CN107040164B - 控制方法及驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种控制方法，适用于驱动电路，其中驱动电路驱动压电致动泵的压电致动器，使压电致动泵驱动流体储存室输送流体，控制方法包含下列步骤：(a)启动驱动电路，使驱动电路输出驱动电压；(b)开始汲取运作，并执行汲取能力调整，以即时检测流体储存室内的流体的流体压力，并比较流体压力与预设汲取压力，以依据比较结果调整驱动电压，使流体压力调整至等于预设汲取压力；以及(c)开始排出运作，并执行排出能力调整，以即时检测流体压力，并比较体压力与预设排出压力，以依据比较结果调整驱动电压，使流体压力调整至等于预设排出压力。本发明还涉及一种驱动电路。

Description

控制方法及驱动电路

【技术领域】

本发明关于一种控制方法，尤指一种适用于压电致动泵的驱动电路的控制方法及其驱动电路。

【背景技术】

压电致动泵在运作时，皆需一驱动电路来驱动压电致动泵的一压电致动器，使压电致动器周期性的运作，进而驱动压电致动泵对应运作。

现行的驱动电路的运作方式为在启动时，于固定工作频率下提供固定的电压至压电致动泵的压电致动器，而在关闭时，则停止运作，以停止输出电压。由上可知，现行的驱动电路仅能控制其启动状态/关闭状态以及启动状态的维持时间，因此虽然较易使用，然而由于每一组压电致动泵可能因制成或是其它因素而有效能上的差异，故当现行的驱动电路分别应用在具有效能差异的不同的压电致动泵时，其固定的运作方式便无法因应不同的压电致动泵而皆达到所要的驱动情况。

此外，当压电致动泵用来对一流体进行汲取运作或排出运作时，由于现行的驱动电路仅能于固定工作频率下提供固定的电压至压电致动泵的压电致动器，因此当使用者想控制流体的压力在特定时间维持在特定值时，便需要额外使用流体阀门控制开关，如此一来，不但导致成本增加，更因需依据流体阀门控制开关的设置路径来调整流体阀门控制开关的控制时间，而流体阀门控制开关亦有使用的寿命问题，导致使用流体阀门控制开关实为不便。

因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失的适用于压电致动泵的驱动电路的控制方法及其驱动电路，实惟目前迫切需要解决的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种适用于压电致动泵的驱动电路的控制方法及其驱动电路，其中该控制方法是检测流体储存室内的流体压力的当下压力值，并依据检测结果比较流体压力与预设压力，以依据比较结果调整驱动电路所输出的驱动电压的电压值，使流体压力可调整至等于预设压力，俾解决传统驱动电路无法因应不同效能的压电致动泵而皆达到所要的驱动情况，以及压电致动泵需要额外使用流体阀门控制开关才能控制流体的压力在特定时间维持在特定值等缺失。

为达上述目的，本发明的一较佳实施态样为提供一种控制方法，适用于驱动电路，其中驱动电路是用以驱动压电致动泵的压电致动器，使压电致动泵驱使流体储存室输送流体，控制方法包含下列步骤：(a)启动驱动电路，使驱动电路输出驱动电压；(b)开始汲取运作，并执行第一次汲取能力调整，于第一次汲取能力调整中，是即时检测流体储存室内的流体的流体压力，并比较流体压力与第一预设汲取压力，以依据比较结果调整驱动电压的电压值，使流体压力调整至等于第一预设汲取压力；以及(c)开始排出运作，并执行第一次排出能力调整，于第一次排出能力调整中，是即时检测流体储存室内的流体压力，并比较流体压力与第一预设排出压力，以依据比较结果调整驱动电压的电压值，使流体压力调整至等于第一预设排出压力。

为达上述目的，本发明的另一较佳实施态样为提供一种驱动电路，用以驱动压电致动泵的压电致动器，使压电致动泵驱动流体进行汲取运作或排出运作，进而驱使流体储存室输送流体，驱动电路包含：供电电路，是与压电致动器电连接，用以接收输入电压，并转换为驱动电压至压电致动器；压力检测器，是与流体储存室相连接，用以即时检测流体储存室内的流体的流体压力；以及控制模块，是与供电电路及压力检测器电连接，用以控制供电电路的运作，且接收压力检测器的检测结果；其中当压电致动泵进行汲取运作时，控制模块是比较流体压力与第一预设汲取压力，以依据比较结果控制供电电路调整驱动电压的电压值，使流体压力调整至等于第一预设汲取压力，当压电致动泵进行排出运作时，控制模块是比较流体压力与第一预设排出压力，以依据比较结果控制供电电路调整驱动电压的电压值，使流体压力调整至等于第一预设排出压力。

