一種動力工具和用于該動力工具的控制模塊的制作方法

文檔序號：7292072閱讀：318來源：國知局

專利名稱：一種動力工具和用于該動力工具的控制模塊的制作方法
技術領域：
本申請示例性實施例大體上涉及通過用來控制電機運行的設計的控制模塊來提供的控制和保護，以便保護電機和相關的電力裝置如由電機供電的電動工具。
本申請根據35U.S.C.S119(e)要求保護如下美國臨時專利申請的權益 Samuel G.WOODS等人2005年10月12日提交的，序列號為No.60/726011 ，題目為"通用控制模塊，，的申請，以及Samuel G.WOODS等人2006年6月29 日提交的，序列號為No.60/817085,題目為"用于電機控制模塊的控制和保護方法"的申請。每個臨時申請的全部內容在此結合參考。
背景技術：
典型地，對給定的應用，電機由控制電機的專用模擬系統或數字電路控制。例如，在用于電力裝置的應用中如動力鋸應用中，為了控制其使用的給定電機，可能需要一個專用電路，而在另一個動力工具應用中，如鉆機應用中，為了控制其使用的不同的電機，可能需要另一個專用電路。專用模擬系統或數字控制電路通常由不同的元件構成。這些元件經常具有不同的值，容限，和/或控制軟件，以為給定的電機和/或給定的電機應用創建唯一的操作特性圖。
新型內容
本申請的示例性實施例涉及電機控制模塊的控制和保護方法，其中電機控制模塊控制電機的運行，例如有繩動力工具的工具電機。在一個實施例中，控制模塊包括一電子離合器，用于保護工具不受過載事件的影響。模塊中的電子離合器可采用工具中的機械離合器，以保護工具不受過載事件的影響。模塊中的其它保護方法包括，作為在工具中即將發生的或當前故障狀態的警報，給工具的使用者提供聽覺和/或視覺反饋的方法。這可以通過脈動工具電
5機或通過返送(foldback)提供給工具電機的電壓(電機返送)來實施。脈動和電機返送可以由控制模塊中的微處理器實行，控制模塊控制模塊中的觸發三極管(Triac)以改變或變換提供給工具電機的電壓。
控制模塊的另一種保護方法是防止電源在過載事件已經被清除并且伴隨著工具插上電源及其電源接通之后，或在電源接通期間插上工具電源之后不經意地開啟。如果檢測的轉矩達到給定的設定值，模塊中的另外的保護方法為使用電機返送的動力工具提供轉矩控制。
在另一個實例中，控制模塊中的控制方法能夠評估工具電機的溫度，包括工具啟動時的工具電機溫度，或在有繩動力工具中需要維修需求時能夠通知工具使用者'。在進一步的實例中，控制模塊被配置成可以控制在多個不同工具中的多個不同的電機。控制模塊包括配置成可執行多個控制工具電機的不同保護或控制函數的微處理器，并且包括至少一個用來存儲大量被設定的軟件代碼系數的存儲器，其以便能夠或不能在模塊中選擇的不同的保護或控制函數中的一個。該軟件代碼系數包括多個不同的可選擇的輸入，其可以被設定為對給定選擇的函數的輸入，并包括多個不同的可選擇的輸出，其可以被設定為從給定選擇的函數中的輸出。

從下面給出的詳細描述和附圖中可以更充分地理解示例性實施例，其中相同的元件用相同的附圖標記表示，它們僅以舉例的方式給出，因此不局限于這里的示例性實施例。
圖1是根據示例性實施例的動力工具的局部平面圖，用來說明工具外殼中的控制模塊:；
圖，用來說明控制模塊、測向線圏組件、輔助板和速度轉輪之間的關系；圖3是祁.據示例性實施例的控制模塊的等比視圖；圖4是根據示例性實施例的控制模塊內的電子元件布置的方框圖；圖5是根據示例性實施例的用于說明絕對離合器模式的函數的流程圖；圖6是根據示例性實施例的用于說明DI/DT離合器模式的函數的流程
圖7是祁4居示例性實施例的用于說明零壓啟動程序的流程圖；圖8是說明對動力工具使用者的觸覺反饋的圖表，觸覺反饋作為即將發
生的或當前的故障狀態的警報機制；
圖9是說明動力工具中的電機電壓返送的圖表；
圖10A是根據示例性實施例的用于說明電機溫度評估算法的流程圖IOB是說明在電源損失之后或在初始工具電源啟動時溫度寄存器值B 是如何被評估的流程圖ll是針對配置有示例性控制模塊的120V小角磨光機，比較由圖10A 的算法計算出的電機評估溫度與實際測量的電機磁場溫度的圖表；
圖12是根據示例性實施例的系數輸入、保護/控制方法和設備，和系數輸出之間的關系的總覽；
圖13A是圖1中的齒輪箱的一部分的正視圖13B是圖13A中的線A-A的橫斷面視圖，用來說明機械離合器的細節。
具體實施方式
正如此后將要詳細描述的，示例性實施例涉及電子設備的電機控制模塊中由電子電路實施的控制和/或保護方法。在一個實例中，該電子設備可能是具有工具電機的繩索動力工具，其中工具電機由用于驅動被加工件或動力工具的配件的AC電源電壓供電。此后的示例性實施例描述控制和保護方法，其涉及和包括但不限于動力工具啟動，過載或故障事件，它們超過一個或多個電壓，速度，電流，轉矩和/或溫度極限，和警報機制，其可能警告工具使用者即將發生的故障和/或過載狀況。為了給后述的示例性方法提供內容，發明者首先提供具有控制模塊的示例性功率裝置的概述，以及控制模塊的電子設備的示例性方框圖。
圖1是根據一個示例性實施例的動力工具的局部平面圖，用來說明位于工具外殼中的控制模塊。參見圖1,動力工具IO被具體表示為一個旋轉的、有繩動力工具10,可以理解示例性實施例可以用于除旋轉、有繩動力工具以外的動力工具。在圖l的實例中，動力工具10被表示為一個角磨光機，其通過電源線21由AC線路功率供電。該角磨光機10包括位于附屬的防護裝置14中的滾花緊固螺母12,用于接收由工具電機供電的工具、工件或配件。在這個實例中，配件可能是諸如砂輪(未示出)的旋轉部件。砂輪通過主軸附加在齒輪箱16上，齒輪箱16被固定到工具外殼18上。
齒輪箱16還包括機械離合器(為清楚起見未在圖1中示出)，用于在一些檢測到的故障狀態下消除系統中的慣性。在一個實例中，該機械離合器可能被體現為一個重疊在錐形村墊內的錐形離合器，并可能包括止推墊圈。該機械離合器被構造成可消除齒輪箱16內的慣性。在一個實例中，機械離合器基于轉矩超過某個設定值時啟動，如100in-lb。為了簡潔，省略了機械離合器運行的詳細說明。
圖13A是齒輪箱16的一部分的正視圖，圖13B是圖13A中的線A-A 的橫斷面視圖，用來說明機械離合器的細節。在圖13A中，示出了齒輪箱 16的正視圖，并且為了說明齒輪1304,移去了齒輪箱蓋。此外，在齒輪箱 16的一邊上提供主軸鎖定按鈕1302。該主軸鎖定按鈕1302嚙合用于鎖定動力工具IO的主軸的主軸鎖，以允許在其上替換或移除配件。
參見圖13B，其是圖13A中的A-A橫斷面^f見圖，所示的主軸1308通過外部主軸軸承1320和內部主軸軸承1322穿過齒輪箱16到螺母1318終止。如在已有技術中已知的，主軸軸承1320， 1322使得主軸1308徑向運動。機械離合器1310可以由錐形離合器1312, —對貝式彈簧1314，墊圈1316和螺母1318組成。機械離合器1310在故障的情況下致動，如工具的突然停止，其可能是由于過載狀況被束縛的配件等造成。機械離合器1310由此通過給齒輪1304減負荷保護使用者，以消除或減少來自系統的慣性。圖13B也示出了主軸鎖1:306,其可能由主軸鎖定按鈕1302的致動而通過銷1305被嚙合。在圖13B中，主軸1308被表示為未鎖定的位置。
錐形離合器1312是雙D配合(即，鎖定)，并具有帶輕微傾斜角的側表面。雖然在圖13B中為了說明機械離合器1310的元件，沒有示出齒輪1304，但是齒輪1304滑動配合在主軸1308上。當一個負荷^皮施加給主軸1308時(例如在故障情況時，如由于過栽狀況，被束綽的配件等引起的突然停機)，錐形離合器1312加偏壓給貝式彈簧1314壓縮貝式彈簧1314靠向墊圈1316和螺母1318。這相對齒輪1304提供了一個力，以使齒輪1306降負荷，為了減輕或消除來自系統的慣性。正如在已有技術中已知用于動力工具的機械離合器的運行，為了簡潔省略了進一步的詳細討論。
參見圖1，為了說明通用控制模塊IOO('控制模塊，)，示出了部分外殼被移除的工具外殼18，其中通用控制模塊100('控制模塊，)與電機電樞20的磁
8性軸環22和換向器環24有著近似關系。控制模塊100被設計成控制多個電機的運轉和/或被構造成用于多個不同電機的應用(例如不同動力工具)。
此外，在圖1中，示出了支撐測向線圈組件250和變速轉輪270的輔助板200。作為連接到動力工具10中的控制模塊100的組件的一部分，輔助板 200可能被包括在工具外殼18中。輔助板200的一個作用是它允許根據動力工具i殳計需求的指示定制測向線圏和變速轉輪的結構。測向線圏組件250可連接到輔助板200上并被構造成檢測電機轉速。變速轉輪270可由使用者操作以設定和/或改變期望的電機轉速。
圖2是根據一個示例性實施例的動力工具內工具電機的選定元件的等比視圖，用來說明控制模塊，測向線圏組件，輔助板和速度轉盤之間的關系。圖2說明了輔助板200和它的部件(測向線圈組件250和速度轉輪270),控制模塊IOO和工具電機15之間的關系，工具電機15可能由在工具電機磁場 30中旋轉的二具電機電樞20組成。在一個實例中，輔助板200,測向線圈組件250和轉輪270可能被共同稱為"輔助電路板組件"。輔助電路板組件連接到圖1的控制模塊IOO,例如，適合于控制工具電機的運行的控制模塊100。
