CN109381834A - 飞轮阻力调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞轮阻力调节系统，包含飞轮、电机、传动结构、磁瓦以及PCB板；电机、传动结构、磁瓦以及PCB板均安装在飞轮上；所述传动结构包含减速组件与丝杠组件，电机、减速组件、丝杠组件、磁瓦依次相连，所述磁瓦滑动安装在飞轮上；PCB板上设置有电机运行保护电路，所述电机运行保护电路与电机相连。本发明一方面省去外部拉线、外部拉线马达的额外位置固定、各种中间连接部件，有利于环保和成本控制，另一方面通过位置判断结合对电机正反两个方向的直接控制，从而确保电机运行在有效的范围之内，任何异常情况都将得到有效保护，大幅减少变阻器、减速机构以及电机损坏的情况发生。

Description

飞轮阻力调节系统

技术领域

本发明涉及健身器械领域、电机保护领域、电磁调节技术领域，具体地，涉及一种飞轮阻力调节系统。

背景技术

现有飞轮阻力调节系统请参见图1与图2，主要由短钢丝拉绳109、长钢丝拉绳110、拉绳滑块108、滑块滑槽、外部拉力生成结构、磁瓦104、金属旋转轮组成。外部拉力来自于安装在外部的减速马达111，通过长钢丝拉绳110链接到拉绳滑块108，当减速马达111的拉力作用时，拉绳滑块108就在滑块滑槽里上下滑动，通过短钢丝拉绳109带动磁瓦104移动，改变磁瓦104和金属轮之间的间隙大小，最终实现了旋转时阻力的大小变化。

现有飞轮阻力调节系统的缺点：1.控制精度差；2.安装不方便、调试结果随机性大、一致性差；3.容易卡死和阻滞；4.由于从外部拉力到最终实现磁瓦104和金属旋转轮之间间隙调整由若干部件松动连接，存在各种间隙，导致阻力调整的不确定性，影响客户体验；5.整个飞轮的寿命取决于这些部件的疲劳失效，由于拉绳滑块108和滑块滑槽之间的滑动摩擦直接导致摩擦表面损耗，所以寿命短。

专利文献CN106730636A提供的一种便捷型健身器材通过拉动把手来调节磁铁组与飞轮之间的间距以达到调节阻力的目的，但是该结构适用于手动操作，难以适应电机驱动的结构，不利于电动或自动调节。专利文献CN202620563U提供了一种健身车飞轮装置，该装置通过对电磁铁中电流的控制达到调节飞轮阻力的目的，但是需要额外配置电磁铁结构及相关线路，增加了制造难度。专利文献CN105848733B提供的缆绳器械中的磁性阻力机构中，阻力机构包括飞轮和布置为抵抗飞轮移动的磁性单元，但是该移动结构并不适用于例如健身车等空间较小、结构紧凑的应用环境中。

此外，现有的健身器材中的电机的工作状态全由电源决定，电机的转动时长，转动方向由电源接通时长，接口正负决定，无法实现对电机输出端的位移控制和监测。在实际应用中，有40％的故障是由于缺少该类保护而引起的，造成大量用户的抱怨，以及极高的维护成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种飞轮阻力调节系统。

