專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泡沫泵的滅火系統(tǒng)的制作方法
帶有由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泡沬泵的滅火系統(tǒng)
背景技術(shù)：
新型滅火設(shè)備使用泡沫配料系統(tǒng)(FPS)利用水-泡沫劑溶液滅火。為實(shí)現(xiàn)最大 效率滅火性能，希望是恒定濃度的水_泡沫劑溶液。通常，泡沫配料系統(tǒng)可包括附加的泵， 其由不同的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)，所述動(dòng)力源包括例如電動(dòng)馬達(dá)或液壓馬達(dá)。對(duì)于高流量(flow rate)，由于等效電動(dòng)馬達(dá)動(dòng)力需求過(guò)大，所以使用液壓馬達(dá)。驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)的液壓力常常 隨著滅火作業(yè)階段而變化。因此，液壓馬達(dá)不適合于少量流動(dòng)，因?yàn)殡y以提供水-泡沫劑溶 液穩(wěn)定流。除泡沫配料系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)之外，通常也使用直流(DC)電動(dòng)馬達(dá)來(lái)提供低容 積流量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于向水流中噴射泡沫劑的滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括確 定水流的流量的流量計(jì)；和泡沫泵，所述泡沫泵具有耦合于泡沫劑源的入口和耦合于水流 的出口。該系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)泡沫泵的伺服馬達(dá)。伺服馬達(dá)可以包括用于確定轉(zhuǎn)子軸速度和/ 或轉(zhuǎn)子軸扭矩的傳感器。一微處理器可以利用閉環(huán)控制，根據(jù)流量和轉(zhuǎn)子軸速度和/或轉(zhuǎn) 子軸扭矩，控制伺服馬達(dá)的運(yùn)行速度。


圖1是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的滅火系統(tǒng)的示意圖，所述滅火系統(tǒng)包括伺服馬達(dá) 并在流量計(jì)的上游具有泡沫劑噴射點(diǎn)。圖2是依照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的滅火系統(tǒng)的示意圖，所述滅火系統(tǒng)包括伺服馬 達(dá)并在流量計(jì)的下游具有泡沫劑噴射點(diǎn)。圖3是依照本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的滅火系統(tǒng)的示意圖，所述滅火系統(tǒng)包括伺服馬 達(dá)并在水泵的上游具有泡沫劑噴射點(diǎn)。圖4A是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的伺服馬達(dá)的透視圖。圖4B是圖4A伺服馬達(dá)的剖視圖。圖5是供圖1、2和3中任意一個(gè)滅火系統(tǒng)使用的控制器的示意圖。圖6是依照本發(fā)明一些實(shí)施例供圖1、2和3中任意一個(gè)滅火系統(tǒng)使用的電氣部件 的示意性方框圖。圖7是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的載荷傾倒保護(hù)系統(tǒng)的示意性方框圖。圖8是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的載荷傾倒保護(hù)方法的流程圖。圖9是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的伺服馬達(dá)的動(dòng)力管理控制流程圖。圖10A至10D是依照本發(fā)明一些實(shí)施例的各種脈動(dòng)形狀的示意性曲線圖。圖11是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電流返流(current fold back)保護(hù)方法的流 程圖。圖12是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的矯正橋路的示意性方框圖。圖13是圖11的矯正橋路的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的敘述能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明的實(shí)施例。所示實(shí)施例的各 種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。這里的一般原理在沒(méi)有脫離本發(fā)明的實(shí)施例 的情況下可以用于其他實(shí)施例和應(yīng)用。因而，本發(fā)明的實(shí)施例沒(méi)有特意局限于所示出的實(shí) 施例，而是符合與在此披露的原理和特征一致的最寬范圍。參照附圖閱讀下文的詳細(xì)說(shuō)明， 其中不同附圖中同樣的元件具有相同的參考標(biāo)記。這些附圖描繪了所選擇的實(shí)施例，不意 味著對(duì)本發(fā)明實(shí)施例范圍的限制。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在此所提供的例子具有許 多有效的變形，都落入本發(fā)明實(shí)施例的范圍內(nèi)。下文的描述指的是元件或特征是“連接”或“耦合”在一起。正如在此所使用的， “連接”指的是一個(gè)元件/特征直接地或間接地連接到另一個(gè)元件/特征上，不一定是機(jī)械 連接，除非另有明確敘述。同樣，“耦合”指的是一個(gè)元件/特征直接地或間接地耦合于另一 個(gè)元件/特征上，不一定是機(jī)械連接，除非另有明確敘述。因而，雖然圖5所示的示意圖描 繪了處理元件的一個(gè)配置實(shí)例，但是，在實(shí)際的實(shí)施例中可能存在另外的介入元件、裝置、 特征或部件(假定不會(huì)不利地影響系統(tǒng)的功能)。在此使用功能性和/或邏輯塊部件和各種處理步驟描述本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)明白，可以 通過(guò)任何數(shù)量的構(gòu)造成執(zhí)行規(guī)定功能的硬件、軟件和/或固件部件來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的塊部件。 例如，一實(shí)施例可以采用各種各樣的集成電路部件，例如存儲(chǔ)元件、數(shù)字信號(hào)處理元件、邏 輯元件、查找表等等，在一個(gè)或更多個(gè)微處理器或其他控制裝置的控制下，可以執(zhí)行各種各 樣的功能。依照計(jì)算機(jī)編程領(lǐng)域技術(shù)人員的實(shí)踐，在此參照操作符號(hào)表示描述了本發(fā)明，可 以通過(guò)各種計(jì)算部件、模塊或裝置執(zhí)行這些操作。這樣的操作有時(shí)被稱(chēng)為電腦執(zhí)行、計(jì)算機(jī) 化、軟件實(shí)施或電腦實(shí)施。應(yīng)該明白，符號(hào)表示的操作包括由各種微處理器裝置操作表示系 統(tǒng)存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)單元上的數(shù)據(jù)位的電信號(hào)以及其他處理信號(hào)。保持?jǐn)?shù)據(jù)位的存儲(chǔ)單元是 具有對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)位的特定電、磁、光或組織性能的物理位置。圖1示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的滅火系統(tǒng)1。滅火系統(tǒng)1可以是固定式的(例 如建筑物的噴淋系統(tǒng))或移動(dòng)式的(例如，安裝在消防車(chē)上)。在其他實(shí)施例中，滅火系統(tǒng) 1可用于通過(guò)保護(hù)建筑物或通過(guò)提供輻射保護(hù)而幫助防火。滅火系統(tǒng)1可以包括泡沫配料 系統(tǒng)(FPS) 2、水箱4、水泵6、流量計(jì)8、控制器10和顯示器12。水泵6可以從水箱4和/或 其他源(例如湖泊、河流、或市政消防栓)接收水。水通過(guò)軟管或其他導(dǎo)管14進(jìn)給到水泵 6的入口，水泵可以由適合的馬達(dá)或引擎例如電動(dòng)馬達(dá)、內(nèi)燃機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。水泵6可 以是高壓高流量泵。水泵6的出口可以通過(guò)適合的導(dǎo)管16連接到流量計(jì)8。流量計(jì)8產(chǎn) 生的信號(hào)經(jīng)由線路18傳遞，該信號(hào)與穿過(guò)導(dǎo)管16的總流的體積流量成比例。泡沫配料系 統(tǒng)2能夠?qū)⒁欢康呐菽瓌┮胨髦?，以形成所希望濃度比率的水_泡沫劑溶液。在此 以及附帶權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)“泡沫劑”可以包括下列中的任何一種或更多種液體 化學(xué)泡沫、濃縮液、水添加劑、乳化劑、凝膠液和其他適合的物質(zhì)。在流量計(jì)8的下游，所泵送的水可以往排出歧管20去。在一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)排出 管路(例如單個(gè)消防軟管或噴淋頭)可以連接到排出歧管20上。其他實(shí)施例可以包括兩 個(gè)或更多個(gè)構(gòu)造成以基本相等的濃度分配水_泡沫劑溶液的排出管路。在有些實(shí)施例中，滅火系統(tǒng)1可以包括兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立排出管路，其中一個(gè)排出管路分配的水-泡沫劑溶液 濃度與另一個(gè)排出管路不同。還是如圖1所示，泡沫配料系統(tǒng)2可以包括泡沫泵22、伺服馬達(dá)24和泡沫箱26。 泡沫泵22可以為容積式泵或任何其他適合類(lèi)型的泵。例如，泡沫泵22可以是柱塞泵、隔膜 泵、齒輪泵或蠕動(dòng)泵。泡沫箱26可以存儲(chǔ)液體形式的泡沫劑源。在有些實(shí)施例中，泡沫箱 26可以包括浮動(dòng)機(jī)構(gòu)28或其他適合類(lèi)型的液位傳感裝置。浮動(dòng)機(jī)構(gòu)28產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)由線 路30傳遞給控制器10。該信號(hào)可以指示留在泡沫箱26中的泡沫劑的量已經(jīng)下降到預(yù)設(shè)液 位之下。