KR20200041379A - 상이한 모터 전압들 및 네트워크 주파수들을 갖는 3-선 또는 4-선 외부 제어 라인 상에서 동작하기 위한 적응식 작동기, 및 적절한 용도 - Google Patents

상이한 모터 전압들 및 네트워크 주파수들을 갖는 3-선 또는 4-선 외부 제어 라인 상에서 동작하기 위한 적응식 작동기, 및 적절한 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플랩(6) 또는 밸브(7)를 위한 작동기(10)에 관한 것이다. 상기 작동기는 모터(3'), 이 모터(3')로부터 하류에 배열된 변속기(4), 작동 연결부(5), 및 외부 제어 라인(SL)으로의 연결을 위한 전기 연결부(AN)를 포함한다. 이러한 외부 제어 라인(SL)은, 작동기에 에너지를 공급하고 모터의 회전 방향을 결정하기 위해 사용되며, 제1 모터 라인 및 제2 모터 라인(LY1, LY2) 그리고 접지 라인(GND)을 포함한다. 모터는 모터 라인들에 인가된 제1 모터 전압 또는 제2 모터 전압(UY1, UY2)에 기반하여 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 구동될 수 있다. 모터는, 이 모터가 브러시리스 DC 모터(3)란 점을 특징으로 한다. 작동기는, 모터에 대한 하류 작동 디바이스(SE) 및 신호 평가 유닛(SA)을 갖는 모터 제어 유닛(1)을 포함한다. 작동기는, 모터 전압들로부터 모터 제어 유닛의 전력 공급을 위한 공급 DC 전압(UP)을 제공하도록 설계된 전압 공급 유닛(2)을 포함한다. 신호 평가 유닛은, 개개의 모터 전압의 인가의 지속기간 동안 작동 디바이스에 대한 연관된 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하도록 설계된다. 이러한 연관된 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)에 기반하여, 이러한 작동 디바이스는 개개의 회전 방향으로 모터를 전기적으로 제어하도록 설계된다.

Description

상이한 모터 전압들 및 네트워크 주파수들을 갖는 3-선 또는 4-선 외부 제어 라인 상에서 동작하기 위한 적응식 작동기, 및 적절한 용도
본 발명은 플랩(flap) 또는 밸브(valve)를 위한 작동기, 특히, 건물의 난방, 환기 또는 공기 조화를 위해 체적 흐름을 조정하기 위한 작동기에 관한 것이다. 작동기는 모터(motor), 이 모터로부터 하류에 배열된 변속기, 통상적으로 감속 기어(reduction gear), 플랩 또는 밸브를 연결하기 위한 작동 연결부, 및 작동기를 외부 제어 라인(line)에 연결하기 위한 전기 연결부를 포함한다. 외부 제어 라인은, 작동기에 에너지(energy)를 공급하고 모터의 회전 방향을 결정하기 위해 사용된다. 외부 제어 라인은 제1 모터 라인 및 제2 모터 라인, 그리고 기준 전위로서 접지 라인을 포함한다. 모터는 제1 모터 라인 또는 제2 모터 라인에 인가된 개개의 제1 모터 전압 또는 제2 모터 전압에 기반하여 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 구동될 수 있다.
그러한 작동기는 전력 공급을 위해, Y1 라인 및 Y2 라인으로서 또한 표기된 모터 라인들 둘 모두에 연결된다. 제1 모터 전압 및 제2 모터 전압은 또한, 제1 모터 제어 전압 및 제2 모터 제어 전압, 또는 제1 제어 전압 및 제2 제어 전압으로서 표기될 수 있다.
구식 구조 포맷(format)의 그러한 알려진 작동기들은 소위 수동 동기 모터들을 포함하며, 이러한 수동 동기 모터들은 기준 전위로서 접지 라인 상의, 그리고 2개의 모터 라인들 상의 추가 전자 회로 구성요소들 없이 그리고 직접적으로 동작될 수 있다. 이 경우, 2개의 모터 라인들에 인가되는 모터 전압의 지속기간이 이동 거리 및/또는 회전 각도를 결정한다. 이러한 유형의 유도 모터는, 모터가 원하는 회전 방향으로 시동될 수 있도록 시동 커패시터(starting capacitor)를 포함한다(도 1, 동기 모터(3')를 갖는 작동기(10') 참조). 공급이 스위칭 온될(switched on) 때 그러한 동기 모터가 매우 신속하게 가속되기 때문에, 동기 모터는 빠른 가속들을 견딜 수 있기 위하여 심하게 크게 치수화된다. 그러한 동기 모터의 직접 공급은 또한, AC 전압을 이용하는 공급으로 제한된다.
가장 간단한 경우, 회전 방향을 결정하기 위하여 그리고 대응하는 시간 지속기간 동안 이동 거리를 특정하기 위해, 공급 전압(AC 전압)이 예컨대 릴레이(relay) 또는 트라이액(triac)에 의하여 개개의 모터 라인 상에 직접적으로 스위칭된다(switched). AC 공급 전압, 예컨대 230 V/50 Hz(예컨대, 유럽(Europe))의 AC 전압 또는 120 V/60 Hz(북미)의 AC 전압은 통상적으로, 공공 전력 공급 네트워크(network)로부터 나온다. 대안적으로, AC 공급 전압으로부터 도출(예컨대, 변환)되는 예컨대 24 V/50 Hz 또는 24 V/60 Hz의 AC 전압이 2개의 모터 라인들 중 하나에 직접적으로 연결될 수 있다.
또한, 일반적으로 브러시리스 DC 모터(brushless DC motor), 즉, 소위 BLDC 및 프로세서-보조 마이크로제어기(processor-assisted microcontroller)를 갖는 모터 제어 유닛(unit)을 포함하는 작동기들이 알려져 있다. 적절하게 프로그램된 프로그램(programmed program) 단계들(소프트웨어(software))에 의하여, 포지셔닝(positioning)이 그러한 작동기에 의해 빠르게 그리고 매우 유연한 방식으로 수행될 수 있다. 그러한 작동기를 사용할 때, 모터 제어 유닛은, 회전 방향 또는 버스(bus) 라인을 통한 대응하는 제어 명령들을 결정하기 위하여 "모터 라인들"을 통해 단 하나의 신호, 예컨대 AC 신호 또는 DC 신호만을 수신한다. 작동 디바이스(device)의 전압 공급 및 이에 따른 에너지 공급은 외부 제어 라인의 부가 공급 전압 라인을 통해 수행된다. 그러한 작동기는 또한, 전압 공급 유닛을 포함하고, 이러한 전압 공급 유닛은, 공급 전압 라인에 인가되는 공급 전압으로부터, (오로지) 모터 제어 유닛의 전력 공급을 위한 공급 DC 전압을 제공하도록 설계된다.
유연성의 이유들로, 작동기가 AC 전압 및 DC 전압 둘 모두를 공급받을 수 있고, 또한, 공유 외부 제어 라인에 병렬로 연결되는 구식 구조 포맷의 작동기들과 결합될 수 있는 것이 바람직할 것이다.
도입부에서 인용된 작동기들을 사용할 때, 회전 방향은 2개의 모터 라인들, 즉, Y1 라인 및 Y2 라인의 "신호 상태들"에 기반하여 결정된다. 이 경우, 모터는, 대응하는 모터 전압이 제1 모터 라인에 인가될 때 제1 회전 방향으로 회전하고, 대응하는 모터 전압이 제2 모터 라인에 인가될 때 반대인 제2 회전 방향으로 회전한다. 그러나, 그때, 2개의 모터 라인들 중 하나의 모터 라인에 부하가 없기 때문에, 이러한 하나의 모터 라인에서 모든 종류들의 간섭이 발견된다. 간섭에 대한 이유들 및 간섭의 유형들은 많고 다양하다. 그러므로, 가능성들의 전체 범위를 커버(cover)하고, 회복력 있는 방식으로 기능하고, 신속하게 결정에 이르며, 그리고 합리적인 수단에 의해 실현될 수 있는 접근법을 식별하는 것은 매우 어렵다.
간섭들의 큰 다양성은, 2개의 모터 라인들에 인가되는 모터 전압 또는 신호 전압의 신호 유형에 의해 유발된다. 여기서, 각각, 예컨대 24 V/AC 또는 24 V/DC의 공칭 전압을 갖는 AC 전압(AC) 또는 (펄스형(pulsed)) DC 전압(DC)이 인가될 수 있다. 게다가, 전기적으로 제어되지 않는 모터 라인에 적지 않은 전압이 커플링되거나(coupled) 또는 유도될 수 있다. 이 커플링(coupling)은 2개의 모터 라인들이 서로 평행하게 설치되는 것으로부터 비롯되며, 예컨대 메인즈 전압(mains voltage)을 전달하는 다른 라인들과 평행한, 이러한 2개의 모터 라인들의 설치에 의해, 그리고 특히, 수동 동기 모터들의 용량성 커플링에 의해 유발된다. 도입부에서 설명된 바와 같이, 이러한 수동 동기 모터들은, 기준 전위로서 접지 라인 및 2개의 모터 라인들 상의 추가 전자 회로 구성요소들 없이 그리고 직접적으로 동작된다. 이들 유도 모터들이 개개의 회전 방향으로 모터를 시동할 수 있도록 이들 유도 모터들은 시동 커패시터를 포함하기 때문에, 하나의 모터 라인 상의 모터 전압의 일부가 "자유"(즉, 여기되지 않은) 모터 코일(coil)을 통해 유도성으로 그리고 커패시터를 통해 전방으로(onward) 다른 모터 라인으로 커플링된다. 이 경우, 유도성으로 커플링된 전압은, 공칭 모터 또는 메인즈 전압의 80% 내지 240% 범위의 신호 진폭을 가질 수 있다. 이에 따라 유도된 전압은 그러므로, 메인즈 전압 또는 모터의 실제 신호 진폭보다 상당히 더 높은 신호 진폭을 가질 수 있다.
