СИСТЕМА ЧИПА, ИНТЕГРИРОВАННАЯ С МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Российский патент 2025 года по МПК A24F40/465 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе чипа, интегрированной с микроконтроллером (MCU) и электромагнитным управлением, принадлежащей к области чипа.

Уровень техники

Курительное устройство, нагреваемое посредством электромагнитной индукции, является электронным изделием, содержащим такие функциональные устройства, как основной контроллер, схема электромагнитной генерации и периферийная схема. В настоящее время большая часть курительных устройств, нагреваемых посредством электромагнитной индукции, использует электронные компоненты для построения схемы электромагнитной генерации и управления открыванием и закрыванием схемы электромагнитной генерации посредством выходного сигнала, получаемого с выходного вывода основного контроллера, и в них требуется множество устройств, совместимость параметров плохая, точное управление не может быть реализовано, эффект управления является плохим, время предварительного разогрева является долгим и потребление энергии при работе является высоким.

Сущность изобретения

Для устранения недостатков, присутствующих на вышеупомянутом уровне техники, настоящее изобретение предлагает систему чипа, интегрированную с MCU (Микроконтроллером (Micro Controller Unit)) и электромагнитным управлением, чтобы интегрировать и упаковать MCU и функцию электромагнитного управления в один чип, улучшая, таким образом, рабочие характеристики чипа, уменьшая трудности с разработкой, сокращая цикл разработки, снижая затраты на разработку курительного устройства с нагреванием посредством электромагнитной индукции и оптимизируя миниатюризированную конструкцию изделия.

Настоящее изобретение использует нижеследующие технические решения для успешного выполнения упомянутой выше задачи изобретения.

Настоящее изобретение обеспечивает систему чипа, интегрированную с MCU и электромагнитным управлением, отличающуюся тем, что содержит в себе: модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль вывода аудио- и видеосигналов, модуль измерения и управления температурой и модуль интерфейса общего назначения (general-purpose input/output, GPIO);

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

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;

модуль электромагнитного управления содержит: модуль IGBT (Биполярный транзистор с изолирующим затвором (Insulate-Gate Bipolar Transistor)) -управления и модуль питания H-моста;

модуль вывода аудио- и видеосигналов содержит: модуль воспроизведения голосовых сообщений, LED (Светодиодный (Light-Emitting Diode)) модуль и модуль LCD (Жидкокристаллического (Liquid Crystal Display)) дисплея;

модуль преобразования с повышением/понижением напряжения принимает извне входное напряжение и преобразует принятое извне входное напряжение в напряжение, требующееся для нормального функционирования модуля обработки сигналов, и затем подает его на модуль обработки сигналов;

модуль обработки сигналов после подачи на него электропитания посылает сигнал управления мощностью на модуль вывода мощности, так чтобы модуль вывода мощности начал работать и выводить соответствующее напряжение на каждый модуль;

каждый модуль, после подачи на него электропитания, выполняет операцию самопроверки и после того, как операция самопроверки завершена, посылает через модуль передачи сигналов на модуль обработки сигналов сигнал результата самопроверки;

в соответствии с сигналом результата самопроверки каждого модуля, модуль обработки сигналов выполняет операцию включения электропитания на модуле, соответствующем нормальному сигналу из числа сигналов результата самопроверки; устанавливает в исходное состояние модуль, соответствующий сигналу отказа в сигнале результата самопроверки, и затем снова выполняет самопроверку и сообщает об отказе соответствующего модуля, если все еще принимается сигнал отказа;

после того, как модуль сбора сигналов принимает периодическую команду сбора или внешний сигнал запуска, посылаемый модулем обработки сигналов, модуль сбора напряжений, модуль сбора токов, модуль сбора температур и модуль сбора биологических сигналов используются, чтобы должным образом и соответственно собрать сигнал напряжений, сигнал токов, сигнал температур и биологический сигнал и через модуль передачи сигналов послать эти сигналы на модуль обработки сигналов;

модуль защиты батареи контролирует внешний элемент подачи электропитания, соединенный с модулем сбора сигналов, и посылает предупредительный сигнал модулю обработки сигналов при обнаружении аномального сигнала;

