CN118948143A - 驱动机构、控制方法、控制器、装置及马桶盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动机构、控制方法、控制器、装置及马桶盖。该驱动机构包括步进电机、位置感应机构和减速机构；所述步进电机设置在第一工件上，所述步进电机的输出轴的第一端与所述减速机构相连，所述减速机构用于连接第二工件；所述步进电机的输出轴的第二端与所述位置感应机构相连，所述位置感应机构用于连接控制器，向控制器输出位置信号。该驱动机构选用步进电机作为动力输出源，能够兼顾低减速比和大扭矩输出效果，齿轮结构不容易被破坏。控制器通过采集位置信号和步进电机的工作电流，能够及时关停步进电机，还能够控制步进电机工作，以使驱动装置在设定的位置范围内，能够按设定的速度保持正转或反转的匀速转动状态。

Description

驱动机构、控制方法、控制器、装置及马桶盖

技术领域

本发明涉及马桶盖技术领域，尤其涉及一种驱动机构、控制方法、控制器、装置及马桶盖。

背景技术

在一些通过铰链安装的可转动的机构，如门与门框、马桶盖板与固定座中，通常会在铰接处添加电动的驱动机构，在一定角度范围内，实现对可转动机构的开闭转动动作的驱动和控制。

现有技术中，通常会使用电机作为驱动源，并使用多档减速机构对电机输出的转速和扭矩进行转换，获取所需的低速大扭矩的驱动效果，但多档减速机构运转噪音大，且由于减速比较大，本身所存在的阻尼力也较大，逆转力应力释放缓慢，当驱动机构正常工作时，若人为用力对驱动机构的转动形成干扰，就容易破坏某级齿轮，损坏驱动机构。在现有技术中，也会设置机械离合机构来实现对多档减速机构的保护，会增加成本，且因机械离合结构一致性不好管控，寿命也有限，通常为几百次的寿命，耐用性差，容易损坏。

发明内容

本发明实施例提供一种驱动机构、控制方法、控制器、装置及马桶盖，以解决驱动机构在人为干扰的情况下容易损坏的问题。

本发明实施例提供一种驱动机构，包括步进电机、位置感应机构和减速机构；

所述步进电机设置在第一工件上，所述步进电机的输出轴的第一端与所述减速机构相连，所述减速机构用于连接第二工件；

所述步进电机的输出轴的第二端与所述位置感应机构相连，所述位置感应机构用于连接控制器，向控制器输出位置信号。

优选地，所述位置感应机构包括磁铁和霍尔传感器；

所述磁铁装配在所述步进电机的输出轴的第二端，用于跟随所述步进电机的输出轴转动，产生感应磁场；

所述霍尔传感器与所述磁铁相对设置，用于连接控制器，根据所述感应磁场的交替变化，向所述控制器输出位置信号。

优选地，所述减速机构包括一级减速结构和二级减速结构；

所述一级减速结构与所述步进电机的输出轴相连；

所述二级减速结构的一端与所述一级减速结构传动连接，所述二级减速结构的另一端与所述第二工件相连。

优选地，所述一级减速结构包括一级主动齿轮和一级从动齿轮；

所述一级主动齿轮套设在所述步进电机的输出轴上，与步进电机的输出轴同步转动，所述一级从动齿轮与所述一级主动齿轮啮合；

所述二级减速结构包括二级主动齿轮、行星轮、行星架和输出主轴；

所述二级主动齿轮与一级从动齿轮同轴连接，与一级从动齿轮同步转动；

所述行星轮可转动安装在所述行星架上，所述行星轮与所述二级主动齿轮啮合；

所述输出主轴的第一端与所述行星架相连，所述输出主轴的第二端与所述第二工件相连。

优选地，所述驱动机构还包括安装壳体和设置在所述安装壳体两端的封装端盖；

所述步进电机、位置感应机构和减速机构装配在所述安装壳体内；

所述封装端盖与所述安装壳体之间设有密封结构。

本发明实施例还提供一种驱动机构的控制方法，包括：

获取位置感应机构采集的位置信号和步进电机的当前电流；

若所述位置信号或所述当前电流满足预设保护条件，则控制步进电机停止工作；

若所述位置信号和所述当前电流不满足预设保护条件，则基于自适应控制策略，控制步进电机基于目标电流工作。

优选地，所述预设保护条件为：

当前位置变化率不在第一预设变化率范围内，或者目标位置偏差小于预设偏差，或者，所述当前电流不在预设电流范围内；

所述当前位置变化率为基于当前时刻的位置信号和上一时刻的位置信号确定的变化率；

所述目标位置偏差为基于当前时刻的位置信号和目标位置信号确定的位置偏差。

优选地，所述目标位置信号包括实测起点位置信号和实测终点位置信号；

所述驱动机构的控制方法包括：

在步进电机首次上电后，控制所述步进电机沿第一方向转动，基于预设采样频率，获取第一采样位置信号；

将当前时刻的第一采样位置信号与上一时刻的第一采样位置信号进行差值比较，获取第一采样距离差值，若第一采样距离差值小于预设采样差值，则将当前时刻的第一采样位置信号作为实测起点位置信号；