【附图说明】

图1是为本发明较佳实施例的驱动电路的电路结构示意图。

图2是为图1所示的驱动电路的控制方法的步骤流程图。

图3是为本发明的驱动电路的驱动电压、流体储存室内的流体的流体压力及时间之间的对应波形图。

图4是为在图3的驱动电路的作动方式下，压电致动泵的压电致动器的振荡位移的对应波形图。

图5是为在图3的驱动电路的作动方式下，驱动电路的驱动电压与流体储存室内的流体的流体压力的关系图。

【主要元件符号说明】

1：驱动电路

11：控制模块

12：压力检测器

20：压电致动泵

200：压电致动器

30：流体储存室

Vin：输入电压

Vout：驱动电压

S1～S3：驱动电路的控制方法的步骤

V1、V2、V3：电压值

P1、P2、P3：压力

T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7：时间

【具体实施方式】

体现本发明特征与优点的一个典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图1，其是为本发明较佳实施例的驱动电路的电路结构示意图。如图1所示，本发明的驱动电路1是与一压电致动泵20电连接，用以接收一输入电压Vin，并将输入电压Vin转换成一驱动电压Vout，以提供给压电致动泵20内的一压电致动器200，使压电致动器200将电能转换成机械能，而对应驱动压电致动泵20运作。其中压电致动泵20可适用于医药生技、电脑科技、打印或是能源等工业，且压电致动泵20是与可储存流体的一流体储存室30连通，借此当压电致动泵20运作而进行一汲取运作或一排出运作时，便可使流体储存室30输送流体，即当压电致动泵20进行汲取运作时，压电致动泵20驱动流体储存室30由外部输送流体至自身内部，当压电致动泵20进行排出运作时，压电致动泵20驱动流体储存室30将自身内部的流体输送至外部。

驱动电路1是包含一供电电路10、一控制模块11及一压力检测器12。供电电路10是与压电致动泵20的压电致动器200电连接，用以接收输入电压Vin，并将输入电压Vin转换为驱动电压Vout，以提供给压电致动器200。压力检测器12是与流体储存室30相连接，用以即时检测流体储存室30内的流体的一流体压力。

于上述实施例中，驱动电压Vout实际上为交流电压，因此当驱动电压Vout的极性改变时，将对应使压电致动器200的振动方向改变。

控制模块11是与供电电路10及压力检测器12电连接，用以控制供电电路10的运作，且接收压力检测器12的检测结果。此外，当驱动电路1运作而压电致动泵20进行汲取运作时，控制模块11是依据压力检测器12的检测结果而将流体储存室30内的流体的流体压力与一预设汲取压力进行比较，以依据比较结果控制供电电路10调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力调整至等于预设汲取压力，而当压电致动泵20进行排出运作时，控制模块11则依据压力检测器12的检测结果比较流体储存室30内的流体的流体压力与一预设排出压力，以依据比较结果控制供电电路10调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力调整至等于预设排出压力。

于一些实施例中，压电致动泵20可为但不限于由一压电致动空气泵所构成，因此流体储存室30亦对应可为但不限于由一气囊所构成。又于其它实施例中，驱动电路10、压电致动泵20及流体储存室30可设置于一穿戴式装置内，借此压电致动泵20可将流体，例如气体，传输至流体储存室30中，使流体储存室30充气鼓胀以压迫穿戴使用者所穿戴的特定位置，再透过穿戴式装置上的一生理传感器感测穿戴使用者的生理信息，使穿戴式装置可依据使用者的生理信息而进行后续动作。

另外，预设汲取压力及预设排出压力是可更改地预先储存于控制模块11内，其中预设汲取压力为压电致动泵20进行汲取运作时，使用者所期望的流体储存室30内的流体的流体压力，而预设排出压力为压电致动泵20进行排出运作时，使用者所期望的流体储存室30内的流体的流体压力。

