УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗОНАНСНОГО КОНТУРА
RESONANCE CIRCUIT DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для использования с резонансным RLC-контуром, более конкретно, резонансным RLC-контуром для индукционного нагрева воспринимающего элемента устройства, генерирующего аэрозоль.
Уровень техники
В курительных изделиях, таких как сигареты, сигары и т.п., при использовании сжигают табак с целью создания табачного дыма. Были предприняты попытки предложить альтернативы этим изделиям, путем создания товаров, в которых вещества высвобождают без сжигания. Примерами таких товаров являются так называемые товары «нагревать, но не сжигать» или нагревающие табак устройства или товары, в которых вещества высвобождают путем нагревания материала, а не его сжигания. Этот материал может быть, например, табаком или другим, не табачным товаром, который может как содержать, так и не содержать никотин.
Краткое изложение
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложено устройство для использования с резонансным RLC-контуром для индукционного нагрева воспринимающего элемента устройства, генерирующего аэрозоль, при этом указанное устройство выполнено с возможностью: определения резонансной частоты резонансного RLC-контура; и определения, на основе определенной резонансной частоты, первой частоты для резонансного RLC-контура, для того чтобы вызывать индукционный нагрев воспринимающего элемента, при этом первая частота больше или меньше определенной резонансной частоты.
Первая частота может быть предназначена для возбуждения индукционного нагрева воспринимающего элемента до первого уровня при заданном напряжении электропитания, первый уровень меньше второго уровня, второй уровень является уровнем, до которого воспринимающий элемент индукционно нагревается при заданном напряжении электропитания, когда RLC-контур возбуждается на резонансной частоте.
Устройство может быть выполнено с возможностью такого управления частотой возбуждения резонансного RLC-контура, чтобы она была равна определенной первой частоте, для нагрева воспринимающего элемента.
Устройство может быть выполнено с возможностью такого управления частотой возбуждения, чтобы она удерживалась равной первой частоте в течение первого временного интервала.
Устройство может быть выполнено с возможностью такого управления частотой возбуждения, чтобы она равнялась одной из нескольких первых частот, которые отличаются друг от друга.
Устройство может быть выполнено с возможностью такого управления частотой возбуждения, чтобы она последовательно равнялась частотам из нескольких первых частот в соответствии с некоторой последовательностью.
Устройство выполнено с возможностью выбора последовательности из нескольких заранее определенных последовательностей.
Устройство может быть выполнено с возможностью такого управления приводящей частотой, что каждая из первых частот в последовательности ближе к резонансной частоте по сравнению с предыдущей первой частотой в последовательности, или такого управления частотой возбуждения, что каждая из первых частот в последовательности дальше от резонансной частоты по сравнению с предыдущей первой частотой в последовательности.
Устройство может быть выполнено с возможностью такого управления частотой возбуждения, чтобы она удерживалась равной одной или более из нескольких первых частот, соответственно, в течение одного или более временных периодов.
Устройство может быть выполнено с возможностью измерения электрического параметра RLC-контура в зависимости от частоты возбуждения; и определения резонансной частоты резонансного RLC-контура на основе результата измерения.
Устройство может быть выполнено с возможностью определения первой частоты на основе измеренного электрического параметра RLC-контура в зависимости от частоты возбуждения, на которой возбуждается RLC-контур.
Электрический параметр может быть напряжением, измеренным на катушке индуктивности RLC-контура, при этом катушка индуктивности выполнена с возможностью передачи энергии воспринимающему элементу.
Измерение электрического параметра может быть пассивным измерением.
Электрический параметр может характеризовать ток, индуцированный в измерительной катушке, при этом измерительная катушка выполнена с возможностью передачи энергии от катушки индуктивности RLC-контура, катушка индуктивности выполнена с возможностью передачи энергии воспринимающему элементу.
Электрический параметр может характеризовать ток, индуцированный в токосъемной катушке, при этом токосъемная катушка выполнена с возможностью передачи энергии от элемента электропитания, причем элемент электропитания выполнен с возможностью подачи питающего напряжения на возбуждающий элемент, при этом возбуждающий элемент выполнен с возможностью возбуждения RLC-контура.
