CN104374032A - 新型超声波加湿器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型超声波加湿器，包括电源电路、超声波振荡电路、与超声波振荡电路输出端相连的风动装置、雾化装置以及缺水检测电路，超声波振荡电路包括主控芯片、分别与主控芯片的两输入端相连的雾量调节电路和自动调频电路、与主控芯片的一输出端相连的功率放大电路、与功率放大电路相连的谐振电路，谐振电路与雾化装置连接，主控芯片的另一输出端与风动装置相连；缺水检测电路通过超声波水位检测感应探头来检测由水传导来的超声波，此超声波信号经过峰值检波电路进入比较器，比较出的高低电平送到主控芯片的4脚,主控芯片根据4脚接收的电平高低来判断水位是否低于超声波水位检测感应探头，从而做到防干烧的目的。

Description

新型超声波加湿器
技术领域
本发明涉及一种加湿器，特别涉及一种电路结构紧凑的新型超声波加湿器。 
背景技术
为了给干燥的室内增加湿度，人们常常采用加湿器为空气中补充水份。超声波加湿器作为一种较为成熟的加湿产品，已经赢得消费者的青睐，超声波加湿器工作原理是采用超声波高频振荡的原理，将水雾化为一至五微米的超微粒子，通过风动装置，将水雾扩散到空气中，从而达到均匀加湿空气的目的，使空气湿润并伴生丰富的负氧离子，达到均匀湿润，能清新空气，增进健康，一改冬季暖气的燥热，营造舒适的家居环境。 
传统超声波加湿器的基本结构一般由电源电路、控制电路、振荡电路与风机和换能器(压电陶瓷片)组成，控制电路包括缺水检测、缺水指示和雾量调整电路，其中，缺水检测一般为干簧管配合漂浮磁环检测方式，或者是水面探针检测方式，其电路结构较为复杂。传统超声波加湿器的振荡电路一般采用自激振荡，众所周知，自激振荡对电路中元器件是有害的，会损害加湿器的寿命，且发出的超声波信号频率不能自动跟随雾化片的谐振频率。加湿器振荡电路多采用功率管驱动，产热多，功耗高。 
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电路结构紧凑、损耗低、能防止干烧、自动跟踪雾化片的谐振频率的新型超声波加湿器。 
本发明提出一种新型超声波加湿器，包括电源电路、与所述电源电路的电源输出端连接的超声波振荡电路、与所述超声波振荡电路输出端相连的风动装置、雾化装置以及缺水检测电路，所述超声波振荡电路包括主控芯片、分别与所述主控芯片的两输入端相连的雾量调节电路和自动调频电路、与所述主控芯片的一输出端相连的功率放大电路、与所述功率放大电路相连的谐振电路，所述谐振电路与所述雾化装置连接，所述主控芯片的另一输出端与 所述风动装置相连；所述缺水检测电路包括超声波水位检测感应探头、与所述超声波水位检测感应探头的输出端相连的峰值检波电路以及与所述峰值检波电路的输出端相连的比较器，所述比较器的输出端与所述主控芯片的触发端相连； 
所述功率放大电路采用场效应管Q2放大直流信号，所述场效应管Q2的漏极与所述谐振电路的输出端相连，所述场效应管Q2的源极与一反馈电阻R3相连，所述自动调频电路包括由三极管Q1组成的共基放大电路，所述共基放大电路的信号输入端与所述反馈电阻R3相连，所述共基放大电路的信号输出端经一电阻R7与所述主控芯片的一输入端相连； 
所述超声波振荡电路还包括用于驱动所述场效应管Q2的驱动电路，所述驱动电路包括三极管Q9和二极管D15，所述二极管D15的正极与所述三极管Q9的基极相连，所述二极管D15的负极与所述三极管Q9的发射极相连，所述三极管Q9的发射极与所述场效应管Q2的栅极相连，所述三极管Q9的集电极与所述场效应管Q2的源极相连。 
优选地，所述超声波振荡电路还包括用于对所述场效应管Q2起到过压保护作用和对所述雾化装置起到防衰减作用的二极管D10,所述二极管D10为瞬变电压抑制二极管，所述二极管D10连接在所述场效应管Q2的漏极与源极之间。 
优选地，所述雾量调节电路包括两种调节控制电路：第一调节控制电路和第二调节控制电路，所述第一调节控制电路为轻触开关调节电路，包括轻触开关K1和电阻R28，所述轻触开关K1与所述电阻R28串联，并连接在所述电源电路的电源输出端。 
