АЭРОЗОЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, СПОСОБНЫЙ ИЗМЕНЯТЬ УРОВЕНЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 2024 года по МПК A24F40/50 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к аэрозольному генератору и, более конкретно, к аэрозольному генератору, способному снижать потребление тока путем изменения уровня напряжения преобразователя постоянного тока в процессе работы.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Аэрозоль - это взвесь мелких жидких или твердых частиц в воздухе, размер которых обычно составляет от 0,001 до 1,0 мкм. В частности, люди часто вдыхают аэрозоли, образующиеся в различных типах сигаретных изделий, генерирующих аэрозоль.

ФИГ. 1 представляет собой вид, поясняющий аэрозольный генератор в соответствии с одним из примеров обычного уровня техники. На фиг. 1 показано, что аэрозольный генератор 10 включает в себя нагреватель 13, выделяющий тепло за счет сопротивления при подаче электрического тока, аккумулятор 14, способный мгновенно подавать высокое напряжение на нагреватель 13, и микроконтроллер 15 для управления нагревателем 13. Нагреватель 13 генерирует аэрозоль путем нагревания испаряемого материала, удерживаемого в полости, которая содержит вещество (испаряющееся вещество), которое испаряется при нагревании до определенной температуры или выше. Например, когда аэрозолеобразующее изделие 11, набитое бумагой, с пропитанной в нем или нанесенной на его поверхность аэрозольной средой, вставляется в полость 12, нагреватель 13 нагревается, тем самым вызывая испарение аэрозольной среды в аэрозолеобразующем изделии 11. Затем пользователь может вдыхать аэрозоль, испаряющийся из аэрозольной среды, через фильтрующую часть аэрозолеобразующего изделия 11.

В описанной выше традиционной технологии постоянное напряжение не может подаваться на конкретную нагрузку, поскольку напряжение аккумулятора изменяется каждый раз, когда потребляется электрический ток. Поэтому для подачи постоянного напряжения на нагрузку используется преобразователь постоянного тока Недостатком преобразователя постоянного тока является то, что его КПД снижается с увеличением уровня напряжения. Более того, невозможно уменьшить потребляемый аккумулятором 14 ток и продлить время использования аккумулятора 14, поскольку выходное напряжение постоянного тока является постоянным.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание аэрозольного генератора, способного снижать потребляемый аккумулятором ток и продлевать время использования аккумулятора путем изменения выходного напряжения преобразователя постоянного тока.

Примерный вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает аэрозольный генератор, содержащий: аккумулятор, который подает электрическую энергию; преобразователь постоянного тока, который получает питание от аккумулятора и преобразует его в постоянное напряжение; привод нагревателя, который получает постоянное питание от преобразователя постоянного тока; микроконтроллер который подает управляющий сигнал на привод нагревателя; нагреватель, на который подается питание от привода нагревателя для выполнения нагрева; датчик температуры, который измеряет температуру нагревателя и подключен к микроконтроллеру; и блок управления питанием, который подключен между микроконтроллером и преобразователем постоянного тока и изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока с помощью управления с микроконтроллера.

Кроме того, блок управления питанием может включать в себя: полевой транзистор, который включается и выключается с помощью управления от микроконтроллера; и схему изменения сопротивления, которая подключена к полевому транзистору и изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока путем изменения сопротивления с помощью операции включения-выключения полевого транзистора.

Кроме того, схема изменения сопротивления может включать в себя: первый резистор, который подключен к выходной клемме преобразователя постоянного тока проводящим проводом, разветвленным между преобразователем постоянного тока и приводом нагревателя; второй резистор, верхний конец которого подключен к нижнему концу первого резистора; и третий резистор, верхний конец которого соединен с нижним концом первого резистора и верхним концом второго резистора проводящим проводом, разветвленным между первым резистором и вторым резистором, и нижний конец которого соединен с полевым транзистором, при этом клемма обратной связи преобразователя соединена с проводящим проводом, ответвляющимся от первого резистора и второго резистора, и поэтому клемма обратной связи преобразователя соединена с нижним концом первого резистора, верхним концом второго резистора и верхним концом третьего резистора.

