基于賽元SC91F831觸控芯片的超聲霧化器應用

摘 要: 本文介紹了一個以賽元觸控芯片SC91F831為核心而設(shè)計的超聲霧化器應用，其中包括軟、硬件設(shè)計及實際應用。它依靠內(nèi)部高速精準的脈沖寬度調(diào)制信號和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電容式傳感器水位檢測技術(shù)及先進的軟件算法，從而實現(xiàn)高效可靠的超聲霧化效果。

1 引言

隨著社會的進步和發(fā)展，新型的微電子技術(shù)和微型計算機的廣泛應用和普及，單片機控制系統(tǒng)以其控制精度高，性能穩(wěn)定可靠，設(shè)置操作方便，造價低等特點，被應用到超聲霧化器的控制系統(tǒng)中來。

2 超聲霧化器技術(shù)

2.1 超聲霧化器的原理

超聲霧化器利用電子高頻震蕩(振蕩頻率為1.7MHz 或2.4MHz，超過人的聽覺范圍，該電子振蕩對人體及動物無傷害)，通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態(tài)水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學試劑。與加熱霧化方式比較，能源節(jié)省了90%。另外在霧化過程中將釋放大量的負離子，其與空氣中漂浮的煙霧、粉塵等產(chǎn)生靜電式反應，使其沉淀，同時還能有效去除甲醛、一氧化碳、細菌等有害物質(zhì)，使空氣得到凈化，減少疾病的發(fā)生。

2.2 超聲霧化器的傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)的超聲霧化器主要由超聲波發(fā)生器、水位控制器等組成。超聲波發(fā)生器主要由LC振蕩反饋信號被大功率三極管BU406進行能量放大，傳遞給超聲波霧化片，超聲波霧化片再把電能轉(zhuǎn)化為超聲波能量。缺點是三極管發(fā)熱量大，需加散熱片，功率一致性差，霧化效率低。水位控制器主要由干簧管浮球開關(guān)組成，缺點是成本高且定位安裝測試，生產(chǎn)效率低。

3 基于賽元觸控芯片SC91F831的超聲霧化器原理

3.1 觸控芯片SC91F831的基本性能

SC91F831是一顆內(nèi)置電容型觸控按鍵功能的加強型超快速1T 8051工業(yè)級Flash微控制器，指令系統(tǒng)完全兼容傳統(tǒng)8051產(chǎn)品系列。SC91F831 內(nèi)部集成有最多10路觸控按鍵電路，其它資源還包括：8KB Flash ROM(內(nèi)部256Byte可作為EEPROM)、512B SRAM、最多17個 GP I/O(包含11個大電流驅(qū)動)、2個16位定時器、1路類IIC的串行通訊接口SIF、最多4路10位高精度ADC、最多4路外部中斷口(其中1路是雙沿中斷)、2路8位PWM、內(nèi)部1%高精度16M Hz振蕩器、軟件UART等資源。為提高可靠性及簡化客戶電路，SC91F831內(nèi)部也集成有4級可選電壓LVR、2.4V基準ADC參考電壓、WDT等高可靠電源電路。SC91F831提供一種通過改變IRC頻率來實現(xiàn)高速PWM頻率高精度步進調(diào)整的方法，步進精度小于0.4%。SC91F831具有非常優(yōu)異的抗干擾性能和抗EMI能力，非常適合應用于霧化器、電磁爐、抽油煙機、消毒柜、電飯煲、電壓力鍋、面包機等各種小家電和衛(wèi)浴、燈具等工業(yè)控制和消費應用領(lǐng)域。

3.2 觸控芯片SC91F831的管腳資源

3.3 基于觸控芯片SC91F831的超聲霧化器原理圖

3.4 基于觸控芯片SC91F831的超聲霧化器原理

超聲發(fā)生器：由于霧化片要求驅(qū)動頻率精度較高，頻率的細微偏差都會造成電感及MOS管發(fā)熱量大，功率額外損耗，霧化效果差。SC91F831內(nèi)部通過軟件自動調(diào)節(jié)的IRC輸出高頻率精度PWM驅(qū)動功率MOS管，步進精度高達千分之四以滿足霧化片細微的頻率特性需求。同時結(jié)合內(nèi)部10位高精度ADC，通過檢測霧化片電壓細微變化確定最佳的PWM輸出驅(qū)動頻率，實現(xiàn)自動追頻并達到最佳的霧化效果。

觸控檢測水量：SC91F831采用電容式觸控原理，結(jié)合先進的軟件算法以實現(xiàn)水位檢測，只需要一個彈簧或鐵片，安裝簡單方便，并能通過常規(guī)的EMC等各種測試，保證可靠性。

功率調(diào)節(jié)：用戶可選擇普通按鍵、旋鈕開關(guān)及觸控按鍵等方式調(diào)節(jié)功率，方便實現(xiàn)產(chǎn)品差異化。

3.5 基于觸控芯片SC91F831的超聲霧化器應用上的優(yōu)勢

智能電容式檢測水位防止干燒，無需干簧管，無需定位安裝測試;

軟件自動追蹤霧化片頻率，無需手動調(diào)節(jié)參數(shù)，避免頻率偏差造成額外功率損耗;

軟件可調(diào)IRC，可高精度步進調(diào)整PWM頻率(1.7M或2.4M)，步進精度高達千分之四;

單位時間霧化效率高，小功率電源實現(xiàn)大霧化，電源成本低;

有效控制溫升，無需散熱片，生產(chǎn)成本低、裝配簡單方便，效率高;

直通率高，產(chǎn)品性能參數(shù)高度一致;

MCU控制，方便實現(xiàn)產(chǎn)品差異化;

可通過常規(guī)的EMC測試。

4 基于賽元觸控芯片SC91F831超聲霧化器的軟件實現(xiàn)

賽元提供觸控檢測水位和追蹤頻率的軟件庫，大大的節(jié)省了用戶開發(fā)自主產(chǎn)品的時間成本，開發(fā)人員只需要修改提供的接口參數(shù)即可以用最短的時間實現(xiàn)產(chǎn)品的評估和測試工作。

以下為簡化的超聲霧化器軟件實現(xiàn)的流程：

5 結(jié)束語

本文就基于賽元觸控芯片SC91F831實現(xiàn)超聲霧化器的具體方法進行了論述，具有較高的設(shè)計參考價值。將會給傳統(tǒng)的超聲霧化器帶來新的發(fā)展機遇。