CN117598532A - 气流检测电路、控制方法、气流传感器及电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气流检测电路、控制方法、气流传感器及电子烟，包括第一电容部、第二电容部、第一比较部、第二比较部、主控电路和反馈单元，通过设置互为反向的第一电容部和第二电容部以分别检测用户吸气和呼气所产生的的气流强度，两个电容部分别检测因两种气流方向所引起的气流强度变化量，降低数据处理的难度，并且通过第一比较器和第二比较器分别对第一电容部和第二电容部因容值变化而产生的频率信号进行比较，若频率信号超出预设阈值，则产生脉冲信号，主控单元则记录该脉冲信号，并在预设时间内对脉冲数进行积分运算，以转换生成在吸气时间段内或呼气时间段内的气流总量，从而达到对用户吹气或吸气所产生的气流强度进行监控的效果。

Description

气流检测电路、控制方法、气流传感器及电子烟

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，特别涉及气流检测电路、控制方法、气流传感器及电子烟。

背景技术

不少电子烟用户在日常可能患有呼吸道方面的疾病，当患病后则可能存在呼吸功能弱化的问题，但是在使用电子烟时难以察觉到自己可能存在病患的问题；而现有的呼吸检测方式一般通过大型呼吸检测设备，且需配备专业的医护人员和相关其它设备才可对呼吸功能进行有效的检测，但这样的方式并不利于用户对自身的肺活量进行自检，用户无法快速对自身呼吸功能进行自检。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种气流检测电路，其可对用户吹气动作或吸气动作所产生的气流强度进行监控，以对用户的肺活量进行统计。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种气流检测电路，包括第一电容部、第二电容部、第一比较部、第二比较部和主控电路；所述第一电容部与所述第一比较部的输入端连接，所述第二电容部与所述第二比较部的输入端连接；所述第一电容部与所述第二电容部互为反向；所述第一比较部和所述第二比较部的输出端分别与所述主控电路连接，所述主控电路的输出端与反馈单元连接；所述主控电路用于根据所述第一电容部和所述第二电容部的电容变化状态反馈控制所述反馈单元；所述反馈单元用于反馈用户的呼气或吸气时的气流强度；所述第一电容部和所述第二电容部均用于检测气流强度状态；所述第一比较部用于检测所述第一电容部的电容变化状态；所述第二比较部用于检测所述第二电容部的电容变化状态。

所述的气流检测电路中，所述第一电容部包括第一可变电容C1和第一恒流源Is1；所述第二电容部包括第二可变电容C2和第一恒流源Is2；所述第一电容部的薄膜端和所述第二电容部的极板端接地，所述第一电容部的极板端分别与所述第一恒流源Is1的一端和所述第一比较部的输入端连接，所述第一恒流源Is1的另一端接地。

所述的气流检测电路中，所述第一比较部包括第一电压比较器U1，所述第一电压比较器U1的第一输入端与所述第一可变电容C1的极板端连接，所述第一电压比较器U1的第二输入端与外部第一参考电压输入端连接，所述第一电压比较器U1的输出端与所述主控电路连接。

所述的气流检测电路中，所述第二比较部包括第二电压比较器U2，所述第二电压比较器U2的第一输入端与所述第二可变电容C2的薄膜端连接，所述第二电压比较器U2的第二输入端与外部第二参考电压输入端连接，所述第二电压比较器U2的输出端与所述主控电路连接。

所述的气流检测电路中，所述主控电路包括主控单元、计数电路、计算单元和输出控制电路，所述计算单元和所述输出控制电路分别与所述主控单元连接；所述主控单元通过所述计数电路分别与所述第一比较部和所述第二比较部的输出端连接，所述输出控制电路与所述反馈单元连接；所述计数电路用于对所述第一比较部和所述第二比较部产生的脉冲进行计数，并通过模数转换输出单位时间内的脉冲数；所述计算单元用于对所述计数电路的脉冲数进行计算，转化为气流强度，并根据单位时间进行积分运算；所述输出控制电路用于根据所述计算单元的运算结果对反馈单元进行控制。

