KR102322725B1 - An automatically balanced micro-pulsed ionizing blower - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에서, 바이폴라 코로나 방전에서 생성된 이온화된 기류의 균형을 자동으로 유지하는 방법이 제공된다. 방법은 마이크로 펄스 AC 전원에 연결된 적어도 하나의 이온 이미터 및 기준 전극을 공기 이동 디바이스에 제공하고, 적어도 하나의 이온 균형 모니터 및 코로나 방전 조정 제어를 제어 시스템에 제공하는 단계; 단기간 이온화 마이크로 펄스의 가변 극성 그룹을 생성하는 단계를 포함하며: 상기 마이크로 펄스는 대부분 두 극성 전압의 진폭 및 기간에 있어서 비대칭이고, 코로나 임계값을 초과하는 적어도 하나의 극성 이온화 펄스의 크기를 갖는다.In an embodiment of the present invention, a method is provided for automatically balancing the ionized airflow generated in a bipolar corona discharge. The method includes providing at least one ion emitter and a reference electrode coupled to a micropulse AC power source to an air movement device, and providing at least one ion balance monitor and corona discharge regulation control to a control system; generating a variable polarity group of short-term ionizing micropulses, wherein the micropulses are mostly asymmetric in amplitude and duration of the two polarity voltages and having a magnitude of at least one polarization ionization pulse that exceeds a corona threshold.

Figure R1020167026399
Figure R1020167026399

Description

자동 균형 마이크로 펄스 이온화 블로워{AN AUTOMATICALLY BALANCED MICRO-PULSED IONIZING BLOWER}Self-balancing micro-pulse ionizing blower {AN AUTOMATICALLY BALANCED MICRO-PULSED IONIZING BLOWER}

관련 출원에 대한 상호 참조CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

본 출원은 2012년 2월 6일에 출원된 미국 출원 제13/367,369호의 일부 계속 출원이다. 미국 출원 제13/367,369호는 참조로서 본원에 완전히 통합된다.This application is a continuation-in-part of US Application Serial No. 13/367,369, filed on February 6, 2012. U.S. Application No. 13/367,369 is fully incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 일반적으로 이온화 블로워에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate generally to ionizing blowers.

정전기 중화기(static charge neutralizer)는 정전기 축적을 제거하거나 최소화하도록 설계된다. 정전기 중화기는 공기 이온을 생성하고, 이 이온을 하전 대상(charged target)에 전달함으로써 정전기를 제거한다.Static charge neutralizers are designed to eliminate or minimize static build-up. The static neutralizer removes static electricity by generating air ions and delivering these ions to a charged target.

정전기 중화기의 하나의 특정 카테고리는 이온화 블로워이다. 이온화 블로워는 일반적으로 코로나 전극으로 공기 이온을 생성하고, 이 공기 이온을 관심의 대상으로 지향시키기 위해 팬(또는 팬들)을 이용한다.One particular category of static neutralizers are ionizing blowers. Ionizing blowers typically use a fan (or fans) to create air ions with a corona electrode and direct these air ions to an object of interest.

블로워의 성능을 모니터링하거나 제어하는 것은 두가지 측정을 이용한다.Monitoring or controlling the performance of a blower uses two measures.

제 1 측정은 균형이다. 양의 공기 이온의 수가 음의 공기 이온의 수와 동일할 때 이상적인 균형이 발생한다. 충전판 모니터(charge plate monitor) 상에서, 이상적인 판독은 제로(0)이다. 실제로, 정전기 중화기는 제로 주위의 작은 범위 내로 제어된다. 예를 들어, 정전기 중화기의 균형은 대략 ±0.2 볼트로 명시될 수 있다.The first measure is balance. An ideal equilibrium occurs when the number of positive air ions is equal to the number of negative air ions. On a charge plate monitor, the ideal reading is zero. In practice, the static neutralizer is controlled within a small range around zero. For example, the balance of an electrostatic neutralizer can be specified as approximately ±0.2 volts.

제 2 측정은 공기 이온 전류이다. 보다 높은 공기 이온 전류는, 정전기가 보다 짧은 시간 주기 내에 방전될 수 있기 때문에 유용하다. 보다 높은 공기 이온 전류는 충전판 모니터로 측정되는 낮은 방전 시간과 관련된다.The second measurement is the air ion current. A higher air ion current is useful because static electricity can be discharged in a shorter period of time. A higher air ion current is associated with a lower discharge time as measured by a charge plate monitor.

본 발명의 실시예에서, 바이폴라 코로나 방전에서 생성된 이온화된 기류의 균형을 자동으로 유지하는 방법이 제공된다. 방법은 마이크로 펄스 AC 전원에 연결된 적어도 하나의 이온 이미터 및 기준 전극을 공기 이동 디바이스에 제공하고, 적어도 하나의 이온 균형 모니터 및 코로나 방전 조정 제어를 제어 시스템에 제공하는 단계; 단기간 이온화 마이크로 펄스의 가변 극성 그룹을 생성하는 단계를 포함하며: 상기 마이크로 펄스는 대부분 두 극성 전압의 진폭 및 기간에 있어서 비대칭이고, 코로나 임계값을 초과하는 적어도 하나의 극성 이온화 펄스의 크기를 갖는다.In an embodiment of the present invention, a method is provided for automatically balancing the ionized airflow generated in a bipolar corona discharge. The method includes providing at least one ion emitter and a reference electrode coupled to a micropulse AC power source to an air movement device, and providing at least one ion balance monitor and corona discharge regulation control to a control system; generating a variable polarity group of short-term ionizing micropulses, wherein the micropulses are mostly asymmetric in amplitude and duration of the two polarity voltages and having a magnitude of at least one polarization ionization pulse that exceeds a corona threshold.

본 발명의 다른 실시예에서, 자동으로 균형이 유지된 이온화 블로워용 디바이스가 제공된다. 디바이스는 공기 이동 디바이스와 고전압원에 모두 연결된적어도 하나의 이온 이미터 및 기준 전극; 및 이온 균형 모니터를 포함하며; 상기 고전압원의 변압기, 상기 이온 이미터 및 기준 전극은 AC 전류 회로에 대한 폐루프 내에 배열되고, 상기 루프는 높은 값 뷰잉 저항(high value viewing resistor)에 의해 접지에 연결된다.In another embodiment of the present invention, a device for an automatically balanced ionizing blower is provided. The device comprises at least one ion emitter and a reference electrode coupled to both the air movement device and the high voltage source; and an ion balance monitor; The transformer of the high voltage source, the ion emitter and the reference electrode are arranged in a closed loop to an AC current circuit, the loop being connected to ground by a high value viewing resistor.

예로서 제안되는 본 발명의 다양한 실시예는 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명되며, 여기서 동일한 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 이온화 블로워의 일반적인 블록도이다.
도 1b는 도 1a의 블로워의 단면도이다.
도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 이온화 블로워에 포함된 센서의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따라 도 1a의 이온화 블로워와 블로워로부터의 이온화된 기류의 블록도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 이온화 블로워의 시스템의 전기적 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피드백 알고리즘(300)의 흐름도이다.
도 4는 마이크로 펄스(micropulse) 생성기 제어의 마이크로 펄스 생성기 알고리즘의 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 음의 펄스 열(pulse train)의 형성 동안 시스템 동작의 흐름도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 양의 펄스 열의 형성 동안 시스템 동작의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제시된 펄스 위상(present pulse phase) 동안 시스템 동작의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 센서 입력 측정 동안 시스템 동작의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 펄스의 파형도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 균형 경보(balance alarm) 동안 시스템 동작의 흐름도이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of the present invention, proposed by way of example, will be described in detail with reference to the following drawings, wherein like numerals denote like elements.
1A is a general block diagram of an ionizing blower according to an embodiment of the present invention.
1B is a cross-sectional view of the blower of FIG. 1A ;
1C is a block diagram of a sensor included in an ionization blower according to an embodiment of the present invention.
2A is a block diagram of the ionizing blower of FIG. 1A and ionized airflow from the blower in accordance with an embodiment of the present invention.
2B is an electrical block diagram of a system of an ionizing blower according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a feedback algorithm 300 according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart of a micropulse generator algorithm of micropulse generator control.
5A is a flow diagram of system operation during formation of a negative pulse train in accordance with an embodiment of the present invention.
5B is a flow diagram of system operation during formation of a positive pulse train in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a flow diagram of system operation during a present pulse phase in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of system operation during sensor input measurement according to an embodiment of the present invention.
8 is a waveform diagram of a micropulse according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of system operation during a balance alarm in accordance with an embodiment of the present invention.

다음의 상세한 설명에서, 설명을 위해, 다수의 특정 상세 사항은 본 발명의 다양한 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 당업자는 본 발명의 이러한 다양한 실시예가 단지 예시적이며, 어떠한 방식으로 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 알 것이다. 본 발명의 다른 실시예는 본 개시물의 이점을 가진 당업자에게 쉽게 제시할 것이다.In the following detailed description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of various embodiments of the invention. Those skilled in the art will appreciate that these various embodiments of the present invention are illustrative only and are not intended to be limiting in any way. Other embodiments of the invention will readily appear to those skilled in the art having the benefit of this disclosure.

본 발명의 실시예는, 예를 들어, 이온화 바(bar), 블로워, 또는 인라인(in-line) 이온화 디바이스로서 구성된 많은 타입의 공기 가스 이온화기에 적용할 수 있다.Embodiments of the present invention are applicable to many types of air gas ionizers configured as, for example, ionizing bars, blowers, or in-line ionization devices.

광역 커버리지(wide area coverage) 이온화 블로워는 짧은 방전 시간 및 타이트한 이온 균형 제어와 고효율 공기 이온화의 조합을 필요로 한다. 도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 이온화 블로워(100)의 일반적인 블록도이고, 도 1b는 라인 A-A에 따른 도 1a의 블로워(100)의 단면도이다. 효율적인 공기 이온화는, 이미터 포인트(102)의 어레이(즉, 이미터 포인트 어레이(102))와 (상위 기준 전극(104) 및 하위 기준 전극(105)으로 도시된) 2개의 기준 전극(104, 105) 사이에 생성된 바이폴라 코로나 방전에 의해 달성된다. 이미터 포인트(102)는, 또한 이온화된 공기 흐름의 속도를 균등하게 하는 것을 돕는 보호 그릴(106)(즉, 공기 덕트(106)) 상에 마운팅된다.Wide area coverage ionizing blowers require a combination of high efficiency air ionization with short discharge times and tight ion balance control. 1A is a general block diagram of an ionizing blower 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the blower 100 of FIG. 1A taken along line A-A. Efficient air ionization involves an array of emitter points 102 (ie, emitter point array 102 ) and two reference electrodes 104 (shown as an upper reference electrode 104 and a lower reference electrode 105 ). 105) is achieved by a bipolar corona discharge created between The emitter point 102 is also mounted on a protective grill 106 (ie, air duct 106 ) that helps to equalize the velocity of the ionized air flow.

