共振回路のための制御システムおよび方法
揮発性物質放出装置を制御するための回路は、圧電要素と直列に接続されたインピーダンスを有する圧電ポンプを含む。インピーダンスと圧電要素とは、ある共振周波数を有するタンク回路を形成する。デジタルドライバが圧電ポンプに接続され、第一および第二の比較器がデジタルドライバとタンク回路との間に接続される。これらの比較器は、圧電ポンプをその機械的共振周波数で動作させるためにデジタルドライバによって圧電ポンプに印加される電力のパラメータを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は共振回路、より詳細には、共振回路を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
共振デバイスは、揮発性物質、例えば、香料を放出するために使用されている。これら共振デバイスは、典型的には、圧電トランスデューサの形態であり、これは一つあるいは複数の超音波機械的振動周波数で共振特性を示す。殆どの場合は、一次共振周波数(つまり、最も高いQファクターが達成される周波数)は、製造公差、材料の相違などのために、近似的にしか知られていない。効率のためには、このような圧電トランスデューサは、その一次共振周波数で動作することが望ましいため、従来の超音波トランスデューサ制御システムは、その圧電トランスデューサに対する駆動波形を、トランスデューサが一次共振周波数を含むある範囲の機械的周波数に渡って振動するようにさせる範囲にわたって、掃引する方法を利用してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
さらに、他の超音波トランスデューサ制御システムは、圧電トランスデューサと直列あるいは並列に接続されたインダクタの形態で電気的インピーダンスを利用する。このインダクタとトランスデューサの等価電気的インピーダンスとは、圧電トランスデューサがその一次共振周波数で振動するようにさせる周波数で自然に発振するタンク回路を形成する。このアプローチでは高効率な回路が得られるが、この動作を達成するための従来の回路設計は複雑であった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
一実施形態によると、揮発性物質放出装置を制御するための回路は、圧電要素と直列に接続されたインピーダンスを有する圧電ポンプを含む。このインピーダンスと圧電要素とは、ある共振周波数を有するタンク回路を形成する。デジタルドライバが圧電ポンプに接続され、第一及び第二の比較器がデジタルドライバとタンク回路との間に接続される。これら比較器は、デジタルドライバによって圧電ポンプをその機械的共振周波数にて動作させるために圧電ポンプに加えられる電力のパラメータを検出する。
【0005】
他の特徴および長所は、以下の詳細な説明を考慮することで明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】光および揮発性物質放出装置の正面等角図である。
【図1A】図1の概ね1A−1A線に沿って切断された断面図であり、この装置のカバーを示す。
【図2】ハウジングカバーが外された図1の装置の分解等角図である。
【図3】図1の装置を示す底立面図である。
【図4】共振回路およびLEDに接続された、図1の装置内に用いられうる特定用途向け集積回路(ASIC)のブロック図である。
【図4A】図4の回路を任意のブースとスイッチ(BOOST SWITCH)と合わせて示したブロック図である。
【図5A】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5B】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5C】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASCIによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5D】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5E】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5F】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5G】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5H】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5I】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5J】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5K】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図6A】図5Aおよび図5C乃至図5Eに示されたプログラミングの第一および第三部分による第一の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図6B】図5Aおよび図5C乃至図5Eに示されたプログラミングの第一および第三部分による第一の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図7A】図5Hおよび図5Iに示されたプログラミングの第五部分による第二の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図7B】図5Hおよび図5Iに示されたプログラミングの第五部分による第二の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図8】図4および図4AのASICSによって実装される乱数発生器を機能的に示した概略図である。
【図9】図1の装置の動作の別の部分を示す波形図である。
【図10】図1の装置による光と揮発性物質の放出のタイミングを示す表である。
【図11】図1の装置による光と揮発性物質の放出のタイミングを示す表である。
【図12】図4あるいは図4AのASICによって実行される割り込みプログラムである。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図面を通して、同一のあるいは対応する参照符号は、同一のあるいは対応するパーツに対して使用されている。
【0008】
ここでは、インピーダンス、例えば、インダクタがアクチュエータに結合されている圧電アクチュエータを共振周波数で駆動させるための回路が開示される。この回路は、複数のモードで動作することができる。これらのモードは、第一の揮発性物質および/または光が放出されうる第一のモード、および第二の揮発性物質および/または光が放出されうる第二のモードを含む。第二の揮発性物質は、第一の揮発性物質と異なっていても、あるいは同一であってもよい。
【0009】
装置30の好ましい一実施形態は、活性物質、好ましくは、香料および/または殺虫剤を放出し、以下の説明の多くはこれらと関連するが、装置30は、代わりに他の物質、例えば、殺菌剤、消毒剤、殺虫剤以外の防虫剤や、昆虫誘因剤、空気清浄剤、アロマセラピー剤、芳香剤、防腐剤、臭気除去剤、空気清涼剤、消臭剤、および空気中に放出することが有効な他の活性成分を放出してもよいことが意図される。
【0010】
装置30は、好ましくは、電動の光源、活性物質ディスペンサ、電源、制御回路、および支持構造を含む。第一のモードにおいては、これら部品の幾つかもしくは全てが協動して香りの良いアロマおよび/または点滅する炎の見掛けを提供し、この点滅効果は電動の光源によって提供される。第二のモードにおいては、これら部品の幾つかもしくは全てが協動して殺虫剤および/または点滅する炎の見掛けを提供する。どちらか一方のモード(および後に説明されるようなこれら動作モードの変形)は、設計者、製造者、あるいはこの装置のユーザがどちらのモード(およびそれらの一つ以上の変形モード)を実行するかを選択できるように、制御回路にプログラミングされる。
【0011】
図1、図1A、図2、および図3に示される一実施形態においては、装置30は、大まかにカバー32とベース部分34とを含む。カバー32は、好ましくは、第一の直径を有する下側円筒壁38と、第一の直径より小さな第二の直径を有する上側円筒壁40を含む。角度がついた壁42が下側円筒壁38を上側円筒壁40に結合する。カバー32は、さらに上側円筒壁40に隣接した円形の頂上壁44を含み、この中央部分に配置された円形の開口46を有する。円形の開口46は、装置30から放出される揮発性物質に対する出口を提供する。
【0012】
ベース部分34は、装置30のための制御回路(以下に詳細に説明される)を囲むためのハウジング52を含む。支柱54がハウジング52から上方に延在し、好ましくは、ハウジング52と一体化される。さらに、腕部56が支柱54と一体となって支柱54から垂直に延在している。腕部56は、その中央部分60を貫通して延在する噴霧器アセンブリ58の形態で揮発性物質ディスペンサを含む。
【0013】
ここに参照のために組み込まれている2005年11月に出願された本発明と同一の出願人によって所有される米国特許出願公報第2006/0120080号において説明されている噴霧器アセンブリを噴霧器アセンブリ58として利用してもよい。大まかには、噴霧器アセンブリ58は圧電トランスデューサ要素62(図4および図4Aに示される)を含み、これは多孔オリフィスプレート64に結合され、これは、今度は、表面張力にて液体源と接触する。制御回路は、交流電圧を圧電トランスデューサ要素62に印加し、圧電トランスデューサ要素62を膨張および収縮させる。この圧電トランスデューサ要素62の膨張および収縮によってオリフィスプレート64が上下に振動し、すると、液体がオリフィスプレート64内の穴を通り抜け、次に噴霧化された粒子の形態で上方に放出される。
【0014】
装置30の使用の際には、カバー32がハウジング52の上に配置される。具体的には、カバー32は、下側円筒壁38の円周72に互いに直径方向に対向して配置された第一の開口68および第二の開口70(図1A)を含む。ベース部分34は、図2に示されるように、ハウジング52の反対側から延在する第一および第二のバネクリップ74、76を含む。バネクリップ74、76の各々は、各々そこから外方向に延在する突起78aおよび78bを含む。使用するとき、カバー32は、上側円筒壁40が支柱54、腕部56、および噴霧器アセンブリ58を取り囲み、そして下側円筒壁38がハウジング52の外側壁80に隣接するようにベース部分34上に配置される。カバー32がベース部分34上に配置されるとき、バネクリップ74、76がユーザによって内側に押される。いったん第一および第二の開口68、70がバネクリップ74、76から延在する突起78a、78bと合わさると、ユーザはバネクリップ74、76を離してもよい。バネクリップ74、76を離すと、突起78a、78bは外方向に開口68内へと移動する。各突起78a、78bを規定する壁82a、82b(図2)は、それぞれ、各々の開口68、70を規定する壁84a、84b(図1A)と干渉し合い、カバー32がベース部分34から外れることを防止する。
【0015】
制御回路はハウジング52内の印刷回路基板(PCB)(図示せず)上に配置される。発光ダイオード(LED)100がPCBに動作可能に接続され、そこから上方に延在する。PCBは、好ましくは、任意の触覚スイッチ102を含み、これはそこから上方に延在する押しボタン104を有する。一実施形態においては、押しボタン104を押すと、装置30に対して動作のどのモード変形が設定されているかに応じて、噴霧器アセンブリ58とLED100との組み合わせがオンまたはオフされ、あるいはLED100のみがオンまたはオフされる。噴霧器アセンブリ58およびLED100の動作は、以下に詳細に説明される。
【0016】
図3に見られるように、装置30の一実施形態においては、放出デューティサイクル選択ボタン106がベース部分34の底端の長方形の開口108内を貫通して延在する。放出デューティサイクル選択ボタン106は、PCB(図4)に搭載されるスライドスイッチ109に動作可能に接続され、ユーザが噴霧器アセンブリ58に対する放出デューティサイクルを選択することを可能にする。一実施形態においては、アクチュエータボタン106は、5つの選択可能な位置P1、P2、P3、P4、およびP5(図3)の一つに移動可能であり、ユーザは噴霧器アセンブリ58の放出デューティサイクルを変えるためにこれらを選択してもよい。具体的には、ボタン106が位置P1に移動されると、スイッチ109のワイパー109aは、プログラマブルデバイス(後に詳細に説明される)の複数の入力ピンSW1、SW2、SW4、およびSW5のいずれもがアースに接続されないように配置される。ボタン106が位置P2−P5のいずれかに移動されると、それぞれ、入力ピンSW1、SW2、SW4、またはSW5の関連する一つがアースに接続される。図4Aに示されるもう一つの実施形態においては、スライドスイッチ109は省かれ、装置30の製造者または実装者は、噴霧器アセンブリ58の放出デューティサイクルを、破線115によって示されるように、SW1、SW2、SW4、およびSW5の一つ以上をアースに接続することで事前に決定する。
【0017】
装置30のベース部分34は電池ドア116を含み、これはこの第一の端120でヒンジ118を有し、この第二の端124でラッチ機構122を有する。ラッチ機構122はベース部分34のロッキングリセス126と相互作用して電池ドア116を閉じた位置に保持する。ラッチ機構122は、ラッチ機構122をロッキングリセス126から外すために柔軟に曲げることができ、電池ドア116をヒンジ118のまわりで枢動させて電池ドア116を開け、電池コンパートメント(図示せず)にアクセスしてもよい。従来の一つあるいは複数の乾電池、例えば、A、AA、AAA、C、およびD電池、ボタン電池、時計用電池、および太陽電池を、好ましくは、AAおよびAAA電池を装置30に用いてもよい。2個の電池が好ましいが、装置30にぴったりと納まり、十分な電力レベルと使用期間を提供する任意の数の電池を使用してもよい。任意で、装置30は家庭用交流電流を電源とし、これを整流し、高周波の交流電力に変換し、電圧を下げるなどして、噴霧器アセンブリ58および/またはLED100に供給してもよい。ここには示されてないが、ハウジング52は、ハウジング52の内容物が湿気によって損傷することを防止するために適合化されてもよい。
【0018】
図4は上述のプログラマブルデバイスを示すが、これは他の電気要素と協動して上述の噴霧器アセンブリ58およびLED100の通電を制御する特定用途向け集積回路(ASIC)150として示されている。ASIC150は、ASIC150のVDDおよびVSSP端子に接続された直列に接続された電池151A、151Bから電力を受ける。コンデンサC1が端子VDDとVSSPを横断してフィルタリングの目的で接続される。ASIC150は、回路内にスイッチ102が組み込まれたとき、スイッチ102を含む複数のスイッチによって生成される信号をデバウンスするための内部デバウンサ(図4には示されず)を含む。
【0019】
