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超声雾化器电路


这个项目, 超声雾化器电路 from 1989年,展示了如何创建水雾化器,即使用在超声波频率下振动的压电电换能器从水中产生雾。

当在液体中产生超声波并且被引导到液体的顶表面时,在顶表面上形成一个或多个液柱,并且液体从液体塔雾化成雾状状态。这种现象用于医疗器械和室内加湿器。



超声雾化器电路的执行摘要

通过防止振荡器电路之间的不希望的干扰,已经改善了具有多个单元振荡器电路的超声雾化器电路。每个单元振荡器电路具有带接地收集器的晶体管(Q1),压电振动器(TD)耦合在集电极的电容器(Q1)的基座上,电容器(C3)耦合在发射器和基座上晶体管(Q1)和耦合在发射极和晶体管的集电极(Q1)的电容器(C1)。

在晶体管(Q1)的基部之间提供附加电容器(C7)和振动器(TD)的一端的一端和电容器(C3),使得所述电容器(C3)的一端分离用于DC电流的晶体管的底座。

超声雾化器电路的背景

本设计涉及一种雾化器,或将水转化为雾的超声雾化器。特别地,本设计涉及一种用于激励压电振动器的自振荡电路。

用于激励用于雾化器的压电振动器的现有自振动电路在日本实用新型公报No.12619/85和/或美国专利No.美国专利号3,989,042。该电路已被用于方便地在房间内提供水分。


图4是用于雾化器的现有振荡电路,用于超声波雾化器电路



无花果。图4示出了作为接地集电极晶体管型自振荡电路(Colpitts振荡电路)的现有雾化器电路。在该图中,符号Q1是晶体管,R1至R6是电阻器,C1至C6是电容器,L1至L3是电感器,并且Td是用于产生超声波振动的压电振动器。

振动器Td安装在含有雾化的水箱的底部,因此,所述振动器的电极之一与晶体管Q1的集电极耦合,并且所述电极直接与水接触。图2的振荡电路。通过使用全波整流器DS来提供通过整流A.C.电压(例如A.C. 48伏特)而获得的D.C.电压。

正好讲话,电源电压是脉动电压,但不是平坦的直流电压,因为电容C1相当小并且不足以供应平坦的直流电压,以降低电路的制造成本。电容C1例如是0.1μF,其在晶体管Q1的集电极和电感器L1的结点和用于振动频率的振荡频率(例如1.65MHz)的电阻器R3之间的短路操作。

电感器L3和耦合的电容器C4与晶体管Q1的基电路耦合为噪声滤波器,这对于防止电阻器R2和R3的结点之间的线路和晶体管Q1的基电路之间是有用的。 。当用于调节雾量的可变电阻耦合在所述结点和所述基电路之间时,该线路可能是长的,并且可能导致不希望的噪声。

在普通房屋中雾化400cc /小时,或500cc /小时的小雾化器具有图1的单个喷雾器电路。 4每个雾化器。这种情况下没有问题。

另一方面,雾化更多水的大雾化器具有多个振荡电路。如果这些振荡电路之间没有干扰,则由所述大雾化器雾化的水量是单个振荡电路的n次,其中N是多个振荡电路。


图5:用于雾化器的振动电路的另一个先前电路,用于超声雾化器电路



然而,当电力变压器PT通常用于所有振荡电路时,如图2所示。 5,我们已经意识到以下缺点。


图6A:显示图6的电路的操作波形。 5用于超声雾化器电路



无花果。图6示出了图6的电路的操作波形。图。图。图6A示出了振动器TD的一端的点T处的波形。该波形是具有10ms(100Hz)周期的脉动电压,其是电源频率的两倍(在全波整流的情况下)。

在图2中的波形中观察到小漂移D.如图6A所示,因为收集器和晶体管Q1的发射器之间的饱和电压。漂移D在目前的设计中并不重要。


图6B:显示图6的电路的操作波形。 5用于超声雾化器电路



无花果。图6B是图6的X部分X的放大视图。 6a。

在图2中观察到施加到振动器Td的1.65MHz的高频振动。 6a和6b。

在这些图中应该注意,特别是在图1中。如图6B所示,高频信号的幅度为1.65MHz的波动,大约20kHz(周期为20μs)。 20 kHz的波动频率取决于电路元件的值,并在5kHz和100kHz之间分配。

