TWI611103B - 適用於壓電致動泵浦之驅動電路之控制方法及其驅動電路 - Google Patents
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Abstract
本案關於一種控制方法，適用於驅動電路，其中驅動電路驅動壓電致動泵浦之壓電致動器，使壓電致動泵浦驅動流體儲存室輸送流體，控制方法包含下列步驟：(a)啟動驅動電路，使驅動電路輸出驅動電壓；(b)開始汲取運作，並執行汲取能力調整，以即時偵測流體儲存室內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與預設汲取壓力，以依據比較結果調整驅動電壓，使流體壓力調整至等於預設汲取壓力；以及(c)開始排出運作，並執行排出能力調整，以即時偵測流體壓力，並比較流體壓力與預設排出壓力，以依據比較結果調整驅動電壓，使流體壓力調整至等於預設排出壓力。
Description
本案關於一種控制方法，尤指一種適用於壓電致動泵浦之驅動電路之控制方法及其驅動電路。
壓電致動泵浦在運作時，皆需一驅動電路來驅動壓電致動泵浦之一壓電致動器，使壓電致動器週期性的運作，進而驅動壓電致動泵浦對應運作。
【0003】現行的驅動電路的運作方式為在啟動時，於固定工作頻率下提供固定的電壓至壓電致動泵浦之壓電致動器，而在關閉時，則停止運作，以停止輸出電壓。由上可知，現行的驅動電路僅能控制其啟動狀態/關閉狀態以及啟動狀態的維持時間，因此雖然較易使用，然而由於每一組壓電致動泵浦可能因製成或是其它因素而有效能上之差異，故當現行的驅動電路分別應用在具有效能差異之不同的壓電致動泵浦時，其固定的運作方式便無法因應不同之壓電致動泵浦而皆達到所要的驅動情況。
【0004】此外，當壓電致動泵浦用來對一流體進行汲取運作或排出運作時，由於現行的驅動電路僅能於固定工作頻率下提供固定的電壓至壓電致動泵浦之壓電致動器，因此當使用者想控制流體的壓力在特定時間維持在特定值時，便需要額外使用流體閥門控制開關，如此一來，不但導致成本增加，更因需依據流體閥門控制開關的設置路徑來調整流體閥門控制開關的控制時間，而流體閥門控制開關亦有使用的壽命問題，導致使用流體閥門控制開關實為不便。
【0005】因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之適用於壓電致動泵浦之驅動電路之控制方法及其驅動電路，實惟目前迫切需要解決之問題。
【0003】現行的驅動電路的運作方式為在啟動時，於固定工作頻率下提供固定的電壓至壓電致動泵浦之壓電致動器，而在關閉時，則停止運作，以停止輸出電壓。由上可知，現行的驅動電路僅能控制其啟動狀態/關閉狀態以及啟動狀態的維持時間，因此雖然較易使用，然而由於每一組壓電致動泵浦可能因製成或是其它因素而有效能上之差異，故當現行的驅動電路分別應用在具有效能差異之不同的壓電致動泵浦時，其固定的運作方式便無法因應不同之壓電致動泵浦而皆達到所要的驅動情況。
【0004】此外，當壓電致動泵浦用來對一流體進行汲取運作或排出運作時，由於現行的驅動電路僅能於固定工作頻率下提供固定的電壓至壓電致動泵浦之壓電致動器，因此當使用者想控制流體的壓力在特定時間維持在特定值時，便需要額外使用流體閥門控制開關，如此一來，不但導致成本增加，更因需依據流體閥門控制開關的設置路徑來調整流體閥門控制開關的控制時間，而流體閥門控制開關亦有使用的壽命問題，導致使用流體閥門控制開關實為不便。
【0005】因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之適用於壓電致動泵浦之驅動電路之控制方法及其驅動電路，實惟目前迫切需要解決之問題。
本案之目的在於提供一種適用於壓電致動泵浦之驅動電路之控制方法及其驅動電路，其中該控制方法係偵測流體儲存室內之流體壓力的當下壓力值，並依據偵測結果比較流體壓力與預設壓力，以依據比較結果調整驅動電路所輸出之驅動電壓之電壓值，使流體壓力可調整至等於預設壓力，俾解決傳統驅動電路無法因應不同效能之壓電致動泵浦而皆達到所要的驅動情況，以及壓電致動泵浦需要額外使用流體閥門控制開關才能控制流體的壓力在特定時間維持在特定值等缺失。
【0007】為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種控制方法，適用於驅動電路，其中驅動電路係用以驅動壓電致動泵浦之壓電致動器，使壓電致動泵浦驅使流體儲存室輸送流體，控制方法包含下列步驟：(a)啟動驅動電路，使驅動電路輸出驅動電壓；(b)開始汲取運作，並執行第一次汲取能力調整，於第一次汲取能力調整中，係即時偵測流體儲存室內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與第一預設汲取壓力，以依據比較結果調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力；以及(c) 開始排出運作，並執行第一次排出能力調整，於第一次排出能力調整中，係即時偵測流體儲存室內之流體壓力，並比較流體壓力與第一預設排出壓力，以依據比較結果調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力。