модуль обработки сигналов запоминает и обрабатывает сигнал, загруженный модулем сбора сигналов, и в случае, когда принимается предупредительный сигнал, выполняет аномальную обработку на соответствующем модуле сбора;

когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления обнаруживает доступ внешней катушки электромагнитной индукции, модуль сбора электромагнитной нагрузки посылает сигнал доступа на модуль обработки сигналов;

модуль обработки сигналов посылает команду электромагнитного управления на модуль IGBT-управления в соответствии с сигналом доступа, так чтобы модуль IGBT-управления запустил схему IGBT-устройства, и посылает выходной сигнал схемы IGBT-устройства на модуль мощности H-моста; модуль мощности H-моста создает колебания, чтобы генерировать электромагнитный сигнал необходимой частоты, соответствующий выходному сигналу, и соединяется с катушкой электромагнитной индукции;

когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления посредством действия электромагнитной муфты обнаруживает, что ферромагнитный нагревательный элемент находится в катушке электромагнитной индукции, модуль сбора нагрузки электромагнитного управления посылает сигнал электромагнитной нагрузки на модуль обработки сигналов; модуль обработки сигналов посылает команду управления на модуль электромагнитного управления в соответствии с соответствующим сигналом электромагнитной нагрузки и основанный на установленной мощности для вывода электромагнитного сигнала соответствующей мощности на управление ферромагнитным нагревательным элементом, и одновременно посылает модулю измерения и управления температурой сигнал запуска управления и измерения температуры через модуль передачи сигналов; модуль измерения и управления температурой измеряет температуру ферромагнитного нагревательного элемента в режиме реального времени в соответствии с принятым сигналом управления измерением и управлением температурой, и через модуль передачи сигналов передает сигнал результата измерения температуры на модуль обработки сигналов, и после приема сигнала результата измерения температуры модуль обработки сигналов сравнивает сигнал результата измерения температуры с установленной пороговой температурой и анализирует ее, чтобы послать через модуль передачи сигналов на модуль электромагнитного управления сигнал управления температурой, чтобы отрегулировать мощность в соответствии с электромагнитным сигналом;

если никакой ферромагнитный нагревательный элемент не обнаруживается, модуль сбора нагрузки электромагнитного управления через модуль передачи сигналов посылает сигнал отключения на модуль обработки сигналов и модуль обработки сигналов через модуль передачи сигналов передает команду отключения электромагнитного управления на модуль электромагнитного управления, так чтобы модуль электромагнитного управления выполнил отключение функции электромагнитного управления;

когда модуль воспроизведения голосовых сообщений, светодиодный модуль и модуль жидкокристаллического дисплея соответственно обнаруживают доступ внешнего компонента, они посылают сигнал идентификации на модуль обработки сигналов, модуль обработки сигналов посылает для запуска через модуль передачи сигналов команду вывода аудио- и видеосигналов на соответствующий модуль вывода аудио- и видеосигналов, и модуль воспроизведения голосового сообщения принимает голосовой сигнал, посланный модулем обработки сигналов, и широковещательно соответственно его передает; светодиодный модуль и модуль жидкокристаллического дисплея принимают изображение, текст и видеосигналы, посланные модулем обработки сигналов и выполняют соответствующий вывод и отображение;

когда модуль связи обнаруживает команду запуска функции, сигнальный модуль связи посылает сигнал запроса связи модулю обработки сигналов и модуль обработки сигналов передает команду начала связи сигнальному модулю связи через модуль передачи сигналов в соответствии с установленной связью по Wi-Fi (Беспроводная достоверность (Wireless Fidelity)) или по Bluetooth, так что сигнальный модуль связи запускает функцию Wi-Fi или Bluetooth для установления канала связи;

когда модуль управления зарядом обнаруживает команду запуска функции, модуль управления зарядом посылает модулю обработки сигналов сигнал запроса заряда и модуль обработки сигналов выбирает протокол беспроводного или проводного заряда и через модуль передачи сигналов посылает команду начала заряда на модуль управления зарядом, так чтобы модуль управления зарядом запустил функцию заряда для накопления электроэнергии в элементе хранения энергии;

модуль GPIO соединяется с модулем контроллера и выполнен с возможностью установки функции вывода IO (Ввода-вывода (Input and Output)) соответственно требованию.

