CN103963023A - 组合电动工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种组合电动工具，包括至少一个主体，至少一个工作部，主体和工作部可分离或配接，所述主体内设有电机，主体和工作部之间设有可分离和配件的传动装置，主体内设有控制电路，控制电路包括信号识别模块，信号识别模块包括微控制器，所述工作部内设有标识模块，所述信号识别模块与标识模块通过电性连接或无线通讯，使得所述微控制器能够获识别工作部。本发明的组合电动工具能够识别不同的工作部，从而针对不同的工作部采用不同的控制方法，使得电动工具能够安全高效的运行，同时通用主体内的电机，显著降低了硬件成本。

Description

组合电动工具及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种组合电动工具及其控制方法。

背景技术

组合电动工具是一种可更换工作部的电动工具组件，通常包括一个主体和多个工作部，主体和工作部之间可分离或配接，主体上可设置电池包、电机和手柄，工作部可以是刀条、打草头或锯条等，用户可根据不同的工作要求，选用不同的工作部与所述主体连接，从而不用针对每项工作要求都配备一个传统的电动工具。现有技术也揭示了多种组合式电动工具，如美国专利US6181032揭示了一种可更换工作部的方案，通过特定的结构可将具有开关的把手与不同的工作部连接。但由于不同的工作部对工作电流和电机的要求不同，因此仅更换工作部可能导致工作部不能高效和安全得进行工作。

中国专利申请号为200880104102.0的专利揭示了一种包含通信***的电动工具***，该通信***能够交换与彼此相连的电池盒工具的类型、状态等信息，但这种***较复杂，制造成本较高，不利于市场推广。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种组合电动工具，包括至少一个主体，至少一个工作部，主体和工作部可分离或配接，所述主体内设有电机，主体和工作部之间设有可分离和配接的传动装置，主体内设有控制电路，控制电路包括信号识别模块，信号识别模块包括微控制器，所述工作部内设有标识模块，所述信号识别模块与标识模块通过电性连接或无线通讯，使得所述微控制器能够获识别工作部。

下面是本发明的附属技术方案：

优选的，所述标识模块包括标识电阻，每个工作部内的标识电阻的阻值不完全相同。

优选的，所述标识模块包括多个接口，其中至少有一个接口为公共接口，当主体和工作部配接时，公共接口与控制电路电性连接。

优选的，所述控制电路包括采样电阻，其可分别与微控制器和公共接口电性连接。

优选的，所述标识模块包括传感器，其可采集工作部的工作状态参数。

优选的，所述信号识别模块还包括无线信号接收器，所述标识模块包括无线信号发射器。

优选的，所述控制电路包括监测控制模块，监测控制模块与电机和微控制器电性连接。

优选的，所述控制电路还包括电压监测模块，其与设置在主体上的电池包和微控制器电性连接，用于监测电池包的电压。

优选的，所述主体上设有第一连接部，所述工作部上设有第二连接部，第一连接部和第二连接部配接时标识模块与控制电路电性连接。

本发明还提供了一种组合电动工具的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：①将主体与工作部配接；②微控制器判断哪种工作部接入，调用相应的预设程序；③微控制器采样电机工作参数值；④将采样得到的电机工作参数值与相应的预设值比较，判断电机是否处于非正常工作状态；⑤若步骤④判断为是，则关闭电机，若判断为否，则返回步骤④。

优选的，所述步骤④中电机工作参数值为电流，判断电机是否处于非正常工作状态的方法为：若采样到的电机电流值大于所述预设值，则过流计数器加1，若电机电流值不大于所述预设值，则不过流计数器加1，不过流计数器满预设次数，则不过流和过流计数器同时清零，判断过流计数器累加的次数是否超出过流预设次数。

优选的，步骤②中，所述预设程序为电机的驱动程序和保护程序

本发明的有益技术效果：本发明的组合电动工具能够识别不同的工作部，从而针对不同的工作部采用不同的控制方法，使得电动工具能够安全高效的运行，同时不同工作部通用主体内的电机，降低了硬件成本。

附图说明

图1是本发明实施例组合电动工具的示意图。

图2是本发明实施例一的组合电动工具的另一示意图。

图3是本发明实施例一的组合电动工具的控制电路的示意图。

图4是本发明实施例二的组合电动工具的示意图。

图5是本发明实施例三的组合电动工具的示意图。

图6是本发明实施例四的组合电动工具的示意图。

图7是本发明实施例的组合电动工具的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1和2所示是实施例组合电动工具，其包括主体6和工作部8，主体6上设置了第一连接部64、手柄63、开关62和电池包61。电池包61给电动工具提供工作能源，操作人员可通过手柄63握持电动工具，然后操作开关62启动电动工具。主体6内还设有控制电路5，用于控制电动工具的运转。所述工作部8包括壳体83、第二连接部84和工作头85，工作头85用于作业，例如图1所示的是割灌机，工作头为旋转的刀片；若电动工具为修枝剪，那工作头是刀条；若电动工具为往复锯，则工作头为锯条，不同的电动工具配备不同的工作头以适应不同的工作需要。主体内设有电机82和识别电阻81（如图2所示），第一连接部64和第二连接部84上分别配置能够电性连接的接插件，使得第一连接部64和第二连接部84配接时，主体6中的控制电路能够与识别电阻电性连接。所述接插件可以是现有技术中的公插和母插的形式，或者是触点连接的方式，现有技术中已经有多种实现方式。若组合电动工具具有多个工作部8，则每个工作部8中的识别电阻81的阻值设置成不完全相同，例如往复锯工作部可设置10千欧姆，修枝剪工作部可设置成5千欧姆，当不同的工作部与主体连接时，控制电路可识别出不同工作部，从而根据不同工作部的工作要求调用不同的电路控制方式。