【0008】為達上述目的，本案之另一較佳實施態樣為提供一種驅動電路，用以驅動壓電致動泵浦之壓電致動器，使壓電致動泵浦驅動流體進行汲取運作或排出運作，進而驅使流體儲存室輸送流體，驅動電路包含：供電電路，係與壓電致動器電連接，用以接收輸入電壓，並轉換為驅動電壓至壓電致動器；壓力偵測器，係與流體儲存室相連接，用以即時偵測流體儲存室內之流體的流體壓力；以及控制模組，係與供電電路及壓力偵測器電連接，用以控制供電電路之運作，且接收壓力偵測器之偵測結果；其中當壓電致動泵浦進行汲取運作時，控制模組係比較流體壓力與第一預設汲取壓力，以依據比較結果控制供電電路調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力，當壓電致動泵浦進行排出運作時，控制模組係比較流體壓力與第一預設排出壓力，以依據比較結果控制供電電路調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力。
【0007】為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種控制方法，適用於驅動電路，其中驅動電路係用以驅動壓電致動泵浦之壓電致動器，使壓電致動泵浦驅使流體儲存室輸送流體，控制方法包含下列步驟：(a)啟動驅動電路，使驅動電路輸出驅動電壓；(b)開始汲取運作，並執行第一次汲取能力調整，於第一次汲取能力調整中，係即時偵測流體儲存室內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與第一預設汲取壓力，以依據比較結果調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力；以及(c) 開始排出運作，並執行第一次排出能力調整，於第一次排出能力調整中，係即時偵測流體儲存室內之流體壓力，並比較流體壓力與第一預設排出壓力，以依據比較結果調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力。
【0008】為達上述目的，本案之另一較佳實施態樣為提供一種驅動電路，用以驅動壓電致動泵浦之壓電致動器，使壓電致動泵浦驅動流體進行汲取運作或排出運作，進而驅使流體儲存室輸送流體，驅動電路包含：供電電路，係與壓電致動器電連接，用以接收輸入電壓，並轉換為驅動電壓至壓電致動器；壓力偵測器，係與流體儲存室相連接，用以即時偵測流體儲存室內之流體的流體壓力；以及控制模組，係與供電電路及壓力偵測器電連接，用以控制供電電路之運作，且接收壓力偵測器之偵測結果；其中當壓電致動泵浦進行汲取運作時，控制模組係比較流體壓力與第一預設汲取壓力，以依據比較結果控制供電電路調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力，當壓電致動泵浦進行排出運作時，控制模組係比較流體壓力與第一預設排出壓力，以依據比較結果控制供電電路調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力。
1‧‧‧驅動電路
11‧‧‧控制模組
12‧‧‧壓力偵測器
20‧‧‧壓電致動泵浦
200‧‧‧壓電致動器
30‧‧‧流體儲存室
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧驅動電壓
S1~S3‧‧‧驅動電路之控制方法的步驟
V1、V2、V3‧‧‧電壓值
P1、P2、P3‧‧‧壓力
T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7‧‧‧時間
第1圖係為本案較佳實施例之驅動電路之電路結構示意圖。
第2圖係為第1圖所示之驅動電路之控制方法的步驟流程圖。
第3圖係為本案之驅動電路之驅動電壓、流體儲存室內之流體的流體壓力及時間之間的對應波形圖。
第4圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，壓電致動泵浦之壓電致動器之振盪位移的對應波形圖。
第5圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，驅動電路之驅動電壓與流體儲存室內之流體的流體壓力的關係圖。
第2圖係為第1圖所示之驅動電路之控制方法的步驟流程圖。
第3圖係為本案之驅動電路之驅動電壓、流體儲存室內之流體的流體壓力及時間之間的對應波形圖。
第4圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，壓電致動泵浦之壓電致動器之振盪位移的對應波形圖。
第5圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，驅動電路之驅動電壓與流體儲存室內之流體的流體壓力的關係圖。
體現本案特徵與優點的一個典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。
【0011】請參閱第1圖，其係為本案較佳實施例之驅動電路之電路結構示意圖。如第1圖所示，本案之驅動電路1係與一壓電致動泵浦20電連接，用以接收一輸入電壓Vin，並將輸入電壓Vin轉換成一驅動電壓Vout，以提供給壓電致動泵浦20內之一壓電致動器200，使壓電致動器200將電能轉換成機械能，而對應驅動壓電致動泵浦20運作。其中壓電致動泵浦20可適用於醫藥生技、電腦科技、列印或是能源等工業，且壓電致動泵浦20係與可儲存流體之一流體儲存室30連通，藉此當壓電致動泵浦20運作而進行一汲取運作或一排出運作時，便可使流體儲存室30輸送流體，即當壓電致動泵浦20進行汲取運作時，壓電致動泵浦20驅動流體儲存室30由外部輸送流體至自身內部，當壓電致動泵浦20進行排出運作時，壓電致動泵浦20驅動流體儲存室30將自身內部之流體輸送至外部。
