用于集成感測和加熱功能的電路、系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于集成感測和加熱功能的電路、系統(tǒng)和方法。實施例涉及適合用于除冰、加熱和其他應(yīng)用的結(jié)構(gòu)中組合的感測和加熱功能的集成電路、系統(tǒng)和方法。在實施例中，集成電路耦合到加熱元件并且被配置成控制加熱元件的操作以提供熱量以及利用所述加熱元件作為用于感測在加熱元件上或在其附近存在冰、水或空氣的感測結(jié)構(gòu)的至少部分。在實施例中，加熱元件包括導電聚合物結(jié)構(gòu)，并且基于由耦合到所述結(jié)構(gòu)的集成電路所感測和分析的所述結(jié)構(gòu)的電容、阻抗或其他光譜來感測冰、水或空氣的存在。
【專利說明】用于集成感測和加熱功能的電路、系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實施例大體上涉及集成電路，更具體地涉及用于將導電聚合物用于例如除冰的集成感測和加熱功能的集成電路以及相關(guān)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)冰尤其是影響航空和可再生能量產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)等的問題，并且能夠發(fā)生在機翼、螺旋槳和其他組件上以及在風力渦輪機的葉片上?；瘜W和/或電除冰技術(shù)通常用于航空產(chǎn)業(yè)，但是考慮到風力渦輪機的大小、固定布置和由于葉片的尖端對中心處風速上的差異而引起的冰不均勻分布的趨勢，沒有適合于風力渦輪機的相應(yīng)技術(shù)。因而，如果在風力渦輪機的葉片上檢測到結(jié)冰，則渦輪機通常必須關(guān)閉，這導致能量產(chǎn)生的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]實施例涉及用于集成用于例如除冰的結(jié)構(gòu)中的感測和加熱功能的集成電路和相關(guān)系統(tǒng)和方法。
[0004]在實施例中，一種感測和加熱系統(tǒng)包括第一元件和第二元件；以及電路，所述電路耦合到第一和第二元件并且被配置成從第一或第二元件中的至少一個接收與特性相關(guān)的信號，分析所述信號以檢測條件，并且在所述信號指示該條件的情況下，激活第一和第二元件中的至少一個以提供熱量。
[0005]在實施例中，一種風力渦輪機包括至少一個感測和加熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被配置成感測特性并且提供熱量的結(jié)構(gòu)；以及電路，所述電路耦合到所述至少一個感測和加熱系統(tǒng)并且被配置成接收與特性相關(guān)的信號，分析所述信號，并且在所述分析指示條件的情況下，在風力渦輪機接近所感測到的特性的區(qū)域中提供熱量。
[0006]在實施例中，一種集成電路包括被配置成控制加熱和感測結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電路；以及狀態(tài)機電路，所述狀態(tài)機電路耦合到驅(qū)動電路并且被配置成從加熱和感測結(jié)構(gòu)接收信號，分析所述信號以確定接近加熱和感測結(jié)構(gòu)處存在或不存在條件，并且基于已確定的存在或不存在條件來控制驅(qū)動電路。
[0007]在實施例中，一種方法包括由感測和加熱結(jié)構(gòu)來感測特性；分析所述特性以確定感測和加熱結(jié)構(gòu)處是否存在水分；以及在所述分析的結(jié)果是存在水分的情況下，激活感測和加熱結(jié)構(gòu)以提供熱量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]鑒于聯(lián)系附圖對本發(fā)明的各種實施例的下述詳細描述可以更完整地理解本發(fā)明，其中:
圖1是根據(jù)一個實施例的風力渦輪機的示圖。
[0009]圖2A是根據(jù)一個實施例的感測和加熱系統(tǒng)的框圖。