泡沫箱26可以通過(guò)軟管或其他適合的導(dǎo)管32耦合到泡沫泵22的入口上，以使泡 沫劑通過(guò)重力進(jìn)給至泡沫泵22。但是，在其他實(shí)施例中，泡沫劑可以通過(guò)克服重力而被吸入 泡沫泵22。在有些實(shí)施例中，導(dǎo)管32至少有些柔性，以補(bǔ)償泡沫泵22的振動(dòng)，降低疲勞損 壞的風(fēng)險(xiǎn)。在有些實(shí)施例中，泡沫配料系統(tǒng)2可以包括第二流量計(jì)(未顯示)，其能夠測(cè)量 注入到水流中的泡沫劑的量。在有些實(shí)施例中，第二流量計(jì)可以測(cè)量所噴射的泡沫劑的量， 而不是或者額外基于泡沫泵22的排量計(jì)算所噴射的泡沫劑的量。泡沫泵22可以包括不同的缸筒，通過(guò)改變活塞尺寸和/或行程來(lái)適應(yīng)大范圍流 量。從泡沫箱26吸取并通過(guò)導(dǎo)管32泵送的泡沫劑的量與各缸筒的行程容積以及由伺服馬 達(dá)24驅(qū)動(dòng)的泡沫泵22的速度成比例。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24的轉(zhuǎn)子軸角度可用于計(jì)算泡沫泵22的活塞(未顯 示)的位置。在正常工作狀態(tài)下，所計(jì)算的泡沫泵22的活塞的位置可用于改變伺服馬達(dá)24 的轉(zhuǎn)子軸速度。在授予Kidd的美國(guó)專(zhuān)利No. 6979181中公開(kāi)了利用所計(jì)算的活塞位置改變 轉(zhuǎn)子速度，該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。如果活塞位置接近任一方向上行程的結(jié) 束(即，活塞的運(yùn)動(dòng)即將變?yōu)橄喾捶较?，控制器10可以使轉(zhuǎn)子軸速度增加一增量。相反， 當(dāng)活塞在單一方向上移動(dòng)而沒(méi)有即將來(lái)臨的方向改變時(shí)，轉(zhuǎn)子軸速度可以由控制器10減 去一增量。因此，可以以更穩(wěn)定的方式引入泡沫劑，并且伺服馬達(dá)24的功率峰值能夠趨于 平衡，從而減少動(dòng)力消耗和熱量產(chǎn)生。這樣，隨著時(shí)間段的延長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)更平順、更高的流 量。在有些實(shí)施例中，顯示器12可以充當(dāng)用戶界面，以允許經(jīng)由線路34與控制器10 聯(lián)通。顯示器12可以將用戶選擇的水-泡沫劑溶液的濃度傳遞給控制器10。控制器10可 以包括選定濃度的水-泡沫劑溶液以計(jì)算泡沫劑應(yīng)當(dāng)噴射到水流中的泡沫流量。為了實(shí)現(xiàn) 必要的泡沫流量，控制器10可以經(jīng)由線路36向伺服馬達(dá)24發(fā)送相應(yīng)的速度信號(hào)。如果伺 服馬達(dá)24使泡沫泵22以最高速度運(yùn)行，伺服馬達(dá)24可以繼續(xù)以最高速度運(yùn)行，即使通過(guò) 導(dǎo)管16的流量需要更高的泡沫流量，從而減少選定濃度的水-泡沫劑溶液。在有些實(shí)施例 中，顯示器12還可以從控制器10經(jīng)由線路38接收有關(guān)滅火系統(tǒng)1的狀態(tài)的信息及其他運(yùn) 行信息(例如水或泡沫劑的當(dāng)前流量，在當(dāng)前滅火作業(yè)期間泵送的總水量或總泡沫劑量等
坐、
寸/ o控制器10可以與伺服馬達(dá)24聯(lián)通。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24可以將轉(zhuǎn)子軸 速度信號(hào)經(jīng)由線路36傳遞給控制器10，將電流信號(hào)經(jīng)由線路40傳遞給控制器，將溫度信號(hào) 經(jīng)由線路42傳遞給控制器，以及將轉(zhuǎn)子軸角度信號(hào)經(jīng)由線路44傳遞給控制器。在有些實(shí) 施例中，轉(zhuǎn)子軸速度可以傳遞給控制器10(經(jīng)由線路36)，基于線路40上接收的電流信號(hào)， 控制器10計(jì)算轉(zhuǎn)子軸扭矩?？刂破?0可以基于所接收的信號(hào)和/或用戶輸入操作伺服馬達(dá)24。進(jìn)ー步如圖I所示，泡沫配料系統(tǒng)2可以包括關(guān)閉閥46、管道過(guò)濾器48、導(dǎo)管50、 第一止回閥52和第二止回閥54。關(guān)閉閥46和管道過(guò)濾器48可以沿著導(dǎo)管32設(shè)置。關(guān) 閉閥46可以允許在不必排空泡沫箱26情況下沖洗所述泡沫泵22。關(guān)閉閥46可以手動(dòng)操 作，也可以電動(dòng)操作。關(guān)閉閥46的下游，管道過(guò)濾器48可以防止不希望的顆粒，諸如污垢 和沙子，到達(dá)泡沫泵22的入口。在有些實(shí)施例中，管道過(guò)濾器48可用于供水，以便從泡沫 泵22沖洗掉殘余的泡沫劑。泡沫泵22的沖洗有助于使泡沫配料系統(tǒng)2更為可靠，因?yàn)榉?則殘余泡沫劑可能腐蝕泡沫泵22的金屬部件。導(dǎo)管50可以將泡沫泵22的出ロ耦合至運(yùn)載水流的導(dǎo)管16上。第一止回閥52可 以沿著導(dǎo)管50設(shè)置，并能夠防止水到達(dá)泡沫泵22。第二止回閥54可以將導(dǎo)管50連接至導(dǎo) 管16。第二止回閥54可以防止泡沫劑流入水泵6和水泵6上游的任何輔助設(shè)備(例如，水 箱4)。如果在滅火作業(yè)期間沒(méi)有泡沫劑引入，第二止回閥54可以防止水倒流到水泵6中， 這樣，迫使水通過(guò)歧管20排出。在有些實(shí)施例中，噴射器附件(未顯示)可以將導(dǎo)管50與 導(dǎo)管16相連。噴射器附件可以將來(lái)自導(dǎo)管50的泡沫劑引入導(dǎo)管16的橫截面的大體上中 心處。噴射器附件可以提高泡沫劑與水流的混合。在有些實(shí)施例中，泡沫配料系統(tǒng)2可以包括一選擇閥56，所述選擇閥可以手動(dòng)操 作，也可以電動(dòng)操作。在有些實(shí)施例中，選擇閥56可以為液壓的或氣動(dòng)的。在第一位置，選 擇閥56可用于使泡沫劑從泡沫箱26通往套管(spigot) 58外面，用于啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2、 用于校準(zhǔn)新添加剤、用于下排空泡沫箱26和/或用于沖洗泡沫配料系統(tǒng)2?？刂破?0可以 提供用于校準(zhǔn)泡沫配料系統(tǒng)2的模擬控制模式。為便于校準(zhǔn)處理，泡沫配料系統(tǒng)2可以根 據(jù)存儲(chǔ)在控制器10中的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。在有些實(shí)施例中，為校準(zhǔn)起見(jiàn)，可以忽略來(lái)自特定 傳感器(例如流量計(jì)8)的信號(hào)，而泡沫泵22可以處于全操作狀態(tài)。一定時(shí)間段之后，泵送 的泡沫劑可以被收集在套管58的測(cè)量杯中，并可以與所要求的流量相比較。用戶可以調(diào)整 參數(shù)(例如泡沫泵22的速度)，直到泡沫配料系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)所要求的精度。在第二位置，選擇 閥56可以使泡沫泵22泵送的泡沫劑通過(guò)導(dǎo)管50通往導(dǎo)管16中。在有些實(shí)施例中，選擇閥56可以是電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥，其可用于自動(dòng)啟動(dòng)泡沫配料 系統(tǒng)2。當(dāng)泡沫泵22在泡沫配料系統(tǒng)2啟動(dòng)之前起動(dòng)時(shí)，管路中會(huì)存在一定的空氣。當(dāng)泡 沫泵22的活塞推動(dòng)空氣時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸的扭矩分布(profile)(正如下面所論述的)不同 于泡沫泵22僅推動(dòng)泡沫劑時(shí)的扭矩分布。為了啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2，控制器10可以監(jiān)視 泡沫泵22起動(dòng)時(shí)的扭矩分布，控制器10可以自動(dòng)打開(kāi)電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥，以便清除泡沫配料 系統(tǒng)2中的空氣。電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥可以仍然打開(kāi)，直到控制器10確定扭矩分布已經(jīng)變?yōu)橹?示泡沫泵22僅僅推動(dòng)泡沫劑，由此啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2。一旦啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2,控制器 10就可以自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥。在有些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)外泡沫源可以耦合于泡沫配料系統(tǒng)2，所述場(chǎng)外 泡沫源不是泡沫箱26或除泡沫箱之外(例如，對(duì)于泡沫箱26沒(méi)有儲(chǔ)層足量泡沫劑的情形 來(lái)說(shuō))。場(chǎng)外泡沫源可以是場(chǎng)外背負(fù)物(tote)(例如典型的五加侖泡沫劑桶劑)、第二固定 泡沫箱或帶有泡沫箱的活動(dòng)拖車(chē)中的ー種或多種。場(chǎng)外泡沫源可以利用場(chǎng)外提取管路耦合 于泡沫配料系統(tǒng)2，所述場(chǎng)外提取管路通常為10英尺到20英尺長(zhǎng)，并且在啟動(dòng)之前充滿空 氣。為了啟動(dòng)所述場(chǎng)外提取管路，控制器10可以監(jiān)視泡沫泵22起動(dòng)時(shí)馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸的扭矩分布。只要扭矩分布指示空氣正通過(guò)場(chǎng)外提取管路而被牽引出來(lái)，控制器10就可以使泡沫 泵22高速運(yùn)行。一旦扭矩分布指示僅泡沫劑正通過(guò)場(chǎng)外提取管路而被牽引出來(lái)，泡沫泵22 就可以自動(dòng)減速至泡沫劑噴射的正常速度。相反，控制器10還可以確定場(chǎng)外泡沫源的泡沫 劑用完的時(shí)間?？刂破?0在顯示器12上指示場(chǎng)外泡沫源不足。在有些實(shí)施例中，控制器 10可以計(jì)算泡沫配料系統(tǒng)2可以操作直到場(chǎng)外泡沫源的泡沫劑將用完的時(shí)長(zhǎng)〈例如以分鐘 計(jì)、。顯示器12可以指示泡沫劑少，顯示器12可以指示泡沫配料系統(tǒng)2可以繼續(xù)操作的剩 余時(shí)間段(例如，若干分鐘控制器10可以通過(guò)考慮泡沫劑通過(guò)泡沫泵22的當(dāng)前流量來(lái) 計(jì)算剩余時(shí)間段。一旦控制器10已經(jīng)確定場(chǎng)外泡沫源基本排空，控制器10就可以自動(dòng)關(guān) 閉泡沫配料系統(tǒng)2。
