經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4 A7 B7 五、發明説明（i ) 相關申請案 本案爲1999年三月5日提出申請之美國專利申請案 序號第__________號(備審案目錄99R-3)之部分接續案。 發明領域 本發明係有關於一種吸量管，並且係由其關於電池供 電式微處理器控制之手持型電子吸量管，其係重量輕並且 可由使用者輕易操作延展之時間段。 背景 由於Rainin儀器股份有限公司（本發明之受讓人)係率 先將電池供電式微處理器控制之手持型電子吸量管引入商 場，所有的電子吸量管製造商一直希望能提供具有如同手 動式吸量管(例如像是世界聞名的PIPETMAN吸量管，其 係由Rainine股份有限公司在美國獨家銷售超過25年)般的 功能感以及操作能力的電子吸量管。明確而言關於這一點 ，所有電子吸量管製造商之目標一直是開發以及生產重量 輕，容易手持，可由使用者運輸之電子吸量管’其並且可 在延展之時間段於數種操作模式操作而不會產生物理應力 以及吸量管使用者之前臂以及手的緊張。Rainin儀器公司 在1984年推出之EDP電子吸量管以及其後繼之模型係針 對上述之各個設計標準。跟隨著Rainin ’其他發展以及製 造電子吸量管之公司亦針對同樣的標準，而在多年以後， 電子吸量管液晶變得較爲重量輕一些並且更易爲使用者親 4 本紙浪尺度適用中S國家標準（CNS ) A4見格（210><297公^ ^ tm^c-ί I - . - 士'二：.:--I— ^^^1 1. .,. ^ I— - 1- - - — I - - - f / 彳 -(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 033 4 五、發明説明（） 近。然而卻從未完全達到對於在感覺上以及操作特徵上更 趨近手動吸量管之電子吸量管的需求。因此，一直需要此 種電子吸量管，本發明可滿足此項需求。 發明槪述 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^^^1 ^^^^1 —^n IK· ^t^i— ^ mi 5,λlva (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 基本上，本發明係滿足前述需求，其乃係藉由提供 一種電子吸量管，該電子吸量管係重量輕，在使用者之 左手或右手皆可舒適持握，並且可由使用者輕易操作以 對於不同的使用者選擇之樣本容積以及操作速度而經由 不同的使用者選擇之操作模式指示吸量管之微處理器控 制之操作。再提供如此一種使用者可親近之電子吸量管 的當中，本發明係包括一左右對稱的設計，該設計係詳 細說明於同時申請之美國專利申請案序號第09/263.131 號，其在此係倂入作爲參考。基本上，該設計係包括一 軸向延長之中空外殻，其具有垂直延伸之縱軸以及垂直 延伸並且實質上同軸之上部以及下部。外殼之上部係包括 一前隔室，其係包含一正向面對之文數字顯示器鄰近外殻 頂部。因如此定位，在使用者右手手持或左手手持之吸量 管的所有操作模式其中，使用者皆可輕易觀察該顯示器。 除了顯示器以外，前隔室係包含複數行之正向面對之控制 鍵以及在該等行之控制鍵之下的複數個正向面對之觸發器 開關。該顯示器，控制鍵行以及觸發器開關係相對於外殼 之縱軸而左右對稱。此外’外殻之上部係包括一後隔室’ 其係包含可替換式之可充電電池用於供電至包含在外殻中 5 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（21〇 X 297公楚） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4 A7 ____B7 五、發明説明（今） 之微處理器以及線性致動器。外殼之下部係包括一垂直長 形把手，其係與外殼之縱軸同軸。該把手係具有接連的左 右對稱並且垂直延伸之前部以及後部以讓吸量管之使用者 可用右手或是左手抓取。把手之前部係延伸至外殼上部前 面並且垂直向下延伸至外殼之下端，並且在一實施例中係 內含吸量管尖牺放出益^之上部並將之遮敝。在本設I十之聿父 佳實施例中，該吸量管尖端放出器係具有一拇指致動之按 鈕，其係位於把手之前部的頂上，以及一可垂直移動之尖 端放出臂，其係延伸於外殻以下並且係垂直沿著一吸量管 尖端裝設軸以圍繞鄰近其下端之軸。因如此構成，該吸量 管尖端放出器係設計來在尖端放出臂向下移動之當兒，從 裝設軸之下端放出吸量管尖端。此種向下移動係對應於當 使用者抓握吸量管之把手時，吸量管使用者施加於按鈕之 向下拇指力β把手之後部係從前部向後延伸，並且具有一 鉤子從把手之上端背後向後延伸。該鉤子包括向下彎曲之 下表面用於當使用者抓握把手時銜接使用者的食指(或是中 指，如果需要的話）之上側，使用者之拇指可自由地以任何 所需之順序致動左右對稱之控制鍵，觸發器開關以及按鈕 中的任何一個。使用者可自由地完成以上一切同時淸楚地 觀察文數字顯示器，其係對應於控制鍵以及觸發器開關之 致動。關於此，該鉤子，把手之前部以及後部以及包含按 鈕和放出臂之吸量管尖端放出器係全部相對於外殼之縱軸 而左右對稱。因如此安排，本發明之吸量管係可由使用者 輕易並且舒適地抓取在他或她的左手或右手中，以使用者 _____6_ _ 本紙柒尺度適用中國國家樣準（CNS〉ΑΑ現格（2丨0心97公釐） 』，--r.------裝------：灯—------線 ί.' 一 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 46 03 3 4 A7 _________B7__ 五、發明説明（LV ) 之食指在把手後面之鉤子以下。此係使得使用者之拇指可 自由地依所需而致動控制鍵或觸發器開關中的任何一個’ 該等控制鍵或觸發器開關係調整電子吸量管隻操作的各種 模式以及在吸量管的操作之數種模式期間從之吸取以及配 施液體的容量。使用者可舒適地達成以上一切而僅施用最 小的拇指力在控制鍵，觸發器開關以及按鈕上。因此，本 發明之電子吸量管可讓使用者長時間使用而不會不當地壓 迫使用者的拇指，手或是前臂，卻可在使用者之控制下， 在所有的操作模式中精確而可重複地操作吸量管。 本發明之電子吸量管較佳亦合倂有一相當簡單的電子 控制電路，該電路可使該軟體控制之微處理器作用爲一爲 控制器，其係產生脈波寬度調變(PWM)驅動信號以用於包 括在線性致動器之步進馬達的繞組。該等PWM信號係與 界定馬達之步進率的時鐘脈波同步而產生。此係使得PWM 信號可由爲控制器產生而不用需要使用傳統電流感測或反 饋電路的控制電路。 電子控制電路亦使步進馬達的電力需求最小化，從而 降低對於電池的電力汲取，該電池係供電至吸量管。此轉 而延長吸量管在所需之電池之再充電之間的操作時間。 該電子控制電路亦提供使用者易於親近的控制，使得 使用者可輕易地在吸量管的各種操作模式之間切換，並且 在各個模式中於各種操作速度以及包括週期計數等操作特 徵之間選擇。當藉由吸量管使用選擇週期計數特徵時，使 用者係被連續告知吸量管的操作週期。此係使得使用者可 7_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 〇 乂 公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -..Ί ，νφ· 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 03 3 4 A7 ______B7 五、發明説明（<) 中斷一連串的吸量管操作而不會失去吸量管之操作的特定 週期的期間(tract)。 再者，本發明之吸量管的電子控制電路係從單一來源 提供多數個吸量管序列之充電。 圖式之簡單說明 第一圖係本發明之電子吸量管之較佳實施例的立體圖 〇 第二圖係第一圖之吸量管的橫截面測試圖，其係顯示 吸量管的內部結構以及其組件部分。 第三圖係包括第三A圖至第三E圖，合倂以顯示本發 明之吸量管的電子電路。 第四圖係PWM驅動信號之時序圖，該PWM驅動信號 係施加至場效電晶體(FET)之閘極，該FET係驅動本發明 之電子吸量管之較佳形式的步進馬達之線圏。 第四a圖係顯示馬達驅動信號之一個脈波寬度調變週 期的時序圖，該馬達驅動信號係送至用於馬達之驅動電路 中的二個馬達Η橋的控制閘極。 第四b圖係包括第四b-Ι圖以及第四b-2圖，其係一 數字表，其顯示馬達驅動脈波寬度調變信號之四個不同的 功率範圍，其係爲馬達微步階位置的函數。 第五圖係顯示用於吸量管之1〇個操作速度之各速度之 各微步階之脈波寬度調變馬達驅動信號重複模態的表。 第六圖係顯示當吸量管從零移至速度10時，馬達速度 8 本紙張尺i適用中國國家標牟{ CNS ) Μ規格（2丨0X 297公釐） ^ ΙΓ---Γ------裝------：訂 —%-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 03 3 4 A7 B7 五、發明説明（) 爲時間之函數的圖表。 第七圖包括第七a圖至第七f圖，其係表示對於第六 圖以及第八圖以圖表顯示之從零至速度10之加速/速度斜 度之馬達驅動微步階脈波寬度調變重複模態之數値的表。 第八圖係顯示當吸量管從零移至速度10時，馬達加速 度爲時間之函數的圖表。 第九圖係顯示在藉由對大氣壓力以及液體表面張力效 應等等應用校正因數二加以校正之前以及之後的典型吸量 管響應的圖表，該等因數係儲存在記憶體中，並且微處理 器係響應於吸量管之各個不同的容量設定而加以選擇。第 九a圖至第九f圖係顯示200個典型校正値的表，該等直 係藉由第九圖所示之圖表而闡示爲對於在一 100微升範圍 之吸量管中之各個容量設定，該100微升範圍之吸量管係 用於第九圖所示之圖表中。 第十圖包括第十A圖以及第十B圖，其包括軟體流程 圖，該流程圖係顯示本發明之電子吸量管之操作的手動模 式。 第十一圖包括第十一 A圖以及第十一 B圖’其包括軟 體流程圖，該流程圖係顯示本發明之吸量管之操作的吸量 管模式。 第十二圖係一軟體流程圖’其係顯示在本發明之吸量 管之手動，吸量管以及多重模式中’包括於吸量管之操作 的模式鍵常式。 第十三圖係―軟體流程圖，其係顯示在本發明之吸量 _9 本紙張纽適财關家轉（CNS ) A4规格（21GX297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裳 # 線 經濟部智慧財產局®κ工消费合作社印製 A7 460334 五、發明説明（1 ) 管之手動，吸量管以及多重模式中，包括於吸量管之操作 的重置鍵常式。 第十四圖係一軟體流程圖，其係顯示在本發明之吸量 管之手動，吸量管以及多重模式中，包括於吸量管之操作 的箭頭鍵常式。 第十五圖係一軟體流程圖，其係顯示在本發明之吸量 管之手動，吸量管以及多重模式中，包括於吸量管之操作 的混合鍵常式。 第十六圖包括第十六A圖以及第十六B圖，其包括軟 體流程圖，該流程圖係顯示本發明之吸量管之操作的多重 模式。 第十七圖係來自電源之電壓的圖表，其係爲時間的函 數，該電源係用於充電電池，該電池係供電至包括在本發 明之較佳電子吸量管中的微處理器以及步進馬達。 第十八圖係來自電源之電流的圖表，其係爲時間的函 數，該電源係用於充電電池，該電池係供電至包括在本發 明之較佳電子吸量管中的微處理器以及步進馬達。 第十九圖係顯示對於各種充電階段之脈波寬度調變任 務週期之時序的表，該等充電階段係用於充電電池，該電 池係供電至包括在本發明之較佳電子吸量管中的微處理器 以及步進馬達。 第二十圖係顯示充電率，開路電池電壓，以及電荷容 量之圖表，其係爲藉由本發明之吸量管之較佳方法而充電 之電池之時間的函數。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 it 經濟部智M財產局8工消費合作社印製 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2I0X297公楚：） 4 6 03 3 4 A7 B7 五、發明説明（s) 第二十一圖係包括第二十一 a圖至第二十一 C圖，其 包括一軟體流程圖，該流程圖係顯示本發明之吸量管之電 力管理操作的電池充電部分。 第二十二圖係顯示本發明之二個吸量管，其係連接至 一電源以用於電池之依序充電，其中係根據本發明之電池 充電常式。 