BR0008730B1

BR0008730B1 - mÉtodo para operar um atomizador vibratàrio e atomizador vibratàrio de lÍquido.

Info

Publication number: BR0008730B1
Application number: BRPI0008730-0A
Authority: BR
Inventors: Dennis J Denen; Gary E Myers; Leon M Headings; George A Clark; Eric R Navin; Todd L James
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2010-02-09
Also published as: CA2371873C; DE60008074D1; WO2000051747A1; TW510827B; ES2209857T3; AU3867600A; JP4666769B2; AU767322B2; NZ514272A; AR030524A1; CN1153630C; EP1159079B1; DE60008074T2; ZA200107249B; US6439474B2; CN1349438A; HK1043752A1; KR20020003198A; AR031470A2; US20010050317A1

Description

"MÉTODO PARA OPERAR UM ATOMIZADOR VIBRATÓRIO EATOMIZADOR VIBRATÓRIO DE LÍQUIDO"Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

Esta é uma continuação em parte do pedido provisó-rio N- 60/124.155, depositado em 5 de março de 1999.

Fundamentos da Invenção

Campo da Invenção

Esta invenção refere-se à atomização de líquidospor meio de um vibrador piezelétrico e, mais especificamen-te, trata de métodos e de aparelho novos para o controle detal atomização de uma maneira eficaz e econômica.

A presente invenção também se refere a um meio pa-ra a distribuição de um material ativo líquido, tal como umperfume, desodorizador de ambiente, formulação inseticida ououtro material, na forma de partículas finas ou gotículas,como em um jato fino, por meio de um dispositivo piezelétri-co. Em particular, a invenção está direcionada a um sistemade entrega de líquido piezelétrico para a produção de gotí-culas de líquido ou suspensões líquidas, por meio de um atu-ador eletromecânico ou eletroacústico. Ainda mais especifi-camente, a presente invenção refere-se a um circuito de con-trole aperfeiçoado para uso com tais dispositivos.

Descrição da Técnica Relacionada

0 uso de vibradores piezelétricos para atomizarlíquidos é bem conhecido e exemplos de tais dispositivos sãodescritos nas patentes U.S. No. 5.164.740, No. 4.632.311 eNo. 4.533.734. Em geral, estes dispositivos aplicam umatensão alternada a um elemento piezelétrico para fazer comele expanda e contraia. 0 elemento piezelétrico é acoplado auma placa perfurada com orifícios, que, por sua vez, está emcontato com uma fonte de líquido.

A expansão e a contração do elemento piezelétricofaz com que a placa com orifício vibre para cima e para bai-xo, onde o líquido é acionado através das perfurações daplaca com orifício e então, é atirado para cima na forma definas partículas em aerossol.

Deseja-se proporcionar um atomizador piezelétricoacionado por bateria que opere por um longo período de temposem deterioração de seu desempenho e que permita o uso debaterias alcalinas baratas cuja saída de tensão é conhecidapor diminuir com a operação da bateria.

Uma maneira em que um atomizador piezelétrico podeser acionado economicamente é controlá-lo para que ele operedurante períodos de acionamento que são separados por perío-dos inativos, tal que o líquido seja atomizado durante osperíodos de acionamento em sucessivas lufadas curtas. No en-tanto, durante os períodos inativos entre as lufadas, o lí-quido acumula sobre a placa com orifícios e, de modo a ini-ciar uma lufada sucessiva no próximo período de acionamento,a placa com orifício tem que ser acionada a uma grande am-plitude.

Uma outra maneira em que um atomizador piezelétri-co operado por bateria pode ser operado economicamente éacioná-lo na freqüência de ressonância de seu sistema de vi-bração, o que inclui a placa com orifício, o elemento pieze-létrico e qualquer acoplamento mecânico entre a placa comorifício e o elemento. No entanto, ocorre um problema porque freqüência de ressonância pode variar de'alguma forma dedispositivo para dispositivo, tal que uma freqüência de aci-onamento diferente tem que ser ajustada para cada unidade.

A distribuição de líquidos por meio da formação deum jato fino, ou atomização, é bem conhecida. Um método paratal distribuição é atomizar um líquido por meio da vibraçãoacústica gerada por um vibrador piezelétrico ultra-sônico.

Um exemplo de tal método é mostrado na patente U.S. No.4.702.418, que descreve um distribuidor em aerossol que in-clui uma câmara com bocal para manter o fluido a ser dispen-sado e um diafragma que forma pelo menos uma parte da câma-ra. Um bocal que dispensa aerossol é disposto ali com umapassagem restritiva para introduzir líquido a partir do re-servatório no bocal. Um gerador de pulso, em combinação comuma fonte de alimentação de baixa tensão, é usado para acio-nar um curvador piezelétrico, que aciona fluido a partir doreservatório através do bocal de modo a criar um jato aerossol.

Um outro dispositivo de jateamento atomizador émostrado na patente U.S. No. 5.518.179, que ensina um apare-lho de produção de gotícula líquida que compreende uma placade orifício que é vibrada por um atuador que tem uma estru-tura de parede fina compósita e está disposto para operar emum modo de encurvamento. 0 líquido é fornecido diretamente auma superfície da placa de orifício e jateado a partir daliem gotículas finas quando da vibração da placa de orifício.As patentes U.S. 5.297.734 e 5.657.926 ensinamdispositivos de atomização ultra-sônicos que compreendem vi-bradores piezelétricos com uma placa vibratória conectada aeles.

Na patente U.S. No. 5.297.734, a placa vibratóriaé descrita como tendo um grande número de orifícios minúscu-los nela para a passagem do líquido.

Embora uma série de patentes adicionais descrevammeios para a dispersão de líquidos por meio de atomizaçãoultra-sônica ou para intervalos cronometrados de dispersão,elas conseguiram apenas um sucesso moderado na atomizaçãoeficiente de materiais tais como perfumes. Veja, por exem-plo, as patentes U.S. 3.543.122, 3.615.041, 4.479.609,4.533.082 e 4.790.479. os relatórios destas patentes e detodas as outras publicações referidas, são incorporados àguisa de referência, como se estivessem completos aqui.

Tais atomizadores falham em proporcionar um dis-pensador operado por bateria, facilmente transportável, queempregue uma placa de orifício em conexão mecânica com umelemento piezelétrico, capaz de longos períodos de uso compouca ou nenhuma variação na taxa de entrega. Além do mais,a eficiência destes atomizadores pode diferir devido a dife-renças de fabricação nos componentes de bomba piezelétricado atomizador. Assim, existe a necessidade de atomizadoresou dispensadores aperfeiçoados para uso na distribuição defluidos ativos tais como fragrâncias e inseticidas, atomiza-dores estes que sejam altamente eficientes e que consumam ummínimo de energia elétrica ao mesmo tempo em que proporcio-nam ampla dispersão do líquido.

Sumário da Invenção

A presente invenção, em diversos aspectos, superaos problemas acima.

Em um aspecto, a presente invenção envolve um mé-todo novo para a operação de um atomizador vibratório de lí-quido do tipo em que uma placa de orifício, à qual o líquidoa ser atomizado é fornecido, vibrà de modo a acionar o lí-quido a partir de sua superfície na forma de finas partícu-las líquidas aerossolizadas. Este método novo inclui as eta-pas de inicialmente vibrar a placa de orifício a uma ampli-tude relativamente alta para iniciar a atomização do' líquidoe, depois disso, vibrar a placa de orifício a uma amplituderelativamente mais baixa suficiente para sustentar a atomização.

Em um outro aspecto, a invenção envolve um métodonovo para a operação de um atomizador vibratório de líquidopiezelétrico do tipo em que um elemento de atuação piezelé-tricô é energizado por uma tensão alternada para expandir econtrair e, deste modo, vibra uma placa de orifício, à qualé fornecido um líquido a ser atomizado, tal que a vibraçãoda placa de orifício atomiza o dito líquido e o ejeta a par-tir da placa de orifício na forma de finas partículas aeros-solizadas. Este método novo compreende as etapas de aplicarprimeiro uma tensão alternada relativamente alta ao ditoelemento de atuação piezelétrico para fazer com que ele vi-bre a placa de orifício a uma amplitude alta para iniciar aatomização do líquido; e, depois disso, aplicar uma tensãoalternada relativamente mais baixa ao elemento de atuaçãopiezelétrico para sustentar a atomização.

Em um outro aspecto, a invenção envolve um atomi-zador de líquido vibratório novo que compreende uma placa deorifício, um conduto de líquido que encontra-se dispostopara fornecer líquido a ser atomizado à placa de orifício eum atuador de vibração conectado para primeiro vibrar a pla-ca de orifício durante um período de acionamento a uma am-plitude relativamente alta para iniciar a atomização do lí-quido e, depois disso, durante o mesmo período de acionamen-to, vibrar a placa de orifício a uma amplitude relativamentemais baixa suficiente para sustentar a atomização.

Ainda em um outro aspecto, a presente invenção en-volve um atomizador vibratório de líquido novo que compreen-de uma placa de orifício montada que é montada para ser vi-brada, um conduto de fornecimento de líquido disposto parafornecer líquido à placa de orifício enquanto ela estivervibrando, um elemento de atuação piezelétrico acoplado àplaca de orifício para fazer com que ela vibre quando o ele-mento piezelétrico expandir e contrair e um sistema de abas-tecimento de energia elétrica para fornecer uma tensão al-ternada ao elemento de atuação durante um período de aciona-mento para fazer com que ele expanda e contraia e destemodo, vibre a placa de orifício para atomizar o líquido eejetá-lo na forma de finas partículas líquidas em aerossol.O sistema de abastecimento de energia elétrica inclui cir-cuitos que são conectados para primeiro aplicar uma tensãoalternada alta ao dito elemento de atuação piezelétrico parafazer com que ele vibre a placa de orifício a uma amplituderelativamente alta para iniciar a atomização do líquido e,depois disso, aplicar uma tensão alternada relativamentemais baixa ao elemento de atuação piezelétrico para susten-tar a atomização.

Uma finalidade primária da presente invenção éproporcionar um método altamente eficiente para dispensarlíquidos tais como perfumes, desodorizadores de ar ou outroslíquidos. Tais outros líquidos incluem materiais de limpezadoméstica, higienizadores, desinfetantes, repelentes, inse-ticidas, formulações para aromaterapia, remédios, líquidosterapêuticos ou outros líquidos ou suspensões líquidas quese beneficiam da atomização para uso. Estas composições po-dem ser aquosas ou compreender diversos solventes.

