JP2020509738A - 超音波霧化シートの発振制御回路及び超音波電子タバコ - Google Patents
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Abstract
Description
超音波霧化シートの発振制御回路は、構造的には、直流昇圧モジュールと、他励式励起モジュールと、マイクロコントローラとを備え、電源モジュールが順に直流昇圧モジュール及び他励式励起モジュールを介して超音波霧化シートに電気的に接続され、他励式励起モジュールの制御端子がマイクロコントローラの第1の出力端子に電気的に接続されることを特徴とする。
直流電気エネルギーが第1のMOSトランジスタQ4の導通状態期間内に第1のインダクタンスL1に蓄積される。回路の流れは、直流電気エネルギーVCC→第1のダイオードD1→第1のインダクタンスL1→第1のMOSトランジスタQ4→アースである。第1のMOSトランジスタQ4の導通状態期間内に第1のインダクタンスL1に蓄積される電気エネルギーが第1のコンデンサC1に転移し、回路の流れは、直流電気エネルギーVCC→第1のダイオードD1→第1のインダクタンスL1→第1のコンデンサC1→第2のダイオードD2→アースである。第1のコンデンサC1が完全に充電された後、第1のMOSトランジスタQ4が再び導通になる場合、第1のコンデンサC1の左側が強制的にアース電位に引き下げられ、第1のコンデンサC1の両端の電圧は急激に変化することができないため、電気エネルギーが超音波霧化シートJによって放出され、超音波霧化シートJを励起して発振させてリキッドを超音波で霧化させる。回路の流れは、第1のコンデンサC1の左側のアース→超音波霧化シートJ→第1のコンデンサC1の右側である。
直流電気エネルギーが第2のMOSトランジスタQ5の導通状態期間内に第2のインダクタンスL2に蓄積され、回路の流れは、直流電気エネルギーVCC→第2のインダクタンスL2→第2のMOSトランジスタQ5→抵抗R→アースである。第2のMOSトランジスタQ5の導通状態期間内に第2のインダクタンスL2に蓄積される電気エネルギーが第3のコンデンサC3に転移する。回路の流れは、直流電気エネルギーVCC→第2のインダクタンスL2→第3のコンデンサC3→第2のコンデンサC2/(超音波霧化シートJ→抵抗R)→アースであり、第3のコンデンサC3が完全に充電された後、第2のMOSトランジスタQ5が再びオンになる場合、第3のコンデンサC3の左側が強制的にアース電位の近くに引き下げられ、第3のコンデンサC3の両端の電圧が突然に変化することができないため、電気エネルギーは、超音波霧化シートJによって放出され、霧化シートを励起して発振させてリキッドを超音波で霧化させる。回路の流れは、第3のコンデンサC3の右側→(超音波霧化シートJ→抵抗R)/第2のコンデンサC2→第3のコンデンサC3の左側のアースである。
出力回路が出力する電流は第11の抵抗R11の両端に電圧を発生させ、この電圧が演算増幅器U3に増幅されて、第13の抵抗R13と第11のコンデンサC11から構成されたフィルタネットワークを通過して波形が安定した直流電圧信号になり、超音波霧化シートJを流れる電流は第10の抵抗R10の両端の電圧と比例関係になる。マイクロコントローラ2は、AD変換により出力電流の大きさを監視し、超音波霧化シートJが完全共振状態であるか否かをリアルタイムで検出し、出力するPWMの周波数及びデューティサイクル比を調整することで超音波霧化シートJを最適な出力にし、作業効率を向上させることができる。
電流検出モジュール6は、従来のホール電流センサU4によって実現され、出力回路の電流信号は、ホール電流センサU4によって電圧信号に変換して出力され、この電圧信号が出力回路の電流に比例し、図5と同様に、マイクロコントローラ2は、AD変換によって出力電流の大きさを監視し、超音波霧化シートJが完全共振状態であるか否かをリアルタイムに検出し、出力するPWMの周波数及びデューティサイクル比を調整することで超音波霧化シートJを最適な出力にし、作業効率を向上させることができる。
2 マイクロコントローラ
3 他励式励起モジュール
