Входной каскад для контроллера двигателя и контроллер двигателя, в частности, для электродвигателя

Авторы патента:


Входной каскад для контроллера двигателя и контроллер двигателя, в частности, для электродвигателя
Входной каскад для контроллера двигателя и контроллер двигателя, в частности, для электродвигателя
H02P27/08 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2686842:

ЦИЛЬ-АБЕГГ СЕ (DE)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в контроллерах двигателя, в частности в контроллере двигателя для электродвигателя. Техническим результатом является снижение затрат на монтаж. Входной каскад (1) имеет вход (3) для ввода входного сигнала и выход (4) для соединения с контроллером (2) двигателя. Входной каскад (1) выполнен таким образом, чтобы из входного сигнала между первым напряжением Uunten и вторым напряжением Uoben>Uunten формировать устанавливающий сигнал и выдавать устанавливающий сигнал в качестве уставки заданного значения через выход (4) на контроллер (2) двигателя. Для одновременного использования управляющего входа (13) для связи входной каскад (1) содержит первый компаратор (5) для сравнения входного сигнала с первым пороговым напряжением Us1>Uoben и блок (10) вывода данных. Блок (10) вывода данных генерирует, на основе по меньшей мере части входного сигнала, сигнал связи. Первый компаратор (5) при достижении или превышении первого порогового напряжения Us1 входным сигналом выводит сигнал активации, который активирует вывод сигнала связи посредством блока (10) вывода данных на выход (4). Кроме того, изобретение относится к контроллеру двигателя, в частности, для электродвигателя, с соответствующим входным каскадом, а также интерфейсному адаптеру для входного каскада.3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к входному каскаду для контроллера двигателя, в частности, контроллера двигателя для электродвигателя, причем входной каскад имеет вход для ввода входного сигнала и выход для соединения с контроллером двигателя, причем входной каскад выполнен таким образом, чтобы из входного сигнала между первым напряжением Uunten и вторым напряжением Uoben>Uunten формировать устанавливающий сигнал и выдавать устанавливающий сигнал в качестве уставки заданного значения через выход на контроллер двигателя.

Кроме того, изобретение относится к контроллеру двигателя, в частности, для электродвигателя, с соответствующим входным каскадом, причем входной каскад соединен с управляющим входом контроллера двигателя, причем контроллер двигателя, основываясь на устанавливающем сигнале, принятом через управляющий вход, управляет двигателем, соединенным с контроллером двигателя, таким образом, что заданное значение, закодированное в устанавливающем сигнале, поддерживается по меньшей мере приближенно.

Кроме того, изобретение относится к соответствующему интерфейсному адаптеру.

Для управления многими электродвигателями используются контроллеры двигателей. Они генерируют из постоянного или переменного напряжения одно или нескольких напряжений для управления электродвигателем. Для некоторых технологий двигателей, например, электронно-коммутируемых (ЕС) двигателей, это даже необходимо, так как контроллер двигателя выдает на статор двигателя напряжения, которые приводят ротор во вращательное движение. При этом контроллер двигателя часто встроен в корпус двигателя или расположен в дополнительном корпусе на корпусе двигателя. Соответствующие контроллеры двигателей хорошо известны из практики. Одним из применений таких контроллеров двигателей являются, например, вентиляторы с ЕС-двигателем с интегрированной электроникой.

Для задания числа оборотов общепринятым является ввод аналогового сигнала в качестве устанавливающего сигнала в контроллер двигателя. Подобный устанавливающий сигнал может, например, представлять собой напряжение между 0 В и 10 В. Устанавливающий сигнал выводится посредством управляющего устройства, которое, например, задает в контроллере вентиляции заданное число оборотов в зависимости от измеренной температуры. Очень часто в контроллере двигателя предусмотрен выход сигнализации, через который информации состояния могут выдаваться на подключенный двигатель. Через выход сигнализации может передаваться, например, сообщение о надлежащем режиме работы или состоянии неисправности двигателя.

На практике известны контроллеры двигателя, в которых рабочий режим подключенного двигателя может изменяться посредством параметризации и/или адаптироваться к требованиям клиентов без изменения встроенного программного обеспечения, то есть адаптации программирования. Эта возможность важна во многих случаях, чтобы в аспекте сертификаций и утверждений, которые могут сделать изменения встроенных аппаратных средств очень затратными, обеспечивать достаточную гибкость в отношении адаптации к требованиям клиентов.

Для параметризации требуется интерфейс связи, который часто также используется для установки нового встроенного программного обеспечения в контроллер двигателя. Однако многие текущие изменения в параметризации необходимы в рамках ввода в эксплуатацию установки, чтобы наилучшим образом адаптировать установку посредством установки параметров к реальной рабочей среде. Поэтому интерфейс связи также должен быть доступным после окончательного изготовления устройства или установки, в которой встроены двигатель и контроллер двигателя. Недостатком является то, что вследствие этого в отношении места расположения контроллера двигателя имеют место жесткие границы, или должны устанавливаться дополнительные линии связи вместе с разъемами. Первый упомянутый вариант, например, в случае вентиляторов часто не может быть выполнен, поскольку они во многих устройствах и оборудовании монтируются по существу без возможности доступа. Предоставление линий связи вызывает дополнительные затраты на монтаж и требует места подключения для выводов. Так как параметризация во многих установках должна выполняться только один раз или по меньшей мере очень редко, то понесенные затраты по сравнению с получаемой пользой являются весьма существенными.

