TW595079B - A variable frequency electric signal generator, with low cost servo-control and calculation means - Google Patents
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Description
595079 A7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 詳細說明 本發明有關-種以壁波DC電麼工作之電信號產生器。 以塹波DC電壓產生一電信號在脈寬調變（pwM)中係 公知技藝。其頻率通常為固定，但可在如頻率變換器裝置 中變化。有三種主要方法可用以產生控制塹波裝置 (IGBT，緣栅極雙極性電晶體）之信號。 首先，脈寬係儲存於表列中並以計算器讀取。此方法 執行快速但較無彈性，且因每一信號幅度與頻率組合必需 有表列，故需大！記憶空間。這是早期高效能計算裝置 尚未出現時頻率變換器所使用之方法。 第二種方法係以-特殊零#，根據傳送信號與鋸齒信 號之間的父疊’產生塹波信號。此方法常用於簡易之頻率 變換器。其中有兩個限制，即所產生之函數必須簡單，且 伺服控制須由外部來改善其特能，難以達成。 第三種方法係由高效能計算裝置根據多少有些複雜的 算術測定脈寬。 杈正因子係根據所要量測之信號量測，在應用數學處 理之後導入，但不疋經常都很明顯。大小的調整信號需要 大量的數學處理。此方法雖有效，但所需零件須很快，故 價格昂貴。這是目前最多頻率變換器使用的方法。 本發明在尋求提供一種藉塹波DC電壓工作的電產生 為即種頻率變換益，成本低且可提供足夠效能。 本發明達成此目的係利用一信號產生器，包含一邏輯 計算器用以產生至少一參考信號，至少一斬波器切換，至
I 訂’ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 297公釐） 4 五、 發明說明（2) 少一感知器用以感知至少一由響應該至少一切換所產生之 仏號，用以切換及傳送至少一量測信號，至少一比較器用 以傳送視該至少一量測信號及該至少一參考信號二者間之 差所定之值，及控制裝置用以控制該至少一切換，即藉傳 运一或多個控制準位至該至少一切換作為該比較（複數）結 果（複數）之函數，產生器之特徵在該邏輯計算器有一或多 個輸入，用以接收比較（複數）結果（複數），及一或多個輸出 供計算器傳送一或多個控制準位至切換（複數），及其中邏 輯計算器係程式化於預定瞬間操作更新其控制準位（複 數），即其所傳送者為所接收之比較結果（複數）的函數。 本發明其他特徵，目的及優點可由以下附圖之說明而 瞭解，其中： 第1圖係本發明第一電路圖； 第2圖係表示通過連接於第一圖電路輸出的負載電流； 第3圖係表示該負載有關之電遷與電流變化㈣間函 及亦表示由第1圖電路供應至負載輸入之壁波電壓波 形； 第4圖係表示第！圖電路微控制器所供應之參考曲線波 形’作為選為該參考曲線頻率的函數； 第5圖係自本發明電路取得之負载上的電麼信號； 第6圖係本發明三相電源供應之第二電路； 第7圖係表示第6圖數位-至-類比變換器電路傳送至該 電路所有三個比較器的信號； 以 的非同步馬達產生之電 第8圖係由置於第6圖電路輸出 本紙張尺度_中_家標準（CNS)A4規格⑽ X 297公釐） 五、發明說明（3 ) 源供應電路，應用於馬達剎車上。 第9圖係表示理相的1(^丁控制電壓波形； 第10圖係本發明整形電路； 第Η圖係先前技藝電晶體所使用的控制信號。 第12圖係本發明馬達剎車電路；及 第13圖係本發明無碳刷產生器。 第1圖電源供應電路包括一微控制器10，具有一透過匯 流排14傳送數位信號，以下稱“參考信號”，之輸出12。 輸出12施加此信號至一數位_至_類比變換器2〇，將其 轉’I:成一類比h號，並施加至一類比變換器3 〇。 在一第二輸入上，比較器3〇接收本電源供應電路輸出 負載之量測信號。 比較器30之輸出係連接於微控制器1〇，用以告知其量 測k號與參考信號之間差異的訊息。 微控制器10亦有一控制輸出丨6連接至位於DC源60與 電感負載74正端之間的電晶體5〇，此例電感負載74係指偵 測金屬物體用之電感線圈。