CN216316241U - 一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，涉及电动升降桌控制技术领域。其包括单片机以及分别与单片机电连接的重量传感器、上限位开关、下限位开关、触控屏接口模块、存储模块、语音模块和电机遇阻控制模块，电机遇阻控制模块与升降柱内的无刷直流电机电连接，升降桌板上嵌设有触控屏，触控屏通过触控屏接口模块与单片机电连接，重量传感器设在升降桌板与升降柱的升降活动端之间，用于感应升降桌板上的载荷重量，上限位开关用于限位控制升降活动端的上行行程，下限位开关用于限位控制升降活动端的下行行程。本实用新型可防止升降桌发生越程碰撞，并对桌面载荷和升降遇阻情形进行实时监测，为电动升降桌提供可靠的过载保护。

Description

一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统

技术领域

本实用新型涉及电动升降桌控制技术领域，具体涉及一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统。

背景技术

电动升降桌是一种桌板高度可升降调节控制的功能桌，由于高度调节方便快捷，因此应用越来越广泛。目前的电动升降桌的上下行程控制主要依靠控制器的内部设定程序对上下行程进行限位控制，或是通过各类接近开关进行限位控制，或是结合机械限位块进行强制的机械限位。采用控制器内部设定的控制程序安全性差，而接近开关在外部干扰时容易出现信号误差，采用机械限位块进行强制的机械限位则容易导致电机损坏和内部结构变形。另外，由于电动升降桌是通过丝杠进行升降控制的，因此，升降桌板的载荷通常具有一定的局限性。过载通常由两个方面引起，一是升降时桌板上的物品过重造成不能升降运动，二是在升降时桌板受到阻碍不能升降运动，在发生过载时，如果电机持续运转，将会对电机寿命和电路以及丝杆升降结构等部件造成损坏。因此，为保证电动升降桌的安全运行，还需要设计过载时的保护控制系统，防止其过载时造成电机升降结构损坏。

实用新型内容

为了解决上述技术存在的缺陷，本实用新型提供一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统。

本实用新型实现上述技术效果所采用的技术方案是：

一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，其特征在于，包括单片机，以及分别与所述单片机电连接的重量传感器、上限位开关、下限位开关、触控屏接口模块、存储模块、语音模块和电机遇阻控制模块，所述电机遇阻控制模块与升降柱内的无刷直流电机电连接，升降桌板上嵌设有触控屏，所述触控屏通过所述触控屏接口模块与所述单片机电连接，所述重量传感器设在所述升降桌板与所述升降柱的升降活动端之间，用于感应所述升降桌板上的载荷重量，所述上限位开关用于限位控制所述升降活动端的上行行程，所述下限位开关用于限位控制所述升降活动端的下行行程。

优选地，在上述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统中，所述电机遇阻控制模块包括与所述单片机电连接的电机控制器、与所述电机控制器电连接的驱动器，以及连接在所述无刷直流电机和所述单片机之间的光电编码器和电机适配器，所述驱动器与所述无刷直流电机电连接，所述无刷直流电机通过所述光电编码器将位置脉冲信号传输给所述单片机。

优选地，在上述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统中，所述升降柱的上限位处设有上机械限位块，所述升降柱的下限位处设有下机械限位块，所述上限位开关设在所述升降活动端的上表面在对应所述上机械限位块的位置处，所述下限位开关设在所述升降活动端的下表面在对应所述下机械限位块的位置处。

优选地，在上述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统中，所述升降柱包括与底座固定连接的固定柱，所述固定柱上套接有活动套筒，所述活动套筒内嵌套有位于所述固定柱中的升降筒，所述无刷直流电机设在所述固定柱的底部，所述无刷直流电机连接有竖直设置的丝杠，所述丝杠的上端与所述升降筒的顶端连接，所述丝杠上设有丝杆滑套，所述升降活动端为固定在所述丝杆滑套上的联动板，所述上机械限位块设在所述固定柱的上端，所述下机械限位块设在所述固定柱的下端。

优选地，在上述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统中，所述活动套筒和所述升降筒的顶端与桌板支架框固定连接，所述升降桌板固定在所述桌板支架框上。

优选地，在上述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统中，所述单片机采用型号为STC15W4KS58的单片机。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的防碰撞和过载保护系统通过上限位开关和下限位开关可以对升降桌的升降控制进行上下行程的上下限位，防止升降桌发生越程碰撞，另外，通过重量传感器和电机遇阻控制模块，可以对电动升降桌的桌面载荷以及升降遇阻情形进行实时监测，为电动升降桌提供可靠的过载保护。

