CN115298409B - 用于检测障碍的方法、机电致动器和闭口或遮阳设备 - Google Patents

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Abstract

用于检测障碍的方法、机电致动器和闭口或遮阳设备。一种闭口或遮阳的住宅自动化设备中检测妨碍挡屏移动的障碍的方法，设备包括用于驱动挡屏移动的机电致动器，机电致动器包括扭矩支撑件、罩壳、输出轴、具有定子和转子的电机，设备包括驱使挡屏旋转的卷轴和机电致动器的输出轴与卷轴之间的连接附件，方法包括以下步骤：‑确定(E101)转子相对机电致动器的定子的角位移值(Dθ)；‑确定(E103)卷轴相对机电致动器的扭矩支撑件的角位移值(DΦ)；‑通过比较两个角位移值来确定(E107)电机和卷轴之间的运动链的角变形(DA)；‑根据大于预定角变形值(VS)的角变形确定(E109)挡屏移动障碍的存在。

Description

用于检测障碍的方法、机电致动器和闭口或遮阳设备
技术领域
本发明涉及一种障碍检测方法，该方法由住宅自动化闭口或遮阳设备中的机电致动器实施。本发明还涉及一种住宅自动化闭口或遮阳设备中的机电致动器，其适于实施这种障碍检测方法。
一般而言，本发明涉及闭口或遮阳设备的领域，其中已知使用机电致动器以自动关闭和打开如卷帘的封闭挡屏、或如百叶窗的遮阳挡屏，特别是以致使挡屏在至少第一位置和第二位置之间移动。
背景技术
已知的电动驱动装置包括机电致动器，用于驱动可动的关闭、遮掩或遮阳元件，例如卷帘、门、栅栏、百叶窗或任何其他等同物件，以下统称为挡屏。特别地，这种机电致动器被布置在卷绕管内并且驱使挡屏卷绕在其上的卷绕管旋转。
本发明适用于包括无论是直流或交流、同步或异步的电机的任何机电致动器。本发明特别适用于包括电子换向无刷电机或更一般地“永磁同步”电机的机电致动器。
本发明可应用于住宅自动化和/或智能建筑领域中，例如用于住宅、商业或工业建筑。
文献EP2256284A教导使用两个霍尔效应传感器来检测百叶窗驱动器中磁体的角位置。但这不能检测到百叶窗路径中的障碍。
文献EP1945901A1描述了一种用于驱动卷帘的机电致动器，其包括布置在致动器主体和致动器头部之间的机械间隙装置，机械间隙装置本身旨在将机电致动器以固定方式支撑在建筑物的一部分上。传感器装置用于确定致动器主体和头部之间相对于受应力初始位置的角变化，该初始位置与卷帘重量相关。例如，当卷帘降低并撞到障碍时，卷帘的重量应力减小。然后由致动器提供的驱动运动趋向于补偿角间隙。相应的角变化由传感器装置观测到。机电致动器将超过角变化阈值诠释为存在有障碍。原则上，停止电动驱动器或反转运动以减轻障碍上的应力。
也已知用于障碍检测的其他方案，例如基于电机电流或速度分析，但是这些方案仍是不精确的并且极其依赖于被驱动的负载和电机特性。
在所有情况下，障碍撞击检测都通过一个大的运动链，该运动链使得确定适于障碍检测的阈值变得复杂。
发明内容
本发明更具体地旨在通过提出一种障碍检测方法来克服这些缺点，该障碍检测方法至少部分地克服了运动链中的间隙、挡屏重量、传感器精度或阈值确定的影响。
对此，根据第一方面，本发明涉及一种用于住宅自动化闭口或遮阳设备中检测妨碍挡屏移动的障碍的方法，设备包括用于驱动挡屏移动的机电致动器，机电致动器包括扭矩支撑件、罩壳、输出轴、具有定子和转子的电机，所述设备包括驱使挡屏旋转的卷轴和机电致动器的输出轴与卷轴之间的连接附件，所述方法包括以下步骤：
-确定转子相对于机电致动器的定子的角位移值，
-确定卷轴相对于机电致动器的罩壳或扭矩支撑件的角位移值，
-通过比较两个角位移值来确定电机和卷轴之间的运动链的角变形，
-基于大于预定角变形值的角变形而确定存在挡屏移动的障碍。
这确保了障碍检测，而不必给挡屏增加不必要的重量。两个较低分辨率传感器的组合就允许快速有效地确定障碍的存在。
根据本发明的一有利特征，该方法包括(a)将转子的角位移值转换成卷轴的等效角位移数据或者(b)将卷轴相对于机电致动器的罩壳或扭矩支撑件的角位移值转换成转子的等效角位移数据的步骤。
该步骤将两个值中的一个值转换成与另一个值相当的等效值。
根据本发明的一有利特征，等效角位移数据通过将转子的角位移值除以机电致动器的减速器的理论减速比获得，减速比是大于1的数，或者相反地通过将卷轴的角位移值乘以机电致动器的减速器的理论减速比获得。
有利地，该方法包括对从转子的角位移信号和卷轴的角位移信号获得的比较信号进行处理和滤波的步骤。
根据本发明的一有利特征，该方法包括学习作为在学习周期时测量的角变形偏差数据和/或这些偏差的触发时间的函数的预定角变形值的步骤。
根据本发明的另一有利特征，通过将所述卷轴的角位移值相对预定位移值进行比较来管理所述挡屏到极限位置的抵达。
根据第二方面，本发明还涉及一种机电致动器，机电致动器包括扭矩支撑件、罩壳、具有定子和转子的电机、以及通过连接附件旋转接合卷轴的输出轴，机电致动器的特征在于其还包括适于确定转子的角位置的第一位置检测装置、适于确定与输出轴旋转接合的卷轴的角位置的第二位置检测装置、以及适于处理来自两个位置检测装置的数据的电子控制单元，以便实施上述方法。
