力辅助推动系统及助推车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力辅助推动系统及助推车，其中该电力辅助推动系统包括应力检测模块、信号处理模块、驱动模块、速度采样模块及电机；应力检测模块与信号处理模块连接；信号处理模块还经驱动模块与电机连接；速度采样模块的一端与电机连接，速度采样模块的另一端与信号处理模块连接；其中，应力检测模块，检测外部推力大小及方向并转换成第一电信号；速度采样模块，检测电机转速和方向并转换成第二电信号反馈至信号处理模块；信号处理模块，根据第一电信号及第二电信号输出控制信号并通过驱动模块来控制电机的转速和方向。本发明技术方案能够提高电力辅助推动系统的调速性能。

Description

电力辅助推动系统及助推车

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电力辅助推动系统及助推车。

背景技术

移动医用X射线摄影系统大多在病床边、重症监护室等病人移动不便的地方使用，需要在病房、电梯或其他道路狭隘的环境中灵活运动。但是由于移动医用X射线摄影系统本身集成度很高，导致整体重量较大，靠人力推动非常吃力。目前在医院使用的移动式X射线摄影系统大多没有电力辅助推动功能，或者仅有单一速度的电力助推功能，在实际使用过程中工作人员难以灵活的推动该设备，经常出现设备碰撞到病床，门或者墙等障碍物，造成设备的损害；也可能导致设备碰撞到医生或者病人，造成人员受伤。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电力辅助推动系统，旨在提高电力辅助推动系统的调速性能。

为实现上述目的，本发明提出了一种电力辅助推动系统，该电力辅助推动系统包括应力检测模块、信号处理模块、驱动模块、速度采样模块及电机；所述应力检测模块与所述信号处理模块连接；所述信号处理模块还经所述驱动模块与所述电机连接；所述速度采样模块的一端与所述电机连接，所述速度采样模块的另一端与所述信号处理模块连接；其中，

所述应力检测模块，检测外部推力大小及方向并转换成第一电信号；

所述速度采样模块，检测电机转速和方向并转换成第二电信号反馈至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，根据所述第一电信号及所述第二电信号输出控制信号并通过所述驱动模块来控制所述电机的转速和方向。

优选地，所述信号处理模块包括差分放大电路、反相器及控制电路；所述差分放大电路的一端与所述应力检测模块连接，所述差分放大电路的另一端经所述反相器与所述控制电路连接；所述控制电路还与所述驱动模块连接。

优选地，所述应力检测模块采用应力传感器来检测外部推力的大小和方向

优选地，所述信号处理模块还包括调零电路，所述调零电路的一端与所述应力检测模块连接，所述调零电路的另一端与所述差分放大电路连接；所述调零电路用于调整所述应力检测模块初始输出状态为零。

优选地，所述驱动模块包括驱动电路及功率放大电路，所述驱动电路的一端与所述信号处理模块连接，所述驱动电路的另一端经所述功率放大电路与所述电机连接。

优选地，所述电力辅助推动系统还包括电流采样模块；所述电流采样模块的一端与所述功率放大电路连接，所述电流采样模块的另一端与所述信号处理模块连接。

优选地，所述信号处理模块将第一电信号转换成对应的PWM控制信号，并通过调节所述PWM控制信号的占空比来调节所述电机转速和方向。

优选地，所述速度采样模块采用旋转编码器来检测所述电机的转速。

优选地，所述应力传感器的数量与所述电机数量对应。

本发明还提出一种助推车，所述助推车包括如上所述的电力辅助推动系统，该电力辅助推动系统包括应力检测模块、信号处理模块、驱动模块、速度采样模块及电机；所述应力检测模块与所述信号处理模块连接；所述信号处理模块还经所述驱动模块与所述电机连接；所述速度采样模块的一端与所述电机连接，所述速度采样模块的另一端与所述信号处理模块连接；其中，所述应力检测模块，检测外部推力大小及方向并转换成第一电信号；所述速度采样模块，检测电机转速和方向并转换成第二电信号反馈至所述信号处理模块；所述信号处理模块，根据所述第一电信号及所述第二电信号输出控制信号并通过所述驱动模块来控制所述电机的转速和方向。

优选地，所述助推车包括推杆、分别连接于推杆的两第一安装部和两第二安装部、两驱动轮、及两导向轮；所述驱动轮安装于第一安装部，所述导向轮安装于第二安装部。

优选地，所述应力检测模块设置于第一安装部，所述电机安装于驱动轮，电机通过齿轮与驱动轮齿合；信号处理模块、驱动模块及电流采样模块均设置于推杆；所述速度采样模块设置于电机。