Система чипа, интегрированная с MCU и электромагнитным управлением в соответствии с настоящим изобретением, отличающаяся тем, что:

модуль сбора напряжений выполнен с возможностью сбора сигнала напряжения внешнего источника электропитания и сигнала напряжения каждого модуля в минимальной системе чипа;

модуль сбора токов выполнен с возможностью сбора сигнала тока внешнего источника электропитания и сигнала тока каждого модуля в минимальной системе чипа;

модуль сбора температурных данных выполнен с возможностью сбора сигнала температуры внешнего источника электропитания, сигнала температуры внешнего нагревательного элемента и сигнала температуры каждого модуля в минимальной системе чипа;

модуль сбора биологических сигналов выполнен с возможностью получения биологического сигнала человека;

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью осуществления усиления, фильтрации и процесса нормализации принятого сигнала напряжения или сигнала тока;

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью осуществления усиления, аналого-цифрового преобразования, фильтрации и процесса нормализации принятого температурного сигнала; и

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью осуществления усиления, фильтрации, нормализации и процесса идентификации принятого биологического сигнала человека.

По сравнению с предшествующим уровнем техники, предпочтительными результатами настоящего изобретения являются:

1. Система чипа, интегрированная с MCU и электромагнитным управлением, соответствующая настоящему изобретению, может облегчить исследование, разработку и производство курительных устройств с нагреванием посредством электромагнитной индукции и курительных устройств с другими способами нагревания, значительно сократить количество периферийных устройств, упростить сложность проектирования технических средств, эффективно уменьшить площадь занятости PCB (Печатных плат (Printed Circuit Board)), уменьшить общее выделение тепла и снизить стоимость разработки, реализовать точное управление температурой, быстрый разогрев, низкую рабочую мощность и потребление энергии и превосходный опыт применения.

2. Настоящее изобретение интегрирует в одном чипе модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль вывода аудио- и видеосигнала, модуль измерения и управления температурой и модуль GPIO и координирует и управляет работой каждого модуля через контроллер, реализуя, таким образом, замкнутый контур контроллер-управление мощностью-мощность на входе каждого модуля, замкнутый контур контроллер-модуль сбора сигналов-сигнал на выходе каждого модуля, замкнутый контур контроллер-модуль электромагнитного управления, и замкнутый контур контроллер-сигнальный модуль связи-модуль вывода аудио- видеосигналов, всесторонне распределяя модули по назначению, чтобы аккуратно исполнять команды для завершения установленной программы. Интегрируя модули в одном чипе и интегрируя электромагнитное управление модулями в чипе, трудность разработки изделия снижаются, цикл разработки изделия сокращается и количество периферийных компонент, требующихся для изделия, эффективно снижается, потребление энергии изделия в целом значительно снижается и степень миниатюризации изделия повышается.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - структурная схема системы чипа, интегрированной с MCU и электромагнитным управлением, соответствующая настоящему изобретению.

Описание вариантов осуществления

В варианте осуществления настоящего изобретения система чипа, интегрированная с MCU и электромагнитным управлением, интегрирует многочисленные модули, в том числе, программное обеспечение для программирования для каждого модуля, и реализует все функции MCU и функцию электромагнитного управления посредством соответствующих выводов, с характеристиками высокой степени интеграции аппаратных средств, незначительным числом материалов для изготовления устройства и оптимизированной совместимостью; управляет частотой вывода электромагнитного сигнала через программируемое программное обеспечение; достигает точного управления температурой через MCU, чтобы достигнуть эффекта быстрого предварительного разогрева и повышения температуры и значительного снижения потребления энергии. Конкретно, как показано на фиг. 1, система чипа содержит: модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль вывода аудио- и видеосигналов, модуль измерения и управления температурой и модуль GPIO;

где модуль управления электропитанием содержит: модуль преобразования с повышением/понижением напряжения, модуль управления зарядом, модуль защиты батареи и модуль вывода мощности;

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;

модуль электромагнитного управления содержит: модуль IGBT-управления и модуль мощности H-моста;

