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基于SDI5209PSS-X2霧化器方案設計

發布人:solidic 時間:2024-03-28 來源:工程師 發布文章

一、霧化器開發背景

霧化吸入治療是呼吸系統疾病治療方法中一種重要和有效的治療方法,采用霧化吸入器將藥液霧化成微小顆粒,藥物通過呼吸吸入的方式進入呼吸道和肺部沉積,從而達到無痛、迅速有效治療的目的。故本方案講述了一種低成本內置高精度24位ADC 的國產SOC芯片,SDI5209PSS-X2芯片開發的霧化器。該SOC芯片內置2通道24位Sigma-Delta高精度低電壓24位ADC、IIC、4通道8位ADC、30K 字節 Flash、768 字節RAM、2通道16bit PWM等外設,能夠滿足霧化器方案中的相關數據采集、數據處理以及數據顯示的要求。 

二、設計的原理

1、系統的組成結構框圖

圖1.png圖1

2、硬件設計及原理

2.1 系統電源電路

圖2.png

圖2

SDI5209PSS-X2霧化器方案中的電源電路圖2組成,該方案中可以使用2節1.5V干電池供電或者由5v的usb數據線供電。通過防反接電路以后,然后通過升壓IC到5V,之后5V電源一路驅動霧化片,另一路通過ldo降壓給MCU供電。

2.2 MCU

圖3.png

圖3

MCU型號為SDI5209PSS-X2,是一款內置24位高精度ADC的SOC芯片,可以1.8V的超低電壓工作,是一款功耗的SOC芯片。該芯片廣泛應用在電子秤、氣壓計、血壓計、額溫計等微弱信號測量及工業控制場景下,其特點如下:

1. 工作電壓: 1.8V - 5.5V、(休眠功耗通常STOP2模式:< 4uA)

2. 30K 字節 Flash、768 字節RAM

3. 9.83MHz 內部RC震蕩(可倍頻至19.66MHz) 1T 指令周期

4. 24位Sigma-Delta高精度低電壓ADC

5. 內置升壓模塊

6. 4通道8位低精度ADC

7. IO口:13個通用IO、可配置IO驅動強度

8. 3個16 位定時/計數器

9. 9、13個中斷源,3級優先級:可配置掉電中斷

10. 通訊接口:1組UART、1組I2C接口

11. 看門狗集成:定時喚醒、計時功能

12. 12、2路16位脈寬調制(PWM)輸出

13. 內置ISP功能(SDA、SCL兩線燒錄)

2.3  LCD顯示驅動

圖4.png

圖4

SDI5209PSS-X2霧化器方案采用2個不同顏色的LED燈用來指示霧化器工作狀態。

2.4 按鍵

圖5.png

圖5

SDI5209PSS-X2霧化器方案采用按鍵控制霧化器,關機狀態下,短按開機,開機狀態下短按關機,在關機狀態下長按可以進入清潔模式。

2.5 電壓電流

圖6.png

圖6

SDI5209PSS-X2霧化器方案通過24bitADC來檢測流過霧化片的電流,來檢測霧化片是否工作正常,同時可以實現掃頻追蹤霧化片最佳頻率。同時通過8位ADC通道檢測電池電壓來實現低壓自動關機的功能。

2.6 干燒檢測

圖7.png

圖7

通過在霧化杯當中引入另一個電極與水進行接觸,當杯內部還有水時,霧化片上的電壓會通過水進行傳導到電極上面來,通過C12進行簡單的濾波,通過D5進行波形整形,再通過R23和R25對電壓進行分壓給到MCU進行處理來實現干燒的檢測。

2.7 霧化片驅動

圖8.png

圖8

如圖8所示,使用芯片內部的PWM通過MOS管Q3控制三腳電感L1的放電與充電實現霧化片的驅動。

三、霧化器方案原理圖

圖9.png

四、程序流程圖

圖10.png

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