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下將說明負載亦可使用電感性環，以便施加一可變 磁場於無接觸饋電型裝置之中。 在此種情況，負載74並聯有一自由輪二極體75,在饋 電電壓為低準位時，可致能負載正端回至接地。 在電晶體50與負載74之間置有一電流感知器70，具有 一供應上述量測信號之輸出，傳送至比較器3〇輸入之一。 你支控制為10控制DC電壓塾波，以便在負載74重製所選 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 發明說明（4 ) 擇形狀的電#號，為達成此目的，執行以兩項功能·· 自所量測及參考信號之間的差導出施加於塹波器切換 50之控制；及 產生可代表出現於負載74上信號之參考信號。 在本例中，自負載74所量測的信號係流經其中之電 流。由微控制器10控制切換5〇修改負載74上的瞬間電壓， 使所要之目瞬間電流匹配自負载所量測的電流。 準確的說，微控制斋1 〇應用一簡易程序於切換5〇，使 切換在量測電流小於所要之參考電流時閉合，及當量測電 流大於參考電流時，切換形成開路。 故電晶體50僅在需要時才切換。#波信號可在頻率與 責務比率中變化。 如第2圖示，由於參考信號係一正弦波，電晶體咒的切 換次數在陡斜坡部分比淺斜坡部分為少。在陡斜坡部分 中’當微控制HU)連續數次更新其狀態時，切換仍然一樣 保持其閉合位置，而在淺斜坡部分則不同，微控制器1〇會 使其在開路與閉合位置之間更頻繁的振盪。 由於比較器50係以結果信號（特別是類比信號的比較） 式樣供應微控制器1〇_連續比較結果，微控制器⑺本身測 疋頃取代表結果信號值的瞬間。 -選擇這些瞬間係要獲得夠快的切換，以便匹配參考與 實際信號，使其更新精確，不致超出切換5〇的最大切換速 度，並作為供微控制器10施行之速度函數。 在第2圖曲線中，即表示流經負載74之電流如何變化， 595079 五、發明說明（5 ) 其中對應曲線某-位置可看到施加於負載74的暫波電壓信 號。 在正弦波的最大值，因負載74電感性的相位移動仍很 小，故其端子上之平均電壓實質上仍為最大值，即塹波電 壓呈現一有利於高值脈波的重責務比率。 相反的，在電流最小值，塹波電壓呈現一較高值脈波 為短的低值脈波。 第3圖係表示在負載74上之電流與電壓如何變化的共 同時間軸函數，兩曲線之間的相位移動係放大說明。 由於電流係伺服控制之故，電流曲線係實質對應參考 曲線。 在此圖示中，兩區21與22係參考電流曲線波形加以界 定。第一區Z1對應第一個四分之一，其中電流正弦波係上 升，及第二區Z2對應第二個四分之一，其中相同的電流正 波自其最大值落下至零點。 微控制器10係程式化在這兩區Z丨與Z2的每一區中執 行特定計數。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 故在每一區内，微控制器1〇工作於區内固定間隔的預 定瞬間’在此例中每27微秒檢查切換5〇是否在其閉合或開 路狀態，也就是說，饋電電壓是否在其高或低準位。 在此例中，利用微控制器在固定區間更新切換5〇之狀 態，此種檢查可在更新的相同瞬間執行。 在此情況中，微控制器10根據其接收自比較器3〇之信 號識別切換50之狀態，事實上，切換5〇之下次更新係直接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 595079
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 與此次瞬間之瞬間比較結果有直接Μ。微控制器10在与 區Ζ1,、Ζ2口疋間隔瞬間執行檢查，以計數次數來識別切 換5〇的導通狀態’此即實質表示這每-區的平均責務比率, 微控制器亦程式化比較這兩計數值。由此—比較可導 出負載電壓與電流之間的相位移動。 Ζ1與Ζ2每-區所獲得之數係表示該區錢。由於區係 附註於電流曲線波形上，這些計數可提供此兩曲線之間之 相位移動量測。 若電壓與電流曲線確實同相，即瞭解ZmZ2的計數係 對應對稱且斜坡相反的相同波形。故其計數屬同—類型。 相反的，兩曲線之間相位移動越大，對應電流曲㈣ 與Z2區之電墨曲線即越不同波形，例如一個到達負值，而 另個仍保持零以上。故相位移動越大，z ^與Z2電壓曲線 上之计數差異即越大。 在此情況中，微控制器計算兩計數之間比率，以便測 定其相位移動。 此相位移動測定係用來偵測金屬物體是否存在線圈70 附近。金屬物體的存在會修改線圈74端子的電感量，因而 修改了所量測的相位移動。 更準確的說，特別的相位移動係視金屬物體類型而 疋，尤私金屬類型及物體的形狀。微控制器10或連接於微 控制器1G的-些部裝置可用來搜尋指定物體類型的表列， 作為量測相位移動的函數。 相位移動可以成為電壓曲線的短失真式樣，微控制器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮）