É um objetivo da presente invenção proporcionarcircuitos de controle aperfeiçoados para uso com um dispen-sador operado por bateria facilmente transportável que em-pregue uma placa de orifício em domo em conexão mecânica comum elemento piezelétrico. A bomba piezelétrica é capaz deoperar de maneira eficiente por meses, em baterias de baixatensão, ao mesmo tempo em que mantém consistência de entregapor todo o período. Um atomizador piezelétrico é capaz parauso com fontes elétricas tais como baterias de 9 volts, cé-lulas secas convencionais tais como células "A", "AA", "AAA"e "D", células de botão, baterias de relógio e células sola-res. As fontes de energia preferidas para utilização emcombinação com a presente invenção são células "AA" e "AAA".A bomba piezelétrico tem um conjunto de circuitospara compensar as diferenças de fabricação nos componentesda bomba. A parte eletrônica de tal conjunto de circuitospode ser programável e pode ser usada para ajustar uma taxade entrega precisa (em miligramas por hora, a partir daqui,mg/hr). alternativamente, o conjunto de circuitos eletrôni-cos pode permitir que o consumidor ajuste a intensidade oueficácia até um nível desejado para preferência pessoal, e-ficácia ou para o tamanho do ambiente.

Na modalidade preferida da presente invenção, es-tes e outros objetivos desta invenção são alcançados por umatomizador para fragrâncias, formulações inseticidas e ou-tros líquidos tais como estabelecido anteriormente, em que osistema de atomização inclui uma câmara para o líquido a serdispensado, um meio para fornecer o líquido a partir da ditacâmara para uma placa com orifícios para dispersão do líqui-do, um elemento piezelétrico, uma fonte de energia, e o con-junto de circuitos aperfeiçoado para acionar e controlar oelemento piezelétrico. Descobriu-se que controlando-se a am-plitude e a freqüência do sinal que aciona o elemento pieze-létrico, resultados superiores são alcançados. A presenteinvenção, deste modo, proporciona um meio para atomizaçãomais uniforme do líquido a ser distribuído em todo o períodototal de dispersão, tal que a quantidade dispersada por uni-dade de tempo no início da dispersão não varia tanto daquantidade dispersada perto do fim ou no fim da dispersão.

Estes objetivos e ainda outros objetivos e vantagens da pre-sente invenção ficarão aparentes a partir da descrição quese segue, que, no entanto, é meramente das modalidades pre-feridas. Assim, as reivindicações devem ser olhadas para quese compreenda o escopo completo da invenção.

A invenção também envolve outras característicasespecíficas que são descritas a partir daqui; e que em com-binação com as características anteriores, proporcionam van-tagens adicionais.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista em elevação em corte de umdispositivo de atomização com o qual a invenção pode ser u-sada;

A Figura 2 é um diagrama de cronometragem que mos-tra a operação do dispositivo da Figura 1, de acordo com ainvenção;

A Figura 3 é um diagrama de bloco simplificado quemostra o arranjo de elementos de um sistema de controle deacordo com a presente invenção;

A Figura 4' é uma vista isométrica parcial de umaplaca de circuito adequada para uso em um atomizador pieze-létrico de acordo com uma modalidade preferida da presenteinvenção;

A Figura 5 é uma vista isométrica de um recipientepara líquido e um meio de transporte de líquido adequado pa-ra trazer o líquido para a superfície da placa de orifício;

A Figura 6 é uma vista em corte transversal quemostra a relação entre o recipiente para líquido, um meio dealimentação e o elemento piezelétrico quando montados juntos ;A Figura 7 é um detalhe ampliado da área da Figura6 encerrada dentro do círculo.

A Figura 8 é uma vista de topo do elemento pieze-létrico e a placa de circuito impresso montada sobre o chas-si de uma modalidade preferida;

A Figura 9 ilustra um diagrama em corte transver-sal muito simplificado de um conjunto de bomba piezelétricoadequado para uso com uma modalidade preferida da presenteinvenção;

A Figura 10 é um diagrama de bloco de um circuitode controle preferido para acionar o elemento piezelétrico;

A Figura 11 ilustra os detalhes da máquina de es-tado na Figura 10; e

A Figura 12 ilustra graficamente a modulação dosinal de saída do circuito de controle.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

A Figura 1 mostra um dispositivo de atomização vi-bratório que pode ser operado de acordo com a presente in-venção. Este dispositivo compreende um atuador piezelétricoconformado anularmente 10 que tem um orifício central 12 euma placa de orifício circular 14 que se estende pelo orifí-cio 12 no lado de baixo do atuador e sobrepõe ligeiramenteuma região interna 15 do atuador. 0 placa de orifício 14 éfixada ao lado de baixo do atuador 10 na região de sobrepo-sição 15. Qualquer meio de cimentação adequado pode ser usa-do para fixar o elemento 14 ao elemento piezelétrico 10; noentanto, em casos onde o dispositivo pode ser usado para a-tomizar líquidos que sejam corrosivos ou agressivos, em queeles tendem a dissolver ou amaciar o material, o que cola aplaca de orifício ao atuador piezelétrico, é preferido que aplaca de orifício seja soldada ao elemento piezelétrico pormeio de estanho chumbo ou solda de prata.

0 atuador piezelétrico 10 pode ser feito de qual-quer material que tenha propriedades piezelétricas que façamcom que ele mude dimensionalmente em uma direção perpendicu-lar à direção de um campo elétrico aplicado. Assim, na moda-lidade ilustrada, o atuador piezelétrico 10 deve expandir oucontrair em uma direção radial quando um campo elétrico éaplicado através de suas superfícies superior e inferior. 0atuador piezelétrico 10 pode, por exemplo, ser um materialcerâmico feito de um titanato zirconato de chumbo (PZT) oumetaniobato de chumbo (PN) . Na modalidade ilustrada aqui, oatuador piezelétrico tem um diâmetro externo de cerca de9,19 mm (0,362 polegadas) e uma espessura de cerca de 0,635mm (0,025 polegadas). 0 diâmetro do orifício central 12 temcerca de 4,49 mm (0,177 polegada). Estas dimensões não sãocríticas e são dadas apenas à guisa de exemplo.

A placa de orifício 14 na modalidade iludtrada temcerca de 6,35 mm (0,250 polegadas) de diâmetro e tem uma es-pessura de cerca de 0,05 mm (0,002 polegadas). A placa deorifício 14 é formada com uma região central ligeiramente emdomo 16 e uma região de flange flexível circundante 18 quese estende entre a região central em domo 16 e a região ondea placa de orifício é fixada ao atuador 10. A região centralem domo 16 tem um diâmetro de cerca de 2,61 mm (0,103 pole-gadas) e se estende para fora do plano da placa de orifíciopor cerca de 0,1651 mm (0,0065 polegadas). A região centralem domo contém diversas (por exemplo, 85) pequenas perfura-ções 20 que têm um diâmetro de cerca de 0,0009896 mm(0,000236 polegadas) e que são espaçadas uma da outra porcerca de 0,127 mm (0,005 polegadas). Um par de orifícios o-postos diametralmente 22 é formado na região de flange 18.Estes orifícios têm um diâmetro de cerca de 0,7366 mm (0,029polegadas).

Novamente, estas dimensões não são críticas e ser-vem apenas para ilustrar uma modalidade particular.

Será notado que a parte em domo da região central16, que contém as perfurações 20, torna esta região rígida,de tal modo que ela não dobra durante a atuação, enquantoque a região de flange 18, que contém os orifícios 22, per-manece flexível, tal que ela dobra durante a atuação. Emboraa região central em domo tenha configuração esférica, qual-quer configuração que mantenha a rigidez nesta região podeser usada. Por exemplo, a região central 16 pode ter um for-mato parabólico ou arqueado.

A placa de orifício 14, de preferência, é feitopor eletroformação com as perfurações 2 0 e os orifícios 22sendo formados no processo de eletroformação. No entanto, aplaca de orifício pode ser feita por meio de qualquer outroprocesso tal como laminação; e as perfurações e orifíciospodem ser formados separadamente. Para facilidade de fabri-cação, a região central 16 é abobadada depois das perfura-ções 18 terem sido formadas na placa de orifício.De preferência, a placa de orifício 14 é feita deníquel, embora outros materiais possam ser usados, contantoque eles tenham resistência e flexibilidade suficientes paramanter o formato da placa de orifício ao mesmo tempo em ésubmetida a forças de flexão. Alguns exemplos de ligas quepodem ser usadas são ligas de níquel-cobalto e de níquel-paládio.

0 atuador piezelétrico 10 pode ser suportado dequalquer maneira adequada que o mantenha em uma dada posiçãoe ainda não interfira com sua vibração. Assim, o atuadorpode ser suportado em uma montagem do tipo ilhó metálico(não mostrado). Os revestimentos podem ser formados a partirde outros materiais eletricamente condutores, incluindo, porexemplo, prata e níquel.

0 elemento piezelétrico 10 é revestido em suas su-perfícies superior e inferior por um revestimento eletrica-mente condutor tal como alumínio. Conforme mostrado, os fioselétricos 26 e 28 são soldados aos revestimentos eletrica-mente condutores nas superfícies superior e inferior do atu-ador 10. Estes fios se estendem a partir de uma fonte detensão alternada (não mostrada).

Um reservatório de líquido 30, que contém um lí-quido 31 a ser atomizado, é montado abaixo do atuador 10 eplaca de orifício 14. Um pavio 32 se estende para cima apartir de dentro do reservatório até o lado de baixo da pla-ca de orifício 14 tal que ele toca levemente a placa de ori-fício na região central 16 e tal que ele entra em contatocom as perfurações 20. No entanto, o pavio não deve tocar osorifícios 22 e estes orifícios devem ser deslocados lateral-mente a partir do pavio. 0 pavio 32 pode ser feito de um ma-terial flexível poroso que proporcione boa ação capilar aolíquido no reservatório 3 0 de modo a fazer com que o líquidoseja puxado para cima para o lado de baixo da placa de ori-fício 14. Ao mesmo tempo, o pavio deve ser flexível o sufi-ciente para que não exerça pressão contra a placa de orifí-cio, o que poderia interferir com seu movimento vibratório.Sujeito a estas condições, o pavio 32 pode ser feito dequalquer dentre diversos materiais, por exemplo, papel, nái-lon, algodão, polipropileno, fibra de vidro, etc. Uma formapreferida de pavio 3 0 é fio de chenille náilon que é dobradode volta sobre si mesmo onde ele toca a placa de orifício.

Isso faz com que fibras muito finas do fio se estendam paracima até a superfície da placa de orifício. Estas fibrasmuito finas são capazes de produzir ação capilar de modo atrazer o líquido para cima até a placa de orifício; no en-tanto, estas fibras finas não exercem qualquer força apreci-ável sobre a placa de orifício, o que interferiria com seumovimento vibratório.