根据本发明提供的飞轮阻力调节系统，包含飞轮、电机、传动结构、磁瓦以及PCB板；电机、传动结构、磁瓦以及PCB板均安装在飞轮上；

所述传动结构包含减速组件与丝杠组件，电机、减速组件、丝杠组件、磁瓦依次相连，所述磁瓦滑动安装在飞轮上；

PCB板上设置有电机运行保护电路，所述电机运行保护电路与电机相连。

优选地，所述丝杠组件包含丝杆与调节螺母；所述减速组件包含蜗轮与蜗杆，所述蜗杆与电机周向固定连接，所述蜗轮与丝杆周向固定连接；

所述调节螺母形成滑块，所述滑块通过设置的拉绳连接到磁瓦上。

优选地，所述飞轮上设置有相互连通的第一容纳槽与第二容纳槽；电机、丝杠组件分别安装在第一容纳槽、第二容纳槽中，第二容纳槽的槽壁面形成对滑块的导向面；

所述丝杆与飞轮之间设置有第一轴承；所述飞轮上还紧固安装有法兰；

所述电机通过设置的电机压块紧固安装在飞轮上；

所述拉绳包含钢丝拉绳，钢丝拉绳与磁瓦一一对应。

优选地，所述飞轮包含紧固连接的第一盖体与第二盖体；第一盖体与第二盖体装配后在沿径向的外端形成环形孔，环形孔内部形成磁瓦的滑动空间；

所述环形孔中还设置有铜套与钢套；或者，环形孔中还设置有铜套，不设置钢套；第一盖体与第二盖体之间还设置有弹簧。

优选地，电机运行保护电路包含MCU控制电路、电机启停电路、外部接口电路以及状态显示电路；

所述MCU控制电路的控制信号输出端口连接至电机启停电路的控制信号输入端口；MCU控制电路的显示输出端口连接至状态显示电路的显示输入端口；

所述外部接口电路的外部信号输出端口分别连接至MCU控制电路的第一外部信号输入端口、电机启动电路的第二外部信号输入端口。

优选地，所述MCU控制电路包含MCU件；MUC件包含的Up端口与Down端口均形成所述控制信号输出端口；MCU件包含的Led端口形成所述显示输出端口；

MCU件包含的VCC端口与GND端口均形成所述第一外部信号输入端口；

所述MCU控制电路还包含位置传感器RW1、温度传感器RT1、温度传感器RT2、电容C1以及电阻R9；

所述位置传感器RW1包含滑动变阻器TAP；所述MCU件还包含A1端口与Temp端口；

多个外部信号输出端口中包含有第五端口、第四端口以及第三端口；

所述VCC端口分别连接至电容C1的一端、滑动变阻器TAP的固定电阻的一端、第五端口、温度传感器RT1的一端、温度传感器RT2的一端；A1端口分别连接至滑动变阻器TAP的滑动端、第四端口；GND端口分别连接至电容C1的另一端、滑动变阻器TAP的固定电阻的另一端、第三端口且GND端口接地；所述Temp端口分别连接至温度传感器RT1的另一端、温度传感器RT2的另一端、电阻R9的一端；电阻R9的另一端接地。

优选地，所述状态显示电路包含电阻R7、电阻R8、发光二极管LED1以及发光二极管LED2；多个Led端口中包含有Led1端口与Led2端口；

Led1端口、电阻R7、发光二极管LED1的正极依次连接，发光二极管LED1的负极接地；Led2端口、电阻R8、发光二极管LED2的正极依次连接，发光二极管LED2的负极接地。

优选地，所述电机启停电路包含光耦PC1、光耦PC2、开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、二极管D2、电容C2、压敏电阻RV1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6；多个外部信号输出端口中还包含有第二端口、第一端口；

Up端口、电阻R5、光耦PC1的发光器PC1A依次连接后接地；Down端口、电阻R6、光耦PC2的发光器PC2A依次连接后接地；

电机的一端分别连接至电阻R3的一端、压敏电阻RV1的一端、电容C2的一端、电阻R4的一端、第二端口；电机的另一端分别连接至压敏电阻RV1的另一端、电容C2的另一端、开关管Q1的集电极、开关管Q1的发射极；

电阻R3的另一端连接光耦PC1的受光器PC1B的一端，受光器PC1B的另一端分别连接至电阻R1的一端、开关管Q1的基极；电阻R1的另一端分别连接至开关管Q1的发射极、二极管D1的正极；二极管D1的负极分别连接至二极管D2的正极、第一端口；

电阻R4的另一端连接光耦PC2的受光器PC2B的一端，受光器PC2B的另一端分别连接至开关管Q2的基极、电阻R2的一端；电阻R2的另一端分别连接至开关管Q2的集电极、二极管D2的负极。

