CN107576868A - 振动子工作状态检测方法、装置、电路及加湿器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动子工作状态检测方法、装置、电路及加湿器，其中，方法包括：获取驱动振动子振荡的振荡电压；统计所述振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长；根据所述持续时长确定所述振动子的当前工作状态。由于振荡电压的振幅越不同对应的振动子的工作状态不同，可以通过持续时长确定所述振动子的当前工作状态。只通过单一I/O口实现多种工作状态的检测，振幅大小振动子的固有属性，可以较为简单快速的检测振动子的工作状态。

Description

振动子工作状态检测方法、装置、电路及加湿器

技术领域

本发明涉及家电技术领域，具体涉及到一种振动子工作状态检测方法、装置、电路及加湿器。

背景技术

振动子以其振荡频率稳定，电能到机械能转换效率高，谐振阻抗小，发热量小等优越的性能，被广泛应用在清洗，加湿等领域。例如，当前越来越多的加湿器采用振动子雾化取代传统的加热雾化，其原理是，通振荡电路驱动雾化片以高频振荡，将水打散成直径1-5微米的水雾，通过风机将水吹出，以加湿空气，其具有加湿效率高，加湿强度大，节能等优点。

然而，振动子在空载时，例如，加湿器内缺水，由于没有向外传送功率，振动子的振幅会大幅增加，温度也会相应升高，长时间空载可能导致振动子损坏。

现有技术中，一般通过检测振动子的负载，在没有负载时，反馈至主控单元，主控单元控制振荡电路断电。例如，在加湿器中，一般通过干簧管检测水箱内水位，当缺水时，控制加湿器停止工作，而干簧管存在一定失效概率，在干簧管失效时，可能导致在加湿器缺水时，不能自动停机；或者通过检测振动子温度，在温度超过预设值时，控制加湿器停止工作，由于升温需要一定的时间，可能数十秒，其反应时间过长，不能及时停机；或者通过熔断热熔丝进行保护或者通过多重保护功能，例如，水位检测和温度检测以及熔断热熔丝进行保护同时存在，但其各种保护功能是分别通过各保护电路及主控单元的多个I/O口实现，导致产品成本增加。

因此，如何较为简单快速的检测振动子的工作状态成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于较为简单快速的检测振动子的工作状态。

为此，根据第一方面，本发明实施例提供了一种振动子的工作状态检测方法，包括如下步骤：获取驱动振动子振荡的振荡电压；统计振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长；根据持续时长确定振动子的当前工作状态。

可选地，统计输出电压的振幅超过基准电压时的持续时长包括：判断振荡电压的振幅是否超过基准电压；当振荡电压的振幅超过基准电压时，输出高电平信号；统计高电平信号持续出现的时长，得到持续时长。

可选地，在获取驱动振动子振荡的振荡电压之前，包括：根据预设工作状态发送驱动振荡电路产生振荡电压的驱动信号。

可选地，在根据持续时长确定振动子的当前工作状态之后，包括：根据当前工作状态对驱动信号进行调整。

可选地，在未统计到高电平信号时，确认振动子为非工作状态，并进行报警。

可选地，根据持续时长确定振动子的当前工作状态包括：判断持续时长是否超过预设时长；当持续时长超过预设时长时，确认当前工作状态为空载状态。

可选地，根据当前工作状态对驱动信号进行调整，包括：停止发送驱动信号，并进行报警。

可选地，当持续时长未超过预设时长时，根据持续时长确认振动子的输出功率。

可选地，根据当前工作状态对驱动信号进行调整，包括：根据输出功率调节驱动信号，以使当前工作状态匹配预设工作状态。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种振动子的工作状态检测装置，该装置包括：获取单元，用于获取驱动振动子振荡的振荡电压；统计单元，用于统计振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长；确定单元，用于根据持续时长确定振动子的当前工作状态。

可选地，统计单元包括：电压比较子单元，用于判断振荡电压的振幅是否超过基准电压，当输出电压的振幅超过基准电压时，输出高电平信号；统计子单元，用于统计在至少半个周期内高电平信号出现的时长，得到持续时长。

可选地，确定单元包括：第一判断子单元，用于判断持续时长是否超过预设时长；第一确认子单元，用于在第二判断子单元判断出持续时长超过预设时长时，确认当前工作状态为空载状态。

