專利名稱：：脈沖寬度調(diào)制的除霜器的制作方法脈沖寬度調(diào)制的除霜器
技術(shù)領(lǐng)域：
圖3是按照本發(fā)明定時(shí)器電路例子的示意圖。具體實(shí)施方式0011現(xiàn)在參照?qǐng)D1，我們說(shuō)明體現(xiàn)本發(fā)明原理的系統(tǒng)10。作為它的主要部件，系統(tǒng)IO包含加熱器網(wǎng)格14和控制器16。加熱器網(wǎng)格14固定到塑料窗12，并與控制器16進(jìn)行電通信。塑料窗12可以由塑料板制成，例如，聚碳酸酯材料，并可以包含一個(gè)或多個(gè)層或涂層，用于保護(hù)免遭磨蝕和紫外光造成的損傷。微控制器16包含脈沖寬度調(diào)制器18，它配置成給加熱器網(wǎng)格14提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)在加熱器網(wǎng)格14的兩端產(chǎn)生電壓，它使加熱器網(wǎng)格14發(fā)射熱能，從而除霜塑料窗12。控制器16可以是有內(nèi)置脈沖寬度調(diào)制器的微控制器芯片，或可以包含多個(gè)有脈沖電路的控制電路，例如，定時(shí)器電路，用于形成可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖部分的脈沖寬度調(diào)制器。[00131在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制器16是通過(guò)光隔離器20與加熱器網(wǎng)格14隔開(kāi)，用于保護(hù)控制器16免遭來(lái)自驅(qū)動(dòng)加熱器網(wǎng)格14所需的電流。因此，光隔離器20的輸入端通過(guò)負(fù)栽電阻器22連接到電壓源24。基于脈沖寬度調(diào)制器18的定時(shí)作用，脈沖寬度調(diào)制器18給光隔離器20的輸入端提供接地路徑。光隔離器20的輸出端與加熱器網(wǎng)格14進(jìn)行電通信以傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電壓源26，例如，汽車(chē)電池，也與光隔離器20的輸出端進(jìn)行電通信，可以給光隔離器20的輸出端提供功率。此外，光隔離器20的輸出端也與地線28進(jìn)行電通信，可以給光隔離器20的輸出端提供參考電壓。光隔離器20的輸出端沿線路27與晶體管34的基極進(jìn)行電通信，例如，圖l所示的雙極晶體管，用于驅(qū)動(dòng)固態(tài)中繼器38并傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)到加熱器網(wǎng)格14。此外，負(fù)載電阻器30連接在晶體管34的基極與集電極之間。而且，為了提供通過(guò)晶體管34的電流以驅(qū)動(dòng)固態(tài)中繼器38，晶體管34的集電極連接到功率源26，而驅(qū)動(dòng)晶體管34的發(fā)射極通過(guò)電阻器36與地線28進(jìn)行電通信。[0014如以上所指出的，驅(qū)動(dòng)晶體管34的發(fā)射極與固態(tài)中繼器38的第一輸入端40進(jìn)行電通信，傳輸脈沖電流通過(guò)加熱器網(wǎng)格14。固態(tài)中繼器38的第二輸入端42與地線28進(jìn)行電通信。在笫一輸入端40與第二輸入端42之間加上電壓時(shí)，允許電流在固態(tài)中繼器38的第一輸出端44與第二輸出端46之間流動(dòng)。所以，為了給加熱器網(wǎng)格14提供電流，加熱器網(wǎng)格14的第一端與功率源26進(jìn)行電通信，而加熱器網(wǎng)格14的第二端與固態(tài)中繼器38的第一輸出端44進(jìn)行電通信。當(dāng)來(lái)自脈沖寬度調(diào)制器18的輸出電壓是高時(shí)，固態(tài)中繼器38激勵(lì)電流在第一輸出端44與第二輸出端46之間流動(dòng)。第二輸出端46是通過(guò)分路電阻器48與地線28進(jìn)行電通信。所以，電流就從功率源26流動(dòng)通過(guò)加熱器網(wǎng)格14，然后通過(guò)固態(tài)中繼器38接地。[00151功率源26配置成提供的電壓大于加熱器網(wǎng)格14的最佳工作穩(wěn)態(tài)電壓。加熱器網(wǎng)格14的最佳工作電壓是基于加熱器網(wǎng)格的具體特征以及塑料窗12的物理特征。最佳工作電壓是DC電壓，在穩(wěn)態(tài)條件下，加熱器14可以在該DC電壓下發(fā)射不損壞塑料窗12或加熱器網(wǎng)格14本身的最大熱量。所以，最佳工作電壓在此處也稱之為穩(wěn)態(tài)工作電壓。例如，圖2表示一種可能的驅(qū)動(dòng)信號(hào)60的曲線圖?？赡艿尿?qū)動(dòng)信號(hào)包括，但不限于，正弦波，三角形波，鋸齒波，和方波。[0016驅(qū)動(dòng)信號(hào)60包含初始加熱部分70和脈沖部分72。在初始加熱部分70期間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)60被"&置在電壓74上，該電壓大于加熱器網(wǎng)格14的最佳工作電壓。