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為核心而設計的超聲霧化器應用，其中包括軟、硬件設計及實際應用。它依靠內部高速精準的脈沖寬度調制信號和模數轉換器，電容式傳感器水位檢測技術及先進的軟件算法，從而實現高效可靠的超聲霧化效果。

1 引言

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

2 超聲霧化器技術

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，將液態水分子結構打散而產生自然飄逸的水霧，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，使空氣得到凈化，減少疾病的發生。

2.2 超聲霧化器的傳統方法

傳統的超聲霧化器主要由超聲波發生器、水位控制器等組成。超聲波發生器主要由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化為超聲波能量。缺點是三極管發熱量大，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組成，缺點是成本高且定位安裝測試，生產效率低。

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是一顆內置電容型觸控按鍵功能的加強型超快速1T 8051工業級Flash微控制器，指令系統完全兼容傳統8051產品系列。SC91F831 內部集成有最多10路觸控按鍵電路，其它資源還包括：8KB Flash ROM(內部256Byte可作為EEPROM)、512B SRAM、最多17個 GP I/O(包含11個大電流驅動)、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頻率來實現高速PWM頻率高精度步進調整的方法，步進精度小于0.4%。SC91F831具有非常優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浴、燈具等工業控制和消費應用領域。

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

超聲發生器：由于霧化片要求驅動頻率精度較高，頻率的細微偏差都會造成電感及MOS管發熱量大，功率額外損耗，霧化效果差。SC91F831內部通過軟件自動調節的IRC輸出高頻率精度PWM驅動功率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。同時結合內部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輸出驅動頻率，實現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，結合先進的軟件算法以實現水位檢測，只需要一個彈簧或鐵片，安裝簡單方便，并能通過常規的EMC等各種測試，保證可靠性。

功率調節：用戶可選擇普通按鍵、旋鈕開關及觸控按鍵等方式調節功率，方便實現產品差異化。

3.5 基于觸控芯片SC91F831的超聲霧化器應用上的優勢

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，無需手動調節參數，避免頻率偏差造成額外功率損耗;

軟件可調IRC，可高精度步進調整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，小功率電源實現大霧化，電源成本低;

有效控制溫升，無需散熱片，生產成本低、裝配簡單方便，效率高;

直通率高，產品性能參數高度一致;

MCU控制，方便實現產品差異化;

可通過常規的EMC測試。

4 基于賽元觸控芯片SC91F831超聲霧化器的軟件實現

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

以下為簡化的超聲霧化器軟件實現的流程：

5 結束語

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