可选地，确定单元包括：第二确认子单元在第二判断子单元判断出持续时长未超过预设时长时，根据持续时长确认振动子的输出功率。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种振动子工作状态检测电路，包括：振荡电路模块，与振动子连接，用于输出振荡电压以使振动子振荡；电压比较电路模块，与振荡电路模块连接，用于对振荡电压的振幅与基准电压进行比较；控制电路模块，与电压比较电路模块连接，用于统计振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长，并根据持续时长确定振动子的当前工作状态。

可选地，振动子工作状态检测电路还包括：驱动电路模块，分别与振荡电路模块和控制电路模块连接，用于输出驱动信号以驱动振荡模块工作。

可选地，振动子工作状态检测电路还包括：报警模块，用于在振动子为空载状态时报警。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种加湿器，包括：加湿器本体；以及，上述第三方面任意一项描述的振动子工作状态检测电路。

本发明实施例提供的振动子工作状态检测方法、装置、电路及加湿器，在获取到驱动振动子振荡的振荡电压后，将振荡电压的振幅与基准电压进行比较，统计所述振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长，由于振荡电压的振幅越不同对应的振动子的工作状态不同，可以通过持续时长确定所述振动子的当前工作状态。只通过单一I/O口实现多种工作状态的检测，振幅大小振动子的固有属性，可以较为简单快速的检测振动子的工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的振动子的工作状态检测方法示意图；

图2示出了本发明实施例的振动子不同工作状态对应的振荡电压的波形图；

图3示出了本发明另一实施例的振动子的工作状态检测方法；

图4示出了本发明实施例的振动子的工作状态检测装置示意图；

图5示出了本发明实施例的振动子的工作状态检测电路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种振动子的工作状态检测方法，如图1所示，该检测方法可以包括：

S11.获取驱动振动子振荡的振荡电压。在本实施例中，振动子通过与之配合的振荡电路发生谐振，按振动子的固有频率发生振荡。即振动子一旦确定下来，振荡电路的振荡频率(即振荡周期)就能确定，振荡电路的振荡电压的周期与振动子的震动周期以及振幅均同步。在本实施例中，用于驱动振动子振荡的振荡电压可以表征振动子的频率和振幅，获取驱动振动子的振荡电压即可得到振动子的频率和振幅。

S12.统计振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长。在本实施例中，振荡电压为周期性电压，基准电压可以根据振动子正常工作时的振荡电压的振幅确定，振动子的正常工作的振荡电压的振幅超过基准电压，可以统计振幅超过基准电压时的持续时长。

S13.根据持续时长确定振动子的当前工作状态。振动子的振荡电压振幅越大→振动子的振荡幅度越大→功率越大。另外，当振动子进入空载振荡状态时，其振荡幅度大幅增加。如图2所示，由于振荡电压的频率固定，其振幅越大，振幅超过基准电压的持续时长越长，可以根据振荡电压振幅超过基准电压的时长确定振动子的振幅，进而可以确定振动子的工作状态。图2示出了三条不同工作状态振荡电压的波形图，曲线A为振动子空载时振荡电压波形，Δt1＝t6-t1为振动子空载时振荡电压波形大于基准电压的时间；曲线B为振动子较高功率时振荡电压波形，Δt2＝t5-t2为振动子较高功率时振荡电压波形大于基准电压的时间；曲线C为振动子较低功率时振荡电压波形，Δt3＝t4-t3为振动子较低功率时振荡电压波形大于基准电压的时间，可以得知Δt3＜Δt2＜Δt1。在振动子因故障或被保护停止工作时，无振荡电压输出，振荡电压振幅一直不会超过基准电压，统计不到振荡电压振幅超过基准电压的统计时长，可以确认振动子为非工作状态，例如，加湿器在缺水时，进入缺水保护，切断振荡电压输出此时，无振荡电压输出，则认为进入缺水状态。

在获取到驱动振动子振荡的振荡电压后，将振荡电压的振幅与基准电压进行比较，统计所述振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长，由于振荡电压的振幅越不同对应的振动子的工作状态不同，可以通过持续时长确定所述振动子的当前工作状态。只通过单一I/O口实现多种工作状态的检测，振幅大小振动子的固有属性，可以较为简单快速的检测振动子的工作状态。