4 直流昇圧モジュール
5 電圧検出モジュール
6 電流検出モジュール
7 周波数検出モジュール
C1 第1のコンデンサ
C2 第2のコンデンサ
C3 第3のコンデンサ
C4 第4のコンデンサ
C5 第5のコンデンサ
C6 第6のコンデンサ
C7 第7のコンデンサ
C8 第8のコンデンサ
C9 第9のコンデンサ
C10 第10のコンデンサ
C11 第11のコンデンサ
C12 第12のコンデンサ
C13 第13のコンデンサ
C14 第14のコンデンサ
C15 第15のコンデンサ
C16 第16のコンデンサ
D ダイオード
D1 第1のダイオード
D2 第2のダイオード
D3 第3のダイオード
J 超音波霧化シート
L インダクタンス
L1 第1のインダクタンス
L2 第2のインダクタンス
Q1 第1のNPN型トランジスタ
Q2 第2のNPN型トランジスタ
Q3 MOSトランジスタ
Q4 第1のMOSトランジスタ
Q5 第2のMOSトランジスタ
R 抵抗
R1 第1の抵抗
R2 第2の抵抗
R3 第3の抵抗
R4 第4の抵抗
R5 第5の抵抗
R6 第6の抵抗
R7 第7の抵抗
R8 第8の抵抗
R9 第9の抵抗
R10 第10の抵抗
R11 第11の抵抗
R12 第12の抵抗
R13 第13の抵抗
R14 第14の抵抗
R15 第15の抵抗
U1 インバータ
U2 線形電圧降下チップ
U3 演算増幅器
U4 ホール電流センサ
Claims (15)
- 超音波霧化シートの発振制御回路であって、直流昇圧モジュール(4)と、他励式励起モジュール(3)と、マイクロコントローラ(2)とを備え、電源モジュール(1)が順に直流昇圧モジュール(4)及び他励式励起モジュール(3)を介して超音波霧化シート(J)に電気的に接続され、他励式励起モジュール(3)の制御端子がマイクロコントローラ(2)の第1の出力端子に電気的に接続されることを特徴とする超音波霧化シートの発振制御回路。
- 電圧検出モジュール(5)をさらに備え、超音波霧化シート(J)が電圧検出モジュール(5)を介してマイクロコントローラ(2)の第1の入力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 周波数検出モジュール(7)をさらに備え、周波数検出モジュール(7)の検出端子が他励式励起モジュール(3)に電気的に接続され、周波数検出モジュール(7)の出力端子がマイクロコントローラ(2)の第2の入力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項2に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 電流検出モジュール(6)をさらに備え、直流昇圧モジュール(4)が電流検出モジュール(6)を介して他励式励起モジュール(3)に電気的に接続され、電流検出モジュール(6)の出力端子がマイクロコントローラ(2)の第3の入力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項2に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記直流昇圧モジュール(4)の制御端子がマイクロコントローラ(2)の第2の出力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記他励式励起モジュール(3)は、第1のダイオード(D1)と、第2のダイオード(D2)と、第1のコンデンサ(C1)と、第1のインダクタンス(L1)と、第1のMOSトランジスタ(Q4)とを備え、前記第1のダイオード(D1)は、陽極が直流昇圧モジュール(4)の出力端子に電気的に接続され、陰極が順に第1のインダクタンス(L1)、第1のコンデンサ(C1)、及び第2のダイオード(D2)を介して接地され、超音波霧化シート(J)が第2のダイオード(D2)の両端に並列接続され、第1のMOSトランジスタ(Q4)は、ドレインが第1のインダクタンス(L1)と第1のコンデンサ(C1)との間に接続され、ソースが接地され、ゲートがマイクロコントローラ(2)の第1の出力