旋转搅拌机构的控制方法及控制系统与流程

本发明涉及对旋转搅拌机构(例如食物搅拌机)的转动过程进行控制的方法及对应控制系统，尤其适宜于对由电机驱动的食物搅拌机的控制。

背景技术：

现有的旋转搅拌机构，例如食物搅拌设备的旋转搅拌机构，沿着固定单一方向旋转，或者可改变旋转方向但需人工手动触发以换向，或者按照固定周期改变旋转方向。

实际生活中，一些旋转搅拌机构用于搅拌蔬菜、块状肉类等块状固体食物或含此类块状固体的食物时，可能出现旋转搅拌机构的搅拌叶遭遇这些块状固定的阻挡。旋转搅拌机构通常以预先设定的或用户选定的功率工作，该功率是恒定的，当起被块状固体阻挡时，转速会变得极慢甚至发生堵转，此即为所谓的旋转遭遇堵塞。堵塞情况持续的时间稍长恐烧坏电驱动机构(例如电机)或其他电器元件。即使搅拌机构的搅拌叶强行突破了块状固体的阻挡，这种过度强力驱动的方式容易使被搅拌食物的纹理受到严重破坏，有损食物的观赏性，影响食欲，降低用户体验，还有损搅拌机构的使用寿命。

实际生活中，另一些旋转搅拌机构用于搅拌奶昔、沙拉等糊状、粘稠性食物，并且通常伴随冰块一同搅拌。在搅拌过程中，高旋转转的搅拌叶(刀片)形成了一个阻挡层，使糊状食物无法进行充分的搅拌，始终停留在刀片阻挡层的上方，于是被搅拌物质中的这些地方就会形成空腔，这些空腔看起来就像存在于被搅拌物质中的“气泡”，空腔不会对旋转机构的搅拌产生妨碍，但会致使被搅拌物质无法被搅拌均匀，被搅拌物质中易呈现团状，搅拌不细腻。

技术实现要素：

本发明为解决现有旋转搅拌机构旋转方向单一或虽能换向但换向控制方式不合理的技术问题，提出一种旋转搅拌机构的控制方法，其包括：

电流获取步骤s1：接收电流检测装置检测到的当所述搅拌机构沿一特定方向旋转时的负载电流；

触发判断步骤s2：根据所述负载电流判断所述搅拌机构的旋转是否达到所预设发条件；和

旋转控制步骤s3：当达到所述触发条件时，控制所述搅拌机构反向旋转。

本发明还提供对应的旋转搅拌机构的控制系统，其包括：

电流获取模块，用于接收电流检测装置检测到的当所述搅拌机构沿一特定方向旋转时的负载电流；

触发判断模块，用于根据所述负载电流判断所述搅拌机构的旋转是否达到预设触发条件；和

旋转控制模块，用于当达到所述触发条件时，控制所述搅拌机构反向旋转。

本发明的有益效果：本发明能够自动根据搅拌运行过程中的的实际情况换向，自行处理特殊情况；可减小旋转搅拌机构的电器元件烧坏的可能性，延长搅拌机构使用寿命；且不破坏固体食物纹理，对糊状食物搅拌更加均匀、细腻。能够提高搅拌机构的搅拌效果，可做到低速时不破坏固体食物纹理，柔性搅拌，高速时对糊状食物搅拌更加均匀、细腻，高效搅拌。

附图说明

图1-图6示出了本发明控制方法的各实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明提供一种旋转搅拌机构的控制方法，如图1-6所示，其主要技术方案如下：

步骤s1：电流获取步骤：接收电流检测装置检测到的当搅拌机构沿一特定方向旋转时的负载电流；

步骤s2：触发判断步骤：根据负载电流判断搅拌机构的旋转是否达到预设触发条件；和

步骤s3：旋转控制步骤：当达到所述触发条件时，控制搅拌机构沿与该特定方向相反的方向旋转。

基于本发明的上述主要技术方案，以下分别介绍本发明控制方法的若干实施例。

针对搅拌机构的旋转遭遇堵塞的情况，以上述主要技术方案为基础，本发明提出以下第一至第四实施例。

本发明控制方法的第一实施例根据负载电流判断是否发生堵塞。如图3所示，在该实施例中，触发判断步骤s2包括触发判定步骤s21，此处特指堵塞判断，其直接根据负载电流判断搅拌机构的旋转是否达到所述触发条件，所述触发条件为：负载电流在预设的第一时长内持续大于预设的第一电流阈值。