在可选地的实施例中，为较为准确的统计振荡电压超过基准电压的时长，可以判断振荡电压的振幅是否超过基准电压；当振荡电压的振幅超过基准电压时，输出高电平信号；统计高电平信号持续出现的时长，得到持续时长。在具体的实施例中，可以将振荡电压与基准电压进行比较，当振动子振荡电压大于基准电压时，输出高电平；当振动子振荡电压小于基准电压时，输出低电平。在相同的振荡周期下，振动子不同的振荡幅度，输出高电平的时间不同。根据检测输出高电平的时间长短，可判定振动子的工作状态。在本实施例中，在未检测到高电平输出，可以确认无振荡电压输出，可以确认振动子为非工作状态。

在可选的实施例中，振动子当前工作状态可以包括非工作状态，空载状态以及当前输出功率的状态，在具体的实施例中，振动子当前工作状态可以包括：判断持续时长是否超过预设时长；当持续时长超过预设时长时，确认当前工作状态为空载状态。当持续时长未超过预设时长时，根据持续时长确认振动子的输出功率。在本实施例中，由于预设时长可以根据可以空载状态的振动子的振幅大幅增加，其振幅超过基准电压的时长相较于正常工作状态的振动子的时长要长，所称预设时长可以选取在空载状态的振动子的振幅基准电压的时长与正常工作状态振动子最大功率时振幅超过基准电压的时长之间。在持续时长未超过预设时长时，振动子工作正常，可以通过输出高电平的持续时长确认振动子的输出功率。在没有统计到高电平时，可以确认振动子的工作状态为非工作状态。

为保证振动子的正常工作以及保护振动子，在确认振动子的工作状态后，可以对振动子的工作状态进行调节，本发明实施例提供了另一种振动子的工作状态检测方法，如图3所示，该方法包括：

S21.根据预设工作状态发送驱动振荡电路产生振荡电压的驱动信号。在具体的实施例中，可以根据预设的工作状态，例如预设的振动子的输出功率，驱动信号可以为PWM驱动信号，以预设的占空比大小驱动振荡电路产生振荡电压。

S22.获取驱动振动子振荡的振荡电压。具体的可以参将上述实施例步骤S11中对于获取振荡电压的描述。

S23.统计振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长。具体的可以参见上述实施例S12中对于统计持续时长的描述。

S24.根据持续时长确定振动子的当前工作状态。具体的可以参见上述实施例S13中对于确定振动子当前工作状态的描述。

S25.根据当前工作状态对驱动信号进行调整。在具体的实施例中，在检测到振动子的工作状态为空载状态，为避免振动子长时间空载而损坏振动子，停止发送驱动信号，并进行报警。在检测到振动子的为正常工作状态，可以检测其输出功率的大小，并与预设的功率进行比较，可以得知实际输出功率与设定功率的偏差，在不相同时，可以调整PWM的驱动信号的占空比的大小，可以提高振动子工作的稳定性。在振动子为非工作状态，例如，在加湿器中，出现缺水状态，可以发出报警信号。在获取到驱动振动子振荡的振荡电压后，将振荡电压的振幅与基准电压进行比较，统计所述振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长，由于振荡电压的振幅越不同对应的振动子的工作状态不同，可以通过持续时长确定所述振动子的当前工作状态。进而对当前工作状态进行调整，既可以防止振动子空载，又可以对其正常工作状态进行调整，只通过单一I/O口实现多种工作状态的检测和调整，可以节省例如加湿机等设备的制造成本。

本发明实施例还提供了一种振动子的工作状态检测装置，如图4所示，该装置包括：获取单元10，用于获取驱动振动子振荡的振荡电压；统计单元20，用于统计振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长；确定单元30，用于根据持续时长确定振动子的当前工作状态。

在可选的实施例中，统计单元20包括：电压比较子单元，用于判断振荡电压的振幅是否超过基准电压，当输出电压的振幅超过基准电压时，输出高电平信号；统计子单元，用于统计在至少半个周期内高电平信号出现的时长，得到持续时长。