Кроме того, микроконтроллер может управлять блоком управления питанием в соответствии с сохраненным температурным профилем.

Кроме того, микроконтроллер может по-разному управлять блоком управления питанием для разных периодов нагрева: периода повышения температуры и периода поддержания температуры.

Кроме того, микроконтроллер может изменять выходное напряжение преобразователя постоянного тока на заданное высокое выходное напряжение в период повышения температуры, управляя блоком управления питанием, и изменять выходное напряжение преобразователя постоянного тока на заданное более низкое выходное напряжение в период поддержания температуры, управляя блоком управления питанием.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения возможно продлить время использования аккумулятора, поскольку потребляемый аккумулятором ток может быть уменьшен путем включения блока управления питанием, который изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения возможно эффективно подавать электрическую энергию путем изменения выходного напряжения преобразователя постоянного тока, поскольку блок управления питанием управляется по-разному для разных периодов нагрева: периода повышения температуры и периода поддержания температуры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

ФИГ. 1 представляет собой вид для пояснения аэрозольного генератора в соответствии с примером из уровня техники;

ФИГ. 2 представляет собой блок-схему, поясняющую работу аэрозольного генератора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 3 представляет собой основную принципиальную схему аэрозольного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ФИГ. 4 представляет собой таблицу и график, поясняющие пример управления работой аэрозольного генератора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 5 представляет собой блок-схему, поясняющую пример управления работой аэрозольного генератора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 6 представляет собой график для объяснения примера эффекта снижения потребления тока аэрозольного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на чертежи.

ФИГ. 1 представляет собой вид, поясняющий аэрозольный генератор в соответствии с одним из примеров обычного уровня техники. ФИГ. 3 представляет собой основную принципиальную схему аэрозольного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 2, аэрозольный генератор 100 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия включает в себя аккумулятор 110, обеспечивающий подачу электроэнергии, преобразователь 120 постоянного тока, который получает электроэнергию от аккумулятора 110 и преобразует ее в постоянное напряжение, привод 130 нагревателя, который получает постоянную энергию от преобразователя 120 постоянного тока, микроконтроллер 140, который подает управляющий сигнал на привод 130 нагревателя, нагреватель 150, на который подается питание от привода 130 нагревателя для осуществления нагрева, датчик температуры 160, определяющий температуру нагревателя 150 и подключенный к микроконтроллеру 140, и блок 170 управления питанием, подключенный между микроконтроллером 140 и преобразователем 120 постоянного тока и изменяющий выходное напряжение преобразователя 120 постоянного тока под действием сигнала от микроконтроллера 140.

Во время работы генератора 100 аэрозоля на микроконтроллер 140 подается питание от аккумулятора 110 через регулятор малого падения напряжения 180, после того как напряжение питания преобразуется в низкое напряжение, необходимое для работы. Кроме того, электроэнергия подается от аккумулятора 110 к преобразователю 120 постоянного тока, и ее напряжение преобразуется в постоянное напряжение преобразователем 120 постоянного тока и подается в привод 130 нагревателя. Привод 130 нагревателя включает в себя полевой транзистор, а микроконтроллер 140 подает сигнал ШИМ в качестве управляющего сигнала в привод 130 нагревателя. Таким образом, полевой транзистор, включенный в привод 130 нагревателя, включается и выключается в соответствии с режимом работы сигнала ШИМ, подаваемого с микроконтроллера 140, и, таким образом, электрическая энергия подается на нагреватель 150. Более того, микроконтроллер 140 может подавать управляющий сигнал в блок 170 управления питанием по мере необходимости, и блок 170 может затем изменять выходное напряжение преобразователя 120 постоянного тока.