〔0033〕 同樣，在有些實(shí)施例中，控制器10可以確定泡沫配料系統(tǒng)2可以操作的、直到泡沫 箱26的泡沫劑將用完時(shí)的時(shí)長(zhǎng)。泡沫箱26中的液位傳感器28可以給出泡沫劑不足的總 體指示。顯示器12可以指示泡沫劑少，顯示器12還可以指示泡沫配料系統(tǒng)2還可以繼續(xù) 操作的剩余時(shí)間段(例如，若干分鐘控制器10可以通過(guò)考慮泡沫劑通過(guò)泡沫泵22的當(dāng) 前流量來(lái)計(jì)算剩余時(shí)間段。一旦控制器10已經(jīng)確定泡沫箱26基本排空，控制器10就可以 自動(dòng)關(guān)閉泡沫配料系統(tǒng)2。
〔0034〕 在有些實(shí)施例中，滅火系統(tǒng)1可以包括壓縮空氣泡沫系統(tǒng)(⑶ )。壓縮空氣泡沫 系統(tǒng)的壓縮機(jī)可以向連接于歧管20的排出管路的噴嘴提供壓縮空氣。壓縮空氣可以進(jìn)一 步提聞泡沫劑的效果。
〔0035〕 圖2示出了依照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的滅火系統(tǒng)1。圖1的流量計(jì)8測(cè)量總流量 〈即水流量加任何泡沫劑〉，而圖2的流量計(jì)8僅測(cè)量水的流量。在有些實(shí)施例中，可使用 多個(gè)流量計(jì)測(cè)量通過(guò)系統(tǒng)1中各個(gè)位置的水流量。
〔0036〕 圖3示出了依照本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的滅火系統(tǒng)1，其中水泵6可以泵送水-泡沫 劑溶液。泡沫泵22的出口連接于水泵6上游的導(dǎo)管14。因此，流量計(jì)8可以測(cè)量總流量。 泡沫劑可以被引入處于低壓的水流，因?yàn)閷?dǎo)管14中的水流比導(dǎo)管16中的壓力低。
〔0037〕 圖4八示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的伺服馬達(dá)24的透視圖。伺服馬達(dá)24可以 包括外殼60、散熱器62、機(jī)架64和連接件66。散熱器62可以包括肋條68，所述肋條位于 外殼60周?chē)?。機(jī)架64可用于將伺服馬達(dá)24固定地安裝在合適部位上。連接件66可用于 為伺服馬達(dá)24供給動(dòng)力。在有些實(shí)施例中，控制器10可以安放在伺服馬達(dá)24內(nèi)部。在有 些實(shí)施例中，控制器10可以包括數(shù)字信號(hào)處理器70。在有些實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理 器70可以耦合于伺服馬達(dá)24的外殼60。數(shù)字信號(hào)處理器70可以包括一連接器72，所述 連接器能夠使數(shù)字信號(hào)處理器70連接于滅火系統(tǒng)1的其他電子設(shè)備。在有些實(shí)施例中，連 接件72可用于為數(shù)字信號(hào)處理器70供給動(dòng)力。
〔0038〕 圖48示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的伺服馬達(dá)24的剖視圖。伺服馬達(dá)24可以 包括轉(zhuǎn)子軸74、定子78以及一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子76。轉(zhuǎn)子軸74可以利用一個(gè)或更多個(gè)軸承 80耦合于外殼60，從而使轉(zhuǎn)子軸74能夠相對(duì)于外殼60旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸74可以包括第一端 82和第二端84。第一端82可以包括耦合器86，所述耦合器能夠使伺服馬達(dá)24連接于泡沫 泵22。第二端84可以延伸到外殼60之外。在有些實(shí)施例中，第二端84可以延伸到數(shù)字信 號(hào)處理器70內(nèi)。第二端84可以包括突起88。傳感器90可以鄰接第二端84設(shè)置。傳感器 90可以包括編碼器和I或解析器。傳感器90可以測(cè)量轉(zhuǎn)子軸74的位置和I或速度，正如授權(quán)給Piedl等的美國(guó)專(zhuān)利No. 6084376和No. 6525502中所披露的那樣，這兩個(gè)專(zhuān)利的全 部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。在有些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子76可以為永磁轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子76可以位于定子78內(nèi)部。定子 78可以包括定子鐵芯92和定子繞組94。在有些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子76可以旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸 74，而定子鐵芯92和定子繞組94保持靜止。連接件66可以朝著轉(zhuǎn)子軸74延伸到外殼60 中。連接件66可用定子78耦合在一起。在有些實(shí)施例中，傳感器90可以構(gòu)建在馬達(dá)外殼60內(nèi)，以準(zhǔn)確指示轉(zhuǎn)子軸74的 位置和/或速度。在其他實(shí)施例中，傳感器90可以包含在數(shù)字信號(hào)處理器70中。在有些 實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24的轉(zhuǎn)子軸速度基本上可以被反饋裝置連續(xù)地監(jiān)視，所述反饋裝置例 如為編碼器、解析器、霍爾效應(yīng)傳感器等等。在其他實(shí)施例中，不使用物理傳感器也可以測(cè) 量伺服馬達(dá)24的轉(zhuǎn)子軸速度(例如，通過(guò)從轉(zhuǎn)子軸74的位置提取信息)。術(shù)語(yǔ)“伺服馬達(dá)”泛指具有下列特征中的一個(gè)或更多個(gè)特征的馬達(dá)能夠在大的速 度范圍運(yùn)行而不會(huì)過(guò)熱的馬達(dá)、能夠在基本零速運(yùn)行并且維持足夠扭矩以將載荷保持在適 當(dāng)位置的馬達(dá)、和/或能夠以極低速度長(zhǎng)時(shí)間段運(yùn)行而不會(huì)過(guò)熱的馬達(dá)。術(shù)語(yǔ)“扭矩”可以 定義為所測(cè)量的轉(zhuǎn)子軸克服轉(zhuǎn)動(dòng)阻力的能力。伺服馬達(dá)還可以被稱(chēng)為永磁同步電動(dòng)機(jī)、永 久磁場(chǎng)同步電動(dòng)機(jī)或無(wú)刷電子整流馬達(dá)。伺服馬達(dá)24能夠精確地控制扭矩。伺服馬達(dá)24的輸出扭矩響應(yīng)度高，并且基本上 在整個(gè)運(yùn)行速度范圍內(nèi)能夠大體上都獨(dú)立于轉(zhuǎn)子76位置和轉(zhuǎn)子軸74速度。在有些實(shí)施例 中，伺服馬達(dá)24的電流消耗(current draw)可以通過(guò)線路40發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器70, 而可用于計(jì)算驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)24所需的扭矩。與對(duì)于低流量/濃度比率，必須依賴(lài)于脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制的傳統(tǒng)直流電 動(dòng)馬達(dá)相比(例如，流量小于泡沫泵22的最大輸出的大約30%，或在一個(gè)實(shí)施例中，大約 0. 01GPM到大約5GPM)，通過(guò)利用伺服馬達(dá)24，可以簡(jiǎn)化泡沫配料系統(tǒng)2的致動(dòng)和控制。因 此，伺服馬達(dá)24能夠?qū)⑴菽瓌┝鲿车貒娚涞剿髦?。在有些?shí)施例中，水流的工作壓力可 以在大約80PSI (磅/平方英寸)和大約800PSI之間。在有些實(shí)施例中，通過(guò)利用伺服馬 達(dá)24，即使在低每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)下，也可以允許流暢地噴射泡沫劑，這使得泡沫劑能夠最 佳地混合到水流中。本發(fā)明的一些實(shí)施例改善了泡沫劑/水混合精度或比率，這可以改善 系統(tǒng)的效力，并可以提供更為安全的系統(tǒng)，以便消防人員使用。在包括壓縮空氣泡沫系統(tǒng)的有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24可以消除或至少顯著地 減少所謂的“遲滯(slugging)”或“遲滯流動(dòng)效應(yīng)”。首先，由脈沖寬度調(diào)制操作的傳統(tǒng)直 流電動(dòng)馬達(dá)可能導(dǎo)致泡沫泵22中的壓力變化，這可能是由于直流電動(dòng)馬達(dá)的脈動(dòng)引起的。 其次，由脈沖寬度調(diào)制操作的傳統(tǒng)直流電動(dòng)馬達(dá)可能導(dǎo)致空氣與泡沫劑-水溶液的不良混 合，從而可能在導(dǎo)管16和/或歧管20內(nèi)部形成氣穴。由泡沫泵22的壓力變化引起的泡沫 劑的不均勻噴射會(huì)加劇氣穴形成。氣穴導(dǎo)致連接于歧管20的排出管路發(fā)生遲滯。所述遲 滯能夠移動(dòng)排出管路，使操作者難以控制排出管路。在有些實(shí)施例中，通過(guò)利用伺服馬達(dá)24 而使泡沫劑流暢地噴射，可以顯著地減少不良混合和/或?qū)Ч?6和/或歧管20內(nèi)部的氣 穴，從而基本上削弱乃至消除“遲滯流動(dòng)效應(yīng)”?？刂破?0可以位于伺服馬達(dá)24外面或者安放在伺服馬達(dá)24內(nèi)部。如圖5所示，控 制器10可以包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 70、微型處理器100和存儲(chǔ)器102。存儲(chǔ)器102可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、和/或電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M)。 在有些實(shí)施例中，控制器10可以包括模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器和/或數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn) 換器，以便處理不同的輸入信號(hào)和/或與外圍設(shè)備接口。