модуль вывода аудио- и видеосигналов содержит: модуль воспроизведения голосовых данных, светодиодный модуль и модуль жидкокристаллического дисплея;

где модуль сбора напряжений выполнен с возможностью сбора сигнала напряжения внешнего источника электропитания и сигнала напряжения каждого модуля в минимальной системе чипа;

модуль сбора токов выполнен с возможностью сбора сигнала тока внешнего источника питания и сигнала тока каждого модуля в минимальной системе чипа;

модуль сбора температур выполнен с возможностью сбора сигнала температуры внешнего источника электропитания, сигнала температуры внешнего нагревательного элемента и сигнала температуры каждого модуля в минимальной системе чипа;

модуль сбора биологических сигналов выполнен с возможностью сбора биологического сигнала человека;

модуль обработки сигналов выполняет усиление, фильтрацию и процесс нормализации принятого сигнала напряжений или сигнала токов;

модуль обработки сигналов выполняет усиление, аналого-цифровое преобразование, фильтрацию и процесс нормализации принятого сигнала температур;

модуль обработки сигнала выполняет усиление, фильтрацию, нормализацию и процесс идентификации принятого биологического сигнала человека;

модуль GPIO соединяется с модулем контроллера и выполнен с возможностью установления функции вывода IO в соответствии с требованием; чип интегрирован с выводами GPIO модулей GPIO, реализует ввод, вывод или другие специальные функции чипа;

модуль контроллера может быть однокристальным микроконтроллером, PLC (Программируемый логический контроллер (Programmable Logic Controller)), DSP (Цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor), FPGA (Программируемая пользователем вентильная матрица (Field Programmable Gate Array)), ARM (Усовершенствованная RISC-машина (Advanced RISC Machine)), SoC (Система на чипе (System on Chip)) и другими контроллерами.

В настоящем варианте осуществления последовательность этапов выполнения управления системой чипа, интегрированной с MCU и электромагнитным управлением, является следующей.

На этапе 1 принимают посредством модуля преобразования с повышением/понижением напряжения поступающее извне входное напряжение и преобразуют поступающее извне входное напряжение в напряжение, требующееся для нормального функционирования модуля обработки сигналов, и затем подают его на модуль обработки сигналов; где преобразователь с повышением/понижением напряжения может реализовать преобразование с повышением/понижением напряжения в широком диапазоне напряжений, может реализовать повышение входного напряжения 1,5 В ~ 4,2 В в выходное напряжение 3,3 В ~ 15 В с выходным током 1 A ~ 5 A.

На этапе 2 посылают посредством модуля обработки сигналов после подачи на него электропитания сигнал управления мощностью на модуль вывода мощности, так чтобы модуль вывода мощности начал работать и вывел соответствующее напряжение на каждый модуль.

На этапе 3 выполняют процесс управления самопроверкой модулей:

после подачи электропитания каждый модуль выполняет операцию самопроверки и после того, как операция самопроверки завершается, через модуль передачи сигналов посылает сигнал результата самопроверки модулю обработки сигналов.

На этапе 4 в соответствии с сигналом результата самопроверки каждого модуля, модуль обработки сигналов выполняет операцию включения электропитания на модуле, имеющем нормальный сигнал в сигнале результата самопроверки; для модуля, имеющего сигнал отказа в сигнале результата самопроверки, устанавливают модуль в исходное состояние и затем снова выполняют самопроверку и, если все еще принимается сигнал отказа, сообщают об отказе соответствующего модуля.

На этапе 5 выполняют сбор сигналов и процесс управления обработкой:

после того, как модуль сбора сигналов принимает периодическую команду сбора или внешний сигнал запуска, посылаемый модулем обработки сигналов, напряжение, ток, температура и биологический сигнал принимаются через модуль сбора напряжений, модуль сбора токов, модуль сбора температур и модуль сбора биологических сигналов, соответственно, и посылают их на модуль обработки сигналов через модуль передачи сигналов;

модуль защиты батареи контролирует внешний элемент энергоснабжения, соединенный с модулем сбора сигналов, и посылает предупредительный сигнал на модуль обработки сигналов, когда обнаруживается аномальный сигнал, чтобы реализовать контроль защиты литиевой батареи; управление защитой литиевой батареи содержит такое, как защита от перенапряжения, защита от перегрузки по току, защита от короткого замыкания, защита от пониженного напряжения, защита от перегрева и т.п.;

модуль обработки сигналов хранит и обрабатывает сигнал, загруженный модулем сбора сигналов, и при приеме предупредительного сигнала выполняет аномальную обработку на соответствующем модуле сбора.