[0010]圖2B是根據(jù)另一個實施例的感測和加熱系統(tǒng)的框圖。[0011]圖2C是根據(jù)一個實施例利用MD8710的感測和加熱系統(tǒng)的框圖。
[0012]圖2D是根據(jù)一個實施例的電路以及感測和加熱部分的框圖。
[0013]圖3是根據(jù)一個實施例的導電聚合物結(jié)構(gòu)的描繪。
[0014]圖4A是根據(jù)一個實施例的方法的流程圖。
[0015]圖4B是根據(jù)一個實施例用于空氣、水和兩厚度冰的電容對頻率的曲線圖。
[0016]圖4C是根據(jù)一個實施例用于空氣、水和冰的電容對頻率的另一個曲線圖。
[0017]圖4D是根據(jù)一個實施例用于空氣、水和冰的相位角對頻率的曲線圖。
[0018]圖5是根據(jù)一個實施例的感測和加熱系統(tǒng)的功能性框圖。
[0019]圖6是根據(jù)一個實施例的電阻器的溫度系數(shù)的曲線圖。
[0020]盡管本發(fā)明對各種修改和替代形式是可修正的，但是其細節(jié)已經(jīng)在附圖中以示例的方式示出并將詳細描述。然而，應(yīng)該理解的是該意圖并不限制本發(fā)明為所描述的特定實施例。相反的是，意圖是覆蓋落入如附加的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的修改、等價物、和替代物。
【具體實施方式】
[0021]實施例涉及適合用于除冰、加熱和其他應(yīng)用的結(jié)構(gòu)中組合的感測和加熱功能的集成電路、系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，集成電路耦合到加熱元件并且被配置成控制加熱元件的操作以提供熱量以及利用所述加熱元件作為用于感測在加熱元件上或其附近存在冰、水或空氣的感測結(jié)構(gòu)的至少部分。在實施例中，所述加熱元件包括導電聚合物結(jié)構(gòu)，并且基于由耦合到所述結(jié)構(gòu)的集成電路所感測和分析的所述結(jié)構(gòu)的電容、阻抗或其他光譜來感測冰、水或空氣的存在。
[0022]參考圖1，示出了風力渦輪機100。渦輪機100是水平軸風力渦輪機(HAWT)并且包括支撐柱102和三個葉片104，不過渦輪機100的葉片數(shù)量和通常配置能夠在各實施例中變化。盡管沒有描述，實施例適合于其他類型的風力渦輪機，包括垂直軸風力渦輪機(VAWT)，其尤其可以包括 Darrieus、Savonius、扭曲(twisted) Savonius、并聯(lián)型(parallel)、Giromill和螺旋形等。渦輪機100還能夠包括轉(zhuǎn)子、齒輪箱、計算機控制的定向電動機、發(fā)電機和制動器、以及其他組件，其可以未在圖1中示出。在操作中，葉片104隨風旋轉(zhuǎn)。在電力發(fā)電應(yīng)用中，葉片104通過轉(zhuǎn)子耦合到發(fā)電機，并且葉片的旋轉(zhuǎn)使發(fā)電機發(fā)電，將風能轉(zhuǎn)換成電力用于分發(fā)和使用。
[0023]風力渦輪機100能夠獨自放置或作為風力田(wind farm)的部分放置。在任何一種場景中，風力渦輪機100通常位于足夠高風力的區(qū)域以持續(xù)發(fā)電。這種區(qū)域也可能經(jīng)歷變化的溫度以及濕度、雨、凍雨、雪、和有利于在渦輪機100上(尤其在葉片104上)形成冰的其他天氣條件。冰在渦輪機100上增長能夠?qū)е略S多問題，包括能夠引起機械疲勞或失效的振動和集結(jié)(mass)、能夠?qū)е聜驌p害的冰的脫落以及由于惡劣條件的低性能或整體關(guān)閉所引起的減少的或缺失的電能產(chǎn)生。
[0024]在航空電子和汽車應(yīng)用中，結(jié)冰通常使用化學或電除冰技術(shù)來處理。例如，飛行器能夠在飛行前在地面上被化學除冰和/或裝有在檢測到結(jié)冰或指示結(jié)冰的條件的情況下能夠由操作者手動開啟的加熱元件?；瘜W除冰也用于橋上、公路上和汽車在其上行駛的其他結(jié)構(gòu)上。也能夠使用簡單的機械技術(shù)，諸如刮或犁。然而，這些技術(shù)中沒有一個適合于風力渦輪機。風力渦輪機的大小和配置使化學和機械技術(shù)很難，即使并非不可能，而傳統(tǒng)的電學技術(shù)增加了風力渦輪機的制造商、所有者和操作者所不需要或難以支持的質(zhì)量、能量需求、復雜度和成本。此外，這些技術(shù)仍然需要手動檢測結(jié)冰條件，使其對于遠程放置的風力渦輪機是不切實際的。
