專利名稱：用于汽車空氣調節器的保護設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于汽車空氣調節器的保護設備，它適用于保護汽車空氣調節器的壓縮機，更具體地說，適用于控制把發動機的旋轉傳遞到壓縮機的電磁離合器。
在汽車空氣調節器中，通常利用發動機的旋轉來旋轉壓縮冷卻劑的壓縮機。在旋轉軸上壓縮機側設置一個電磁離合器，以驅動和停止壓縮機。更具體地說，在一個安裝在發動機的旋轉軸上的引帶輪與另一個可旋轉地安裝在壓縮機側旋轉軸上的引帶輪之間設置一條傳動帶。在壓縮機側引帶輪與壓縮機的轉子軸之間設置電磁離合器。發送一個控制信號以接通和斷開電磁離合器的電流供給通路，以便控制汽車空氣調節器。傳動帶還用來驅動輔助設備，例如交流發電機和/或液力增壓器的引帶輪。
在上述汽車空氣調節器中，壓縮機通過傳動帶與發動機連續地嚙合，除非操作一個手動開關以斷開電磁離合器。因此，當壓縮機由于某種原因或其它原因進入不旋轉狀態時，傳動帶在引帶輪之間滑動。滑動產生摩擦和熱，使傳動帶斷裂。因此，連接到發動機的輔助設備成為不操作。這樣可能在驅動汽車中造成危險狀況，或者汽車可能不能夠行駛。考慮到此問題，現有技術最近提出了一種保護設備，其中檢測壓縮機的旋轉，從而檢測其不旋轉狀態和傳動帶的滑動，以便根據檢測結果自動地斷開電磁離合器的電流供給通路，以避免危險。


圖18說明這樣一種用于汽車空氣調節器的常規保護設備。如所示，分隔壁107把一個發動機室和一個分隔室分開。保護設備101的主體安排靠近右分隔室內部的一個操縱臺。至少各條控制信號線102的一端和一條供電線103連接到保護設備101。另一條供電線(未示出)通過金屬汽車車體接地。各條信號線102的另一端連接到一個安裝在汽車空氣調節器的壓縮機104上的旋轉傳感器105。供電線103連接到電磁離合器106，以便驅動電磁離合器106。設置一個連接器108以連接這些線。保護設備101通過汽車空氣調節器的一個電源開關SW與一個電源連接。
在上述保護設備101中，在接通空氣調節器電源開關SW時通過供電線103激勵電磁離合器106，以便通過電磁離合器106使引帶輪109直接與壓縮機104連接。保護設備101檢測壓縮機104上安裝的旋轉傳感器105發送的信號，從而判斷壓縮機的轉速。當壓縮機104根據輸出信號的間隔為不旋轉狀態時，或當壓縮機的轉速等于或小于預定值時，即刻使電磁離合器106去激，以便使傳動帶卸去負載，以防止其斷裂及對輔助設備有不利影響。
如圖18所見，保護設備101安排在隔壁107右邊的汽車分隔室中，而旋轉傳感器105安裝在隔壁107左邊發動機室中所安排的壓縮機104上。因此，需要把信號線102和供電線103從發動機室引入汽車分隔室。這樣造成復雜的布線工作。此外，由于信號線102長，所以外部噪聲趨于疊加在旋轉傳感器105發送的信號上。特別是，最近提出的旋轉傳感器105變得尺寸較小，并且由較多半導體元件組成。這些因素減小了由旋轉傳感器105發送的輸出信號的大小。因此，保護設備誤動作的可能性較高。另外，用于三條線的連接器108及用于長信號線的線路造成保護設備成本增加。因此希望降低成本。
因此，本發明的一個目的是提供一種用于汽車空氣調節器的保護設備，其中能減小旋轉傳感器與該設備之間的間隔，使它們之間的布線工作能容易地進行，并且能使信號線上噪聲的疊加度降低，以便能防止由于噪聲所引起的電磁離合器的錯誤控制。
本發明提供一種用于汽車空氣調節器的保護設備，它從一個安裝在汽車空氣調節器的壓縮機上的旋轉傳感器接收旋轉信號作為輸入信號，其有一個按照壓縮機轉速變化的時間相關分量，從而根據該輸入信號控制一個設置在壓縮機與發動機之間的電磁離合器，以便使該電磁離合器激勵和去激。該保護設備的特征在于具有異常旋轉狀態判斷裝置，其對供給保護設備的信號的時間相關分量的周期重復地計時，以根據計時周期與一個參考值之間的關系來判斷壓縮機的旋轉是否處在異常狀態；噪聲處理裝置，當輸入信號的時間相關分量等于或小于一個預定值時，使異常旋轉狀態判斷裝置大體上繼續計時操作，而不使計時操作返回到初始狀態；供電控制裝置，控制向電磁離合器的供電；異常狀態處理裝置，在對電磁離合器供電期間，當異常旋轉狀態判斷裝置判斷壓縮機的旋轉處在異常狀態時，使供電控制裝置斷開對電磁離合器的供電；以及起動處理裝置，在壓縮機起動期間，優先于異常狀態處理裝置根據異常旋轉狀態判斷裝置的判斷進行操作，使供電控制裝置繼續對電磁離合器供電，直到壓縮機的旋轉穩定為止。該保護設備的特征在于，異常旋轉狀態判斷裝置，噪聲處理裝置，供電控制裝置，異常狀態處理裝置，以及起動處理裝置各包括多個元件，各元件具有比在其安裝位置所經受的溫度要高的耐熱溫度，并且該保護設備安裝在汽車空氣調節器的壓縮機表面之上或附近。
該保護設備安裝在其上安裝一個旋轉傳感器的壓縮機的表面之上或附近。因此，能僅在汽車發動機室中容易地進行保護設備與旋轉傳感器之間及保護設備與電磁離合器之間的布線工作。此外，由于旋轉傳感器與保護設備之間的間隔縮小，所以能降低噪聲的疊加度。由于除上述降低噪聲疊加度外還設置噪聲處理裝置，所以能減少由于噪聲所引起的電磁離合器的錯誤控制。因此，能防止保護設備在沒有從旋轉傳感器接收信號下檢測噪聲，以錯誤地判斷壓縮機處在異常旋轉，并且因此能防止傳動帶斷裂。另外，保護設備的各組成部件具有需要的較高耐熱溫度。因此，即使在把該設備安裝在其溫度在發動機室中顯著增加的壓縮機的表面之上或附近，也能防止保護設備的誤動作和故障。
該保護設備的特征在于，異常狀態判斷裝置在預計時限期間監視輸入信號的電平，以檢測包括上升和下降的電平變化，并且計時預定電平變化次數之間的經過時間，從而得到時間相關分量。根據所得到的時間相關分量與一個參考值之間的關系，異常旋轉狀態判斷裝置判斷壓縮機的旋轉是否處在異常狀態。此外，在異常旋轉狀態判斷裝置的計時操作期間，當經過時間確定為等于或小于對應于噪聲所預先確定的一個值時，噪聲處理裝置使異常旋轉狀態判斷裝置從確定之前所經過時間的值開始繼續計時操作。
該保護設備的特征在于，異常旋轉狀態判斷裝置根據檢測輸入信號電平上升和下降中之一起動計時操作。當在檢測到所述上升和下降中之一與檢測到另一次之間的經過時間確定為等于或小于一個預定值時，輸入信號判斷為噪聲，并且噪聲處理裝置使異常旋轉狀態判斷裝置從該確定之前所經過時間的值開始繼續計時操作。
該保護設備的特征在于，異常旋轉狀態判斷裝置包括一個主計時器，它響應輸入信號起動，并且重復地發送一個大小從其初始值開始隨時間逐漸變化的電壓信號。異常旋轉狀態判斷裝置把主計時器發送的逐漸變化的電壓信號與一個參考值比較，從而判斷壓縮機的旋轉是否處在異常狀態。噪聲處理裝置把主計時器的復位時間常數設為一個比噪聲的期望通過時間長的初始值，從而基本上繼續計時操作，不使主計時器響應具有與噪聲相對應的通過時間的輸入信號而復位到初始值。起動處理裝置包括一個起動計時器，它連同壓縮機的起動而起動。起動處理裝置優先于異常狀態處理裝置根據異常旋轉狀態判斷裝置的判斷進行的操作，使供電控制裝置在起動計時器所設定的一段時間內繼續對電磁離合器供電。
