一种恒温控制系统及电子烟论文和设计-赵侠

全文摘要

本申请实施例提供一种恒温控制系统及电子烟，所述恒温控制系统包括加热电阻、受控单元、采集单元以及控制单元；所述受控单元的输出端与所述加热电阻的第一端连接，使所述受控单元的输出电流通过所述加热电阻；所述受控单元的输入端与控制单元连接；所述采集单元与所述加热电阻和所述控制单元连接，用于采集所述加热电阻的电信号并将采集到的电信号传输给所述控制单元；所述控制单元用于根据所述电信号确定所述加热电阻的当前工作温度，并根据确定的当前工作温度调节输送到所述受控单元的输入端的电信号，调节所述受控单元的输出电流，使所述加热电阻的工作温度处于预设的阈值范围内。如此，实现了电子烟的恒温控制功能。

主设计要求

1.一种恒温控制系统，其特征在于，包括加热电阻、受控单元、采集单元以及控制单元；所述加热电阻用于加热电子烟中的烟草；所述受控单元的输出端与所述加热电阻的第一端连接，使所述受控单元的输出电流通过所述加热电阻；所述受控单元的输入端与控制单元连接；所述采集单元与所述加热电阻和所述控制单元连接，用于采集所述加热电阻的电信号并将采集到的电信号传输给所述控制单元；所述控制单元用于根据所述电信号确定所述加热电阻的当前工作温度，并根据确定的当前工作温度调节输送到所述受控单元的输入端的电信号，调节所述受控单元的输出电流，使所述加热电阻的工作温度处于预设的阈值范围内。

设计方案

1.一种恒温控制系统，其特征在于，包括加热电阻、受控单元、采集单元以及控制单元；

所述加热电阻用于加热电子烟中的烟草；

所述受控单元的输出端与所述加热电阻的第一端连接，使所述受控单元的输出电流通过所述加热电阻；所述受控单元的输入端与控制单元连接；

所述采集单元与所述加热电阻和所述控制单元连接，用于采集所述加热电阻的电信号并将采集到的电信号传输给所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述电信号确定所述加热电阻的当前工作温度，并根据确定的当前工作温度调节输送到所述受控单元的输入端的电信号，调节所述受控单元的输出电流，使所述加热电阻的工作温度处于预设的阈值范围内。

2.根据权利要求1所述的恒温控制系统，其特征在于，所述采集单元包括第一子采集单元和第二子采集单元；

所述第一子采集单元连接于所述加热电阻的第一端和所述控制单元之间，用于采集所述加热电阻第一端的电压信号并将所述加热电阻第一端的电压信号传输至所述控制单元；

所述第二子采集单元包括运算放大器以及与所述加热电阻的第二端连接的电流采样电阻；所述电流采样电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端相连，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连；所述运算放大器的输出端与所述控制单元连接，用于采集所述电流采样电阻两端的电压信号，并将该电压信号放大后传输至所述控制单元。

3.根据权利要求1或2所述的恒温控制系统，其特征在于，所述受控单元包括PMOS晶体管；

所述PMOS晶体管的栅极作为所述受控单元的输入端与所述控制单元连接；所述PMOS晶体管的漏极作为所述受控单元的输出端与所述加热电阻的第一端连接；所述PMOS晶体管的源极与所述控制单元的电源输入端连接。

4.根据权利要求3所述的恒温控制系统，其特征在于，所述控制单元包括PWM控制器，所述PWM控制器与所述PMOS晶体管的栅极连接，用于调节所述PMOS晶体管的输入电压，改变所述PMOS晶体管的漏极向所述加热电阻输出的电流。

5.一种电子烟，其特征在于，所述电子烟包括权利要求1-4中任一项所述的恒温控制系统以及互相连接的烟杆和烟嘴，所述恒温控制系统设置于所述烟杆内，所述烟嘴用于使用户抽吸雾化后的烟草。

6.根据权利要求5所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括与所述控制单元连接的实时时钟模块，所述实时时钟模块用于监测用户的吸烟时长并将监测到的吸烟时长记录到所述控制单元中；

