专利名称：可变频率电信号发生器、伺服系统及低费用计算装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用直流电压斩波方式的电信号发生器。
背景技术：
利用直流电压斩波方法产生电信号是公知的其技术术语是脉宽调制。频率通常是固定不变的但是它在变频器之类的装置中则是可变的。为了产生斩波装置的控制信号，最常用的是IGBT晶体管，有三种主要方法。
在第一种方法中，把脉冲宽度记入可由计算机读出的表中。这种方法执行较快速但是不太灵活它需要很大的存储空间，因为每个信号振幅与频率的组合都必需一个表。这种方法早已用到了不能安装大功率计算机的早期变频器中。
按照第二种方法，一个专门设计的元件利用待实现的信号与锯齿形信号相交叉而产生斩波信号。这种方法通常都用于简单的变频器。它有两个限制。发生功能仍停留在是单一的。用于改进性能的伺服系统都是外部的并且较难实施。
在第三种方法中，大功率计算机是由较复杂的算法确定脉冲宽度。校正因子都是在并非总是明显的数学处理之后利用发生信号的测量而引入的。信号按照量值的调节需要进行繁琐的数学处理。这种方法的有效性需求助于一些因为必然是很快速工作的因而费用很高的元件。该方法都用在当前非常大型的变频器中。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用直流电压斩波技术的电信号发生器，例如变频器，它费用低廉的同时性能还相当好。
本发明这一目的的达到要借助于这样一种信号发生器，它包括一个至少是一种由逻辑计算机建立的参考信号发生器，至少一个斩波转换器(开关)、至少一个传感器用于提取至少一个响应所述至少一个转换开关器的转换而产生的信号，至少一个比较器用于输出一个值，该值与所述至少一个提取信号及所述至少一个参考信号之间的差值有关，以及所述至少一个转换(开关)器的控制装置，其设计的作用是为了向所述至少一个转换开关器输出一个或几个控制电平，这个或这些控制电平随着这个比较或这些比较的一个结果或多个结果而变化，其特征在于逻辑计算机有一个或多个输入端用来接收一个或多个比较的一个或多个比较结果，还有一个或多个输出端，通过该一个或多个输出端计算机向一个或多个转换开关器输出一个或多个控制电平，其特征还在于逻辑计算机的编程是为了按预定时刻更新根据所接收的一个或多个比较结果而输出的一个或多个控制电平。
发明内容本发明的其它一些特征，目的及优点在阅读了后面参照一些附图所作的说明之后会更清楚地显示出来，图中有—
图1表示的是本发明的第一个电路；—图2表示出在处于图1电路输出端的负载中所得到的电流强度曲线；—图3是表示了在该相同负载中电压及电流强度随时间而变化的曲线，以及由图1电路在负载输入端所提供的斩波电压的形式；—图4表示的是由图1电路中微控制器根据针对参照曲线所选频率的变化而提供的参考曲线形状；—图5表示的是采用本发明电路在负载上所得到的电压信号；—图6表示出了本发明三相馈(供)电的第二个电路。
—图7表示的是图6电路的数字/模拟变换器发送到同一电路的三个比较器上的传输曲线。
—图8示出了消除异步马达所产生电能的电路图，按该马达的制动模式它处在图6电路的线路输出端。
—图9示出了IGBT晶体管控制电压的理想形式；
—图10是本发明的整形电路；—图11示出了现有技术的晶体管控制曲线。
—图12是本发明的马达制动线路图；—图13示出了本发明无触点发生器。
具体实施例方式
图1馈电电路包括一个微控制器10，输出端12通过总线14输出后来称为参考信号的数字信号。
该输出端12把该信号传输到数字/模拟转换器20上，它把该信号转换成模拟信号并将其传输到模拟比较器30上。
该比较器30在第二个输入端上接收在该馈电电路输出端负载上所提取的信号。
比较器30有一个与微控制器10相连的输出端，其作用是使其指示出提取信号与参考信号之间的差值符号。
微控制器10另外有一个控制输出端16与晶体管50的控制接线端相连，该晶体管处在直流电源60与电感负载74的正极接线端之间，这里电感负载就是探测金属物体的感应环。
正如后面将要描述的那样，该负载也可以将可变电磁场加到无触点馈电型装置上。
这里是与负载74并联安装的一个单向接通二极管75，当是低电平馈电电压时它可以使负载的正极接线端处于接地状态。
在晶体管50与负载74之间安装一个电流强度传感器70，其输出端提供可传输到比较器30输入端上的前述提取信号。
微控制器10控制直流电压的斩波，目的是在负载74上重新产生一个选择形状的电信号，它本身可起到如下两种作用-从提取信号与参考信号之间的差值中推导出要施加到斩波转换开关50上的控制指令；-产生应该在负载74上重新得到的参考信号。
