CN110771952B

CN110771952B - 一种烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法

Info

Publication number: CN110771952B
Application number: CN201911000267.XA
Authority: CN
Inventors: 何志强
Original assignee: Dongguan Meidige Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Meidige Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2023-01-03
Anticipated expiration: 2039-10-21
Also published as: CN110771952A

Abstract

本发明涉及电子烟技术领域，尤其是指一种烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法，先生成气体气压与气体流量、气体气压与气体密度之间的对应关系表，于是在后续检测气体的气压后，通过查询对应关系表便可获得当前气压相应的气体流量和气体密度，再根据气体流量计算出气体体积，最后在根据气体体积和气体密度便可计算出该气体的重量。本发明提供的一种烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法，通过对应关系表可实现快速、简单测量气体的重量的目的，从而实现控制单位时间内的雾化材料的使用剂量的功能，可防止雾化材料使用过量的问题。

Description

一种烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，尤其是指一种烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法。

背景技术

电子烟是一种模仿卷烟的电子产品，有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道和感觉。它是通过雾化等手段，将尼古丁等变成蒸汽后，让用户吸食的一种产品。相关的研究认为，目前电子烟的危害相较于传统的香烟的危害要小，因此，电子烟早几年开始在国外盛行，到近几年才开始在我国受到青年人士的青睐。

但是，电子烟虽然危害比传统香烟要小的多，但也不能长时间使用。现在市面上的电子烟的多数利用开关控制电子烟的启停，因而只能是用户自己控制关闭电子烟；或者部分电子烟设置了定时功能，但在设定的时间内，用户的抽吸次数多或者少并无法控制，因而也无法达到控制烟油或者其他雾化材料的使用量，在单位时间内的烟油或者其他雾化材料的使用量超标，也会影响用户及其周边人群的健康。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法，可以快速、简单的测量气体的重量，从而实现控制单位时间内的雾化材料的使用剂量的功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种烟雾发生器的材料剂量控制系统，包括控制器、电源、气体发生模块、气体收集件以及若干气压检测件，所述电源用于为控制器提供电压，所述气体发生模块用于提供固定体积的气体和稳定的气压，若干所述气压检测件用于检测气体发生模块所提供的气体的气压或等效气压并将该气压或等效气压的数值传输到控制器上，所述控制器用于存储记录气压检测件的检测数据，所述气体收集件用于收集气体发生模块所提供的气体。

优选的，所述气体发生模块包括气泵、进气通道、排气通道、气体转换接口、气体减压单元以及驱动电机，所述驱动电机用于控制气泵进行吸气或者呼气，所述气体转换接口与气泵连通，所述进气通道和排气通道分别与气体转换接口的进气口和出气口连通，若干所述气压检测件安装于进气通道内，所述气体减压单元安装于进气通道的进气口与若干气压检测件之间。

优选的，所述气体发生模块还包括用于调节驱动电机的转速的调速单元。

优选的，所述材料剂量控制系统还包括数据显示单元，所述数据显示单元与控制器信号连接。

一种烟雾发生器的材料剂量控制系统的控制方法，包括以下步骤：

A.实时检测气体的气压P(i)(i＝1...N)，N为气压检测件的检测次数；

B.计算出N次气压检测值P(i)的平均值P_laverage＝(P(1)+P(2)+...+P(N))/N，并计算气压平均值P_laverage所对应的气体流量；

C.计算出气压P(i)对应的气体密度；

D.重复步骤A～步骤C，获得多个气压平均值P_laverage，计算每个气压平均值P_laverage所对应的气体流量和气体密度，生成气压平均值P_laverage与气体体积以及气压平均值P_laverage与气体密度的对应关系表，并保存；

E.第k次采集的气体气压为P(k)，通过步骤D中生成的对应关系表可获得与气压P(k)对应的气体流量F(k)和气体密度D(k)；

F.通过气体流量F(k)计算出气体体积v(k)，则第k次采集的气压P(k)对应的气体的重量则为W(k)＝v(k)*D(k)；

G.将所有采样时刻所获得的气体重量叠加，便可获得气体的总重量Mtotal＝W(1)+W(2)+...+W(K)，其中K为采集总次数；设定气体使用临界值L，若气体总重量Mtotal>＝L，则气体发生器停止工作，不再产生气体。

