TW201707370A - 電動床之馬達轉速控制方法 - Google Patents

電動床之馬達轉速控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明旨在控制電動床之馬達而提供一種電動床之馬達轉速控制方法，包含有如下之步驟：(A)取用一感測器偵測該馬達之運轉；取用一微控制器，於其上設定該馬達之一預定轉速值，並計算該馬達之實際轉速值；(B)以該微控制器計算該馬達在一預定時間內之平均實際轉速值；(C)以該微控制器比對該馬達的平均實際轉速值與該預定轉速值並得出一差值訊號；(D)將該差值訊號輸入一驅動電路，用以調整該馬達之轉速，直到該馬達之平均實際轉速值等於該預定轉速值。如此，使該電動床之馬達大致以該預定轉速值運轉。

Description

電動床之馬達轉速控制方法
本發明係關於一種電動床，尤指一種電動床之馬達的轉速控制方法。
一般而言，電動床具有至少一活動床板、一固定床架以及一致動器，該活動床板與該固定床架互相樞接，該致動器連接該活動床板及該固定床架之間用以驅動該活動床板相對於該固定床架旋擺。該致動器具有一馬達作為動力源，該馬達的轉速需克服該致動器所承載的重力，包含電動床結構的機械阻力及使用者的重量。由於各張電動床的機械阻力及使用者的重量不盡相同，即便使用同樣規格的馬達，各張電動床的馬達的轉速仍不相同，將造成使用者不一致的使用經驗而降低了對該電動床品質的信賴感。此外，具有二電動子床的雙人電動床的活動床板係分別由二馬達驅動，倘若二該馬達的轉速不相同，將造成二該活動床板無法同步地旋擺，而使得該雙人電動床的動作粗糙不精緻，難以獲得使用者青睞。
為了解決上述缺失，本發明之目的在於提供一種電動床之馬達轉速調整方法。
為了達到上述目的，本發明提供一種電動床之馬達轉速控制方法，該馬達係受一驅動電路的驅動與控制，該馬達轉速控制方法包含有如下之步驟：(A)取用一感測器偵測該馬達之運轉並輸出一感測訊號；取用一微控制器，於其上設定該馬達之一預定轉速值，並依據該感測訊號計算出該馬達啟動後之實際轉速值；(B)以該微控制器計算該馬達在一第一預定時間內之平均實際轉速值；(C)以該微控制器比對該馬達之平均實際轉速值與該預定轉速值並得出一差值訊號；以及(D)將該差值訊號輸入該驅動電路，用以調整該馬達之轉速，直到該馬達之平均實際轉速值於一第二時間內等於該預定轉速值。
為了達到上述目的，本發明還提供一電動床之馬達轉速控制方法；該電動床係為一雙人電動床，具有二電動子床、二驅動電路與二馬達，二該驅動電路係分別設於各該電動子床，該二馬達係分別與各該驅動電路連接並受各該驅動電路的驅動與控制，該馬達轉速控制方法包含有如下之步驟：(A)取用二感測器分別偵測各該馬達之運轉並輸出一感測訊號；取用二微控制器，分別於其上設定各該馬達之一預定轉速值，並依據各該感測訊號計算出各該馬達啟動後之實際轉速值，二該預定轉速值係相同；(B)以該二微控制器分別計算各該馬達在同一第一預定時間內之平均實際轉速值；(C)以該二微控制器分別比對各該馬達之平均實際轉速值與該預定轉速值並得出一差值訊號；以及(D)將各該差值訊號分別輸入各該驅動電路，用以調整各該馬達之轉速，使各該馬達之平均實際轉速值於同一第二預定時間內等於該預定轉速值，藉以使該二電動子床同步動作。
如此，藉由控制各該馬達之平均實際轉速值等於該預定轉速值，將使得使用者每次的使用經驗一致，也將使得雙人電動床的二電動子床的活動床板同步地旋擺，使得該雙人電動床的動作同步且精緻。
本發明之電動床之馬達轉速控制方法，其中該電動床具有相連之一驅動電路4及一馬達5，該馬達5受該驅動電路4控制以驅動該電動床的動作。
首先請見第1圖，本發明之電動床之馬達5轉速控制方法之第一實施例可藉由一感測器11、一微控制器12、以及一輸入介面30達成。
