专利名称：控制变速电动机的方法和装置的制作方法
背景技术：
本发明一般涉及电子整流电机(ECM)，更具体地说，涉及用于控制ECM的方法和装置。
一些已知的通风电动机设计成以单一转速工作。但是，由于低速运转能够节能、而高速运转需要克服高的静态压力，空气移动系统(包括加热、通风和空调系统(HVAC))中的通风电动机经常工作在很宽的速度范围。由于变速ECM比已知的标准感应电动机效率更高，所以诸如HVAC系统的许多空气移动系统都应用ECM。一般来说，空气移动系统控制电路采用不同于ECM的电平工作，并且需要用于所述控制器与ECM进行通信的电接口。通常接口板利用脉宽调制(PWM)通过连续调节电机速度来控制ECM。由于这种接口利用PWM进行通信，所以，这种接口复杂而且昂贵。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制ECM的系统。所述系统包括控制器；与控制器电连接的接口板；以及与接口板电连接的ECM。所述系统配置成发送控制信号到接口板、把所述控制信号转换成适合于ECM接收的信号、以及根据所述转换后的信号操作所述ECM。
根据本发明的再一方面，提供一种用于控制ECM的接口板。所述接口板电连接到所述ECM和控制器。所述接口板包括方式信号电路、分支信号电路以及电连接到所述方式信号电路和分支信号电路的调节电路。所述接口板配置成接收来自控制器的控制信号以及把所述控制信号转换成适合于控制所述ECM的信号。
图2是用于
图1所示的控制系统的电接口的电路简图。
图3是说明图1所示的空气移动控制系统的操作的流程图。
发明的详细说明图1是用于控制电子整流电机(ECM)12的空气移动系统10的方块图。系统10是空气移动系统，例如住宅的供热、通风、空调(HVAC)控制系统、轻工业区的HVAC控制系统或超净间过滤控制系统。系统10包括接口板14，它电连接到例如HVAC系统控制器的系统控制器16；以及主单元18，例如HVAC单元。主单元18包括元件20和ECM 12。在一个实施例中，ECM 12是通风电动机。电动机12包括电动机控制器22，电动机控制器22包括微处理器(未示出)和包含ECM程序的存储器(未示出)。在一个实施例中，系统控制器16连接到温度自动调节器24。温度自动调节器24包含多种设置或方式，例如低温、高温、冷却、除湿和连续风扇。因此，温度自动调节器24测量预定空间或位置的温度并将表示所述测量的温度的电信号发送到控制器16。控制器16通过接口电路14控制主单元18。接口电路14从控制器16接收输入电压信号形式的控制信号，并将该信号转换成适合于由ECM12进行控制的信号。转换后的信号被发送到通风电动机12，并且根据调节后的电压输出信号改变通风电动机12的转矩。
在另外一个实施例中，接口电路14不是电连接到温度自动调节器24，而是电连接到手动控制器26和另一个通风电动机28。当手动控制器26和通风电动机2 8连接到接口电路14时，用户可以利用接通/断开开关来选择性地操作通风电动机12。在这样的实施例中，系统控制器16不控制通风电动机12的操作。
图2是接口电路14的电路简图，所述接口电路14包括输入端子42和44；电压调节电路46；单刀单掷开关48；分支信号电路50(即，数字逻辑电路)；阈值比较电路54；方式信号电路56(即，比较电路)；以及连接器58和60。输入端子42和44与电压调节电路46在节点62相连。节点62连接到二极管64和66，而二极管64直接连接到单刀单掷开关48。二极管66连接到节点68，节点68又连接到单刀单掷开关48和阈值比较电路54。输入端子42还连接到连接器60。
电压调节电路输出端70与单刀单掷开关48在节点72相连。另外，电路输出端70在节点76连接到电阻74。节点76还连接到单刀单掷开关48和“与”门78。“与”门输入端80连接到方式信号电路56，而输出节点70连接到阈值比较电路54。电压调节电路46在节点82连接到辅助指示电路52，辅助指示电路52又连接到连接器60。
单刀单掷开关的多个输出端84、86和88连接到分支信号电路50。阈值比较电路90和92也连接到分支信号电路50。分支信号电路的输出端94和96连接到连接器60。连接器58连接到连接器60、比较电路56、二极管98和接地端子100。