优选地，所述MCU件包含电机运行监控系统，所述电机运行监控系统包含以下模块：

信号获取模块：获取探测信号，所述探测信号包含温度探测信号、位置探测信号以及电参数探测信号；

温度判断模块：判断温度探测信号是否位于温度设定值范围之外，若是，则生成电机正反禁转指令；若否，则生成第一电机正反允转指令；

位置判断模块：根据第一电机正反允转指令，判断位置探测信号是否位于位置设定值范围之外，若是，则生成单向允转指令；若否，则生成第二电机正反允转指令；

电参数判断模块：根据第二电机正反允转指令，判断是否获取到电参数探测信号，若否，则返回执行温度判断模块；若是，则继续执行位移判断模块；

位移判断模块：根据位置探测信号获取位移值信号。

优选地，所述位置设定值包含第一位置设定值与第二位置设定值；所述单向允转指令包含正向允转指令与反向允转指令；

所述位置判断指令包含以下模块：

第一位置判断模块：根据第一电机正反允转指令，判断位置探测信号是否位于第一位置设定值范围之外，若是，则生成反向允转指令；若否，则继续第二位置判断模块；

第二位置判断模块：判断位置探测信号是否位于第二位置设定值范围之外，若是，则生成正向允转指令；若否，则生成第二电机正反允转指令

电机运行监控系统还包含以下模块：

初始化模块：生成第零电机正反允转指令；

报警模块：判断位移值信号是否位于位移设定值范围之内，若是，则返回执行温度判断模块，直至接收到中止指令；若否，则生成报警信号；

信号灯控制指令生成模块：在以下任一个时刻或任多个时刻生成信号灯控制指令：

初始化模块中，生成第零电机正反允转指令时；

温度判断模块中，当判定温度探测信号位于温度设定值范围之外时；

第一位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第一位置设定值范围之外时；

第二位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第二位置设定值范围之外时；

第二位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第二位置设定值范围之内时；

报警模块中，当判定位移值信号位于位移设定值范围之外时。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明省去外部拉线、外部拉线马达的额外位置固定、各种中间连接部件，有利于环保和成本控制；进而：

2、省去上述多个部件的装配工艺、工时、调整等步骤，有利于成本和质量控制；且这些部件的失效将不复存在，可靠性大为增加，大幅减少售后服务成本；

3、减少了传动结构中的部件数量，控制精度进一步提高；

4、丝杆与调节螺母之间具有足够大的接触面积，避免了传统齿轮减速箱中轮齿之间较小接触面积导致的强度失效；

5、飞轮寿命取决于丝杆和螺母的疲劳失效，这将大幅度提高飞轮寿命；

6、本发明采用了PCB板结构，省略了现有技术中电容等电子件的手工焊接过程，极大降低了制造难度。

7、通过位置判断结合对电机正反两个方向的直接控制，从而确保电机运行在有效的范围之内，任何异常情况都将得到有效保护，大幅减少变阻器、减速机构以及电机损坏的情况发生；

8、温度保护的引入，进一步保护了电机，确保电机只运行在正常状态下；

9、同时，状态指示有助于故障的快速定位，从而帮助快速解决问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有技术中飞轮阻力调节系统的示意图；