所述控制单元还用于根据所述实时时钟模块记录的吸烟时长控制所述恒温控制系统通电或断电。

7.根据权利要求5或6所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括电池和低压差稳压器，所述电池、所述低压差稳压器和所述控制单元的电源输入端依次连接。

8.根据权利要求7所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括充电仓，所述充电仓用于为所述电池充电。

9.根据权利要求8所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括与所述控制单元连接的闪存，所述闪存用于存储所述预设的阈值范围；

所述充电仓包括数据传输接口，所述充电仓还用于获取所述预设的阈值范围，所述数据传输接口用于将所述预设的阈值范围输送至所述控制单元；

所述控制单元包括与所述数据传输接口兼容的第一通信接口以及与所述闪存兼容的第二通信接口，所述第一通信接口用于接收所述充电仓输送的所述预设的阈值范围，所述第二通信接口用于将所述预设的阈值范围发送至所述闪存以及接收所述闪存发送的数据。

10.根据权利要求5或6所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括与所述控制单元连接的LED指示灯，所述LED指示灯用于指示所述加热电阻的加热状态。

设计说明书

技术领域

本申请涉及电子烟领域，具体而言，涉及一种恒温控制系统及电子烟。

背景技术

在电子烟的使用中，需要通过电子烟中的加热电阻将烟草加热到合适的温度，一方面，可以使烟草在合适的温度下保持较佳的口感，另一方面也能防止烟草在过高的温度下产生并释放对人体有害的物质。

因此，如何控制电子烟中的加热电阻处于合适的温度范围内，是目前需要解决的问题。

实用新型内容

为了至少部分地克服现有技术中的上述不足，本申请实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种恒温控制系统，所述恒温控制系统包括加热电阻、受控单元、采集单元以及控制单元；

所述加热电阻用于加热电子烟中的烟草；

所述受控单元的输出端与所述加热电阻的第一端连接，使所述受控单元的输出电流通过所述加热电阻；所述受控单元的输入端与控制单元连接；

所述采集单元与所述加热电阻和所述控制单元连接，用于采集所述加热电阻的电信号并将采集到的电信号传输给所述控制单元；

可选地，所述采集单元包括第一子采集单元和第二子采集单元；

可选地，所述受控单元包括场效应管PMOS晶体管；

可选地，所述控制单元包括PWM控制器，所述PWM控制器与所述PMOS晶体管的栅极连接，用于调节所述PMOS晶体管的输入电压，改变所述PMOS晶体管的漏极向所述加热电阻输出的电流。

第二方面，本申请实施例提供一种电子烟，所述电子烟包括第一方面所述的恒温控制系统以及互相连接的烟杆和烟嘴，所述恒温控制系统设置于所述烟杆内，所述烟嘴用于使用户抽吸雾化后的烟草。

可选地，所述电子烟还包括与所述控制单元连接的实时时钟模块，所述实时时钟模块用于监测用户的吸烟时长并将监测到的吸烟时长记录到所述控制单元中；

所述控制单元还用于根据所述实时时钟模块记录的吸烟时长控制所述恒温控制系统通电或断电。

可选地，所述电子烟还包括电池和低压差稳压器，所述电池、所述低压差稳压器和所述控制单元的电源输入端依次连接。

可选地，所述电子烟还包括充电仓，所述充电仓用于为所述电池充电。

可选地，所述电子烟还包括与所述控制单元连接的闪存，所述闪存用于存储所述预设的阈值范围；

所述充电仓包括数据传输接口，所述充电仓还用于获取所述预设的阈值范围，所述数据传输接口用于将所述预设的阈值范围从所述通信单元输送至所述控制单元；

可选地，所述电子烟还包括与所述控制单元连接的LED指示灯，所述LED指示灯用于指示所述加热电阻的加热状态。

相对于现有技术而言，本申请实施例具有以下有益效果：

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电子烟的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种恒温控制系统的方框示意图；

图3为本申请实施例提供的一种恒温控制系统的部分电路结构示意图；

图4为本申请本实施例中采集单元的一种电路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电子烟的部分电路结构示意图。

