专利名称：马达控制系统及其方法与制动装置的制作方法
技术领域：
本发明是与马达有关，更详而言之是指一种马达控制系统及其方法与制动装置。
背景技术：
按，马达为一种重要的标准产业产品，主要是应用在汽、机车、机械等许多不同的工业或科学领域当中。马达发明的初，主要是希望可藉以提供一稳定旋转速率来带动一对象移动或转动。当工业发展越来越进步时，固定速率的马达因其转速的单一性，而无法适用于不同的环境或场合，因此，遂有业者提出可通过一马达制动器改变供予马达电源电压、电流或是频率的方式来调整马达的转速，以因应不同环境的使用需求。然而，上述的马达制动器与控制组件及马达之间，不仅须要通过电源线来传递运作所需的电源外，亦须要其它额外电线来传递控制马达的信号，而使得设计配置上的复杂度增加。另外，当使用者欲实时监控马达的运转状态时，将使得该些构件间的电线接线更加 复杂化，不仅会造成设置成本的提高，更容易造成接线错误而无法运作，更甚者可能因而导致马达烧毁。是以，已知的马达控制系统设计仍未臻完善，且尚有待改进之处。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种马达控制系统及其方法与制动装置，是通过电力线传输所需的电源及电气控制信号，而可大幅降低配线与接线的复杂度。缘以达成上述目的，本发明所提供的马达控制系统，用以通过一电力线控制一马达，且该电力线上载有一电源；该马达控制系统包含一控制装置，具有电连接的一控制器以及一第一通讯模块，该控制器用以供输入一控制指令，并将该控制指令转换成一电气控制信号后输出；该第一通讯模块连接该电力线，且用以接收该电气控制信号，并将该电气控制信号输出至该电力线；以及一制动装置，具有电连接的一第二通讯模块以及一马达制动器，且该第二通讯模块连接该电力线，而该马达制动器连接该马达；该第二通讯模块用以由该电力线上撷取该电气控制信号，且解析该电气控制信号取得该电气控制信号代表的控制指令，再依据该控制指令控制该马达制动器将该电源转换后供予该马达。
依据上述构思，本发明还提供有一种制动装置，用以接收一电力线上的一电源以及一电气控制信号，并依据该电气控制信号控制一马达；该制动装置包含有一马达制动器，连接该马达；一通讯模块，用以由该电力线上撷取该电气控制信号，且解析该电气控制信号取得该电气控制信号代表的控制指令，并依据该控制指令控制该马达制动器将所接收的该电源转换后供予该马达。本发明还提供有一种控制方法，通过一电力线控制一马达，且该电力线上载有一电源；该方法包含有下列步骤A.输入一控制指令，并将该控制指令转换成一电气控制信号；B.输出该电气控制信号至该电力线；C.撷取该电力线上的电气控制信号，且接收该电源；
D.解析该电气控制信号以取得该控制指令，且依据该控制指令将所接收的电源转换后供予该马达。
为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合图标详细说明如后。图I为本发明第一较佳实施例的马达控制系统方块图。图2为上述本发明较佳实施例的控制装置方块图。图3为上述本发明较佳实施例的制动装置方块图。
图4为本发明第二较佳实施例的马达动制系统方块图。
具体实施例方式请参阅图1，为本发明较佳实施例的马达控制系统1，用以通过一电力线100控制一直流无刷马达200运转，且该电力线100上载有该马达控制系统I作动所需的电源。于本实施例中，该电源是一 60赫兹(Hz)的交流电，唯不以此为限。该马达控制系统I包含有一控制装置10以及一制动装置20。其中该控制装置10包含有电连接的一控制器12以及一第一通讯模块14。请参阅图2,该控制装置包含有一输入装置121、一数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP) 122以及一显示装置123。于本实施例中，该输入装置121为一键盘，但亦可是鼠标或调速器等其它装置，是用以供使用者输入控制指令。该数字信号处理器122用以将该控制指令转换成数字化的电气控制信号后输出。该显示装置123用以显示使用者所输入的控制指令。