JP7377982B2 - 交流モーターのギヤ制御回路とシステム - Google Patents

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Description

＜関連特許出願の相互参照＞
本願は、２０２１年３月１９日に出願した、出願番号が２０２１１０２９９６５１５であり、２０２１年３月１９日に出願した、出願番号が２０２１１０２９９６５３４である中国特許出願の優先権を主張し、それらの全ての内容が参照により本願に援用される。
本願は、ギヤ制御の技術分野に関し、特に交流モーターのギヤ制御回路とシステムに関する。ある実施形態において、本発明は、デバイス制御の分野に関し、特にスイッチコントローラ及び電子デバイスに関する。
マルチスピードモーターとは、複数の運行ギヤを備えるモーターを指し、各運行ギヤに対応するモーターの回転速度が異なり、ギヤの増加に伴って、モーターの速度が増加する。モーターは、接続された複数の制御可能スイッチによって、ギヤの切り替え制御を実現する。
しかしながら、従来の交流モーターは、ギヤの切り替えが大きすぎると、ギヤの開閉を制御する制御可能スイッチ（例えば、リレー、ＩＧＢＴなど）に大きな突入電流を発生させ、さらに制御可能スイッチの損傷が大きく、寿命が短くなる。
さらに、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）は、アナログ信号のレベルをデジタルでエンコードする方法である。ＰＷＭ信号はデジタル信号である。現在、ＰＷＭ信号自体の性能に制限されるので、ＰＷＭ信号を介して高出力電子デバイスの起動と停止を制御することは不便である。
本願の実施形態の目的は、交流モーターのギヤ制御回路とシステムを提供することであり、従来の交流モーターは、ギヤの切り替えが大きすぎると、ギヤの開閉を制御する制御可能スイッチに大きな突入電流を発生させ、それによって制御可能スイッチの損傷が大きく、寿命が短くなる問題を解決するようになる。
第一方面では、本発明は、交流モーターのギヤ制御回路を提供する。交流モーターのギヤ制御回路は、複数の制御可能スイッチ、検出ユニット、ギヤ入力ユニット及び制御ユニットを含む。複数の前記制御可能スイッチは、それぞれ交流電源のファイヤーラインに接続し、且つそれぞれ交流モーターの複数のギヤに1対1で接続することに使用される。前記検出ユニットは、それぞれ各々の前記制御可能スイッチに接続され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態を検出することに使用される。前記ギヤ入力ユニットは、外部から出力されるターゲットギヤｍを受信することに使用される。前記制御ユニットは、前記ギヤ入力ユニットに接続され、ターゲットギヤｍを受信することに使用され、且つ前記制御ユニットは、各々の前記制御可能スイッチと前記検出ユニットに接続され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態に基づいて、交流モーターの現在のギヤｎを取得し、ｍがｎより大きい場合、前記制御ユニットは、ｎからｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが小さいものから大きいものまでの順に順次前記制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ－１が対応する制御可能スイッチをオフにし、ｍがｎより小さい場合は、前記制御ユニットは、ｍからｎまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが大きいものから小さいものまでの順に順次前記制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ＋１に対応する制御可能スイッチ１をオフにする。
上記で設計されたギヤ制御回路において、制御ユニットは、ギヤ入力ユニットによって送信されたターゲットギヤｍを受信し、検出ユニットによって検出された各制御可能スイッチの開閉状態によって、現在のギヤｎを確定する。ｍがｎより大きい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが小さいものから大きいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、ギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ－１が対応する制御可能スイッチをオフにする。ｍがｎより小さい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが大きいものから小さいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ＋１が対応する制御可能スイッチをオフにする。これによって、ギヤが切り替わる時、ギヤを順番に徐々に切り替えるので、ギヤ切り替えがスムーズになり、ギヤが徐々に切り替えられることは、相差が大きすぎるギヤに一度に調整することに対して、発生する突入電流が小さくなり、さらに制御可能スイッチに対する損害が減少し、制御可能スイッチの寿命が長くなる。
第一方面の一つの実施方式では、前記検出ユニットは、複数の状態検出回路を含み、各々の前記状態検出回路の二つの入力端子は、それぞれ前記制御可能スイッチの出力端子及び前記交流電源の中性線に接続され、対応して接続される制御可能スイッチの開閉状態を検出する。前記制御ユニットは、各々の前記状態検出回路の出力端子に接続され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態を受信することに使用され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態によって、オン状態の制御可能スイッチが一つだけであると判断された場合、オン状態の制御可能スイッチが対応するギヤを、前記交流モーターの現在のギヤｎとして決定する。
第一方面の一つの実施方式では、前記制御ユニットは、オン状態にある制御可能スイッチがないことを確定する時、前記交流モーターが起動していないと判断することに使用される。
第一方面の一つの実施方式では、各々の前記状態検出回路は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＱ１、フォトカプラアイソレーターＤ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ１を含む。前記抵抗Ｒ１の一端は、ギヤに対応する制御可能スイッチの出力端子に接続され、前記抵抗Ｒ１の他端は、前記抵抗Ｒ２の第一端に接続され、前記抵抗Ｒ２の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の送信端の正極に接続され、前記抵抗Ｒ３の第一端は、給電電源の中性線Ｎに接続され、前記抵抗Ｒ３の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の送信端の負極に接続され、前記ダイオードＱ１のアノードは、前記抵抗Ｒ３の第一端に接続され、前記ダイオードＱ１のカソードは、前記抵抗Ｒ２の第二端に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ４を介して前記制御ユニットに接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ５を介して高レベル信号に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のエミッタは、接地され、前記コンデンサＣ１を介して前記制御ユニットに接続される。
第一方面の一つの実施方式では、前記制御可能スイッチは、リレーであり、各々の前記抵抗Ｒ１の一端は、ギヤに対応するリレーの常時開接点に接続される。
第一方面の一つの実施方式では、前記検出ユニットは、電源検出回路をさらに含む。前記電源検出回路の二つの入力端子がそれぞれ、前記交流電源のファイヤーライン及び中性線に接続され、前記電源検出回路の出力端子が前記制御ユニットに接続され、前記電源検出回路は、給電電源の信号を収集することに使用され、前記給電電源の信号は、電源の電圧信号及び電源の周波数信号を含む。前記制御ユニットは、前記電源の電圧信号に基づいて、前記給電電源の有無を判断し、且つ前記電源の周波数信号に基づいて、前記制御可能スイッチがオンすることを制御する遅延を決定する。