【0012】驅動電路1係包含一供電電路10、一控制模組11及一壓力偵測器12。供電電路10係與壓電致動泵浦20之壓電致動器200電連接，用以接收輸入電壓Vin，並將輸入電壓Vin轉換為驅動電壓Vout，以提供給壓電致動器200。壓力偵測器12係與流體儲存室30相連接，用以即時偵測流體儲存室30內之流體的一流體壓力。
【0013】於上述實施例中，驅動電壓Vout實際上為交流電壓，因此當驅動電壓Vout的極性改變時，將對應使壓電致動器200的振動方向改變。
【0014】控制模組11係與供電電路10及壓力偵測器12電連接，用以控制供電電路10之運作，且接收壓力偵測器12之偵測結果。此外，當驅動電路1運作而壓電致動泵浦20進行汲取運作時，控制模組11係依據壓力偵測器12之偵測結果而將流體儲存室30內之流體的流體壓力與一預設汲取壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於預設汲取壓力，而當壓電致動泵浦20進行排出運作時，控制模組11則依據壓力偵測器12之偵測結果比較流體儲存室30內之流體的流體壓力與一預設排出壓力，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於預設排出壓力。
【0015】於一些實施例中，壓電致動泵浦20可為但不限於由一壓電致動空氣泵浦所構成，因此流體儲存室30亦對應可為但不限於由一氣囊所構成。又於其它實施例中，驅動電路10、壓電致動泵浦20及流體儲存室30可設置於一穿戴式裝置內，藉此壓電致動泵浦20可將流體，例如氣體，傳輸至流體儲存室30中，使流體儲存室30充氣鼓脹以壓迫穿戴使用者所穿戴之特定位置，再透過穿戴式裝置上之一生理感測器感測穿戴使用者之生理資訊，使穿戴式裝置可依據使用者之生理資訊而進行後續動作。
【0016】另外，預設汲取壓力及預設排出壓力係可更改地預先儲存於控制模組11內，其中預設汲取壓力為壓電致動泵浦20進行汲取運作時，使用者所期望之流體儲存室30內之流體的流體壓力，而預設排出壓力為壓電致動泵浦20進行排出運作時，使用者所期望之流體儲存室30內之流體的流體壓力。
【0017】當然，為了更精準地控制流體儲存室30內之流體的流體壓力，且使流體儲存室30內之流體的流體壓力係以逐步方式進行調整，以避免噪音產生，可在壓電致動泵浦20進行汲取運作或排出運作時，控制流體儲存室30內之流體的流體壓力於不同階段維持在不同的壓力值，故於其它實施例中，控制模組11更可儲存複數個不同數值之預設汲取壓力，例如第一預設汲取壓力及第二預設汲取壓力等，及複數個不同數值之預設排出壓力，例如第一預設排出壓力及第二預設排出壓力，故於壓電致動泵浦20進行汲取運作時，控制模組11可先依據壓力偵測器12之偵測結果而將當下的流體壓力與第一預設汲取壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力，之後再將當下的流體壓力與第二預設汲取壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第二預設汲取壓力。同樣的，於壓電致動泵浦20進行排出運作時，控制模組11可先依據壓力偵測器12之偵測結果而將當下的流體壓力與第一預設排出壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力，之後再將當下的流體壓力與第二預設排出壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第二預設排出壓力。
【0018】請參閱第2圖，其係為第1圖所示之驅動電路之控制方法的步驟流程圖。如第2圖所示，本案之控制方法係先執行步驟S1，即啟動驅動電路1，使驅動電路1輸出驅動電壓Vout至壓電致動泵浦20。
【0019】接著，執行步驟S2，即壓電致動泵浦20開始汲取運作，並執行一第一次汲取能力調整，而於第一次汲取能力調整中，係藉由壓力偵測器12即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與第一預設汲取壓力，以依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力。
【0020】接著，執行步驟S3，即壓電致動泵浦20開始一排出運作，並執行一第一次排出能力調整，於第一次排出能力調整中，係即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與第一預設排出壓力，以依據比較結果調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力。
【0021】由上可知，由於本案之控制方法或驅動電路1係利用壓力偵測器12即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，以依據偵測結果來對應調整驅動電壓Vout，使流體儲存室30內之流體的流體壓力可對應調整至預設壓力，因此不但無須如傳統驅動電路需設置額外的流體閥門控制開關才能控制流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而達到降低驅動電路1之生產成本，更甚者，由於本案之驅動電路1在啟動後其輸出之驅動電壓Vout係可調整，而非如傳統驅動電路在啟動時即持續輸出為固定電壓值之驅動電壓，故本案之驅動電路1在電路啟動時可避免發生因不穩定情況，如突波電壓振盪等，所造成的電路損耗。
