СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ПАРА Российский патент 2019 года по МПК H05B1/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к схемам управления электронных систем предоставления пара.

Уровень техники

Системы предоставления пара, такие как электронные сигареты, в общем, содержат резервуар с жидкостью-источником, в состав которой обычно входит никотин. Из этой жидкости вырабатывается аэрозоль (пар), например, путем испарения или другими способами. Система может содержать источник аэрозоля, который содержит нагревательный элемент или нагреватель, соединенный в части резервуара с жидкостью-источником. На нагреватель подается электрическая энергия от батареи, имеющейся в системе предоставления пара, под управлением схемы, такой как микроконтроллер. Эта схема выполнена с возможностью подачи электрической энергии, возможно в ответ на такое событие, как вдох пользователя через систему предоставления пара, вследствие чего температура нагревателя поднимается, часть жидкости-источника нагревается, и вырабатывается пар для вдыхания пользователем. Эта схема выполнена также с возможностью последующго выключения подачи электрической энергии на нагреватель, например, после определенного периода времени или при прекращении вдыхания, в результате чего выработка пара прекращается.

Тем не менее, при возникновении неисправности, из-за которой схема не может остановить подачу электрической энергии на нагреватель, он продолжит вырабатывать тепло, и система предоставления пара может достичь небезопасной температуры. Из-за сбоев в управлении другими компонентами в системе предоставления пара аналогично могут возникнуть другие проблемы, связанные с безопасностью, или могут возникнуть другие нежелательные рабочие состояния.

Таким образом, интересны конфигурации, которые посвящены вопросу небезопасных состояний или нежелательных рабочих состояний в системах предоставления пара.

Раскрытие изобретения

Первым объектом изобретения является схема управления устройства предоставления пара, содержащая первый контроллер, выполненный с возможностью управления первой группой компонентов в системе предоставления пара; второй контроллер, выполненный с возможностью управления второй группой компонентов в системе предоставления пара, при этом по меньшей мере один компонент второй группы также принадлежит и первой группе; и линию связи между первым контроллером и вторым контроллером, с помощью которой по меньшей мере один контроллер может отслеживать работу другого контроллера. При этом один или оба контроллера выполнены с возможностью обнаружения посредством линии связи сбоя способности другого контроллера управлять по меньшей мере одним компонентом и в случае такого обнаружения брать на себя управление этим по меньшей мере одним компонентом.

Указанный по меньшей мере один компонент может содержать электрический нагревательный элемент, и способность управления указанным по меньшей мере одним компонентом может включать в себя управление подачей электрической энергии от электрической батареи на нагревательный элемент. Соответственно, сбой может включать в себя неспособность другого контроллера прервать подачу электрической энергии на нагревательный элемент, а способность одного или обоих контроллеров взять на себя управление указанным по меньшей мере одним компонентом может включать в себя прекращение подачи электрической энергии на нагревательный элемент.

Один или оба контроллера могут быть дополнительно выполнены с возможностью перевода системы предоставления пара в нерабочее состояние в ответ на обнаружение сбоя другого контроллера. Один или оба контроллера могут быть дополнительно выполнены с возможностью сохранения информации, касающейся сбоя, обнаруженного другим контроллером.

Вторая группа компонентов может содержать только электрический нагревательный элемент.

В некоторых случаях первая и вторая группы компонентов могут совпадать. При этом один или оба контроллера могут быть дополнительно выполнены с возможностью взятия на себя управления всеми компонентами первой и второй групп в ответ на обнаружение сбоя другого контроллера. В качестве альтернативы, за исключением указанного по меньшей мере одного компонента, первая группа компонентов может отличаться от второй группы компонентов.

Отслеживание работы, осуществляемое другим контроллером, может включать в себя направление опрашивающих запросов на этот контроллер по линии связи, а обнаружение сбоя может включать в себя обнаружение отсутствия ответа на опрашивающий запрос или обнаружение ответа на опрашивающий запрос, сообщающего о сбое. Обнаружение сбоя может включать в себя обнаружение сообщения о сбое, принятое по линии связи.

По меньшей мере один контроллер может содержать микроконтроллер.

Вторым объектом изобретения является система предоставления пара, содержащая схему управления по первому объекту изобретения.

Третьим объектом изобретения является секция управления для системы предоставления пара, содержащая схему управления по первому объекту изобретения и электрическую батарею. Секция управления может быть выполнена с возможностью разъемного соединения с секцией картомайзера, при этом вместе секция картомайзера и секция управления совместно образуют систему предоставления пара.

Четвертым объектом изобретения является способ управления компонентом в системе предоставления пара, включающий в себя этапы, на которых управляют компонентом с использованием первого контроллера; отслеживают работу первого контроллера вторым контроллером с помощью линии связи между ними с целью обнаружения сбоев в работе первого контроллера; и при обнаружении вторым контроллером сбоя в работе первого контроллера передают управление компонентом второму контроллеру.

Обнаруженный сбой может быть любым сбоем в работе первого контроллера. В качестве альтернативы, обнаруженный сбой может быть любым сбоем в способности первого контроллера управлять указанным компонентом. Способ может дополнительно включать в себя этап, на котором при обнаружении сбоя второй контроллер переводит систему предоставления пара в нерабочее состояние.

Пятым объектом изобретения является блок управления электронной сигареты с электрическим нагревательным элементом, содержащий первый микроконтроллер, второй микроконтроллер и линию связи между ними; при этом каждый микроконтроллер запрограммирован так, чтобы быть способным управлять электрическим нагревательным элементом, а по меньшей мере второй микроконтроллер запрограммирован для отслеживания посредством линии связи работы другого микроконтроллера на предмет сбоев и взятия на себя управления электрическим нагревательным элементом при обнаружении сбоя в способности другого микроконтроллера управлять электрическим нагревательным элементом, когда другой микроконтроллер управляет электрическим нагревательным элементом.