該感測器11係設於該馬達5，用來偵測該馬達5之運轉並輸出一感測訊號，例如一霍爾感測器依據該馬達5磁場的改變而輸出一週期性改變的電流訊號。
該微控制器12係與該感測器11及該驅動電路4相連，用來設定該馬達5之一預定轉速並可由該感測器11接收該感測訊號，依據該感測訊號計算出該馬達5啟動後之實際轉速值，例如一秒內該感測訊號改變了30次，則該馬達5的實際轉速值為30轉/秒。
該微感測器11還可用來設定一預定時間，並計算於該預定時間內的平均實際轉速值。
該微控制器12還可比對該預定轉速值及該平均實際轉速值，並依據比對結果調整輸出至該馬達5之電壓，用以調整該馬達5的轉速，該微控制器12會再次依據設於該馬達5的感測器11的感測訊號計算該馬達5的實際轉速值及平均實際轉速值，並做比對及控制，直到該馬達5的平均實際轉速值等於該預定轉速值。
該輸入介面30係與該微控制器12相連，用來讓使用者方便地對該微控制器12進行設定，例如設定該預定轉速、該預定時間或該電動床的一預設位置等。
以下說明該第一實施例之電動床之馬達5轉速控制方法，僅以第2圖配合表一數值化地呈現該第一實施例。其中該馬達5的最大轉速可達40轉/秒，最小轉速為0轉/秒，該馬達5於一般負載情況下，其實際轉速值可達到該預定轉速值，且於第二秒時，該馬達5因該電動床負載增加而轉速降低。首先執行步驟S1藉由該輸入介面30對該微控制器12設定一預定轉速值為30轉/秒、一第一預定時間、一第二預定時間為10秒，該馬達5開始運轉後即達到該預定轉速，因此於第一秒時，該微控制器12執行步驟S2依據該感測器11輸入之一感測訊號計算該馬達5之實際轉速值為30轉/秒，之後該微控制器12執行步驟S3計算該平均實際轉速值為30轉/秒(30/1=30)，再執行步驟S4比對該實際轉速值與該平均實際轉速值，比對結果為相同，回到步驟S2，該微控制器12計算下一秒的該馬達5的實際轉速值為27轉/秒，再執行步驟S3計算該平均實際轉速值為28.5轉/秒((30+27)/2=28.5)，再執行步驟S4比對該平均實際轉速值與該預定轉速值，比對結果為不相同，則執行步驟S5輸出一差值訊號至該驅動電路4，該差值訊號係等於或正比於該平均實際轉速值與該預定轉速值的差值，該驅動電路4依據該差值訊號調整一脈衝寬度調變(pulse width modulation)訊號用以提高輸出至該馬達5的電壓，控制該馬達5的轉速加快。之後回到步驟S2，該微控制器12計算下一秒的該馬達5的實際轉速值為28轉/秒，再執行步驟S3計算該平均實際轉速值為28.3轉/秒((30+27+28)/3=28.3)，之後再重複步驟S4比對、步驟S5控制、回到步驟S2，直到第七秒之後，該微控制器12執行步驟S4比對結果為相同，則直接回到步驟S2，直到該電動床到達預定位置。
表一、第一實施例，其中時間單位為秒，馬達實際轉速及平均實際轉速的單位為轉/秒，平均實際轉速值係小數點後第二位四捨五入之後的結果。
如此，藉由控制該馬達之平均實際轉速等於該預定轉速，可使得該馬達的轉速趨於一致，使得使用者每次的使用經驗一致。
需說明的是，該預定轉速、第一、第二預定時間可直接設定在該微控制器內，則該輸入介面即為一習知技術，例如一般電動床都具有的無線遙控器或有線控制盒。該第一、第二預定時間可依需要設定為10秒、5秒或2秒，該第一、第二預定時間越短，該馬達的實際轉速值越快被調整，則該平均實際轉速值越快與該預定轉速值相等。
於其他可能的實施例中，該第一預定時間可不等於該第二預定時間，如本發明之第二實施例，僅以第2圖及表二數值化地說明，該第二實施例的所有情況皆與該第一實施例相同，惟執行步驟S1時，設定該第一預定時間等於該微控制器計算該馬達實際轉速值所需的時間，在此為1秒，則執行步驟S3時，該馬達的實際轉速值即等於該平均實際轉速值。執行步驟S4得出的該差值訊號係該微控制器累計該第二預定時間內該馬達的平均實際轉速值與該預定轉速值的差值，之後該微控制器執行步驟S5依據該差值訊號控制該驅動電路，使該馬達於該第二預定時間內的平均實際轉速值等於該預定轉速值。