根据本发明的一有利特征，所述卷轴是机电致动器至少部分地插入其中的卷绕管，机电致动器包括相对于扭矩支撑件围绕罩壳旋转并且旋转接合卷绕管的轴承环，第二位置检测装置适于确定轴承环相对于机电致动器的扭矩支撑件的旋转。
根据本发明的另一有利特征，所述轴承环包括至少两个磁性扇区，磁性扇区均匀地分布在与布置在电磁致动器的罩壳中的磁性传感器装置相对的圆周或表面上。
有利地，机电致动器包括布置在转子和卷轴之间的运动链上的变形元件，其包括能相对于彼此旋转运动的上游部分和下游部分并包括抵抗上游和下游部分的旋转运动的弹性装置。
该弹性装置可以包括扭力杆。
在这种情况下，可以设置所述弹性装置包括中心杆和附接到中心杆的端部并与上游和下游部分的内齿啮合的两个小齿轮。
优选地，机电致动器包括电子换向永磁同步电机。
根据本发明的一有利特征，两个角位置检测装置中的仅第二检测装置包括特别是磁性传感器的物理传感器，用于确定角位置。
在第三方面，本发明还涉及一种闭口或遮阳设备，其包括挡屏、卷轴和与卷轴旋转接合的机电致动器，机电致动器是如上所述的机电致动器。
附图说明
根据以下对仅作为示例给出并参考附图进行的障碍检测方法的实施例、配置成实施障碍检测方法的机电致动器的三个实施例、以及包括这样的致动器的闭口或遮阳设备的描述，将更好地理解本发明并且将更清楚地体现出本发明的其它优点，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的设备的示意性横剖面图；
图2是图1所示设备的示意性透视图；
图3是图1和图2所示设备的机电致动器的沿穿过机电致动器输出轴的旋转轴线的截面的示意性剖面图；
图4是属于图3的机电致动器的电机及其周围物的电气图，该致动器包括根据第一实施例的第一位置检测装置；
图5是属于图3的机电致动器的第一位置检测装置的第二实施例的示意图；
图6是属于图3的机电致动器的第二位置检测装置的第一实施例的示意图；
图7是属于图3的机电致动器的第二位置检测装置的第二实施例的示意图；
图8示出几个线图，其显示在实施根据本发明的方法期间图3的机电致动器中监测参数的变化；
图9是示出根据本发明的由图3机电致动器实施的方法的一些步骤的示意性框图；
图10是图3的机电致动器的一附件的示意性透视图；
图11是图10中附件的沿穿过机电致动器的输出轴的旋转轴线的截面的示意性透视剖视图；
图12是图10中附件的沿正交于机电致动器的输出轴的旋转轴线的截面的示意性透视剖视图；
图13是图3的机电致动器的附件的变型的示意性透视图；
图14是图3的机电致动器的附件的另一变型的分解透视图；
图15是图14中附件的沿穿过机电致动器的输出轴的旋转轴线的截面的示意性纵向透视剖视图；
图16是图14和图15的附件的可变形元件的放大透视图；和
图17是在图15的XVII平面中的透视剖视图，可以理解附件在该图中没有被纵向剖切。
具体实施方式
首先参照图1和2将说明根据本发明的住宅自动化设备100，该设备安装在具有为窗或门的开口1的建筑物B中，开口配有属于遮蔽装置3、特别是电动卷帘的挡屏2。
遮蔽装置3可替代地是卷帘百叶窗、具有可调节板条的遮帘或卷帘门。实际上，本发明可适用于包括电动旋转卷轴的所有类型遮蔽装置。
参考图1至3将描述根据本发明的一个实施例的电动卷帘。
遮蔽装置3的挡屏2卷绕在卷轴4上，该卷轴以卷绕管的形式提供并且由电动驱动器5驱动。挡屏2能在特别是上部的卷绕位置、与特别是下部的展开位置之间活动。
电动驱动器5包括特别是呈管型的机电致动器11，用于驱使卷绕管4旋转以展开或卷绕遮蔽装置3的挡屏2。
遮蔽装置3包括用于卷绕挡屏2的卷绕管4。在住宅自动化设备100的安装好状态，机电致动器11插置在卷绕管4中。
机电致动器11和卷绕管4均沿纵向轴线X同轴地定位。卷绕管4的内径大致等于机电致动器11的外径，使得在组装遮蔽装置3时机电致动器11可以被插入到卷绕管4中。
以已知的方式，卷帘3的挡屏2由织物形成，织物在一端部附接到卷绕管而在另一端部附接到压载杆8。
挡屏的上部的卷绕位置对应于压载杆在卷绕管处的位置，下部的展开位置对应于挡屏2的压载杆8在开口1的槛7处的位置。展开挡屏可以通过导轨6引导。
卷绕管4可以布置在箱9内或者是可见的。卷绕管4可相对于箱9的支撑件10例如侧板旋转。
电动驱动器5由控制单元控制。控制单元例如可以是本地控制单元12，其中，本地控制单元12可以与中央控制单元13进行有线或无线连接。控制单元12这里示出为带有天线12a的无线电型。中央控制单元13可以操控本地控制单元12以及分布在整个建筑物各处的其他类似的本地控制单元。这里示出了中央控制单元带有无线电天线13a。
中央控制单元13可以与未示出的一个或多个传感器通信，传感器可以配置成确定例如温度或者室内或室外亮度。
遥控器14可以是一种本地控制单元，配有控制键盘，其具有选择件和可能还有显示件，该遥控器还允许使用者操纵机电致动器11、和/或本地控制单元12和/或中央控制单元13。
电动驱动器5优选配置成执行用于展开或卷绕遮蔽装置3的挡屏2的指令，这些指令尤其可由遥控器14、本地控制单元12、中央控制单元13或传感器发出。