Устройство может быть выполнено с возможностью определения резонансной частоты RLC-контура и/или первой частоты, по существу, при включении устройства, генерирующего аэрозоль, и/или, по существу, при установке нового воспринимающего элемента и/или замене воспринимающего элемента в устройстве, генерирующем аэрозоль, и/или, по существу, при установке новой катушки индуктивности и/или замене катушки индуктивности в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Устройство может быть выполнено с возможностью определения характеристики, представляющей частотный диапазон пика амплитудно-частотной характеристики RLC-контура, при этом пик соответствует резонансной частоте; и определения первой частоты на основе упомянутой определенной характеристики.
Устройство может содержать возбуждающий элемент, который выполнен с возможностью возбуждения резонансного RLC-контура на одной или более частотах из нескольких частот; при этом устройство выполнено с возможностью такого управления возбуждающим элементом, чтобы он возбуждал резонансный RLC контур на определенной первой частоте.
Возбуждающий элемент может содержать мостовую схему.
Устройство может дополнительно содержать резонансный RLC-контур.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предложено устройство для генерации аэрозоля, содержащее: воспринимающий элемент, который выполнен с возможностью нагрева материала для генерации аэрозоля, для генерации аэрозоля при использовании, воспринимающий элемент выполнен с возможностью индукционного нагрева с помощью резонансного RLC-контура; и устройство, соответствующее первому аспекту.
Воспринимающий элемент может содержать никель и/или сталь.
Воспринимающий элемент может содержать основу, которая имеет покрытие из никеля.
Толщина покрытия из никеля может быть меньше, по существу, 5 мкм или, по существу, может находиться в диапазоне от 2 мкм до 3 мкм.
Покрытие из никеля может быть нанесено на основу гальваническим способом.
Воспринимающий элемент может быть листом из мягкой стали или содержать лист из мягкой стали.
Толщина листа из мягкой стали может находиться в диапазоне, по существу, от 10 мкм до, по существу, 50 мкм или толщина может составлять, по существу, 25 мкм.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложен способ применения резонансного RLC-контура для индукционного нагрева воспринимающего элемента устройства, генерирующего аэрозоль, при этом указанный способ включает в себя этапы, на которых: определяют резонансную частоту резонансного RLC-контура; и определяют первую частоту для резонансного RLC-контура, чтобы вызвать индукционный нагрев воспринимающего элемента, при этом первая частота больше или меньше указанной определенной резонансной частоты.
Указанный способ может включать в себя этапы, на которых: управляют частотой возбуждения резонансного RLC-контура таким образом, чтобы она была равна определенной первой частоте, для нагрева воспринимающего элемента.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, предложена компьютерная программа, которая, при исполнении системой обработки, вызывает выполнение системой обработки способа, соответствующего третьему аспекту.
Дополнительные признаки и достоинства изобретения будут ясны из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения, приведенных только в качестве примера и со ссылками на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – схематичное представление устройства для генерации аэрозоля, соответствующее одному примеру;
фиг. 2а – схематичное представление резонансного RLC-контура, соответствующего первому примеру;
фиг. 2b – схематичное представление резонансного RLC-контура, соответствующего второму примеру;
фиг. 2с – схематичное представление резонансного RLC-контура, соответствующего третьему примеру;
фиг. 3а – пример амплитудно-частотной характеристики резонансного RLC-контура, на которой показана резонансная частота;
фиг. 3b - пример амплитудно-частотной характеристики резонансного RLC-контура, на которой показаны разные частоты возбуждения;
фиг. 3с - температура воспринимающего элемента в зависимости от времени, в соответствии с одним примером; и
фиг. 4 - блок-схема примера способа.
