CN102940314B - 人机交互电子烟的操控装置及电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子烟，具体涉及一种人机交互电子烟的操控装置，包括具有容纳空腔的壳体，壳体的容纳空腔内设置有电路板，在壳体外部设置有绕壳体圆周方向转动的调节环，在壳体外壁至少设置有一装配槽，在装配槽内装配有弹性件，所述调节环上设置有在调节环转动时对弹性件进行压缩的压缩部，调节环上还设有触动电路板上开关的触动部。本发明能够根据需要手动旋转调节环来调整电路板上的电路，结构简单、操作方便，提升电子烟的调节功能。

Description

人机交互电子烟的操控装置及电子烟

技术领域

本发明涉及一种电子烟，具体涉及一种人机交互电子烟的操控装置。 

背景技术

电子烟是一种电池驱动的可提供含有尼古丁或不合有尼古丁的水雾供使用者吸入的装置，它是一种烟草产品，比如卷烟，雪茄和烟斗等，的替代物，同时可供给尼古丁。水雾同时带有香味和物质上的感觉类似于吸入烟草的烟雾，但实际上没有烟雾和燃烧。一般来说，当使用者抽电子烟时，产生一个气流，该气流被传感器检测到，触发加热装置汽化置于装置中液态烟油。典型的电子烟包含LED灯罩、电池、雾化器和烟弹。某些型号的电子烟中，烟弹和雾化器结合在一起。已经有多种样式的电子烟在生产和销售。但随着科技的进步，用户对电子烟的要求也日益提高；如需要对电子烟进行调节设置。 

目前涉及一些电子烟的文献如下： 

文献号为US2007/0267031公开了一种电子雾化烟，它包括壳体和嘴口。壳体外壁设置有空气入口，电子线路板、常压压力腔、传感器、汽液分离器、雾化器和液体瓶顺序安装在外壳内，所述电子线路板包括电子开关电路和高频信号发生器。所述传感器的气流通道位于传感器的一侧，传感器内为负压腔。雾化器和液体瓶连接，雾化器内设置有雾化腔。这种电子烟只具有抽吸的功能，无法实现人机交互。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种人机交互电子烟的操控装置及电子烟，根据需要可以通过调节环来调节电路板上的开关，实现对电路板上电路输出的功能调节，其结构简单、调节方便。 

本发明的发明目的的技术方案如下： 

人机交互电子烟的操控装置，包括具有容纳空腔的壳体，壳体的容纳空腔内设置有电路板，在壳体外部设置有绕壳体圆周方向转动的调节环，在壳体外壁至少设置有一装配槽，在装配槽内装配有弹性件，所述调节环上设置有在调节环转动时对弹性件进行压缩的压缩部，调节环上还设有触动电路板上开关的触动部。 

采用了上述方案，可以通过旋动调节环，对电路板上的开关进行调整，而在调节环转动过程中，调节环上压缩部对弹性件进行压缩蓄能，触动部对电路板上的开关进行调整；而当调整结束后，在弹性件的作用下，调节环自动复位，本发明能够根据需要手动旋转调节环来调整电路板上的电路，结构简单、操作方便，提升电子烟的调节功能。 

所述电路板上的开关为具有一调节片的调节开关，通过调整调节片可以实现调节开关的不同状态，所述触动部为设置在调节环上供调节片插入的调节槽。由于调节片处于调节槽中，这样在调节环转动时，便带动调节片的运动，从而能够对电路板上的电路进行调整。 

所述壳体为透光壳体，在壳体内设置有与电路板电连接用于显示的显示器。这样透过壳体便可以观察到显示器的显示内容。 

所述壳体内设置有用于对显示器进行保护的屏幕罩，屏幕罩对显示器起到保护作用，防止显示器受到硬性损坏，提高显示器的使用寿命。 

所述电路板上设置有对电路进行设置的调节按钮，以及一端露出壳体用作手按部，另一端穿过壳体与调节按钮配合使用的按键。通过按动按键可以实现对电路板上电路进行调整，操作方便。 

