ЗАРЯДКА ЭЛЕКТРОННЫХ СИГАРЕТ
ELECTRONIC CIGARETTES CHARGING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области создания условий для отвыкания от употребления табачных изделий, в частности к зарядному устройству для работающей от аккумулятора электронной сигареты, предназначенной для ограничения воздействия табачного дыма.
Уровень техники
Широко известны табакосодержащие курительные устройства. Например, в документе US 7726320 описана сигарета, вставленная в питаемый электроэнергией генератор аэрозоля, являющийся держателем этой сигареты. Курительное устройство имеет по меньшей мере один вид табака. Это курительное устройство имеет также мундштук, используемый курильщиком для вдыхания компонентов табака, образующихся в результате воздействия тепла на компоненты сигареты. Типичное курительное устройство имеет наружный корпус, внутри которого расположен источник электроэнергии (например, аккумулятор), чувствительный механизм для подачи питания в устройство по меньшей мере на время затяжки и нагревательное устройство (по меньшей мере один электрорезистивный нагревательный элемент) для образования аэрозоля, содержащего компоненты табака. Во время использования сигарета находится внутри устройства, а после использования такую «выкуренную» сигарету извлекают из устройства и заменяют другой сигаретой.
В документе ЕР 1736065 представлена электронная сигарета, содержащая никотин без смол и имеющая оболочку и мундштук. В наружной стенке оболочки имеется отверстие для воздуха, а внутри оболочки последовательно расположены плата с электронной схемой, камера постоянного давления, датчик, сепаратор для разделения газа и жидкости, распылитель (атомайзер) и ампула в качестве источника активного вещества. На плате смонтированы электронная переключающая схема и генератор высокой частоты. С одной стороны от датчика находится воздушный канал. Внутри датчика расположена камера отрицательного давления. С ампулой источника активного вещества соединен атомайзер, внутри которого находится распылительная камера.
Устройства такого типа для удобства именуются здесь «электронные сигареты». Обычно атомайзер электронной сигареты содержит нагревательный элемент, как правило, представляющий собой проволочку с высоким электрическим сопротивлением. Для питания атомайзера обычно используются перезаряжаемые электрические аккумуляторы. Таким образом, в процессе использования сигареты существует необходимость время от времени перезаряжать аккумуляторы. Для этого может потребоваться разобрать до некоторой степени электронную сигарету, чтобы присоединить внешнее зарядное устройство. Весьма неудобно курить электронную сигарету во время зарядки аккумулятора без фактической замены этого аккумулятора. Для этого потребовалось бы многократно отсоединять зарядное устройство, собирать электронную сигарету, делать затяжку и затем выполнять эту процедуру в обратном порядке, чтобы продолжить процесс зарядки аккумулятора.
Раскрытие изобретения
Изобретение направлено на создание усовершенствованной электронной сигареты, которую можно соединять с зарядным устройством без разборки этой сигареты.
Одним объектом изобретения является система для зарядки аккумуляторов электронных сигарет, содержащая электронную сигарету с перезаряжаемым аккумулятором, имеющую первый и второй электрические контакты, и подставку, выполненную с возможностью соединения с зарядным устройством и имеющую приемный элемент, приспособленный для вмещения конца электронной сигареты. Этот приемный элемент оснащен электропроводными первым и вторым контактами, имеющими первую и вторую контактные поверхности для взаимодействия с первым и вторым электрическими контактами электронной сигареты соответственно, чтобы установить электрическое соединение с зарядным устройством.
Первый и второй электрические контакты электронной сигареты выполнены с возможностью притягивания магнитным полем к первой и второй контактным поверхностям приемного элемента соответственно.
При этом первая и/или вторая контактная поверхность приемного элемента является магнитом.
Как вариант, первый и/или второй контакт электронной сигареты является магнитом.
Предпочтительно конец электронной сигареты содержит адаптер, имеющий сквозное отверстие и гнездо для приема электропроводного фланца. Отверстие расположено таким образом, что выступ фланца входит в контакт с одним из первого и второго контактов приемного элемента, когда электронная сигарета находится в подставке. Адаптер имеет по меньшей мере одну боковую канавку для приема контактного штырька, который должен входить в контакт с другим из первого и второго контактов приемного элемента.
Адаптер может иметь вентиляционные отверстия, чтобы наружный воздух мог проходить внутрь электронной сигареты.
Предпочтительно конец электронной сигареты содержит адаптер, снабженный модулем датчика, расположенным во внутренней камере, и имеющий перфорацию, ведущую из внутренней камеры наружу из электронной сигареты, чтобы внутренняя камера сообщалась с окружающей атмосферой.
