FI124317B

FI124317B - Sähkömoottorikäyttö

Info

Publication number: FI124317B
Application number: FI20070122A
Authority: FI
Inventors: Erkki Miettinen
Original assignee: Abb Oy
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2014-06-30
Also published as: EP1956717A2; FI20070122A; FI20070122A0; US7652602B2; EP1956717A3; EP1956717B1; US20080204289A1

Description

Sähkömoottorikäyttö

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy signaaliliitäntään jännitemuotoista tulosignaalia varten.

5 Teollisuuden instrumentoinnissa, teollisuuden sähkökäytöissä, ku ten moottorikäytöt ja taajuusmuuttajat, ja muissakin käytöissä tarvitaan usein analogisia tai digitaalisia signaaleja, jotka signaloivat erilaisia käytön toimintaan liittyviä asioita. Tällaisia saattavat olla esimerkiksi ohjaus- ja säätösignaa-lit tai mittaussignaalit. Signaaleiden lähteinä saattaa olla kääntökytkin tai pai-10 nonappi, rajakytkin, erilaiset anturit jne. Jännitetaso sekä -tyyppi riippuu signaalilähteestä, mutta se vaihtelee tyypillisesti 0-10 VDC tasajännitteestä erilaisten kytkinsignaaleiden 230 VAC vaihtojännitettä.

Perinteisesti on tehty ero analogisten ja digitaalisten signaalien välillä muodostamalla ne jo kovotasolla (hardware) omiksi tulokanavaryppäikseen 15 siten, että analogiakanavat on muutettu digitaalimuotoon monituloisilla SAR (Successive Approximation Register) -tyyppisillä A/D-muuntimilla ja digitaali-tuloissa on käytetty tyypillisesti optoisolaattoreita suorittamaan galvaaninen erotus kanavien yhteisestä potentiaalista. Analogiatulojen mittausalue on erotuskyvyn (resoluutio) parantamiseksi tyypillisesti mitoitettu kymmeneen volttiin, 20 jolloin tätä suuremmilla analogiajännitteillä on täytynyt käyttää erikoistoimenpiteitä. Digitaalikanavat ovat samoin olleet tyypillisesti tarkoitettuja yhdelle ainoalle nimellisjännitetasolle, joko noin 24 voltin DC-tasolle tai erikoistapauksessa 230 voltin AC-tasolle.

Digitoinnissa SAR-tyyppisellä muuntimella on kuitenkin monia hait- ^ 25 tapuolia, joista muutamia esitetään seuraavassa. 1) Mitattavassa analogiasig- o naalissa näytteenottohetkellä vaikuttava lyhytkin häiriöpiikki saattaa johtaa ^ suuresti virheelliseen lopputulokseen, koska näytteenotto voi kestää vain muu- o ^ tämän nanosekunnin ajan. 2) Häiriöiden estämiseksi mittauspiiri on varustetta- va eriasteisin kovosuotimin ja digitaalisen signaalinkäsittelyn puolelle on silti

X

£ 30 tehtävä eri tasoisia digitaalisuotimia tai diskriminaattoreita. 3) Perinteisesti digi- c\j toitavat analogiasignaalit on sidottu samaan maapotentiaaliin, jolloin helposti o syntyvät silmukkavirrat voivat aiheuttaa vaikeasti torjuttavia verkkotaajuisia yh- Γ""" § teismuotoisia häiriöitä. 4) Yli 12-bittiseen muunnokseen pystyvät nopeat SAR-

CVJ

muuntimet ovat kalliita, joten tulokanavat on sovitettava vain tietylle rajoitetulle 35 jännitealueelle, jotta digitoinnin erotuskyky on riittävä. 5) häiriöiden takia tehty 2 kovosuodatus yleensä estää digitaalisten tulosignaalien mittaamisen käyttäen muuten nopeaa SAR-muunninta.

US-patenteissa US4316132, US5349351 ja US7126514 on esitetty analogisten ohjaussignaalien multipleksointi yhdelle tai useammalle A/D-muun-5 timelle.

