CN210114047U - 烟具电路、烟具及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟具电路、烟具及其控制系统，烟具电路包括加热体、由多个电阻串联而成的串联支路；所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述电压梯与导体电连接；所述导体、加热体均固定于连杆上；所述连杆在驱动装置的驱动下带动所述导体在所述电压梯上移动，同时根据导体在电压梯上的位置判断加热体的移动方向，在吸烟完成后使所述加热体与所述烟支分离。本实用新型加热体可以在驱动装置的驱动下移动，从而实现了烟支与加热体的松动、分离，降低了吸烟完成后烟支提取的难度，便于烟具的清洁，改善了用户体验。

Description

烟具电路、烟具及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及烟具，具体为一种烟具电路、烟支加热控制装置及烟支加热控制方法。

背景技术

目前市场上的烟具加热方式主要包括包围加热与中心加热两种方式，这两种方式下，为了保证加热体的加热效率，烟支是与加热体紧密贴在一起的，导致吸烟完成后，烟支提取存在一定难度，不便于烟具的清洁。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种烟具电路、烟具及其控制方法，便于在吸烟完成后分离加热体与烟支。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种烟具电路，包括加热体；所述加热体设置于连杆上；所述连杆能在驱动装置的驱动下带动所述加热体在烟具烟支的长度方向上移动。

借由上述电路，加热体可以在驱动装置的驱动下往复移动，从而实现了烟支与加热体的分离。

优选地，本实用新型还包括由多个电阻串联而成的串联支路；所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述电压梯通过第一导体与第二导体电连接；所述第一导体设置于所述连杆上，且所述第一导体一端在所述电压梯上移动时，该第一导体另一端与所述第二导体接触。利用电压梯和第一导体、第二导体，可以获知导体两端的电压变化，由于加热体是与第一导体一起移动的，因此通过该电压变化即可获得加热体的移动距离。

所述第一导体、加热体、驱动装置均与微控制单元连接，便于实现烟具导体、加热体移动的自动控制。

所述驱动装置为电机；所述连杆与所述电机的丝杆螺接。采用小型电机作为驱动装置，成本低廉，控制简单。

所述微控制单元与稳压单元、充电电路、设置于加热体上的温度检测单元连接；所述稳压单元与加热体、温度检测单元、驱动装置、电压梯连接；所述充电电路与供电及过流保护单元连接。稳压单元可以为各用电模块提供稳定的电压；充电电路可以为低温烟具充电，延长低温烟具使用时间；温度检测单元可以实时检测加热体的问题，当加热体温度过高时，微控制单元可以通过控制开关停止加热体工作；供电及过流保护单元可以为低温烟具提供工作电压，并防止电流过大损害用电单元。

所述微控制单元与按键单元、指示单元连接；所述指示单元与稳压单元连接。指示单元可以是指示灯，在低温烟具工作时指示灯亮，提示低温烟具正在工作。

为了便于使用和制造，所述电压梯设置于电路板上；所述电压梯的相邻两个电阻的连接点各与一个焊盘连接；所有焊盘的中心点在一条直线上；所述第一导体移动时，与对应位置的焊盘接触。

所述第二导体为固定于电路板上的连接焊盘；所述第一导体为弹片；当所述驱动装置工作时，该弹片一端与所述连接焊盘接触，另一端与对应位置的焊盘接触；所述连接焊盘与所述微控制单元连接。

相应地，本实用新型还提供了一种采用上述电路的烟具，包括烟支；吸烟时，所述烟支与所述加热体接触；吸烟完成后，所述加热体在所述驱动装置的驱动下脱离所述烟支。

本实用新型还提供了一种烟具控制系统，其包括微控制单元、第一导体、第二导体、由多个电阻串联而成的串联支路、驱动装置；所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述第一导体一端、烟具加热体均能在所述驱动装置的驱动下，在所述电压梯上移动，且该移动过程中，所述第一导体的另一端始终与所述第二导体接触。

