光電反饋擺動控制裝置的製作方法
2023-08-09 21:18:51
專利名稱：光電反饋擺動控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制裝置，尤其涉及一種擺動控制裝置。
背景技術：
擺動裝置在生活中應用廣泛，象日常生活中的鞦韆、搖籃、搖椅等都使用擺動裝置，這些擺動裝置從以前的手動擺動發展到現在電力驅動、磁力驅動、彈簧驅動等多種方式。目前這些擺動要麼施加一個固定的驅動力進行驅動，象採取一般的電機驅動，要麼採用回復裝置根據上次擺動的高度回復一個力，象磁力驅動、彈簧驅動等方式。由於擺動機構不同於一般的動力機構，擺動機構擺動起來後，還會有根據擺動高度勢能轉換而來的作用力，這這些擺動裝置均沒有設置精確的檢測裝置，每次通過施加一固定力或者回復上次擺動高度的力，由於摩擦等的消耗，並不能保持其擺動幅度，更不說能控制擺動裝置的擺動幅度和速度。
發明內容
本發明解決的技術問題是克服現有技術中不能精確控制擺動機構擺動幅度和速度的問題。
本發明解決技術問題的技術方案是:構建一種光電反饋擺動控制裝置，包括擺動機構，控制所述擺動機構擺動的動力控制模塊，還包括檢測所述說擺動機構擺動狀態的光電檢測模塊以及根據所述光電檢測模塊反饋的所述擺動機構的擺動信息控制擺動幅度和速度的處理器模塊，所述處理器模塊指令所述動力控制模塊以確定的幅度和速度驅動擺動機構擺動。
本發明解決技術問題的進一步技術方案是所述光電檢測模塊包括光電傳感單元，連接擺動機構並隨著擺動機構擺動而轉動的齒形遮光片，所述光電傳感單元和齒形遮光片配合使用，所述光電傳感單元與處理器模塊相連，處理器模塊通過齒形遮光片轉動時光電傳感單元中轉換的脈衝信號確定連接齒形遮光片的物體擺動的方向、速度和幅度。
本發明解決技術問題的進一步技術方案是所述光電傳感單元包括設置於齒形遮光片一側的發光二極體以及配合所述發光二極體使用的設置於所述發光二極體另一側的光接收管組件。
本發明解決技術問題的進一步技術方案是所述處理器模塊根據光電檢測模塊反饋的擺動角度和速度指令動力控制模塊對所述擺動機構施加一定增量的力Af，使擺動機構保持一定幅度和速度擺動，所述Af為根據擺臂擺動的幅度和速度與預設的幅度和速度來確定。
本發明解決技術問題的進一步技術方案是所述動力控制模塊為馬達機構。
本發明解決技術問題的進一步技術方案是所述動力控制模塊還包括與所述擺動機構連接的連杆。
本發明解決技術問題的進一步技術方案是所述連杆與齒形遮光片為軸連接。
本發明解決技術問題的進一步技術方案是所述連杆與齒形遮光片為齒合連接。
本發明技術方案產生的技術效果是通過光電檢測模塊和處理器模塊能夠精確測出擺動裝置擺動的幅度、速度和方向，由處理器模塊指令動力控制裝置施加力的大小和方向以確定擺動裝置的擺動幅度和速度。
圖1為本發明的工作原理圖。
圖2為本發明的結構連接示意圖。圖3為本發明的光傳感單元的結構4為本發明的光電脈衝信號圖。圖5為本發明的動力控制示意圖
具體實施例方式
下面結合具體實施例，對本發明技術方案進一步說明。如圖1所示，本發明技術方案構建一種光電反饋擺動控制裝置，包括擺動機構1,控制擺動機構1擺動的動力控制模塊2，還包括檢測所述擺動機構1擺動狀態的光電檢測模塊3以及根據所述光電檢測模塊3反饋的所述擺動機構1的擺動信息控制所述擺動機構1擺動幅度和速度的處理器模塊4，所述處理器模塊4指令所述動力控制模塊2以確定的幅度和速度驅動擺動機構1擺動。
