CN1584764A - 用于对电动卷帘进行初始化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对一种电动卷帘的移动进行控制的初始化方法，其中，将卷帘在两个极限位置之间的移动划分为多个不同的区段；以及每个区段的端点都分配有卷帘沿第一方向在该区段端点和第一基准位置之间移动的时间段，以及卷帘沿第二方向在该区段端点和第二基准位置之间移动的时间段。

Description

用于对电动卷帘进行初始化的方法

发明领域

本发明涉及一种用于对能够在两个极限位置之间移动的卷帘运动进行控制的初始化方法和一种用于控制的控制单元，该控制单元包括一个时钟、一个存储器和一个逻辑处理单元并可对一个用于驱动该卷帘的致动器进行控制。本发明还涉及一种用于对被上述初始化方法初始化处理过的卷帘的移动进行控制的方法和一种用于实施这些方法的装置。

现有技术

我们知道，卷帘一般安装在住宅的开口内，以防止阳光曝晒并提供荫凉，而且防止不法闯入，从而提供安全性。

这种卷帘的安装及对其运动的控制比较复杂，而且需要专业技术人员来完成。

这些安装步骤的目的在于确定相应地固定的上部极限位置和下部极限位置，在操作过程中，卷帘必须自动停在该上部极限位置和下部极限位置上。

上部极限位置和下部极限位置或行程的端点例如可通过与端部止动件相互配合的位置传感器，通过计算该卷帘的位置(例如利用一个编码轮)，通过读取当前绝对值，通过计时，或通过检测过载扭矩而被测定出来。

无论采用何种方法，其目的都在于长期保持精确定位并避免在卷帘的活动部件及对其进行驱动的运动链系上产生应力。

专利EP0574637公开了一种用于根据行程时间来控制卷帘的方法。使用者要按照下述顺序对最大行程时间进行初始化：该卷帘必须首先在两个极限位置之间沿一个方向移动，然后沿另一方向移动，并且将测得的行程时间存储在存储器中。

该方法以下述假设为根据：卷帘按照一个明确定义的比例关系进行移动。但是，实际上，卷帘的位置/致动器的动作时间之间的关系非常复杂，因此，上面提及的方法不能使卷帘精确定位在极限位置上。这样，就需要在该卷帘规定次数的移动后重新进行初始化，以消除偏移问题。这样就会在移动和时间之间存在更加复杂的关系，这里不再赘述。

专利申请EP1122404提供了一种控制卷帘的方法，其中，在初始化阶段，当该卷帘到达一个端部止动件时，通过检测过载扭矩来测定卷帘的上升和下降时间。从这些测得的时间中减去一个预定量，并将结果存储在存储器中。这样，就可以根据动作时间来控制该卷帘的移动，而且从理论上讲，卷帘不能到达上部和下部的端部止动件。为将上升和下降的速度差纳入考虑中，该方法提出，至少每当该卷帘停止时利用三元法则进行数字计算，应该出现在计算器中的数值与该卷帘在相同位置上的反向移动相对应。对过载扭矩的永久性主动检测能够检测到障碍物或过大的偏移。偏移和在障碍物处的停留可能会将该系统的设置打乱，而且应该由计算器中存储的最大值来处理。在这些情况下，该系统将会由于电机的过载扭矩而停机并通过停机来对其本身进行修正。采用三元法则需假定：在整个移动过程中，速度是不变的。实际上，在卷帘或车库门的情况下，扭矩值沿着一条非线性的曲线变化，这样就会在行进过程中产生速度变化。因此，三元法则的结果仅仅给出了不精确的结果，这种计算结果将导致严重的偏移。

这些文献均没有涉及到温度或电源频率的变化，而温度和电源频率的变化都将影响致动器的速度。如果速度发生变化，那么对该移动进行控制的时间段也就是错误的，而且实际上，端部止动件的检测器必须停止工作。因此，尽管该方法的目的在于减小应力作用于卷帘或其运动链系上的机会，但这些情况仍然经常发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够缓解上述问题的方法，并对现有技术中的公知方法进行改进。具体而言，本发明提供一种能够以减小偏移量并减少在卷帘及其运动链系上产生应力的方式对卷帘进行后续控制的初始化方法。该方法可被应用到物理特性不同的装置上。

