一種具有霧化保護控制的電路、系統及霧化扇的製作方法

2023-04-22 22:51:37 1

本發明涉及電器控制領域，尤其涉及一種霧化保護控制電路、系統及霧化扇。

背景技術：

隨著人們生活水平的不斷提高，現在家電產品越來越多樣化，功能也越來越豐富，如可使用移動電源供電的電風扇、帶語音控制的電風扇等等；現在也興起了一種帶加溼功能的電風扇，將超聲波加溼與傳統電風扇相結合，既能加溼，還能吹風，與傳統加溼器相比加溼效果更好，更快，更均勻，這種產品又叫霧化扇。

既然有加溼功能，就會涉及到水，那就必須滿足電氣安全的要求；所以在控制電路上加溼部分的電路必須符合安全隔離。同時由於超聲波霧化片為陶瓷結構，在幹燒時極易損壞，所以控制電路上還需要有防止幹燒的措施。目前行業裡面通用的做法是使用幹簧管進行水位檢測，水位低於設定值時整機停止加溼，但幹簧管也有失效的概率，幹簧管這一重保護不能確保萬無一失；有的也增加熱熔斷體保護，但這種保護響應太慢，不能及時停機。即便有些有多重保護功能，但其各種保護功能是分別通過各保護電路及主控MCU的多個IO口實現，在低成本產品上主控MCU的IO口資源就顯得非常緊缺。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於克服上述現有技術的缺陷，提供一種具有霧 化保護控制的電路、系統及霧化扇，當水位檢測失效時幹燒檢測能夠及時判斷，起到雙重保險。並將水位檢測與幹燒檢測復用一個隔離電路，只需通過主控單元一個IO口就能識別整機所處狀態(正常、缺水、幹燒)，較大程度上簡化了電路結構，降低了成本。

本發明一方面提供了一種具有霧化保護控制的電路，包括霧化驅動電路、霧化振蕩電路、風機驅動電路和主控單元，以及水位檢測電路，當檢測到的水位低於第一閾值時為缺水狀態，向所述主控單元反饋所述缺水狀態；幹燒檢測電路，與所述霧化振蕩電路相連，用於檢測所述霧化振蕩電路的振蕩信號，幹燒狀態時所述振蕩信號幅度高於正常工作狀態時振蕩信號幅度；隔離電路，用於將所述幹燒檢測電路輸出的振蕩信號隔離反饋至所述主控單元的一個輸入口，且所述缺水狀態信息也通過所述隔離電路隔離反饋至所述主控單元的同一輸入口。

可選地，當所述水位檢測電路檢測到的水位低於第一閾值時，切斷所述霧化驅動電路的供電。

可選地，所述隔離電路包括第一光電耦合器U5，所述第一光電耦合器的三極體側與所述主控單元的A/D檢測電路相連，所述第一光電耦合器的發光二極體側與所述幹燒檢測電路相連。

可選的，所述幹燒檢測電路包括串聯的第一電阻R1和第一電容C1、第一整流電路、第一濾波電路和第二電阻R24，所述第一電阻和第一電容將所述霧化振蕩電路的高頻交流振蕩電壓信號降壓耦合，降壓耦合後的振蕩信號再經過第一整流電路和第一濾波電路後，通過所述第二電阻與所述隔離電路相連。

可選地，根據所述主控單元的所述輸入口採集到的值確定電路的工作狀態，當電路的工作狀態為缺水狀態或幹燒狀態時，所述主控單元發 出警示信號和/或使得所述風機驅動電路停止輸出驅動信號。

可選地，根據所述主控單元的所述輸入口採集到的值確定電路的工作狀態具體為：當所述值大於等於AD1且小於AD2時，為正常工作狀態；當所述值大於等於0且小於AD1時，為缺水狀態；當所述值大於等於AD2小於5V時，為幹燒狀態,其中,0<AD1<AD2<5V。

