CN108825544B - 一种自动调节电机转速的控制系统、家用电器和控制方法 - Google Patents

一种自动调节电机转速的控制系统、家用电器和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动调节电机转速的控制系统、家用电器和控制方法，涉及家用电器技术领域，解决了现有技术中家用电器出风量不稳定的技术问题。本发明自动调节电机转速的控制系统包括：检测装置以及控制装置，其中：检测装置与控制装置连接，检测装置用于检测电机带动的电器工作过程中进风口的大小或出风口的大小；控制装置与电机电连接，且控制装置能根据检测装置的检测结果调节电机的转速，以使电器工作过程中的出风量保持稳定。本发明的控制系统可基于进风口或出风口的大小来调节电机的转速，从而使家用电器工作过程中的出风量保持稳定。

Description

一种自动调节电机转速的控制系统、家用电器和控制方法
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种自动调节电机转速的控制系统、家用电器和控制方法。
背景技术
现有技术中的风扇，通过控制风道组件转动，从而实现水平方向不同角度送风的功能，然而，在风道组件转动过程中，进风口大小会随着变化，导致输出风量不稳定、风声忽大忽小、产生噪音、影响用户使用的舒适性，降低了用户体验。
为此，提供一种可基于不同送风角度自动调节电机转速的控制系统、控制方法和应用该控制系统的家用电器成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的其中一个目的是提出一种自动调节电机转速的控制系统，解决了现有技术中家用电器出风量不稳定造成的各种缺陷。本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明实施例提供的自动调节电机转速的控制系统，包括：检测装置以及控制装置，其中：所述检测装置与所述控制装置连接，所述检测装置用于检测电机带动的电器工作过程中进风口的大小或出风口的大小；所述控制装置与电机电连接，且所述控制装置能根据所述检测装置的检测结果调节所述电机的转速，以使所述电器工作过程中的出风量保持稳定。
在一个优选或可选地实施例中，所述控制装置基于用户选择风速控制所述电机的转速并通过风道输出额定风量；所述检测装置用于检测所述风道的送风角度并基于所述送风角度确定补偿风速，并将所述补偿风速反馈至所述控制装置，且所述控制装置基于所述补偿风速调节所述电机的转速，以使所述风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定。
在一个优选或可选地实施例中，所述检测装置为位置传感器。
在一个优选或可选地实施例中，所述位置传感器为红外角度传感器。
在一个优选或可选地实施例中，所述红外角度传感器包括红外模块和齿轮，其中，所述红外模块用于检测所述齿轮转动的角度；所述齿轮设置于所述风道上，并且所述齿轮基于所述风道的转动而转动，以使所述红外角度传感器通过检测所述齿轮的角度测得所述风道的送风角度。
在一个优选或可选地实施例中，所述齿轮上分布有N个齿牙，并且相邻两个所述齿牙之间的角度为360°/N，其中，N为正整数。
在一个优选或可选地实施例中，所述红外模块包括发射管和接收管，其中，所述发射管用于发射红外光，所述接收管用于接收红外光，并且
所述齿轮转动至所述发射管发射的红外光被所述齿牙挡住，且反射回红外光被所述接收管接收的位置时，所述红外模块输出高电平；
所述齿轮转动至所述发射管发射的红外光未被所述齿牙挡住，且所述接收管未接收到红外光的位置时，所述红外模块输出低电平。
在一个优选或可选地实施例中，所述红外角度传感器基于所述红外模块输出的高电平和/或低电平来测得所述风道的送风角度，并基于所述送风角度确定所述补偿风速。
本发明实施例还提供了一种家用电器，包括本发明任一技术方案所述的自动调节电机转速的控制系统。