根据本发明的初始化方法其特征在于：

-将卷帘在两个极限位置之间的移动划分为多个不同的区段；以及

-每个区段的端点都分配有卷帘沿第一方向在该区段端点和第一基准位置之间移动的时间段，以及卷帘沿第二方向在该区段端点和第二基准位置之间移动的时间段。

将行程划分为不同的区段使我们能够在卷帘的移动过程中为由卷帘作用于致动器上的扭矩建立一种简单、精确的模式。

该初始化方法的其它实施例由从属权利要求2至7来限定。

用于对通过上述方法受到初始化处理的卷帘的运动进行控制的方法如下所述：由移动的时间段来确定卷帘的位置，从而将其与基准位置分开；而基准位置可由最后的已知位置、时间及该最后位置的移动方向和与各个区段端点相关的移动时间段计算出来。

在接近卷帘的极限位置时，该致动器能够以较低的速度进行操作。

在根据本发明的卷帘装置中，逻辑处理单元包括用于执行上述方法的软件。

该装置有利地包括一个电源，该电源用于供给稳定的直流电压；该致动器有利地具有对温度的敏感性较低的内阻。

附图通过实例示出了根据本发明的一个实施例。

附图说明

图1为一个曲线图，图中示出了将活动部件的行程划分为不同区段的方式；

图2为一个能够执行根据本发明之方法的电动卷帘装置的示意图；

图3以曲线图的形式示出了致动器的动作时间与卷帘沿两个方向移动时的位置之间的关系；

图4是一个曲线图，图中以卷帘的位置函数形式示出了在前一附图中示出的动作时间和平均运行时间的不同关系；

图5为一个曲线图，图中示出了由卷帘作用于致动器电机上的扭矩变化与其位置之间的函数关系。

具体实施方式

根据本发明的方法可应用到图2所示的电动卷帘装置1上，该卷帘装置1主要包括一个活动部件2，该活动部件被设计成能够通过一个电动致动器3在两个极限位置之间移动的结构形式。该卷帘装置1例如可由一个卷帘或车库门构成。

该致动器3由一个控制单元4进行控制，该控制单元4包括一个逻辑处理单元9、一个存储器5和一个时钟6。该致动器3最好包括一个直流电机，该直流电机可消耗电源7的能量，而电源7用于供给稳定的电压(例如24伏特±1伏特)。一个具有较低内阻(例如小于14欧姆并最好小于5欧姆)的电动机与一个电压稳定的电源相连接，无论处于何种环境下，该电动机都可被用作一个用于驱动活动部件的装置，而且其运动速度对温度变化不很敏感。能够对转速进行控制就能够对活动部件进行精确控制。

该装置还包括行程终点检测部件8，该检测部件最好能够对致动器产生的扭矩进行测定。

用于使活动部件从一个位置移向另一位置的命令可被转换成致动器的动作时间。

在执行根据本发明的方法之前的一个步骤中，精确地读取该卷帘的下降时间T_下降和上升时间T_上升。卷帘上升时间T_上升和卷帘下降时间T_下降之所以存在差别是由于活动部件作用于致动器上的载荷引起的。在一个方向上，载荷有助于致动器的动作，而在第二方向上，载荷则阻止其移动。

但是，T_下降和T_上升之间的这种简单差别不能将从一个端部止动件移动到另一端部止动件的过程中载荷所发生的变化纳入考虑中，这是因为由该致动器进行驱动的负载在整个移动过程中是变化的。该致动器由一个电动机构成，而且该电动机还设置有一个局部不可逆的减速机构。由该电动机提供的载荷考虑了减速机构的不同效率；这一点已经在图5中示出。例如，对于一个设置有多个叠置板条的卷帘而言，当最下部的板条被升高时，一旦所有这些板条都已经相互分开，那么就可以达到上升时的最大作用力(最大载荷)。但是，当卷帘处于完全盘卷的位置上或处于完全展开的位置上时，由该载荷产生的作用力就为零或较小。

因此，在该卷帘的移动过程中，其移动速度就不会保持恒定不变。这样，动作时间/卷帘的位置曲线就不会呈线性，如图3所示。为便于阅读该曲线图，已经将偏移量放大了。

在该图中，上部曲线表示从位置P提升到最高位置P₀所需的时间，而下部曲线则表示从最高位置P₀下降到位置P所需的时间。

因此，可以看出：只要知道移动时间，就能够精确得到该卷帘的位置，而且必须对这些非线性关系进行考虑。容易测定的数值仅仅是T_上升和T_下降。

根据本发明的初始化方法首先涉及到重新为动作时间构造理论曲线，而且这些理论曲线应该尽可能地接近实际曲线。

为此，可以对卷帘的物理移动任意进行划分，其移动极限由顶部极限位置和底部极限位置来限定。该步骤可由一种运算法则来执行，该运算法则是在卷帘与其端部止动件相接触之后运行的，从而能够测得T_上升和T_下降。这种分割与将行程划分为多个物理点的情况相对应，这些点在图1中由P₀至P₅表示。点P₀对应于该卷帘的上部极限位置，点P₅对应于该卷帘的下部极限位置。点P₁至P₄对应于中间位置。这些点对于上升移动和下降移动都是相同的。

