CN105433439B - 电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子烟气动传感器、气流处理装置和电子烟，电子烟气动传感器包括电极板、振膜单元以及外壳；气流处理装置包括：上述所述的电子烟气动传感器及电路模块，其中：所述电子烟气动传感器用于感测气流通过，并输出感测信号；所述电路模块接收并处理所述感测信号，并输出控制信号；电子烟包括：上述气流处理装置以及烟杆、雾化器、电源器件。本发明解决现有技术中的气动传感器制作成本高、制作工艺复杂、对外接信号处理电路要求高、易受外界振动干扰的问题。

Description

电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟。

背景技术

电子烟又叫做电子香烟、虚拟香烟，它有着与传统香烟近似的外观和近似的味道，电子烟也能够像传统香烟一样能吸出烟。另外，有些电子烟还可以根据用户个人的喜好，添加薄荷等各种味道的香料。

随着人们生活需求的不断发展，由于电子烟没有传统香烟中的焦油、悬浮微粒等其他有害成分，越来越多的人选择使用电子烟来代替传统香烟，有些人还使用电子烟进行戒烟。

但是现有的应用于电子烟中的传感器制作成本高，制作工艺复杂，电路稳定性较差，对外接信号处理电路要求也较高，还容易出现受外界振动误触发的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟，以解决现有技术中的气动传感器制作成本高、制作工艺复杂、对外接信号处理电路要求高、易受外界振动干扰的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电子烟气动传感器，包括电极板、振膜单元以及外壳，其中，外壳内部具有空腔，外壳的顶部开设有窗口，外壳侧壁上设置有进气孔，外壳的底部设置有至少一个吸气孔，窗口、吸气孔和进气孔均与空腔连通；振膜单元设置在外壳内部，振膜单元上设置有可在气流的作用下振动的振膜，振膜的一端为固定端，固定在振膜单元上，振膜的另一端为自由端；电极板为电子烟气动传感器的信号输出端。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种气流处理装置，包括：上述所述的电子烟气动传感器及电路模块，其中：所述电子烟气动传感器用于感测气流通过，并输出感测信号；所述电路模块接收并处理所述感测信号，并输出控制信号。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种电子烟，包括：上述气流处理装置以及烟杆、雾化器、电源器件。

本发明所具有的优势在于，

(1)电子烟气动传感器的制作成本低，将电极板、振膜单元直接装入到外壳中即可，该制作工艺简单，比现有技术中的制备过程更适合工业生产，对外接信号处理电路要求低，可以轻易地通过信号处理电路设计来区分气流和振动干扰产生的电信号，从而有效地防止振动干扰的误触发，提高了电子烟气动传感器工作的稳定性；

(2)本发明还提供了包括上述电子烟气动传感器及电路模块的气流处理装置，并将气流处理装置应用到电子烟中，有效地降低了电子烟的制作成本、简化了电子烟的制作工艺，并且有效地防止振动干扰的误触发，提高了电子烟工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明中电子烟气动传感器的结构示意图；

图2为图1中外壳的示意图；

图3为本发明中提供的电子烟气动传感器的第一种摩擦结构示意图；

图4为本发明中提供的电子烟气动传感器的第二种摩擦结构示意图；

图5为本发明提供的电子烟实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

参见图1以及图2，如图1以及图2所示，本发明提供了一种电子烟气动传感器，该电子烟气动传感器包括自上而下依次设置的电极板1、振膜单元以及外壳2，其中外壳2内部具有空腔，外壳2的顶部开设有窗口23，电极板1、振膜单元通过窗口23设置在外壳的空腔内，外壳2侧壁上设置有进气孔21，外壳2的底部设置有至少一个吸气孔22，窗口、吸气孔和进气孔均与空腔连通。

电极板1放置在外壳2的内部，电极板1为电子烟气动传感器的一个信号输出端，电极板1的顶部设置有可导出信号的导线7。

振膜单元设置在外壳2内部，振膜单元上设置有可在气流的作用下振动的振膜6，振膜6的一端为固定端，固定在振膜单元上，振膜6的另一端为自由端，可在气流的作用下上下震动。

进一步的，振膜单元包括平行设置的上垫圈3、支撑环5以及下垫圈4，上垫圈3、下垫圈4上均在对应进气孔的位置处设置有开口，其中，振膜6的固定端固定在支撑环5上，优选的是，该固定端对应于上垫圈3、下垫圈4的开口处固定，振膜6的固定端与外壳的进气孔21相对应，这样在进气孔进气时，振膜6受气流变化更灵敏。

