專利名稱：一種自動翻蓋機構及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動翻蓋機構，尤其涉及利用蓋體自身重力作用閉合的自動翻蓋機構，可應用在門、蓋板等構件繞轉動軸的開啟、關閉及翻轉。
背景技術：
人們在使用設有蓋體的裝置時，如打開箱體、掀開洗衣機蓋或掀開馬桶蓋等，多采用手動方式，但出于人性化的角度考慮，出現了越來越多的自動化形式。最典型的如馬桶蓋的翻蓋方式。坐式馬桶為了能保護清潔衛(wèi)生，防止馬桶臭味逸出，通常設置有與馬桶本體樞接的可掀起及蓋下的馬桶蓋。常見的馬桶蓋及馬桶座為手動方式，即需要使用者手動開閉，具有一定的不便性，尤其是對于公共衛(wèi)生間。因此，開發(fā)自動翻蓋形式的馬桶蓋是必要的?，F有的電子馬桶蓋自動翻蓋裝置一般為電機帶動齒輪減速，通過變速變扭的作用，帶動蓋板打開和閉合，在齒輪箱的輸出軸還帶有電位器，通過電位器的作用，可以控制蓋板的開閉角度。發(fā)明名稱為“馬桶蓋及馬桶蓋之自動開閉裝置”，授權公告號為CN201631100，公告日為2010年11月17日的中國發(fā)明專利公開了一種馬桶蓋及馬桶座的自動開閉裝置，是通過馬達驅動轉動器的旋轉桿使馬桶座與馬桶蓋自動開閉的，緩降單元是在馬桶蓋或馬桶座向下樞轉時形成阻尼效果，用以減緩轉速防止撞擊馬桶頂面。在實際應用中，人們往往希望在打開或合上蓋體時，能勻速到位，起落過程平穩(wěn)， 且整個打開蓋體或合上蓋體的過程應該具有防止卡手的考慮，以避免自動翻蓋所可能引至的安全隱患。另外，對于自動翻蓋系統而言，系統的耐用性和節(jié)能也是需要考慮的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種改良的自動翻蓋機構，能使蓋板勻速打開、閉合，并且設有防夾手功能。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術方案一種勻速自動翻蓋機構，包括直流電機及蓋體傳動機構，還包括所述直流電機的調速系統，所述直流電機調速系統包括一電機控制器、及一電機驅動器，所述電機控制器向所述電機驅動器輸出PWM脈寬控制信號、并依據所述電機驅動器的速度反饋信號對PWM脈寬值進行增減；所述電機驅動器接收所述PWM脈寬控制信號及根據所述PWM脈寬控制信號對直流電機實施驅動、并對所述直流電機轉速進行監(jiān)測及發(fā)送速度反饋信號至所述電機控制器；所述蓋體傳動機構包括一安裝于蓋體第一側的轉動鉸鏈，及一安裝于與所述蓋體第一側相對的蓋體第二側的動力傳遞機構，所述動力傳遞機構具有一連動于直流電機輸出軸并與所述蓋體固定連接的構件，所述轉動鉸鏈與所述構件具有處于同一軸線上的轉動
軸O
其中，所述構件具有一連接部，所述連接部具有一與所述直流電機輸出軸軸接的內孔及與所述蓋體固定連接的外凸部，所述蓋體具有與所述構件外凸部嵌接固定的凹槽。其中，所述轉動鉸鏈包括一支架，支架具有一伸向所述第一側的軸部，蓋體左側設有凹部，用于套接該軸部，所述軸部與所述凹部為動配合。其中，所述電機控制器包括有一 re頻率檢測電路，當檢測到的re頻率低于設定值時，所述電機控制器控制電機向相反方向轉。通過檢測re信號的頻率，得知電機的轉速，若在上升或下降中途暫時受阻而停止運動時，電機的轉速很低，控制器檢測到re頻率低于設定值，即控制電機向相反方向旋轉，避免在上升或下降過程中由于外物卡死，而上升或下降停止的問題。