專利名稱：一種控制電變色器件的控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制電變色器件的控制系統(tǒng)及方法，尤指一種利用恒定頻率驅(qū)動(dòng)控制電變色器件的反射系數(shù)的控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，電變色器件，如汽車(chē)設(shè)備廣泛采用的防眩鏡窗系統(tǒng)等，開(kāi)始在各行業(yè)中得到普遍的應(yīng)用，與此同時(shí)，用于調(diào)整所述電變色器件的反射系數(shù)的控制技術(shù)也得到了飛速地發(fā)展。
美國(guó)公告專利第6,084,700號(hào)即揭示了一種利用有源負(fù)載或是電變色器件的電壓反饋來(lái)控制電變色器件的反射系數(shù)的電路設(shè)計(jì)。該電路包括一可產(chǎn)生工作周期可變的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的可編程微處理器。如圖1所示，該微處理器檢測(cè)脈沖寬度調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulated signal)輸入信號(hào)，并同時(shí)讀取電變色器件的電壓與該P(yáng)WM輸入信號(hào)。該系統(tǒng)通過(guò)一預(yù)存于可編程微處理器中的查詢表查找當(dāng)前輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的一期望輸出電壓值，將該期望輸出電壓值與當(dāng)前檢測(cè)的電變色器件的電壓值進(jìn)行比較，通過(guò)變頻技術(shù)調(diào)整輸入信號(hào)以完成對(duì)電變色器件電壓的調(diào)節(jié)。如果期望輸出電壓值大于當(dāng)前檢測(cè)的電變色器件的電壓值時(shí)，微處理器產(chǎn)生低頻的PWM輸入信號(hào)，以使當(dāng)前檢測(cè)的電變色器件的電壓值趨近期望輸出電壓值；如果期望輸出電壓值小于當(dāng)前檢測(cè)的電變色器件的電壓值時(shí)，微處理器則通過(guò)將PWM輸入信號(hào)頻率提高的手段，使當(dāng)前檢測(cè)的電變色器件的電壓值降至期望輸出電壓值。如圖2所示為存儲(chǔ)于微處理器中的PWM信號(hào)生成程序。
然而，在實(shí)際工作中，對(duì)電變色器件使用變頻技術(shù)進(jìn)行控制尚還存在一些問(wèn)題，比如電路設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，以及由于電路設(shè)計(jì)復(fù)雜而引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定等。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種控制電變色器件的控制系統(tǒng)及方法，該控制系統(tǒng)利用一簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)來(lái)減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，以同時(shí)滿足響應(yīng)時(shí)間及降低電變色器件成本的要求。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種控制電變色器件的控制系統(tǒng)及其控制方法，該控制系統(tǒng)僅使用一恒定頻率信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電變色器件，使系統(tǒng)獲得比前案通過(guò)變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)驅(qū)動(dòng)更好的穩(wěn)定性。
為達(dá)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種控制電變色器件的控制系統(tǒng)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)包括微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器，其中該微處理器產(chǎn)生PWM信號(hào)經(jīng)放大器放大后用于控制電變色器件，同時(shí)，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)。該控制系統(tǒng)還包括一充電電路且微處理器還預(yù)存一查詢表，使該微處理器通過(guò)一查詢表查找PWM信號(hào)所對(duì)應(yīng)的一期望電壓值，并再比較經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)與期望電壓值。當(dāng)經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)低于期望電壓值時(shí)，系統(tǒng)激活充電電路對(duì)電變色器件進(jìn)行電壓補(bǔ)償；當(dāng)經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)不小于期望電壓值時(shí)，微處理器關(guān)閉充電電路以釋放電變色器件上的過(guò)載電壓。
本發(fā)明中采用電路以調(diào)整加載于電變色器件的電壓的方式來(lái)控制電變色器件的反射系數(shù)。美國(guó)專利公告第4,917,477號(hào)專利說(shuō)明書(shū)中對(duì)電變色器件做了詳細(xì)描述。該電變色器件在0-3伏特的電壓范圍內(nèi)可被控制調(diào)整反射系數(shù)，如該專利中所描述，該電變色器件可以為液態(tài)，可用于汽車(chē)設(shè)備中的自擦除防眩鏡。
