一种电子烟漏油防护装置及方法
技术领域
本发明涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电子烟漏油防护装置及方法。
背景技术
市场上电子烟的结构主要由装有尼古丁溶液的烟管、蒸发装置和电池三部分组成，其中，气流、烟油为共用同一通道，众所周知，烟油与空气相比介质系数要大得多，使用中烟油常运动或重力流入气流通道，使气流感应器检测到电容升高；在现有技术中，电子烟吸烟控制装置通过电容变化判别吸烟状态，电子烟装置无法区分吸烟或漏油引发的电容升高，易导致误判吸烟，引发自燃烫伤用户，严重时导致电子烟爆炸，不利于电子烟的安全使用。如何准确判别吸烟还是漏油状态是现有技术存在亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的无法区分漏油和吸烟状态，而产生的自燃问题，本发明提供了一种电子烟漏油装置及方法。
具体技术方案：
一种电子烟漏油防护装置，包括气流感应器、气流感应判别电路和电热丝控制单元；
所述气流感应器用于检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容；
所述气流感应判别电路用于检测气流感应器的输出电容，判断该输出电容是否超过第一电容阈值和第二电容阈值，其中，仅当该输出电容超过第二电容阈值，并且该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间小于第一时间间隔时，判定为吸烟状态；
所述电热丝控制单元基于所述气流感应判别电路的判别结果控制电热丝加热；
其中，所述第一电容阈值小于所述第二电容阈值。
进一步的，所述气流感应判别电路，包括电容检测单元、第一电容阈值判别单元、第二电容阈值判别单元、时间间隔判别单元和吸烟单元。
进一步的，所述电容检测单元，用于检测所述的气流感应器的输出电容。
进一步的，所述电容检测单元，还用于设置初始电容。
其中，第一电容阈值判别单元用于对比输出电容是否超过第一电容阈值。
其中，第二电容阈值判别单元用于对比输出电容是否超过第二电容阈值。
进一步的，所述时间间隔判别单元还包括基准时钟电路、振荡器和校时电路。
进一步的，当所述输出电容不超过所述第一电容阈值时，所述气流感应判别电路判定为不吸烟状态，所述电热丝控制单元不加热电热丝，并且所述第一电容阈值和所述第二电容阈值保持不变。
进一步的，当所述输出电容超过第一电容阈值但在第一时间间隔内未超过第二电容阈值时，所述气流感应判别电路判定为漏油状态，所述电热丝控制单元不加热电热丝，并且所述气流感应判别电路在多个检测周期内检测所述气流感应器的输出电容，重置所述第一电容阈值和所述第二电容阈值。
进一步的，所述第一电容阈值和所述第二电容阈值是基于所述气流感应器的初始输出电容值设定的，所述初始输出电容值为所述电子烟初始上电时所述气流感应器的输出电容值。
进一步的，所述初始电容C0、第一电容阈值判别单元阈值C1、第二电容阈值判别单元阈值C2；
进一步的，第一电容阈值判别单元阈值计算方法：C1＝C0+Δ1，C2＝C0+Δ2；其中，Δ1可取C0的1/64～3/64，Δ2可取C0的3/64～5/64。
进一步的，在所述吸烟状态或漏油状态中，当所述气流感应判别电路检测到在第二时间间隔内，所述气流感应器的输出电容始终小于所述初始输出电容值时，则将所述初始输出电容值重置为所述气流感应器在该第二时间间隔结束时的输出电容，并相应的重置所述第一电容阈值与所述第二电容阈值，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔。
进一步的，在所述吸烟状态或漏油状态中，当所述气流感应判别电路检测到所述气流感应器的输出电容在第二时间间隔内始终大于所述第一电容阈值，则将所述初始输出电容值重置为所述气流感应器在该第二时间间隔结束时的输出电容，并相应的重置所述第一电容阈值与所述第二电容阈值，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔。
进一步的，在所述吸烟状态或漏油状态中，当所述气流感应判别电路检测到在第二时间间隔内，所述气流感应器的输出电容始终小于所述第一电容阈值时，则将所述初始输出电容值重置为所述气流感应器在该第二时间间隔结束时的输出电容，并相应的重置所述第一电容阈值与所述第二电容阈值，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔。
进一步的，在所述吸烟状态或漏油状态中，当所述气流感应判别电路检测到所述气流感应器的输出电容在第二时间间隔内始终大于所述第二电容阈值，则将所述初始输出电容值重置为所述气流感应器在该第二时间间隔结束时的输出电容，并相应的重置所述第一电容阈值与所述第二电容阈值，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔。
一种电子烟漏油防护方法，包括以下步骤：
检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容；
判断所述输出电容是否超过第一电容阈值和第二电容阈值，以及，仅当该输出电容超过第二电容阈值，并且该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间小于第一时间间隔时，判定为吸烟状态；
当判定为吸烟状态时，控制电热丝加热；
其中，所述第一电容阈值小于所述第二电容阈值。
进一步的，该输出电容超过第二电容阈值，并且该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间小于第一时间间隔时，重置所述初始电容、第一电容阈值和第二电容阈值。
进一步的，当所述输出电容始终不超过所述第一电容阈值时，判定为不吸烟状态，不加热电热丝，并且所述初始电容、第一电容阈值和所述第二电容阈值保持不变。
进一步的，当检测到所述输出电容超过第一电容阈值但在第一时间间隔内未超过第二电容阈值时，判定为漏油状态，不加热电热丝，并且重置所述初始电容、第一电容阈值和所述第二电容阈值。
进一步的，当所述该输出电容超过第二电容阈值，但该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间大于第一时间间隔时，判定为漏油状态，不加热电热丝，并且重置初始电容，并根据重置的初始电容设置第一电容阈值和所述第二电容阈值。
进一步的，当所述该输出电容超过第二电容阈值，但该输出电容从第二电容阈值增加到第三电容阈值所花费的时间大于第二时间间隔时，判定为漏油状态，不加热电热丝，并且重置初始电容，并根据重置的初始电容设置第一电容阈值和所述第二电容阈值。
进一步的，当所述该输出电容始终不超过初始电容值时，判定为反向倒吸状态，不加热电热丝，并且重置初始电容，并根据重置的初始电容设置第一电容阈值和所述第二电容阈值。
进一步的，当所述输出电容始终不超过所述第二电容阈值时，均无需进入时间间隔判别单元进行判别。
进一步的，所述吸烟单元，用于接受第二电容阈值判别单元和时间间隔判别单元输出信号进行判断。
进一步的，所述电热丝控制单元接收吸烟控制单元信号，控制电热丝加热或关闭。
进一步的，所述吸烟控制单元连接指示灯或音频电路。
进一步的，所述重置的初始电容为第二时间间隔结束时的输出电容。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过设置气流感应判别电路，对电子烟的吸烟、漏油和不吸烟状态进行分析判别，当仅判别为吸烟状态后才会输出吸烟信号，电热丝控制单元接收到吸烟信号判别信号后，才对电热丝进行加热，装置简单，控制方法直接，判别清晰；
(2)本发明通过对输出电容的阈值和从第一阈值到达第二阈值的时间间隔进行判别，避免了仅检测电容升高来控制吸烟所产生的漏油状态误判，防止了漏判误判产生的自燃问题；
(3)本发明电子烟漏油防护方法对吸烟、漏油和不吸烟状态判别方法简单直接，当该输出电容未超过第二电容阈值，则无需进入时间间隔单元进行判别，直接判别为漏油或不吸烟，不进行加热电热丝；当输出电容满足大于第二电容阈值时，才进入时间间隔判别单元，减少了不必要的判断环节，节约了判别时间；
(4)本发明根据电子烟的状态判别下一周期初始电容值是否重置，避免了漏油产生的电容变化干扰判别结果，同时保障漏油后电子烟无法正常加热工作的情况。
附图说明
图1为本发明一种电子烟漏油防护装置结构框架图；
图2为本发明装置中电容判别单元和时间间隔判别单元设定示意图；
图3为本发明装置中吸烟状态输出电容和时间间隔示意图；
图4为本发明装置长期吸烟状态输出电容和时间间隔示意图；