所述电路板连接有USB接口，USB接口穿过壳体用于数据传输。可以通过数据线与电脑等设备进行连接，实现数据交换。 

所述弹性件为圆柱形的弹簧，弹簧装配于装配槽中，弹簧的径向一部分露出装配槽，所述压缩部为设置在调节环上对露出装配槽的弹簧进行压缩的压缩块。调节环转动时，压缩块压缩露出装配槽的弹簧对电路板上的开关进行调节， 在调节完后，在弹簧的作用下，使调节环反向转动进行复位。 

一种智能电子烟，包括电池、雾化器，还包括所述的人机交互电子烟的操控装置，所述壳体下端与用于装配电池的电池外壳连接，壳体上端与用于连接雾化器的连接头连接。由于人机交互电子烟的操控装置可对电子烟的使用状态、参数等进行查看和设置，使该电子烟的智能化程度得到提升。 

所述电池外壳内设置有电源接触头、电池顶盖、绝缘板，电源接触头与电池接触连接，电源接触头的接触端依次穿过绝缘板、电池顶盖与电路板电连接，所述电路板固定于一基板上，该基板与电池顶盖连接。电池的电能可以通过电源接触头传递给电路板中的电路以及显示器，绝缘板起到对电池的绝缘作用。 

还包括实现电子烟人机交互的控制处理器，该控制处理器集成于上述的电路板上，该控制处理器与雾化器电连接，其包括内置有电子烟菜单以及存储有电子烟参数的控制模块，该控制模块在电子烟控制装置启动后将电子烟菜单以及参数值以数字的方式输出；以及 

电连接于控制模块输出端的显示模块，该显示模块以数字的方式显示电子烟的菜单和各项参数值，供用户观察该电子烟的状态；以及 

与控制模块输入端电连接的输入模块，用户通过输入模块发出信号到控制模块以选择电子烟的各项菜单，并查看该电子烟的具体的参数值后，用户通过输入模块对参数值发出调整的信号到控制模块，由控制模块将对应的参数进行调整；以及 

与控制模块电连接的开关模块，控制模块根据开关模块发出的高电平信号，判断是否需要启动电子烟控制装置工作；电池分别与控制模块、显示模块、输入模块以及开关模块电连接。 

采用了上述方案，通过开关模块启动控制处理器后，将内置的电子烟菜单输出，并输出点亮显示模块的控制信号；显示模块获取控制模块发出的控制信号后，点亮该显示模块的显示器，将控制模块中的电子烟菜单予以显示，供用 户通过视觉观察电子烟的状态；用户通过输入模块，选择菜单中的进行开机选项；或者查看菜单中其余选项中的参数值，或者通过输入模块向控制模块发出调整该参数值进行信号，控制模块接收到输入模块发出的调整信号将对应的参数进行调整后，输出到显示模块予以显示。本发明在启动后，通过输入模块对参数进行设置或调整，这些可修改的参数包括时间、日期、当日吸烟最大口数、累计吸烟口数等，用户可以根据自身需要，对前述的参数值进行设置或修改，因此，本发明的电子烟人机交互控制处理器具有高智能化程度的优点。 

进一步地，所述显示模块包括连接于控制模块输出端的开关升压器，获得控制模块输出的控制信号后将电池输出的电压进行提升；显示器连接于开关升压器的输出端，获取开关升压器的输出电压后显示菜单和各项参数值。控制模块接收到开关模块的启动信号后，输出高电平信号至开关升压器，开关升压器工作，给显示器提供所需工作电压，点亮屏幕，用户通过相应操作可以观察到具体的菜单和电子烟的参数值。 

所述输入模块包括切换开关，该切换开关的第一切换端和第二切换端分别与控制模块连接。 

所述控制处理器还包括一个电压比较模块，该电压比较模块将获取的电池电压与基准电压进行比较，并将比较后的电压差放大后输出到控制模块。电压比较模块是将电池电压与一个基准1.8V电压进行比较，将比较后的电压差放大，输入控制模块的AD采样口，从而使控制模块可以得到一个很精确的电池电压值，电压比较模块很好地弥补了控制模块AD口精度不足的缺陷。电池电压值通过控制模块输出到显示模块，用户在使用过程中能准确地获知电池电压情况。 