在有些實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理器 70、微處理器100和存儲(chǔ)器102可以包含在單個(gè)裝置中，而在其他實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理 器70、微處理器100和存儲(chǔ)器102可以分別安放。在有些實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理器70和 /或存儲(chǔ)器102可以設(shè)置在伺服馬達(dá)24內(nèi)部或附近，而微處理器100和/或存儲(chǔ)器102也 可以與顯示器12 —起包含在內(nèi)。在有些實(shí)施例中，微處理器100可以為泡沫配料系統(tǒng)2提供自動(dòng)起動(dòng)特征，正如授 予Arvidson等的美國(guó)專(zhuān)利No. 7318482所披露的那樣，該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參 考。如果用戶選擇，顯示器12可以將自動(dòng)起動(dòng)用戶輸入經(jīng)由線路34傳遞給微處理器100。 通過(guò)選擇自動(dòng)起動(dòng)特征，如果流量計(jì)8指示正流量并且微處理器100沒(méi)有檢測(cè)到錯(cuò)誤，可以 自動(dòng)激活泡沫泵22。如果流量計(jì)8指示沒(méi)有流動(dòng)(其可以被稱(chēng)為“零流量切斷”)或檢測(cè) 到錯(cuò)誤，控制器10可以停止噴射泡沫劑。圖6示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的滅火系統(tǒng)1的電氣部件和/或電子設(shè)備之間 的連接。所測(cè)量的總流或水流的流量能夠經(jīng)由線路18傳遞給微處理器100。當(dāng)檢測(cè)到正 流量時(shí)，微處理器100可以讀出經(jīng)由線路34的有關(guān)所要求的泡沫劑濃度的用戶輸入。根據(jù) 所要求的濃度，微處理器100可以計(jì)算伺服馬達(dá)24可以使泡沫泵22運(yùn)行的基本速度。在 有些實(shí)施例中，微處理器100可以使用所要求的濃度和來(lái)自線路18的流量信號(hào)計(jì)算基本速 度。數(shù)字信號(hào)處理器70可以從微處理器100經(jīng)由線路104接收基本速度，用于所要求 的水_泡沫劑溶液濃度和所測(cè)量的流量。在初始化泡沫劑添加(當(dāng)伺服馬達(dá)24沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí))之后，基本速度可以直接經(jīng)線路36傳遞給伺服馬達(dá)24。一旦伺服馬運(yùn)轉(zhuǎn)24運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)字 信號(hào)處理器70就可以處理來(lái)自伺服馬達(dá)24的下列信號(hào)中的一個(gè)或更多個(gè)伺服馬達(dá)24的 電流消耗、轉(zhuǎn)子軸74的速度、轉(zhuǎn)子軸74的角度以及伺服馬達(dá)24的溫度。數(shù)字信號(hào)處理器 70和/或微處理器100可以使用這些信號(hào)或其他信號(hào)的任何適合的組合來(lái)改變基本速度， 以提供閉環(huán)控制。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24的轉(zhuǎn)子軸74的實(shí)際速度可以經(jīng)由線路36傳回?cái)?shù)字 信號(hào)處理器70，如果泡沫箱液位傳感器28沒(méi)有指示低泡沫劑液位，并且滅火系統(tǒng)1內(nèi)部沒(méi) 有檢測(cè)到其他錯(cuò)誤，所述數(shù)字信號(hào)處理器70可以將這些信號(hào)經(jīng)由線路104傳遞給微處理器 100。如果一低泡沫劑液位信號(hào)經(jīng)由線路30發(fā)送給微處理器100或者數(shù)字信號(hào)處理器70 經(jīng)由線路106向微處理器100傳達(dá)一錯(cuò)誤，微型處理器100將向數(shù)字信號(hào)處理器70發(fā)送一 指令以停止伺服馬達(dá)24。在有些實(shí)施例中，所計(jì)算的轉(zhuǎn)子軸74扭矩可以經(jīng)由線路108傳遞給微處理器100。 利用轉(zhuǎn)子軸74的實(shí)際速度和所計(jì)算的轉(zhuǎn)子軸74的扭矩，微處理器100可以計(jì)算泡沫劑的 流量。新計(jì)算的流量可以與提供所要求的濃度所需的前述流量相比較，微處理器100可以 計(jì)算新的基本速度。在有些實(shí)施例中，控制器10的快速計(jì)算時(shí)間可以允許對(duì)泡沫劑進(jìn)行若干次估算 和以及改變每一泵送循環(huán)的基本速度。這可以使變化參數(shù)(例如，水流量)快速得到調(diào)整， 同時(shí)有助于提供確切濃度下的基本上不間斷的、流暢的水_泡沫劑溶液流。在有些實(shí)施例中，控制器10可以確定由泡沫泵22泵送的泡沫劑的粘性。在有些實(shí)施例中，根據(jù)泡沫配料 系統(tǒng)2的當(dāng)前工作溫度，控制器10可以自動(dòng)補(bǔ)償具有不同粘度的不同泡沫劑或者補(bǔ)償具有 不同粘度的單一類(lèi)型泡沫劑?？刂破?0可以考慮粘度反饋上的變化，以便水-泡沫劑溶液 可以繼續(xù)具有確切的濃度。在有些實(shí)施例中，多于一個(gè)的泡沫箱26可以與泡沫配料系統(tǒng)2 耦合在一起?？刂破?0可以自動(dòng)確定不同類(lèi)型的泡沫劑存儲(chǔ)在不同的泡沫箱26中?？刂?器10可以自動(dòng)操作泡沫泵22以對(duì)于各個(gè)特定類(lèi)型的泡沫劑實(shí)現(xiàn)確切的水-泡沫劑濃度。如圖6所示，伺服馬達(dá)24可以由一外部電源110提供動(dòng)力。轉(zhuǎn)子軸74的速度信 號(hào)可以從數(shù)字信號(hào)處理器70經(jīng)由線路36發(fā)送至功率放大器112，所述功率放大器連接于外 部電源110。取決于來(lái)自于數(shù)字信號(hào)處理器70的轉(zhuǎn)子軸74速度信號(hào)，功率放大器112可以 向伺服馬達(dá)24提供適當(dāng)?shù)膭?dòng)力(例如，適當(dāng)?shù)碾娏飨?。在有些實(shí)施例中，功率放大器 112可以向伺服馬達(dá)24、控制器10以及其他電氣部件和/或電子設(shè)備供給動(dòng)力。在有些實(shí)施例中，滅火系統(tǒng)1可以包括載荷傾倒保護(hù)電路114。在有些實(shí)施例中， 載荷傾倒保護(hù)電路114可以是功率放大器112的一部分。載荷傾倒保護(hù)電路114能夠防止 過(guò)電壓峰值引起對(duì)控制器10、伺服馬達(dá)24以及其他電氣部件和/或電子設(shè)備的損壞。在有 些實(shí)施例中，載荷傾倒保護(hù)電路114能夠保護(hù)滅火系統(tǒng)1的電氣部件和/或電子設(shè)備免受 欠壓狀態(tài)和/或外部電源110極性錯(cuò)誤的影響。在有些實(shí)施例中，如果外部電源110的電 壓是負(fù)的、低于最小值或者高于規(guī)定水平，載荷傾倒保護(hù)電路114可以斷開(kāi)滅火系統(tǒng)1的電 氣部件和/或電子設(shè)備。圖7示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的載荷傾倒保護(hù)電路114。載荷傾倒保護(hù)114 可以包括傳感電路116、繼電器觸點(diǎn)118、繼電器線圈120、電容器122、第一二極管124、第 二二極管126和電源128。繼電器線圈120可以連接到傳感電路116上。繼電器線圈120 可以使繼電器觸點(diǎn)118通電和斷電。在繼電器觸點(diǎn)118閉合之前，電源128可以用有限電 流為電容器122充電，以實(shí)現(xiàn)“軟起動(dòng)”。一旦電容器122被充電至正確水平，電源128和第 二二極管126就可以通過(guò)繼電器觸點(diǎn)118進(jìn)行旁通，實(shí)現(xiàn)正常操作的高電流流動(dòng)。如果外部電源110供給的電壓極性錯(cuò)誤，第一二極管124和第二二極管126能夠 防止損壞滅火系統(tǒng)1的傳感電路116和/或其他電子設(shè)備。例如，如果外部電源110是蓄電 池，為維修和/或修理程序而斷開(kāi)，如果蓄電池重新連接時(shí)出錯(cuò)，第一二極管124和第二二 極管126能夠防止損壞滅火系統(tǒng)1的電子設(shè)備。在有些實(shí)施例中，傳感電路116可以承受過(guò)電壓峰值。傳感電路116還可以快速 檢測(cè)過(guò)電壓峰值或欠壓狀態(tài)。傳感電路可以基本上獨(dú)立于伺服馬達(dá)24和/或控制器10的 動(dòng)力狀態(tài)而檢測(cè)過(guò)電壓峰值或欠壓狀態(tài)。在有些實(shí)施例中，即使伺服馬達(dá)24和/或控制器 10沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)，傳感電路116也可以檢測(cè)過(guò)電壓峰值或欠壓狀態(tài)。傳感電路116可以通過(guò)繼 電器線圈120使繼電器觸點(diǎn)118斷電。因此，滅火系統(tǒng)1的全部?jī)?nèi)部電源供給幾乎可以立即 斷掉。在有些實(shí)施例中，在再次使繼電器觸點(diǎn)118重新通電之前，電流源128可以用有限電 流為電容器122充電。一旦沒(méi)有檢測(cè)到過(guò)電壓狀態(tài)，例如過(guò)電壓峰值，或者沒(méi)有檢測(cè)到欠壓 狀態(tài)，傳感電路116就可以使繼電器觸點(diǎn)118重新通電，并重新連接全部?jī)?nèi)部電源。在有些 實(shí)施例中，一旦沒(méi)有檢測(cè)到過(guò)電壓狀態(tài)或欠壓狀態(tài)并且電容器122被充電至正確水平，繼 電器觸點(diǎn)118就可以重新通電。一旦繼電器觸點(diǎn)118被重新通電，第二二極管126和電流 源128就可以通過(guò)繼電器觸點(diǎn)118進(jìn)行旁通，實(shí)現(xiàn)正常工作電流供給。例如，如果滅火系統(tǒng)達(dá)24。進(jìn)ー步如圖I所示，泡沫配料系統(tǒng)2可以包括關(guān)閉閥46、管道過(guò)濾器48、導(dǎo)管50、 第一止回閥52和第二止回閥54。關(guān)閉閥46和管道過(guò)濾器48可以沿著導(dǎo)管32設(shè)置。關(guān) 閉閥46可以允許在不必排空泡沫箱26情況下沖洗所述泡沫泵22。關(guān)閉閥46可以手動(dòng)操 作，也可以電動(dòng)操作。關(guān)閉閥46的下游，管道過(guò)濾器48可以防止不希望的顆粒，諸如污垢 和沙子，到達(dá)泡沫泵22的入口。在有些實(shí)施例中，管道過(guò)濾器48可用于供水，以便從泡沫 泵22沖洗掉殘余的泡沫劑。泡沫泵22的沖洗有助于使泡沫配料系統(tǒng)2更為可靠，因?yàn)榉?則殘余泡沫劑可能腐蝕泡沫泵22的金屬部件。