ES2209857T3 - Sistema de control para pulverizar liquidos con un vibrador piezoelectrico. - Google Patents
Sistema de control para pulverizar liquidos con un vibrador piezoelectrico.Info
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Abstract
Nuevo pulverizador de líquido vibratorio, comprende un actuador piezoeléctrico 10 de forma anular, que tiene un agüero central y una placa de orificios circular que se extiende a través del agujero en la cara inferior del actuador, y que solapa ligeramente a una región interior del actuador. La placa de orificios está fijada a la cara inferior del actuador en la región de solapamiento. Se pueden usar cualesquiera medios de pegar adecuados para fijar el miembro al elemento piezoeléctrico; sin embargo, en los casos en los que puede usar el dispositivo para pulverizar líquido que sean corrosivos o agresivos, por cuanto tiendan a disolver o a reblandecer el material que liga la placa de orificios al actuador piezoeléctrico, se prefiere que la placa de orificios sea soldada al elemento piezoeléctrico por medio de una soldadura de estaño-plomo, o de plata.
Description
Sistema de control para pulverizar líquidos con
un vibrador piezoeléctrico.
Este invento se refiere a la pulverización de
líquidos por medio de un vibrador piezoeléctrico y más
concretamente concierne a nuevos métodos y aparatos para controlar
tal pulverización de una manera eficiente y efectiva.
El presente invento se refiere también a medios
para la distribución de un material activo líquido, tal como un
perfume, un refrescador del aire ambiente, una fórmula de
insecticida, u otro material, en forma de partículas finas o
gotitas, como en un rociado fino, por medio de un dispositivo
piezoeléctrico. En particular, el invento está dirigido hacia un
sistema piezoeléctrico de entrega de líquido para la producción de
gotitas de líquido, o suspensiones de líquido, por medio de un
actuador electromecánico o electroacústico. Todavía más
concretamente, el presente invento se refiere a un circuito de
control mejorado para uso con tales dispositivos.
Es bien conocido el uso de vibradores
piezoeléctricos para pulverizar líquidos; y se han descrito
ejemplos de tales dispositivos en el documento EP 0 123 277 A en el
cual se expone el preámbulo de las Reivindicaciones 1 y 15, así
como en las Patentes de EE.UU. Nº 5.164.740, Nº 4.632.311 y Nº
4.533.734. En general, estos dispositivos aplican un voltaje
alterno a un elemento piezoeléctrico para hacer que éste se expanda
y se contraiga. El elemento piezoeléctrico está acoplado a una
placa de orificios perforados, la cual está a su ve en contacto con
una fuente de líquido. La expansión y la contracción del elemento
piezoeléctrico hacen que la placa de orificios vibre hacia arriba y
hacia abajo, tras lo cual el líquido es impulsado a través de las
perforaciones de la placa de orificios y es después lanzado hacia
arriba en forma de partículas en estado de aerosol fino.
Se desea proporcionar un pulverizador
piezoeléctrico de funcionamiento por pila que opere durante un
largo período de tiempo sin deterioro de sus actuaciones y que
permita el uso de pilas alcalinas económicas, cuya salida de
voltaje se sabe que disminuye a lo largo de la vida de
funcionamiento de la pila.
Una forma en la que se puede accionar
económicamente un pulverizador piezoeléctrico es la de controlarlo
para que funcione durante períodos de accionamiento que estén
separados por períodos de inactividad, de modo que el líquido
resulte pulverizado durante los períodos de accionamiento en
bocanadas cortas sucesivas. No obstante, durante los períodos de
inactividad entre bocanadas, el líquido se acumula en la placa de
orificios; y con objeto de iniciar una bocanada sucesiva en el
siguiente período de accionamiento, se debe accionar la placa de
orificios con una gran amplitud.
Otra forma en que se puede hacer funcionar
económicamente un elemento piezoeléctrico de funcionamiento con
pila, consiste en accionarlo a la frecuencia de resonancia de su
sistema de vibración, el cual incluye la placa de orificios, el
elemento piezoeléctrico, y cualquier acoplamiento mecánico entre la
placa de orificios y el elemento. Sin embargo, se plantea un
problema debido a que la frecuencia de resonancia puede variar algo
de un dispositivo a otro, de modo que se debe establecer una
frecuencia de accionamiento diferente para cada unidad.
La distribución de líquidos mediante la formación
de un rociado fino, pulverización, es bien conocida. Un método para
tal distribución consiste en pulverizar un líquido por medio de la
vibración acústica generada por un vibrador piezoeléctrico
ultrasónico. Un ejemplo de tal método se ha ilustrado en la Patente
de EE.UU. Nº 4.702.418, en la cual se describe un dispensador de
aerosol que incluye una cámara de boquilla para contener el fluido a
ser dispensado, y un diafragma que forma al menos una parte de la
cámara. En ella hay dispuesta una boquilla de dispensación de
aerosol, con un paso restrictivo para introducir líquido desde el
depósito en la boquilla. Se usa un generador de impulsos en
combinación con una fuente de energía eléctrica de bajo voltaje para
accionar a una curvadora piezoeléctrica, la cual impulsa el fluido
desde el depósito a través de la boquilla, para crear un rociado de
aerosol.
Se ha ilustrado otro dispositivo de rociado de
pulverizador en la Patente de EE.UU. Nº 5.518.179, en la cual se da
a conocer un aparato para la producción de gotitas de líquido, que
comprende una placa de orificios que es hecha vibrar por un
actuador que es de una estructura de paredes delgadas compuesta, y
que está dispuesto para funcionar en un modo de curvar. El líquido
se suministra directamente a una superficie de la placa de
orificios y se rocía desde ella en gotitas finas al vibrar la placa
de orificios.
En las Patentes de EE.UU. Números 5.297.734 y
5.657.926 se dan a conocer dispositivos de pulverización
ultrasónicos, que comprenden vibradores piezoeléctricos con una
placa vibratoria conectada a ellos.
En la Patente de EE.UU. Nº 5.297.734 se describe
la placa vibratoria como que tiene un gran número de diminutos
agujeros en la misma para el paso del líquido.
Aunque una serie de Patentes adicionales exponen
medios para la dispersión de líquidos por pulverización
ultrasónica, o bien para intervalos sincronizados de dispersión,
éstas han conseguido tan solo un éxito moderado en cuanto a lo
eficiente de la pulverización de materiales tales como los perfumes.
Véanse, por ejemplo, las Patentes de EE.UU. Números 3.543.122.
3.615.041, 4.479.609, 4.533.082, y 4.790.479. Las exposiciones que
se hacen en estas Patentes, y en todas las demás publicaciones a
las que aquí se hace referencia, quedan incorporadas aquí por sus
referencias, como si se hubiesen incluido en su totalidad en esta
Memoria Descriptiva.
Tales pulverizadores fallan en cuanto a
proporcionar un dispensador de funcionamiento con pilas, fácilmente
portátil, en el que se emplee una placa de orificios en conexión
mecánica con un elemento piezoeléctrico, capaz de largos períodos
de uso con escasa o ninguna variación en el régimen de entrega.
Además, el rendimiento de estos pulverizadores puede diferir debido
a las diferencias de fabricación en los componentes de la bomba
piezoeléctrica del pulverizador. Por consiguiente, existe la
necesidad de pulverizadores o dispensadores mejorados para uso en
la distribución de fluidos activos tales como fragancias e
insecticidas, cuyos pulverizadores sean sumamente eficientes y
consuman un mínimo de energía eléctrica, al tiempo que proporcionan
una amplia dispersión del líquido.
El presente invento, en sus varios aspectos,
supera los anteriores problemas.
En un aspecto, el presente invento implica un
nuevo método para hacer funcionar un pulverizador de líquido
vibratorio, de acuerdo con la Reivindicación 1.
En otro aspecto, el invento implica un nuevo
pulverizador de líquido vibratorio de acuerdo con la Reivindicación
15.
Estos y todavía otros objetos y ventajas del
presente invento se pondrán de manifiesto en la descripción que
sigue la cual, sin embargo, es únicamente de las realizaciones
preferidas. Por consiguiente, para comprender el pleno alcance del
invento se deberá atender a las Reivindicaciones.
La Fig. 1 es una vista en alzado, en corte, de un
dispositivo de pulverización con el cual se puede usar el
invento;
La Fig. 2 es un diagrama de temporización en el
que se ha ilustrado el funcionamiento del dispositivo de la Fig. 1
de acuerdo con el invento;
La Fig. 3 es un diagrama bloque simplificado en
el que se ha ilustrado la disposición de elementos de un sistema de
control de acuerdo con el presente invento;
La Fig. 4 es una vista en perspectiva isométrica
parcial de un cuadro de circuito adecuado para uso en un
pulverizador piezoeléctrico, de acuerdo con una realización
preferida del presente invento;
La Fig. 5 es una vista en perspectiva isométrica
de un recipiente para líquido y unos medios de transporte de
líquido adecuados para llevar el líquido a la superficie de la
placa de orificios;
La Fig. 6 es una vista en corte transversal en la
que se ha ilustrado la relación del recipiente para líquido, unos
medios de alimentación, y el elemento piezoeléctrico, cuando están
montados juntos;
La Fig. 7 es un detalle ampliado del área de la
Fig. 6 encerrada dentro del círculo;
La Fig. 8 es una vista por arriba del elemento
piezoeléctrico y del cuadro de circuito impreso montado en el
chasis de una realización preferida;
La Fig. 9 ilustra un diagrama en corte
transversal muy simplificado de un conjunto de bomba piezoeléctrica
adecuado para uso con una realización preferida del presente
invento;
La Fig. 10 es un diagrama bloque de un circuito
de control preferido para accionar al elemento piezoeléctrico;
La Fig. 11 ilustra los detalles de la máquina del
estado de la Fig. 10; y
La Fig. 12 representa gráficamente la modulación
de la señal de salida del circuito de control.
En la Fig. 1 se ha ilustrado un dispositivo de
pulverización vibratorio que puede ser hecho funcionar de acuerdo
con el presente invento. Este dispositivo comprende un actuador
piezoeléctrico 10 de forma anular, que tiene un agüero central 12 y
una placa de orificios circular 14 que se extiende a través del
agujero 12 en la cara inferior del actuador, y que solapa
ligeramente a una región interior 15 del actuador. La placa de
orificios 14 está fijada a la cara inferior del actuador 10 en la
región de solapamiento 15. Se pueden usar cualesquiera medios de
pegar adecuados para fijar el miembro 14 al elemento piezoeléctrico
10; sin embargo, en los casos en los que puede usar el dispositivo
para pulverizar líquido que sean corrosivos o agresivos, por cuanto
tiendan a disolver o a reblandecer el material que liga la placa de
orificios al actuador piezoeléctrico, se prefiere que la placa de
orificios sea soldada al elemento piezoeléctrico por medio de una
soldadura de estaño-plomo, o de plata.