Ссылаясь на ФИГ. 3, согласно варианту осуществления, блок 170 управления питанием включает в себя полевой транзистор 171, который включается и выключается посредством управления от микроконтроллера 140, и схему 172 изменения сопротивления, которая подключена к полевому транзистору 171 и изменяет выходное напряжение преобразователя 120 постоянного тока путем изменения напряжения сопротивление с помощью операции включения-выключения полевого транзистора 171. Когда микроконтроллер 140 подает управляющий сигнал в полевой транзистор 171 по мере необходимости, полевой транзистор 171 включается, в результате чего сопротивление изменяется схемой 172 изменения сопротивления, и выходное напряжение преобразователя 120 постоянного тока изменяется. Кроме того, если микроконтроллер 140 не подает управляющий сигнал в полевой транзистор 171 по мере необходимости, полевой транзистор 171 выключается, в результате чего сопротивление изменяется схемой 172 изменения сопротивления, и выходное напряжение преобразователя 120 изменяется.

Например, схема 172 изменения сопротивления включает в себя первый резистор R1, который подключен к выходному выводу преобразователя 120 проводником, ответвляющимся от преобразователя 120 и привода нагревателя 130, второй резистор R2, верхний конец которого подключен к нижнему концу первого резистора R1, и третий резистор R3, верхний конец которого соединен с нижним концом первого резистора R1 и верхним концом второго резистора R2 проводником, разветвленным между первым резистором R1 и вторым резистором R2, а нижний конец соединен с FET 171. Клемма обратной связи FB преобразователя 120 постоянного тока в постоянный подключена к проводящему проводу, разветвленному между первым резистором R1 и вторым резистором R2. Следовательно, клемма обратной связи FB преобразователя 120 постоянного тока подключена к нижнему концу первого резистора R1, верхнему концу второго резистора R2 и верхнему концу третьего резистора R3.

Например, если полевой транзистор 171 выключен из-за того, что вывод режима напряжения микроконтроллера 140 не подает управляющий сигнал на полевой транзистор 171, выходное напряжение Vout преобразователя 120 постоянного тока определяется следующим уравнением (1):

Уравнение (1) Vout = VFB×(1+R1/R2)

VFB - это внутреннее напряжение преобразователя 120 постоянного тока, например, 1,2 В.

Кроме того, если полевой транзистор 171 включен, поскольку вывод режима напряжения микроконтроллера 140 подает управляющий сигнал на полевой транзистор 171, выходное напряжение Vout преобразователя 120 постоянного тока определяется следующим уравнением (2):

Уравнение (2) Vout = VFB×(1+R1/(R2×R3/(R2+R3)))

VFB - это внутреннее напряжение преобразователя 120 постоянного тока, например, 1,2 В.

Следовательно, микроконтроллер 140 может изменять выходное напряжение преобразователя 120 постоянного тока путем включения или выключения полевого транзистора 171 таким образом, что терминал режима напряжения подает управляющий сигнал или нет в зависимости от необходимости.

На ФИГ. 4 представлены таблица и график, поясняющие пример управления работой аэрозольного генератора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия. ФИГ. 5 представляет собой блок-схему, поясняющую пример управления работой аэрозольного генератора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на ФИГ. 2, ФИГ. 3 и (A) ФИГ. 4, согласно одному из вариантов реализации, микроконтроллер 140 управляет блоком управления питанием 170 в соответствии с сохраненным температурным профилем. Если температуру необходимо повысить до заданной температуры в соответствии с уровнем температурного профиля, микроконтроллер 140 подает управляющий сигнал в блок 170 управления питанием, так что блок 170 изменяет выходное напряжение преобразователя 120 на более высокий уровень. Например, когда микроконтроллер 140 подает управляющий сигнал на полевой транзистор 171, включенный в блок 170 управления питанием, полевой транзистор 171 включается, в результате чего сопротивление изменяется схемой 172 изменения сопротивления, и выходное напряжение преобразователя 120 изменяется на более высокий уровень. Более того, если заданную температуру необходимо поддерживать в соответствии с уровнем температурного профиля, микроконтроллер 140 не подает управляющий сигнал в блок 170, в результате чего блок 170 изменяет выходное напряжение преобразователя 120 постоянного тока на более низкий уровень. Например, если микроконтроллер 140 не подает управляющий сигнал на полевой транзистор 171, полевой транзистор 171 выключается, и, следовательно, сопротивление изменяется схемой 172 изменения сопротивления, и выходное напряжение преобразователя 120 постоянного тока изменяется на более низкий уровень.