在一个优选或可选地实施例中，所述家用电器为塔扇和/或空调。
本发明实施例还提供了一种自动调节电机转速的控制方法，所述控制方法是利用本发明任一技术方案所述的控制系统来实现自动调节电机转速的。
在一个优选或可选地实施例中，所述控制方法包括如下步骤：
输出额定风量：控制装置基于用户选择风速控制电机的转速并通过风道输出额定风量，
检测送风角度：检测装置实时检测所述风道的送风角度，
确定补偿风速：所述检测装置基于所述风道的送风角度确定补偿风速并将所述补偿风速反馈至所述控制装置，
调节电机转速：所述控制装置基于所述补偿风速调节所述电机的转速，以使所述风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定。
在一个优选或可选地实施例中，所述电机在所述风道处于不同送风角度时的实际转速为：Sij＝Di+Bij，其中，
所述电机共有i个档位，Di为所述电机在第i档位的额定转速，
所述风道运动的角度范围为N0～N3，并且将N0～N3的角度范围分为j个片段，Bij表示所述电机在第i档位第j片段内所需的补偿转速，
Sij表示所述电机在第i档位第j片段内的实际输出转速。
在一个优选或可选地实施例中，所述风道运动的角度范围N0～N3至少分成三个区域，其中，
第一区域为N0～N1，所述风道在该区域内无输出风量，Bij＝0，
第二区域为N1～N2，所述风道在该区域内输出风量稳定，Bij＝0，
第三区域为N2～N3，所述风道在该区域内输出风量逐渐变小，Bij＞0。
在一个优选或可选地实施例中，所述风道的送风角度是利用红外角度传感器测得的。
在一个优选或可选地实施例中，所述红外角度传感器包括红外模块和齿轮，并且所述红外角度传感器通过所述红外模块检测所述齿轮的角度来测得所述风道的送风角度。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明实施例的自动调节电机转速的控制系统，通过检测装置检测电器在工作过程中进风口的大小或出风口的大小，从而获得电器在工作过程中的出风量，并基于该检测结果来调节电机的转速，以使电器工作过程中的出风量保持稳定，从而提高了出风质量和提升了用户体验。因此本发明实施例的自动调节电机转速的控制系统可以解决现有技术中输出风量不稳定、风声忽大忽小、产生噪音、影响了用户使用的舒适性，降低了用户体验的技术问题。
此外，本发明优选技术方案还可以产生如下技术效果：
本发明优选技术方案通过检测风道的送风角度，并基于该送风角度确定补偿风速，并且将补偿风速反馈至控制装置，控制装置可以根据补偿风速来自动调节电机的转速，如此形成一个闭环控制系统，以使风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定，从而提高了出风质量和提升了用户体验。因此本发明实施例的自动调节电机转速的控制系统可以解决现有技术中风道组件因送风角度的变化造成输出风量不稳定、风声忽大忽小、产生噪音、影响了用户使用的舒适性，降低了用户体验的技术问题。
本发明优选技术方案的检测装置为红外角度传感器，其包括红外模块和齿轮，齿轮基于风道的转动而转动，如此可使齿轮与风道保持相同的转动角度，以便可以通过检测齿轮的角度来获得风道的送风角度。本发明实施例优选的红外角度传感器为一种低成本实时检测风道送风角度的传感器，还可避免因堵转损坏电机的问题。
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获得其他的附图。
图1是本发明实施例自动调节电机转速的控制系统的框图；
图2是本发明实施例红外角度传感器的示意图；
图3是本发明实施例自动调节电机转速的控制方法流程图；
图4是本发明实施例风道运动轨迹示意图；
图5是本发明实施例塔扇的示意图。
