专利名称：用于窗户遮蔽物的马达布置的制作方法
技术领域：
本发明的各种实施例都涉及用于建筑物开口的电动窗户遮蔽物。更具体地，公开了用于提供建筑物窗户遮蔽物所用的马达化操作的设备、过程、系统和方法。
背景技术：
在过去的几十年中，用于自动控制窗户遮蔽物的方法和系统已经变得令人期望。 这样的系统通常某种类型的马达以控制窗户遮蔽物的操作。这样的马达常常实施成处于建筑物窗户遮蔽物的顶部内，位于被称作“上横挡”的部分中。因为马达可能被实施成处于上横挡内，所以取决于马达的尺寸大小，其可能导致上横挡不令人期望地变大。出于各种原因，期望使上横挡的尺寸最小化。例如，如果上横挡太大，那么它可能阻挡通过窗户的看到的视野。马达的尺寸通常依赖于机械扭矩和/或窗户遮蔽物的提升需求，这又依赖于被遮蔽的窗户尺寸以及所使用的具体窗户遮蔽物。一般来说，窗户越大和/或窗户遮蔽物越重， 则可能需要能够提供足够扭矩量的大型马达，或者带有提供足够扭矩量的附带齿轮装置的小一些的马达。较大的马达和带有齿轮装置的较小马达都可能不期望地耗费上横挡内的大量空间，或者可能产生过多的噪声。因而，需要用于在窗户遮蔽物内实施和控制马达且同时最小化它们对上横挡尺寸的影响的方法和系统。
发明内容
公开了一种具有至少一个可编程电动马达的建筑物窗户遮蔽物。该至少一个可编程电动马达被容纳在管状马达组件内，该管状马达组件又容纳在用于升高和降低所述窗户遮蔽物的滚动件结构中。而且，该至少一个马达可以通过柔性连接器物理地联接在一起。该至少一个电动马达可以通过使用弹性阻尼材料而与管状壳体部分隔离。本发明的至少一个方面包括一种建筑物窗户遮蔽物，其包括遮挡物；限定有耦接至该遮挡物的孔的滚动件；以及至少两个马达，所述至少两个马达轴向对齐，并联地电耦接，并且定位成至少部分位于所述孔内且可旋转地耦接至所述滚动件。而且，伸长的马达壳体可以限定腔；并且所述至少两个马达可以定位成至少部分位于所述马达壳体的所述腔内，其可以定位成至少部分位于所述孔内，使得马达壳体可相对于所述滚动件旋转。所述至少两个马达都具有马达驱动轴，并且都通过柔性连接器物理耦接，该柔性连接器连接所述马达驱动轴。本发明的另一方面可以包括建筑物窗户遮蔽物，其包括遮挡物；限定有耦接至该遮挡物的孔的滚动件；至少两个马达，所述至少两个马达轴向对齐，并联地电耦接，并且定位成至少部分位于所述孔内且可旋转地耦接至所述滚动件；开关，所述开关具有至少一个状态，并且用于至少部分控制所述滚动件的操作，所述开关定位在所述孔内；光指示器， 所述光指示器定位成相邻于所述开关并且响应于所述开关的状态；光管构件，所述光管构件定位成相邻于所述开关和所述光指示器，用于接收从其中发射的光，并将所发射的光传输到由用户可见，所述光管构件具有可操作地接合所述开关以允许其由用户进行的操作的部分。还包括为本发明的一方面的是一种操作建筑物窗户遮蔽物的方法。该方法包括使用光管来编程、改变、重置和监测建筑物窗户遮蔽物的操作。除了上述各种示例和实施例之外，通过参考附图和研究以下说明，更多的方面和实施例将变得明显。
图IA是结合了本发明至少一个方面的一种类型的窗户遮蔽物的透视图。图IB是图IA中的上横挡的剖视图，其中示出了滚动件组件和遮挡物。图2A是滚动件组件的局部视图，其中示出了定位在马达壳体组件周围的滚动件的一部分。图2B是滚动件、滚动件环、以及在滚动件组件的端板处惰环的分解视图。图3A是形成马达壳体组件的蛤壳式壳体的分解视图。图;3B是马达、齿轮箱和制动组件的分解视图。图3C是在图2A中沿线3C-3C剖取的截面图。图3D是制动组件的分解视图。图3E是图3A中沿着线3E-3E剖取的位于马达之间的截面图。图4是光管开关组件的局部分解视图，包括电路板。图5A是图2A中沿着线5A-5A剖取的截面图，其中示出了处于未压下位置中的光
管致动器。图5B是类似于图5A的截面图，其中示出了处于压下位置中的光管致动器。图6是串联马达、电路板、遮挡物致动器机构、位置指示器以及开关的示意图。图7是窗户遮蔽物的示例性框图。图8是通过操作窗户遮蔽物可以获得的示例性速度特性。在不同附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的物件。
具体实施例方式公开了一种安装在建筑物窗户遮蔽物的上横挡内的可编程马达布置。该可编程马达布置可以包括至少两个马达，所述至少两个马达与所附电路一起串联堆叠在上横挡 (head rail)内。马达通过多个弹性减震器定位在蛤壳式马达壳体内，所述多个弹性减震器可以有助于减少马达振动至壳体的传递。马达可以使用柔性连接器来物理联接，以便有助于有效地堆叠马达。通过以串联方式堆叠马达，它们在上横挡内所消耗的空间大小可以被最小化。串联堆叠的马达还可以减小单个马达在降低或升高遮挡物时所需的功的大小，因而可以有助于减小在升高和降低遮挡物时产生的噪音。此外，马达能够以并联方式电连接， 并且能够使用脉宽调制信号控制。可编程马达布置还可以包括安装在电路板上的一个或多个可压下的开关，具有微处理器和相关联的控制软件，其可以定位在窗户遮蔽物的上横挡内。