每个点P_x都与两个时间段有关联。第一时间段T_mx是沿第一移动方向在该点P_x与第一基准位置之间的移动(上升)时间，第二时间段Td_x就是沿第二移动方向在该点P_x与第二基准位置之间的移动时间。这些时间段仅通过T_上升和T_下降的数值就能够根据一种运算法则计算出来，这些运算法则将理论载荷作为因数。

在操作过程中，该装置沿第一移动方向采用了一个移动时间的计算器并沿第二方向采用了一个移动时间的计算器，目的是相对两个基准位置为其定位。例如，这两个基准位置可以相互重合，而且可以是上部极限位置。这样，计算器的内容就可由tm(从当前位置移动到最高位置所需的时间)和td(从最高位置移动到当前位置所需的时间)来表示。

在停留在一个介于两个极限位置之间的中间位置上或从一个中间位置经过时，计算器在移动方向上的数值与位于移动方向上的各个区段的极限值进行比较，以确定该中间位置处于哪个区段以及卷帘在该区段内的高度。

在该区段内的相对高度可根据与该移动方向上的区段终点有关的时间段通过比例法则由在给定区段内花费的时间而被计算出来。

一旦相对高度是已知的，那么就可以计算出沿相反的移动方向移动到相应于该相反的移动方向的基准位置的区段的最近端点所需的时间。

该时间段被加到与反方向上的终点有关的数值上，而且其用于更新表示在该反方向上的位置的计算器。

当卷帘在该移动方向上移动的时间长于最大时间段，或者存在一个过载扭矩时，就可以检测到障碍物。

在一个最佳实施例中，在位于卷帘行程的最高点和最低点或接近这些区域的第一区段内，该致动器自动进行切换，以降低速度，从而以较小的扭矩到达其端部止动件并避免应力作用于卷帘或其运动驱动链系上。如果该致动器快速到达该端部止动件，那么就可以将检测到的过载扭矩设定为一个较低的极限。这样就可以更加敏感地检测障碍物并避免出现应力。

每当致动器在移动过程中停留在一个中间位置上时，就可以利用计算器计算出这些时间段，这些时间段将卷帘沿两个移动方向相对极限基准位置的位置隔开。但是，最好在卷帘的整个移动过程中有规律地进行这种计算。这样，当该卷帘进入一个接近区段，而且致动器的转速已经降低时，就可以进行检测。

这些基准位置可以是下部极限位置和/或上部极限位置，重要的一点是：这些位置必须用两个移动方向进行定位的设置。在最佳实施例中，采用了顶部极限位置。

该初始化方法及其使用方法已经在设置有多个叠置板条的卷帘中示出。

在该实例中，如图4所示，这些时间段相对平均动作时间基本以指数方式偏移。

为重新构造动作时间曲线，就需要对平均移动时间进行指数修正。指数关系可由第一整数n之和进行构造，其中n为所考虑的区段的序号。

因此，可以按如下步骤得出分割行程的运算法则。

上升时间T_上升和下降时间T_下降可从初始化过程中获得。

选定的基准位置沿两个移动方向均为上部极限位置。

平均移动时间T_平均可被定义为：

T_平均＝(T_上升+T_下降)/2

平均偏移量Mean_dev被定义为：

Mean_dev＝(T_上升-T_下降)/2

令p为区段的选定数量，所有这些区段的长度相等。

将a定义为：

$a=\frac{\mathrm{Mean}\_\mathrm{dev}}{\underset{n=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}n}$

由上部极限位置移动到点P_x所需的时间Td_x被定义为：

沿向下的方向将点P_x和点P_x+1隔开的时间段ε_x，ε_x+1被定义为：

{ε_x，x+1}＝{Td_x+1-Td_x}_x＝o→p

类似地，从点P_x移动到上部极限位置所需的时间Tm_x被定义为：

沿向上的方向将点和点隔开的时间段ε_x，ε_x+1被定义为：

{ε_x，x+1}＝{Tm_x+1-Tm_x}_x＝o→p

根据正被控制的具体卷帘装置的不同，而将使区段端点相互隔开的移动时间的其它计算法则或图表用于计算扭矩曲线中来，这些扭矩曲线对于不同类型的卷帘而言是不同的。

一旦执行了对不同区段进行限定的初始化方法后，卷帘的位置就可由沿第一运动方向将该卷帘与上部极限位置隔开的时间和沿第二移动方向将该卷帘与上部极限位置隔开的时间来确定。