[0025]在一個實施例中，并參考圖2A,適合于與風力潤輪機和其他結(jié)構(gòu)和設(shè)備一起使用的除冰系統(tǒng)106包括耦合于電路110的感測和加熱部分108。在一個實施例中，感測和加熱部分108包括至少一個加熱結(jié)構(gòu)112和至少一個感測結(jié)構(gòu)114。在這個和其他實施例中，感測和加熱部分108能夠包括諸如結(jié)構(gòu)112之類的加熱結(jié)構(gòu)，其包括導電材料，諸如電阻性導電聚合物；薄膜；導線；涂層或涂覆(coated)材料；派射(sputter)、印刷或涂敷的(applied)金屬或合成物；或在能夠被建造在區(qū)域、表面或邊緣上或在其中的其他實施例中的某種其他合適的導電材料。實施例中合適的導電聚合物的示例是可從VILLINGERRESEARCH AND DEVELOPMENT (www.villinger.com)購買的那些。在實施例中導電聚合物能夠是本征的或非本征的并且包括單層或多層。
[0026]感測和加熱部分108也包括至少一個感測結(jié)構(gòu)114，諸如作為或與加熱部分108一起形成電容器、電感器或其他合適的感測結(jié)構(gòu)的部分的結(jié)構(gòu)。例如，在圖2A的實施例中，加熱結(jié)構(gòu)112的部分和感測結(jié)構(gòu)114的部分一起形成交指電容器(interdigitalcapacitor)。在其他實施例中，感測結(jié)構(gòu)114能夠包括除交指之外的形狀或結(jié)構(gòu),或者能夠用電阻或電感性結(jié)構(gòu)或適合于實現(xiàn)檢測其上有冰和/或水的其他結(jié)構(gòu)所代替。
[0027]例如，圖3中示出了在測試中成功使用的一種合適的導電聚合物結(jié)構(gòu)116，并且這種結(jié)構(gòu)116是實施例中感測結(jié)構(gòu)114的一個實施例。在實施例中結(jié)構(gòu)116為約30cm乘約30cm，但是在其他實施例中大小和配置能夠變化。例如，在實施例中感測和加熱部分108能夠具有約0.2mm到約Imm乘約0.2mm到約1.0mm的尺寸。
[0028]電路110耦合到感測和加熱部分108。在實施例中，感測和加熱結(jié)構(gòu)108包括三個引腳A、B、C。在圖2A中，引腳A和B將感測和加熱結(jié)構(gòu)112耦合到電源118，而引腳A和C將感測和加熱結(jié)構(gòu)112耦合到電路110。在一個實施例中，電路100包括集成電路并且適于從感測和加熱部分108獲得的信號的信號處理和電介質(zhì)光譜分析。在實施例中，電路110還包括用于提供脈沖波調(diào)制(PWM)輸出的部分和用于在感測功能和加熱功能之間切換以控制感測和加熱部分108的操作的驅(qū)動器。因此，電路110也耦合到電源118，其將被電路110所控制的閉環(huán)控制功率提供到感測和加熱部分108。
[0029]在圖2B中描述了另一個實施例，其中感測和加熱部分108包括并聯(lián)耦合的兩個元件111。元件111均能夠是加熱元件并且也能夠用作電容器，其中電路110感測兩個元件111之間的電容。正因為如此，相同的元件能夠被用于加熱和感測二者。在另一個實施例中，只有第一個元件111包括加熱元件，而第二個與第一個結(jié)合使用用于感測。在又另一個實施例中，使用了多于兩個元件111。在一個實施例中，兩個引腳(例如引腳A和C、或引腳B和D)之間的開關(guān)、短路或其他連接能夠被實現(xiàn)以加熱兩個元件111，于是開關(guān)能夠周期地打開來測量部分108的電容以確定是否另外的加熱是必要的。例如，在實施例中，電路110能夠以95%加熱和5%感測的工作周期來操作部分108，不過這些百分數(shù)僅僅是一個實施例的示例并且能夠在其他實施例中變化。當已經(jīng)感測到?jīng)]有水、結(jié)冰或需要加熱的某種其他條件時，能夠省略加熱直到結(jié)構(gòu)108的電容的周期性感測指示對于除冰或水或為了某種其他原因來說加熱是必要的。在實施例中，元件111的一個或多個也能夠包括電阻器。