图5为本发明装置不吸烟状态输出电容和时间间隔示意图；
图6为本发明装置反向倒吸时输出电容和时间间隔示意图；
图7为本发明装置慢速漏油状态输出电容和时间意图；
图8为本发明装置快速漏油状态下输出电容和时间示意图；
图9为本发明一种电子烟漏油防护方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作功能、方法或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本说明书以及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的组件，而所属领域中具有通常知识者应可理解。硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件，本说明书与后续的申请专利范围并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书以及权利要求书中所提到的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括有但不限定于”，此外，“耦接”一词在此是包含任何直接与间接的电性连接手段。因此，若文中描述第一回路耦接于第二回路，则代表所述的第一回路可以直接电性连接在所述的第二回路，或通过其它电阻等元器件间接地连接至所述的第二回路等等。
参见图1所示，一种电子烟漏油防护装置，包括气流感应器、气流感应判别电路和电热丝控制单元；气流感应器用于检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容；气流感应判别电路用于检测气流感应器的输出电容，判断该输出电容是否超过第一电容阈值和第二电容阈值，其中，仅当该输出电容超过第二电容阈值，并且该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间小于第一时间间隔时，判定为吸烟状态；电热丝控制单元基于所述气流感应判别电路的判别结果控制电热丝加热；
进一步的，所述气流感应判别电路，包括电容检测单元、第一电容阈值判别单元、第二电容阈值判别单元、时间间隔判别单元和吸烟单元，第一电容阈值小于所述第二电容阈值。
进一步的，电容检测单元，用于检测的气流感应器的输出电容。
进一步的，电容检测单元，还用于设置初始电容。
进一步的，输出电容的变化取决于气流流向和流量的变化。
其中，第一电容阈值判别单元用于对比输出电容是否超过第一电容阈值。
其中，第二电容阈值判别单元用于对比输出电容是否超过第二电容阈值。
参见图2所示，为本发明初始电容、第一电容阈值、第二电容阈值、第一时间间隔和第二时间间隔设置图，其中，第一电容阈值和第二电容阈值是基于所述气流感应器的初始输出电容值设定的，初始输出电容值为所述电子烟初始上电时所述气流感应器的输出电容值。
进一步的，初始电容C0、第一电容阈值C1、第二电容阈值C2、输出电容Cx、输出电容Cx出现第一电容阈值C1的时间t1、出现第二电容阈值C2的时间t2、在t3时刻输出电容Cx出现的第三电容Cx3；。
第一、第二电容阈值计算方法：C1＝C0+Δ1，C2＝C0+Δ2；其中，Δ1可取C0的1/64～3/64，Δ2可取C0的3/64～5/64，(Δ1、Δ2的取值不局限于此范围；第一、第二时间间隔的计算方法为T1＝t2－t1，T2＝t3－t2，其中第二电容阈值C2大于第一电容阈值C1，第二时间间隔T2大于第一时间间隔T1；本发明电容阈值和时间间隔的计算方法简单，通过电容阈值和时间间隔两种判别单元对吸烟状态进行判断，较现有技术，本发明能够更全面的判别电子烟状态，预防电子烟电容升高发生的自燃。
参见图3所示为电子烟吸烟状态电容阈值和时间间隔示意图，其中标记输出电容Cx出现第一电容阈值的时间t1′，第二电容阈值的时间t2′，在t3时刻输出电容Cx出现的第三电容Cx3，输出电容从第一阈值到达第二阈值的时间的第一时间间隔为T1﹦t2'－t1'，第二时间间隔为Tx2﹦t3′－t2′，第二时间间隔大于第一时间间隔。当该输出电容Cx超过第二电容阈值C2，并且该输出电容从第一电容阈值C1增加到第二电容阈值C2所花费的时间小于第一时间间隔时，判定为吸烟状态此时，吸烟时间小于第二时间间隔为Tx2＝T2。
