CN201349196Y - 一种动力工具和用于该动力工具的控制模块 - Google Patents

Abstract

一种动力工具和用于该动力工具的控制模块，所述控制模块控制多个不同工具中的多个不同电机的运作。所述动力工具与工具中的机械离合器结合，在该模块中使用电子离合器，以保护工具防止过载事件。该模块适于实施这样的方法，即给工具使用者提供听觉和/或触觉反馈作为工具中即将发生的或当前故障状态的警报。模块能够防止在随着工具插电且其电源开关打开而过载事件已清除后，或在电源开关打开期间工具插电后，电源不经意地打开。控制模块适于为动力工具提供转矩控制，评估工具电机温度并通知工具使用者何时需要工具中所需的服务。

Description

一种动力工具和用于该动力工具的控制模块

技术领域

本申请示例性实施例大体上涉及通过用来控制电机运行的设计的控制模块来提供的控制和保护，以便保护电机和相关的电力装置如由电机供电的电动工具。

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求保护如下美国临时专利申请的权益：Samuel G.WOODS等人2005年10月12日提交的，序列号为No.60/726011，题目为“通用控制模块”的申请，以及Samuel G.WOODS等人2006年6月29日提交的，序列号为No.60/817085，题目为“用于电机控制模块的控制和保护方法”的申请。每个临时申请的全部内容在此结合参考。

背景技术

典型地，对给定的应用，电机由控制电机的专用模拟系统或数字电路控制。例如，在用于电力装置的应用中如动力锯应用中，为了控制其使用的给定电机，可能需要一个专用电路，而在另一个动力工具应用中，如钻机应用中，为了控制其使用的不同的电机，可能需要另一个专用电路。专用模拟系统或数字控制电路通常由不同的元件构成。这些元件经常具有不同的值，容限，和/或控制软件，以为给定的电机和/或给定的电机应用创建唯一的操作特性图。

新型内容

本申请的示例性实施例涉及电机控制模块的控制和保护方法，其中电机控制模块控制电机的运行，例如有绳动力工具的工具电机。在一个实施例中，控制模块包括一电子离合器，用于保护工具不受过载事件的影响。模块中的电子离合器可采用工具中的机械离合器，以保护工具不受过载事件的影响。模块中的其它保护方法包括，作为在工具中即将发生的或当前故障状态的警报，给工具的使用者提供听觉和/或视觉反馈的方法。这可以通过脉动工具电机或通过返送(foldback)提供给工具电机的电压(电机返送)来实施。脉动和电机返送可以由控制模块中的微处理器实行，控制模块控制模块中的触发三极管(Triac)以改变或变换提供给工具电机的电压。

控制模块的另一种保护方法是防止电源在过载事件已经被清除并且伴随着工具插上电源及其电源接通之后，或在电源接通期间插上工具电源之后不经意地开启。如果检测的转矩达到给定的设定值，模块中的另外的保护方法为使用电机返送的动力工具提供转矩控制。

在另一个实例中，控制模块中的控制方法能够评估工具电机的温度，包括工具启动时的工具电机温度，或在有绳动力工具中需要维修需求时能够通知工具使用者。在进一步的实例中，控制模块被配置成可以控制在多个不同工具中的多个不同的电机。控制模块包括配置成可执行多个控制工具电机的不同保护或控制函数的微处理器，并且包括至少一个用来存储大量被设定的软件代码系数的存储器，其以便能够或不能在模块中选择的不同的保护或控制函数中的一个。该软件代码系数包括多个不同的可选择的输入，其可以被设定为对给定选择的函数的输入，并包括多个不同的可选择的输出，其可以被设定为从给定选择的函数中的输出。

附图说明

从下面给出的详细描述和附图中可以更充分地理解示例性实施例，其中相同的元件用相同的附图标记表示，它们仅以举例的方式给出，因此不局限于这里的示例性实施例。

图1是根据示例性实施例的动力工具的局部平面图，用来说明工具外壳中的控制模块；

图2是根据示例性实施例的动力工具内工具电机的选定元件的等比视图，用来说明控制模块、测向线圈组件、辅助板和速度转轮之间的关系；

图3是根据示例性实施例的控制模块的等比视图；

图4是根据示例性实施例的控制模块内的电子元件布置的方框图；

图5是根据示例性实施例的用于说明绝对离合器模式的函数的流程图；

图6是根据示例性实施例的用于说明DI/DT离合器模式的函数的流程图；

图7是根据示例性实施例的用于说明零压启动程序的流程图；

图8是说明对动力工具使用者的触觉反馈的图表，触觉反馈作为即将发生的或当前的故障状态的警报机制；

图9是说明动力工具中的电机电压返送的图表；

图10A是根据示例性实施例的用于说明电机温度评估算法的流程图；

图10B是说明在电源损失之后或在初始工具电源启动时温度寄存器值B是如何被评估的流程图；

图11是针对配置有示例性控制模块的120V小角磨光机，比较由图10A的算法计算出的电机评估温度与实际测量的电机磁场温度的图表；

图12是根据示例性实施例的系数输入、保护/控制方法和设备，和系数输出之间的关系的总览；

图13A是图1中的齿轮箱的一部分的正视图；

图13B是图13A中的线A-A的横断面视图，用来说明机械离合器的细节。

具体实施方式

正如此后将要详细描述的，示例性实施例涉及电子设备的电机控制模块中由电子电路实施的控制和/或保护方法。在一个实例中，该电子设备可能是具有工具电机的绳索动力工具，其中工具电机由用于驱动被加工件或动力工具的配件的AC电源电压供电。此后的示例性实施例描述控制和保护方法，其涉及和包括但不限于：动力工具启动，过载或故障事件，它们超过一个或多个电压，速度，电流，转矩和/或温度极限，和警报机制，其可能警告工具使用者即将发生的故障和/或过载状况。为了给后述的示例性方法提供内容，发明者首先提供具有控制模块的示例性功率装置的概述，以及控制模块的电子设备的示例性方框图。

图1是根据一个示例性实施例的动力工具的局部平面图，用来说明位于工具外壳中的控制模块。参见图1，动力工具10被具体表示为一个旋转的、有绳动力工具10，可以理解示例性实施例可以用于除旋转、有绳动力工具以外的动力工具。在图1的实例中，动力工具10被表示为一个角磨光机，其通过电源线21由AC线路功率供电。该角磨光机10包括位于附属的防护装置14中的滚花紧固螺母12，用于接收由工具电机供电的工具、工件或配件。在这个实例中，配件可能是诸如砂轮(未示出)的旋转部件。砂轮通过主轴附加在齿轮箱16上，齿轮箱16被固定到工具外壳18上。

齿轮箱16还包括机械离合器(为清楚起见未在图1中示出)，用于在一些检测到的故障状态下消除系统中的惯性。在一个实例中，该机械离合器可能被体现为一个重叠在锥形衬垫内的锥形离合器，并可能包括止推垫圈。该机械离合器被构造成可消除齿轮箱16内的惯性。在一个实例中，机械离合器基于转矩超过某个设定值时启动，如100in-lb。为了简洁，省略了机械离合器运行的详细说明。

图13A是齿轮箱16的一部分的正视图，图13B是图13A中的线A-A的横断面视图，用来说明机械离合器的细节。在图13A中，示出了齿轮箱16的正视图，并且为了说明齿轮1304，移去了齿轮箱盖。此外，在齿轮箱16的一边上提供主轴锁定按钮1302。该主轴锁定按钮1302啮合用于锁定动力工具10的主轴的主轴锁，以允许在其上替换或移除配件。

参见图13B，其是图13A中的A-A横断面视图，所示的主轴1308通过外部主轴轴承1320和内部主轴轴承1322穿过齿轮箱16到螺母1318终止。如在已有技术中已知的，主轴轴承1320，1322使得主轴1308径向运动。机械离合器1310可以由锥形离合器1312，一对贝式弹簧1314，垫圈1316和螺母1318组成。机械离合器1310在故障的情况下致动，如工具的突然停止，其可能是由于过载状况被束缚的配件等造成。机械离合器1310由此通过给齿轮1304减负荷保护使用者，以消除或减少来自系统的惯性。图13B也示出了主轴锁1306，其可能由主轴锁定按钮1302的致动而通过销1305被啮合。在图13B中，主轴1308被表示为未锁定的位置。

锥形离合器1312是双D配合(即，锁定)，并具有带轻微倾斜角的侧表面。虽然在图13B中为了说明机械离合器1310的元件，没有示出齿轮1304，但是齿轮1304滑动配合在主轴1308上。当一个负荷被施加给主轴1308时(例如在故障情况时，如由于过载状况，被束缚的配件等引起的突然停机)，锥形离合器1312加偏压给贝式弹簧1314压缩贝式弹簧1314靠向垫圈1316和螺母1318。这相对齿轮1304提供了一个力，以使齿轮1306降负荷，为了减轻或消除来自系统的惯性。正如在已有技术中已知用于动力工具的机械离合器的运行，为了简洁省略了进一步的详细讨论。

参见图1，为了说明通用控制模块100(‘控制模块’)，示出了部分外壳被移除的工具外壳18，其中通用控制模块100(‘控制模块’)与电机电枢20的磁性轴环22和换向器环24有着近似关系。控制模块100被设计成控制多个电机的运转和/或被构造成用于多个不同电机的应用(例如不同动力工具)。