本發(fā)明所涉及的一種控制電變色器件的控制方法。該控制方法包括如下步驟通過(guò)一微處理器產(chǎn)生一PWM信號(hào)，并通過(guò)放大器放大處理生成用于控制電變色器件的輸入電壓信號(hào)；微處理器通過(guò)一模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取輸入電壓信號(hào)，并通過(guò)一預(yù)存于微處理器中的查詢表查詢PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)的期望電壓值；比較輸入電壓信號(hào)及期望電壓值；當(dāng)輸入電壓信號(hào)低于期望電壓值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)充電電路對(duì)電變色器件進(jìn)行電壓補(bǔ)償；當(dāng)輸入電壓信號(hào)不小于期望電壓值時(shí)，微處理器通過(guò)關(guān)閉充電電路以釋放電變色器件上的過(guò)載電壓。
與已知技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明不是通過(guò)變頻技術(shù)來(lái)完成對(duì)電變色器件的控制，這樣的電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)輕便，系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性更高，不僅系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間被大幅縮短，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)也得到了較好的控制。
圖1為一種利用電壓回饋控制電變色器件反射系數(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的輸入路徑流程圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中PWM的軟件流程圖。
圖3為本發(fā)明之具體實(shí)施例之電路原理圖。
圖4為本發(fā)明電路之控制流程圖。
圖5為PWM輸出信號(hào)的波形圖。
具體實(shí)施方式
與上述前案不同的是，本發(fā)明涉及一種通過(guò)恒頻脈寬可調(diào)制信號(hào)(PWM)驅(qū)動(dòng)電變色器件的控制系統(tǒng)。請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，本發(fā)明中的控制系統(tǒng)具有一簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，其包括一微處理器10，一放大器20，一負(fù)載30即電變色器件、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器35及一充電電路40。
所述微處理器10作為控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生及運(yùn)算元件，其包括PWM模塊、可編程存儲(chǔ)器及中央處理器(Central Processing Unit，CPU)。其中PWM模塊可產(chǎn)生用于控制電變色器件的恒頻交替的PWM信號(hào)；可編程存儲(chǔ)器內(nèi)預(yù)存一有輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的關(guān)系對(duì)應(yīng)查詢表；中央處理器用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制處理，如控制PWM模塊及其他電路的運(yùn)行及對(duì)可編程存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并分析等。
所述放大器20連接微處理器10，對(duì)微處理器10產(chǎn)生的恒頻PWM輸出信號(hào)進(jìn)行放大處理以產(chǎn)生輸入電壓信號(hào)，該輸入電壓信號(hào)即為電變色器件的控制信號(hào)。放大器20還與一限流回路25電性連接，該限流回路25可對(duì)放大器20的信號(hào)放大系數(shù)進(jìn)行控制，以避免PWM信號(hào)被過(guò)于放大，從而對(duì)電變色器件造成損害。
在信號(hào)控制回路中，微處理器10通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器35在輸入電壓信號(hào)未加載于電變色器件之前對(duì)其進(jìn)行讀取，同時(shí)在讀取之前將輸入電壓信號(hào)取平均值，以生成平均輸入電壓信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器35可將平均輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)以供微處理器10進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
充電電路40由若干電阻及電容組成，其與微處理器10連接，受微處理器10的指令控制，可被動(dòng)態(tài)切換。當(dāng)微處理器10控制關(guān)閉充電電路時(shí)，充電電路40可將負(fù)載30上的過(guò)載電壓釋放。
請(qǐng)進(jìn)一步參照?qǐng)D4所示，為該控制系統(tǒng)快速控制電變色器件反射系數(shù)的一控制方法流程圖。在操作過(guò)程中，控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況，由微處理器10的PWM模塊產(chǎn)生一恒頻PWM信號(hào)，圖5所示即為一種周期是100μs的PWM信號(hào)波形。該恒頻PWM信號(hào)經(jīng)放大器20放大處理生成輸入電壓信號(hào)。如圖中，微處理器10通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器35讀取平均輸入電壓信號(hào)，其中該平均輸入電壓信號(hào)為輸入電壓信號(hào)取平均值所產(chǎn)生。