Шестым объектом изобретения является электронная система предоставления пара или ее часть, содержащая электрический нагревательный элемент; электрическую батарею; первый микроконтроллер, выполненный с возможностью управления подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи; второй микроконтроллер, выполненный с возможностью управления подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи; и канал связи между первым микроконтроллером и вторым микроконтроллером. При этом один или оба микроконтроллера выполнены с возможностью использования линии связи для обнаружения сбоя в способности другого микроконтроллера управлять подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи и при обнаружении сбоя, взятия на себя управления подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи.

Седьмым объектом изобретения является схема управления системы предоставления пара, содержащая первый контроллер, выполненный с возможностью управления первой подгруппой компонентов в системе предоставления пара; второй контроллер, выполненный с возможностью управления второй подгруппой компонентов в системе предоставления пара, при этом по меньшей мере один компонент второй подгруппы также принадлежит первой подгруппе; и линию связи между первым и вторым контроллерами. При этом каждый контроллер выполнен с возможностью обнаружения посредством линии связи сбоя способности другого контроллера управлять по меньшей мере одним компонентом и в случае такого обнаружения брать на себя управление этим по меньшей мере одним компонентом.

Указанные и другие аспекты определенных вариантов осуществления изобретения изложены в приложенных независимых и зависимых пунктах формулы изобретения. Следует иметь в виду, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены друг с другом и с признаками независимых пунктов формулы изобретения в комбинации, которые отличаются от тех, которые точно установлены в пунктах формулы изобретения. Более того, описанный в настоящем описании подход не ограничен конкретными вариантами осуществления изобретения, которые описаны ниже, а включает в себя и подразумевает любые подходящие комбинации описанных особенностей. Например, схема управления или устройство предоставления пара могут быть выполнены в соответствии с описанными подходами, которые включают в себя при необходимости одну или несколько различных описанных ниже особенностей.

Изобретение поясняется чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично и упрощенно показана электронная сигарета или устройство предоставления пара;

на фиг. 2 – первый вариант выполнения электрической схемы, обеспечивающей функциональные возможности управления в электронной сигарете;

на фиг. 3 – блок-схема этапов способа управления работой компонентов электронной сигареты в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 4 – второй вариант выполнения электрической схемы, обеспечивающей функциональные возможности управления в электронной сигарете;

на фиг. 5 – третий вариант выполнения электрической схемы, обеспечивающей функциональные возможности управления в электронной сигарете;

на фиг. 6 – блок-схема этапов способа управления работой компонентов электронной сигареты в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 7 – блок-схема этапов способа управления работой компонентов электронной сигареты в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 8 – блок-схема этапов способа управления работой компонентов электронной сигареты в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

В настоящем описании рассмотрены аспекты и особенности определенных примеров и вариантов осуществления изобретения. Некоторые аспекты и особенности определенных примеров и вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы обычным образом, и для краткости они подробно не описаны. Таким образом, следует понимать, что подробно не описанные аспекты и особенности рассмотренных в настоящем описании устройства и способов могут быть реализованы в соответствии с любой обычной технологией по реализации таких аспектов и особенностей.

Как указано выше, настоящее изобретение касается (помимо прочего) систем предоставления аэрозоля, таких как электронные сигареты. В дальнейшем описании иногда может использоваться термин «электронная сигарета»; тем не менее, этот термин может быть взаимозаменяемо использован с термином система или устройство предоставления аэрозоля (пара). Аналогично, термин «аэрозоль» может быть взаимозаменяемо использован с термином «пар».

На фиг. 1 очень схематично показан пример выполнения системы предоставления аэрозоля/пара, такой как электронная сигарета 10. Электронная сигарета имеет, в общем, цилиндрическую форму, продольная ось которой указана пунктирной линией, и содержит два основных компонента, а именно: секцию 20 управления и секцию 30 картриджа (иногда называется картомайзером).

Секция 30 картриджа содержит резервуар 32, содержащий жидкость-источник, которая включает в себя жидкий состав, из которого будет выработан аэрозоль, например, содержащий никотин. Например, жидкость-источник может содержать примерно от 1 до 3% никотина и 50% глицерина, а оставшаяся часть содержит примерно одинаковые количества воды и пропиленгликоля, и, возможно, также содержит другие компоненты, такие как ароматизаторы. Секция 30 картриджа также содержит электрический нагревательный элемент или нагреватель 34, обеспечивающий возможность выработки аэрозоля за счет испарения жидкости-источника путем ее нагревания. Для доставки порции жидкости-источника из резервуара 32 до нагревателя 34 может иметься фитиль или другой пористый элемент (не показан). Комбинация нагревателя и фитиля (или аналогичного элемента) иногда называется атомайзером, и жидкость-источник и атомайзер вместе могут называться источником аэрозоля. Секция 30 картриджа дополнительно содержит мундштук 36 с отверстием 38 или выходным отверстием 38 для воздуха, через которое пользователь может вдохнуть аэрозоль, выработанный нагревателем 34.

Секция 20 управления содержит перезаряжаемый элемент питания или электрическую батарею 22 (здесь и далее называемую электрической батареей) для обеспечения электроэнергией электрических компонентов электронной сигареты 10, в частности нагревателя 34. Кроме того, имеется печатная плата (РСВ) 24 и/или другая электроника для общего управления электронной сигаретой. Общие термины «схема», «блок», «схема управления», «блок управления» или «контроллер» будут использоваться для ссылки на этот компонент или группу компонентов и их надо рассматривать как содержащие любые конструкции и групы аппаратного обеспечения, программного обеспечения и/или аппаратно реализованного программного обеспечения, которые выполнены с возможностью управления работой разных электронных и электрических компонентов в системе 10 предоставления пара, в том числе управления подачей электрической энергии от электрической батареи на компоненты. Это управление может включать в себя включение и выключение подачи электрической энергии, а также регулировку величины электрической мощномти, когда включена ее подача. Контроллер 24 может содержать, например, один или несколько микроконтроллеров и/или микропроцессоров. Также имеется датчик давления воздуха или датчик 26 потока воздуха, который может обнаруживать вдох серез систему 10, когда воздух входит через одно или несколько входных отверстий 28 в стенке секции 20 управления. Датчик 26 подает выходные сигналы на контроллер 24.

