專利名稱：具有改進的驅(qū)動電路的自動變光濾光器(adf)眼睛保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及自動變光濾光器(ADF)眼睛保護裝置，并且尤其涉及具有改進的驅(qū)動電路的ADF裝置。
背景技術(shù)：
自動變光濾光器(ADF)眼睛保護裝置適用于許多領(lǐng)域。一個這樣的領(lǐng)域是焊接，其中ADF技術(shù)對焊工的眼睛提供保護以不受焊接過程中產(chǎn)生的強光的傷害。眼睛保護裝置也可以用在可能會產(chǎn)生亮光的其他領(lǐng)域，如激光器、炸藥等。ADF系統(tǒng)通常包括液晶裝置(IXD)，其通常由濾光器兩端施加的遮蔽電壓(ShadeVoltage)驅(qū)動，所述遮蔽電壓相應(yīng)于交流電流(AC)方波。為了提供這樣的方波電壓，濾光器兩端的電壓的極性需不斷被反轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)，當(dāng)濾光器兩端的電壓的極性被從正切換到負(fù)或從負(fù)切換到正時，它非常接近于瞬時切換。這樣接近于瞬時切換導(dǎo)致高的峰值電流，其使電子組件受到負(fù)荷且造成高電池消耗?？紤]這些已知的缺點，提供一種能消除、或至少顯著減少先前所經(jīng)歷的高電池消耗和組件負(fù)荷的用于ADF電路的機構(gòu)是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分闡述、或可以從描述中顯而易見、或可以通過本發(fā)明的實施獲悉。鑒于現(xiàn)有技術(shù)中遇到、并由本發(fā)明解決的已知的缺點，提供一種用于操作包括液晶裝置(LCD)濾光器的自動變光濾光器(ADF)的改進的電路，其具有第一和第二控制端子，第一至第四驅(qū)動器電路耦合于其上。第一至第四延時電路分別與第一至第四驅(qū)動器電路相關(guān)聯(lián)。定時器電路在開關(guān)控制電路的控制下操作，以延遲對LCD濾光器控制端子的控制電壓的施加，從而基于延時電路所產(chǎn)生的時間延遲和施加于開關(guān)控制電路的信號的工作頻率，周期性地依次反轉(zhuǎn)所施加的控制電壓的極性。在某些實施例中，在延時電路所產(chǎn)生的延遲期間，將接地參考電壓施加至液晶裝置(IXD)濾光器的兩個控制端子。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，開發(fā)了用于操作自動變光濾光器(ADF)電路的方法，該方法包括對施加到ADF電路的一對控制端子的電壓源的極性進行交替反轉(zhuǎn)。在某些實施例中，該方法在移除以第二極性施加的電壓之后，以預(yù)定時間段延遲施加第一極性的電壓源。在一些實施例中，該方法還在移除以第一極性施加的電壓之后，以預(yù)定時間段延遲施加第二極性的電壓源至一對控制端子。在某些其它的實施例中，預(yù)定時間段基于經(jīng)由電阻器將電容器充電到預(yù)定電壓電平所需的時間來確定。在更進一步的實施例中，在預(yù)定時間段期間將參考電位施加到兩 個控制端子。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點在下面詳細(xì)的描述和所附權(quán)利要求中闡述，或者對于那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見。包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。


針對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整和充分的公開，包括最佳實施方式，將參照附圖在本說明書中闡述，在附圖中:圖1是ADF焊接頭盔的立體圖，其可以利用根據(jù)本發(fā)明的各方面的改進的驅(qū)動器電路；圖2是根據(jù)本技術(shù)的作為自動變光濾光器驅(qū)動電路使用的電路的示意性框圖；以及圖3是示出在圖2的電路圖的各個點處的電壓電平的一組波形，其對于理解電路的工作是有用的。在本說明書和附圖中附圖標(biāo)記的重復(fù)使用意在表示本發(fā)明的相同或類似的特征或元件。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實施例，其中一個或多個示例在附圖中示出。通過解釋而非限制的方式提供本發(fā)明的實施例。