优选的，设气压P(i)的检测时间间隔为Ts秒，气体流量为F，则第k次气压检测采样的气体流量F(k)＝V/(Ts*N)，其中V为气泵的体积，N为气压检测件的总检测次数。

优选的，设气体收集件的初始重量为m0，第k次检测气压后，气体收集件的重量为m(k)，则第k次气压检测的气体密度为D(k)＝(m(k)-m0)/V，其中V为气泵的体积。

优选的，第k次检测的气体体积为v(k)＝Ts*F(k)，其中，Ts为气体检测件的检测时间间隔。

优选的，步骤E中，第k次采集气体气压P(k)后，通过插值运算或查表运算从对应关系表中获取与气压P(k)对应的气体流量F(k)和气体密度D(k)。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法，先生成气体气压与气体流量、气体气压与气体密度之间的对应关系表，于是在后续检测气体的气压后，通过查询对应关系表便可获得当前气压相应的气体流量和气体密度，再根据气体流量计算出气体体积，最后在根据气体体积和气体密度便可计算出该气体的重量，将计算出的气体的重量与初始设定的临界值比较，若该气体重量大于设定的临界值，说明固定时间内用于产生气体的雾化材料使用量已超出设定值，于是可暂停雾化材料的使用，从而达到在控制雾化材料使用剂量的目的。该烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法，通过对应关系表可实现快速、简单测量气体的重量的目的，从而实现控制单位时间内的雾化材料的使用剂量的功能，可防止雾化材料使用过量的问题。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的另一原理框图。

图3为本发明的对应关系表的生成流程图。

图4为本发明的烟雾气体的重量计算流程图。

在图1至图4中的附图标记包括：

1-控制器，2-电源，31-气泵，32-进气通道，33-排气通道，34-气体转换接口，35-气体减压单元，36-驱动电机，37-调速单元，38-数据显示单元，4-气体收集件，5-气压检测件。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

本实施例提供的一种烟雾发生器的材料剂量控制系统，如图1和图2，包括控制器、电源、气体发生模块、气体收集件以及若干气压检测件，所述电源用于为控制器提供电压，所述气体发生模块用于提供固定体积的气体和稳定的气压，若干所述气压检测件用于检测气体发生模块所提供的气体的气压或等效气压并将该气压或等效气压的数值传输到控制器上，所述控制器用于存储记录气压检测件的检测数据，所述气体收集件用于收集气体发生模块所提供的气体；所述气体发生模块包括气泵、进气通道、排气通道、气体转换接口、气体减压单元以及驱动电机，所述驱动电机用于控制气泵进行吸气或者呼气，所述气体转换接口与气泵连通，所述进气通道和排气通道分别与气体转换接口的进气口和出气口连通，若干所述气压检测件安装于进气通道内，所述气体减压单元安装于进气通道的进气口与若干气压检测件之间；所述气体发生模块还包括用于调节驱动电机的转速的调速单元；所述材料剂量控制系统还包括数据显示单元，所述数据显示单元与控制器信号连接。本实施例中采用的气体减压单元、调速单元以及数据显示单元均为现有技术，气体减压单元可采用现有技术中的气体减压阀。