此外，在图1中，示出了支撑测向线圈组件250和变速转轮270的辅助板200。作为连接到动力工具10中的控制模块100的组件的一部分，辅助板200可能被包括在工具外壳18中。辅助板200的一个作用是它允许根据动力工具设计需求的指示定制测向线圈和变速转轮的结构。测向线圈组件250可连接到辅助板200上并被构造成检测电机转速。变速转轮270可由使用者操作以设定和/或改变期望的电机转速。

图2是根据一个示例性实施例的动力工具内工具电机的选定元件的等比视图，用来说明控制模块，测向线圈组件，辅助板和速度转盘之间的关系。图2说明了辅助板200和它的部件(测向线圈组件250和速度转轮270)，控制模块100和工具电机15之间的关系，工具电机15可能由在工具电机磁场30中旋转的工具电机电枢20组成。在一个实例中，辅助板200，测向线圈组件250和转轮270可能被共同称为“辅助电路板组件”。辅助电路板组件连接到图1的控制模块100，例如，适合于控制工具电机的运行的控制模块100。

工具电机电枢20包括磁性轴环22，可通过电枢轴29连接到电机电枢20的换向器环24。电机电枢20的输出通过球轴承27和主轴28被传送到齿轮箱16。可以提供多个磁铁在电机电枢20的磁性轴环22上。随着电枢20的旋转，来自磁铁的磁性磁场被测向线圈组件250获得，以给出电机转速的精确读数。如上讨论的，完整的工具电机15包括在工具电机磁场30中旋转的工具电机电枢20。

辅助板200也可能包括变速转轮270，如在已有技术中已知的，其作为电位计。在一个实例中，转轮270的一部分可能包括多个刚性棘爪，它们位于板簧的尖端，以给使用者提供听觉反馈。在一个实例中，棘爪接触板簧以给使用者提供触觉反馈。这也用来防止转轮270在任何工具振动过程中移动。此外，棘爪的使用可以防止使用者不经意地改变速度，给使用者提供可容易辨别的触觉反馈。

图3是根据一个示例性实施例的控制模块100的等比视图。参见图3，控制模板100包括顶盖110，底盖120，定位架130，和印刷电路板140(图3中未示出)。在一个实例中，例如，顶盖110可以由为控制模块100中的有功功率元件提供散热的材料制成，并且可能为该功能而铸成。底盖120可被构造成支撑控制模块100内部元件，并允许灌注，以建立密封的外壳。此外，底盖120为控制模块100中的有功功率设备提供电绝缘区域。

定位架130可被构造成将控制模块100中的通孔电子元件固定就位，例如在控制模块100的装配过程中。控制模块100还可包括紧固件115(如螺钉)，其将顶盖110固定到模块100中的螺母(未示出)。紧固件115可以被固定到控制模块100中的有功功率设备，如开关，触发三极管，电子管等。因此，顶部和底部端盖110，120可以通过单个紧固件115，如螺钉和螺母组件被固定在一起。

控制模块100还包括一对快速连接的电源接头150和连接到印刷电路板140的输入/输出连接器160。快速连接电源接头150对控制模块100来说是有顺序的，并且例如可以是不同的尺寸和不同的长度，以防止不正确地连接到其它元件上。在一个实例中，输入/输出连接器160可以被构造成12-管脚装置，其中四个(4)管脚162是空的并且没有被使用(为了提供空间)，五个(5)管脚162可以是输入/输出管脚，一个(1)管脚162可以是热线管脚，以及一个(1)管脚162可以是电路地/中性管脚。这只是输入/输出连接器160的一种接线端管脚排列；根据这里的示例性实施例，其它排列对熟练的技工来说是可预见的。

如上讨论的，定位架130在控制模块100装配期间将通孔电子元件固定就位。在制造期间，多个电子元件被连接到PCB 140。定位架130的一个功能是在波动焊接的过程中保持元件在适当的位置，以消除夹紧装置。从而在装配期间，定位架130可以被放置在电源接头150的上面以提供公差，并且在保持这些元件之间的公差的同时还提供电绝缘。

定位架130包括护罩部分136，其紧密配合在底盖120的翼片122上，以密封和装入输入/输出连接器160。定位架130的护罩部分136可以被设计成防止进入控制模块100的有功元件的刮削的碎片和灰尘。

在固定架130中可以通过灌注(未示出)提供附加绝缘。除了保持控制模块100中的有功元件在适当位置外，灌注材料可具有V0的易燃性等级。合适的灌注材料包括但不限于一种或多种环氧基密封剂，单一或多种成分的氨基甲酸乙酯或氨基甲酸乙酯凝胶体密封剂，单一或多成分的硅或硅凝胶体密封剂等。

因此，例如，使用灌注作为绝缘体相对于非隔离控制模块，区别出具有一个隔离层的控制模块100。此外，可以在模块100中的有功电子元件，例如FET或触发三极管，的顶面上施加热油脂；这在工业中是标准的。在可选择实例中可以提供热衬垫(未示出)代替热油脂。热油脂或热衬垫被用来防止灌注在给定有功电子元件和顶盖110之间渗漏，并且，例如可以根据有功元件的高度函数安排其尺寸。

图4是控制模块100内的电子元件布置的方框图。此后描述的电子元件可以被布置在控制模块100内的PCB 140上。控制模块100包括存储器434，436，用于存储一个或多个在执行不同函数或算法中使用的软件代码函数系数。由于一个给定的软件代码函数系数可被指定给一个特定的工具应用，所以控制模块100可适合于控制多个电机和/或多个不同电机应用(即，不同动力工具)的运行。软件代码系数可以被理解为包括输入给由控制模块100执行的给定函数或算法的系数输入，并包括对给定工具或工具应用可能会被改变或变化的函数系数。软件代码系数还包括与控制模块100将要进行的保护动作相关的系数输出，其中保护动作是控制模块100执行给定函数和算法的结果。对给定的应用，至给定函数的系数输入或从给定函数的系数输出可以随期望而变化或结合。这些下面在图12中有更详细的说明。

控制模块100可连接到AC电源(AC电力网)和电机电枢20及工具电机磁场30。在一个实例中，工具电机电枢20和工具电机磁场30可以包括AC电机15。控制模块100包括控制电路，通常由元件400表示。在一个实例中，控制电路400确定电机控制开关402的状态，并且当提供AC电源时，如果电源基于电机控制开关402的状态提供给电机电枢20和电机磁场30，控制电路400控制控制模块100。

控制电路400包括电源405，其提供电能给被编程的微控制器430，以控制某种操作和/或指导模块100中的某种函数或保护动作。电源405例如可能提供5V的VCC。电源电压监控器415监控VCC，并提供感应的输入给微控制器430。

微控制器430能够通过经控制输入线418提供控制信号给触发三极管420，以控制电子管420。在一个实例中，这可能是触发三极管，尽管电子管可以由场效应晶体管(FET)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，可控硅整流器(SCR)，电压控制设备等中的任一个来体现。通常，控制模块100，经微控制器430和提供给电子管420的控制输入418的控制信号，通过以周期间隔打开和关断电机电流来控制电机15的运行，其中周期间隔相对于AC电流或电压波形的过零点。这些周期间隔与AC波形同步产生，并根据导通角被测量，其中导通角以度数测量。

导通角决定AC波形中电子管420被激发的点，从而传送电能到电机15。例如，每半个周期180°的导通角对应全导通状态，其中电子管420被激发，以致于完整的、没有中断的交流电流被提供给电机15，即，电子管420被激发，这样电流在AC输入信号的整个半周期都流过电子管420。类似地，90°的导通角对应于在电机15上形成电源电压发生在所给定半个周期的中间，这样，电子管420被激发，以使得大约一半可获得的能量被传送到电机。90°以下的导通角对应于电子管420的激发在所给定的半个周期之后，以使得更少量的能量被传送到电机15。

此后，电子管420是指触发三极管420，除非下面有另外的描述。在一个实例中，触发三极管420可能是单绝缘触发三极管，其中绝缘是在元件的内部。更具体地，组成电机15的电机电枢20和电机磁场30的运行是由控制模块100内的控制电路400控制的。为了控制电机电枢20和电机磁场30的运行，微控制器430，通过触发三极管420的电子振荡，控制流过电机电枢20和电机磁场30的电流或施加在电机电枢20和电机励磁30上的电压，或两者都控制。基于可存储在查表中的软件代码系数或从控制方程控制电路400能够决定何时打开或关闭触发三极管420，其中控制方程基于测得的因数或参数，如电压，速度，电流，转矩，其它外部输入(456，458等)，或上述参数的任何组合。当电机控制开关402被置为闭合状态(即，“开”)时，控制模块100控制电机15的运行，从而允许电流流过。控制电路400的一个功能是监视电机控制开关402的状态，并且在电机控制开关402在停止状态(即，“开”)时，如果电源被应用于电机15，阻止电机15启动。

微控制器430可以包括程序ROM 436(可改变的ROM)，例如闪存器，诸如微处理器432的CPU芯，单板外围设备，和在单片结构上的诸如RAM434或SRAM的非易失性存储器。非易失性存储器适合在即使没有电源的时候保存存储的信息。非易失性存储器的实例包括RAM(DRAM，SRAM，SDRAM，VRAM，等)，磁性和光基存储器。可改变的固态ROM的类型可能包括可擦可编程只读存储器(EPROM)和电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。EPROM可通过暴露在紫外光中被擦除，然后可通过EPROM程序编制器重写，并可通过顶部的允许UV光进入的圆形“窗口”确认。诸如闪存储器的EPROM允许整个ROM(或ROM的选定的存储阵列)被电擦除(闪存回零)，然后在不把存储体取出计算机设备外部的情况下重写。