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10可加以識別並以相同方式將其與其他失真分開，即根據 電流曲線波形在預定瞬間計數有限區域的切換狀離、$ 〇。 為此目的’计數區可選擇會因特定物體或材料 導致失真的區域。故要偵測鋁時，已知存在於環74附 近的鋁會造成對應電流曲線第一個六分之一的電壓曲線區 主要的失真，即計數區所在位置。依電流曲線相關寬度及 位置選擇區域的方式，視所偵測金屬而定較有利。 本裝置伺服控制電流環及偵測電壓失真，但亦可同樣 伺服控制電壓環及偵測電流失真。一般而言，本發明並不 限於伺服控制電流。 微控制器10在此情況之設計，可藉施加一代表所要頻 率之數值至微控制器10輸入（未圖示）來產生一選擇頻率的 正弦波。 Γ%先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} -¾ JST. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 微控制器10有一記憶體可儲存組成半正弦波的點系 列，以下稱“開始，，半正弦波。 自此點系列開始，此例為252點，即記憶體中252個連 續儲存的值，及自代表頻率之輸入值開始，微19重組所要 頻率之正弦波，即應用以下方法重組參考曲線： 微控制器10係程式化來產生，每丨2微秒一次，一讀自 組成開始半正弦波系列值之值。 但須防止其移動至參考半正弦波之下一個值，直至其 特別位το之一在產生一值瞬間致動為止。若此特別位元並 未致動，則从控制裔再度發出先前發出的值，而不移動至 系列中的下一個值。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 10 線. 595079 A7 五、發明說明（8 ) 此位元係當微控制器8位元計數器通過值256時才致 動。 微控制器10在用以儲存計數值之可識別數值系列位元 中偵測特別位元狀態改變時，機械式移動於其記憶體中接 著的系列值。 在本方法中，計數器亦在微控制器丨〇每一周期中增 置，此例中每17微秒一次，及所使用增量係等於輸入至微 控制器10用以指定傳送參考信號頻率之值’此例所傳送者 為電流。 例如，若此輸入值為87，計數器啟始時為零，例如， it 移動至下個周期87(微控制器1〇即輸出相同半正弦波值於 其輸出12，即與前一周期相同的輸出），然後再移至174(仍 與輸出12的值相同），然後再移動至174+87=261，即 256+5即儲存模數為256(8位元）時為5 ··故計數器已通過 值256,其特別位元已致動，微控制器1〇即讀取半正弦波的 下個值。 當讀取通過半正弦波時，即會讀取到施加於其間，表 示半正弦波曲線部分旗標位元的負號。 故微控制器傳送好幾次相同的值至其輸出12並在計數 為達到其最大值時移動至下個值。由於計數器在每一周期 會增量-選擇增量，若增加該選擇之增量值，則通過計數 器最大值即變得更頻繁。 如第4圖示，參考正弦波係由一系列步階組成，每一準 位對應參考半正弦波上之點，及每一寬度對應問題點的重 丨本紙張尺度3用中國^標準（CN$_4規格（ χ 297公董） 595079 Α7