팬(103)(도 1a)은 이미터 포인트 어레이(102)(이온 이미터(102))와 2개의 기준 전극(104, 105) 사이의 공간(130) 내에 높은 가변 공기 흐름(125)을 제공하는 공기 이동 디바이스이다. 공기 덕트(106)는, 공기 흐름(125)을 집중시켜 코로나 방전의 공간(130) 내에 분배한다. 코로나 생성된 양이온 및 음이온은 전극(102, 104 및 105) 사이로 이동한다. 공기 흐름(125)은 코로나 방전에 의해 생성된 양이온과 음이온의 상대적으로 작은 부분만을 취하고 운반(carry)할 수 있다.The fan 103 ( FIG. 1A ) provides a high variable airflow 125 in the space 130 between the emitter point array 102 ( ion emitter 102 ) and the two reference electrodes 104 , 105 . It is an air moving device. The air duct 106 concentrates the air stream 125 and distributes it within the space 130 of the corona discharge. The corona generated positive and negative ions move between the electrodes 102 , 104 and 105 . The air stream 125 can take and carry only a relatively small fraction of the positive and negative ions produced by the corona discharge.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기(125)는 공기 덕트(106) 출구(131)로 밀려 나가고, 공기(125)는 공기 이온화 센서(101)를 통과한다. 센서(101)의 설계의 일 실시예의 상세 사항은 도 1c에 도시된다. (도 1b에 블록(126)으로 도시된) 팬은 공기(125)의 흐름을 제공한다. 공기 이온화 전압 센서(101)는 덕트(106)의 전체 폭에 걸쳐 뻗어있는 루버(louver) 타입의 얇은 유전체 판(109)을 갖는다. 이온화된 공기 흐름(125b)의 부분(125a) 내의 이온 전하의 일부를 센서(101)가 감지하고 수집할 수 있도록, 루버 판(109)은 덕트(106) 및 상위 전극(104)(또한 도 2a 참조)으로부터 나오는 이온화된 공기 흐름(125b)(이온화된 기류(125b))의 부분(125a)(또는 샘플(125a))을 지향한다. 수집된 이온 전하는 이어서 이온화 블로워(100) 내의 이온을 균형화하기 위한 알고리즘(300)(도 3)에 의한 사용을 위해 제어 신호(250)(도 2)를 생성한다. 판(109)의 최상부 측(132)은 감지 전극(108)으로서 기능하는 좁은 금속 스트립을 갖고, 최하부 측(133)은 보다 넓은 접지된 평면(plain) 전극(110)을 갖는다. 이 전극(110)은, 공기 이온화 센서(101)가 이미터 포인트 어레이(102)의 높은 전기장으로부터 차폐되도록 일반적으로 차폐된다. 전극(108)은, 이온화된 공기 흐름(125b) 내의 이온 균형에 비례하는 전압/신호(135)(도 2a)를 초래하는 이온의 전하의 일부를 수집한다. 센서(101)로부터의 전압/신호(135)는, 이온화된 공기 흐름(125b) 내의 이온 균형을 모니터링하고 조정하도록 (도 2에서 시스템(200)으로 도시된) 제어 시스템(107)에 의해 사용된다. 이 신호(135)는 또한 아래에 더 논의될 바와 같이, 샘플 및 홀드 회로(205) 내로의 입력인 신호(250)로 나타내어진다. 이온 균형 센서의 다른 구성, 예를 들어 이온 흐름 내에 잠기는 도전성 그릴 또는 금속 메쉬의 형태가 또한 본 발명의 다른 실시예에서 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, air 125 is pushed out to outlet 131 of air duct 106 and air 125 passes through air ionization sensor 101 . Details of one embodiment of the design of the sensor 101 are shown in FIG. 1C . A fan (shown as block 126 in FIG. 1B ) provides a flow of air 125 . The air ionization voltage sensor 101 has a louver-type thin dielectric plate 109 extending over the entire width of the duct 106 . The louver plate 109 is connected to the duct 106 and the upper electrode 104 (also FIG. 2A ) so that the sensor 101 can sense and collect a portion of the ionic charge in the portion 125a of the ionized air stream 125b. The portion 125a (or sample 125a) of the ionized air stream 125b (ionized air stream 125b) exiting from the ionized air stream 125b is directed. The collected ion charge then generates a control signal 250 ( FIG. 2 ) for use by the algorithm 300 ( FIG. 3 ) for balancing the ions in the ionization blower 100 . The top side 132 of the plate 109 has a narrow metal strip serving as the sensing electrode 108 , and the bottom side 133 has a wider grounded plain electrode 110 . This electrode 110 is generally shielded so that the air ionization sensor 101 is shielded from the high electric field of the emitter point array 102 . Electrode 108 collects a portion of the charge of the ions resulting in a voltage/signal 135 (FIG. 2A) that is proportional to the ion balance in ionized air stream 125b. The voltage/signal 135 from the sensor 101 is used by the control system 107 (shown as system 200 in FIG. 2 ) to monitor and adjust the ion balance in the ionized air stream 125b. . This signal 135 is also represented as signal 250 which is input into sample and hold circuitry 205, as will be discussed further below. Other configurations of the ion balance sensor may also be used in other embodiments of the present invention, such as in the form of a conductive grill or metal mesh submerged in an ion flow.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이온 전류 센서(204)는 이온화된 흐름 균형을 모니터링하는데 사용된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 이온화된 공기 흐름 균형을 모니터링하기 위한 이온화 복귀(return) 전류 센서(204)를 포함하는 시스템(200)(도 2)을 제공한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 시스템(200)은 이온화된 공기 흐름 균형을 모니터링하기 위한 공기 이온화 전압 센서(101)를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the ion current sensor 204 is used to monitor the ionized flow balance. Accordingly, one embodiment of the present invention provides a system 200 (FIG. 2) comprising an ionization return current sensor 204 for monitoring ionized air flow balance. In another embodiment of the present invention, system 200 includes an air ionization voltage sensor 101 for monitoring ionized air flow balance.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 시스템(200)은 공기 이온화 전압 센서(101) 및 이온화 전류 복귀 센서(204)를 포함하는 듀얼 센서를 포함하고, 두 센서(101 및 204)는 이온화된 공기 흐름 균형을 모니터링하기 위해 구성된다. In another embodiment of the present invention, system 200 includes dual sensors comprising an air ionization voltage sensor 101 and an ionization current return sensor 204, the two sensors 101 and 204 being ionized airflow. It is configured to monitor the balance.

이온화 전류 복귀 센서(204)는 커패시터(C2), 커패시터(C1), 및 저항(R1 및 R2)을 포함한다. 커패시터(C2)는 AC 전류 경로를 접지에 제공하고, 전류 검출 회로를 바이패스한다. 저항(R2)은 이온 전류를 전압(Ii*R2)으로 변환하고, 저항(R1 및 R2) 및 커패시터(C2)는 마이크로 펄스에 의해 생성된 유도 전류를 필터링하기 하기 위한 저역 통과 필터를 형성한다. 센서(204)로부터 흐르는 복귀 전류(210)는 I2로 나타낸다.The ionization current return sensor 204 includes a capacitor C2, a capacitor C1, and resistors R1 and R2. Capacitor C2 provides an AC current path to ground and bypasses the current detection circuitry. Resistor R2 converts the ion current to voltage Ii*R2, and resistors R1 and R2 and capacitor C2 form a low-pass filter for filtering the induced current generated by the micropulses. Return current 210 flowing from sensor 204 is denoted by I2.

이미터 포인트(102)로 흐르는 전류(254)는 전류 합계

Figure 112016092481410-pct00001
이며, 여기서 전류(Ic1 및 Ic2)는 각각 커패시터(C1 및 C2)를 통해 흐르는 전류이다.Current 254 flowing to emitter point 102 is the sum of the currents
Figure 112016092481410-pct00001
, where currents Ic1 and Ic2 are currents flowing through capacitors C1 and C2, respectively.

도 2a는 이미터(102)와 기준 전극(104, 105) 사이에 흐르는 이온 전류(220)를 예시한다. 덕트(106)로부터의 공기 흐름(125)은, 이 두 이온 전류(220)의 부분을 블로워(100) 외부의 전하 중화의 대상으로 이동하는 이온화된 공기 흐름(125b)으로 변환한다. 대상은 일반적으로 이온화 블로워(100)에 대해 상이한 위치에 배열될 수 있는 블록(127)으로 도 1b에 도시된다.2A illustrates an ion current 220 flowing between emitter 102 and reference electrodes 104 , 105 . Airflow 125 from duct 106 converts a portion of these two ion currents 220 into an ionized air stream 125b that travels outside of blower 100 to a target of charge neutralization. The object is generally shown in FIG. 1B as a block 127 that may be arranged in a different position relative to the ionizing blower 100 .

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 이온화 블로워(100) 내의 시스템(200)의 전기적 블록도를 도시한다. 시스템(200)은 이온 전류 센서(204), (펄스 구동기(202) 및 고전압(high voltage; HV) 변압기(203)에 의해 형성되는) 마이크로 펄스 고전압 전력 공급기(230)(마이크로 펄스 AC 전원(230)), 및 이온화 블로워의 제어 시스템(201)을 포함한다. 실시예에서, 제어 시스템(201)은 마이크로 제어기(201)이다. 마이크로 제어기(201)는, 예를 들어, 약 3.3 DC 전압에 있을 수 있는 전압 바이어스(256)로부터 전력을 수신하고, 라인(257)에 접지된다. 2B shows an electrical block diagram of a system 200 within an ionizing blower 100 in accordance with an embodiment of the present invention. System 200 includes an ion current sensor 204 , a micropulse high voltage power supply 230 (formed by a pulse driver 202 and a high voltage (HV) transformer 203 ) (micropulse AC power supply 230 ). )), and a control system 201 of the ionizing blower. In an embodiment, the control system 201 is a microcontroller 201 . Microcontroller 201 receives power from voltage bias 256 , which may be, for example, about 3.3 DC voltage, and is grounded on line 257 .

전력 변환기(209)는 시스템(200)에 의해 사용되는 다양한 전압(예를 들어 -12 VDC, 12 VDC, 또는 3.3 VDC)을 제공하기 위해 시스템(200)에서 선택적으로 사용될 수 있다. 전력 변환기(209)는 전압원 값(258)(예를 들어, 24 VDC)을 마이크로 제어기(201)를 바이어싱하기 위한 다양한 전압(256)으로 변환할 수 있다. Power converter 209 may optionally be used in system 200 to provide various voltages (eg, -12 VDC, 12 VDC, or 3.3 VDC) used by system 200 . Power converter 209 may convert a voltage source value 258 (eg, 24 VDC) to various voltages 256 for biasing microcontroller 201 .

마이크로 펄스 고전압 전력 공급기(230)는 마이크로 제어기(201)에 의해 제어되는 펄스 구동기(202)를 갖는다. 펄스 구동기(202)는 승압(step up) 펄스 변압기(203)에 연결된다. 변압기(203)는 코로나 방전을 생성하기에 충분한 진폭을 갖는 (마이크로초 범위의) 양 및 음 극성 단기간(short duration) 펄스를 생성한다. 변압기(203)의 2차 코일은 접지에 상대적으로 플로팅된다. 변압기(203)의 고전압 단자(250)는 이미터 포인트 어레이(102)에 연결되고, 변압기(203)의 저전압 단자(251)는 기준 전극(104, 105)에 연결된다.The micro pulse high voltage power supply 230 has a pulse driver 202 controlled by a micro controller 201 . The pulse driver 202 is connected to a step up pulse transformer 203 . Transformer 203 generates positive and negative polarity short duration pulses (in the microsecond range) with sufficient amplitude to create a corona discharge. The secondary coil of transformer 203 is floated relative to ground. The high voltage terminal 250 of the transformer 203 is connected to the emitter point array 102 , and the low voltage terminal 251 of the transformer 203 is connected to the reference electrodes 104 , 105 .

(고전압 전력 공급기(230)에 의해 생성되는) 단기간 고전압 AC 펄스는 전극(102 및 104, 105) 사이에 흐르는 상당한 용량성 또는 변위 전류(Ic1 및 Ic2)를 초래한다. 예를 들어, 전류(Ic1)는 전극(이미터 포인트)(102)과 상위 기준 전극(104) 사이에 흐르고, 전류(Ic2)는 전극(102)과 하위 기준 전극(105) 사이에 흐른다. Ii(+) 및 Ii(-)로 표시된 상대적으로 작은 양 및 음이온 코로나 전류는 블로워(100) 외부의 환경으로 이 이온 생성 시스템(200)을 떠나 대상으로 이동한다.Short term high voltage AC pulses (generated by high voltage power supply 230 ) result in significant capacitive or displacement currents Ic1 and Ic2 flowing between electrodes 102 and 104 , 105 . For example, current Ic1 flows between electrode (emitter point) 102 and upper reference electrode 104 , and current Ic2 flows between electrode 102 and lower reference electrode 105 . Relatively small positive and negative ion corona currents, denoted Ii(+) and Ii(-), leave this ion generating system 200 into the environment outside the blower 100 and travel to the target.

용량성 및 이온 전류를 분리하기 위해, 이온 생성 시스템(200)은 변압기(203)의 2차 코일과 코로나 전극(102, 104 및 105)이 사실상 접지에 대해 플로팅되고, 이온 전류(Ii(+) 및 Ii(-))가 접지로의 복귀 경로를 가지므로(접지에 전달), Ic1 및 Ic2로 표시된 고주파 AC 용량성 전류에 대해 폐루프 회로로 배열된다. AC 전류는, 이 AC 전류가 접지에 전달되는 것보다, 이 루프 내에서 순환하도록 충분히 낮은 저항을 갖는다. In order to separate capacitive and ionic currents, ion generating system 200 is configured such that the secondary coil of transformer 203 and corona electrodes 102, 104, and 105 are effectively floated relative to ground, and the ion current Ii(+) and Ii(-)) have a return path to ground (pass to ground), so they are arranged in a closed loop circuit for high frequency AC capacitive currents denoted Ic1 and Ic2. The AC current has a sufficiently low resistance to circulate within this loop than it is delivered to ground.

시스템(200)은 펄스 AC 전압원(230), 상기 이온 이미터(102)와 기준 전극(104 또는 105) 사이에 폐루프 전류 경로를 배열함으로써 펄스 AC 전류로부터 분리 이온 대류(convection) 전류를 제공하는 이온 균형 모니터를 포함한다.The system 200 provides a separate ion convection current from a pulsed AC current by arranging a pulsed AC voltage source 230, a closed loop current path between the ion emitter 102 and a reference electrode 104 or 105. Includes an ion balance monitor.

부가적으로, 이온 균형 모니터링은 마이크로 펄스 사이의 시간 주기 동안 시스템(200)에서 수행된다. 부가적으로, 이온 균형 모니터링은 양 및 음의 대류 전류의 차동(differential) 신호를 통합함으로써 수행된다.Additionally, ion balance monitoring is performed in system 200 during the period of time between micropulses. Additionally, ion balance monitoring is performed by integrating differential signals of positive and negative convective currents.