另外，本发明的控制器12并不以上述构件为限，该控制器12亦可利用工业计算机、个人计算机、嵌入式控制器或是其它控制器代替。该第一通讯模块14与该电力线100连接，用以接收该控制器12输出的电气控制信号，并输出至该电力线100。该第一通讯模块14主要包含有一第一处理器141、一第一数字模拟转换器(Digital Analog Converter, DAC) 142、一第一低通滤波器(Low-PassFilter, LPF) 143、一第一可编程增益驱动器(Programmable Gain Driver, PGD) 144 以及一第一耦合变压器145。该第一处理器141用以在该第一通讯模块14接收到该控制器12输出的电气控制信号时，控制该第一数字模拟转换器142将电气控制信号由数字信号转换成模拟信号。该第一低通滤波器143则将该第一数字模拟转换器142输出的模拟化的该电气控制信号中非低频的噪声滤除后输出至该第一可编程增益驱动器144。该第一可编程增益驱动器144通过调整增益的方式稳定该第一低通滤波器143输出的模拟化的该电气控制信号，并通过该第一耦合变压器145耦合输出至该电力线100。另外，该第一耦合变压器145与该电力线100之间设有一第一耦合电容146，用以隔绝直流电及低频交流电，以使该第一率禹合变压器145稱合输入或输出时能更加稳定。该制动装置20包含有一马达制动器22以及一第二通讯模块24。请参阅图3，该马达制动器22连接该直流无刷马达200，且包含有一电力转换电路221以及一驱动电路222。该电力转换电路221用以将接收的交流电转换成直流电，并通过该驱动电路222将直流电输出至该直流无刷马达200，以驱动该直流无刷马达200运转。该第二通讯模块24与该电力线100连接，用以接收该电力线100上的电源，并自该电力线100上撷取模拟化的该电气控制信号。该第二通讯模块24包含有一第二耦合变压器241、一第二带通滤波器(Band-Pass Filter, BPF) 242、一第二可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA) 243、一第二模拟数字转换器(Analog DigitalConverter, ADC) 244以及一第二处理器245。该第二带通滤波器242通过该第二耦合变压器241且利用滤除一预定频段外的信号的方式撷取该电力线100上的模拟化的该电气控制信号，并输出至该第二可编程增益放大器243。该第二可编程增益放大器243是通过调整增益的方式稳定该第二带通滤波器242撷取的模拟化的该电气控制信号，并输出至该第二模拟数字转换器244。该第二模拟数字转换器244则将电气控制信号由模拟信号转换成数字信号后输出至该第二处理器245。该第二处理器245解析该电气控制信号取得对应的控制指令，再依据该控制指令控制该电力转换电路221将该电源转换成对应该控制指令的电压与电流的直流电，并通过该驱动电路222将该直流电信号供予该直流无刷马达200，据以控制该直流无刷马达200运转。另外，该第二耦合变压器241与该电力线100之间同样设有一第二I禹合电容246,以使该第二I禹合变压器241 I禹合输入或输出时能更加稳定。由此，利用上述的马达控制系统I控制该直流无刷马达200运转，主要包含有下列
A.利用该控制器12输入控制指令，并将该控制指令转换成电气控制信号；B.由该第一通讯模块14输出该电气控制信号至该电力线100 ;C.接收该电源，并利用该第二通讯模块24撷取该电力线100上的电气控制信号；D.解析该电气控制信号以取得该控制指令，且依据该控制指令控制该马达驱动器22将所接收的电源转换成对应的直流电后，供予该直流无刷马达200。另外，上述步骤中，是在步骤A之后、步骤B之前利用该第一数字模拟转换器142将该电气控制信号由数字信号转换成模拟信号。且在步骤C之后、步骤D之前，再利用该第二模拟数字转换器244将该电气控制信号由模拟信号转换成数字信号。由此，本发明便可利用传输电源的电力线100同时进行电气控制信号的传输，而达到驱动及控制马达的目的，并可以大幅降低配线与接线的复杂度。