Конец электронной сигареты может содержать адаптер, имеющий колпачок с бортиком и электропроводным фланцем для контактирования с одной из контактных поверхностей приемного элемента. Адаптер имеет электропроводный коаксиальный элемент с выступом, а к бортику прикреплен вкладыш со сквозным отверстием, куда входит выступ коаксиального элемента. Отверстие расположено таким образом, что выступ коаксиального элемента контактирует с приемным элементом, когда электронная сигарета находится в подставке.
Предпочтительно адаптер имеет вентиляционные отверстия, чтобы наружный воздух мог проходить внутрь электронной сигареты.
Указанный вкладыш может быть выполнен просвечивающим и обладать свойством рассеивания свет в степени, достаточной для того, чтобы нельзя было различить элементы конструкции и тени, находящиеся внутри электронной сигареты, когда вкладыш освещен источником света, расположенным внутри электронной сигареты.
Согласно другому варианту осуществления изобретения система зарядки аккумулятора электронной сигареты содержит электронную сигарету, включающую в себя первую группу электрических контактов, атомайзер и перезаряжаемый аккумулятор для питания атомайзера; блок электродов для соединения с источником питания, имеющий вторую группу электрических контактов, расположенных так, чтобы они сопрягались с первой группой электрических контактов для подачи энергии в электронную сигарету, обеспечивая тем самым зарядку ее аккумулятора и рабочее состояние при использовании курильщиком; и электрическую схему, соединенную с первой группой электрических контактов и имеющую первую схему для передачи энергии от аккумулятора к атомайзеру и вторую схему для передачи энергии от зарядного устройства к аккумулятору с целью зарядки аккумулятора, причем первая схема взаимодействует со второй схемой так, чтобы прекратить поступление энергии через блок электродов к аккумулятору, когда атомайзер активизирован, и возобновить поступление энергии к аккумулятору, когда атомайзер перестает быть активизированным.
Вторая группа электрических контактов может содержать соответствующие ферромагнитные диски, соединенные с проволочными выводами для соединения с зарядным устройством; и магниты, удерживаемые в контакте с дисками за счет сил магнитного притяжения.
Первая группа электрических контактов может быть размещена на конце электронной сигареты или в ее боковом портале.
Предпочтительно система содержит подставку, которая принимает электронную сигарету и в которой располагается вторая группа электрических контактов.
Дополнительно система может содержать адаптер универсальной последовательной шины (USB), связанный со второй группой электрических контактов для соединения с источником питания.
Предпочтительно электрическая схема системы содержит датчик давления; транзистор, соединенный с аккумулятором и с первой группой электрических контактов; микропроцессор; и электронную логическую схему, при этом микропроцессор выполнен с возможностью управления работой транзистора по сигналам от датчика и электронной логической схемы, чтобы включать и выключать подачу энергии на аккумулятору через первую группу электрических контактов.
Другим объектом изобретения является электронная сигарета, содержащая атомайзер, перезаряжаемый аккумулятор для питания атомайзера и адаптер, имеющий первую группу электрических контактов для соединения с зарядным устройством. Адаптер расположен на конце электронной сигареты и содержит наружный металлический поясок с выступом, открытым во внутреннее пространство электронной сигареты; внутренний металлический штырек, открытый во внутреннее пространство электронной сигареты; и неэлектропроводный промежуточный элемент, отделяющий поясок от штырька и имеющий канал для прохода наружного воздуха во внутреннее пространство электронной сигареты.
Предпочтительно промежуточный элемент является просвечивающим и обладает свойствами рассеивать свет в степени, достаточной для того, чтобы нельзя было различить элементы конструкции и тени, находящиеся внутри электронной сигареты, когда вкладыш подсвечивается изнутри электронной сигареты.
Согласно другому варианту осуществления изобретения электронная сигарета содержит первую группу электрических контактов, атомайзер и перезаряжаемый аккумулятор для питания атомайзера, при этом первая группа электрических контактов выполнена с возможностью соединения с блоком электродов, который имеет вторую группу электрических контактов для подачи энергии в электронную сигарету, обеспечивая тем самым зарядку ее аккумулятора и рабочее состояние при использовании курильщиком; и электрическую схему, соединенную с первой группой электрических контактов. Эта электрическая схема содержит первую схему для передачи энергии от аккумулятора к атомайзеру и вторую схему для передачи энергии от зарядного устройства аккумулятору с целью его зарядки.
Первая группа электрических контактов может быть размещена на конце электронной сигареты или в ее боковом портале.
Предпочтительно электрическая схема электронной сигареты содержит датчик давления; транзистор, соединенный с аккумулятором и с первой группой электрических контактов; микропроцессор; и электронную логическую схему, при этом микропроцессор выполнен с возможностью управления работой транзистора по сигналам от датчика и электронной логической схемы, чтобы включать и выключать подачу энергии на аккумулятору через первую группу электрических контактов.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения электронная сигарета содержит атомайзер, аккумулятор для питания атомайзера и адаптер, расположенный на конце электронной сигареты. Концевой адаптер имеет модуль датчика, расположенный во внутренней камере этого адаптера, и перфорацию, соединяющую внутреннюю камеру с пространством снаружи электронной сигареты для обеспечения сообщения внутренней камеры с окружающей атмосферой.