ASIC150は、ASIC150に対する内部クロックとしての役割を果たす発振器152と、パワーオンリセットおよび不足電圧検出器154とをさらに含む。不足電圧検出器154のパワーオンリセット部分は、必要に応じて、ASIC150のレジスタおよび/またはフラグをセットあるいはリセットし、ASIC150が通電されたときパワーオンリセット信号を生成する。不足電圧検出器154は、図5A−図5Lおよび図12に関連して後に説明されるように、電池の電圧が所定のレベル以下に落ちたとき、ASIC150の動作を中断する。ASIC150は、ユーザが装置30を、装置30に電力を供給するために電圧源に接続したとき通電される。ASIC150は、内部および/または外部メモリ内にASIC150による使用のために格納されている一つ以上のプログラム部分を、図5Aから図5Kのフロー図、およびさらに図10および図11の表に従って実行して、2つの動作モードの一方を実現するようにプログラムされている。ここで、各モードはその変形を含み、どちらの動作のモードも(あるいはモードの変形も)、後に説明されるように装置30を構成することにより選択しうる。ASIC150は、デジタルコントローラ156、プログラマブルROM158、およびLED100に対する駆動波形を生成するチャージポンプおよびLEDコントローラ160をさらに含んでもよい。加えて、ASIC150は、電圧調整器162および圧電ポンプ166を駆動するデジタルドライバ164を含む。圧電ポンプ166は、圧電トランスデューサ要素62と直列に接続されたインダクタ168を含む。圧電ポンプ166は、動作可能にフルブリッジ構造に接続された4つのスイッチを通じてデジタルドライバ164に接続される。この実施形態に示されるように、これらスイッチは、n−チャネルおよびp−チャネルFET180、182、184、186である。異なる実施形態においては、他のタイプのトランジスタおよび/またはトポロジー(例えばハーフブリッジトポロジー)を利用してもよい。インダクタLおよびダイオードDは、内部トランジスタQおよび電圧調整器162と協動して端子またはピン172で調整された電圧VDDHVを生成する。この調整された電圧VDDHVは、FET180、182、184、186に対して高い電圧レベルを提供する。具体的には、第一のp−チャネルFET180および第一のn−チャネルFET182のドレイン電極は、互いに第一のドレイン接合のところで接続され、これが次にASIC150のピンOUT1に接続される。第二のp−チャネルFET184および第二のn−チャネルFET186のドレイン電極は、互いに第二のドレイン接合のところで接続され、これが次にASIC150のピンOUT2に接続される。第一および第二のp−チャネルFET180、184の各ソース電極は調整された電圧VDDHVに接続され、第一および第二のn−チャネルFET182、186の各ソース電極はアースVSSPに接続される。
【0020】
第一の電圧比較器192の第一の入力はピンOUT1に接続され、第一の電圧比較器192の第二の入力はアースに接続される。同様に、第二の電圧比較器194の第一の入力はピンOUT2に接続され、第二の電圧比較器194の第二の入力はアースに接続される。第一および第二の電圧比較器192、194の各出力は、デジタルドライバ164に接続される。FET180、182、184、186の各ゲート電極はデジタルドライバ164に接続され、このデジタルドライバ164は、不足電圧検出器154が端子172で適切に調整された電圧VDDHVを検出し、かつASIC150が第一の動作モードにて動作可能であることを検出したとき、圧電ポンプ166を駆動するために、制御波形をFET180、182、184、186に送る。同様に、デジタルドライバ164は、ASIC150が第二の動作モードにて動作可能であり、かつ不足電圧検出器154が端子172で適切に調整された電圧VDDHVを検出し、さらにユーザがボタン104を押してスイッチ102を閉じたとき、制御波形をFET180、182、184、186に送る。具体的には、デジタルドライバ164は、波形を送って第一のp−チャネルFET180および第二のn−チャネルFET186をスイッチオンし、一方で、第二のp−チャネルFET184および第一のn−チャネルFET182をオフ状態に保持し、圧電ポンプ166に電流が流れるようにする。圧電ポンプ166に印加される電圧は、そこを流れる電流と同一の位相ではない。従って、ある時点において、圧電ポンプ166を流れる電流は方向反転しようとし、このような電流の零交差が比較器192によって検出されると、デジタルドライバ164は、FET180、186をターンオフさせる。その後、デジタルドライバ164は波形を送ってFET182、184をスイッチオンし、一方、FET180、186をオフ状態に保持し、電流が圧電ポンプ166内を第二の方向に流れるようにする。同様に、ある時点で、圧電ポンプ166を流れる電流が再び方向を反転しようとし、このような電流の零交差が比較器194によって検出されると、デジタルドライバ164は、上述のようにFET182、184をターンオフさせ、FET180、186をターンオンさせる。短絡状態を防止するために、一対のFETのターンオフともう一対のFETのターンオンとの間に、その間においては全てのFETが一時的にターンオフされるある時間期間を挿入してもよい。
【0021】
圧電ポンプ166を流れる電流の方向は、インダクタ168および圧電トランスデューサ要素62を含む共振回路のインピーダンスに依存するその選択された共振周波数で交互する。この発振は、各放出シーケンスの際に連続的あるいは非連続的に起こり、その後、デジタルドライバ164はFET180乃至186への制御波形をターンオフして圧電ポンプ166をターンオフし、圧電トランスデューサ要素62による活性物質のさらなる放出を終了させる。
【0022】
第一のモードにおいて、これはピン2Mが電圧レベルに接続されてないままに放置されることでコマンドされるが、装置30は、図10に示されるように、間隔を置いた約12ミリ秒のスプレー期間(あるいは他の固定または可変の持続時間のスプレー期間)の際に香料を放出するように制御され、ユーザが選択可能なあるいは所定の固定または可変のドウエル期間(dwell period)が一連のスプレー期間の間に挿入される(図10および図11において用いられている「放出間隔(emission interval)」なる用語は、1つのスプレー期間と1つのドウエル期間とからなる1つの完全なサイクル期間を指す)。第一のモードの一実施形態においては、任意のブーストスイッチ167(図4A)の2つの端子SWx1およびSWx2が4つの入力ピンSW1、SW2、SW4およびSW5のうちの選択されたあるいは予め定められた2つに接続されてもよい。スイッチ102は、ブーストスイッチ167を組み込む実施形態においては任意で省かれてもよい。図10に関連して以下に説明されるように、装置30が以上で説明されたそれらとは異なる(好ましくは、より大きな)選択可能なデューティサイクルで香料を放出するようにブーストスイッチ167が閉じられたとき、ブーストスイッチ167は、これら選択されたあるいは予め定められた2つの入力ピンをアースに接続する。
【0023】
第二のモードにおいて、これはピン2Mをアースに接続することでコマンドされ、後に図11と関連して詳細に説明されるが、装置30は間隔を置いた約12ミリ秒のスプレー期間(あるいは他の固定または可変の持続時間のスプレー期間)の際に殺虫剤あるいは他の防虫剤を放出するように制御され、これらのスプレー期間の間に第一のモードにおける動作と比較してより短い所定のドウエル期間が挿入される(これらドウエル期間はユーザによって選択することもでき、あるいは予め定められた固定または可変のドウエル期間であってもよい)。
【0024】
図12は、図5Aから図5Kに関連して後により詳細に説明されるように、メインプログラムの複数の部分のいずれかの動作の際に、ASIC150によって250ミリ秒毎に1度、実行される割り込みルーチンの動作を示す。この割り込みルーチンの動作は、ブロック220で開始し、電池151A、151BによってVSSPとVDD入力の間に供給される電圧が所定の電圧レベル以上であるかどうかを判定する。ブロック222は、この判定を、ASIC150によって保持されるVOLTAGE LEVELフラグの状態をチェックすることで行う。VOLTAGE LEVELフラグがセットされているときは(つまり、VSSPとVDD入力の間の電圧が所定の電圧レベル以上であるときは)、制御はブロック222に進み、ASIC150の全ての入力ピンを、これら入力ピンを読み出すために、高い電圧レベルに引き上げることを試みる。ブロック220がVOLTAGE LEVELフラグはセットされてないと判定したときは(つまり、VSSPとVDD入力の間の電圧が所定の電圧レベルより低いときは)、制御は、ASIC150のアクティブである(つまり実行されている)プログラミングの部分に依存して、複数のブロック250(図5A)、300(図5B)、330(図5C)、400(図5E)、500(図5H)、あるいは530(図5J)のうちの1つに進む。ブロック222に続き、制御はブロック224に進み、ASIC150の入力で現れる信号および波形の状態(例えば、ある入力のところに高いあるいは低い論理レベルが存在するかどうか)を表すフラグ、および幾つかの他のフラグをアクティブなメインプログラム部分によってコマンドされるように(使用されている選択された論理に従って)セットあるいはリセットする。図示されるルーチンにおいては、ブロック224は、割り込みルーチンがスイッチ102の入力波形の立ち上がりエッジにおいてLEDフラグをオンにセットするようにさせる。ブロック226は、任意のタイマレジスタが、それらタイマレジスタに対する所定の初期値にセットされる必要があるか判定する。タイマレジスタをセットする必要性はアクティブなメインプログラム部分によってコマンドされる。ここに開示されるプログラムの任意の部分において、これらタイマレジスタの全ては、零に初期化されて、その後、増分されてもよく、あるいは、これらタイマレジスタは、非零の値にセットされて、その後、減分されてもよいことが意図される。一例として、これらタイマレジスタは、ここでは、非零値に初期化され、零まで減分されたとき満了する。ブロック226がいずれかのタイマレジスタが初期化される必要があると判定したときは、制御はブロック228に進み、そのタイマレジスタを初期化し、制御はブロック230に進み、全ての非零のタイマレジスタを1だけ減分する。一方、ブロック226が初期化されるべきタイマレジスタはないと判定したときは、制御は直接ブロック230に進む。ブロック230に続いて、ブロック232は、新たに満了したタイマレジスタ(つまり、ブロック230によって零に減分されたばかりのタイマレジスタ)が存在しないか判定する。存在するときは、制御はブロック234に進み、全ての新たに満了したタイマレジスタに対するフラグをセットする。
【0025】
ブロック236は、ブロック232、234に続く適当な時点でフラグをリセットし、制御はその後、アクティブなメインプログラム部分に戻る。これとの関連で、図12のプログラミングによってセットあるいはリセットされた全てのフラグは、後に説明されるメインプログラム部分の適切な動作を保証する時間期間だけセットあるいはリセットされた状態にとどまることに注意する。
【0026】
図5Aは、図4に示される回路を使用して、光は放出せず、揮発性物質のみを装置30から放出するために、ASIC150によって実行されるプログラミングの第一の部分を示す。具体的には、このプログラムは、LED100、コンデンサCLED、(図4および図4A)およびブーストスイッチ167が省かれるときに使用することを意図される。さらに、ピンCP3はアースに接続され、チャージポンプおよびLEDコントローラ160は、電力を節約するために電源を切られる。動作はブロック250から開始され、POWER ON RESETフラグをチェックして、パワーオンリセット波形が論理0から論理1に遷移したかどうかを判定する。遷移しているときは、ブロック252は、ASIC150内の全ての内部レジスタを所定の開始値に初期化し、デジタルドライバ164およびVDDHV調整器162を起動する。ブロック252は、さらにチャージポンプおよびLEDコントローラ160を停止する。一方、POWER ON RESETフラグがまだ論理1に遷移してないときは、制御はブロック250にとどまる。ブロック252に続いて、ブロック254は、VDDHVフラグがセットされているかどうか判定する。このVDDHVフラグは、ピン172での電圧が所定の電圧レベルに達しているかどうかを示す。ピン172での電圧が所定のVDDHV電圧レベルに達するまで制御はブロック254にとどまる。次に制御はブロック256に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。制御はブロック258に進み、START UP DELAYフラグがセットされているかどうかチェックすることにより、START UP DELAYタイマが満了したか判定する。START UP DELAYフラグがセットされるまで制御はブロック258にとどまり、その後、制御はブロック262に進み、圧電ポンプ166を選択された通常モードで動作させる。この選択された通常モードは、ユーザが速度選択スイッチ109をセットすることにより決定されるか、あるいは入力SW1、SW2、SW4、および/またはSW5の一つ以上をアースに接続することにより事前に決定される。この動作は、図10の状態ts1からts10に示されている(LED100は省かれているために「LED TIMEOUT」の列は無視)。
【0027】
メインプログラムは、上述のシーケンスによる動作を、ブロック220(図12)がVOLTAGE LEVELフラグがリセットされた(つまり、電池151A、151Bによって供給されるVSSPとVDD入力の間の電圧が所定の電圧レベルより低くなった)と判定するまで継続する。こうして、揮発性物質が、その物質が尽きるまで、あるいは電池151A、151Bによって供給される電圧が所定の電圧レベル以下に落ちるまで放出される。
【0028】
図6Aは、図5Aの第一のモードにおいて第一の揮発性物質を放出するためのプログラミングの動作を示す。「VDDHV」と表示される波形はピン172での電圧を示す。時間t0で、電圧VDDHVは所定の電圧レベル(例えば、3V)に到達する。時間t0とt1の間の所定の開始の遅延の後に、圧電ポンプ166は「Piezopump」と表示されるグラフにより示されるように動作を開始する。このグラフによって時間t1からtnの間に複数のスプレー期間「s」が示されているが、スプレー期間はこれらの間に挿入された選択可能なドウエル期間「d」を有する。各スプレー期間および/または各ドウエル期間の持続期間は、入力SW1、SW2、SW4、および/またはSW5の一つ以上を、例えば、スイッチ109を使用して、アースに接続することにより決定される。装置30は、時間tnで不足電圧状態が発生すると、揮発性物質の放出を停止する。
【0029】
