CN108402525B - 电子加热装置的红外温度控制***及其控制方法 - Google Patents

电子加热装置的红外温度控制***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子加热装置的红外温度控制***及其控制方法，该***包括控制单元、红外检测单元、加热单元及在设有检测孔的加热管，检测单元用于发射检测信号，通过检测孔检测加热管中的情况，检测是否有香烟***加热管中，形成输入信号；控制单元用于接收输入信号，根据输入信号输出调节信号；加热单元用于根据调节信号，启动加热且调整加热温度。本发明通过设置红外检测单元及加热管上的检测孔，检测是否有香烟***加热管，反馈输入信号至控制单元，由控制单元驱动加热单元启动以及调整加热单元的加热温度，控制单元根据香烟***情况进行温度的调节，节约电池能量，使该电子加热装置更类似香烟燃烧过程，即由长到短燃烧过，以提升使用者的口感。

Description

电子加热装置的红外温度控制***及其控制方法
技术领域
本发明涉及电子加热装置，更具体地说是指电子加热装置的红外温度控制***及其控制方法。
背景技术
随着人民生活水平的提高，逐渐认识到吸烟对人体的危害，因此诞生了电子烟。低温不燃烘烤烟具，也即电子加热装置是一种新型的香烟吸食器具，因工作的温度远远小于香烟直接燃烧的温度，而受到大众的欢迎。
现有低温不燃烘烤烟采用发热管或者发热丝，而市面上的香烟主要分为两种，一种是普通香烟，形状为长圆柱体，一种是特制烟，形状为短圆柱体，但现有烤烟的烟具上不能自动识别这两种烟，而且也不能通配，也无法根据香烟的拔出及时关闭加热，导致电池能量的浪费。
因此，有必要设计一种新的低温控制***，实现检测加热装置内是否***香烟，根据香烟***情况进行温度的调节，节约电池能量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供电子加热装置的红外温度控制***及其控制方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：电子加热装置的红外温度控制***，包括控制单元、红外检测单元、加热单元以及设有检测孔的加热管，其中，所述红外检测单元，用于发射检测信号，通过检测孔检测加热管中的情况，以检测是否有香烟***加热管中，并形成输入信号；所述控制单元，用于接收输入信号，根据输入信号输出调节信号至加热单元；所述加热单元，用于根据调节信号，启动加热且调整加热温度。
其进一步技术方案为：所述红外检测单元包括红外传感器以及检测驱动模块；所述红外传感器，用于通过检测孔检测加热管中的情况，形成检测信号；所述检测驱动模块，用于根据检测信号，形成输入信号。
其进一步技术方案为：所述检测驱动模块包括与红外传感器的接收二极管D1连接的开关模块，当红外传感器的接收二极管D1接收到香烟***的信号，驱动开关模块开启，形成输入信号至控制单元，驱动加热单元进行加热。
其进一步技术方案为：所述开关模块包括第一开关管Q6以及第二开关管Q5，其中，所述第一开关管Q6的控制端脚与接收二极管D1连接；所述第一开关管Q6的输出端脚与第二开关管Q5的控制端脚连接；所述第二开关管Q5的输出端脚与控制单元连接。
其进一步技术方案为：所述控制单元包括控制芯片U4。
其进一步技术方案为：所述加热单元包括加热驱动模块以及检测模块；其中，所述加热驱动模块，用于接收控制信号，驱动外接的发热导体加热；所述检测模块，用于获取加热驱动模块在工作过程中的电流和电压，反馈信号至控制单元，以调整加热驱动模块的加热温度。
其进一步技术方案为：所述加热驱动模块包括驱动芯片Q1以及开关元件Q2，该开关元件Q2根据接收到的控制信号，通过打开或导通状态来实现对驱动芯片Q1的控制；所述检测模块包括电流采样芯片U5。
其进一步技术方案为：还包括充电单元，所述充电单元用于根据外部电源输入，并对与其连接的供电单元充电。
其进一步技术方案为：还包括显示单元，所述显示单元用于在控制单元的控制下，显示电加热装置当前的状态。
本发明还提供了一种上述的电子加热装置的红外温度控制***的控制方法，所述方法包括：
红外检测单元通过加热管的检测孔发射红外信号，检测检测加热管中情况，以判断是否有香烟***加热管中，形成输入信号；