当然，为了更精准地控制流体储存室30内的流体的流体压力，且使流体储存室30内的流体的流体压力是以逐步方式进行调整，以避免噪音产生，可在压电致动泵20进行汲取运作或排出运作时，控制流体储存室30内的流体的流体压力于不同阶段维持在不同的压力值，故于其它实施例中，控制模块11更可储存多个不同数值的预设汲取压力，例如第一预设汲取压力及第二预设汲取压力等，及多个不同数值的预设排出压力，例如第一预设排出压力及第二预设排出压力，故于压电致动泵20进行汲取运作时，控制模块11可先依据压力检测器12的检测结果而将当下的流体压力与第一预设汲取压力进行比较，以依据比较结果控制供电电路10调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力调整至等于第一预设汲取压力，之后再将当下的流体压力与第二预设汲取压力进行比较，以依据比较结果控制供电电路10调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力调整至等于第二预设汲取压力。同样的，于压电致动泵20进行排出运作时，控制模块11可先依据压力检测器12的检测结果而将当下的流体压力与第一预设排出压力进行比较，以依据比较结果控制供电电路10调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力调整至等于第一预设排出压力，之后再将当下的流体压力与第二预设排出压力进行比较，以依据比较结果控制供电电路10调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力调整至等于第二预设排出压力。

请参阅图2，其是为图1所示的驱动电路的控制方法的步骤流程图。如图2所示，本发明的控制方法是先执行步骤S1，即启动驱动电路1，使驱动电路1输出驱动电压Vout至压电致动泵20。

接着，执行步骤S2，即压电致动泵20开始汲取运作，并执行一第一次汲取能力调整，而于第一次汲取能力调整中，是借由压力检测器12即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，并比较流体压力与第一预设汲取压力，以依据比较结果调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力调整至等于第一预设汲取压力。

接着，执行步骤S3，即压电致动泵20开始一排出运作，并执行一第一次排出能力调整，于第一次排出能力调整中，是即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，并比较流体压力与第一预设排出压力，以依据比较结果调整驱动电压的电压值，使流体压力调整至等于第一预设排出压力。

由上可知，由于本发明的控制方法或驱动电路1是利用压力检测器12即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，以依据检测结果来对应调整驱动电压Vout，使流体储存室30内的流体的流体压力可对应调整至预设压力，因此不但无须如传统驱动电路需设置额外的流体阀门控制开关才能控制流体储存室30内的流体的流体压力，进而达到降低驱动电路1的生产成本，更甚者，由于本发明的驱动电路1在启动后其输出的驱动电压Vout是可调整，而非如传统驱动电路在启动时即持续输出为固定电压值的驱动电压，故本发明的驱动电路1在电路启动时可避免发生因不稳定情况，如突波电压振荡等，所造成的电路损耗。

于一些实施例中，当步骤S2执行完后，可经过一第一设定时间执行步骤S3，但不以此为限，亦可立即执行步骤S3。此外，当步骤S3执行完后，更可再次执行步骤S2，借此使压电致动泵20的汲取运作及排出运作以周期性方式交替执行，其中当步骤S3执行完后，更可经过一第二设定时间执行步骤S2。当然，当步骤S3执行完后，亦可立即执行步骤S2。

另外，于步骤S2中，当执行完第一次汲取能力调整后，更执行一第二次汲取能力调整，于第二次汲取能力调整中，是即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，并比较流体压力与一第二预设汲取压力，以依据比较结果调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力到达第二预设汲取压力。

而于步骤S3中，当执行完第一次排出能力调整后，更执行一第二次排出能力调整，于第二次排出能力调整中，是即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，并比较流体压力与一第二预设排出压力，以依据比较结果调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力到达第二预设排出压力。

于其它实施例中，当压电致动泵20进行汲取运作，且控制模块11依据比较结果而调整驱动电压Vout的电压值，使流体储存室30内的流体的流体压力朝第一预设汲取压力进行调整时，为了使流体压力可在期望的时间内调整至第一预设汲取压力，故于其它实施例中，可于控制模块11中预设一第一目标斜率值，其中该第一目标斜率值是为在压电致动泵20进行排出运作，并借由调整输出电压Vout而调整流体压力时，使用者所期望的流体压力的变化速率，因此，在步骤S2中，当依据比较结果调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力进行调整时，更可将流体压力的变化量进行时间微分，并将微分结果与一第一目标斜率值比较，当微分结果小于第一目标斜率值时，则调整驱动电压Vout的电压值上升，反之，当微分结果大于第一目标斜率值时，则调整驱动电压Vout的电压值下降。