図5Bはプログラミングの第二の部分を示すが、これはASIC150および図4あるいは図4Aに示される回路のいずれかによって代替的に実行されてもよい。図5Bのプログラミングは、LED100のみを動作させるために有効であり、ここでは圧電ポンプ166は動作されず、これは省かれてもよい。この実施形態においては、ピンLxは、図4の202で示されているようにアースに接続され、ASIC150のデジタルドライバ164および関連する内部回路は電力を節約するためにターンオフされる。動作はブロック300で開始し、制御はここでパワーオンリセット信号が論理0から論理1に遷移するまで停止する。いったん遷移すると、制御はブロック302に進み、内部レジスタを初期化し、VDDHV調整器および圧電ポンプ166をターンオフする。ブロック302は、さらにASIC150内の他の回路、例えば、POWER ON RESETおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、およびメモリ158をターンオンする。ブロック302に続いて、ブロック304は、SWITCHフラグをチェックして、このフラグがセットされているかどうか判定する。SWITCHフラグは、ユーザが図4あるいは図4Aのスイッチ102を閉じたときにセットされる。ユーザは、少なくともデバウンス期間でユーザがスイッチ102を押したとき、スイッチ102を閉じたものと見なされる。デバウンス期間は、装置30の製造者/設計者によって事前に決定される。SWITCHフラグがセットされていると判定されたときは、制御はブロック310に進み、LEDタイマを初期化して開始し、ブロック312はLED100をターンオンする。次に、制御はブロック314に進み、LED TIMERフラグをチェックして、LEDタイマが満了したかどうか判定する。満了したときは、制御はブロック308に進み、LED100の動作を停止させる。満了してないときは、制御はブロック316に進み、再びSWITCHフラグをチェックする。ブロック316がSWITCHフラグはセットされてないと判定したときは、制御はブロック314に戻る。一方、SWITCHフラグがセットされているときは、制御はブロック308に進む。ブロック308に続いて、制御はブロック304に戻る。上述のことから明らかであるように、LED100がオフのときにスイッチ102が閉じられると、LED100は電力が印加され、スイッチ102が再び閉じられるか、あるいはLEDタイマが満了するか、どちらかの事象が最初に発生するまでこの状態にとどまる。このような動作は、図10の表に従って、例えば、状態ts11とts15との関連で見られるように達成されてもよい。
【0030】
図5Cおよび図5Dは、プログラミングの第三の部分を示すが、これは、LED100を発光させ、および第一の揮発性物質を放出するために圧電ポンプ166を動作させるためにASIC150によって実行されてもよい。このプログラミングは、ピン2Mをアースに接続しないままにすることに応答して実行される。図10の状態ts1−ts10は、図5Cおよび図5Dのプログラミングによって実現されてもよい。動作はブロック330で開始し、POWER ON RESETフラグをチェックして、このフラグがセットされたかどうか判定する。いったんセットされると、制御はブロック332に進み、ASIC150の内部レジスタを初期化し、内部回路、例えば、パワーオンリセットおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、メモリ158、およびチャージポンプおよびLEDコントローラ160を起動する。次に、ブロック334は、VDDHVフラグをチェックして、ピン172でのVHHDV電圧が所定のVDDHV電圧レベルに達したかどうか判定する。いったん達したことが分かると、制御はブロック336に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。ブロック336に続いて、制御はブロック338に進み、START UP DELAYフラグをチェックして、このフラグがセットされているかどうか判定する。START UP DELAYフラグは、START UP DELAYタイマが満了したときセットされる。START UP DELAYフラグがセットされるまで制御はブロック338にとどまる。次に、制御はブロック344に進み、圧電ポンプ166を通常(つまり非ブースト)モードで動作させる。制御は次にブロック346に進み、再びSWITCHフラグをチェックして、ユーザがスイッチ102を閉じたかどうかを判定する。閉じたことが分かると、ブロック348はLEDフラグがセットされているかどうか判定する。LEDフラグは、チャージポンプおよびLEDコントローラ160が作動しているときに割り込みルーチンによってセットされる。セットされていることが分かったときは、制御はブロック350に進み、LED100をターンオフする。セットされてないときは、制御はブロック352に進み、LEDタイマを初期化して開始し、LEDに電圧を印加する。制御はその後、ブロック354に進み、LED TIMER標識をチェックして、LED タイマが満了したかどうか判定する。制御は、ブロック350からもブロック354に直接進み、さらにSWITCHフラグがセットされてないときはブロック346からもブロック354に進む。
【0031】
ブロック354がLEDタイマは満了したと判定したときは、ブロック356はLED100の動作を停止する。制御は次にブロック346に戻る。制御はまた、LEDタイマが満了してないときは、ブロック356をバイパスし、ブロック354からブロック346に直接進む。
【0032】
図6Bは、図5Cおよび図5Dに示されるプログラミングの第三の部分の動作を示すが、ここでは装置30は、第一のモードと同様に動作して光と第一の揮発性物質とを放出する。「LED」および「Piezopump」と表示されるグラフは、それぞれ、ユーザによるスイッチ102の開閉を含む様々な状態に応答しての、LED100および圧電ポンプ166の動作を反映している。「VDD」と表示される波形は、電池151A、151B(図4)がASIC150に供給する電圧レベルを示す。ASIC150は、時間t4でのPOWER ON RESET状態を検出し、ASIC150は、VDDがある電圧レベルに達する時間および開始遅延時間の後の時間t5で、第一の揮発性物質を放出させるために圧電ポンプ166を作動させる。図6Bには示されていないが、圧電ポンプは、図6Aに示されるように、間にドウエル期間が挿入される複数のスプレー期間を含む波形によって動作される。
【0033】
ユーザは、時間t6において、スイッチ102を少なくともデバウンス期間だけ閉じ、その後スイッチ102を開いて、LED100をターンオンする。圧電ポンプ166の動作は、ユーザによるスイッチ102の開閉には影響されないことに注意する。時間t6の後に、ユーザは、時間t7において、スイッチ102を少なくともデバウンス期間だけ閉じてLED100をターンオフする。LED100は、スイッチ102が時間t8において少なくともデバウンス期間だけ閉じられたとき再びターンオンされる。時間t8の後に、スイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられなかったときは、時間t9において、ASIC150は、図5Dのブロック356の動作の結果として、LED100をターンオフする。図10と関連して説明されたように、LEDタイマ期間は可変であり、装置30の製造者あるいは実装者によって選択される。スイッチ102は、時間t0において、LED100を再びターンオンするために少なくともデバウンス期間だけ閉じられる。
【0034】
時間t10の後、時間t11において、VDD波形の降下(鋭い降下のように示されているが、実際にはVDD電圧は徐々に降下してもよい)によって示されるように、不足電圧状態が発生する。一般的には、不足電圧状態は、電圧源、例えば、電池151A、151B(図4)が消耗したとき、あるいはASIC150から接続を切られたときに発生する。LED100および圧電ポンプ166は、不足電圧状態が発生するとターンオフされる。ユーザが、例えば、後の時点t12において、電圧源を交換すると、ASIC150は、時間t13において、適当な遅延期間の後に圧電ポンプ166を起動する。時間t13の後、時間t14においてスイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられ、LED100がターンオンされる。LED100および圧電ポンプ166は、時間t15において別の不足電圧状態が発生するまでオンし続ける。
【0035】
ASIC150によって実行されうるプログラミングの第4の部分が図5Eから図5Gによって示されている。このプログラム部分は、第1の揮発性物質を選択的に制御可能な方法で放出するため、およびブーストスイッチ167を用いてLED100に選択的に電力を供給するために、図4Aの回路で利用される。図10の状態ts1からts10、ts12からts14およびts16は、このプログラム部分によって実現されてもよい。動作はブロック400で開始し、POWER ON RESETフラグをチェックして、パワーオンリセット状態が発生しているかどうかを判定する。次に、ブロック402はASIC150の内部レジスタを初期化し、内部回路、例えば、パワーオンリセットおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、メモリ158、およびチャージポンプおよびLEDコントローラ160を起動する。ブロック404は、次に、VDDHVフラグをチェックして、出力ピン172でのVDDHV電圧が所定の電圧レベルに達したか判定し、制御はブロック404のところで所定のレベルに達するまで停止する。いったん所定の電圧レベルに達すると、制御はブロック406に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。ブロック406に続いて、制御はブロック408に進み、START UP DELAYフラグをチェックして、START UP DELAYタイマが満了したかどうか判定する。制御はブロック408に、START UP DELAYフラグがセットされるまでとどまる。ブロック422(図5F)は、次に、圧電ポンプを通常モード(つまり非ブーストモード)で動作させる。その後、ブロック424はBOOSTフラグをチェックして、ブーストスイッチ167がユーザによって起動されたか(すなわち、押されたか)どうかを判定する。BOOSTフラグがセットされているときは、制御はブロック426に進み、LEDフラグがセットされているかどうかを判定するためのチェックを行う。LEDフラグもセットされているときは、制御はブロック428に進み、LED100の動作を停止させ、制御は、その後、後に説明されるブロック434に進む。逆に、LEDフラグがセットされてないときは、ブロック430はBOOSTタイマおよびLEDタイマを初期化して開始させ、ブロック432はLED100を起動し、ブロック434は圧電ポンプ166をブーストモードで動作させる。図11に関連してより詳細に説明されるように、ブーストモードの際の揮発性物質の放出の速度は、通常モードの動作の際の揮発性物質の放出の速度より高くてもよい。
【0036】
ブロック434に続いて、ブロック436(図5G)は、BOOST TIMERフラグをチェックして、BOOSTタイマが満了したかどうか判定する。満了してないときは、制御はブロック438に進み、BOOSTフラグがセットされているかどうかを判定するためのチェックを行う。セットされているときは、ブロック440(図5F)は、LED100をトグルする(つまり、LED100は現在オフのときはオンされ、オンのときはオフされる)。ブロック441は、次に、任意でBoostタイマをリセットし、制御3はブロック434に戻る。ブロック438がBOOSTフラグはセットされてないと判定したときは、ブロック442はLEDタイマが満了したかどうか判定する。満了したときは、ブロック444はLED100の電源を切り、制御はブロック434(図5G)に戻る。ブロック444は、ブロック442がLEDタイマは満了してないと判定したときはバイパスされる。
【0037】
ブロック424(図5F)が、ユーザはブーストスイッチ167を閉じてないと判定したとき、あるいはブロック436がBOOSTタイマが満了したと判定したときは、制御はブロック446に進み、SWITCHフラグがセットされたかどうかを判定する。セットされているときは、ブロック448は、LEDが現在動作しているかどうか判定するために、LEDフラグがセットされているかチェックする。セットされているときは、制御はブロック450に進み、LED100をターンオフし、制御はブロック422に戻る。セットされてないときは、制御はブロック452に進み、LEDタイマを初期化して開始する。次に、ブロック454はLED100をターンオンする。ブロック454に続き、ブロック422は圧電ポンプ166を通常モードで動作させる。
【0038】
ブロック446がSWITCHフラグはセットされてないと判定したときは、制御はブロック456に進み、LEDタイマが満了したかどうか判定する。満了したときは、LED100がブロック450によってターンオフされ、制御はブロック422に戻る。一方、満了してないときは、ブロック450はバイパスされ、制御はブロック422に直接戻る。
【0039】
図5Hおよび図5Iは、図4のASIC150によって実現されうるプログラミングの第五の部分を示す。このプログラミングは、図4の回路との関連で、ピン2Mがアースに接続され、スイッチ167が省かれたときに、選択的に第二の揮発性物質を放出させるためおよびLED100を通電させるために実行される。制御はブロック500で開始され、POWER ON RESETフラグをチェックして、POWER ON RESET状態が発生したかどうか判定する。発生していると、ブロック502は、ASIC150の内部レジスタを初期化する。ブロック502は、さらに、内部回路、例えば、POWER ON RESETおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、メモリ158、およびチャージポンプおよびLEDコントローラ160を起動する。制御は次にブロック504に進み、VDDHV LEVELフラグをチェックして、ピン172での電圧が所定の電圧に達したかどうか判定する。制御はブロック504に、この状態が発生するまでとどまる。次に、制御はブロック506に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。ブロック506に続いて、ブロック508はSTART UP DELAYフラグをチェックして、START UP DELAYタイマが満了したかどうか判定する。制御はブロック508に、START UP DELAYタイマが満了するまでとどまり、満了した時点で制御はブロック510に進み、SWITCHフラグをチェックして、ユーザがスイッチ102を閉じているかどうか判定する。制御はブロック510に、SWITCHフラグがユーザによって閉じられるまでとどまり、その後、制御はブロック512に進む。ブロック512は、後に詳細に言及されるように、LED100が時刻モードで動作されるべきときは、LEDタイマを初期化して開始する。次に、制御はブロック514に進み、LEDおよび圧電ポンプを図11に従って作動させる。
【0040】
ブロック514に続いて、ブロック516(図5I)は、LED TIMERフラグをチェックして、LEDタイマが満了したかどうか(この場合もやはり、LEDが時刻モードにて動作されているときにのみ起こりうる)を判定する。満了したときは、ブロック520はLED100および圧電ポンプ166を停止し、制御は図5Hのブロック510に戻る。逆に、LEDタイマがまだ満了してないときは、ブロック518はSWITCHフラグがセットされたかどうか判定する。セットされているときは、制御はブロック520に進む。されてないときは、制御はブロック520をバイパスし、図5Hのブロック510に直接進む。
【0041】
図7Aは、図5Hおよび図5Iのプログラミング部分の動作を示す。このケースにおいては、2Mピンはアースに接続され、MODEピンはどの電圧にも接続されず、これによって図11の状態ts41からts48が実現される。図6Bに示される動作と同様に、「LED」および「Piezopump」と表示されているグラフは、それぞれ、LED100および圧電ポンプ166の動作を反映している。時間t18において、スイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられたときLED100はターンオンされる。しかしながら、圧電ポンプ166は、図7Bにおける時間t18と時間t19との間の期間の分解図に示されるように、時間t19において所定の第二の遅延期間が満了するまで動作を開始しない。図7Aには示されてないが、圧電ポンプ波形は、図6Aに示されるように、複数のスプレー期間「s」を含み、これらの間にドウエル期間「d」が挿入されている。スイッチ102は、時間t20において、少なくともデバウンス期間だけ閉じられ、LED100および圧電ポンプ166がターンオフされる。時間t20の後、時間t21において、スイッチ102は、少なくともデバウンス期間だけ再び閉じられ、LED100および圧電ポンプ166がターンオンされる。