При использовании, когда нагревательный элемент 34 получает электроэнергию из электрической батареи 22, чем управляет контроллер 24, в ответ на изменение давления, которое обнаруживает датчик 26 (не показан), нагревательный элемент 34 испаряет жидкость-источник, полученную из резервуара 32, с целью выработки аэрозоля, и далее пользователь вдыхает этот аэрозоль через отверстие 38 в мундштуке 36. Аэрозоль перемещается от его источника аэрозоля к мундштуку 36 вдоль канала для воздуха (не показан), который соединяет входное отверстие 28 в источнике аэрозоля с выходным отверстием 38, когда пользователь вдыхает через мундштук.

В этом конкретном примере секция 20 управления и секция 30 картриджа являются отдельными частями, которые выполнены с возможностью отделения друг от друга в направлении, параллельном продольной оси, как показано стрелками на фиг. 1. Когда устройство 10 используется, части 20 и 30 соединены (как показано). Указанное соединение осуществляется с помощью взаимодействующих элементов 21, 31 сцепления (например, резьбовое или штыковое соединение), что обеспечивает механическое и электрическое соединение секции 20 управления с секцией 30 картриджа. Контакты электрического разъема на секции 20 управления, которые используются для соединения с секцией 30 картриджа, также могут использоваться для соединения секции 20 управления с зарядным устройством (не показано), когда секция 20 управления отсоединена от секции 30 картриджа. Другой конец зарядного устройства может быть вставлен во внешний источник электропитания, например, USB гнездо, для зарядки или перезарядки электрической батареи 22 в секции 20 управления электронной сигареты 10. В других реализациях может быть предусмотрен отдельный интерфейс зарядки, например, электрическая батарея 22 может заряжаться при все еще соединеной секцией 30 картриджа.

Тем не менее, указанное является просто примером конструкции, и разные компоненты могут быть по-другому распределены между секцией 20 управления и секцией 30 картриджа. Например, контроллер 24 может находиться в секции, отличной от секции с электрической батареей 22. Две секции могут соединяться конец-к-концу в продольной конфигурации, как показано на фиг. 1, или в другой конфигурации, например, параллельно рядом друг с другом. Любая секция или обе секции могут быть выполнены с возможностью их извлечения и замены при исчерпании (например, резервуар пуст или электрическая батарея разрядилась) или могут быть выполнены с возможностью нескольких использований, которые могут быть осуществлены с помощью таких действий, как повторное заполнение резервуара и перезарядка электрической батареи. В качестве альтернативы, электронная сигарета 10 может быть единым устройством (одноразовым или заполняемым/перезаряжаемым), которое не может быть разделено на две части. В этом случае все компоненты содержатся в одном основном элементе или корпусе. Варианты осуществления настоящего изобретения применимы к любой из этих конфигураций, а также к другим конфигурациям, которые ясны специалистам в рассматриваемой области.

Кроме того, электронная сигарета может содержать один или несколько дополнительных электрических/электронных компонентов. Указанные компоненты могут получать электрическую энергию от электрической батареи 22 и под управлением контроллера 24. Контроллер может вырабатывать сигналы управления и направлять их на компонент и/или принимать сигналы, такие как измерения, от компонента, или контроллер может управлять переключателем, который может быть разомкнут или замкнут для отсоединения или соединения компонента, например, с электрической батареей 22. Эти компоненты могут содержать одну или несколько сигнальных ламп (таких, как светодиоды), которые показывают пользователю рабочие состояния (например, когда нагреватель включен, или когда аккумуляторная батарея заряжается или заряжена), один или несколько таймеров, которые определяют рабочие периоды для компонентов, датчики температуры для целей безопасности и/или для отслеживания работы нагревателя и компоненты для регулировки напряжения или тока, подаваемых на нагреватель. Этот список является примерным, и электронная сигарета может не содержать ни одного, содержать меньше или все эти или другие компоненты. Варианты осуществления настоящего изобретения применимы к любой комбинации управляемых компонентов.

Если контроллер 24 (в примере по фиг. 1) является единственным, отвечающим за управление работой всех компонентов в электронной сигарете 10, то в случае неисправности или дефекта контроллера 24 могут возникнуть проблемы. Если из-за этой неисправности электронная сигарета 10 просто перестанет работать, то это будет неудобно пользователю. Тем не менее, другие неисправности могут приводить к более серьезным последствиям. В качестве конкретного примера можно рассмотреть нагреватель 34. Контроллер 24 выполнен с возможностью управления нагревателем 34 путем включения и выключения его соединения с электрической батареей 22. Когда нагреватель включен, уровень электрической энергии может быть отрегулирован или изменен, например, путем регулировки тока или напряжения. Подача электрической энергии прекращается в ответ на конкретное событие, которое может быть разным в соответствии с конфигурацией электронной сигареты 10, но может представлять собой, например, истечение заданного таймером промежутка времени или обнаруженное датчиком 26 снижение потока воздуха. Таймер или датчик 26 передает событие на контроллер 24, который действует так, чтобы отсоединить нагреватель 34 от электрической батареи 22. Тем не менее, если в контроллере 24 случается сбой в работе (что может представлять собой полный или частичный отказ контроллера 24) в то вреия, когда нагреватель 34 соединен с электрической батареей 22, контроллер может быть неспособен отсоединить электрическую батарею 22 от нагревателя 34 в надлежащее время. Продолжится подача электрической энергии на нагреватель 34, и электронная сигарета 10 может стать перегретой, представляющей возможную опасность для пользователя. В качестве другого примера, световой указатель, который указывает состояние зарядки электрической батареи, может не включаться или не выключаться в надлежащее время, так что пользователь получает недостоверную информацию, и он не способен определить, заряжается батарея или нет.

