TWI407679B - 旋轉控制系統及方法 - Google Patents

Description

旋轉控制系統及方法

本發明涉及一種旋轉控制系統及方法。

先前之旋轉機構大多都包括上蓋體、下蓋體以及設置在上、下蓋體之間的轉動部件。而所述旋轉機構通常都沒有設置驅動部件，需要使用者用手指去推動上蓋體或下蓋體以實現上、下蓋體之間之相對旋轉。但在實際使用中如果需要頻繁地用手指去推動上蓋體或下蓋體容易造成使用者手指之過度疲勞，而且對於手部有殘疾之使用者會存在無法用手指推動上蓋體或下蓋體之問題。

有鑒於此，有必要提供一種可控制旋轉機構自動旋轉之旋轉控制系統及方法。

一種旋轉控制系統，其包括第一旋轉體、第二旋轉體、轉動機構及控制器。所述第一旋轉體和第二旋轉體之間藉由所述轉動機構活動連接。所述第一旋轉體在以轉動機構的轉動中心為圓心的圓周上設置有若干個電磁感應區。所述第二旋轉體上對應所述電磁感應區所在的圓周設置有一永磁體。所述永磁體受到通入電流的電磁感應區所施加的電磁力矩以帶動所述第二旋轉體旋轉。所述控制器藉由變換電磁感應區的通電位置以控制所述第二旋轉體旋轉。

一種旋轉控制系統的旋轉控制方法，該旋轉控制系統包括活動連接的第一旋轉體和第二旋轉體，所述第一旋轉體上設置有若干個電磁感應區，所述第二旋轉體上對應所述電磁感應區設置有一永磁體，所述永磁體受到通入電流的電磁感應區所施加的電磁力矩以帶動所述第二旋轉體旋轉，該旋轉控制方法包括如下步驟：產生一工作時序信號；當所述工作時序信號到來時檢測是否有由按鍵操作所觸發的控制指令；如果檢測到所述控制指令，則根據所述控制指令依次改變所述電磁感應區的通電位置以產生作用於所述永磁體上的力矩。

相對於先前技術，本發明所提供的旋轉控制系統及方法藉由在第一旋轉體內沿旋轉路徑設置電磁感應區，在第二旋轉體內對應所述電磁感應區設置永磁體，並根據需要旋轉的方向依次改變電磁感應區的通電位置以利用電磁感應區所產生的磁場吸引所述永磁體，使得所述永磁體跟隨電磁感應區的通電位置的變化而移動，從而帶動所述第二旋轉體旋轉，實現第一旋轉體和第二旋轉體之間的相對旋轉。

如圖1和圖2所示，本發明第一實施方式所提供的旋轉控制系統1包括第一旋轉體2、第二旋轉體4、轉動機構6及控制器8。所述第一旋轉體2和所述第二旋轉體4藉由所述轉動機構6活動連接。所述控制器8與所述第一旋轉體2相連接，用於控制所述第二旋轉體4相對於第一旋轉體2的旋轉方向和旋轉速度。

所述第一旋轉體2內設置有若干個電磁感應區20。所述電磁感應區20設置在以轉動機構6的轉動中心為圓心的圓周上，並按均等的角度間隔均勻地分佈在所述圓周上。所述電磁感應區20之間的角度間隔等於所述旋轉控制系統1所要求具有的最小旋轉精度單位。所述第一旋轉體2對應所述轉動機構6的轉動中心設置有第一通孔22，所述第一旋轉體2藉由所述第一通孔22與所述轉動機構6活動連接。

所述第二旋轉體4內對應所述電磁感應區20所在的圓周設置有一與電磁感應區20相對應的永磁體40。所述第二旋轉體4對應所述轉動機構6的轉動中心設置有第二通孔42，並藉由所述第二通孔42與轉動機構6活動連接。

所述轉動機構6包括轉動軸60、第一固定件62及第二固定件64。所述轉動軸60包括第一連接端600、第二連接端602及設置在所述第一連接端600和第二連接端602之間的定位部604。

在進行組裝時，所述轉動軸60的第一連接端600穿過所述第一通孔22後與所述第一固定件62藉由螺紋601相互螺合以將所述第一旋轉體2定位於所述第一固定件62與所述定位部604之間。所述第二連接端602穿過所述第二通孔42後與所述第二固定件64藉由螺紋601相互螺合以將所述第二旋轉體4定位於所述第二固定件64與所述定位部604之間。組裝完成後的旋轉控制系統如圖3所示。