【0042】
LED100および圧電ポンプ166は、時間t22において不足電圧状態が発生するまでオンし続け、ASIC150は、不足電圧状態が発生すると、LED100および圧電ポンプ166をターンオフする。時間t23においてユーザは電圧源を交換し、LED100および圧電ポンプ166は、時間t24においてスイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられたとき再びターンオンされる。LED100および圧電ポンプ166は、時間t25において別の不足電圧状態が発生するまでオンし続ける。
【0043】
図5Jおよび図5Kは、スイッチ167が使用されたときに図4Aの回路で使用可能なプログラミングの第六の部分を示す。図5Jおよび図5Kのブロック530から546は、それぞれ、図5Hおよび図5Iのブロック500から516と同一であり、従って、このプログラミングは再び説明されない。ブロック546(図5L)が、LEDタイマが満了したと判定すると、ブロック548はLED100のみを停止する。一方、ブロック546が、LEDタイマはまだ満了してないと判定したときは、ブロック550はユーザがスイッチ102を閉じたかどうか判定する。閉じているときは、制御はブロック552に進み、LED100および圧電ポンプ166を停止する。制御はブロック548および552から図5Jのブロック540に戻る。図5Jおよび図5Kに示される第六のプログラミング部分は、2MおよびMODEの両方のピンがアースに接続されているとき、状態ts49からts55を実現しうる。
【0044】
LED100は、装置30のLED100が存在する実施形態において、パルス幅モード(pulse−width mode、PWM)の動作で動作される。PWM波形に対するデューティサイクル、およびPWM波形に対する周波数は、好ましくは(必須ではないが)固定される。LED100の動作に対するデューティサイクルを確立するために、LEDコントローラ160の一部を形成するPWM値テーブルと関連して疑似乱数発生器174(図8に機能的に示される)を利用することによって、LED100は通電されてフリッカリング効果を得る。疑似乱数発生器174は、16ビットシフトレジスタSRの特定のビット位置に接続された一連の3つのNORゲートG1、G2、およびG3として図8に機能的に示されている。この疑似乱数発生器の最下位の8ビットがPWM値テーブルにアドレスするために用いられる。発生器174の初期値は3045(16進表示)である。8ビットアドレスレジスタがPWM値テーブルにおけるPWM値を選択するために用いられる。より具体的には、アドレスレジスタの8ビット出力の最下位の6ビットが、上述のようにPWMテーブルにアドレスするための6ビットのテーブルアドレスポインタを生成するために用いられる。この8ビットアドレスレジスタは、疑似乱数発生器174によって生成される値の最上位ビットの値に依存してカウントアップまたはダウンする。
【0045】
図9に移ると、LEDと表示される波形はLED100に印加される駆動波形を示し、CHARGE PUMPと表示される波形はLEDコントローラ160内のチャージポンプによって生成される駆動波形を反映している。同一持続期間の複数のフレームが生成され、ここで各フレームはその中に複数のパルスサイクルを含む。好ましくは、各パルスサイクルは4.3ミリ秒の長さであり、フレーム当たり24パルスが含まれる。従って、持続期間における各フレームは103.2ミリ秒である。また、好ましくは、特定のフレームに対するパルスオン時間は全てが同一の持続期間であり、このために、そのフレームに対してある特定の平均電流量が存在する。一般に、LED100は、高周波数で間欠的に動作され、これによってLED100がある時間期間に渡って一定の強度レベルにて動作されているような見掛けが提供される。一実施形態において、LED100は、30ミリアンペアのピーク電流と、約8.4マイクロ秒の典型的なパルス幅を有する。必要であれば、これら値は、異なるLED強度を得るために変更されてもよい。隣接するフレーム内のパルス幅は異なり、こうして、その特定の平均電流量とは異なる平均電流差提供し、これによってフリッカリング効果が得られる。フレームに対するパルス幅の選択は、疑似乱数発生器174およびPWM値テーブルにおけるエントリによって制御される。複数の電池によって生成される組み合わされた電圧が、LED100を十分に通電するために要求される電圧以下に落ちると、LED100に十分な順電圧を提供するために、チャージポンプ160が(時間t31に示されるように)作動される。具体的には、LED100は上述のようにして電流パルスを受け取り、チャージポンプ160が図4および図4AのコンデンサCLEDを充電するためにターンオンされる。コンデンサCLEDは、その後、十分な電圧をLED100に供給し、こうして十分な駆動電圧が維持される。
【0046】
図10および図11に示されるように、以上で言及されたように、ASIC150は、動作のコマンドされたモードに応じて、揮発性物質を様々な間隔で放出するようにプログラムされてもよい。加えて、LED100が作動されるとき、LED100はある指定された時間期間が満了した時点でターンオフするようにプログラムされてもよい。例えば、ユーザが、図10に示される状態ts1において、アクチュエータアームを位置P5に移動させると、装置30は、第一の揮発性物質のパルスを、6秒毎に一度、約12ミリ秒のスプレー期間で放出し、ASIC150はLED100を3時間後に自動的にターンオフさせる。動作の通常モードにおける第一の揮発性物質の放出の速度は、図10における状態ts2からts10よって示されるように変化させることができる。MODE入力ピンが、状態ts1からts5における動作がコマンドされたときはオープン状態にとどめられ、そしてMODE入力ピンが、状態ts6からts10においてアースに接続されることに注目すべきである。図10はさらに、サブ状態ts11からts16を示し、これは、ブーストスイッチ167が装置30内に組み込まれ、これを閉じることで、スイッチSW1、SW2、SW4、およびSW5の二つがアースに接続されたとき、上述の任意の状態の際に起動されうる。状態ts11およびts15において、ASIC150は、LED100が、光を、それぞれ、3時間および2時間の期間だけ連続的に出射するようにさせる。ASCI150は、この3時間あるいは2時間の期間の後にLED100をターンオフし、ASIC150は、ユーザがブーストスイッチ167を閉じる前に実行されていた状態ts1からts5あるいは状態ts6からts10のいずれかにおける通常の動作を継続する。同様に、状態ts1からts5あるいは状態ts6からts10におけるASIC150の動作は、ユーザがブースト167を閉じた時点で中断され、装置30は、状態ts12、ts13、ts14、およびts16において、第一の揮発性物質のパルスを、それぞれ、12秒、4秒、7秒、および10秒の期間に0.25秒に一度だけ放出し、LEDは2時間の期間作動する。LEDはこの2時間の期間の後にターンオフし、ASIC150は、ユーザがブーストスイッチ167を閉じる前に実行されていた状態ts1からts5あるいは状態ts6からts10のいずれかにおける動作に復帰する。
【0047】
図11に示すように、装置30は、第二の揮発性物質を異なるデューティサイクルで放出し、LED100が様々な時間期間に発光するように、コマンドされることもできる。例えば、装置30は、状態ts41において、第二の揮発性物質のパルスを0.264秒毎に1度放出し、LED100が5時間の連続的な発光の後にターンオフするようにすることもできる。第二の揮発性物質の放出デューティサイクルは、状態ts42からts45にて示されるように変化させることができること期待される。装置30の製造者あるいは実装者はまた、装置30を、状態ts46からts48、ts49からts52、およびts53からts56のいずれかにおいて動作するようにプログラムすることもできる。状態ts46においては、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを、0.388秒毎に1度、放出し、LED100は不足電圧状態が発生するまで、あるいは装置30がターンオフされるまで、オンし続ける。状態ts47および状態ts48は、状態ts46と類似するが、ここでは、装置は、第二の揮発性物質を、それぞれ、0.326秒毎に1度、および0.264秒毎に1度、放出する点で異なる。状態ts41からts48における動作がコマンドされたときは、MODE入力ピンは、開いたままに置かれる(つまり、どの外部回路にも接続されない)ことに注意すべきである。状態ts49においては、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを5.412秒毎に一度放出し、LED100は不足電圧状態が発生するか、あるいは装置30がターンオフされるまでオンに続ける。同様に、装置30は、状態ts50からts52において、第二の揮発性物質のパルスを、それぞれ、6秒毎に一度、7.18秒毎に一度、および7.862秒毎に一度放出する。状態ts53が起動されると、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを5.412秒毎に一度放出し、LED100は2時間の連続発光の後にターンオフする。状態ts54、ts55、およびts56は、状態ts53に類似するが、状態ts54、ts55、およびts56においては、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを、それぞれ、6秒毎に一度、7.18秒毎に一度、および7.862秒毎に一度、放出する点が異なる。さらに、LED100は、状態ts54、ts55、およびts56において、2時間の連続発光の後にターンオフする。この状態ts53、ts54、ts55、およびts56における2時間の連続発光期間は、図11に示されるように、SW1のアースへの接続によって達成される。
【0048】
上述の回路は、いずれも、圧電要素および/または光を出す1つ以上の発光ダイオードを有するどのような装置に組み込んでもよく、このような装置には、限定されるわけではないが、本発明と出願人を同一とする米国特許第6,450,419号、第7,017,829号、および第7,469,844号、Helfらの2006年4月11に出願された米国特許公報第2007/0235555号、Schrammの2006年6月29日に出願された米国特許公報第2007/0012718号、Mungavalasaらの2006年7月14日に出願された米国特許公報第2008/0011874号、あるいはHelfらの2006年12月8日に出願された米国特許公報第2008/0036332号において開示される任意の装置が含まれ、これら文献の全内容はここに参照の目的で組み込まれる。
【0049】
当業者においては、以上の説明から装置30に対する多数の変更が明らかになろう。従って、この説明は一例としてのみ考えられるべきである。
【技術分野】
【0001】
本出願は共振回路、より詳細には、共振回路を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
共振デバイスは、揮発性物質、例えば、香料を放出するために使用されている。これら共振デバイスは、典型的には、圧電トランスデューサの形態であり、これは一つあるいは複数の超音波機械的振動周波数で共振特性を示す。殆どの場合は、一次共振周波数(つまり、最も高いQファクターが達成される周波数)は、製造公差、材料の相違などのために、近似的にしか知られていない。効率のためには、このような圧電トランスデューサは、その一次共振周波数で動作することが望ましいため、従来の超音波トランスデューサ制御システムは、その圧電トランスデューサに対する駆動波形を、トランスデューサが一次共振周波数を含むある範囲の機械的周波数に渡って振動するようにさせる範囲にわたって、掃引する方法を利用してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
さらに、他の超音波トランスデューサ制御システムは、圧電トランスデューサと直列あるいは並列に接続されたインダクタの形態で電気的インピーダンスを利用する。このインダクタとトランスデューサの等価電気的インピーダンスとは、圧電トランスデューサがその一次共振周波数で振動するようにさせる周波数で自然に発振するタンク回路を形成する。このアプローチでは高効率な回路が得られるが、この動作を達成するための従来の回路設計は複雑であった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
一実施形態によると、揮発性物質放出装置を制御するための回路は、圧電要素と直列に接続されたインピーダンスを有する圧電ポンプを含む。このインピーダンスと圧電要素とは、ある共振周波数を有するタンク回路を形成する。デジタルドライバが圧電ポンプに接続され、第一及び第二の比較器がデジタルドライバとタンク回路との間に接続される。これら比較器は、デジタルドライバによって圧電ポンプをその機械的共振周波数にて動作させるために圧電ポンプに加えられる電力のパラメータを検出する。
【0005】
他の特徴および長所は、以下の詳細な説明を考慮することで明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】光および揮発性物質放出装置の正面等角図である。
【図1A】図1の概ね1A−1A線に沿って切断された断面図であり、この装置のカバーを示す。
【図2】ハウジングカバーが外された図1の装置の分解等角図である。
【図3】図1の装置を示す底立面図である。
【図4】共振回路およびLEDに接続された、図1の装置内に用いられうる特定用途向け集積回路(ASIC)のブロック図である。
【図4A】図4の回路を任意のブースとスイッチ(BOOST SWITCH)と合わせて示したブロック図である。
【図5A】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5B】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5C】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASCIによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5D】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5E】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5F】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5G】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5H】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5I】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5J】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図5K】同じように書かれた線に沿ってつないだ場合、図4あるいは4AのASICに格納されている、あるいはASICによる実行のために利用される、様々なプログラム部分を表す。
