CN112506084A - 一种控制电路、电动椅及其控制方法 - Google Patents

一种控制电路、电动椅及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制电路、电动椅及其控制方法，电动椅包括电源模块、微处理器模块、电机接口、行程信号检测模块、方向控制模块和电压信号检测模块，微处理器模块记录电机行程信号，结合电机运动方向信号，得到电机的实时位置，把总行程与实施位置信息储存在芯片的EEPROM中，同时微处理器模块通过处理从电压信号检测模块接受的电压反馈信号，对电机的驱动信号信息进行实时控制，使得电机在各个位置的运行速度可调，实现电机启动、停止以及在不同位置时的速度调节，从而实现消除椅子运动时的顿挫感及不安全感的问题，提升了用户体验感。

Description

一种控制电路、电动椅及其控制方法
技术领域
本发明涉及电器领域，尤其涉及一种控制电路、电动椅及其控制方法。
背景技术
很多商家为了吸引客户，给客户提供更好的体验，很多服务领域都采用了电 动椅，例如牙科医院的座椅、理发店的洗头椅以及按摩椅，现时市面上电动椅动 作速度都是恒定的，在启动、停止瞬间有较强烈的顿挫感，在座椅往后动作且体 位后仰时，恒定的运动速度给用户带来往下掉落的不安全感。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申 请提出一种控制电路、电动椅及其控制方法，通过电子软硬件相结合的控制系统， 通过调节电机驱动电压实现电机的可变速度控制，再通过电机反馈的行程信号计 算判断，实现电机启动、停止以及在不同位置时的速度调节，从而实现消除上述 顿挫感及不安全感的问题，提升了用户体验感。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供了一种控制电路，包括微处理器模块、电机接 口、行程信号检测模块和电压信号检测模块，所述电源模块其包括电源端；所述 微处理器模块包括电源端、第一反馈端、第二反馈端、第一控制端、第二控制端 和第三控制端，所述电源端连接所述电源端，所述微处理器模块用于对外输出控 制信号以及接收反馈信号；所述电机接口包括驱动信号端、第一方向控制端和第 二方向控制端，所述驱动信号端连接所述控制端；所述行程信号检测模块包括行 程信号输入端和行程信号反馈端，所述行程信号输入端连接所述驱动信号端，所 述行程信号反馈端连接所述第一反馈端；所述电压信号检测模块包括电压检测端 和PWM信号输出端，所述电压检测端连接所述驱动信号端，所述PWM信号输出端连接所述第二反馈端。
上述控制电路至少具有以下有益效果：微处理器模块接收到行程信号检测模 块输出的脉冲信号，记录电机从最低端位置运行到最高端位置所收到的脉冲信号 总数，定义电机处于最低端时的脉冲信号数量为0，结合电机运动方向信号，可 以得到电机的实时位置，把总行程与实施位置信息储存在芯片的EEPROM中， 即可实现位置信息的断电储存保存，系统重新上电后读取所储存信号即可完成位 置信息的初始化；同时微处理器模块通过处理从电压信号检测模块接受的电压反 馈信号，对电机的驱动信号信息进行实时控制，使得电机运行速度可调节，能根 据电机不同位置运行速度可变；
所述方向控制模块包括第一信号输入端、第二信号输入端、第一信号输出端 和第二信号输出端，所述第一方向控制端连接所述第一控制端，所述第二方向控 制端连接所述第二控制端，所述第一信号输出端连接所述第一方向控制端，所述 第二信号输出端连接所述第二方向控制端。
在本实施例中，所述行程信号检测模块包括第一电阻、稳压管和第一电容， 所述第一电阻的一端连接所述驱动信号端，所述第一电阻的另一端连接所述稳压 管的负极和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端和所述稳压管的正极均 连接参考地。
在本实施例中，所述电压信号检测模块包括第二电阻、第三电阻、第二电容、 电解电容、第一二极管、第二二极管、电感、场效应晶体管、所述电解电容的正 极连接所述电源端，所述第二电阻一端连接所述电解电容的负极，所述第二电阻 的另一端连接所述电压检测端，所述第三电阻连接在所述电压检测端和参考地之 间，所述第二电容连接在所述第三电阻的两端，所述电感一端连接所述电解电容 的负极，所述电感另一端连接所述场效应晶体管的漏极，所述第一二极管和所述 第二二极管的负极连接在所述电源端，所述第一二极管和所述第二二极管的正极 连接在所述场效应晶体管的漏极。
第二方面，一种电动椅，包括有如上所述的一种控制电路。
上述控制电路至少具有以下有益效果：电动椅的电机的运行速度可调节，能 根据电动椅不同位置运行速度可变，解决了电动椅启动和停止时的顿挫感及不安 全感，让用户在使用时基本感觉不到设备在运动，提升了用户体验感。
第三方面，一种控制电路的控制方法，应用于控制电路，所述控制电路包括 微处理器模块、电机接口、行程信号检测模块和电压信号检测模块，所述微处理 器模块包括电源端、第一反馈端、第二反馈端、第一控制端、第二控制端和第三 控制端，所述微处理器模块用于对外输出控制信号以及接收反馈信号；所述电机 接口包括驱动信号端、第一方向控制端和第二方向控制端，所述驱动信号端连接 所述控制端；所述行程信号检测模块包括行程信号输入端和行程信号反馈端，所 述行程信号输入端连接所述驱动信号端，所述行程信号反馈端连接所述第一反馈 端；所述电压信号检测模块包括电压检测端和PWM信号输出端，所述电压检测 端连接所述驱动信号端，所述PWM信号输出端连接所述第二反馈端，所述方法 包括：