元件符號說明 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消脅合作社印製 10 吸量管 12 外殼 14 縱軸 16 上部 18 下部 20 前隔室 22 顯示器 24 頂部 26 控制鍵 28 控制鍵 30 觸發器開關 32 觸發器開關 34 後隔室 36 電池 38 微處理器 40 步進馬達 本紙張尺度適用中國國家榡準{ CNS ) A4規格U[OX297公釐） ^ 6 0 3 3 4 α7 Β7 五、發明説明（Ί) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 42 把手 44 前部 46 後部 48 下端 50 尖端放出器 52 拇指致動按鈕 54 柄部 56 尖端放出器臂 58 尖牺裝設軸 60 矣端 62 鉤子 64 背部 66 上端 70 最上部 72 頂部 74 上窗口 76 盤座 78 印刷電路板 80 水平管 82 開口 84 窗口 85 可移動式門 86 支持肋條 88 中樞支持鍵 12 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝' 1Τ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0'〆297公釐） 〇 0 3 3 4 A7 B7 五、發明説明（P) 89 輸出軸 90 活塞 91 螺帽 92 螺紋軸環 93 活塞密封件 94 密封保持件 96 桿棒 iOO 控制電路 102 內部電路 104 牆壁電源供應(外部)電路 106 電力管理以及充電電路 108 外部重置電路 110 記憶體電路 112 參考電壓電路 114 類比至數位轉換電路 116 偏壓電路 118 馬達驅動電路 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) -裝 -丁 '-s 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明之詳細說明 顯不在圖式之桌一圖以及第二圖中之吸量管10係包括 一左右對稱而重量輕之可手持的電池供電式微處理器控制 之電子吸量管。如所示，該吸量管10係包括一軸向延長之 中空外殼12，該外殻係具有一垂直延伸之縱軸14。該外殻 12包括垂直延伸並且成實質同軸之上部以及下部16以及 13 _1丨—........ — 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS ) A4规格（210><297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4 at B7 五、發明説明（丨丨） 18。該外殼之上部16包括一前隔室20。該隔室20包含並 且支持一正向面對之文數字顯示器22’其係鄰近外殼之頂 部24。該顯示器係傳統設計之LCD顯示器。此外，該前 隔室20包含並且支持複數(例如二)行位於顯示器下面的正 向面對之控制鍵以及複數個正向面對之觸發器開關，各係 位於緊跟著各行控制鍵以下。在本發明所示之實施例中， 垂直間隔之上控制鍵26a以及下控制鍵26b係包括第一行 之控制鍵，間隔於外殼12之縱軸I4的左邊。同樣的，垂 直間隔之上控制鍵28a以及下控制鍵28b係包括第二行之 控制鍵，於外殼Π之縱軸14的右邊’其距離大致相等於 控制鍵26a，26b與該軸的間隔。再者，一觸發器開關30 係支持在該隔室中該軸I4的左邊而在該行控制鍵26a ，26b以下，而一觸發器開關32係支持在該隔室+20中該 軸14的右邊而在該行控制鍵28a，28b以下。事實上，在 所示之實施例中’觸發器開關30之右側以及觸發器開關 32之左側係大致放置於包括縱軸Η之垂直平面上。 關於此，本發明之一項重要的特徵在於顯示器22，該 等行控制鍵26a ’ 26b以及28a ’ 28b以及觸發器開關30以 及32係相對於外殻12之縱軸14而左右對稱，並且如其後 將說明者，當使用者將吸量管10抓握在其右手或是左手並 且觀看顯示器22時係接近吸量管使用者的拇指。 除了前隔室20之外，該外殻12之上部16係包括一 後隔室34。如所示’該後隔式34係包含並且支持一可更 換式電池36用於供電至微處理器38以及包括在支持於外 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） l·---^------批衣------ν.^ιϊ------0 (' j (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 4 G 033 4 A7 _____B7_ 五、發明説明（卜v) 殻12中之線性致動器4〖中的步進馬達40。另一方面，該 外殼Π之下部18係包括與外隔之縱軸14同軸的把手42 。該把手42係包括接連左右對稱並且垂直延伸之前部以及 後部44和46以讓吸量管1〇的使用者以手抓握。 如所示，把手42的前部44係延伸於外殼14之上部 16前。其係垂直向下延伸至外殼12之下端48以內含一吸 量管尖端放出器50之上部並且將之遮蔽，該吸量管尖端放 出器50具有位於前部之柄部54的拇指致動按鈕52。此外 ，該吸量管尖端放出器50係包括一可垂直移動之尖端放出 器臂56，該臂係延伸於外殼U以下並且係垂直沿著一吸 量管尖端裝設軸58，以圍繞鄰近其下端59的軸。該吸量 管尖端放出器5〇可爲傳統式設計以便可包含在廣爲人知的 PIPETMAN吸量管中，或是採用1997年三越25日頒發之 美國專利第5614153號中所顯示並且說明的形式，該專利 係受讓與本發明之受讓人並且在此倂入作爲參考。如在該 專利案中所完整說明者以及相關於PIPETMAN吸量管所廣 爲人之者，吸量管尖端放出器50之功能係響應於由使用者 在按鈕52上所施加之向下拇指力，從裝設軸58放出吸量 管尖端，例如尖端60。 如所示，把手42之後部46係從前部44向後延伸， 並且包括一鉤子62從把手之上端66的背部64向後延伸。 該鉤子較佳係具有一向下彎曲之下表面68用以當使用者將 把手抓握在他或她的右手或左手中時，銜接吸量管使用者 之食指或是中指。此係留下使用者的拇指可自由地以任何 _ 15
Jl·—-------1本------—ς-----^ ! - < (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS M4規格（210X297公釐} 4 6 033 4 at _____B7 _
五、發明説明（I 所需順序致動任何一個左右對稱並且緊密間隔之控制鍵 (26a，26b ; 28a，28b)，觸發器開關（30，32)以及按鈕（52) ，同時淸楚地觀看文數字顯示器22，該顯示器係響應於該 等控制鍵以及觸發器開關的致動。關於此，該鉤子62，把 手42之前部和後部以及包括按鈕52和放出器臂54之吸量 管尖端放出器50係全部相對於外殼之縱軸14而成左右對 稱。甚且，應注意的是該鉤子62之下表面之最上部70係 在與按鈕52之頂部72實質上相同的水平面。此係進一步 加強使用者的手在抓握把手42時的定位，以便當需要從吸 量管之裝設軸放出吸量管尖端時，提供使用者之拇指移動 的自由以致動各種緊密間隔之控制鍵和觸發器開關以及按 紐。 關於此，在左側行中之控制鍵26a係包括吸量管模式 之操作控制鍵，而相同行之控制鍵26b係設計來重置或是 修正吸量管之操作，其全部將說明於下。 甚且，如所示，在右側行之控制鍵中，控制鍵2Sa以 及28b係控制藉由顯示器22所顯示的數値，其係以下亦將 詳細說明。舉例而言，控制鍵28a之致動可增加如顯示器 22上所表示之用於吸量管10之容量設定或是操作速度之 設定。另一方面，控制鍵28b之致動可減小如顯示器22上 所表不之用於吸量管10之容量設定或是操作速度之設定。 最後，如其後將說明者，在吸量管之操作的「手動模 式」中’觸發器開關30，32中第一個使用者按壓的一個 可包括一吸取致動或是拾取觸發器開關，而另一個觸發器 ____16 本紙張尺度(挪7^麟{21())<297公金} l·,------------裝------—S-----線 ί ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消资合作社印敦 4 6 03 3 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（丨+) 開關可包括配施致動觸發器開關。在吸量管操作的所有其 他模式中，觸發器開關30或32之致動可觸發在吸量管操 作之使用者選擇之模式中下一個程式規劃之步驟。 更明確而言，在本發明之吸量管的較佳實施例中，該 吸量管之內部結構係提供一種吸量管，其係在把手42中有 重心。此係提供一種平衡之吸量管，其計不會頂部重亦不 會底部重，並且當使用者放開他或她對把手的抓握時，不 會發生不希望有的翻倒，並且取決於鉤子42用以支持該吸 量管。此種平衡的結構係在第二圖中顯示得最爲淸楚，該 圖係顯示電子吸量管之內部結構的橫截面。 關於此，應注意的是該顯示器22係藉由傳統的手段加 以固定，例如在一盤座76中之上窗口 74正下方並且在其 之內的保持板，其係包括吸量管外殻12之上部16的前面 。該顯示器係電器連接至一印刷電路板78，該印刷電路板 係垂直裝設於外殼12之上部內以界定前隔室20用於容納 顯示器22，控制鍵(26a，b ; 28a，b)以及觸發器開關30以 及32，如所示般。 控制鍵(26a，b ; 28a，b)係傳統的設計式’並且係藉 由盤座76中之窗口 84中的開口 82內的水平管80所支持 ，該盤座係在包含顯示器22之上窗口 74幀下方。該等管 80係可軸向移動，以致當使用者的拇指壓在一管的正向暴 露端時會移動管的後端以及所承載的傳導元件’從而抵住 印刷電路板78以致動包裝於印刷電路板78上之微處理器 38以⑴改變或是重置吸量管之操作模式’或是根據使 —r---------裝------訂丨V-----線 ί I (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格U10X297公釐） 0334 A7 B7 _ 五、發明説明（丨<) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 用者選擇之操作模式改變欲處理之液體的容量’及/或吸量 管之操作速度，改變顯示器22上之對應的文數字顯示 。明確而言，由顯示器22所顯示的測定容積之設定以及吸 取以及配施之速度表示係藉由按鍵28a以及28b加以控制 ，並且係反射於藉由控制鍵26a之致動所選擇之各種模式 中的吸量管操作的修正中，該控制鍵26b係「重置」鍵。 另一方面，觸發器開關30，32係在具有微處理器之 電路中，並且如同時提出申請之專利申請案中所述者’係 焊接或者是連接至該盤座76’以致其中一個開關的拇指致 動會致動吸量管的操作，例如吸取，而另一個觸發器開關 30，32的拇指致動會致動吸量管的不同的操作，向世界由 吸量管配施液體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 甚且，如所示者，電池36係包含於印刷電路板78與 包括於外殼之上部16中的可移動式門85之間的後隔室34 中。該電池36係藉由電連接經由連接至印刷電路板78的 電路插座而供電至微處理器38以及馬達40。該馬達4〇係 位於吸量管10之把手42中印刷電路板78下方’並且係藉 由外殼中之中樞支持件88上的支持肋條86加以垂直固定 。該馬達40可爲傳統設計式，並且較佳係—步進馬達，其 係由該電池36供電並且由微處理器38控制’其方式係於 以下詳細說明。 如所示，一輸出軸89係從該步進馬達40垂直延伸並 且係以傳統方式連接至一活塞9〇，以致馬達中之轉子的轉 動係產生該輸出軸89之軸向運動以及在吸量管尖端裝設軸 18 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（21 〇 X所公釐） 4 6 03 3 4 五、發明説明（/ ‘） 56中之對應的活塞的軸向裝設軸運動。該吸量管尖端裝設 軸58係轉而藉由螺帽91固定至一螺紋軸環92 ’該軸環係 從把手42之下端軸向延伸。該活塞90係通過一活塞密封 件93，該活塞密封件係藉由負載密封保持件94之彈簧而 固定於圍繞該活塞處（爲淸楚起見’係移除該彈簧）。 亦爲了淸楚起見而加以移除的是第二圖中所示之吸量 管尖端放出器50中的返回彈簧。該返回彈簧係爲在按鈕 52與放出器臂54之間的桿棒96而延伸，該按鈕以及放出 器臂係固定於該桿棒的相對端。返回彈簧係抵抗按鈕52之 向下運動，而且在按鈕被釋放當兒，該返回彈簧係推回按 鈕以及桿棒96至其最上面的位置。 在吸量管10的操作中，馬達之輸出軸89的軸項 運動係產生在吸量管尖端裝設軸56中之活塞90之受控制 的軸向運動，以將液體吸引入吸量管尖端60或從之配施液 體，該吸量管尖端係固定於該軸的下端。在吸量管10的所 有操作中，吸量管的使用者係將把手42抓握在他或她的右 手或左手中，以他或她的食指或中指置於鉤子62下面。此 係留下使用者的拇指可自由地以他或她所希望的任何順序 操作按鈕52，觸發器開關30，32及/或控制鍵26a，b或是 28a或是b，同時淸楚地觀看該顯示器22。相對於吸量管 之縱軸14而成左右對稱的觸發器開關以及控制鍵係可由使 用者的拇指輕易致動而不需會導致對使用者之拇指，手或 前臂之壓力或扭曲的施力。