图中1-控制装置；2-电机；3-检测装置；31-红外模块；32-齿轮；33-齿牙；34-发射管；35-接收管；F0-用户选择风速；F1-额定风量；F2-补偿风速。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面结合附图1～附图5以及实施例1～实施例3对本发明实施例提供的技术方案进行更为详细的阐述。
实施例1
本实施例提供了一种自动调节电机转速的控制系统，如图1和图2所示：
根据一个优选实施方式，本发明实施例的自动调节电机转速的控制系统，包括：检测装置3以及控制装置1。其中：检测装置3与控制装置1连接，检测装置3用于检测电机2带动的电器工作过程中进风口的大小或出风口的大小。控制装置1与电机2电连接，且控制装置1能根据检测装置3的检测结果调节电机2的转速，以使电器工作过程中的出风量保持稳定。
根据一个优选实施方式，控制装置1与电机2电连接，检测装置3与控制装置1连接，如图1所示。优选的，控制装置1基于用户选择风速F0控制电机2的转速并通过风道输出额定风量F1。检测装置3用于检测风道的送风角度并基于送风角度确定补偿风速F2，并将补偿风速F2反馈至控制装置1，且控制装置1基于补偿风速F2调节电机2的转速，以使风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定。
风道组件转动过程中，风道的送风角度是不断变化的，造成输出风量不稳定，本发明实施例的自动调节电机转速的控制系统，通过检测装置3检测风道的送风角度，并基于该送风角度确定补偿风速F2，并且将补偿风速F2反馈至控制装置1，控制装置1可以根据补偿风速F2来自动调节电机2的转速，如此形成一个闭环控制系统，以使风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定，从而提高了出风质量和提升了用户体验。
根据一个优选实施方式，检测装置3为位置传感器。优选的，位置传感器为角位移传感器。更优选的，角位移传感器为红外角度传感器。本发明实施例优选的红外角度传感器是利用红外线的物理性质来进行角度测量的传感器。本发明实施例的检测装置3优选为红外角度传感器，其为一种低成本实时检测风道送风角度的传感器，还可避免因堵转损坏电机的问题。
根据一个优选实施方式，红外角度传感器包括红外模块31和齿轮32。其中，红外模块31用于检测齿轮32转动的角度。齿轮32设置于风道上，并且齿轮32基于风道的转动而转动，以使红外角度传感器通过检测齿轮32的角度测得风道的送风角度。本发明实施例的齿轮32基于风道的转动而转动，如此可使齿轮32与风道保持相同的转动角度，以便可使红外角度传感器通过检测齿轮32的角度来获得风道的送风角度。
根据一个优选实施方式，齿轮32上分布有N个齿牙33，并且相邻两个齿牙33之间的角度为360°/N，其中，N为正整数。如图2所示，本发明实施例的齿轮32上均匀分布有N个齿牙33，可知相邻两个齿牙33之间的角度为360°/N，如此可使红外角度传感器通过检测齿牙33的数量来获得齿轮32的角度，进而获得风道的送风角度。
根据一个优选实施方式，本发明实施例红外角度传感器的精度取决于齿轮32上齿牙33的数量。即：齿牙33的数量多，相邻两个齿牙33之间的角度就小，获得的风道送风角度就更准确；反之，齿牙33的数量少，相邻两个齿牙33之间的角度就大，获得的风道送风角度精度差。本发明实施例齿轮32上齿牙33的数量可依据所需的精度来设定。
根据一个优选实施方式，红外模块31包括发射管34和接收管35。其中，发射管34用于发射红外光，接收管35用于接收红外光。齿轮32转动至发射管34发射的红外光被齿牙33挡住，且反射回红外光被接收管35接收的位置时，红外模块31输出高电平。齿轮32转动至发射管34发射的红外光未被齿牙33挡住，且接收管35未接收到红外光的位置时，红外模块31输出低电平。
根据一个优选实施方式，红外角度传感器基于红外模块31输出的高电平和/或低电平来测得风道的送风角度，并基于送风角度确定补偿风速F2。