Na operação do atomizador, tensões elétricas al-ternadas a partir de uma fonte externa são aplicadas atravésdos fios 2 6 e 2 8 aos revestimentos eletricamente condutoresnas superfícies superior e inferior do atuador 10. Isso pro-duz um efeito piezelétrico no material do atuador, por meiodo que o atuador se expande e contrai em direções radiais.

Como resultado, o diâmetro do orifício central 12 aumenta ediminui de acordo com estas tensões alternadas. Estas mudan-ças no diâmetro são aplicadas como forças radiais na placade orifício 14; e como resultado, a região de flange 18 fle-xiona e empurra a região central em domo 16 para cima e parabaixo. Isso produz uma ação de bombeamento sobre o líquido oqual é trazido para cima contra o lado de baixo da regiãocentral 16 pelo pavio 32. A ação capilar do pavio faz comque a pressão do líquido sobre o lado de baixo da placa deorifício 14 seja ligeiramente mais alta do que a pressão at-mosférica acima da placa de orifício. Como resultado, o lí-quido 31 é forçado para cima através das perfurações 20 e éejetado a partir da superfície superior da placa de orifíciocomo finas partículas líquidas aerossolizadas para a atmos-fera.

A Figura 2 mostra a seqüência de acionamento doelemento de atuação piezelétrico 10 de acordo com a inven-ção. Conforme mostrado na Figura 2, a seqüência de aciona-mento é dividida em períodos de acionamento alternados comduração de 5,5 mili-segundos e períodos de inatividade de 9a 18 segundos de duração.

Durante os períodos de acionamento de 5,5 mili-segundos, a tensão usada para acionar o elemento de atuaçãopiezelétrico 10 diminui exponencialmente a partir de 3,3volts até cerca de 1 volt. Assim, o elemento de atuação pie-zelétrico 10 é acionado inicialmente a uma alta amplitude, oque limpa o líquido de sua superfície e inicia a atomização;e então, ele é acionado a amplitudes significativamente maisbaixas, que são suficientes para manter a atuação mas queconsomem apenas quantidades mínimas de energia de acionamen-to. Deve-se entender que a invenção não está limitada a umciclo de acionamento de alta e baixa amplitude durante umperíodo de acionamento particular, mas, na verdade, a se-qüência de alta e baixa amplitude pode ser repetida qualquernúmero de vezes que possa ser necessário para sustentar aatomização.

Depois de cada período de acionamento, o sistemaentram em um período de inatividade de 9 a 18 segundos. Du-rante os primeiros 4 segundos de cada período de inativida-de, o sistema recarrega de volta para 3,3 volts e esta ten-são é mantida para uso durante o próximo período de aciona-mento. Também deve-se entender que, para algumas aplicações,a sucessão de acionamento de alta e baixa amplitude pode serrepetida continuamente sem a interferência de qualquer perí-odo de inatividade.

Será notado que o elemento de atuação 10 é capazde acionar a placa de orifício 14 a uma amplitude suficientepara atomizar o líquido 31 quando o elemento 10 é acionado apartir de uma fonte de tensão de abastecimento de apenas 1,5volts ; no entanto, de modo a iniciar a atomização, o elemen-to 10 tem que ser acionado com o uso de uma tensão de fontede abastecimento mais alta, tal como 3,3 volts, de modo avibrar a placa de orifício 14 a uma amplitude suficientepara limpar uma película de líquido tenha acumulado em suasuperfície externa durante o período de inatividade anteri-or. Assim, a placa de orifício 14 é inicialmente acionadacom alta energia para produzir vibrações de alta amplitudeque iniciem a atomização; mas uma vez que a atomização tenhacomeçado, uma amplitude vibracional muito mais baixa podeser usada para sustentar a atomização. Tendo a tensão deacionamento diminuindo de 3,3 volts para 1 volt a uma taxaexponencial, a energia total gasta é reduzida e a vida dabateria, deste modo, pode ser estendida de maneira signifi-cativa.

Ao final de cada período de acionamento de 5,5 mi-li-segundos, o sistema entra em um "período de inatividade"de 9 a 18 segundos. A duração deste período de inatividadepode ser ajustada em 9 segundos, 13,5 segundos ou 18 segun-dos por meio de um comutador seletor conforme descrito adiante.

Os primeiros 4 segundos de cada período de inati-vidade são usados para recarregar o abastecimento para acio-nar o sistema de volta de 1 volt para 3,3 volts. Assim,quando o próximo período de acionamento sucessivo começar, aplaca de orifício 14 inicialmente será acionada a uma ampli-tude alta a partir de um fornecimento de tensão de aciona-mento de 3,3 volts.

A amplitude vibratória da placa de orifício 14 de-pende não apenas da tensão usada para produzir as vibrações,ela também depende da freqüência usada para acionar a placade orifício. Isso é porque o sistema vibratório que inclui aplaca de orifício 14, o atuador de acionamento piezelétrico10 e qualquer interconexão destes elementos, tem uma fre-qüência de ressonância natural. Quando este sistema é acio-nado em sua freqüência de ressonância natural, a amplitudevibracional da placa de orifício é maximizada, enquanto aenergia de acionamento é minimizada. No entanto, por causade tolerâncias de fabricação, a freqüência de ressonância daplaca de orifício e do sistema atuador diferem de dispositi-vo para dispositivo.

De modo a solucionar este problema, a freqüênciade acionamento é variada ou varrida em uma faixa que incluium harmônico da freqüência de ressonância da placa de orifí-cio e do sistema atuador. Assim, a freqüência de acionamentodeve varrer uma faixa que inclua a freqüência de ressonâncianatural de base (primeiro harmônico) ou uma faixa que incluaalgum harmônico mais alto da freqüência de ressonância natu-ral da placa de orifício e do sistema atuador. Assim, mesmoque a freqüência de ressonância específica de um- sistemaparticular não seja conhecida, acionando-o através de umafaixa de freqüências, ele será feito entrar em ressonânciaem algum ponto nesta faixa de freqüência. Conforme mostradona Figura 2, a freqüência de acionamento é varrida em umafaixa de freqüências predeterminada de 120 a 160 kilohertz.

A faixa de freqüência é varrida de um lado a outro pelo me-nos onze vezes durante cada período de acionamento de 5,5mili-segundos. Conforme explicado anteriormente em conjuntocom as amplitude de acionamento, a varredura de freqüênciatambém pode ser realizada continuamente sem intervir nos pe-ríodos de inatividade.

A Figura 3 é um diagrama de bloco simplificadopara explicar um arranjo de circuito que pode ser usado paraacionar o elemento atuador piezelétrico 10 de acordo com ainvenção. Para fins de explicação, este arranjo de circuitoé descrito como um grupo de unidades funcionais que são mos-tradas em linhas pontilhadas. Estas unidades funcionais sãoconforme a seguir:

(a) uma unidade de abastecimento de energia deoperação 40;

(b) uma unidade de controle de padrão de tensão deacionamento 42,

(c) uma unidade de amplificação de sinal de acio-namento 44;

(d) o elemento atuador piezelétrico 10;

(e) uma unidade de controle de período de inativi-dade 46;

(f) uma unidade de controle de padrão de freqüên-cia 48; e

(g) uma unidade de controle e detecção de bateriabaixa 50.

Partes de cada uma destas unidades são formadas emum circuito integrado comum 52 (mostrado em linhas pontilha-das) enquanto outras partes são montadas em uma placa decircuito impresso (não mostrada) junto com o circuito inte-grado 32, conforme será descrito com mais detalhes adiante.

A operação do arranjo de circuito da Figura 3 serádescrita primeiro no que diz respeito à operação geral dasunidades funcionais 40, 42, 44, 46, 48 e 50; e, depois dis-so, a operação individual de cada unidade funcional serádescrita.Descrição Geral das Unidades Funcionais

A unidade de fornecimento de energia de operação40 converte a saída de tensão de uma bateria alcalina "AA"de 1,5 volt 54 para uma tensão de operação de 3,3 volts. Atensão de operação de 3,3 volts é usada para energizar osoutros circuitos no sistema, inclusive a unidade de controlede padrão de tensão de acionamento 42.

A unidade de controle de padrão de tensão de acio-namento 42 faz com que a tensão de operação siga uma diminu-ição genericamente exponencial de 3,3 volts para 1 volt du-rante os períodos de acionamento sucessivos de 5,5 mili-segundos mostrados na Figura 2. Aqui, deve-se notar que umadiminuição exponencial não é crítica para esta invenção. Naverdade, uma vez que a atomização seja iniciada no começo decada período de acionamento, a tensão pode ser diminuída tãorapidamente quanto possível de modo a conservar a energia dabateria, contanto que a função de atomização seja sustenta-da.

A tensão da unidade de controle de padrão de ten-são de acionamento 42 é fornecida para a unidade de controlede amplificação de sinal de acionamento 44 onde ela é ampli-ficada e convertida para uma saída de tensão de freqüênciavarrida que é usada para energizar o elemento atuador pieze-létrico 10.

A unidade de controle do período de inatividade 46controla a duração dos períodos de inatividade indicados naFigura 2. Na modalidade ilustrada, estes períodos de inati-vidade podem ser ajustados para durações de 9, 13,5 ou 18segundos. Os períodos de inatividade podem ser ajustadospara outras durações, contanto que elas sejam longas o sufi-ciente para permitir que a unidade de fornecimento de ener-gia de operação 4 0 traga a unidade de controle de padrão detensão de acionamento 42 de volta para seu nível de 3,3volts para o próximo período de acionamento. Na presente mo-dalidade, a recarga para 3,3 volts requer cerca de 4,5 se-gundos.

A unidade de controle de padrão de freqüência 48produz um sinal de tensão alternada que tem uma freqüênciaque é varrida entre 120 e 160 kilohertz. Este sinal é apli-cado à unidade de controle de freqüência e amplificação desinal 44 que, por sua vez, aciona o atuador piezelétrico 10nestas freqüências e a uma amplitude decrescente correspon-dente ao padrão de tensão de período de acionamento ajustadopelo controle de padrão de tensão de acionamento 42.

A unidade de controle e detecção de bateria baixa50 percebe a saída de tensão da bateria 54; e quando estasaída de tensão diminui até um nível predeterminado em que abateria não opera mais de maneira confiável, a unidade decontrole e detecção 50 impede que o sistema continue operan-do. Ao mesmo tempo, a unidade 5 0 faz com que a bateria 54drene até um nível tal que ela não possa recuperar tensão desaída suficiente que cause operação esporádica inadvertidado dispositivo atomizador.

