JP7176054B2 - 刃を加熱可能な電動はさみ及び制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は園芸工具に関し、特に、電動はさみ技術に関し、具体的には、刃を加熱可能な電動はさみ及び制御方法に関する。
樹木は、合理的に枝を剪定することにより、植物の過成長の抑制を実現することができ、樹勢をバランよくすることができる。老化した樹木に対する大量の剪定は、再生と若返りの効果を達成することもでき、植物が元気な活力を回復し、植物の寿命を延長して景観を長時間、安定的に保持することができるようにし、成長及び結果の関係を調節することにより、花、果物の鑑賞効果を向上させる。成長は花、果物類の鑑賞植物結果の基礎であるが、その結果は却って木の成長に影響を及ぼす。
樹木が細菌に感染されて腐敗されることを防止するように、剪定された枝に残った傷口に治癒剤を塗布して傷口を消毒する必要があるが、一つずつ塗布するため時間と手間がかかり、剪定効率に深刻な影響を及ぼす。その故、高温消毒方法及び工具を通じて剪断しながら消毒することにより剪断効率を向上させる電動はさみを研究開発する必要がある。
検索結果によれば、関連報告は見つからなかった。
本発明の目的は、従来技術における樹木が細菌に感染されて腐敗されることを防止するように、剪定された枝に残された傷口に治癒剤を塗布して傷口を消毒する必要があるが、一つずつ塗布するため時間と手間がかかり、剪断効率に深刻な影響を及ぼす問題を解決し、剪断の瞬間に、刃が十分に高い温度に加熱されて、剪断しながら消毒することにより、剪断及び消毒効率を向上させる刃を加熱可能な電動はさみ及び制御方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の以下のような技術的手段を提供する。
はさみ本体を含み、はさみ本体の前端には第一刃が設けられており、第一刃の上に加熱板及び温度センサーが設けられており、前記加熱板及び温度センサーはそれぞれ導電ケーブルを介して加熱板駆動回路及び刃温度検出回路に連結され、前記加熱板駆動回路の駆動端PWM1HはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つのピンに連結され、刃温度検出回路の出力端TEMはシングルチップマイクロコンピュータU1の他のピンに連結される刃を加熱可能な電動はさみを設計製造する。
前記導電ケーブルにおける2つのワイヤは温度センサーの2つの電極に連結され、温度センサーの上端に連結された一つのワイヤは最終的に抵抗に連結され、連結点は刃温度検出回路の出力端TEMとし、温度センサーの下端に連結されたもう一つのワイヤは最終的に刃温度検出回路のグランドに連結される。
前記導電ケーブルにおける2つのワイヤは加熱板の2つの電極に連結され、加熱板の上端に連結された一つのワイヤは最終的に電源回路のVCCに連結され、加熱板の下端に連結されたもう一つのワイヤは最終的に加熱板駆動回路の電界効果トランジスタQ1のドレインに連結される。
前記はさみ本体の前端には表示灯が設けられており、前記表示灯は抵抗R9を介してシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの出力ピンに連結される。
前記シングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンは刃加熱温度調節回路のポテンショメータVER1に連結される。
刃を加熱可能な電動はさみの制御方法を実施し、前記制御方法は以下のステップを含む:
ステップ1:まず、電動はさみのはさみ本体の前端のはさみ軸を中心として回動する第一刃に加熱板及び温度センサーを設け、前記加熱板は第一刃の本体と緊密に嵌合され、前記温度センサー及び加熱板は隣接するように設けられて、刃本体と密着され;
電源回路を設け、前記電源回路は電動はさみに3種類の電源を提供し、第1の電源は、シングルチップマイクロコンピュータU1、刃加熱温度調節回路、加熱板駆動回路及び刃温度検出回路が動作するためのDC3VまたはDC5V電源を供給し、第2の電源は、はさみ本体内の剪断モーターが動作するためのDC12V電源を供給し、第3の電源は、加熱板が動作するためのDC28~60V電源VCCを供給し;
