專利名稱：用于控制線性壓縮機(jī)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性壓縮機(jī)，尤其是涉及一種用于控制線性壓縮機(jī)的設(shè)備和方法，其能夠在線性壓縮機(jī)運(yùn)行期間防止活塞和閥的碰撞從而提高線性壓縮機(jī)的運(yùn)行效率。
參考

圖1，現(xiàn)有線性壓縮機(jī)控制設(shè)備包括芯體10，第一和第二線圈12和13，及信號(hào)處理單元20。磁性物質(zhì)制成的芯體10與探測(cè)活塞位置的機(jī)器協(xié)同運(yùn)行。第一和第二線圈12和13對(duì)稱地繞在芯體10的外面。信號(hào)處理單元20根據(jù)第一和第二線圈12和13內(nèi)感應(yīng)的電壓探測(cè)和輸出芯體位置的變化。
信號(hào)處理單元20包括第一全波整流單元21，第二全波整流單元22，差分放大單元23，濾波器單元24和峰值探測(cè)單元25。第一全波整流單元21全波整流第一線圈21內(nèi)感應(yīng)的電壓。差分放大單元23對(duì)第一和第二全波整流單元21和22內(nèi)的感應(yīng)電壓之間的電壓差進(jìn)行放大。濾波器單元24將差分放大單元23輸出信號(hào)的高頻成份濾掉。峰值探測(cè)單元25探測(cè)濾波器單元24輸出信號(hào)的最大值和最小值。
下面對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行描述。
從外面對(duì)第一和第二線圈12和13施加幾KHz的交流(AC)電壓，如果芯體10的位置由于探測(cè)活塞位置的機(jī)器的位置改變而變化，那么與芯體10的位置變化成比例的電壓在第一和第二線圈12和13內(nèi)被感應(yīng)到。在第一和第二線圈12和13內(nèi)感應(yīng)到的電壓分別由第一和第二全波整流單元21和22全波整流，并且整流的結(jié)果被施加到差分放大單元23的輸入端。
差分放大單元23對(duì)第一和第二全波整流單元21和22的全波整流電壓之間的電壓差進(jìn)行放大，并將放大結(jié)果輸出到濾波器單元24。然后，濾波器單元24將差分放大單元23輸出信號(hào)的高頻成份濾掉，放大結(jié)果信號(hào)，并且將放大的信號(hào)輸出到峰值探測(cè)單元25。峰值探測(cè)單元25全波整流來自濾波器單元24的輸出信號(hào)并將全波整流的信號(hào)輸出到微控制器30。微控制器30控制線性壓縮機(jī)的沖程作為對(duì)峰值探測(cè)單元25輸出信號(hào)的響應(yīng)，該信號(hào)通過全波整流濾波器單元24的輸出信號(hào)得到。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過僅控制線性壓縮機(jī)活塞的沖程現(xiàn)有線性壓縮機(jī)控制設(shè)備具有一個(gè)恒定的沖程。然而，現(xiàn)有線性壓縮機(jī)控制設(shè)備的缺點(diǎn)在于由于線性壓縮機(jī)具有活塞位置隨負(fù)載改變的特性，因此現(xiàn)有線性壓縮機(jī)控制設(shè)備相對(duì)于其頂部死點(diǎn)的位置不能維持恒定的頂隙。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過提供用于控制線性壓縮機(jī)的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)上述及其他目的，其中該設(shè)備包括用于探測(cè)由于線性壓縮機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的活塞與閥門碰撞的碰撞探測(cè)單元，用于根據(jù)碰撞探測(cè)單元的輸出信號(hào)判定是否發(fā)生活塞碰撞的控制單元，并且當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)重新設(shè)定線性壓縮機(jī)活塞的最大振幅數(shù)據(jù)；及在控制單元的控制下用于控制線性壓縮機(jī)活塞的最大振幅的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制線性壓縮機(jī)的方法，該方法包括以下步驟a)預(yù)先設(shè)定線性壓縮機(jī)活塞的最大振幅；b)當(dāng)線性壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)探測(cè)信號(hào)；c)根據(jù)探測(cè)到的信號(hào)判定是否發(fā)生了活塞的碰撞；d)如果探測(cè)到在步驟c)發(fā)生了活塞的碰撞那么就重新設(shè)定最大振幅；及e)根據(jù)重新設(shè)定的最大振幅驅(qū)動(dòng)線性壓縮機(jī)。
從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中能夠清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征，優(yōu)點(diǎn)，其中圖1為現(xiàn)有線性壓縮機(jī)控制設(shè)備的框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的線性壓縮機(jī)控制設(shè)備的框圖；圖3為包含在本發(fā)明設(shè)備中碰撞探測(cè)單元的詳細(xì)電路圖；圖4為本發(fā)明線性壓縮機(jī)控制方法的流程圖；及圖5為根據(jù)本發(fā)明活塞碰撞的動(dòng)態(tài)特性變化的曲線圖。