El actuador piezoeléctrico 10 puede estar hecho
de cualquier material que tenga propiedades piezoeléctricas que
hagan que el mismo cambie de dimensiones en una dirección
perpendicular a la dirección de un campo eléctrico aplicado. Así,
en la realización ilustrada, el actuador piezoeléctrico 10 deberá
expandirse o contraerse en una dirección radial cuando se aplique un
campo eléctrico a través de sus superficies superior e inferior. El
actuador piezoeléctrico 10 puede ser, por ejemplo, un material
cerámico hecho de un titanato circonato de plomo (PWZT) o un
metaniobato de plomo (PN). En la realización aquí ilustrada, el
actuador piezoeléctrico tiene un diámetro exterior de
aproximadamente 4,623 mm, y un grosor de aproximadamente 0,635 mm.
El diámetro del agujero central 12 es de aproximadamente 4,496 mm.
Esta dimensiones no son críticas, y se dan únicamente a modo de
ejemplo.
La placa de orificios 14, en la realización
ilustrada, tiene aproximadamente 6,350 mm de diámetro, y un grosor
de aproximadamente 0,051 mm. La placa de orificios 14 está formada
con una región central ligeramente abombada 16 y una región de
pestaña flexible 18 que la rodea, que se extiende entre la región
central abombada 16 y la región en donde la placa de orificios está
fijada al actuador 10. La región central abombada 16 tiene un
diámetro de aproximadamente 2,616 mm, y se extiende fuera del plano
de la placa de orificios en aproximadamente 0,165 mm. La región
central abombada contiene varias pequeñas perforaciones (por
ejemplo 85) 20, que tienen un diámetro de aproximadamente 0,006 mm
y que están espaciadas entre sí a una distancia de aproximadamente
0,127 mm. En la región de pestaña 18 hay formados un par de agujeros
22 diametralmente opuestos. Estos agujeros tienen un diámetro de
aproximadamente 0,737 mm.
Tampoco estas dimensiones son críticas, y
únicamente sirven para ilustrar una realización particular.
Se observará que el abombamiento de la región
central 16, la cual contiene las perforaciones 20, hace que esta
región sea rígida, de modo que no se doble durante la actuación,
mientras que la región de pestaña 18, la cual contiene los agujeros
22, permanece flexible, de modo que se dobla durante la actuación.
Aunque la región central abombada es de configuración esférica, se
puede usar cualquier configuración que mantenga la rigidez en esta
región. Por ejemplo, la región central 16 puede ser de forma
parabólica o arqueada.
La placa de orificios 14 se hace preferiblemente
por electroconformación, siendo formadas las perforaciones 20 y los
agujeros 22 en el proceso de la electroconformación. No obstante,
se puede hacer la placa de orificios por otros procesos, tales como
el de laminación; y se pueden formar las perforaciones y los
agujeros por separado. Para facilitar la fabricación, se abomba la
región central 16 después de que hayan sido formadas las
perforaciones 18 en la placa de orificios.
La placa de orificios 14 se hace preferiblemente
de níquel, aunque se pueden usar otros materiales, siempre que
éstos tengan la resistencia y la flexibilidad suficientes como para
mantener la forma de la placa de orificios mientras la misma está
siendo sometida a fuerzas de flexión. Algunos ejemplos de
aleaciones que podrían usarse son; las aleaciones de
níquel-cobalto y las de
níquel-paladio.
El actuador piezoeléctrico 10 puede estar
soportado en cualquier forma adecuada que lo mantenga en una
posición dada y que, sin embargo, no interfiera con su vibración.
Así, el actuador puede estar soportado en un montaje del tipo de
aro (no representado). Los recubrimientos pueden formarse de otros
materiales conductores eléctricos, incluyendo, por ejemplo, la
plata y el níquel.
El elemento piezoeléctrico 10 está recubierto en
sus superficies superior e inferior con un recubrimiento conductor
eléctrico, tal como de aluminio. Como se ha ilustrado, los cables
eléctricos 26 y 28 están soldados a los recubrimientos conductores
eléctricos en las superficies superior e inferior del actuador 10.
Estos cables se extienden desde una fuente de voltajes alternos (no
representados).
Un depósito de líquido 30, que contiene un
líquido 31 a ser pulverizado, está montado debajo del actuador 10 y
de la placa de orificios 14. Una mecha 32 se extiende hacia arriba
desde dentro del depósito hasta la cara inferior de la placa de
orificios 14, de modo que toca ligeramente a la placa de orificios
en la región central 16 y de modo que hace contacto con las
perforaciones 20. No obstante, la mecha no deberá tocar los
agujeros 22, y estos agujeros deberán estar desplazados
lateralmente de la mecha. La mecha 32 puede estar hecha de un
material flexible poroso, que proporcione una buena acción capilar
para el líquido que haya en el depósito 30, de modo que haga que el
líquido sea llevado hacia arriba, a la cara inferior de la placa de
orificios 14. Al mismo tiempo, la mecha deberá ser lo
suficientemente flexible como para no ejercer presión contra la
placa de orificios, que interferiría con su movimiento vibratorio.
Sujeta a estas condiciones, la mecha 32 puede hacerse de cualquiera
de entre varios materiales, por ejemplo, de papel, de nilón, de
algodón, de polipropileno, de fibra de vidrio, etc. Una forma
preferida de mecha 30 es la de hilo de chenilla de nilón que se
dobla hacia atrás sobre sí misma donde toca con la placa de
orificios. Esto hace que fibras muy delgadas del cordón se extiendan
hacia arriba, hasta la superficie de la placa de orificios. Estas
fibras muy delgadas son capaces de producir acción capilar, de modo
que lleven el líquido hacia arriba, a la placa de orificios. No
obstante, estas fibras delgadas no ejercen fuerza alguna apreciable
sobre la placa de orificios, que interferiría con su movimiento
vibratorio.
En el funcionamiento del pulverizador, se aplican
voltajes eléctricos alternos desde una fuente externa a través de
los cables 26 y 28 a los recubrimientos conductores eléctricos en
las superficies superior e inferior del actuador 10. Esto produce
un efecto piezoeléctrico en el material del actuador, de modo que
el actuador se expande y se contrae en direcciones radiales. Como
resultado, el diámetro del agujero central 12 aumenta y disminuye de
acuerdo con esos voltajes alternos. Estos cambios de diámetro se
aplican como fuerzas radiales sobre la placa de orificios 14; y
como resultado, la región de pestaña 18 flexiona y empuja a la
región central abombada 16 hacia arriba y hacia abajo. Ello produce
una acción de bombeo en el líquido que es llevado hacia arriba
contra la cara inferior de la región central 16 mediante la mecha
32. La acción capilar de la mecha hace que la presión del líquido
sobre la cara inferior de la placa de orificios 14 sea ligeramente
superior a la presión atmosférica por encima de la placa de
orificios. Como resultado, el líquido 31 es empujado hacia arriba a
través de las perforaciones 20, y es expulsado desde la superficie
superior de la placa de orificios en forma de partículas de líquido
en estado de aerosol fino, a la atmósfera.
En la Fig. 2 se ha ilustrado la secuencia de
accionamiento del elemento actuador piezoeléctrico 10 de acuerdo
con el invento. Como se ha ilustrado en la Fig. 2, la secuencia de
accionamiento está dividida en períodos de accionamiento alternos
de una duración de 5,5 milisegundos, y períodos de inactividad de
una duración de 9 a 19 segundos.
Durante los períodos de accionamiento de 5,5
milisegundos, el voltaje usado para accionar al elemento actuador
piezoeléctrico 10 disminuye exponencialmente desde 3,3 voltios
hasta aproximadamente 1 voltio. Por consiguiente, el elemento
actuador piezoeléctrico 10 es accionado inicialmente con una gran
amplitud, con lo cual despeja de líquido su superficie e inicia la
pulverización; y después es accionado con amplitudes
significativamente más bajas, que son suficientes para mantener la
actuación pero que consumen solo cantidades mínimas de energía
eléctrica de accionamiento. Debe quedar entendido que el invento no
queda limitado a un ciclo de accionamiento de alta y de baja
amplitud durante un período de accionamiento particular, sino que de
hecho se puede repetir la secuencia de alta y de baja amplitud
cualquier número de veces que pueda ser necesario para mantener la
pulverización.
Después de cada período de accionamiento, el
sistema entra en un período de inactividad de 9 a 18 segundos.
Durante los 4 primeros segundos de cada período de inactividad, el
sistema recarga de nuevo a 3,3 voltios, y ese voltaje se mantiene
para uso durante el siguiente período de accionamiento. Debe también
quedar entendido que, para algunas aplicaciones, la sucesión de
accionamiento de alta y de baja amplitud podría repetirse
continuamente, sin período alguno de inactividad intermedio.
Se observará que el elemento de actuación 10 es
capaz de accionar la placa de orificios 14 con una amplitud
suficiente como para pulverizar el líquido 31 cuando se acciona el
elemento 10 desde una fuente de suministro de voltaje de solamente
1,5 voltios; no obstante, a fin de iniciar la pulverización, se debe
accionar el elemento 10 usando un voltaje más alto de la fuente de
suministro, tal como de 3,3 voltios, a fin de hacer vibrar la placa
de orificios 14 con una amplitud suficiente como para despejar una
película de líquido que se había acumulado en su superficie
exterior durante el período de inactividad anterior. Así,
inicialmente se acciona la placa de orificios 14 con una alta
energía eléctrica, para producir vibraciones de gran amplitud, las
cuales inician la pulverización; pero una vez que se ha iniciado la
pulverización, se puede usar una amplitud de la vibración mucho más
baja para mantener la pulverización. Haciendo que el voltaje de
accionamiento disminuya desde 3,3 voltios hasta 1 voltio, siguiendo
un ritmo exponencial, se reduce la energía total consumida y se
puede con ello aumentar significativamente la vida de la pila.
Al final de cada período de accionamiento de 5,5
milisegundos, el sistema entra en un "período de inactividad"
de 9 a 18 segundos. La duración de este período de inactividad
puede establecerse en 9 segundos, en 13,5 segundos, o en 18
segundos, por medio de un conmutador selector, como se describe aquí
en lo que sigue.