所述控制处理器还包括一个与控制模块连接的输出电压调整模块，根据控制模块提供的脉宽调制信号，使输出到电子烟电热丝的电压调整为用户自定义的电压值。用户根据显示模块上显示的电压参数，结合到自身需求，作出是否 选择调节电压值的需要，具体调节过程为，通过操作输入模块，输出一个用户进行自定义电压信号，控制模块接收到该自定义电压信号后，进行计算并输出一个脉宽调制信号到输出电压调整模块，使输出电压调整模块的输出电压调整为用户自定义的电压值。用户根据需要将输出电压在电池的电压范围进行调整，其优点在于：第一，可避免电热丝的温度不够高，导致部分烟液无法完全雾化，从而得到最佳效果的吸烟体验。第二，可避免电热丝在承受较大电压或电流的情况下，会引起烧毁电热丝的不利后果。 

所述输出电压调整模块包括开关升降压转换器，该开关升降压转换器的开关引脚连接控制模块的输出端，所述升降压转换器基准参考电压引脚连接控制模块的脉宽调制信号输出端。 

所述控制处理器还包括一个连接于控制模块输出端的存储模块，该存储模块用于存储电子烟吸烟过程中所产生的数据。存储模块相对于控制模块，为控制模块的外部存储器，在吸烟过程中，控制模块会根据其内部的RTC（实时时钟）得到该次吸烟状态参数。并把当前的状态参数，如吸烟时间，吸烟时长，电热丝阻值，输出电压保存到存储模块中，每吸一口，都会保存一条包含上述信息的数据，这些数据可供PC端进行读取和统计。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为本发明中实现电子烟人机交互的控制处理器的电路方框图； 

图3为图2中控制模块的优选实施方式的电路结构图； 

图4为图2中显示模块的开关升压器优选实施方式的电路结构图； 

图5为图2中输入模块的优选实施方式的电路结构图； 

图6为图2中开关模块的优选实施方式的电路结构图； 

图7为图2中输出电压调整模块的优选实施方式的电路结构图； 

图8为图2中输出存储模块的优选实施方式的电路结构图； 

图9为图2中电压比较模块的优选实施方式的电路结构图； 

具体实施方式

参照图1，人机交互电子烟的操控装置，包括具有容纳空腔1的壳体2，壳体2的容纳空腔内设置有电路板3，在壳体外部设置有绕壳体圆周方向转动的调节环4，在壳体外壁至少设置有一装配槽5，本实施例中，在壳体的两边均各开设一个装配槽，在装配槽内装配有弹性件，弹性件选用为圆柱形的弹簧6，当然也可以采用锥形的弹簧，弹簧6装配于装配槽5中，弹簧6的径向一部分露出装配槽5，调节环4上设置有在调节环4转动时对弹簧6进行压缩的压缩部，压缩部为设置在调节环上对露出装配槽的弹簧进行压缩的压缩块7，在压缩块7的一侧具有让位于弹簧的让位槽8，调节环上还设有触动电路板上开关的触动部，电路板3上的开关为具有一调节片的调节开关，通过调整调节片可以实现调节开关的不同状态，从而通过调整调节片可以实现对电路板上的电路进行调整，触动部为设置在调节环上供调节片插入的调节槽9在调节环转动时，调节环能够带动调节片的运动，从而能够对电路板上的电路进行调整。 

其中，壳体2为透光壳体，在壳体内设置有与电路板电连接用于显示的显示器10，壳体2内设置有用于对显示器进行保护的屏幕罩11，屏幕罩对显示器起到保护作用，防止显示器受到硬性损坏，延长显示器的使用寿命。 

其中，电路板3上设置有对电路进行设置的调节按钮12，以及一端露出壳体用作手按部，另一端穿过壳体与调节按钮配合使用的按键13。通过按动按键可以实现对电路板上电路进行调整，操作方便。电路板连接有USB接口14，USB接口穿过壳体用于数据传输，可以通过数据线与电脑等设备进行连接，实现数据交换。 

本发明通过旋动调节环，对电路板上的开关进行调整，而在调节环转动过程中，调节环上压缩部对弹簧进行压缩蓄能，触动部对电路板上的开关进行调整；而当调整结束后，在弹簧的作用下，调节环自动复位，结构简单、操作方 便，提升电子烟的调节功能。 