控制单元接收输入信号，根据输入信号输出调节信号至加热单元；
加热单元根据调节信号，调整加热温度。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的电子加热装置的红外温度控制***，通过设置红外检测单元以及在加热管上的检测孔，检测是否有香烟***加热管，红外检测单元反馈输入信号至控制单元，由控制单元驱动加热单元启动以及调整加热单元的加热温度，控制单元则根据香烟***情况进行温度的调节，节约电池能量，使该电子加热装置更类似香烟燃烧过程，即由长到短燃烧过，以提升使用者的口感。
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
图1为本发明具体实施例提供的电子加热装置的红外温度控制***的结构框图；
图2为本发明具体实施例提供的检测过程的结构框图；
图3为本发明具体实施例提供的红外检测单元的具体电路原理图；
图4为本发明具体实施例提供的控制单元的电路原理图；
图5为本发明具体实施例提供的加热单元的电路原理图；
图6为本发明具体实施例提供的充电单元的电路原理图；
图7为本发明具体实施例提供的显示单元的电路原理图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1～7所示的具体实施例，本实施例提供的电子加热装置的红外温度控制***，可以运用在一个温度相对较低且不燃烘烤烟草或香烟丝的电子加热烟装置中，实现检测电子加热装置内是否***香烟，根据香烟***深度情况或香烟的长短状态进行温度的调节，节约电池能量，使该电子加热装置更类似香烟燃烧过程，即由长到短燃烧过，以提升使用者的口感。
如图1所示，本实施例提供了电子加热装置的红外温度控制***，其包括控制单元、红外检测单元、加热单元以及在设置有检测孔21的加热管20，其中，红外检测单元，用于发射红外信号，并通过检测孔21检测加热管20中的情况，以检测是否有香烟***加热管20，并形成输入信号；控制单元，用于接收输入信号，根据输入信号输出调节信号至加热单元；加热单元，用于根据调节信号，启动加热且调整加热温度。当香烟***加热管20内后，红外检测单元发射的红外信号可以检测到香烟存在，并送出输入信号至控制单元，由控制单元发出启动加热单元的指令，然后启动加热单元对加热管20进行加热，并烘烤加热管20中的香烟，使其发出香烟气。
加热单元的数量在两个以上，这些加热单元分别套设在加热管的不同段位区域，且每一个加热单元对应一个红外检测单元；相应地，这些检测孔21在加热管20上沿同一竖直线设置。这样设计，红外检测单元可以根据反射回来的信号，判断置于加热管20中的香烟是长香烟还是短香烟，从而由控制单元控制不同位置的加热单元加热，以调整加热温度。
如图2所示，由红外检测单元检测香烟的***位置来判断是否有香烟***以及***香烟的长或短状态，，反馈不同的检测信号给控制单元，并由控制单元送出不同的加热指令至加热单元，然后对加热管实现局部加热，或是整体分阶段加热会。这样设计，可以能适配特制短香烟，也能适用普通的香烟，使该电子加热装置更类似香烟燃烧过程，即由长到短燃烧过，以提升使用者的口感。
更进一步地，上述红外检测单元包括红外传感器12以及检测驱动模块1；其中，一个红外传感器12包含一个检测探头121，***设置在加热管20上的一个检测孔21，根据加热管20中的状态，检测探头121形成检测信号；检测驱动模块1则根据红外传感器12送过来的检测信号形成输入信号，并将该输入信号送控制单元。
如图3所示，上述的检测驱动模块1包括与红外传感器12的接收二极管D1连接的开关模块，当红外传感器12的接收二极管D1接收到香烟***的信号，驱动开关模块开启，形成输入信号至控制单元，驱动加热单元进行加热。
优选地，上述的开关模块包括第一开关管Q6以及第二开关管Q5，其中，所述第一开关管Q6的控制端脚与接收二极管D1连接；所述第一开关管Q6的输出端脚与第二开关管Q5的控制端脚连接；所述第二开关管Q5的输出端脚与控制单元连接。