複次數1定頻率之值料，重複次數越長。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 欠微控制為1 〇可擴展小的頻率指示值的步階長度，參 考曲之頻率係隨頻率指示值之增加而增加。 此方法可在微控制器10中以很少數的指令施行。因此 ί匕費極少置的計算及極少數的記憶體即可改變頻率。 可以觀察到若所選擇的增量值係大於25〇，則微控制器 每一正弦波僅重複一或兩點：局限於該點之失真會延伸至 弦波期間。但不論如何，在大多數的應用中，此種局部 失真並不會對負載有太大的影響，同時可產生所要的精確 頻率調諧。 可以觀察到若選擇增量夠大，則微控制器10實際上會 改變讀自開始半正弦波的每一增量值。 所獲得之參考曲線如第4圖右侧所示，實際上並無暫侔 步階。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此本發明之施行可利用一簡易之微控制器，即一時 鐘，一工作於小數量位元之計數器，一記憶體用以儲存每 時知周期施加於計數器之增量，一列表含有一些數量的 參考點，及一讀取器用以讀取該記憶體，及每當計數器特 定位元改變時可改變其在列表中的位置。 每一個這些元件都很簡易，且目前很容易取得的低成 本的微控制器。 弟6圖係三相電馬達7 4之電源供應電路。 此電路係重複前述電路組態的相同主要元件，適用於 二分路之三相電源供應器，各分路係電流伺服控制，即 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 595079 A7
面 之 注 閱讀背 意 事 項 再
五、發明說明（11 ) 控制各分路之切換50與5卜同時確保上述死寂時間經常存 微控制器1 〇本身有一輸出12經由一資料匯流排連接至 分別執行-特別函數之兩數位_至_類比賴器2 〇與2 i。 在其輸出12上，微控制器利用上述有利的方法傳送一 可變頻率正弦波。 其亦供應變換器20-數位值，代表施加至該參考正弦 波幅度之因子，然後再將其傳送至比較器3〇。 變換器21接收微控制器1〇之正弦波並施加此幅度因子 於其間。 & 變換器21亦執行此參考正弦波之特別多工化。 因此，根據正弦波供應如第7圖所示之信號類型，包含
一系列信號片段，交替取自與參考曲線相同之三個信號: 互相各偏置120。。 U 因此，變換器21輸出信號係再分割為時間期間，各由 所考慮瞬間之三個信號的每—交替信號之信號片段組成。 在輸出曲線重製三個參考正弦波中相同之一之兩個期 間之間，由輸出曲線重製另兩個曲線。 在輸出曲線重製三個正弦波中同一個之兩個期間之 間，正弦波行進之持續時段與顯示另兩個正弦波片段所需 時間相對應。輸出曲線在其到達之點回至該第三正弦、皮
變換器21輸出信號因而在期間末端由垂直段互接成三個交 織之正弦波式樣。 X 由 此共同輸出曲線即連續施加至全部三個比較器3〇 595079 A7
慧 員 工 消 費 於量測信號係連續與三個正弦波的每一個相比較，故各比 較器30輸出為一跳動結果。 微控制器10係程式化讀取某一比較器，其讀取時間係 僅在此比較器真正在比較其分路量測信號及三個正弦波中 與該分路對應之一者。 此種作為問題接收信號期間函數的取樣同步，微控制 器10很容易施行，因為微控制器亦供應變換器21指令，可 要其改變其輸出之參考信號，且取樣瞬間亦由微控制器10 來決定。 ° 亦即微控制器10僅在與正確正弦波作比較時才取樣每 -比較器3G，即在馬達相位上所找到的正弦波與比較器對 應，微控制器10控制之切換5〇與51之分路相位係問題比較 之函數。 此可提供之優點為簡化多工化及可確認是否有需要比 較每-變換，同時可利用簡易及低成本的計算裝置施行多 工化。 在先則技藝中，提供有一種電路用以根據塹波電壓， 振盪於高準位電壓V與低準位零電壓之間，產生一正弦波 電流。 負載的平均電壓值（可平滑化信號）則直接視所考慮瞬 間電壓之責務比率。故當整波電壓高與低電麼脈波為相等 持績期間時，可獲得v/2之電壓，及當高準位或低準位脈波 之為較長之脈波時，則所獲得的電壓為大於或小於v/2 的電壓。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X烈7公釐 ^tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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因此，典型所得之周期性信號約在平均值V/2左右。可 達到V/2之所侍^旒幅度，實際上仍受到限制，因為負載係 經由其端之—連接至兩切換間之接點，切換之-係連接至 電I原另則接地，而這兩切換同步之切換工作係彼 此偏置-死寂時間，以確保電壓源V與接地之間不會有直 接短路。 在本電路中，塹波係以電流作伺服控制，其中切換5〇 與51係在微控制器1G每_周期中切換，作為期望電流與實 際電/瓜之間差異的函數’可看出電路施加—平均電壓至正 弦波電壓偏置為零伏之負載。 由於本電路僅在需要時才改變切換50與51之狀態，且 由於其僅在選擇期間才產生此種改變，故電路所產生之電 壓在所獲得之理想電流中相比對係屬最低者。 故在第5圖之情況中，所獲得之正弦波其最低值常接近 零伏。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