На этапе 6 выполняют процесс электромагнитного управления:

модуль сбора нагрузки электромагнитного управления посылает сигнал доступа на модуль обработки сигналов, когда обнаруживает доступ к внешней катушке электромагнитной индукции;

модуль обработки сигналов посылает команду электромагнитного управления модулю IGBT-управления, соответствующий сигналу доступа, так чтобы модуль IGBT-управления управлял схемой IGBT-устройства, и посылает выходной сигнал схемы IGBT-устройства модулю мощности H-моста; где функция IGBT-управления интегрируется внутри чипа, чтобы реализовать функцию IGBT-управления через вывод чипа; модуль мощности H-моста создает колебания, чтобы генерировать электромагнитный сигнал должной частоты, соответствующий выходному сигналу, и соединяется с катушкой электромагнитной индукции; функция вывода мощности H-моста интегрируется внутри чипа, который может реализовать полномостовой выход или полумостовой выход, причем функция полномостового выхода или полумостового выхода реализуется посредством соответствующей конфигурации внутреннего регистра чипа; входной конец модуля вывода мощности H-моста соединяется с выходным концом модуля IGBT-управления, а выходной конец вывода модуля мощности H-моста снаружи соединяется с электромагнитной индукционной катушкой, чтобы генерировать переменное электромагнитное поле в диапазоне частот электромагнитных волн 100 кГц~2,4 ГГц;

когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления обнаруживает эффект электромагнитной муфты, при котором ферромагнитный нагревательный элемент располагается в катушке электромагнитной индукции, модуль сбора нагрузки электромагнитного управления посылает сигнал электромагнитной нагрузки модулю обработки сигналов; модуль обработки сигналов посылает команду управления на модуль электромагнитного управления согласно сигналу электромагнитной нагрузки, основываясь на установленной мощности, так чтобы вывести электромагнитный сигнал с соответствующей мощностью для управления ферромагнитным нагревательным элементом, и одновременно посылает через модуль передачи сигналов на модуль измерения и управления температурой сигнал управления для измерения и управления температурой; где модуль измерения температуры модуля измерения и управления температурой может быть соединен с температурным датчиком (таким как термопара, терморезистор), чтобы измерять сигнал температуры, и модуль управления температурой модуля измерения и управления температурой завершает функцию управления измерением температуры с помощью термистора;

модуль измерения и управления температурой измеряет температуру ферромагнитного нагревательного элемента в режиме реального времени в соответствии с сигналом управления измерением и управлением температурой и через модуль передачи сигналов передает сигнал температуры на модуль обработки сигналов; после приема сигнала температуры модуль обработки сигналов сравнивает сигнал температуры с установленной пороговой температурой и анализирует ее, так чтобы послать сигнал управления температурой на модуль электромагнитного управления через модуль передачи сигналов для регулирования мощности в соответствии с электромагнитным сигналом;

если ферромагнитный нагревательный элемент не обнаруживается, модуль сбора нагрузки электромагнитного управления посылает через модуль передачи сигналов на модуль обработки сигналов сигнал отключения и модуль обработки сигналов через модуль передачи сигналов передает на модуль электромагнитного управления команду отключения электромагнитного управления, так чтобы модуль электромагнитного управления выполнил отключение функции электромагнитного управления.