图2为现有技术中飞轮阻力调节系统A-A向剖视图；

图1与图2中示出：

上盖101 弹簧107

下盖102 拉绳滑块108

法兰103 短钢丝拉绳109

磁瓦104 长钢丝拉绳110

铜套105 减速马达111

钢套106

图3为本发明提供的飞轮阻力调节系统的示意图；

图4为本发明提供的飞轮阻力调节系统A-A向剖视图。

图3、图4中示出：

第一盖体201 电机210

第二盖体202 蜗杆211

法兰203 蜗轮212

磁瓦204 丝杆213

PCB板205 第一轴承214

钢丝拉绳206 滑块215

钢套207 滑动电阻216

铜套208 弹簧217

电机压块209

图5为本发明中PCB板上电子元件连接结构图；

图6为电机运行监控系统结构示意图；

图7为电机运行监控系统对应监控方法的优选实施方式流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图3、图4所示，本发明提供的飞轮阻力调节系统，包含飞轮、电机210、传动结构以及磁瓦204；电机210、传动结构以及磁瓦204均安装在飞轮上；所述传动结构包含减速组件与丝杠组件，电机210、减速组件、丝杠组件、磁瓦204依次相连，所述磁瓦204滑动安装在飞轮上；所述丝杠组件包含丝杆213与调节螺母；丝杠组件按照以下任一种方式布置：丝杆213与减速组件相连，调节螺母与磁瓦204相连；调节螺母与减速组件相连，丝杆213与磁瓦204相连。实施例中，所述减速组件包含蜗轮212与蜗杆211，所述蜗杆211与电机210周向固定连接，所述蜗轮212与丝杆213周向固定连接。所述调节螺母形成滑块215，所述滑块215通过设置的拉绳连接到磁瓦204上。优选地，所述拉绳包含钢丝拉绳206，钢丝拉绳206与磁瓦204一一对应，也就是说，可以设置多个磁瓦204，每个磁瓦204都通过一根钢丝拉绳206连接到滑块215上；优选地，每个磁瓦204上也可以配设有多个钢丝拉绳206。

优选地，所述飞轮上设置有相互连通的第一容纳槽与第二容纳槽；电机210、丝杠组件分别安装在第一容纳槽、第二容纳槽中，第二容纳槽的槽壁面形成对滑块215的导向面。优选地，所述飞轮上还设置有PCB板205，电机210与PCB板205相连。优选地，所述PCB板205上还安装有滑动电阻216。传统的飞轮阻力调节系统中，电容等电子元件通常焊接在电机或者飞轮上零散的位置上，由于焊接位置的多样性，导致需要较大工作量的手工焊，加工成本高，加工效率低。PCB板205的设置有效解决了上述问题。另外，由于电机210与PCB板205同时安装在飞轮上，因此，通过对PCB板205上元件的简单拓展，还能够实现对电机210运行状态监控的同时(如在PCB板205上设置有温度传感器与控制器，所述控制器包含MCU或者单片机)，不会产生过多的设计成本与过高的加工难度。在上述硬件平台的基础上进一步拓展，还能够实现对电机210的有线通信或无线通信控制，大大简化整体结构与线路布置。

优选地，所述飞轮包含紧固连接的第一盖体201与第二盖体202；第一盖体201与第二盖体202装配后在沿径向的外端形成环形孔，环形孔内部形成磁瓦204的滑动空间。所述环形孔中还设置有铜套208与钢套207，铜套208能够作为磁瓦204的导向结构，钢套207则可用于作为轴承，优选地，还可以设置铜套208而不设置钢套207，而是将两个磁瓦204通过一根钢丝拉绳206直接连接，然后再使用一根拉绳两端分别连接至钢丝拉绳206的中部、滑块215，这样在使用过程中，避免了钢丝拉绳206与钢套207之间的摩擦，降低钢丝拉绳206的磨损速率，提高使用寿命。第一盖体201与第二盖体202之间还设置有弹簧217。优选地，所述丝杆213与飞轮之间设置有第一轴承214。所述飞轮上还紧固安装有法兰203。优选地，所述电机210通过设置的电机压块209紧固安装在飞轮上。

在一个优选例中，所述飞轮阻力调节系统，仅仅由飞轮、电机210、传动结构以及磁瓦204构成；本优选例中的飞轮阻力调节系统不采用连接电机210与传动结构柔性传动件，例如钢丝绳，尤其是现有技术中的长钢丝绳。在另一个优选例中，飞轮阻力调节系统，仅仅由飞轮、电机210、传动结构、磁瓦204以及PCB板205构成，本优选例中的飞轮阻力调节系统不采用连接电机210与传动结构柔性传动件，例如钢丝绳，尤其是现有技术中的长钢丝绳。上述两个优选例所提供的飞轮阻力调节系统能够不采用连接电机210与传动结构柔性传动件，例如钢丝绳，尤其是现有技术中的长钢丝绳，极大提高了阻力调节精度。

工作原理：当电机210接受到电压开始旋转时，连接在电机210输出轴上的蜗杆211就开始旋转，用蜗轮蜗杆传动系统的降速原理，一方面将转动速度降下来，同时输出力矩大幅上升，该力矩驱动丝杆213旋转，丝杆213是通过两端的第一轴承214固定在飞轮上的，随着丝杆213的旋转，套在上面的滑块215开始产生位移，根据旋转方向的不同上下移动，带动固定在滑块215上的钢丝拉绳206上下移动，钢丝拉绳206带动磁瓦204产生位移，从而改变和外部金属轮之间的间隙，使金属轮受到的阻力发生变化，最终实现健身车骑行时阻力的改变。