微控制单元根据导体的电压值，计算第一导体在电压梯上的位置，从而判断第一导体是否移动到电压梯的末端。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型加热体可以在驱动装置的驱动下移动，从而实现了烟支与加热体的松动、分离，降低了吸烟完成后烟支提取的难度，便于烟具的清洁，改善了用户体验。

附图说明

图1是本实用新型电路结构框图；

图2是本实用新型充电电路原理图；

图3是本实用新型稳压单元电路原理图；

图4是本实用新型加热体与温度检测单元电路原理图；

图5是本实用新型电机部分原理图；

图6是本实用新型指示单元电路原理图；

图7是本实用新型按键单元电路原理图；

图8是本实用新型电压桥电路原理图；

图9是本实用新型微处理单元电路原理图；

图10是本实用新型电压梯设置于电路板上的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型烟具电路结构框图，其包括加热体、由多个电阻串联而成的串联支路；所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述电压梯与导体电连接；所述导体、加热体均固定于连杆上；所述连杆在驱动装置的驱动下带动所述导体在所述电压梯上移动，同时带动所述加热体移动，在吸烟完成后使所述加热体与所述烟支分离，或者在取出吸食完的烟支后，使所述加热体移动到初始位置；所述导体、加热体、驱动装置均与微控制单元连接；所述微控制单元与稳压单元、充电电路、设置于加热体上的温度检测单元、按键单元连接；所述稳压单元与加热体、温度检测单元、驱动装置、电压梯、指示单元连接；所述充电电路与供电及过流保护单元连接。

如图2，本实用新型充电IC U5(HM5052)为开关充电IC，最大充电电流可达3A，可通过电阻R1设定最大充电电流；L5为电感，连接IC内部功率MOS管，为电池BT1充电提供大电流。通过R2可以设置电池终止电压；U5的第4脚为充电状态指示端，为低电平时，表示充电正在进行；U5的第3脚为充电完成指示端，为低电平时，表示已经充满；U5的第3、4脚分别接U1(PIC16F1518)的19、20脚，U5的第5引脚接CH+，CH+为充电IC正输入。

当电池的电流大于一定值(例如6.5A)时，U3(XB6006A2)的第2、3、4、5脚就会与第6、7、8、9、10脚断开，即断开了电池的供电回路，从而实现过流保护的功能。

如图3，电池电压是波动的，特别是带负载之后，波动更加明显；电池电压经过稳压单元后，输出高精度的稳定电压，为模拟数字转换提供精确的参考电压源，并为LED提供稳定的电压(电压变，LED灯亮度也会变)。

本实用新型中，加热体工作时是与烟支接触的。如图4，加热体F1能够加热整个烟支，开机后，加热体开始加热，同时NTC(或PTC)热敏电阻检测加热体的实时温度，当温度达到目标温度值时，进入保温状态。实时温度低于目标温度时，加热体加热，当实时温度高于目标温度时，加热体停止加热，如此往复循环。经过一定时间，待烟草释放物释放完成，加热体停止加热。直流电机开始工作，为烟支的提取做准备。图4中，MOS管U2(AP6982GN2)用于断开或者接通发热体。

如图5，本实用新型的驱动装置为直流电机M；直流电机是一种供电就能转动的电能转化为动能的装置，加上直流电机驱动电路U7(HM116A)，可以控制直流电机正转、反转、刹车及停止；当U7的INA(Pin4)为高电平，INB(Pin3)为低电平，直流电机正转；当U7的INA(Pin4)为低电平，INB(Pin3)为低电平，直流电机停止；当U7的INA(Pin4)为低电平，INB(Pin3)为高电平，直流电机反转；当U7的INA(Pin4)为高电平，INB(Pin3)为高电平，直流电机刹车，此时电流很大，电机发烫。直流电机与导体滑块、加热体之间是有传动装置的，这个传动装置就是丝杆及与丝杆螺接的连杆。直流电机工作时驱动丝杆转动，由于连杆一端与丝杆相螺接，因而丝杆转动驱动连杆沿丝杆直线移动，固定在连杆上的导体滑块、加热体也随连杆移动，只要控制直流电机的正转或反转，就能实现加热体的前进或后退。直流电机的控制过程：正转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止→反转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止(反转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止→正转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止)，实现发热体一个往复运动。

