烟具电路、烟具及其控制方法与流程

本发明涉及烟具，具体为一种烟具电路、烟支加热控制装置及烟支加热控制方法。

背景技术：

目前市场上的烟具加热方式主要包括包围加热与中心加热两种方式，这两种方式下，为了保证加热体的加热效率，烟支是与加热体紧密贴在一起的，导致吸烟完成后，烟支提取存在一定难度，不便于烟具的清洁。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种烟具电路、烟具及其控制方法，便于在吸烟完成后分离加热体与烟支。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种烟具电路，其特征在于，包括加热体、由多个电阻串联而成的串联支路；所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述电压梯与导体电连接；所述导体、加热体均能在所述电压梯上移动。

借由上述电路，加热体可以在驱动装置的驱动下往复移动，从而实现了烟支与加热体的分离。

所述导体、加热体均固定于连杆上；所述连杆在驱动装置的驱动下带动所述导体在所述电压梯上移动，便于精确控制加热体的移动距离。

本发明中，所述驱动装置为电机；所述连杆与所述电机的丝杆螺接。

本发明中，所述微控制单元与稳压单元、充电电路、设置于加热体上的温度检测单元连接；所述稳压单元与加热体、温度检测单元、驱动装置、电压梯连接；所述充电电路与供电及过流保护单元连接。温度检测单元可以检测加热体的温度，便于微控制器控制加热体的发热功率。

所述微控制单元与按键单元、指示单元连接；所述指示单元与稳压单元连接。通过按键单元可以执行开机、关机操作，便于接通和关断烟具的电源。

为了制造和使用方便，本发明所述电压梯设置于电路板上；所述电压梯的相邻两个电阻的连接点各与一个焊盘连接；所有焊盘的中心点在一条直线上；所述导体移动时，与对应位置的焊盘接触。

所述电路板上固定有连接焊盘；所述导体为弹片；当所述驱动装置工作时，该弹片一端与所述连接焊盘接触，另一端与对应位置的焊盘接触；所述连接焊盘与所述微控制单元连接。

相应地，本发明还提供了一种采用上述电路的烟具，包括烟支；吸烟时，所述烟支与所述加热体接触；吸烟完成后，所述加热体在所述驱动装置的驱动下脱离所述烟支。

本发明还提供了一种上述烟具的控制方法，其特征在于，该方法主要实现过程为：

1)将加热体设定在初始位置；

2)将烟支固定并与加热体接触；

3)加热体开始加热，当加热体温度达到目标温度值时，进入保温状态，直至吸烟完成，加热体停止工作；

4)驱动装置带动所述加热体移动，所述加热体移动到预设位置；

5)当加热完成后的烟支被取出时，驱动装置带动所述加热体移动到所述初始位置，完成一次吸烟过程。

重复上述步骤2)～5)，即可完成多次吸烟过程。

步骤4)中，当所述导体移动到电压梯的末端时，所述加热体脱离加热完成后的烟支。

微控制单元根据导体的电压值，计算导体在电压梯上的位置，从而判断导体是否移动到电压梯的末端。

本发明所称的初始位置，是指烟具开始工作之前，烟支固定好，加热体与烟支充分接触时的位置。本发明所称预设位置，可以是烟支与加热体分离时的位置，也可以是其余设定位置。

本发明所指的末端，是指加热体与烟支完全分离时，导体到达电压梯的位置。相应地，首端，是指加热体处于初始位置时，导体在电压梯上的位置。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明加热体可以在驱动装置的驱动下移动，从而实现了烟支与加热体的松动、分离，降低了吸烟完成后烟支提取的难度，便于烟具的清洁，改善了用户体验。

