CN113300640B - 射流堵塞保护方法、计算机可读存储介质及冲牙器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种射流堵塞保护方法、计算机可读存储介质及冲牙器，包括：通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号；对工作电流信号进行AD采集以获取AD采样值，将所有AD采样值分别存入第一数据库和第二数据库；第一数据库中的AD采样值用于判断射流装置是否堵转：判断当前电流值是否大于电流阈值，若是则迫使直流电机进入停机状态，若否则保持直流电机的运行状态；第二数据库中的AD采样值用于计算往复式水泵的工作频率：基于往复式水泵的工作频率以及往复式水泵和直流电机之间的传动比，计算出直流电机的当前转速。本发明能够检测出直流电机的当前转速并且避免射流装置因发生堵转而对用户造成伤害。

Description

射流堵塞保护方法、计算机可读存储介质及冲牙器
技术领域
本发明涉及冲牙技术领域，特别是涉及一种射流堵塞保护方法、计算机可读存储介质及冲牙器。
背景技术
随着人们对口腔问题的关注度越来越高，冲牙器作为一种口腔健康管理工具，也越来越受到人们的关注。
目前，大多数电动冲牙器在冲牙时为了实现更高的水压，使用供电系统，直流有刷电机、齿轮和连杆结合，推动柱塞泵。柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸水和喷水的过程。所以电动冲牙器喷射水流为脉冲水流。
因为受到供电系统的电压波动影响，并且受到电机性能参数差异以及连杆齿轮及柱塞泵之间机械摩擦阻力差异的影响，使用同一款冲牙器的相同档位，不同冲牙器之间所喷射出的水流的频率差别比较大，影响用户体验。
为实现电动冲牙器喷射水流恒定，需要保证直流有刷电机的转速恒定。直流有刷电机转速控制的基础为电机转速检测。目前常用的电机转速检测方法有：霍尔检测和光栅检测。这两种现有检测方法需要额外增加传感器，并且需要大量的结构件，来配合传感器。
另外，市面上有些冲牙器没有堵转检测保护功能。有些冲牙器是用单片机直接测量电流采样电阻，计算电流。采样电阻通常设置非常小，单片机的采样精度有限，往往造成堵转保护误触发，或者堵转时没有启动堵转保护。冲牙器的出水口一般非常细。水中有异物时，很容易堵着喷头。冲牙器堵转时，内部压力又非常大，如果喷头固定不良，那么喷头就像一只发射的弓箭一样，存在危险。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种射流堵塞保护方法、计算机可读存储介质及冲牙器，能够利用往复式水泵对直流电机的工作电流的周期性波动影响，通过往复式水泵的工作频率检测出直流电机的当前转速，并且能够基于当前电流值，自动将直流电机切换至停机状态或运行状态，避免射流装置因发生堵转而对用户造成伤害。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种射流堵塞保护方法，射流堵塞保护方法适用于射流装置，射流装置包括往复式水泵、与往复式水泵传动连接的直流电机、与直流电机电连接的供电系统以及与直流电机串联的电流采样电阻，电流采样电阻所测得的电流为所述直流电机的工作电流，所述射流堵塞保护方法包括：
通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号；
对工作电流信号进行AD采集以获取AD采样值，将所有AD采样值分别存入第一数据库和第二数据库，第一数据库中的AD采样值与第二数据库的AD采样值相同；
第一数据库中的AD采样值用于判断射流装置是否堵转：对第一数据库中的AD采样值求第一采样平均值，将第一采样平均值换算成直流电机的当前电流值，判断当前电流值是否大于电流阈值，若是则迫使直流电机进入停机状态，若否则保持直流电机的运行状态；
第二数据库中的AD采样值用于计算往复式水泵的工作频率：对第二数据库中的AD采样值求峰值，计算相邻两个峰值的时间间隔值，将所有时间间隔值存入第三数据库，对第三数据库中的时间间隔值求周期平均值，将周期平均值换算成往复式水泵的工作频率，基于往复式水泵的工作频率以及往复式水泵和直流电机之间的传动比，计算出直流电机的当前转速。
优选地，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
对工作电流信号进行初级滤波处理，剔除工作电流信号中的干扰信号。
优选地，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
对工作电流信号进行二级滤波处理，消除工作电流信号中的噪声成分。
优选地，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
对工作电流信号进行放大处理。
优选地，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
将工作电流信号的波形转变为脉冲波形。
优选地，所述往复式水泵为柱塞泵、活塞泵以及隔膜泵其中的一种。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述射流堵塞保护方法。
本发明还提供一种冲牙器，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使冲牙器执行所述射流堵塞保护方法。