PCB板205上设置有电机运行保护电路，所述电机运行保护电路与电机210相连。如图5所示，电机运行保护电路包含MCU控制电路、电机启停电路、外部接口电路以及状态显示电路；所述MCU控制电路的控制信号输出端口连接至电机启停电路的控制信号输入端口；MCU控制电路的显示输出端口连接至状态显示电路的显示输入端口；所述外部接口电路的外部信号输出端口分别连接至MCU控制电路的第一外部信号输入端口、电机启动电路的第二外部信号输入端口。

所述MCU控制电路包含MCU件；MUC件包含的Up端口与Down端口均形成所述控制信号输出端口；MCU件包含的Led端口形成所述显示输出端口；MCU件包含的VCC端口与GND端口均形成所述第一外部信号输入端口。

所述MCU控制电路还包含位置传感器RW1、温度传感器RT1、温度传感器RT2、电容C1以及电阻R9；所述位置传感器RW1包含滑动变阻器TAP；所述MCU件还包含A1端口与Temp端口；多个外部信号输出端口中包含有第五端口、第四端口以及第三端口；所述VCC端口分别连接至电容C1的一端、滑动变阻器TAP的固定电阻的一端、第五端口、温度传感器RT1的一端、温度传感器RT2的一端；A1端口分别连接至滑动变阻器TAP的滑动端、第四端口；GND端口分别连接至电容C1的另一端、滑动变阻器TAP的固定电阻的另一端、第三端口且GND端口接地；所述Temp端口分别连接至温度传感器RT1的另一端、温度传感器RT2的另一端、电阻R9的一端；电阻R9的另一端接地。实际应用中，温度传感器RT2可直接黏贴在电机金属体表面。也就是说，A1端口也形成了所述第一外部信号输入端口。

所述状态显示电路包含电阻R7、电阻R8、发光二极管LED1以及发光二极管LED2；多个Led端口中包含有Led1端口与Led2端口；Led1端口、电阻R7、发光二极管LED1的正极依次连接，发光二极管LED1的负极接地；Led2端口、电阻R8、发光二极管LED2的正极依次连接，发光二极管LED2的负极接地。优选地，发光二极管LED1包含红色色彩标记部，发光二极管LED2包含绿色色彩标记部。

所述电机启停电路包含光耦PC1、光耦PC2、开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、二极管D2、电容C2、压敏电阻RV1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6；多个外部信号输出端口中还包含有第二端口、第一端口；Up端口、电阻R5、光耦PC1的发光器PC1A依次连接后接地；Down端口、电阻R6、光耦PC2的发光器PC2A依次连接后接地；电机M1(即电机210)的一端分别连接至电阻R3的一端、压敏电阻RV1的一端、电容C2的一端、电阻R4的一端、第二端口；电机M1的另一端分别连接至压敏电阻RV1的另一端、电容C2的另一端、开关管Q1的集电极、开关管Q1的发射极；电阻R3的另一端连接光耦PC1的受光器PC1B的一端，受光器PC1B的另一端分别连接至电阻R1的一端、开关管Q1的基极；电阻R1的另一端分别连接至开关管Q1的发射极、二极管D1的正极；二极管D1的负极分别连接至二极管D2的正极、第一端口；电阻R4的另一端连接光耦PC2的受光器PC2B的一端，受光器PC2B的另一端分别连接至开关管Q2的基极、电阻R2的一端；电阻R2的另一端分别连接至开关管Q2的集电极、二极管D2的负极。电机M1的转子通过减速机构控制目标滑块的移动，位置传感器即滑动变阻器的动臂和目标滑块物理相连，当目标滑块移动时，跟随滑块一起移动，精确指示滑块即时位置信息，同时目标滑块带动磁性环产生位移，调节与外轮的磁空隙，这个空隙的变化实现健身车阻力的调节。也就是说，所述电阻R5的一端与电阻R6的一端构成了控制信号输入端口；电机M1的一端与二极管D1的负极均构成了第二外部信号输入端口。

