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基于SDI5209PSS-X2雾化器方案设计

2024-3-8 17:03:01

928 8位单片机医疗电子技术

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一、 雾化器开发背景

雾化吸入治疗是呼吸系统疾病治疗方法中一种重要和有效的治疗方法，采用雾化吸入器将药液雾化成微小颗粒，药物通过呼吸吸入的方式进入呼吸道和肺部沉积，从而达到无痛、迅速有效治疗的目的。故本方案讲述了一种低成本内置高精度24位ADC 的国产SOC芯片，SDI5209PSS-X2芯片开发的雾化器。该SOC芯片内置2通道24位Sigma-Delta高精度低电压24位ADC、IIC、4通道8位ADC、30K 字节 Flash、768 字节RAM、2通道16bit PWM等外设，能够满足雾化器方案中的相关数据采集、数据处理以及数据显示的要求。

二、 设计的原理

1、 系统的组成结构框图
图1.png

                  图1

2、 硬件设计及原理

2.1 系统电源电路
图2.png

                    图2

SDI5209PSS-X2雾化器方案中的电源电路图2组成，该方案中可以使用2节1.5V干电池供电或者由5v的usb数据线供电。通过防反接电路以后，然后通过升压IC到5V，之后5V电源一路驱动雾化片，另一路通过ldo降压给MCU供电。
2.2 MCU
图3.png

                   图3

MCU型号为SDI5209PSS-X2，是一款内置24位高精度ADC的SOC芯片，可以1.8V的超低电压工作，是一款功耗的SOC芯片。该芯片广泛应用在电子秤、气压计、血压计、额温计等微弱信号测量及工业控制场景下，其特点如下：

工作电压: 1.8V - 5.5V、（休眠功耗通常STOP2模式：< 4uA）
有30K 字节 Flash、768 字节RAM
9.83MHz 内部RC震荡(可倍频至19.66MHz) 1T 指令周期
24位Sigma-Delta高精度低电压ADC
内置升压模块
4通道8位低精度ADC
IO口：13个通用IO、可配置IO驱动强度
3个16 位定时/计数器
9、13个中断源，3级优先级：可配置掉电中断
通讯接口：1组UART、1组I2C接口
看门狗集成：定时唤醒、计时功能
12、2路16位脉宽调制（PWM）输出
内置ISP功能（SDA、SCL两线烧录）

2.3 LCD显示驱动
图4.png

     图4

SDI5209PSS-X2雾化器方案采用2个不同颜色的LED灯用来指示雾化器工作状态。
2.4 按键
图5.png

    图5

SDI5209PSS-X2雾化器方案采用按键控制雾化器，关机状态下，短按开机，开机状态下短按关机，在关机状态下长按可以进入清洁模式。
2.5 电压电流
图6.png

                   图6

SDI5209PSS-X2雾化器方案通过24bitADC来检测流过雾化片的电流，来检测雾化片是否工作正常，同时可以实现扫频追踪雾化片最佳频率。同时通过8位ADC通道检测电池电压来实现低压自动关机的功能。
2.6 干烧检测
图7.png

                    图7

通过在雾化杯当中引入另一个电极与水进行接触，当杯内部还有水时，雾化片上的电压会通过水进行传导到电极上面来，通过C12进行简单的滤波，通过D5进行波形整形，再通过R23和R25对电压进行分压给到MCU进行处理来实现干烧的检测。
2.7 雾化片驱动
图8.png

             图8

如图8所示，使用芯片内部的PWM通过MOS管Q3控制三脚电感L1的放电与充电实现雾化片的驱动。

三、 雾化器方案原理图
图9.png

                  图9

四、 程序流程图
图10.png

本主题由 elecfans小能手于 2024-3-8 18:15 审核通过

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