CN104274988B - 烟雾发生器和控制烟雾发生的方法 - Google Patents

烟雾发生器和控制烟雾发生的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控制烟雾发生器的方法。所述烟雾发生器适于连接至加压气体供应和烟液供应，且进一步包括：阀门，其调节所述气体的压力；流体驱动构件；混合单元，其用于混合所述烟液和所述气体；和热交换器，其加热所述加压气体和所述烟液的混合物以蒸发所述烟液并且在喷射至周围空气中时形成烟雾。根据本发明的控制方法随后包括下列步骤：接收指示将由所述烟雾发生器产生的所需烟雾量的烟雾密度参数；在所述阀门与所述热交换器之间的位置上测量气体压力；以及使用这些参数控制所述阀门。本发明还涉及被配置来执行所述控制方法的烟雾发生器。

Description

烟雾发生器和控制烟雾发生的方法
技术领域
本发明涉及一种控制烟雾发生器的方法，其中烟雾发生器将烟液和加压气体的混合物驱动至热交换器中以蒸发烟液并且在喷射至周围空气中时形成烟雾。本发明进一步涉及适于执行控制方法的烟雾发生器。
背景技术
烟雾发生器被用在多种应用中，诸如在安全应用中用于模拟火作为演练辅助，或在娱乐行业中例如用于形成舞台上的特效或灯光效果。在娱乐行业中，由烟雾发生器形成的烟雾或薄雾对于烟雾效果尤为重要，而且对于形成照明及灯光效果也很关键，其中如空中光束效果的一些灯光效果仅在结合细微扩散薄雾一起使用时变得可见。
烟雾发生器一般通过将烟液驱动至热交换器中以蒸发而工作。当被喷射至环境中时，被蒸发的烟液冷凝并且形成烟雾。存在不同类型的烟雾或雾发生器，其能够形成从浓重烟雾或雾至最细微几乎看不见的薄雾中的每一种。
在此及在下文中，术语“烟雾”和“烟雾发生器”将一般用于描述烟雾、雾和薄雾以及用于形成烟雾、雾或薄雾效果的发生器。同样地，术语“烟液”在本文和下文中用作液体的一般术语，其在蒸发和后续冷凝为微液滴后形成烟雾。
所产生的烟雾的质量或特性尤其取决于所使用的烟液的类型，其随后产生对蒸发液体所需的温度、对适用的热交换器设计和对用于确保至热交换器中的足够烟液流量的不同的要求。
存在不同类型的烟雾发生器，其具有用于将烟液驱动至热交换器中(诸如简单气泵)或将烟液与压缩或加压气体混合或对烟液本身加压的不同构件。重要的是在足够高压下将烟液连续驱动至热交换器中以确保完全蒸发及形成为形成所需烟雾量所需的液体流量。
已知使用来自气瓶的恒定外部施加压力，其在连接至系统时通过例如量孔节流以提供所需流量至热交换器。在多数应用中，气流被手动控制以允许输出的一些变化。但是，这些发生器通常在气瓶中的压力减小时遇到输出变化的问题。
此外，可见穿过热交换器的流量因烟液的蒸发过程形成的反压力而不稳定。这导致穿过单元的流量的可变性，其随后被感知为输出的可变性，使所得薄雾不均匀且在结合正常舞台灯光观看时降低效果的质量。可见不均匀烟雾发生的问题随增大的烟液输送(即，随更浓烟雾发生)而增大。问题可在一定程度上通过总是使用足够高压的供气而减轻，但是其在经济上和环境上是不理想的。这样一种系统公开在WO 2009/151375中，其中含氮气体的供应如通过手动或电控制压力调节器设置按至少6巴(87psi)的恒定高压被馈送至烟雾发生部分。
进一步可见其中气体按相对高压正常输送的现有烟雾发生器具有热交换器中的堵塞问题，其可在所需烟雾输出被减小至非常低水平的情况下发生。为了避免这种堵塞，机器的控制通常被编程以不允许烟雾输出低于特定水平，相应降低机器的性能可能性。
发明内容
本发明的实施方案的一个目标是提供一种控制烟雾发生器的方法，其避免一些上述问题，诸如以提供发生器的更均匀烟雾输出。
进一步目标是提供一种烟雾发生器，其可以减小的气体和能量消耗运行，且其更环保。
进一步目标是提供一种控制烟雾发生器的方法，其能够针对所有烟雾发生水平以所需力和密度或体积产生稳定和可控制的烟雾。