Ссылаясь на ФИГ. 2, ФИГ. 3, (B) ФИГ. 4 и ФИГ. 5, согласно варианту осуществления изобретения микроконтроллер 140 управляет блоком 170 по-разному для разных периодов нагрева: периода повышения температуры и периода поддержания температуры. Например, период повышения температуры - это период времени, в течение которого повышается температура нагревателя, в течение которого требуется высокое выходное напряжение от преобразователя постоянного тока, а период поддержания температуры - это период времени, в течение которого температура нагревателя поддерживается на постоянном уровне, в течение которого возможно управление даже с низким выходным напряжением от преобразователя 120. В одном из вариантов осуществления изобретения микроконтроллер 140 изменяет выходное напряжение преобразователя 120 на заданное высокое выходное напряжение в период повышения температуры, управляя блоком 170, и изменяет выходное напряжение преобразователя 120 на заданное более низкое выходное напряжение в период поддержания температуры, управляя блоком управления питанием 170. Например, на (А) ФИГ. 5 генератор 100 аэрозоля начинает работать, а на (B) ФИГ. 5 микроконтроллер 140 определяет, является ли текущий период нагрева периодом повышения температуры или нет. Если это так, микроконтроллер 140 подает управляющий сигнал в блок 170 на (C) ФИГ. 5, и блок 170 изменяет выходное напряжение преобразователя 120 в постоянный ток на заданное высокое выходное напряжение. Например, когда микроконтроллер 140 подает управляющий сигнал на полевой транзистор 171, включенный в блок 170 управления питанием, полевой транзистор 171 включается, посредством чего сопротивление изменяется схемой 172, и выходное напряжение преобразователя 120 изменяется на заданное высокое выходное значение напряжение. Соответственно, на (E) ФИГ. 5 электрическая энергия, имеющая заданное высокое выходное напряжение, подается от преобразователя 120, тем самым нагревая нагреватель 150 на (F) ФИГ. 5. Если текущий период нагрева не является периодом повышения температуры (т.е. текущий период нагрева является периодом поддержания), то микроконтроллер 140 не подает управляющий сигнал в блок 170 в (D) на ФИГ. 5, блок 170 изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока 120 до заданного низкого выходного напряжения. Например, если микроконтроллер 140 не подает управляющий сигнал на полевой транзистор 171, полевой транзистор 171 выключается, в результате чего сопротивление изменяется схемой 172, и выходное напряжение преобразователя 120 изменяется на заданное низкое выходное напряжение. Таким образом электрическая энергия с заданным низким выходным напряжением подается от преобразователя 120 в (E) на ФИГ. 5, тем самым нагревая нагреватель 150 в (F) на ФИГ. 5. Затем микроконтроллер 140 определяет в течение всего времени нагрева, является ли текущий период нагрева периодом повышения температуры или нет, и, как описано выше, управляет таким образом, чтобы нагревать нагреватель 150 при одновременном изменении выходного напряжения преобразователя 120.

ФИГ. 6 представляет собой график для объяснения примера эффекта снижения потребления тока генератором аэрозоля в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к ФИГ. 6, можно видеть, что потребление тока уменьшилось после усовершенствования в соответствии с настоящим изобретением, по сравнению с тем, когда настоящее изобретение не применялось и, следовательно, усовершенствование не производилось. Например, когда выходное напряжение во время работы изменяется в соответствии с настоящим изобретением, потребление тока может быть улучшено примерно на 3-10%.

Настоящее изобретение не ограничивается вышеуказанными конкретными предпочтительными вариантами осуществления, и различные модификации могут быть внесены лицом, обладающим обычными знаниями в области техники, к которой относятся варианты осуществления, не отходя от предмета настоящего изобретения, и предполагается, что такие модификации подпадают под прилагаемую формулу изобретения.