可選地，還包括第一電源，所述霧化驅動電路通過所述水位檢測電路與所述第一電源相連，所述第一電源是隔離電源。

可選地，所述第一電源包括市電經過帶有安全隔離變壓器的開關電源，或輸出隔離電壓的電源。

可選地，所述主控單元的PWM口輸出驅動信號，所述霧化驅動電路包括第二光電耦合器U1、第三電阻R4、第二濾波電路、第一放大電路、第四電阻R107和第一電感L102，所述PWM口輸出的驅動信號傳輸至所述第二光電耦合器的發光二極體側，所述第二光電耦合器的三極體側導通，通過所述第三電阻後經過所述第二濾波電驅動路形成穩定的驅動電壓，經過所述第一放大電路後通過第四電阻和第一電感與所述霧化振蕩電路相連。

可選地，所述霧化振蕩電路包括電容三點式振蕩電路。

可選地，所述主控單元與人機互動電路相連。

可選地，當所述風機驅動電路驅動的是交流電機時，所述電路還包括為所述電機驅動電路供電的非隔離的第二電源。

本發明另一方面提供了一種具有霧化保護控制的的系統，包括上述任一的具有霧化保護控制的電路。

本發明又一方面提供了一種霧化扇，包括上述的具有霧化保護控制 的系統或包括上述任一的具有霧化保護控制的電路。

本發明的技術方案在實現水位檢測和幹燒檢測的同時，使雙重檢測電路復用同一隔離電路，共用主控單元同一輸入口，簡化了控制、節約了成本。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明提供的具有霧化保護控制的電路的一實施例的結構示意圖；

圖2是本發明提供的具有霧化保護控制的電路的一實施例的結構示意圖；

圖3是本發明提供的具有霧化保護控制的電路的一實施例的電路圖；

圖4是本發明提供的具有霧化保護控制的系統的一實施例的結構示意圖；

圖5是本發明提供的霧化扇的一實施例的結構示意圖；

圖6是本發明提供的霧化扇的一實施例的電路圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明具體實施例及相應的附圖對本發明技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。 基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本發明的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

圖1是本發明提供的具有霧化保護控制的電路的一實施例的結構示意圖。

在本發明提供的一實施方式中,結合本發明其他具體實施方式的各個方面。具有霧化保護控制的電路包括霧化驅動電路140、霧化振蕩電路150、風機驅動電路160和主控單元(圖中未示出),以及水位檢測電路110,幹燒檢測電路120,隔離電路130。

霧化驅動電路140用於向霧化振蕩電路150提供驅動信號，能夠控制霧化片工作功率及出霧量的大小。

風機驅動電路160用於驅動直流風機或交流風機以將霧化後的水霧吹到出霧口擴散到環境中起到加溼的作用。

霧化振蕩電路150產生高頻率的正弦波信號驅動霧化片工作，將水振蕩成水霧。

水位檢測電路110檢測整機中水箱的水位，當水位達到設定下限值(第一閾值)時通過隔離電路130反饋到主控單元的一輸入口。主控單 元可以向用戶發送報警信息，和或使得風機驅動電路160停止輸出驅動信號。

如果水位檢測失效，水箱內水被消耗完後，霧化片將會發生無水幹燒，此時與所述霧化振蕩電路150相連幹燒檢測電路120將霧化振蕩電路150的振蕩信號反饋到主控單元的同一輸入口。

主控單元根據該輸入口接收到的信號判斷電路是否工作在幹燒狀態或缺水狀態。主控單元可以向用戶發送報警信息，和或使得風機驅動電路160停止輸出驅動信號。

圖2是本發明提供的具有霧化保護控制的電路的一實施例的結構示意圖。

在本發明提供的一實施方式中,結合本發明其他具體實施方式的各個方面。具有霧化保護控制的電路包括霧化驅動電路240、霧化振蕩電路250、風機驅動電路260和主控單元(圖中未示出),以及水位檢測電路210,幹燒檢測電路220,隔離電路230。還包括隔離電源270。

霧化驅動電路240用於向霧化振蕩電路250提供驅動信號，能夠控制霧化片工作功率及出霧量的大小。

風機驅動電路260用於驅動直流風機或交流風機以將霧化後的水霧吹到出霧口擴散到環境中起到加溼的作用。

霧化振蕩電路250產生高頻率的正弦波信號驅動霧化片工作，將水振蕩成水霧。

水位檢測電路210檢測整機中水箱的水位，當水位達到設定下限值(第一閾值)時通過隔離電路230反饋到主控單元的一輸入口。主控單元可以向用戶發送報警信息，和或使得風機驅動電路260停止輸出驅動信號。