[0030]參考圖2C，在一個示例性實施例中，電路110包括可向INFINEON TECHN0L0GIE AG購買的MD8710。MD8710是用于醫(yī)療、工業(yè)和其他應(yīng)用的集成數(shù)據(jù)采集和處理的微控制器，并且能夠適合于系統(tǒng)106的實施例。MD8710包括數(shù)字部分118和模擬前端部分119。模擬前端部分120能夠被配置成根據(jù)從感測和加熱部分108接收到的數(shù)據(jù)來執(zhí)行譜分析或其他分析，其中如本文所述，在圖2C中包括在Z2處表示為阻抗的導電聚合物或類似的結(jié)構(gòu)。在其他實施例中，阻抗Z2可以代替為電容、電阻或其他特性。在圖2C的實施例中，模擬部分119以及感測和加熱結(jié)構(gòu)108之間使用四點連接，不過在其他實施例中這能夠變化(見，例如圖2D)。在實施例中，來自模擬前端部分120的輸出信號然后能夠經(jīng)由數(shù)字部分118被提供給例如用戶接口、計算機、服務(wù)器、儀表盤或其他設(shè)備。在圖2B的實施例中，Zl和Z3在實驗配置中表示寄生阻抗?；谶@些寄生阻抗的大小，也可能在其他實施例中實現(xiàn)Z2的簡單雙線(two-wire)測量作為替代。
[0031]圖2C的實施例是使用MD8710的一個實施例的一個示例。包括MD8710的其他配置能夠被實現(xiàn)在其他實施例中，并且又進一步實施例能夠用另一個微控制器、芯片、或電路來替代圖2C的配置中的MD8710，或者使用除圖2C所描述的布置之外的布置。換句話說，圖2C僅僅是相對于其他實施例不視為限制性的實施例關(guān)聯(lián)的一個實驗性設(shè)置。
[0032]例如，在圖2D中，圖2C的一般描繪包括數(shù)字電路15、模擬電路117以及感測和加熱部分108。數(shù)字和模擬電路115和117能夠被實現(xiàn)在單個芯片中，例如MD8710或另一個芯片，或者在各種實施例中能夠分離的。基于感測和加熱部分108的配置，感測和加熱部分108以及模擬電路117之間的連接能夠變化。例如，能夠使用如圖2A中的三引腳耦合、或如圖2B或2C中的四引腳耦合、或某種其他連接以使得感測和加熱部分108無論怎樣被配置都能夠與諸如電路115和117之類的電路110對接以提供熱量并且被用于基于感測到的電容、阻抗、譜、相位角或某種其他特性來感測是否應(yīng)該進行加熱。
[0033]在操作中并參考圖4A，在感測和加熱部分108中、在其上、或接近該部分的冰、水、水分、濕度或其他材料會影響感測結(jié)構(gòu)114的電容、阻抗或某種其他特性以使得電路110能夠感測結(jié)構(gòu)112的電容、阻抗或其中的變化(在121處)并且通過使用電介質(zhì)光譜、頻率或其他合適的方法來分析感測到的特性或其他值以區(qū)別冰、水、空氣或某種其他材料(在123處)。在實施例中，電路110能夠以變化的次數(shù)和速率對感測和加熱部分108進行采樣以確定是否發(fā)生結(jié)冰。在實施例中，電路110能夠周期地從感測和加熱部分108獲得特性的測量并且然后根據(jù)電介質(zhì)光譜、頻率或某種其他因素來分析該測量并且進行關(guān)于與感測和加熱部分108相關(guān)的已知電容、電阻、或阻抗值的比較來確定是否發(fā)生結(jié)冰。如果發(fā)生結(jié)冰或者如果水或某種其他條件存在并且是不合需要的，則能夠激活或循環(huán)感測和加熱部分108的加熱(在125處)。
[0034]例如，圖4B示出了感測和加熱部分108上不同的材料的各種電容譜特性。線120表示水，線122表示第一厚度的冰，線124表示第二厚度的冰并且線126表示空氣。給出空氣的相對低電介質(zhì)常量(大約1.0)對冰的相對較高的電介質(zhì)常量(3.2)和水的電介質(zhì)常量(80.4)，電路110能夠可靠地通過從感測和加熱部分108接收電容、阻抗或其他測量并將所述測量與已知值或值的范圍進行比較來區(qū)別空氣(線126)和水或冰(線120、122、124)。
