DE10157700A1 - Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors - Google Patents

Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors

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Abstract

Offenbart wird eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors, die es ermöglicht, Kosten bei der Erkennung einer Spannung und eines Stromes, die an einen linearen Kompressor angelegt sind, durch Verringerung der Anzahl an Präzisionswiderständen zu reduzieren. Die vorliegende Erfindung umfaßt einen linearen Kompressor, der eine Kühlkapazität durch Verändern des Hubs über eine geradlinige Auf- und Abbewegung eines Kolbens steuert, ein elektrisches Schaltungsteil, das den linearen Kompressor mit Spannung und Strom gemäß einem Schaltsignal eines Wechselstrom-Schaltgerätes durch einen Stromerkennungswiderstand und das Wechselstrom-Schaltgerät versorgt, wobei eine Masseklemme zwischen dem Stromerkennungswiderstand und dem linearen Kompressor angeschlossen ist, eine Stromerkennungseinheit, die einen an den linearen Kompressor angeschlossene Spannung erkennt, indem sie die Masseklemme als Referenz annimmt und die ermittelte Spannung abgibt, eine Hubermittlungseinheit, die den erkannten Strom und die erkannte Spannung erhält und den Hub, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigungs-Geschwindigkeit des linearen Kompressors berechnet, und einen Mikrocomputer, der ein Schaltsignal eingibt zur Steuerung der an den linearen Kompressor angelegten Spannung in das Schaltgerät, um einen gegebenen Hub dazu zu veranlassen, einem Hub mit einem Anfangshub-Referenzwert zu folgen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors, die es ermöglicht, einen Kostenaufwand zur Erfassung von Spannung und Strom, die einem linearen Kompressor zugeführt werden, durch Verringerung der Anzahl von Präzisionswiderständen zu reduzieren.
HINTERGRUND ZUM VERWANDTEN STAND DER TECHNIK
Allgemein ist es bei einem linearen Kompressor, der keine Kurbelwelle zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung hat, möglich, seine Reibungsverluste zu reduzieren, wodurch er gegenüber anderen Kompressoren einen höheren Wirkungsgrad hat. Auch transformiert der lineare Kompressor auf unterschiedliche Weise eine Spannung, die einem Hub entspricht, die an den linearen Kompressor zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses angelegt wird. Daher wird der lineare Kompressor zur einstellbaren Kühlkapazitätssteuerung bei einem Kühlschrank, einem Klimagerät und ähnlichen Geräten eingesetzt.
Fig. 1 stellt eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß einem verwandten Stand der Technik dar.
Mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß einem verwandten Stand der Technik einen linearen Kompressor 10A, der eine Kühlkapazität (endotherme Wärme aus der Umgebung während der Verdunstung für einen Kühlablauf, bei dem 1 kg an Material einen Verdampfer durchläuft) durch Verändern eines Hubes (eine Länge von einem Ende zum anderen Ende eines Kolbens) entlang einer geradlinigen Auf- und Abbewegung eines Kolbens steuert, eine elektrische Schaltungseinheit 10, die einen an den linearen Kompressor 10A angeschlossenen Strom durch Anschließen einer Masseklemme zwischen einem Stromerkennungswiderstand R1 und einem Triac Tr1 sowie durch Kurzschließen oder Abklemmen eines Wechselstromes gemäß eines Schaltsignals des Triac Tr1 steuert, eine Stromerkennungseinheit 20, die einen an den linearen Kompressor 10A angeschlossenen Strom erkennt und den erkannten Strom abgibt, eine Spannungserkennungseinheit 30, die eine Spannung zwischen den beiden Enden des linearen Kompressors 10A zur differentiellen Verstärkung aufnimmt und dabei einen Differentialverstärker 30A benutzt und einen Pegelumsetzer 30B zum Pegelumsetzen beinhaltet, eine Hubermittlungseinheit 50, die den erkannten Strom und die erkannte Spannung von den Strom- und Spannungserkennungseinheiten 20 und 30 erhält und den Hub des linearen Kompressors 10A berechnet, und einen Mikrocomputer 50, der den von der Hubermittlungseinheit 50 berechneten Hub mit einem Anfangshub-Referenzwert vergleicht und dann die elektrische Schaltungseinheit 10 mit einem Schaltsignal zur Steuerung einer an den linearen Kompressor 10A angeschlossenen Spannung gemäß der Differenz zwischen dem berechneten Hub und dem Anfangshub-Referenzwert versorgt.
