TWM617222U - 智能調光膜控制系統以及控制裝置 - Google Patents

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馮俊宇
莊雅涵
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創務股份有限公司
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

一種智能調光膜控制系統，其包含智能調光膜、控制裝置以及客戶端裝置。智能調光膜用以接收驅動訊號。控制裝置電性耦接智能調光膜，用以控制驅動訊號的電壓範圍。客戶端裝置通訊耦接控制裝置，用於操作控制裝置以使智能調光膜根據驅動訊號改變透光率。當控制裝置判斷驅動訊號的電壓範圍小於電壓閾值時，智能調光膜一單位的透光率變化量對應電壓範圍的第一電壓變化量；當控制裝置判斷驅動訊號的電壓範圍大於或等於電壓閾值時，智能調光膜一單位的透光率變化量對應電壓範圍的第二電壓變化量，且第二電壓變化量大於第一電壓變化量。

Description

智能調光膜控制系統以及控制裝置
本揭示文件提供一種智能調光膜控制系統以及控制裝置，特別是關於一種可以產生不同頻率以及不同電壓範圍的控制訊號的智能調光膜控制系統以及控制裝置。
以往的智能膜主要是利用透明的氧化銦錫(ITO) 導電膜製作而成。然而，因為氧化銦錫(ITO) 導電膜不耐熱特性，導致其無法於戶外場地有效利用。
相較於氧化銦錫導電膜，現行市場上較為嶄新的導電膜雖然具有耐熱以及可彎曲的材料特性，但是其透光率與施加的電壓之間的關係並非線性。因此，如何讓使用者在操作智能膜裝置時，感受到線性的調光實為業界待解決的問題。
本揭示文件提供一種智能調光膜控制系統，其包含智能調光膜、控制裝置以及客戶端裝置。智能調光膜設置基板之上，用以接收驅動訊號。控制裝置電性耦接智能調光膜，用以控制驅動訊號的電壓範圍。客戶端裝置通訊耦接控制裝置，用於操作上述控制裝置以使智能調光膜根據驅動訊號改變透光率。當驅動訊號的電壓範圍小於電壓閾值時，智能調光膜一單位的透光率變化量對應電壓範圍的第一電壓變化量；當驅動訊號的電壓範圍大於或等於電壓閾值時，智能調光膜一單位的透光率變化量對應電壓範圍的第二電壓變化量，且第二電壓變化量大於第一電壓變化量。
本揭示文件提供一種控制裝置，其電性耦接智能調光膜，用以控制智能調光膜所接收的驅動訊號的電壓範圍，其中控制裝置包含處理器以及功率模組。處理器用以產生複數個脈波訊號。功率模組耦接處理器，用於根據該些脈波訊號輸出不同的功率的驅動訊號。當驅動訊號的電壓範圍小於電壓閾值時，智能調光膜一單位的透光率變化量對應電壓範圍的第一電壓變化量；當驅動訊號的電壓範圍大於或等於電壓閾值時，智能調光膜一單位的透光率變化量對應電壓範圍的第二電壓變化量，且第二電壓變化量大於第一電壓變化量。
上述的智能調光膜控制系統以及控制裝置的優點之一，在於施加非固定的電壓變化量給予智能調光膜，使得使用者在調整致能調光膜的透光率時，能感覺其透光率呈線性變化。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅僅用以解釋本創作，並不用來限定本創作，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本創作揭示內容所涵蓋的範圍。
在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
第1圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的智能調光膜控制系統100簡化後的功能方塊圖。如第1圖所示，智能調光膜控制系統100包含智能膜模組110、控制裝置120以及客戶端裝置130。智能膜模組110與控制裝置120電性連接，而客戶端裝置130與控制裝置120通訊耦接。
操作上，智能膜模組110用以接收驅動訊號DS以根據驅動訊號DS改變透光率。控制裝置120則用以產生驅動訊號DS。客戶端裝置130用於操作控制裝置120調整驅動訊號DS的電壓範圍。
在一些實施例中，客戶端裝置130可以是智慧型手機或是平板電腦。客戶端裝置130可以透過運行應用程式軟體(APP)，操控控制裝置120以改變驅動訊號DS的電壓範圍。
第2圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的智能膜模組110的示意圖。第3圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的智能膜模組110的電壓與透光率關係的曲線圖。如第2圖所示，智能膜模組110包含智能調光膜111與透明基板112，且智能調光膜111設置於透明基板112的表面。