所述電磁感應區20利用螺旋繞組線圈產生磁場。處於通電狀態下的電磁感應區20具有與所述永磁體40相異的磁極。

當所述旋轉控制系統1不轉動時，所述第一旋轉體2內與所述永磁體40相對的電磁感應區20通電，而其他的電磁感應區20不通電。此時，所述永磁體40受到通電的所述電磁感應區20平行於所述轉動軸60的吸引力。因所述第二旋轉體4已藉由所述第二固定件64與所述轉動機構6連接，所述永磁體40所受到的平行於轉動軸60的吸引力不會使所述第二旋轉體4產生繞轉動軸60旋轉的力矩。所以，所述旋轉控制系統1處於力矩平衡狀態而不發生轉動。

當所述旋轉控制系統1需要進行轉動時，所述電磁感應區20的通電位置由原來與永磁體40相對的位置開始沿順時針或逆時針依次變換。在所述電磁感應區20的通電位置依次變換的過程中，所述永磁體40所受到的吸引力將偏離平行於所述轉動軸60的方向，從而產生使第二旋轉體4繞轉動軸60旋轉的力矩以驅使所述第二旋轉體4繞所述轉動機構6進行旋轉。

如圖4所示，所述控制器8包括時序發生器80、檢測模組82、設定模組84及控制模組86。

其中，所述時序發生器80用於提供控制器80的工作時序信號，以協調所述控制器8的控制動作。

所述檢測模組82與所述時序發生器80相連接，用於根據所述時序發生器80的工作時序信號檢測使用者藉由按鍵操作所觸發的控制指令。所述控制指令包括順時針旋轉指令及逆時針旋轉指令。

所述設定模組84用於設定所述電磁感應區20通電位置的變換速度以改變所述第二旋轉體4所受力矩的變化速度，從而控制所述第二旋轉體4的旋轉速度。

所述控制模組86與所述檢測模組82和設定模組84相連接，用於根據所述控制指令以及所設定的通電電磁感應區20的位置變換速度來改變通電電磁感應區20的位置。

如圖5所示，本發明第二實施方式所提供的旋轉控制系統10包括第一旋轉體12、第二旋轉體14、轉動機構16及控制器18。所述第一旋轉體12和所述第二旋轉體14藉由所述轉動機構16活動連接，所述控制器18與所述第一旋轉體12相連接，用於控制所述第二旋轉體14相對於第一旋轉體12的旋轉方向和旋轉速度。

所述第一旋轉體12內設置有若干個電磁感應區120。所述電磁感應區120設置在以轉動機構16的轉動中心為圓心的圓周上。所述第二旋轉體14內對應所述電磁感應區120所在的圓周設置有一永磁體(圖未示)。

所述旋轉控制系統10與本發明第一實施方式所提供的旋轉控制系統1大致相同，其差異在於：所述電磁感應區120包括若干個磁極可變的第一電磁感應區120a及兩個磁極不變的第二電磁感應區120b。所述第一電磁感應區120a以均等的角度間隔連續分佈於二分之一個所述圓周上。所述第二電磁感應區120b分別設置在所述連續分佈的第一電磁感應區120a的分佈區域的兩端。

所述第二電磁感應區120b內始終通有電流且保持與所述永磁體相同的磁極不變。所述控制器18根據檢測到的控制指令和設定的第一電磁感應區120a通電位置的變化速度來變換所述第一電磁感應區120a的通電位置以控制所述第二旋轉體14的轉動。

當所述第二旋轉體14在靠近所述第一電磁感應區120a分佈區域的兩端時，所述第二旋轉體14內的永磁體受到所述第二電磁感應區120b指向第一電磁感應區120a分佈區域內的排斥力，從而將第二旋轉體14的旋轉範圍限定在連續分佈有第一電磁感應區120a的二分之一個圓周內(即所述第二旋轉體14的旋轉範圍為一百八十度)。

如圖6所示，本發明提供的旋轉控制方法包括如下步驟：步驟S801，提供一旋轉控制系統1，其包括第一旋轉體2、第二旋轉體4、轉動機構6及控制器8。所述第一旋轉體2和所述第二旋轉體4藉由所述轉動機構6活動連接。所述控制器8與所述第一旋轉體2相連接，用於控制所述第二旋轉體4相對於第一旋轉體2的旋轉方向和旋轉速度。

所述第一旋轉體2在以轉動機構6的轉動中心為圓心的圓周上設置有若干個電磁感應區20。所述第二旋轉體4內對應所述電磁感應區20所在的圓周設置有一永磁體40。所述轉動機構6包括轉動軸60。所述控制器8包括時序發生器80、檢測模組82、設定模組84及控制模組86。