[0035]圖4C和4D與實施例的實驗數(shù)據(jù)相關(guān)。圖4C與圖4B類似，是電容(以法拉為單位)對頻率的圖形描繪。類似于圖4B，水、冰和干燥條件能夠基于感興趣的材料的已知電介質(zhì)常量來進行區(qū)別。在圖4D中，關(guān)于頻率繪制了以度為單位的相位角，并且同樣能夠?qū)⒈c干燥空氣或水區(qū)別出來。在其他實施例中能夠使用用于區(qū)別在葉片104上或在其中存在空氣、冰或水的其他方法。
[0036]系統(tǒng)106的另一個描繪在圖5中示出為功能性框圖。在圖5中，系統(tǒng)106包括加熱元件130、傳感器元件132、用于加熱元件130的加熱的驅(qū)動電路134、用于分析來自傳感器元件132的信號并控制驅(qū)動電路134的狀態(tài)機136以及可選的溫度測量電路138。在實施例中，并且如前所述，加熱元件130和傳感器元件132能夠包括相同的結(jié)構(gòu)或者能夠在結(jié)構(gòu)上重疊，以使得所述相同結(jié)構(gòu)的部分或全部能夠被用于感測和加熱二者。不考慮任何一個實施例的特定配置以及是否與傳感器元件132相同、是否與其重疊或是傳感器元件132的部分，加熱元件130能夠包括非本征導電聚合物、本征導電聚合物、電阻性加熱元件或某種其他合適的導電結(jié)構(gòu)。傳感器元件132被配置成感測由于冰、水或空氣的存在所引起的電極化度、電阻、電容、阻抗、或某種其他特性上的變化。驅(qū)動電路134被配置成驅(qū)動加熱元件130并且能夠包括線性穩(wěn)壓器(regulator)或具有脈沖寬度調(diào)制(PWM)的其他轉(zhuǎn)換方法。驅(qū)動電路134還能夠包括用于穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換和其他功能的拓撲。狀態(tài)機136被配置成分析來自傳感器元件132的信號以基于感測到的信號來確定是否存在冰、水分或空氣并且以控制驅(qū)動電路134。為了分析來自傳感器元件的信號，狀態(tài)機136能夠使用頻域上的變換、用不同頻率的仿真或某種其他合適的方法。
[0037]可選的測量電路138能夠被配置成基于加熱元件130的阻抗和已知的溫度特性來測量溫度。例如，圖6示出了用于樣本導電聚合物的示例性溫度系數(shù)。如可見，在較高溫度處有較強的正溫度系數(shù)，并且在實施例中，這能夠被考慮以便防止加熱元件130中的電流絲(filamenting)ο
[0038]回到圖2A的實施例，感測和加熱部分108能夠通過將傳感器結(jié)構(gòu)114與加熱結(jié)構(gòu)112集成來形成并且然后應(yīng)用于或安裝在葉片104或風力渦輪機100的某種其他結(jié)構(gòu)中或在其上。例如，感測和加熱部分108能夠應(yīng)用在葉片104的諸如前緣(leading edge)之類的邊緣上或在每個葉片104的整個表面上。在另一個實施例中，感測和加熱部分108能夠被實現(xiàn)在葉片104的部分中，例如在尖端、中部和最接近支撐結(jié)構(gòu)102的內(nèi)部。這能夠?qū)崿F(xiàn)感測所有葉片104上的水或冰，尤其考慮到由于旋轉(zhuǎn)速度、風力條件和結(jié)構(gòu)，結(jié)冰條件會沿葉片104的長度變化。復用由中央狀態(tài)機讀出傳感器結(jié)構(gòu)114和/或控制感測和加熱部分108，無論沿葉片104如何分布都能夠考慮在不同位置發(fā)生的不同的結(jié)冰條件。例如，在實施例中，系統(tǒng)106在單個風力渦輪機100上能夠包括沿一個或多個葉片104分布的感測和加熱部分108的多個實例。在實施例中，如果只在特定的區(qū)域中檢測到結(jié)冰(例如，一個葉片104的尖端)，則只有位于該區(qū)域中的加熱結(jié)構(gòu)112能夠被激活以便提供除冰。與不是開啟就是關(guān)閉并因此當檢測到任何結(jié)冰時都提供熱量以對沒有經(jīng)歷結(jié)冰的區(qū)域除冰的系統(tǒng)相比，這能夠節(jié)省能量。在這些和其他實施例中，感測和加熱部分108能夠是模塊化的，與電路100的單個實例或被配置成與系統(tǒng)106對接的某種其他控制單元耦合以讀出信號并控制加熱和感測。