进一步目标是提供一种控制烟雾发生器的方法，其提供增强的安全性和所供应气体的压力水平的控制。
根据本发明，这通过控制烟雾发生器的方法获得，其中烟雾发生器适于连接至加压气体供应和烟液供应且其中发生器包括：阀门，其调节气体的压力；流体驱动构件，其调节烟液的流量；混合单元，其被配置来混合烟液和加压气体；和热交换器，其加热加压气体和烟液的混合物以蒸发烟液并且在喷射至周围空气中时形成烟雾。根据本发明的方法包括下列步骤：接收指示将由烟雾发生器产生的所需烟雾量的烟雾密度参数；作为烟雾密度参数的函数调节烟液的流量；在阀门与热交换器之间的位置上测量气体压力；和作为烟雾密度参数和测量到的气体压力的函数控制阀门。
一般来说以及在传统上，在操作期间，来自烟雾发生器的烟雾可单独或同时以两种不同方式修改：通过调整烟雾的空气流或流出量和通过调整烟雾的量或密度。气流通常通过调整在发生器的出口处将烟雾吹出发生器的风扇而调整和控制，而将产生的烟雾量通过减小或增大发送通过热交换器且蒸发的烟液量而改变。
通过上述发明，获得作为烟雾密度参数的函数调节和控制气体压力。由此获得热交换器入口处的气体压力，其对应于所需烟雾量且由此对应于被驱动至热交换器的烟液的流量。在作为在阀门与热交换器之间的位置上测量到的气体压力的函数控制阀门的同时，获得反馈控制回路，由此可始终针对被驱动至热交换器的烟液的任意流量和针对任意压力下的供气获得所需目标压力。由此进一步避免热交换器中的反压力的现有系统问题，其导致穿过热交换器的液体流量波动并且导致烟雾发生不均匀或在一些情况中甚至导致热交换器的堵塞。根据上文的控制方法因此有利地提供发生器的烟雾输出的平稳性和更均匀和稳定的烟雾发生。这极大地影响和改进在烟雾发生器用于使光可见时可实现的光效果。
如所述，热交换器中烟液的流体蒸发对热交换器的入口处的压力变化具有显著影响。流体蒸发和使烟液沸腾的过程可导致1psi数量级或对于一些类型的热交换器和一些类型的气体甚至高达大约3psi的压力变化，尤其对于低于10psi(诸如3至5psi的范围中)的相对低驱动压力的系统，这随后产生相应的非常高的相对压力变化，在一些情况中高达工作压力的大约20％。在无压力调节的所公开控制方法的情况下，这些显著压力变化将导致至热交换器中的相应不规则液体流量和由此明显不均匀和不平稳的烟雾输出。另一方面，其中基于测量到的气体压力调节和控制阀门的根据本发明的控制方法克服这些缺陷并且为烟雾发生系统提供均匀和平稳的烟雾输出而不管所需驱动压力、热交换器的类型、气体类型、烟液流量的潜在不稳定性和所需烟雾密度如何。
根据本发明的控制方法进一步作用以尤其在低烟雾输出下自动减小气体消耗，其中烟液流量较低且所需压力因此相应较低。以此，总耗材成本可相应降低。实验已表明对于较低烟雾输出，气体消耗可减低至不使用控制方法时正常消耗的三分之一或更少。所减少的气体消耗还使利用所提出的控制方法的烟雾发生器更环保。
当进一步获得作为测量到的气体压力的函数控制的气体压力时，独立于如例如在气瓶中的体积减小时可能发生的所供应气体的压力的任意减小或不规则自动获得所需目标压力。
作为独立值(其随后可在控制系统内使用)测量压力，还允许气体压力损失(例如，空气瓶)的检测。这可通过对控制回路未被锁定的任意周期的持续时间计时而实现。气体压力损失随后将导致阀门控制输出被驱动至其饱和值，因此指示供气处的压力损失。
此外，所需目标压力被实现而不管供气上的气阀是否被用户不正确地设置，其另外是导致烟雾发生器非最佳地作用的一个常见问题。
烟雾发生器适于连接至加压气体供应，其可为与烟液类型相容的任意气体。这可例如为供应自气瓶、供应自简单气泵或供应自气体发生器(诸如使用选择性吸附的氮气发生器)的气体。加压气体可例如为空气、氩气、氮气、CO2、其它惰性气体或其组合。