該保護設備的特征在于具有一個檢測電路，其接收旋轉傳感器發送的信號。當電磁離合器斷開時，用自感應電壓把一個反向偏壓施加在該檢測電路上，以便校正檢測電路的檢測電平。
該保護設備的特征在于具有狀態保持裝置，以在異常旋轉狀態判斷裝置判斷壓縮機的旋轉處在異常狀態時，存儲壓縮機旋轉的異常狀態。該狀態保持裝置使電磁離合器保持去激，直到執行操作以使狀態保持裝置從存儲狀態釋放為止。
參考附圖將僅作為例子敘述本發明，其中圖1示意說明一個壓縮機及按照本發明安排在汽車發動機室中的第一實施例的保護設備；圖2是表示該保護設備中針對壓縮機旋轉的異常狀態判斷系統的示意方塊圖；圖3A至圖3D是表示在圖2各功能的信號波形和電狀態的波形圖；圖4A至圖4C是詳細表示信號波形的波形圖；圖5是安裝在壓縮機上的旋轉傳感器和保護設備組件的斷面圖；圖6是表示在按照本發明的第二實施例的保護設備中針對壓縮機旋轉的異常狀態判斷系統的示意方塊圖；圖7A至圖7G是表示在圖6各功能的信號波形的波形圖，用以說明圖6所示系統的操作；
圖8是表示圖6系統的示意電路圖；圖9A至圖9D是說明圖6系統所進行的噪聲信號處理的波形圖；圖10A至圖10D是表示在圖6系統中不設置噪聲信號處理情況下的波形圖；圖11是表示在按照本發明的第三實施例的保護設備中針對壓縮機旋轉的異常狀態判斷系統的示意方塊圖；圖12A至圖12H是說明圖11所示系統操作的信號波形圖；圖13是表示在按照本發明的第四實施例的保護設備中針對壓縮機旋轉的異常狀態判斷系統的示意方塊圖；圖14是包括一個霍爾IC并且用于本發明保護設備的旋轉傳感器的斷面圖；圖15A和圖15B分別表示交變磁場式霍爾IC和單向磁場式霍爾IC的磁響應特性；圖16是表示旋轉傳感器中偏置磁場的磁通密度分布的曲線圖；圖17表示在旋轉傳感器中設置偏磁的一種方式；以及圖18是與圖1類似的視圖，表示常規空氣調節器保護系統。
參考圖1至圖5，將敘述本發明的第一實施例。該實施例的保護設備1安裝在汽車發動機室中所安排的壓縮機2之上或附近。保護設備1包括一個控制電路，其對應于接收和處理來自一個旋轉傳感器的信號的信號處理裝置，旋轉傳感器將在后文敘述。在考慮到發動機室中的溫度下選擇保護設備1的各組成部件。更具體地說，為了使保護設備1可以安排在其溫度增加較高的壓縮機2附近，各組成部件具有比在各組成部件安裝位置處所經受的溫度要高的預選耐熱溫度。旋轉傳感器3和溫度開關4安裝在壓縮機2上。旋轉傳感器3將與保護設備1連接。旋轉傳感器3是包括一個霍爾元件的磁傳感器，它與信號線5連接，信號線5進一步連接到保護設備1。溫度開關4與供電線6連接，供電線6進一步連接到保護設備1。供電線6一端通過連接器7和空氣調節器的電源開關SW與一個電源連接。供電線6另一端通過溫度開關4，保護設備1的放大電路和/或繼電器，以及連接線8與受保護設備1保護的電磁離合器9連接。
電磁離合器9包括一個連接到壓縮機2的旋轉軸的從動離合器板，以及一個連接到可旋轉安裝的引帶輪10的主動離合器板。在電磁離合器9去激期間兩個離合器板相互脫開，以便引帶輪10隨主動離合器板旋轉。因此，引帶輪10通過一條傳動帶(未示出)與汽車的發動機連接，以在發動機運轉時候正常地旋轉，盡管引帶輪10的旋轉沒有傳遞到壓縮機2。
在接通空氣調節器電源開關SW時，在保護設備1中首先執行起動處理功能21。通過用作本發明中供電控制裝置的放大電路和/或繼電器對電磁離合器9供電，于是通過電磁離合器9把引帶輪10的旋轉傳遞到壓縮機2的轉子，以便驅動壓縮機。這樣，在從起動供電開始的預定時段內，起動處理功能21使電磁離合器9連續地供電，而與旋轉傳感器3發送的旋轉信號Sr的狀態無關。
當壓縮機在操作中時，旋轉傳感器3響應轉子的轉動發送一個間歇波形信號，作為上述旋轉信號Sr。如圖3B和圖4A所示，旋轉信號Sr的時間相關分量例如周期按照壓縮機轉子的轉速增大和減小。例如，當壓縮機在發動機空轉下為600rpm最小轉速時，旋轉信號Sr以至少100ms的間隔重復地發送。
當壓縮機2在運行中轉速異常減小或壓縮機2的旋轉停止時，旋轉信號Sr的周期變得比壓縮機最小轉速下的周期要長或不變。在這個條件下，保護設備1判斷壓縮機發生故障，而不管發動機正在運轉，致使傳動帶滑動，從而切斷對電磁離合器的供電，以便使引帶輪10與壓縮機2脫開。因此，防止了由于滑動引起傳動帶斷裂。因此，在壓縮機2運轉期間，當壓縮機的旋轉處在異常狀態時，如上所述保護設備1用作壓縮機2旋轉的異常旋轉狀態判斷裝置，從而保護電磁離合器9。如圖2所示，異常旋轉狀態判斷裝置包括信號判斷功能22，計數處理功能23，以及周期判斷功能24。
另一方面，壓縮機2的轉速在其起動的初始階段比正常工作速度低。因此，旋轉傳感器3發送的旋轉信號Sr表示異常狀態。考慮到以上所述，在壓縮機2起動的初始階段不執行異常旋轉狀態判斷裝置。如上所述，起動處理功能21代替異常旋轉狀態判斷裝置執行。起動處理功能執行的結果是起動對電磁離合器9的供電。其后，在預定時段內繼續供電，直到壓縮機2達到正常工作速度，即所要求的起動時間為止，在經過起動時間后操縱異常旋轉狀態判斷裝置。
溫度開關4設置在供電線6的中間，并且安裝在壓縮機2上。因此，當壓縮機2例如由于壓縮機2的冷卻氣體漏泄而引起過熱時，溫度開關4停止對電磁離合器9供電。因此，在壓縮機2由于其連續過熱或其它原因引起其變形而變得不旋轉之前，停止對電磁離合器9供電。因此，能防止壓縮機2和傳動帶損壞。
保護設備1安排在汽車發動機室中壓縮機2之上或附近，以便電磁離合器9由保護設備1直接激勵。不需要如現有技術那樣從發動機室向汽車分隔室引出長信號線。此外，所使用的連接器7用于單線。因此，能使布線工作變得較容易，并且能降低組成部件的成本。此外，由于單線5縮短，所以限制了在旋轉傳感器3發送的輸出信號上疊加外部噪聲。如果噪聲疊加在旋轉傳感器3發送的輸出信號上，保護設備1趨于檢測噪聲而不管沒有旋轉傳感器3發送的信號，從而錯誤地判斷壓縮機2在正常地旋轉。然而，在前述實施例中可以減小上述錯誤判斷的可能性。
參考圖2至圖4C，將詳細地敘述保護設備1的控制方式。圖2是表示保護設備1的信號處理的流程圖。圖3A至圖4C是表示在圖2各功能的信號波形和電狀態的波形圖。在圖3A至圖4C中，為了澄清敘述，旋轉傳感器3輸出的占空率和計數器功能所得到的計數與實際值不同，因為計數達到較大值，例如在600rpm下為1000及在1000rpm下為60。然而，保護設備1的基本操作與實際設備相同。保護設備1的控制電路例如包括一個微型電子計算機。由于保護設備1安排在發動機室中壓縮機的表面之上或附近，所以其各組成部件的溫度有時超過100C。考慮到安排在這樣高溫度環境下，各組成部件具有125C的耐熱溫度。這些組成部件包括由Microchip Technology Inc.，U.S.A.制造的CMOS微型控制器PIC12C508-04E。這個微型控制器根據旋轉傳感器3發送的旋轉信號的狀態，控制對電磁離合器9供電的供電控制裝置。為此，用適當寫裝置(未示出)向微型控制器寫入軟件，以便完成如后文將作敘述的程序。