所述的气流检测电路中，所述反馈单元包括显示单元，所述显示单元与所述输出控制电路连接；所述显示单元用于根据所述计算单元的运算结果显示气流强度的实时数值。

所述的气流检测电路中，所述反馈单元还包括振动电机，所述振动电机与所述输出控制电路连接；所述振动电机用于根据所述计算单元的运算结果发出不同的振动频率。

本申请还提供一种控制方法，用于实现如上所述的气流检测电路的工作控制，其步骤包括：主控电路获取第一电容部的和第二电容部的实时电容变化值，以得到第一实时电容变化值和第二实时电容变化值；主控电路根据预设容值变化状态条件对第一实时电容变化值和第二实时电容变化值进行判断处理，以得到目标实时电容变化值；所述目标实时电容变化值为第一实时电容变化值和第二实时电容变化值；主控单元根据实时电容变化值获得气流方向和气流强度值；主控单元根据预设时间采集气流强度值的变化量，并该变化量和预设时间进行积分运算，以得到气流总量数据；主控单元将气流总量数据与预设阈值进行比较处理，若气流总量数据超出预设阈值的上限值或低于预设阈值的下限值，则向反馈单元发送控制指令。

本申请还提供一种气流传感器，包括如上所述的气流检测电路。

本申请还提供一种电子烟，包括如上所述的气流检测电路。

有益效果：

本发明提供了一种气流检测电路，通过设置互为反向的第一电容部和第二电容部以分别检测用户吸气和呼气所产生的的气流强度，主控电路仅需处理电容值增大时所产生的气流强度变化量或电容值减小时所产生的气流强度变化量，两个电容部分别检测因两种气流方向所引起的气流强度变化量，降低数据处理的难度，并且通过第一比较器和第二比较器分别对第一电容部和第二电容部因容值变化而产生的频率信号进行比较，若频率信号超出预设阈值，则产生脉冲信号，主控单元则记录该脉冲信号，并在预设时间内对脉冲数进行积分运算，以转换生成在吸气时间段内或呼气时间段内的气流总量，从而达到对用户吹气动作或吸气动作所产生的气流强度进行监控的效果，便于用户对呼吸状态进行自检。

附图说明

图1为本发明提供的气流检测电路的电路框图；

图2为本发明提供的控制方法的流程图；

图3为本发明提供的电子烟的结构示意图。

主要元件符号说明：1-电子烟本体、2-显示单元、3-控制器。

具体实施方式

本发明提供气流检测电路、控制方法、气流传感器及电子烟，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为本发明基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。另外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。

请参阅1图，本是发明提供一种气流检测电路，包括第一电容部、第二电容部、第一比较部、第二比较部和主控电路；所述第一电容部与所述第一比较部的输入端连接，所述第二电容部与所述第二比较部的输入端连接；所述第一电容部与所述第二电容部互为反向；所述第一比较部和所述第二比较部的输出端分别与所述主控电路连接，所述主控电路的输出端与反馈单元连接；所述主控电路用于根据所述第一电容部和所述第二电容部的电容变化状态反馈控制所述反馈单元；所述反馈单元用于反馈用户的呼气或吸气时的气流强度；所述第一电容部和所述第二电容部均用于检测气流强度状态；所述第一比较部用于检测所述第一电容部的电容变化状态；所述第二比较部用于检测所述第二电容部的电容变化状态。