Подробное описание изобретения
Индукционный нагрев представляет собой процесс нагревания электропроводящего объекта (или воспринимающего элемента) с помощью электромагнитной индукции. Индукционный нагреватель может содержать электромагнит и устройство для прохождения изменяющегося электрического тока, такого как переменный ток, через электромагнит. Изменяющийся электрический ток в электромагните создает изменяющееся магнитное поле. Изменяющееся магнитное поле проникает в воспринимающий элемент, который подходящим образом расположен относительно электромагнита, в результате чего внутри воспринимающего элемента генерируются вихревые токи. Воспринимающий элемент имеет электрическое сопротивление вихревым токам и, следовательно, вихревые токи при этом сопротивлении приводят к нагреванию воспринимающего элемента за счет джоулева нагрева. В случаях, когда воспринимающий элемент содержит ферромагнитный материал, такой как железо, никель или кобальт, тепло также может генерироваться из-за потерь при магнитном гистерезисе в воспринимающем элементе, то есть из-за изменения ориентации магнитных диполей в магнитном материале в результате их выравнивания относительно изменяющегося магнитного поля.
При индукционном нагреве, по сравнению, например, с нагреванием за счет теплопроводности, тепло генерируется внутри воспринимающего элемента, что дает возможность быстрого нагрева. Далее, отсутствует необходимость в физическом контакте между индукционным нагревателем и воспринимающим элементом, что предоставляет больше свободы при проектировании и применении.
Электрическое сопротивление электрическому току возникает на конкретной резонансной частоте, когда мнимые части импедансов или проводимостей элементов контура взаимно уничтожаются. Одним примером контура, в котором возникает электрический резонанс, является RLC-контур, имеющий сопротивление (R), которое обеспечивает резистор, индуктивность (L), которую обеспечивает катушка индуктивности, и емкость (С), которую обеспечивает конденсатор, при этом резистор, катушка индуктивности и конденсатор соединены последовательно. Резонанс возникает в RLC-контуре благодаря тому, что уменьшающееся магнитное поле катушки индуктивности индуцирует электрический ток в своих обмотках, который заряжает конденсатор, при этом разряжающийся конденсатор обеспечивает электрический ток, который создает магнитное поле в катушке индуктивности. Когда контур возбуждается на резонансной частоте, последовательный импеданс катушки индуктивности и конденсатора является минимальным, а ток контура максимален.
На фиг. 1 схематично показан пример устройства 150 для генерации аэрозоля, которое содержит резонансный RLC-контур 100 для индукционного нагрева материала 164 для генерации аэрозоля с помощью воспринимающего элемента 116. В некоторых примерах воспринимающий элемент 116 и материал 164 для генерации аэрозоля образуют объединенный блок, который может быть вставлен в устройство 150 для генерации аэрозоля и/или может быть извлечен из устройства 150 для генерации аэрозоля или он может быть одноразовым. Устройство 150 для генерации аэрозоля является ручным устройством. Устройство 150 для генерации аэрозоля выполнено с возможностью нагревания материала 164 для генерации аэрозоля, с целью генерации аэрозоля для вдыхания пользователем.
Заметим, что в настоящем документе термин «материал для генерации аэрозоля» включает в себя материалы, которые при нагревании дают испаренные компоненты, обычно в форме пара или аэрозоля. Материал для генерации аэрозоля может быть материалом, не содержащим табак, или материалом, содержащим табак. Материал для генерации аэрозоля может, например, содержать один или несколько следующих элементов: собственно табак, производные табака, взорванный табак, восстановленный табак, экстракт табака, гомогенизированный табак или заменители табака. Материал для генерации аэрозоля может быть в виде размолотого табака, резанного табака, прессованного табака, восстановленного табака, восстановленного материала, жидкости, геля, загущенного листа, порошка или окускованного материала или подобного. Материал для генерации аэрозоля также может содержать другие, не табачные, продукты, которые, в зависимости от продукта, могут как содержать, так и не содержать никотин. Материал для генерации аэрозоля может содержать один или несколько увлажнителей, таких как глицерин или пропиленгликоль.