S100、采集所述行程信号检测模块输出的行程电信号；
S200、采集所述电机调压控制及电压信号检测模块输出的驱动电压信号；
S300、通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出新的驱动 电压信号。
在本实施例中，通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出 新的驱动电压信号，采用PID算法将所述行程电信号和所述驱动电压信号计算 成所述驱动电压信号。在整定PID控制器参数时，可以根据控制器的参数与系 统动态性能和稳态性能之间的定性关系，用实验的方法来调节控制器的参数， PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便， 可以灵活的改变电机的运动状态。
在本实施例中，通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出 新的驱动电压信号，其特征在于：驱动电压信号的电压值在启动后0至2秒增加 到36V。
在本实施例中，通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出 新的驱动电压信号，其特征在于：驱动电压信号的电压值在启动后2至10秒电 压为36V，驱动电压信号的电压值在启动后10至14.8秒下降到0V。
在本实施例中，通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出 新的驱动电压信号，所述微处理器通过检测脉冲信号，记录电机从最低端位置运 行到最高端位置所收到的脉冲信号总数，定义电机处于最低端时的脉冲信号数量 为0，结合电机运动方向信号，计算得到电机的实时位置，并将位置信息存储起 来。
上述控制电路至少具有以下有益效果：通过电子软硬件相结合的控制系统， 通过调节电机驱动电压实现电机的可变速度控制，再通过电机反馈的行程信号计 算判断，实现电机启动、停止以及在不同位置时的速度调节，从而实现消除上述 顿挫感及不安全感的问题，让用户在使用时基本感觉不到设备在运动，提升了用 户体验感。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的实施方案。
图1是本发明实施例的控制电路的结构示意图；
图2是本发明实施例的行程信号检测模块的电路图；
图3是本发明实施例的电压信号检测模块的示意图；
图4是本发明实施例的控制方法的流程图。
具体实施方式
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申 请提出一种控制电路、电动椅及其控制方法，通过电子软硬件相结合的控制系统， 通过调节电机驱动电压实现电机的可变速度控制，再通过电机反馈的行程信号计 算判断，实现电机启动、停止以及在不同位置时的速度调节，从而实现消除上述 顿挫感及不安全感的问题，提升了用户体验感。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
参照图1，在一实施例中，提供了一种控制电路，包括微处理器模块110、 电机接口120、行程信号检测模块130、方向控制模块140和电压信号检测模块 150，其中，微处理器模块110包括电源端VCC、第一反馈端I1、第二反馈端I2、 第一控制端O1和第二控制端O2，电源端VCC连接电源端VCC，微处理器模块 110用于对外输出控制信号以及接收反馈信号；电机接口120包括驱动信号端V、 第一方向控制端L1和第二方向控制端L2；电机行程信号检测模块130包括行程 信号输入端S2和行程信号反馈端S1，行程信号输入端S2连接所述驱动信号端 V，行程信号反馈端S1连接第一反馈端I1；方向控制模块140包括第一信号输 入端L3、第二信号输入端L4、第一信号输出端L5和第二信号输出端L6，第一 方向控制端L1连接第一控制端O1，第二方向控制端L2连接第二控制端O2， 第一信号输出端L5连接第一方向控制端L1，第二信号输出端L6连接第二方向 控制端L2；电压信号检测模块150包括电压检测端和PWM信号输出端PWM， 电压检测端连接驱动信号端V，PWM信号输出端PWM连接第二反馈端I2。
上述控制电路至少具有以下有益效果：微处理器模块110接收到行程信号检 测模块130输出的脉冲信号，记录电机从最低端位置运行到最高端位置所收到的 脉冲信号总数，定义电机处于最低端时的脉冲信号数量为0，结合电机运动方向 信号，可以得到电机的实时位置，把总行程与实施位置信息储存在芯片的 EEPROM中，即可实现位置信息的断电储存保存，系统重新上电后读取所储存 信号即可完成位置信息的初始化；同时微处理器模块110通过处理从电压信号检 测模块150接受的电压反馈信号，对电机的驱动信号信息进行实时控制，使得电 机运行速度可调节，能根据电机不同位置运行速度可变；
