CN113519909A - 气溶胶生成装置及其控制方法 - Google Patents

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CN113519909A CN202010323376.1A CN202010323376A CN113519909A CN 113519909 A CN113519909 A CN 113519909A CN 202010323376 A CN202010323376 A CN 202010323376A CN 113519909 A CN113519909 A CN 113519909A
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严慧勇
梁坤新
徐中立
李永海
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Abstract

本申请涉及烟具技术领域，提供了一种气溶胶生成装置及其控制方法，所述方法包括：根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸；在检测到使用者有抽吸时，计算所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值的抽吸时长。本申请通过加热器的实时电压值与预设电压阈值检测使用者是否有抽吸，进而计算抽吸时长；一方面不需要流量传感器、温度传感器来检测使用者的抽吸，降低了成本；另一方面减小了印制电路板体积，有利于产品小型化。

Description

气溶胶生成装置及其控制方法
技术领域
本申请涉及烟具技术领域，尤其涉及一种气溶胶生成装置及其控制方法。
背景技术
诸如香烟、雪茄等物品在使用期间燃烧烟草以产生烟草烟雾。已经尝试通过产生在不燃烧的情况下释放化合物的产品来为这些燃烧烟草的物品提供替代物。此类产品的示例是所谓的加热不燃烧产品，也称之为烟草加热产品或烟草加热设备，该产品或设备通过加热材料而不燃烧材料来释放化合物。材料例如可为烟草或其他非烟草产品或组合，诸如，可包含或可不包含尼古丁的共混的混合物。
申请公布号为CN110545682A的专利公开了一种提供基于抽吸识别的适应性反馈的气溶胶生成设备及方法，保持器利用流量传感器、温度传感器来检测使用者的抽吸，在可抽吸剩余次数为临界值以下且可抽吸剩余次数为0次时，停止输出。
该方案存在的问题是，传感器的成本较高，与之对应的印制电路板体积较大，不利于产品小型化。
发明内容
本申请提供一种气溶胶生成装置及其控制方法，旨在解决现有气溶胶生成装置中利用传感器检测使用者的抽吸所存在的问题。
本申请第一方面提供了一种气溶胶生成装置的控制方法，所述气溶胶生成装置包括用于对气溶胶形成基质进行加热以产生气溶胶的加热器；所述方法包括：
根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸；
在检测到使用者有抽吸时，计算所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值的抽吸时长。
本申请第二方面提供了一种气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括加热器以及控制器，所述控制器被配置成用于执行第一方面所述的气溶胶生成装置的控制方法。
本申请提供的气溶胶生成装置的控制方法，通过加热器的实时电压值与预设电压阈值检测使用者是否有抽吸，进而计算抽吸时长；一方面不需要流量传感器、温度传感器来检测使用者的抽吸，降低了成本；另一方面减小了印制电路板体积，有利于产品小型化。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置示意图；
图2是本申请实施方式提供的烟支示意图；
图3是本申请实施方式提供的加热器的加热曲线示意图；
图4是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置的控制流程示意图；
图5是本申请实施方式提供的检测加热器的实时电压值的电路示意图；
图6是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置中抽吸示意图；
图7是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置的另一控制流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置结构示意图。
如图1所示，气溶胶生成装置10包括电池101、控制器102以及加热器103。此外，气溶胶生成装置10具有壳体所限定的内部空间，气溶胶生成物品(例如烟支)可以插入到气溶胶生成装置10的内部空间中。
在图1中仅示出与本实施例相关的气溶胶生成装置10的元件。相应地，与该实施例有关的本领域技术人员应理解，气溶胶生成装置10中可以还包括除了图1中所示的元件之外的通用元件。
电池101提供用于操作气溶胶生成装置10的电力。例如，电池101可以提供电力以对加热器103进行加热，并且可以提供操作控制器102所需的电力。此外，电池101可以提供操作气溶胶生成装置10中所提供的其他元件所需的电力。