【0022】於一些實施例中，當步驟S2執行完後，可經過一第一設定時間執行步驟S3，但不以此為限，亦可立即執行步驟S3。此外，當步驟S3執行完後，更可再次執行步驟S2，藉此使壓電致動泵浦20之汲取運作及排出運作以週期性方式交替執行，其中當步驟S3執行完後，更可經過一第二設定時間執行步驟S2。當然，當步驟S3執行完後，亦可立即執行步驟S2。
【0023】另外，於步驟S2中，當執行完第一次汲取能力調整後，更執行一第二次汲取能力調整，於第二次汲取能力調整中，係即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與一第二預設汲取壓力，以依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力到達第二預設汲取壓力。
【0024】而於步驟S3中，當執行完第一次排出能力調整後，更執行一第二次排出能力調整，於第二次排出能力調整中，係即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與一第二預設排出壓力，以依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力到達第二預設排出壓力。
【0025】於其它實施例中，當壓電致動泵浦20進行汲取運作，且控制模組11依據比較結果而調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體儲存室30內之流體的流體壓力朝第一預設汲取壓力進行調整時，為了使流體壓力可在期望的時間內調整至第一預設汲取壓力，故於其它實施例中，可於控制模組11中預設一第一目標斜率值，其中該第一目標斜率值係為在壓電致動泵浦20進行排出運作，並藉由調整輸出電壓Vout而調整流體壓力時，使用者所期望的流體壓力的變化速率，因此，在步驟S2中，當依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力進行調整時，更可將流體壓力的變化量進行時間微分，並將微分結果與一第一目標斜率值比較，當微分結果小於第一目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值上升，反之，當微分結果大於第一目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值下降。
【0026】另外，當壓電致動泵浦20進行排出運作，且控制模組11依據比較結果而調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體儲存室30內之流體的流體壓力朝第一預設排出壓力進行調整時，為了使流體壓力可在期望的時間內調整至第一預設排出壓力，故於其它實施例中，可於控制模組11中預設一第二目標斜率值，其中該第二目標斜率值係為在壓電致動泵浦20進行排出運作，並藉由調整輸出電壓Vout而調整流體壓力時，使用者所期望的流體壓力變化速率，因此，在步驟S3中，當依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力進行調整時，更可將流體壓力的變化量進行時間微分，並將微分結果與一第二目標斜率值比較，當微分結果小於第二目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值上升，反之，當微分結果大於第一目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值下降。
【0027】由上可知，無論在壓電致動泵浦20進行汲取運作或排出運作，而控制模組11亦依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值而使流體壓力對應進行調整時，皆可動態調整流體壓力依據使用者所期望之變化速率進行變化，藉此控制流體壓力在使用者所期望的時間內調整至達到預設壓力。
【0028】以下將以控制模組11係儲存三個預設汲取壓力，即第一預設汲取壓力、第二預設汲取壓力及第三預設汲取壓力，及三個預設排出壓力，即第一預設排出壓力、第二預設排出壓力、第三預設排出壓力來示範性說明本案之驅動電路1之運作方式，且為了方便以圖示了解，下述之說明係暫定第一預設汲取壓力、第二預設汲取壓力及第三預設汲取壓力分別等於第三預設排出壓力、第二預設排出壓力及第一預設排出壓力，但非以此為限。請參閱第3圖、第4圖及第5圖，並配合第1圖及第2圖，其中第3圖係為本案之驅動電路之驅動電壓、流體儲存室內之流體的流體壓力及時間之間的對應波形圖，第4圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，壓電致動泵浦之壓電致動器之振盪位移的對應波形圖，第5圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，驅動電路之驅動電壓與流體儲存室內之流體的流體壓力的關係圖。如圖所示，當驅動電路1啟動，例如於時間T0時，驅動電路1便輸出驅動電壓Vout，而壓電致動泵浦20開始汲取運作，此時驅動電路1亦執行第一次汲取能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第一預設汲取壓力(即第3圖所示之P1)變化。當於時間T1而驅動電壓Vout的電壓值已調整至一第一電壓值(即第3圖所示之V1)，使流體壓力到達第一預設汲取壓力時，驅動電路1便執行第二次汲取能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第二預設汲取壓力(即第3圖所示之P2)變化。當時間T2而驅動電壓Vout的電壓值已調整至一第二電壓值(即第3圖所示之V2)，使流體壓力到達第二預設汲取壓力時，驅動電路1便執行第三次汲取能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體儲存室30內之流體的流體壓力朝第三預設汲取壓力變化(即第3圖所示之P3)。當於時間T3而驅動電壓Vout的電壓值已調整至一第三電壓值(即第3圖所示之V3)，使流體壓力到達第三預設汲取壓力時，壓電致動泵浦20即完成汲取運作。
