CN106403120B - 一种雾化扇的具有雾化保护控制的电路、系统及雾化扇 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雾化扇的具有雾化保护控制的电路、系统及雾化扇，其中，所述电路包括雾化驱动电路、雾化振荡电路、风机驱动电路和主控单元，以及水位检测电路，当检测到的水位低于第一阈值时为缺水状态，向所述主控单元反馈所述缺水状态；干烧检测电路，与所述雾化振荡电路相连，用于检测所述雾化振荡电路的振荡信号；隔离电路，用于将所述干烧检测电路输出的振荡信号隔离反馈至所述主控单元的一个输入口，且所述缺水状态信息也通过所述隔离电路隔离反馈至所述主控单元的同一输入口。本发明的技术方案在实现水位检测和干烧检测的同时，使双重检测电路复用同一隔离电路，共用主控单元同一输入口，简化了控制、节约了成本。

Description

一种雾化扇的具有雾化保护控制的电路、系统及雾化扇

技术领域

本发明涉及电器控制领域，尤其涉及一种雾化保护控制电路、系统及雾化扇。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，现在家电产品越来越多样化，功能也越来越丰富，如可使用移动电源供电的电风扇、带语音控制的电风扇等等；现在也兴起了一种带加湿功能的电风扇，将超声波加湿与传统电风扇相结合，既能加湿，还能吹风，与传统加湿器相比加湿效果更好，更快，更均匀，这种产品又叫雾化扇。

既然有加湿功能，就会涉及到水，那就必须满足电气安全的要求；所以在控制电路上加湿部分的电路必须符合安全隔离。同时由于超声波雾化片为陶瓷结构，在干烧时极易损坏，所以控制电路上还需要有防止干烧的措施。目前行业里面通用的做法是使用干簧管进行水位检测，水位低于设定值时整机停止加湿，但干簧管也有失效的概率，干簧管这一重保护不能确保万无一失；有的也增加热熔断体保护，但这种保护响应太慢，不能及时停机。即便有些有多重保护功能，但其各种保护功能是分别通过各保护电路及主控MCU的多个IO口实现，在低成本产品上主控MCU的IO口资源就显得非常紧缺。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种雾化扇的具有雾化保护控制的电路、系统及雾化扇，当水位检测失效时干烧检测能够及时判断，起到双重保险。并将水位检测与干烧检测复用一个隔离电路，只需通过主控单元一个IO口就能识别整机所处状态(正常、缺水、干烧)，较大程度上简化了电路结构，降低了成本。

本发明一方面提供了一种雾化扇的具有雾化保护控制的电路，包括雾化驱动电路、雾化振荡电路、风机驱动电路和主控单元，以及水位检测电路，当检测到的水位低于第一阈值时为缺水状态，向所述主控单元反馈所述缺水状态；干烧检测电路，与所述雾化振荡电路相连，用于检测所述雾化振荡电路的振荡信号，干烧状态时所述振荡信号幅度高于正常工作状态时振荡信号幅度；隔离电路，用于将所述干烧检测电路输出的振荡信号隔离反馈至所述主控单元的一个输入口，且所述缺水状态信息也通过所述隔离电路隔离反馈至所述主控单元的同一输入口。

可选地，当所述水位检测电路检测到的水位低于第一阈值时，切断所述雾化驱动电路的供电。

可选地，所述隔离电路包括第一光电耦合器U5，所述第一光电耦合器的三极管侧与所述主控单元的A/D检测电路相连，所述第一光电耦合器的发光二极管侧与所述干烧检测电路相连。

可选的，所述干烧检测电路包括串联的第一电阻R1和第一电容C1、第一整流电路、第一滤波电路和第二电阻R24，所述第一电阻和第一电容将所述雾化振荡电路的高频交流振荡电压信号降压耦合，降压耦合后的振荡信号再经过第一整流电路和第一滤波电路后，通过所述第二电阻与所述隔离电路相连。

可选地，根据所述主控单元的所述输入口采集到的值确定电路的工作状态，当电路的工作状态为缺水状态或干烧状态时，所述主控单元发出警示信号和/或使得所述风机驱动电路停止输出驱动信号。

可选地，根据所述主控单元的所述输入口采集到的值确定电路的工作状态具体为：当所述值大于等于AD1且小于AD2时，为正常工作状态；当所述值大于等于0且小于AD1时，为缺水状态；当所述值大于等于AD2小于5V时，为干烧状态,其中,0<AD1<AD2<5V。

