具有改进的驱动电路的自动变光滤光器(ADF)眼睛保护装置

摘要

本发明公开了一种自动变光滤光器（ADF）眼睛保护装置及其操作方法。工作电压在持续的序列中被交替地施加到ADF装置电路的一对控制端子，其中第一极性电压被施加到该对端子，然后反转。在施加交替极性之间设置延迟时间段。在一些实施例中，在延迟时间段期间，将接地电位施加到该对端子的两个端子。

说明书

技术领域

本发明一般地涉及自动变光滤光器（ADF）眼睛保护装置，并且尤其涉及具有改进的驱动电路的ADF装置。

背景技术

自动变光滤光器（ADF）眼睛保护装置适用于许多领域。一个这样的领域是焊接，其中ADF技术对焊工的眼睛提供保护以不受焊接过程中产生的强光的伤害。眼睛保护装置也可以用在可能会产生亮光的其他领域，如激光器、炸药等。

ADF系统通常包括液晶装置（LCD），其通常由滤光器两端施加的遮蔽电压（Shade Voltage）驱动，所述遮蔽电压相应于交流电流（AC）方波。为了提供这样的方波电压，滤光器两端的电压的极性需不断被反转。根据现在的技术，当滤光器两端的电压的极性被从正切换到负或从负切换到正时，它非常接近于瞬时切换。这样接近于瞬时切换导致高的峰值电流，其使电子组件受到负荷且造成高电池消耗。

考虑这些已知的缺点，提供一种能消除、或至少显著减少先前所经历的高电池消耗和组件负荷的用于ADF电路的机构是有利的。

发明内容

本发明的各方面和优点将在下面的描述中部分阐述、或可以从描述中显而易见、或可以通过本发明的实施获悉。

鉴于现有技术中遇到、并由本发明解决的已知的缺点，提供一种用于操作包括液晶装置（LCD）滤光器的自动变光滤光器（ADF）的改进的电路，其具有第一和第二控制端子，第一至第四驱动器电路耦合于其上。第一至第四延时电路分别与第一至第四驱动器电路相关联。定时器电路在开关控制电路的控制下操作，以延迟对LCD滤光器控制端子的控制电压的施加，从而基于延时电路所产生的时间延迟和施加于开关控制电路的信号的工作频率，周期性地依次反转所施加的控制电压的极性。

在某些实施例中，在延时电路所产生的延迟期间，将接地参考电压施加至液晶装置（LCD）滤光器的两个控制端子。

根据本发明的另外方面，开发了用于操作自动变光滤光器（ADF）电路的方法，该方法包括对施加到ADF电路的一对控制端子的电压源的极性进行交替反转。在某些实施例中，该方法在移除以第二极性施加的电压之后，以预定时间段延迟施加第一极性的电压源。

在一些实施例中，该方法还在移除以第一极性施加的电压之后，以预定时间段延迟施加第二极性的电压源至一对控制端子。在某些其它的实施例中，预定时间段基于经由电阻器将电容器充电到预定电压电平所需的时间来确定。在更进一步的实施例中，在预定时间段期间将参考电位施加到两个控制端子。

本发明的其它目的和优点在下面详细的描述和所附权利要求中阐述，或者对于那些本领域普通技术人员显而易见。包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域普通技术人员的本发明的完整和充分的公开，包括最佳实施方式，将参照附图在本说明书中阐述，在附图中：

图1是ADF焊接头盔的立体图，其可以利用根据本发明的各方面的改进的驱动器电路；

图2是根据本技术的作为自动变光滤光器驱动电路使用的电路的示意性框图；以及

图3是示出在图2的电路图的各个点处的电压电平的一组波形，其对于理解电路的工作是有用的。

在本说明书和附图中附图标记的重复使用意在表示本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其中一个或多个示例在附图中示出。通过解释而非限制的方式提供本发明的实施例。事实上，对于那些本领域技术人员将显而易见的是，可以在不背离在本发明的范围或精神的情况下在本发明中作出各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一实施例以得到又一实施例。因此，本发明旨在包括所附权利要求及其等价物的范围内的这样的修改和变化。

如在本发明的“发明内容”部分所讨论的，本发明主题特别涉及具有改进的驱动器电路的自动变光滤光器（ADF）装置和系统。本发明不限于任何特定类型的ADF系统或装置。如前所述，在焊接头盔中使用ADF系统是众所周知的，出于这方面考虑，仅为了说明，在图1中示出ADF焊接头盔100。焊接头盔100除其他特征以外还包括在其前侧或前面的LCD透镜102。LCD透镜102直接位于佩戴者的眼睛的前面，从而用作观察窗口。

现在参考图2，其中示出根据本发明的方面的用作可与焊接头盔100一起使用的ADF驱动器电路的电路200的示意性框图。正如那些本技术领域的普通技术人员所理解的，ADF装置通常包括液晶装置（LCD）滤光器202，其被配置为放置在用户的眼睛和强光源之间，用于保护使用者的眼睛。LCD滤光器202被配置成通过利用四个驱动器在LCD滤光器202的端子222、242之间施加交变极性脉冲来被脉冲调制，其中四个驱动器对应于左上侧驱动器204、左下侧驱动器206、右上侧驱动器214、右下侧驱动器216。驱动器204、206、214、216成对地开启和关闭以形成H桥。在这样的配置中，当左下侧驱动器206和右上侧驱动器214关闭时，左上侧驱动器204和右下侧驱动器216同时开启。交替地，当右下侧驱动器216和左上侧驱动器204关闭时，右上侧驱动器214和左下侧驱动器206同时开启。