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記他励式励起モジュール(3)は、抵抗(R)と、第2のコンデンサ(C2)と、第3のコンデンサ(C3)と、第2のインダクタンス(L2)と、第2のMOSトランジスタ(Q5)とを備え、直流昇圧モジュール(4)が順に第2のインダクタンス(L2)、第3のコンデンサ(C3)、及び第2のコンデンサ(C2)を介して接地され、第2のMOSトランジスタ(Q5)は、ドレインが第2のインダクタンス(L2)と第3のコンデンサ(C3)との間に接続され、ソースが抵抗(R)を介して接地され、ゲートがマイクロコントローラ(2)の第1の出力端子に電気的に接続され、超音波霧化シート(J)の一端が第2のコンデンサ(C2)と第3のコンデンサ(C3)との間に接続されるとともにその他端が第2のMOSトランジスタ(Q5)のドレインと抵抗(R)との間に接続されることを特徴とする請求項1に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記他励式励起モジュール(3)は、線形電圧降下チップ(U2)と、インバータ(U1)と、第1のNPN型トランジスタ(Q1)と、第2のNPN型トランジスタ(Q2)と、MOSトランジスタ(Q3)とを備え、電源モジュール(1)が第1のコンデンサ(C1)を介して接地され、線形電圧降下チップ(U2)は、入力端子が電源モジュール(1)と第1のコンデンサ(C1)との間に接続され、出力端子が第2のコンデンサ(C2)を介して接地され、線形電圧降下チップ(U2)の出力端子がさらに順にダイオード(D)及び第3のコンデンサ(C3)を介して接地され、第2のNPN型トランジスタ(Q2)は、コレクタが第1の抵抗(R1)を介して線形電圧降下チップ(U2)の出力端子に電気的に接続され、エミッタが順に第2の抵抗(R2)及び第3の抵抗(R3)を介して接地され、ベースが第4の抵抗(R4)を介してインバータ(U1)の出力端子に電気的に接続され、第1のNPN型トランジスタ(Q1)は、コレクタが第2のNPN型トランジスタ(Q2)のエミッタに電気的に接続され、ベースが第2のNPN型トランジスタ(Q2)のベースに電気的に接続され、ベースが第5の抵抗(R5)を介して接地され、エミッタが接地され、第6の抵抗(R6)がインバータ(U1)の第1の入力端子とインバータ(U1)の第2の入力端子との間に接続され、インバータ(U1)の第2の入力端子が第7の抵抗(R7)を介してインバータ(U1)の動作電源の正端子に電気的に接続され、インバータ(U1)の動作電源の正端子がダイオード(D)と第3のコンデンサ(C3)との間に接続され、マイクロコントローラ(2)の第1の出力端子がインバータ(U1)の第2の入力端子に電気的に接続され、直流昇圧モジュール(4)が順にインダクタンス(L)、第4のコンデンサ(C4)、及び第5のコンデンサ(C5)を介して接地され、MOSトランジスタ(Q3)は、ドレインがインダクタンス(L)と第4のコンデンサ(C4)との間に接続され、ゲートが第2の抵抗(R2)と第3の抵抗(R3)との間に接続され、超音波霧化シート(J)の第1の端子が第4のコンデンサ(C4)と第5のコンデンサ(C5)との間に接続され、超音波霧化シート(J)の第2の端子及びMOSトランジスタ(Q3)のソースがいずれも電圧検出モジュール(5)に電気的に接続されることを特徴とする請求項4に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記電圧検出モジュール(5)は、第6のコンデンサ(C6)と、第7のコンデンサ(C7)と、第8のコンデンサ(C8)と、第8の抵抗(R8)と、第9の抵抗(R9)と、第10の抵抗(R10)とを備え、超音波霧化シート(J)の第2の端子及びMOSトランジスタ(Q3)のソースがいずれも第10の抵抗(R10)を介して接地され、超音波霧化シート(J)の第2の端子及びMOSトランジスタ(Q3)のソースがいずれも順に第9の抵抗(R9)及び第8の抵抗(R8)を介してマイクロコントローラ(2)の第1の入力端子に電気的に接続され、第6のコンデンサ(C6)の一端が第8の抵