测温电路、电子烟具以及测温方法
技术领域
本申请涉及电子烟领域，具体涉及一种测温电路、电子烟具以及测温方法。
背景技术
电子烟具通常采用一个发热器件对烟草和烟油进行加热，为获取发热体上的温度，一般是通过在电子烟具上通过检测发热体的TCR或者设置温度传感器(NTC、热电偶等)。然而，温度传感器需要靠近发热体设置，这些方式都需要把发热体通过引线与电路板连接，从而提高电子烟具的组装难度。
发明内容
本申请提供一种测温电路、电子烟具以及测温方法，可以解决现有的电子烟具为获取发热体的温度，需要将温度传感器靠近发热体设置，并通过引线与电路板连接，从而提高电子烟具的组装难度的技术问题。
本申请一实施例提供了一种测温电路，包括：
发热体；
谐振单元，所述谐振单元接入供电电压并与所述发热体耦合，所述谐振单元用于基于所述供电电压给所述发热体提供磁场，以使得所述发热体发热；
主控单元，所述主控单元与所述谐振单元连接，所述主控单元用于侦测所述谐振单元的谐振频率，并基于所述谐振频率获取所述发热体的温度。
在本申请所述的测温电路中，所述发热体采用的材料为磁性材料，且所述主控单元通过侦测所述谐振单元的谐振频率，以获取所述磁性材料的磁导率变化。
在本申请所述的测温电路中，所述发热体包括发热本体以及设置在所述发热本体外表面的磁性材料，且所述主控单元通过侦测所述谐振单元的谐振频率，以获取所述磁性材料的磁导率变化。
在本申请所述的测温电路中，所述磁性材料的磁导率与所述磁性材料的温度在预设温度范围内呈预设比例关系。
在本申请所述的测温电路中，所述谐振单元包括第一电感、第二电感、磁感应线圈、电容、电阻、第一晶体管以及第二晶体管；
所述第一电感的一端以及所述第二电感的一端均接入所述供电电压，所述第一电感的另一端、所述电容的一端、所述磁感应线圈的一端、所述第一晶体管的源极以及所述第二晶体管的栅极电性连接，所述第二电感的另一端、所述电容的另一端、所述磁感应线圈的另一端、所述第二晶体管的源极以及所述第一晶体管的栅极电性连接，所述第一晶体管的漏极、所述第二晶体管的漏极以及所述电阻的一端均与所述主控单元连接，所述电阻的另一端接地；其中，所述磁感应线圈套设在所述发热体上并与所述发热体绝缘。
在本申请所述的测温电路中，所述测温电路还包括开关单元，所述开关单元设置在所述接入电压与所述谐振单元之间；所述开关单元的输入端接入所述供电电压，所述开关单元的控制端与所述主控单元连接，所述开关单元的输出端与所述谐振单元连接，所述开关单元用于在所述主控单元的控制下，将所述供电电压输出至所述谐振单元；
所述主控单元还用于输出一占空比可调的信号至所述开关单元，并基于所述发热体的温度调整所述信号的占空比。
在本申请所述的测温电路中，所述主控单元为脉宽调制芯片。
在本申请所述的测温电路中，所述开关单元为晶体管。
本申请另一实施例提供了一种电子烟具，包括以上所述的测温电路。
本申请再一实施例提供了一种测温方法，其应用于以上所述的电子烟具中，所述测温方法包括：
侦测谐振单元的谐振频率；
基于谐振频率计算公式得到所述谐振单元中的感应线圈的电感值；
基于电感值计算公式得到发热体的磁导率；
基于所述发热体的磁导率与温度的特性曲线得到所述发热体的温度。
本申请各实施例的测温电路、电子烟具以及测温方法，通过主控单元侦测谐振单元的谐振频率，并基于谐振频率获取发热体的温度，从而使得该电子烟具不用设置温度传感器就可以获取到发热体的温度，进而降低电子烟具的组装难度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
图1为本申请实施例提供的测温电路的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的测温电路中铁氧体的磁导率与温度变化曲线；
图3为本申请实施例提供的测温电路的发热原理示意图；
图4为本申请实施例提供的测温电路的电路示意图；
图5为本申请实施例提供的测温电路中磁感应线圈与发热体的位置示意图；
图6为本申请实施例提供的测温电路的另一结构示意图；以及
图7为本申请实施例提供的测温方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请各实施方式中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。
本申请实施例提供的测温电路，可应用于涡流感应和空气加热设备中。比如，本申请实施例提供的测温电路，可应用于电子烟具中。下面将以测温电路应用于电子烟具中为例进行说明。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的测温电路的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供的测温电路10，包括：发热体101、谐振单元102以及主控单元103。谐振单元102接入供电电压V并与发热体101耦合，谐振单元102用于基于供电电压V给发热体101提供磁场，以使得发热体101发热。主控单元103与谐振单元102连接，主控单元103用于侦测谐振单元102的谐振频率，并基于谐振频率获取发热体101的温度。