值得一提的是，本发明制动装置20的第二通讯模块24还可用以通过该马达制动器22实时查知该直流无刷马达200的运转状态，并据以产生回报信号输出至该电力线100。而该控制装置10的第一通讯模块14还可用以由该电力线100上撷取该回报信号，并将该回报信号传输至该控制器12。该控制器12解析该回报信号后，便可于显示装置123上显示，以供使用者实时监控该直流无刷马达200的运转状态。 为达上述目的，请参阅图2与图3，本发明的第二通讯模块24还包含有一第二数字模拟转换器(Digital Analog Converter, DAC) 247、一第二低通滤波器(Low-Pass Filter,LPF) 248以及一第二可编程增益驱动器(Programmable Gain Driver, P⑶)249。该第一通讯模块14则还包含有一第一带通滤波器(Band-Pass Filter, BPF) 147、一第一可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA) 148 以及一第一模拟数字转换器(AnalogDigital Converter, ADC) 149 其中该第二通讯模块24的第二处理器245通过该马达制动器22查知该直流无刷马达200的运转状态后，产生数字化的该回报信号，并利用该第二数字模拟转换器247将回报信号由数字信号转换成模拟信号后输出。该第二低通滤波器248则将该第二数字模拟转换器247输出的模拟化的该回报信号中非低频的噪声滤除后输出至该第二可编程增益驱动器249 ;该第二可编程增益驱动器249通过调整增益的方式稳定该第二低通滤波器248输出的模拟化的该回报信号，并通过该第二耦合变压器241输出至该电力线100。该第一通讯模块14的第一带通滤波器147通过该第一耦合变压器145且利用滤除一预定频段外的信号的方式撷取该电力线100上的模拟化的该回报信号，并输出至该第一可编程增益放大器148。该第一可编程增益放大器148通过调整增益的方式稳定该第一带通滤波器147撷取的模拟化的该回报信号，并输出至该第一模拟数字转换器149。该第一模拟数字转换器149将回报信号由模拟信号转换成数字信号后传输至该控制器12。该控制器12接收到回报信号后，利用该数字信号处理器122解析，并于解析后将该直流无刷马达200的运转状态显示于该显示装置123上，而供使用者实时查知以进行监控。
另外，为提供使用者可达到远程遥控的目的，请参阅图4，是在图I的架构下再多增加一组远程控制装置30，且该远程控制装置30的架构与该控制装置10相同，于此便不再赘述，与上述实施例不同之处在于该远程控制装置30与该控制装置10的控制器12分别设有一通讯接口(图未示)进行连接，以通过网际网络、I2C、UART或SPI或其它通讯方式相互通讯，以供使用者可在远程通过该远程控制装置30监控该马达的运作。值得一提的是，本发明的制动装置20是整合设于该直流无刷马达200上，以有效减少马达控制系统I的体积，但不以此为限，亦可依设置环境或需求而分开设置。另外，本发明的马达控制系统I除利用控制装置10进行远程控制外，亦可在马达上直接多增设另一控制装置来达到近端控制的目的。再者，本发明的马达控制系统I并不仅用于控制该直流无刷马达200，亦可依需求置换马达制动器而改为控制步进马达、变频马达或其它型式的马达。又，以上所述的电路架构仅为本发明其中一种实施方式而已，并不以此为限，只要是利用上述技术通过电力线100进行信号传递而达到控制马达的目的者，同样属本发明另外的实施态样而已。以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，凡是应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构及制作方法变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.ー种马达控制系统，用以通过ー电カ线控制ー马达，且该电カ线上载有ー电源；该马达控制系统包含 ー控制装置，具有电连接的一控制器以及ー第一通讯模块，该控制器用以供输入ー控制指令，并将该控制指令转换成一电气控制信号后输出；该第一通讯模块连接该电カ线，且用以接收该电气控制信号，并将该电气控制信号输出至该电力线；以及 ー制动装置，具有电连接的一第二通讯模块以及ー马达制动器，且该第二通讯模块连接该电カ线，而该马达制动器连接该马达；该第二通讯模块用以由该电カ线上撷取该电气控制信号，且解析该电气控制信号取得该电气控制信号代表的控制指令，再依据该控制指令控制该马达制动器将该电源转换后供予该马达。