本发明实施例的红外模块31基于接收管35是否接收到红外光来输出高电平或低电平，如此可判断齿轮32转过的齿牙数，并依据相邻两个齿牙33之间的角度，可以获得齿轮32的角度，进而获得风道的送风角度。进一步的，红外角度传感器将基于送风角度确定的补偿风速F2发送至控制装置1，以便控制装置1可以根据补偿风速F2来自动调节电机2的转速，如此循环，从而可使风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定。
实施例2
本实施例提供了一种自动调节电机转速的控制方法，如图3和图4所示：
根据一个优选实施方式，本发明实施例自动调节电机转速的控制方法，其是利用本发明任一技术方案的自动调节电机转速的控制系统来实现的。
根据一个优选实施方式，自动调节电机转速的控制方法包括如下步骤：
S1：输出额定风量F1。优选的，控制装置1基于用户选择风速F0控制电机2的转速并通过风道输出额定风量F1。
S2：检测送风角度。优选的，检测装置3实时检测风道的送风角度。
S3：确定补偿风速F2。优选的，检测装置3基于风道的送风角度确定补偿风速F2，并将补偿风速F2反馈至控制装置1。
S4：调节电机转速。优选的，控制装置1基于补偿风速F2调节电机2的转速，以使风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定。
本发明实施例自动调节电机转速的控制方法，首先，用户选择该家用电器设定的风速后，风道输出额定风量F1；其次，本发明实施例再检测风道的送风角度并基于该送风角度来确定补偿风速F2，并且将补偿风速F2反馈至控制装置1；再次，本发明实施例的控制装置1可以根据补偿风速F2来自动调节电机2的转速，使风道输出的风量保持稳定。此后再重复步骤S2～S4的过程，以使风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定，从而提高了出风质量和提升了用户体验。因此，本发明实施例的自动调节电机转速的控制方法可以解决现有技术中风道组件因送风角度的变化造成输出风量不稳定、风声忽大忽小、产生噪音、影响了用户使用的舒适性，降低了用户体验的技术问题。
根据一个优选实施方式，电机2在风道处于不同送风角度时的实际转速为：Sij＝Di+Bij。其中，电机2共有i个档位，Di为电机2在第i档位的额定转速。例如，电机2有5个档位，分别为1、2、3、4、5档，则D5为电机在第5档的转速。风道运动的角度范围为N0～N3，并且将N0～N3的角度范围分为j个片段，Bij表示电机2在第i档位第j片段内所需的补偿转速。例如，N0～N3角度范围的j个片段分别为A、B、C、D、E，则B5D为电机在第5挡第D片段内的补偿转速。Sij表示电机2在第i档位第j片段内的实际输出转速。例如，S5D为电机在第5挡第D片段内实际输出转速。
本发明实施例的电机2在风道处于不同送风角度时的实际转速为电机2在各档位的额定转速与电机2在各档位各片段内的补偿转速之和，其中，电机2在各档位的额定转速是固定的，通过调节电机2在该档位不同片段内的补偿转速，可使使风道在该档位不同送风角度时的输出风量保持稳定。
根据一个优选实施方式，风道运动的角度范围N0～N3至少分成三个区域。下面结合图4具体说明电机2在各区域内的补偿转速。
第一区域为N0～N1，风道在该区域内无输出风量，Bij＝0。以塔扇为例，风道处于N0～N1区域时，塔扇不工作，此时是将塔扇出风口或风轮转进塔扇内，因此，此时也无需补偿转速，Bij＝0。以空调为例，风道处于N0～N1区域时，空调不工作，此时是将空调出风口转进空调内，因此，此时也无需补偿转速，Bij＝0。
第二区域为N1～N2，风道在该区域内输出风量稳定，Bij＝0。风道处于N1～N2区域时，进风口进风正常，风道输出风量稳定，此时无需补偿转速，Bij＝0，即电机2在各档位实际输出转速为电机2在各档位的额定或设定的转速。
第三区域为N2～N3，风道在该区域内输出风量逐渐变小，Bij＞0。风道处于N2～N3区域时，进风口变小，输出风量变小，为了输出稳定的风量，在该区域需要补偿电机转速，Bij＞0。优选的，Bij是根据实际情况测试出来的，原则是补偿了该转速后，能够输出稳定的风量，不产生噪音即可。