需要说明的是，本实用新型的预定电压梯位置，是指电压梯的首端或者末端。

本实用新型的指示单元见图6，其包括两个LED灯(LED1和LED2)，两个LED灯一端均接U4(XC6209F28BMR)的输出V285，另一端分别通过电阻R9、R10接U1的8脚和10脚。短按(<2S)，电量充满状态下，蓝色LED常亮3S；当电量不够一支烟时，红色LED常亮3S。在2S内连续按3次开机，开机后温度未到达目标值前，蓝色LED闪烁，到达目标值后，蓝色LED转为常亮。离自动关机还有10S时，蓝色LED开始闪烁，提示抽烟时间快到了。在开机状态下，2S内连续按3次按键，可实现关机。

本实用新型的按键单元见图7，按键S1主要提供开机、关机、显示电量的功能；S1通过电阻R4接U1的18脚。

如图8，将一定数量的电阻(R16～R26)串联，两端接上电源，在各串联点就能得到不同的电压值，形成一个电压梯；将一个导体滑块在电压梯上移动(爬行)，导体滑块的一端连接电压梯，另一端通过VL_IN(对应连接焊盘)连通到微控制器U1(MCU)的A/D通道。通过微控制器(MCU)的A/D转换读取电压值，就能知道导体滑块所在的位置。

需要说明的是，本实用新型实际应用过程中，可以根据烟支长度和/或加热体长度设置电压梯中电阻的个数和相邻电阻之间的间隔。

在实际应用中，本实用新型是在电压梯所在电路板上设置多个焊盘(如图10所示)，电压梯的相邻两个电阻的连接点各与一个焊盘连接；所有焊盘的中心点在一条直线上；导体移动时，与对应位置的焊盘接触；焊盘与焊盘之间的距离可以设置得足够小，以提高导体移动控制精度。导体采用弹片，弹片中部凸起，两端分别与电路板上的连接焊盘、对应位置的焊盘接触。连接焊盘的作用相当于导线，将导体与U1的AD通道(引脚10)连接起来。图10中，弹片一端与连接焊盘VL_IN接触，弹片另一端与VL1～VL10(本实施例假设电压梯有10个等级)中的任一个接触；R26和R25的连接点接VL1，R25和R24的连接点接VL2，依此类推。

导体滑块在电压梯上的移动是由直流电机驱动的。导体滑块是固定在连杆上的(加热体也是固定是连杆上的)，直流电机工作时驱动丝杆转动，由于连杆一端与丝杆螺接，因而丝杆转动驱动连杆沿丝杆直线移动，固定在连杆上的导体滑块也随着连杆移动。

电压梯及导体滑块单元工作过程：当U1的VL_Ctrl(U1的引脚4与MOS管Q1的栅极连接，Q1的源极接地，Q1的漏极接电压梯最后一个电阻R26的输出端)为低电平，Q1截止，电压梯各点电压均一样，电压梯无法工作；当VL_Ctrl为高电平，Q1导通，电压梯各点输出不同电压值，微控制单元通过导体滑块读取电压值，计算导体滑块目前所在的位置，并判断下一步的运动状态是停止还是继续前进(或继续后退)。

如图9，微处理单元通过对各IO的状态检测，来实现对按键、充电状态的判断，并根据这些判断做出各种输出。

微处理单元还具备关闭、打开充电功能，关闭、打开加热功能，通过LED显示各种状态，输出高、低电平控制直流电机转动。

模数转换：通过模数转换，实现对电池电压的检测；通过读取电压梯的电压值，计算出发热体的位置，并确定下一步的运动；通过对NTC阻值的检测，实现温度的测量与控制。

需要说明的是，本实用新型中，吸烟时，加热体可以是设置在烟支内(中心加热)的，也可以是包饶烟支(包围加热)的。采取中心加热方式时，加热体的长度与烟支长度匹配。采用包围加热方式时，加热体长度可以小于烟支长度，加热体从烟支的首端(远离驱动装置的一端)开始加热烟支。当然，加热体也可以与烟支的侧边接触。