另外，当压电致动泵20进行排出运作，且控制模块11依据比较结果而调整驱动电压Vout的电压值，使流体储存室30内的流体的流体压力朝第一预设排出压力进行调整时，为了使流体压力可在期望的时间内调整至第一预设排出压力，故于其它实施例中，可于控制模块11中预设一第二目标斜率值，其中该第二目标斜率值是为在压电致动泵20进行排出运作，并借由调整输出电压Vout而调整流体压力时，使用者所期望的流体压力变化速率，因此，在步骤S3中，当依据比较结果调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力进行调整时，更可将流体压力的变化量进行时间微分，并将微分结果与一第二目标斜率值比较，当微分结果小于第二目标斜率值时，则调整驱动电压Vout的电压值上升，反之，当微分结果大于第一目标斜率值时，则调整驱动电压Vout的电压值下降。

由上可知，无论在压电致动泵20进行汲取运作或排出运作，而控制模块11亦依据比较结果调整驱动电压Vout的电压值而使流体压力对应进行调整时，皆可动态调整流体压力依据使用者所期望的变化速率进行变化，借此控制流体压力在使用者所期望的时间内调整至达到预设压力。

以下将以控制模块11是储存三个预设汲取压力，即第一预设汲取压力、第二预设汲取压力及第三预设汲取压力，及三个预设排出压力，即第一预设排出压力、第二预设排出压力、第三预设排出压力来示范性说明本发明的驱动电路1的运作方式，且为了方便以图示了解，下述的说明是暂定第一预设汲取压力、第二预设汲取压力及第三预设汲取压力分别等于第三预设排出压力、第二预设排出压力及第一预设排出压力，但非以此为限。请参阅图3、图4及图5，并配合图1及图2，其中图3是为本发明的驱动电路的驱动电压、流体储存室内的流体的流体压力及时间之间的对应波形图，图4是为在图3的驱动电路的作动方式下，压电致动泵的压电致动器的振荡位移的对应波形图，图5是为在图3的驱动电路的作动方式下，驱动电路的驱动电压与流体储存室内的流体的流体压力的关系图。如图所示，当驱动电路1启动，例如于时间T0时，驱动电路1便输出驱动电压Vout，而压电致动泵20开始汲取运作，此时驱动电路1亦执行第一次汲取能力调整，以即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，并对应调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力朝第一预设汲取压力(即图3所示的P1)变化。当于时间T1而驱动电压Vout的电压值已调整至一第一电压值(即图3所示的V1)，使流体压力到达第一预设汲取压力时，驱动电路1便执行第二次汲取能力调整，以即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，进而对应调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力朝第二预设汲取压力(即图3所示的P2)变化。当时间T2而驱动电压Vout的电压值已调整至一第二电压值(即图3所示的V2)，使流体压力到达第二预设汲取压力时，驱动电路1便执行第三次汲取能力调整，以即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，进而对应调整驱动电压Vout的电压值，使流体储存室30内的流体的流体压力朝第三预设汲取压力变化(即图3所示的P3)。当于时间T3而驱动电压Vout的电压值已调整至一第三电压值(即图3所示的V3)，使流体压力到达第三预设汲取压力时，压电致动泵20即完成汲取运作。

而在时间T4时，压电致动泵20便改为进行排出运作，此时驱动电路1亦执行第一次排出能力调整，以即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，并对应调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力朝第一预设排出压力(即图3所示的P3)变化，然由于此时实际上流体压力已等于第一预设排出压力，故驱动电压Vout的电压值并无须调整，因此驱动电路1便执行第二次排出能力调整，以即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，并对应调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力朝第二预设排出压力(即图3所示的P2)变化。当于时间T5而驱动电压Vout的电压值已调整至第二电压值(即图3所示的V2)，使流体压力到达第二预设排出压力时，驱动电路1便执行第三次排出能力调整，以即时检测流体储存室30内的流体的流体压力，进而对应调整驱动电压Vout的电压值，使流体压力朝第三预设排出压力(即图3所示的P1)变化。当时间T6而驱动电压Vout的电压值已调整至第一电压值(即图3所示的V1)，使流体压力到达第三预设排出压力时，压电致动泵20即完成排出运作。而在时间T7，压电致动泵20便再次进行汲取运作，于此不再赘述。

而由图3可知，时间T3至时间T4实际上即为前述的第一设定时间，而时间T6至时间T7实际上即为前述的第二设定时间。而如图4所示，在压电致动泵20分别进行汲取运作及排出运作时，由于驱动电压Vout的极性变化，故压电致动器200的振动方向是为相反。

综上所述，本发明提供一种适用于压电致动泵的驱动电路的控制方法及其驱动电路，其中本发明的控制方法或驱动电路是即时检测流体储存室内的流体的流体压力，以依据检测结果来动态调整驱动电路的驱动电压，使流体储存室内的流体的流体压力可对应调整至预设压力，因此不但可因无须设置流体阀门控制开关而达到降低驱动电路的生产成本，且本发明的驱动电路在电路启动时亦可避免发生因不稳定情况所造成的电路损耗。

