CN112107035A - 恒温控制的电子雾化器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种恒温控制的电子雾化器，包括雾化组件和电池组件，雾化组件包括加热元件，电池组件包括电池、控制电路，控制电路包括启动开关单元、微控制器、PWM电压输出控制单元、温度检测单元，微控制器内设有PWM信号发生单元、参数存储单元，参数存储单元存储的参数包括工作温度设定值，温度检测单元用于检测加热元件的实时工作温度，PWM信号发生单元根据实时工作温度与工作温度设定值的差值调节PWM占空比，产生相应的PWM信号并发送给PWM电压输出控制单元以输出相应的PWM电压给加热元件以便将实时工作温度稳定在工作温度设定值；其有益之处在于，可准确稳定地控制加热元件的工作温度，同时在加热元件供液不足时快速关断电压输出，防止电子雾化器发生干烧。

Description

恒温控制的电子雾化器
技术领域
本发明涉及电子雾化器的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种恒温控制的电子雾化器。
背景技术
电子雾化器用于将电子烟烟液或药液进行加热雾化成汽雾或气溶胶供用户吸食。电子雾化器一般包括加热组件和电池组件，电池组件用于控制加热组件及提供电源给加热组件。加热组件包括加热元件，加热元件可将待雾化的液体进行加热产生汽雾或气溶胶，供使用者吸食。待雾化的液体包括电子烟烟液或溶解了药物的药液。
现有大部分的电子雾化器，用户每抽吸一口时，打开启动开关后，加热元件一般以恒功率或恒电压输出的方式加热雾化，加热元件的工作温度持续上升，产生的汽雾或气溶胶不均匀、不稳定，另外，当电子雾化器缺乏待雾化的液体或供液不足时，加热元件的工作温度急剧上升，导致发生干烧，雾化单元内部容易产生焦味、糊味，给用户造成不良的使用体验。
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恒温控制的电子雾化器。
本发明的技术方案是这样实现的：一种恒温控制的电子雾化器，包括雾化组件和电池组件，所述雾化组件包括用于加热待雾化液体的加热元件，所述电池组件包括电池、控制电路，所述控制电路包括启动开关单元、微控制器、与微控制器电连接的PWM电压输出控制单元、温度检测单元，所述微控制器内设有PWM信号发生单元、参数存储单元，所述参数存储单元存储的参数包括工作温度设定值，所述温度检测单元用于检测加热元件的实时工作温度，所述PWM信号发生单元根据实时工作温度与工作温度设定值的差值调节PWM占空比，产生相应的PWM信号并发送给所述PWM电压输出控制单元，所述PWM电压输出控制单元输出相应的PWM电压给所述加热元件以便将实时工作温度稳定在所述工作温度设定值。
优选地，所述参数存储单元存储的参数还包括恒功率设定值、实时工作温度与工作温度设定值的差值设定值，所述PWM信号发生单元配置为，当实时工作温度与工作温度设定值的差值大于差值设定值时，所述PWM信号发生单元根据恒功率设定值产生相应的PWM信号给所述PWM电压输出控制单元，以便将实时工作温度快速达到所述工作温度设定值。
优选地，所述参数存储单元存储的参数还包括PWM占空比设定值、低于PWM占空比设定值的设定次数，所述PWM电压输出控制单元配置为，当所述PWM信号的PWM占空比连续低于所述PWM占空比设定值达到设定次数时，所述PWM电压输出控制单元关闭电压输出。
优选地，所述微控制器包括芯片MCU及其连接电路，所述芯片MCU包括24个引脚，其中第1引脚连接第一参考电阻电压检测信号端RES-DET1，第2引脚连接第二参考电阻电压检测信号端RES-DET2，第7引脚接地，第9引脚同时连接电阻R1、电容C1和电容C2的一端，所述电阻R1的另一端连接电池正电极BAT+，所述电容C1和电容C2的另一端同时接地，第13引脚连接蓝色指示灯信号端RGB-B，第14引脚连接绿色指示灯信号端RGB-G，第15引脚连接红色指示灯信号端RGB-R，第17引脚连接咪头信号端Mic，第18引脚连接阻值检测使能信号端Res-DET-EN,第24引脚连接斩波输出控制信号端PWM。
优选地，所述PWM电压输出控制单元包括MOS管Q3和三极管Q2B，所述MOS管Q3的S极连接电池正电极BAT+，D极作为输出电压信号端PWM-OUT，G极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端同时连接电阻R11的一端和所述三极管Q2B的C极，所述电阻R11的另一端连接电池正电极BAT+，所述三极管Q2B的B极连接电阻R13的一端，E极同时接地和连接电阻R14的一端，所述电阻R13的另一端和电阻R14的另一端同时连接斩波输出控制信号端PWM。
优选地，所述阻值检测单元包括MOS管Q1和三极管Q2A，所述MOS管Q1的S极连接电池正电极BAT+，D极同时连接电阻R5和R7的一端，G极同时连接电阻R2的一端和所述三极管Q2A的C极，所述电阻R2的另一端连接电池正电极BAT+，所述三极管Q2A的B极连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接阻值检测使能信号端Res-DET-EN，所述三极管Q2A的E极接地，所述电阻R5的另一端同时连接第一参考电阻电压检测信号端RES-DET1以及电阻R6的一端、电容C4的一端，所述电阻R7同时连接输出电压信号端PWM-OUT和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端同时连接第二参考电阻电压检测信号端RES-DET2以及电阻R9的一端、电容C5的一端，所述电阻R6、电阻R9、电容C4、电容C5的另一端同时接地。
优选地，所述启动开关单元包括咪头MIC,所述咪头MIC包括3个引脚，其中第1引脚同时连接电阻R15的一端和电容C6的一端，所述电阻R15的另一端连接电池正电极BAT+，第2引脚和所述电容C6的另一端同时接地，第3引脚连接咪头信号端Mic。
本发明的有益效果如下：本发明的恒温控制的电子雾化器，可准确稳定地控制加热元件的工作温度，使电子雾化器可以快速产生均匀、稳定和恒温的汽雾或气溶胶，同时在加热元件供液不足时快速关断电压输出，防止电子雾化器发生干烧，提升用户使用体验。
附图说明
图1是本发明的电子雾化器控制电路的结构框图；
图2是本发明的微控制器的电路图；
图3是本发明的PWM电压输出控制单元的电路图；
图4是本发明的阻值检测单元的电路图；
图5是本发明的启动开关单元的电路图；
图6是本发明电子雾化器工作时的PWM占空比的变化曲线图；
图7是本发明电子雾化器工作时的加热温度变化曲线图。
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。
实施例：
本发明实施例的恒温控制的电子雾化器，用于加热待雾化的液体以便产生雾化蒸汽或气溶胶，供用户进行抽吸。
如图1所示，本实施例的电子雾化器包括加热组件和电池组件，加热组件设有用于加热待雾化液体的加热元件1，加热元件1为具有正温度系数的热敏电阻，电池组件设有电池2、控制电路，控制电路包括启动开关单元3、微控制器4、与微控制器4电连接的PWM电压输出控制单元5、温度检测单元(图中未示)，本实施例的温度检测单元包括阻值检测单元6和微控制器4内设有的温度转换单元41。微控制器4内还设有PWM信号发生单元42、参数存储单元43，以及预设有计算机程序进行自动控制，PWM信号发生单元42输出PWM信号给PWM电压输出控制单元5，PWM电压输出控制单元5据此输出PWM电压给加热元件1，阻值检测单元6用于检测加热元件1的电阻阻值，温度转换单元41将检测到的电阻阻值换算为实时工作温度。参数存储单元43存储的参数包括工作温度设定值，温度检测单元用于检测加热元件的实时工作温度，PWM信号发生单元42根据实时工作温度与工作温度设定值的差值调节PWM占空比，产生相应的PWM信号并发送给PWM电压输出控制单元5，PWM电压输出控制单元5输出相应的PWM电压给加热元件1以便恒温控制，即将实时工作温度稳定在工作温度设定值。
参数存储单元43存储的参数还包括恒功率设定值、实时工作温度与工作温度设定值的差值设定值，PWM信号发生单元42配置为，当实时工作温度与工作温度设定值的差值大于差值设定值时，PWM信号发生单元42根据恒功率设定值产生相应的PWM信号给PWM电压输出控制单元5，以便将实时工作温度快速达到工作温度设定值。
参数存储单元43存储的参数还包括PWM占空比设定值、低于PWM占空比设定值的设定次数，PWM电压输出控制单元5配置为，当PWM信号的PWM占空比连续低于PWM占空比设定值达到设定次数时，PWM电压输出控制单元5关闭电压输出。
如图2所示，本实施例的微控制器4包括芯片MCU及其连接电路，芯片MCU包括24个引脚，其中第1引脚连接第一参考电阻电压检测信号端RES-DET1，第2引脚连接第二参考电阻电压检测信号端RES-DET2，第7引脚接地，第9引脚同时连接电阻R1、电容C1和电容C2的一端，电阻R1的另一端连接电池正电极BAT+，电容C1和电容C2的另一端同时接地，第13引脚连接蓝色指示灯信号端RGB-B，第14引脚连接绿色指示灯信号端RGB-G，第15引脚连接红色指示灯信号端RGB-R，第17引脚连接咪头信号端Mic，第18引脚连接阻值检测使能信号端Res-DET-EN,第24引脚连接斩波输出控制信号端PWM。
如图3所示，本实施例的PWM电压输出控制单元包括MOS管Q3和三极管Q2B，MOS管Q3的S极连接电池正电极BAT+，D极作为输出电压信号端PWM-OUT，G极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端同时连接电阻R11的一端和三极管Q2B的C极，电阻R11的另一端连接电池正电极BAT+，三极管Q2B的B极连接电阻R13的一端，E极同时接地和连接电阻R14的一端，电阻R13的另一端和电阻R14的另一端同时连接斩波输出控制信号端PWM。
如图4所示，本实施例的阻值检测单元包括MOS管Q1和三极管Q2A，MOS管Q1的S极连接电池正电极BAT+，D极同时连接电阻R5和R7的一端，G极同时连接电阻R2的一端和三极管Q2A的C极，电阻R2的另一端连接电池正电极BAT+，三极管Q2A的B极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接阻值检测使能信号端Res-DET-EN，三极管Q2A的E极接地，电阻R5的另一端同时连接第一参考电阻电压检测信号端RES-DET1以及电阻R6的一端、电容C4的一端，电阻R7同时连接输出电压信号端PWM-OUT和电阻R8的一端，电阻R8的另一端同时连接第二参考电阻电压检测信号端RES-DET2以及电阻R9的一端、电容C5的一端，电阻R6、电阻R9、电容C4、电容C5的另一端同时接地。
如图5所示，本实施例的启动开关单元包括咪头MIC,咪头MIC包括3个引脚，其中第1引脚同时连接电阻R15的一端和电容C6的一端，电阻R15的另一端连接电池正电极BAT+，第2引脚和电容C6的另一端同时接地，第3引脚连接咪头信号端Mic。
如图6、图7所示，本实施例恒温控制的电子雾化器的工作原理如下：
电子雾化器被抽吸时，启动开关3感应到抽吸的气流而打开控制电路，使PWM电压输出控制单元5输出电压给加热元件1，加热元件1开始工作。此时，加热元件1温度较低，为尽快让待雾化的液体进行雾化使用户抽吸到汽雾或气溶胶，使电子雾化器的加热元件从初始温度T0快速加热升温到工作温度设定值T1，即图6、图7的t1阶段。t1阶段采取以较大功率且恒功率输出的方式使加热元件1进行加热，根据功率计算公式P＝U2/R，为得到较大恒功率P，此时需要输出较高的稳定电压U，而电子雾化器的电池电压是较为固定的，本实施例通过PWM信号发生单元42调节到较高的PWM占空比对电池电压进行PWM调制输出(如图6所示t1阶段的PWM占空比曲线)，PWM电压输出控制单元5据此输出较高的PWM电压给加热元件1，加热元件1因此可快速升温直到工作温度设定值(如图7中t1阶段温度上升曲线)。
当实时工作温度达到工作温度设定值T1后，立即通过PWM信号发生单元42降低PWM占空比以便降低输出电压，即如图6所示t2阶段开始时快速下降的PWM占空比曲线，此t2阶段开始时减小输出功率给加热元件1，避免实时工作温度继续大幅上升，尔后将实时工作温度与工作温度设定值T1进行比较，将加热元件1的工作温度维持在工作温度设定值T1，即如图7中t2阶段中温度恒定维持的曲线。
当特殊情况发生时，即加热元件1缺乏待雾化的液体或供液不足时，加热元件1即将发生干烧，导致其工作温度必然有快速上升的趋势，此时，为避免其工作温度的快速上升，则需要快速降低输出功率，根据功率计算公式P＝U2/R，即需要快速降低PWM电压输出控制单元5的输出电压U，而输出电压U通过PWM信号发生单元42中PWM的占空比来调节，因此需要不断降低PWM的占空比，如图6所示的t3阶段曲线所示。当PWM的占空比低于设定的占空比时，则表明输出功率已经降到很低也不能继续阻止工作温度的继续上升趋势，干烧状态已经发生，因此继续降低PWM占空比、继续降低输出功率已无必要，此时关闭电子雾化器的输出电压，防止干烧的进一步发生。为避免偶发一次占空比下降造成的误判，此时需要检测PWM的占空比连续低于设定的占空比达到设定的次数时，才关闭电子雾化器的输出电压。
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 (7)