另外，振膜6的一侧朝向外壳底部，振膜6的另一侧朝向电极板1，因上垫圈3与下垫圈4均具有一定的厚度，这样使得设置在支撑环5上的振膜与外壳底部、电极板均具有间隙。

作为一种实施例，振膜6为梯形膜，将振膜设置在支撑环5上时，可将梯形振膜的短边固定在支撑环5上；或者，将梯形振膜的长边固定在支撑环上，选择长边固定时，更有有利于振动，输出信号更加稳定。通过选择短边固定或长边固定，可调节本电子烟气动传感器的信号大小，当然此处振膜也可为其他形状，此处不做具体限定。

进一步，如图1所示，电极板1与振膜单元平行层叠设置在外壳2内部，具体地，外壳2、电极板1、振膜单元为同心设置，且外壳2的外壁设置在电极板1与振膜单元的外部，振膜单元上的开口对应于外壳2上的进气孔设置。

参见图3，其为本发明中提供的电子烟气动传感器的第一种摩擦结构示意图。如图1、图3所示，本实施例中，电极板1与外壳2形成两个信号输出端，外壳2作为负极，外壳2与电极板1之间为绝缘设置。由此，振膜6的自由端在气流的作用下能够发生形变并与所述电极板1接触或分离进而形成摩擦界面。

吸气时，空腔内产生气流，在气流的作用下会使振膜的自由端能够发生形变并与电极板接触或分离，具体的，由于振膜处于气流场中，气流使得振膜自由端上下飘动，进而形成摩擦界面并摩擦产生电荷。吸气孔的大小和形状以及进气孔的数量、大小和形状可以根据实际需要设置，此处不做具体限定。

当从吸气孔22吸气时，空腔内产生气流，在气流的作用下使振膜6的自由端发生形变，而且振膜处于气流场中，气流使得振膜自由端上下飘动，此时振膜6与电极板1由分离状态变为接触状态，振膜6与电极板1之间形成摩擦界面，振膜6与电极板1之间产生摩擦电荷，进而使电极板1与外壳2之间的电势差发生变化；随着吸力的变化，振膜6自由端与电极板1之间的距离与接触面积发生变化，使摩擦电荷的量也随之发生变化，进而使电极板1与外壳2之间的电势差随之一同变化；当吸力消失后，振膜6的自由端回归原位，电极板1与外壳2之间的电势差回复至初始状态，从而产生了电信号。此时，电极板1和外壳2为电子烟气动传感器的信号输出端。

可选地，本实施例中，电极板1的表面还可设置有高分子聚合物层11，高分子聚合物层11朝向振膜6设置，此时，高分子聚合物层11与振膜6形成摩擦界面，具体原理不再详述。

可选地，本实施例中，外壳2的底部内侧还可设置有高分子聚合物层，该高分子聚合物层朝向振膜6设置，此时，该高分子聚合物层与振膜6可形成摩擦界面。此外，该高分子聚合物层上对应外壳底部吸气孔22设置有至少一个孔，以便于吸气。

上述电极板的材料可以为金属或导电金属氧化物。振膜为非金属振膜，振膜的材料可以选自聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、氯磺化聚乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、丁基橡胶薄膜、丁腈橡胶薄膜、氢化丁腈薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜、硅橡胶薄膜、三元乙丙橡胶薄膜、丁苯橡胶薄膜、异戊橡胶薄膜、顺丁橡胶薄膜或氟橡胶薄膜。

高分子聚合物层的材料可以选自聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、氯磺化聚乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、丁基橡胶薄膜、丁腈橡胶薄膜、氢化丁腈薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜、硅橡胶薄膜、三元乙丙橡胶薄膜、丁苯橡胶薄膜、异戊橡胶薄膜、顺丁橡胶薄膜或氟橡胶薄膜。

作为一种优选，上述振膜的材料优选为聚偏氟乙烯(PVDF)，高分子聚合物层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