Поэтому в основе настоящего изобретения лежит задача осуществить и дополнительно усовершенствовать входной каскад, контроллер двигателя и интерфейсный адаптер вышеуказанного типа таким образом, что связь с контроллером двигателя становится возможной при минимально возможных затратах на монтаж и низкими издержками.

В соответствии с изобретением указанная выше задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. В соответствии с этим упомянутый входной каскад характеризуется первым компаратором для сравнения входного сигнала с первым пороговым напряжением Us1>Uoben и блоком вывода данных, причем блок вывода данных генерирует, на основе по меньшей мере части входного сигнала, сигнал связи, причем первый компаратор при достижении или превышении первого порогового напряжения Us1 входным сигналом выводит сигнал активации, который активирует вывод сигнала связи посредством блока вывода данных на выход.

В отношении контроллера двигателя, вышеуказанная задача решается признаками пункта 9 формулы изобретения. Согласно этому, упомянутый контроллер двигателя характеризуется тем, что контроллер двигателя включает в себя средства для распознавания приложенного на управляющем входе сигнала связи, и что контроллер двигателя выполнен так, чтобы при распознавании сигнала связи на управляющем входе переключаться в режим конфигурации и обрабатывать принимаемый сигнал связи.

В отношении интерфейсного адаптера, вышеуказанная задача решается с помощью признаков пункта 13 формулы изобретения. Согласно этому, интерфейсный адаптер включает в себя первый интерфейс и второй интерфейс, причем первый интерфейс может соединяться с оконечным устройством, в частности, устройством программирования, причем второй интерфейс может соединяться с входным каскадом, и причем интерфейсный адаптер преобразует данные, которые принимаются через первый интерфейс, во входной сигнал для входного каскада и выводит на входной каскад.

В соответствии с изобретением, прежде всего, было установлено, что можно обойтись без предоставления отдельного интерфейса связи посредством отдельных линий связи сравнительно простым способом. А именно, было установлено, что устанавливающий сигнал, с помощью которого заданное значение выдается на контроллер двигателя, требуется только в нормальном режиме работы контроллера двигателя. При параметризации контроллера двигателя этот устанавливающий сигнал не требуется. Поэтому в соответствии с изобретением, применяется интерфейс, предоставленный для задания устанавливающего сигнала в контроллер двигателя, и особым образом выполненный входной каскад для контроллера двигателя.

В соответствующем изобретению входном каскаде используется то, что для задания заданного значения обычно применяется входной сигнал между первым напряжением Uunten и вторым напряжением Uoben, причем второе напряжение Uoben больше, чем первое напряжение Uunten. Обычно используются, например, напряжения между Uunten=0 В и Uoben=10 В. Это означает, что обычно в нормальном режиме входной сигнал не превышает или по меньшей мере не существенно превышает второе напряжение. Это обстоятельство может быть использовано для того, что передача сигнала связи сигнализируется напряжением выше первого порогового напряжения Us1, причем первое пороговое напряжение Us1 больше, чем второе напряжение Uoben. При этом важно только, что входной каскад и/или контроллер двигателя могут подходящим образом обрабатывать более высокое входное напряжение, и что более высокое входное напряжение не приведет к разрушению электронных компонентов или их частей.

Для оценки такого входного сигнала, соответствующий изобретению входной каскад содержит первый компаратор, который сравнивает входной сигнал с первым пороговым напряжением Us1. Когда входной сигнал достигает или превышает первое пороговое напряжение Us1, первый компаратор выдает сигнал активации. Этот сигнал активации подается на блок вывода данных, который побуждается сигналом активации выводить сигнал связи, причем сигнал связи генерируется на основе по меньшей мере части входного сигнала. Таким образом, посредством дополнения функций управляющего входа обеспечивается коммуникация с контроллером двигателя, не требуя монтажа специальных линий связи или клемм подключения. За счет этого затраты на монтаж значительно снижаются.

Так как коммуникация с контроллером двигателя, в частности, для ввода параметризации, программирования или других параметров должна предприниматься лишь редко, для этого могут предоставляться мобильные интерфейсные адаптеры, которые побуждают входной каскад к генерации сигнала активации и генерируют соответствующим образом модулированный входной сигнал во входной каскад, из которого блок вывода данных может генерировать сигнал связи для контроллера двигателя. Таким образом, относительно небольшое количество дополнительных компонентов необходимо для обеспечения контроллера двигателя коммуникационной возможностью.

Даже если выполнение интерфейсного адаптера как мобильного устройства является предпочтительным вариантом осуществления, однако также возможны ʺстационарныеʺ интерфейсные адаптеры, т.е. интерфейсный адаптер остается в устройстве. Это особенно удобно в сценариях применений, в которых часто выполняются изменения в параметризации или встроенном программном обеспечении. Также в этом сценарии могут быть реализованы преимущества соответствующего изобретению входного каскада, например, с точки зрения снижения затрат на монтаж. Также возможно, что интерфейсный адаптер встраивается в управляющее устройство, которое выдает заданное значение на контроллер двигателя, или размещается в нем. Интерфейсный адаптер может быть подключен к шине, например, цифровой шинной системе, что обеспечило бы дистанционную передачу новой параметризации или обновления программы. При интеграции интерфейсного адаптера в управляющее устройство, системная шина могла бы применяться как для управления двигателем, так и для параметризации.

