用于集成感测和加热功能的电路、系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于集成感测和加热功能的电路、系统和方法。实施例涉及适合用于除冰、加热和其他应用的结构中组合的感测和加热功能的集成电路、系统和方法。在实施例中，集成电路耦合到加热元件并且被配置成控制加热元件的操作以提供热量以及利用所述加热元件作为用于感测在加热元件上或在其附近存在冰、水或空气的感测结构的至少部分。在实施例中，加热元件包括导电聚合物结构，并且基于由耦合到所述结构的集成电路所感测和分析的所述结构的电容、阻抗或其他光谱来感测冰、水或空气的存在。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。实施例涉及适合用于除冰、加热和其他应用的结构中组合的感测和加热功能的集成电路、系统和方法。在实施例中，集成电路耦合到加热元件并且被配置成控制加热元件的操作以提供热量以及利用所述加热元件作为用于感测在加热元件上或在其附近存在冰、水或空气的感测结构的至少部分。在实施例中，加热元件包括导电聚合物结构，并且基于由耦合到所述结构的集成电路所感测和分析的所述结构的电容、阻抗或其他光谱来感测冰、水或空气的存在。【专利说明】
实施例大体上涉及集成电路，更具体地涉及用于将导电聚合物用于例如除冰的集成感测和加热功能的集成电路以及相关系统和方法。
技术介绍
结冰尤其是影响航空和可再生能量产生产业等的问题，并且能够发生在机翼、螺旋桨和其他组件上以及在风力涡轮机的叶片上。化学和/或电除冰技术通常用于航空产业，但是考虑到风力涡轮机的大小、固定布置和由于叶片的尖端对中心处风速上的差异而引起的冰不均匀分布的趋势，没有适合于风力涡轮机的相应技术。因而，如果在风力涡轮机的叶片上检测到结冰，则涡轮机通常必须关闭，这导致能量产生的损失。
技术实现思路
实施例涉及用于集成用于例如除冰的结构中的感测和加热功能的集成电路和相关系统和方法。在实施例中，一种感测和加热系统包括第一元件和第二元件；以及电路，所述电路耦合到第一和第二元件并且被配置成从第一或第二元件中的至少一个接收与特性相关的信号，分析所述信号以检测条件，并且在所述信号指示该条件的情况下，激活第一和第二元件中的至少一个以提供热量。在实施例中，一种风力涡轮机包括至少一个感测和加热系统，所述系统包括被配置成感测特性并且提供热量的结构；以及电路，所述电路耦合到所述至少一个感测和加热系统并且被配置成接收与特性相关的信号，分析所述信号，并且在所述分析指示条件的情况下，在风力涡轮机接近所感测到的特性的区域中提供热量。在实施例中，一种集成电路包括被配置成控制加热和感测结构的驱动电路；以及状态机电路，所述状态机电路耦合到驱动电路并且被配置成从加热和感测结构接收信号，分析所述信号以确定接近加热和感测结构处存在或不存在条件，并且基于已确定的存在或不存在条件来控制驱动电路。在实施例中，一种方法包括由感测和加热结构来感测特性；分析所述特性以确定感测和加热结构处是否存在水分；以及在所述分析的结果是存在水分的情况下，激活感测和加热结构以提供热量。【专利附图】【附图说明】鉴于联系附图对本专利技术的各种实施例的下述详细描述可以更完整地理解本专利技术，其中: 图1是根据一个实施例的风力涡轮机的示图。图2A是根据一个实施例的感测和加热系统的框图。图2B是根据另一个实施例的感测和加热系统的框图。图2C是根据一个实施例利用MD8710的感测和加热系统的框图。图2D是根据一个实施例的电路以及感测和加热部分的框图。图3是根据一个实施例的导电聚合物结构的描绘。图4A是根据一个实施例的方法的流程图。图4B是根据一个实施例用于空气、水和两厚度冰的电容对频率的曲线图。图4C是根据一个实施例用于空气、水和冰的电容对频率的另一个曲线图。图4D是根据一个实施例用于空气、水和冰的相位角对频率的曲线图。图5是根据一个实施例的感测和加热系统的功能性框图。图6是根据一个实施例的电阻器的温度系数的曲线图。尽管本专利技术对各种修改和替代形式是可修正的，但是其细节已经在附图中以示例的方式示出并将详细描述。然而，应该理解的是该意图并不限制本专利技术为所描述的特定实施例。相反的是，意图是覆盖落入如附加的权利要求所定义的本专利技术的精神和范围内的所有的修改、等价物、和替代物。