步驟S802，藉由所述設定模組84設定所述電磁感應區20通電位置的變換速度。

所述電磁感應區20的通電位置每變化一次，所述永磁體40所受到的吸引力將偏離平行於所述轉動軸60的方向，從而會產生使第二旋轉體4繞轉動軸60旋轉的力矩以驅使所述第二旋轉體4繞所述轉動軸60進行旋轉。因此，藉由設定所述電磁感應區20的通電位置的變換速度便可以控制所述第二旋轉體4的轉動速度。

步驟S803，所述時序發生器80產生一工作時序信號，並將所述工作時序信號傳輸給所述檢測模組82。所述工作時序信號可為具有特定占空比的週期性脈衝信號，用於協調所述控制器8的控制動作。

步驟S804，當所述檢測模組82接收到所述時序發生器80所產生的工作時序信號時，所述檢測模組82查詢按鍵所對應的資料埠以檢測是否有由按鍵操作所觸發的控制指令。

所述控制指令包括順時針旋轉指令及逆時針旋轉指令。所述順時針旋轉指令用於控制所述電磁感應區20的通電位置沿順時針方向變換。所述逆時針旋轉指令用於控制所述電磁感應區20的通電位置沿逆時針方向變換。

步驟S805，如果所述檢測模組82檢測到控制指令，則所述控制模組86根據控制指令和所設定的磁極變化速度依次改變所述電磁感應區20的磁極。

如果所述檢測模組82檢測到順時針旋轉指令，則所述控制模組86將所述電磁感應區20的通電位置由原來與永磁體40相對的位置開始沿順時針方向依次變換。在所述電磁感應區20的通電位置依次變換的過程中，所述永磁體40所受到的吸引力將不沿平行於所述轉動軸60的方向，從而產生使第二旋轉體4繞轉動軸60沿順時針方向旋轉的力矩以驅使所述第二旋轉體4繞所述轉動軸60沿順時針方向進行旋轉。

如果所述檢測模組82持續檢測到順時針旋轉指令，則所述控制模組86將所述電磁感應區20的通電位置變換不斷地沿順時針方向進行下去。直到所述檢測模組82檢測不到順時針旋轉指令時結束所述電磁感應區20的通電位置變換。此時，永磁體40被通電的電磁感應區20所吸引而停止在與所述通電電磁感應區20相對的位置處。

同理可知，當所述檢測模組82檢測到逆時針旋轉指令時，所述控制模組86將所述電磁感應區20的通電位置由原來與永磁體40相對的位置開始沿逆時針方向依次變換。從而產生沿逆時針旋轉的力矩以使得所述永磁體40帶動第二旋轉體4沿逆時針方向旋轉。

步驟S806，如果所述檢測模組82在一個工作時序信號到來後沒有檢測到控制指令，則控制模組86保持電磁感應區20的通電位置不變，所述檢測模組82等待下一個工作時序信號的到來。

因所述電磁感應區20的磁場分佈保持不變，所以所述永磁體40被通電的電磁感應區20所吸引，從而使得所述第二旋轉體4保持在與所述通電的電磁感應區20所對應的位置。

相對於先前技術，本發明所提供的旋轉控制系統及方法藉由在第一旋轉體內沿旋轉路徑設置電磁感應區，在第二旋轉體內對應所述電磁感應區設置永磁體，並根據需要旋轉的方向依次改變電磁感應區的通電位置以利用電磁感應區所產生的磁場吸引所述永磁體，使得所述永磁體跟隨電磁感應區的通電位置的變化而移動，實現第一旋轉體和第二旋轉體之間的相對旋轉。

最後應說明的係，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

1、10．．．旋轉控制系統

2、12．．．第一旋轉體

4、14．．．第二旋轉體

6、16．．．轉動機構

8、18．．．控制器

40．．．永磁體

20、120．．．電磁感應區

22．．．第一通孔

42．．．第二通孔

60．．．轉動軸

62．．．第一固定件

64．．．第二固定件

600．．．第一連接端

602．．．第二連接端

601．．．螺紋

604．．．定位部

80．．．時序發生器

82．．．檢測模組

84．．．設定模組

86．．．控制模組

120a．．．第一電磁感應區

120b．．．第二電磁感應區

圖1係本發明第一實施方式提供之旋轉控制系統之分解示意圖。

圖2係圖1所示之旋轉控制系統之另一角度之分解示意圖。

圖3係圖1所示之旋轉控制系統之組裝示意圖。

圖4係圖1所示之旋轉控制系統之控制器之功能模組圖。

圖5係本發明第二實施方式提供之旋轉控制系統之分解示意圖。

圖6係本發明提供之旋轉控制方法之流程圖。

1．．．旋轉控制系統

2．．．第一旋轉體

4．．．第二旋轉體

6．．．轉動機構

8．．．控制器

20．．．電磁感應區

22．．．第一通孔

60．．．轉動軸

600．．．第一連接端

601．．．螺紋

602．．．第二連接端

604．．．定位部

Claims (11)