控制步进电机沿第二方向转动，基于预设采样频率，获取第二采样位置信号；

将当前时刻的第二采样位置信号与上一时刻的第二采样位置信号进行差值比较，获取第二采样距离差值；若第二采样距离差值小于预设采样差值，则将当前时刻的第二采样位置信号作为实测终点位置信号。

优选地，在所述控制所述步进电机停止工作之后，所述驱动机构的控制方法还包括：

继续获取位置感应机构采集的位置信号；

若所述位置信号在预设阻尼位置范围内，则控制步进电机的当前工作电流为预设阻尼电流。

优选地，所述基于自适应控制策略，控制步进电机基于目标电流工作，包括：

若所述当前位置变化率大于第二预设变化率范围，则对所述第一电流进行减小处理，确定目标电流，控制步进电机基于目标电流工作；

若所述当前位置变化率小于第二预设变化率范围，则对所述第一电流进行增大处理，确定目标电流，控制步进电机基于目标电流工作。

本发明实施例还提供一种控制器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的电机控制方法。

本发明实施例还提供一种驱动装置，包括上述任一项所述的驱动机构和上述的控制器；

所述控制器，与所述步进电机和所述位置感应机构相连，用于根据所述位置信号，控制所述步进电机工作。

本发明实施例还提供一种马桶盖，包括固定座、马桶盖板、马桶盖圈和至少一个上述的驱动装置；

所述马桶盖板和所述马桶盖圈可转动安装在所述固定座上；

所述驱动装置固定安装在固定座上，所述驱动装置的一端与所述马桶盖板相连，用于获取所述马桶盖板在转动时的位置信号，控制所述马桶盖板的转动动作；

或者，所述驱动装置的一端与所述马桶盖圈相连，用于获取所述马桶盖圈在转动时的位置信号，控制所述马桶盖圈的转动动作。

本发明实施例提供的驱动机构、控制方法、控制器、装置及马桶盖中。驱动机构通过选用步进电机作为动力输出源，能够稳定可靠的输出较小的转速和较大的转矩，配合减速机构，能够兼顾低减速比和大扭矩输出效果，齿轮结构不容易被破坏，使用寿命更长。控制器通过采集位置信号和步进电机的工作电流，能够判断步进电机的工作状态，进而控制步进电机停止工作，以识别步进电机的异常状态，及时关停步进电机，对步进电机及驱动机构中的减速机构进行保护，控制器还可以根据位置信号和步进电机的当前电流，按照自适应控制策略控制步进电机工作，以使驱动装置能够保持匀速转动状态，避免因转动过程中所因扭矩变化，而带来的转动速度变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中驱动机构的一结构示意图；

图2是本发明一实施例中驱动机构的控制方法的一流程图；

图3是本发明一实施例中驱动机构的控制方法的另一流程图；

图4是本发明一实施例中驱动机构的控制方法的另一流程图；

图5是本发明一实施例中驱动机构的控制方法的另一流程图。

图中：1、步进电机；2、位置感应机构；21、磁铁；3、减速机构；31、一级减速结构；311、一级主动齿轮；312、一级从动齿轮；32、二级减速结构；321、二级主动齿轮；322、行星轮；323、行星架；324、输出主轴；325、内齿圈；4、安装壳体；5、封装端盖；6、密封结构；61、防水胶圈；62、密封圈；7、PCB板。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种驱动机构，包括步进电机1、位置感应机构2和减速机构3；步进电机1设置在第一工件上，步进电机1的输出轴的第一端与减速机构3相连，减速机构3用于连接第二工件；步进电机1的输出轴的第二端与位置感应机构2相连，位置感应机构2用于连接控制器，向控制器输出位置信号。

作为一示例，该驱动机构包括步进电机1、位置感应机构2和减速机构3；步进电机1设置在第一工件上，步进电机1的输出轴的第一端与减速机构3相连，减速机构3用于连接第二工件，步进电机1输出轴转动时，能够带动第二工件相对于第一工件转动，减速机构3可以选用两级减速结构，可以包括一级减速结构和二级减速结构，实现两级减速，按照一较小的减速比，例如30~60减速比，对步进电机1输出的转速和扭矩进行转换，实现所需的驱动效果。其中，第二工件为转动件，第一工件为固定件，例如第二工件为马桶盖板和/或马桶盖圈、第一工件为用于铰接安装马桶盖板和马桶盖圈的固定座，驱动机构设置在固定座上并与固定座固定连接，减速机构3与马桶盖板或马桶盖圈相连。步进电机1的输出轴的第二端与位置感应机构2相连，并用于连接控制器，位置感应机构2可以根据步进电机1的输出轴的转动动作，向控制器输出相应的位置信号，每一位置信号与步进电机1输出轴的一个转动位置相对应，以使控制器根据位置信号对步进电机1进行精确控制。