工具電機電樞20包括磁性軸環22，可通過電樞軸29連接到電機電樞 20的換向器環24。電機電樞20的輸出通過球軸承27和主軸28被傳送到齒輪箱16。可以提供多個磁鐵在電機電樞20的磁性軸環22上。隨著電樞20 的旋轉，來自磁鐵的》茲性石茲場被測向線圈組件250獲得，以給出電機轉速的精確讀數。如上討論的，完整的工具電機15包括在工具電機磁場30中旋轉的工具電機電樞20。
輔助板200也可能包括變速轉輪270,如在已有技術中已知的，其作為電位計。在一個實例中，轉輪270的一部分可能包括多個剛性棘爪，它們位于板簧的尖端，以給使用者提供聽覺反饋。在一個實例中，棘爪接觸板簧以給使用者提供觸覺反饋。這也用來防止轉輪270在任何工具振動過程中移動。此外，棘爪的使用可以防止使用者不經意地改變速度，給使用者提供可容易辨別的觸覺反饋。
圖3是根據一個示例性實施例的控制模塊100的等比視圖。參見圖3, 控制模板100包括頂蓋110，底蓋120,定位架130，和印刷電路板140(圖3 中未示出)。在一個實例中，例如，頂蓋110可以由為控制4莫塊100中的有功功率元件提供散熱的材料制成，并且可能為該功能而鑄成。底蓋120可被構
9造成支撐控制模塊100內部元件，并允許灌注，以建立密封的外殼。此外，
底蓋120為控制模塊100中的有功功率設備提供電絕緣區域。
定位架130可被構造成將控制模塊100中的通孔電子元件固定就位，例如在控制模塊100的裝配過程中。控制模塊IOO還可包括緊固件115(如螺釘)，其將頂蓋110固定到模塊100中的螺母(未示出)。緊固件115可以被固定到控制模塊100中的有功功率設備，如開關，觸發三極管，電子管等。因此，頂部和底部端蓋IIO， 120可以通過單個緊固件115，如螺釘和螺母組件被固定在一起。
控制模塊IOO還包括一對快速連接的電源接頭150和連接到印刷電路板 140的輸入/輸出連接器160。快速連接電源接頭150對控制模塊100來說是有順序的，并且例如可以是不同的尺寸和不同的長度，以防止不正確地連接到其它元件上。在一個實例中，輸入/輸出連接器160可以被構造成12-管腳裝置，其中四個(4)管腳162是空的并且沒有被使用(為了提供空間)，五個(5) 管腳162可以是輸入/輸出管腳，一個(l)管腳162可以是熱線管腳，以及一個(l)管腳162可以是電路地/中性管腳。這只是輸入/輸出連接器160的一種接線端管腳排列；根據這里的示例性實施例，其它排列對熟練的技工來說是可預見的。
如上討論的，定位架130在控制模塊IOO裝配期間將通孔電子元件固定就位。在制造期間，多個電子元件被連接到PCB 140。定位架130的一個功能是在波動焊接的過程中保持元件在適當的位置，以消除夾緊裝置。從而在裝配期間，定位架130可以被放置在電源接頭150的上面以提供公差，并且在保持這些元件之間的公差的同時還提供電絕緣。
定位架130包括護罩部分136,其緊密配合在底蓋120的翼片122上，以密封和裝入輸入/輸出連接器160。定位架130的護罩部分136可以被設計成防止進入控制模塊100的有功元件的刮削的碎片和灰塵。
在固定架130中可以通過灌注(未示出)提供附加絕緣。除了保持控制模塊100中的有功元件在適當位置外，灌注材料可具有VO的易燃性等級。合適的灌注材料包括但不限于一種或多種環氧基密封劑，單一或多種成分的氨基曱酸乙酯或氨基甲酸乙酯凝膠體密封劑，單一或多成分的硅或硅凝膠體密封劑等。
因此，例如，使用灌注作為絕緣體相對于非隔離控制模塊，區別出具有
10一個隔離層的控制模塊100。此外，可以在模塊100中的有功電子元件，例如FET或觸發三極管，的頂面上施加熱油脂；這在工業中是標準的。在可選擇實例中可以提供熱襯墊(未示出)代替熱油脂。熱油脂或熱襯墊被用來防止灌注在給定有功電子元件和頂蓋110之間滲漏，并且，例如可以根據有功元件的高度函數安排其尺寸。
圖4是控制模塊100內的電子元件布置的方框圖。此后描述的電子元件可以被布置在控制模塊100內的PCB 140上。控制模塊100包括存儲器434， 436，用于存儲一個或多個在執行不同函數或算法中使用的軟件代碼函數系數。由于一個給定的軟件代碼函數系數可被指定給一個特定的工具應用，所以控制模塊100可適合于控制多個電機和/或多個不同電機應用(即，不同動力工具)的運行。軟件代碼系數可以被理解為包括輸入給由控制模塊100執行的給定函數或算法的系數輸入，并包括對給定工具或工具應用可能會被改變或變化的函數系數。軟件代碼系數還包括與控制模塊100將要進行的保護動作相關的系數輸出，其中保護動作是控制模塊100執行給定函數和算法的結果。對給定的應用，至給定函數的系數輸入或從給定函數的系數輸出可以隨期望而變化或結合。這些下面在圖12中有更詳細的說明。
控制模塊100可連接到AC電源(AC電力網)和電機電樞20及工具電機磁場30。在一個實例中，工具電機電樞20和工具電機;茲場30可以包括AC 電機15。控制模塊100包括控制電路，通常由元件400表示。在一個實例中，控制電路400確定電機控制開關402的狀態，并且當提供AC電源時，如果電源基于電機控制開關402的狀態提供給電機電樞20和電機磁場30,控制電路400控制控制模塊100。
控制電路400包括電源405，其提供電能給被編程的微控制器430,以控制某種操作和/或指導模塊100中的某種函數或保護動作。電源405例如可能提供5V的VCC。電源電壓監控器415監控VCC,并提供感應的輸入給微控制器430。
微控制器430能夠通過經控制輸入線418提供控制信號給觸發三極管 420，以控制電子管420。在一個實例中，這可能是觸發三極管，盡管電子管可以由場效應晶體管(FET)，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT),可控硅整流器 (SCR)，電壓控制設備等中的任一個來體現。通常，控制模塊100,經微控制器430和提供給電子管420的控制輸入418的控制信號，通過以周期間隔
ii打開和關斷電機電流來控制電才幾15的運行，其中周期間隔相對于AC電流
或電壓波形的過零點。這些周期間隔與AC波形同步產生，并根據導通角被
測量，其中導通角以度數測量。
導通角決定AC波形中電子管420被激發的點，從而傳送電能到電機15。例如，每半個周期180。的導通角對應全導通狀態，其中電子管420被激發，以致于完整的、沒有中斷的交流電流被提供給電機15,即，電子管420被激發，這樣電流在AC輸入信號的整個半周期都流過電子管420。類似地，90° 的導通角對應于在電機15上形成電源電壓發生在所給定半個周期的中間，這樣，電子管420被激發，以使得大約一半可獲得的能量被傳送到電機。90° 以下的導通角對應于電子管420的激發在所給定的半個周期之后，以使得更少量的能量被傳送到電機15。
此后，電子管420是指觸發三極管420，除非下面有另外的描述。在一個實例中，觸發三極管420可能是單絕緣觸發三極管，其中絕緣是在元件的內部。更具體地，組成電機15的電機電樞20和電機磁場30的運行是由控制模塊100內的控制電路400控制的。為了控制電機電樞20和電機磁場30 的運行，微控制器430，通過觸發三極管420的電子振蕩，控制流過電機電樞20和電機磁場30的電流或施加在電機電樞20和電機勵/磁30上的電壓，或兩者都控制。基于可存儲在查表中的軟件代碼系數或從控制方程控制電路 400能夠決定何時打開或關閉觸發三極管420，其中控制方程基于測得的因數或參數，如電壓，速度，電流，轉矩，其它外部輸入(456， 458等)，或上述參數的任何組合。當電機控制開關402被置為閉合狀態(即，"開")時，控制模塊IOO控制電機15的運行，從而允許電流流過。控制電路400的一個功能是監視電機控制開關402的狀態，并且在電機控制開關402在停止狀態 (即，"開")時，如果電源;陂應用于電機15，阻止電才幾15啟動。
微控制器430可以包括程序ROM 436(可改變的ROM),例如閃存器，諸如微處理器432的CPU芯，單板外圍設備，和在單片結構上的諸如 RAM434或SRAM的非易失性存儲器。非易失性存儲器適合在即使沒有電源的時候保存存儲的信息。非易失性存儲器的實例包括RAM(DRAM, SRAM, SDRAM， VRAM,等)，磁性和光基存儲器。可改變的固態ROM
器(EEPROM)。 EPROM可通過暴露在紫外光中被擦除，然后可通過EPROM
12程序編制器重寫，并可通過頂部的允許UV光進入的圓形"窗口"確認。諸如
閃存儲器的EPROM允許整個ROM(或ROM的選定的存儲陣列)被電擦除(閃存回零)，然后在不把存儲體取出計算機設備外部的情況下重寫。
在一個實例中，微控制器430可能是ATMEL AVR 8位RISC微控制器中的一種，如具有8-K字節自編程閃存程序存儲器(EEPROM)的Atmega8閃存微控制器。然而模塊100的智能控制不限于示例性微控制器430。智能控制設備，例如，能夠被體現在如另一個微處理器，模擬電路，數字信號處理器的硬件和/或軟件，或由一個或多個諸如特定用途集成電路(ASICs)的數字 ICs實現。