附图说明

图1是本发明电路结构框图；

图2是本发明充电电路原理图；

图3是本发明稳压单元电路原理图；

图4是本发明加热体与温度检测单元电路原理图；

图5是本发明电机部分原理图；

图6是本发明指示单元电路原理图；

图7是本发明按键单元电路原理图；

图8是本发明电压桥电路原理图；

图9是本发明微处理单元电路原理图；

图10是本发明电压梯设置于电路板上的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明烟具电路结构框图，其包括加热体、由多个电阻串联而成的串联支路；所述串联支路两端分别接电源的正极和负极，形成电压梯；所述电压梯与导体电连接；所述导体、加热体均固定于连杆上；所述连杆在驱动装置的驱动下带动所述导体在所述电压梯上移动，同时带动所述加热体移动，在吸烟完成后使所述加热体与所述烟支分离，或者在取出吸食完的烟支后，使所述加热体移动到初始位置；所述导体、加热体、驱动装置均与微控制单元连接；所述微控制单元与稳压单元、充电电路、设置于加热体上的温度检测单元、按键单元连接；所述稳压单元与加热体、温度检测单元、驱动装置、电压梯、指示单元连接；所述充电电路与供电及过流保护单元连接。

如图2，本发明充电icu5(hm5052)为开关充电ic，最大充电电流可达3a，可通过电阻r1设定最大充电电流；l5为电感，连接ic内部功率mos管，为电池bt1充电提供大电流。通过r2可以设置电池终止电压；u5的第4脚为充电状态指示端，为低电平时，表示充电正在进行；u5的第3脚为充电完成指示端，为低电平时，表示已经充满；u5的第3、4脚分别接u1(pic16f1518)的19、20脚，u5的第5引脚接ch+，ch+为充电ic正输入。

当电池的电流大于一定值(例如6.5a)时，u3(xb6006a2)的第2、3、4、5脚就会与第6、7、8、9、10脚断开，即断开了电池的供电回路，从而实现过流保护的功能。

如图3，电池电压是波动的，特别是带负载之后，波动更加明显；电池电压经过稳压单元后，输出高精度的稳定电压，为模拟数字转换提供精确的参考电压源，并为led提供稳定的电压(电压变，led灯亮度也会变)。

本发明中，加热体工作时是与烟支接触的。如图4，加热体f1能够加热整个烟支，开机后，加热体开始加热，同时ntc(或ptc)热敏电阻检测加热体的实时温度，当温度达到目标温度值时，进入保温状态。实时温度低于目标温度时，加热体加热，当实时温度高于目标温度时，加热体停止加热，如此往复循环。经过一定时间，待烟草释放物释放完成，加热体停止加热。直流电机开始工作，为烟支的提取做准备。图4中，mos管u2(ap6982gn2)用于断开或者接通发热体。

如图5，本发明的驱动装置为直流电机m；直流电机是一种供电就能转动的电能转化为动能的装置，加上直流电机驱动电路u7(hm116a)，可以控制直流电机正转、反转、刹车及停止；当u7的ina(pin4)为高电平，inb(pin3)为低电平，直流电机正转；当u7的ina(pin4)为低电平，inb(pin3)为低电平，直流电机停止；当u7的ina(pin4)为低电平，inb(pin3)为高电平，直流电机反转；当u7的ina(pin4)为高电平，inb(pin3)为高电平，直流电机刹车，此时电流很大，电机发烫。直流电机与导体滑块、加热体之间是有传动装置的，这个传动装置就是丝杆及与丝杆螺接的连杆。直流电机工作时驱动丝杆转动，由于连杆一端与丝杆相螺接，因而丝杆转动驱动连杆沿丝杆直线移动，固定在连杆上的导体滑块、加热体也随连杆移动，只要控制直流电机的正转或反转，就能实现加热体的前进或后退。直流电机的控制过程：正转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止→反转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止(反转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止→正转→读取电压梯位置→到达预定电压梯位置→停止)，实现发热体一个往复运动。

需要说明的是，本发明的预定电压梯位置，是指电压梯的首端或者末端。

本发明的指示单元见图6，其包括两个led灯(led1和led2)，两个led灯一端均接u4(xc6209f28bmr)的输出v285，另一端分别通过电阻r9、r10接u1的8脚和10脚。短按(<2s)，电量充满状态下，蓝色led常亮3s；当电量不够一支烟时，红色led常亮3s。在2s内连续按3次开机，开机后温度未到达目标值前，蓝色led闪烁，到达目标值后，蓝色led转为常亮。离自动关机还有10s时，蓝色led开始闪烁，提示抽烟时间快到了。在开机状态下，2s内连续按3次按键，可实现关机。