本示例中，通过选用步进电机1作为动力输出源，能够稳定可靠的输出较小的转速和较大的转矩，配合减速机构3，能够兼顾低减速比和大扭矩输出效果，齿轮结构不容易被破坏，使用寿命更长。

在一实施例中，位置感应机构2包括磁铁21和霍尔传感器；磁铁21装配在步进电机1的输出轴的第二端，用于跟随步进电机1的输出轴转动，产生感应磁场；霍尔传感器与磁铁21相对设置，用于连接控制器，根据感应磁场的交替变化，向控制器输出位置信号。

作为一示例，位置感应机构2包括磁铁21和霍尔传感器，磁铁21装配在步进电机1的输出轴的第二端，用于随步进电机1的输出轴的转动而转动，霍尔传感器与磁铁21相对设置，可以与控制器一同设置在PCB板7上，PCB板7装配在步进电机1的一端，当磁铁21随步进电机1输出轴转动时，霍尔传感器检测到的磁感应强度会产生变化，根据不同的磁感应强度，霍尔传感器可以向控制器输出不同的电信号，也即位置信号，实现对驱动机构以及驱动机构所连接的第二工件的转动位置的检测。例如，该磁铁21的两极的设置方向可以与步进电机1的输出轴的径向方向相同，且该磁铁21位于步进电机1的输出轴的轴心位置，当步进电机1转动时，磁铁21产生的感应磁场也绕步进电机1的输出轴的轴心转动。此时，磁铁21产生的感应磁场与霍尔传感器之间的相对位置产生变化，使霍尔传感器能够检测到的磁感应强度发生变化，进而确定步进电机1的输出轴的转动动作，对步进电机1的输出轴的转动位置进行检测，进而可以得到驱动机构以及驱动机构所连接的第二工件的转动位置。

本示例中，通过采用磁铁21和霍尔传感器，该霍尔传感器可以为线性式霍尔传感器，可以对步进电机1的输出轴的转动动作进行非接触式测量，且相比于电位器等常规检测手段，使用磁铁21与线性式霍尔传感器形成磁感应检测，能够有效的提高检测精度和可靠度。

在一实施例中，减速机构3包括一级减速结构31和二级减速结构32；一级减速结构31与步进电机1的输出轴相连；二级减速结构32的一端与一级减速结构31传动连接，二级减速结构32的另一端与第二工件相连。

作为一示例，减速机构3包括一级减速结构31和二级减速结构32。一级减速结构31与步进电机1的输出轴相连，二级减速结构32的一端与一级减速结构31传动连接，二级减速结构32的另一端与第二工件相连。一级减速结构31用于对步进电机1输出轴输出的速度和转矩进行转换，二级减速结构32用于对一级减速结构31输出的速度和转矩进行进一步转换，以最终实现所需的转速和扭矩转换效果。本示例中，步进电机1可以输出较大扭矩，配合两级减速结构，可以在保证能获取到所需的扭矩和转速的同时，能够尽可能的减小驱动机构转动时的噪音。两级减速结构的传动比较小，自身产生的阻尼力也较低，当人为干预第二工件的转动动作时，对步进电机1和减速机构3产生的不良影响较小，能够保证驱动机构的使用寿命。

在一实施例中，一级减速结构31包括一级主动齿轮311和一级从动齿轮312；一级主动齿轮311套设在步进电机1的输出轴上，与步进电机1的输出轴同步转动，一级从动齿轮312与一级主动齿轮311啮合；二级减速结构32包括二级主动齿轮321、行星轮322、行星架323和输出主轴324；二级主动齿轮321与一级从动齿轮312同轴连接，与一级从动齿轮312同步转动；行星轮322可转动安装在行星架323上，行星轮322与二级主动齿轮321啮合；输出主轴324的第一端与行星架323相连，输出主轴324的第二端与第二工件相连。