本发明技术方案通过设置应力检测模块、信号处理模块、驱动模块、速度采样模块及电机，形成了一种电力辅助推动系统。所述应力检测模块对外部推力的方向和大小进行检测并转化成第一电信号，所述信号处理模块根据第一电信号输出对应的控制信号，通过驱动模块控制电机转速大小和方向，通过速度采样模块将所述电机实际转速进行采样后输入至所述信号处理模块，与设定转速进行比较，以调节电机转速趋近于设定转速。本发明技术方案能够根据推力大小，实时调节电机转速大小，实现无级调速，提高了电力辅助推动系统的调速性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电力辅助推动系统一实施例的功能模块图；

图2为本发明助推车的部分结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电力辅助推动系统。

参照图1，在本发明实施例中，该电力辅助推动系统包括应力检测模块100、信号处理模块200、驱动模块300、速度采样模块400、及电机500；所述应力检测模块100与所述信号处理模块200连接；所述信号处理模块200还经所述驱动模块300与所述电机500连接；所述速度采样模块400的一端与所述电机500连接，所述速度采样模块400的另一端与所述信号处理模块200连接。

其中，所述应力检测模块100，检测外部推力大小及方向并转换成第一电信号；所述速度采样模块400，检测电机500转速和方向并转换成第二电信号反馈至所述信号处理模块200；所述信号处理模块200，根据所述第一电信号及所述第二电信号输出控制信号并通过所述驱动模块300控制所述电机500的转速和方向。

需要说明的是，本实施例中，应力检测模块100通过前后两次检测外部推力大小，并转换成对应的电压值，比较前后两电压值差值，若差值大于零，说明此时推力为正向，则信号处理模块200控制电机500正向转动；若差值小于零，说明此时推力为反向，则信号处理模块200控制电机500反向转动。本实施例中，信号处理模块200还通过两电压差值控制电机500的转速。

本发明技术方案通过设置应力检测模块100、信号处理模块200、驱动模块300、速度采样模块400及电机500，形成了一种电力辅助推动系统。所述应力检测模块100对外部推力的方向和大小进行检测并转化成第一电信号，所述信号处理模块200根据第一电信号输出对应的控制信号，通过驱动模块300控制电机500的转速大小和方向，通过速度采样模块400将所述电机500实际转速进行采样后输入至所述信号处理模块200，与设定转速进行比较，以调节电机500转速趋近于设定转速。本发明技术方案能够根据推力大小，实时调节电机500的转速大小，实现无级调速，提高了电力辅助推动系统的调速性能。

具体地，请再次参照图1，所述信号处理模块200包括差分放大电路210、反相器220及控制电路230；所述差分放大电路210的一端与所述应力检测模块100连接，所述差分放大电路210的另一端经所述反相器220与所述控制电路230连接；所述控制电路230还与所述驱动模块300连接。

在本实施例中，通过差分放大电路210及反相器220对第一电信号进行放大，增加第一电信号的驱动能力。

具体地，所述应力检测模块100采用应力传感器来检测外部推力的大小和方向。应力传感器感受到一定的力时，应力传感器将力转变为电信号得到一定的电压值。

进一步地，所述信号处理模块200还包括调零电路240，所述调零电路240的一端与所述应力检测模块100连接，所述调零电路240的另一端与所述差分放大电路210连接；所述调零电路240用于调整所述应力检测模块100初始输出状态为零。

由于应力传感器采用了惠斯通电桥放大信号，在实际应用中电桥的接触电阻、导线电阻、贴片等工艺环境因素造成各桥臂等效电阻不能绝对相等，为使电桥平衡状态输出为零，提高测量精度，因此在信号处理电路中设置调零电路240。

具体地，所述驱动模块300包括驱动电路310及功率放大电路320，所述驱动电路310的一端与所述信号处理模块200连接，所述驱动电路310的另一端经所述功率放大电路320与所述电机500连接。

需要说明的是，驱动电路310用于将信号处理模块200输出的控制信号进行放大，为增加控制信号的驱动能力，采用功率放大电路320对驱动电路310输出的信号进一步放大。

进一步地，所述电力辅助推动系统还包括电流采样模块600；所述电流采样模块600的一端与所述功率放大电路320连接，所述电流采样模块600的另一端与所述信号处理模块200连接。

电流采样模块600对功率放大电路320输出的电流进行采样并反馈至信号处理模块200，用于将实际电流值与设定电流值进行比较，以调整输出电流大小，提高信号处理模块200的控制精度。

具体地，所述信号处理模块200将第一电信号转换成对应的PWM控制信号，并通过调节所述PWM控制信号的占空比来调节所述电机500的转速。

易于理解的是，当速度采样模块400采集的电机500实际转速低于设定转速值，信号处理模块200增加PWM控制信号的占空比，增加电机500转速；当电机500实际转速高于设定转速时，信号处理模块200减小PWM控制信号的占空比，减小电机500的转速。

需要说明的是，信号处理模块200对功率放大电路320的电流闭环控制与上述速度闭环控制原理类似，此处不再赘述。

具体地，所述速度采样模块400采用旋转编码器来检测所述电机500的转速和方向。每个电机500带有一个速度编码器，运动时会输出相位相差90度的两组脉冲，对这两组脉冲输入至D触发器中，通过检测D触发器输出的电平信号来调节电机500的转速和方向。