如图4所示，将N2至N3角度范围分为j个片段，分别为A、B、C、D、E。通过风道的送风角度所处的片段即可获得电机2的补偿转速。优选的，N2～N3区域内所分的片段数量可以根据需要设定，各片段对应一个补偿转速，以便可以合理的根据补偿转速使实际输出风量保持稳定。
根据一个优选实施方式，本发明实施例补偿电机转速的角度范围可以是连续的片段，如片段A至片段E，也可以用于非连续的片段，如片段A和片段E。
根据一个优选实施方式，本发明实施例补偿电机转速的角度范围为N2～N3角度范围内，也可以是风道N1～N3整个送风角度范围内，还可以是风道N1～N3整个送风角度范围内的任意某一段角度范围内。
根据一个优选实施方式，风道的送风角度是利用红外角度传感器测得的。优选的，红外角度传感器包括红外模块31和齿轮32，并且红外角度传感器通过红外模块31检测齿轮32的角度来测得风道的送风角度。本发明实施例的红外角度传感器为一种低成本实时检测风道送风角度的传感器。
根据一个优选实施方式，本发明实施例自动调节电机转速的控制方法适用于因进风口变小而补偿电机转速的情况，同样也适用于因出风口变小的情况。
实施例3
本实施例提供了应用本发明任一技术方案的自动调节电机转速的控制系统的家用电器。
根据一个优选实施方式，本发明实施例的家用电器，包括本发明任一技术方案的自动调节电机转速的控制系统。
根据一个优选实施方式，本发明实施例的家用电器应用本发明任一技术方案的自动调节电机转速的控制方法来实现输出稳定的风量。
根据一个优选实施方式，家用电器为塔扇和/或空调。
以塔扇为例，如图5所示：
根据一个优选实施方式，控制装置1为塔扇的主控制器。电机2为直流电机。检测装置3为红外角度传感器。
根据一个优选实施方式，红外角度传感器安装于摇头电机上，以使红外角度传感器与摇头电机一起转动。优选的，红外角度传感的齿轮32安装于摇头电机上，以使齿轮32与摇头电机一起转动。
根据一个优选实施方式，塔扇风道组件转动的角度范围为0～140°，即N0～N3为0～140°。优选的，将塔扇风道组件转动的角度范围分成三个区域。
第一区域为0～45°，即N0～N1为0～45°，风道组件处于该区域时，塔扇不工作，将出风口或风轮转进塔扇内，此时无需补偿转速，Bij＝0。
第二区域为45～90°，即N1～N2为45～90°，风道组件处于该区域时，进风口进风正常，风道输出风量稳定，此时无需补偿转速，Bij＝0。
第三区域为90°～140°，即N2～N3为90°～140°，风道组件处于该区域时，进风口变小，输出风量变小，为了输出稳定的风量，在该区域需要补偿电机转速，Bij＞0。优选的，本实施例将第三区域90°～140°的角度范围均分为5个片段，即A、B、C、D、E片段的角度均为10°，通过确定风道组件处于哪个片段，即可获得电机2对应的补偿转速。
需要说明的是：N0～N3角度范围是根据家用电器的实际结构而确定的，针对不同的家用电器，该范围可以不同，其不是固定的。N0～N1、N1～N2以及N2～N3的角度范围也是根据实际家用电器匹配的风速区间决定，也不是固定的。N2～N3区域内所分的片段数量可以根据需要设定，不是固定的，只要在该片段内，补偿了电机转速后，不产生噪音即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自动调节电机转速的控制系统，其特征在于，包括：检测装置(3)以及控制装置(1)，其中：
所述检测装置(3)与所述控制装置(1)连接，所述检测装置(3)用于检测电机(2)带动的电器工作过程中进风口的大小或出风口的大小；
所述控制装置(1)与电机(2)电连接，且所述控制装置(1)能根据所述检测装置(3)的检测结果调节所述电机(2)的转速，以使所述电器工作过程中的出风量保持稳定；
所述检测装置(3)为位置传感器，所述位置传感器为红外角度传感器；所述红外角度传感器包括红外模块(31)和齿轮(32)，其中，