При этом соответствующий изобретению входной каскад может быть реализован различным образом. Так, было бы возможно расположить компоненты входного каскада в отдельном модуле, который подключен между собственно контроллером двигателя и управляющим входом. В предпочтительном варианте осуществления входной каскад, однако, расположен на плате контроллера двигателя. Так как для реализации входного каскада требуется немного компонентов, они относительно просто могут быть расположены на плате контроллера двигателя.

В принципе, блок вывода данных может генерировать сигнал связи на основе различных компонентов входного сигнала. Таким образом, например, после активации блока вывода данных может вводиться частотно- и/или амплитудно-модулированный сигнал, который может принимать самые различные уровни напряжения. В предпочтительном варианте осуществления, блок вывода данных, однако, генерирует сигнал связи из части входного сигнала, который больше или равен первому пороговому напряжению Us1. Таким образом, можно предотвращать то, что из-за пика напряжения, который превышает первое пороговое напряжение Us1, активируется режим конфигурации, и контроллер двигателя переводится в неопределенное состояние. Если часть входного напряжения, большая или равная первому пороговому напряжению Us1, применяется для генерации сигнала связи, входной сигнал в режиме конфигурации остается выше первого порогового напряжения Us1, благодаря чему сигнал активации продолжительно выводится посредством первого компаратора. Таким образом, особенно в жестких условиях эксплуатации с высокой долей сигнала помех, надежность эксплуатации может быть увеличена.

В предпочтительном варианте осуществления, чтобы активировать выдачу сигнала связи посредством блока вывода данных на выход входного каскада, предусмотрено первое переключающее устройство. При этом первое переключающее устройство предпочтительно имеет два входа, причем один из обоих входов соединен с блоком вывода данных, и причем на втором из обоих входов по меньшей мере временно приложен устанавливающий сигнал. Таким образом, первое переключающее устройство может поочередно переключать устанавливающий сигнал или сигнал связи на выход переключающего устройства. При применении первого переключающего устройства, сигнал активации выполняется как сигнал переключения для переключающего устройства, который вводится на вход переключения переключающего устройства и который инициирует процесс переключения при превышении и падении ниже порога переключения. При этом первое переключающее устройство может быть выполнено таким образом, что при напряжении на входе переключения меньшем, чем уровень переключения, устанавливающий сигнал выдается на выход переключающего устройства. Когда уровень переключения превышается сигналом активации, первое переключающее устройство может переключиться на другой вход, чтобы тем самым выводить сигнал связи на выход.

Блок вывода данных в принципе может быть выполнен различными способами. Конкретное выполнение блока вывода данных по существу зависит от того, из какой части входного сигнала должен извлекаться сигнал связи. В предпочтительном варианте осуществления, блок вывода данных содержит второе переключающее устройство и второй компаратор. При этом второй компаратор сравнивает входной сигнал с вторым пороговым напряжением Us2, причем второе пороговое напряжение Us2 больше, чем первое пороговое напряжение Us1. При достижении или превышении второго порогового напряжения Us1 входным сигналом, второй компаратор может генерировать сигнал переключения и выдавать его на вход переключения второго переключающего устройства. При этом второе переключающее устройство может иметь два входа, один из которых нагружается первым логическим сигналом, а другой - вторым логическим сигналом. При этом первый логический сигнал и второй логический сигнал представляют комплементарные логические значения, в частности, логический 0 и логическую 1. При этом логические сигналы могут быть сформированы различным образом. Например, первый логический сигнал может представлять собой прямоугольный сигнал с первой частотой, а второй логический сигнал - прямоугольное напряжение с второй частотой. Таким образом, при переключении с первого логического сигнала на второй логический сигнал, или наоборот, может формироваться частотно-модулированный сигнал на выходе переключающего устройства. В предпочтительном варианте осуществления, однако, первый логический сигнал формируется посредством высокого уровня, второй логический сигнал формируется посредством низкого уровня. Возможны, например, низкий уровень при 0 вольт и высокий уровень при +5 вольт.

В процессе работы, второе переключающее устройство предпочтительно выполнено таким образом, что при падении ниже уровня переключения сигнала переключения первый логический сигнал прикладывается на выходе второго переключающего устройства, в то время как при превышении уровня переключения сигналом переключения второй логический сигнал прикладывается на выходе второго переключающего устройства. Так как сигнал переключения выдается посредством второго компаратора, который сравнивает входной сигнал со вторым пороговым напряжением Us2, это означает, что при падении ниже второго порогового напряжения Us2 входного сигнала первый логический сигнал прикладывается на выходе второго переключающего устройства, в то время как при достижении или превышении второго порогового напряжения Us2 переключающее устройство приводится в действие и, тем самым, второй логический сигнал коммутируется на выход второго переключающего устройства. Следует отметить, что при ʺпадении ниже уровня переключенияʺ и при ʺпревышении уровня переключенияʺ не обязательно должны иметь место идентичные уровни переключения. Скорее всего, переключающее устройство может иметь некоторый гистерезис, так что уровни переключения для переключения переключающего устройства могут различаться.

Первый и/или второй компаратор и первое и/или второе переключающее устройство могут быть реализованы различными способами. Компаратор(ы) может (могут), соответственно, быть реализован(ы) посредством операционного усилителя, на одном входе которого, например на инвертирующем входе, приложено соответствующее пороговое напряжение, а на его втором входе, например на не-инвертирующем входе, приложен входной сигнал. Для достижения определенного уровня переключения для переключающего устройства, операционный усилитель может быть подключен как триггер Шмитта. Переключающее(ие) устройство(а) предпочтительно реализовано(ы) электронным переключающим устройством. При этом возможно, например, применение одного или нескольких MOSFET (полевых транзисторов со структурой металл-оксид-полупроводник). При достаточном изменении уровня входного сигнала пороговое(ые) напряжение(я) не должен (не должны) быть слишком точным(и). Источники прецизионного напряжения не требуются. В очень простом варианте осуществления, пороговое(ые) напряжение(я) может (могут) формироваться с помощью делителя напряжения или стабилитронов.