本发明通过设置互为反向的第一电容部和第二电容部以分别检测用户吸气和呼气所产生的的气流强度，第一电容部和第二电容部采用统一的判断逻辑，即当同一气流信号经过时，第一电容部和第二电容部中某一电容部的薄膜端与极板端的间距变小，电容值增大，而另一电容部的薄膜端与极板端的间距变大，电容值减小，主控电路仅需处理电容值增大时所产生的气流强度变化量或电容值减小时所产生的气流强度变化量，实现第一电容部和第二电容部的状态区分，两个电容部分别检测因两种气流方向所引起的气流强度变化量，降低数据处理的难度，并且通过第一比较器和第二比较器分别对第一电容部和第二电容部因容值变化而产生的频率信号进行比较，若频率信号超出预设阈值，则产生脉冲信号，主控单元则记录该脉冲信号，并在预设时间内对脉冲数进行积分运算，以转换生成在吸气时间段内或呼气时间段内的气流总量，从而达到对用户吹气动作或吸气动作所产生的气流强度进行监控的效果。

需要说明的是，第一电容部与第二电容部由可变薄膜电容极板和固定金属电容极板构成的电容，两者互为反向即为两者薄膜电容极板和金属极板的相对位置相反。

为了便于理解，通过以下例子进行说明：假定第一电容部的薄膜端远离电子烟的出气口，且主控电路仅记录容值变大时所引起的气流变化，当用户吸气时，气流方向为进去口至出气口，第一电容部的薄膜端则靠近极板端，即容值变大，而第二电容部的薄膜则远离极板端，即容值变小，主控电路则对第一电容部进行监控，通过第一比较器对第一电容部因容值变化而产生的的频率信号进行比较，若频率信号超出预设阈值，则产生脉冲信号，主控单元则记录该脉冲信号，并在预设时间内对脉冲数进行积分运算，以转换生成在吸气时间段内的气流总量；当用户呼气时，气流方向为出气口至进气口，第一电容部的薄膜端则远离极板端，即容值变小，而第二电容部的薄膜则靠近极板端，即容值变大，主控电路则对第二电容部进行监控，通过第二比较器对第二电容部因容值变化而产生的的频率信号进行比较，若频率信号超出预设阈值，则产生脉冲信号，主控单元则记录该脉冲信号，并在预设时间内对脉冲数进行积分运算，以转换生成在呼气时间段内的气流总量。

如图1所示，进一步地所述主控电路包括主控单元、计数电路、计算单元和输出控制电路，所述计算单元和所述输出控制电路分别与所述主控单元连接；所述主控单元通过所述计数电路分别与所述第一比较部和所述第二比较部的输出端连接，所述输出控制电路与所述反馈单元连接；所述计数电路用于计数所述第一比较部和所述第二比较部产生的脉冲数，并通过模数转换输出单位时间内的脉冲数；所述计算单元用于对所述计数电路的脉冲数进行计算，转化为气流强度，并根据单位时间进行积分运算；所述输出控制电路用于根据所述计算单元的运算结果对反馈单元进行控制；在使用时，通过计数电路记录预设时间周期内第一比较部和第二比较部所输出的脉冲信号，并且通过计算单元根据预设时间周期对计数电路所记录的脉冲数进行积分运算，以得到在该时间周期内的脉冲总量，即气流总量，最后再根据该气流总量通过输出控制电路反馈至反馈单元，通过反馈单元将该气流总量进行可视化或根据该气流总量进行发出不同频率的振动，从而使用户可根据该气流总量的反馈获知肺活量是否为正常状态。

在本实施方式中，所述计数电路为现有计数器所组成的控制电路，通过计数器记录某一计数周期内电压比较器所产生的脉冲值。

在本实施方式中，所述计算单元为现有积分运算电路，通过积分运算电路对计数电路所输入的脉冲数和预设周期时间进行积分运算，从而得到在时间周期内的脉冲总量，以此获得气流总量。

在本实施方式中，所述主控单元为现有可编程的MCU构成的SOC单元或现有程序确认的ASIC芯片；具体电路结构及工作原理均为现有技术，在此不再赘述。

在本实施方式中，所述输出控制电路为现有LCD显示屏控制电路、现有LED显示屏控制电路、现有电机输出控制电路等，输出控制电路需根据反馈单元的类型进行选择，与反馈单元的类型相配套，具体的电路结构及工作原理均为现有技术，在此不再赘述。