또한, AC 전압을 수신하는 하나의 모터 라인과 다른 모터 라인 ―이러한 다른 모터 라인에, 전압이 커패시터 및 "자유" 모터 코일을 통해 유도성으로 커플링됨― 사이에는 60° 내지 90° 범위의 상당한 위상각이 있다.
또한, 중앙 제어 디바이스로부터 이어지는 외부 제어 라인의 총 길이가 최대 300 m의 라인 길이를 가질 수 있으며, 모터 또는 네트워크 주파수가 개개의 공공 네트워크에 따라 48 Hz 내지 62 Hz일 수 있다는 것이 고려되어야 한다.
결과적으로, (신호 진폭에 따라) 간단한 수단을 사용하여서는 회전 방향의 식별이 정확하게 이루어질 수 없게 될 정도로 신호들은 변질된다. 많은 적용들에서, 작동기들의 "Y 입력들"은 중앙 제어 디바이스를 통해 동작되며, 이러한 중앙 제어 디바이스는 짧은 펄스(pulse)들로 작동기들을 앞뒤로 포지셔닝(position)한다. 이동 거리 또는 회전 각도가 변질되지 않음을 보장하도록, 첫 번째로 가능한 한 신속하게 올바른 방향으로 회전시키기 위하여 그리고 두 번째로 가능한 한 정밀하게 원하는 이동 거리 또는 회전 각도를 포착하기 위해, 가능한 한 빨리 Y 입력들의 참된 정보 내용을 검출하는 것은 극도로 중요하다.
2개의 모터 라인들 상의 AC 전압 신호들의 존재는 원칙적으로, 피크(peak) 값들 및 제로 크로싱(zero crossing)들을 포착함으로써 검출될 수 있다. 그러나, 이는 문제가 되는데, 그 이유는 AC 전압 신호들이 DC 전압 성분에 의해 오버레이되기(overlaid) 때문이다. 이들은 먼저 제거되어야 하며, 이는 불리하게, 부가 프로세싱(processing) 시간을 필요로 한다. 그런 다음, 특히 작동기를 스위칭 온(switching on) 및 스위칭 오프(switching off)할 때, 그러한 방법은 심지어 극도로 간섭에 취약하다.
또한, "케이블링(cabling) 조건들", 즉, 개개의 모터 라인들에 대한 케이블링의 영향의 정도를 저장하고 점진적으로 적응시키기 위해 "소프트웨어"를 사용하는 것이 고려가능하다. 이것의 단점은 적응의 지속기간이며, 그리고 산발적인 상황 변화들, 예컨대 추가 작동기의 연결 또는 라인 변화가 오류 상태들을 야기할 수 있다는 점이다.
최종적으로, Y 입력들, 즉, 모터 라인들에 대한 입력들에 더 큰 전기 부하를 적용하는 것이 또한 고려가능하다. 이는 불리하게, 더 높은 전기 손실들을 초래한다. 게다가, 동기 모터를 갖는 작동기와의 병렬 연결의 경우, 커패시터(capacitor)에 의해 90°만큼 시프트되는(shifted) 위상에 부하가 놓인다. 그러므로, 동기 모터는 필수 위상 시프트(shift)를 잃고, 더 이상 신뢰성 있게 시동되지 않는다. 설비 엔지니어(installation engineer)는 적절한 조치(measure)들, 예컨대, "여기 또는 저기 커패시터"를 사용하여 문제를 명백하게 해결할 수 있다. 그러나, 이는 다시, 전문가들에 대한 더 높은 수요들을 두고, 높은 비용들을 또한 초래한다.
도입부에서 인용된 선행 기술로부터 시작하면, 본 발명의 목적은 더욱 유연한 방식으로 배치될 수 있는 작동기를 특정하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 본 발명에 따른 작동기의 적절한 용도(use)를 특정하는 것이다.
본 발명의 목적은, 주요 청구항에서의 특징들에 의해 달성된다. 유리한 실시예 변형들은 종속 청구항들에서 특정된다.
본 발명에 따르면, 모터는 특히 브러시리스 DC 모터이다. 작동기는 모터 제어 유닛을 갖고, 이러한 모터 제어 유닛은 신호 평가 유닛, 및 이 신호 평가 유닛으로부터 하류에 배열되는, 모터를 위한 작동 디바이스를 포함한다. 작동 디바이스는 예컨대 3-상 DC 모터를 위한 3개의 하프-브리지(half-bridge)들, 또는 2-상 DC 모터를 위한 H-브리지 또는 2개의 하프-브리지들을 가질 수 있다. 하프-브리지들은 통상적으로, 직렬로 연결된 2개의 전기적으로 제어가능한 스위칭(switching) 수단, 예컨대 스위칭 트랜지스터(transistor)들을 포함한다.
본 발명의 작동기는, 제1 모터 전압 및/또는 제2 모터 전압으로부터 모터 제어 유닛의 전력 공급을 위한 공급 DC 전압을 제공하도록 설계되는 전압 공급 유닛을 더 포함한다. 전압 공급 유닛은 정류를 위한 다이오드(diode) 또는 브리지 정류기를 가질 수 있다. 이에 따라 제공된 공급 DC 전압은 후속하여, 버퍼(buffer) 커패시터에 의하여 평활화되고 후속 전압 레귤레이터(regulator)에 의하여 정전압 값으로 레귤레이팅될(regulated) 수 있다.
또한, 신호 평가 유닛은 신규하게, 제1 모터 라인 및 제2 모터 라인으로의 제1 모터 전압 및/또는 제2 모터 전압의 인가의 지속기간 동안 작동 디바이스에 대한 연관된 작동 신호들을 생성하도록 설계된다. 마지막으로, 작동 디바이스는, 연관된 작동 신호들에 기반하여, 연관된 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 모터를 전기적으로 제어하도록 설계된다.
작동기는 또한, 전압 공급 유닛을 포함하고, 이러한 전압 공급 유닛은, 제1 모터 전압 및/또는 제2 모터 전압으로부터 또는 공급 전압 라인에 인가되는 공급 전압으로부터, 모터 제어 유닛의 전력 공급을 위한 공급 DC 전압을 제공하도록 설계된다.
신호 평가 유닛은, 제1 모터 라인 및 제2 모터 라인으로의 제1 모터 전압 및/또는 제2 모터 전압의 인가의 지속기간 동안, 즉, 제1 유효(valid) 모터 전압 및/또는 제2 유효 모터 전압의 인가의 지속기간 동안, 작동 디바이스에 대한 연관된 작동 신호들을 생성하도록 설계된다. 작동 디바이스는, 연관된 작동 신호들에 기반하여, 연관된 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 모터를 전기적으로 제어하도록 설계된다.
본 발명의 주요 양상은, 본 발명에 따른 "전자" 모터 제어 유닛의 전력 공급을 위한 별도의 전압 공급 유닛에 대한, 2개의 모터 라인들로부터 수동 동기 모터의 직접 전기 공급을 위해 제공되는 전력의 커플링 아웃(coupling out)이다. 2개의 모터 라인들 상의 개개의 모터 전압만이 회전 방향을 결정할 목적으로 평가되어, 이러한 개개의 모터 전압으로부터, 유리하게 이제 사용될 수 있는 콤팩트(compact) 브러시리스 DC 모터에 대한 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)이 생성된다.
특히 유리한 실시예 변형에 따르면, 모터 제어 유닛의 신호 평가 유닛은, 2개의 모터 전압들을 대응하는 디지털(digital) 모터 전압 신호들로 컨버팅(converting)하기 위한 복수의 A/D 컨버터(converter)들을 갖는 디지털화 스테이지(digitization stage)를 포함한다. 컨버전(conversion)은 바람직하게는, 적어도 100 kHz의 샘플링(sampling) 주파수로, 특히 적어도 1 MHz의 샘플링 주파수로 수행된다. "디지털 신호들"이란 용어는 일반적으로, 시간적으로 이산적인 일련의 디지털 값들을 의미한다. 개개의 A/D 컨버터들은 신호 평가 유닛의 일부로서 마이크로제어기 또는 신호 프로세서(processor)에 이미 통합될 수 있다.
바람직하게는 적절한 프로그램 단계들을 갖는 마이크로제어기를 포함하는 신호 평가 유닛은 또한, 각각의 경우, 입력 측에 공급된 디지털화된(digitized) 모터 전압 신호들로부터 그리고 복조 주파수로부터 비트(beat) 신호를 생성하기 위한 디지털 믹서(mixer) 스테이지를 포함한다. 여기서, 개개의 비트 신호는 복조된 모터 전압 신호들의 실효 값을 표현한다. 실효 값은 또한, 평균 제곱근(RMS: Root Mean Square) 값으로 지칭된다.