Примеры осуществления настоящего изобретения посвящены этому вопросу, который решается путем установки дополнительного контроллера, который способен взять на себя управление компонентом, таким как нагреватель, в случае сбоя первого контроллера, который оказывается неспособным управлять этим компонентом. Оба контроллера выполнены с возможностью управления компонентом при необходимости, и дополнительно выполнены с возможностью обмена данными друг с другом (в большей или меньшей степени, в зависимости от реализации). Под этим понимается то, что второй контроллер обладает способностью идентифицировать ситуацию, когда возникает неисправность или сбой первого контроллера, и брать управление на себя. При желании также возможен противоположный порядок, так что первый контроллер способен идентифицировать ситуацию, когда возникает неисправность или сбой второго контроллера, и брать управление на себя. Как для одностороннего, так и для двустороннего отслеживания и передачи управления уменьшается или исключается риск оставления компонента в любом из включенного и выключенного состоянии без переключения в другое состояние. Работа и управление любыми другими компонентами может быть разделена между двумя контроллерами или приписана только одному контроллеру. Два контроллера вместе можно рассматривать как цепь управления или схему управления, и они могут быть реализованы в виде двух микроконтроллеров или микропроцессоров, например, на одной печатной плате или на отдельных платах. Тем не менее, не исключаются и другие конфигурации аппаратного, программного и аппаратно-программного обеспечения.

Управление компонентом следует понимать как осуществление любых действий и функций, необходимых для работы этого компонента. Указанное включает в себя любую или все из следующих действий или функций: подачу электрической энергии на компонент (что может представлять или не представлять собой замыкание и размыкание переключателя), направление сигналов управления на компонент и прием от компонента сигналов управления и сигналов измерений. Контроллер может быть выполнен с возможностью или снабжен способностью управления компонентом за счет подходящей компьютерной программы, хранящейся в памяти и запускаемой процессором; или за счет надлежащего аппаратного обеспечения, включающим в себя, например, проводку и логические элементы; или за счет комбинации аппаратного и программного обеспечения; или любой другой подходящей технологии в соответствии с предпочтением изготовителя и используемого типа контроллера. Два контроллера могут быть одного типа или разных типов.

На фиг. 2 показана упрощенная электрическая схема 100 управления, которая содержит два контроллера: первый контроллер 24а и второй контроллер 24b, каждый из которых выполнен с возможностью приема электрической энергии от электрической батареи 22. Нагреватель 34 соединен как с первым контроллером 24а, так и со вторым контроллером 24b с помощью одного переключателя 40. Каждый контроллер 24а и 24b выполнен с возможностью (например, с помощью подходящего программирования) управления работой нагревателя 34. Также имеется датчик 26 потока воздуха, который подсоединен так, чтобы передавать сигналы, соответствующие измеренному потоку воздуха, на оба контроллера 24а и 24b. При обнаружении заранее заданного уровня потока требуется запустить нагреватель 34, и любой из контроллеров 24а, 24b может замкнуть переключатель 40, чтобы электрическая энергия могла подаваться от электрической батареи 22 на нагреватель 34, а затем разомкнуть переключатель 40 при завершении работы нагревателя 34.

Между контроллерами 24а, 24b образован канал или линия 42 связи. Указанная линия связи может быть беспроводной или проводной, а обмен данными может быть организован с помощью любого удобного протокола, такого как шина I2C (шина соединения интегральных схем), шина SPI (последовательный периферийный интерфейс) или UART (универсальный асинхронный приемник/передатчик). Изобретение не ограничено указанными вариантами. Контроллеры 24а и 24b выполнены с возможностью отслеживания работы друг друга с использованием линии 42 связи. В качестве альтернативы, только второй контроллер 24b выполнен с возможностью отслеживания работы первого контроллера 24а или наоборот.

При нормальной работе один из контроллеров, например, первый контроллер 24а выполнен с возможностью управления работой нагревателем 34, т.е. он действует так, чтобы замыкать и размыкать переключатель 40 в ответ на сигналы об измереннии потока воздуха, которые поступают от датчика 26. (Следует отметить, что датчик потока воздуха является только примером, и для приведения в действие нагревателя могут быть использованы другие механизмы, такие как управляемый пользователем переключатель на внешнем корпусе электронной сигареты). Второй контроллер 24b не отвечает за управление нагревателем 34. Вместо этого второй контроллер 24b использует линию 42 связи для отслеживания работы первого контроллера 24а. Если второй контроллер 24b обнаруживает неспособность первого контроллера 24а продолжать управлять нагревателем 34, второй контроллер берет на себя управление нагревателем 34 путем управления переключателем 40. Указанная неспособность может представлять собой сбой в первом контроллере 24а, который, в частности, приводит к неспособности первого контроллера 24 продолжать управление нагревателем 34, или может представлять собой полный отказ первого контроллера 24а, когда первый контроллер 24а становится полностью или в основном неработоспособным. Указанная неспособность может быть обнаружена вторым контроллером 24b путем осуществления запроса (возможно периодического) первого контроллера 24а, так что при проверке на сбой второй контроллер 24b активен, а первый контроллер 24а пассивен. В качестве альтернативы, первый контроллер 24а может быть выполнен с возможностью направления на второй контроллер 24b уведомления о сбое, так что первый контроллер 24а является активным при обнаружении сбоя, а второй контроллер 24b пассивным. Может быть использована комбинация этих подходов.

На фиг. 2 показан только пример конструкции и схема может быть выполнена по-другому с обеспечением тех же функциональных возможностей второго контроллера, который берет на себя управление компонентом в случае сбоя в первом контроллере, который ранее отвечал за компонент. Например, каждый контроллер может обладать собственным связанным с ним переключателем для управления нагревателем, при этом при необходимости контроллер способен управлять переключателем другого контроллера. На фиг. 2 показан совместно используемый датчик давления/потока воздуха, но каждый контроллер может обладать собственным связанным с ним датчиком. Контроллеры не обязательно расположены последовательно между электрической батареей и нагревателем, они может быть расположены параллельно другим частям, так что ток может подаваться на нагреватель, не проходя через контроллеры. Специалистам в рассматриваемой области ясны другие модификации.