在此情况下，从负载74处提取的信号就是通过它的电流。微控制器10因而可利用转换开关50的控制改变负载74中的瞬时电压以便得到在所希望的瞬间电流与负载上提取的电流信号之间的等同性。
更确切地说，微控制器10在转换开关50上施加一个简单的处理，这主要就是当提取的电流强度低于所希望的电流强度时使转换开关闭合，而当提取的电流强度高于基准参考电流强度时，使转换开关打开。
因而晶体管50的转换操作只是在必要时才进行。因此斩波信号随频率及占空比都变化。
如图2所示，参考信号是正弦信号，晶体管50的转换在斜率大的部分中比在斜率小的部分中频繁性低。实际上，在斜率较大的部分中往往会出现转换开关在由微控制器10连续几次状态更新中选取同一个闭合位置，这不是低斜率部分中的情况，在那种情况下微控制器更强地趋向于使转换开关50在其打开的位置与闭合位置之间变化。
由于比较器30向微控制器10提供一个结果信号形式的稳定的比较结果，(尤其是因为这种比较是在模拟信号上进行的)，微控制器10本身确定了提取该结果信号值的时刻。
选择这些瞬间时刻是为了得到足够快速的转换以便在没有超出转换开关50的转换限定速度的情况下灵敏地更新参考及实际信号之间的等同性，并且随着可被微控制器10所采用的速度而变化。
在图2曲线上，也就是在负载74中的电流强度曲线中，也已指出了传输到负载74上的斩波电压信号的形状与该曲线的某些部位段相对应。
在正弦波曲线的最大值处，由于负载74的电感所造成的相移仍保持相当小，其接线端两端间的平均电压几乎是其最大值，因而斩波电压具有对高选通矩形脉冲有益的较宽的占空比。
反之，在电流强度最小值处，斩波电压具有比高选通脉冲更长的低选通矩形脉冲。
图3上示出了负载74上电流强度及电压随同一个时间轴的变化，同时突出强调了这两条曲线之间的相移。
电流曲线基本上对应于电流伺服的参考曲线。
在该图上划定出两个电流曲线外形的参考区域Z1和Z2。第一个区域Z1对应于电流强度正弦曲线的上升部分，是最初的四分之一，而第二个区域Z2则对应于该同一个正弦电流强度曲线的第二个四分之一部分，它是经过最大值以后向零点下降的。
微控制器10被编程用于在这两个区域Z1和Z2中的每一个区域内进行特殊的计数。
因此，在每个区域内，微控制器10在该区域内有规律的间隔的预定的时刻，在此是每27微秒，检测是否转换开关50处在其闭合状态或打开状态，换句话说就是是否馈电电压处在其高电平或低电平。
微控制器在此是按有规律的间隔对转换开关50的状态进行更新，这种检测可以在更新的瞬间进行。
转换开关50状态的识别在这里是利用从比较器30接收的信号由微控制器10完成的，这就有可能使转换开关50的下一次更新直接与该瞬间的瞬时比较结果有关。
因而微控制器10计数其识别转换开关50改变状态的次数，该识别是在每个区域Z1和Z2内有规律的间隔的检测瞬间进行的，这基本上表示出了在这每一个区域上的平均占空比。
此外它还被编程用于比较这两个计数值。从这种比较中，它可推导出负载中电压与电流强度之间的相位差。
实际上，每个区域Z1和Z2的所得计数就是区域上电压值的指示。该区域是逻辑电流强度曲线形状标定的，通过这些计数确立了两个曲线间相位差的测量。
如果电压与电流强度曲线同相，就可理解为在区域Z1上及区域Z2上的计数分别对应于曲线的同一个形状，是对称的并且斜率相反。因而减法计数分析是同一种类型。
相反地，两个曲线间的相位差越大则对应电流强度曲线区Z1及Z2的电压曲线的形状越不同，例如当一个达到负值时而另一个就仍在零值以上。因此，相位差越大则针对区域Z1及Z2中电压曲线所进行的减法计数的差别就越大。
这里微控制器执行这两种确定相位差的减法计数分析之间的比值计算。
这种相位差的确定用于探测线圈(74)前的金属物体。事实上，存在金属物体可改变线圈74接线端的感应并因此而改变了所测量的相位差。
更确切地说，相位差与金属物体的类型有关，尤其是与金属类型及物体形状有关。人们设计了利用微控制器10或与微控制器10相连的外部设备在存储表中进行检索，这可以根据所测相位差给出物体的类型。
该相移可以是电压曲线短暂的变形，微控制器10可识别出来并与其它相同形式的变形相区别，这是通过在预定时刻，在基于电流强度曲线形状的限定区域上进行转换开关50的状态减法计数分析而达到的。
为此选定了一些适合于专门针对物体或所期望材料的减法计数分析区域。因此，如果人们希望探测铝，大家就会知道，在电感应环(线圈)74前存在铝将会引起主要是在对应于电流强度曲线最初的六分之一的电压曲线区域内产生变形，并且就在那设置一个减法计数分析区域。按照宽度及位置在电流强度曲线上选择该区域，有利地是这与要探测的金属有关。
本装置按电流强度控制电感应环线圈并且探测电压变形，但是它也能按电压控制电感应线圈并探测电流强度变形。通常本发明并未限定在电流强度控制方面。
