跑步机驱动履带马达的控制方法技术

本发明专利技术一种跑步机驱动履带马达的控制方法，其步骤：ａ）提供一微控制器，微控制器具有一比例－积分－微分控制器以及一负载预估器；ｂ）提供一驱动电路以及一马达，驱动电路受微控制器控制驱动马达；ｃ）提供一负载计以及一计速器，负载计检测马达的负载状态且持续发送一负载回授信号，计速器检测马达的转速且可持续发送一速度回授信号；ｄ）当微控制器接收到负载回授信号以及速度回授信号，微控制器会依一程序运作，并透过比例－积分－微分控制器以及负载预估器进行运算，再输出一控制信号；ｅ）当驱动电路接收到控制信号，即对马达的输出状态进行调整；ｆ）微控制器以及驱动电路会依序重复步骤ｄ以及步骤ｆ的行为，直至程序停止。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及跑步机，特别是指一种孅步机驱动贐带马达的控制方法。技术背景跑步机是相当普遍的健身器材，是變到广大众广泛的使用，其 主要是透过一马达带动一履带，让使用饔纖过在屨带上进行跑步的行 为，以达到健身的目的。请参阅图1，由于现有跑步机的马达是传统马达，其种"类包含有感应马达、交流马达以及直流马达，因为此类马达在高速:运转时，具有马力大的特色；故而现有跑步机的设计是将使用者所造成的负载量视为线性，让马达以固定出力的方式运作，以达到传动屣带的目的。 然而，在实际使用时，使用者所造成的负載釐并非线性，当使用者每一次踏出步伐时，都会对马达瞬间增加负载量；由于此种跑步机在马 达的输出型态是固定出力，在负载量变化的瞬间，马达会因出力不足， 使跑步机产生瞬间减速或顿转(cogging)的现象，造成使用不顺畅的 感觉；倘若提髙传统马达的出力，虽然可以改善瞬间减速或顿转 (cogging)的现象，但是当使用者所迤戚的负载量减少时例如步伐 变轻，马达会相对使用者形成出力过度翁情形，可能造成使用者滑倒 的危险；换言之，传统马达具有变速控制困难的缺点而有待改进。再者，传统马达具有耗电量大以及噪音大的缺点，若增加传銃马达的出力，将会大幅提髙耗电量而增加电费的支出，对使用者而言并不经济。 另外，传统马达于运转时会产生极大的嗓音，对使用者而言也会形成另一种困扰。为改善上述问题，有业者在跑步机内加装一变频器(inverter) 以开回路控制(open-loop control)方式对传统马达进行控制，以达到使传统马达可进行变速的目的。然而，变频器的价格昂贵，相对提 高了制作跑步机的生产成本。再者，当传统马达变频至低速运转时， 传统马达会产生力矩降低的情形，进而造成出力不足的情形，仍会使 跑步机产生减速或顿转(cogging)而使用不顺畅的情形。另外，有业者于传统马达的周围置入吸音材料，希望能减少传统马达的噪音问 题，但是却相对影响传统马达的散热作用，造成传统马达有散热不良 而容易故障的问题产生。综上所陈，现有跑步机驱动马达的方法，具有上述的缺失而有 待改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种纖歩机驱动履带马达的控制方 法，能够随负载量调整出力及速度，并能对瞬间造成的负载量进行补 偿，具有变频控制以及出力稳定的优点。为了达成前述目的，依据本专利技术新攞供的一种跑歩机驱动履带 马达的控制方法，包含下列各步骤a)提供一微控制器(micro controller unit; MCU)，该微控制器暴具有一比例-积分-微分控制 器 (proportional integral derivative controller ; PID controller)以及一负载预估器(load predictor); b)提供一驱动电路(driver)以及一马达(motor),该鐮,电路受该黴控制櫞控制， 且可驱动该马达运作；c)提供一负载计(load meter)以及一计速器 (speed meter),该负载计是检测该马达的负载状态，且可持续发送 一负载回授信号，该计速器是检测该马达的转速，且可持续发送一速 度回授信号；d)当该微控制器接收到该负载回授信号以及该速度回 授信号后，该微控制器会依一程序运作，并透过该比例-积分-微分控 制器以及该负载预估器进行运算，再输出一控制信号；e)当该驱动 电路接收到该控制信号，即对该马达的输出状态进行调整；f)该微 控制器以及该驱动电路会依序璽复步骤d)以及步骤f)的行为，直至该程序停止。通过此，本专利技术透过上述方法，鼸鳞随负载量调整出力及速度， 并能对瞬间造成的负载量进行补偿，其相教于现有者，能使跑步机的 运作较为平稳，具有变频控制以及出力稳定的优点。另外，本专利技术以 直流马达以及无刷马达取代传统马达，具有耗电量小以及噪音小的特 色，且价格较低廉，可降低生产成本。