本實用新型涉及霧化片技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種超聲波霧化片掃頻電路。

背景技術(shù)：

超聲波霧化片是由壓電晶體材料和金屬片構(gòu)成，利用的是晶體材料的壓電效應(yīng)，在晶體材料2端施加電平能夠使晶體材料產(chǎn)生形變，形變的變化范圍極小，因此可以產(chǎn)生極高頻率的物理的震蕩，壓電晶體材料的工作原理如下圖1和圖2所示。圖1為正壓電效應(yīng)—外力使晶體產(chǎn)生電荷，圖2為逆壓電效應(yīng)—外加電場使晶體產(chǎn)生形變。在上圖中的任意一個電極貼上一片金屬薄片即可構(gòu)成一個超聲波霧化片，以上為超聲波霧化片的原理。

超聲波霧化片在電學(xué)特性上呈現(xiàn)出以下特點：

(1)電容特性，在霧化片的2個電極之間使用儀器測量有電容存在，因此直流電無法通過超聲波霧化片。

(2)電感特性，霧化片的2個電極之間存在感抗，由于有電感的存在會阻礙一定頻率范圍內(nèi)的交流電流通過。

超聲波霧化片的等效電路圖為串聯(lián)的電容C和電感L，其頻率特點為：

(1)電容C串聯(lián)在電路中因此霧化片2端只有交流電流能夠通過；

(2)霧化片2端的電流頻率越高電容C的容抗會越來越小；

(3)霧化片2端的電流頻率越低電感L的感抗會越來越小。

具體如圖3所示，圖中霧化片中心頻率為2條曲線的交匯處，因為等效電路中的電容和電感是串聯(lián)，所以當(dāng)電壓不變的情況下頻率偏離交匯處的時候會因為電感的感抗或者電容的容抗增大，導(dǎo)致流經(jīng)霧化片的電流降低，電流下降到一定的閾值之后霧化片得到的能量就不足以產(chǎn)生霧化效果。注意：以上圖表 僅作為演示用，不代表實際測試數(shù)據(jù)。

流過超聲波霧化片的電流與頻率的關(guān)系：

(1)只要是交流電流流過霧化片都可以使霧化片震蕩；

(2)當(dāng)電壓不變的情況下只有交流電流的頻率最接近霧化片中心點的時候流過霧化片的電流才是最大的，霧化片所獲得的能量才足以產(chǎn)生霧化效果；

(3)根據(jù)結(jié)論(1)當(dāng)電流頻率不在霧化片的中心點的時候只要提高電極的電壓也可以使霧化片獲得足夠的能量產(chǎn)生水霧，但是會因為霧化片的感抗或者容抗的增加導(dǎo)致霧化片自身損耗增加，從而使效率急劇下降，并且霧化片會嚴(yán)重發(fā)熱或者燒毀；

(4)當(dāng)電壓不變的情況下可以通過改變交流電流的頻率，測量交流電流的大小來確定霧化片的中心頻率。

根據(jù)霧化片特性的分析以及公開號為CN105049024A的中國實用新型專利，其公開的一種超聲波霧化片高精度掃頻電路和掃頻方法，仍存在一些不足之處：電路比較復(fù)雜，成本有些偏高、整體效率偏低，不能適應(yīng)更低的電壓供電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提出一種超聲波霧化片掃頻電路，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電路比較復(fù)雜，成本有些偏高、整體效率偏低，不能適應(yīng)更低的電壓供電問題。

本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種超聲波霧化片掃頻電路，包括輸入模塊，輸入模塊的輸出端連接有分壓電路，分壓電路連接有濾波電路，分壓電路的兩端設(shè)有分壓檢測端子，濾波電路連接有耦合電路，耦合電路的輸入端還設(shè)有開關(guān)信號輸入電路，耦合電路的輸出端設(shè)有輸出濾波電路，輸出濾波電路連接輸出模塊。

