CN112841754A - 具有湿敏元件的电子雾化设备及其防干烧控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有湿敏元件的电子雾化设备及其防干烧控制方法，电子雾化设备包括相互连接的雾化组件和电池组件，雾化组件包括雾化芯，雾化芯包括导液体、发热元件和湿敏元件，湿敏元件用于检测导液体中所含待雾化液的湿度，电路控制板上设有包括微控制器、湿敏元件检测电路和功率输出控制电路，微控制器包括湿度处理模块，湿敏元件检测电路连接湿敏元件和湿度处理模块，功率输出控制电路连接微控制器和发热元件，湿敏元件检测电路用于检测湿敏元件的电阻值并传送给湿度处理模块，湿度处理模块用于将湿敏元件的电阻值转换成相对应的湿度值，微控制器根据湿度值输出控制信号，功率输出控制电路根据控制信号输出相应功率给发热元件或关断输出功率。
Description
技术领域
本发明涉及电子雾化设备的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种具有湿敏元件的电子雾化设备及其防干烧控制方法。
背景技术
电子雾化设备，一般包括雾化组件和电池组件，电池组件用于控制雾化组件及提供电源给雾化组件。雾化组件一般包括储液装置和雾化芯，储液装置中灌装有待雾化液，待雾化液即待雾化的液体可以是烟液或含有药物的溶液，雾化芯一般包括导液体和发热元件，导液体接收、渗透、传导储液装置中的待雾化液，发热元件通电后发热，雾化芯用于将待雾化液进行加热、蒸发、雾化成气溶胶或蒸汽、汽雾，以便用户吸食，用于健康医疗之用途。雾化芯是电子雾化器的关键部件，其性能优劣直接决定了电子雾化器的雾化效果，加热效率及使用体验。
目前市场上的雾化芯通常由导液棉和发热电阻丝、或陶瓷导液体和加热电阻丝组成，发热电阻丝和导液棉的结合方式一般是缠绕式，电阻丝与陶瓷导液体的结合方式有植入式、印刷式、贴片式等，不同的结合方式在导液效率和传热效率上有不同的效果。现有的雾化芯，在待雾化液即将用完或传导不顺畅时，雾化芯的温度就会急剧升高，导致雾化芯发生干烧，雾化芯在高温下容易被烧损以及产生烧焦的烟雾，吸入口中会给用户造成不良的口感和使用体验。
现有电子雾化设备中雾化芯的防止干烧的方法一般是检测雾化芯在工作中的温度，雾化芯在温度升高到设定的阈值时，则关断供电电源使雾化芯停止工作。此种方法需要利用温度传感元件对雾化芯的温度进行实时检测，但检测温度的方法由于是在待雾化液缺乏发生之后以及温度上升到一定程度才被检测到，因此具有一定的滞后性，不免还是有一定程度的干烧发生。
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具有湿敏元件的电子雾化设备及其防干烧控制方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种具有湿敏元件的电子雾化设备，包括相互连接的雾化组件和电池组件，所述电池组件用于提供电源给雾化组件及控制雾化组件，所述雾化组件包括用于加热并雾化待雾化液的雾化芯，所述雾化芯包括导液体、发热元件和湿敏元件，所述湿敏元件用于检测所述导液体中所含待雾化液的湿度，所述电池组件包括电池、电路控制板，所述电路控制板上设有包括微控制器、湿敏元件检测电路和功率输出控制电路，所述微控制器包括湿度处理模块，所述湿敏元件检测电路连接所述湿敏元件和湿度处理模块，所述功率输出控制电路连接所述微控制器和发热元件，所述湿敏元件检测电路用于检测所述湿敏元件的电阻值并传送给所述湿度处理模块，所述湿度处理模块用于将所述湿敏元件的电阻值转换成相对应的湿度值，所述微控制器根据所述湿度值输出控制信号，所述功率输出控制电路根据所述控制信号输出相应功率给所述发热元件或关断输出功率。
优选地，所述湿敏元件为设于导液体上由湿敏材料制成的湿敏传感器。
优选地，所述导液体由多孔陶瓷基体材料构成，所述湿敏元件由湿敏材料构成，所述湿敏材料与所述多孔陶瓷基体材料混合在一起烧结成一体。