本实用新型的电子烟包括烟支；吸烟时，所述烟支与所述加热体接触；吸烟完成后，所述加热体在所述驱动装置的驱动下脱离所述烟支。

本实用新型的烟具控制方法，主要实现过程为：

1)将加热体设定在初始位置；

2)将烟支固定并与加热体接触；

3)加热体开始加热，当加热体温度达到目标温度值时，进入保温状态，直至吸烟完成，加热体停止工作；

4)驱动装置带动所述加热体移动，直至所述加热体脱离加热完成后的烟支；

5)当加热完成后的烟支被取出时，驱动装置带动所述加热体移动到所述初始位置，完成一次吸烟过程。

步骤4)中，当所述导体移动到电压梯的末端时，所述加热体脱离加热完成后的烟支。本实用新型中，微控制单元根据导体的电压值，计算导体在电压梯上的位置，从而判断导体是否移动到电压梯的末端。

本实用新型所称的初始位置，是指烟具开始工作之前，烟支固定好，加热体与烟支充分接触时的位置。本实用新型所称预设位置，可以是烟支与加热体分离时的位置，也可以是其余设定位置。

本实用新型所指的末端，是指加热体与烟支完全分离时，导体到达电压梯的位置。相应地，首端，是指加热体处于初始位置时，导体在电压梯上的位置。

本实用新型中，烟支可以设置在烟支腔内，烟支腔与低温烟具夹持端连接，夹持端与烟支腔连通，并且夹持端与烟支连接端的通孔直径小于烟支的直径，加热体、驱动装置、微控制单元或者电路板等都可以设置在加持端内，并经由通孔伸入到烟支内；加热体与烟支分离时，由于烟支的直径大于夹持端上通孔的直径，因此加热体可以顺利地经由通孔退回到夹持端内，从而实现烟支与加热体的分离。

Claims (9)

1.一种烟具电路，其特征在于，包括加热体和由多个电阻串联而成的串联支路；所述加热体设置于连杆上；所述连杆能在驱动装置的驱动下带动所述加热体在烟具烟支的长度方向上移动；

所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述电压梯通过第一导体与第二导体电连接；所述第一导体设置于所述连杆上，且所述第一导体一端在所述电压梯上移动时，该第一导体另一端与所述第二导体接触。

2.根据权利要求1所述的烟具电路，其特征在于，所述第一导体、加热体、驱动装置均与微控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的烟具电路，其特征在于，所述驱动装置为电机；所述连杆与所述电机的丝杆螺接。

4.根据权利要求2所述的烟具电路，其特征在于，所述微控制单元与稳压单元、充电电路、设置于加热体上的温度检测单元连接；所述稳压单元与加热体、温度检测单元、驱动装置、电压梯连接；所述充电电路与供电及过流保护单元连接。

5.根据权利要求4所述的烟具电路，其特征在于，所述微控制单元与按键单元、指示单元连接；所述指示单元与稳压单元连接。

6.根据权利要求2～5之一所述的烟具电路，其特征在于，所述电压梯设置于电路板上；所述电压梯的相邻两个电阻的连接点各与一个焊盘连接；所有焊盘的中心点在一条直线上；所述第一导体移动时，与对应位置的焊盘接触。

7.根据权利要求6所述的烟具电路，其特征在于，所述第二导体为固定于电路板上的连接焊盘；所述第一导体为弹片；当所述驱动装置工作时，该弹片一端与所述连接焊盘接触，另一端与对应位置的焊盘接触；所述连接焊盘与所述微控制单元连接。

8.一种烟具，包括烟支；其特征在于，还包括权利要求1～7之一所述烟具电路；吸烟时，所述烟支与所述烟具电路的加热体接触；吸烟完成后，所述加热体在所述驱动装置的驱动下脱离所述烟支。

9.一种烟具控制系统，其特征在于，包括微控制单元、第一导体、第二导体、由多个电阻串联而成的串联支路、驱动装置；所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述第一导体一端、烟具加热体均能在所述驱动装置的驱动下，在所述电压梯上移动，且该移动过程中，所述第一导体的另一端始终与所述第二导体接触。

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