УСТРОЙСТВО ПРОГРЕВАНИЯ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ НА ОСНОВЕ МИКРОСХЕМЫ С ИНТЕГРИРОВАННЫМ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ И С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЕНЕРАЦИЕЙ АЭРОЗОЛЯ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/57 A24F40/60 A24F40/65 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству прогревания магнитных частиц, основанному на микросхеме с интегрированным MCU (микроконтроллером) и с электромагнитным управлением, и к способу управления генерацией аэрозоля, относящемуся к области современного курительного прибора для нагревания табачных изделий.

Уровень техники

Курительный прибор с нагреванием посредством электромагнитной индукции относится к электронному изделию, содержащему такие функциональные устройства, как основной контроллер, схема электромагнитной генерации и периферийная схема. В настоящее время большинство курительных приборов с нагреванием посредством электромагнитной индукции используют электронный компонент для построения схемы электромагнитной генерации и управление размыканием и замыканием схемы электромагнитной генерации посредством выходного сигнала базового контакта основного контроллера, что требует множества типов устройств, тем самым приводя в итоге к плохой совместимости параметров, невозможности точного управления, плохой эффективности работы, длительному времени разогрева и большому потреблению рабочей энергии.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение стремится преодолеть недостатки существующих технологий, упомянутые выше, и предлагает устройство для прогревания магнитных частиц, основанное на микросхеме с интегрированным микроконтроллером (MCU) и с электромагнитным управлением, и способ управления генерацией аэрозоля. Это, как ожидают, должно улучшать характеристики микросхемы, уменьшить трудности при совершенствовании и сократить цикл разработки, интегрируя и заключая в одну микросхему функции микроконтроллера и электромагнитного управления, тем самым снижая затраты на разработку устройства прогревания с нагреванием посредством электромагнитной индукции, оптимизируя проект миниатюризации аппаратного изделия, улучшая потребительский опыт и обеспечивая устойчивость прогрева и безопасность использования.

Чтобы достигнуть вышеупомянутых целей, настоящее изобретение предлагает нижеследующие технические решения.

В соответствии с изобретением, устройство прогревания магнитных частиц, основанное на микросхеме с интегрированным микроконтроллером (MCU) и с электромагнитным управлением, характеризуется тем, что содержит: микросхему с интегрированным микроконтроллером и с электромагнитным управлением, батарею источника питания, электромагнитную индукционную катушку, ферромагнитный нагревательный элемент, модуль цифрового отпечатка, модуль камеры, проигрыватель воспроизведения голосовых сообщений, цветной светодиодный (LED) экран, катушку беспроводного заряда, антенну Bluetooth, антенну Wi-Fi и вибрационный двигатель;

при этом микросхема с интегрированным микроконтроллером (MCU) и с электромагнитным управлением служит в качестве основного контроллера устройства прогревания магнитных частиц и содержит: модуль управления питанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль аудио- и видеовыхода, модуль измерения и управления температурой и модуль многофункционального ввода-вывода (General Purpose Input/Output - GPIO);

причем модуль управления питанием содержит: модуль преобразователя с повышением/понижением напряжения, модуль управления беспроводным зарядом, модуль защиты батареи и модуль вывода мощности;

модуль сбора сигналов содержит: модуль сбора напряжения, модуль сбора тока, модуль сбора температуры, модуль сбора биологических сигналов и модуль сбора нагрузки электромагнитного управления;

модуль контроллера содержит: модуль обработки сигналов, модуль передачи сигналов и сигнальный модуль связи; причем сигнальный модуль связи содержит модуль управления по Bluetooth и модуль управления по Wi-Fi;

модуль электромагнитного управления содержит модуль управления БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором - IGBT) и модуль питания мостовой схемы управления;

модуль аудио- и видеовыхода содержит: модуль воспроизведения голосовых сообщений и светодиодный LED модуль;

контакты модуля преобразователя с повышением/понижением напряжения подключены к положительным и отрицательным электродам батареи источника питания;

контакты модуля сбора напряжения подключены к положительному электроду и отрицательному электроду батареи источника питания;

контакты модуля сбора тока подключены последовательно между положительным электродом и отрицательным электродом батареи источника питания;

контакт модуля сбора температуры соединен с областью измерения температуры поверхности батареи источника питания;

контакт модуля питания мостовой схемы управления и контакт модуля сбора нагрузки электромагнитного управления соответственно соединены с двумя концами электромагнитной индукционной катушки;

контакт модуля измерения и управления температурой соединен с выводом сигнала измерения температуры ферромагнитного нагревательного элемента;

контакт модуля сбора биологических сигналов соединен с проводными выводами модуля цифрового отпечатка и/или модуля камеры;

контакт модуля воспроизведения голосовых сообщений соединен с базовым контактом проигрывателя голосовых сообщений;

контакт цветного светодиодного дисплея соединен с базовым контактом светодиодного модуля, который подключен снаружи;

контакт модуля управления беспроводным зарядом соединен с катушкой беспроводного заряда;

контакт модуля управления по Bluetooth соединен с базовым контактом антенны Bluetooth;

контакт модуля управления по Wi-Fi соединен с базовым контактом антенны WI-FI.

один базовый контакт в модуле многофункционального ввода-вывода (GPIO) выполнен в качестве базового контакта прерывания выходного сигнала ввода-вывода (IO) и соединен с внешней кнопкой и совокупность базовых контактов в модуле многофункционального ввода-вывода (GPIO) выполнены как базовые контакты выходного сигнала ввода-вывода (IO) и соединены со светодиодом, соединенным с сопротивлением ограничения тока, чтобы получать индикацию состояния устройства прогревания магнитных частиц.

В соответствии с изобретением, способ управления генерацией аэрозоля, основанный на основанный на устройстве прогревания магнитных частиц характеризуется тем, что содержит следующие этапы, на которых:

этап 1: загружают нагреваемые табачные продукты в нагревательную камеру устройства прогревания магнитных частиц, обнаруживают посредством основного контроллера устройства прогревания магнитных частиц, инициирована ли кнопка включения-выключения устройства прогревания магнитных частиц и превышает ли время инициирования установленное время; включают и подают питание на устройство прогревания магнитных частиц, если оба эти условия соблюдаются; и, если условия не соблюдаются, принимают решение, что включение недействительно и устройство остается в выключенном состоянии;

этап 2: после того, как устройство прогревания магнитных частиц включено и на него подано питание, получают посредством модуля преобразователя с повышением/понижением напряжения входное напряжение батарейного источника питания, преобразуют входное напряжение в рабочее напряжение, и затем подают рабочее напряжение на модуль обработки сигналов;

посылают посредством модуля обработки сигналов сигнал управления питанием на модуль вывода питания, чтобы заставить модуль вывода питания начать работать и выводить соответствующие напряжения на соответствующие модули в микросхеме после того, как на модуль обработки сигналов подано питание;

этап 3: запускают процесс управления самопроверкой для соответствующих модулей в микросхеме;

этап 4: основываясь на сигналах результатов самопроверки, поступающих от соответствующих модулей, посредством модуля обработки сигналов в микросхеме выполняют операцию включения на модуле, соответствующем нормальному сигналу результатов самопроверки; выполняют операцию сброса в исходное состояние и затем самопроверку на модуле, соответствующем сигналу отказа в сигнале результатов самопроверки, и подают сообщение об ошибке соответствующего модуля, когда сигнал отказа все еще принимается, и выполняют операции выключения и отключения питания;

этап 5: после выполнения процесса самопроверки соответствующих модулей в микросхеме запускают посредством модуля сбора сигналов функцию сбора сигналов, собирают с помощью модуля сбора напряжения, модуля сбора тока, модуля сбора температуры и модуля сбора биологических сигналов, сигнал напряжения, сигнал тока, сигнал температуры и биологический сигнал, соответственно, и посылают посредством модуля передачи сигналов эти сигналы на модуль обработки сигналов;

одновременно контролируют с помощью модуля защиты батареи компонент внешнего источника питания, соединенный с модулем сбора сигналов; и посылают посредством модуля передачи сигналов предупредительный сигнал на модуль обработки сигналов, если обнаруживают сигнал отклонения от нормы;

этап 6: выполняют посредством модуля обработки сигналов обработку отклонения от нормы на соответствующем модуле сбора в указанном модуле сбора сигналов, если получают предупредительный сигнал и выполняют операции выключения и отключения питания, и выполняют этап 7, если не получен предупредительный сигнал, и это указывает на то, что результат функции сбора нормальный;

этап 7: с помощью основного контроллера устройства прогревания магнитных частиц запускают процесс электромагнитного управления, при этом при указанном процессе управления:

когда модуль сбора электромагнитной нагрузки обнаруживает сигнал доступа к внешней электромагнитной индукционной катушке, посредством модуля передачи сигналов посылают сигнала доступа на модуль обработки сигналов; когда модуль обработки сигналов принимает сигнал доступа, посредством модуля передачи сигналов посылают на модуль управления БТИЗ (IGBT) команду электромагнитного управления, так чтобы модуль управления БТИЗ (IGBT) управлял схемой устройства БТИЗ (IGBT), и посылают выходной сигнал схемы устройства БТИЗ (IGBT) на модуль питания мостовой схемы управления; создают колебания и генерируют посредством модуля питания мостовой схемы управления электромагнитный сигнал с соответствующей частотой, основываясь на выходном сигнале, и выполняют подключение к электромагнитной индукционной катушке; посредством ферромагнитного элемента в электромагнитной индукционной катушке концентрируют электромагнитное поле, создающее тепло в соответствии с законом электромагнитной индукции, для выполнения разогрева и запуска задачи и начинают нагревать нагреваемые табачные продукты на этапе 1;

когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления не обнаруживает ферромагнитный нагревательный элемент, с помощью модуля передачи сигналов посылают на модуль обработки сигналов сигнал выключения и с помощью модуля передачи сигналов передают команду выключения электромагнитного управления от модуля обработки сигналов на модуль электромагнитного управления, с тем чтобы заставить модуль электромагнитного управления выключить функцию электромагнитного управления;

этап 8: после того как разогрев устройства прогревания начался, управляют посредством основного контроллера вибрационным двигателем, чтобы заставить его вибрировать, и одновременно начинают отображать состояние разогрева на цветном светодиодном экране, соединенном с модулем аудио- и видеовыхода, при этом альтернативно светодиод, соединенный с модулем многофункционального ввода- вывода (GPIO), отображает рабочее состояние устройства прогревания;

этап 9: посредством основного контроллера устройства прогревания управляют модулем вывода питания, чтобы выводить соответствующую электроэнергию, основываясь на установленной температуре всасывания, так чтобы управлять температурой ферромагнитного нагревательного элемента, приближаясь к установленной температуре всасывания, и когда температура ферромагнитного нагревательного элемента достигает установленной температуры всасывания, управляют вибрационным двигателем, чтобы он снова завибрировал, при этом светодиод остается в нормально включенном состоянии, а цветной светодиодный экран отображает рабочее состояние всасывания;

этап 10: в рабочем состоянии всасывания непрерывно контролируют посредством основного контроллера температуру ферромагнитного нагревательного элемента и электрический параметр источника питания, и подают команды выключения и отключения питания, и выполняют операцию выключения, чтобы стабилизировать аэрозоль, выпускаемый нагретыми табачными изделиями во время процесса работы устройства прогревания магнитных частиц, если в работе обнаруживается ненормальность;

с помощью основного контроллера выполняют операцию выключения и отключения питания, выключая и отключая питание устройства прогревания магнитных частиц, при обнаружении, что кнопка включения-выключения инициирована и время инициирования превышает установленное время;

с помощью основного контроллера выполняют операцию выключения и отключения питания, выключая и отключая питание устройства прогревания магнитных частиц после обнаружения, что время всасывания достигло установленной максимальной длительности или количество всасываний достигло установленного максимального значения.

По сравнению с предшествующим уровнем техники, предпочтительные результаты настоящего изобретения состоят в следующем:

1. Система микросхем с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, представленная в настоящем изобретении, может облегчить исследование и производство устройств нагревания с использованием электромагнитной индукции и других устройств нагревания с другими способами нагревания, значительно сократить количество периферийных устройств, упростить аппаратные трудности проектирования, эффективно сократить площадь, занимаемую печатными платами, уменьшить общее выделение тепла, понизить затраты на разработку, а также достигнуть точного регулирования температуры, быстрого разогрева, низкого потребления энергии при работе и превосходного опыта использования.

2. Настоящее изобретение интегрирует модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль аудио- и видеовыхода, модуль измерения и управления температурой и модуль GPIO (многофункционального ввода-вывода) в одну микросхему и координирует и управляет работой каждого модуля через контроллер, тем самым добиваясь замкнутого контура, состоящего из контроллера, управления электропитанием и входного питания каждого модуля, замкнутого контура, состоящего из контроллера, модуля сбора сигналов и сигнала на выходе каждого модуля, замкнутого контура, состоящего из контроллера и модуля электромагнитного управления, и замкнутого контура, состоящего из контроллера, сигнального модуля связи и модуля аудио- и видеовыхода, и всестороннего планирования соответствующих модулей, чтобы исполнять команды в приказном порядке, выполняя установленную программу. Интегрирование соответствующих модулей в одну микросхему и интегрирование управления модулей в микросхеме, снижает трудность разработки изделия, сокращает цикл разработки изделия и эффективно снижает количество периферийных компонентов, требуемых для изделия, тем самым, значительно снижая общее потребление энергии устройством и улучшая результат проекта миниатюризации изделия.

3. Настоящее изобретение представляет систему микросхем, которая интегрирует MCU и электромагнитное управление для конструкции устройства прогревания магнитных частиц, предлагает способ управления генерацией аэрозоля. Схема компоновки устройства прогревания магнитных частиц, созданного с использованием микросхемы с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, батареи источника питания, электромагнитной индукционной катушки, ферромагнитного нагревательного элемента, модуля отпечатка, проигрывателя голосовых сообщений, цветного светодиодного экрана, катушки для беспроводной зарядки, антенны Bluetooth, антенны Wi-Fi, вибрационного двигателя и других компонент и проект способа управления генерацией аэрозоля улучшили удобство разработки устройства прогревания магнитных частиц, сократили цикл разработки, улучшили опыт потребителей по использованию и гарантировали устойчивость прогревания и безопасность использования.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схема архитектуры системы микросхемы с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, предложенная в настоящем изобретении.

Фиг. 2 - аппаратная структурная схема устройства прогревания магнитных частиц, основанного на системе микросхемы с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, предложенная в настоящем изобретении.

Описание вариантов осуществления

В этом варианте осуществления устройство прогревания магнитных частиц, основанное на микросхеме с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, содержит: микросхему с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, батарею источника питания, электромагнитную индукционную катушку, ферромагнитный нагревательный элемент, модуль цифрового отпечатка, модуль камеры, проигрыватель голосовых сообщений, цветной светодиодный экран, катушку беспроводной зарядки, антенну Bluetooth, антенну Wi-Fi и вибрационный двигатель.

Микросхема с интегрированным MCU и электромагнитным управлением служит в качестве основного контроллера устройства прогревания магнитных частиц, которое интегрирует в себе многочисленные модули и содержит программируемое программное обеспечения и усовершенствование для каждого модуля. Используя соответствующие контакты, достигаются все функции MCU и электромагнитного управления, обладающие признаками высокой степени аппаратной интеграции, небольшое количество материалов, используемых для устройства, и оптимизированная совместимость. Программируемое программное обеспечение может использоваться для управления выходной частотой электромагнитных колебаний; точное регулирование температуры достигается посредством MCU, тем самым получая эффект быстрого разогрева и нагревания и значительное сокращение потребления энергии. Конкретно, как показано на фиг. 1, основной контроллер содержит: модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль аудио- и видеовыхода, модуль измерения и управления температурой и модуль GPIO.

Модуль управления электропитанием содержит: модуль преобразователя с повышением/понижением напряжения, модуль управления беспроводным зарядом, модуль управления зарядом, модуль защиты батареи и модуль вывода питания.

Модуль сбора сигналов содержит: модуль сбора напряжений, модуль сбора токов, модуль сбора температур, модуль сбора биологических сигналов и модуль сбора нагрузки электромагнитного управления.

Модуль контроллера содержит: модуль обработки сигналов, модуль передачи сигналов и сигнальный модуль связи; и сигнальный модуль связи: модуль управления по Bluetooth и модуль управления по Wi-Fi.

Модуль электромагнитного управления содержит: модуль IGBT (БТИЗ) -управления и модуль питания мостовой схемы управления.

Модуль аудио- и видеовыхода содержит: модуль воспроизведения голосовых сообщений, модуль светодиодного дисплея и модуль жидкокристаллического дисплея.

Модуль сбора напряжений выполнен с возможностью получения сигнала напряжения внешнего источника питания и сигналов напряжения соответствующих модулей в минимальной системе микросхемы.

Модуль сбора токов выполнен с возможностью получения сигнала тока внешнего источника питания и сигналов тока соответствующих модулей в минимальной системе микросхемы.

Модуль сбора температуры выполнен с возможностью получения сигналов температуры внешнего источника питания и внешнего нагревательного элемента и сигналов температуры соответствующих модулей в минимальной системе микросхемы.

Модуль сбора биологических сигналов выполнен с возможностью получения биологических сигналов от тела человека.

Модуль обработки сигналов усиливает, фильтрует и нормализует полученные сигналы напряжений и токов.

Модуль обработки сигналов усиливает, выполняет аналого-цифровое преобразование, фильтрует и нормализует полученные сигналы температуры.

Модуль обработки сигналов усиливает, фильтрует, нормализует, и идентифицирует полученный биологический сигнал от человеческого тела.

Модуль GPIO (БТИЗ) соединяется с модулем контроллера для установления функции базового контакта IO (ввод-вывод) в соответствии с требованиями; и микросхема интегрирует базовые контакты многофункционального ввода-вывода GPIO, которые могут выполнять ввод, вывод или другие специальные функции микросхемы.

Модуль контроллера может быть однокристальной схемой, PLC (Programmable Logic Controller - программируемый логический контроллер), DSP (Digital Signal Processor - процессор цифровых сигналов), FPGA (field-programmable gate array - программируемая пользователем вентильная матрица, ППВМ), ARM (Advanced RISC Machines - усовершенствованная вычислительная машина с сокращенным набором команд), SoC (System on Chip - система на одном кристалле) и другими контроллерами.

Контакты модуля преобразователя с повышением/понижением напряжения соответственно подключаются к положительному электроду и отрицательному электроду батареи источника питания.

Контакты модуля сбора напряжений соответственно соединяются с положительным электродом и отрицательным электродом батареи источника питания.

Контакты модуля сбора тока подключаются последовательно между положительным электродом и отрицательным электродом батареи источника питания.

Контакт модуля сбора температуры соединяется с областью измерения температуры поверхности батареи источника питания.

Контакт модуля питания мостовой схемы управления и контакт модуля сбора нагрузки электромагнитного управления соответственно соединяются с двумя концами электромагнитной индукционной катушки.

Контакт модуля измерения и управления температурой соединяется с выводом сигнала измерения температуры ферромагнитного нагревательного элемента.

Контакт модуля сбора биологических сигналов соединяется с проводными выводами модуля цифрового отпечатка и/или модуля камеры.

Контакт модуля воспроизведения голосовых сообщений соединяется с базовым контактом проигрывателя голосовых сообщений.

Контакт цветного светодиодного дисплея соединяется с базовым контактом светодиодного модуля, к которому подключаются снаружи.

Контакт модуля управления беспроводным зарядом соединяется с катушкой беспроводного заряда.

Контакт модуля управления по Bluetooth соединяется с базовым контактом антенны Bluetooth.

Контакт модуля управления по Wi-Fi соединяется с базовым контактом антенны WI-FI.

Один базовый контакт в модуле GPIO выполнен в качестве базового контакта прерывания IO и соединяется с внешней кнопкой; и множество базовых контактов в модуле GPIO выполнены как базовые контакты вывода IO и соединяются со светодиодом, соединенным с сопротивлением ограничения тока, чтобы получать индикацию состояния устройства прогревания магнитными частицами.

В этом варианте осуществления способ управления генерацией аэрозоля для устройства прогревания магнитными частицами, основанного на микросхеме с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, является способом управления генерацией аэрозоля, путем применения устройства прогревания магнитных частиц к нагреваемым табачным изделиям посредством программирования программного обеспечения контроллера. конкретно, способ управления генерацией аэрозоля содержит нижеследующие этапы.

Этап 1: Нагреваемые табачные продукты загружают в нагревательную камеру устройства прогревания магнитных частиц и основной контроллер устройства прогревания магнитных частиц обнаруживает, инициирована ли кнопка включения-выключения устройства прогревания магнитных частиц и превышает ли время инициирования установленное время. Устройство прогревания магнитных частиц включается и запитывается, если эти события имеют место; в противном случае, принимается решение, что включение не состоялось и выключенное состояние сохраняется.

Первый процесс внутреннего управления микросхемы: после того, как устройство прогревания магнитных частиц включено и запитано, модуль преобразователя с повышением/понижением напряжения получает входное напряжение от батареи источника питания, преобразует его в рабочее напряжение и затем подает рабочее напряжение на модуль обработки сигналов; и модуль преобразователя с повышением/понижением напряжения может обеспечивать широкий диапазон напряжений с помощью преобразования с повышением/понижением напряжения при входном напряжении 1,5 В - 4,2 В выходное напряжение повышается до 3,3 В - 15 В при выходном токе 1 A - 5 A.

После того, как модуль обработки сигналов включен, он посылает сигнал управления питанием на модуль вывода питания, заставляя модуль вывода питания запускать и выводить соответствующие напряжения на соответствующие модули в микросхеме.

Второй процесс внутреннего управления микросхемы: соответствующие модули в микросхеме запускают процесс управления самопроверкой.

Третий процесс внутреннего управления микросхемы: модуль обработки сигналов в микросхеме выполняет операцию включения модуля, соответствующего нормальному сигналу в результате самопроверки, основанном на сигналах самопроверки от соответствующих модулей, и выполняет операцию перехода в исходное состояние и повторной самопроверки на модуле, соответствующем сигналу отказа в сигналах результата самопроверки. Если сигнал отказа все еще продолжает приниматься, соответствующий модуль подает сообщение об ошибке и выполняются операции выключения и отключения питания.

Четвертый процесс внутреннего управления микросхемы: после того, как проведен процесс самопроверки соответствующих модулей в микросхеме, модуль сбора сигналов запускает функцию сбора сигналов; модуль сбора напряжений, модуль сбора токов, модуль сбора температур и модуль сбора биологических сигналов выполняются с возможностью сбора сигнала напряжений, сигнала токов, сигнала температур и биологического сигнала, соответственно, и посылки их, соответственно, модулю обработки сигналов через модуль передачи сигналов.

В это же время модуль защиты батареи контролирует внешний компонент энергоснабжения, соединенный с модулем сбора сигналов. Когда обнаруживается сигнал отклонения от нормы, на модуль обработки сигналов посылается предупредительный сигнал; и управление защитой литиевой батареи содержит такие функции, как защита от повышенного напряжения, защита от перегрузки по току, защита от короткого замыкания, защита от пониженного напряжения и защита от перегрева.

Пятый процесс внутреннего управления микросхемы: если модуль обработки сигналов получает предупредительный сигнал, то он выполняет аварийную обработку на соответствующем модуле сбора в модуле сбора сигналов и выключает и обесточивает операции; в противном случае, указывается, что функция сбора действует нормально и выполняется шестой процесс внутреннего управления микросхемы.

Шестой процесс внутреннего управления микросхемы: основной контроллер устройства запускает процесс электромагнитного управления.

Когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления обнаруживает сигнал доступа к внешней электромагнитной индукционной катушке, на модуль обработки сигналов посылается сигнал доступа. Если модуль обработки сигналов получает сигнал доступа, на модуль IGBT-управления посылается команда электромагнитного управления, чтобы заставить модуль IGBT-управления запустить схему IGBT-устройства и послать выходной сигнал схемы IGBT-устройства на модуль питания мостовой схемы управления. Микросхема интегрирует внутри себя функцию IGBT-управления и IGBT-управление осуществляется путем включения контактов микросхемы.

Модуль питания мостовой схемы управления создает колебания и генерирует электромагнитный сигнал с соответствующей частотой, основываясь на выходном сигнале, и соединяется с электромагнитной индукционной катушкой. Функция вывода питания мостовой схемы управления интегрирована в микросхеме, которая может осуществлять полномостовой вывод или полумостовой вывод. Функция полномостового вывода или полумостового вывода осуществляется путем соответствующей конфигурации внутреннего регистра микросхемы. Входной конец модуля питания мостовой схемы управления для вывода питания мостовой схемы управления соединен с выходным концом IGBT-управления, а выходной конец модуля питания мостовой схемы управления для вывода питания мостовой схемы управления снаружи соединен с электрической индукционной катушкой, генерирующей переменное электромагнитное поле в диапазоне частот от 100 кГц до 2,4 ГГц.

Электромагнитное поле концентрируется ферромагнитным элементом в электромагнитной индукционной катушке и в соответствии с законом электромагнитной индукции выделяется тепло для выполнения разогрева и запуска задачи и для начала нагрева нагреваемых табачных продуктов.

Если модуль сбора нагрузки электромагнитного управления не обнаруживает ферромагнитный нагревательный элемент, в модуль обработки сигналов через модуль передачи сигналов посылается сигнал выключения. Команда выключения электромагнитного управления передается от модуля обработки сигналов на модуль электромагнитного управления посредством модуля передачи сигналов, так чтобы модуль электромагнитного управления мог выключить функцию электромагнитного управления.

Этап 2: после начала разогрева устройства прогревания магнитных частиц, основной контроллер управляет двигателем для осуществления вибрации; одновременно, цветной светодиодный экран, соединенный с модулем аудио- и видеовыхода, начинает отображать на экране состояние разогрева; и светодиод, соединенный с модулем GPIO в качестве альтернативы отображает рабочее состояние устройства прогревания.

Этап 3: основной контроллер устройства прогревания управляет модулем вывода питания, чтобы выводить соответствующую электроэнергию, основываясь на установленной температуре прогревания, так чтобы управлять температурой ферромагнитного нагревательного элемента для приближения к установленной температуре прогревания; когда температура ферромагнитного нагревательного элемента достигает установленной температуры прогревания, основной контроллер управляет вибрационным двигателем для повторной вибрации, светодиод остается в состоянии индикации нормальной работы и цветной светодиодный экран отображает на экране рабочее состояние прогревания.

Этап 4: в рабочем состоянии прогревания основной контроллер непрерывно контролирует температуру ферромагнитного нагревательного элемента и электрический параметр источника питания и подает команды включения и выключения питания и, если обнаруживается ненормальность, выполняет операцию выключения, чтобы стабилизировать аэрозоль, высвобождаемый нагретыми табачными продуктами во время процесса нагревания устройства прогревания магнитных частиц.

Если обнаруживается, что инициирована кнопка включения-выключения и время инициирования превышает установленное время, устройство прогревания магнитных частиц выключается и обесточивается.

Если обнаруживается, что время всасывания (затяжки) достигло максимальной продолжительности или количество всасываний достигло максимального установленного значения, устройство прогревания магнитных частиц выключается и питание отключается.

Подводя итоги, преимущества устройства прогревания магнитных частиц и способа управления генерацией аэрозоля, основанных на микросхеме с интегрированным MCU и электромагнитным управлением в этом варианте осуществления заключаются в том, что: имеет место высокая степень аппаратной интеграции и меньшее количество материалов на периферийные устройства; электромагнитное управление осуществляется посредством программируемого программного обеспечения микросхемы, что дает высокую операционную эффективность и может обеспечивать вывод электромагнитных колебаний с частотой 100 кГц и выше; MCU может осуществлять точное регулирование температуры с точностью регулирования температуры ≤ ±2°; разогрев происходит быстро и может быть достигнут быстрый разогрев в течение 15 секунд; микросхема имеет низкое потребление энергии, максимальное потребление мощности ниже 10 Вт, и потребление энергии в постоянном рабочем состоянии меньше 5 Вт; процесс управления генерацией аэрозоля устойчив, выпуск дыма достаточен, температура дыма является соответствующей, и органолептическая оценка хорошая.

Использование: для нагревания табачных изделий и генерирования аэрозоля в курительном устройстве. Сущность изобретения заключается в том, что устройство прогревания содержит микросхему с интегрированным MCU и электромагнитным управлением, батарею источника питания, электромагнитную индукционную катушку, ферромагнитный нагревательный элемент, модуль цифрового отпечатка, модуль камеры, проигрыватель голосовых сообщений, цветной светодиодный экран, катушку беспроводного заряда, антенну Bluetooth, антенну Wi-Fi и вибрационный двигатель; при этом микросхема с интегрированным MCU и электромагнитным управлением содержит модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль аудио- и видеовыхода, модуль измерения и управления температурой и модуль многофункционального ввода-вывода (GPIO). Технический результат: обеспечение возможности управления нагреванием табачных изделий для генерирования аэрозоля в курительном устройстве, который устойчиво и безопасно всасывается, а также сокращение энергии, используемой для нагревания табачных изделий, и миниатюризация устройства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство прогревания магнитных частиц, основанное на микросхеме с интегрированным микроконтроллером и с электромагнитным управлением, содержащее: микросхему с интегрированным микроконтроллером и электромагнитным управлением, батарею источника питания, электромагнитную индукционную катушку, ферромагнитный нагревательный элемент, модуль цифрового отпечатка, модуль камеры, проигрыватель воспроизведения голосовых сообщений, цветной светодиодный экран, катушку беспроводного заряда, антенну Bluetooth, антенну Wi-Fi и вибрационный двигатель;

при этом микросхема с интегрированным микроконтроллером и электромагнитным управлением выполнена с возможностью выполнения функции основного контроллера устройства прогревания магнитных частиц и содержит: модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль аудио- и видеовыхода, модуль измерения и управления температурой и модуль многофункционального ввода-вывода;

причем модуль управления электропитанием содержит: модуль преобразователя с повышением/понижением напряжения, модуль управления беспроводным зарядом, модуль защиты батареи и модуль вывода мощности;

модуль сбора сигналов содержит: модуль сбора напряжения, модуль сбора тока, модуль сбора температуры, модуль сбора биологических сигналов и модуль сбора нагрузки электромагнитного управления;

модуль контроллера содержит: модуль обработки сигналов, модуль передачи сигналов и сигнальный модуль связи; причем сигнальный модуль связи содержит модуль управления по Bluetooth и модуль управления по Wi-Fi;

модуль электромагнитного управления содержит модуль управления БТИЗ и модуль питания мостовой схемы управления;

модуль аудио- и видеовыхода содержит: модуль воспроизведения голосовых сообщений и светодиодный модуль;

контакты модуля преобразователя с повышением/понижением напряжения подключены к положительному и отрицательному электродам батареи источника питания;

контакты модуля сбора напряжения подключены к положительному электроду и отрицательному электроду батареи источника питания;

контакты модуля сбора тока подключены последовательно между положительным электродом и отрицательным электродом батареи источника питания;

контакт модуля сбора температуры соединен с областью измерения температуры поверхности батареи источника питания;

контакт модуля питания мостовой схемы управления и контакт модуля сбора нагрузки электромагнитного управления соответственно соединены с двумя концами электромагнитной индукционной катушки;

контакт модуля измерения и управления температурой соединен с выводом сигнала измерения температуры ферромагнитного нагревательного элемента;

контакт модуля сбора биологических сигналов соединен с проводными выводами модуля цифрового отпечатка и/или модуля камеры;

контакт модуля воспроизведения голосовых сообщений соединен с базовым контактом проигрывателя голосовых сообщений;

контакт цветного светодиодного дисплея соединен с базовым контактом светодиодного модуля, который подключен снаружи;

контакт модуля управления беспроводным зарядом соединен с катушкой беспроводного заряда;

контакт модуля управления по Bluetooth соединен с базовым контактом антенны Bluetooth;

контакт модуля управления по Wi-Fi соединен с базовым контактом антенны WI-FI;

один базовый контакт в модуле многофункционального ввода-вывода выполнен в качестве базового контакта прерывания ввода-вывода и соединен с внешней кнопкой и совокупность базовых контактов в модуле многофункционального ввода-вывода выполнены как базовые контакты выходного сигнала ввода-вывода и соединены со светодиодом, соединенным с сопротивлением ограничения тока, чтобы получать индикацию состояния устройства прогревания магнитных частиц.

2. Способ управления генерацией аэрозоля, основанный на устройстве прогревания магнитных частиц по п. 1, содержащий следующие этапы, на которых:

этап 1: загружают нагреваемые табачные продукты в нагревательную камеру устройства прогревания магнитных частиц, обнаруживают посредством основного контроллера устройства прогревания магнитных частиц, инициирована ли кнопка включения-выключения устройства прогревания магнитных частиц и превышает ли время инициирования установленное время; включают и подают питание на устройство прогревания магнитных частиц, если оба эти условия соблюдаются; и, если условия не соблюдаются, принимают решение, что включение недействительно, и устройство остается в выключенном состоянии;

этап 2: после того как устройство прогревания магнитных частиц включено и на него подано питание, получают посредством модуля преобразователя с повышением/понижением напряжения входное напряжение батарейного источника питания, преобразуют входное напряжение в рабочее напряжение и затем подают рабочее напряжение на модуль обработки сигналов;

посылают посредством модуля обработки сигналов сигнал управления питанием на модуль вывода питания, чтобы заставить модуль вывода питания начать работать и выводить соответствующие напряжения на соответствующие модули в микросхеме после того, как на модуль обработки сигналов подано питание;

этап 3: запускают процесс управления самопроверкой для соответствующих модулей в микросхеме;

этап 4: основываясь на сигналах результатов самопроверки, поступающих от соответствующих модулей, посредством модуля обработки сигналов в микросхеме выполняют операцию включения на модуле, соответствующем нормальному сигналу результатов самопроверки; выполняют операцию сброса в исходное состояние и затем самопроверку на модуле, соответствующем сигналу отказа в сигнале результатов самопроверки, и подают сообщение об ошибке соответствующего модуля, когда сигнал отказа все еще принимается, и выполняют операции выключения и отключения питания;

этап 5: после выполнения процесса самопроверки соответствующих модулей в микросхеме запускают посредством модуля сбора сигналов функцию сбора сигналов, собирают с помощью модуля сбора напряжения, модуля сбора тока, модуля сбора температуры и модуля сбора биологических сигналов сигнал напряжения, сигнал тока, сигнал температуры и биологический сигнал соответственно и посылают посредством модуля передачи сигналов эти сигналы на модуль обработки сигналов;

одновременно контролируют с помощью модуля защиты батареи компонент внешнего источника питания, соединенный с модулем сбора сигналов; и посылают посредством модуля передачи сигналов предупредительный сигнал на модуль обработки сигналов, если обнаруживают сигнал отклонения от нормы;

этап 6: выполняют посредством модуля обработки сигналов обработку отклонения от нормы на соответствующем модуле сбора в указанном модуле сбора сигналов, если принимается предупредительный сигнал, и выполняют операции выключения и отключения питания, и выполняют этап 7, если предупредительный сигнал не принимается, и это указывает на то, что результат функции сбора нормальный;

этап 7: с помощью основного контроллера устройства прогревания магнитных частиц запускают процесс электромагнитного управления, при этом при указанном процессе управления:

когда модуль сбора электромагнитной нагрузки обнаруживает сигнал доступа к внешней электромагнитной индукционной катушке, посредством модуля передачи сигналов посылают сигнал доступа на модуль обработки сигналов; когда модуль обработки сигналов принимает сигнал доступа, посредством модуля передачи сигналов посылают на модуль управления БТИЗ команду электромагнитного управления, так чтобы модуль управления БТИЗ управлял схемой устройства БТИЗ, и посылают выходной сигнал схемы устройства БТИЗ на модуль питания мостовой схемы управления; создают колебания и генерируют посредством модуля питания мостовой схемы управления электромагнитный сигнал с соответствующей частотой, основываясь на выходном сигнале, и подключаются к электромагнитной индукционной катушке; посредством ферромагнитного элемента в электромагнитной индукционной катушке концентрируют электромагнитное поле, создающее тепло в соответствии с законом электромагнитной индукции, для выполнения разогрева и запуска задачи и начинают нагревать нагреваемые табачные продукты;

когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления не обнаруживает ферромагнитный нагревательный элемент, с помощью модуля передачи сигналов посылают на модуль обработки сигналов сигнал выключения и с помощью модуля передачи сигналов передают команду выключения электромагнитного управления от модуля обработки сигналов на модуль электромагнитного управления, с тем чтобы заставить модуль электромагнитного управления выключить функцию электромагнитного управления;

этап 8: после того как разогрев устройства прогревания начался, управляют посредством основного контроллера вибрационным двигателем, чтобы заставить его вибрировать, и одновременно начинают отображать состояние разогрева на цветном светодиодном экране, соединенном с модулем аудио- и видеовыхода, при этом в качестве альтернативы светодиод, соединенный с модулем многофункционального ввода-вывода, отображает рабочее состояние устройства прогревания;

этап 9: посредством основного контроллера устройства прогревания управляют модулем вывода питания, чтобы выводить соответствующую электроэнергию, основываясь на установленной температуре всасывания, так чтобы управлять температурой ферромагнитного нагревательного элемента, приближаясь к установленной температуре всасывания, и, когда температура ферромагнитного нагревательного элемента достигает установленной температуры всасывания, управляют вибрационным двигателем, чтобы он снова вибрировал, при этом светодиод остается в нормально включенном состоянии, а цветной светодиодный экран отображает рабочее состояние всасывания;

этап 10: в рабочем состоянии всасывания непрерывно контролируют посредством основного контроллера температуру ферромагнитного нагревательного элемента и электрический параметр источника питания, и подают команды выключения и отключения питания, и выполняют операцию выключения, чтобы стабилизировать аэрозоль, выпускаемый нагретыми табачными изделиями во время процесса работы устройства прогревания магнитных частиц, если в работе обнаруживается ненормальность;

с помощью основного контроллера выполняют операцию выключения и отключения питания, выключая и отключая питание устройства прогревания магнитных частиц, при обнаружении, что кнопка включения-выключения инициирована и время инициирования превышает установленное время;

с помощью основного контроллера выполняют операцию выключения и отключения питания, выключая и отключая питание устройства прогревания магнитных частиц после обнаружения, что время всасывания достигло установленной максимальной длительности или количество всасываний достигло установленного максимального значения.