고전압원(230)의 변압기(203), 이온 이미터(102) 및 기준 전극(104 또는 105)은 AC 전류 회로에 대해 폐루프로 배열되고, 폐루프는 높은 값 뷰잉(viewing) 저항(R2)에 의해 접지에 접속된다.The transformer 203, the ion emitter 102 and the reference electrode 104 or 105 of the high voltage source 230 are arranged in a closed loop for an AC current circuit, the closed loop being a high value viewing resistor R2. connected to ground by

전하 보존의 법칙은 AC 전압원(230)의 (변압기(203)를 통한) 출력이 플로팅될 때, 이온 전류가 양(Ii(+)) 및 음(Ii(-)) 이온 전류의 합과 동일하다는 것을 구술한다. 이 전류(Ii(+) 및 Ii(-))는 시스템(200) 내에서 복귀 전류 센서(204)의 회로를 통해 복귀해야 한다. 각 극성 이온 전류의 양은 다음과 같다:The law of conservation of charge states that when the output (through transformer 203) of AC voltage source 230 is floated, the ionic current is equal to the sum of the positive (Ii(+)) and negative (Ii(-)) ionic currents. dictate that These currents Ii(+) and Ii(−) must return through the circuit of the return current sensor 204 in the system 200 . The amount of ion current of each polarity is:

Figure 112016092481410-pct00002
Figure 112016092481410-pct00003
Figure 112016092481410-pct00002
and
Figure 112016092481410-pct00003

여기서, Q는 양 또는 음의 이온의 전하이고, N은 이온 농도이며, U는 공기 흐름이다. 이온 균형은 양(Ii(+)) 및 음(Ii(-)) 전류의 절대값이 동일하면 달성될 것이다. 두 극성의 공기 이온이 (하나의 전자와 동일한) 동일한 전하량을 지니는 것으로 본 기술 분야에 알려져 있다. 따라서, 이온 균형의 다른 조건은 두 극성 이온의 동일한 농도이다. 공기 이온화 전압 센서(101)(이온 균형 모니터(101))는 이온 전류 변화에 민감한 복귀 전류 센서(204)(이온 균형 모니터(204))와는 대조적으로 이온 농도에 있어서의 변화에 더 민감하다. 따라서, 공기 이온화 전압 센서(커패시터 센서)(101)의 응답 속도는 통상적으로 이온화 복귀 전류 센서(204)의 응답보다 더 빠르다.where Q is the charge of the positive or negative ions, N is the ion concentration, and U is the air flow. Ion balance will be achieved if the absolute values of the positive (Ii(+)) and negative (Ii(-)) currents are equal. It is known in the art that air ions of both polarities have the same amount of charge (equivalent to one electron). Thus, the other condition of ionic balance is the same concentration of both polar ions. The air ionization voltage sensor 101 (ion balance monitor 101) is more sensitive to changes in ion concentration, in contrast to the return current sensor 204 (ion balance monitor 204), which is sensitive to changes in ion current. Accordingly, the response speed of the air ionization voltage sensor (capacitor sensor) 101 is typically faster than that of the ionization return current sensor 204 .

센서(101)에 의해 검출된 다수의 양이온은 센서(101)가 샘플 및 홀드 회로(205)로의(이들에 의해 처리되는) 입력인 양의 출력 전압을 생성하게 한다. 센서(101)에 의해 검출된 다수의 음이온은 센서(101)가 샘플 및 홀드 회로(205)로의(이들에 의해 처리되는) 입력인 음의 출력 전압을 생성하게 한다. 대조적으로, 상술한 바와 유사하게, 양(Ii(+)) 및 음(Ii(-))의 절대값은 이온화 블로워(100) 내의 이온 균형을 결정하고 달성하기 위해 샘플 및 홀드 회로(205)로의 입력을 위한 신호(250)를 출력하도록 센서(204)에 의해 사용된다. The number of positive ions detected by sensor 101 causes sensor 101 to generate a positive output voltage that is input to (processed by) the sample and hold circuit 205 . The plurality of negative ions detected by the sensor 101 causes the sensor 101 to generate a negative output voltage that is an input to (processed by) the sample and hold circuit 205 . In contrast, similar to that described above, the absolute values of positive (Ii(+)) and negative (Ii(-)) are drawn into sample and hold circuitry 205 to determine and achieve ion balance within ionization blower 100 . Used by sensor 204 to output signal 250 for input.

마이크로 펄스 열 사이의 시간에, 샘플 신호(215)는 증폭기(218)가, 이어서 입력 신호(250)에 대한 응답에 기반한 값으로 충전되는 캐패시터(C3)에 연결되도록 스위치(216)를 폐쇄할 것이다.In the time between the micropulse trains, the sample signal 215 will close the switch 216 such that the amplifier 218 is then coupled to a capacitor C3 that is charged to a value based on the response to the input signal 250 . .

기류로 플로팅된 이온 전류는 매우 낮은 주파수로 특징되고, 높은 메가 옴 저항 회로(R1 및 R2)를 통해 접지를 통과함으로써 모니터링될 수 있다. 용량성 및 기생 고주파 전류의 영향을 최소화하기 위해, 센서(204)는 C1 및 C2를 가진 2개의 바이패스 용량성 경로를 갖는다.The ionic current floated into the airflow is characterized by a very low frequency and can be monitored by passing it to ground through high megaohm resistance circuits R1 and R2. To minimize the effects of capacitive and parasitic high-frequency currents, sensor 204 has two bypass capacitive paths with C1 and C2.

전류(Ii(+)) 및 음(Ii(-))의 차는 센서(204)에 의해 연속적으로 측정된다. 저항 회로(R1, R2)를 통과하는 결과적 전류는 블로워를 떠난 기류의 시간 이온 균형에 있어서의 통합/평균에 비례하는 전압/신호를 생성한다. 이 결과적 전류는 합계

Figure 112016092481410-pct00004
로 표현되는 전류(214)로서 나타내어진다. The difference between the current Ii(+) and negative Ii(−) is continuously measured by the sensor 204 . The resulting current through the resistor circuits R1 and R2 produces a voltage/signal proportional to the integration/average in the time ion balance of the airflow leaving the blower. This resulting current is the sum
Figure 112016092481410-pct00004
It is represented as a current 214 represented by .

이온 균형 모니터링은 전류 센서(204)의 전압 출력을 측정하거나, 또는 전압 센서(101)의 출력을 측정하거나, 또는 공기 이온화 센서(101 및 204)로부터 전압을 측정함으로써 달성된다. 명확성을 위해, 전류 센서(204)의 전압 출력 및 전압 센서(101)의 전압 출력은 동일한 신호(250)에 의해 도 2에 각각 도시된다. 이 신호(250)는, 신호(250) 상의 샘플 및 홀드 동작을 트리거하기 위해 스위치(216)를 개방하는 샘플 신호(215)를 통해 마이크로 제어기(201)에 의해 제어되는 샘플 및 홀드 회로(205)(샘플링 회로(205))의 입력에 인가된다.Ion balance monitoring is accomplished by measuring the voltage output of the current sensor 204 , or measuring the output of the voltage sensor 101 , or measuring the voltage from the air ionization sensors 101 and 204 . For clarity, the voltage output of the current sensor 204 and the voltage output of the voltage sensor 101 are each shown in FIG. 2 by the same signal 250 . The signal 250 is a sample and hold circuit 205 controlled by the microcontroller 201 via a sample signal 215 which opens a switch 216 to trigger a sample and hold operation on the signal 250 . (sampling circuit 205) is applied to the input.

코로나 시스템에 대한 일부 경우 또는 실시예에서, 두 센서(101 및 204)로부터의 진단 신호가 비교될 수 있다. 이 진단 신호는 신호(250)로서의 샘플 및 홀드 회로(205)로의 입력이다.In some cases or embodiments for a corona system, diagnostic signals from both sensors 101 and 204 may be compared. This diagnostic signal is input to sample and hold circuit 205 as signal 250 .

신호(250)는 이어서 저역 통과 필터(206)에 의해 조절되고, 마이크로 제어기(201) 내부에 상주하는 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter; ADC)의 입력에 인가되기 전에 증폭기(207)에 의해 증폭된다. 샘플 및 홀드 회로(205)는 복구된 신호(250)의 노이즈를 최소화하기 위해 펄스 시간 사이의 신호(250)를 샘플링한다. 커패시터(C3)는 샘플 시간 중간의(in-between) 마지막 신호 값을 홀딩한다. 증폭기(207)는 신호(250)를 마이크로 제어기(201)에 대해 보다 사용가능한 레벨로 증폭하며, 증폭기(207)로부터의 이 증폭된 신호는 균형 신호(252)로서 나타내어진다. Signal 250 is then conditioned by low pass filter 206 and amplified by amplifier 207 before being applied to the input of an analog to digital converter (ADC) residing inside microcontroller 201 . do. The sample and hold circuit 205 samples the signal 250 between pulse times to minimize noise in the recovered signal 250 . Capacitor C3 holds the last signal value in-between the sample time. Amplifier 207 amplifies signal 250 to a level more usable to microcontroller 201 , and this amplified signal from amplifier 207 is represented as balanced signal 252 .

마이크로 제어기(201)는 균형 신호(252)를 균형 조정 전위차계(208)에 의해 생성된 기준 신호인 세트포인트(setpoint) 신호(253)와 비교한다. 세트포인트 신호(253)는 전위차계(208)에 의해 조정될 수 있는 가변 신호이다.The microcontroller 201 compares the balance signal 252 to a setpoint signal 253 which is a reference signal generated by the balance adjustment potentiometer 208 . Setpoint signal 253 is a variable signal that can be adjusted by potentiometer 208 .

세트포인트 신호(253)는 이온화 블로워(100)의 상이한 환경을 보상하기 위해 조정될 수 있다. 예를 들어, 이온화 블로워(100)의 출력(131)(도 1b) 근방의 기준 레벨(접지)은 거의 0일 수 있지만, 이온화 대상 근방의 기준 레벨은 0이 아닐 수 있다. 예를 들어, 위치가 강한 접지 전위 값을 가지면, 더 많은 음이온이 이온화 대상의 위치에서 상실될 수 있다. 따라서, 세트포인트 신호(253)는, 이온화 대상의 위치에서 기준 레벨의 비제로(non-zero) 값을 보상하기 위해 조정될 수 있다. 이 경우에, 이온화 대상의 위치에서 음이온의 손실을 보상하기 위해, (더 많은 양이온 발생을 트리거하기 위한 비교로서 사용된 더 낮은 세트포인트 값(253)으로 인해) 이미터 포인트(102)에서 더 많은 양이온을 발생시키는 HV 출력(254)을 발생시키도록 HV 변압기(230)를 제어하기 위해, 마이크로 제어기(201)가 펄스 구동기(202)를 구동할 수 있도록 세트포인트 신호(253)가 감소될 수 있다.The setpoint signal 253 may be adjusted to compensate for the different circumstances of the ionizing blower 100 . For example, the reference level (ground) near the output 131 (FIG. 1B) of the ionization blower 100 may be near zero, but the reference level near the ionization target may not be zero. For example, if the location has a strong ground potential value, more negative ions may be lost at the location of the ionization target. Accordingly, the setpoint signal 253 may be adjusted to compensate for the non-zero value of the reference level at the location of the ionization target. In this case, in order to compensate for the loss of negative ions at the location of the ionization target (due to the lower setpoint value 253 used as a comparison to trigger more cation generation), more at the emitter point 102 To control the HV transformer 230 to generate an HV output 254 that generates positive ions, the setpoint signal 253 can be reduced so that the microcontroller 201 can drive the pulse driver 202 . .

이제 도 2 및 도 8에 대한 참조가 이루어진다. 본 발명의 실시예에서, 이온화 블로워(100)는 아래에서 설명될 바와 같이, (1) 양의 펄스 폭 값 및/또는 음의 펄스 폭 값을 증가 및/또는 감소시키는 것에 의해서, (2) 양의 펄스 사이의 시간 및/또는 음의 펄스 사이의 시간을 증가 및/또는 감소시키는 것에 의해서, 및/또는 (3) 양의 펄스 및/또는 음의 펄스의 수를 증가 및/또는 감소시키는 것에 의해서 중 적어도 하나 이상에 기반하여 이온화 블로워(100)의 이온 균형을 달성할 수 있다. 마이크로 제어기(201)는 펄스 구동기(202)로 구동되고 펄스 구동기(202)를 제어하는 양의 펄스의 출력(815) 및 음의 펄스의 출력(816)(도 2 및 8)을 출력한다. 출력(815 및 816)에 응답하여, 변압기(230)는, 이온화 파형(814)에 기반하여 소정 양이온 및 소정 음이온을 생성하기 위해 이미터 포인트(102)에 인가되는 이온화 파형(814)(HV 출력(814))을 생성시킨다. Reference is now made to FIGS. 2 and 8 . In an embodiment of the present invention, the ionizing blower 100 is, as will be described below, by (1) increasing and/or decreasing a positive pulse width value and/or a negative pulse width value, and/or (2) a positive pulse width value. by increasing and/or decreasing the time between pulses and/or the time between negative pulses, and/or (3) increasing and/or decreasing the number of positive and/or negative pulses of An ion balance of the ionization blower 100 may be achieved based on at least one or more of. The microcontroller 201 is driven by the pulse driver 202 and outputs a positive pulse output 815 and a negative pulse output 816 ( FIGS. 2 and 8 ) that control the pulse driver 202 . In response to outputs 815 and 816 , transformer 230 , an ionization waveform 814 (HV output) applied to emitter point 102 to produce a desired positive ion and a predetermined negative ion based on the ionization waveform 814 . (814)).

일례로서, 블로워(101) 내에서 양이온의 양이 음이온의 양을 초과하는 경우 센서(101) 및/또는 센서(204)가 이온화 블로워(101) 내의 이온 불균형을 탐지하면, 마이크로 제어기(201)로의 균형 신호(252)는 이 이온 불균형을 나타낼 것이다. 마이크로 제어기(201)는 음의 펄스(804)의 음의 펄스의 폭(기간)(811)을 연장할 것이다. 폭(811)이 연장되기 때문에, 음의 마이크로 펄스(802)의 진폭이 증가된다. 양의 마이크로 펄스(801) 및 음의 마이크로 펄스(802)는 이미터 포인트(102)로 구동되는 고전압 출력이다. 음의 마이크로 펄스(802)의 증가된 진폭은 이미터 포인트(102)로부터 생성된 음이온을 증가시킬 것이다. 이온화 파형(814)은 가변 극성 그룹의 단기간 이온화 마이크로 펄스(801 및 802)를 생성한다. 마이크로 펄스(801 및 802)는 대부분 두 극성 전압의 진폭 및 기간에 있어서 비대칭이고, 코로나 임계값을 초과하는 적어도 하나의 극성 이온화 펄스의 크기를 갖는다.As an example, when the sensor 101 and/or sensor 204 detects an ion imbalance in the ionization blower 101 when the amount of positive ions in the blower 101 exceeds the amount of negative ions, the Balance signal 252 will indicate this ionic imbalance. The microcontroller 201 will extend the width (duration) 811 of the negative pulse of the negative pulse 804 . As the width 811 is extended, the amplitude of the negative micropulses 802 is increased. Positive micropulse 801 and negative micropulse 802 are high voltage outputs driven by emitter point 102 . The increased amplitude of the negative micropulses 802 will increase the negative ions generated from the emitter point 102 . The ionization waveform 814 produces short-term ionization micropulses 801 and 802 of variable polarity groups. Micropulses 801 and 802 are mostly asymmetric in amplitude and duration of the two polarity voltages and have a magnitude of at least one polarization ionization pulse that exceeds the corona threshold.