與此同時(shí)，微處理器10通過(guò)查表法查找可編程存儲(chǔ)器內(nèi)預(yù)存有輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的關(guān)系對(duì)應(yīng)查詢表，從而獲得PWM輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的期望電壓值(步驟S55)，并將平均輸入電壓值與期望電壓值進(jìn)行比較，比較輸入電壓值是否比期望輸出電壓值要低(步驟S60)。當(dāng)輸入電壓低于期望電壓值時(shí)，系統(tǒng)激活充電電路40，通過(guò)充電電路40對(duì)電變色器件進(jìn)行電壓補(bǔ)償(步驟S62)。如步驟S65至S75所描述，當(dāng)輸入電壓不低于期望電壓值時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉PWM輸出及充電電路40，并將電變色器件上的過(guò)載電壓釋放，從而使電變色器件維持正常的工作狀態(tài)。本發(fā)明的控制系統(tǒng)即通過(guò)這種方式使用恒定頻率的信號(hào)來(lái)完成對(duì)電變色器件的控制。
需要注意的是，步驟S60、S62、S65及S70均通過(guò)軟件編程完成。該軟件存儲(chǔ)于微處理器的可編程存儲(chǔ)器中，使用者可以根據(jù)軟件編程的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同參數(shù)的控制，如預(yù)先校正修改輸出電壓等。
本發(fā)明提出了一種控制電變色器件的控制系統(tǒng)，以下進(jìn)一步提出一種控制電變色器件的控制方法，該控制方法包括如下步驟通過(guò)一微處理器產(chǎn)生一PWM信號(hào)，并通過(guò)放大器放大處理生成用于控制電變色器件的輸入電壓信號(hào)；微處理器通過(guò)一模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取輸入電壓信號(hào)，并通過(guò)一預(yù)存于微處理器中的查詢表查詢PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)的期望電壓值；比較輸入電壓信號(hào)及期望電壓值；當(dāng)輸入電壓信號(hào)低于期望電壓值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)充電電路對(duì)電變色器件進(jìn)行電壓補(bǔ)償；當(dāng)輸入電壓信號(hào)不小于期望電壓值時(shí)，微處理器通過(guò)關(guān)閉充電電路以釋放電變色器件上的過(guò)載電壓。
與已知技術(shù)相比較，由于本發(fā)明不是通過(guò)變頻技術(shù)來(lái)完成對(duì)電變色器件的控制，這樣的電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)輕便，系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性更高，不僅系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間被大幅縮短，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)也得到了較好的控制。另外，由于本發(fā)明的信號(hào)處理均通過(guò)軟件編程設(shè)計(jì)，操作者可根據(jù)需要更改調(diào)整，這使得本發(fā)明在操作上更為靈活。
總之，本發(fā)明之一種控制電變色器件的控制系統(tǒng)及方法能降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，并且性能更加穩(wěn)定可靠。
權(quán)利要求
1.一種用于控制電變色器件的控制系統(tǒng)，其特征在于包括微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器以及充電電路，其中該微處理器產(chǎn)生一PWM信號(hào)再經(jīng)該放大器放大后用于控制電變色器件，且微處理器通過(guò)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取該經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)，還通過(guò)一預(yù)存于該微處理器內(nèi)的查詢表，在查詢表中查出該放大器放大后的PWM信號(hào)所對(duì)應(yīng)的一期望電壓值，并比較該經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)與期望電壓值大小，比較結(jié)果是該經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)低于期望電壓值時(shí)，系統(tǒng)激活充電電路對(duì)電變色器件進(jìn)行電壓補(bǔ)償；比較結(jié)果是經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)不小于期望電壓值時(shí)，微處理器關(guān)閉充電電路以釋放電變色器件上的過(guò)載電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于控制電變色器件的控制系統(tǒng)，其特征在于所述查詢表預(yù)存于微處理器的一可編程存儲(chǔ)器中。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于控制電變色器件的控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一限流回路，該限流回路連接放大器以防止信號(hào)被過(guò)分放大。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于控制電變色器件的控制系統(tǒng)，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn)換器將未加載于電變色器件前的經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種用于控制電變色器件的控制系統(tǒng)，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn)換器所讀取為經(jīng)放大器放大后的PWM信號(hào)的平均值信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于控制電變色器件的控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)為控制電變色器件的反射系數(shù)的控制系統(tǒng)。