电池101可以是但不限于磷酸铁锂(LiFePO4)电池。例如，电池101可以是钴酸锂(LiCoO2)电池或钛酸锂电池。电池101可以是可反复充电电池或一次性电池。
当烟支插入到气溶胶生成装置10中时，通过电池101提供的电力气溶胶生成装置10对加热器103进行加热。加热器103使烟支中的气溶胶形成基质的温度升高以生成气溶胶。所生成的气溶胶通过烟支的滤嘴段传递给用户抽吸。然而，即使在烟支并未插入气溶胶生成装置10中的情况下，气溶胶生成装置10也可以对加热器103进行加热。
加热器103可以为中心加热方式(通过加热体或发热体的外周与气溶胶形成基质接触)和外围加热方式(加热体或发热体包裹气溶胶形成基质)，加热器103还可以为通过热传导、电磁感应、化学反应、红外作用、共振、光电转换、光热转换中的一种或几种方式对气溶胶形成基质进行加热生成可供吸食的气溶胶。
控制器102可以控制气溶胶生成装置10的整体操作。详细地说，控制器102不仅控制电池101和加热器103的操作，而且还控制气溶胶生成装置10中其它元件的操作。此外，控制器102可以通过检查气溶胶生成装置10的元件的状态来确定气溶胶生成装置10是否可以进行操作。
控制器102包括至少一个处理器。处理器可以包括逻辑门阵列，或可以包括通用微处理器和存储微处理器中可执行的程序的存储器的组合。此外，本领域技术人员应理解，控制器102可以包括另一类型的硬件。
例如，控制器102可以控制加热器103的操作。控制器102可以控制提供给加热器130的电力的量和给加热器103持续提供电力的时间，从而使得加热器103被加热到预定的温度或保持适当的温度。此外，控制器102可以检查电池101的状态(例如电池101的剩余电量)，并且如果必要，则可以生成通知信号。
此外，控制器102可以检查用户是否进行抽吸以及抽吸时长，并且可以对抽吸时长进行控制。此外，控制器102可以检查气溶胶生成装置10持续进行操作的时间。
除了电池101、控制器102和加热器103之外，气溶胶生成装置10还可以包括通用元件。
例如，气溶胶生成装置10可以包括用于输出视觉信息的显示器或用于输出触觉信息的电机。例如，当气溶胶生成装置10中包括显示器时，控制器102可以向用户发送关于气溶胶生成装置10的状态的信息(例如是否可以使用气溶胶生成装置10)、关于加热器103的信息(例如预热开始，正执行预热，或预热完成)、关于电池101的信息(例如电池101的剩余电量、是否可以使用电池101)、与气溶胶生成装置10的重置有关的信息(例如重置时间、正执行重置、或重置完成)、与气溶胶生成装置10的清洁有关的信息(例如清洁时间、需要清洁、正执行清洁、或清洁完成)、与气溶胶生成装置10的充电有关的信息(例如需要充电、正执行充电、或充电完成)、与抽吸有关的信息(例如抽吸的次数、抽吸结束通知)、或与安全有关的信息(例如使用时间)。替代地，当气溶胶生成装置10中包括电机时，控制器102可以通过使用电机来生成振动信号，并且可以将上述信息发送到用户。
此外，气溶胶生成装置10可以包括用户所使用的至少一个输入设备(例如按键)，以控制气溶胶生成装置10的功能。例如，用户可以通过使用气溶胶生成装置10的输入设备来执行各种功能。可以通过调整用户按压输入设备的次数(例如一次或两次)或用户持续按压输入设备的时间(例如0.1秒或0.2秒)来执行气溶胶生成装置10的多个功能当中的期望功能。随着用户操作输入设备，气溶胶生成装置10可以执行对加热器103进行加热的功能、调整加热器103的温度的功能、清洁烟支插入的空间的功能、检查气溶胶生成装置10是否可以进行操作的功能、显示电池101的剩余电量(可使用的电力)的功能以及重置气溶胶生成装置10的功能。然而，气溶胶生成装置10的功能不限于此。
图2是本申请实施方式提供的烟支结构示意图。
如图2所示，烟支20包括滤嘴段21和烟草段22。
烟草段22包括气溶胶形成基质。气溶胶形成基质为能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质，可以通过加热气溶胶形成基质释放挥发性化合物。
气溶胶形成基质可以是固态气溶胶形成基质。替代性地，气溶胶形成基质可包括固态和液态成分。气溶胶形成基质可包括含烟草材料，其包含在加热时从基质释放的挥发性烟草香味化合物。替代性地，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成基质可进一步包括气溶胶形成物。合适的气溶胶形成物的例子是甘油和丙二醇。
烟草段22被加热产生的气溶胶通过滤嘴段21输送给用户，滤嘴段21可以是醋酸纤维素过滤嘴。滤嘴段21可以喷洒调味液体来提供香味、或者，可以将涂覆有调味液体的分离的纤维插入滤嘴段21，进而改善输送给用户的味道的持久性。滤嘴段21还可具有球形或圆柱形形状的胶囊，胶囊可以含有调味物质的内容物。
在图2中仅示出与本实施例相关的烟支20的部件。相应地，与该实施例有关的本领域技术人员应理解，烟支20中可以还包括除了图2中所示的部件之外的通用部件。例如，用于对烟草段22被加热产生的气溶胶进行冷却的冷却段，以使得用户可以吸入被冷却到适当温度的气溶胶。
图3是本申请实施方式提供的加热器103的加热曲线示意图。
如图3所示，加热器103随时间的温度变化曲线包括升温阶段、保温阶段以及抽吸阶段。
