CN213404869U - 一种电子烟防干烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电子烟防干烧装置，包括气流感应器、电容检测器、吸烟控制电路和电热丝，气流感应器用于检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容发送至电容检测器；所述电容检测器用于检测所述气流感应器的输出电容，并通过将其与预设阈值比较来判断电子烟是否处于吸烟状态；所述吸烟控制电路包括控制器、加热开关和电流源；其中，所述控制器分别连接电容检测器、电流源和加热开关，用于接收电容检测器的输出信号，并控制电流源对电热丝进行加热检测，以及基于检测结果控制加热开关的开闭。本实用新型在吸烟控制电路中设置电流源对电热丝状态和电阻进行检测，并控制加热开关，预防了电子烟干烧(过温)。

Description

一种电子烟防干烧装置

技术领域

本实用新型涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电子烟防干烧装置。

背景技术

现有电子烟是一种模仿香烟的电子产品，通常是将烟油经电热丝加热蒸雾化发产生烟雾。电子烟电热丝通常有不锈钢丝和镍丝等金属材料，而在发热丝加热过程中，烟油耗尽或加热丝与烟油供给不同步时，易造成加热丝的干烧。干烧不仅对电热丝进行损坏，还带有刺激性气味和有害气体。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中电子烟干烧的缺陷，提供一种防干烧电子烟，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

一种电子烟防干烧装置，包括气流感应器、电容检测器、吸烟控制电路和电热丝，所述气流感应器用于检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容发送至电容检测器；所述电容检测器用于检测所述气流感应器的输出电容，并通过将其与预设阈值比较来判断电子烟是否处于吸烟状态；所述吸烟控制电路包括控制器、加热开关和电流源；其中，所述控制器分别连接电容检测器、电流源和加热开关，用于接收电容检测器的输出信号，并控制电流源对电热丝进行加热检测，以及基于检测结果控制加热开关的开闭。

进一步的，所述吸烟控制电路还包括电热丝检测器，用于检测电热丝是否正常。

进一步的，所述电流源设置包括第一恒定电流和第二恒定电流。

进一步的，所述第二恒定电流远远大于第一恒定电流。

进一步的，在不吸烟状态下，所述控制器控制电流源输出第一恒定电流对电热丝进行通电加热，并通过所述电热丝检测器检测电热丝是否正常。

在吸烟状态下，若所述电热丝检测器检测到电热丝正常，则所述控制器控制电流源输出第二恒定电流对电热丝进行通电加热，加热开关闭合。

在吸烟状态下，若所述电热丝检测器检测到电热丝故障，则所述控制器控制加热开关断开，电流源不输出第二恒定电流。

进一步的，当电流源输出第二恒定电流对电热丝进行通电加热时，所述电热丝检测器对电热丝电阻进行测量，并基于测量的电热丝电阻判断电热丝是否干烧。

进一步的，控制器根据电热丝检测器对电热丝电阻对电源VDD输出电压进行调节，用于调节电热丝加热温度。

进一步的，所述电子烟在初始使用或更换内含电热丝的烟油仓(俗称烟弹)时，电子烟在第一次吸烟时测量电热丝在常温状态下内阻以及有烟油加热后电热丝内阻值，计算正常加热状态下电热丝阻值变化量，以及最高电阻值。

进一步的，所述加热开关一端耦接电源VDD，另一端耦接电热丝，所述电热丝另一端接地。

进一步的，加热开关为P沟道MOS管。

进一步的，所述电热丝检测器为模数转换器(ADC)，所述控制器为微处理器(MCU)。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型通过在吸烟控制电路中将控制器分别连接电容检测器、电流源和加热开关，用于接收电容检测器的输出信号，并控制电流源对电热丝进行加热检测，以及基于检测结果控制加热开关的开闭；本装置在发生干烧时直接对加热开关进行断开，控制直接，结构简单。

(2)本实用新型中电流源的设置包括第一恒定电流、第二恒定电流，其中，第一恒定电流检测和电热丝是否正常，电热丝检测器检测到电热丝异常，如热丝发生熔断或故障时，电流源不发出第二恒定电流，加热开关不闭合；本装置有效的检测了电热丝状态，提前预防了电热丝熔断或故障时发生的持续加热造成的电子烟干烧(过热)问题；

