CN104323428B - 温控电子烟及其温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种温控电子烟及其温度控制方法，温控电子烟包括壳体、套装于壳体内的储液装置、雾化组件、电源、以及带有吸烟开关的电路控制板，雾化组件包括一发热体及其引线，该发热体及其引线的材质为阻值可随温度变化并且成一定比例变化的热敏性材料，电路控制板包括电源管理模块，该电源管理模块在吸烟开关接通时可通过连续检测所述发热体及其引线的阻值来判断其所代表的温度，并发出相应控制信号以切断发热体及其引线的电源；本发明的有益效果是：能实现电子烟温度控制，防止电子烟在无烟液或烟液不足时发热体干烧而导致有害气体被吸入人体发生危害人体健康的问题。

Description

温控电子烟及其温度控制方法
技术领域
本发明涉及电子烟技术领域，更具体的说，本发明涉及一种温控电子烟以及该温控电子烟的温度控制方法。
背景技术
电子烟通常是将烟液经过雾化器的加热雾化而发出烟雾供吸烟者使用，随着人们对身体健康的关注度上升，人们都意识到了烟草对于人们身体的危害，因此，电子烟逐渐代替香烟得到广泛使用。
现有的电子烟，在烟液用完后都需要手动添加烟液或更换储液装置，才能够继续使用，当烟液用完或余量很少时，如果不添加烟液或不更换储液装置就继续使用，则不仅可能会烧坏电子烟，造成电子烟报废，而且会使电子烟在无烟液或烟液不足时，发热体极易发生干烧而导致有害气体及焦味物质被吸入人体发生危害人体健康的的问题。参照图1、图2所示，为常规的电子烟分别在正常吸烟及无烟液吸烟时发热丝表面的温度随时间变化的表格与曲线图，在图中可以看出，当无烟液时，发热丝表面的温度会急剧上升，易烧坏电子烟及危害人体健康。
发明内容
本发明的目的在于为克服上述技术的不足而提供一种温控电子烟，该温控电子烟可实现对发热体及其引线温度的监控，对电子烟实现防干烧保护的功能。
本发明的技术方案是这样实现的，一种温控电子烟，包括壳体、套装于壳体内的储液装置、雾化组件、电源、以及带有吸烟开关SW的电路控制板，其改进之处在于：所述雾化组件包括一发热体及其引线，该发热体及其引线两者或两者之一的材质为阻值可随温度变化并且成一定比例变化的热敏性材料，所述电路控制板包括电源管理模块，该电源管理模块在吸烟开关SW接通时可通过连续检测所述发热体及其引线的阻值来判断其所代表的温度，并发出相应控制信号以控制发热体及其引线与电源的通断。
优选地，所述电源管理模块包括一芯片U1、三极管Q4、MOS管M1、电阻R3、电阻R5、电阻R6，其中
所述芯片U1具有多个引脚，包括第一引脚为开关信号KEY1端、第四引脚为电源信号BT+端、第九引脚为控制信号HOT端、第十三引脚为接地端、第十六引脚为检测信号FB端；
所述吸烟开关SW的一端接地，另一端则连接在所述KEY1端上；
所述电阻R3的一端连接在所述HOT端上，另一端连接至所述三极管Q4的基极上；所述三极管Q4的发射极接地，且基极与发射极之间设有电阻R4，所述三极管Q4的集电极分别连接至所述MOS管M1的栅极和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端与所述MOS管M1的源极共同连接至所述BT+端；
所述MOS管的漏极即为F+端，所述发热体及其引线的一端连接在F+端上，另一端接地；所述电阻R6的一端接地，另一端与所述MOS管的漏极共同连接至所述FB端。
优选地，所述电源管理模块还包括电阻R7、电容C1，所述电阻R7一端连接至所述FB端，另一端与所述电容C1一端连接并接地，所述电容C1的另一端连接在BT+端上。