本发明得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (9)

1.一种控制方法，适用于一驱动电路，其特征在于，该驱动电路是用以驱动一压电致动泵的一压电致动器，使该压电致动泵驱动驱使一流体储存室输送一流体，该控制方法包含下列步骤：

(a)启动该驱动电路，使该驱动电路输出一驱动电压；

(b)该压电致动泵开始一汲取运作，并执行一第一次汲取能力调整，于该第一次汲取能力调整中，利用一压力检测器即时检测该流体储存室内的该流体的一流体压力，并透过一控制模块比较该流体压力与一第一预设汲取压力，以依据比较结果调整该驱动电压的电压值，其中更将该流体压力的变化量进行时间微分，并将微分结果与一第一目标斜率值比较，当微分结果小于该第一目标斜率值时，调整该驱动电压的电压值上升，当微分结果大于该第一目标斜率值时，调整该驱动电压的电压值下降，使该流体压力调整至等于该第一预设汲取压力，其中该第一预设汲取压力为期望的该流体储存室内的流体压力；以及

(c)该压电致动泵开始一排出运作，并执行一第一次排出能力调整，于该第一次排出能力调整中，是利用该压力检测器即时检测该流体储存室内的该流体压力，并透过该控制模块比较该流体压力与一第一预设排出压力，以依据比较结果调整该驱动电压的电压值，使该流体压力调整至等于该第一预设排出压力，其中该第一预设排出压力为期望的该流体储存室内的流体压力。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当执行完步骤(b)后，是经过一第一设定时间执行步骤(c)。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当执行完步骤(c)后，是再次执行步骤(b)，使该汲取运作及该排出运作以周期性方式交替执行。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，当执行完步骤(c)后，是经过一第二设定时间再次执行步骤(b)。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，于步骤(b)中，当执行完该第一次汲取能力调整后，更执行一第二次汲取能力调整，于该第二次汲取能力调整中，即时检测该流体压力，并比较该流体压力与一第二预设汲取压力，以依据比较结果调整该驱动电压的电压值，使该流体压力调整至等于该第二预设汲取压力。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，于步骤(c)中，当执行完该第一次排出能力调整后，更执行一第二次排出能力调整，于该第二次排出能力调整中，即时检测该流体压力，并比较该流体压力与一第二预设排出压力，以依据比较结果调整该驱动电压的电压值，使该流体压力调整至等于该第二预设排出压力。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，于步骤(c)中，当依据比较结果调整该驱动电压的电压值，使该流体压力进行调整时，更将该流体压力的变化量进行时间微分，并将微分结果与一第二目标斜率值比较，当微分结果小于该第二目标斜率值时，调整该驱动电压的电压值上升，当微分结果大于该第二目标斜率值时，调整该驱动电压的电压值下降，借此使该流体压力调整至等于该第一预设排出压力。

8.一种驱动电路，用以驱动一压电致动泵的一压电致动器，使该压电致动泵进行一汲取运作或一排出运作，进而驱使一流体储存室输送一流体，该驱动电路包含：

一供电电路，与该压电致动器电连接，用以接收一输入电压，并转换为一驱动电压至该压电致动器；

一压力检测器，与该流体储存室相连接，用以即时检测该流体储存室内的该流体的一流体压力；以及

一控制模块，与该供电电路及该压力检测器电连接，用以控制该供电电路的运作，且接收该压力检测器的检测结果；

其中当该压电致动泵进行一汲取运作时，该控制模块比较该流体压力与一第一预设汲取压力，以依据比较结果控制该供电电路调整该驱动电压的电压值，其中更将该流体压力的变化量进行时间微分，并将微分结果与一第一目标斜率值比较，当微分结果小于该第一目标斜率值时，调整该驱动电压的电压值上升，当微分结果大于该第一目标斜率值时，调整该驱动电压的电压值下降，使该流体压力调整至等于该第一预设汲取压力，其中该第一预设汲取压力为期望的该流体储存室内的流体压力，当该压电致动泵进行一排出运作时，该控制模块比较该流体压力与一第一预设排出压力，以依据比较结果控制该供电电路调整该驱动电压的电压值，使该流体压力调整至等于该第一预设排出压力，其中该第一预设排出压力为期望的该流体储存室内的流体压力。

9.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，该压电致动泵为一压电致动空气泵，该流体储存室为一气囊。

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