ステップ2:さらにシングルチップマイクロコンピュータU1を設け、前記シングルチップマイクロコンピュータU1のプログラムメモリに、電源オン予熱プログラムモジュール、刃温度検出プログラムモジュール、剪断時間設定プログラムモジュール、PWM駆動プログラムモジュール、動作状態表示灯プログラムモジュール、温度オーバーシュート警報プログラムモジュール、基準温度修正プログラムモジュール、及び剪断事前加熱プログラムモジュールがロードされ、前記各プログラムモジュールはいずれもプロセッサによってロードされて実行されることができ;
ステップ3:その後、加熱板及び温度センサーをそれぞれ導電ケーブルを介して加熱板駆動回路及び刃温度検出回路に連結し、前記加熱板駆動回路の駆動端PWM1HはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの出力ピンに連結され、刃温度検出回路の出力端TEMはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結され;
ステップ4:次に、ポテンショメータVER1の移動点がシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結されている刃加熱温度調節回路を設け;
ステップ5、剪断を始めようとする時に、はさみ本体上の電源オンスイッチをオンにし、シングルチップマイクロコンピュータU1は、電源オン予熱プログラムモジュール、刃温度検出プログラムモジュール、剪断時間設定プログラムモジュール、及び動作状態表示灯プログラムモジュールを実行させ、この時、第一刃は予熱状態に加熱され、予熱温度は刃温度検出プログラムモジュールによって検出され、表示灯の点灯状態によって剪断が可能であるか否かを分かることができ;
ステップ6:剪断時に、引き金を引くと、シングルチップマイクロコンピュータU1の第一ピンEDがトリガーされ、シングルチップマイクロコンピュータU1が剪断事前加熱プログラムモジュールを実行させて、第一刃が剪断高温状態に急速に加熱されるようにし、剪断時間設定プログラムモジュールの制御下で、剪断モーターが剪断駆動ロッドを駆動して突き出るようにし、剪断駆動軸が第一刃を駆動して剪断を実施し、剪断が終わると、剪断時間設定プログラムモジュールは第一刃の剪断高温状態を停止して、予熱状態に戻り;
ステップ7:使用過程で、地理的緯度、周囲温度が異なり、剪定される材料が異なることから、予熱状態の基準と剪定断高温状態の基準を調節する必要がある場合、刃加熱温度調節回路のポテンショメータVER1を旋回して基準温度修正プログラムモジュールを実行させて、基準を高めるか下げ;
ステップ8:使用過程で、加熱温度が上限を超えると、温度オーバーシュート警報プログラムモジュールは表示灯が急速に点滅するように起動して、電動はさみの動作を停止する。
前記加熱板駆動回路の駆動端PWM1HはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの出力ピンに連結され、このピンはPWM駆動プログラムモジュールによって生成されたPWM駆動波形を出力し、この波形デューティサイクルが異なることにより、電界効果トランジスタQ1の導通度も異なり、加熱板が加熱される程度も異なる。
前記刃温度検出回路の出力端TEMはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結され、このピンは温度センサー5の上端によって感知された電圧を入力し、第一刃の温度が異なることにより、温度センサーの上端で感知する電圧も異なり、この電圧はピン内部のA/D変換器及び刃温度検出プログラムモジュールによってデジタル信号に変換されて制御を行う。
前記刃加熱温度調節回路は、シングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結され、このピンはポテンショメータVER1中間点の電位を入力し、前記電位はピン内部のA/D変換器及び基準温度修正プログラムモジュールによってデジタル信号に変換されて、基準温度の調節を行う。