故電壓曲線可沿縱軸偏置，因為此電壓係由切換工作 產生，其每一個皆係真正需要，並非相對一中心責務比率 之預定者。 此正弦波之反射點隨著幅度的增加而上升，當正弦波 中田度到達其最大值V/2時，即上升達到平均電壓v/2，在本 例情況之電晶體50與5 1切換很少受到死寂時間的妨礙，因 為這些死寂時間僅出現於變換時，而變換則儘可能使其少 發生（僅在響應自參考信號分離時才切換）。 故事貫上’由於死寂時間的最小化而避免對平常幅度
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇
595079 Α7 -—___ Β7 五、發明說明（Μ) 的限制，即減少這些變換，僅在要達到所需要的準確度時 才變換。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由於曲線在縱軸上偏置至低電壓，置於〇(：：源及負载之 間的切換，其不導通較導通更常發生，故不常載送電流， 即溫升較少。總之’向下偏置的電壓其獲得較佳的能源效 率。 在每一微控制器10輸出之間用以控制切換及相關切 換，如第6圖示，作為阻尼控制信號之電路8〇以下亦稱為控 制及隔離電路。 在此情況，所使用之電晶體為IGBT，其控制端子動作 如電容器。 控制IGBT之電壓係施加於其柵極與其射極之間。由於 射極電位可以浮動，此電壓通常來自一隔離之電源供應及 控制信號所通過之特別電路包括一光耦器及一驅動器（一 控制早位）。 第11圖係當控制電壓突降時1(}]3丁端子兩端的電壓變 化。可清楚到電壓突波的出現。 為避免電晶體作為切換時發熱，須使其狀態改變要 快，但無論如何要限制其切換開路方向的速度，以免造成突波。 一簡單方法包含在驅動器及IGBT栅極之間插入一電 阻。此方法之缺點在會增加切換於導通方向的時間，不導 通方向亦同。 IGBT作為切換的理想控制電壓如第9圖曲線示。 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 % 訂 線
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五、發明說明（l5 ) 其上升坡度很陡，其落下坡度第一部分很陡，使控制 電壓落至電晶體變成電阻性的準位，同時落下坡度第二部 分車父不陡，以便將電晶體以漸近方式切斷來限突波。電晶 體組態可獲得這三種坡度，但其方法很複雜。 在本發明中，這三種坡度使用可靠及成本低之電路 80，包含兩電阻81與82，一二極體83及一電容器84，如第 10圖示。 在微控制器及電晶體控制端的控制輸出之間，即此例 之電晶體50，此電路首先提供三個並聯分路，分別包含電 阻82，二極體83自微控制器10正向連接至電晶體5〇，及電 容器84。在這三個並聯分路之後，電阻8丨串聯於電晶體5〇。 二極體83在向上方向使電阻82短路，使上升坡度由電 阻81設定，產生一陡坡。 在向下坡度的開始，電容器84使電晶體50栅極的電壓 快速下降’但電荷則緩緩經由設定曲線末端坡度的電阻82 消耗掉，二極體83保持非導通。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 反射點位置係由電晶體5〇柵極電容量與電容器84電容 量之間之比率固定。所獲得之曲線接近理想，實務上可獲 得一般為短，且無明顯突波。 在此點須注意IGBTs各有一並聯之自由輪二極體。 如第8圖示，在DC線電壓V與接地之間亦連接一電 路’特別是在端子A與B之間。 此電路有四端子’其中饋電方向之下游端子係接於端 子A與β ’如第8圖示，即分別接至與dc線連通之各切換50 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（ι〇 正端A及接至接地b。 此電路另外兩端C與D係在此電路上游端連接至D c電 源及接地（例如，DC電源可用整流器接地三相主要電源）。 