При нормальной работе входного каскада и контроллера двигателя, то есть входной сигнал имеет напряжение между первым напряжением Uunten и вторым напряжением Uoben, генерация устанавливающего сигнала из входного сигнала может быть осуществлена различными способами. В простейшем варианте осуществления, входной сигнал может быть направлен в качестве устанавливающего сигнала в контроллер двигателя, причем в этом случае, из-за возможности более высокого напряжения, чем второе напряжение Uoben, еще может быть предусмотрена защита от перенапряжения, например, в виде стабилитрона. В предпочтительном варианте осуществления, однако, предусмотрен преобразователь аналог - ШИМ для генерации устанавливающего сигнала из входного сигнала. При этом преобразователь аналог - ШИМ генерирует из входного сигнала - ШИМ сигнал (PWM - сигнал широтно-импульсной модуляции). Сгенерированный ШИМ-сигнал предпочтительно имеет фиксированную частоту, например, 1 кГц. Различные напряжения входного сигнала могут кодироваться в скважности ШИМ-сигнала. При этом первое напряжение Uunten кодируется в первой скважности, второе напряжение Uoben - во второй скважности, и напряжения между первым напряжением Uunten и вторым напряжением Uoben - посредством скважности между первой и второй скважностью. При этом диапазон напряжения предпочтительно линейно отображается на скважность. Например, если первое напряжение Uunten=0 В, а второе напряжение Uoben=10 вольт, то первое напряжение может, например, кодироваться в первой скважности 25%, а второе напряжение Uoben - во второй скважности 75%. Для линейного отображения напряжений между первым и вторым напряжением на скважность, например, напряжение 4 вольт приводит к скважности 45%, то есть в течение периода ШИМ -сигнала 45% будет составлять высокий уровень, и 55% - низкий уровень. Соответственно подходящие преобразователи аналог - ШИМ хорошо известны из практики.

Соответствующий изобретению контроллер двигателя имеет соответствующий изобретению входной каскад. Контроллер двигателя по существу аналогичен по своим основным функциям известным из практики контроллерам двигателей. Так, контроллер двигателя имеет управляющий вход, через который контроллер двигателя может принимать устанавливающий сигнал. Соответственно кодированному в этом устанавливающем сигнале заданному значению, контроллер двигателя управляет соединенным с ним двигателем таким образом, что заданное значение по меньшей мере приблизительно поддерживается. Во многих вариантах осуществления, заданное значение представляет собой заданное число оборотов, то есть, контроллер двигателя управляет двигателем или регулирует двигатель так, что заданное число оборотов поддерживается по меньшей мере приблизительно. Соответствующий изобретению контроллер двигателя в соответствии с изобретением дополнительно содержит средства для распознавания сигнала связи, приложенного к управляющему входу. При распознавании сигнала связи на управляющем входе, контроллер двигателя переходит в режим конфигурации и затем обрабатывает принятый сигнал связи. То, каким образом выполнена обработка сигнала связи, зависит от того, что передается с сигналом связи. При передаче измененного параметра на контроллер двигателя, контроллер двигателя будет адаптировать параметризацию. При передаче обновления встроенного программного обеспечения или иных изменений программы, контроллер двигателя при обработке сигнала связи будет соответственно обновлять программу, сохраненную в контроллере двигателя.

Средства для распознавания сигнала связи могут быть выполнены по-разному. Так, возможно, что от входного каскада специальным образом по отдельной линии на контроллер двигателя передается логический уровень, с помощью которого, например, сигнал активации от первого компаратора непосредственно передается на контроллер двигателя. Тем самым, особенно простым способом может сигнализироваться переключение в режим конфигурации. Что касается достаточной надежности, в частности, в промышленных условиях, средства для распознавания сигнала связи предпочтительно выполнены с возможностью оценки частоты сигнала, приложенного к управляющему входу сигнала контроллера двигателя. Таким образом, при распознавании первой частоты может приниматься решение об устанавливающем сигнале, а при распознавании второй частоты - о сигнале связи. Если устанавливающий сигнал соответственно упомянутому выше примеру имеет частоту 1 кГц, то первая частота, которую должны распознавать средства для распознавания сигнала связи, была бы частотой 1 кГц. Вторая частота будет определяться частотой, с которой блок вывода данных кодирует сигнал связи. Возможной была бы, например, частота больше или равная 9 кГц. Таким образом, сигнал связи может распознаваться очень простым способом за счет соответствующей восприимчивости частоты.

Так как, например, при параметризации или программировании контроллера двигателя полезной является обратная связь от контроллера двигателя, контроллер двигателя может содержать специально выполненный выход сигнализации, который контроллер двигателя может использовать в качестве линии связи. Можно было бы использовать выход сигнализации в нормальном режиме работы контроллера двигателя для сигнализации рабочих состояний, а в режиме конфигурации - для отправки ответов на принятый сигнал связи. Таким образом, в этом дальнейшем развитии соответствующего изобретению контроллера двигателя, посредством управляющего входа может быть реализована Rx-линия, а посредством выхода сигнализации - Тх-линия. Это обеспечивает возможность двунаправленной связи между устройством программирования и контроллером двигателя.

