烟雾报警器延伸:空气净化器——Amadeus

描述

烟雾报警器延伸:空气净化器——Amadeus

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作品概括

首先,这个不是我想出来的,基本是参考张老师第五部,根据实际情况,在第五部的基础上有所改动。

功能说明:

空气净化器分自动挡和手动挡。

自动挡:空气传感器检测空气质量后,会根据污染程度分为“好、中、差”三档,对应马达转速“低、中、高”三档,污染越严重,马达转得越快。(链接里的视频演示的就是自动挡)

手动挡:手调决定转速。

分三个指示灯,“绿、橙、红”分别指示当前空气质量。

每当出现档位变化时,蜂鸣器响一声。

2

电路介绍

按照惯例,有图有真相~下图是逻辑框图,电路的逻辑就是那么一回事~

报警器

然后是原理图,我觉得原理没有太多什么可讲的,真的要讲很详细也讲不完,在上文的链接里有我的一部分分析,可以看看。老师的第五部里面讲得很详细,同学们可以再回去看看~

报警器

接下来是PCB图的正面和背面

最后是实物

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波形实测和分析

首先是滞回比较器的波形

报警器

官方作品里面已经解释的比较清楚了,原理方面我就不多说什么了。我原理图上的参数是1nF,实际做实验焊的是470pF,所以频率是120K左右,如果是1nF,频率大概是50多K,感兴趣的同学们可以试试不同的电容,看看频率是多少。在这个应用里,是不需要多高的频率的。

我这里提一下两点跟实际应用有关的内容。

首先是电阻的选取,无论你选什么阻值,能实现功能都是可以的。但是在实际交付生产,采购的时候,如果量不大就会遇到麻烦。会遇到什么麻烦呢?例如这批板子生产三千套,用到了某个不常用的阻值,整块板子上就用到了一个,采购去买的时候,供应商会说:“电阻一盘五千个,你要买就买一盘,我不可能撕三千个下来给你,要么你就别买。”现在这年头,大家的需求都比较个性化,往往做一批的量不大,举例的三千个还算多了,量少的可能一次就做几百个。 这种事情采购经历的多了,就会抱怨研发部,也可能在开会的时候跟领导提,最终背锅的可能还是自己,哈哈。所以建议选择同一个阻值,而且是常用的阻值,这样简单方便。

其次是电容的选取,这个比较关键,市面上常见的贴片电容分三种材质,Y5V、X7R、NP0,关于这方面,网上资料很多,我记得网上有个《十说电容》讲的不错,我就不赘述了。同等容量耐压,Y5V做出来的是最便宜的,Y5V也很容易做出大容量的贴片电容,但是Y5V这个材料本身做出来就误差大,温漂大,老化以后衰减也大,我曾经见过4.7uF的电容衰减到2uF。如果用在这种决定频率的场合,频率会飘得很厉害。有个很简单的办法,大家做实验的时候,用烙铁或者热风枪给Y5V材质的电容加热一下,观察波形,会发现频率飘了不少。所以这里最差也要选择X7R,这样相对稳定一些,不能再差了。

接下来是PWM波形

细心的朋友估计会注意到上升沿比较缓,下降沿比较陡。想想看为什么?

实际上,这个跟比较器输出的结构有关,比较器是OC输出,如下图

报警器

在官方的图里面,可以看到驱动输出三极管的基极电流是100uA。接着,我们假设负载是1mA,也就是集电极电流1mA,假设这个三极管的放大倍数β=100.

我们可以想象一下,电流从0到100uA,也就是比较器输出从高到低,那么,使输出变成低,基极需要多少电流呢?1mA/100=10uA。也就是说,当电流从0变到10uA的时候,比较器已经输出是低了。后面的10uA到100uA的过程,输出一直是低。

那么反过来呢?电流从100uA到0,也就是比较器从低到高,又是一个什么情况?

这个时候,就刚好反过来了,电流从100uA变到10uA,比较器输出还是低,因为10uA就可以饱和,只有当10uA变成0的过程,才对应比较器输出从低到高的过程。

上面说的0到100uA,以及100uA到0,电流的变化都不是线性的。刚开始变化率很大,变化的很快,最后一段会趋缓。至于为什么,大家想想寄生电容的充放电,以及三极管的特性就明白了。所以看到的现象就是上升沿比较缓,下降沿比较陡。

以上在第五部视频里没提,是我自己做实验注意到的,就特地拿出来讲一下。

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