用于对显微镜中的光源提供电能的方法和设备技术

一种用于对显微镜中的光源逐步提供电能的设备，包括：功率晶体管，它可操作地设置以可操作地对所述光源提供变化的外加电压；以及用于以脉冲宽度调制信号偏置所述功率晶体管的装置，以便以多个分散步长逐步增大施加至所述光源的所述外加电压。本发明专利技术还包括对显微镜中的光源逐步提供电能的方法，该方法通过以下方式实现，即：通过以脉冲宽度调制信号偏置功率晶体管，以便以多个分散步长逐步增大施加至所述光源的外加电压。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
概括地说，本专利技术涉及显微镜，特别涉及一种用于对显微镜中的光源提供电能的方法和设备，更特别地涉及这样的方法和设备，其利用脉冲宽度调制逐步对显微镜中的光源提供电能，以减小作用在照明灯丝的应力并能维持光源的寿命。因此可以看出，用数字方法向显微镜内的光源逐步地提供电能的方法和设备是人们的长期以来的需求。本专利技术的总的目的在于提供一种用于对显微镜中的光源逐步提供电能的方法和设备，该方法和设备是这样实现的，即通过以脉冲宽度调制信号偏置一功率晶体管以便以多个分散的步长逐步增大施加至光源的外加电压。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于对显微镜中的光源供给电能的方法和设备，该方法和设备能够维持光源灯丝寿命。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于对显微镜中的光源供给电能的方法和设备，该方法和设备能够减小在光源灯丝上产生的应力并防止灯源过早损坏。对于本领域普通技术人员来说，通过阅读和研究以下对本专利技术的详细描述，并结合附图和所附权利要求将能够容易地理解本专利技术的这些和其它目的，特点和优点。对最佳实施例的描述首先，应理解在不同附图中的相同参考标号表示了本专利技术中相同的电路/结构元件。还应理解以下的定义有助于理解本专利技术和解释权利要求光源包括用于显微镜的任意光源，它们包括但不限于白炽灯泡(卤素、钨等)。术语“变化”是指外加电压变化，即逐步增大。在一个最佳实施例中，外加电源以逐渐增大的分散步长变化，但是术语变化概括地表示任意类型或数值的变化的外加电压。参见附图，附图说明图1为用于控制显微镜的本专利技术电子系统中一个最佳实施例的示意性框图。部件A为国际电工委员会(IEC)型设备耦合器，具有用于接收任意IEC-60320-1型电源线的双极熔丝盒。部件B为一种通用电源。部件C为主控制器印刷电路板，它包括电压调节器U1(LM340T-5.0或类似装置)，微控制器U3(PIC16C54C-04P(18)或类似装置)，复位管理器U2(MCP100-460DI/TO或类似装置)，多个发光二极管(DS1-DSN)，两个MOSFET(Q1&Q2)(IRLZ44N或类似装置)以及在图2的详细电路示意图中所示的各种电阻器和电容器。通过所述设备耦合器将范围为100-240VAC+/-10％，50/60Hz的输入功率信号施加至通用电源，从通用电源的输出端将12.0VDC的输出电压输送至主控制器印刷电路板上的U1的输入端和灯座组件D的联接器。U1使12.0VDC的信号降至能够对主板C内所有集成电路供电的5.0VDC的信号。一旦对主板供电，U2便在一预先设定的时间段使U3保持在复位状态，以允许U3的晶体稳定。在所述预先设定的时间段之后，U3开始工作。由U3执行的第一程序为初始化程序，该程序配置U3的内部寄存器并使U3将外部装置设定在预定状态。随后，设计该系统以便通过将一个逻辑低(0.0VDC)信号发送至每一个门电路而使Q1和Q2处于截止状态。因此，在初始化之后，所有的光源均处于切断状态或停止供电状态。在初始化程序后，执行主程序。在执行主程序期间，应监测两种主要情况。首先，查询开关E的动作且从开关E的最后激励开始监测时间。如果在一段预定的时间之后未探测到开关E上的动作，则关闭所有光源。在开关E上的任意动作将会使U3内的寄存器跟踪时间复原至零。在每次压下所述开关时，U3均会循环通过以下四种情况。首先，接通灯座组件中的光源。第二，接通LED，同时关闭灯座组件中的光源。第三，在使所述LED保持接通的同时，接通灯座组件中的光源。第四，关闭所有的光源。每次执行以数字方式软起动光源的过程，在所述循环中的程序均要求接通光源。