2.如权利要求I所述的马达控制系统，其中，该马达是一直流无刷马达；该制动装置的马达制动器包含有ー电カ转换电路以及ー驱动电路；该制动装置的第二通讯模块是依据该控制指令控制该电カ转换电路将该电源转换成对应该控制指令的电压与电流的直流电信号，并通过该驱动电路将该直流电信号供予该直流无刷马达。
3.如权利要求I所述的马达控制系统，其中，该控制器输出的电气控制信号是数字信号，且该第一通讯模块包含有一第一处理器以及ー第一数字模拟转换器，该第一处理器用以在该第一通讯模块接收到该控制器输出的电气控制信号吋，控制该第一数字模拟转换器将电气控制信号由数字信号转换成模拟信号以输出至该电力线；另，该第二通讯模块包含有一第二模拟数字转换器以及ー第二处理器，该第二模拟数字转换器用以将该电カ线上撷取的该电气控制信号由模拟信号转换成数字信号后输出至该第二处理器，该第二处理器用以解析该电气控制信号并据以控制该马达制动器。
4.如权利要求3所述的马达控制系统，其中，该第一通讯模块还包含有一第一低通滤波器、一第一可编程增益驱动器以及ー第一耦合变压器，该第一低通滤波器用以将该第一数字模拟转换器输出的模拟化的该电气控制信号的噪声滤除后输出至该第一可编程增益驱动器；该第一可编程增益驱动器通过调整増益的方式稳定该第一低通滤波器输出的模拟化的该电气控制信号，并通过该第一耦合变压器输出至该电力线；另，该第二通讯模块还包含有一第二耦合变压器、一第二带通滤波器以及ー第二可编程增益放大器，该第二带通滤波器用以通过该第二耦合变压器且利用滤除ー预定频段外的信号的方式撷取该电カ线上的模拟化的该电气控制信号，并输出至该第二可编程增益放大器；该第二可编程增益放大器是通过调整增益的方式稳定该第二带通滤波器撷取的模拟化的该电气控制信号，并输出至该第二模拟数字转换器。
5.如权利要求I所述的马达控制系统，其中，该制动装置的第二通讯模块更可通过该马达制动器实时查知该马达的运转状态，并据以产生一回报信号输出至该电カ线；该控制装置的第一通讯模块还可由该电カ线上撷取该回报信号，并将该回报信号传输至该控制器；该控制器还可解析该回报信号以实时监控该马达的运转状态。
6.如权利要求5所述的马达控制系统，其中，该第二通讯模块包含有一第二处理器以及一第二数字模拟转换器，该第二处理器用以通过该马达制动器实时查知该马达的运转状态以产生数字化的该回报信号；该第二数字模拟转换器用以将该回报信号由数字信号转换成模拟信号以输出至该电カ线；另，该第一通讯模块包含有一第一处理器以及ー第一模拟数字转换器，该第一处理器用以在该第二通讯模块由该电カ线上撷取到模拟化的该回报信号吋，控制该第一模拟数字转换器将回报信号由模拟信号转换成数字信号，并传输至该控制器。
7.如权利要求6所述的马达控制系统，其中，该第二通讯模块还包含有一第二低通滤波器、一第二可编程增益驱动器以及ー第二耦合变压器，该第二低通滤波器用以将该第二数字模拟转换器输出的模拟化的该回报信号的噪声滤除后输出至该第二可编程增益驱动器；该第二可编程增益驱动器通过调整増益的方式稳定该第二低通滤波器输出的模拟化的该回报信号，并通过该第二耦合变压器输出至该电カ线；另，该第一通讯模块还包含有一第ー耦合变压器、一第一带通滤波器以及ー第一可编程增益放大器，该第一带通滤波器用以通过该第一耦合变压器且利用滤除ー预定频段外的信号的方式撷取该电カ线上的模拟化的该回报信号，并输出至该第一可编程增益放大器；该第一可编程增益放大器是通过调整増益的方式稳定该第一带通滤波器撷取的模拟化的该电气控制信号，并输出至该第一模拟数字转换器。