進一步的，輸入模塊與分壓電路之間設(shè)有輸入濾波電容。

進一步的，耦合電路和輸出濾波電路之間設(shè)有隔離電路。

進一步的，輸入模塊包括正極輸入端子和負(fù)極輸入端子，分壓電路為分壓電阻，分壓電阻與正極輸入端子或負(fù)極輸入端子連接。

進一步的，耦合電路為變壓器或三腳工字電感。

進一步的，開關(guān)信號輸入電路為三極管或可控硅或MOSFET，三極管或可控硅或MOSFET的輸入端設(shè)有PWM信號輸入。

進一步的，隔離電路為隔離電容。

進一步的，所述輸出濾波電路為輸出濾波電容。

本實用新型的有益效果在于：電路簡單，降低了成本，由于電路不需要進行升壓，效率得到提高，通過耦合電路，能夠使輸入電壓的范圍更加寬泛。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為霧化片正壓電效應(yīng)的工作原理圖；

圖2為霧化片逆壓電效應(yīng)的工作原理圖；

圖3為霧化片的頻率-電路變化曲線圖；

圖4為本實用新型一種超聲波霧化片掃頻電路實施例一的電路原理圖；

圖5為本實用新型一種超聲波霧化片掃頻電路實施例二的電路原理圖；

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖4所示，本實用新型提出了一種超聲波霧化片掃頻電路，包括輸入模塊，輸入模塊的輸出端連接有分壓電路，分壓電路連接有濾波電路，分壓電路的兩端設(shè)有分壓檢測端子，濾波電路連接有耦合電路，耦合電路的輸入端還設(shè)有開關(guān)信號輸入電路，耦合電路的輸出端設(shè)有輸出濾波電路，輸出濾波電路連接輸出模塊。輸入模塊與分壓電路之間設(shè)有輸入濾波電容。耦合電路和輸出濾波電路之間設(shè)有隔離電路。輸入模塊包括正極輸入端子和負(fù)極輸入端子，分壓電路為分壓電阻，分壓電阻與正極輸入端子或負(fù)極輸入端子連接。耦合電路為變壓器或三腳工字電感。開關(guān)信號輸入電路為三極管或可控硅或MOSFET，三極管或可控硅或MOSFET的輸入端設(shè)有PWM信號輸入。

具體，圖4中的各元器件的名稱及作用如下：

VDD 該點為輸入電源的正極

VSS 該點為輸入電源的負(fù)極

OUT+ 該點連接超聲波霧化片的其中一個電極

OUT- 該點連接超聲波霧化片的另外一個電極

C1 該電容為電路輸入濾波電容，實際應(yīng)用中根據(jù)電源供電情況可以選擇不同的容量或者不添加

C2 該電容為電路濾波電容，實際應(yīng)用中根據(jù)電源供電情況的不同確定不同的容量和耐壓，該電容為電路必須必須

C3 該電容起到隔離直流的作用，電容的容量和電壓根據(jù)實際情況選擇，該電容在部分應(yīng)用中可以選擇不添加

C4 該電容在電路中起到濾波的作用可以顯著降低高頻交流電流對外界的干擾，同時起到在霧化片未連接的時候防止電路開路的作用，其容量和電壓根據(jù)實際情況選擇

Q1 該元器件為NPN型元器件，實際應(yīng)用中可以使用三極管、可控硅、或者MOSFET等開關(guān)元器件，其作用為主要開關(guān)管

RS 該元器件為分壓電阻元器件，其在電路中起到分壓的作用，通過該元器件的分壓測量流經(jīng)變壓器初級側(cè)線圈的電流，該電阻的參數(shù)會根據(jù)不用的應(yīng)用調(diào)節(jié)阻值的大小，同時該電阻也可以串接在電路的VSS位置，但是由于將電阻串接在VSS位置會造成Q1產(chǎn)生浮地，因此不推薦使用這種接法，但是該接法也是電路的一種變形；測量RS電阻2端的分壓電壓的方法有多種，例如可以采用差分放大電路將信號放大后測量，或者采用專門的電流測量放大芯片進行測量等，這里不一一列舉.