此電路有三個分路與具有三切換50與51之切換分路並 聯。 這三個分路中的兩個含個別的電容器11〇與12〇，及第 三分路有一串聯電晶體130及一電阻140。 對應兩個有電容器110與120之兩端子係以一二極體 15 0互接’自電源前向導通至切換分路。 這兩分路之兩個端子亦係由一串聯發光二極體 (LED) 160之分路及一電阻no並聯於二極體15〇。 LED 160係前向自切換分路導通至dc源。 一保護LED160之稽納二極體亦並聯於其中，並藉一電 阻連接至電源側。電阻係用來限制通過稽納二極體的電 流。一另外的電容器可連接跨於稽納二極端子，以改善其 承受瞬時電壓之能力。 藉此電路’當電動馬達在剎車模式時，換句話說，當 其作用如傳送電流至電源之產生器時，二極體1 5 0變為不導 通，對應兩電谷器110與120的電荷變化，電流經led 16〇 回至電源，LE160發光。 LED係光耦合至微控制器1〇，響應lED16〇發光，閉合 電晶體130，經由電阻將切換分路正端連接至地。 此電阻140藉焦耳效應消除馬達供應之能量。由於此消 除分路中之切換130係由微控制器1〇控制，其閉合時間長度 595079
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可加以控制。故在偵測剎車模式時，微控制器閉合切換130 的期間延伸至電流反向並回至電源至馬達方向之瞬間。 此可防止電晶體130在常改變之方向上有太高之切換 頻率’以防其快速損壞。 其有利點係微控制器10有一阻尼電路8〇位於連接至電 晶體130之控制輸出與該電晶體之間，此電路與連接於微控 制w 10及切換5G與51之間’供饋電負載74之電路8〇相似， 如第6圖示。 另外，電阻140係有利的置於切換13〇電源側，及一自 由輪二極體係有利的並聯於電阻140,自電阻140端前向導 通’即自正電壓饋電端至DC饋電壓端。 此電路之組成包含一形成三相產生器之頻率變換器， 使轉子電阻對馬達轉矩不發生影響。即使頻率低至〇。 25Hz，轉動亦如常進行。〇(：：匯流排之電壓僅在最大頻率時 有影響。 本發明可提供一低成本，無需電腦之周期性信號產生 裔，且由於其係内建，故其對外部數值之伺服控制具有彈 性。 所要產生之周期信號係儲存於微控制器之列表中。微 控制器施加此周期信號，以與所需頻率成比例之固定期間 取樣，至一數位-至-類比變換器。 變換器之類比電壓係施加至比較器輸入。比較器之第 二輸入係連接至一裝置，用以量測所產生之信號。微控制 器讀取比較結果並在量測信號小於期望信號時，觸發或保 本紙張尺度適用中國國豕^準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱）
20 五、發明說明（18 ) 持切換。當信號較大，微控制器停止或保持切換不動作。 故切換之頻率與脈寬為可變’且飼服控制成結果之信號。 其行為校正為自動化。 上述電路有利於用來饋電一電感性環路，與該電感性 環路組成-無接觸能源。一裝置提供有轉換磁場變化成電 流之裝置，無需接觸即可取用此能量。上述電路有利於此 -應用’特別是可致能電流储控制容易施行的應用方面。 “另外，例如控制，微控制器，及比較電路之低電壓饋 電可直接或間接塹波電源Dc電壓而獲得。 在上述電路的其他應用上，可用來饋電繞有如電纜之 長元件或饋電以低直流電壓饋電類型之馬達剎車，剎車係 以塹波DC電源饋電。 第12圖係連接此一剎車之電路。此種剎車包含一剎車 線圈90,連接於源與接地之間，在分路上包括與線圈 9〇串聯之電流感知器91及一控制電晶體％二者。電流感知 器91供應微控制器1()代表通過線圈9()電流之信號，及微控 制器10控制f晶體92切換之方式可獲得線圈9G所要電流。 此電路有利於與第6圖結合用以剎車馬達74用，特別是在 DC電源中斷或遭遇電壓下降時。亦須注意此電路包括一自 由輪二極體，自線圈下游位置點延伸，回至DC電源，形成 一包括線圈90與感知器90之環路。 此電路因而可致能當電源電壓中斷時之線圈控制。在 電纜捲線器發生意外的情況可保護電纜。 故電壓低至100V時仍能保持其控制。 ^^079 A7 B7 五、 發明說明（19) 上述饋電電感性環路的說明中，一用以識別物體之裝 置亦可利用本發明產生器與包括兩電容器板負栽之結合 成。 本發明產生器亦有利於使用於電鍍或充電電池時通過 預定量之電荷。 