CN1182328C - 用于控制线性压缩机的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于控制线性压缩机的设备和方法。该线性压缩机控制设备具有碰撞探测单元，控制单元，和压缩机驱动单元。碰撞探测单元探测由于线性压缩机运行导致的活塞与阀的碰撞。控制单元根据来自碰撞探测单元的输出信号判定活塞的碰撞是否发生，并且当发生碰撞时重新设定活塞的最大振幅数据。压缩机驱动单元在控制单元的控制下控制线性压缩机活塞的最大振幅。
Description
技术领域
本发明涉及一种线性压缩机，尤其是涉及一种用于控制线性压缩机的设备和方法，其能够在线性压缩机运行期间防止活塞和阀的碰撞从而提高线性压缩机的运行效率。
背景技术
图1为现有线性压缩机控制设备的框图。
参考图1，现有线性压缩机控制设备包括芯体10，第一和第二线圈12和13，及信号处理单元20。磁性物质制成的芯体10与探测活塞位置的机器协同运行。第一和第二线圈12和13对称地绕在芯体10的外面。信号处理单元20根据第一和第二线圈12和13内感应的电压探测和输出芯体位置的变化。
信号处理单元20包括第一全波整流单元21，第二全波整流单元22，差分放大单元23，滤波器单元24和峰值探测单元25。第一全波整流单元21全波整流第一线圈12内感应的电压。差分放大单元23对第一和第二全波整流单元21和22内的感应电压之间的电压差进行放大。滤波器单元24将差分放大单元23输出信号的高频成份滤掉。峰值探测单元25探测滤波器单元24输出信号的最大值和最小值。
下面对具有上述结构的现有设备的运行进行描述。
从外面对第一和第二线圈12和13施加几KHz的交流(AC)电压，如果芯体10的位置由于探测活塞位置的机器的位置改变而变化，那么与芯体10的位置变化成比例的电压在第一和第二线圈12和13内被感应到。在第一和第二线圈12和13内感应到的电压分别由第一和第二全波整流单元21和22全波整流，并且整流的结果被施加到差分放大单元23的输入端。
差分放大单元23对第一和第二全波整流单元21和22的全波整流电压之间的电压差进行放大，并将放大结果输出到滤波器单元24。然后，滤波器单元24将差分放大单元23输出信号的高频成份滤掉，放大结果信号，并且将放大的信号输出到峰值探测单元25。峰值探测单元25全波整流来自滤波器单元24的输出信号并将全波整流的信号输出到微控制器30。微控制器30控制线性压缩机的冲程作为对峰值探测单元25输出信号的响应，该信号通过全波整流滤波器单元24的输出信号得到。
根据上述结构，通过仅控制线性压缩机活塞的冲程现有线性压缩机控制设备具有一个恒定的冲程。然而，现有线性压缩机控制设备的缺点在于：由于线性压缩机具有活塞位置随负载改变的特性，因此现有线性压缩机控制设备相对于其顶部死点的位置不能维持恒定的顶隙。
发明内容
相应地，本发明已经考虑到了现有技术存在的上述问题，本发明的目的就在于提供一种用于控制线性压缩机的设备和方法，其能够通过控制相对于顶部死点的顶隙防止活塞和阀的碰撞从而提高线性压缩机的运行效率。
根据本发明的一个方面，通过提供用于控制线性压缩机的设备能够实现上述及其他目的，其中该设备包括用于存储预先设定的最大幅度数据的第一存储单元；碰撞探测单元，其用于探测由于线性压缩机运行导致的活塞与阀的碰撞并包括峰值探测单元，该峰值探测单元用于探测与活塞的最大幅度相应的输出信号的峰值；控制单元，其用于根据来自碰撞探测单元的输出信号判定是否发生了活塞碰撞，并且当发生碰撞时根据存储的预先设定的最大幅度数据和探测到的输出信号的峰值重新设定线性压缩机活塞的最大幅度数据；用于存储重新设定的最大幅度数据的第二存储单元；及压缩机驱动单元，其用于根据线性压缩机操作期间在任何碰撞发生之前的预先设定的最大幅度数据并根据碰撞发生之后的重新设定的最大幅度数据以一个最大幅度驱动活塞。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制线性压缩机的方法，该方法包括以下步骤：a)预先设定线性压缩机活塞的最大幅度；b)当线性压缩机运行时探测信号；c)根据探测到的信号判定是否发生了活塞的碰撞；d)如果探测到在步骤c)发生了活塞的碰撞那么就重新设定最大幅度；及e)根据重新设定的最大幅度驱动线性压缩机。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中能够清楚地理解本发明的上述及其他特征，优点，其中
图1为现有线性压缩机控制设备的框图；
图2为根据本发明优选实施例的线性压缩机控制设备的框图；
图3为包含在本发明设备中碰撞探测单元的详细电路图；
图4为本发明线性压缩机控制方法的流程图；及
图5为根据本发明活塞碰撞的动态特性变化的曲线图。
具体实施方式
图2为根据本发明优选实施例的线性压缩机控制设备的框图。
参考图2，线性压缩机控制设备包括控制单元330，压缩机驱动单元350，碰撞探测单元200，幅度计算单元310和位移计算单元320。控制单元330控制线性压缩机控制设备的全部运行，压缩机驱动单元350在控制单元330的控制下控制线性压缩机100的运行。碰撞探测单元200根据线性压缩机100的运行探测活塞的碰撞。幅度计算单元310根据碰撞探测单元200的输出信号计算活塞的幅度，位移计算单元320计算活塞的位移。另外，线性压缩机控制设备包括用于存储预先设定的最大幅度数据的第一存储单元341和用于存储重新设定的最大幅度数据的第二存储单元342。
图3为本发明碰撞探测单元200的详细电路图。
参考图3，碰撞探测单元200包括电桥单元220，芯体221，正弦波发生单元210，第一和第二半波整流单元231和232，差分放大单元240，低通滤波器250和峰值探测单元260。电桥单元220具有串联接地的第一和第二线圈L1和L2，及彼此串联并与线圈L1和L2并联的电阻R1和R2。磁性物质制成的芯体221根据线性压缩机100的活塞运动而直线往复运动同时穿过缠绕的线圈L1和L2。正弦波发生单元210产生几KHz的正弦波并将该正弦波提供给第一和第二线圈L1和L2。由二极管构成的第一和第二半波整流单元231和232分别半波整流来自电阻R1和R2连接点的输出信号A和来自第一和第二线圈L1和L2连接点的输出信号B。差分放大器240差分放大来自第一和第二半波整流单元231和232的输出信号。低通滤波器250用于对来自差分放大单元240的输出信号进行低通滤波。峰值探测单元260探测来自低通滤波器250的输出信号的峰值并且将探测结果输出到控制单元330。
差分放大单元240具有运算放大器IC1，其中电阻R3和R4分别与其非倒相和倒相输入端串联。另外，电阻R5连接在放大器IC1地倒相输入端与地之间，电阻R6连接在放大器IC1的非倒相输入端与输出端之间。
低通滤波器250具有运算放大器IC2，它的非倒相输入端通过电阻R6与差分放大单元240的输出端相连，而倒相输入端接地。另外，电阻R8和电容器C1彼此并联地连接在运算放大器IC2的非倒相输入端与输出端之间。
峰值探测单元260探测活塞的单向运动以便使电路尺寸最小，同时其还设置有二极管D3，电阻R9，电容器C2和电阻R10。二极管D3与低通滤波器250的运算放大器IC2的输出端相连以半波整流运算放大器IC2的输出信号。电阻R9串联地连接在二极管D3的输出端与控制单元330之间。电容器C2连接在峰值探测单元260的输出端与地面之间以便使来自峰值探测单元的输出信号平滑。电阻R10连接在二极管D3的输出端与地面之间。
下面对本发明的控制方法进行详细地描述。
图4为本发明线性压缩机控制方法的流程图。
参考图4，控制单元330加载存储在第一存储单元341内的数据，并在步骤S10设定线性压缩机100活塞的最大幅度。最大幅度是允许线性压缩机100的活塞能够无任何碰撞地往复运动的最大值，并且是在制造线性压缩机100时预先设定的，同时存储在第一存储单元341内。
设定最大幅度后，控制单元330控制压缩机驱动单元350以便在步骤S20利用典型的操作方法运行线性压缩机100。当线性压缩机100运行时，控制单元330在步骤S30通过碰撞探测单元200探测信号。
对碰撞探测单元200运行的描述如下。
将来自正弦波发生单元210的几KHz的正弦波提供给电桥单元的电阻R1和R2，及第一和第二线圈L1和L2。
当磁性物质制成的芯体221根据线性压缩机100活塞(未显示)的运行而直线往复运动时，磁场的改变与芯体221位置的改变一样多。相应地，与芯体221位置改变成比例的电压在第一和第二线圈L1和L2被感应到。
第一和第二线圈L1和L2内感应到的电压分别由第一半波整流单元231的二极管D1和第二半波整流单元232的二极管D2全波整流，并且整流电压被输送到差分放大单元240。
来自二极管D1的输出信号通过电阻R3施加到运算放大器IC1的非倒相端，而来自二极管D2的输出信号通过电阻R4施加到运算放大器IC1的倒相端。因此，运算放大器IC1差分放大施加到其非倒相和倒相输入端的输入信号。
来自差分放大单元240的输出信号施加到低通滤波器250和幅度计算单元310上。低通滤波器250从来自差分放大单元240的输出信号种滤掉由正弦波发生单元210产生的高频噪声成份，并将滤去噪声的信号输出到峰值探测单元260。峰值探测单元260探测施加到其上的输入信号的峰值并将探测结果输出到控制单元330。
