CN105195373A - 一种超声波雾化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波雾化器，所述超声波雾化器包括主芯片、电容三点式振荡电路和功率自调节电路，所述主芯片用于向所述电容三点式振荡电路提供雾量控制输入信号，所述电容三点式振荡电路基于所述雾量控制输入信号产生超声波，以使雾化片雾化；所述功率自调节电路用于检测所述电容三点式振荡电路中的晶体管发射极的直流信号，并利用所述直流信号调节雾量控制输入信号。本发明通过利用功率自调节电路保证雾化器功率的一致性，去除通过生产线员工调节可调电阻的阻值来调节功率这一生产工序，去除人为因素影响，提高了生产效率，且可控性强。

Description

一种超声波雾化器

技术领域

本发明涉及电子设备领域，特别涉及一种超声波雾化器。

背景技术

现有的超声波雾化器大多数采用电容三点式振荡电路，受元器件精度、雾化片制作工艺差异性的影响，即使是同一生产批次的雾化片，制作出来的雾化器功率也存在较大差异，只能在晶体管基极处使用可调电阻，在生产线上通过调节该阻值而达到功率的一致。由此，生产效率低并且可控性差。

现有的超声波雾化器通过分立的磁性开关与磁铁的配合来检测水位高度，非常占空间，给结构设计带来一定的困扰。同时，通过可复位限温器、一次性热保护器进行干烧保护，或通过干烧信号检测程序保护，但算法复杂，动作保护时间长，直接影响雾化片的使用寿命和加速雾化量的衰减。

总之，现有的超声波雾化器，在功能、可靠性、稳定性方面参差不齐，主要表现在功率不稳定、雾化量一致性差、雾化量衰减过快甚至雾化器使用一段时间后直接烧坏等方面。

发明内容

本发明为克服现有技术中雾化器个体之间功率差异较大、在生产线上调节导致生效率低、可控性差等缺陷，提供一种超声波雾化器，解决通过功率自调节保证雾化器功率一致性的技术问题，进而，可以解决减少生产工序提高生产效率的问题；进一步，可以解决信号检测集成而减小空间便于结构设计的问题；进一步，可以解决通过双重保护提升可靠性、可控性的问题。

本发明提供一种超声波雾化器，所述超声波雾化器包括主芯片、电容三点式振荡电路和功率自调节电路，所述主芯片用于向所述电容三点式振荡电路提供雾量控制输入信号，所述电容三点式振荡电路基于所述雾量控制输入信号产生超声波振荡，以使雾化片振荡将水雾化；所述功率自调节电路用于检测所述电容三点式振荡电路中的晶体管发射极的直流信号，并利用所述直流信号调节雾量控制输入信号。

可选的，所述功率自调节电路具体包括比较器和接地电阻，所述比较器的一输入端接所述接地电阻的一端，另一输入端接雾量控制输入信号，所述比较器的输出端接所述晶体管的基极，所述晶体管的发射极接所述电阻的所述一端。

可选的，所述超声波雾化器还包括水位信号检测电路，用于根据设置在预定高度的金属部件和水之间的电容量输出水位控制信号以开启或者切断雾量控制输入信号。

可选的，所述水位信号检测电路包括基准电容、集成芯片，所述集成芯片的REF管脚接所述基准电容，CIN管脚接所述金属部件，所述集成芯片比较所述CIN管脚检测出的电容量与基准电容，输出低电平信号或者高电平信号作为所述水位控制信号。

可选的，所述金属部件为金属球。

可选的，所述超声波雾化器还包括干烧信号检测电路，用于检测晶体管基极的直流信号，并提供给主芯片用于开启或者切断雾量控制输入信号。

可选的，所述干烧信号检测电路包括：电阻、电容、钳位二极管，所述电阻的一端接晶体管的基极，另一端接电容一端、钳位二极管的正极和主芯片的A/D采样端，电容另一端与所述钳位二极管的负极相连接并接地。

可选的，所述金属球作为电容的一极，水作为导电介质是电容的另一极；所述金属球连接于集成芯片的输入引脚，根据水位不同，所述输入引脚检测出不同电容量，与基准电容C2比较；集成芯片的输出引脚据此输出高、低电平信号。

可选的，所述电容三点式振荡电路包括第一电容、第二电容、晶体管、第三电容、以及第一电感、第二电感；其中第一电感和第一电容组成反馈用选频网络，第二电感和第二电容用于稳幅，使得所述电容三点式振荡电路的工作频率与雾化片的固有频率发生谐振，并且保持在一定的振幅下振荡。