电压调节输出端70与单刀单掷开关48的3根输入线在节点72相连。在一个实施例中，开关48包括电连接到电接地线的2根线。线84、86和88连接到分支信号电路50、使得1根线连接到连接器60、1根线在节点76连接到“与”门78的输入端。可以通过搬扭开关手动设置开关48、以便将开关48编程、使得可以将预定的电压信号组合输入到分支信号电路50。更具体地说，可以把9种信号组合输入到分支信号电路50。
当控制器16(如图1中所示)与温度自动调节器24(如图1中所示)连接时，电动机12(如图1中所示)利用温度自动调节器控制线EM、W1、Y1、O和G在各方式之间选择，例如低温、高温、冷却、除湿和连续风扇等。然后，把所需转矩、常量编程到电动机控制器22(如图1中所示)的内置表中(未示出)。此外，HEAT、COOL和ADJUST分支以及Y2线用来选择包含在所述表中的不同转矩值，从而在所述应用场合中产生不同的气流量。
例如，若冷却方式线Y2被激活，则COOL分支设置和冷却方式线Y2的组合确定加到电动机12的转矩大小。当选择电动机12为冷却方式并且激励线O时，则触发除湿方式。转矩大小取决于关于冷却方式的特定设置。当线G被激励而存在其它信号时，则触发连续风扇方式。因此，转矩等级仅仅由COOL分支的位置确定。利用线EM来激励低温方式，并且通过HEAT和ADJUST分支来选定转矩输出。高温方式利用HEAT和ADJUST分支来选择转矩，并且由线W激励。
方式信号电路56包括在节点108相连接的多个比较器102、104和106。节点108还连接到阈值比较电路54。方式信号电路56具有3个输出端110、112和114。输出端110连接到节点116，节点116连接到“与”门输入端80。节点116还连接到二极管118。二极管118连接到节点120。节点120把二极管98和118连接到连接器60。输出端112和114连接到连接器60。的正半波整流24V交流信号被输送到输入端42和44，并且，所述电压被电压调节电路46调节、以便将连续稳定的电压提供给方式信号电路56。
电路56是组合逻辑电路，它提供随后直接输送到电动机12的所需的输出信号。线122延伸到连接器60、并且当存在24V交流并且线Y2被激励时触发除湿方式。二极管98和118的作用是作为输入线124和输出线110的“或”门，这是非常有意义的，因为输出110和输入124两者使用了相同的关于连接器60的控制线。24V交流信号被二极管98整流、以便通过线G发送正半波信号来触发电动机12进入连续风扇方式。若输出110为高，则线G持续为高，因而触发低温除湿方式。
分支信号电路50控制气流量设置或系统10的各分支(如图1中所示)。分支信号电路50包括单刀单掷开关48，单刀单掷开关48包括多个双列直插式封装(DIP)开关。分支信号电路50还包括逻辑电路，所述逻辑电路包括“或”门130、132、134、136和138以及“与”门140、142、144、146、148、150和152。逻辑电路解释开关48的设置并且把所需的输出发送到电动机12。COOL分支输出利用开关48内的2个DIP开关来产生正负24V半波交流信号的适当的组合。对于ADJUST和HEAT分支，为了选择分支，或者不向所述分支提供电压、向所述分支提供与交流输入信号42同相的方波、向所述分支提供与交流输入信号42反相的方波或向所述分支提供恒定电压。
利用在分支信号电路50中的比较电路来产生同相和不同相方波信号。所述方波被发送到“与”门160、164、168和172。这些“与”门160、164、168和172还从逻辑电路(未示出)接收“接通”或“断开”输出信号。来自“与”门160、164、168和172的输出信号发送到“或”门176和180、用于控制输出94和96。例如，为了利用与交流输入信号42反相的方波产生HEAT分支，“与”门172的管脚2持续地保持高电平，而“与”门168的管脚6持续地保持低电平。因此，在HEAT分支将产生不同相的方波，并且发信号通知ECM 12把合适的转矩设置用于高温或低温方式。
在另一个实施例中，接口电路14包括辅助指示装置或反馈装置、即电路184，电路184包括连接到ECM 12的辅助输出端的LED 188。将ECM 12编程以便利用所述辅助输出来指示电动机的转矩大小。ECM12包括光耦合器，当需要输出脉冲时就激励所述光耦合器。结果，LED188的负极接地、使LED 188发光。更具体地说，所述程序通过各种闪烁组合来指示转矩，即，每3盎司英尺的转矩闪烁1次。例如，15盎司英尺的转矩使LED 188连续闪烁5次，暂停一会儿，再连续闪烁5次，诸如此类。