在一些实施例中，这些开关可以位于接近LED (发光二极管)之处，这些LED也位于马达壳体内。来自LED的光通过光管对于用户而言是可见的，该光管延伸到滚动件组件的外部。光管可以物理耦接到开关，并且光耦接到LED。以这样的方式，开关、LED和光管的组合可以联合操作，以便允许用户将编程信息输入到随附于马达布置的微处理器中。LED还可以用来将具体装置和/或马达的故障传送给用户，以及传送其它统计、历史或操作信息。图IA和图IB示出了根据至少一个实施例的示例性建筑物窗户遮蔽物组件100。 窗户遮蔽物组件100包括上横挡102、下横挡104、遮挡物106。(术语“遮挡物”和“遮蔽物” 在本文中一般可互换使用。)在各种实施例中，上横挡102和下横挡104可以由铝、塑料或其它材料形成。在图IA和图IB中示出的示例性遮挡物106限定了功能性遮挡物，并且由轻薄织物制成。其它的遮挡物实施例包括但不限于褶状物、板条、和/或其它可提升的遮蔽物。单片窗户遮蔽物，例如屏，也是可能的，就像投影机屏幕那样。在各种实施例中，遮挡物可以由各种材料制成，例如，织物、纤维、塑料、纸、木材、金属、或它们的组合。可设想的是， 遮挡物的类型及其取向和致动模式都不受限于在本文中所描述的本发明的实施方案。如图IA和图IB中所见，上横挡102可以包括多个板。当前实施例包括前板114、 顶板111、和端盖112。前板114还可以限定至少一个开口或窗口 115，其可以在端板处或在端板附近定位在前板边缘处或前板边缘附近。窗口 115可以被定位成允许物理且可视地访问一个或多个致动特征，例如按钮，其将在下文中被更加详细地描述。上横挡102的板111、114以及端盖112还可以在上横挡102中限定腔116，前板 114可以通过销(未示出)在其上端角部处铰接、附接到端盖112。这可以有助于访问前板的前表面118后的上横挡102内的腔116。可替代地，前板114可以铰接到底部构件(未示出)，或者甚至是可完全移除的并且卡扣在上横挡102的支架上。在各种实施例中，多根提升索可以从上横挡102内降下，经过遮挡物106的单元， 到达下横挡104，这些提升索固定在下横挡104内。这样，下横挡104和遮挡物106的重量可以由提升索支撑。应当注意的是，在一些实施例中，尽管提升索可以是管状的绳，但是还可以发现替代性的示例实施方案。提升索可以由各种类型的材料制成，并且可以采取许多物理形式，例如，织物等的带状件。在一些实施例中，提升索可以被完全去除，但是遮挡物 106可以卷在上横挡102内的轴或滚动件122上。图IB示出了上横挡102的剖视图，其中示出了定位在腔116内的遮挡物/滚动件组件120的视图。在该视图中，背板110和端盖112的内表面可见。在当前描绘的实施例中，遮挡物106在位于滚动件122的外表面1 内的一个或多个水平凹槽IM处附接到滚动件122。除了利用凹槽之外，其它实施例也可以将遮挡物106附接到滚动件122。通过附接到端盖112内表面130的端板128，遮挡物/滚动件组件120可旋转地连接到上横挡102。 端板1 可以通过螺钉、胶保持就位，或者通过端盖112的表面130上的搁架结构的支撑来保持就位。当滚动件组件120在微处理器的控制下沿一个方向旋转时，遮挡物卷起在滚动件组件上，以便收起遮挡物。当滚动件组件沿另一方向旋转时，遮挡物从滚动件组件展开，以便使遮挡物伸展。当没有旋转时，滚动件组件由制动器保持，以免旋转，其在本质上可以是机械的或者动态的。制动组件将在下面详细描述。图2A示出了遮挡物/滚动件组件120，具有部分剖开的滚动件122。定位在滚动件122内的是马达管组件132。马达管组件132是总体上圆柱形结构，其中一端固定安装在端板1 处或者端板1 附近，并且相对端接合驱动环134。驱动环134如下面所描述的那样还接合马达组件132和滚动件122。驱动环134总体上是面包圈形状的，并且限定了朝向马达组件中心定位的第一表面(未观察到)和远离马达管组件132中心定位的第二表面138。驱动环134通过接合多个来自马达管组件132的凸出部170而附接到马达管组件132，凸出部170延伸穿过驱动环 134并伸出第二表面138。凸出部170接合驱动环134，以便形成带键的结构，其可以采用许多形状和结构。驱动环134限定内周140和外周142。外周142不是连续的，而是被至少一个凹口 144中断，凹口 144从外周142径向向内延伸，以便在外周142中产生凹陷部。 凹口 144对应于并且设计成接合由滚动件的凹槽IM形成的内部径向凸出部121。驱动环 134的外周142设计成允许驱动环134装配到并且接合滚动件122内表面123上的径向凸出部121。形成在滚动件122和驱动环134之间的该接合结构可以允许滚动件122通过驱动环134的运动而旋转。在马达管组件132中相对于驱动环134的端部处定位有惰环(idler ring) 146。 惰环146可以在马达管组件132上滑动。惰环146安置在沟道148内，沟道148位于马达管组件132处或位于马达管组件132附近。惰环146在其中具有缝隙，以便允许其被装配在马达管组件132上并且被接纳在沟道148中。