NO331609B1 - Styreanordning - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en styreanordning (1) til en vekselstrømsmotor som kan drives i to omløpsretninger, for et reguleringssystem. Denne styreanordningen (1) omfatter en bryter for inn- og utkopling av vekselstrømsmotoren, hvorved en omløpsretning kan forhåndsbestemmes i det en nettspenning kan settes på enten en første eller en andre spole (2, 3) i vekselstrømsmotoren. Hver spole (2, 3) er tilordnet en brytermodul med en forhåndsbestemt grunnlast hvorved spenningen på en første spole (2) som nettspenningen ligger over, er i fase med denne nettspenningen, og hvorved, i tilfelle nettspenningen ikke ligger over den andre spolen (3), spenningen over den andre spolen (3) gis av en faseforskjell i forhold til spenningen over den første spolen (2), avhengig av brytermodulen. Omløpsretningen til vekselstrøms-motoren blir bestemt i en beregningsenhet ut fra faseforskjellen til spenningene over de to spolene (2, 3).

Description

Oppfinnelsen vedrører en styreanordning i følge ingressen i krav 1.

En liknende styreanordning er kjent fra EP 1 186 741 A2 . Denne styreanordningen anvendes til styring av en AC-sjalusi-motor eller tilsvarende, der omløpsretningen forhåndssettes eksternt ved at en vekselspenning legges over enten en første eller en andre spole til AC-sjalusi-motoren. For inn- og utkopling av AC-sjalusi-motoren, er det anordnet en bryter som spesielt utgjøres av en Triac.

Med denne styreanordningen skal en sikker utkopling ved endeposisjonen til AC-sjalusi-motoren være garantert uten noen mekanisk endebryter i tillegg. Videre kan ikke AC-sjalusimotoren startes i oppadgående retning når den allerede befinner seg i den øvre endeposisjonen. Tilsvarende gjelder for AC-sjalusi-motoren som befinner seg i nedre endeposisjon. I dette tilfellet får ikke denne bli startet når vekselspenningen er påtrykket ledningen for nedadgående bevegelse.

AC-sjalusi-motoren løper først i oppadgående eller nedadgående retning når Triacen i bryteren vedvarende tennes.

For identifisering av omløpsretningen til AC-sjalusi-motoren, er det viktig å identifisere hvilken ledning vekselspenningen ble koplet til.

Med AC-sjalusi-motoren i hvilestilling ligger vekselspenningen over en av de to ledningene, allikevel er ikke Triacen tent. Siden spolene til AC-sjalusi-motoren er koplet over motorkondensatoren, ligger vekselspenningen i lik fase over de to spolene.

Omløpsretningsidentifisering med AC-sjalusi-motoren i hvilestilling skjer ved å sette vekselspenning på en av ledningene slik at Triacen tennes kun et kort øyeblikk. Derved går en kort, energifattig impuls til motoren, uten at denne rekker å frembringe en dreiebevegelse. Allikevel blir det gjennom denne impulsen kort indusert en faseforskjell i spenningene på de to spolene. Ut fra denne faseforskjellen kan omløpsretningen til AC-sjalusi-motoren bestemmes.

En ulempe ved dette, er at Triacen må tennes et kort øyeblikk for å finne omløpsretningen. Tiden som Triacen er tent, må være nøyaktig gitt på forhånd for at denne ikke skal føre til en innkopling av AC-sjalusi-motoren. Dette forutsetter uønsket bruk av bryteren for å finne omløpsretningen.

Videre er det en ulempe ved denne styreanordningen at omløpsretningsbestemmelse kan gjennomføres kun momentant og med AC-sjalusimotoren i hvilestilling.

US 4,745,347 presenterer en vekselstrømsmotor med en hovedvikling og en hjelpevikling. Motoren kobles inn over en startbryter. Ved hjelp av en andre bryter følger en omkobling av dreieretningen. For gjenkjenning av dreieretningen ved innkobling av motoren, sammenliknes spenningene i begge viklingene ved hjelp av en komparator. Utgangspulsene på utgangen til komparatoren for hovedviklingen samt de differensierte utgangspulsene på utgangen til komparatoren for hjelpeviklingen vurdert ved hjelp av en tredje komparator.

EP 1186741 A2 beskriver en styringsenhet for en AC motor. Styringsenheten inkluderer en bryter som styrer retningen. Den detekterer den eksternt valgte retning via faseskift mellom målt spenning på første og andre linjer, gjennom et kort testintervall, når påslag skjer. Basert på valgt retning, blir motorstart utsatt dersom motoren nærmer seg enden av sitt intervall.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å videreutvikle en styreanordning fra den kjente teknikken, slik at det kan gjennomføres en pålitelige, fortløpende omløpsretnings-bestemmelse for en vekselstrømsmotor.

