CN214257962U - 电子烟传感器装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种电子烟传感器装置，包括：电路板；传感器模块，包括差压传感器，所述差压传感器与所述电路板电连接；封装壳体，包括容纳所述电路板和所述差压传感器的腔体；其中，所述电路板包括第一气流孔，所述差压传感器包括位于所述差压传感器底部的第一通孔；所述第一气流孔与所述第一通孔正对使得第一通孔与外界大气相通。本申请采用差压传感器进行感测，与传统咪头相比，输出一致性更好；且差压传感器配合专用集成电路读取压力差，来实现校准、阻抗匹配的方法，不需要多余的场效应晶体管，结构简单。

Description

电子烟传感器装置

技术领域

本实用新型涉及微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)技术领域，特别涉及一种电子烟传感器装置。

背景技术

电子烟是一种模仿卷烟的电子产品，有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道和感觉。它是通过雾化等手段，将尼古丁等变成蒸汽后，让用户吸食的一种产品。其中，电子烟开关传感器作为电子烟关键零部件，其作用在于检测用户吸烟动作。

传统结构的电子烟开关通常用电容式咪头感测，咪头是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，通常采用驻极体麦克风来实现声电转换。用户吸烟时，驻极体麦克风的膜片和金属背板间的电容发生变化，从而来响应人的吸气动作。但是，驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十皮法。因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接使用，所以在咪头内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。传统的驻极体咪头只能实现开关作用，且对温度和机械振动敏感、抗干扰能力弱、使用寿命短。

因此，有必要提出一种结构简单、可靠性高、使用寿命长，能够兼容驻极体咪头且不会改变客户端应用方案的电子烟传感器装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种结构简单、可靠性高、使用寿命长的电子烟传感器装置，通过差压传感器来进行感测，输出的一致性较好。

根据本实用新型实施例的一方面，提供一种电子烟传感器装置，包括：电路板；传感器模块，包括差压传感器，所述差压传感器与所述电路板电连接；封装壳体，包括容纳所述电路板和所述差压传感器的腔体；其中，所述电路板包括第一气流孔，所述差压传感器包括位于所述差压传感器底部的第一通孔；所述第一气流孔与所述第一通孔正对使得第一通孔与外界大气相通。

可选地，所述差压传感器包括压阻式差压传感器和电容式差压传感器。

可选地，所述差压传感器还包括位于所述差压传感器顶部的第二通孔，所述第二通孔与所述腔体相通。

可选地，所述封装壳体包括位于所述腔体顶部的第二气流孔；所述第二通孔与所述第二气流孔相通。

可选地，所述差压传感器焊接或者通过固晶胶水粘接在所述电路板上。

可选地，所述传感器模块还包括处理电路，所述处理电路位于所述第一气流孔上，所述处理电路与所述差压传感器和所述电路板电连接。

可选地，所述传感器模块还包括处理电路，所述处理电路位于所述电路板的正面上，所述处理电路与所述差压传感器和所述电路板电连接。

可选地，还包括：支撑部件，所述支撑部件与所述电路板的正面连接，位于所述封装壳体的腔体内。

可选地，所述支撑部件包括与所述第二气流孔正对的第三气流孔，所述第三气流孔与所述腔体相通。

可选地，所述封装壳体通过卷边工艺将所述电路板容纳在所述腔体内。

可选地，还包括：防尘透气膜，位于所述第二气流孔上。

可选地，所述电路板的背面包括输入端，输出端和接地端，所述输入端，所述输出端和所述接地端分别与所述传感器模块连接。

可选地，所述电路板的背面还包括：LED灯。

根据本实用新型实施例提供的电子烟传感器装置，采用差压传感器进行感测，与传统咪头相比，输出一致性更好；且差压传感器配合专用集成电路读取压力差，来实现校准、阻抗匹配的方法，不需要多余的场效应晶体管，结构简单。