Die Spannungserkennungseinheit 30 umfaßt ein paar OP-Verstärker, bei denen eine negative Spannungsklemme des linearen Kompressors 10A an eine invertierende Klemme (-) des Differentialverstärkers 30A durch einen Präzisionswiderstand Ra1 angeschlossen ist, eine positive Spannungsklemme des linearen Kompressors 10A an eine nicht-invertierende Klemme (+) des Differentialverstärkers 30A über einen Präzisionswiderstand Ra2 und einen Präzisionswiderstand Ra3, der an einem Ende geerdet ist, angeschlossen ist, ein Präzisionswiderstand Ra4 zwischen Ausgabeklemme des Differentialverstärkers 30A und der invertierenden Klemme (-) des Differentialverstärkers 30A angeschlossen ist, die Ausgabeklemme des Differentialverstärkers 30A an eine invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 30B über einen Präzisionswiderstand Ra5 angeschlossen ist, eine Leistungsspannungsversorgung von 5 V in den Pegelumsetzer 30B über einen Präzisionswiderstand Ra6 und einen Präzisionswiderstand Ra7, der an einem Ende geerdet ist, eingegeben wird, und ein anderer Präzisionswiderstand zwischen einer Ausgabeklemme und der invertierenden Klemme (-) des Pegelumsetzers 30B angeschlossen ist.
Funktion und Wirkung der Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß einem verwandten Stand der Technik werden wie folgt mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt.
Eine normale Wechselstromversorgung von 220 V wird an den linearen Kompressor 10A über einen Stromerkennungswiderstand R1, den Triac Tr1 und den Kondensator C angelegt. Somit fließt ein Strom durch den linearen Kompressor 10A, und ein Kolben des linearen Kompressors 10A führt durch den Strom eine geradlinige Hin- und Herbewegung aus. Das geradlinige Hin und Her legt einen Hub als einen geradlinigen Weg der Hin- und Herbewegung des Kolbens fest. Somit wird die Kühlkapazität durch Verändern des Hubs gesteuert.
In diesem Fall erkennt die Stromerkennungseinheit 20 einen an den linearen Kompressor 10A angelegten Strom über den Stromwiderstand R1 und gibt dann den gemessenen Strom in die Hubermittlungseinheit 40 ein. Während der lineare Kompressor 10A angetrieben wird, ermittelt die Spannungserkennungseinheit 30 eine Spannung zwischen beiden Enden des linearen Kompressors 10A, um die Spannung in die Hubermittlungseinheit 40 einzugeben. In diesem Fall wird die Spannung zwischen den beiden Enden des linearen Kompressors 10A durch den Differentialverstärker 30A über zwei Präzisionswiderstände R1 und R2 verstärkt. Der durch den Differentialverstärker 30A verstärkte Wert wird dann mit der Spannung von 5 V der Stromversorgung durch den zu erkennenden Pegelumsetzer 30B verglichen. Hintereinander erhält die Hubermittlungseinheit 40 den ermittelten Strom und die ermittelte Spannung vom linearen Kompressor 10A, um den Hub zu berechnen, und gibt dann den berechneten Hubwert in den Mikrocomputer 50 ein. Der Mikrocomputer 50 stellt die an den linearen Kompressor 10A anzulegende Spannung ein, indem er einen Spitzengeschwindigkeits- Steueralgorithmus einsetzt, der zuvor im Speicher des Mikrocomputer 50 abgelegt wurde. Der Mikrocomputer 50 vergleicht nämlich den von der Hubermittlungseinheit 40 berechneten Hub mit dem Anfangshub-Referenzwert. Falls der berechnete Hubwert höher als der Anfangshub- Referenzwert ist, gibt der Mikrocomputer 50 ein Schaltsignal aus, womit der Triac Tr1 als ein Schaltgerät der elektrischen Schaltungseinheit 10 abgeschaltet wird, um die an den linearen Kompressor 10A angelegte Spannung zu reduzieren.