최대 펄스 폭이 음의 펄스의 폭(811)에 도달된 경우, 양이온의 양이 블로워(100) 내에서 여전히 음이온의 양을 초과하면, 이어서 마이크로 제어기(201)는 양의 펄스(803)의 양의 펄스의 폭(기간)(810)을 단축할 것이다. 폭(810)이 단축되기 때문에, 양의 마이크로 펄스(801)의 진폭은 감소된다. 양의 마이크로 펄스(801)의 감소된 진폭은 이미터 포인트(102)로부터 생성되는 양이온을 감소시킬 것이다.When the maximum pulse width has reached the negative pulse width 811 , if the amount of positive ions still exceeds the amount of negative ions in the blower 100 , then the microcontroller 201 controls the amount of the positive pulse 803 . will shorten the width (duration) 810 of the pulse. As the width 810 is shortened, the amplitude of the positive micropulse 801 is reduced. The reduced amplitude of the positive micropulses 801 will reduce the positive ions generated from the emitter point 102 .

대안적으로 또는 부가적으로, 양이온의 양이 블로워(100) 내에서 음이온의 양을 초과하면, 마이크로 제어기(201)는 음의 렙 레이트(Rep-Rate)(813)(음의 펄스(804) 사이의 시간 간격)를 연장함으로써 음의 펄스(804) 사이의 시간을 연장할 것이다. 음의 렙 레이트(813)가 연장되기 때문에, 음의 마이크로 펄스(802) 사이의 시간이 또한 증가된다. 그 결과로서, 연장되거나 더 긴 음의 렙 레이트(813)는 음의 마이크로 펄스(802) 사이의 시간을 증가시킬 것이고, 이는 결국 음이온이 이미터 포인트(102)로부터 생성되는 시간의 양을 증가시킨다.Alternatively or additionally, if the amount of positive ions exceeds the amount of negative ions in the blower 100 , the microcontroller 201 generates a negative Rep-Rate 813 (negative pulse 804 ). ) will extend the time between negative pulses 804 . As the negative rep rate 813 is extended, the time between negative micropulses 802 is also increased. As a result, an extended or longer negative rep rate 813 will increase the time between negative micropulses 802 , which in turn increases the amount of time that negative ions are generated from the emitter point 102 . .

최소 음의 렙 레이트가 음의 렙 레이트에 도달되 경우, 양이온의 양이 블로워(100) 내에서 여전히 음이온의 양을 초과하면, 이어서 마이크로 제어기(201)는 양의 렙 레이트(812)(양의 펄스(803) 사이의 시간 간격)를 단축함으로써 양의 펄스(803) 사이의 시간을 단축할 것이다. 양의 렙 레이트(812)가 단축되기 때문에, 양의 마이크로 펄스(801) 사이의 시간이 또한 감소된다. 그 결과로서, 단축되거나 더 짧은 양의 렙 레이트(811)는 양의 마이크로 펄스(803) 사이의 시간을 감소시킬 것이고, 이는 결국 양이온이 이미터 포인트(102)로부터 생성되는 시간의 양을 감소시킨다.When the minimum negative rep rate is reached, if the amount of positive ions still exceeds the amount of negative ions in the blower 100, then the microcontroller 201 sets a positive rep rate 812 (positive shortening the time interval between pulses 803) will shorten the time between positive pulses 803. Because the positive rep rate 812 is shortened, the time between positive micropulses 801 is also reduced. As a result, a shortened or shorter positive rep rate 811 will reduce the time between positive micropulses 803 , which in turn reduces the amount of time positive ions are generated from the emitter point 102 . .

대안적으로 또는 부가적으로, 양이온의 양이 블로워(100) 내에서 음이온의 양을 초과하면, 마이크로 제어기(201)는 음의 펄스 출력(816)에서 음의 펄스(804)의 수를 증가시킬 것이다. 마이크로 제어기(201)는 음의 펄스 출력(816)에서 음의 펄스(804)의 수를 증가시키기 위해 증가될 수 있는 음의 펄스 카운터를 갖는다. 음의 펄스(804)의 수가 증가되기 때문에, 음의 펄스 열은 음의 펄스 출력(816)에서 증가되고, 이는 이미터 포인트(102)에 인가되는 이온화 파형(814)인 HV 출력에서 음의 마이크로 펄스(802)의 수를 증가시킨다.Alternatively or additionally, if the amount of positive ions exceeds the amount of negative ions in the blower 100 , the microcontroller 201 may increase the number of negative pulses 804 in the negative pulse output 816 . will be. The microcontroller 201 has a negative pulse counter that can be incremented to increment the number of negative pulses 804 in the negative pulse output 816 . As the number of negative pulses 804 is increased, the negative pulse train increases at the negative pulse output 816 , which is an ionization waveform 814 applied to the emitter point 102 , which is a negative microcontroller at the HV output. Increase the number of pulses 802 .

음의 펄스의 최대량이 음의 펄스 출력(816)에 부가되는 경우, 양이온의 양이 블로워(100) 내에서 여전히 음이온의 양을 초과하면, 이어서 마이크로 제어기(201)는 양의 펄스의 출력(815)에서 양의 펄스(803)의 수를 감소시킬 것이다. 마이크로 제어기(201)는 양의 펄스의 출력(815)에서 양의 펄스(803)의 수를 감소시키기 위해 감소될 수 있는 양의 펄스의 카운터를 갖는다. 양의 펄스(803)의 수가 감소되기 때문에, 양의 펄스의 출력(815)에서의 양의 펄스 열이 감소되고, 이는 이미터 포인트(102)에 인가되는 이온화 파형(814)인 HV 출력에서 양의 마이크로 펄스(801)의 수를 감소시킨다.When the maximum amount of negative pulses is added to the negative pulse output 816 , if the amount of positive ions still exceeds the amount of negative ions in the blower 100 , then the microcontroller 201 outputs a positive pulse output 815 . ) will decrease the number of positive pulses 803 . The microcontroller 201 has a counter of positive pulses that can be decremented to decrement the number of positive pulses 803 at the output 815 of the positive pulses. As the number of positive pulses 803 is reduced, the positive pulse train at the output 815 of the positive pulse is reduced, which is a positive pulse train at the HV output, which is the ionization waveform 814 applied to the emitter point 102 . Reduce the number of micropulses 801.

다음의 예는, 음이온의 양이 블로워 내에서 양이온의 양을 초과할 때 블로워(100) 내의 이온 균형을 달성하는 것에 관한 것이다. The following example relates to achieving ionic balance in the blower 100 when the amount of anions exceeds the amount of cations in the blower.

음이온의 양이 블로워(101) 내에서 양이온의 양을 초과하는 경우 센서(101) 및/또는 센서(204)가 이온화 블로워(101) 내의 이온 불균형을 탐지하면, 마이크로 제어기(201)로의 균형 신호(252)는 이러한 이온 불균형을 나타낼 것이다. 마이크로 제어기(201)는 양의 펄스(803)의 양의 펄스의 폭(812)을 연장할 것이다. 폭(810)이 연장되기 때문에, 양의 마이크로 펄스(801)의 진폭은 증가된다. 양의 마이크로 펄스(801)의 증가된 진폭은 이미터 포인트(102)로부터 생성되는 양이온을 증가시킬 것이다. When the sensor 101 and/or sensor 204 detects an ion imbalance in the ionization blower 101 when the amount of negative ions exceeds the amount of positive ions in the blower 101, a balance signal to the microcontroller 201 ( 252) would represent this ionic imbalance. The microcontroller 201 will extend the width 812 of the positive pulse 803 of the positive pulse. As the width 810 is extended, the amplitude of the positive micropulses 801 is increased. The increased amplitude of the positive micropulses 801 will increase the positive ions produced from the emitter point 102 .

최대 펄스 폭이 양의 펄스의 폭(812)에 도달된 경우, 음이온의 양이 블로워(100) 내에서 여전히 양이온의 양을 초과하면, 이어서 마이크로 제어기(201)는 음의 펄스(804)의 음의 펄스의 폭(811)을 단축할 것이다. 폭(811)이 단축되기 때문에, 음의 마이크로 펄스(802)의 진폭은 감소된다. 음의 마이크로 펄스(802)의 감소된 진폭은 이미터 포인트(102)로부터 생성되는 음이온을 감소시킬 것이다.When the maximum pulse width has reached the width of the positive pulse ( 812 ), if the amount of negative ions still exceeds the amount of positive ions in the blower ( 100 ), then the microcontroller ( 201 ) controls the negative of the negative pulse ( 804 ). will shorten the width 811 of the pulse. As the width 811 is shortened, the amplitude of the negative micropulses 802 is reduced. The reduced amplitude of the negative micropulses 802 will reduce negative ions generated from the emitter point 102 .

대안적으로 또는 부가적으로, 음이온의 양이 블로워(100) 내에서 양이온의 양을 초과하면, 마이크로 제어기(201)는 양의 렙 레이트(812)를 연장함으로써 양의 펄스(803) 사이의 시간을 연장할 것이다. 양의 렙 레이트(812)가 연장되기 때문에, 양의 마이크로 펄스(801) 사이의 시간이 또한 증가된다. 그 결과로서, 연장되거나 더 긴 양의 렙 레이트(812)는 양의 마이크로 펄스(801) 사이의 시간을 증가시킬 것이고, 이는 결국 양이온이 이미터 포인트(102)로부터 생성되는 시간의 양을 증가시킨다.Alternatively or additionally, if the amount of negative ions exceeds the amount of positive ions in the blower 100 , the microcontroller 201 extends the positive rep rate 812 by extending the time between positive pulses 803 . will extend As the positive rep rate 812 is extended, the time between positive micropulses 801 is also increased. As a result, an extended or longer positive rep rate 812 will increase the time between positive micropulses 801 , which in turn increases the amount of time that positive ions are generated from the emitter point 102 . .

최소 양의 렙 레이트가 양의 렙 레이트에 도달된 경우, 음이온의 양이 블로워(100) 내에서 여전히 양이온의 양을 초과하면, 이어서 마이크로 제어기(201)는 음의 렙 레이트(813)를 연장함으로써 음의 펄스(804) 사이의 시간을 연장할 것이다. 음의 렙 레이트(813)가 연장되기 때문에, 음의 마이크로 펄스(802) 사이의 시간이 또한 증가된다. 그 결과로서, 연장되거나 더 긴 음의 렙 레이트(813)는 음의 마이크로 펄스(802) 사이의 시간을 증가시킬 것이고, 이는 결국 음이온이 이미터 포인트(102)로부터 생성되는 시간의 양을 감소시킨다.When the minimum positive rep rate has reached a positive rep rate, if the amount of negative ions still exceeds the amount of positive ions in the blower 100 , then the microcontroller 201 extends the negative rep rate 813 by extending the negative rep rate 813 . will extend the time between negative pulses 804 . As the negative rep rate 813 is extended, the time between negative micropulses 802 is also increased. As a result, an extended or longer negative rep rate 813 will increase the time between negative micropulses 802 , which in turn reduces the amount of time that negative ions are generated from the emitter point 102 . .

대안적으로 또는 부가적으로, 음이온의 양이 블로워(100) 내에서 양이온의 양을 초과하면, 마이크로 제어기(201)는 양의 펄스의 출력(815)에서 양의 펄스(803)의 수를 증가시킬 것이다. 마이크로 제어기(201)는 양의 펄스의 출력(815)에서 양의 펄스(803)의 수를 증가시키기 위해 증가될 수 있는 양의 펄스 카운터를 갖는다. 양의 펄스(803)의 수가 증가되기 때문에, 양의 펄스의 출력(815)에서의 양의 펄스 열은 연장되고, 양의 마이크로 펄스(801)의 수는 이미터 포인트(102)에 인가되는 이온화 파형(814)인 HV 출력에서 증가된다.Alternatively or additionally, if the amount of negative ions exceeds the amount of positive ions in blower 100 , microcontroller 201 increases the number of positive pulses 803 at output 815 of positive pulses will do The microcontroller 201 has a positive pulse counter that can be incremented to increment the number of positive pulses 803 at the output 815 of the positive pulses. As the number of positive pulses 803 is increased, the positive pulse train at the output 815 of the positive pulses is extended, and the number of positive micropulses 801 is the ionization applied to the emitter point 102 . The waveform 814 is increased at the HV output.