在软起动过程期间，从U3输出一个脉冲串(方波)至Q2的栅极输入端，使电压慢慢地从0.0VDC升高至由光源两端的电源提供的最大电位。在一软件程序中(这里，包括光盘)固定达到最终稳定状态电压的步长的数目。但是，应理解本领域普通技术人员能够任容易地改变所述程序以影响任意的步长的数目以及在每一步中的电压增量。在图4中说明了代表性的脉冲串方波和最终的外加电压。在时间t1对灯施加第一外加电压V1。随后，调节脉冲宽度调制以便在时间2xt1对灯提供电压V2。这一逐步增大用于施加外加电压的时间段的过程持续进行，直至获得全部外加电压。应理解本专利技术的控制方案适于与具有一个或多个光源以及多种类型照明的显微镜一起使用。例如，所述方案可用于并适用于软起动单独或结合使用的卤素、钨和其它类型的光源。通过驱动U3的20MHz晶体振荡器，脉冲串从提供15.152kHz的恒定频率的65.4μS的低脉冲宽度(低时间长度)、由600ns(接通持续时间)的高脉冲宽度开始。随即，可以对不同的恒定频率编程并设定施加至光源的起动电压。在经过可以用软件编程和调节的预定延时期间之后，接通时间增加600ns，切断时间缩短600ns，保持恒定频率。增长接通时间和缩短切断时间的过程将持续进行直至达到预定数量的步长，这时能够以稳定状态的5.0VDC信号驱动Q2的栅极。因为5.0VDC作用于Q2的栅极，在光源的两端施加减去Q2两端电压降的电源发出的全电位。通过步长数目，方波的频率，在脉冲串处于恒定脉冲宽度的每一步长的延时，以及由软起动程序内的程序分支产生的某些附加编码来控制用于获得光源两端的全部电位的整个软起动时间段。由于步长的数量，方波的频率以及在每一步骤的延时均是可以编程的，因此，能够将软起动时间段设定至作为驱动U3的晶体振荡器的函数的任意速率。在图4中说明了施加至灯的相关外加电压(V1，V2，V3，-)与不同编程时间段的时间的关系曲线。为了使本领域普通技术人员能够实现本专利技术，在描述了所有电路元件、它们的数值以及相互连接的图2A，2B以及2C中提供了详细的电路方案图。这三个附图一起包括了本专利技术的整个驱动和控制电路。通过跳接线A1，A2，…B1，B2…等说明了引线的相互连接。例如，图2A中在跳接线A1终止的引线连接至图2B上的跳接线A1处的相同引线等。因此可理解，虽然能够有效地实现本专利技术的目的，但是本领域普通技术人员能够容易地理解本专利技术的改变和改进，并且这些改变和改进都落入在权利要求书中限定的思想和范围内。权利要求1.一种用于对显微镜中的光源逐步提供电能的设备，包括可操作地设置以提供第一电压的电源；功率晶体管，可操作地与所述电源相连且可操作地对所述光源提供变化的外加电压；以及用于以脉冲宽度调制信号偏置所述功率晶体管的装置，以便在多个分散的步长中逐步增大施加至所述光源的所述外加电压，直至所述外加电压接近第一电压。2.根据权利要求1所述的设备，其中以脉冲宽度调制信号偏置所述功率晶体管的所述装置能够以多个分散的步长使所述功率晶体管逐步提高施加至所述光源的所述外加电压，直至所述外加电压等于所述第一电压减去所述功率晶体管两端的电压降。3.一种用于逐步对显微镜中的光源供给电能的设备，包括功率晶体管，可操作地设置以对所述光源提供变化的外加电压；以及用于以脉冲宽度调制信号偏置所述功率晶体管的装置，以便以多个分散的步长逐步增大施加至所述光源的所述外加电压。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于在所述光源两端施加最大额定外加电压之前，用于以脉冲宽度调制信号偏置所述功率晶体管的所述装置以均匀平稳的增量、恒定的频率、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对显微镜中的光源逐步提供电能的设备，包括：可操作地设置以提供第一电压的电源；功率晶体管，可操作地与所述电源相连且可操作地对所述光源提供变化的外加电压；以及用于以脉冲宽度调制信号偏置所述功率晶体管的装置，以便在多个分散的步 长中逐步增大施加至所述光源的所述外加电压，直至所述外加电压接近第一电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫J卡什，
申请(专利权)人：莱卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]