该缝隙可以允许惰环146张开，使得其可以更加容易地被装配在马达管组件132或沟道148上，或围绕它们的直径来装配。如图2B中所示，惰环146被设计成与附接到滚动件122的滚动件环150装配在一起。滚动件环150包括开口轴环152结构，其具有朝向马达管组件132的长度的中央定位的内轴向边缘154和朝向端板128定位的外轴向边缘156。从轴环152的外边缘156径向延伸的是盖或凸缘结构158。盖结构158还限定了与滚动件122的端部台肩125接触的内表面160，以及面向端板128的轴向外表面162。从轴环152径向延伸的是多个翅片164，它们被设计成接合滚动件122的内表面123。轴环152中的区段151、153被间隔开，并且被设计成接收由滚动件122的凹槽IM形成的径向内凸出部121，并且帮助将滚动件环150紧固到滚动件122。当被安装在滚动件122中时，翅片164接合滚动件122的内径，并且径向内凸出部121定位在轴环152的区段151、153之间的间隙中。这种接合结构使得滚动件122 和轴环152 —起旋转。惰环146装配在滚动件环150中，并且通过惰环146的外表面中凸起的键166被保持就位，键166对应于轴环152的内表面中的槽168。当就位时，滚动件环 150和惰环146将马达管组件132总体上定位在滚动件122的中心处，并且允许滚动件122 绕马达组件132旋转。图3A示出了分解的马达管组件132，以便示出蛤壳结构180。在移除驱动环134 的情况下，可以看到穿过驱动环134的凸出部170。如图;3B中所描绘的那样，这些凸出部 170从轴管驱动连接器延伸，轴管驱动连接器又是制动组件结构172的一部分。相邻于制动组件172的是第一管状马达200和第二管状马达202。至少一根驱动轴从马达200、202的端部延伸。在该图中仅一根驱动轴203可见，并且该驱动轴从第二马达202朝向端板延伸。磁体212附接至驱动轴203。磁体212相邻于霍尔效应传感器(未示出)定位，霍尔效应传感器帮助控制遮挡物106的升起和降低。为了保持住马达200、202以免其相对于蛤壳式壳体180转动，安装板205可以附连到马达200、202。在本实施例中，安装板205可以附连到马达200、202中最接近驱动环 134的端部。其它实施例可以将安装板205定位在相对或相邻的端部处。在更多的实施例中，安装板205可以附连到除马达200、202的端部之外的其它地方。安装板205可以具有径向突起部206，径向突起部206延伸穿过蛤壳式壳体180的表面182中的安装孔209，以便旋转性地锚接马达200、202和制动组件172。图中所描绘的突起部206可以终止在蛤壳式壳体180的外表面182处或其附近。减震器207覆盖安装板205。减震器207围绕在突起部206周围，从而形成轴环。图中描绘的本实施例的安装板205的减震器207包括两个半圆件，然而也可以使用一体式的减震器。一体式的减震器208可以定位在马达200、202中与安装板205的减震器207相对的端部处。减震器207的轴环211结构在安装孔209处围绕突起部206。在操作中，通过使安装板205的突起部206延伸穿过蛤壳180的安装孔209，马达200、202可以总体上在蛤壳式壳体180中保持静止。通过在安装板205和蛤壳180之间形成缓冲层，以及通过以轴环 211包围突起部206，减震器207可以帮助减小由马达200、202产生的振动。图3C是截面图，其示出了层置于安装板205和蛤壳式壳体180之间的减震器207。减震器材料可以是弹性体，例如但不限于，氨基甲酸乙酯。在本实施例中，减震器 207、208由Santoprene 55 Shore A构造成。减震器207、208可以帮助将马达振动与蛤壳式壳体180及容纳在其内的电子器件隔离开，并且减震器207、208还可以帮助减小操作噪声。在各种实施例中，可以在除马达端部之外的其它地方使用另外的减震材料。返回到对串联堆叠马达的描述，图:3B和图3D示出了马达200、202以及制动组件 172的连通性。这些图示出了从第一马达200延伸的马达轴201以及从第二马达202延伸的第二马达轴203。第一马达200的马达轴201可以延伸穿过马达200并从任意一端延伸。 轴201从第一马达200中最靠近制动组件172的一侧延伸到齿轮箱210，马达轴201的转速在齿轮箱210中可以被转换成更快或更慢的驱动轴213的旋转。在当前的情形中，轴201 以一定的rpm和扭矩接合齿轮箱210，而从齿轮箱210的输出轴213具有更低rpm和更高扭矩的输出，用于操作遮挡物106。在一个示例中，齿轮箱具有102:1的比率，并且输出为大约观rpm，具有大约1 Nm的扭矩。驱动轴213可以插入到齿轮箱轴连接器214中，并且通过销223固定地附接，销223可以通过对应的对齐的孔从而横向穿过齿轮箱轴连接器214 和驱动轴213。齿轮箱轴连接器214还限定了两个径向突起215。这些径向突起被设计成接合制动弹簧216的向内指向的接头217，齿轮箱轴连接器214被定位在制动瘫痪216内。 