專(zhuān)利名稱(chēng)：提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回卷效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種馬達(dá)的控制裝置有關(guān)，特別是指一種利用單一馬達(dá)配合微處 理器，以令該馬達(dá)可分別執(zhí)行發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)兩種不同的輸出狀態(tài)，從而得以 運(yùn)用于諸如舉重運(yùn)動(dòng)器，劃船運(yùn)動(dòng)器等拉伸式運(yùn)動(dòng)的各式運(yùn)動(dòng)器材中，進(jìn)而達(dá) 到精減組裝構(gòu)件且深具實(shí)用價(jià)值的新穎發(fā)明。
背景技術(shù)：
以傳統(tǒng)舉重運(yùn)動(dòng)器(未示于圖)為例，眾所周知，由于其通常以金屬配重塊做 為運(yùn)動(dòng)阻力的來(lái)源，故而皆有構(gòu)件繁多、體積龐大、耗費(fèi)空間且會(huì)發(fā)生吵雜噪 音等潛在弊病，因此，有業(yè)者以處于電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)的馬達(dá)裝置，取代金屬配 重塊或飛輪，并據(jù)以提供運(yùn)動(dòng)阻力給各式具有類(lèi)似運(yùn)動(dòng)特征的相關(guān)運(yùn)動(dòng)器材使
用；諸如美國(guó)第6790163號(hào)、第5762584號(hào)及第5435798號(hào)等專(zhuān)利前案，均具 有類(lèi)似的電動(dòng)機(jī)馬達(dá)設(shè)計(jì)，以提供預(yù)期的運(yùn)動(dòng)阻力；之后，更有中國(guó)臺(tái)灣第 1268789號(hào)『運(yùn)用于健身器材的可程序控制阻力裝置及方法』專(zhuān)利前案，通過(guò)微 處理器的內(nèi)建程序配合力量量測(cè)裝置的作用，以令其單一馬達(dá)可進(jìn)行正、逆向 電動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，進(jìn)而分別達(dá)成提供阻力及反向巻收的效用。
雖說(shuō)第1268789號(hào)專(zhuān)利前案確實(shí)具有其所表彰的預(yù)期效能，但任一稍具電機(jī) 學(xué)知識(shí)者均能通曉，當(dāng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸被一再施予反方向制動(dòng)時(shí)，該電動(dòng)機(jī) 將發(fā)生所謂的『反接制動(dòng)』的必然現(xiàn)象，即該電動(dòng)機(jī)將會(huì)因而產(chǎn)生若干的發(fā)電 電流回授予總體電路系統(tǒng)，因此，若該發(fā)電電流未被適當(dāng)排除，則將對(duì)馬達(dá)使 用壽命及總體電路系統(tǒng)造成嚴(yán)重的傷害。
再，該專(zhuān)利前案是以力量量測(cè)裝置偵知索繩的受力數(shù)據(jù)，再據(jù)以比較其微 處理器的預(yù)先設(shè)定值，進(jìn)而控制馬達(dá)的正、逆向操作，甚至可用來(lái)偵知索繩的 受力異常現(xiàn)象，以便做出適當(dāng)?shù)陌踩曰貞?yīng)動(dòng)作；但，事實(shí)上，力量量測(cè)裝置 的『每一設(shè)定單位量測(cè)時(shí)間』中的量測(cè)過(guò)程，通常都要經(jīng)歷一段『穩(wěn)定』過(guò)程(即 如同我們?yōu)榱繙y(cè)體重而站上磅秤或體重計(jì)時(shí)，在測(cè)量初時(shí)的必然起伏現(xiàn)象)，方 能取得最佳的偵測(cè)值，從而大幅減緩其總體電路系統(tǒng)的反應(yīng)速度；簡(jiǎn)言之，除 非使用者的操作及運(yùn)動(dòng)速度極為穩(wěn)定且緩慢，否則，其將難以配合一般使用者 大腦及四肢在運(yùn)動(dòng)時(shí)的自然反應(yīng)速率。
基于以上實(shí)情，本案發(fā)明人遂憑其多年來(lái)熟執(zhí)此業(yè)的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，積極潛心
研究，終于設(shè)計(jì)了一種提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回巻效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回巻效能的改進(jìn)的馬達(dá) 控制裝置，通過(guò)利用單一馬達(dá)分別執(zhí)行不同的輸出狀態(tài)，達(dá)到預(yù)期的精簡(jiǎn)組裝 構(gòu)件及維持馬達(dá)使用壽命等積極目的。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的解決方案是 一種提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回巻效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝置，通過(guò)微處理器配 合相關(guān)的電流檢測(cè)回授回路及馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路，以精確控制馬達(dá)的快速 隨機(jī)運(yùn)作，使該馬達(dá)轉(zhuǎn)軸得以依據(jù)外力的有無(wú)，而隨即迅速控制損耗制動(dòng)單元 及功率驅(qū)動(dòng)單元，使該馬達(dá)得以自動(dòng)變更為發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)或電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)。
