[发明专利]一种基于二阶倒立摆的智能落地台灯

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，涉及一种电机控制平衡的台灯，具体涉及一种基于二阶倒立摆的智能落地台灯。

背景技术

近年来随着人们生活水平的发展，智能家居已经逐渐成为人们生活的一部分。在人们工作室、家居内，使用的落地台灯都是与底座通过连杆固定的，当连杆比较长的时候，相应的底座就要更大，占用的空间越多，而且比较容易摔倒而导致台灯损坏。

发明内容

针对现有台灯占地空间大，容易绊倒而损坏的局限，本发明提供了一种基于二阶倒立摆的智能落地台灯。

本发明所采用的技术方案是：一种基于二阶倒立摆的智能落地台灯，包括底座、支架、台灯灯头以及灯头护罩；其特征在于：还包括带编码器的直流电机、角度编码器、单片机控制模块、第一摆杆和第二摆杆；

所述支架固定安装在底座上，所述直流电机通过硬杆水平固定安装在支架上方；所述直流电机的转轴与第一摆杆垂直连接，所述第一摆杆和第二摆杆通过连接件可现对转动地连接在一起，构成一二阶倒立摆系统；所述第一摆杆和第二摆杆接处设置有所述角度编码器；所述台灯灯头以及灯头护罩安装在所述第二摆杆顶部；

所述的单片机控制模块安装在所述底座内，分别与所述直流电机、角度编码器连接；所述直流电机、角度编码器、单片机控制模块、台灯灯头分别通过导线与外接电源连接。

作为优选，所述与外接电源连接得导线配置有开关。

本发明的台灯可以智能的控制台灯使其立起，当有外力想要绊倒台灯时能使其自动平衡，不使用时连杆可折叠收起节约一半以上的占地空间。本发明适合于在厨房、工作室、卧室等地方工作，具有成本低、占用空间小、新颖与使用方便的特点，上半部分采用自平衡倒立摆设计，能有效的防止台灯被外力绊倒而损坏。

附图说明

图1：本发明实施例的工作状态图；

图2：本发明实施例的非工作状态图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1和图2，本发明提供的一种基于二阶倒立摆的智能落地台灯，包括底座、支架、台灯灯头以及灯头护罩、带编码器的直流电机1、角度编码器2、单片机控制模块3、第一摆杆4和第二摆杆5；支架固定安装在底座上，直流电机1通过硬杆水平固定安装在支架上方；直流电机1的转轴与第一摆杆4垂直连接，第一摆杆4和第二摆杆5通过连接件可现对转动地连接在一起，构成一二阶倒立摆系统；第一摆杆4和第二摆杆5接处设置有角度编码器2，用于读取第一摆杆4和第二摆杆5的带动角度；台灯灯头以及灯头护罩安装在第二摆杆5顶部；的单片机控制模块3安装在底座内，分别与直流电机1、角度编码器2连接；直流电机1、角度编码器2、单片机控制模块3、台灯灯头分别通过导线与外接电源连接；与外接电源连接得导线配置有开关。

本实施例的台灯工作时，单片机控制模块3读取直流电机1上的角度编码器与角度编码器2的信息，获取灯头的平衡状态，然后单片机控制模块3输出pwm波通过电机驱动模块转换为驱动直流电机1运转的电压，控制直流电机1运转来使灯头保持平衡状态。整个控制过程为一闭环工作系统。台灯不工作时，灯头垂下，节约占地空间。

其中单片机控制模块3控制灯头直立的具体步骤为：

步骤1.初始化：按下开关时，单片机控制模块3进行初始化。单片机控制模块3读取直流电机1上的角度编码器与角度编码器2的数值判断台灯是否为静止状态，等台灯静止后，此时第一摆杆4和第二摆杆5均处于倒立状态，单片机控制模块3对读取到的摆杆倾斜角度值信息进行校正；

步骤2.控制直流电机1摆动使灯头摆动至最高点：单片机控制模块3输出不同占空比的pwm波控制直流电机1摆动的速度。电机旋转时第一摆杆4跟着旋转，带动第二摆杆5进行摆动。逐渐增大第二摆杆5摆动的幅度，当第二摆杆5刚好摆动到倒立状态时，立即进入步骤3；

步骤3.控制灯头保持倒立状态，并点亮灯头：单片机控制模块3继续读取直流电机1上的角度编码器与角度编码器2数据，当在外力作用下灯头发生倾斜时，灯头在重力作用下加速倾斜，单片机控制第一摆杆4运转，使灯头收到相反的力，从而使灯头保持平衡。