第一方面の一つの実施方式では、前記電源検出回路は、抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７、ダイオードＱ２、フォトカプラアイソレーターＤ２、抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９、抵抗Ｒ１０、コンデンサＣ２を含む。前記抵抗Ｒ６の一端は、前記交流電源のファイヤーラインに接続され、前記抵抗Ｒ６の他端は、前記抵抗Ｒ７の第一端に接続され、前記抵抗Ｒ７の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ２のエミッタのアノードに接続され、前記抵抗Ｒ８の第一端は、前記交流電源の中性線に接続され、前記抵抗Ｒ８の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ２のエミッタのカソードに接続され、前記ダイオードＱ２の正極は、前記抵抗Ｒ８の第一端に接続され、前記ダイオードＱ２の負極は、前記抵抗Ｒ７の第二端に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ９を介して前記制御ユニットに接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ１０を介して高レベル信号に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のエミッタは接地され、且つ前記コンデンサＣ２を介して前記制御ユニットに接続される。
第一方面の一つの実施方式では、前記ギヤ制御回路は、整流ユニットをさらに含み、前記制御ユニットは、前記整流ユニットを介して前記交流電源に接続される。
第一方面の一つの実施方式では、前記ギヤ制御回路は、フィルタリング干渉防止ユニットをさらに含み、前記交流電源のアース線は、前記フィルタリング干渉防止ユニットを介して前記交流モーターに接続され、前記交流電源の中性線は、前記フィルタリング干渉防止ユニットを介して前記交流モーター及び前記整流ユニットに接続され、前記交流電源のファイヤーラインは、前記フィルタリング干渉防止ユニットを介して前記整流ユニット及び前記制御可能スイッチの入力端子に接続される。
第二方面では、本発明は、交流モーターのギヤ制御システムを提供する。交流モーターのギヤ制御システムは、交流電源、交流モーター及び第一方面における任意の実施方式の交流モーターのギヤ制御回路を含む。前記交流モーターは、複数のギヤを有し、異なるギヤが対応する交流モーターの回転速度が異なり、前記ギヤ制御回路における各制御可能スイッチは、それぞれ前記交流電源のファイヤーラインに接続され、且つそれぞれ前記交流モーターの複数のギヤに１対１で接続される。
上記で設計されたギヤ制御システムにおいて、前記ギヤ制御回路を備えるので、制御ユニットは、ギヤ入力ユニットによって送信されたターゲットギヤｍを受信し、検出ユニットによって検出された各制御可能スイッチの開閉状態によって、現在のギヤｎを確定することができ、ｍがｎより大きい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが小さいものから大きいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、ギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ－１が対応する制御可能スイッチをオフにする。ｍがｎより小さい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが大きいものから小さいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ＋１が対応する制御可能スイッチをオフにする。これによって、ギヤが切り替わると、ギヤを順番に徐々に切り替えるので、ギヤの切り替えがスムーズになり、ギヤが徐々に切り替えられることは、相差が大きすぎるギヤに一度に調整することに対して、発生する突入電流が小さくなり、さらに制御可能スイッチに対する損害が減少し、制御可能スイッチの寿命が長くなる。
本発明のもう一つの実施形態は、スイッチコントローラ及び電子デバイスを提供し、ＰＷＭ信号は負荷が小さすぎ、信号が安定しないので、電子デバイスの起動及び停止を制御することに不利である問題を、改善することができる。
上記の目的を実現するために、本発明の実施形態は、以下の方式で実現する。
第一方面では、本願の実施形態は、スイッチコントローラを提供する。スイッチコントローラは、信号変調回路、信号フォロー回路、比較回路及びスイッチ制御回路を含む。
前記信号変調回路の入力端子は、第一ＰＷＭ信号を受信することに使用され、前記信号変調回路の出力端子は、前記信号フォロー回路の入力端子に接続され、前記第一ＰＷＭ信号が前記信号変調回路に変調されたアナログ信号を表す第二ＰＷＭ信号を出力することに使用される。
前記信号フォロー回路の出力端子は、前記比較回路の第一入力端子に接続され、前記信号フォロー回路は、前記第二ＰＷＭ信号の現在の負荷電力をプリセット負荷電力に増加させることに使用される。
前記比較回路の出力端子は、前記スイッチ制御回路の入力端子に接続され、前記比較回路の第二入力端子に基準信号を受信し、且つ前記第一入力端子が第二ＰＷＭ信号を受信すると、制御信号を出力することに使用される。
前記スイッチ制御回路の出力端子は、電子デバイスのデバイス本体の制御端子に接続することに使用され、前記スイッチ制御回路は、前記制御信号を受信すると、前記スイッチ制御回路におけるスイッチ装置をオン状態にあるように制御する。
上記の実施方式では、スイッチコントローラは、信号変調回路を介してデジタルからアナログへの変換を行うことができ、デジタル信号の第一ＰＷＭ信号を変調し、アナログ信号の第二ＰＷＭ信号を取得し、次に信号フォロー回路を介して、変調された第二ＰＷＭ信号を負荷増幅し、第二ＰＷＭ信号の負荷が小さすぎるのでスイッチ制御回路の開閉を制御することができないことを防止でき、ＰＷＭ信号によって電子デバイス１０の起動及び停止を制御することに不利である問題を、改善することができる。
第一方面を結合して、ある実施方式では、前記スイッチ制御回路は、第一コンデンサ、第二コンデンサ、第三コンデンサ、第四コンデンサ、第一ダイオード、第二ダイオード、第一抵抗、第二抵、第三抵抗、トライオード及びスイッチ装置を表徴する金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む。
前記第一コンデンサの第一端及び前記第一抵抗の第一端は、前記比較回路の出力端子に接続され、前記第一コンデンサの第二端は接地され、前記第一抵抗の第二端は、前記トライオードのベース電極に接続され、前記トライオードのエミッタは、接地され、前記トライオードのコレクタは、前記第三抵抗の第一端に接続され、前記第三抵抗の第二端は、前記第二抵抗の第一端及び前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第一端に接続され、前記第二抵抗の第二端及び前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第二端は、両方とも制御電源の入力端子に接続される。
前記第一ダイオードの第一端、前記第二コンデンサの第一端及び前記第三コンデンサの第一端は、いずれも制御電源の入力端子に接続され、前記第一ダイオードの第二端、前記第二コンデンサの第二端及び前記第三コンデンサの第二端は、いずれも接地される。
前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第三端子は、前記スイッチ制御回路の出力端子として使用され、前記第三抵抗の第一端子及び前記第二ダイオードの第一端子は、両方とも、前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第三端子に接続され、前記第三抵抗の第二端子及び前記第二ダイオードの第二端子は、両方とも接地される。
前記トライオードが前記第一抵抗を介して制御信号を受信する時、前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第二端子と前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第三端子とがオン状態にある。
前記トライオードが前記第一抵抗を介して制御信号を受信しない時、前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第二端子と前記金属酸化物半導体電界効果トランジスタの第三端子とが切断される。
上記の実施方式では、トライオードと金属酸化物半導体電界効果トランジスタとが協働することで、比較回路から制御信号を出力するかどうかによって、金属酸化物半導体電界効果トランジスタがオンするかどうかを制御することができ、それにより、電子デバイスの起動及び停止の制御を実現する。ＰＷＭ信号があるとき、電子デバイスの給電電源が入れられ、ＰＷＭ信号がないとき、給電電源が切られ、それにより、電子デバイスの消費電力を減らし、ＰＷＭ信号がない時、給電電源が依然として入れられるので電力を浪費することを、防止するようになる。
第一方面を結合して、ある実施方式では、前記信号フォロー回路は、フォロワ及び保護サブ回路を含み、前記フォロワの入力端子は、前記信号フォロー回路の入力端子として、前記フォロワの出力端子は、前記保護サブ回路の入力端子に接続され、前記保護サブ回路の出力端子は、前記信号フォロー回路の出力端子として、前記保護サブ回路は、第二ＰＷＭ信号を分離及びバッファリングすることに使用される。
上記の実施方式では、フォロワは、第二ＰＷＭ信号の負荷を増加させることができ、保護サブ回路を介して、増加された負荷のＰＷＭ信号を分離及びバッファリングして、安全で安定したアナログ信号を出力するようになる。