Los 4 primeros segundos de cada período de
inactividad se usan para recargar el suministro para accionar el
sistema de nuevo, desde 1 voltio hasta 3,3 voltios. Así, cuando se
inicia el siguiente período de accionamiento sucesivo la placa de
orificios 14 será accionada inicialmente con una gran amplitud
desde un suministro de voltaje de accionamiento de 3,3 voltios.
La amplitud de las vibraciones de la placa de
orificios 14 depende no solamente del voltaje usado para producir
las vibraciones, sino que depende también de la frecuencia usada
para accionar la placa de orificios. Esto es debido a que el
sistema vibratorio que incluye la placa de orificios 14, el
actuador piezoeléctrico de accionamiento 10, y cualesquiera
interconexiones entre estos miembros, tiene una frecuencia de
resonancia natural. Cuando este sistema es accionado a su
frecuencia de resonancia natural, se hace máxima la amplitud de las
vibraciones de la placa de orificios, mientras que se reduce al
mínimo la energía eléctrica para el accionamiento. No obstante,
debido a las tolerancias de fabricación, la frecuencia de resonancia
del sistema de placa de orificios y actuador difiere de un
dispositivo a otro.
A fin de resolver este problema, se varía la
frecuencia de accionamiento o se barre la misma sobre un margen que
incluye un armónico de la frecuencia de resonancia del sistema de
placa de orificios y actuador. Así, la frecuencia de accionamiento
deberá barrer en un margen que incluya la frecuencia de resonancia
natural de base (primer armónico) o un margen que incluya algún
armónico de orden más alto de la frecuencia de resonancia natural
del sistema de placa de orificios y actuador. Por consiguiente,
incluso aunque no sea conocida la frecuencia de resonancia
específica de un sistema particular, accionándolo a través de un
margen de frecuencias, se hará que resuene en algún punto de ese
margen de frecuencias. Como se ha ilustrado en la Fig. 2, se barre
la frecuencia de accionamiento sobre un margen de frecuencias
predeterminado desde 120 a 160 kiloHertzs. El margen de frecuencias
se barre yendo y viniendo al menos once veces durante cada período
de accionamiento de 5,5 milisegundos. Como se ha explicado
anteriormente en relación con las amplitudes del accionamiento, el
barrido de frecuencia puede efectuarse también continuamente, sin
períodos de inactividad intermedios.
La Fig. 3 es un diagrama bloque simplificado para
explicar una disposición de circuito que puede usarse para accionar
al elemento actuador piezoeléctrico 10 de acuerdo con el invento.
Para fines explicativos, se describe esta disposición de circuito
como un grupo de unidades funcionales que se han ilustrado en
contornos de líneas de trazos. Estas unidades funcionales son las
siguientes:
(a) una unidad de suministro de energía eléctrica
para funcionamiento 40;
(b) una unidad de control del patrón del voltaje
de accionamiento 42;
(c) una unidad de amplificación de la señal de
accionamiento 44;
(d) el elemento actuador piezoeléctrico 10;
(e) una unidad 46 de control del período de
inactividad;
(f) una unidad 48 de control del patrón de
frecuencias; y
(g) una unidad 50 de detección y control de pila
baja.
Partes de cada una de estas unidades están
formadas en un circuito integrado común 52 (representado en
contorno de línea de trazos), mientras que otras partes están
montadas sobre un cuadro de circuito impreso (no representado),
juntamente con el circuito integrado 52, como se describirá con más
detalle aquí en lo que sigue.
Se describirá primero el funcionamiento de la
disposición de circuito de la Fig. 3 en relación con el
funcionamiento general de las unidades funcionales 40, 42, 44, 46,
48 y 50; y después se describirá el funcionamiento individual de
cada unidad funcional.
La unidad 40 de suministro de energía eléctrica
de funcionamiento convierte la salida de voltaje de una pila
alcalina "AA" de 1,5 voltios 54 a un voltaje de funcionamiento
de 3,3 voltios. Se usa el voltaje de funcionamiento de 3,3 voltios
para alimentar de energía eléctrica a los demás circuitos del
sistema, incluida la unidad de control del patrón del voltaje de
accionamiento.
La unidad 42 de control del patrón del voltaje de
accionamiento hace que el voltaje de funcionamiento experimente una
disminución, en general exponencial, desde 3,3 voltios hasta 1
voltio durante los períodos de accionamiento sucesivos de 5,5
milisegundos ilustrados en la Fig. 2. Es de hacer notar aquí que la
disminución exponencial no es crítica para este invento. Realmente,
una vez que se ha iniciado la pulverización al principio de cada
período de accionamiento, se puede disminuir el voltaje tan
rápidamente como sea posible, a fin de conservar la energía
eléctrica de la pila, siempre que se mantenga la función de
pulverización.
El voltaje de la unidad 42 de control del patrón
del voltaje de accionamiento se suministra a la unidad 44 de
control de la amplificación de la señal de accionamiento donde es
amplificado y convertido en una salida de voltaje de barrido de
frecuencias que se usa para excitar al elemento actuador
piezoeléctrico 10.
La unidad 46 de control del período de
inactividad controla la duración de los períodos de inactividad
indicados en la Fig. 2. En la realización ilustrada, estos períodos
de inactividad pueden establecerse en duraciones de ya sea 9, ó
13,5, ó 18 segundos. Se pueden establecer los períodos de
inactividad para otras duraciones, con tal de que sean lo
suficientemente largos como para permitir que la unidad 40 de
suministro de energía eléctrica de funcionamiento devuelva a la
unidad 42 de control del patrón del voltaje de accionamiento a su
nivel de 3,3 voltios para el siguiente período de accionamiento. En
la presente realización, la recarga a 3,3 voltios requiere
aproximadamente 4,5 segundos.
La unidad 49 de control del patrón de frecuencias
produce una señal de voltaje alterno que tiene una frecuencia que
es barrida entre 120 y 160 kiloHertzs. Esta señal se aplica a la
unidad 44 de amplificación de la señal de accionamiento y de
control de la frecuencia, la cual acciona a su vez al actuador
piezoeléctrico 10 a esas frecuencias y con una amplitud decreciente,
correspondiente al patrón de voltaje del período de accionamiento
establecido por el control 42 de control del patrón del voltaje de
accionamiento.
La unidad 50 de control y detección de pila baja
percibe la salida de voltaje de la pila 54, y cuando esa salida de
voltaje disminuye hasta un nivel predeterminado para el cual la
pila no funcione ya de modo fiable, la unidad 50 de detección y
control impide que prosiga el funcionamiento del sistema. Al mismo
tiempo, la unidad 50 hace que la pila 54 decaiga hasta un nivel tal
que no pueda recuperar voltaje de salida suficiente como para
producir el funcionamiento esporádico inadvertido del dispositivo
pulverizador.
La unidad de suministro de energía eléctrica de
funcionamiento 40 incluye, además de la pila 54, una bobina de
bombeo 56, un diodo Zener 58 y un condensador de almacenamiento 60.
La pila 54 está conectada entre tierra en su cátodo y un extremo de
la bobina de bombeo 56. El otro extremo de la bobina 56 está
conectado al ánodo del diodo Zener 58, mientras que el cátodo del
diodo Zener está conectado a un lado del condensador de
almacenamiento 60. El otro lado del condensador 60 está conectado a
tierra. Un conmutador 62 controlado por voltaje tiene un lado
conectado entre la bobina 56 y el diodo 58, mientras que el otro
lado del conmutador 62 está conectado a tierra. El conmutador 62 se
abre y se cierra alternadamente, con un régimen de 200 kiloHertzs,
mediante la salida de un oscilador de bombeo 64 de 200 kiloHertzs.
Un detector de voltaje 66 está conectado para percibir el voltaje
en un punto entre el diodo Zener 58 y el condensador de
almacenamiento 60. El detector de voltaje 66 tiene un terminal 66a
de salida de voltaje percibido alto, y un terminal 66b de salida de
voltaje percibido bajo. Estos terminales de salida están conectados
para detener y para iniciar las entradas 64a y 64b,
respectivamente, del oscilador de bombeo 64.
La entrada 64b de iniciar del oscilador de bombeo
64 está también conectada para recibir directamente la salida de
1,5 voltios de la pila 54. Así, se han representado el terminal 66b
de voltaje percibido bajo del detector de voltaje, y la salida de
la pila 54 para ser conectados al terminal de iniciar del oscilador
de bombeo 64 a través de una puerta "O" 68.
Cuando se instala por primera vez la pila 54, se
suministra su salida de 1,5 voltios a través de la puerta "O"
68 al terminal de entrada de iniciar del oscilador de bombeo 64
para iniciar el funcionamiento del oscilador. La salida del
oscilador hace que se abra y se cierre el conmutador 62, con un
régimen de 200 kHz. Cuando el conmutador está cerrado, la corriente
procedente de la pila 54 circula a través de la bobina de bombeo 56
a tierra. Luego, cuando se cierra el conmutador 62, se interrumpe
bruscamente la circulación de la corriente y la inductancia de la
bobina de bombeo hace que ésta experimente un brusco aumento de
voltaje, el cual permite que pase la corriente a través del diodo
Zener 58 y al condensador de almacenamiento 60. Cuando se abre de
nuevo el conmutador 62 disminuye el voltaje de la bobina de bombeo,
pero debido al efecto del diodo, la corriente no puede circular de
vuelta a través de la bobina 56. Al continuar funcionando el
oscilador 64, aumenta el voltaje en el condensador de almacenamiento
60, hasta que alcanza aproximadamente 3,3 voltios.
El voltaje en el condensador de almacenamiento 60
es detectado por el detector de voltaje 66 el cual, cuando el
voltaje se hace justamente superior a 3,3 voltios, produce una
señal en su terminal 66a de salida de voltaje percibido alto. Esta
señal es suministrada al terminal de parada 64a del oscilador 64,
haciendo que éste deje de oscilar, con el conmutador 62 en su
condición de abierto. Como resultado, se saca corriente del
condensador de almacenamiento, y disminuye el voltaje de éste hasta
que alcanza un punto para el que el detector de voltaje 66 produce
una señal en su terminal 66b de voltaje percibido bajo.
El voltaje percibido bajo se aplica al terminal
de iniciar 64a del oscilador 64, el cual hace que se reanude la
acción de conmutación del conmutador 62 y se inicie además el
bombeo de corriente al condensador de almacenamiento 60.