该马达是选自直流马达以及无刷马达其中一种， 为了详细说明本专利技术的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例 并配合图式说明如后，其中 ，附图说明图1是现有跑步机的动作歩序图；图2是本专利技术一较佳实施例的动作瀛程图；图3是本专利技术一较佳实施例的系統簾构图；图4是本专利技术一较佳实擁例的控癱l方块图；图5是本专利技术一较佳实施例的程序齣动作流程图；图6是本专利技术一较佳实施例的动作歩序图，其揭示马达的运作情形主要组件符号说明微控制器IO 控制单元ll 算数逻辑单元12 定时器13 比例-积分-微分控制器14负载预估器15 控制信号17 驱动电路20 负载计40 计速器50 程序60输入/输出端口 16 运算结果18马达30负载回授信号42 速度回授信号52 负载豫估补偿算法具体实施方式请参阅图2至图6，其是本专利技术一较佳实施例所提供的一种跑步 机驱动屦带马达的控制方法，包含下判各歩骤a)首先，提供一微控制器(microcontroller unit; MCU) 10, 该微控制器IO是具有一控制单元(controller unit; CU) 11、 一算 数逻辑单元(arithmetic logic unit; ALU) 12、 一定时器(timer) 13、 一比例-积分-微分控制器(proportional integral derivative controller; PID controller) 14、 一负载预估器(load predictor) 15以及多数输入/输出端口 (input/output port; 1/0 port) 16;其中，该控制单元11供该徼控制器IO进行控制功能；该算数逻辑单 元12供该微控制器10进行逻辑演算功能以及算数演算功能；该定时器13供该微控制器10进行时序控制功維；该比例-积分-微分控制器 14供该微控制器10对回授信号进行补偿演算，以推算跑歩机的速度； 该负载预估器(load predictor) 15供该微控制器IO对回授信号进 行补偿演算，以推算使用者脚步的负载量；该输入/输出端口 16供该 微控制器10电性连接其它组件；当跑步机启用时，该微控制器10会先进行初始化并依预设的一补偿值对该马达30进行出力补偿；b) 提供一驱动电路(driver)20以及一马达(motor)30;其中该驱 动电路20是电性连接该微控制器10的输出端口 16，且受该微控制 器10控制；该马达30电性连接该驱动电路20，且可受该驱动电路 20驱动而运作；该马达30是选自直流马达以及无刷马达其中一种， 其中又属直流无刷马达的效果较佳，故本实施例的该马达30选以直 流无刷马达为例；c) 提供一负载计(load meter) 40以及 一 计速器(speed meter) 50;其中，该负载计40以及该计逮器50是分别电性连接该微 控制器10的输入端口 16;该负载计40是检测该马达30的负载状态， 且可持续发送一负载回授信号42，该负载回授信号42是以电流值的 大小表示负载状态；该计速器50是检测该马达30的转速，且可持续 发送一速度回授信号52;d) 当该微控制器10接收到该负载回授信号42以及该速度回授 信号52后，该黴控制器10会依一程序60运作，并透过该比例-积分 -微分控制器14以及该负载预估器15进行运算，再输出一控制信号 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跑步机驱动履带马达的控制方法，其特征在于包含下列各步骤：ａ）提供一微控制器，该微控制器是具有一比例－积分－微分控制器以及一负载预估器；ｂ）提供一驱动电路以及一马达，该驱动电路受该微控制器控制，且可驱动该马达运作；ｃ）提供一负载计以及一计速器，该负载计是检测该马达的负载状态，且可持续发送一负载回授信号，该计速器是检测该马达的转速，且可持续发送一速度回授信号；ｄ）当该微控制器接收到该负载回授信号以及该速度回授信号后，该微控制器会依一程序运作，并透过该比例－积分－微分控制器以及该负载预估器进行运算，再输出一控制信号；ｅ）当该驱动电路接收到该控制信号，即对该马达的输出状态进行调整；以及ｆ）该微控制器以及该驱动电路会依序重复步骤ｄ）以及步骤ｆ）的行为，直至该程序停止。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪启茂，
申请(专利权)人：钰顺科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]