如上所述，本发明的射流堵塞保护方法、计算机可读存储介质及冲牙器，具有以下有益效果：在本发明中，在本发明中，首先，通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号，工作电流信号中混合有干扰信号、往复式水泵的工作频率信号以及其他噪声成分。然后，对工作电流信号进行AD采集以获取AD采样值，将所有AD采样值分别存入第一数据库和第二数据库，第一数据库中的AD采样值与第二数据库的AD采样值相同。最后，第一数据库中的AD采样值用于判断射流装置是否堵转：对第一数据库中的AD采样值求第一采样平均值，将第一采样平均值换算成直流电机的当前电流值，判断当前电流值是否大于电流阈值，若是则迫使直流电机进入停机状态，若否则保持直流电机的运行状态；第二数据库中的AD采样值用于计算往复式水泵的工作频率：对第二数据库中的AD采样值求峰值，计算相邻两个峰值的时间间隔值，将所有时间间隔值存入第三数据库，对第三数据库中的时间间隔值求周期平均值，将周期平均值换算成往复式水泵的工作频率，基于往复式水泵的工作频率以及往复式水泵和直流电机之间的传动比，计算出直流电机的当前转速。具体的，n＝f·t·60(转/分钟)，其中n为直流电机的当前转速，f为往复式水泵的工作频率，t为往复式水泵和直流电机之间的传动比。因此，本发明的射流堵塞保护方法，能够利用往复式水泵对直流电机的工作电流的周期性波动影响，通过往复式水泵的工作频率检测出直流电机的当前转速，并且能够基于当前电流值，自动将直流电机切换至停机状态或运行状态，避免射流装置因发生堵转而对用户造成伤害。
附图说明
图1显示为本发明的射流堵塞保护方法的流程图；
图2显示为通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号的波形图；
图3显示为剔除干扰信号之后的工作电流信号的波形图；
图4显示为经过放大处理之后的工作电流信号的波形图；
图5显示为剔除噪声成分之后的工作电流信号的波形图；
图6显示为经过波形转变之后的工作电流信号的波形图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明的射流装置包括往复式水泵、与往复式水泵传动连接的直流电机、与直流电机电连接的供电系统以及与直流电机串联的电流采样电阻，电流采样电阻所测得的电流为上述直流电机的工作电流，直流电机的工作电流受往复式水泵工作的周期性波动影响。上述往复式水泵为柱塞泵、活塞泵以及隔膜泵其中的一种。
上述往复式水泵的特性：一般情况下，当往复式水泵抽水时，直流电机的工作电流比较小；当往复式水泵往外喷水时，直流电机的工作电流比较大。当往复式水泵如此往复工作时，通过示波器能够观察到：直流电机的工作电流混合有波动的电流成分，其中包含往复式水泵对工作电流的影响以及噪声成分。
基于此，如图1所示，
本发明提供一种射流堵塞保护方法，包括：
通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号；
对工作电流信号进行AD采集以获取AD采样值，将所有AD采样值分别存入第一数据库和第二数据库，第一数据库中的AD采样值与第二数据库的AD采样值相同；
第一数据库中的AD采样值用于判断射流装置是否堵转：对第一数据库中的AD采样值求第一采样平均值，将第一采样平均值换算成直流电机的当前电流值，判断当前电流值是否大于电流阈值，若是则迫使直流电机进入停机状态，若否则保持直流电机的运行状态；
第二数据库中的AD采样值用于计算往复式水泵的工作频率：对第二数据库中的AD采样值求峰值，计算相邻两个峰值的时间间隔值，将所有时间间隔值存入第三数据库，对第三数据库中的时间间隔值求周期平均值，将周期平均值换算成往复式水泵的工作频率，基于往复式水泵的工作频率以及往复式水泵和直流电机之间的传动比，计算出直流电机的当前转速。
在本发明中，首先，通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号，工作电流信号中混合有干扰信号、往复式水泵的工作频率信号以及其他噪声成分。然后，对工作电流信号进行AD采集以获取AD采样值，将所有AD采样值分别存入第一数据库和第二数据库，第一数据库中的AD采样值与第二数据库的AD采样值相同。最后，第一数据库中的AD采样值用于判断射流装置是否堵转：对第一数据库中的AD采样值求第一采样平均值，将第一采样平均值换算成直流电机的当前电流值，判断当前电流值是否大于电流阈值，若是则迫使直流电机进入停机状态，若否则保持直流电机的运行状态；第二数据库中的AD采样值用于计算往复式水泵的工作频率：对第二数据库中的AD采样值求峰值，计算相邻两个峰值的时间间隔值，将所有时间间隔值存入第三数据库，对第三数据库中的时间间隔值求周期平均值，将周期平均值换算成往复式水泵的工作频率，基于往复式水泵的工作频率以及往复式水泵和直流电机之间的传动比，计算出直流电机的当前转速。具体的，n＝f·t·60(转/分钟)，其中n为直流电机的当前转速，f为往复式水泵的工作频率，t为往复式水泵和直流电机之间的传动比。因此，本发明的射流堵塞保护方法，能够利用往复式水泵对直流电机的工作电流的周期性波动影响，通过往复式水泵的工作频率检测出直流电机的当前转速，并且能够基于当前电流值，自动将直流电机切换至停机状态或运行状态，避免射流装置因发生堵转而对用户造成伤害。
如图2、图3、图4、图5以及图6所示，
为了提高上述工作电流信号的有效性和精确性，可以对工作电流信号进行如下预处理：
上述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：对工作电流信号进行初级滤波处理，剔除工作电流信号中的干扰信号。具体的，上述往复式水泵的工作频率一般在40Hz以下，而干扰信号的频率一般比较高，高于40Hz。因此，可以使用低通滤波方式来剔除高频的干扰信号。
上述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：对工作电流信号进行二级滤波处理，消除工作电流信号中的噪声成分(例如波形图中的毛刺部分)，从而使工作电流信号所对应的波形更加平顺。
由于过滤之后的工作电流信号比较弱，不方便采集，并且弱信号容易受到干扰，上述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：对工作电流信号进行放大处理。
