CN113367412A - 电磁感应发热的烤烟装置及其控制方法 - Google Patents

电磁感应发热的烤烟装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电磁感应发热的烤烟装置及其控制方法，烤烟装置包括控制电路、以及自外而内设置的电磁线圈、隔热绝缘管和感应发热体；电磁线圈沿隔热绝缘管外壁轴向环绕设置，通电工作时均可产生穿透隔热绝缘管的交变磁场；感应发热体感应交变磁场并发热用于烘烤烟支，感应发热体包括发热底座和沿发热底座边沿均匀设立并垂直于发热底座的至少两个长条形的发热片，发热底座设于隔热绝缘管的内底部，发热片沿轴向设于隔热绝缘管的内壁；控制电路包括微控制器、稳压单元、升压单元、功率调节单元和温度检测单元。其有益之处在于，该烤烟装置采用了特定的控制方法，不会局部烤焦而局部还没有充分烘烤，烟支的利用率得到很大提高。

Description

电磁感应发热的烤烟装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及烤烟装置技术领域，更具体的说，本发明涉及一种电磁感应发热的烤烟装置及其控制方法。
背景技术
现有的烘烤型电子烤烟装置，为避免香烟产生大量有害物质又能享受香烟的独有口味，可以将香烟或其它草本植物进行烘烤加热而不燃烧，即在低于可燃烧的温度下对其进行烘烤直至冒烟，用户得以吸入香烟烟雾。由于烟草制品是通过加热冒烟而不是明火燃烧，避免了用户吸入烟草制品因明火燃烧产生的大量有害物质，故使用电子烤烟装置进行吸烟逐渐得到广泛使用。电子烤烟装置中的发热元件，也可以通过电磁感应进行发热。
现有的电磁感应发热的烤烟装置及控制方法，其感应发热体通常是香烟烟支外部的加热管或烟支内部的加热棒，且感应发热体是一体式发热，将热量一成不变地同时传导到香烟烟支的外部或内部，这样，烟支内接近感应发热体的部位接收到的热量就多，吸烟到后面时，接近感应发热体的部位容易烤焦，而远离感应发热体的部位则还没有充分烘烤，导致烟支利用率降低。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足而提供一种电磁感应发热的烤烟装置及其控制方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种电磁感应发热的烤烟装置，包括控制电路、以及自外而内设置的电磁线圈、隔热绝缘管和感应发热体；所述电磁线圈沿所述隔热绝缘管外壁轴向环绕设置，并由上、下两段设置的第二电磁线圈和第一电磁线圈组成，通电工作时均可产生穿透所述隔热绝缘管的交变磁场；所述感应发热体感应所述交变磁场并发热用于烘烤烟支，所述感应发热体包括发热底座和沿发热底座边沿均匀设立并垂直于发热底座的至少两个长条形的发热片，所述发热底座设于所述隔热绝缘管的内底部，所述发热片沿轴向设于所述隔热绝缘管的内壁；所述控制电路包括微控制器、稳压单元、升压单元、功率调节单元和温度检测单元。
优选地，所述功率调节单元包括第一功率调节单元和第二功率调节单元，所述第一功率调节单元、第二功率调节单元分别输出功率给所述第一电磁线圈、第二电磁线圈。
优选地，所述发热片为圆弧结构，其外侧壁圆弧所对应的半径与所述隔热绝缘管的内壁所对应的半径一致，以便发热片可贴合设于隔热绝缘管的内壁。
优选地，所述发热底座或所述发热片上设有用于检测发热温度的温度传感器。
优选地，所述温度传感器包括涂覆于所述发热座或发热片上的热敏电阻。
优选地，所述隔热绝缘管的内壁位于所述发热片的位置设有轴向凹槽，所述发热片设于所述轴向凹槽内。
优选地，还包括外管，所述外管套设于所述电磁线圈的外部。
本发明的另一种技术方案是这样实现的：一种电磁感应发热的烤烟装置的控制方法，包括以下四个温度控制阶段：第一阶段为预热阶段，预热按键启动时，微控制器控制功率调节单元同时对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座和发热片同时升温并达到预设的预热温度阈值时，预热结束；第二阶段为底部保温阶段，微控制器控制功率调节单元仅对第一电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户正常吸烟；第三阶段为底部保温和侧壁升温阶段，微控制器控制功率调节单元同时对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，同时使发热片升温并达到预设的吸烟温度范围值内；第四阶段为侧壁保温阶段，微控制器控制功率调节单元仅对第二电磁线圈输出功率，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户继续正常吸烟。侧壁保温阶段达到预设时间后，则停止功率调节单元的输出并关机。