本发明的按键单元见图7，按键s1主要提供开机、关机、显示电量的功能；s1通过电阻r4接u1的18脚。

如图8，将一定数量的电阻(r16～r26)串联，两端接上电源，在各串联点就能得到不同的电压值，形成一个电压梯；将一个导体滑块在电压梯上移动(爬行)，导体滑块的一端连接电压梯，另一端通过vl_in(对应连接焊盘)连通到微控制器u1(mcu)的a/d通道。通过微控制器(mcu)的a/d转换读取电压值，就能知道导体滑块所在的位置。

需要说明的是，本发明实际应用过程中，可以根据烟支长度和/或加热体长度设置电压梯中电阻的个数和相邻电阻之间的间隔。

在实际应用中，本发明是在电压梯所在电路板上设置多个焊盘(如图10所示)，电压梯的相邻两个电阻的连接点各与一个焊盘连接；所有焊盘的中心点在一条直线上；导体移动时，与对应位置的焊盘接触；焊盘与焊盘之间的距离可以设置得足够小，以提高导体移动控制精度。导体采用弹片，弹片中部凸起，两端分别与电路板上的连接焊盘、对应位置的焊盘接触。连接焊盘的作用相当于导线，将导体与u1的ad通道(引脚10)连接起来。图10中，弹片一端与连接焊盘vl_in接触，弹片另一端与vl1～vl10(本实施例假设电压梯有10个等级)中的任一个接触；r26和r25的连接点接vl1，r25和r24的连接点接vl2，依此类推。

导体滑块在电压梯上的移动是由直流电机驱动的。导体滑块是固定在连杆上的(加热体也是固定是连杆上的)，直流电机工作时驱动丝杆转动，由于连杆一端与丝杆螺接，因而丝杆转动驱动连杆沿丝杆直线移动，固定在连杆上的导体滑块也随着连杆移动。

电压梯及导体滑块单元工作过程：当u1的vl_ctrl(u1的引脚4与mos管q1的栅极连接，q1的源极接地，q1的漏极接电压梯最后一个电阻r26的输出端)为低电平，q1截止，电压梯各点电压均一样，电压梯无法工作；当vl_ctrl为高电平，q1导通，电压梯各点输出不同电压值，微控制单元通过导体滑块读取电压值，计算导体滑块目前所在的位置，并判断下一步的运动状态是停止还是继续前进(或继续后退)。

如图9，微处理单元通过对各io的状态检测，来实现对按键、充电状态的判断，并根据这些判断做出各种输出。

微处理单元还具备关闭、打开充电功能，关闭、打开加热功能，通过led显示各种状态，输出高、低电平控制直流电机转动。

模数转换：通过模数转换，实现对电池电压的检测；通过读取电压梯的电压值，计算出发热体的位置，并确定下一步的运动；通过对ntc阻值的检测，实现温度的测量与控制。

需要说明的是，本发明中，吸烟时，加热体可以是设置在烟支内(中心加热)的，也可以是包饶烟支(包围加热)的。采取中心加热方式时，加热体的长度与烟支长度匹配。采用包围加热方式时，加热体长度可以小于烟支长度，加热体从烟支的首端(远离驱动装置的一端)开始加热烟支。当然，加热体也可以与烟支的侧边接触。

本发明的电子烟包括烟支；吸烟时，所述烟支与所述加热体接触；吸烟完成后，所述加热体在所述驱动装置的驱动下脱离所述烟支。

本发明的烟具控制方法，主要实现过程为：

1)将加热体设定在初始位置；

2)将烟支固定并与加热体接触；

3)加热体开始加热，当加热体温度达到目标温度值时，进入保温状态，直至吸烟完成，加热体停止工作；

4)驱动装置带动所述加热体移动，直至所述加热体脱离加热完成后的烟支；

5)当加热完成后的烟支被取出时，驱动装置带动所述加热体移动到所述初始位置，完成一次吸烟过程。

步骤4)中，当所述导体移动到电压梯的末端时，所述加热体脱离加热完成后的烟支。本发明中，微控制单元根据导体的电压值，计算导体在电压梯上的位置，从而判断导体是否移动到电压梯的末端。

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