现在将参照图3和4更详细地描述属于图1和2的住宅自动化设备的机电致动器11。
机电致动器11包括电机16。电机16具有定子32和转子34，定子和转子围绕纵向轴线或旋转轴线X同轴地定位。
用于控制机电致动器11以允许遮蔽装置3的挡屏2移动的控制装置由至少一个电子控制单元15构成。该电子控制单元15能够使机电致动器11的电机16运行，特别是能够向电机16供应电能。因此，如上所述，电子控制单元15特别是控制电机16，以打开或关闭挡屏2。
电子控制单元15还包括指令接收模块15a，指令接收模块用于接收指令，尤其是由如遥控器14的指令发射器发出的无线电指令，用于控制机电致动器11。指令接收模块15a还可以允许接收由有线装置发送的指令。
这里，如图3所示，电子控制单元15设置在机电致动器11的罩壳17内。
用于控制机电致动器11的控制装置包括硬件装置和/或软件装置。作为非限制性示例，硬件装置可以包括至少一个微控制器27。
机电致动器11由建筑物供电网、例如市电交流电网或直流母线供给电能，或者由未示出的电池供电，电池可以例如由光伏板充电。这里，机电致动器11具有电源电缆18，用于允许从市电供电网为其供电。
在未示出的另一实施例中，机电致动器11旨在位于U形轨道中并且旨在驱使卷轴旋转，与挡屏相关联的绳索卷绕在该卷轴上。
机电致动器11的罩壳17优选是圆柱形的。在一个实施例中，罩壳17可以由金属材料制成。机电致动器的罩壳的材料绝不是限制性的，可以是不同的，特别是材料可以为塑料。
机电致动器11还包括减速器19特别是行星齿轮减速器、和输出轴20。有利地，电机16和减速器19布置在机电致动器11的罩壳17内。
机电致动器11的输出轴20布置在卷绕管4内并且至少部分地布置在机电致动器11的罩壳17之外。
机电致动器11的输出轴20通过连接附件30、特别是轮形连接附件与卷绕管4连接。
机电致动器11还包括扭矩支撑件21，扭矩支撑件21安装在罩壳17的与输出轴20相反的端部处并且密封罩壳17的该端部。罩壳17和扭矩支撑件21相对于彼此固定不转。
机电致动器11的扭矩支撑件21附接到遮蔽装置3的箱9的支撑件10。扭矩支撑件21也称为机电致动器11的“固定点”。
机电致动器11还包括轴承环31，轴承环31安装在罩壳17上并相对于罩壳17自由旋转。轴承环31可旋转地附接至卷绕管4，使得轴承环31提供卷绕管4在罩壳17上靠近扭矩支撑件21的旋转轴承的功能。
致动器还可以包括未示出的用于悬挂电机或者电机16和齿轮减速装置19所构成的组件的悬挂装置。这些悬挂装置例如从文献EP1727959A1中已知，可以限制在该组件处产生的振动传递给闭口或遮阳设备，从而限制在机电致动器11运行期间产生的噪音。这些悬挂装置使得在机电致动器内、在扭矩支撑件21和旋转输出轴20之间产生弹性。因此它们允许在扭矩支撑件21和旋转输出轴20之间引入围绕轴线X的受控角变形，从而便于下文描述的障碍检测方法的实施。
这里，电机16为电子换向无刷直流型或简称为“BLDC”，或更一般地为永磁同步电机型或简称为“PMSM”。
电机16的转子34包括设置有被定子32包围的磁性元件的转子体。这里，磁性元件是永磁体。
电机16的定子32包括定子芯，该定子芯包括围绕定子32周边分布的磁极元件。磁极元件也称为齿。
电机16的定子32包括相互电连接的绕组23，在这种情况下有三个绕组，如图4中示意性所示。
优选地，绕组23围绕定子32的磁极元件定位。更具体地，每个磁极元件被其固有的一绕组23包围。绕组23彼此连接，使得当电流流过绕组时，绕组产生驱使转子34旋转的旋转电磁场。
机电致动器11的电子控制单元15包括用于供电网交流电压的整流电路和电源模块22。电源模块22因此电连接到直流电压源+Vbus。直流电压+Vbus的值是相对于参考电压Gnd定义的。可替换地，用于对供电网交流电压进行整流的整流电路可以在机电致动器11的外部。
电源模块22依次向绕组23供给电能，以产生驱使电机16的转子34旋转的旋转电磁场。
电源模块22包括开关24，用以向绕组23顺序供电。
这里，电源模块22的开关24是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)，有六个。它们在图4中标记为K1、K2、K3、K4、K5和K6。
电源模块的开关24的类型和数量不受限制。特别地，电源模块22的开关24可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)。
机电致动器11的电子控制单元15还包括传感器C1、C2、C3，这些传感器相对于定子32固定地定位，优选地集成在定子中。优选地，这些传感器18、20是具有二进制输出的霍尔效应传感器。优选地，这些传感器在定子32内围绕轴线X彼此成60°或120°定位。这些传感器能够提供电机16的转子34围绕轴线X的角位置和因此提供机电致动器11的输出轴20的等效角位置。转子的角位置特别用于控制开关24。
传感器C1、C2、C3的数量不是必然等于3。也可以没有任何物理传感器C1、C2或C3。传感器的数量也可以是1、2和4个或更多个。在这种情况下，传感器围绕轴线X的分布会根据它们的数量进行调整。