具有工具電機15(電機電樞20和電機磁場30)的控制電路400在電源的火線和中線(公用)之間和電機控制開關402,觸發三極管420和分流電阻器 440串聯連接。在圖4中，工具電機15的一側經電源線21(圖l)通過電機控制開關402連接到電源，如連接到AC電力網407的火線。工具電機15的另一側通過觸發三極管420,分流電阻器440和電源線21連接到AC電力網 407的中線408。
分流電阻器(shunt resistor)440可以被體現為一個模擬電流傳感器，其感應電流并提供一個被放大器445放大的信號。放大器445具有連接到分流電阻器440 —側的第一輸入端和連接到分流電阻器440另一側的第二輸入端。放大器445的輸出連接到微控制器430的給定端口。分流器440只是電流傳感器的一個例子，可選擇的電流傳感器例如包括電流變壓器，數字傳感器，霍耳效應傳感器等。
微控制器430包括模數轉換器(ADC),其把從不同傳感器接收的模擬信號轉換為數字表示，以供微處理器432處理。為了清楚，未在微控制器430 中示出ADC,其被理解為，來自放大器445,監視器415， 425， 427,電源 405，溫度傳感器410的模擬輸入，和任何從附加控制輸入/輸出線456, 458 接收的模擬數字輸入數據，都在ADC中被轉換為數字表示，以供微處理器 432處理。
控制電路權進一步包括分壓器電路450，其具有電阻器451, 452， 454 和被微控制器430利用的鉗位二極管455和457,以感應AC電壓的一個或多個過零點。電壓過零點可以被定義為當AC電壓信號與零軸相交，并從正到負或負到正電壓轉換時的點。該點被用來在微控制器430內定時的目的。
13分壓器電路450在給定的端口(為清楚起見未示出)通過電路線460連接到微控制器430。電阻器451， 452和454把AC電源電壓分壓為可由微控制器 430使用的電壓等級。如果AC電源電壓中發生電壓尖脈沖，鉗位二極管455 和457保護微控制器430不受損害。在一個實例中，全部或部分分壓器電路 450可能被包括在控制電路400中或微控制器430中。在一個實例中，微控制器430可能包括內部鉗位二極管455和457。
控制電絲.400可以包括一個或多個溫度傳感器410，其被設計為可感應溫度并通過一個端口輸入感應的信號到微控制器430。例如，溫度傳感器410 可以被體現為NTC或PTC熱敏電阻，感溫IC，或熱電偶。溫度傳感器410 可以傳達控制模塊100的溫度，或者一個特定元件的溫度，如觸發三極管420 或微控制器430,該溫度可以被用來確定某種過載情況/故障狀態。由于這種溫度傳感器410的功能是已知的，為了筒潔，省略了其功能性運行的詳細解釋。如果需要可以在模塊100中放置多個溫度傳感器410。
此外，控制電路400包括兩個電壓監控器，用于監控觸發三極管420的電壓，一個門極電壓監控器425,其被用來確定在負電壓半周期中觸發三極管420是否導通；以及一個正半周期電壓監控器427，其被用來確定在正電壓半周期中觸發三極管420是否導通。因為控制器430只能檢測正電壓，所以兩個監控器425， 427都是必需的。在AC周期的負半波期間將沒有電壓被監控器427檢測到。
控制電路400可以包括一個或多個與使用者通信的輸入/輸出(I/0)線 456, 458。這些1/0線456和458能夠數字或模擬輸入或數字輸出，并能被連接到諸如分壓計，開關，LED，s或其它形式的用戶接口(如速度轉盤，工具觸發器，通斷開關，等)的設備，以給系統增加一些變化。
通常，在圖4中舉例說明的控制電路400被設計成可提供工具電機控制和/或保護，這些控制和保護涉及動力工具啟動，過載或故障情況的一種或多種，在這些情況是指電壓，速度，電流和轉矩和/或溫度中的一個或多個超過極限值。控制電路400被設計成可實施控制方法或提供警報機制的方法，其中警報機制警告工具使用者即將發生的故障和/或過載狀況。從而，因為已經詳細描述了控制模塊IOO的普通結構和電子電路，下面將詳細討論由控制電路400實現的方法實例。
過載控制
14在一個實例中，控制模塊100的控制電路400可以使用一個基于軟件的電子離合器(EOC),在微控制器430中的微處理器432的控制下，獨立地和/ 或與工具中的機械離合器協力地，提供電機過載控制。例如，機械離合器可以被體現為圖13B中所示的機械離合器1310。此后，機械離合器被稱為 "MC"。
在一個實例中，與微控制器430協力的EOC函數的實施，或者關閉工具電機15，或者降低電機的電壓以降低速度和轉矩值。進一步地，通過結合使用控制模塊100中的EOC和齒輪箱16中的MC，可以使用一個較便宜的 MC，并仍具有相對長的壽命。例如，隨著EOC/MC組合的使用，運行周期可以把壽命周期從200周期增加到超過2000周期。這只是示例，EOC/MC 組合的使用至少可以把MC的壽命周期提高25%。下面將更詳細討論檢測過載/故障情況的EOC功能，基于此，微控制器430通過禁止觸發三極管420 移除工具10的電能，或者以減少工具10的電能的方式控制觸發三極管420。
盡管在工具停工的情況下失去電能，但是系統仍存在慣性。這種慣性可能導致電機電樞20及其任何附加配件繼續旋轉。這可能導致配件(如砂輪) 及齒輪和其它內部元件的損壞。在電源被完全切斷后，使用MC與EOC協力，消除系統(如工具10)中的殘余慣性，其中電源的完全切斷是通過微控制器430禁止觸發三極管420的觸發。EOC切斷電機電流和MC消除系統中殘余慣性的這種結合起到增加離合器和/或配件的循環壽命的作用。
EOC可以在控制模塊100的內部，并如上討論可以是存儲在存儲器如可變ROM436中的軟件程序或例行程序。例如，在半行循環或全行循環的基礎上，由微控制器430實施的算法可以連續地監控工具的給定參數，如電流，電機轉速，電壓，電機溫度等。在一個實例中，所監控的參數是電流；這樣，隨著負荷的增加電流增加。因此，微處理器432釆樣AC電流波形的半周期位置，并將采樣資料數字化，以計算給定電流值，如瞬時電流，平均電流和 /或均方根(RMS)電流。在另一個實例中，由微控制器430實施的算法能連續地監控工具電機的電機轉速。
在一個示例中，EOC可以被體現為絕對離合器模式，其設置如平均電流、 RMS電流或最大瞬時電流值的極限值(或當監視電機速度時的電機轉速極限值)，如果計算或檢測電流值(如瞬時電流，平均電流或RMS電流)達到極限值，則EOC函數檢測到故障或過載情況。在另一個示例中，可以由微處
15理器432設定在給定持續時間內，如X周期內的極限值，以避免瞬時的或虛假的保護作用。
依據這種檢測，微控制器430啟動基于輸出系數的保護作用，輸出系數已存儲在非易失性存儲器中，在一個實例中，在圖4中，非易失性存儲器可以-陂體現為EEPROM或閃存器(作為ROM436的實例)。例如，如果一個存儲在ROM436中，用于絕對離合器模式中的EOC作用的特定軟件代碼系數，是關閉電機1:5的輸出，違反極限值將導致微控制器430關閉電機15。因此，工具10可能被置于關閉模式，其中微控制器430不再允許觸發三極管420 導通。這通過由控制信號電子打開觸發三極管420來實現，其中控制信號是從微控制器430通過控制輸入線418發送到觸發三極管420。這使得觸發三極管420斷開；在電源被重新提供給系統之前，不允許電流通過電機電樞20。
可選擇地'，如果不同的軟件代碼系數被儲存在ROM436中，其改變在絕對離合模式發生的保護動作，違反極限值可能導致微控制器430控制觸發三極管420，以使工具電機15受脈沖作用，這將警告使用者一種故障狀態，或者通過減少發送給工具電機15的輸出電壓，可能返送到工具10的能量。
在另一個實施例中，諸如停止，脈沖調制或返送的保護函數可以基于由 EOC，即DI/DT離合器(Ai/At)隨時間在電流中檢測到的變化。在這個實例中，隨時間4全測電流值(如平均電流，峰值電流，或RMS電流)的變化，如果電流的變化(Ai)超過給定的限度或極限值，上述動作(停止，脈沖調制，返送)中的一種可能被啟動。因此，在DI/DT模式中使用的EOC可以是由微處理器432 迭代N個周期的算法，其中N-l, 2， 3等，。在另一個實例中，可以由微處理器432設定在給定的時間段如X周期內的極限值，以避免瞬時的或錯誤的保護動作。
因此，在絕對極限值模式或DI/DT極限值模式的一種中，EOC的使用可以提供基于超過給定極限值的過載控制，其中幾個保護動作中的一個可以基于由EOC函數或算法檢測到的故障狀態而發生。微處理器432從存儲器 (例如ROM436)取回某個軟件代碼系數，并基于該取回的軟件代碼系數執行特定的保護動作。指向要進行的保護動作的軟件代碼系數被稱為系數輸出。
選擇的系數輸出表示要執行的保護動作。例如，ROM436可以包括表示微控制器430啟動下面的動作的系數輸出(i)觸覺反饋，其中通過微控制器430循環控制觸發三極管420使電機15受脈沖作用，以給使用者提供動
16力工具10中的故障狀態的警報；或者(ii)返送，其中微控制器430減小觸發三極管420的導通角以減少到電機15的功率；或者(iii)電機停止，其中由于微控制器430電子打開觸發三極管420，觸發三極管420被完全禁用；或者(iv)