图3是说明图1中所示的系统10的操作的流程图200。在示范性的实施例中，温度自动调节器监测特定空间或位置的温度并向控制器发送表示所述监测的温度的信号(204)。然后，控制器将正半波整流24V交流信号提供给接口板的输入端(208)，由所述接口板的电压调节电路来调节所述信号(212)。通过调节所述电压信号，把连续稳定的电压信号提供给信号电路(216)。方式信号电路将所述连续稳定的电压信号转换成方式命令信号(220)，并把所述调节后的方式命令信号发送给ECM(224)。分支信号电路包括开关，所述开关包括多个双列直插式封装(DIP)开关。除了向方式信号电路提供调节后的信号外，所述调节电路向分支信号电路开关提供连续稳定的电压信号(228)。根据DIP开关的设置，分支信号电路把所述连续稳定的电压信号转换成分支命令信号(232)，并且把所述分支命令信号发送到ECM(236)。一旦接收到所述方式命令信号和分支命令信号，电动机控制器就利用存储在电动机控制器中的表和ECM程序来解释所述方式命令信号和分支命令信号(240)，并据此改变ECM的转矩大小(244)。
虽然已经根据各种特定的实施例描述了本发明，但是，本专业的技术人员明白，可以利用后附的权利要求书范围内的改型来实践本发明。
权利要求
1.一种利用空气移动系统控制电子整流电机(ECM)方法，所述系统包括控制器和接口板，所述接口板电连接到所述控制器，所述ECM电连接到所述接口板并包括具有ECM程序的电动机控制器，所述接口板包括方式信号电路和分支信号电路，所述方法包括向所述接口板发送控制信号；将所述控制信号转换成用于控制所述ECM的信号；以及根据所述转换后的信号操作所述ECM。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述系统还包括温度自动调节器，向所述接口板发送控制信号的步骤包括从所述温度自动调节器向所述控制器发送信号；以及从所述控制器向所述接口板发送控制信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于转换所述控制信号的步骤包括向所述接口板提供正半波整流24V交流信号；调节所述半波整流24V交流信号；以及向所述方式信号电路提供连续稳定的电压信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于转换所述控制信号的步骤还包括利用所述方式信号电路把所述连续稳定的电压信号转换成方式命令信号；以及向所述ECM发送所述方式命令信号。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述分支信号电路包括开关，所述开关包括多个双列直插式封装(DIP)开关，转换所述连续稳定的控制信号还包括向所述开关提供所述连续稳定的信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于转换所述控制信号的步骤还包括利用所述分支信号电路、根据所述DIP开关的设置把所述连续稳定的信号转换成分支命令信号；以及向所述ECM发送所述分支命令信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于根据所述转换后的信号操作所述ECM的步骤包括利用所述ECM程序解释所述方式命令信号；利用所述ECM信号解释所述分支命令信号；以及根据所述解释的方式和分支信号控制所述ECM的转矩。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述接口板还包括包含发光二极管(LED)的辅助指示装置，控制所述ECM的步骤还包括向所述LED加脉冲信号以便指示所述ECM的输出转矩。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述系统还包括电连接到所述接口板的手动控制器，向所述接口板发送所述控制信号的步骤包括从所述手动控制器向所述接口板发送控制信号。