优选地，所述电源管理模块还包括电阻R1、R2、发光二极管D1、D2，所述芯片U1上还具有第五引脚和第六引脚，所述第五引脚连接至电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至发光二极管D1的一端,所述第六引脚连接至所述电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接至发光二极管D2的一端，所述发光二极管D1的另一端和所述发光二极管D2的另一端均接地；当所述电源管理模块检测到发热体及其引线正常温度信号时，所述U1第五引脚通电使D1发光指示正常吸烟状态，当所述电源管理模块检测到发热体及其引线不正常温度信号并切断发热体及其引线的电源时，所述U1第六引脚通电使D2发光指示电子烟干烧故障状态。
优选地，所述发热体及其引线两者或两者之一的材质为具有正温度系数的热敏性材料。
优选地，所述雾化组件还包括将储液装置里的烟液输导出来的导液件，所述发热体为紧贴于导液件上的发热丝。
另外，本发明还公开了另一种温控电子烟的温度控制方法，通过该控制方法实现对电子烟内部发热体的温度控制，防止了在无烟液时发热体干烧而导致温度过高的问题，具体的，该方法包括以下的步骤：
A、用户在没有吸烟时，温控电子烟的吸烟开关SW断开，电源切断，整个电路控制板断电不工作；
B、用户开始吸烟时，接通吸烟开关SW，控制芯片U1根据KEY1信号在HOT端发出控制信号，使得MOS管M1接通发热丝R的电源，然后U1开始读取FB端的温度电信号；
C、雾化组件内有烟液时，发热丝R则雾化烟液，此过程中发热丝R的温度较为稳定，其阻值基本不变化，芯片U1读取FB端的温度变化率低于设定的温度变化率，U1在HOT端发出的控制信号不变化，可以正常吸烟；
D、雾化组件内无烟液或者烟液稀少时，发热丝R表面干烧，温度急剧上升，由于发热丝R采用的是具有正温度系数的热敏性材料，发热丝的阻值迅速变大，此时芯片U1读取FB端的温度变化率高于设定的温度变化率，芯片U1控制HOT端切断MOS管M1对发热丝R的电源输出，则不能进行吸烟，发热丝R的温度则开始降低；
E、当发热丝R的温度变化率尚未降低至设定的温度变化率或雾化组件未添加烟液时，用户即使再次吸烟因接通吸烟开关SW而接通电源后，U1检测到FB端的温度变化率仍高于设定的温度变化率而迅速切断电源；
F、当发热丝R的温度变化率降低至设定温度变化率以下以及添加了烟液时，发热丝R恢复正常阻值，当用户吸烟时U1接通发热丝电源，发热丝正常雾化烟液，U1检测到FB端的温度变化率正常，电源保持可接通。
本发明的有益效果如下：本发明通过上述的电路的结构，通过芯片U1、三极管Q4、以及MOS管M1的电路连接结构，检测发热体及其引线即电阻R的阻值，通过阻值的变化实现其温度变化的检测，因此，本发明能够很好的实现电子烟内部发热体温度的控制，很好的防止了在无烟液时发热体干烧而导致温度过高的问题；并且其电路简单，不会对电子烟的体积构成影响，非常适用在电子烟内部，对人体健康及电子烟实现了保护的功能；另外，本发明的此种温控控制方法，将发热体的温度限定在阀值以下，在不影响正常使用的同时防止发热体的温度过高。
附图说明
图1为现有技术中电子烟发热丝的温度变化表格；
图2为现有技术中电子烟发热丝的温度变化曲线图；
图3为本发明的温控电子烟的结构示意图；
图4为本发明的温控电子烟的电路原理图；
图5为本发明温控电子烟发热丝的温度变化表格；
图6为本发明温控电子烟发热丝的温度变化曲线图；
图7为本发明发热丝和常规发热丝的阻值变化对比表格；
图8为本发明发热丝和常规发热丝的阻值变化对比曲线图；
