分析电子火折子的电路原理

看古装剧时,不时可以看到这样的场景:有人从怀里掏出一个“火折子”,对着吹一吹就点着了火,觉得很神奇:
更加神奇的是,有才的电子工程师们,重新发明了火折子,也就是“电子火折子”,长这样:
同样是吹一口气,就会发热,可以作为火种使用,所以又叫“一个靠吹的打火机”:
上面的图片有点夸张,实际没有明火,也不会有到处飘散的火星,我真人演示一下:
可以看到,对着电子火折子吹一口气,发热丝就会通电烧红并发热,持续几秒钟,可以点燃纸巾。
很好奇是怎么通过电子电路实现的,那就拆解看看!
说干就干,先剥皮:(商家说这是黑檀木)
剥皮后露出了一支铁管,电路板就装在里面:
拔出电路板,开始端详,所谓初识庐山真面目:
下面开始一步步分析电路!
一、复原电路原理图
电路板正面,全景图:
电路板正面,标注主要的元器件:
电路板反面,全景图:
电路板反面,标注主要的元器件:
根据电路板实物,复原对应的电路原理图:
二、电路原理分析
1、当插入usb电源线时的相关电路。
usb的+5v电压:对充电管理芯片u2进行供电。
电容c2:对+5v电压进行电源滤波。
usb的+5v电压:连到单片机u1的pa6脚,单片机可以检测usb电源线的插入。这里可以做一个软件的逻辑:pa6设为高阻输入状态,当检测到usb电源线插入时,不管是否有人吹气,都不对发热丝通电加热。因为插着usb电源线来使用,相对没有那么安全。另外要注意,这个pa6脚能承受的耐压要达到5v以上,否则可能会损坏。
电阻r5:在没有usb电源线插入时,将单片机u1的pa6脚拉到低电平。
2、充电管理芯片u2的相关电路。
充电管理芯片u2:型号为lth7。
电阻r6:设定充电电流的大小。计算公式为充电电流ibat = 1000 / r6,所以2.2k欧姆对应455ma的充电电流。
充电管理芯片u2的chrg脚:做充电状态指示,连接到单片机u1的pa5。pa5要设置为输入且带上拉电阻。充电时,chrg输出低电平给pa5。不充电时,chrg不对外输出,pa5靠自身的上拉电阻保持为高电平。
发光二极管d1:单片机u1检测到pa5为低电平时,知道正在充电,于是将pa7设为低电平,点亮发光二极管d1,向用户指示正在充电。值得说明的是,电路板实物没有给二极管d1加上限流电阻。
3、在不吹气时,单片机u1检测吹气的电路。
电容c3:对电池电压vbat进行电源滤波。
单片机u1的pa0脚输出高电平,通过电阻r1,为麦克风的1脚提供一个直流偏置电压。
4、在吹气时,单片机u1检测吹气的电路。
红色信号线:对着电子火折子吹气时,麦克风接收到气流声,其1脚产生交流信号,通过电容c1耦合送到三极管q1基极,将三极管打开。
紫色信号线:单片机u1的pa1脚设为输入并打开上拉电阻,三级管q1打开时,将pa1拉到低电平。单片机u1通过检测和分析pa1的高低电平变化,来判断是否有人在吹气。只有在判断为是在吹气,电子火折子的发热丝才会通电加热。(这个判断相当有意思,一定要对着电子火折子吹气才行,对着火折子大声说话,甚至用力吹口哨,火折子都不会响应。)
电阻r2:在没有吹气时,将三极管q1的基极固定在低电平,令三极管q1关闭。
5、单片机u1将发热丝通电加热的电路。
红色信号线:单片机u1判断有人吹气时,将pa2脚输出高电平。
紫色信号线:于是mos管q2导通,发热丝通电加热。
电阻r3:在pa2没有输出高电平时,将mos管q2的g极固定在低电平,令mos管q2关闭。
另外,在发热丝通电加热时,红色的发光二极管d1也会同时点亮,让发热丝看起来烧得更红,用户体验更好。
三、最后
至此,电路原理分析完毕。
上述分析中,电路原理图是根据电路板实物复原的,软件相关的逻辑则是根据产品功能和电路原理做的推测,如果有错漏的地方,还请大家指出。


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