专利名称：：脉冲宽度调制的除霜器的制作方法脉冲宽度调制的除霜器
技术领域：
图3是按照本发明定时器电路例子的示意图。具体实施方式0011现在参照图1，我们说明体现本发明原理的系统10。作为它的主要部件，系统IO包含加热器网格14和控制器16。加热器网格14固定到塑料窗12，并与控制器16进行电通信。塑料窗12可以由塑料板制成，例如，聚碳酸酯材料，并可以包含一个或多个层或涂层，用于保护免遭磨蚀和紫外光造成的损伤。微控制器16包含脉冲宽度调制器18，它配置成给加热器网格14提供驱动信号。驱动信号在加热器网格14的两端产生电压，它使加热器网格14发射热能，从而除霜塑料窗12。控制器16可以是有内置脉冲宽度调制器的微控制器芯片，或可以包含多个有脉沖电路的控制电路，例如，定时器电路，用于形成可以产生驱动信号脉冲部分的脉冲宽度调制器。[00131在本发明的一个实施例中，控制器16是通过光隔离器20与加热器网格14隔开，用于保护控制器16免遭来自驱动加热器网格14所需的电流。因此，光隔离器20的输入端通过负栽电阻器22连接到电压源24。基于脉冲宽度调制器18的定时作用，脉冲宽度调制器18给光隔离器20的输入端提供接地路径。光隔离器20的输出端与加热器网格14进行电通信以传输驱动信号。电压源26，例如，汽车电池，也与光隔离器20的输出端进行电通信，可以给光隔离器20的输出端提供功率。此外，光隔离器20的输出端也与地线28进行电通信，可以给光隔离器20的输出端提供参考电压。光隔离器20的输出端沿线路27与晶体管34的基极进行电通信，例如，图l所示的双极晶体管，用于驱动固态中继器38并传输驱动信号到加热器网格14。此外，负载电阻器30连接在晶体管34的基极与集电极之间。而且，为了提供通过晶体管34的电流以驱动固态中继器38，晶体管34的集电极连接到功率源26，而驱动晶体管34的发射极通过电阻器36与地线28进行电通信。[0014如以上所指出的，驱动晶体管34的发射极与固态中继器38的第一输入端40进行电通信，传输脉冲电流通过加热器网格14。固态中继器38的第二输入端42与地线28进行电通信。在笫一输入端40与第二输入端42之间加上电压时，允许电流在固态中继器38的第一输出端44与第二输出端46之间流动。所以，为了给加热器网格14提供电流，加热器网格14的第一端与功率源26进行电通信，而加热器网格14的第二端与固态中继器38的第一输出端44进行电通信。当来自脉冲宽度调制器18的输出电压是高时，固态中继器38激励电流在第一输出端44与第二输出端46之间流动。第二输出端46是通过分路电阻器48与地线28进行电通信。所以，电流就从功率源26流动通过加热器网格14，然后通过固态中继器38接地。[00151功率源26配置成提供的电压大于加热器网格14的最佳工作稳态电压。加热器网格14的最佳工作电压是基于加热器网格的具体特征以及塑料窗12的物理特征。最佳工作电压是DC电压，在稳态条件下，加热器14可以在该DC电压下发射不损坏塑料窗12或加热器网格14本身的最大热量。所以，最佳工作电压在此处也称之为稳态工作电压。例如，图2表示一种可能的驱动信号60的曲线图。可能的驱动信号包括，但不限于，正弦波，三角形波，锯齿波，和方波。[0016驱动信号60包含初始加热部分70和脉冲部分72。在初始加热部分70期间，驱动信号60被"&置在电压74上，该电压大于加热器网格14的最佳工作电压。因此，加热器网格14在初始加热部分70期间被过驱动，从而使加热器快速地达到最大的温度，该温度是加热器网格14在最佳工作电压下产生的温度。然后，脉冲宽度调制器18产生驱动信号60的脉沖部分72。脉冲部分72包含一系列在脉沖电压74上的脉冲64，该电压大于加热器网格14的最佳工作电压。脉冲64的正常间隔是用周期68表示，而脉冲64的持续时间是用脉冲宽度66表示。所以，基于脉冲64的脉沖宽度66与周期68的比较，可以确定脉沖部分72的占空因数。因此，脉沖64的短持续时间允许在非稳态方式下提供较大的电压，从而提供低于脉沖电压74的有效电压。此外，有效电压可以等于或低于加热器网格14的最佳工作电压。例如，按照以下的>^式1，可以计算方波的有效电压，有效电压=所加电压*脉冲宽度(秒)*频率(1)[00171在典型的汽车挡风玻璃或后照光装置中，初始加热部分70的长度大于脉冲部分72的脉沖宽度66，典型的是，它大于脉冲部分72的周期68。在某些情况下，初始加热部分70可以持续几秒钟。然而，脉冲部分的周期通常小于500ms，而脉冲宽度通常小于200ms，虽然可以使用较长的周期和脉冲宽度。如以上所讨论的，脉冲宽度调制器18可以包含定时器电路78。在图3所示的一个实施例中，定时器电路78包含定时器芯片80，例如，在电子领域中熟知的555定时器芯片。00181作为背景知识，555定时器芯片的插针有按照以下表1的表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>[0019在定时器电路78中，定时器芯片的插针8与电压源82进行电通信，而电阻器88连接在插针7与插针8之间。