С точки зрения завершения режима конфигурации также возможны различные варианты осуществления. Так, например, по окончании процесса конфигурации, может активно приводиться в действие кнопка сброса, за счет чего контроллер двигателя будет перезапускаться и после перезапуска возвращаться в нормальный режим работы. Однако также было бы возможным, что с сигналом связи на контроллер двигателя отправляется сигнал завершения, при этом контроллер двигателя при распознавании сигнала завершения заканчивает режим конфигурации и возвращается в нормальный режим работы. Это может также осуществляться в связи с перезапуском контроллера двигателя, то есть сигнал завершения инициирует перезапуск контроллера двигателя.

Существуют различные возможности для предпочтительного осуществления и дальнейшего развития идеи настоящего изобретения предпочтительно. С этой целью, с одной стороны, можно сослаться на пункты формулы изобретения, подчиненные пунктам 1 или 9 формулы изобретения, а с другой стороны, на последующее пояснение предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылкой на чертеж. В связи с объяснением предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемый чертеж поясняются, в общем, предпочтительные варианты осуществления и дальнейшие развития предложенного решения.

На чертеже показано схематичное представление варианта осуществления соответствующего изобретению входного каскада для контроллера двигателя.

Приложенный чертеж показывает вариант осуществления соответствующего изобретению входного каскада 1, который соединен с контроллером 2 двигателя. Входной каскад 1 имеет вход 3 и выход 4. Во входном каскаде содержатся первый компаратор 5, второй компаратор 6, первое переключающее устройство 7 и второе переключающее устройство 8, а также преобразователь 9 аналог - ШИМ. Вход 3 соединен с не-инвертирующим входом первого компаратора 5, с не-инвертирующим входом второго компаратора 6, а также с аналоговым входом преобразователя 9 аналог - ШИМ. На инвертирующем входе первого компаратора 5 приложено первое пороговое напряжение Us1=13 В. На инвертирующем входе второго компаратора 6 приложено второе пороговое напряжение Us2=15 В. Таким образом, первый компаратор 5 сравнивает входной сигнал, который приложен на входе 3, с первым пороговым напряжением Us1 13 вольт, в то время как второй компаратор 6 сравнивает входной сигнал с вторым пороговым напряжением Us2 15 вольт. Выход первого компаратора 5 соединен с входом переключения первого переключающего устройства 7, выход второго компаратора 6 соединен с входом переключения второго переключающего устройства 8. ШИМ -выход преобразователя 9 аналог - ШИМ соединен с одним из входов первого переключающего устройства, который без приложенного сигнала переключения приложен к выходу первого переключающего устройства. Второй вход первого переключающего устройства 7 соединен с выходом второго переключающего устройства 8. На входах второго переключающего устройства приложены первый логический сигнал и второй логический сигнал, которые символически обозначены как ʺ1ʺ для логической 1 и как ʺ0ʺ для логического 0. При управляющем напряжении ниже порога переключения на входе переключения второго переключающего устройства 8, первый логический сигнал обычным образом коммутируется на выход, что соответствует логической 1. Второй компаратор 6 и второе переключающее устройство 8 совместно образуют блок 10 вывода данных.

Если на входе 3 входного каскада 1 приложено напряжение меньше, чем 13 вольт, на выходе первого компаратора и на выходе второго компаратора приложено напряжение, которые находятся ниже порога срабатывания для первого переключающего устройства 7 и второго переключающего устройства 8. Таким образом, первое переключающее устройство 7 находится в исходном положении, в котором сигнал -преобразователя 9 аналог - ШИМ приложен на выходе переключающего устройства 7 и, следовательно, на выходе входного каскада 1. преобразователь 9 аналог - ШИМ имеет рабочий диапазон между первым напряжением Uunten=0 вольт и вторым напряжением Uoben=10 вольт. PWM-сигнал, выданный преобразователем 9 аналог - ШИМ, имеет фиксированную частоту 1 кГц, причем скважность выбирается в зависимости от напряжения, приложенного на аналоговом входе. В настоящем варианте осуществления, при приложенном напряжении 0 В скважность равна 25%, которая линейно возрастает с увеличением входного напряжения, пока не будет достигнуто напряжение 10 В и скважность 75%.

Когда сигнал связи должен быть отправлен в контроллер 2 двигателя, входной сигнал должен иметь напряжение, которое подходит для активации первого переключающего устройства 7. Так как первое пороговое напряжение Us1 в настоящем варианте осуществления выбрано равным 13 В, то входное напряжение, приложенное на входе 3, должно достигать напряжения 13 В достижении или превышать его. Если напряжение достигает или превышает 13 вольт, первый компаратор 5 выдает сигнал активации на управляющий вход первого переключающего устройства 7, который побуждает первое переключающее устройство 7 переключаться на другой вход первого переключающего устройства 7. Таким образом, на выходе 4 входного каскада 1 прикладывается сигнал, генерируемый блоком 10 вывода данных, и активируется вывод сигнала связи посредством устройства вывода данных на выходе входного каскада. В выбранном варианте осуществления, логическая 1 будет выводиться на контроллер 2 двигателя. Если входной сигнал достигает или превышает напряжение 15 вольт, то второй компаратор 6 выдает сигнал переключения на второй переключающее устройство 8, в результате чего второе переключающее устройство 8 переключается на другой вход, который соответствует логическому 0. Таким образом, во входном сигнале, посредством напряжения выше 13 вольт и ниже 15 вольт может кодироваться логическая 1, а посредством напряжения выше 15 вольт - логический 0. Можно было бы, например, кодировать во входном сигнале логический 0 напряжением 14 В и логический 0 напряжением 16 В. Таким образом, соответствующий изобретению входной каскад 1 может выводить обычное до сих пор управляющее напряжение от 0 до 10 вольт в качестве устанавливающего сигнала на контроллер 2 двигателя и одновременно передавать при напряжении более 10 вольт сигнал связи на контроллер двигателя.