因此，加熱器網(wǎng)格14在初始加熱部分70期間被過(guò)驅(qū)動(dòng)，從而使加熱器快速地達(dá)到最大的溫度，該溫度是加熱器網(wǎng)格14在最佳工作電壓下產(chǎn)生的溫度。然后，脈沖寬度調(diào)制器18產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)60的脈沖部分72。脈沖部分72包含一系列在脈沖電壓74上的脈沖64，該電壓大于加熱器網(wǎng)格14的最佳工作電壓。脈沖64的正常間隔是用周期68表示，而脈沖64的持續(xù)時(shí)間是用脈沖寬度66表示。所以，基于脈沖64的脈沖寬度66與周期68的比較，可以確定脈沖部分72的占空因數(shù)。因此，脈沖64的短持續(xù)時(shí)間允許在非穩(wěn)態(tài)方式下提供較大的電壓，從而提供低于脈沖電壓74的有效電壓。此外，有效電壓可以等于或低于加熱器網(wǎng)格14的最佳工作電壓。例如，按照以下的>^式1，可以計(jì)算方波的有效電壓，有效電壓=所加電壓*脈沖寬度(秒)*頻率(1)[00171在典型的汽車(chē)擋風(fēng)玻璃或后照光裝置中，初始加熱部分70的長(zhǎng)度大于脈沖部分72的脈沖寬度66，典型的是，它大于脈沖部分72的周期68。在某些情況下，初始加熱部分70可以持續(xù)幾秒鐘。然而，脈沖部分的周期通常小于500ms，而脈沖寬度通常小于200ms，雖然可以使用較長(zhǎng)的周期和脈沖寬度。如以上所討論的，脈沖寬度調(diào)制器18可以包含定時(shí)器電路78。在圖3所示的一個(gè)實(shí)施例中，定時(shí)器電路78包含定時(shí)器芯片80，例如，在電子領(lǐng)域中熟知的555定時(shí)器芯片。00181作為背景知識(shí)，555定時(shí)器芯片的插針有按照以下表1的表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>[0019在定時(shí)器電路78中，定時(shí)器芯片的插針8與電壓源82進(jìn)行電通信，而電阻器88連接在插針7與插針8之間。另一個(gè)電阻器90的第一端也連接到插針7,而電阻器90的第二端連接到插針2和6。此外，電容器82的一端連接到插針2和6，而它的另一端連接到地線84和插針1。其余的插針，插針3，提供來(lái)自定時(shí)器芯片80的脈沖信號(hào)86。按照所示的配置，按照公式2可以計(jì)算脈沖信號(hào)86的頻率，而按照公式3可以計(jì)算占空因數(shù)，以下給出這兩個(gè)公式，其中C-電容器82的電容量，Rl-電阻器88的電阻值，和R2-電阻器90的電阻值。頻率=[0.693*<:*(111+2*112)(2)占空因數(shù)-(Rl+R2)/(Rl+2夫R2)(3)0020脈沖寬度調(diào)制可用于控制原型除霜器。這種原型除霜器是水平除霜器，它在圖形的中心位置有附加的匯流條，這有助于減小該圖形的總電阻值(中心饋入功率可以有效地把圖形/電阻值分割成一半).在圖2中給出確認(rèn)這個(gè)結(jié)果的數(shù)據(jù).表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其中Vapplied是在除霜器的兩個(gè)端子上測(cè)得的所加電壓Vshunt是在分路電阻器的兩端測(cè)得的電壓Current是按照1=(Vshunt/Rshunt)計(jì)算的電流，其中Rshunt=0.002nTemp是在除霜器圖形中心的溫度DCalc是計(jì)算的除霜器電阻值此外，6.35伏的有效工作電壓可用于給除霜器圖形提供功率。在這個(gè)有效電壓下，該圖形達(dá)到70.5°C并吸取9安培電流。這個(gè)有效電壓是利用46Hz的12ms脈沖寬度實(shí)現(xiàn)的并對(duì)應(yīng)于55%的占空因數(shù)。在表3中給出確認(rèn)這些結(jié)果的數(shù)據(jù)。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其中Veffective是在除霜器的兩個(gè)端子上測(cè)得的電壓Hz是在測(cè)量的頻率PW是測(cè)量的脈沖寬度0021然后，使除霜器被冷卻到-20。C。熱偶放置在除霜器圖形的中間位置并監(jiān)測(cè)該熱偶，與此同時(shí)，除霜器接受從10Hz至340Hz的電壓5.13伏。我們發(fā)現(xiàn)，在144秒與159秒之間可以加熱除霜器圖形到10。C。這個(gè)溫度的提高能夠在所描述的測(cè)試條件下除霜汽車(chē)窗。[0022專業(yè)人員容易理解，以上的描述說(shuō)明本發(fā)明原理的實(shí)施。這個(gè)描述不應(yīng)當(dāng)限制本發(fā)明的范圍或申請(qǐng)，其中在不偏離以下權(quán)利要求書(shū)限定本發(fā)明精神的條件下，本發(fā)明可以允許作各種改進(jìn)，變化和改動(dòng)。權(quán)利要求1.一種用于除霜塑料窗的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括透明的塑料板；固定到塑料板的加熱器網(wǎng)格；與加熱器網(wǎng)格進(jìn)行電通信的控制器，該控制器包含脈沖寬度調(diào)制器，它配置成給加熱器網(wǎng)格提供脈沖寬度調(diào)制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。