在一个实例中，微控制器430可能是ATMEL位RISC微控制器中的一种，如具有8-K字节自编程闪存程序存储器(EEPROM)的Atmega8闪存微控制器。然而模块100的智能控制不限于示例性微控制器430。智能控制设备，例如，能够被体现在如另一个微处理器，模拟电路，数字信号处理器的硬件和/或软件，或由一个或多个诸如特定用途集成电路(ASICs)的数字ICs实现。

具有工具电机15(电机电枢20和电机磁场30)的控制电路400在电源的火线和中线(公用)之间和电机控制开关402，触发三极管420和分流电阻器440串联连接。在图4中，工具电机15的一侧经电源线21(图1)通过电机控制开关402连接到电源，如连接到AC电力网407的火线。工具电机15的另一侧通过触发三极管420，分流电阻器440和电源线21连接到AC电力网407的中线408。

分流电阻器(shunt resistor)440可以被体现为一个模拟电流传感器，其感应电流并提供一个被放大器445放大的信号。放大器445具有连接到分流电阻器440一侧的第一输入端和连接到分流电阻器440另一侧的第二输入端。放大器445的输出连接到微控制器430的给定端口。分流器440只是电流传感器的一个例子，可选择的电流传感器例如包括电流变压器，数字传感器，霍耳效应传感器等。

微控制器430包括模数转换器(ADC)，其把从不同传感器接收的模拟信号转换为数字表示，以供微处理器432处理。为了清楚，未在微控制器430中示出ADC，其被理解为，来自放大器445，监视器415，425，427，电源405，温度传感器410的模拟输入，和任何从附加控制输入/输出线456，458接收的模拟数字输入数据，都在ADC中被转换为数字表示，以供微处理器432处理。

控制电路400进一步包括分压器电路450，其具有电阻器451，452，454和被微控制器430利用的钳位二极管455和457，以感应AC电压的一个或多个过零点。电压过零点可以被定义为当AC电压信号与零轴相交，并从正到负或负到正电压转换时的点。该点被用来在微控制器430内定时的目的。分压器电路450在给定的端口(为清楚起见未示出)通过电路线460连接到微控制器430。电阻器451，452和454把AC电源电压分压为可由微控制器430使用的电压等级。如果AC电源电压中发生电压尖脉冲，钳位二极管455和457保护微控制器430不受损害。在一个实例中，全部或部分分压器电路450可能被包括在控制电路400中或微控制器430中。在一个实例中，微控制器430可能包括内部钳位二极管455和457。

控制电路400可以包括一个或多个温度传感器410，其被设计为可感应温度并通过一个端口输入感应的信号到微控制器430。例如，温度传感器410可以被体现为NTC或PTC热敏电阻，感温IC，或热电偶。温度传感器410可以传达控制模块100的温度，或者一个特定元件的温度，如触发三极管420或微控制器430，该温度可以被用来确定某种过载情况/故障状态。由于这种温度传感器410的功能是已知的，为了简洁，省略了其功能性运行的详细解释。如果需要可以在模块100中放置多个温度传感器410。

此外，控制电路400包括两个电压监控器，用于监控触发三极管420的电压，一个门极电压监控器425，其被用来确定在负电压半周期中触发三极管420是否导通；以及一个正半周期电压监控器427，其被用来确定在正电压半周期中触发三极管420是否导通。因为控制器430只能检测正电压，所以两个监控器425，427都是必需的。在AC周期的负半波期间将没有电压被监控器427检测到。

控制电路400可以包括一个或多个与使用者通信的输入/输出(I/O)线456，458。这些I/O线456和458能够数字或模拟输入或数字输出，并能被连接到诸如分压计，开关，LED’s或其它形式的用户接口(如速度转盘，工具触发器，通断开关，等)的设备，以给系统增加一些变化。

通常，在图4中举例说明的控制电路400被设计成可提供工具电机控制和/或保护，这些控制和保护涉及动力工具启动，过载或故障情况的一种或多种，在这些情况是指电压，速度，电流和转矩和/或温度中的一个或多个超过极限值。控制电路400被设计成可实施控制方法或提供警报机制的方法，其中警报机制警告工具使用者即将发生的故障和/或过载状况。从而，因为已经详细描述了控制模块100的普通结构和电子电路，下面将详细讨论由控制电路400实现的方法实例。

过载控制

在一个实例中，控制模块100的控制电路400可以使用一个基于软件的电子离合器(EOC)，在微控制器430中的微处理器432的控制下，独立地和/或与工具中的机械离合器协力地，提供电机过载控制。例如，机械离合器可以被体现为图13B中所示的机械离合器1310。此后，机械离合器被称为“MC”。

在一个实例中，与微控制器430协力的EOC函数的实施，或者关闭工具电机15，或者降低电机的电压以降低速度和转矩值。进一步地，通过结合使用控制模块100中的EOC和齿轮箱16中的MC，可以使用一个较便宜的MC，并仍具有相对长的寿命。例如，随着EOC/MC组合的使用，运行周期可以把寿命周期从200周期增加到超过2000周期。这只是示例，EOC/MC组合的使用至少可以把MC的寿命周期提高25％。下面将更详细讨论检测过载/故障情况的EOC功能，基于此，微控制器430通过禁止触发三极管420移除工具10的电能，或者以减少工具10的电能的方式控制触发三极管420。

尽管在工具停工的情况下失去电能，但是系统仍存在惯性。这种惯性可能导致电机电枢20及其任何附加配件继续旋转。这可能导致配件(如砂轮)及齿轮和其它内部元件的损坏。在电源被完全切断后，使用MC与EOC协力，消除系统(如工具10)中的残余惯性，其中电源的完全切断是通过微控制器430禁止触发三极管420的触发。EOC切断电机电流和MC消除系统中残余惯性的这种结合起到增加离合器和/或配件的循环寿命的作用。

EOC可以在控制模块100的内部，并如上讨论可以是存储在存储器如可变ROM436中的软件程序或例行程序。例如，在半行循环或全行循环的基础上，由微控制器430实施的算法可以连续地监控工具的给定参数，如电流，电机转速，电压，电机温度等。在一个实例中，所监控的参数是电流；这样，随着负荷的增加电流增加。因此，微处理器432采样AC电流波形的半周期位置，并将采样资料数字化，以计算给定电流值，如瞬时电流，平均电流和/或均方根(RMS)电流。在另一个实例中，由微控制器430实施的算法能连续地监控工具电机的电机转速。

在一个示例中，EOC可以被体现为绝对离合器模式，其设置如平均电流、RMS电流或最大瞬时电流值的极限值(或当监视电机速度时的电机转速极限值)，如果计算或检测电流值(如：瞬时电流，平均电流或RMS电流)达到极限值，则EOC函数检测到故障或过载情况。在另一个示例中，可以由微处理器432设定在给定持续时间内，如X周期内的极限值，以避免瞬时的或虚假的保护作用。

依据这种检测，微控制器430启动基于输出系数的保护作用，输出系数已存储在非易失性存储器中，在一个实例中，在图4中，非易失性存储器可以被体现为EEPROM或闪存器(作为ROM436的实例)。例如，如果一个存储在ROM436中，用于绝对离合器模式中的EOC作用的特定软件代码系数，是关闭电机15的输出，违反极限值将导致微控制器430关闭电机15。因此，工具10可能波置于关闭模式，其中微控制器430不再允许触发三极管420导通。这通过由控制信号电子打开触发三极管420来实现，其中控制信号是从微控制器430通过控制输入线418发送到触发三极管420。这使得触发三极管420断开；在电源被重新提供给系统之前，不允许电流通过电机电枢20。

可选择地，如果不同的软件代码系数被储存在ROM436中，其改变在绝对离合模式发生的保护动作，违反极限值可能导致微控制器430控制触发三极管420，以使工具电机15受脉冲作用，这将警告使用者一种故障状态，或者通过减少发送给工具电机15的输出电压，可能返送到工具10的能量。

在另一个实施例中，诸如停止，脉冲调制或返送的保护函数可以基于由EOC，即DI/DT离合器(Δi/Δt)随时间在电流中检测到的变化。在这个实例中，随时间检测电流值(如平均电流，峰值电流，或RMS电流)的变化，如果电流的变化(Δi)超过给定的限度或极限值，上述动作(停止，脉冲调制，返送)中的一种可能被启动。因此，在DI/DT模式中使用的EOC可以是由微处理器432迭代N个周期的算法，其中N＝1，2，3等，。在另一个实例中，可以由微处理器432设定在给定的时间段如X周期内的极限值，以避免瞬时的或错误的保护动作。

因此，在绝对极限值模式或DI/DT极限值模式的一种中，EOC的使用可以提供基于超过给定极限值的过载控制，其中几个保护动作中的一个可以基于由EOC函数或算法检测到的故障状态而发生。微处理器432从存储器(例如ROM436)取回某个软件代码系数，并基于该取回的软件代码系数执行特定的保护动作。指向要进行的保护动作的软件代码系数被称为系数输出。

选择的系数输出表示要执行的保护动作。例如，ROM436可以包括表示微控制器430启动下面的动作的系数输出：(i)触觉反馈，其中通过微控制器430循环控制触发三极管420使电机15受脉冲作用，以给使用者提供动力工具10中的故障状态的警报；或者(ii)返送，其中微控制器430减小触发三极管420的导通角以减少到电机15的功率；或者(iii)电机停止，其中由于微控制器430电子打开触发三极管420，触发三极管420被完全禁用；或者(iv)激活电子制动器，其中电子制动器是由微控制器430实施的算法或软件程序；和/或(i)至(iv)中的一个结合(v)，在(v)中使工具外壳外部的警告LED发光，以警告使用者一种即将发生的或已有的故障状态。例如，这些是依据由EOC检测到的过载事件可能发生的保护动作的示例。