【0029】而在時間T4時，壓電致動泵浦20便改為進行排出運作，此時驅動電路1亦執行第一次排出能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第一預設排出壓力(即第3圖所示之P3)變化，然由於此時實際上流體壓力已等於第一預設排出壓力，故驅動電壓Vout的電壓值並無須調整，因此驅動電路1便執行第二次排出能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第二預設排出壓力(即第3圖所示之P2)變化。當於時間T5而驅動電壓Vout的電壓值已調整至第二電壓值(即第3圖所示之V2)，使流體壓力到達第二預設排出壓力時，驅動電路1便執行第三次排出能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第三預設排出壓力(即第3圖所示之P1)變化。當時間T6而驅動電壓Vout的電壓值已調整至第一電壓值(即第3圖所示之V1)，使流體壓力到達第三預設排出壓力時，壓電致動泵浦20即完成排出運作。而在時間T7，壓電致動泵浦20便再次進行汲取運作，於此不再贅述。
【0030】而由第3圖可知，時間T3至時間T4實際上即為前述之第一設定時間，而時間T6至時間T7實際上即為前述之第二設定時間。而如第4圖所示，在壓電致動泵浦20分別進行汲取運作及排出運作時，由於驅動電壓Vout之極性變化，故壓電致動器200的振動方向係為相反。
【0031】綜上所述，本案提供一種適用於壓電致動泵浦之驅動電路之控制方法及其驅動電路，其中本案之控制方法或驅動電路係即時偵測流體儲存室內之流體的流體壓力，以依據偵測結果來動態調整驅動電路之驅動電壓，使流體儲存室內之流體的流體壓力可對應調整至預設壓力，因此不但可因無須設置流體閥門控制開關而達到降低驅動電路之生產成本，且本案之驅動電路在電路啟動時亦可避免發生因不穩定情況所造成的電路損耗。
【0032】本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
【0011】請參閱第1圖，其係為本案較佳實施例之驅動電路之電路結構示意圖。如第1圖所示，本案之驅動電路1係與一壓電致動泵浦20電連接，用以接收一輸入電壓Vin，並將輸入電壓Vin轉換成一驅動電壓Vout，以提供給壓電致動泵浦20內之一壓電致動器200，使壓電致動器200將電能轉換成機械能，而對應驅動壓電致動泵浦20運作。其中壓電致動泵浦20可適用於醫藥生技、電腦科技、列印或是能源等工業，且壓電致動泵浦20係與可儲存流體之一流體儲存室30連通，藉此當壓電致動泵浦20運作而進行一汲取運作或一排出運作時，便可使流體儲存室30輸送流體，即當壓電致動泵浦20進行汲取運作時，壓電致動泵浦20驅動流體儲存室30由外部輸送流體至自身內部，當壓電致動泵浦20進行排出運作時，壓電致動泵浦20驅動流體儲存室30將自身內部之流體輸送至外部。
【0012】驅動電路1係包含一供電電路10、一控制模組11及一壓力偵測器12。供電電路10係與壓電致動泵浦20之壓電致動器200電連接，用以接收輸入電壓Vin，並將輸入電壓Vin轉換為驅動電壓Vout，以提供給壓電致動器200。壓力偵測器12係與流體儲存室30相連接，用以即時偵測流體儲存室30內之流體的一流體壓力。
【0013】於上述實施例中，驅動電壓Vout實際上為交流電壓，因此當驅動電壓Vout的極性改變時，將對應使壓電致動器200的振動方向改變。
【0014】控制模組11係與供電電路10及壓力偵測器12電連接，用以控制供電電路10之運作，且接收壓力偵測器12之偵測結果。此外，當驅動電路1運作而壓電致動泵浦20進行汲取運作時，控制模組11係依據壓力偵測器12之偵測結果而將流體儲存室30內之流體的流體壓力與一預設汲取壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於預設汲取壓力，而當壓電致動泵浦20進行排出運作時，控制模組11則依據壓力偵測器12之偵測結果比較流體儲存室30內之流體的流體壓力與一預設排出壓力，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於預設排出壓力。
【0015】於一些實施例中，壓電致動泵浦20可為但不限於由一壓電致動空氣泵浦所構成，因此流體儲存室30亦對應可為但不限於由一氣囊所構成。又於其它實施例中，驅動電路10、壓電致動泵浦20及流體儲存室30可設置於一穿戴式裝置內，藉此壓電致動泵浦20可將流體，例如氣體，傳輸至流體儲存室30中，使流體儲存室30充氣鼓脹以壓迫穿戴使用者所穿戴之特定位置，再透過穿戴式裝置上之一生理感測器感測穿戴使用者之生理資訊，使穿戴式裝置可依據使用者之生理資訊而進行後續動作。
【0016】另外，預設汲取壓力及預設排出壓力係可更改地預先儲存於控制模組11內，其中預設汲取壓力為壓電致動泵浦20進行汲取運作時，使用者所期望之流體儲存室30內之流體的流體壓力，而預設排出壓力為壓電致動泵浦20進行排出運作時，使用者所期望之流體儲存室30內之流體的流體壓力。