所述红外模块(31)用于检测所述齿轮(32)转动的角度；
所述齿轮(32)设置于风道上，并且所述齿轮(32)基于所述风道的转动而转动，以使所述红外角度传感器通过检测所述齿轮(32)的角度测得所述风道的送风角度；
所述电机(2)在所述风道处于不同送风角度时的实际转速为：Sij＝Di+Bij，其中，
所述电机(2)共有i个档位，Di为所述电机(2)在第i档位的额定转速，
所述风道运动的角度范围为N0～N3，并且将N0～N3的角度范围分为j个片段，Bij表示所述电机(2)在第i档位第j片段内所需的补偿转速，
Sij表示所述电机(2)在第i档位第j片段内的实际转速。
2.根据权利要求1所述的自动调节电机转速的控制系统，其特征在于，所述控制装置(1)基于用户选择风速(F0)控制所述电机(2)的转速并通过风道输出额定风量(F1)；
所述检测装置(3)用于检测所述风道的送风角度并基于所述送风角度确定补偿风速(F2)，并将所述补偿风速(F2)反馈至所述控制装置(1)，且所述控制装置(1)基于所述补偿风速(F2)调节所述电机(2)的转速，以使所述风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定。
3.根据权利要求1所述的自动调节电机转速的控制系统，其特征在于，所述齿轮(32)上分布有N个齿牙(33)，并且相邻两个所述齿牙(33)之间的角度为360°/N，其中，N为正整数。
4.根据权利要求3所述的自动调节电机转速的控制系统，其特征在于，所述红外模块(31)包括发射管(34)和接收管(35)，其中，所述发射管(34)用于发射红外光，所述接收管(35)用于接收红外光，并且
所述齿轮(32)转动至所述发射管(34)发射的红外光被所述齿牙(33)挡住，且反射回红外光被所述接收管(35)接收的位置时，所述红外模块(31)输出高电平；
所述齿轮(32)转动至所述发射管(34)发射的红外光未被所述齿牙(33)挡住，且所述接收管(35)未接收到红外光的位置时，所述红外模块(31)输出低电平。
5.根据权利要求4所述的自动调节电机转速的控制系统，其特征在于，所述红外角度传感器基于所述红外模块(31)输出的高电平和/或低电平来测得所述风道的送风角度，并基于所述送风角度确定补偿风速(F2)。
6.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的自动调节电机转速的控制系统。
7.根据权利要求6所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器为塔扇或空调。
8.一种自动调节电机转速的控制方法，其特征在于，所述控制方法是利用权利要求1-5之一所述的控制系统来实现自动调节电机转速的。
9.根据权利要求8所述的自动调节电机转速的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
输出额定风量(F1)：控制装置(1)基于用户选择风速(F0)控制电机(2)的转速并通过风道输出额定风量(F1)，
检测送风角度：检测装置(3)实时检测所述风道的送风角度，
确定补偿风速(F2)：所述检测装置(3)基于所述风道的送风角度确定补偿风速(F2)并将所述补偿风速(F2)反馈至所述控制装置(1)，
调节电机转速：所述控制装置(1)基于所述补偿风速(F2)调节所述电机(2)的转速，以使所述风道在不同送风角度状态下输出的风量保持稳定。
10.根据权利要求9所述的自动调节电机转速的控制方法，其特征在于，所述风道运动的角度范围N0～N3至少分成三个区域，其中，
第一区域为N0～N1，所述风道在该区域内无输出风量，Bij＝0，
第二区域为N1～N2，所述风道在该区域内输出风量稳定，Bij＝0，
第三区域为N2～N3，所述风道在该区域内输出风量逐渐变小，Bij＞0。
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