[0039]能夠在除風力渦輪機之外的應(yīng)用中使用實施例。例如，本文所述的系統(tǒng)和方法能夠被用于各種航空電子、汽車、住宅和工業(yè)應(yīng)用等。例如，系統(tǒng)106能夠被嵌入汽車儀表盤或其他區(qū)域以當檢測到某些溫度時(而不是冰)提供熱量。系統(tǒng)106也可能被用在汽車或飛行器的內(nèi)部或外部區(qū)域以提供結(jié)冰或水的檢測、移除和/或防止。其他實施例能夠被用在住宅應(yīng)用中以移除或防止在諸如屋頂邊緣、行人區(qū)域和其他的問題區(qū)域中形成冰。無數(shù)附加的應(yīng)用幾乎在其中需要檢測、移除和/或防止冰或水的任何場景中是可能的。[0040]本文已經(jīng)描述了系統(tǒng)、設(shè)備和方法的各種實施例。這些實施例是以示例的方式給出的并不意在限制本發(fā)明的范圍。此外，應(yīng)該認識到已經(jīng)描述的實施例的各種特征可以以各種方式結(jié)合來產(chǎn)生各種另外的實施例。此外，盡管各種材料、尺寸、形狀、配置和位置等已經(jīng)被描述用于公開的實施例，在不超出本發(fā)明的范圍的情況下可以利用除公開的之外的其他材料、尺寸、形狀、配置和位置等。
[0041]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會認識到本發(fā)明可以包括少于上述任何單獨的實施例中所說明的特征。本文所述的實施例不意味著本發(fā)明的各種特征可以被結(jié)合的方式的窮舉表示。因此，所述實施例不是特征的互斥結(jié)合；而是，本發(fā)明能夠包括從不同的單獨的實施例中選出的不同的單獨的特征的組合，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的。此外，關(guān)于一個實施例所描述的元件能夠被實現(xiàn)在其他實施例中，即使在該實施例中沒有進行描述，除另有指示外。盡管從屬權(quán)利要求可以在權(quán)利要求中指代與一個或多個其他權(quán)利要求的特定組合，但是其他權(quán)利要求也能夠包括從屬權(quán)利要求與每個其他從屬權(quán)利要求的主題的組合或者一個或多個特征與其他從屬或獨立權(quán)利要求的組合。在這里提出這樣的組合，除非聲明特定的組合不是預期的。此外，還意在任何其他獨立權(quán)利要求中包括權(quán)利要求的特征，即使該權(quán)利要求不直接從屬于所述獨立權(quán)利要求。
[0042]通過引用上述文檔的任何合并是限制性的，以使得合并的主題不與本文明確的公開相反。引用上述文檔的任何合并是進一步限制性的，以使得包含在文檔中的權(quán)利要求不會通過引用而合并。引用上述文檔的任何合并是又進一步限制性的，以使得文檔中所提供的任何定義不會通過引用而合并，除非文中明確包含。
[0043]出于為本發(fā)明解釋權(quán)利要求的目的，明確表示不援引U.S.C第35篇112條第6款的規(guī)定，除非在權(quán)利要求中記載了特定的術(shù)語“用于……的裝置”或“用于……的步驟”。
【權(quán)利要求】
1.一種感測和加熱系統(tǒng),包括: 第一元件和第二元件；以及電路，耦合到第一和第二元件并且被配置成從第一或第二元件中的至少一個接收與特性相關(guān)的信號，分析所述信號以檢測條件，并且在所述信號指示所述條件的情況下，激活第一和第二元件中的至少一個以提供熱量。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述條件是水或結(jié)冰之一。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一和第二元件中的至少一個是導電的。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中第一和第二元件中的至少一個包括導電聚合物、濺射的金屬、導線、涂層或薄膜。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述信號被進行譜分析以檢測所述條件。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一和第二元件形成電容器，并且其中所述特性是電容。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述特性包括阻抗。