图9为本发明的温控电子烟的温度控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明揭示了一种温控电子烟，结合图3所示，该温控电子烟包括壳体10、套装于壳体10内的储液装置101、雾化组件(图中未示)、电源102、以及带有吸烟开关SW的电路控制板103，其中，雾化组件包括一发热丝及其引线(图3中发热丝与引线为一整体，标号为20)，雾化组件还包括将储液装置里的烟液输导出来的导液件，所述的发热体为紧贴于导液件上的发热丝。本实施例中，发热丝及其引线20的发热丝的材质为阻值可随温度变化并且成一定正比例变化的热敏性材料，所述电路控制板103包括电源管理模块104，该电源管理模块104在吸烟开关SW接通时可通过连续检测所述发热丝的阻值来判断其所代表的温度，并发出相应控制信号以控制发热丝与电源的通断。结合图3、图4，图3中所示的发热丝即为图4中的电阻R，为便于理解与说明，下文统一称为发热丝R。
较为详细的，参照图4所示，电源管理模块104还包括一芯片U1、三极管Q4、MOS管M1、电阻R3、电阻R5、电阻R6，其中：
所述芯片U1具有多个引脚，在图4中可以看出，芯片U1具有总共16个引脚，按照顺序标号依次称为第一引脚至第十六引脚，第一引脚为开关信号KEY1端、第四引脚为电源信号BT+端、第九引脚为控制信号HOT端、第十三引脚为接地端、第十六引脚为检测信号FB端；
所述吸烟开关SW的一端接地，另一端则连接在所述KEY1端上；
所述电阻R3的一端连接在所述HOT端上，另一端连接至所述三极管Q4的基极上；所述三极管Q4的发射极接地，且基极与发射极之间设有电阻R4，所述三极管Q4的集电极分别连接至所述MOS管M1的栅极和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端与所述MOS管M1的源极共同连接至所述BT+端；
所述MOS管的漏极即为F+端，发热丝R的一端连接在F+端上，另一端接地所述电阻R6的一端接地，另一端与所述MOS管的漏极共同连接至所述FB端。
另外，电源管理模块还包括电阻R7、电容C1，所述电阻R7一端连接至所述FB端，另一端与所述电容C1一端连接并接地，所述电容C1的另一端连接在BT+端上。
继续结合图4所示，电源管理模块还包括电阻R1、R2、发光二极管D1、D2，所述芯片U1上还具有第五引脚和第六引脚，所述第五引脚连接至电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至发光二极管D1的一端,所述第六引脚连接至所述电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接至发光二极管D2的一端，所述发光二极管D1的另一端和所述发光二极管D2的另一端均接地；当所述电源管理模块检测到发热丝正常温度信号时，所述U1第五引脚通电使D1发光指示正常吸烟状态，当所述电源管理模块检测到发热丝R不正常温度信号并切断发热丝R的电源时，所述U1第六引脚通电使D2发光指示电子烟干烧故障状态。
结合上述图4所示的电路连接结构，并参照图5、图6所示，我们对本发明的此种温控电子烟的工作过程进行详细的描述，具体的，该温控电子烟的工作过程，即电子烟的温度控制方法包括以下的步骤：
A、用户在没有吸烟时，吸烟开关SW断开，电源切断，整个电路控制板断电不工作。
B、用户开始吸烟时，接通吸烟开关SW，控制芯片U1根据KEY1信号在HOT端发出控制信号，使得MOS管M1接通发热丝R的电源，然后U1开始读取FB端的温度电信号，此时二极管D1发光；
C、雾化组件内有烟液时，发热丝R则雾化烟液，此过程中发热丝R的温度较为稳定，其阻值基本不变化，芯片U1读取FB端的温度电信号没有变化，U1在HOT端发出的控制信号不变化，可以正常吸烟，二极管D1继续发光指示正常状态。可参照图5中，正常吸烟时发热丝R表面的温度，随着吸烟时间，发热丝R表面的温度缓慢上升，在第8分钟时，发热丝R表面的温度为141℃；结合图7、图8所示，此时，发热丝R的阻值基本不变，本发明的发热丝R的阻值从2.85Ω仅增加到2.9Ω。
