CN113818768B - 一种门控方法、电路及厨电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门控方法、电路及厨电设备，其门控方法包括：在厨电设备首次上电时，设置转门的最高运行速度；控制转门在最高运行速度下自动运行预设次数，并记录运行周期时间；其中，自动运行包括自动地开门和自动地关门；根据最高运行速度和运行周期时间，分别计算开门和关门的行程；比较开门和关门的行程，若两者一致，则在再次打开或关闭转门时，线性动态调节用于控制转门运行的电机的电机速度。本方案实现了自适应记忆电机行程、消除机械应力损耗、线性动态调节电机速度、电机到位阻尼控制的功能。

Description

一种门控方法、电路及厨电设备

技术领域

本发明涉及厨电门控技术领域，尤其涉及一种门控方法、电路及厨电设备。

背景技术

现有家用吸油烟机、蒸烤一体机等厨电设备的玻璃翻板及箱体门板控制通常采用双继电器直流电机驱动控制电路；其弊端在于，运行过程中会受瞬间工况的影响，致使玻璃翻板或门板等开关的速度快慢不一，缺乏到位保护动作，容易造成机械损耗；进而导致产品维修率高、客户体验感差、品牌质量下降等问题。

发明内容

为克服现有技术的问题，本发明提供一种门控方法、电路及厨电设备。

一种门控方法，用于控制厨电设备的转门，包括：

在厨电设备首次上电时，设置转门的最高运行速度；

控制转门在最高运行速度下自动运行预设次数，并记录运行周期时间；其中，自动运行包括自动地开门和自动地关门；

根据最高运行速度和运行周期时间，分别计算开门和关门的行程；

比较开门和关门的行程，若两者一致，则在再次打开或关闭转门时，线性动态调节用于控制转门运行的电机的电机速度。

一种门控电路，用于执行如上的门控方法，并包括电性连接在一起的可PWM控制的桥式电路、线性参考电压电路和电流负反馈控制电路；

其中，可PWM控制的桥式电路，用于实现电机的运行调速；

线性参考电压电路，用于线性输出电机的工作参考电压；

电流负反馈控制电路，用于控制电机在正反转过程中的工作电流。

一种厨电设备，包括如上的门控电路。

上述门控方法、电路及厨电设备，旨在线性动态调节用于控制转门运行的电机的电机速度，实现转门在开关过程中具有自适应阻尼效果。其中，电机速度受厨电设备上电时设置的最高运行速度、预设次数内转门自动运行(自动开门/关门)情况下的运行周期时间、以及行程三个主要参数的影响。通过可PWM控制的桥式电路、线性参考电压电路和电流负反馈控制电路，实现了电机到位阻尼控制、消除机械应力损耗、自适应记忆电机行程的功能，使得基于门控电路的厨电设备(包括但不限于家用吸油烟机、蒸烤一体机)提升了其玻璃翻板、箱体门板控制能力，多工况自适应能力和优质可靠使用。此外，相对于现有技术，本门控电路提高了开发人员的开发效率，缩短开发周期，为提高产品可靠性奠定基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中门控方法的流程图；

图2是本发明一实施例中门控电路的框架图；

图3是本发明一实施例中门控电路的原理图；

图4是本发明一实施例中MCU单元IO口信号和电机状态的对应表；

图5是本发明一实施例中线性输出电压的动态变化示意图；

图6是本发明一实施例中门控方法的软件流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明一些实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种门控方法，如图1所示，用于控制厨电设备的转门，并包括如下步骤：

S1：在厨电设备首次上电时，设置转门的最高运行速度。

其中，厨电设备包括但不限于家用吸油烟机，蒸烤一体机等设备；转门是指厨电设备上由电机控制其开关状态的玻璃翻板、箱体门板等。转门的最高运行速度是指转门打开或关闭时的速度，该速度有电机控制。