每个驱动器包括被配置为接收控制电压的控制引脚224、226、234、236，控制电压在具有足够大小时（也就是说，高于预定的阈值电压电平时）将开启驱动器，否则将关闭驱动器。该预定的阈值电压电平可以通过作为所述驱动器电路的一部分的比较器或阈值电路来设立。

四个驱动器204、206、214、216由两个控制开关S1和S2控制。开关S1被配置为控制左上侧驱动器204和右下侧驱动器216，分别由标记S1a和S1b示意性示出。开关S2被配置为控制左下侧驱动器206和右上侧驱动器214，分别由标记S2a和S2b示意性示出。

在操作中，电输入信号被施加到信号输入线240以提供对两个控制开关S1和S2的控制信号。施加到线240的信号可以对应于具有对应于逻辑高电平和逻辑低电平电压振幅的方波。开关S1和S2被配置为在逻辑高电平期间接通S1并关断S2，而在逻辑低电平期间关断S1并接通S2。

根据本技术，添加了一个延迟部件，用于延迟开关S1a、S1b、S2a和S2b的操作。延迟确保了在左侧和右侧驱动器之间不存在导通状态的重叠，所述重叠将导致遮蔽电压源瞬间分流到低驱动电压，该低驱动电压可能是接地电位或另一个合适的电压电平，从而在从遮蔽电压源获得的电流中产生尖峰。遮蔽电压源、以及包括导通电压和关断电压的其他的工作电压可以从未示出的相对低电压的电池电源得到。

如可以进一步检查图2看到的，每个驱动电路包括串联连接的电阻器和电容器，一般表示为R_n和C_n（其中n的范围从1到4），在其结合处产生的斜坡电压取决于电阻器和电容器以及所施加的电压的值。因此，例如，左上侧驱动器204的输入电路中包括电阻器R₁和电容器C₁。电阻器R₁的一端连接到左上侧驱动器204的控制引脚224，另一端连接到导通电压（OnVoltage）电源。电容器C₁的一端连接到控制引脚224，另一端连接到接地电位连接点。

以类似的方式，电阻器-电容器串联对R₂、C₂耦合在导通电压源和地线之间，并且它们的结合点耦合至控制引脚234；R₃、C₃耦合在导通电压源和地线之间，并且它们的结合点耦合至控制引脚234；R₄、C₄耦合在导通电压源和地线之间，并且它们的结合点耦合至控制引脚236。

每个开关S1a、S1b、S2a和S2b包括耦合到关闭电压（Off Voltage）源的关断端子（off terminal）。在一个示例性的配置中，关闭电压源可以对应于接地电位（虽然也可以使用低于阈值电压电平306、314（图3）的任何其它的电压电平）。关闭电压电平的目的之一（但不是特别要求的目的）是重置由串联电阻器-电容器电路所提供的定时功能，从而方便地选择相对零电压（即接地电位）。

参考图2以及图3的波形图300，当在控制开关S1从线240上收到以波形302示出的逻辑高电平的信号时，开关S1a和S1b分别将电容器C₁和C₄的一端通过电阻器R₁和R₄连接至导通电压源。这给电容器C₁和C₄提供了导致供给至左上侧驱动器2104和右下侧驱动器216的电压的斜坡上升304的充电电压。当这个斜坡上升304的电压达到驱动器的阈值电压306时，驱动器开启。

同时，当在控制开关S2看到逻辑高电平时，开关S2a和S2b关断。这会导致分别是左下侧驱动器206和右上侧驱动器214的阈值电压226和234几乎瞬时切换到关闭电压，从而导致左下侧驱动器和右上侧驱动器立即关闭。关闭电压电平在图3中表示为关闭电压308。在通过电阻器-电容器串联电路R₁C₁和R₄C₄的延时功能产生延迟之后，左上侧驱动器204和右下侧驱动器216被开启。当左上侧驱动器204和右下侧驱动器216关闭、右上侧驱动器214和左下侧驱动器206开启时，作为电阻器-电容器串联电路R₃C₃和R₂C₂的延时功能的结果，发生相同的“关闭-延时-开启”操作。

作为该操作序列的结果，在LCD滤光器202的两端外加电压波形310。对波形300从整体上看，当以波形302所示的信号输入被施加到信号输入线240时，随着该信号变为逻辑高电平，基于定时电路R₁C₁和R₄C₄的RC时间常数开始产生斜坡电压304。当斜坡电压达到阈值电平306时，驱动器204和216开启。当在线240上的信号输入电压进入逻辑低电平时，驱动器204和216几乎立即关闭并且基于定时电路R₂C₂和R₃C₃的时间常数进行另一个定时操作。该时间周期由阴影区312表示。当用于这些定时电路的斜坡电压314达到阈值电平316时，驱动器206和214开启直到输入信号线240再一次进入逻辑高电平为止，在进入逻辑高电平时，驱动器206和214几乎立即关闭，并且只要线240上的信号输入持续重复，此周期就一直循环。

那些本领域的普通技术人员将理解，虽然本公开示出了使用RC定时电路来提供用于驱动器电路的切换延迟，但也可以使用其他类型的延迟产生电路，这包括但不限于数字电路。

采用这种方式，施加到LCD滤光器202的波形以如下方式交替，即使得无论左侧驱动器204、206还是右侧驱动器214、216在任何期间都不同时开启，从而避免了遮蔽电压源至地线的分流。这样的操作避免了先前遇到的电子组件的负荷和高电池消耗。

虽然本发明就其特定的实施例进行了详细描述，然而应该理解的是本领域的技术人员在理解前面所述的基础上可以容易地对这些实施例进行改变、变化和等价变换。因此，通过举例的方式、而不是通过限制的方式公开本发明的范围，本主题公开不排除对本技术领域普通技术人员而言显而易见的那些对本主题的修改、变化和/或增补。