具体地，上述的检测驱动模块1还包括第一下拉电阻R25、第二下拉电阻R12以及第三分压电阻R26。其中，第一下拉电阻R25的两端分别连接在第二开关管Q5的控制脚与地之间；第二下拉电阻R12的两端分别连接在第一开关管Q6的输出脚与地之间；第三分压电阻R26的两端分别与第一开关管Q6的控制脚与第二开关管Q5的输出脚连接；外界电源BT+通过限流电阻R20与红外二极管LED5的正极电连接，红外二极管LED5的负极接控制单元；电源BT+与限流电阻R20的连接点与接收二极管D1的负极电连接，接收二极管D1的正极与第二开关管Q5的控制脚电连接。
接收二极管D1收到红外信号，会开启接收二极管D1，这时第二开关管Q5的控制脚电平为高电平，第二开关管Q5导通，致使第一开关管Q6导通，这时检测位置RED_AD电平为高电平，控制单元认定香烟未***加热管20。如接收二极管D1没有收到红外信号，接收二极管D1不开启，这时第二开关管Q5的控制脚电平为低电平，第二开关管Q5不导通，第一开关管Q6不导通，这时检测位置RED_AD电平为低，控制单元认定香烟***加热管20中。
上述第二开关管Q5为PNP三极管，也可以是P-MOS管；第一开关管Q6为NPN三极管，也可以是N-MOS管。
具体地，如图4所示，在本实施例中，上述的控制单元包括控制芯片U4，所述控制芯片U4的型号为SMT32F030CBT6，于其他实施例，上述的控制芯片U4的型号还可以为其他SMT系列的芯片。
更进一步地，上述的加热单元包括加热驱动模块3以及检测模块2。加热驱动模块3用于接收控制信号，驱动与其外接的发热导体4加热；检测模块2用于获取加热驱动模块3在工作过程中的电流和电压，反馈信号至控制单元的控制芯片U4，以调整加热驱动模块3的加热温度。
在本实施例中，上述的发热导体4为发热丝，于其他实施例，上述的发热导体4为发热丝与发热管的组合体。
优选地，如图5所示，上述的加热驱动模块3包括驱动芯片Q1以及开关元件Q2；该驱动芯片Q1的型号为P-MOS管，该驱动芯片Q1的G端脚连接有开关元件Q2，通过开关元件Q2的导通或截断，实现能量的输出或截断，以完成对发热导体4的加热或停止加热；该开关元件Q2根据接收到的控制信号，通过打开或导通状态来实现对驱动芯片Q1的控制；所述检测模块包括电流采样芯片U5。
具体地，上述的开关元件Q2为PNP型三极管或P-MOS管，其中，上述的加热驱动模块3还包括上拉电阻R2以及第一限流电阻R5，该上拉电阻R2一端接BT+,，另一端与开关元件Q2输入脚(即S极)连接；以及第一限流电阻R5两端连接于驱动芯片Q1的控制脚(即G极)和开关元件Q2的输入脚(即S极)。
上述的检测模块2包括采样电阻R1，该采样电阻R1的一端连接于驱动芯片Q1的输出脚(即D极)，另一端连接发热导体4。
根据P-MOS管的特性，当栅极-源极电压之间Vgs小于一定值时，驱动芯片Q1就会导通，反之会截止；如图5中，当HOT_1输出低电平，开关元件Q2不导通，驱动芯片Q1的控制脚(G极)为高电平，即驱动芯片Q1的输入端(S极)与输出端(D极)间不导通，此时驱动芯片Q1停止工作，驱动芯片Q1不向发热导体4提供工作电流，发热管20不工作；当HOT_1为高电平，开关元件Q2导通，驱动芯片Q1的控制脚(G极)为低电平，即驱动芯片Q1的输入端(S极)与输出端(D极)导通，动芯片Q1向发热管20提供工作电流，发热管20工作。
如图4所示，HOT_1控制信号是由控制单元的控制芯片U1输出的。
另外，如图5所示，所述检测模块2还包括电流采样芯片U5，其中，采样电阻R1为电流采样电阻，流过发热管20的电流等于流过采样电阻R1的电流，电流流过采样电阻R1，在采样电阻R1的两端产生电压，由于采样电阻R1的阻值比较小，因此在采样电阻R1的两端的电压也比较小，经电流放大器放大若干倍后，转换为合适AD采样的电压，该电压被控制芯片U4端口PA4采集。对电流采样电阻要求阻值小，精度控制在1％。
另外，上述的检测模块2还包括第一分压电阻R4、第二分压电阻R6，检测模块2利用第一分压电阻R4以及第二分压电阻R6采集流过发热导体4的电压，供控制芯片U4采集。
上述的加热单元的个数可以为两个或三个；于其他实施例，上述的加热单元的个数为四个或者其他个数，加热单元环绕着烟草布置，以便于使烟草受热均匀，释放的香烟气较为均匀。
具体地，上述的控制芯片U4具有PWM输出端口，可以根据气流的大小调整PWM占空比，从而调整加热曲线。