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа управления нагревателем (или другим компонентом) с использованием двух контроллеров. На первом этапе S31 первый контроллер отвечает за управление компонентом, таким как нагреватель, в системе предоставления пара и осуществляет управление этим компонентом. На втором этапе S32 второй контроллер отслеживает работу первого контроллера, пока первый контроллер управляет указанным компонентом (при этом любыми другими компонентами управляет один или другой контроллер из указанных двух контроллеров). Затем следует этап S33 принятия решения, на котором определяют, обнаружил ли второй контроллер сбой в работе первого контроллера. Если сбоя не обнаружено, то способ продолжает осуществлять отслеживание на этапе S32. Если на этапе S33 принятия решения обнаружен сбой, то на этапе S34 второй контроллер берет на себя управление компонентом от первого контроллера. Отслеживание на этапе S32 может быть однонаправленным, как описано, или может быть осуществлено в обоих направлениях, так что каждый контроллер отслеживает работу другого контроллера и на этапе S34 каждый контроллер готов взять на себя управление в случае обнаружения сбоя в другом контроллере.

Схема, показанная на фиг. 2, является простым примером, и не содержит электрических соединений в других частях системы предоставления пара. Обычно система содержит дополнительные электрические/электронные компоненты, которые работают под управлением и/или которыми управляет контроллер, такие как световые указатели, датчик температуры, таймер, устройства регулировки и средство зарядки электрической батареи, которые уже упомянуты, и/или другие компоненты, по желанию. При наличии двух контроллеров возможны варианты того, как осуществлять управление всеми разными компонентами.

Далее будут рассмотрены эти компоненты как группа компонентов, требующих управления. В первом примере оба контроллера могут быть выполнены с возможностью управления всеми компонентами группы. Другими словами, первый и второй контроллеры идентичны и при необходимости любой из контроллеров может управлять всеми компонентами. При обычной работе системы предоставления пара управление каждым компонентом может быть приписано одному или другому контроллеру, следовательно, каждый контроллер осуществляет разный набор функций управления (подгруппой всей группы компонентов), но каждый контроллер обладает способностью осуществлять все функции управления группой. В случае сбоя или неисправности в первом контроллере второй контроллер может взять на себя ответственность за осуществление функций управления, которые не может больше осуществлять первый контроллер. Указанное может быть управлением всеми компонентами в группе первого контроллера, если первый контроллер полностью неисправен, или может быть управлением только одним или несколькими компонентами, если у первого контроллера наблюдается сбой, но он по-прежнему частично работоспособен. Эта конфигурация может рассматриваться как конфигурация с полным резервированием; при обычной работе полное множество способностей по управлению является избыточным, так как все способности дублируются в двух контроллерах. Указанное обладает тем достоинством, что с любым сбоем в способности управления одного контроллера можно справиться путем передачи управления другому контроллеру, так что нормальная работа системы предоставления пара может быть продолжена. Тем не менее, эта конфигурация является более затратной, так как присутствует два контроллера, которые обладают полными и идентичными функциональными возможностями.

На фиг. 4 показана упрощенная электрическая схема 200 с полным резервированием. Имеется несколько компонентов 50, и каждым из них может управлять любой из контроллеров 24а, 24b. Для ясности не показаны переключатели; и не всем компонентам нужно управление с помощью переключателя. При нормальной работе компоненты 50 разделены между двумя контроллерами 24а, 24b, но при необходимости, при сбое другого контроллера, управление любым или всеми компонентами 50 может быть осуществлено одним контроллером. Компоненты 50 могут быть разделены между двумя контроллерами 24а, 24b поровну или не поровну.

Альтернативным вариантом является конструкция, в которой группа компонентов разделена на две, каждую из которых можно рассматривать как подгруппу для одного контроллера, и каждый контроллер выполнен с возможностью управления компонентами одной подгруппы. В обоих подгруппах содержится один или несколько компонентов, таких как нагреватель, так что при необходимости ими или им может управлять любой контроллер, но в противном случае каждый компонент может управляться только одним контроллером. В экстремальном варианте первый контроллер может быть выполнен с возможностью управления всеми компонентами, а второй контроллер выполнен с возможностью управления только одним компонентом, таким как нагреватель. Таким образом, контроллеры отличаются, и дублирование их способностей ограничивается только одним или несколькими компонентами. Такая конфигурация является конфигурацией с частичным резервированием, и при нормальной работе функции управления делятся между двумя контроллерами. Такой подход, при котором каждый контроллер снабжен функциональными возможностями по управлению только несколькими компонентами, так что каждый контроллер удовлетворяет сокращенным функциональным требованиям (программирование и вычислительная мощность) по сравнению с контроллером, который способен управлять всеми компонентами, является эффективным с точки зрения затрат. Тем не менее, при передаче управления от контроллера с неисправностью можно справиться не со всеми сбоями, так что в случае определенных сбоев система предоставления пара может не работать. Однако с потенциально опасными сбоями, такими как сбои при управлении нагревателем, можно справиться, если компоненты, которые могут вызывать небезопасные состояния, содержатся в обоих подгруппах компонентов.

На фиг. 5 показана упрощенная электрическая схема конфигурации с частичным резервированием. Компоненты разделены на две подгруппы 50а и 50b (для простоты каждая группа показана как один объект). Первый контроллер 24а выполнен с возможностью управления компонентами первой подгруппы 50а, а второй контроллер 24b – с возможностью управления компонентов второй подгруппы 50b. Третья группа 50с компонентов (которая может являться одним компонентом, таким как нагреватель, или может содержать более одного компонента) относится к обеим подгруппам, так что оба контроллера 24а и 24b выполнены с возможностью управления компонентами группы 50с, хотя при нормальной работе каждый компонент из третьей группы будет управляться только или одним или другим контроллером 24а, 24b.

В общем, второй контроллер берет на себя управление компонентом от первого контроллера, если второй контроллер обнаруживает неисправность или сбой первого контроллера, который влияет на способность первого контроллера управлять этим компонентом. Существует ряд вариантов для реализации такой передачи управления и определения действий после такой передачи. С учетом примера по фиг. 3 существуют альтернативы для этапов, следующих после этапа S34.