本发明的又一种技术方案是这样实现的：一种电磁感应发热的烤烟装置的控制方法，包括以下四个温度控制阶段：第一阶段为预热阶段，预热按键启动时，微控制器控制第一功率调节单元和第二功率调节单元同时分别对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座和发热片同时升温并达到各自预设的预热温度阈值时，预热结束；第二阶段为底部保温阶段，微控制器启动第一功率调节单元仅对第一电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户正常吸烟；第三阶段为底部保温和侧壁升温阶段，底部保温的同时，微控制器启动第二功率调节单元对第二电磁线圈输出功率，使发热片升温到预设的预设的吸烟温度范围值后保温；第四阶段为侧壁保温阶段，关闭第一功率调节单元，同时微控制器控制第二功率调节单元对第二电磁线圈输出功率，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户继续正常吸烟。侧壁保温阶段达到预设时间后，则停止第二功率调节单元的输出并关机。
本发明的再一种技术方案是这样实现的：一种电磁感应发热的烤烟装置的控制方法，包括以下步骤：
S1.预设相关参数；
S2.微控制器判断预热按键是否启动，如果是，则进入下一步，如果否，则继续循环判断；
S3.温度检测单元分别循环检测发热底座和发热片的温度并反馈给微控制器；
S4.微控制器控制第一功率调节单元和第二功率调节单元分别按预设程序输出功率给第一电磁线圈和第二电磁线圈；
S5.微控制器判断发热底座和发热片的温度是否分别达到预设的预热温度，如果否，则返回上一步；如果否，则进入下一步；
S6.计时单元开始计时；
S7.微控制器控制第一功率调节单元，使发热底座的温度处于预设的吸烟温度范围，同时控制第二功率调节单元停止输出功率；
S8.微控制器判断是否达到预设的第一保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S9.微控制器控制第一功率调节单元和第二功率调节单元的输出，使发热底座和发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围；
S10.微控制器判断是否达到预设的第二保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S11.微控制器控制第二功率调节单元的功率输出，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围，控制第一功率调节单元停止输出功率；
S12.微控制器判断是否达到预设的第三保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S13.微控制器控制第二功率调节单元停止输出功率，关机。
本发明的有益效果是：其感应发热体将发热底座与发热片构成一体，并将电磁线圈进行上下分两段设置，这样可对两个电磁线圈进行分开控制，使发热底座与发热片可以根据吸烟的不同阶段进行单独或组合发热，通常在吸烟时，采用了特定的控制方法，先对香烟烟支底部进行烘烤，在一定时间后过渡到对烟支上部进行烘烤，避免了热量一成不变地传导到香烟烟支局部位置，这样，整个烟支内部接收到的热量就比较均匀，吸烟到后面时，不会局部烤焦而局部还没有充分烘烤，烟支的利用率得到很大提高。
附图说明
图1为本发明电磁感应发热的烤烟装置的立体视图；
图2为本发明电磁感应发热的烤烟装置的结构分解图；
图3为本发明电磁感应发热的烤烟装置的正视图；
图4为本发明电磁感应发热的烤烟装置的俯视图；
图5为本发明电磁感应发热的烤烟装置的A-A方向的剖视图；
图6为本发明电磁感应发热的烤烟装置的B-B方向的剖视图；
图7为本发明的感应发热体的正视图；
图8为本发明的感应发热体的侧视图；
图9为本发明的感应发热体的立体视图；
图10为本发明的隔热绝缘管的立体视图一；
图11为本发明的隔热绝缘管的立体视图二；
图12为本发明的定位盖的立体视图；
图13为本发明控制电路的功能结构示意图；
图14为本发明的控制方法的流程图。
其中，主要组件符号说明：
1-外管，2-电磁线圈，21-第一电磁线圈，22-第二电磁线圈，3-隔热绝缘管，30-容腔，4-感应发热体,41-发热底座，42-发热片，43-温度传感器，431-引脚，432-第一热敏电阻，433-第二热敏电阻，5-烟支，6-定位盖，7-密封座，80-微控制器，81-稳压单元，82-升压单元，83-温度检测单元，84-第一功率调节单元，85-第二功率调节单元。