如图1所示，进一步地，所述反馈单元包括显示单元，所述显示单元与所述输出控制电路连接；所述显示单元用于根据所述计算单元的运算结果显示气流强度的实时数值；通过输出控制电路向显示单元发送数显信号，使气流总量的数据可通过显示单元进行可视化处理，便于用户获取气流总量的相关信息，以掌握自身在呼气或吸气时的呼吸状态。

在本实施方式中，所述显示单元可以为现有LCD显示屏、现有LED显示屏、现有数码管等具有显示功能的设备，相应地，输出控制电路则设置为相应配套的显示屏输出控制电路，具体的电路结构及工作原理均为现有技术，在此不再赘述。

如图1所示，进一步地，所述反馈单元还包括振动电机，所述振动电机与所述输出控制电路连接；所述振动电机用于根据所述计算单元的运算结果发出不同的振动频率；通过输出控制电路向振动电机发送振动信号，使振动电机可根据不同量级的气流总量的数据发出相应的振动频率，便于用户快速获知自身在呼气或吸气时的呼吸状态；例如，当用户气流总量处于正常范围内，振动电机则发出较低的振动频率；当用户气流总量出现异常时，振动电机则发出较高的振动频率。

在本实施方式中，所述显示单元可以为现有振动电机，相应地，输出控制电路则设置为相应配套的电机输出控制电路，具体的电路结构及工作原理均为现有技术，在此不再赘述。

如图1所示，进一步地，所述第一电容部包括第一可变电容C1和第一恒流源Is1；所述第二电容部包括第二可变电容C2和第一恒流源Is2；所述第一电容部的薄膜端和所述第二电容部的极板端接地，所述第一电容部的极板端分别与所述第一恒流源Is1的一端和所述第一比较部的输入端连接，所述第一恒流源Is1的另一端接地；通过第一恒流源Is1和第二恒流源Is2分别对第一可变电容C1和第二可变电容C2进行充电，当第一可变电容C1或第二可变电容C2两端的电压达到设定阈值时则向第一比较部或第二比较部进行放电，即可将电容值信号转换为频率信号，以便于第一比较部和第二比较部进行比较，以此达到信号转换的效果。

如图1所示，进一步地，所述第一比较部包括第一电压比较器U1，所述第一电压比较器U1的第一输入端与所述第一可变电容C1的极板端连接，所述第一电压比较器U1的第二输入端与外部第一参考电压输入端连接，所述第一电压比较器U1的输出端与所述主控电路连接；通过第一电压比较器U1对第一可变电容C1两端的电压与外部输入的阈值电压作比较，当第一可变电容C1两端的电压达到阈值电压时，第一电压比较器C1则输出单次脉冲，同时快速释放第一可变电容C1上的电荷。

如图1所示，进一步地，所述第二比较部包括第二电压比较器U2，所述第二电压比较器U2的第一输入端与所述第二可变电容C2的薄膜端连接，所述第二电压比较器U2的第二输入端与外部第二参考电压输入端连接，所述第二电压比较器U2的输出端与所述主控电路连接；通过第二电压比较器U2对第二可变电容C2两端的电压与外部输入的阈值电压作比较，当第二可变电容C2两端的电压达到阈值电压时，第二电压比较器C2则输出单次脉冲，同时快速释放第二可变电容C2上的电荷。

请参阅图2，本申请还提供一种控制方法，用于实现如上所述的气流检测电路的工作控制，其步骤包括：

S100、主控电路获取第一电容部的和第二电容部的实时电容变化值，以得到第一实时电容变化值和第二实时电容变化值；

S200、主控电路根据预设容值变化状态条件对第一实时电容变化值和第二实时电容变化值进行判断处理，以得到目标实时电容变化值；所述目标实时电容变化值为第一实时电容变化值和第二实时电容变化值；