激活電子制動器，其中電子制動器是由翁t控制器430實施的算法或軟件程序；和/或(i )至(iv)中的一個結合(v)，在(v)中使工具外殼外部的警告LED發光，以警告使用者一種即將發生的或已有的故障狀態。例如，這些是依據由 EOC檢測到的過載事件可能發生的保護動作的示例。
由于EOC是基于軟件的沒有機械部分，因而降低了成本并消除了磨損零件。已經描述了和機械離合器一起使用的EOC;然而，它可能和與機械離合器類似的電子制動器一起使用。EOC可以對速度或電流隨時間的變化或速度或電流達到的絕對水平作出反應。例如，在32毫秒(60Hz時的2個線性周期)內增加8A可以導致EOC啟動。或者，電才幾轉速在16毫秒(60Hz時的1 個線性周期)內從8k rpm降到6k rpm可以導致電子離合器啟動。電流(35A) 或速度(4000 rpm)(沒有負載時速度是10000 rpm)的絕對水平可以導致電子離合器啟動。
更低的速度和轉矩值的工作情況類似于機械離合器。EOC可以和機械離合器或電子制動器結合使用。
圖5是用于說明根據一個示例性實施例的絕對離合器模式的函數的流程圖。圖5說明了 EOC在絕對離合器模式中的功能，其可能或不可能與機械離合器(MC)或電子制動器一起用在控制模塊100中。
參考圖5,在絕對離合器模式(500)中，微處理器432通過放大器445從電流傳感器440接收感應的參數(在這個例子中感應電流采樣值)(510)。因此，在絕對離合器模式中，EOC函數被以采樣電流的形式描述；這是由于在 ROM436(即，EEPROM,閃存器)中，為電流設置軟件代碼系數(系數輸入) 作為絕對離合器模式中EOC函數的輸入。當然，絕對離合器模式中的EOC 函數可以被配置為釆樣一個不同的參數，其將和除了基于電流的極限值以外的一個不同的極限值(即，電壓，電機轉速，電機溫度，等)比較。這樣，存儲在ROM436(即，EEPROM/Flash存儲器)中的系數輸入可以被指向其它參數，正如代替電流輸入到EOC函數的參數，如速度，溫度，電壓，或其它感應參數。
在本實施例中，這些電流采樣值可以是AC電壓波形(即，在線性周期基
17礎上)半周期位置或整個線性周期位置的釆樣值，其被數字化，以計算給定
電流值，如瞬時峰值電流，平均電流和/或均方根(RMS)電流。將該計算的電流值與極限值(520)相比較，如上面討論的，極限值(520)可能是基于平均電流，RMS電流或最大電流的極限值。如果計算的電流值(如，瞬時電流，平均電流或RMS電流)超過這個極限值，(520的輸出為'是，)，該算法使定時計數器(530)計數增加；否則，定時計數被清零(540)。定時計數的增加提供一個延時，以避.免微控制器430對瞬態狀況的錯誤保護動作。
然后將定時計數與定時系數(550)相比較。如果定時計數等于或超過定時系數(550的輸出為'是，)；這表示在絕對離合器模式中由EOC檢測到故障狀態。
如圖5所示，依據故障狀態的檢測(這里是基于550的輸出為是的過載事件)，控制模塊IOO啟動保護動作。在這個實例中，微控制器430通過經控制輸出端418(圖4)發送控制信號，電子打開觸發三極管420,使觸發三極管420不能啟動(560),并因此關閉工具電機15。
然而，用于EOC函數的不同系數輸出可以在ROM436中被設置，以被微處理器432重新獲得，使得微控制器430產生不同的保護動作，即，例如，使用控制電路400的相位控制系統調用觸覺反饋或電機返送，或者簡單地點亮工具外殼上的LED，以給使用者指示過栽狀態，而不是打開觸發三極管 420以從工具電機15移除電壓(和電流)。在圖5中為解釋的目的，用于EOC 函數(絕對離合器模式)的系數輸出被設置為通過禁用觸發三極管420關閉電機。
在絕對離合器模式中，該算法判定零電壓激活特征是否被激活(570)。如下面將要詳細描述的，提供零電壓激活特征作為控制模塊100的部分功能，其中控制模塊100致力于防止附加電氣裝置(如動力工具)在下述情況下啟動(a)基于電源開關在"開"位置時動力工具的塞繩的插入，和塞繩從AC電源插座拔出；或者(b)電源開關為"開"，工具被插入并供電，但是工具已達到導致關閉(在仍然插入的同時)的過載狀況，并且在過載事件已被清除而電源開關仍在"開"位置。
零電壓激活保護特征的實施確保電子管例如控制模塊100內的觸發三極管420,在上述(a)或(b)中的一種情況下，不會啟動。從而，如下面將會更詳細描述的隨著零電壓特征的激活，微處理器432將啟動零電壓激活程序700。
18否則，隨著零電壓激活的禁用(560的輸出為'否，)，該算法在580禁用中斷并進入無限循環。這防止觸發三極管420啟動，例如，該算法反復運行同樣的指令。
當絕對離合器故障時，如果軟件系數輸出設置為關斷電機15,則運行零電壓激活程序700或進入無線循環(在580)的動作。如前所述，軟件代碼系數包括與控制模塊IOO所實施的保護動作相關的系數輸出，其保護動作是由控制模塊100實行的給定函數或運算得到的結果。輸入到給定函數的系數輸入和從給定函數輸出的系數輸出在特定應用中可以根據期望進行修改或結合。因此，如果設置了一些不需要電機關斷的其他系數輸出，如制動，視覺反饋，LED等，會發生另一單獨的動作。
如果來自530的定時計數小于定時系數(550的輸出為'否')，絕對離合器模式的正常反復在下一個線性周期或半個線性周期繼續進行監控電流采樣 (590)，并且該算法返回到510。
圖6是用于說明根據一個示例性實施例的DI/DT離合器模式的函數的流程圖。圖6說明了 EOC在DI/DT離合器模式中的功能，其可能或不可能與機械離合器(MC)或電子制動器一起用在控制模塊100中。參考圖6,在DI/DT 離合器模式(600)中，微處理器432接收感應的參數。在這個特定實例中，參數是經放大器445從電流傳感器440得到的電流采樣值(610),可以理解該采樣參數可以是電機中兩個分別的時間時工具電機的電機轉速。例如，這些可以是AC電壓波形(即，在線性周期基礎上)半周期位置或整個線性周期位置的采樣值，其被數字化，以計算給定電流值，如瞬時峰值電流，平均電流和 /或均方根(RMS)電流。
該算法執行一個差分函數(620)，以計算一個差分值。在這個實例中，來自前一個線性周期的計算電流值(電流(X-1))減去當前線性周期的計算電流值(電流(X))。將該差分值與設定的極限值比較(625),如上面討論的，該極限值可以是基于平均電流，RMS電流或最大電流的極限值。如果該差分值超過這個極限值(即，625的輸出為'是，)，該算法判定零電壓激活特征是否被激活(630)。函數635， 640和700可以如圖5中所述的被實施，因此為簡潔的目的省略了詳細解釋。
雖然在圖6的實例中使用了電流，很明顯也可以使用其它參數，如電機轉速和基于電機轉速的極限值，以決定是否檢測到故障狀態，以啟動保護動
19作。因此，在另一個實例中，可以判定兩個不同時間的電才幾轉速的一個差值。如果該差值小于或等于極限值(即，625的輸出為'否，)，該算法比較與被
一個因數除的極限值(650)的差值，其在圖6的實例中是極限值/2。如果該差值超過極限值(即，650的輸出為'是，)，周期計數器由微處理器432增加計數 (655);否則，周期計數器被清零(660)。在一個實例中，如果該差值在至少N 個連續的線性周期超過極限值/2，其中N22，就檢測到諸如過載事件的故障狀態。
周期計數器的計數增加提供一個延時，以避免微控制器430對瞬態狀況的錯誤保護動作。由函數655，如圖6的實例所示的算法判定周期計數是等于或大于3(在665)，指示來自650的差值已經在4個連續的線性周期大于極限值，可以理解這只是一個例子，這個數字可以根據需要被設定為2， 3, 4, N，以觸發用于電機過載的保護動作。換句話說，三個連續的大于極限值/2 的差值將持續4個線性周期。在這種情況下，如上所述，由函數630, 635， 645和700決定零電壓激活。函數660和665的輸出使微處理器430返回到正常操作670，在那里DI/DT離合器模式在下一個線性周期或半個線性周期繼續進行監控電流采樣。
在多個線性周期將該差值與被一個因數除的極限值相比較的目的，是為了在過載事件發生之前幫助預測其發生。例如，如果在兩個連續的線性周期之間，該差值的極限值被設定為平均30安培，則在連續的周期之間，測量的平均電流也將和15安培(30/2)比較。如果這連續發生多次，即使電流沒有超過30安培，這仍然被認為是過載事件。
EOC/MC組合的使用可能具有某種益處。例如，在一個切割應用中，如果切割輪上的一片破裂，EOC將立即關閉電機15(即，電機電樞20和電機磁場30)。不久之后，在EOC關閉電源后，機械離合器將空轉，清除任何剩余慣性。例如，這可以防止工具IO損壞或防止齒輪折斷或破裂。
零電壓激活
圖7是說明根據一個示例性實施例的零電壓激活程序的流程圖。如上所述，可能提供零電壓激活程序作為控制模塊100的功能的一部分，以防止諸如動力工具的附加電氣裝置在下述情況下啟動(a)基于電源開關在"開"位置時動力工具10的塞繩(cord)21的插入，和塞繩從AC電源插座拔出；或者(b) 電源開關為"開"，工具IO被插入并供電，但是工具10已達到導致關閉(在仍
20然插入的同時)的過載狀況，并且在電源開關仍在"開"位置時，過載事件已被清除。零電壓激活保護程序的實施可以防止電子管例如控制模塊100內的觸
發三極管420,在上述(a)或(b)中的一種情況下啟動。