A Unidade de Fornecimento de Energia de Operação

A unidade de fornecimento de energia de operaçãoinclui, em adição à bateria 54, uma bobina de bombeamento56, um diodo Zener 58 e um capacitor de armazenamento 60. Abateria 54 é conectada entre a terra em seu cátodo e uma ex-tremidade da bobina de bombeamento 56. A outra extremidadeda bobina 56 é conectada ao ânodo do diodo Zener 58, enquan-to o cátodo do diodo é conectado a um lado do capacitor dearmazenamento 60. O outro lado do capacitor 60 é conectado àterra. Um comutador com tensão controlada 62 tem um lado co-nectado entre a bobina 56 e o diodo 58, enquanto o outrolado do comutador 62 é conectado à terra. 0 comutador 62 éaberto e fechado alternadamente a uma taxa de 2 00 kilohertzpela saída de um oscilador de bombeamento de 200 kilohertz64. Um detector de tensão 66 é conectado para perceber atensão em um ponto entre o diodo Zener 58 e o capacitor dearmazenamento 60. 0 detector de tensão 66 tem um terminal desaída de alta tensão percebida 66a e um terminal de saída debaixa tensão percebida 66b. Estes terminais de saída são co-nectados às entradas de parada e início 64a e 64b, respecti-vamente, do oscilador de bombeamento 64.

A entrada de início 64b do oscilador de bombeamen-to 64 também está conectada para receber diretamente a saídade 1,5 volt da bateria 54. Assim, o terminal de baixa tensãopercebida do detector de tensão 66b e a saída da bateria 54são mostrados estando conectados ao terminal de saída do os-cilador de bombeamento 64 via uma porta OR 68.

Quando a bateria 54 é instalada, sua saída de 1,5volt é fornecida através da porta OR 68 ao terminal de en-trada de início do oscilador de bombeamento 64 para dar iní-cio à operação do oscilador. A saída do oscilador faz comque o comutador 62 abra e feche a uma taxa de 200 kilohertz.Quando o comutador é fechado, a corrente oriunda da bateria54 flui através da bobina de bombeamento 56 para a terra.Então, quando o comutador 62 fecha, o fluxo de corrente éinterrompido repentinamente e a indutância da bobina de bom-beamento faz com que haja um aumento repentino na tensão, oque permite que a corrente passe através do diodo Zener 58 eentre no capacitor de armazenamento 60. Quando o comutador62 abre novamente, a tensão da bobina de bombeamento dimi-nui, mas, por causa do efeito do diodo, a corrente não podefluir de volta através da bobina 56. À medida em que o osci-lador 64 continua a operar, a tensão no capacitor de armaze-namento 60 aumenta até alcançar cerca de 3,3 volts.

A tensão no capacitor de armazenamento 60 é detec-tada pelo detector de tensão 66 que, quando a tensão ficalogo acima de 3,3 volts, produz um sinal em seu terminal desaída de alta tensão percebida 66a. Este sinal é fornecidoao terminal de parada 64a do oscilador 64 fazendo com queele pare a oscilação, com o comutador 62 em sua condiçãoaberta. Como resultado, à medida em que a corrente é drenadado capacitor de armazenamento, sua tensão diminui até alcan-çar um ponto onde o detector de tensão 66 produz um sinal emseu terminal de baixa tensão percebida 66b.

A baixa tensão percebida é aplicada ao terminal deinício 64a do oscilador 64 que faz com que a ação de comuta-ção do comutador 62 reassuma e comece ainda o bombeamento decorrente para dentro do capacitor de armazenamento 60.Será visto que, deste modo, faz-se com que a ten-são no capacitor 60 vibre entre ligeiramente acima e ligei-ramente abaixo de 3,3 volts, dependendo dos ajustes de altae baixa tensão do detector de tensão 66. Os 3,3 volts no ca-pacitor 60 são fornecidos para operar os componentes restan-tes, conforme representado pelo terminal de fornecimento deenergia de saída 70.

Unidade de Controle de Padrão de Tensão de Acionamento

A unidade de controle de padrão de tensão de acio-namento 42 compreende um resistor 72 conectado em uma extre-midade ao capacitor de armazenamento 60 na unidade de forne-cimento de energia de operação 40. A outra extremidade doresistor 72 é conectada a um lado de um capacitor de contro-le de padrão de tensão 74. 0 outro lado deste capacitor éconectado à terra. 0 resistor 72 e o capacitor 74 forma umcircuito de cronometragem RC padrão e a tensão em uma junção76 entre o resistor e o capacitor diminui a uma taxa expo-nencial quando conectada a uma impedância finita. Na presen-te modalidade, a tensão na junção 76 diminui de 3,3 voltspara cerca de 1 volt em cerca de 5,5 mili-segundos.

A Unidade de Amplificacão de Sinal de Acionamento

A unidade de amplificação de sinal de acionamento44 compreende um auto-transformador 78 e uma bobina de uni-formização 80 conectados em série entre a junção 76 na uni-dade de controle de padrão de tensão de acionamento 42 e umlado do elemento atuador piezelétrico 10. Também, é propor-cionado um transistor de efeito de campo 82 que é conectadoentre um ponto 78a ao longo do auto-transformador 78 e aterra. O transistor de efeito de campo 82 age como um comu-tador e quando ele recebe uma tensão positiva da unidade decontrole de padrão de freqüência 48, se torna condutor e co-necta o ponto 78a à terra.

0 ponto 78a está localizado perto da extremidadesuperior do auto-transformador 78 mais próximo da unidade decontrole de padrão de tensão de acionamento 42 tal que ape-nas uma pequena parte das bobinas do auto-transformador es-tão entre o ponto 78a e a unidade de controle de padrão detensão de acionamento 42. Quando o ponto 78a é desconectadoda terra, o efeito do auto-transformador produz uma tensãomuito alta em sua extremidade mais próxima ao elemento deatuação 10 e faz com que o elemento expanda e contraia. Osinal de tensão oriundo do auto-transformador primeiro passaatravés da bobina de uniformização 80 para convertê-lo paraum padrão que corresponda melhor àquele do padrão de oscila-ção do elemento atuador 10.

A Unidade de Controle do Período de Inatividade

A unidade de controle de período de inatividade 46compreende um comutador seletor de três posições 84 cujoterminal comum é conectado à terra e dois dos cujos trêsterminais são conectados através de resistores de controlede tempo 86 e 88 a um comutador de amostragem 90. O comuta-dor 90, por sua vez, é conectado à tensão de fornecimento de3,3 volts. 0 terceiro terminal comutador não é conectado.

Os resistores 86 e 88 também são conectados parafornecer tensões diferentes a um circuito lógico de períodode inatividade 92, que depende do terminal comutador parti-cular que é conectado à terra. 0 circuito lógico 92 comparaas tensões que ele recebe dos resistores 86 e 88 e dá saídaa uma dentre três tensões diferentes em um terminal de saída92a. Esta tensão é fornecida a um circuito de ciclo de tra-balho de inatividade 94 que age como um cronômetro para pro-duzir uma saída em um terminal de saída 94a em 9, 13,5 ou 18segundos depois do recebimento do sinal proveniente do cir-cuito lógico 92.

Apresenta-se um sistema de relógio de cronômetro96 que proporciona sinais de relógio em uma taxa de 2 quilo-ciclos. Estes sinais de relógio são usados para todos oscircuitos de cronometragem e circuitos de leitura de consul-ta, incluindo o circuito do ciclo de trabalho 94.

Quando o circuito de ciclo de trabalho 92 atinge ointervalo de 9, 13,5 ou 18 segundos para o qual foi ajusta-do, ele produz u sinal em um terminal de saída 94a que éfornecido à unidade de controle de padrão de freqüência 4 8para iniciar o acionamento do elemento de atuação piezelé-trico 10. A maneira na qual isso é feito é explicada a se-guir com relação à descrição da unidade de controle do pa-drão de freqüência 48.

0 sinal no terminal de saída 94a do circuito dociclo de trabalho de inatividade é também aplicado ao cronô-metro de acionamento 98 que ajusta o período de tempo deacionamento para o elemento atuador piezelétrico 10. Noexemplo ilustrativo, este período de tempo de acionamento éde 5,5 milissegundos. No final deste período, o cronômetrode acionamento 98 produz um sinal proveniente do terminal desaída 98a. Este sinal é transmitido à unidade de controledo padrão de freqüência 48 para descontinuar o acionamentodo elemento atuador piezelétrico 10.

O sinal proveniente da saída 98a do cronômetro deacionamento também é transmitido ao comutador de amostragem90 para fazer com que ele feche momentaneamente. Isso fazcom que a queda de tensão ocorra através do resistor 86 ou88 que foi selecionado pelo ajuste do comutador seletor 84.

Se o comutador de seletor for ajustado para seu terminalnão-conectado, nenhuma queda de tensão ir à ocorrer. Sendoassim, tanto uma tensão zero, como uma primeira tensão ouuma segunda tensão é produzida a cada vez que o comutador deamostragem 90 é fechado. Esta tensão é aplicada ã unidadelógica de seleção de tempo de inatividade 92 para iniciar aduração do tempo de inatividade correspondente à posição docomutador seletor de inatividade 84. Assim, ao final de cadaperíodo de acionamento do elemento atuador piezelétrico 10,um novo período de inatividade é iniciado e a duração desteperíodo de inatividade depende da posição do comutador sele-tor no momento em que o período de inatividade começar.

A Unidade de Controle de Padrão de Freqüência

A unidade de controle de padrão de freqüência 48inclui um oscilador de freqüência de varredura 100, que nopresente exemplo, produz uma saída de forma de onda triangu-lar a uma freqüência que varia entre 130 e 160 kilohertz.

Esta saída é aplicada a um comutador que liga e desliga operíodo de acionamento 102. O comutador 102 é conectado paraser fechado por um sinal oriundo do terminal de saída 94a docircuito de ciclo de trabalho de inatividade 94 e para seraberto por um sinal oriundo do terminal de saída 98a do cro-nômetro de acionamento 98. Assim, as saídas de freqüênciavariáveis do oscilador 100 passam através do comutador queliga e desliga o período de acionamento 102 apenas duranteos períodos de acionamento de 5,5 mili-segundos para o atua-dor piezelétrico 10.

As saídas de freqüência variáveis que passam atra-vés do comutador 102 são aplicadas a um detector de limitede tensão de onda 104. Este dispositivo produz um sinal desaída em um terminal de saída 104a em um ponto particular emcada ciclo de saída a partir do oscilador de freqüência var-rida 100, a saber, o ponto em cada ciclo quando a tensão desaída do oscilador alcança um limite predeterminado.