【図6A】図5Aおよび図5C乃至図5Eに示されたプログラミングの第一および第三部分による第一の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図6B】図5Aおよび図5C乃至図5Eに示されたプログラミングの第一および第三部分による第一の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図7A】図5Hおよび図5Iに示されたプログラミングの第五部分による第二の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図7B】図5Hおよび図5Iに示されたプログラミングの第五部分による第二の動作モードにおける図1の装置の動作を示す結合されたグラフおよび波形図である。
【図8】図4および図4AのASICSによって実装される乱数発生器を機能的に示した概略図である。
【図9】図1の装置の動作の別の部分を示す波形図である。
【図10】図1の装置による光と揮発性物質の放出のタイミングを示す表である。
【図11】図1の装置による光と揮発性物質の放出のタイミングを示す表である。
【図12】図4あるいは図4AのASICによって実行される割り込みプログラムである。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図面を通して、同一のあるいは対応する参照符号は、同一のあるいは対応するパーツに対して使用されている。
【0008】
ここでは、インピーダンス、例えば、インダクタがアクチュエータに結合されている圧電アクチュエータを共振周波数で駆動させるための回路が開示される。この回路は、複数のモードで動作することができる。これらのモードは、第一の揮発性物質および/または光が放出されうる第一のモード、および第二の揮発性物質および/または光が放出されうる第二のモードを含む。第二の揮発性物質は、第一の揮発性物質と異なっていても、あるいは同一であってもよい。
【0009】
装置30の好ましい一実施形態は、活性物質、好ましくは、香料および/または殺虫剤を放出し、以下の説明の多くはこれらと関連するが、装置30は、代わりに他の物質、例えば、殺菌剤、消毒剤、殺虫剤以外の防虫剤や、昆虫誘因剤、空気清浄剤、アロマセラピー剤、芳香剤、防腐剤、臭気除去剤、空気清涼剤、消臭剤、および空気中に放出することが有効な他の活性成分を放出してもよいことが意図される。
【0010】
装置30は、好ましくは、電動の光源、活性物質ディスペンサ、電源、制御回路、および支持構造を含む。第一のモードにおいては、これら部品の幾つかもしくは全てが協動して香りの良いアロマおよび/または点滅する炎の見掛けを提供し、この点滅効果は電動の光源によって提供される。第二のモードにおいては、これら部品の幾つかもしくは全てが協動して殺虫剤および/または点滅する炎の見掛けを提供する。どちらか一方のモード(および後に説明されるようなこれら動作モードの変形)は、設計者、製造者、あるいはこの装置のユーザがどちらのモード(およびそれらの一つ以上の変形モード)を実行するかを選択できるように、制御回路にプログラミングされる。
【0011】
図1、図1A、図2、および図3に示される一実施形態においては、装置30は、大まかにカバー32とベース部分34とを含む。カバー32は、好ましくは、第一の直径を有する下側円筒壁38と、第一の直径より小さな第二の直径を有する上側円筒壁40を含む。角度がついた壁42が下側円筒壁38を上側円筒壁40に結合する。カバー32は、さらに上側円筒壁40に隣接した円形の頂上壁44を含み、この中央部分に配置された円形の開口46を有する。円形の開口46は、装置30から放出される揮発性物質に対する出口を提供する。
【0012】
ベース部分34は、装置30のための制御回路(以下に詳細に説明される)を囲むためのハウジング52を含む。支柱54がハウジング52から上方に延在し、好ましくは、ハウジング52と一体化される。さらに、腕部56が支柱54と一体となって支柱54から垂直に延在している。腕部56は、その中央部分60を貫通して延在する噴霧器アセンブリ58の形態で揮発性物質ディスペンサを含む。
【0013】
ここに参照のために組み込まれている2005年11月に出願された本発明と同一の出願人によって所有される米国特許出願公報第2006/0120080号において説明されている噴霧器アセンブリを噴霧器アセンブリ58として利用してもよい。大まかには、噴霧器アセンブリ58は圧電トランスデューサ要素62(図4および図4Aに示される)を含み、これは多孔オリフィスプレート64に結合され、これは、今度は、表面張力にて液体源と接触する。制御回路は、交流電圧を圧電トランスデューサ要素62に印加し、圧電トランスデューサ要素62を膨張および収縮させる。この圧電トランスデューサ要素62の膨張および収縮によってオリフィスプレート64が上下に振動し、すると、液体がオリフィスプレート64内の穴を通り抜け、次に噴霧化された粒子の形態で上方に放出される。
【0014】
装置30の使用の際には、カバー32がハウジング52の上に配置される。具体的には、カバー32は、下側円筒壁38の円周72に互いに直径方向に対向して配置された第一の開口68および第二の開口70(図1A)を含む。ベース部分34は、図2に示されるように、ハウジング52の反対側から延在する第一および第二のバネクリップ74、76を含む。バネクリップ74、76の各々は、各々そこから外方向に延在する突起78aおよび78bを含む。使用するとき、カバー32は、上側円筒壁40が支柱54、腕部56、および噴霧器アセンブリ58を取り囲み、そして下側円筒壁38がハウジング52の外側壁80に隣接するようにベース部分34上に配置される。カバー32がベース部分34上に配置されるとき、バネクリップ74、76がユーザによって内側に押される。いったん第一および第二の開口68、70がバネクリップ74、76から延在する突起78a、78bと合わさると、ユーザはバネクリップ74、76を離してもよい。バネクリップ74、76を離すと、突起78a、78bは外方向に開口68内へと移動する。各突起78a、78bを規定する壁82a、82b(図2)は、それぞれ、各々の開口68、70を規定する壁84a、84b(図1A)と干渉し合い、カバー32がベース部分34から外れることを防止する。
【0015】
制御回路はハウジング52内の印刷回路基板(PCB)(図示せず)上に配置される。発光ダイオード(LED)100がPCBに動作可能に接続され、そこから上方に延在する。PCBは、好ましくは、任意の触覚スイッチ102を含み、これはそこから上方に延在する押しボタン104を有する。一実施形態においては、押しボタン104を押すと、装置30に対して動作のどのモード変形が設定されているかに応じて、噴霧器アセンブリ58とLED100との組み合わせがオンまたはオフされ、あるいはLED100のみがオンまたはオフされる。噴霧器アセンブリ58およびLED100の動作は、以下に詳細に説明される。
【0016】
図3に見られるように、装置30の一実施形態においては、放出デューティサイクル選択ボタン106がベース部分34の底端の長方形の開口108内を貫通して延在する。放出デューティサイクル選択ボタン106は、PCB(図4)に搭載されるスライドスイッチ109に動作可能に接続され、ユーザが噴霧器アセンブリ58に対する放出デューティサイクルを選択することを可能にする。一実施形態においては、アクチュエータボタン106は、5つの選択可能な位置P1、P2、P3、P4、およびP5(図3)の一つに移動可能であり、ユーザは噴霧器アセンブリ58の放出デューティサイクルを変えるためにこれらを選択してもよい。具体的には、ボタン106が位置P1に移動されると、スイッチ109のワイパー109aは、プログラマブルデバイス(後に詳細に説明される)の複数の入力ピンSW1、SW2、SW4、およびSW5のいずれもがアースに接続されないように配置される。ボタン106が位置P2−P5のいずれかに移動されると、それぞれ、入力ピンSW1、SW2、SW4、またはSW5の関連する一つがアースに接続される。図4Aに示されるもう一つの実施形態においては、スライドスイッチ109は省かれ、装置30の製造者または実装者は、噴霧器アセンブリ58の放出デューティサイクルを、破線115によって示されるように、SW1、SW2、SW4、およびSW5の一つ以上をアースに接続することで事前に決定する。
【0017】
装置30のベース部分34は電池ドア116を含み、これはこの第一の端120でヒンジ118を有し、この第二の端124でラッチ機構122を有する。ラッチ機構122はベース部分34のロッキングリセス126と相互作用して電池ドア116を閉じた位置に保持する。ラッチ機構122は、ラッチ機構122をロッキングリセス126から外すために柔軟に曲げることができ、電池ドア116をヒンジ118のまわりで枢動させて電池ドア116を開け、電池コンパートメント(図示せず)にアクセスしてもよい。従来の一つあるいは複数の乾電池、例えば、A、AA、AAA、C、およびD電池、ボタン電池、時計用電池、および太陽電池を、好ましくは、AAおよびAAA電池を装置30に用いてもよい。2個の電池が好ましいが、装置30にぴったりと納まり、十分な電力レベルと使用期間を提供する任意の数の電池を使用してもよい。任意で、装置30は家庭用交流電流を電源とし、これを整流し、高周波の交流電力に変換し、電圧を下げるなどして、噴霧器アセンブリ58および/またはLED100に供給してもよい。ここには示されてないが、ハウジング52は、ハウジング52の内容物が湿気によって損傷することを防止するために適合化されてもよい。
【0018】
図4は上述のプログラマブルデバイスを示すが、これは他の電気要素と協動して上述の噴霧器アセンブリ58およびLED100の通電を制御する特定用途向け集積回路(ASIC)150として示されている。ASIC150は、ASIC150のVDDおよびVSSP端子に接続された直列に接続された電池151A、151Bから電力を受ける。コンデンサC1が端子VDDとVSSPを横断してフィルタリングの目的で接続される。ASIC150は、回路内にスイッチ102が組み込まれたとき、スイッチ102を含む複数のスイッチによって生成される信号をデバウンスするための内部デバウンサ(図4には示されず)を含む。
【0019】
ASIC150は、ASIC150に対する内部クロックとしての役割を果たす発振器152と、パワーオンリセットおよび不足電圧検出器154とをさらに含む。不足電圧検出器154のパワーオンリセット部分は、必要に応じて、ASIC150のレジスタおよび/またはフラグをセットあるいはリセットし、ASIC150が通電されたときパワーオンリセット信号を生成する。不足電圧検出器154は、図5A−図5Lおよび図12に関連して後に説明されるように、電池の電圧が所定のレベル以下に落ちたとき、ASIC150の動作を中断する。ASIC150は、ユーザが装置30を、装置30に電力を供給するために電圧源に接続したとき通電される。ASIC150は、内部および/または外部メモリ内にASIC150による使用のために格納されている一つ以上のプログラム部分を、図5Aから図5Kのフロー図、およびさらに図10および図11の表に従って実行して、2つの動作モードの一方を実現するようにプログラムされている。ここで、各モードはその変形を含み、どちらの動作のモードも(あるいはモードの変形も)、後に説明されるように装置30を構成することにより選択しうる。ASIC150は、デジタルコントローラ156、プログラマブルROM158、およびLED100に対する駆動波形を生成するチャージポンプおよびLEDコントローラ160をさらに含んでもよい。加えて、ASIC150は、電圧調整器162および圧電ポンプ166を駆動するデジタルドライバ164を含む。圧電ポンプ166は、圧電トランスデューサ要素62と直列に接続されたインダクタ168を含む。圧電ポンプ166は、動作可能にフルブリッジ構造に接続された4つのスイッチを通じてデジタルドライバ164に接続される。この実施形態に示されるように、これらスイッチは、n−チャネルおよびp−チャネルFET180、182、184、186である。異なる実施形態においては、他のタイプのトランジスタおよび/またはトポロジー(例えばハーフブリッジトポロジー)を利用してもよい。インダクタLおよびダイオードDは、内部トランジスタQおよび電圧調整器162と協動して端子またはピン172で調整された電圧VDDHVを生成する。この調整された電圧VDDHVは、FET180、182、184、186に対して高い電圧レベルを提供する。具体的には、第一のp−チャネルFET180および第一のn−チャネルFET182のドレイン電極は、互いに第一のドレイン接合のところで接続され、これが次にASIC150のピンOUT1に接続される。第二のp−チャネルFET184および第二のn−チャネルFET186のドレイン電極は、互いに第二のドレイン接合のところで接続され、これが次にASIC150のピンOUT2に接続される。第一および第二のp−チャネルFET180、184の各ソース電極は調整された電圧VDDHVに接続され、第一および第二のn−チャネルFET182、186の各ソース電極はアースVSSPに接続される。
【0020】
第一の電圧比較器192の第一の入力はピンOUT1に接続され、第一の電圧比較器192の第二の入力はアースに接続される。同様に、第二の電圧比較器194の第一の入力はピンOUT2に接続され、第二の電圧比較器194の第二の入力はアースに接続される。第一および第二の電圧比較器192、194の各出力は、デジタルドライバ164に接続される。FET180、182、184、186の各ゲート電極はデジタルドライバ164に接続され、このデジタルドライバ164は、不足電圧検出器154が端子172で適切に調整された電圧VDDHVを検出し、かつASIC150が第一の動作モードにて動作可能であることを検出したとき、圧電ポンプ166を駆動するために、制御波形をFET180、182、184、186に送る。同様に、デジタルドライバ164は、ASIC150が第二の動作モードにて動作可能であり、かつ不足電圧検出器154が端子172で適切に調整された電圧VDDHVを検出し、さらにユーザがボタン104を押してスイッチ102を閉じたとき、制御波形をFET180、182、184、186に送る。具体的には、デジタルドライバ164は、波形を送って第一のp−チャネルFET180および第二のn−チャネルFET186をスイッチオンし、一方で、第二のp−チャネルFET184および第一のn−チャネルFET182をオフ状態に保持し、圧電ポンプ166に電流が流れるようにする。圧電ポンプ166に印加される電圧は、そこを流れる電流と同一の位相ではない。従って、ある時点において、圧電ポンプ166を流れる電流は方向反転しようとし、このような電流の零交差が比較器192によって検出されると、デジタルドライバ164は、FET180、186をターンオフさせる。その後、デジタルドライバ164は波形を送ってFET182、184をスイッチオンし、一方、FET180、186をオフ状態に保持し、電流が圧電ポンプ166内を第二の方向に流れるようにする。同様に、ある時点で、圧電ポンプ166を流れる電流が再び方向を反転しようとし、このような電流の零交差が比較器194によって検出されると、デジタルドライバ164は、上述のようにFET182、184をターンオフさせ、FET180、186をターンオンさせる。短絡状態を防止するために、一対のFETのターンオフともう一対のFETのターンオンとの間に、その間においては全てのFETが一時的にターンオフされるある時間期間を挿入してもよい。