當處于靜止狀態(tài)的蓋體被外力扳動時，檢測到的re頻率高于設定值時，所述電機控制器控制電機啟動。即蓋板在停止的位置時，若人手扳動蓋板，控制器檢測到re脈沖計數超過設定值，則按扳動的方向控制電機運動。所述直流電機由直流無刷電機與減速箱構成。所述轉動軸接近于蓋體的其中一邊緣，當蓋體處于直立狀態(tài)時，所述其中一邊緣指蓋體的下端。所述電機驅動器包括一儲電電容，在市政斷電時通過該電容向控制電路供電。一種自動翻蓋機構的控制方法，其特征在于包括以下步驟由電機控制器向電機驅動器輸出PWM脈寬控制信號；電機驅動器驅動直流電機轉動；直流電機輸出軸傳動轉矩至蓋體的翻轉機構，蓋體繞鉸鏈轉動；電機驅動器監(jiān)測直流電機轉速變化，并發(fā)送速度反饋信號至所述電機控制器；電機控制器依據所述電機驅動器的速度反饋信號對PWM脈寬值進行增減，使電機按設定的上升速度勻速轉動。所述蓋體在上升及下降過程對re脈沖計數，當數值達到計數值時，所述直流電機停機。本發(fā)明通過以上結構，利用電機驅動器輸出的re信號，通過記錄re信號的脈沖個數得知電機轉過的角度，輕松實現蓋板上升或下降到位時的電機停機功能，確保蓋板在上升或下降過程中完全到位。應用本自動翻蓋機構的蓋體能勻速、平穩(wěn)的打開或閉合，符合一般消費者的使用要求。即使是重量較大的馬桶蓋、洗衣機面蓋或者其它箱蓋等也同樣適用。通過控制器檢測re頻率，可以簡單實現蓋板在上升或下降過程中的防夾手功能，通過控制器記錄re脈沖個數，可以簡單實現蓋板的到位停止功能，通過控制器的轉速控制算法，控制PWM的脈寬值，可以實現電機勻速轉動，讓蓋板自然勻速、平穩(wěn)的打開或閉合，省去傳統的機械緩降結構，使裝配結構更簡單，安全可靠。蓋板停止時通過監(jiān)測re計數是否有變化，實現手動切變成電動?，F以自動翻蓋機構應用于馬桶蓋為例進行具體說明。


圖1是馬桶蓋掀開狀態(tài)下，本發(fā)明的立面結構示意圖。圖2是馬桶蓋處于不同位置狀態(tài)下的示意圖。
圖3是馬桶蓋處于打開狀態(tài)的立體示意圖。圖4是本發(fā)明的電路原理圖。圖5是本發(fā)明的其中一種實施方式的電路控制框圖。圖6是本發(fā)明的另一實施方式的電路控制框圖。圖7是本發(fā)明的又一實施方式的電路控制框圖。其中，1.蓋2.電機固定架3.減速電機4.電機輸出軸5.端蓋安裝套6.支架 7.底座。
具體實施例方式如圖1 圖3所示，本發(fā)明的自動翻蓋機構安裝于馬桶蓋1。該勻速自動翻蓋機構，包括直流無刷減速電機3及蓋體傳動機構，該直流無刷減速電機3及蓋體傳動機構均安裝于底座7上。蓋體傳動機構包括一安裝于蓋體左側的轉動鉸鏈，及一安裝于與蓋體右側的動力傳遞機構。其中，位于左側的轉動鉸鏈包括一支架6，支架6具有一向蓋體左側伸出的軸部， 蓋體左側設有凹部，用于套接該軸部，蓋體凹部與軸部呈動配合關系，通過該裝配結構，使蓋體可繞支架6的軸部在豎直平面轉動。動力傳遞機構主要包括一安裝套5，該安裝套5具有一連接部，連接部設有內孔用于套接直流電機輸出軸4，連接部的外部嵌接于蓋體右側的凹槽中，通過該裝配結構，電機輸出軸4轉動、通過安裝套5的連動，驅使蓋板在豎直平面轉動(正、反向轉動)，且其轉動的軸線與左側轉動鉸鏈支架6的軸部的軸線為同一軸線。該自動翻蓋機構設置有直流電機調速系統，該直流電機調速系統包括一電機控制器U1、及一電機驅動器Ml。