具体地，本实施例将烟雾发生器的材料剂量控制系统用于电子烟的烟雾气体上，具体控制原理为：

第一步，生成对应关系表：气泵有吸气和排气两种状态，气泵吸气模拟人体的吸气，气泵呼气模拟人体的呼气，驱动电机通过正反转来控制气泵的吸气和排气两种状态的转换；首先，驱动电机驱动气泵吸气，于是烟雾气体由进气通道进入气泵，进气通道内设置有气体减压单元，可以减小烟雾气体的气压，防止气压超出气压检测件的检测范围，该过程气压检测件实时检测烟雾气体的气压，并将多个检测数据传输到控制器上，控制器将所有气压检测件的检测数据求平均值，获得该次烟雾气体的平均气压值，再结合气压的检测时间间隔，便可计算出该烟雾气体的气体流量；接着驱动电机驱动气泵转为排气状态，于是，气体转换接口内的气体由排气通道输出，气体收集件设置于排气通道内，用于将排气通道排出的烟雾气体收集，再通过测量吸收气体后的气体收集件的重量，减去气体收集件的初始重量，便可计算出气体收集件所吸收的烟雾气体的重量，每次排气通道排出的烟雾气体的体积为气泵的体积，于是可以根据烟雾气体的重量以及体积计算出烟雾气体的密度，优选的，本实施例中的气体收集件采用过滤棉。气泵每次吸气和排气，便可计算出当次的烟雾气体的平均气压、气体流量以及气体密度，重复上述检测计算过程，可以获得多组平均气压、气体流量以及气体密度的数据，根据多组数据，生成气体平均气压值与气体流量、平均气压值与气体密度的对应关系表，存储在控制器上的存储器中。本实施例中的气压检测件可采用气压传感器，但不限于气压传感器，气压检测件的数量可以设置为一个，也可以设置为两个甚至两个以上，当气压检测件为两个时，两个气压检测件同时进行气压的检测，可以获得更多的检测数据，再结合两个气压检测件的检测数据，根据上述步骤生成对应关系表。

第二步，生成对应关系表后，控制气泵的吸气速度，使烟雾气体进入气泵，气压检测件检测烟雾气体的气压，根据检测到的气压在对应关系表中可快速查找获得该气压对应的气体流量以及气体密度，再通过气体流量计算出气体的体积，根据重量＝体积*密度公式，便可计算出不同气压下的气体重量，将计算出的气体的重量与初始设定的临界值比较，若该气体重量大于设定的临界值，说明固定时间内用于产生气体的雾化材料使用量已超出设定值，于是可暂停雾化材料的使用，从而达到在控制雾化材料使用剂量的目的。该烟雾发生器的材料剂量控制系统及其控制方法，通过对应关系表可实现快速、简单测量气体的重量的目的，从而实现控制单位时间内的雾化材料的使用剂量的功能，可防止雾化材料使用过量的问题，使得电子烟的功能不再单一，通过控制器与数据显示单元连接，即与智能终端进行数据交换，便可实时监测用户对电子烟的使用情况，实现了电子烟的定时、定量地控制和使用效果跟踪的目的。当然，本材料剂量控制系统还可以用于电子烟外的烟雾气体的使用监测上。

本实施例提供的一种烟雾发生器的材料剂量控制系统的控制方法，如图3和图4，包括以下步骤：

C.计算出气压P(i)对应的气体密度；

G.将所有采样时刻所获得的气体重量叠加，便可获得气体的总重量Mtotal＝W(1)+W(2)+...+W(K)，其中K为采集总次数；设定气体使用临界值L，若气体总重量Mtotal>＝L，则不再产生气体。

其中，设气体收集件的初始重量为m0，第k次检测气压后，气体收集件的重量为m(k)，则第k次气压检测的气体密度为D(k)＝(m(k)-m0)/V，其中V为气泵的体积；