(3)本实用新型电流源中第二恒定电流对电热丝加热，电热丝检测器对电热丝的电阻和电阻变化量进行检测,对烟油耗尽，电热丝干烧(过热)等情况进行实时监控，当吸烟过程中发生干烧(过温)问题时控制器控制及时断开加热开关，停止电源对电热丝的加热，对电子烟进行保护，防止干烧造成的电子烟损坏；

(4)本实用新型通过第二恒定电流检测电热丝电阻，电热丝检测器将电阻信息发送至控制器，控制器对加热电压进行调整，匹配最适合的电压对电热丝加热温度进行控制，优化烟油雾化温度，优化了烟油加热温度，提升了用户体验感。

附图说明

图1为本实用新型电子烟防干烧装置示意图；

图2为实施例一吸烟控制电路中镜像恒流源电原理图；

图3为实施例二吸烟控制电路中加热开关为P沟道MOS管电原理图；

图4为实施例三吸烟控制电路中电热丝检测器为模数转换器(ADC)，控制器为微处理器(MCU)示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所做的功能、方法，或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本说明书以及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的组件，而所属领域中具有通常知识者应可理解。硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件，本说明书与后续的申请专利范围并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书以及权利要求书中所提到的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括有但不限定于”，此外，“耦接”一词在此是包含任何直接与间接的电性连接手段。因此，若文中描述第一回路耦接于第二回路，则代表所述的第一回路可以直接电性连接在所述的第二回路，或通过其它电阻等元器件间接地连接至所述的第二回路等等。

参见图1所示，一种电子烟防干烧装置，包括气流感应器、电容检测器、吸烟控制电路和电热丝，所述气流感应器用于检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容发送至电容检测器；所述电容检测器用于检测所述气流感应器的输出电容，并通过将其与预设阈值比较来判断电子烟是否处于吸烟状态；所述吸烟控制电路包括控制器、加热开关和电流源；其中，控制器分别连接电容检测器、电流源和加热开关，用于接收电容检测器的输出信号，并控制电流源对电热丝进行加热检测，以及基于检测结果控制加热开关的开闭。本实用新型结构简单，设计合理，元件常见且控制有效直接，适合在现有技术中应用实施。

其中，气流感应器常安装设置在咪头内，本装置中采用气流感应器采用薄膜电容式咪头，当气流吸入或吹出来改变两个薄膜间距离，通过设置挡气板变形阈值对吸烟状态进行判断；电容检测器用于测量气流感应器输出的电容值，将输出电容作为振荡器的振荡电容，振荡频率将随输出电容改变，并通过时基信号对振荡信号计数，以测量输出电容。电容检测器输出高电平或低电平作为控制器加热开关的开闭判断依据，例如，当设置电容阈值电容阈值增幅为8％时，当输出电容增幅大于8％以上时认定为吸烟状态，电容检测器输出高电平；其余当输出电容增幅小于8％时，电容检测器输出为低电平。当然，本实用新型中的气流感应器形式不仅仅局限于薄膜电容式咪头，还可选用刚性/半刚性导电膜电容式咪头，而电容检测器型形式还可选择差动式电容传感器对电容和吸烟状态进行检测。

参见图2所示，为本实用新型实施例一，图中，电流源设置包括第一恒定电流和第二恒定电流，优选的，第二恒定电流远远大于第一恒定电流；Q22与Q23构成镜像恒流源，电流比可以设定1：1000；恒流源I20为校准精度电流源，精度控制在5％以内，电流值可以定为100μA，Q21为电流源使能控制开关，Q21的栅极处于高电平时，驱动电热丝端有电流流出；Q21的栅极处于低电平时，驱动电热丝端无电流流出，即Q21的栅极处于高电平时，加热开关结构接通电源；Q21的栅极处于低电平时，加热开关结构不接通电源加热电热丝，进一步的，可以防止电热丝熔断故障时发生加热干烧。