作为一示例，一级减速结构31包括一级主动齿轮311和一级从动齿轮312。一级主动齿轮311套设在步进电机1的输出轴上，与步进电机1的输出轴同步转动，一级从动齿轮312与一级主动齿轮311啮合，用于按照预设传动比，对步进电机1的输出轴输出的扭矩和转速进行第一级转换。二级减速结构32包括二级主动齿轮321、行星轮322、行星架323和输出主轴324，二级主动齿轮321与一级从动齿轮312同轴连接，与一级从动齿轮312同步转动，行星轮322通过行星轴销在行星架323上，行星轮322环绕二级主动齿轮321设置，并与二级主动齿轮321啮合，同时也与固定设置在驱动机构的安装壳体4的外壳内壁上的内齿圈325啮合，当二级主动齿轮321转动时，行星轮322环绕二级从动齿轮转动，并带动行星架323转动，行星架323与输出主轴324的第一端相连，输出主轴324的第二端与第二工件相连，作为二级减速结构32的输出端，对步进电机1的输出轴输出的扭矩和转速进行第二级转换，实现所需的转速和扭矩转换效果。

在一实施例中，驱动机构还包括安装壳体4和设置在安装壳体4两端的封装端盖5；步进电机1、位置感应机构2和减速机构3装配在安装壳体4内；封装端盖5与安装壳体4之间设有密封结构6。

作为一示例，驱动机构还包括安装壳体4和设置在安装壳体4两端的封装端盖5。安装壳体4用于安装在第一工件上，步进电机1、位置感应机构2和减速机构3装配在安装壳体4内，设置在安装壳体4第一端的封装端盖5上开设有开孔，输出主轴324的第二端伸出开孔，并用于与第二工件相连，开孔和输出主轴324之间设有防水胶圈61，用于对输出轴处形成防水密封，设置在安装壳体4第二端的封装端盖5和安装壳体4之间设有密封圈62，可防止水汽进入安装壳体4内部，影响步进电机1和位置感应机构2正常工作。

本发明实施例还提供一种驱动机构的控制方法，以该方法应用在控制器中、且该控制器应用在上述实施例中的驱动机构中进行说明，如图2所示，该驱动机构的控制方法包括：

S201：获取位置感应机构采集的位置信号和步进电机的当前电流；

S202：若位置信号或步进电机的当前电流满足预设保护条件，则控制步进电机停止工作；

S203：若位置信号和步进电机的当前电流不满足预设保护条件，则基于自适应控制策略，控制步进电机基于目标电流工作。

其中，位置信号为位置感应机构2根据步进电机1的输出轴的转动位置采集到的感应脉冲信号，当步进电机1的输出轴转动时，位置感应机构2采集到的感应脉冲信号也随之变化，使得每一位置信号能够与驱动机构中输出主轴324的一个转动位置相对应。在驱动机构上电后，位置感应机构2可按照预设采样频率，对位置信号进行采集。

作为一示例，步骤S201中，在驱动机构上电后，位置感应机构2按照预设采样频率采集位置信号并发送至控制器，控制器接收位置感应机构2采集的位置信号。同时，控制器还可以获取步进电机1的当前电流，根据位置信号和步进电机1的当前电流，来判断步进电机1的运行状态，并基于与运行状态对应的控制策略，控制步进电机1工作。

其中，预设保护条件为预先设置的，用于判断步进电机1的运行状态，以判断步进电机1是否需要停止工作的条件。

作为一示例，步骤S202中，控制器获取实时采集到的位置信号和步进电机1的当前电流，判断位置信号或步进电机1的当前电流是否满足预设保护条件，以确定步进电机1是否处于异常运行状态，或者确定驱动机构是否已运转至目标位置。当位置信号或步进电机1的当前电流满足预设保护条件时，则说明当前步进电机1处于异常运行状态，例如堵转或过电流等异常状态，或者驱动机构已运转至目标位置。控制器控制步进电机1停止工作。

其中，自适应控制策略为预先设置的，是用于控制驱动机构的转动速度保持在匀速转动状态的控制策略，具体用于在步进电机1在转动过程中，根据其输出轴的扭矩变化，自适应调整其工作电流，以使步进电机1保持在匀速转动状态的控制策略。

作为一示例，步骤S203中，当控制器检测到位置信号和步进电机1的当前电流均不满足预设保护条件时，则说明当前步进电机1未处于异常运行状态、驱动机构也未运转至目标位置，控制器按照预设的自适应控制策略，控制步进电机1工作，实时调整步进电机1的输出转速和扭矩，使驱动机构保持在匀速转动状态。

本示例中，控制器通过采集位置信号和步进电机1的工作电流，能够判断步进电机1的工作状态，进而控制步进电机1停止工作，以识别步进电机1的异常状态，及时关停步进电机1，对步进电机1及驱动机构中的减速机构3进行保护，控制器还可以根据位置信号和步进电机1的当前电流，按照自适应控制策略控制步进电机1工作，以使驱动装置能够保持匀速转动状态，避免因转动过程中所因扭矩变化，而带来的转动速度变化。