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。
实施例一
本发明电磁感应发热的烤烟装置所使用的香烟是供电子烟具使用的特制香烟，在200-320℃下可经烘烤发出香烟烟雾，该香烟包括香烟烟体以及过滤嘴。
如图1所示，本发明实施例的电磁感应发热的烤烟装置，包括控制电路(图中未示)、以及自外而内设置的外管1、电磁线圈2、隔热绝缘管3和感应发热体4。其中，外管1可由隔热、绝缘、屏蔽性好的材料制成，且套设于电磁线圈2的外部。电磁线圈2沿隔热绝缘管3的外壁轴向环绕设置，并由上、下两段设置的第二电磁线圈22和第一电磁线圈21组成，通电工作时可产生穿透隔热绝缘管3的交变磁场。隔热绝缘管3由隔热的绝缘材料如PEEK塑胶材料制成，内部设有管状中空的容腔30，容腔30可用于插入烟支。隔热绝缘管3的内部套设有感应发热体4，感应发热体4通常由铁质材料制成以便感应交变磁场并发热用于烘烤烟支，感应发热体4包括发热底座41和沿发热底座41的边沿均匀设立并垂直于发热底座41的三个发热片42，发热底座41设于隔热绝缘管3的内底部即容腔30的底部，发热片42沿轴向贴合设于隔热绝缘管3的内壁。
发热片42靠近发热底座41的位置设有阶梯级的径向加厚的厚壁部421，该厚壁部421足以向上承托烟支5并使烟支5与发热底座41之间保持一个间隙，烟支5与隔热绝缘管3内壁之间的间隙、烟支5与发热底座41之间的间隙共同构成气流加热通道45。用户抽吸烟支时，气流经过气流加热通道45被感应发热体4加热，加热的气流在烟支内部流动而对烟草成分进行加热烘烤、发出香烟的烟雾。发热底座41和发热片42发热时，同时还将热量传导或辐射到烟支的内部进行加热烘烤。
发热片42为圆弧结构，其外侧壁圆弧所对应的半径与隔热绝缘管3的内壁所对应的半径一致，以便发热片42可贴合设于隔热绝缘管3的内壁，这样使发热片42的发热面积可以全部覆盖在烟支5的外表面，提高热量的传导效率。
发热底座41或发热片42上还设有用于检测发热温度的温度传感器43，温度传感器43包括涂覆于发热底座41的第一热敏电阻431和发热片42上的第二热敏电阻432，及热敏电阻的引脚430。
隔热绝缘管3的内壁位于发热片41的位置设有轴向凹槽31，发热片41设于轴向凹槽31内。
隔热绝缘管3的上端设有供烟支5插入并定位的定位盖6，定位盖6的中间设有供烟支5恰好穿过的盖孔60，通过定位盖6，可以避免烟支5定位不准而插到发热片42的顶端而受到其阻挡不能继续插入到底部。
隔热绝缘管3的底部位于发热底座41的下面还设有密封座7，密封座7可以避免烟支受热烘烤后产生的杂质或烟油掉入到气溶胶生成装置的内部。
如图13所示，本发明电磁感应发热的烤烟装置的控制电路包括微控制器80、稳压单元81、升压单元82、温度检测单元83和第一功率调节单元84、第二功率调节单元84，微控制器内还包括计时单元(图中未示)。微控制器80内预设有一定的参数和控制程序，主要根据温度检测单元83的检测数据来控制第一功率调节单元84、第二功率调节单元84输出功率的大小，功率的大小决定了交变磁场磁通量的变化并转化为感应发热体4的发热量的大小。稳压单元81将电池电压进行降压后供电给控制电路中的芯片等设备，升压单元82将电池的电压进行升压处理后接入功率调节单元8，以便对输出功率进行调节。温度检测单元83对第一温度传感器431、第二温度传感器432检测得到的阻值数据转换为温度值并传送给微控制器MCU。
功率调节单元包括第一功率调节单元84和第二功率调节单元85，第一功率调节单元84、第二功率调节单元85分别输出功率给第一电磁线圈21、第二电磁线圈22。微控制器80控制第一功率调节单元84输出功率给第一电磁线圈21，控制第二功率调节单元85输出功率给第二电磁线圈22。
实施例二
如实施例一的电磁感应发热的烤烟装置的控制方法一，包括以下四个温度控制阶段：第一阶段为预热阶段，人工将预热按键启动时，微控制器控制功率调节单元同时对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座和发热片同时升温并达到预设的预热温度阈值时，预热结束；第二阶段为底部保温阶段，微控制器控制功率调节单元仅对第一电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户正常吸烟；第三阶段为底部保温和侧壁升温阶段，微控制器控制功率调节单元同时对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，同时使发热片升温并达到预设的吸烟温度范围值内；第四阶段为侧壁保温阶段，微控制器控制功率调节单元仅对第二电磁线圈输出功率，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户继续正常吸烟。侧壁保温阶段达到预设时间后，则停止功率调节单元的输出并关机。本实施例中，预热温度阈值可预设在180℃～260℃之间，吸烟温度范围值预设为160℃～300℃。
