一种基于MEMS传感器的电子雾化器系统及其控制方法与流程

一种基于mems传感器的电子雾化器系统及其控制方法
技术领域
1.本发明属于电子雾化器技术领域，特别涉及一种基于mems传感器的电子雾化器系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前市场上的电子雾化器大多数采用咪头作为气流检测传感器，来检测是否有吸烟动作产生，然而，咪头的制作工艺复杂，生产难度较大；mems传感器作为咪头的替代物，但在现有的电子雾化器装置中mems传感器需要电源进行单独供电，且mems传感器需要100ua左右的电流，在没有检测到吸烟状态时，待机电流和待机时间较大，从而增大了mems传感器在系统中的待机功耗，。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于mems传感器的电子雾化器系统及方法，以解决上述问题。
4.为实现上述目的，本发明有以下技术方案：
5.一种基于mems传感器的电子雾化器系统，包括mems传感器u1和芯片控制器模块u2；mems传感器u1与芯片控制器模块u2连接；mems传感器u1包括进气孔mic；
6.mems传感器u1用于检测声音或气流；
7.芯片控制器模块u2用于电子雾化器的mems传感器供电管理、电热丝加热、led指示和电池充电管理；
8.芯片控制器模块u2包括开关模块、充电管理模块、传感器输入模块、主控逻辑模块、驱动模块、led驱动模块和pmos管m0；开关模块分别与芯片控制器模块u2的管脚vmic、cap连接；传感器输入模块一端与u2的管脚sense连接；传感器输入模块另一端依次与主控逻辑模块、驱动模块、m0的栅极连接；主控逻辑模块还与开关模块、led驱动模块连接，led驱动模块与u2的管脚led连接；开关模块一端同时与充电管理模块、m0的源极、u2的管脚vdd连接；m0的漏极同时连接主控逻辑模块、电阻及u2的管脚out，充电管理模块一端连接u2的管脚usb。
9.进一步的，mems传感器u1设有gnd、out、vdd；芯片控制器模块u2设有管脚vmic、cap、sense、gnd、out、led、vdd、usb；mems传感器u1的进气孔mic输入mic信号，mems传感器u1的管脚vdd连接芯片控制器模块u2的管脚vmic，mems传感器u1的管脚out连接芯片控制器模块u2的管脚sense。
10.进一步的，芯片控制器模块u2的管脚cap连接电容c1，芯片控制器模块u2的管脚vdd连接电池c2，芯片控制器模块u2的管脚led连接发光二极管led，芯片控制器模块u2的管脚out连接电阻r1；mems传感器u1的管脚gnd、电容c1、芯片控制器模块u2的管脚gnd、电阻r1、发光二极管led与电池c2一端接地连接。
11.进一步的，充电管理模块通过usb外接电源，vdd外接电池，由usb端给vdd外接电池
充电；
12.传感器输入模块，用于mems传感器u1检测到吸烟状态后从out输出信号给u2的sense端，u2的传感器接收到sense信号后将吸烟状态信号给到主控逻辑；
13.主控逻辑模块用于接收传感器输入和out信号，控制led驱动和mos驱动以及开关模块；
14.led驱动模块，用于根据主控逻辑信号控制led的亮灭；
15.驱动模块，用于根据主控逻辑信号控制功率管m0的导通和关断，给电热丝r1加热；
16.开关模块，用于控制mems传感器u1供电的断开和闭合。
17.进一步的，开关模块为nmos管、pmos管、igbt、npn或pnp。
18.进一步的，一种基于mems传感器的电子雾化器系统的控制方法，包括以下步骤：
19.当芯片传感器未检测到mems传感器u1给出的吸烟状态信号时，主控逻辑控制开关断开及闭合，形成脉冲信号并通过vmic管脚输出，给mems传感器进行脉冲供电；
20.在脉冲供电过程中，芯片传感器检测到mems传感器u1给出的吸烟状态信号，且当脉冲信号为高电平时，主控逻辑模块控制开关模块为持续闭合状态，持续给mems传感器进行供电，直至吸烟动作结束，恢复至mems传感器脉冲供电模式；
21.主控逻辑模块接收到传感器输入信号后，主控逻辑控制led驱动，led根据吸烟状态点亮led并分不同的状态，控制led灯闪烁频率；
22.主控逻辑模块接收到传感器输入信号后，主控逻辑打开功率管m0，并根据out电压来控制m0导通占空比，实现输出功率恒定。
23.与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