图标：10-电子烟；100-恒温控制系统；110-加热电阻；120-受控单元；121-栅极；122-漏极；123-源极；125-电平转换单元；130-采集单元；131-第一子采集单元；132-第二子采集单元；1321-运算放大器；1322-电流采样电阻；140-控制单元；200-烟杆；210-实时时钟模块；220-电池；230-低压差稳压器；240-充电仓；250-闪存；260-LED指示灯；300-烟嘴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参照图1，本申请实施例提供一种电子烟10，该电子烟10包括烟杆200、烟嘴300以及设置在烟杆200内的恒温控制系统100。

烟杆200和烟嘴300连接，所述烟嘴300用于使用户抽吸雾化后的烟草。电子烟10中的烟草包裹于恒温控制系统100中的加热电阻110。

请再参照图2，图2是恒温控制系统100的方框示意图。恒温控制系统100包括加热电阻110、受控单元120、采集单元130以及控制单元140。

其中，加热电阻110用于为电子烟10中的烟草加热。加热电阻110可以为片状，也可以为丝状，换言之，加热电阻110可以是加热电阻或加热丝，本实施例对此不做限制。

另外，所述控制单元140包括的电子元件和类型不受限制，只要具有一定的信号处理能力即可，例如，可以包括，但不限于单片机、可编程逻辑控制器、数字信号处理器等。在本实施例中，优选地，控制单元140可以为单片机。

在本实施例中，加热电阻110包括相对的第一端和第二端，受控单元120的输入端和控制单元140连接，受控单元120的输出端与加热电阻110的第一端连接，使受控单元120的输出电流通过加热电阻110，具体是沿加热电阻110的第一端流向第二端，从而可以通过加热电阻110释放的热量对电子烟中的烟草进行加热。

本实施例中，采集单元130与加热电阻110和控制单元140连接，该采集单元130用于采集加热电阻110的电信号并将采集到的电信号传输给控制单元140。控制单元140用于根据所述电信号确定加热电阻110的当前工作温度，并根据确定的当前工作温度调节输送到受控单元120的输入端的电信号，调节受控单元120的输出电流，使加热电阻110的工作温度处于预设的阈值范围内。

基于上述设计，本申请实施例提供的恒温控制系统100实现了电子烟10的恒温控制功能。

在一些实施方式中，如图3所示，受控单元120可以包括PMOS晶体管(Positivechannel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物场效应晶体管)。所述PMOS晶体管的栅极121与控制单元140连接，栅极121作为受控单元120的输入端。所述PMOS晶体管的漏极122与加热电阻110的第一端连接，漏极122作为受控单元120的输出端。控制单元140的电源输入端与所述PMOS晶体管的源极123连接，如此，连接于所述电源输入端的电源(如，电池)不仅能为控制单元140供电，还能向所述PMOS晶体管提供漏源电压。基于此，控制单元120通过调节输入栅极121的电压信号调节所述PMOS晶体管的栅源电压，进而调节所述PMOS晶体管的输出电流，该输出电流即从漏极122流向加热电阻110的电流。

在此实施方式下，可选地，控制单元140可以包括PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制器。所述PWM控制器与所述PMOS晶体管的栅极121连接，用于向所述PMOS晶体管的栅极121提供一具有占空比的PWM信号(即，输入栅极121的电压信号)。当该PWM信号出现高低电平的转换时，所述PMOS晶体管的导通状态也随之变化，因此通过该PWM信号的高低电平转换可以控制所述PMOS晶体管是否向加热电阻110输出电流。基于此，控制单元140通过调节该PWM信号，改变所述PMOS晶体管的漏极向加热电阻110输出的电流。详细地，控制单元140通过调节该PWM信号的占空比，调节单位周期(此周期等于所述PWM信号的周期)内所述PMOS晶体管向加热电阻110输出电流的时长，进而调节单位周期内加热电阻110产生的热量，即调节加热电阻110的温度。可选地，如图3所示，控制单元140和所述PMOS晶体管之间可以连接有电平转换单元125，电平转换单元125用于调节所述PWM信号的电平幅值，以使通过该PWM信号的高低电平转换可以稳定控制所述PMOS晶体管是否向加热电阻110输出电流。