T1 該元器件為一個典型的變壓器，通過初級側(cè)1-2引腳之間的線圈流過交流電流使次級側(cè)3-4引腳之間產(chǎn)生耦合電流，通過改變初級側(cè)和次級側(cè)之間線圈的匝數(shù)比可以改變次級側(cè)輸出電壓的高低

V1 該位置為分壓測量點1

V2 該位置為分壓測量點2

PWM 該位置輸入開關(guān)信號

以上電路中開關(guān)管的PWM位置輸入接近霧化片中心頻率的開關(guān)信號，變壓器的初級側(cè)流過電流，變壓器的次級側(cè)會有耦合電流流過，該電流流過霧化片使霧化片產(chǎn)生震蕩，然后由于電流流經(jīng)采樣電阻RS會在電阻的2端產(chǎn)生壓差，通過測量采樣電阻2端的壓差可以知道流經(jīng)變壓器線圈初級側(cè)的電流大小，同時由于變壓器的耦合作用同時也可以知道變壓器線圈次級側(cè)流過的電流大小。

如圖5所示，本實用新型在實際應(yīng)用中以上電路會有多個變形出現(xiàn)，例如采用三腳工字電感進行耦合的方法，在該應(yīng)用中使用了3腳工字電感取代了變壓器，其原理與變壓器無異。

本實用新型的掃頻過程包括以下步驟：

(1)開關(guān)信號輸入電路按照初始頻率輸入頻率驅(qū)動；

(2)測量并記錄分壓檢測端子之間的壓差；

(3)改變開關(guān)信號輸入電路的輸入頻率，判斷是否達(dá)到設(shè)定的截止頻率，若否，則重復(fù)步驟(2)，若是，則進入下一步；

(4)確定分壓檢測端子之間的最大壓差，將其對應(yīng)的開關(guān)信號輸入電路的輸入頻率記為霧化片的中心頻率。

進一步的，步驟(2)為

(2)測量并記錄分壓檢測端子之間的壓差或測量并記錄流過分壓電阻的電流；

(3)改變開關(guān)信號輸入電路的輸入頻率，判斷是否達(dá)到設(shè)定的截止頻率，若否，則重復(fù)步驟(2)，若是，則進入下一步；

(4)確定分壓檢測端子之間的最大壓差或選擇流經(jīng)分壓電阻的最大電流，將其對應(yīng)的開關(guān)信號輸入電路的輸入頻率記為霧化片的中心頻率。

進一步的，還包括以下步驟：

(5)監(jiān)控霧化片以中心頻率工作時的工作電流，若工作電流與最大電流的電流差為30％-50％，則判斷霧化片處于缺水工作狀態(tài)。

進一步的，還包括以下步驟：

(6)開關(guān)信號輸入電路停止輸入。

當(dāng)霧化片的中心頻率為110Khz的情況下，選取100Khz作為掃頻的起始頻率，120Khz作為掃頻的結(jié)束頻率，或者當(dāng)霧化片的中心頻率為1.7Mhz的情況下，選取1.6Mhz作為掃頻的起始頻率，1.8Mhz作為掃頻的結(jié)束頻率，然后從起始頻率開始漸進增加，例如增加1Khz或者0.01Mhz，每次增加一檔頻率都會測量并且記錄采樣電阻分壓數(shù)據(jù)，也就是測量并記錄電流的大小，當(dāng)頻率增加到了結(jié)束頻率的時候就把所有記錄到的電流數(shù)據(jù)進行對比，其中篩選出來的最大電流點對應(yīng)的輸入頻率就是超聲波霧化片的中心頻率，或者是最接近超聲波霧化片的中心頻率。

另外，在對以上電路進行測試的時候發(fā)現(xiàn)：當(dāng)霧化片在以中心頻率工作的時 候霧化片在接觸水和沒有接觸水的情況下其工作電流相差很大，大約有30％到50％的電流差距，因此根據(jù)該特性，可以在正常工作的時候通過實時監(jiān)控電流的大小來判斷是否缺水，例如在工作中如果電流變化超過一定的閾值即可認(rèn)為霧化片處在缺水工作狀態(tài)，便可以停止PWM信號的輸入，實現(xiàn)有水即工作，無水即停止。

此掃頻方法跟之前的掃頻方法對比有以下幾個優(yōu)點：

(1)電路簡化成本得到了進一步的降低；

(2)輸入電壓范圍更加寬泛，當(dāng)輸入電壓不同時只需要改變線圈初級和次級的匝數(shù)比即可；

(3)由于電路不需要進行升壓相對于之前的2級升壓電路效率得到了很大的提高，整體功耗下降了30％，并且電路不工作的情況下幾乎沒有功耗，最適合需要長時間待機的移動類產(chǎn)品應(yīng)用；

(4)掃頻的時候電路的穩(wěn)定性更高，掃頻的精度可以進一步提高。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。