抗(R8)とマイクロコントローラ(2)の第1の入力端子との間に接続され、第6のコンデンサ(C6)の他端が接地され、第7のコンデンサ(C7)の一端及び第8のコンデンサ(C8)の一端がいずれも第8の抵抗(R8)と第9の抵抗(R9)との間に接続され、第7のコンデンサ(C7)の他端及び第8のコンデンサ(C8)の他端がいずれも接地されることを特徴とする請求項8に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記電流検出モジュール(6)は、演算増幅器(U3)と、第9のコンデンサ(C9)と、第10のコンデンサ(C10)と、第11のコンデンサ(C11)と、第12のコンデンサ(C12)と、第11の抵抗(R11)と、第12の抵抗(R12)と、第13の抵抗(R13)と、第14の抵抗(R14)とを備え、第9のコンデンサ(C9)の一端及び第10のコンデンサ(C10)の一端がいずれも直流昇圧モジュール(4)と第11の抵抗(R11)の一端との間に接続され、第9のコンデンサ(C9)の他端及び第10のコンデンサ(C10)の他端がいずれも接地され、第11の抵抗(R11)の他端が他励式励起モジュール(3)に接続されかつ第14の抵抗(R14)を介して演算増幅器(U3)の反転入力端子に電気的に接続され、演算増幅器(U3)の非反転入力端子が第12の抵抗(R12)を介して直流昇圧モジュール(4)に電気的に接続され、演算増幅器(U3)の出力端子が第13の抵抗(R13)を介してマイクロコントローラ(2)の第3の入力端子に電気的に接続され、マイクロコントローラ(2)の第3の入力端子がさらに第11のコンデンサ(C11)を介して接地され、演算増幅器(U3)の動作電源の正端子が第12のコンデンサ(C12)を介して接地されることを特徴とする請求項4に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記電流検出モジュール(6)は、ホール電流センサ(U4)と、第13のコンデンサ(C13)と、第14のコンデンサ(C14)と、第15のコンデンサ(C15)と、第16のコンデンサ(C16)と、第15の抵抗(R15)とを備え、第13のコンデンサ(C13)の一端及び第14のコンデンサ(C14)の一端がいずれも直流昇圧モジュール(4)に電気的に接続され、第13のコンデンサ(C13)の他端及び第14のコンデンサ(C14)の他端がいずれも接地され、直流昇圧モジュール(4)がホール電流センサ(U4)を介して他励式励起モジュール(3)に電気的に接続され、ホール電流センサ(U4)の出力端子が順に第15の抵抗(R15)及び第16のコンデンサ(C16)を介して接地され、マイクロコントローラ(2)の第3の入力端子が第15の抵抗(R15)と第16のコンデンサ(C16)との間に接続され、ホール電流センサ(U4)の動作電源の正端子が第15のコンデンサ(C15)を介して接地されることを特徴とする請求項4に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記他励式励起モジュール(3)は、線形電圧降下チップ(U2)と、インバータ(U1)と、第1のNPN型トランジスタ(Q1)と、第2のNPN型トランジスタ(Q2)と、MOSトランジスタ(Q3)とを備え、電源モジュール(1)が第1のコンデンサ(C1)を介して接地され、線形電圧降下チップ(U2)は、入力端子が電源モジュール(1)と第1のコンデンサ(C1)との間に接続され、出力端子が第2のコンデンサ(C2)を介して接地され、出力端子がさらに順に第1のダイオード(D)及び第3のコンデンサ(C3)を介して接地され、第2のNPN型トランジスタ(Q2)は、コレクタが第1の抵抗(R1)を介して線形電圧降下チップ(U2)の出力端子に電気的に接続され、エミッタが順に第2の抵抗(R2)及び第3の抵抗(R3)を介して接地され、ベースが第4の抵抗(R4)を介してインバータ(U1)の出力端子に電気的に接続され、第1のNPN型トランジスタ(Q1)は、コレクタが第2のNPN型トランジスタ(Q2)のエミッタに電気的に接続され、ベースが第2のNPN型トランジスタ(Q2)のベースに電気的に接続