由于发热体101与谐振单元102耦合，即，发热体101可拆卸的设置在谐振单元102中，使得发热体101在使用一段时间后可以轻松进行替换。进一步的，测温电路10不需要设置温度传感器就可以获取到发热体101的温度，从而可以降低电子烟具的生产成本，以及降低电子烟具的组装难度。
其中，发热体101采用的材料为磁性材料。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的。在一种实施方式中，发热体101是由磁性材料制成的，且主控单元103通过侦测谐振单元102的谐振频率，以获取磁性材料的磁导率变化。在另一种实施方式中，发热体101包括发热本体以及设置在发热本体外表面的磁性材料，且主控单元103通过侦测谐振单元102的谐振频率，以获取磁性材料的磁导率变化。也即，在实际应用中，可以直接采用磁性材料制成发热体；也可以在现有的发热体的基础上，在该发热体的外表面涂覆磁性材料。
其中，磁性材料的磁导率与磁性材料的温度在预设温度范围内呈预设比例关系。在一种实施方式中，磁性材料可以为铁氧体。具体的，请参阅图2，图2为本申请实施例提供的测温电路中铁氧体的磁导率与温度变化曲线。如图2所示，铁氧体的的磁导率随温度变化而变化。其中，铁氧体的磁导率与铁氧体的温度在预设温度范围内呈线性关系。由于铁氧体的的磁导率随温度变化较大，本申请实施例可以通过使用铁氧体这种磁性材料，使得测温电路10不需要设置温度传感器就可以精确获取到发热体101的温度。
需要说明的是，无论是直接采用磁性材料制成发热体101这种这种方式，还是在现有的发热体的基础上，在该发热体的外表面涂覆磁性材料这种方式，本申请实施例的发热体101均能在磁场中发热。
比如，请参阅图3，图3为本申请实施例提供的测温电路的发热原理示意图。如图3所示，将发热体101置于感应线圈111中，当向感应线圈111输入电流，感应线圈111内会产生交变磁场。由于感应线圈111中间的发热体101在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量B在不断发生改变，所以在发热体101的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿发热体101的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整个发热体101内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。感应电流在金属内部流动，因克服其电阻将电能转化为热能，从而使发热体101发热。
另外，发热体101的磁导率可以表征发热体101的温度，也即，本申请实施例的测温电路10可以通过发热体101的磁导率得到发热体101对应的温度，从而使得本申请实施例提供的测温电路10不需要设置温度传感器就可以获取到发热体101的温度。
本申请实施例的测温电路10通过电感值计算公式以及谐振频率计算公式可以得到发热体101的磁导率。其中，电感值计算公式为：L＝0.4π*μ*Ae/Le*N2，L为谐振单元102中的感应线圈的电感值，μ为发热体101的磁导率，Ae为谐振单元102中的感应线圈的的磁芯截面积，Le为谐振单元102中的感应线圈的磁路长度，N为谐振单元102中的感应线圈的圈数。谐振频率计算公式为：f＝1/(2*π(L*C)0.5)，f为谐振单元102的谐振频率，C为谐振单元102中的电容的电容值。
也即，本申请实施例提供的测温电路10中的主控单元103可以先通过侦测谐振单元102的谐振频率，随后根据谐振频率计算公式得到谐振单元102中的感应线圈的电感值，接着根据电感值计算公式得到发热体101的磁导率，最后基于发热体101的磁导率得到发热体101的温度。
在一种实施方式中，请参阅图4、图5，图4为本申请实施例提供的测温电路的电路示意图。图5为本申请实施例提供的测温电路中磁感应线圈与发热体的位置示意图。结合图1、图4、图5所示，谐振单元102包括第一电感L1、第二电感L2、磁感应线圈L3、电容C1、电阻R1、第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2。第一电感L1的一端以及第二电感L2的一端均接入供电电压V，第一电感L1的另一端、电容C1的一端、磁感应线圈L3的一端、第一晶体管Q1的源极以及第二晶体管Q2的栅极电性连接，第二电感L2的另一端、电容C1的另一端、磁感应线圈L3的另一端、第二晶体管Q2的源极以及第一晶体管Q1的栅极电性连接，第一晶体管Q1的漏极、第二晶体管Q2的漏极以及电阻R1的一端均与主控单元103连接，电阻R1的另一端接地。磁感应线圈L3套设在发热体101上并与发热体101绝缘。
本申请实施例的测温电路10工作时，发热体101的温度变化后，发热体101的磁导率相应发生变化，感应线圈L3的电感值也相应发生变化，在谐振单元102上设置一侦测点，并通过主控单元103在该侦测点上侦测电阻R1的电压波形的斜率变化，进而可以侦测到谐振单元102的谐振频率。