可选地，还包括第一电源，所述雾化驱动电路通过所述水位检测电路与所述第一电源相连，所述第一电源是隔离电源。

可选地，所述第一电源包括市电经过带有安全隔离变压器的开关电源，或输出隔离电压的电源。

可选地，所述主控单元的PWM口输出驱动信号，所述雾化驱动电路包括第二光电耦合器U1、第三电阻R4、第二滤波电路、第一放大电路、第四电阻R107和第一电感L102，所述PWM口输出的驱动信号传输至所述第二光电耦合器的发光二极管侧，所述第二光电耦合器的三极管侧导通，通过所述第三电阻后经过所述第二滤波电驱动路形成稳定的驱动电压，经过所述第一放大电路后通过第四电阻和第一电感与所述雾化振荡电路相连。

可选地，所述雾化振荡电路包括电容三点式振荡电路。

可选地，所述主控单元与人机交互电路相连。

可选地，当所述风机驱动电路驱动的是交流电机时，所述电路还包括为所述电机驱动电路供电的非隔离的第二电源。

本发明另一方面提供了一种具有雾化保护控制的的系统，包括上述任一的雾化扇的具有雾化保护控制的电路。

本发明又一方面提供了一种雾化扇，包括上述的具有雾化保护控制的系统或包括上述任一的雾化扇的具有雾化保护控制的电路。

本发明的技术方案在实现水位检测和干烧检测的同时，使双重检测电路复用同一隔离电路，共用主控单元同一输入口，简化了控制、节约了成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路的一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路的一实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路的一实施例的电路图；

图4是本发明提供的具有雾化保护控制的系统的一实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的雾化扇的一实施例的结构示意图；

图6是本发明提供的雾化扇的一实施例的电路图。

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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路的一实施例的结构示意图。

在本发明提供的一实施方式中,结合本发明其他具体实施方式的各个方面。雾化扇的具有雾化保护控制的电路包括雾化驱动电路140、雾化振荡电路150、风机驱动电路160和主控单元(图中未示出),以及水位检测电路110,干烧检测电路120,隔离电路130。

雾化驱动电路140用于向雾化振荡电路150提供驱动信号，能够控制雾化片工作功率及出雾量的大小。

风机驱动电路160用于驱动直流风机或交流风机以将雾化后的水雾吹到出雾口扩散到环境中起到加湿的作用。

雾化振荡电路150产生高频率的正弦波信号驱动雾化片工作，将水振荡成水雾。

水位检测电路110检测整机中水箱的水位，当水位达到设定下限值(第一阈值)时通过隔离电路130反馈到主控单元的一输入口。主控单元可以向用户发送报警信息，和或使得风机驱动电路160停止输出驱动信号。

如果水位检测失效，水箱内水被消耗完后，雾化片将会发生无水干烧，此时与所述雾化振荡电路150相连干烧检测电路120将雾化振荡电路150的振荡信号反馈到主控单元的同一输入口。

主控单元根据该输入口接收到的信号判断电路是否工作在干烧状态或缺水状态。主控单元可以向用户发送报警信息，和或使得风机驱动电路160停止输出驱动信号。

图2是本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路的一实施例的结构示意图。

在本发明提供的一实施方式中,结合本发明其他具体实施方式的各个方面。雾化扇的具有雾化保护控制的电路包括雾化驱动电路240、雾化振荡电路250、风机驱动电路260和主控单元(图中未示出),以及水位检测电路210,干烧检测电路220,隔离电路230。还包括隔离电源270。

雾化驱动电路240用于向雾化振荡电路250提供驱动信号，能够控制雾化片工作功率及出雾量的大小。

风机驱动电路260用于驱动直流风机或交流风机以将雾化后的水雾吹到出雾口扩散到环境中起到加湿的作用。

雾化振荡电路250产生高频率的正弦波信号驱动雾化片工作，将水振荡成水雾。

水位检测电路210检测整机中水箱的水位，当水位达到设定下限值(第一阈值)时通过隔离电路230反馈到主控单元的一输入口。主控单元可以向用户发送报警信息，和或使得风机驱动电路260停止输出驱动信号。