可选的，所述电容三点式振荡电路还包括用于使得所述晶体管只通过直流信号的第三电感，以及用于保护所述晶体管的旁路电容。

可选的，所述电容三点式振荡电路还包括用于使得为所述晶体管的基极限流的第一、二电阻，通过调节该第一、二电阻的阻值改变所述雾化片的输出功率。

本发明通过利用功率自调节电路保证雾化器功率的一致性，去除通过生产线员工调节可调电阻的阻值来调节功率这一生产工序，去除人为因素影响，提高了生产效率，且可控性强。

附图说明

图1示出了本发明实施例1所提出的超声波雾化器的结构框图；

图2示出了本发明实施例1所提出的超声波雾化器中的电容三点式振荡电路以及功率自调节电路的一种具体实施方式的电路图；

图3示出了本发明实施例2所提出的超声波雾化器的结构框图；

图4出了本发明实施例2所提出的超声波雾化器一种具体实施方式的电路图；

图5示出了本发明实施例3所提出的超声波雾化器的结构框图；

图6出了本发明实施例3所提出的超声波雾化器一种具体实施方式的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【实施例1】

本发明提供一种超声波雾化器，如图1所示，所述超声波雾化器包括主芯片100、电容三点式振荡电路200和功率自调节电路300，所述主芯片100用于向所述电容三点式振荡电路200提供雾量控制输入信号PWM，所述电容三点式振荡电路200基于所述雾量控制输入信号产生超声波，以使雾化片谐振，从而将液体雾化。所述功率自调节电路300用于检测所述电容三点式振荡电路200中的晶体管发射极的直流信号，并利用所述直流信号与从主芯片100传送到电容三点式振荡电路200的雾量控制输入信号作比较，从而调节晶体管的基极电流大小，保证输出功率的稳定性与一致性。

三点式振荡电路是指LC(电感电容)回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的反馈型振荡器。三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合,可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点。是一种广泛应用的振荡电路,其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。三点式振荡电路与发射极相连的两个电抗元件为容性时,称为电容三点式振荡电路。

主芯片100主要用于控制调节PWM的占空比，从而可以得到雾化片的不同输出功率。

在本发明中，具体布置设计的所述电容三点式振荡电路200如图2所示，所述电容三点式振荡电路200主要包括电容C10、C5、C9、雾化片Y1、晶体管Q2，电感T1、T3，其中T1、C10组成选频网络作反馈用，T3、C5起稳幅作用，使得所述电容三点式振荡电路的工作频率与雾化片Y1的固有频率发生谐振，并且保持在一定的振幅下振荡，将雾化片Y1表面的水空化成小水滴。

优选地，所述电容三点式振荡电路还包括电感T2、T3和旁路电容C4。其中，电感T2、T3用于隔断交流振荡信号，从而避免LC振荡回路产生的高频交流信号影响其他电路。旁路电容C4用以保护晶体管Q2。进一步优选地，电阻R4、R7为晶体管Q2的基极限流电阻，通过调节其阻值可以改变雾化片的输出功率。

所述功率自调节电路300具体主要包括比较器U2和接地电阻R9，所述比较器U2的一输入端接所述接地电阻R9的一端，另一输入端接雾量控制输入信号PWM。所述比较器U2的输出端接所述晶体管的基极，所述晶体管的发射极接所述接地电阻R9的所述一端。

其中，比较器U2与接地电阻R9连接的一端为反相输入端，用于输入功率自调节信号。

所述功率自调节电路300通过检测晶体管Q2发射极对地的直流信号大小，即电阻R9的电压大小，然后通过所述比较器U2将其与雾量控制输入信号PWM进行比较，实时调节雾化片的输出功率，从而有效地解决了在相同的雾量控制输入信号PWM下，因振荡电路元器件精度、雾化片制作工艺差异性的影响，雾化片输出不同的功率，从而影响雾化量的大小。

【实施例2】

本发明通过引入功率自调节电路，解决了受元器件精度、雾化片制作工艺的差异而导致生产出来的雾化器功率一致性差的技术问题。现有的超声波雾化器没有集水位检测于一体，而是通过分立的磁性开关与磁铁的配合来检测水位高度，非常占空间，给结构设计带来一定的困扰。在这种不足的考虑下，本发明还进行了进一步的改进，如图3所示，在上述实施例1所记载的技术方案的基础上，引入一种新的水位信号检测电路400，从而减小有关水位检测部件所占空间，给结构设计人员留有足够的空间进行美观设计和结构设计。