如图6所示，于其他实施例，上述温度智能控制***还包括充电单元7，该充电单元7用于外部电源输入并对与其连接的供电单元8充电；而供电单元8用于对控制单元供电。本实施例中，供电单元8为电池及电池组合，也为电加热装置工作提供能量。
该充电单元7包括充电管理芯片U6以及与充电管理芯片U6连接的USB接口，该充电管理芯片U6的型号为LP28021。
另外，于其他实施例，上述温度智能控制***还包括显示单元5，显示单元5用于在控制单元的控制下，显示电加热装置当前的状态。
在本实施例中，如图7所示，上述显示单元5为若干个LED灯并联连接；于其他实施例，上述的显示单元5还可以为显示屏。
于其他实施例，上述温度智能控制***还包括开关单元6，所述开关单元6用于电加热装置的启动及关闭操作，形成控制单元的输入信号。
如图4所示，上述的开关单元6为按键SW1。于其他实施例，上述的开关单元6还可以为其他单刀开关等。
电子加热装置通过按键SW1开启后，开始加热，当达到预设温度后将通过发热导体4的温度反馈调节输出功率的大小达到恒温效果，气流的大小产生的信号将不相同。这些信号经过放大，电加热装置的控制芯片U4控制加热驱动模块3，实现控制升温速率的调整。
优选地，上述的检测孔21的个数为两个，红外检测单元的个数也为两个，每一个红外传感器12对应的检测探头121分别设置在加热管20的两个检测孔21中。当两个红外检测单元分别通过两个检测探头121获得检测信号，则可判定***加热管20的香烟为长香烟，若是置于加入热管20下端的检测探头121获得检测信号，则可判定***加热管20的香烟为短香烟，若两个红外检测单元均没有获得检测信号，则无香烟***加热管20中。
于其他实施例，若检测孔21的个数为三个以上，红外检测单元的个数与检测孔21的个数一致，且检测探头121分别设置在加热管20的检测孔21中，则可以用于检测不同长度的香烟，且检测孔21的个数越多，检测不同长度的香烟精度就越准确。
上述的电子加热装置的红外温度控制***，通过设置红外检测单元以及在电子加热装置20上的两个检测孔21，检测是否有香烟***以及***香烟是长香烟还是短香烟，反馈至控制单元，由控制单元驱动加热单元启动以及调整加热单元的加热温度，控制单元则根据香烟***情况进行温度的调节，节约电池能量，使该电子加热装置更类似香烟燃烧过程，即由长到短燃烧过，以提升使用者的口感。
另外，本发明还提供了使用了上述电子加热装置的红外温度控制***的控制方法，该方法包括：
红外检测单元通过加热管20的检测孔21发射红外信号，检测加热管20内的情况，以判断是否有香烟***加热管20中，形成输入信号；
控制单元接收输入信号，根据输入信号输出调节信号至加热单元；
加热单元根据调节信号，调整加热温度。
当香烟***到加热管内后，红外检测单元发射的红外信号可以检测到香烟存在，并送出输入信号至控制单元，由控制单元发出启动加热单元的指令，然后启动加热单元对加热管20进行加热，并烘烤加热管20中的香烟，使其发出香烟气。
加热单元的数量在两个以上，这些加热单元分别套设在加热管的不同段位区域，且每一个加热单元对应一个红外检测单元；相应地，这些检测孔21在加热管20上沿同一竖直线设置。这样设计，红外检测单元可以根据反射回来的信号，判断置于加热管20中的香烟是长香烟还是短香烟，从而由控制单元控制不同位置的加热单元加热，以调整加热温度。
优选地，上述的检测孔21的个数为两个，红外检测单元的个数为两个，分别对准两个检测孔21，当两个红外检测单元都获得检测信号，则***的烟弹为长烟弹，若只有其中一个红外检测单元获得检测信号，则***的烟弹为短烟弹，若两个红外检测单元均没有获得检测信号，则无***烟弹。
于其他实施例，若检测孔21的个数为两个以上，红外检测单元的个数与检测孔21的个数一致，且分别对准检测孔，则可以用于检测不同长度的烟弹，且检测孔的个数越多，检测不同长度的烟弹个数越多。