汽車發動機的旋轉正常傳遞到壓縮機2，以便使壓縮機例如在600rpm到1000rpm范圍之間的轉速下驅動。旋轉信號Sr是間歇波信號，并且與壓縮機旋轉同步以6ms到100ms范圍之間的周期從旋轉傳感器3重復地發送。
保護設備1的控制電路檢測旋轉信號Sr輸出電平中的預定變化，即旋轉信號Sr的上升或下降，從而測量旋轉信號的周期，以監視壓縮機2的轉速。更具體地說，控制電路例如對0.1ms的監視周期T0重復地監視旋轉信號Sr電平中的變化，例如其上升或從低電平L到高電平H的變化。保護設備1從初始值例如0開始每個監視周期T0就對計數加1，從而由總計數得到關于壓縮機2轉速的信息。
在上述監視之前，在圖3A至圖3D中T1處緊接汽車空氣調節器起動之后，即在緊接電磁離合器9嚙合之后，執行如圖2所示的起動處理功能21。在要求的旋轉升起時段內繼續起動處理功能，即直到壓縮機2的旋轉在圖3A至圖3D中TA穩定為止，從而在預計時限TA例如1秒內，使供電控制裝置對電磁離合器9供電，而與有或沒有來自旋轉傳感器3的輸入信號Sr無關。此外，起動處理功能21使計時操作和累加操作在時限TA內不執行。
在經過時限TA時，保護設備1開始監視壓縮機2的旋轉狀態。首先，程序轉到信號判斷功能22，以便檢測旋轉傳感器3發送的旋轉信號的高電平H和低電平L。信號判斷功能22把檢測電平與上次檢測的旋轉信號Sr的電平比較，從而檢測旋轉信號Sr電平中的變化，即旋轉信號的上升和下降。計數處理功能23和周期判斷功能24監視旋轉信號Sr的輸出電平中的預定變化，即上升或下降，從而測量按照壓縮機2的轉速變化的旋轉信號Sr的周期。
將對上述操作作詳細地敘述。計數處理功能23根據程序的要求時間在每個監視周期T0執行計數操作。然而，當信號判斷功能22判斷旋轉信號Sr從低電平L變為高電平H時，計數處理功能23緊接該判斷之后中斷與周期T0同步的計數操作。繼續中斷直到旋轉信號Sr從高電平H返回到低電平L或計數復位到計數操作的初始狀態為止。保持緊接中斷之前得到的計數，同時使中斷狀態保持不變。當旋轉信號Sr從高電平H返回到低電平L時，從所保持的計數開始起動計數處理功能23。此外，在計數與周期T0同步兩次而保持不變條件下，即計數操作的中斷狀態繼續與周期T0出現兩次同步，則復位計數處理功能23。當滿足該條件時計數處理功能自復位。計數處理功能23因此對旋轉信號Sr的時間相關分量，例如其上升的周期進行計數。如圖4A至圖4C所示，對參考周期T0，信號判斷功能22重復地監視旋轉信號Sr的高電平H和低電平L中的變化。參考周期T0設定得比旋轉信號Sr的正常期望周期足夠短，如上述例如為0.1ms。
如圖4B和圖4C所示，在信號判斷功能22判斷旋轉信號Sr在時間t2的電平與在監視時間t2之前0.1ms執行上次監視時，即時間t1時電平相同條件下，計數處理功能23使計數加1。在時間t3，信號判斷功能22判斷旋轉信號Sr已在時間t2與時間t3之間某一時限中從低電平L變為高電平H。根據該判斷，計數處理功能23在時間t3中斷計數操作，保持當前計數。在旋轉信號Sr保持為高電平H時候，繼續中斷計數操作，直到計數復位到其初始值為止，或直到為了起動計時而使計數處理功能23復位到其初始狀態為止。由于旋轉信號Sr在隨后時間t4保持為高電平H，所以繼續中斷計數操作。緊接時間t4之后，計數處理功能23判斷計數在兩個時間t3和t4上保持相同值，從而使計數復位到初始值。當旋轉信號Sr在超過周期T0的通過時間內保持為高電平H時，復位計數處理功能23。這種復位方式意味著旋轉信號Sr不是噪聲，而是根據旋轉傳感器3的旋轉檢測操作發送的正式信號。
在完成復位之后的時間t5，與監視周期T0同步地重復上述操作，直到旋轉信號Sr再從低電平L變為高電平H。旋轉信號Sr在時間t6從高電平H變為低電平L。然而，在該實施例中，信號判斷功能22不根據旋轉信號Sr的電平下降來復位計數處理功能23。此外，當旋轉信號Sr為高電平H或低電平L時，計數處理功能23起動計數操作，并且繼續計數操作，除非旋轉信號Sr從低電平L變為高電平H。
如上所述，旋轉信號Sr的電平上升或下降的周期因此用作時間相關分量，以判斷壓縮機2的轉速。然而，可以代之根據旋轉信號Sr的高電平H或低電平L的持續時間來判斷轉速。在這種情況下，計數處理功能23編程為根據旋轉信號Sr的電平上升和下降兩者來復位。
當壓縮機2在其正常轉速范圍內驅動時，旋轉傳感器3發送的旋轉信號Sr的周期在預定范圍內變化。計數處理功能23的計數在達到一個用作判斷異常壓縮機旋轉狀態的標準的參考值，即一個預定上限之前被初始化。因此，周期判斷功能24判斷壓縮機2的旋轉正常。由于異常狀態處理功能25根據周期判斷功能24的判斷不執行，所以繼續對電磁離合器9供電。
當壓縮機2的異常狀態使其轉速減小時，例如當引帶輪10上的傳動帶滑動時，旋轉信號Sr的周期變得比正常條件下的周期長。當旋轉信號Sr的電平下降與上升之間的間隔或信號轉換間隔超過一個預定值，增加到100ms以上時，而這個值在正常條件下不會達到，則計數處理功能23在圖3A至圖3D中時間T2超過參考值S。例如，在該實施例中參考值S是1000的計數，其中監視周期設定為0.1ms。當計數處理功能23的計數超過參考值S時，保護設備1的周期判斷功能24判斷壓縮機2的旋轉處在異常狀態。根據這個判斷，保護設備1執行異常狀態處理功能25。異常狀態處理功能25停止對電磁離合器9的供電，以使引帶輪與壓縮機2脫開，從而防止發動機和輔助設備被損壞。
如上所述，按照本發明的保護設備1安排在壓縮機2的表面之上或附近。因此，由于從旋轉傳感器3延伸的信號線5縮短，所以能減小在信號線5上疊加噪聲的可能度。然而，仍有噪聲疊加的可能性。考慮到這一點，對該實施例中的信號判斷功能22和計數處理功能23各附加噪聲處理功能。更具體地說，在預定時限期間監視旋轉傳感器3發送的旋轉信號Sr有或沒有電平變化，以便得到各旋轉信號Sr的高電平H或低電平L的信號通過時間或持續時間，從而可以把正常轉速條件下不會產生這樣短時間的信號忽略為噪聲。例如，如上所述每0.1ms監視旋轉傳感器3發送的信號的電平變化，以便能容易地把具有0.1ms以下時限的信號作為噪聲處理。
參考圖4A至圖4C，將詳細地敘述噪聲處理功能。在旋轉信號Sr保持為低電平L時候，當噪聲疊加在信號線5上時，送給保護設備1的輸入信號為明顯高電平H。由于噪聲的持續時間Tx比旋轉信號Sr的持續時間足夠短，所以通過判斷噪聲的持續時間能把噪聲和正常旋轉信號Sr區別開。在該實施例中，例如設定保護設備1的監視周期T0，以便近似等于或大于噪聲的持續時間Tx。亦即，監視周期T0設定為0.1ms，而噪聲的持續時間Tx等于或小于0.1ms。當在監視時間tm與tm+1之間時限中間出現持續時間小于0.1ms的噪聲Na時，噪聲Na有時不跨過監視時間tm和tm+1中任何一個。在這種情況下，信號判斷功能22不能判斷噪聲的電平變化，并且因此噪聲不被識別為信號。因此，不改變計數處理功能23的操作，并且繼續計數或計時操作。