如圖4的電路控制原理圖所示，所述電機控制器Ul向所述電機驅動器Ml輸出PWM脈寬控制信號、并依據所述電機驅動器的速度反饋信號對PWM脈寬值進行增減；所述電機驅動器接收所述PWM脈寬控制信號及根據所述PWM脈寬控制信號對直流無刷電機實施驅動、并對所述直流電機轉速進行監(jiān)測及發(fā)送速度反饋信號至所述電機控制器U1。其電路控制的流程如圖5所示。具體來說，在上位主控制器發(fā)出上升指令，電機控制器Ul向所述電機驅動器Ml輸出PWM脈寬控制信號，由電機驅動器Ml驅動直流無刷電機齒輪減速箱正轉，蓋板做上升運動；在上升運動過程中，蓋板隨開啟角度的逐漸增加，蓋板自重對旋轉軸線的扭矩也不斷變化，扭矩變化將使電機轉速改變，電機控制器Ul實時進行轉速控制算法，將檢測到的實時電機轉速換算成PWM脈寬控制信號，通過增減PWM脈寬值，調整電機輸出力，閉環(huán)控制電機轉速，使電機按設定的上升速度勻速上升。同時在上升過程對re脈沖計數，當數值達到N 個后表示蓋板已經到位，停止對電機齒輪減速箱供電，蓋板停止運動。其中，上位主控制器是指整個應用系統的主控制器，例如對于本例來說，是指電子馬桶的主控制電路。在上位主控制器發(fā)出下降指令后，電機控制器Ul接收該下降指令并向電機驅動器Ml輸出PWM脈寬控制信號，由電機驅動器Ml驅動直流無刷電機齒輪減速箱反轉，蓋板做下降運動；在下降運動過程中，蓋板隨開啟角度的逐漸減少，蓋板自重對旋轉軸線的扭矩也不斷變化，扭矩變化將使電機轉速改變，電機控制器Ul實時進行轉速控制算法，將檢測到的實時電機轉速換算成PWM脈寬控制信號，通過增減PWM脈寬值，調整電機輸出力，閉環(huán)控制電機轉速，使電機按設定的下降速度勻速下降；同時在下降過程對re脈沖計數，當數值達到N個后表示蓋板已經到位，停止對電機齒輪減速箱供電，蓋板停止運動。如果蓋板在上升過程中受阻，蓋板受到阻力作用停止運動，電機轉速很小，控制器檢測到re頻率f小于一定數值，則令電機反轉，蓋板做下降運動，直至下降到平放位置。如果蓋板在下降過程中受阻，蓋板受到阻力作用停止運動，電機轉速很小，控制器檢測到re 頻率小于一定數值，則令電機正轉，蓋板做上升運動，直至上升到豎起位置。蓋板在平放位置時，若人手向上扳動蓋板，控制器檢測TO脈沖個數大于m時，馬上進入上升狀態(tài)，執(zhí)行上升操作。蓋板在豎起位置時，若人手向下扳動蓋板，控制器檢測re脈沖個數大于m時，馬上進入下降狀態(tài)，執(zhí)行下降操作，直至下降到平放位置。其中，脈沖數N的計算方法如下設電機轉子轉1周產生6個re脈沖信號，減速箱減速比為211，蓋板平放到豎起的角度為110°。則1個脈沖代表蓋板轉過的角度=360° +6 + 211 = 0. 28°N =110° +0.28° = 392FG頻率f與電機轉子轉速η的關系如下設電機轉子轉1周產生6個re脈沖信號則η= IOf對于如圖5所示的實施方式，電機驅動器Ml與直流無刷電機整合為一體，即該直流無刷電機自帶電機驅動器Ml。對于如圖6所示的實施方式，上位主控制器、電機控制器Ul和電機驅動器Ml整合成一體。對于如圖7所示的實施方式，上位主控制器與電機控制器Ul整合為一控制電路板，而電機驅動器Ml與直流無刷電機整合為一體。
權利要求