Andererseits, wenn der berechnete Hub, d. h. der momentane Hub, geringer als der Anfangshub-Referenzwert ist, gibt der Mikrocomputer 50 das andere Schaltsignal aus, womit der Triac Tr1 als ein Wechselstromschaltgerät der elektrischen Schaltungseinheit 10 angeschaltet wird, um die an den linearen Kompressor 10A angelegte Spannung zu erhöhen.
Schließlich gibt der Mikrocomputer 50 über die beiden Prozesse das Schaltsignal ein, wodurch es ermöglicht wird, die an den linearen Kompressor 10A angelegte Spannung an den Triac Tr1 anzupassen, um den momentanen Hub zu veranlassen, dem Anfangshub- Referenzwert zu folgen.
Leider muß die Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß einem verwandten Stand der Technik die Spannung und den Strom des linearen Kompressors unter Verwendung einer Vielzahl von Präzisionswiderständen ermitteln, um einen genauen, richtungslosen Hub zu berechnen. Daher muß die Schaltung gemäß einem verwandten Stand der Technik die teuren Präzisionswiderstände einsetzen, und ist somit nicht in der Lage, steigende Produktkosten zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist die vorliegende Erfindung auf eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors ausgerichtet, die weitgehend ein Problem oder mehrere ausräumt, die sich aus den Beschränkungen und Nachteilen des verwandten Standes der Technik ergeben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors zu schaffen, die es ermöglicht, seine Produktkosten durch Verringerung der Anzahl von Präzisionswiderständen und den Einsatz einer gemeinsamen Masseklemme zur Ermittlung von Spannung und Strom eines linearen Kompressors zu reduzieren.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung vorgestellt und werden zum Teil für jene Durchschnittsfachleute bei Überprüfung des Folgenden offensichtlich sein, oder sie können durch den praktischen Umgang mit der Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung können durch die Struktur realisiert und erreicht werden, die besonders in der schriftlichen Beschreibung und den davon [abgeleiteten] Ansprüchen sowie den beiliegenden Zeichnungen herausgestellt ist.
Um diese Aufgaben zu erfüllen und andere Vorteile gemäß dem Zweck der Erfindung, in ihrer Ausführungsform und wie sie in groben Zügen hier beschrieben ist, zu gewinnen, umfaßt eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung einen linearen Kompressor, der eine Kühlkapazität durch Verändern des Hubs über eine geradlinige Auf- und Abbewegung eines Kolbens steuert, eine elektrische Schaltungseinheit, die den linearen Kompressor mit Spannung und Strom gemäß eines Schaltsignals eines Wechselstrom-Schaltgerätes durch einen Stromerkennungswiderstand und das Wechselstrom- Schaltgerät versorgt, wobei eine Masseklemme zwischen dem Stromerkennungswiderstand und dem linearen Kompressor angeschlossenen ist, eine Spannungserkennungseinheit, die einen an den linearen Kompressor angeschlossene Spannung erkennt, indem sie die Masseklemme als Referenz annimmt und die ermittelte Spannung abgibt, eine Hubermittlungseinheit, die den erkannten Strom und die erkannte Spannung erhält und den Hub, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigungs-Geschwindigkeit des linearen Kompressors berechnet, und einen Mikrocomputer, der ein Schaltsignal eingibt zur Steuerung der an den linearen Kompressor angelegten Spannung in das Schaltgerät, um einen gegebenen Hub dazu zu veranlassen, einem Hub mit einem Anfangshub-Referenzwert zu folgen.