如果水位检测失效，水箱内水被消耗完后，雾化片将会发生无水干烧，此时与所述雾化振荡电路250相连干烧检测电路220将雾化振荡电路250的振荡信号反馈到主控单元的同一输入口。

主控单元根据该输入口接收到的信号判断电路是否工作在干烧状态或缺水状态。主控单元可以向用户发送报警信息，和或使得风机驱动电路260停止输出驱动信号。

由于雾化片工作时是与水接触的，且水箱是用户可以拿出加水的所以用户可以直接接触到雾化片，因此给雾化片工作部分的电路需要是符合安全特低电压，满足安全隔离的要求。隔离电压270即隔离电源(第一电源)，可以是市电经过带有安全隔离变压器的开关电源输出得来，符合安全隔离的要求；可选地，隔离电源也可以是有隔离电压输出的电源。

风机驱动电路260用于驱动交流风机时，还需要输出非隔离电压的电源(第二电源)为风机驱动电路260供电。可选地，输出非隔离电压的电源还可以为主控单元供电。

风机驱动电路260仅用于驱动直流风机时，则可无需输出非隔离电压的电源。

图3是本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路的一实施例的电路图。

在本发明一具体实施方式中，结合本发明其他具体实施方式的各个方面。如图3所示，隔离电压部分提供36V直流电压。可选地，根据雾化片的额定工作电压选择其他电压值，隔离电压部分也可以提供如24V等其他直流电压。由于雾化片工作时是与水接触的，且水箱是用户可以拿出加水的所以用户可以直接接触到雾化片，因此给雾化片工作部分的电路需要是符合安全特低电压，满足安全隔离的要求。在本实施方式中，隔离电压是由安全隔离的开关电源提供的。

雾化驱动电路中电阻R101和R104通过水位检测开关CN101与36V隔离电压连接，隔离电压通过R101后与稳压二极管D101连接到地，稳压二极管D101两端并联电容C104进行滤波后给光电耦合器U1的三极管侧集电极提供一个稳定的直流电压。三极管Q102及电阻R105、R104、R103、R102以及电容C106构成射极跟随器放大电路，给后面的振荡电路提供足够的驱动信号。电阻R6一端与光电耦合器U1的发光二极管侧连接，另一端与由另一非隔离电源供电的主控单元MCU的PWM(脉冲宽度调制)口连接。主控单元的PWM口输出相应驱动信号后，U1的三极管侧进行相应程度的开通，通过R4后给后级的放大电路提供一个适当的驱动电压。R103和C105为RC滤波，稳定驱动电压。经过放大后的驱动信号经过电阻R107和电感L102后给到振荡电路。电感L102起到阻交流通直流的作用，隔离振荡电路的交流信号。

风机驱动电路中在有雾化驱动信号时驱动信号通过电阻R106驱动三极管Q101导通，端子CN102连接低压直流风机，Q101导通后直流风机开始工作。既有雾化驱动信号时，雾化开始工作，同时直流风机也会工作，将雾气吹出。

振荡电路有多种选择，在本实施方式中采用了电容三点式振荡电路。

水位检测电路通过干簧管或者其他开关进行检测，水位高于设定值时(第一阈值)开关接通，36V隔离电压通过水位检测电路给雾化驱动电路提供电压；水位低于设定值时开关断开36V隔离电压与雾化驱动电路的连接。

干烧检测电路与振荡电路相连，检测振荡电路的振荡波形。电阻R1和电容C1将振荡电路的高频交流振荡电压信号进行降压耦合，二极管D1和D2对耦合过来的振荡信号进行整流，电阻R2和电容C2并联对整流后的信号进行滤波；最后检测到的信号通过电阻R24与光电耦合器U5的发光侧二极管相连。U5的三极管侧与由另一非隔离电源供电的主控单元MCU的AD(模数)检测电路连接。

