電動升降桌的雙電機控制方法

一、電動升降桌市場需求及電機方案

2003年，世界衛生組織指出，全球每年有200多萬人因久坐而死亡；2020年，70%的疾病都將由坐得太久引起，久坐因此被列為十大致死、致病的殺手之一。防止久坐則越來越被人們所重視。電動升降桌以其電動升降方便人們坐立辦公轉為站立辦公，不僅能有效提高工作效率，還能幫助人們預防頸椎、腰椎等久坐引起的疾病。它幫助人們告別久坐辦公、學習，在國內逐漸被認可并開始廣泛應用。

（力輝擁有3個電動升降桌電機平臺，60/70/80KG平臺。其中60/80KG平臺是直流電機+蝸輪蝸桿齒輪箱，單腿可承重60/80KG且自鎖可靠，對升降高度存儲記憶，可實現多種運行模式。而70KG平臺是直流電機+多級行星齒輪直推的，結構緊湊，可直接安裝在桌腿中，單腿可承重70KG且自鎖可靠。力輝擁有此行星直推電機的完整專利，有技術沉淀優勢。）

二、電動升降桌電控功能結構

電動升降桌一般需要在每條桌腿上安裝一個電機驅動升降，如何能讓每個桌腿同步精準升降，這就需要一套精密的電控系統來控制，其主要由用戶控制手柄和電機驅動兩部分組成。用戶通過控制手柄上的上、下等功能按鍵來對桌面升降進行調節。手柄中MCU檢測到按鍵功能觸發，通過數據傳輸告訴電機驅動MCU，電機驅動MCU則根據指令要求進行升降，運行到指定位置，控制結構圖如下：

三、電動升降桌電控驅動邏輯

1. UI控制板控制邏輯

UI控制板功能主要包含按鍵控制和LED顯示，用戶通過按下不同的按鍵來達到不同的功能，其中包括歸零、位置記憶及位置恢復功能、電動上、電動下等功能。LED顯示則是通過控制按鍵顯示運行模式、設定參數、顯示高度及異常報警提醒等。運行邏輯如下：

2. 電機驅動板控制邏輯

電機驅動板部分是根據UI板下發的指令，根據指令執行相應的動作，例如記憶位置，恢復位置，歸零，桌面升，桌面降等功能，其中最主要的是對電機的穩定控制。

電動升降桌采用的是有刷電機來推動桌面升降，通過H橋電路來控制有刷電機的正傳與反轉。如下圖，圖（a）中，導通Q1和Q4，電機順時針方向運轉，如導通Q3和Q2則如圖（b），電機逆時針運轉，以此方式可控制電機的正反轉，以達到桌面的升降功能。

為了保證桌面的水平，我們在電機運轉端加入磁編碼器，使我們能夠清楚的知道電機運轉的圈數，以至于能夠了解桌面上升或下降的距離，由于升降桌上會放置各種物品，可能存在兩邊電機負載不同的情況，如果相同電壓驅動，負載大的運行速度會慢，負載小的運行速度會快，則會出現桌面不水平情況。為保證桌面的水平，我們采取了有效的高度控制算法，控制方式如下圖。

簡單來說，首先，根據目標高度及當前電機高度，我們能夠清楚的知道與目標高度的高度差，通過高度差，我們可以根據位置控制算法進行輸出驅動電壓，高度差越大，我們驅動電壓的占空比越大，位置差越小，我們驅動電壓的占空比越小。而這個過程中就會出現不同負載速度不同的情況，為保持平衡，我們又根據電機的高度差來進行補償，使跑的快的減慢速度，跑的慢的加快速度，進行一個有效的動態調整，來使桌面整體得到平衡。