Trekkene i krav 1 er angitt for å løse denne oppgaven. Foretrukne utførelser og hensiktsmessig videreutvikling av oppfinnelsen er beskrevet i uselvstendige krav.

Styreanordningen, i følge oppfinnelsen, for en vekselstrøms-motor med to omløpsretninger for bruk i et reguleringssystem, omfatter en bryter for inn- eller utkopling av veksel-strømsmotoren. En omløpsretning kan gis på forhånd i det en nettspenning settes på enten en første eller en andre spole i vekselstrømsmotoren. Hver spole er en brytermodul med en gitt, tilordnet grunnlast. Spenningen over en første spole som er tilkoplet nettspenningen, er i fase med denne nettspenningen. I tilfelle nettspenningen ikke ligger over den andre spolen, gis spenningen over den andre spolen av en faseforskjell i forhold til spenningen over den første spolen avhengig av brytermodulen. Omløpsretningen til vekselstrømsmotoren blir bestemt i en beregningsenhet ut fra faseforskjellen mellom spenningene over de to spolene.

Grunntanken i oppfinnelsen er at omløpsretningen til vekselstrømsmotoren kan beregnes kontinuerlig ved hjelp av brytermodulene som er tilordnet spolene. Ved å legge en nettspenning i form av en vekselspenning over den ene av spolene oppstår det en faseforskjell i vekselspenningen i forhold til spenningen over den andre spolen.

Brytermodulene omfatter derved fortrinnsvis alltid et kapasitivt bryterelement som faseforskyvningen blir påvirket av. I en spesielt enkel og prisgunstig utførelse består hver brytermodul av en nettdelkondensator og minst en motstand.

Ved å legge nettspenningen over en av spolene, vil fasen til nettspenningen gi spenningen over denne spolen. Gjennom grunnlasten til brytermodulen på den andre spolen, er spenningen over denne spolen likevel faseforskjøvet i forhold til nettspenningen.

En vesentlig fordel ved oppfinnelsen består i at det, ved å legge en nettspenning over en spole, oppnås en vedvarende faseforskjell mellom spenningene over de to spolene, og dette uavhengig av om Triacen i bryteren er tent eller ikke.

Derved blir en fortløpende, reproduserbar bestemmelse av omløpsretningen til vekselstrømsmotoren gjort mulig. Spesielt er en bestemmelse av omløpsretning mulig både når veksel-strømsmotoren er i hvilestilling, dvs når Triacen ikke er tent, og når vekselstrømsmotoren går.

Videre kan man vha styreanordning i følge oppfinnelsen, bestemme tilstanden spolene var i da de ble koplet til nettspenningen. I dette tilfellet er spenningene over spolene i vekselstrømsmotoren i fase. I denne koplingen kan for eksempel parameterverdier til vekselstrømsmotoren endres eller spesielt slettes. Gjennom analysen som utføres i beregningsenheten av fortegnet til faseforskjellen, kan denne tilstanden skilles entydig fra de to omløpsretningene til vekselstrøms-motoren .

Styreanordningen i følge oppfinnelsen kan generelt anvendes for reguleringssystemer som for eksempel utvendige persienner, markiser, rulleporter, sjalusier, innvendige persienner eller skjermer.

Med styreanordningen i følge oppfinnelsen, kan omløpsretningen til vekselstrømsmotorer bestemmes i hvilestilling, dvs for reguleringssystemer som fortsatt står stille.

Vha styreanordningen i følge oppfinnelsen, kan det videre også når reguleringssystemet går, straks oppdages og meldes fra om en brukerinitiert omløpsretningsomkopling av reguleringssystemet. Ved en slik direkteomkopling av reguleringssystemet, stoppes det av beregningsenheten. Brukeren kan deretter starte reguleringssystemet på nytt med en videre inntastingskommando. Derved garanteres en kontrollert ny oppstart av reguleringssystemet slik at man kan kjøre sikkert mot den aktuelle endeposisjonen.