На этапе 7 выполняют процесс управления выводом аудио- и видеосигнала:

чип интегрирует в себе модуль воспроизведения голосового сообщения, которая напрямую соединяется с внешним громкоговорителем, чтобы реализовать функцию воспроизведения голосового сообщения;

чип интегрирует в себе светодиодный модуль, который содержит одно из следующего: управление постоянным напряжением, управление постоянным током, импульсное управление или их сочетание;

чип интегрирует в себе модуль жидкокристаллического дисплея, который содержит TN (Скрученном нематический (Twisted Nematic)), STN (Сверхскрученный нематик (Super Twisted Nematic)), TFT (Тонкопленочный транзистор (Thin Film Transistor) и другие режимы управления и напрямую соединяется с жидкокристаллическим дисплеем, чтобы реализовать функцию дисплея;

когда посредством модуля воспроизведения голосового сообщения, светодиодного модуля и модуля жидкокристаллического дисплея, соответственно, обнаруживается доступ внешнего компонента, на модуль обработки сигналов посылается сигнал идентификации и модуль обработки сигналов посылает команду запуска для вывода аудио- и видеосигнала соответствующему модулю вывода аудио- и видеосигнала, модуль воспроизведения голосовых сообщений принимает голосовой сигнал, посланный модулем обработки сигналов и, соответственно, широковещательно его передает; модули светодиодный и жидкокристаллического дисплея принимают сигналы изображения, текста и видео, посылаемые модулем обработки сигналов, и выполняют соответствующий вывод и отображение.

На этапе 8 выполняют процесс управления связью чипа:

чип интегрирует модуль Bluetooth, который напрямую внешним образом подключает антенну Bluetooth, чтобы реализовать функцию связи через Bluetooth;

чип интегрирует модуль Wi-Fi, который напрямую подключает антенну Wi-Fi, чтобы реализовать функцию связи через Wi-Fi;

когда сигнальный модуль связи обнаруживает команду запуска функции, сигнальный модуль связи посылает сигнал запроса связи модулю обработки сигналов и модуль обработки сигналов через модуль передачи сигналов посылает сигнальному модулю связи команду начала связи, соответствующую установлению связи через Wi-Fi или Bluetooth, так чтобы сигнальный модуль связи запустил функцию Wi-Fi или Bluetooth для установления канала связи.

На этапе 9 выполняют процесс управления зарядом чипа:

когда модуль управления зарядом обнаруживает команду запуска функции, сигнальный модуль связи посылает сигнал запроса заряда на модуль обработки сигналов и модуль обработки сигналов выбирает протокол беспроводного заряда или проводного заряда и через модуль передачи сигналов посылает команду начала заряда на модуль управления зарядом, так чтобы модуль управления зарядом запустил функцию заряда, чтобы запасти электроэнергию в элементе хранения энергии; протокол управления беспроводным зарядом использует один или более из стандартов Qi, PMA или A4WP; управление проводным зарядом может реализовывать управление зарядом одноячеечной литиевой батареи или многоячеечной литиевой аккумуляторной батареи; многоячеечная литиевая аккумуляторная батарея является литиевой аккумуляторной батареей, составленная из двух или больше литиевых аккумуляторных ячеек, соединенных параллельно или последовательно.

Подводя итоги, преимуществами системы чипа, интегрированной с MCU и электромагнитным управлением, являются: наличие высокой степени интеграции аппаратных средств, меньшее количество материалов для периферийных устройств; электромагнитное управление управляется программируемым программным обеспечением чипа, имеет высокую производительность, и может достигать вывода электромагнитной волны с частотой выше 100 кГц; MCU может реализовывать точное управление температурой, точность регулирования температуры составляет ≤ ± 2°C; температура повышается быстро при предварительном разогреве и быстрый предварительный разогрев может занимать меньше 15 с; чип имеет низкое потребление энергии, максимальное потребление мощности меньше 10 Вт и в постоянном рабочем состоянии меньше 5 Вт.

Изобретение относится к электронному курительному устройству, нагреваемому посредством электромагнитной индукции. Техническим результатом является обеспечение миниатюризации конструкции изделия. Система чипа курительного устройства, интегрированная с микроконтроллером и электромагнитным управлением, содержит: модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль вывода аудио- и видеосигнала, модуль измерения и управления температурой и модуль интерфейса общего назначения; где модуль управления электропитанием содержит: модуль преобразования с повышением/понижением напряжения, модуль управления зарядом, модуль защиты батареи и модуль вывода мощности; 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 модуль вывода аудио- и видеосигналов содержит: модуль воспроизведения голосовых сообщений, светодиодный модуль и модуль жидкокристаллического дисплея. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система чипа для курительных устройств, интегрированная с микроконтроллером (MCU) и электромагнитным управлением, содержащая: модуль управления электропитанием, модуль сбора сигналов, модуль контроллера, модуль электромагнитного управления, модуль вывода аудио- и видеосигналов, модуль измерения и управления температурой и модуль интерфейса общего назначения (GPIO);