另一个电阻器90的第一端也连接到插针7,而电阻器90的第二端连接到插针2和6。此外，电容器82的一端连接到插针2和6，而它的另一端连接到地线84和插针1。其余的插针，插针3，提供来自定时器芯片80的脉冲信号86。按照所示的配置，按照公式2可以计算脉冲信号86的频率，而按照公式3可以计算占空因数，以下给出这两个公式，其中C-电容器82的电容量，Rl-电阻器88的电阻值，和R2-电阻器90的电阻值。频率=[0.693*<:*(111+2*112)(2)占空因数-(Rl+R2)/(Rl+2夫R2)(3)0020脉冲宽度调制可用于控制原型除霜器。这种原型除霜器是水平除霜器，它在图形的中心位置有附加的汇流条，这有助于减小该图形的总电阻值(中心馈入功率可以有效地把图形/电阻值分割成一半).在图2中给出确认这个结果的数据.表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其中Vapplied是在除霜器的两个端子上测得的所加电压Vshunt是在分路电阻器的两端测得的电压Current是按照1=(Vshunt/Rshunt)计算的电流，其中Rshunt=0.002nTemp是在除霜器图形中心的温度DCalc是计算的除霜器电阻值此外，6.35伏的有效工作电压可用于给除霜器图形提供功率。在这个有效电压下，该图形达到70.5°C并吸取9安培电流。这个有效电压是利用46Hz的12ms脉沖宽度实现的并对应于55%的占空因数。在表3中给出确认这些结果的数据。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其中Veffective是在除霜器的两个端子上测得的电压Hz是在测量的频率PW是测量的脉冲宽度0021然后，使除霜器被冷却到-20。C。热偶放置在除霜器图形的中间位置并监测该热偶，与此同时，除霜器接受从10Hz至340Hz的电压5.13伏。我们发现，在144秒与159秒之间可以加热除霜器图形到10。C。这个温度的提高能够在所描述的测试条件下除霜汽车窗。[0022专业人员容易理解，以上的描述说明本发明原理的实施。这个描述不应当限制本发明的范围或申请，其中在不偏离以下权利要求书限定本发明精神的条件下，本发明可以允许作各种改进，变化和改动。权利要求1.一种用于除霜塑料窗的系统，该系统包括透明的塑料板；固定到塑料板的加热器网格；与加热器网格进行电通信的控制器，该控制器包含脉冲宽度调制器，它配置成给加热器网格提供脉冲宽度调制的驱动信号。2.按照权利要求l的系统，其中加热器网格有稳态工作电压，脉冲宽度调制器配置成给加热器网格提供驱动信号，其脉沖式高电压大于稳态工作电压。3.按照权利要求l的系统，其中脉冲宽度调制器配置成给加热器网格提供驱动信号，由于驱动信号的占空因数，其有效电压基本上等于稳态工作电压。4.按照权利要求l的系统，其中控制器配置成在加热器网格的两端提供初始电压，该初始电压大于加热器网格的稳态工作电压。5.按照权利要求l的系统，其中驱动信号包含初始加热部分和脉冲部分，初始加热部分的初始电压大于加热器网格的稳态工作电压。6.按照权利要求5的系统，其中加到初始加热部分上初始电压的持续时间周期大于脉冲部分的脉沖宽度。7.按照权利要求6的系统，其中给加热部分所加初始电压的持续时间周期大于脉冲部分的周期。8.按照权利要求7的系统，其中驱动信号包含脉冲部分，而脉沖部分的周期小于500毫秒。9.按照权利要求8的系统，其中脉冲宽度小于200毫秒。10.按照权利要求1的系统，其中塑料板是利用聚碳酸酯制成。11.按照权利要求l的系统，合用在车辆内。12.—种用于除霜塑料窗的方法，该塑料窗有与其固定的加热器网格，该方法包括产生有脉冲部分的驱动信号，该脉冲部分的脉沖式高电压大于加热器网格的稳态工作电压，且脉沖部分还有基本上等于稳态工作电压的有效电压；和给加热器网格加该驱动信号。13.按照权利要求12的方法，还包括在加热器网格的两端产生初始电压，该初始电压大于加热器网格的稳态工作电压。14.按照权利要求13的方法，还包括产生初始电压，该初始电压的持续时间周期大于脉冲部分的脉冲宽度。15.按照权利要求13的方法，其中初始电压是在驱动信号的脉冲部分之前产生的。16.按照权利要求13的方法，其中产生的初始电压作为部分的驱动信号。17.按照权利要求12的方法，还包括利用驱动信号的初始加热部分对加热器网格进行初步加热。18.按照权利要求17的方法，其中在对加热器网格进行初步加热时，该加热器网格被过激励，以便快速地对加热器网格进行加热。全文摘要一种包含加热器网格和控制器的窗除霜系统。该控制器包含脉冲宽度调制器，它配置成给加热器网格提供驱动信号。该驱动信号有初始加热部分和脉冲部分。初始加热部分提供初始电压，该初始电压大于加热器网格的最佳工作电压，而脉冲部分提供脉冲信号，其脉冲式高电压大于最佳工作电压。文档编号H05B3/84GK101129092SQ200680006036公开日2008年2月20日申请日期2006年2月22日优先权日2005年2月24日发明者基斯·D.·维斯,罗伯特·施文克申请人:埃克阿泰克有限责任公司