微控制器10在此要设计成可以产生正弦波(曲线)，该正弦波频率的选择是通过向控制器10输入端传输一个可表示所希望频率的数值。
这里微控制器10有一个存储器，构成半正弦波的点序列就存储在该存储器中，后面把该半正弦波称为初始半正弦波。
由该点序列，在此为252个点，也就是相继存储在存储器中的252个数值，并且利用表示频率的输入值，微控制器10按所希望的频率重新形成一个正弦曲线，也就是基准参考曲线，是根据如下方法实现的微控制器10被编程用于每12微秒产生一个从连续初始半正弦曲线值序列中读出的数值。
不过人们可预见得到，只有当其应该产生一个值的时刻启动了其一个特定比特位时才到达下一个半正弦参考值。在没有启动该特定比特位的情况下微控制器重新发出先前发出的值，未转到下一个系列值。
当按8比特编码的微控制器计数器越过值256时就进行该特定比特的启动。
因而转到下一个存储系列值是利用探测到一个比特位串中一个特定比特状态的变化即可认出的数的变化而在微控制器10中机械性地完成的，该比特位串是以储存计数器的值的方式存储起来的。
按照本方法，人们可另外在微控制器10的每个循环，在此也就是每17微秒钟，增加计数器值，其增量等于在微控制器10输入端的给定值，作为要输出的参考信号的频率指示，这里也就是要输出的电流强度指示。
例如，如果该输入值等于87，比如初始置零的计数器在后面的循环可达到87(那时微控制器10在其输出端12上输出与其在前一个循环发出的相同半正弦值)，然后它达到174(还是在输出端12上的相同值)，之后它达到174+87＝261，也就是256+5，即模256存储5(8比特位)那时计数器超过了值256，其特有比特位已被启用，并且在那种情况下微控制器10读出下一个半正弦值。
一旦完全读出了半正弦曲线，曲线部分的一个指示比特位就指示出现在必需在读出半正弦曲线的同时给其加上一个负符号。
因此微控制器在输出端12上几次输出同一值，并且直到计数器达到了其最大值才转到下一个值。计数器在每个循环都增加一个所选择的增量，这个选择的增量值越大计数器转到最大值就越频繁。
因此，如图4所示，参考正弦曲线是由一系列水平线段组成的，水平段的纵坐标就是半正弦曲线参考点的纵坐标，而且其长度对应于该点重复的次数，频率指示值越小该重复次数就越大。
因而频率指示值越小微控制器10扩展水平段的长度就越长，因此频率指示值越大参考曲线的频率也越大。
在微控制器10中采用该方法利用了特别少的指令数。它采用的是频率随着计算次数而变化以及一个很小的存储器。
要指出的是，如果所选择的增量值比较大，例如是250，则有可能是微控制器在一个正弦曲线上只重复一个或两个点因而该正弦曲线利用在该点上的局部变形扩展了延续时间。不过这种局部变形可证实在大部分应用中它对负载特性没有有害的后果，但是仍然需要对所要求的频率进行精细敏感的使用。
还应指出的是，如果所选的增量相当大，微控制器10实际上在初始半正弦曲线中在每次增量处理时都改变了读出值。
那就得到了如图4右侧所示的参考曲线，实际上没有任何水平段。
因而本方法在应用时只需一个简便的微控制器，也就是一个时钟计钟、一个几比特的计数器、一个存储器其中存储了在每个计时周期加到计数器上的增量，一个带有一定数量参考点的存储表，以及一个该存储器的读出器其被设计为在每次改变计数器一个指定比特状态时按表改变参考点。
每个这种元部件都特别简单而且用于当前成本最低的大部分微控制器中。
图6上示出了用于三相电机74的馈电电路。
该电路在适合于在三个支路上三相馈电的配置中采用前述电路的一些主要元件，每个支路都是以参考信号为基准的电流控制，参考信号是三个彼此之间有一定相位差的周期信号中的一个。
因此，本电路带有三个支路，每个支路都装有两个晶体管50和51，它们都是串联在电压V的直流线路与地线之间，而且电机74的三个接线端每次都连接在三个支路中之一的两个晶体管50之间。
本馈电电路事实上在每个转换支路上都包括第二个晶体管51，它安置在连接到负载74的接点与地线之间，并且也由微控制器10控制，使得它具有与同一支路转换开关50的反向态。
同一支路中的两个晶体管50及51的转换几乎是同步的，其间还同时保持了相应转换之间的空闲时间，在所述空闲时间中两个晶体管50和51是锁闭状态，以便避免直流线路与地线之间的短路。
每个支路都有其两个转换开关器50和51，这两个转换开关都由微控制器10控制随着参考信号与对应于其中一相的在马达上测定的信号之间的差而变化。对于这三个支路中的每一个支路来说，这种比较的结果是由三个模拟比较器30中的一个来建立的，这个比较器是与该支路相对应的相关比较器。