升温阶段，加热器103的温度从初始温度T0(或者环境温度)升高至最高温度T1。一般地，T1可以为200℃-400℃。
保温阶段，加热器103的温度在预设目标温度T1下保持一段时间，以使得气溶胶形成基质得到充分的预热，提升用户的抽吸口感。
升温阶段持续时间为t0～t1，保温阶段的持续时间为t1～t2，t0～t2即为加热器103的预热时间。一般地，加热器103的预热时间为5秒～30秒。
抽吸阶段，加热器103的温度从最高温度下降到目标温度T2，目标温度T2为气溶胶形成基质产生气溶胶的最佳温度。在该阶段，加热器103的温度一般保持为目标温度T2或者在目标温度T2上下波动，t2～t3为保持时间。
需要说明的是，加热器103的加热曲线并不限于图3情形。在其他示例中，加热器103的加热曲线只有升温阶段和抽吸阶段，也是可行的。
图4是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置10的控制方法流程示意图。
如图4所示，在步骤S11中，控制器102根据加热器103的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸。
具体地，可通过一电压检测模块(附图未示出)检测加热器103的实时电压值，控制器102在获取到电压检测模块检测到的加热器103的实时电压值之后，进而根据预设电压阈值检测使用者是否有抽吸。
在本示例中，预设电压阈值可为实验值或者经验值。对于单电池的气溶胶生成装置10，预设电压阈值可以为1.5V～2.5V。
在一示例中，所述根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸，包括：
若所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值，则检测使用者有抽吸；否则检测使用者没有抽吸。
在该示例中，通过电压检测模块检测到的加热器103的实时电压值与预设电压阈值进行比较，进而确定使用者是否有抽吸。
在另一示例中，所述根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸，包括：
根据所述实时电压值计算预设时间段的平均电压值；
若所述平均电压值大于或等于所述预设电压阈值，则检测使用者有抽吸；否则检测使用者没有抽吸。
在该示例中，通过电压检测模块检测到的加热器103的实时电压值，计算加热器103的有效电压值，即预设时间段的平均电压值；然后将加热器103的有效电压值与预设电压阈值进行比较，进而确定使用者是否有抽吸。相对前述示例来说，该检测方式会更加准确些。
在步骤S12中，控制器102在检测到使用者有抽吸时，计算所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值的抽吸时长。
具体地，通过步骤S11检测到使用者有抽吸时，可记录加热器103的实时电压值大于或等于所述预设电压阈值的时长，该时长即为使用者该次抽吸的抽吸时长。
在一示例中，所述方法还包括：
根据所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值的抽吸时长，计算使用者有抽吸时的所有抽吸时长之和；
若所有抽吸时长之和临近预第一预设时长阈值、或者所有抽吸时长之和大于或等于所述第一预设时长阈值，控制所述加热器停止加热。
在该示例中，所述第一预设时长阈值为180秒～300秒。
在该示例中，通过步骤S12计算得到使用者一次抽吸的抽吸时长，然后计算使用者有抽吸时的所有抽吸时长之和。
若所有抽吸时长之和大于或等于所述第一预设时长阈值，控制加热器103停止加热。
若所有抽吸时长之和临近预第一预设时长阈值控制加热器103停止加热。“临近”意味着剩余的抽吸时长不足使用者一次抽吸的抽吸时长，即使使用者抽吸，也会因烟雾量不足导致用户体验降低，因此可提前控制加热器103停止加热。
在一示例中，所述方法还包括：
在控制所述加热器进入抽吸阶段之后，执行所述根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸的步骤。
在该示例中，从前述内容以及图3可以得知，对于具有升温阶段、保温阶段以及抽吸阶段的加热器103的加热曲线，可以在抽吸阶段执行检测步骤，避免在升温阶段、保温阶段执行该步骤。
在一示例中，所述方法还包括：
在检测到使用者没有抽吸时，计算使用者没有抽吸时的时长；
若使用者没有抽吸时的时长大于或等于第二预设时长阈值，控制所述加热器的温度从抽吸阶段的预设目标温度下降至第一预设温度。
在该示例中，根据所述实时电压值小于所述预设电压阈值的时长，确定使用者没有抽吸时的时长。
在该示例中，若在抽吸阶段检测到使用者没有抽吸，控制控制加热器103的温度从抽吸阶段的预设目标温度T2下降至第一预设温度。
在一示例中，所述方法还包括：
在检测到使用者有抽吸时，控制所述加热器的温度从所述第一预设温度上升至第二预设温度；其中，所述第二预设温度大于所述预设目标温度。
在该示例中，在控制控制加热器103的温度从抽吸阶段的预设目标温度T2下降至第一预设温度之后，若检测到使用者有抽吸，控制控制加热器103的温度从所述第一预设温度上升至第二预设温度；其中，所述第二预设温度大于预设目标温度T2。
为了更好地阐述本实施例，以下结合图5-图7对气溶胶生成装置10的控制过程进行说明：