前記加熱板を動作させるDC28~60V電源VCC電圧が異なる場合には、初期起動時に予熱温度を設定すると、電源オン予熱プログラムモジュール及び刃温度検出プログラムモジュールが間接的に電源VCC電圧のレベルを検出し、PWM駆動プログラムモジュールを起動して、PWM信号のデューティサイクルを修正して出力する。
従来技術に比べて、本発明は、剪断刃上に加熱板を設けることにより、枝を剪定しながら、高温で切口を消毒することができ、同時に、本発明は、異なる緯度、異なる周囲温度、及び剪定される異なる植物品種によって、予熱温度基準及び剪断高温基準を調節することができ、さらに、本発明は剪断の瞬間のみに刃を高温に加熱するように設定することにより、電力の消費を大幅に節約し、また、本発明は剪断動作が終わると同時に、切口に対する消毒及び滅菌操作を完成することにより、効率が大幅に向上される。
本発明の刃を加熱可能な電動はさみ及び制御方法における第1実施形態の全体構造を示す図である。 本発明の刃を加熱可能な電動はさみ及び制御方法における刃を加熱して枝を剪定する時の図である。 本発明の刃を加熱可能な電動はさみ及び制御方法における制御回路の回路原理図である。 本発明の刃を加熱可能な電動はさみ及び制御方法におけるシングルチップマイクロコンピュータU1内のプログラムメモリにロードされたプログラムモジュールのブロック図である。
図1に示すように、本発明の第一実施例は、電動はさみ本体21、コントローラ13、及びバッテリー16が分離された形態であり、電動はさみ本体21とコントローラ13との間は制御ケーブル12で連結され、コントローラ13とバッテリー16との間は電源ケーブル15で連結される。
本発明の第二実施例は、本体とコントローラが一体に組み合わせられ、バッテリーは分離されている。本実施例で、コントローラ部分の内容が電動はさみ本体21に含まれているので、電動はさみ本体21は第一実施例の体積よりやや大きいが、使用に影響を及ぼさない。
第三実施例では、電源ケーブルは整流電源と連結されることができ、電気を使用可能な商用電源にアクセスできるか、または電源ケーブルが十分に長ければよい。
以下、本発明の第一実施例における添付図面を結合して本発明の技術的手段について明瞭、且つ完全に説明する。説明される実施例は本発明の実施例の一部に過ぎず、実施例の全部ではないことは明らかである。本発明の実施例に基づいて、当業者が独創的な努力なしに得られるその他の全ての実施例は何れも本発明の保護範囲に属する。
図1~4に示すように、本発明の第一実施例は以下の通りである。
刃を加熱可能な電動はさみ1は、はさみ本体21を含み、はさみ本体21の前端には第一刃2が設けられており、第一刃2の上に加熱板4及び温度センサー5が設けられている。前記加熱板4及び温度センサー5はそれぞれ導電ケーブル20を介して加熱板駆動回路及び刃温度検出回路に連結され、前記加熱板駆動回路の駆動端PWM1HはシングルチップマイクロコンピュータU1のピンに連結され、刃温度検出回路の出力端TEMはシングルチップマイクロコンピュータU1の他のピンに連結される。
前記導電ケーブル20における2つのワイヤは温度センサー5の2つの電極に連結され、その中、温度センサー5の上端に連結された一つのワイヤは最終的に抵抗R6に連結され、連結点は刃温度検出回路の出力端TEMとし、温度センサー5の下端に連結されたもう一つのワイヤは最終的に刃温度検出回路のグランドに連結される。
前記導電ケーブル20における2つのワイヤは加熱板4の2つの電極に連結され、その中、加熱板4の上端に連結された一つのワイヤは最終的に電源回路のVCCに連結され、加熱板4の下端に連結されたもう一つのワイヤは最終的に加熱板駆動回路の電界効果トランジスタQ1のドレインに連結される。
前記はさみ本体21の前端には表示灯10が設けられており、前記表示灯10は抵抗R9を介してシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの出力ピンに連結される。