由于EOC是基于软件的没有机械部分，因而降低了成本并消除了磨损零件。已经描述了和机械离合器一起使用的EOC；然而，它可能和与机械离合器类似的电子制动器一起使用。EOC可以对速度或电流随时间的变化或速度或电流达到的绝对水平作出反应。例如，在32毫秒(60Hz时的2个线性周期)内增加8A可以导致EOC启动。或者，电机转速在16毫秒(60Hz时的1个线性周期)内从8k rpm降到6k rpm可以导致电子离合器启动。电流(35A)或速度(4000rpm)(没有负载时速度是10000rpm)的绝对水平可以导致电子离合器启动。

更低的速度和转矩值的工作情况类似于机械离合器。EOC可以和机械离合器或电子制动器结合使用。

图5是用于说明根据一个示例性实施例的绝对离合器模式的函数的流程图。图5说明了EOC在绝对离合器模式中的功能，其可能或不可能与机械离合器(MC)或电子制动器一起用在控制模块100中。

参考图5，在绝对离合器模式(500)中，微处理器432通过放大器445从电流传感器440接收感应的参数(在这个例子中感应电流采样值)(510)。因此，在绝对离合器模式中，EOC函数被以采样电流的形式描述；这是由于在ROM436(即，EEPROM，闪存器)中，为电流设置软件代码系数(系数输入)作为绝对离合器模式中EOC函数的输入。当然，绝对离合器模式中的EOC函数可以被配置为采样一个不同的参数，其将和除了基于电流的极限值以外的一个不同的极限值(即，电压，电机转速，电机温度，等)比较。这样，存储在ROM436(即，EEPROM/Flash存储器)中的系数输入可以被指向其它参数，正如代替电流输入到EOC函数的参数，如速度，温度，电压，或其它感应参数。

在本实施例中，这些电流采样值可以是AC电压波形(即，在线性周期基础上)半周期位置或整个线性周期位置的采样值，其被数字化，以计算给定电流值，如瞬时峰值电流，平均电流和/或均方根(RMS)电流。将该计算的电流值与极限值(520)相比较，如上面讨论的，极限值(520)可能是基于平均电流，RMS电流或最大电流的极限值。如果计算的电流值(如，瞬时电流，平均电流或RMS电流)超过这个极限值，(520的输出为‘是’)，该算法使定时计数器(530)计数增加；否则，定时计数被清零(540)。定时计数的增加提供一个延时，以避免微控制器430对瞬态状况的错误保护动作。

然后将定时计数与定时系数(550)相比较。如果定时计数等于或超过定时系数(550的输出为‘是’)；这表示在绝对离合器模式中由EOC检测到故障状态。

如图5所示，依据故障状态的检测(这里是基于550的输出为是的过载事件)，控制模块100启动保护动作。在这个实例中，微控制器430通过经控制输出端418(图4)发送控制信号，电子打开触发三极管420，使触发三极管420不能启动(560)，并因此关闭工具电机15。

然而，用于EOC函数的不同系数输出可以在ROM436中被设置，以被微处理器432重新获得，使得微控制器430产生不同的保护动作，即，例如，使用控制电路400的相位控制系统调用触觉反馈或电机返送，或者简单地点亮工具外壳上的LED，以给使用者指示过载状态，而不是打开触发三极管420以从工具电机15移除电压(和电流)。在图5中为解释的目的，用于EOC函数(绝对离合器模式)的系数输出被设置为通过禁用触发三极管420关闭电机。

在绝对离合器模式中，该算法判定零电压激活特征是否被激活(570)。如下面将要详细描述的，提供零电压激活特征作为控制模块100的部分功能，其中控制模块100致力于防止附加电气装置(如动力工具)在下述情况下启动：(a)基于电源开关在“开”位置时动力工具的塞绳的插入，和塞绳从AC电源插座拔出；或者(b)电源开关为“开”，工具被插入并供电，但是工具已达到导致关闭(在仍然插入的同时)的过载状况，并且在过载事件已被清除而电源开关仍在“开”位置。

零电压激活保护特征的实施确保电子管例如控制模块100内的触发三极管420，在上述(a)或(b)中的一种情况下，不会启动。从而，如下面将会更详细描述的随着零电压特征的激活，微处理器432将启动零电压激活程序700。否则，随着零电压激活的禁用(560的输出为‘否’)，该算法在580禁用中断并进入无限循环。这防止触发三极管420启动，例如，该算法反复运行同样的指令。

当绝对离合器故障时，如果软件系数输出设置为关断电机15，则运行零电压激活程序700或进入无线循环(在580)的动作。如前所述，软件代码系数包括与控制模块100所实施的保护动作相关的系数输出，其保护动作是由控制模块100实行的给定函数或运算得到的结果。输入到给定函数的系数输入和从给定函数输出的系数输出在特定应用中可以根据期望进行修改或结合。因此，如果设置了一些不需要电机关断的其他系数输出，如：制动，视觉反馈，LED等，会发生另一单独的动作。

如果来自530的定时计数小于定时系数(550的输出为‘否’)，绝对离合器模式的正常反复在下一个线性周期或半个线性周期继续进行监控电流采样(590)，并且该算法返回到510。

图6是用于说明根据一个示例性实施例的DI/DT离合器模式的函数的流程图。图6说明了EOC在DI/DT离合器模式中的功能，其可能或不可能与机械离合器(MC)或电子制动器一起用在控制模块100中。参考图6，在DI/DT离合器模式(600)中，微处理器432接收感应的参数。在这个特定实例中，参数是经放大器445从电流传感器440得到的电流采样值(610)，可以理解该采样参数可以是电机中两个分别的时间时工具电机的电机转速。例如，这些可以是AC电压波形(即，在线性周期基础上)半周期位置或整个线性周期位置的采样值，其被数字化，以计算给定电流值，如瞬时峰值电流，平均电流和/或均方根(RMS)电流。

该算法执行一个差分函数(620)，以计算一个差分值。在这个实例中，来自前一个线性周期的计算电流值(电流(X-1))减去当前线性周期的计算电流值(电流(X))。将该差分值与设定的极限值比较(625)，如上面讨论的，该极限值可以是基于平均电流，RMS电流或最大电流的极限值。如果该差分值超过这个极限值(即，625的输出为‘是’)，该算法判定零电压激活特征是否被激活(630)。函数635，640和700可以如图5中所述的被实施，因此为简洁的目的省略了详细解释。

虽然在图6的实例中使用了电流，很明显也可以使用其它参数，如电机转速和基于电机转速的极限值，以决定是否检测到故障状态，以启动保护动作。因此，在另一个实例中，可以判定两个不同时间的电机转速的一个差值。

如果该差值小于或等于极限值(即，625的输出为‘否’)，该算法比较与被一个因数除的极限值(650)的差值，其在图6的实例中是极限值/2。如果该差值超过极限值(即，650的输出为‘是’)，周期计数器由微处理器432增加计数(655)；否则，周期计数器被清零(660)。在一个实例中，如果该差值在至少N个连续的线性周期超过极限值/2，其中N≥2，就检测到诸如过载事件的故障状态。

周期计数器的计数增加提供一个延时，以避免微控制器430对瞬态状况的错误保护动作。由函数655，如图6的实例所示的算法判定周期计数是等于或大于3(在665)，指示来自650的差值已经在4个连续的线性周期大于极限值，可以理解这只是一个例子，这个数字可以根据需要被设定为2，3，4，N，以触发用于电机过载的保护动作。换句话说，三个连续的大于极限值/2的差值将持续4个线性周期。在这种情况下，如上所述，由函数630，635，645和700决定零电压激活。函数660和665的输出使微处理器430返回到正常操作670，在那里DI/DT离合器模式在下一个线性周期或半个线性周期继续进行监控电流采样。

在多个线性周期将该差值与被一个因数除的极限值相比较的目的，是为了在过载事件发生之前帮助预测其发生。例如，如果在两个连续的线性周期之间，该差值的极限值被设定为平均30安培，则在连续的周期之间，测量的平均电流也将和15安培(30/2)比较。如果这连续发生多次，即使电流没有超过30安培，这仍然被认为是过载事件。

EOC/MC组合的使用可能具有某种益处。例如，在一个切割应用中，如果切割轮上的一片破裂，EOC将立即关闭电机15(即，电机电枢20和电机磁场30)。不久之后，在EOC关闭电源后，机械离合器将空转，清除任何剩余惯性。例如，这可以防止工具10损坏或防止齿轮折断或破裂。

零电压激活

图7是说明根据一个示例性实施例的零电压激活程序的流程图。如上所述，可能提供零电压激活程序作为控制模块100的功能的一部分，以防止诸如动力工具的附加电气装置在下述情况下启动：(a)基于电源开关在“开”位置时动力工具10的塞绳(cord)21的插入，和塞绳从AC电源插座拔出；或者(b)电源开关为“开”，工具10被插入并供电，但是工具10已达到导致关闭(在仍然插入的同时)的过载状况，并且在电源开关仍在“开”位置时，过载事件已被清除。零电压激活保护程序的实施可以防止电子管例如控制模块100内的触发三极管420，在上述(a)或(b)中的一种情况下启动。