特别地，控制单元45配置成操控电机16以将挡屏2移动到期望位置。
例如，控制单元45配置成使用脉冲宽度调制(PWM)技术来操控电机16。控制单元45特别是配置成考虑例如由传感器C1、C2、C3测得的转子32的角位置来操控电机16。事实上，来自传感器C1、C2、C3的输出信号S1、S2、S3馈送给由模块45执行的控制信号生成算法，从而可以确定控制信号发送到开关模块22的时间。控制单元包括控制电路46，其包括微处理器。控制电路46可以包括指令接收输入，用于从例如本地控制单元12、遥控器14、中央控制单元13或设备100的传感器接收位置指令CP和/或移动指令OM，例如打开或关闭挡屏2。
控制电路46可以包括信号输出接口47，其输出用于操控标记为K1至K6的开关24的控制信号。
电源模块22和控制单元45至少部分地是机电致动器11的电子控制单元15的一部分。
机电致动器11的电子控制单元15包括用于在挡屏2卷绕期间和挡屏展开期间检测障碍和行程末的装置。下面将参照图4至7更详细地描述该装置。
机电致动器11包括第一位置检测装置36，第一位置检测装置适于确定转子34围绕轴线X的角位置。根据图4中所示的实施例，第一位置检测装置包括相对于定子32固定定位的传感器C1、C2、C3。
根据图5中所示的第二替代实施例，第一检测装置36一方面包括称为编码器轮的轮46，轮包括磁化扇区48，磁化扇区的极性在编码器轮46的圆周50上交替。编码器轮46可以包括两个或更多个磁化扇区。编码器轮46与转子34配合并由转子34驱动旋转。在图5所示的示例中，编码器轮46安装在转子34的一端部，该端部从定子32轴向突出并位于机电致动器11的输出轴20的相反侧。
第一位置检测装置36还包括第一传感器装置52，第一传感器装置52包括一个或多个磁性传感器，例如霍尔效应或磁阻传感器，传感器定位在编码器轮46的对面。第一传感器装置52也是控制单元的一部分或连接到控制单元，可以包括传感器C1、C2、C3。来自第一传感器装置52的信号54由面对第一传感器装置52的编码器轮46的旋转产生，信号54被传输到电子控制单元15的微控制器27，转子34的角位移和/或转子34的角位置基于这些信号54确定。
根据未示出的一替代实施例，第一位置检测装置36包括用于确定转子34的位置的硬件和软件装置，而无需测量转子旋转的特定物理传感器。例如，在申请WO2014207387A1中描述了这样的硬件和软件装置。
任何其他类型的具有合适的电源和控制器以及相应的第一位置检测装置36的电机也是可能的。因此，例如，如果电机是结合有电刷和换向器装置的直流电机，则第一位置传感装置包括用于在电机旋转期间对换向器处的电刷通过次数进行计数的装置。可替换地，如果电机是交流电供电的异步电机，则第一位置检测装置包括例如定位在电机16输出处的磁性传感器。
机电致动器11还包括第二位置检测装置38，其适于限定卷轴4围绕轴线X的角位置。
第二位置检测装置38与第一位置检测装置36类似地包括磁化旋转元件56。在图6所示的第一实施例中，磁化旋转元件56包括并支撑分立的磁体58，这些分立的磁体58以交替方式即以使得旋转元件56具有带有交替磁化扇区40的径向圆周或轴向表面的方式，安装在旋转支撑件60上。
在图7中示意性示出的第二实施例中，磁化旋转元件56包括极化环。旋转元件56可相对于机电致动器11的罩壳17或扭矩支撑件2自由旋转。其适于经由机电致动器11的输出轴20被驱使绕轴线X旋转，特别地适于由卷轴4旋转，卷轴4与机电致动器11的输出轴20可旋转地连接。
第二检测装置38还包括第二传感器装置64，第二传感器装置64包括与旋转元件56面对定位的一个或多个磁性传感器，例如一维、二维或三维霍尔效应或磁阻传感器。第二传感器装置64也是电子控制单元15的一部分或连接到电子控制单元。来自第二检测装置38的信号66由面对第二传感器装置64的磁化旋转元件56的旋转产生，信号66被传输到电子控制单元15的微控制器27，基于这些信号66确定旋转元件56的位置或角位移。
第二位置检测装置38适于确定轴承环31相对于机电致动器11的扭矩支撑件21或罩壳17绕轴线X的旋转。轴承环31因此对应于旋转元件56。轴承环31包括至少两个磁性扇区40，所述磁性扇区40均匀分布在与布置在电磁致动器11的罩壳17中的磁性传感器装置64相对的圆周或表面上。
特别地，第一位置检测装置36用于确定转子34的位置以控制电机16，尤其是在具有电子换向的PMSM型电机的情况下。需要其精确性以尤其是实现这种操纵。
可以由第一位置检测装置36或第二位置检测装置38管理挡屏2到达特定预先学习的位置，例如末端位置。因此，根据市场要求，这两个装置中的至少一个必须足够精确以管理向极限位置的抵达，特别是以管理并排放置的两个挡屏2的两个压载杆8的视觉对齐。
机电致动器11的一个优选实施例包括电子换向“永磁同步”电机或电刷和换向器直流电机，其中仅第二检测装置38包括适于确定卷轴的角位移的磁性或光学传感器。在该优选实施例中，挡屏2向末端位置的抵达由第二位置检测装置38管理。