D、雾化组件内无烟液或者烟液稀少时，发热丝R表面干烧，温度急剧上升，而本实施例由于发热丝R采用的是具有正温度系数的热敏性材料，参照图7、图8，发热丝的阻值迅速变大。在本实施例中，设定发热丝R的阀值温度为210℃，发热丝R的阻值已经增加到3.05Ω，此时，芯片U1读取FB端的温度电信号发生变化，芯片U1控制HOT端切断MOS管M1对发热丝R的电源输出，则不能进行吸烟，二极管D2发光指示故障状态，发热丝R的温度则开始降低。
E、当发热丝R的温度尚未降低至设定阀值210℃或雾化组件未添加烟液时，用户即使再次吸烟因接通吸烟开关SW而接通电源后，U1检测到FB端的温度电信号仍不正常而迅速切断电源，二极管D2发光指示故障状态。
F、当发热丝R的温度降低至设定阀值210℃以下以及添加了烟液时，发热丝R恢复正常阻值，当用户吸烟时U1接通发热丝电源，发热丝正常雾化烟液，U1检测到FB端的温度电信号正常，电源保持可接通，二极管D1发光指示正常状态。
本发明实施例的另一温度控制方法是：在上述方法的基础上，U1检测到FB端的温度电信号以后，不是按照设定的温度阀值210℃来进行比较判断，而是按照设定的温度变化率来进行判断，例如设定温度变化率为40℃/秒，当温度变化率超过此值时，U1将切断MOS管M1对发热丝R的电源输出，则不能进行吸烟。
本发明的另一实施例是：在上述实施例的基础上，所述发热丝R为常规发热丝，将发热丝两端的引线材质改为阻值可随温度变化并且成一定正比例变化的热敏性材料，由于引线与发热丝相连，发热丝的温度能迅速传导给引线，即引线可感应到发热丝的温度，因此采用热敏性电阻的引线可以替代前一实施例具有热敏性电阻的发热丝。
此外，本发明的另一实施例：此实施例中，在上述两个实施例的基础上，发热丝R及其引线的材质均改为阻值可随温度变化并且呈一定正比例变化的热敏性材料，采用此种方案即可替代上述两个实施例的技术方案，可以达到同等的技术效果。
在上述的步骤A和步骤B中，吸烟开关SW的接通与断开可通过手动控制，当用户需要吸烟时，按下开关按钮，吸烟开关SW接通，再次按下开关按钮，吸烟开关SW断开；也可在电子烟内部内置压力传感器的方式来实现，用户需要吸烟时，通过压力传感器检测电子烟内部的压力变化，以自动控制吸烟开关SW的通断。应当说明的是，本发明吸烟开关SW的通断也可通过其他方式实现，此处无需一一赘述。
本发明的上述电路结构及温度控制方法能够很好实现电子烟内部发热丝R温度的控制，很好地防止了在雾化组件无烟液时发热丝R干烧而导致温度过高烧坏电子烟以及导致有害气体及焦味物质被吸入人体发生危害人体健康的的问题；并且其电路结构并不复杂，不会对电子烟的体积构成影响，非常适用在电子烟内部。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种温控电子烟，包括壳体、套装于壳体内的储液装置、雾化组件、电源、以及带有吸烟开关SW的电路控制板，所述雾化组件包括一发热体及其引线R，其特征在于：该发热体及其引线两者或两者之一的材质为阻值可随温度变化并且成一定比例变化的热敏性材料，所述电路控制板包括电源管理模块，该电源管理模块在吸烟开关SW接通时可通过连续检测所述发热体及其引线R的阻值来判断其所代表的温度，并发出相应控制信号以控制发热体及其引线R与电源的通断；
所述电源管理模块还包括一控制芯片U1、三极管Q4、MOS管M1、电阻R3、电阻R5、电阻R6，其中所述控制芯片U1具有多个引脚，包括第一引脚为开关信号KEY1端、第四引脚为电源信号BT+端、第九引脚为控制信号HOT端、第十三引脚为接地端、第十六引脚为检测信号FB端；
所述吸烟开关SW的一端接地，另一端则连接在所述KEY1端上；