在一個實例中，可以在每個線性周期在AC波形的90。相位處，進行一連串連續的電壓檢測，以在控制模塊100接收電源后，立即在觸發三極管420 上尋找電壓。如果當提供電源時工具開關402是關閉的，微控制器430在觸發三極管420上將檢測到電壓的存在。如果當提供電源時工具開關402是打開的，微控制器430在觸發三極管420上將檢測不到任何電壓。如果在這些檢測中有AC電壓的指示，觸發三極管420將不會啟動，直到在給定線性周期內有無電壓的指示，即，使用者在重啟動力工具10之前，已將電源開關循環到"關"。由于電峰值，電涌，載波抑制等，需要多個連續的檢測來消除系統中所有的隨機噪聲，其中電峰值，電涌，載波抑制等可能在觸發三極管420上導致短暫的電壓周期。
在上面圖5的實例中，微控制器430的微處理器432比較反饋電流和用于EOC的極限值(在520)。如果EOC被配置為絕對極限值并且反饋電流值超過該極限值可能發生兩種動作。在系統中的零電壓保護沒有被激活(禁用/ 停止，560的輸出為'否，)的情況下，算法(在微處理器432控制下)禁用無限循環中的中斷(在580)，以防止觸發三極管420啟動，并在這個循環中以有效地關閉動力工具IO。從而，所有到工具電機15的電源都被停止了。
如果在控制模塊100中零電壓激活程序被激活(570的輸出為'是，)，在反復零電壓激活程序700時，微處理器432查詢開關402是打開的或關閉的。在這個實例中，零電壓激活方法沒有禁用中斷，但是基于圖7的零電壓方法，觸發三極管4:20的啟動被禁用(在560)。
在圖6的實例中，微處理器432隨時間測量電流，并將前面周期和當前周期的電流值儲存在RAM434中。在一個實例中，由微處理器432反復的算法計算DI/DT值，作為被周期時間除的瞬時電流中的變化(DI/DT = 12-I!/AT)。這個DI/DT值或差值，其可能被稱為變量Y，可能被和極限值比較。如果Y 大于極限值(625的輸出為'是，)，與圖5的絕對極限值方案相同的保護動作順序(630, 635, 640/700)可能被微處理器432激活；另外，Y可能和極限值的一個因數比較.，例如被2除的極限值(在650)。
如果Y大于被2除的極限值，則一個計數器可能被增加到3或4倍(655，
21665),以確定沒有錯誤的事件發生。另一方面，如果Y小于被2除的極限值，
則計數器被清零(660)。萬一計數器達到3或4，計數器被設立并且被執行與上述絕對極限值方案相同的保護(630, 635, 640/700)。例如，如果計數器等于3，這表示4個連續線性周期的數據已經超過極限值被2除的減小的極限值。
現在參考圖7，上述情況(a)或(b)中的一個觸發啟動(705),其中算法檢測 (在710)AC電壓波形是否在負零交叉點(即，電壓半周期正通過零點交叉到負半周期)。當算法等待零交叉點時，這對算法是一個同步步驟，并且算法將循環直到襝測到負零交叉點。一旦檢測到正零交叉點，微控制器430的微處理器432可以開始檢測開關402的狀態(715)。這種到正半周期的同步只在控制器430僅能在那個特定半周期感應電壓時才必須。然而，使用另一個電壓監控電路425,可能在負半周期時進行采樣。
一旦兩個零交叉點都被檢測到(715的輸出為'是，)，檢測點的值被設定為相位點1(720)。相位點1可能是在觸發三極管420的130。導通角，或基于一個給定時間(IOO毫秒)。函數725是一個循環過程，直到其被確定已經到達檢測點，基于此，觸發三極管420上的電壓被檢測(730)。在這個實例中使用觸發三極管402上的釆樣電壓，可以理解，這只是可以被檢測的參數的一個例子；流過觸發三極管420的電流可以是代替電壓的采樣參數。如果在730 檢測到一些正電壓，就假定開關402是關閉的。然后該程序返回到函數710，并重復不允許觸發三極管420導通，另外，在觸發三極管420上沒有檢測到電壓。
在這種情況(730的輸出為'否，)，該算法查詢電壓波形的給定數量的N 個連續線性周期(N^:2)是否已經被^r測。在圖7的特定實例中，該算法查詢電壓波形的三個連續線性周期是否已經被檢測(735)。如果是，就確定觸發三極管上的電壓是否高(在740),并且如果高，該算法在745插入一個延時，以等待開關402(其也可能被稱為觸發或ON/OFF開關)關閉。如果在等待時間之后，觸發三極管420上的電壓仍然高(750的輸出為'是，)，開關402關閉并且在780終.止零電壓激活程序700;動力工具10可凈皮打開以正常運轉。因此函數740, 745和750處于這樣一種情形，其中由于一些過載狀況，工具 10已經停止，而開關402仍然為0N。
另一方面，如果沒有檢測到AC電壓波形的三個連續的線性周期，該算
22法查詢(在755)是否所有的檢測點都已經被檢測了。這個程序在每個線性周期可以具有多個檢測點。檢測的檢測點越多，系統對隨機噪聲就越免疫。例如，如果在130， 70和30度的導通角有三個單獨的檢測點，并且這三個點在三個連續的線性周期已經被檢測，然后該程序有效地保證開關402在沿著 AC正弦波的九個連續的預定點是打開的。如果只有一個預定點被;險測，噪音可能有害地影響系統。
因此，如果755的輸出為是，該算法返回710以檢測下一個線性周期的負零交叉點。如果不是所有的檢測點都被檢測，那么確定檢測點2是否被檢測(在760),并基于760的檢測，檢測點2被存放(770)或者檢測點3被存放 (765)。之后在775 AC周期計數器(temp2)被增加，并且程序返回725的檢測點檢測。這個AC周期計數器(temp2)是微控制器430如何得知所有的三個連續周期都已經被檢測的部件。如果在觸發三極管420上顯示在任何檢測點都沒有電壓，微控制器430就假定開關是關閉的，并在705重啟整個程序。
上述例子描述了被感應的參數是觸發三極管420上的電壓，以確定開關 402是打開或關閉的。然而，代替檢測電壓，在AC周期可以進行電流(即，平均，RMS，峰值電流，等)的檢測。如果流過觸發三極管420的電流被確定，可以假定開關402是閉合的；否則，如果沒有^r測到電流，開關402就是打開的。此外，如上所述，為了增加噪聲免疫力，在檢測期間可以在多個 AC周期進行多個檢測。
需要算法的服務
在另一個實例中，微處理器432可以激活一個需要算法的服務，以指示是否需要動力工具IO服務。需要服務的一個實例可能是代替工具電機15中的電刷，或者給齒輪箱16中的齒輪重新施加潤滑酯。動力工具可以使用具有換向器電刷的通用電動機。例如，圖1的換向器環24具有位于其上的換向器電刷。這些電刷在工具壽命結束前通常需要更換。可以根據極限值系數決定何時更換電刷，其中極限值系數通過時間計算，電機電流測量，提供的電機電壓，速度，開關周期，或這些參數的一些組合被設定。給使用者的需要服務的指示可以通過工具外殼18上的光指示器，如LED來執行。可選擇地，例如，在一些特定的振動模式中使用者可以通過觸覺反饋得到需要服務的警報，或者工具被設置為停止直到服務完成。
在一個實例中，在微處理器432啟動的基礎上，^:處理器432計算工具
2310已經運轉了多長時間并將其與極限值系數比較。在這個實例中，極限值系
數可以基于時間如100小時被設定。如果工具運轉時間已經超過100小時，工具外殼18上的光指示器如LED(未示出)可能發光，以警告使用者需要服務。例如，LED可能保持"ON"直到在服務中心或被使用者重置。
在這個實例中，需要的服務是電刷更換。在進行電刷更換之后，可能重置幾種指示器方法中的一種。例如，為了重置極限值系數，服務中心代表或者使用者可能物理地移去電刷，并給工具IO供電。由于工具中沒有電刷，沒有電流檢測，因此，微處理器432檢測到低電流(即，與極限值相比的低電流)，并呈現"無電流"指示。如果在至少一秒內沒有感應到電流，微處理器 432可能實施重啟程序。在一個實例中，重啟程序可能包括用某個參數(如 2)乘以極限值系數(100小時)，和/或將其延長達固定或變化的重啟時間。隨著新的需要服務的運轉時間被設定，LED被斷電并且電刷被放回工具電機 15。
在另一個實例中，可能使用一種外部重置。電刷被替換然后工具被插入一個被供電的外部重置模塊。然后，電源被施加到工具并且工具開關被激活。重置模塊限制電機電流到非常低的值，低得足以使電機不能運轉。控制器430 識別這個作為需要服務的重置命令并重置指示器。該外部重置模塊可以在服務中心使用，或者由工具使用者購買。
在另一個實例中，可能由工具使用者輸入代碼。在電刷更換之后，工具被供電。該輸入的代碼可能是速度轉盤設定，變速開關設定，一段時間內的開關周期等的組合。換句話說，這個代碼可以是操作順序和/或定時，或使用者輸入到工具控制的激活。例如，鉆孔機重置可能需要使用者在IO秒內激活電源開關開/關5次，等待10秒，然后在10秒內再次激活電源開關開/關 5次，以實施該重置。 .觸覺反饋
圖8和9是用于說明觸覺反饋的圖表，該觸覺反饋是給AC有繩動力工具使用者作為工具中即將發生的或當前的故障狀態的警報機制。在由于一些故障狀態而停止動力工具IO之前，或與停止相反，可能希望給動力工具IO 的操作者提供某種警告。類似于一個方案，當一種故障狀態發生時，或者正在發生過程中，在所有者的車內，發動機由于故障狀態(即，由于缺油造成的活塞損壞)停止之前，在給定持續時間內可以在儀表盤上給該所有者一警