在一实施例中，预设保护条件为：当前位置变化率不在第一预设变化率范围内，或者目标位置偏差小于预设偏差，或者，当前电流不在预设电流范围内；当前位置变化率为基于当前时刻的位置信号和上一时刻的位置信号确定的变化率；目标位置偏差为基于当前时刻的位置信号和目标位置信号确定的位置偏差。

其中，第一预设变化率范围由第一预设变化率和第二预设变化率确定，当前位置变化率不在第一预设变化率范围内，表明当前位置变化率大于第一预设变化率或小于第二预设变化率。

其中，预设偏差为预先设置的，用于判断驱动机构当前是否已转动至极限位置，或已转动到设置的悬停位置的偏差值。

其中，预设电流范围由第一电流值和第二电流值确定，当前电流不在预设电流范围，则表明当前电流大于第一电流或小于第二电流。

作为一示例，控制器根据当前时刻的位置信号和上一时刻的位置信号确定当前位置变化率。若驱动机构的当前位置变化率大于第一预设变化率，则说明，当前驱动机构的转动位置变化过快，驱动机构可能在人为动作干预下快速转动，或者步进电机1出现了故障，导致驱动机构在重力作用下快速转动，此时控制器控制关闭步进电机1，防止对步进电机1或驱动机构中的减速机构3产生不良影响。若驱动机构当前的位置变化率小于第二预设变化率，则说明，当前驱动机构的转动位置变化过慢，驱动机构可能在人为作用下存在堵转现象，或者步进电机1出现了故障无法转动，此时控制器控制关闭步进电机1，防止对步进电机1或驱动机构中的减速机构3产生不良影响。

作为另一示例，控制器首先获取目标位置信号，目标位置信号可以为预设限位位置信号或实测限位位置信号或预设悬停位置信号，预设限位位置信号与预先设置的两个极限转动位置相对应，实测限位位置信号与驱动机构首次上电调试时，实际测量得到的两个极限转动位置相对应，可以包括实测起点位置信号和实测终点位置信号，预设悬停位置信号与根据用户需求设置的悬停位置相对应。当有预设悬停位置信号存在时，控制器优先根据预设悬停位置信号，控制步进电机1工作。控制器根据当前时刻的位置信号和目标位置信号，计算目标位置偏差，若目标位置偏差小于预设偏差，则证明当前驱动机构已转动到或接近极限位置，或者驱动机构已转动到或接近预设的悬停位置，控制器控制关断步进电机1，避免当驱动机构转动至极限位置时仍然保持工作状态，造成步进电机1发热等不良现象。

作为另一示例，控制器获取步进电机1的当前电流，若步进电机1的当前电流大于第一预设电流，则表明当前步进电机1处于过电流状态，控制器控制关断步进电机1；若步进电机1的当前电流小于第二预设电流，则表明当前步进电机1电流过小，可能处于故障状态，控制器控制关断步进电机1。通过对步进电机1的当前电流进行检测，可以判断当前步进电机1是否处于过电流或其他异常工作状态，以及时关断步进电机1。

在一实施例中，目标位置信号包括实测起点位置信号和实测终点位置信号；如图3所示，该驱动机构的控制方法包括：

S301：在步进电机首次上电后，控制步进电机沿第一方向转动，基于预设采样频率，获取第一采样位置信号；

S302：将当前时刻的第一采样位置信号与上一时刻的第一采样位置信号进行差值比较，获取第一采样距离差值，若第一采样距离差值小于预设采样差值，则将当前时刻的第一采样位置信号作为实测起点位置信号；

S303：控制步进电机沿第二方向转动，基于预设采样频率，获取第二采样位置信号；

S304：将当前时刻的第二采样位置信号与上一时刻的第二采样位置信号进行差值比较，获取第二采样距离差值，若第二采样距离差值小于预设采样差值，则将当前时刻的第二采样位置信号作为实测终点位置信号。

其中，第一方向为驱动机构首次上电后，调试人员向控制器输出调试指令，使步进电机1带动第二工件向起点位置转动的方向，相应的，第二方向为与第一方向相反的方向，用于使步进电机1带动第二工件向终点位置转动的方向，例如，当该驱动机构应用在马桶盖上时，调试人员首先控制步进电机1带动马桶盖板或马桶盖圈向下落闭盖的方向转动，使马桶盖板或马桶盖圈的闭合位置能够被标记为起点位置，然后控制步进电机1带动马桶盖板或马桶盖圈向上翻开盖的方向转动，使马桶盖板或马桶盖圈的开启位置能够被标记为终点位置。第一采样位置信号为，在步进电机1首次上电后并沿第一方向转动时，位置感应机构2根据预设采样频率实时采集到的位置信号。