这种不希望的纹波波动降低了雾的量,因为振动器没有通过施加到振动器Td的电压而不是施加到振动器Td的电压的全电压来激励。纹波电压的幅度取决于电路元件的值,并且足够高,以显着降低雾的量。

图2的波形的幅度。图6A和图6A。当电源电压为48伏时(2×1.41×48)时,6b是100-150伏。然而,与电压的相比,波动的幅度不小,并且波动降低了雾的量。

观察到这种不期望的纹波电压是振动器是否安装在单独的水箱上,或者它们安装在大型普通水箱上。

在图中。如图5所示,耦合所有晶体管的所有收集器的导体GD通常由罐​​中的导电水提供。我们还观察到,当所有晶体管的收集器通常与导体线GD耦合时,纹波振动很强。然而,即使不使用导体线GD并且使用多个单独的水箱,就观察到纹波,只要多个振荡电路与连接到单个变压器连接的公共整流器耦合。

如上所述,现有振荡电路具有缺点:当多个振荡电路与单个公共电力变压器PT耦合时,由于这些振荡电路彼此干扰,因此产生了5kHz-100kHz的不期望的纹波振荡。

因此,即使使用n个振荡电路,雾的总量小于每个振荡电路的N次。此外,雾的减少量取决于电路元件,并且不可能的雾量的精确设计。

超声雾化器电路概述

因此,本发明的目的是通过提供新的和改进的雾化器电路来克服现有雾化器电路的缺点和限制。

它还是本设计的目的,提供一种喷雾器电路,当使用n个振荡电路时可以产生n次雾。

通过超声雾化器电路实现上述和其他目的,包括多个单元振荡电路,每个单元振荡电路通过整流电路(DS)通常与单个公共变压器(PT)的次级绕组耦合,每个所述单元振荡器电路包括一个晶体管(Q1)与收集器接地,接地的压电振动元件(TD)耦合在集电极的集电极和基座上,耦合在所述晶体管(Q1)的发射器和所述电容器的所述电容器C1和所述电容器( C3)耦合跨越所述晶体管(Q1)的所述基座和所述发射器,其中另一电容器(C7)耦合在所述振动器(Td)的一端的结点和所述电容器(C3)的一端,以及所述基座之间晶体管(Q1),使得所述电容器(C3)与用于DC电流的晶体管(Q1)的基电路分离。


图1A:是用于超声雾化器电路的根据本发明的喷雾器的振动电路的电路图



超声雾化器电路的描述

无花果。图1A示出了根据本发明的振荡电路的电路图。在该图中,压电振动器Td,用于激励所述振动器的自激振动器型晶体管振荡器,以及整流器Ds,提供单位电路1a。并且,多个单元电路1a与变压器PT的次级绕组并联耦合。


图1B:示出了使用图1的电路的雾化器。 1A,用于超声雾化器电路



无花果。图1B示出了利用图1的电路的雾化器单元。 1A。在图中。如图1B所示,标号100是包含水102的水箱,其被雾化。多个振动器Td安装在罐100的底部,并且每个振动器S与单元振荡电路1a耦合,如图所示。所有单元振荡电路1a通常与单个变压器PT耦合,用于电源。

自激励晶体管振荡器1a是Colpitts电路,类似于图4。 4a在美国专利No.美国专利号3,989,042。在操作频率上感应的压电器Td,一对电容器C1和C3,以及晶体管Q1构成基本的Colpitts振荡电路。雾化器的振荡频率例如是1.65MHz。电容器C5对该振荡频率具有非常小的阻抗。

接触待雾化的水的振动器Td的一端连接到晶体管Q1的集电极,并且振动器Td的另一端连接到电容器C2。电容器C2和C3的结点与晶体管Q1的基部通过电容器C7和电阻器R5耦合。

因此,电容器C3与基座偏置电路分离,通过在D.C的意义上通过电容器C7的存在向晶体管Q1提供基本偏置电流。(直流电流)。图2的其他结构。图1与图1相同。 5。

单元振荡器中的主振荡环具有振动器Td,以及电容器C2,C3和C1。来自其他单元振荡器的纹波噪声分量通过电容器C4的并联电路和电阻器R1和R2的并联电路以及电感器L3和电阻器R4的串联电路。

应当注意,电阻器R4的端部处的频率5kHz-100kHz的纹波噪声不会向电容器C3充电,电容器C3是主振荡循环的组件。

因此,即使当多个单位振荡器1A通常与公共变压器PT的次级绕组连接时,也不会发生异常振荡,并且振动器TD两端的高频电压的幅度是稳定的。因此,由于单元振荡器的干扰,因此雾的量不会降低。

