TWI401855B

TWI401855B - 無感馬達之栓鎖異常偵測裝置及方法

Info

Publication number: TWI401855B
Application number: TW098133212A
Authority: TW
Inventors: Hsienwen Hsu
Original assignee: Inergy Technology Inc
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2013-07-11
Also published as: US20110074322A1; US8310190B2; TW201112560A

Description

無感馬達之栓鎖異常偵測裝置及方法

本發明是有關於一種電子裝置及操作方法，且特別是有關於一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置及方法。

近年來由於工商發達、社會進步，相對提供之產品亦主要針對便利、確實、經濟實惠為主旨，因此，當前開發之產品亦比以往更加進步，而得以貢獻社會。在馬達方面，近年來業者不斷地開發出更經濟便利之無感馬達，可達到事半功倍之運作。

在馬達控制領域中，偵測無感馬達之栓鎖異常是一個重要的技術環節。然而，在無感馬達有栓鎖狀況時，偵測電路本身的偏差與雜訊干擾，往往會造成誤判。

由此可見，上述現有的產品，顯然仍存在不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決栓鎖狀況誤判的問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的方式被發展完成。因此，如何能更精確地偵測無感馬達之栓鎖異常，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域極需改進的目標。

因此，本發明之一態樣是在提供一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置及方法，用於偵測無感馬達之栓鎖異常。

依據本揭示內容一實施方式，一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置，其中無感馬達包括至少三個線圈於一中性點交會。此裝置包括多工器、降壓器、比較器與計時器。多工器可自這些線圈取得其中一線圈之線圈電壓，降壓器可自中性點取得中性電壓並降低中性電壓。比較器可比較線圈電壓與已降低之中性電壓，據以輸出一零交越信號，其中當線圈電壓與已降低之中性電壓交越時，零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準。計時器可計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間，俾當零交越信號維持在第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定無感馬達栓鎖異常。

如此，上述降壓動作用於克服比較器本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，比較器能區分線圈電壓與已降低之中性電壓。

依據本揭示內容另一實施方式，一種偵測無感馬達之栓鎖異常之方法，其中無感馬達包括至少三個線圈於一中性點交會，此方法包含下列步驟：首先，自這些線圈取得其中一線圈之線圈電壓，並且自中性點取得中性電壓並降低中性電壓。接著，比較線圈電壓與已降低之中性電壓，據以輸出一零交越信號，其中當線圈電壓與已降低之中性電壓交越時，零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準。然後，計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間，俾當零交越信號維持在第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定無感馬達栓鎖異常。

如此，上述降壓動作用於克服電路本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，能區分比較線圈電壓與已降低之中性電壓。

依據本揭示內容又一實施方式，一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置，其中無感馬達包括至少三個線圈於一中性點交會。此裝置包括多工器、降壓器、比較器與計時器。多工器可自這些線圈取得其中一線圈之線圈電壓，於是降壓器可降低此線圈電壓。比較器可比較中性點之中性電壓與已降低之線圈電壓，據以輸出一零交越信號，其中當中性電壓與已降低之線圈電壓交越時，零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準。計時器可計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間，俾當零交越信號維持在第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定無感馬達栓鎖異常。

如此，上述降壓動作用於克服比較器本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，比較器能區分中性電壓與已降低之線圈電壓。

為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。

請參照第1圖，第1圖是依照本揭示內容一實施方式的一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置100的方塊圖。如圖所示，無感馬達200包括至少三個線圈210、220、230於一中性點240交會。裝置100包括多工器110、降壓器120、比較器130與計時器140。

在結構上，多工器110與三個線圈210、220、230電性連接，降壓器120與中性點240電性連接。比較器130之輸入端132與多工器110電性連接；比較器130之輸入端134與降壓器120電性連接；比較器之輸出端136與計時器140電性連接。

於使用時，多工器110可自這些線圈210、220、230取得其中一線圈之線圈電壓，降壓器120可自中性點240取得中性電壓並降低中性電壓。比較器130可比較線圈電壓與已降低之中性電壓，據以輸出一零交越信號，其中當線圈電壓與已降低之中性電壓交越時，零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準。計時器140可計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間，俾當零交越信號維持在第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定無感馬達200栓鎖異常。