本发明控制方法的第二实施例根据负载转矩判断是否发生堵塞。如图4所示，在该实施例中，触发判断步骤s2包括：

转矩计算步骤s22：根据负载电流计算出负载转矩；和

触发判定步骤s23：根据负载转矩判断搅拌机构的旋转是否达到所述触发条件，所述触发条件为：负载转矩在预设的第三时长内持续大于预设的第一转矩阈值。其中，第一转矩阈值小于搅拌机构的额定最大输出转矩。

本发明控制方法的第三实施例根据负载电流和搅拌机构的转速判断是否发生堵塞。如图5所示，除上述主要技术方案外，该实施例还包括：

速度获取步骤s20：接收速度检测装置检测到的搅拌机构的转速；

触发判断步骤s2包括：

触发判定步骤s24：根据负载电流和转速判断转动体是否达到所述触发条件，所述触发条件为：负载电流在预设的第五时长内持续大于预设的第三电流阈值，且转速在预设的第六时长内持续低于预设的第一转速阈值。

本发明控制方法的第四实施例也根据负载转矩判断是否发生堵塞。如图6所示，除上述主要技术方案外，该实施例还包括：

速度获取步骤s20：接收速度检测装置检测到的搅拌机构的转速；

触发判断步骤s2包括：

转矩计算步骤s25：根据负载电流和转速计算出负载转矩，和

触发判定步骤s26，根据所述负载转矩判断所述搅拌机构的旋转是否达到所述触发条件，所述触发条件为：负载转矩在预设的第九时长内持续大于预设的第三转矩阈值。其中，第三转矩阈值小于搅拌机构的额定最大输出转矩。

针对在被搅拌粘稠食物中因高速旋转的搅拌机构阻碍而形成空腔的情况，以上述主要技术方案为基础，本发明提出第五至第八实施例。

本发明控制方法的第五实施例根据负载电流判断是否形成空腔。如图3所示，在该实施例中，触发判断步骤s2包括触发判定步骤s21，此处特指空腔判断，其直接根据负载电流判断搅拌机构的旋转是否达到所述触发条件，所述触发条件为负载电流在预设的第二时长内持续小于预设的第二电流阈值。

本发明控制方法的第六实施例根据负载转矩判断是否形成空腔。如图4所示，在该实施例中，触发判断步骤s2包括：

转矩计算步骤s22：根据负载电流计算出负载转矩；和

触发判定步骤s23，根据负载转矩判断所述搅拌机构的旋转是否达到所述触发条件，所述触发条件为：负载转矩在预设的第四时长内持续小于预设的第二转矩阈值。

例如，对于由电机驱动的旋转搅拌机构，负载平衡时，负载转矩近似等于电磁转矩，在转矩计算步骤中，可基于电机参数计算电磁转矩，并以此估算负载转矩。

先根据此式计算电磁转矩T_em＝3/2*P_n*(ψ_f*i_d+(L_d-L_q)*i_d*i_q)，

又因为负载转矩T_em≈T_load，

所以，可根据此式估算负载转矩T_load＝3/2*P_n*(ψ_f*i_d+(L_d-L_q)*i_d*i_q)，

其中：

T_em为电磁转矩，T_load为负载转矩；

i_d为检测到的d轴电流，i_q为检测到的q轴电流；

Ψ_f为电机磁链，L_d为d轴电感，L_q为q轴电感，P_n为电机极对数，它们均被预先获知并被预设。

本发明控制方法的第七实施例根据负载电流和搅拌机构的转速判断是否形成空腔。如图5所示，除上述主要技术方案外，该实施例还包括：

速度获取步骤s20：接收速度检测装置检测到的搅拌机构的转速；

触发判断步骤s2包括：

触发判定步骤s24：根据负载电流和转速判断转动体是否达到所述触发条件，所述触发条件为：负载电流在预设的第七时长内持续小于预设的第四电流阈值，且转速在预设的第八时长内持续高于预设的第二转速阈值。