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

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;

модуль электромагнитного управления содержит: модуль IGBT-управления и модуль мощности H-моста;

модуль вывода аудио- и видеосигнала содержит: модуль воспроизведения голосовых сообщений, светодиодный (LED) модуль, модуль жидкокристаллического дисплея (LCD);

модуль преобразования с повышением/понижением напряжения выполнен с возможностью приема извне входного напряжения и преобразования принятого извне входного напряжения в напряжение, требующееся для нормального функционирования модуля обработки сигналов, и затем подачи его на модуль обработки сигналов;

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью после того, как на модуль обработки сигналов подано электропитание, отправки сигнал управления мощностью на модуль вывода мощности, так чтобы модуль вывода мощности начал работать и выводил соответствующее напряжение на каждый модуль, и;

каждый модуль выполнен с возможностью после того, как на каждый модуль подано электропитание, выполнения операции самопроверки и после того, как операция самопроверки завершена, посылки через модуль передачи сигналов сигнала результата самопроверки на модуль обработки сигналов;

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью в соответствии с сигналом результата самопроверки каждого модуля, выполнения операции разрешения включения на модуле, соответствующем нормальному сигналу в сигнале результата самопроверки, или установки в исходное состояние модуля, соответствующего сигналу отказа в сигнале результата самопроверки, и затем выполнения операции самопроверки снова и, если все еще принимается сигнал отказа, сообщения об ошибке соответствующего модуля;

модуль сбора напряжений, модуль сбора токов, модуль сбора температур и модуль сбора биологических сигналов выполнены с возможностью после того, как модуль сбора сигналов принимает периодическую команду сбора данных или внешний сигнал запуска, посылаемый модулем обработки сигналов, сбора сигнала напряжений, сигнала токов, сигнала температур и биологического сигнала, соответственно, и посылки этих сигналов модулю обработки сигналов через модуль передачи сигналов;

модуль защиты батареи выполнен с возможностью контроля внешнего элемента электропитания, соединенного с модулем сбора сигналов, и посылки предупредительного сигнала на модуль обработки сигнала, когда обнаруживается аномальный сигнал;

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью запоминания и обработки сигнала, загруженного модулем сбора сигналов, и, если принимается предупредительный сигнал, выполнения аномальной обработки на соответствующем модуле сбора;

модуль сбора нагрузки электромагнитного управления выполнен с возможностью посылки сигнала доступа на модуль обработки сигналов, когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления обнаруживает доступ внешней катушки электромагнитной индукции;

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью посылки команды электромагнитного управления на модуль управления биполярным транзистором с изолирующим затвором (IGBT) в соответствии с сигналом доступа, так чтобы модуль управления IGBT управлял схемой IGBT-устройства, и посылки выходного сигнала схемы IGBT-устройства на модуль мощности H-моста; модуль мощности H-моста выполнен с возможностью создания колебаний согласно выходному сигналу, чтобы генерировать электромагнитный сигнал соответствующей частоты, и выполнен с возможностью соединения с катушкой электромагнитной индукции;

когда модуль сбора нагрузки электромагнитного управления через эффект электромагнитной муфты обнаруживает, что ферромагнитный нагревательный элемент расположен в катушке электромагнитной индукции, модуль сбора нагрузки электромагнитного управления выполнен с возможностью посылки сигнала электромагнитной нагрузки модулю обработки сигналов; модуль обработки сигналов выполнен с возможностью посылки команды управления модулю электромагнитного управления соответственно сигналу электромагнитной нагрузки и, основываясь на установленной мощности для вывода электромагнитного сигнала соответствующей мощности, чтобы управлять ферромагнитным нагревательным элементом, и одновременно через модуль передачи сигналов посылки сигнала измерения и управления температурой на модуль измерения и управления температурой; модуль измерения и управления температурой выполнен с возможностью измерения температуры ферромагнитного нагревательного элемента в режиме реального времени в соответствии с принятым сигналом измерения и управления температурой и передачи сигнала температуры на модуль обработки сигналов через модуль передачи сигналов, и модуль обработки сигналов выполнен с возможностью, после приема сигнала температуры, сравнения сигнала температуры с установленной пороговой температурой и его анализа, чтобы через модуль передачи сигналов послать сигнал управления температурой на модуль электромагнитного управления, чтобы отрегулировать мощность соответственно электромагнитному сигналу;