24告燈。
在一個實例中，檢測到的欠電壓和超溫度狀況可以被用作截止機制，即，一旦達到極限值控制模塊100停止輸出電流。然而，在故障狀態觸發之前，例如達到欠電壓或超溫度極限值之前，工具10中的警報機制可以警告操作者其正在接近即將發生的操作極限，該操作極限可能自動關閉工具電機10。警報機制可以是可聽到的(使用喇叭或蜂鳴器)或可看到的，例如使用諸如
LED的期望的照明配置。
授予Thompson等人的美國專利No.6479958描述了用于動力工具的突破轉矩控制的方法。在'958專利中的一個實例中，可以通過感應一個給定電機參數來提供動力工具控制，其中該給定電機參數指示一些故障狀態，如失速狀態的開始。響應即將發生的失速狀態，在到工具的電源開關保持激活的同時，以與電機的自然共振頻率相關的頻率，給電機多次脈沖。這樣做是為了傳送一系列轉矩脈沖，其具有比該系列中傳送的平均轉矩大的峰值轉矩。這被稱為"突破轉矩，，，并允許動力工具的使用者完成給定的工作，以使得電機不被燒壞或完全停止。
然而，在這里將要描述的另一個配置中，電機15可以受脈沖作用而不使用突破轉矩來完成工作，而是作為對工具10的使用者的警告工具10在接近或處于即將發生的故障(即，停止或失速狀態)。在一個實例中，可以為一個給定的動力工具定制脈沖。該脈沖作為對使用者的物理的，觸覺的感知或警報機制。
因此，由于控制模塊ioo是一個相-控的，基于時間的系統，作為警報機制任何邏輯可以觸發輸出脈沖。例如，諸如給定速度，轉矩，溫度，電流
或電流隨時間的變化的參數，其可以被微處理器432測量并可與一些極限值比較，以激活觸覺反饋，由此工具電機15在達到或超過給定極限值時受脈沖作用。
圖8說明了觸覺反饋的結果，其中觸發三極管420從完全"ON"下降到完全"OFF，。參考圖8，面積A示出了觸發三極管420在完全導通(即，保持微處理器導通角在180度用以完全導通)時啟動。脈沖期間B由觸發三極管 420的一系列"ON/OFF，啟動組成。觸發三極管420在時間段C內為"ON"，在時間段D內為"OFF"。時間段C + D表示一個周期B。然后周期B重復次數E次。從而，圖8提供了用完全"ON/OFF，脈沖來說明觸覺反饋。
25在另一個實例中，可以用變化的導通角來實現觸覺反饋。參考圖9,該
脈沖圖表說明了觸覺反饋的結果，其中代替完全"ON/OFF",觸發三極管420 可以從高導通角下降到低導通角，或者從低導通角上升到高導通角。一旦微控制器430的微處理器432檢測到接下來控制模塊100應該脈沖輸出，微處理器432可以從A點的完全導通較低導通角到B或C點的更小的導通角，或者從諸如C的低點增加導通角到點A(完全導通)。這種實施可以與圖8中的全"ON/OFF"觸覺反饋使用相同的系數。因此，對于給定的動力工具或應用，諸如占空比因數(圖8中參數D與C的比率)，脈沖時間(圖8中的參數 E),無脈沖時間(圖8中的參數A)等的參數可以根據希望變化。
在一個實例中，警告使用者動力工具10中即將發生的故障狀態，可以使用控制模塊100的相控屬性在ROM中建立用于觸覺反饋的軟件代碼參數 (圖8的A， B,， C, D, E),以在電機20的轉速中產生"顫音(warble)"效應。可以選擇電機轉速中的這種輕微循環變化，以致沒有不利地影響工具性能，而是給使用者提供即將發生的或當前故障狀態的聽覺和觸覺反饋。
返送
通常，控制模塊100中的控制電路400可以被配置為減小工具10的最大功率輸出能力，以產生返送(fold back)狀態。操作者將既聽到又感覺到作為工具10性能的"弱化"的這種狀態。操作者將會被提示后退并避免即將發生的故障狀態(如，欠電壓，超溫度，過電流，等)。
例如，返送可以在電機溫度超過所給的設定值或極限值的基礎上被實施。在達到故障狀態(超溫度限制，設定值或極限值)，微控制器430就通過信號輸入線418發出控制信號，以減小導通角，在該導通角觸發三極管420 與溫度的增長成比例地啟動。當溫度增加得超過極限值或設定值時，該低導通角被用來減小提供給工具電機15的電機電壓。
在這個特定的實例中，返送被用以保護電機15,并在工具10太熱時通知使用者。如果溫度持續增加，電機電壓就會持續降低直到電機電壓變為0 或達到最小電壓，并且該電壓不再隨增加的溫度而降低。通過返送電機電壓，溫度應該開始降低到極限值或設定值以下，在該點電機電壓可能再次被增加。該返送功能可能被維持直到溫度已經降低到設定值以下，或者溫度不再降低，或者已經達到低工具速度配置。
返送可以被微控制器430采用作為除溫度以外的危害性輸入的保護動
26作。返送可以被用來縮小轉矩或者幫助喪失控制(如，工具繞刀頭或附件旋轉)的使用者。
圖9是說明在一個有繩AC動力工具中的電機電壓返送實例的圖表。起初，當系統的一個給定的測量參數(電壓，電流，溫度，轉矩，等)低于一些
系數極限值時，觸發三極管420在全導通角(點A)啟動。當參數增加到這個極限值以上時，導通角開始降低(從點A到點B)。如果被測量的參數繼續增加進而超過極限值，導通角將繼續降低(從點B到點C)。該過程將繼續，直到達到任一設定最小導通角(一個例子是30度)。這個最小導通角被持續保持，直到測量的參數降低。可選擇地，模塊IOO可以被配置為在達到這個設定最小導通角之后關閉工具10。如果觸發三極管420在C點啟動，并且測量的參數開始降低，那么導通角將從C點增加回B點。當測量的參數持續降低到極限值以下時，導通角將繼續從B點增加回到點A的完全導通。轉矩控制
控制模塊IOO可以被配置成為工具電機提供轉矩控制。例如，轉矩控制可能有些類似于轉速控制。在周期循環的基礎上，微處理器432讀入分路440 的電流值，并將其與一參考電壓相比較，以確定反映該電流值的代表電壓。為與一個或多個值相比，該代表電壓值可以被存儲在存儲器434或436內的合適的查表中，或者用一個固定編碼的等式來確定，以確定轉矩值。然后計算的或查找的轉矩值可以與轉矩設定值比較。如果計算的轉矩值超過轉矩設定值，微處理器432通過減小輸出電壓來調整轉矩。這可以例如用返送來進行。在一個實例中，微處理器432可以改變觸發三極管420啟動的導通角，這改變了電機電壓以將轉矩值縮d、到轉矩設定值以下。
電機溫度評估
圖10A是電機溫度評估算法的一個概述。這個例子使用平均電流作為輸入，但是其它來自熱敏電阻或熱電偶的諸如RMS電流，峰值電流，溫度的測量值，或速度，可以被用作電機溫度評估函數的輸入。
該算法基于這樣的原理，即電機的溫度正比于RMS電流的平方乘以電阻。假定在工具電才幾15中電阻是恒定的，溫度的評估可以通過隨時間精確測量電流而實現。首先，在時間周期或時間增量M內，由獨U空制器430以特定間隔采樣n個電流采樣值(對每個工具10, n和M可以變化)，以確定在 1002被平方的平均電流。這個電流的平方值可以^皮表示為整數參數A。平方
27的電流值A表示，在給定時間周期P末尾直到此后(其中P遠遠大于增量 M),假定電流保持恒定評估電機溫度將是多少。
該值A和溫度寄存器值B比較(在1004所示的輸入)。B是一個變動的值，代表恰好在當前點的電機溫度的評估，并且其在每個時間增量M將被更新。例如，溫度寄存器值B = 0表示電機溫度是環境溫度(即，室溫)，而溫度寄存器值B = 1300可以代表130。C的電機溫度。每個參數A和B都是整數值。
在1006, A和B之間的差值代表當前評估的溫度之間的差值有多大，以及在時間周期P過去以后，電機15的評估溫度將會是多少。在1008，這個差值C(一個整數值，其可能稱為被預先衡量的調整C)被一個標量E(也是一個整數值)除。該標量E可以被理解為一個可變的標量調整，其改變比值，在該比值溫度.寄存器值響應電流中的變化，并能夠被認為是電機15的時間常數。因為每個電機具有不同的時間常數E,該值可以在工具與工具之間變化。C/E的結果代表電機15的溫度調整值F。該溫度調整值F代表在時間增量M內溫度增加或減少了多少。
在1010， F(—個符號值)接下來被加上或減去溫度寄存器值B，以創建一個新的溫度寄存器值H，其在1012將被用在下一次重復中。如果電流保持常數，隨著時間接近P,值H應該相應于或等于值A，以使得新的評估的電機溫度接近或完全等于在時間周期P末尾的電機溫度評估值。
因此，由A(即，在時間周期P末尾將會有的電機溫度評估值，其基于不變的在那段時間增量內的平均電流的平方)和溫度寄存器值B反映的電流測量值之間的差值越大，在計算之后，溫度寄存器值B的增加/減少必定會越大。如果A和B的整數值相等，這代表電機溫度沒有變化。因此，總是希望溫度寄存器值B等于隨時間的電流的平方(即A),并且溫度寄存器值B 將會隨著時間根據需要增加/減少，以保持這種關系。在時間段內的任何點，從溫度寄存器值B將給出一個在那個給定時刻電機溫度的成比例的評估值。
作為一個例子，如果在給定間隔M內，平均電流/人5安培增加到20安培(其增加了參數A，因為它是電流平方的函數)，溫度寄存器值B將會很快增加，代表電機溫度的急劇增加，因為電流已經顯著的增加。然后，如果平均電流從20安培降低到10安培(A降低了 )，隨著時間溫度寄存器值B將會降低，表示電機溫度的降低。
