档位调节装置、水下推进器及控制方法与流程

本发明涉及档位调节技术领域，具体涉及一种档位调节装置、水下推进器及控制方法。

背景技术：

现有的水下产品，例如，水下推进器、水下自游器、水中飞行器等水下辅助设备，在水下运行时，由于开关的水密性要求高，导致水下开关结构较复杂，所以水下产品一般在水下只能维持以一个固定的速度或是两个固定档位速度活动，无法像在陆地上的电动滑板车或者平衡车类产品一样根据需求进行无级变速调节，导致可操控性及可玩性较差。

第一种现有技术中，普通的水下产品为了防止开关进水导致开关失效，通常会对开关进行防水处理，导致开关结构异常复杂且可靠性不高。为实现变速效果增加开关会大大增加成本且可靠性会降低。

第二种现有技术中，将干簧管通过密封，使用磁铁对干簧管实现开关，但只能有通断两种状态无法实现其它状态，要实现变速功能只能额外增加干簧管开关数量，导致成本变高，且由于干簧管只有开关两种状态无法实现无级变速。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的能够实现无级变速的档位调节装置成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种档位调节装置、水下推进器及控制方法。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明第一方面提供了一种应用于水下推进设备的档位调节装置，该档位调节装置包括：

密封仓；

设于密封仓外的开关组件，所述开关组件靠近所述密封仓的一端上设有一磁铁；以及

设于密封仓内的线性距离传感器和电子控制模块，所述线性距离传感器设置于密封仓与所述磁铁位置相对应的一侧上，所述线性距离传感器检测由开关组件的磁铁运动引起的磁场变化、并将与所述磁场变化相对应的电信号输出至所述电子控制模块，所述电子控制模块根据所述电信号生成对应的电动机控制信号，以控制电动机转速。

优选地，所述开关组件还包括：

设于所述开关组件远离所述密封仓的一端上的按钮；和

设于所述按钮和所述磁铁之间的弹性连接件，施加于所述按钮的外力通过压缩所述弹性连接件推动所述磁铁靠近所述线性距离传感器。

优选地，所述线性距离传感器为线性霍尔传感器。

优选地，所述电子控制模块为微型处理器，所述微型处理器设有adc单元。

优选地，所述弹性连接件为弹簧。

优选地，所述按钮、所述弹簧、所述磁铁和所述线性距离传感器均设置在同一竖直平面内。

本发明第二方面提供了一种水下推进设备，该水下推进设备包括电动机、和上述的档位调节装置。

本发明第三方面提供了一种档位调节装置的控制方法，该控制方法包括：

线性距离传感器检测其与开关组件的磁铁之间的距离；

线性距离传感器根据所述距离输出电压至电子控制模块；

电子控制模块根据所述电压生成对应的电动机控制信号。

优选地，所述“电子控制模块根据所述电压生成对应的电动机控制信号”的步骤包括：

电子控制模块判断线性距离传感器输出的电压是否小于或等于电压阈值，得到第一判断结果；

当第一判断结果为否时，电子控制模块根据所述电压生成对应的电动机控制信号。

本发明的档位调节装置将密封性要求高的线性距离传感器和电子控制模块设置于密封仓内，将密封性要求低的开关组件设置于密封仓外，降低了装置结构的复杂性；本发明的档位调节装置根据磁铁与线性传感器之间的距离控制线性传感器的输出电压，进而控制电动机的转速，实现了无级变速，增加了产品的可操作性。

附图说明

图1是本发明实施例的档位调节装置的结构框图。

图2是本发明实施例的档位调节装置的结构示意图。

图3是本发明实施例的档位调节装置中距离与输出电压变化图。

图4是本发明的档位调节装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

图1和图2分别为本发明实施例的档位调节装置的结构框图和结构示意图，请参阅图1和图2所示，该档位调节装置100应用于水下推进设备，其包括密封仓10、开关组件20、线性距离传感器30和电子控制模块40，其中，线性距离传感器30和电子控制模块40位于密封仓内，开关组件20位于密封仓外。

其中，该开关组件20靠近该密封仓10的一端上设有一磁铁201，该磁铁201能够发出磁信号供线性距离传感器30接收，该磁铁201与线性距离传感器30为不接触式设置。

具体地，线性距离传感器30和电子控制模块40属于半导体器件，接触水会导致其失效或损坏，密封要求高，置于密封仓10内；开关组件20属于机械部件，能够接触水，防水要求低，置于密封仓10外，简化了装置100的结构。

