CN116602458A - 一种微波加热型烟具的加热控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波加热型烟具的加热控制方法，所述微波加热型烟具内具有MCU微控制器、微波发生电路和微波发射天线，所述微波发射天线在加热烟弹时与烟弹接触并定期在一定的频率范围内扫描烟弹在各频率下的回波损耗，MCU微控制器选取其中回波损失最小的频率作为最佳频率，使得所述微波发生电路在该最佳频率处工作。本发明极大提高了微波加热效率。
Description
技术领域
本发明属于微波加热控制技术领域，具体涉及一种微波加热型烟具的加热控制方法。
背景技术
将诸如烟草等发烟材料加热到低于其燃点温度但足以释放各种香味成分的某个温度下，使其释放香味成分供用户抽吸，已经是当今世界烟草领域最新的发展趋势。实现这种加热不燃烧型发烟方式的设备俗称“烟具”。烟具按照其电能转换为热能的方式可分为电阻加热型、电磁加热型、红外线加热型等形式，近年来，也有人在开发微波加热型烟具。
无论哪种烟具，都要面临根据被加热物(例如烟支或烟弹)的不同成分或不同加热状态对加热方式进行优化的问题。因此，从控制论角度来说，必须能采集被加热物的某个状态参数，将该状态参数输入烟具中的微控制器，然后微控制器经过特定优化算法去调整烟具的诸如电压、电流、占空比等设备参数，以适应该特定的被加热物的特定状态，使加热释放烟雾过程的某个目标特性(例如烟雾量、逐口一致性、口感)达到最优。
对于电阻加热型烟具来说，通常是测量烟支温度作为一个反馈参数反馈给控制器。对于电磁加热型烟具来说，通常是测量***烟支内的电磁感受器的居里温度、矫磁性等磁性性质作为反馈参数，或是将烟支温度作为反馈参数，反馈给控制器。对于红外加热型烟具或微波加热型烟具，技术人员通常能想到的反馈参数也是温度。
仅用温度作为反馈参数，不仅控制手段过于单一，而且随着用户的抽吸过程而不可避免地被带入烟支的外界空气的冷却作用，烟支内的温度通常处于大幅度波动，给控制带来不便。
目前微波加热例如微波炉中的控制策略，通常是通过微波加热时间来单向控制，也缺乏从被加热物本身获取某个特性来反馈控制微波控制电路的机制。此外，最为关键的微波频率选择上，是结合既往经验事先人为选定的且一经选定就固定不变的，首先在选择时就未必是能与各种不同类型的烟支匹配的最佳频率，其次即便加热刚开始时是最佳的，随着加热过程的进行，烟支的化学成分、热物理状态发生变化后，其最佳微波频率也是动态变化的，也不能做到全程最佳，难免会导致微波馈入烟支的利用率低，有时出现加热不了烟支、微波电路功耗过大、微波利用率不高或者烟支焦糊等现象。
因此，针对微波加热型烟具，急需一种新的反馈控制方法，故提出了本发明。
发明内容
本发明提供了一种微波加热型烟具的加热控制方法，所述微波加热型烟具内具有MCU微控制器、微波发生电路和微波发射天线，其关键点在于，所述微波发射天线在加热烟弹时与烟弹接触并定期在一定的频率范围内扫描烟弹在该频段内的回波损耗，MCU微控制器选取其中回波损失最小的频率作为最佳频率，使得所述微波发生电路在该最佳频率处工作。
优选地，所述MCU微控制器通过RS485通讯电路或RS422通讯电路对微波发生电路进行控制。
优选地，所述频率范围为2.4-2.5GHz。
优选地，扫描时每100ms移动10MHz，1s内完成从2.4GHz到2.5GHz的频率扫描。
其中所述回波损耗在微波加热领域又被简称为S11，回波损耗的物理学定义、测量回波损耗的软硬件设置、MCU微控制器本身及其工作方法、控制微波发生器的频率的方法等在微波加热领域都是已知的，本发明可直接借鉴使用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明针对微波加热型烟具在加热烟支时微波发射天线要接触烟支的这个特点，创造性地提出回波损耗作为控制参数来进行反馈控制，规避了传统的使用温度作为参数时的各种弊病。当然，本发明并不排除同时也结合温度参数进行防过热控制等，仅仅是在微波工作频率控制和微波电路各种参数上，不直接与温度挂钩。
2、本发明使用回波损耗作为控制参数来进行反馈控制，实现了以下控制指标的提升：回波损耗能够最精准的反应出烟支对微波的吸收程度，不同的吸收程度又决定了微波的利用率和烟支的温升，吸收越高，回波损耗越小，微波的利用率越高，整体功耗越小，烟支的温升就快。所以使用回波损耗作为控制参数，够最直接的反应当前微波的利用率、整体功耗、烟支温升。
附图说明
图1为一种示例性的微波加热型烟具的控制电路示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述，以下实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的保护范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用零部件或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
使用如图1所示的微波发生电路和控制电路，加热云南产某型号烟支。MCU控制微波发生电路每隔10s就在频段2.4GHz到2.5GHz之间进行扫描，扫描时每100ms移动10MHz，1s内完成2.4GHz到2.5GHz的扫描，同步记录每个频点的回波损耗，扫描完成后比对每个频点的回波损耗，寻找最小回波损耗对应的频点2.41GHz，并以该频点作为当前微波的输出频率值，此时烟支能够获得最大的微波输出功率，微波电路获得最小的反射功率，整个电路的功耗最小，10s后再次扫描，发现最小回波损耗对应的频点为2.43GHz，则MCU微控制器控制微波发生电路在2.43GHz下工作，10s后再扫描，以此类推，不停地调整微波发生电路让其始终在对应于最小回波损耗的频率下工作。如此，则原来在全程固定微波频率下整个电路功耗8W才能实现的加热效果，现在只需要6W就可以达到，同时反射功率降低了30％，极大延长了微波电路的使用寿命。
以上所述，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种微波加热型烟具的加热控制方法，所述微波加热型烟具内具有MCU微控制器、微波发生电路和微波发射天线，其特征在于，所述微波发射天线在加热烟弹时与烟弹接触并在一定的频率范围内扫描烟弹在各频率下的回波损耗，MCU微控制器选取其中回波损失最小的频率作为最佳频率，使得所述微波发生电路在该最佳频率处工作。
2.根据权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述MCU微控制器通过RS485通讯电路或RS422通讯电路对微波发生电路进行控制。
3.根据权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述频率范围为2.4-2.5GHz。
4.根据权利要求3所述的加热控制方法，其特征在于，扫描时每100ms移动10MHz，1s内完成从2.4GHz到2.5GHz的扫描。
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