Digitaaliset tulosignaalit on puolestaan perinteisesti erotettu galvaa-nisesti käyttäen optoisolaattoreita, jotta on ollut mahdollista havainnoida myös 230 voltin jännitetasoja turvallisesti. Optoisolaattorierotuksella on kuitenkin monia haittoja, joista muutamia esitetään seuraavassa. 1) Tulopuolen LEDin 10 vaatima suhteellisen suuri virtataso (5 ... 10 mA), joka johtaa joko hyvin rajoitettuihin tulojännitealueisiin tai monimutkaiseen ja kalliiseen vakiovirtagene-raattoriin. 2) Edellisen johdosta signaalilähteen kuormittuminen, minkä salliminen ei aina ole mahdollista. 3) Suuri tehohäviö suurella tulojännitteellä sekä 4) tarve erilliseen tasasuuntaukseen indikoitaessa vaihtojännitteitä, ja myös kom-15 paraattoriin, mikäli halutaan välittää polariteettitieto.

Tulokanavat on kustannusten saamiseksi kohtuulliselle tasolle sijoitettu taajuusmuuttajissa vakiintuneen käytännön mukaisesti tyypillisesti osaksi erityistä moottorinsäätökorttia, joka usein sijaitsee lähellä muuttajan tehoastetta tai on jopa rakennettu sen osaksi. Tästä seuraa monia haittoja.

20 Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on aikaansaada uudentyyppinen signaalilii-täntäpiiri. Keksinnön tavoite saavutetaan sähkömoottorikäytöllä, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisessä patenttivaatimuksessa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

25 Liitäntäyksikkö jännitemuotoisia sisääntulosignaaleja varten käsittää £ kaksi tai useampaa tulokanavaa, joista kuhunkin voidaan muista tulokanavista ™ riippumattomasti kytkeä digitaalinen tai analoginen tulosignaali. Analogiamulti- co 9 plekseri kytkee näiden kahden tai useamman sisääntulokanavan tulosignaalit ” vuorotellen analogia-digitaali (A/D) -muuntimelle. A/D-muunnin käsittää integer 30 roidun sigma-delta-modulaattoripiirin, joka muodostaa tulosignaalin jänniteta- soa edustavan digitoidun 1-bittisen signaalin ohjausyksikön tulkintaa varten ^ riippumatta siitä onko tulokanavan signaali digitaalinen vai analoginen. Kek- £ sinnön avulla samankaltaistetaan kaikki tulojännitekanavat riippumatta siitä, o ^ ovatko signaalit analogisia vai digitaalisia. Keksinnön mukaisen liitäntäyksikön 35 tulokanavat voivat toisistaan riippumattomasti vastaanottaa analogisen tai digitaalisen signaalin, ts. samalla liitäntäyksikön rakenteella voidaan vastaanottaa 3 haluttu määrä sekä analogisia että digitaalisia tulosignaaleja, pelkästään analogisia tulosignaaleja tai pelkästään digitaalisia tulosignaaleja. Keksinnön avulla vältetään tarve erilaisille yksiköille digitaalisia ja analogisia signaaleja varten sekä tarve kahdelle yksikölle, jos on käsiteltävä sekä digitaalisia tai analogisia 5 tulosignaaleja. Tästä seuraa kustannussäästöjä sekä valmistuksessa että asennuksessa. Lisäksi tulosignaali voidaan käytön aikana joustavasti vaihtaa digitaalisesta analogiseen tai päinvastoin. Tulokanavien nimellinen mittausalue voidaan esimerkiksi sisääntulojen jännitteenjakovastusten arvoja muuttamalla valita vapaasti, joten esimerkiksi verkkojännitetasoisten signaalien mittausalue 10 voi olla ±500 volttia, kun taas ohjearvon mittaukseen tarkoitetun kanavan tulo-jännitealueeksi voidaan haluttaessa valita vaikkapa ±12 volttia.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti sigma-delta-modulaat-toripiiriin on integroitu galvaaninen erotus analogiatulon ja digitaalisen lähdön välille. Lisäksi liitäntäyksikkö voi olla varustettu integroidulla, galvaanisesti erot-15 tavalla piirillä, jolla on ainakin yksi ohjaussignaalitulo ohjausyksiköltä sekä oh-jaussignaalitulosta galvaanisesti erotettu ainakin yksi ohjaussignaalilähtö, joka suoraan tai välillisesti muodostaa ohjaussignaalin analogiamultiplekserille. Tällä tavoin galvaanisesti erotettujen tulosignaaliryppäiden yhteinen potentiaalita-so on vapaasti valittavissa, jolloin häiriöitä generoivia maa- tai muitakaan kier-20 tovirtoja ei synny. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa tämä integroitu galvaanisesti erottava piiri käsittää DC-DC-muuttajapiirin, jolla on ainakin yksi ohjaussignaalitulo ohjausyksiköltä sekä käyttöjännitetulo sekä näistä galvaanisesti erotettuina ainakin yksi ohjaussignaalilähtö ja käyttöjännitelähtö, jolloin mainittu ohjaussignaalilähtö suoraan tai välillisesti muodostaa mainitun ohja-25 ussignaalin ja mainittu käyttöjännitelähtö muodostaa käyttöjännitteen analogiamultiplekserille ja sigma-deltamodulaattoripiirin analogiapuolelle. Tämän gal-5 vaanisesti erotetun käyttöjännitteen ansiosta ei tarvita erillistä apujännitesyöt-