Es sollte sich verstehen, daß sowohl die obige allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und dabei beabsichtigen, weitere Erläuterungen der beanspruchten Erfindung bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen, die zum näheren Verständnis der Erfindung beigelegt sind und in diese Anmeldung einbezogen sind und einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsbeispiel(e) der Erfindung dar und erläutern zusammen mit der Beschreibung das Grundprinzip der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß einem verwandten Stand der Technik; und
Fig. 2 eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Hier soll jetzt im Detail auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingegangen werden, wobei dazugehörige Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
Fig. 2 stellt eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Mit Bezug auf Fig. 2 umfaßt eine Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors einen linearen Kompressor 100A, der eine Kühlkapazität durch Verändern des Hubs über eine geradlinige Auf- und Abbewegung eines Kolbens steuert, eine elektrische Schaltungseinheit 100, die einen linearen Kompressor 100A mit Spannung und Strom gemäß einem Schaltsignal eines Triac Tr100 durch einen Stromerkennungswiderstand R100 versorgt, den Triac Tr100 als ein Wechselstrom-Schaltgerät, und einen Kondensator C, in dem eine Masseklemme zwischen dem Stromerkennungswiderstand R100 und dem linearen Kompressor 100A angeschlossen ist, eine Spannungserkennungseinheit 300, die die an den linearen Kompressor 100A angelegte Spannung erkennt, indem sie die Masseklemme als eine Referenz annimmt und eine Pegelumsetzung bei der abzugebenden, erkannten Spannung durchführt, eine Hubermittlungseinheit 400, die den erkannten Strom und die erkannte Spannung erhält, um den Hub des linearen Kompressors 100A zu berechnen, und ein Mikrocomputer 500 zur Steuerung der an den den linearen Kompressor 100A angelegten Spannung in das Schaltgerät, um einen gegebenen Hub dazu zu veranlassen, einem Hub mit einem Anfangshub-Referenzwert zu folgen.
Die Spannungserkennungseinheit 300 umfaßt einen OP-Verstärker, bei dem die Spannung des linearen Kompressors 100A an eine invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 300A durch einen Präzisionswiderstand Ra1 angeschlossen ist, eine Spannungsversorgung von 5 V an eine nicht-invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 300A über einen Präzisionswiderstand Ra2 und einen Präzisionswiderstand Ra3, der an einem Ende geerdet ist, angeschlossen ist, und ein Präzisionswiderstand Ra4 an eine Ausgabeklemme und die invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 300A angeschlossen ist.
Funktion und Wirkung der Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen wie folgt erläutert.
Normaler 220 V Wechselstrom aus dem Netz wird an den linearen Kompressor 100A durch einen Stromerkennungswiderstand R100, den Triac Tr100 und den Kondensator der elektrischen Schaltungseinheit 100 angelegt. Somit fließt der Strom durch den linearen Kompressor 100A und ein Kolben des linearen Kompressors 100A führt durch den Strom eine geradlinige Hin- und Herbewegung aus. Das geradlinige Hin und Her legt einen Hub als einen geradlinigen Weg der Hin- und Herbewegung des Kolbens fest. Somit wird die Kühlkapazität durch Verändern des Hubs gesteuert. In diesem Fall erkennt die Stromerkennungseinheit 200 den an den linearen Kompressor 100A durch den Stromwiderstand R100 angelegten Strom und gibt dann den erkannten Strom in die Hubermittlungseinheit 400 ein.
Wenn der lineare Kompressor 100A angetrieben ist, erkennt die Spannungserkennungseinheit 300 eine Spannung zwischen beiden Enden des linearen Kompressors 100A, indem sie die Masseklemme als Referenzwert annimmt, um die erkannte Spannung in die Hubermittlungseinheit 400 einzugeben. Die Spannungserkennungseinheit 300 legt nämlich die erkannte Spannung an die invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 300A durch einen Präzisionswiderstand Ra1 an, vergleicht die erkannte, an die invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 300A angelegte Spannung mit der an die nicht-invertierende Klemme (+) des Pegelumsetzers 300A angelegte Spannung (d. h. eine angelegte Spannung, nachdem die 5 V Netzspannung durch die Präzisionswiderstände Ra2 und Ra3 verteilt worden ist), und gibt eine Spannung des linearen Kompressors 100A gemäß dem Vergleich ab.
Die Hubermittlungseinheit 400 erhält hintereinander über die Strom- und Spannungseinheiten 200 und 300 den erkannten Strom und die erkannte Spannung vom linearen Kompressor 100A, um den Hub zu berechnen, und gibt dann den berechneten Hubwert an den Mikrocomputer 500. In diesem Fall stellt nämlich der Mikrocomputer 500 die an den linearen Kompressor 100A anzulegende Spannung ein, indem er einen Spitzengeschwindigkeits- Steueralgorithmus einsetzt, der zuvor im Speicher des Mikrocomputer 500 abgelegt wurde. Der Mikrocomputer 500 vergleicht nämlich den vorliegenden, von der Hubermittlungseinheit 400 berechneten Hub mit dem Anfangshub-Referenzwert. Falls der vorliegende Hubwert höher als der Anfangshub-Referenzwert ist, gibt der Mikrocomputer 500 ein Schaltsignal aus, womit der Triac Tr100 abgeschaltet wird, um die an den linearen Kompressor 100A angelegte Spannung zu reduzieren. Somit wird der Triac Tr100 abgeschaltet und die an den linearen Kompressor 100A angelegte Spannung reduziert.