Выход 4 во входной ступени 1 соединен с управляющим входом 11 контроллера 2 двигателя. При работе, в контроллере двигателя реализованы средства для распознавания частоты сигнала, приложенного на входе 11. Эти средства принимают решение, например, при частоте сигнала 1 кГц, о приложении управляющего сигнала. Закодированное в управляющем сигнале заданное значение, например заданное число оборотов, соответствующим образом обрабатывается контроллером двигателя, и, например, двигатель, соединенный с контроллером двигателя, регулируется до достижения заданного числа оборотов. Если, ввиду уровня напряжения во входном сигнале, подключается канал связи, то на входе 11 контроллера 2 двигателя эта частота больше не прикладывается. Это может быть использовано для распознавания режима конфигурации. В качестве альтернативы, частота интерфейса связи может быть установлена таким образом, что она значительно выше, чем частота PWM-сигнала, например, больше или равна 9 кГц. Контроллер 2 двигателя распознает на основе этого установления, приложен ли аналоговый управляющий сигнал или сигнал связи на входе входного каскада.

При распознавании сигнала связи на входе 11 контроллера 2 двигателя, оценка аналогового управляющего сигнала прекращается, и вход 11 перенастраивается на вход данных RxD. Контроллер двигателя затем переводится в режим конфигурации. Если двигатель, подключенный к контроллеру двигателя, еще движется, двигатель может быть приведен в безопасный режим работы, например, приведен в состояние покоя. В качестве альтернативы, двигатель может продолжать вращаться с ранее заданным заданным числом оборотов, пока контроллер двигателя снова не возвратится в нормальный режим работы, и управляющий вход снова оценивается. Контроллер 2 двигателя также имеет выход 12 сигнализации, через который в нормальном режиме работы выдаются сообщения о состоянии через закрытый двигатель и/или контроллер двигателя. При активации режима конфигурации, выход 12 сигнализации перенастраивается в линию передачи TxD.

Для ввода устанавливающего сигнала и для связи, соответствующее устройство ввода (не показано) соединяется с управляющим входом 13 и выходом 14 сигнализации. Когда контроллер двигателя, например, управляет ЕС-двигателем с вентилятором, то с управляющим входом 14 может быть соединен регулятор, который через выход 14 сигнализации получает информацию о состоянии для двигателя. В нормальном режиме работы, регулятор, в настоящем примерном варианте осуществления, будет генерировать входной сигнал между 0 В и 10 В и подавать на управляющий вход 13. Управляющий вход 13 соединен с входом 3 входного каскада 1.

Для конфигурирования контроллера двигателя должен вводиться соответствующий сигнал связи. С этой целью вместо регулятора может подключаться устройство связи. Это устройство связи может либо непосредственно генерировать соответствующим образом модулированный сигнал связи, либо может быть соединен с интерфейсным адаптером. Интерфейсный адаптер может иметь на входной стороне стандартный интерфейс, такой как интерфейс RS-485. На выходной стороне интерфейсный адаптер будет соединен с управляющим входом 13 и входом 14 сигнализации. При приеме логической 1 через интерфейс RS-485, интерфейсный адаптер преобразует ее в напряжение, например, 14 В. В случае подлежащего передаче логического 0 на интерфейсе RS-485, интерфейсный адаптер выдает напряжение, например, 16 В. Таким образом, интерфейсный адаптер является амплитудным модулятором. Соответствующим образом, интерфейсный адаптер может преобразовывать сигнал, принимаемый через выход сигнализации, в сигнал RS-485. Таким образом, обычное устройство связи с интерфейсом RS-485 с помощью интерфейсного адаптера может соединяться с соответствующим изобретению контроллером двигателя.

В варианте осуществления, показанном на чертеже, состояние режима конфигурации сохраняется до сброса контроллера 2 двигателя. Только после сброса, аналоговый управляющий сигнал может снова оцениваться в контроллере 2 двигателя.

При описанном выполнении соответствующего изобретению входного каскада и соответствующего изобретению контроллера двигателя, затраты на монтаж могут поддерживаться минимальными. За счет интерфейсного адаптера, необходимые во входном каскаде компоненты минимальны, что в свою очередь оказывает положительное влияние на общие затраты. Таким образом, входной каскад также может быть использован в небольших и недорогих вентиляторах. Все, что необходимо для реализации интерфейса в отраслевом стандарте, может быть передано, вовне вентилятора, в интерфейсный адаптер. Этот интерфейсный адаптер является мобильным и может быть удален после использования. Для применений, где, например, часто вносятся изменения, интерфейсный адаптер также может быть стационарным, то есть он может оставаться с устройством.

Относительно дальнейших предпочтительных вариантов осуществления соответствующего изобретению входного каскада или соответствующего изобретению контроллера двигателя, чтобы избежать повторений, можно сослаться на общую часть описания и приложенную формулу изобретения.

Наконец, следует особо отметить, что вариант осуществления, описанный выше, служит только для объяснения заявленного решения, но не ограничивает его данным вариантом осуществления.

Перечень ссылочных позиций

1 входной каскад

2 контроллер двигателя

3 вход

4 выход

5 первый компаратор

6 второй компаратор

7 первое переключающее устройство

8 второе переключающее устройство

9 преобразователь аналог - ШИМ

10 блок вывода данных

11 управляющий вход/RxD

12 выход сигнализации/TxD

13 управляющий вход

14 выход сигнализации

1. Входной каскад для контроллера двигателя, в частности контроллера двигателя для электродвигателя, причем входной каскад (1) имеет вход (3) для ввода входного сигнала и выход (4) для соединения с контроллером (2) двигателя, причем входной каскад (1) выполнен таким образом, чтобы из входного сигнала между первым напряжением Uunten и вторым напряжением Uoben>Uunten формировать устанавливающий сигнал и выдавать устанавливающий сигнал в качестве уставки заданного значения через выход на контроллер (2) двигателя,

отличающийся первым компаратором (5) для сравнения входного сигнала с первым пороговым напряжением Us1>Uoben и блоком (10) вывода данных, причем блок (10) вывода данных генерирует на основе по меньшей мере части входного сигнала сигнал связи, причем первый компаратор (5) при достижении или превышении первого порогового напряжения Us1 входным сигналом выводит сигнал активации, который активирует вывод сигнала связи посредством блока (10) вывода данных на выход (4).

2. Входной каскад по п. 1, отличающийся тем, что блок (10) вывода данных генерирует сигнал связи из части входного сигнала, который больше или равен первому пороговому напряжению Us1.

3. Входной каскад по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для активации вывода сигнала связи посредством блока (10) вывода данных на выход (4) предусмотрено первое переключающее устройство (7), причем первое переключающее устройство (7) имеет два входа, причем один из обоих входов первого переключающего устройства (7) соединен с блоком (10) вывода данных, причем на втором из обоих входов по меньшей мере временно приложен устанавливающий сигнал.

4. Входной каскад по п. 3, отличающийся тем, что первое переключающее устройство (7) выполнено таким образом, что при падении сигнала активации ниже уровня переключения устанавливающий сигнал прикладывается на выходе первого переключающего устройства (7), а при превышении уровня переключения сигналом активации сигнал связи прикладывается на выходе первого переключающего устройства (7).

5. Входной каскад по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что блок (10) вывода данных содержит второе переключающее устройство (8) и второй компаратор (6) для сравнения входного сигнала со вторым пороговым напряжением Us2>Us1, причем второй компаратор (6) при достижении или превышении второго порогового напряжения Us2 выдает сигнал переключения на второе переключающее устройство (8).

6. Входной каскад по п. 5, отличающийся тем, что второе переключающее устройство (8) имеет два входа, при этом на одном из обоих входов прикладывается первый логический сигнал, а на другом из обоих входов - второй логический сигнал, при этом первый логический сигнал и второй логический сигнал представляют комплементарные логические значения, причем первый логический сигнал предпочтительно имеет высокий уровень, а второй логический сигнал предпочтительно имеет низкий уровень.

7. Входной каскад по п. 5 или 6, отличающийся тем, что второе переключающее устройство (8) выполнено таким образом, что при падении сигнала переключения ниже уровня переключения первый логический сигнал прикладывается на выходе второго переключающего устройства (8) и при превышении уровня переключения сигналом переключения второй логический сигнал прикладывается на выходе второго переключающего устройства (8).

8. Входной каскад по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что входной каскад (1) для генерации устанавливающего сигнала из входного сигнала содержит преобразователь (9) аналог - ШИМ, который генерирует из входного сигнала ШИМ-сигнал (сигнал широтно-импульсной модуляции), причем ШИМ-сигнал предпочтительно имеет фиксированную частоту и причем значение напряжения входного сигнала предпочтительно кодируется в скважности ШИМ-сигнала.

9. Контроллер двигателя, в частности для электродвигателя, с входным каскадом по любому из пп. 1-8, причем входной каскад (1) соединен с управляющим входом контроллера (2) двигателя, причем контроллер (2) двигателя, основываясь на устанавливающем сигнале, принятом через управляющий вход, управляет двигателем, соединенным с контроллером (2) двигателя, таким образом, что заданное значение, закодированное в устанавливающем сигнале, поддерживается по меньшей мере приближенно,

отличающийся тем, что контроллер (2) двигателя включает в себя средства для распознавания приложенного на управляющем входе сигнала связи и контроллер (2) двигателя выполнен так, чтобы при распознавании сигнала связи на управляющем входе переключаться в режим конфигурации и обрабатывать принимаемый сигнал связи.

10. Контроллер двигателя по п. 9, отличающийся тем, что средство для распознавания сигнала связи выполнено с возможностью оценки частоты сигнала, приложенного на управляющем входе, причем при распознавании первой частоты принимается решение об устанавливающем сигнале, а при распознавании второй частоты - о сигнале связи.

11. Контроллер двигателя по п. 9 или 10, отличающийся выходом (14) сигнализации для вывода информаций о состоянии, причем контроллер двигателя выполнен так, чтобы использовать выход (14) сигнализации в режиме конфигурации в качестве линии связи для отправки ответов на принятый сигнал связи.

12. Контроллер двигателя по любому из пп.9-11, отличающийся тем, что контроллер (2) двигателя выполнен с возможностью распознавания сигнала завершения в сигнале связи, причем контроллер двигателя выполнен так, чтобы при распознавании сигнала завершения завершать режим конфигурации.

