一种有刷电机阻力控制电路、控制方法及健身训练装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及有刷电机控制技术领域，尤其是一种有刷电机阻力控制电路、控制方法及健身训练装置。有刷电机阻力控制电路包括：控制开关以及可调负载；其中，所述控制开关接收控制信号并控制电路通断，所述控制开关包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；所述第二开关和所述第四开关远离第一连接端和第二连接端的一端，与所述可调负载的另一端相连；其中所述可调负载的两端并联一电容。用于对有刷电机转动时的阻力进行控制，相比于无刷电机，有刷电机无需再单独的增加换向控制，使得有刷电机的控制难度。采用对有刷可调负载的阻力大小进行调节的方式，对有刷电机的阻力可实现动态的调节。态的调节。态的调节。

【技术实现步骤摘要】
一种有刷电机阻力控制电路、控制方法及健身训练装置


[0001]本专利技术涉及有刷电机控制
，尤其是一种有刷电机阻力控制电路、控制方法及健身训练装置。

技术介绍

[0002]当前市场上有刷电机用量大，成本低。有刷电机当作发电机可以直接输出直流电，不需要整流和高精度控制所以成本低。随着社会的进步，人们更加注重健康和健身，运动锻炼的需求明显增加。因为时间，场地等影响，人们对室内健身，模拟训练的需求大大增加。所以当前像室内骑行训练台、划船机、力量站等健身装置的需求也是非常巨大的。室内健身装置就是提供阻力与人体进行对抗，达到模拟室外运动时人体实施对应动作对外做功的过程。实现对人体的锻炼。阻力的产生方式有很多种，例如某些健身器材使用重物重量作为阻力源，通过各种机构设置让使用者在做动作的时候将重物拉起，实现阻力。例如有些健身器材使用电磁铁或者永磁铁靠近铁饼之类的导体，让使用者做动作时驱动导体相对于磁体运动，此时导体内在磁场下产生涡流，会产生阻力。还有些健身器材采用三相无刷电机/发电机产生阻力。
[0003]现有阻力产生技术种类较多:
[0004]配重阻力:使用配重重物的重力作为模拟阻力。缺点:动态调节能力差，系统体积大，重量重。不便于数字化，智能化。
[0005]水阻阻力:让使用者运动搅动水箱中的水，实现模拟阻力。缺点: 动态调节能力差，系统体积大，加水后重量重。不便于数字化，智能化。
[0006]风阻阻力:让使用者运动搅动扇叶扇风，实现模拟阻力。缺点: 动态调节能力差，系统体积大。不便于数字化，智能化。
[0007]磁阻阻力:使用导体在磁场中运动产生涡流会有阻碍运动的力来模拟阻力。缺点:动态调节能力差，电磁铁需要外部供电，永磁铁需要困难。
[0008]无刷电机阻力:使用无刷电机/发电机模拟阻力。缺点:无刷电机控制计算量大，硬件较复杂。电机成本高，系统成本高。使用FOC等算法换向，电机的个体差异会导致算法参数需要微调，校准成本高，参数有偏差则会输出不平稳，使用感受差。有些采用二极管整流，二极管处电流大，有压差，功率大，容易炸。
[0009]由此，承需一种可实现动态的调节并且成本低的阻力调节方式。