优选地，所述第二调节控制电路为外部开关调节电路，包括可调电位器RV1-A和电容C8，所述可调电位器RV1-A的一端与所述电阻R28相连，所述电容C8的一端与所述可调电位器RV1-A的另一端相连，所述电容C8的另一端接地。 
优选地，所述峰值检波电路由二极管D13、二极管D14、电阻R23、电阻R25和电容C16组成(其中D13可保留或去除)，所述二极管D13与所述电阻R25、所述电容C16并联，所述二极管D14连接在所述二极管D13与所述电容C16之间，所述电阻R23并联在所述电容C16的两端。 
优选地，还包括与所述主控芯片相连的指示电路。 
优选地，所述风动装置包括风扇和风扇驱动电路。 
优选地，所述雾化装置为一雾化片。 
本发明的新型超声波加湿器的有益效果为： 
1、缺水检测电路结构简化，稳定性好，能防止干烧，避免雾化片脱水振荡：缺水检测电路包括安装在水容器外部的超声波水位检测感应探头、与超声波水位检测感应探头的输出端相连的峰值检波电路以及与峰值检波电路的输出端相连的比较器，电路结构简化；比较器的输出端与主控芯片的触发端相连，通过超声波水位检测感应探头来检测超声波，当水位高于超声波水位检测感应探头时，超声波水位检测感应探头接收到由水传导来的超声波信号，此超声波信号经过峰值检波电路，检测出峰值信号进入比较器，比较出的高低电平送到主控芯片的4脚,主控芯片根据4脚接收的电平高低来判断水位是否低于超声波水位检测感应探头，从而做到防干烧的目的。 
2、功耗低、安全性能好： 
功率放大电路采用场效应管Q2放大直流信号，场效应管Q2的漏极与谐振电路的输出端相连，场效应管Q2的源极与一反馈电阻R3相连，振荡电路的功率放大电路采用场效应管代替传统的功率管，不仅产热小、损耗低，且无静电，安全性能好。 
3、能自动调节输出的超声波信号频率，以使输出的超声波信号频率达到雾化片的谐振频率，实现自动跟踪频率： 
三极管Q1组成共基放大电路，场效应管Q2放大反馈电阻R3上的直流信号时，反馈电阻R3上的直流信号输入共基放大电路，再由电阻R7送到主控芯片的震荡器输入端(2脚)，从而调节主控芯片内置震荡器的频率，使得主控芯片的7脚输出的超声波信号频率达到雾化片的谐振频率，起到自动跟踪频的目的。 
4、三极管Q9和二极管D15组成功率mos管Q2的驱动电路，此电路可以缩短超声波信号脉冲下降延时间，达到减小功率mos管功耗，降低温度目的。 
附图说明
图1为本发明的新型超声波加湿器的实施例中电源电路的电路图； 
图2为本发明的新型超声波加湿器的实施例中超声波振荡电路的电路图。 
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 
参照图1和图2，提出本发明的新型超声波加湿器的一实施例，该新型超声波加湿器包括电源电路、与电源电路的电源输出端连接的超声波振荡电路、与超声波振荡电路输出端相连的风动装置22、指示电路27、雾化装置以及缺水检测电路24。雾化装置为一雾化片Y1，风动装置22包括风扇J1和风扇驱动电路26，通过雾化片谐振将水雾化为一至五微米的超微粒子，通过风动装置22将水雾扩散到空气中，从而达到均匀加湿空气的目的。 
如图1所示，电源电路包括依次连接的整流电路11、稳压电路12、两个变压器T1、T2和滤波电路13。整流电路11输入端外接AC220V交流电，整流电路11为全桥整流电路，由四个二极管D3、D4、D5、D7组成。整流电路11将外部电网AC220V交流电转化成周期减半的脉动DC直流，转化后的直流电经稳压电路12稳压，再传递至变压器T1、T2变压，其中，变压器T1输出24V，变压器T2输出12V；经变压器T1、T2变压后的电流由滤波电路13去除多余的纹波，分别为超声波振荡电路及其相关子电路供电。 
如图2所示，该超声波振荡电路包括主控芯片U2(包括8个端口)、与主控芯片U2的输入端脚3相连的雾量调节电路21、与主控芯片U2的输入端脚2相连的自动调频电路25、与主控芯片U2的一输出端脚7相连的功率放大电路以及与功率放大电路相连的谐振电路23，主控芯片U2的另一输出端脚6与风动装置22相连，谐振电路23与雾化装置连接。 
