一种电子烟防干烧装置及其方法与流程

1.本发明涉及电子烟防干烧技术领域，尤其是指一种电子烟防干烧装置及其方法。


背景技术：

2.电子烟工作原理，气流传感器感知人口腔吸气后，发信号给到主控mcu，主控mcu立即开启加热功能，发热丝开始加热，将含有烟碱和香精的溶液雾化成微小颗粒，呈烟雾状，这些烟雾随着气流吸入到人的口腔及肺部，同时呼出部分烟雾。
3.电子烟是一种仿卷烟产品，有着卷烟的味道，烟雾及吸食感觉，是一种以可充电锂电池供电，加热雾化器中电阻丝，利用电阻丝的热量加热油舱中烟油，将尼古丁，甘油，丙二醇等变成气溶胶，让体验者吸食的一种产品。但是，液态尼古丁，甘油，丙二醇等烟油成分的雾化过程，对温度范围有严格的要求，温度过高，容易产生其他有害物质；如丙二醇和丙三醇在高温下裂解，可以生成甲醛，乙醛和丙烯醛，因此需要严格控制电子烟雾化温度，防止有害物质产生。
4.其中，影响发热丝雾化温度有以下几点：1、pcb控制板输出到发热丝的方式；2、发热丝材质内阻一致性；3、单次抽吸持续时长。
5.pcb控制板输出到发热丝的方式，主要有以下几种：
6.全功率输出，即抽吸过程中，mos管直接接通电池和发热丝，输出电压不经过mcu调制；这种输出电压大小容易受到电池是否满电的影响，电池满电时，输出电压高，电量低的时候，输出电压低；电压的高低对温度影响大，温度一致性很难保证，口感一致性也差；
7.比全功率输出好点的是恒压输出，这类输出温度稍微稳定，但受到发热丝阻值一致性影响，发热丝阻值低的，功率大，温度高；发热丝阻值高，功率小，温度稍微低；温度一致性也很难保证；
8.恒功率输出是在以上两种输出模式下极大的改进，发热丝温度一致性，口感一致性比前两者优势更明显；正常抽吸时，体验效果很好，但是，在烟油仓内烟油存量不足或者烟杆倒置或倾斜时，发热丝不能完全浸泡在烟油中时，输出功率不变的条件下，发热丝温度迅速升高，烟油因为温度过高，进入雾化不正常状态，容易出现烧焦或糊味，这一现象，是电子烟体验者不能接受的。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电子烟防干烧装置及其方法。
10.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
11.本发明提供了一种电子烟防干烧装置，包括：检测模块，测量模块，判定模块及调整模块；其中，
12.检测模块，用于烟弹插入后，检测当前发热丝阻值，即初始值，并保存；
13.测量模块，用于抽吸过程中，每间隔设定时间，测量一次发热丝的使用阻值，同时计算其与初始值的差值，即增量，以得到增量信息集；
14.判定模块，用于根据增量信息集判定发热丝的工作状态，以获得判定结果；
15.调整模块，用于根据判定结果调整发热丝的输出功率。
16.其进一步技术方案为：所述测量模块包括电池保护芯片u3，电阻r8，电阻r3，mos管q1及电阻r5；所述电池保护芯片u3与电池负极及电阻r8连接，所述电阻r8、电阻r3及mos管q1与电池正极连接，所述电阻r3及mos管q1还与主控mcu的引脚en_dri连接，所述mos管q1及电阻r5还与发热丝连接，所述电阻r5还与主控mcu的引脚ad_res连接。
17.其进一步技术方案为：所述测量模块还包括电容c3，电池保护芯片u3的1脚及2脚与电池负极连接，电池保护芯片u3的3脚与电容c3的1脚及电阻r8的1脚连接。
18.其进一步技术方案为：所述电池保护芯片u3的4脚、5脚及电容c3的2脚接地。
19.其进一步技术方案为：所述电阻r8的2脚、电阻r3的2脚及mos管q1的源极与电池正极连接，电阻r3的1脚及mos管q1的栅极与主控mcu的引脚en_dri连接，mos管q1的漏极及电阻r5的2脚与发热丝正极连接，电阻r5的1脚与主控mcu的引脚ad_res连接，发热丝负极接地。
20.其进一步技术方案为：所述测量模块还包括电阻r9及电阻r10；所述电阻r9的2脚与电池正极连接，电阻r9的1脚及电阻r10的2脚与主控mcu的引脚power_ad连接，电阻r10的1脚接地。