如圖2所示，本發明的優選實施方式中，所述光電檢測模塊3包括光電傳感單元32，連接擺動機構1並隨著所述擺動機構1擺動而轉動的齒形遮光片，所述光電傳感單元32配合齒形遮光片31使用，所述光電傳感單元32與處理器模塊4相連，處理器模塊4通過齒形遮光片31轉動時光電傳感單元32中轉換的脈衝信號確定連接齒形遮光片31的物體擺動的方向、速度和幅度。
如圖3所示，光電傳感單元32包括一個光電二極體321和一個帶有兩個光接收管的接收組件33組成，其中發光二極體321位於齒形遮光片31的一側，光接收組件33在齒形遮光片的另一側。當所述齒形遮光片31遮住光電二極體321發射的光線時，光接收組件33檢測到切斷信號；所述齒形遮光片31沒有遮住光電二極體321發射的光線時，光接收組件33檢測到導通信號。根據這種光線通斷形成的一路脈衝信號個數可以根據預設的一個通斷的距離得出擺動機構1移動的距離。同時可以通過計算單位時間內的內脈衝數獲得的擺動機構1移動的距離得到物體搖擺的速度。
對於擺動機構l的擺動方向的檢測，其工作過程如下如圖4所示，在所述齒形遮光片31在擺動機構1的擺動帶動下轉動時，由於所述光接收組件33採用兩個光接收管331和332，因此在所述齒形遮光片31轉動時，兩個光接收管331和332會檢測到兩個周期性脈衝信號。兩個信號波形完全一樣，只是相位有差別。通過相位不同，來判斷擺動物體的方向。假設
這兩路脈衝信號分別用XI與X2表示，這裡將擺動機構1擺動的兩個方向分別定義正反向，即XI為擺動機構1正向擺動的脈衝信號，X2為擺動機構1反向擺動的脈衝信號。當物體正向移動時，XI的相位超前於X2;當物體反向移動時，XI的相位落後於X2的相位。在一個運行周期中，第一段測得X1、 X2都為低電平0，如圖3所示的a，.第二段測得Xl為高電平1、 X2為低電平0，如圖3所示的b，第三段測得XI、 X2電平1如圖3所示的c，第四段檢測到X1為低電平1、 X2為高電平0如圖3所示的d，圖3所示的a、 b、 c、 d正好構成一個完整的脈衝周期，計數器加l，接著進入下一個循環。由此可見，要完成一個脈衝的計數，需要檢測到如圖3中a、 b、 c、 d所示的四種不同的狀態X1=X2=0; Xl=l， X2=0; X1=X2=1;X1=0, X2=l。檢測到這種狀態代表所述擺動機構1向一個方向的擺動，反之若向另一個方向擺動，則就圖3中a、 b、 c、 d所示的四種狀態應反向，即X1=X2=0; X1=0, X2=l; X1=X2=1; Xl=l， X2=0。由此，根據檢測到一個周期所示電平的不同，可以檢測出所述擺動機構1的擺動方向。
如圖5所示，對於所述擺動機構1的擺動幅度和速度的控制，可以建立如下數學模型所述擺動機構1預設一個擺動幅度和速度，假設所述最大擺動幅度與豎直方向的夾角為a、擺動速度為v，若在某一次通過上述光電檢測裝置3測得其擺動的最大夾角為al、擺動速度為vl，處理器模塊4經過判斷與al與預設擺動角度a不同、擺動速度vl與預設擺動速度v不同，則處理器模塊4指令動力控制模塊2對所述擺動機構1施加一定的力f，即:fn+1=fn+Af，所述f^為第n+l次要施加的力，所述fn為上次施加的力，所述Af為第n+l次施加的增量力。所述Af的大小為擺動角度al和預設擺動角度a以及擺動速度vl和預設擺動速度v的函數，即A:^f(a， al，v， vl)。若al大於a、 vl大於v，則所述Af為負值，動力控制模塊2會施加一個反向的力，讓所述擺動機構1的擺動幅度減小至預設的擺動幅度；若al小於a、 vl小於v，則所述Af為正值，動力控制模塊2會施加一個正向的力，讓所述擺動機構1的擺動幅度增加至預設的擺動幅度和擺動速度。