因此，电路有三个比较器30，每个比较器都在其两个输入端上接收一个多路传输参考信号，它对应于三个参考信号的联系线路段，即分别对应于三个支路，该多路传输参考信号是由微控制器10产生的，还接收一个在马达74的一相上利用电流传感器72提取的信号，该电流传感器与该相的对应的接线端串联安装。
这三个比较器30每个都提供一个结果可显示出两个比较信号间的差值符号。
根据由微控制器10有规律地读出的结果，该微控制器以与前面所述相同的方式控制每个支路中的转换开关50和51，同时还保证了前述空闲时间的兼容。
该微控制器10的输出端12通过数据总线与两个数字/模拟变换器20及21相连接，其中每一个变换器都进行一种特定的处理。
该微控制器根据前述有利的方法在其输出端12上提供一种可变频率的正弦波信号。
它还在变换器20上提供一个数字值，它表示在将其传输到比较器30之前施加到该参考正弦波振幅上的因子。
变换器21从微控制器10接收在其上施加该振幅因子的正弦波信号。
另外变换器21还实现了该正弦波参考信号的特定的多路传输。
因此它可以利用该正弦波参考信号提供一个如图7所示的信号，这主要是由一系列在三个信号上交替提取的信号段组成的，此三个信号都是同样的参考曲线但它们之间有120°的相位差。
因此在变换器21输出端提供的信号可分解成几个时间间隔，每个时间间隔都是由一个信号段组成的，信号段是在所考虑的时刻从这三个信号中的每一个信号交替引出的。
在输出曲线再现了三个正弦波曲线中的同一个曲线的两个时间间隔之间，输出曲线再现了其它两个曲线。
在这两个时间间隔输出曲线再现三个正弦波曲线中的同一个曲线，该同一正弦波曲线推进了对应于显示另外两个正弦波曲线段的延续时间。因而输出曲线重新拾取第三个正弦波曲线或者就是它本身所在的正弦波曲线。所以变换器21的输出信号具有三个彼此相互交错的正弦波信号形式，并且这三个正弦波信号之间，在间隔的每一端，利用垂直段相互连接。
这个同样的输出曲线继续传输出每个比较器30上，以致于每个比较器30的输出端输出一个断断续续的跳动结果，因为它使提取的信号与三个正弦波信号的每一个都是连续并交替地进行比较。
给微控制器10编程以便使它只在指定的比较器把在其支路上提取的信号与三个之中正常的正弦波信号进行比较时才提取该指定比较器的结果，此正常的正弦波信号与该支路对应。
这种信号提取的同步作用与所接收信号考虑的时间间隔有关，这就比较容易在微控制器10中使用，由于正是该微控制器才可同时向转换器21给出改变输出端输出信号的指令，并且可确定提取信号的时刻。
微控制器10只在每个比较器30上提取与正常正弦波信号相比较的结果，该正常正弦波信号是人们在对应于该比较器的马达相上所希望找到的，微控制器10是以支路的该正常正弦波信号根据所考虑的比较结果来控制转换开关器50及51。
所以人们获得了简便的多路传输所带来的益处，而且每次转换的比较还可验证该转换是很必要的，同时又可使用简便而又成本低廉的计算装置进行有效多路传输。
在现有技术中，人们早已提出过利用斩波电压而产生正弦波电流强度的电路，它是在电压V的高电平与零电压的低电平之间振荡。
负载中的平均电压值(它使信号平滑)直接与所考虑时刻的占空比有关。因此对于斩波电压高矩形波脉冲与低矩形波脉冲的相等持续时间来说，得到了等于V/2的电压，并且如果高矩形波脉冲或低矩形波脉冲比较长，则电压可大于或小于V/2。
因而典型地可得到一种大约平均值V/2的周期信号。所得到的振幅，人们都希望它达到V/2，利用以下方式保持一定的限制，即，负载通过其一个接线端连接在两个转换开关器之间，一个转换器接到V电压源，另一个转换器接地，并且希望这两个转换器的同步转换要彼此错开一个空闲时间，目的是避免V电压电源与地之间的短路。
在该装置中根据电流强度自动控制斩波并且其中转换器50及51的转换都是在微控制器10的每次循环根据所希望达到的电流强度与实际电流强度之间的差而加以控制，人们观察到，装置在负载上施加一个平均电压，它是移向零电压的正弦波电压。
该装置只是必要时才改变转换器50和51的状态，并且只是按选择的间隔产生这种改变，则装置可产生与希望得到的电流强度相容的的最低电压。
因而在此可看到，如图5所示的一个其最小值与零电压相切的正弦波曲线。
因此，电压曲线可以按纵坐标移位，这是由于该电压是利用转换产生的，每次转换都是必须的而且不是参考了置中的占空比预先确定的。
当振幅增加时该正弦波曲线的回折点提高，直到当该正弦波曲线振幅达到V/2最大值是可达到平均电压V/2，这有可能晶体管50和51的转换很少使空闲时间出现，这些空闲时间只是在转换时出现，在此便尽可能出现的次数少(转换仅仅响应与参考信号的差)。
这样，通常的振幅限制都是利用最大限度地避开空闲时间而加以避免的，转换要减少到仅仅是为了所期望的精确性而必需的转换。
