CN106576569B - 电动工具及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动工具和控制方案，其中电动工具包括：电机，功能附件，能被电机驱动；检测装置，用于检测电机的转速；控制器，能以控制信号驱动电机转动；控制器能根据控制信号的占空比和电机的转速计算出负载参数从而使电机在负载较低时具有较低的转速在负载较高时具有较高的转速；控制方法包括：检测电机转速；根据电机的转速以及驱动电机的控制信号的占空比计算负载参数；根据负载参数选择恒速挡位；以对应恒速挡位的转速驱动电机；本发明的有益之处在于能根据负载的变化改变电机的转速使其适于实际的工况。

Description

电动工具及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动工具及其控制方法。
背景技术
现有的电动工具往往采用控制电机导通的占空比的方式来控制电机的转速。现有的一些诸如电动割草机等电动工具，它们采用输出恒定的占空比的方式来获得恒定的转速，而在实际工具的工作过程中，比如电动割草机在割草的过程中，由于草的疏密程度的变化会导致电机负载的变化，在恒定占空比的前提下，按照电机自身的特性，电机转速会因为负载的变化而变化，即在负载增大时转速降低而在负载减小时转速提高。但是对于用户来说，他们往往希望在草密的时候具有较高的转速，而在草疏的时候具有较低的转速。
发明内容
电动工具，包括：电机，功能附件，能被电机驱动；检测装置，用于检测电机的转速；控制器，能以控制信号驱动电机转动；控制器能根据控制信号的占空比和电机的转速计算出负载参数从而使电机在负载较低时具有较低的转速在负载较高时具有较高的转速。
进一步地，控制器根据与负载参数对应的恒速挡位驱动电机在一定的负载区间内恒速转动。
进一步地，控制器根据检测装置的检测结果调整控制信号的占空比使电机转速恒定在恒速挡位。
进一步地，负载参数为控制信号的占空比和电机的转速计算乘积。
进一步地，电动工具为电动割草机，功能元件为受到电机驱动的割草刀片。
一种电动工具控制方法，包括：检测电机转速；根据电机的转速以及驱动电机的控制信号的占空比计算负载参数；根据负载参数选择恒速挡位；以对应恒速挡位的转速驱动电机。
进一步地，根据当前负载参数与初始负载参数的差值选择恒速挡位。
进一步地，每一个恒速挡位对应设定一个挡位转速，当电机实际转速大于挡位转速时降低控制电机的控制信号的占空比。
进一步地，通过检测电机的反电动势检测电机的转速。
进一步地，电动工具为割草机，电机驱动割草机的切割刀片。
本发明的有益之处在于能根据负载的变化改变电机的转速使其适于实际的工况。
附图说明
图1是电动割草机的结构示意图；
图2是图1所示割草机的控制方法一个优选实施例的流程示意图；
图3是图1所示割草机采用图2所示控制方法后负载与转速的对应关系图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
如图1所示的割草机100包括：主机10和操作把手20。
其中，主机10包括：电机101、功能附件102、检测装置103和控制器104。
功能附件102为切割刀片，电机101能够驱动功能附件102转动从而实现割草机100的功能。
检测装置103用于检测电机101的转速，一般而言，可以通过传感器直接检测电机轴或者与电机轴连接其他部件的位置变化来检测电机101的转速，也可以通过检测电机101的电参数来检测电机101的转速，比如检测电机101的反电动势。
控制器104用于控制电机101，具体而言，控制器104通过向驱动电机101的驱动电路（图中未示出）发送控制信号来控制电机101。控制信号的占空比决定了电机101中绕组处于通电状态的占空比，因此控制器104通过控制信号的占空比可以控制电机101的转速。
在进行主动控制时，控制器104能根据检测装置103的信号进行计算和控制。具体而言，控制器104根据电机101的转速和自身控制信号的占空比计算出负载参数。当负载参数反映出负载较低时，使电机101具有较低的转速，而在负载较高时，使电机101具有较高的转速。
更具体而言，控制器104能根据所计算出的负载参数从而对应到一个设定的恒速挡位，从而使电机101被以该恒速挡位所对应的速度驱动。
控制器根据检测装置的检测结果调整控制信号的占空比使电机转速恒定在恒速挡位。这里需要说明的是，恒速挡位对应一个转速，在进行控制时，在设定速度不变时是希望电机101恒定在该转速的，而实际上在进行控制时，由于电机特性以及控制的滞后，电机101实际的转速有可能是在设定的转速附近波动的。