第一方面を結合して、ある実施方式では、前記比較回路は、コンパレータを含み、前記コンパレータの第一入力端子は、指定された抵抗を介して前記信号フォロー回路から出力された第二ＰＷＭ信号を受信することに使用される。
前記コンパレータの第二入力端子は、基準信号を受信することに使用される。
前記コンパレータの出力端子は、前記比較回路の出力端子として使用される。
上記の実施方式では、コンパレータが第二ＰＷＭ信号によって制御信号を出力することができ、さらに制御信号によって、回路の開閉制御を実現することができる。
第一方面を結合して、ある実施方式では、前記スイッチコントローラは、磁気ビーズをさらに含み、前記信号変調回路は、前記磁気ビーズを介して前記第一ＰＷＭ信号を受信することに使用される。
上記の実施方式では、磁気ビーズを介して電磁放射の干渉を抑制することができ、それにより、入力されるＰＷＭ信号の安定性を向上させることに有利である。
第一方面を結合して、ある実施方式では、前記スイッチコントローラは、保護抵抗をさらに含み、前記信号フォロー回路の出力端子は、前記保護抵抗を介して前記比較回路の入力端子に接続される。
上記の実施方式では、保護抵抗は、送信された第二ＰＷＭ信号の安定性を保証することができ、第二ＰＷＭ信号が負荷の衝撃によって不安定になることを防ぐことができる。
第一方面を結合して、ある実施方式では、前記スイッチコントローラは、前記信号変調回路の入力端子に接続された整流モジュールをさらに含む。
第一方面を結合して、ある実施方式では、前記スイッチコントローラは、前記比較回路が受信された基準信号を安定化させる電圧安定化回路をさらに含む。
第二方面では、本願の実施形態は、電子デバイスを提供し、電子デバイスは、デバイス本体及び上記のスイッチコントローラを含み、前記デバイス本体の制御端子は、前記スイッチコントローラの出力端子に接続され、前記デバイス本体は、前記スイッチコントローラの出力端子から出力された制御信号を受信すると、起動される。
第二方面を結合して、ある実施方式では、前記デバイス本体は、直流モーターを含む。
本願実施形態の技術方案をより明確に説明するために、以下では本願実施形態に必要な図面を簡単に説明する。理解すべきことは、以下の図面が本願のある実施形態のみを示し、従って、範囲を限定するものと解釈すべきではなく、当業者にとって創造的努力をしない前提で、さらにこれらの図面に基づいて他の関連する図面を取得してもよいことである。
本願実施形態から提供されるギヤ制御回路の第一構成図である。 本願実施形態から提供される検出ユニットの具体的な回路図である。 本願実施形態から提供される電源検出回路の具体的な構造図である。 本願実施形態から提供されるギヤ制御回路の第二構成図である。 本願実施形態から提供されるギヤ制御回路の第三構成図である。 本願実施形態から提供されるスイッチコントローラの回路モジュールを示す図である。 本願実施形態が提供されるスイッチコントローラ回路における信号変調回路と信号フォロー回路との接続を示す図である。 本願実施形態が提供される比較回路を示す図である。 本願実施形態から提供されるスイッチ制御回路を示す図である。 本願実施形態から提供される電圧安定化回路を示す図である。 本願実施形態が提供される電子デバイスを示す図である。
以下に、本願の実施形態における図面を参照して、本願の実施形態における技術方案を説明する。
第一実施形態
本願の実施形態は、交流モーターのギヤ制御回路を提供し、交流モーターＡは、複数のギヤを有し、異なるギヤが対応する交流モーターＡの回転速度が異なり、例えば、交流モーターの回転速度によって、低速から高速まで交流モーターの複数のギヤを低速ギヤ、中速ギヤ、高速ギヤに分けることができる。本願が設計されたギヤ制御回路は、図１に示すように、複数の制御可能スイッチ１、検出ユニット２、ギヤ入力ユニット３及び制御ユニット４を含み、複数の制御可能スイッチ１は、それぞれ交流電源ＢのファイヤーラインＬに接続し、且つそれぞれ交流モーターＡの複数のギヤに1対1で接続することに使用される。可能な実施方式として、複数の制御可能スイッチ1の数量は、交流モーターのギヤの数量と同じであり、例えば、交流モーターのギヤはそれぞれ低速ギヤ、中速ギヤ、高速ギヤである時、複数の制御可能スイッチ1の数量は三つであり、各々のギヤは、一つの制御可能スイッチ1が接続される。
検出ユニット２は、それぞれ各制御可能スイッチ１に接続され、各制御可能スイッチ１の開閉状態を検出することに使用され、すなわち、各制御可能スイッチがオンするか又はオフするかを検出することに使用される。ギヤ入力ユニット３は、外部から入力するターゲットギヤｍを受信することに使用され、制御ユニット４は、ギヤ入力ユニット３に接続され、且つ各制御可能スイッチ１と検出ユニット２に接続され、交流モーターＡも交流電源Ｂの中性線Ｎとアース線Ｅに接続される。
上記で設計されたギヤ制御回路は、運行する時、ギヤ入力ユニット３が制御ユニット４にターゲットギヤ信号を送信し、この時に送信されるターゲットギヤがｍであると仮定して、ここでギヤ入力ユニット３の信号の発生は、作業者がギヤ入力ユニット３を操作することによって入力される。制御ユニット４がターゲットギヤｍを受信した後、制御ユニット４は、検出ユニット２から送信された各制御可能スイッチ１の開閉状態に基づいて、交流モーターの現在のギヤｎを識別することができ、ここで、検出ユニット２は、周期的に制御ユニット４に検出された各制御可能スイッチ１の開閉状態をフィードバックすることができる。
制御ユニット４は、ターゲットギヤｍと現在のギヤｎを受信した後、まず、ｍとｎの大きさを判断し、ｍがｎより大きい場合は、現在、アップシフトを行う必要があることを説明し、このとき、制御ユニット４は、ｎからｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチ１を制御し、ギヤが小さいものから大きいものまでの順に順次制御可能スイッチ１をオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ－１が対応する制御可能スイッチがをオフにする。ｍがｎより小さい場合は、現在、シフトダウンを行う必要があることを説明し、このとき、制御ユニット４は、ｍからｎまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチ１を制御し、ギヤが大きいものから小さいものまでの順に順次制御可能スイッチ１をオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチ１をオンにした後、ギヤｉ＋１に対応する制御可能スイッチ１をオフにする。
上記の技術方案は、次の例に基づいて理解できる。ｍがｎより大きい場合、ｎ=０、ｍ=３であると仮定し、即ち、モーターが現在起動せず、ターゲットギヤが３速である時、制御ユニットは、０速から３速までの各ギヤが対応する制御可能スイッチ１を制御し、ギヤが小さいものから大きいものの順に順次制御可能スイッチ１をオンにし、つまり、１速が対応する制御可能スイッチ、２速が対応する制御可能スイッチ、及び３速が対応する制御可能スイッチを順次オフにし、２速が対応する制御可能スイッチをオンにした後、１速が対応する制御可能スイッチをオフにする。３速が対応する制御可能スイッチをオンにした後、２速が対応する制御可能スイッチをオフにすると、交流モーターが３速にある状態を実現する。ｍがｎより小さい場合、ｎ=３、ｎｍ=１であると仮定し、即ち、現在、モーターのギヤが３速であり、ターゲットギヤが１速である時、制御ユニット４は、３速から１速までの各ギヤが対応する制御可能スイッチ１を制御し、ギヤが大きいものから小さいものの順に順次制御可能スイッチ１をオンにし、つまり、２速が対応する制御可能スイッチ及び１速が対応する制御可能スイッチを順次オンにし、且つ２速が対応する制御可能スイッチをオンにした後、３速が対応する制御可能スイッチをオフにし、１速が対応する制御可能スイッチをオンにした後、２速が対応する制御可能スイッチをオフにする。
上記で設計されたギヤ制御回路において、制御ユニットは、ギヤ入力ユニットによって送信されたターゲットギヤｍを受信し、検出ユニットによって検出された各制御可能スイッチの開閉状態によって、現在のギヤｎを確定する。ｍがｎより大きい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが小さいものから大きいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、ギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ－１が対応する制御可能スイッチをオフにする。ｍがｎより小さい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが大きいものから小さいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ＋１が対応する制御可能スイッチをオフにする。これによって、ギヤが切り替わる時、ギヤを順番に徐々に切り替えるので、ギヤ切り替えがスムーズになり、ギヤが徐々に切り替えられることは、相差が大きすぎるギヤに一度に調整することに対して、発生する突入電流が小さくなり、さらに制御可能スイッチに対する損害が減少し、制御可能スイッチの寿命が長くなる。