在本实施例中，参照图2，行程信号检测模块130包括第一电阻R6、稳压 管D3和第一电容C1，第一电阻R6的一端连接驱动信号端V，第一电阻R6的 另一端连接稳压管D3的负极和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端和稳 压管D3的正极均连接参考地。稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二 极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向 漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大， 称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的 范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能，同时第一电容C1用于滤除杂波，使得采集到的信号更加稳定。
在本实施例中，参照图3，电压信号检测模块150包括第二电阻R2、第三 电阻R3、第二电容C5、电解电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2、电感 L1、场效应晶体管Q4、电解电容C2的正极连接电源端VCC，第二电阻R2一 端连接电解电容C2的负极，第二电阻R2的另一端连接电压检测端，第三电阻 R3连接在电压检测端和参考地之间，第二电容C5连接在第三电阻R3的两端， 电感L1一端连接电解电容C2的负极，电感L1另一端连接场效应晶体管Q4的漏极，第一二极管D1和第二二极管D2的负极连接在电源端VCC，第一二极管 D1和第二二极管D2的正极连接在场效应晶体管Q4的漏极。所述电解电容C2、 所述第一二极管D1、所述第二二极管D2和所述电感L1组成一个单向回流环路， 这可以在不影响到驱动电压信号的同时，将外界干扰信号吸收，并将其释放到单 向回流环路，这样可以减轻杂波信号对驱动电压信号的影响。
在另一实施例中，一种电动椅，包括有如上的一种控制电路。
上述控制电路至少具有以下有益效果：电动椅的电机的运行速度可调节，能 根据电动椅不同位置运行速度可变，解决了电动椅启动和停止时的顿挫感及不安 全感，让用户在使用时基本感觉不到设备在运动，提升了用户体验感。
在另一实施例中，参照图4，一种控制电路的控制方法，应用于控制电路， 所述控制电路包括微处理器模块、电机接口、行程信号检测模块和电压信号检测 模块，所述微处理器模块包括电源端、第一反馈端、第二反馈端、第一控制端、 第二控制端和第三控制端，所述微处理器模块用于对外输出控制信号以及接收反 馈信号；所述电机接口包括驱动信号端、第一方向控制端和第二方向控制端，所 述驱动信号端连接所述控制端；所述行程信号检测模块包括行程信号输入端和行 程信号反馈端，所述行程信号输入端连接所述驱动信号端，所述行程信号反馈端 连接所述第一反馈端；所述电压信号检测模块包括电压检测端和PWM信号输出 端，所述电压检测端连接所述驱动信号端，所述PWM信号输出端连接所述第二 反馈端，所述方法包括：
S100、采集行程信号检测模块输出的行程电信号；
S200、采集电压信号检测模块输出的驱动电压信号；
S300、通过采集到的行程电信号和驱动电压信号计算输出新的驱动电压信号。
上述控制方法至少具有以下有益效果：通过电子软硬件相结合的控制系统， 通过调节电机驱动电压实现电机的可变速度控制，再通过电机反馈的行程信号计 算判断，实现电机启动、停止以及在不同位置时的速度调节，从而实现消除上述 顿挫感及不安全感的问题，让用户在使用时基本感觉不到设备在运动，提升了用 户体验感。
在本实施例中，通过采集到的行程电信号和驱动电压信号计算输出新的驱动 电压信号，采用PID算法计算驱动电压信号。在整定PID控制器参数时，可以 根据控制器的参数与系统动态性能和稳态性能之间的定性关系，用实验的方法来 调节控制器的参数，PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它 的参数整定方式简便，可以灵活的改变电机的运动状态。
在本实施例中，通过采集到的行程电信号和驱动电压信号计算输出新的驱动 电压信号，驱动电压信号的电压值在启动后0至2秒增加到36V，本发明根据电 动椅的设计特性以及人体感官特性，通过测试为电机制定出合理的运动方式，在 电动椅启动的两秒内，电动椅缓慢加速，使用者在其中感觉不到电动椅在运动。
在本实施例中，通过采集到的行程电信号和驱动电压信号计算输出新的驱动 电压信号，驱动电压信号的电压值在启动后2至10秒电压为36V，使电动椅保 持加速状态，在不影响使用者体验的情况下，更快的到达指定位置。
在本实施例中，通过采集到的行程电信号和驱动电压信号计算输出新的驱动 电压信号，驱动电压信号的电压值在启动后10至14.8秒均匀下降到0V，电动 椅缓慢减速，在4.8秒内到最佳运动状态，解决了电动椅停止时的有顿挫感的问 题。