外部接口电路包含接插件。该接插件CN1和健身器材的外部控制面板相连，其中引脚(端口)5、4、3连接位置传感器，位置传感器RW1既通过接插件的机械连接和外部导线给外部控制面板提供位置信号，又同时给本地MCU提供位置信号。外部控制面板驱动连接在2、1引脚上的电机M1。

所述MCU件包含电机运行监控系统，电机运行监控系统包含以下模块：信号获取模块：获取探测信号，所述探测信号包含温度探测信号、位置探测信号以及电参数探测信号；温度判断模块：判断温度探测信号是否位于温度设定值范围之外，若是，则生成电机正反禁转指令；若否，则生成第一电机正反允转指令；位置判断模块：根据第一电机正反允转指令，判断位置探测信号是否位于位置设定值范围之外，若是，则生成单向允转指令；若否，则生成第二电机正反允转指令；电参数判断模块：根据第二电机正反允转指令，判断是否获取到电参数探测信号，若否，则返回执行温度判断模块；若是，则继续执行位移判断模块；位移判断模块：根据位置探测信号获取位移值信号。

优选地，电机运行监控系统还包含以下模块：初始化模块：生成第零电机正反允转指令；报警模块：判断位移值信号是否位于位移设定值范围之内，若是，则返回执行温度判断模块，直至接收到中止指令；若否，则生成报警信号。优选地，所述位置设定值包含第一位置设定值与第二位置设定值；所述单向允转指令包含正向允转指令与反向允转指令；所述位置判断指令包含以下模块：第一位置判断模块：根据第一电机正反允转指令，判断位置探测信号是否位于第一位置设定值范围之外，若是，则生成反向允转指令；若否，则继续第二位置判断模块；第二位置判断模块：判断位置探测信号是否位于第二位置设定值范围之外，若是，则生成正向允转指令；若否，则生成第二电机正反允转指令。优选地，当温度判断模块中生成电机正反禁转指令后，再次获取温度探测信号，直至温度探测信号位于温度设定值范围之内或收到中止指令。优选地，当生成反向允转指令或正向允转指令后，再次获取位置探测信号，直至位置探测信号同时位于第一位置设定值范围之内与第二位置设定值范围之内，或者收到中止指令。

优选地，电机运行监控系统还包含信号灯控制指令生成模块：在以下任一个时刻或任多个时刻生成信号灯控制指令：初始化模块中，生成第零电机正反允转指令时；温度判断模块中，当判定温度探测信号位于温度设定值范围之外时；第一位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第一位置设定值范围之外时；第二位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第二位置设定值范围之外时；第二位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第二位置设定值范围之内时；报警模块中，当判定位移值信号位于位移设定值范围之外时。

如图6所示，优选实施例中，电机运行监控系统应用在健身车阻力调节马达及相应减速机构和目标滑块在异常情况下的保护，包括：温度探测、位置探测、电气参数、电机正反转输入电压探测、MCU模块、隔离模块、隔离模块、电机正向旋转控制、电机反向旋转控制、状态显示等组成。微电脑控制器根据温度探测获得的电机金属表面温度值、位置探测获得的目标滑块实时位置信息、以及实时来自外部的电机正反转电压输入方向值来判断当前电机的运行状况和运行环境，根据预先设定的判定逻辑来选择控制逻辑，通过光电隔离模块对电机实施实时控制，可以实时禁止和允许电机的正向和反向旋转，从而禁止和允许滑块的移动方向，避免其移动进入超越极限的区域，保护滑块、减速机构、电机等部件的损坏。

优选实施方式：

如图7所示，微电脑MCU模块上电后先进行初始化，初始化默认电机正向和反向的旋转为允许，并预设温度Temp最大值、目标滑块位置最高值(95％)和最低值(5％)、以及位移测量间隔时间(100ms)等。完成后，通过温度模块读取电机表面的即时温度值，如果该值超过设定的最大值，就认为该电机处于危险的状态，MCU将立即禁止电机运行，不管是在正向还是反向运行状态，都将禁止运行，切断正向和反向的电机回路，绿灯LED2闪烁。然后重新读取该温度值，等待危险状态的排除，直到温度回落到正常值，即<MaxT；