CM

^ töä, mikä pienentää valmistuskustannuksia ja parantaa galvaanista erotusta.

^ Keksinnön erityinen sovellusalue ovat sähkömoottorikäytöt. Säh- ^ 30 kömoottorikäytössä keksinnön mukainen liitäntäyksikkö on edullisesti sijoitettu £ erilliselle piirikortille, joka asennetaan moottorikäytön pääpiirikortilla olevaan cm korttiliittimeen, ja digitoidun lähtösignaalin vastaanottava ja multiplekserin oh-

CM

5 jauksen synnyttävä ohjausyksikkö on sijoitettu pääpiirikortille. Tämä sisältää § myös suoritusmuodon, jossa liitäntäyksikkö yhdistetään (sarjaliikenne-) kaape- ^ 35 lilla moottorinsäätökortille, jolle ohjausyksikkö on sijoitettu. Näillä ratkaisuilla voidaan vähentää perinteisiin l/O-liitäntöihin liittyneitä rakenteellisia ongelmia.

4

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin esimerkkisuoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheiseen piirrokseen, jossa kuvio 1 esittää kytkentäkaavion eräästä esimerkinomaisesta piiristöstä, jossa sovelletaan esillä olevan keksin-5 nön periaatteita.

Keksinnön esimerkkisuoritusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 esitetyssä esimerkissä keksintö on toteutettu kahdella erillisellä moduulilla (esim. piirilevyllä) 20 ja 30, mutta se voidaan toteuttaa yhtenä tai useampana moduulina.

10 Kuvion 1 esimerkissä on seitsemän tulokanavaa I1-I7, joista kukin on kytketty vastuksien R1, R2, R3 ja R4 muodostamien jännitteenjakojen kautta analogisen multiplekserin 204 vastaaviin sisääntulonapoihin 11-17. On kuitenkin huomattava, että sisääntulokanavien lukumäärä N voi olla mikä tahansa N>2. Mittauksen tulokanavamäärää voidaan kasvattaa kuvion 1 seitsemästä kana-15 vasta esimerkiksi erityyppisellä multiplekseripiirillä tai usean multiplekseripiirin käytöllä. Esimerkissä on käytetty multipleksointipiiriä CD4051, jota valmistaa esimerkiksi National Semiconductors Inc, mutta saatavilla on erilaisia CMOS-tekniikalla toteutettuja analogiamultipleksereita, joiden tehonkulutus on tyypillisesti vain mikrowattien luokkaa. Tulokanavien yhteinen ”nolla”-potentiaalitaso 20 Vcom muodostaa galvaanisesti erotetun, kelluvan ja vapaasti aseteltavan mitta-uspotentiaalitason, jolloin häiriöitä synnyttäviä maa- tai muitakaan kiertovirtoja ei synny. Resistiivinen jännitteenjako R1-R2-R3-R4 vaimentaa kanavien I1-I7 tulojännitteet. Tulokanavien nimellinen mittausalue voidaan valita vapaasti vas-tusarvoja jännitteenjako R1-R2-R3-R4 muuttamalla, joten esimerkiksi verkko-25 jännitetasoisten signaalien mittausalue voi olla ±500 volttia, kun taas ohjearvon 5 mittaukseen tarkoitetun kanavan tulojännitealueeksi voidaan haluttaessa valita

