一种电动削笔机的控制方法 |
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| 申请号 | CN202311748496.6 | 申请日 | 2023-12-19 | 公开(公告)号 | CN117937995A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 得力集团有限公司; | 发明人 | 王志浩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种电动削笔机的控制方法，包括以下步骤：S1、电动削笔机进笔口插入铅笔触发启动 开关 ，开启电动削笔机；S2、启动无刷 电机 ，进笔机构开始运行；S3、控制单元进行进笔负载计算；若进笔机构负载未超过所述的无刷电机的启 动能 力 ，则进入步骤S4；若进笔机构负载超过所述的无刷电机的启动能力，则进笔机构反向运转进行退笔；S4、削笔机构进行削笔。该控制方法中采用低压、无感的直流无刷电机，大幅提效节能，降低了对锂 电池 组 的 电能 消耗，提高了续航时间，同时也有效地降低无刷电机失步与启动失败的 风 险，大大提高用户对产品的使用体验感。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电动削笔机的控制方法，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种电动削笔机的控制方法技术领域[0001] 本发明涉及削笔机技术领域，更确切地说涉及一种电动削笔机的控制方法。 背景技术[0002] 电动削笔机是一种用电动机驱动的削笔工具，主要用于削尖铅笔。电动削笔机通过电动机驱动刀片，实现快速、均匀、精确的削尖功能，提高了削笔的效率和便利性，因此广受人们的青睐。目前的电动削笔机一般为有刷电机，而通常采用单节锂电池供电。此种电动削笔机工作时噪音大，启动电流和平均工作电流都较大，对锂电池要求较高，使得成本偏高，同时产品续航时间也较短。 [0003] 相比有刷电机，采用低压、无感的直流无刷电机，在能效方面更加有优势。直流无刷电机在重载时的工作效率可以从30%提高至70%以上，大幅提效节能；启动时从低速升至高速，大幅降低了电机启动电流，降低了主控板电子元件的受损风险，同时也降低了对锂电池组的电能消耗，提高了续航时间。但是无刷电机在启动时负载过高容易出现无刷电机失步与启动失败的风险，降低用户对产品的使用体验感。 发明内容[0004] 本发明要解决的技术问题是，提供一种电动削笔机的控制方法，该控制方法中采用低压、无感的直流无刷电机，大幅提效节能，降低了对锂电池组的电能消耗，提高了续航时间，同时也有效地降低无刷电机失步与启动失败的风险，大大提高用户对产品的使用体验感。 [0005] 本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的一种电动削笔机的控制方法，包括以下步骤：S1、电动削笔机进笔口插入铅笔触发启动开关，开启电动削笔机；S2、启动无刷电机，进笔机构开始运行；S3、控制单元进行进笔负载计算；若进笔机构负载未超过所述的无刷电机的启动能力，则进入步骤S4；若进笔机构负载超过所述的无刷电机的启动能力，则进笔机构反向运转进行退笔；S4、削笔机构进行削笔。 [0006] 采用以上结构后，本发明的电动削笔机的控制方法，与现有技术相比，具有以下优点：由于本发明的电动削笔机的控制方法中，电动削笔机使用的是无刷电机，用低压、无感的直流无刷电机替代传统产品的有刷电机，电机重载时的工作效率70%以上，比有刷电机30%的效率提高了一倍以上，大幅提效节能；启动时从低速升至高速，大幅降低了电机启动电流，降低了主控板电子元件的受损风险，同时也降低了对锂电池组的电能消耗，提高了续航时间。同时，无刷电机在低速启动阶段，控制单元会进行进笔负载计算，当负载超过无刷电机启动能力时，控制单元会控制进笔机构进行退笔动作，可有效降低无刷电机失步与启动失败的风险，大大提高用户对产品的使用体验感。 [0007] 作为改进，在步骤S3中，若进笔机构负载超过所述的无刷电机的启动时的最大负载，则进笔机构n次反向运转进行退笔，退笔失败后进行故障报警，提醒用户手动拔出铅笔。 [0008] 作为改进，进笔机构三次反向运转进行退笔，退笔失败后进行故障报警。采用此种结构后，设计较合理。 [0009] 作为改进，在步骤S3中，反向运行进行退笔的操作，具体包括如下步骤：S301、采用固定PWM频率驱动信号，使电机启动，在设定时间内，采集UVW三相中的反电势电压并计算频率，如频率与驱动信号的频率相同，则进入步骤S4； S302、如抓取反电势信号频率与驱动信号频率不符，则进行第一次反向处理：①停止运行；②采用固定频率驱动信号进行反向启动电机，采集UVW三相反电势电压并计算频率；③如采集反电势频率与驱动信号频率相同，则判断为一级重载；④停止运行；⑤采用固定频率驱动信号进行正向启动电机，与首次启动不同的是，驱动信号占空比增加10% 30%，~ 使驱动电流增； S303、第一次反向处理后如电机正向启动成功，则进入步骤S4；如电机启动失败，则进入第二次反向处理，与第一次不同的是判断为二级负载，再次正向启动的驱动信号占空比增加30% 50%； ~ S304、第二次反向处理后如电机正向启动成功，则进入步骤S4；如电机启动失败，则进入第三次反向处理，与第二次不同的是判断为三级负载，再次正向启动的驱动信号占空比增加50% 70%； ~ S305、第三次反向处理后如电机仍无法启动，则进行反向运行进行退笔，并提醒用户负载过大无法执行削笔指令； S306、在第一次反向处理时，如反向启动采集的反电势频率去驱动信号频率不符，则直接进行报警处理，提醒用户手动退笔。 [0010] 采用此种结构后，削笔机使用更加安全，能有效地保护电机，进一步降低无刷电机失步与启动失败的风险。 [0011] 作为改进，在步骤S3中，进笔负载计算具体方法如下：电子转子位置识别并对齐后，进行正反向分别启动，判断采集的相电流与电机转子转动相位，从而来判断负载的大小。采用此种结构后，进笔负载计算较合理且准确。 [0013] 作为改进，完成步骤S1后进入步骤S101、对电池和无刷电机进行故障检测；若检测无故障，则进入步骤S2；若检测有故障，则进行故障报警。采用此种结构后，控制单元在接收到启动开关信号后会开启工作前自检的步骤，如存在电量低、电机堵转等故障状态时会进行故障报警。 [0015] 图1为本发明的电动削笔机的结构示意框图。 [0016] 图2为本发明的电动削笔机的结构示意图。 [0017] 图3为本发明的电动削笔机的控制方法的流程图。 [0019] 为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。 [0020] 在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。 [0021] 还应理解的是，用语“包含”“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。 [0022] 如图1和图2所示，电动削笔机包括电机、进笔机构、削笔机构、锂电池组3及控制单元（即主控板1）。本发明的电动削笔机使用的电机是无刷电机2。所述的进笔机构包括滚轮9，所述的削笔机构包括刀组7。无刷电机2通过减速齿轮8组件与削笔机的刀组7进行传动连接；削笔机的刀组7通过传动齿轮6组件与进笔机构的滚轮9相连接。削笔机的进笔口安装有启动开关4，所述的启动开关4与控制单元相连接。所述的电动削笔机内且位于所述的削笔机构的附近设有停止开关5，所述的停止开关5与控制单元相连接。所述的锂电池组3为所述的控制单元供电。所述的电动削笔机上还安装有指示灯10，所述的指示灯10用于故障报警，该指示灯10与所述的控制单元相连接。 [0023] 如图图3所示，本发明公开了一种电动削笔机的控制方法，包括以下步骤：S1、电动削笔机进笔口插入铅笔触发启动开关4，开启电动削笔机。本具体实施例中，启动开关4采用轻触机械开关，同类方案还有光电、电磁等非接触式开关方式均可使用。 [0024] S100、系统进行初始化。 [0025] S101、控制单元对电池和无刷电机2进行故障检测；若检测无故障，则进入步骤S2；若检测有故障，则进行故障报警。如存在电量低、电机堵转等故障状态时就会进行故障报警，本具体实施例中，故障报警时会点亮指示灯10，提醒用户检查产品。也可以采用显示屏、蜂鸣器等其他方式进行报警。 [0026] S2、启动无刷电机2，进笔机构开始运行。控制单元控制无刷电机2预启动，对齐并确定无刷电机2转子的位置；然后运行低速启动算法，使无刷电机2低速启动，带动进笔机构的滚轮9开始转动。 [0027] S3、控制单元进行进笔负载计算；若进笔机构负载未超过所述的无刷电机2的启动能力，则进入步骤S4；若进笔机构负载超过所述的无刷电机2的启动能力，则进笔机构反向运转进行退笔。若进笔机构负载超过所述的无刷电机2的启动能力，则进笔机构三次反向运转进行退笔，退笔失败后进行故障报警，即指示灯10闪烁，提醒用户手动拔出铅笔。 [0028] 进笔负载计算具体方法如下：电子转子位置识别并对齐后，进行正反向分别启动，判断采集的相电流与电机转子转动相位，从而来判断负载的大小。 [0029] 本步骤中，三次反向运行进行退笔的操作，具体包括如下步骤：S301、采用固定PWM频率驱动信号，使电机启动，在50ms之内，采集UVW三相中的反电势电压并计算频率，如频率与驱动信号的频率相同，则进入步骤S4。 [0030] S302、如抓取反电势信号频率与驱动信号频率不符，则进行第一次反向处理：①停止运行；②采用固定频率驱动信号进行反向启动电机，采集UVW三相反电势电压并计算频率；③如采集反电势频率与驱动信号频率相同，则判断为一级重载。④停止运行；⑤采用固定频率驱动信号进行正向启动电机，与首次启动不同的时，驱动信号占空比增加10% 30%，~使驱动电流增加。 [0031] S303、第一次反向处理后如电机正向启动成功，则进入步骤S4，按目标转速正常运行。如电机启动失败，则进入第二次反向处理，与第一次不同的是判断为二级负载，再次正向启动的驱动信号占空比增加30% 50%（总占空比不超过100%）。~ [0032] S304、第二次反向处理后如电机正向启动成功，则进入步骤S4，按目标转速正常运行。如电机启动失败，则进入第三次反向处理，与第二次不同的是判断为三级负载，再次正向启动的驱动信号占空比增加50% 70%（总占空比不超过100%）。~ [0033] S305、第三次反向处理后如电机仍无法启动，则进行反向运行进行退笔，并提醒用户负载过大无法执行削笔指令。 [0034] S306、在第一次反向处理时，如反向启动采集的反电势频率去驱动信号频率不符，则直接进行报警处理，提醒用户手动退笔。 [0035] S4、无感算法结合负载算法预判无刷电机2的转子位置，无刷电机2进入高速转动，顺利启动电机，电机带动削笔机构的刀组7进行转动，开始削笔；电机进入转速闭环运行。 [0036] S5、PID算法启动达到目标转速，PID算法(Proportional‑Integral‑Derivative Algorithm)是一种经典的控制算法,广泛应用于工业自动化领域。 [0037] S6、在削笔过程中，铅笔持续向下进笔。当笔尖的尖度达到预设值后，会触发停止开关5。 [0038] S7、当触发停止开关5的时间超过15S后，削笔机构在运行1‑2s，进行去毛刺和去笔屑。 [0039] S8、无刷电机2切换转向，反向带动进步机构的滚轮9，将铅笔退出削笔机，完成单次削笔工作。 [0040] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。 |
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