參考圖2，線性壓縮機(jī)控制設(shè)備包括控制單元330，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元350，碰撞探測(cè)單元200，振幅計(jì)算單元310和位移計(jì)算單元320。控制單元330控制線性壓縮機(jī)控制設(shè)備的全部運(yùn)行，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元350在控制單元330的控制下控制線性壓縮機(jī)100的運(yùn)行。碰撞探測(cè)單元200根據(jù)線性壓縮機(jī)100的運(yùn)行探測(cè)活塞的碰撞。振幅計(jì)算單元310根據(jù)碰撞探測(cè)單元200的輸出信號(hào)計(jì)算活塞的振幅，位移計(jì)算單元320計(jì)算活塞的位移。另外，線性壓縮機(jī)控制設(shè)備包括用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)定的最大振幅數(shù)據(jù)的第一存儲(chǔ)單元341和用于存儲(chǔ)重新設(shè)定的最大振幅數(shù)據(jù)的第二存儲(chǔ)單元342。
圖3為本發(fā)明碰撞探測(cè)單元200的詳細(xì)電路圖。
參考圖3，碰撞探測(cè)單元200包括電橋單元220，芯體221，正弦波發(fā)生單元210，第一和第二半波整流單元231和232，差分放大單元240，低通濾波器250和峰值探測(cè)單元260。電橋單元220具有串聯(lián)接地的第一和第二線圈L1和L2，及彼此串聯(lián)并與線圈L1和L2并聯(lián)的電阻R1和R2。磁性物質(zhì)制成的芯體221根據(jù)線性壓縮機(jī)100的活塞運(yùn)動(dòng)而直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)同時(shí)穿過纏繞的線圈L1和L2。正弦波發(fā)生單元210產(chǎn)生幾KHz的正弦波并將該正弦波提供給第一和第二線圈L1和L2。由二極管構(gòu)成的第一和第二半波整流單元231和232分別半波整流來自電阻R1和R2連接點(diǎn)的輸出信號(hào)A和來自第一和第二線圈L1和L2連接點(diǎn)的輸出信號(hào)B。差分放大器240差分放大來自第一和第二半波整流單元231和232的輸出信號(hào)。低通濾波器250用于對(duì)來自差分放大單元240的輸出信號(hào)進(jìn)行低通濾波。峰值探測(cè)單元260探測(cè)來自低通濾波器250的輸出信號(hào)的峰值并且將探測(cè)結(jié)果輸出到控制單元330。
差分放大單元240具有運(yùn)算放大器IC1，其中電阻R3和R4分別與其非倒相和倒相輸入端串聯(lián)。另外，電阻R5連接在放大器IC1地倒相輸入端與地之間，電阻R6連接在放大器IC1的非倒相輸入端與輸出端之間。
低通濾波器250具有運(yùn)算放大器IC2，它的非倒相輸入端通過電阻R6與差分放大單元240的輸出端相連，而倒相輸入端接地。另外，電阻R8和電容器C1彼此并聯(lián)地連接在運(yùn)算放大器IC2的非倒相輸入端與輸出端之間。
峰值探測(cè)單元260探測(cè)活塞的單向運(yùn)動(dòng)以便使電路尺寸最小，同時(shí)其還設(shè)置有二極管D3，電阻R9，電容器C2和電阻R10。二極管D3與低通濾波器250的運(yùn)算放大器IC2的輸出端相連以半波整流運(yùn)算放大器IC2的輸出信號(hào)。電阻R9串聯(lián)地連接在二極管D3的輸出端與控制單元330之間。電容器C2連接在峰值探測(cè)單元260的輸出端與地面之間以便使來自峰值探測(cè)單元的輸出信號(hào)平滑。電阻R10連接在二極管D3的輸出端與地面之間。
下面對(duì)本發(fā)明的控制方法進(jìn)行詳細(xì)地描述。
圖4為本發(fā)明線性壓縮機(jī)控制方法的流程圖。
參考圖4，控制單元330加載存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元341內(nèi)的數(shù)據(jù)，并在步驟S10設(shè)定線性壓縮機(jī)100活塞的最大振幅。最大振幅是允許線性壓縮機(jī)100的活塞能夠無任何碰撞地往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大值，并且是在制造線性壓縮機(jī)100時(shí)預(yù)先設(shè)定的，同時(shí)存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元341內(nèi)。
設(shè)定最大振幅后，控制單元330控制壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元350以便在步驟S20利用典型的操作方法運(yùn)行線性壓縮機(jī)100。當(dāng)線性壓縮機(jī)100運(yùn)行時(shí)，控制單元330在步驟S30通過碰撞探測(cè)單元200探測(cè)信號(hào)。