表二、時間單位為秒，馬達實際轉速及平均實際轉速的單位為轉/秒，平均實際轉速值係小數點後第二位四捨五入之後的結果。
該第一、第二預定轉速值應介於該馬達於其可運作狀況下之最大及最小運作轉速之間，因為在控制馬達過程中，可能會使該馬達加速或減速。
倘若該第一、第二實施例中，該驅動電路4於連續好幾個預定時間內都無法藉由調整該馬達5的轉速而使該平均實際轉速值等於該預定轉速值，代表該預定轉速可能設得不恰當，應該重新設定該預定轉速，例如本發明之第三實施例。該第三實施例與該第一、第二實施例雷同，其差異在於，在步驟S5控制之後，該微控制器12還執行步驟S6偵測是否已有連續多個S4步驟的比對結果為不同，若是，則回到步驟S1重新設定一另預定轉速值，例如一個較低的預定轉速值，若否，則回到步驟S2。
再來請見第4圖，本發明之第四實施例係針對雙人電動床之馬達轉速調整方法，該雙人電動床具有位於左右床位的第一、第二電動子床、該第一、第二電動子床分別設有一第一、第二驅動電路4、4’及一第一、第二馬達5、5’，該第一馬達5連接該第一驅動電路4，該第二馬達5’連接該第二驅動電路4’，各該驅動電路4、4’控制各該馬達5、5’的運轉。用來實施該第四實施例的電路佈置包含有第一、第二微控制器12、22，二感測器11、21分別設於該第一、第二馬達5、5’上、以及一輸入介面30。
該第一、第二微控制器12、22分別如第1圖中的微控制器12，該第一、第二微控制器12、22與該第一、第二該驅動電路4、4’及各該感測器11、21的連接關係亦如同第1圖，在此不重複說明。該輸入介面30係連接該第一、第二微控制器12、22，用以對該第一、第二微控制器12、22輸入該預定轉速值、該預定時間、或二該電動子床的預定位置等資訊。
該第一、第二微控制器12、22分別執行一樣的操作流程，該操作流程即如第2圖或第3圖所示，須強調的是，該第四實施例與其他實施例的差異在於該輸入介面30係將同一個該預定轉速值、同一該第一預定時間、及同一該第二預定時間傳送至該第一、第二微控制器12、22，因此該第一、第二微控制器12、22將分別控制該第一、第二馬達5、5’使其平均實際轉速值於該預定時間內等於該預定轉速值，藉以使該二電動子床同步動作。
以下藉由表三數值化地呈現該第四實施例，該預定轉速為30轉/秒，該第一、第二預定時間皆為10秒，假設該第一、第二電動子床的初始位置相同，且假設於第二秒開始，該第二電動子床的負載較大，使得該第二馬達5’的實際轉速值較低。則在該第一、第二微控制器12、22依據如第2圖所示之流程操作之後，該第一馬達5的平均實際轉速值於第八秒時等於預定轉速值，之後將該第一馬達5的實際轉速值維持在該預定轉速值，該第二馬達5’於第九秒的平均實際轉速值等於預定轉速值，之後將該第二馬達5’的實際轉速值維持在該預定轉速值。換言之，該第一、第二馬達5、5’於十秒內轉動了相同的圈數，因此受該第一、第二馬達5、5’驅動的二該電動子床於十秒內移動了相同的距離，因此二該電動子床的動作同步。
如此，藉由該第一、第二馬達5、5’於該第二預定時間內的平均實際轉速相等，使得二該電動子床同步地動作，達到使該雙人電動床的動作同步且精緻的目的。
表三、第四實施例，時間單位為秒，馬達實際轉速及平均實際轉速的單位為轉/秒，平均實際轉速值係小數點後第二位四捨五入之後的結果。