负载参数可以采用如下公式计算，将负载参数用F表示，电机的转速用S来表示，控制信号的占空用于P表示。则F=SP。即负载参数为控制信号的占空比和电机的转速计算乘积。
本发明的控制方法主要包括：检测电机转速；根据电机的转速以及驱动电机的控制信号的占空比计算负载参数；根据负载参数选择恒速挡位；以对应所述恒速挡位的转速驱动电机。
更具体而言，该方法根据当前负载参数与初始负载参数的差值选择恒速挡位。
另外，使每一个恒速挡位对应设定一个挡位转速，当电机实际转速大于挡位转速时降低控制电机的控制信号的占空比。
参照图2所示，作为一种具体方案，其包括如下步骤：
301：检测电机101转速S，然后转到步骤302。
302：判断检测的电机101转速S是否小于设定转速，如果是，则转到步骤304，如果否，则转到步骤303。
303：降低控制信号的占空比，然后转到步骤305；
304：增加控制信号的占空比，然后转到步骤305
305：计算负载系数的差值∆F，然后转到步骤306。具体而言，控制电机101在启动之初以初始的转速S0和初始占空比P0驱动电机101转动，然后能够得出初始的负载系数F0，然后在后继的控制中，用步骤301检测的速度S和步骤303或304输出的占空比P获得用于计算的负载参数F，第一次计算时，差值∆F=F1-F0，第二次计算时，差值∆F=F2-F1，依次类推。
306：判断负载系数的差值∆F是否大于第一预设值F3，如果是则转到步骤309，如果否，转到步骤307。
307：判断负载系数的差值∆F是否大于第一预设值F2，如果是则转到步骤310，如果否，转到步骤308。
308：判断负载系数的差值∆F是否大于第一预设值F1，如果是则转到步骤311，如果否，转到步骤312。
309：将速度设定为S3，返回步骤301。
310：将速度设定为S2，返回步骤301。
311：将速度设定为S1，返回步骤301。
312：将速度设定为S0，返回步骤301。
以上是将速度划分为四个挡位，其中S3>S2>S1>S0，F3>F2>F1>F0。在设置多个挡位时可以参照以上的方式。负载系数F等于转速S与占空比P的乘积能反映实时负载，而利用差值对应转速方法能有效反映负载对转速的需求。按照以上的方案，可以得出如图3所示的转速与负载的变化，可以看出，在负载变大时，转速阶梯式升高，这样更符合割草机等电动工具的实际工况，提高效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.电动工具，包括：
电机，
功能附件，能被所述电机驱动；
检测装置，用于检测所述电机的转速；
控制器，能以控制信号驱动所述电机转动；
所述控制器能根据所述控制信号的占空比和所述电机的转速计算出负载参数从而使所述电机在负载较低时具有较低的转速在负载较高时具有较高的转速；
所述负载参数为所述控制信号的占空比和所述电机的转速乘积。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：
所述控制器根据与所述负载参数对应的恒速挡位驱动所述电机在一定的负载区间内恒速转动。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：
所述控制器根据所述检测装置的检测结果调整所述控制信号的占空比使所述电机转速恒定在所述恒速挡位。
4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：
所述电动工具为电动割草机，所述功能附件为受到所述电机驱动的割草刀片。
5.一种电动工具控制方法，包括：
检测电机转速；
根据电机的转速以及驱动电机的控制信号的占空比的乘积计算负载参数；
根据负载参数选择恒速挡位；
以对应所述恒速挡位的转速驱动电机。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：
根据当前负载参数与初始负载参数的差值选择所述恒速挡位。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
每一个所述恒速挡位对应设定一个挡位转速，当电机实际转速大于挡位转速时降低控制电机的控制信号的占空比。
8.根据权利要求5至7任意一项所述的电动工具控制方法，其特征在于：
通过检测所述电机的反电动势检测所述电机的转速。
9.根据权利要求5所述的电动工具控制方法，其特征在于：
所述电动工具为割草机，所述电机驱动割草机的切割刀片。
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