作为一示例，步骤S301中，在步进电机1首次上电时，或按下复位按钮之后首次上电时，控制器控制步进电机1按照预设转速沿第一方向转动，对驱动机构的起点位置进行检测。控制器控制位置感应机构2按照预设采样频率采集第一采样位置信号，并根据第一采样位置信号，判断驱动机构是否到达第一方向上的极限转动位置，也即起点位置。

作为一示例，步骤S302中，控制器将当前时刻获取到的第一采样位置信号与上一时刻获取到的第一采样位置信号进行差值比较，获取第一采样距离差值，若第一采样距离差值小于预设采样差值，则证明驱动机构到达第一方向上的极限转动位置，也即起点位置，将当前时刻获取到的第一采样位置信号作为实测起点位置信号，该实测起点位置信号与起点位置相对应，例如，当驱动机构应用在马桶盖上时，实测起点位置信号与马桶盖板或马桶盖圈的0度闭合位置相对应。

作为一示例，步骤S303中，控制器控制步进电机1按照预设速度沿第二方向转动，并控制位置感应机构2按照预设采样频率采集第二采样位置信号，并根据第二采样位置信号，判断驱动机构是否到达第二方向上的极限转动位置，也即终点位置。

作为一示例，步骤S304中，控制器将当前时刻获取到的第二采样位置信号与上一时刻获取到的第二采样位置信号进行差值比较，获取第二采样距离差值，若第二采样距离差值小于预设采样差值，则证明驱动机构到达第二方向上的极限转动位置，也即终点位置，将当前时刻获取到的第二采样位置信号作为实测终点位置信号，该实测终点位置信号与终点位置相对应，例如，当驱动机构应用在马桶盖上时，实测终点位置信号与马桶盖板或马桶盖圈的120度开启位置相对应。

本示例中，控制器能够在控制步进电机1沿第一方向和第二方向转动的过程中，自动对第一和第二方向上的极限转动位置，也即起点和终点位置进行标定，克服了现有技术中，由于电机起点终点位置一定所引起的，电机在驱动机构中的左右安装朝向需要进行区分设置的问题，使步进电机1在安装时无需区分左右朝向，装配更加方便。通过实时转动标记起点和终点位置，还能够使驱动机构根据不同的转动环境灵活的调整极限转动角度，有利于适应多种不同的应用环境和使用需求。

在一实施例中，如图4所示，在控制步进电机停止工作之后，驱动机构的控制方法还包括：

S401：继续获取位置感应机构采集的位置信号；

S402：若位置信号在预设阻尼位置范围内，则控制步进电机的当前工作电流为预设阻尼电流。

其中，预设阻尼位置范围为第一预设阻尼位置信号和第二预设阻尼位置信号之间的一个位置范围，第一预设阻尼位置信号所对应的转动位置与起点位置，如马桶盖板或马桶盖圈的0度闭合位置相接近，具体的，第一预设阻尼位置信号与实测起点位置信号之间的偏差为预设偏差，以使步进电机1在超出预设阻尼位置范围并接近起点位置时，能够按照步骤S202顺利停止工作，防止出现过热现象。第二预设阻尼位置信号与驱动机构转动行程中的一个转动位置相对应，如马桶盖板或马桶盖圈的30度开启位置，该转动位置用于判断当前步进电机1是否需要进入阻尼状态，以防止步进电机1连接的第二工件，如马桶盖板或马桶盖圈在重力作用下快速回落到起点位置。

作为一示例，步骤S401中，在控制器控制关断步进电机1后，控制器继续获取位置感应机构2采集的位置信号，对位置信号进行检测，根据该当前的位置信号，判断当前步进电机1是否需要进入阻尼状态，以防止步进电机1连接的第二工件，如马桶盖板或马桶盖圈在重力作用下快速回落到起点位置。

作为一示例，步骤S402中，若当前的位置信号所对应的转动位置，处于第一预设阻尼位置信号所对应的转动位置和第二预设阻尼位置信号所对应的转动位置之间，则表明当前步进电机1需要进入阻尼状态，控制器控制步进电机1的当前工作电流保持在预设阻尼电流，使步进电机1能够持续输出一固定转矩，以抵抗第二工件，例如马桶盖板或马桶盖圈下落的重力，模拟阻尼器的减速效果，防止马桶盖板或马桶盖圈在重力作用下快速下落撞击其他工件形成噪音或夹伤用户。

在一实施例中，如图5所示，步骤S203，即基于自适应控制策略，控制步进电机1基于目标电流工作，包括：

S501：若当前位置变化率大于第二预设变化率范围，则对第一电流进行减小处理，确定目标电流，控制步进电机基于目标电流工作；

S502：若当前位置变化率小于第二预设变化率范围，则对第一电流进行增大处理，确定目标电流，控制步进电机基于目标电流工作。

其中，第二预设变化率值由第三预设变化率和第四预设变化率确定。第三预设变化率和第四变化率为，预先设置的用于判断当前步进电机1是否处于预设的转动速度区间内的变化率值。第一预设变化率大于第三预设变化率，第三预设变化率大于第四预设变化率，第四预设变化率大于第二预设变化率。