На фиг. 6 показана блок-схема этапов способа, который соответствует одному из вариантов осуществления изобретения. Этот способ применим к устройствам с полным резервированием, в которых оба контроллера обладают способностью управлять любым компонентом. На первом этапе S61 первый контроллер управляет одним или несколькими компонентами. На втором этапе S62 второй контроллер отслеживает работу первого контроллера (при этом также управляет другими компонентами и, в свою очередь, его работу отслеживает первый контроллер). На этапе S63 принятия решения определяется, обнаружил ли второй контроллер сбой в работе первого контроллера. Сбой может быть полным отказом первого контроллера или сбоем в способности управлять только одним или несколькими отдельными компонентами. Если сбой отсутствует, то продолжается отслеживание на этапе S62. Если сбой обнаружен, следует этап S64, на котором второй контроллер берет на себя управление всеми или одним, или несколькими компонентами от первого контроллера. Далее, на этапе S65 система предоставления пара продолжает работать под управлением одного второго контроллера. Такая конструкция увеличивает срок эксплуатации устройства по сравнению с устройством с одним контроллером, в котором может возникнуть сбой, но повышенная безопасность, обеспечиваемая использованием двух контроллеров (способность взять на себя управление и, например, выключить нагреватель), теряется при неисправном одном из контроллеров.

На фиг. 7 показана блок-схема этапов способа, который соответствует альтернативному варианту осуществления изобретения. На первом этапе S71 первый контроллер управляет несколькими (двумя или более) компонентами. На этапе S72 второй контроллер отслеживает работу первого контроллера (при одновременном управлении другими компонентами и отслеживании его работы, в свою очередь, с помощью первого контроллера) На этапе S73 принятия решения определяется, имеется ли сбой в способности первого контроллера управлять конкретным компонентом из нескольких компонентов, за которые он отвечает. Если сбой отсутствует, то продолжается отслеживание на этапе S72. Если сбой обнаружен, то второй контроллер берет на себя управление указанным компонентом от первого контроллера, при этом первый контроллер осуществляет управление всеми другими компонентами, за которые он отвечает. Далее, на этапе S75 система предоставления пара продолжает работать под управлением первого и второго контроллеров. Этот способ отличается передачей управления для одного компонента, которое переходит от одного контроллера к другому, в то время как другие функции управления продолжают быть такими же, как и раньше. Этот способ может быть реализован или в системе с полным резервированием, в которой второй контроллер способен брать управление на себя любым компонентом, который ранее был под управлением первого контроллера, или в системе с частичным резервированием, в которой второй контроллер может брать управление на себя только для одного или нескольких компонентов (которые, например, принадлежат группе 50с по фиг. 5), которыми могут управлять оба контроллера. В первом случае продолжение работы устройства сохраняется для любого сбоя, как в примере по фиг. 6. В последнем случае продолжение работы может быть достигнуто только для некоторых сбоев в работе первого контроллера.

На фиг. 8 показана блок-схема этапов способа, который соответствует другому альтернативному варианту осуществления изобретения. На первом этапе S81 первый контроллер управляет компонентом (и, возможно, другими компонентами). В ходе этого управления на этапе S82 второй контроллер отслеживает работу первого контроллера с целью проверки его на сбои (при этом также сам управляет другими компонентами и, в свою очередь, его работу отслеживает первый контроллер). На следующем этапе S83 определяется, возник ли такой сбой в работе первого контроллера, что он не может больше управлять компонентом. Сбой может быть полным отказом первого контроллера или сбоем, или ошибкой в управлении одним конкретным компонентом. Если сбоя нет, то второй контроллер продолжает отслеживание на этапе S82. Если происхожит сбой, то на этапе S84 второй контроллер берет на себя управление компонентом от первого контроллера. Далее, на этапе S85 второй контроллер переводит компонент в безопасное состояние, если это необходимо. Например, если сбой означает, что первый контроллер неспособен выключить нагреватель, так что он остается включенным, второй контроллер выключает нагреватель, чтобы он был безопасен и не мог перегреть устройство предоставления пара в целом. Может потребоваться выключить или включить другие компоненты, чтобы они были безопасны, в зависимости от их функций. Если, тем не менее, сбой состоит в том, что первый контроллер не может сначала включить нагреватель, то второй нагреватель может взять на себя управление, но нагреватель уже находится в безопасном состоянии и может быть оставлен в этом состоянии, так что на этапе S85 не требуется выполнения какого-либо действия. На этапе S86 второй контроллер, при желании, сохраняет информацию о сбое или в своей памяти, или в другой памяти устройства, к которой он имеет доступ, что осуществляется до перехода на этап S87, на котором второй контроллер переводит устройство в нерабочее состояние. Указанное может потребовать того, чтобы второй контроллер взял на себя управление всеми компонентами от первого контроллера, в зависимости от количества компонентов и их конфигурации. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен главный переключатель, который доступен обоим контроллерам, так что оставшийся контроллер может управлять переключателем, например, с целью остановки подачи электроэнергии на все компоненты и перевода устройства в режим бездействия или другое неактивное состояние. Для перевода в неработоспособное состояние также могут быть использованы другие процедуры. Когда это происходит, пользователь может возвратить устройство производителю для ремонта или замены, и производитель может извлечь сохраненную информацию о сбое для помощи в ремонте и/или регистрации возникновения сбоев для улучшения конструкции или целей отзыва товара. Этапы S84, S85 и S86 могут быть выполнены в порядке, отличном от показанного, и, при желании, некоторые из этих этапов могут быть опущены.

Пример по фиг. 8 сконцентрирован больше на безопасности, а не на сохранении работы после возникновения сбоя. Таким образом, могут быть выбраны разные альтернативы по фиг. 6, 7 и 8 в соответствии с тем, какие и сколько компонентов считаются подходящими для дублирования между контроллерами. Как минимум, дублирование управления нагревателем предполагает описанные выше выгоды с точки зрения безопасности, и указанное может быть расширено на менее опасные компоненты и далее на те компоненты, управление которыми при сбое просто неудобно, в зависимости от допустимой степени резервирования.