當圖4A至圖4C中出現噪聲Nb的計時與保護設備1的周期T0的監視計時tn相符時，信號判斷功能22判斷信號電平已在緊接監視計時tn之前的時間tn-1上升。因此，中斷計數處理功能23的計數操作，并且保持當前計數。在隨后周期T0之后，亦即在上個周期T0之后0.1ms的時間tn+1處，信號處理功能22把信號電平與時間tn的信號電平作比較。當信號不是噪聲而是正常旋轉信號Sr時，信號在兩個時間tn和tn+1保持在相同電平。結果，計數處理功能23被復位。然而，具有短持續時間的信號，例如噪聲Nb，在時間tn和tn+1之間時限中從高電平H變為低電平L。更具體地說，信號判斷功能22判斷信號在時間tn+1為低電平L，并且信號為高電平H的持續時間不超過周期T0。根據該判斷，使計數處理功能23從計數處理功能所保持的計數開始再起動計數操作，而不作復位。計數處理功能23編程為在與周期T0同步的時間tn+1增加計數兩次，以便補償在時間tn中斷的計數增加。因此，即使保護設備1的輸入噪聲中斷計數操作，也不會不利地影響對旋轉傳感器3發送的旋轉信號Sr的周期的判斷。在即使噪聲判斷延遲計數操作進行也大體上無問題情況下，例如，當計數增1僅使異常狀態判斷時間增加0.1ms時，可以省略上述計數補償。
如圖4A至圖4C所示，相對于上述噪聲Na和Nb具有反向電平的噪聲Nc有時在高電平時段內疊加在旋轉信號Sr上。在這種情況下，信號判斷功能22對噪聲Nc不作響應，因為它具有比監視周期T0短的時期。此外，當噪聲Nc消失時，保護設備1的輸入明顯地假定為與信號上升具有相同狀態。當該明顯上升發生在周期T0之前時，該輸入不被識別為信號。此外，由于噪聲Nc的時限和噪聲Nb一樣近似短，所以即使在周期T0之后發生該明顯上升，保護設備1的輸入也被識別為噪聲。
按照該實施例，防止了根據噪聲而錯誤地判斷壓縮機2的旋轉在繼續，并且因此充分地消除了噪聲的不利影響。因此，在出現異常壓縮機旋轉時能在預定時段后可靠地斷開對電磁離合器的供電。
在上述實施例中，監視信號輸出的周期T0設定為0.1ms，并且計數的參考值S設定為1000計數，即0.1秒。然而，根據保護設備的程序，監視周期和異常狀態判斷值S可以設定為不同值。此外，在檢測到信號電平上升時，當保護設備1的輸入信號在與周期T0同步連續兩次為高電平H時，對計數器復位。在這種情況下，根據監視周期T0與異常狀態判斷值S之間的關系確定信號的高電平H的持續時間。例如，當上述微型控制器用一個提供較高速處理的微型控制器代替時，可以把監視周期T0設定得比噪聲的持續時間足夠短。例如，在監視周期T0設定為0.01ms情況下，當保護設備的輸入信號在與周期T0同步連續十次或更多次保持在高電平時，可以復位計數器。因此，0.1ms以下時限的信號可以忽略為噪聲。在相同設備中，當1.0ms以下時限的信號被忽略為噪聲時，計時器設計成當輸入信號在與周期T0同步100次或更多次保持在高電平時進行復位。
此外，計數處理功能2 3可以從1000初始值開始每個監視周期T0使計數減1，而不是如上述那樣增加計數。另外，可以設置一個用作第一異常狀態判斷值的上限和一個比第一值小的第二異常狀態判斷值。在這種情況下，例如，當計數在1秒內兩次達到第二判斷值，壓縮機的旋轉判斷為異常，而當計數達到第一異常狀態判斷值時，旋轉無條件地判斷為異常。
在上述實施例中，包括信號處理裝置的保護設備1與旋轉傳感器3分開，并且安排在壓縮機2的表面之上或附近，如圖1所示。圖5說明一個第二實施例，其中保護設備和旋轉傳感器一起組合成一個單組件，從而可以提供一種小尺寸容易安排的保護設備。在第二實施例中保護設備組件11安裝在渦管式壓縮機12上。
保護設備11包括一個外殼11C，其中整體地裝配一個旋轉傳感器11A及與圖1所示類似的保護設備11B。如圖5所示，外殼11C包括一個向下凸出的中空部分，其中安排旋轉傳感器11A。如圖5所示，包括信號處理裝置的保護設備11B安排在外殼11C的內上部。旋轉傳感器11A例如包括一個霍爾IC 13，兩個用于產生磁場的磁鐵14A和14B，以及兩個用于調節磁通密度的鐵芯15A和15B。如后文將作詳細敘述，霍爾IC 13保持在磁鐵14A，14B與鐵芯15A，15B之間。其中安排了旋轉傳感器11A的外殼11C的凸出部分插入一個在壓縮機12的殼體中形成的通孔12B中，以固定在其中，于是使保護設備組件11和壓縮機12結合成整體。旋轉傳感器的霍爾IC具有連接到保護設備11B的引線端13A，以代替上述實施例中的信號線5。對霍爾IC13與保護設備11B之間的連接可以使用短連接引線。旋轉傳感器11A的遠端與磁性材料例如鐵形成的壓縮機12的奧爾德姆環12A的移動通路相對。隨著壓縮機12的旋轉，奧爾德姆環12A重復交替地靠近和離開旋轉傳感器11A，以改變穿過霍爾IC13的磁通密度，從而改變旋轉傳感器11A的輸出。
保護設備組件11的保護操作按上述實施例相同方式執行。由于保護設備11B與旋轉傳感器11A一起整體地裝配在壓縮機12中，所以壓縮機12產生的熱直接傳遞到保護設備組件11B。結果，保護設備11B的溫度根據其位置增加。然而，在第二實施例中，各組成部件具有比在各組成部件安裝位置處所經受的溫度要高的預選耐熱溫度。因此，能解決上述問題。
按照保護設備組件11，旋轉傳感器11A和保護設備11B結合成整體，以便縮短構成旋轉傳感器本體的霍爾IC13與保護設備11B之間的距離。因此，能降低噪聲的疊加。此外，由于引線端13A用來把霍爾IC13連接到保護設備11B，所以能大體上省略連接在它們之間的信號線。這樣的結果使保護設備組件11容易操縱。另外，由于保護設備11B和旋轉傳感器11A一起整體地安裝在壓縮機12上，所以在安裝保護設備組件11之后能容易地操縱壓縮機。例如，在裝運之前當實際操作壓縮機以作檢查時，壓縮機不需要連接到按常規是與其分立的控制電路。因此，能簡化保護設備11B與檢查設備之間的布線。
參考圖6至圖10D，將敘述第三實施例。用于第二實施例的旋轉傳感器可以是圖5所示旋轉傳感器，它為普通霍爾IC或電磁感應線圈式。當汽車空氣調節器電源開關接通時(在圖7A至圖7G時間T1)，起動計時器31起動。起動計時器31發送一個具有預定時限TA，例如1秒的時間信號。使判斷電路32，放大電路33，以及功率放大電路34驅動1秒，以便激勵電磁離合器9，其中放大電路33和功率放大電路34用作供電控制裝置。結果，在起升汽車空氣調節器中可靠地激勵電磁離合器9，直到旋轉傳感器35的檢測輸出滿足預定條件為止。此外，在與離合器嚙合同時把旋轉傳感器35發送的檢測信號Sa送給檢測電路36。此外，在與離合器嚙合同時還對檢測電路36施加一個約0.5V的偏壓。因此，即使在壓縮機轉速如在汽車發動機空轉時那樣在正常范圍內較低時，這樣旋轉傳感器35發送的檢測信號Sa的電平低，也使信號Sa的電平增加到檢測電路的響應電平。檢測信號Sa被可靠地放大，并且由檢測電路36形成其波形，以作為旋轉信號Sr供給主計時器37，以使其驅動。