前記シングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンは刃加熱温度調節回路のポテンショメータVER1に連結される。
刃を加熱可能な電動はさみの制御方法において、前記制御方法は以下のステップを含む:
ステップ1:まず、電動はさみ1のはさみ本体21の前端のはさみ軸6を中心として回動する第一刃2に加熱板4及び温度センサー5を設け、前記加熱板4は第一刃2の本体と緊密に嵌合され、前記温度センサー5及び加熱板4は隣接するように設けられて、刃本体と密着される。
電源回路を設け、前記電源回路は電動はさみに3種類の電源を提供する。第1の電源は、シングルチップマイクロコンピュータU1、刃加熱温度調節回路、加熱板駆動回路及び刃温度検出回路が動作するためのDC3VまたはDC5V電源を供給し、第2の電源は、はさみ本体21内の剪断モーターが動作するためのDC12V電源を供給し、第3の電源は、加熱板4が動作するためのDC28~60V電源VCCを供給する。
ステップ2:さらにシングルチップマイクロコンピュータU1を設置する。前記シングルチップマイクロコンピュータU1のプログラムメモリ100に、電源オン予熱プログラムモジュール101、刃温度検出プログラムモジュール102、剪断時間設定プログラムモジュール103、PWM駆動プログラムモジュール104、動作状態表示灯プログラムモジュール105、温度オーバーシュート警報プログラムモジュール106、基準温度修正プログラムモジュール107、及び剪断事前加熱プログラムモジュール108がロードされ、前記各プログラムモジュールはいずれもプロセッサ110によってロードされて実行されることができる。
ステップ3:その後、加熱板4及び温度センサー5をそれぞれ導電ケーブル20を介して加熱板駆動回路及び刃温度検出回路に連結し、前記加熱板駆動回路の駆動端PWM1HはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの出力ピンに連結され、刃温度検出回路の出力端TEMはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結される。
ステップ4:次に、ポテンショメータVER1の移動点がシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結されている刃加熱温度調節回路を設置する。
ステップ5:剪断を始めようとする時に、はさみ本体21上の電源オンスイッチ11をオンにし、シングルチップマイクロコンピュータU1は、電源オン予熱プログラムモジュール101、刃温度検出プログラムモジュール102、剪断時間設定プログラムモジュール103、及び動作状態表示灯プログラムモジュール105を実行させる。この時、第一刃2は予熱状態に加熱され、予熱温度は刃温度検出プログラムモジュール102によって検出され、表示灯10の点灯状態によって剪断が可能であるか否かを分かることができる。
ステップ6:剪断時に、引き金9を引くと、シングルチップマイクロコンピュータU1の第一ピンEDがトリガーされ、シングルチップマイクロコンピュータU1が剪断事前加熱プログラムモジュール108を実行させて、第一刃2が剪断高温状態に急速に加熱されるようにし、剪断時間設定プログラムモジュール103の制御下で、剪断モーターが剪断駆動ロッド7を駆動して突き出るようにし、剪断駆動軸8が第一刃2を駆動して剪断を実施し、剪断が終わると、剪断時間設定プログラムモジュール103は第一刃2の剪断高温状態を停止して、予熱状態に戻る。
ステップ7:使用過程で、地理的緯度、周囲温度が異なり、剪定される材料が異なることから、予熱状態の基準と剪定断高温状態の基準を調節する必要がある場合、刃加熱温度調節回路のポテンショメータVER1を旋回して基準温度修正プログラムモジュール107を実行させて、基準を高めるか下げる。
ステップ8:使用過程で、加熱温度が上限を超えると、温度オーバーシュート警報プログラムモジュール106は表示灯10が急速に点滅するように起動して、電動はさみの動作を停止する。