当温度在允许范围内时，MCU通过目标滑块位置探测传感器获得位置值，MCU将该值和预设的位置最高值(95％)进行比较，若超过该值，表明目标滑块即将进入危险区，必须立即禁止该方向的进一步运行，只允许往反方向移动，并使红灯常亮，并继续读取该位置值，等待异常排除，回到<95％的范围内；

若该目标滑块的位置值在<95％范围里，则进一步检查该值是否过小，以至于<5％，若真的<5％，表明该滑块已经进入另一侧的危险区，必须立即禁止该方向的进一步运行，只允许往另外一侧移动，并使红灯亮，并继续读取该位置值，等待异常排除，回到>5％的范围内

若该目标滑块的位置值既<95％，又>5％,说明在正常范围内，允许电机正反两个方向的旋转。

此时，可以读取电机是否有电压输入，如果有，正常情况下滑块应该有向上或者向下的移动，如果有电压，但是100ms没有位移，表明已经被卡死，这是非常严重的异常情况，应该立即切断电机回路，同时，红灯闪烁。这种情况发生时，程序将中止，需要在排除异常后，重新复位，或者关机重启。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种飞轮阻力调节系统，其特征在于，包含飞轮、电机(210)、传动结构、磁瓦(204)以及PCB板(205)；电机(210)、传动结构、磁瓦(204)以及PCB板(205)均安装在飞轮上；

所述传动结构包含减速组件与丝杠组件，电机(210)、减速组件、丝杠组件、磁瓦(204)依次相连，所述磁瓦(204)滑动安装在飞轮上；

PCB板(205)上设置有电机运行保护电路，所述电机运行保护电路与电机(210)相连。

2.根据权利要求1所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述丝杠组件包含丝杆(213)与调节螺母；所述减速组件包含蜗轮(212)与蜗杆(211)，所述蜗杆(211)与电机(210)周向固定连接，所述蜗轮(212)与丝杆(213)周向固定连接；

所述调节螺母形成滑块(215)，所述滑块(215)通过设置的拉绳连接到磁瓦(204)上。

3.根据权利要求2所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述飞轮上设置有相互连通的第一容纳槽与第二容纳槽；电机(210)、丝杠组件分别安装在第一容纳槽、第二容纳槽中，第二容纳槽的槽壁面形成对滑块(215)的导向面；

所述丝杆(213)与飞轮之间设置有第一轴承(214)；所述飞轮上还紧固安装有法兰(203)；

所述电机(210)通过设置的电机压块(209)紧固安装在飞轮上；

所述拉绳包含钢丝拉绳(206)，钢丝拉绳(206)与磁瓦(204)一一对应。

4.根据权利要求2所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述飞轮包含紧固连接的第一盖体(201)与第二盖体(202)；第一盖体(201)与第二盖体(202)装配后在沿径向的外端形成环形孔，环形孔内部形成磁瓦(204)的滑动空间；

所述环形孔中还设置有铜套(208)与钢套(207)；或者，环形孔中还设置有铜套(208)，不设置钢套(207)；第一盖体(201)与第二盖体(202)之间还设置有弹簧(217)。

5.根据权利要求1所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，电机运行保护电路包含MCU控制电路、电机启停电路、外部接口电路以及状态显示电路；

所述MCU控制电路的控制信号输出端口连接至电机启停电路的控制信号输入端口；MCU控制电路的显示输出端口连接至状态显示电路的显示输入端口；

所述外部接口电路的外部信号输出端口分别连接至MCU控制电路的第一外部信号输入端口、电机启动电路的第二外部信号输入端口。

6.根据权利要求5所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述MCU控制电路包含MCU件；MUC件包含的Up端口与Down端口均形成所述控制信号输出端口；MCU件包含的Led端口形成所述显示输出端口；