양의 펄스의 최대량이 양의 펄스 출력(815)에 부가된 경우, 음이온의 양이 블로워(100) 내에서 여전히 양이온의 양을 초과하면, 이어서 마이크로 제어기(201)는 음의 펄스의 출력(816)에서 음의 펄스(804)의 수를 감소시킬 것이다. 마이크로 제어기(201)는 음의 펄스의 출력(816)에서 음의 펄스(804)의 수를 감소시키기 위해 감소될 수 있는 음의 펄스의 카운터를 갖는다. 음의 펄스(804)의 수가 감소되기 때문에, 음의 펄스 열은 음의 펄스의 출력(816)에서 단축되고, 음의 마이크로 펄스(802)의 수는 이미터 포인트(102)에 인가되는 이온화 파형(814)인 HV 출력에서 감소된다.When the maximum amount of positive pulses is added to the positive pulse output 815 , if the amount of negative ions still exceeds the amount of positive ions in the blower 100 , then the microcontroller 201 outputs the negative pulses 816 ) will decrease the number of negative pulses 804. The microcontroller 201 has a counter of negative pulses that can be decremented to decrement the number of negative pulses 804 at the output 816 of the negative pulses. As the number of negative pulses 804 is reduced, the negative pulse train is shortened at the output 816 of the negative pulses, and the number of negative micropulses 802 is the ionization waveform applied to the emitter point 102 . (814) is reduced at the HV output.

(균형 전류 값(252)에 반영되는) 이온 불균형이 세트포인트(253)와 상당히 상이하지 않으면, 이때 이온 불균형에 있어서의 작은 조정이 충분할 수 있고, 마이크로 제어기(201)는 이온 균형을 달성하기 위해 펄스 폭(811 및/또는 810)을 조정할 수 있다.If the ion imbalance (reflected in the balance current value 252 ) does not differ significantly from the setpoint 253 , then a small adjustment in the ion imbalance may be sufficient, and the microcontroller 201 is configured to achieve the ion balance. Pulse widths 811 and/or 810 may be adjusted.

(균형 전류 값(252)에 반영되는) 이온 불균형이 세트포인트(253)와 중간정도로 상이하면, 이때 이온 불균형에 있어서의 중간정도 조정이 충분할 수 있고, 마이크로 제어기(201)는 이온 균형을 달성하기 위해 렙 레이트(813 및 812)를 조정할 수 있다.If the ion imbalance (reflected in the balance current value 252 ) differs moderately from the setpoint 253 , then a moderate adjustment in the ion imbalance may be sufficient, and the microcontroller 201 determines to achieve the ion balance. Rep rates 813 and 812 can be adjusted for

(균형 전류 값(252)에 반영되는) 이온 불균형이 세트포인트(253)와 상당히 상이하면, 이때 이온 불균형에 있어서의 큰 조정이 충분할 수 있고, 마이크로 제어기(201)는 각각 출력(815 및 816)에 양 및/또는 음의 펄스를 부가할 수 있다.If the ion imbalance (reflected in the balance current value 252) differs significantly from the setpoint 253, then a large adjustment in the ion imbalance may be sufficient, and the microcontroller 201 outputs 815 and 816, respectively. You can add positive and/or negative pulses to

본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 8의 마이크로 펄스 중 적어도 하나의 극성의 기간(펄스 폭)은 마이크로 펄스 사이의 시간 간격보다 적어도 대략 100배 더 짧다.In another embodiment of the present invention, the duration (pulse width) of the polarity of at least one of the micropulses of FIG. 8 is at least approximately 100 times shorter than the time interval between the micropulses.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 8의 마이크로 펄스는 그룹/펄스 열로 하나가 다른 하나에 이어서 배열되고, 양의 펄스 열은 대략 2개 내지 16개 사이의 양의 이온화 펄스를 포함하고, 음의 펄스 열은 대략 2개 내지 16개 사이의 양의 이온화 펄스를 포함하며, 양과 음의 펄스 열 사이의 시간 간격은 연속적인 펄스의 주기의 대략 2배와 동일하다.In another embodiment of the present invention, the micropulses of Figure 8 are arranged one after the other in groups/pulse trains, the positive pulse train comprising approximately between 2 and 16 positive ionization pulses, and The pulse train of A contains approximately between 2 and 16 positive ionization pulses, and the time interval between the positive and negative pulse trains is equal to approximately twice the period of successive pulses.

도 3의 흐름도는 본 발명의 실시예에 따라 시스템(200)의 피드백 알고리즘(300)을 도시한다. 피드백 알고리즘(300)의 사용에 의해 이온 균형 제어를 제공하는 기능은 이온화 사이클의 끝에서 실행한다. 이 알고리즘은, 예를 들어 도 2의 시스템(200)에 의해 수행된다. 블록(301)에서, 균형 제어 피드백 알고리즘이 시작된다.3 illustrates a feedback algorithm 300 of a system 200 in accordance with an embodiment of the present invention. The function of providing ion balance control by use of the feedback algorithm 300 executes at the end of the ionization cycle. This algorithm is performed, for example, by the system 200 of FIG. 2 . At block 301, the balance control feedback algorithm is started.

블록(302, 303, 304 및 305)에서, 음의 펄스 폭의 제어 값의 계산이 수행된다. 블록(302)에서, 에러 값(에러)은 측정된 이온 균형(BalanceMeasurement)으로부터 원하는 이온 균형(SetPoint)을 감산함으로써 계산된다. 블록(303)에서, 에러 값은 루프 이득에 의해 승산된다. 블록(304)에서, 제어 값이 제한되고 범위를 벗어나지 않도록 제어 값의 계산은 최소 또는 최대 값으로 제한된다. 블록(305)에서, 제어 값은 마지막 음의 펄스 폭 값에 부가된다.In blocks 302, 303, 304 and 305, a calculation of the control value of the negative pulse width is performed. At block 302, an error value (error) is calculated by subtracting the desired ion balance (SetPoint) from the measured ion balance (BalanceMeasurement). At block 303, the error value is multiplied by the loop gain. At block 304, the calculation of the control value is limited to a minimum or maximum value such that the control value is limited and not out of range. At block 305, a control value is added to the last negative pulse width value.

블록(306, 307, 308 및 309)에서, 펄스 폭은 증가되거나 감소된다. 블록(306)에서, 음의 펄스 폭은 최대 값(MAX)과 비교된다. 음의 펄스 폭이 MAX와 동일하면, 이어서 블록(307)에서, 양의 펄스 폭은 감소되고, 알고리즘(300)은 블록(310)으로 진행한다. 음의 펄스 폭이 MAX와 동일하지 않으면, 이어서 알고리즘(300)은 블록(308)으로 진행한다. At blocks 306, 307, 308 and 309, the pulse width is increased or decreased. At block 306, the negative pulse width is compared to a maximum value MAX. If the negative pulse width is equal to MAX, then at block 307 the positive pulse width is reduced, and the algorithm 300 proceeds to block 310 . If the negative pulse width is not equal to MAX, then the algorithm 300 proceeds to block 308 .

블록(308)에서, 음의 펄스 폭은 최소 값(MIN)과 비교된다. 음의 펄스 폭이 MIN과 동일하면, 이어서 블록(309)에서, 양의 펄스 폭은 감소되고, 알고리즘(300)은 블록(310)으로 진행한다. 음의 펄스 폭이 MIN과 동일하지 않으면, 이어서 알고리즘(300)은 블록(310)으로 진행한다. 음의 펄스 폭이 자신의 제어 한계에 도달할 때, 양의 펄스 폭에 있어서의 변화는 균형 세트포인트를 오버 슛(over shoot)하여 음의 펄스를 강제로 자신의 한계에 이르게 하는 방식으로 균형을 시프트할 것이다.At block 308, the negative pulse width is compared to a minimum value MIN. If the negative pulse width is equal to MIN, then at block 309 the positive pulse width is reduced, and the algorithm 300 proceeds to block 310 . If the negative pulse width is not equal to MIN, then the algorithm 300 proceeds to block 310 . When the negative pulse width reaches its control limit, the change in the positive pulse width overshoots the balance setpoint to balance in such a way that it forces the negative pulse to reach its limit. will shift

블록(310, 311, 312 및 313)에서, 펄스 반복 레이트(Rep-Rate)는 펄스 폭 한계가 충족될 때 증가되거나 감소된다. 블록(310)에서, 양의 펄스 폭은 MAX와 비교되고, 음의 펄스 폭은 MIN과 비교된다. 양의 펄스 폭이 MAX와 동일하고, 음의 펄스 폭이 MIN과 동일하면, 이어서 블록(311)에서, 대안적으로, 양의 펄스 반복 레이트(Rep-Rate)가 증가되거나, 또는 음의 펄스 Rep-Rate가 감소된다. 알고리즘(300)은 블록(314)으로 진행한다. 양의 펄스 폭이 MAX와 동일하지 않고, 음의 펄스 폭이 MIN과 동일하지 않으면, 이어서 알고리즘(300)은 블록(312)으로 진행한다. At blocks 310 , 311 , 312 and 313 , the pulse repetition rate (Rep-Rate) is increased or decreased when the pulse width limit is met. At block 310, a positive pulse width is compared to MAX and a negative pulse width is compared to MIN. If the positive pulse width equals MAX and the negative pulse width equals MIN, then at block 311 , alternatively, the positive pulse repetition rate (Rep-Rate) is increased, or the negative pulse Rep -Rate is decreased. The algorithm 300 proceeds to block 314 . If the positive pulse width is not equal to MAX and the negative pulse width is not equal to MIN, then the algorithm 300 proceeds to block 312 .

블록(312)에서, 양의 펄스 폭은 MIN과 비교되고, 음의 펄스 폭은 MAX와 비교된다. 양의 펄스 폭이 MIN과 동일하고, 음의 펄스 폭이 MAX와 동일하면, 이어서 블록(313)에서, 대안적으로, 양의 펄스 반복 레이트(Rep-Rate)가 감소되거나, 음의 펄스 Rep-Rate가 증가된다. 알고리즘(300)은 블록(314)으로 진행한다. 양의 펄스 폭이 MIN과 동일하지 않고, 음의 펄스 폭이 MAX와 동일하지 않으면, 이어서 알고리즘(300)은 블록(314)으로 진행한다. At block 312, a positive pulse width is compared to MIN and a negative pulse width is compared to MAX. If the positive pulse width equals MIN and the negative pulse width equals MAX, then at block 313, alternatively, the positive pulse repetition rate (Rep-Rate) is reduced, or the negative pulse Rep- Rate is increased. The algorithm 300 proceeds to block 314 . If the positive pulse width is not equal to MIN and the negative pulse width is not equal to MAX, then the algorithm 300 proceeds to block 314 .

양 및 음의 펄스 폭 제어는, 균형이 세트포인트에 근접할 때 사용된다. 이미터 포인트가 에이징(aging)하거나, 또는 환경이 영향을 줄(dictate) 때, 양 및 음의 펄스 폭 제어는 범위를 갖지 않고, "히트(Hit)"가 제어 한계(자신의 최대에서의 양 및 자신의 최소에서의 음(또는 그 반대)로 될 것이다. 이것이 발생하면, 알고리즘은 양 또는 음의 Rep-Rate를 변경하여, 양 또는 음의 이온 발생의 온 시간(On-Time)의 양을 효과적으로 증가시키거나 감소시키고 균형을 세트포인트로 시프트한다.Positive and negative pulse width control is used when the balance approaches the setpoint. As the emitter point ages, or the environment dictates, the positive and negative pulse width control has no bounds, and the “hit” is the control limit (positive at its maximum). and negative (or vice versa) at its minimum.When this occurs, the algorithm changes the positive or negative Rep-Rate to determine the amount of On-Time of positive or negative ion generation. Effectively increases or decreases and shifts the balance to the setpoint.

블록(314, 315, 316 및 317)에서, 펄스 반복 레이트(Rep-Rate)는, 펄스 폭 한계가 충족될 때 증가되거나 감소된다. 블록(314)에서, 양의 펄스 Rep-Rate는 최소 펄스 반복 레이트 값(MIN-Rep-Rate)과 비교되고, 음의 펄스 Rep-Rate는 최대 펄스 반복 레이트 값(MAX-Rep-Rate)과 비교된다. 양의 펄스 Rep-Rate가 MIN-Rep-Rate와 동일하고, 음의 펄스 Rep-Rate가 MAX-Rep-Rate와 동일하면, 이어서 블록(315)에서, 하나의 음의 펄스는 오프타임 카운트(offtime count)를 통해 양의 펄스로 시프트되고, 알고리즘(300)은 이어서 블록(318)으로 진행하며, 이 동안에 균형 제어 피드백 알고리즘(300)이 종료된다. 오프타임 카운트는, 이온화 파형이 오프일 때이다. 오프타임은 펄스의 음 및 양 그룹과 양 및 음 그룹(또는 펄스의 열) 사이의 시간이며, 여기서 카운트로서 정의되고, 양 또는 음의 Rep-Rate를 가진 펄스 기간과 동일하다.At blocks 314 , 315 , 316 and 317 , the pulse repetition rate (Rep-Rate) is increased or decreased when the pulse width limit is met. At block 314, the positive pulse Rep-Rate is compared to the minimum pulse repetition rate value (MIN-Rep-Rate) and the negative pulse Rep-Rate is compared to the maximum pulse repetition rate value (MAX-Rep-Rate) do. If the positive pulse Rep-Rate is equal to the MIN-Rep-Rate and the negative pulse Rep-Rate is equal to the MAX-Rep-Rate, then at block 315, one negative pulse is counted offtime count), the algorithm 300 then proceeds to block 318, during which the balance control feedback algorithm 300 ends. The off-time count is when the ionization waveform is off. Offtime is the time between negative and positive groups of pulses and positive and negative groups (or trains of pulses), defined here as counts, and equal to the duration of a pulse with a positive or negative Rep-Rate.

양의 펄스 Rep-Rate가 MIN-Rep-Rate와 동일하지 않고, 음의 펄스 Rep-Rate가 MAX-Rep-Rate와 동일하지 않으면, 이어서 알고리즘(300)은 블록(316)으로 진행한다, If the positive pulse Rep-Rate is not equal to the MIN-Rep-Rate and the negative pulse Rep-Rate is not equal to the MAX-Rep-Rate, then the algorithm 300 proceeds to block 316.

