用于高频搅动源的控制器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于高频搅动源的控制器（１），该控制器包括用于产生具有可变占空比的驱动信号（Ｓ３）的信号发生装置（３）。该驱动信号（Ｓ３）用于驱动高频搅动源（２）。该控制器进一步包括用于检测高频搅动源（２）的温度的温度检测装置（７）。此外，该控制器（１）适于并且设置为响应高频搅动源（２）的温度来改变驱动信号（Ｓ３）的占空比。通过改变驱动信号（Ｓ３）的占空比，能够在保持固定振荡振幅的同时，改变供应到压电晶体（２）的平均动力。这允许控制诸如压电晶体的高频搅动器的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于高频搅动源的控制器。具体地，本专利技术涉及一种用 于压电晶体的控制器。
技术介绍
诸如压电晶体(piezoelectric crystal )这样的高频搅动源(agitation source ) 在本领域是公知的，并且用于多种目的。压电式电动机、变压器和线性驱动 器是常见的。压电晶体的一个重要用途是用于雾化(nebulisation)。在许多 场合中，需要不利用热而产生物质的微细雾气。这样的一个例子是医用雾化 器(nebuliser),其中，药用化合物被压电晶体雾化以便被病人吸入。雾化器 的另 一个用途是用在诸如花园浇灌器这样的水散布领域中。压电晶体的问题在于，在运行过程中，它们能产生大量的热能。如果没 有提供适当的措施(诸如散热器)来驱散热能，那么压电晶体在持续运行下 会变得非常热。压电晶体易于在高温被损坏，因此，需要压电晶体的温度不 变得过高。在压电晶体形成雾化器的一部分时，压电晶体作用于液压头(head of liquid)以便将液体分散成微细的雾气。在压电晶体的运行期间，液压头吸 收振动能量并且使压电晶体的 一些热能散去。这具有冷却压电晶体的效果。 然而，如果压电晶体在所有的液体都被雾化后继续运行，晶体的温度将迅速 地增大。这可导致热损坏。进一步，需要避免压电晶体的不必要的使用(浪 费能量)。解决该问题的现有技术的方法在US 4,001，650和US 5,803,362中得以说 明。US 4,001,650公开了检测器的使用，该检测器用于检测雾化器中的液体 的表面运动。当没有检测到表面运动时，液体被视为已经完全蒸发并且雾化 过程停止。然而，US 4,001,650的装置需要复杂的检测器。US 5,803,362公开了一种温度控制装置，其能够依据压电晶体的温度来 改变供应到振荡器电路的动力。这个过程能防止压电晶体的温度超过最大温度。然而，改变供应到压电晶体的动力(且由此改变压电晶体的搅动振幅) 是控制压电晶体的无效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于高频搅动源(诸如压电晶体)的控制器， 该控制器能够检测压电晶体的状态并由此控制压电晶体。本专利技术的又一个目 的是通过检查压电晶体的温度和电力要求的变化，并从该信息推断压电晶体 状态且由此采取措施，来防止压电晶体达到高温。本专利技术提供了 一种用于高频搅动源的控制器，该控制器包括用于产生具有可变占空比(duty cycle)的驱动信号的信号发生装置，该驱动信号用于驱 动高频搅动源，控制器进一步包括用于检测高频搅动源温度的温度检测装 置，其中，控制器适于并且被设置为响应高频搅动源的温度来改变驱动信号 的占空比。通过改变驱动信号的占空比，能够改变供应到压电晶体的平均动 力。然而，不像通过改变振荡振幅来改变平均动力的常规装置，通过改变占 空比，振荡振幅能够保持相对恒定。这允许最高效地驱动压电晶体用于雾化， 并且在不需要时或者在压电晶体的温度过高时切断压电晶体。相对地，减小 振幅以便减小温度导致压电晶体运行无效，因为这会使用动力却不发生任何 雾化。这是由于在低振荡振幅处，压电晶体的振荡可能不足以引起雾化，但 却仍需要动力以便运行。优选地，控制器进一步设置为响应第一预定要求来控制驱动信号，并且 确定何时已经满足了该第 一预定要求。压电晶体的运行取决于诸如占空比、 温度或时间这样的其它标准，以便提供自动防故障装置来防止损坏。优选地，第一预定要求是将占空比减小到预定值以下。通过实验分析已 经显示，在雾化过程期间，压电晶体的温度遵循特征曲线。首先，在包括雾 化过程的系统中，可以看出温度随着施加能量以使压电晶体搅动而增大。