具体地，当厨电设备上电时，有MCU单元(如单片机等IC)进行设置。

S2：控制转门在最高运行速度下自动运行预设次数，并记录运行周期时间；其中，自动运行包括自动地开门和自动地关门。

转门在最高运行速度下自动运行包括自动开门和自动关门，预设次数优选为两次，即开、关门各两次。运行周期时间是指预设次数内开、关门所花费的时间。

S3：根据最高运行速度和运行周期时间，分别计算开门和关门的行程。

开门和关门的行程是指转门移动的距离；具体地，运行速度乘以运行周期时间得到行程，MCU单元可用于存储运行周期时间并实现计算过程。

S4：比较开门和关门的行程，若两者一致，则在再次打开或关闭转门时，线性动态调节用于控制转门运行的电机的电机速度。

当开门、关门行程一致时，说明转门不存在异常工况，则在其后再次打开或关闭转门时，通过线性动态调节方式控制对应转门的电机速度，使其具有自适应阻尼效果。

若两者不一致，则说明存在异常工况，此时重新设置转门的最高运行速度，并执行上述分别计算开门和关门行程的步骤，直至两者的行程相一致。

在本实施例中，通过转门的最高运行速度和自动运行周期时间确定开门和关门的行程，并以开、关门行程是否一致作为线性动态调节电机速度的先决条件。

在一实施例中，线性动态调节用于控制所述转门运行的电机的电机速度，包括步骤：

S5：根据行程的预设比例输出电机的控制端口的脉宽调制占空比。

其中，脉宽调制，即PWM(Pulse width modulation)技术。即，电机的控制端口受PWM信号控制，通过不同的PWM占空比信号可以实现调整电机运行速度的目的。具体地，PWM占空比受因变量实际行程的影响。

在本实施例中，通过因变量行程和PWM控制信号实现对电机的控制。

进一步地，在一实施例中，针对步骤S5，即，根据行程的预设比例输出所述电机的控制端口的脉宽调制占空比，具体包括如下步骤：

S51：电机开启时，MCU单元通过预设稳态电阻分压电路获取电机的电流最大值。

S52：电机运行中，MCU单元根据预设线性参考电压电路对电流最大值按脉宽调制占空比为步进值减少。

其中，预设稳态电阻分压电路和预设线性参考电压电路均与MCU单元电性连接，并受MCU单元控制，用于获取电机的电流最大值，并采用基于PWM占空比的步进对该电流最大值进行逐步减少，以减速电机速度，实现转门的到位保护动作，防止造成机械损耗。

在本实施例中，通过预设稳态电阻分压电路获取电机的电流最大值，通过预设线性参考电压电路和PWM占空比计算出步进值，并以此步进值均匀降低电机速度，实现转门的到位保护动作。

进一步地，在一实施例中，在步骤S4之后，即，在线性动态调节用于控制转门运行的电机的电机速度之后，还包括步骤：

S7：在转门完成打开或关闭状态时，将电机的堵转电流值与预设阈值进行比较，若堵转电流值大于预设阈值，则确定电机运行到位并关闭电机。

其中，电机的堵转电流值是指转门在完成打开或关闭状态时，所获取到的电机电流，堵转电流值用于判断电机是否运行到位，防止转门到位后，电机还未完全关闭。

在本实施例中，通过增加堵转电流的判断，保证电机运行到位，进一步优化转门控制精度。

进一步地，在一实施例中，上述步骤S7，具体包括如下步骤：

S71：持续获取预设采样检测电阻对应的电压值，并对电压值进行AD采样换算，得到堵转电流值。

S72：将堵转电流值与预设阈值进行比较，若堵转电流值小于或等于预设阈值，则确定电机运行未到位并循环获取堵转电流值，直至堵转电流值大于预设阈值。

其中，预设采样检测电阻用于电压采样；AD采样换算，是指通过采样模拟信号并转换为数字信号的过程。当转电流值小于或等于预设阈值时，则持续性获取堵转电流值，直至堵转电流值大于预设阈值为止。

在本实施例中，通过在电机上增加采样检测电阻的方式，以持续获取堵转电流值，可以起到实时检测的效果。

一种门控电路，其框架图如图2所示，用于实现上述门控方法，并包括电性连接在一起的三个主要模块：可PWM控制的桥式电路、线性参考电压电路和电流负反馈控制电路；其中，可PWM控制的桥式电路与电机相连，用于实现电机的运行调速；线性参考电压电路，用于线性输出电机的工作参考电压，便于桥式电路据此工作参考电压进行动态调节；电流负反馈控制电路，用于控制电机在正反转过程中的工作电流。

在一实施例中，门控电路的原理图如图3所示，其中，可PWM控制的桥式电路包括MCU单元(即，单片机U1芯片TMI8260)；M为负载，即对应CN2 Motor电机；单刀双闸开关S5，用于与线性参考电压电路连接。

线性参考电压电路，包括与电流负反馈控制电路连接的低通滤波器；与低通滤波器连接的稳态电阻分压电路，稳态电阻分压电路用于可PWM控制的桥式电路的信号输出电机的最低工作电压和最高工作电压。其中，低通滤波器对应电阻R65和电容C61，其截止频率为f＝1/(2π*R65*C61；稳态电阻分压电路由电阻R60、R64、R61、Q40组成。