進(jìn)一步，其操控流程如下
發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)
當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸受力而向拉伸方向旋動(dòng)時(shí)，透過(guò)電流檢測(cè)回授回路的通報(bào)，微 處理器將隨即命令功率驅(qū)動(dòng)單元截止運(yùn)作，而損耗制動(dòng)單元?jiǎng)t被導(dǎo)通，再由負(fù) 載電阻將發(fā)電狀態(tài)所產(chǎn)生的能量進(jìn)行損耗消除；
電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)
當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸外力暫停或消除時(shí)，透過(guò)相同的電流檢測(cè)回授回路，微處理器 將隨即命令功率驅(qū)動(dòng)單元被導(dǎo)通并由電源供應(yīng)端提供電能以開(kāi)始產(chǎn)生反向巻收 動(dòng)作，而損耗制動(dòng)單元?jiǎng)t同步被截止運(yùn)作。
其中，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸未受拉伸外力時(shí)，該馬達(dá)處于電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)。
其中，馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路用以隨時(shí)監(jiān)測(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，并計(jì)算出轉(zhuǎn) 軸的慣性轉(zhuǎn)速及重力加速度，以有效檢知全程運(yùn)動(dòng)施力狀態(tài)，而讓微處理器可 以隨時(shí)配合調(diào)整并控制損耗制動(dòng)單元及功率驅(qū)動(dòng)單元的電流量輸出設(shè)定值，以 使全程符合運(yùn)動(dòng)重量設(shè)定值。
其中，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路監(jiān)測(cè)出馬達(dá)轉(zhuǎn)軸有異常變化時(shí)，其微處理 器將做出適當(dāng)?shù)陌踩曰貞?yīng)。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明達(dá)到了精減組裝構(gòu)件、維持馬達(dá)使用壽 命且深具實(shí)用價(jià)值等有益效果。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的基礎(chǔ)電路配置簡(jiǎn)示圖。
圖2為依圖1所示本發(fā)明實(shí)施例其馬達(dá)心軸的運(yùn)動(dòng)方向示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使進(jìn)一步深入洞悉本發(fā)明的技術(shù)手段與結(jié)構(gòu)特征，現(xiàn)配合圖式詳細(xì)說(shuō)明 于后
首先，發(fā)明人必須先行陳明，所謂馬達(dá)的發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)，是指將機(jī)械能(外 力)變換為電能的一種輸出狀態(tài)，反之，馬達(dá)的電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)，則是指將電能 變換為機(jī)械能的另一種輸出狀態(tài)；而透過(guò)不同電路的配置，便能使單一馬達(dá)進(jìn) 行預(yù)期的兩種不同輸出狀態(tài)，此乃基本的電磁感應(yīng)原理。本發(fā)明即是依據(jù)此自 然法則而所為的創(chuàng)新控制裝置，可以引用于諸如舉重運(yùn)動(dòng)器、劃船運(yùn)動(dòng)器等拉 伸式運(yùn)動(dòng)的各式運(yùn)動(dòng)器材中。
如圖l、圖2所示，本發(fā)明主要是通過(guò)微處理器IO配合相關(guān)的電流檢測(cè)回
授回路12及馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路14，以精確控制馬達(dá)20的快速隨機(jī)運(yùn)作， 使該馬達(dá)20轉(zhuǎn)軸22得以依據(jù)外力的存在與否，而隨即迅速控制損耗制動(dòng)單元 40及功率驅(qū)動(dòng)單元30，使該馬達(dá)得以自動(dòng)變更為發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)(提供運(yùn)動(dòng)阻力)
或電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)(提供自動(dòng)回巻效能)。 其中馬達(dá)20的操控流程如下所述
發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)
當(dāng)馬達(dá)20轉(zhuǎn)軸22受力而向拉伸方向A旋動(dòng)時(shí)(即等同于使用者拉動(dòng)傳動(dòng)帶 24)，透過(guò)電流檢測(cè)回授回路12的通報(bào)，微處理器IO將隨即命令功率驅(qū)動(dòng)單元 30截止運(yùn)作，而損耗制動(dòng)單元40則被導(dǎo)通，再由負(fù)載電阻50將發(fā)電狀態(tài)所產(chǎn) 生的能量進(jìn)行損耗消除。