Согласно дополнительному варианту выполнения электрическая схема электронной сигареты выполнена с возможностью избирательной работы в первом режиме, в котором поток энергии к аккумулятору прерывается, когда атомайзер активизируется пользователем, делающим затяжку электронной сигаретой, и возобновляется, когда атомайзер не активизирован; и во втором режиме, в котором поток энергии к аккумулятору включен как при активизированном пользователем атомайзере при затяжке электронной сигаретой, так и при не активном состоянии атомайзера.
Изобретение поясняется чертежами, на которых подобным элементам присвоены одинаковые цифровые позиции.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана электронная сигарета согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, вид в разобранном состоянии;
на фиг. 2 - концевой зарядный адаптер согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид сбоку в перспективе;
на фиг. 3 - то же, другой вид в перспективе;
на фиг. 4 - адаптер, показанный на фиг. 2, вид сбоку с вырезом;
на фиг. 5 - то же, вид в разрезе;
на фиг. 6 - то же, вид в перспективе снизу;
на фиг. 7 - подставка для соединения с зарядным устройством согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 8 - то же, но с контактным узлом;
на фиг. 9 - то же, что на фиг. 8, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 10 - то же, вид сверху;
на фиг. 11 отдельно изображены магниты подставки, показанной на фиг. 7, вид в перспективе;
на фиг. 12 - адаптер курительного устройства, изображенного на фиг. 1, в разобранном состоянии, вид в перспективе;
на фиг. 13 - электрическая схема электронной сигареты, приспособленной для работы с зарядным устройством, согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 14 - электрическая схема электронной сигареты, приспособленной для работы с зарядным устройством, согласно альтернативному варианту осуществления изобретения;
на фиг. 15 - электрическая схема электронной сигареты, приспособленной для работы с зарядным устройством, согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
на фиг. 16 - подставка для соединения с зарядным устройством согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, вид сбоку в разрезе; на фиг. 17 - то же, вид сверху; на фиг. 18 - то же, вид в разрезе;
на фиг. 19 показана система для зарядки аккумуляторов электронных сигарет, согласно одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения, вид с частичным вырезом;
на фиг. 20-22 - конец электронной сигареты, приспособленной для соединения с зарядным устройством согласно одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе и два вида с вырезом, соответственно;
на фиг. 23 - часть электронной сигареты, имеющей колпачок со светодиодом, согласно одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения, вид в разрезе;
на фиг. 24 - то же, другой вид;
на фиг. 25 - блок-схема устройства для зарядки аккумулятора электронной сигареты согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Варианты осуществления изобретения
В дальнейшем описании приведены многочисленные конкретные подробности для предоставления более глубокого понимания разнообразных принципов настоящего изобретения. Специалистам в рассматриваемой области должно быть понятно, что далеко не все детали всегда необходимы для практической реализации настоящего изобретения. В данном случае хорошо известные схемы, логические схемы управления и подробности команд компьютерной программы для обычных алгоритмов и процедур подробно описаны не будут, чтобы не затенять без необходимости общие принципы изобретения.
В настоящем описании термины «соединение», «соединенный», «связь» и «связывает» используются для обозначения как прямого (непосредственного) соединения, так и непрямого соединения. Таким образом, если указано, что первое устройство соединено со вторым устройством, то это означает, что такое соединение может быть прямым - непосредственным соединением, либо непрямым соединением - через другие устройства и соединения.
Вариант 1
На фиг. 1 представлено в разобранном состоянии курительное устройство 10 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 имеет цилиндр, содержащий аккумуляторную секцию 12. В аккумуляторной секции 12 может располагаться схема 14 управления питанием, которая обычно собрана в виде единого модуля с вакуумным датчиком 24 и вставлена внутрь пластмассового держателя. Подходящие схемы управления питанием описаны в общедоступной заявке на выдачу патента США 61/441,133, которая включена сюда посредством ссылки. Устройство 10 имеет картриджную секцию 16, включающую в себя атомайзер, имеющий электрическую проволочку с высоким электрическим сопротивлением, которая нагревает жидкость или гель, когда атомайзер получает энергию. Компоненты секции 16 описаны в общедоступной заявке на выдачу патента США No. 61/474,569, которая включена сюда посредством ссылки. Подобная секция 16 известна под названием «картомайзер». В некоторых вариантах схема 14 управления питанием может быть расположена в секции 16, а не в аккумуляторной секции 12, как показано на фиг. 1.