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一或第二元件中的至少一個包括電阻器，并且其中所述特性包括電阻。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電路被配置成對第一和第二元件中的至少一個周期地進行采樣以接收所述信號。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一和第二元件至少部分彼此集成。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一元件被用作加熱元件以提供熱量，并且第二元件被用作感測元件以感測所述特性。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一和第二元件被用作加熱和感測元件以提供熱量以及感測所述特性。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一或第二元件中的至少一個包括加熱和感測元件以提供熱量以及感測所述特性。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述電路被配置成暫停第一或第二元件中的至少一個所進行的加熱以對第一和第二元件中的至少一個進行采樣用于感測所述特性。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中感測和加熱系統(tǒng)被配置用于風力渦輪機應(yīng)用、航空電子設(shè)備應(yīng)用或汽車應(yīng)用中的至少一個。
16.一種風力潤輪機,包括: 至少一個感測和加熱系統(tǒng)，包括被配置成感測特性并提供熱量的結(jié)構(gòu)；以及 電路，耦合到至少一個感測和加熱系統(tǒng)并且被配置成接收與所述特性相關(guān)的信號，分析所述信號，并且在所述分析指示條件的情況下，在所述風力渦輪機接近所感測到的特性的區(qū)域中提供熱量。
17.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，其中至少一個感測和加熱系統(tǒng)被安裝到風力渦輪機。
18.如權(quán)利要求17所述的風力渦輪機，其中至少一個感測和加熱系統(tǒng)被安裝到風力渦輪機的葉片。
19.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，其中所述條件是風力渦輪機的至少部分結(jié)冰。
20.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，進一步包括耦合到所述電路的多個感測和加熱系統(tǒng)，其中所述多個感測和加熱系統(tǒng)被安裝在風力渦輪機上不同的位置。
21.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，其中至少一個感測和加熱系統(tǒng)包括形成電容器的第一元件和第二元件，并且其中所述電容器的電容是所述特性。
22.如權(quán)利要求21所述的風力渦輪機，其中第一和第二元件中的至少一個被配置成提供熱量。
23.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，其中至少一個感測和加熱系統(tǒng)包括至少部分與感測部分集成的加熱部分。
24.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，其中所述結(jié)構(gòu)包括電阻器并且所述特性包括電阻。
25.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，其中所述信號被進行譜分析。
26.如權(quán)利要求16所述的風力渦輪機，其中所述特性是阻抗。
27.一種集成電路，包括: 驅(qū)動電路，被配置成控制加熱和感測結(jié)構(gòu)；以及 狀態(tài)機電路，耦合到所述驅(qū)動電路并且被配置成從加熱和感測結(jié)構(gòu)接收信號，分析所述信號以確定接近加熱和感測結(jié)構(gòu)處存在或不存在條件，并且基于已確定的存在或不存在所述條件來控制所述驅(qū)動電路。