【0021】
圧電ポンプ166を流れる電流の方向は、インダクタ168および圧電トランスデューサ要素62を含む共振回路のインピーダンスに依存するその選択された共振周波数で交互する。この発振は、各放出シーケンスの際に連続的あるいは非連続的に起こり、その後、デジタルドライバ164はFET180乃至186への制御波形をターンオフして圧電ポンプ166をターンオフし、圧電トランスデューサ要素62による活性物質のさらなる放出を終了させる。
【0022】
第一のモードにおいて、これはピン2Mが電圧レベルに接続されてないままに放置されることでコマンドされるが、装置30は、図10に示されるように、間隔を置いた約12ミリ秒のスプレー期間(あるいは他の固定または可変の持続時間のスプレー期間)の際に香料を放出するように制御され、ユーザが選択可能なあるいは所定の固定または可変のドウエル期間(dwell period)が一連のスプレー期間の間に挿入される(図10および図11において用いられている「放出間隔(emission interval)」なる用語は、1つのスプレー期間と1つのドウエル期間とからなる1つの完全なサイクル期間を指す)。第一のモードの一実施形態においては、任意のブーストスイッチ167(図4A)の2つの端子SWx1およびSWx2が4つの入力ピンSW1、SW2、SW4およびSW5のうちの選択されたあるいは予め定められた2つに接続されてもよい。スイッチ102は、ブーストスイッチ167を組み込む実施形態においては任意で省かれてもよい。図10に関連して以下に説明されるように、装置30が以上で説明されたそれらとは異なる(好ましくは、より大きな)選択可能なデューティサイクルで香料を放出するようにブーストスイッチ167が閉じられたとき、ブーストスイッチ167は、これら選択されたあるいは予め定められた2つの入力ピンをアースに接続する。
【0023】
第二のモードにおいて、これはピン2Mをアースに接続することでコマンドされ、後に図11と関連して詳細に説明されるが、装置30は間隔を置いた約12ミリ秒のスプレー期間(あるいは他の固定または可変の持続時間のスプレー期間)の際に殺虫剤あるいは他の防虫剤を放出するように制御され、これらのスプレー期間の間に第一のモードにおける動作と比較してより短い所定のドウエル期間が挿入される(これらドウエル期間はユーザによって選択することもでき、あるいは予め定められた固定または可変のドウエル期間であってもよい)。
【0024】
図12は、図5Aから図5Kに関連して後により詳細に説明されるように、メインプログラムの複数の部分のいずれかの動作の際に、ASIC150によって250ミリ秒毎に1度、実行される割り込みルーチンの動作を示す。この割り込みルーチンの動作は、ブロック220で開始し、電池151A、151BによってVSSPとVDD入力の間に供給される電圧が所定の電圧レベル以上であるかどうかを判定する。ブロック222は、この判定を、ASIC150によって保持されるVOLTAGE LEVELフラグの状態をチェックすることで行う。VOLTAGE LEVELフラグがセットされているときは(つまり、VSSPとVDD入力の間の電圧が所定の電圧レベル以上であるときは)、制御はブロック222に進み、ASIC150の全ての入力ピンを、これら入力ピンを読み出すために、高い電圧レベルに引き上げることを試みる。ブロック220がVOLTAGE LEVELフラグはセットされてないと判定したときは(つまり、VSSPとVDD入力の間の電圧が所定の電圧レベルより低いときは)、制御は、ASIC150のアクティブである(つまり実行されている)プログラミングの部分に依存して、複数のブロック250(図5A)、300(図5B)、330(図5C)、400(図5E)、500(図5H)、あるいは530(図5J)のうちの1つに進む。ブロック222に続き、制御はブロック224に進み、ASIC150の入力で現れる信号および波形の状態(例えば、ある入力のところに高いあるいは低い論理レベルが存在するかどうか)を表すフラグ、および幾つかの他のフラグをアクティブなメインプログラム部分によってコマンドされるように(使用されている選択された論理に従って)セットあるいはリセットする。図示されるルーチンにおいては、ブロック224は、割り込みルーチンがスイッチ102の入力波形の立ち上がりエッジにおいてLEDフラグをオンにセットするようにさせる。ブロック226は、任意のタイマレジスタが、それらタイマレジスタに対する所定の初期値にセットされる必要があるか判定する。タイマレジスタをセットする必要性はアクティブなメインプログラム部分によってコマンドされる。ここに開示されるプログラムの任意の部分において、これらタイマレジスタの全ては、零に初期化されて、その後、増分されてもよく、あるいは、これらタイマレジスタは、非零の値にセットされて、その後、減分されてもよいことが意図される。一例として、これらタイマレジスタは、ここでは、非零値に初期化され、零まで減分されたとき満了する。ブロック226がいずれかのタイマレジスタが初期化される必要があると判定したときは、制御はブロック228に進み、そのタイマレジスタを初期化し、制御はブロック230に進み、全ての非零のタイマレジスタを1だけ減分する。一方、ブロック226が初期化されるべきタイマレジスタはないと判定したときは、制御は直接ブロック230に進む。ブロック230に続いて、ブロック232は、新たに満了したタイマレジスタ(つまり、ブロック230によって零に減分されたばかりのタイマレジスタ)が存在しないか判定する。存在するときは、制御はブロック234に進み、全ての新たに満了したタイマレジスタに対するフラグをセットする。
【0025】
ブロック236は、ブロック232、234に続く適当な時点でフラグをリセットし、制御はその後、アクティブなメインプログラム部分に戻る。これとの関連で、図12のプログラミングによってセットあるいはリセットされた全てのフラグは、後に説明されるメインプログラム部分の適切な動作を保証する時間期間だけセットあるいはリセットされた状態にとどまることに注意する。
【0026】
図5Aは、図4に示される回路を使用して、光は放出せず、揮発性物質のみを装置30から放出するために、ASIC150によって実行されるプログラミングの第一の部分を示す。具体的には、このプログラムは、LED100、コンデンサCLED、(図4および図4A)およびブーストスイッチ167が省かれるときに使用することを意図される。さらに、ピンCP3はアースに接続され、チャージポンプおよびLEDコントローラ160は、電力を節約するために電源を切られる。動作はブロック250から開始され、POWER ON RESETフラグをチェックして、パワーオンリセット波形が論理0から論理1に遷移したかどうかを判定する。遷移しているときは、ブロック252は、ASIC150内の全ての内部レジスタを所定の開始値に初期化し、デジタルドライバ164およびVDDHV調整器162を起動する。ブロック252は、さらにチャージポンプおよびLEDコントローラ160を停止する。一方、POWER ON RESETフラグがまだ論理1に遷移してないときは、制御はブロック250にとどまる。ブロック252に続いて、ブロック254は、VDDHVフラグがセットされているかどうか判定する。このVDDHVフラグは、ピン172での電圧が所定の電圧レベルに達しているかどうかを示す。ピン172での電圧が所定のVDDHV電圧レベルに達するまで制御はブロック254にとどまる。次に制御はブロック256に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。制御はブロック258に進み、START UP DELAYフラグがセットされているかどうかチェックすることにより、START UP DELAYタイマが満了したか判定する。START UP DELAYフラグがセットされるまで制御はブロック258にとどまり、その後、制御はブロック262に進み、圧電ポンプ166を選択された通常モードで動作させる。この選択された通常モードは、ユーザが速度選択スイッチ109をセットすることにより決定されるか、あるいは入力SW1、SW2、SW4、および/またはSW5の一つ以上をアースに接続することにより事前に決定される。この動作は、図10の状態ts1からts10に示されている(LED100は省かれているために「LED TIMEOUT」の列は無視)。
【0027】
メインプログラムは、上述のシーケンスによる動作を、ブロック220(図12)がVOLTAGE LEVELフラグがリセットされた(つまり、電池151A、151Bによって供給されるVSSPとVDD入力の間の電圧が所定の電圧レベルより低くなった)と判定するまで継続する。こうして、揮発性物質が、その物質が尽きるまで、あるいは電池151A、151Bによって供給される電圧が所定の電圧レベル以下に落ちるまで放出される。
【0028】
図6Aは、図5Aの第一のモードにおいて第一の揮発性物質を放出するためのプログラミングの動作を示す。「VDDHV」と表示される波形はピン172での電圧を示す。時間t0で、電圧VDDHVは所定の電圧レベル(例えば、3V)に到達する。時間t0とt1の間の所定の開始の遅延の後に、圧電ポンプ166は「Piezopump」と表示されるグラフにより示されるように動作を開始する。このグラフによって時間t1からtnの間に複数のスプレー期間「s」が示されているが、スプレー期間はこれらの間に挿入された選択可能なドウエル期間「d」を有する。各スプレー期間および/または各ドウエル期間の持続期間は、入力SW1、SW2、SW4、および/またはSW5の一つ以上を、例えば、スイッチ109を使用して、アースに接続することにより決定される。装置30は、時間tnで不足電圧状態が発生すると、揮発性物質の放出を停止する。
【0029】
図5Bはプログラミングの第二の部分を示すが、これはASIC150および図4あるいは図4Aに示される回路のいずれかによって代替的に実行されてもよい。図5Bのプログラミングは、LED100のみを動作させるために有効であり、ここでは圧電ポンプ166は動作されず、これは省かれてもよい。この実施形態においては、ピンLxは、図4の202で示されているようにアースに接続され、ASIC150のデジタルドライバ164および関連する内部回路は電力を節約するためにターンオフされる。動作はブロック300で開始し、制御はここでパワーオンリセット信号が論理0から論理1に遷移するまで停止する。いったん遷移すると、制御はブロック302に進み、内部レジスタを初期化し、VDDHV調整器および圧電ポンプ166をターンオフする。ブロック302は、さらにASIC150内の他の回路、例えば、POWER ON RESETおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、およびメモリ158をターンオンする。ブロック302に続いて、ブロック304は、SWITCHフラグをチェックして、このフラグがセットされているかどうか判定する。SWITCHフラグは、ユーザが図4あるいは図4Aのスイッチ102を閉じたときにセットされる。ユーザは、少なくともデバウンス期間でユーザがスイッチ102を押したとき、スイッチ102を閉じたものと見なされる。デバウンス期間は、装置30の製造者/設計者によって事前に決定される。SWITCHフラグがセットされていると判定されたときは、制御はブロック310に進み、LEDタイマを初期化して開始し、ブロック312はLED100をターンオンする。次に、制御はブロック314に進み、LED TIMERフラグをチェックして、LEDタイマが満了したかどうか判定する。満了したときは、制御はブロック308に進み、LED100の動作を停止させる。満了してないときは、制御はブロック316に進み、再びSWITCHフラグをチェックする。ブロック316がSWITCHフラグはセットされてないと判定したときは、制御はブロック314に戻る。一方、SWITCHフラグがセットされているときは、制御はブロック308に進む。ブロック308に続いて、制御はブロック304に戻る。上述のことから明らかであるように、LED100がオフのときにスイッチ102が閉じられると、LED100は電力が印加され、スイッチ102が再び閉じられるか、あるいはLEDタイマが満了するか、どちらかの事象が最初に発生するまでこの状態にとどまる。このような動作は、図10の表に従って、例えば、状態ts11とts15との関連で見られるように達成されてもよい。
【0030】
図5Cおよび図5Dは、プログラミングの第三の部分を示すが、これは、LED100を発光させ、および第一の揮発性物質を放出するために圧電ポンプ166を動作させるためにASIC150によって実行されてもよい。このプログラミングは、ピン2Mをアースに接続しないままにすることに応答して実行される。図10の状態ts1−ts10は、図5Cおよび図5Dのプログラミングによって実現されてもよい。動作はブロック330で開始し、POWER ON RESETフラグをチェックして、このフラグがセットされたかどうか判定する。いったんセットされると、制御はブロック332に進み、ASIC150の内部レジスタを初期化し、内部回路、例えば、パワーオンリセットおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、メモリ158、およびチャージポンプおよびLEDコントローラ160を起動する。次に、ブロック334は、VDDHVフラグをチェックして、ピン172でのVHHDV電圧が所定のVDDHV電圧レベルに達したかどうか判定する。いったん達したことが分かると、制御はブロック336に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。ブロック336に続いて、制御はブロック338に進み、START UP DELAYフラグをチェックして、このフラグがセットされているかどうか判定する。START UP DELAYフラグは、START UP DELAYタイマが満了したときセットされる。START UP DELAYフラグがセットされるまで制御はブロック338にとどまる。次に、制御はブロック344に進み、圧電ポンプ166を通常(つまり非ブースト)モードで動作させる。制御は次にブロック346に進み、再びSWITCHフラグをチェックして、ユーザがスイッチ102を閉じたかどうかを判定する。閉じたことが分かると、ブロック348はLEDフラグがセットされているかどうか判定する。LEDフラグは、チャージポンプおよびLEDコントローラ160が作動しているときに割り込みルーチンによってセットされる。セットされていることが分かったときは、制御はブロック350に進み、LED100をターンオフする。セットされてないときは、制御はブロック352に進み、LEDタイマを初期化して開始し、LEDに電圧を印加する。制御はその後、ブロック354に進み、LED TIMER標識をチェックして、LED タイマが満了したかどうか判定する。制御は、ブロック350からもブロック354に直接進み、さらにSWITCHフラグがセットされてないときはブロック346からもブロック354に進む。
【0031】
ブロック354がLEDタイマは満了したと判定したときは、ブロック356はLED100の動作を停止する。制御は次にブロック346に戻る。制御はまた、LEDタイマが満了してないときは、ブロック356をバイパスし、ブロック354からブロック346に直接進む。
【0032】