一种采用上述人机交互电子烟的操控装置的智能电子烟，包括电池15、雾化器，壳体2下端与用于装配电池15的电池外壳16连接，壳体2上端与用于连接雾化器的连接头17连接。电池外壳16内设置有电源接触头18、电池顶盖19、绝缘板20，电源接触头18与电池15接触连接，电源接触头的接触端依次穿过绝缘板、电池顶盖与电路板电连接，即为电路板上电路及显示器供电，电路板3、显示器10固定于一基板21上，该基板21与电池顶盖19通过螺钉或螺栓连接。基板21上开设有限位槽口22，在壳体内设置有卡入限位槽口的限位块，从而将基板限位于壳体内，同时壳体内壁还设有对电路板及显示器进行限位的限位槽23，从而将电路板及显示器牢固的限位于壳体内。雾化头与连接头17连接后，再用雾化头连接外壳24将雾化头进行压紧，保证连接的牢固性；电池15装配到电池外壳16中后，电池的下端由锥形弹簧25顶住，并采用电池底盖26旋紧在电池外壳上，电池的上端通过电池顶盖19、及绝缘作用的绝缘板20限位于电池外壳中，从而电池能够牢固的被限位于电池壳体内，更好的为电路板上电路、显示器以及雾化器供电。 

参照图2，本发明实现可视化人机交互的电子烟控制处理器，其由控制模块101、显示模块201、输入模块301、开关模块401、电池15、输出电压调整模块501以及存储模块601、电压比较模块701组成，下面对每部分进行详细说明： 

参照图2和图3，控制模块101内置有电子烟菜单以及存储有电子烟参数，该控制模块在电子烟控制处理器启动后将电子烟菜单以及参数值以数字的方式输出。控制模块101为单片机或者DSP类型的可控制器件。 

参照图1、图2和图4，显示模块201电连接于控制模块的输出端，该显示模块以数字的方式显示电子烟的菜单和各项参数值，供用户观察该电子烟的使用状态；显示模块包括连接于控制模块输出端的开关升压器U2，在获得控制模块输出的控制信号后将电池输出的电压进行提升，开关升压器U2采用TPS61040 芯片。以及连接于开关升压器输出端的显示器10，获取开关升压器的输出电压后显示控制模块输出的电子烟菜单以及电子烟参数值。本实施例中的显示器为OLED显示器，开关升压器U2通过28芯接口向显示器提供工作所需电压。显示模块为人机交互过程中提供了可视化操作，增强了操作的方便性以及直观感觉到较高的智能化。 

参照图1、图2和图5，输入模块301与控制模块101输入端电连接，用户通过输入模块301发出信号到控制模块以选择电子烟的各项菜单，并查看该电子烟的具体的参数值后，用户对参数值发出调整的信号到控制模块，由控制模块将对应的参数进行调整。输入模块包括切换开关S2，该切换开关的第一切换端和第二切换端分别与控制模块连接。切换开关S2为一个单刀双掷开关，这里的切换开关就是通过上面的调节片来调节的，采用单刀双掷开关的优点在于，在具体使用时，切换开关可以通过一个旋钮来驱动，因此，旋钮向任意一个方向转动时，均能使单刀双掷开关接通以向控制模块发生信号，从而为用户进行操作提供了方便性。通过输入模块与控制模块的结合，对于控制模块101中的设置的时间、日期、当日抽吸最大口数等参数进行修改，这种方式增加了人机的互动性，用户能直接感受到电子烟的具备程度较高的智能化。 