【0017】當然，為了更精準地控制流體儲存室30內之流體的流體壓力，且使流體儲存室30內之流體的流體壓力係以逐步方式進行調整，以避免噪音產生，可在壓電致動泵浦20進行汲取運作或排出運作時，控制流體儲存室30內之流體的流體壓力於不同階段維持在不同的壓力值，故於其它實施例中，控制模組11更可儲存複數個不同數值之預設汲取壓力，例如第一預設汲取壓力及第二預設汲取壓力等，及複數個不同數值之預設排出壓力，例如第一預設排出壓力及第二預設排出壓力，故於壓電致動泵浦20進行汲取運作時，控制模組11可先依據壓力偵測器12之偵測結果而將當下的流體壓力與第一預設汲取壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力，之後再將當下的流體壓力與第二預設汲取壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第二預設汲取壓力。同樣的，於壓電致動泵浦20進行排出運作時，控制模組11可先依據壓力偵測器12之偵測結果而將當下的流體壓力與第一預設排出壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力，之後再將當下的流體壓力與第二預設排出壓力進行比較，以依據比較結果控制供電電路10調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第二預設排出壓力。
【0018】請參閱第2圖，其係為第1圖所示之驅動電路之控制方法的步驟流程圖。如第2圖所示，本案之控制方法係先執行步驟S1，即啟動驅動電路1，使驅動電路1輸出驅動電壓Vout至壓電致動泵浦20。
【0019】接著，執行步驟S2，即壓電致動泵浦20開始汲取運作，並執行一第一次汲取能力調整，而於第一次汲取能力調整中，係藉由壓力偵測器12即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與第一預設汲取壓力，以依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設汲取壓力。
【0020】接著，執行步驟S3，即壓電致動泵浦20開始一排出運作，並執行一第一次排出能力調整，於第一次排出能力調整中，係即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與第一預設排出壓力，以依據比較結果調整驅動電壓之電壓值，使流體壓力調整至等於第一預設排出壓力。
【0021】由上可知，由於本案之控制方法或驅動電路1係利用壓力偵測器12即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，以依據偵測結果來對應調整驅動電壓Vout，使流體儲存室30內之流體的流體壓力可對應調整至預設壓力，因此不但無須如傳統驅動電路需設置額外的流體閥門控制開關才能控制流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而達到降低驅動電路1之生產成本，更甚者，由於本案之驅動電路1在啟動後其輸出之驅動電壓Vout係可調整，而非如傳統驅動電路在啟動時即持續輸出為固定電壓值之驅動電壓，故本案之驅動電路1在電路啟動時可避免發生因不穩定情況，如突波電壓振盪等，所造成的電路損耗。
【0022】於一些實施例中，當步驟S2執行完後，可經過一第一設定時間執行步驟S3，但不以此為限，亦可立即執行步驟S3。此外，當步驟S3執行完後，更可再次執行步驟S2，藉此使壓電致動泵浦20之汲取運作及排出運作以週期性方式交替執行，其中當步驟S3執行完後，更可經過一第二設定時間執行步驟S2。當然，當步驟S3執行完後，亦可立即執行步驟S2。
【0023】另外，於步驟S2中，當執行完第一次汲取能力調整後，更執行一第二次汲取能力調整，於第二次汲取能力調整中，係即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與一第二預設汲取壓力，以依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力到達第二預設汲取壓力。
【0024】而於步驟S3中，當執行完第一次排出能力調整後，更執行一第二次排出能力調整，於第二次排出能力調整中，係即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並比較流體壓力與一第二預設排出壓力，以依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力到達第二預設排出壓力。
【0025】於其它實施例中，當壓電致動泵浦20進行汲取運作，且控制模組11依據比較結果而調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體儲存室30內之流體的流體壓力朝第一預設汲取壓力進行調整時，為了使流體壓力可在期望的時間內調整至第一預設汲取壓力，故於其它實施例中，可於控制模組11中預設一第一目標斜率值，其中該第一目標斜率值係為在壓電致動泵浦20進行排出運作，並藉由調整輸出電壓Vout而調整流體壓力時，使用者所期望的流體壓力的變化速率，因此，在步驟S2中，當依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力進行調整時，更可將流體壓力的變化量進行時間微分，並將微分結果與一第一目標斜率值比較，當微分結果小於第一目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值上升，反之，當微分結果大於第一目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值下降。