對(duì)碰撞探測(cè)單元200運(yùn)行的描述如下。
將來自正弦波發(fā)生單元210的幾KHz的正弦波提供給電橋單元的電阻R1和R2，及第一和第二線圈L1和L2。
當(dāng)磁性物質(zhì)制成的芯體221根據(jù)線性壓縮機(jī)100活塞(未顯示)的運(yùn)行而直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)的改變與芯體221位置的改變一樣多。相應(yīng)地，與芯體221位置改變成比例的電壓在第一和第二線圈L1和L2被感應(yīng)到。
第一和第二線圈L1和L2內(nèi)感應(yīng)到的電壓分別由第一半波整流單元231的二極管D1和第二半波整流單元232的二極管D2全波整流，并且整流電壓被輸送到差分放大單元240。
來自二極管D1的輸出信號(hào)通過電阻R3施加到運(yùn)算放大器IC1的非倒相端，而來自二極管D2的輸出信號(hào)通過電阻R4施加到運(yùn)算放大器IC1的倒相端。因此，運(yùn)算放大器IC1差分放大施加到其非倒相和倒相輸入端的輸入信號(hào)。
來自差分放大單元240的輸出信號(hào)施加到低通濾波器250和振幅計(jì)算單元310上。低通濾波器250從來自差分放大單元240的輸出信號(hào)種濾掉由正弦波發(fā)生單元210產(chǎn)生的高頻噪聲成份，并將濾去噪聲的信號(hào)輸出到峰值探測(cè)單元260。峰值探測(cè)單元260探測(cè)施加到其上的輸入信號(hào)的峰值并將探測(cè)結(jié)果輸出到控制單元330。
另外，振幅計(jì)算單元310計(jì)算活塞的振幅并將計(jì)算出的振幅輸出給控制單元330。位移計(jì)算單元320根據(jù)振幅計(jì)算單元310計(jì)算出的振幅數(shù)據(jù)來計(jì)算活塞的位移并將計(jì)算出的位移輸出給控制單元33。
相應(yīng)地，控制單元330能夠根據(jù)峰值探測(cè)單元260，振幅計(jì)算單元310和位移計(jì)算單元320的輸出信號(hào)探測(cè)到活塞與閥是否發(fā)生了碰撞以及活塞的振幅和位移。
如上所述，在步驟S30進(jìn)行信號(hào)探測(cè)后，控制單元330在步驟S40判定活塞和閥是否已經(jīng)發(fā)生了碰撞。在步驟S40，如果判定發(fā)生了碰撞，控制單元330在步驟S41重新設(shè)定最大振幅。這種情況下，最大振幅通過從碰撞發(fā)生時(shí)得到的振幅值減去預(yù)先設(shè)定的最大振幅值重新設(shè)定。控制單元330將重新設(shè)定的最大振幅數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在第二存儲(chǔ)單元342內(nèi)。
在步驟S41重新設(shè)定了最大振幅后，控制單元330在步驟S50判定是否應(yīng)停止線性壓縮機(jī)100以響應(yīng)外部信號(hào)。如果判定在步驟S50應(yīng)停止線性壓縮機(jī)以響應(yīng)外部信號(hào)，那么控制單元330根據(jù)在步驟S20重新設(shè)定的最大振幅數(shù)據(jù)通過壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元350控制線性壓縮機(jī)100的運(yùn)行。
圖5為本發(fā)明由于活塞碰撞導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)特性變化的曲線圖。參考圖5，A為發(fā)生碰撞時(shí)的活塞頂部死點(diǎn)，而B為碰撞發(fā)生后再控制活塞的頂部死點(diǎn)。圖5標(biāo)明在線性壓縮機(jī)100運(yùn)行期間，當(dāng)發(fā)生活塞碰撞時(shí)通過重新設(shè)定活塞的頂部死點(diǎn)能夠避免碰撞。
如上所述，本發(fā)明提供一種用于用于控制線性壓縮機(jī)的設(shè)備和方法，其通過使線性壓縮機(jī)的頂隙最小能夠使線性壓縮機(jī)的活塞與閥的碰撞最小化，由此能夠使線性壓縮機(jī)維持高效運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于其僅確定一個(gè)單向移動(dòng)距離，由此使整個(gè)電路的尺寸最小化。