Este sinal de saída do detector de limite de ten-são de onda 104 é aplicado a um comutador acionador 106 parafazer com que ele feche. O comutador acionador 106, quandofechado, conecta uma tensão positiva, tal como o fornecimen-to de energia de 3,3 volts, ao terminal do transistor deefeito de campo 82 para torná-lo condutor.

0 sinal oriundo da saída do detector de limite detensão 104 também é fornecido a um cronômetro de controle desegmento de onda 108. Este cronômetro produz um sinal de sa-ída depois de uma duração fixa, menor do que a duração de umciclo do oscilador de freqüência varrida 100.

O sinal de saída oriundo do cronômetro 108 é apli-cado ao comutador acionador 106 e faz com que ele abra. Aabertura do comutador acionador 106 faz com que o transistorde efeito de campo 82 se torne não condutor de tal modo quea corrente não pode mais fluir da parte superior do auto-transformador 78 para a terra. Durante este tempo, o auto-transformador faz com que uma tensão muito grande seja im-posta ao atuador piezelétrico 10.

Será visto do que foi dito anteriormente que du-rante cada ciclo de saída do oscilador de freqüência de var-redura 100, o comutador de controle de acionamento 106 é fe-chado por uma duração fixa de modo a produzir uma quantidadefixa de energia para causar o acionamento do elemento atua-dor piezelétrico 10. Ao mesmo tempo, o espaçamento no tempoentre durações sucessivas destas durações fixas varia deacordo com a freqüência do oscilador com freqüência variável100. Esta duração de acionamento fixa para cada ciclo deacionamento permite que o atuador piezelétrico seja acionadoa uma freqüência variável ao mesmo tempo em que mantém aenergia de acionamento independente da freqüência. Assim, aenergia de acionamento ou amplitude de acionamento do ele-mento atuador piezelétrico 10 é feita dependendo apenas datensão em qualquer momento particular na junção 76 entre ocapacitor 74 e o resistor 72 na unidade de controle de pa-drão de tensão de acionamento 42. Como resultado, durantecada período de acionamento, o elemento atuador piezelétrico10 é acionado a uma freqüência variada a uma amplitude de-crescente. Será apreciado que esta freqüência é varrida en-tre 130 e 160 kilohertz aproximadamente 11 vezes durantecada período de acionamento, enquanto a amplitude de aciona-mento diminui uma vez.A Unidade de Controle e Detecção de Bateria Baixa

A unidade de controle de controle e detecção debateria baixa 50 opera de modo a manter o sistema em opera-ção por tanto tempo quanto a bateria 54 seja capaz de tersua tensão bombeada até um nível de 3,3 volts dentro de umaduração predeterminada, a saber, dentro dos primeiros 4 se-gundos de cada período de inatividade. A unidade 50 compre-ende um cronômetro de bateria baixa 110 que é conectado parareceber um sinal de entrada de cronometragem de início apartir do terminal de saída de baixa tensão 66b do circuitode detecção de tensão 66 na unidade de fornecimento de ener-gia de operação 40 e para receber um sinal de cronometragemde parada do terminal de saída de alta tensão 66a do circui-to de detecção de tensão 66. Assim, sempre que uma operaçãoé iniciada para começar o bombeamento da tensão de forneci-mento para 3,3 volts, a operação de cronometragem do cronô-metro de bateria baixa 110 é iniciada.

Se a ação de bombeamento for completada dentro daduração ajustada para o cronômetro, por exemplo, 4 segundos,o sinal do terminal de alta tensão do detector de tensão 66irá interromper a ação de cronometragem. Se, no entanto, aação de bombeamento continuar por uma duração maior, o queocorre quando a condição da bateria deteriora, o cronômetrode bateria baixa 110 irá produzir um sinal em um terminal desaída 110a.

0 sinal oriundo do cronômetro de baixa bateria110a é aplicado a um terminal 106a do comutador de aciona-mento 106 para manter o comutador fechado. Isso trava a por-ta do transistor de efeito de campo 82 para o fornecimentode 3,3 volts de modo a manter o transistor em um estadocondutor. Como resultado, a tensão nos capacitores 60 e 74 édrenada e a corrente é retirada da bateria 54 através dotransistor de efeito de campo 82 para a terra. Forçosamente,esta ação drena a vida restante da bateria tal que ela sejaimpedida de operar esporadicamente o elemento atuador pieze-létrico 10 no caso de ela recuperar uma leve quantidade detensão, conforme acontece com freqüência quando a bateriagasta.

Será apreciado que com o sistema de acionamentodesta invenção, pode ser usada uma bateria alcalina de baixatensão barata para acionar um atuador piezelétrico; e a ope-ração do atuador é mantida uniforme mesmo que a bateria emsi esteja acabando. Quando a bateria tiver deteriorado atéum nível predeterminado, o dispositivo desliga positivamentesem ter sofrido qualquer falha em sua operação.

Deve-se entender que as Figuras e a discussãoaqui, são direcionadas a modalidades preferidas da invenção,mas que, a invenção em si é mais ampla do que as ilustraçõesdadas. Especificamente, a invenção é igualmente aplicável aoutras formas de atomização piezelétrica, tal como o uso devigas cantilever e/ou placas de amplificação, assim comoatomizadores acionados por energia elétrica convencional,isto é, tomada na parede, ao invés de acionamento por bateria.

Será apreciado que as configurações de circuitoespecíficas mostradas aqui não são críticas para a invençãoe que possíveis modificações serão vistas imediatamente poraqueles versados na técnica. Os arranjos de circuito mostra-dos aqui são apresentados para ilustrar mais claramente eexplicar os conceitos importantes da presente invenção.

A Figura 4 ilustra a relação geral entre a placade circuito impresso, 201 e o elemento piezelétrico 202 lo-calizado ali. Deve-se entender que a placa de circuito podeser, em uso, presa ao chassi do dispensador, chassi esteque, por sua vez, pode ser colocado em um alojamento ou re-ceptáculo decorativo (não mostrado) para uso. A placa dechassi 211 é mostrada em vista de topo na Figura 8, enquantoo alojamento não é ilustrado. 0 receptáculo ou alojamentodecorativo pode ser de qualquer forma ou formato adequadopara a finalidade de reter e proteger os elementos do dis-pensador ao mesmo tempo em que proporciona uma aparência a-gradável ao consumidor e permite a passagem do líquido, emforma de jato, a partir do dispensador para a atmosfera. Co-mo tal, o alojamento do dispensador pode ser produzido van-tajosamente por moldagem de alta velocidade de qualquer ma-terial adequado para uso com e contato com o líquido a serdistribuído.

O elemento piezelétrico 202 pode ser montado, con-forme ilustrado, na placa de circuito 201, mantido no lugarpor ilhó metálica 2 04 ou por qualquer meio adequado que nãoiniba a vibração do elemento. 0 elemento piezelétrico 202,na forma de um anel, é posicionado em uma relação anular àplaca de orifício 203 e é preso ao flange da placa de orifí-cio de modo a estar em comunicação vibratória com ele. Demodo geral, o elemento piezelétrico compreende um materialcerâmico piezelétrico, tal como titanato zirconato de chumbo(PZT) ou metaniobato de chumbo (PN) , mas pode ser qualquermaterial que exiba propriedades piezelétricas.

A placa de orifício compreende qualquer materialconvencional adequado para a finalidade, mas compreende, depreferência, uma composição de níquel cobalto eletrodeposi-tada formada sobre um substrato foto-resistente que é remo-vido subseqüentemente de maneira convencional para deixar umestrutura porosa uniforme de níquel cobalto tendo uma espes-sura de cerca de 10 a cerca de 100 mícrons, de preferência,de cerca de 2 0 a cerca de 8 0 mícrons e, o mais preferido,cerca de 50 mícrons. Outros materiais adequados para a placade orifício podem ser utilizados, tais como níquel, liga demagnésio-zircônio, diversos outros metais, ligas de metais,compósitos ou plásticos, assim como suas combinações. Pelaformação da camada de níquel cobalto através da eletrodepo-sição, uma estrutura porosa tendo o contorno do substratofoto-resistente pode ser produzido, em que a permeabilidadeé conseguida por meio da formação de orifícios cônicos tendoum diâmetro de cerca de 6 mícrons no lado da saída e um diâ-metro maior no lado de entrada. A placa de orifício, de pre-ferência, tem formato de domo, isto é, algo elevada no cen-tro, mas pode variar de plana a parabólica, em formato dearco ou semi-esférica ou qualquer outro formato adequado quemelhore o desempenho. A placa deve ter uma rigidez ao encur-vamento relativamente alta, para assegurar que as aberturasnela ainda sejam submetidas essencialmente à mesma amplitudede vibração, de modo a ejetar simultaneamente gotícuias delíquido, que têm diâmetro uniforme.

Embora mostrado na forma de um elemento piezelé-trico cerâmico que circunda uma placa de orifício ou abertu-ra, também concebe-se que a presente invenção também sejaadequada para uso com um elemento piezelétrico convencionalque compreenda um oscilador e uma viga cantilever em contatocom um diafragma, bocal ou placa de orifício adequada paradispersão de gotículas ou névoa de líquido.

Também é mostrado na Figura 4 o recipiente de lí-quido 205 para o armazenamento e provisão da fragrância, de-sodorizador de ar, líquido de controle de inseto ou outromaterial a ser dispensado. Conforme ilustrado, o recipienteé fechado por um fechamento 208. Também são mostrados gram-pos de fixação 2 06 que estão presentes para segurar um fe-chamento de topo removível, ou tampa, não mostrado, que éusado no transporte e armazenamento do recipiente e podemser removidos facilmente quando se desejar colocar o recipi-ente no dispensador e permitir o uso de seu conteúdo. A par-tir da abertura da garrafa 209, saindo através do fechamento208, projeta o meio de fornecimento de líquido 208\7, ummeio de alimentação de líquido em formato de pavio. Por con-veniência, faremos referência ao meio de fornecimento de lí-quido como um pavio, embora ele possa compreender uma sériede materiais com formato variado, desde sistemas capilaresduros até pavios porosos macios. A função do pavio é trans-portar líquido do recipiente 205 para uma posição em contatocom a placa de orifício. Sendo assim, o pavio não deve serafetado pelo líquido que esta sendo transportado, deve serporoso e permite complacência com a placa de orifício. A po-rosidade do pavio deve ser suficiente para proporcionar umfluxo uniforme de líquido por toda a faixa de flexibilidadedo pavio e em qualquer configuração sua. Para melhor trans-portar o líquido para a superfície da placa de orifício,descobriu-se que é necessário que o pavio em si entre emcontato fisicamente com a placa para transferir o líquidopara a placa de orifício. De preferência, o líquido é entre-gue à placa de orifício de maneira tal que, essencialmente,todo o líquido entregue irá aderir e se transferir para asuperfície da placa por tensão superficial. Entre materiaisadequados para pavio, descobriu-se ser preferível utilizarmateriais tais como papel, pano de náilon, algodão, polipro-pileno, fibra de vidro, etc. De preferência, o pavio podeser conformado para se conformar à superfície da placa deorifício à qual ele é justaposto e mantido na posição corre-ta por um retentor ou posicionador de pavio 210 localizadona abertura da garrafa 2 09, do fechamento 2 08 do recipientepara líquido 205. O líquido fluirá imediatamente a partir dopavio para a placa como resultado da viscosidade e tensãosuperficial do líquido. Deve-se notar que o pavio destina-sea ser incluído como uma parte integral de uma unidade de re-fornecimento de líquido, que compreenderá o recipiente, olíquido, o fechamento da garrafa, o pavio e o retentor ouposicionador do pavio, assim como um fechamento de topo paravedar a unidade para armazenamento e transporte. Tal unida-de, deste modo, pode compreender uma garrafa dê re-preenchimento para o dispensador, adequada para ser colocadano dispensador à conveniência do consumidor. Para esta fina-lidade, o recipiente do líquido 205 pode ter um meio de fi-xação 2 01, o fechamento da garrafa 2 08, para inserção em ummeio de recebimento adequado no chassi 211 para travamentoem posição operativa depois da remoção do fechamento de topoou tampa.