气体被加压诸如以协助将烟液驱动至热交换器且穿过热交换器。气体压力可初步在至烟雾发生器的入口上节流以将来自气体源的压力水平调整至烟雾发生器所适用的压力水平。这种初始气体压力调节可手动操作。
阀门被控制以获得所需目标压力。目标压力大致取决于不同参数，诸如烟液的类型、热交换器的类型和设计和其被操作及蒸发烟液所需的温度。一些类型的热交换器需要更高的压力水平来驱动烟液穿过热交换器。最重要的是，所需目标压力取决于烟液流量，因为需要热交换器入口处的更高压力来确保穿过热交换器的更高流量和稳定恒流。这种依赖性反映在作为指示将由烟雾发生器产生的所需烟雾量的所接收烟雾密度参数的函数被控制的压力阀中。如果所需烟雾量增大，那么烟液流量和所需目标压力相应增大。因此，作为所接收的烟雾密度参数的函数有利地控制压力阀。
烟液可为油基或水基的，诸如水基丙三醇或乙二醇。
调节烟液流量的流体驱动构件可包括一些类型的泵，诸如空气泵或液体泵、隔膜泵、活塞泵或剂量泵。流体驱动构件可替代地包括给液体加压的气体。
用于调节气体压力的阀门可有利地为比例阀，诸如爱默生(Emerson)比例阀、圆盘阀或电磁阀。在一个实施方案中，完全或部分通过烟雾发生器中的电子装置提供阀门的控制。控制阀门的控制信号可基于任意类型的信号，例如，PWM、DC信号、经频率和/或振幅调制的AC信号或数字信号。
被配置来混合烟液和加压气体的混合单元可简单包括三通连接或混合腔室。烟液与气体的混合可在阀门调节压力之后或之前执行。如果混合单元被放置在阀门之后，使得气体和烟液在气体压力已被调节之后混合，那么获得对流体驱动构件的压力能力的要求不那么高。
热交换器可包括如本领域中已知的用于加热流体-气体混合物的任意热交换器。在一个实施方案中，热交换器是筒形加热器。在一个实施方案中，热交换器可包括被放置为与闭合流体管道热接触的加热元件，诸如具有被放置在热存储器中的加热元件的加热块。根据本发明的控制方法进一步有利地使其能够在相对较低压力下操作和控制烟雾发生器。这开创使用不同类型的热交换器的可能性，其除减少气体使用的明确优点外还可具有较低的堵塞风险。
如果所使用类型的热交换器在气体流动穿过时显示非常低的反压力，那么仅需相对较低流速和驱动压力以赋予烟液足够推进力穿过热交换器。如上所述，这具有与使用例如传统基于管的热交换器(其依赖高达60psi或更高的压力以迫使工作雾流体穿过单元)的烟雾发生器相比可显著减小气体消耗的效果。
烟雾密度参数是指示将由烟雾发生器产生的所需烟雾量的参数并且可基于外部通信信号(例如基于如已知用于娱乐行业照明的DMX512、Art-Net或RDM协议)作为输入被通信至控制单元。但是，可使用任意通信协议/手段，诸如基于以太网的协议、DMX协议或类似协议或可额外地或替代地基于存储在控制单元中的预编程模式。
通过被放置在阀门与热交换器之间的位置上的压力传感器测量气体压力。压力传感器可包括毛细管以限制至传感器的流量。压力传感器可使用压阻元件以缩短传感器的响应时间及增强控制方法的性能。压力传感器可包括隔膜式传感器、电容传感器和/或MEMS装置。
压力传感器可有利地被放置为尽可能靠近热交换器，由此在热交换器的入口处获得更好的压力控制。在一个实施方案中，压力传感器可在气体与烟液混合之前被放置在管道中。以此可使用具有对温度和湿度的限制的更低成本传感器。
压力传感器在与液体混合之前或之后的位置和其至热交换器的进口的距离进一步影响将通过根据本发明的控制方法调节阀门而获得的所需目标压力。这在另一方面意味着烟雾发生器可针对压力传感器的不同位置同样好地执行，其仅需通过调整如何相应地作为测量到的压力的参数调节阀门。
烟液流量的调节和压力阀的调节可通过相同或通过不同控制单元执行。