具体的，主控单元103在该侦测点上侦测电阻R1的电压波形的斜率变化，从而可以得到谐振单元102的谐振频率。接着，由于谐振单元102的谐振频率以及谐振单元中电容C1的电容值均已知，基于谐振频率计算公式可以得到此时谐振单元102中的感应线圈L3的电感值。紧接着，由于谐振单元102中的感应线圈的磁芯截面积、磁路长度以及圈数均已知，基于电感值计算公式可以得到此时与谐振单元102中的感应线圈L3耦合的发热体101的磁导率。最后基于发热体101的磁导率得到发热体101的温度。
在一种实施方式中，可在电子烟具内额外设置一电源模块，该电源模块仅用于提供该供电电压V。也即，该电源模块仅需提供该供电电压V，其效率较高，并且当电子烟具其他电源模块损坏时，不会对电子烟具造成较大损害。
请参阅图6，图6为本申请实施例提供的测温电路的另一结构示意图。其中，图6所示的测温电路20与图1所示的测温电路10的区别在于，图6所示的测温电路20还包括一开关单元104，开关单元104用于在主控单元103的控制下，将供电电压V输出至谐振单元102。其中，开关单元104设置在接入电压V与谐振单元102之间。开关单元104的输入端接入供电电压V，开关单元104的控制端与主控单元103连接，开关单元104的输出端与谐振单元102连接。
在一种实施方式中，开关单元104可以为晶体管。具体的，晶体管的栅极与主控单元103连接，晶体管的源极与供电电压V连接，晶体管的漏极与谐振单元102连接。其中，本申请实施例中采用的晶体管可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件，由于这里采用的晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。在本申请实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。按附图中的形态规定开关晶体管的中间端为栅极、信号输入端为源极、输出端为漏极。此外本申请实施例所采用的晶体管可以包括P型晶体管和/或N型晶体管两种，其中，P型晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。
另外，图6所示的测温电路20与图1所示的测温电路10的区别还在于，图6所示的测温电路20中的主控单元103还用于输出一占空比可调的信号PWM至开关单元104，并基于发热体101的温度调整信号PWM的占空比。
在一种实施例方式中，该主控单元103可以为脉宽调制芯片。该脉宽调制芯片具体可参照现有的脉宽调制芯片并相应调整波形即可。
具体的，测温电路20工作时，主控单元103检测到代表加热指示按键行为后输出信号PWM，从而控制开关单元104的导通、关断。当开关单元104导通后，供电电压V输入至谐振单元102，谐振单元102通过自激将供电电压V转换为交流电并产生交变磁场。发热体101根据电磁感应及电流的热效应产生热能，从而对烟支进行加热。同时，主控单元103在侦测点上侦测电压波形的斜率变化，从而可以得到谐振单元102的谐振频率。接着，基于谐振频率计算公式以及电感值计算公式可以得到此时发热体101的磁导率。紧接着，基于发热体101的磁导率得到发热体101的温度。最后，主控单元103基于发热体101的温度调整信号PWM的占空比。当发热体101温度过低时，主控单元103输出高占空比的信号PWM使发热体101发热；当发热体101温度过高时，主控单元103输出低占空比的信号PWM使发热体101发热。
本申请实施例还提供了一种电子烟具，其包括上述任意实施例中的测温电路。具体可参照以上的描述，在此不做赘述。
请参阅图7，图7为本申请实施例提供的测温方法的流程示意图。如图7所示，本申请实施的测温方法应用于以上所述的电子烟具中。其中，测温方法包括：
步骤1101、侦测谐振单元的谐振频率；
步骤1102、基于谐振频率计算公式得到所述谐振单元中的感应线圈的电感值；
步骤1103、基于电感值计算公式得到发热体的磁导率；
步骤1104、基于所述发热体的磁导率与温度的特性曲线得到所述发热体的温度。
具体的，本申请实施例的通过电感值计算公式以及谐振频率计算公式可以得到发热体的磁导率。其中，电感值计算公式为：L＝0.4π*μ*Ae/Le*N2，L为谐振单元102中的感应线圈的电感值，μ为发热体101的磁导率，Ae为谐振单元102中的感应线圈的的磁芯截面积，Le为谐振单元102中的感应线圈的磁路长度，N为谐振单元102中的感应线圈的圈数。谐振频率计算公式为：f＝1/(2*π(L*C)0.5)，f为谐振单元102的谐振频率，C为谐振单元102中的电容的电容值。
也即，本申请实施例可以先通过侦测谐振单元的谐振频率，随后根据谐振频率计算公式得到谐振单元中的感应线圈的电感值，接着根据电感值计算公式得到发热体的磁导率，最后基于发热体的磁导率与温度的特性曲线得到发热体的温度。
本申请各实施例的及电子烟具，通过主控单元侦测谐振单元的谐振频率，并基于谐振频率获取发热体的温度，从而使得该电子烟具不用设置温度传感器就可以获取到发热体的温度，进而降低电子烟具的组装难度。
以上对本申请各实施方式提供的测温电路以及电子烟具进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