第二位置检测装置38与第一位置检测装置36组合使用来进行障碍管理。两个位置检测装置36、38可以具有不同的精度。与基于两个位置检测装置36和38的障碍检测相比，精度约束对由两个计数器中的仅一个进行的极限位置管理更为重要。
电子控制单元15包括硬件装置例如微控制器27、以及软件，软件用于处理来自两个位置检测装置36、38的数据以便从第一位置检测装置36和第二位置检测装置38提供的数据确定转子34相对于定子32的角位移值和卷轴4相对于机电致动器11的扭矩支撑件21或罩壳17的角位移值。特别是，电子控制单元15包括未示出的存储器，用于存储角位移的当前值和原始值以及用于存储用于通过微控制器27执行障碍检测方法的算法。
在住宅自动化闭口或遮阳设备100中检测妨碍挡屏2移动的障碍的方法实施如下。
该方法包括确定转子34相对于机电致动器11的定子32的角位移值Dθ的步骤E101。确定步骤E101包括获取相应地来自第一位置检测装置36的信号54的子步骤。
该方法包括确定卷轴4相对于机电致动器11的罩壳17或扭矩支撑件21的角位移值DΦ的步骤E103。确定步骤E103包括获取来自第二位置检测装置38的信号66的子步骤。
可以对来自每个位置检测装置36、38的信号54、66进行处理和滤波。
可替换地，对由比较两个信号54和56产生的比较信号59进行处理和滤波。该比较信号在图8中示出。
然而，信号54和66只有如果它们与同一时间帧相关时才能被比较。实际上，由于因它们之间插置有减速器19而转子34和输出轴20的不同转速或者转子34和卷轴4的不同转速，因而时间帧并不是相同的。换言之，分别来自信号54和66的角位移Dθ和DΦ只能如果它们中的一个通过使用减速器19的减速比作为乘法或除法因子进行转换而与另一个相关才可进行比较，减速比按照惯例在下文中定义为大于1。特别地，通过除以减速器19的减速比来使信号54与信号66可比，即通过将角位移Dθ除以减速器19的减速比R19来使角位移Dθ与角位移DΦ可比。相反地，通过乘以减速器19的减速比来使信号66与信号54可比，即通过将角位移DΦ乘以减速比R19来使角位移DΦ与角位移Dθ可比。
换言之，该方法包括将转子34的角位移值转换成卷轴4的等效角位移数据的转换步骤E105。等效角位移数据是通过将转子34的角位移值除以或乘以由机电致动器11的减速器19的理论减速比R19来得到的。
可替换地，转换步骤可以作用于卷轴4或输出轴20的角位移数据，以将其转换成转子34的等效角位移数据。通过比较角位移值和等效角位移值，可以验证挡屏2的路径中是否存在障碍。
该方法包括如下步骤E107：通过比较在先前步骤E101和E105或者E103和E105中获得的角位移值，即通过分析由比较两个信号54和56所产生的比较信号59，确定电机16和卷轴4之间的运动链的角变形DA。
然后，该方法包括如下步骤E109：根据比较在步骤E107中确定的运动链的角变形值DA与预定的角变形阈值VS，确定挡屏2移动障碍存在与否。如果在步骤E107中确定的角变形大于预定的角变形阈值VS，则认为存在障碍。
如果角变形值DA大于阈值VS，则在步骤E111中激活警报。如果不是，则该方法回到步骤E101继续。
鉴于设备100中的机电致动器11的结构，只有如果运动链能够允许这样的角变形，角变形才是可能的。第一种选择是在转子34的输出件和卷绕管4附接到轴承环31的附接点之间的运动链中添加变形元件70。第一种选择将在下面更详细地讨论。
第二种选择是利用运动链的各种不同部件的材料的弹性特性，特别是扭转弹性特性，尤其是当悬挂装置集成到机电致动器中时，如上所述。在该第二种选择中，机电致动器11对障碍的响应将比专门适配的变形元件慢。
特别地，变形元件70可以添加在转子34的输出件和卷绕管4附接到轴承环31的附接点之间的运动链中。
已知为检测挡屏2的压载杆8一侧上的障碍，需要能够根据使挡屏机动化所需的扭矩测量到0.02Nm至0.15Nm的扭矩变化。在一些情况下，必须在运动链中添加额外的弹性。这可以通过诸如弹簧装置的变形元件70来实现，诸如弹簧装置的变形元件70或者布置在使机电致动器11的输出轴20连接到卷绕管4的连接附件30处，或者布置在输出轴20本身处。该变形元件70为部件34和4之间的运动链增加弹性或降低该运动链的刚度，使得更容易和更快地观察到由第一位置检测装置36和第二位置检测装置38测量的角位置差。
根据图10至图12中所示的变形元件70的实施例，输出轴20包括两个区分开的部分：输出轴20的上游部分120，与减速器19的输出件旋转地固定；下游部分140，适于例如通过连接附件30附接到卷轴4。上游部分120包括主体121，杆125从主体121延伸。主体121还包括花键内凹槽123，其适于与减速器19的未示出的输出轴配合，在轴125的相反向上。在主体121的周边处还有纵向槽124。
半圆柱形块体126也从主体121延伸。块体126包括外表面130和在块体126两侧上的两个抵接表面131、132，其将外表面130朝向杆125延伸。半圆柱形块体126部分地围绕杆125延伸，与杆125成一体。
