7.8机械锁
由于护理椅和支撑需要定位和固定,所以要有一种连接方式。铰链连接﹑螺栓螺母连接等等都不适合,既要可拆卸,又要安全可靠,基于锁设计的灵感,将其核心技术运用在项目上,下面先介绍执手锁的核心技术。
如图7.23所示,为执手锁的结构图。
图7.23 执手锁结构图
图7.24 护理椅未固定
当转动执手锁的一个手柄时,锁芯会移动,此时门打开;当放开手柄时,锁芯移回,此时门锁住。将这一思想运用在设计上,当插入钥匙,未转动时,如图7.24所示,锁芯未移动,护理椅与支撑车相互独立,没有固定;当转动钥匙时,如图7.25所示,
图7.25 护理椅已固定
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7.9便桶
便桶与护理椅的连接部分尺寸为φ400mm,测量图如图7.26所示,外螺纹连接。底下圆台倾斜角度为15度。高为280mm,测量图如图7.27所示。便桶材料为PVC塑料。
7.10轮胎
前轮与轮椅的轮胎一样,为万向轮,可以360度旋转,主要控制方向,如图7.28所示。图7.29为轮毂,内圈直径为134mm。测量图如图7.29所示。宽度为70mm。
图7.26 便桶直径测量图
图7.27 便桶高度测量图
图7.28 前轮
图7.29 前轮轮毂测量图
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后轮直径为500mm,测量图如图7.30所示。
后轮的轮毂尺寸:内圈直径为300mm,测量图如图7.31所示。内部装有抱闸系统,配合电机,及时制动。
图7.30 后轮测量图
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图7.31 后轮轮毂测量图
7.11遥控器
遥控器主要控制辅具的启动﹑停止﹑前进﹑后退﹑左转﹑右转,图7.32所示为遥控器,左边部分为内置收音机,主要方便老年人及残疾人的生活,右边部分为功能按钮。
7.12其他零部件
辅具中的零部件较多,有些为标准件,直接选用,例如螺母﹑螺栓﹑键;有些零部件需要设计,例如连接支撑脚﹑杆件﹑轴等等。附件1为辅具的脑图,可以清晰了解整个产品的组成部分。
图7.32 遥控器
八、电机及无线控制
8.1直流电机驱动
鉴于设计要求,本项目使用35AH+35AH两个完全密封免维护锂电池提供电能,所以采用直流电动机来驱动。为了有效的控制辅具的前进、停止、后退的运动。必须对直流电机的驱动原理(调速系统)做出的根本的研究。
下面是两种调速方法:一、利用晶闸管调速,即利用晶闸管构成的直流调压系统,通过改变晶闸管的触发门来控制可改变整流电压Ud可以调节转速。但是由于晶闸管与二极管类似,同样具有单向导电性,所以不能实现电机的反方向运行。二、利用PWM波调速,PWM(脉冲宽度调制)是通过控制固定电压的直流电
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源开关频率,改变负载两端的电压,从而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的,从而来控制电动机的转速。也正因为如此,PWM又被称为“开关驱动装置”,PWM方波如图8.1.1所示。
电机的运动状态是本装置的动力来源,为了实现椅子前进、停止、后退的需要,使用者按下启动按钮,直流电机便用电,由于直流电机启动转矩较大,能够带负载启动。当使用者按下停止按钮时,一方面,单片机将NRF24L01模块发送的无线信号进行处理,输出对应的占空比,使直流电机的两端电压变负,实现反接制动,另一方面,为了更有效地使电机停止,外加机械抱闸自锁,确保电机在更短的时间内实现停止。
本项目我们采用由CMOS管构成的全桥斩波器模型,如图8(2),采用双极性PWM控制方式。通过单片机控制占空比,间接改变开关状态,从而精确调整电动机转速。如图,用电感L电阻R和电动势E模拟电机的电气特性。由电机电枢的电压方程:
Vt?ea+Raia?La ea?Ka?图8.1 PWM方波
dia (1) dt ?fm (2)
Tem?Kt?fia (3)
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