图2中的各种元件的功能。图1A如下。电感器L1用于防止晶体管Q1中的高频过大电流,电感器L2为塑造发射极电流的波形,电容器C2的用来保护晶体管免受振动器TD循环的击穿,电阻器R5功能为了防止噪声和形状晶体管Q1的基电流的波形,电阻器R4可以在电容器C4,电感器L3和电容器C4的电荷和放电操作期间防止晶体管Q1的基极电位的漂移。用作噪声滤波器,用于防止来自偏置电路(R1,R2,R3,RV)的噪声到晶体管电路。

电阻器R1,R2,R3和RV功能为晶体管Q1的基部提供适当的操作偏置电压。电阻器R2可以是用于补偿晶体管Q1的特性中的微小误差的可变电阻器。可变电阻器RV功能可手动调节雾量。

图2中的电路元件的优选数值实施例。图1A如下。

______________________________________
电容器C1; 1800 PF.
电容器C2; 47000 PF.
电容器C3; 47000 PF.
电容器C4; 10000 PF.
电容器C5; 0.1μF.
电容器C6; 100 PF.
电感器L1; 22μH.
电感器L2; 0.1μH.
电感器L3; 100μH.
电阻器R1; 5.6 kohms.
电阻R2; 200-10 kohms.
电阻R3; 6.8 kohms.
电阻R4; 68欧姆
电阻R5; 3.3欧姆
电阻R6; 0.47欧姆
______________________________________


图2是根据本发明的另一实施例的电路图,用于超声雾化器电路



无花果。图2示出了本发明振荡电路的另一个实施例,其中单元振荡电路1b没有电容器C2,并且振动器Td的端部直接连接到电容器C3。

图2中的电容器C2包括:图1所示的功能以防止晶体管Q1通过电流通过电阻器R5通过电阻器R5损坏晶体管Q1通过事故短路。作为图1的实施例。图2所示的电容器C7具有电容器C7,即使当振动器TD短路时,电容器C7也可以施加到晶体管Q1的基电路上。图2的其他结构。图2与图2相同。 1A。


图3:是根据本发明的雾化器电路的又一个实施例的电路图,用于超声雾化器电路



无花果。图3示出了根据本设计的振荡电路的又一个实施例。图2的特征。图3是在整流器DS和电力变压器PT的次级绕组之间存在电阻器RA和RB。这些电阻器的电阻在0.1欧姆和3欧姆之间。

如下分析电阻器Ra和Rb的操作。

通过电容器C3的电荷和放电产生5kHz-100kHz的不期望的振荡频率分量,其通过晶体管Q1的基部改变晶体管Q1的集电极电流。收集电流不会通过电容器C1,振动器TD或电容器C5向基座反馈,因为这些元件的电容太小而无法建立反馈和振荡。

收集电流不会通过电力变压器PT反馈,因为电力变压器具有大的电感,这衰减了不希望的高频振荡。因此,当使用单个单元振荡器时,不会发生不希望的振荡,只要电力变压器用作电源即可。

另一方面,当多个单元振荡器连接到公共电力变压器时,集电极电流通过发射器,电感器L2,电感器L1,电阻器R6,整流器DS向收集器本身反馈给收集器本身。另一单元振荡器的整流器DS,另一个单元振荡器的基极偏置电路,另一个单元振荡器的发射极,另一个单元振荡器的电感器L2,另一个单元振荡器的电感器L1,另一个单元振荡器的电阻R6,整流器的另一个单元振荡器的电阻器R6,整流器另一个单位振荡器的DS,自身单位整流器的整流器D,以及自身单位振荡器中的晶体管Q1。电阻器Ra和Rb的存在在该反馈回路中衰减不希望的振荡,并防止不希望的振荡。

如上面详细描述的,根据本发明的设计,发生多个单元振荡器之间的干扰,并且不会降低振荡能量,也没有发生雾量的降低。并且,通过使用多个单元振荡器获得足够量的雾。

从上述内容中,显而易见的是,已经找到了一种新的和改进的超声波雾化器电路。应当理解,所公开的实施例仅仅是说明性的并且不旨在限制设计的范围。因此,应参考所附权利要求,而不是指示设计范围的规范。


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