齿轮箱轴连接器214的径向突起215还装配在轴管驱动连接器219内。制动弹簧216还可以保持就位于制动器安装板218和制动体盖221，制动体盖221通过多个螺钉固定地附接到制动器安装板218。轴管驱动连接器219通过对中垫圈222与制动器安装板218分开。 用于该配置中的可接受的马达可以包括12V马达，具有以三级的102:1的齿轮比，其中转速 (rpm)为大约34 rpm并且为电子受控的。这样的马达可以从Buhler Motor获得。其它具有类似或不同性能特性的马达也可以被接受。在操作期间，马达200、202旋转马达轴201、203。第一马达轴201耦接到齿轮箱210，从而导致驱动轴213以更快、更慢、或者和马达轴201相同的速度旋转，这取决于齿轮比，在一个实施例中齿轮比为1:32。如图3D中所示，驱动轴213转而又导致齿轮箱轴连接器214旋转，其又导致轴管驱动连接器219旋转。轴管驱动连接器219的旋转导致驱动环 134 (其由多个凸出部170紧固地保持)旋转滚动件122，从而导致遮挡物106的升起或降低。通过接合制动弹簧216的接头217和齿轮箱轴连接器214上的径向突起215，可以实现制动。当轴没有旋转时，弹簧216伸展并且压靠制动马达壳体218，从而保持遮挡物以免展开。当马达导致驱动轴213开始转动时，径向突起215接合接头217，导致制动弹簧 216被压缩，并且将其从制动安装件218释放，从而允许齿轮箱轴214自由旋转。如果转动件122开始反向旋转，例如当没有马达活动时，轴管驱动连接器219上的接口彼此接合(未示出)，导致制动弹簧216扩展并再次压靠制动器安装件218的内表面，从而使反向的、滚动件引起的旋转停止。通过使用动态制动器而不是弹簧制动器，也可以实现制动。如这里描述以及下面进一步描述的那样，动态制动器可以通过使用MOSFET H桥(以及将马达短接的继电器接触件)来工作。开机起动时，场效应晶体管(FET)制动器可以开启。继电器也可以开启，从而使得去除短接。然后马达可以开启。如果马达顺时针转动，则右上FET可以一直开启，而左下FET可以适当地脉宽调制(PWM)，以便帮助设置速度。通过在磁体212转换之间计时可以测量速度，并且PWM信号可以每20 ms进行更新，或者更快或更慢地进行更新。如果当PWM 信号接近零时马达的速度相对较高，那么上FET可以关断，并且下FET可以同时脉宽调制， 以便启动“制动PWM”模式。如果当PWM接近零时速度太低，那么系统可以返回到动力状态。 通过开启下FET和关断继电器，其可能导致马达被短接，可以使马达停止。当断电时，继电器可以保持马达。管状马达200、202的马达轴201、203可以通过管状柔性连接器220而功能性地连接，管状柔性连接器220装配在轴201、203上，轴201、203从各马达200、202朝向彼此延伸。如图3A和;3B中所示，以及如图3E中更加清楚地所见，管状柔性连接器的尺寸大小为紧固地装配在串联堆叠马达200、202的相邻的马达轴201、203的端部上。柔性连接器220 可以接合所述轴的大约数英寸，其中在轴端之间存在大约y英寸的间隙。在操作中，柔性连接器适应未轴向对准的轴，并且轴的旋转也不相同。这是因为柔性连接器能够以扭转的形式弹性变形，并且可以延其长度弯曲。柔性连接器200允许两个马达以串联方式工作，而不需要刚性耦接。柔性连接器220的使用降低了对具有刚性连接器的两个马达的串联联接的对准要求，由此降低了壳体132的组装成本。在当前实施例中，柔性连接器220由氯丁橡胶构造，具有1/16英寸的内径和3/16英寸的外径。在各种实施例中，柔性连接器可以由其它合适材料制造，并且可以具有其它尺寸。马达轴连接器220可以不是圆柱形状或管状的，其它实施例可以具有其它结构形状，以便帮助连接两根马达轴201、203。例如，连接器可以具有定位在轴201、203之间的实心部分，或者连接器可以具有不同的几何形状。遮挡物106可以通过马达200、202的操作来升高和降低。马达200、202的操作可以通过各种方法来控制，例如但不限于，红外、射频、硬接线控制、以及定位在上横挡102前板114中的窗口 115内的按钮230。图3A示出了位于马达管组件132的端板128附近的三个按钮230。按钮230 (在这里也称为用户接合端)限定了三个光管232的末端。光管232枢转地附接到蛤壳式壳体180中心处的柱234，如以下更加详细地描述的那样。电路板306定位在光管致动器232后面。电路板306可以具有微处理器305 (在下面的图7中示出)和多个开关M2。如以下详细描述的那样，微处理器305可以帮助编程、 控制、以及监测马达200、202的运动以及用户发起的输入。微处理器305能够以下列形式接收来自用户的输入，这些形式包括射频、硬接线的电信号、红外、或者通过对光管致动器的操纵产生的信号。另外，微处理器可以通过来自多个传感器的输入来监测马达的运动，所述多个传感器定位在位于二号马达202端部的磁体附近。因而，微处理器通过综合各种信号可以对马达进行下述操作开启、关停、反转、加速、减慢。通过参考图4、图5A和图5B可以对光管致动器232进行更加充分的描述。