上記方法において、前記加熱板駆動回路の駆動端PWM1HはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの出力ピンに連結され、このピンはPWM駆動プログラムモジュール104によって生成されたPWM駆動波形を出力し、この波形デューティサイクルが異なることにより、電界効果トランジスタQ1の導通度も異なり、加熱板4が加熱される程度も異なる。
上記方法において、前記刃温度検出回路の出力端TEMはシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結され、このピンは温度センサー5の上端によって感知された電圧を入力し、第一刃2の温度が異なることにより、温度センサー5の上端で感知する電圧も異なる。この電圧はピン内部のA/D変換器及び刃温度検出プログラムモジュール102によってデジタル信号に変換されて制御を行う。
上記方法において、前記刃加熱温度調節回路はシングルチップマイクロコンピュータU1の一つの入力ピンに連結され、前記ピンはポテンショメータVER1中間点の電位を入力し、前記電位はピン内部のA/D変換器及び基準温度修正プログラムモジュール107によってデジタル信号に変換されて、基準温度の調節を行う。
上記方法において、前記加熱板4を動作させるDC28~60V電源VCC電圧が異なる場合、初期起動時に予熱温度を設定すると、電源オン予熱プログラムモジュール101及び刃温度検出プログラムモジュール102は間接的に電源VCC電圧のレベルを検出し、PWM駆動プログラムモジュール104を起動して、PWM信号のデューティサイクルを修正して出力する。
図2に示すように、第二刃3は固定刃であり、第一刃2は上から下へ運動して図2に示すような枝を剪断する。剪断過程で、図面の右側の枝は剪断しない枝であり、切口は第一刃2の熱伝導領域によってアイロンがかけられて、消毒滅菌されるので、本発明のはさみを使用する際には、ナイフの方向に注意する必要がある。
本発明の第一実施例は、使用する時に、まず、バッテリー16上の電源スイッチ17をオンにしてコントローラ13に通電し、電動はさみ本体21上の電源オンスイッチ11をオンにして、電動はさみ1が動作状態に入るようにし、使用者は表示灯10の点灯状態を観察して、電動はさみ1が既に準備ができたと判断した場合、剪断、高温消毒及び滅菌操作を行うことができ、2つの機能が1回の操作過程で完成されるので、効率が大幅に向上される。
第一実施例において、バッテリー16にはバッテリーの残量が表示されるバッテリー残量表示窓18が設けられている。
地理的緯度及び周囲温度が異なるので、予熱状態の温度基準は70℃~90℃の間で選択し、剪断高温状態の温度基準は120℃~150℃の間で選択し、使用者は2回試すだけで最適な基準パラメータを決めることができる。
高温オーバーシュートの閾値は200℃~250℃の間で選択し、以上のパラメータは何れもプログラムモジュールに予め書き込まれる。使用者はVER1を回転させることにより図3のシングルチップマイクロコンピュータU1の第14ピンの入力レベルを変更することができ、A/D変換後のデジタル電圧は基準温度修正プログラムモジュール107に読み取られて、新しい温度基準を決定する。
シングルチップマイクロコンピュータU1は、図3でSTM8S003Fを選択して用い、このモデルに代替できるシングルチップマイクロコンピュータは非常に多く、価格もほとんど変わらず、STC15W408Sなどの機能パラメータは基本的に同じであるので、ここでは列記しない。
当業者にとって、本発明は、上記の例示的な実施例の詳細に制限されず、本発明の主旨又は基本的な特徴を脱逸せずにその他の形態に本発明を具現できることが明らかなことである。従って、いずれにしても、実施例は例示的なものに過ぎず、非限定的であり、本発明の範囲は上記説明ではなく添付している請求項により限定され、従って、請求項の同等要件を満たす意味及び範囲を有するすべての変化は本発明内に含まれる。請求項における任意の図面符号を、係る請求項を制限するものとしてはならない。

Claims (6)