此係使得本發明之電子吸量管 可在實驗室中由技術人員長時間操作而不會造成使用者之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •，vs I: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 033 4 at B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（q) 拇指或食指的疲勞或是不欲有的扭曲° 如第三A，三B，三C，三D以及三E圖所示，該等 圖式係合倂構成第三圖，用於本發明之吸量管的電子控制 電路係大致以數字顯示，並且基本上係包括微處理器 38(第三D圖），具有內部電路102以及包括牆壁電源供應（ 外部電源)電路丨〇4(第三A圖）之外部電路’電池電力管理 以及充電電路丨〇6(第三A，三B以及三D圖）外部重置電 路108(第三C圖），EEPROM記憶體電路Π0(第三B圖）， 參考電壓電路第三B圖），外部類比至數位(A至D)轉 換器電路114(第三A ’三B以及三D圖），LCD顯示器22( 第三D圖），偏壓電路116(第三D圖）以及馬達驅動電路 118(第三C以及三E圖）。 如先前所述，控制電路係從電池36或是外部電 源37(第二十二圖)推導電力以供電至微處理器38 ’其係轉 而控制顯示器22以及包括在線性致動器41中之步進馬達 40的操作。此種控制係響應於使用者對控制鍵26a ’ 26b ; 28a，28b(在第三A圖中係分別表示爲「功能開關」SW1， SW2，SW3以及SW4)以及觸發器開關30和32(在第三B 途中分別表示微SW5以及SW6) ’該等功能開關以及觸發 器開關係界定一用於吸量管的鍵盤120，如以下將說明 者。顯示器22以及步進馬達40的此種微處理器控制亦係 根據程式規劃並切儲存入微處理器38中之記憶體的資料表 ，像是第四b-Ι，四b-2，五，六，七a至七f，八以及十 九圖中所示之資料，及/或程式規劃並且儲存入第三D中所 20 本紙張尺度通用中國國家標ί ("CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 。·訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 033 4 A7 ___ B7 五、發明説明（I 2 ) 示之EEPROM記億體電路116的資料表，像是第九以及九 a至九f圖中所示之資料。在各種操作之吸量管模式中之微 處理器38之操作亦係藉由第時A圖至第十六B圖以及第 二^一 a至c圖所示之軟體常式以及子常式而加以程式規 劃。 關於這些，該步進馬達40係包括分別在第三C圖以 及第三E圖中顯示之電流接收繞組A以及B，用於接收來 自該微處理器38以及該馬達驅動電路118之驅動信號以電 磁驅動馬達之轉子以將先前所述之長度方向之運動分授給 一柱塞，該柱塞係包括圓筒92(第二圖）中之活塞90，以吸 取流體至吸量管尖端60(第一圖)以及從吸量管尖端60配施 流體。進一步關於此等方面，以及如相關於第四，四a， 四b-1，四b-2，五至七f，以及十七至二Hc圖所將更 詳細說明者，在微處理器38中之軟體程式的控制下，柱塞 38之長度方向的運動係經由一連串微步階而在使用者控制 之速度。明確而言，該微處理器38係程式規劃以產生用於 步進馬達之驅動信號，其係脈波寬度調變(PWM)信號，具 有對應步進馬達之不同微步階位置的任務週期其係藉由微 處理器從儲存在微處理器中所包括之內部記憶體中的第一 資料表所推衍而得，並且具有一重複模態，其係藉由微處 理器從儲存於記憶體中之第二資料表所推衍而得，以決定 馬達運動的速度。 關於此，該微處理器38係進一部被程式規劃以致該等 PWM驅動信號具有不重疊的相位，從而沒有PWM驅動信 ----------裝------^訂丨C-----線 ί (. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（2Ϊ0Χ297公釐） 4 6 03 3 4 at _— B7 五、發明説明（丨γ) 號之重疊施加至步進馬達40之電流接收繞組Α以及Β。 微處珲器 僅作爲範例之用，該微處理器38可包括一單晶片微控 制器或微處理器，例如像是Mpd753036 4位元單晶片微控 制器，其係由加州聖塔科拉羅的NEC電子股份有限公司所 製造，在第三D圖中表示微U1。 該處理器可由低至1.8V以及該至5.5V之電壓操作， 並且其特徵可在16384乘8位元之內部ROM或是PROM ’ 768乘4位元之內部RAM，小於100 μ A之備用電流以 及在6.00MHz小於4.Oma之操作電流。該微處理器亦具有 大量的輸入/輸出接腳，其係排列成稱爲埠的群聚。 電子吸量管10的許多功能係藉由微處理器3S之板上 或內部電路102所處理。相關於電子吸量管10操作之最重 要的內部電路係討論如下。 內部電路以艿if. 該微處理器38係設置有內部重置電路。當外部重置電 路1〇8(第三c圖)迫使微處理器之RESET接腳爲低態時， 或是當一內部看門狗計時器暫停時，一重置序列係開始。 此重置序列係觸發一延遲。在6.00MHz該延遲係21,8毫秒 。此延遲係當外部重置線被釋放並且被帶升至Vcc時開始 〇 該微處理器38亦具有二個傳統的振盪器電路120以 22 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） * ' 0¾.-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局貞工消资合作社印製 4 6 033 4 a7 ____B7________ 五、發明説明（ 及122，稱爲「主系統時脈」以及「子系統時脈」°該「 主系統時脈」120係一快速振盪器電路’其係在百萬赫之 之頻率範圍中操作。該振盪器120可在微處理器控制下停 止以保存電力。在處理器使主時脈停止之後，在通電之當 兒或是當主時脈從新開始時，在頻率保證會穩定並且處理 器開始實際執行指示之前，振盪器120有5·46毫秒的延遲 。指示執行時間係取決於用於微處理器之程式所選擇之分 割比例，其範圍可從〇·67微秒至10.7微秒。 「子系統時脈」122係慢速時脈，傾向用於電力保存 以及時間保留之目的°用於此時脈之晶體係32768Hz。此 時脈係總是爲致動但是使用極小的電流(4# A)。 除了晶體本身以外，二個小電容器C2，C3以及C4 ’ C5(22pF)對於各振盪器之操作是必須的。甚且，一 300K 的電阻器R13對於子系統時脈122之操作爲必須的。 數個埠對於電子吸量管係具有特性上的重要性。埠 6(P60至P63)以及7(P70至P73)包含可軟體控制之拉升電 阻器，其係用於自偏壓用於控制鍵以及觸發器開關26a，b ;2Sa，b ; 30以及32(SW丨至SW6)之電路。其致動係將相 關之微處理器輸入短路至地。此外，埠6之接腳60以及 61係供電至電壓參考，如其後將說明者。
埠5(Ρ50至Ρ53)係開放汲極輸出，其係可經得住電壓 提昇至13V。此在處理大於Vcc之電壓出現時係很有幫助 ，並且如其後將說明者般係大幅簡化在傳統雙互補 MOSFET中之p型通道MOSFET開關的控制，該MOSFET 23 本^張尺度適用中ίϋ家標i ( CNS ) A4規格（2ί〇Χ 297公ϋ " ：-----------裝-----------線 ί' ί (請先閉讀背面之注意事項再填寫本頁) M濟部智慧財產¾員工消費合作社印說 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4 A7 ---- B7 五、發明説明（y/ ) 係表不爲U7，其係調節電池充電電力， 捧S(S12至S31)係提供用於顯示器22之LCD節段的 多個驅動位準。 ί阜ΑΝ(ΑΝ0至AN7)係至包括在微處理器中之內部類 比封數位(A至D)轉換器的類比輸入。該a至D轉換器較 佳係一設置有內部取樣及保持電路之8位元連續趨近轉換 器。在6.00MHz下，各轉換將花費至少28微秒。轉換係 相關於出現在埠Avre之參考電壓而完成。此參考電壓係藉 由固定於2.5伏特並且表示爲m之低回動(low-dropout)微 電力3端子電壓參考。U2可爲由Maxim Integrated
Products 所供銷的 MAX6125。 該內部A至D轉換器係有二個功能：測量Vcc節點電 壓以及測量牆壁節電電壓(第三A圖）。藉由在外部· A至D 電路114中之R3至R5以及R4至R6所構成的分壓器之 動作，在此二種情況下對內部A至D轉換器的電壓輸入係 降低至實際値的0.41倍。在6.00MHz之時脈頻率下，一轉 換係將花費28微秒。因爲對內部A至D轉換器之輸入係 被取樣及保持，該信號並不需要在整個轉換期間均爲穩定 的。然而，該Avref輸入則必須對於整個轉換爲穩定的。 C8將由顯示器22kd偏壓電路116所產生之尖峰(spike)去 親合。 SPI(串列）(PQ0至P03)埠係用於程式規劃以及讀取表示 爲U8之串列EEPROM記憶體。如果使用在電子吸量管印 刷電路板上之「〇0卩3(5」，「01?人0」，以及「0^?厶0 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） l·--·------裝------—-U-----線 一 ί-(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 033 4 B7 五、發明説明（) 」輸入，則其亦可作用爲對爲控制器38之通訊埠。此串列 鏈結提供往返處理器之高速雙向通訊。 微處理器38之LCD(S12至S31以及COMO至COM3) 埠係半自動之週邊電路，其係將儲存於記憶體中之節段資 料轉移至顯示器22的LCD節段。其係自動地輸出控制多 工之顯示器所需的多個電壓。有20條節段線以及4條共用 線可供使用。經由多工，該四條共用線(COMO至COM3)係 可控制多達80的個別之LCD節段。全部的實際多工電路 係包含在微處理器38中。爲了致動在一顯示器上的LCD 節段，係寫入一位元在記憶體中。在選擇一操作模式之後 ，該微處理器係以一傳統方式操控所有的實際顯示功能。 用於LCD顯示器之偏壓電壓係藉由向下分割用於內部 A至D轉換器的2.5參考電壓而輸入至VLC埠(VLC0至 VLC2)。 用於內部A至D轉換器Vref之參考電壓U2係亦用作 爲用於LCD顯示器之偏壓電壓來源。VLC 0係接收完全的 2·50伏特之參考信號。此位準係進一步藉由R11以及R10 向下分割以提供用於VLC1以及VVLC2之第二電壓位準一 1.25V。 顯示器 該顯示器22較佳係一非逆光式液晶型顯示器，其係總 共包括57個指示器(annunciator)，或是可個別切換之節段 〇 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) |,訂 線 經濟部智慧財產局員工消免合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 0 3 3 4 a? B7 五、發明説明（巧） 該該指示器係在任何如下列之給定時間描述單元之狀 態： 「8.8.8.8」 容量數字，具有可個別定址 之節段，其係表示容量。相對於其他指示器，此等爲大型 並且顯眼的。 當電池係充滿電時亦顯示^ FULL」以及其他訊息 「以1」 表示容量之單位並且係位於 緊接著之前容量數字的右邊處。 「88 X」 可整除之數。可個別定址之 節段的二個數字接著一個「X」。用於表示可整除的數， 其係在多重配施模式中可配施者。位於容量數字左邊或是 上面，故顯示可讀爲例如： 10x 20uL 此等數字係用於表示週期計數。 「PICKUP」 表示該單元係在其「原始」 位置並且準備可幾取一些液體，或是在執行此之程序中。 「DISPENSE」 表示該單元係準備可配施一 堅液體，或是在執行此之程序中。 「PIPET」 表示吸量管係在（缺設）吸量 管模式。 「MULTI」 位於「dispense」的左邊，此 指示器表示該單元係在多重配施模式」。結果，當準備好 要配施時，該顯示器係讀爲「Multi dispense」。 「&MIX」 「Pipet」之右邊，此指示器 26 I—------裝------^订 — -----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國围家橾牟（CNS ) Α4規格（210X29?公釐） 「SPEED」 流速度設定。 「’low bat’ Icon」 在電池需要充電時顯現。 ^Lightning Bolt」Icon表示該單元係連接至一充電 源。此外’該指示器係當吸量管電池接收一電荷時閃亮。 