A Figura 6 ilustra, em vista em corte transversal,a relação montada entre o recipiente para líquido 205, o pa-vio 207, o elemento piezelétrico 202 e a placa de orifício203 de uma modalidade preferida específica da invenção. Oelemento piezelétrico 202 é posicionado, por exemplo, naplaca de circuito impresso 201, por ilhós 204 ou por qual-quer meio adequado que não restrinja a vibração do elementopiezelétrico. Em uma modalidade preferida da invenção, o e-lemento piezelétrico anular circunda a placa de orifício203, em conexão mecânica com ela. Por sua vez, a placa deorifício está em contato com o pavio 2 07, o que permite queo líquido seja dispensado a partir do recipiente 2 05 para aplaca de orifício, onde a transferência ocorre através decontato por tensão superficial. A esfera do chassi do dis-pensador não está mostrada, a qual segura a placa de circui-to e o recipiente de líquido na posição apropriada para tra-zer o pavio 207 para justaposição com a placa de orifício203. 0 pavio 207 é mantido na abertura do fechamento 8 peloretentor de pavio 210, que permite um grau de liberdade aopavio flexível 2 07, de modo a permitir um intervalo de ajus-te, enquanto a cauda do pavio 215 assegura utilização com-pleta de todo o líquido no recipiente 205. Este grau de li-berdade permite auto-ajuste do pavio com relação à superfí-cie da placa de orifício, para compensar as variações na po-sição resultantes de diferenças de fabricação e proporcionaum meio de alimentação complacente para transferir o líquidodo recipiente para a face da placa de orifício. Conforme fi-cará aparente para os versados na técnica, a altura do pavi-o, conforme mostrado nas Figuras 6 e 7, pode ser ajustadapara variar o espaço de líquido 214, conforme mostrado naFigura 7 e para assegurar um grau apropriado de contato en-tre o pavio e a placa. Para uma visão mais detalhada da re-lação entre o pavio e a placa de orifício, direcione-se aatenção para a Figura 7, um detalhe ampliado de uma seção daFigura 6, em que é mostrado o pavio em laço 2 07, em justapo-sição com a placa de orifício em domo 203, criando assim umvão de líquido 214, em que o líquido a ser transferido estáem contato com tensão superficial com a placa de orifício.Embora a Figura 7 mostre o pavio e a placa não estando real-mente em contato, deve-se entender que este vão é apenas pa-ra ilustração e que a placa 203, na verdade, entra em conta-to com o pavio 07 para transferência do líquido. Conformemostrado, a passagem do pavio 207 através da abertura 209 noelemento de fechamento 208 é controlada pelo reten-tor/posicionador 210 do pavio. A Figura 7 também mostra oilhó de montagem 204 para o elemento piezelétrico 202, aplaca de orifício 203 e o flange da placa de orifício 212,assim como os grampos 2 06 que mantêm a tampa removível (nãomostrada) no fechamento da garrafa 208.A Figura 8 é uma vista de topo que mostra a rela-ção da placa de circuito 201, o elemento piezelétrico 202, aplaca de orifício 203, o ilhó de montagem 204 e a placa dechassi 211. Conforme indicado anteriormente, o elemento pie-zelétrico 202, em relação anular co a placa de orifício 203,é mantido no lugar na placa de circuito 201 pelo ilhó 204. Aplaca de circuito é montada na placa de chassi 211 de manei-ra convencional, tal como com grampos 217 e suportes de po-sicionamento 218.

Na Figura 9, um diagrama em corte transversal sim-plificado da invenção ilustra a relação geral de diversoselementos. A placa de orifício 203 é mostrada como incluindoflanges de placa de orifício 212 que, por sua vez, são pre-sos ao elemento piezelétrico 2 02 por um meio de fixação ade-quado 213, tal como adesivo epóxi. 0 pavio 207 é ilustradoem contato parcial com a placa de orifício 203, criando ovão líquido 214, por meio do qual o líquido a ser dispensadoé transferido para a placa de orifício. O pavio é mostradotambém compreendendo caudas de pano 215, que se estendem pa-ra dentro do recipiente de líquido 205, não mostrado.

O elemento piezelétrico 202 é controlado pelo con-junto de circuitos de controle na placa de circuito 201 paraproporcionar desempenho consistente em um período extenso.Com referência â Figura 10, o conjunto de circuitos de con-trole é implementado por um circuito integrado com aplicaçãoespecífica (ASIC) 300 que recebe energia de uma bateria 102.A bateria 3 02 é conectada a uma bomba de carga 3 04 que, jun-to com componentes externos 3 05, age como um conversor DC-para-DC. A operação da bomba de carga é controlada por umamáquina de estado 306 que recebe sinais de cronometragem deum oscilador 308 que produz um sinal de relógio de 20 MHz,por exemplo, que é aplicado à bomba de carga 304. A máquinade estado também recebe uma indicação de um circuito indica-dor de bateria baixa 310.

A funcionalidade do circuito de controle e especi-ficamente da máquina de estado 3 06, é determinada por umconjunto de três comutadores seletores 312 que produzem si-nais de entrada A, B, C para a máquina de estado 306. As en-tradas na máquina de estado a partir dos comutadores seleto-res 312 são conectadas a resistores individuais 313 que sãoacoplados seletivamente â tensão de abastecimento positivoVcc pelo sinal ENABLE da máquina de estado 306. Isso permiteque a tensão seja desconectada dos resistores 313 para con-servar a energia da bateria durante períodos de inatividadedo circuito de controle. Conforme será descrito, a operaçãoda máquina de estado produz um sinal de saída em linha 314que tem uma amplitude e uma freqüência 301 para acionar oelemento piezelétrico 202. Aquele sinal de saída em linha314 é acoplado através de um acionador de saída 216 paraproduzir a saída do ASIC 300. O acionador de saída 216 con-trola o estado condutor do transistor de efeito de campo deoxido de metal (MOSFET) 316 que, por sua vez, controla ofluxo de corrente elétrica da bomba de carga 3 04 para o ele-mento piezelétrico 2 02.

Os detalhes da máquina de estado 3 06 são mostradosna Figura 11. A modalidade preferida da máquina de estado306 utiliza circuito de hardware em um circuito integradocom aplicação específica mas, alternativamente, pode ser im-plementado por um dispositivo programável tal como um micro-processador e conjunto de circuitos associado. A máquina deestado 306 tem lógica de decisão 320 â qual são aplicadas asentradas A, B e C do seleto. A lógica de decisão 3 06 tambémtem interface com os dispositivos de armazenamento 322 e 324que contêm, respectivamente, dados relativos ao período eciclo de trabalho para o sinal de saída que aciona o elemen-to piezelétrico 202. A lógica de decisão seleciona valoresapropriados de período e ciclo de trabalho a partir dos dis-positivos de armazenamento 322 e 324, respectivamente e ostransfere para as entradas pré-carregadas de um contador defreqüência 326 e um contador de amplitude 328, respectiva-mente. Estes contadores 326 e 328 recebem um sinal de reló-gio do oscilador 308 e são habilitados por um sinal da lógi-ca de decisão 32 0. Conforme será descrito, quando o contadorde freqüência 32 6 contar até zero, ele produz um pulso desaída designado PERIOD que é aplicado ao conjunto deflip/flop 330. De maneira similar, quando o contador de am-plitude 328 atinge zero, ele produz um sinal DUTY que é aentrada de reinicialização do flip/flop 330. O flip/flop éhabilitado pelo sinal da lógica de decisão 32 0 e produz osinal de saída na linha 314.

O circuito acionador para o elemento piezelétrico202 utiliza modulação de amplitude e freqüência para energi-zar o elemento piezelétrico 202, proporcionando assim umdispensador portátil, operado por bateria para uso contínuoem uma aplicação de trepanador de ar ou pesticida. 0 conjun-to de circuitos permite operação extensa utilizando uma ba-teria 3 02 com tensão relativamente baixa e proporciona umafaixa de taxas de entrega de ingrediente. O circuito acionao elemento piezelétrico 2 02 com modulação de amplitude efreqüência utilizando um ciclo de trabalho intermitente. 0circuito eletrônico é programável e pode ser usado paraajustar uma taxa de entrega de atomização precisa em mili-gramas por hora. Isso é conseguido pelo comutador seletor312 que permite que o usuário ajuste o tempo de desligamentoentre os ciclos e assim, mude a intensidade/eficácia até umnível desejado com base em preferência pessoal ou para di-mensões diferentes de ambientes. Descobriu-se que o desempe-nho do dispensador está diretamente relacionado à tensão deexcitação do elemento piezelétrico 202. No entanto, desco-briu-se também que com maior tensão, o dispensador utilizoua energia da bateria limitada de maneira menos eficiente.Logo, variando-se a amplitude da tensão de excitação a par-tir de um nível alto até um nível baixo, o desempenho de en-trega foi melhorado sem incorrer em eficiência reduzida.

Este resultado foi devido ao alto nível de excitação momen-tâneo que inibe a atomização em um modo de "alto desempe-nho". Assim, níveis de excitação mais baixos são necessáriosmeramente para manter aquele nível de desempenho.