下游部分140具有第一端141，第一端141在其外周边上包括纵向槽144。下游部分140的第二端142在其外周边上设有槽146和夹件143，其适于通过卡夹将连接附件30固定到该下游部分140。例如通过上游部分120的杆125与在下游部分140内部并部分地形成在第一端142中的对应的第一圆柱形凹槽145的配合，下游部分140可旋转地安装在上游部分120上。
上游部分120和下游部分140两者都通过弹性装置160例如螺旋弹簧，相对于彼此被保持在位，弹性装置160例如螺旋弹簧的第一弯曲腿161被锁定在上游部分120的槽124中并且第二弯曲腿162被锁定在设置在下游部分140上的槽144中。弹簧160的簧圈尤其在弹簧内径上通过上游部分的外表面130和通过下游部分140上的相应的半圆柱体154被保持。弹簧的第一簧圈和最后一簧圈被轴向保持在斜坡164上，图12中可以看到其中的仅一个。上游部分120和下游部分140两者也通过螺钉170相对于彼此轴向保持，螺钉170设有头部172和螺纹杆173，螺钉170不阻止下游部分140相对于上游部分120的旋转。因此，螺钉头部172相对于下游部分140自由旋转。螺钉通过开通到下游部分140的第一端141处的第二圆柱形凹槽147插入，第二圆柱形凹槽147通过圆形通道148接合第一圆柱形凹槽145，圆形通道148的直径略大于螺钉170的螺纹杆173的直径，但小于螺钉头部172的直径。
第一圆柱形凹槽145由半圆柱形块体149部分地轴向延伸。块体149还包括外表面150和在块体两侧并接合外表面150和从圆柱形凹槽145延伸的内壁153的两个抵接表面151、152。
当上游部分120、下游部分140和弹簧160组装在一起时，上游部分120的半圆柱块体126与下游部分140的圆柱形块体149相对。抵接表面131、132和151、152在不工作时不接触。在相对的抵接表面之间留有间隙。换言之，块体126中的表面131和132之间所形成的角度α和/或块体149中的表面151和152之间所形成的角度β严格小于180°。角度α和β之和严格小于360°。
当下游部分140抵抗弹簧作用相对于上游部分旋转时，无论下游部分120和上游部分140之间的旋转方向如何，角位移都是可能的，但受限于会彼此接触的抵接表面131和151或132和152。
实际上，由于作用在变形元件70上的负荷的重量，弹性装置160在扭转方向上受到应力。弹性装置160的尺寸设计成使得抵接表面131或132仅在超过比机电致动器11的标称运行扭矩大的扭矩后才会与抵接表面151或152接触。压载杆路径中存在障碍所导致的对压载杆8重量的抬升，因此减轻了弹簧160上的应力并允许变形元件70发生角变形。由于变形元件70在运动链上位于第一位置检测装置36和第二位置检测装置38之间，因此来自这些位置检测装置的两个信号之间的角变化可靠地指示出障碍的存在。
可替换地，如图13中所示，变形元件70包括安装在减速器19输出件和输出轴20之间的扭力杆。扭力杆形式的变形元件70以与上述的包括弹簧的变形元件相同的方式将驱动扭矩传递到卷轴4。如图13所示，输出轴20包括两个区分开的部分。输出轴20的上游部分220通过花键内凹槽223和减速器19的输出轴之间的形状匹配配合与减速器19的输出件旋转固定。下游部分240适于例如通过连接附件如图3中参考标号30所示的连接附件，被附接到卷轴4。上游部分220和下游部分240两者都以与前述实施例类似的方式工作，因为它们通过弹性装置260相对于彼此被保持在位，在这种情况下，弹性装置260被构造成扭力杆。上游部分220和下游部分240两者都包括在组装好输出轴20时彼此面对的抵接表面231、232(在图13中不可见)和251、252，在面对的抵接表面之间留有间隙。换言之，表面231和232之间形成的角度和/或表面251和252之间形成的角度严格小于180°。特别是通过形状配合，扭力杆260在其端部与上游部分220和下游部分240保持旋转固定。特别地，扭力杆260包括通常为圆柱形的中心部分263和都为例如正方形或六边形的多边形的上游端部261和下游端部262这两个端部。第一固定板280包括与扭力杆260的上游端部261互补的中央凹槽282、和与上游部分220的花键内凹槽223互补的外周边284。第二固定板290包括与扭力杆260的下游端部262互补的中央凹槽292、和与下游部分240的非圆形内凹槽247互补的外周边294。扭力杆260的多边形的端部261和262不可旋转地安装在固定板280和290中，这些固定板本身不可旋转地安装在上游部分220和下游部分240中。扭力杆260也由螺钉270轴向固定，螺钉270对准扭力杆的端部261和262并将固定板280和290夹紧抵靠在扭力杆260的圆柱形中心部分263上。
根据图14至图17所示的另一替代方案，变形元件70包括弹性装置，弹性装置这里也呈扭力杆360的形式，安装在减速器19的输出件和输出轴20之间。该变形元件70以与图13中的变形元件相同的方式向卷轴4传递驱动扭矩。通过上游部分的花键内凹槽323与减速器19的输出轴之间的形状匹配配合，输出轴20的上游部分320与减速器19的输出件旋转固定。例如通过连接附件例如图3中用标号30表示的连接附件，输出轴20的下游部分340适于附接至卷轴4。两个环330和350分别安装在上游部分320和下游部分340周围。这些环通过弹性卡夹和/或凸片之间的形状匹配配合而相互连接，在图14中仅可以看到用附图标记353表示的凸片中的一个，凸片从环350延伸并且当这些环组装在一起时凸片覆盖环330的外凸起332。环330和350允许变形元件70在如在第一实施例中那样限定的罩壳或卷绕管中保持和居中。