表示低電池充電位準 ^ ^ 03 3 4 a? _ B7 五、發明説明（>十） 器表示該單元致動了「Mix」選擇。 「MANTUAL」 表示該單元係在操作之手動 模式。 「RESET」 當該單元已經完成配施其所 有的可整除數並且需要使用者拋棄或是歸還剩餘的容量時 ’在多重配施模式中閃亮。該重置指示器係點亮（備妥）同 時係實行重置功能（亦即配施，噴出（bl〇w-QUt)，以及返回 至原始位置）。 當選擇速度選擇時，表示電 外部重置電路 對於微控制器38之重置係藉由第三C圖中所示之重 置電路108加以控制，並且可包括—MAX821RUS(U9)， 其係由Maxim Integrated Products所供銷。當電力係首次 施加至單元U9時，該電路係在電力已經達到2.63V之臨 限電壓之後保持重置低態（至接地)達100毫秒。如果電力 下降至2.63V以下達一段給定長度的時間，則其亦會採取 重置低態（至接地）。初始化重置所需要的時間係視下降至 2.63V位準以下的幅度以及其停留在該位準有多久而定。 27 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X 297公釐） L----------裝------訂一-----線 ' 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財1局g工消費合作社印製 4 6 033 4 at B7 經濟部智慧財產局K工消费合作社印製 五、發明説明（〆） 供應電流係2.5。對於低如I.Ον之電壓而言，重置係保證 保持爲低態。 EEPROM記憶體電路110 表示爲U8並且顯示於第三Β圖之EEPROM記億體係 非依電性電氣可抹除是可程式規劃型記憶體，例如 93LC56ASN。其係儲存8位元之256字組，各具有自定時 之寫入以及抹除週期，並且可向下操作至2.0V»甚且，其 可經歷1000000個抹除-寫入週期。在操作期間之電流爲 IMa同時在待機時電流爲5/2 Α。 資料係經由3線SPI串列鏈路而傳送往返該EEPROM 記憶體110。此外，係設置有一 CS接腳，其係爲主動高態 〇 在電子吸量管之正常操作期間，當不需要EEPROM之 程式規劃時，並不供電至U8。此係藉由將GND端子，接 腳Vss，帶至VCC節點電壓而達成。在正常操作期間，當 資料並未寫至U8或從之讀取時，該U7 N型通道MOSFET 並未被致能，微處理器之埠位元P81爲低態。此動作係否 決用於U8之電力返回路徑。亦應注意SPI埠之線p03， P02以及P01亦必須保持爲高態以將U8的所有的現代至相 同的電壓位準。 在正常操作期間，埠位元p80係保持爲高態。此可藉 由三種方法其中之一達成。最佳是將限制於三態(triState)( 浮接)狀態，並且讓EEPROM電路110之R1將該線拉升至 28 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 丨訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 4 6 03 3 4 μ Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裝 五、發明説明（yi) Vcc節點電壓。或者，該璋位元P80可成爲一輸入，並且 係被動地藉由一軟體致能之內部拉升電阻器的動作而拉升 。或是最終，該線P80被主動驅動至高態，雖然在三種選 擇中這是最不理想的。 當變成需要讀取或是寫入EEPROM時，埠位元P81被 帶至該態。此動作係導通在U7之N型通道MOSFET，並 且提供一接地之路徑以用於在U8之Vss接腳。如果P80 係在三態(tristate)之狀態下，則此動作亦將經由R1的動作 而將CS線拉降爲低態。如果P80係被主動地驅動，則其 應在Vss接腳被接至GND之後或之前立刻設定至低態。如 果P80係被動地藉由內部拉升電阻器之動作拉升，則其應 立刻成爲一輸出，並且被驅動至低態^ U8之接腳CS係一主動高態輸入，並且只要其爲高態 ，則晶片係被致能。一旦晶片U8被通電並且係在穩定的 閒置狀態，則可以正常之方式使用CS，Data In，Data Out ，以及Clock線已從晶片讀取或寫至晶片。此等線係遵從 用於資料傳輸之工業標準SPI協定。 用於斷電U8之理想順序係將U8置於三態狀態中。其 應藉由R1之動作而保持在低態。P02以及P01應設定爲高 態。最後，P81應被主動帶至低態。隨著U7中之N型通 道Μ的汲極之電壓上升，R1應隨著晶片上其他的線而將 CS線拉升。以此種方式，該CS線絕不會上升得比其他線 快，因而EEPROM不會被致能。 下列參數係經由第三A圖中之電池連接器J3以傳統 29 [--------裝------^訂丨^-----線 一' ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 4 6 03 3 4 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（巧） 的方式連接至個人電腦或是工作站而儲存入EEPROM記憶 體U8 : a. EEPROM資料組之版本#。 b. 吸量管之全尺度容量範圍（2，10，20，100，200， 1000，&2000M1)。 c. 補償量表(在所有模式中均使用相同的表）。 使用大約230位元組之EEPROM記憶體。各位元組係 對應於吸量管之一容量設定値並且允許在各容量有補償量 ±254微步階。 d. 多重配施剩餘値。 e. 多重配施過超値。 f. 多重配施過超暫停期間。 g. 用於吸量管以及多重配施模式之速度限制。 h. 當改變行進方向時，欲加至馬達之手動模式磁滯(用 於後座力(backlash))。 i. 觸發器雙點選最大延遲時間。 j. 長時間鍵按壓最小時間。此參數係用於決定模式或 是重致鍵是否已經被按壓得足夠久而爲「長時間按壓」。 k. 用於各模式之缺設速度設定(於通電時設定）。 馬達驅動電路118 馬達驅動器係由四個SOIC8之接腳封裝之 MMDF2C01HD雙重互補型MOSFET所組成。各個封裝係 包含P型通道MOSFET以及N型通道MOSFET二者。各 30 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
L 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐) Α7 Β7 經濟部智慧財產局ΗΚΧ涓費合作杜印製 五 '發明説明（以） FET可於高達12V處理2安培。用於該封裝之功率消耗爲 2瓦特。用於N型通道之汲極至源極電阻(Rds)係0.045歐 姆，而用於P型通道者爲0.18歐姆。 該等MOSFET係排列成典型的H-橋式結構。各FET 係藉由微處理器而個別加以控制。 爲了防止在重置，通電或是省電(brown out)狀態下有 意外的導通，各P型通道FET係藉由一 5 1K拉升電阻器而 拉升至Vcc節點電壓。 來自微處理器38之璋2(P20至P23)以及3(P30至 P33)的全部8位元係直接連接至互補FET對U3至U6的閘 極。U3至U6係構成二個全Η橋式驅動器，用於驅動步進 馬達之二個繞組Α以及Β，如第三C圖以及第三Ε圖所示 。該電路係簡單，典型的電路，而無來自馬達之電流感測 以及反饋。此種簡單的電路通常係與用於步進馬達之全步 階或是半步階驅動器。其並不與微步階相關，因爲其係缺 少傳統之馬達繞組電流感測與對比較器之反饋，以及相關 的電路以構成一脈波寬度調變(PWM)驅動器以迫使馬達電 流追蹤來自微步階控制器的控制信號。在傳統的微步階驅 動電路中，PWM信號之頻率或是週期係與來自微步階控制 器之馬達步進率不同步。 如果PWM週期係與步進率同步，則馬達之微步階控 制係以第三圖中所示之簡單電路達成。此係藉由使微控制 器38產生PWM信號至二個Η橋而達成，並且具有各微步 階對應於PWM週期的一整數。在最高的馬達速度下，各 ί-----------奸衣------訂 I->-----^ f 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 6 03 3 4 A7 _ B7 五、發明説明（>/) PWM週期會對應一新的微步階。第四圖係顯示H橋式閘 驅動器在最大速度(亦即在PWM週期與微步階之間的1 : 1 對應)運轉17微步階時間週期之時序圖。對於一給定之微 步階而言’各PWM週期係具有對應於送至馬達繞組之所 需驅動電流的不同的任務週期。 微處理器38係將一全步階分割成個微步階。因此 ，一個完全360度之電旋轉(亦即4個全步階)係包含64個 微步階。第四圖係顯示以全速從45度之電位置行進至135 度之閘驅動信號。至各馬達繞組之任務週期係對應於一正 弦以及餘弦函數，該等函數係以5.625度之增量而推進。 週期1係對應於電旋轉之45度，其中二個馬達繞組係接收 相等的電流。繞組A，餘弦函數，係從璋2(P20至P23)驅 動而繞組B，正弦函數，係從埠3(P30至P33)。二個埠在 45以及135度具有相等的任務週期。第十七個週期(微步 階)係對應於135度之電位置。PWM週期係大約相等於微 秒，其係對應於至各馬達繞組之大約5.32kHz之PWM驅 動頻率。在全速下，其中一個PWM週期係對應於一個微 步階，則步進率係每秒332個全步階(每全步階5.32kHz除 以16週期）。 P型通道FET通常係藉由使閘驅動保持低態而維持導 通(P21，P23，P31以及P33)。P型通道FET關斷(閘變成 高態)的唯一時間是當對應的N型通道FET係導通(閘係藉 由P20，P22，30以及P32驅動爲高態）。所使用的FET係 低臨限的高速FET，因此一小型防衛帶係加至P型通道 32 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) ： *τ 經濟部晳慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4 A7 B7__ 五、發明説明（>〇) FET之各切換邊緣以保證其在對應N型通道FET導通之前 關斷。此係避免在切換轉換期間電流尖峰流經互補FET對 。該防衛帶可於第四a圖中輕易看見，該圖僅顯示第四圖 之第一週期。在週期1開始時，P21首先變成高態而將P 型通道FET關斷。大約在微控制器上一個機械週期之後 (2.67微秒），P20變成高態以導通N型通道FET。大約77 微秒之後，P20變成低態而關斷N型通道FET 2.7微秒， 其係在P21再度導通P型通道FET之前。繞組A的另一側 係藉由P23所驅動之P型通道FET而保持連接至供應軌道 。在週期1之剩餘時間，繞組A之雨側係保持繫於供應軌 道以使得繞組中的電流以最小的外部損失而流通。 繞組B係以與繞組A相似的方式由埠3驅動，除了「 導通」份係在第一週期結尾而非開始，如由先前技藝PWM 電路所可預期者。在PWM週期的不同端驅動二個繞組的 優點在於可避免二個繞組在同時提供，正弦函數之峰値 PWM任務週期埠超過大約70%，以致在45度之點上，正 弦以及餘弦PWM任務週期各不超過50%。爲了使得可有 P通道防衛帶以及微控制器處理時間，依實際的峰値任務 週期係接近60%(而非70%)，造成在各繞組之45度點之任 務週期係趨近42%。小於60°/。之峰値任務週期係確保二個 繞組絕不會在同時導通。二個繞組不在同時導通的好處係 其明顯地減少來自供應的電流變異（漣波），從而減少供應 電壓漣波。減少電流漣波係使得在供應軌道上可使用値較 小的旁通電容器(C1以及C6)以使電壓漣波保持在可接受的 本紙張尺度適用中囤國家標车（CNS ) A4此格（2IOX297公釐） ----------裝------^訂一-L-----線 f ΐ {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 6 03 3 4 A7 B7 五、發明説明（y) 限度內。再者，更爲嚴格的限制係由以下的事實所造成： 用於供電至該單兀並且將電池充電的牆壁電源供應器3 7係 在電池2.6C率（L04安培)具有一嚴格而快速的電流限制動 作。如果馬達係常式並且從牆壁供應器引取多於L04安培 ’則供應電壓會快速下滑，因爲在超過||流限制點的情況 下僅有旁通電容器(C1以及C6)會供應電流。此潛在的問題 可藉由不讓二個繞組同時導通而輕易避免。 本發明之較佳實施例的重要特徵係爲馬達可藉由使 PWM週期重複相同的任務週期而以較慢的速度運轉，該任 務週期係藉由接續的驅動脈波之任務週期的爲控制器控制 。如果每一個微步階任務週期係用於二個PWM週期，則 馬達速度會是最大速度的一半(亦即在PWM週期與微步階 之間的2: 1對應）。如果每一個微步階任務週期係用於三 個PWM週期，則馬達速度會是全速度的三分之一(3 : 1的 比例），以此類推。對於較精細的速度控制而言，並非每一 個微步階都需要重複相同的量。