优选地，所述微控制器包括芯片MCU，所述芯片MCU设有28个引脚，其中，第3引脚连接用于供电的信号端VDD，第4引脚连接接地端GND，第5引脚连接用于MCU复位的信号端MCU-RST,所述信号端MCU-RST还连接电容C10的一端，所述电容C10的另一端接地，第6引脚连接用于检测所述湿敏元件电阻的第一模拟电压信号端RES-DET1，第7引脚连接用于检测所述湿敏元件电阻的第二模拟电压信号端RES-DET2，第24引脚连接用于测电阻的使能信号端Res-DET-EN,第28引脚连接用于输出斩波控制信号的信号端PWM。
优选地，所述功率输出控制电路包括MOS管Q1和三极管Q2A，所述MOS管Q1的源极S同时连接电源正极BAT+和电阻R4的一端，所述MOS管Q1的漏极D连接用于输出到所述发热元件的功率输出信号端PWM-OUT，所述MOS管Q1的栅极G连接电阻R5的一端，所述三极管Q2A的集电极C同时连接所述电阻R4的另一端和所述电阻R5的另一端，所述三极管Q2A的基极B连接电阻R6的一端，所述三极管Q2A的发射极E同时接地和连接电阻R7的一端，所述电阻R6和电阻R7的另一端同时连接用于输入斩波控制信号的信号端PWM。
优选地，所述湿敏元件检测电路包括MOS管Q3和三极管Q2B，所述MOS管Q3的源极S同时连接电源正极BAT+和电阻R12的一端，所述MOS管Q3的漏极D同时连接电阻R19的一端和电阻R17的一端，所述电阻R19的另一端同时连接电阻R20的一端和所述湿敏元件的电阻RS的一端，所述电阻RS的另一端接地，所述三极管Q2B的集电极C同时连接所述电阻R12的另一端和所述MOS管Q3的栅极G，所述三极管Q2B的基极B连接电阻R13的一端，所述电阻R13的另一端连接用于测电阻的使能信号端Res-DET-EN，所述三极管Q2B的发射极E同时接地和连接电阻R18的一端、电容C9的一端、电阻R21的一端以及连接电容C11的一端，所述电阻R17的另一端同时连接用于检测所述电阻RS的第一模拟电压信号端RES-DET1、所述电阻R18的另一端和所述电容C19的另一端，所述电阻R20的另一端同时连接用于检测所述电阻RS的第二模拟电压信号端RES-DET2、所述电阻R21的另一端和所述电容C11的另一端。
本发明的另一技术方案是这样实现的：一种具有湿敏元件的电子雾化设备的防干烧控制方法，包括步骤如下：
(1)电子雾化设备使用前的参数设定或参数初始化；
(2)启动电子雾化设备；
(3)通过湿敏元件检测电路检测湿敏元件的阻值并传送给湿度处理模块；
(4)湿度处理模块将阻值转换为对应的湿度值；
(5)芯片MCU判断湿度值是否低于工作湿度设定值，如果否，则进入下一步骤；如果是，则进入步骤(7)；
(6)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路维持功率输出，然后返回步骤(3)；
(7)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路降低功率输出；
(8)芯片MCU判断湿度值是否低于防干烧湿度设定值，如果否，则返回步骤(5)；如果是，则进入下一步骤；
(9)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路关闭功率输出；
(10)使电子雾化设备进入待机状态。
优选地，所述工作湿度设定值的设定范围为80％-100％，所述防干烧湿度设定值的设定范围为30％-60％。
本发明的有益效果如下：本发明的电子雾化设备，利用湿敏元件在待雾化液的干湿度不同时具有不同电阻阻值的特性，将湿敏元件设于雾化芯的导液体上，该湿敏元件具有对湿度敏感的电阻阻值，通过检测其电阻可测定雾化芯的干湿度，这样在导液体内缺乏待雾化液时，因其湿度减小并可被迅速检测到，从而及时降低功率或关停电源，可迅速、无延时地防止雾化芯发生干烧。
附图说明
图1是本发明的雾化芯的剖视图；
图2是本发明的电路控制板的功能模块结构示意图；
图3是本发明的微控制器的芯片MCU的电路图；
图4是本发明的功率输出控制电路的电路图；
图5是本发明的湿敏元件检测电路的电路图；
图6是本发明的防干烧控制方法的流程图。
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。
实施例：