所述光管致动器232都可以包括具有用户接合端230、光接收端239以及开关接合延伸部238的主体236。在图4、图5A和图5B所示的实施例中，光管致动器232的用户接合端230可以采用按钮230的形式。凸缘237从光接收端239延伸，以便通过孔235接收枢转销，所述枢转销锚接到壳体，并且光管致动器232绕枢转销枢转。当定位在蛤壳式马达壳体180中并且与枢转销234接合时，光接收端239相邻于并且接触对应的LED，用户接合端230定位在窗口内并且可由用户访问。光接收端239以直角弯曲到主体，而用户接合端沿相对方向以直角弯曲。开关被弹簧加载，以便将光管致动器232向外偏置，并且抵靠壳体的保持肩部(参见图5A)。从LED 240发射的光进入光管232的光接收端239。然后，该光行进主体236的长度，并且从位于用户接合端230处的光管发射。光管232的主体236的光滑且圆整的性质有助于光从LED传输到按钮。此外，用于光管制造的选定材料也有助于光传输。例如，光管232可以由刚性透明材料(例如，塑料和玻璃)制造。在当前实施例中，光管232由莱克桑 (Lexan，一种高强度透明塑料聚碳酸酯)构造。如上所述，光管232可以具有至少两个功能。第一，光管232可以将光从定位在光管232第一部分236的相对端部处的LED 240传输到按钮。第二，光管232可以有助于通过对定位在光管232的开关接合部分238处或其附近的至少一个开关242的致动来对马达管组件132进行手动控制。在图5A和图5B中示出了对马达管组件132的手动控制。与一个或多个光管致动器232组合的一个或多个开关M2以及一个或多个LED 240可以将各种操作和/或编程任选项传送给用户，从而允许用户将命令传送给微处理器305。例如，一个或多个光管232可以将光从一个或多个LED 240耦合到用户可见的前板114。另外，一个或多个光管232可以被用户物理地按压，并且一个或多个光管232又可以将其耦合到一个或多个开关M2。这样，一个或多个光管232可以提供一个或多个开关242通过马达壳体组件132和上横挡103 到用户的机械耦合。在一些实施例中，用户可以使用一个或多个光管致动器232对预定的阈值(即，限制)进行编程。这些阈值可以包括遮挡物106可以在窗户内上升或下降多远。同样，一个或多个LED 240可以被用来在编程期间将编程选择和/或存储的阈值回送给用户。在一些实施例中，这些阈值可以通过用户操作遮挡物100来动态改变。当前实施例的按钮230可以发生不同的颜色。例如，一个按钮230可以发射红光， 并且可以被用来设置遮挡物的上限，而绿色的按钮可以被用来设置遮挡物的下限。黄色按钮可以用来清除任何限制和/或重新建立工厂设置。在各种其它实施例中，与具体按钮相关联的颜色和功能可以变化。如图5A和图5B中所示，现在将详述开关M2、LED 240,以及光管致动器232的一种示例性实施方案。光管232的枢转延伸部分237可以限定柱孔235，由此当光管232被枢转地固定通过孔235时，光管232可以绕孔235枢转。进一步沿光管232，开关接合延伸部分238可以伸出并安置于开关242上。光管232可以突出并穿过蛤壳式壳体180和上横挡 102的前表面108，从而允许用户按下用户接合端230以致动开关M2。通过在用户接合端 230处按下光管致动器232，光管232可以绕枢转柱234旋转，从而导致开关接合延伸部分 238推挤开关对2。对开关的启用改变了开关的状态，并且提供了到微处理器的指令。这样，在建筑物窗户遮蔽物的安装之后，用户可以通过按压光管致动器的预定组合来启动操作。这又可以启动预编程的系列设置模式，以便允许用户设置最大和最小遮挡物位置、遮挡物运动速度、以及其它期望参数。微处理器可以综合接收自通过光管致动器、 射频信号、或遥控键盘的用户输入的信号。然后，微处理器将这些信号中继给马达，以便加速、减慢、停止或反转，同时通过由霍尔效应传感器和编码器产生的信号来监测马达的操作。在操作期间，马达200、202能够以并联方式电耦接在一起。在一些实施例中，马达 200、202可以使用脉宽调制(PWM)信号来控制。通过改变PWM信号的占空比，输送给马达 200,202的平均电压可以被控制，以便匹配建筑物窗户遮蔽物100的操作状况。例如，用于 PWM信号(例如，20%的占空比)的低平均电压可以对应于相对较慢地移动建筑物窗户遮蔽物 100，而用于PWM信号(例如，80%的占空比)的高平均电压可以对应于相对迅速地移动窗户遮蔽物。通过实施两个或更多个串联堆叠的马达，上横挡102可以保持紧凑，同时提供额外的扭矩以便增加所提供的机械强度，从而操作建筑物窗户遮蔽物组件100。例如，如果建筑物窗户遮蔽物组件100样式为不常见的长窗户，使得建筑物窗户遮蔽物的重量可能比通常情况下要大，那么可以将一个或多个额外的串联马达添加到上横挡102，从而作为处理额外机械强度要求的必需。另外，多个串联马达的使用可以允许某些实施例产生足够的扭矩以升高或降低遮挡物106 (或者其它用于建筑物开口的遮蔽物)，同时减小齿轮箱的比率。