在一些實施例中，智能調光膜111的透光率會隨著施加給智能膜模組110的電壓增加而改變。舉例來說，請參照第3圖，智能調光膜111於未對施加電壓時，或是當施加電壓小於特定臨界值(例如，30伏特)時，智能調光膜111會於透明基板112的表面形成不透光的霧狀層，而當智能調光膜111接收到足夠的電壓(例如，30伏特以上)時，智能調光膜111的透光率便會開始隨著電壓增加而上升。
然而，在一些實施例中，智能調光膜111的電壓與透光率之間的關係並非完全線性。舉例來說，如第3圖所示，當施加電壓在90伏特~127伏特之間變動時，智能調光膜111的透光率變化量明顯變化的更為趨緩。
因此，為了讓使用者在操作智能膜模組110時感到調光的線性度，當驅動訊號DS的電壓範圍小於電壓閾值(例如，90伏特)時，智能調光膜111一單位的透光率變化量會對應驅動訊號DS的第一電壓變化量，而當驅動訊號DS的電壓範圍大於或等於電壓閾值(例如，90伏特)時，智能調光膜一單位的透光率變化量會對應驅動訊號DS的第二電壓變化量，且第二電壓變化量大於第一電壓變化量。
舉例來說，當驅動訊號DS電壓範圍介於30伏特~90伏特時，智能調光膜111的透光率會介於0%~90%之間，此時每1%的透光率變化量會對應到大約1.5伏特的電壓變化量。當驅動訊號DS電壓範圍介於90伏特~127伏特時，智能調光膜111的透光率會介於90%~100%之間，此時每1%的透光率變化量會對應到大約3.7伏特的電壓變化量。關於本文中所使用之「約」、「大約」或「大致約」一般通常係指數值之誤差或範圍約百分之二十以內，較好地是約百分之十以內，而更佳地則是約百分五之以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如「約」、「大約」或「大致約」所表示的誤差或範圍。
也就是說，控制裝置120在調整不同區段的透光率時，會將每1%的透光率變化量對應到不同的電壓變化量，使得使用者在操作過程中能夠線性地調整透光率變化。
此外，在一些實施例中，因為智能調光膜111的透光率在30伏特以下時改變不明顯，當操作控制裝置120改變智能調光膜111的透光率時，驅動訊號DS的電壓範圍至少會大於或等於30伏特。
第4圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的簡化後的控制裝置120的功能方塊圖。如第4圖所示，控制裝置120包含處理器121、功率模組122、整流器123、壓降變換器124、直流變壓器125、輸入/輸出介面126 (以下簡稱I/O介面126)以及通訊介面127。
操作上，控制裝置120藉由整流器123將接收的交流電壓AC轉換為直流電壓，並利用壓降變換器124 (Buck Converter)以及直流變壓器125(DC-to-DC Converter)將上述的直流電壓轉變為可供處理器121運作的工作電壓。
處理器121用以透過I/O介面126或是通訊介面127接收控制指令CS，並根據控制指令CS產生複數個脈波訊號PWMa、PWMb、PWMc至功率模組122，以使功率模組122依據脈波訊號PWMa、PWMb、PWMc產生驅動訊號DS。
在一些實施例中，處理器121可以由微處理器(MCU)或其他合適的處理器來實現。I/O介面126可以供外部的一或多個輸入/輸出裝置(例如，滑鼠、鍵盤或是觸控螢幕)傳送或接收控制指令。
在一些實施例中，通訊介面127包含無線通訊介面，例如藍芽(BLUETOOTH)或是無線網路(WIFI)，及/或有線通訊介面，例如乙太網路接口或是通用串列匯流排(USB)。
以下將配合第5圖更詳細地說明處理器121產生脈波訊號PWMa、PWMb、PWMc的運作。第5圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的調光模控制方法500。在一些實施例中，處理器121是藉由磁場導向控制(Field Oriented Control)的演算法執行調光模控制方法500中的流程S501~S505。
於流程S501，處理器121根據控制指令CS產生對應的參考訊號。舉例來說，控制指令CS中可以包含各種不同的波形參數(例如，振幅以及頻率)，處理器121會依據控制指令CS上述的參數產生對應的參考訊號。
