CN112353015B - 一种电子烟控制芯片和电子烟 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电子烟控制芯片和安装有该电子烟控制芯片的电子烟，用于在电子烟中增加吹气动作的交互方式，用于为电子烟提供新的交互操作方式。本申请实施例的电子烟控制芯片包括：信号侦测模块、供电模块、控制模块和输出模块；信号侦测模块用于连接外部气流传感器，通过侦测气流传感器感知用户的抽气动作和吸气动作的不同状态信号，输出给控制模块，控制模块判断信号为第一信号或者第二信号，其中，第一信号由吸气动作触发，第二信号由吹气动作触发；从而相应的控制输出模块；输出模块用于在控制模块的控制下，输出对应的驱动信号。

Description

一种电子烟控制芯片和电子烟

技术领域

本申请实施例涉及电子烟领域，尤其涉及一种电子烟控制芯片和电子烟。

背景技术

电子烟又名电子香烟，主要用于戒烟和替代传统的香烟。通过采用加热烟油产生类似香烟口味的烟雾，供用户抽吸，甚至比传统的香烟的口味要多。同时，电子烟没有传统的香烟中的焦油、悬浮微粒等其他有害成分，故在市场上逐渐取代传统的香烟。

现有的电子烟具有如电量查询、雾化器功率调整、锁定等各种功能。但是相对于电子烟功能的多样化，电子烟的体积较小，能够设置交互按键的空间不足。

发明内容

本申请实施例提供了一种电子烟控制芯片和安装有该电子烟控制芯片的电子烟，用于在电子烟中增加吹气动作的交互方式。

本申请第一方面提供一种电子烟控制芯片，包括：信号侦测模块、控制模块和输出模块；

所述信号侦测模块连接电子烟气流传感器，用于侦测所述电子烟气流传感器的状态信号；

所述控制模块用于分辨所述侦测模块侦测到的状态信号，以识别所述传感器状态信号为吸气信号或吹气信号，并根据所述吸气信号或所述吹气信号产生对应的吸气控制信号或吹气控制信号，控制输出模块；

所述输出模块用于在所述控制模块的控制下，输出对应的信号或功率。

可选地，所述信号侦测模块具体用于连接电子烟的电容式气流传感器，以测量所述电容式传感器的电容变化的大小以及变化的趋势。

可选地，所述控制模块用于根据所述信号侦测模块测量到的电容式传感器的电容变化的大小以及变化的趋势，确定所述传感器信号为吸气信号或吹气信号，并根据所述吸气信号或所述吹气信号产生对应的吸气控制信号或吹气控制信号，控制所述输出模块。

可选地，根据所述信号侦测模块测量到的电容式传感器的电容变化的大小以及变化的趋势，确定所述传感器信号为吸气信号或吹气信号，包括：

检测并记录所述电容式传感器信号对应的电容初始测量值并定时检测新的电容测量值，与初始测量值做对比；

若所述新的电容测量值大于第一预设电容测量值，确定所述传感器信号为吸气控制信号；

若所述新的电容测量值小于第二预设电容测量值，并且达到一定时间条件，确定所述传感器信号为吹气控制信号。

可选地，所述控制模块可用于:

确认到所述的吸气控制信号时，控制输出模块直接驱动雾化器工作；

确认到所述的吹气控制信号时，调整设置输出模块预设的驱动雾化器的功率。

可选地，所述控制模块还可用于：

确认到所述吸气控制信号时，控制输出模块直接输出吸气控制信号；

确认到所述吹气控制信号时，控制输出模块直接输出吹气控制信号。

可选地，所述控制模块还可用于：

所述吹气控制信号的持续时间超过第一时间长度，小于第二时间长度时，确认用户执行了第一吹气动作；

所述吹气控制信号的持续时间超过第二时间长度时，确认用户执行了第二吹气动作。

可选地，所述输出模块可连接电子烟主控芯片；

所述输出模块还可用于：

在确认用户执行了第一吹气动作时，输出第一吹气信号至给电子烟主控芯片，电子烟可通过第一吹气信号，显示电子烟电池电量；

在确认用户执行了第二吹气动作时，输出第二吹气信号至电子烟主控芯片，电子烟可通过第二吹气信号调整所述雾化器的加热功率或者调整预设的电子烟加热曲线，或者调整电子烟进入模式设定状态，或者锁定电子烟；

在接收到吸气信号时，输出给电子烟主控芯片，电子烟按照之前设定的参数，控制所述信号输出端驱动雾化器加热。

可选地，所述输出模块仅设置一个输出端口，功率输出、吸气信号、第一吹气信号、第二吹气信号可通过所述输出端口复用输出。

本申请第二方面提供一种电子烟，所述电子烟内置有第一方面所述的任意一种电子烟控制芯片。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请的电子烟控制芯片增加了对吹气动作的识别功能，增加了电子烟的交互动作，使得电子烟的操作更加方便。

附图说明

图1是本申请提供的电子烟控制芯片的一个实施例示意图；

图2是本申请提供的气流传感器的一个工作原理示意图；

图3是本申请提供的气流传感器的一个工作原理示意图；

图4是本申请提供的气流传感器的一个工作原理示意图；

图5是本申请提供的电子烟控制芯片的一个实施例示意图；

图6是本申请提供的电子烟控制芯片的一个实施例示意图；

图7是本申请提供的电子烟控制芯片所产生波形的一个实施例示意图。

具体实施方式

电子烟作为传统香烟的替代品，主要原理是通过内部的雾化器将烟液加热汽化，供使用者吸食。目前的大部分电子烟都安装了抽气传感器，使用者在电子烟的吸嘴处吸气，就会触发气流传感器发出加热信号，雾化器内的电热丝加热烟液产生烟汽。

不同的消费者对于电子烟的产生的烟雾量已经加热的口感有不同的要求，现有一些电子烟可以通过按键的方式调整输出功率或者加热曲线，但是按键的存在会影响电子烟的外观设计以及简洁，同时也增加了成本，使用寿命上也受到限制；使用其他方式例如屏幕来调节电子烟的输出功率或者加热曲线，这种方式的成本会大大提升，同时也让电子烟体积增加；若使用插拔烟弹多次等操作方式，则增加了使用者操作的复杂程度，降低用户体验；若使用蓝牙通讯在其他设备例如手机上操作选择输出功率以及加热曲线，则成本大大提升，且增加了射频的调试工作，同时因为天线等原因，将影响电子烟外观材质可选择的范围。若使用NFC，RFID，加密芯片等方案，则同步也会增加成本以及设计难度。

图1展示了电子烟控制芯片10的一个结构示意图，该电子烟控制芯片10包括：

信号侦测模块101、控制模块102和输出模块103；

其中，信号侦测模块101连接电子烟的气流传感器，用于侦测电子烟气流传感器的状态信号；

所述控制模块102用于分辨所述侦测模块101侦测到的状态信号，以识别所述传感器状态信号为吸气信号或吹气信号，并根据所述吸气信号或所述吹气信号产生对应的吸气控制信号或吹气控制信号，控制输出模块103；

所述输出模块103用于在所述控制模块102的控制下，输出对应的信号或功率。

下面以图2所示的电容式气流传感器的应用场景为例，介绍本申请的电子烟控制芯片具体原理。图2所示的电容式气流传感器是一种比较常见的气流传感器，其结构可以类比于平行板电容器，主要包括膜片和极片，其中膜片可以随气流或气压的变化发生形变。当使用者进行抽吸动作时，膜片发生形变，电容式气流传感器的电容值也会随之发生变化。图3展示的是吸气时电容式气流传感器的变化，吸气过程中，膜片会以靠近极片的方向进行形变，由膜片与极片形成的类似平极板电容的电容值会变大；图4则展示的是吹气时电容式气流传感器的变化，吹气过程中，膜片会以远离极片的方向进行形变，由膜片与极片形成的类似平极板电容的电容值会变小。

针对电容式气流传感器的这一特性，可以将电子烟中的电容式气流传感器接入本申请提供的电子烟控制芯片10，将其电容值的作为状态信号，对用户的吹气和吸气动作进行检测，并作为一种交互手段。将电容式气流传感器接入到信号侦测模块101，信号侦测模块101即对电容式气流传感器的参数变化开始监测。根据接入的电容式气流传感器的具体参数，工程师在控制模块102中预设一个比电容式气流传感器正常状态的电容值略大的第一电容测量值C1；同时预设一个比电容式气流传感器正常状态(用户既未对电子烟吹气，也未吸气的状态)的电容值略小的第二电容测量值C2。例如正常状态下电容式气流传感器的电容测量值是C0，就设定C1＝1.1C0，C2＝0.9C0。信号侦测模块101侦测到气流传感器的电容测量值大于第一预设电容测量值C1时，对应的是电容式气流传感器膜片向内发生形变的状态，说明用户此时在进行吸气动作,信号侦测模块101侦测到气流传感器的电容测量值小于第二预设电容测量值C2时，对应的是电容式气流传感器膜片向外发生形变的状态，说明用户此时在进行吹气动作。控制模块102根据信号侦测模块101的测量值，就可以分辨用户的吸气和吹气动作，从而控制输出模块103的输出信号或功率。

在一些实施例中，控制模块102还会对信号侦测模块101测得的状态信号进行细分设置。例如，为了防止误触发，控制模块102会设置一个第一时间长度T1，例如0.1秒。如果用户只是不小心做出了一个极为短促的吹气动作或者外界其他因素影响，使得电容式气流传感器出现低于C2的状态，但持续时间不够0.1秒，那么控制模块102不会将其认定为用户做出了吹气动作。只有用户的吹气动作持续时间超过T1时，控制模块102才会确认用户进行了吹气动作，控制输出模块103输出吹气动作对应的信号。

作为上述实施例的改进，还可以控制模块还以对信号侦测模块101测得的状态信号进行进一步地细分，划分持续时间较短的第一吹气动作与持续时间较长的第二吹气动作，各自对应不同的功能或指令。例如，将第一时间长度设置为T1＝0.1秒，将第二时长预设为T2＝1秒，根据用户吹气动作的持续时长对用户的吹气动作做出细分。用户做出吹气动作时，信号侦测模块101测量到的电容值小于C2，控制模块102开始计时用户的吹气动作持续时长T。如果是用户误操作或测量误差等意外导致短时间内C＜C2，且T＜T1，输出模块103不动作；如果用户持续吹气0.5秒后停止吹气，控制模块102计算得到T＝0.5秒，T1＜T＜T2，确认用户做出了第一吹气动作；如果用户持续吹气1.5秒，那么控制模块102会判定用户的吹气动作持续时长T大于第二时间长度T2，并且在用户T＝T2＝1秒的时刻就发出第二吹气信号。对吹气信号进行区分，可以增加丰富电子烟人机交互的方式，方便用户进行更复杂的指令输入。需要说明的是，上述第一时间长度和第二第一时间长度的数值并不局限于实施例中的举例，芯片内部可以预设多种时长组合以供选择，其对应的功能也可以自由选择设定。

根据不同厂商的电子烟设计方案，输出模块103的连接情况又大致分为两种，下面分别就这两种情况进行讲解。

请参阅图5，第一种情况是，电子烟的雾化器直接连接在输出模块103上，依靠输出模块103输出的功率加热雾化器内的烟液。这种情况下，用户吸气，信号侦测模块101侦测到气流传感器的电容测量值大于第一预设电容测量值C1时，输出模块103会在控制模块102的控制下，输出较大的功率，驱动雾化器的加热丝运行，用户可以立即吸入被雾化的烟液。控制模块102内存储有多种用户自定义或厂商设置的不同的雾化器运行模式，例如出厂时可以在控制模块102内预设小功率加热、中等功率加热和大功率加热三种运行模式。电子烟开机时，进入控制模块默认使用小功率加热模式，当用户第一次吹气时，控制模块102由小功率加热模式切换到中等功率加热模式；当用户再次吹气时，控制模块102由中等功率加热模式切换到大等功率加热模式。在此基础上，输出模块103可以与电子烟的LED指示灯连接，在切换输出功率的同时，通过指示灯告知用户雾化器当前的加热模式。可以理解的是，由于用户对各种烟液抽吸习惯不同，控制模块102中可以存储任意种类的雾化器工作模式，例如甲模式下，雾化器每加热0.5秒，就停止0.5秒，丙模式下，雾化器的加热功率在3秒内由0逐渐升高到最大功率，具体不再一一列举，而吹气的动作可以让消费者自主选择原先设定的加热模式以匹配不同的口感需求。

请参阅图6，第二种情况是，输出模块103并未直接驱动雾化器工作，厂商在电子烟内另外设有区别于电子烟控制芯片10的电子烟主控芯片，该电子烟主控芯片可以完成更多复杂的逻辑功能，输出模块103与该电子烟主控芯片连接，用于传输吸气信号和吹气信号。该电子烟主控芯片可以连接有如雾化器和震动马达、LED指示灯、电量查询模块、微型扬声器、蓝牙收发器等电子烟模块中的一种或多种，并对相应的电子烟模块进行控制。这种情况下，输出模块103仅需要连接电子烟主控芯片，并根据控制模块102的控制，向电子烟主控芯片发送吹气信号和吸气信号，由电子烟主控芯片控制所连接的各电子烟模块完成对应的功能。

例如，某电子烟主控芯片连接雾化器和LED指示灯，电子烟主控芯片内存储了甲、乙、丙、丁、戊五种雾化器工作模式，当用户做出吹气动作时，信号侦测模块101侦测到气流传感器的电容小于C2，控制模块102根据该变化，控制输出模块103发送一个吹气信号至电子烟主控芯片，电子烟主控芯片切换雾化器的工作模式由甲模式切换到乙模式，LED指示灯发出红色，告知用户已切换到甲模式；用户再吹气，输出模块103再次发送一个吹气信号至电子烟主控芯片，LED指示灯发出橙色，电子烟主控芯片切换雾化器的工作模式由乙模式切换到丙模式。依照此方法，当用户每次吹气，电子烟控制芯片10都会感知并向电子烟主控芯片发送一个吹气信号，电子烟主控芯片根据该吹气信号切换雾化器的工作模式。当用户吸气时，信号侦测模块101侦测到气流传感器的电容变大超过C1，控制模块102根据该变化，控制输出模块103发送吸气信号至电子烟主控芯片，电子烟主控芯片控制雾化器以最后一次设定的工作模式工作，对烟液进行加热雾化，供用户吸取。

或者用户吹气时，电子烟控制芯片10向电子烟主控芯片发送一个吹气信号，电子烟主控芯片进入设置模式，电子烟主控芯片控制LED指示灯在五种颜色中循环切换，其中每个颜色都对应一种雾化器工作模式。当用户吸气时，信号侦测模块101侦测到气流传感器的电容大小超过C1，控制模块102根据该变化，控制输出模块103发送吸气信号至电子烟主控芯片，电子烟主控芯片退出设置模式，并将退出时LED指示灯颜色对应的雾化器工作模式应用，电子烟主控芯片控制雾化器以最后一次设定的工作模式工作，对烟液进行加热雾化，供用户吸取。

上述图6所示第二种情况对应的各个实施例中，电子烟控制芯片10同样可以对吹气动作进行细分，划分第一吹气动作和第二吹气动作，具体可以参照图5所示的第一种情况对应的实施例。具体地，当用户做出持续时间0.5秒的较短的吹气动作时，信号侦测模块101侦测到气流传感器电容小于C2的状态维持了0.5秒，超过原本设定的T1为0.1秒的时间，但是未达到T2为1秒的时间，控制模块102根据该变化，控制输出模块103发送第一吹气信号至电子烟主控芯片；当用户做出持续时间1.5秒的较长的吹气动作时，信号侦测模块101侦测到气流传感器电容小于C2的状态维持了1.5秒，已经超过原本设定的T2为1秒的时间，则控制模块102根据该变化，控制输出模块103在T＝1秒的时刻，发送第二吹气信号至电子烟主控芯片。电子烟主控芯片可以根据两种吹气信号，控制所连接的各电子烟模块。使用第一吹气信号直接替换原本的吹气信号，电子烟主控芯片仍可以实现前述实施例中功能，并且可以为第二吹气信号增加新的功能，如电量查询、锁定电子烟、启用蓝牙连接等各种电子烟功能中的任意一种。

在一些具体的实施例中，输出模块303可以有两个端口，第一端口输出吸气信号或者功率，第二端口输出吹气信号。本方案还提供了一种更优的实施方式，用一个端口完成两种信号的发送。如图7所示，一种较优的实施方式是，信号侦测模块101检测到气流传感器的状态信号符合吸气动作的参数特征时，控制模块102控制输出模块103向电子烟主控芯片输出实时的高电平信号，表示吸气信号；信号侦测模块101检测到气流传感器的状态信号符合第一吹气动作信号的参数特征时，控制模块102控制输出模块103向电子烟主控芯片输出两个高电平脉冲信号，表示第一吹气信号。信号侦测模块101检测到气流传感器的状态信号符合第二吹气动作信号的参数特征时，控制模块102控制输出模块103向电子烟主控芯片输出三个高电平脉冲信号，表示第二吹气信号。显然，如果按照现有的技术方案，电子烟主控芯片不需要分辨接收到的信号是吹气信号还是吸气信号，只要接收到高电平立即就能做出反馈。而本方案中既存在吹气信号，又存在吹气信号，因此表示吹气信号的固定脉冲信号要尽可能短促，优选的为毫秒及微秒级别，这样电子烟主控芯片可优先判断是否为吹气信号，如不是，则第一时间作为吸气信号处理，避免影响电子烟正常的雾化响应速度。类似地，如果吹气信号还细分为第一吹气信号和第二吹气信号，那么在保证识别率的情况下，第一吹气信号和第二吹气信号也都应当尽量短促。可以理解的是，上述吹气信号的还可以采用其他的信号类型，例如一线脉冲，PWM、PFM、高电平、低电平、高阻态、电压、电流等信号中一种或多种。