第k次检测的气体体积为v(k)＝Ts*F(k)，其中，Ts为气体检测件的检测时间间隔；

第k次采集气体气压P(k)后，通过插值运算或查表运算从对应关系表中获取与气压P(k)对应的气体流量F(k)和气体密度D(k)。

具体地，本实施例所述的控制方法中，通过先生成不同的气体气压值与气体流量和气体密度的对应关系表，从而在后续使用过程中，可以直接调用对应关系表中的数据，无需再进行计算，有效提高了检测速度；再者，对应关系表中的数据均是经过多次的检测和求平均值获得，具有较高的准确性，提高了气体重量检测的精确性；将所有检测以及计算出的数据，通过数据显示单元显示出来，便于查看监测电子烟的使用情况，从而可以有效控制电子烟的使用；另外，将本控制方法用于电子烟时，可再配合电子烟的加热器，控制加热器恒温加热，再结合计算出的烟雾气体的重量，便可计算出所使用的雾化材料的剂量，从而进一步控制电子烟的使用情况，防止用户使用度。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种烟雾发生器的材料剂量控制系统，其特征在于：包括控制器、电源、气体发生模块、气体收集件以及若干气压检测件，所述电源用于为控制器提供电压，所述气体发生模块用于提供固定体积的气体和稳定的气压，若干所述气压检测件用于检测气体发生模块所提供的气体的气压或等效气压并将该气压或等效气压的数值传输到控制器上，所述控制器用于存储记录气压检测件的检测数据，所述气体收集件用于收集气体发生模块所提供的气体；所述气体发生模块包括气泵、进气通道、排气通道、气体转换接口、气体减压单元以及驱动电机，所述驱动电机用于控制气泵进行吸气或者呼气，所述气体转换接口与气泵连通，所述进气通道和排气通道分别与气体转换接口的进气口和出气口连通，若干所述气压检测件安装于进气通道内，所述气体减压单元安装于进气通道的进气口与若干气压检测件之间；所述气体收集件采用过滤棉；

气泵有吸气和排气两种状态，气泵吸气模拟人体的吸气，气泵呼气模拟人体的呼气，驱动电机通过正反转来控制气泵的吸气和排气两种状态的转换；首先，驱动电机驱动气泵吸气，于是烟雾气体由进气通道进入气泵，进气通道内设置有气体减压单元，气压检测件实时检测烟雾气体的气压，并将多个检测数据传输到控制器上，控制器将所有气压检测件的检测数据求平均值，获得该次烟雾气体的平均气压值，再结合气压的检测时间间隔，便可计算出该烟雾气体的气体流量；接着驱动电机驱动气泵转为排气状态，气体转换接口内的气体由排气通道输出，气体收集件设置于排气通道内，用于将排气通道排出的烟雾气体收集，再通过测量吸收气体后的气体收集件的重量，减去气体收集件的初始重量，便可计算出气体收集件所吸收的烟雾气体的重量，每次排气通道排出的烟雾气体的体积为气泵的体积，于是可以根据烟雾气体的重量以及体积计算出烟雾气体的密度；气泵每次吸气和排气，便可计算出当次的烟雾气体的平均气压、气体流量以及气体密度，重复上述检测计算过程，可以获得多组平均气压、气体流量以及气体密度的数据，根据多组数据，生成气体平均气压值与气体流量、平均气压值与气体密度的对应关系表，存储在控制器上的存储器中。

2.根据权利要求1所述一种烟雾发生器的材料剂量控制系统，其特征在于：所述气体发生模块还包括用于调节驱动电机的转速的调速单元。

3.根据权利要求1所述一种烟雾发生器的材料剂量控制系统，其特征在于：所述材料剂量控制系统还包括数据显示单元，所述数据显示单元与控制器信号连接。

4.一种烟雾发生器的材料剂量控制系统的控制方法，使用权利要求1-3任一项所述的一种烟雾发生器的材料剂量控制系统，其特征在于：包括以下步骤：

B.计算出N次气压检测值P(i)的平均值P_laverage＝(P(1)+P(2)+...+P(N))/N，并计算气压平均值P_laverage所对应的气体流量；其中，设气压P(i)的检测时间间隔为Ts秒，气体流量为F，则气压检测采样的气体流量F＝V/(Ts*N)，其中V为气泵的体积，N为气压检测件的总检测次数；

C.计算出气压P(i)对应的气体密度；

G.将所有采样时刻所获得的气体重量叠加，便可获得气体的总重量Mtotal＝W(1)+W(2)+...+W(K)，其中K为采集总次数；设定气体使用临界值L，若气体总重量Mtotal>＝L，则不再产生气体；

其中，第k次检测的气体体积为v(k)＝Ts*F(k)，Ts为气体检测件的检测时间间隔；

所述步骤E中，第k次采集气体气压P(k)后，通过插值运算或查表运算从对应关系表中获取与气压P(k)对应的气体流量F(k)和气体密度D(k)。