В одном из режимов работы конец устройства 10 закрыт наконечником 20. Когда дым входит в устройство 10, внутреннее отверстие (не показано) обычно ограничивает поток, создавая тем самым перепад давлений, измеряемый вакуумным датчиком 24 известного типа. Электронная схема 14 управления питанием, соединенная с датчиком 24, активизирует в секции 16 атомайзер, обычно получающий энергию от литий-ионного аккумулятора 26, расположенного в цилиндре 28 аккумуляторной секции 12.
Картриджная секция 16 и аккумуляторная секция 12 соединены адаптером 30, который может содержать резьбовой соединитель. Подробности конструкции подходящего адаптера 30 изложены в указанной выше заявке на выдачу патента США No. 61/474,569. Схема управления питанием может выключать атомайзер в секции 16, когда доля табачного дыма превысит заданный порог. Поступление энергии к атомайзеру в секции 16 может быть выключено в моменты, когда аккумулятор 26 активно заряжается. Кроме того, или в качестве альтернативы, все функции схемы 14 управления питанием могут быть выключены, когда работает зарядное устройство (не показано на фиг. 1), что будет описано далее.
На фиг. 2 показан наконечник зарядного адаптера 34 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Такой узел компактен и содержит концевую секцию 36, заменяющую наконечник 20 стандартного устройства 10, показанного на фиг. 1. Кроме того, внутри адаптера 34 находится датчик 24 (фиг. 1). В концевую секцию 36 вставлен фланец 38, образующий механизм для контактирования с зарядным устройством (не показано). Этот фланец 38 предпочтительно покрыт никелем или золотом, чтобы минимизировать коррозию и повысить электропроводность соединения с зарядным устройством для аккумулятора. Боковые отверстия 40 принимают контактные штырьки, образуя второй механизм для контактирования с тем же самым или с другим зарядным устройством.
Как показано на фиг. 3, в адаптере 34 выполнены углубления 42. Эти углубления 42 представляют собой боковые канавки, позволяющие воздуху втекать в область под датчиком 24 (фиг. 1), например, в аккумуляторной секции 12 (фиг. 1), и вытекать из этой области, как показано стрелками 148. Эти углубления не прорезают стенку адаптера 34 насквозь.
На фиг. 4 адаптер 34, представленный на фиг. 2, показан на виде сбоку с частичным разрезом.
На фиг. 5, где адаптер 34 изображен в разрезе, показаны вентиляционные отверстия 44 для воздуха, проходящие стенку адаптера 34 насквозь для обеспечения возможности протекания воздуха между пространством внутри адаптера 34 и снаружи адаптера, как обозначено стрелками 138. Благодаря такой воздушной связи верхняя часть датчика 24 (фиг. 1) находится под воздействием давления окружающего воздуха, что необходимо для правильной работы этого датчика.
Как показано на фиг. 6, на которой адаптер 34 изображен на виде с вырезом снизу и сбоку, фланец 38 (фиг. 2) входит в отверстие 46. Прямоугольная канавка 140 предназначена для диода, который будет описан ниже при обсуждении электрической схемы, предназначенной для соединения с зарядным устройством.
На фиг. 7 представлена подставка 48, приспособленная для размещения зарядного устройства (не показано) и соединения с этим устройством, а также для вмещения адаптера 34, вставляемого в вогнутый приемный элемент 50. Опоры 52 обеспечивают устойчивость. Вогнутость элемента 50 соответствует выпуклости адаптера 34. Согласованность кривизны поверхностей способствует плотному и надежному электромеханическому сопряжению между подставкой 48 и адаптером 34. В альтернативном варианте надежный контакт может быть достигнут посредством обращения выпуклости и согласованной с ней вогнутости, так что адаптер 34 в этом случае имеет вогнутую контактную поверхность, а подставка 48 имеет выпуклую приемную поверхность. В качестве еще одной альтернативы элемент 50 и адаптер 34 могут иметь плоские контактные поверхности.
На фиг. 8-10 показана подставка 48 с электрическим контактным узлом 54 и магнитами 64, 66.
Магнит 66 представляет собой цилиндр с открытой контактной поверхностью, а магнит 64 - тороид также имеет открытую контактную поверхность. Отверстие магнита 64 охватывает магнит 66 и элемент 50, так что магниты 64 и 66 отделены один от другого этим элементом 50, как можно понять в соответствии с фиг. 7-9. Магниты 64 и 66 образуют точки контакта с зарядным устройством (не показано). В различных вариантах один из магнитов 64, 66 может быть исключен. В таких вариантах одного магнитного контакта достаточно для магнитного притяжения и удержания адаптера 34. Диск 68 и кольцо 142 выполнены из парамагнитного материала, чтобы удерживаться в плотном и надежном контакте с магнитами 64, 66. К лепесткам 146, выступающим от диска 68 и кольца 142, припаяны электрические выводы 144 для создания электрического контакта между зарядным устройством и магнитами 64, 66. Использование диска 68, кольца 142 и лепестков 146 позволяет избежать припаивания выводов 144 к постоянным магнитам непосредственно, что могло бы повредить эти магниты. В альтернативном варианте лепестки могут быть исключены, а электрические выводы 144 припаяны или приварены точечной сваркой непосредственно к диску 68 и кольцу 142.