블록(316)에서, 양의 펄스 Rep-Rate는 MAX-Rep-Rate와 비교되고, 음의 펄스 Rep-Rate는 MIN-Rep-Rate와 비교된다. 양의 펄스 Rep-Rate가 MAX-Rep-Rate와 동일하고, 음의 펄스 Rep-Rate가 MIN-Rep-Rate와 동일하면, 이어서 블록(317)에서, 하나의 양의 펄스는 오프타임 카운트를 통해 음의 펄스로 시프트되고, 이어서 알고리즘(300)은 블록(318)으로 진행하며, 이 동안에 균형 제어 피드백 알고리즘(300)이 종료된다. 양의 펄스 Rep-Rate가 MAX-Rep-Rate와 동일하지 않고, 음의 펄스 Rep-Rate가 MIN-Rep-Rate와 동일하지 않으면, 이어서 알고리즘(300)은 블록(318)으로 진행하며, 이 동안에 알고리즘(300)이 종료된다. At block 316, the positive pulse Rep-Rate is compared to the MAX-Rep-Rate and the negative pulse Rep-Rate is compared to the MIN-Rep-Rate. If the positive pulse Rep-Rate is equal to the MAX-Rep-Rate and the negative pulse Rep-Rate is equal to the MIN-Rep-Rate, then at block 317, one positive pulse is passed through the offtime count. shifted to a negative pulse, and then the algorithm 300 proceeds to block 318, during which the balance control feedback algorithm 300 ends. If the positive pulse Rep-Rate is not equal to the MAX-Rep-Rate and the negative pulse Rep-Rate is not equal to the MIN-Rep-Rate, then the algorithm 300 proceeds to block 318, during which Algorithm 300 ends.

Rep-Rate 제어가 한계에 도달할 때, 알고리즘은 다음 조정 제어 레벨을 트리거한다. When the Rep-Rate control reaches its limit, the algorithm triggers the next regulating control level.

마이크로 펄스를 오프타임 펄스 그룹에 대한 양의 펄스 그룹으로부터 음의 펄스 그룹으로 시프트하는 것은 균형을 음의 방향으로 시프트한다. 대조적으로, 마이크로 펄스를 오프타임 펄스 그룹에 대한 음의 펄스 그룹에서 양의 펄스 그룹으로 시프트하는 것은 균형을 양의 방향으로 시프트한다. 오프타임 그룹을 사용하는 것은 효과를 감소시키며, 따라서, 더욱 미세한 제어를 제공한다.Shifting the micropulses from a group of positive pulses to a group of negative pulses relative to the group of offtime pulses shifts the balance in the negative direction. In contrast, shifting the micropulses from a negative pulse group to a positive pulse group relative to the offtime pulse group shifts the balance in the positive direction. Using off-time groups reduces the effectiveness and thus provides finer control.

도 4의 흐름도는 마이크로 펄스 생성기 제어의 알고리즘(400)을 도시한다. 구동 펄스의 파형 및 고전압 출력은 도 8의 다이어그램에 도시된다. 이 알고리즘(400)은, 예를 들어 도 2의 시스템(200)에 의해 수행된다. 블록(401)에서, Timerl의 인터럽트 서비스 루틴이 시작된다. 마이크로 펄스 생성기를 위한 알고리즘(400)은, 예를 들어 0.1 밀리초마다 실행된다.The flowchart of FIG. 4 shows an algorithm 400 of micro pulse generator control. The waveform of the drive pulse and the high voltage output are shown in the diagram of FIG. 8 . This algorithm 400 is performed, for example, by the system 200 of FIG. 2 . At block 401, Timerl's interrupt service routine begins. The algorithm 400 for the micro pulse generator is executed, for example, every 0.1 milliseconds.

블록(402)에서, 마이크로 펄스 반복 레이트 카운터가 감소된다. 이 카운터는 Timerl의 반복 레이트 분할 카운터(divider counter)이다. Timerl는 0.1ms에서 실행되는 메인 루프 타이머 및 펄스 제어 타이머이다. Timerl는 HVPS 출력을 턴온하며, 따라서 마이크로 펄스를 시작하며, TimerO는 HVPS를 턴오프하고, 마이크로 펄스를 종료한다. 따라서, Timerl은 렙 레이트를 설정하고, 아날로그 디지털 변환을 트리거하며, TimerO는 마이크로 펄스 폭을 설정한다.At block 402, the micro pulse repetition rate counter is decremented. This counter is Timerl's repetition rate divider counter. Timerl is the main loop timer and pulse control timer running at 0.1ms. Timerl turns on the HVPS output, thus starting a micropulse, TimerO turns off the HVPS and ends the micropulse. Thus, Timerl sets the rap rate, triggers analog-to-digital conversion, and TimerO sets the micropulse width.

블록(403)에서, 마이크로 펄스 반복 레이트 카운터가 2와 동일하면, 비교가 수행된다. 다시 말하면, Rep-Rate 분할기 카운트가 다음 마이크로 펄스의 시작으로부터의 2 카운트인지를 결정하기 위해 테스트가 수행된다. 블록(403)의 단계는 다음 마이크로 펄스를 전송하기 바로 전 시간으로 (마이크로 제어기(201)에서) ADC를 동기화할 것이다. 마이크로 펄스 반복 레이트 카운터가 2와 동일하면, 이어서 샘플 및 홀드 회로(205)는 블록(404)에 도시된 바와 같이 샘플 모드로 설정된다. 블록(405)에서, 마이크로 제어기(201)의 ADC는 샘플 및 홀드 회로(205)로부터 센서 입력 신호를 판독한다.At block 403 , if the micro pulse repetition rate counter equals two, a comparison is performed. In other words, a test is performed to determine if the Rep-Rate divider count is 2 counts from the start of the next micropulse. The step in block 403 will synchronize the ADC (in microcontroller 201) to the time just before sending the next micropulse. If the micropulse repetition rate counter equals two, then the sample and hold circuit 205 is set to the sample mode as shown in block 404 . At block 405 , the ADC of microcontroller 201 reads the sensor input signal from sample and hold circuit 205 .

마이크로 펄스 반복 레이트 카운터가 2와 동일하지 않으면, 이어서 알고리즘(400)은 블록(406)으로 진행한다.If the micro pulse repetition rate counter is not equal to two, then the algorithm 400 proceeds to block 406 .

블록(404 및 405)은 마이크로 제어기(201)가 샘플 및 홀드 회로(205)로부터 수신된 아날로그 입력을 측정하는 것을 허용하기 위해 아날로그 디지털 변환을 시작하고 수행한다.Blocks 404 and 405 initiate and perform analog-to-digital conversion to allow microcontroller 201 to measure the analog input received from sample and hold circuit 205 .

마이크로 펄스(803 및 804)가 각각 펄스 폭(810 및 811)을 갖는 블록(403)에서 다음 마이크로 펄스가 발생하기 통상적으로 대략 0.2 밀리초에서 전에, 샘플 및 홀드 회로(205)가 인에이블될 때, 신호(250)(도 2)는 이어서 저역 통과 필터(206)에 의해 조절되고, 마이크로 제어기(201) 내부에 상주하는 아날로그 디지털 변환기(ADC)의 입력에 인가되기 전에 증폭기(207)에 의해 증폭된다. 샘플 및 홀드 회로(205)가 샘플 및 홀드 동작을 인에이블한 직후에(블록(404)), ADC는 변환을 시작하도록 시그널링된다(블록(405)). 균형 신호의 결과적 샘플 레이트는 통상적으로 약 1.0 밀리초이고, 마이크로 펄스 반복 레이트(렙 레이트)와 동기화 상태에 있다. 그러나, 실제 샘플 레이트는, 렙 레이트(812, 813)(도 8)가 (블록(310, 311, 312, 313)에 도시된 바와 같이) 변화함에 따라 변화하지만, 항상 마이크로 펄스 렙 레이트(812, 813)와 동기화 상태에 있을 것이다.When the sample and hold circuit 205 is enabled, typically approximately 0.2 milliseconds before the next micropulse occurs in block 403, where micropulses 803 and 804 have pulse widths 810 and 811, respectively. , signal 250 (FIG. 2) is then conditioned by low-pass filter 206 and amplified by amplifier 207 before being applied to the input of an analog-to-digital converter (ADC) residing inside microcontroller 201 . do. Immediately after sample and hold circuitry 205 enables the sample and hold operation (block 404), the ADC is signaled to begin conversion (block 405). The resulting sample rate of the balanced signal is typically about 1.0 millisecond, and is in sync with the micropulse repetition rate (rep rate). However, the actual sample rate always changes as the rev rate 812 , 813 ( FIG. 8 ) changes (as shown in blocks 310 , 311 , 312 , 313 ), but always the micro pulse rate 812 , 812 , 813) and will be in sync.

본 실시예에 따르면, 다음 마이크로 펄스 전의 신호 샘플링의 방법은, 시스템(200)이 노이즈 및 전류 서지(current surge)(용량성 결합)를 무시하게 하여, 바람직하게 이온 균형 측정의 오류를 발생시키는 것을 회피한다.According to this embodiment, the method of sampling the signal before the next micro-pulse causes the system 200 to ignore noise and current surges (capacitive coupling), preferably leading to errors in the ion balance measurement. avoid

블록(406)에서, Timerl의 렙 레이트 분할 카운터가 다음 마이크로 펄스를 시작할 준비가 되어 있는지를 결정하기 위해 테스트가 수행된다. 마이크로 펄스 반복 레이트 카운터가 0과 동일하면 비교가 수행된다. 마이크로 펄스 반복 레이트 카운터가 0과 동일하지 않으면, 알고리즘(400)은 블록(412)으로 진행한다. 마이크로 펄스 반복 레이트 카운터가 0과 동일하면, 알고리즘(400)은 블록(417)으로 진행한다. At block 406, a test is performed to determine if Timerl's rap rate division counter is ready to start the next micropulse. A comparison is performed when the micropulse repetition rate counter equals zero. If the micropulse repetition rate counter is not equal to zero, the algorithm 400 proceeds to block 412 . If the micropulse repetition rate counter equals zero, the algorithm 400 proceeds to block 417 .

블록(407)에서, 마이크로 펄스 반복 레이트 카운터는 데이터 레지스터로부터 다시 적재된다. 이는, 다음 펄스(마이크로 펄스)의 시작에 대한 시간 간격을 다시 적재할 것이다. 알고리즘(400)은 이어서 블록(408)으로 진행한다.At block 407, the micro pulse repetition rate counter is loaded back from the data register. This will reload the time interval for the start of the next pulse (micropulse). The algorithm 400 then proceeds to block 408 .

블록(408, 409 및 410)은 새로운 펄스 위상이 시작되거나 또는 현재 펄스 위상을 지속할 것인지를 결정하는 단계를 제공한다.Blocks 408, 409 and 410 provide for determining whether a new pulse phase is to be started or to continue with the current pulse phase.

블록(408)에서, 마이크로 펄스 카운터가 0과 동일하면 비교가 수행된다.At block 408, a comparison is performed if the micropulse counter equals zero.

그렇다면, 이어서 알고리즘(400)은 다음 펄스 위상을 호출하는 블록(410)으로 진행하고, 알고리즘(400)은 블록(411)으로 진행한다.If so, the algorithm 400 then proceeds to block 410 invoking the next pulse phase, and the algorithm 400 proceeds to block 411 .

그렇지 않다면, 이어서 알고리즘(400)은 현재 펄스 위상을 지속하는 것을 호출하는 블록(409)으로 진행한다.If not, the algorithm 400 then proceeds to block 409 where it calls to continue the current pulse phase.

블록(411)에서, TimerO(마이크로 펄스 폭 카운터)이 시작된다. 블록(414-417)을 참조하여 아래에 논의될 바와 같이 TimerO은 마이크로 펄스 폭을 제어한다.At block 411, TimerO (micro pulse width counter) is started. TimerO controls the micro pulse width as will be discussed below with reference to blocks 414-417.

블록(412)에서, 모든 시스템의 인터럽트가 인에이블된다. 블록(413)에서, Timerl의 인터럽트 서비스 루틴이 종료된다.At block 412, all system interrupts are enabled. At block 413, Timerl's interrupt service routine ends.

TimerO의 시간이 만료될 때, 실제 마이크로 펄스 폭은 블록(414-417)에 기반하여 제어된다. 블록(414)에서, TimerO의 인터럽트 서비스 루틴이 시작된다. 블록(415)에서, 양의 마이크로 펄스 드라이브는 오프로 설정된다(즉, 양의 마이크로 펄스가 턴오프된다). 블록(416)에서, 음의 마이크로 펄스 드라이브가 오프로 설정된다(즉, 음의 마이크로 펄스가 턴오프된다). 블록(417)에서, TimerO의 인터럽트 서비스 루틴이 종료된다.When the time of TimerO expires, the actual micro pulse width is controlled based on blocks 414-417. At block 414, TimerO's interrupt service routine begins. At block 415, the positive micropulse drive is set to off (ie, the positive micropulse is turned off). At block 416, the negative micropulse drive is set to off (ie, the negative micropulse is turned off). At block 417, TimerO's interrupt service routine ends.

마이크로 펄스 구동 신호(452)에 대해 도면(400)에서의 부분(450)에도 도시된 바와 같이, TimerO의 기간은 마이크로 펄스 구동 신호(452)의 마이크로 펄스 폭(454)과 동일하다. 마이크로 펄스 폭(454)은 (TimerO의 시작에서 트리거되는) 펄스 상승 에지(456)에서 시작하고, (TimerO의 종료에서 트리거되는) 펄스 하강 에지(458)에서 종료된다.As also shown in portion 450 in figure 400 for micropulse drive signal 452 , the duration of TimerO is equal to micropulse width 454 of micropulse drive signal 452 . The micro pulse width 454 starts at a pulse rising edge 456 (triggered at the start of TimerO) and ends at a pulse falling edge 458 (triggered at the end of TimerO).