1.一种恒温控制的电子雾化器，其特征在于，包括雾化组件和电池组件，所述雾化组件包括用于加热待雾化液体的加热元件，所述电池组件包括电池、控制电路，所述控制电路包括启动开关单元、微控制器、与微控制器电连接的PWM电压输出控制单元、温度检测单元，所述微控制器内设有PWM信号发生单元、参数存储单元，所述参数存储单元存储的参数包括工作温度设定值，所述温度检测单元用于检测加热元件的实时工作温度，所述PWM信号发生单元根据实时工作温度与工作温度设定值的差值调节PWM占空比，产生相应的PWM信号并发送给所述PWM电压输出控制单元，所述PWM电压输出控制单元输出相应的PWM电压给所述加热元件以便将实时工作温度稳定在所述工作温度设定值。
2.根据权利要求1所述的恒温控制的电子雾化器，其特征在于，所述参数存储单元存储的参数还包括恒功率设定值、实时工作温度与工作温度设定值的差值设定值，所述PWM信号发生单元配置为，当实时工作温度与工作温度设定值的差值大于设定值时，所述PWM信号发生单元根据恒功率设定值产生相应的PWM信号给所述PWM电压输出控制单元，以便将实时工作温度快速达到所述工作温度设定值。
3.根据权利要求1所述的恒温控制的电子雾化器，其特征在于，所述参数存储单元存储的参数还包括PWM占空比设定值、低于PWM占空比设定值的设定次数，所述PWM电压输出控制单元配置为，当所述PWM信号的PWM占空比连续低于所述PWM占空比设定值达到设定次数时，所述PWM电压输出控制单元关闭电压输出。
4.根据权利要求1所述的恒温控制的电子雾化器，其特征在于，所述微控制器包括芯片MCU及其连接电路，所述芯片MCU包括24个引脚，其中第1引脚连接第一参考电阻电压检测信号端RES-DET1，第2引脚连接第二参考电阻电压检测信号端RES-DET2，第7引脚接地，第9引脚同时连接电阻R1、电容C1和电容C2的一端，所述电阻R1的另一端连接电池正电极BAT+，所述电容C1和电容C2的另一端同时接地，第13引脚连接蓝色指示灯信号端RGB-B，第14引脚连接绿色指示灯信号端RGB-G，第15引脚连接红色指示灯信号端RGB-R，第17引脚连接咪头信号端Mic，第18引脚连接阻值检测使能信号端Res-DET-EN,第24引脚连接斩波输出控制信号端PWM。
5.根据权利要求1所述的恒温控制的电子雾化器，其特征在于，所述PWM电压输出控制单元包括MOS管Q3和三极管Q2B，所述MOS管Q3的S极连接电池正电极BAT+，D极作为输出电压信号端PWM-OUT，G极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端同时连接电阻R11的一端和所述三极管Q2B的C极，所述电阻R11的另一端连接电池正电极BAT+，所述三极管Q2B的B极连接电阻R13的一端，E极同时接地和连接电阻R14的一端，所述电阻R13的另一端和电阻R14的另一端同时连接斩波输出控制信号端PWM。
6.根据权利要求1所述的恒温控制的电子雾化器，其特征在于，所述阻值检测单元包括MOS管Q1和三极管Q2A，所述MOS管Q1的S极连接电池正电极BAT+，D极同时连接电阻R5和R7的一端，G极同时连接电阻R2的一端和所述三极管Q2A的C极，所述电阻R2的另一端连接电池正电极BAT+，所述三极管Q2A的B极连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接阻值检测使能信号端Res-DET-EN，所述三极管Q2A的E极接地，所述电阻R5的另一端同时连接第一参考电阻电压检测信号端RES-DET1以及电阻R6的一端、电容C4的一端，所述电阻R7同时连接输出电压信号端PWM-OUT和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端同时连接第二参考电阻电压检测信号端RES-DET2以及电阻R9的一端、电容C5的一端，所述电阻R6、电阻R9、电容C4、电容C5的另一端同时接地。
7.根据权利要求1所述的恒温控制的电子雾化器，其特征在于，所述启动开关单元包括咪头MIC,所述咪头MIC包括3个引脚，其中第1引脚同时连接电阻R15的一端和电容C6的一端，所述电阻R15的另一端连接电池正电极BAT+，第2引脚和所述电容C6的另一端同时接地，第3引脚连接咪头信号端Mic。
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