进一步地，通过采用对温度和机械振动不敏感的差压传感器，提高了电子烟传感器装置的可靠性和使用寿命，且具有抗电磁干扰能力。

进一步地，本申请提供的电子烟传感器装置，可以兼容驻极体咪头且不会改变客户端应用方案，应用方便简单。

因此，本申请提供的电子烟传感器装置，具有结构简单、可靠性高、使用寿命长的优点。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了本实用新型实施例的电子烟传感器装置的电路板背面示意图；

图2A示出了本实用新型第一实施例的电子烟传感器装置的立体图；

图2B示出了本实用新型第一实施例的电子烟传感器装置的截面图；

图3示出了本实用新型第二实施例的电子烟传感器装置的截面图；

图4示出了本实用新型第三实施例的电子烟传感器装置的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”等表述方式。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了本实用新型实施例的电子烟传感器装置的电路板背面示意图；图2A示出了本实用新型第一实施例的电子烟传感器装置的立体图；图2B示出了本实用新型第一实施例的电子烟传感器装置的截面图。

本申请的电子烟传感器装置100包括：电路板110，封装壳体130和传感器模块120。其中，封装壳体130包围电路板110形成腔体，电路板110的正面位于腔体内，电路板110的背面位于腔体外，传感器模块120位于腔体内的电路板110正面。

如图1所示，电路板110(Printed Circuit Board，PCB)的背面包括输入端101，输出端102，接地端103，LED灯104以及第一气流孔105。电路板110的形状以及位于电路板110的背面的输入端101，输出段102，接地端103的形状均与传统咪头的电路板和输入输出端子等相兼容。LED灯104用来指示吸烟或吹气的动作。电路板110包括印刷电路板和陶瓷电路板。

传感器模块120包括差压传感器121和处理电路122，差压传感器121例如为压阻式差压传感器，处理电路122例如为差压传感器121的专用集成电路，传感器模块120与电路板110电连接。在该实施例中，传感器模块120例如焊接或使用固晶胶水粘接于电路板110的正面，然后通过导线与电路板110背面的输入端101，输出端102，接地端103电性连接，形成电回路。例如通过输入端101给传感器模块120供电，施加激励信号，通过输出端102输出传感器模块120的控制信号。在该实施例中，传感器模块120的差压传感器121和处理电路122均位于电路板110正面的第一气流孔105上，如图2A和图2B所示。

在其他实施例中，传感器模块120还可以位于电路板110的背面，或者差压传感器121通过一个传感器模块的电路板与电路板110电连接。

在该实施例中，传感器模块120的底部包括第一通孔(图中未示出)，顶部包括第二通孔(图中未示出)，第一通孔正对电路板110的第一气流孔105，第一气流孔105与外部环境连接，第二通孔与封装壳体130的腔体连通。在传感器模块120的第一通孔与第二通孔之间，形成有压力敏感膜，当用户从流经第一气流孔105和第一通孔的通道进行吸烟或者吹气的动作时，烟道内的压强随空气流速发生变化，使得压力敏感膜发生形变，在压力敏感膜的正面和背面，由于形变的程度有差异，因此在压力敏感膜的正面和背面之间形成压力差ΔP，压力差ΔP即烟道内的压强变化，处理电路222可检测其压力差ΔP的变化，从而执行相应的动作。

在该实施例中，当感知到的压力差ΔP超过第一阈值时，处理电路122输出的控制信号使电子烟正常启动。此外，也可以根据压力差ΔP的变化来反应用户抽吸的轻重，从而控制雾化器的功率大小。

参考图2B，封装壳体130的外壳包围电路板110形成一个腔体，在封装壳体130包围电路板110的一侧的边缘位置，封装壳体130的边缘131向内卷曲，从而固定电路板110。在封装壳体130的腔体顶部，即与电路板110相对的一侧面，还形成有第二气流孔132，第二气流孔132与腔体相通。第二气流孔132的位置例如与电路板110的第一气流孔105的位置相错开。