1.一種勻速自動翻蓋機構，包括直流電機及蓋體傳動機構，其特征在于還包括所述直流電機的調速系統，所述直流電機調速系統包括一電機控制器、及一電機驅動器，所述電機控制器向所述電機驅動器輸出PWM脈寬控制信號、并依據所述電機驅動器的速度反饋信號對PWM脈寬值進行增減；所述電機驅動器接收所述PWM脈寬控制信號及根據所述PWM脈寬控制信號對直流電機實施控制、并對所述直流電機轉速進行監(jiān)測及發(fā)送速度反饋信號至所述電機控制器；所述蓋體傳動機構包括一安裝于蓋體第一側的轉動鉸鏈，及一安裝于與所述蓋體第一側相對的蓋體第二側的動力傳遞機構，所述動力傳遞機構具有一連動于直流電機輸出軸并與所述蓋體固定連接的構件，所述轉動鉸鏈與所述構件具有處于同一軸線上的轉動軸。
2.根據權利要求1所述的自動翻蓋機構，其特征在于所述構件具有一連接部，所述連接部具有一與所述直流電機輸出軸軸接的內孔及與所述蓋體固定連接的外凸部，所述蓋體具有與所述構件外凸部嵌接固定的凹槽。
3.根據權利要求1所述的自動翻蓋機構，其特征在于所述轉動鉸鏈包括一支架，支架具有一伸向所述第一側的軸部，所述蓋體第一側設有凹部，用于套接該軸部，所述軸部與所述凹部為動配合。
4.根據權利要求ι所述的自動翻蓋機構，其特征在于所述電機控制器包括有一re頻率檢測電路，當檢測到的re頻率低于設定值時，所述電機控制器控制電機向相反方向轉。
5.根據權利要求4所述的自動翻蓋機構，其特征在于當處于靜止狀態(tài)的蓋體被外力扳動時，檢測到的re頻率高于設定值時，所述電機控制器控制電機執(zhí)行啟動指令。
6.根據權利要求4所述的自動翻蓋機構，其特征在于所述直流電機由直流無刷電機與減速箱構成。
7.根據權利要求1所述的自動翻蓋機構，其特征在于所述轉動軸接近于蓋體的其中一邊緣，當蓋體處于直立狀態(tài)時，所述其中一邊緣為蓋體的下端。
8.根據權利要求1所述的自動翻蓋機構，其特征在于所述電機驅動器包括一儲電電容，在市政斷電時通過該電容向控制電路供電。
9.一種應用權利要求1 8任一所述的自動翻蓋機構的電子馬桶。
10.一種自動翻蓋機構的控制方法，其特征在于包括以下步驟由電機控制器向電機驅動器輸出PWM脈寬控制信號；電機驅動器驅動直流電機轉動；直流電機輸出軸傳動轉矩至蓋體的翻轉機構，蓋體繞鉸鏈轉動；電機驅動器監(jiān)測直流電機轉速變化，并發(fā)送速度反饋信號至所述電機控制器；電機控制器依據所述電機驅動器的速度反饋信號對PWM脈寬值進行增減，使電機按設定的上升速度勻速轉動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種勻速自動翻蓋機構，包括直流電機及蓋體傳動機構，還包括所述直流電機的調速系統，所述直流電機調速系統包括一電機控制器、及一電機驅動器；所述蓋體傳動機構包括一安裝于蓋體第一側的轉動鉸鏈，及一安裝于與所述蓋體第一側相對的蓋體第二側的動力傳遞機構，所述動力傳遞機構具有一連動于直流電機輸出軸并與所述蓋體固定連接的構件，所述轉動鉸鏈與所述構件具有處于同一軸線上的轉動軸。應用本自動翻蓋機構的蓋體能勻速、平穩(wěn)的打開或閉合，符合一般消費者的使用要求。
文檔編號A47K13/24GK102379654SQ20111030960
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2011年10月13日
發(fā)明者何競波, 葉駿洪, 林衛(wèi)文 申請人:江門市地爾漢宇電器股份有限公司