MCU件包含的VCC端口与GND端口均形成所述第一外部信号输入端口；

所述MCU控制电路还包含位置传感器RW1、温度传感器RT1、温度传感器RT2、电容C1以及电阻R9；

所述位置传感器RW1包含滑动变阻器TAP；所述MCU件还包含A1端口与Temp端口；

多个外部信号输出端口中包含有第五端口、第四端口以及第三端口；

所述VCC端口分别连接至电容C1的一端、滑动变阻器TAP的固定电阻的一端、第五端口、温度传感器RT1的一端、温度传感器RT2的一端；A1端口分别连接至滑动变阻器TAP的滑动端、第四端口；GND端口分别连接至电容C1的另一端、滑动变阻器TAP的固定电阻的另一端、第三端口且GND端口接地；所述Temp端口分别连接至温度传感器RT1的另一端、温度传感器RT2的另一端、电阻R9的一端；电阻R9的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述状态显示电路包含电阻R7、电阻R8、发光二极管LED1以及发光二极管LED2；多个Led端口中包含有Led1端口与Led2端口；

Led1端口、电阻R7、发光二极管LED1的正极依次连接，发光二极管LED1的负极接地；Led2端口、电阻R8、发光二极管LED2的正极依次连接，发光二极管LED2的负极接地。

8.根据权利要求7所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述电机启停电路包含光耦PC1、光耦PC2、开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、二极管D2、电容C2、压敏电阻RV1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6；多个外部信号输出端口中还包含有第二端口、第一端口；

Up端口、电阻R5、光耦PC1的发光器PC1A依次连接后接地；Down端口、电阻R6、光耦PC2的发光器PC2A依次连接后接地；

电机(210)的一端分别连接至电阻R3的一端、压敏电阻RV1的一端、电容C2的一端、电阻R4的一端、第二端口；电机(210)的另一端分别连接至压敏电阻RV1的另一端、电容C2的另一端、开关管Q1的集电极、开关管Q1的发射极；

电阻R3的另一端连接光耦PC1的受光器PC1B的一端，受光器PC1B的另一端分别连接至电阻R1的一端、开关管Q1的基极；电阻R1的另一端分别连接至开关管Q1的发射极、二极管D1的正极；二极管D1的负极分别连接至二极管D2的正极、第一端口；

电阻R4的另一端连接光耦PC2的受光器PC2B的一端，受光器PC2B的另一端分别连接至开关管Q2的基极、电阻R2的一端；电阻R2的另一端分别连接至开关管Q2的集电极、二极管D2的负极。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述MCU件包含电机运行监控系统，所述电机运行监控系统包含以下模块：

信号获取模块：获取探测信号，所述探测信号包含温度探测信号、位置探测信号以及电参数探测信号；

温度判断模块：判断温度探测信号是否位于温度设定值范围之外，若是，则生成电机正反禁转指令；若否，则生成第一电机正反允转指令；

位置判断模块：根据第一电机正反允转指令，判断位置探测信号是否位于位置设定值范围之外，若是，则生成单向允转指令；若否，则生成第二电机正反允转指令；

电参数判断模块：根据第二电机正反允转指令，判断是否获取到电参数探测信号，若否，则返回执行温度判断模块；若是，则继续执行位移判断模块；

位移判断模块：根据位置探测信号获取位移值信号。

10.根据权利要求9所述的飞轮阻力调节系统，其特征在于，所述位置设定值包含第一位置设定值与第二位置设定值；所述单向允转指令包含正向允转指令与反向允转指令；

所述位置判断指令包含以下模块：

第一位置判断模块：根据第一电机正反允转指令，判断位置探测信号是否位于第一位置设定值范围之外，若是，则生成反向允转指令；若否，则继续第二位置判断模块；

第二位置判断模块：判断位置探测信号是否位于第二位置设定值范围之外，若是，则生成正向允转指令；若否，则生成第二电机正反允转指令

电机运行监控系统还包含以下模块：

初始化模块：生成第零电机正反允转指令；

报警模块：判断位移值信号是否位于位移设定值范围之内，若是，则返回执行温度判断模块，直至接收到中止指令；若否，则生成报警信号；

信号灯控制指令生成模块：在以下任一个时刻或任多个时刻生成信号灯控制指令：

初始化模块中，生成第零电机正反允转指令时；

温度判断模块中，当判定温度探测信号位于温度设定值范围之外时；

第一位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第一位置设定值范围之外时；

第二位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第二位置设定值范围之外时；

第二位置判断模块中，当判定位置探测信号位于第二位置设定值范围之内时；

报警模块中，当判定位移值信号位于位移设定值范围之外时。