於流程S502，處理器121進行帕克變換(Park's Transformation)，以根據參考訊號的相位計算對應的第一參考電壓 (以下簡稱參考電壓Vα)，以及第二參考電壓 (以下簡稱參考電壓Vβ)。
於流程S503，處理器121根據參考電壓Vα以及參考電壓Vβ，計算第一電壓空間向量、第二電壓空間向量以及第三電壓空間向量。為了簡潔說明，第一電壓空間向量、第二電壓空間向量以及第三電壓空間向量將分別以電壓向量Va、Vb、Vc簡稱。
在一些實施例中，處理器121會將參考電壓Vα以及參考電壓Vβ依照不同的比例合成所需的電壓空間向量。舉例來說，電壓向量Va可能會包含1單位的參考電壓Vα以及2單位的參考電壓Vβ，而電壓向量Vb可能會包含2單位的參考電壓Vα以及1單位的參考電壓Vβ。
於流程S504，處理器121執行空間向量調變(SVPWM)演算法，依據電壓向量Va、Vb、Vc分別計算對應的脈波訊號PWMa、脈波訊號PWMb以及脈波訊號PWMc的占空比。
於流程S505，處理器121將脈波訊號PWMa、PWMb、PWMc輸出至功率模組122。
在一些實施例中，功率模組122中包含多個功率開關元件(未繪示)，分別用以根據接收的脈波訊號PWMa、脈波訊號PWMb以及脈波訊號PWMc的占空比，調整對應開關元件的導通與關斷的時間長度。在一些實施例中，上述的功率開關元件可以由逆變電路來實現。
簡而言之，處理器121可以藉由調製脈波訊號PWMa、PWMb以及PWMc的占空比，令功率模組122合成任意大小與頻率的驅動訊號DS。
因此，當驅動訊號DS的電壓範圍介於30伏特~90伏特，智能調光膜111的透光率介於0%~90%之間時，若使用者欲於此範圍內繼續調整透光率，則功率模組122會以對應第一電壓變化量(例如，前述的1.5伏特的電壓變化量)的第一輸出功率變化量輸出驅動訊號DS。
當驅動訊號DS的電壓範圍介於90伏特~127伏特，智能調光膜111的透光率介於90%~100%之間時，若使用者欲於此範圍內繼續調整透光率，則功率模組122會以對應第二電壓變化量(例如，前述的3.7伏特的電壓變化量)的第二輸出功率變化量輸出驅動訊號DS。
也就是說，當控制裝置120判斷驅動訊號DS的電壓範圍小於電壓閾值(例如，90伏特)時，第一電壓變化量對應功率模組122的第一輸出功率變化量；當控制裝置120判斷驅動訊號DS的電壓範圍大於或等於電壓閾值(例如，90伏特)時，第二電壓變化量對應功率模組122的第二輸出功率變化量，且第二輸出功率變化量大於第一輸出功率變化量。
此外，一般來說，在相同電壓的況下，當驅動訊號DS的頻率越低時，智能調光膜111的透光率會更高。因此，本揭示文件的控制裝置120可以藉由調整驅動訊號DS的頻率，提供一個相較於一般市用的60Hz的交流電壓AC更低頻率的電壓訊號，使得智能膜模組110產生更佳的透明度。
然而，由於驅動訊號DS為一正弦波訊號，因此智能調光膜111的透光率也會隨著正弦波的電壓值上下震盪而變化。因此，若智能調光膜111的透光率變化的頻率太緩慢，反而會使人眼查覺到閃爍而感到不適。因此，為了使人眼不易察覺，控制裝置120可以將驅動訊號DS的頻率調整為大於或等於30赫茲。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:智能調光膜控制系統 110:智能膜模組 120:控制裝置 130:客戶端裝置 111:智能調光膜 112:透明基板 121:處理器 122:功率模組 123:整流器 124:壓降變換器 125:直流變壓器 126:輸入/輸出介面 127:通訊介面 500:調光模控制方法 S501~S505:流程 PWMa,PWMb,PWMc:脈波訊號 AC:交流電壓 CS:控制指令 DS:驅動訊號
第1圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的智能調光膜控制系統的示意圖。 第2圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的智能膜模組的示意圖。 第3圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的智能膜模組的電壓與透光率關係的曲線圖。 第4圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的簡化後的控制裝置的功能方塊圖。 第5圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的處理器的運算流程圖。
100:智能調光膜控制系統
110:智能膜模組
120:控制裝置
130:客戶端裝置
DS:驅動訊號