На фиг. 11 отдельно показаны магниты 64, 66, отделенные от подставки 48, но с прикрепленными к ним диском 68 и кольцом 142. В альтернативном варианте диск 68 и кольцо 142 могут быть помещены поверх магнита 66 и магнита 64, соответственно, так чтобы магниты создавали магнитное притяжение адаптера 34 снизу и через парамагнитный материал диска 68 и кольца 142.
На фиг. 12 представлен наконечник зарядного адаптера 70 в разобранном состоянии согласно одному из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения. Адаптер 70 может быть запрессован в один конец устройства 10 (фиг. 1). В качестве альтернативы колпачок 72 адаптера 70 может быть привернут по резьбе. Колпачок 72 имеет фланец, образующий первый электрический контакт с зарядным устройством (не показано). К бортику 78, выполненному на колпачке 72, прикреплен пластмассовый вкладыш 76 с созданным в нем сквозным отверстием 80, куда входит металлический коаксиальный контакт 82, имеющий плоский элемент 84, который может входить в соответствующее углубление 86 вкладыша 76. Элемент 84 служит вторым электрическим контактом для соединения с зарядным устройством. Контакт 82 имеет выступающий элемент 88, который проходит через отверстие 80 и прикрепляется к электрическому проводнику, ведущему к аккумулятору, который нужно зарядить. В альтернативных вариантах коаксиальный контакт 82 может быть реализован в других конфигурациях, например в виде коаксиального кольца, и может иметь в профиль форму контакта с куполообразным или заостренным концом. Выступающий элемент 88 может в сечении иметь самые разнообразные конфигурации, например, круглую, квадратную или прямоугольную, а также может быть полым или сплошным. С наружной стороны по окружности колпачка 72 выполнены несколько углублений 92, позволяющие воздуху проходить снаружи внутрь устройства и в аккумуляторную секцию 12 (фиг. 1) в процессе обычного курения.
Предпочтительно элемент 84 и фланец 74 покрыты никелем или золотом для минимизации коррозии и повышения электропроводности соединения с зарядным устройством. Контакты на зарядном устройстве также обычно покрыты никелем или золотом и сконфигурированы для сопряжения с контактами адаптера 70. Подробнее зарядное устройство будет описано ниже.
Чтобы устройство 10 (фиг. 1), имитирующее зажженную сигарету, можно было курить, вкладыш 76 изготавливают из пластмассы, обладающей свойствами просвечиваемости и в достаточной степени рассеяния света, так чтобы свет от расположенного внутри устройства светодиода (не показан) рассеивается на конце, т.е. по всему вкладышу 76, что препятствует распознаванию наблюдателем внутренних структур и теней. Этот эффект можно усилить, если ввести в состав пластмассы маленькие кристаллики, например, стекла.
Во время зарядки аккумулятора желательно отключать атомайзер или иным способом исключать его из зарядной схемы. Если этого не сделать, проволочка атомайзера (не показана) составит относительно низкое сопротивление нагрузки для зарядного устройства и тем самым не позволит реализовать функцию зарядки аккумулятора.
На фиг. 13 представлена электрическая схема электронной сигареты 94, приспособленной для работы с зарядным устройством согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Узел 96 электродов зарядного устройства снабжен магнитами 98, которые притягиваются к внешним контактам 100, 102. Поскольку контакты 100, 102 содержат ферромагнитный материал, силы магнитного притяжения плотно прижимают эти контакты к магнитам 98 и обеспечивают надежный электрический контакт с этими магнитами. Положительная и отрицательная клеммы 111 передают выходной ток обычного зарядного устройства (не показано).
В этом варианте нет необходимости разбирать сигарету 94 на время зарядки перезаряжаемого аккумулятора 104, например, путем отворачивания резьбового электрического соединителя 106. Сигарета 94 остается нетронутой до, во время и после операции зарядки аккумулятора. Как будет видно из дальнейшего описания, схема устройства содержит первую схему, обеспечивающую питание атомайзера сигареты 94, и вторую схему, обеспечивающую зарядку аккумулятора 104 от контактов 100, 102.