図6Bは、図5Cおよび図5Dに示されるプログラミングの第三の部分の動作を示すが、ここでは装置30は、第一のモードと同様に動作して光と第一の揮発性物質とを放出する。「LED」および「Piezopump」と表示されるグラフは、それぞれ、ユーザによるスイッチ102の開閉を含む様々な状態に応答しての、LED100および圧電ポンプ166の動作を反映している。「VDD」と表示される波形は、電池151A、151B(図4)がASIC150に供給する電圧レベルを示す。ASIC150は、時間t4でのPOWER ON RESET状態を検出し、ASIC150は、VDDがある電圧レベルに達する時間および開始遅延時間の後の時間t5で、第一の揮発性物質を放出させるために圧電ポンプ166を作動させる。図6Bには示されていないが、圧電ポンプは、図6Aに示されるように、間にドウエル期間が挿入される複数のスプレー期間を含む波形によって動作される。
【0033】
ユーザは、時間t6において、スイッチ102を少なくともデバウンス期間だけ閉じ、その後スイッチ102を開いて、LED100をターンオンする。圧電ポンプ166の動作は、ユーザによるスイッチ102の開閉には影響されないことに注意する。時間t6の後に、ユーザは、時間t7において、スイッチ102を少なくともデバウンス期間だけ閉じてLED100をターンオフする。LED100は、スイッチ102が時間t8において少なくともデバウンス期間だけ閉じられたとき再びターンオンされる。時間t8の後に、スイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられなかったときは、時間t9において、ASIC150は、図5Dのブロック356の動作の結果として、LED100をターンオフする。図10と関連して説明されたように、LEDタイマ期間は可変であり、装置30の製造者あるいは実装者によって選択される。スイッチ102は、時間t0において、LED100を再びターンオンするために少なくともデバウンス期間だけ閉じられる。
【0034】
時間t10の後、時間t11において、VDD波形の降下(鋭い降下のように示されているが、実際にはVDD電圧は徐々に降下してもよい)によって示されるように、不足電圧状態が発生する。一般的には、不足電圧状態は、電圧源、例えば、電池151A、151B(図4)が消耗したとき、あるいはASIC150から接続を切られたときに発生する。LED100および圧電ポンプ166は、不足電圧状態が発生するとターンオフされる。ユーザが、例えば、後の時点t12において、電圧源を交換すると、ASIC150は、時間t13において、適当な遅延期間の後に圧電ポンプ166を起動する。時間t13の後、時間t14においてスイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられ、LED100がターンオンされる。LED100および圧電ポンプ166は、時間t15において別の不足電圧状態が発生するまでオンし続ける。
【0035】
ASIC150によって実行されうるプログラミングの第4の部分が図5Eから図5Gによって示されている。このプログラム部分は、第1の揮発性物質を選択的に制御可能な方法で放出するため、およびブーストスイッチ167を用いてLED100に選択的に電力を供給するために、図4Aの回路で利用される。図10の状態ts1からts10、ts12からts14およびts16は、このプログラム部分によって実現されてもよい。動作はブロック400で開始し、POWER ON RESETフラグをチェックして、パワーオンリセット状態が発生しているかどうかを判定する。次に、ブロック402はASIC150の内部レジスタを初期化し、内部回路、例えば、パワーオンリセットおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、メモリ158、およびチャージポンプおよびLEDコントローラ160を起動する。ブロック404は、次に、VDDHVフラグをチェックして、出力ピン172でのVDDHV電圧が所定の電圧レベルに達したか判定し、制御はブロック404のところで所定のレベルに達するまで停止する。いったん所定の電圧レベルに達すると、制御はブロック406に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。ブロック406に続いて、制御はブロック408に進み、START UP DELAYフラグをチェックして、START UP DELAYタイマが満了したかどうか判定する。制御はブロック408に、START UP DELAYフラグがセットされるまでとどまる。ブロック422(図5F)は、次に、圧電ポンプを通常モード(つまり非ブーストモード)で動作させる。その後、ブロック424はBOOSTフラグをチェックして、ブーストスイッチ167がユーザによって起動されたか(すなわち、押されたか)どうかを判定する。BOOSTフラグがセットされているときは、制御はブロック426に進み、LEDフラグがセットされているかどうかを判定するためのチェックを行う。LEDフラグもセットされているときは、制御はブロック428に進み、LED100の動作を停止させ、制御は、その後、後に説明されるブロック434に進む。逆に、LEDフラグがセットされてないときは、ブロック430はBOOSTタイマおよびLEDタイマを初期化して開始させ、ブロック432はLED100を起動し、ブロック434は圧電ポンプ166をブーストモードで動作させる。図11に関連してより詳細に説明されるように、ブーストモードの際の揮発性物質の放出の速度は、通常モードの動作の際の揮発性物質の放出の速度より高くてもよい。
【0036】
ブロック434に続いて、ブロック436(図5G)は、BOOST TIMERフラグをチェックして、BOOSTタイマが満了したかどうか判定する。満了してないときは、制御はブロック438に進み、BOOSTフラグがセットされているかどうかを判定するためのチェックを行う。セットされているときは、ブロック440(図5F)は、LED100をトグルする(つまり、LED100は現在オフのときはオンされ、オンのときはオフされる)。ブロック441は、次に、任意でBoostタイマをリセットし、制御3はブロック434に戻る。ブロック438がBOOSTフラグはセットされてないと判定したときは、ブロック442はLEDタイマが満了したかどうか判定する。満了したときは、ブロック444はLED100の電源を切り、制御はブロック434(図5G)に戻る。ブロック444は、ブロック442がLEDタイマは満了してないと判定したときはバイパスされる。
【0037】
ブロック424(図5F)が、ユーザはブーストスイッチ167を閉じてないと判定したとき、あるいはブロック436がBOOSTタイマが満了したと判定したときは、制御はブロック446に進み、SWITCHフラグがセットされたかどうかを判定する。セットされているときは、ブロック448は、LEDが現在動作しているかどうか判定するために、LEDフラグがセットされているかチェックする。セットされているときは、制御はブロック450に進み、LED100をターンオフし、制御はブロック422に戻る。セットされてないときは、制御はブロック452に進み、LEDタイマを初期化して開始する。次に、ブロック454はLED100をターンオンする。ブロック454に続き、ブロック422は圧電ポンプ166を通常モードで動作させる。
【0038】
ブロック446がSWITCHフラグはセットされてないと判定したときは、制御はブロック456に進み、LEDタイマが満了したかどうか判定する。満了したときは、LED100がブロック450によってターンオフされ、制御はブロック422に戻る。一方、満了してないときは、ブロック450はバイパスされ、制御はブロック422に直接戻る。
【0039】
図5Hおよび図5Iは、図4のASIC150によって実現されうるプログラミングの第五の部分を示す。このプログラミングは、図4の回路との関連で、ピン2Mがアースに接続され、スイッチ167が省かれたときに、選択的に第二の揮発性物質を放出させるためおよびLED100を通電させるために実行される。制御はブロック500で開始され、POWER ON RESETフラグをチェックして、POWER ON RESET状態が発生したかどうか判定する。発生していると、ブロック502は、ASIC150の内部レジスタを初期化する。ブロック502は、さらに、内部回路、例えば、POWER ON RESETおよび不足電圧検出器154、デジタルコントローラ156、発振器152、メモリ158、およびチャージポンプおよびLEDコントローラ160を起動する。制御は次にブロック504に進み、VDDHV LEVELフラグをチェックして、ピン172での電圧が所定の電圧に達したかどうか判定する。制御はブロック504に、この状態が発生するまでとどまる。次に、制御はブロック506に進み、START UP DELAYタイマを初期化して開始する。ブロック506に続いて、ブロック508はSTART UP DELAYフラグをチェックして、START UP DELAYタイマが満了したかどうか判定する。制御はブロック508に、START UP DELAYタイマが満了するまでとどまり、満了した時点で制御はブロック510に進み、SWITCHフラグをチェックして、ユーザがスイッチ102を閉じているかどうか判定する。制御はブロック510に、SWITCHフラグがユーザによって閉じられるまでとどまり、その後、制御はブロック512に進む。ブロック512は、後に詳細に言及されるように、LED100が時刻モードで動作されるべきときは、LEDタイマを初期化して開始する。次に、制御はブロック514に進み、LEDおよび圧電ポンプを図11に従って作動させる。
【0040】
ブロック514に続いて、ブロック516(図5I)は、LED TIMERフラグをチェックして、LEDタイマが満了したかどうか(この場合もやはり、LEDが時刻モードにて動作されているときにのみ起こりうる)を判定する。満了したときは、ブロック520はLED100および圧電ポンプ166を停止し、制御は図5Hのブロック510に戻る。逆に、LEDタイマがまだ満了してないときは、ブロック518はSWITCHフラグがセットされたかどうか判定する。セットされているときは、制御はブロック520に進む。されてないときは、制御はブロック520をバイパスし、図5Hのブロック510に直接進む。
【0041】
図7Aは、図5Hおよび図5Iのプログラミング部分の動作を示す。このケースにおいては、2Mピンはアースに接続され、MODEピンはどの電圧にも接続されず、これによって図11の状態ts41からts48が実現される。図6Bに示される動作と同様に、「LED」および「Piezopump」と表示されているグラフは、それぞれ、LED100および圧電ポンプ166の動作を反映している。時間t18において、スイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられたときLED100はターンオンされる。しかしながら、圧電ポンプ166は、図7Bにおける時間t18と時間t19との間の期間の分解図に示されるように、時間t19において所定の第二の遅延期間が満了するまで動作を開始しない。図7Aには示されてないが、圧電ポンプ波形は、図6Aに示されるように、複数のスプレー期間「s」を含み、これらの間にドウエル期間「d」が挿入されている。スイッチ102は、時間t20において、少なくともデバウンス期間だけ閉じられ、LED100および圧電ポンプ166がターンオフされる。時間t20の後、時間t21において、スイッチ102は、少なくともデバウンス期間だけ再び閉じられ、LED100および圧電ポンプ166がターンオンされる。
【0042】
LED100および圧電ポンプ166は、時間t22において不足電圧状態が発生するまでオンし続け、ASIC150は、不足電圧状態が発生すると、LED100および圧電ポンプ166をターンオフする。時間t23においてユーザは電圧源を交換し、LED100および圧電ポンプ166は、時間t24においてスイッチ102が少なくともデバウンス期間だけ閉じられたとき再びターンオンされる。LED100および圧電ポンプ166は、時間t25において別の不足電圧状態が発生するまでオンし続ける。
【0043】
図5Jおよび図5Kは、スイッチ167が使用されたときに図4Aの回路で使用可能なプログラミングの第六の部分を示す。図5Jおよび図5Kのブロック530から546は、それぞれ、図5Hおよび図5Iのブロック500から516と同一であり、従って、このプログラミングは再び説明されない。ブロック546(図5L)が、LEDタイマが満了したと判定すると、ブロック548はLED100のみを停止する。一方、ブロック546が、LEDタイマはまだ満了してないと判定したときは、ブロック550はユーザがスイッチ102を閉じたかどうか判定する。閉じているときは、制御はブロック552に進み、LED100および圧電ポンプ166を停止する。制御はブロック548および552から図5Jのブロック540に戻る。図5Jおよび図5Kに示される第六のプログラミング部分は、2MおよびMODEの両方のピンがアースに接続されているとき、状態ts49からts55を実現しうる。
【0044】
LED100は、装置30のLED100が存在する実施形態において、パルス幅モード(pulse−width mode、PWM)の動作で動作される。PWM波形に対するデューティサイクル、およびPWM波形に対する周波数は、好ましくは(必須ではないが)固定される。LED100の動作に対するデューティサイクルを確立するために、LEDコントローラ160の一部を形成するPWM値テーブルと関連して疑似乱数発生器174(図8に機能的に示される)を利用することによって、LED100は通電されてフリッカリング効果を得る。疑似乱数発生器174は、16ビットシフトレジスタSRの特定のビット位置に接続された一連の3つのNORゲートG1、G2、およびG3として図8に機能的に示されている。この疑似乱数発生器の最下位の8ビットがPWM値テーブルにアドレスするために用いられる。発生器174の初期値は3045(16進表示)である。8ビットアドレスレジスタがPWM値テーブルにおけるPWM値を選択するために用いられる。より具体的には、アドレスレジスタの8ビット出力の最下位の6ビットが、上述のようにPWMテーブルにアドレスするための6ビットのテーブルアドレスポインタを生成するために用いられる。この8ビットアドレスレジスタは、疑似乱数発生器174によって生成される値の最上位ビットの値に依存してカウントアップまたはダウンする。
【0045】
図9に移ると、LEDと表示される波形はLED100に印加される駆動波形を示し、CHARGE PUMPと表示される波形はLEDコントローラ160内のチャージポンプによって生成される駆動波形を反映している。同一持続期間の複数のフレームが生成され、ここで各フレームはその中に複数のパルスサイクルを含む。好ましくは、各パルスサイクルは4.3ミリ秒の長さであり、フレーム当たり24パルスが含まれる。従って、持続期間における各フレームは103.2ミリ秒である。また、好ましくは、特定のフレームに対するパルスオン時間は全てが同一の持続期間であり、このために、そのフレームに対してある特定の平均電流量が存在する。一般に、LED100は、高周波数で間欠的に動作され、これによってLED100がある時間期間に渡って一定の強度レベルにて動作されているような見掛けが提供される。一実施形態において、LED100は、30ミリアンペアのピーク電流と、約8.4マイクロ秒の典型的なパルス幅を有する。必要であれば、これら値は、異なるLED強度を得るために変更されてもよい。隣接するフレーム内のパルス幅は異なり、こうして、その特定の平均電流量とは異なる平均電流差提供し、これによってフリッカリング効果が得られる。フレームに対するパルス幅の選択は、疑似乱数発生器174およびPWM値テーブルにおけるエントリによって制御される。複数の電池によって生成される組み合わされた電圧が、LED100を十分に通電するために要求される電圧以下に落ちると、LED100に十分な順電圧を提供するために、チャージポンプ160が(時間t31に示されるように)作動される。具体的には、LED100は上述のようにして電流パルスを受け取り、チャージポンプ160が図4および図4AのコンデンサCLEDを充電するためにターンオンされる。コンデンサCLEDは、その後、十分な電圧をLED100に供給し、こうして十分な駆動電圧が維持される。
