[发明专利]跑步机驱动履带马达的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及跑步机，特别是指一种跑步机驱动履带马达的控制方法。

背景技术

跑步机是相当普遍的健身器材，是受到广大众广泛的使用，其主要是透过一马达带动一履带，让使用者透过在履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，以达到传动履带的目的。然而，在实际使用时，使用者所造成的负载量并非线性，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；倘若提高传统马达的出力，虽然可以改善瞬间减速或顿转(cogging)的现象，但是当使用者所造成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的情形，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，若增加传统马达的出力，将会大幅提高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。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种跑步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，依据本发明所提供的一种跑步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(microcontroller unit；MCU)，该微控制器是具有一比例-积分-微分控制器(proportional integral derivative controller；PIDcontroller)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(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重复步骤d)以及步骤f)的行为，直至该程序停止。

通过此，本发明透过上述方法，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，其相较于现有者，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，本发明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，

为了详细说明本发明的构造及特点所在，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步序图；

图2是本发明一较佳实施例的动作流程图；

图3是本发明一较佳实施例的系统架构图；

图4是本发明一较佳实施例的控制方块图；

图5是本发明一较佳实施例的程序的动作流程图；

图6是本发明一较佳实施例的动作步序图，其揭示马达的运作情形。

【主要组件符号说明】

微控制器10             控制单元11