Во вторую схему между контактом 100 и положительной клеммой 110 аккумулятора 104 введен диод 108, который позволяет заряжать аккумулятор 104, но не допускает протекания электрического тока от аккумулятора к внешним контактам 100, 102, если эти контакты 100, 102 случайно соединяются, создавая короткое замыкание. Положительная клемма 110 соединена также с контактом 112 микросхемы 114 датчика давления, расположенного на конце сигареты 94 или рядом с этим концом. Другой внешний контакт 102 соединен с точкой 116 заземления микросхемы 114 датчика давления, с отрицательной клеммой 118 аккумулятора 104 и с соединителем 106. Соединитель 106 обычно представляет собой резьбовой соединитель, который соединяет в сигарете 94 аккумуляторную секцию с секцией атомайзера, как описано выше со ссылкой на фиг. 1.
Атомайзер соединен с микросхемой 114 датчика давления проводом 120 в контактной точке 122. Когда сигарета 94 через узел 96 соединена с зарядным устройством, например USB-устройством, при затяжке сигаретой 94 пользователь вызывает активизацию атомайзера в режиме обычного курения. Когда атомайзер активизирован, энергия течет от зарядного устройства к аккумулятору, подзаряжая его и питая атомайзер, если аккумулятор заряжен недостаточно.
Узел 96 содержит магниты 98, удерживаемые силами магнитного притяжения в контакте с ферромагнитными дисками 124, к которым прикреплены (например, припаяны) проволочные выводы 126, выходящие из зарядного устройства. Такая конструкция позволяет избежать сложной операции пайки проволочных выводов 126 непосредственно к магнитам 98, которая могла бы с большой вероятностью повредить эти магниты 98.
Вариант 2
На фиг. 14 представлена электрическая схема электронной сигареты 130, приспособленной для работы с зарядным устройством согласно другому варианту осуществления изобретения. В этом варианте можно присоединить внешнее зарядное устройство во время питания атомайзера. Электродный узел 96 зарядного устройства теперь соединяется с боковым портом 128 электронной сигареты 130, имеющим внешние контакты 132, 134, которые соединены с цепью, содержащей диод 108 и положительную клемму 110 аккумулятора 104 в аккумуляторном отсеке 105, как и в предыдущем варианте. Когда микросхема 114 датчика активизируется под воздействием затяжки пользователя во время курения, она приводит в действие выключатель, показанный на схеме как реле 136, разрывая тем самым цепь зарядного устройства, так что это зарядное устройство более не работает. Безусловно, вместо реле 136 могут быть использованы выключатели других типов, такие как биполярный или полевой транзистор. Микросхема 114 датчика обычно расположена в конце 115 сигареты или рядом с ним. Тогда аккумулятор 104 подает энергию к атомайзеру 137. Атомайзер 137 и аккумуляторный отсек 105 могут быть соединены между собой посредством резьбового соединителя 139. Когда пользователь перестанет затягиваться, микросхема 114 датчика переключает реле 136, что снова замкнуть цепь и продолжить зарядку аккумулятора.
На фиг. 25 представлена блок-схема указанной электрической схемы для зарядки аккумулятора электронной сигареты согласно этому варианту осуществления изобретения. Устройство содержит схему 223 управления зарядкой и управляющий переключатель 225 для управления процессом курения. Зарядное устройство 221 может быть присоединено к схеме 223 управления зарядкой и отсоединено от этой схемы. Схема 223 управления зарядкой соединена с управляющим переключателем 225, перезаряжаемым аккумулятором 227 и модулем датчика, имеющим собственную схему 229 управления. Когда зарядное устройство 221 присоединено, управляющий переключатель 225 включает схему 223 управления зарядкой для зарядки аккумулятора и выключает эту схему 223 в соответствии с сигналами управления от схемы 229. Схема 229 активизируется, чтобы отключить схему 223, когда датчик давления (не показан) определяет разницу давления относительно окружающей атмосферы, указывающую на то, что пользователь электронной сигареты делает затяжку. Когда датчик не обнаруживает разницу давлений, управляющий переключатель 225 получает команду включить схему 223 управления зарядкой, чтобы продолжить зарядку аккумулятора 227.
В частности, когда управляющий переключатель 225 обнаружит, что зарядное устройство 221 соединено с системой, он автоматически соединяет схему 229 (датчик и управление спиралью атомайзера) для работы непосредственно от зарядного устройства 221. Это зарядное устройство 221 выполняет две функции в зависимости состояния управляющего переключателя 225: (1) зарядка аккумулятора; и (2) подача питания на сигарету для курения. Единственное ограничение состоит в том, что зарядное устройство 221 должно иметь достаточную выходную мощность, чтобы одновременно поддерживать и зарядку, и курение.