技术实现思路

[0010]为解决上述现有技术问题，本专利技术提供一种有刷电机阻力控制电路，包括：
[0011]控制开关以及可调负载；
[0012]其中，所述控制开关接收控制信号并控制电路通断，所述控制开关包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；
[0013]其中，所述第一开关和所述第二开关串联，所述第三开关和所述第四开关串联；
[0014]所述第一开关和所述第二开关之间具有第一连接端，所述第一连接端用于与有刷电机的一连接电极相连；
[0015]所述第三开关和所述第四开关之间具有第二连接端，所述第二连接端用于与有刷电机的另一连接电极相连；
[0016]所述第一开关和所述第三开关远离第一连接端和第二连接端的一端，与所述可调负载的一端相连；
[0017]所述第二开关和所述第四开关远离第一连接端和第二连接端的一端，与所述可调负载的另一端相连；
[0018]其中所述可调负载的两端并联一电容。
[0019]进一步地，所述可调负载包括负载及第五开关，所述第五开关和所述负载串联。
[0020]进一步地，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关技术所述第五开关均为MOSFET。
[0021]进一步地，所述负载为蓄电池。
[0022]进一步地，本专利技术还提供一种有刷电机阻力控制方法，基于上述的有刷电机阻力控制电路对有刷电机阻力进行控制，包括以下步骤：
[0023]S1、对所述第五开关执行阻力动态调节策略，所述阻力动态调节策略为根据健身阻力需求场景控制所述第五开关的PWM占空比；
[0024]S2、控制所述第一开关和所述第四开关同时连通，使第一开关、有刷电机、第四开关以及电容之间连通形成第一环路；
[0025]S3、断开所述第一开关和所述第四开关；
[0026]控制所述第二开关和所述第三开关同时连通，使第二开关、有刷电机、第三开关以及电容之间连通形成第二环路；
[0027]S4、交替控制所述第一环路和所述第二环路连通。
[0028]进一步地，步骤S4中，所述第一环路连通时间为t1，所述第二环路连通时间为t2；
[0029]交替控制所述第一环路和所述第二环路连通时，分别执行高压升压控制策略和低压升压控制策略；
[0030]所述高压升压控制策略控制t1大于t2；
[0031]所述低压升压控制策略控制t1小于t2。
[0032]进一步地，所述高压升压控制策略和所述低压升压控制策略中，还包括时差调整策略，所述时差调整策略根据升压幅度需求对调整 t1和t2之间的差值。
[0033]进一步地，步骤S1中，所述阻力动态调节策略包括阻力需求大时减小所述第五开关的PWM占空比，阻力需求小时增大所述第五开关的PWM占空比。
[0034]进一步地，还包括恒压控制策略，所述恒压控制策略为获取恒压阈值，根据恒压阈值实时调整电压；调整电压包括通过高压升压控制策略或低压升压控制策略进行升压控制，以及通过增大所述第五开关的PWM占空比进行降压控制。
[0035]进一步地，步骤S1中，还包括对获取有刷电机的电流大小，并根据电流计算有刷电机的阻力；
[0036]步骤S1中，还根据计算的有刷电机阻力对所述第五开关的PWM 占空比进行反馈调节。
[0037]进一步地，本专利技术还提供一种健身训练装置，采用上述的有刷电机阻力控制方法进行阻力控制，其特征在于：
[0038]包括有刷直流电机、控制电路板；
[0039]其中，所述有刷电机的转轴可与自行车传动连接；
[0040]其中，所述控制电路板上印刷有上述的有刷电机阻力控制电路。
[0041]本专利技术的有益效果体现在，本专利技术提供一种有刷电机阻力控制电路、控制方法以及健身训练装置，用于对有刷电机转动时的阻力进行控制，相比于无刷电机，有刷电机无需再单独的增加换向控制，使得有刷电机的控制难度低，相应的电机驱动电路的成本也降低，并且有刷电机的成本也低于无刷电机的成本，有刷电机成本为类似性能的三相无刷骑行台电机的20％，而电机驱动电路成本比例为有刷电机的 50％。
[0042]采用对有刷可调负载的阻力大小进行调节的方式，对有刷电机的阻力可实现动态的调节。
[0043]同时，本专利技术中还对电路中的电压进行调控，使电机的阻力可调范围大，适用于不同场景的健身器材中。
附图说明
[0044]图1为本专利技术所提供的有刷电机阻力控制电路图；
[0045]图2为本专利技术所提供的第一环路示意图；
[0046]图3为本专利技术所提供的第二环路示意图；
[0047]图4为本专利技术所提供的有刷电机阻力控制方法的结构框图。
具体实施方式
[0048本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有刷电机阻力控制电路，其特征在于，包括：控制开关以及可调负载；其中，所述控制开关接收控制信号并控制电路通断，所述控制开关包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；其中，所述第一开关和所述第二开关串联，所述第三开关和所述第四开关串联；所述第一开关和所述第二开关之间具有第一连接端，所述第一连接端用于与有刷电机的一连接电极相连；所述第三开关和所述第四开关之间具有第二连接端，所述第二连接端用于与有刷电机的另一连接电极相连；所述第一开关和所述第三开关远离第一连接端和第二连接端的一端，与所述可调负载的一端相连；所述第二开关和所述第四开关远离第一连接端和第二连接端的一端，与所述可调负载的另一端相连；其中所述可调负载的两端并联一电容。2.根据权利要求1所述的有刷电机阻力控制电路，其特征在于：所述可调负载包括负载及第五开关，所述第五开关和所述负载串联。3.根据权利要求2所述的有刷电机阻力控制电路，其特征在于：所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关技术所述第五开关均为
MOSFET。
4.一种有刷电机阻力控制方法，基于权利要求2
‑
3任意一项所述的有刷电机阻力控制电路对有刷电机阻力进行控制，其特征在于：包括以下步骤：S1、对所述第五开关执行阻力动态调节策略，所述阻力动态调节策略为根据健身阻力需求场景控制所述第五开关的PWM占空比；S2、控制所述第一开关和所述第四开关同时连通，使第一开关、有刷电机、第四开关以及电容之间连通形成第一环路；S3、断开所述第一开关和所述第四开关；控制所述第二开关和所述第三开关同时连通，使第二开关、有刷电机、第三开关以及电容之间连通形成第二环路；S4、交...

【专利技术属性】
技术研发人员：周龙鹏，丁小明，
申请(专利权)人：成都晨电智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：