当高分子聚合物层11和振膜6摩擦时，选用的材料，应使高分子聚合物层11和振膜6的材料的静电序列排序不同

此外，当电极板1和振膜6摩擦时，选用的材料，应使电极板1的材料与振膜6的材料的静电序列排序不同。

参见图4，其为本发明中提供的电子烟气动传感器的第二种摩擦结构示意图。如图4所示，本实施例中，振膜6远离电极板1的一面上设置有柔性电极层61，电极板1与柔性电极层61形成两个信号输出端。柔性电极层的材料可以为金属或导电金属氧化物。应注意的是，柔性电极层通过本领域技术人员已知的技术，如磁控溅射技术加工到振膜上，并且不影响振膜的能够产生形变的条件。同时，在本实施例中，外壳2可独自形成屏蔽层，以屏蔽外部的干扰信号。

当从吸气孔22吸气时，空腔内产生气流，气流使振膜6的自由端发生形变，而且振膜处于气流场中，气流使得振膜自由端上下飘动，此时振膜6与电极板1由分离状态变为接触状态，振膜6与电极板1之间形成摩擦界面，振膜6与电极板1之间产生摩擦电荷，进而使电极板1与振膜6上的柔性电极层之间的电势差发生变化；随着吸力的变化，振膜6自由端与电极板1之间的距离与接触面积发生变化，使摩擦电荷的量也随之发生变化，进而使电极板1与振膜6上柔性电极层之间的电势差随之一同变化；当吸力消失后，振膜6的自由端回归原位，电极板1与柔性电极层之间的电势差回复至初始状态，从而产生了电信号。此时，电极板1和柔性电极层为电子烟气动传感器的信号输出端。

可选地，本实施例中，电极板1的表面还可设置有高分子聚合物层11，高分子聚合物层11朝向振膜6，此时，高分子聚合物层11与振膜6形成摩擦界面，具体原理不再详述。

可选地，本实施例中，外壳2的底部内侧还可设置有高分子聚合物层，该高分子聚合物层朝向振膜6设置，此时，该高分子聚合物层与振膜6可形成摩擦界面。此外，该高分子聚合物层上对应外壳底部吸气孔22设置有至少一个孔，以便于吸气。

本实施例中关于材料的选择可参考上述第一实施例。

本发明还提供了一种气流处理装置，该气流处理装置包括：上述的电子烟气动传感器及电路模块，其中：电子烟气动传感器用于感测气流通过，并输出感测信号；电路模块接收并处理感测信号，并输出控制信号。

图5为本发明提供的电子烟实施例的结构示意图，如图5所示，该电子烟800包括：上述的气流处理装置81以及烟杆82、雾化器84、电源器件83。

具体地，电源器件83为雾化器84和气流处理装置81供电，气流处理装置81与雾化器84连接。电子烟800上设置有进气口(图中未示出)和烟嘴85，气流处理装置81位于与电子烟800的进气口、烟嘴85相通的烟雾通道内，当用户通过烟嘴85吸气时，气流通过电子烟800的进气口进入气流处理装置81，从而使电子烟气动传感器的内部结构中形成摩擦界面并产生摩擦电荷，进而使电子烟气动传感器产生电信号，气流处理装置81根据电信号输出控制信号控制雾化器84工作，使其旁边的烟油挥发从而产生烟雾，所产生的烟雾通过烟雾通道供用户吸用。

本发明提供的上述电子烟气动传感器的制作成本低，对外接信号处理电路要求低，同时，在外界振动受力的情况下，不足以使电子烟气动传感器的摩擦层之间产生明显的电信号输出，由于气流通过可以产生较高的电压信号，可以轻易地通过信号处理电路设计来区分气流和振动干扰产生的电信号，从而有效地防止振动干扰的误触发，提高了电子烟气动传感器工作的稳定性。另外，本发明还提供了包括上述电子烟气动传感器及电路模块的气流处理装置，并将气流处理装置应用到电子烟中，有效地降低了电子烟的制作成本、简化了电子烟的制作工艺，并且有效地防止振动干扰的误触发，提高了电子烟工作的稳定性。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (19)

1.一种电子烟气动传感器，其特征在于，包括电极板(1)、振膜单元以及外壳(2)，其中，

外壳(2)内部具有空腔，外壳(2)的顶部开设有窗口(23)，外壳(2)侧壁上设置有进气孔(21)，外壳(2)的底部设置有至少一个吸气孔(22)，窗口、吸气孔和进气孔均与空腔连通；