C\J

^ vaikkapa ±12 volttia. Koska multiplekseri CD4051 ei pysty välittämään negatii- ° visia jännitetasoja, on tulokanavien yhteiseksi pisteeksi valittu esimerkissä

CO

+2,5 voltin tasonsiirtojännite, joka saadaan aikaan zener-diodilla D1 tai vastaa-I 30 valla referenssipiirillä. Jännitteenjaon ja tasonsiirron ansiosta kaikki negatiivien setkin tulojännitteet välittyvät multiplekserin 204 ulostuloon ja edelleen digitoi-

CVJ

5 tavaksi positiivisina signaaleina.

o Multiplekserin 204 tulonapojen I0-I7 valinta aktiiviseksi ja kytkemi- 00 nen vuorotellen ulostulonapaan Q tapahtuu antamalla osoitenapoihin AO - A2 35 haluttu binääritieto esimerkiksi binäärilaskurista 202, jota puolestaan kehote- 5 taan ja resetoidaan digitaalierottimen 200 kautta koko mittausta ohjaavalta oh-jausmoduulilta 30, esimerkiksi mikroprosessorilla.

Koska esimerkkikytkennässä multiplekserin 204 CMOS-kytkimien resistanssi on suhteellisen suuri ja sen arvo vaihtelee kytkimestä toiseen, ei 5 multiplekserin 204 Q-lähdöstä saatavaa analogiasignaalia voi sellaisenaan syöttää vastusten R5 (12 kQ) ja R6 (860 Ω) muodostamaan jännitteenjaka-jaan, vaan impedanssimuuntimena on käytettävä erillistä puskurivahvistinta 205, jonka nimellinen jännitevahvistus on yksi. Puskurivahvistin voidaan toteuttaa esimerkiksi sopivalla integroidulla operaatiovahvistimella.

10 Kuvion 1 esimerkissä digitointiin käytetään Σ/Δ-modulaattoria, jonka absoluuttinen tarkkuus ja stabiilisuus ovat erinomaisia mutta joka on kuitenkin hinnaltaan edullinen. Σ/Δ-modulaattori on lisäksi toimintatapansa vuoksi erityisen vastustuskykyinen erilaisille häiriöpiikeille. Kuviossa 1 esitetyssä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa mittaus- ja digitointiyksikkö 206 on toteutet-15 tu integroidulla Σ/Δ-modulaattoripiirillä AD7401, jota valmistaa Analog Devices. AD7401 on toisen asteen Σ/Δ-modulaattori, joka muuntaa analogisen sisääntu-losignaalin suurinopeuksiseksi, 1-bittiseksi datavirraksi ja käsittää lisäksi integroidun piirisirun sisällä toteutetun digitaalisen erotuksen. Tätä erotusta on havainnollistettu katkoviivalla yksikön 206 sisällä kuviossa 1. Tämän ansiosta mit-20 taus- ja digitointiyksikkö 206 toimii myös galvaanisesti erottavana rajapintana moduulin 20 analogisen osan 20B ja digitaalisen osan 20A välillä. Vaihtoehtoisesti, jos mittaus- ja digitointiyksikkönä 206 käytetään esimerkiksi AD-muun-ninta, jossa ei ole sisäistä galvaanista erotusta, galvaaninen erotus voidaan toteuttaa erillisellä erotinpiirillä, kuten erotinpiirinä 200 käytetty ADuM5240. In-25 tegroidun piirin AD7401 analoginen modulaattori ottaa jatkuvasti näytteitä jän-nitteenjakajan R5-R6 solmusta 28, jolloin ei tarvita ulkoista näytteenotto- ja pi-5 topiiristöä. Joidenkin AD-muunninpiirien yhteydessä voidaan ulkoinen näyt-