Claims (10)

  1. 一種智能調光膜控制系統，包含： 一智能調光膜，設置於一基板之上，用以接收一驅動訊號； 一控制裝置，電性耦接該智能調光膜，用以控制該驅動訊號的一電壓範圍；以及 一客戶端裝置，通訊耦接該控制裝置，用於操作該控制裝置，以使該智能調光膜根據該驅動訊號改變透光率，其中， 當該驅動訊號的該電壓範圍小於一電壓閾值時，該智能調光膜一單位的透光率變化量對應該電壓範圍的一第一電壓變化量； 當該驅動訊號的該電壓範圍大於或等於該電壓閾值時，該智能調光膜一單位的透光率變化量對應該電壓範圍的一第二電壓變化量，且該第二電壓變化量大於該第一電壓變化量。
  2. 如請求項1所述之智能調光膜控制系統，其中該控制裝置包含： 一處理器，用以產生複數個脈波訊號；以及 一功率模組(Integrated Power Module)，耦接該處理器，用於根據該些脈波訊號輸出不同功率的該驅動訊號，其中 當該驅動訊號的該電壓範圍小於該電壓閾值時，該第一電壓變化量對應該功率模組的一第一輸出功率變化量； 當該驅動訊號的該電壓範圍大於或等於該電壓閾值時，該第二電壓變化量對應該功率模組的一第二輸出功率變化量，且該第二輸出功率變化量大於該第一功率變化量。
  3. 如請求項2所述之智能調光膜控制系統，其中該處理器利用空間向量調變(SVPWM)演算法產生該些脈波訊號。
  4. 如請求項1所述之智能調光膜控制系統，其中該驅動訊號是頻率大於或等於30赫茲的正弦波。
  5. 如請求項1所述之智能調光膜控制系統，其中當操作該控制裝置改變該智能調光膜的透光率時，該驅動訊號的該電壓範圍大於或等於30伏特。
  6. 如請求項1所述之智能調光膜控制系統，其中該客戶端裝置為智慧型手機或是平板電腦。
  7. 如請求項1所述之智能調光膜控制系統，其中： 當該電壓範圍介於30伏特~90伏特時，該智能調光膜的透光率介於0%~90%之間； 當該電壓範圍介於90伏特~127伏特時，該智能調光膜的透光率介於90%~100%之間。
  8. 一種控制裝置，電性耦接一智能調光膜，用以控制該智能調光膜所接收的一驅動訊號的一電壓範圍，其中該控制裝置包含： 一處理器，用以產生複數個脈波訊號； 一功率模組(Integrated Power Module)，耦接該處理器，用於根據該些脈波訊號輸出不同功率的該驅動訊號，其中 當該驅動訊號的該電壓範圍小於一電壓閾值時，該智能調光膜一單位的透光率變化量對應該電壓範圍的一第一電壓變化量； 當該驅動訊號的該電壓範圍大於或等於該電壓閾值時，該智能調光膜一單位的透光率變化量對應該電壓範圍的一第二電壓變化量，且該第二電壓變化量大於該第一電壓變化量。
  9. 如請求項8所述之控制裝置，其中當該驅動訊號的該電壓範圍小於該電壓閾值時，該第一電壓變化量對應該功率模組的一第一輸出功率變化量。
  10. 如請求項9所述之控制裝置，其中當判斷該驅動訊號的該電壓範圍大於或等於該電壓閾值時，該第二電壓變化量對應該功率模組的一第二輸出功率變化量，且該第二輸出功率變化量大於該第一輸出功率變量化。
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TWI786973B (zh) * 2021-12-01 2022-12-11 國立陽明交通大學 調光裝置
TWI787762B (zh) * 2021-03-18 2022-12-21 創務股份有限公司 智能調光膜控制系統、控制裝置以及智能調光膜裝置

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