本發明實施例中，所述動力控制模塊2優選為電動馬達2，根據光電檢測模塊3檢測到的擺動機構1擺動的幅度、速度和方向，由處理器模塊4根據檢測到的擺動信息控制電動馬達2的轉動力和轉動方向，從而帶動擺動機構擺動，使其達到預設的擺動幅度。
本發明實施例中，所述動力控制模塊2還包括連接擺動機構1的連杆21，所述動力控制模塊2通過所述連杆21向擺動機構1施加力。所述連杆與擺動機構1的連接方式為軸連接，通過連接軸控制擺動機構1的擺動。所述連杆與擺動機構1的連接方式還可以為齒合連接，通過齒合轉動控制擺動機構1的擺動。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1. 一種光電反饋擺動控制裝置，包括擺動機構，控制所述擺動機構擺動的動力控制模塊，其特徵在於，還包括檢測所述擺動機構擺動狀態的光電檢測模塊以及根據所述光電檢測模塊反饋的所述擺動機構的擺動信息控制擺動幅度和速度的處理器模塊，所述處理器模塊指令所述動力控制模塊以確定的幅度和速度驅動擺動機構擺動。
2、 根據權利要求1所述的光電反饋擺動控制裝置，其特徵在於，所述光電 檢測模塊包括光電傳感單元，連接擺動機構並隨著擺動機構擺動而轉動的 齒形遮光片，所述光電傳感單元和齒形遮光片配合使用，所述光電傳感單 元與處理器模塊相連，處理器模塊通過齒形遮光片轉動時光電傳感單元中 轉換的脈衝信號確定連接齒形遮光片的物體擺動的方向、速度和幅度。
3、 根據權利要求2所述的光電反饋擺動控制裝置，其特徵在於，所述光電 傳感單元包括設置於齒形遮光片一側的發光二極體以及配合所述發光二極 管使用的設置於所述發光二極體另一側的光接收管。
4、 根據權利要求l、 2或3所述的光電反饋擺動控制裝置，其特徵在於， 所述處理器模塊根據光電檢測模塊反饋的擺動角度和速度指令動力控制模 塊對所述擺動機構施加一定增量的力Af，使擺動機構保持一定幅度和速 度擺動，所述Af為根據擺臂擺動的幅度和速度與預設的幅度和速度來確 定。
5、 根據權利要求1所述的光電反饋擺動控制裝置，其特徵在於，所述動力 驅動模塊為馬達機構。
6、 根據權利要求1所述的光電反饋擺動控制裝置，其特徵在於，所述動力控制模塊還包括與所述齒形遮光片連接的連杆。
7、 根據權利要求6所述的光電反饋擺動控制裝置，其特徵在於，所述連杆 與齒形遮光片為軸連接。
8、 根據權利要求6所述的光電反饋擺動控制裝置，其特徵在於，所述連杆 與齒形遮光片為齒合連接。
全文摘要
本發明涉及一種擺動控制裝置，通過構建一種基於光電反饋的擺動控制裝置，包括擺動機構，控制所述擺動機構擺動的動力控制模塊，還包括檢測所述擺動機構擺動狀態的光電檢測模塊以及根據所述光電檢測模塊反饋的所述擺動機構的擺動信息控制擺動幅度和速度的處理器模塊，所述處理器模塊指令所述動力控制模塊以確定的幅度和速度驅動擺動機構擺動。本發明能精確控制擺動裝置的擺動幅度和速度。
文檔編號G05D13/62GK101477379SQ20091010513
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月19日 優先權日2009年1月19日
發明者湄 佟 申請人:深圳市康瑞興科技有限公司