電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)
當(dāng)馬達(dá)20轉(zhuǎn)軸22因外力暫?；蛳龝r(shí)(即等同于使用者停止施力或放松傳 動(dòng)帶24)，透過(guò)相同的電流檢測(cè)回授回路12，微處理器10將隨即命令功率驅(qū)動(dòng) 單元30被導(dǎo)通并由電源供應(yīng)端60提供電能以開(kāi)始向巻收方向B產(chǎn)生巻收動(dòng)作， 而損耗制動(dòng)單元40則同步被截止運(yùn)作。
承上所述，不論馬達(dá)20處于發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)或電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)，其電流檢 測(cè)回授回路12隨時(shí)在監(jiān)測(cè)功率驅(qū)動(dòng)單元30及損耗制動(dòng)單元40兩方的電流值； 因此，其實(shí)際使用操作步驟為首先于參數(shù)設(shè)定端70先行設(shè)定所欲獲得的運(yùn)動(dòng)重 量或阻力值(以下均簡(jiǎn)稱(chēng)為電流量輸出設(shè)定值)，此時(shí)，在馬達(dá)20轉(zhuǎn)軸22未受 拉伸外力前，該馬達(dá)20處于電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)，而其輸出力矩值即是等于前述的 電流量輸出設(shè)定值，當(dāng)馬達(dá)20轉(zhuǎn)軸22被外力反向拉掣時(shí)，透過(guò)電流檢測(cè)回授 回路12檢知發(fā)電電流出現(xiàn)，并立即將此訊息傳輸回微處理器10，使該馬達(dá)20 迅速被轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)，之后，當(dāng)外力暫?；蚪獬龝r(shí)，發(fā)電電流將隨之 消失，故馬達(dá)20則將又再迅速轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)，以真確模擬出形同金屬 配重塊的自然重力或遂行巻收動(dòng)作的預(yù)期作用，如此不斷反復(fù)運(yùn)作。
再，該馬達(dá)20的發(fā)電能量或巻收力矩的大小，皆是由參數(shù)設(shè)定端70所預(yù) 先加以設(shè)定，使微處理器10可以依據(jù)該預(yù)先設(shè)定值做相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)控制(即控制 電流量大小)，此為馬達(dá)的基本操控方式，實(shí)非本案所訴求的特征所在，謹(jǐn)請(qǐng)鑒察。
其負(fù)載電阻50據(jù)以消除發(fā)電能量的方式，主要是通過(guò)將電能轉(zhuǎn)換為熱能加 以消耗排除，當(dāng)然，本發(fā)明也可加設(shè)導(dǎo)引線(xiàn)路(未示于圖)，將電能予以適切導(dǎo)出 并排除，以避免發(fā)生『反接制動(dòng)』現(xiàn)象。
至于，其馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路14主要是用以隨時(shí)監(jiān)測(cè)馬達(dá)20轉(zhuǎn)軸22的 轉(zhuǎn)速，并計(jì)算出轉(zhuǎn)軸22的慣性轉(zhuǎn)速及重力加速度，如此，其將能有效且快速檢 知使用者全程的運(yùn)動(dòng)施力狀態(tài)，而讓微處理器IO得以隨時(shí)迅速配合調(diào)整并控制 損耗制動(dòng)單元40及功率驅(qū)動(dòng)單元30的電流量輸出設(shè)定值，以全程符合使用者 的重量設(shè)定值；易言之，其將可全程監(jiān)控運(yùn)動(dòng)過(guò)程以模擬自然運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使使 用者達(dá)到『等肌力訓(xùn)練』的效果。當(dāng)然，若一旦馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路14監(jiān)測(cè) 出馬達(dá)20轉(zhuǎn)軸22有異常變化時(shí)，可立即依微處理器10內(nèi)建程序的設(shè)計(jì)，而做 出適當(dāng)?shù)陌踩曰貞?yīng)(如停止總體電路之運(yùn)作或減緩馬達(dá)20轉(zhuǎn)速)。
該微處理器10受內(nèi)建的軟件程序所預(yù)先設(shè)定并運(yùn)作，而此『軟件程序』實(shí) 非專(zhuān)利法所規(guī)定的審查范疇，故發(fā)明人將不予贅述。
基本上，當(dāng)本發(fā)明在設(shè)定完成電流量輸出設(shè)定值后，馬達(dá)20便立即以電動(dòng) 機(jī)輸出狀態(tài)提供相對(duì)的電流輸出；簡(jiǎn)言之，本發(fā)明能在被使用之前，即已有提 供形同金屬配重塊的自然重力予以傳動(dòng)帶24，足見(jiàn)本發(fā)明的設(shè)計(jì)確實(shí)較能接近 于實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
當(dāng)然，在本發(fā)明設(shè)定完成電流量輸出設(shè)定值后，便會(huì)由微處理器10中內(nèi)建 的計(jì)時(shí)器(未示于圖)，以設(shè)定馬達(dá)20電流的輸出時(shí)間，易言之，若傳動(dòng)帶24 在該設(shè)定時(shí)間內(nèi)未被拉動(dòng)，則電源將被適時(shí)切斷，以保護(hù)馬達(dá)20。