事實上，對于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可以在不背離在本發(fā)明的范圍或精神的情況下在本發(fā)明中作出各種修改和變化。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一實施例以得到又一實施例。因此，本發(fā)明旨在包括所附權(quán)利要求及其等價物的范圍內(nèi)的這樣的修改和變化。如在本發(fā)明的“發(fā)明內(nèi)容”部分所討論的，本發(fā)明主題特別涉及具有改進的驅(qū)動器電路的自動變光濾光器(ADF)裝置和系統(tǒng)。本發(fā)明不限于任何特定類型的ADF系統(tǒng)或裝置。如前所述，在焊接頭盔中使用ADF系統(tǒng)是眾所周知的，出于這方面考慮，僅為了說明，在圖1中示出ADF焊接頭盔100。焊接頭盔100除其他特征以外還包括在其前側(cè)或前面的IXD透鏡102。IXD透鏡102直接位于佩戴者的眼睛的前面，從而用作觀察窗口。現(xiàn)在參考圖2，其中示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用作可與焊接頭盔100—起使用的ADF驅(qū)動器電路的電路200的示意性框圖。正如那些本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，ADF裝置通常包括液晶裝置(LCD)濾光器202，其被配置為放置在用戶的眼睛和強光源之間，用于保護使用者的眼睛。LCD濾光器202被配置成通過利用四個驅(qū)動器在LCD濾光器202的端子222、242之間施加交變極性脈沖來被脈沖調(diào)制，其中四個驅(qū)動器對應(yīng)于左上側(cè)驅(qū)動器204、左下側(cè)驅(qū)動器206、右上側(cè)驅(qū)動器214、右下側(cè)驅(qū)動器216。驅(qū)動器204、206、214、216成對地開啟和關(guān)閉以形成H橋。在這樣的配置中，當(dāng)左下側(cè)驅(qū)動器206和右上側(cè)驅(qū)動器214關(guān)閉時，左上側(cè)驅(qū)動器204和右下側(cè)驅(qū)動器216同時開啟。交替地，當(dāng)右下側(cè)驅(qū)動器216和左上側(cè)驅(qū)動器204關(guān)閉時，右上 側(cè)驅(qū)動器214和左下側(cè)驅(qū)動器206同時開啟。每個驅(qū)動器包括被配置為接收控制電壓的控制引腳224、226、234、236，控制電壓在具有足夠大小時(也就是說，高于預(yù)定的閾值電壓電平時)將開啟驅(qū)動器，否則將關(guān)閉驅(qū)動器。該預(yù)定的閾值電壓電平可以通過作為所述驅(qū)動器電路的一部分的比較器或閾值電路來設(shè)立。
四個驅(qū)動器204、206、214、216由兩個控制開關(guān)SI和S2控制。開關(guān)SI被配置為控制左上側(cè)驅(qū)動器204和右下側(cè)驅(qū)動器216，分別由標(biāo)記Sla和Slb示意性示出。開關(guān)S2被配置為控制左下側(cè)驅(qū)動器206和右上側(cè)驅(qū)動器214，分別由標(biāo)記S2a和S2b示意性示出。在操作中，電輸入信號被施加到信號輸入線240以提供對兩個控制開關(guān)SI和S2的控制信號。施加到線240的信號可以對應(yīng)于具有對應(yīng)于邏輯高電平和邏輯低電平電壓振幅的方波。開關(guān)SI和S2被配置為在邏輯高電平期間接通SI并關(guān)斷S2，而在邏輯低電平期間關(guān)斷SI并接通S2。根據(jù)本技術(shù)，添加了一個延遲部件，用于延遲開關(guān)Sla、Slb、S2a和S2b的操作。延遲確保了在左側(cè)和右側(cè)驅(qū)動器之間不存在導(dǎo)通狀態(tài)的重疊，所述重疊將導(dǎo)致遮蔽電壓源瞬間分流到低驅(qū)動電壓，該低驅(qū)動電壓可能是接地電位或另一個合適的電壓電平，從而在從遮蔽電壓源獲得的電流中產(chǎn)生尖峰。遮蔽電壓源、以及包括導(dǎo)通電壓和關(guān)斷電壓的其他的工作電壓可以從未示出的相對低電壓的電池電源得到。如可以進一步檢查圖2看到的，每個驅(qū)動電路包括串聯(lián)連接的電阻器和電容器，一般表不為Rn和Cn (其中n的范圍從I到4),在其結(jié)合處產(chǎn)生的斜坡電壓取決于電阻器和電容器以及所施加的電壓的值。因此，例如，左上側(cè)驅(qū)動器204的輸入電路中包括電阻器R1和電容器Q。