舉例而言，如果每16個微 步階係重複一次並且其胎15個並未重複，則最後的速度將 是最大速度的94.12%(16/17);同理，如果每八個微步階重 複一次則最後的速度將是全速度的88.89%(8/9)。可藉由較 每十六步階一次更頻繁地重複微步階而得到更接近最大速 度的速度。該時個吸量管速度基本上係利用適當的重複模 式以給定所需的馬達速度。第五圖的表係顯示本發明之特 徵，其具有儲存在微處理器記億體中之資料的對應表。 當從停止加速至指定的吸量速度時’係利用類似第七 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297么^7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -装- —-.丁 ，-» 經濟部智慧財1局員工涓費合作社印製 經濟部智慧財產局8工消費合作杜印製 b 03 3 4 A7 ________B7__ 五、發明説明（j〆） a至第七b圖所示之加速表，其係定義模式其中微步階任 務週期係於一 PWM週期中重複，以致該速度係漸進式地 趨近所指定的運轉速度。第六圖以及第八圖係顯示該資料 的圖表。加速斜坡（其亦反向運作以減速）係定義並且限制 加速。該加速係隨著馬達速度趨近其最大速度而減小，其 乃係藉由連續地更細微的速度變化。資料的對應表係儲存 在爲控制器中以使得爲控制器可提供對於步進馬達之操作 的此種控制。 來自該簡化的微步階控制電路以及上述方法之最終馬 達電流並非獨立於供應電壓1如同其在一傳統的先前技藝 PWM驅動電路中般。反之，其係依存於供應電壓。當電池 充電至滿容量時，在本發明中使用之鋰離子電池36之電池 電壓係從3.2伏特變化至4.1伏特。如果在此電壓範圍中 係一直使用相同的幅度（峰値任務週期）正弦/餘弦表，則至 馬達之電力將在整個電壓範圍以電壓比的平方改變(亦即在 4.1伏特比在3.2伏特多64%)。當吸量管在使用中，而係 從牆壁供應器供電時，供應電壓典型爲5.3伏特，如果使 用相同的表的話*造成相較於3.2伏特是近乎以三倍之多 的電力驅動至馬達。所使用的微控制器係具有以微處理器 類比至數位轉換器測量供應電壓的能力，如先前所述。上 數的缺點可藉由將供應電壓分成不同的範圍並且針對各範 圍使用不同的幅度正弦/餘弦表而大大減少；此係使得可對 於不同的範圍將馬達電流標準化。本發明之微處理器係規 劃成將供應電壓分成四個範圍，並且具有四個不同的幅度 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4現格（公釐） l·----------裝------1 ^ —-L-----線 ί (请先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 經濟部智慧財產局員工消资合作社印^ 4 6 03 3 4 五、發明说明ο)) 正弦/餘弦表，其係將再度同範圍之間的馬達電流標準化。 此係顯示在第四b-Ι圖以及第四b-2圖之表中’竝且具有 降低馬達電流之功效，因而使電力變異供應電壓範圍中降 低至更小得多的値。所使用的範圍是：3,200至3·476， 3.476至3.775，3.775至4.1，以及5.0至5.6。對於電池電 壓範圍而言，其係從64%(如果僅有使用一個範圍）減小電 力變異至18%(使用三個範圍，第四個範圍係用於牆壁電流 )。利用不同的電力範圍，其爲供應電壓之函數’係具有減 少不必要之電立即取的功效，因而顯著地增加了電池壽命 。當以牆壁供應器運轉時，亦可排除超過馬達功率額定値 的可能性。 操作之吸量管模式 在本發明之所示實施例中，以及如先前所述者，控制 鍵26係包括一「模式」控制鍵在吸量管之鍵盤中。該「模 式」鍵係切換或是旋轉經過三個正規的吸量管的操作模式 。用於模式鍵之微處理器38之軟體常式係顯示於第十二圖 (「模式鍵常式」）。如所示，進入模式鍵常式係起始在微 處理器中之一內部計時器。該計時器具有儲存在EEPROM 記憶體110中之預設期間。如果該模式鍵被按壓一段時間 ，該段時間係等於或大於預設期間，則發生重置鍵之「長 按壓」’其係致動用於任何給定模式之選項目錄，以及模 式鍵進一步的按壓係旋轉過給定模式之可供選擇之選項； 另一次長按壓將除動該選項目錄，使得可進一步按壓以選 擇模式。 36 本紙张尺度適用中國國家榡準（CNS ) Α4規格（2丨OX2Q7公釐） I.--t------裝------：-訂——-L-----線 〈 { (請先閱讀背面之注^^項再填寫本頁) 4 6 03 3 4 A7 五、發明説明（々十） 模式： 1. 吸量管 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2. 手動 3. 多重配施 上以及下「箭頭」鍵28a以及28b係用於編輯或是改 變任何所選擇之參數，像是容量或是速度設定，其係根據 第十四圖所示之微處理器軟體常式。 第四個鍵26b「重置」係具有二個主要的功能，取決 於該單元係在係原始位置與否。如果該吸量管並非在原始 位置(亦即已經準備配施或是已經完成在多重配施模式中之 所有其可整除者），〉，則按壓重置鍵會造成吸量管配施， 噴出(blow-out)以及返回原始位置，根據第十三圖所示之微 處理器軟體常式而定。當該裝置係在原始位置，準備拾取 ，該重置鍵26b係用於切換或旋轉經過各種參數，其係可 在所選擇之模式中加以編輯。舉例而言，在多重配施模式 ，其係用於在可整除的數與配施容量之間切換以便可編輯 任一個。 經濟部智慧財產局員工消资合作社印製 在下列之吸量管10之操作的各個模式中，其係包括馬 達4〇，具有電流接收繞組A以及B，用於驅動一轉子以分 授長度方向之運動致該圓筒92中之活塞9〇,以及一控制 電路no，包括微處理器38，該微處理器係被程式規劃以 產生用於馬達之驅動信號。在各個此種操作模式中，該控 制電路110係包括顯示器22 ;使用者可致動之控制鍵26a ，26b，，2Sb，其係電連接至微處理器以在操作之微處 __37 ____ 本紙張尺度適用中國國家標半（CNS ) A4規格（210X297公兼） 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 6 033 4 A7 ______ B7 五、發明説明（PJ<) 理器吸量管模式中產生液體拾取容量，液體配施，操作之 吸量管速度以及吸量管重置信號，以用於控制係量管之操 作’以及在顯示器上的使用者可讀之文數字顯示；一記憶 體係具有資料表儲存於其中，並且可由微處理器存取以及 使用以控制吸量管之操作；以及至少一個使用者可致動之 開關3〇 ’ 32 ’用於觸發由使用者致動控制件所選擇之吸量 管操作。在各個此種操作模式中，該微處理器係進一步程 式規劃以依序進入連續的使用者選擇之操作模式，其係響 應於使用者連續致動控制件中的第一個，其係定義一「模 式」鍵’並且在各選擇之模式中以控制吸量管之操作，以 致 (a) 模式鍵之第二次致動或是定義選項鍵之另一個控制 鍵係致使微處理器控制顯示器以僅顯示用於所選擇之模式 的第一操作選項， (b) 控制鍵中的第二個係定義一「往上」鍵，其致動係 致使微處理器控制顯示器以指示操作選項之致動或除動， 或是與操作選項相關的數字顯示的增加値，以及 (c) 控制鍵中的第三個係定義一「往下」鍵，其致動係 致使微處理器控制顯示器指示操作選項之致動或除動’或 是與操作選項相關的數字顯示的減少値，以及 (d) 觸發器開關的後續之使用者致動係致動馬達以驅動 活塞於所選擇之模式中，其係藉由在往上方向之操作選項 而增加以將液體拾取入尖端，並且在往下方向以從尖端配 施液體。 38 本紙張尺度通用中國國家棣芈（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1----------餐-------^—L-----0 ! ί (請先鬩讀背衙之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4 A7 __B7__ 五、發明説明（ 再者，該微處理器係進一步程式規劃以致在各個所選 擇之模式中，選項鍵之連續的使用者致動係致使微處理器 38控制顯示器以依序僅顯示所選擇之模式之連續的操作選 項，各係依據上述之(b)以及(c)而可加以控制。又甚且，該 微處理器38係較佳程式規劃成使模式鍵作用爲選項鍵以響 應於模式鍵之最初承受之按壓而在連續的操作選項之間步 進’該摸式鍵被按壓的時間係長於模式鍵之暫時按壓，其 係接著模式鍵之連續的暫時按壓。再者，該微處理器38係 較佳進一步程式規劃以控制顯示器響應於定義「重置」鍵 之第四個控制鍵的使用者致動或是模式鍵之後續所承受的 按壓而退出操作選項之顯示，同時保留在所選擇之模式中 〇 又甚且，該微處理器38係較佳進一步程式規劃以致該 重置鍵迫使在顯示器中所顯示的參數讀爲零，其係響應於 該重置鍵之最初承受之按壓其時間係長於重置鍵之暫時按 壓’並且係進一步程式規劃以進入「噴出」操作，其係響 應於重置鍵的暫時的使用者致動，以驅動在圓筒中的活塞 以從吸量管尖端噴出流體。再者，該微處理器38係較佳進 一步程式規劃以致該重置鍵之各連續之暫時的使用者致動 係致使微處理器控制該顯示器22依序顯示複數個連續的操 作次數中的不同個以藉由使用者對上或下鍵之致動而加以 編輯*並且係進一步程式規劃以計數並且控制顯示器有區 別地顯示給吸量管使用者對於在所選擇之吸量管操作模式 中，吸量管之連續操作週期的不同顯示，從而使得使用者 _ 39 本紙張尺度適用中國國^準（CNS ) A4规格（210X 297公釐> — ^ L.VI -C— I I--—*^-------rL· T n· Hr I* I n u ^ J3e备· - ~ (請先閱讀背面之注意事項再填商本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4 A7 ___ ___B7 ---— 五、發明説明（νΊ) 可對於任何吸量管操作之時段而決定吸量管的操作週期° 如其後將說明者，吸量管10的操作模式其中之一係手 動模式。在該模式中，吸量管係利用二個使用者可致動之 開關（30，32)，用於觸發藉由使用者致動控制鍵所選擇之 吸量管操作。在手動模式中，該微處理器係進一步程式 規劃亦進入操作之手動模式，其係藉由使用者致動模式鍵 所選擇者，並且在手動模式中用以控制吸量管之操作’以 致 (a) 觸發其開關中的第一個由使用者致動係定義一「往 上」觸發器致動，其係致使該微處理器控制馬達以驅動活 塞於往上的方向以將液體拾取入尖端，以及 (b) 觸發其開關中的第二個由使用者致動係定義一「往 下」觸發器致動，其係致使該微處理器控制馬達以驅動活 塞於往下的方向以從尖端配施液體，並且控制顯示器表示 在尖端中液體的容量。甚且，在手動模式中，該微處理器 38係進一步程式規劃以控制吸量管之操作，以致當在原始 位置時，該活塞係在準備開始吸取或拾取液體，該顯示器 係顯示可拾取之最大容量，以及 (a) 「往上」鍵致動係致使微處理器隨著使用者致動「 往上」鍵而控制顯示器以指示欲藉由尖端拾取之液體所選 擇之最大容量的增加値，以及 (b) 「往下」鍵致動係致使微處理器控制顯示器以指示 欲藉由尖端拾取之液體所選擇之最大容量的減少値。更進 一步在手動模式中，微處理器38係進一步程式規劃以隨著 40 (請先閱讀背ώ之注意事項再填寫本頁) -装 l,1r 'Ll. 線 本紙伕尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210Χ297公瘦） 460334 經濟部智慧財產局P'工消費合作杜印¾ 五、發明説明（々$) 使用者分別致動往上觸發器以及往下觸發器而增加液體拾 取以及配施的速度。 如同其後將說明者，在手動模式中，儲存在由微處理 器38可存取之記憶體中的資料表其中之一係包括用於與0及 量管尖端相關之最大拾取容量的校正因數，用以減少與藉 由吸量管拾取以及配施液體相關的液體容量誤差’並且校 正因數係加至馬達之拾取以及配施運動以校正容量誤寒° 甚且，在手動模式中，微處理器38係進一步程式規劃以計 數並且控制顯示器以將不同的顯示有區別地顯示給吸量管 使用者以用於手動模式中吸量管之接續的操作週期’從而 使得使用者可決定吸量管之操作週期以用於吸量管操作@ 任何時段。 如同其後將更詳細說明者，在吸量管之操作的吸4 管模式中，該微處理器38係進一步程式規劃以控制吸量管 之操作，以致 (a) 「往上」鍵致動係致使微處理器控制顯示器以指示 對於欲藉由尖端拾取之所選擇之液體容量的增加値，以及 (b) 「往下」鍵致動係致使微處理器控制顯示器以指示 對於欲藉由尖端拾取之所選擇之液體容量的減少値，以及 (c) 任何觸發器開關之第一次使用者致動係致動馬達以 於往上方向驅動活塞以拾取所選擇之容量的液體於尖端中 ，以及 任何觸發器開關之第二次使用者致動係致動馬達以於 往下方向驅動活塞以從尖端配施所選擇之容量的液體。