上游部分320和下游部分340两者分别包括抵接表面331、332和351、352，如图17所示，当组装好输出轴20时，这些抵接表面彼此面对，在面对的抵接表面之间留有间隙。在抵接表面331和351或332和352之间沿与如第一实施例中定义的轴线X正交且径向的方向上测量的这些间隙的宽度，根据上游部分320和下游部分340围绕轴线X的相对角位置而可变化。
扭力杆360通常是哑铃形的，包括优选金属的中心杆363和由合成材料或金属制成的两个小齿轮361和362，两个小齿轮分别形成扭力杆的上游端部和下游端部。小齿轮361和362分别配置成与上游部分320的内齿321和下游部分340的内齿342啮合。因此，在上游部分320和下游部分340绕轴线X旋转地相对位移的情况下，杆360扭转工作。
从图16中可以看出，中心杆具有两个扁平端部363A和363B，它们配置成被接纳在小齿轮361和362中心的对应形状的凹槽364中，从而使得能够在中心杆和小齿轮之间传递扭矩。一方面小齿轮361和362与另一方面杆363之间的连接是可逆的。端部363A和363B具有相同的形状。两个小齿轮361和362的凹槽364也具有相同的形状。
通过选择杆363的材料或改变杆363的直径，可以调整扭力杆360的抗扭刚度，进而调整变形元件70整体的抗扭刚度。这对于建立具有不同扭转刚度的变形元件70的范围是有利的。
该方法可以可选地包括预备的学习步骤E100。
学习步骤E100可以包括学习角变化阈值的步骤。可替换地，可以选择设定两个检测装置之间的角变化阈值。学习步骤可以包括学习检测时间的步骤。学习步骤E100允许障碍检测适应于设备100，或者甚至适应于挡屏2在其行程中的位置。
该学习步骤E100可以在电动遮蔽装置安装在设备100中时发生。在这种情况下，阈值和/或障碍检测时间可以通过在一学习周期执行期间的学习来确定，所述学习周期即一个无障碍的完整的开合周期。在该周期期间，确定并记录所述周期期间运动链的角变形值DA的一个或多个最大偏差即局部最大值，所述角变形在类似于步骤E107的步骤中定义。
同时，在这个学习周期的期间，这些角变形偏差的持续时间也被测量。这些偏差和持续时间值用于定义一个或多个角变形阈值VS。
该一个或多个阈值被纳入用于对位置检测装置的值进行滤波和分析的算法中。
换言之，可以必要时在步骤E100的学习周期期间观察到在该周期的至少一部分上的渐进角变化，在这种情况下，阈值也可以被定义为具有相对较慢的反应时间的渐进可变阈值。可替换地，可以必要时在学习周期期间观察到例如由于压载杆8在导轨6中通过硬点所导致的突然角变化，其具有相对快速的反应时间。可以基于在学习周期中测得的值和安全裕度值来定义阈值。
通过对用于识别障碍情况的阈值施加调整，可以避免不必要的触发，并使挡屏的平稳运行适应设备情况。因此，装置的灵敏度和反应时间可以适应每个设备的固有情况。
学习步骤E100也可以在产品生命周期内重复，尤其是自动重复。在更改先前存储的值之前，可能需要几个学习周期。特别是，可以在这些学习周期的期间调整阈值、检测灵敏度或检测时间，以确定最适合设备的值。
从两个位置检测装置36和38获得的比较信号59可以通过常规方法进行处理和滤波，包括静态或动态滤波。具体来说，可以定义和调整几个滤波参数：滤波器值的数量F、相对先前值的指数偏差p、计数器值中的检测阈值S。比较信号59可以根据例如简单的平均值或根据对F值的其他更复杂的滤波来进行滤波。具有广泛滤波或动态滤波的算法消除了高频和低频，允许确定相对偏差度量。
确定在时间n的信号值Dn与已在p个先前值处计算的信号值Dp之间的差值，即：Dn-Dp＝Diff。然后一旦|差值|>S就使用检测阈值S来触发函数。也可以消除与(向上或向下)行进方向不对应的正或负的Diff值以改进此原理。对于简单的平均滤波器，F＝p。然后定义对于F的值的范围以便或多或少严格地进行过滤，这会影响检测时间，并对应于对不需要的触发风险或多或少的敏感性。
如果希望在设备运行期间限制计算资源，则可以更加限制滤波。这称为静态滤波。例如，可以将偏差度量确定为绝对值。
在这种情况下，例如，测量触发时间，尤其是持续时间T或样本数量，对此，比较信号59在时间n的值Dn大于阈值S。障碍检测是在预定义的触发时间后触发。
尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但显然本发明绝不限于此，显然本发明包括所描述的方法的步骤和所描述的装置的所有技术等同物以及它们的组合。
所提及的实施例和变型可以进行组合以产生本发明的新实施例。

Claims (16)