21.其进一步技术方案为：所述电池保护芯片u3的型号为xb5606a。
22.本发明还提供了一种电子烟防干烧方法，基于如上述的电子烟防干烧装置，包括以下步骤：
23.插入烟弹后，检测当前发热丝阻值，即初始值，并保存；
24.抽吸过程中，每间隔设定时间，测量一次发热丝的使用阻值，同时计算其与初始值的差值，即增量，以得到增量信息集；
25.根据增量信息集判定发热丝的工作状态，以获得判定结果；
26.根据判定结果调整发热丝的输出功率。
27.其进一步技术方案为：所述插入烟弹后，检测当前发热丝阻值，即初始值，并保存步骤中，在烟弹插入瞬间，发热丝接入数据，当主控mcu的引脚en_dri输出低电平，mos管q1导通，检测主控mcu的引脚ad_res电压，即得到当前发热丝阻值的初始值。
28.其进一步技术方案为：所述抽吸过程中，每间隔设定时间，测量一次发热丝的使用阻值，同时计算其与初始值的差值，即增量，以得到增量信息集步骤中，电流从电池正极输出到mos管q1，再流入发热丝正极，然后经过发热丝负极流到地线，电压降集中在三部分，即电池两端，mos管q1两端及发热丝两端；其中，电池电压大小，通过分压电阻r9及分压电阻r10分压后，接入主控mcu的引脚的power_ad，检测得到电池电压；mos管q1的内阻为固定值，发热丝的电阻为初始值,根据欧姆定律，这条回路的电流大小为i＝(电池电压)/(固定值 初始值)，检测主控mcu的引脚ad_res电压，即发热丝两端电压ures，可计算得到发热丝的使用电阻r＝ures/i，然后将计算得到的发热丝的使用电阻减去初始值的差值，即增量，若干个间隔设定时间后，即可得到增量信息集。
29.本发明与现有技术相比的有益效果是：通过增加了发热丝阻值增量检测，判断是否处在正常抽吸状态，若是正常抽吸状态，则正常输出加热信号，若是非正常状态，即发热丝与烟油部分接触或完全没有接触，立即停止对发热丝输出功率或调整输出功率，使得体
验效果有了很大的改进，避免出现因高温雾化，而导致烧焦或糊味情况的发生。
30.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明提供的电子烟防干烧装置的示意性框图；
33.图2为本发明提供的电子烟防干烧装置的具体电路示意图；
34.图3为本发明提供的电子烟防干烧方法的流程示意图。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
42.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的电子烟防干烧装置的示意性框图，可运用到电子烟中，通过增加发热丝阻值增量检测，判断是否处在正常抽吸状态，若是正常抽吸状态，则正常输出加热信号，若是非正常状态，即发热丝与烟油部分接触或完全没有接触，立即停止对发热丝输出功率或调整输出功率，使得体验效果有了很大的改进，避免出现因高温雾化，而导致烧焦或糊味情况的发生。
43.请参阅图1，上述的电子烟防干烧装置，包括：检测模块10，测量模块20，判定模块30及调整模块40；其中，
44.检测模块10，用于烟弹插入后，检测当前发热丝阻值，即初始值，并保存；
45.测量模块20，用于抽吸过程中，每间隔设定时间，测量一次发热丝的使用阻值，同时计算其与初始值的差值，即增量，以得到增量信息集；
46.判定模块30，用于根据增量信息集判定发热丝的工作状态，以获得判定结果；
47.调整模块40，用于根据判定结果调整发热丝的输出功率。
48.具体地，在本实施例中，发热丝选用温度发热丝，要求tcr(温度系数)值在600-800之间，tcr值过低不利于检测，过高则口感不好，这类发热丝的阻值与温度有着近似线性关系，成正比；在温度上升过程中，阻值随着上升，因此可以根据当前阻值计算出当前温度值。