電阻器R1的一端連接到左上側(cè)驅(qū)動器204的控制引腳224，另一端連接到導(dǎo)通電壓(OnVoltage)電源。電容器C1的一端連接到控制引腳224,另一端連接到接地電位連接點。以類似的方式，電阻器-電容器串聯(lián)對R2、C2耦合在導(dǎo)通電壓源和地線之間，并且它們的結(jié)合點耦合至控制引腳234 ;R3、C3耦合在導(dǎo)通電壓源和地線之間，并且它們的結(jié)合點耦合至控制引腳234 ;R4、C4耦合在導(dǎo)通電壓源和地線之間，并且它們的結(jié)合點耦合至控制引腳236。每個開關(guān)Sla、Slb、S2a和S2b包括稱合到關(guān)閉電壓(Off Voltage)源的關(guān)斷端子(off terminal)。在一個 示例性的配置中，關(guān)閉電壓源可以對應(yīng)于接地電位(雖然也可以使用低于閾值電壓電平306、314 (圖3)的任何其它的電壓電平)。關(guān)閉電壓電平的目的之一(但不是特別要求的目的)是重置由串聯(lián)電阻器-電容器電路所提供的定時功能，從而方便地選擇相對零電壓(即接地電位)。參考圖2以及圖3的波形圖300，當(dāng)在控制開關(guān)SI從線240上收到以波形302示出的邏輯高電平的信號時，開關(guān)Sla和Slb分別將電容器C1和C4的一端通過電阻器R1和R4連接至導(dǎo)通電壓源。這給電容器C1和C4提供了導(dǎo)致供給至左上側(cè)驅(qū)動器2104和右下側(cè)驅(qū)動器216的電壓的斜坡上升304的充電電壓。當(dāng)這個斜坡上升304的電壓達到驅(qū)動器的閾值電壓306時，驅(qū)動器開啟。同時，當(dāng)在控制開關(guān)S2看到邏輯高電平時，開關(guān)S2a和S2b關(guān)斷。這會導(dǎo)致分別是左下側(cè)驅(qū)動器206和右上側(cè)驅(qū)動器214的閾值電壓226和234幾乎瞬時切換到關(guān)閉電壓，從而導(dǎo)致左下側(cè)驅(qū)動器和右上側(cè)驅(qū)動器立即關(guān)閉。關(guān)閉電壓電平在圖3中表示為關(guān)閉電壓308。在通過電阻器-電容器串聯(lián)電路R1C1和R4C4的延時功能產(chǎn)生延遲之后，左上側(cè)驅(qū)動器204和右下側(cè)驅(qū)動器216被開啟。當(dāng)左上側(cè)驅(qū)動器204和右下側(cè)驅(qū)動器216關(guān)閉、右上側(cè)驅(qū)動器214和左下側(cè)驅(qū)動器206開啟時，作為電阻器-電容器串聯(lián)電路R3C3和R2C2的延時功能的結(jié)果，發(fā)生相同的“關(guān)閉-延時-開啟”操作。
作為該操作序列的結(jié)果，在IXD濾光器202的兩端外加電壓波形310。對波形300從整體上看，當(dāng)以波形302所示的信號輸入被施加到信號輸入線240時，隨著該信號變?yōu)檫壿嫺唠娖?，基于定時電路R1C1和R4C4的RC時間常數(shù)開始產(chǎn)生斜坡電壓304。當(dāng)斜坡電壓達到閾值電平306時，驅(qū)動器204和216開啟。當(dāng)在線240上的信號輸入電壓進入邏輯低電平時，驅(qū)動器204和216幾乎立即關(guān)閉并且基于定時電路R2C2和R3C3的時間常數(shù)進行另一個定時操作。該時間周期由陰影區(qū)312表示。當(dāng)用于這些定時電路的斜坡電壓314達到閾值電平316時，驅(qū)動器206和214開啟直到輸入信號線240再一次進入邏輯高電平為止，在進入邏輯高電平時，驅(qū)動器206和214幾乎立即關(guān)閉，并且只要線240上的信號輸入持續(xù)重復(fù)，此周期就一直循環(huán)。那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，雖然本公開示出了使用RC定時電路來提供用于驅(qū)動器電路的切換延遲，但也可以使用其他類型的延遲產(chǎn)生電路，這包括但不限于數(shù)字電路。 采用這種方式，施加到IXD濾光器202的波形以如下方式交替，即使得無論左側(cè)驅(qū)動器204、206還是右側(cè)驅(qū)動器214、216在任何期間都不同時開啟，從而避免了遮蔽電壓源至地線的分流。這樣的操作避免了先前遇到的電子組件的負(fù)荷和高電池消耗。雖然本發(fā)明就其特定的實施例進行了詳細(xì)描述，然而應(yīng)該理解的是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在理解前面所述的基礎(chǔ)上可以容易地對這些實施例進行改變、變化和等價變換。因此，通過舉例的方式、而不是通過限制的方式公開本發(fā)明的范圍，本主題公開不排除對本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的那些對本主題的修改、變化和/或增補。