13. Интерфейсный адаптер для подключения к входному каскаду по любому из пп. 1-8 с первым интерфейсом и вторым интерфейсом, причем первый интерфейс может соединяться с оконечным устройством, в частности устройством программирования, причем второй интерфейс может соединяться с входным каскадом и причем интерфейсный адаптер преобразует данные, которые принимаются через первый интерфейс, во входной сигнал для входного каскада и выводит на входной каскад.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Устройство управления для управления электрическим блоком, содержащее: пару переключающих элементов, выполненных с возможностью преобразования мощности от источника питания в мощность переменного тока и подачи мощности переменного тока на электрический блок, блок преобразования, блок вычисления, блок генерирования, блок управления, блок определения, блок коррекции.

Изобретение относится к двигателям. Устройство управления мотором приводной системы, содержащей мотор, трансмиссию, датчик температуры масла и механизм охлаждения, содержит контроллер, который управляет крутящим моментом мотора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к схеме и способу управления реактивным коммутируемым электродвигателем. Технический результат - повышение максимального крутящего момента коммутируемого реактивного электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах для запорной, регулирующей арматуры, на трубопроводах при транспорте нефти, нефтепродуктов, в химической и нефтехимических отраслях.

Изобретение относится к области управления транспортным средством на электротяге. Транспортное средство выполняет первое ШИМ регулирование для генерирования первого ШИМ-сигнала для множества переключающих элементов, чтобы переключать множество переключающих элементов путем сравнения команд напряжения фаз на основе команды управления крутящим моментом с напряжением несущей частоты.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в исполнительных системах различных механизмов на базе бесконтактных электродвигателей постоянного тока.

Предложен многофазный электрический двигатель, который содержит ротор и статор. Ротор содержит ряд магнитов, ориентированных в направлении статора, содержащего, в свою очередь, множество фазных обмоток, ориентированных в направлении магнитов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах регулирования частоты вращения, построенных на принципе фазовой синхронизации, в частности электроприводах с широким диапазоном изменения частоты вращения, где в качестве датчика обратной связи используется сельсин, синусно-косинусный вращающийся трансформатор или линейный датчик положения ротора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в стеклоочистителе. Технический результат - уменьшение габаритов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе станков, гибридного и электрического транспорта, установок общепромышленного назначения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе штангового глубинного насоса с асинхронным двигателем, подключенным к силовой сети через преобразователь частоты.

Изобретение относится к насосным узлам. Технический результат – обеспечение насосного узла с дополнительно оптимизированной конструкцией, за счет уменьшения размера приводного мотора, которая является эффективной даже для работы не с полной, а с частичной нагрузкой.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство управления для управления электрическим блоком, содержащее: пару переключающих элементов, выполненных с возможностью преобразования мощности от источника питания в мощность переменного тока и подачи мощности переменного тока на электрический блок, блок преобразования, блок вычисления, блок генерирования, блок управления, блок определения, блок коррекции.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам управления электроприводами переменного тока, и может быть использовано при частотном управлении двухфазным асинхронным двигателем с его питанием от трехфазного преобразователя частоты.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при эксплуатации судовых спиральных компрессоров с частотным регулированием оборотов в составе кондиционера воздуха.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления оптимальными по быстродействию электроприводами. Техническим результатом является стабилизация частоты переключения тока автономного инвертора напряжения, питающего статор асинхронного двигателя.

Изобретение относится к устройствам приведения в действие трехфазных двигателей. Технический результат заключается в том, чтобы предоставить устройство приведения в действие двигателя, допускающее стабильное предоставление напряжения постоянного тока и напряжения нейтральной точки в трехуровневый инвертор, даже когда малоемкий конденсатор используется на контактном выводе постоянного тока.

Изобретение относится к управлению электродвигателями вращения антенн радиолокационных станций (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах (РЭП).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах сканирования, калибровки, измерения, контроля и управления, а также в автоматизированных электроприводах механизмов с колебательным движением рабочего органа.

Группа изобретений относится к устройству для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Устройство управления электромотором транспортного средства содержит модулятор, первый модуль коррекции, второй модуль коррекции и контроллер.

Использование: в области электроэнергетики для определения неработоспособного генераторного агрегата (ГА) в судовых электростанциях. Технический результат - сокращение времени определения неработоспособного ГА при параллельной работе с сетью.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в контроллерах двигателя, в частности в контроллере двигателя для электродвигателя. Техническим результатом является снижение затрат на монтаж. Входной каскад имеет вход для ввода входного сигнала и выход для соединения с контроллером двигателя. Входной каскад выполнен таким образом, чтобы из входного сигнала между первым напряжением Uunten и вторым напряжением Uoben>Uunten формировать устанавливающий сигнал и выдавать устанавливающий сигнал в качестве уставки заданного значения через выход на контроллер двигателя. Для одновременного использования управляющего входа для связи входной каскад содержит первый компаратор для сравнения входного сигнала с первым пороговым напряжением Us1>Uoben и блок вывода данных. Блок вывода данных генерирует, на основе по меньшей мере части входного сигнала, сигнал связи. Первый компаратор при достижении или превышении первого порогового напряжения Us1 входным сигналом выводит сигнал активации, который активирует вывод сигнала связи посредством блока вывода данных на выход. Кроме того, изобретение относится к контроллеру двигателя, в частности, для электродвигателя, с соответствующим входным каскадом, а также интерфейсному адаптеру для входного каскада.3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх