CN110279153B - 一种烟具的抽吸过程检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了烟具测试技术领域中的一种烟具的抽吸过程检测方法，在烟具的加热系统中，IC内部控制单元通过输出功率控制模块驱动发热装置对加热不燃烧卷烟进行加热，通过对输出功率控制模块的输出能量进行统计，来判定烟具的抽吸过程。本发明在不增加硬件成本的基础上，利用现在不具有抽吸检测功能的控制系统的部分单元，单纯增加控制软件及抽吸检测算法的方法实现抽吸检测功能，其能有效改善现有误判率，使得抽吸检测更稳定可靠。

Description

一种烟具的抽吸过程检测方法

技术领域

本发明涉及烟具测试技术领域，具体的说，是涉及一种低温不燃烧卷烟烟具的抽吸过程检测方法。

背景技术

由于低温不燃烧卷烟对人体的危害大大低于传统卷烟，符合世界卫生组织和各国相关机构关于减焦降害的倡导，因此低温不燃烧卷烟的应用逐渐增多。在低温不燃烧卷烟的烟具进行设计、制造的过程中，为了精准地控制抽吸过程，烟具必须要有抽吸检测功能，抽吸检测成为烟具较为关键的技术。

抽吸检测是建立在烟具的控制系统的基础上的。现有的抽吸检测过程中，是在烟具控制系统上增加气压检测传感器，并将该气压检测传感器布置在抽吸气道内，通过检测抽吸气道内的气压变化来分析判断出抽吸过程（包括抽吸开始、抽吸中、抽吸完成以及抽吸口数计算等）。

但是由于现有的烟具体积小，因此增加的气压检测传感器也需要体积微小且检测精度高，这类的气压检测传感器价格昂贵，抽吸检测方法实现的硬件成本高，只能应用到高档产品中，不能进行普及。

另外，在通过气道内气压变化进行判断的过程中，抽吸气道内的气压变化都可能被认定为抽吸过程。然而在日常使用过程中，烟具的运动状态发生改变、碰撞、跌落、突然动作等也会导致抽吸气道内气压的改变因而被认为抽吸过程。整个判断过程中误判率较高，精准度差。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种烟具的抽吸过程检测方法。

本发明技术方案如下所述：

一种烟具的抽吸过程检测方法，在烟具的加热系统中，IC内部控制单元通过输出功率控制模块驱动发热装置对加热不燃烧卷烟进行加热，其特征在于，通过对所述输出功率控制模块的输出能量进行统计，来判定所述烟具的抽吸过程。

根据上述方案的本发明，其特征在于，通过统计学方法，对所述输出功率控制模块的输出功率在固定时间段内进行持续统计；再把统计的数据求和/求平均值，进而得到这段时间长度内所述输出功率控制模块的输出能量。

进一步的，建立功率FIFO数组，每隔第一时间段采集所述输出功率控制模块的输出功率，并以先进先出的形式保存到所述功率FIFO数组中。

更进一步的，建立输出能量FIFO数组，每第二时间段的长度内统计所述功率FIFO数组中的功率数据，求和/求平均值后，得到输出的能量数据，并以先进先出的形式保存到所述输出能量FIFO数组中。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述输出功率控制模块进行功率输出的过程中，各个抽吸过程的判断方法为：输出能量持续变大为“抽吸开始”的标志；输出能量持续变小为“抽吸结束”的标志；“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”；通过计算所述加热不燃烧卷烟的“抽吸中”的状态次数，记录其抽吸次数。

进一步的，对抽吸过程进行幅值判断：

首先，设置“未抽吸输出能量基准值”的初始值，并设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”；

其次，判断所述输出功率控制模块的输出能量情况，输出能量的幅度超过所述“幅度阈值”且持续时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度低于所述“幅度阈值”且持续时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

进一步的，对抽吸过程进行趋势判断：

首先，设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”；

其次，判断所述输出功率控制模块的输出能量情况，输出能量的幅度持续上升的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度持续下降的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

进一步的，对抽吸过程进行综合判断：

首先，设置“未抽吸输出能量基准值”的初始值，并设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”；

其次，判断所述输出功率控制模块的输出能量情况，输出能量的幅度超过所述“幅度阈值”且持续上升的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度低于所述“幅度阈值”且持续下降的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

更进一步的，初始化状态，先设定经验值作为所述“未抽吸输出能量基准值”，在后续系统运行过程中，将未抽吸期间所述输出功率控制模块的输出能量的统计值作为新的数据，并更新到所述“未抽吸输出能量基准值”中。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明在不增加硬件成本的基础上，利用传统的烟具加热控制系统，对其输出的功率进行数据统计，进而实现抽吸过程的检测，不会增加烟具的硬件成本，整个烟具的生产、制造成本得到了控制；另外，本发明通过对烟具的控制过程及各项中间过程参数做仔细严密的分析，包括在各种环境、各种抽吸条件及抽吸方式下抽吸全过程的数据监测和分析，得到最准确的判断因素，进而减少了检测过程中的误判率，使得抽吸检测更稳定可靠。

附图说明

图1为本发明中烟具的控制系统示意图。

图2为本发明中功率统计的示意图。

图3为本发明中抽吸过程判断的示意图。

图4为本发明抽吸过程处理及分析的流程图。

图5为本发明抽吸过程检测的流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1所示，一种烟具的抽吸过程检测方法，在现有的烟具加热系统中，包括IC内部控制单元和系统控制单元。

其中IC内部控制单元通过输出功率控制模块驱动发热装置对加热不燃烧卷烟进行加热。具体的，IC内部控制单元内进行目标设定，并通过PID计算模块控制输出功率控制模块，输出功率控制模块来驱动系统控制单元中的驱动装置，进而对发热装置（发热片、发热丝等）进行加热。在加热过程中，温度检测模块实时检测发热装置的温度，并反馈到PID计算模块中进行智能调整。

烟具的抽吸除了会导致抽吸气道内的气压变化，还会带走了大量的烟气，进而会导致加热器件的温度降低；烟具系统为了维持加热器件上的温度，将增大输送到加热器件的功率；由于系统输出功率增大也就会有负载电流增大和电池电压下跌等。因此烟具在抽吸过程中会导致加热器件上的温度变化、烟具系统输出功率的变化、负载电流变化以及电池电压变化等。

而本发明通过对输出功率控制模块的输出能量进行统计，来判定烟具的抽吸过程，其相较于对加热器件的温度变化、负载电流的变化以及电池电压的变化数据更加精准，不易受到周围环境及其自身的影响，也不需要增加任何的硬件资源。具体的：

（1）由于加热器件的温度变化受到烟具系统恒温性能的影响，恒温性能好的烟具的加热器温度变化量小；而抽吸过程力度轻而长，因此温度变化不明显。上述两点导致仅仅探测加热器件的温度变化难以判断抽吸过程。

（2）电池电压的变化与电池容量大小、电池新旧情况有较大关系，其带来的影响甚至会超过抽吸带来的变化，因此仅靠电池电压的变化来判断抽吸过程，其判断可靠性低。

（3）负载电流的变化的检测需要增加额外的负载电流采样电路、MCU等ADC资源，进而增加整个检测的硬件成本及硬件体积，相应的整体成本也会增加。

本发明对烟具的控制过程及各项中间过程参数做仔细严密的分析，包括在各种环境、各种抽吸条件及抽吸方式下抽吸全过程的数据监测和分析，找到了抽吸过程中能最准确分析和判定的要素，进而进行抽吸过程具体的判断过程。

如图2、图3所示，分别建立功率FIFO数组和输出能量FIFO数组，通过统计学方法进行输出能量的数据统计。

对输出功率控制模块的输出功率在第一时间段（具体时间长度将根据具体烟具的加热器件和功能要求做调整）内进行持续统计，并以先进先出的形式保存到所述功率FIFO数组中（如图2中的功率FIFO数组）。

每第二时间段的长度内统计所述功率FIFO数组中的功率数据，再把统计的数据求和/求平均值，进而得到这段时间长度内输出功率控制模块的输出能量，并以先进先出的形式保存到所述输出能量FIFO数组中（如图3中的输出能量FIFO数组）。

如图4所示，在一个实施例中，通过输出功率控制模块的输出能量进行抽吸过程处理及分析的过程中，具体包括以下步骤：

1、第一计时器加1；

2、判断第一计时器是否到时间，若第一计时器时间到则清空第一计时器，若第一计时器时间未到，则跳转至步骤4；

3、采用新进旧出的方式，将统计得到的输出功率控制模块的输出功率FIFO数组数据移动一位，并将当前的功率值保存到FIFO数组中；

4、第二计时器加2；

5、判断第二计时器是否到时间，若第二计时器时间到则清空第二计时器，第二计时器时间未到，则跳转至步骤9；

6、将输出功率FIFO数组求和/求平均值，得到新的输出能量FIFO数组，

7、采用新进旧出的方式，将输出能量FIFO数组数据移动一位，并将新能量值保存到输出能量FIFO数组中；

8、对烟具进行抽吸检测；

9、退出。

在输出功率控制模块进行功率输出的过程中，各个抽吸过程的判断方法为：

（1）在预加热完成后未抽吸的情况下，输出的能量仅仅用于补充自然散发的热量，这部分能量值是比较小的，而且比较平稳，波动不大；

（2）抽吸开始后，由于抽吸带走大量的高温烟气，补充进来温度较低的空气，这就导致加热器件上的温度迅速较低，系统为了稳定温度，就马上增大输出功率来补充消耗的能量，因此输出能量持续变大为“抽吸开始”的标志；

（3）与“抽吸开始”过程相反，输出能量持续变小为“抽吸结束”的标志；

（4）“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”；

（5）通过计算加热不燃烧卷烟的“抽吸中”的状态次数，记录其抽吸次数。

在具体的判断过程中，可以采用幅值判断法、趋势判断法以及综合判断法。

（1）幅值判断法：

首先，设置“未抽吸输出能量基准值”的初始值，并设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”。

初始化状态时，先设定经验值作为“未抽吸输出能量基准值”，在后续系统运行过程中，将未抽吸期间输出功率控制模块的输出能量的统计值作为新的数据，并更新到“未抽吸输出能量基准值”中。

其次，判断输出功率控制模块的输出能量情况：

输出能量的幅度超过“幅度阈值”且持续时间超过“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度低于“幅度阈值”且持续时间超过“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

（2）趋势判断法：

首先，设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”。

其次，判断输出功率控制模块的输出能量情况：

在输出能量高于“幅度阈值”的情况下：输出能量的幅度持续上升的时间超过“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度持续下降的时间超过“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

（3）综合判断法：

首先，设置“未抽吸输出能量基准值”的初始值，并设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”。

初始化状态时，先设定经验值作为“未抽吸输出能量基准值”，在后续系统运行过程中，将未抽吸期间输出功率控制模块的输出能量的统计值作为新的数据，并更新到“未抽吸输出能量基准值”中。

其次，判断输出功率控制模块的输出能量情况：

输出能量的幅度超过“幅度阈值”且持续上升的时间超过“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度低于“幅度阈值”且持续下降的时间超过“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

如图5所示，在一个实施例中，通过对输出功率控制模块的输出能量进行统计并分析检测抽吸的过程中，具体包括以下步骤：

1、输出功率控制模块的输出功率FIFO数组求和/求平均值，得到输出能量FIFO数组，并对输出能量FIFO数组取值序号清零；

2、判断是否有吸烟动作标志，若（Yes）则跳转至步骤3，若（No）则跳转至步骤7；

3、依次比较输出能量FIFO数组例相邻两个数据；

4、判断输出能量FIFO数组中新数据是否大于旧数据，若是则进入下一步，若不是则跳转至步骤6；

5、第一计数器加1，并判断第一计数器是否大于设定的“幅度阈值”，若是则吸烟口数加1并将吸烟动作标志置1，并退出，若不是则判断是否到达输出能量FIFO数组的最后，若是则进入下一步，若不是则跳转至步骤3；

6、第一计数器清零，并退出；

7、依次比较输出能量FIFO数组例相邻两个数据；

8、判断输出能量FIFO数组中新数据是否小于等于旧数据，若是则进入下一步，若不是则跳转至步骤10；

9、第二计数器加1，并判断第二计数器是否大于设定的“幅度阈值”，若是则将吸烟动作标志置0，并退出，若不是则判断是否到达输出能量FIFO数组的最后，若是则进入下一步，若不是则跳转至步骤7；

10、第二计数器清零，并退出。

本发明通过输出功率的变化来判定抽吸过程，这种方法可以准确的判定抽吸过程，而且不受其他因素的影响，也不需要增加任何的硬件资源，其利用现在不具有抽吸检测功能的控制系统的部分单元，单纯增加控制软件及抽吸检测算法的方法实现抽吸检测功能，并且能够改善现有误判率，使得抽吸检测更稳定可靠。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种烟具的抽吸过程检测方法，在烟具的加热系统中，IC内部控制单元通过输出功率控制模块驱动发热装置对加热不燃烧卷烟进行加热，其特征在于，IC内部控制单元内进行目标设定，并通过PID计算模块控制输出功率控制模块，输出功率控制模块来驱动系统控制单元中的驱动装置，进而对发热装置进行加热，在加热过程中，温度检测模块实时检测发热装置的温度，并反馈到PID计算模块中进行智能调整；

通过对所述输出功率控制模块的输出能量进行统计，来判定所述烟具的抽吸过程：

分别建立功率FIFO数组和输出能量FIFO数组，通过统计学方法，对所述输出功率控制模块的输出功率在第一时间段内进行持续统计，并以先进先出的形式保存到所述功率FIFO数组中；每第二时间段的长度内统计所述功率FIFO数组中的功率数据，再把统计的数据求和/求平均值，进而得到这段时间长度内所述输出功率控制模块的输出能量，并以先进先出的形式保存到所述输出能量FIFO数组中，具体包括以下步骤：

1、第一计时器加1；

2、判断第一计时器是否到时间，若第一计时器时间到则清空第一计时器，若第一计时器时间未到，则跳转至步骤4；

3、采用新进旧出的方式，将统计得到的输出功率控制模块的输出功率FIFO数组数据移动一位，并将当前的功率值保存到FIFO数组中；

4、第二计时器加2；

5、判断第二计时器是否到时间，若第二计时器时间到则清空第二计时器，第二计时器时间未到，则跳转至步骤9；

6、将输出功率FIFO数组求和/求平均值，得到新的输出能量FIFO数组，

7、采用新进旧出的方式，将输出能量FIFO数组数据移动一位，并将新能量值保存到输出能量FIFO数组中；

8、对烟具进行抽吸检测；

9、退出；

在所述输出功率控制模块进行功率输出的过程中，各个抽吸过程的判断方法为：输出能量持续变大为“抽吸开始”的标志；输出能量持续变小为“抽吸结束”的标志；“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”；通过计算所述加热不燃烧卷烟的“抽吸中”的状态次数，记录其抽吸次数。

2.根据权利要求1所述的烟具的抽吸过程检测方法，其特征在于，对抽吸过程进行幅值判断：

首先，设置“未抽吸输出能量基准值”的初始值，并设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”；

其次，判断所述输出功率控制模块的输出能量情况，输出能量的幅度超过所述“幅度阈值”且持续时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度低于所述“幅度阈值”且持续时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

3.根据权利要求1所述的烟具的抽吸过程检测方法，其特征在于，对抽吸过程进行趋势判断：

首先，设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”；

其次，判断所述输出功率控制模块的输出能量情况，输出能量的幅度持续上升的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度持续下降的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

4.根据权利要求1所述的烟具的抽吸过程检测方法，其特征在于，对抽吸过程进行综合判断：

首先，设置“未抽吸输出能量基准值”的初始值，并设置判断的“时间阈值”和“幅度阈值”；

其次，判断所述输出功率控制模块的输出能量情况，输出能量的幅度超过所述“幅度阈值”且持续上升的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸开始”，输出能量的幅度低于所述“幅度阈值”且持续下降的时间超过所述“时间阈值”的则为“抽吸结束”，“抽吸开始”至“抽吸结束”之间为“抽吸中”。

5.根据权利要求2或4所述的烟具的抽吸过程检测方法，其特征在于，初始化状态，先设定经验值作为所述“未抽吸输出能量基准值”，在后续系统运行过程中，将未抽吸期间所述输出功率控制模块的输出能量的统计值作为新的数据，并更新到所述“未抽吸输出能量基准值”中。

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