本実施形態の一つの実施方式として、図２に示すように、検出ユニット２は、複数の状態検出回路２０１を含み、複数の状態検出回路２０１は、二つの入力端子と一つの出力端子を含み、複数の状態検出回路２０１の二つの入力端子は、それぞれ制御可能スイッチ１及び交流電源Ｂの中性線Ｎに接続され、対応して接続される制御可能スイッチ１の開閉状態を検出する。制御ユニット４は、各状態検出回路２０１の出力端子に接続され、各制御可能スイッチのが得られる開閉状態を受信し、各制御可能スイッチの開閉状態によって、オン状態の制御可能スイッチが一つだけであると判断された場合、オン状態の制御可能スイッチが対応するギヤを、交流モーターの現在のギヤｎとして決定する。
一つの可能な実施形態として、図２に示すように、各状態検出回路２０１は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＱ１、フォトカプラアイソレーターＤ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ１を含み、抵抗Ｒ１の一端は、ギヤに対応する制御可能スイッチの出力端子に接続され、抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の第一端に接続され、抵抗Ｒ２の第二端は、フォトカプラアイソレーターＤ１の送信端の正極に接続され、抵抗Ｒ３の第一端は、電源の中性線Ｎに接続され、抵抗Ｒ３の第二端は、フォトカプラアイソレーターＤ１の送信端の負極に接続され、ダイオードＱ１のアノードは、抵抗Ｒ３の第一端に接続され、ダイオードＱ１のカソードは、抵抗Ｒ２の第二端に接続され、フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のコレクタは、抵抗Ｒ４を介して制御ユニット４に接続され、フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のコレクタは、抵抗Ｒ５を介して高レベル信号に接続され、フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のエミッタは、接地され、コンデンサＣ１を介して制御ユニット４に接続される。一つの可能な実施方式として、制御可能スイッチ１は、具体的にリレーであり、各抵抗Ｒ１の一端は、ギヤに対応するリレーの常時開接点に接続される。ここで、上記の回路構成を除いて、従来の他の状態検出構造を状態検出回路２０１として使用してもよい。
上記の状態検出回路において、状態検出回路２０１に接続された制御可能スイッチ１がオフである場合、状態検出回路２０１におけるフォトカプラアイソレータＤ１は導通せず、状態検出回路２０１は、制御ユニット４に低レベル信号を送信する。状態検出回路２０１に接続された制御可能スイッチ１がオンである場合、状態検出回路２０１は、制御可能スイッチ１の出力端から高レベル信号を受信することができ、それにより、状態検出回路２０１におけるフォトカプラアイソレータＤ１を導通させ、状態検出回路２０１が制御ユニット４に高レベル信号を送信し、さらに制御ユニット４は、高レベル信号に基づいて、状態検出回路２０１が対応して接続される制御可能スイッチ１がオンであることを知ることができる。上記の原理に基づいて、現在のギヤ識別を行う時、制御ユニット４は、各状態検出回路２０１によって送信されるレベル信号を取得して、各状態検出回路２０１が対応して接続される制御可能スイッチの開閉状態を識別することができ、さらに一つの制御可能スイッチ１のみがオン状態にあると決定する場合、オン状態にある制御可能スイッチが対応するギヤを、交流モーターの現在のギヤｎに決定する。
可能な実施方式として、制御ユニット４は、各状態検出回路２０１が対応して接続された制御可能スイッチの開閉状態を識別した後、すべての制御可能スイッチ１がいずれもオフ状態にあることを識別し、このような状況下で、制御ユニット４は、交流モーターが起動していないと判断する。制御ユニット４は、各状態検出回路２０１が対応して接続される制御可能スイッチの開閉状態を識別した後、二つ又は二つ以上の制御可能スイッチ１が長時間にオフ状態にあることを識別し、このような場合、制御ユニット４は、交流モーター電極の動作が故障していると判断し、さらに自動警報を行うことができる。
本実施形態の一つの実施方式において、図３に示すように、検出ユニット２は、電源検出回路２０２をさらに含み、電源検出回路２０２の構造は、状態検出回路２０１の構造と完全に同じである。具体的には、抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７、ダイオードＱ２、フォトカプラアイソレーターＤ２、抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９、抵抗Ｒ１０、コンデンサＣ２を含み、抵抗Ｒ６の一端は、交流電源ＢのファイヤーラインＬに接続され、抵抗Ｒ６の他端は、抵抗Ｒ７の第一端に接続され、抵抗Ｒ７の第二端は、フォトカプラアイソレーターＤ２のエミッタのアノードに接続され、抵抗Ｒ８の第一端は、交流電源Ｂの中性線Ｎに接続され、抵抗Ｒ８の第二端は、フォトカプラアイソレーターＤ２のエミッタのカソードに接続され、ダイオードＱ２の正極は、抵抗Ｒ８の第一端に接続され、ダイオードＱ２の負極は、抵抗Ｒ７の第二端に接続され、フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のコレクタは、抵抗Ｒ９を介して制御ユニットに接続され、フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のコレクタは、抵抗Ｒ１０を介して高レベル信号に接続される。フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のエミッタは接地され、且つコンデンサＣ２を介して制御ユニット４に接続される。
電源検出回路２０２と状態検出回路２０１との違いは、電源検出回路２０２の二つの入力端がそれぞれ、交流電源ＢのファイヤーラインＬ及び中性線Ｎに接続され、電源検出回路２０２が電源信号を収集し、且つ電源信号を制御ユニット４に送信することに使用されることでる。ここで、電源信号は、電源の周波数を含む。制御ユニット４は、電源検出回路２０２によって送信された電源信号に基づいて、電源の有無を判断することができ、且つ電源の周波数に基づいて、制御可能スイッチ１がオンすることを制御する遅延を決定し、例えば、ギヤを調整する時、あるギヤが対応する制御可能スイッチがオンすることを制御する必要があり、電源は、商用電源であり、即ち、周波数が５０Ｈｚである交流電源であるので、商用電源の波形が横座標を通過するとき、つまり横座標が０であるとき、制御可能スイッチを開閉することは、制御可能スイッチに対する損傷を最小にする。
本実施形態の一つの実施方式において、図４に示すように、ギヤ制御回路は整流ユニット５をさらに含み、制御ユニット４は、整流ユニット５を介して交流電源Ｂに接続され、それによって、制御ユニット４は、整流ユニット５に基づいて、交流電源Ｂの交流電力をその動作する直流電力に変換することができる。また、上記の方法を除き、制御ユニット４は、直流電源に直接接続されてもよく、制御ユニット４に電力を供給することを実現するようになり、一つの可能の実施方式として、整流ユニット５は、具体的には、整流器であってもよく、又は交流電力を直流電力に変換することができる他の部品であってもよい。
一つの可能な実施方式として、図４に示すように、整流ユニット５と制御ユニット４との間にファラッドコンデンサＣ５を並列に接続することができ、それによって、外部電圧が遮断される時、制御ユニット４が一定の時間の警報を維持することができる。
本実施形態の一つの実施方式において、図４に示すように、ギヤ制御回路は、フィルタリング干渉防止ユニット６をさらに含み、交流電源Ｂのアース線は、フィルタリング干渉防止ユニット６を介して交流モーターＡに接続され、交流電源Ｂの中性線Ｎは、フィルタリング干渉防止ユニット６を介して交流モーターＡ及び整流ユニット５に接続され、交流電源ＢのファイヤーラインＬは、フィルタリング干渉防止ユニット６を介して整流ユニット５及び制御可能スイッチ１の入力端に接続される。
一つの可能な実施方式として、図５に示すように、フィルタリング干渉防止ユニット６は、ヒューズＳ１、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ３及びコンデンサＣ４を含み、ヒューズＳ１の一端は、交流電源ＢのファイヤーラインＬに接続され、ヒューズＳ１の他端は、抵抗Ｒ１１の第一端に接続され、抵抗Ｒ１１の第二端は、整流ユニット５及びコンデンサＣ３の第二端に接続され、コンデンサＣ３の第一端は、交流電源Ｂの中性線Ｎに接続され、交流電源Ｂの中性線Ｎは、交流モーターＡに接続され、コンデンサＣ４の第一端は、コンデンサＣ３の第一端に接続され、コンデンサＣ４の第二端は、交流電源Ｂのアース線Ｅに接続され、抵抗Ｒ１２の第一端は、コンデンサＣ３の第二端に接続され、抵抗Ｒ１２の第二端は、抵抗Ｒ１３を介して交流電源Ｂの中性線Ｎに接続される。上記回路構成によってフィルタリング干渉防止ユニット６を実現することを除き、従来の他のフィルタリング干渉防止構造をフィルタリング干渉防止ユニット６としてもよい。