如图5所示，电压检测电路的两个检测端分别与J1、J3连接，检测加热器103的实时电压值。
如图7所示，当气溶胶生成装置10启动之后，控制器102控制加热器103完成预热之后进入抽吸阶段(步骤S31)；
控制器102获取电压检测模块检测到的加热器103的实时电压值，并计算加热器103的有效电压值(步骤S32)；
控制器102将加热器103的有效电压值与预设电压阈值进行比较，进而确定使用者是否有抽吸(步骤S33)；
具体地，如图3所示，t2～t3为加热器103的抽吸阶段。在加热器103的抽吸阶段，加热器103的功率可以是一个恒功率值或者近似一个恒功率值，由公式
Figure BDA0002462270730000101
可以确定，加热器103的电压值U也是保持恒定的。当使用者抽吸时，加热器103的功率P会随之增大，由前述公式可以确定加热器103的电压U也会随之增大。因此，通过将加热器103的有效电压值与预设电压阈值进行比较，即可确定使用者是否有抽吸。
若加热器103的有效电压值大于或等于预设电压阈值，即使用者有抽吸，则计算实时电压值大于或等于预设电压阈值的抽吸时长(步骤S34)；否则控制器102继续获取电压检测模块检测到的加热器103的实时电压值，并计算加热器103的有效电压值(步骤S35)；
如图6所示，t2～t3为加热器103的抽吸阶段。在t21～t22，使用者有一次抽吸；在该抽吸时间段，电压检测模块检测到的加热器103的实时电压值Vr≥V1，通过对Vr≥V1的时间段进行计时，即可得到使用者该次抽吸的抽吸时长。
控制器102计算使用者有抽吸时的所有抽吸时长之和(步骤S36)；
控制器102将所有抽吸时长之和与预设时长阈值进行比较；(步骤S37)；
若所有抽吸时长之和大于或等于预设时长阈值，控制加热器103停止加热(步骤S38)；否则控制器102继续计算使用者有抽吸时的所有抽吸时长之和(步骤S39)。
需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种气溶胶生成装置的控制方法，所述气溶胶生成装置包括用于对气溶胶形成基质进行加热以产生气溶胶的加热器；其特征在于，所述方法包括：
根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸；
在检测到使用者有抽吸时，计算所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值的抽吸时长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸，包括：
若所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值，则检测使用者有抽吸；否则检测使用者没有抽吸。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸，包括：
根据所述实时电压值计算预设时间段的平均电压值；
若所述平均电压值大于或等于所述预设电压阈值，则检测使用者有抽吸；否则检测使用者没有抽吸。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述实时电压值大于或等于所述预设电压阈值的抽吸时长，计算使用者有抽吸时的所有抽吸时长之和；
若所有抽吸时长之和临近预第一预设时长阈值、或者所有抽吸时长之和大于或等于所述第一预设时长阈值，控制所述加热器停止加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一预设时长阈值为180秒～300秒。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在控制所述加热器进入抽吸阶段之后，执行所述根据加热器的实时电压值与预设电压阈值，检测使用者是否有抽吸的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在检测到使用者没有抽吸时，计算使用者没有抽吸时的时长；
若使用者没有抽吸时的时长大于或等于第二预设时长阈值，控制所述加热器的温度从抽吸阶段的预设目标温度下降至第一预设温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述实时电压值小于所述预设电压阈值的时长，确定使用者没有抽吸时的时长。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在检测到使用者有抽吸时，控制所述加热器的温度从所述第一预设温度上升至第二预设温度；其中，所述第二预设温度大于所述预设目标温度。
10.一种气溶胶生成装置，其特征在于，所述气溶胶生成装置包括加热器以及控制器，所述加热器用于对气溶胶形成基质进行加热以产生气溶胶，所述控制器被配置成用于执行权利要求1-9任一所述的气溶胶生成装置的控制方法。
11.根据权利要求10所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述气溶胶生成装置还包括电压检测模块，用于检测所述加热器的实时电压值。
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