在用于遮挡物的标准驱动系统中，单个马达需要给定的相对高转速的马达传动装置。这又常常导致马达在操作期间产生可听见的噪音。相反，某些实施例能够以较低速度来操作马达200、202，这是因为双马达布置可以产生的扭矩相等于单马达系统以较高速度操作时的扭矩。因此，本实施例的操作噪音可以被减小，在一些情形中，相对来说不可听见(取决于实施例的放置以及到听者的距离)。如图6中的示意性图示所示，驱动横挡编码器250可以耦接到马达轴203。编码器250可以包括多个区域(描绘成在圆形编码器250上的交替的黑和白的饼状区域)，其关于马达轴203有角度地定位。随着马达轴203旋转，编码器259上的区域经过一个或多个角度传感器252，其可以由控制电路2M读数。(控制电路2M在下面关于图7来更详细地描述)。在操作期间，编码器250可以指示马达轴203的角运动，仅列举例几项，例如马达轴 203的角位置、角速度、和/或角加速度。在一些实施例中，微处理器305 (下面将更加充分地描述)可以使用由传感器252产生的信号，以便读取编码器250的运动，从而监测和调节马达200、202的运动。例如，微处理器305可以监测马达200、202的运动，以便跟踪遮挡物 106在窗户中的定位。如果微处理器检测到遮挡物106行进得太快或者超出了其编程的限制，那么微处理器305可以发送制动信号以便使马达200、202减慢或停止。
控制电路2M可以将由一个或多个传感器252报告的角运动转换成采用模拟或数字形式的电脉冲，用于进一步的处理。一个或多个开关242可以耦接到控制电路254。开关 242能够接收用户输入，例如通过作为电耦接到控制电路2M的可按压开关而起作用。控制电路邪4还可以耦接至发光的一个或多个LED 2400在一些实施例中，LED 240可以将窗户遮蔽物100的操作状态传送给用户，如上所述。在其它实施例中，LED 240可以传送通过一个或多个开关242完成的用户编程设置。图7表示了窗户遮蔽物组件100的框图，其示出了用于控制电路254的示例性配置。如所示，控制电路邪4可以包括耦接至桥接电路310的微处理器305。在一些实施例中，电桥310可以包括一个或多个场效应晶体管(FET)，其将功率提供给马达200、202。在其它实施例中，电桥310包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其在将功率提供给马达200、202时组合了 FET的优点和双极晶体管的优点。在操作期间，微处理器可以监测来自传感器252和编码器250的组合的马达200、202的角度测量结果。还可以从磁体212和霍尔效应传感器252获得角度测量结果，传感器252可以在每次磁极邻近该传感器时进行检测。而且，传感器252可以测量每个这种转换的时间段(或周期)。基于这些角度测量结果和转换时间段，微处理器305可以确定遮挡物106的行进距离和速度。另外，基于来自传感器252、编码器250、以及由用户设置的建筑物窗户遮蔽物 100的上下阈值的组合的测量结果，微处理器305可以确定建筑物窗户遮蔽物100关于其上下展开限制的位置。基于马达200、202的角度测量结果或由传感器感测的转换时间段与微处理器305中被编程的期望值之间的差，微处理器305可以产生一个或多个误差信号，例如施加位置控制。以这种方式，取决于所讨论的实施例，微处理器305、马达200和202、以及编码器250/磁体212的组合可以形成自适应反馈和控制环路，以便使用磁体212或编码器 250的输出来控制马达200、202的总体操作。特别地，参考图7，图8示出了关于某些实施例的当升高或降低遮挡物106时的示例性操作曲线350。在曲线图中示出操作曲线350，其中Y轴是速度，X轴是距离。这样，速度和距离都关于遮挡物106被表达(例如，遮挡物的行进距离和速度)。初始时，随着马达200、 202以如上所述方式使遮挡物展开或升高，遮挡物的速度随着行进的距离而变化(例如，遮挡物加速度)。在第一均衡点337处，遮挡物的速度随着其继续行进而被保持恒定。在第二均衡点339处，实施例经由传感器252感测到遮挡物在其行程的终点附近。因此，马达使遮挡物减速，从而使得其速度在经过一定距离后从恒定值返回到零。这样，在终点333处，遮挡物的行程完成，并且其速度为零。第一和第二均衡点337、339因而限定了操作曲线350 的恒定速度部分的开始和结束，其是遮挡物速度保持平衡的区段。在一些实施例中，窗户遮蔽物在开始点331和终点333之间的速度可以是非均勻的。例如，在示例性操作曲线350中，建筑物窗户遮蔽物100在曲线350的恒定速度区段期间可以稍微加速或稍微减速，以便维持总体上的恒定速度，例如用于校正遮挡物行进中的
误差或抖晃。
