隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的需求,MEMS 氣流傳感器被應用于電子煙領(lǐng)域。MEMS氣流傳感器同樣是基于檢測電容變化的原理,不同之處是使用微電子制造和微機械加工技術(shù)將一個(gè)電容器集成在微硅晶片上,硅結構中的薄膜隨氣流壓差產(chǎn)生電容的變化,同樣由ASIC芯片采集并處理電容變化的信號。由于MEMS氣流傳感器采用硅基材料,制造工藝均為微米甚至納米級,與傳統駐極體電容咪相比,在參數一致性等諸多方面有巨大的優(yōu)勢。
一、電子煙氣流傳感器應用現狀
1)在電子煙應用領(lǐng)域,通常采用的是駐極體電容傳感器(ECM)。該傳感器內部是由駐極體膜片和極板構成的電容器,吸煙的負壓引起導電薄膜的變形,從而引發(fā)等效電容的變化。專(zhuān)用咪頭檢測ASIC芯片CSC982H3檢測到電容的變化量ΔC達到設定的閾值時(shí),輸出高電平信號被MCU采集到,再進(jìn)行信號的后續處理。
2)隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的需求,MEMS 氣流傳感器被應用于電子煙領(lǐng)域。MEMS氣流傳感器同樣是基于檢測電容變化的原理,不同之處是使用微電子制造和微機械加工技術(shù)將一個(gè)電容器集成在微硅晶片上,硅結構中的薄膜隨氣流壓差產(chǎn)生電容的變化,同樣由ASIC芯片采集并處理電容變化的信號。由于MEMS氣流傳感器采用硅基材料,制造工藝均為微米甚至納米級,與傳統駐極體電容咪相比,在參數一致性等諸多方面有巨大的優(yōu)勢。
3)MEMS氣流傳感器和駐極體電容咪頭的性能對比
二、電子煙專(zhuān)用MEMS傳感器——CSC581X和CSC381X系列
(一)概述
CSC581X和CSC381X為MEMS氣流傳感器,其通過(guò)MEMS感應氣壓變化,將電容的變化轉換成數字信號,并通過(guò)門(mén)限閾值的設置給出控制信號。它體積小,功耗低,防漏液、漏油以及防反吹。適用于需要測量極低壓差或者空氣流量的設備,如電子煙等便攜式設備。
CSC581X 檢測 MEMS 電容增大變化,相對于前蓋上的氣孔接收負壓,就是背板上的氣孔進(jìn)氣,俗稱(chēng)正向檢測。CSC381X檢測 MEMS 電容減小變化,相對于背板上的氣孔接收負壓,就是前蓋上的氣孔進(jìn)氣,俗稱(chēng)反向檢測。
CSC581X和CSC381X 有一個(gè) OUT 輸出端,當 MEMS 器件兩側產(chǎn)生的壓差低于閾值壓力時(shí),OUT端低電平輸出;高于閾值壓力時(shí),OUT 端高電平輸出。若壓力持續低于閾值壓力超過(guò) 12.5 秒,進(jìn)入保護狀態(tài),OUT 端恢復低電平輸出;還有一個(gè) SDO 端,SDO 端輸出如下:使用單線(xiàn)編碼傳送氣流計數初始值和氣流實(shí)時(shí)值,共計 28 位通過(guò) SDO 傳送給 MCU,由 MCU 根據這兩個(gè)數值來(lái)設定吸煙靈敏度或上鎖、解鎖靈敏度。
后綴希臘字母具有頂層防油網(wǎng)膜;無(wú)后綴希臘字母為無(wú)頂層防油網(wǎng)膜。
(二)主要特性
1.有正向氣流檢測(CSC581X)和反向氣流檢測(CSC381X)兩種,適用不同的電子煙結構;
2.具有獨特的負壓值實(shí)時(shí)檢測功能,使用單線(xiàn)編碼傳送數據(SDO端),配合MUC可以輕松實(shí)現童鎖輕重吸功能,或者根據用戶(hù)吸力大小自適應調整輸出煙霧量;
3.內含防自啟功能,有效防止上電、反吹 15 秒、多次快速重置、環(huán)境變化和突發(fā)干擾引起的自動(dòng)吸煙;
4.靈敏度多檔位可選,偏差±30Pa;
5.采用 2718-4P 封裝;
(三)正向氣流檢測和反向氣流檢測示意圖
(四)功能框圖
(五)引腳定義
(六)選型表
(七)實(shí)時(shí)負壓值檢測功能
SDO端口的輸出使用單線(xiàn)編碼,傳送電容檢測的初始值C0和實(shí)時(shí)差值ΔC,可由MCU根據這兩個(gè)數值的比值來(lái)實(shí)現防自啟功能、設定吸煙靈敏度或電子鎖的上/解鎖靈敏度,包括根據吸力大小,實(shí)現自適應的變功率輸出(可以按照n/64的級數進(jìn)行比較)。
(八)封裝外形尺寸