咪頭是電子煙目前應用主流的啟動傳感器,電子煙能模擬傳統吸煙過程,就離不開咪頭的功勞。
說到電子煙咪頭,常見的是?電容式駐極體咪頭+芯片?的組合,裝在方案板上,通過線路連接發熱絲、電池,起到智能啟動、充放電管理、狀態指示、輸出功率管理等作用。
1、電容式駐極體咪頭
電容式咪頭響應外部動作的原理是通過氣流引起導電薄膜的形變,進而引發等效電容變化來實現的,同時為了避免外界的干擾,當變化量達到一定值時,檢測模塊才對內部輸出吸煙信號。
圖?電容式咪頭響應動作,源自專利?CN203353677U
工作原理:可由兩個公式進行推導,C=εS/4πkd…
①和C=Q/V ……②。
由上圖可知,吸氣/吹氣使得導電薄膜發生變形,改變了其與極板之間的距離,產生了一個Δd的變化,因此由公式①可知,必然要產生一個ΔC的變化,由公式②又知,由于ΔC的變化,充電電荷又是固定不變的,因此必然產生一個ΔV的變化。
這就產生了一個電信號,再通過阻抗變換和放大,最終觸發電子煙工作。
2、咪頭芯片
電容式咪頭感應到啟動信號之后,信號就需要處理和進行下一步的反饋,這時候就輪到咪頭芯片起作用了咪頭芯片一般采用ASIC 設計,制造過程包括芯片設計、流片、封裝、測試等環節,可以集成氣流傳感器電路、輸出功率管理、功能控制、充電管理、狀態指示及保護電路等電子煙功能。
3、咪頭工作原理
駐極體咪頭和硅麥的響應都是通過振膜和背極板組成一個平行板電容器,氣流差壓使振膜發生形變,然后電容發生變化,經ASIC芯片識別、處理后輸出電信號,最終實現電子煙啟停。
劃重點,關鍵是電容變化。
在電路學里,給定電壓,電容器儲存電荷的能力,稱為電容(capacitance),標記為C。而平行板電容器是一種簡單的電容器,是由互相平行、以空間或介電質隔離的兩片薄板導體構成。
根據平行板電容器的相關公式,就是:
●正常的電子煙咪頭:導板面積A固定不變,介質電容率ε默認為空氣,氣流使振膜發生形變——振膜和極板之間的距離d發生變化——引起電容變化;
●漏油的電子煙咪頭:導板面積A固定不變,極板和振膜之間不是空氣,而是煙油,那么,介質電容率ε發生變化——引起電容變化——自啟動。
4、電子煙咪頭的組裝及功能迭代
電子煙咪頭的生產工序主要是組裝、封口、貼布、測試、焊接、檢驗。其中焊接部分,早期是人工焊接,一致性難以保證,隨著自動化設備的導入與成熟,現在領先的廠商基本都用上了自動化焊接。
在種類方面,目前的電子煙氣流傳感器方案,除了咪頭,其實還有MEMS差壓傳感器、MEMS流量傳感器、TPD氣壓計等方案。
在功能方面,為應對國標及部分海外國家地區的要求,童鎖一度是行業研究開發的熱點。而自啟動、防水防油等問題,也隨著納米鍍膜、咪頭結構新設計等技術的開發與應用,一一得到解決。
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察