一 旦系统达到热平衡，由压电晶体施加的大部分能量用于使液体雾化。因此， 此时存在温度的小变化或可以忽略的变化。最后，当液体被完全雾化时，可 以看出压电晶体的温度再次增大。如果这种行为被观察到，那么控制器将减 小驱动信号的占空比以便防止温度超过预定温度。因此，可以从雾化期间的 占空比的值来推断出雾化过程已经结束，而不用直接测量雾化器内的液体 量。该技术在没有用户控制的自动系统中对于防止压电晶体的使用和过热特别有用。这样的系统可在没有用户干预的情况下被要求运行若干天、若干月或若 干年。如果压电晶体正确且可预测地运行，那么控制器能推断出液体是否存 在。控制器能通过监视温度和驱动信号来确定雾化过程何时完成。因此，当 雾化完成时，压电晶体能被切断并且压电晶体仍处于相对低的温度。以上装 置能防止使用过程中的不必要热损坏和磨损。本专利技术提供了独立的(self-contained)控制系统，该系统能快速并高效 地完成雾化过程。该控制系统还能使压电晶体的不必要使用和热磨损最小 化。本专利技术尤其适用于驱动用于干手器的雾化器。附图说明现将参考附图对本专利技术的实施例进行描述，其中 图1显示了根据本专利技术的控制器的元件和允许方式的框图； 图2显示了测量周期和由控制器做出的温度测量的发生情况； 图3a显示了在典型的雾化过程期间压电晶体的预期温度特性的曲线图； 图3b显示了在典型的雾化过程期间压电晶体的实际输出的温度特性的 曲线图4 a显示了在由图1中的控制器控制的雾化过程期间，压电晶体的温 度作为时间的函数的曲线图4b显示了在由图1中的控制器控制的雾化过程期间，占空比作为时 间的函数的曲线图5是显示了在压电晶体运行期间，图1中的控制器采取的判定的流程 图；以及图6是结合了由图1中的控制器控制的雾化器的干手器。 具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的控制器l和压电晶体2。控制器1包括信号发 生器3。信号发生器3以诸如1.66kHz的指定频率产生同步信号Sl。该频率 是可变化的，以便以优选频率驱动压电晶体2。该优选频率通过对压电晶体 2的运行特性的测量并通过将该信息传递至控制器1而被确定。频率选择的技术不是本专利技术的实质内容并不再进一步讨论。锁相环路(phase locked loop ) (PLL ) 4连接至信号发生器3。 PLL以指 定量对同步信号SI作乘法从而以诸如1.699MHz的更高频率4是供信号S2。 来自PLL4的输出信号S2连接至压电驱动器(piezo drive) 5。该压电驱动 器5包括开关装置，例如功率金属氧化物场效应晶体管(功率MOSFET)。 压电驱动器5将信号S2转换成驱动信号S3。驱动信号S3是用于驱动压电 晶体2的适当电压的正弦波形。压电驱动器5的元件和功能不是本专利技术的实 质内容并不再进一步讨论。调制器6连接至压电驱动器5，并且如所要求的那样向压电驱动器5提 供调制信号S4。调制器6能用于提供具有可变占空比的脉冲序列。压电晶体2包括陶瓷材料(其响应电场)和电触点。压电晶体在本领域 中是公知的，并且可以使用任何适当的压电晶体。负温度系数(NTC)热敏 电阻器7通过热链路(thermal link ) 7a连接至压电晶体2。热链路7a是导热 且可延展的材料，其与负温度系数热敏电阻器7和压电晶体2 二者适形接触 (conformal contact )。负温度系数热敏电阻器具有取决于温度的电阻。热敏 电阻器调节块8将来自负温度系数热敏电阻器7的信号S5转换为适于控制 器1的温度信号S6。形成控制器1的一部分的模拟输入端9接收来自热敏 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高频搅动源的控制器，所述控制器包括用于产生具有可变占空比的驱动信号的信号发生装置，该驱动信号用于驱动所述高频搅动源，所述控制器进一步包括用于检测所述高频搅动源的温度的温度检测装置，其中，所述控制器适于并且设置为响应所述高频搅动源的温度来改变所述驱动信号的占空比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：内森J克罗夫特，保罗G道格拉斯，
申请(专利权)人：戴森技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]