Oppfinnelsen blir forklart i det følgende vha tegningene. Disse viser: Figur 1: Skjematisk fremstilling av en styreanordning til en vekselstrømmotor for et reguleringssystem. Figur 2: Faseforløp for spenningene over spolene i veksel-strømsmotoren for en første omløpsretning for veksel-strømsmotoren . Figur 3: Faseforløp for spenningene over spolene i veksel-strømsmotoren for en andre omløpsretning for vekselstrøms-motoren . Figur 4: Faseforløp for spenningene over spolene i veksel-strømsmotoren ved samtidig pålagt nettspenning på de to spolene. Figur 1 viser skjematisk et utførelseseksempel på en styreanordning 1 til en vekselstrømsmotor for et reguleringssystem som ikke er særskilt illustrert. Reguleringssystemet kan spesielt omfatte en utvendig persienne, en markise, en rulleport, en sjalusi, en innvendig persienne eller en skjerm.

Generelt kan reguleringssystemet kjøres mellom en øvre og en nedre endeposisjon. Under gjennomføring av oppadgående og nedadgående bevegelse av reguleringssystemet, blir veksel-strømsmotoren drevet i to forskjellige omløpsretninger.

Som tydelig vist i Figur 1, har vekselstrømsmotoren to spoler 2, 3 som er koplet over en motorkondensator 4. Spolene 2, 3 i vekselstrømsmotoren er identisk utformet. Mellom spolene 2, 3 i vekselstrømsmotoren og en jordledning N, er en bryter som i det foreliggende tilfellet utgjøres av en Triac 5, anordnet. I stedet for en Triac 5, kan i prinsippet også en effekt-transistor settes inn.

En ledning 6 respektive 7 føres til en av vekselstrømsmotorens spoler 2, 3. For å gi omløpsretningen til vekselstrømsmotoren på forhånd, legges en nettspenning i form av en vekselspenning på en av de to ledningene 6, 7. Ved at nettspenning påtrykkes den første ledningen 6, slik det er skjematisk fremstilt i Figur 1, blir en første omløpsretning for reguleringssystemet forhåndsbestemt, hvorved en oppadgående bevegelse av reguleringssystemet gjennomføres. Tilsvarende, ved å legge nettspenningen over den andre ledningen 7, blir en nedadgående bevegelse av reguleringssystemet generert.

Triacen 5 er ikke tent når jordledning N er frakoplet slik at vekselstrømsmotoren befinner seg i hvilestilling. Dersom Triacen 5 tennes, dreier vekselstrømsmotoren seg i den omløpsretningen som på forhånd er gitt av hvordan nettspenningen er satt på en av ledningene 6, 7.

Hver spole 2, 3 i vekselstrømsmotoren er tilordnet en brytermodul. Brytermodulene er identisk oppbygd. Den første brytermodulen som er tilkoplet den første spolen 2, omfatter en nettdelkondensator 8 og to seriekoplede motstander 9, 10. Tilsvarende omfatter også den andre brytermodulen en nettdelkondensator 11 og to seriekoplede motstander 12, 13.

Spolene 2, 3 og den tilordnede brytermodulen utgjør to symmetriske brytergrener til hvilke Triacen 5 så vel som en beregningsenhet, er tilkoplet. Beregningsenheten omfatter i foreliggende tilfelle en mikrokontroller 14. Fra en motstand 10 respektive 13 i en brytermodul er det ført en tilførsels-ledning til en respektiv inngang på mikrokontrolleren 14.

Brytermodulene er symmetrisk tilsluttet jordledningen N over en motstand 15 så vel som en Zenerdiode 16 og en polarisert kondensator 17, der Zenerdioden 16 tjener til spennings-begrensning.

Parameterverdiene til styringen av vekselstrømsmotoren og derved reguleringssystemet, blir fastlagt i mikrokontrolleren 14. Dette omfatter spesielt posisjonsverdiene, deriblant øvre og nedre endeposisjon til reguleringssystemet.

Mikrokontrolleren 14 overtar følgelig en kontroll- og styrefunksjon for vekselstrømsmotoren. Spesielt blir omløpsretningen til vekselstrømsmotoren fortløpende registrert i mikrokontrolleren 14.

For å fastlegge omløpsretningen, blir faseforskjellen til spenningene som ligger over spolene 2, 3 i vekselstrøms-motoren, bestemt.

For å gjennomføre av en oppadgående bevegelse av reguleringssystemet, blir nettspenningen kun tilsluttet ledningen 6 til styreanordningen 1 i overensstemmelse med Figur 1.

Fasen til nettspenningen som er direkte tilkoplet ledning 6, gir spenningen over vekselstrømsmotorens spole 2. Dette innebærer at spenningen over vikling 2 er i fase med nettspenningen .

Selv om den andre spolen 3 i vekselstrømsmotoren er koplet til den første spolen 2 over motorkondensatoren 4, er spenningen over spole 3 faseforskjøvet i forhold til spenningen over spole 2.

