拆解加湿器

        又是一个老阴天，我走下了那熟悉的楼道。它总是那样的漫长，那样的肮脏，尽管我住在一栋新楼中。当我刚走出楼门时，一阵寒风夹杂着烟尘扑面而来……
正当我走在水泥路上，看到街边有一个白色的方块，是不是发财了？走近一看，原来是一个小家电，我向它踢了一脚，它翻着跟头，跌跌撞撞的滚上了水泥块。猛一看，是个加湿器，难道天上掉馅饼了？我定神一看，没错，真是个加湿器。我环顾四周，确定一百米没人，便拖着她（加湿器）飞了，飞进了小区楼道，钻进了那尘封已久的地下仓库。这时我的心砰砰直跳，但是我的注意力马上集中在了我刚刚拾获的加湿器上……
       它是一个很普通的家用加湿器，外壳是白色的。它的螺丝孔很深，普通的螺丝刀难以应付，不用多想，拿起砖块砸之。加湿器的外壳强度较大，砸都砸不烂。我几乎费尽全身力气，才把它砸了一个小口子，顺着小口使劲扳，才算把它拆开了。
        这款加湿器是超声波加湿器，它有一个核心部件是压电陶瓷片，压电陶瓷片在运行时需要一定频率的驱动信号，这个驱动信号由专用的驱动电路提供，而驱动电路在工作时需要直流电源供电。这款加湿器所用的驱动电源是24V开关电源，除此之外，电源还提供为风扇供电的回路（电压不知道）。超声波的频率较高，可以有较好的单向传播的趋势，能使水箱中的水成为细小的水滴，并在风扇的作用下，向空气吹出，从而达到加湿空气的目的。
       首先说一下加湿器的电源电路。这款加湿器的电源板固定在加湿器底部的壳体内，并与其他电路保持较远的距离，其目的是提高产品的安全性能。电源线穿过壳体连接电源板，电源板与电源线之间以一种连接器连接，这种连接器在家电产品中应用广泛。连接器是一种电器部件，在电工技术、电子技术和信息技术中应用广泛。电器中所用的连接器有多种，其中一种由插片和卡扣构成，插片安装在电器部件上，是一个导电铜片，卡扣和导线紧固连接，并与插片插合。加湿器电源板是一个典型的开关电源板，所不同的是没有EMI电路。交流电源进线处PCB铜箔的电气间隙能满足安规要求，并串联有熔断器，熔断电流是2.5A，额定电压是250V。然后与整流桥并联，而且在其中间串联热敏电阻，还算有良心。初级滤波电路由容值33μF的电解电容器组成，用料比较实在，至少可以应付初级振荡电路和压电陶瓷片驱动电路的稳定工作。该产品电源板振荡电路较常见电源板复杂，有一个主晶体管驱动开关变压器原线圈，而为主晶体管提供振荡信号的振荡电路较复杂，有不少电阻器和电容器，且电阻器都是精密型的（五色环标记）。有两个较小的晶体管成为了振荡电路的核心，且相距较近，算是一种比较老式的驱动方案。电源板的材质较好，板子强度较大，上面的部件都为插件，没有贴片元件。板子反面一片翠绿，看上去十分诱人的样子。它所用的变压器较为精致，用料实在，磁芯打磨较光滑，且经过了浸漆处理，保证了良好的绝缘性能。在板子的次级电路部分，元件较多，同时具有反馈电路，能将次级电压信号通过光电耦合器反馈至初级振荡电路，使输出电压稳定，同时具有保护电路的功能。初次级之间的跨接件还有Y电容，所不同的是采用了两个Y电容串联，增加了初、次级电气强度，进而提升产品安全性。这种设计类似于我以前见过的方块开关电源，它是我在水渠边捡到的，它有银灰色的外壳和日文标签，现在被我拆了，看来小日本电子鬼还是比较良心的。
        加湿器的超声波驱动电路较电源电路简单，PCB也较小，材质与电源板相同 ，但元件较电源板少。驱动器的核心部件是一个类似于晶体管的集成电路，如果没有电路板上的标记我还真认不出来。集成电路与驱动器主板牢固焊接，并与一个实心金属支架通过紧固螺丝固定，支架是铝制的，同时具有为集成电路散热的功能。驱动器主板除了集成电路外有少量的外围元件，以电容器和电感线圈为主，其主要作用有两个：电容器和电感线圈组成LC振荡电路（由其他电路补充所需能量维持振荡的进行），其次是通过它们的滤波作用选出有用的驱动频率，滤除无用的驱动频率，同时限制驱动信号的输出电流，防止其短路。驱动器主板上比较简洁，用较少的元件实现高频振荡，体现了设计者的天才。主板上除了电源接口和输出端外还有干簧管接口、指示灯接口及电位器（滑动变阻器）接口，在使用时把电位器和干簧管接口短路了，可以获得最大功率输出，因为干簧管用来探测水箱水位，它在没水时断开，有水时接通（加湿器工作），相当于短接，而电位器可以调节加湿器的功率，其短路相当于输出最大功率。而指示灯接口用于指示驱动器的工作状态，红绿灯各有一个。
        接下来就是它的心脏——压电陶瓷片，驱动板输出的信号最终由压电陶瓷片接收，并转化为超声波。说到这里就不得不说一下压电陶瓷片的有关原理了，压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，如果在其表面施加压力，它就会发生弹性形变，同时在材料的两侧产生电动势，材料的一部分机械能转化为电势能，这就是压电效应；同样还有逆压电效应，在压电材料的两侧施加一定的电压，则材料将会发生弹性形变，形变的结果使陶瓷所施加电压的两个表面之间发生距离的变化。无论是压电效应还是逆压电效应，在电工技术和电子技术有广泛地应用，如廉价的塑料打火机中利用压电陶瓷将弹簧的弹性势能转化为电势能，从而点燃燃气，起到打火的目的。而压电蜂鸣器则更普遍，无论是家用电器还是儿童玩具，都少不了它的存在，这种蜂鸣器在运行时，将放大器或音乐芯片的电信号通过逆压电效应转化为机械振动，也就是转化为声音，说白了就是个小扬声器。在加湿器中这种压电陶瓷片起到了发射超声波的作用，并实现雾化功能。
        除了这三个主要的电路模块外，还有一个十分简单的PCB，它的作用是给电源指示灯供电。它由整流二极管和电阻器依次串联在回路中组成的，电阻器阻值估计在50～100kΩ之间，二极管的作用是整流，但是用在这里不知道什么意思。
       还有两个部件没有说，加湿器内有一个同步电机，由机壳、变速齿轮、主轴、转子、磁路和电机线圈组成，其转速很低，用于驱动水雾喷口，实现加湿均匀的目的；而风扇的作用是将水雾从喷口喷出，从而实现较好的加湿效果。
        加湿器是常用的家用电器，加湿器能够改善我们的室内环境，改善空气质量，从而有益于我们的身体健康。加湿器在我国还没有统一的强制性认证标准，因此它的质量好坏主要靠厂家自律，我们在选购时要选择大厂的官方正品，不要贪图便宜购买小作坊产品。在使用加湿器时要注意自来水的水质，如果水中还有大量杂质，将会沉积在水箱底部，影响产品的寿命，同时一部分杂质会随水雾进入空气中，对我们的健康有不利的影响。加湿器也不能长时间连续工作，应根据实际情况合理使用。谢谢大家的欣赏！
                                                 2015年7月28日