C\J

^ teenotto- ja pitopiiri tai muu vastaava mittauskytkentä kuitenkin tarvita. Σ/Δ- ° modulaattori AD7401 tarvitsee oikein toimiakseen enimmillään 20 MHz:n kel- 00 30 losignaalin Clockl ja yksibittinen, eräällä tavalla digitaalisesti pulssinleveysmo-| duloitu datavirta DATA syötetään kellosignaalin Clockl tahdissa ohjausmoduu- c\j Nile 30, jossa sille voidaan suorittaa digitaalinen suodatus ja desimointi 300 CU , 5 monibittisen mittausinformaation tuottamiseksi. Esimerkiksi Sinc -suodatin on o edullinen, koska se on yhtä astetta korkeampi kuin toisen asteen modulaattori 00 35 AD7401. Jos lisäksi käytetään desimointisuhdetta 256, saadaan tuloksena 16- bittinen sana nopeudella 62,5 kHz, kun yksikölle 206 syötetty ulkoinen kello- 6 signaali Clockl on 16 MHz. Kun 1 bitti käytetään etumerkkiin, saadaan ±15-bitin erotuskyky. Digitaalinen suodatus ja modulointi 300 voidaan toteuttaa integroidulla piirillä tai signaaliprosessorilla. Kuvion 1 esimerkissä digitaalinen suodatus ja desimointi on sijoitettu eri käsittely/logiikkayksikölle 30, kuten säh-5 kömoottorikäyttöön, koska se tarjoaa monia etuja. Analogisen lähtösignaalin tuottava moduuli voidaan toteuttaa pienempikokoisena. Moduulin 20 ja käsitte-ly/logiikkayksikön välille tarvitaan vähemmän signaalijohtimia, koska mittaus-data siirretään 1-bittisenä. Digitaalinen suodatus ja desimointi 300 voidaan haluttaessa toteuttaa ohjelmana prosessointi/logiikkayksikön 30 prosessorissa.

10 Moduulin 30 ohjaussignaalit, ts. kellosignaali Clock2 ja nollaussig- naali Reset on kytketty kaksikanavaiselle digitaalierottimelle 200, joka erottaa moduulin 20 digitaalisen l/O-osan 20A moduulin 20 erotutusta, kelluvasta osasta 20B. Esimerkkisuoritusmuodossa digitaalierotin 200 on toteutettu integroidun DC/DC-muuntimen sisältävällä integroidulla piirillä, kuten ADuM5240, 15 jota valmistaa Analog Devices Inc. Digitaalierottimen 200, kuten ADuM5240, oma sisäinen, galvaanisesti erottava virtalähde edullisesti tuottaa galvaanisesti erotetussa ja kelluvassa mittauspotentiaalissa tarvittavan aputehon myös kaikille muille kelluvan moduuliosan 20B komponenteille, jolloin erillistä apujänni-telähdettä ei tarvita. Kuvion 1 esimerkissä piirien 200, 202, 204, 205 ja 206 yh-20 teinen virrankulutus mittauspotentiaalin puolella on noin 10 milliampeeria, jonka piiri AduM5240 pystyy nimellislähtötasonaan tuottamaan.

Digitaalierottimen 200 sisääntulopuolen, joka on ei-kelluvassa mo-duuliosassa 20A, käyttöjännite +5V ja nollapotentiaali (maa) Gnd syötetään edullisesti moduulilta 30. Vastaavasti myös sigma-delta-modulaattorin 206 digi-25 taalipuolen, joka on ei-kelluvassa moduuliosassa 20A, käyttöjännite +5V ja nollapotentiaali (maa) Gnd syötetään edullisesti moduulilta 30.