在旋轉傳感器35與電源P之間設置一個溫度補償電路38。溫度補償電路38包括一個晶體管Q2，它和用于檢測電路36的晶體管Q1具有相同的溫度特性，如圖8所示。由于設置晶體管Q1和Q2的結果，按照晶體管Q2的發射極電流根據環境溫度而定的變化，通過改變晶體管Q1的偏壓，則防止了由于環境溫度變化所引起的晶體管Q1的操作點的偏移。因此，能使檢測電路36對檢測信號Sr的檢測靈敏度大體上保持在恒定值，于是能在寬溫度范圍內保持適當操作點。優選地晶體管Q1和Q2具有相同的產品號，批量相同。主計時器37構成一個常態CR計時器，包括一個電阻和一個電容器。當旋轉信號Sr供給主計時器37時，CR電路例如響應輸入信號電平上升而瞬時充電，以便主計時器37復位到其初始值，如圖7A至圖7G可理解。作為主計時器37輸出的電壓信號Va的初始值例如為高電平H。電壓信號Va保持為高電平H，直到旋轉信號Sr的電平從高電平H降到低電平L為止。
如圖7A至圖7G所示，由于上述原因，在起動計時器31輸出的通過時間TA內主計時器37的輸出保持為高電平H。主計時器37響應旋轉信號Sr電平上升復位到初始值。其后，響應旋轉信號Sr電平的隨后下降，主計時器37開始計時操作，其中電壓信號Va的值按照CR電路的放電時間常數隨時間經過從其初始值開始逐漸下降。如圖7A至圖7G所示，每次將旋轉信號Sr供給主計時器37時就重復上述從復位到初始值開始的計時操作。從主計時器37以時間信號發送的電壓信號Va供給判斷電路32。判斷電路32把電壓信號Va與在壓縮機2異常旋轉狀態下對應于旋轉信號Sr的周期所預先確定的判斷值S作比較。在壓縮機2處在正常條件情況下，當起動計時器31的輸出停止時(圖7A至圖7G中時間T2)，旋轉信號Sr的大小和信號間隔在各自正常范圍內。因此，主計時器37的主電壓信號Va增大和減小，保持為等于或大于判斷電路32的判斷值S的值。此時，通過放大電路33和功率放大電路34對電磁離合器9連續地供電。
當壓縮機12出現異常狀態時，旋轉傳感器35發送的檢測信號Sa的間隔超過預計時間T3，例如100ms。于是，主計時器37發送的逐漸減小的電壓信號Va的值降到判斷電路32中設定的參考值S之下，于是斷開判斷電路的輸出。因此，斷開判斷電路32的輸出表示輸出一個壓縮機的旋轉處在異常狀態的判斷。由于輸出斷開的結果，通過放大電路33和34對電磁離合器9的供電被斷開。離合器9的電磁線圈的自感應瞬態流動，以在緊接電源斷開之后保持離合器的嚙合。因此，有時即使在斷開電磁離合器9的電源之后，例如由于傳動帶的滑動，也從旋轉傳感器35發送信號Sa。當電磁離合器9的電源被斷開時，還斷開上述供給檢測電路36的偏壓。當旋轉傳感器35的輸出信號Sa的大小達到響應值時，檢測電路36發送的旋轉信號Sr超過參考值S。因此，有可能判斷電路32可以操作，以重新嚙合電磁離合器9。因此電磁離合器9表現向前推動，其中離合器間歇地嚙合。因此，不能保護傳動帶。
考慮到上述問題，在電磁離合器9由于自感應而處在嚙合狀態時，通過旋轉傳感器35用離合器線圈中產生的計數器電動勢對檢測電路36施加一個反向偏壓。反向偏壓的值在二極管Di兩端約為-0.5V到-1V。由于對檢測電路36施加反向偏壓的結果，在斷開電磁離合器9電源之后旋轉傳感器36發送的檢測信號Sa達不到響應值。因此，在對其斷開電源之后能防止電磁離合器9重新嚙合。此外，雖然由于自感應而出現反向偏壓的時限短，但是離合器9在此時為脫開，以便壓縮機2的轉速快速地降低。因此，旋轉傳感器35的輸出Sa的值降為等于或小于響應值，或壓縮機停止，直到反向偏壓消失為止。因此，能防止出現向前推動。
在該實施例的保護設備中，由于從旋轉傳感器延伸的信號線縮短，所以能降低噪聲疊加。然而，仍有噪聲疊加的可能性。現在例如假定一種電路布置，其中如圖10A至圖10D所示，主計時器37響應經過檢測電路36整流并形成其波形的旋轉信號Sr的電平上升，瞬時升到初始值(在T21)。在所假定電路中，主計時器37的輸出響應經整流的噪聲也升到初始值，于是起動計時操作。在磁離合器9由于自感應而處在嚙合狀態時，主計時器37根據如圖10A至圖10D中T22，T23和T24所示這樣短時限的信號，由檢測電路發送的輸出Na2復位到初始值。在這種情況下，雖然信號應該正常地減到等于或小于值S，但是主計時器37的輸出電壓信號Va保持等于或大于判斷值。因此，在適當計時期間不斷開電磁離合器9的電流供給通路。
然而，在該實施例中，在檢測電路36中設置電阻R，以便還用作主計時器37的CR電路的充電部分。設定電阻R的電阻值，以便計時器37的充電時間常數取相對大值。結果，信號Va如圖9C其波形所示緩慢地復位到初始值。換句話說，復位到初始值的時間常數對應于檢測電路36的輸出Na2的通過時間或之上，該輸出對應于噪聲Na1。因此，主計時器37起動計時操作，其中在完全升到初始值之前，主計時器的輸出電壓信號Va開始逐漸減小。因此，即使在計時操作期間收到噪聲，也不對主計時器37供給具有足夠通過時間的復位信號，以大致從緊接疊加噪聲之前信號Va那樣相同的電平開始繼續計時操作。因此，主計時器37的計時操作大體上不受和旋轉傳感器35的檢測信號Sa比較具有較短時限的噪聲的不利影響，并且因此在旋轉傳感器停止發送檢測信號Sa時，在接近預定時間之內可靠地停止對電磁離合器9的供電(時間T14)。
在第三實施例中，溫度補償電路由和組成檢測電路的晶體管具有相同溫度特性的晶體管組成。然而，溫度補償電路的晶體管可以用一個二極管來替換，其具有和晶體管相同或相似的溫度特性。此外，雖然在第三實施例中主計時器37的初始值為高電平H，但是初始值代之可以為低電平L，以便電壓信號Va具有逐漸增大的特性。在第三實施例中，當壓縮機的旋轉處在異常狀態時，可以快速地中斷電磁離合器9。此外，由于保護設備設有溫度補償電路，所以雖然檢測電路包括半導體部件，也能防止保護設備受到環境溫度的不利影響。這樣能對旋轉傳感器的輸出提供恒定靈敏度。此外，在電磁離合器脫開時，由離合器線圈中感應的自感應電流對檢測電路的旋轉傳感器側施加反向偏壓。因此，能可靠地防止離合器的向前推動。另外，由于設置延遲裝置以延遲主計時器37到初始值的復位，所以能防止由于噪聲所引起的電磁離合器的錯誤控制。
圖11至圖12H表示第四實施例。在第四實施例中，保護設備設有狀態保持裝置，以當壓縮機的旋轉判斷為異常狀態時存儲該異常狀態。在根據異常狀態判斷而斷開對電磁離合器供電之后，當空氣調節器的電源開關再接通時，保持了異常狀態的狀態保持裝置防止對電磁離合器再起動供電，直到狀態保持裝置被復位為止。狀態保持裝置優選地包括機械存儲異常狀態的裝置，例如像閂鎖繼電器那樣的自保持式繼電器，或電子存儲異常狀態的裝置，例如電子電路。
如圖11所示，在保護設備1中與其它電子元件一起設有用作狀態保持裝置的自保持式繼電器或閂鎖繼電器。如本領域所周知，閂鎖繼電器包括一個用作驅動部分的驅動線圈和一個用作輸出部分的轉接觸點。正常地由轉接觸點執行對電磁離合器的供電。
當閂鎖繼電器的轉接觸點操作在保持狀態的方向時，閂鎖繼電器則維持在保持狀態下，直到執行手動復位操作或對驅動線圈供給復位電流以按反向轉接觸點為止。因此，如上所述不用特定操作閂鎖繼電器就不復位。在出現異常壓縮機旋轉狀態時，判斷電路根據旋轉傳感器發送的信號，判斷壓縮機的旋轉處在異常狀態。于是激勵閂鎖繼電器的驅動線圈，以斷開轉接觸點。結果，斷開對電磁離合器的供電。即使在斷開對空氣調節器或保護設備的供電時，閂鎖繼電器也保持在存儲狀態。因此，與現有技術相反，即使在空氣調節器的電源開關再接通時，也不使電磁離合器嚙合。此外，由于對于狀態保持無需對閂鎖繼電器供電，所以能可靠地保持異常狀態。