如此，上述降壓動作用於克服比較器130本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，比較器130能區分線圈電壓與已降低之中性電壓。

實務上，第一邏輯位準可為邏輯高位準，第二邏輯位準可為邏輯低位準。當零交越信號維持在邏輯高位準的時間超過預定時間時，裝置100判定無感馬達200栓鎖異常。

上述預定時間取決於無感馬達200的轉速。當轉速愈高，則預定時間愈短；當轉速愈低，則預定時間愈長，熟習此項技藝者當視當時需要，彈性地選擇預定時間的數值。

在第1圖中，裝置100亦包括解碼器150。在結構上，解碼器150電性連接至多工器110與計時器140。於使用時，解碼器150可令多工器110自這些線圈210、220、230選定其中一線圈，並且在此線圈被選定以後，令計時器140開始去計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間。如此，解碼器150可控制多工器110與計時器140適時地執行相應的動作。

上述降壓器120包括第一分壓器122與第二分壓器124。在結構上，第一分壓器122電性連接中性點240，第二分壓器124與第一分壓器122串聯，其中第一、第二分壓器122、124相連接之處與比較器130電性連接。

實作上，第一、第二分壓器122、124可皆為電阻器，以便於降低電壓。第一分壓器122的電阻值與第二分壓器124的電阻值可取決於比較器130本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，中性電壓下降的程度足以讓比較器130能區分比較線圈電壓與已降低之中性電壓。舉例來說，第一分壓器122的電阻值為1kΩ，第二分壓器124的電阻值為100kΩ。

請參照第2圖，第2圖是第1圖之比較器130在無感馬達200正常時的電壓波型圖。如圖所示，在區間340中，比較器之輸入端134的電壓與比較器之輸入端132的電壓交越，比較器之輸出端136所輸出之零交越信號於零交越點310由邏輯低位準轉換成邏輯高位準322；在區間342中，比較器之輸入端134的電壓與比較器之輸入端132的電壓交越，比較器之輸出端136所輸出之零交越信號於零交越點312由邏輯高位準322轉換成邏輯低位準320。

請參照第3圖，第3圖是第1圖之比較器130在無感馬達栓鎖異常時的電壓波型圖。如圖所示，當無感馬達栓鎖異常時，比較器之輸入端134的電壓在區間340、342內會保持在低位準。在零交越點330，比較器之輸入端134的電壓與比較器之輸入端132的電壓交越，比較器之輸出端136所輸出之零交越信號由邏輯低位準轉換成邏輯高位準352；在零交越點332，比較器之輸入端134的電壓與比較器之輸入端132的電壓交越，比較器之輸出端136所輸出之零交越信號由邏輯高位準352轉換成邏輯低位準350。

另外，在無感馬達200正常或栓鎖異常時，關於其線圈電壓與中性電壓之波型係為該技術領域中具有通常知識者所周知技術，且非本發明所欲保護範圍，於此不再詳述之。

值得注意的是，倘若第1圖之降壓器120被省略，即中性點240直接電性連接至比較器之輸入端134。當無感馬達栓鎖異常時，由於反電動勢為零，中性點240的中性電壓與一線圈電壓在區間340、342內幾乎相同；換言之，在區間340、342內，輸入端134的電壓與輸入端132的電壓在理論上應幾乎相同，不過比較器130本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得輸入端134的電壓有可能高於或低於輸入端132的電壓，而造成誤判。

因此，裝置110中設有降壓器120去降低中性點240的中性電壓，一旦無感馬達栓鎖異常時，比較器130能區分線圈電壓與已降低之中性電壓，進而在零交越信號維持在同一邏輯位準的時間超過預定時間時，判定無感馬達栓鎖異常。

請參照第4圖，第4圖是依照本揭示內容另一實施方式的一種偵測無感馬達之栓鎖異常之方法400的流程圖。無感馬達包括至少三個線圈於一中性點交會。如圖所示，方法400包含下列步驟410、420、430、440(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

在執行方法400時，於步驟410可自這些線圈取得其中一線圈之線圈電壓，於步驟420可自中性點取得中性電壓並降低中性電壓。於步驟430可比較線圈電壓與已降低之中性電壓，據以輸出一零交越信號，其中當線圈電壓與已降低之中性電壓交越時，零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準。於步驟440可計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間，俾當零交越信號維持在第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定無感馬達栓鎖異常。