盡管為了說明上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求書確定的范圍和思想情況下能夠作出許多的修改，添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種用于控制線性壓縮機(jī)的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括碰撞探測(cè)單元，其用于探測(cè)由于線性壓縮機(jī)運(yùn)行導(dǎo)致的活塞與閥的碰撞；控制單元，其用于根據(jù)來自碰撞探測(cè)單元的輸出信號(hào)判定是否發(fā)生了活塞碰撞，并且當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)重新設(shè)定線性壓縮機(jī)活塞的最大振幅數(shù)據(jù)；及壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，其用于在控制單元的控制下控制線性壓縮機(jī)活塞的最大振幅。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備還包括用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)定的最大振幅數(shù)據(jù)的第一存儲(chǔ)單元，及用于存儲(chǔ)來自控制單元的重新設(shè)定的最大振幅數(shù)據(jù)的第二存儲(chǔ)單元，第二存儲(chǔ)單元制成能夠進(jìn)行讀/寫數(shù)據(jù)的非易失存儲(chǔ)器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述碰撞控制單元包括電橋單元，其具有串聯(lián)接地的第一和第二線圈及與第一和第二線圈并聯(lián)且彼此串聯(lián)連接的第一和第二電阻；芯體，其通過根據(jù)線性壓縮機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)穿過第一和第二線圈用于線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)并且由磁性物質(zhì)制成；用于將正弦波提供給第一電阻和第一線圈的正弦波發(fā)生單元；由二極管組成的第一和第二半波整流單元，它們分別用于半波整流來自第一和第二電阻接點(diǎn)的輸出信號(hào)和來自第一和第二線圈接點(diǎn)的輸出信號(hào)；差分放大單元，其用于差分放大來自第一和第二半波整流單元的輸出信號(hào)；低通濾波器，其用于除去來自差分放大單元的輸出信號(hào)中的高頻成份；峰值探測(cè)單元，其用于探測(cè)來自低通濾波器的輸出信號(hào)的峰值，并將探測(cè)結(jié)果輸出到控制單元。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述峰值探測(cè)單元包括用于半波整流來自低通濾波器的輸出信號(hào)的二極管；與二極管輸出端串聯(lián)連接的第三電阻；連接在第三電阻的輸出側(cè)與地面之間用于完成平穩(wěn)運(yùn)行的電容器；及連接在二極管的輸出端與地面之間的第四電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備還包括振幅計(jì)算單元，其用于根據(jù)來自差分放大單元的輸出信號(hào)計(jì)算活塞的振幅，并將計(jì)算出的振幅提供給控制單元；及位移計(jì)算單元，其用于根據(jù)來自振幅計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果計(jì)算活塞的位移，并將計(jì)算出的位移提供給控制單元。
6.一種用于控制線性壓縮機(jī)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟a)預(yù)先設(shè)定線性壓縮機(jī)活塞的最大振幅；b)當(dāng)線性壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)探測(cè)信號(hào)；c)根據(jù)探測(cè)到的信號(hào)判定是否發(fā)生了活塞的碰撞；d)如果確定在步驟c)發(fā)生了活塞的碰撞那么就重新設(shè)定最大振幅；及e)根據(jù)重新設(shè)定的最大振幅驅(qū)動(dòng)線性壓縮機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于步驟d)包括以下步驟，即通過從先前的最大振幅中減去預(yù)先設(shè)定的最大振幅來重新設(shè)定當(dāng)前的最大振幅以避免活塞的碰撞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于控制線性壓縮機(jī)的設(shè)備和方法。該線性壓縮機(jī)控制設(shè)備具有碰撞探測(cè)單元，控制單元，和壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。碰撞探測(cè)單元探測(cè)由于線性壓縮機(jī)運(yùn)行導(dǎo)致的活塞與閥的碰撞?？刂茊卧鶕?jù)來自碰撞探測(cè)單元的輸出信號(hào)判定活塞的碰撞是否發(fā)生，并且當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)重新設(shè)定活塞的最大振幅數(shù)據(jù)。壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單元在控制單元的控制下控制線性壓縮機(jī)活塞的最大振幅。
文檔編號(hào)F04B49/10GK1403709SQ0114343
公開日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者金泰德 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社