本发明具有湿敏元件的电子雾化设备，包括相互连接的雾化组件和电池组件(图中未示)，电池组件用于提供电源给雾化组件及控制雾化组件。
如图1所示，本发明实施例的雾化组件包括储液装置(图中未示)和用于加热并雾化待雾化液的雾化芯1，雾化芯1包括导液体11、发热元件12和湿敏元件13，湿敏元件13用于检测导液体11中所含待雾化液的湿度。发热元件12设有引脚14，湿敏元件13的引脚图中未示。储液装置用于储存待雾化液，储液装置中的待雾化液通过设定的通道流动到导液体11，导液体11可吸收、渗透、贮存待雾化液并将待雾化液传导给发热元件12。发热元件12可将待雾化液进行加热、蒸发、雾化成气溶胶或蒸汽、汽雾，产生的汽雾可通过雾化组件中设有的汽雾通道被用户吸出。
导液体11的湿度是指相对湿度，当导液体11完全吸收、渗透、及最大量地贮存待雾化液时，其湿度为100％，导液体11没有吸收待雾化液即完全干燥时，其湿度为0％。湿敏元件13可通过阻值变化感应导液体11的湿度。
本实施例中的雾化芯1的导液体11由多孔陶瓷基体材料制成，湿敏元件13由湿敏材料加入导液体11中一体制成。发热元件12由可通电发热的电阻材料构成。在其它实施例中，导液体11还可以由导液棉、玻纤材料制成，湿敏元件13也可以是独立的湿敏传感器。湿敏元件13由湿敏材料构成，湿敏材料是指材料的电阻值随所处环境的湿度变化而变化的功能材料，它是在电绝缘物质中渗入容易吸潮的物质，如氯化锂、氧化锌等加工而成。它能将湿度的变化通过电阻值转换成电的信号。湿敏材料可以实现湿度的自动指示、自动记录、自动控制与调节。
如图2所示，本发明实施例的电池组件包括电池、电路控制板(图中未示)，电路控制板上设有的功能模块包括微控制器2、湿敏元件检测电路3和功率输出控制电路4，微控制器2包括湿度处理模块20，湿敏元件检测电路3连接湿敏元件13和湿度处理模块20，功率输出控制电路4连接微控制器2和发热元件12，湿敏元件检测电路3用于检测湿敏元件13的电阻值并传送给湿度处理模块20，湿度处理模块20用于将湿敏元件13的电阻值转换成相对应的湿度值，微控制器2根据湿度值输出控制信号，功率输出控制电路4根据控制信号输出相应功率给发热元件12或关断对发热元件12的输出功率。
如图3所示，本发明实施例中，微控制器2包括芯片MCU，芯片MCU设有28个引脚，其中，第3引脚连接用于供电的信号端VDD，其供电电压为2.8V，第4引脚连接接地端GND，第5引脚连接用于MCU复位的信号端MCU-RST,信号端MCU-RST还连接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，第6引脚连接用于检测湿敏元件电阻的第一模拟电压信号端RES-DET1，第7引脚连接用于检测湿敏元件电阻的第二模拟电压信号端RES-DET2，第24引脚连接用于测电阻的使能信号端Res-DET-EN,第28引脚连接用于输出斩波控制信号的信号端PWM。芯片MCU通过使能信号端Res-DET-EN向湿敏元件检测电路3发出检测电阻的使能信号，芯片MCU通过第一模拟电压信号端RES-DET1和第二模拟电压信号端RES-DET2输入湿敏元件13的电阻值检测信号，芯片MCU通过信号端PWM输出控制信号对功率进行调节。
如图4所示，本发明实施例的功率输出控制电路4包括MOS管Q1和三极管Q2A，MOS管Q1的源极S同时连接电源正极BAT+和电阻R4的一端，MOS管Q1的漏极D连接用于输出到发热元件12的功率输出信号端PWM-OUT，MOS管Q1的栅极G连接电阻R5的一端，三极管Q2A的集电极C同时连接电阻R4的另一端和电阻R5的另一端，三极管Q2A的基极B连接电阻R6的一端，三极管Q2A的发射极E同时接地和连接电阻R7的一端，电阻R6和电阻R7的另一端同时连接用于输入斩波控制信号的信号端PWM。功率输出控制电路4通过信号端PWM接收芯片MCU发出的PWM控制信号，通过功率输出信号端PWM-OUT对发热元件12输出不同的功率。本实施例中，功率输出信号端PWM-OUT连接到发热元件12的电阻，发热元件12的电阻在本图中未示出。
如图5所示，本发明实施例的湿敏元件检测电路3包括MOS管Q3和三极管Q2B，MOS管Q3的源极S同时连接电源正极BAT+和电阻R12的一端，MOS管Q3的漏极D同时连接电阻R19的一端和电阻R17的一端，电阻R19的另一端同时连接电阻R20的一端和湿敏元件的电阻RS的一端，电阻RS的另一端接地，三极管Q2B的集电极C同时连接电阻R12的另一端和MOS管Q3的栅极G，三极管Q2B的基极B连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接用于测电阻的使能信号端Res-DET-EN，三极管Q2B的发射极E同时接地和连接电阻R18的一端、电容C9的一端、电阻R21的一端以及连接电容C11的一端，电阻R17的另一端同时连接用于检测电阻RS的第一模拟电压信号端RES-DET1、电阻R18的另一端和电容C19的另一端，电阻R20的另一端同时连接用于检测电阻RS的第二模拟电压信号端RES-DET2、电阻R21的另一端和电容C11的另一端。湿敏元件检测电路3通过使能信号端Res-DET-EN接收芯片MCU发出的检测电阻的使能信号，此时湿敏元件检测电路3对湿敏元件的电阻RS进行检测。湿敏元件检测电路3通过第一模拟电压信号端RES-DET1、第二模拟电压信号端RES-DET2检测参考电阻R19两端的电压，从而获得流过参考电阻R19的电流信号，进一步测算出湿敏元件的电阻RS的电阻值。
如图6所示，本发明实施例的一种具有湿敏元件的电子雾化设备的防干烧控制方法，包括步骤如下：
(1)电子雾化设备使用前的参数设定或参数初始化；
(2)启动电子雾化设备；
(3)通过湿敏元件检测电路检测湿敏元件的阻值并传送给湿度处理模块；
(4)湿度处理模块将阻值转换为对应的湿度值；
(5)芯片MCU判断湿度值是否低于工作湿度设定值80％，如果否，则进入下一步骤；如果是，则进入步骤(7)；
(6)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路维持功率输出，然后返回步骤(3)；
(7)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路降低功率输出；
(8)芯片MCU判断湿度值是否低于防干烧湿度设定值60％，如果否，则返回步骤(5)；如果是，则进入下一步骤；
(9)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路关闭功率输出；
(10)使电子雾化设备进入待机状态。
上述防干烧控制方法，其中工作湿度设定值的设定范围为80％-100％，防干烧湿度设定值的设定范围为30％-60％。
在本实施例中，按上述防干烧控制方法，将工作湿度设定值的设定为80％，防干烧湿度设定值设定为60％，即雾化芯正常工作时，在湿度大于80％条件下工作，当湿敏元件检测到湿度低于80％时，功率输出控制电路将降低功率工作。当湿敏元件进一步检测到湿度低于60％时，功率输出控制电路将关闭功率输出，这样雾化芯的导液体在没有完全断掉供液时，发热元件就已经停止工作，提前避免雾化芯温度升高而发生干烧。
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 (8)
1.一种具有湿敏元件的电子雾化设备，包括相互连接的雾化组件和电池组件，所述电池组件用于提供电源给雾化组件及控制雾化组件，其特征在于，所述雾化组件包括用于加热并雾化待雾化液的雾化芯，所述雾化芯包括导液体、发热元件和湿敏元件，所述湿敏元件用于检测所述导液体中所含待雾化液的湿度，所述电池组件包括电池、电路控制板，所述电路控制板上设有包括微控制器、湿敏元件检测电路和功率输出控制电路，所述微控制器包括湿度处理模块，所述湿敏元件检测电路连接所述湿敏元件和湿度处理模块，所述功率输出控制电路连接所述微控制器和发热元件，所述湿敏元件检测电路用于检测所述湿敏元件的电阻值并传送给所述湿度处理模块，所述湿度处理模块用于将所述湿敏元件的电阻值转换成相对应的湿度值，所述微控制器根据所述湿度值输出控制信号，所述功率输出控制电路根据所述控制信号输出相应功率给所述发热元件或关断输出功率。
2.根据权利要求1所述的具有湿敏元件的电子雾化设备，其特征在于，所述湿敏元件为设于导液体上由湿敏材料制成的湿敏传感器。
3.根据权利要求1所述的具有湿敏元件的雾化芯，其特征在于，所述导液体由多孔陶瓷基体材料构成，所述湿敏元件由湿敏材料构成，所述湿敏材料与所述多孔陶瓷基体材料混合在一起烧结成一体。
4.根据权利要求1所述的具有湿敏元件的电子雾化设备，其特征在于，所述微控制器包括芯片MCU，所述芯片MCU设有28个引脚，其中，第3引脚连接用于供电的信号端VDD，第4引脚连接接地端GND，第5引脚连接用于MCU复位的信号端MCU-RST,所述信号端MCU-RST还连接电容C10的一端，所述电容C10的另一端接地，第6引脚连接用于检测所述湿敏元件电阻的第一模拟电压信号端RES-DET1，第7引脚连接用于检测所述湿敏元件电阻的第二模拟电压信号端RES-DET2，第24引脚连接用于测电阻的使能信号端Res-DET-EN,第28引脚连接用于输出斩波控制信号的信号端PWM。
5.根据权利要求1所述的具有湿敏元件的电子雾化设备，其特征在于，所述功率输出控制电路包括MOS管Q1和三极管Q2A，所述MOS管Q1的源极S同时连接电源正极BAT+和电阻R4的一端，所述MOS管Q1的漏极D连接用于输出到所述发热元件的功率输出信号端PWM-OUT，所述MOS管Q1的栅极G连接电阻R5的一端，所述三极管Q2A的集电极C同时连接所述电阻R4的另一端和所述电阻R5的另一端，所述三极管Q2A的基极B连接电阻R6的一端，所述三极管Q2A的发射极E同时接地和连接电阻R7的一端，所述电阻R6和电阻R7的另一端同时连接用于输入斩波控制信号的信号端PWM。
6.根据权利要求1所述的具有湿敏元件的电子雾化设备，其特征在于，所述湿敏元件检测电路包括MOS管Q3和三极管Q2B，所述MOS管Q3的源极S同时连接电源正极BAT+和电阻R12的一端，所述MOS管Q3的漏极D同时连接电阻R19的一端和电阻R17的一端，所述电阻R19的另一端同时连接电阻R20的一端和所述湿敏元件的电阻RS的一端，所述电阻RS的另一端接地，所述三极管Q2B的集电极C同时连接所述电阻R12的另一端和所述MOS管Q3的栅极G，所述三极管Q2B的基极B连接电阻R13的一端，所述电阻R13的另一端连接用于测电阻的使能信号端Res-DET-EN，所述三极管Q2B的发射极E同时接地和连接电阻R18的一端、电容C9的一端、电阻R21的一端以及连接电容C11的一端，所述电阻R17的另一端同时连接用于检测所述电阻RS的第一模拟电压信号端RES-DET1、所述电阻R18的另一端和所述电容C19的另一端，所述电阻R20的另一端同时连接用于检测所述电阻RS的第二模拟电压信号端RES-DET2、所述电阻R21的另一端和所述电容C11的另一端。
7.一种具有湿敏元件的电子雾化设备的防干烧控制方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)电子雾化设备使用前的参数设定或参数初始化；
(2)启动电子雾化设备；
(3)通过湿敏元件检测电路检测湿敏元件的阻值并传送给湿度处理模块；
(4)湿度处理模块将阻值转换为对应的湿度值；
(5)芯片MCU判断湿度值是否低于工作湿度设定值，如果否，则进入下一步骤；如果是，则进入步骤(7)；
(6)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路维持功率输出，然后返回步骤(3)；
(7)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路降低功率输出；
(8)芯片MCU判断湿度值是否低于防干烧湿度设定值，如果否，则返回步骤(5)；如果是，则进入下一步骤；
(9)芯片MCU输出控制信号给功率输出控制电路，使功率输出控制电路关闭功率输出；
(10)使电子雾化设备进入待机状态。
8.根据权利要求7所述的具有湿敏元件的电子雾化设备的防干烧控制方法，其特征在于，所述工作湿度设定值的设定范围为80％-100％，所述防干烧湿度设定值的设定范围为30％-60％。
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