作为一示例，当驱动机构当前的位置变化率不大于第一预设变化率且不小于第二预设变化率时，证明当前驱动机构处于正常工作状态，控制器对步进电机1进行自适应控制。具体的，若驱动机构当前的位置变化率大于第三预设变化率时，则表明当前驱动机构的转动速度超过预设的转动速度区间，在转动过程中由于步进电机1的负载扭矩减小出现了驱动机构的转动速度变快的问题，需要减小步进电机1的工作电流，以减慢驱动机构的转动速度；若驱动机构当前的位置变化率小于第四预设变化率时，则表明当前驱动机构的转动速度小于预设的转动速度区间，在转动过程中由于步进电机1的负载扭矩变大出现了驱动机构的转动速度变慢的问题，需要增大步进电机1的工作电流，以提升驱动力，加快驱动机构的转动速度。

本示例中，通过设置第二预设变化率范围，并根据当前位置变化率与第二预设变化率的比较结果，调整步进电机1的工作电流，使驱动机构当前的位置变化率保持在第二预设变化率范围内，可以使驱动机构在转动的各个角度阶段尽可能的保持匀速转动的状态，以防止出现因转动过程中负载扭矩变化导致的异常加速或减速现象。

本发明实施例还提供一种控制器，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述任一项实施例中的电机控制方法。例如图2所示S201-S203。

本发明实施例还提供一种驱动装置，包括上述实施例中的驱动机构和上述实施例中的控制器；控制器，与步进电机1和位置感应机构2相连，用于根据位置信号，控制步进电机1工作。

作为一示例，该驱动装置包括上述示例中的驱动机构和上述示例中的控制器。该控制器可以与霍尔传感器共同设置在PCB板7上，与步进电机1和霍尔传感器电连接，根据霍尔传感器输出的位置信号和步进电机1的工作电流，控制步进电机1工作。本示例中，控制器通过采集位置信号和步进电机1的工作电流，能够识别步进电机1的异常状态，进而按照保护控制策略控制步进电机1停止工作，以及时关停步进电机1，对步进电机1及驱动装置中的减速机构3进行保护，控制器还可以根据位置信号和步进电机1的工作电流，按照自适应控制策略控制步进电机1工作，以使驱动机构连接的第二工件能够保持匀速转动状态，避免因转动过程中所承受扭矩变化，而带来的转动速度变化。

本发明实施例还提供一种马桶盖，包括固定座、马桶盖板、马桶盖圈和至少一个上述实施例中的驱动装置；马桶盖板和马桶盖圈可转动安装在固定座上；驱动装置固定安装在固定座上，驱动装置的一端与马桶盖板相连，用于获取马桶盖板在转动时的位置信号，控制马桶盖板的转动动作；或者，驱动装置的一端与马桶盖圈相连，用于获取马桶盖圈在转动时的位置信号，控制马桶盖圈的转动动作。

作为一示例，该马桶盖包括固定座、马桶盖板、马桶盖圈和至少一个上述示例中的驱动装置。该马桶盖板和马桶盖圈可转动安装在固定座上，驱动装置固定安装在固定座上，驱动装置中驱动机构的输出主轴324与马桶盖板或马桶盖圈相连，驱动装置中的控制器能够获取马桶盖板或马桶盖圈在转动时的位置信号，并根据该位置信号判断马桶盖板或马桶盖圈的转动状态，根据相应的控制策略，驱动马桶盖板或马桶盖圈转动。本示例中，驱动装置中的控制器能够采集马桶盖板或马桶盖圈转动时的位置信号，结合步进电机的工作电流，识别驱动机构的异常状态，并控制步进电机1停止工作，以及时关停步进电机1，对步进电机1及驱动机构中的减速机构3进行保护。控制器还可以根据位置信号和步进电机1的工作电流，按照自适应控制策略控制步进电机1工作，以使驱动装置及驱动装置连接的马桶盖板或马桶盖圈能够保持匀速转动状态，避免因转动过程中所承受扭矩变化，而带来的转动速度变化。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种驱动机构，其特征在于，包括步进电机、位置感应机构和减速机构；