甚 __ 41 本蚨張尺度適用中國囷家棣準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項戽填寫本炅) -裝. •Ϊ1Τ 線 4 6 03 3 4 Λ7 Α7 Β7 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 五、發明説明（勺1) 且，在吸量管模式中’儲存於記憶體中的資料表其中之一 係包括指令以用於根據使用者對控制鍵之致動所選擇之操 作速度設定而控制驅動信號施加至線性致動器以控制馬達 之操作速度，以及儲存在記憶體中的另一個資料表係包括 校正因數用於藉由使用者對控制鍵之致動所選擇之各種液 體拾取容量設定，以控制並且排除與藉由吸量管拾取亦即 配施液體相關的液體容量誤差。如同在手動模式中，在吸 量管模式中，該微處理器38係程式規劃以計數並且控制顯 示器以將不同的顯示有區別地顯示給吸量管使用者以用於 手動模式中吸量管之接續的操作週期，從而使得使用者可 決定吸量管之操作週期以用於吸量管操作的任何時段。與 吸量管模式有所區別，該微處理器38係進一步程式規劃以 ⑴響應於使用者對於觸發器開關之一的致動，隨著活塞趨 進一原始位置以配施所選擇之容量的液體，當活塞到達原 始位置時，拾取第二選擇之容量的液體，以及(H)配施並且 混合第二選擇容量之液體於所選擇之容量之液體。 致所吸取的容量少於所選擇之容量。此等誤差係藉由 第九圖中之下曲線顯示，而用於各選擇容量之校正因數係 藉由第九圖之上曲線表示β第九a圖至第九f圖係以圖表 方式顯示用於吸量管10之各種使用者選擇或是「設定」容 量之此等校正因數的表。此資料的表係儲存於EEPROM記 憶體U8，並且係由微處理器存取以將脈波作爲微步階加至 脈波串，該脈波串係包括至馬達40之繞組A以及B的驅 動信號。此係造成將補償加至在圓筒中之活塞90的長度方 42 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） l·..---ί-----裝------r # LL-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I ) 460334 A7 經濟部智慧財產局員工消资合作社印奴 五、發明説明（β) 向之運動以將所選擇之容量的液體引入尖端60中° 當吸取完成時，該配施指示器係導通’同時拾取指示 器係關斷。當任一個觸發器被按壓時’該吸量管係以根據 速度設定之速度配施其亦體容量’經過噴出行程（Str〇ke)至 噴出的底部’於該處暫停一秒鐘，並且返回原始位置。吸 量管會再進入噴出行程之前暫停一段時間’該時間係藉由 速度設定而決定的（一般而言對於較慢之速度時間爲較長） 。如果觸發器係當吸量管到達噴出底部時被按壓，則該吸 量管係停留在噴出之底部直到觸發器被釋放。 吸量管選項： 如在第十二圖中所顯示者’如果按壓模式鍵達一段長 時期，則將致動吸量管模式之選項目錄。所顯示的第一項 目將是選項目錄之先前存取所顯示的最末項目（在初始化之 後，速度爲缺設選項）。模式鍵之接連的正常按壓將切換經 過對於吸量管模式可供用之選項，其係列舉如下： a. 速度b, &混合 如同其後將更詳細說明者’在操作之多重配施模式中 ，該微處理器38係進一步程式規劃以控制吸量管之操作’ 以致 (a) 往上鍵之致動係致使微處理器控制顯示器以指示欲 藉由尖端配施之所選擇容量之液體的增加値’以及 (b) 往下鍵之致動係致使微處理器控制顯示器以指示欲 43 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（2丨0X297公羞） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_ 1r 線 A7 4 6 03 3 4 五、發明説明（） 藉由尖端配施之所選擇容量之液體的減少値，以及 (C)第三個控制鍵係定義一「重置」鏈，其致動係致使 微處理器控制顯示器指示對應於吸量管可配施之所選擇液 體容量之可整除之數的數，其數係可藉由「往上」以及「 往下」鍵之致動而控制，以及 (d) 如前述之下文稱爲“多重配施模式”任何觸發器開 關之一個第一次使用者致動係致動馬達以驅動活塞於往上 之方向以將以超過等於該被選定可整除之溶量乘以該可整 除數的液體容量拾取入尖端，以及 (e) 任何觸發器開關之第二次使用者致動係致動馬達以 驅動活塞於向下方向以從尖端配施所選擇容量之液體，其 係爲任何觸發器開關之各地二次致動而重複，直到已經藉 由吸量管配施所有可整除的數。如同在手動以及吸量管模 式中，在多重配施模式中，儲存在記憶體中的其中一個資 料表係包括用於控制驅動信號之指令，該等驅動信號係施 加至線性致動器以根據由使用者致動控制鍵所選擇之操作 速度之設定而控制馬達之操作速度，儲存在記憶體中的另 一個資料表係包括用於由使用者致動控制鍵選擇的各種選 擇液體容量設定之校正因數，以控制並且排除與藉由吸量 管拾取以及配施液體有關的液體容量誤差。甚且，在多重 模式中，該微處理器係進一步程式規劃以控制馬達進入「 噴出」模式，其中該馬達係驅動活塞超過活塞之原始位置 以在活塞到達原始位置之後噴出保留於尖端的液體。 44 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)
、tT 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 03 3 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（<) 吸量管模式 吸量管模式係藉由第十一 A圖以及第十一 B圖之軟體 流程圖而顯示，並且係藉由顯示器22上之點亮的「吸量管 」指示器來表示。該往上以及往下箭頭鍵28a以及28b係 用於改變容量。該等箭頭鍵係僅當吸量管係在其由導通知 「拾取」指示器所指示之原始位置時才是致動的。當觸發 器30或是32被按壓時，該吸量管以對應於速度設定的馬 達速度吸取所指示之容量a a.如在第十一 A圖之軟體流程圖所示，當吸量管10係 在其吸量管模式中時，藉由致動觸發器開關（30，32)之使 用者選擇之液體容量的每次拾取係將補償步階加至馬達運 動以校正流體效應，不然其將導週期計數 當選擇速度時，「速度」指示器會點亮，並且速度設 定會在容量顯示之第一個數字閃亮。該往上/往下箭頭鍵可 用於改變速度設定。對於各個模式而言，速度設定係唯一 的。在最初通電時所選擇之缺設設定係藉由EEPROM U8 中所程式規劃者而決定；此典型上對於吸量管以及多重配 施模式而言是可供用的最快速度，並且對於手動模式而言 係中等速度。可選擇之速度係編號爲1到。下列的表係 表示由各操作模式之速度設定所影響的時間： 45 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ -a r 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（化）) 吸量管模式： 涑度設定全尺度渾動(ms)於原始位置暫停(ms)噴出fais)保持於結尾ims) 10 706 0 126 1090 9 1010 420 215 985 8 1470 585 300 1060 7 1940 805 375 1050 6 2410 860 500 980 5 2800 1080 320 1040 4 3190 1460 580 1050 3 3820 1730 690 1060 2 4460 1900 800 1060 1 5280 2540 1040 920 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消资合作社印製 按壓任一個觸發器會以所選擇之速度拾取吸量管沒式 容量並且退出選項目錄。模式鍵之長時間按壓或是重置鍵 手動模式： 速度設定 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 全尺度運動(秒） 2.2 3.0 4.2 5.8 8.1 11.2 15.5 21.5 29.7 41 46 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 4 6 03 3 4 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 之按壓將退出選項目錄。模式鍵之正常按壓會切換至混合 選項。 如第十五圖之軟體流程圖所示，當在選項目錄中選擇 混合選項時，「& Mix」指示器會點亮，並且容量數字顯 示器會讀爲「OFF」或是「ON」。往上/往下箭頭鍵可用於 設定混合選項致令一個狀態。當混合選項係爲進行中，則 當在選項目錄時，「& Mix」指示器亦爲導通。 混合選項進行之操作係相似於其關斷時之操作，進除 了混合可在配施週期之結尾實行之外。 混合會發生如下列： 1. 當活塞接近原始位置時，如果按壓觸發器的話，則 混合週期（從原始位置吸取混合容量並且返回原始位置）將 實行。 2. 其他的混合週期將發生，直到活塞接近原始位置並 且觸發器並未被按壓。 3. 只要觸發器在活塞接近原始位置時被按壓，則在中 間行程舉起以及再度按壓觸發器將不會有影響。 4·如果在該活塞接近原始位置的當兒(在吸量管行程或 是混合週期之後），該觸發器未被按壓，吸量管會暫停，將 實行噴出行程，吸量管之活塞會在噴出之底部暫停，並且 將返回原始位置（週期結尾）。因此，萬一使用者希望的話 ’混合可掠過，而隨著混合選項進行操作。 5.在一個混合週期的各對應部分期間，「拾取」以及 「配施」LCD指示器會致動。（亦即，在吸取期間拾取而在 47 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------ί^------訂-------一 (請先聞請背面之注意事項再填寫本買) 么 b Ο 3 3 4 Α7 __^_Β7___ 五、發明説明（） 配施期間配施）。 對於吸量管10而言，混合容量(在一混合週期期間所 需取以及所配施之容量)係總是如同欲吸取的設定容量。混 合速度會是如在速度選擇中所程式規劃之相同的馬達速度。 當從吸量管模式選項目錄選擇週期計數器時，該數字 顯示器將讀爲「CC OFF」或是「CC ON」。往上/往下箭 頭鍵可用於在二種狀態之間切換。當退出選項目錄而週期 計數器係在容量左邊的二個數字時，顯示器會表示週期計 數。起初其將讀爲00。每當一個吸量管週期完成，計數器 會增量一。當其到達99時，其將推移至00。 當週期計數器爲致動的時，按壓重置鍵同時在原始位 置將交替地選擇週期計數器計數或是拾取容量。往上/往下 箭頭鍵可編輯所選擇之參數至任何設定。重置鍵之長時間 按壓係將週期計數器歸零之快速方式。 下列係在吸量管模式中之按鍵動作之槪述： 於原始位置： 「箭頭」 調整拾取容量或是週期計數 器計數，看是何者被選擇。 「重置」 正常時間之按壓係選擇拾取 容量或是週期計數器計數，如果有進行的話’不然其就不 做任何事。長時間之按壓係歸零週期計數器，如果有進行 的話，不然其就不做任何事。 「模式」 正常時間之按壓係切換至下 一模式D長時間之按壓係致動(或是除動)選項目錄顯示。 48 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公董） {諳先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