Хотя приведенное выше описание часто относится к возникновению сбоя в первом контроллере, и второй контроллер обнаруживает сбой и берет на себя функции управления от первого контроллера, но это сделано только для удобства. Фактически каждый контроллер может обладать способностью отслеживать работу другого, и каждый контроллер может брать на себя управление от другого в случае сбоя или неисправности. В качестве альтернативы, при необходимости также может быть реализована конфигурация, в которой второй контроллер используется в основном для того, чтобы при необходимости взять на себя управление одним или несколькими компонентами без выполнения каких-либо существенных функций управления, так что отсутствует необходимость в осуществлении отслеживания первым контроллером и передаче управления только от первого контроллера ко второму контроллеру.

Формат и функционирование линии связи (канала или пути) между контроллерами могут быть выбраны в соответствии с требуемой работой. Если оба контроллера способны управлять несколькими компонентами и ожидается, что при нормальной работе функции управления делятся между контроллерами, желательно, чтобы каждый контроллер мог отслеживать работу другого контроллера. В этой ситуации линия может быть быть сравнительно сложной, обеспечивающей возможность полной двусторонней связи, при этом обе стороны способны инициировать и принимать запросы, формировать и направлять ответы и при необходимости другим образом обмениваться информацией (измерения, сигналы управления и т.п.). В более простых примерах, когда второй контроллер используется только для взятия на себя управления в случае неисправности первого контроллера, способность отслеживать может быть только односторонней, так как отсутствует необходимость в отслеживании первым контроллером второго контроллера. В этом случае не требуется подробного обмена информацией; второму контроллеру необходимо только отслеживать (или наблюдать) работу первого контроллера. Как для одностороннего, так и для двустороннего отслеживания может понадобиться подробный обмен информацией, или может считаться достаточной простая технология опроса. Например, осуществляющий отслеживание контроллер может опрашивать отслеживаемый контроллер путем направления регулярных (периодических или нет) запросов на отслеживаемый контроллер для проверки его рабочего состояния и может ожидать ответа. Отслеживаемый контроллер может направить ответ на запрос только в случае своего хорошего рабочего состояния, так что сбой будет определен в случае, когда осуществляющий отслеживание контроллер замечает, что на последний запрос не получено ответа (или на два или более последовательных запроса, чтобы исправить случайную ошибку). В качестве альтернативы, отслеживаемый контроллер может быть выполнен способным сформулировать и направить ответ, указывающий, что его рабочее состояние не является хорошим, и прием такого ответа позволяет осуществляющему отслеживание контроллеру обнаружить сбой. В качестве альтернативы, отслеживаемый контроллер может быть выполнен способным направлять на осуществляющий отслеживание контроллер сообщение о сбое независимо от любого опрашивающего запроса, принятого от осуществляющего отслеживание контроллера, так что прием такого сообщения позволяет осуществляющему отслеживание контроллеру обнаружить сбой. Специалисту в рассматриваемой области техники должны быть известны и другие технологии обнаружения сбоев, в которых используется направление и/или прием сообщений между двумя контроллерами, и при желании они могут быть использованы. В качестве еще одной альтернативы, осуществляющий отслеживание контроллер может просто наблюдать за работой отслеживаемого контроллера с помощью соединения или связи, например, с помощью проверки предполагаемых выходных сигналов управления, предназначенных для интересующего компонента. Предполагаемые сигналы могут наблюдаться непосредственно, или они могут запускать направление сигнала или сообщения на осуществляющий отслеживание контроллер. Отсутствие предполагаемых сигналов или отклонение от предполагаемого шаблона сигналов может быть интерпретировано как рабочий сбой в отслеживаемом контроллере. Может быть использована любая конструкция связи, позволяющая использовать указанные технологии. Термины «линия связи», «канал связи», «путь связи», «соединение» и подобные предназначены для охвата всех подходящих альтернатив и не обязательно подразумевают использование полной двусторонней связи.

Схема управления с двумя контроллерами может быть расположена в электронной сигарете в любом ее месте, при этом сама электронная сигарета может содержать отделяемые компоненты (такие, как картомайзер и секция батареи), так что эта схема может находиться в любом компоненте. В качестве альтернативы, контроллеры могут быть расположены по одному в каждом из двух отделяемых компонентов. Тем не менее, часто электронная сигарета содержит одноразовый или пополняемый картомайзер, который может быть соединен с секцией питания/управления, в которой расположена батарея и контроллер. Таким образом, в одном из вариантов осуществления изобретения схема управления с двумя контроллерами расположена в секции питания вместе с батареей, при этом секция питания может быть соединена с секцией картомайзера, в которой расположен атомайзер и источник жидкости (резервуар или другое хранилище для жидкости).

Разные описанные выше варианты осуществления изобретения показаны только для помощи в понимании и изучении особенностей настоящего изобретения. Эти варианты представлены только как примеры осуществления изобретения, но их список не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Ясно, что описанные выше достоинства, варианты, примеры, функции, особенности и/или другие аспекты изобретения не являются ограниччивающими объем изобретения, который определяется его формулой. Могут быть предложены и другие варианты осуществления изобретения и различные модификации без выхода за границы объема изобретения. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или, по существу, состоять из допустимых комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, способов и так далее, отличающихся от описанных.