權(quán)利要求
1.一種自動變光濾光器眼睛保護裝置，包括: 液晶裝置濾光器，所述濾光器具有第一控制端子和第二控制端子； 耦合到所述第一控制端子的第一驅(qū)動器電路和第二驅(qū)動器電路，所述第一驅(qū)動器和所述第二驅(qū)動器各自具有相應(yīng)的控制輸入端； 耦合到所述第二控制端子的第三驅(qū)動器電路和第四驅(qū)動器電路，所述第三驅(qū)動器電路和所述第四驅(qū)動器電路各自具有相應(yīng)的控制輸入端； 第一延時電路、第二延時電路、第三延時電路和第四延時電路，分別耦合到所述第一驅(qū)動器電路、所述第二驅(qū)動器電路、所述第三驅(qū)動器電路和所述第四驅(qū)動器電路的所述控制輸入端； 第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)，分別耦合到所述第一延時電路、所述第二延時電路、所述第三延時電路和所述第四延時電路，所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)各自被配置為將其相應(yīng)的延時電路耦合至導(dǎo)通電壓源或關(guān)閉電壓源；以及 開關(guān)控制電路，其被配置為交替地同時操作所述第一開關(guān)和所述第四開關(guān)以及同時操作所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一延時電路、所述第二延時電路、所述第三延時電路和所述第四延時電路的每一個都包括電阻器和電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一驅(qū)動器電路和所述第三驅(qū)動器電路被配置為將遮蔽電壓源分別耦合至所述液晶裝置濾光器的所述第一控制端子和所述第二控制端子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二驅(qū)動器電路和所述第四驅(qū)動器電路被配置為將所述液晶裝置濾光器的所述第一控制端子和所述第二控制端子分別耦合到接地電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一驅(qū)動器電路、所述第二驅(qū)動器電路、所述第三驅(qū)動器電路和所述第四驅(qū)動器電路各自包括設(shè)立驅(qū)動器開啟電壓電平的閾值電路。
6.一種用于操作自動變光濾光器眼睛保護裝置的方法，包括: 交替反轉(zhuǎn)施加至一對控制端子的電壓源的極性；以及 在移除第二極性之后，以預(yù)定時間段來延遲施加第一極性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括: 在移除所述第一極性之后，以預(yù)定時間段來延遲施加所述第二極性。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述預(yù)定時間段基于通過電阻器將電容器充電至預(yù)定電壓電平所需的時間來確定。
9.根據(jù)權(quán)利要 求6所述的方法，還包括: 在所述預(yù)定時間段期間，將參考電位施加到兩個輸入端子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動變光濾光器(ADF)眼睛保護裝置及其操作方法。工作電壓在持續(xù)的序列中被交替地施加到ADF裝置電路的一對控制端子，其中第一極性電壓被施加到該對端子，然后反轉(zhuǎn)。在施加交替極性之間設(shè)置延遲時間段。在一些實施例中，在延遲時間段期間，將接地電位施加到該對端子的兩個端子。
文檔編號A61F9/06GK103140194SQ201180047276
公開日2013年6月5日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者D·W·格雷納, T·J·漢密爾頓 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司