5 Esitetyn suoritusmuodon mukaisessa mittauskytkennässä kompo- C\l ^ nenttien kokonaiskustannukset minimoituvat, mutta tulojännitteiden mittaus ta- ° pahtuu kuitenkin 16-bittiseen resoluutioon pystyvän sigma-deltamodulaattorin 00 ^ 30 avulla mahdollisimman tarkasti.

| Koko mittaustapahtumaa ohjataan tyypillisesti ohjausyksiköltä 302, cm kuten mikroprosessorilla, joka voi olla sijoitettu erilliselle moduulille 30, kuten

CM

5 sähkökäytön yhteyteen. Mittaukset suoritetaan edullisesti ohjelmallisesti valit- o tavalla nopeudella, jolloin analogiasignaalien mittaustulosta voidaan tarvittaes- ^ 35 sa keskiarvoistaa häiriöiden ja satunnaisten virheiden vaikutuksen minimoimi- 7 seksi. Digitaalityyppisillä tuloilla ei vastaavasti pyritä mittaamaan signaalin tarkkaa amplitudia, vaan tilatiedon muutoksen ajallinen tapahtumishetki on tärkeä.

Analogiatuloilla päästään 16-bittisellä resoluutiolla helposti nopeuteen, jossa kutakin seitsemästä tulokanavasta mitataan esimerkiksi tuhat ker-5 taa sekunnissa. Jos kanavat allokoidaan digitaalisiksi, nopeus voidaan kymmenkertaistaa pienentämällä resoluutio vaikkapa 10 bittiin. Yksikanavaisena kytkentä pystyy havaitsemaan esimerkiksi tilatiedon muutoksen muutamassa mikrosekunnissa, mikä riittää suurimmalle osalle digitaalisista signaaleista.

Tarkastellaan seuraavassa mittaustapahtumaa. Mittaussykli aloite-10 taan joka kerran antamalla reset-pulssi ohjausyksiköltä 302 Reset linjaa pitkin. Reset-pulssi välitetään digitaalierottimen 200 läpi binäärilaskurin 202 sisääntu-lonapaan R, jolloin laskurin ulostulo resetoituu nollatilaan. Tällöin multiplekseri 204 valitsee sisääntulonavan I0 eli mittaussykli aloitetaan mittaamalla +2,500 voltin tasonsiirtojännite multiplekserin sisääntulon I0 kautta. Navassa I0 vaikut-15 taa 2,500 V - ((2,500 V / 994700 Ω) * 4700 Ω) = 2,500 V - 0,0118 V = 2,4882 V, joka Σ/Δ-modulaattorin 206 tulonavassa 28 näkyy 1/15-osana eli 0,1659 volttina.

Ohjaus 302 syöttää lisäksi digitaalierottimen 200 kautta kellosignaalin Clock2 binäärilaskurin 202 kellosisääntulonapaan, jolloin binäärilaskurin 202 20 lähtöarvo Q2Q1Q0 kasvaa kellosignaalin tahdissa valiten vuorotellen yhden sisääntuloista 11-17 ja vastaavasti tulokanavista h-l7 mittausta varten.

Jos oletetaan, että tietyn tulokanavan h-l7 suurin negatiivinen tulo-jännite on -500 V, vaikuttaa tulojännitteenjakajan R1-R2-R3-R4 yli yhteensä - 502,5 voltin jännite, josta vastuksen R4 yli jää -2,374 volttia. Multiplekserin 25 204 vastaavan tulonavan 11-17 jännite on siten 2,500 V + (-2,374 V) = 0,1257 V. Jos tietyn tulokanavan h-l7 suurin positiivinen tulojännite +500 V, multiplek-5 serin 204 vastaavan tulonavan I1-I7jännite on 4,8510 V. Kun nämä jännitteet

C\J

^ vaimennetaan edelleen 1/15-osaan, näkyvät Σ/Δ-modulaattorin 206 tulonavas- ° sa 28 vastaavasti jännitteet 0,0084 V ja 0,3234 V. Näistä arvoista on vielä vä- 00 30 hennettävä tasonsiirtokanavan mittaama jännite, joten lopulliset mittaustulok-| set ovat 0,0084 V - 0,1659 V = -0,1575 V ja 0,3234 V - 0,1659 V = +0,1575 c\j V. Arvot ovat tietenkin yhtä suuret, mutta vastakkaismerkkiset. Kun jännitteen-

C\J

5 jakajien kokonaisvaimennus on 211,64 * 15 = 3164,6, onkin helppo tehdä tar- ö kistusta varten kertolasku 3164,6 * 0,1575 V = 500 V. Mitattaessa +500 voltin 00 35 jännitettä, ylittyy Σ/Δ-modulaattorin tuloalue hienoisesti, joten todellinen positii visen suunnan mittausalue onkin 0,3200 V / 0,3234 V * 500 V = 494,7 V.

8

Esillä olevaa keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa yllä esitettyihin komponentteihin, komponenttiarvoihin tai piiriratkaisuihin, vaan on selvää, että komponenttiarvoja, komponentteja ja piiriratkaisuja muuttamalla voidaan muuttaa laitteen ominaisuuksia poikkeamatta esillä olevan keksinnön perusperiaat-5 teista.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa kuvion 1 moduuli 20 on toteutettu pienenä piirilevymoduulina, joka voi sisältää halutun määrän tulo-kanavia. Moduulin piirilevy 20 on varustettu sopivalla liittimellä, jolla moduulipii-rilevy 20 voidaan sijoittaa emolevyllä olevaan vastaavaan liittimeen. Edullisesti 10 emolevy sisältää myös moduulin 30 toiminnot. Tällä rakenteella saavutetaan monia etuja perinteisiin ratkaisuihin nähden, joissa tulokanavat asiakasliittimi-neen on tyypillisesti sijoitettu osaksi esimerkiksi taajuusmuuttajan moottorin-säätökorttia, joka usein sijaitsee lähellä taajuusmuuttajan tehoastetta tai joka jopa on rakennettu sen osaksi. Tästä on syntynyt lukuisia haittoja. Taajuus-15 muuttajakortti, kuten moottorinsäätökortti, on sen monimutkaisuuden takia yleensä vähintään kuusikerroksinen, jolloin yksinkertaisten l/O-funktioiden sijoittaminen emokortille merkitsee kalliin pinta-alan haaskaamista. Jos tulokanavat tehtäisiin käytön asennusvaiheessa suoraan moottorinsäätökortille, olisi asennuksessa käytettävien mekaanisten voimien aiheuttaman taivutuksen ta-20 kia vaarana, että kortilla olevat lukuisat ja osin suurikokoiset pintaliitoskomponentit vahingoittuvat, mikä paljastuu vasta käyttöönottovaiheessa. Huolto on kallista ja saattaa aiheuttaa myöhästymisiä. Kaikille l/O-kaapeleille on varattava luonnollinen kulkureitti, mikä usein on erittäin vaikeaa taajuusmuuttajakortin tai moottorinsäätökortin ahtaan sijoituspaikan takia ja johtaa ratkaisuihin, joissa 25 huoltotoimenpiteet vaikeutuvat oleellisesti eikä saavutettava sähkömagneetti-sen häiriön (EMC) tasokaan ole riittävä. Lisäksi on usein edullista sijoittaa kaa-5 pelointi-, kytkentä-ja huoltomielessä usean käyttöryhmän l/O-liitännät kootusti

C\J

^ yhteen ainoaan paikkaan, täysin erilleen moottorin säädöstä, mutta sitä ei voi- ° da tehdä, koska l/O-funktiot on sijoitettu suoraan emokortille. Keksinnön edulli- 00 30 sen suoritusmuodon mukaisen moduulikortin 20 avulla, joka sijoitetaan liittimel-| lä emokortille moottorikäytön moottorinsäätökortille tai yhdistetään sarjaliiken- c\j nekaapelilla moottorinsäätökortille, jolle ohjausyksikkö on sijoitettu, voidaan

CVJ

5 välttää edellä mainittuja tekniikan tason ongelmia ja saavuttaa edellä kuvattuja o haluttuja etuja.