在一个实例中，可以在每个线性周期在AC波形的90°相位处，进行一连串连续的电压检测，以在控制模块100接收电源后，立即在触发三极管420上寻找电压。如果当提供电源时工具开关402是关闭的，微控制器430在触发三极管420上将检测到电压的存在。如果当提供电源时工具开关402是打开的，微控制器430在触发三极管420上将检测不到任何电压。如果在这些检测中有AC电压的指示，触发三极管420将不会启动，直到在给定线性周期内有无电压的指示，即，使用者在重启动力工具10之前，已将电源开关循环到“关”。由于电峰值，电涌，载波抑制等，需要多个连续的检测来消除系统中所有的随机噪声，其中电峰值，电涌，载波抑制等可能在触发三极管420上导致短暂的电压周期。

在上面图5的实例中，微控制器430的微处理器432比较反馈电流和用于EOC的极限值(在520)。如果EOC被配置为绝对极限值并且反馈电流值超过该极限值可能发生两种动作。在系统中的零电压保护没有被激活(禁用/停止，560的输出为‘否’)的情况下，算法(在微处理器432控制下)禁用无限循环中的中断(在580)，以防止触发三极管420启动，并在这个循环中以有效地关闭动力工具10。从而，所有到工具电机15的电源都被停止了。

如果在控制模块100中零电压激活程序被激活(570的输出为‘是’)，在反复零电压激活程序700时，微处理器432查询开关402是打开的或关闭的。在这个实例中，零电压激活方法没有禁用中断，但是基于图7的零电压方法，触发三极管420的启动被禁用(在560)。

在图6的实例中，微处理器432随时间测量电流，并将前面周期和当前周期的电流值储存在RAM434中。在一个实例中，由微处理器432反复的算法计算DI/DT值，作为被周期时间除的瞬时电流中的变化(DI/DT＝I₂-I₁/ΔT)。这个DI/DT值或差值，其可能被称为变量Y，可能被和极限值比较。如果Y大于极限值(625的输出为‘是’)，与图5的绝对极限值方案相同的保护动作顺序(630，635，640/700)可能被微处理器432激活；另外，Y可能和极限值的一个因数比较，例如被2除的极限值(在650)。

如果Y大于被2除的极限值，则一个计数器可能被增加到3或4倍(655，665)，以确定没有错误的事件发生。另一方面，如果Y小于被2除的极限值，则计数器被清零(660)。万一计数器达到3或4，计数器被设立并且被执行与上述绝对极限值方案相同的保护(630，635，640/700)。例如，如果计数器等于3，这表示4个连续线性周期的数据已经超过极限值被2除的减小的极限值。

现在参考图7，上述情况(a)或(b)中的一个触发启动(705)，其中算法检测(在710)AC电压波形是否在负零交叉点(即，电压半周期正通过零点交叉到负半周期)。当算法等待零交叉点时，这对算法是一个同步步骤，并且算法将循环直到检测到负零交叉点。一旦检测到正零交叉点，微控制器430的微处理器432可以开始检测开关402的状态(715)。这种到正半周期的同步只在控制器430仅能在那个特定半周期感应电压时才必须。然而，使用另一个电压监控电路425，可能在负半周期时进行采样。

一旦两个零交叉点都被检测到(715的输出为‘是’)，检测点的值被设定为相位点1(720)。相位点1可能是在触发三极管420的130°导通角，或基于一个给定时间(100毫秒)。函数725是一个循环过程，直到其被确定已经到达检测点，基于此，触发三极管420上的电压被检测(730)。在这个实例中使用触发三极管402上的采样电压，可以理解，这只是可以被检测的参数的一个例子；流过触发三极管420的电流可以是代替电压的采样参数。如果在730检测到一些正电压，就假定开关402是关闭的。然后该程序返回到函数710，并重复不允许触发三极管420导通，另外，在触发三极管420上没有检测到电压。

在这种情况(730的输出为‘否’)，该算法查询电压波形的给定数量的N个连续线性周期(N≥2)是否已经被检测。在图7的特定实例中，该算法查询电压波形的三个连续线性周期是否已经被检测(735)。如果是，就确定触发三极管上的电压是否高(在740)，并且如果高，该算法在745插入一个延时，以等待开关402(其也可能被称为触发或ON/OFF开关)关闭。如果在等待时间之后，触发三极管420上的电压仍然高(750的输出为‘是’)，开关402关闭并且在780终止零电压激活程序700；动力工具10可被打开以正常运转。因此函数740，745和750处于这样一种情形，其中由于一些过载状况，工具10已经停止，而开关402仍然为ON。

另一方面，如果没有检测到AC电压波形的三个连续的线性周期，该算法查询(在755)是否所有的检测点都已经被检测了。这个程序在每个线性周期可以具有多个检测点。检测的检测点越多，系统对随机噪声就越免疫。例如，如果在130，70和30度的导通角有三个单独的检测点，并且这三个点在三个连续的线性周期已经被检测，然后该程序有效地保证开关402在沿着AC正弦波的九个连续的预定点是打开的。如果只有一个预定点被检测，噪音可能有害地影响系统。

因此，如果755的输出为是，该算法返回710以检测下一个线性周期的负零交叉点。如果不是所有的检测点都被检测，那么确定检测点2是否被检测(在760)，并基于760的检测，检测点2被存放(770)或者检测点3被存放(765)。之后在775AC周期计数器(temp2)被增加，并且程序返回725的检测点检测。这个AC周期计数器(temp2)是微控制器430如何得知所有的三个连续周期都已经被检测的部件。如果在触发三极管420上显示在任何检测点都没有电压，微控制器430就假定开关是关闭的，并在705重启整个程序。

上述例子描述了被感应的参数是触发三极管420上的电压，以确定开关402是打开或关闭的。然而，代替检测电压，在AC周期可以进行电流(即，平均，RMS，峰值电流，等)的检测。如果流过触发三极管420的电流被确定，可以假定开关402是闭合的；否则，如果没有检测到电流，开关402就是打开的。此外，如上所述，为了增加噪声免疫力，在检测期间可以在多个AC周期进行多个检测。

需要算法的服务

在另一个实例中，微处理器432可以激活一个需要算法的服务，以指示是否需要动力工具10服务。需要服务的一个实例可能是代替工具电机15中的电刷，或者给齿轮箱16中的齿轮重新施加润滑酯。动力工具可以使用具有换向器电刷的通用电动机。例如，图1的换向器环24具有位于其上的换向器电刷。这些电刷在工具寿命结束前通常需要更换。可以根据极限值系数决定何时更换电刷，其中极限值系数通过时间计算，电机电流测量，提供的电机电压，速度，开关周期，或这些参数的一些组合被设定。给使用者的需要服务的指示可以通过工具外壳18上的光指示器，如LED来执行。可选择地，例如，在一些特定的振动模式中使用者可以通过触觉反馈得到需要服务的警报，或者工具被设置为停止直到服务完成。

在一个实例中，在微处理器432启动的基础上，微处理器432计算工具10已经运转了多长时间并将其与极限值系数比较。在这个实例中，极限值系数可以基于时间如100小时被设定。如果工具运转时间已经超过100小时，工具外壳18上的光指示器如LED(未示出)可能发光，以警告使用者需要服务。例如，LED可能保持“ON”直到在服务中心或被使用者重置。

在这个实例中，需要的服务是电刷更换。在进行电刷更换之后，可能重置几种指示器方法中的一种。例如，为了重置极限值系数，服务中心代表或者使用者可能物理地移去电刷，并给工具10供电。由于工具中没有电刷，没有电流检测，因此，微处理器432检测到低电流(即，与极限值相比的低电流)，并呈现“无电流”指示。如果在至少一秒内没有感应到电流，微处理器432可能实施重启程序。在一个实例中，重启程序可能包括用某个参数(如2)乘以极限值系数(100小时)，和/或将其延长达固定或变化的重启时间。随着新的需要服务的运转时间被设定，LED被断电并且电刷被放回工具电机15。

在另一个实例中，可能使用一种外部重置。电刷被替换然后工具被插入一个被供电的外部重置模块。然后，电源被施加到工具并且工具开关被激活。重置模块限制电机电流到非常低的值，低得足以使电机不能运转。控制器430识别这个作为需要服务的重置命令并重置指示器。该外部重置模块可以在服务中心使用，或者由工具使用者购买。

在另一个实例中，可能由工具使用者输入代码。在电刷更换之后，工具被供电。该输入的代码可能是速度转盘设定，变速开关设定，一段时间内的开关周期等的组合。换句话说，这个代码可以是操作顺序和/或定时，或使用者输入到工具控制的激活。例如，钻孔机重置可能需要使用者在10秒内激活电源开关开/关5次，等待10秒，然后在10秒内再次激活电源开关开/关5次，以实施该重置。

触觉反馈

图8和9是用于说明触觉反馈的图表，该触觉反馈是给AC有绳动力工具使用者作为工具中即将发生的或当前的故障状态的警报机制。在由于一些故障状态而停止动力工具10之前，或与停止相反，可能希望给动力工具10的操作者提供某种警告。类似于一个方案，当一种故障状态发生时，或者正在发生过程中，在所有者的车内，发动机由于故障状态(即，由于缺油造成的活塞损坏)停止之前，在给定持续时间内可以在仪表盘上给该所有者一警告灯。

在一个实例中，检测到的欠电压和超温度状况可以被用作截止机制，即，一旦达到极限值控制模块100停止输出电流。然而，在故障状态触发之前，例如达到欠电压或超温度极限值之前，工具10中的警报机制可以警告操作者其正在接近即将发生的操作极限，该操作极限可能自动关闭工具电机10。警报机制可以是可听到的(使用喇叭或蜂鸣器)或可看到的，例如使用诸如LED的期望的照明配置。