如此，上述降壓動作用於克服電路本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，能區分線圈電壓與已降低之中性電壓。

實務上，第一邏輯位準為邏輯高位準有別於第二邏輯位準；舉例來說，第一邏輯位準可為邏輯高位準，第二邏輯位準可為邏輯低位準。當零交越信號維持在邏輯高位準的時間超過預定時間時，方法400判定無感馬達栓鎖異常。

於步驟410中，可自多個線圈選定其中一線圈，並且在此線圈被選定以後，自被選定之線圈取得線圈電壓。於步驟430中，在線圈被選定以後，開始去計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間。如此，步驟410與步驟430可適時地執行相應的動作。

另外，關於實施上述步驟的硬體裝置，由於上一實施方式已具體揭露，因此不再重複贅述之。

請參照第5圖，第5圖是依照本揭示內容又一實施方式的一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置的方塊圖。如圖所示，無感馬達600包括至少三個線圈610、620、630於一中性點640交會。裝置500包括多工器510、降壓器520、比較器530與計時器540。

在結構上，多工器510與三個線圈610、620、630電性連接，降壓器520與多工器510電性連接，降壓器520與中性點640分別電性連接至比較器530，計時器540與比較器130電性連接。

於使用時，多工器510可自這些線圈610、620、630取得其中一線圈之線圈電壓，於是降壓器520可降低此線圈電壓。比較器530可比較中性點之中性電壓與已降低之線圈電壓，據以輸出一零交越信號，其中當中性電壓與已降低之線圈電壓交越時，零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準。計時器540可計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間，俾當零交越信號維持在第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定無感馬達600栓鎖異常。

如此，上述降壓動作用於克服比較器530本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，比較器530能區分中性電壓與已降低之線圈電壓。

實務上，第一邏輯位準有別於第二邏輯位準。當零交越信號維持在邏輯高位準的時間超過預定時間時，裝置500判定無感馬達600栓鎖異常。

上述預定時間取決於無感馬達600的轉速。當轉速愈高，則預定時間愈短；當轉速愈低，則預定時間愈長，熟習此項技藝者當視當時需要，彈性地選擇預定時間的數值。

在第5圖中，裝置500亦包括解碼器550。在結構上，解碼器550電性連接至多工器510與計時器540。於使用時，解碼器550可令多工器510自這些線圈610、620、630選定其中一線圈，並且在此線圈被選定以後，令計時器540開始去計算零交越信號維持在第一邏輯位準的時間。如此，解碼器550可控制多工器510與計時器540適時地執行相應的動作。

上述降壓器520包括第一分壓器522與第二分壓器524。在結構上，第一分壓器522電性連接多工器510，並且第二分壓器524與第一分壓器522串聯，其中第一、第二分壓器522、524相連接之處與比較器530電性連接。

實作上，第一、第二分壓器522、524皆為電阻器，以便於降低電壓。第一分壓器522的電阻值與第二分壓器524的電阻值可取決於比較器530本身的偏差與周邊雜訊干擾，使得栓鎖發生時，線圈電壓下降的程度足以讓比較器530能區分中性電壓與已降低之線圈電壓。舉例來說，第一分壓器522的電阻值為1kΩ，第二分壓器524的電阻值為100kΩ。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．裝置