導(dǎo)管50可以將泡沫泵22的出ロ耦合至運(yùn)載水流的導(dǎo)管16上。第一止回閥52可 以沿著導(dǎo)管50設(shè)置，并能夠防止水到達(dá)泡沫泵22。第二止回閥54可以將導(dǎo)管50連接至導(dǎo) 管16。第二止回閥54可以防止泡沫劑流入水泵6和水泵6上游的任何輔助設(shè)備(例如，水 箱4)。如果在滅火作業(yè)期間沒(méi)有泡沫劑引入，第二止回閥54可以防止水倒流到水泵6中， 這樣，迫使水通過(guò)歧管20排出。在有些實(shí)施例中，噴射器附件(未顯示)可以將導(dǎo)管50與 導(dǎo)管16相連。噴射器附件可以將來(lái)自導(dǎo)管50的泡沫劑引入導(dǎo)管16的橫截面的大體上中 心處。噴射器附件可以提高泡沫劑與水流的混合。在有些實(shí)施例中，泡沫配料系統(tǒng)2可以包括一選擇閥56，所述選擇閥可以手動(dòng)操 作，也可以電動(dòng)操作。在有些實(shí)施例中，選擇閥56可以為液壓的或氣動(dòng)的。在第一位置，選 擇閥56可用于使泡沫劑從泡沫箱26通往套管(spigot) 58外面，用于啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2、 用于校準(zhǔn)新添加剤、用于下排空泡沫箱26和/或用于沖洗泡沫配料系統(tǒng)2。控制器10可以 提供用于校準(zhǔn)泡沫配料系統(tǒng)2的模擬控制模式。為便于校準(zhǔn)處理，泡沫配料系統(tǒng)2可以根 據(jù)存儲(chǔ)在控制器10中的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。在有些實(shí)施例中，為校準(zhǔn)起見(jiàn)，可以忽略來(lái)自特定 傳感器(例如流量計(jì)8)的信號(hào)，而泡沫泵22可以處于全操作狀態(tài)。一定時(shí)間段之后，泵送 的泡沫劑可以被收集在套管58的測(cè)量杯中，并可以與所要求的流量相比較。用戶可以調(diào)整 參數(shù)(例如泡沫泵22的速度)，直到泡沫配料系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)所要求的精度。在第二位置，選擇 閥56可以使泡沫泵22泵送的泡沫劑通過(guò)導(dǎo)管50通往導(dǎo)管16中。在有些實(shí)施例中，選擇閥56可以是電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥，其可用于自動(dòng)啟動(dòng)泡沫配料 系統(tǒng)2。當(dāng)泡沫泵22在泡沫配料系統(tǒng)2啟動(dòng)之前起動(dòng)時(shí)，管路中會(huì)存在一定的空氣。當(dāng)泡 沫泵22的活塞推動(dòng)空氣時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸的扭矩分布(profile)(正如下面所論述的)不同 于泡沫泵22僅推動(dòng)泡沫劑時(shí)的扭矩分布。為了啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2，控制器10可以監(jiān)視 泡沫泵22起動(dòng)時(shí)的扭矩分布，控制器10可以自動(dòng)打開(kāi)電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥，以便清除泡沫配料 系統(tǒng)2中的空氣。電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥可以仍然打開(kāi)，直到控制器10確定扭矩分布已經(jīng)變?yōu)橹?示泡沫泵22僅僅推動(dòng)泡沫劑，由此啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2。一旦啟動(dòng)泡沫配料系統(tǒng)2,控制器 10就可以自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)校準(zhǔn)噴射閥。在有些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)外泡沫源可以耦合于泡沫配料系統(tǒng)2，所述場(chǎng)外 泡沫源不是泡沫箱26或除泡沫箱之外(例如，對(duì)于泡沫箱26沒(méi)有儲(chǔ)層足量泡沫劑的情形 來(lái)說(shuō))。場(chǎng)外泡沫源可以是場(chǎng)外背負(fù)物(tote)(例如典型的五加侖泡沫劑桶劑)、第二固定 泡沫箱或帶有泡沫箱的活動(dòng)拖車(chē)中的ー種或多種。場(chǎng)外泡沫源可以利用場(chǎng)外提取管路耦合 于泡沫配料系統(tǒng)2，所述場(chǎng)外提取管路通常為10英尺到20英尺長(zhǎng)，并且在啟動(dòng)之前充滿空 氣。為了啟動(dòng)所述場(chǎng)外提取管路，控制器10可以監(jiān)視泡沫泵22起動(dòng)時(shí)馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸的扭矩動(dòng)(步驟312)后，數(shù)字信號(hào)處理器70可以繼續(xù)監(jiān)測(cè)(步驟314)伺服馬達(dá)24的溫度TMtOT。 如果溫度1^。，已經(jīng)降到低于最高溫度T_，數(shù)字信號(hào)處理器70則確定定時(shí)器是否已經(jīng)定時(shí) 期滿(步驟316)。一旦定時(shí)器的定時(shí)期滿(步驟314)，數(shù)字信號(hào)處理器70就可以重新起 動(dòng)(步驟318)伺服馬達(dá)24，并可再次測(cè)量(步驟302)溫度TMtOT。如果溫度!^。,低于最高溫度Tmax但在范圍e之內(nèi)，則數(shù)字信號(hào)處理器70將使伺 服馬達(dá)24停機(jī)(步驟320)第一時(shí)間間隔TIlt)數(shù)字信號(hào)處理器70可以使伺服馬達(dá)24啟 動(dòng)(步驟322)第二時(shí)間間隔TI2。在有些實(shí)施例中，第一時(shí)間間隔111和/或第二時(shí)間間 隔TI2可以為一缺省值和/或以前存儲(chǔ)在控制器10中的值。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24 可以在第二時(shí)間間隔TI2期間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其他實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24可以以某一頻率 Fpulse脈動(dòng)?？蓪囟? _與以前存儲(chǔ)的溫度TPMV進(jìn)行比較(步驟324)。在有些實(shí)施例 中，溫度TPMV在初始化期間是一缺省值(即，如果由于上次伺服馬達(dá)24上電務(wù)(power-up) 而之前沒(méi)有在存儲(chǔ)器102中存儲(chǔ)溫度)。如果溫度Tp_低于溫度1^。,，則數(shù)字信號(hào)處理器 70可以增加(步驟326)第一時(shí)間間隔TL，減少(步驟328)第二時(shí)間間隔TI2，和/或減 少(步驟330)頻率Fpulse。數(shù)字信號(hào)處理器70可以在存儲(chǔ)器102中存儲(chǔ)(步驟332)溫度 Tffl0t0r作為溫度Tpmv。數(shù)字信號(hào)處理器70可以在第一時(shí)間間隔％和在第二時(shí)間間隔TI2操 作(步驟334)伺服馬達(dá)24，從而引起伺服馬達(dá)24的脈動(dòng)。在有些實(shí)施例中，由第一時(shí)間 間隔A和第二時(shí)間間隔TI2引起的脈沖頻率基本上小于頻率Fpulse，在第二時(shí)間間隔TI2期 間，伺服馬達(dá)24可以以該頻率操作。在有些實(shí)施例中，頻率Fpulse可以小于大約20千赫。如果溫度TMtOT不高于溫度Tprev(步驟324)，數(shù)字信號(hào)處理器70則可確定(步驟 336)溫度Tpmv是否高于溫度Tm(rtOT。如果溫度Tpmv高于溫度Tm(rtOT，則數(shù)字信號(hào)處理器70可 以減少(步驟338)第一時(shí)間間隔TL，增加(步驟340)第二時(shí)間間隔112，和/或增加(步 驟342)頻率Fpulse。數(shù)字信號(hào)處理器70可以在存儲(chǔ)器102中存儲(chǔ)(步驟332)溫度Tm(rtOT作 為溫度Tpmv。數(shù)字信號(hào)處理器70可以在第一時(shí)間間隔％和第二時(shí)間間隔TI2使伺服馬達(dá) 24脈動(dòng)(步驟334)。如果溫度Tp,ev基本上等于溫度1^。,，則可以在第一時(shí)間間隔TL和第 二時(shí)間間隔TI2使伺服馬達(dá)24脈動(dòng)(步驟334)。在步驟334后，數(shù)字信號(hào)處理器70可以 重新開(kāi)始(步驟302)動(dòng)力管理控制方法300。在有些實(shí)施例中，動(dòng)力管理控制方法300可以是自適應(yīng)的，對(duì)于第一時(shí)間間隔Tip 第二時(shí)間間隔TI2和頻率Fpuls6中的至少一個(gè)，其可以學(xué)習(xí)最優(yōu)值。因此，在由于過(guò)高溫度 狀態(tài)而必須停機(jī)之前，伺服馬達(dá)24可以以高轉(zhuǎn)速(RPM)持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。在有些實(shí)施例 中，動(dòng)力管理控制方法300可以在短時(shí)間調(diào)節(jié)第一時(shí)間間隔TL、第二時(shí)間間隔TI2和頻率 Fpulse中的至少一個(gè)，同時(shí)使泡沫配料系統(tǒng)2能夠傳送最大泡沫劑流量，而不會(huì)超過(guò)最高溫 度T_。在有些實(shí)施例中，動(dòng)力管理控制方法300學(xué)習(xí)最優(yōu)值以便使伺服馬達(dá)24脈動(dòng)的時(shí) 間段可以在轉(zhuǎn)子軸74轉(zhuǎn)動(dòng)大約10轉(zhuǎn)之內(nèi)。在有些實(shí)施例中，利用頻率Fpulse操作伺服馬達(dá)24，可能導(dǎo)致伺服馬達(dá)24本身、控 制器10和/或功率放大器112的動(dòng)力損耗。動(dòng)力損耗可能使相應(yīng)部件和/或設(shè)備的溫度 升聞。在有些實(shí)施例中，頻率Fpulse;可用于確定動(dòng)力損耗的實(shí)際位置。在有些實(shí)施例中，可 以增大頻率Fpulse來(lái)降低伺服馬達(dá)24的動(dòng)力損耗，以便幫助動(dòng)力管理控制方法300防止伺 服馬達(dá)24過(guò)熱。因此，頻率Fpulse增大可能會(huì)增大控制器10和/或功率放大器112的動(dòng)力 損耗。為防止控制器10和/或功率放大器112過(guò)熱，可以減小頻率Fpu1s6以便限制動(dòng)力損耗。因此，減小的頻率Fpuls6可用于增加伺服馬達(dá)24的動(dòng)力損耗。在有些實(shí)施例中，動(dòng)力管理控制方法300可用于調(diào)節(jié)頻率Fpulse以平衡動(dòng)力損耗。 