1.一种用于住宅自动化闭口或遮阳设备(100)中检测妨碍挡屏(2)移动的障碍的方法，设备包括用于驱动挡屏(2)移动的机电致动器(11)，机电致动器(11)包括扭矩支撑件(21)、罩壳(17)、输出轴(20)、具有定子(32)和转子(34)的电机(16)，所述设备(100)包括驱使挡屏(2)旋转的卷轴(4)和机电致动器(11)的输出轴(20)与卷轴(4)之间的连接附件(30)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-(E101)确定转子(34)相对于机电致动器(11)的定子(32)的角位移值(Dθ)，
-(E103)确定卷轴(4)相对于机电致动器(11)的罩壳(17)或扭矩支撑件(21)的角位移值(DΦ)，
-(E107)通过比较两个角位移值来确定电机(16)和卷轴(4)之间的运动链的角变形(DA)，
-(E109)基于大于预定角变形值(VS)的角变形而确定存在挡屏(2)移动的障碍。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括转换步骤(E105)，
(a)用于将转子(34)的角位移值(Dθ)转换成卷轴(4)的等效角位移数据或者
(b)用于将卷轴(4)相对于机电致动器(11)的罩壳(17)或扭矩支撑件(21)的角位移值(DΦ)转换成转子(34)的等效角位移数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，等效角位移数据通过将转子(34)的角位移值(Dθ)除以机电致动器(11)的减速器(19)的理论减速比(R19)获得，减速比是大于1的数，或者相反地通过将卷轴(4)的角位移值(DΦ)乘以机电致动器(11)的减速器(19)的理论减速比获得。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括对从转子(34)的角位移信号(54)和卷轴(4)的角位移信号(56)获得的比较信号(59)进行处理和滤波的步骤(E109)。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括学习作为在学习周期时测量的角变形偏差数据和/或这些偏差的触发时间的函数的预定角变形值(VS)的步骤(E100)。
6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，挡屏(2)到极限位置的抵达通过将所述卷轴(4)的角位移值(DΦ)相对预定位移值进行比较来管理。
7.一种机电致动器(11)，包括扭矩支撑件(21)、罩壳(17)、具有定子(32)和转子(34)的电机(16)、以及通过连接附件(30)旋转接合卷轴(4)的输出轴(20)，机电致动器(11)的特征在于其还包括适于确定转子(34)的角位置的第一位置检测装置(36)、适于确定与输出轴(20)旋转接合的卷轴(4)的角位置的第二位置检测装置(38)、以及适于处理来自两个位置检测装置的数据的电子控制单元(15)，以便实施根据权利要求1至6之一所述的方法。
8.根据权利要求7所述的机电致动器(11)，其特征在于，所述卷轴(4)是机电致动器(11)至少部分地插入其中的卷绕管，机电致动器包括相对于扭矩支撑件(21)围绕罩壳(17)旋转并且旋转接合卷绕管(4)的轴承环(31)，第二位置检测装置(38)适于确定轴承环(31)相对于机电致动器的扭矩支撑件(21)的旋转。
9.根据权利要求8所述的机电致动器(11)，其特征在于，所述轴承环(31)包括至少两个磁性扇区(40)，磁性扇区均匀地分布在与布置在电磁致动器(11)的罩壳(17)中的磁性传感器装置(64)相对的圆周或表面上。
10.根据权利要求7所述的机电致动器(11)，其特征在于，所述机电致动器包括布置在转子(34)和卷轴(4)之间的运动链上的变形元件(70)，变形元件包括能相对于彼此旋转运动的上游部分(120；220；320)和下游部分(140；240；340)并包括抵抗上游部分(120；220；320)和下游部分(140；240；340)的旋转运动的弹性装置(160；260；360)。
11.根据权利要求10所述的机电致动器(11)，其特征在于，所述弹性装置包括扭力杆。
12.根据权利要求11所述的机电致动器(11)，其特征在于，所述弹性装置包括中心杆(263，363)和附接到中心杆的端部(261，262；363A，363B)并与上游部分和下游部分的内齿(223，247；321，342)啮合的两个小齿轮(284，294；361，362)。
13.根据权利要求7所述的机电致动器(11)，其特征在于，所述机电致动器包括电子换向永磁同步电机。
14.根据权利要求7所述的机电致动器(11)，其特征在于，两个位置检测装置中的仅第二位置检测装置(38)包括物理传感器装置，用于确定角位置。
15.根据权利要求14所述的机电致动器(11)，其特征在于，物理传感器装置是磁性传感器。
16.一种闭口或遮阳设备(100)，包括挡屏(2)、卷轴(4)和与卷轴(4)旋转接合的机电致动器(11)，机电致动器(11)是符合权利要求7的机电致动器。
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