授予Thompson等人的美国专利No.6479958描述了用于动力工具的突破转矩控制的方法。在‘958专利中的一个实例中，可以通过感应一个给定电机参数来提供动力工具控制，其中该给定电机参数指示一些故障状态，如失速状态的开始。响应即将发生的失速状态，在到工具的电源开关保持激活的同时，以与电机的自然共振频率相关的频率，给电机多次脉冲。这样做是为了传送一系列转矩脉冲，其具有比该系列中传送的平均转矩大的峰值转矩。这被称为“突破转矩”，并允许动力工具的使用者完成给定的工作，以使得电机不被烧坏或完全停止。

然而，在这里将要描述的另一个配置中，电机15可以受脉冲作用而不使用突破转矩来完成工作，而是作为对工具10的使用者的警告工具10在接近或处于即将发生的故障(即，停止或失速状态)。在一个实例中，可以为一个给定的动力工具定制脉冲。该脉冲作为对使用者的物理的，触觉的感知或警报机制。

因此，由于控制模块100是一个相-控的，基于时间的系统，作为警报机制任何逻辑可以触发输出脉冲。例如，诸如给定速度，转矩，温度，电流或电流随时间的变化的参数，其可以被微处理器432测量并可与一些极限值比较，以激活触觉反馈，由此工具电机15在达到或超过给定极限值时受脉冲作用。

图8说明了触觉反馈的结果，其中触发三极管420从完全“ON”下降到完全“OFF”。参考图8，面积A示出了触发三极管420在完全导通(即，保持微处理器导通角在180度用以完全导通)时启动。脉冲期间B由触发三极管420的一系列“ON/OFF”启动组成。触发三极管420在时间段C内为“ON”，在时间段D内为“OFF”。时间段C+D表示一个周期B。然后周期B重复次数E次。从而，图8提供了用完全“ON/OFF”脉冲来说明触觉反馈。

在另一个实例中，可以用变化的导通角来实现触觉反馈。参考图9，该脉冲图表说明了触觉反馈的结果，其中代替完全“ON/OFF”，触发三极管420可以从高导通角下降到低导通角，或者从低导通角上升到高导通角。一旦微控制器430的微处理器432检测到接下来控制模块100应该脉冲输出，微处理器432可以从A点的完全导通较低导通角到B或C点的更小的导通角，或者从诸如C的低点增加导通角到点A(完全导通)。这种实施可以与图8中的全“ON/OFF”触觉反馈使用相同的系数。因此，对于给定的动力工具或应用，诸如占空比因数(图8中参数D与C的比率)，脉冲时间(图8中的参数E)，无脉冲时间(图8中的参数A)等的参数可以根据希望变化。

在一个实例中，警告使用者动力工具10中即将发生的故障状态，可以使用控制模块100的相控属性在ROM中建立用于触觉反馈的软件代码参数(图8的A，B，C，D，E)，以在电机20的转速中产生“颤音(warble)”效应。可以选择电机转速中的这种轻微循环变化，以致没有不利地影响工具性能，而是给使用者提供即将发生的或当前故障状态的听觉和触觉反馈。

返送

通常，控制模块100中的控制电路400可以被配置为减小工具10的最大功率输出能力，以产生返送(fold back)状态。操作者将既听到又感觉到作为工具10性能的“弱化”的这种状态。操作者将会被提示后退并避免即将发生的故障状态(如，欠电压，超温度，过电流，等)。

例如，返送可以在电机温度超过所给的设定值或极限值的基础上被实施。在达到故障状态(超温度限制，设定值或极限值)，微控制器430就通过信号输入线418发出控制信号，以减小导通角，在该导通角触发三极管420与温度的增长成比例地启动。当温度增加得超过极限值或设定值时，该低导通角被用来减小提供给工具电机15的电机电压。

在这个特定的实例中，返送被用以保护电机15，并在工具10太热时通知使用者。如果温度持续增加，电机电压就会持续降低直到电机电压变为0或达到最小电压，并且该电压不再随增加的温度而降低。通过返送电机电压，温度应该开始降低到极限值或设定值以下，在该点电机电压可能再次被增加。该返送功能可能被维持直到温度已经降低到设定值以下，或者温度不再降低，或者已经达到低工具速度配置。

返送可以被微控制器430采用作为除温度以外的危害性输入的保护动作。返送可以被用来缩小转矩或者帮助丧失控制(如，工具绕刀头或附件旋转)的使用者。

图9是说明在一个有绳AC动力工具中的电机电压返送实例的图表。起初，当系统的一个给定的测量参数(电压，电流，温度，转矩，等)低于一些系数极限值时，触发三极管420在全导通角(点A)启动。当参数增加到这个极限值以上时，导通角开始降低(从点A到点B)。如果被测量的参数继续增加进而超过极限值，导通角将继续降低(从点B到点C)。该过程将继续，直到达到任一设定最小导通角(一个例子是30度)。这个最小导通角被持续保持，直到测量的参数降低。可选择地，模块100可以被配置为在达到这个设定最小导通角之后关闭工具10。如果触发三极管420在C点启动，并且测量的参数开始降低，那么导通角将从C点增加回B点。当测量的参数持续降低到极限值以下时，导通角将继续从B点增加回到点A的完全导通。

转矩控制

控制模块100可以被配置成为工具电机提供转矩控制。例如，转矩控制可能有些类似于转速控制。在周期循环的基础上，微处理器432读入分路440的电流值，并将其与一参考电压相比较，以确定反映该电流值的代表电压。为与一个或多个值相比，该代表电压值可以被存储在存储器434或436内的合适的查表中，或者用一个固定编码的等式来确定，以确定转矩值。然后计算的或查找的转矩值可以与转矩设定值比较。如果计算的转矩值超过转矩设定值，微处理器432通过减小输出电压来调整转矩。这可以例如用返送来进行。在一个实例中，微处理器432可以改变触发三极管420启动的导通角，这改变了电机电压以将转矩值缩小到转矩设定值以下。

电机温度评估

图10A是电机温度评估算法的一个概述。这个例子使用平均电流作为输入，但是其它来自热敏电阻或热电偶的诸如RMS电流，峰值电流，温度的测量值，或速度，可以被用作电机温度评估函数的输入。

该算法基于这样的原理，即电机的温度正比于RMS电流的平方乘以电阻。假定在工具电机15中电阻是恒定的，温度的评估可以通过随时间精确测量电流而实现。首先，在时间周期或时间增量M内，由微控制器430以特定间隔采样n个电流采样值(对每个工具10，n和M可以变化)，以确定在1002被平方的平均电流。这个电流的平方值可以被表示为整数参数A。平方的电流值A表示，在给定时间周期P末尾直到此后(其中P远远大于增量M)，假定电流保持恒定评估电机温度将是多少。

该值A和温度寄存器值B比较(在1004所示的输入)。B是一个变动的值，代表恰好在当前点的电机温度的评估，并且其在每个时间增量M将被更新。例如，温度寄存器值B＝0表示电机温度是环境温度(即，室温)，而温度寄存器值B＝1300可以代表130℃的电机温度。每个参数A和B都是整数值。

在1006，A和B之间的差值代表当前评估的温度之间的差值有多大，以及在时间周期P过去以后，电机15的评估温度将会是多少。在1008，这个差值C(一个整数值，其可能称为被预先衡量的调整C)被一个标量E(也是一个整数值)除。该标量E可以被理解为一个可变的标量调整，其改变比值，在该比值温度寄存器值响应电流中的变化，并能够被认为是电机15的时间常数。因为每个电机具有不同的时间常数E，该值可以在工具与工具之间变化。C/E的结果代表电机15的温度调整值F。该温度调整值F代表在时间增量M内温度增加或减少了多少。

在1010，F(一个符号值)接下来被加上或减去温度寄存器值B，以创建一个新的温度寄存器值H，其在1012将被用在下一次重复中。如果电流保持常数，随着时间接近P，值H应该相应于或等于值A，以使得新的评估的电机温度接近或完全等于在时间周期P末尾的电机温度评估值。

因此，由A(即，在时间周期P末尾将会有的电机温度评估值，其基于不变的在那段时间增量内的平均电流的平方)和温度寄存器值B反映的电流测量值之间的差值越大，在计算之后，温度寄存器值B的增加/减少必定会越大。如果A和B的整数值相等，这代表电机温度没有变化。因此，总是希望温度寄存器值B等于随时间的电流的平方(即A)，并且温度寄存器值B将会随着时间根据需要增加/减少，以保持这种关系。在时间段内的任何点，从温度寄存器值B将给出一个在那个给定时刻电机温度的成比例的评估值。

作为一个例子，如果在给定间隔M内，平均电流从5安培增加到20安培(其增加了参数A，因为它是电流平方的函数)，温度寄存器值B将会很快增加，代表电机温度的急剧增加，因为电流已经显著的增加。然后，如果平均电流从20安培降低到10安培(A降低了)，随着时间温度寄存器值B将会降低，表示电机温度的降低。

下面的等式说明图10A的参数A，B，C，D，E和H的计算。在一个优先或理想的系统中，电流的平方乘以电阻给出一个温度。然而，在实际的系统中，其它的参数，如风扇转速，电机转速，以及电流是如何测量的，都将影响系统的输出。在下面的等式中，参数A由FinalAverage_n项代表；并且代表电机在时间段(即，在这个实例中给定的时间周期P)内将会达到的评估温度。寄存器值B由TempReg_[n-1]项表示，并且，更新的或新的温度寄存器值被表示为Temp Reg_n，其是由时间间隔M内的许多电流测量值n确定的。