디지털 믹싱(mixing) 및 복조는 모터 전압 신호들의 스펙트럼(spectrum)에서 주파수 시프트를 유발하여 비트 주파수를 야기한다. 비트 주파수는, 모터 라인들에 적용되거나 또는 스위칭되는(switched) 개개의 메인즈 또는 모터 전압 주파수(통상적으로는, 48 Hz 내지 62 Hz의 주파수 범위에 있음)와, 바람직하게는 55 Hz의 복조 주파수 사이의 차이의 절대 값으로부터 산술적으로 도출된다. 결과적인 비트 주파수는 개개의 차이에 따라 0 Hz 내지 7 Hz의 범위에 있다. 메인즈 또는 모터 전압 주파수와 55 Hz의 복조 주파수의 합으로부터 디지털 믹싱으로 인한 103 Hz 내지 107 Hz의 더 높은 주파수 믹싱 신호는 추가로 프로세싱되지(processed) 않으며, 바람직하게는 디지털 로우-패스 필터(low-pass filter)에 의하여 필터링-제거(filtered out)된다. 이는, 50 Hz 또는 60 Hz의 통상적인 네트워크 주파수(그러므로, 55 Hz의 복조 주파수는 정확하게 중간에 있음)가 7 Hz의 비트 주파수를 야기하고, 이러한 비트 주파수는 후속 디지털 신호 프로세싱(processing)을 할 목적으로 특히 쉽게 추가로 프로세싱될 수 있다는 것을 의미한다. 복조된 모터 전압 신호들의 실효 값에 대한 2개의 디지털 신호들 ―상기 디지털 신호들은 주파수 시프트를 위해 필터 스테이지로부터 출력됨― 은 또한, 비트 주파수를 갖는다.
특정한 장점은, 몇 라인 기간들 후에, 즉, 2개 내지 3개의 라인 기간들 후에, 개개의 디지털 신호의 실효 값은 이미 안정된 값들을 가지며, 게다가 신호 간섭에 대해 매우 내성이 있다는 점이다. 동일한 사항이 디지털화된 모터 전압 신호들 사이에 형성되는 위상각에 적용된다.
이 실시예 변형에 따르면, 신호 프로세싱은, 2개의 비트 신호들 또는 실효 값 신호들로부터 작동기의 하류 작동 디바이스에 대한 작동 신호들을 생성 및 출력하도록 설계되거나 또는 프로그램되는(programmed) 분류 스테이지 또는 신호 분류 스테이지를 더 포함한다.
이 경우, 신호 상태(SOPEN)는, 작동 모드(mode)에 대해 2개의 모터 라인들에 인가되는 적절한 전압이 검출되지 않았음을 의미한다. 그러므로, 모터는 움직이지 않고 유지된다. 신호 상태(SY1)는 작동 모드에 대한 적절한 전압이 제1 모터 라인 상에서만, 즉, Y1 라인 상에서 검출되었음을 의미한다. 모터는 제1 회전 방향으로, 예컨대 오른쪽으로 트리거된다(triggered). 신호 상태(SY2)는, Y2 라인에 대해 그리고 이에 따라 제2 회전 방향에 대해, 예컨대 여기서 왼쪽으로, 대응하는 의미를 갖는다.
신호 상태(SY1+Y2)는 작동 모드에 대한 적절한 전압이 모터 라인들 둘 모두에서 검출되었음을 의미한다. 이 상태는 작동기가 3-선 외부 제어 라인에 연결되면 존재하지 않는데, 그 이유는 이러한 방식으로 제어되는 수동 동기 모터는 동시 전기 여자(excitation)의 경우 움직이지 않고 유지될 것이기 때문이다. 그러나, 작동기가 4-선 외부 제어 라인에 연결되면, 상태(Y2)는 우선적으로 처리되고(prioritized), 이에 따라 상태(SY2)가 가정된다(assumed).
특정 실시예 변형에 따르면, 디지털화 스테이지는 부가적으로, 공급 DC 전압을 대응하는 디지털 공급 DC 전압 신호로 컨버팅하기 위한 A/D 컨버터를 포함한다. 신호 평가 유닛은, 공급 DC 전압 신호를 필터링된(filtered) 공급 DC 전압 신호로 필터링(filtering)하고 디지털화된 모터 전압 신호들을 필터링된 모터 전압 신호들로 필터링하기 위한, 이동 평균을 이용하는 일련의 디지털 필터들을 포함한다. 그러므로, 고-주파수 신호 성분들은 로우패스(lowpass) 방식으로 필터링된다. 디지털 믹서 스테이지는 또한, 디지털화된 모터 전압 신호들 사이의 위상각에 대한 디지털 신호를 생성하도록 설계된다. 최종적으로, 분류 스테이지는, 작동 신호들을 생성하고 이러한 작동 신호들을 하류 작동 디바이스에 출력하도록 설계된다. 이는, 필터링된 모터 전압 신호들의 현재 값(current value)이 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 미만인지, 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP)을 초과하는지, 또는 두 DC 전압 비교 값들(DCLOW, DCUPP) 사이에 있는지 여부, 개개의 실효 값 신호의 현재 값이 비교 값(ACUPP)을 초과하는지 여부, 및 위상각 신호의 현재 값이 제1 각도 값(PhiLOW) 미만인지, 제2 각도 값(PhiUPP)을 초과하는지, 또는 두 각도 값들(PhiLOW, PhiUPP) 사이에 있는지 여부의 함수로써 수행된다. 이 경우, 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 및 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP), 비교 값(ACUPP), 그리고 제1 각도 값(PhiLOW) 및 제2 각도 값(PhiUPP)은 필터링된 DC 전압 공급 신호의 현재 값으로 정규화된다.
여기서, 특정 장점은, 상이한 신호 유형(AC 전압, DC 전압), 전압 진폭 및 네트워크 주파수의 모터 전압들을 갖는 외부 제어 라인 상에서 본 발명의 작동기의 가능한 적응식 동작에 있다. 정규화에 의해, 이전에 인용된 비교 값들은 후속 분류를 위해 자동으로 적응된다.
필터링된 모터 전압 신호들을 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP)과 비교함으로써, 예컨대 존재하는 DC 전압 성분들을 검출하고, 이에 따라, 필터링된 모터 전압 신호들 둘 모두가 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP)을 초과하면 그리고 실효 값 신호들 둘 모두가 비트 신호에 대한 연관된 비교 값을 초과하지 않으면, 무-부하 상태(SOPEN)를 결정하는 것이 가능하다.
위상각 신호의 현재 값을 하한 각도 값(PhiLOW) 및 상한 각도 값(PhiUPP)과 비교함으로써, 예컨대, 상한 각도 값(PhiUPP)이 초과되는 경우, 연관된 비교 값(ACUPP)을 초과하는 개개의 실효 값 신호(Y1AC .R, Y2AC .R)가 상태(SY1 또는 SY2)에 대응한다고 결정하는 것이 가능하다.
추가 실시예 변형에 따르면, 디지털 믹서 스테이지는 직교(quadrature) 복조기 및 이 직교 복조기로부터 하류에 배열된 변환 스테이지를 포함한다. 직교 복조기는 또한, IQ 복조기로 지칭된다. 직교 복조기는 특히 2개의 채널(channel)들을 갖도록 구현된다. 직교 복조기는 복조 주파수를 생성하기 위한 사인(sine) 및 코사인(cosine) 주파수 생성기를 포함하며, 그리고 각각의 경우 입력 측에 공급되는 2개의 모터 전압 신호들을 복조 주파수를 사용하여 복조하고, 복조된 2개의 모터 전압 신호들을, 각각의 경우 연관된 실수부 및 연관된 허수부를 갖는 디지털 신호들로서 출력하도록 설계된다. 마찬가지로 2개의 채널들을 갖도록 구현되는 하류 변환 스테이지는 실수부 및 허수부를 갖는 이들 디지털 신호들로부터 극좌표 변환에 의하여 2개의 실효 값 신호들, 즉, 2개의 비트 신호들을 형성하도록, 그리고 상기 실효 값 신호들을 분류 유닛에 출력하도록 설계된다.
추가 실시예 변형에 따르면, 분류 스테이지는 정규화 및 비교기 스테이지 뒤에 결정 스테이지를 포함한다. 정규화 및 비교기 스테이지는, 공급 DC 전압 신호의 현재 값 또는 이동 평균을 이용하는 디지털 필터에 의하여 필터링된 공급 DC 전압 신호의 현재 값으로부터, 모터 전압 신호들 및 실효 값 신호들에 대한 정규화된 결정 임계치들을 생성하도록 설계되거나 또는 프로그램된다.
정규화 및 비교기 스테이지는 또한, 이러한 정규화된 결정 임계치들을 일련의 비교기들에 출력하도록, 그리고 모터 전압 신호들 및 실효 값 신호들과의 이진 비교 결과들(Y1DC .S, Y1DC .G, Y2DC .S, Y2DC .G, Y1AC .G, Y2AC .G, PhiS, PhiG)을 결정 스테이지에 출력하도록 설계된다. 결정 스테이지는, 이진 결정 트리(tree)에 따라 작동기의 하류 작동 디바이스에 대한 작동 신호들을 생성 및 출력하도록 설계되거나 또는 프로그램된다.
이에 대한 실시예 변형에 따르면, 신호 평가 유닛은, 이동 평균을 이용하는 디지털 필터에 의하여, 각각의 경우 직교 복조기에 의해 출력되는 연관된 실수부 및 연관된 허수부를 갖는 디지털 신호들을 필터링하도록, 그리고 그런 다음, 상기 디지털 신호들을 변환 스테이지에 출력하도록 설계된다.