所述电阻R3的一端连接在所述HOT端上，另一端连接至所述三极管Q4的基极上；所述三极管Q4的发射极接地，且基极与发射极之间设有电阻R4，所述三极管Q4的集电极分别连接至所述MOS管M1的栅极和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端与所述MOS管M1的源极共同连接至所述BT+端；
所述MOS管M1的漏极即为F+端，所述发热体及其引线R的一端连接在F+端上，另一端接地；所述电阻R6的一端接地，另一端与所述MOS管M1的漏极共同连接至所述FB端；
所述电源管理模块还包括电阻R1、R2、发光二极管D1、D2，所述控制芯片U1上还具有第五引脚和第六引脚，所述第五引脚连接至电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至发光二极管D1的一端,所述第六引脚连接至所述电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接至发光二极管D2的一端，所述发光二极管D1的另一端和所述发光二极管D2的另一端均接地；当所述电源管理模块检测到发热体及其引线正常温度信号时，所述控制芯片U1第五引脚通电使发光二极管D1发光指示正常吸烟状态，当所述电源管理模块检测到发热体及其引线R不正常温度信号并切断发热体及其引线R的电源时，所述控制芯片U1第六引脚通电使发光二极管D2发光指示电子烟干烧故障状态。
2.根据权利要求1所述的温控电子烟，其特征在于：所述电源管理模块还包括电阻R7、电容C1，所述电阻R7一端连接至所述FB端，另一端与所述电容C1一端连接并接地，所述电容C1的另一端连接在BT+端上。
3.根据权利要求1-2任一所述的温控电子烟，其特征在于：所述发热体及其引线R两者或两者之一的材质为具有正温度系数的热敏性材料。
4.根据权利要求3所述的温控电子烟，其特征在于：所述发热体为发热丝。
5.一种温控电子烟的温度控制方法，其特征在于：该方法包括以下的步骤：
A、将控制芯片U1设置为16个引脚，按照顺序标号依次称为第一引脚至第十六引脚，第一引脚为开关信号KEY1端、第四引脚为电源信号BT+端、第九引脚为控制信号HOT端、第十三引脚为接地端、第十六引脚为检测信号FB端，所述FB端连接至电阻R7的一端；电阻R3的一端连接在所述HOT端上，另一端连接至三极管Q4的基极上；所述三极管Q4的发射极接地，且基极与发射极之间设有电阻R4，所述三极管Q4的集电极分别连接至MOS管M1的栅极和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端与所述MOS管M1的源极共同连接至所述BT+端；
MOS管M1的漏极即为F+端，发热体及其引线R的一端连接在F+端上，另一端接地；电阻R6的一端接地，另一端与所述MOS管M1的漏极共同连接至所述FB端；按下吸烟开关SW，控制芯片U1读取FB端的初始AD值并记录，则可以开始正常吸烟；
B、雾化组件的雾化器内有烟油时，发热体则雾化烟油，此过程中发热体及其引线R的温度恒定，其阻值不变化，控制芯片U1读取FB端的AD值没有变化，可以正常吸烟；
C、雾化器内无烟油或者烟油稀少时，发热体雾化烟油的过程中，发热体及其引线R的温度上升达到阀值，发热体的阻值增大，控制芯片U1读取FB端的AD值发生变化，控制芯片U1控制HOT端切断MOS管M1的输出，则不能进行吸烟；
D、当发热体的温度降低至阀值以下时，发热体及其引线R恢复正常阻值，控制芯片U1读取FB端的AD值为初始正常值，则可以正常吸烟。
6.根据权利要求5所述的温控电子烟的温度控制方法，其特征在于：所述发热体及其引线R的温度的阀值为210℃。
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