CN115077637A - 一种基于电容式咪头的电子烟气流检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于电容式咪头的电子烟气流检测方法和装置，该装置包括微控制器，咪头，电源及一电阻；微控制器通过其IO引脚与咪头连接，以采集咪头的充、放电时间及电平状态并向咪头输出低电平；咪头与电阻连接，电阻与电源连接；充电时，由电源通过电阻向咪头充电。方法包括：微控制器给予咪头低电平以使咪头放电；对完成放电的咪头进行充电，同时微控制器进行充电计时，待微控制器读取到咪头的高电平，完成充电，充电时间记为Tn；完成一个放电‑充电周期后，微控制器对计时进行处理以识别气流状态：若充电时间Tn＞Tb，识别为吸气；若充电时间Tn＜Tb，识别为吹气；若充电时间Tn＝Tb，则判断咪头处于静置状态；Tb为咪头处于静置状态时的充电时间。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种基于电容式咪头的电子烟气流检测方法和装置。
背景技术
电子烟通过使用加热电路对具有烟草气味的烟油进行加热雾化，来模拟用户所吸食的传统香烟。目前电子烟的工作原理为：电子烟中的气流传感器在感应到用户吸气时，在用户吸气时长内持续触发气流传感开关接通电子烟中的加热电路，加热电路被接通后对烟油进行雾化。
目前，公知的电子烟气流检测方法是通过采样电路对咪头(气流传感器)进行电压采样，再由放大电路对电压放大，最后由模/数转换的微控制器加以识别处理；或不经放大电路放大处理而直接用高位模/数转换微控制器处理。然而目前的这些检测方法，微控制器的外围电路规模大，所需元件多，容易造成整板体积大使得电子烟成本增大，整机尺寸大。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于电容式咪头的电子烟气流检测方法和装置，以解决现有的电子烟气流检测方法所存在的微控制器外围电路规模大、所需元件多的问题。
为达上述目的，本发明其中一方面提出以下技术方案：
一种基于电容式咪头的电子烟气流检测方法，包括：S1、通过微控制器给予咪头低电平以使咪头放电；S2、对完成放电的咪头进行充电，同时通过微控制器进行充电计时，待微控制器读取到咪头的高电平，完成充电，将充电时间记为Tn；S3、完成一个放电-充电周期后，微控制器对计时进行处理以识别气流状态：若充电时间Tn＞Tb，则识别为吸气；若充电时间Tn＜Tb，则识别为吹气；若充电时间Tn＝Tb，则判断咪头处于静置状态；其中，Tb为咪头处于静置状态时采集到的充电时间。
本发明另一方面提出以下技术方案：
一种基于电容式咪头的电子烟气流检测装置，包括：微控制器，咪头，电源以及一电阻；所述微控制器通过其IO引脚与所述咪头连接，以采集咪头的充、放电时间以及电平状态，并向咪头输出低电平；所述咪头与所述电阻连接，所述电阻与所述电源连接；咪头充电时，由所述电源通过所述电阻向咪头充电。
现有的电子烟气流检测方案中，需要带有模数转换功能的微控制器配以采样电路和放大电路等外围电路来实现。而本发明提出的电子烟气流检测方法，可以利用低成本的、功能更简单的微控制器来实现，且外围电路仅需要一个电阻即可，只需要在一个放电-充电周期中进行充电计时，再将充电时间与咪头静置时的充电时间进行比较即可识别是吸气还是吹气，或是静置(既没有吹气，也没有吸气)。可见，本发明的电子烟气流检测方法简单易行，且硬件配置大大缩减了电路规模、整机尺寸以及成本。
在本发明的进一步技术方案中，还可以根据Tn与Tb的差值的绝对值大小来判断吹气或吸气时的气流大小。
附图说明
图1是本发明实施例基于电容式咪头的电子烟气流检测装置原理图。