参照图1、图2和图6，开关模块401与控制模块电连接，控制模块根据开关模块发出的高电平信号，判断是否需要启动电子烟控制装置工作。本发明中的开关模块为按键开关，即为上面说的调节按钮12。本发明的开关模块有两种被控制模块101所能认可的操作方式，第一种为：在关机状态下，若开关模块在设定的时间内连续有5次接通，控制模块101检测到开关模块发出连续的的高电平信号，则可启动电子烟控制装置，控制模块将菜单输出到显示模块，若按键接通的高电平信号是非连续的，或者次数未达到设置值，则会被控制模块认为是误操作，电子烟控制处理器是不能启动的。第二种为：电子烟控制处理器在启动后，用户通过选择菜单中的开机选项，在该选项下，电子烟控制处理 器处于吸烟的待运行状态，若用户通过单次接通开关模块向控制发出高电平信号，控制模块接收到该高电平信号后，则会输出控制信号，使电池向负载电热丝供电，该过程中，控制模块会记录工作时间（开始接通的具体时刻），工作时长（开关模块接通的时间长度），电热丝阻值等参数，由于电子烟控制装置输出电流到电热丝，使电热丝发生了加热过程，因此，无论用户实际有没有发生抽吸电子烟（用户通过嘴抽吸产生的负压，将烟液从烟弹中引到到电热丝，烟液被电热丝的热量所雾化），均算为一次抽烟，即本发明只要有电流输出到电热丝就被认为用户抽烟，而与是否有烟液到达雾化器被雾化器中的电热丝雾化无关。上述的叙述表明了开关模块的两个重要作用，一是启动电子烟控制装置，二是在开机状态下用于具体的抽吸操作。除此之外，开关模块还具备在开机选项与菜单之间进行切换的作用，即，如果当前的状态是处于抽烟状态下，若用户在设定的时间连续5次接通开关模块，则控制模块会将当前界面切换到菜单界面。 

电池15分别与控制模块、显示模块、输入模块以及开关模块电连接，电池分别向各个模块提供所需工作电压。 

参照图2和图7，输出电压调整模块501与控制模块101连接，根据控制模块提供的脉宽调制信号，使输出到电子烟电热丝的电压调整为用户自定义的电压值。输出电压调整模块包括开关升降压转换器U1，该开关升降压转换器的开关引脚连接控制模块的输出端，所述升降压转换器基准参考电压引脚连接控制模块的脉宽调制信号输出端。由于升降压转换器U1的基准参考电压引脚12的电压恒定在0.5V的，通过脉宽调制信号，改变升降压转换器U1的引脚4输出电压，使引脚3的电压稳定在0.5V，因此，通过用户输入的自定义电压信号，由控制模块输出的脉宽调制信号使升降压转换器U1的输出电压改变。 

参照图2和图8，存储模块601连接于控制模块输出端，该存储模块用于存储电子烟吸烟过程中所产生的数据。本实施例中的存储模块为带有串行外围设 备接口的Flash存储器。存储模块相对于控制模块，为控制模块的外部存储器，在吸烟过程中，控制模块会根据其内部的RTC（实时时钟）得到该次吸烟状态参数。并把当前的状态参数，如吸烟时间，吸烟时长，电热丝阻值，输出电压保存到存储模块中，每吸一口（开关模块在开机状态下每接通一下），都会保存一条包含上述信息的数据，通过相应的接口，可将这些数据供给到PC端进行分析和统计。 

参照图2和图9，电压比较模块701与控制模块301电连接，该电压比较模块将获取的电池电压与基准电压进行比较，并将比较后的电压差放大后输出到控制模块。电压比较模块701由MCP6001芯片及外围电路组成。电压比较模块是将电池电压与一个基准1.8V电压进行比较，将比较后的电压差放大，输入控制模块的AD采样口，从而使控制模块可以得到一个很精确的电池电压值，电压比较模块很好地弥补了控制模块AD口精度不足的缺陷。电池电压值通过控制模块输出到显示模块，用户在使用过程中能准确地获知电池电压情况。 

Claims (16)

1.人机交互电子烟的操控装置，其特征在于：包括具有容纳空腔的壳体，壳体的容纳空腔内设置有电路板，在壳体外部设置有绕壳体圆周方向转动的调节环，在壳体外壁至少设置有一装配槽，在装配槽内装配有弹性件，所述调节环上设置有在调节环转动时对弹性件进行压缩的压缩部，调节环上还设有触动电路板上开关的触动部。

2.根据权利要求1所述的人机交互电子烟的操控装置，其特征在于：所述电路板上的开关为具有一调节片的调节开关，通过调整调节片实现调节开关的不同状态，所述触动部为设置在调节环上供调节片插入的调节槽。