24.本发明采用mems传感器作为传感器的电子雾化器装置，mems传感器检测是否有抽烟动作，然后产生输入信号给芯片控制器；采用mems传感器代替咪头，易于生产。
25.本发明的供电方式是，在未检测到吸烟动作时，芯片给mems传感器提供一个脉冲信号，在脉冲信号为高电平时，如果检测到吸烟动作后，则芯片持续给mems传感器供电维持吸烟检测，在吸烟动作结束后，供电恢复为脉冲供电方式。通过脉冲供电方式，能够在不吸烟状态下有效降低待机电流和待机时间，从而降低待机功耗。
26.本发明通过主控逻辑控制开关模块的闭合或关断，产生脉冲信号，通过脉冲供电方式由芯片控制器u2的vmic管脚直接给mems传感器。
附图说明
27.图1为本发明系统结构框图；
28.图2为本发明u2结构框图；
29.图3为现有技术的结构图(u1为咪头，u2为mcu)；
30.图4为u1与u2中信号波形图。
具体实施方式
31.以下结合附图对本发明进一步说明：
32.请参阅图1至图3，其中u1为mems传感器，是一种检测声音或气流的装置；
33.u2是集成了mems传感器供电管理、电热丝加热、led指示和电池充电管理的芯片。
34.mems传感器u1设有进气孔mic、管脚：gnd、out、vdd；芯片控制器u2设有管脚vmic、cap、sense、gnd、out、led、vdd、usb；
35.所述u1的进气孔mic输入mic信号，u1的管脚vdd连接u2的管脚vmic，u1的管脚out连接u2的管脚sense，；u2的管脚cap连接电容c1，u2的管脚vdd连接电池c2，u2的管脚led连接发光二极管led，u2的管脚out连接电阻r1；u1的管脚gnd、电容c1、u1的管脚gnd、电阻r1、发光二极管led与电池c2一端接地连接；
36.具体实施方案，以pmos驱动为例：
37.mic为高示意有声音或者气流输入。
38.u2包括开关、充电管理、传感器输入、主控逻辑、驱动、led驱动及pmos管m0；
39.开关模块分别与u2的管脚vmic、cap连接；传感器输入一端与u2的管脚sense连接；传感器输入另一端依次与主控逻辑、驱动、m0的栅极连接；主控逻辑还与开关模块、led驱动连接，led驱动与u2的管脚led连接；开关模块一端同时与充电管理、m0的源极、u2的管脚vdd连接；m0的漏极同时连接主控逻辑、电阻及u2的管脚out，充电管理一端连接u2的管脚usb。
40.当vdd管脚开始供电时，通过主控逻辑对开关模块的控制，vmic产生脉冲信号，u2检测是否有mic信号输入，当有吸烟动作(即mic信号输入为高电平)，且vmic产生的脉冲信号为高电平后，vmic为持续高电平状态直至吸烟动作结束；吸烟动作结束后，vmic继续产生脉冲信号，u2继续检测是否有吸烟动作产生。
41.工作原理：
42.1、充电管理：usb外接电源，vdd外接电池，由usb端给vdd外接电池充电；此功能为现有技术，分为涓流、恒流和恒压三种充电模式；
43.2、传感器输入：是mems传感器u1检测到吸烟状态后从out输出信号给u2的sense端，芯片u2的传感器接收到sense信号后将吸烟状态信号给到主控逻辑；
44.3、主控逻辑：主控逻辑接收传感器输入和out信号，控制led驱动和mos驱动以及开关模块；
45.a、当接收到传感器输入信号后，主控逻辑控制开关闭合持续给mems传感器供电，如果信号停止，则恢复脉冲供电；
46.b、当接收到传感器输入信号后，主控逻辑控制led驱动，led根据吸烟状态点亮led并分不同的状态，控制led灯闪烁频率；
47.c、当接收到传感器输入信号后，主控逻辑打开功率管m0，并根据out电压来控制mo导通占空比，实现输出功率恒定；
48.4、led驱动：根据主控逻辑信号控制led的亮灭；
49.5、驱动：根据主控逻辑信号控制功率管m0的导通和关断，给电热丝r1加热；
50.当芯片传感器未检测到mems传感器u1给出的吸烟状态信号时，主控逻辑控制开关断开及闭合，形成脉冲信号并通过vmic管脚输出，给mems传感器进行脉冲供电；
51.在脉冲供电过程中，芯片传感器检测到mems传感器u1给出的吸烟状态信号，且当脉冲信号为高电平时，主控逻辑模块控制开关模块为持续闭合状态，持续给mems传感器进行供电，直至吸烟动作结束，恢复至mems传感器脉冲供电模式；
52.主控逻辑模块接收到传感器输入信号后，主控逻辑控制led驱动，led根据吸烟状态点亮led并分不同的状态，控制led灯闪烁频率；
53.主控逻辑模块接收到传感器输入信号后，主控逻辑打开功率管m0，并根据out电压来控制mo导通占空比，实现输出功率恒定。