Изобретение относится к схемам управления электронных систем предоставления пара, предназначено для остановки подачи электрической энергии на нагреватель при возникновении неисправности. Схема управления устройства предоставления пара содержит первый контроллер, выполненный с возможностью управления первой группой компонентов в системе предоставления пара; второй контроллер, выполненный с возможностью управления второй группой компонентов в системе предоставления пара, при этом по меньшей мере один компонент второй группы также принадлежит и первой группе; и линию связи между первым контроллером и вторым контроллером, с помощью которой по меньшей мере один контроллер может отслеживать работу другого контроллера. При этом один или оба контроллера выполнены с возможностью обнаружения посредством линии связи сбоя способности другого контроллера управлять по меньшей мере одним компонентом и в случае такого обнаружения брать на себя управление этим по меньшей мере одним компонентом. 7 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Схема управления устройства предоставления пара, содержащая

первый контроллер, выполненный с возможностью управления первой группой компонентов в системе предоставления пара;

второй контроллер, выполненный с возможностью управления второй группой компонентов в системе предоставления пара, при этом по меньшей мере один компонент второй группы также принадлежит и первой группе; и

линию связи между первым контроллером и вторым контроллером, с помощью которой по меньшей мере один контроллер может отслеживать работу другого контроллера;

при этом один или оба контроллера выполнены с возможностью обнаружения посредством линии связи сбоя способности другого контроллера управлять по меньшей мере одним компонентом и в случае такого обнаружения брать на себя управление этим по меньшей мере одним компонентом.

2. Схема управления по п. 1, в которой указанный по меньшей мере один компонент содержит электрический нагревательный элемент и способность управления указанным по меньшей мере одним компонентом включает в себя управление подачей электрической энергии от электрической батареи на нагревательный элемент.

3. Схема управления по п. 2, в которой сбой включает в себя неспособность другого контроллера прервать подачу электрической энергии на нагревательный элемент.

4. Схема управления по любому из пп. 2 или 3, в которой способность одного или обоих контроллеров взять на себя управление по меньшей мере одним компонентом включает в себя прекращение подачи электрической энергии на нагревательный элемент.

5. Схема управления по любому из пп. 1-4, в которой один или оба контроллера дополнительно выполнены с возможностью перевода системы предоставления пара в нерабочее состояние в ответ на обнаружение сбоя другого контроллера.

6. Схема управления по любому из пп. 1-5, в которой один или оба контроллера дополнительно выполнены с возможностью сохранения информации, касающейся сбоя, обнаруженного другим контроллером.

7. Схема управления по любому из пп. 1-6, в которой вторая группа компонентов содержит только электрический нагревательный элемент.

8. Схема управления по любому из пп. 1-7, в которой первая и вторая группы компонентов совпадают.

9. Схема управления по п. 8, в которой один или оба контроллера дополнительно выполнены с возможностью взятия на себя управления всеми компонентами первой и второй групп в ответ на обнаружение сбоя другого контроллера.

10. Схема управления по любому из пп. 1-6, в которой за исключением указанного по меньшей мере одного компонента, первая группа компонентов отличается от второй группы компонентов.

11. Схема управления по любому из пп. 1-10, в которой отслеживание работы, осуществляемое другим контроллером, включает в себя направление опрашивающих запросов на этот контроллер по линии связи, а обнаружение сбоя включает в себя обнаружение отсутствия ответа на опрашивающий запрос или обнаружение ответа на опрашивающий запрос, сообщающего о сбое.

12. Схема управления по любому из пп. 1-10, в которой обнаружение сбоя включает в себя обнаружение сообщения о сбое, принятое по линии связи.

13. Схема управления по любому из пп. 1-12, в котором по меньшей мере один контроллер содержит микроконтроллер.

14. Система предоставления пара, содержащая схему управления по любому из пп. 1-13.

15. Секция управления для системы предоставления пара, содержащая схему управления по любому из пп. 1-13 и электрическую батарею.

16. Секция управления по п. 15, выполненная с возможностью разъемного соединения с секцией картомайзера, при этом секция картомайзера и секция управления совместно образуют систему предоставления пара.

17. Способ управления компонентом в системе предоставления пара, включающий в себя этапы, на которых

управляют компонентом с использованием первого контроллера;

отслеживают работу первого контроллера вторым контроллером с помощью линии связи между ними с целью обнаружения сбоев в работе первого контроллера; и

при обнаружении вторым контроллером сбоя в работе первого контроллера передают управление компонентом второму контроллеру.

18. Способ по п. 17, в котором обнаруженный сбой представляет собой любой сбой в работе первого контроллера.

19. Способ по п. 17, в котором обнаруженный сбой представляет собой сбой в способности первого контроллера управлять компонентом.

20. Способ по любому из пп. 17-19, в котором при обнаружении сбоя второй контроллер переводит систему предоставления пара в нерабочее состояние.

21. Блок управления электронной сигареты с электрическим нагревательным элементом, содержащий первый микроконтроллер, второй микроконтроллер и линию связи между ними; при этом каждый микроконтроллер запрограммирован так, чтобы быть способным управлять электрическим нагревательным элементом, а по меньшей мере второй микроконтроллер запрограммирован для отслеживания посредством линии связи работы другого микроконтроллера на предмет сбоев и взятия на себя управления электрическим нагревательным элементом при обнаружении сбоя в способности другого микроконтроллера управлять электрическим нагревательным элементом, когда другой микроконтроллер управляет электрическим нагревательным элементом.

22. Электронная система предоставления пара или ее часть, содержащая

электрический нагревательный элемент;

электрическую батарею;

первый микроконтроллер, выполненный с возможностью управления подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи;

второй микроконтроллер, выполненный с возможностью управления подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи; и

канал связи между первым микроконтроллером и вторым микроконтроллером;

при этом один или оба микроконтроллера выполнены с возможностью использования линии связи для обнаружения сбоя в способности другого микроконтроллера управлять подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи и при обнаружении сбоя взятия на себя управления подачей электрической энергии на нагревательный элемент из электрической батареи.

23. Схема управления системы предоставления пара, содержащая

первый контроллер, выполненный с возможностью управления первой подгруппой компонентов в системе предоставления пара;

второй контроллер, выполненный с возможностью управления второй подгруппой компонентов в системе предоставления пара, при этом по меньшей мере один компонент второй подгруппы также принадлежит первой подгруппе; и

линию связи между первым и вторым контроллерами;

при этом каждый контроллер выполнен с возможностью обнаружения посредством линии связи сбоя способности другого контроллера управлять по меньшей мере одним компонентом и в случае такого обнаружения брать на себя управление этим по меньшей мере одним компонентом.