【具体实施方式】实施例涉及适合用于除冰、加热和其他应用的结构中组合的感测和加热功能的集成电路、系统和方法。在一个实施例中，集成电路耦合到加热元件并且被配置成控制加热元件的操作以提供热量以及利用所述加热元件作为用于感测在加热元件上或其附近存在冰、水或空气的感测结构的至少部分。在实施例中，所述加热元件包括导电聚合物结构，并且基于由耦合到所述结构的集成电路所感测和分析的所述结构的电容、阻抗或其他光谱来感测冰、水或空气的存在。参考图1，示出了风力涡轮机100。涡轮机100是水平轴风力涡轮机(HAWT)并且包括支撑柱102和三个叶片104，不过涡轮机100的叶片数量和通常配置能够在各实施例中变化。尽管没有描述，实施例适合于其他类型的风力涡轮机，包括垂直轴风力涡轮机(VAWT)，其尤其可以包括 Darrieus、Savonius、扭曲(twisted) Savonius、并联型(parallel)、Giromill和螺旋形等。涡轮机100还能够包括转子、齿轮箱、计算机控制的定向电动机、发电机和制动器、以及其他组件，其可以未在图1中示出。在操作中，叶片104随风旋转。在电力发电应用中，叶片104通过转子耦合到发电机，并且叶片的旋转使发电机发电，将风能转换成电力用于分发和使用。风力涡轮机100能够独自放置或作为风力田(wind farm)的部分放置。在任何一种场景中，风力涡轮机100通常位于足够高风力的区域以持续发电。这种区域也可能经历变化的温度以及湿度、雨、冻雨、雪、和有利于在涡轮机100上(尤其在叶片104上)形成冰的其他天气条件。冰在涡轮机100上增长能够导致许多问题，包括能够引起机械疲劳或失效的振动和集结(mass)、能够导致伤害或损害的冰的脱落以及由于恶劣条件的低性能或整体关闭所引起的减少的或缺失的电能产生。在航空电子和汽车应用中，结冰通常使用化学或电除冰技术来处理。例如，飞行器能够在飞行前在地面上被化学除冰和/或装有在检测到结冰或指示结冰的条件的情况下能够由操作者手动开启的加热元件。化学除冰也用于桥上、公路上和汽车在其上行驶的其他结构上。也能够使用简单的机械技术，诸如刮或犁。然而，这些技术中没有一个适合于风力涡轮机。风力涡轮机的大小和配置使化学和机械技术很难，即使并非不可能，而传统的电学技术增加了风力涡轮机的制造商、所有者和操作者所不需要或难以支持的质量、能量需求、复杂度和成本。此外，这些技术仍然需要手动检测结冰条件，使其对于远程放置的风力涡轮机是不切实际的。在一个实施例中，并参考图2A,适合于与风力润轮机和其他结构和设备一起使用的除冰系统106包括耦合于电路110的感测和加热部分108。在一个实施例中，感测和加热部分108包括至少一个加热结构112和至少一个感测结构114。在这个和其他实施例中，感测和加热部分108能够包括诸如结构112之类的加热结构，其包括导电材料，诸如电阻性导电聚合物；薄膜；导线；涂层或涂覆(coated)材料；派射(sputter)、印刷或涂敷的(applied)金属或合成物；或在能够被建造在区域、表面或边缘上或在其中的其他实施例中的某种其他合适的导电材料。实施例中合适的导电聚合物的示例是可从VILLINGERRESEARCH AND DEVELOPMENT (www.villinger.com)购买的那些。在实施例中导电聚合物能够是本征的或非本征的并且包括单层或多层。感测和加热部分108也包括至少一个感测结构114，诸如作为或与加热部分108一起形成电容器、电感器或其他合适的感测结构的部分的结构。例如，在图2A的实施例中，加热结构112的部分和感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感测和加热系统，包括：第一元件和第二元件；以及电路，耦合到第一和第二元件并且被配置成从第一或第二元件中的至少一个接收与特性相关的信号，分析所述信号以检测条件，并且在所述信号指示所述条件的情况下，激活第一和第二元件中的至少一个以提供热量。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S克赖纳，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT