CN105011375B - 一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟 - Google Patents

一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟 Download PDF

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本发明提供一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，包括雾化丝，其特征在于：雾化丝为合金丝，其还包括：与雾化丝串联的电阻采集电路；与电阻采集电路输出端连接、可对电阻采集电路输出的模拟信号进行处理的单片机；与单片机连接的、由单片机控制的功率调整电路，功率调整电路的输出端连接雾化丝。本发明的电子烟，适用于电阻率温度系数小的合金雾化丝中，当雾化丝的电阻值发生变化时，采集雾化丝两端的实时电压值，将这一电压值经放大、转换处理后转换成实时电阻值，单片机通过比较这一实时电阻值与预设电阻值后的结果来控制调整加载在雾化丝上的功率，进而来调整雾化丝的电阻值至与预设电阻值相等，具有自动检测、自动控制电阻值的功能。

Description

一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟
技术领域
本发明涉及一种戒烟工具，具体涉及一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟。
背景技术
电子烟又名电子香烟，主要用于戒烟和替代香烟，它有着与香烟一样的外观、与香烟近似的味道，甚至比一般香烟的口味要多出很多，也像香烟一样能吸出烟、吸出味道跟感觉来。其工作原理是雾化丝得电加热，将电能转化为热能来加热烟油，烟油加热到一定温度就会挥发雾化产生烟雾拱吸烟者抽吸。加载在雾化丝上的功率越大，雾化丝的发热量越大，雾化丝的电阻值越大，加热烟油的温度越高，反之，加载在雾化丝上的功率越小，雾化丝的发热量越小，雾化丝的电阻值越小，加热烟油的温度越低。也就是可以通过控制加载在雾化丝上的功率值可以来调整加热烟油的温度。为了达到自动调节雾化丝温度的目的，需要实时的采集雾化丝上的温度值，针对一些电阻率温度系数大的单一金属成分的雾化丝，比如：钛丝、铂金丝等，可以通过实时的采集雾化丝上温度的变化来达到自动控温的目的，但是针对一些电阻率温度系数小（小于0.0019Ω/℃）的合金丝，比如镍铬丝，由于变化率小没有办法实时采集雾化丝上的温度变化，使得其不能自动控制，而镍铬丝的成本低、抗氧化的特性使得其在电子烟使用中占有主导地位，本发明就是针对这一现状而提出的能够自动控制雾化丝电阻值的电子烟。
发明内容
为了解决背景技术中的不足，本发明的目的在于克服背景技术的缺陷，提供一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，自动控制雾化丝的加热电阻值。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，包括雾化丝，其特征在于：所述雾化丝为合金丝，其还包括：
与所述雾化丝串联的电阻采集电路；
与所述电阻采集电路输出端连接、可对所述电阻采集电路输出的模拟信号进行处理的单片机；
与所述单片机连接的、由所述单片机控制的功率调整电路，所述功率调整电路的输出端连接所述雾化丝。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述单片机包含电压采集模块、电压电阻转换模块、占空比输出控制模块以及存储器，所述存储器中存储有预设电阻值，
所述电压采集模块，用于采集所述雾化丝两端的电压值；
所述电压电阻转换模块，用于将采集的雾化丝两端的电压值转换成电阻值；
所述占空比输出控制模块，根据所述电压电阻转换模块输出的电阻值与所述预设电阻值进行比较，以比较结果作为依据来控制所述功率调整电路的功率输出，当电压电阻模块输出的电阻值小于预设电阻值,控制提高功率调整电路的功率输出；反之，控制降低功率调整电路的功率输出；目的是通过调整占空比来控制功率调整电路的功率输出使得电压电阻模块输出的电阻值与预设电阻值相同。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括与功率调整电路连接的设有电源电路。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括与单片机连接的设有作为输入输出的电阻显示器和键盘。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述功率调整电路包括两个储能元件和两个MOS管，分别为第一储能元件P1、第二储能元件P2、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，两个MOS管的栅极分别连接至单片机MCU的输出占空比引脚PWM1、PWM2，第一MOS管Q1的漏极连接电源电路，第一MOS管Q1的源极连接第二MOS管Q2的漏极，第二MOS管Q2的源极接地，第二储能元件P2并联在第一MOS管Q1的漏极和源极之间，第一储能元件Q1串联在第二MOS管Q2的漏极和第二储能元件P2之间。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述电阻采集电路包括一采样电阻R1、差分放大器U，所述采样电阻R1串联在功率调整电路输出端和雾化丝R之间，所述采样电阻R1与雾化丝R连接的一端通过一差分电阻R2连接到差分放大器的负相输入端，所述采样电阻R1的另一端通过一差分电阻R3连接到差分放大器的正相输入端，所述差分放大器的输出端连接至单片机MCU的电阻信号采集引脚IN1。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一储能元件为功率电感，所述第二储能元件为功率电容。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第二储能元件P2与雾化丝R之间还并联有由滤波电容组成的滤波电路。
本发明的有益之处在于：本发明的一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，适用于电阻率温度系数小的合金雾化丝中，当雾化丝的电阻值发生变化时，采集雾化丝两端的实时电压值，将这一电压值经放大、转换处理后转换成实时电阻值，单片机通过比较这一实时电阻值与预设电阻值后的结果来控制调整加载在雾化丝上的功率，进而来调整雾化丝的电阻值至与预设电阻值相等，具有自动检测、自动控制电阻值的功能，特别适用于电阻率温度系数小的镍铬丝的电子烟中使用，成本低、抗氧化能力强，具有很好的市场开发前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明优选实施例的电路图。
图中：10、电阻采集电路，30、功率调整电路，40、电源电路，50、电阻显示器，60、键盘，70、滤波电路；
20a、电压采集模块，20b、电压电阻转换模块，20c、占空比输出控制模块，20d、存储器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，包括雾化丝R、与雾化丝R串联的电阻采集电路10、与电阻采集电路10输出端连接的单片机MCU、与单片机MCU连接的且有单片机MCU控制工作的功率调整电路30、与功率调整电路30连接的电源电路40、与单片机MCU连接的作为输入输出的电阻显示器50和键盘60，功率调整电路30的输出端连接雾化丝R，单片机MCU的电阻信号采集引脚IN1实时采集加载在雾化丝R两端的电压值UR。
单片机MCU以电阻显示器50、键盘60作为输入输出控制功率调整电路30的工作，单片机MCU的内部结构如下：述单片机MCU包含电压采集模块20a、电压电阻转换模块20b、占空比输出控制模块20c以及存储器20d，所述存储器20d中存储有预设电阻值R0，
其中，电压采集模块20a以电阻信号采集引脚作为输入，直接采集所述雾化丝R两端的电压值UR。
所述电压电阻转换模块20b，用于将电阻采集电路10输出的电压值转换成电阻值，具体的，所述电阻采集电路10包括一采样电阻R1、差分放大器U，所述采样电阻R1串联在功率调整电路输出端和雾化丝R之间，所述采样电阻R1与雾化丝R连接的一端通过一差分电阻R2连接到差分放大器的负相输入端，所述采样电阻R1的另一端通过一差分电阻R3连接到差分放大器的正相输入端，所述差分放大器的输出端连接至单片机MCU的电阻信号采集引脚IN1。
雾化丝R浸在烟油里，电源电路10给雾化丝R供电，雾化丝R得电后发热，将电能转化成热能加热烟油，雾化丝R在发热过程中其上的电阻值不断的变化，采样电阻R1的阻值不变且与雾化丝R串联，采样电阻R1采集加载在雾化丝R上的电流值IR,雾化丝R与采样电阻R1串联，其上的电流值也为IR,电压电阻转换模块20b通过UR/ IR获得雾化丝R上的实时电阻值Ri。
所述占空比输出控制模块20c，根据电压电阻转换模块20b输出的电阻值Ri与预设电阻值R0进行比较，以比较结果作为依据来控制功率调整电路30的功率输出。
具体的，所述功率调整电路30包含两个储能元件和两个MOS管，分别为第一储能元件P1、第二储能元件P2、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，两个MOS管的栅极分别连接至单片机MCU的输出占空比引脚PWM1、PWM2，第一MOS管Q1的漏极连接电源电路，第一MOS管Q1的源极连接第二MOS管Q2的漏极，第二MOS管Q2的源极接地，第二储能元件P2并联在第一MOS管Q1的漏极和源极之间，第一储能元件Q1串联在第二MOS管Q2的漏极和第二储能元件P2之间，所述第二储能元件P2与雾化丝R之间还并联有由滤波电容组成的滤波电路70。
基于上述功率调整电路30的组成，其工作过程如下：在单片机MCU的控制下第一MOS管Q1导通、第二MOS管Q2截止时，电源电路10经第一MOS管Q1、储能元件、雾化丝R形成回路，通过第一MOS管Q1给第一个储能原件P1充电，第二储能原件P2维持输出电压恒定并向雾化丝R供电；在单片机MCU的控制下第一MOS管截止、第二MOS管导通时，第一储能原件P1经第二MOS管Q2、雾化丝R形成回路，第一储能原件P1给雾化丝R放电提供电源，第二储能原件P2维持输出电压恒定并向雾化丝R供电。单片机MCU通过调节占空比的大小来调节两个MOS管的导通时间来调节输出到雾化丝R上的功率值，这一功率值越大，加载在雾化丝R上的电流越大，雾化丝R上的电阻值越大，产生的热量越多；反之，电阻值越小，产生的热量越少，达到自动调节雾化丝电阻值的目的。同时本发明也对功率驱动电路20的组成元素进行优化，减少了成本高、体积大的MOS管的数量，通过增加成本低、体积小的储能原件来最优的控制功率输出，降低了成本，减小了整体体积，更有利于电子烟的研发生产。
当电压电阻转换模块20b输出的电阻值Ri＜预设电阻值R0时，占空比输出控制模块20c控制两个MOS管的导通状态和导通时间，来提高加载在雾化丝R上的功率；反之，当电压电阻转换模块20b输出的电阻值Ri＞预设电阻值R0时，占空比输出控制模块20c控制两个MOS管的导通状态和导通时间，来降低加载在雾化丝R上的功率值，上述两种调节的最终目的是使得电压电阻转换模块20b输出的电阻值Ri＝预设电阻值R0。
基于电子烟的上述电路结构，本发明的电子烟能够自动控制雾化丝电阻值的原理如下：抽烟者根据自己的口味需求通过键盘60先行设定雾化丝R的目标电阻值，当雾化丝R的实时电阻值变化于这一预设电阻值时，电阻采集电路10采集这一变化值，一方面单片机MCU将这一变化值分析转化成雾化丝R的当前电阻值在电阻显示器50中显示出来，另一方面，单片机MCU根据这一变化值来控制功率调整电路30来调整输出占空比大小，来调整两个MOS管的导通状态和导通时间，进而调整加载在雾化丝R上的功率值，从而调整雾R的电阻值至预先设定值，具体为：当电压电阻模块输出的电阻值小于预设电阻值,控制提高功率调整电路的功率输出；反之，控制降低功率调整电路的功率输出；目的是通过调整占空比来控制功率调整电路的功率输出使得电压电阻模块输出的电阻值与预设电阻值相同。
作为本发明的进一步改进，所述第一储能元件P1为功率电感，所述第二储能元件P2为功率电容，功率电感的电压不能突变使得输出到雾化丝R上的电压稳定，功率电容的电流不能突变使得输出到雾化丝R上的电流稳定，效果更好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，包括雾化丝，其特征在于：所述雾化丝为合金丝，其还包括：
与所述雾化丝串联的电阻采集电路；
与所述电阻采集电路输出端连接、可对所述电阻采集电路输出的模拟信号进行处理的单片机；
与所述单片机连接的、由所述单片机控制的功率调整电路，所述功率调整电路的输出端连接所述雾化丝；
所述功率调整电路包括两个储能元件和两个MOS管，分别为第一储能元件(P1)、第二储能元件(P2)、第一MOS管(Q1)、第二MOS管(Q2)，两个MOS管的栅极分别连接至单片机(MCU)的输出占空比引脚(PWM1、PWM2)，第一MOS管(Q1)的漏极连接电源电路，第一MOS管(Q1)的源极连接第二MOS管(Q2)的漏极，第二MOS管(Q2)的源极接地，第二储能元件(P2)并联在第一MOS管(Q1)的漏极和源极之间，第一储能元件(Q1)串联在第二MOS管(Q2)的漏极和第二储能元件(P2)之间。
2.根据权利要求1所述的一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，其特征在于：所述单片机包含电压采集模块、电压电阻转换模块、占空比输出控制模块以及存储器，所述存储器中存储有预设电阻值，所述电压采集模块，用于采集所述雾化丝两端的电压值；
所述电压电阻转换模块，用于将采集的雾化丝两端的电压值转换成电阻值；
所述占空比输出控制模块，根据所述电压电阻转换模块输出的电阻值与所述预设电阻值进行比较，以比较结果作为依据来控制所述功率调整电路的功率输出，当电压电阻模块输出的电阻值小于预设电阻值,控制提高功率调整电路的功率输出；反之，控制降低功率
调整电路的功率输出；目的是通过调整占空比来控制功率调整电路的功率输出使得电压电阻模块输出的电阻值与预设电阻值相同。
3.根据权利要求2所述的一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，其特征在于：与功率调整电路连接的设有电源电路。
4.根据权利要求2所述的一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，其特征在于：与单片机连接的设有作为输入输出的电阻显示器和键盘。
5.根据权利要求1所述的一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，其特征在于：所述电阻采集电路包括一采样电阻(R1)、差分放大器(U)，所述采样电阻(R1)串联在功率调整电路输出端和雾化丝(R)之间，所述采样电阻(R1)与雾化丝(R)连接的一端通过一差分电阻(R2)连接到差分放大器的负相输入端，所述采样电阻(R1)的另一端通过一差分电阻(R3)连接到差分放大器的正相输入端，所述差分放大器的输出端连接至单片机(MCU)的电阻信号采集引脚(IN1)。
6.根据权利要求1所述的一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，其特征在于：所述第一储能元件为功率电感，所述第二储能元件为功率电容。
7.根据权利要求1或6所述的一种雾化丝阻值能够自动控制的电子烟，其特征在于：所述第二储能元件(P2)与雾化丝(R)之间还并联有由滤波电容组成的滤波电路。
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