图2是本发明实施例基于电容式咪头的电子烟气流检测装置电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，是为了对本发明的技术方案进行详细的展示以达到本领域技术人员能够实施的程度，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，本发明中的“咪头”是指电容式咪头，为简化描述，仅以“咪头”称之。图1是本发明实施例基于电容式咪头的电子烟气流检测装置原理图。请参考图1，该电子烟气流检测装置包括微控制器、咪头、电源以及一电阻，微控制器的外围电路可以仅由所述电阻构成。在一些实施例中，该电子烟气流检测装置可以仅由微控制器、咪头、电源以及一电阻构成，而不必包括其他元件。需要说明的是，本发明的微控制器可以采用市面上现有的通用IO型微控制器，优选地是RISC架构的8-bit通用IO型微控制器，例如可以采用CM8560芯片，但不限于此，CM8560只是举例，不应限制本发明的保护范围，只要是带有计时器的通用IO型微控制器皆可用于本发明的装置和方法。本发明实施例中微控制器可以采用现有的各种类型的微控制器，但本发明优选的是利用低成本的微控制器和更少更简单的外围电路来实现。继续参考图1，微控制器通过其IO引脚与咪头连接，该连接可以实现双向数据传输，由微控制器指向咪头的“输出”链路可以实现向咪头传输低电平，该低电平用于使咪头进入放电状态；由咪头指向微控制器的“输入”链路可以实现咪头充、放电时间的采集，即微控制器自带的计时器进行咪头的充、放电计时，还可以获取咪头的电平状态，比如咪头充电过程中读取到咪头的高电平即代表充电完成。所述咪头与所述电阻连接，所述电阻与所述电源连接；咪头充电时，由所述电源通过所述电阻向咪头充电。此外，所述咪头还与所述电源直接连接，当咪头放电时，电能量由所述咪头直接流向所述电源。
本发明实施例的电子烟气流检测装置，在咪头的一个放电-充电周期即可进行气流检测。具体而言，可以通过微控制器向咪头输出一个低电平，使咪头放电，并维持放电时间t＝RC，R是指咪头的电阻，C是指咪头处于静置状态(既没有吹气，也没有吸气的状态)的电容。完成放电后，开始进入充电过程，开始充电时微控制器同步开始计时，直至微控制器读取到咪头的高电平，完成充电，此时记录的充电时间记为Tn。当咪头静置时，有一个初始电容，对应微控制器能采集到一个基础时间Tb。对咪头吸气时，咪头内部振膜到极板的距离变小，电容相对于初始电容增大，根据充/放电时间t＝RC的原理，R不变，C越大则t越大，所以吸气时Tn>Tb。对咪头吹气时，咪头内部振膜到极板的距离变大，电容相对于初始电容减小，同样地，根据充/放电时间t＝RC的原理，R不变，C越小则t越小，所以吹气时Tn＜Tb。因此，仅需在完成放电后，对充电过程进行计时获得充电时间Tn，再用Tn与静置时的基础时间Tb进行比较，即可识别是吹气还是吸气，抑或是咪头静置。
此外，还可以根据Tn与Tb的差值识别气流大小。根据前述可知，在吸气时咪头的电容相对于初始电容增大，因此吸气的气流越大，则咪头的电容相对于初始电容增加得越多，充电时间Tn与Tb的差值(Tn减Tb)会越大；反之，吸气的气流越小，则咪头的电容相对于初始电容增加得越少，充电时间Tn与Tb的差值(Tn减Tb)会越小。在吹气时咪头的电容相对于初始电容减小，因此吹气的气流越大，则咪头的电容相对于初始电容减小得越多，充电时间Tn与Tb的差值(Tb减Tn)也会越大；反之，吹气的气流越小，则咪头的电容相对于初始电容减小得越少，充电时间Tn与Tb的差值(Tb减Tn)也会越小。可见，吹气或吸气的气流越大，则Tn与Tb的差值的绝对值越大；吹气或吸气的气流越小，则Tn与Tb的差值的绝对值越小。因此吹气或吸气时的气流大小Ta＝|Tn-Tb|。
图2是本发明实施例基于电容式咪头的电子烟气流检测装置电路图。请参考图2，以CM8560芯片作为微控制器为例，其具有4个IO引脚(输入输出引脚)IO1～IO4。咪头MIC的一端连接微控制器CM8560的IO1引脚，另一端接地V-。同时，咪头MIC的所述一端还连接1MΩ电阻(该电阻即为微控制器的外围电路)的一端，而该电阻的另一端连接电源V+。相比常规做法用的A/D转换8-BIT微控制器，本发明实施例采用简单的RISC架构8-BIT通用IO型微控制器与仅由一个电阻构成的外围电路，即可实现气流的检测识别，包括识别是吹气还是吸气，还包括识别吹气/吸气时的气流大小。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种基于电容式咪头的电子烟气流检测方法，其特征在于，包括：