將對第四實施例的保護設備的操作進行敘述。將僅敘述圖6與圖11之間的不同。在圖11的組成中，在起動空氣調節器期間，對于異常狀態和圖6組成那樣，使起動計時器31繼續對電磁離合器9供電而與判斷結果無關。此外，如圖6組成那樣，檢測電路36發送的旋轉信號Sr通常由主計時器37和判斷電路32監視。
在壓縮機2出現異常狀態時，旋轉傳感器35發送的輸出信號Sa的間隔(圖12C中t)超過預定時間(圖12E中T3)，例如100ms。于是，主計時器37發送的逐漸減小的電壓信號Va的值降到判斷電路32中設定的判斷值S之下。判斷電路32判斷出現異常狀態，發送指示異常狀態的輸出。判斷電路32的輸出通過放大電路33送到狀態保持裝置40的驅動部分40a，作為驅動信號。結果，狀態保持裝置40的輸出部分40b轉到不同狀態，即操作在這樣方向，以便斷開對電磁離合器9供電。例如，輸出部分40b轉到斷開狀態，從而停止對電磁離合器9供電。
在上述這些實施例中，當空氣調節器的電源開關斷開并且其后接通時，起動計時器發送信號。根據該信號，判斷電路判斷壓縮機的旋轉假定為正常，于是再對電磁離合器供電。
另一方面，閂鎖繼電器或狀態保持裝置40的輸出部分40b連接到電磁離合器9的電流供給通路。輸出部分40b用作供電控制裝置。當狀態保持裝置40的驅動部分40a由判斷電路32發送，并且然后經放大電路33放大的信號所驅動時，驅動部分40a保持為驅動狀態，并且因此輸出部分40b保持為斷開狀態。因此，繼續對電磁離合器斷開電源，而與起動計時器31發送的信號及旋轉傳感器35發送的檢測信號Sa無關，直到執行預定復位操作為止。在第四實施例中，在壓縮機異常狀態時，由狀態保持裝置40的輸出部分40b直接斷開對電磁離合器9供電。然而，在異常狀態時可以由狀態保持裝置40的輸出部分40b代之斷開從判斷電路32對放大電路33發送的信號，從而可以斷開對電磁離合器供電。選擇地，輸出部分40b可以連續地對判斷電路供給信號，該信號與響應異常狀態發送的信號相同。
在第四實施例中，把汽車發動機41的驅動信號供給判斷電路32，以便判斷電路僅在發動機運轉時侯，按照主計時器37發送的電壓信號Va執行判斷操作。如果不考慮發動機的操作狀態，則雖然當發動機斷開時壓縮機必定不旋轉，然而有可能會把壓縮機的旋轉判斷為異常。例如，當在空氣調節器電源開關為接通狀態時交替地接通和斷開發動機時，或當出現發動機故障時，作出這個錯誤判斷。考慮到這個問題，在第四實施例中把發動機的驅動信號供給判斷電路，以便按照發動機的操作狀態進行適當判斷。結果，在發動機起動之前，當接通空氣調節器的電源開關時，不作出上述錯誤判斷。此外，在起動發動機時驅動起動計時器31，以便當發動機接通時能把控制序列轉為控制壓縮機的電磁離合器。
雖然省略其敘述，然而上述組成可以適用于前述各個實施例。此外，如圖13作為第五實施例所示，可以由狀態保持裝置50斷開從起動計時器31和主計時器37到判斷電路32的信號傳送，并且可以繼續斷開信號傳送，直到執行復位操作為止。或判斷電路32的輸入信號可以轉換到如出現異常狀態時那樣相同的狀態，并且判斷電路可以保持在該狀態，直到執行復位操作為止。
將詳細敘述第五實施例。在圖13中，同樣部分用如圖11相同的標號標記，并且省略對這些部分的敘述。在第五實施例中，通過狀態保持裝置50的輸出部分50b1把主計時器37的輸出供給判斷電路32。當壓縮機的旋轉正常時，通過包括一個信號放大電路和一個功率放大電路，并且用作供電控制裝置的放大電路33，從判斷電路32把指示正常狀態的判斷信號32b送給電磁離合器9，從而驅動離合器9。此外，通過一個放大電路(未示出)把指示異常狀態的判斷信號32a送給狀態保持裝置50的驅動部分50a。因此，由于當壓縮機的旋轉不是判斷為異常狀態時不驅動狀態保持裝置50，所以通過狀態保持裝置50的輸出部分50b1把電壓信號Va從主計時器37供給判斷電路32。
另一方面，當壓縮機的旋轉判斷為異常狀態時，判斷電路32停止發送判斷信號32b，從而斷開對電磁離合器9供電。同時，判斷電路32把指示異常狀態的判斷信號32a送給狀態保持裝置50的驅動部分50a。于是使狀態保持裝置驅動，以斷開輸出部分50b1并接通輸出部分50b2，繼續保持這個狀態。由于斷開輸出部分50b1的結果，從主計時器37供給判斷電路32的電壓信號Va被中斷，同時，通過輸出部分50b2把與出現異常狀態時相同的輸入信號Sz(等于或小于判斷值S的電壓信號)連續地供給判斷電路32。因此，在轉接狀態保持裝置50的輸出部分50b2之后，即使在起動發動機期間操作起動計時器31時，由于判斷電路32不作響應，所以電磁離合器9不受驅動。
因此，在判斷壓縮機的旋轉為異常狀態時，判斷電路32轉接狀態保持裝置。其后，如果不復位狀態保持裝置，即使接通空氣調節器的電源開關，也不對電磁離合器供電。除上述停止對離合器供電外，還可以接通一個指示壓縮機異常停止的報警燈。
當狀態保持裝置由電子電路，例如集成到電存儲裝置的觸發電路所組成時，需要一個正常連接到電池的電路以用作電源。電池優選地以上述電池而不是汽車電池來提供。在電子存儲裝置情況下，與機械存儲裝置比較可以更容易地設定判斷異常狀態的條件。更具體地說，狀態保持裝置設計成不受驅動，直到作出預定次數，例如三次或五次異常狀態判斷為止。在狀態保持裝置不驅動期間，即使作出異常狀態判斷時，也不斷開對電磁離合器的供電。當異常狀態判斷的次數超過預定次數時，驅動狀態保持裝置，以斷開電磁離合器的供電電路。狀態保持裝置保持斷開狀態直到復位為止。判斷電路可以具有設定異常狀態判斷次數的功能。在這種情況下，可以使用機械狀態保持裝置，例如閂鎖繼電器。
當壓縮機突然進入鎖定狀態時，連續地發送指示異常狀態判斷的信號。在這種情況下，僅計數一次異常狀態判斷。考慮到這種情況，設置一個“與”電路，對其供給指示異常狀態判斷的信號和時鐘脈沖。“與”電路計數壓縮機的鎖定狀態的持續時間。因此，即使重復地發送各自具有短周期或長周期的異常狀態指示信號時，也能可靠地驅動狀態保持裝置。
異常狀態判斷次數可以與汽車空氣調節器的操作時間有關地來處理。例如，現在假定一次操作意指空氣調節器從起動操作開始并以隨后停止操作結束的操作。當異常狀態判斷次數在一次操作中達到預定次數時，壓縮機故障的可能性大。另一方面，當異常狀態判斷次數在幾個月內的大量次操作中達到預定次數時，壓縮機故障的可能性小。考慮到上述情況，適當設定判斷電路監視異常狀態判斷次數的監視周期，以便能更適當地處理偶然異常狀態和誤動作。例如，與接通空氣調節器電源開關的操作相關聯地復位狀態保持裝置。按照這種組成，在出現由于噪聲引起判斷電路誤動作，或由于可恢復原因引起壓縮機偶然受限制狀態時，通過接通空氣調節器電源的操作可以使壓縮機，并且因此使空氣調節器再起動。此外，在出現異常狀態時，其中壓縮機完全受限制，則即使接通空氣調節器電源開關，也在短時間內停止壓縮機。由于每次接通電源開關都重復這個過程，所以能可靠地發現真實的異常狀態，以便可靠地加以處理。