在可选的实施例中，确定单元30包括：第一判断子单元，用于判断持续时长是否超过预设时长；第一确认子单元，用于在第二判断子单元判断出持续时长超过预设时长时，确认当前工作状态为空载状态。

在可选的实施例中，确认单元30还包括：第二确认子单元在第二判断子单元判断出持续时长未超过预设时长时，根据持续时长确认振动子的输出功率。

本发明实施例还提供了一种振动子工作状态检测电路，如图5所示，该电路包括：振荡电路模100，与振动子OSC1连接，用于输出振荡电压以使振动子OSC1振荡；电压比较电路模块200，与振荡电路模块100连接，用于对振荡电压的振幅与基准电压进行比较；控制电路模块300，与电压比较电路模块200连接，用于统计振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长，并根据持续时长确定振动子的当前工作状态。

在可选的实施例中，振动子工作状态检测电路还包括：驱动电路模块400，分别与振荡电路模块100和控制电路模块300连接，用于输出驱动信号以驱动振荡模块工作。

在可选的实施例中，振动子工作状态检测电路还包括：报警电路模块500，用于在振动子为空载状态时报警。

下面结合图5对振动子工作状态检测电路的工作原理进行具体的介绍，在本实施例中，以振动子工作状态检测电路应用在加湿器中为例进行说明，振动子工作状态检测电路还可以应用在清洗机等振动设备中，在本实施例中，振动子为加湿器中的雾化片，下面以雾化片代替振动子。在驱动电路模块400中，干簧管KEY1与磁铁搭配使用，用于检测水位状态。当有水时，干簧管KEY1接通，三极管Q2的集电极与电源VCC接通；当缺水时，干簧管KEY1断开，三极管Q2集电极与电源VCC被切断。

驱动电路模块400还包括电阻R5、R6和电容C5，其中电容C6将驱动信号转换为直流电压，驱动信号的占空比不同，直流电压的平均值则不同；

振荡电路模块100中，雾化片OSC1与电容C3、C4，电感L1、L3，功率管Q1组成振荡电路，按雾化片的固有频率进行振荡；

电压比较电路模块200包括电容C6，电阻R3、R4，电压比较器LM1-A。其中电阻R4与电阻R3、电容C6进行分压，再与基准电压VREF进行比较，当电阻R4两端的电压大于基准电压VREF时，输出高电平至控制电路模块300；当电阻R4两端的电压小于基准电压VREF时，输出低电平至控制电路模块300。

当缺水时，干簧管KEY1断开，三极管Q2无法接通，振荡电路无法工作，雾化片OSC1两端的电压为0，经过与基准电压VREF比较，一直输出低电平。控制电路模块300一直为低电平时，驱动报警电路模块500报警。

当有水时，干簧管KEY1接通，三极管Q2在驱动信号的驱动下不断开通与关断，并通过电容C5转换为直流电压。当驱动信号占空比不同时，电容C5两端的直流电压平均值不同，使得振荡电路模块100的驱动电流不同。当驱动信号占空比越大，电容C5两端的直流电压平均值越大，振荡电路模块100的驱动电流越大，雾化片OSC1的振荡幅度也就越大，如图2所示的振动子较高功率时振荡电压波形和振动子较低功率时振荡电压波形。其中Δt2＝t5-t2为振动子较高功率时振荡电压波形大于基准电压的时间，Δt3＝t4-t3为振动子较低功率时振荡电压波形大于基准电压的时间，在Δt2和Δt3这段时间内，输出高电平。因不同占空比的驱动信号，对应不同的加湿功率，故输出高电平的时间长短不同，可知道实际输出的功率与所设定功率的偏差，从而实时调整驱动信号占空比，使得实际输出功率与所设定功率保持一致，提高加湿功率的稳定性。

当干簧管KEY1失效时，在缺水时原本应该断开而没有断开。此时雾化OSC1片把水消耗完后进入干烧，此时雾化片OSC1的振荡波形大幅增加，如图2所示的振动子空载时振荡电压波形。当高电平时间Δt1＝t6-t1大于预设时长时，控制电路模块驱动报警电路模块500报警，并停止发出驱动信号，达到保护雾化片的作用。

本发明实施例还提供了一种加湿器，包括加湿器本体，以及上述实施例中描述的振动子工作状态检测电路。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (17)