所述步进电机设置在第一工件上，所述步进电机的输出轴的第一端与所述减速机构相连，所述减速机构用于连接第二工件；

所述步进电机的输出轴的第二端与所述位置感应机构相连，所述位置感应机构用于连接控制器，向控制器输出位置信号。

2.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述位置感应机构包括磁铁和霍尔传感器；

所述磁铁装配在所述步进电机的输出轴的第二端，用于跟随所述步进电机的输出轴转动，产生感应磁场；

所述霍尔传感器与所述磁铁相对设置，用于连接控制器，根据所述感应磁场的交替变化，向所述控制器输出位置信号。

3.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述减速机构包括一级减速结构和二级减速结构；

所述一级减速结构与所述步进电机的输出轴相连；

所述二级减速结构的一端与所述一级减速结构传动连接，所述二级减速结构的另一端与所述第二工件相连。

4.根据权利要求3所述的驱动机构，其特征在于，所述一级减速结构包括一级主动齿轮和一级从动齿轮；

所述一级主动齿轮套设在所述步进电机的输出轴上，与步进电机的输出轴同步转动，所述一级从动齿轮与所述一级主动齿轮啮合；

所述二级减速结构包括二级主动齿轮、行星轮、行星架和输出主轴；

所述二级主动齿轮与一级从动齿轮同轴连接，与一级从动齿轮同步转动；

所述行星轮可转动安装在所述行星架上，所述行星轮与所述二级主动齿轮啮合；

所述输出主轴的第一端与所述行星架相连，所述输出主轴的第二端与所述第二工件相连。

5.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构还包括安装壳体和设置在所述安装壳体两端的封装端盖；

所述步进电机、位置感应机构和减速机构装配在所述安装壳体内；

所述封装端盖与所述安装壳体之间设有密封结构。

6.一种驱动机构的控制方法，其特征在于，包括：

获取位置感应机构采集的位置信号和步进电机的当前电流；

若所述位置信号或所述当前电流满足预设保护条件，则控制步进电机停止工作；

若所述位置信号和所述当前电流不满足预设保护条件，则基于自适应控制策略，控制步进电机基于目标电流工作。

7.根据权利要求6所述的驱动机构的控制方法，其特征在于，所述预设保护条件为：

当前位置变化率不在第一预设变化率范围内，或者目标位置偏差小于预设偏差，或者，所述当前电流不在预设电流范围内；

所述当前位置变化率为基于当前时刻的位置信号和上一时刻的位置信号确定的变化率；

所述目标位置偏差为基于当前时刻的位置信号和目标位置信号确定的位置偏差。

8.根据权利要求7所述的驱动机构的控制方法，其特征在于，所述目标位置信号包括实测起点位置信号和实测终点位置信号；

所述驱动机构的控制方法包括：

在步进电机首次上电后，控制所述步进电机沿第一方向转动，基于预设采样频率，获取第一采样位置信号；

将当前时刻的第一采样位置信号与上一时刻的第一采样位置信号进行差值比较，获取第一采样距离差值，若第一采样距离差值小于预设采样差值，则将当前时刻的第一采样位置信号作为实测起点位置信号；

控制步进电机沿第二方向转动，基于预设采样频率，获取第二采样位置信号；

将当前时刻的第二采样位置信号与上一时刻的第二采样位置信号进行差值比较，获取第二采样距离差值；若第二采样距离差值小于预设采样差值，则将当前时刻的第二采样位置信号作为实测终点位置信号。

9.根据权利要求7所述的驱动机构的控制方法，其特征在于，在所述控制所述步进电机停止工作之后，所述驱动机构的控制方法还包括：

继续获取位置感应机构采集的位置信号；

若所述位置信号在预设阻尼位置范围内，则控制所述步进电机的当前工作电流为预设阻尼电流。

10.根据权利要求7所述的驱动机构的控制方法，其特征在于，所述基于自适应控制策略，控制步进电机基于目标电流工作，包括：

若所述当前位置变化率大于第二预设变化率范围，则对所述第一电流进行减小处理，确定目标电流，控制步进电机基于目标电流工作；

若所述当前位置变化率小于第二预设变化率范围，则对所述第一电流进行增大处理，确定目标电流，控制步进电机基于目标电流工作。

11.一种控制器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6至10任一项所述的电机控制方法。

12.一种驱动装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的驱动机构和权利要求11所述的控制器；

所述控制器，与所述步进电机和所述位置感应机构相连，用于根据所述位置信号，控制所述步进电机工作。

13.一种马桶盖，其特征在于，包括固定座、马桶盖板、马桶盖圈和至少一个权利要求12所述的驱动装置；

所述马桶盖板和所述马桶盖圈可转动安装在所述固定座上；

所述驱动装置固定安装在固定座上，所述驱动装置的一端与所述马桶盖板相连，用于获取所述马桶盖板在转动时的位置信号，控制所述马桶盖板的转动动作；

或者，所述驱动装置的一端与所述马桶盖圈相连，用于获取所述马桶盖圈在转动时的位置信号，控制所述马桶盖圈的转动动作。