CN211296605U - 基于多传感器的无线升降桌系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能家居领域，尤其涉及基于多传感器的无线升降桌系统，包括：电机驱动模块，用于控制电机运行的方向以及速度；位置检测模块，用于检测桌面的位置；加速度检测模块，用于检测桌面上升或下降的加速度；角速度检测模块，用于检测桌面上升或下降时电机的角速度；与各模块通讯连接的处理器，用于对电机驱动模块发出控制指令；可拆卸安装的电源模块，用于供电。本实用新型具备以下有益效果：各模块之间的通讯均采用无线通讯的方式，从而去掉了通信线，同时采用可拆卸电源模块供电，从而去掉了电源连接插头，使得升降桌更加美观，也避免了由于线路老化而造成的故障。

Description

基于多传感器的无线升降桌系统

技术领域

本实用新型涉及智能家居领域，尤其涉及基于多传感器的无线升降桌系统。

背景技术

升降桌就是可以自由升降高度的桌子，一类是坐式升降桌，升降的幅度不大，适合于不同身高的用户使用，常见于成长中的儿童使用的高升高的学习桌；一类是坐站交替式升降桌，升降的幅度较大，可实现坐着办公和站着办公两种模式。

目前的升降桌存在以下缺点：

1.不能对对桌面上升或下降的加速度数据以及电机的角速度数据进行监控；

2.具有较多的电源连接线以及通信线，影响升降桌的美观以及使用寿命。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出基于多传感器的无线升降桌系统。

基于多传感器的无线升降桌系统，包括：

电机驱动模块，用于控制电机运行的方向以及速度；

位置检测模块，用于检测桌面的位置；

加速度检测模块，用于检测桌面上升或下降的加速度；

角速度检测模块，用于检测桌面上升或下降时电机的角速度；

与电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块以及角速度检测模块无线通讯连接的处理器，用于对电机驱动模块发出控制指令；

可拆卸安装的电源模块，用于为电机、电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器供电。

优选的，所述电机驱动模块包括：与电机连接的H桥控制电路，所述H桥控制电路包括：三极管Q1、Q2、Q3、Q4，所述三极管Q1的发射极连接电源的正极，三极管Q1的基极连接处理器，三极管Q1的的集电极连接电机以及三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接处理器，三极管Q2的发射极连接电源的负极，所述三极管Q3的发射极连接电源的正极，三极管Q3的基极连接处理器，三极管Q3的的集电极连接电机以及三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的基极连接处理器，三极管Q4的发射极连接电源的负极。

优选的，还包括：与处理器连接的电流采集模块，用于采集电机的输入电流。

优选的，还包括：与处理器连接的温度采集模块，用于采集电机驱动模块的温度。

优选的，所述电源模块包括：

与电机连接的第一电源模块，用于为电机运行供电；

与电机驱动模块连接的第二电源模块，用于为电机驱动模块供电；

与位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器连接的第三电源模块，用于为位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器供电。

优选的，还包括与处理器无线通讯连接的手控器，所述手控器用于向处理器发送控制指令。

本实用新型具备以下有益效果：

1.本系统中的各模块之间的通讯均采用无线通讯的方式，从而去掉了通信线，同时采用可拆卸电源模块供电，从而去掉了电源连接插头，使得升降桌更加美观，也避免了由于线路老化而造成的故障；

2.通过电机驱动模块对电机运行的方向以及速度进行控制，从而实现升降桌升降的方向以及速度进行控制，从而提高了升降过程中的稳定性；

3.通过位置检测模块实现对升降桌的位置进行检测，以实现对升降桌的状态进行监测；

4.通过加速度检测模块、角速度检测模块，用于检测升降桌上升或下降的加速度、角速度进行监测，以实现对升降桌的工作状态进行监测；

5.通过通讯模块实现数据的交互以及控制指令的传输；

6.通过对第一电源模块、第二电源模块以及第三电源模块的分别控制，以达到节省用电的目；

7.通过电流采集模块采集电机的输入电流，当电流绝对值大于设定阈值或电流波动值大于设定阈值时，处理器向电机驱动模块发送控制指令控制电机停止运行，避免了电机的故障；

8.通过温度采集模块采集电机驱动模块的温度，当采集得到的温度大于设定阈值，处理器向电机驱动模块发送控制指令控制电机停止运行，避免了电机的故障。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型一实施例一种基于多传感器的无线升降桌系统的连接示意图；