1.一种振动子的工作状态检测方法，其特征在于，包括：

获取驱动振动子振荡的振荡电压；

统计所述振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长；

根据所述持续时长确定所述振动子的当前工作状态。

2.如权利要求1所述的振动子工作状态检测方法，其特征在于，所述统计所述输出电压的振幅超过基准电压时的持续时长包括：

判断所述振荡电压的振幅是否超过所述基准电压；

当所述振荡电压的振幅超过所述基准电压时，输出高电平信号；

统计所述高电平信号持续出现的时长，得到所述持续时长。

3.如权利要求1或2所述的振动子工作状态检测方法，其特征在于，在所述获取驱动振动子振荡的振荡电压之前，包括：

根据预设工作状态发送驱动振荡电路产生振荡电压的驱动信号。

4.如权利要求3所述的振动子工作状态检测方法，其特征在于，在所述根据所述持续时长确定所述振动子的当前工作状态之后，包括：

根据所述当前工作状态对所述驱动信号进行调整。

5.如权利要求2所述的振动子的工作状态检测方法，其特征在于，

在未统计到高电平信号时，确认所述振动子为非工作状态，并进行报警。

6.如权利要求4所述的振动子的工作状态检测方法，其特征在于，根据所述持续时长确定所述振动子的当前工作状态包括：

判断所述持续时长是否超过预设时长；

当所述持续时长超过所述预设时长时，确认所述当前工作状态为空载状态。

7.如权利要求6所述的振动子的工作状态检测方法，其特征在于，根据所述当前工作状态对所述驱动信号进行调整，包括：

停止发送所述驱动信号，并进行报警。

8.如权利要求6所述的振动子的工作状态检测方法，其特征在于，

当所述持续时长未超过所述预设时长时，根据所述持续时长确认所述振动子的输出功率。

9.如权利要求8所述的振动子的工作状态检测方法，其特征在于，根据所述当前工作状态对所述驱动信号进行调整，包括：

根据所述输出功率调节所述驱动信号，以使当前工作状态匹配所述预设工作状态。

10.一种振动子的工作状态检测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取驱动振动子振荡的振荡电压；

统计单元，用于统计所述振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长；

确定单元，用于根据所述持续时长确定所述振动子的当前工作状态。

11.如权利要求10所述的振动子的工作状态检测装置，其特征在于，所述统计单元包括：

电压比较子单元，用于判断所述振荡电压的振幅是否超过所述基准电压，当所述输出电压的振幅超过所述基准电压时，输出高电平信号；

统计子单元，用于统计在至所述少半个周期内所述高电平信号出现的时长，得到所述持续时长。

12.如权利要求10所述的振动子的工作状态检测装置，其特征在于，所述确定单元包括：

第一判断子单元，用于判断所述持续时长是否超过预设时长；

第一确认子单元，用于在所述第二判断子单元判断出所述持续时长超过所述预设时长时，确认所述当前工作状态为空载状态。

13.如权利要求11所述的振动子的工作状态检测装置，其特征在于，所述确定单元包括：

第二确认子单元在所述第二判断子单元判断出所述持续时长未超过所述预设时长时，根据所述持续时长确认所述振动子的输出功率。

14.一种振动子工作状态检测电路，其特在于，包括：

振荡电路模块，与所述振动子连接，用于输出振荡电压以使所述振动子振荡；

电压比较电路模块，与所述振荡电路模块连接，用于对所述振荡电压的振幅与基准电压进行比较；

控制电路模块，与所述电压比较电路模块连接，用于统计所述振荡电压的振幅超过基准电压时的持续时长，并根据所述持续时长确定所述振动子的当前工作状态。

15.如权利要求14所述的振动子工作状态检测电路，其特征在于，还包括：

驱动电路模块，分别与所述振荡电路模块和所述控制电路模块连接，用于输出驱动信号以驱动所述振荡模块工作。

16.如权利要求14或15所述的振动子工作状态检测电路，其特征在于，还包括：

报警模块，用于在所述振动子为空载状态时报警。

17.一种加湿器，其特征在于，包括：

加湿器本体；

以及，

如权利要求14-16任意一项所述的振动子工作状态检测电路。