借助于向低压方向的纵坐标移位，处在直流电压源与负载之间的转换器显然是打开比闭合更经常一些，因而电流从其中流过的次数较少，以致于它们很少发热，更概括地说，电压向低压方向偏移就可以获得最佳的能量效率。
此外图6电路，在用于控制转换器的微控制器10的每个输出端与相配合的转换器之间还有一个缓冲控制线路80，以后也称为监控和隔离电路。
这里所用的晶体管都是IGBT晶体管(insulated Gate BipolarTransistor)其控制端可表现为一个电容器的作用。
IGBT晶体管的控制电压加在其栅极与发射极之间。发射极电位可以是浮动的，这种电压一般都来自于一个单独的馈电电源而且其控制是通过一个专门设计的带有光耦合器及激励器(控制单元)的电路来进行。
在图11上示出了当控制电压剧烈下降时IGBT晶体管端电压的变化曲线。从那儿可清楚地识别出过电压的现象。
为了避免晶体管在用于转换过程中时出现发热，必需采取仍然有一定速度限制的方式向锁闭方向迅速地改变状态以避免过压。
一种比较简单的方法是在IGBT晶体管栅极与激励器之间插入一个电阻。该方法缺点是在打开方向和闭合方向都增加了转换时间。
用于转换作用的IGBT晶体管的理想控制电压表示在图9曲线上了。
上升斜率很陡，第一个较陡的下降斜率使控制电压下降到晶体管起电阻作用的电平，第二个比较平缓的斜率逐渐锁闭了晶体管以便限制过压。也推荐过一些可得到这三种斜率的晶体管组装方式但是该方案比较复杂。
在本发明中这三种斜率是利用安全可靠而成本又低的电路80实现的，它包括两个电阻81和82，一个二极管83和一个电容器84，都表示在图10上了。
该电路，从微控制器的控制输出端到(在此是晶体管50的)晶体管控制端首先是三个并联支路，分别带有电阻82、二极管83以及电容器84，二极管83按照从微控制器10到晶体管50是通路的方式安装；在这三个联支路之后串联了一个电阻80与晶体管50相连。
二极管83可在斜率上升过程中短路电阻82，其斜率则由电阻81确定，斜率变化很快。
就在开始下降时，电容器84使晶体管50栅极上的电压很快下降，之后，电荷慢慢地通过电阻82排出，该电阻确定了曲线的最后斜率，二极管83被锁闭。
折回点的位置是由晶体管50栅极的容量与电容器84的容量之间的比确定的。所得曲线接近于理想曲线并且已可能从实验上得到比通常所遇到的时间更短的转换时间，同时又无明显的过压现象。
这里要指出的是，IGBT晶体管50和51每个都包括一个并联的单向导通二极管。
在电压为V的直流线路与地线之间，这里就是在两个接线端A与B之间还可安装图8所示电路。
该电路有四个接线端，基中两个相对供电方向来说是下游方的接线端连接到图8所示的A和B端，也就是分别连接到每个与直流线相接的转换器50的正极端A及地线端B。
该电路的其它两个端C和D，在该电路的上游部分，连接到直流电压源上和地线上(直流电压源例如可以是安装在三相馈电网上的整流器)。
该电路包括三个支路将并联连接在带有转换器50和51的转换支路上。
这三个支路中的两个分别带有电容器120和110，第三个支路串联了晶体管130和电阻140。
带有电容器110和120的两个支路的两个相应接线端利用二极管150相互连接，该二极管是按照从电源向转换支路的方向为通态安装的。
这两个支路的两个接线端还利用一个支路与二极管150并联连接，该并联支路上串联一个场致发光二极管160和电阻170。
该场致发光二极管160是按着从转换支路向直流电压源方向成通态安装。
对该场致发光二极管160起保护作用的齐纳(zener)二极管与该发光二极管并联连接，齐纳二极管利用一个电阻从源极旁侧与发光二极管连接。该电阻可限制齐纳二极管中的电流。在齐纳二极管的两端可以安接一个补加电容器以便改善暂态电压的功效。
借助该电路，当电动机处在制动工作方式时，换句话说就是当它成为发生器(发电器)时，向源极提供一定电流强度的信号，二极管150变成锁闭状态并且在场致发光二极管160中朝向源极方向重新形成电流，这对应于两个电容器110和120负载的变化。这时二极管160发光。
这里该二极管是一种与微控制器10光电耦合的二极管，它，响应二极管160的发光，控制晶体管130的闭合，该晶体管把转换支路的正极接线端接到了地线同时使电流通过电阻140。
在那种情况下该电阻140利用焦耳效应消除了由马达提供的能量。由于能量排除支路中的该转换器130是由微控制器10控制的，这就可以控制其闭合的延续时间。因此，微控制器以制动模式的探测方式闭合了转换器130一定的时间，它超过了电流重新从源极流向马达的那一瞬间。
这样就可在频繁变化方向的情况下避免了将损害晶体管的晶体管130频率非常高的转换。