7.一種用于控制電變色器件的控制方法，包括下列步驟當(dāng)一平均電壓被應(yīng)用到一電變色器件之前，先通過(guò)一模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取該平均電壓以作信號(hào)變換；自一查詢表中查詢一相對(duì)的期望電壓值，其中該查詢表中預(yù)存數(shù)個(gè)所需的期望電壓值，這些期望電壓值對(duì)應(yīng)前述模數(shù)轉(zhuǎn)換器所提供的平均電壓，以及僅判斷該輸入平均電壓是否小于該期望電壓值，以決定是否通過(guò)一PWM單元產(chǎn)生該恒頻PWM輸出電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的一種用于控制電變色器件的控制方法，其特征在于系統(tǒng)還包括有一限流回路與放大器連接，并通過(guò)限流回路防止信號(hào)被過(guò)分放大。
9.如權(quán)利要求7所述的一種用于控制電變色器件的控制方法，其特征在于當(dāng)出現(xiàn)不同于該輸入平均電壓低于該預(yù)存的期望電壓值的情況時(shí)，該輸出電壓被設(shè)為低電位。
10.如權(quán)利要求9所述的一種用于控制電變色器件的控制方法，其特征在于當(dāng)出現(xiàn)不同于該輸入平均電壓低于該預(yù)存的期望電壓值的情況時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉一充電電路以釋放該電變色器件上的過(guò)載電壓。
11.一種控制電路，用于控制一電子裝置，其包含一信號(hào)處理電路，在一具有平均電壓的輸入信號(hào)被應(yīng)用到該電子裝置之前，處理該輸入信號(hào)；一微控制器，其特征在于提供至少一查詢表及一具脈寬調(diào)制功能的脈寬調(diào)制單元，所述微控制器接收一輸入平均電壓以決定是否相對(duì)產(chǎn)生一具有脈寬調(diào)制形式的恒頻輸出電壓，并通過(guò)查詢數(shù)個(gè)該輸入平均電壓相對(duì)應(yīng)的預(yù)存在該查詢表中的期望輸出電壓，以及僅判斷該接收到的輸入平均電壓是否小于該期望輸出電壓；以及一驅(qū)動(dòng)電路，在出現(xiàn)不同于該輸入平均電壓小于該期望輸出電壓的情況時(shí)，接收所述微控制器的控制，形成一關(guān)閉狀態(tài)，以釋放該電子裝置上的過(guò)載電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的控制電路，其特征在于當(dāng)輸入信號(hào)為一模擬信號(hào)，所述信號(hào)處理電路為一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述輸入信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理以轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號(hào)。
13.如權(quán)利要求11所述的控制電路，其特征在于所述電子裝置為一電變色器件。
14.如權(quán)利要求13所述的控制電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路為一充電電路，接受該微控制器控制以釋放電變色器件上的過(guò)載電壓。
15.如權(quán)利要求11所述的控制電路，其特征在于所述查詢表預(yù)先設(shè)置于該微控制器內(nèi)的一可編程存儲(chǔ)器中。
16.如權(quán)利要求11所述的控制電路，其特征在于控制電路還包括一放大器，該放大電路對(duì)由該微控制器的脈寬調(diào)制單元所產(chǎn)生的一恒頻輸出電壓作放大處理。
17.如權(quán)利要求11所述的控制電路，其特征在于當(dāng)出現(xiàn)不同于該輸入平均電壓低于該預(yù)存輸出電壓之情況時(shí)，使該微控制器將該輸出電壓設(shè)為低電位。
全文摘要
一種控制電變色器件的控制系統(tǒng)及方法，其中該控制系統(tǒng)包括微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器及充電電路，其中該微處理器產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)并經(jīng)放大器放大后用于控制電變色器件，之后該微處理器通過(guò)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取放大后的PWM信號(hào)，且通過(guò)一預(yù)存于微處理器的查詢表中查找該P(yáng)WM信號(hào)所對(duì)應(yīng)的一期望電壓值，并比較放大后的PWM信號(hào)與期望電壓值。當(dāng)放大后的PWM信號(hào)低于期望電壓值時(shí)，系統(tǒng)激活充電電路對(duì)電變色器件進(jìn)行電壓補(bǔ)償；當(dāng)放大后的PWM信號(hào)不小于期望電壓值時(shí)，微處理器關(guān)閉充電電路以釋放電變色器件上的過(guò)載電壓。本發(fā)明電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)輕便，系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性更高，不僅系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間被大幅縮短，同時(shí)系統(tǒng)造價(jià)也得到了較好的控制。
文檔編號(hào)G09G3/00GK1837937SQ2005100600
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者黃泰雄, 蕭順祥, 蘇文威, 陳奎宏 申請(qǐng)人:中華研升科技股份有限公司