如图3所示，控制电路5包括微控制器51、识别模块52、监测控制模块53、电压监测模块54、供电转换模块55和温度采集模块56。微控制器51内可设置程序，用于控制整个电路的运转。所述识别模块52与识别电阻81能够电性连接，当第一连接部64与第二连接部84连接时，识别模块52与识别电阻81电性连接，识别模块52输出电压信号给微控制器，微控制器根据电压信号与预设在微控制器内的预设值比较，即可识别工作部。微控制器根据识别出的工作部，可调用相应的控制程序，改变其他电路模块的工作，例如，若微控制器51将工作部识别为割灌机，则控制所述控制电路输出适合割灌机的工作电流，调用适合割灌机的电路保护参数，从而使工作部更高效和安全得运转。监测控制模块53用于检测流过电机82电流，将采样到的电流信号传输给微控制器判断，若电机电流高于预设值，监测控制模块53切断电机电流，防止电机烧毁，使电动工具能够安全地使用。电压监测模块54用于检测电池包电压，输出电池包电压信号给微控制器，微控制器将电池包电压信号与预设值比较，判断电池包电压是否低于预设值，若电池包电压低于预设值，则微控制器控制所述监测控制模块53切断电机电流。供电转换模块55用于给微控制器供电。温度采集模块56用于采集电池包的温度，当电池温度高于预设值时，监测控制模块53断开电机电流。本实施例中，微控制器通过收到的不同电压信号，即可判断出不同的工作部。

所述电机82设置在主体6上，因此多个工作部8可共用一个电机，电机可采用无刷电机，其具有较宽的转速范围，可通过程序进行良好的控制，在不同的转速上均有较高的效率，可以适应不同工作部的性能需求。电机提供的动力通过传动装置传递给工作部上的工作头（如割草机的切割刀片）。传动装置可采用离合器，例如在主体上设置离合器，在工作部上设置被动盘，当工作部装配到主体上后，电机带动离合器转动，离合器的离心块与被动盘通过摩擦力结合，从而带动被动盘转动，使得工作部上的工作头转动。本领域技术人员可知，采用其他传动装置进行替换，同样能够实现传动。使用主体内的电机向不同的工作部提供动力，避免了在不同工作部内设置电机，降低了组合电动工具的制造成本。主体和工作部之间的识别方式同样还可以采用以下实施例中的方式。

如图4所示是第二种实施方式，本实施例中，主体6’上的控制电路5’上设有微控制器51’和采样电阻59’，采样电阻一端接地，另一端与微控制器电性连接。工作部8’上设有4个接口，分别为q、n、o、p。其中接口p为公共端，即主体与工作部配接后，接口p与采样电阻8’和微控制器51’电性连接，采样电阻可使微控制器检测到反馈的脉冲信号。不同工作部上接口q、n、o中，有一个与接口p电性连接。例如，本实施例中有3个不同工作部可与主体6’配接，第一工作部上接口q与接口p电性连接，接口m和接口o与接口p没有电性连接。第二工作部上接口n与接口p电性连接，接口q和接口o与接口p没有电性连接。第三工作部上接口o与接口p电性连接，其他两个接口不与接口p电性连接。当主体6’与第一工作部配接后，微控制器51’先后发送脉冲信号（如电压脉冲信号）给接口q、n、o，由于只有接口q与接口p电性连接，因此只有发送给接口q的脉冲信号才能收到反馈，单片机根据反馈信号，根据预设的判断程序即可确定接口q与接口p电性连接，从而确定配接在主体上的工作部为第一工作部。根据工作部数量的不同，可设置不同数量的接口，例如有5个工作部，则可设置6个接口，其中1个为公共接口。

如图5所示是第三种实施方式，控制电路5’’包括微控制器5’’。工作部8’’上设有传感器88’’和电源87’’，电源给传感器88’’供电。当主体6’’与工作部8’’配接后，微控制器5’’与传感器88’’电性连接，电机可通电启动。传感器88’’可采集工作部的转速、电流和功率等工作状态参数，然后将这些参数反馈给微控制器5’’，微控制器5’’根据收到的参数信号可判断出哪种工作头在运转，从而进一步的对工作头进行控制。本实施例中电动工具的主体不仅能够判断出工作部，而且能够获得工作部的工作状态参数，从而可更好的对工作部进行控制。

如图6所示是第四种实施方式，本实施例中，主体和工作部通过设置无线通讯装置的方式识别，即主体部和工作部无需直接连接，主体部即可识别出工作部。主体部上设有无线信号接收器91，工作部上设有无线信号发射器92，当用户打开工作部上的信号发送器时，主体部上的信号接收器通过接收到的信号，即可识别出工作部，从而调用对应工作部的控制程序和驱动程序。上述无线通讯装置可以是磁感装置（例如霍尔传感器）、射频收发装置、红外收发装置、光学通信装置、接近开关等装置中的至少一种。

如图7所示是本实施例组合电动工具的控制方法的流程图，当主体6和工作部8组合在一起后，步骤a中，通过微控制器判断接入的是哪种工作部，具体的判断方法已经在上文描述。启动电机后，步骤b中通过监测控制模块53（如图3所示）采样电机电流值。步骤c中微控制器将步骤b中采样到的电机电流值与相应工作部的预设值比较，例如步骤a中如果微控制器判断出接入的是割灌机，那步骤c中就将采样的电机电流值与割灌机的预设值比较，不同类型的电动工具，其预设值可能不同。步骤c中的TH1和UTH1分别是过流计数器和不过流计数器，若电机电流值大于预设值，则过流计数器加1，若电机电流值不超过预设值，则不过流计数器加1，不过流计数器满M次则TH1和UTH1清零，M的值可根据设计要求确定。加入计数器是为了在步骤d中能够判断电机是否持续过流，如果持续过流则关闭电机，防止产生安全隐患。步骤d中，若TH1的值大于X，则关闭电机，若TH1的值不大于X，则返回步骤c。X的数值可根据设计要求设置，例如X取100，则表示检测到电机过流超过100次后关闭电机。增加计数器的方式是为了防止电机电流偶尔波动超过预设值就造成电机关闭，影响电动工具正常工作。上述控制方法使得不同的工作部接在主体上微控制器均能调用适合该类型工作部的电路参数和电流保护点，确保对应的工作部电机工作在正常的状态下，使得工作部更安全更高效的工作。除了通过采样电机的电流值进行判断外，还可以通过其他的电机工作参数值判断电机处于正常工作状态还是非正常工作状态，如电机工作时的电压或转速。

本发明的组合电动工具通过在主体上设置控制电路和微控制器，微控制器通过接收到的工作部的标识信号，例如实施例中的电压信号，脉冲信号，工作状态参数信号，无线信号。从而能够识别不同的工作部，可针对不同的工作部采用不同的控制方法，使得电动工具能够安全高效的运行，同时降低了硬件成本。需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种组合电动工具，包括至少一个主体，至少一个工作部，主体和工作部可分离或配接，其特征在于：所述主体内设有电机，主体和工作部之间设有可分离和配接的传动装置，主体内设有控制电路，控制电路包括信号识别模块，信号识别模块包括微控制器，所述工作部内设有标识模块，所述信号识别模块与标识模块通过电性连接或无线通讯，使得所述微控制器能够获识别工作部。

2.如权利要求1所述的组合电动工具，其特征在于：所述标识模块包括标识电阻，每个工作部内的标识电阻的阻值不完全相同。

3.如权利要求1所述的组合电动工具，其特征在于：所述标识模块包括多个接口，其中至少有一个接口为公共接口，当主体和工作部配接时，公共接口与控制电路电性连接。

4.如权利要求3所述的组合电动工具，其特征在于：所述控制电路包括采样电阻，其可分别与微控制器和公共接口电性连接。

5.如权利要求1所述的组合电动工具，其特征在于：所述标识模块包括传感器，其可采集工作部的工作状态参数。

6.如权利要求1所述的组合电动工具，其特征在于：所述信号识别模块还包括无线信号接收器，所述标识模块包括无线信号发射器。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的组合电动工具，其特征在于：所述控制电路包括监测控制模块，监测控制模块与电机和微控制器电性连接。

8.如权利要求7所述的组合电动工具，其特征在于：所述控制电路还包括电压监测模块，其与设置在主体上的电池包和微控制器电性连接，用于监测电池包的电压。

9.如权利要求7所述的组合电动工具，其特征在于：所述主体上设有第一连接部，所述工作部上设有第二连接部，第一连接部和第二连接部配接时标识模块与控制电路电性连接。

10.一种包括权利要求1至6中任一权利要求所述的组合电动工具的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

①将主体与工作部配接；

②微控制器判断哪种工作部接入，调用相应的预设程序；

③微控制器采样电机工作参数值；

④将采样得到的电机工作参数值与相应的预设值比较，判断电机是否处于非正常工作状态；

⑤若步骤④判断为是，则关闭电机，若判断为否，则返回步骤④。

11.如权利要求10所述的组合电动工具的控制方法，其特征在于：步骤④中电机工作参数值为电流，判断电机是否处于非正常工作状态的方法为：若采样到的电机电流值大于所述预设值，则过流计数器加1，若电机电流值不大于所述预设值，则不过流计数器加1，不过流计数器满预设次数，则不过流和过流计数器同时清零，判断过流计数器累加的次数是否超出过流预设次数。

12.如权利要求10所述的组合电动工具，其特征在于：步骤②中，所述预设程序为电机的驱动程序和保护程序。