При соответствующем выполнении управляющего переключателя 225 электрическая схема может избирательно работать либо в первом режиме, в котором подача питания на атомайзер прерывается при его активизация атомайзера вследствие затяжки пользователя, и возобновляется или продолжается, когда атомайзер не активизирован, либо во втором режиме, в котором энергия может подаваться в аккумулятор и когда происходит активизация атомайзера вследствие затяжки пользователя, и когда атомайзер не активизирован. В первом режиме зарядка аккумулятора прерывается на время затяжки, а во втором режиме зарядка продолжается одновременно с затяжкой электронной сигаретой.
На фиг. 15 представлена подробная электрическая схема 149 электронной сигареты, приспособленной для работы с зарядным устройством 150 согласно одному из альтернативных вариантов. Схема 149 позволяет одновременно курить и заряжать аккумулятор. Схема, показанная на фиг. 14, способна заряжать аккумулятор только между затяжками, т.е. когда атомайзер не активизирован.
Схема, изображенная на фиг. 15, работает следующим образом.
Сценарий А: Зарядное устройство 150 не присоединено.
Микроконтроллер 159 и специализированная интегральная схема (ASIC 161) постоянно соединены с аккумулятором 163 в сигарете 165. В этом состоянии на выходе 4 GP2 микроконтроллера 159 установлен «0», а транзистор Q1 169 «открыт», вследствие чего выход OUT1 интегральной схемы ASIC 161 соединен с выходным соединителем J3. Сигнал на выходе 1 GP0 микроконтроллера 159 точно дублирует сигнал от датчика S 167 (Когда датчик S 167 не присоединен, на выходе 1 GP0 присутствует логическая «1»; а когда датчик S 167 присоединен, на выходе 1 GP0 микроконтроллера 159 присутствует логический «0»). В альтернативном варианте датчик S 167 может быть реализован в виде аналоговой схемы при условии применения соответствующей модификации микроконтроллера 159, чтобы он мог работать с аналоговым устройством, например, посредством введения аналого-цифрового преобразователя, известного в данной области техники.
Сигарета 165 работает как обычно, и схема 149 не влияет на ее работу, поскольку на входе 6 GP3 микроконтроллера 159 присутствует логический «0», указывающий на то, что зарядное устройство 150 не присоединено.
Сценарий В: Зарядное устройство 150 присоединено.
Когда зарядное устройство 150 присоединено, на выводе 6 GP3 микроконтроллера 159 сразу появляется логическая «1», указывающая, что зарядное устройство 150 присоединено.
В этом состоянии на выходе 1 GP0 микроконтроллера 159 постоянно присутствует логическая «1», указывающая, что интегральная схема ASIC 161 более не контролирует датчик S 167. Транзистор Q1 169 в этом состоянии также заперт, указывая на отсутствие электрического соединения между выходом OUT1 интегральной схемы ASIC 161 и выходным соединителем J3.
Когда датчик S 167 не активизирован, что означает отсутствие затяжки сигаретой 165, напряжение от зарядного устройства 150 направляется через соединители J1, J2 на вывод OUT1 интегральной схемы ASIC 161 и поступает с выхода OUT2 этой интегральной схемы ASIC 161 на аккумулятор 163, в результате чего происходит его зарядка.
Когда датчик S 167 активизирован, что означает затяжку сигаретой 156, сигнал от датчика S 167 приходит на вход 3 GP1 микроконтроллера 159, который после этого делает следующее:
На выходе 4 GP2 появляется логический «0». Транзистор Q1 169 отпирается, так что поток энергии проходит от зарядного устройства 150 через этот транзистор Q1 169 и поступает на нагревательный элемент в картридже (не показан) сигареты 165, и в то же самое время эта энергия заряжает аккумулятор 163 (если он не полностью заряжен).
Устройство может содержать светодиоды (не показаны), входящие в состав интегральной схемы ASIC 161 или выполненные отдельно от этой интегральной схемы ASIC 161, в обоих случаях управляемые микроконтроллером 159. Эти светодиоды информируют пользователя о состоянии интегральной схемы ASIC 161 и имитируют процесс курения.
В другом варианте этой схемы все функциональные элементы схемы 149 могут быть встроены в интегральную схему ASIC.
Вариант 3
На фиг. 16-18 показана подставка 154 для соединения с зарядным устройством согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Подставка имеет круглое кольцо 152, охватывающее кончик сигареты и удерживающее сигарету в контакте с подставкой 154. Кольцо 152 должно быть изготовлено из каучукоподобного материала, например силикона, чтобы способствовать удержанию кончика сигареты внутри подставки 154 за счет сил трения. Магнит 64 удерживается упорами 156.
Вариант 4
На фиг. 19 представлена система 171 для зарядки аккумуляторов электронных сигарет, выполненная согласно одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения. В этом варианте, как и в варианте, изображенном на фиг. 14, система содержит боковой порт электронной сигареты для соединения с подставкой 175, внутри которой располагается схема 177 для зарядки аккумулятора. Такая системы 171 исключает всякую необходимость в разборке электронной сигареты 173. Действительно, электронную сигарету 173 можно временно взять с подставки во время зарядки, затянуться и снова вернуть эту сигарету на подставку 175, чтобы продолжить зарядку аккумулятора.