이온 균형 센서 입력을 평균하는 방법(700)의 상세 사항은 도 7의 흐름도에 도시된다. 블록(701-706)은 샘플 및 홀드 회로(205)의 동작과 샘플 및 홀드 회로(205)로부터의 데이터의 ADC 변환을 설명한다. ADC 변환(701)의 종료시에, 약 0.1 밀리초 후에, 샘플 및 홀드 회로(205)가 디스에이블되어, 노이즈 및 전류 서지가 균형 측정의 오류를 발생시키는 것을 방지한다. 결과적 측정(703) 및 샘플 카운터(705)는 이전의 원시 측정 합(Raw Measurement Sum)(704) 값에 부가되고 저장되어 추가의 처리를 대기한다. 블록(707-716)은, 센서(101 및/또는 204)의 측정을 평균하기 위한 평균 루틴이고, 균형 제어 루프에 사용된 최종 균형 측정을 산출하는 이전의 측정(714)과 균형 측정 평균을 조합하기 위해 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response) 계산을 사용하여 조합되는 이온 균형 측정 평균을 획득한다. 블록(714)에서의 계산은 센서 입력 측정의 이전 시리즈로부터 가중된 평균을 계산한다. 블록(715)에서, 이벤트 루틴은 블록(714)의 계산에 기반하여 이온 생성을 조정하도록 호출된다.Details of a method 700 of averaging ion balance sensor inputs are shown in the flowchart of FIG. 7 . Blocks 701-706 describe the operation of sample and hold circuitry 205 and ADC conversion of data from sample and hold circuitry 205 . At the end of ADC conversion 701, after about 0.1 milliseconds, sample and hold circuit 205 is disabled to prevent noise and current surges from causing errors in the balance measurement. The resulting measurement 703 and sample counter 705 are added to the previous Raw Measurement Sum 704 value and stored, awaiting further processing. Blocks 707-716 are an averaging routine for averaging the measurements of sensors 101 and/or 204, combining the averaging of the previous measurements 714 with the balancing measure average to yield the final balancing measure used in the balancing control loop. To obtain an average of the combined ion balance measurements using a Finite Impulse Response calculation. The calculation at block 714 computes a weighted average from the previous series of sensor input measurements. At block 715 , the event routine is called to adjust ion generation based on the calculation at block 714 .

도 5a, 도 5b 및 도 6의 흐름도는 음 및 양 극성 펄스 열의 형성 동안의 시스템 동작을 예시한다. 이온화 사이클(531)은 일련의 양의 펄스(502, 602), 이어서 오프 타임 간격(503, 603), 이어서 일련의 음의 펄스(517, 604), 이어서 오프 타임 간격(518, 605)으로 구성된다. 지정된 수의 이온화 사이클이 발생할 때(708), 이온 균형 측정 평균이 계산되고(709), 원시 측정 합 및 샘플 카운터 값이 클리어(clear)된다(710). The flow diagrams of FIGS. 5A, 5B and 6 illustrate system operation during formation of negative and positive polarity pulse trains. The ionization cycle 531 consists of a series of positive pulses 502, 602, followed by an off-time interval 503, 603, followed by a series of negative pulses 517, 604, followed by an off-time interval 518, 605. do. When the specified number of ionization cycles occurs (708), the ion balance measurement average is calculated (709), and the raw measurement sum and sample counter values are cleared (710).

이제, 도 5a, 도 5b 및 도 6에 대한 참조가 이루어진다. 이 도면은 본 발명의 실시예에 따른 각각 음의 펄스 열 및 양의 펄스 열의 형성 동안의 시스템 동작의 흐름도이다. 블록(501)에서, 음의 펄스 열에 대한 다음 펄스 위상의 루틴이 시작된다. 블록(502-515)은 일련의 음의 펄스 및 펄스 기간의 오프 타임을 생성하기 위한 단계를 설명한다. 블록(517-532)은 일련의 양의 펄스 및 펄스 기간의 오프 타임을 생성하기 위한 단계를 설명한다. 블록(601-613)은 다음 펄스 위상을 생성하기 위한 단계를 설명하거나 또는 현재 펄스 위상이 지속되는지를 설명한다.Reference is now made to FIGS. 5A, 5B and 6 . This figure is a flow diagram of system operation during formation of negative and positive pulse trains, respectively, in accordance with an embodiment of the present invention. At block 501, the routine of the next pulse phase for the negative pulse train begins. Blocks 502-515 describe steps for generating a series of negative pulses and an off-time of the pulse duration. Blocks 517-532 describe steps for generating a series of positive pulses and an off-time of the pulse duration. Blocks 601-613 describe steps for generating the next pulse phase or whether the current pulse phase continues.

균형 측정 평균은 이어서, 균형 제어 루프에 사용된 최종 균형 측정을 산출하는 이전의 측정(714)과 균형 측정 평균을 조합하기 위해 유한 임펄스 응답 계산을 사용하여 조합된다.The balance measurement average is then combined using a finite impulse response calculation to combine the balance measurement average with the previous measurement 714 to yield the final balance measurement used in the balance control loop.

균형 제어 루프(301)는 에러 값을 산출하는 세트포인트 값(302)과 균형 측정을 비교한다. 에러 신호는 루프 이득(303)에 의해 승산되고, 위/아래 범위(over/under range)(304)에 대해 검사되며, 현재 음의 펄스 폭의 값에 부가된다.The balance control loop 301 compares the balance measure with a setpoint value 302 that yields an error value. The error signal is multiplied by the loop gain 303, checked for over/under range 304, and added to the value of the current negative pulse width.

마이크로 펄스의 HV 공급 시스템(202, 203)에서, 구동 마이크로 펄스의 펄스 폭은 결과적 고전압(HV)의 파형(814, 801, 802)의 피크 진폭을 변화시킨다. 이 경우에, 음의 펄스의 진폭은 이온 균형의 변화에 영향을 주도록 변화한다. 에러 신호의 값이 0보다 크면, 음의 펄스 폭은 상향 조정되며, 따라서 음의 HV 펄스 진폭을 증가시키며, 결과적으로 음의 방향에 있어서의 균형을 변화시킨다. 역으로, 균형이 음이면, 음의 펄스 폭은 하향 조정되며, 따라서 양의 방향에 있어서의 균형을 변화시킨다. In the micropulse HV supply system 202 , 203 , the pulse width of the drive micropulse changes the peak amplitude of the waveform 814 , 801 , 802 of the resulting high voltage HV. In this case, the amplitude of the negative pulse changes to affect the change in ion balance. If the value of the error signal is greater than zero, the negative pulse width is adjusted upward, thus increasing the negative HV pulse amplitude, and consequently changing the balance in the negative direction. Conversely, if the balance is negative, the negative pulse width is adjusted downward, thus changing the balance in the positive direction.

음의 펄스 폭의 지속적인 조정 동안 조건이 타당함에 따라, 음의 펄스 폭은 그 제어 한계에 도달할 수 있다. 이 상황에서, 양의 펄스 폭은 양의 불균형에 대해 하향 조정되고(307), 음의 펄스 폭이 다시 제어를 재개할 수 있을 때까지 음의 불균형에 대해 상향 조정된다(309). 음 및 양의 펄스 폭을 사용하는 이 제어의 방법은 3V보다 작은 안정성을 갖는 대략 10V의 평균 균형 제어 조정 범위를 산출한다.As conditions are plausible during continuous adjustment of the negative pulse width, the negative pulse width may reach its control limit. In this situation, the positive pulse width is adjusted downward for positive imbalance (307) and upward for negative imbalance until the negative pulse width can again resume control (309). This method of control using negative and positive pulse widths yields an average balanced control adjustment range of approximately 10V with stability less than 3V.

큰 불균형 조건 하의 다른 실시예에 따르면, 예를 들어 이온화 블로워의 시작시에, 이들이 에이징함에 따라 상당한 오염이 이미터에 축적 또는 침식되어서, 음의 펄스 폭 및 양의 펄스 폭은 자신의 제어 한계(310, 312)에 도달할 것이다. 이 상황에서, 양의 펄스 반복 레이트 및 음의 펄스 반복 레이트는, 양의 펄스 폭 및 음의 펄스 폭이 다시 한번 각각의 제어 범위 내에 있는 포인트로 균형을 가져오도록 조정된다(311, 313). 따라서, 큰 양의 불균형 조건에 대해, 음의 펄스 반복 레이트가 증가되어(313), 균형 시에 음의 시프트를 초래한다. 조건이 여전히 존재하면, 양의 펄스 반복 레이트는 감소되어(313), 또한 균형 시에 음의 시프트를 초래한다. 양/음의 렙 레이트(313)를 변경하는 이 대안적 방법은 음의 펄스 폭 및 양의 펄스 폭이 다시 한번 자신의 제어 범위 내에 들어올 때까지 지속한다. 마찬가지로, 큰 음의 불균형 조건에 대해, 양의 펄스 반복 레이트가 증가되고(311), 대안적으로 음의 펄스 반복 레이트가 감소되어(311), 균형 시에 양의 시프트를 초래한다. 이는 이전과 같이 음의 펄스 폭 및 양의 펄스 폭이 다시 한번 자신의 제어 범위 내에 들어올 때까지 지속된다.According to another embodiment under large unbalance conditions, for example at the start of the ionizing blower, significant contamination accumulates or erodes in the emitter as they age, so that the negative and positive pulse widths are within their control limits ( 310, 312) will be reached. In this situation, the positive pulse repetition rate and the negative pulse repetition rate are adjusted (311, 313) to bring the balance to the point where the positive and negative pulse widths are once again within their respective control ranges. Thus, for large positive imbalance conditions, the negative pulse repetition rate is increased 313, resulting in a negative shift in balance. If the condition still exists, the positive pulse repetition rate is reduced 313, also resulting in a negative shift in balancing. This alternative method of varying the positive/negative rap rate 313 continues until the negative and positive pulse widths are once again within their control range. Likewise, for a large negative imbalance condition, the positive pulse repetition rate is increased (311), and alternatively the negative pulse repetition rate is decreased (311), resulting in a positive shift in balance. This continues, as before, until the negative and positive pulse widths are once again within their control range.

극단적인 불균형 조건이 존재하는 경우에, 음/양의 펄스 폭 및 양/음의 렙 레이트 조정은 모두 자신의 각각의 제어 한계(310, 312, 314, 316)에 도달할 수 있고, 그 다음, 양의 펄스 카운트 및 음의 펄스 카운트는 양/음의 렙 레이트가 다시 한번 자신의 각각의 제어 범위 내에 있는 포인트로 균형을 가져오도록 변경될 것이다. 따라서, 극단적인 양의 불균형 조건의 경우, 양의 펄스 카운트는 감소하고(317), 오프 타임 펄스 카운트(317)는 하나의 펄스 카운트만큼 증가되어, 균형 시에 음의 변화를 초래한다. If extreme imbalance conditions exist, both negative/positive pulse width and positive/negative rap rate adjustments may reach their respective control limits 310, 312, 314, 316, then: The positive pulse counts and negative pulse counts will be changed to bring the positive/negative rap rates back to balance once again to the point that they are within their respective control ranges. Thus, in the case of an extreme positive imbalance condition, the positive pulse count is decreased 317 and the off-time pulse count 317 is increased by one pulse count, resulting in a negative change in balance.

조건이 여전히 존재하면, 오프 타임 펄스 카운트는 감소되고(317), 음의 펄스 카운트는 하나의 펄스 카운트만큼 증가하여(317), 균형 시에 추가의 음의 변화를 초래한다. 음에서 양의 패킷/열로의 하나의 펄스의 이 시프팅은 양/음의 렙 레이트가 다시 한번 자신의 제어 범위 내에 들어올 때까지 지속된다. 마찬가지로, 극단적인 음의 불균형 조건에 대해, 한 번에 하나의 펄스는 오프 타임 펄스 카운트를 통해 양의 펄스(315) 패킷/열로부터 음의 펄스 패킷(315)으로 시프트되어 양/음의 렙 레이트가 다시 한번 자신의 제어 범위 내에 들어올 때까지 균형 시에 양의 변화를 초래한다.If the condition still exists, the off-time pulse count is decremented (317) and the negative pulse count is increased by one pulse count (317), resulting in a further negative change in balance. This shifting of one pulse from negative to positive packet/column continues until the positive/negative rap rate is once again within its control range. Similarly, for extreme negative imbalance conditions, one pulse at a time is shifted from positive 315 packets/column through off-time pulse counts to negative pulse packets 315 for positive/negative rep rates. causes a positive change in equilibrium until once again is within its control range.

병렬 프로세스에서, 균형 측정은 세트포인트와 비교된다. 균형 측정이 그 지정된 범위를 벗어난 것으로 결정되면, 이온화기로부터의 1 foot에서 측정된 +/- 15V의 평균 CPM(충전판 모니터) 판독에 대응하여, 이온화기의 제어 시스템은 균형 경보를 트리거할 것이다.In a parallel process, the balance measure is compared to a setpoint. If the balance measurement is determined to be outside its specified range, in response to an average CPM (charge plate monitor) reading of +/- 15V measured at 1 foot from the ionizer, the ionizer's control system will trigger a balance alarm. .