上記の実施方式では、抵抗Ｒ１１は、回路において過電流保護及び過熱検出の役割を果たすサーミスタであり、コンデンサＣ３は、ＥＭＩ伝導干渉を抑制し、火花回路を除去することに使用され、抵抗Ｒ１２及び抵抗Ｒ１３は、プラグを抜くとき、個人の安全を守るため、電源プラグの電圧を１秒以内に３６Ｖ以下に低下させる。
第二実施形態
本願は、交流モーターのギヤ制御システムを提供する。ギヤ制御システムは、交流電源Ｂ、交流モータ電極Ａ、及び第一実施形態のいずれかの実施方式に記載のギヤ制御回路を含み、ギヤ制御回路における各制御可能スイッチ１は、交流電源Ｂ及び交流モーターＡの複数のギヤにそれぞれ１対１で接続される。本実施形態のギヤ制御システムは、第一実施形態で説明したギヤ制御回路の原理と一致するので、ここでは、詳しく説明しない。
上記で設計されたギヤ制御システムにおいて、前記ギヤ制御回路を備えるので、制御ユニットは、ギヤ入力ユニットによって送信されたターゲットギヤｍを受信し、検出ユニットによって検出された各制御可能スイッチの開閉状態によって、現在のギヤｎを確定することができ、ｍがｎより大きい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが小さいものから大きいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、ギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ－１が対応する制御可能スイッチをオフにする。ｍがｎより小さい場合、ギヤｎからギヤｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが大きいものから小さいものの順に順次制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ＋１が対応する制御可能スイッチをオフにする。これによって、ギヤが切り替わると、ギヤを順番に徐々に切り替えるので、ギヤの切り替えがスムーズになり、ギヤが徐々に切り替えられることは、相差が大きすぎるギヤに一度に調整することに対して、発生する突入電流が小さくなり、さらに制御可能スイッチに対する損害が減少し、制御可能スイッチの寿命が長くなる。
本願が提供される実施形態では、開示される装置及び方法は、他の方式で実施できることが理解されるべきである。上記の装置の実施形態は、例示にすぎない。例えば、ユニットの分割は、論理機能の分割にすぎない。実際に実現する時、他の分割方法を有してもよく、例えば、複数のユニット又はコンポーネントが組み合わせられてもよく、或いは、複数のユニット又はコンポーネントが他のシステムに統合されてもよく、或いは、いくつかの特徴が省略されてもよいし、実行されなくてもよい。他方、表示又は議論されている相互の結合又は直接結合又は通信接続は、いくつかの通信インターフェース、装置又はユニットの間接結合又は通信接続であってもよく、電気的、機械的又は他の形式であってもよい。
また、分離のコンポーネントとして説明するユニットは、物理的に分離されてもよく又は物理的に分離されなくてもよく、ユニットとして表示されたコンポーネントは、物理ユニットであってもよく、物理ユニットでなくてもよく、即ち、一つの場所に位置してもよく、又は、複数のネットワークユニットに分布されてもよい。実際のニーズに応じてその中の一部又は全部のユニットを選択して、本実施形態の目的を実現してもよい。
さらに、本願の各実施形態における各機能モジュールは、一緒に統合されて独立部分を形成してもよく、又は、各モジュールが独立して存在してもよく、又は、二つ又は二つ以上のモジュールが統合されて独立部分を形成してもよい。
このドキュメントでは、第一及び第二などの関係用語は、あるエンティティ又は操作を他のエンティティ又は操作と区別することに使用されるだけであり、必ずしもそのようなエンティティ又は動作の間にこのような実際の関係又は順序が存在することを意味又は示唆するものではない。
第三実施形態
図６から図１１を参照して、本願の実施形態は、スイッチコントローラ２０を提供する。スイッチコントローラ２０は、ＰＷＭ信号を介して電子デバイス１０のデバイス本体３０の起動及び停止を制御することができ、電子デバイス１０のエネルギー消費を低減させることに有利である。
図６を参照すると、スイッチコントローラ２０は、信号変調回路２１、信号フォロー回路２２、比較回路２３及びスイッチ制御回路２４を含むことができる。
信号変調回路２１の入力端子は、第一ＰＷＭ信号を受信することに使用され、信号変調回路２１の出力端子は、信号フォロー回路２２の入力端子に接続され、第一ＰＷＭ信号が信号変調回路２１に変調されたアナログ信号を表す第二ＰＷＭ信号を出力することに使用される。第一ＰＷＭ信号は、信号源１００によって生成することができ、信号源１００がＰＷＭ信号を生成する方法は、当業者には周知であり、ここでは、詳しく説明しない。信号源１００によって生成されたＰＷＭ信号は、第一ＰＷＭ信号であり、信号変調回路２１の入力端子に出力することができる。第一ＰＷＭ信号が信号変調回路２１によって変調された後、得られた信号は第二ＰＷＭ信号である。
デバイス本体３０がモーターである場合、第一ＰＷＭ信号もモーターに出力することができ、モーターは、ＰＷＭ信号に基づいて、モーターの回転速度を制御する。モーターがＰＷＭ信号を介してモーターの回転速度を制御する方式は、当業者にはよく知られ、ここでは繰り返さない。
信号フォロー回路２２の出力端子は、比較回路２３の第一入力端子に接続され、信号フォロー回路２２は、第二ＰＷＭ信号の現在の負荷電力をプリセット負荷電力に増加させることに使用される。プリセット負荷電力は、実際のニーズに応じて設定できるが、ここでは具体的に制限されない。信号フォロー回路２２を介して、第二ＰＷＭ信号の電圧を一定に維持することができ、電流を増加させ、それにより、第二ＰＷＭ信号の負荷能力を向上させる。信号フォロー回路２２は、第二ＰＷＭ信号をバッファリング及び分離し、信号の負荷能力を増加させることができることが理解される。
比較回路２３の出力端子は、スイッチ制御回路２４の入力端子に接続され、比較回路２３の第二入力端子に基準信号を受信し、且つ第一入力端子が第二ＰＷＭ信号を受信すると、制御信号を出力することに使用される。比較回路２３の基準信号は基準電圧であってもよく、ユーザは実際のニーズに応じて基準電圧を設定することができ、基準電圧は比較回路２３の閾値レベルである。
スイッチ制御回路２４の出力端子は、電子デバイス１０のデバイス本体３０の制御端子に接続することに使用され、スイッチ制御回路２４は、制御信号を受信すると、スイッチ制御回路２４におけるスイッチ装置をオン状態にあるように制御する。スイッチ制御回路２４におけるスイッチ装置は、デバイス本体３０の制御端子に電気的に接続され、スイッチ装置がオン状態になった後、デバイス本体３０は、制御端子を介して電源を入れることができ、デバイス本体３０の起動を実現する。制御信号は、高レベル信号、低レベル信号などのレベル信号であり、実際の状況に応じて設定してもよい。
上記の実施方式では、スイッチコントローラ２０は、信号変調回路２１を介してデジタルからアナログへの変換を行うことができ、デジタル信号の第一ＰＷＭ信号を変調し、アナログ信号の第二ＰＷＭ信号を取得し、次に信号フォロー回路２２を介して、変調された第二ＰＷＭ信号を負荷増幅し、第二ＰＷＭ信号の負荷が小さすぎるのでスイッチ制御回路２４の開閉を制御することができないことを防止でき、ＰＷＭ信号によって電子デバイス１０の起動及び停止を制御することに不利である問題を、改善することができる。
図９を参照すると、本実施形態では、スイッチ制御回路２４は、第一コンデンサ１２５、第二コンデンサ１２６、第三コンデンサ１２７、第四コンデンサ１３３、第一ダイオード１２４、第二ダイオード１３４、第一抵抗１２８、第二抵抗１２９、第三抵抗１３１、トライオード１３２及びスイッチ装置を表徴する金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０を含むことができる。
第一コンデンサ１２５の第一端及び第一抵抗１２８の第一端は、比較回路２３の出力端に接続され、第一コンデンサ１２５の第二端は接地され、第一抵抗１２８の第二端は、トライオード１３２のベースに接続され、トライオード１３２のエミッタは、接地され、トライオード１３２のコレクタは、第三抵抗１３１の第一端に接続され、第三抵抗１３１の第二端は、第二抵抗１２９の第一端及び金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第一端に接続され、第二抵抗１２９の第二端及び金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第二端は、両方とも制御電源の入力端子に接続される。
第一ダイオード１２４の第一端、第二コンデンサ１２６の第一端及び第三コンデンサ１２７の第一端は、いずれも制御電源の入力端子に接続される。第一ダイオード１２４の第二端、第二コンデンサ１２６の第二端及び第三コンデンサ１２７の第二端は、いずれも接地される。