图2是本实用新型一实施例一种基于多传感器的无线升降桌系统中电机驱动模块的电路图；

图3是本实用新型一实施例一种基于多传感器的无线升降桌系统中霍尔传感器的霍尔信号图；

图4是本实用新型一实施例一种基于多传感器的无线升降桌系统中第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块的连接示意图；

图5是本实用新型一实施例一种基于多传感器的无线升降桌系统中电流采集模块的连接示意图；

图6是本实用新型一实施例一种基于多传感器的无线升降桌系统中温度采集模块的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

本实施例的基本思想是通过电机驱动模块控制电机运行的方向以及速度，通过位置检测模块检测桌面的位置，通过加速度检测模块检测桌面上升或下降的加速度，通过角速度检测模块检测桌面上升或下降时电机的角速度，通过与电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块以及角速度检测模块无线通讯连接的处理器，对电机驱动模块发出控制指令，通过可拆卸安装的电源模块，用于为电机、电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器供电。

基于上述思想，本实用新型一实施例提出一种基于多传感器的无线升降桌系统，如图1所示，包括：电机驱动模块，用于控制电机运行的方向以及速度；位置检测模块，用于检测桌面的位置；加速度检测模块，用于检测桌面上升或下降的加速度；角速度检测模块，用于检测桌面上升或下降时电机的角速度；与电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块以及角速度检测模块无线通讯连接的处理器，用于对电机驱动模块发出控制指令；可拆卸安装的电源模块，用于为电机、电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器供电。

如图2所示，电机驱动模块包括：与电机连接的H桥控制电路，所述H桥控制电路包括：三极管Q1、Q2、Q3、Q4，所述三极管Q1的发射极连接电源的正极，三极管Q1的基极连接处理器，三极管Q1的的集电极连接电机以及三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接处理器，三极管Q2的发射极连接电源的负极，所述三极管Q3的发射极连接电源的正极，三极管Q3的基极连接处理器，三极管Q3的的集电极连接电机以及三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的基极连接处理器，三极管Q4的发射极连接电源的负极。

使用H桥控制电路，通过死区控制的PWM控制电机上升和下降。通过调大PWM的输出占空比，能够提高电机的运转速度，从而提高升降桌升降的速度；通过调小PWM的输出占空比，能够减小电机的运转速度，从而减小升降桌升降的速度。通过PID原理，以电机位置信号为输入条件，以PWM占空比为输出条件，能够实现升降桌空载、负载升降的匀速控制。另外，由于H桥控制电路PWM关闭时电机两端短路的特性，能够在升降桌下降时，一定程度上提供机械自锁，从而增加升降桌运行的稳定性。

在本实施例中，电机内部包含霍尔电路，霍尔电路上包含2个霍尔传感器，2个霍尔传感器位置固定并存在一定的角度，因此当电机旋转时，电机内部磁环南北极经过2个霍尔传感器时存在时间差，从而使2个霍尔传感器产生的波形存在相位差。如图3所示，电机正转和反转会产生不同的相位差，处理器可以通过两个霍尔传感器之间的相位差判断电机的正转反转，进一步判断出升降桌上升还是下降。由于电机旋转一周会有固定数量的信号，当电机正转升降桌上升时，霍尔信号计数累加，反之，霍尔信号计数累减。通过升降桌行程与信号的比例关系，控制器能够精确的计算出升降桌的行程高度，从而判断和控制升降桌的位置。

加速度检测模块、角速度检测模块用于检测桌面升降时加速度和角速度的变化，当桌面升降时加速度或电机的角速度大于设定的阈值时，传感器模块即向升降桌处理器发送信号。升降桌处理器在接收传感器发送的信号后，即判断升降时发生异常，作出急停处理。

如图4所示，电源模块包括：与电机连接的第一电源模块，用于为电机驱动供电；与电机驱动模块连接的第二电源模块，用于为电机驱动模块供电；与位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器连接的第三电源模块，用于为位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器供电。