在有些實(shí)施例中，動(dòng)力管理控制方法300可以改變頻率Fpulse，以便阻止伺服馬達(dá)24和/或 滅火系統(tǒng)1的任何其他電子設(shè)備過(guò)熱。在有些實(shí)施例中，動(dòng)力管理控制方法300可以根據(jù)伺 服馬達(dá)24的工況點(diǎn)和/或狀態(tài)確定某一頻率Fpulse。在有些實(shí)施例中，通過(guò)改變頻率？_^， 可使泡沫配料系統(tǒng)2的整個(gè)系統(tǒng)效率達(dá)到最大化。圖10A至10D示出了依照本發(fā)明一些實(shí)施例的各種定制脈動(dòng)形狀400。所述定制 脈動(dòng)形狀400可以包括階梯脈動(dòng)形狀402 (圖10A)、線性斜坡脈動(dòng)形狀404 (圖10B)、多項(xiàng) 式脈動(dòng)形狀406 (圖10C)以及三角形脈動(dòng)形狀408 (圖10D)。在有些實(shí)施例中，為了衍生出 所述定制脈動(dòng)形狀400，可以定制脈動(dòng)的開(kāi)始和/或結(jié)束。多項(xiàng)式脈動(dòng)形狀406可以近似 于任何適合的高階多項(xiàng)函數(shù)和/或有理函數(shù)。三角形脈動(dòng)形狀408可以近似于包括正弦、 余弦、正切、雙曲線、圓弧等的任何三角函數(shù)和包括實(shí)自變量和/或虛自變量的其他指數(shù)函 數(shù)。在有些實(shí)施例中，動(dòng)力管理控制方法300可以使用該定制脈動(dòng)形狀400?？梢哉{(diào) 節(jié)定制脈動(dòng)形狀400，以使伺服馬達(dá)24的機(jī)械磨耗最小化。在有些實(shí)施例中，該定制脈動(dòng) 形狀400可以使從伺服馬達(dá)24傳遞到泡沫配料系統(tǒng)2和/或滅火系統(tǒng)1的其他部件上的 機(jī)械應(yīng)力最小化。例如，定制脈動(dòng)形狀400可以使泡沫泵22和連接導(dǎo)管上的機(jī)械應(yīng)力最小 化?？梢哉{(diào)節(jié)定制脈動(dòng)形狀400，以使用于供給至伺服馬達(dá)24的動(dòng)力的輸出量最優(yōu)。在有 些實(shí)施例中，可以改變定制脈動(dòng)形狀400，以降低伺服馬達(dá)24的熱沖擊。伺服馬達(dá)24以高 轉(zhuǎn)速(RPM)(例如，高處泡沫劑流量和/或高水流量)產(chǎn)生的熱量可被減少，以使伺服馬達(dá) 24能夠以高轉(zhuǎn)速(RPM)繼續(xù)運(yùn)行較長(zhǎng)的時(shí)間段，不用由于過(guò)高溫度狀態(tài)而停機(jī)和/或不用 改變第一時(shí)間間隔TL、第二時(shí)間間隔TI2和/或頻率Fpulse。圖11是依照某些實(shí)施例的電流返流保護(hù)方法500的流程圖。電流返流保護(hù)法500 可以防止伺服馬達(dá)24拉高電流，高電流會(huì)損壞伺服馬達(dá)24。電流返流保護(hù)方法500能夠使 伺服馬達(dá)24的運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)。在有些實(shí)施例中，電流返流保護(hù)方法500可使泡沫配料系統(tǒng) 2的輸出達(dá)到最大。電流返流保護(hù)方法500可以由控制器10執(zhí)行。在有些實(shí)施例中，數(shù)字 信號(hào)處理器70可以執(zhí)行電流返流保護(hù)方法500。控制器10可以檢測(cè)(步驟502)轉(zhuǎn)子軸速 度。控制器10可以檢測(cè)(步驟504)轉(zhuǎn)子軸扭矩和/或供給至伺服馬達(dá)24的實(shí)際相電流 Iphaseo在有些實(shí)施例中，控制器10可以計(jì)算轉(zhuǎn)子軸74扭矩和相電流Iphas6?？刂破?0可以 計(jì)算(步驟506)最大馬達(dá)相電流Um.，所述最大馬達(dá)相電流可以是所供給的、不會(huì)損壞 伺服馬達(dá)24和/或控制器10的最高容許電流。在有些實(shí)施例中，最大馬達(dá)相電流
可以隨著轉(zhuǎn)子軸74的速度而變化。在有些實(shí)施例中，控制器10可以將轉(zhuǎn)子軸74的速度、 轉(zhuǎn)子軸74的扭矩以及伺服馬達(dá)24的效率參數(shù)相乘，以計(jì)算最大馬達(dá)相電流如果相電流Iphase小于最大馬達(dá)相電流Im(rtOT,max (步驟508),控制器10可以計(jì)算(步 驟510)連續(xù)電流限制I_t和相電流Iphas6之間的差A(yù)。連續(xù)電流限制I_t可以是伺服馬 達(dá)24基本上能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大電流，該最大電流不會(huì)導(dǎo)致伺服馬達(dá)24和/或控制器10 過(guò)高溫度。在有些實(shí)施例中，連續(xù)電流限制1。_可以以滅火系統(tǒng)1的總熱容量為基礎(chǔ)。連 續(xù)電流限制I_t可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中。如果連續(xù)電流限制I_t于相電流Iph■，所述差A(yù)為正且可用于優(yōu)化(步驟512)伺服馬達(dá)對(duì)的運(yùn)行，例如用以增大泡沫配料系統(tǒng)2的噴射壓カ。如果差A(yù)為負(fù)，控制器10 則確定(步驟514)是否可以超過(guò)連續(xù)電流限制1。_。為了確定是否可以超過(guò)連續(xù)電流限 制1。_，控制器10可以評(píng)估操作伺服馬達(dá)對(duì)所供給的電流和/或差A(yù)的歷史。在有些實(shí) 施例中，操作伺服馬達(dá)M所供給的電流的歷史可以包括計(jì)算所供給的電流的均方根(RMS) 值和/或所供給的電流的平方并乘以時(shí)間。如果可以超過(guò)連續(xù)電流限制1。_，控制器10可以用相電流Iphas6操作(步驟516) 伺服馬達(dá)24。如果不可以超過(guò)連續(xù)電流限制1。_，則控制器10可以用連續(xù)電流限制1。_操 作(步驟518)伺服馬達(dá)對(duì)。如果相電流11)1_大于最大馬達(dá)相電流1_ ,_(步驟508)，則 可以用最大馬達(dá)相電流Im。te,max操作伺服馬達(dá)24(步驟520)。在步驟522，控制器10可以 將相電流1_吣連續(xù)電流限制I。。nt和已經(jīng)供給至伺服馬達(dá)M的最大馬達(dá)相電流Im。te,_中 的任意一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中。然后，控制器10可通過(guò)檢測(cè)(步驟50 轉(zhuǎn)子軸74的速 度，重新啟動(dòng)電流返流保護(hù)方法500。如果相電流Iphas6被限制在最大馬達(dá)相電流1_ ,_或連續(xù)電流限制1。_，則可以 用最大馬達(dá)相電流1_ ,_(步驟520)或連續(xù)電流限制1。_(步驟518)操作伺服馬達(dá)24。 用最大馬達(dá)相電流Im。t ,_或連續(xù)電流限制I。。nt操作伺服馬達(dá)對(duì)可以防止損壞伺服馬達(dá) 24。由于最大馬達(dá)相電流Inroto,.和/或連續(xù)電流限制I。。nt低于操作伺服馬達(dá)M所必需 的電流消耗(current辦^)，在最大馬達(dá)相電流Im。to,_或連續(xù)電流限制I。。nt操作伺服馬 達(dá)對(duì)可能導(dǎo)致伺服馬達(dá)對(duì)失速。控制器10能夠檢測(cè)伺服馬達(dá)對(duì)的失速。在ー個(gè)實(shí)施例 中，伺服馬達(dá)對(duì)的轉(zhuǎn)子軸74的角度可用于識(shí)別伺服馬達(dá)對(duì)的失速狀況。本發(fā)明的其他實(shí) 施例使用伺服馬達(dá)M的轉(zhuǎn)子軸74的速度來(lái)檢測(cè)伺服馬達(dá)M的失速狀況。ー旦檢測(cè)到失 速狀況，就可以在某ー時(shí)間間隔之后嘗試再次操作伺服馬達(dá)對(duì)。在有些實(shí)施例中，該時(shí)間間 隔可以是大約1秒，這樣，伺服馬達(dá)對(duì)基本上可以在失速狀況消除之后緊接著就再次驅(qū)動(dòng) 泡沫泵22。由連續(xù)エ作電流和峰值エ作電流可以確定伺服馬達(dá)M和/或控制器10的功率級(jí) (power stage rating)。連續(xù)エ作電流能夠影響由伺服馬達(dá)M和/或控制器10產(chǎn)生的熱 量。峰值エ作電流可以確定伺服馬達(dá)M和/或控制器10的額定功率。在有些實(shí)施例中， 伺服馬達(dá)對(duì)可以設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)ー特定扭矩常數(shù)。多個(gè)參數(shù)可以影響該扭矩常數(shù)。在有些實(shí) 施例中，該扭矩常數(shù)取決于繞組94數(shù)量、轉(zhuǎn)子76的極數(shù)、繞組94的模式、用于繞組94的電 線厚度、電線材料、定子78的材料和眾多其他參數(shù)。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)M的溫度 可影響該扭矩常數(shù)。因此，扭矩常數(shù)可由于伺服馬達(dá)對(duì)的溫度在滅火作業(yè)過(guò)程中能夠明顯 改變而變化。在有些實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理器70可以包括補(bǔ)償溫度變化和由此形成的扭 矩常數(shù)變化的映射(mapping)程序。因此，在較大溫度范圍可以準(zhǔn)確計(jì)算轉(zhuǎn)子軸74驅(qū)動(dòng)伺 服馬達(dá)對(duì)所需的扭矩。扭矩常數(shù)可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中。在有些實(shí)施例中，扭矩常數(shù)可以由數(shù)字信號(hào) 處理器70訪問(wèn)。在有些實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理器70可以基于伺服馬達(dá)M的扭矩常數(shù)和 電流消耗，計(jì)算轉(zhuǎn)子軸74驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)M所需的扭矩。扭矩常數(shù)可影響峰值エ作電流。 在有些實(shí)施例中，扭矩常數(shù)大，可能導(dǎo)致伺服馬達(dá)對(duì)功率級(jí)低。在有些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩常數(shù) 高，可能會(huì)減小峰值エ作電流。在有些實(shí)施例中，峰值エ作電流可以從大約110安培減少到 大約90安培。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)M峰值運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)增大扭矩常數(shù)來(lái)減少。