需說明的是，第四實施例中的該預定轉速及該預定時間可直接設定在該第一、第二微控制器內，則該輸入介面就是習知的電動床的無線遙控器或有線控制盒。當該第四實施例的該二微控制器分別執行如第3圖所示之操作流程時，只要該第一微控制器、或該第二微控制器於步驟S6偵測到已有連續多個S4步驟的比對結果為不同，則需對該第一、第二微控制器同時重新設定另一個預定轉速值。
本發明所驅動之馬達，可為但不限於直流馬達，例如直流永磁電刷馬達。本發明所採用之感測器，可為但不限於霍爾感測器、光柵感測器等可反應馬達旋轉之感測器。
以上所述者僅為本創作的較佳實施例，不能作為限定本創作實施的範圍，即舉凡未超脫本創作精神所作成的簡易結構潤飾或變化，仍應屬於本創作意欲保護的範疇。
4‧‧‧(第一)驅動電路
4’‧‧‧第二驅動電路
5‧‧‧(第一)馬達
5’‧‧‧第二馬達
11、21‧‧‧感測器
12‧‧‧(第一)微控制器
22‧‧‧第二微控制器
30‧‧‧輸入介面
S1-S6‧‧‧步驟
第1圖係用來實施本發明之第一、第二實施例的電路佈置示意圖； 第2圖係用來實施本發明第一實施例之各步驟流程圖； 第3圖係用來實施本發明第三實施例之各步驟流程圖；以及 第4圖係用來實施本發明之第四實施例的電路佈置示意圖。
無
4‧‧‧驅動電路
5‧‧‧馬達
11‧‧‧感測器
12‧‧‧微控制器
30‧‧‧輸入介面

Claims (9)

  1. 一種電動床之馬達轉速控制方法，該馬達係受一驅動電路的驅動與控制，該馬達轉速控制方法包含有如下之步驟： (A)取用一感測器偵測該馬達之運轉並輸出一感測訊號；取用一微控制器，於其上設定該馬達之一預定轉速值，並依據該感測訊號計算出該馬達啟動後之實際轉速值； (B)以該微控制器計算該馬達在一第一預定時間內之平均實際轉速值； (C)以該微控制器比對該馬達平均實際轉速值與該預定轉速值並得出一差值訊號；以及 (D)將該差值訊號輸入該驅動電路，用以調整該馬達之轉速，直到該馬達的平均實際轉速值於一第二預定時間內等於該預定轉速值。
  2. 如請求項1所述之馬達轉速控制方法，其中步驟(D)之後更包含重新於該微控制器上設定該馬達之一另預定轉速值之步驟，並回到步驟(B)。
  3. 如請求項1所述之馬達轉速控制方法，其中該第一預定時間等於該第二預定時間。
  4. 一種電動床之馬達轉速控制方法；該電動床係為一雙人電動床，具有二電動子床、二驅動電路與二馬達，二該驅動電路係分別設於各該電動子床，該二馬達係分別與各該驅動電路連接並受各該驅動電路的驅動與控制，該馬達轉速控制方法包含有如下之步驟： (A)取用二感測器分別偵測各該馬達之運轉並輸出一感測訊號；取用二微控制器，分別於其上設定各該馬達之一預定轉速值，並依據各該感測訊號計算出各該馬達啟動後之實際轉速值，該二預定轉速值係相同； (B)以該二微控制器分別計算各該馬達在同一第一預定時間內之平均實際轉速值； (C)以該二微控制器分別比對各該馬達之平均實際轉速值與該預定轉速值並得出一差值訊號；以及 (D)將各該差值訊號分別輸入各該驅動電路，用以調整各該馬達之轉速，使各該馬達之平均實際轉速值於同一第二預定時間內等於該預定轉速值，藉以使該二電動子床同步動作。
  5. 如請求項4所述之馬達轉速控制方法，其中步驟(D)之後更包含重新於該二微控制器上分別設定各該馬達之一另預定轉速值之步驟，該二另預定轉速值係相同，之後回到步驟(B)。
  6. 如請求項4所述之馬達轉速控制方法，其中該第一預定時間等於該第二預定時間。
  7. 如請求項1-6中任一項所述之電動床之馬達的轉速控制方法，其中該預定轉速值係介於各該馬達之最大及最小的實際轉速值之間。
  8. 如請求項1-6中任一項所述之電動床之馬達的轉速控制方法，其中各該馬達為直流永磁電刷馬達。
  9. 如請求項1-6中任一項所述之電動床之馬達的轉速控制方法，其中各該感測器為霍爾感測器。
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