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基于與STM32的加濕器之霧化片驅動

嵌入式技術 ? 來源:嵌入式技術 ? 作者:嵌入式技術 ? 2024-10-12 17:29 ? 次閱讀

加濕器是一種由電力驅動,用于增加環境濕度的家用電器。加濕器通過特定的方式(如蒸發、超聲波振動或加熱)將水轉化為水蒸氣,并將這些水蒸氣釋放到空氣中,從而增加空氣中的濕度。主要功效是改善室內環境的濕度,減少因空氣干燥帶來的不適,如皮膚干燥、喉嚨不適等。同時,加濕器還能在一定程度上減少空氣中的浮塵,去除異味,并創造更舒適的居住環境。

1.工作原理

根據工作原理的不同,加濕器主要分為以下幾類:

蒸發式加濕器:利用風機的作用使水蒸發并擴散到空氣中,達到加濕的目的。這種加濕器使用方便、無噪音,適合在需要安靜環境的場所使用。
超聲波加濕器:通過高頻震蕩將水霧化為超微小顆粒,并通過小風扇將水霧擴散到空氣中。超聲波加濕器的加濕效果好,能快速提高空氣濕度,但可能會產生一定的噪音。
加熱加濕器:通過加熱將水轉化為水蒸氣并釋放到空氣中。加熱加濕器不僅能增加空氣濕度,還能殺死空氣中的細菌和病毒,改善室內空氣質量。但加熱加濕器需要較高的能耗,并在加熱過程中可能產生噪音。

2.市場與發展

隨著人們生活水平的提高和對居住環境舒適度的要求增加,加濕器的市場需求不斷增長。市場上出現了各種品牌、型號的加濕器產品,以滿足不同消費者的需求。未來加濕器產品將更加智能化、便捷化。例如,通過智能控制實現自動調節濕度、與智能家居系統聯動等功能。同時,隨著環保意識的提高和技術的進步,節能、環保的加濕器產品也將受到更多消費者的青睞。

3.加濕器霧化片驅動

加濕器霧化片是加濕器中的核心部件,負責將水分子霧化成微小的顆粒,并釋放到空氣中,從而增加空氣濕度。
加濕器霧化片,也稱為超聲波霧化片或換能片,是一種利用超聲波振動原理將液態水轉化為氣態水霧的裝置。通過高頻振動將水分子打散成微小顆粒,形成水霧,并隨著空氣流動擴散到室內,達到加濕的效果。
隨著加濕器市場的不斷擴大和消費者需求的多樣化,加濕器霧化片的生產和研發也在不斷進步。目前市場上已經出現了多種類型的霧化片產品,如超聲波霧化片、壓電陶瓷霧化片等。

本次采用的加濕器霧化片為超聲波霧化片,采用5V工作電壓,工作頻為110KHZ,工作電流大約300mA,2.0接線端子硬件實物如下圖所示:

wKgZomcKQLeAByArACWf9wCbQHo665.png

加濕器霧化片硬件電路設計如下圖所示:

wKgZomcKQMCARyXXAAJntwbRnj4264.png

?使用NMOS管實現PWM輸出110KHZ頻率,外加三腳升壓電感升壓實現霧化片驅動。利用電感的互感特性,將初級電能轉化為磁能,磁能感應到次級時,次級將磁能再轉換成電能,一系列的電磁轉換過程,只要將初級設計成一個小感量,次級設計成一個大感量,當電感器流過一個交變的電流,就可以達到一個升壓的效果。三角電感實物圖和封裝如下圖所示:

wKgaomcKQNaAZf0XAAWnsjRtido970.png

??本次設計采用的三腳電感參數為6*8(25uH+800uH)。

wKgaomcKQPKAAdjhABELb3Adn5g351.png

3.加濕器霧化片驅動

3.1 HAL庫配置PWM模式

??本次霧化片驅動引腳為PB9,可通過TIM4_CH4通道進行驅動。使用HAL庫配置信息如下:

wKgaomcKQQuAX0PsAAf7c0e2ARg773.pngwKgZomcKQRyAX7kRAAbfRu85JR0417.png

3.2 PWM代碼生成

??TIM4_CH4初始化代碼如下:

void MX_TIM4_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM4_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM4_Init 0 */

  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM4_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM4_Init 1 */
  htim4.Instance = TIM4;//定時器4
  htim4.Init.Prescaler = 0;//預分配系數
  htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上計數
  htim4.Init.Period = 654;//重裝載值,一個技術周期時間:1/72*654=9.08us,約為110KHZ
  htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;//無時鐘分頻因子
  htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;//自動重裝載允許
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim4) != HAL_OK)//定時器初始化
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;//時鐘源
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim4, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim4) != HAL_OK)//初始化定時器
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim4, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;//PWM模式1
  sConfigOC.Pulse = 0;//占空比
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;//有效電平為高電平
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_ENABLE;//快速比較使能
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim4, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)//TIM4_PWM初始化
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM4_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM4_Init 2 */
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim4);//定時器引腳與時鐘配置

}

?定時器4通道4硬件引腳配置和啟動代碼示例:

void HAL_TIM_MspPostInit(TIM_HandleTypeDef* timHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(timHandle->Instance==TIM4)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspPostInit 0 */

  /* USER CODE END TIM4_MspPostInit 0 */

    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//開啟PB時鐘
    /**TIM4 GPIO Configuration
    PB9     ------> TIM4_CH4
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;//PB9
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;//復用推挽輸出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;//響應速度
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspPostInit 1 */
		HAL_TIM_PWM_Start(timHandle,TIM_CHANNEL_4);//初始化通道4
  /* USER CODE END TIM4_MspPostInit 1 */
  }
}

3.3 主函數和啟動加濕器

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_TIM4_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	printf("串口初始化完成rn");
	TIM4->CCR4=327;//設置占空比,高低電平各占一半
/* USER CODE END 2 */
while(1)
{

}
wKgaomcKQXCAUwOPAB12FoW5trE225.png


審核編輯 黃宇

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