考慮到使用閂鎖繼電器，在第五實施例中，判斷電路和放大電路的各個輸出正常為低電平，并且在判斷有異常狀態時變為高電平。然而，根據狀態保持裝置或整個保護設備的電路布置，這些輸出正常可以為高電平，并且在出現異常狀態時變為低電平。
現在將參考圖14至圖17敘述旋轉傳感器11A，它與圖5所示相同。如本領域所周知，霍爾IC 13處理一個集成電路中霍爾元件的輸出信號，從而發送一個雙態信號，得到兩種狀態，即低輸出狀態L和高輸出狀態H中的任何一種。圖15A表示霍爾IC的特性。橫坐標軸表示通過霍爾IC的霍爾元件的檢測表面的磁通的一個磁通分量的密度和方向，該磁通分量與檢測表面垂直橫切。這個分量將稱為霍爾IC的“橫向磁通分量”。該磁通分量的方向在該橫向磁通分量的密度變為零的點的兩側反向。縱坐標軸表示霍爾IC的輸出電壓。霍爾IC包括交變磁場式和單向磁場式，如圖15A所示，在交變磁場式中，操作點關于磁通密度零點對稱地設定，如圖15B所示，在單向磁場式中，操作點稍微偏向兩個磁極中任何一方。兩種霍爾IC按相同方式操作。
根據霍爾IC從外部接收的磁通的大小，霍爾IC在高輸出狀態H與低輸出狀態L之間轉換輸出電壓Vout。在圖15A和圖15B中，橫向磁通分量的密度從左到右變化。當橫向磁通分量的密度超過一個操作磁通密度Bop時，輸出電壓Vout從高輸出狀態H變為低輸出狀態L。此外，霍爾IC具有磁滯特性，當磁通密度減小到一個復位磁通密度Brp或之下時，輸出電壓從低輸出狀態L變為高輸出狀態H。
旋轉傳感器11A包括霍爾IC 13和兩個磁鐵14A和14B，霍爾IC主要由一個用作磁電轉換元件的霍爾元件組成，并且它具有上述磁滯特性，而兩個磁鐵14A和14B各由包含稀土金屬的磁性材料制成。安排磁鐵14A和14B，以便把霍爾IC的磁通檢測表面夾在它們當中，并且把它們用作偏磁場產生磁鐵。磁鐵14A和14B的相同磁極部分，例如S磁極部分面對霍爾IC 13兩側的磁通檢測表面。霍爾IC 13與各自磁鐵14A和14B之間的距離由鐵芯15A和15B限定。構成并安排鐵芯15A和15B，以便磁鐵14A和14B的磁通集中在霍爾IC上。
以下敘述磁鐵14A和14B的布置的理由，其中它們相同的磁極部分面對霍爾IC，并且在它們之間使橫向磁通分量大體上被否定。圖16表示當安排磁鐵，以便如圖17所示在它們之間以距離d0相互對置相同磁極部分時，磁鐵14A與14B之間的磁通密度分布。圖16橫坐標軸表示相對于磁鐵14A表面的垂直距離D，以及縱坐標軸表示該垂直分量的磁鐵密度。例如，假定移去磁鐵14B。于是，磁鐵14A的磁通密度在位置D＝0為B0，該位置為其表面，如曲線B1所示。磁鐵14A的磁通密度隨著其變化率減小在無限遠距離處接近于零。
在該實施例中，各磁鐵14A和14B表面的磁通密度大，約為2000高斯。另一方面，旋轉傳感器11A從壓縮機的電磁線圈接收的漏磁通密度通常為幾十高斯，盡管該值根據壓縮機的結構或旋轉傳感器的安裝位置變化。霍爾IC 13的檢測表面13B需要安排在源自電磁離合器的單向漏磁通和源自磁鐵14A和14B的磁通的合成變為零的位置處。為此，磁鐵14A與檢測表面13B之間的距離D因附加漏磁通而需要增大。因此，即使用一個磁鐵代替兩個磁鐵時，盡管減少了部件的數目，然而不能減小磁傳感器的尺寸。
在圖16所示實施例中，用一對磁鐵抵消磁場，以便對霍爾IC的檢測表面施加偏磁場。因此，可以使相對于霍爾IC的檢測表面的橫向磁通密度接近于零，而與各磁鐵的強度無關。因此，能容易地選擇磁鐵，并且能減小磁傳感器的尺寸。
參考圖16，安排磁鐵14B，以便在離開磁鐵14A的表面距離d0位置處相互對置磁鐵14A和14B的相同磁極部分。由于這樣安排的結果，組成一個磁鐵14A的軸向磁通B1和磁鐵14B的磁通B2合成的磁通，磁鐵14A的軸向磁通B1與旋轉傳感器11A的檢測表面13B相垂直。該合成磁通由圖16中曲線B1+B2表示。亦即，合成磁通密度在磁鐵14A的表面最大，并且在其中間變為零，或假定一個平衡位置。磁通的方向在平衡位置反向。合成磁通密度在磁鐵14B的表面反向最大。如圖16顯而易見，磁通密度B對距離D的變化率比單磁鐵情況下磁通密度B1或B2的變化率大。因此，能在相對小區間或距離d內得到從操作磁通密度Bop到復位磁通密度Brp的較大變化。
按上述方式在旋轉傳感器11A中安排兩個磁鐵，以便能實現小尺寸高靈敏的傳感器。此外，由于能調節霍爾IC 13的檢測表面13B與各磁鐵14A和14B之間的位置關系，因此能使作用在霍爾IC上的磁通分量的密度減小到零高斯或之下。這樣允許使用交變磁場式霍爾IC。在該實施例中，為了敘述簡單化，改變磁鐵與霍爾IC之間的位置關系，以便相對于霍爾IC的位置調節合成磁通密度的零位置。然而，代之可以改變各鐵芯15A和15B的形狀，以便調節磁鐵14A和14B的合成磁通的零位置。
旋轉傳感器11A從壓縮機的電磁線圈接收的漏磁通密度約為60高斯。按下述方式使旋轉傳感器11A中的磁通分布偏移，以便否定與霍爾IC垂直橫切的漏磁通分量。亦即，如圖14所示，磁鐵14A有一個在其背面上形成的偏移輔助鐵芯。因此，從磁鐵14A移向霍爾IC 13的磁通比磁鐵14B的磁通強。磁通之間的平衡位置向磁鐵14B側偏移。偏移量根據安裝在受保護設備上的旋轉傳感器11A的漏磁通的強度和方向來設定。例如，可以通過改變鐵芯15A和15B的形狀或磁鐵14A和14B的強度，而不是設置輔助鐵芯42，來改變偏移量。如圖14所示，為了一起合為整體，這些部件適應在非磁性材料制成的外殼43中，并且由填充物44例如合成樹脂所固定。從霍爾IC 13中引出多條引線45，以便輸入和輸出控制信號和檢測信號。電連接到各條引線45的端13A向外延伸。
如上所述，可以減小旋轉傳感器與保護設備之間的間隔，并且能僅在壓縮機周圍容易地進行它們之間的布線工作。因此，能減小在線路上疊加噪聲，并且即使在線路上疊加噪聲時，也能防止由于噪聲所引起的電磁離合器的誤動作。此外，即使在高環境溫度條件下也能使保護操作穩定。
以上敘述及附圖僅僅說明本發明的原理，不要把它們作為限定意義。對本領域技術人員來說，各種各樣的改變和變更將是顯而易見的。所有這些改變和變更都看作屬于附加權利要求所限定的本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種用于汽車空氣調節器的保護設備，它從一個安裝在汽車空氣調節器的壓縮機上的旋轉傳感器接收旋轉信號作為輸入信號，其具有按照壓縮機轉速變化的時間相關分量，從而根據該輸入信號來控制一個設置在壓縮機與發動機之間的電磁離合器，以便使該電磁離合器激勵和去激，其特征在于具有異常旋轉狀態判斷裝置，對供給保護設備的信號的時間相關分量的周期重復地計時，以根據計時周期與一個參考值之間的關系，判斷壓縮機的旋轉是否處在異常狀態；噪聲處理裝置，當輸入信號的時間相關分量等于或小于一個預定值時，使異常旋轉狀態判斷裝置大體上繼續計時操作，而不使計時操作返回到初始值；供電控制裝置，控制對電磁離合器的供電；異常狀態處理裝置，在對電磁離合器供電期間，當異常旋轉狀態判斷裝置判斷壓縮機的旋轉處在異常狀態時，使供電控制裝置斷開對電磁離合器的供電；以及起動處理裝置，在壓縮機起動期間，優先于異常狀態處理裝置根據異常旋轉狀態判斷裝置的判斷進行的操作，使電源控制裝置繼續對電磁離合器供電，直到壓縮機的旋轉穩定為止；異常旋轉狀態判斷裝置，噪聲處理裝置，供電控制裝置，異常狀態處理裝置，以及起動處理裝置各自包括多個元件，各元件具有比在其安裝位置所經受的溫度要高的耐熱溫度；以及該保護設備安裝在汽車空氣調節器的壓縮機的表面之上或附近。