该电子烟控制芯片10安装在电子烟中时，可以控制电子烟实现前述实施例中的任意一种交互功能。

需要说明的是，气流传感器可以采用电容式电流传感器以外的其他原理类型气流传感器，例如数字差压传感器、气流压力传感器、光学传感器等，具体此处不作限定。电子烟控制芯片10仅需要按照气流传感器，设置可以检测气流传感器状态信号的信号侦测模块101即可。

以上实施例用于帮助本领域技术人员理解本发明的逻辑与应用，实际上，只要涉及到在电子烟应用上，通过吹气动作，利用电子烟控制芯片10产生的吹气信号与电子烟进行交互或发出指令，均属于此发明专利的保护范围，包括但不仅限于电量显示、输出功率调整、加热模式切换、加热曲线切换、LED指示变化、马达震动、电子烟锁定、语音提示等操作。雾化器的雾化模式也可以由厂商或用户自行设置，其雾化原理可以不仅包电热丝蒸发烟液，还可以包括超声波雾化烟液或对烟弹进行加热。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (5)

1.一种电子烟控制芯片，其特征在于，包括：信号侦测模块、控制模块和输出模块；

所述信号侦测模块连接电子烟气流传感器，用于侦测所述电子烟气流传感器的状态信号；

所述控制模块用于分辨所述侦测模块侦测到的状态信号，以识别所述传感器状态信号为吸气信号或吹气信号，并根据所述吸气信号或所述吹气信号产生对应的吸气控制信号或吹气控制信号，控制输出模块；

所述输出模块用于在所述控制模块的控制下，输出对应的信号或功率；

所述信号侦测模块具体用于连接电子烟的电容式气流传感器，以测量所述电容式传感器的电容变化的大小以及变化的趋势，所述控制模块用于根据所述信号侦测模块测量到的电容式传感器的电容变化的大小以及变化的趋势，确定所述传感器信号为吸气信号或吹气信号，并根据所述吸气信号或所述吹气信号产生对应的吸气控制信号或吹气控制信号，控制所述输出模块；

其中，根据所述信号侦测模块测量到的电容式传感器的电容变化的大小以及变化的趋势，确定所述传感器信号为吸气信号或吹气信号，包括：

检测并记录所述电容式传感器信号对应的电容初始测量值并定时检测新的电容测量值，与初始测量值做对比；

若所述新的电容测量值大于第一预设电容测量值，确定所述传感器信号为吸气控制信号；

若所述新的电容测量值小于第二预设电容测量值，并且达到一定时间条件，确定所述传感器信号为吹气控制信号；

以及，所述控制模块还可用于：

所述吹气控制信号的持续时间超过第一时间长度，且小于第二时间长度时，确认用户执行了第一吹气动作；

所述吹气控制信号的持续时间超过第二时间长度时，确认用户执行了第二吹气动作；

所述输出模块可连接电子烟主控芯片；

所述输出模块还可用于：

在确认用户执行了第一吹气动作时，输出第一吹气信号至电子烟主控芯片，电子烟可通过第一吹气信号，显示电子烟电池电量；

在确认用户执行了第二吹气动作时，输出第二吹气信号至电子烟主控芯片，电子烟可通过第二吹气信号调整电子烟的雾化器的加热功率或者调整预设的电子烟加热曲线，或者调整电子烟进入模式设定状态，或者锁定电子烟；

在接收到吸气信号时，输出给电子烟主控芯片，电子烟按照之前设定的参数，控制所述信号输出端驱动雾化器加热。

2.根据权利要求1所述的电子烟控制芯片的控制模块，其特征在于，所述控制模块可用于:

确认到所述的吸气控制信号时，控制输出模块直接驱动雾化器工作；

确认到所述的吹气控制信号时，调整设置输出模块预设的驱动雾化器的功率。

3.根据权利要求1所述的电子烟控制芯片的控制模块，其特征在于，所述控制模块还可用于：

确认到所述吸气控制信号时，控制输出模块直接输出吸气控制信号；

确认到所述吹气控制信号时，控制输出模块直接输出吹气控制信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子烟控制芯片，其特征在于，所述输出模块仅设置一个输出端口，功率输出、吸气信号、第一吹气信号、第二吹气信号可通过所述输出端口复用输出。

5.一种电子烟，其特征在于，所述电子烟内置有如权利要求1-4中任一项所述的电子烟控制芯片。