28.如權(quán)利要求27所述的集成電路，其中所述條件是結(jié)冰。
29.如權(quán)利要求27所述的集成電路，其中狀態(tài)機電路被配置成通過在確定存在所述條件的情況下激活驅(qū)動電路來控制所述驅(qū)動電路。
30.如權(quán)利要求27所述的集成電路，其中所述信號是阻抗信號，并且其中狀態(tài)機電路被配置成基于阻抗來分析所述信號以確定存在或不存在所述條件。
31.如權(quán)利要求27所述的集成電路，其中所述信號是電容信號，并且其中狀態(tài)機電路被配置成基于電容來分析所述信號以確定存在或不存在所述條件。
32.如權(quán)利要求27所述的集成電路，進一步包括溫度電路，所述溫度電路被配置成基于從加熱和感測結(jié)構(gòu)接收到的信號來確定加熱和感測元件的溫度。
33.如權(quán)利要求27所述的集成電路，其中加熱和感測結(jié)構(gòu)包括形成電容器的第一元件和第二元件，其中所述信號包括所述電容器的電容。
34.如權(quán)利要求27所述的集成電路，其中加熱和感測結(jié)構(gòu)包括用于提供熱量的第一元件和用于感測所述條件的第二元件。
35.如權(quán)利要求34所述的集成電路，其中第二元件被配置成與第一元件合作來感測所述條件。
36.如權(quán)利要求27所述的集成電路，其中所述集成電路被用在風力渦輪機應(yīng)用、航空電子設(shè)備應(yīng)用或汽車應(yīng)用中的至少一個。
37.一種方法,包括: 由感測和加熱結(jié)構(gòu)來感測特性； 分析所述特性以確定在感測和加熱結(jié)構(gòu)處是否存在水分；以及 在所述分析的結(jié)果是存在水分的情況下，激活感測和加熱結(jié)構(gòu)以提供熱量。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中由感測和加熱結(jié)構(gòu)來感測特性包括感測所述感測和加熱結(jié)構(gòu)的第一元件和第二元件之間的電容。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中激活感測和加熱結(jié)構(gòu)進一步包括使電流流經(jīng)第一或第二元件中的至少一個以產(chǎn)生熱量。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其中感測特性包括利用所述感測和加熱結(jié)構(gòu)的第一元件和第二元件中的至少一個。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中激活感測和加熱結(jié)構(gòu)進一步包括使電流流經(jīng)第一或第二元件中的至少一個以產(chǎn)生熱量。
42.如權(quán)利要求37所述的方法，進一步包括形成所述感測和加熱結(jié)構(gòu)。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中形成所述感測和加熱結(jié)構(gòu)包括形成導電聚合物或噴派金屬中的至少一個。
44.如權(quán)利要求37所述的方法，進一步包括應(yīng)用所述感測和加熱結(jié)構(gòu)到風力渦輪機、飛行器、或汽車中的至少一個。
45.如權(quán)利要求37所述的方法，其中由感測和加熱結(jié)構(gòu)來感測特性包括由感測和加熱結(jié)構(gòu)來感測阻抗。
46.如權(quán)利要求37所述的方法，其中由感測和加熱結(jié)構(gòu)來感測特性包括由感測和加熱結(jié)構(gòu)來感測電阻。
47.如權(quán)利要求37所述的方法，其中分析所述特性包括對所述特性進行譜分析。
48.如權(quán)利要求37所述 的方法，進一步包括提供與所感測到的特性相關(guān)的信號。
【文檔編號】H05B3/12GK103687101SQ201310410976
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】S.克賴納 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司