进一步的，吸烟控制电路还包括电热丝检测器，用于检测电热丝是否正常；在不吸烟状态下，控制器控制电流源输出第一恒定电流对电热丝进行通电加热，并通过电热丝检测器检测电热丝是否正常；在吸烟状态下，若电热丝检测器检测到电热丝正常，则控制器控制电流源输出第二恒定电流对电热丝进行通电加热，加热开关闭合；在吸烟状态下，若电热丝检测器检测到电热丝故障，则控制器控制加热开关断开，电流源不输出第二恒定电流。

进一步的，当电流源输出第二恒定电流对电热丝进行通电加热时，电热丝检测器对电热丝电阻进行测量，并基于测量的电热丝电阻判断电热丝是否干烧。

本实用新型通过设置电流源对电热丝进行加热检测，其中，第一恒定电流对电热丝检测是否正常，防止电热丝熔断或故障时的加热干烧，方便了电热丝故障的及时发现，保障了电子烟安全使用；第二恒定电流对电热丝电阻进行检测，实时监控电热丝是否出现干烧过温熔断等情况，发现电阻异常时及时断开加热开关，有效防护电热丝干烧的发生。

进一步的，控制器根据电热丝检测器对电热丝电阻对电源VDD输出电压进行调节，用于调节电热丝加热温度。

进一步的，在吸烟状态初期，控制器控制加热开关结构尚未闭合形成通路对电热丝加热时，电热丝检测器检测到电热丝，第二恒定电流加热电热丝时，电热丝检测器对电热丝电阻进行测量；值得提到的是，控制器根据电热丝检测器对电热丝电阻测量的反馈对电源VDD输出电压进行调节，匹配最有加热电压，进而优化电热丝加热温度，本实用新型不仅仅通过电流源检测电热丝状态及电阻，防止电热丝干烧，还可以进一步地提升了电子烟烟油加热雾化效果，提升客户体验感；具体的，电热丝呈现正温度特性，电热丝检测器接收到第二恒定电流反馈的电热丝电阻值，控制器通过控制电压输出大小，进而调控电热丝加热温度，以上通过电压调控温度为本领域技术公知常识，在此不再赘述。

进一步的，电子烟在初始使用或更换内含电热丝的烟油仓(俗称烟弹)时，电子烟在第一次吸烟时测量电热丝在常温状态下内阻以及有烟油加热后电热丝内阻值，计算正常加热状态下电热丝阻值变化量，以及最高电阻值。进一步的，电子烟在吸烟状态下对电热丝最大阻值和阻值变化量的两个判断依据对电热丝干烧(过热)进行判断。

进一步的，电子烟电热丝的电阻值大于预设最大电阻值并且电阻从最大电阻值升高值最大电阻变化量时，判定为电热丝干烧(过热)，电热丝检测器将信号反馈给控制器，断开加热开关，电热丝停止加热。加热开关一端耦接电源VDD，另一端耦接电热丝，电热丝另一端接地。

具体的，在吸烟状态下，控制器接收到电容检测器输出信号后，触发电流源发出第一恒定电流对检测电热丝是否正常，判断电热丝正常后即发出第二恒定电流，用于检测电热丝电阻值；例如，电流源的第二恒定电流为100mA，电热丝阻值为1.5Ω，众所周知电热丝呈现正温度特性，即电热丝的正常工作或干烧(过温)都可以通过电阻变化进行检测，当检测都电热丝电阻异常增大或电阻升高幅度大于预定电阻变化值时，电热丝检测器将信号反馈至控制器，控制器判别为将干烧(过热)，断开加热开关，电热丝不加热。

进一步的，在电子烟吸烟状态下，电热丝正常状态下，第二恒定电流，对电热丝的状态和阻值进行检测，当吸烟过程中出现电热丝熔断、故障或烟油耗尽时出现电阻异常升高或变化量大于预设值时，电热丝检测器接收异常电阻信号后发送至控制器，控制器断开加热开关，实现对电热丝实时干烧(过温)防护。本实用新型防干烧装置，具有结构简单，部件常见，便于实施的特点；控制器还进一步根据电热丝检测器接收到的电阻阻值对电压值进行调节，进一步优化烟油雾化温度效果，并可判断电子烟多种工作状态，如正常、过温(干烧)、开路和短路等状态，当然电子烟区分具体状态可发出不同指示灯或提示音，这些都是可以通过本装置电路的基础上实现的，同样涵盖在本实用新型的保护范围之内。