所述新的水位信号检测电路400包括基准电容、集成芯片，所述集成芯片的REF管脚接所述基准电容，CIN管脚接所述金属部件，所述集成芯片比较所述CIN管脚检测出的电容量与基准电容，输出低电平信号或者高电平信号作为所述水位控制信号。

可选的，所述金属部件为金属球。作为一种具体实施方式，如图4所示，在水位信号检测电路400中，在雾化器表面设置具有一定高度的金属球，该金属球作为电容的一极，而水作为导电介质是电容的另一极；金属球接于集成芯片U1的1号引脚CIN，根据水位的不同，1号引脚CIN检测出不同电容量，与基准电容C2比较，当水位足够高时3号引脚OUT输出高电平信号WT。反之，当水位较低时3号引脚OUT输出低电平信号WT，此时主芯片100关断雾量控制输入信号PWM，起到保护作用。通过调节基准电容C2的容量可以调整动作保护的水位高度。

通过上述水位信号检测电路，可实现超声波雾化器正常工作状态下的保护功能。

【实施例3】

现有的超声波雾化器无干烧保护，或通过可复位限温器、一次性热保护器进行干烧保护，或通过干烧信号检测程序保护，但算法复杂，动作保护时间长，直接影响雾化片的使用寿命和加速雾化量的衰减。考虑到现有技术中存在的这种不足，本发明进行了更进一步改进，提出一种双重保护思路，即在实施例2的基础上增加一种新的干烧信号检测电路500(即防干烧检测电路)，通过这种新的干烧信号检测电路500，能够检测晶体管基极的直流信号，并将所述直流信号提供给主芯片100，用于控制开启或者切断雾量控制输入信号，从而能够在第一时间防止干烧。

如图5所示，该超声波雾化器包括电容三点式振荡电路200、功率自调节电路300、水位信号检测电路400、干烧信号检测电路500、主芯片100。其中，电容三点式振荡电路200在工作时与雾化片产生谐振，使得雾化片在某一频率上振荡，将雾化片表面的水空化成小水滴。功率自调节电路300通过检测晶体管发射极的直流信号，与雾量控制输入信号PWM比较，实现功率自调节作用。水位信号检测电路400通过检测金属球在水位不同的情况下的不同容量，与基准电容相比较后而得到不同的高低电平信号。干烧信号检测电路500通过检测晶体管基极的直流信号在雾化片正常工作和干烧工作时的电压不同(即进行干烧信号检测)，从而判定雾化片是否发生干烧。

作为一个具体实施方式，如图6所示，所述干烧信号检测电路500包括：电阻R12、电容C12、钳位二极管D1，所述电阻12的一端接晶体管的基极，另一端接电容C12一端、钳位二极管D1的正极和主芯片100的A/D采样端，电容C12另一端与所述钳位二极管D1的负极相连接并接地。

通过引入上述干烧信号检测电路500检测晶体管Q2基极的直流信号CHECK大小，雾化片Y1在有水正常工作与无水干烧工作时，该晶体管Q2基极的直流信号CHECK大小不同。有水正常工作时，该直流信号CHECK为正电压值，经过限流电阻R12，滤波电容C12后，该信号CHECK辐值稳定。当雾化片表面几乎没水发生干烧工作时，该直流信号CHECK立即变为负电压值，经过嵌位二极管D1负电压值不会拉得很低，以保护主芯片100的I/O口。通过上述干烧信号检测电路检测晶体管Q2基极的直流信号大小，然后通过AD采样CHECK信号的幅值大小，可以快速反应出雾化片表面是否有水，在无水时立即关断雾量控制输入信号PWM。因主芯片100AD采样时间是微秒级，故可以在雾化片发生干烧后温度还来不及升高而将PWM信号快速关断，从而保护雾化片不受干烧损伤，加长雾化片的使用寿命，增强雾化器的稳定性，减慢雾化量的衰减。

在本实施例中，主芯片100可选择使用F254XH型号的芯片，用于输出雾量控制输入信号PWM，如图3所示，主芯片100的针座H1的引脚按如下定义：1、干烧检测信号CHECK；2、水位检测信号WT；3、雾量控制输入信号PWM，通过调节PWM的占空比可以得到雾化片的不同输出功率；4、电源地GND；5、电源VCC。