本发明控制方法的第八实施例根据负载转矩判断是否形成空腔。如图6所示，除上述主要技术方案之外，该实施例还包括：

速度获取步骤s20：接收速度检测装置检测到的搅拌机构的转速；

触发判断步骤s2包括：

转矩计算步骤s25：根据负载电流和转速计算出负载转矩，和

触发判定步骤s26：根据所述负载转矩判断所述搅拌机构的旋转是否达到所述触发条件，所述触发条件为：负载转矩在预设的第十时长内持续小于预设的第四转矩阈值。

例如，对于有电机驱动的旋转搅拌机构，通过对电机负载特性的分析，利用有限元生成一个负载转矩的计算表格。同时，损耗是电机运行过程中必不可少的一部分，电机损耗主要以铁耗和铜耗为主。另外，温度的变化也影响负载转矩的准确性。因此，该方法，在建立表格时，也将电机的损耗及温度的变化考虑在内。于是，转矩计算步骤采用此方式：根据检测到的负载电流i_d和i_q、检测到的转速ω_r以及预设的电机铁耗P_fe和温度T，查找 预设的转矩查询表，查询到对应的负载转矩。该方法同样适用于上述第四实施例中的负载转矩计算。

上述第一至第四实施例是专门针对发生堵塞的情况而提出的实施例，上述第五至第七实施例是专门针对存在空腔的情况而提出的实施例。实际上，可以构造一个第九实施例，即可针对发生堵塞，也可针对存在空腔触发。例如将第一实施例和第五实施例组合为一个第九实施例，或者将第二实施例和第六实施例组合为一个第九实施例，抑或将第三实施例和第七实施例组合为一个第九实施例，还或者将第四实施例和第八实施例组合为一个第九实施例。

本发明控制方法的旋转控制步骤s3中，当反向后，可以控制旋转搅拌机构一直保持旋转方向，直至下一次达到触发条件就再次改变方向，这样可使被搅拌固体物质纹理不受破坏，糊状物质更加均匀。

优选的，本发明的旋转搅拌机构的搅拌叶可以设计为并非如普通搅拌叶仅在单侧具有刀刃，而是双侧均具有刀刃，沿任一方向旋转都能切割、搅拌食物，配合本发明自动换向的控制方式，搅拌效果更佳。

除此之外，本发明控制方法还提供一个第十实施例，其以上述第一至第九实施例中任一实施例为基础，并进一步地，如图1所示，旋转控制步骤s3包括：

反向旋转步骤s31：当达到所述触发条件时，控制搅拌机构反向旋转；

再反判断步骤s32a：自搅拌机构开始上述反向旋转时起，判断搅拌机构沿该方向旋转持续的时间是否达到预设的第十一时长；和

再次反向步骤s33：步骤s32a中若判断为是，则控制搅拌机构再次反向旋转。

当然，在步骤s32a中，若沿该方向旋转持续的时间在达到预设的第十一时长之前判断出达到所述触发条件，则执行步骤s31。

基于与第十实施例同样思路，本发明控制方法再提供一个第十一实施例，其以上述第一至第九实施例中任一实施例为基础，并进一步地，如图2所示，旋转控制步骤包括：

反向旋转步骤s31：当达到所述触发条件时，控制搅拌机构反向旋转；

再反判断步骤s32b：自搅拌机构开始上述反向旋转时起，判断搅拌机构沿该方向旋转的角度是否达到预设的第一角度；和

再次反向步骤s33：步骤s32b中若判断为是，则控制旋转机构再次反向旋转。

当然，在步骤s32b中，若沿该方向旋转的角度在达到预设的第一角度之前判断出达到所述触发条件，则执行步骤s31。

第十实施例和第十一实施例中，旋转搅拌机构在换向后只维持该旋转方向较短时间或较短距离即自动再次反向，即旋转搅拌机构仅往后退一小步然后继续沿原旋转方向前行，利用后退之后腾出的空间，或者该空间和由其引起的物质的流动，改变阻挡物块或空腔的位置，再进行正常搅拌，也可以在一定程度解决固定物质纹理被破坏，或者空腔存留于糊状物质中的问题。这种控制方式对于搅拌叶单侧开刃的旋转搅拌机构更为适用，可以不必对搅拌叶外形结构进行改动。

对应于上述控制方法的多个实施例，存在相应的控制系统的多个实施例，在本发明公开的内容基础上，给出对应控制系统的这些实施例对于本领域技术人员而言是可唯一确定、毫无疑义地，在此不再赘述。

如上所云仅是对本发明所作的示例性阐述，旨在更好地说明本发明可能的具体实施方式，而并非限定本发明的保护范围，本发明的专利保护范围以权利要求书为准。在不脱离本发明的原理和内涵的情况下，本领域技术人员不经过创造性劳动仍能依据本发明作出多种变形，但都不会超出本发明专利保护的范围。