振膜单元设置在外壳(2)内部，振膜单元上设置有可在气流作用下振动的振膜(6)，振膜(6)的一端为固定端，固定在振膜单元上，振膜(6)的另一端为自由端；

电极板(1)为电子烟气动传感器的信号输出端。

2.根据权利要求1所述电子烟气动传感器，其特征在于，振膜单元包括平行设置的上垫圈(3)、支撑环(5)以及下垫圈(4)，上垫圈(3)、下垫圈(4)上均对应进气孔设置有开口，振膜(6)的固定端固定设置在支撑环(5)上，该固定端对应设置在上垫圈、下垫圈的开口处。

3.根据权利要求2所述电子烟气动传感器，其特征在于，振膜(6)为梯形，梯形振膜的短边固定在支撑环(5)上。

4.根据权利要求2所述电子烟气动传感器，其特征在于，振膜(6)为梯形，梯形振膜的长边固定在支撑环(5)上。

5.根据权利要求2-4中任一项所述电子烟气动传感器，其特征在于，所述振膜(6)的自由端在气流的作用下能够发生形变并与所述电极板(1)接触或分离进而形成摩擦界面。

6.根据权利要求5所述电子烟气动传感器，其特征在于，振膜(6)的一侧朝向外壳(1)底部，振膜(6)的另一侧朝向电极板(1)，振膜(6)与外壳底部、电极板均具有间隙。

7.根据权利要求5所述电子烟气动传感器，其特征在于，所述电极板(1)的材料与所述振膜(6)的材料的静电序列排序不同。

8.根据权利要求5所述电子烟气动传感器，其特征在于，电极板(1)的表面还设置有高分子聚合物层(11)，所述高分子聚合物层(11)朝向所述振膜(6)，所述振膜(6)的自由端在气流的作用下能够发生形变并与所述高分子聚合物层(11)接触或分离进而形成摩擦界面。

9.根据权利要求8所述电子烟气动传感器，其特征在于，所述高分子聚合物层(11)的材料与所述振膜(6)的材料的静电序列排序不同。

10.根据权利要求5所述电子烟气动传感器，其特征在于，外壳(2)的底部设置有高分子聚合物层，该高分子聚合物层上对应外壳底部吸气孔设置有至少一个孔，所述高分子聚合物层朝向所述振膜(6)，所述振膜(6)的自由端在气流的作用下能够发生形变并与所述高分子聚合物层接触或分离进而形成摩擦界面。

11.根据权利要求10所述电子烟气动传感器，其特征在于，所述高分子聚合物层的材料与所述振膜(6)的材料的静电序列排序不同。

12.根据权利要求5所述电子烟气动传感器，其特征在于，所述电极板(1)与所述外壳(2)为绝缘连接；所述外壳(2)及所述电极板(1)为所述电子烟气动传感器的两个信号输出端。

13.根据权利要求5所述电子烟气动传感器，其特征在于，所述振膜(6)远离所述电极板(1)的一面上还设置有柔性电极层(61)；所述电极板(1)及所述柔性电极层为所述电子烟气动传感器的两个信号输出端。

14.根据权利要求1-4中任一项所述电子烟气动传感器，其特征在于，所述电极板(1)的材料为金属或导电金属氧化物。

15.根据权利要求1-4中任一项所述的电子烟气动传感器，其特征在于，所述振膜(6)的材料选自聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、氯磺化聚乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、丁基橡胶薄膜、丁腈橡胶薄膜、氢化丁腈薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜、硅橡胶薄膜、三元乙丙橡胶薄膜、丁苯橡胶薄膜、异戊橡胶薄膜、顺丁橡胶薄膜或氟橡胶薄膜。

16.根据权利要求8所述的电子烟气动传感器，其特征在于，所述高分子聚合物层的材料选自聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、氯磺化聚乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、丁基橡胶薄膜、丁腈橡胶薄膜、氢化丁腈薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜、硅橡胶薄膜、三元乙丙橡胶薄膜、丁苯橡胶薄膜、异戊橡胶薄膜、顺丁橡胶薄膜或氟橡胶薄膜。

17.根据权利要求13所述的电子烟气动传感器，所述柔性电极层(61)的材料为金属或导电金属氧化物。

18.一种气流处理装置，其特征在于，包括：权利要求1-17任一项所述的电子烟气动传感器及电路模块，其中：

所述电子烟气动传感器用于感测气流通过，并输出感测信号；

所述电路模块接收并处理所述感测信号，并输出控制信号。

19.一种电子烟，其特征在于，包括：权利要求18所述的气流处理装置以及烟杆、雾化器、电源器件。