本实施例中，控制单元140可以根据所述当前工作温度与预设的工作温度的差值来调节所述PWM信号的占空比。

在一种可选的实施方式中，采集单元130的电路结构可以如图4所示。参照图4，采集单元130可以包括第一子采集单元131和第二子采集单元132。其中，第一子采集单元131用于加热电阻110的电压，通过第二子采集单元132用于采集通过加热电阻110的电流。控制单元140根据欧姆定律可以确定加热电阻110的阻值大小，进而加热电阻110的温度-阻值特性可以确定加热电阻110的当前工作温度，并可以根据所述当前工作温度调节输送到受控单元120的输入端的电信号，调节受控单元120的输出电流，使加热电阻110的工作温度处于预设的阈值范围内。详细地，第二子采集单元132包括运算放大器1321以及与加热电阻110的第二端连接的电流采样电阻1322。第一子采集单元131连接于所述加热电阻110的第一端和所述控制单元140之间。换言之，第一子采集单元131用于采集加热电阻110的第一端处的电压信号。值得说明地是，电流采样电阻是一种阻值误差和阻值均很小的电阻，如图4所示，当电流采样电阻1322一端连接于加热电阻110且另一端连接于接地端GND时，电流采样电阻1322在电路中的分压可以忽略不计，从而采集到的加热电阻110第一端的电压信号可以近似作为加热电阻110两端的电压信号。

在本实施例中，第二子采集单元132通过采集电流采样电阻1322两端的电压信号间接采集通过加热电阻110的电流信号。详细地，电流采样电阻1322的一端与运算放大器1321的同相输入端相连，另一端与运算放大器1321的反相输入端相连；运算放大器1321的输出端与控制单元140连接，用于采集电流采样电阻1322两端的电压信号，并将该电压信号放大后传输至控制单元140。

根据图4所示的第二子采集单元132的电路结构，采集到的放大后的电流采样电阻1322两端的电压信号与通过加热电阻110的电流信号成正比例关系，且该比例可以由电流采样电阻的阻值和运算放大器1321的放大倍数确定。

基于前述内容，以图4所示的采集单元130的电路结构为例，控制单元140接收到加热电阻110第一端的电压信号以及放大后的电流采样电阻1322两端的电压信号。其中，加热电阻110第一端的电压信号可以近似作为加热电阻110两端的电压信号，放大后的电流采样电阻1322两端的电压信号为通过加热电阻110的电流信号与一确定比例的乘积。进一步地，结合欧姆定律以及加热电阻110的温度-阻值特性，可以确定加热电阻110的温度与加热电阻110第一端的电压信号以及放大后的电流采样电阻1322两端的电压信号的关系。因此，控制单元140根据加热电阻110第一端的电压信号、放大后的电流采样电阻1322两端的电压信号和该关系可以计算出加热电阻110的当前工作温度。

可选地，电子烟10还可以包括实时时钟模块。如图5所示，实时时钟(RTC，Real-Time Clock)模块210与控制单元140连接，例如可以通过IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路)总线连接。实时时钟模块210控制单元可以用于监测用户的吸烟时长并将监测到的吸烟时长记录到控制单元140中。

所述实时时钟模块210可以通过如下方式监测用户的吸烟时长：电子烟10中可以设置一个连接于控制单元140的开关用于控制恒温控制系统100通电或断电，在这种方式下控制单元140可以将所述开关开启的时刻确定为用户吸烟的开始时刻，并通知实时时钟模块210开始计时。

如图5所示，可选地，电子烟10还可以包括电池220、低压差稳压器230。电池220、低压差稳压器230与控制单元140的电源输入端依次连接。电池220用于为控制单元140(乃至恒温控制系统100)提供电源，由于电池220在使用过程中输出电压可能会损耗，无法达到控制单元140的电源输入端的额定输入电压从而影响控制单元140(乃至恒温控制系统100)的正常工作，因此通过设置低压差稳压器230可以将电池22有所损耗的输出电压恢复至控制单元140的电源输入端的额定输入电压，从而保证了控制单元140(乃至恒温控制系统100)的正常工作。

可选地，电子烟10还可以包括用于为电池220充电的充电仓240。

此外，考虑到在不同工作温度范围下雾化得到的烟草的口感有所不同，可以在控制单元140中设置不同种类的烟草适合的工作温度范围和\/或符合不同用户喜好的工作温度范围。因此，本申请实施例中的充电仓240还可以具有数据通信的功能，以将预设的加热电阻110的工作温度的阈值范围传输至控制单元140。

详细地，充电仓240可以包括数据传输接口。充电仓240还用于获取所述预设的阈值范围。可选地，充电仓240可以通过通信单元来获取所述预设的阈值范围，所述通信单元与所述数据传输接口连接。所述通信单元包括但不限于蓝牙芯片，用户可以通过具有蓝牙通信功能的终端将预设的阈值范围发送所述蓝牙芯片，所述数据传输接口再将所述预设的阈值范围输送至控制单元140。

相应地，控制单元140包括与所述数据传输接口兼容的第一通信接口，该第一通信接口用于接收充电仓240输送的所述预设的阈值范围。所述数据传输接口和所述第一通信接口可以是，但不限于UART(Universal Asynchronous Receiver\/Transmitter，通用异步收发传输器)接口。

同时，电子烟10还包括与控制单元140连接的闪存250，闪存250用于存储所述预设的阈值范围。控制单元140还包括与闪存250兼容的第二通信接口，该第二通信接口用于所述预设的阈值范围发送至闪存250以及接收闪存250发送的数据(包括所述预设的阈值范围)。可选地，该第二通信接口包括但不限于SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)。

鉴于上述设置，电子烟10还可以包括与一客户端通信的通信单元，客户端可以将所述预设的阈值范围发送至充电仓240，充电仓240可以通过所述数据传输接口将接收到的所述预设的阈值范围发送给控制单元140的第一通信接口。

控制单元140通过第一通信接口接收该阈值范围，并通过第二通信接口将该阈值范围发送至闪存250，此时，控制单元即可从闪存250读取该阈值范围用于调节制加热电阻110的工作温度，以使特定种类的烟草雾化后的口感较佳或使烟草雾化后的口感满足特定用户的个人喜好。

可选地，如图5所示，电子烟10还包括与控制单元140连接的LED指示灯260，LED指示灯260用于指示加热电阻110的加热状态。具体地，可以在控制单元140中根据加热电阻110具有的多种加热状态配置LED指示灯260的点亮方式。例如，当加热电阻110正在加热且工作温度未达到所述预设的阈值范围时，控制单元140控制LED指示灯260闪烁；当加热电阻110正在加热且工作温度已达到所述预设的阈值范围时，控制单元140控制LED指示灯260常亮；当加热电阻110已停止加热时，控制单元140控制LED指示灯260熄灭。可以理解，LED指示灯260用于指示加热电阻110的加热状态的方式以及所述加热状态的分类不限制于上述情况，在其他实施方式中，还可以根据加热电阻110具有的多种加热状态配置LED指示灯260的发光颜色，所述加热状态也可以具有不同的分类。

综上所述，本申请实施例提供一种恒温控制系统及电子烟，所述恒温控制系统包括加热电阻、受控单元、采集单元以及控制单元；所述受控单元的输出端与所述加热电阻的第一端连接，使所述受控单元的输出电流通过所述加热电阻；所述受控单元的输入端与控制单元连接；所述采集单元与所述加热电阻和所述控制单元连接，用于采集所述加热电阻的电信号并将采集到的电信号传输给所述控制单元；所述控制单元用于根据所述电信号确定所述加热电阻的当前工作温度，并根据确定的当前工作温度调节输送到所述受控单元的输入端的电信号，调节所述受控单元的输出电流，使所述加热电阻的工作温度处于预设的阈值范围内。如此，实现了电子烟的恒温控制功能。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

设计图

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