加濕器是一種由電力驅(qū)動(dòng)，用于增加環(huán)境濕度的家用電器。加濕器通過特定的方式（如蒸發(fā)、超聲波振動(dòng)或加熱）將水轉(zhuǎn)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(nèi)環(huán)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(shí)，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(chuàng)造更舒適的居住環(huán)境。

1.工作原理

根據(jù)工作原理的不同，加濕器主要分為以下幾類：

蒸發(fā)式加濕器：利用風(fēng)機(jī)的作用使水蒸發(fā)并擴(kuò)散到空氣中，達(dá)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(huán)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(fēng)扇將水霧擴(kuò)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(huì)產(chǎn)生一定的噪音。
加熱加濕器：通過加熱將水轉(zhuǎn)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(xì)菌和病毒，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。但加熱加濕器需要較高的能耗，并在加熱過程中可能產(chǎn)生噪音。

2.市場與發(fā)展

隨著人們生活水平的提高和對居住環(huán)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(xiàn)了各種品牌、型號(hào)的加濕器產(chǎn)品，以滿足不同消費(fèi)者的需求。未來加濕器產(chǎn)品將更加智能化、便捷化。例如，通過智能控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度、與智能家居系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等功能。同時(shí)，隨著環(huán)保意識(shí)的提高和技術(shù)的進(jìn)步，節(jié)能、環(huán)保的加濕器產(chǎn)品也將受到更多消費(fèi)者的青睞。

3.加濕器霧化片驅(qū)動(dòng)

加濕器霧化片是加濕器中的核心部件，負(fù)責(zé)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(dòng)原理將液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水霧的裝置。通過高頻振動(dòng)將水分子打散成微小顆粒，形成水霧，并隨著空氣流動(dòng)擴(kuò)散到室內(nèi)，達(dá)到加濕的效果。
隨著加濕器市場的不斷擴(kuò)大和消費(fèi)者需求的多樣化，加濕器霧化片的生產(chǎn)和研發(fā)也在不斷進(jìn)步。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多種類型的霧化片產(chǎn)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(shí)物如下圖所示：

加濕器霧化片硬件電路設(shè)計(jì)如下圖所示：

?使用NMOS管實(shí)現(xiàn)PWM輸出110KHZ頻率，外加三腳升壓電感升壓實(shí)現(xiàn)霧化片驅(qū)動(dòng)。利用電感的互感特性，將初級(jí)電能轉(zhuǎn)化為磁能，磁能感應(yīng)到次級(jí)時(shí)，次級(jí)將磁能再轉(zhuǎn)換成電能，一系列的電磁轉(zhuǎn)換過程，只要將初級(jí)設(shè)計(jì)成一個(gè)小感量，次級(jí)設(shè)計(jì)成一個(gè)大感量，當(dāng)電感器流過一個(gè)交變的電流，就可以達(dá)到一個(gè)升壓的效果。三角電感實(shí)物圖和封裝如下圖所示：

??本次設(shè)計(jì)采用的三腳電感參數(shù)為6*8（25uH+800uH）。

3.加濕器霧化片驅(qū)動(dòng)

3.1 HAL庫配置PWM模式

??本次霧化片驅(qū)動(dòng)引腳為PB9,可通過TIM4_CH4通道進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。使用HAL庫配置信息如下：

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(shí)器4
  htim4.Init.Prescaler = 0;//預(yù)分配系數(shù)
  htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上計(jì)數(shù)
  htim4.Init.Period = 654;//重裝載值，一個(gè)技術(shù)周期時(shí)間：1/72*654=9.08us,約為110KHZ
  htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;//無時(shí)鐘分頻因子
  htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;//自動(dòng)重裝載允許
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim4) != HAL_OK)//定時(shí)器初始化
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;//時(shí)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(shí)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(shí)器引腳與時(shí)鐘配置

}

?定時(shí)器4通道4硬件引腳配置和啟動(dòng)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(shí)鐘
    /**TIM4 GPIO Configuration
    PB9     ------> TIM4_CH4
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;//PB9
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;//復(fù)用推挽輸出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;//響應(yīng)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(shù)和啟動(dòng)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(shè)置占空比，高低電平各占一半
/* USER CODE END 2 */
while(1)
{

}

審核編輯 黃宇