在有些實(shí)施例中，大的扭矩常數(shù)可以使伺服馬達(dá)24能夠在峰值工作電流運(yùn)行 而不會(huì)過(guò)熱的時(shí)間段延長(zhǎng)。在有些實(shí)施例中，可以高扭矩值驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)24，轉(zhuǎn)速降至基本零轉(zhuǎn)速(RPM)。因 此，泡沫配料系統(tǒng)2可以以較高的精度和/或基本上較高的混合效率將泡沫劑引入滅火系 統(tǒng)1的水流中。高扭矩值可以通過(guò)增加伺服馬達(dá)24的反電動(dòng)勢(shì)(BEMF)常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在有 些實(shí)施例中，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)與扭矩常數(shù)成比例。反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)增大，可以減小驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá) 24所需的電流。因此，伺服馬達(dá)24可以以減小的電流實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸74的一定扭矩。反電動(dòng)勢(shì) 常數(shù)增大，可以減少控制器10和/或滅火系統(tǒng)1的其他電子設(shè)備的動(dòng)力損耗。在有些實(shí)施 例中，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)可與預(yù)計(jì)用于滅火系統(tǒng)1的泡沫劑的最高粘度有關(guān)。在有些實(shí)施例中， 對(duì)于大約12伏的直流總線電壓，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)為每千轉(zhuǎn)每分鐘至少3. 5伏均方根(VRMS/ KPRM)。在有些實(shí)施例中，對(duì)于大約160伏的直流總線電壓，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)至少為46VRMS/ KPRM。在有些實(shí)施例中，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)與驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)24的電壓的比值可以是恒定的。在有些實(shí)施例中，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)高，可以減小轉(zhuǎn)子軸74驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)24的最大 速度。在有些實(shí)施例中，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)和伺服馬達(dá)24的轉(zhuǎn)子軸74的最大速度成直接比例 (directly proportional)。例如，如果反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)加倍，伺服馬達(dá)24的轉(zhuǎn)子軸74的最 大速度則減半。在有些實(shí)施例中，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)可以是伺服馬達(dá)24的低速要求、高速要求 和熱負(fù)荷要求之間的折衷。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24的低速要求可以指定某一反電動(dòng) 勢(shì)常數(shù)，其可能導(dǎo)致伺服馬達(dá)24不能滿足高速要求，從而滿足泡沫配料系統(tǒng)2的特定的泡 沫劑流量和/或噴射壓力。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24可以使用供給電源的相位角超前技術(shù)，以便增大 轉(zhuǎn)子軸74的最大速度。在有些實(shí)施例中，通過(guò)在轉(zhuǎn)子76經(jīng)過(guò)反電動(dòng)勢(shì)零點(diǎn)觸發(fā)角(zero crossing firing angle)之前以一角增量供給相電流,可以使相位角超前。在有些實(shí)施例 中，通過(guò)在轉(zhuǎn)子76經(jīng)過(guò)反電動(dòng)勢(shì)零點(diǎn)觸發(fā)角之后以所述角增量供給相電流，相位角超前技 術(shù)可以延遲所述相位角。在有些實(shí)施例中，相位角超前技術(shù)可以影響反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。在有 些實(shí)施例中，使相位角超前，可以減少反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24可以被優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)滅火系統(tǒng)1的某一噴射壓力和/ 或所要求的泡沫劑流量范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，不用相位角超前技術(shù)，伺服馬達(dá)24可以驅(qū) 動(dòng)泡沫泵22，產(chǎn)生大約2-4加侖每分鐘(GPM)的泡沫劑流量和大約400磅每平方英寸(PSI) 的噴射壓力。在該實(shí)施例中，相位角超前技術(shù)可以使泡沫劑流量增加至大約5GPM.，其傳送 的噴射壓力大約為150PSI。在有些實(shí)施例中，相位角超前技術(shù)的增量與轉(zhuǎn)子軸74的速度有 關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，增量可以為大約+/_45電角度(electrical degree)。在有些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)24所需的扭矩可以是泡沫劑粘度的指示。因而， 可以精確算出泡沫劑的流量。微處理器100還可以使用由數(shù)字信號(hào)處理器70算出的轉(zhuǎn)子 軸74的扭矩來(lái)識(shí)別添加到水流中的泡沫劑。可將所算出的轉(zhuǎn)子軸74的扭矩與存儲(chǔ)在控制 器10的存儲(chǔ)器102中的校準(zhǔn)值進(jìn)行比較。泡沫配料系統(tǒng)2的自校準(zhǔn)特征允許泡沫劑互換， 而不用進(jìn)行通常為獲得準(zhǔn)確流量所需的重復(fù)校準(zhǔn)。在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24可以用直流(DC)電源(例如消防車(chē)的蓄電池)操 作。在其他實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24可以用交流電(AC)電源(例如消防車(chē)的發(fā)電機(jī)或交流 發(fā)電機(jī)或建筑物中的電力網(wǎng)供電)操作。
在有些實(shí)施例中，泡沫配料系統(tǒng)2和/或伺服馬達(dá)24可以由提供不同電壓的外部 電源110提供動(dòng)力。電壓可以包括12伏、24伏、48伏、120伏和240伏中的一種或更多種。 在有些實(shí)施例中，伺服馬達(dá)24的定子繞組94可適合于一特定電壓。在有些實(shí)施例中，定子 繞組94可以適應(yīng)為使得伺服馬達(dá)24能夠利用一個(gè)以上的電源操作(例如，直流電源或交 流電源)。其他實(shí)施例可以包括允許伺服馬達(dá)24有選擇地利用不同的電壓和/或電源操作 的不同輸入功率級(jí)。例如，如果滅火系統(tǒng)1被用作建筑物中噴淋系統(tǒng)的固定單元，操作泡沫 泵22的伺服馬達(dá)24可以由120伏交流電力網(wǎng)供電驅(qū)動(dòng)。如果沒(méi)有電力網(wǎng)供電，則滅火系 統(tǒng)1可以自動(dòng)切換到12伏直流電源而繼續(xù)進(jìn)行滅火作業(yè)。圖12示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的矯正橋路600。矯正橋路600可用于利用交 流電源操作伺服馬達(dá)24。矯正橋路600可以包括兩個(gè)或多個(gè)晶體管602、一交流總線604 和一直流總線606。交流總線604可以連接外部電源110。直流總線606可用于為伺服馬 達(dá)24供給動(dòng)力。晶體管602均可包括一本征二極管(intrinsic diode)608。在有些實(shí)施 例中，晶體管602可包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。在有些實(shí)施例中，晶體 管602可以是N型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，而在其他實(shí)施例中，晶體管602可以是 P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在有些實(shí)施例中，晶體管602可以包括構(gòu)造為H橋路 的第一晶體管610、第二晶體管612、第三晶體管614和第四晶體管616。在有些實(shí)施例中，控制器10可以在交流總線604上的第一位置618檢測(cè)輸入電流 IAC。在其他實(shí)施例中，控制器10可以在第二位置620以及矯正橋路600的第三位置622檢 測(cè)輸入電流IA。。檢測(cè)矯正橋路600的輸入電流IA。，而不是檢測(cè)電壓，會(huì)產(chǎn)生更高的電噪聲 抗擾能力。如果輸入電流IA。低于閾值電流Ilimit，本征二極管608可用于矯正輸入電流IA。。 如果輸入電流IAC；高于閾值電流Ilimit，晶體管602可用于矯正輸入電流IAC。為了矯正輸入電 流IAC，可以由來(lái)自控制器10的控制信號(hào)導(dǎo)通晶體管602。矯正橋路600可以為晶體管602 切換提供正確的定時(shí)。在有些實(shí)施例中，控制電流可以防止直流總線606放電和/或交流 總線604短路。通過(guò)檢測(cè)輸入電流IA。來(lái)代替檢測(cè)電壓，控制回路可以具有更高級(jí)別的電噪 聲抗擾性。在有些實(shí)施例中，晶體管602的電壓降可低于本征二極管608的電壓降。因此，在 輸入電流IAC超過(guò)閾值電流Ilimit的情況下，晶體管602的切換可以限制矯正橋路600的動(dòng)力 損耗。在有些實(shí)施例中，閾值電流Ilimit可低到足以防止矯正橋路600由于本征二極管608的 動(dòng)力損耗而過(guò)熱，但也可高到足以對(duì)交流總線604上的干涉和噪音提供顯著的抗擾性。矯 正橋路600可具有比僅僅包括二極管的傳統(tǒng)矯正橋路低得多的動(dòng)力損耗。