封装壳体130的材料为金属材质，如不锈钢，具有耐高温且生产工艺简单，可以大规模量产的优点。同时金属材质的封装壳体130还具有抗腐蚀、电磁屏蔽作用以及高机械性能等特性，对传感器装置100起到较高的保护作用。

在封装壳体130的内部，还包括支撑部件140。支撑部件140与电路板110的正面固定连接，起保护传感器模块120和在后续卷边工艺中起支撑作用。卷边工艺是形成封装壳体130时通过一个外壳材料将支撑部件140和电路板110组成的封装体一同包覆，一体成型，且封装壳体130在电路板110一侧通过卷边工艺将边缘131向内弯曲，卡扣在电路板110的边缘，实现封装的一种工艺。

在该实施例中，支撑部件140的材料为硬质树脂材料。

在支撑部件140与封装壳体130的第二气流孔132相对应的位置，形成有第三气流孔141，第三气流孔141可以是单个圆形，也可以是多个相连的圆形或其他图案，第二气流孔132正对着第三气流孔141，第三气流孔141与腔体相通。用户在使用电子烟传感器装置100进行吸烟动作时，外界气流从第一气流孔105到达传感器的第一通孔和第二通孔，使压力敏感膜发生形变，进而到达封装壳体130围成的腔体，然后经过第三气流孔141和第二气流孔132流出传感器装置100。

在第二气流孔132的外部，还包括一个防尘透气膜150，可以保护传感器模块120免受灰尘、异物、油烟等影响。

在该实施例中，采用基于MEMS技术的压阻式差压传感器，与传统咪头相比，输出一致性更好；且MEMS配合专用集成电路读取压力差，来实现校准、阻抗匹配和方法，不需要多余的场效应晶体管，结构简单。

基于MEMS技术的压阻式差压传感器对温度和机械振动不敏感，可靠性高、使用寿命长；具有抗电磁干扰能力。

更进一步的，兼容驻极体咪头且不会改变客户端应用方案的电子烟传感器装置，应用方便简单。

图3示出了本实用新型第二实施例的电子烟传感器装置的截面图。与第一实施例相比，第二实施例的传感器模块位置不同。

参考图3，第二实施例中，传感器模块220的差压传感器221和处理电路222中，差压传感器221位于第一气流孔105上，处理电路222与差压传感器221分开，位于电路板110的正面。差压传感器221和处理电路222均通过固晶胶水与电路板110的正面粘接。此外，差压传感器221通过引线与处理电路222连接，处理电路222通过引线与电路板110的焊盘键合连接，从而建立与电路板110背面的输入端101，输出端102和接地端103之间的电连接。

在其他实施例中，差压传感器221和处理电路222还可以位于电路板110的背面，或者差压传感器221位于电路板110的正面，而处理电路222位于电路板110的背面。

在该实施例中，差压传感器221例如为压阻式差压传感器。

在该实施例中，差压传感器221的第一通孔正对第一气流孔105，气流流经第一气流孔105时，或流经第一气流孔105的气流流速发生变化时，差压传感器221的压力敏感膜发生形变，在压力敏感膜的正面和背面，由于形变的程度有差异，因此在压力敏感膜的正面和背面之间形成压力差ΔP，处理电路222可检测其压力差ΔP的变化，从而执行相应的动作。

在该实施例中，当感知到的压力差ΔP超过第一阈值时，处理电路222输出的控制信号使电子烟正常启动。此外，也可以根据压力差ΔP的变化来反应用户抽吸的轻重，从而控制雾化器的功率大小。

在该实施例中，采用基于MEMS技术的压阻式差压传感器，与传统咪头相比，输出一致性更好；且MEMS配合专用集成电路读取压力差，来实现校准、阻抗匹配和方法，不需要多余的场效应晶体管，结构简单。