在本实施例中，微处理器通过采集到的行程电信号和驱动电压信号计算输出 新的驱动电压信号，微处理器通过检测脉冲信号，记录电机从最低端位置运行到 最高端位置所收到的脉冲信号总数，定义电机处于最低端时的脉冲信号数量为0， 结合电机运动方向信号，计算得到电机的实时位置，并将位置信息存储起来。由 于电动椅在一个很小的范围内运动，所记录的脉冲数量较少，位置记录的数据较 少，使得微处理器的运算量较少，有利于提高准确率以及运算速度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

Claims (10)

1.一种控制电路，其特征在于，包括：
微处理器模块，所述微处理器模块包括电源端、第一反馈端、第二反馈端、第一控制端、第二控制端和第三控制端，所述微处理器模块用于对外输出控制信号以及接收反馈信号；
电机接口，所述电机接口包括驱动信号端、第一方向控制端和第二方向控制端，所述驱动信号端连接所述控制端；
行程信号检测模块，所述行程信号检测模块包括行程信号输入端和行程信号反馈端，所述行程信号输入端连接所述驱动信号端，所述行程信号反馈端连接所述第一反馈端；
电压信号检测模块，所述电压信号检测模块包括电压检测端和PWM信号输出端，所述电压检测端连接所述驱动信号端，所述PWM信号输出端连接所述第二反馈端。
2.根据权利要求1所述的一种控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：方向控制模块，所述方向控制模块包括第一信号输入端、第二信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端，所述第一方向控制端连接所述第一控制端，所述第二方向控制端连接所述第二控制端，所述第一信号输出端连接所述第一方向控制端，所述第二信号输出端连接所述第二方向控制端。
3.根据权利要求1所述的一种控制电路，其特征在于：所述行程信号检测模块包括第一电阻、稳压管和第一电容，所述第一电阻的一端连接所述驱动信号端，所述第一电阻的另一端连接所述稳压管的负极和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端和所述稳压管的正极均连接参考地。
4.根据权利要求1所述的一种控制电路，其特征在于：所述电压信号检测模块包括第二电阻、第三电阻、第二电容、电解电容、第一二极管、第二二极管、电感、场效应晶体管、所述电解电容的正极连接所述电源端，所述第二电阻一端连接所述电解电容的负极，所述第二电阻的另一端连接所述电压检测端，所述第三电阻连接在所述电压检测端和参考地之间，所述第二电容连接在所述第三电阻的两端，所述电感一端连接所述电解电容的负极，所述电感另一端连接所述场效应晶体管的漏极，所述第一二极管和所述第二二极管的负极连接在所述电源端，所述第一二极管和所述第二二极管的正极连接在所述场效应晶体管的漏极。
5.一种电动椅，其特征在于：包括有如权利要求1至4任意一项所述的一种控制电路。
6.一种控制电路的控制方法，应用于控制电路，其特征在于：所述控制电路包括微处理器模块、电机接口、行程信号检测模块和电压信号检测模块，所述微处理器模块包括电源端、第一反馈端、第二反馈端、第一控制端、第二控制端和第三控制端，所述微处理器模块用于对外输出控制信号以及接收反馈信号；所述电机接口包括驱动信号端、第一方向控制端和第二方向控制端，所述驱动信号端连接所述控制端；所述行程信号检测模块包括行程信号输入端和行程信号反馈端，所述行程信号输入端连接所述驱动信号端，所述行程信号反馈端连接所述第一反馈端；所述电压信号检测模块包括电压检测端和PWM信号输出端，所述电压检测端连接所述驱动信号端，所述PWM信号输出端连接所述第二反馈端，所述方法包括：
采集所述行程信号检测模块输出的行程电信号；
采集所述电压信号检测模块输出的驱动电压信号；
通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出新的驱动电压信号。
7.根据权利要求6所述的一种控制电路的控制方法，其特征在于，所述通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出新的驱动电压信号，包括：采用PID算法将所述行程电信号和所述驱动电压信号计算成所述驱动电压信号。
8.根据权利要求6所述的一种控制电路的控制方法，其特征在于，所述通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出新的驱动电压信号，包括：驱动电压信号的电压值在启动后0至2秒增加到36V。
9.根据权利要求6所述的一种控制电路的控制方法，其特征在于，所述通过采集到的所述行程电信号和所述驱动电压信号计算输出新的驱动电压信号，包括：驱动电压信号的电压值在启动后2至10秒电压为36V，驱动电压信号的电压值在启动后10至14.8秒下降到0V。
10.根据权利要求6所述的一种控制电路的控制方法，其特征在于，所述通过采集到的行程电信号和驱动电压信号计算输出新的驱动电压信号，包括：通过检测脉冲信号，记录电机从最低端位置运行到最高端位置所收到的脉冲信号总数，定义所述电机处于最低端时的脉冲信号数量为0，结合所述电机运动方向信号，计算得到所述电机的实时位置，并将所述电机的实时位置存储起来。
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