在本发明的一个实施方案中，控制阀门的步骤作为PI或PID控制被执行。阀门的控制可例如通过标准PI或PID控制算法被实施为闭合回路控制。在一个实施方案中，简单PI控制可能对于系统中所需的精度是足够的。在一个实施方案中，可通过制作比系统中的任意其它低至少十倍的频率下的主导极点而提供补偿。通过PI或PID控制可获得压力阀的简单但有效的、快速和稳健的控制和调节。阀门以此被控制以连续获得所需目标压力值且其依据所需烟雾量设置且因此被设置来匹配预期烟液流量。对具有非常高分辨率(1％增量)的输出的直接控制以此可实现并且可重复。通过应用PID控制，仅在较少额外计算开销情况下获得所得气体压力变化的明显更好的排斥或抑制。
在一个实施方案中，在与烟液混合之前测量压力。在进一步的实施方案中，测量气体压力的步骤包括在液体与气体混合之后测量压力。以此可在无需限制至传感器的流量的情况下使用压力传感器，其可帮助缩短改进控制系统的性能的传感器的响应时间。
根据本发明的进一步实施方案，方法进一步包括确定烟液流量和作为烟雾密度参数和烟液流量的函数调节烟液的流量。以此获得不仅根据烟雾密度参数，而且根据烟液的实际流量调节烟液的流量。以此可获得烟液和相应地所产生烟雾量的更精确调节。
在又进一步的实施方案中，方法进一步包括确定烟液的流量和作为烟雾密度参数、烟液流量和测量到的气体压力的函数控制阀门。以此确保根据发生器中烟液的实际流量调整阀门且以此调整压力。以此方式获得更精确控制，因为烟液流量不仅仅被假设为根据烟雾密度参数正确调整。此外，方法随后确保精确阀门设置且以此确保精确压力，而不管烟液流量的任意不精确或波动调节。此外，这有利在于方法随后可检测烟液流量是否出乎意料地高或低或中断且例如通过发射误差信号相应地控制发生器，确保发生器被净化或关闭。以此，系统和烟雾发生器的安全性极大增强。这种不规则或非预期烟液可由例如烟雾发生器的零件故障、流体驱动构件的非预期停止或简单因为烟液供应变空导致。通过净化确保烟雾发生器中聚合乙二醇的任何渐进累积被避免。关闭过程因此将防止在系统的一个零件发生故障时烟雾发生器的进一步损坏、减少任意保养费用及限制对机器的损坏。
在一个实施方案中，烟液流量通过流量传感器确定。流量传感器可被定位在流体供应与混合单元之间的任何位置。
在一个实施方案中，流体驱动构件包括剂量泵且从剂量泵的操作中确定烟液流量。以此，可在无需流量传感器的情况下简单确定液体流量，因为液体流量由在给定时间内施加至剂量泵的驱动电路的脉冲数给定。根据本发明的控制方法在烟液例如通过剂量泵以脉冲形式输送的情况下特别有利。在传统系统中，这些脉冲化液体输送将导致压力同步变化，其可能在尤其以小流量运行烟雾发生器时非常显著。但是，根据本发明的压力调节和控制方法有利地抑制或显著减小由流体流量的不规则性导致的这些压力变化，导致均匀的烟雾输出。
在一个实施方案中，方法进一步包括确定热交换器的温度和作为热交换器的温度的参数控制阀门。以此获得阀门且以此压力被调整以产生对应于热交换器的实际温度的最佳值，使得热交换器中的所需蒸发可实现。以此，控制单元还可有利地检测热交换器的任意故障并且控制阀门和可选地相应地控制烟液供应。以此方式，控制单元可例如启动热交换器的净化和/或在热交换器的非预期温度的情况下关闭发生器。
在本发明的一个实施方案中，方法进一步包括接收有关烟液类型的信息及作为烟液类型的参数控制阀门。这允许烟雾发生器能够以不同类型的烟液运行，因为阀门且以此至热交换器的入口处的目标压力的设置可简单相应地及基于所接收的信息调整。以此，用户使用与预期不同的烟液导致非最佳烟雾发生的问题可被避免或减轻。在一个实施方案中，用户可被赋予在不同类型的烟液之间选择且将选择指示给发生器(其随后将相应运行)的可能性。
在本发明的一个实施方案中，控制通过查找表执行，其包括针对若干烟雾密度参数的目标气体压力值。以此，控制可执行闭合回路操作，其连续调节阀门以获得如查找表赋予的目标压力值。还如先前所述，目标压力除取决于烟雾密度参数外，还取决于诸如烟液的类型、压力传感器的位置、烟液流量、热交换器的温度、风扇设置和/或环境的湿度和温度的参数。