Изобретение относится к аэрозольному генератору, способному снижать потребление тока путем изменения уровня напряжения преобразователя постоянного тока в процессе работы. Аэрозольный генератор содержит аккумулятор электрической энергии, преобразователь постоянного тока, который подключен между аккумулятором и приводом нагревателя, привод нагревателя, на который подается выходное напряжение от преобразователя постоянного тока, микроконтроллер, который подает управляющий сигнал на привод нагревателя; нагреватель, на который подается питание от привода нагревателя для осуществления нагрева; датчик температуры, который измеряет температуру нагревателя и подключен к микроконтроллеру; и блок управления питанием, который подключен между микроконтроллером и преобразователем постоянного тока и изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока посредством управления с микроконтроллера, при этом блок управления питанием включает в себя полевой транзистор, который включается и выключается с помощью управления с микроконтроллера; и схему изменения сопротивления, которая включает в себя первый резистор, второй резистор и третий резистор, соединенные c общим для них контактом, при этом свободные концы первого, второго и третьего резисторов подключены, соответственно, между выходной клеммой преобразователя постоянного тока и приводом нагревателя, к «земле» и к полевому транзистору, в котором клемма обратной связи преобразователя постоянного тока подключена между первым и вторым резисторами, в котором напряжение на клемме обратной связи преобразователя постоянного тока является постоянным, и микроконтроллер управляет режимом включения-выключения полевого транзистора для изменения сопротивления схемы изменения сопротивления, и, таким образом, изменения выходного напряжения преобразователя постоянного тока. Технический результат - продление времени использования аккумулятора. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Аэрозольный генератор, содержащий:

аккумулятор, обеспечивающий подачу электрической энергии;

преобразователь постоянного тока, который подключен между аккумулятором и приводом нагревателя, получает питание от аккумулятора и преобразует его в выходное напряжение;

привод нагревателя, на который подается выходное напряжение от преобразователя постоянного тока;

микроконтроллер, который подает управляющий сигнал на привод нагревателя;

нагреватель, на который подается питание от привода нагревателя для осуществления нагрева;

датчик температуры, который измеряет температуру нагревателя и подключен к микроконтроллеру; и

блок управления питанием, который подключен между микроконтроллером и преобразователем постоянного тока и изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока посредством управления с микроконтроллера,

в котором блок управления питанием включает в себя:

полевой транзистор, который включается и выключается с помощью управления с микроконтроллера; и

схему изменения сопротивления, которая включает в себя первый резистор, второй резистор и третий резистор, соединенные с общим для них контактом, при этом свободные концы первого, второго и третьего резисторов подключены, соответственно, между выходной клеммой преобразователя постоянного тока и приводом нагревателя, к земле и к полевому транзистору,

в котором клемма обратной связи преобразователя постоянного тока подключена между первым и вторым резисторами,

в котором напряжение на клемме обратной связи преобразователя постоянного тока является постоянным, и микроконтроллер управляет режимом включения-выключения полевого транзистора для изменения сопротивления схемы изменения сопротивления, и, следовательно, выходное напряжение преобразователя постоянного тока изменяется посредством изменения сопротивления схемы изменения сопротивления.

2. Аэрозольный генератор по п. 1, в котором выходное напряжение преобразователя постоянного тока при включенном полевом транзисторе выше, чем у преобразователя постоянного тока при выключенном полевом транзисторе.

3. Аэрозольный генератор по одному из пп. 1, 2, в котором микроконтроллер управляет блоком управления питанием в соответствии с сохраненным температурным профилем.

4. Аэрозольный генератор по одному из пп. 1, 2, в котором микроконтроллер управляет блоком управления питанием в соответствии с сохраненным температурным профилем, включающим период повышения температуры и период поддержания температуры.

5. Аэрозольный генератор по п. 4, в котором микроконтроллер изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока на заданное высокое выходное напряжение в период повышения температуры путем управления блоком управления питанием и изменяет выходное напряжение преобразователя постоянного тока на заданное более низкое выходное напряжение в период поддержания температуры, управляя блоком управления питанием.