2.按照權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中加熱器網(wǎng)格有穩(wěn)態(tài)工作電壓，脈沖寬度調(diào)制器配置成給加熱器網(wǎng)格提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其脈沖式高電壓大于穩(wěn)態(tài)工作電壓。3.按照權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中脈沖寬度調(diào)制器配置成給加熱器網(wǎng)格提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空因數(shù)，其有效電壓基本上等于穩(wěn)態(tài)工作電壓。4.按照權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中控制器配置成在加熱器網(wǎng)格的兩端提供初始電壓，該初始電壓大于加熱器網(wǎng)格的穩(wěn)態(tài)工作電壓。5.按照權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)包含初始加熱部分和脈沖部分，初始加熱部分的初始電壓大于加熱器網(wǎng)格的穩(wěn)態(tài)工作電壓。6.按照權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中加到初始加熱部分上初始電壓的持續(xù)時(shí)間周期大于脈沖部分的脈沖寬度。7.按照權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中給加熱部分所加初始電壓的持續(xù)時(shí)間周期大于脈沖部分的周期。8.按照權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)包含脈沖部分，而脈沖部分的周期小于500毫秒。9.按照權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中脈沖寬度小于200毫秒。10.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中塑料板是利用聚碳酸酯制成。11.按照權(quán)利要求l的系統(tǒng)，合用在車(chē)輛內(nèi)。12.—種用于除霜塑料窗的方法，該塑料窗有與其固定的加熱器網(wǎng)格，該方法包括產(chǎn)生有脈沖部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該脈沖部分的脈沖式高電壓大于加熱器網(wǎng)格的穩(wěn)態(tài)工作電壓，且脈沖部分還有基本上等于穩(wěn)態(tài)工作電壓的有效電壓；和給加熱器網(wǎng)格加該驅(qū)動(dòng)信號(hào)。13.按照權(quán)利要求12的方法，還包括在加熱器網(wǎng)格的兩端產(chǎn)生初始電壓，該初始電壓大于加熱器網(wǎng)格的穩(wěn)態(tài)工作電壓。14.按照權(quán)利要求13的方法，還包括產(chǎn)生初始電壓，該初始電壓的持續(xù)時(shí)間周期大于脈沖部分的脈沖寬度。15.按照權(quán)利要求13的方法，其中初始電壓是在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖部分之前產(chǎn)生的。16.按照權(quán)利要求13的方法，其中產(chǎn)生的初始電壓作為部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。17.按照權(quán)利要求12的方法，還包括利用驅(qū)動(dòng)信號(hào)的初始加熱部分對(duì)加熱器網(wǎng)格進(jìn)行初步加熱。18.按照權(quán)利要求17的方法，其中在對(duì)加熱器網(wǎng)格進(jìn)行初步加熱時(shí)，該加熱器網(wǎng)格被過(guò)激勵(lì)，以便快速地對(duì)加熱器網(wǎng)格進(jìn)行加熱。全文摘要一種包含加熱器網(wǎng)格和控制器的窗除霜系統(tǒng)。該控制器包含脈沖寬度調(diào)制器，它配置成給加熱器網(wǎng)格提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)有初始加熱部分和脈沖部分。初始加熱部分提供初始電壓，該初始電壓大于加熱器網(wǎng)格的最佳工作電壓，而脈沖部分提供脈沖信號(hào)，其脈沖式高電壓大于最佳工作電壓。文檔編號(hào)H05B3/84GK101129092SQ200680006036公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2006年2月22日優(yōu)先權(quán)日2005年2月24日發(fā)明者基斯·D.·維斯,羅伯特·施文克申請(qǐng)人:埃克阿泰克有限責(zé)任公司