进一步的，吸烟状态与长期吸烟状态与有所不同，具体参见4所示，为电子烟在长期吸烟状态下电容阈值和时间间隔示意图，当输出电容Cx超过第二电容阈值C2，并且该输出电容从第一电容阈值C1增加到第二电容阈值C3所花费的时间T2小于第一时间间隔T1时，并且吸烟时间等于第二时间间隔为Tx2＝T2，判定为长期吸烟状态，电热丝加热，并将在t3时刻输出电容Cx出现的第三电容Cx3，重置为下一周期初始电容C0，根据新的初始电容C0设置第一电容阈值C1和第二电容阈值C2。
参见图5所示为不吸烟状态下电容阈值和时间间隔示意图，当输出电容Cx不超过第一电容阈值C1时，气流感应判别电路判定为不吸烟状态，电热丝控制单元不加热电热丝，并且初始电容C0、第一电容阈值C1和所述第二电容阈值C2保持不变。进一步的，当输出电容Cx不超过第一电容阈值时C1，无需进入时间间隔单元，气流感应判别电路判定为不吸烟状态，这样的判别路径有效节约判别时间。
进一步的，当输出电容Cx超过第一电容阈值C1但在第一时间间隔T1内未超过第二电容阈值C2时，无需进入时间间隔单元，所述气流感应判别电路判定为漏油状态，电热丝控制单元不加热电热丝，并且气流感应判别电路在第二时间间隔内检测所述气流感应器的输出电容，并将在t3时刻输出电容Cx出现的第三电容Cx3重置为初始电容C0、第一电容阈值C1和第二电容阈值C2也将相应重置。
其中，时间间隔判别单元用于检测输出电容从第一电容阈值升至第二电容阈值所需时间和第二电容阈值升值第三电容Cx3阈值的时间。
进一步的，时间间隔判别单元还包括基准时钟电路、振荡器和校时电路，其中，基准时钟电路，用于提供基准时钟；振荡器，用于输出震荡时钟信号；校时电路，用于矫正基准时钟；基准时钟电路、振荡器和校时电路电气连接和信号传输为本领域技术人员所掌握,在此不再赘述。
值得提到的是，吸烟单元接受第二电容阈值判别单元对输出电容是否大于第二电容阈值的判别信号和时间间隔判别单元对输出电容从第一电容阈值升至第二电容阈值所需时间是否小于第一时间间隔的判别信号，综合上述两个判别信号进行吸烟状态判别，仅当该输出电容超过第二电容阈值，并且该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间小于第一时间间隔时，吸烟单元输出吸烟信号，发送至电热丝控制单元，加热电热丝。本发明装置，对吸烟状态的判别简单全面，对其它不满足吸烟状态的均不输出吸烟信号，预防了电子烟的自燃，保障了用户使用安全。进一步的，吸烟单元还可以连接指示灯，当输出吸烟信号时，指示灯发出灯光指示，当然，也可以连接音频电路，当吸烟单元发出吸烟信号时，发出提示音或音乐等。
参见图6所示，为电子烟反向倒吹状态，当气流感应判别电路检测到在第二时间间隔内，所述气流感应器的输出电容Cx始终小于所述初始输出电容值C0时，则将初始输出电容值重置为气流感应器在该第二时间间隔结束时的输出电容Cx3，并相应的重置所述第一电容阈值与所述第二电容阈值，第二时间间隔大于所述第一时间间隔。
当输出电容Cx超过第一电容阈值C1但在第一时间间隔内未超过第二电容阈值C2时，气流感应判别电路判定为漏油状态，电热丝控制单元不加热电热丝，并且气流感应判别电路在第二时间间隔内检测所述气流感应器的输出电容，并将第三电容Cx3重置为初始电容C0，第一电容阈值和第二电容阈值也将相应重置。
在吸烟状态或漏油状态中，当气流感应判别电路检测到所述气流感应器的输出电容Cx在第二时间间隔内始终大于所述第一电容阈值C1，则将所述初始输出电容C0'值重置为所述气流感应器在该第二时间间隔结束时的输出电容Cx3，并相应的重置所述第一电容阈值C1与所述第二电容阈值C2，第二时间间隔T2大于所述第一时间间隔T1。
当输出电容Cx在第二时间间隔内始终大于所述第一电容阈值C1，存在两种漏油情况：情况一，参见图7，当Cx大于第一电容阈值C1，并且小于第二电容阈值C2时，不进入时间间隔判定单元，直接判定为漏油，不加热电热丝，重置初始电容C0为输出电容Cx3，具体为慢速漏油引起的电容升高；情况二，参见图8当Cx大于第一电容阈值C1，并且大于第二电容阈值C2时，进入时间间隔判断单元，当输出电容Cx从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间Tx2大于等于第一时间间隔时T1，判定为漏油，不加热电热丝，重置初始电容C0为输出电容Cx3，在第二时间间隔内检测所述气流感应器的输出电容，并将第三电容Cx3重置为初始电容，第一电容阈值和第二电容阈值也将相应重置。具体为由快速漏油引起的电容快速升高。