附图说明

图1为本实用新型所述防碰撞和过载保护系统的模块结构图；

图2为本实用新型所述升降柱的模块结构图；

图3为本实用新型所述重量传感器的信号采集电路图；

图4为本实用新型所述上限位开关、下限位开关的信号采集电路图；

图5为本实用新型所述语音模块的电路图。

具体实施方式

为使对本实用新型作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

本实用的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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实用的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本实用的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“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，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用中的具体含义。

请参见图1至图5，如图所示，本实用新型的实施例提出了一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，该系统包括单片机1，以及分别与单片机1 电连接的重量传感器2、上限位开关3、下限位开关4、触控屏接口模块5、存储模块6、语音模块7和电机遇阻控制模块8。其中，如图1和图2所示，该电机遇阻控制模块8与升降柱100内的无刷直流电机9电连接，用于对电动升降桌的桌面载荷以及升降遇阻情形进行实时监测，并在监测到发生过载升降时为电动升降桌提供过载保护。具体地，该升降桌板180上嵌设有触控屏10，触控屏10通过触控屏接口模块5与单片机1电连接，提供触控屏10可以显示当前升降桌板180上的载荷，或遇阻时的阻力。具体地，如图2所示，该重量传感器2设在升降桌板180与升降柱100的升降活动端之间，用于感应升降桌板 180上的载荷重量，同时，在升降桌板180升降过程中遇阻时能够监测到升降桌板180受到的阻力。其中，上限位开关3用于限位控制升降活动端的上行行程，通过上限位开关3对升降活动端的上行行程进行限位控制，可避免升降桌板180在上升过程中，升降活动端在升降柱100内部发生上越程碰撞。下限位开关4用于限位控制升降活动端的下行行程，通过下限位开关4对升降活动端的上行行程进行限位控制，可避免升降桌板180在下降过程中，升降活动端在升降柱100内部发生下越程碰撞。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图1所示，该电机遇阻控制模块8包括与单片机1电连接的电机控制器81、与电机控制器81电连接的驱动器82，以及连接在无刷直流电机9和单片机1之间的光电编码器83和电机适配器84。其中，该驱动器82与无刷直流电机9电连接，无刷直流电机9通过光电编码器83将位置脉冲信号传输给单片机1。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图2所示，该升降柱100的上限位处设有上机械限位块11，升降柱100的下限位处设有下机械限位块12。其中，该上限位开关3设在升降活动端的上表面在对应上机械限位块11的位置处，下限位开关4设在升降活动端的下表面在对应下机械限位块12的位置处。具体地，如图2所示，升降柱100包括与底座固定连接的固定柱110，固定柱110上套接有活动套筒120，活动套筒120内嵌套有位于固定柱110中的升降筒130。其中，无刷直流电机9设在固定柱110的底部，无刷直流电机9 连接有竖直设置的丝杠140，丝杠140的上端与升降筒130的顶端连接。丝杠 140上设有丝杆滑套150，升降活动端为固定在丝杆滑套150上的联动板160。为避免联动板160在升降过程中发生轴向转动，固定柱110的内壁成型有竖直设置的凸起导轨190，联动板160的周侧设有与凸起导轨190适配的导槽(图中未示出)，通过该凸起导轨190和导槽在竖直方向上的滑动适配，可使得联动板160稳定的进行上下升降移动，同时杜绝轴向转动。如图2所示，上机械限位块11设在固定柱110的上端，下机械限位块12设在固定柱110的下端。活动套筒120和升降筒130的顶端与桌板支架框170固定连接，升降桌板180 固定在桌板支架框170上。为使得桌板支架框170可以更稳定被驱动升降，该活动套筒120和升降筒130的顶端均与桌板支架框170固定连接，通过升降筒 130外嵌套在固定柱110上，使得桌板在上升和下降调节过程中更平稳。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，单片机1采用型号为 STC15W4KS58的单片机，上限位开关3和下限位开关4均采用型号为型号为 1185RE8V-156-1C25的限位开关。电机适配器84采用型号为MC33039 的无刷电机适配器，电机控制器81采用型号为MC33035的控制芯片。如图3 所示，为重量传感器的信号采集电路图，图4为上限位开关3、下限位开关4 的信号采集电路图，下限位开关4和上限位开关3的电路结构相同，图5为语音模块7的电路图，在发生过载时，语音模块7可发出报警语音信号，提醒使用者防止过载。单片机1根据上限位开关3和下限位开关4的检测信号以及光电编码器83输入的位置脉冲信号，对联动板160在升降遇阻过程中的遇阻信号进行判断。当上限位开关3被触发后，单片机1接收到该上限位开关3的触发信号，判断此时联动板160与上机械限位块11接近。此时单片机1向电机控制器81发出停机控制信号，通过电机控制器81将停机控制信号发送给驱动器82，通过驱动器82控制无刷直流电机9在联动板160即将接近上机械限位块11时停机，避免联动板160与上机械限位块11发生刚性接触。当下限位开关4被触发后，单片机1接收到该下限位开关4的触发信号，判断此时联动板 160与下机械限位块12接近。此时单片机1向电机控制器81发出停机控制信号，通过电机控制器81将停机控制信号发送给驱动器82，通过驱动器82控制无刷直流电机9在联动板160即将接近下机械限位块12时停机，避免联动板 160与下机械限位块12发生刚性接触。