光耦耦合器U1和U5均起到隔离作用，隔离主控单元MCU侧与雾化控制电路信号。

水位检测信号和干烧检测信号通过干烧检测电路和光耦隔离电路反馈到主控单元MCU侧进行AD采样。

正常工作时，水位检测开关闭合，水位正常，正常的振荡电路信号通过干烧检测电路反馈到主控MCU进行AD采样，此时采样到的AD值为一固定的AD值。

缺水状态时，水位开关断开，雾化驱动电路电路与36V电压断开，驱动信号消失，雾化振荡电路停止工作，干烧检测电路反馈到主控MCU采集到的AD值为0。

干烧状态时，水位开关闭合，由于雾化片工作在无水状态，振荡幅度增大，振荡信号幅度升高，干烧检测电路反馈到主单元控MCU采集到的AD值与正常工作时相比更高。

因此，通过所采集到的AD值大小即可判断整机工作状态，设定以下三个AD值比较范围：范围一：0V-AD1；范围二：AD1-AD2；范围三：AD2-5V。当所采集到的AD值在范围一时判断为缺水状态，在范围二时判断为正常工作状态，在范围三时为干烧状态。其中各个范围的区间大小可以通过调节电路参数进行相应调整。

图4是本发明提供的具有雾化保护控制的系统的一实施例的结构示意图。

在本发明一具体实施方式中，结合本发明其他具体实施方式的各个方面。具有雾化保护控制的系统300包括本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路310。

图5是本发明提供的雾化扇的一实施例的结构示意图。

在本发明一实施方式中，结合本发明其他具体实施方式的各个方面。如图5所示，雾化扇的控制电路包括AC-DC电源，电源输出一给主控单元MCU和交流电机驱动供电，电源输出二给雾化控制电路供电。

雾化控制电路中的水位信号和干烧信号通过隔离电路反馈到主控单元MCU进行判断，主控单元MCU同时给交流电机提供驱动信号，与人机交互进行相应操作或者显示。

交流电机由可控硅控制，由于可控硅驱动的特性，其驱动信号为与市电相连的非隔离电压，因此电源输出一为非隔离电压，电源输出二为隔离电压。

图6是本发明提供的雾化扇的一实施例的电路图。

在本发明一实施方式中，结合本发明其他具体实施方式的各个方面。如图6所示，AC-DC电源为两路输出，其中VCC给主控单元MCU和电机驱动供电，36V给雾化控制部分供电。

由于雾化控制部分需要满足安全隔离，所以36V输出为隔离电压，由于交流电机由可控硅TR1，TR2，TR3控制，VCC为可控硅的驱动信号的参考引脚且又是电机主路的一端，VCC需要与220V的N线相连，所以电源输出一VCC为非隔离电压。端子J1外接交流电机，主控单元MCU三个IO H/M/L分别输出低电平时对应电机档位开启。

隔离电路中与主控单元MCU的两个IO口相连，其中主控单元MCU的PWM口输出对应的驱动信号控制雾化振荡；主控单元MCU的一输入口(图示为WATERLESS)为AD采样口，进行缺水和干烧判断。

人机交互部分可由轻触按键KEY1和指示灯D11组成，KEY1为开关机键，D11为状态灯指示，当缺水或者干烧时，D11进行报警提示。

需要指出的是，本发明提供的雾化扇的具有雾化保护控制的电路和系统能够应用于各种包括了雾化控制的装置、系统或电器中，而不仅仅是雾化扇中。

本发明的技术方案在实现水位检测和干烧检测的同时，使双重检测电路复用同一隔离电路，共用主控单元同一输入口，简化了控制、节约了成本。更进一步，由于主控单元判断工作状态响应速度快，能够最大程度保护雾化片不受损坏。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (21)

1.一种雾化扇的具有雾化保护控制的电路，其特征在于，包括雾化驱动电路、雾化振荡电路、风机驱动电路和主控单元，以及

水位检测电路，当检测到的水位低于第一阈值时为缺水状态，向所述主控单元反馈所述缺水状态；

干烧检测电路，与所述雾化振荡电路相连，用于检测所述雾化振荡电路的振荡信号，干烧状态时所述振荡信号幅度高于正常工作状态时振荡信号幅度；

隔离电路，用于将所述干烧检测电路输出的振荡信号隔离反馈至所述主控单元的一个输入口，且所述缺水状态信息也通过所述隔离电路隔离反馈至所述主控单元的同一输入口，在实现水位检测和干烧检测的同时，使双重检测电路复用同一隔离电路，共用主控单元同一输入口。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述水位检测电路检测到的水位低于第一阈值时，切断所述雾化驱动电路的供电。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述隔离电路包括第一光电耦合器(U5)，所述第一光电耦合器的三极管侧与所述主控单元的AD检测电路相连，所述第一光电耦合器的发光二极管侧与所述干烧检测电路相连。