Denne faseforskyvningen er betinget av at brytermodulen som er tilordnet til spole 3, gir en definert grunnlast. I det forliggende tilfellet er brytermodulens nettdelkondensator 11 det element som i det vesentlige bestemmer grunnlasten. Ved dette kapasitive elementet, påvirkes fasen til spenningen over spole 3 slik at denne henger etter fasen ved spole 2 med en definert verdi.

Faseforløpet til spenningene over spolene 2 og 3, når nettspenningen kun ligger over ledning 6, er anskueliggjort i

Figur 2. Der betegner henvisningstegn A spenningen over spole 2, som er i fase med nettspenningen som ligger over ledning 6. Med henvisningstegn B betegnes spenningen over spole 3. For bestemmelse av omløpsretningen til vekselstrømsmotoren, blir faseforskjellen til spenningene til spolene 2, 3 beregnet i mikrokontrolleren 14.

For gjennomføring av en oppadgående bevegelse av lukkesystemet 1, blir nettspenningen kun tilkoplet styreanordningens ledning 7 i henhold til Figur 1.

I dette tilfellet gir nettspenningens fase spenningen over spole 3 slik at denne kommer i fase med nettspenningen.

På den annen side er spenningen over spole 2 faseforskjøvet i forhold til nettspenningen og derved i forhold til spenningen over spole 3.

Denne faseforskyvningen forårsakes av brytermodulen tilordnet spolen 2, og spesielt av nettdelskondensatoren 8 til brytermodulen .

Faseforløpet til spenningene over spolene 2 og 3 når nettspenning ligger kun over ledning 7, er anskueliggjort i Figur 3. Betegnelsene er valgt i overensstemmelse med Figur 2. Det vil si at henvisningstegn A kjennetegner spenningen over spolen 2, henvisningstegn B kjennetegner spenningen over spolen 3.

Siden brytermodulene som de to spolene 2 og 3 er tilordnet, er identisk oppbygd, er bidragene til faseforskyvningen for spenningene over spolene 2 og 3 identiske for tilfellene framstilt i Figur 2 og 3. Faseforskyvningene skiller seg utelukkende ved sine fortegn, det vil si at i motsetning til tilfellet som er framstilt i Figur 2, følger fasen til Signal A etter fasen til Signal B i det tilfellet som er framstilt i

Figur 3.

I mikrokontrolleren 14 genereres deretter et overvåkningssignal ved at fortegnet til faseforskyvningen til Signalene A og B beregnes.

Alt etter fortegnet til faseforskyvningen signaliseres de forskjellige omløpsretningene til vekselstrømsmotoren ved to signaltilstander for overvåkningssignalet. For tilfellet framstilt i Figur 2, inntar overvåkningssignalet en signaltilstand som tilsier en oppadgående bevegelse av reguleringssystemet. For tilfellet framstilt i Figur 3, inntar overvåkningssignalet en signaltilstand som tilsier en nedadgående bevegelse av reguleringssystemet.

Avslutningsvis kan overvåkningssignalet innta en tredje signaltilstand som tilsier nullverdi på faseforskyvning mellom spenningene over de to spolene.

Denne signaltilstanden har man når nettspenningen samtidig blir påtrykt over de to ledningene 6, 7.1 dette tilfellet blir spenningene over de to spolene 2, 3 gitt av fasen til nettspenningen, slik at disse kommer i samme fase.

Den signaltilstanden overvåkningssignalet derved har, setter styreanordningen 1 i en parametermodus der parameterverdier generelt kan endres. I foreliggende tilfelle blir posisjonsverdier til vekselstrømsmotoren slettet, spesielt for den endeposisjonen som nærmer seg. Slettingen av parameterverdier blir fortrinnsvis kvittert med et akustisk signal.

Bestemmelsen av faseforskjellen mellom spenningene på de to spolene 2, 3, og derved genereringen av signaltilstandene til overvåkningssignalet, skjer kontinuerlig. Derved følger at bestemmelsen av faseforskjellen spesielt også er uavhengig av om Triacen 5 er tent eller ikke.

På den ene siden, før start av vekselstrømsmotoren, det vil si før tenning av Triacen, kan faseforskjellen og derved den ved tilkopling av nettspenningen til en av ledningene 6 eller 7 forhåndsbestemte omløpsretningen til vekselstrømsmotoren, formidles.

På annen side blir omløpsretningen til vekselstrømsmotoren overvåket kontinuerlig, også under vekselstrømsmotorens gang. Derved kan det spesielt umiddelbart fastslås når brukeren foretar en direkteomkopling ved å gi et eksternt signal under vekselstrømsmotorens gang, det vil si at omløpsretningen til vekselstrømsmotoren endres brått.