도 9는 이온 불균형이 존재하면 이온 균형 경보를 작동하는 피드백 루틴을 제공하기 위한 방법이다. 블록(901-909)은, 균형 경보가 작동되는지를 결정하도록 임계값과 비교되는 측정을 수행한다. 블록(910-916)은 균형 경보가 작동되는지를 결정한다.9 is a method for providing a feedback routine that triggers an ion balance alarm when an ion imbalance exists. Blocks 901-909 perform measurements that are compared to thresholds to determine if a balance alert is triggered. Blocks 910-916 determine whether a balance alarm is activated.

5초마다 한번의 타이밍된 간격에서, 균형 측정이 평가되며(903), 이 범위를 벗어날 때, "1"은 경보 레지스터(904)로 왼쪽 시프트되고, 그렇지 않으면, "0"은 경보 레지스터(902)로 왼쪽 시프트된다. 경보 레지스터가 255의 값(모두 "1")을 포함할 때, 균형 측정이 경보 시에 선언된다(declared). 마찬가지로, 경보 레지스터가 0의 값(모두 "0")을 포함하면, 균형 측정은 경보 시에 선언되지 않는다. 255 또는 0이 아닌 경보 레지스터의 모든 값은 무시되고, 경보의 상태는 변경되지 않는다. 이는 경보 통지를 필터링하고, 산발적(sporadic) 통지를 방지한다. 부산물로서, 통지 지연은 균형 제어 시스템에 대한 충분한 시간이 외부 자극으로부터 복구되도록 한다.At a timed interval of once every 5 seconds, the balance measure is evaluated 903, when out of range, a "1" is left shifted into the alarm register 904, otherwise a "0" is evaluated in the alarm register 902. ) is shifted left. When the alarm register contains a value of 255 (all "1"), a balance measurement is declared on alarm. Likewise, if the alarm register contains a value of zero (all "0"), the balance measurement is not declared at alarm time. Any value in the alarm register that is not 255 or 0 is ignored, and the status of the alarm is not changed. This filters alert notifications and prevents sporadic notifications. As a by-product, notification delays allow sufficient time for the balance control system to recover from external stimuli.

각 ADC 변환 사이클의 종료시에 실행하는 다른 병렬 프로세스에서, 도 9b에서 약 1 밀리초마다, 균형 제어 시스템이 모니터링된다. 이 루틴(910)은 한계 조건(911, 912)에 대해 양 및 음의 펄스 카운트를 체크한다. 상술한 바와 같이, 불균형 조건이 존재하고, 양/음의 펄스 폭 및 양/음 렙 레이트가 각각 자신의 한계에 있을 때, 양 및 음 펄스 카운트가 조정된다. 그러나, 균형이 사양(specification)으로 되돌려질 수 없고, 양/음의 펄스 카운트가 자신의 조정 한계(911, 912)에 도달한 경우에, 경보 상태는 경보 레지스터를 모두 "1"의 값으로 설정하고(913), 경보 플래그를 설정하며, 두 경보 상태 비트를 설정하도록(915) 강요한다. In another parallel process running at the end of each ADC conversion cycle, approximately every millisecond in FIG. 9B , the balance control system is monitored. This routine 910 checks the positive and negative pulse counts for limit conditions 911 and 912. As described above, when an imbalance condition exists and the positive/negative pulse width and positive/negative rap rate are each within their limits, the positive and negative pulse counts are adjusted. However, if the balance cannot be returned to specification and the positive/negative pulse counts have reached their adjustment limits 911, 912, the alarm condition sets the alarm registers both to a value of "1". do (913), set the alarm flag, and force the two alarm status bits to be set (915).

상술한 자동 균형 제어의 방법 및 기술은 하나의 타입의 이온화 블로워에 제한되지 않는다. 이것은 다양한 이미터 전극을 가진 이온화 블로워의 상이한 모델에 이용될 수 있다. 자동 시스템의 다른 응용은 마이크로 펄스의 고전압 전력 공급 디바이스를 가진 이온화 바(bar)의 모델을 포함한다.The methods and techniques of automatic balance control described above are not limited to one type of ionizing blower. It can be used for different models of ionizing blowers with different emitter electrodes. Other applications of automated systems include models of ionizing bars with micro-pulse, high-voltage power supply devices.

요약서에 설명된 것을 포함하는 본 발명의 예시된 실시예의 상술한 설명은 철저하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 특정 실시예는 본 명세서에서 예시적인 목적을 위해 설명되었지만, 당업자가 인식하는 바와 같이, 다양한 등가의 수정이 본 발명의 범위 내에서 가능하다.The foregoing description of illustrated embodiments of the invention, including what is described in the Abstract, is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Although specific embodiments of the invention have been described herein for illustrative purposes, various equivalent modifications are possible within the scope of the invention, as those skilled in the art will recognize.

이러한 수정은 상술한 상세한 설명의 견지에서 본 발명에 대해 이루어질 수 있다. 다음의 청구 범위에 이용된 용어는 명세서 및 청구 범위에 개시된 특정 실시예로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 본 발명의 범위는 청구 범위의 해석의 확립된 원칙에 따라 해석되는 다음의 청구 범위에 의해 전적으로 결정되어야 한다.Such modifications may be made to the present invention in light of the foregoing detailed description. The terminology used in the following claims should not be construed as limiting the invention to the specific embodiments disclosed in the specification and claims. Rather, the scope of the invention should be determined entirely by the following claims, which are construed in accordance with established principles of interpretation of the claims.

Claims (20)

바이폴라 코로나 방전(bipolar corona discharge)으로 생성된 이온화된 기류(ionized air stream)를 자동으로 밸런싱(balancing)하는 방법으로서,
마이크로 펄스 AC 전압원(230)에 연결된 적어도 하나의 이온 이미터(102) 및 적어도 하나의 기준 전극(104, 105)을 공기 이동 디바이스(air moving device, 103)에 제공하고, 적어도 하나의 이온 밸런스 모니터(204) 및 코로나 방전 조정 제어부(208)를 제어 시스템(201)에 제공하는 단계;
단기간 이온화 마이크로 펄스(short duration ionizing micro-pulse)들의 가변 극성 그룹들을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 단기간 이온화 마이크로 펄스들은, 대부분(predominantly) 두 극성 전압들의 진폭 및 기간에 있어서 비대칭이고, 코로나 문턱값을 초과하는 적어도 하나의 극성 이온화 펄스의 크기를 갖고,
상기 단기간 이온화 마이크로 펄스들은 양의 펄스 열(pulse train) 및 음의 펄스 열로 서로 뒤따르도록(follow one another) 그리고 이온화된 기류를 밸런싱하도록 배열되고, 코로나 방전 조정 제어는:
상기 양의 펄스 열 또는 상기 음의 펄스 열 내의 펄스들의 수를 변경하거나;
상기 양의 펄스 열 또는 상기 음의 펄스 열 내의 이온화 펄스들의 기간을 변경하거나; 또는
상기 양의 펄스 열 또는 상기 음의 펄스 열 내의 이온화 펄스들의 반복률(repetition rate)을 변경하도록 구성되는 것인, 바이폴라 코로나 방전으로 생성된 이온화된 기류를 자동으로 밸런싱하는 방법.
A method of automatically balancing an ionized air stream generated by bipolar corona discharge, the method comprising:
providing at least one ion emitter 102 and at least one reference electrode 104 , 105 coupled to a micropulse AC voltage source 230 to an air moving device 103 , and at least one ion balance monitor providing (204) and a corona discharge regulation control unit (208) to the control system (201);
generating variable polarity groups of short duration ionizing micro-pulses;
including,
wherein said short-term ionization micropulses are predominantly asymmetric in amplitude and duration of both polarity voltages and have a magnitude of at least one polarization ionization pulse that exceeds a corona threshold;
The short-term ionizing micropulses are arranged to follow one another with a positive pulse train and a negative pulse train and to balance the ionized airflow, the corona discharge regulation control comprising:
changing the number of pulses in the positive or negative pulse train;
changing the duration of ionization pulses in the positive or negative pulse train; or
and change the repetition rate of ionization pulses in the positive or negative pulse train.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 극성의 상기 단기간 이온화 마이크로 펄스들의 기간은, 상기 단기간 이온화 마이크로 펄스들 간의 시간 간격(time interval)보다 적어도 100배 더 짧은 것인, 방법.
The method of claim 1,
wherein the duration of the short-term ionizing micropulses of at least one polarity is at least 100 times shorter than a time interval between the short-term ionizing micropulses.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단기간 이온화 마이크로 펄스들 간의 시간 주기들 동안 이온 밸런스 모니터링을 수행하는 단계, 및
양의 대류 전류 및 음의 대류 전류의 차동 신호들을 적분함으로써 이온 밸런스 모니터링을 수행하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
performing ion balance monitoring during time periods between the short-term ionization micropulses, and
at least one of performing ion balance monitoring by integrating differential signals of positive convective current and negative convective current.
자동으로 밸런싱되는 이온화 블로워(ionizing blower)용 장치로서,
공기 이동 디바이스(103), 적어도 하나의 이온 이미터(102) 및 적어도 하나의 기준 전극(104, 105) - 상기 적어도 하나의 이온 이미터(102) 및 상기 적어도 하나의 기준 전극(104, 105) 둘 다는 고전압원에 연결됨;
이온 밸런스 모니터(204); 및
제어 시스템
을 포함하고;
상기 고전압원의 변압기(transformer, 203), 상기 적어도 하나의 이온 이미터(102) 및 상기 적어도 하나의 기준 전극(104, 105)은 AC 전류 회로용으로 폐루프 전류 경로로 배열되며, 상기 폐루프 전류 경로는 저항(R2)에 의해 접지에 연결되고,
상기 고전압원은 상기 적어도 하나의 이온 이미터(102)로 고전압 출력을 인가하도록 구성되고, 상기 고전압 출력은 양 극성 이온화 마이크로 펄스 및 음 극성 이온화 마이크로 펄스 둘 다를 포함하고,
상기 양 극성 및 음 극성 이온화 마이크로 펄스들은 양의 펄스 열 및 음의 펄스 열로 서로 뒤따르도록 그리고 이온화된 기류를 밸런싱하도록 배열되고, 상기 제어 시스템은:
상기 양의 펄스 열 또는 상기 음의 펄스 열 내의 펄스들의 수를 변경하거나;
상기 양의 펄스 열 또는 상기 음의 펄스 열 내의 이온화 펄스들의 기간을 변경하거나; 또는
상기 양의 펄스 열 또는 상기 음의 펄스 열 내의 이온화 펄스들의 반복률을 변경하도록 구성되는 것인, 자동으로 밸런싱되는 이온화 블로워용 장치.
A device for an ionizing blower that is automatically balanced, comprising:
air movement device (103), at least one ion emitter (102) and at least one reference electrode (104, 105) - said at least one ion emitter (102) and said at least one reference electrode (104, 105) both connected to a high voltage source;
ion balance monitor 204; and
control system
comprising;
A transformer (203) of the high voltage source, the at least one ion emitter (102) and the at least one reference electrode (104, 105) are arranged in a closed loop current path for an AC current circuit, the closed loop The current path is connected to ground by a resistor R2,
the high voltage source is configured to apply a high voltage output to the at least one ion emitter (102), the high voltage output comprising both positive polarization ionizing micropulses and negative polarization ionizing micropulses;
The positive and negative ionizing micropulses are arranged to follow each other with a positive and negative pulse train and to balance the ionized airflow, the control system comprising:
changing the number of pulses in the positive or negative pulse train;
changing the duration of ionization pulses in the positive or negative pulse train; or
and change the repetition rate of ionization pulses within the positive pulse train or the negative pulse train.
제 4 항에 있어서,
상기 이온 밸런스 모니터(204)는, 이온 밸런스 제어 시스템(107, 200)에 연결되고 상기 공기 이동 디바이스(103)의 유출구(outlet)에 있는 상기 이온 이미터(102)의 하류에 설치된 고임피던스 전압 센서(101)를 포함하는 것인, 장치.
5. The method of claim 4,
The ion balance monitor 204 is a high impedance voltage sensor connected to an ion balance control system 107 , 200 and installed downstream of the ion emitter 102 at the outlet of the air movement device 103 . (101).
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
이온 밸런스 제어 시스템(107, 200)은, 이온화 펄스들 간의 시간 간격 내에 상기 저항(R2) 및 전압 센서(101) 중 적어도 하나로부터의 출력 신호를 샘플링하도록 구성되는 것인, 장치.
6. The method according to claim 4 or 5,
wherein the ion balance control system (107, 200) is configured to sample an output signal from at least one of the resistor (R2) and the voltage sensor (101) within a time interval between ionization pulses.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 고전압원은,
단기간 이온화 마이크로 펄스들의 가변 극성 그룹들을 포함하는 출력을 생성하고;
상기 단기간 이온화 마이크로 펄스들은, 대부분 두 극성 전압의 진폭 및 기간에 있어서 비대칭이며, 코로나 문턱값을 초과하는 적어도 하나의 극성 이온화 펄스의 크기를 갖는 것인, 장치.
6. The method according to claim 4 or 5,
The high voltage source is
produce an output comprising variable polarity groups of short-term ionizing micropulses;
wherein the short-term ionization micropulses are mostly asymmetric in amplitude and duration of the two polarity voltages and have a magnitude of at least one polarization ionization pulse that exceeds a corona threshold.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 고전압원은, 마이크로 펄스들 간의 시간 간격보다 적어도 100배 더 짧은, 적어도 하나의 극성의 상기 마이크로 펄스들의 기간을 포함하는 출력을 생성하는 것인, 장치.
6. The method according to claim 4 or 5,
wherein the high voltage source produces an output comprising a duration of the micropulses of at least one polarity that is at least 100 times shorter than the time interval between the micropulses.
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