【0026】另外，當壓電致動泵浦20進行排出運作，且控制模組11依據比較結果而調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體儲存室30內之流體的流體壓力朝第一預設排出壓力進行調整時，為了使流體壓力可在期望的時間內調整至第一預設排出壓力，故於其它實施例中，可於控制模組11中預設一第二目標斜率值，其中該第二目標斜率值係為在壓電致動泵浦20進行排出運作，並藉由調整輸出電壓Vout而調整流體壓力時，使用者所期望的流體壓力變化速率，因此，在步驟S3中，當依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值，使流體壓力進行調整時，更可將流體壓力的變化量進行時間微分，並將微分結果與一第二目標斜率值比較，當微分結果小於第二目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值上升，反之，當微分結果大於第一目標斜率值時，則調整驅動電壓Vout之電壓值下降。
【0027】由上可知，無論在壓電致動泵浦20進行汲取運作或排出運作，而控制模組11亦依據比較結果調整驅動電壓Vout之電壓值而使流體壓力對應進行調整時，皆可動態調整流體壓力依據使用者所期望之變化速率進行變化，藉此控制流體壓力在使用者所期望的時間內調整至達到預設壓力。
【0028】以下將以控制模組11係儲存三個預設汲取壓力，即第一預設汲取壓力、第二預設汲取壓力及第三預設汲取壓力，及三個預設排出壓力，即第一預設排出壓力、第二預設排出壓力、第三預設排出壓力來示範性說明本案之驅動電路1之運作方式，且為了方便以圖示了解，下述之說明係暫定第一預設汲取壓力、第二預設汲取壓力及第三預設汲取壓力分別等於第三預設排出壓力、第二預設排出壓力及第一預設排出壓力，但非以此為限。請參閱第3圖、第4圖及第5圖，並配合第1圖及第2圖，其中第3圖係為本案之驅動電路之驅動電壓、流體儲存室內之流體的流體壓力及時間之間的對應波形圖，第4圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，壓電致動泵浦之壓電致動器之振盪位移的對應波形圖，第5圖係為在第3圖之驅動電路之作動方式下，驅動電路之驅動電壓與流體儲存室內之流體的流體壓力的關係圖。如圖所示，當驅動電路1啟動，例如於時間T0時，驅動電路1便輸出驅動電壓Vout，而壓電致動泵浦20開始汲取運作，此時驅動電路1亦執行第一次汲取能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第一預設汲取壓力(即第3圖所示之P1)變化。當於時間T1而驅動電壓Vout的電壓值已調整至一第一電壓值(即第3圖所示之V1)，使流體壓力到達第一預設汲取壓力時，驅動電路1便執行第二次汲取能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第二預設汲取壓力(即第3圖所示之P2)變化。當時間T2而驅動電壓Vout的電壓值已調整至一第二電壓值(即第3圖所示之V2)，使流體壓力到達第二預設汲取壓力時，驅動電路1便執行第三次汲取能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體儲存室30內之流體的流體壓力朝第三預設汲取壓力變化(即第3圖所示之P3)。當於時間T3而驅動電壓Vout的電壓值已調整至一第三電壓值(即第3圖所示之V3)，使流體壓力到達第三預設汲取壓力時，壓電致動泵浦20即完成汲取運作。
【0029】而在時間T4時，壓電致動泵浦20便改為進行排出運作，此時驅動電路1亦執行第一次排出能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第一預設排出壓力(即第3圖所示之P3)變化，然由於此時實際上流體壓力已等於第一預設排出壓力，故驅動電壓Vout的電壓值並無須調整，因此驅動電路1便執行第二次排出能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，並對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第二預設排出壓力(即第3圖所示之P2)變化。當於時間T5而驅動電壓Vout的電壓值已調整至第二電壓值(即第3圖所示之V2)，使流體壓力到達第二預設排出壓力時，驅動電路1便執行第三次排出能力調整，以即時偵測流體儲存室30內之流體的流體壓力，進而對應調整驅動電壓Vout的電壓值，使流體壓力朝第三預設排出壓力(即第3圖所示之P1)變化。當時間T6而驅動電壓Vout的電壓值已調整至第一電壓值(即第3圖所示之V1)，使流體壓力到達第三預設排出壓力時，壓電致動泵浦20即完成排出運作。而在時間T7，壓電致動泵浦20便再次進行汲取運作，於此不再贅述。
【0030】而由第3圖可知，時間T3至時間T4實際上即為前述之第一設定時間，而時間T6至時間T7實際上即為前述之第二設定時間。而如第4圖所示，在壓電致動泵浦20分別進行汲取運作及排出運作時，由於驅動電壓Vout之極性變化，故壓電致動器200的振動方向係為相反。