Gjennom den fortløpende målingen av faseforskjellen mellom spenningene over spolene 2 og 3, blir disse direkteomkopling-ene umiddelbart oppfattet i mikrokontrolleren 14 slik at egnede tiltak blir iverksatt. Ved en slik direkteomkopling blir fortrinnsvis vekselstrømsmotoren først stoppet, hvorpå brukeren ved å gi inn et andre signal kan foreta en ny start. Ved denne kontrollerte nye starten garanteres det at veksel- strømsmotoren går i samsvar med sin forhåndsbestemte omløps-retning til sin endeposisjon.

Referanseliste

1. Styreanordning

2. Spole

3. Spole

4. Motorkondensator

5. Triac

6 . Ledning

7. Ledning

8. Nettdelkondensator

9. Motstand

10. Motstand

11. Nettdelkondensator

12. Motstand

13. Motstand

14. Mikrokontroller

15. Motstand

16. Zenerdiode

17. Kondensator

A. Spenning over spole 2 B. Spenning over spole 3 N. Jordledning

Claims (15)

1. Styreanordning for en vekselstrømsmotor med to omløpsretninger for et reguleringssystem, med en bryter for inn- eller utkopling av vekselstrømsmotoren, hvorved en omløpsretning kan gis på forhånd, ved at en nettspenning enten er lagt over en første eller en andre spole i vekselstrøms-motoren,karakterisert vedat hver spole (2, 3) er tilordnet en brytermodul med en forhåndsbestemt grunnlast, hvorved spenningen over en første spole (2) som nettspenningen ligger over, er i fase med denne nettspenningen og hvorved, i tilfelle nettspenningen ikke ligger over den andre spolen (3), spenningen over denne andre spolen gis av en faseforskjell i forhold til spenningen over den første spolen (2) avhengig av brytermodulen, og at omløpsretningen til vekselstrømsmotoren blir bestemt i en beregningsenhet ut fra faseforskjellen mellom spenningene på de to spolene (2, 3) uavhengig av om bryteren er slått på eller ikke.

2. Styreanordning i følge krav 1,karakterisert vedat de to spolene (2, 3) i vekselstrømsmotoren er identisk utformet.

3. Styreanordning i følge ett av kravene 1 eller 2,karakterisert vedat brytermodulene tilordnet spolene (2, 3), er identisk utformet.

4. Styreanordning i følge ett av kravene 1-3,karakterisert vedat hver brytermodul omfatter en nettdelkondensator (8, 11).

5. Styreanordning i følge krav 4,karakterisert vedat hver brytermodul omfatter minst en motstand (9 - 13) som er tilordnet nettdelkondensatoren (8, 11).

6. Styreanordning i følge ett av kravene 1-5,karakterisert vedat spolene (2, 3) sammen med brytermodulene, danner to symmetriske brytergrener som beregningsenheten og bryteren er koplet til.

7. Styreanordning i følge krav 6,karakterisert vedat hver brytergren omfatter en ledning (6, 7) for tilkopling av nettspenningen.

8. Styreanordning i følge krav 1-7,karakterisert vedat bryteren omfatter en Triac (5).

9. Styreanordning i følge ett av kravene 1-8,karakterisert vedat beregningsenheten omfatter en mikrokontroller (14).

10. Styreanordning i følge krav 9,karakterisert vedat det er ført en ledning fra hver motstand (10, 13) i en brytermodul til en inngang på mikrokontrolleren (14).

11. Styreanordning i følge ett av kravene 1 - 10,karakterisert vedat nettspenningen kan påtrykkes samtidig på de to spolene (2, 3) i vekselstrømsmotoren, slik at spenningene på spolene (2, 3) er i fase.

12. Styreanordning i følge krav 11,karakterisert vedparameterverdier for vekselstrømsmotoren kan endres ved samtidig å sette nettspenning på spolene (2, 3).

13. Styreanordning i følge krav 12,karakterisert vedat parameterverdier for vekselstrømsmotoren kan slettes ved samtidig å sette nettspenning på spolene (2, 3).

14. Styreanordning i følge ett av kravene 1 - 13,karakterisert vedat forskjellige tilstander til et overvåkningssignal kan avledes i beregningsenheten ut fra fortegnet til faseforskjellen til spenningene over de to spolene (2, 3).

15. Styreanordning i følge ett av kravene 1 - 14,karakterisert vedat reguleringssystemet utgjøres av en utvendig persienne, en markise, en rulleport, en sjalusi, en innvendig persienne eller en skjerm.