Se verá que así se hace que el voltaje en el
condensador 60 experimente oscilaciones de pequeña amplitud entre
ligeramente por encima y ligeramente por debajo de 3,3 voltios,
dependiendo de los ajustes de voltaje alto y bajo del detector de
voltaje 66. Los 3,3 voltios en el condensador 60 se suministran para
hacer funcionar los restantes componentes, tal como viene
representado por el terminal 70 de suministro de energía eléctrica
de salida.
La unidad 42 de control del patrón del voltaje de
accionamiento comprende una resistencia 72 conectada por un extremo
al condensador de almacenamiento 60 y a la unidad 40 de suministro
de energía eléctrica de funcionamiento. El otro extremo de la
resistencia 72 está conectado a un lado de un condensador 74 de
control del patrón de voltaje. El otro lado de este condensador está
conectado a tierra. La resistencia 72 y el condensador 74 forman un
circuito de temporización de RC normal; y el voltaje en una unión
76 entre la resistencia y el condensador disminuye con un régimen
exponencial cuando está conectada a una impedancia finita. En la
presente realización, el voltaje en la unión 76 disminuye desde 3,3
hasta aproximadamente 1 voltio, en aproximadamente 5,5
milisegundos.
La unidad 44 de amplificación de la señal de
accionamiento comprende un autotransformador 78 y una bobina
filtradora 80 conectada en serie entre la unión 76 en la unidad 42
de control del patrón del voltaje de accionamiento y un lado del
elemento actuador piezoeléctrico 10. También se ha previsto un
transistor de efecto de campo 82 que está conectado entre un punto
78a, a lo largo del autotransformador 78, y tierra. El transistor
de efecto de campo 82 actúa como un conmutador, y cuando recibe un
voltaje positivo de la unidad 48 de control del patrón de
frecuencias se hace conductor y conecta el punto 78a a tierra.
El punto 78a está situado cerca del extremo
superior del autotransformador 78 más próximo a la unidad 42 de
control del patrón del voltaje de accionamiento, de tal modo que
solamente una parte menor de las bobinas del autotransformador
están entre el punto 78a y la unidad 42 de control del patrón del
voltaje de accionamiento. Cuando el punto 78a se desconecta de
tierra, el efecto del autotransformador produce un voltaje muy alto
en su extremo próximo al elemento de actuación 10, y hace que el
elemento se expanda y se contraiga. La señal de voltaje procedente
del autotransformador pasa primero a través de la bobina filtradora
80 para convertirla en un patrón que se corresponda más
aproximadamente con el patrón de oscilación del elemento actuador
10.
La unidad 46 de control del período de
inactividad comprende un conmutador 84 selector de tres posiciones,
cuyo terminal común está conectado a tierra, y dos de cuyos tres
terminales de conmutación están conectados a través de resistencias
de control del tiempo 86 y 88, a un conmutador de muestreo 90. El
conmutador 90 está a su vez conectado al voltaje de suministro de
3,3 voltios. El tercer terminal del conmutador no está
conectado.
Las resistencias 86 y 88 están también conectadas
para suministrar diferentes voltajes a un circuito lógico 92 del
período de inactividad, dependiendo del terminal particular del
conmutador que esté conectado a tierra. El circuito lógico 92
compara los voltajes que recibe de las resistencias 86 y 88; y da
salida a uno de tres voltajes diferentes por un terminal de salida
92a. Este voltaje es suministrado a un circuito 94 de ciclo de
servicio de inactividad, el cual actúa como un temporizador para
producir una salida en un terminal de salida 94a en ya sea 9, ó
13,5, ó 18 segundos después de recibir una señal desde el circuito
lógico 92.
Se ha previsto un reloj 96 de temporización del
sistema que proporciona señales de reloj a un régimen de 2
kilociclos. Estas señales de reloj se usan para todos los circuitos
de temporización y circuitos de lectura de tablas en el
dispositivo, incluido el circuito 94 del ciclo de servicio.
Cuando el circuito 94 del ciclo de servicio
alcanza el intervalo de 9, ó de 13,5, ó de 18 segundos para el cual
haya sido establecido, produce una señal en un terminal de salida
94a que es suministrada a la unidad 48 de control del patrón de
frecuencias para iniciar el accionamiento del elemento actuador
piezoeléctrico 10. La manera en que se hace esto se explica aquí en
lo que sigue, en relación con la descripción de la unidad 48 de
control del patrón de frecuencias.
La señal en el terminal de salida 94a del
circuito del ciclo de servicio de inactividad se aplica también a
un temporizador de accionamiento 48, el cual establece el período
de tiempo de accionamiento para el elemento actuador piezoeléctrico
10. En el ejemplo ilustrativo, este período de tiempo de
accionamiento es de 5,5 milisegundos. Al final de este período, el
temporizador de accionamiento 98 da salida a una señal desde un
terminal de salida 98a. Esta señal es transmitida a la unidad 48 de
control del patrón de frecuencias, para interrumpir el
accionamiento del elemento actuador piezoeléctrico 10.
La señal procedente de la salida 98a del
temporizador de accionamiento es también transmitida al conmutador
de muestreo 90, para hacer que éste se cierre momentáneamente. Esto
hace que se produzca una caída de voltaje a través de la
resistencia 86 u 88 que haya sido seleccionada por el ajuste del
conmutador selector 84. Si se establece el conmutador selector en
su terminal no conectado, no se producirá caída de voltaje alguna.
Por consiguiente, se produce un voltaje cero, un primer voltaje, o
un segundo voltaje, cada vez que se cierre el conmutador de
muestreo 90. Este voltaje se aplica a la unidad lógica 92 de
selección del tiempo de inactividad para iniciar un tiempo de
inactividad de una duración correspondiente a la posición del
conmutador 84 selector de inactividad. Así, al final de cada
período de accionamiento del elemento actuador piezoeléctrico 10,
se inicia un nuevo período de inactividad; y la longitud de este
período de inactividad depende de la posición del conmutador
selector en el momento en que se inicie el período de
inactividad.
La unidad 48 de control del patrón de frecuencias
incluye un oscilador 100 de frecuencia de barrido, el cual en el
presente ejemplo produce una salida de forma de onda triangular a
una frecuencia que barre entre 130 y 160 kHz. Esta salida se aplica
a un conmutador 102 de conexión y desconexión del período de
accionamiento. El conmutador 102 está conectado para ser cerrado por
una señal procedente del terminal de salida 94a del circuito 94 del
ciclo de servicio de inactividad, y para ser abierto por una señal
procedente del terminal de salida 98a del temporizador de
accionamiento 98. Por consiguiente, las salidas de frecuencia
variable del oscilador 100 pasan a través del conmutador 102 de
conexión y desconexión del período de accionamiento, solo durante
los períodos de accionamiento de 5,5 milisegundos para el actuador
piezoeléctrico 10.
Las salidas de frecuencia variable que pasan a
través del conmutador 102 son aplicadas a un deflector 104 de
umbral del voltaje de la onda. Este dispositivo produce una señal
de salida en un terminal de salida 104a, en un punto particular en
cada ciclo de salida desde el oscilador 100 de la frecuencia de
barrido, a saber, del punto de cada ciclo en el que el voltaje de
salida del oscilador alcance un umbral predeterminado.
Esta señal de salida del detector 104 de umbral
del voltaje de la onda se aplica a un conmutador excitador 106 para
hacer que éste se cierre. El conmutador excitador 106, cuando está
cerrado, conecta un voltaje positivo, tal como el de suministro de
energía eléctrica de 3,3 voltios, al terminal de puerta del
transistor de efecto de campo 82, para hacer a éste conductor.
La señal procedente de la salida del detector 104
de umbral de voltaje es también suministrada a un temporizador 108
de control del segmento de onda. Este temporizador produce una
señal de salida después de un tiempo de duración fija, menor que la
duración de un ciclo del oscilador 100 de la frecuencia de
barrido.
La señal de salida desde el temporizador 108 es
aplicada al conmutador excitador 106 y hace que éste se abra. La
apertura del conmutador excitador 106 hace que el transistor de
efecto de campo 82 se haga no conductor, de modo que la corriente
no puede ya circular desde la parte superior del autotransformador
78 a tierra. Durante este tiempo, el autotransformador hace que sea
impuesto un voltaje muy alto en el actuador piezoeléctrico 10.
Se verá, de lo dicho en lo que antecede, que
durante cada ciclo de salida del oscilador 100 de la frecuencia de
barrido, el conmutador de control de la excitación 106 está cerrado
durante un tiempo fijo, para producir una cantidad fija de energía
para efectuar el accionamiento del elemento actuador piezoeléctrico
10. Al mismo tiempo, el espaciamiento en el tiempo entre las
sucesivas de estas duraciones fijas varía de acuerdo con la
frecuencia del oscilador 100 de frecuencia variable. Esta duración
fija del accionamiento para cada ciclo de accionamiento permite que
el actuador piezoeléctrico 10 sea accionado a una frecuencia
variable, al tiempo que se mantiene la energía de accionamiento
independiente de la frecuencia. Así, se hace que la energía o
amplitud del accionamiento del actuador piezoeléctrico 10 dependa
exclusivamente del voltaje en cualquier momento particular en la
unión 76 entre el condensador 74 y la resistencia 72 en la unidad
42 de control del patrón del voltaje de accionamiento. Como
resultado, durante cada período de accionamiento, el actuador
piezoeléctrico 10 es accionado a una frecuencia variable con una
amplitud decreciente. Se apreciará que esta frecuencia es barrida
entre 13o y 160 kHz, aproximadamente 11 veces durante cada período
de accionamiento, mientras que la amplitud del accionamiento
disminuye una vez.
La unidad 50 de detección y control de pila baja
opera para mantener el sistema en funcionamiento en tanto que la
pila 54 sea capaz de que su voltaje sea bombeado a un nivel de 3,3
voltios en un tiempo de duración predeterminada, es decir, dentro
de los 4 primeros segundos de cada período de inactividad. La
unidad 50 comprende un temporizador 110 de pila baja, que está
conectado para recibir una señal de entrada de temporización de
partida desde el terminal de salida de voltaje bajo 66b del
circuito 66 de detección del voltaje en la unidad 40 de suministro
de energía eléctrica de funcionamiento, y para recibir una señal de
temporización de parada desde el terminal 66a de salida de voltaje
alto del circuito 66 de detección del voltaje. Así, siempre que se
inicie una operación para empezar a bombear el voltaje de
suministro a 3,3 voltios, se inicia la operación de temporización
del temporizador 110 de pila baja.