110．．．多工器

120．．．降壓器

122．．．第一分壓器

124．．．第二分壓器

130．．．比較器

132．．．輸入端

134．．．輸入端

136．．．輸出端

140．．．計時器

150．．．解碼器

200．．．無感馬達

210、220、230．．．線圈

240．．．中性點

310、312．．．零交越點

320．．．邏輯低位準

322．．．邏輯高位準

330、332．．．零交越點

340、342．．．區間

350．．．邏輯低位準

352．．．邏輯高位準

400．．．方法

410、420、430、440．．．步驟

500．．．裝置

510．．．多工器

520．．．降壓器

522．．．第一分壓器

524．．．第二分壓器

530．．．比較器

540．．．計時器

550．．．解碼器

600．．．無感馬達

610、620、630．．．線圈

640．．．中性點

第1圖是依照本揭示內容一實施方式的一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置的方塊圖。

第2圖是第1圖之比較器在無感馬達正常時的電壓波型圖。

第3圖是第1圖之比較器在無感馬達栓鎖異常時的電壓波型圖。

第4圖是依照本揭示內容另一實施方式的一種偵測無感馬達之栓鎖異常之方法的流程圖。

第5圖是依照本揭示內容又一實施方式的一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置的方塊圖。

100‧‧‧裝置

110‧‧‧多工器

120‧‧‧降壓器

122‧‧‧第一分壓器

124‧‧‧第二分壓器

130‧‧‧比較器

132‧‧‧輸入端

134‧‧‧輸入端

136‧‧‧輸出端

140‧‧‧計時器

150‧‧‧解碼器

200‧‧‧無感馬達

210、220、230‧‧‧線圈

240‧‧‧中性點

Claims

一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置，其中該無感馬達包括至少三個線圈於一中性點交會，該裝置至少包括：一多工器，用以自該些線圈取得其中一線圈之線圈電壓；一降壓器，用以自該中性點取得中性電壓並降低該中性電壓；一比較器，用以比較該線圈電壓與已降低之該中性電壓，據以輸出一零交越信號，其中當該線圈電壓與已降低之該中性電壓交越時，該零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準；以及一計時器，用以計算該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間，俾當該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定該無感馬達栓鎖異常。
如請求項1所述之裝置，更包括：一解碼器，用以令該多工器自該些線圈選定其中一線圈，並且在該線圈被選定以後，令該計時器開始去計算該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間。
如請求項1所述之裝置，其中該降壓器包括：一第一分壓器，電性連接該中性點；以及一第二分壓器，與該第一分壓器串聯，其中該第一、第二分壓器相連接之處與該比較器電性連接。
如請求項3所述之裝置，其中該第一、第二分壓器皆為電阻器。
如請求項1所述之裝置，其中該第一邏輯位準為邏輯高位準，該第二邏輯位準為邏輯低位準。
一種偵測無感馬達之栓鎖異常之方法，其中該無感馬達包括至少三個線圈於一中性點交會，該方法至少包括：自該些線圈取得其中一線圈之線圈電壓；自該中性點取得中性電壓並降低該中性電壓；比較該線圈電壓與已降低之該中性電壓，據以輸出一零交越信號，其中當該線圈電壓與已降低之該中性電壓交越時，該零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準；以及計算該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間，俾當該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定該無感馬達栓鎖異常。
如請求項6所述之方法，其中自該些線圈取得其中一線圈之線圈電壓，包括：自該些線圈選定其中一線圈；以及在該線圈被選定以後，自該被選定之線圈取得該線圈電壓。
如請求項7所述之方法，其中計算該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間，包括：在該線圈被選定以後，開始去計算該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間。
如請求項6所述之方法，其中該第一邏輯位準為邏輯高位準有別於該第二邏輯位準
如請求項9所述之方法，其中該第一邏輯位準為邏輯高位準，該第二邏輯位準為邏輯低位準。
一種無感馬達之栓鎖異常偵測裝置，其中該無感馬達包括至少三個線圈於一中性點交會，該裝置至少包括：一多工器，用以自該些線圈取得其中一線圈之線圈電壓；一降壓器，用以降低該線圈電壓；一比較器，用以比較該中性點之中性電壓與已降低之該線圈電壓，據以輸出一零交越信號，其中當該中性電壓與已降低之該線圈電壓交越時，該零交越信號從第一邏輯位準轉變成第二邏輯位準或是從第二邏輯位準轉變成第一邏輯位準；以及一計時器，用以計算該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間，俾當該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間超過一預定時間時，判定該無感馬達栓鎖異常。
如請求項11所述之裝置，更包括：一解碼器，用以令該多工器自該些線圈選定其中一線圈，並且在該線圈被選定以後，令該計時器開始去計算該零交越信號維持在該第一邏輯位準的時間。
如請求項11所述之裝置，其中該降壓器包括：一第一分壓器，電性連接該多工器；以及一第二分壓器，與該第一分壓器串聯，其中該第一、第二分壓器相連接之處與該比較器電性連接。
如請求項13所述之裝置，其中該第一、第二分壓器皆為電阻器。
如請求項11所述之裝置，其中該些邏輯位準分別為邏輯高位準及邏輯低位準。