缺水检测电路24包括超声波水位检测感应探头S1、与超声波水位检测感应探头S1的输出端相连的峰值检波电路以及与峰值检波电路的输出端相连的比较器U1，比较器U1的输出端与主控芯片U2的触发端脚4相连，电路结构简化。其中，超声波水位检测感应探头S1为五金件，安装在水容器的外部。该峰值检波电路由二极管D13、二极管D14、电阻R23、电阻R25和电容C16组成(其中D13可保留或去除)，二极管D13与电阻R25、电容C16并联，二 极管D14连接在二极管D13与电容C16之间，电阻R23并联在电容C16的两端。 
通过超声波水位检测感应探头S1来检测超声波，当水位高于超声波水位检测感应探头S1时，超声波水位检测感应探头S1接收到由水传导来的超声波信号，此超声波信号经过由二极管D13、二极管D14、电阻R23和电容C16组成的峰值检波电路，检测出的峰值信号进入比较器U1，比较出的高低电平送到主控芯片U2的4脚,主控芯片U2根据4脚接收的电平高低来判断水位是否低于超声波水位检测感应探头S1，从而做到防干烧的目的，稳定性好，能避免雾化片脱水振荡。 
风动装置22包括风扇J1、二极管D2、PNP型三极管Q3和电阻R12，风扇J1与二极管D2并联，二极管D2阴极接电源电路的12V供电端，二极管D2的阳极接三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极通过电阻R12与主控芯片U2的输出端脚6相连，三极管Q3的发射极接地。 
指示电路27包括双色指标灯LED1、LED4与电阻R13，其中：LED1为振荡工作指示灯，其阳极与主控芯片U2的输出端脚5相连，阴极连接电阻R13；LED4与风动装置224一起连接主控芯片U2的输出端脚6相连，为风扇正常工作指示灯，其阴极与电阻R13相连，电阻R13接地。 
主控芯片U2控制雾量调节电路21、自动调频电路25、功率放大电路、谐振电路23以及风动装置22电路的通断与运行，其中： 
功率放大电路采用场效应管Q2放大直流信号，场效应管Q2的漏极与谐振电路23的输出端相连，场效应管Q2的源极与一反馈电阻R3相连，振荡电路的功率放大电路采用场效应管代替传统的功率管进行功率放大，不仅产热小、损耗低，且无静电，安全性能好，节能达到15％-20％。 
超声波振荡电路还包括用于驱动场效应管Q2的驱动电路26，该驱动电路26包括三极管Q9和二极管D15，二极管D15的正极与三极管Q9的基极相连，二极管D15的负极与三极管Q9的发射极相连，三极管Q9的发射极与场效应管Q2的栅极相连，三极管Q9的集电极与场效应管Q2的源极相连。此驱动电路26可以缩短超声波信号脉冲下降延时间，达到减小功率mos管Q2的功耗，降低温度目的。 
超声波振荡电路还包括用于保护场效应管Q2不被高压击穿的二极管D10, 二极管D10为瞬变电压抑制二极管(TVS管)，二极管D10连接在场效应管Q2的漏极与源极之间，可对场效应管Q2起到过压保护作用，并对雾化片Y1起到防衰减的作用。 
谐振电路23由电感L1、电容C17、电容C4和电容C5组成，电感L1的一端与电源电路的24V供电端连接，另一端与场效应管Q2的漏极、电容C4和电容C5连接，电容C17并联在电感L1的两端，电容C4的另一端接地，电容C5的另一端与雾化片Y1串联。 
自动调频电路2523由PNP型三极管Q1、二极管D1、电容C6、电阻R2、R9、R10组成， 
电阻R2和电阻R10输入端与VDD连接，电阻R9接地，三极管Q1的发射极连接场效应管Q2的源极及反馈电阻R3，三极管Q1的基极与电阻R10、电容C6及二极管D1的阳极连接，三极管Q1的集电极连接电阻R2的输出端；二极管D1的阴极连接电阻R9。三极管Q1组成共基放大电路，共基放大电路的信号输入端与反馈电阻R3相连，共基放大电路的信号输出端经电阻R7与主控芯片的输入端脚2相连。 
场效应管Q2放大反馈电阻R3上的直流信号时，反馈电阻R3上的直流信号输入共基放大电路，再由电阻R7送到主控芯片U2的震荡器输入端(2脚)，从而调节主控芯片U2内置震荡器的频率，使得主控芯片U2的7脚输出的超声波信号频率达到雾化片Y1的谐振频率，起到自动跟踪频的目的。 
雾量调节电路21包括两种调节控制电路：第一调节控制电路和第二调节控制电路。第一调节控制电路为轻触开关调节电路，包括轻触开关K1和电阻R28，轻触开关K1与电阻R28串联，并连接在电源电路的电源输出端。按下轻触开关K1可以开启雾化和调节雾化量。 