此產生器亦有利於使用於每次需伺服控制兩電氣數值 之一，電流或電壓，第二數值的量測可提供正確進行一些 程序，如電池充電或電鍍，所需之資訊，特別是利用直流 時。 此產生器亦有利於使用於每次三個電氣數值之一，電 流或電壓或頻率需要伺服控制時，及另外兩個或一個的數 值量測可提供有用的供正確進行使用周期性電流的程序， 即識別金屬。 另外，如第13圖示，產生器饋電一長形電感性環路 100 ’即藉電磁場之輕合及利用一或多個接收器1 〇2固定於 沿電感性環路100長度方向平行移動之移動物體 上 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
595079 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（2〇 ) 元件標號對照 10…微控制器 8 3…二極體 12…輸出 90…剎車線圈 20，21…數位-至-類比變換器 91···電流感知器 3 0…比較器 92…控制電晶體 50，51···電晶體 100…電感性環路 5 0…切換 102…接收器 70，72···電流感知器 110，120…電容器 74…負載，馬達 130…電晶體，切換 75…自由輪二極體 14 0…電阻 80…阻尼電路 150…二極體 81，82···電阻 160···發光二極體（LED) 84…電容器 170···電阻 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 丨線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 23
Claims (1)
- 595079 A B c D -、申請專利範圍 第89127747號申請案申請專利範圍修正本 92.01.30 1· 一種信號產生器，包含一邏輯計算器用以產生至少一 參考信號，至少一斬波器開關，至少一感知器用以感 知至少一由響應該至少一開關所產生之信號，用以切 換及傳送至少-量測信號，至少一比較器用以傳送視 該至少一量測信號及該至少一參考信號二者間之差所 定之值，及控制裝置用以控制該至少一開關，即藉傳 送一或多個控制準位至該至少一開關作為該比較結果 之函數，該產生器之特徵在該邏輯計算器有一或多個 輸入，用以接收比較結果，及一或多個輸出供計算界 傳送一或多個控制準位至開關，及其中邏輯計算„ 私式化於預定瞬間操作更新其控制準位，即其所傳送 者為其所接收之比較結果的函數。 2· f據中請專利範圍第1項之產生器，其中該邏輯計算 器係程式化更新其固定時間期間所傳送之控制準位^ 3.=請專利範圍第…項之產生器，其中在該邏輯 間包括一時鐘’裝置用以於時鐘上所附錄之瞬 :更新開關狀態，其中計算器包括裝置用以傳送 考^成^考信號之一系列參考值，及其中傳送連續參 狀能更:置係私式化’利用附錄於相同時鐘上與開關 同之方式’自一參考值傳至另-個。 專利範圍第1項之產生器，其中該邏輯計曾 益包括裝置心傳送連續成參考信號之—系列: 及其中該裝置係設計成可在固定時間期間傳送一數 L本紙張尺祕 釐）24 ‘申清專利範圍 值。 5·根據申請專利範圍第！項之產生器，其中該羅^ 器包括裝置可定期傳送—參考值於計算器二=: 形成一參考信號，該裝置係適於數次連續 數值，及其中邏輯計算器包括裝置用以觸發二目同之 變換成下-個數值，成為要傳送之參 丈值 設計成可觸發此-變換，其方式多少常常^装置係 計算器輸入端之函數。 “成為接收於 6·，據申請專利範圍第!項之產生器，其中該邏輯計算 為有裝置可計數在某一給定時間期間t : 態的出現次數。 、'。疋狀 7.根據申請專利範圍第i項之產生器，其中該邏輯” 益有震置可測定發生開關某一狀態某一出現次數之： 間期間。 t 8·根據申請專利範圍第6項之產生器，其中該計算 裝置可計數對應參考信號狀部分存在期間，發 關某一狀態之出現次數。 汗 9.輯申請專利範圍第1項之產生器，其中在該邏輯計 包括袋置可定期傳送參考值於計算器之輸出形 ^考信號’mm其上儲存有數字值， 衣置可以定期方式增量附錄於時鐘上之該數字值，及 裝置用以測定定期施加增量之邏輯計算器輸入接收之 數值函數，計算器另包括褒置用以觸發自一參考值變 換成下-個參考值，作為位元系列中預定位元每次發 复） 申請專利範圍 生狀態改變時要傳送之參考數值。 