  1. 前端には第一刃(2)が設けられており、第一刃(2)の上に加熱板(4)及び第一刃(2)の温度を検出する温度センサー(5)が設けられたはさみ本体(21)と
    第一刃の開閉を駆動する剪断モーターと、
    引き金(9)と、を含み、
    前記加熱板(4)及び温度センサー(5)はそれぞれ導電ケーブル(20)を介して加熱板駆動回路及び刃温度検出回路に連結され、前記加熱板駆動回路の駆動端(PWM1H)はシングルチップマイクロコンピュータ(U1)の一つのピンに連結され、刃温度検出回路の出力端(TEM)はシングルチップマイクロコンピュータ(U1)の他のピンに連結され
    引き金(9)が引かれると、温度センサー(5)により検出された第一刃(5)の温度が剪断高温よりも低い場合に、シングルチップマイクロコンピュータ(U1)は、剪断モーターを駆動されないように制御し、
    一方、温度センサー(5)により検出された第一刃(5)の温度が剪断高温に達した場合に、シングルチップマイクロコンピュータ(U1)は、剪断モーターを駆動されるように制御する、
    ことを特徴とする刃を加熱可能な電動はさみ。
  2. 前記導電ケーブル(20)における2つのワイヤは温度センサー(5)の2つの電極に連結され、温度センサー(5)の上端に連結された一つのワイヤは最終的に抵抗(R6)に連結され、連結点は刃温度検出回路の出力端(TEM)とし、温度センサー(5)の下端に連結されたもう一つのワイヤは最終的に刃温度検出回路のグランドに連結されることを特徴とする請求項1に記載の刃を加熱可能な電動はさみ。
  3. 前記導電ケーブル(20)における2つのワイヤは加熱板(4)の2つの電極に連結され、加熱板(4)の上端に連結された一つのワイヤは最終的に電源回路のVCCに連結され、加熱板(4)の下端に連結されたもう一つのワイヤは最終的に加熱板駆動回路の電界効果トランジスター(Q1)のドレインに連結されることを特徴とする請求項1に記載の刃を加熱可能な電動はさみ。
  4. 前記はさみ本体(21)の前端には表示灯(10)が設けられており、前記表示灯(10)は抵抗(R9)を介してシングルチップマイクロコンピュータ(U1)の一つの出力ピンに連結されることを特徴とする請求項1に記載の刃を加熱可能な電動はさみ。
  5. 前記シングルチップマイクロコンピュータ(U1)の一つの入力ピンは刃加熱温度調節回路のポテンショメータ(VER1)に連結されることを特徴とする請求項1に記載の刃を加熱可能な電動はさみ。
  6. 前端には第一刃(2)が設けられており、第一刃(2)の上に加熱板(4)及び第一刃(2)の温度を検出する温度センサー(5)が設けられたはさみ本体(21)と、
    第一刃の開閉を駆動する剪断モーターと、
    引き金(9)と、を含む刃を加熱可能な電動はさみの制御方法であって、
    前記加熱板(4)及び温度センサー(5)はそれぞれ導電ケーブル(20)を介して加熱板駆動回路及び刃温度検出回路に連結され、前記加熱板駆動回路の駆動端(PWM1H)はシングルチップマイクロコンピュータ(U1)の一つのピンに連結され、刃温度検出回路の出力端(TEM)はシングルチップマイクロコンピュータ(U1)の他のピンに連結され、
    第一刃(2)の温度を温度センサー(5)により検出する検温ステップと、
    引き金(9)が引かれると、温度センサー(5)により検出された第一刃(5)の温度に基づいて、剪断モーターの駆動可否を制御する制御ステップと、を含み、
    制御ステップにおいて、温度センサー(5)により検出された第一刃(5)の温度が剪断高温よりも低い場合に、シングルチップマイクロコンピュータ(U1)により剪断モーターを駆動されないように制御し、
    一方、温度センサー(5)により検出された第一刃(5)の温度が剪断高温に達した場合に、シングルチップマイクロコンピュータ(U1)により剪断モーターを駆動されるように制御する、
    ことを特徴とする刃を加熱可能な電動はさみの制御方法。
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