【0031】綜上所述，本案提供一種適用於壓電致動泵浦之驅動電路之控制方法及其驅動電路，其中本案之控制方法或驅動電路係即時偵測流體儲存室內之流體的流體壓力，以依據偵測結果來動態調整驅動電路之驅動電壓，使流體儲存室內之流體的流體壓力可對應調整至預設壓力，因此不但可因無須設置流體閥門控制開關而達到降低驅動電路之生產成本，且本案之驅動電路在電路啟動時亦可避免發生因不穩定情況所造成的電路損耗。
【0032】本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
S1~S3‧‧‧驅動電路之控制方法的步驟
Claims (10)
- 一種適用於一壓電致動泵浦之一驅動電路之控制方法，其中該驅動電路係用以驅動該壓電致動泵浦之一壓電致動器，使該壓電致動泵浦驅動驅使一流體儲存室輸送一流體，該控制方法包含下列步驟：(a)啟動該驅動電路，使該驅動電路輸出一驅動電壓；(b)開始一汲取運作，並執行一第一次汲取能力調整，於該第一次汲取能力調整中，係即時偵測該流體儲存室內之該流體之一流體壓力，並比較該流體壓力與一第一預設汲取壓力，以依據比較結果調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力調整至等於該第一預設汲取壓力；以及(c)開始一排出運作，並執行一第一次排出能力調整，於該第一次排出能力調整中，係即時偵測該流體儲存室內之該流體壓力，並比較該流體壓力與一第一預設排出壓力，以依據比較結果調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力調整至等於該第一預設排出壓力。
- 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中當執行完步驟(b)後，係經過一第一設定時間執行步驟(c)。
- 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中當執行完步驟(c)後，係再次執行步驟(b)，使該汲取運作及該排出運作以週期性方式交替執行。
- 如申請專利範圍第3項所述之控制方法，其中當執行完步驟(c)後，係經過一第二設定時間再次執行步驟(b)。
- 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中於步驟(b)中，當執行完該第一次汲取能力調整後，更執行一第二次汲取能力調整，於該第二次汲取能力調整中，係即時偵測該流體壓力，並比較該流體壓力與一第二預設汲取壓 力，以依據比較結果調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力調整至等於該第二預設汲取壓力。
- 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中於步驟(c)中，當執行完該第一次排出能力調整後，更執行一第二次排出能力調整，於該第二次排出能力調整中，係即時偵測該流體壓力，並比較該流體壓力與一第二預設排出壓力，以依據比較結果調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力調整至等於該第二預設排出壓力。
- 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中於步驟(b)中，當依據比較結果調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力進行調整時，更將該流體壓力的變化量進行時間微分，並將微分結果與一第一目標斜率值比較，當微分結果小於該第一目標斜率值時，係調整該驅動電壓之電壓值上升，當微分結果大於該第一目標斜率值時，係調整該驅動電壓之電壓值下降，藉此使該流體壓力調整至等於該第一預設汲取壓力。
- 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中於步驟(c)中，當依據比較結果調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力進行調整時，更將該流體壓力的變化量進行時間微分，並將微分結果與一第二目標斜率值比較，當微分結果小於該第二目標斜率值時，係調整該驅動電壓之電壓值上升，當微分結果大於該第二目標斜率值時，係調整該驅動電壓之電壓值下降，藉此使該流體壓力調整至等於該第一預設排出壓力。
- 一種適用於一壓電致動泵浦之驅動電路，用以驅動該壓電致動泵浦之一壓電致動器，使該壓電致動泵浦進行一汲取運作或一排出運作，進而驅使一流體儲存室輸送一流體，該驅動電路包含：一供電電路，係與該壓電致動器電連接，用以接收一輸入電壓，並轉換為一驅動電壓至該壓電致動器； 一壓力偵測器，係與該流體儲存室相連接，用以即時偵測該流體儲存室內之該流體之一流體壓力；以及一控制模組，係與該供電電路及該壓力偵測器電連接，用以控制該供電電路之運作，且接收該壓力偵測器之偵測結果；其中當該壓電致動泵浦進行一汲取運作時，該控制模組係比較該流體壓力與一第一預設汲取壓力，以依據比較結果控制該供電電路調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力調整至等於該第一預設汲取壓力，當該壓電致動泵浦進行一排出運作時，該控制模組係比較該流體壓力與一第一預設排出壓力，以依據比較結果控制該供電電路調整該驅動電壓之電壓值，使該流體壓力調整至等於該第一預設排出壓力。
- 如申請專利範圍第9項所述之驅動電路，其中該壓電致動泵浦係為一壓電致動空氣泵浦，該流體儲存室係為一氣囊。
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