基于MEMS技术的压阻式差压传感器对温度和机械振动不敏感，可靠性高、使用寿命长；具有抗电磁干扰能力。

更进一步的，兼容驻极体咪头且不会改变客户端应用方案的电子烟传感器装置，应用方便简单。

图4示出了本实用新型第三实施例的电子烟传感器装置的截面图。与第二实施例相比，第三实施例中的差压传感器不同。

在该实施例中，差压传感器321采用电容式差压传感器，处理电路322为检测电容式差压传感器的专用集成电路。电容式差压传感器321包括与第一气流孔105正对的第一通孔。参考图4，电容式差压传感器321包括振膜3213，背板3214以及固定端3211，当用户进行吸烟动作时，气压通过第一气流孔105和第一通孔作用于电容式差压传感器321的振膜3213和背板3214上，振膜3213与背板3214之间的距离发生变化，导致电容式差压传感器321的电容发生变化。当然，振膜3213与背板3214的位置也可以对调。处理电路322可检测差压传感器321的电容变化，从而执行相应的动作。

在该实施例中，当感知到的电容值超过第二阈值时，处理电路322输出的控制信号使电子烟正常启动。此外，也可以根据电容值的变化来反应用户抽吸的轻重，从而控制雾化器的功率大小。

在其他实施例中，还可以根据电容值得到烟道内的压力差ΔP，从而根据压力差ΔP控制电子烟启动或控制雾化器的功率大小。

在该实施例中，采用基于MEMS技术的电容式差压传感器，与传统咪头相比，输出一致性更好；且MEMS配合专用集成电路读取电容值或压力差，来实现校准、阻抗匹配和放大，不需要多余的场效应晶体管，结构简单。

基于MEMS技术的电容式差压传感器对温度和机械振动不敏感，可靠性高、使用寿命长；具有抗电磁干扰能力。

更进一步的，兼容驻极体咪头且不会改变客户端应用方案的电子烟传感器装置，应用方便简单。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (13)

1.一种电子烟传感器装置，其特征在于，包括：

电路板；

传感器模块，包括差压传感器，所述差压传感器与所述电路板电连接；

封装壳体，包括容纳所述电路板和所述差压传感器的腔体；

其中，所述电路板包括第一气流孔，所述差压传感器包括位于所述差压传感器底部的第一通孔；

所述第一气流孔与所述第一通孔正对使得第一通孔与外界大气相通。

2.根据权利要求1所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述差压传感器包括压阻式差压传感器和电容式差压传感器。

3.根据权利要求2所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述差压传感器还包括位于所述差压传感器顶部的第二通孔，所述第二通孔与所述腔体相通。

4.根据权利要求3所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述封装壳体包括位于所述腔体顶部的第二气流孔；所述第二通孔与所述第二气流孔相通。

5.根据权利要求1所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述差压传感器焊接或者通过固晶胶水粘接在所述电路板上。

6.根据权利要求1所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述传感器模块还包括处理电路，所述处理电路位于所述第一气流孔上，所述处理电路与所述差压传感器和所述电路板电连接。

7.根据权利要求1所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述传感器模块还包括处理电路，所述处理电路与所述电路板电连接，所述处理电路与所述差压传感器电连接。

8.根据权利要求4所述的电子烟传感器装置，其特征在于，还包括：

支撑部件，所述支撑部件与所述电路板的正面连接，位于所述封装壳体的腔体内。

9.根据权利要求8所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述支撑部件包括与所述第二气流孔正对的第三气流孔，所述第三气流孔与所述腔体相通。

10.根据权利要求1所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述封装壳体通过卷边工艺将所述电路板容纳在所述腔体内。

11.根据权利要求4所述的电子烟传感器装置，其特征在于，还包括：防尘透气膜，位于所述第二气流孔上。

12.根据权利要求1所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述电路板的背面包括输入端，输出端和接地端，所述输入端，所述输出端和所述接地端分别与所述传感器模块连接。

13.根据权利要求12所述的电子烟传感器装置，其特征在于，所述电路板的背面还包括：LED灯。

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