CN201421554Y - 一种电磁动力秋千控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电磁动力秋千控制系统，包括控制模块、受控制模块控制的驱动电路、受驱动电路控制驱动的电磁动力机构和状态识别电路。由于本系统内部具有基于微处理器的控制模块，并且设有状态识别电路对秋千的运动状态进行监视，控制模块能够根据状态识别电路反馈的监视信号利用微处理器进行运算，并通过信号控制驱动电路对电磁动力机构中的电流和通电时间进行精确控制。这种控制方法原理简单，只要调整电磁动力机构中的电流和通电时间，在秋千不同的运行状态时产生合适的相吸拉力或者相斥推力，便能够实现秋千的平稳运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种秋千控制系统，特别是一种采用微处理器的电磁动力秋千控制系统。
背景技术
现有技术的自动秋千主要包括弹簧力驱动、电机驱动和电磁动力驱动等几种驱动方式。弹簧力驱动的秋千其零件的制造精度和产品的装配精度要求都非常高，特别是储能弹簧在材料和生产工艺中极难控制，造成产品成本高，产品质量很难保证；电机驱动方式一般是利用电机配合牙箱提供秋千摇摆的动力，动力结构较复杂，结构之间存在较大的摩擦因而造成损耗并发出噪声，此外其控制过程也比较复杂；相比上述两种驱动方式电磁动力驱动具有驱动原理简单、噪声小等优点，但由于传统的电磁动力秋千驱动控制方式比较落后，使得电磁动力秋千结构复杂，从而限制了电磁动力秋千的进一步应用。
实用新型内容
为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、运行平稳的电磁动力秋千控制系统。
本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：
一种电磁动力秋千控制系统，包括控制模块、受控制模块控制的驱动电路、受驱动电路控制驱动的电磁动力机构，控制模块包括微处理器和计数器，电磁动力机构通过驱动电路连接微处理器的输出端，状态识别电路通过计数器连接微处理器的输入端，同时状态识别电路还直接连接到对其工作状态起控制作用的处理器的输出端。
另外，进一步，该系统包括与控制模块连接的定时按键电路，控制模块中包括定时器。
进一步，该系统包括音乐功能模块，其包括音乐按键电路、音乐处理单元和扬声器，音乐处理单元接收音乐按键电路和控制模块的控制信号，对音乐进行处理后由扬声器输出。
本实用新型的有益效果是：由于本系统内部具有基于微处理器的控制模块，并且设有状态识别电路对秋千的运动状态进行监视，控制模块能够根据状态识别电路反馈的监视信号利用微处理器进行运算，并通过信号控制驱动电路对电磁动力机构中的电流和通电时间进行精确控制。这种控制方法原理简单，只要调整电磁动力机构中的电流和通电时间，在秋千不同的运行状态时产生合适的相吸拉力或者相斥推力，便能够实现秋千的平稳运行。
另外增加了定时模块，定时完成后系统将进入睡眠，节约了电能。
进一步增加了音乐功能模块，使得人们在使用秋千的同时取得愉快的听觉和视觉效果，达到了赏心悦目的目的，给秋千使用者带来全新的舒适感。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的原理方框图；
图2为本实用新型的电路原理图；
图3为本实用新型的电磁动力和检测机构结构图。
具体实施方式
参照图1、图2，一种电磁动力秋千控制系统，包括单片机控制模块1、受控制模块1控制的驱动电路2、受驱动电路2控制驱动的电磁动力机构3和反射式光电传感器组成的状态识别电路6，控制模块1包括微处理器4和计数器5，电磁动力机构3通过驱动电路2连接微处理器4的输出端，微处理器4控制状态识别电路6的工作状态，状态识别电路6反馈运动状态信号给计数器5，计数器5再将状态信号转换后发送给微处理器4。控制模块能够根据状态识别电路反馈的监视状态信号利用微处理器4进行运算，并通过PWM信号控制驱动电路2对电磁动力机构3中的电流和通电时间进行调节。
为了增加乐趣，本系统进一步增加了音乐功能，包括音乐按键电路10、音乐处理单元11和扬声器12，音乐处理单元接收音乐按键电路10和微处理器4的控制信号，对音乐进行处理后由扬声器12输出。音乐按键电路10设有自然声开关S1、音乐开关S2以及音量按键S3，用户可以根据需要通过自然声开关S1或音乐开关S2来选择自然声或音乐声，通过音乐按键电路1中的音量按键S3来选择音量大小和是否需要音乐。
进一步，本系统增加了定时按键电路7，与之对应，控制模块1中设有定时器8；更进一步，本系统增加了能够选择秋千摇摆幅度的档位按键电路9。微处理器4随时检测档位按键电路9和定时按键电路7送入的按键信号，当微处理器4检测到有档位按键或定时按键输入时，微处理器4将输入信号同程序中的参数对比，重新调整控制系统的PWM输出或定时时间，从而改变秋千的运动参数或定时参数。
为了能够直观地表示秋千的工作状态和相关设置，本系统还设有状态显示电路14，通过利用发光二极管LED来显示控制系统的相关设定，发光二极管LED的阳极串联电阻后接到电源正极，负极接相应的状态显示信号，当某一个定时时间或者某一个秋千摇摆幅度档位被选择时，相应的状态显示信号输出低电平，从而点亮相应的发光二极管LED。具体地，当电磁动力秋千启动后，微处理器4检测档位按键电路9有第一次按键信号送入时，微处理器将对照第一个档位角度范围的程序来控制PWM输出，同时状态显示电路14将代表第一档的第一个指示灯点亮。当微处理器4检测档位按键电路9有第二次按键信号送入时，微处理器4将对照第二个档位角度的程序来控制PWM输出，同时状态显示电路14将代表第二档的指示灯点亮。每按一次键档位都增加一级，但档位按键电路9处于最后一档并再次按键时，档位选择回到第一档，如此循环。设计时可以按照需要设定档位的数量和每档的角度范围。在本实施例中，档位设为六档，第一档的角度范围是8-13度，第二档的角度范围是13-16度，第三档的角度范围是16-20度，第四档的角度范围是20-22度，第五档的角度范围是22-26度，第六档的角度范围是26-32度。与档位按键电路9类似，当微处理器4检测定时按键电路7有第一次按键信号送入时，定时器定时某一数值，同时状态显示电路14相应的显示灯点亮，当微处理器4检测定时按键电路7有第二次按键信号送入时，定时器改变定时值，同时状态显示电路14相应的显示灯点亮，如此循环。当定时按键电路7处于最后一档定时值并由按键信号送入时，定时器返回到第一档定时值。定时值的设置可以根据需要设计。当定时到了后摆动将停下来，控制模块1进入睡眠，整个系统进入无功耗状态，直到有新的操作唤醒系统。