【0046】
図10および図11に示されるように、以上で言及されたように、ASIC150は、動作のコマンドされたモードに応じて、揮発性物質を様々な間隔で放出するようにプログラムされてもよい。加えて、LED100が作動されるとき、LED100はある指定された時間期間が満了した時点でターンオフするようにプログラムされてもよい。例えば、ユーザが、図10に示される状態ts1において、アクチュエータアームを位置P5に移動させると、装置30は、第一の揮発性物質のパルスを、6秒毎に一度、約12ミリ秒のスプレー期間で放出し、ASIC150はLED100を3時間後に自動的にターンオフさせる。動作の通常モードにおける第一の揮発性物質の放出の速度は、図10における状態ts2からts10よって示されるように変化させることができる。MODE入力ピンが、状態ts1からts5における動作がコマンドされたときはオープン状態にとどめられ、そしてMODE入力ピンが、状態ts6からts10においてアースに接続されることに注目すべきである。図10はさらに、サブ状態ts11からts16を示し、これは、ブーストスイッチ167が装置30内に組み込まれ、これを閉じることで、スイッチSW1、SW2、SW4、およびSW5の二つがアースに接続されたとき、上述の任意の状態の際に起動されうる。状態ts11およびts15において、ASIC150は、LED100が、光を、それぞれ、3時間および2時間の期間だけ連続的に出射するようにさせる。ASCI150は、この3時間あるいは2時間の期間の後にLED100をターンオフし、ASIC150は、ユーザがブーストスイッチ167を閉じる前に実行されていた状態ts1からts5あるいは状態ts6からts10のいずれかにおける通常の動作を継続する。同様に、状態ts1からts5あるいは状態ts6からts10におけるASIC150の動作は、ユーザがブースト167を閉じた時点で中断され、装置30は、状態ts12、ts13、ts14、およびts16において、第一の揮発性物質のパルスを、それぞれ、12秒、4秒、7秒、および10秒の期間に0.25秒に一度だけ放出し、LEDは2時間の期間作動する。LEDはこの2時間の期間の後にターンオフし、ASIC150は、ユーザがブーストスイッチ167を閉じる前に実行されていた状態ts1からts5あるいは状態ts6からts10のいずれかにおける動作に復帰する。
【0047】
図11に示すように、装置30は、第二の揮発性物質を異なるデューティサイクルで放出し、LED100が様々な時間期間に発光するように、コマンドされることもできる。例えば、装置30は、状態ts41において、第二の揮発性物質のパルスを0.264秒毎に1度放出し、LED100が5時間の連続的な発光の後にターンオフするようにすることもできる。第二の揮発性物質の放出デューティサイクルは、状態ts42からts45にて示されるように変化させることができること期待される。装置30の製造者あるいは実装者はまた、装置30を、状態ts46からts48、ts49からts52、およびts53からts56のいずれかにおいて動作するようにプログラムすることもできる。状態ts46においては、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを、0.388秒毎に1度、放出し、LED100は不足電圧状態が発生するまで、あるいは装置30がターンオフされるまで、オンし続ける。状態ts47および状態ts48は、状態ts46と類似するが、ここでは、装置は、第二の揮発性物質を、それぞれ、0.326秒毎に1度、および0.264秒毎に1度、放出する点で異なる。状態ts41からts48における動作がコマンドされたときは、MODE入力ピンは、開いたままに置かれる(つまり、どの外部回路にも接続されない)ことに注意すべきである。状態ts49においては、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを5.412秒毎に一度放出し、LED100は不足電圧状態が発生するか、あるいは装置30がターンオフされるまでオンに続ける。同様に、装置30は、状態ts50からts52において、第二の揮発性物質のパルスを、それぞれ、6秒毎に一度、7.18秒毎に一度、および7.862秒毎に一度放出する。状態ts53が起動されると、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを5.412秒毎に一度放出し、LED100は2時間の連続発光の後にターンオフする。状態ts54、ts55、およびts56は、状態ts53に類似するが、状態ts54、ts55、およびts56においては、装置30は、第二の揮発性物質のパルスを、それぞれ、6秒毎に一度、7.18秒毎に一度、および7.862秒毎に一度、放出する点が異なる。さらに、LED100は、状態ts54、ts55、およびts56において、2時間の連続発光の後にターンオフする。この状態ts53、ts54、ts55、およびts56における2時間の連続発光期間は、図11に示されるように、SW1のアースへの接続によって達成される。
【0048】
上述の回路は、いずれも、圧電要素および/または光を出す1つ以上の発光ダイオードを有するどのような装置に組み込んでもよく、このような装置には、限定されるわけではないが、本発明と出願人を同一とする米国特許第6,450,419号、第7,017,829号、および第7,469,844号、Helfらの2006年4月11に出願された米国特許公報第2007/0235555号、Schrammの2006年6月29日に出願された米国特許公報第2007/0012718号、Mungavalasaらの2006年7月14日に出願された米国特許公報第2008/0011874号、あるいはHelfらの2006年12月8日に出願された米国特許公報第2008/0036332号において開示される任意の装置が含まれ、これら文献の全内容はここに参照の目的で組み込まれる。
【0049】
当業者においては、以上の説明から装置30に対する多数の変更が明らかになろう。従って、この説明は一例としてのみ考えられるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
揮発性物質放出デバイスのための回路であって、
圧電要素と直列に接続されたインピーダンスを含み、前記インピーダンスと圧電アクチュエータとは所定の共振周波数を有するタンク回路を形成する圧電ポンプと、
前記圧電ポンプに接続されたドライバと、
前記ドライバと前記タンク回路との間に接続された第一および第二の比較器と、
を含み、
前記比較器は、前記圧電ポンプをその機械的共振周波数で動作させるために前記ドライバによって前記圧電ポンプに印加される電力のパラメータを検出することを特徴とする回路。
【請求項2】
前記機械的共振周波数は、前記圧電ポンプの一次共振周波数であることを特徴とする請求項1の回路。
【請求項3】
前記ドライバは、前記圧電ポンプに印加される電力のパラメータの検出に応答して駆動波形を生成することを特徴とする請求項1の回路。
【請求項4】
前記圧電ポンプに電力が印加される速度を選択するためのスイッチを含むことを特徴とする請求項1の回路。
【請求項5】
前記第一および第二の比較器が検出する前記電力のパラメータは、零電圧交差であることを特徴とする請求項1の回路。
【請求項6】
フルブリッジ構造に接続された4つのトランジスタを含むことを特徴とする請求項1の回路。
【請求項7】
前記トランジスタは、n−チャネルトランジスタおよびp−チャネルトランジスタであることを特徴とする請求項6の回路。
【請求項8】
前記第一および第二のp−チャネルトランジスタのソース電極は高電圧源に接続され、前記第一および第二のn−チャネルトランジスタのソースはアースに接続されることを特徴とする請求項7の回路。
【請求項9】
前記圧電ポンプは、複数の動作モードで動作するように適合されることを特徴とする請求項1の回路。
【請求項10】
前記圧電ポンプは、ある動作モードにおいて揮発性香料を放出することを特徴とする請求項9の回路。
【請求項11】
前記圧電ポンプは、ある動作モードにおいて殺虫剤あるいは防虫剤を放出することを特徴とする請求項9の回路。
【請求項12】
圧電アクチュエータのための制御回路であって、
DC電圧源と、
LEDと、
圧電アクチュエータと直列に接続されて第一および第二の端子を有するタンク回路を形成するインピーダンスと、
ドライバと、
前記タンク回路の前記第一および第二の端子と前記ドライバの間にそれぞれ接続された第一および第二の比較器と、
を含み、
前記第一および第二の比較器は、前記タンク回路の前記第一および第二の端子にそれぞれ印加される電力のパラメータを検出することを特徴とする制御回路。
【請求項13】
前記圧電アクチュエータは、複数の動作モードで動作するように適合されることを特徴とする請求項12の制御回路。
【請求項14】
前記圧電アクチュエータは、第一の動作モードにおいて揮発性香料を放出することを特徴とする請求項13の制御回路。
【請求項15】
前記圧電アクチュエータは、第二の動作モードにおいて殺虫剤あるいは防虫剤を放出することを特徴とする請求項14の制御回路。
【請求項16】
前記LEDを起動および停止させるためのスイッチを含むことを特徴とする請求項12の制御回路。
【請求項17】
パルス幅変調波形が前記LEDに印加されることを特徴とする請求項16の制御回路。
【請求項18】
前記パルス幅変調波形は、約103ミリ秒の持続期間のフレームを含むことを特徴とする請求項17の制御回路。
【請求項19】
前記第一および第二の端子に印加される前記電力のパラメータは、電圧レベルであることを特徴とする請求項12の制御回路。
【請求項20】
前記第一および第二の比較器によって検出される前記電力のパラメータは、零電圧交差であることを特徴とする請求項19の制御回路。
【請求項1】
揮発性物質放出デバイスのための回路であって、
圧電要素と直列に接続されたインピーダンスを含み、前記インピーダンスと圧電アクチュエータとは所定の共振周波数を有するタンク回路を形成する圧電ポンプと、
前記圧電ポンプに接続されたドライバと、
前記ドライバと前記タンク回路との間に接続された第一および第二の比較器と、
を含み、
前記比較器は、前記圧電ポンプをその機械的共振周波数で動作させるために前記ドライバによって前記圧電ポンプに印加される電力のパラメータを検出することを特徴とする回路。
【請求項2】
前記機械的共振周波数は、前記圧電ポンプの一次共振周波数であることを特徴とする請求項1の回路。
【請求項3】
前記ドライバは、前記圧電ポンプに印加される電力のパラメータの検出に応答して駆動波形を生成することを特徴とする請求項1の回路。
【請求項4】
前記圧電ポンプに電力が印加される速度を選択するためのスイッチを含むことを特徴とする請求項1の回路。
【請求項5】
前記第一および第二の比較器が検出する前記電力のパラメータは、零電圧交差であることを特徴とする請求項1の回路。
【請求項6】
フルブリッジ構造に接続された4つのトランジスタを含むことを特徴とする請求項1の回路。
【請求項7】
前記トランジスタは、n−チャネルトランジスタおよびp−チャネルトランジスタであることを特徴とする請求項6の回路。
【請求項8】
前記第一および第二のp−チャネルトランジスタのソース電極は高電圧源に接続され、前記第一および第二のn−チャネルトランジスタのソースはアースに接続されることを特徴とする請求項7の回路。
【請求項9】
前記圧電ポンプは、複数の動作モードで動作するように適合されることを特徴とする請求項1の回路。
【請求項10】
前記圧電ポンプは、ある動作モードにおいて揮発性香料を放出することを特徴とする請求項9の回路。
【請求項11】
前記圧電ポンプは、ある動作モードにおいて殺虫剤あるいは防虫剤を放出することを特徴とする請求項9の回路。
【請求項12】
圧電アクチュエータのための制御回路であって、
DC電圧源と、
LEDと、
圧電アクチュエータと直列に接続されて第一および第二の端子を有するタンク回路を形成するインピーダンスと、
ドライバと、
前記タンク回路の前記第一および第二の端子と前記ドライバの間にそれぞれ接続された第一および第二の比較器と、
を含み、
前記第一および第二の比較器は、前記タンク回路の前記第一および第二の端子にそれぞれ印加される電力のパラメータを検出することを特徴とする制御回路。
【請求項13】
前記圧電アクチュエータは、複数の動作モードで動作するように適合されることを特徴とする請求項12の制御回路。
【請求項14】
前記圧電アクチュエータは、第一の動作モードにおいて揮発性香料を放出することを特徴とする請求項13の制御回路。
【請求項15】
前記圧電アクチュエータは、第二の動作モードにおいて殺虫剤あるいは防虫剤を放出することを特徴とする請求項14の制御回路。
【請求項16】
前記LEDを起動および停止させるためのスイッチを含むことを特徴とする請求項12の制御回路。
【請求項17】
パルス幅変調波形が前記LEDに印加されることを特徴とする請求項16の制御回路。
【請求項18】
前記パルス幅変調波形は、約103ミリ秒の持続期間のフレームを含むことを特徴とする請求項17の制御回路。
【請求項19】
前記第一および第二の端子に印加される前記電力のパラメータは、電圧レベルであることを特徴とする請求項12の制御回路。
【請求項20】
前記第一および第二の比較器によって検出される前記電力のパラメータは、零電圧交差であることを特徴とする請求項19の制御回路。
【図1】
【図1A】
【図2】
【図3】
【図4】
【図4A】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図5J】
【図5K】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図1A】
【図2】
【図3】
【図4】
【図4A】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図5J】
【図5K】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公表番号】特表2013−511252(P2013−511252A)
【公表日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−538807(P2012−538807)
【出願日】平成22年11月12日(2010.11.12)
【国際出願番号】PCT/US2010/002955
【国際公開番号】WO2011/059494
【国際公開日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【出願人】(500106743)エス.シー. ジョンソン アンド サン、インコーポレイテッド (168)
【公表日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月12日(2010.11.12)
【国際出願番号】PCT/US2010/002955
【国際公開番号】WO2011/059494
【国際公開日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【出願人】(500106743)エス.シー. ジョンソン アンド サン、インコーポレイテッド (168)
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