Os inventores também descobriram que a freqüênciade operação ótima para o elemento piezelétrico 2 02, variavade unidade para unidade devido ao que se acreditam ser dife-renças de fabricação no conjunto de circuitos e nos compo-nentes do dispensador, tal como o elemento piezelétrico 202.Este fenômeno pode ser superado varrendo-se a freqüência deexcitação através de uma faixa pré-definida compensando as-sim as variações de unidade para unidade.

Uma outra característica do presente conjunto decircuitos acionador é proporcionar uma entrega constante deingredientes ativos a despeito do estado da carga da bate-ria. Este conjunto de circuitos inclui uma parte 318 queacumula carga adequada para pulsar o elemento piezelétrico202. À medida em que a tensão da bateria decai, o circuitoassegura que a quantidade apropriada de energia estará dis-ponível para uma ação consistente da bomba. Quando a tensãoda bateria decai até o ponto de o circuito não poder maisproporcionar a energia adequada, o conjunto de circuitosdesliga a unidade. Assim, o conjunto de circuitos proporcio-na uma entrega de saída constante a despeito do estado dacarga da bateria 3 02. Quando a tensão da bateria decai até oponto em que uma saída de entrega constante não é possível,o dispensador desliga.

Durante a operação do dispensador, o circuito decontrole passa a maior parte de seu tempo em um modo de bai-xa energia, comumente referido como um estado de inativida-de. No estado de inatividade, o sinal, do oscilador 3 08 estáacionando um cronômetro dentro da lógica da decisão 32 0 damáquina de estado 306. Durante este estado de inatividade, osinal de saída em linha 314 da máquina de estado está a umnível baixo de lógica, tornando, deste modo, o elemento pie-zelétrico 2 02 inativo. O período do estado inativo é deter-minado pelos ajustes do comutador seletor de taxa 312 e en-tradas particulares A, B e C na máquina de estado 306. A re-lação entre os ajustes de comutação e os sinais resultantesA, B e C é mostrada na Tabela A.

<table>table see original document page 44</column></row><table>

TABELA A

Se o comutador seletor de taxa 312 for ajustadotal que o dispensador está desligado ou quando o circuito debateria baixa 24 0 detecta que a carga na bateria 3 02 drenouaté um ponto onde a operação normal não é possível, a se-qüência de modulação não é realizada e o dispensador entraem um estado inativo.

Quando o dispensador está ligado e a máquina deestado 306 acorda, ela produz um breve sinal de saída queaciona o elemento piezelétrico 102. A máquina de estado 306gera um sinal para acionar o elemento piezelétrico que varreatravés de uma faixa de freqüências e uma faixa de amplitu-des. Na modalidade preferida, existem 19 valores de amplitu-de armazenados na tabela de ciclo de trabalho 322 e 40 valo-res de freqüência armazenados na tabela de período. A lógicade decisão 32 0 tem um cronômetro interno que a cada 26,2 mi-cro -segundos faz com que os valores de amplitude e freqüên-cia no próximo conjunto de locais da tabela, sejam recupera-dos e carregados nos dois contadores 326 e 328. Como o núme-ro de valores discretos de amplitude e freqüência é diferen-te, a amplitude muda de tal modo como uma freqüência dada éusada periodicamente para acionar o elemento piezelétrico102, sua amplitude também varia. Este conceito está ilustra-do na Figura 12 onde, à medida em que a freqüência varre a-través dos 40 valores (135 kHz a 155 kHz) na tabela de perí-odo 322, a amplitude é varrida através de 19 valores a par-tir da tabela de ciclo de trabalho 324. Note que como 40 nãoé divisível por 19, quando a varredura de freqüência se re-pete, a primeira freqüência (135 kHz) terá um valor de am-plitude de 3.

Este processo é conseguido pela lógica de decisão306 na Figura 11 que habilita os contadores de freqüência eamplitude 326 e 328. Os contadores 326 e 328 controlam o pe-ríodo e o ciclo de trabalho do sinal alternado em linha 314.

Em essência, os dois contadores de oito bits pré-carregáveis326 e 328 dividem o sinal de relógio de 20 MHz produzido pe-lo oscilador 308 pelos valores oriundos das duas tabelas 322e 324 para controlar o período e o ciclo de trabalho do si-nal de saída. 0 contador de freqüência divide o sinal de re-lógio de 20 MHz até entre 135 e 155 kHz. A cada 26,2 micro-segundos, a lógica de decisão reinicializa o contador ao ob-ter o próximo valor de freqüência da tabela de período 322 ecarrega aquele valor via linha de contagem de pré-carga nocontador de freqüência 326. Isso recarrega o contador 326com o valor de contagem apropriado.

Ao mesmo tempo, um novo valor de ciclo de trabalhoé obtido da tabela 324 e carregado no contador de amplitude328. Os valores do ciclo de trabalho variam a largura dopulso do sinal de saída na linha 314 entre 1,4 micro-segundos e 5,0 micro-segundos. Este ciclo de trabalho con-trola a amplitude do sinal de saída e um período de tempomaior dá uma amplitude maior.

O sinal de saída na linha 314 é um sinal digitalque é aplicado através do acionador de saída 216 para con-trolar o estado condutor de um MOSFET de energia 316. Oscontadores 326 e 328 controlam a operação do flip/flop 314que produz um sinal de saída de onda quadrada que varia nafreqüência e ciclo de trabalho conforme determinado pelosdois contadores 326 e 328 e mostrado em 340 e 344 na Figura 12.

Embora a presente invenção tenha sido descrita comrelação, no presente, ao que é considerado como modalidadespreferidas, deve-se entender que a invenção não deve ser li-mitada as modalidades descritas. Ao contrário, a invençãodestina-se a cobrir diversas modificações e arranjos equiva-lentes dentro do espírito e escopo das reivindicações em a-nexo. 0 escopo das reivindicações a seguir deve estar de a-cordo com a interpretação mais ampla de modo a abranger to-das tais modificações e formulações e funções equivalentes.

Aplicabilidade Industrial

Os sistemas de atomização desta invenção, que sãodescritos no presente pedido, podem ser usados para dispen-sar automaticamente líquidos tais como desodorizadores dear, perfumes ou inseticidas, em qualquer dado ambiente, emum período extenso de tempo, com a vantagem de dispensar u-niformemente quantidades iguais de líquido para a atmosferapela duração da bateria que aciona o dispensador. Ainda, odispensador pode ser reutilizado à vontade por meiò de re-cargas e baterias de substituição, tal que o consumidor podemudar o líquido que está sendo dispensado para a atmosferaconforme desejado, com a vantagem de que a quantidade de lí-quido que está sendo dispersa pode ser variada para ajustara intensidade ou eficácia até um nível desejado por prefe-rências pessoais, eficácia ou tamanho do ambiente.

Claims

1. Método para operar um atomizador vibratório delíquido, do tipo no qual uma placa de orifício (14) , à qualé fornecido o líquido (31) a ser atomizado, vibra para acio-nar o líquido (31) a partir de sua superfície na forma depequenas partículas líquidas durante os períodos de aciona-mento que ocorrem alternadamente com períodos de inativida-de, durante os quais a placa de orifício (14) não vibra, odito método compreendendo as etapas de:vibrar a dita placa de orifício (14) no início decada período de acionamento em uma amplitude relativamentealta suficiente para limpar uma película de líquido de umasuperfície externa da dita placa de orifício (14), para ini-ciar a atomização do líquido; esubseqüentemente, vibrar a dita placa de orifícioem uma amplitude relativamente baixa, suficiente para sus-tentar a atomização;CARACTERIZADO pelo fato de que a dita placa deorifício é vibrada na dita amplitude mais baixa durante orestante do período de acionamento.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas etapas de vibrar adita placa de orifício (14) são realizadas vibrando-se adita placa de orifício (14) a amplitudes que diminuem de umamaneira geralmente exponencial, com o tempo.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,CARACTERIZADO pelo fato de as ditas etapas de vibração dadita placa de orifício (14), a freqüência da vibração servariada sobre uma faixa de freqüência que inclui um harmôni-co da freqüência ressonante natural de um sistema vibratórioque inclui a dita placa de orifício (14).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADO pelo fato de a freqüência de vibração ser var-rida inúmeras vezes sobre a faixa de freqüência durante arealização das ditas etapas.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a ditaplaca de orifício (14) ser vibrada por meio de um elementoatuador piezelétrico (10) que é energizado por uma tensãoalternada para expandir e contrair,a vibração de amplitude relativamente alta é al-cançada pela aplicação de uma tensão alternada alta do ditoelemento atuador piezelétrico (10) e a amplitude relativa-mente baixa é alcançada pela aplicação de uma tensão alter-nada baixa ao dito elemento atuador piezelétrico.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADO pelo fato de as ditas etapas de aplicar umatensão alternada alta e subseqüentemente aplicar uma tensãoalternada baixa serem realizadas por meio do carregamento deum capacitor (74) durante períodos entre períodos de aciona-mento sucessivos, permitindo que o dito capacitor (74) des-carregue durante os ditos períodos de acionamento, gerandotensões alternadas correspondentes à tensão através do ditocapacitor (74) durante os ditos períodos de acionamento eaplicar as ditas tensões alternadas aos ditos elementos pi-ezelétricos (10).

7. Método, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADO pelo fato de as etapas de inicialmente aplicaruma tensão alternada alta e subseqüentemente aplicar umatensão alternada baixa ao dito elemento atuador piezelétrico(10) serem realizadas pela aplicação de uma tensão de cor-rente contínua decrescente a uma extremidade de uma bobina(78) , cuja outra extremidade é conectada ao dito elementoatuador piezelétrico (10) e, ao mesmo tempo, conectar e des-conectar rapidamente uma parte menor da dita bobina (78) ,que está mais perto da sua dita uma extremidade, ao e doterra, a uma taxa alta durante cada período de acionamento.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de a dita conexão e desconexão rápi-da ser realizada a uma taxa variável que inclui um harmônicoda freqüência de ressonância natural de um sistema que in-clui a dita placa de orifício (14) e o dito atuador piezelé-trico (10).

9. Método, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de as durações de conexão da ditaparte da dita bobina (78) ao terra serem iguais entre si eonde as durações de desconexão da dita parte da dita bobina(78) do terra, variarem.