추가 실시예 변형에 따르면, 작동기는 또한, 작동기로의 추가(대체) 에너지 공급을 위한 부가 공급 전압 라인을 갖는 외부 제어 라인에 연결될 수 있다. 전압 공급 유닛은 또한, 공급 전압 라인에 인가되는 공급 전압으로부터, 모터 제어 유닛의 전력 공급을 위한 공급 DC 전압을 제공하도록 설계된다. 신호 평가 유닛은 2개의 모터 전압들을 대응하는 디지털 모터 전압 신호들로 컨버팅하기 위한 복수의 A/D 컨버터들을 갖는 디지털화 스테이지를 포함한다. 신호 평가 유닛은, 각각의 경우, 입력 측에 공급된 2개의 모터 전압 신호들로부터 저-주파수 비트 신호를 생성하기 위한 디지털 믹서 스테이지를 포함한다. 이 경우, 개개의 비트 신호는 다시, 복조된 모터 전압 신호들의 실효 값을 표현한다. 신호 평가 유닛은 또한, 2개의 비트 신호들로부터 작동기의 하류 작동 디바이스에 대한 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하도록 설계되거나 또는 프로그램되는 분류 스테이지를 포함한다.
추가 실시예 변형에 따르면, 디지털화 스테이지는 부가적으로, 공급 DC 전압을 대응하는 디지털 공급 DC 전압 신호로 컨버팅하기 위한 A/D 컨버터를 포함한다. 신호 평가 유닛은, 공급 DC 전압 신호를 필터링된 공급 DC 전압 신호로 필터링하고 디지털화된 모터 전압 신호들을 필터링된 모터 전압 신호들로 필터링하기 위한, 이동 평균을 이용하는 일련의 디지털 필터들을 포함한다. 그러므로, 고-주파수 신호 성분들은 로우패스 방식으로 필터링된다. 신호 평가 유닛은 또한, 작동기의 하류 작동 디바이스에 대한 작동 신호들을 생성 및 출력하도록 설계되는 분류 스테이지를 포함한다. 이는, 필터링된 모터 전압 신호들의 현재 값이 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 미만인지, 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP)을 초과하는지, 또는 두 DC 전압 비교 값들(DCLOW, DCUPP) 사이에서 유지되는지 여부, 및 개개의 실효 값 신호의 현재 값이 제1 비교 값(ACLOW) 미만인지, 제2 비교 값(ACUPP)을 초과하는지, 또는 두 비교 값들(ACLOW, ACUPP) 사이에서 유지되는지 여부의 함수로써 이루어진다. 이 경우, 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 및 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP), 그리고 제1 비교 값(ACLOW) 및 제2 비교 값(ACUPP)은 필터링된 DC 전압 공급 신호의 현재 값으로 정규화된다.
여기서, 특정 장점은 다시, 상이한 신호 유형(AC 전압, DC 전압), 전압 진폭 및 네트워크 주파수의 모터 전압들을 갖는 외부 제어 라인 상에서 본 발명의 작동기의 가능한 적응식 동작에 있다. 정규화에 의해, 이전에 인용된 비교 값들은 후속 분류를 위해 자동으로 적응된다.
필터링된 모터 전압 신호들을 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP)과 비교함으로써, 예컨대 존재하는 DC 전압 성분들을 검출하고 이에 따라 무-부하 상태(SOPEN)를 결정하는 것이 가능하다. 예컨대, 필터링된 모터 전압 신호들 둘 모두가, 각각, 상한 DC 전압 비교 값(DCUPP)을 초과하면, 이것이 하한 비교 값(ACLOW)과 상한 비교 값(ACUPP) 사이에 있는지 여부는, 개개의 실효 값 신호의 현재 값에 따라 좌우된다(도 4 참조).
실시예 변형에 따르면, 디지털 믹서 스테이지는 (2-채널) 직교 복조기 및 이 직교 복조기로부터 하류에 배열된 변환 스테이지를 포함한다. 직교 복조기는 복조 주파수를 생성하기 위한 사인 및 코사인 주파수 생성기를 포함하며, 그리고 각각의 경우 입력 측에 공급되는 2개의 모터 전압 신호들을 복조 주파수를 사용하여 복조하고 복조된 2개의 모터 전압 신호들을, 각각의 경우 연관된 실수부 및 연관된 허수부를 갖는 디지털 신호들로서 출력하도록 설계된다. (2-채널) 변환 스테이지는 실수부 및 허수부를 갖는 디지털 신호들로부터 극좌표 변환에 의하여 실효 값에 대한 2개의 디지털 신호들을 형성하도록, 그리고 실효 값에 대한 상기 디지털 신호들을 분류 유닛에 출력하도록 설계된다.
실시예 변형에 따르면, 분류 스테이지는 정규화 및 비교기 스테이지 뒤에 이러한 정규화 및 비교기 스테이지로부터 하류에 배열된 결정 스테이지를 포함한다. 분류 스테이지는 정규화 및 비교기 스테이지 뒤에 결정 스테이지를 포함한다. 정규화 및 비교기 스테이지는, 필터링된 공급 DC 전압 신호의 현재 값으로부터, 필터링된 모터 전압 신호들 및 실효 값 신호들에 대한 정규화된 결정 임계치들을 생성하도록, 이러한 정규화된 결정 임계치들을 일련의 비교기들에 출력하도록, 그리고 필터링된 모터 전압 신호들 및 실효 값 신호들과의 이진 비교 결과들(Y1DC .S, Y1DC.G, Y2DC .S, Y2DC .G, Y1AC .G, Y2AC .G, PhiS, PhiG)을 결정 스테이지에 출력하도록 설계된다. 마지막으로, 결정 스테이지는, 이진 결정 트리에 따라 작동기의 하류 작동 디바이스에 대한 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성 및 출력하도록 설계된다.
이에 대한 실시예 변형에 따르면, 신호 평가 유닛은, 이동 평균을 이용하는 디지털 필터에 의하여, 각각의 경우 직교 복조기에 의해 출력되는 연관된 실수부 및 연관된 허수부를 갖는 디지털 신호들을 필터링하도록, 그리고 그런 다음, 상기 디지털 신호들을 변환 스테이지에 출력하도록 설계된다.
특히, 추가 실시예 변형에 따른 복조 주파수는 55 Hz ± 3 Hz의 주파수 값으로 설정된다.
추가 실시예 변형에 따르면, 작동 신호들을 생성하도록 설계되는 분류 스테이지 뒤에는 디바운스(debounce) 필터 스테이지가 있고, 이러한 디바운스 필터 스테이지는, 작동 신호들의 단기(short-term) 신호 변화들을 필터링하도록, 그리고 그런 다음, 필터링된 작동 신호들을 작동 디바이스에 출력하도록 설계된다.
추가 실시예 변형에 따르면, 디지털화 스테이지 뒤에는 디지털 필터 스테이지가 있고, 이러한 디지털 필터 스테이지는, 각각의 경우, 디지털화된 모터 전압 신호들 및 디지털 공급 DC 전압 신호를 필터링된 모터 전압 신호들 및 필터링된 공급 DC 전압 신호로 필터링하기 위한, 이동 평균을 이용하는 디지털 필터를 포함한다.
특히, 이동 평균을 이용하는 개개의 디지털 필터는 CIC 필터이다.
위에서 설명된 본 발명의 작동기는, 외부 제어 라인 상에서의 이 작동기의 적응식 동작을 위해 특히 유리한 방식으로 사용될 수 있으며, 이러한 외부 제어 라인에는 24 V/AC, 24 V/DC, 120 V/AC 및 230 V/AC의 공칭 전압 값들을 갖는 모터 전압들이 인가되고, 이러한 외부 제어 라인은 48 Hz 내지 62 Hz 범위의 주파수 값들을 갖는 모터 전압 주파수를 가지며, 이러한 모터 전압 주파수는 통상적으로 네트워크 주파수로부터 도출된다.
위에서 설명된 본 발명의 특성들, 특징들 및 장점들, 그리고 이들이 달성되는 방식은, 예시적인 실시예들에 대한 다음의 설명의 맥락에서 이해하기가 더욱 명확하고 더욱 쉬우며, 이러한 예시적인 실시예들은 도면들을 참조하여 더욱 상세히 설명된다. 개략적인 예시들을 사용하여:
도 1은 수동 동기 모터를 갖는 추가 작동기와 결합하여, 본 발명에 따른 2개의 작동기들의 예를 도시하며, 이러한 2개의 작동기들 각각은 전압 공급 유닛, 신호 평가 유닛 및 작동 디바이스를 갖는 모터 제어 유닛을 포함하고,
도 2는 중앙 제어 디바이스를 통한 3-선 외부 제어 라인 상에서의 동작을 위한, 본 발명에 따른 작동기의 예시적인 신호 평가 유닛의 블록 회로 다이어그램(block circuit diagram)을 도시하고,
도 3은 중앙 제어 디바이스를 통한 4-선 외부 제어 라인 상에서의 동작을 위한, 본 발명에 따른 작동기의 예시적인 신호 평가 유닛의 블록 회로 다이어그램을 도시하며, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 4-선 24 V/AC 제어 라인 상에서 작동기의 동작 모드의 예를 사용하여, 결정 스테이지의 이진 결정 트리의 흐름 다이어그램을 도시한다.
도 1은 수동 동기 모터(3')를 갖는 작동기(10')와 결합하여, 본 발명에 따른 2개의 작동기들(10)의 예를 도시하며, 이러한 2개의 작동기들(10) 각각은 전압 공급 유닛(2), 신호 평가 유닛(SA) 및 작동 디바이스(SE)를 갖는 모터 제어 유닛(1)을 포함한다.