为了调节这些系统参数，用于评估电机温度的等式可以被稍微修改。例如，在计算参数A(平均电流的平方的函数)时，为了像调节120V的工具那样调节230V的工具，增加了被称为Vfactor的电压补偿项或乘数。因为由230V的工具表现的平均电流大概是由120V的工具表现出的电流的一半，为了正确地操作，系统需要一个倍增因数。乘数Vfactor可以为120V的工具设定为“1”，并为230V的工具设定为“2”。

有与风扇转速相关的电流等级极限值(这里被称为‘中点极限值’)。在特定的电流等级，在动力工具10中通过风扇从系统排除的热量随着风扇转速的降低而减少。增加一因数来补偿这种由于风扇转速降低而引起的排除热量的损失。A(FinalAverage_n)的计算值依赖于平均电流是在这个中点极限值以上或以下而不同。如果平均电流在该中点极限值以上，增加下面的因数，(Iavg_n-Midpt)²，其只是计算电流减去极限电流值Midpt的平方。该因数将使中点以上的电流比中点以下的电流导致更高的评估温度。温度的增加量直接与电流在中点以上的增加量成比例。

进一步地，可以增加变量来补偿低电机转速。这可以由表达式(MaxDial-DialSetpoint)*SpdFactor来反映。参数MaxDial是由微处理器432读取的A/D读数，其对应于速度转轮270上的最大设定值，以及参数DialSetpoint是对应于转轮270上的实际速度设定值的A/D读数。如果这些是相等的，这个速度补偿变量是0。参数SpdFactor是一个恒定系数，其在不同工具中是不同的，并在转盘设定值设定在除最大设定值以外的转速时提供补偿。

当进行平均电流检测时，上述电机转速的补偿是必须的，因为触发三极管420的导通角影响平均电流测量的准确度。在较低的导通角(较低的速度)，平均电流的测量值不像在完全导通角(完全转速)时那么精确，因此必须补偿该测量。这个过程依赖于使用哪种测量方案而变化。当使用平均电流值时，使用所有的补偿因数。如果使用RMS电流，不需要使用同样多的补偿因数。如果使用热敏电阻或热电偶，不需要任何补偿因数。

因此，A-FinalAverage_n的值可以由下面两个数学等式中的一个计算，其取决于平均电流是在中点极限值以上还是以下，其中A-FinalAverage_n是由微控制器430在时间周期M的特定间隔采集的n个电流测量值计算而获得的最终平均电流。等式(1)是平均电流在极限值等级以下的等式，等式(2)是平均电流等于或在电流等级以上的等式，在等式(2)中必须由(Iavg_n-Midpt)²补偿风扇损失。

$\underset{16-\mathrm{bit}\max }{\mathrm{FinalAverage}}=\underset{n=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{[{\left(\frac{{\mathrm{Iavg}}_n\×\mathrm{Vfactor}}{\underset{16-\mathrm{bit}\max }{4}}\right)}^2+(\mathrm{MaxDial}-\mathrm{DialSetpoint})\×\mathrm{SpdFactor}]}^2---\left(1\right)$

$\underset{16-\mathrm{bit}\max }{\mathrm{FinalAverage}}=\underset{n=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{[{\left(\frac{{\mathrm{Iavg}}_n\×\mathrm{Vfactor}}{\underset{16-\mathrm{bit}\max }{4}}\right)}^2+{\left(\underset{255\mathrm{bitlimit}}{{\mathrm{Iavg}}_n-\mathrm{Midpt}}\right)}^2(\mathrm{MaxDial}-\mathrm{DialSetpoint})\×\mathrm{SpdFactor}]}^2$

(2)

因而，图10A中的H的计算被反映在下面的等式(3)和(4)中。值H是新的或修订的温度寄存器值，并反映电机温度的更新的评估值。等式(3)和(4)反映图10A所示的参数B，C，E和F，实质上显示H＝B+F，其中F＝C/E，并且C＝A-B。因此，等式(3)和(4)中的项如下安排。H＝B+(A-B)/E。等式(3)合并来自等式(1)的FinalAverage_n结果，其中平均电流是在中点极限值以下，以及等式(4)合并用于计算FinalAverage的等式(2)(其中平均电流等于或在中点极限值以上)：

$\underset{16-\mathrm{bit}\max }{\mathrm{Temp}{\mathrm{Re\; g}}_n}=\mathrm{Temp}{\mathrm{Reg}}_{[n-1]}+\frac{({\mathrm{FinalAvg}}_n-\mathrm{Temp}{\mathrm{Reg}}_{[n-1]})}{\mathrm{Divisor}}---\left(3\right)$

$\underset{16-\mathrm{bit}\max }{\mathrm{Temp\; Re}{g}_n}=\mathrm{Temp}{\mathrm{Reg}}_{[n-1]}+\frac{({\mathrm{FinalAvg}}_n-\mathrm{Temp}{\mathrm{Reg}}_{[n-1]})}{{\left[\frac{({\mathrm{Iavg}}_n-\mathrm{Midpt})}{\underset{255\mathrm{limit}}{\mathrm{HighCurDivisor}}}\right]}^2}---\left(4\right)$

每个公式(3)和(4)的第二部分中的分子是图10A的参数C，其代表(A-B)或当前我们的评估温度与时间P后电机将达到的温度之间有多大的差值。在每个等式(3)和(4)的第二部分中是分母项的标量E，与等式(4)相比在等式(3)中不同，其是一个称为Divisor的恒定系数，等式(4)具有说明超过中点极限值的测量平均电流的分母项(补偿风扇损失)，并用称为HighCurDivisor的标量去除那个因数。这些标量Divisor和HighCurDivisor是补偿系数，其被设定来改变确定新的温度评估值H花费的时间，以使它达到A。使用两个不同的除数，因为在较高电流时，电机15的加热/冷却比由于风扇转速的损失而变化。因此，Divisor标量被使用在较低电流的等式(3)中，并且HighCurDivisor标量被使用在用于较高电流的等式(4)中。

因此，标量E是一个可变的标量调整值，其改变了比值，在该比值温度寄存器值对应于电流中的变化。这在不同工具之间是可以变化的。在这个实例中，在电流超过中间点时，冷却/加热曲线的形状将变化。C/E(即，等式(3)和(4)的第二，完整的商部分)的结果代表电机15的温度调整值F。换句话说，C/E的结果表示在时间增量M内温度已经增加或减少了多少。

图10B是说明怎样确定电机在启动时的评估温度，即在温度寄存器中的初始值B的流程图。一旦工具10失去电源，控制器430失去以前产生的信息，除非信息被定期保存。因此，应该有一种方法来确定在工具10首次被供电时电机15处于什么温度。没有这种确定，已经在重负载下运行了一段时间的电机15，可能被关掉并随后快速地再次打开，并且控制器430将复位温度寄存器回零，指示室温工具10。如果这些发生，工具10将很可能烧掉。

为了防止工具烧掉的潜在可能性，提供一个在1014开始的程序。每次微控制器430更新温度寄存器值B或热敏电阻(即，传感器410)的控制器430温度的测量值，这些值被存储在非易失性存储器(RAM 434)。在启动的时候，重新得到在工具最后停止之前被存储的最后的温度寄存器值和传感器410的控制器430温度值(1014)，以获得工具15在最后电源关闭之前的状态的体现。增加一个时间延迟(1016)，以在工具的电源启动时获得评估的电机温度和控制器温度的测量值。在前面限定的基于启动的延时(1016)之后，读取控制器430的单板温度传感器(410)，以评估相对于电机温度的控制器的温度，即，如果控制器430的温度充分地高，可以假定电机15的温度也同样热，只要控制器430的温度时间常数不是远远高于电机15的温度常数。

在这个延时之后，微处理器432检测传感器410的这个控制器温度，并确定4个状态中的一个：(1)微控制器430是室温，(2)微控制器430没有变化温度，(3)微控制器430是温暖的，以及(4)微控制器430是热的。通过将当前温度数据和最后保存的数据相比较来确定这些状态。

如果确定从最后的电源启动开始温度没有变化(1018的输出为否，模块100没有被首次通电)，并且传感器410的值大于周围环境(1022的输出为否)，但是在前面的温度的限定的极限内，即，接近于启动温度(小于12％的差值，1026的输出为是)，温度寄存器中的旧值B(即，等式(3)或(4)中的TempReg_[n-1])被恢复(1024)以指示电机温度没有变化(1024，1026)。如果从传感器410确定的控制器430的温度当模块100首次通电时低于室温，在温度寄存器中的B的值被复位回零(1022)，指示室温或环境温度(1020)，即，冷电源工具10。

如果控制器430被确定为暖(1030的输出为否)或热(1030的输出为是)，温度寄存器值B的新值在步骤1028或1032从诸如EEPROM(ROM 436)的非易失性存储器被预装。在一个实例中，暖的控制器430可以是80℃，并且热的控制器430(并从而是热工具10)可以是150℃。对于装入温度寄存器中的相同的B值或修改的B值，参照图10A如上所述地实施电机温度评估函数。

在可替换的实例中，另一种在电源启动时确定工具是冷，暖，或热，以确定初始温度寄存器值B的方法是测量模块100或工具10中的触发三极管420或其它功率器件的门电压。有源器件的温度可以通过它的结电压来确定。这些器件可以包括触发三极管，晶体管，二极管，或任何其它包括PN或NP结的硅化物器件。因此，可以不使用额外的诸如热敏电阻的传感器410来评估电子模块100或微控制器430的温度。代替使用热敏电阻410可以使用触发三极管420的门极驱动晶体管的结来确定温度。这可以由下面的关系来解释。