S1、通过微控制器给予咪头低电平以使咪头放电；
S2、对完成放电的咪头进行充电，同时通过微控制器进行充电计时，待微控制器读取到咪头的高电平，完成充电，将充电时间记为Tn；
S3、完成一个放电-充电周期后，微控制器对计时进行处理以识别气流状态：若充电时间Tn＞Tb，则识别为吸气；若充电时间Tn＜Tb，则识别为吹气；若充电时间Tn＝Tb，则判断咪头处于静置状态；其中，Tb为咪头处于静置状态时采集到的充电时间。
2.如权利要求1所述的电子烟气流检测方法，其特征在于，步骤S1对咪头进行放电时，维持放电时间t＝RC；其中，R为咪头的电阻，C为咪头处于静置状态时的电容。
3.如权利要求1所述的电子烟气流检测方法，其特征在于，对咪头的放电和充电的计时通过微控制器自带的计时器实现。
4.如权利要求1所述的电子烟气流检测方法，其特征在于，还包括：
S4、根据Tn与Tb的差值识别气流大小。
5.如权利要求4所述的电子烟气流检测方法，其特征在于，步骤S4中，根据Tn与Tb的差值识别气流大小的步骤包括：吹气或吸气时的气流大小Ta＝|Tn-Tb|。
6.一种基于电容式咪头的电子烟气流检测装置，其特征在于，包括：微控制器，咪头，电源以及一电阻；所述微控制器通过其IO引脚与所述咪头连接，以采集咪头的充、放电时间以及电平状态，并向咪头输出低电平；所述咪头与所述电阻连接，所述电阻与所述电源连接；咪头充电时，由所述电源通过所述电阻向咪头充电。
7.如权利要求6所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，所述咪头与所述电源连接；咪头放电时，电能量由所述咪头直接流向所述电源。
8.如权利要求6所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，所述咪头的一端连接所述微控制器的所述IO引脚，另一端接地。
9.如权利要求6所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，所述微控制器为通用IO型微控制器。
10.如权利要求9所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，所述微控制器为RISC架构的8-bit通用IO型微控制器。
11.如权利要求6所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，所述微控制器自带计时器，用于采集咪头的充、放电时间。
12.如权利要求6所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，所述微控制器被配置为：完成一个放电-充电周期后，对计时进行处理以识别气流状态；
其中，对计时进行处理以识别气流状态的步骤包括：若充电时间Tn＞Tb，则识别为吸气；若充电时间Tn＜Tb，则识别为吹气；若充电时间Tn＝Tb，则判断咪头处于静置状态；其中，Tb为咪头处于静置状态时采集到的充电时间。
13.如权利要求12所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，所述微控制器还被配置为：根据Tn与Tb的差值识别气流大小。
14.如权利要求13所述的电子烟气流检测装置，其特征在于，根据Tn与Tb的差值识别气流大小的步骤包括：吹气或吸气时的气流大小Ta＝|Tn-Tb|。
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