28下面的等式說明圖IOA的參數A, B, C, D, E和H的計算。在一個優先或理想的系統中，電流的平方乘以電阻給出一個溫度。然而，在實際的系統中，其它的參數，如風扇轉速，電機轉速，以及電流是如何測量的，都將影響系統的輸出。在下面的等式中，參數A由M"flL4wrag^項代表；并且
代表電機在時間段(即，在這個實例中給定的時間周期P)內將會達到的評估溫度。寄存器值B由re，Reg[^項表示，并且，更新的或新的溫度寄存器值
被表示為7>，Reg ，其是由時間間隔M內的許多電流測量值n確定的。
為了調節這些系統參數，用于評估電機溫度的等式可以被稍微修改。例如，在計算參數A(平均電流的平方的函數)時，為了像調節120V的工具那樣調節230V的工具，增加了被稱為r/""^的電壓補償項或乘數。因為由230V 的工具表現的平均電流大概是由120V的工具表現出的電流的一半，為了正確地操作，系統需要一個倍增因數。乘數P^"w可以為120V的工具設定為 'T，，并為23()V的工具設定為"2"。
有與風扇轉速相關的電流等級極限值(這里被稱為'中點極限值，)。在特定的電流等級.，在動力工具10中通過風扇從系統排除的熱量隨著風扇轉速的降低而減少。增加一因數來補償這種由于風扇轉速降低而引起的排除熱量的損失。A( F,:"""verage )的計算值依賴于平均電流是在這個中點極限值以上
或以下而不同。如果平均電流在該中點極限值以上，增加下面的因數， 2,其只是計算電流減去極限電流值M傘/的平方。該因數將使中
點以上的電流比中點以下的電流導致更高的評估溫度。溫度的增加量直接與電流在中點以上的增加量成比例。
進一步地，可以增加變量來補償低電機轉速。這可以由表達式 (Ma;d)/"/-D/a/S^p。int"5^Factor來反映。參數MaxD/a/是由樣吏處理器432讀取的A/D讀數，其對應于速度轉輪270上的最大設定值，以及參數D/a/5^point 是對應于轉輪270上的實際速度設定值的A/D讀數。如果這些是相等的，這個速度補償變量是O。參數5^F^^是一個恒定系數，其在不同工具中是不同的，并在轉盤設定值設定在除最大設定值以外的轉速時提供補償。
當進行平均電流檢測時，上述電機轉速的補償是必須的，因為觸發三極管420的導通角影響平均電流測量的準確度。在較低的導通角(較低的速度)，平均電流的測量值不像在完全導通角(完全轉速)時那么精確，因此必須補償該測量。這個過程依賴于使用哪種測量方案而變化。當使用平均電流值時，
29使用所有的補償因數。如果使用RMS電流，不需要使用同樣多的補償因數。
如果使用熱敏電阻或熱電偶，不需要任何補償因數。
因此，A-f7"fl"化rag^的值可以由下面兩個數學等式中的一個計算，其
取決于平均電流是在中點極限值以上還是以下，其中A-W"""wrag^是由微控制器430在時間周期M的特定間隔采集的n個電流測量值計算而獲得的最終平均電流。等式(l)是平均電流在極限值等級以下的等式，等式(2)是平均電流等于或在電流等級以上的等式，在等式(2)中必須由(/^g"-M'傘^補償風扇損失。
FZ""L4ve",ge = Z[(7。Vg" X ^^"OA")2 + (M"xD;W — D/"/Sg/point) x S;^Fa"o,]2 (1)
16-max n=o 4
16—6,7 max
16—6" max
(2)
因而，圖10A中的H的計算被反映在下面的等式(3)和(4)中。值H是新的或修訂的溫度寄存器值，并反映電機溫度的更新的評估值。等式(3)和(4) 反映圖IOA所示的參數B, C, E和F，實質上顯示H-B+F，其中F=C/E, 并且OA-B。因此，等式(3)和(4)中的項如下安排。H=B+(A-B)/E。等式(3) 合并來自等式(l)的W"a"wrag^結果，其中平均電流是在中點極限值以下，以及等式(4)合并用于計算的等式(2)(其中平均電流等于或在中點極限值以上)
Re= Re g[ —,j +-^-(j )
i6-A,,max "vwor
t dt d ■(尸/""" vg — Tefflp Re )
=r，Reg["-'+~7^-M*)]2 (4)
2551imW
每個公式《3)和(4)的第二部分中的分子是圖IOA的參數C,其代表(A-B) 或當前我們的評估溫度與時間P后電機將達到的溫度之間有多大的差值。在每個等式(3)和(4)的第二部分中是分母項的標量E，與等式(4)相比在等式(3) 中不同，其是一個稱為Divisor的恒定系數，等式(4)具有說明超過中點極限值的測量平均電流的分母項(補償風扇損失)，并用稱為HighCurDivisor的標量去除那個因數。這些標量Divisor和HighCurDivisor是補償系凄t,其凈皮設
30定來改變確定新的溫度評估值H花費的時間，以使它達到A。使用兩個不同
的除數，因為在較高電流時，電機15的加熱/冷卻比由于風扇轉速的損失而變化。因此，Divisor標量被使用在較低電流的等式(3)中，并且 HighCurDivisor標量被使用在用于較高電流的等式(4)中。
因此，標量E是一個可變的標量調整值，其改變了比值，在該比值溫度寄存器值對應于電流中的變化。這在不同工具之間是可以變化的。在這個實例中，在電流超過中間點時，冷卻/加熱曲線的形狀將變化。C/E(即，等式(3) 和(4)的第二，完整的商部分)的結果代表電機15的溫度調整值F。換句話說， C/E的結果表示在時間增量M內溫度已經增加或減少了多少。
圖IOB是說明怎樣確定電機在啟動時的評估溫度，即在溫度寄存器中的初始值B的流程圖。一旦工具10失去電源，控制器430失去以前產生的信息，除非信息被定期保存。因此，應該有一種方法來確定在工具10首次被供電時電機15處于什么溫度。沒有這種確定，已經在重負載下運行了一段時間的電機15,可能被關掉并隨后快速地再次打開，并且控制器430將復位溫度寄存器回零，指示室溫工具IO。如果這些發生，工具10將很可能燒掉。
為了防止工具燒掉的潛在可能性，提供一個在1014開始的程序。每次微控制器430更新溫度寄存器值B或熱敏電阻(即，傳感器410)的控制器430 溫度的測量值，這些值被存儲在非易失性存儲器(RAM434)。在啟動的時候，重新得到在工具最后停止之前被存儲的最后的溫度寄存器值和傳感器410的控制器430溫度值(1014)，以獲得工具15在最后電源關閉之前的狀態的體現。增加一個時間延遲(1016)，以在工具的電源啟動時獲得評估的電機溫度和控制器溫度的測量值。在前面限定的基于啟動的延時(1016)之后，讀取控制器 430的單板溫度傳感器(410)，以評估相對于電機溫度的控制器的溫度，即，如果控制器430的溫度充分地高，可以假定電機15的溫度也同樣熱，只要控制器430的溫度時間常數不是遠遠高于電機15的溫度常數。
在這個延時之后，微處理器432檢測傳感器410的這個控制器溫度，并確定4個狀態中的一個(1)微控制器430是室溫，(2)微控制器430沒有變化溫度，(3)微控制器430是溫暖的，以及(4)孩i控制器430是熱的。通過將當前溫度數據和最后保存的數據相比較來確定這些狀態。
如果確定從最后的電源啟動開始溫度沒有變化(1018的輸出為否，模塊 100沒有被首次通電)，并且傳感器410的值大于周圍環境(1022的輸出為否)，
31但是在前面的溫度的限定的極限內，即，接近于啟動溫度(小于12%的差值，
1026的輸出為是)，溫度寄存器中的舊值B(即，等式(3)或(4)中的7^pReg^)
被恢復(1024)以指示電機溫度沒有變化(1024, 1026)。如果從傳感器410確定的控制器430的溫度當模塊IOO首次通電時低于室溫，在溫度寄存器中的 B的值被復位回零(1022)，指示室溫或環境溫度(1020)，即，冷電源工具IO。
溫度寄存器值B的新值在步驟1028或1032從諸如EEPROM(ROM 436)的非易失性存儲器被預裝。在一個實例中，暖的控制器430可以是80。C，并且熱的控制器430(并從而是熱工具IO)可以是150。C。對于裝入溫度寄存器中的相同的B值或修改的B值，參照圖10A如上所述地實施電機溫度評估函數。
在可替換的實例中，另一種在電源啟動時確定工具是冷，暖，或熱，以確定初始溫度寄存器值B的方法是測量模塊100或工具10中的觸發三極管 420或其它功率器件的門電壓。有源器件的溫度可以通過它的結電壓來確定。這些器件可以包括觸發三極管，晶體管，二極管，或任何其它包括PN或NP 結的硅化物器件。因此，可以不使用額外的諸如熱敏電阻的傳感器410來評估電子模塊100或微控制器430的溫度。代替使用熱敏電阻410可以使用觸發三極管420的門極驅動晶體管的結來確定溫度。這可以由下面的關系來解釋。
一個結的溫度和電壓的關系可以由如下所示的等式(5)來限定。
^o;)-^;(7;)-^(k-。等式(s) 其中
r0=25。C
i;-結溫度(。c)
^(。=在25。C時的結電壓
j^(。-在7;時的結電壓
~=結的溫度系數
上述示例值是 r0 = 25oC
7;=9(。c)
32rr (7;)= 0.65 V ~=-2.0mV/oC 變換等式,(5)解得器件溫度7;為:
實際值可能取決于在模塊100的電路400中使用的器件而變化。因此，確定工具在電源啟動過程中是冷，暖或熱來作為溫度評估算法的輸入，這樣做的一個潛在好處是，感應已經存在的元件如同在觸發三極管420的門極驅動的晶體管的電壓，以在啟動時評估或確定模塊100的溫度/控制器430的溫度。因此，可以不使用諸如熱敏電阻的額外傳感器410來評估模塊IOO或微控制器430的溫度。