если ферромагнитный нагревательный элемент не обнаруживается, модуль сбора нагрузки электромагнитного управления выполнен с возможностью посылки сигнала отключения на модуль обработки сигналов через модуль передачи сигналов, и модуль обработки сигналов выполнен с возможностью передачи команды отключения электромагнитного управления модулю электромагнитного управления через модуль передачи сигналов, так чтобы модуль электромагнитного управления выполнил отключение функции электромагнитного управления;

модуль воспроизведения голосового сообщения, светодиодный (LED) модуль и модуль жидкокристаллического дисплея (LCD) выполнены с возможностью, когда соответственно обнаруживают доступ внешнего компонента, отправки сигнала идентификации на модуль обработки сигналов, модуль обработки сигналов выполнен с возможностью посылки команды вывода аудио- и видеосигнала на соответствующий модуль вывода аудио- и видеосигнала через модуль передачи сигналов для его запуска и модуль воспроизведения голосового сообщения выполнен с возможностью приема голосового сигнала, посланного модулем обработки сигналов, и его широковещательной передачи; светодиодный (LED) модуль и модуль жидкокристаллического дисплея (LCD) выполнены с возможностью приема сигналов изображения, текста и видео, посланных модулем обработки сигналов, и выполнения соответствующего вывода и отображения;

когда сигнальный модуль связи обнаруживает команду запуска функции, сигнальный модуль связи выполнен с возможностью посылки сигнала запроса связи модулю обработки сигналов и модуль обработки сигналов выполнен с возможностью посылки команды начала связи сигнальному модулю связи через модуль передачи сигналов соответственно установленной связи по Wi-Fi или по Bluetooth, так чтобы сигнальный модуль связи запустил функцию Wi-Fi или Bluetooth для установления канала связи;

когда модуль управления зарядом обнаруживает команду запуска функции, модуль управления зарядом выполнен с возможностью посылки сигнала запроса заряда на модуль обработки сигналов и модуль обработки сигналов выполнен с возможностью выбора протокола беспроводного или проводного заряда и посылки команды начала заряда модулю управления зарядом через модуль передачи сигналов, так чтобы модуль управления зарядом начал работу функции заряда для накопления электроэнергии в элементе аккумулирования энергии;

модуль интерфейса общего назначения (GPIO) выполнен с возможностью соединения с модулем контроллера и выполнен с возможностью установки функции вывода ввода вывода (IO) соответственно требованию.

2. Система чипа, интегрированная с микроконтроллером (MCU) и электромагнитным управлением, по п. 1, в которой

модуль сбора напряжений выполнен с возможностью сбора сигнала напряжения внешнего источника электропитания и сигналов напряжения каждого модуля в системе чипа;

модуль сбора токов выполнен с возможностью сбора сигнала тока внешнего источника электропитания и сигналов тока каждого модуля в системе чипа;

модуль сбора температур выполнен с возможностью сбора сигнала температуры внешнего источника электропитания, сигнала температуры внешнего нагревательного элемента и сигналов температуры каждого модуля в системе чипа;

модуль сбора биологических сигналов выполнен с возможностью сбора биологического сигнала человека;

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью осуществления усиления, фильтрации и процесса нормализации принятого сигнала напряжений или сигнала токов;

модуль обработки сигнала выполнен с возможностью осуществления усиления, аналого-цифрового преобразования, фильтрации и процесса нормализации принятого сигнала температур; и

модуль обработки сигналов выполнен с возможностью осуществления усиления, фильтрации, нормализации и процесса идентификации сигналов принятого биологического сигнала человека.