8.一种制动装置，用以接收一电カ线上的一电源以及一电气控制信号，并依据该电气控制信号控制ー马达；该制动装置包含有 ー马达制动器，连接该马达； 一通讯模块，用以由该电カ线上撷取该电气控制信号，且解析该电气控制信号取得该电气控制信号代表的控制指令，并依据该控制指令控制该马达制动器将所接收的该电源转换后供予该马达。
9.如权利要求8所述的制动装置，其中，该马达是一直流无刷马达；该制动装置的马达制动器包含有ー电カ转换电路以及ー驱动电路；该通讯模块是依据该控制指令控制该电カ转换电路将该电源转换成对应该控制指令的电压与电流的直流电信号，并通过该驱动电路将该直流电信号供予该直流无刷马达。
10.如权利要求8所述的制动装置，其中，该电カ线上的电气控制信号为模拟信号；该通讯模块包含有ー模拟数字转换器以及ー处理器，该模拟数字转换器用以将该电カ线上撷取的该电气控制信号由模拟信号转换成数字信号后输出至该处理器，该处理器用以解析该电气控制信号并据以控制该马达制动器。
11.如权利要求10所述的制动装置，其中，该通讯模块还包含有ー耦合变压器、一帯通滤波器以及一可编程增益放大器，该带通滤波器用以通过该耦合变压器且利用滤除ー预定频段外的信号的方式撷取该电カ线上的模拟化的该电气控制信号，并输出至该可编程増益放大器；该可编程増益放大器是通过调整增益的方式稳定该带通滤波器撷取的模拟化的该电气控制信号，并输出至该模拟数字转换器。
12.如权利要求8所述的制动装置，其中，该通讯模块更可用以通过该马达制动器实时查知该马达的运转状态，并据以产生一回报信号输出至该电カ线。
13.如权利要求12所述的制动装置，其中，该通讯模块包含有一处理器以及ー数字模拟转换器，该处理器用以通过该马达制动器实时查知该马达的运转状态并产生数字化的该回报信号；该数字模拟转换器用以将该回报信号由数字信号转换成模拟信号以输出至该电カ线。
14.如权利要求13所述的制动装置，其中，该通讯模块还包含有一低通滤波器、一可编程增益驱动器以及ー耦合变压器，该低通滤波器用以将该数字模拟转换器输出的模拟化的该回报信号的噪声滤除后输出至该可编程増益驱动器；该可编程増益驱动器通过调整増益的方式稳定该低通滤波器输出的模拟化的该回报信号，并通过该耦合变压器输出至该电カ线。
15.一种控制方法，通过ー电力线控制ー马达，且该电カ线上载有ー电源；该方法包含有下列步骤 A.输入ー控制指令，并将该控制指令转换成一电气控制信号； B.输出该电气控制信号至该电力线； C.撷取该电カ线上的电气控制信号，且接收该电源； D.解析该电气控制信号以取得该控制指令，且依据该控制指令将所接收的电源转换后供予该马达。
16.如权利要求15所述的控制方法，其中，该马达是一直流无刷马达；在步骤D中，是依据该控制指令将所接收的电源转换成对应该控制指令的电压与电流的直流电，并将该直流电供予该马达。
17.如权利要求15所述的控制方法，在步骤A.中该电气控制信号为数字信号，并在步骤A之后、步骤B之前将该电气控制信号由数字信号转换成模拟信号。
18.如权利要求16所述的控制方法，在步骤C之后、步骤D之前，将该电气控制信号由模拟信号转换成数字信号。
全文摘要
一种马达控制系统，用以通过一电力线控制一马达，且该电力线上载有一电源；该马达控制系统包含一控制装置以及一制动装置；其中，该控制装置具有电连接的一控制器以及一第一通讯模块，该控制器用以供输入一控制指令，并将该控制指令转换成一电气控制信号；该第一通讯模块连接该电力线，用以将该电气控制信号输出至该电力线；该制动装置具有电连接的一第二通讯模块以及一马达制动器；该第二通讯模块用以由该电力线上撷取该电气控制信号，且解析该电气控制信号取得该电气控制信号代表的控制指令，再依据该控制指令控制该马达制动器将该电源转换后供予该马达。
文档编号H02P6/24GK102694489SQ20111007697
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者林鸿祥, 赖俊呈 申请人:力聚科技股份有限公司