在模塊100中使用電機溫度評估程序與直接在電機15中放置熱敏電阻或熱電偶相比，可以降低成本并提供筒單的使用。上述方法不需要額外的傳感器或電線來實施，因為所有需要的信號或外圍設備都直接建立在模塊100 內。在電機15上或其周圍放置熱電偶，熱敏電阻，或電線的任務不容易實現，并且有電線熔化或互相短路的危險。上述算法提供了便宜的，有效的和簡單的方式來評估電機溫度，而沒有從物理結構上進入電機15。
此外，從如圖IOA所述的電機溫度評估算法確定的電機評估溫度，可用作為微控制器430的輸入，以觸發警報型的保護機制，例如通過觸覺反饋，電機返送等。隨著電機溫度開始非常接近電機過載狀態，由于微控制器430 通過觸發三極管420的導通角的控制激活觸覺反饋或返送，或者激活返送和作為警報(即，該工具電機正接近超溫度限制)的LED發光的組合，或者激活觸覺反饋和在外殼18上作為警報(即，該工具電機正接近超溫度限制)的LED 發光的組合，使用者可以避免高溫度設定值達到過載狀態(由于達到超溫度極限)。因此，電機溫度算法可以被用來在不同點及時評估電機溫度，以致力于避免或檢測即將發生的電機過載狀態。
圖ll是一個比較由圖10A的算法計算的電機評估溫度與實際測得的電機磁場溫度的圖表，其中實際測得的電機磁場溫度是針對配置有實例控制模塊100的120V小角研磨機。圖示的數據表示電機溫度算法評估值和實際電機溫度。可以從圖11中看出產生的圖示結果測試了電機負栽的增加或減少，并使工具電機打開/關閉/打開，以努力練習電機溫度算法的所有方面。該算
33法產生充分模擬實際的測量電機溫度，最壞的情況下在任一個數據點的差值是大約13度。
圖12是控制模塊100內的系數輸入，控制和保護方法，和/或使用者輸入之間的關系的概略圖，作為函數集中表示在圖12的中間欄，從來自這些函數的系數輸出表示在右面的欄中。在右面的欄中，輸出系數ALC指的是上述突破轉矩，以允許動力工具的使用者完成給定的工作，因此電機不會燒掉或完全停止。
提供圖12說明單獨的普通的控制模塊100怎樣通過非易失性存儲器的存儲如EEPROM或閃存器能被重新編程，以滿足不同工具的多樣性的需求。
迄今討論的保護或控制函數，如電機溫度評估算法，過載控制(絕對和 Di/Dt離合器模式)，觸覺反饋等，可以通過這些非易失性存儲器的存儲被激活或禁用。此外，基于一個特定的軟件代碼系數是否被存儲在諸如EEPROM 或FLASH存儲器的非易失性存儲器中，可以改變用于每個激活的控制或保護方法的系數輸入和輸出。
圖12在左側示出了示例的系數輸入，其可以被輸入某個函數。如所示出的，這些函數可以包括EOC函數，如上所述的轉矩限制函數，電機過栽函數(其可能合并圖10A-B中的電機溫度評估算法)。這些函數還可以包括輸入，其與改變固件相反可以通過改變非易失性存儲器中的這些軟件代碼系數被構造成任一模擬，數字，高電平有效或低電平有效的輸入。
對不同的函數可以設置不同的輸入和輸出，并且在控制模塊100中，不同的函數可以被激活或禁用。例如，在給定的有繩動力工具中，用于EOC 的絕對離合器模式可以被設定為使用電流作為輸入，并且如果超過極限值函數的輸出為工具停止。一個不同的工具可以具有Di/Dt離合器模式，其被設定為使用速度作為函數輸入，并且如果超過極限比值打開LED作為函數輸出。這樣，內部具有同樣的通用控制模塊IOO的兩個單獨的工具可以配置有采樣不同的參數并輸出不同的結果(即，基于不同輸出系數的不同保護動作) 的不同的函教.。
在非易失性存儲器(如果可選擇的ROM 436被構造成EEPROM,其可以是RAM 434，閃存器或EEPROM)中的軟件代碼系數提供這樣一種能力，即怎樣改變模塊100和工具10的相互作用，而不用改變固件或在微控制器430 內的基礎代碼。通過只改變微控制器430的非易失性存儲器，即可以改變工
34具的性能，這在以前是不可能的。
這樣描述了示例性的實施例，很明顯同樣可以以多種方式變化。這些變化將不被認為是和示例性實施例相脫離，并且對本領域技術人員來說所有這些變化將是顯而易見的，并將包括在這里所附權利要求的范圍內。
權利要求1.一種動力工具，其特征在于，該動力工具包括工具電機；具有電子離合器的控制模塊，用于檢測工具內的以過載事件為標志的故障狀態，并包括微控制器，用于基于檢測的故障狀態控制電子離合器和激活保護動作，以清除或減少到工具電機的功率；以及機械離合器，用于清除工具中任何殘留的慣性。
2. 如權利要求1所述的動力工具，其特征在于，微控制器控制工具中的觸發三極管的啟動，以控制工具電機的電壓，以及基于由電子離合器檢測的故障狀態，微控制器被配置成控制觸發三極管完全關閉工具電機，脈沖調制工具電機，減小施加給工具電機的電壓，或與開啟諸如LED的指示器結合執行上述至少一種保護動作。
3. 如權利要求1所述的動力工具，其特征在于，電子離合器是被微控制器中的處理器重復的基于程序的軟件。
4. 如權利要求1所述的動力工具，其特征在于，電子離合器可被配置為第一模式，其中給定的參數被采樣，如果該采樣參數超過第一極限值，并且如果時間計數器超過第二極限值就檢測到故障狀態，其中時間計數器的增加是在第一極限值被超過的基礎上。
5. 如權利要求4所述的動力工具，其特征在于，給定參數是從給工具供電的AC電壓波形的半個線性周期位置或整個線性周期位置的數字化的電流采樣值計算的電流值。
6. 如權利要求5所述的動力工具，其特征在于，計算的電流值是瞬時，平均或均方根(RMS)電流值中的一個，并且第一極限值基于平均電流，RMS 電流或最大瞬時電流值。
7. 如權利要求4所述的動力工具，其特征在于，給定參數是工具電機的電機速度，并且極限值基于工具電機速度。
8. 如權利要求1所述的動力工具，其特征在于，電子離合器被配置為第二模式，其中給定參數被采樣，基于該采樣參數并與第一極限值比較計算出一個差值，如果該差值超過第一極限值就檢測到故障狀態。
9. 如權利要求8所述的動力工具，其特征在于，如果差值小于或等于第一極限值，電子離合器將該差值與小于第一極限值的第二極限值比較，并且如果該差值在至少N個連續的線性周期其中N^2超過第二極限值，就檢測到故障狀態。
10. 如權利要求8所述的動力工具，其特征在于，差值是從給工具供電的AC電壓波形的采樣中當前線性周期和前一個線性周期計算的電流值之間的差。
11. 如權利要求8所述的動力工具，其特征在于，差值是在兩個不同時間計算的電機速度值之間的差。
12. 如權利要求1所述的動力工具，其特征在于，在激活保護動作后即使在過載事件已經被清除后也可以防止工具被不經意地開啟。
13. 如權利要求1所述的動力工具，其特征在于，進一步包括開/關電源開關；以及附加到工具上的塞繩，用于給工具提供AC線路功率，其中在工具被插入并通電時可以防止工具被不經意地開啟，但是工具已經達到已導致關機的過載事件，而工具仍然處于插入狀態以及過載事件已經被清除時，電源開關仍然在開位置。
14. 一種用于有繩動力工具的控制模塊，其特征在于，該控制模塊包括微控制器；以及觸發三極管，微控制器接收多個感應的參數輸入，以控制觸發三極管的啟動，從而控制施加給動力工具的電才幾的電壓，其中微控制器被配置為激活保護動作，通過經觸發三極管脈沖調制工具電機，以警告工具的使用者即將發生或當前的故障狀態，從而給電機使用者提供觸覺反饋。
15. 如權利要求14所述的控制模塊，其特征在于，微控制器控制觸發三極管，從而觸發三極管在導通角為180度的完全導通和導通角為O度的完全關閉之間交替。
16. 如權利要求15所述的控制模塊，其特征在于，觸發三極管完全導通完全關閉的時間是可變的，并且每個開/關循環代表為警告使用者而被重復一定次數的周期。
17. 如權利要求14所述的控制模塊，其特征在于，微控制器通過改變觸發三極管的導通角來控制觸發三極管在更高,和更低的導通角之間往復，調節電機的電壓從而給使用者產生觸覺反饋。
18.如權利要求14所述的控制模塊，其特征在于，微控制器隨時間從導通到不導通改變觸發三極管，以給使用者提供脈沖輸出。
專利摘要一種動力工具和用于該動力工具的控制模塊，所述控制模塊控制多個不同工具中的多個不同電機的運作。所述動力工具與工具中的機械離合器結合，在該模塊中使用電子離合器，以保護工具防止過載事件。該模塊適于實施這樣的方法，即給工具使用者提供聽覺和/或觸覺反饋作為工具中即將發生的或當前故障狀態的警報。模塊能夠防止在隨著工具插電且其電源開關打開而過載事件已清除后，或在電源開關打開期間工具插電后，電源不經意地打開。控制模塊適于為動力工具提供轉矩控制，評估工具電機溫度并通知工具使用者何時需要工具中所需的服務。
文檔編號H02P25/10GK201349196SQ20062016477
公開日2009年11月18日申請日期2006年10月12日優先權日2006年10月12日
發明者塞繆爾·G·伍茲, 威廉·F·加拉格, 威廉·G·卡爾布弗萊什, 戴維·比爾斯, 約翰·C·文科, 賈森·K·萊, 邁克爾·K·福斯特申請人:布萊克和戴克公司

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