され、ベースが第5の抵抗(R5)を介して接地され、エミッタが接地され、第6の抵抗(R6)がインバータ(U1)の第1の入力端子とインバータ(U1)の第2の入力端子との間に接続され、インバータ(U1)の第2の入力端子が第7の抵抗(R7)を介してインバータ(U1)の動作電源の正端子に電気的に接続され、インバータ(U1)の動作電源の正端子が第1のダイオード(D)と第3のコンデンサ(C3)との間に接続され、マイクロコントローラ(2)の第1の出力端子がインバータ(U1)の第2の入力端子に電気的に接続され、直流昇圧モジュール(4)が順にインダクタンス(L)、第4のコンデンサ(C4)、及び第5のコンデンサ(C5)を介して接地され、MOSトランジスタ(Q3)は、ドレインがインダクタンス(L)と第4のコンデンサ(C4)との間に接続され、ゲートが第2の抵抗(R2)と第3の抵抗(R3)との間に接続され、超音波霧化シート(J)の第1の端子が第4のコンデンサ(C4)と第5のコンデンサ(C5)との間に接続され、超音波霧化シート(J)の第2の端子及びMOSトランジスタ(Q3)のソースがいずれも電圧検出モジュール(5)に電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記電圧検出モジュール(5)は、第6のコンデンサ(C6)と、第7のコンデンサ(C7)と、第8のコンデンサ(C8)と、第8の抵抗(R8)と、第9の抵抗(R9)と、第10の抵抗(R10)とを備え、超音波霧化シート(J)の第2の端子及びMOSトランジスタ(Q3)のソースがいずれも第10の抵抗(R10)を介して接地され、超音波霧化シート(J)の第2の端子及びMOSトランジスタ(Q3)のソースがいずれも順に第9の抵抗(R9)及び第8の抵抗(R8)を介してマイクロコントローラ(2)の第1の入力端子に電気的に接続され、第6のコンデンサ(C6)の一端が第8の抵抗(R8)とマイクロコントローラ(2)の第1の入力端子との間に接続され、第6のコンデンサ(C6)の他端が接地され、第7のコンデンサ(C7)の一端及び第8のコンデンサ(C8)の一端がいずれも第8の抵抗(R8)と第9の抵抗(R9)との間に接続され、第7のコンデンサ(C7)の他端及び第8のコンデンサ(C8)の他端がいずれも接地されることを特徴とする請求項12に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 前記周波数検出モジュール(7)は、第9のコンデンサ(C9)と、第10のコンデンサ(C10)と、第11のコンデンサ(C11)と、第2のダイオード(D2)と、第3のダイオード(D3)と、第11の抵抗(R11)と、第12の抵抗(R12)と、第13の抵抗(R13)とを備え、MOSトランジスタ(Q3)のドレインが第3のダイオード(D3)の陽極に電気的に接続され、第9のコンデンサ(C9)の一端及び第10のコンデンサ(C10)の一端がいずれも接地され、第9のコンデンサ(C9)の他端及び第10のコンデンサ(C10)の他端がいずれも第3のダイオード(D3)の陰極に電気的に接続され、第11の抵抗(R11)及び第12の抵抗(R12)が接続されて直列接続分岐回路となり、前記直列接続分岐回路の一端が第3のダイオード(D3)の陰極に電気的に接続され、前記直列接続分岐回路の他端が接地され、第13の抵抗(R13)の一端が第11の抵抗(R11)と第12の抵抗(R12)との間に接続され、第13の抵抗(R13)の他端が第11のコンデンサ(C11)を介して接地され、マイクロコントローラ(2)の第2の入力端子が第13の抵抗(R13)と第11のコンデンサ(C11)との間に接続され、第2のダイオード(D2)は、陽極が第11の抵抗(R11)と第12の抵抗(R12)との間に接続され、陰極が電源モジュール(1)に電気的に接続されることを特徴とする請求項12に記載の超音波霧化シートの発振制御回路。
- 超音波電子タバコであって、請求項1〜14のいずれかに記載の超音波霧化シートの発振制御回路を備えることを特徴とする超音波電子タバコ。
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