一种外置振荡的雾化器驱动频率调整电路与测试方法与流程

本发明属于加湿器的技术领域，特别涉及一种用于空气增湿的雾化器的频率调整电路和方法。

背景技术：

雾化器控制电路中均有频率输出模块。多年来，市面上存在用分立器件(无微控制器)进行频率输出的电路形式；也存在采用微控制器结合外置振荡进行频率输出的电路形式。

采用分立器件进行频率输出管理的电路形式，在生产的过程中，频率容易受到元器件参数的影响，一致性不好；在工作的过程中，随着工作温度的变化以及湿度的变化，众多元器件的性能受到影响，频率的稳定性也较弱，同时该种电路在调整频率的过程需要手动调整，自动化程度低，整机的频率性能无法随意调制。

采用微控制器结合外置振荡进行频率输出的电路形式有两种，一种采用可调电阻、电阻、电容的电路形式进行频率输出，该种电路在生产的过程需要人工对每一台雾化器进行频率的调整，生产效率低下，并且随着雾化器在工作过程中雾化片频率的变化，采用该种电路无法及时对频率进行自动调整，导致雾化器无法工作在最佳状态；另外一种电路采用振荡负反馈的形式进行，调整的情况需要根据雾化片工作的情况进行，该种电路频率调整依靠外部器件，调整范围小，每台雾化器的频率调整速度和调整步长差异大，容易受到温度和湿度的影响，难以保障雾化器工作频率的一致性。

如专利申请201410782898.2公开了一种智能型雾化器的控管方法，该方法除了喷雾头在主机上完成组装时，可由自动追频快速完成喷雾头上压电元件的最佳工作频率调整外，主机对喷雾量设定能够使每一喷雾程序的操作皆可依设定的喷雾量简易完成液剂的等量喷出，且在液剂喷出的过程中实现频率异常检知功能，以随时侦测压电元件的工作频率是否异常，据此，喷雾头的正常喷雾工作仅须通过追频提示器的提示与否得到维护信息，通过事件记录功能来储存雾化器使用情形数据，通过记录外部读取功能，由上网装置读出微电脑内的内容及将其上传至网站上加以利用，从而使外部资源能够对雾化器的记录数据进行处置，并能够利用雾化器的记录数据作为信息的来源。该方法是通过微电脑送出一预设频率及一个以上的检测频率，然后将预设频率和检测频率与电路中的信号进行对比，最后选定其中一个频率作为该压电元件的最佳工作频率，从而自动完成该压电元件的共振频率调整，实际上频率调整范围很小，只能在固定的几个频率中做出选择，而且容易受到温度和湿度的影响，难以保障雾化器工作频率的一致性。

技术实现要素：

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种外置振荡的雾化器驱动频率调整电路与测试方法，该调整电路与测试方法可以保证雾化器的可生产性和工作的稳定性，具有可靠性强、一致性高的特点。

本发明的另一个目地在于提供一种外置振荡的雾化器驱动频率调整电路与测试方法，该调整电路与测试方法可以在雾化器工作的过程中根据功率的需求灵活进行驱动频率的调整，避免雾化器在生产过程需要手动调整、无法进行灵活的频率调制、输出频率与雾化片谐振频率不一致的缺点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种外置振荡的雾化器驱动频率调整电路，包括；

一个支持外部ERC输入关联PWM输出的微控制器，负责进行调整信息的交互和雾化器驱动频率的输出；

及，一个振荡信号输入模块，负责根据雾化器驱动频率调整的要求调整输出的外置振荡等效信号；

所述振荡信号输入模块接微控制器。

具体地说，对于微控制器，ERCIN是微控制器的一个引脚，负责外置振荡信号的输入；FB是微控制器的另一个引脚，负责输出频率调整反馈信号；DATA是微控制器的一个引脚，负责频率调整数据的输入，指示频率调整的方向，如不变、调高、调低、开始输出、停止输出等；PWM是微控制器的一个引脚，负责调整后的驱动频率输出。所述振荡信号输入接于ERCIN引脚及FB引脚。