10. Método, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADO pelo fato de as etapas de primeiramente apli-car uma tensão alternada alta inclui as etapas de conectaruma bateria (54) através de uma bobina (56) e um diodo (58)a um capacitor (60) e subseqüentemente conectar e desconec-tar um ponto entre a dita bobina (56) e o dito diodo (58) aoe do solo para carregar o dito capacitor (60) até uma tensãoregulada que é mais alta do que a tensão da dita bateria.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que a duração requerida para car-regar o dito capacitor (60) excede bastante aquela de um pe-ríodo de acionamento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de as ditas etapas de conexão e des-conexão serem iniciadas a seguir a cada período de inativi-dade e se estenderem por um período de acionamento predeter-minado.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de incluir a etapa decronometragem da duração da dita conexão e desconexão doponto entre a dita bobina (56) e o dito diodo (58) ao e doterra e em resposta à dita duração que excede uma quantidadepredeterminada, conectar a dita bateria ao terra para des-carregar completamente a mesma.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de incluir ainda aetapa de impedir outra aplicação de tensões alternadas aodito elemento atuador piezelétrico (10) em resposta à ditaconexão e desconexão que excedem uma duração predeterminada.

15. Atomizador vibratório de líquido, compreendendo:uma placa de orifício (14) ;um conduto líquido (32) disposto para abastecer olíquido (31) a ser atomizado para a dita placa de orifício(14); eum atuador de vibração (10) acoplado à dita placade orifício (14) e configurado para vibrar a dita placa deorifício (14) durante períodos de acionamento que ocorremalternadamente com períodos de inatividade durante os quaisa placa de orifício (14) não vibra, a placa de orifício sen-do vibrada em uma amplitude alta no início de um período deacionamento para iniciar a atomização do líquido e, subse-qüentemente, em uma amplitude mais baixa suficiente parasustentar a atomização;CARACTERIZADO pelo fato de que o atuador de vibra-ção (10) é configurado de modo que vibre a placa de orifíciona dita amplitude mais baixa para o restante do período deacionamento.

16. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de o ditoatuador de vibração incluir um controlador (52) que, depoisdo dito período de acionamento, termina a vibração da ditaplaca de orifício por um período de inatividade com uma du-ração predeterminada e subseqüentemente repetir as etapas devibrar a placa de orifício (14) em uma dita amplitude alta edepois em uma amplitude baixa.

17. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de o ditocontrolador (52) ser configurado para vibrar a dita placa deorifício (14) em amplitudes que diminuem de maneira geral-mente exponencial com o tempo durante o dito período de aci-onamento.

18. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de o ditocontrolador (52) incluir um elemento de varredura de fre-qüência (100) conectado para fazer vibrar a dita placa deorifício (14) de uma maneira tal que, a freqüência de vibra-ção varie sobre uma faixa de freqüência que inclui um har-mônico da freqüência ressonante natural de um sistema de vi-bração que inclui a dita placa de orifício (14).

19. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de o ditoelemento de varredura de freqüência ser construído para oca-sionar a varredura da freqüência de vibração inúmeras vezessobre a dita faixa de freqüência durante o dito período deacionamento.

20. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom qualquer uma das reivindicações 15 a 19, CARACTERIZADOpelo fato de ser provido de:um elemento atuador piezelétrico (10) acoplado àdita placa de orifício (14) para fazer com que a mesma vibrequando o dito elemento se expandir e contrair; eum sistema de abastecimento de energia elétrica(40, 46, 96, 48, 42, 44) conectado para abastecer uma tensãoalternada ao dito elemento atuador (10) durante o dito perí-odo de acionamento para fazer com que o mesmo se expanda econtraia e desta forma vibre a dita placa de orifício (14),sendo que a vibração em amplitude alta é conseguida pelodito sistema de abastecimento de energia elétrica (4 0, 42,-44, 46, 48, 96) aplicar uma alta tensão alternada ao ditoelemento atuador piezelétrico (10) e a dita vibração em bai-xa amplitude ser conseguida pela aplicação de uma tensão al-ternada mais baixa ao dito elemento atuador piezelétrico (10).

21. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de o ditosistema de abastecimento de energia elétrica (40, 42, 44,-46, 48, 96) incluir cronômetros (94, 98) e comutadores (92)conectados e dispostos para terminar a aplicação de tensõesalternadas ao dito elemento atuador piezelétrico (10) duran-te o dito período de inatividade seguindo o dito período deacionamento e subseqüentemente para resumir a aplicação detensões alternadas ao dito elemento (10) durante um períodode acionamento sucessivo.

22. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de o ditosistema de abastecimento de energia (40, 42, 44, 46, 48, 96)incluir um circuito de abastecimento de tensão (40, 42) ca-paz de fornecer uma tensão que é inicialmente alta no começode um período de acionamento e que diminui em uma taxa ge-ralmente exponencial durante o dito período de acionamento.

23. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de o ditosistema de abastecimento de energia (40, 42, 44, 46, 48, 96)incluir um circuito oscilador de freqüência variável (100)tendo uma faixa de varredura de freqüência que inclui umharmônico da freqüência ressonante natural de um sistema vi-bratório que inclui a dita placa de orifício (14) e em que odito circuito oscilador (100) é conectado para aplicar si-nais de freqüência variáveis ao dito elemento atuador (10).

24. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de a taxa devarredura de freqüência do dito circuito oscilador de fre-qüência variável (100) ser tal que a freqüência das ditastensões alternadas é varrida de um lado para o outro sobre adita faixa de freqüência inúmeras vezes durante o dito perí-odo de acionamento.

25. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de o ditosistema de abastecimento de energia (40, 42, 44, 46, 48, 96)incluir um capacitor de abastecimento de carga (74) e cir-cuitos de carga e cronometragem (72) conectados para recar-regarem o dito capacitor de abastecimento de carga (74) du-rante períodos de tempo entre os períodos de acionamento su-cessivos, sendo que o dito capacitor de abastecimento decarga (74) é conectado para descarregar enquanto abastecetensão de acionamento ao dito elemento atuador piezelétrico(10) durante os ditos períodos de acionamento, e incluindoadicionalmente um circuito gerador de tensão alternada (44)para gerar tensões alternadas correspondentes â tensão dedescarga através do dito capacitor (74) durante os ditosperíodos de acionamento, e para aplicar as ditas tensões al-ternadas ao dito elemento piezelétrico (10).

26. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de o ditosistema de abastecimento de energia (40, 42, 44, 46, 48, 96)incluir uma bobina (78), em que uma extremidade da mesma éconectada a uma fonte de tensão decrescente (42) e a outraextremidade da mesma é conectada ao dito elemento atuadorpiezelétrico (10) e um circuito de comutação (48, 82) conec-tado para conectar e desconectar rapidamente uma parte menorda dita bobina (78) que fica mais próxima à sua dita uma ex-tremidade, no e do terra em uma taxa alta durante cada perí-odo de acionamento.

27. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de o ditocircuito de comutação (48, 82) ser conectado para ser opera-do por um oscilador (100) cuja freqüência é tal que as ditasconexão e desconexão rápidas são realizadas em uma taxa va-riável que inclui a freqüência ressonante natural de um sis-tema que inclui a dita placa de orifício (14) e o dito ele-mento atuador piezelétrico (10).

28. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de o ditocircuito de comutação (48, 82) ser disposto para ocasionaras ditas conexão e desconexão a fim de seguir um padrão talque as durações de conexão da dita parte da dita bobina (78)ao terra são iguais entre si e em que as durações de desco-nexão da dita parte da dita bobina (78) a partir do terrapodem variar.

29. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom qualquer uma das reivindicações 2 0 a 28, CARACTERIZADOpelo fato de o dito sistema de abastecimento de energia in-cluir uma bateria para abastecer o atomizador.

30. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de o ditosistema de abastecimento de energia (40, 42, 44, 46, 48, 96)incluir uma bateria (54) , uma bobina (78) e um diodo (58)conectados em série entre si e conectados de modo a fornecercorrente a um capacitor de abastecimento de carga (60), umcomutador (62) conectado a partir de um ponto entre a ditabobina (56) e o dito diodo (58) ao terra e um circuito deoperação de comutação (64) conectado para abrir e fechar su-cessivamente o dito comutador (62) quando a tensão no ditocapacitor de abastecimento de carga (60) cair abaixo de umaprimeira tensão mais baixa e para manter o dito comutador(62) aberto quando a tensão no dito capacitor de abasteci-mento de carga (60) exceder uma segunda tensão mais alta.

31. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de a ditabobina (56) e o dito capacitor de abastecimento de carga(50) terem um tamanho tal que o carregamento do dito capaci-tor de abastecimento de carga (60) se estende por um períodoque excede bastante um período de acionamento do dito atomi-zador.

32. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que odito circuito de comutação (48, 82) , que é conectado paraperíodo de inatividade e para se estender por um período deacionamento predeterminado.

33. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de o ditosistema de abastecimento de energia (40, 42, 44, 46, 48, 96)incluir adicionalmente um cronômetro (110) conectado paramedir a duração dos ditos fechamento e abertura sucessivosdo dito comutador (62) e, em resposta à dita duração que ex-cede uma quantidade predeterminada, conectar a dita bateria(54) ao terra para descarregar completamente a mesma.

34. Atomizador vibratório de líquido, de acordocom a reivindicação 33, CARACTERIZADO adicionalmente pelofato de incluir um outro comutador (106) disposto' para seroperado em resposta à duração da dita abertura e fechamentodo dito comutador (62) conectado ao ponto entre a bobina(56) e o diodo (58), excedendo uma quantidade predetermina-da, sendo que o dito outro comutador é conectado tal quequando de sua operação, o abastecimento de tensões alterna-das ao dito elemento atuador é finalizado.

35. Atomizador de líquido de acordo com a reivin-dicação 15, em que o atuador de vibração inclui um circuitode acionamento e um atuador piezelétrico acoplado à placa deorifício (14), para vibrar a dita placa (14), o dito circui-to de acionamento sendo CARACTERIZADO por:um par de terminais (26, 28), através dos quaisuma tensão é aplicada e entre os quais o dito atuador pieze-létrico (10), é conectado';um comutador eletrônico (82), também conectado en-tre os ditos terminais (26, 28), em paralelo com o dito atu-ador piezelétrico, sendo que o dito comutador eletrônico(82), é comutável entre estados condutor e não condutor; eum circuito de operação de comutador (52), conec-tado para comutar o dito comutador eletrônico entre os ditosestados condutor e não condutor.

36. Atomizador, de acordo com a reivindicação 35,CARACTERIZADO pelo fato de que:o dito comutador (82) , é um transistor de efeitode campo.

37. Atomizador, de acordo com a reivindicação 35,CARACTERIZADO pelo fato de que:uma bobina (78), é conectada em série ao dito atu-ador piezelétrico entre os ditos terminais.

38. Atomizador, de acordo com a reivindicação 37,CARACTERIZADO pelo fato de que:o dito comutador (82), é conectado em paralelo auma parte da dita bobina (78), e dito atuador piezelétrico.

39. Atomizador, de acordo com a reivindicação 35,CARACTERIZADO pelo fato de que:o dito circuito de operação de comutador (52) ,compreende um oscilador.