° 35 9

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

5 't δ c\i eb cp co

X

DC

CL

C\J

δ r-- o o

CM

Claims

10

1. Sähkömoottorikäyttö, joka käsittää liitäntäyksikön (20) jännite-muotoisia sisääntulosignaaleja varten, joka liitäntäyksikkö (20) käsittää analogia-digitaalimuuntimen (206) tulosignaalijännitteen muuntami-5 seksi digitaaliseksi lähtösignaaliksi ohjausyksikköä (30) varten, kaksi tai useampi tulokanavaa (I1-I7), analogisen multiplekserin (204) mainitun kahden tai useamman tulo-kanavan (I1-I7) tulosignaalin kytkemiseksi vuorotellen mainitulle analogia-digi-taalimuuntimelle (206), tunnettu siitä, että 10 kuhunkin tulokanavaan (h-l7) on muista tulokanavista riippumatto masti kytkettävissä digitaalinen tai analoginen tulosignaali, mainittu analogia-digitaalimuunnin on integroitu sigma-delta-modu-laattori (206), joka muodostaa tulosignaalin jännitetasoa edustavan digitoidun 1-bittisen signaalin ohjausyksikön (30) tulkintaa varten riippumatta siitä onko 15 tulokanavan signaali digitaalinen vai analoginen, mainittu ohjausyksikkö (30) on sijoitettu moottorikäytön moottorin-säätökortille ja mainittu liitäntäyksikkö (20) on sijoitettu erilliselle piirikortille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkömoottorikäyttö, tunnettu 20 mainittuun sigma-delta-modulaattoripiiriin (206) integroidusta gal vaanisesta erotuksesta analogiatulon ja digitaalisen lähdön välillä, integroidusta galvaanisesti erottavasta piiristä (200), jolla on ainakin yksi ohjaussignaalitulo mainitulta ohjausyksiköltä (30) sekä ohjaussignaalitu-losta galvaanisesti erotettu ainakin yksi ohjaussignaalilähtö, joka suoraan tai 25 välillisesti muodostaa ohjaussignaalin analogiselle multiplekserille (204).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sähkömoottorikäyttö, t u n - ^ n e 11 u siitä, että mainittu integroitu galvaanisesti erottava piiri käsittää DC- g DC-muuttajapiirin (200), jolla on ainakin yksi ohjaussignaalitulo ohjausyksiköltä 00 (30) sekä käyttöjännitetulo sekä näistä galvaanisesti erotettuina ainakin yksi x 30 ohjaussignaalilähtö ja käyttöjännitelähtö, jolloin mainittu ohjaussignaalilähtö * suoraan tai välillisesti muodostaa mainitun ohjaussignaalin ja mainittu käyttö- jännitelähtö muodostaa käyttöjännitteen analogiselle multiplekserille (204) ja o sigma-deltamodulaattoripiirin (206) analogiapuolelle.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen sähkömoottorikäyttö, 35 tunnettu binäärilaskurista (202), joka tuottaa analogisen multiplekserin 11 (204) ohjaussignaaliksi jaksollisen binäärilukusekvenssin mainitun ohjaussig-naalilähdön kellottamana.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sähkömoottorikäyttö, tunnettu digitaalisista välineistä (300) sigma-delta modulaattorin 5 (206) tuottaman digitoidun 1-bittisen signaalin suodattamiseksi ja desimoimi- seksi, niin että saadaan monibittinen, digitoitu, todellinen virta- tai jännitearvo ohjausyksikköä (302) varten.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sähkömoottorikäyttö, tunnettu siitä, että analogisen multiplekserin (204) yksi sisääntulo- 10 kanava on kytketty vakiojännitteeseen liitäntäyksikön kalibrointia varten

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen sähkömoottorikäyttö, jossa mainittu ohjausyksikkö (30) käsittää sähkömoottorikäytön oh-jausprosessorin tai -logiikan.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen sähkömoot-15 torikäyttö, jossa liitäntäyksikön (20) piirikortti on yhdistetty sarjaliikennekaapelil- la moottorikäytön moottorinsäätökortille tai asennettu moottorikäytön mootto-rinsäätökortilla olevaan korttiliittimeen. 't δ c\j CO o CO X cc CL C\l CM O O O CM 12