实施例三
如实施例一的电磁感应发热的烤烟装置的控制方法二，包括以下四个温度控制阶段：第一阶段为预热阶段，预热按键启动时，微控制器控制第一功率调节单元和第二功率调节单元同时分别对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座和发热片同时升温并达到各自预设的预热温度阈值时，预热结束；第二阶段为底部保温阶段，微控制器启动第一功率调节单元仅对第一电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户正常吸烟；第三阶段为底部保温和侧壁升温阶段，底部保温的同时，微控制器启动第二功率调节单元对第二电磁线圈输出功率，使发热片升温到预设的吸烟温度范围值后保温；第四阶段为侧壁保温阶段，关闭第一功率调节单元，同时微控制器控制第二功率调节单元对第二电磁线圈输出功率，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户继续正常吸烟。侧壁保温阶段达到预设时间后，则停止第二功率调节单元的输出并关机。本实施例中，也可将预热温度阈值可预设在180℃～260℃之间，将吸烟温度范围值预设为160℃～300℃。
实施例四
如图所示，如实施例一的电磁感应发热的烤烟装置的控制方法三，包括以下步骤：
S1.预设相关参数；
S2.微控制器MCU判断预热按键是否启动，如果是，则进入下一步，如果否，则继续循环判断；
S3.温度检测单元分别循环检测发热底座和发热片的温度并反馈给微控制器MCU；
S4.微控制器MCU控制第一功率调节单元和第二功率调节单元分别按预设程序输出功率给第一电磁线圈和第二电磁线圈；
S5.微控制器MCU判断发热底座和发热片的温度是否分别达到预设的预热温度，如果否，则返回上一步；如果否，则进入下一步；
S6.计时单元开始计时；
S7.微控制器MCU控制第一功率调节单元，使发热底座的温度处于预设的吸烟温度范围，同时控制第二功率调节单元停止输出功率；
S8.微控制器MCU判断是否达到预设的第一保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S9.微控制器MCU控制第一功率调节单元和第二功率调节单元的输出，使发热底座和发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内；
S10.微控制器MCU判断是否达到预设的第二保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S11.微控制器MCU控制第二功率调节单元的功率输出，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，控制第一功率调节单元停止输出功率；
S12.微控制器MCU判断是否达到预设的第三保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S13.微控制器MCU控制第二功率调节单元停止输出功率，关机。
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 (10)

1.一种电磁感应发热的烤烟装置，其特征在于，包括控制电路、以及自外而内设置的电磁线圈、隔热绝缘管和感应发热体；所述电磁线圈沿所述隔热绝缘管外壁轴向环绕设置，并由上、下两段设置的第二电磁线圈和第一电磁线圈组成，通电工作时均可产生穿透所述隔热绝缘管的交变磁场；所述感应发热体感应所述交变磁场并发热用于烘烤烟支，所述感应发热体包括发热底座和沿发热底座边沿均匀设立并垂直于发热底座的至少两个长条形的发热片，所述发热底座设于所述隔热绝缘管的内底部，所述发热片沿轴向设于所述隔热绝缘管的内壁；所述控制电路包括微控制器、稳压单元、升压单元、功率调节单元和温度检测单元。
2.根据权利要求1所述的电磁感应发热的烤烟装置，其特征在于，所述功率调节单元包括第一功率调节单元和第二功率调节单元，所述第一功率调节单元、第二功率调节单元分别输出功率给所述第一电磁线圈、第二电磁线圈。
3.根据权利要求1所述的电磁感应发热的烤烟装置，其特征在于，所述发热片为圆弧结构，其外侧壁圆弧所对应的半径与所述隔热绝缘管的内壁所对应的半径一致，以便发热片可贴合设于隔热绝缘管的内壁。
4.根据权利要求1所述的电磁感应发热的烤烟装置，其特征在于，所述发热底座或所述发热片上设有用于检测发热温度的温度传感器。
5.根据权利要求4所述的电磁感应发热的烤烟装置，其特征在于，所述温度传感器包括涂覆于所述发热座或发热片上的热敏电阻。
6.根据权利要求1所述的电磁感应发热的烤烟装置，其特征在于，所述隔热绝缘管的内壁位于所述发热片的位置设有轴向凹槽，所述发热片设于所述轴向凹槽内。
7.根据权利要求1所述的电磁感应发热的烤烟装置，其特征在于，还包括外管，所述外管套设于所述电磁线圈的外部。
8.一种如权利要求1所述电磁感应发热的烤烟装置的控制方法，其特征在于，包括以下四个温度控制阶段：包括以下四个温度控制阶段：第一阶段为预热阶段，预热按键启动时，微控制器控制功率调节单元同时对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座和发热片同时升温并达到预设的预热温度阈值时，预热结束；第二阶段为底部保温阶段，微控制器控制功率调节单元仅对第一电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户正常吸烟；第三阶段为底部保温和侧壁升温阶段，微控制器控制功率调节单元同时对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，同时使发热片升温并达到预设的吸烟温度范围值内；第四阶段为侧壁保温阶段，微控制器控制功率调节单元仅对第二电磁线圈输出功率，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户继续正常吸烟。侧壁保温阶段达到预设时间后，则停止功率调节单元的输出并关机。
9.一种如权利要求2所述电磁感应发热的烤烟装置的控制方法，其特征在于，包括以下四个温度控制阶段：第一阶段为预热阶段，预热按键启动时，微控制器控制第一功率调节单元和第二功率调节单元同时分别对第一电磁线圈和第二电磁线圈输出功率，使发热底座和发热片同时升温并达到各自预设的预热温度阈值时，预热结束；第二阶段为底部保温阶段，微控制器启动第一功率调节单元仅对第一电磁线圈输出功率，使发热底座的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户正常吸烟；第三阶段为底部保温和侧壁升温阶段，底部保温的同时，微控制器启动第二功率调节单元对第二电磁线圈输出功率，使发热片升温到预设的预设的吸烟温度范围值后保温；第四阶段为侧壁保温阶段，关闭第一功率调节单元，同时微控制器控制第二功率调节单元对第二电磁线圈输出功率，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围值内，以便用户继续正常吸烟。侧壁保温阶段达到预设时间后，则停止第二功率调节单元的输出并关机。
10.一种如权利要求2所述电磁感应发热的烤烟装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.预设相关参数；
S2.微控制器判断预热按键是否启动，如果是，则进入下一步，如果否，则继续循环判断；
S3.温度检测单元分别循环检测发热底座和发热片的温度并反馈给微控制器；
S4.微控制器控制第一功率调节单元和第二功率调节单元分别按预设程序输出功率给第一电磁线圈和第二电磁线圈；
S5.微控制器判断发热底座和发热片的温度是否分别达到预设的预热温度，如果否，则返回上一步；如果否，则进入下一步；
S6.计时单元开始计时；
S7.微控制器控制第一功率调节单元，使发热底座的温度处于预设的吸烟温度范围，同时控制第二功率调节单元停止输出功率；
S8.微控制器判断是否达到预设的第一保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S9.微控制器控制第一功率调节单元和第二功率调节单元的输出，使发热底座和发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围；
S10.微控制器判断是否达到预设的第二保温时间，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S11.微控制器控制第二功率调节单元的功率输出，使发热片的温度保持在预设的吸烟温度范围，控制第一功率调节单元停止输出功率；
S12.微控制器判断是否达到预设的第三保温时间，，如果否，则返回上一步；如果是，则进入下一步；
S13.微控制器控制第二功率调节单元停止输出功率，关机。
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