Si se completa la acción de bombeo mientras dura
el tiempo establecido para el temporizador, por ejemplo, 4
segundos, la señal procedente del terminal de alto voltaje del
detector de voltaje 66 detendrá la acción de temporización. No
obstante, si continúa la acción de bombeo durante más tiempo, lo
cual se produce cuando se ha deteriorado el estado de la pila, el
temporizador 110 de pila baja producirá una señal en un terminal de
salida 110a.
La señal procedente del temporizador 110a de pila
baja se aplica a un terminal de cerrar 106a del conmutador 106 de
accionamiento, para mantener cerrado el conmutador. Éste bloquea la
puerta del transistor de efecto de campo al suministro de 3,3
voltios, para mantener al transistor en un estado de conducción.
Como resultado, disminuye el voltaje en los condensadores 60 y 74 y
se toma corriente de la pila 54 a través del transistor de efecto de
campo 82 a tierra. Esta acción disminuye forzosamente la vida que
le quede a la pila, de modo que se impide que el actuador
piezoeléctrico 10 funcione esporádicamente en el caso de que deba
recuperar una ligera cantidad de voltaje, como ocurre frecuentemente
cuando se gastan las pilas.
Se apreciará que con el sistema de accionamiento
de este invento se puede usar una pila alcalina de bajo voltaje
económica para accionar un actuador piezoeléctrico; y se mantiene
el funcionamiento del actuador uniforme incluso aunque la propia
pila se esté gastando. Cuando la pila se haya deteriorado hasta un
nivel predeterminado, el dispositivo corta imperativamente, sin
haber experimentado decaimiento alguno en su funcionamiento.
Ha de quedar entendido que las Figuras, y el
estudio que aquí se hace, están dirigidos a realizaciones
preferidas del invento, pero que el propio invento es más amplio
que las ilustraciones que se dan. Concretamente, el invento es
igualmente aplicable a otras formas de pulverización piezoeléctrica,
tal como la del uso de balancines en voladizo y/o placas de
amplificación, así como el de pulverizadores accionados por energía
eléctrica usual, es decir, obtenida de enchufes en la pared, en vez
de alimentados por pilas.
Se apreciará que las configuraciones de circuito
específicas aquí ilustradas no son críticas para el invento, y que
a quienes sean expertos en la técnica se les ocurrirán fácilmente
posibles modificaciones. Las disposiciones de circuito aquí
ilustradas se presentan para ilustrar más claramente y explicar los
importantes conceptos del presente invento.
En la Fig. 4 se ha ilustrado la relación general
entre el cuadro de circuito impreso, 201, y el elemento
piezoeléctrico 202 situado en el mismo. Ha de quedar entendido que
el cuadro de circuito puede ser unido en uso al chasis del
dispensador, cuyo chasis puede estar a su vez situado en un
alojamiento similar a un receptáculo o envuelta decorativa (no
representada) para uso. El cuadro 211 del chasis se ha representado
en vista por arriba en la Fig. 8, mientras que el alojamiento no se
ha ilustrado. El alojamiento o receptáculo decorativo puede ser de
cualquier configuración o forma adecuada para el fin de retener y
proteger los elementos del dispensador, al tiempo que ofrece un
aspecto agradable para el consumidor, y que permite el paso del
líquido, en forma de rociado, desde el dispensador a la atmósfera.
Como tal, el alojamiento del dispensador puede ser producido
ventajosamente por moldeo a alta velocidad de cualquier material
adecuado para uso, y en contacto, con el líquido a ser
dispensado.
El elemento piezoeléctrico 202 puede ser montado
como se ha ilustrado en el cuadro de circuito 201, retenido en
posición por el aro 204, o bien por cualesquiera medios adecuados
similares que no inhiban la vibración del elemento. El elemento
piezoeléctrico 202, en forma de un anillo, está situado en una
relación anular con la placa de orificios 203, y está unido a la
pestaña de la placa de orificios de modo que esté en comunicación
vibratoria con ella. El elemento piezoeléctrico comprende
generalmente un material cerámico piezoeléctrico, tal como un
titanato circonato de plomo (PWZT) o metaniobato de plomo (PN),
pero puede ser de cualquier material que presente propiedades
piezoeléctricas.
La placa de orificios comprende cualquier
material usual adecuado para el fin, pero está preferiblemente
constituida por una composición de níquel y cobalto revestida por
electrodeposición, formada sobre un sustrato fotorresistente que a
continuación se retira de la manera usual para dejar una estructura
porosa uniforme de níquel y cobalto que tiene un grosor desde
aproximadamente 10 a aproximadamente 100 micrómetros, y
preferiblemente desde aproximadamente 20 a aproximadamente 80
micrómetros, y más preferiblemente de aproximadamente 50
micrómetros. Se pueden utilizar otros materiales adecuados para la
placa de orificios, tales como el níquel, la aleación de magnesio-
circonio, otros varios metales, aleaciones metálicas, composites, o
plásticos, así como combinaciones de los mismos. Formando la capa de
níquel y cobalto por electrodeposición, se puede producir una
estructura porosa que tenga el contorno del sustrato
fotorresistente, en el cual se logra la permeabilidad mediante la
formación de agujeros cónicos de un diámetro de aproximadamente 6
micrómetros en el lado de salida, y un diámetro mayor en el lado de
entrada. La placa de orificios es preferiblemente de forma
abombada, es decir, algo elevada en el centro, pero puede variar
desde ser plana hasta ser parabólica, de forma de arco, o bien de
forma semiesférica, o de cualquier otra forma adecuada que mejore
las actuaciones. La placa deberá tener una rigidez a la flexión
relativamente alta, para asegurar que las aberturas en la misma
seguirán estando sometidas a esencialmente la misma amplitud de
vibración, de modo que expulsen simultáneamente gotitas de líquido
que sean de diámetros uniformes.
Aunque se ha ilustrado en forma de un elemento
piezoeléctrico de cerámica anular que rodea a una placa de
orificios o a una abertura, se concibe también que el presente
invento sea asimismo adecuado para uso con un elemento
piezoeléctrico usual que comprenda un oscilador y un balancín en
voladizo en contacto con un diafragma, una boquilla, o una placa de
orificios adecuada para la dispersión de gotitas de líquido o
neblina.
También se ha ilustrado en la Fig. 4 el
recipiente para líquido 205 para almacenar y aprovisionar la
fragancia, el refrescador del aire ambiente, el líquido para
control de insectos, u otro material a ser dispensado. Como se ha
ilustrado, el recipiente está cerrado por un cierre 208. También se
han representado pinzas 206 de bayoneta, que están presentes para
sujetar un cierre superior desmontable, o tapa, no representado,
que se usa para el transporte y almacenamiento del recipiente, y
que puede ser fácilmente retirado cuando se desee poner el
recipiente dentro del dispensador y permitir el uso del contenido
del mismo. Desde la abertura 209 de la botella, saliendo a través
del cierre 208, se proyectan los medios 207 de suministro de
líquido, una mecha o medio de alimentación de líquido de forma
abombada. Por conveniencia, nos referiremos a los medios de
suministro de líquido como a una mecha, aunque los mismos pueden
comprender una serie de materiales de forma variable, desde sistemas
capilares duros hasta mechas porosas blandas. La función de la
mecha es la de transportar líquido desde el recipiente 205 a una
posición en contacto con la placa de orificios. En consecuencia, la
mecha no deberá resultar afectada por el líquido que esté siendo
transportado, deberá ser porosa, y permitir su adaptación a la
placa de orificios. La porosidad de la mecha deberá ser la
suficiente como para proporcionar un flujo uniforme de líquido en
todo el margen de flexibilidad de la mecha, y en cualquier
configuración de la misma. Para transportar mejor el líquido a la
superficie de la placa de orificios, se ha visto que es necesario
que la propia mecha haga contacto físicamente con la placa para
transferir el líquido a la placa de orificios. El líquido es
preferiblemente entregado a la placa de orificios de tal manera que
esencialmente todo el líquido entregado se adhiere, y es
transferido, a la superficie de la placa por tensión superficial.
Entre los materiales adecuados para la mecha, hemos comprobado que
es preferible utilizar materiales tales como el papel, o bien telas
de nilón, de algodón, de polipropileno, de fibra de vidrio, etc. La
mecha puede ser, preferiblemente, de forma que se adapte a la
superficie de la placa de orificios a la cual esté yuxtapuesta, y
sea sujetada en la posición correcta por un sujetador o colocador
en posición de la mecha, 210, situado en la abertura 209 de la
botella, del cierre 208 del recipiente 205 para líquido. El líquido
fluirá fácilmente desde la mecha a la placa como resultado de la
viscosidad y de la tensión superficial del líquido. Es de hacer
notar que la mecha está destinada a ser incluida como una parte
integrante de una unidad de reanudación del suministro de líquido,
la cual comprenderá el recipiente, el líquido, el cierre de la
botella, la mecha, y el sujetador o colocador en posición de la
mecha, así como un cierre superior para obturar la unidad para
almacenamiento y transporte. Tal unidad puede por tanto comprender
una botella de relleno para el dispensador, adecuada para ser
situada en el dispensador a conveniencia de los consumidores. Para
este fin, el recipiente 205 para líquido puede tener medios de
unión 201 con el cierre 208 de la botella, para introducción en unos
medios de recepción adecuados en el chasis 211, para bloquearlo en
una posición operante, después de retirado el cierre superior o
tapa.
En la Fig. 6 se ha ilustrado, en vista en corte
transversal, la relación de montados entre el recipiente 205 para
líquido, la mecha 207, el elemento piezoeléctrico 202, y la período
de accionamiento 203, en una realización preferida específica del
invento. El elemento piezoeléctrico 202 está situado, por ejemplo,
en el cuadro de circuito impreso 202, mediante aros 204, ó bien por
cualesquiera medios adecuados que no restrinjan la vibración del
elemento piezoeléctrico. En una realización preferida del invento,
el elemento piezoeléctrico anular rodea a la placa de orificios
203, en conexión mecánica con ella. La placa de orificios está a su
vez en contacto con la mecha 207, permitiendo que sea dispensado el
líquido desde el recipiente 205 a la placa de orificios, donde tiene
lugar la transferencia a través de la tensión superficial en el
contacto. No se ha ilustrado la bola del chasis del dispensador, la
cual mantiene al cuadro de circuito y al recipiente para líquido en
la posición apropiada para llevar a la mecha 207 a yuxtaposición con
la placa de orificios 203. La mecha 207 es sujetada en la abertura
del cierre 8 por el sujetador 210 de mecha, el cual permite un
grado de libertad a la mecha flexible 207, de modo que permita un
margen de ajuste de la misma, mientras que la cola 215 de la mecha
asegura la completa utilización de todo el líquido contenido en el
recipiente 205. Este grado de libertad permite el ajuste automático
de la mecha con relación a la superficie de la placa de orificios,
para compensar las variaciones en la posición, resultantes de las
diferencias en la fabricación, y proporciona medios de alimentación
adaptables para la transferencia del líquido desde el recipiente a
la cara de la placa de orificios. Como resultará evidente para los
expertos en la técnica, la altura de la mecha, como se ha ilustrado
en las Figuras 6 y 7, puede ajustarse para variar el espacio de
separación 214 de líquido, como se ha ilustrado en la Fig. 7, y
para asegurar un grado apropiado de contacto entre la mecha y la
placa. Para una vista más detallada de la relación entre la mecha y
la placa de orificios, se reclama la atención hacia la Fig. 7, un
detalle ampliado de un corte de la Fig. 6, en la que se ha
ilustrado la mecha 207 en forma de bucle, en yuxtaposición con la
placa de orificios 203 abombada, creando con ello un espacio de
separación 214 de líquido, en el cual el líquido a ser transferido
está en contacto de tensión superficial con la placa de orificios.