另外，幅度计算单元310计算活塞的幅度并将计算出的幅度输出给控制单元.330。位移计算单元320根据幅度计算单元310计算出的幅度数据来计算活塞的位移并将计算出的位移输出给控制单元33。
相应地，控制单元330能够根据峰值探测单元260，幅度计算单元310和位移计算单元320的输出信号探测到活塞与阀是否发生了碰撞以及活塞的幅度和位移。
如上所述，在步骤S30进行信号探测后，控制单元330在步骤S40判定活塞和阀是否已经发生了碰撞。在步骤S40，如果判定发生了碰撞，控制单元330在步骤S41重新设定最大幅度。这种情况下，最大幅度通过从碰撞发生时得到的幅度值减去预先设定的最大幅度值重新设定。控制单元330将重新设定的最大幅度数据存储在第二存储单元342内。
在步骤S41重新设定了最大幅度后，控制单元330在步骤S50判定是否应停止线性压缩机100以响应外部信号。如果判定在步骤S50应停止线性压缩机以响应外部信号，那么控制单元330根据在步骤S20重新设定的最大幅度数据通过压缩机驱动单元350控制线性压缩机100的运行。
图5为本发明由于活塞碰撞导致的动态特性变化的曲线图。参考图5，A为发生碰撞时的活塞顶部死点，而B为碰撞发生后再控制活塞的顶部死点。图5标明在线性压缩机100运行期间，当发生活塞碰撞时通过重新设定活塞的顶部死点能够避免碰撞。
如上所述，本发明提供一种用于用于控制线性压缩机的设备和方法，其通过使线性压缩机的顶隙最小能够使线性压缩机的活塞与阀的碰撞最小化，由此能够使线性压缩机维持高效运转。另外，本发明的优点还在于其仅确定一个单向移动距离，由此使整个电路的尺寸最小化。
尽管为了说明上面对本发明的优选实施例进行了描述，本领域的技术人员在不脱离本发明权利要求书确定的范围和思想情况下能够作出许多的修改，添加和替换。
Claims (7)
1、一种用于控制线性压缩机的设备，其特征在于，该设备包括：
用于存储预先设定的最大幅度数据的第一存储单元；
碰撞探测单元，其用于探测由于线性压缩机运行导致的活塞与阀的碰撞并包括峰值探测单元，该峰值探测单元用于探测与活塞的最大幅度相应的输出信号的峰值；
控制单元，其用于根据来自碰撞探测单元的输出信号判定是否发生了活塞碰撞，并且当发生碰撞时根据存储的预先设定的最大幅度数据和探测到的输出信号的峰值重新设定线性压缩机活塞的最大幅度数据；
用于存储重新设定的最大幅度数据的第二存储单元；及
压缩机驱动单元，其用于根据线性压缩机操作期间在任何碰撞发生之前的预先设定的最大幅度数据并根据碰撞发生之后重新设定的最大幅度数据以一个最大幅度驱动活塞。
2、如权利要求1所述的设备，其特征在于第二存储单元制成能够进行读/写数据的非易失存储器。
3、如权利要求1所述的设备，其特征在于所述碰撞控制单元包括：
电桥单元，其具有串联接地的第一和第二线圈及与第一和第二线圈并联且彼此串联连接的第一和第二电阻；
芯体，其通过根据线性压缩机的活塞运动穿过第一和第二线圈用于线性往复运动并且由磁性物质制成；
用于将正弦波提供给第一电阻和第一线圈的正弦波发生单元；
由二极管组成的第一和第二半波整流单元，它们分别用于半波整流来自第一和第二电阻接点的输出信号和来自第一和第二线圈接点的输出信号；
差分放大单元，其用于差分放大来自第一和第二半波整流单元的输出信号；
低通滤波器，其用于除去来自差分放大单元的输出信号中的高频成份。
4、如权利要求3所述的设备，其特征在于所述峰值探测单元包括：
用于半波整流来自低通滤波器的输出信号的二极管；
与二极管输出端串联连接的第三电阻；
连接在第三电阻的输出侧与地面之间用于完成平稳运行的电容器；及
连接在二极管的输出端与地面之间的第四电阻。
5、如权利要求3所述的设备，其特征在于该设备还包括：
幅度计算单元，其用于根据来自差分放大单元的输出信号计算活塞的幅度，并将计算出的幅度提供给控制单元；及
位移计算单元，其用于根据来自幅度计算单元的计算结果计算活塞的位移，并将计算出的位移提供给控制单元。
6、一种用于控制线性压缩机的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a)预先设定线性压缩机活塞的最大幅度；
b)当线性压缩机运行时探测信号；
c)根据探测到的信号判定是否发生了活塞的碰撞；
d)如果确定在步骤c)发生了活塞的碰撞那么就重新设定最大幅度；及
e)根据重新设定的最大幅度驱动线性压缩机。
7、如权利要求6所述的设备，其特征在于步骤d)包括以下步骤，即通过从先前的最大幅度中减去预先设定的最大幅度来重新设定当前的最大幅度以避免活塞的碰撞。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20041229 Termination date: 20101227 |