도 1은 중앙 제어 디바이스(S) 및 3개의 작동기들(10, 10')을 포함하는 HVAC 설비(100)를 도시한다. 중앙 제어 디바이스(S) 및 작동기들(10, 10')은 공유 외부 제어 라인(SL)에 연결된다. 작동기들(10, 10') 각각은 모터(3, 3') ―이 모터(3, 3')로부터 하류에 감속 기어(4)가 배열됨―, 뒤에 플랩(6) 또는 밸브(7)를 연결하는 목적을 위한 작동 연결부(5)를 갖는다. 3개의 작동기들(10, 10')의 동기 제어를 위해, 중앙 제어 디바이스(S)는, 작동 모드의 지속기간 동안 메인즈 전압을 제1 모터 라인 또는 제2 모터 라인(LY1, LY2)으로 스위칭(switch)하기 위하여 작동 모드에서 트리거될(triggered) 수 있는 2개의 스위치(switch) 요소들을 포함한다. UN은 메인즈 전압원, 예컨대 공공 에너지 공급자의 120 V/60 Hz 또는 230 V/50 Hz AC 전압원을 표기한다. 또한, UN은 예컨대 AC 전압원으로부터 변환기에 의하여 도출되는 AC 전압원, 예컨대 24 V/50 Hz 또는 24 V/60 Hz AC 전압원일 수 있다. AC 전압의 공칭 전압은 바람직하게는, 24 V 내지 48 V의 범위에 있다.
예시된 외부 제어 라인(SL)은 기준 전위로서 접지 라인(GND) 및 2개의 모터 라인들 또는 Y1/Y2 라인들(LY1, LY2)을 포함한다. 이 경우, 제어 라인은, 에너지를 공급하며 연결된 작동기들(10, 10')의 회전 방향을 결정하기 위해 사용되는 3-선 제어 라인(SL)이다.
전압 공급 라인(G)은 제4 라인(파선)으로서 도시된다. 4-선 제어 라인(SL)의 경우, 연결된 본 발명의 작동기들(10)로의 에너지 공급은 전압 공급 라인(G)을 통해 이루어지고, 작동 신호들 형태의 회전 방향의 결정은 2개의 모터 라인들(LY1, LY2)을 통해 이루어진다. 그러므로, 수동 동기 모터(3')를 포함하는 작동기(10')의 동작은 가능하지 않다. 부가적으로, 4-선 제어 라인(SL)의 경우, 메인즈 전압원(UN)을 통해 0 Hz에서 DC 전압, 예컨대 24 V/DC 전압을 제공하는 것이 가능하다.
하부는, 2개의 모터 라인들(LY1, LY2)을 통해 직접적으로 구동될 수 있는 수동 동기 모터(3')만을 갖는 알려진 작동기(10')를 예시한다. 메인즈 전압 또는 모터 전압이 2개의 모터 라인들(LY1, LY2) 중 하나의 모터 라인으로 스위칭될(switched) 때 동기 모터(3')가 결과적인 위상 시프트에 의해 시동됨을 보장하기 위하여, 2개의 모터 라인들(LY1, LY2) 사이에 시동 커패시터(추가로 표시되지 않음)가 연결된다. 그렇지 않으면, 심지어 메인즈 전압 또는 모터 전압이 두 모터 라인들(LY1, LY2)로 스위칭되더라도, 동기 모터(3')는 움직이지 않고 유지된다.
본 발명에 따르면, 2개의 본 발명의 작동기들(10)의 모터(3)는 DC 모터이고, 특히 브러시리스 DC(BLDC; brushless DC) 모터이다. 본 발명의 작동기(10)는 또한, 모터(3)에 대한 하류 작동 디바이스(SE) 및 신호 평가 유닛(SA)을 포함하는 모터 제어 유닛(1)을 갖는다. 본 발명의 작동기(10)는 또한, 개개의 모터 라인(LY1, LY2)에 인가되는 제1 모터 전압 및/또는 제2 모터 전압(UY1, UY2)으로부터 모터 제어 유닛(1)의 전력 공급을 위한 공급 DC 전압(UP)을 제공하도록 설계되는 전압 공급 유닛(2)을 갖는다. 이 목적을 위해, 작동기(10)는 대응하는 입력들(EY1, EY2, EGND)을 갖는 전기 연결부(AN)를 포함한다. 전기 연결부(AN)는, 공급 전압 라인(G)에 인가되는 공급 전압(UPS)으로부터 공급 DC 전압(UP)을 제공하기 위하여 이미 추가적인 부가 입력(EPS)을 갖는다. 전기 연결부(AN)는 예컨대 연결 소켓(socket)으로서 또는 연결 케이블(cable)(AL)로서 구현될 수 있고, 이러한 연결 소켓 또는 연결 케이블(AL)은 그런 다음, 외부 제어 라인(SL)에 연결된다.
본 발명에 따르면, 작동기(10)의 신호 평가 유닛(SA)은, 제1 모터 라인 및 제2 모터 라인(LY1, LY2)으로의 제1 모터 전압 및/또는 제2 모터 전압(UY1, UY2)의 인가의 지속기간 동안 작동 디바이스(SE)에 대한 연관된 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하도록 설계된다. 그런 다음, 작동 디바이스(SE)는, 연관된 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)에 기반하여, 연관된 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 모터(3)를 전기적으로 제어하도록 설계된다. 가장 간단한 경우, 2개의 모터 라인들(LY1, LY2)에 각각 인가된 모터 전압(UY1, UY2)은 전압 비교기에 공급된다. 2개의 모터 전압들(UY1, UY2) 중 어느 것도 임계 값을 초과하지 않으면, 신호 평가 유닛(SA)은 (개방 라인들에 대한) 작동 신호(SOPEN)를 출력한다. 신호 평가 유닛(SA)은, 두 모터 전압들(UY1, UY2)이 임계 값을 초과하면, 작동 신호(SY1+Y2)를 출력하고, 대응하게, 2개의 모터 라인들(LY1, LY2) 중 하나만이 전압을 전달하면, 작동 신호(SY1 또는 SY2)를 출력한다.
도 2는 중앙 제어 디바이스(S)를 통한 3-선 외부 제어 라인(SL) 상에서의 동작을 위한, 본 발명에 따른 작동기(10)의 예시적인 신호 평가 유닛(SA)의 블록 회로 다이어그램을 도시한다.
신호 평가 유닛(SA)에 대해 도시되는 기능 블록들, 이를테면, 디지털화 스테이지(DIG), 디지털 믹서 스테이지(SF) 및 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 출력하기 위한 분류 스테이지(BW)는, 예컨대, 기능 블록들(DIG, SF, BW) 및 하위-기능 블록들(DEMOD, TRANS, FILMA, KOMP, EB, FILDB)에서의 신호 프로세싱을 위한 기능 단계들의 기술적 실행을 위해 적절한 소프트웨어가 이용가능하거나 또는 로딩되는(loaded) 프로세서-보조 마이크로제어기, 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 신호 프로세서에 의해 적어도 부분적으로 실현될 수 있다.
일련의 A/D 컨버터들(ADC)을 갖는 디지털화 스테이지(DIG)가 도 2의 좌측에 예시된다. 2개의 모터 전압들(UY1, UY2) 및 공급 DC 전압(UP)은 높은 샘플링 레이트(sampling rate)로 판독되고, 디지털 신호들(PS, Y1, Y2)로 컨버팅된다(converted). 샘플링은 바람직하게는, 적어도 100 kHz, 바람직하게는 적어도 1 MHz로 이루어진다. 그러므로, 컨버전은 높은 클록 사이클(clock cycle)로 이루어진다. 그러므로, 효과적인 평균화를 위해 충분한 샘플(sample)들이 생성되고, 이러한 샘플들의 프로세싱에서의 임의의 지연 시간이 최소화된다.
2개의 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2)은 디지털 믹서 스테이지(SF)의 복조기(DEMOD), 특히 직교 변조기에 공급된다. 직교 복조기(DEMOD)는 디지털 주파수 생성기(FG)를 포함하며, 이러한 디지털 주파수 생성기(FG)는, 55 Hz의 복조 주파수(f0)를 이용하여, 위상 관계가 90°로 고정된 디지털 사인 신호 및 디지털 코사인 신호를 생성한다. 이 경우, 55 Hz는 유리하게는, 50 Hz(예컨대, 유럽) 및 60 Hz(예컨대, 북미)의 2개의 가장 흔한 네트워크 주파수들의 정확하게 중간에 있다. 이는, 48 Hz 내지 62 Hz에 있는 임의의 가능한 입력 발진(oscillation)이 55 Hz만큼 시프트됨(shifted)을 의미한다. 0 Hz 내지 7 Hz에 있는 새로운 발진(비트)이 초래된다. 임의의 더 높은 주파수 성분들, 특히 103 Hz 내지 117 Hz의 주파수 성분들은 이동 평균을 이용하는 후속 디지털 필터에 의해 제거된다.
출력되는 사인 및 코사인 디지털 값들 각각은, 2 배로 곱해지고, 각각의 경우, 디지털화된 모터 전압 신호(Y1)와 혼합하기 위한 디지털 믹서 및 디지털화된 모터 전압 신호(Y2)와 혼합하기 위한 디지털 믹서 둘 모두에 공급된다. 직교 복조 신호와의 곱셈 후에, 그리고 이동 평균을 이용하는 로우-패스 필터링(low-pass filtering) 후에, 각각의 경우, 실수부 및 허수부를 갖는 디지털 신호(Y1AC .RE, Y1AC.IM, Y2AC.RE, Y2AC.IM)가 이용가능하다.
이들 디지털 신호들은 변환 스테이지(TRANS)에 공급되며, 이러한 변환 스테이지(TRANS)는 디지털 믹서 스테이지(SF)의 추가 부분이며, 이러한 변환 스테이지(TRANS)는, 2개의 디지털 극좌표 변환기들에 의하여, 실수부 및 허수부를 갖는 디지털 신호들(Y1AC .RE, Y1AC . IM, Y2AC .RE, Y2AC . IM)을 디지털 실효 값 신호들 또는 비트 신호들(Y1AC.R/Y2AC.R)로, 그리고 디지털 위상각 신호(φAC)로 변환하며, 이러한 디지털 위상각 신호(φAC)는, 이러한 2개의 실효 값 신호들(Y1AC .R/Y2AC .R)의 위상 관계 및 이에 따른 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2)의 서로에 대한 위상 관계를 특정한다.
이동 평균을 이용하는 4개의 디지털 필터들에 부가하여, 도 2에서 도시된 필터 스테이지(FILMA)(MA: 이동 평균(Moving Average))는 또한, 공급 DC 전압 신호(PS) 및 2개의 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2) 각각을, 대응하게 필터링된 공급 DC 전압 신호(PSDC)로 그리고 2개의 필터링된 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1DC/Y2DC)로 필터링하기 위한, 이동 평균을 이용하는 디지털 필터를 포함한다.
개별적인 평균 필터는 필터 분해능(resolution)이 부족할 수 있다. 이는, 복수의 그러한 필터들을 캐스케이딩(cascading)함으로써 증가된다. 이것이 컴퓨테이셔널하게(computationally) 매우 집약적일 수 있기 때문에, 캐스케이드 적분기 콤(CIC: Cascaded Integrator Comb) 필터 방법에 따라 필터를 2개의 부분들로 나누는 것이 유리하다. 제1 부분은 적분기들만을 포함하며, "컴퓨팅(compute)"하기 쉽고 빠르다. 제2 부분은 이전에 컴퓨팅된(computed) 결과들에 대한 차이들을 확인한다.
필터링(filtering) 후에, 공급 DC 전압(PSDC)의 현재 필터링된 값을 갖는 디지털 신호들(PSDC, Y1DC, Y2DC, Y1AC .R, Y2AC .R, φAC)은 정규화 및 비교기 스테이지(KOMP)에 의하여 정규화되고, 결정 트리(EB)에 공급된다. 이 경우, 정규화 및 비교기 스테이지(KOMP) 및 특히 이진 결정 트리(EB)는 분류 스테이지(BW)의 부분들이다.
정규화 및 비교기 스테이지(KOMP)는 일련의 디지털 결정 임계치들(SW) 및 이러한 일련의 디지털 결정 임계치들(SW)로부터 하류에 연결된 일련의 디지털 비교기들(K)을 포함한다. 디지털 결정 임계치들(SW) 각각은 출력 측에 디지털 값(DCLOW, DCUPP, ACUPP, PhiLOW, PhiUPP)을 제공하며, 상기 디지털 값들은 필터링된 공급 전압 신호(PSDC)의 현재 값에 비례한다. 여기서, LOW 및 UPP란 인덱스(index)들은 각각 "하한" 및 "상한"을 의미한다. 그러므로, 각각 인가되는 공급 DC 전압(PS, PSDC)으로의 디지털 결정 임계치들(SW)의 정규화가 이루어진다. 그러므로, 변화하는 공급 DC 전압(PS, PSDC), 예컨대 24 V, 120 V 또는 230 V로의 본 발명의 작동기(10)의 자동 적응이 유리하게 가능하다.
디지털 값들(DCLOW, DCUPP, ACUPP, PhiLOW, PhiUPP)을 갖는 정규화된 결정 임계치들(SW)은, 입력 측에서 일련의 디지털 비교기들(K)에 공급된다. 다음의 디지털 신호들(Y1AC.R, Y2AC .R, Y1DC, Y2DC, φAC) 중 하나가 비교기들(K)의 다른 개개의 입력에 공급된다. 비교기들(K)의 출력 측에는 이진 비교 결과들(Y1DC .S, Y1DC .G, Y2DC .S, Y2DC.G, Y1AC .G, Y2AC .G, PhiS, PhiG)이 있다. 여기서, S 및 G란 인덱스들은 각각 "보다 작음" 및 "보다 큼"을 의미한다. 그러므로, 예컨대, 이진 비교 결과(Y1DC .S)는, 연관된 비교기(K)에 인가된 필터링된 모터 전압 신호(Y1DC)의 디지털 값이 연관된 디지털 결정 임계치(SW)의 디지털 값(DCLOW) 미만임(보다 더 작음)을 의미한다.
이진 결정 트리(EB)는 일련의 출력 이진 비교 결과들(Y1DC .S, Y1DC .G, Y2DC .S, Y2DC.G, Y1AC .G, Y2AC .G, PhiS, PhiG)을 작동 디바이스(SE)에 대한 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)로 컨버팅한다.
검출된 상태(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)는 바람직하게는, 단기 신호 이상치들을 배제하는 일련의 디지털 디바운스 필터들을 갖는 디바운스 필터 스테이지(FILDB)(DB: 디바운스(debounce))를 먼저 통과한다.
작동기(10)가 스위칭 온되거나(switched on) 또는 스위칭 오프될(switched off) 때 가장 까다로운 조건들이 일어나며, 과도 이벤트(event) 동안, 잘못된 작동 상태들이 일어날 수 있다. 잘못된 상태들을 극복하기 위하여, 디지털 디바운스 필터가 각각의 경우 결정 트리(EB)의 하류에 연결되며, 이것이 잠시 동안 지속적으로 존재하는 경우에만 상태를 변화시킨다. 개개의 디바운스 필터들은 소위 비트(bit) 필터의 특성을 갖는다. 이 경우, 상태는, 이 상태가 존재하는지 또는 아닌지에 따라, 긍정적으로 또는 부정적으로 적분된다. 그러므로, 4개의 상태들 각각의 적분 값은, 대응하는 상태가 식별되는지 여부에 따라 증가하거나 또는 감소한다. 적분 값이 미리 결정된 임계치에 도달할 정도로 상태가 존재하면, 이 상태는 그때부터 활성 상태로서 간주된다. 디바운스 시간 상수는 10 ms 내지 50 ms의 범위에 있는데, 바람직하게는 25 ms이다.
도 3은 중앙 제어 디바이스(S)를 통한 4-선 외부 제어 라인(SL) 상에서의 동작을 위한, 본 발명에 따른 작동기(10)의 예시적인 신호 평가 유닛(SA)의 블록 회로 다이어그램을 도시한다.
도 2의 예와 비교하면, 여기서는 위상각 신호(φAC)의 계산이 없다. 이는 4-선의 경우에는 요구되지 않는데, 그 이유는 "모터 라인들"(LY1, LY2) 둘 모두가 다소 무-부하이고 단지 회전 방향을 결정하는 역할을 하기 때문이다. 게다가, 다른 모터 라인(LY1, LY2)으로의 커플링(coupling)에 의해 유도성 간섭을 유발할 수 있는 수동 동기 모터들(3')을 갖는 작동기들(10')은 그러한 4-선 제어 라인(SL)에 연결될 수 없다.
여기서, 정규화 및 비교기 스테이지(KOMP)는 차례로, 일련의 디지털 결정 임계치들(SW) 및 이러한 일련의 디지털 결정 임계치들(SW)로부터 하류에 연결된 일련의 디지털 비교기들(K)을 포함한다. 디지털 결정 임계치들(SW) 각각은 출력 측에 디지털 값(DCLOW, DCUPP, ACUPP, PhiLOW, PhiUPP)을 제공하며, 상기 디지털 값들은 필터링된 공급 전압 신호(PSDC)의 현재 값에 비례한다. 여기서, LOW 및 UPP란 인덱스들은 각각 "하한" 및 "상한"을 의미한다. 그러므로, 각각 인가되는 공급 DC 전압(PS, PSDC)으로의 디지털 결정 임계치들(SW)의 정규화가 이루어진다. 그러므로, 변화하는 공급 DC 전압(PS, PSDC), 예컨대 24 V, 120 V 또는 230 V로의 본 발명의 작동기(10)의 자동 적응이 유리하게 가능하다.
디지털 값들(DCLOW, DCUPP, ACUPP, PhiLOW, PhiUPP)을 갖는 정규화된 결정 임계치들(SW)은, 입력 측에서 일련의 디지털 비교기들(K)에 공급된다. 다음의 디지털 신호들(Y1AC.R, Y2AC .R, Y1DC, Y2DC, φAC) 중 하나가 비교기들(K)의 다른 개개의 입력에 공급된다. 비교기들(K)의 출력 측에는 이진 비교 결과들(Y1DC .S, Y1DC .G, Y2DC .S, Y2DC.G, Y1AC .G, Y2AC .G, PhiS, PhiG)이 있다. 여기서, S 및 G란 인덱스들은 각각 "보다 작음" 및 "보다 큼"을 의미한다. 그러므로, 예컨대, 이진 비교 결과(Y1DC .S)는, 연관된 비교기(K)에 인가된 필터링된 모터 전압 신호(Y1DC)의 디지털 값이 연관된 디지털 결정 임계치(SW)의 디지털 값(DCLOW) 미만임(보다 더 작음)을 의미한다.
일련의 출력 이진 비교 결과들(Y1DC .S, Y1DC .G, Y2DC .S, Y2DC .G, Y1AC .G, Y2AC .G, PhiS, PhiG)을 작동 디바이스(SE)에 대한 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)로 컨버팅하는 이진 결정 트리(EB)는 다음의 도 4에서 예시된다.
도 4는 본 발명에 따른 4-선 24 V/AC 제어 라인(SL) 상에서 작동기(10)의 동작 모드의 예를 사용하여, 결정 스테이지(EB)의 이진 결정 트리의 흐름 다이어그램을 도시한다.
도시된 이진 결정 트리는, 바람직하게는 100 Hz 내지 1000 Hz의 범위에 있는 결정 주파수에서 프로세서-보조 신호 프로세싱 유닛(SA)에 의해 연속적으로, 특히 순환식으로 실행되고, 그런 다음, 개개의 결과는 작동 신호(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)로서 출력된다.
본 예에서, 예컨대, 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC) 둘 모두가 각각 상한 DC 전압 비교 값(DCUPP)을 초과하면, 이는 실효 값 신호(Y1AC .R, Y2AC .R)의 현재 값에 따라 좌우된다는 것을 알 수 있다. 제1 실효 값 신호(Y1AC .R)의 값이 예컨대 하한 비교 값(ACLOW)과 상한 비교 값(ACLOW) 사이에 있고, 제2 실효 값 신호(Y2AC .R)의 값이 그렇지 않으면, 상태(SY2)가 가정된다. 그렇지 않으면, 상태(SOPEN)가 가정 및 출력된다. 그러나, 제1 실효 값 신호(Y1AC .R)의 값이 하한 비교 값(ACLOW)과 상한 비교 값(ACUPP) 사이에 있지 않지만, 제2 실효 값 신호(Y2AC .R)의 값이 하한 비교 값(ACLOW)과 상한 비교 값(ACUPP) 사이에 있으면, 상태(SY1)가 가정된다. 그렇지 않으면, 상태(SY1+Y2)가 가정 및 출력된다.
이진 결정 트리의 각각의 실행 후에, 빨라도 2개의 질의들 또는 비교들 후에, 그러나 늦어도 4개의 질의들 또는 비교들 후에, 결정적인 작동 신호(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)가 작동 디바이스(SE)로의 출력을 위해 이용가능하다.
1 모터 제어 유닛
2 전압 공급 유닛
3 모터
3' 수동 2-상 동기 모터
4 변속기, 감속 기어
5 작동 연결부
6 플랩
7 밸브
10 작동기
10' 수동 작동기(선행 기술)
100 HVAC 설비
ADC A/D 컨버터
AL 연결 라인
AN 전기 연결부
BW 분류 스테이지
DEMOD 직교 복조기, IQ 복조기
DIG 디지털화 스테이지
EB 기능 블록, 결정 트리
FILDB 디지털 필터, 디바운스 필터,
디바운스 필터 스테이지
FILMA 디지털 필터, 이동-평균 필터,
이동 평균을 이용하는 필터
FG 주파수 생성기
f0 필터 주파수
G 공급 전압 라인
GND 접지, 기준 전압
K 비교기
KOMP 기능 블록, 정규화 및 비교기 스테이지
L 논리 게이트
LY1 모터 라인, Y1 제어 라인
LY2 모터 라인, Y2 제어 라인
N '아니오' 결정
PS 공급 DC 전압에 대한 디지털 값
PSDC, Y1DC, Y2DC, 필터링된 디지털 값들, 디지털 신호들
Y1AC .RE, Y1AC . IM,
Y2AC .RE, Y2AC . IM
S 제어 디바이스, 중앙 제어 디바이스
SA 신호 평가 유닛
SF 비트 주파수를 위한 디지털 믹서 스테이지
SE 작동 디바이스, 인버터, 하프-브리지
SL 제어 라인
SW 임계 값, 디지털 값들
SOPEN, SY1, 작동 신호들, 상태
SY2, SY1+Y2
TRANS 변환 스테이지,
극좌표 변환기
UN 메인즈 전압원
UP 정류된 공급 DC 전압
UPS 공급 전압
UY1 제1 모터 전압
UY2 제2 모터 전압
Y 예' 결정
Y1, Y2 디지털 모터 전압 신호들
Y1AC .R, Y2AC . R 비트 신호, 실효 값 신호, RMS
값들, 디지털 실효 값들
φAC 위상각

Claims (15)

  1. 플랩(flap)(6) 또는 밸브(valve)(7)를 위한 작동기(actuator)(10)로서,
    모터(3'), 상기 모터(3')로부터 하류에 연결된 변속기(4), 상기 플랩(6) 또는 상기 밸브(7)를 연결하기 위한 작동 연결부(5), 및 외부 제어 라인(SL)에 상기 작동기를 연결하기 위한 전기 연결부(AN)를 포함하고,
    상기 외부 제어 라인(SL)은, 상기 작동기에 에너지를 공급하고 상기 모터(3')의 회전 방향을 결정하기 위해 사용되며, 제1 모터 라인(LY1) 및 제2 모터 라인(LY2) 그리고 접지 라인(GND)을 가지며,
    상기 모터(3')는 상기 제1 모터 라인(LY1) 또는 제2 모터 라인(LY2)에 인가된 개개의 제1 모터 전압(UY1) 또는 제2 모터 전압(UY2)에 기반하여 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 구동될 수 있으며,
    상기 모터(3)는 브러시리스(brushless) DC 모터이고,
    상기 작동기는, 상기 모터(3)에 대한 하류 작동 디바이스(SE) 및 신호 평가 유닛(SA)을 포함하는 모터 제어 유닛(1)을 갖고,
    상기 작동기는, 제1 모터 전압(UY1) 및/또는 제2 모터 전압(UY2)으로부터 상기 모터 제어 유닛(1)의 전력 공급을 위한 공급 DC 전압(UP)을 제공하도록 설계되는 전압 공급 유닛(2)을 갖고,
    상기 신호 평가 유닛(SA)은, 상기 제1 모터 라인(LY1) 및 제2 모터 라인(LY2)으로의 상기 제1 모터 전압(UY1) 및/또는 제2 모터 전압(UY2)의 인가의 지속기간 동안 상기 작동 디바이스(SE)에 대한 연관된 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하도록 설계되며, 그리고
    상기 작동 디바이스(SE)는, 상기 연관된 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)에 기반하여, 연관된 제1 회전 방향 또는 제2 회전 방향으로 상기 모터(3)를 전기적으로 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
    작동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 제어 유닛(1)의 상기 신호 평가 유닛(SA)은,
    상기 2개의 모터 전압들(UY1, UY2)을 대응하는 디지털 모터 전압 신호들(Y1, Y2)로 컨버팅하기 위한 복수의 A/D 컨버터(ADC)들을 갖는 디지털화 스테이지(DIG),
    각각의 경우, 입력 측에 공급된 상기 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2)로부터 그리고 복조 주파수(f0)로부터 비트(beat) 신호(Y1AC .R, Y2AC.R)를 생성하기 위한 디지털 믹서(mixer) 스테이지(SF) ― 개개의 비트 신호(Y1AC.R, Y2AC.R)는 복조된 모터 전압 신호들의 실효 값을 표현함 ―, 및
    상기 2개의 비트 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)로부터 상기 작동기의 상기 하류 작동 디바이스(SE)에 대한 상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하도록 설계되는 분류 스테이지(BW)
    를 포함하는,
    작동기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디지털화 스테이지(DIG)는 또한, 상기 공급 DC 전압(UP)을 대응하는 디지털 공급 DC 전압 신호(PS)로 컨버팅하기 위한 A/D 컨버터(ADC)를 갖고,
    상기 신호 평가 유닛(SA)은, 상기 공급 DC 전압 신호(UP)를 필터링된 공급 DC 전압 신호(PSDC)로 필터링하고 상기 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2)을 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC)로 필터링하기 위한, 이동 평균을 이용하는 일련의 디지털 필터(filter)들을 갖고,
    상기 디지털 믹서 스테이지(SF)는 또한, 상기 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2) 사이의 위상각에 대한 디지털 신호(φAC)를 생성하도록 설계되며, 그리고
    상기 분류 스테이지(BW)는,
    상기 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC)의 현재 값이 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 미만인지, 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP)을 초과하는지, 또는 두 DC 전압 비교 값들(DCLOW, DCUPP) 사이에 있는지 여부,
    개개의 실효 값 신호(Y1AC .R, Y2AC .R)의 현재 값이 비교 값(ACUPP)을 초과하는지 여부, 및
    위상각 신호(φAC)의 현재 값이 제1 각도 값(PhiLOW) 미만인지, 제2 각도 값(PhiUPP)을 초과하는지, 또는 두 각도 값들(PhiLOW, PhiUPP) 사이에 있는지 여부의 함수로써,
    상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하고 상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 상기 하류 작동 디바이스(SE)에 출력하도록 설계되며,
    상기 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 및 상기 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP), 상기 비교 값(ACUPP), 그리고 상기 제1 각도 값(PhiLOW) 및 상기 제2 각도 값(PhiUPP)은 상기 필터링된 DC 전압 공급 신호(PSDC)의 현재 값으로 정규화되는,
    작동기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디지털 믹서 스테이지(SF)는 직교 복조기(quadrature demodulator)(DEMOD) 및 상기 직교 복조기(DEMOD)로부터 하류에 배열된 변환 스테이지(TRANS)를 포함하고,
    상기 직교 복조기(DEMOD)는 상기 복조 주파수(f0)를 생성하기 위한 사인(sine) 및 코사인(cosine) 주파수 생성기(FG)를 가지며, 그리고 각각의 경우 상기 입력 측에 공급되는 상기 2개의 모터 전압 신호들(Y1, Y2)을 상기 복조 주파수(f0)를 사용하여 복조하고, 상기 복조된 2개의 모터 전압 신호들(Y1, Y2)을, 각각의 경우 연관된 실수부(Y1AC .RE, Y2AC .RE) 및 연관된 허수부(Y1AC.IM, Y2AC.IM)를 갖는 디지털 신호들로서 출력하도록 설계되며, 그리고
    상기 변환 스테이지(TRANS)는, 상기 실수부(Y1AC .RE, Y2AC .RE) 및 상기 허수부(Y1AC.IM, Y2AC.IM)를 갖는 상기 디지털 신호들로부터 극좌표 변환에 의하여 상기 2개의 실효 값 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R) 및 상기 위상각 신호(φAC)를 형성하도록, 그리고 상기 실효 값 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)을 분류 유닛(BW)에 출력하도록 설계되는,
    작동기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 분류 스테이지(BW)는 정규화 및 비교기 스테이지(KOMP) 뒤에 결정 스테이지(EB)를 포함하고,
    상기 정규화 및 비교기 스테이지(KOMP)는, 상기 필터링된 공급 DC 전압 신호(PSDC)의 현재 값으로부터, 상기 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC) 및 상기 실효 값 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)에 대한 정규화된 결정 임계치들(SW)을 생성하도록, 상기 정규화된 결정 임계치들(SW)을 일련의 비교기들(K)에 출력하도록, 그리고 상기 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC) 및 상기 실효 값 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)과의 이진 비교 결과들(Y1DC .S, Y1DC .G, Y2DC .S, Y2DC .G, Y1AC .G, Y2AC .G, PhiS, PhiG)을 상기 결정 스테이지(EB)에 출력하도록 설계되고,
    상기 결정 스테이지(EB)는, 이진 결정 트리(tree)에 따라 상기 작동기의 상기 하류 작동 디바이스(SE)에 대한 상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성 및 출력하도록 설계되는,
    작동기.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 신호 평가 유닛(SA)은, 이동 평균을 이용하는 필터에 의하여, 각각의 경우 상기 직교 복조기(DEMOD)에 의해 출력되는 연관된 실수부(Y1AC .RE, Y2AC .RE) 및 연관된 허수부(Y1AC.IM, Y2AC . IM)를 갖는 상기 디지털 신호들을 필터링하도록, 그리고 그런 다음, 상기 디지털 신호들을 상기 변환 스테이지(TRANS)에 출력하도록 설계되는,
    작동기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 작동기는 또한, 상기 작동기로의 추가 에너지 공급을 위한 부가 공급 전압 라인(G)을 갖는 외부 제어 라인(SL)에 연결될 수 있고, 그런 다음, 상기 전압 공급 유닛(2)은 또한, 상기 공급 전압 라인(G)에 인가되는 공급 전압(UPS)으로부터 상기 모터 제어 유닛(1)의 전력 공급을 위한 상기 공급 DC 전압(UP)을 제공하도록 설계되고,
    상기 신호 평가 유닛(SA)은 상기 2개의 모터 전압들(UY1, UY2)을 대응하는 디지털 모터 전압 신호들(Y1, Y2)로 컨버팅하기 위한 복수의 A/D 컨버터(ADC)들을 갖는 디지털화 스테이지(DIG)를 포함하고,
    상기 신호 평가 유닛(SA)은, 각각의 경우, 입력 측에 공급된 상기 2개의 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2)로부터 그리고 복조 주파수(f0)로부터 비트 신호(Y1AC .R, Y2AC .R)를 생성하기 위한 디지털 믹서 스테이지(SF)를 포함하고, 개개의 비트 신호(Y1AC .R, Y2AC .R)는 상기 복조된 모터 전압 신호들의 실효 값을 표현하며, 그리고
    상기 신호 평가 유닛(SA)은 상기 2개의 비트 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)로부터 상기 작동기의 상기 하류 작동 디바이스(SE)에 대한 상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하도록 설계되는 분류 스테이지(BW)를 포함하는,
    작동기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디지털화 스테이지(DIG)는 또한, 상기 공급 DC 전압(UP)을 대응하는 디지털 공급 DC 전압 신호(PS)로 컨버팅하기 위한 A/D 컨버터(ADC; A/D converter)를 갖고,
    상기 신호 평가 유닛(SA)은, 상기 공급 DC 전압 신호(UP)를 필터링된 공급 DC 전압 신호(PSDC)로 필터링하고 상기 디지털화된 모터 전압 신호들(Y1, Y2)을 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC)로 필터링하기 위한, 이동 평균을 이용하는 일련의 디지털 필터들을 가지며, 그리고
    상기 신호 평가 유닛(SA)은,
    상기 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC)의 현재 값이 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 미만인지, 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP)을 초과하는지, 또는 두 DC 전압 비교 값들(DCLOW, DCUPP) 사이에서 유지되는지 여부, 및
    상기 개개의 실효 값 신호(Y1AC .R, Y2AC .R)의 현재 값이 제1 비교 값(ACLOW) 미만인지, 제2 비교 값(ACUPP)을 초과하는지, 또는 두 비교 값들(ACLOW, ACUPP) 사이에서 유지되는지 여부의 함수로써,
    상기 작동기의 상기 하류 작동 디바이스(SE)에 대한 상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성 및 출력하도록 설계되는 분류 스테이지(BW)를 가지며, 그리고
    상기 제1 DC 전압 비교 값(DCLOW) 및 상기 제2 DC 전압 비교 값(DCUPP), 그리고 상기 제1 비교 값(ACLOW) 및 상기 제2 비교 값(ACUPP)은 상기 필터링된 DC 전압 공급 신호(PS8)의 현재 값으로 정규화되는,
    작동기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디지털 믹서 스테이지(SF)는 직교 복조기(DEMOD) 및 상기 직교 복조기(DEMOD)로부터 하류에 배열된 변환 스테이지(TRANS)를 포함하고,
    상기 직교 복조기(DEMOD)는 상기 복조 주파수(f0)를 생성하기 위한 사인 및 코사인 주파수 생성기(FG)를 가지며, 그리고 각각의 경우 상기 입력 측에 공급되는 상기 2개의 모터 전압 신호들(Y1, Y2)을 상기 복조 주파수(f0)를 사용하여 복조하고, 상기 복조된 2개의 모터 전압 신호들(Y1, Y2)을, 각각의 경우 연관된 실수부(Y1AC .RE, Y2AC .RE) 및 허수부(Y1AC.IM, Y2AC.IM)를 갖는 디지털 신호들로서 출력하도록 설계되며,
    상기 변환 스테이지(TRANS)는, 상기 실수부(Y1AC .RE, Y2AC .RE) 및 상기 허수부(Y1AC.IM, Y2AC . IM)를 갖는 상기 디지털 신호들로부터 극좌표 변환에 의하여 상기 2개의 실효 값 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)을 형성하도록, 그리고 상기 실효 값 신호들(Y1AC.R, Y2AC.R)을 분류 유닛(BW)에 출력하도록 설계되는,
    작동기.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 분류 스테이지(BW)는 정규화 및 비교기 스테이지(KOMP) 뒤에 결정 스테이지(EB)를 포함하고,
    상기 정규화 및 비교기 스테이지(KOMP)는, 상기 필터링된 공급 DC 전압 신호(PSDC)의 현재 값으로부터, 상기 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC) 및 상기 실효 값 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)에 대한 정규화된 결정 임계치들(SW)을 생성하도록, 상기 정규화된 결정 임계치들(SW)을 일련의 비교기들(K) 및 논리 게이트(gate)들(L)에 출력하도록, 그리고 상기 필터링된 모터 전압 신호들(Y1DC, Y2DC) 및 상기 실효 값 신호들(Y1AC .R, Y2AC .R)과의 개개의 이진 비교 결과들(Y1DC .M, Y1DC .G, Y2DC .M, Y2DC.G, Y1AC .M, Y1AC .G, Y2AC .M, Y2AC .G)을 상기 결정 스테이지(EB)에 출력하도록 설계되며, 그리고
    상기 결정 스테이지(EB)는, 이진 결정 트리에 따라 상기 작동기의 상기 하류 작동 디바이스(SE)에 대한 상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성 및 출력하도록 설계되는,
    작동기.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 신호 평가 유닛(SA)은, 이동 평균을 이용하는 필터에 의하여, 각각의 경우 상기 직교 복조기(DEMOD)에 의해 출력되는 연관된 실수부(Y1AC .RE, Y2AC .RE) 및 연관된 허수부(Y1AC.IM, Y2AC.IM)를 갖는 상기 디지털 신호들을 필터링하도록, 그리고 그런 다음, 상기 디지털 신호들을 상기 변환 스테이지(TRANS)에 출력하도록 설계되는,
    작동기.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복조 주파수(f0)는 55 Hz ± 3 Hz의 주파수 값으로 설정되는,
    작동기.
  13. 제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)을 생성하도록 설계되는 상기 분류 스테이지(BW) 뒤에는 디바운스(debounce) 필터 스테이지(FILDB)가 있고, 상기 디바운스 필터 스테이지(FILDB)는, 상기 작동 신호들(SOPEN, SY1, SY2, SY1+Y2)의 단기 신호 변화들을 필터링-제거(filter out)하고, 그리고 그런 다음, 상기 필터링된 작동 신호들을 상기 작동 디바이스(SE)에 출력하도록 설계되는,
    작동기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동 평균을 이용하는 개개의 디지털 필터는 CIC 필터인,
    작동기.
  15. 외부 제어 라인(SL) 상에서의 상기 작동기(10)의 적응식 동작을 위한, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 작동기(10)의 용도로서,
    상기 외부 제어 라인(SL)에는 24 V/AC, 24 V/DC, 120 V/AC 및 230 V/AC의 공칭 전압 값들을 갖는 모터 전압들(UY1, UY2)이 인가되고, 상기 외부 제어 라인(SL)은 48 Hz 내지 62 Hz 범위의 주파수 값들을 갖는 모터 전압 주파수를 가지며, 상기 모터 전압 주파수는 통상적으로 네트워크(network) 주파수로부터 도출되는,
    용도.
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