在具体实施中，当气流感应判别电路检测到在第二时间间隔内，气流感应器的输出电容Cx始终小于第一电容阈值C1时，则将所述初始输出电容C0值重置为所述气流感应器在该第二时间间隔结束时的输出电容Cx3，并相应的重置第一电容阈值C1与第二电容阈值C2；当气流感应判别电路检测到在第二时间间隔内，输出电容Cx始终大于第二电容阈值C2，并且输出电容的第一时间间隔大于Tx1始终小于第一时间间隔T1时，初始电容C0、第一电容阈值C1和所述第二电容阈值C2保持不变。
发明人经大量实验总结，电子烟装置在吸烟状态、不吸烟状态下，初始电容、第一电容阈值和第二电容阈值可以保持不变，无需重置。当电子烟装置在长期吸烟状态、反向倒吹和漏油状态下，重置初始电容、第一电容阈值和第二电容阈值。因此，电子烟通过识别不同状态来判断是否需重置电容也是本发明涵盖保护的保护范围内。
本发明装置通过电容阈值和时间间隔对吸烟状态进行判别，并对否重置初始电容进行准确判断，本装置对电子烟状态判别准确快速，对电子烟的吸烟状态、长期吸烟状态、反向倒吹、漏油状态的初始电容进行重置，保障了电子烟在输出电容升高的情况下正常加热工作和状态判别的准确性，更有效的预防了电子烟漏油自燃。
为了方便审查和帮助本领域技术人员更直接地理解发明，参见下表，电子烟状态对应判别参数及对照附图。
参见图9所示，本发明还提供了一种电子烟漏油防护方法，包括以下步骤：
检测流过电子烟的气流流向和流量，并将其转换为输出电容；判断所述输出电容是否超过第一电容阈值和第二电容阈值，以及，仅当该输出电容超过第二电容阈值，并且该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间小于第一时间间隔时，判定为吸烟状态；
当判定为吸烟状态时，控制电热丝加热；
其中，所述第一电容阈值小于所述第二电容阈值。
具体的，当输出电容始终不超过所述第一电容阈值时，判定为不吸烟状态，不加热电热丝，并且第一电容阈值和所述第二电容阈值保持不变。
当检测到所述输出电容超过第一电容阈值但在第一时间间隔内未超过第二电容阈值时，判定为漏油状态，不加热电热丝，并且重置所述第一电容阈值和所述第二电容阈值。
当输出电容始终不超过所述第二电容阈值时，均无需进入时间间隔判别单元进行判别。
进一步的，所述吸烟单元，用于接受第二电容阈值判别单元和时间间隔判别单元输出信号进行判断。
进一步的，所述电热丝控制单元接收吸烟控制单元信号，控制电热丝加热或关闭。
电子烟漏油防护装置的判别方法，其中，当Cx小于第一电容阈值判别单元阈值C1时，均不需要进入判断时间间隔单元，直接判定为不吸烟；当Cx大于第二电容阈值判别单元阈值C2时，进入时间判别单元，比较Cx电容的第一时间间隔Tx1是否小于第一时间间隔T1，进一步对漏油和吸烟进行判别。
值得注意的是，本发明漏油防护方法还针对不同状态设定了重置电容判别，即仅当不吸烟状态和吸烟状态下无需重置初始电容C0，其他状态下，均将第二时间间隔结束时的输出电容CX2设置为初始电容C0，保证了电子烟状态检测的正确性，也保障了电子烟电容变化后的正常加热和燃烧。
电子烟漏油防护方法，通过气流判别电路对输出电容和时间间隔进行判别，仅当该输出电容超过第二电容阈值，并且该输出电容从第一电容阈值增加到第二电容阈值所花费的时间小于第一时间间隔时，判定为吸烟状态；判定吸烟状态参数明确，其余状态均不加热电热丝，判定方法既简单快捷，还不会产生漏判断和误判，在初始电容Cx小于第一电容阈值判别单元阈值C1时，均不需要进入判断时间间隔单元，节省了判别环节和判别时间。
发明人根据电子烟的电容和时间间隔的规律总结，从输出电容、电容阈值的时间间隔两方面判别吸烟状态，还对吸烟、长期吸烟、漏油、不吸烟和反向倒吸进行区分判别，输出判别信号至电热丝控制单元控制电热丝；还进一步的细化状态下对应的是否重置初始电容，确保了电容变化后的正常工作问题。本发明装置结构紧凑，判别方法设置合理，防止仅通过电容变化判断吸烟状况而引发的自燃，保障了电子烟用户使用安全。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