10.一种用于控制电子整流电机(ECM)的系统，所述系统包括空气移动系统控制器；电连接到所述控制器的接口板；以及电连接到所述接口板的ECM。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于所述系统还包括温度自动调节器，所述温度自动调节器配置成监测指定空间中的温度并根据所述监测的温度向所述控制器发送信号。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于所述控制器配置成根据从所述温度自动调节器接收的所述信号向所述接口板提供正半波24V交流信号。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于所述接口板包括调节电路、方式信号电路和分支信号电路，所述调节电路配置成调节24V交流信号并向所述方式信号电路提供连续稳定的电压信号。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于所述ECM包括电动机控制器，所述电动机控制器包括ECM程序，所述方式信号电路配置成把所述连续稳定的电压信号转换成方式命令信号并向所述电动机控制器发送所述方式命令信号。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于所述分支信号电路包括开关，所述开关包括多个双列直插式封装(DIP)开关，所述调节电路还配置成向所述开关提供连续稳定的电压信号。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于所述分支信号电路配置成根据所述DIP开关的设置把所述连续稳定的电压信号转换成分支命令信号，所述分支信号电路还配置成向所述电动机控制器发送所述分支命令信号。
17.如权利要求14所述的系统，其特征在于所述电动机控制器配置成利用所述ECM程序来解释所述方式命令信号和所述分支命令信号，并且根据对所述和分支命令信号的所述解释控制所述ECM的转矩。
18.如权利要求10所述的系统，其特征在于所述系统还包括电连接到所述接口板的手动控制器，所述手动控制器配置成向所述接口板发送用于控制所述ECM的信号。
19.如权利要求10所述的系统，其特征在于所述接口板还包括包含发光二极管(LED)的辅助指示电路，所述辅助指示电路配置成向所述LED施加脉冲信号、以便指示所述ECM输出转矩。
20.如权利要求10所述的系统，其特征在于所述空气移动系统控制器是加热、通风和空调系统控制器。
21.一种用于控制电子整流电机(ECM)的接口板，所述接口板电连接到所述ECM和控制器，所述接口板包括方式信号电路；分支信号电路；以及电连接到所述方式信号电路和所述分支信号电路的调节电路。
22.如权利要求21所述的接口板，其特征在于所述控制器是空气移动系统控制器，接口板配置成从所述控制器接收正半波24V交流信号。
23.如权利要求21所述的接口板，其特征在于所述调节电路配置成调节24V交流信号并且向所述方式信号电路提供连续稳定的电压信号。
24.如权利要求21所述的接口板，其特征在于所述ECM包括电动机控制器，所述方式控制电路配置成把所述连续稳定的电压信号转换成方式命令信号并向所述电动机控制器发送所述方式命令信号。
25.如权利要求21所述的接口板，其特征在于所述分支信号电路包括开关，所述开关具有多个DIP开关组成，所述调节电路配置成向所述开关提供连续稳定的电压信号。
26.如权利要求25所述的接口板，其特征在于所述分支信号电路配置成根据所述DIP开关的设置把连续稳定的电压信号转换成分支命令信号，所述分支信号电路还配置成向所述电动机控制器发送所述分支命令信号。
27.如权利要求21所述的接口板，其特征在于所述控制器是手动控制器，接口板配置成从所述手动控制器接收用于控制所述ECM的控制信号。
28.如权利要求21所述的接口板，其特征在于还包括辅助指示电路，所述辅助指示电路包括发光二极管(LED)，所述辅助指示电路配置成向所述LED施加脉冲信号、以便指示所述ECM的转矩输出。
全文摘要
一种利用包括控制器和与控制器相连接的接口板的空气移动系统来控制电子整流电机(ECM)的方法。ECM与接口板电连接。ECM包括具有ECM程序的电动机控制器，而接口板包括方式信号电路和分支信号电路。所述方法包括将控制信号发送到接口板；把所述信号转换成适合于控制所述ECM的信号；以及根据所述转换后的信号来控制所述ECM。
文档编号H02P6/12GK1476659SQ02803138
公开日2004年2月18日 申请日期2002年2月11日 优先权日2001年8月8日
发明者R·C·贝切拉, R C 贝切拉, D·范德迪姆, 碌夏, M·A·布拉托利, 布拉托利 申请人:通用电气公司