在本实施例中，采用可拆卸连接的电源模块进行供电，而不需要有线电源线，一方面提高了升降桌的美观度，同时也避免了电源线的老化等原因造成的故障。

电源模块由锂电池输入，输入电压为29VDC。由于升降桌不同的模块需要用到不同的电源，因此电源模块将电源分解为第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块。在设计电源模块时，充分考虑了系统电源的功耗，按照低功耗的标准进行设计，在待机模式下，处理器进入低功耗状态，同时关闭第一电源模块、第二电源模块，以达到节省用电的目的。当通讯模块接受到外部信号刺激时，处理器退出低功耗模式，打开第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，重新给各个模块恢复电源。

如图5所示，作为本实施例的进一步选择，无线升降桌系统还包括：与处理器连接的电流采集模块，用于采集电机的输入电流，当电流绝对值大于设定阈值或电流波动值大于设定阈值时，处理器向电机驱动模块发送控制指令控制电机停止运行。

如图6所示，作为本实施例的进一步选择，无线升降桌系统还包括：与处理器连接的温度采集模块，用于采集电机驱动模块的温度，当采集得到的温度大于设定阈值，处理器向电机驱动模块发送控制指令控制电机停止运行。

电流采集模块和温度采集模块主要用于升降桌电机电流的采集和电机驱动模块温度的采集。当采集得到的电流经过滤波累加处理后，电流绝对值大于设定阈值或电流波动值大于设定阈值，处理器判断升降时发生异常，作出急停处理。当采集得到的电机驱动温度大于设定阈值，处理器判断电机运行时间超过设定的阈值，进行急停处理，直至温度恢复正常值。

本系统中电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块、处理器等模块之间的无线通讯方式可以采用蓝牙通讯模块、4G通讯模块等无线通讯模块中的一种。处理器通过UART串口与通讯模块之间进行数据交互，通过查询的方式发送数据，通过中断的方式接收数据。同时本升降桌系统还可以实现与其他升降桌系统之间通讯，局域网中各个网点之间可以相互通讯。此外，处理器还可以实现与远程服务器进行通讯，实现升降桌的位置数据、升降桌上升或下降的加速度数据以及电机角速度数据等数据的上传并接收远程服务器的控制指令等。

在本实施例中，各模块之间采用无线通讯的方式，而不需要有线通信线，一方面提高了升降桌的美观度，同时也避免了通信线的老化等原因造成的故障。

本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.基于多传感器的无线升降桌系统，其特征在于，包括：

电机驱动模块，用于控制电机运行的方向以及速度；

位置检测模块，用于检测桌面的位置；

加速度检测模块，用于检测桌面上升或下降的加速度；

角速度检测模块，用于检测桌面上升或下降时电机的角速度；

与电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块以及角速度检测模块无线通讯连接的处理器，用于对电机驱动模块发出控制指令；

可拆卸安装的电源模块，用于为电机、电机驱动模块、位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器供电。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器的无线升降桌系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括：与电机连接的H桥控制电路，所述H桥控制电路包括：三极管Q1、Q2、Q3、Q4，所述三极管Q1的发射极连接电源的正极，三极管Q1的基极连接处理器，三极管Q1的集电极连接电机以及三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接处理器，三极管Q2的发射极连接电源的负极，所述三极管Q3的发射极连接电源的正极，三极管Q3的基极连接处理器，三极管Q3的集电极连接电机以及三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的基极连接处理器，三极管Q4的发射极连接电源的负极。

3.根据权利要求1所述的基于多传感器的无线升降桌系统，其特征在于，还包括：与处理器连接的电流采集模块，用于采集电机的输入电流。

4.根据权利要求1所述的基于多传感器的无线升降桌系统，其特征在于，还包括：与处理器连接的温度采集模块，用于采集电机驱动模块的温度。

5.根据权利要求1所述的基于多传感器的无线升降桌系统，其特征在于，所述电源模块包括：

与电机连接的第一电源模块，用于为电机运行供电；

与电机驱动模块连接的第二电源模块，用于为电机驱动模块供电；

与位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器连接的第三电源模块，用于为位置检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块以及处理器供电。

6.根据权利要求1～5任一项所述的基于多传感器的无线升降桌系统，其特征在于，还包括与处理器无线通讯连接的手控器，所述手控器用于向处理器发送控制指令。

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