Andererseits, falls der vorliegende Wert niedriger als der Anfangshub-Referenzwert ist, gibt der Mikrocomputer 500 ein anderes Schaltsignal aus, womit der Triac Tr100 der elektrischen Schaltungseinheit 100 eingeschaltet wird, um die an den linearen Kompressor 100A angelegte Spannung zu erhöhen. Daher wird der Triac Tr100 eingeschaltet und die an den linearen Kompressor 100A angelegte Spannung wird erhöht. In diesem Fall ist der Triac Tr100 ein Baustein, der die Rolle eines Wechselstromschalters spielt, wie z. B. ein Thyristor, IGBT, GTO und dgl.
Schließlich steuert der Mikrocomputer 500 den Hub, indem er die an den linearen Kompressor 100A angelegte Spannung nachstellt, um den gegebenen Hub dazu zu veranlassen, dem Hub mit dem Anfangshub-Referenzwert zu folgen.
Folglich ermöglicht es die vorliegenden Erfindung, Produktkosten zu verringern durch Verringerung der Anzahl an Präzisionswiderständen eines Operationsverstärkers und durch Verwendung einer gemeinsamen Masseklemme zur Erkennung von Spannung und Strom, die an einen linearen Kompressor angelegt sind.
Die obigen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft und sollten nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden. Die vorliegenden Anweisungen können leicht auf andere Gerätetypen angewendet werden. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist in ihrer Absicht illustrativ und keine Einschränkung des Einsatzbereiches der Ansprüche. Eine Vielzahl von Alternativen, Veränderungen und Varianten werden sich geschulten Fachleuten anbieten.

Claims (3)

1. Schaltung zur Ansteuerung eines linearen Kompressors, umfassend:
einen linearen Kompressor 100A, der eine Kühlkapazität durch Verändern des Hubs über eine geradlinige Auf- und Abbewegung eines Kolbens steuert;
eine elektrische Schaltungseinheit 100, die einen linearen Kompressor 100A mit Spannung und Strom gemäß eines Schaltsignals eines Wechselstrom- Schaltgerätes durch einen Stromerkennungswiderstand R100 und ein Wechselstromschaltgerät versorgt, wobei eine Masseklemme zwischen dem Stromerkennungswiderstand R100 und dem linearen Kompressor 100A angeschlossen ist;
eine Spannungserkennungseinheit 300, die die an den linearen Kompressor 100A angelegte Spannung erkennt, indem sie die Masseklemme als eine Referenz annimmt und die erkannte Spannung ausgibt;
eine Hubermittlungseinheit 400, die den erkannten Strom und die erkannte Spannung erhält, um den Hub, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigungs- Geschwindigkeit des linearen Kompressors 100A zu berechnen; und
einen Mikrocomputer 500, der ein Schaltsignal zur Steuerung der an den linearen Kompressor 100A angelegten Spannung in das Schaltgerät eingibt, um einen gegebenen Hub dazu zu veranlassen, einem Hub mit einem Anfangshub-Referenzwert zu folgen.
2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannungserkennungseinheit 300 einen OP-Verstärker umfaßt, bei dem die Spannung des linearen Kompressors 100A an eine invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 300A durch einen ersten Präzisionswiderstand Ra1 angeschlossen ist, eine Spannungsversorgung von Vcc an eine nicht- invertierende Klemme (+) des Pegelumsetzers 300A über einen zweiten Präzisionswiderstand Ra2 und einen dritten Präzisionswiderstand Ra3, der an einem Ende geerdet ist, angeschlossen ist, und ein vierter Präzisionswiderstand Ra4 an eine Ausgabeklemme und die invertierende Klemme (-) des Pegelumsetzers 300A angeschlossen ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Wechselstromschaltgerät entweder ein Thyristor, ein IGBT (insulated gate bipolar transistor = zweipoliger Transistor mit isoliertem Gate) oder ein GTO (gate turn-off = Gate-Abschaltung)-Thyristor ist.
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