Aunque en la Fig. 7 se han representado la mecha y la placa como no
realmente en contacto, ha de quedar entendido que ese espacio de
separación está únicamente para fines ilustrativos, y que la placa
203 está de hecho en contacto con la mecha 207 para la
transferencia del líquido. Como se ha ilustrado, el paso de la mecha
207 a través de la abertura 209 en el elemento de cierre 208 está
controlada por el sujetador/colocador en posición 210 de la mecha.
En la Fig. 7 se ha ilustrado también el aro de montaje 204 para el
elemento piezoeléctrico 202, la placa de orificios 203, y la pestaña
212 de la placa de orificios, así como las pinzas 206 que sujetan
la tapa desmontable (no representada) al cierre 208 de la
botella.
La Fig. 8 es una vista por arriba, en la que se
muestra la relación del cuadro de circuito 201, el elemento
piezoeléctrico 202, la placa de orificios 203, el aro de montaje
204, y el cuadro 211 del chasis. Como se ha indicado anteriormente,
el elemento piezoeléctrico 202, en relación anular con la placa de
orificios 203, es sujetado en su posición en el cuadro de circuito
201 mediante el aro 204. El cuadro de circuito está montado en el
cuadro 211 del chasis de la manera usual, tal como con pinzas 217 y
soportes 219 de colocación en posición.
En la Fig. 9, un diagrama en corte transversal
simplificado del invento ilustra la relación general entre varios
elementos. Se ha representado la placa de orificios 203 como
incluyendo pestañas 212 de la placa de orificios, las cuales están
a su vez unidas al elemento piezoeléctrico 202 por medios 213 de
unión adecuados, tales como adhesivo de epoxi. La mecha 207 se ha
ilustrado en contacto parcial con la placa de orificios 203, creando
el espacio de separación 214 de líquido, mediante el cual se
transfiere el líquido a ser dispensado a la placa de orificios. La
mecha se ha ilustrado como comprendiendo también colas 215, las
cuales se extienden dentro del recipiente 205 para líquido, no
representado.
El elemento piezoeléctrico 202 es controlado por
el circuito de control en el cuadro de circuito 201, para
proporcionar unas actuaciones regulares a lo largo de un dilatado
período de tiempo. Con referencia a la Fig. 10, se ha realizado el
circuito de control mediante un circuito integrado para aplicación
específica (ASIC) 300, el cual recibe la energía eléctrica de una
pila 302. La pila 302 está conectada a una bomba de carga 304 la
cual, juntamente con los componentes externos 305, actúa como un
convertidor elevador de corriente continua a corriente continua. El
funcionamiento de la bomba de carga es controlado por una máquina
de estado 306, la cual recibe señales de temporización desde un
oscilador 308, el cual produce una señal de reloj de 20 MHz, por
ejemplo, que es aplicada a la bomba de carga 304. La máquina de
estado recibe también una indicación de un circuito 310 indicador
de pila baja.
La funcionalidad del circuito de control, y
concretamente de la máquina de estado 306, viene determinada por un
conjunto de tres conmutadores selectores 312 que producen señales
de entrada A, B, C, a la máquina de estado 306. Las entradas a la
máquina de estado desde los conmutadores selectores 312 están
conectadas a resistencias de actuación individuales 313 que están
acopladas selectivamente al voltaje de suministro positivo Vcc por
la señal de CAPACITAR, procedente de la máquina de estado 106. Esto
permite que el voltaje sea desconectado de las resistencias de
actuación 313 para conservar la energía eléctrica de la pila
durante los períodos de inactividad del circuito de control. Como
se describirá, el funcionamiento de la máquina de estado produce
una señal de salida en la línea 314, la cual tiene una amplitud y
una frecuencia 301 para accionar al elemento piezoeléctrico 202. Esa
señal de salida 216 para producir la salida del ASIC 300. El
excitador de salida 216 controla el estado de conducción del
transistor de efecto de campo de óxido salida por la línea 314 es
acoplada a través de un excitador de metálico (MOSFET) 316, el cual
controla a su vez el flujo de corriente eléctrica desde la bomba de
carga 304 al elemento piezoeléctrico 202.
Los detalles de la máquina de estado 306 se han
ilustrado en la Fig. 11. La realización preferida de la máquina de
estado 306 utiliza un circuito físico en un circuito integrado de
aplicación específica, pero alternativamente podría ser realizada
mediante un dispositivo programable tal como un microprocesador y
el circuito asociado. La máquina de estado 306 tiene la lógica de
decisión 320, a la cual están aplicadas las entradas A, B y C del
selector. La lógica de decisión tiene también interfaz con
dispositivos de almacenamiento 322 y 324, los cuales contienen,
respectivamente, datos relativos al período y al ciclo de servicio
para la señal de salida que acciona al elemento piezoeléctrico 202.
La lógica de decisión selecciona el período y los valores del ciclo
de servicio apropiados de los dispositivos de almacenamiento 322 y
324, respectivamente, y los transfiere, respectivamente, a las
entradas de precarga de un contador de frecuencia 326 y de un
contador de amplitud 328. Estos contadores 326 y 328 reciben una
señal de reloj desde el oscilador 308 y son capacitados por una
señal procedente de la lógica de decisión 320. Como se describirá,
cuando el contador de frecuencia 326 cuenta atrás hasta cero,
produce un impulso de salida designado por PERÍODO, el cual es
aplicado al establecimiento de un circuito de báscula biestable
330. Análogamente, cuando el contador de amplitud 328 llega a cero,
produce una señal de SERVICIO que es la entrada de restablecer del
circuito de báscula biestable 330. El circuito de báscula biestable
es capacitado por la señal procedente de la lógica de decisión 320
y produce la señal de salida por la línea 314.
El circuito accionador para el elemento
piezoeléctrico 202 utiliza modulación de amplitud y de frecuencia
para alimentar de energía eléctrica al elemento piezoeléctrico 202,
proporcionando así un dispensador portátil, accionado por pila,
para uso continuo como refrescador del aire ambiente o para la
aplicación de un pesticida. El circuito permite el funcionamiento
durante largo tiempo utilizando una pila de voltaje relativamente
bajo 302 y proporciona un margen de regímenes de entrega de los
ingredientes. El circuito acciona al elemento piezoeléctrico 202
con modulación de amplitud y de frecuencia, utilizando un ciclo de
servicio intermitente. El circuito electrónico es programable y
puede ser usado para establecer un régimen de entrega de
pulverización preciso en miligramos por hora. Esto se consigue
mediante el conmutador selector 312 que permite al usuario ajustar
el tiempo de inactividad entre ciclos y cambiar por consiguiente la
intensidad/eficacia a un nivel deseado, sobre la base de las
preferencias personales o bien según los diferentes tamaños de las
habitaciones. Se ha descubierto que las actuaciones del dispensador
están directamente relacionadas con el voltaje de excitación del
elemento piezoeléctrico 102. Sin embargo, se descubrió también que
al aumentar el voltaje el dispensador utilizaba menos eficazmente
la limitada energía de la pila. Por lo tanto, variando la amplitud
del voltaje de excitación de un nivel alto a un nivel bajo se
mejoraron las actuaciones de la entrega, sin incurrir en una
disminución del rendimiento. Este resultado fue debido a la
momentánea excitación de alto nivel que inicia la pulverización en
un modo de "altas actuaciones". Después, simplemente se
necesitan excitaciones de nivel más bajo para mantener ese nivel de
actuaciones.
Los presentes inventores han comprobado también
que la frecuencia de funcionamiento óptima para el elemento
piezoeléctrico 202 variaba de unidad a unidad, debido a lo que se
cree que son las diferencias de fabricación en los componentes del
circuito y del dispensador, tal como en el elemento piezoeléctrico
202. Este fenómeno puede ser superado barriendo la frecuencia de
excitación a través de un margen previamente definido, compensando
con ello las variaciones de unidad a unidad.
Otra característica del presente circuito
excitador es la de proporcionar una entrega constante de
ingredientes activos, con independencia del estado de carga de la
pila. Este circuito incluye una parte 318 que acumula una carga
adecuada para pulsar al elemento piezoeléctrico 202. Al decaer el
voltaje de la pila, el circuito asegura que se dispone de la
cantidad de energía apropiada para una acción regular de la bomba.
Cuando el voltaje de la pila decae hasta el punto de que el
circuito no pueda ya proporcionar la energía apropiada, el circuito
desconecta la unidad. Por consiguiente, el circuito proporciona una
entrega de salida constante con independencia del estado de carga de
la pila 302. Cuando el voltaje de la pila decae hasta el punto de
que no es posible una salida de entrega constante, el dispensador
se desconecta.