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L 經濟部智慧財產局SK工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印災 4 6 03 3 4 五、發明説明（ 在拾取之後： 「箭頭」 不做任何事。 「重置」 正常時間之按壓係配施，噴 出，暫停，以及返回至原始位置。長時間之按壓係不做任 何事。 「模式」 不做任何事。 手動模式 用於操作之手動模式的微處理器38軟體流程圖係顯示 於第十A圖以及第十B圖。在手動模式中，所顯示之容量 係缺設(全尺度）容量，除非已經設定較小的容量（「拾取限 制」。此係決定可拾取之最大液體容量。 藉由缺設値，進入手動模式時所按壓的第一個觸發器 (30或是32)係成爲「上觸發器」而另一個則變成「下」觸 發器。 按壓「上」觸發器係致使顯示器停止顯示最大拾取限 制並且開始拾取液體，起先是緩慢地，然後是愈來愈快之 速率。顯示器係表示目前爲止所拾取之液體的量。最大速 率係藉由利用如先前所數般根據第十三圖以及第十四圖所 示之常式的速度選項所選擇之設定速度而加以控制。 「上」觸發器之放鬆係停止馬達。如果相同的觸發器 再度被按壓，其係繼續拾取，起先是緩慢地，然後是愈來 愈快之速率，如上所述般。在急劇上升至高速之前，藉由 重複地按壓以及釋放該觸發器，可達到對液體拾取(或是配 49 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐Ί I----------^------1L·-----^ 气 f (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 46 033 4 五、發明説明（) 施)之非常細微的控制。 顯示器係繼續顯示從原始位置所拾取之總液體量。如 果重置按紐被長時間按壓，則顯示器係重置爲零並且在顯 示器被重置之後’顯示器而後係表示所拾取或配施之容量（ 視接下來何個觸發器被按壓而定）。如果重置按鈕被以正常 時間按壓，則該單元配施，經過「噴出」，在噴出之底部 暫停，並且返回原始位置，並且所顯示之容量係恢復最後 設定之拾取限制。 按壓「下」觸發器係致使液體被配施，起先是緩慢地 ，然後是愈來愈快之速率，如上所述般。每當從拾取改變 成配施發生時（反之亦然），係加上補償步階，以致馬達運 動會補償流體以及機械之反作用力影響。補償步階之數目 係視儀器之容量範圔而定，並且係係作爲微處理器可存取 之資料而儲存於EEPROM記憶體U8中。除了所參考之校 正因數表之外，此爲相關於對於操作之吸量管模式的流體 影響校正的資料。 在配施時，顯示器係減量以顯示在尖端中的液體量(從 原始位置拾取），除非顯示器已經被重置。此使得可越過而 後返回所需要的量。 如果顯示器已經被重置(藉由長時間按壓重置按鈕）’ 則顯示器隨後係表示從該點所拾取之液體量爲一正數，或 是表示從該點所配式的量爲一負數。最右邊之可整除數字 之中央橫線係形成Γ減」符號。如上所述，隨著馬達方向 的任何改變，正確量之補償步階係爲該容量範圍加上。 50 _ 本紙張尺度通用令國國家揉準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公董） I----------裝------1 ^ I L-----線 ‘： f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局工消费合作社印製 Α7 Β7 46 033 4 五、發明説明（0) 配施觸發器之持續按壓將致使液體被配施直到到達該 「原始」位置爲止。在此點錢會停止。此係防止使用者 意外地進入噴出，並且最佳地模擬手動式的吸量管(使用者 可手動地混合等等）° 在原始位置，該配施觸發器之「雙重點選」單元噴出 並且返回原始位置。 手動模式選項： 以長時間按壓模式鍵致動選項目錄時，可以正常時間 按壓模式鍵選擇下列選項： a. 速度 b. 週期計數器 在操作之吸量管模式下，可如所述般編輯該等選項。 下列係在手動模式中之按鍵動作之槪述： 於原始位置： 「箭頭」 調整拾取容量或是週期計數 器計數，看是何者被選擇。 「重置」 正常時間之按壓係選擇拾取 容量或是週期計數器計數，如果有作動的話，不然其就不 做任何事。長時間之按壓係歸零週期計數器，如果有作動 的話，不然其就不做任何事° 「模式」 正常時間之按壓係切換至下 一模式。長時間之按壓係致動(或是除動)選項目錄顯示。 51 本紙浪尺度通用中國國家棣準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I-----------装-----—ifl·.!-----線 ί ί (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 46 033 4 五 '發明説明（年/) 在拾取之後： 「箭頭」 不做任何事。 「重置」 正常時間之按壓係配施，噴 出’暫停，以及返回至原始位置。長時間之按壓係將容量 顯7R歸零。 「模式」 不做任何事。 多重配施模式 用於吸量管操作之多重配施模式的微處理器38軟體流 程圖係顯示於第十六A圖以及第十六B圖。當藉由致動模 式鍵而切換至此模式時，陪施容量係致動的並且可用箭頭 鍵28a，28b加以編輯。當該單元係在原始位置以及當該單 元係等候配施時，配施容量可改變。當配施容量改變時， 可整除之數係重新計算並且係以符號「X」旁小型題獻之 數字顯示在顯示器22上。如果吸量管係在原始位置，則可 整除之數係計算爲可能之最大値並且具有足夠大的剩餘容 量(亦即全尺度拾取）。由於係儲存於EEPROM記憶體U8， 該剩餘容量可輕易改變。如果在配施時配施容量値改變， 則可整除之數，「X」，係重新計算以表示在尖端中剩下 之可整除數（假設配施容量對於剩下之可整除數爲不改變) 。在配施階段中，可在任何以及所有的暫停點改變量(在尖 端中所留下之剩餘容量的限制內）。在各配施容量配施之後 ，可整除之數係減量一，以致顯示器總是顯示有多少可整 除數餘留在端中。當「X」達到零時，該顯示器係閃亮「 重置」符號以提醒使用者按壓「重置」鍵。 ----------裝-----卜訂-^-----線 (請先閲讀背面之注意事項再堆寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 52 _ 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明说明（f) 如果使用者不想吸取全尺度負載於尖端中’則其可在 拾取之前減少所計算:之可整除之數同時仍在原始位置。爲 了進行此項工作，使用者係按壓「重置」鍵，其係致動可 整除之數的欄位以用於編輯。可整除之數的數字以及「X J符號係閃亮，指示箭頭鍵將改變可整除之數。可整除之 數的欄位係維持爲致動的直到『重置」鍵被再度彳女壓’或 是觸發器被按壓’在任一種情況下該配施容量係變成致動 的（但是，如果是觸發器被按壓則液體亦被吸取）。當在原 始位置時’按壓「重置」鍵係交替地致動配施容量以及可 整除數之欄位。如果「X」値已經從缺設値計算降低’則 其維持不改變直到使用者再次將之改變或是改變配施容量 ;改變模式（或是按壓重置）將不會改變設定値。每當配施 容量在多重配施模式中改變’則將會自動計算一個新的全 尺度「X」値。 如第十六A圖所示，當已經藉猶如上所述般致動箭頭 以及重置鍵並且利用先前所述之箭頭鍵以及重置鍵常式而 預設吸量管時，使用者係致動觸發器開關（30 ’ 32)之—° 雖然儲存了預設値，微處理器38係控制馬達40係將超過 等於可整除容量成以可整除數之容量（所選擇之總容量）的 液體容量拾取入尖端60中。馬達係反轉係配施某些液體’ 而在尖端中留下正確的所選擇之總容量以及液體之剩餘容 量。於該點，箭頭鍵可被致動以修正可整除數容量’如果 如此需要的話，其係藉由可整除數之任何所需之微處理器 重新計算而達成。重置鍵26b之致動會致使吸量管配施在 53 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2?7公釐） I---------裝------一irl·^-----線 、 I.' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 6 03 3 4 A7 ___B7__ 五、發明説明（分） 尖端中的所有液體，超越吸量管之多重模式操作。 然而，響應於觸發器開關之一的致動，吸量管進入第 十六B圖所示之微處理器控制之配施常式，而微處理器根 據在EEPROM記億體U8中所儲存之資料導入補償校正， 像是類似第九圖以及第九a至九f圖所示之校正曲線以及 表格的校正資料，如針對吸量管操作之吸量管模式所說明 者。此操作係對於觸發器開關之各後續致動而重複直到已 經配施所有的可整除數。在該點，重置鍵之致動或是觸發 器開關之雙重點選將致使微處理器驅動馬達進入噴出常式 ，其中活塞90係被驅動通過原始位置以從尖端噴出所有剩 餘的液體，並且活塞係返回原始位置以及復原預設定値量 管準備好面對第二次多重配施操作。 在多重配施模式中，在選項目錄上的唯一選項係速度 設定，其係以先前所述之方式操作。 因此，槪要言之： 於原始位置： 「箭頭」 調整配施容量或是可整除數 ，看是何者被選擇。 Γ重置」 正常時間之按壓係選擇配施 容量或是可整除數。長時間之按壓係不做任何事。 「模式」 正常時間之按壓係切換至下 一模式。長時間之按壓係致動（或是除動）選項目錄顯示’ 使得可調整速度設定値。 54___ 本紙乐尺度適用中國國家梯準（CNS > Α4規格（210Χ 297公釐} ----^------裝------：訂-----線 f ί (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 03 3 4 at B7 五、發明説明（） 在拾取之後： 「箭頭」 重新計算調整容量&於下之 ---------| 表-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 可整除數。 「重置」 正常時間之按壓係配施，噴 出，暫停，以及返回至原始位置。長時間之按壓係不做任 何事。 「模式」 不做任何事。 當已經配施了最後之可整除數時(並且使用者係被促使 重置）： 「箭頭」 實行重置如下： 「重置」 正常時間之按壓係配施，噴 出，暫停，以及返回至原始位置(容量設定値以及可整除數 係藉由使用者於多重配施中之原始位置經由箭頭而返回最 後設定之値。） 「模式」 實行重置，如上述般，而後 切換至下一模式 經濟部智慧財產局Κ工消費合作社印製 電池電力管理以及充電電路106 包括於吸量管10之電池36係鋰離子電池，具有400 ma-小時之額定値。因此，送至電池之平均充電電流應限制 於最大400毫安培(亦即一個1C率)以避免對電池有潛在性 55 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） B7 4 6 03 3 4 五、發明説明（0) 的損害。該馬達40在操作期間係吸引多於8〇〇毫安培之最 大電流。由於希望吸量管10可由牆壁電源供應器37(第二 十二圖）操作而不需安裝在裝置中的電池，則該牆壁電源供 應器必須能夠供應超過800毫安培而無過量之電壓漣波發 生。亦希望當牆壁電源供應器係插入吸量管時’同一個牆 壁電源供應器係用於將安裝在吸量管1〇中之電池充電。甚 且，如第二十二圖所示，希望相同的牆壁電源供應器37係 用於供電於選用之充電站（未圖示），其係可用於存放二或 三個吸量管（10，HT)並且將放置於該充電站之任何吸量管 充電，該吸量管係具有需要充電之電池。 吸量管中可供使用的空間很小，除了馬達在吸量管操 作期間所散掉的熱之外，不允許任何顯著的散熱在吸量管 中發生。 來自牆壁電源供應器之可供使用之電流顯著大於至電 池之最大充電電流。可用於限制充電電流之一種傳統方法 係將一線性電流源置於牆壁電源供應器與電池之間以限制 電流於1C率(400毫安培），同時將電池充電。然而，如此 一個電路會需要爲於吸量管中，以便可確保僅當電池在充 電時限制電流而在馬達於使用中而沒有使用電池時並不限 制電流。典型而言，此一電路會有2至3伏特之電壓降跨 於該電路，並且有400毫安培流經，其將產生大約1瓦特 之功率消耗。爲了在吸量管電子中消散1瓦特之功率，同 時電池係充電達一小時，將需要比具有電子吸量管之尺寸 之小型吸量管中所可供用之空間更大的散熱器(heat sink)。 __ 56 木紙張尺度適用中囷國家標準（CNS ) A4此格（210X297公釐） ---------I-----------^ ί ~ {請先閱讀背面之注意事項再填芮本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 03 3 4_B7_ 五、發明説明（钟） 此外，該熱會使吸量管本體以及電池的溫度上升至不希望 到達的位準。 然而，在本發明之吸量管10中，係使用一切換電路以 克服與上述之線性電流限制電路相關之散熱問題。該切換 電路係包括於U7中之P型通道FET(第三A圖），其係藉 由來自吸量管中之微處理器之埠P50的脈波寬度調變 (PWM)切換控制信號而控制於「導通」時間對「關斷」時 間之基礎。來自牆壁電源供應器37之電流限制乘以PWM 信號之任務週期係表示送至電池的平均充電電流。如果 PWM切換控制信號係足夠高，則送至電池之來自牆壁電源 供應器之電流的「導通」脈波將是短期間的，因此峰値大 小不會向截由電池平均之「導通」時間以及「關斷」時間 之平均如此重要。在本發明之吸量管中所使用之鋰離子電 池36係具有內建式保護電路，如果電池被意外地過充電， 則該電路係使該電池開路(斷接）。在電池36中之內建式保 護電路對於鋰離子電池而言係爲標準化的，並且係一相當 複雜的電路，其係保護免於過電壓或電流充電以及過量電 流負載和低電壓狀況。則進出吸量管10中所使用之峰値電 流無法超過2安培而無此內建式保護電路跳電(tripping)。 牆壁電源供應器必須具有足夠快的電流限制，以便當牆壁 供應FET(於U7中之P型通道FET)導通時，該電流限制係 立刻在其額定値(亦即1.04安培），造成從牆壁供應器有立 即的電壓降，所以電池不會暴露於大電流突波。