有利的是，微控制器10在其与晶体管130相连的控制输出端上，正好在该输出端与该晶体管之间连接有一个缓冲电路80，它与安装在微控制器10及负载74馈电转换器50、51之间的电路80相类似。
此外，较有利地是在相对于转换器130源极一侧安装一个电阻140而且还可有利地在安装一个单向导通二极管与电阻140并联，要安装成从该电阻140远离正电压馈电端的一个接线端导通流向直流电压馈电端。
该电路组成了一个频率变换器它又形成了一个三相发生器，采用该发生器转子电阻的变化对马达的转矩没有影响。旋转是有规律的其中包括对于相当于0.25Hz那样低的频率也是均匀有规律的。直流总线电压只对最大频率有影响。
本发明可以实施很经济的周期信号发生器，因为它不需要计算机并且可灵活的采用集成的基于外部量的控制系统。
要产生的周期信号存储在微控制器的内存表中。微控制器向数字模拟变换器传输按一定规律间隔取样的周期信号，该间隔与所要求的频率成比例。
来自该变换器的模拟电压加到一个比较器的输入端。该比较器的第二个输入端与发生信号的测量装置连接。微控制器读出比较结果而且如果所测信号小于期望的信号就启动或保持转换。当所测信号大于期望的信号时，微控制器就停止或保持不激励转换。因而转换是按可变频率进行的并且是可变脉冲宽度的。它伺服于所得到的信号。其性能状态的校正是自动进行的。
上述电路有利地是用于向感应环馈电，它与该感应环一起构成了一种无接触能源。一种装置配备了可把磁场的变化转变成馈电电流的一些器件就能在无接触的情况下提取这种能。上述电路有利的一种应用是它们可以允许较容易的采用电流伺服，这在这类应用中显得特别有益。
根据一些变型方案，监控电路，例如微控制器、比较器的低压馈电(供电)都是直接或间接地利用斩波主直流电压而得到的。
根据上述电路的另一些应用，它们可用于给诸如缆线的长距产品卷绕马达供电或用于向低压直流馈电型马达制动器供电，该制动器是利用斩波主直流电压的方式供电的。
图12上示出了该制动器的安装电路。这样一种制动器电路的组成有一个制动线圈90，它安置在支路上的直流电压源与地线之间，该支路串联了该线圈90、电流传感器91以及控制晶体管92。电流传感器91向微控制器10提供一个指示通过线圈90电流值的信号，并且微控制器10控制晶体管92的转换以便在线圈90中得到所希望的电流。这种电路有利的是与图6电路相组合以便特别是当直流源电压中断或下降时制动马达74。还要指出的是，该电路包含一个单向导通二极管，它是从线圈的下游点返回接到直流电压源上，这就形成了还包括线圈90及传感器91的环路。
这样，该电路就可以当供电网电压受抑制时控制绕组线圈。在电缆绕线器的情况下，这就可以在出现过电压之类的事故时保护电缆。
因此人们就可以保持控制直到与100V一样的低电压。
在感应环馈电情况下前面所述的产品识别装置还可以利用本发明的发生器与含有两个电容板的负载配合起来制成。
本发明发生器还有利地用于使预先确定的电镀镀层用的电荷数量通过，或者是用于蓄电池充电。
发生器较有利的使用是，每次都必需伺服两个电学量即电流强度或电压中的一个并且测量第二个电学量可对圆满结束某种处理例如蓄电池充电、电化学沉积等提供一个有用的信息，尤其是在直流电情况下的这一过程更是如此。
有利地是，使用发生器每次都必需伺服三个电学量即电流强度或电压或频率中的一个，并且测量一个或其它电学量对于恰当结束利用周期电流的方法例如金属识别可提供一种有利信息。
根据图13所示的一种变型例，发生器给加长形的感应环100供电，该感应环利用其电磁场与一个或几个接收器102耦合，这些接收器又与移动体103连在一起，这些移动体都是沿着平行于感应环100长度方向安装的。
权利要求
1.一种信号发生器它包括一个至少是一个基准参考信号的发生器，它是由逻辑计算机(10)构成的；至少一个斩波转换开关器(50、51)；至少一个传感器(70)可提取至少一个响应于所述至少一个转换器(50、51)的转换而产生的信号；至少一个比较器(30)用于输出一个与所述至少一个提取信号及所述至少一个参考信号之间差有关的数值；以及一个所述至少一个转换器(50、51)的控制器(10)，其设置是为了在所述至少一个转换器(50、51)上输出一个或多个控制电平，这个或这些电平随着这个比较或这些比较的一个结果或多个结果而变化，其特征在于逻辑计算机带有一个或多个输入端可接收一个或多个比较的一种或多种结果，还带有一个或多个输出端，通过该一个或多个输出端计算机向一个或多个转换器输出一个或多个控制电平，特征还在于逻辑计算机被编程以为了在一些预定时刻更新一个(或多个)控制电平，该控制电平是随着所接收到的一个或多个比较结果而变化的。