本系统的电磁动力和检测机构结构参照图3，秋千导摆梁19的正中位置里装有永久磁体16，导摆梁19的弧面由吸光面18和反光面21组成，导摆梁19正下方有固定在摆臂22上的电磁铁17和反射式光电传感器15，光电传感器15被埋置于透光塑胶20内。电磁动力秋千的直接动力是电磁铁17，电磁铁17通过驱动电路2输出的电流产生磁场同结构中的永久磁体16的磁场作用产生吸力和推力，带动秋千摆动。接通电源后，系统开始工作，当安装在摆臂上作为状态识别电路6的反射式光电传感器15检测到安装在导摆梁19的吸光面18时，控制模块1输出端P0.3输出高电平使三极管Q2、Q4、Q5导通，电磁铁17正向通电产生磁场，同安装在导摆梁19的永久磁体16的磁场作用产生推力，当电磁铁17离开永久磁体16的磁场时三极管Q2、Q4、Q5截止，电磁铁17失电不工作，当电磁铁17再次进入永久磁体16的磁场时控制模块1输出端P0.2输出高电平使三极管Q1、Q3、Q6导通，电磁铁17反向通电产生磁场，同安装在导摆梁19上的永久磁体16的磁场作用产生吸力，当安装在摆臂上的反射式光电传感器15再次检测到安装在导摆梁19上的吸光面18时，控制模块1输出端P0.2输出低电平使三极管Q1、Q3、Q6截止，同时输出端P0.3输出高电平使三极管Q2、Q4、Q5导通，电磁铁17正向通电产生磁场，同安装在导摆梁19上的永久磁体16的磁场作用产生推力，一个摆动周期内分别有两次的推和吸的加力过程，根据单摆原理，秋千在摆动过程中的摆动周期是不变的，因此每种摆动角度经过吸光面18和反光面21的时间都有一个对应值，安装在摆臂上的反射式光电传感器15检测到安装在导摆梁19的吸光面18时计数器5同时计数经过吸光面18的时间并送入微处器4，微处器4经过同用户设定的档位的数据相比较后调整PWM输出时间，使得秋千运行平稳角度控制精准。电路中增加了二极管D1、D2、D3、D4以消除负载对电路的影响。
此外，本系统还设有低压检测电路13，包括电阻R9、R10，电阻R9、R10的分压值输入到微处理器4。正常工作时，电阻R9、R0的分压值在2.2V以上，当电池电压降低到4.2V时，电阻R9、R10的分压值低于2.2V，微处理器4输出信号使音乐处理单元11睡眠，同时控制模块1也进入睡眠，整个系统进入无功耗状态。
Claims (10)
1.一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于：包括控制模块(1)、受控制模块(1)控制的驱动电路(2)、受驱动电路(2)控制驱动的电磁动力机构(3)，控制模块(1)包括微处理器(4)和计数器(5)，电磁动力机构(3)通过驱动电路(2)连接微处理器(4)的输出端，状态识别电路(6)通过计数器(5)连接微处理器(4)的输入端，同时状态识别电路(6)还直接连接到对其工作状态起控制作用的微处理器(4)的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于所述电磁动力机构包括电磁铁(17)和永久磁铁(16)，永久磁铁(16)安装于秋千导摆梁(19)中，电磁铁(17)固定于摆臂(22)上，位于导摆梁(19)正下方与永久磁铁(16)对应的位置。
3.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于所述驱动电路(2)是受微处理器(4)PWM调制信号控制触发导通的电路。
4.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于所述状态识别电路(2)是一种反射式的光电传感器(15)。
5.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于该系统包括与控制模块(1)连接的定时按键电路(7)，所述控制模块(1)中包括定时器(8)。
6.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于该系统包括能够选择秋千摇摆幅度的档位按键电路(9)，档位按键电路(9)的输出端与微处理器(4)连接。
7.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于该系统包括音乐功能模块，该音乐功能模块与微处理器(4)连接。
8.根据权利要求7所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于所述音乐功能模块包括音乐按键电路(10)、音乐处理单元(11)和扬声器(12)，音乐处理单元接收音乐按键电路(10)和微处理器(4)的控制信号，对音乐进行处理后由扬声器(12)输出。
9.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于该系统包括有与微处理器(4)和音乐处理单元(11)连接的低压检测电路(13)。
10.根据权利要求1所述的一种电磁动力秋千控制系统，其特征在于该系统还包括状态显示电路(14)。
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