因此，通過(guò)利用 矯正橋路600，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率和高外界溫度運(yùn)行。在有些實(shí)施例中，在大約70°C (160° F) 的外界溫度下，可以將矯正橋路600的功率損耗限制到大約30瓦。在有些實(shí)施例中，閾值 電流Ilimit可以包括滯后以增加對(duì)交流總線604上噪音的抗擾性。圖13示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的矯正方法700?？梢詸z測(cè)輸入電流IAC(步 驟702)。如果輸入電流IA。的絕對(duì)值低于電流閾值Ilimit (步驟704)，則本征二極管608矯 正輸入電流IAC，通過(guò)檢測(cè)輸入電流IAC，可重新開(kāi)始該矯正方法700 (步驟702)。如果輸入 電流IA。的絕對(duì)值高于電流閾值Ilimit (步驟704)，控制器10則可確定(步驟706)輸入電 流IAC是否為負(fù)。如果輸入電流IAC為正，控制器10則可向晶體管602供給(步驟708)控 制電流。在有些實(shí)施例中，控制器10可以使用第一晶體管610和第四晶體管616，兩者彼此對(duì)角地位于矯正橋路600中。如果輸入電流IA。為負(fù)，控制器10則可向晶體管602供給 (步驟710)控制電流。在有些實(shí)施例中，控制器10可以使用第二晶體管612和第三晶體管 614，兩者彼此對(duì)角地位于矯正橋路600中。在步驟708和/或步驟710之后，通過(guò)檢測(cè)輸 入電流IAC，可重新開(kāi)始該矯正方法700，這樣，如果輸入電流IAC降到電流閾值Ilimit之下，本 征二極管608基本上可以立即用于矯正。雖然在此描述的滅火系統(tǒng)1僅具有單個(gè)泡沫配料系統(tǒng)2，但是，滅火系統(tǒng)1可以包 括兩個(gè)或多個(gè)另外的供給系統(tǒng)。泡沫劑可以被引入到一個(gè)或幾個(gè)水源中，各個(gè)流量都可以 由單個(gè)控制器10進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是做為選擇，也可以由兩個(gè)或多個(gè)控制器監(jiān)測(cè)。在有些實(shí)施 例中，滅火系統(tǒng)1可以包括另外的由非電馬達(dá)(例如液壓馬達(dá))提供動(dòng)力的其他供給系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，雖然上文已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例和例子描述了本發(fā)明， 但是，本發(fā)明沒(méi)必要這樣限制，不偏離實(shí)施例、例子和使用的各種其他實(shí)施例、例子、使用和 改變都由在此所附的權(quán)利要求書(shū)涵蓋。在此援引的各個(gè)專(zhuān)利和公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容都在此結(jié)合 作為參考，就好象各個(gè)這樣的專(zhuān)利或公開(kāi)分別在此結(jié)合作為參考一樣。本發(fā)明的各個(gè)特征 和優(yōu)點(diǎn)在下面的權(quán)利要求書(shū)中闡述。
權(quán)利要求
1.一種用于向水流中噴射泡沫劑的滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 確定水流的水流量的流量計(jì)； 泡沫泵，所述泡沫泵具有耦合于泡沫劑源的入口和耦合于水流的出口 ；和 驅(qū)動(dòng)泡沫泵的伺服馬達(dá)， 伺服馬達(dá)包括傳感器，所述傳感器用以測(cè)量轉(zhuǎn)子位置以便確定轉(zhuǎn)子軸速度和轉(zhuǎn)子軸扭矩中的至少一個(gè)， 控制器，該控制器利用閉環(huán)控制，根據(jù)轉(zhuǎn)子軸速度和轉(zhuǎn)子軸扭矩中的至少一個(gè)以及水流量，控制伺服馬達(dá)的運(yùn)行速度。
2.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，滅火系統(tǒng)是固定系統(tǒng)和移動(dòng)系統(tǒng)中的一種。
3.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，伺服馬達(dá)的運(yùn)行速度是基于泡沫劑流量的。
4.如權(quán)利要求3所述的滅火系統(tǒng)，其中，泡沫劑流量由一第二流量計(jì)來(lái)測(cè)量。
5.如權(quán)利要求3所述的滅火系統(tǒng)，其中，泡沫劑流量根據(jù)泡沫泵的排量計(jì)算。
6.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，還包括位于所述出口下游的選擇閥，所述選擇閥具有允許泡沫劑進(jìn)入水流的第一位置和允許泡沫劑從滅火系統(tǒng)排出而不被引入到水流中的第二位置。
7.如權(quán)利要求6所述的滅火系統(tǒng)，其中所述選擇閥能夠自動(dòng)操作而清除空氣，以便起動(dòng)泡沫泵。
8.如權(quán)利要求7所述的滅火系統(tǒng)，其中，所述選擇閥是一電校準(zhǔn)噴射閥。
9.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，控制器基于馬達(dá)軸扭矩和校準(zhǔn)值，識(shí)別泡沫劑的粘性。
10.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，對(duì)于大約12伏的直流電源，伺服馬達(dá)的反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)為每千轉(zhuǎn)每分鐘至少大約3. 5伏均方根。
11.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，對(duì)于大約160伏的直流電源，伺服馬達(dá)的反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)為每千轉(zhuǎn)每分鐘至少大約46伏均方根。
12.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，伺服馬達(dá)與測(cè)量轉(zhuǎn)子軸角度的傳感器通訊。
13.如權(quán)利要求12所述的滅火系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)子軸角度用于計(jì)算伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)子軸速度。
14.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，泡沫泵為容積式泵。
15.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，所述控制器基于泡沫泵的活塞位置改變伺服馬達(dá)的運(yùn)行速度。
16.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，還包括載荷傾倒保護(hù)電路，該載荷傾倒保護(hù)電路用于幫助防止由過(guò)電壓峰值引起的對(duì)控制器和伺服馬達(dá)中的至少一個(gè)的損壞。
17.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，所述伺服馬達(dá)由直流電源和交流電源中的一種提供動(dòng)力。
18.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，伺服馬達(dá)能夠由多個(gè)電壓和多個(gè)電源中的至少一個(gè)提供動(dòng)力。
19.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，還包括能夠基本上防止伺服馬達(dá)過(guò)熱的動(dòng)力管理系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求19所述的滅火系統(tǒng)，其中，動(dòng)力管理系統(tǒng)為伺服馬達(dá)提供能夠變化的占空比。
21.如權(quán)利要求19所述的滅火系統(tǒng)，其中，動(dòng)力管理系統(tǒng)包括定制脈動(dòng)形狀。
22.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，還包括位于水流中的水泵。
23.如權(quán)利要求22所述的滅火系統(tǒng)，其中，在水泵的上游和下游之一引入泡沫劑。
24.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，泡沫泵能夠自動(dòng)啟動(dòng)。
25.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，當(dāng)控制器檢測(cè)到一定狀態(tài)時(shí)，控制器能夠停止伺服馬達(dá)。
26.如權(quán)利要求25所述的滅火系統(tǒng)，其中，控制器所檢測(cè)到的狀態(tài)包括電流返流狀態(tài)、過(guò)高溫度狀態(tài)、失速狀態(tài)和低泡沫劑供給狀態(tài)中的至少一個(gè)。
27.如權(quán)利要求I所述的滅火系統(tǒng)，其中，第二傳感器測(cè)量伺服馬達(dá)的電流消耗。
28.如權(quán)利要求27所述的滅火系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)子軸扭矩基于伺服馬達(dá)的電流消耗和扭矩常數(shù)來(lái)計(jì)算。
29.如權(quán)利要求28所述的滅火系統(tǒng)，其中，扭矩常數(shù)被映射以補(bǔ)償溫度變化。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于向水流中噴射泡沫劑的滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括確定水流的流量的流量計(jì)；和泡沫泵，所述泡沫泵具有耦合于泡沫劑源的入口和耦合于水流的出口。該系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)泡沫泵的伺服馬達(dá)。伺服馬達(dá)包括用于確定轉(zhuǎn)子軸速度和/或轉(zhuǎn)子軸扭矩的傳感器。一控制器可以利用閉環(huán)控制，根據(jù)所述流量和轉(zhuǎn)子軸速度和/或轉(zhuǎn)子軸扭矩，控制伺服馬達(dá)的運(yùn)行速度。
文檔編號(hào)A62C27/00GK102711926SQ201080048598
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者C·福特, H·麥凱布, J·甘布爾, M·皮德?tīng)? R·L·霍斯菲爾德, R·弗拉納里, T·安德森 申請(qǐng)人:斯得-萊特工業(yè)有限責(zé)任公司