如果水位檢測失效，水箱內水被消耗完後，霧化片將會發生無水幹燒，此時與所述霧化振蕩電路250相連幹燒檢測電路220將霧化振蕩電路250的振蕩信號反饋到主控單元的同一輸入口。

主控單元根據該輸入口接收到的信號判斷電路是否工作在幹燒狀態或缺水狀態。主控單元可以向用戶發送報警信息，和或使得風機驅動電路260停止輸出驅動信號。

由於霧化片工作時是與水接觸的，且水箱是用戶可以拿出加水的所以用戶可以直接接觸到霧化片，因此給霧化片工作部分的電路需要是符合安全特低電壓，滿足安全隔離的要求。隔離電壓270即隔離電源(第一電源)，可以是市電經過帶有安全隔離變壓器的開關電源輸出得來，符合安全隔離的要求；可選地，隔離電源也可以是有隔離電壓輸出的電源。

風機驅動電路260用於驅動交流風機時，還需要輸出非隔離電壓的電源(第二電源)為風機驅動電路260供電。可選地，輸出非隔離電壓的電源還可以為主控單元供電。

風機驅動電路260僅用於驅動直流風機時，則可無需輸出非隔離電壓的電源。

圖3是本發明提供的具有霧化保護控制的電路的一實施例的電路圖。

在本發明一具體實施方式中，結合本發明其他具體實施方式的各個方面。如圖3所示，隔離電壓部分提供36V直流電壓。可選地，根據霧化片的額定工作電壓選擇其他電壓值，隔離電壓部分也可以提供如24V等其他直流電壓。由於霧化片工作時是與水接觸的，且水箱是用戶可以拿出加水的所以用戶可以直接接觸到霧化片，因此給霧化片工作部分的電路需要是符合安全特低電壓，滿足安全隔離的要求。在本實施方式中， 隔離電壓是由安全隔離的開關電源提供的。

霧化驅動電路中電阻R101和R104通過水位檢測開關CN101與36V隔離電壓連接，隔離電壓通過R101後與穩壓二極體D101連接到地，穩壓二極體D101兩端並聯電容C104進行濾波後給光電耦合器U1的三極體側集電極提供一個穩定的直流電壓。三極體Q102及電阻R105、R104、R103、R102以及電容C106構成射極跟隨器放大電路，給後面的振蕩電路提供足夠的驅動信號。電阻R6一端與光電耦合器U1的發光二極體側連接，另一端與由另一非隔離電源供電的主控單元MCU的PWM(脈衝寬度調製)口連接。主控單元的PWM口輸出相應驅動信號後，U1的三極體側進行相應程度的開通，通過R4後給後級的放大電路提供一個適當的驅動電壓。R103和C105為RC濾波，穩定驅動電壓。經過放大後的驅動信號經過電阻R107和電感L102後給到振蕩電路。電感L102起到阻交流通直流的作用，隔離振蕩電路的交流信號。

風機驅動電路中在有霧化驅動信號時驅動信號通過電阻R106驅動三極體Q101導通，端子CN102連接低壓直流風機，Q101導通後直流風機開始工作。既有霧化驅動信號時，霧化開始工作，同時直流風機也會工作，將霧氣吹出。

振蕩電路有多種選擇，在本實施方式中採用了電容三點式振蕩電路。

水位檢測電路通過幹簧管或者其他開關進行檢測，水位高於設定值時(第一閾值)開關接通，36V隔離電壓通過水位檢測電路給霧化驅動電路提供電壓；水位低於設定值時開關斷開36V隔離電壓與霧化驅動電路的連接。

幹燒檢測電路與振蕩電路相連，檢測振蕩電路的振蕩波形。電阻R1和電容C1將振蕩電路的高頻交流振蕩電壓信號進行降壓耦合，二極體D1 和D2對耦合過來的振蕩信號進行整流，電阻R2和電容C2並聯對整流後的信號進行濾波；最後檢測到的信號通過電阻R24與光電耦合器U5的發光側二極體相連。U5的三極體側與由另一非隔離電源供電的主控單元MCU的AD(模數)檢測電路連接。