在本实施方式中，在获取实时电容变化值后，需根据用户的气流方向判断用户的呼吸状态，预设容值变化状态条件可以为当容值变大时，默认目标实时电容值取第一实时电容变化值；还可以为当容值变小时，默认目标实时电容值取第一实时电容变化值；预设容值变化状态条件需根据第一电容部或第二电容部的薄膜端和极板端之间的朝向而定，通过同一判定条件，可使第一实时电容变化值和第二实时电容变化值区分为呼气状态或吸气状态时所产生的容值变化，两个电容部分别检测不同状态下的容值变化。

为了便于理解，通过以下例子辅助说明：假定第一电容部的薄膜端远离电子烟的出气口，且预设容值变化状态条件为当容值变大时，默认目标实时电容值取第一实时电容变化值，当用户吸气时，气流方向为进去口至出气口，第一电容部的薄膜端则靠近极板端，即第一实时电容变化值变大，而第二电容部的薄膜则远离极板端，即第二实时电容变化值变小，主控电路则对第一电容部进行监控，并默认目标实时电容变化值为第一实时电容变化值，以检测用户吸气状态下的气流变化情况；当用户呼气时，气流方向为出气口至进气口，第一电容部的薄膜端则远离极板端，即第一实时电容变化值变小，而第二电容部的薄膜则靠近极板端，即第二实时电容变化值变大，主控电路则对第二电容部进行监控，并默认目标实时电容变化值为第二实时电容变化值，以检测用户呼气状态下的气流变化情况。

S300、主控单元根据实时电容变化值获得气流方向和气流强度值；

S400、主控单元根据预设时间采集气流强度值的变化量，并该变化量和预设时间进行积分运算，以得到气流总量数据；

在本实施方式中，主控单元根据气流方向确定用户的呼吸状态，并根据呼吸状态相应记录对应的气流强度值(即脉冲值)，然后再根据预设时间(即时间周期)和气流强度值的变化量(即脉冲数)进行积分运算，以得到气流总量数据(即脉冲总量数据)。

S500、主控单元将气流总量数据与预设阈值进行比较处理，若气流总量数据超出预设阈值的上限值或低于预设阈值的下限值，则向反馈单元发送控制指令。

在本实施方式中，根据气流总量数据与预设阈值进行判断，以检测用户的呼吸状态是否处于正常状态，若气流总量数据超出预设阈值的上限值或低于预设阈值的下限值，则向反馈单元发送控制指令，以提醒用户其呼吸状态可能存在问题。

本申请还提供一种气流传感器，包括如上所述的气流检测电路。

如图3所示，本申请还提供一种电子烟，包括如上所述的气流检测电路，还包括电子烟本体1、与气流检测电路配合使用的控制器3、吸嘴4；所述显示单元2和所述控制器3分别设置在所述电子烟本体1的任一面上；所述吸嘴4设置在所述电子烟本体1的一端。

综上所述，通过设置互为反向的第一电容部和第二电容部以分别检测用户吸气和呼气所产生的的气流强度，主控电路仅需处理电容值增大时所产生的气流强度变化量或电容值减小时所产生的气流强度变化量，两个电容部分别检测因两种气流方向所引起的气流强度变化量，降低数据处理的难度，并且通过第一比较器和第二比较器分别对第一电容部和第二电容部因容值变化而产生的频率信号进行比较，若频率信号超出预设阈值，则产生脉冲信号，主控单元则记录该脉冲信号，并在预设时间内对脉冲数进行积分运算，以转换生成在吸气时间段内或呼气时间段内的气流总量，从而达到对用户吹气动作或吸气动作所产生的气流强度进行监控的效果，便于用户对呼吸状态进行自检。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种气流检测电路，其特征在于，包括第一电容部、第二电容部、第一比较部、第二比较部和主控电路；所述第一电容部与所述第一比较部的输入端连接，所述第二电容部与所述第二比较部的输入端连接；所述第一电容部与所述第二电容部互为反向；所述第一比较部和所述第二比较部的输出端分别与所述主控电路连接，所述主控电路的输出端与反馈单元连接；所述主控电路用于根据所述第一电容部和所述第二电容部的电容变化状态反馈控制所述反馈单元；所述反馈单元用于反馈用户的呼气或吸气时的气流强度；所述第一电容部和所述第二电容部均用于检测气流强度状态；所述第一比较部用于检测所述第一电容部的电容变化状态；所述第二比较部用于检测所述第二电容部的电容变化状态。

