作为加湿器或者香氛仪的核心结构,微孔雾化的原理来源于微孔雾化片,其中心区域内存在许多锥形微孔,大孔面孔径为20~50微米,小孔面孔径为5~7微米,这些锥形微孔起着储存液体作用。在高频信号驱动下,微孔雾化片高速弯曲振动,将储存于所述锥形微孔中的液体弹射出去。由于所述锥形微孔的大、小孔面的流体阻力存在巨大差异,其大孔面与液体相连接时,每振动一个周期均经历弹射和储液补充阶段,弹射和储液补充两个阶段重复进行,使液体从微孔雾化片的微孔中喷出形成雾,下图是小米香氛机微孔陶瓷片的放大效果,可以看到中间凹凸处的微孔。

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雾化的形成机制研究,不管是孔隙的尺寸和加工参数,还是陶瓷片的烧结/粘结工艺,钢片的材质和参数,都已经很成熟,其配套的产业链也是非常完善,所以普通的工程师都能很快搭建一个模型,将主要结构件和驱动硬件电路(1688上都有现成的标准件)安装起来成雾。

问题的关键,是如何雾的更好 - 这也是评价一个方案是普通还是优秀的分水岭,具体来说就是几个方面指标的平衡:

1. 雾化稳定性:也就是实际雾化量在目标值(比如4毫克/秒)上下的波动有多大?

2. 功耗:雾化维持在目标值时的功耗,1.5W和1W的差别是很大的

3. 价格:实现同样的性能指标,整体硬件成本(而不是单独的某个器件,或者某个功能模块)是多少,甚至整体结构成本(硬件+结构件)?总之,要看总成本,算大帐

今天聊聊第一个问题也是工程师和客户最关心的问题:雾化稳定性

根因分析的角度,影响雾化一致性的因素无非以下几个方面:

1. 陶瓷片的来料:比如阻抗指标,孔的加工一致性

2. 安装方式的影响:压力(安装结构,密封圈,棉棒/弹簧)

3. 液体供给:材料和结构

4. 驱动信号的波动

第一个因素无需赘述,陶瓷片本身的参数会直接影响,比如孔的数量和孔的加工尺寸(加工参数如激光机的能量波动以及Z轴偏差,钢片自身的一致性等),还有陶瓷片来料的电性能差异,都会直接导致波动,这也是为什么在微孔片工厂需要用客户的PCB板进行100%检测/匹配,就是用一个很小的上下限来筛(这里的良率,就是工厂的管理利润来源);当然,如果有一个合适的电路方案,能把这个筛选的上下限扩大,也就是说增加对微孔雾化片的适应性,会直接提升微孔雾化片工厂的良率,皆大欢喜,LOXIM的专用芯片LX8201-0B就能达到这个效果(具体后面详细介绍)。

第二和第三:主要涉及结构的设计,因为需要固定的考虑,需要在微孔雾化片上施加不同的外力,主要有固定的夹持力(下图的密封圈),以及底部的棉棒顶撑力(对液体容器倒置的机器,不是必须,但是有很多的机器液体在底部,都需要带棉棒)。这两个材料的硬度,安装精度和材料的尺寸波动,都会影响雾化性能的波动,举例,如果棉棒过长,顶撑力就会过大(虽然一般都有弹簧机构来缓冲),导致整体的雾化性能波动。

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最后一个因素,也是非常常见而且无法避免的,现有市面上的方案都是基于常规的LC振荡电路,依赖于离散器件进行工作;因此,器件自身的参数波动(比如电感,来料的波动是不可避免的)就会直接影响到雾化性能。

针对最后一个影响因素,LOXIM - 深圳市乐而信科技服务有限公司最新推出的微孔雾化驱动电路方案,基于专用驱动芯片LX8201-0B而成,能消除振荡电路器件的离散性(电感和MOS)影响,同时精准追频(减少能量浪费从而降低功耗),当然升压的稳定性也是基础工作之一了。

实际客户案例显示,除了一致性和功耗的优势,此芯片解决方案,也能明显提升对微孔雾化片的适应性,也就是:原来的微孔雾化片的良率会提升,所以此方案不仅降低了硬件总成本,也对进一步微孔雾化片的成本提供了可能性。

下图为应用此芯片的实际案例,包括了升压和雾化驱动的电路。

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