在本发明的一个实施方案中，阀门被控制以产生在1psi至10psi的范围中的测量到的气体压力，诸如在2psi至8psi的范围中，诸如在3psi至5psi的范围中。上文中提及的控制方法的优点对于在低于10psi或更低数量级的较低气体压力水平的烟雾发生系统尤为显著。对于这些系统，当液体在1psi至3psi的数量级中沸腾时，热交换器中烟液的蒸发导致至热交换器的入口处的显著压力变化，其尤其与低驱动压力相比是非常大的。这些大压力变化导致气流中的相应显著不稳定性及因此离开烟雾发生器的效果导致烟雾输出视觉上非常明显且显著的变化和不均匀。液体流量的这些不稳定性通过根据本发明的控制方法(其中作为测量到的气体压力的函数控制阀门)移除或至少显著减小。
在本发明的一个实施方案中，阀门被控制使得气体压力的变化低于大致恒定烟液流量和恒定烟雾密度参数的上限。以此，获得烟雾发生器的有效控制，其具有均匀烟雾输出，而不管液体流量的任意潜在不规则性如何且针对所有类型的热交换器和所有供气水平。根据本发明的进一步方面，涉及适于连接至加压气体供应和烟液供应的烟雾发生器。发生器包括：阀门，其被配置来调节气体的压力；流体驱动构件，其调节烟液的流量；混合单元，其被配置来混合烟液和气体；热交换器，其被配置来加热烟液和气体的混合物以蒸发烟液并且在喷射至周围空气中时形成烟雾。发生器进一步包括：压力传感器，其被配置来测量阀门与热交换器之间的位置上的气体压力；和控制单元，其适于接收指示将由烟雾发生器产生的所需烟雾量的烟雾密度参数。控制单元进一步适于作为烟雾密度参数的函数调节烟液的流量，以及基于烟雾密度参数和测量到的气体压力控制阀门。其优点如结合控制烟雾发生器的方法的本发明的第一方面讨论。
附图说明
在下文中，将参考附图描述本发明的不同实施方案，其中：
图1图示根据本发明的一个实施方案的烟雾发生器，其包括用于控制所述发生器的控制单元。
图2至图4示出根据本发明的烟雾发生器的不同实施方案。
图5是示出烟雾发生器的控制的实施方案的流程图，及
图6和图7分别示出根据本发明的在无压力控制和具有压力控制的情况下在至热交换器的入口处的压力变化。
具体实施方式
图1图示烟雾发生系统100，其包括根据本发明的一个实施方案的烟雾发生器101，其连接至烟液供应103和加压气体供应107。在一个实施方案中，气体压力通过可手动操作的阀门109节流。这种阀门可被省略。这种阀门109可进一步包括内部F/B指示调节器120，其为了增强的安全性和所供应气体的压力水平的控制。
烟液和加压气体的流量由箭头指示。
烟液103被驱动至混合单元110，其中其与气体混合。混合物被引导至热交换器105中，导致烟液蒸发且在离开烟雾发生器101时在与周围空气接触的情况下形成烟雾107。烟雾发生器可进一步包括烟雾出口处的风扇(122)，其可被控制来调节来自发生器具有烟雾的气流。风扇可被省略。阀门111调节气体107在与烟液103混合之前的压力。在另一个实施方案中，用于调节压力的阀门111可放置在烟液与气体混合之后。
压力传感器119放置在阀门111检测到气体或液体-气体混合物的压力之后的管道中。压力传感器可放置在混合单元之前，即在气体与烟液混合之前的管道中。替代地，压力传感器可放置在混合单元之后，在气体与烟液混合之后的管道中。压力传感器可例如为电阻式压力传感器，其任选地具有毛细管以限制至传感器的流量。
烟雾发生器进一步包括连接115至阀门111且被配置来控制阀门111且由此调节气体压力的控制单元113。控制单元可例如包括微控制器、计算器、微处理器、印刷电路板或类似物。
虽然所产生的烟雾的气流主要通过调整被放置在烟雾发生器的出口处的风扇的设置而控制，但是将由烟雾发生器产生的烟雾的烟雾密度或量(即，烟雾多“浓重”或厚)主要通过调整被供应至热交换器的烟液量控制。这接着设置对至热交换器的进口处的压力的要求以确保穿过热交换器的烟液的所需连续流量。将产生的所需烟雾量可基于来自用户的输入121和/或基于预编程数据。