在升降桌板180于正常行程范围内升降时，当监测到升降桌板180发生承载超载时，即桌面重物超出预设承载上限值。此时，重量传感器2将重量超载信号发送给单片机1，通过单片机1判断出升降桌板180过载。此时，通过单片机1向电机控制器81发出停机控制信号，通过电机控制器81将停机控制信号发送给驱动器82，通过驱动器82控制无刷直流电机9停机，避免在发生超载时，无刷直流电机9依然启动，防止电机烧坏或者结构损坏。

在升降桌板180于正常行程范围内升降时，当监测到升降桌板180发生遇阻过载时，即升降桌板180在升降时受到阻碍无法完成正常升降，此时，光电编码器83将产生的异常位置脉冲信号传输给单片机1，通过单片机1判断出升降桌板180过载。此时，通过单片机1向电机控制器81发出停机控制信号，通过电机控制器81将停机控制信号发送给驱动器82，通过驱动器82控制无刷直流电机9停机。避免在发生超载时，无刷直流电机9依然启动，防止电机烧坏或者结构损坏。具体地，光电编码器83的遇阻检测原理依据是，在遇阻时，无刷直流电机9的工作电流会突然增大，此时，反馈出的电机位置脉冲信号宽度较大，基于此可以准确判断出遇阻情况的发生。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，其特征在于，包括单片机(1)，以及分别与所述单片机(1)电连接的重量传感器(2)、上限位开关(3)、下限位开关(4)、触控屏接口模块(5)、存储模块(6)、语音模块(7)和电机遇阻控制模块(8)，所述电机遇阻控制模块(8)与升降柱(100)内的无刷直流电机(9)电连接，升降桌板(180)上嵌设有触控屏(10)，所述触控屏(10)通过所述触控屏接口模块(5)与所述单片机(1)电连接，所述重量传感器(2)设在所述升降桌板(180)与所述升降柱(100)的升降活动端之间，用于感应所述升降桌板(180)上的载荷重量，所述上限位开关(3)用于限位控制所述升降活动端的上行行程，所述下限位开关(4)用于限位控制所述升降活动端的下行行程。

2.根据权利要求1所述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，其特征在于，所述电机遇阻控制模块(8)包括与所述单片机(1)电连接的电机控制器(81)、与所述电机控制器(81)电连接的驱动器(82)，以及连接在所述无刷直流电机(9)和所述单片机(1)之间的光电编码器(83)和电机适配器(84)，所述驱动器(82)与所述无刷直流电机(9)电连接，所述无刷直流电机(9)通过所述光电编码器(83)将位置脉冲信号传输给所述单片机(1)。

3.根据权利要求2所述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，其特征在于，所述升降柱(100)的上限位处设有上机械限位块(11)，所述升降柱(100)的下限位处设有下机械限位块(12)，所述上限位开关(3)设在所述升降活动端的上表面在对应所述上机械限位块(11)的位置处，所述下限位开关(4)设在所述升降活动端的下表面在对应所述下机械限位块(12)的位置处。

4.根据权利要求3所述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，其特征在于，所述升降柱(100)包括与底座固定连接的固定柱(110)，所述固定柱(110)上套接有活动套筒(120)，所述活动套筒(120)内嵌套有位于所述固定柱(110)中的升降筒(130)，所述无刷直流电机(9)设在所述固定柱(110)的底部，所述无刷直流电机(9)连接有竖直设置的丝杠(140)，所述丝杠(140)的上端与所述升降筒(130)的顶端连接，所述丝杠(140)上设有丝杆滑套(150)，所述升降活动端为固定在所述丝杆滑套(150)上的联动板(160)，所述上机械限位块(11)设在所述固定柱(110)的上端，所述下机械限位块(12)设在所述固定柱(110)的下端。

5.根据权利要求4所述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，其特征在于，所述活动套筒(120)和所述升降筒(130)的顶端与桌板支架框(170)固定连接，所述升降桌板(180)固定在所述桌板支架框(170)上。

6.根据权利要求1所述的用于电动升降桌的防碰撞和过载保护系统，其特征在于，所述单片机(1)采用型号为STC15W4KS58的单片机。

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