具体地，该线性距离传感器30设置于密封仓10与该磁铁201位置相对应的一侧上，该线性距离传感器30检测由开关组件20的磁铁201运动引起的磁场变化、并将与该磁场变化相对应的电信号输出至该电子控制模块40，该电子控制模块40根据该电信号生成对应的电动机控制信号，以控制电动机转速。

在一个优选实施方式中，请参阅图2所示，该线性距离传感器30为线性霍尔传感器，线性霍尔传感器30是根据霍尔效应(即当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差)制作而成的半导体器件。磁铁201与线性霍尔传感器30之间的距离越小，线性霍尔传感器30检测到的磁性(磁通密度)越大，线性霍尔传感器30将检测到的磁信号转化为对应的电信号(电压)进行输出。当开关组件20的磁铁201运动时，与线性霍尔传感器30之间距离变化，最终导致线性霍尔传感器30输出电压变化。在一个优选实施方式中，该电子控制模块40为微型处理器mcu，其具有adc(模拟数字转换)单元，将线性距离传感器输出的电信号转化为对应的数字信号。

在一个优选实施方式中，请参阅图2所示，该开关组件20还包括：按钮202和弹性连接件203，按钮202设于该开关组件20远离该密封仓10的一端上，弹性连接件203设于该按钮202和该磁铁201之间，在一个优选实施方式中，该弹性连接件203为弹簧，该按钮202、该弹簧203、该磁铁201和该线性距离传感器30均设置在同一竖直平面内。

当没有外力施加于按钮202时，弹性连接件203处于自然松弛的状态，此时，磁铁201与线性距离传感器30之间的距离为h0，线性距离传感器30产生对应电压为第一电压阈值v0，电子控制模块40接收到的电压小于或等于第一电压阈值v0时，控制电动机进行待机，电动机不旋转。

当外力f1施加于该按钮202时，该弹性连接件203受到外力作用而被压缩，产生一个向外伸展的作用力，推动该磁铁201靠近该线性距离传感器30，此时，磁铁201和线性霍尔传感器30之间的距离为h1，h1小于h0，线性距离传感器30产生对应电压的值为v1，电压v1大于第一电压阈值v0，电子控制模块40接收到电压v1，产生对应的电动机控制信号，控制电动机以转速r1进行旋转。

当施加的外力f越大时，h越小，线性距离传感器30检测到的磁性(磁通密度)越大，输出的电压v也随之改变。图3是一个距离与输出电信号(电压)v之间的关系图。可以看到距离h和输出电压v成线性关系，即人对按钮施加的力f与检测到的电压v成一个线性关系；微型处理器mcu可以通过adc引脚检测输出电信号v的大小来判断人施加力的大小，从而可以相应的控制电动机(马达)的转动速度实现无级控制。

本发明实施例还提供了一种水下推进设备，该水下推进设备包括电动机50、和上述的档位调节装置。

图4为本发明实施例的档位调节装置的控制方法的流程图，本实施例的控制方法用于控制上述的档位调节装置，请参阅图4所示，该控制方法包括：

s401，线性距离传感器检测其与开关组件的磁铁之间的距离。

s402，线性距离传感器根据该距离输出电压至电子控制模块。

s403，电子控制模块判断线性距离传感器输出的电压是否小于或等于电压阈值，得到第一判断结果。

s404，当第一判断结果为否时，电子控制模块根据该电压生成对应的电动机控制信号。

在步骤s403中，该电压阈值可以为没有外力施加于按钮、弹性连接件处于自然松弛状态时，磁铁和线性距离传感器之间的距离h0所对应的电压v0；该电压阈值也可以为大于电压v0的值，当线性距离传感器的输出电压小于或等于电压阈值时，不触发电动机转动。

在步骤s404中，可以预先绘制电动机转速随线性距离传感器输出电压变化关系曲线，电子控制模块根据该变化关系曲线查询待生成的电动机控制信号对应的电动机转速。

本发明实施例的有益效果在于：

一，本发明相比于普通的按键开关不需要做复杂的防水处理，将不防水部分放置在密封仓内，防水的机械部分放置在外面通过不接触式达到无极变速的需求。

二，本发明通过一个传感器就可以无极变速，相比于干簧管式只能通过增加传感器数量来进行有档位的速度调节，节省成本增加可靠性。

三，增加产品的可操控性、可玩性：由于采用无级调节，用户可以根据自身需求进行调节使得产品的体验效果变好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。