具体地，所述应力传感器的数量与所述电机500数量对应。

请结合参照图2，需要说明的是，当使用者在推手柄20，左右两边使用的力不一样时，对应的应力传感器检测到的力不一样，左右电机500驱动的力也不一样，可以灵活、稳定的转向，使用起来更加方便。

本发明技术方案通过应力传感器将推力或者拉力的大小转化为电信号，通过控制电路230控制设备的运动速度，实现了无级调速，具有很高的实时性。

请参照图2，本发明还提出一种应用上述电力辅助推动系统的助推车，该助推车包括推杆10、分别连接于推杆10的两第一安装部20和两第二安装部30、两驱动轮(图中未示出)、及两导向轮(图中未示出)；所述驱动轮安装于第一安装部20，所述导向轮安装于第二安装部30。其中两个导向轮用于控制助推车运动的方向，两个驱动轮用于给助推车提供辅助动力。

本实施例中，所述应力检测模块100设置于第一安装部20，所述电机500安装于驱动轮，电机500通过齿轮与驱动轮齿合；信号处理模块200、驱动模块300及电流采样模块600均设置于推杆10；所述速度采样模块400设置于电机500。

进一步的，所述手柄10上还设有手闸11，用于启动或关闭电力辅助推动系统。

当推动推杆10或拉动推杆10时，手闸11被按下，手闸11中设置的光电开关导通使得电力辅助推动系统启动。此时第二安装部30会发生前后位移，应力检测模块100检测到第二安装部30发生形变并将形变转换成第一电信号输入至信号处理模块200以进行处理；应力检测模块100通过前后两次检测应力大小，并转换成对应的电压值，比较前后两电压值差值，若差值大于零，说明此时推力为正向，则信号处理模块200控制电机500正向转动；若差值小于零，说明此时推力为反向，则信号处理模块200控制电机500反向转动。本实施例中，信号处理模块200还通过两电压差值控制电机500的转速。此外，速度采样模块400对电机500的转速进行采样，并反馈至信号处理模块200与设定的转速进行比较，从而使得电机500的实际速度与设定速度保持一致，从而实现了一种能够进行无级调速的助推车。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种电力辅助推动系统，其特征在于，包括应力检测模块、信号处理模块、驱动模块、速度采样模块及电机；所述应力检测模块与所述信号处理模块连接；所述信号处理模块还经所述驱动模块与所述电机连接；所述速度采样模块的一端与所述电机连接，所述速度采样模块的另一端与所述信号处理模块连接；其中，

所述应力检测模块，检测外部推力大小及方向并转换成第一电信号；

所述速度采样模块，检测电机转速和方向并转换成第二电信号反馈至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，根据所述第一电信号及所述第二电信号输出控制信号并通过所述驱动模块来控制所述电机的转速和方向。

2.如权利要求1所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述信号处理模块包括差分放大电路、反相器及控制电路；所述差分放大电路的一端与所述应力检测模块连接，所述差分放大电路的另一端经所述反相器与所述控制电路连接；所述控制电路还与所述驱动模块连接。

3.如权利要求2所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述应力检测模块采用应力传感器来检测外部推力的大小和方向。

4.如权利要求3所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括调零电路，所述调零电路的一端与所述应力检测模块连接，所述调零电路的另一端与所述差分放大电路连接；所述调零电路用于调整所述应力检测模块初始输出状态为零。

5.如权利要求1所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述驱动模块包括驱动电路及功率放大电路，所述驱动电路的一端与所述信号处理模块连接，所述驱动电路的另一端经所述功率放大电路与所述电机连接。

6.如权利要求5所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述电力辅助推动系统还包括电流采样模块；所述电流采样模块的一端与所述功率放大电路连接，所述电流采样模块的另一端与所述信号处理模块连接。

7.如权利要求1所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述信号处理模块将第一电信号转换成对应的PWM控制信号，并通过调节所述PWM控制信号的占空比来调节所述电机转速和方向。

8.如权利要求1-7任意一项所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述速度采样模块采用旋转编码器来检测所述电机的转速。

9.如权利要求8所述的电力辅助推动系统，其特征在于，所述应力传感器的数量与所述电机数量对应。

10.一种助推车，其特征在于，所述助推车应用如权利要求1-9任意一项所述的电力辅助推动系统。

11.如权利要求10所述的助推车，其特征在于，所述助推车包括推杆、分别连接于推杆的两第一安装部和两第二安装部、两驱动轮、及两导向轮；所述驱动轮安装于第一安装部，所述导向轮安装于第二安装部。

12.如权利要求11所述的助推车，其特征在于，所述应力检测模块设置于第一安装部，所述电机安装于驱动轮，电机通过齿轮与驱动轮齿合；信号处理模块、驱动模块及电流采样模块均设置于推杆；所述速度采样模块设置于电机。