本发明实施例主要集电容三点式振荡、功率自调节、水位信号检测、干烧信号检测于一体，保证雾化器输出功率的一致性，具有双重保护功能，并且干烧时可以快速关断输出信号PWM，增强雾化器的性能、可靠性和使用寿命。另外还减小所占空间，以及提升生产效率。

本发明所提出的超生波雾化器在实际应用中，可以实现以下效果：

通过功率自调节电路保证雾化器功率的一致性，去除通过生产线员工调节可调电阻的阻值来调节功率这一生产工序，去除人为因素影响，提高生产效率；

将水位信号检测和干烧信号检测集于一体，减小所占空间，给结构设计人员留有足够的空间进行美观设计和结构设计；

具有双重保护功能，在正常工作情况下，水位信号检测起保护作用，当水位信号检测失效时，水位不够而雾化器继续工作，直至雾化片表面几乎没水时，干烧信号检测起快速保护作用，提高雾化器的可靠性，减少雾化片干烧而损坏。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (11)

1.一种超声波雾化器，其特征在于，所述超声波雾化器包括：

主芯片、电容三点式振荡电路和功率自调节电路；

所述主芯片用于向所述电容三点式振荡电路提供雾量控制输入信号；

所述电容三点式振荡电路基于所述雾量控制输入信号产生超声波，以使雾化片谐振以将液体雾化；

所述功率自调节电路用于检测所述电容三点式振荡电路中的晶体管发射极的直流信号，并利用所述直流信号调节雾量控制输入信号。

2.根据权利要求1所述的超声波雾化器，所述功率自调节电路包括：

比较器和接地电阻；

所述比较器的一输入端接所述接地电阻的一端，另一输入端接主芯片向电容三点式振荡电路输出雾量控制输入信号的一端，所述比较器的输出端接所述晶体管的基极，所述晶体管的发射极接所述电阻的所述一端。

3.根据权利要求1或2所述的超声波雾化器，所述超声波雾化器还包括：

水位信号检测电路，用于根据设置在预定高度的金属部件和水之间的电容量输出水位控制信号以开启或者切断雾量控制输入信号。

4.根据权利要求3所述的超声波雾化器，所述水位信号检测电路包括：基准电容、集成芯片，所述集成芯片的REF管脚接所述基准电容，CIN管脚接所述金属部件，所述集成芯片比较所述CIN管脚检测出的电容量与基准电容，输出低电平信号或者高电平信号作为所述水位控制信号。

5.根据权利要求3或4所述的超声波雾化器，所述金属部件为金属球。

6.根据权利要求1-5任一项所述的超声波雾化器，所述超声波雾化器还包括：

干烧信号检测电路，用于检测该电容三点式振荡电路的晶体管基极的直流信号，并提供给主芯片用于开启或者切断雾量控制输入信号。

7.根据权利要求6所述的超声波雾化器，所述干烧信号检测电路包括：

电阻、电容、钳位二极管，所述电阻的一端接所述晶体管的基极，另一端接电容一端、钳位二极管的正极和主芯片的A/D采样端，电容另一端与所述钳位二极管的负极相连接并接地。

8.如权利要求5所述的超声波雾化器，其特征在于，其中，

所述金属球作为电容的一极，水作为导电介质是电容的另一极；

所述金属球连接于集成芯片的输入引脚，根据水位不同，所述输入引脚检测出不同电容量，与基准电容C2比较；集成芯片的输出引脚据此输出高、低电平信号。

9.如权利要求1或2所述的超声波雾化器，其特征在于，其中，

所述电容三点式振荡电路包括第一电容、第二电容、晶体管、第三电容、以及第一电感、第二电感；其中第一电感和第一电容组成反馈用选频网络，第二电感和第二电容用于稳幅，使得所述电容三点式振荡电路的工作频率与雾化片的固有频率发生谐振，并且保持在一定的振幅下振荡。

10.如权利要求9所述的超声波雾化其，其特征在于，其中

所述电容三点式振荡电路还包括用于使得所述晶体管只通过直流信号的第三电感，以及用于保护所述晶体管的旁路电容。

11.如权利要求10所述的超声波雾化器，其特征在于，其中，

所述电容三点式振荡电路还包括用于使得为所述晶体管的基极限流的第一、二电阻，通过调节该第一、二电阻的阻值改变所述雾化片的输出功率。