綜觀(guān)以上所言，本發(fā)明確實(shí)為運(yùn)用自然技術(shù)法則的高度創(chuàng)作，更已具備『新 穎』『進(jìn)步』等諸多產(chǎn)業(yè)上之實(shí)用價(jià)值及實(shí)際使用效益，誠(chéng)已符合專(zhuān)利申請(qǐng)要件， 依法提出申請(qǐng)。
權(quán)利要求
1.提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回卷效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝置，其特征在于其通過(guò)微處理器配合相關(guān)的電流檢測(cè)回授回路及馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路，以精確控制馬達(dá)的快速隨機(jī)運(yùn)作，使該馬達(dá)轉(zhuǎn)軸得以依據(jù)外力的有無(wú)，而隨即迅速控制損耗制動(dòng)單元及功率驅(qū)動(dòng)單元，使該馬達(dá)得以自動(dòng)變更為發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)或電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回巻效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝 置，其特征在于操控流程如下發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)-當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸受力而向拉伸方向旋動(dòng)時(shí)，透過(guò)電流檢測(cè)回授回路的通報(bào)，微 處理器將隨即命令功率驅(qū)動(dòng)單元截止運(yùn)作，而損耗制動(dòng)單元?jiǎng)t被導(dǎo)通，再由負(fù) 載電阻將發(fā)電狀態(tài)所產(chǎn)生的能量予以損耗消除電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸外力暫停或消除時(shí)，透過(guò)相同的電流檢測(cè)回授回路，微處理器 將隨即命令功率驅(qū)動(dòng)單元被導(dǎo)通并由電源供應(yīng)端提供電能以開(kāi)始產(chǎn)生反向巻收 動(dòng)作，而損耗制動(dòng)單元?jiǎng)t同步被截止運(yùn)作。
3. 如權(quán)利要求1所述的提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回巻效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝 置，其特征在于當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸未受拉伸外力時(shí)，該馬達(dá)成電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求1所述的提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回巻效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝 置，其特征在于其馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路用以隨時(shí)監(jiān)測(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，并 計(jì)算出轉(zhuǎn)軸的慣性轉(zhuǎn)速及重力加速度，以有效檢知全程運(yùn)動(dòng)施力狀態(tài)，而讓微 處理器得以隨時(shí)配合調(diào)整并控制損耗制動(dòng)單元及功率驅(qū)動(dòng)單元的電流量輸出設(shè) 定值，以全程符合運(yùn)動(dòng)重量設(shè)定值。
5. 如權(quán)利要求1所述的提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回巻效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝 置，其特征在于當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路監(jiān)測(cè)出馬達(dá)轉(zhuǎn)軸有異常變化時(shí)，其 微處理器將可做出適當(dāng)?shù)陌踩曰貞?yīng)。
全文摘要
一種提供運(yùn)動(dòng)阻力及自動(dòng)回卷效能的改進(jìn)的馬達(dá)控制裝置，其主要是通過(guò)微處理器配合電流檢測(cè)回授回路及馬達(dá)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速偵測(cè)回路，以精確控制馬達(dá)的快速隨機(jī)運(yùn)作，使該馬達(dá)轉(zhuǎn)軸可以依據(jù)外力的有無(wú)，而隨即迅速控制損耗制動(dòng)單元及功率驅(qū)動(dòng)單元，使該馬達(dá)得以自動(dòng)變更為發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)(提供運(yùn)動(dòng)阻力)或電動(dòng)機(jī)輸出狀態(tài)(提供自動(dòng)回卷效能)，并且該裝置精簡(jiǎn)了組裝結(jié)構(gòu)，具有較佳的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G05B19/04GK101347664SQ20071004406
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者吳涼舟, 王國(guó)梁 申請(qǐng)人:王國(guó)梁;吳涼舟