参见图3所示，为本实用新型实施二，其中，加热开关结构为P沟道MOS管，电流源与加热开关共用一个P沟道MOS管。图中Q33既是加热开关又是电流输出管。Q32和R31与Q33构成镜像恒流源，Q32与Q33电流比可以设定1：1000；恒流源I30为校准精度电流源，精度控制在5％以内，电流值可以定为100μA。Q31为电流源使能控制开关，Q34和Q35为加热开关使能控制开关；当Q31和Q34的栅极处于高电平，Q35的栅极处于低电平时，驱动电热丝端有恒流流出，即加热电热丝；当Q31、Q34和Q35的栅极处于低电平时，驱动电热丝端无恒流流出即不加热电热丝；当Q31的栅极处于低电平,Q34和Q35的栅极处于高电平时，Q33处于导通状态，驱动电热丝端与电源端VDD短接，不加热电热丝。

本实用新型通过电位控制电热丝驱动，进而实现了干烧(过温)情况的及时加热断开，有利于对用户和电子烟的防护，并且进一步优化了电热丝加热开关控制的智能化，也进一步简化了用户操作。

参见图4所示，为本实用新型实施例三，图中电热丝检测器为模数转换器(ADC)，控制器为微处理器(MCU)，这样的实施具有性能更优越，精度高、功耗较低等优点，但成本会有所增加。上述的电子烟防干烧装置功能元件电路可以集成在一个或几个芯片内，也可以将上述的电子烟防干烧装置所用的全部或部分功能元件组装在咪头内，本实用新型可操作实施性强，具有方法独特、简单，易集成等优点。

本实用新型通过电流源发出第一、第二恒定电流对电热丝进行检测，并检测电热丝电阻和变化值，防止烟油耗尽后电热丝干烧(过热)产生刺鼻有害气体，以及对电子烟的损害，本实用新型实施便捷，方法简单，检测电热丝状态精确，适合在现有技术中推广应用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电子烟防干烧装置，包括气流感应器、电容检测器、吸烟控制电路和电热丝，其特征在于，

所述气流感应器用于检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容发送至电容检测器；

所述电容检测器用于检测所述气流感应器的输出电容，并通过将其与预设阈值比较来判断电子烟是否处于吸烟状态；

所述吸烟控制电路包括控制器、加热开关和电流源；

其中，所述控制器分别连接电容检测器、电流源和加热开关，用于接收电容检测器的输出信号，并控制电流源对电热丝进行加热检测，以及基于检测结果控制加热开关的开闭。

2.根据权利要求1所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，所述吸烟控制电路还包括电热丝检测器，用于检测电热丝是否正常。

3.根据权利要求2所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，在不吸烟状态下，所述控制器控制电流源输出第一恒定电流对电热丝进行通电加热，并通过所述电热丝检测器检测电热丝是否正常。

4.根据权利要求3所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，在吸烟状态下，若所述电热丝检测器检测到电热丝正常，则所述控制器控制电流源输出第二恒定电流对电热丝进行通电加热，加热开关闭合。

5.根据权利要求3所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，在吸烟状态下，若所述电热丝检测器检测到电热丝故障，则所述控制器控制加热开关断开，电流源不输出第二恒定电流。

6.根据权利要求4所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，当电流源输出第二恒定电流对电热丝进行通电加热时，所述电热丝检测器对电热丝电阻进行测量，并基于测量的电热丝电阻判断电热丝是否干烧。

7.根据权利要求6所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，当所述电热丝电阻大于预设最大电阻值或者电阻升高幅度大于预设电阻变化值时，判定为电热丝干烧，所述控制器断开加热开关。

8.根据权利要求1所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，所述加热开关一端耦接电源VDD，另一端耦接电热丝，所述电热丝另一端接地。

9.根据权利要求1所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，所述加热开关为P沟道MOS管。

10.根据权利要求1所述的电子烟防干烧装置，其特征在于，所述电流源与加热开关共用一个P沟道MOS管。

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