2.根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，逻辑计算机(10)被编程以为了更新以按有规律的时间间隔输出的一个或多个控制电平。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的信号发生器，其特征在于，逻辑计算机(10)包括一个时钟，按照该时钟的时刻启动转换器状态的更新的装置，特征还在于计算机包含一种装置可连续地输出一系列参考值作为参考信号，并且特征还在于可连续输出参考值的装置被编程以为了按时钟寻址的方式从一个参考值转到另一个参考值，该时钟就是按其更新转换器状态的同一个时钟。
4.根据上述权利要求中任一项所述的信号发生器，其特征在于，逻辑计算机包括一种装置，它连续的可输出一系列参考值作为参考信号，特征还在于这种装置被设计为了按有规律的时间间隔输出参考值。
5.根据上述权利要求中任一项所述的信号发生器，其特征在于，逻辑计算机包含一种装置，它在计算机输出端有规律地输出一个参考值以便形成一个参考信号，这种装置能够在随后的几次输出同一个参考值，特征还在于逻辑计算机包含一种装置可起动从一个参考值转到下一个参考值作为要输出的参考值，这后一种装置被设计为根据计算机输入端上接收的参考值起动参考值的转变。
6.根据上述权利要求中任一项所述的信号发生器，其特征在于，逻辑计算机带有一种装置，它用于计算在一个指定时间间隔中转换器的指定状态出现的次数。
7.根据上述权利要求中任一项所述的信号发生器，其特征在于，逻辑计算机(10)包括一种装置用于确定一个时间间隔，在此时间间隔中出现指定次数的转换器(50、51)的指定状态。
8.根据权利要求6所述的发生器，其特征在于，计算机带有一种装置用于计算在一个周期上出现转换器指定状态的次数，该周期对应于出现预先确定的一部分参考信号。
9.根据上述权利要求中任一项所述的发生器，其特征在于，逻辑计算机(10)包含一种装置，它有规律地在计算机的一个输出端上输出一个参考值以便形成一个参考信号，还有一个时钟，还包含一个比特位串，一个数字值存储在该比特位串中，还含有一种装置可按照时钟有规律的使该数字值递增，还包括一种装置用于根据逻辑计算机输入端上接收的值确定要有规律地施加的增量值，计算机另外还带有一种装置用于在每个比特位串中一个预定比特位改变状态时起动一个参考值转到下一个参考值作为要输出的参考值。
10.根据上述权利要求中任一项所述的发生器，其特征在于，在逻辑计算机(10)输出端处，它还带有至少一个数字/模拟转换器(20、21)并且，在该转换器(20、21)的输出端处，有一个比较器(30)可在其第一个输入端接收该转换器(20、21)的输出信号，而在其第二个输入端接收提取信号。
11.根据上述权利要求所述的发生器，其特征在于，它带有两个数字/模拟变换器(20、21)都安置在逻辑计算机(10)的输出端处，其中一个变换器(20)从逻辑计算机(10)接收一个数字值用来确定参考曲线振幅，而另一个变换器(21)从逻辑计算机(10)接收一个点序列用来确定参考曲线的形状，另一个数字/模拟变换器(21)还从第一个变换器(20)接收振幅值，在将其传输到比较器(30)之前把它加到曲线上。
12.根据上述权利要求中任一项所述的发生器，其特征在于，它带有几个馈电支路(50、51)，每个支路都带有至少一个分别由逻辑计算机(10)控制的转换器，还至少有一个比较器(30)可在参考信号与所考虑的一个支路(50、51)上的提取信号之间进行比较，比较的结果通过逻辑计算机(10)用于控制所考虑支路的转换器状态。
13.根据上述权利要求所述的发生器，其特征在于，它包括一些装置(10、20、21)用于在所述至少一个比较器(30)上产生一个信号，其形式是一序列交错的间隔，它们对应于几个参考信号并且每个参考信号又对应一个支路，特征还在于逻辑计算机(10)被设计为对于控制所考虑的支路来说针对下列时间间隔才计算比较结果，在这些时间间隔中比较器(30)接收对应于该支路(50、51)的参考信号的间隔。
14.根据上述权利要求中任一项并且与权利要求6、权利要求7或权利要求8相配合的所述的发生器，其特征在于已转换的信号和参考信号每个都表示一个各自的量，其中有处在发生器输出端负载(74)中的电压和电流强度，而且特征还在于发生器带有一种装置，用于根据在转换器(50、51)一个指定时间间隔中指定状态的出现次数，或者根据转换器的一个指定状态出现指定次数所必需的测量时间间隔，提供对在转换器(50、51)所转换的电流强度或电压以及参考电流强度或电压之间的畸变的指示或检测。
15.根据上述权利要求中任一项所述的发生器，其特征在于转换器(50、51)被设计成可安置在电压源与地线之间，并且将与该电压源及地线之间的第一个负载相关，特征还在于发生器包含一个电压源与地线之间的补充转换器(130)，它与耗能负载相关，还包括一个由二极管构成的电流传感器(160)，用于探测从所述第一个负载(74)输出的并且正好与发生器产生的电流相反的电流，还包括一种装置用于当探测到这种反向电流时起动补充性转换器(130)的转换，以使得电流在耗能负载中流通，这些探测及起动装置包含逻辑计算机(10)。