2.按照權利要求1的保護設備，其特征在于異常狀態檢測裝置在預定時限期間監視輸入信號的電平，以檢測包括上升和下降的電平變化，并且計時預定電平變化次數之間的經過時間，從而得到時間相關分量，并且其中在異常旋轉狀態判斷裝置的計時操作期間，當經過時間確定為等于或小于對應于噪聲所預先確定的一個值時，噪聲處理裝置使異常旋轉狀態判斷裝置從判斷之前所經過時間的值開始繼續計時操作。
3.按照權利要求2的保護設備，其特征在于異常旋轉狀態判斷裝置根據檢測輸入信號電平上升和下降中之一起動計時操作，并且其中當檢測到所述上升和下降中之一與檢測到另一次之間的經過時間確定為等于或小于一個預定值時，噪聲處理裝置使異常旋轉狀態判斷裝置從確定之前所經過時間的值開始繼續計時操作。
4.按照權利要求1的保護設備，其特征在于異常旋轉狀態判斷裝置包括一個主計時器，它響應輸入信號起動，并且重復地發送一個大小從其初始值開始隨時間逐漸變化的電壓信號，異常旋轉狀態判斷裝置把該主計時器發送的逐漸變化的電壓信號與一個參考值比較，從而判斷壓縮機的旋轉是否處在異常狀態，其中噪聲處理裝置把主計時器的復位時間常數設為一個比噪聲的期望通過時間長的初始值，從而大體上繼續計時操作，不使主計時器響應具有與噪聲相對應的通過時間的輸入信號而復位到初始值，其中起動處理裝置包括一個起動計時器，它連同壓縮機的起動而起動，起動處理裝置優先于異常狀態處理裝置根據異常旋轉狀態判斷裝置的判斷進行的操作，使供電控制裝置在該起動計時器所設定的一段時間內繼續對電磁離合器供電。
5.按照權利要求4的保護設備，其特征還在于具有一個從旋轉傳感器接收信號的檢測電路，以及一個適應該檢測電路的靈敏度由于環境溫度的變化而發生改變的溫度補償電路。
6.按照權利要求4的保護設備，其特征還在于具有一個從旋轉傳感器接收信號的檢測電路，并且當電磁離合器斷開時，用自感應電壓對該檢測電路施加一個反向偏壓，以便校正檢測電路的檢測電平。
7.按照權利要求1的保護設備，其特征在于具有狀態保持裝置，當異常旋轉狀態判斷裝置判斷壓縮機的旋轉處在異常狀態時，用于存儲壓縮機旋轉的異常狀態，該狀態保持裝置使電磁離合器保持去激，直到執行操作以從存儲狀態釋放狀態保持裝置為止。
8.按照權利要求4的保護設備，其特征在于具有狀態保持裝置，當異常旋轉狀態判斷裝置判斷壓縮機的旋轉處在異常狀態時，用于存儲壓縮機旋轉的異常狀態，該狀態保持裝置使電磁離合器保持去激，直到執行操作以從存儲狀態釋放狀態保持裝置為止。
9.按照權利要求7的保護設備，其特征在于狀態保持裝置包括一個自保持式繼電器
10.按照權利要求8的保護設備，其特征在于狀態保持裝置包括一個自保持式繼電器。
11.按照權利要求7的保護設備，其特征在于當異常旋轉狀態判斷裝置判斷在預定次數壓縮機的旋轉處在異常狀態時，狀態保持裝置存儲壓縮機旋轉的異常狀態。
12.按照權利要求8的保護設備，其特征在于當異常旋轉狀態判斷裝置判斷在預定次數壓縮機的旋轉處在異常狀態時，狀態保持裝置存儲壓縮機旋轉的異常狀態。
13.按照權利要求1的保護設備，其特征在于把該保護設備和旋轉傳感器結合成一個單組件，使其固定在壓縮機上。
14.按照權利要求4的保護設備，其特征在于把該保護設備和旋轉傳感器結合成一個單組件，使其固定在壓縮機上。
15.按照權利要求1的保護設備，其特征在于旋轉傳感器包括一個磁電轉換元件，以把施加于其上的磁通轉換為對應的電信號，以及兩個磁鐵，產生穿過該磁電轉換元件的磁通檢測表面的磁通，并且其中安排磁鐵，以便各磁鐵的磁極中的相同一個磁極相對于磁電轉換元件的磁通檢測表面成對置，并且因此使磁電轉換元件的磁通檢測表面安排在這樣一個位置，以便磁鐵的合成磁通密度近似偏移為零。
16.按照權利要求4的保護設備，其特征在于旋轉傳感器包括一個磁電轉換元件，以把施加于其上的磁通轉換為對應的電信號，以及兩個磁鐵，產生穿過該磁電轉換元件的磁通檢測表面的磁通，并且其中安排磁鐵，以便各磁鐵的磁極中的相同一個磁極相對于磁電轉換元件的磁通檢測表面成對置，并且因此使磁電轉換元件的磁通檢測表面安排在這樣一個位置，以便磁鐵的合成磁通密度近似偏移為零。
17.按照權利要求15的保護設備，其特征在于設定偏移量，以便當對磁電轉換元件施加外部磁場時，使磁電轉換元件的磁通檢測表面位置處的合成磁通密度近似為零。
18.按照權利要求16的保護設備，其特征在于設定偏移量，以便當對磁電轉換元件施加外部磁場時，使磁電轉換元件的磁通檢測表面位置處的合成磁通密度近似為零。
19.一種用于汽車空氣調節器的保護設備，它從一個安裝在汽車空氣調節器的壓縮機上的旋轉傳感器接收旋轉信號作為輸入信號，其具有按照壓縮機轉速變化的時間相關分量，從而根據該輸入信號來控制一個設置在壓縮機與發動機之間的電磁離合器，以便使該電磁離合器激勵和去激，其特征在于具有異常旋轉狀態判斷裝置，對輸入信號的時間相關分量的周期重復地計時，以根據計時周期與一個參考值之間的關系，判斷壓縮機的旋轉是否處在異常狀態；噪聲處理裝置，當輸入信號的時間相關分量等于或小于一個預定值時，使異常旋轉狀態判斷裝置大體上繼續計時操作，而不使計時操作返回到初始值；供電控制裝置，控制對電磁離合器的供電；異常狀態處理裝置，在對電磁離合器供電期間，當異常旋轉狀態判斷裝置判斷壓縮機的旋轉處在異常狀態時，使供電控制裝置斷開對電磁離合器的供電；以及起動處理裝置，在壓縮機起動期間，優先于異常狀態處理裝置根據異常旋轉狀態判斷裝置的判斷進行的操作，使電源控制裝置繼續對電磁離合器供電，直到壓縮機的旋轉穩定為止；異常旋轉狀態判斷裝置，噪聲處理裝置，供電控制裝置，異常狀態處理裝置，以及起動處理裝置各自包括多個元件，各元件具有比在其安裝位置所經受的溫度要高的耐熱溫度；以及該保護設備安裝在汽車空氣調節器的壓縮機的表面之上或附近。
全文摘要
一種用于汽車空氣調節器的保護設備,包括一個計時器,用來對旋轉傳感器發送的旋轉信號的電平上升的周期進行計時,以在把該信號與噪聲相區別情況下檢測壓縮機的轉速。根據所得到的周期,判斷壓縮機的旋轉是否為異常狀態。根據該判斷控制壓縮機與汽車發動機之間的電磁離合器。該保護設備和旋轉傳感器一起安裝在壓縮機的殼體上,以便僅在發動機室中進行布線。該保護設備包括狀態保持裝置,用于存儲壓縮機旋轉的異常狀態。
文檔編號F04C28/06GK1199674SQ9810616
公開日1998年11月25日 申請日期1998年4月2日 優先權日1997年5月19日
發明者水谷靖和, 浦野充弘, 小關秀樹, 孫彪 申請人:株式會社生方制作所