基于赛元SC91F831触控芯片的超声雾化器应用

摘 要: 本文介绍了一个以赛元触控芯片SC91F831为核心而设计的超声雾化器应用，其中包括软、硬件设计及实际应用。它依靠内部高速精准的脉冲宽度调制信号和模数转换器，电容式传感器水位检测技术及先进的软件算法，从而实现高效可靠的超声雾化效果。

1 引言

随着社会的进步和发展，新型的微电子技术和微型计算机的广泛应用和普及，单片机控制系统以其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到超声雾化器的控制系统中来。

2 超声雾化器技术

2.1 超声雾化器的原理

超声雾化器利用电子高频震荡(振荡频率为1.7MHz 或2.4MHz，超过人的听觉范围，该电子振荡对人体及动物无伤害)，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。与加热雾化方式比较，能源节省了90%。另外在雾化过程中将释放大量的负离子，其与空气中漂浮的烟雾、粉尘等产生静电式反应，使其沉淀，同时还能有效去除甲醛、一氧化碳、细菌等有害物质，使空气得到净化，减少疾病的发生。

2.2 超声雾化器的传统方法

传统的超声雾化器主要由超声波发生器、水位控制器等组成。超声波发生器主要由LC振荡反馈信号被大功率三极管BU406进行能量放大，传递给超声波雾化片，超声波雾化片再把电能转化为超声波能量。缺点是三极管发热量大，需加散热片，功率一致性差，雾化效率低。水位控制器主要由干簧管浮球开关组成，缺点是成本高且定位安装测试，生产效率低。

3 基于赛元触控芯片SC91F831的超声雾化器原理

3.1 触控芯片SC91F831的基本性能

SC91F831是一颗内置电容型触控按键功能的加强型超快速1T 8051工业级Flash微控制器，指令系统完全兼容传统8051产品系列。SC91F831 内部集成有最多10路触控按键电路，其它资源还包括：8KB Flash ROM(内部256Byte可作为EEPROM)、512B SRAM、最多17个 GP I/O(包含11个大电流驱动)、2个16位定时器、1路类IIC的串行通讯接口SIF、最多4路10位高精度ADC、最多4路外部中断口(其中1路是双沿中断)、2路8位PWM、内部1%高精度16M Hz振荡器、软件UART等资源。为提高可靠性及简化客户电路，SC91F831内部也集成有4级可选电压LVR、2.4V基准ADC参考电压、WDT等高可靠电源电路。SC91F831提供一种通过改变IRC频率来实现高速PWM频率高精度步进调整的方法，步进精度小于0.4%。SC91F831具有非常优异的抗干扰性能和抗EMI能力，非常适合应用于雾化器、电磁炉、抽油烟机、消毒柜、电饭煲、电压力锅、面包机等各种小家电和卫浴、灯具等工业控制和消费应用领域。

3.2 触控芯片SC91F831的管脚资源

3.3 基于触控芯片SC91F831的超声雾化器原理图

3.4 基于触控芯片SC91F831的超声雾化器原理

超声发生器：由于雾化片要求驱动频率精度较高，频率的细微偏差都会造成电感及MOS管发热量大，功率额外损耗，雾化效果差。SC91F831内部通过软件自动调节的IRC输出高频率精度PWM驱动功率MOS管，步进精度高达千分之四以满足雾化片细微的频率特性需求。同时结合内部10位高精度ADC，通过检测雾化片电压细微变化确定最佳的PWM输出驱动频率，实现自动追频并达到最佳的雾化效果。

触控检测水量：SC91F831采用电容式触控原理，结合先进的软件算法以实现水位检测，只需要一个弹簧或铁片，安装简单方便，并能通过常规的EMC等各种测试，保证可靠性。

功率调节：用户可选择普通按键、旋钮开关及触控按键等方式调节功率，方便实现产品差异化。

3.5 基于触控芯片SC91F831的超声雾化器应用上的优势

智能电容式检测水位防止干烧，无需干簧管，无需定位安装测试;

软件自动追踪雾化片频率，无需手动调节参数，避免频率偏差造成额外功率损耗;

软件可调IRC，可高精度步进调整PWM频率(1.7M或2.4M)，步进精度高达千分之四;

单位时间雾化效率高，小功率电源实现大雾化，电源成本低;

有效控制温升，无需散热片，生产成本低、装配简单方便，效率高;

直通率高，产品性能参数高度一致;

MCU控制，方便实现产品差异化;

可通过常规的EMC测试。

4 基于赛元触控芯片SC91F831超声雾化器的软件实现

赛元提供触控检测水位和追踪频率的软件库，大大的节省了用户开发自主产品的时间成本，开发人员只需要修改提供的接口参数即可以用最短的时间实现产品的评估和测试工作。

以下为简化的超声雾化器软件实现的流程：

5 结束语

本文就基于赛元触控芯片SC91F831实现超声雾化器的具体方法进行了论述，具有较高的设计参考价值。将会给传统的超声雾化器带来新的发展机遇。