电流负反馈控制电路，包括电性连接的运放单元LM2904和驱动三极管Q22，其中，驱动三极管与MCU单元U1连接。

具体地，在可PWM控制的桥式电路中，单片机U1的1、2脚对应BI、FI脚，5-8脚对应FO和BO脚，关于U1引脚输出值和电机状态的对应关系如图4表中所示。其中，但输出PWM信号时，对应电机调速前进。通过单刀双闸开关S5，单片机信号与电阻R63接口连接，实现电机正反转与线性参考电压输出电路同步，以及实现电机速度与应用场景工况的一致性，例如自适应正反工况等)。其中，前进时开关S5(1-2)连接；后退时开关S5(3-2)连接。

在线性参考电压电路中，线性参考电压输出过程为：

1)由电阻R65/电容C61组成的低通滤波器，当频率大于截止频率的10倍式，其低通滤波器输出电压VREF为稳态常量。

2)稳态电阻分压电路，当PWM持续为0时，即，Q40饱和导通，其饱和电压V_ds≈0，其输出最低电压V_R64通过如下公式计算得出：V_R64＝5V*(R64//R61)/(R60+(R64//R61))；当PWM持续为1时，其输出最高电压V_R64通过如下公式计算得出：V_R64＝5V*R64/(R60+R64)。

3)当PWM的频率远大于截止频率f＝1/(2π*R65*C61)时，其线性动态输出稳态电压如下：

31)根据上述1)，当PWM的占空比为100％时，根据上述2)得知VREF＝V_R64＝5V*R64/(R60+R64)；

32)当PWM的占空比为0％时：根据上述2)得知VREF＝V_R64＝5V*(R64//R61)/(R60+(R64//R61))

33)当PWM的占空比为X＝0～100％时：根据上述2)得知VREF＝V_R64＝(X*5V*R64/(R60+R64)+(1-X)*5V*(R64//R61)/(R60+(R64//R61)))/100％，据此将公式有理化后可得到关于PWM的占空比X的一元一次方程：VREF＝KX+Y，其中，K为斜率；Y为固定不变的常量。至此，一个线性变化的输出参考电压完成，其动态变化如图5所示。

在电流负反馈控制电路中，通过采样电机电流引入负反馈变量，运放LM2904输出端驱动三极管Q22基极电流大小从而控制三极管Q22集电极电流大小从而稳定控制电机CN2的电流(I_CN2＝IC_Q22)。

电机正反转过程中电流稳定调速的过程为：

1)通过VREF电压的增大与减少，提供运放IC2A的同相端输入；V+_IC2A＝VREF。当VREF电压增加时，电机电流增加，电机速度变快；当VREF电压减少时，电机电流减少，电机速度变慢；

2)通过运放虚短虚断原理得知，V+_IC2A＝V-_IC2A＝VR75；根据电流计算公式：I_R75＝VR75/(R75)，得知IE_Q22≈IC_Q22≈I_R75≈I_CN2，故电磁阀的电流I_CN2确立；

3)通过以下变化控制过程实现负反馈恒流输出，假设VOUT电压波动上升：当VCC_12V升高，I_CN2＝IC_Q22升高，进而I_R75升高，进而V_R75升高；当V_R75升高，则I_R75升高，同时，Δ(V+_IC2A-V-_IC2A)下降，进而IB_Q22下降。

需要说明的是，上述符号中，前缀I代表电流，V代表电压，前缀V+代表正电压，前缀V-代表负电压，IB代表Q22的B脚电流。

基于上述门控电路，自适应阻尼控制过程为(此仅以门控电机正转为例说明，反转同理)：

1)自适应记忆电机行程：首次上电时，实现门控电机正转；单片机通过记录开始输出FI和BI脚(FI＝1、BI＝0)，及电机到位得到堵转电流“PU-I”之间的时间，得到门控电机总行程S；

2)根据记录所得总行程S划分行程位置，并设置控制信号，即MOT1_DRV和MOT2_DRV，以及与之对应PWM的占空比，从而实现电机运行参考电流的线性变化输出，并在即将到达门控电机行程极限点(如关门及开门终点)减速达到阻尼控制效果。

综上所述的门控方法和门控电路，完整的软件实现流程图如图6所示。以家用吸油烟机为例，其中过程为：

1)当厨电设备上电开始后，先通过单片机分别设置转门打开/关闭时的最高运行速度，对应单片机的控制信号：打开时为MOT2_DRV＝1/，MOT1_DRV＝0；关闭是为MOT1_DRV＝1/MOT2_DRV＝0

2)自动运行打开/关闭各两次；记录关闭/打开总时间，并求平均值，即，打开时为：Traise_avg＝1/(2*T_raise)，关闭是为Tfall_avg＝1/(2*T_fall)；