3.根据权利要求1所述的人机交互电子烟的操控装置，其特征在于：所述壳体为透光壳体，在壳体内设置有与电路板电连接用于显示的显示器。

4.根据权利要求1所述的人机交互电子烟的操控装置，其特征在于：所述壳体内设置有用于对显示器进行保护的屏幕罩。

5.根据权利要求1所述的人机交互电子烟的操控装置，其特征在于：所述电路板上设置有对调节电路进行设置的调节按钮，以及一端露出壳体用作手按部，另一端穿过壳体与调节按钮配合使用的按键。

6.根据权利要求1所述的人机交互电子烟的操控装置，其特征在于：所述电路板连接有USB接口，USB接口穿过壳体用于数据传输。

7.根据权利要求1所述的人机交互电子烟的操控装置，其特征在于：所述弹性件为圆柱形的弹簧，弹簧装配于装配槽中，弹簧的径向一部分露出装配槽，所述压缩部为设置在调节环上对露出装配槽的弹簧进行压缩的压缩块。

8.一种智能电子烟，包括电池、雾化器，其特征在于：还包括如权利要求1—7任一项所述的人机交互电子烟的操控装置，所述壳体下端与用于装配电池的电池外壳连接，壳体上端与用于连接雾化器的连接头连接。

9.根据权利要求8所述的一种智能电子烟，其特征在于：所述电池外壳内设置有电源接触头、电池顶盖、绝缘板，电源接触头与电池接触连接，电源接触头的接触端依次穿过绝缘板、电池顶₁盖与电路板电连接，所述电路板固定于一基板上，该基板与电池顶盖连接。

10.根据权利要求8所述的一种智能电子烟，其特征在于：还包括实现电子烟人机交互的控制处理器，该控制处理器集成于上述的电路板上，该控制处理器与雾化器电连接，其包括内置有电子烟菜单以及存储有电子烟参数的控制模块，该控制模块在电子烟控制装置启动后将电子烟菜单以及参数值以数字的方式输出；以及

电连接于控制模块输出端的显示模块，该显示模块以数字的方式显示电子烟的菜单和各项参数值，供用户观察该电子烟的状态；以及

与控制模块输入端电连接的输入模块，用户通过输入模块发出信号到控制模块以选择电子烟的各项菜单，并查看该电子烟的具体的参数值后，用户通过输入模块对参数值发出调整的信号到控制模块，由控制模块将对应的参数进行调整；以及

与控制模块电连接的开关模块，控制模块根据开关模块发出的高电平信号，判断是否需要启动电子烟控制装置工作；电池分别与控制模块、显示模块、输入模块以及开关模块电连接。

11.根据权利要求10所述的一种智能电子烟，其特征在于：所述显示模块包括连接于控制模块输出端的开关升压器，在获得控制模块输出的控制信号后将电池输出的电压进行提升；显示器连接于开关升压器的输出端，获取开关升压器的输出电压后显示菜单和各项参数值。

12.根据权利要求10所述的一种智能电子烟，其特征在于：所述输入模块包括切换开关，该切换开关的第一切换端和第二切换端分别与控制模块连接。

13.根据权利要求10所述的一种智能电子烟，其特征在于：所述控制处理器还包括一个电压比较模块，该电压比较模块将获取的电池电压与基准电压进行比较，并将比较后的电压差放大后输出到控制模块。

14.根据权利要求10所述的一种智能电子烟，其特征在于：所述控制处理器还包括一个与控制模块连接的输出电压调整模块，根据控制模块提供的脉宽调制信号，使输出到电子烟电热丝的电压调整为用户自定义的电压值。

15.根据权利要求10所述的一种智能电子烟，其特征在于：所述控制处理器还包括一个连接于控制模块输出端的存储模块，该存储模块用于存储电子烟吸烟过程中所产生的数据。

16.根据权利要求14所述的一种智能电子烟，其特征在于：所述输出电压调整模块包括开关升降压转换器，该开关升降压转换器的开关引脚连接控制模块的输出端，所述升降压转换器基准参考电压引脚连接控制模块的脉宽调制信号输出端。