光耦耦合器U1和U5均起到隔離作用，隔離主控單元MCU側與霧化控制電路信號。

水位檢測信號和幹燒檢測信號通過幹燒檢測電路和光耦隔離電路反饋到主控單元MCU側進行AD採樣。

正常工作時，水位檢測開關閉合，水位正常，正常的振蕩電路信號通過幹燒檢測電路反饋到主控MCU進行AD採樣，此時採樣到的AD值為一固定的AD值。

缺水狀態時，水位開關斷開，霧化驅動電路電路與36V電壓斷開，驅動信號消失，霧化振蕩電路停止工作，幹燒檢測電路反饋到主控MCU採集到的AD值為0。

幹燒狀態時，水位開關閉合，由於霧化片工作在無水狀態，振蕩幅度增大，振蕩信號幅度升高，幹燒檢測電路反饋到主單元控MCU採集到的AD值與正常工作時相比更高。

因此，通過所採集到的AD值大小即可判斷整機工作狀態，設定以下三個AD值比較範圍：範圍一：0V-AD1；範圍二：AD1-AD2；範圍三：AD2-5V。當所採集到的AD值在範圍一時判斷為缺水狀態，在範圍二時判斷為正常工作狀態，在範圍三時為幹燒狀態。其中各個範圍的區間大小可以通過調節電路參數進行相應調整。

圖4是本發明提供的具有霧化保護控制的系統的一實施例的結構示意圖。

在本發明一具體實施方式中，結合本發明其他具體實施方式的各個方面。具有霧化保護控制的系統300包括本發明提供的具有霧化保護控制的電路310。

圖5是本發明提供的霧化扇的一實施例的結構示意圖。

在本發明一實施方式中，結合本發明其他具體實施方式的各個方面。如圖5所示，霧化扇的控制電路包括AC-DC電源，電源輸出一給主控單元MCU和交流電機驅動供電，電源輸出二給霧化控制電路供電。

霧化控制電路中的水位信號和幹燒信號通過隔離電路反饋到主控單元MCU進行判斷，主控單元MCU同時給交流電機提供驅動信號，與人機互動進行相應操作或者顯示。

交流電機由可控矽控制，由於可控矽驅動的特性，其驅動信號為與市電相連的非隔離電壓，因此電源輸出一為非隔離電壓，電源輸出二為隔離電壓。

圖6是本發明提供的霧化扇的一實施例的電路圖。

在本發明一實施方式中，結合本發明其他具體實施方式的各個方面。如圖6所示，AC-DC電源為兩路輸出，其中VCC給主控單元MCU和電機驅動供電，36V給霧化控制部分供電。

由於霧化控制部分需要滿足安全隔離，所以36V輸出為隔離電壓，由於交流電機由可控矽TR1，TR2，TR3控制，VCC為可控矽的驅動信號的參考引腳且又是電機主路的一端，VCC需要與220V的N線相連，所以電源輸出一VCC為非隔離電壓。端子J1外接交流電機，主控單元MCU三個IO H/M/L分別輸出低電平時對應電機檔位開啟。

隔離電路中與主控單元MCU的兩個IO口相連，其中主控單元MCU的PWM口輸出對應的驅動信號控制霧化振蕩；主控單元MCU的一輸入口(圖示為WATERLESS)為AD採樣口，進行缺水和幹燒判斷。

人機互動部分可由輕觸按鍵KEY1和指示燈D11組成，KEY1為開關機鍵，D11為狀態燈指示，當缺水或者幹燒時，D11進行報警提示。

需要指出的是，本發明提供的具有霧化保護控制的電路和系統能夠應用於各種包括了霧化控制的裝置、系統或電器中，而不僅僅是霧化扇中。

本發明的技術方案在實現水位檢測和幹燒檢測的同時，使雙重檢測電路復用同一隔離電路，共用主控單元同一輸入口，簡化了控制、節約了成本。更進一步，由於主控單元判斷工作狀態響應速度快，能夠最大程度保護霧化片不受損壞。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為控制裝置的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

以上所述僅為本發明的實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求範圍之內。