1. 一種旋轉控制系統，其包括第一旋轉體、第二旋轉體、轉動機構，所述第一旋轉體和第二旋轉體藉由所述轉動機構活動連接，其改進在於：所述第一旋轉體在以轉動機構的轉動中心為圓心的圓周上設置有若干個電磁感應區，所述第二旋轉體內對應所述電磁感應區所在的圓周設置有一永磁體，所述永磁體受到通入電流的電磁感應區所施加的電磁力矩以帶動所述第二旋轉體旋轉，所述旋轉控制系統還包括一控制器，所述控制器藉由變換電磁感應區的通電位置以控制第二旋轉體的旋轉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉控制系統，其中，所述轉動機構包括轉動軸、第一固定件及第二固定件，所述轉動軸包括第一連接端、第二連接端及設置在所述第一連接端和第二連接端之間的定位部，所述第一旋轉體對應所述轉動軸的轉動中心設置有第一通孔，所述第二旋轉體對應所述轉動軸的轉動中心設置有第二通孔，所述轉動軸的第一連接端穿過所述第一通孔與所述第一固定件相互螺合，所述第一旋轉體被定位於第一固定件與定位部之間的轉動軸上，所述轉動軸的第二連接端穿過所述第二通孔與所述第二固定件相互螺合，所述第二旋轉體被定位於所述第二固定件與所述定位部之間的轉動軸上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉控制系統，其中，所述電磁感應區利用螺旋繞組線圈產生磁場，處於通電狀態下的電磁感應區具有與所述永磁體相異的磁極。
4. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉控制系統，其中，所述控制器包括：時序發生器，用於提供控制器的工作時序信號；檢測模組，其與所述時序發生器相連接，用於檢測使用者藉由按鍵操作所觸發的控制指令；設定模組，用於設定所述電磁感應區的通電位置變換速度；及控制模組，其與所述檢測模組和設定模組相連，用於根據所述控制指令以及所設定的電磁感應區通電位置的變換速度來改變通電電磁感應區的位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之旋轉控制系統，其中，所述控制指令包括順時針旋轉指令及逆時針旋轉指令。
6. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉控制系統，其中，所述電磁感應區包括若干個磁極可變的第一電磁感應區及兩個磁極不變的第二電磁感應區，所述第一電磁感應區連續分佈於二分之一個所述圓周上，所述第二電磁感應區分別設置在所述連續分佈的第一電磁感應區的分佈區域的兩端，所述第二電磁感應區保持與所述第二旋轉體內的永磁體相同的磁極，所述控制器變換所述第一電磁感應區的通電位置以產生作用於所述永磁體上的力矩。
7. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉控制系統，其中，所述電磁感應區之間的角度間隔等於所述旋轉控制系統所要求具有的最小旋轉精度單位。
8. 一種旋轉控制系統之旋轉控制方法，該旋轉控制系統包括活動連接的第一旋轉體和第二旋轉體，所述第一旋轉體上設置有若干個電磁感應區，所述第二旋轉體內對應所述電磁感應區設置有一永磁體，所述永磁體在通有電流的電磁感應區的磁力作用下帶動所述第二旋轉體旋轉，該旋轉控制方法包括如下步驟：產生一工作時序信號；當所述工作時序信號到來時檢測是否有由按鍵操作所觸發的控制指令；如果檢測到所述控制指令，則根據所述控制指令依次變換所述電磁感應區的通電位置以產生作用於所述永磁體上的力矩。
9. 如申請專利範圍第8項所述之旋轉控制方法，其中，如果檢測不到所述控制指令，則保持通電的電磁感應區的位置不變，並等待下一個工作時序信號的到來。
10. 如申請專利範圍第8項所述之旋轉控制方法，其中，所述電磁感應區包括若干個磁極可變的第一電磁感應區及兩個磁極不變的第二電磁感應區，所述第一電磁感應區連續分佈，所述第二電磁感應區分別設置在所述連續分佈的第一電磁感應區的分佈區域的兩端，所述第二電磁感應區保持與所述第二旋轉體內的永磁體相同的磁極，通過變換所述第一電磁感應區的通電位置以產生作用於所述永磁體上的力矩。
11. 如申請專利範圍第8項所述之旋轉控制方法，其中，所述旋轉控制方法進一步包括如下步驟：在產生一工作時序信號之前設定電磁感應區通電位置的變化速度，並在檢測到所述控制指令時根據控制指令和所設定的電磁感應區通電位置的變化速度依次變換所述電磁感應區的通電位置。