根据本发明，烟雾发生器被控制来设置和获得特定目标压力以确保至热交换器的进口处的必要和足够压力，其对应于所需密度参数且由此对应于所使用的烟液量。
这通过与控制单元113介接117的压力传感器119获得，其利用压力作为用于控制阀门111的闭合回路控制过程中的反馈。所需目标压力作为将产生的所需烟雾量的函数而确定。实际值可读取自机器控制程序内的索引查找表。以此方式，获得并且保持至热交换器的进口处的目标压力而不管所输送烟液量、不管供应至烟雾发生器的气体压力、且完全或至少在一定程度上不管烟液输送的任意波动如何。此外，由热交换器中的反压力另外导致的热交换器进口处的压力的变化可被减小或甚至避免。
有关所需烟雾量的输入121可基于外部通信信号，例如基于DMX协议或类似协议或可额外地或替代地基于存储在控制单元中的预编程模式。
阀门111的控制可作为标准PI或PID控制算法实施。PI或PID控制器计算“误差”值作为测量到的压力与所需目标压力或设置点之间的差值并且通过阀门111的调整或调节使误差最小化。
阀门111优选地是比例阀，诸如爱默生比例阀。阀门的PWM控制电压可由烟雾发生器中的电子装置直接提供。
由进入热交换器的流体导致的压力变化可额外地用于检测液体供应的损失以及启动机器的关闭。压力传感器还可用于检测气体压力失效，其随后可经由例如RDM通信协议从集成的DMX控制器报告。但是，可使用任意其它通信协议或通信方式。
控制器可适于在系统的一些零件发生故障的情况下，起始烟雾发生器的关闭过程，例如，外部电源的中断、烟液输送的中断或液体系统或泵或其它组件的失效或故障。控制器随后可停用液体供应并且任选地启用净化系统(诸如气泵)以净化热交换器和/或流体泵。这防止热交换器中聚合乙二醇的渐进累积，其可能另外导致系统的过早失效。
在图2中所示的烟雾发生系统200中，加压气体107被用作烟液103的驱动构件以调节烟液的流量。加压气体107任选地通过用于调节气体压力的阀门223被直接引导221至烟液103的容器。
如图3中所示，在一个实施方案中，烟雾发生器301可包括被定位来调节烟液的流量的流体泵325。流体泵可例如为剂量泵或流体泵。流体泵可由控制单元113或另一个控制单元控制327。流体泵优选地根据有关将产生的所需烟雾量的输入121控制。
图4中所示的烟雾发生系统400的实施方案对应于图2的烟雾发生系统200，在本文中仅管道221和任选的阀门223被定位在烟雾发生器400内。以此，烟雾发生器400被准备仅在一个位置上连接至加压气体供应。此外，阀门223随后可由控制单元113控制429。
图5是示出以安全打开阀门、逐渐减小使系统超压的风险及增大系统的安全性的方式控制烟雾发生器(包括发生器的启动)的实施方案的流程图。烟雾发生器通常在零烟液流量以及阀门111闭合的情况下开始501。在下一步骤502中，基于对将产生的所需烟雾量(烟雾密度参数)的输入121需求确定和/或计算烟液流量和目标压力。该确定可通过使用所存储的查找表或替代地从所存储的不同参数之间的功能关系执行。
目标压力随后用于估计阀门打开信号(PWM)的设置点503，此时包括闭合回路反馈控制的发生器的运行循环被启动504。首先，计算表示目标压力与测量到的压力之间的差值的压力误差505。取决于误差压力的大小，控制方法可分支为闭合回路调节或阀门的逐步调节。如果误差非零或大于一些阈值，那么通过递增PWM信号调节阀门且系统被允许有时间反应，例如0.5秒或类似时间506。阀门PWM信号随后与预设阈值比较507，如果超过指示供气508的潜在误差，其可例如通过警告信号或通过防止发生器起动而作出反应。如果阀门信号在可接受值内509，那么应用例如标准PI或PID控制的阀门的闭合回路调节被执行510且烟雾发生器被运行511。