金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第三端子は、スイッチ制御回路２４の出力端子として使用され、第三抵抗１３１の第一端子及び第二ダイオード１３４の第一端子は、両方とも、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第三端子に接続され、第三抵抗１３１の第二端子及び第二ダイオード１３４の第二端子は、両方とも接地される。
ここで、トライオード１３２が第一抵抗１２８を介して制御信号を受信する時、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第二端子は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第三端子と導通する。
トライオード１３２が第一抵抗１２８を介して制御信号を受信しない時、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第二端子と金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０の第三端子とが切断される。
本実施形態では、コンパレータ１２１は、電圧コンパレータであり、コンパレータ１２１が出力されるレベル信号は、Ｇ１信号である。
スイッチ制御回路２４において、制御電源が１５Ｖの電源であり、これは、当業者には周知であり、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０のソース電極及びドレイン電極は、電源を制御するスイッチであってもよい。Ｇ１信号は、第一抵抗１２８を介してＮＰＮトライオード１３２のオン及びオフを制御することができ、それにより、ＰＭＯＳのオン及びオフを安定して制御することができる。
トライオード１３２は、ＮＰＮ型トライオード１３２であってもよく、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０は、Ｐ型の金属酸化物半導体電界効果トランジスタであってもよく、この場合、制御信号は、ハイレベルである。スイッチコントローラ２０が第一ＰＷＭ信号を受信し続ける場合、ＮＰＮトランジスタのベース電極がハイレベルであるとき、トライオード１３２のコレクタとエミッタとが導通状態になり、電流がコレクタからエミッタに流れる。ＰＭＯＳのゲート電極（又はＧ電極と呼ばれる）がローレベルである時、ＰＭＯＳのソース電極（又はＳ電極と呼ばれる）とドレイン電極（又はＤ電極と呼ばれる）とがオン状態なり、電流がソース電極からドレイン電極に流れ、それにより、デバイス本体３０の制御端子が電源を入れて起動を実現するようになる。
スイッチコントローラ２０が第一ＰＷＭ信号を受信しない場合、ＮＰＮトライオードのベース電極はローレベルであり、このとき、トライオード１３２のコレクタとエミッタが切断され、同時に、ＰＭＯＳのソース電極とドレイン電極が切断され、それにより、デバイス本体３０の制御端子は、電源が切られ、シャットダウンを実現するようになり、それにより電子デバイス１０のエネルギー消費を節約することができる。
第二抵抗１２９は、ＮＰＮトライオードがオンしていないときに電源を切断することに使用される。
第三抵抗１３１は、トライオード１３２を保護することに使用される。
第一コンデンサ１２５は、Ｇ１信号を安定化させることに使用される電解コンデンサなどの極性コンデンサであってもよい。
第二コンデンサ１２６は、電源電圧を安定化させることに使用される電解コンデンサであってもよい。
第三コンデンサ１２７は、電源の干渉を除去することに使用されるセラミックコンデンサなどの無極性コンデンサであってもよい。
第四コンデンサ１３３は、出力信号の安定性を向上させることに使用される無極性コンデンサであってもよい。
第一ダイオード１２４及び第二ダイオード１３４は、後部負荷が過電圧及び電流に衝撃されることを防止し、同時に、デバイス本体３０に対しても保護の役割を果たす。
上記の実施形態では、トライオード１３２と金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０とが協働することで、比較回路２３から制御信号を出力するかどうかによって、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ１３０がオンするかどうかを制御することができ、それにより、電子デバイス１０の起動及び停止の制御を実現する。ＰＷＭ信号があるとき、電子デバイス１０の給電電源が入れられ、ＰＷＭ信号がないとき、給電電源が切られ、それにより、電子デバイス１０の消費電力を減らし、ＰＷＭ信号がない時、給電電源が依然として入れられるので電力を浪費することを、防止するようになる。
図７を参照すると、本実施形態では、信号変調回路２１は、第三ダイオード１０２、第四ダイオード１０３、第五コンデンサ１０４、第六コンデンサ１０５、第七コンデンサ１０８、第四抵抗１０６及び第五抵抗１０７を含む。第三ダイオード１０２のカソードは、第一電源に接続され、第三ダイオード１０２のアノードは、第五抵抗１０７の第一端に接続され、第五抵抗１０７の第二端は、第七コンデンサ１０８の第一端に接続された後、信号変調回路２１の出力端子として使用される。第七コンデンサ１０８の第二端は、接地される。第一電源は、５Ｖの電源であってもよく、これは当業者によく知られる。
第四ダイオード１０３のカソード、第五コンデンサ１０４の第一端、第六コンデンサ１０５の第一端、第四抵抗１０６の第一端は、いずれも第三ダイオード１０２のアノード、第五抵抗１０７の第一端に接続される。第四ダイオード１０３のアノード、第五コンデンサ１０４の第二端、第六コンデンサ１０５の第二端及び第四抵抗１０６の第二端は、いずれも接地される。
信号変調回路２１では、第三ダイオード１０２及び第四ダイオード１０３は、保護的な役割を果たし、入力電圧を電源電圧より高くせず、負の電圧が発生することを防止し、後部の回路の安全を確保するようになる。
第五コンデンサ１０４は、第六コンデンサ１０５と協働して、第一ＰＷＭ信号を直流信号に変換することに使用される。
第五コンデンサ１０４は、極性コンデンサ（例えば、電解コンデンサ）であってもよい。第六コンデンサ１０５は、無極性コンデンサ（例えば、セラミックコンデンサ）であってもよく、低周波干渉を吸収することに使用される。
第五抵抗１０７は、反射信号を除去することに使用され、オペアンプの理論によれば、その入力インピーダンスが無限大であるので、入力ピン電流はゼロに近く、ＰＷＭ信号によって入力される電流は、抵抗１０６を介してグランドに流れる。第五抵抗１０７がなければ、信号は、反射され、磁気ビーズ１０１の出力端子に戻って、ＰＷＭ信号という入力信号の負荷能力が悪ければ、発振信号を形成して、それにより出力にフォローする信号が不安定になる。
第七コンデンサ１０８は、反射信号をより効果的に吸収することに使用され、第五抵抗１０７は、反射され、戻る高周波信号をフォロワ１０９の入力端で遮断することができ、且つ第七コンデンサ１０８は、高周波信号を吸収し、それによって、フォロワ１０９の入力信号の干渉信号をフィルタリングし、フォロワ１０９の入力信号の品質を確保する。
図７を参照すると、本実施形態では、信号フォロー回路２２は、フォロワ１０９及び保護サブ回路２６を含むことができ、フォロワ１０９の入力端子は、信号フォロー回路２２の入力端子として、フォロワ１０９の出力端子は、保護サブ回路２６の入力端子に接続され、保護サブ回路２６の出力端子は、信号フォロー回路２２の出力端子として、保護サブ回路２６は、第二ＰＷＭ信号を分離及びバッファリングすることに使用される。
フォロワ１０９は、電圧フォロワであってもよく、フォロワ１０９に入力される第二ＰＷＭ信号の電圧及びフォロワ１０９から出力される第二ＰＷＭ信号の電圧が変化しないことを保証し、且つＰＷＭ信号を出力する電流を増加させることに使用される。
再び図７を参照すると、フォロワ１０９は、第一入力端子「＋ＩＮ」、第二入力端子「－ＩＮ」、電源端子ＶＣＣ、接地端子ＧＮＤ及び出力端子ＯＵＴを含む。フォロワ１０９の第一入力端子「＋ＩＮ」は、信号フォロー回路２２の入力端子として使用され、第五抵抗１０７の第二端子に接続される。フォロワ１０９の第二入力端子「－ＩＮ」は、フォロワ１０９の出力端子ＯＵＴに接続される。フォロワ１０９の電源端子ＶＣＣは、第二電源に接続することに使用され、第二電源は、５Ｖの電源であってもよく、これは、当業者によく知られる。フォロワ１０９の接地端子ＧＮＤは、接地される。フォロワ１０９の出力端子ＯＵＴは、保護サブ回路２６の入力端子に接続される。
保護サブ回路２６は、第六抵抗１１１、第七抵抗１１２、第八コンデンサ１１０、第九コンデンサ１１３、第十コンデンサ１１５、第五ダイオード１１６及び第六ダイオード１１７を含む。
第六抵抗１１１の第一端は、第八コンデンサ１１０の第一端に接続され、保護サブ回路２６の入力端子として使用され、入力端子は、フォロワ１０９の出力端子ＯＵＴに接続される。第六抵抗１１１の第二端は、第七抵抗１１２の第一端、第九コンデンサ１１３の第一端、第十コンデンサ１１５の第一端、第五ダイオード１１６のカソード及び第六ダイオード１１７のアノードに接続される。第七抵抗１１２の第二端、第九コンデンサ１１３の第二端、第十コンデンサ１１５の第二端及び第五ダイオード１１６のアノードは、いずれも接地される。第六ダイオード１１７のカソードは、第三電源に接続され、第三電源は、５Ｖの電源であってもよく、これは、当業者に周知である。第六抵抗１１１の第二端は、保護サブ回路２６の出力端子として使用され、分離されてバッファリングされた第二ＰＷＭ信号を出力する。
第六抵抗１１１は、増幅された容量性負荷を分離することに使用され、フィードバックループによって生成される位相遅れを除去することもできる。例えば、第六抵抗１１１に基づいて、ＰＷＭ信号の負荷が大きい場合、システムの発振は起こらず、回路における信号の安定性を向上させることができる。
第七抵抗１１２、第九コンデンサ１１３、及び第十コンデンサ１１５は、いずれも信号を安定化させ、負荷の影響を受けないことに使用される。
第八コンデンサ１１０は、後部の負荷によって引き起こされる位相遅れを除去することに使用される。
第五ダイオード１１６及び第六ダイオード１１７は、保護的な役割を果たし、入力電圧が電源の電圧より高くならず、負の電圧が発生することを防止し、前後の回路における信号の安全性及び安定性を確保するようになる。
上記の実施形態では、フォロワ１０９は、第二ＰＷＭ信号の負荷を増加させることができ、保護サブ回路２６を介して、増加された負荷のＰＷＭ信号を分離及びバッファリングして、安全で安定したアナログ信号を出力するようになる。
図８を参照すると、本実施形態では、比較回路２３は、コンパレータ１２１を含み、コンパレータ１２１の第一入力端子は、指定された抵抗を介して信号フォロー回路２２から出力された第二ＰＷＭ信号を受信することに使用される。コンパレータ１２１の第二入力端子は、基準信号を受信することに使用され、コンパレータ１２１の出力端子は、比較回路２３の出力端子として使用される。
本実施形態では、コンパレータ１２１の第二入力端子は、第八抵抗１１４を介して第四電源に接続されてもよい。また、第四電源は、第八抵抗１１４及び第九抵抗１２２を介して接地されてもよい。第四電源は、５Ｖの電源であってもよく、これは当業者によく知られる。
指定された抵抗は、第十抵抗１２０であり、コンパレータ１２１の第一入力端子は、第十抵抗１２０を介して、信号フォロー回路２２から出力された第二ＰＷＭ信号を受信し、次に、コンパレータ１２１の第一入力端子及び第二入力端子が受信された信号によって、出力端子を介してＧ１信号をスイッチ制御回路２４の入力端子に出力する。
第八抵抗１１４及び第九抵抗１２２は、コンパレータ１２１の基準信号の電圧（閾値レベル）を調整することに使用され、コンパレータ１２１の第一入力端子が第二ＰＷＭ信号が入力される時、ハイレベルを出力し、コンパレータ１２１の入力端子が第二ＰＷＭ信号を受信しない時、ローレベルを出力する。
第十抵抗１２０は、信号フォロー回路２２から出力された信号とコンパレータ１２１の入力端子との干渉を遮断することに使用される。
上記の実施形態では、コンパレータ１２１が第二ＰＷＭ信号によって制御信号を出力することができ、さらに制御信号によって、回路の開閉制御を実現することができる。
再び図７を参照すると、一つの実施方式として、スイッチコントローラ２０は、磁気ビーズ１０１をさらに含むことができ、信号変調回路２１は、磁気ビーズ１０１を介して第一ＰＷＭ信号を受信することに使用される。
上記の実施形態では、磁気ビーズ１０１を介して電磁放射の干渉を抑制することができ、それにより、入力されるＰＷＭ信号の安定性を向上させることに有利である。
再び図７を参照すると、一つの実施方式として、スイッチコントローラ２０は、保護抵抗１１８をさらに含み、信号フォロー回路２２の出力端子は、保護抵抗１１８を介して比較回路２３の入力端子に接続される。
上記の実施形態では、保護抵抗１１８は、送信された第二ＰＷＭ信号の安定性を保証することができ、第二ＰＷＭ信号が負荷の衝撃によって不安定になることを防ぐことができる。
図１１を参照すると、一つの実施方式として、スイッチコントローラ２０は、信号変調回路２１の入力端子に接続された整流モジュール２７をさらに含む。
整流モジュール２７は、交流電流を直流電流に整流する整流ブリッジを含み、直流モーターが直流電力によって電力を供給することに使用される。図６に示すような端子Ｖｉｍは、モーターに電力を供給することに使用される。端子ＧＮＤは、接地することに使用され、端子ＶＣＣは、デバイス本体３０の制御モジュールに電力を供給することに使用され、デバイス本体３０における制御モジュールの動作モードは、当業者によく知られる。
図１０を参照すると、一つの実施方式として、スイッチコントローラ２０は、比較回路２３が受信された基準信号を安定化させる電圧安定化回路２５をさらに含んでもよい。
電圧安定化回路２５は、極性コンデンサ及び二つの非極性コンデンサを含んでもよく、極性コンデンサ及び二つの非極性コンデンサは、並列に接続され、並列に接続される一端は、第五電源に接続され、並列に接続される他端は、接地され、第五電源は、５Ｖの電源であってもよく、基準信号の安定性を向上させるために、電圧安定化回路２５は、コンパレータ１２１に安定した５Ｖの電源を提供することに使用される。
上記の設計に基づいて、信号変調回路２１は、第一ＰＷＭ信号に対してスムーズな処理を行うことができ、これによって、急激に変化するパルス幅に対してもタイムリーに応答することができる。変調された第二ＰＷＭ信号は、アナログ電圧信号であり、信号フォロー回路２２に変調された後、第二ＰＷＭ信号の負荷能力及び干渉防止能力を向上させることができる。磁気ビーズ１０１、保護サブ回路２６、保護抵抗１１８などに基づいて、ＰＷＭ信号のサージ、静電気などに対して安全で信頼できる保護を提供することができる。また、デバイス本体３０は、ＰＷＭ信号（第一ＰＷＭ信号）があるとき、制御電源を入れ、ＰＷＭ信号がないとき、制御電源を切ることができ、消費電力を最大限に減少することができる。
再び図１１を参照すると、本願の実施形態は、電子デバイス１０をさらに提供する。電子デバイス１０は、デバイス本体３０及び上記のスイッチコントローラ２０を含み、デバイス本体３０の制御端子は、スイッチコントローラ２０の出力端子に接続され、デバイス本体３０は、スイッチコントローラ２０の出力端子から出力された制御信号を受信すると、起動される。
本実施形態では、デバイス本体３０は、実際の状況に応じて決定することができる。例えば、デバイス本体３０は、直流モーターを含む。例えば、デバイス本体３０は、空気清浄機における直流ブラシレスモーターであってもよい。
本実施形態では、各種類の抵抗、コンデンサ、磁気ビーズ、ダイオードのパラメータは、実際の条件に応じて選択することができ、これは、当業者によく知られ、ここで具体的に限定されない。
以上のように、本願は、スイッチコントローラ及び電子デバイスを提供する。スイッチコントローラは、信号変調回路、信号フォロー回路、比較回路及びスイッチ制御回路を含むことができる。信号変調回路の入力端子は、第一ＰＷＭ信号を受信することに使用され、信号変調回路の出力端子は、信号フォロー回路の入力端子に接続され、第一ＰＷＭ信号が信号変調回路に変調されたアナログ信号を表す第二ＰＷＭ信号を出力することに使用される。信号フォロー回路の出力端子は、比較回路の第一入力端子に接続され、信号フォロー回路は、第二ＰＷＭ信号の現在の負荷電力をプリセット負荷電力に増加させることに使用される。比較回路の出力端子は、スイッチ制御回路の入力端子に接続され、比較回路の第二入力端子に基準信号を受信し、且つ第一入力端子が第二ＰＷＭ信号を受信する時、制御信号を出力することに使用される。スイッチ制御回路の出力端子は、電子デバイスのデバイス本体の制御端子に接続することに使用され、スイッチ制御回路は、制御信号を受信する時、スイッチ制御回路におけるスイッチ装置をオン状態にあるように制御する。本実施形態では、スイッチコントローラは、信号変調回路を介してデジタルからアナログへの変換を行うことができ、デジタル信号の第一ＰＷＭ信号を変調し、アナログ信号の第二ＰＷＭ信号を取得し、次に信号フォロー回路を介して、変調された第二ＰＷＭ信号を負荷増幅し、第二ＰＷＭ信号の負荷が小さすぎるのでスイッチ制御回路の開閉を制御することができないことを防止でき、ＰＷＭ信号によって、電子デバイスの起動及び停止を制御することに不利である問題を、改善することができる。
上記の説明は、本発明のいくつかの実施形態を表すだけであり、本発明の特許の範囲に対する限定に理解されるべきではない。当業者であれば、本発明の技術構成の趣旨や範囲を逸脱しない前提下で、いろいろな更正及び変形を行なうことができる。これらの更正及び変形は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるべきである。
Ａ 交流モーター
Ｂ 交流電源
Ｌ ファイヤーライン
Ｎ 中性線
Ｅ アース線
１ 制御可能スイッチ
２ 検出ユニット
２０１ 状態検出回路
２０２ 電源検出回路
３ ギヤ入力ユニット
４ 制御ユニット
５ 整流ユニット
６ フィルタリング干渉防止ユニット
１０ 電子デバイス
２０ スイッチコントローラ
２１ 信号変調回路
２２ 信号フォロー回路
２３ 比較回路
２４ スイッチ制御回路
２５ 電圧安定化回路
２６ 保護サブ回路
２７ 整流モジュール
３０ デバイス本体
１００ 信号源
１０１ 磁気ビーズ
１０２ 第三ダイオード
１０３ 第四ダイオード
１０４ 第五コンデンサ
１０５ 第六コンデンサ
１０６ 第四抵抗
１０７ 第五抵抗
１０８ 第七コンデンサ
１０９ フォロワ
１１０ 第八コンデンサ
１１１ 第六抵抗
１１２ 第七抵抗
１１３ 第九コンデンサ
１１４ 第八抵抗
１１５ 第十コンデンサ
１１６ 第五ダイオード
１１７ 第六ダイオード
１１８ 保護抵抗
１２０ 第十抵抗
１２１ コンパレータ
１２２ 第九抵抗
１２４ 第一ダイオード
１２５ 第一コンデンサ
１２６ 第二コンデンサ
１２７ 第三コンデンサ
１２８ 第一抵抗
１２９ 第二抵抗
１３０ 金属酸化物半導体電界効果トランジスタ
１３１ 第三抵抗
１３２ トライオード
１３３ 第四コンデンサ
１３４ 第二ダイオード

Claims (8)

  1. 複数の制御可能スイッチ、検出ユニット、ギヤ入力ユニット及び制御ユニットを含む交流モーターのギヤ制御回路において、
    複数の前記制御可能スイッチは、それぞれ交流電源のファイヤーラインに接続し、且つそれぞれ交流モーターの複数のギヤに1対1で接続することに使用され、
    前記検出ユニットは、それぞれ各々の前記制御可能スイッチに接続され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態を検出することに使用され、
    前記ギヤ入力ユニットは、外部から出力されるターゲットギヤｍを受信することに使用され、
    前記制御ユニットは、前記ギヤ入力ユニットに接続され、ターゲットギヤｍを受信することに使用され、且つ前記制御ユニットは、各々の前記制御可能スイッチと前記検出ユニットに接続され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態に基づいて、交流モーターの現在のギヤｎを取得し、ｍがｎより大きい場合、前記制御ユニットは、ｎからｍまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが小さいものから大きいものまでの順に順次前記制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ－１が対応する制御可能スイッチをオフにし、ｍがｎより小さい場合は、前記制御ユニットは、ｍからｎまでの各ギヤが対応する制御可能スイッチを制御し、ギヤが大きいものから小さいものまでの順に順次前記制御可能スイッチをオンにし、且つギヤｉが対応する制御可能スイッチをオンにした後、ギヤｉ＋１に対応する制御可能スイッチをオフにすること、
    前記検出ユニットは、複数の状態検出回路を含み、各々の前記状態検出回路の二つの入力端子は、それぞれ前記制御可能スイッチの出力端子及び前記交流電源の中性線に接続され、対応して接続される制御可能スイッチの開閉状態を検出し、
    前記制御ユニットは、各々の前記状態検出回路の出力端子に接続され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態を受信することに使用され、各々の前記制御可能スイッチの開閉状態によって、オン状態の制御可能スイッチが一つだけであると判断された場合、オン状態の制御可能スイッチが対応するギヤを、前記交流モーターの現在のギヤｎとして決定し、
    各々の前記状態検出回路は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＱ１、フォトカプラアイソレーターＤ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ１を含み、前記抵抗Ｒ１の一端は、ギヤに対応する制御可能スイッチの出力端子に接続され、前記抵抗Ｒ１の他端は、前記抵抗Ｒ２の第一端に接続され、前記抵抗Ｒ２の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の送信端の正極に接続され、前記抵抗Ｒ３の第一端は、給電電源の中性線Ｎに接続され、前記抵抗Ｒ３の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の送信端の負極に接続され、前記ダイオードＱ１のアノードは、前記抵抗Ｒ３の第一端に接続され、前記ダイオードＱ１のカソードは、前記抵抗Ｒ２の第二端に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ４を介して前記制御ユニットに接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ５を介して高レベル信号に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ１の受信端のエミッタは、接地され、前記コンデンサＣ１を介して前記制御ユニットに接続されること、を特徴とする、交流モーターのギヤ制御回路。
  2. 前記制御ユニットは、オン状態にある制御可能スイッチがないことを確定する時、前記交流モーターが起動していないと判断することに使用されることを特徴とする、請求項１に記載の交流モーターのギヤ制御回路。
  3. 前記制御可能スイッチは、リレーであり、各々の前記抵抗Ｒ１の一端は、ギヤに対応するリレーの常時開接点に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の交流モーターのギヤ制御回路。
  4. 前記検出ユニットは、電源検出回路をさらに含み、前記電源検出回路の二つの入力端子がそれぞれ、前記交流電源のファイヤーライン及び中性線に接続され、前記電源検出回路の出力端子が前記制御ユニットに接続され、前記電源検出回路は、給電電源の信号を収集することに使用され、前記給電電源の信号は、電源の電圧信号及び電源の周波数信号を含み、
    前記制御ユニットは、前記電源の電圧信号に基づいて、前記給電電源の有無を判断し、且つ前記電源の周波数信号に基づいて、前記制御可能スイッチがオンすることを制御する遅延を決定することを特徴とする、請求項１に記載の交流モーターのギヤ制御回路。
  5. 前記電源検出回路は、抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７、ダイオードＱ２、フォトカプラアイソレーターＤ２、抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９、抵抗Ｒ１０、コンデンサＣ２を含み、前記抵抗Ｒ６の一端は、前記交流電源のファイヤーラインに接続され、前記抵抗Ｒ６の他端は、前記抵抗Ｒ７の第一端に接続され、前記抵抗Ｒ７の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ２のエミッタのアノードに接続され、前記抵抗Ｒ８の第一端は、前記交流電源の中性線に接続され、前記抵抗Ｒ８の第二端は、前記フォトカプラアイソレーターＤ２のエミッタのカソードに接続され、前記ダイオードＱ２の正極は、前記抵抗Ｒ８の第一端に接続され、前記ダイオードＱ２の負極は、前記抵抗Ｒ７の第二端に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ９を介して前記制御ユニットに接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のコレクタは、前記抵抗Ｒ１０を介して高レベル信号に接続され、前記フォトカプラアイソレーターＤ２の受信端のエミッタは接地され、且つ前記コンデンサＣ２を介して前記制御ユニットに接続されることを特徴とする、請求項４に記載の交流モーターのギヤ制御回路。
  6. 前記ギヤ制御回路は、整流ユニットをさらに含み、前記制御ユニットは、前記整流ユニットを介して前記交流電源に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の交流モーターのギヤ制御回路。
  7. 前記ギヤ制御回路は、フィルタリング干渉防止ユニットをさらに含み、前記交流電源のアース線は、前記フィルタリング干渉防止ユニットを介して前記交流モーターに接続され、前記交流電源の中性線は、前記フィルタリング干渉防止ユニットを介して前記交流モーター及び前記整流ユニットに接続され、前記交流電源のファイヤーラインは、前記フィルタリング干渉防止ユニットを介して前記整流ユニット及び前記制御可能スイッチの入力端子に接続されることを特徴とする、請求項６に記載の交流モーターのギヤ制御回路。
  8. 交流電源、交流モーター及び前記請求項１～７のいずれかの一項に記載の交流モーターのギヤ制御回路を含む交流モーターのギヤ制御システムにおいて、
    前記交流モーターは、複数のギヤを有し、異なるギヤが対応する交流モーターの回転速度が異なり、前記ギヤ制御回路における各制御可能スイッチは、それぞれ前記交流電源のファイヤーラインに接続され、且つそれぞれ前記交流モーターの複数のギヤに１対１で接続されることを特徴とする交流モーターのギヤ制御システム。
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