具有電流 限制之商業供應之牆壁電源供應器一般並每有限制其輸出 _____ 57 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> 1 wm fK ti^— ^^^^1 —ϋ— IJ-- 1 _)1 I— ^^^^11-, ^^^^1 11 ti n^— i i. {請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 460334 五、發明説明（6) A7 B7 經濟部智蒽財產局員工消費合作钍印製 電流足夠快速。大部分架式（shelf)電源供應器具有相當大 的輸出濾波電容器於其電路中，當一負載（電池）係突然切 換跨於供應輸出時’該濾波電容器會產生大電流突波。對 於大約一微秒而言’此大電流突波可能不會降至電流限制 値。此等電源供應器對於於在PWM控制開關以充電電池 而言係不可接受的。 因此，用於吸量管10之牆壁電源供應器37係設計以 具有快速電流限制於名義上1. 〇 4安培，並且當電池係藉由 包括於U7之P型通道FET(第三A圖）之1kHz率之PWM 控制開關(PWM開關)而充電時，不會有電流過衝量。當在 1C率充電時，PWM任務週期係大約設定爲36%「導通」 時間(360微秒導通以及640微秒關斷），所以電池所見之平 均充電電流係恰在400毫安培以下。經調節之牆壁電源供 應器電壓名義上爲5.6伏特。無負載電池電壓係小於或是 等於4.1伏特。因此，當PWM開關係導通時，牆壁電源供 應器電壓（於牆壁節點測量）或下降至電池電壓加上跨於 PWM開關和二極體D1之電壓降以及跨於電池之內部電阻 之電壓降，此乃因爲充電電流之故。在第三A圖中於牆壁 節點所測量之牆壁電源供應器電壓以及於埠AN2對微處理 器38之輸入之總合在PWM開關導通之時一般係比無負載 電池電壓要高0,4至0.5伏特。如第三A圖，第三B圖以 及第三D圖所示，所測量的電池電壓係在埠ANO輸入至微 處理器。當PWM開關關斷之時，牆壁電源供應器電壓立 刻返回經調節之5.6伏特。當電池係於1C率充電時，在牆 58 C請先閲讀背面之注意事項再續寫本頁) -裝. ϊτ_ 線 本紙张尺度通用中國國家橾準（CNS } Α4规格（2丨0X297公釐） Α7 Β7 4 6 03 3 4 五、發明説明（0) 壁節點（瘅AN2)之電壓將看起來如第十七圖所示。當電池 在充電時，PH係經調節之電壓（一般微5.6伏特)以及〜 般係在3·4至4.6伏特之間，其係對應於無負載電池電繫 的3.0至4.1伏特。 可充電之鋰離子電池的製造商一般建議充電單一 4,1 伏特之乾電池，其係有C/10率之預充電電流而在3.0伏特 以下。在3.0伏特以上但是在4.1伏特以下，電池可以不 超過1C率之電流充電。在4.1伏特(亦充電電流量），電流 應逐漸下降，以致電壓不會超過4.1伏特。此係已知爲充 電之固定電壓階段。如果此電壓限制係超過一給定量，則 內建式電池保護電路會使電池開路。固定電壓充電階段應 該持續直到充電率已經下降至低於C/1Q至C/20率，或是 液晶經過的4小時之充電，看何者先發生。最終充電電壓 限制(4.1伏特)需要以大約一個百分點之精確度來決定。調 節牆壁電源供應器電壓至此電壓以及精確度會增將不必要 的開支。 如先前所述，在吸量管10中之微處理器38係具有一 A至D轉換器內建其中，其係利用U2作爲具有所需之一 個百分點精確度之準確電壓參考。藉由使用板上A至D轉 換器’牆壁電源供應器37可供應比將電池充電所需者更高 的電壓’並且4.1伏特之電壓充電限制可藉由微控制器以 及其A至D轉換器加以監視以及控制。 特別地，微控制器38係程式規劃以模擬類比固定電壓 充電階段：’其係藉由利用多個電壓臨限値以決定何時切換 __59 本紙伕尺度適用中國國^率（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~v靖先聞靖背面之Vi意事項再填寫未頁) tr-. 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 至一較小的充電電流。因此當馬達不運轉時 微控制 4 6 03 3 4 at B7 五、發明説明（7 係在電力管理常式中以Α至D轉換器每秒〜次 38 人™毚鍇Ά 埠ANO)以及牆壁電源供應器(埠AN2)電壓。規劃毫，他（ 器38之電力管理常式係顯示於第二十一 a，b以仏微邀王里 如所示，測量係在PWM開關(牆壁供應器FET)關斷時 ，以致電池電壓係表示無負載電池電壓，以及^進行 應器電壓係其經調節的電壓’假設無其他的吸蛰原供 接並且充電。雖然以1C充電係大約0_15伏特， 平均係增加（恩位電池的阻抗）。因此，第一臨限: 定至3.95伏特。當於3.95伏特測量開路電壓時，又 以1C率 充電時之電池平均電壓係4.1伏特。於此點，藉$丨咸,」 PWM任務週期至大約2〇%(此表示充電之固定電壓階段的 開頭），則充電電流係減小。導通時間充電脈波係於〇<36 微秒爲固定，而週期係藉由改變關斷時間而調整至i.75微 秒。 爲了趨近固定電壓類比充電電路’其係負責因爲平均 充電電流而有的在電池之平均電壓增加’係需要數個臨限 階段。對於特定「導通」以及「關斷」時間，週期，任務 週期，電流，充電率以及電壓臨限値的電池充電階段之圖 表係顯示於第十九圖中。對於時間之電池36的典型充電特 性係顯示於第二十圖中，其係對於5個階段中的各階段。 如所示，用於第一平移(PWM任務週期階段〇至階段1 ; 亦即1毫秒至1.75毫秒週期）之臨限値係設定爲3_950伏特 。在平移至階段2充電(3.2毫秒週期）之前，階段1充電係 —----------裳-----一—ir卜^-----線 / {'. "'請先閑讀背面之注意事項再^寫本頁} 經濟部智慧財產局資工消費合作社印製 本紙法尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210><297公竣） 經濟部智慧財產局g〔工消费合作社印製 4 6 033 4 A7 ___B7_ 五、發明説明（0) 持續至4.025伏特。在平移至階段3充電(大約6毫秒週期） 之前，階段2充電係持續至4.075伏特，而階段3以及以 上的充電係對於剩下的充電平移而進行至4.100伏特。此 等多個電壓臨限階段係防止內建式電池保護電路跳電，同 時趨近固定電壓充電狀態。階段5係最小的也是最後的充 電階段，並且具有大約1.5%(24毫秒週期)之PWM任務週 期。 在每次階段改變，於對於4.100伏特或以下之電壓的 任務週期切回之前係使用2分鐘最小的充電時間。在4.100 伏特或是以下，對於任何任務週期並無最大充電時間限制 ，進除了從快速充電開始測量之240分鐘的整體充電時間 限制。 如果所過濾的電池電壓測量係高於4.125伏特，則充 電任務週期係在5秒鐘之內增加一個階段，而不是最小2 分鐘之延遲，其係用於較低的過度電壓(4.025至4.100伏 特）。如果在減小任務週期之後，電壓保持在4.125伏特或 是更高，則任務週期應該會一再地下降(於各任務週期小於 5秒鐘的充電時間），直到電壓下降回4.125伏特以下或是 充電完全關斷(在階段5之後）。 充電係一直持續直到符合下列任一項條件，則充電即 終止： •充電任務週期已經下降至1.5%(階段5)，並且電池 電壓到達4.1VDC。 •從快速充電開始起算之經過時間已經到達240分鐘( 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } A4规格（210 X297公釐） -----------神衣-----1订—」-----^ i i {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局"'貝工涓費合作社印¾ .6 033 4 ί Β7 五、發明説明（4) 「暫停」）。 •偵測到充電站上有另一個單元要充電。 該電池並不會被再度充電直到其被放電至3.95VDC或 是其自放電至此位準。 當馬達沒有在運轉並且PWM開關(牆壁供應器FET)關 斷時，第二Ηa圖至第二十一c圖中所示之電力管理常 式係每秒鐘進行電壓測量一次。電池電壓係至少被測量16 次，並且所計算之平均値係儲存在微處理器38中之記憶體 位置「BA」。在牆壁電源供應器係每秒採取二十次連續的 測量。在微控制器中之取樣及保持電路係在每次測量之開 始取樣並保持電壓。每次測量係花費256微秒，因此20次 連續的測量係花費大約5毫秒來完成。20次測量中之最高 値係儲存於記憶體中並且係稱爲「PH」而最低的讀數係被 儲存並且稱爲「Pl」。 當正在充電其電池的吸量管10係在一具有共用牆壁電 源供應器(如第二十二圖所示）之共用充電站(未圖示）時，則 其係保證PL由任何在共用充電站之其他的吸量管（例如 10’)於每秒測量都會小於4.6伏特，而該充電之吸量管仍未 進行超過其充電之固定電壓狀態中的階段2。由於階段3 充電係具有6微秒之充電週期，則有可能在任何一個5毫 秒之測量週期中，Pi測量起來並不是小於4.6伏特。 如果有二或多個吸量管係置於更用充電站|並且各具 有需要充電的電池，則各吸量管中之韌體連同其P„以及 Pl測量正常將一次僅允許一個吸量管將其電池充電。置於 62 本紙張尺度適用中國國家棣準（CNS > A4規格（210X 297公釐} -----------^------ir；-----# f / <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 4 6 033 4 五、發明説明（ 共用站之弟一吸里·吕將首先開始將其電池充電。置於充電 站之第二以及第三吸量管(例如丨〇，)將偵測一單元是否正在 充電，其係藉由測量PL直係在4.6伏特或是以下的事實(以 及PH直在4.9伏特以上’表示牆壁電源供應器確實有被連 接）。該韌體係被編碼，以致如果偵測到PL係在4.6伏特或 是以下，則吸量管將不會將其本身之電池充電。當吸量管 測量到PL在4.6伏特以上，其係假設係允許將其本身之電 池充電。在開始充電以後，電力管理常式會使其每秒短暫 暫停一次以再次檢視，PH以及BA以判斷是否另一個單 元在充電。如果其偵測到另一個單元在充電，則在其重新 開始充電之前，其係停止充電並且等候直到PL變成4.6伏 特以上。該等單元係依據內部中斷計時器而每秒檢查一次 ，該計時器係設定以每秒鐘段一次。首先決定其係可以開 始充電的單元將開始充電其電池，而在同一站之其他單元 將自動關在充電狀況外，因爲器將偵測到有單元在站上充 電。非常不可能在同一站上之二個獨立的吸量管中之中斷 計時器在相同時間中斷(在彼此之0.25微秒之內）。萬一果 真如此，則二個單元可於同時開始充電。具有最低電池電 壓之單元將從牆壁單元取走大部分的電流，直到充電達報 符合第二單元充電之電壓。隨著二個電池電壓開始彼此相 等，電流將分散於二個電池之間，花費如果僅有一個電池 充電之情況大約二倍的時間來充電。對於此種狀況的發生 ，二個具有獨立時脈之獨立的計時器需要於其狀態下同步 化並且保持同步一段長時間，這是很不可能的(也許10000 63 ----.------批衣-----—·玎 -----^ ί / {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印敦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } Α4规格（210X297公釐） 4 6 03 3 4 at ____B7_ 五、發明説明“/) 次中少於一次的機會）；但是，如果真的發生也不會造成損 害。正常來說，上述之共用算則係遵循一種洗鍊的方式， 其中吸量管係輪流充電至滿載並且一次僅充電一個。 當第一吸量管係在其固定電壓狀態之階段3時，等候 的吸量管通常將開始充電並因而終止第一吸量管之充電週 期。於此點，第一吸量管之電池係幾乎是滿載(超過90%， 或許是滿載的95%)。如果用於另一個單元之偵測參數係更 加靈敏以使得第一單元可完成其固定電壓狀態之階段5(使 得可100%滿載），則等候之吸量管會必須多等候3〇分鐘或 更久。偵測參數(PL以及5微秒取樣時間期間)係加以選擇 以爲在得到電池滿載與所有置於共用充電站之吸量管充好 電並且備妥可再度使用之間取得折衷。被完全放電之吸量 管電池可在大約一個小時之內充電之全容量的超過90%， 不過最後10%會花費達另一個小時。 雖然在此已經詳細說明本發明之特定較佳實施例，應 知曉在所示實施例中可做變更以及修正而不悖離本發明之 精神。因此，本發明僅藉由所附申請專利範圍而對其範疇 加以限制。 -----------裝------Ifi^-----U ί Γ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 64 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) Α4規格（21 〇 X ：297公釐）