具体地说，对于振荡信号输入模块，FB是该模块的反馈信号输入端；ERCIN是振荡信号输入模块根据FB提供的反馈信号调整振荡信号后的振荡信号输出口。

进一步，所述振荡信号输入模块包括有：

一个外置振荡偏置电阻R1，接于VCC，用于与FB的输出信号结合，为MCU提供一个初始振荡信号；

一个外置振荡信号滤波电容C3，C3接于ERCIN引脚；

一个限流电阻R3，用于设定频率调整的灵敏度(步长)，R3连接R1，并设置在ERCIN和FB之间；

一个FB信号滤波电容C4，C4设置在R3与接地端之间。

进一步包括有：两个滤波电容C1、C2，使微控制器以及外置振荡偏置输入信号稳定。

更进一步，所述滤波电容C1、C2并联在一起。

基于此电路形式，本发明实现的一种外置振荡的雾化器驱动频率调整测试方法，是采用芯片测试机在功能测试环节为微控制器ERCIN引脚持续提供一个偏置信号，通过该偏置信号调整微控制器的ERC频率校准寄存器，芯片测试机根据校准寄存器变化与外置震荡器分频出来的驱动频率的变化情况，挑选出驱动频率变化范围符合调整要求的微控制器。

如果所选用的微控制器没有ERC频率校准寄存器，则芯片测试机需要提供若干个偏置信号给微控制器的ERCIN引脚，挑选出驱动频率变化范围符合调整要求的微控制器。

该方法的具体步骤为：

101、微控制器的FB引脚输出初始化信号，微控制器的PWM引脚输出初始驱动频率；

102、检测微控制器DATA引脚的信号，识别驱动频率需要调整的方向；

103、进行频率调整；如果驱动频率不需要调整，则维持FB的输出信号；如果驱动频率需要调高或调低，则在不超过极限范围内变更FB的输出信号，如输出高低电平的占空比、频率、电压信号幅值等；

如果FB输出的信号发生变化，则振荡信号输入模块输出的ERCIN信号发生变化，反馈给微控制器外置振荡ERCIN信号输入引脚的电压、电流发生变化，微控制器的外置振荡时钟频率发生变化，微控制器关联外置振荡的PWM引脚输出的驱动频率发生变化，依次完成上述变化，完成一次的驱动频率调整。

104、检测微控制器DATA引脚的信号，进行下一次的驱动频率调整，依此循环。

所述振荡信号输入模块与微控制器之间除ERCIN和FB两条信号线的连接外，可增加其他的连接信号线进行信息的交互，这些连接信号线不局限于与微控制器的连接，还可与其他电路模块进行连接、通讯。

进一步，所述微控制器内部设置有ERC频率校准寄存器，则微控制器在芯片功能测试环节，写入一个频率校准值，使得每一片微控制器在ERCIN引脚在输入指定的输入信号下，通过外置振荡器分频出来的驱动频率一致。

进一步，所述微控制器内部设置有ERC频率校准寄存器，微控制器FB引脚在调整信号的同时可以调整ERC频率校准寄存器进行输出频率的微调；如果微控制器内带DAC，DAC可通过引脚进行输出，如通过FB引脚进行输出。

进一步，所述微控制器支持多时钟并行、且拥有2路或2路以上独立PWM输出通道；PWM输出引脚驱动能力可调。

所述微控制器选用芯海科技的CSU8RP3215、CSU8RP3216或CSU8RP3218的任意一种。

本发明所实现的雾化器驱动频率调整电路及方法，可以对微控制器的外置振荡频率进行调整，进而调整输出的雾化器PWM驱动频率，实现了自动化频率调整，可以在雾化器工作的过程中根据功率的需求灵活进行驱动频率的调整，并保障频率调整的稳定性；保证了雾化器电路输出谐振频率的可调性和稳定性，具有可靠性强、一致性高的特点。

附图说明

图1是本发明所实施的结构框图。

图2是本发明所实施第一种方式的电路图。

图3是本发明所实施第二种方式的电路图。

图4是图3所示方式频率调整的波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示，为本发明所实施的外置振荡的雾化器驱动频率调整电路，图中所示，该调整电路包括有微控制器和振荡信号输入模块。