在一些实施例中，操作曲线350的加速和减速部分可以通过马达200、202中的一个完全完成或部分完成。在均衡点337和339之间，马达200、202可以以预定速度335操作。预定速度335 可以在建筑物窗户遮蔽物100的制造期间被预编程，或者替代地，可以在安装后由用户编程。应当注意的是，可以采用各种操作曲线。例如，操作曲线在点331和337之间可以是指数增加的，而不是线性增加的。此外，在一些实施例中，建筑物窗户遮蔽物100可以包括张力传感器，以便确定建筑物窗户遮蔽物何时到达窗户开口的顶部或底部，并相应修改操作曲线。例如，操作曲线可以是锯齿形状的，从而使得建筑物窗户遮蔽物可以以恒定速度降低短的距离，然后停止，以便确定索320中的张力，并且相应地调整操作。在不操作期间，建筑物窗户遮蔽物100可以处于断电状态，例如，因为已经到达期望的窗户位置，并且在位置上用户不期望更多的调整。当用户期望在掉电后使建筑物窗户遮蔽物100运动时，控制电路邪4可以给其自身上电，并在掉电之前确定建筑物窗户遮蔽物的位置。然后，在上电后，微处理器305可以使用上次已知的建筑物窗户遮蔽物的位置，从而根据操作曲线350和/或上次已知的遮蔽物100的位置来使建筑物窗户遮蔽物100运动到用户的新期望位置。例如，用户可以将建筑物窗户遮蔽物100设置到第一和第二中间点的中间，位于第三中间点341处，然后将建筑物窗户遮蔽物100留在该位置中持续以延长的时间段。在预定时间段之后(该预定时间段可以通过用户编程到微处理器305中)，控制电路2M可以进入低功率模式或者完全断电，以便保存电力，在这么做的同时，可以在掉电之前存储建筑物窗户遮蔽物100的位置。在该示例中，在掉电之前的上次的位置是中间点 341.当用户后面需要重新调整建筑物窗户遮蔽物100的位置时，控制电路邪4可以重新上电，确定建筑物窗户遮蔽物100的上次位置是第三中间点341，然后根据操作曲线开始在第三中间点341处使建筑物窗户遮蔽物运动。再次参照图7，控制电路还可以包括一个或多个任选的(由虚线框指示)接口和保护电路315A-B。保护电路315A-B可以保护控制电路254内的微处理器305和其它电路免受外部电磁干扰(EMI)和静电放电(ESD)的影响。此外，保护电路315A-B还可以从来自控制电路254的信号中过滤掉内部EMI/ESD，以便确保控制电路2M符合FCC要求。保护和接口电路315A可以包括一个或多个手动的用户输入或开关，以便控制建筑物窗户遮蔽物100在窗户中的位置。在一些实施例中，这可以包括单刀单掷型开关，其位于与建筑物窗户遮蔽物100或控制电路邪4地理上不同的位置处。在其它实施例中，这可以包括单刀双掷型开关，其位于与建筑物窗户遮蔽物100或控制电路邪4地理上不同的位置处。用户可以通过将开关向上致动、向下致动、和/或致动到中间位置，从而使用保护和接口电路315A对控制电路2M编程。保护和接口电路315B可以包括双向数据接口，例如来自Lafayette，CO的 Electronic Solutions, Inc.的RQ 类型接口标准。RQ 类型接口是六导体双向全双工数据接口。替代性实施例可以使用单向RP型数据通信协议，其提供了单工的通信。在又一些其它实施例中，保护和接口电路315B可以包括双向数据协议或通信接口，例如来自 Zensys的Z-wave 接口。实施Z-wave 允许低功耗、2路RF、网状网络技术和电池到电池 (battery-to-battery)支持。在操作期间，Z-wave 网状网络技术将2路命令信号从一个z-wave 装置绕过可能发生的障碍或无线电死点从而路由到另一z-wave 装置。另外的接口类型可以仅列举几项，包括CAN、L0N,以及Zigbee。不管所用的双向数据接口类型，接口可以允许关于建筑物窗户遮蔽物100来查询微处理器305。例如，在一些实施例中，建筑物窗户遮蔽物100在其上配置以图案，以便显示消息或标志。随着建筑物窗户遮蔽物100来回旋转其遮挡物，消息或标志可以被显示，其可以是驱动轴203的位置的函数。因而，通过允许用户查询滚动件122的定位，所述接口可以被用于远程控制显示在建筑物窗户遮蔽物100的遮挡物上的消息或标志。另外，多个窗户遮蔽物可以经由接口联接在一起，并且用户命令可以在它们中在窗户遮蔽物之间回送。例如，建筑东侧上的全部窗户遮蔽物都可以经由接口被联接在一起， 并且站在建筑一端处且期望一致地操作所有窗户遮蔽物的用户可以将期望的命令提供给用户站在其旁边的建筑物窗户遮蔽物，并且使期望的命令通过相同的接口回送到全部窗户遮蔽物。建筑物窗户遮蔽物100可以包括功率电路270。如图7中所示，功率电路270可以将功率提供给电桥310、保护电路315A-B、微处理器305、一个或多个开关M2、以及一个或多个角度传感器250。功率电路270可以接收12-M伏DC输入电力，并且提供各种输出电压电平。例如，接口和保护电路315B能够以10伏操作，而微处理器305以5伏操作。功率电子电路270能够在这些电平以及许多其它电平处供应电力。在一些实施例中，保护电路 315A可以经由微处理器305接收其功率。在替代性实施例中，输入功率可以在12伏至40 伏DC范围内变化。功率电子电路270可以将功率故障检测线提供至微处理器305。在功率电路270 检测到供应至功率电路270的主电力已经关掉时的情形中，那么它可以经由所示的功率故障检测线向微处理器305报警已经发生所示情形。功率电路270还可以包括实施有效掉电方案的能力。