Адаптер 179 для соединения с универсальной последовательной шиной (USB) соединяет источник питания (не показан), например портативный компьютер, со схемой 177 посредством кабеля 185. Когда электронная сигарета 173 вставлена в подставку 175, электрические контакты 181 на подставке 175 сопрягаются с электрическими контактами 183 бокового порта, которые могут быть магнитными или подпружиненными и которые располагаются вдоль цилиндрического корпуса электронной сигареты 173, что лучше всего видно на фиг. 14
Аналогично описанному выше варианту зарядки через кончик сигареты, конфигурация с боковой зарядкой также может позволить затянуться, когда сигарета находится внутри подставки 175. В таком случае можно применить схему, показанную на фиг. 15.
Вариант 5
На фиг. 20-22 показан конец электронной сигареты, приспособленной для соединения с зарядным устройством для аккумулятора согласно одному из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения. Одним из электрических контактов для соединения с зарядным устройством является наружное металлическое кольцо или поясок 189. Обычно, но не обязательно, поясок 189 представляет собой положительный контакт. Как показано на фиг. 22, он входит внутрь корпуса 195 электронной сигареты и заканчивается в точке 203. Расположенный в центре металлический штырек 191 служит другим электрическим контактом, обычно отрицательным. Поясок 189 и штырек 191 могут быть магнитными или могут быть изготовлены из парамагнитного материала. От пояска 189 и штырька 191 внутри корпуса сигареты отходят провода (не показаны), которые ведут к аккумулятору или к схеме регулятора, например, к схеме 149 (фиг. 15).
Как показано на фиг. 20, поясок 189 отделен от штырька 191 кольцевым элементом 193. Элемент 193 выполнен из неэлектропроводного материала и выполняет несколько функций:
он является электрическим изолятором между двумя контактами - пояском 189 и штырьком 191;
обеспечивает сообщение внутреннего пространства корпуса 195 с окружающим воздухом, как показано на фиг. 21, чтобы способствовать работе датчика давления, например датчика 24 (фиг. 1). Для выполнения этой функции в элементе 193 выполнена канавка или канал 197. Канавка или канал 197 выходит на наружную поверхность конца сигареты в точке 199, а во внутреннее пространство корпуса 195 открывается в точке 201;
имитирует свечение тлеющего конца обычной сигареты. С этой целью элемент 193 обычно выполняют из пластмассы, обладающей некоторой непрозрачностью и способностью рассеивать свет, так что свет от светодиода (не показан), расположенного внутри корпуса 195, рассеивается при прохождении сквозь элемент 193, маскируя внутренние структуры и тени, создаваемые светодиодом, так что эти элементы не видны наблюдателю. Этот эффект можно усилить посредством введения в состав пластмассы маленьких кристалликов, например, стекла.
Вариант 6
На фиг. 23 и 24 показана часть цилиндра 215 электронной сигареты 211, имеющей колпачок 207 со светодиодом. Адаптер согласно этому варианту представляет собой модификацию адаптера 34, показанного на фиг. 2-4. Такой адаптер имеет датчик во внутренней камере и может содержать интегральную схему. Упомянутый колпачок 207 со светодиодом по большой части вставляют в конец цилиндра 215, причем на колпачке нет электрических контактных механизмов адаптера 34 для зарядки электронной сигареты через ее оконечный участок. Колпачок 207 со светодиодом может быть изготовлен из пластмассы, как это описано в отношении элемента 193 (фиг. 20). Внутреннее пространство колпачка 207 со светодиодом занимает модуль 209 датчика, являющегося одним из вариантов датчика (фиг.1), но вместо того, чтобы располагаться в своем собственном корпусе, модуль 209 датчика теперь помещен внутрь колпачка 207 со светодиодом, чтобы сэкономить пространство. Электрическая схема, связанная с модулем 209 датчика или встроенная в этот модуль 209, может включать в себя атомайзер и выполнять различные дополнительные функции, какие могут потребоваться для работы электронной сигареты 211. В колпачке 207 со светодиодом имеется перфорация для сообщения модуля 209 датчика с окружающей атмосферой. Питание электронная сигарета получает от аккумулятора 217.
Детали конструкции модуля 209 датчика и его взаимное расположение с колпачком 207 со светодиодом и перфорацией 213 показано на фиг. 24.
Специалистам в данной области понятно, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами, описанными выше. Объем настоящего изобретения охватывает сочетания различных особенностей, описанных выше, равно как и их вариации и модификации, которые отсутствуют среди известных устройств, но могут быть разработаны специалистом после ознакомления с настоящим описанием.