例如，由上部极限位置开始，在致动器沿向下的方向操作一段时间td1后，该装置将计算出该卷帘停止时停留在哪个区段内。假设：停留着卷帘的那个区段的极限位置沿向下的方向为Td₂和Td₃，沿向上的方向为Tm₂和Tm₃。

将该卷帘移回该上部位置的时间tm1可按照下式计算出来：

$\mathrm{tm}1=\[\frac{\mathrm{td}1-\mathrm{Td}2}{\mathrm{Td}3-\mathrm{Td}2}\×(\mathrm{Tm}3-\mathrm{Tm}2)\]+\mathrm{Tm}2$

当该致动器在经历时间段td1后停止工作时，该卷帘在向下的方向上相对其上部极限位置的时间段为td1，其在向上的方向上相对其上部极限位置的时间段为tm1。

该卷帘还可沿向下的方向相对下部极限位置定位在T_下降-td1的位置上。

假设该致动器在时间段tm2内接着向上移动，因而该卷帘移动到一个新的区段，该区段的在向下方向上的极限为Td1和Td2、在向上方向上的极限为Tm1和Tm2。

剩下用于提升该卷帘的新时间为：

tm3＝tm1-tm2

现在，该卷帘就相对其上部极限位置定位在时间段td3处， $\mathrm{td}3=\[\left(\frac{\mathrm{tm}3-\mathrm{Tm}1}{\mathrm{Tm}2-\mathrm{Tm}1}\right)\×(\mathrm{Td}2-\mathrm{Td}1)\]+\mathrm{Td}1,$ 就是说，其沿向下的方向相对下部极限位置定位在时间点T_下降-td3上。

该卷帘的位置还可由将点P_x与点P_x+1隔开的时间段ε_x，ε_x+1计算出来。

Claims (11)

1、一种用于对一卷帘(2)的移动进行控制的初始化方法，其中该卷帘被设计成能够在两个极限位置之间移动的结构形式，一个用于控制的控制单元(4)包括一个时钟(6)、一个存储器(5)和一个逻辑处理单元(9)并对一个致动器(3)进行控制，而该致动器又用于驱动该卷帘(2)，其特征在于：

-将卷帘在两个极限位置之间的移动划分为多个不同的区段；以及

-每个区段的端点都分配有卷帘沿第一方向在该区段端点和第一基准位置之间移动的时间段，以及卷帘沿第二方向在该区段端点和第二基准位置之间移动的时间段。

2、根据权利要求1所述的初始化方法，其特征在于：所述基准位置为下部和上部极限位置。

3、根据权利要求1所述的初始化方法，其特征在于：所述第一基准位置和第二基准位置一致。

4、根据权利要求1至3的任一项所述的初始化方法，其特征在于：所述移动时间段通过一种计算运算法则被分配到区段端点，该计算运算法则包括作为卷帘位置之函数的载荷理论曲线。

5、根据权利要求1至3的任一项所述的初始化方法，其特征在于：所述移动时间段通过一种计算运算法则被分配到区段端点，该计算运算法则包括作为卷帘位置的函数的、并通过学习获取的载荷曲线。

6、根据权利要求1至5的任一项所述的初始化方法，其特征在于：所述区段具有基本相同的长度。

7、根据权利要求1至6的任一项所述的初始化方法，其特征在于：所述区段按照下述方式进行限定：使卷帘的载荷变化在每个区段都基本相同。

8、一种用于控制卷帘运动的方法，其中所述卷帘的运动是按照上述权利要求的任一项所述的方法进行初始化的，其特征在于：所述卷帘的位置由多个移动时间段来确定，这些移动时间段将该卷帘的位置与基准位置分开，而基准位置可利用最后的已知位置、时间、相对该最后位置的移动方向、与这些区段的端点相关的移动时间段而确定。

9、根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述致动器在接近卷帘的极限位置时以降低的速度进行操作。

10、一种卷帘装置(1)，该卷帘装置被设计成可在两个极限位置之间移动的结构形式，一个用于进行控制的控制单元(4)包括一个时钟(6)、一个存储器(5)和一个逻辑处理单元(9)并对驱动该卷帘(2)所用的致动器(3)进行控制，其特征在于：所述逻辑处理单元包括用于执行如权利要求1至9的任一项所述方法的软件。

11、根据权利要求10所述的卷帘装置(1)，其特征在于：其包括一个电源(7)，该电源用于提供一个稳定的直流电压；所述致动器(3)具有对温度的敏感性较低的内阻。

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