Durante el funcionamiento del dispensador, el
circuito de control invierte la mayor parte de su tiempo en un modo
de baja energía, corrientemente designado como un estado de
inactividad. En el estado de inactividad, la señal procedente del
oscilador 308 está accionando a un temporizador dentro de la lógica
de decisión 320 de la máquina de estado 306. Durante este estado de
inactividad, la señal de salida por la línea 314 de la máquina de
estado está a un nivel lógico bajo, haciendo con ello inactivo al
elemento piezoeléctrico 102. El período del estado de inactividad
viene determinado por el establecimiento del conmutador 312
selector del régimen y las entradas particulares A, B y C a la
máquina de estado 306. En la Tabla A, se ha ilustrado la relación
entre los ajustes del conmutador y las señales resultantes A, B y
C.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
| Entradas | Estado de funcionamiento | ||
| A | B | C | |
| Cerrada | Abierta | Cerrada | Unidad desconectada |
| Abierta | Abierta | Cerrada | Unidad conectada, tiempo de inactividad = 18 s |
| Abierta | Abierta | Abierta | Unidad conectada, tiempo de inactividad = 27 s |
| Cerrada | Cerrada | Abierta | Unidad conectada, tiempo de inactividad = 27 s |
| Cerrada | Abierta | Cerrada | Unidad conectada, tiempo de inactividad = 27 s |
| Abierta | Cerrada | Cerrada | Unidad conectada, tiempo de inactividad = 27 s |
| Cerrada | Cerrada | Cerrada | Unidad conectada, tiempo de inactividad = 27 s |
| Abierta | Cerrada | Abierta | Unidad conectada, tiempo de inactividad = 36 s |
Si se establece el conmutador selector de régimen
312 de modo que el dispensador esté desconectado cuando el circuito
240 de pila baja detecte que la carga de la pila 302 se ha gastado
hasta un punto para el que no es posible un funcionamiento normal,
no se lleva a cabo la secuencia de modulación y el dispensador
entra en un estado de inactivo.
Cuando el dispensador está conectado y la máquina
de estado 306 "despierta", la misma produce una breve señal de
salida que excita al elemento piezoeléctrico 102. La máquina de
estado 306 genera una señal para excitar al elemento
piezoeléctrico, que barre a través de un margen de frecuencia y de
un margen de amplitud. En la realización preferida, hay 19 valores
de la amplitud en la tabla 322 del ciclo de servicio, y 40 valores
de frecuencia almacenados en la tabla de periodo. La lógica de
decisión 320 tiene un temporizador interno que cada 26,2
microsegundos hace que los valores de amplitud y de frecuencia en el
siguiente conjunto de situaciones de la tabla sean recuperados y
cargados en los dos contadores 326 y 328. Puesto que los números de
los valores discretos de amplitud y de frecuencia son diferentes,
la amplitud cambia, de modo que al ser usada periódicamente una
frecuencia dada, para excitar al elemento piezoeléctrico 102, varía
también su amplitud. Este concepto se ha representado en la Fig.
12, donde al barrer la frecuencia a través de los 40 valores (de 135
kHz a 155 kHz) en la tabla de período 322, se barre la amplitud a
través de los 19 valores de la tabla del ciclo de servicio 324.
Obsérvese que puesto que 40 no es fácilmente divisible por 19,
cuando se repite el barrido de frecuencia la primera frecuencia
(135 kHz) tendrá un valor de la amplitud de 3.
Este proceso se lleva a cabo mediante la lógica
de decisión 306 en la Fig. 11, que capacita a los contadores de
frecuencia y de amplitud 326 y 328. Los contadores 326 y 328
controlan el período y el ciclo de servicio de la señal alterna en
la línea de salida 314. En esencia, los dos contadores 326 y 328
recargables, de ocho bits, dividen la señal de reloj de 20 MHz
producida por el oscilador 308 por el valor procedente de las dos
tablas 322 y 324 para controlar el período y el ciclo de servicio
de la señal de salida. El contador de frecuencia divide la señal de
reloj de 20 MHz descomponiéndola entre 135 kHz y 155 kHz. Cada 26,2
microsegundos la lógica de decisión restablece el contador,
obteniendo para ello el siguiente valor de la frecuencia de la tabla
de período 322, y cargando ese valor a través de la línea de
recuento de precarga en el contador de frecuencia 326. Esto recarga
el contador 326 con el valor de la cuenta atrás apropiado.
Al mismo tiempo, se obtiene un nuevo valor del
ciclo de servicio de la tabla 324, y se carga en el contador de
amplitud 328. Los valores del ciclo de servicio varían la anchura
del impulso de la señal de salida por la línea 314, entre 1,4
microsegundos y 5,0 microsegundos. Este ciclo de servicio controla
la amplitud de la señal de salida, y un período de más tiempo da una
mayor amplitud.
La señal de salida por la línea 314 es una señal
digital que se aplica a través del excitador de salida 216, para
controlar el estado de conducción de un MOSFET de potencia 316. Los
contadores 326 y 328 controlan el funcionamiento del Circuito de
Báscula Biestable 314, el cual produce una señal de salida de onda
cuadrada que varía de frecuencia y de ciclo de servicio, tal como
viene determinado por los dos contadores 326 y 328, e ilustrada en
340 y 344 en la Fig. 12.
Aunque se ha descrito el presente invento con
respecto a las que en la actualidad se consideran las realizaciones
preferidas, ha de quedar entendido que el invento no está limitado
a las realizaciones descritas. Por el contrario, el invento está
destinado a abarcar varias modificaciones y disposiciones
equivalentes dentro del alcance de las Reivindicaciones que se
acompañan.
Los sistemas de pulverización de este invento que
se han descrito en la presente solicitud, pueden ser usados para
dispensar automáticamente líquidos tales como refrescadores del
aire ambiente, perfumes, o insecticidas, en cualquier ambiente
dado, durante un dilatado período de tiempo, con la ventaja de que
se dispensan uniformemente cantidades iguales de líquido a la
atmósfera durante la vida de la pila que acciona al dispensador.
Además, el dispensador puede ser vuelto a usar a voluntad, por
medio de rellenado y sustitución de las pilas, de modo que el
consumidor puede cambiar como desee el líquido que esté siendo
dispersado en la atmósfera, con la ventaja adicional de que se puede
variar la cantidad de líquido que se disperse para ajustar su
intensidad o su eficacia a un nivel deseado, por preferencias
personales, por eficacia, o según tamaño de la habitación.
Claims (39)
1. Un método para hacer funcionar a un
pulverizador vibratorio de líquido del tipo en el cual una placa de
orificios (14), a la cual se suministra el líquido (31) a ser
pulverizado, es hecha vibrar para impulsar al líquido (31) de su
superficie en forma de pequeñas partículas de líquido durante
períodos de accionamiento que tienen lugar alternándose con
períodos de inactividad, durante los cuales no se hace vibras la
placa de orificios (14), comprendiendo dicho método los pasos
de:
hacer vibrar dicha placa de orificios (14) al
principio de cada período de accionamiento con una amplitud
relativamente alta suficiente como para despejar una película de
líquido de una superficie exterior de dicha placa de orificios (14)
para iniciar la pulverización del líquido; y
hacer vibrar después dicha placa de orificios con
una amplitud relativamente baja suficiente para mantener la
pulverización;
caracterizado porque se hace vibras dicha
placa de orificios con dicha amplitud más baja durante el resto del
período de accionamiento.
2. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1,
en el que dichos pasos de hacer vibrar dicha placa de orificios
(14) se llevan a cabo haciendo vibrar dicha placa de orificios (14)
con amplitudes que disminuyen con el tiempo de una manera en
general exponencial.
3. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1 ó
2, en el que, durante dichos pasos de hacer vibrar dicha placa de
orificios (14) se hace variar la frecuencia de vibración a lo largo
de un margen de frecuencias que incluye un armónico de la
frecuencia de resonancia natural del sistema vibratorio que incluye
dicha placa de orificios (14).
4. Un método de acuerdo con la Reivindicación 3,
en el que la frecuencia de vibración es barrida varias veces a lo
largo de dicho margen de frecuencias durante la ejecución de dichos
pasos.
5. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicha placa de orificios es
hecha vibrar por medio de un elemento actuador piezoeléctrico (10)
el cual es accionado por un voltaje alterno para que se expanda y
se contraiga,
se consigue la vibración de amplitud
relativamente alta aplicando para ello un alto voltaje alterno a
dicho elemento actuador piezoeléctrico (10) y se consigue la
amplitud relativamente más baja aplicando para ello un voltaje
alterno más bajo a dicho elemento actuador piezoeléctrico.
6. Un método de acuerdo con la Reivindicación 5,
en el que los pasos de aplicar primero un voltaje alto alterno y
aplicar después un voltaje alterno más bajo se ejecutan cargando un
condensador (74) durante períodos entre períodos de accionamiento
sucesivos, permitiendo que dicho condensador (74) descargue durante
dichos períodos de accionamiento, generando voltajes alternos
correspondientes al voltaje a través de dicho condensador (74)
durante dichos períodos de accionamiento, y aplicando dichos
voltajes alternos a dichos elementos piezoeléctricos (10).
7. Un método de acuerdo con la Reivindicación 5,
en el que los pasos de aplicar primero un voltaje alterno alto y
aplicar después un voltaje alterno más bajo a dicho elemento
actuador piezoeléctrico (10) se llevan a cabo aplicando un voltaje
de corriente continua decreciente a un extremo de una bobina (78)
cuyo otro extremo está conectado a dicho elemento actuador
piezoeléctrico (10) y conectando y desconectando al mismo
rápidamente una parte menor de dicha bobina (78), que esté más
próxima a dicho un extremo, a y de tierra, a un régimen alto,
durante cada período de accionamiento.
8. Un método de acuerdo con la Reivindicación 7,
en el que dicha conexión y desconexión rápida se llevan a cabo a un
régimen variable que incluye un armónico de la frecuencia de
resonancia natural de un sistema que incluye dicha placa de
orificios (14) y dicho actuador piezoeléctrico (10).
9. Un método de acuerdo con la Reivindicación 7,
en el que las duraciones de la conexión de dicha parte de dicha
bobina (78) a tierra son iguales entre sí, y en el que las
duraciones de la desconexión de dicha parte de dicha bobina (78) de
tierra varían.
10. Un método de acuerdo con la Reivindicación 5,
en el que los pasos de aplicar primero un voltaje alterno alto
incluyen los pasos de conectar una pila (54) a través de una bobina
(56) y de un diodo (58) a un condensador (60), y conectar y
desconectar sucesivamente un punto entre dicha bobina (56) y dicho
diodo (58) a y de tierra, para cargar dicho condensador (60) a un
voltaje regulado que es más alto que el voltaje de dicha pila.
11. Un método de acuerdo con la Reivindicación
10, en el que la duración requerida para cargar dicho condensador
(60) excede con mucho de la de un período de accionamiento.
\newpage
12. Un método de acuerdo con la Reivindicación 7
en el que dichos pasos de conectar y desconectar se inician a
continuación de cada período de inactividad y se extienden durante
un período de accionamiento predeterminado.
13. Un método de acuerdo con la Reivindicación
10, que incluye además el paso de temporizar la duración de dicha
conexión y desconexión del punto entre dicha bobina (56) y dicho
diodo (58) a y de tierra, y en respuesta a que dicha duración
exceda de una cantidad predeterminada, conectar dicha pila a tierra
para descargar totalmente la misma.