图6和图7中所示的曲线是记录根据本发明的压力调节效应的示波器描迹。图6和图7中的曲线示出至根据本发明的烟雾发生器中的热交换器的进口处且分别在不具有以及具有调节供气压力的阀门的连续控制的情况下针对一个时间周期的压力变化。
相同的烟雾发生器被用在两个实验中。烟雾发生器使用压缩的二氧化碳气体来推进基于丙三醇的烟液穿过机器中的热交换器。气体流量控制通过使用比例阀实现，其根据本发明通过获自安装在至热交换器的入口处的压力传感器的压力读数控制。所使用的热交换器的类型包括两部分“蛤壳”构造，其具有形成其中发生蒸发的闭合管道的加工轨道。这种类型的热交换器在气体流动穿过时显示非常低的反压力，且因此仅需相对较低流速和驱动压力以赋予所使用的烟液穿过单元的足够推进力。本烟雾发生器针对正常操作只需要至热交换器的入口处3psi至5psi(或0.2巴至0.35巴)数量级的气体压力。这具有在与使用传统的基于管的热交换器(其依赖高达60psi(4巴)或更高的压力以迫使工作雾流体穿过单元)的更高压力系统相比时气体消耗显著减小的效果。在这些高压系统中，热交换器上由使雾流体沸腾的过程导致的压力变化在与驱动压力相比时相对较小。
但是，对于低压系统(诸如实验中所使用的机器)，由热交换器中的流体蒸发导致的压力对至热交换器的入口处的压力具有显著影响，其可高达工作压力的20％。流体通过剂量泵以小脉冲形式输送，其导致压力同步变化，且这在运行非常小流量时可能非常明显。
在图6和图7中示出在至热交换器的进口处的混合点上测量的以伏特600为单位的传感器输出，和作为时间601的函数的传感器输出。电压线性对应于在如另一个y轴，610，上所示的1.4V零压力电压和1.75psi/伏情况下的压力。时间标度是500ms/格。图6和图7的曲线结合相同值和轴的细分绘制。测量在烟雾发生器被设置为40％的输出设置及在馈送液体的泵每700ms赋予一个脉冲的情况下执行。在图6中所示的实验中，烟雾发生器首先以基于压力测量的压力阀的连续控制在其正常运行模式中运行。在时间t_1处，602，压力调节随后被关闭且烟雾发生在无针对图6中绘制的剩余时间的压力的任意调节或控制的情况下执行。图7的实验通过依赖根据本发明的测量到的气体压力控制阀门而以压力调节进行。
虽然压力变化的绝对大小在分别为0.8psi和0.3psi的数量级的实验中相对较小，但是这些变化足以在仅需3psi至5psi用于正常运行的系统的输出中赋予显著变化。如在比较图6和图7的曲线时可见，根据本发明的压力调节导致至热交换器的进口处压力的显著减小的变化。以压力调节获得且如图7所见的更均匀和恒定压力导致薄雾的相应更均匀和一致的输出。相比之下，如在不添加压力控制的情况下构造的烟雾发生器具有非常大的压力变化且所产生的薄雾的目视检查得到更不均匀的薄雾输出。这是重要的，因为效果随后看似云状且在经典灯光秀的光束中产生差的外观。
虽然已描述本发明的优选实施方案，但是应了解本发明不因此受限且可进行修改而不脱离本发明。本发明的范围由随附权利要求定义且在权利要求含义(字面上或等效地)内的所有装置旨在被涵盖其中。

Claims (17)

1.一种控制烟雾发生器的方法，其中所述烟雾发生器适于连接至加压气体供应和烟液供应，所述发生器包括：阀门，其调节所述气体的压力；流体驱动构件，其调节所述烟液的流量；混合单元，其被配置来混合所述烟液和所述加压气体；和热交换器，其加热所述加压气体和所述烟液的混合物以蒸发所述烟液并且在喷射至周围空气中时形成烟雾，所述方法包括下列步骤：
-接收指示将由所述烟雾发生器产生的所需烟雾量的烟雾密度参数；
-作为所述烟雾密度参数的函数调节所述烟液的流量；
-在所述阀门与所述热交换器之间的位置上测量气体压力；和