3)计算打开/关闭的行程，打开时为：S_raise＝V*Traise_avg；关闭时为：S_fall＝V*Tfall_avg；

4)判断打开/关闭行程是否一致，若两者不一致，则返回执行步骤1)重新设置最高运行速度，直至两者一致；若两者一致，则转入步骤5)；

5)设置电机打开/关闭控制信号MOT1_DRV和MOT2_DRV的占空比，并按步进△PWM_DUTY＝10*S/1024进行减少；

6)设置电机电流打开/关闭的线性减少值，即根据图3所示的原理图，通过如下公式计算：I_CN2＝VREF/R75，意即，I_CN2＝(X*5V*R64/(R60+R64)+(1-X)*5V*(R64//R61)/(R60+(R64//R61)))/100％/R75；即，对应关于PWM的占空比X的一元一次方程。

7)判断堵转电流是否大于800，其中，800为预设阈值，即(PU-I)>800；

8)若(PU-I)>800，则设置信号MOT1_DRV＝0，MOT2_DRV＝0，从而关闭电机；若(PU-I)＝<800，则根据持续采样的值返回执行步骤7)，直至(PU-I)>800；

9)结束。

一种厨电设备，包括但不限于家用吸油烟机，蒸烤一体机等，具有电机控制的玻璃翻板、箱体门板等，并包括上述的门控电路，执行上述门控方法。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种门控方法，用于控制厨电设备的转门，其特征在于，包括：

在所述厨电设备首次上电时，设置所述转门的最高运行速度；

控制所述转门在所述最高运行速度下自动运行预设次数，并记录运行周期时间；其中，所述自动运行包括自动地开门和自动地关门；

根据所述最高运行速度和运行周期时间，分别计算开门和关门的行程；

比较所述开门和关门的行程，若两者一致，则在再次打开或关闭所述转门时，线性动态调节用于控制所述转门运行的电机的电机速度；

所述设置所述转门的最高运行速度，包括：通过预设MCU单元设置所述转门的最高运行速度；所述预设MCU单元还用于存储行周期时间；

所述线性动态调节用于控制所述转门运行的电机的电机速度，包括：根据行程的预设比例输出所述电机的控制端口的脉宽调制占空比；

所述根据行程的预设比例输出所述电机的控制端口的脉宽调制占空比，包括：所述电机开启时，所述MCU单元通过预设稳态电阻分压电路获取所述电机的电流最大值；所述电机运行中，所述MCU单元根据预设线性参考电压电路对所述电流最大值按脉宽调制占空比为步进值减少。

2.如权利要求1所述的门控方法，其特征在于，所述比较所述开门和关门的行程之后，还包括：

若两者不一致，则重新设置所述转门的最高运行速度，并执行所述控制所述转门在所述最高运行速度下自动运行预设次数及其后步骤，直至所述开门和关门的行程相一致。

3.如权利要求1所述的门控方法，其特征在于，在所述线性动态调节用于控制所述转门运行的电机的电机速度之后，还包括：

在所述转门完成打开或关闭状态时，将所述电机的堵转电流值与预设阈值进行比较，若所述堵转电流值大于所述预设阈值，则确定所述电机运行到位并关闭所述电机。

4.如权利要求3所述的门控方法，其特征在于，所述将所述电机的堵转电流值与预设阈值进行比较，包括：

持续获取预设采样检测电阻对应的电压值，并对所述电压值进行AD采样换算，得到所述堵转电流值；

将所述堵转电流值与预设阈值进行比较，若所述堵转电流值小于或等于所述预设阈值，则确定所述电机运行未到位并循环获取所述堵转电流值，直至所述堵转电流值大于所述预设阈值。

5.一种门控电路，其特征在于，所述门控电路用于执行如权利要求1至4任一项所述的门控方法，并包括电性连接在一起的可PWM控制的桥式电路、线性参考电压电路和电流负反馈控制电路；

其中，所述可PWM控制的桥式电路，用于实现电机的运行调速；

所述线性参考电压电路，用于线性输出所述电机的工作参考电压；

所述电流负反馈控制电路，用于控制所述电机在正反转过程中的工作电流。

6.如权利要求5所述的门控电路，其特征在于，所述可PWM控制的桥式电路包括MCU单元和与所述线性参考电压电路连接的单刀双闸开关；

所述线性参考电压电路包括与所述电流负反馈控制电路连接的低通滤波器；以及与所述低通滤波器连接的稳态电阻分压电路，所述稳态电阻分压电路用于所述可PWM控制的桥式电路的信号输出所述电机的最低工作电压和最高工作电压；

所述电流负反馈控制电路包括电性连接的运放单元和驱动三极管，其中，所述驱动三极管与所述MCU单元连接。

7.一种厨电设备，其特征在于，所述厨电设备包括如权利要求5至6任一项所述的门控电路。

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