为了向功率电路270给予充足的保持时间以便微处理器执行掉电序列，功率电路270可以包括存储了足够电荷以便在执行掉电方案时将足够的电量给微控制器供电。 在一些实施例中，该方案包括确定电力何时消失，例如通过微控制器确定主电力已经关掉。 作为结果，微处理器305可以使两个或更多个马达停止、监测编码器250的减速、以及存储编码器250的状态，在建筑物窗户遮蔽物重新上电时使用。上面的详述意在对本发明的原理和各实施例进行解释说明。一旦上述公开内容被充分认识到，那么许多变形和修改将变得明显。例如，可编程马达布置可以在除了建筑物窗户遮蔽物的环境之外的各种设置中找到应用，例如车库门打开器或可收回的投影屏幕。权利要求应当被认为是包括了任意和全部这样的变形和修改。此外，上述说明具有宽广的应用，并且对任何实施例的详述都仅仅是示例性的，且不意图暗示本发明的范围(包括权利要求)被限制到这些实施例。
权利要求
1.一种建筑物窗户遮蔽物，包括 遮挡物；滚动件，所述滚动件限定了耦接至所述遮挡物的孔；以及至少两个马达，所述至少两个马达轴向对齐，并联地电耦接，并且至少部分地定位在所述孔内且可旋转地耦接至所述滚动件。
2.如权利要求1所述的建筑物窗户遮蔽物，进一步包括 限定了腔的伸长的马达壳体；以及其中所述至少两个马达至少部分地定位在所述马达壳体的所述腔内，所述马达壳体至少部分地定位在所述孔内，并且可相对于所述滚动件旋转。
3.如权利要求2所述的建筑物窗户遮蔽物，其中，所述至少两个马达均具有马达驱动轴，并且通过连接所述马达驱动轴的柔性连接器物理地耦接。
4.如权利要求3所述的建筑物窗户遮蔽物，其中所述两个马达中的至少一个相邻于所述马达壳体的一端定位，并且可操作地与从所述马达壳体的所述端延伸的输出轴相关联；以及所述输出轴可操作地接合所述滚动件，以便相对于所述马达壳体来驱动所述滚动件。
5.如权利要求1所述的建筑物窗户遮蔽物，进一步包括 位于所述滚动件内的一个或多个发光二极管；与每个发光二极管相关联的光管，其将来自发光二极管的任何光传输到用户可见的位置。
6.如权利要求5所述的建筑物窗户遮蔽物，进一步包括 定位在所述滚动件的孔内的开关；以及其中至少一个光管构件被配置成选择性地且可操作地与所述开关接合。
7.如权利要求5所述的建筑物窗户遮蔽物，其中，所述至少一个光管构件由莱克桑制成。
8.如权利要求1所述的建筑物窗户遮蔽物，进一步包括放置在所述马达的至少一个和马达壳体之间的减震器材料。
9.一种用于建筑物窗户遮蔽物的马达组件，包括光管构件，用于监测和改变所述马达组件中的马达的功能。
10.一种建筑物窗户遮蔽物，包括 遮挡物；滚动件，所述滚动件限定了耦接至所述遮挡物的孔；以及至少两个马达，所述至少两个马达轴向对齐，并联地电耦接，并且至少部分地定位在所述孔内且可旋转地耦接至所述滚动件；开关，所述开关具有至少一个状态，并且用于至少部分控制所述滚动件的操作，所述开关定位在所述孔内；光指示器，所述光指示器相邻于所述开关定位，并且响应于所述开关的状态；光管构件，所述光管构件相邻于所述开关和所述光指示器定位，用于接收从所述光指示器发出的光，并将所发射的光传输到由用户可见处，所述光管构件具有可操作以接合所述开关的部分，从而允许通过用户对其进行的操作。
11.如权利要求10所述的建筑物窗户遮蔽物，其中所述光管构件包括用户接合端、光接收端、以及开关接合端；以及其中，所述光接收端相邻于所述光指示器，所述光开关接合端相邻于所述开关定位，并且所述用户接合端被定位成可由用户访问。
12.如权利要求11所述的建筑物窗户遮蔽物，其中由所述光接收端接收的光被通过所述光管构件传输到所述用户接合端，并且通过所述用户接合端由用户可见。
13.如权利要求12所述的建筑物窗户遮蔽物，其中 所述光管枢转地安装在所述孔内。
14.如权利要求2所述的建筑物窗户遮蔽物，其中减震构件定位在所述两个马达中的至少一个与所述马达壳体之间，以便缓冲所述马达相对于所述马达壳体的运动。
15.如权利要求14所述的建筑物窗户遮蔽物，其中所述两个马达中的至少一个通过至少一个突起部旋转地锚接到所述马达壳体，并且所述减震构件定位在所述至少一个突起部和所述马达壳体之间。
16.如权利要求14所述的建筑物窗户遮蔽物，其中，所述减震构件将所述至少一个马达径向居中地定位在所述壳体内。
全文摘要
本发明涉及具有可编程电动马达的建筑物窗户遮蔽物。可编程电动马达被容纳在用于升高和降低窗户遮蔽物的滚动件内，并且包括两个堆叠的马达和传输光的控制致动按钮。在一个实施例中，公开了一种建筑物窗户遮蔽物，其包括遮挡物；滚动件，该滚动件限定了耦接至所述遮挡物的孔；以及至少两个马达，所述至少两个马达轴向对齐，并联地电耦接，并且至少部分地定位在所述孔内且可旋转地耦接至所述滚动件。
文档编号A47H5/00GK102333469SQ200980137094
公开日2012年1月25日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者斯金纳 G., 彻尔马克 P., 朗吉尔 R. 申请人:亨特道格拉斯有限公司