一个结的温度和电压的关系可以由如下所示的等式(5)来限定。

V_γ(T₁)-V_γ(T₀)＝k_T(T₁-T₀)           等式(5)

其中：

T₀＝25℃

T₁＝结温度(℃)

V_γ(T₀)＝在25℃时的结电压

V_γ(T₁)＝在T₁时的结电压

k_T＝结的温度系数

上述示例值是：

T₀＝25℃

T₁＝？(℃)

V_γ(T₀)＝0.7V

V_γ(T₁)＝0.65V

k_T＝-2.0mV/℃

变换等式(5)解得器件温度T₁为：

$\frac{V_{\mathrm{\γ}}\left(T_1\right)-V_{\mathrm{\γ}}\left(T_0\right)}{k_T}+T_0=T_1$ T₁＝50℃

实际值可能取决于在模块100的电路400中使用的器件而变化。因此，确定工具在电源启动过程中是冷，暖或热来作为温度评估算法的输入，这样做的一个潜在好处是，感应已经存在的元件如同在触发三极管420的门极驱动的晶体管的电压，以在启动时评估或确定模块100的温度/控制器430的温度。因此，可以不使用诸如热敏电阻的额外传感器410来评估模块100或微控制器430的温度。

在模块100中使用电机温度评估程序与直接在电机15中放置热敏电阻或热电偶相比，可以降低成本并提供简单的使用。上述方法不需要额外的传感器或电线来实施，因为所有需要的信号或外围设备都直接建立在模块100内。在电机15上或其周围放置热电偶，热敏电阻，或电线的任务不容易实现，并且有电线熔化或互相短路的危险。上述算法提供了便宜的，有效的和简单的方式来评估电机温度，而没有从物理结构上进入电机15。

此外，从如图10A所述的电机温度评估算法确定的电机评估温度，可用作为微控制器430的输入，以触发警报型的保护机制，例如通过触觉反馈，电机返送等。随着电机温度开始非常接近电机过载状态，由于微控制器430通过触发三极管420的导通角的控制激活触觉反馈或返送，或者激活返送和作为警报(即，该工具电机正接近超温度限制)的LED发光的组合，或者激活触觉反馈和在外壳18上作为警报(即，该工具电机正接近超温度限制)的LED发光的组合，使用者可以避免高温度设定值达到过载状态(由于达到超温度极限)。因此，电机温度算法可以被用来在不同点及时评估电机温度，以致力于避免或检测即将发生的电机过载状态。

图11是一个比较由图10A的算法计算的电机评估温度与实际测得的电机磁场温度的图表，其中实际测得的电机磁场温度是针对配置有实例控制模块100的120V小角研磨机。图示的数据表示电机温度算法评估值和实际电机温度。可以从图11中看出产生的图示结果测试了电机负载的增加或减少，并使工具电机打开/关闭/打开，以努力练习电机温度算法的所有方面。该算法产生充分模拟实际的测量电机温度，最坏的情况下在任一个数据点的差值是大约13度。

图12是控制模块100内的系数输入，控制和保护方法，和/或使用者输入之间的关系的概略图，作为函数集中表示在图12的中间栏，从来自这些函数的系数输出表示在右面的栏中。在右面的栏中，输出系数ALC指的是上述突破转矩，以允许动力工具的使用者完成给定的工作，因此电机不会烧掉或完全停止。

提供图12说明单独的普通的控制模块100怎样通过非易失性存储器的存储如EEPROM或闪存器能被重新编程，以满足不同工具的多样性的需求。

迄今讨论的保护或控制函数，如电机温度评估算法，过载控制(绝对和Di/Dt离合器模式)，触觉反馈等，可以通过这些非易失性存储器的存储被激活或禁用。此外，基于一个特定的软件代码系数是否被存储在诸如EEPROM或FLASH存储器的非易失性存储器中，可以改变用于每个激活的控制或保护方法的系数输入和输出。

图12在左侧示出了示例的系数输入，其可以被输入某个函数。如所示出的，这些函数可以包括EOC函数，如上所述的转矩限制函数，电机过载函数(其可能合并图10A-B中的电机温度评估算法)。这些函数还可以包括输入，其与改变固件相反可以通过改变非易失性存储器中的这些软件代码系数被构造成任一模拟，数字，高电平有效或低电平有效的输入。

对不同的函数可以设置不同的输入和输出，并且在控制模块100中，不同的函数可以被激活或禁用。例如，在给定的有绳动力工具中，用于EOC的绝对离合器模式可以被设定为使用电流作为输入，并且如果超过极限值函数的输出为工具停止。一个不同的工具可以具有Di/Dt离合器模式，其被设定为使用速度作为函数输入，并且如果超过极限比值打开LED作为函数输出。这样，内部具有同样的通用控制模块100的两个单独的工具可以配置有采样不同的参数并输出不同的结果(即，基于不同输出系数的不同保护动作)的不同的函数。

在非易失性存储器(如果可选择的ROM 436被构造成EEPROM，其可以是RAM 434，闪存器或EEPROM)中的软件代码系数提供这样一种能力，即怎样改变模块100和工具10的相互作用，而不用改变固件或在微控制器430内的基础代码。通过只改变微控制器430的非易失性存储器，即可以改变工具的性能，这在以前是不可能的。

这样描述了示例性的实施例，很明显同样可以以多种方式变化。这些变化将不被认为是和示例性实施例相脱离，并且对本领域技术人员来说所有这些变化将是显而易见的，并将包括在这里所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种动力工具，其特征在于，该动力工具包括：

工具电机；

具有电子离合器的控制模块，用于检测工具内的以过载事件为标志的故障状态，并包括微控制器，用于基于检测的故障状态控制电子离合器和激活保护动作，以清除或减少到工具电机的功率；以及

机械离合器，用于清除工具中任何残留的惯性。

2.如权利要求1所述的动力工具，其特征在于，微控制器控制工具中的触发三极管的启动，以控制工具电机的电压，以及基于由电子离合器检测的故障状态，微控制器被配置成控制触发三极管完全关闭工具电机，脉冲调制工具电机，减小施加给工具电机的电压，或与开启诸如LED的指示器结合执行上述至少一种保护动作。

3.如权利要求1所述的动力工具，其特征在于，电子离合器是被微控制器中的处理器重复的基于程序的软件。

4.如权利要求1所述的动力工具，其特征在于，电子离合器可被配置为第一模式，其中给定的参数被采样，如果该采样参数超过第一极限值，并且如果时间计数器超过第二极限值就检测到故障状态，其中时间计数器的增加是在第一极限值被超过的基础上。

5.如权利要求4所述的动力工具，其特征在于，给定参数是从给工具供电的AC电压波形的半个线性周期位置或整个线性周期位置的数字化的电流采样值计算的电流值。

6.如权利要求5所述的动力工具，其特征在于，计算的电流值是瞬时，平均或均方根(RMS)电流值中的一个，并且第一极限值基于平均电流，RMS电流或最大瞬时电流值。

7.如权利要求4所述的动力工具，其特征在于，给定参数是工具电机的电机速度，并且极限值基于工具电机速度。

8.如权利要求1所述的动力工具，其特征在于，电子离合器被配置为第二模式，其中给定参数被采样，基于该采样参数并与第一极限值比较计算出一个差值，如果该差值超过第一极限值就检测到故障状态。

9.如权利要求8所述的动力工具，其特征在于，如果差值小于或等于第一极限值，电子离合器将该差值与小于第一极限值的第二极限值比较，并且如果该差值在至少N个连续的线性周期其中N≥2超过第二极限值，就检测到故障状态。

10.如权利要求8所述的动力工具，其特征在于，差值是从给工具供电的AC电压波形的采样中当前线性周期和前一个线性周期计算的电流值之间的差。

11.如权利要求8所述的动力工具，其特征在于，差值是在两个不同时间计算的电机速度值之间的差。

12.如权利要求1所述的动力工具，其特征在于，在激活保护动作后即使在过载事件已经被清除后也可以防止工具被不经意地开启。

13.如权利要求1所述的动力工具，其特征在于，进一步包括：

开/关电源开关；以及

附加到工具上的塞绳，用于给工具提供AC线路功率，

其中在工具被插入并通电时可以防止工具被不经意地开启，但是工具已经达到已导致关机的过载事件，而工具仍然处于插入状态以及过载事件已经被清除时，电源开关仍然在开位置。

14.一种用于有绳动力工具的控制模块，其特征在于，该控制模块包括：

微控制器；以及

触发三极管，微控制器接收多个感应的参数输入，以控制触发三极管的启动，从而控制施加给动力工具的电机的电压，

其中微控制器被配置为激活保护动作，通过经触发三极管脉冲调制工具电机，以警告工具的使用者即将发生或当前的故障状态，从而给电机使用者提供触觉反馈。

15.如权利要求14所述的控制模块，其特征在于，微控制器控制触发三极管，从而触发三极管在导通角为180度的完全导通和导通角为0度的完全关闭之间交替。

16.如权利要求15所述的控制模块，其特征在于，触发三极管完全导通完全关闭的时间是可变的，并且每个开/关循环代表为警告使用者而被重复一定次数的周期。

17.如权利要求14所述的控制模块，其特征在于，微控制器通过改变触发三极管的导通角来控制触发三极管在更高和更低的导通角之间往复，调节电机的电压从而给使用者产生触觉反馈。

18.如权利要求14所述的控制模块，其特征在于，微控制器随时间从导通到不导通改变触发三极管，以给使用者提供脉冲输出。

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