其中，微控制器支持外部ERC输入关联PWM输出，负责进行调整信息的交互和雾化器驱动频率的输出。

振荡信号输入模块，负责根据雾化器驱动频率调整的要求调整输出的外置振荡等效信号；所述振荡信号输入模块连接于微控制器。

具体地说，对于微控制器，ERCIN是微控制器的一个引脚，负责外置振荡信号的输入；FB是微控制器的另一个引脚，负责输出频率调整反馈信号；DATA是微控制器的一个引脚，负责频率调整数据的输入，指示频率调整的方向，如不变、调高、调低、开始输出、停止输出等；PWM是微控制器的一个引脚，负责调整后的驱动频率输出。所述振荡信号输入接于ERCIN引脚及FB引脚。因此，对于振荡信号输入模块，FB是该模块的反馈信号输入端；ERCIN是振荡信号输入模块根据FB提供的反馈信号调整振荡信号后的振荡信号输出口。

结合图2所示，本发明所实施的第一种方式以2.4MHz雾化器的频率调整电路为例，该信号由外部振荡频率的6分频得出，2.4MHz的频率变化范围为2.28MHz～2.52MHz，则外部振荡频率的变化范围为：13.68MHz(2.28MHz*6)～15.12MHz(2.52MHz*6)。采用芯片测试机在FT测试环节为微控制器ERCIN引脚持续提供一个偏置信号V1，并测试PWM 6分频外部振荡信号之后的输出频率f1，测试机自动分拣出2.52MHz≤f1≤2.57MHz的芯片；进一步为微控制器ERCIN引脚持续提供一个偏置信号V2并测试PWM 6分频外部振荡信号之后的输出频率f2，测试机自动分拣出2.23MHz≤f2≤2.28MHz的芯片。

参见图2，ERCIN是MCU的引脚，负责外置振荡信号的输入；FB是MCU的引脚，可关联内部数字-模拟信号转换器负责输出频率调整反馈信号Vx；DATA是MCU的引脚，负责频率调整数据的输入；PWM是MCU的引脚，负责调整后的频率输出；两个微控制器的滤波电容C1、C2，使微控制器以及外置振荡偏置输入信号稳定；一个外置振荡偏置电阻R1，用于与FB的输出信号结合，为MCU提供一个初始振荡信号；一个外置振荡信号滤波电容C3；一个限流电阻R3，用于设定频率调整的灵敏度(步长)，R1和R3连接处的电压为Vz；一个FB信号滤波电容C4。

本发明第一种实施方式实现驱动频率调整测试方法的具体步骤如下：

S101、微控制器按照上述的电路连接方式，FB引脚输出初始化信号，初始时Vz∈[V1，V2]或∈[V2，V1]，微控制器的PWM引脚输出初始驱动频率。

S102、检测微控制器DATA引脚的信号，识别驱动频率需要调整的方向。

S103、如果驱动频率不需要调整，则维持FB的输出信号；如果驱动频率需要调高，则FB的输出信号Vx改变，使Vz向V1方向调整；如果驱动频率需要调低，则FB的输出信号Vx改变，使Vz向V2方向调整。

S104、如果FB输出的信号发生变化，振荡信号输入模块输出的ERCIN信号发生变化，反馈给微控制器外置振荡ERCIN信号输入引脚的电压、电流发生变化，微控制器的外置振荡时钟频率发生变化，微控制器关联外置振荡的PWM引脚输出的驱动频率发生变化，完成一次的驱动频率调整。

S105、检测微控制器DATA引脚的信号，进行下一次的驱动频率调整，依此循环。

图3所示为本发明第二种实现方式，在该方式中，除了微控制器外，其余电路基本与图2所示方式一样，微控制器选用芯海科技的CSU8RP3215。且在FB引脚上连接有积分电路电阻R4。

微控制器可以选用芯海科技的CSU8RP3215、CSU8RP3216或CSU8RP3218的任意一种，但是微控制器并不局限于上述三个型号的芯片，其他有类似功能的芯片均可选用。