14. Un método de acuerdo con la Reivindicación
13, que incluye además el paso de impedir que prosiga la aplicación
de voltajes alternos a dicho elemento actuador piezoeléctrico (10)
en respuesta a que la duración de dicha conexión y desconexión
exceda de una predeterminada.
15. Un pulverizador vibratorio de líquido que
comprende:
una placa de orificios (14),
un conducto para líquido (32) dispuesto para
suministrar líquido (31) a ser pulverizado a dicha placa de
orificios (14); y
un actuador de vibración (10) acoplado a dicha
placa de orificios (14) y configurado para hacer vibrar a dicha
placa de orificios (14) durante períodos de accionamiento que
tienen lugar alternadamente con períodos de inactividad durante los
cuales no se hace vibrar la placa de orificios (14), siendo hecha
vibrar la placa de orificios (14) con una alta amplitud al principio
de un período de accionamiento para iniciar la pulverización del
líquido y quedando después con una amplitud más baja suficiente
para mantener la pulverización:
caracterizado porque el actuador de
vibración (10) está configurado de modo que hace vibrar a la placa
de orificios (14) con dicha amplitud más baja durante el resto del
período de accionamiento.
16. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 15, en el que dicho actuador de
vibración incluye un controlador (52) que está configurado de tal
modo que después de un período de accionamiento hace que termine la
vibración de dicha placa de orificios durante un período de
inactividad de una duración predeterminada, y después repite los
pasos de hacer vibrar la placa de orificios (14) con dicha alta
amplitud y después con dicha baja amplitud.
17. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 16, en el que dicho controlador (52)
está configurado para hacer vibrar a dicha placa de orificios (14)
con amplitudes que disminuyen con el tiempo de una forma en general
exponencial durante dicho período de accionamiento.
18. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 16, en el que dicho controlador (52)
incluye un elemento (100) de barrido de frecuencia conectado para
hacer que dicha placa de orificios (14) vibre de tal manera que la
frecuencia de la vibración varíe en un margen de frecuencias que
incluye un armónico de la frecuencia de resonancia natural del
sistema vibratorio que incluye a dicha placa de orificios (14).
19. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 18, en el que dicho elemento de
barrido de frecuencia está construido para hacer que sea barrida
varias veces la frecuencia de vibración en dicho margen de
frecuencias durante dicho período de accionamiento.
20. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones
15-19, en el que se han previsto:
un elemento actuador piezoeléctrico (10) acoplado
a dicha placa de orificios (14) para hacer que ésta vibre cuando
dicho elemento se expande y se contrae; y
un sistema de suministro de energía eléctrica
(40, 46, 96, 48, 42, 44) conectado para suministrar un voltaje
alterno a dicho elemento actuador (10) durante dicho período de
accionamiento, para hacer que el mismo se expanda y se contraiga y
para hacer con ello vibrar a dicha placa de orificios (14),
consiguiéndose la citada vibración de gran amplitud mediante dicho
sistema de suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96)
que aplica un voltaje alterno alto a dicho elemento actuador
piezoeléctrico (10), y consiguiéndose dicha vibración de baja
amplitud aplicando para ello un voltaje alterno más bajo a dicho
elemento actuador piezoeléctrico (10).
21. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 20, en el que dicho sistema de
suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96) incluye
temporizadores (94, 98) y conmutadores (92) conectados y dispuestos
para hacer que termine la aplicación de voltajes alternos a dicho
elemento actuador piezoeléctrico (10) durante dicho período de
inactividad, a continuación de dicho período de accionamiento, y
para reanudar después la aplicación de voltajes alternos a dicho
elemento (10) durante un período de accionamiento sucesivo.
22. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 21, en el que dicho sistema de
suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96) incluye un
circuito de suministro de voltaje (40, 42) capaz de suministrar un
voltaje que es inicialmente alto, al comenzar un período de
accionamiento, y que disminuye con un régimen en general exponencial
durante dicho período de accionamiento.
23. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 20, en el que dicho sistema de
suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96) incluye un
circuito oscilador de frecuencia variable (100) que tiene un margen
de barrido de frecuencia que incluye un armónico de la frecuencia de
resonancia natural de un sistema vibratorio que incluye dicha placa
de orificios (14) y en el que dicho circuito oscilador (100) está
conectado para aplicar señales de frecuencia variable a dicho
elemento actuador (10).
24. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 23, en el que el régimen de barrido
de frecuencia de dicho circuito oscilador de frecuencia variable
(100) es tal que la frecuencia de dichos voltajes alternos es
barrido yendo y viniendo sobre dicho margen de frecuencia varias
veces durante dicho período de accionamiento.
25. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 20, en el que dicho sistema de
suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96) incluye un
condensador de suministro de carga (74) y circuitos de carga y
temporización (72) conectados para recargar a dicho condensador de
suministro de carga (74) durante períodos de tiempo entre períodos
de accionamiento sucesivos, estando conectado dicho condensador de
suministro de carga (74) para descargar mientras suministra voltaje
de accionamiento a dicho elemento actuador piezoeléctrico (10)
durante dichos períodos de accionamiento, y que incluye además un
circuito generador de voltaje alterno (44) para generar voltajes
alternos correspondientes al voltaje de descarga a través de dicho
condensador (74) durante dichos períodos de accionamiento, y para
aplicar dichos voltajes alternos a dicho elemento piezoeléctrico
(10).
26. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 20, en el que dicho sistema de
suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96) incluye
una bobina (78), uno de cuyos extremos está conectado a una fuente
de voltaje decreciente (42) y el otro de cuyos extremos está
conectado a dicho elemento actuador piezoeléctrico (10), y el
circuito de conmutación (48, 82) conectado para conectar y
desconectar rápidamente una parte menor de dicha bobina (78), que
esté más próxima a dicho un extremo de la misma, a y de tierra, con
un alto régimen durante cada período de accionamiento.
27. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 26, en el que dicho circuito de
conmutación (48, 82) está conectado para ser hecho funcionar por un
oscilador (100) cuya frecuencia es tal que dicha conexión y
desconexión rápida se lleva a cabo con un régimen variable que
incluye la frecuencia de resonancia natural del sistema que incluye
dicha placa de orificios (14) y dicho elemento actuador
piezoeléctrico (10).
28. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 26, en el que dicho circuito de
conmutación (48, 82) está dispuesto para hacer que dicha conexión y
desconexión siga un patrón tal que las duraciones de la conexión de
dicha parte de dicha bobina (78) a tierra sean iguales entre sí, y
en el que las duraciones de dicha parte de la desconexión de dicha
parte de dicha bobina (78) de tierra varíen.
29. Un pulverizador de acuerdo con cualquiera de
las Reivindicaciones 20-28, en el que el sistema de
suministro de energía eléctrica incluye una pila para alimentar de
energía eléctrica al pulverizador.
30. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 20, en el que dicho sistema de
suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96) incluye
una pila (54), una bobina (56), y un diodo (58), conectados entre sí
en serie y conectados para suministrar corriente a un condensador
de suministro de carga (60), un conmutador (62) conectado desde un
punto entre dicha bobina (56) y dicho diodo (58) a tierra, y un
circuito de funcionamiento de conmutador (64) conectado para abrir
y cerrar sucesivamente dicho conmutador (62) cuando el voltaje en
dicho condensador de suministro de carga (60) cae por debajo de un
primer voltaje, inferior, y para mantener abierto dicho conmutador
(62) cuando el voltaje en dicho condensador de suministro de carga
(60) excede de un segundo voltaje más alto.
31. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 30, en el que dicha bobina (56) y
dicho condensador de suministro de carga (60) son de un tamaño tal
que la carga de dicho condensador de suministro de carga (60) se
extiende a lo largo de un período que excede con mucho de un período
de accionamiento de dicho pulverizador.
32. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 26, en el que dicho circuito de
conmutación (48, 82) que está conectado para conectar y desconectar
rápidamente una parte menor de dicha bobina (78), está dispuesto
para que inicie su funcionamiento a continuación de cada período de
inactividad y para que se extienda durante un período de
accionamiento predeterminado.
33. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 30, en el que dicho sistema de
suministro de energía eléctrica (40, 42, 44, 46, 48, 96) incluye
además un temporizador (110) conectado para medir la duración de
dicha apertura y cierre sucesivos de dicho conmutador (62) y, en
respuesta a que dicha duración exceda de una cantidad
predeterminada, conectar dicha pila (54) a tierra para descargar
totalmente la misma.
34. Un pulverizador vibratorio de líquido de
acuerdo con la Reivindicación 33, que incluye además otro
conmutador (106) dispuesto para ser hecho funcionar en respuesta a
que la duración de dicha apertura y cierra de dicho conmutador (62)
conectado al punto entre la bobina (56) y el diodo (58) exceda de
una cantidad predeterminada, estando conectado dicho otro conmutador
de tal modo que al funcionar el mismo se termina el suministro de
voltajes alternos a dicho elemento actuador.
35. Un pulverizador de líquido de acuerdo con la
Reivindicación 15, en el que dicho actuador de vibración (10)
incluye un circuito de accionamiento y un actuador piezoeléctrico
(10) acoplado a la placa de orificios (14) para hacer vibrar a
dicha placa (14), caracterizado dicho circuito de
accionamiento por:
un par de terminales (26, 28) a través de los
cuales se aplica un voltaje, y entre los cuales está conectado
dicho actuador piezoeléctrico (10);
un conmutador electrónico (82) conectado también
entre dichos terminales (26, 28) en paralelo con dicho actuador
piezoeléctrico (10), siendo dicho conmutador electrónico (82)
conmutable entre estados de conducción y de no conducción; y
un circuito (52) de funcionamiento de conmutador
conectado para conmutar dicho conmutador electrónico entre dichos
estados de conducción y de no conducción.
36. Un pulverizador de acuerdo con la
Reivindicación 35, caracterizado porque dicho conmutador
(82) es un transistor de efecto de campo.
37. Un pulverizador de acuerdo con la
Reivindicación 35, caracterizado porque:
hay una bobina (68) conectada en serie con dicho
actuador piezoeléctrico entre dichos terminales.
38. Un pulverizador de acuerdo con la
Reivindicación 37, caracterizado porque:
dicho conmutador (82) está conectado en paralelo
con una parte de dicha bobina (78) y dicho actuador
piezoeléctrico.
39. Un pulverizador de acuerdo con la
Reivindicación 35, caracterizado porque:
dicho circuito de funcionamiento de conmutador
(52) comprende un oscilador.
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