49.其中，在抽吸前，将烟弹插入后，立即检测烟弹当前发热丝阻值，即初始值，并保存，用于后期做比较用；在抽吸过程中，每间隔300ms,检测一次发热丝的使用阻值，同时计算出其与初始值的差值，即增量，以及这个增量随时间的变化率(增量变化的快慢，即增量信息集)。
50.具体地，发热丝的使用阻值变化率测量方式如下：恒功率输出300ms,依据发热丝的初始值，输出特定的功率，如7w，持续300ms后，检测发热丝的使用阻值变化(一般发热丝温度升高时，发热丝阻值增加)，依据这个使用阻值的增量大小，判定发热丝阻值变化率及变化快慢，单位时间(300ms)阻值增量越大，变化越快，以得到增量信息集；然后根据增量信息集，可以判定出发热丝的工作状态，以获得判定结果；判定结果包括两种状态:一、发热丝未完全接触烟油，处于干烧状态，在该状态下，发热丝的阻值增量大，增量变化率大，温度上升快，检测到这种状态下，应立即减少发热丝的输出功率或停止输出功率；二、正常抽吸状态，烟油完全接触发热丝；此时，因为烟油雾化带走部分发热丝的热量，使发热丝温度变化增量相对较小，即内阻阻值增量小，增量相对变化率小，即发热丝正常输出功率。
51.请参阅图2，所述测量模块20包括电池保护芯片u3，电阻r8，电阻r3，mos管q1及电阻r5；所述电池保护芯片u3与电池负极及电阻r8连接，所述电阻r8、电阻r3及mos管q1与电池正极连接，所述电阻r3及mos管q1还与主控mcu的引脚en_dri连接，所述mos管q1及电阻r5还与发热丝连接，所述电阻r5还与主控mcu的引脚ad_res连接。
52.具体地，电池保护芯片u3为锂电保护ic，连接电池负极(即bat-)和pcb板上地线，
当电池电压高于4.2v或电池放电电流大于8a时，自动断开电池负极和pcb板上地线的连接。mos管q1用于发热丝的接通或关断电源，主控mcu的引脚en_dri为低电平时mos管q1导通，主控mcu的引脚en_dri为高电平时，mos管q1闭合。
53.请参阅图2，所述测量模块20还包括电容c3，电池保护芯片u3的1脚及2脚与电池负极连接，电池保护芯片u3的3脚与电容c3的1脚及电阻r8的1脚连接。
54.具体地，通过连接电池负极及接地，起到保护作用。
55.请参阅图2，所述电池保护芯片u3的4脚、5脚及电容c3的2脚接地。
56.具体地，通过接地，起到保护作用。
57.请参阅图2，所述电阻r8的2脚、电阻r3的2脚及mos管q1的源极(即s引脚)与电池正极(即bat )连接，电阻r3的1脚及mos管q1的栅极(即g引脚)与主控mcu的引脚en_dri连接，mos管q1的漏极(即d引脚)及电阻r5的2脚与发热丝正极(即ch )连接，电阻r5的1脚与主控mcu的引脚ad_res连接，发热丝负极(即ch-)接地。
58.请参阅图2，所述测量模块20还包括电阻r9及电阻r10；所述电阻r9的2脚与电池正极连接，电阻r9的1脚及电阻r10的2脚与主控mcu的引脚power_ad连接，电阻r10的1脚接地。
59.具体地，电阻r9及电阻r10均为分压电阻。
60.具体地，以上电路主要功能用于检测发热丝的使用阻值，电流从电池正极(bat )输出到mos管q1，再流入发热丝正极(ch )，然后经过发热丝负极(ch-)流到地线，从以上电路可以看出，电压降主要集中在三部分，电池两端，mos管q1两端，发热丝两端；电池电压大小，可以通过分压电阻r9及分压电阻r10分压后，接入主控mcu的引脚的power_ad，检测得到电池电压(一般为3.0v-4.2v)；mos管q1的内阻为固定值(60毫欧)，发热丝的电阻为初始值(0.95欧-1.15欧),根据欧姆定律，这条回路的电流大小为i＝(电池电压)/(固定值 初始值)，检测主控mcu的引脚ad_res电压，即发热丝两端电压ures，可计算得到发热丝的使用电阻r＝ures/i。
61.其中，通过测量到发热丝的使用电阻，再通过发热丝的使用电阻得到发热丝的温度，当温度偏高时，发热丝降低功率输出，温度到达上限时，发热丝停止输出。