第二调节控制电路为外部开关调节电路，包括可调电位器RV1-A和电容C8，可调电位器RV1-A的一端与电阻R28相连，电容C8的一端与可调电位器RV1-A的另一端相连，电容C8的另一端接地。可调电位器RV1-A和电容C8构成充放电回路，主控芯片U2计算出C8的充电时间，即可知道可调电位器RV1-A的电阻值，从而达到调节雾化量大小的要求。 
本发明的电源电路与超声波振荡电路安装在同一块PCB板上，轻触开关K1与双色指标灯LED1、LED4都设计在同一块PCB板上，(传统的为另外用连 接线相互连接)此设计能节约PCB板的用料，进而节约加湿器的成本，此外，将传统的电源电路PCB板和超声波振荡电路PCB板合二为一，使得电路板结构紧凑，安装更为便捷，利于加湿器的模具设计，生产安装效率能提高至百分十五到百分三十左右，可在同等产量前提下有利于解决目前工厂用工难的部分问题。 
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (8)

1.一种新型超声波加湿器，包括电源电路、与所述电源电路的电源输出端连接的超声波振荡电路、与所述超声波振荡电路输出端相连的风动装置、雾化装置以及缺水检测电路，其特征在于，所述超声波振荡电路包括主控芯片、分别与所述主控芯片的两输入端相连的雾量调节电路和自动调频电路、与所述主控芯片的一输出端相连的功率放大电路、与所述功率放大电路相连的谐振电路，所述谐振电路与所述雾化装置连接，所述主控芯片的另一输出端与所述风动装置相连；所述缺水检测电路包括超声波水位检测感应探头、与所述超声波水位检测感应探头的输出端相连的峰值检波电路以及与所述峰值检波电路的输出端相连的比较器，所述比较器的输出端与所述主控芯片的触发端相连；
所述功率放大电路采用场效应管Q2放大直流信号，所述场效应管Q2的漏极与所述谐振电路的输出端相连，所述场效应管Q2的源极与一反馈电阻R3相连，所述自动调频电路包括由三极管Q1组成的共基放大电路，所述共基放大电路的信号输入端与所述反馈电阻R3相连，所述共基放大电路的信号输出端经一电阻R7与所述主控芯片的一输入端相连；
所述超声波振荡电路还包括用于驱动所述场效应管Q2的驱动电路，所述驱动电路包括三极管Q9和二极管D15，所述二极管D15的正极与所述三极管Q9的基极相连，所述二极管D15的负极与所述三极管Q9的发射极相连，所述三极管Q9的发射极与所述场效应管Q2的栅极相连，所述三极管Q9的集电极与所述场效应管Q2的源极相连。
2.根据权利要求1所述的新型超声波加湿器，其特征在于，所述超声波振荡电路还包括用于对所述场效应管Q2起到过压保护作用和对所述雾化装置起到防衰减作用的二极管D10,所述二极管D10为瞬变电压抑制二极管，所述二极管D10连接在所述场效应管Q2的漏极与源极之间。
3.根据权利要求1或2所述的新型超声波加湿器，其特征在于，所述雾量调节电路包括两种调节控制电路：第一调节控制电路和第二调节控制电路，所述第一调节控制电路为轻触开关调节电路，包括轻触开关K1和电阻R28，所述轻触开关K1与所述电阻R28串联，并连接在所述电源电路的电源输出端。
4.根据权利要求3所述的新型超声波加湿器，其特征在于，所述第二调节控制电路为外部开关调节电路，包括可调电位器RV1-A和电容C8，所述可调电位器RV1-A的一端与所述电阻R28相连，所述电容C8的一端与所述可调电位器RV1-A的另一端相连，所述电容C8的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的新型超声波加湿器，其特征在于，所述峰值检波电路由二极管D13、二极管D14、电阻R23、电阻R25和电容C16组成，所述二极管D13与所述电阻R25、所述电容C16并联，所述二极管D14连接在所述二极管D13与所述电容C16之间，所述电阻R23并联在所述电容C16的两端。
6.根据权利要求1所述的新型超声波加湿器，其特征在于，还包括与所述主控芯片相连的指示电路。
7.根据权利要求1所述的新型超声波加湿器，其特征在于，所述风动装置包括风扇和风扇驱动电路。
8.根据权利要求1所述的新型超声波加湿器，其特征在于，所述雾化装置为一雾化片。
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