-作为所述烟雾密度参数和所述测量到的气体压力的函数控制所述阀门以获得目标气体压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述阀门的步骤被作为PI或PID控制执行。
3.根据先前权利要求中任一项所述的方法，其中所述气体压力在与烟液混合之前测量。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中测量所述气体压力的步骤包括在所述烟液与所述气体混合之后测量所述气体压力。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其进一步包括确定所述烟液的流量和作为所述烟雾密度参数和所述烟液流量的函数调节所述烟液的流量。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其进一步包括确定所述烟液的流量和作为所述烟雾密度参数、所述烟液流量和测量到的所述气体压力的函数控制所述阀门。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中烟液流量通过流量传感器确定。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述流体驱动构件包括剂量泵且其中烟液流量根据所述剂量泵的操作确定。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其进一步包括确定所述热交换器的温度和作为所述热交换器的所述温度的函数控制所述阀门。
10.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其进一步包括接收有关所述烟液的类型的信息和作为所述烟液类型的函数控制所述阀门。
11.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述阀门的控制通过查找表执行，其包括针对若干烟雾密度参数的目标气体压力的值。
12.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述阀门被控制以产生在1psi至10psi的范围中的测量到的气体压力。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述阀门被控制以产生在2psi至8psi的范围中的测量到的气体压力。
14.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述阀门被控制以产生在3psi至5psi的范围中的测量到的气体压力。
15.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中针对恒定烟液流量和恒定烟雾密度参数，控制所述阀门使得所述气体压力的变化低于上限。
16.一种烟雾发生器，其适于连接至加压气体供应和烟液供应，所述发生器包括：阀门，其被配置来调节所述气体的压力；流体驱动构件，其调节所述烟液的流量；混合单元，其被配置来混合所述烟液和所述气体；热交换器，其被配置来加热烟液和所述气体的混合物以蒸发所述烟液并且在喷射至周围空气中时形成烟雾，所述发生器进一步包括：压力传感器，其被配置来在所述阀门与所述热交换器之间的位置上测量所述气体压力；和控制单元，其适于接收指示将由所述烟雾发生器产生的所需烟雾量的烟雾密度参数，作为所述烟雾密度参数的函数调节所述烟液的流量，及基于所述烟雾密度参数和测量到的所述气体压力控制所述阀门以获得目标气体压力。
17.根据权利要求16所述的烟雾发生器，其被配置来执行根据权利要求1至15中任一项所述的控制烟雾发生器的方法。
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