该第二种实施方式是以1.7MHz雾化器的频率调整电路为例，该信号由外部振荡频率的8分频得出，1.7MHz的频率变化范围为1.615MHz～1.785MHz，则外部振荡频率的变化范围为：12.92MHz(1.615MHz*8)～14.28MHz(1.785MHz*8)。采用芯片测试机在FT测试环节为微控制器CSU8RP3215的ERCIN引脚持续提供一个偏置信号V3并测试PWM 8分频外部振荡信号之后的输出频率f3，测试机自动分拣出1.785MHz≤f3≤1.82MHz的芯片；进一步为微控制器ERCIN引脚持续提供一个偏置信号V4并测试PWM 8分频外部振荡信号之后的输出频率f4，测试机自动分拣出1.58MHz≤f4≤1.615MHz的芯片。

参见图3，电路连接方式如图2一样，其中，滤波电容C1、C2采用瓷片电容，调频滤波电容C3、积分电路的电容C4均采用瓷片电容，偏置电阻R1、限流电阻R3、积分电路电阻R4采用1％以内精度的电阻。

ERCIN是MCU1的引脚，负责外置振荡信号的输入；FB是MCU1的引脚，负责输出频率调整反馈信号Vx；DATA是MCU1的引脚，负责频率调整数据的输入；PWM是MCU1的引脚，负责调整后的频率输出；两个微控制器的滤波电容C1、C2，使微控制器以及外置振荡偏置输入信号稳定；一个外置振荡偏置电阻R1＝30KΩ，用于与FB的输出信号结合，为MCU提供一个初始振荡信号；一个外置振荡信号滤波电容C3＝102；一个限流电阻R3＝27KΩ，用于设定频率调整的灵敏度(步长)，R1和R3连接处的电压为Vz；一个频率调整反馈信号积分电路R4、C4，C4与R4连接处的电压为Vy，R4、C4可根据实际的响应时间需求和频率调整的步长进行合理的选择。

在该实施方式中，实现驱动频率调整测试方法的具体步骤如下：

S201、微控制器按照上述的电路连接方式，FB引脚输出初始化信号Vx，Vx为方波信号，持续输出的方波信号在经过R4、C4后进行积分，得到积分后的电压Vy，初始化Vz∈[V4，V3]，微控制器的PWM引脚输出初始驱动频率。

S202、检测微控制器DATA引脚的信号，识别驱动频率需要调整的方向。

S203、如果驱动频率不需要调整，则维持FB的输出信号；如果驱动频率需要调高，则FB的持续输出的信号Vx中的高电平占比增加，低电平占比减少，Vy平均电压增大；如果驱动频率需要调低，则FB的持续输出的信号Vx中的低电平占比增加，高电平占比减少，Vy平均电压减小。

微控制器CSU8RP3215ERCIN引脚输入的等效电路为Ri＝2KΩ电阻串联1.2V电压源。

S204、如果FB输出的信号发生变化，振荡信号输入模块输出的ERCIN信号Vz(Vz∈[V4，V3])发生变化，反馈给微控制器外置振荡ERCIN信号输入引脚的电压、电流发生变化，微控制器的外置振荡时钟频率发生变化，微控制器关联外置振荡的PWM引脚输出的驱动频率发生变化，完成一次的驱动频率调整。Vz的变化与本实例中输出频率关系如图4所示。

S205、检测微控制器DATA引脚的信号，进行下一次的驱动频率调整，依此循环。

本发明所实现的雾化器驱动频率调整电路，可以对微控制器的外置振荡频率进行调整，进而调整输出的雾化器PWM驱动频率，实现了自动化频率调整，可以在雾化器工作的过程中根据功率的需求灵活进行驱动频率的调整，并保障频率调整的稳定性；保证了雾化器电路输出谐振频率的可调性和稳定性。

同时，本发明还解除了雾化器驱动频率需要在生产过程或使用过程手动调整的限制；降低了雾化器驱动频率稳定性与外围器件温度、湿度特性的关联度；使雾化器在工作过程中通过实时调整驱动频率来保障每一台雾化器工作在额定功率状态成为了可能；提高了雾化器电路控制的自动化水平，极大地降低了生产的成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。