4.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，根据所述主控单元的所述输入口采集到的值确定电路的工作状态，当电路的工作状态为缺水状态或干烧状态时，所述主控单元发出警示信号和/或使得所述风机驱动电路停止输出驱动信号。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，根据所述主控单元的所述输入口采集到的值确定电路的工作状态，当电路的工作状态为缺水状态或干烧状态时，所述主控单元发出警示信号和/或使得所述风机驱动电路停止输出驱动信号。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，根据所述主控单元的所述输入口采集到的值确定电路的工作状态具体为：当所述值大于等于AD1且小于AD2时，为正常工作状态；当所述值大于等于0且小于AD1时，为缺水状态；当所述值大于等于AD2小于5V时，为干烧状态,其中,0<AD1<AD2<5V。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，根据所述主控单元的所述输入口采集到的值确定电路的工作状态具体为：当所述值大于等于AD1且小于AD2时，为正常工作状态；当所述值大于等于0且小于AD1时，为缺水状态；当所述值大于等于AD2小于5V时，为干烧状态,其中,0<AD1<AD2<5V。

8.根据权利要求1、2、5-7任一所述的电路，其特征在于，所述主控单元的PWM口输出驱动信号，所述雾化驱动电路包括第二光电耦合器(U1)、第三电阻(R4)、第二滤波电路、第一放大电路、第四电阻(R107)和第一电感(L102)，所述PWM口输出的驱动信号传输至所述第二光电耦合器的发光二极管侧，所述第二光电耦合器的三极管侧导通，通过所述第三电阻后经过所述第二滤波电驱动路形成稳定的驱动电压，经过所述第一放大电路后通过第四电阻和第一电感与所述雾化振荡电路相连。

9.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述主控单元的PWM口输出驱动信号，所述雾化驱动电路包括第二光电耦合器(U1)、第三电阻(R4)、第二滤波电路、第一放大电路、第四电阻(R107)和第一电感(L102)，所述PWM口输出的驱动信号传输至所述第二光电耦合器的发光二极管侧，所述第二光电耦合器的三极管侧导通，通过所述第三电阻后经过所述第二滤波电驱动路形成稳定的驱动电压，经过所述第一放大电路后通过第四电阻和第一电感与所述雾化振荡电路相连。

10.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述主控单元的PWM口输出驱动信号，所述雾化驱动电路包括第二光电耦合器(U1)、第三电阻(R4)、第二滤波电路、第一放大电路、第四电阻(R107)和第一电感(L102)，所述PWM口输出的驱动信号传输至所述第二光电耦合器的发光二极管侧，所述第二光电耦合器的三极管侧导通，通过所述第三电阻后经过所述第二滤波电驱动路形成稳定的驱动电压，经过所述第一放大电路后通过第四电阻和第一电感与所述雾化振荡电路相连。

11.根据权利要求1、2、5-7、9、10任一所述的电路，其特征在于，所述雾化振荡电路包括电容三点式振荡电路。

12.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述雾化振荡电路包括电容三点式振荡电路。

13.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述雾化振荡电路包括电容三点式振荡电路。

14.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述雾化振荡电路包括电容三点式振荡电路。

15.根据权利要求1、2、5-7、9、10、12-14任一所述的电路，其特征在于，当所述风机驱动电路驱动的是交流电机时，所述电路还包括为所述电机驱动电路供电的非隔离的第二电源。

16.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，当所述风机驱动电路驱动的是交流电机时，所述电路还包括为所述电机驱动电路供电的非隔离的第二电源。

17.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，当所述风机驱动电路驱动的是交流电机时，所述电路还包括为所述电机驱动电路供电的非隔离的第二电源。

18.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，当所述风机驱动电路驱动的是交流电机时，所述电路还包括为所述电机驱动电路供电的非隔离的第二电源。

19.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，当所述风机驱动电路驱动的是交流电机时，所述电路还包括为所述电机驱动电路供电的非隔离的第二电源。

20.一种具有雾化保护控制的系统，其特征在于，包括如权利要求1-19任一所述的雾化扇的具有雾化保护控制的电路。

21.一种雾化扇，其特征在于，包括如权利要求20所述的具有雾化保护控制的系统或包括如权利要求1-19任一所述的雾化扇的具有雾化保护控制的电路。