62.具体地，烟油正常雾化时，温度为180度左右，对应的发热丝的使用阻值为1.3欧，在功率7w加热300ms后，发热丝的使用阻值大概为1.25欧；温度上限为260度，对应的发热丝的使用阻值为1.58欧，若检测到发热丝的使用阻值超过1.58欧，停止输出；温度为偏高时，即180度-260度，对应的发热丝的使用阻值为1.3欧-1.58欧，发热丝降低功率输出，确保雾化温度在正常范围内。
63.具体地，所述电池保护芯片u3的型号为xb5606a，性能稳定。
64.请参阅图3，本发明还提供了一种电子烟防干烧方法，基于如上述的电子烟防干烧装置，包括以下步骤：
65.s1，插入烟弹后，检测当前发热丝阻值，即初始值，并保存；
66.s2，抽吸过程中，每间隔设定时间，测量一次发热丝的使用阻值，同时计算其与初始值的差值，即增量，以得到增量信息集；
67.s3，根据增量信息集判定发热丝的工作状态，以获得判定结果；
68.s4，根据判定结果调整发热丝的输出功率。
69.其中，所述插入烟弹后，检测当前发热丝阻值，即初始值，并保存步骤中，在烟弹插
入瞬间，发热丝接入数据，当主控mcu的引脚en_dri输出低电平，mos管q1导通，检测主控mcu的引脚ad_res电压，即得到当前发热丝阻值的初始值。
70.其中，所述抽吸过程中，每间隔设定时间，测量一次发热丝的使用阻值，同时计算其与初始值的差值，即增量，以得到增量信息集步骤中，电流从电池正极输出到mos管q1，再流入发热丝正极，然后经过发热丝负极流到地线，电压降集中在三部分，即电池两端，mos管q1两端及发热丝两端；其中，电池电压大小，通过分压电阻r9及分压电阻r10分压后，接入主控mcu的引脚的power_ad，检测得到电池电压；mos管q1的内阻为固定值，发热丝的电阻为初始值,根据欧姆定律，这条回路的电流大小为i＝(电池电压)/(固定值 初始值)，检测主控mcu的引脚ad_res电压，即发热丝两端电压ures，可计算得到发热丝的使用电阻r＝ures/i，然后将计算得到的发热丝的使用电阻减去初始值的差值，即增量，若干个间隔设定时间后，即可得到增量信息集。
71.具体地，检测得到电池电压(一般为3.0v-4.2v)；mos管q1的内阻为固定值(60毫欧)，发热丝的电阻为初始值(0.95欧-1.15欧),根据欧姆定律，这条回路的电流大小为i＝(电池电压)/(固定值 初始值)，检测主控mcu的引脚ad_res电压，即发热丝两端电压ures，可计算得到发热丝的使用电阻r＝ures/i，然后将计算得到的发热丝的使用电阻减去初始值的差值(r-初始值)，即增量，若干个间隔设定时间(300ms-500ms)后，可以得到增量随时间的变化率，即增量信息集。
72.具体地，根据增量信息集，可以判定出发热丝的工作状态，以获得判定结果；判定结果包括两种状态:一、发热丝未完全接触烟油，处于干烧状态，在该状态下，发热丝的阻值增量大，增量变化率大，温度上升快，检测到这种状态下，应立即减少发热丝的输出功率或停止输出功率；二、正常抽吸状态，烟油完全接触发热丝；此时，因为烟油雾化带走部分发热丝的热量，使发热丝温度变化增量相对较小，即内阻阻值增量小，增量相对变化率小，即发热丝正常输出功率。
73.具体地，当出现以下几种情况，会导致发热丝与烟油不完全接触，即部分发热丝裸露在烟油外面；1、烟油存量不足时；2、倾斜或倒立烟杆；3、雾化器内吸油棉导油受阻或不顺畅时；当出现以上情况时，应立即调整发热丝的输出功率，避免高温雾化，导致干烧现象发生，同时通过闪灯的方式提醒使用者。
74.需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述电子烟防干烧方法的具体实现过程，可以参考前述电子烟防干烧装置实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
75.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。