[发明专利]能够抑制一个压电元件的残余振动的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制技术，特别是涉及一种能够抑制一压电(piezoelectric)元件的残余振动的控制装置。

背景技术

倒车雷达设备通常是以一个黏贴有一压电元件的铝壳来实现。当一驱动信号传入倒车雷达设备，压电元件会因压电效应转换出一控制力，来引导铝壳产生振动并发出一超音波信号。倘若装设有倒车雷达设备的车辆快触及一障碍物，倒车雷达设备会收到障碍物因超音波信号所反射的一回波信号，借以估测车辆和障碍物间的距离，来适时地提醒驾驶人。不过，驱动信号停止后，压电元件和铝壳仍会有残余的机械振动(也就是残响)，当倒车雷达与障碍物间距离过近时，此残余的机械振动信号会与回波信号相重叠，造成倒车雷达设备无法准确地感测回波信号的位置而失去估测距离的功能。为了缩短倒车雷达设备可估测的最小距离，必须抑制压电元件残余的机械振动。

参阅图1与图2，一种能够抑制一压电元件1的残余振动的控制装置包含一驱动电路2、一残响控制电路3及一切换电路4。控制装置可操作于一工作模式及一非工作模式。在工作模式下，切换电路4将驱动电路2电连接到压电元件1，驱动电路2输出一提供弦波形状电流的驱动信号来驱使压电元件1产生振动。在非工作模式下，切换电路4将残响控制电路11电连接到压电元件1，残响控制电路3抑制压电元件1的残余振动。压电元件1在残余振动期间，由于压电效应会流出内电流，此内电流仍保持弦波形状，只是幅值相形较小。

以往的残响控制电路3包括一直流电源31及一开关单元32。直流电源31提供一直流参考电压。开关单元32包括四个开关321～324。在非工作模式下，当压电元件1的电流为正(也就是从压电元件1电连接到开关321、322间的一共同点的一第一端往压电元件1电连接到开关323、324间的一共同点的一第二端流动)时，开关单元32受控制使得开关321、323导通、开关322、324不导通，从而直流电源31对压电元件1提供一个相当于正直流参考电压的电压，而当压电元件1的电流为负(也就是从压电元件1的第二端往压电元件1的第一端流动)时，开关单元32受控制使得开关322、324导通、开关321、323不导通，从而直流电源31对压电元件1提供一个相当于负直流参考电压的电压，如此一来，压电元件1的电流和电压同相，导致每个周期的消散能量最大化，所以能抑制压电元件1的残余振动。

虽然以往的残响控制电路3在非工作模式的初期确实能抑制压电元件1的残余振动，但是当压电元件1的振动幅度降至很小时，直流电源31的能量却可能透过开关单元32来干扰压电元件1的振动收敛，甚至导致压电元件1的振动又再度变大。

另外，Y.P.Liu等人于2009年4月发表的“Velocity-Controlled Piezoelectric Switching Energy Harvesting Device”论文中披露了一种能够从一压电元件撷取能量的能量撷取装置。此能量撷取装置利用一容值相当大的电容性储能元件来储存撷取到的能量。

发明内容

本发明的目的是在提供一种能够抑制一个压电元件的残余振动的控制装置，可以使压电元件的残余振动顺利收敛到实质上静止。

本发明能够抑制一个压电元件的残余振动的控制装置包含一电容性储能元件及一开关单元。该压电元件应用于具有一等效质量块的一系统。该开关单元电连接到该电容性储能元件，及适用于电连接到该压电元件。该控制装置可操作于一非工作模式，在该非工作模式下，该开关单元受控制进行切换，以使该压电元件对该电容性储能元件进行充电及放电中的至少一者，并将该电容性储能元件的电压提供给该压电元件，以抑制该压电元件的残余振动。该电容性储能元件具有一容值，该容值足以使得在该非工作模式下，该电容性储能元件的电压实质上追随该压电元件的残余振动幅度的变化，并在该压电元件的残余振动结束后降至实质上为零。该电容性储能元件的电压符合下式：

VDC≤π4nFMsin(πd),]]>