2.根据权利要求1所述的一种气流检测电路，其特征在于，所述主控电路包括主控单元、计数电路、计算单元和输出控制电路，所述计算单元和所述输出控制电路分别与所述主控单元连接；所述主控单元通过所述计数电路分别与所述第一比较部和所述第二比较部的输出端连接，所述输出控制电路与所述反馈单元连接；所述计数电路用于计数所述第一比较部和所述第二比较部产生的脉冲数，并通过模数转换输出单位时间内的脉冲数；所述计算单元用于对所述计数电路的脉冲数进行计算，转化为气流强度，并根据单位时间进行积分运算；所述输出控制电路用于根据所述计算单元的运算结果对反馈单元进行控制。

3.根据权利要求2所述的一种气流检测电路，其特征在于，所述反馈单元包括显示单元，所述显示单元与所述输出控制电路连接；所述显示单元用于根据所述计算单元的运算结果显示气流强度的实时数值。

4.根据权利要求3所述的一种气流检测电路，其特征在于，所述反馈单元还包括振动电机，所述振动电机与所述输出控制电路连接；所述振动电机用于根据所述计算单元的运算结果发出不同的振动频率。

5.根据权利要求1所述的一种气流检测电路，其特征在于，所述第一电容部包括第一可变电容C1和第一恒流源Is1；所述第二电容部包括第二可变电容C2和第一恒流源Is2；所述第一电容部的薄膜端和所述第二电容部的极板端接地，所述第一电容部的极板端分别与所述第一恒流源Is1的一端和所述第一比较部的输入端连接，所述第一恒流源Is1的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的一种气流检测电路，其特征在于，所述第一比较部包括第一电压比较器U1，所述第一电压比较器U1的第一输入端与所述第一可变电容C1的极板端连接，所述第一电压比较器U1的第二输入端与外部第一参考电压输入端连接，所述第一电压比较器U1的输出端与所述主控电路连接。

7.根据权利要求6所述的一种气流检测电路，其特征在于，所述第二比较部包括第二电压比较器U2，所述第二电压比较器U2的第一输入端与所述第二可变电容C2的薄膜端连接，所述第二电压比较器U2的第二输入端与外部第二参考电压输入端连接，所述第二电压比较器U2的输出端与所述主控电路连接。

8.一种控制方法，其特征在于，用于实现如权利要求1-7任一所述的气流检测电路的工作控制，其步骤包括：

主控电路获取第一电容部的和第二电容部的实时电容变化值，以得到第一实时电容变化值和第二实时电容变化值；

主控电路根据预设容值变化状态条件对第一实时电容变化值和第二实时电容变化值进行判断处理，以得到目标实时电容变化值；所述目标实时电容变化值为第一实时电容变化值和第二实时电容变化值；

主控单元根据实时电容变化值获得气流方向和气流强度值；

主控单元根据预设时间采集气流强度值的变化量，并该变化量和预设时间进行积分运算，以得到气流总量数据；

主控单元将气流总量数据与预设阈值进行比较处理，若气流总量数据超出预设阈值的上限值或低于预设阈值的下限值，则向反馈单元发送控制指令。

9.一种气流传感器，其特征在于，所述的气流传感器采用如权利要求1-7任一所述的气流检测电路进行工作控制。

10.一种电子烟，其特征在于，所述的电子烟采用如权利要求1-7任一所述的气流检测电路进行工作控制。