10·=康申請專利範圍第1項之產生器，λ中包含邏輯計 开為之輸出，至少—數位.至.類比變換器，及該變換 器之輸出，一比較器具有第一輸入接收變換器之輸出 信號及一第二輸入接收量測信號。 "·根據申請專利範圍第1項之產生器，#中有兩個數位· 至-類比變換器連接於邏輯計算器，其中之一接收邏輯 计异器界定一參考曲線幅度之數位值，及另一個接收 邏輯计异為界定參考波形之一系列點，該另一數位-至 類比變換器亦接收第一變換器之幅度值並在傳送其至 比較器之前施加該值至曲線。 12·根據申請專利範圍第1項之產生器，其中包含多數個 饋電分路，各具有至少一個別由邏輯計算器控制之開 關，及至少一比較器用以比較一參考信號及一取自問 題刀路之量測信號，比較結果由邏輯計算器用來控制 問題分路之開關狀態。 U·根據申請專利範圍第12項之產生器，其中包含裝置用 以在δ亥至少一比較器產生一信號，該信號具有一系列 父替期間式樣，對應每一個皆對應一分路之多數個參 考信號，及其中邏輯計算器係設計成在控制一特定分 路時，僅在比較器正進行接收與該分路對應之參考信 號期間，才考慮其比較結果。 14·根據申請專利範圍第6、7或8項之產生器，其中產生 器之開關信號及參考信號代表選自產生器輸出負載電 六、申請專利範圍 之個別數值，及其中包”置工作如開關某 -狀恶時間期間所計出現次數之函數，或如開關竿一 狀態某—出現次數所需量測時間期間之函數，以便供 應開關所開關電流或電壓及個別參考電麗或電流之間 失真之指示或偵測。 15.根射請專利範圍第i項之產生器，Μ開關係設計 成以仲介方式置於電屢源與接地之間，及設計成於電 壓源與接地之間結合一第一負載，其中產生器包括— 頜外的開關位於電源與地之間並與消耗負載結合，及 一電流感知器由-二極體組成’用來偵測與產生器所 產生電流相反’離開該第一負載之電流，及觸發器裝 置用以造成額相關„成制此—相反電流，造成 電流流經消耗負載，該偵測及開關觸發裝置包括一邏 輯計算器。 16.根據申請專利範圍第15項之產生器，其中用以偵測該 相反電流之偵測裝置包括一電流感知器係一光搞合二 極體與邏輯計算器耦合。 根據申明專利範圍第! 5項之產生器，其中觸發裝置係 邏輯計算器，係設計成用來產生參考曲線。 根據申請專利範圍第15項之產生器，其中包括一第一 二極體裝設成自電壓源至饋電開關之正向，及其中電 流感知器係一發光二極體與該第一二極體並聯，係自 饋電開關正向連接至電源。 19·根據申請專利範圍第15項之產生器，其中包括一二極 595079 8 8 8 ABCD 、申請專利範圍 體裝叹成自電源至開關之正向，及兩電容器各具有一 第一端子連接至二極體個別端子，及各具有其第二端 子連接至地。 20· —種包含電動馬達及供應該馬達之信號產生器的裝 置’其中該產生器係根據申請專利範圍第1、2、4、5、 7 8 9、 1〇、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18 或19項所述者。 21·根據中請專利範圍第2G項之裝置，其中包括電感性刹 車裝置用以剎車馬達，及其中邏輯計算器係設計成， 藉響應該至少一開關之開關所產生之該至少一信號之 助，控制該剎車裝置。 22·根據申請專利範圍第21項之裝置，其中該至少一感知 器係電流量測裝置。 23·根據申請專利範圍第21項之裝置，其中當其係依附 於申請專利範圍第6或7項時，該計算器包括裝置響 應出現於某一時間期間之致動狀態次數或響應電感 性剎車致動狀態某一出現次數出現所需之時間期 經濟部智慧財產局員工消f合作社印說 間，以便導出該剎車適當之工作並傳送一表示該適 當工作之信號。 24· —種用以捲繞長元件之裝置，此裝置包括一電動馬達 及該馬達之電源供應產生器，及其中該產生器係根據 申 口月專利範圍第1、2、4、5、6、7、8、9、1〇、11、 12、13、14、15、16、17、18或 19項所述者。 25. —種電感性剎車裝置，包含一電感性元件及該電感性 ;•’‘、尺.乂^ 用中國 g 豕.说 wcns)八:1 現格（21〇 X 297 公:¾ ) ' ^ A8 B8本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21 0X297公楚） 29
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