屢獲殊榮的納米傳感器先驅(qū)Nanusens宣布，它正在為電子煙（E-Cig）中出現(xiàn)的誤觸發(fā)問(wèn)題申請(qǐng)專(zhuān)利。用戶(hù)的吸氣行為被電子煙檢測(cè)到，然后加熱煙油/煙葉以產(chǎn)生蒸汽，但電子煙中的傳感器誤觸發(fā)導(dǎo)致它會(huì)被誤加熱，這發(fā)生在用戶(hù)的口袋里是一件危險(xiǎn)的事情，而且誤觸也快速損耗電量。

"首席執(zhí)行官Josep Montanyà博士解釋說(shuō)："我們一直在研究將電子煙作為我們納米級(jí)壓力感應(yīng)MEMS的一個(gè)市場(chǎng)，并遇到了阻礙MEMS在電子煙中替代駐極體電容式麥克風(fēng)（ECM）的誤觸發(fā)問(wèn)題。我們已經(jīng)找出了造成誤報(bào)的原因，并正為我們的解決方案申請(qǐng)專(zhuān)利，以便我們可以將其授權(quán)給希望進(jìn)入該市場(chǎng)的MEMS公司。"

(資料圖片)

電子煙使用壓力傳感器來(lái)檢測(cè)用戶(hù)是否吸氣，當(dāng)前最流行的類(lèi)型是駐極體咪頭(ECM)。它是一個(gè)差壓傳感器，檢測(cè)兩個(gè)輸入端口之間的壓力差。前端開(kāi)口靠近用戶(hù)吸氣的地方，用以快速檢測(cè)壓力變化。另一端，空氣從周遭環(huán)境中進(jìn)入后端開(kāi)口的路徑會(huì)受到限制，并有刻意設(shè)計(jì)來(lái)延遲壓力變化。當(dāng)用戶(hù)吸氣時(shí)，前端開(kāi)口的氣壓下降，但后端開(kāi)口沒(méi)有變化。傳感器通常會(huì)被設(shè)置為當(dāng)前后端開(kāi)口之間的壓差超過(guò)約300 Pa(帕)時(shí)被觸發(fā)。

使用ECM的缺點(diǎn)是它們體積大，而且需要手工焊接，成本高又容易出錯(cuò)。但使用SMD封裝的MEMS壓力傳感器可以解決這些問(wèn)題，因?yàn)樗　⒖梢允褂米詣?dòng)SMT技術(shù)，因此生產(chǎn)成本更低。然而，與ECM相比，它們存在著大量的錯(cuò)誤觸發(fā)，使得這種方案受挫。

Montanyà博士解釋說(shuō)："當(dāng)使用MEMS傳感器時(shí)，由于體積要小得多，因此外部空氣到后端開(kāi)口的路徑更窄。我們認(rèn)為，它很容易被電子煙中產(chǎn)生的煙油所堵塞。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，因檢測(cè)不出后端壓力變化，壓力傳感器無(wú)法再準(zhǔn)確測(cè)出兩端壓差，只能作為一個(gè)絕壓傳感器來(lái)發(fā)揮作用。在環(huán)境壓力的變化超過(guò)了300帕?xí)r，就容易引起誤觸發(fā)。環(huán)境空氣壓力在海拔高度上每米的變化約10帕，因此在電梯中僅僅上升12層樓就可能導(dǎo)致誤觸，而飛機(jī)機(jī)艙中的空氣壓力變化甚至更大，這就造成了多種錯(cuò)誤觸發(fā)導(dǎo)致煙絲溫度過(guò)高的潛在危險(xiǎn)情況。廠家試圖尋找出誤觸發(fā)的原因，但讓人困惑的是這種現(xiàn)象隨機(jī)分布，無(wú)規(guī)律可循。然而這正好支持了 ”煙油堵塞是虛假觸發(fā)的原因” 這一理論，因?yàn)橄鄬?duì)低粘度的煙油會(huì)蒸發(fā)，堵塞和誤觸發(fā)的情況會(huì)消失，但隨后又可能被堵塞。

一個(gè)解決方案是擴(kuò)大氣路通道以防止堵塞，但這會(huì)消除掉所需的延遲，傳感器可能將永遠(yuǎn)不會(huì)觸發(fā)。另一個(gè)解決方案是增加封裝的尺寸，使空氣通道能夠延遲壓力變化，但不容易堵塞。然而，這會(huì)讓MEMS壓力傳感器的尺寸和成本優(yōu)勢(shì)消失。

Nanusens已經(jīng)申請(qǐng)了一項(xiàng)專(zhuān)利，提供了一種簡(jiǎn)單的解決方案，使用絕壓傳感器而不是差壓傳感器，隨著時(shí)間的推移對(duì)讀數(shù)進(jìn)行平均，作為外部環(huán)境的壓力參考值。如果讀數(shù)值大于預(yù)設(shè)閾值 300 Pa(帕)，可以將瞬時(shí)壓力讀數(shù)與外部環(huán)境參考值之間的差值用于觸發(fā)。

使用這一概念意味著可以使用MEMS壓力傳感器來(lái)降低成本，并且消除基于MEMS設(shè)計(jì)可能遭遇的誤觸發(fā)狀況。因?yàn)椴辉傩枰诙€(gè)端口及其空氣通道來(lái)檢測(cè)環(huán)境壓力，電子煙的設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)化了。

"Montanyà博士總結(jié)說(shuō)："由于我們已經(jīng)解決了一個(gè)重要的安全問(wèn)題，我們決定，將授權(quán)我們的解決方案，使其普遍可用，因?yàn)樗鼘⑴c任何類(lèi)型的壓力傳感器一起工作。在不久的將來(lái)，我們將利用我們的納米級(jí)MEMS將這一想法商業(yè)化，但現(xiàn)在授權(quán)以迅速使其在市場(chǎng)上被采用更為重要，因?yàn)樗锌赡苷壬?

更多細(xì)節(jié)會(huì)在該公司的白皮書(shū)“一種用于電子煙的新型傳感器解決方案”中揭秘，該白皮書(shū)可在Nanusens的官網(wǎng)中找到。https://nanusens.com/wp-content/uploads/2022/10/Nanusens-white-paper-on-pressure-sensor-for-e-cigarettes.pdf

關(guān)于Nanusenswww.nanusens.com?

Nanusens于2014年，由Dr. Josep Montanyà 及Dr. Marc Llamas所創(chuàng)立，總部位于英國(guó)佩恩頓，在西班牙巴塞羅那和中國(guó)深圳設(shè)有研發(fā)辦公室，以創(chuàng)始人前任公司Baolab Microsystem的研究與和專(zhuān)業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)。 Nanusens是由Inveready(www.inveready.com/venture-capital/)、Caixa Capital RISC (www.caixa capital risc.es/en/) 和Dieco Capital (www.dieco-capital.com) 風(fēng)險(xiǎn)投資公司以及幾位超高凈值投資者提供的資金資助運(yùn)營(yíng)。Nanusens在 2019年TechWorks獎(jiǎng)中獲得了年度顛覆性創(chuàng)新和年度新興技術(shù)公司獎(jiǎng)，并在2019年Elektra獎(jiǎng)中獲得了年度最佳活動(dòng)獎(jiǎng)。

關(guān)鍵詞： 解決方案 壓力傳感器 申請(qǐng)專(zhuān)利 差壓傳感器 外部環(huán)境