上述的电子加热装置的红外温度控制***的控制方法，通过设置红外检测单元以及在电子加热装置20上的两个检测孔21，检测是否有香烟***以及***香烟是长香烟还是短香烟，反馈至控制单元，由控制单元驱动加热单元启动以及调整加热单元的加热温度，控制单元则根据香烟***情况进行温度的调节，节约电池能量，使该电子加热装置更类似香烟燃烧过程，即由长到短燃烧过，以提升使用者的口感。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，包括控制单元、红外检测单元、加热单元以及设有检测孔的加热管，其中，所述红外检测单元，用于发射检测信号，通过检测孔检测加热管中的情况，以检测是否有香烟***加热管中，并形成输入信号；所述控制单元，用于接收输入信号，根据输入信号输出调节信号至加热单元；所述加热单元，用于根据调节信号，启动加热且调整加热温度；
加热单元的数量在两个以上，这些加热单元分别套设在加热管的不同段位区域，且每一个加热单元对应一个红外检测单元；相应地，这些检测孔在加热管上沿同一竖直线设置；
红外检测单元根据反射回来的信号，判断置于加热管中的香烟是长香烟还是短香烟，由控制单元控制不同位置的加热单元加热，以调整加热温度。
2.根据权利要求1所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，所述红外检测单元包括红外传感器以及检测驱动模块；所述红外传感器，用于通过检测孔检测加热管中的情况，形成检测信号；所述检测驱动模块，用于根据检测信号，形成输入信号。
3.根据权利要求2所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，所述检测驱动模块包括与红外传感器的接收二极管D1连接的开关模块，当红外传感器的接收二极管D1接收到香烟***的信号，驱动开关模块开启，形成输入信号至控制单元，驱动加热单元进行加热。
4.根据权利要求3所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，所述开关模块包括第一开关管Q6以及第二开关管Q5，其中，所述第一开关管Q6的控制端脚与接收二极管D1连接；所述第一开关管Q6的输出端脚与第二开关管Q5的控制端脚连接；所述第二开关管Q5的输出端脚与控制单元连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片U4。
6.根据权利要求5所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，所述加热单元包括加热驱动模块以及检测模块；其中，所述加热驱动模块，用于接收控制信号，驱动外接的发热导体加热；所述检测模块，用于获取加热驱动模块在工作过程中的电流和电压，反馈信号至控制单元，以调整加热驱动模块的加热温度。
7.根据权利要求6所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，所述加热驱动模块包括驱动芯片Q1以及开关元件Q2，该开关元件Q2根据接收到的控制信号，通过打开或导通状态来实现对驱动芯片Q1的控制；所述检测模块包括电流采样芯片U5。
8.根据权利要求1所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，还包括充电单元，所述充电单元用于根据外部电源输入，并对与其连接的供电单元充电。
9.根据权利要求1所述的电子加热装置的红外温度控制***，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元用于在控制单元的控制下，显示电加热装置当前的状态。
10.一种权利要求1所述的电子加热装置红外温度控制***的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
红外检测单元通过加热管的检测孔发射红外信号，检测检测加热管中情况，以判断是否有香烟***加热管中，形成输入信号；
控制单元接收输入信号，根据输入信号输出调节信号至加热单元；
加热单元根据调节信号，调整加热温度；
加热单元的数量在两个以上，这些加热单元分别套设在加热管的不同段位区域，且每一个加热单元对应一个红外检测单元；相应地，这些检测孔在加热管上沿同一竖直线设置；
红外检测单元根据反射回来的信号，判断置于加热管中的香烟是长香烟还是短香烟，由控制单元控制不同位置的加热单元加热，以调整加热温度。
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