16.根据权利要求15所述的发生器，其特征在于所述反向电流的探测装置包括电流传感器(160)，它是一种光电耦合二极管，与逻辑计算机(10)耦合。
17.根据权利要求15或16所述的发生器，其特征在于，起动装置是逻辑计算机(10)，它被设计为生成参考曲线。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的发生器，其特征在于它包括第一个二极管(150)按照从电压源向馈电转换器(50、51)导通安装，特征还在于电流传感器(160)是一个射极二极管按照从馈电转换器(50、51)向电压源方向与该第一个二极管(150)并联安装。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的发生器，其特征在于，它包括一个二极管(150)从电压源到转换器(50、51)为通态安装，还包括两个电容器(110、120)它们各自的第一个接线端都与二极管(150)各自的接线端相连接，并且它们的第二个接线端接到地线。
20.一种设备，包括一个电动机和一个该电动机的馈电发生器，其特征在于，该发生器是根据权利要求1至19中任一项所述的发生器。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，它包括一个电动机的感应制动器(90、91、92)，特征还在于逻辑计算机(10)被设计为用于根据至少一个响应所述至少一个转换器的转换而产生的信号控制该制动器(90、91、92)。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述至少一个传感器是一个电流测量装置。
23.根据权利要求21或22与权利要求6或7相组合的所述的设备，其特征在于，计算机包括一种装置用于从在一定时间间隔中感应制动的激发态的出现次数或从该激发态出现一定的次数所需的时间间隔推断出该制动的正常运行情况，并且输出一个指示该正常运行的信号。
24.一种长距产品的绕组装置，它包括一个电动机(74)和一个该电机的馈电发生器，其特征在于发生器是根据权利要求1-19中任一项所述的发生器。
25.一种感应制动装置，包括一个感应元件和一个该感应元件的馈电发生器，其特征在于发生器是根据权利要求1-19中任一项所述的发生器。
26.一种发生装置，它包括一个根据权利要求1-19中任一项所述的发生器和一个感应环(100)，它连接在发生器的输出端并且将用于以交变磁场的方式给装置(102、103)供电，此装置配备有响应该交变磁场的电流发生器。
27.根据上述权利要求所述的装置，其特征在于，它包括一个加长形状的感应环(100)，用于利用其电磁场与一个或多个接收器(102)耦合，这些接收器与一些移动体(103)连接在一起，这些移动体都平行于感应环(100)沿着其长度方向移动。
28.一种探测所选择类型物体的存在的装置，它包括一个感应环(74)、感应环(74)的馈电装置(10、50、51)以及探测装置(10)可探测感应环(74)的两接线端之间由于响应在该环(74)前存在的一些物体而造成的感应变化，馈电装置和探测装置都是由根据权利要求14所述的发生装置构成的。
全文摘要
本发明涉及一种信号发生器它包括一个至少是一个基准参考信号的发生器，它是由逻辑计算机(10)构成的；至少一个斩波转换开关器(50、51)；至少一个传感器(70)可提取至少一个响应于所述至少一个转换器(50、51)的转换而产生的信号；至少一个比较器(30)用于输出一个与所述至少一个提取信号及所述至少一个参考信号之间差有关的数值；以及一个所述至少一个转换器(50、51)的控制器(10)，其设置是为了在所述至少一个转换器(50、51)上输出一个或多个控制电平，这个或这些电平随着这个比较或这些比较的一个结果或多个结果而变化，其特征在于逻辑计算机带有一个或多个输入端可接收一个或多个比较的一种或多种结果，还带有一个或多个输出端，通过该一个或多个输出端计算机向一个或多个转换器输出一个或多个控制电平，特征还在于逻辑计算机被编程以为了在一些预定时刻更新一个(或多个)控制电平，该控制电平是随着所接收到的一个或多个比较结果而变化的。
文档编号H02M3/157GK1618163SQ00818588
公开日2005年5月18日 申请日期2000年12月21日 优先权日1999年12月23日
发明者吉列斯·拉库尔 申请人:德拉绍股份有限公司