为了便于检测上述相邻两个峰值的时间间隔值，上述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：将工作电流信号的波形转变为脉冲波形。例如，设定一个标准值，若工作电流信号大于标准值，则保留对应波形；若工作电流信号低于标准值，则除去对应波形。
在上述对第二数据库中的AD采样值求峰值，计算相邻两个峰值的时间间隔值，将所有时间间隔值存入第三数据库，对第三数据库中的时间间隔值求周期平均值的步骤中：若某一数据之前的邻近数据在不断增大，某一数据之后的邻近数据在不断减小，则该数据即为一个峰值。根据相邻两个峰值在第二数据库中的位标，计算相邻两个峰值之间的时间间隔值。将所有时间间隔值存入第三数据库。待第三数据库的数据存满后，对第三数据库中的时间间隔值进行递增排序，然后剔除最小值和最大值，最后对剩余的时间间隔值求周期平均值，该周期平均值，从而能够求得比较稳定、比较精准的往复式水泵的工作频率。
在上述对第一数据库中的AD采样值求第一采样平均值，将第一采样平均值换算成直流电机的当前电流值的步骤中：也可以对第一数据库中的AD采样值进行递增排序，然后剔除最小值和最大值，最后对剩余的AD采样值求第一采样平均值，从而提高当前电流值的精确性。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述射流堵塞保护方法。
计算机可读存储介质：
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该计算机程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。
于本申请提供的实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称计算机可读存储介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。
本发明还提供一种冲牙器，包括：处理器及存储器；
上述存储器用于存储计算机程序，上述处理器用于执行上述存储器存储的计算机程序，以使冲牙器执行上述射流堵塞保护方法。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上所述，本发明的射流堵塞保护方法、计算机可读存储介质及冲牙器，能够利用往复式水泵对直流电机的工作电流的周期性波动影响，通过往复式水泵的工作频率检测出直流电机的当前转速，并且能够基于当前电流值，自动将直流电机切换至停机状态或运行状态，避免射流装置因发生堵转而对用户造成伤害。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种射流堵塞保护方法，其特征在于，射流堵塞保护方法适用于射流装置，射流装置包括往复式水泵、与往复式水泵传动连接的直流电机、与直流电机电连接的供电系统以及与直流电机串联的电流采样电阻，电流采样电阻所测得的电流为所述直流电机的工作电流，所述射流堵塞保护方法包括：
通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号；
对工作电流信号进行AD采集以获取AD采样值；
将所有AD采样值分别存入第一数据库和第二数据库，第一数据库中的AD采样值与第二数据库的AD采样值相同；
第一数据库中的AD采样值用于判断射流装置是否堵转：对第一数据库中的AD采样值求第一采样平均值，将第一采样平均值换算成直流电机的当前电流值，判断当前电流值是否大于电流阈值，若是则迫使直流电机进入停机状态，若否则保持直流电机的运行状态；
第二数据库中的AD采样值用于计算往复式水泵的工作频率：对第二数据库中的AD采样值求峰值，计算相邻两个峰值的时间间隔值，将所有时间间隔值存入第三数据库，对第三数据库中的时间间隔值求周期平均值，将周期平均值换算成往复式水泵的工作频率，基于往复式水泵的工作频率以及往复式水泵和直流电机之间的传动比，计算出直流电机的当前转速，n＝f·t·60转/分钟，其中n为直流电机的当前转速，f为往复式水泵的工作频率，t为往复式水泵和直流电机之间的传动比。
2.根据权利要求1所述的射流堵塞保护方法，其特征在于，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
对工作电流信号进行初级滤波处理，剔除工作电流信号中的干扰信号。
3.根据权利要求2所述的射流堵塞保护方法，其特征在于，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
对工作电流信号进行二级滤波处理，消除工作电流信号中的噪声成分。
4.根据权利要求2所述的射流堵塞保护方法，其特征在于，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
对工作电流信号进行放大处理。
5.根据权利要求1所述的射流堵塞保护方法，其特征在于，所述通过电流采样电阻检测直流电机的工作电流信号，工作电流信号中混合有往复式水泵的工作频率信号的步骤还包括：
将工作电流信号的波形转变为脉冲波形。
6.根据权利要求1所述的射流堵塞保护方法，其特征在于，所述往复式水泵为柱塞泵、活塞泵以及隔膜泵其中的一种。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述射流堵塞保护方法。
8.一种冲牙器，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使冲牙器执行如权利要求1至6中任一项所述射流堵塞保护方法。
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