Как показано на фиг. 1, устройство 150 для генерации аэрозоля содержит внешний корпус 151, в котором расположен резонансный RLC-контур 100, воспринимающий элемент 116, материал 164 для генерации аэрозоля, контроллер 114 и батарея 162. Батарея выполнена с возможностью подачи электрической энергии на резонансный RLC-контур 100. Контроллер 114 выполнен с возможностью управления резонансным RLC-контуром 100, например, управления напряжением, подаваемым на резонансный RLC-контур 100 от батареи 162, и частотой f, на которой работает резонансный RLC-контур 100. Резонансный RLC-контур выполнен с возможностью индукционного нагрева воспринимающего элемента 116. Воспринимающий элемент 116 выполнен с возможностью нагревания материала 164 для генерации аэрозоля, для генерации аэрозоля при использовании. Внешний корпус 151 содержит мундштук 160 для того, чтобы предоставить возможность аэрозолю, который генерирован при использовании, выходить из устройства 150.
r
При использовании пользователь может запустить, например, с помощью кнопки (не показана) или устройства обнаружения затяжки (не показано), которое хорошо известно, контроллер 114, чтобы побудить резонансный RLC-контур работать, например, при резонансной частоте f резонансного RLC-контура 100. Таким образом, резонансный контур 100 индуктивно нагревает воспринимающий элемент 116, который, в свою очередь, нагревает материал 164 для генерации аэрозоля и, таким образом, вызывает генерацию аэрозоля материалом 164 для генерации. Аэрозоль формируется в воздухе, который втягивается в устройство 150 из входного отверстия (не показано) для воздуха и который, таким образом, переносят до мундштука 160, где аэрозоль выходит из устройства 150.
Контроллер 114 и устройство 150 в целом могут быть выполнены с возможностью нагревания материала для генерации аэрозоля до некоторого диапазона температур, для испарения по меньшей мере одного компонента материала для генерации аэрозоля без сжигания материала для генерации аэрозоля. Например, упомянутый диапазон температур может составлять примерно от 50°C до примерно 350°C, например, примерно от 50°C до примерно 250°C, примерно от 50°C до примерно 150°C, примерно от 50°C до примерно 120°C, примерно от 50°C до примерно 100°C, примерно от 50°C до примерно 80°C или примерно от 60°C до примерно 70°C. В некоторых примерах упомянутый диапазон температур составляет примерно от 170°C до примерно 220°C. В некоторых примерах диапазон температур может отличаться от указанного диапазона и верхний предел диапазона температур может быть больше 300°C.
Желательно управлять уровнем, до которого индукционно нагревается воспринимающий элемент 116, и, следовательно, уровнем, до которого воспринимающий элемент 116 нагревает материал 164 для генерации аэрозоля. Например, может быть полезно управлять скоростью, с которой нагревают воспринимающий элемент 116, и/или протяженностью, на которую нагревают воспринимающий элемент 116. Например, может быть полезно управлять нагреванием материала 164 для генерации аэрозоля (с помощью воспринимающего элемента 116) в соответствии с конкретным профилем нагревания, например, для изменения или улучшения характеристик генерированного аэрозоля, таких как сущность, аромат и/или температура генерированного аэрозоля В качестве другого примера, может быть полезно управлять нагреванием материала 164 для генерации аэрозоля (с помощью воспринимающего элемента 116) между разными состояниями, например, состоянием «удержания», когда среду для генерации аэрозоля нагревают до сравнительно низкой температуры, которая может быть ниже температуры, при которой среда для генерации аэрозоля создает аэрозоль, и состоянием «нагревания», когда материал 164 для генерации аэрозоля нагревают до довольно высокой температуры, при которой материал 164 для генерации аэрозоля создает аэрозоль. Это управление может помочь уменьшить время, в течение которого устройство 150 для генерации аэрозоля может генерировать аэрозоль после заданного сигнала инициирования. В качестве еще одного примера, может быть полезно управлять нагреванием материала 164 для генерации аэрозоля (с помощью воспринимающего элемента 116), так что оно не превышает определенной величины, например, для обеспечения того, что материал 164 для генерации аэрозоля не нагревается сверх определенной температуры, чтобы он, например, не сгорал или не обугливался. Например, может быть желательно, чтобы температура воспринимающего элемента 116 не превышала 400°C, чтобы обеспечить то, что воспринимающий элемент 116 не вызывает горение или обугливание материала 164 для генерации аэрозоля. Понятно, что может существовать разница между температурой воспринимающего элемента 116 и температурой материала 164 для генерации аэрозоля в целом, например, в ходе разогревания воспринимающего элемента 116, например, при большой скорости нагрева. Поэтому понятно, что в некоторых примерах, например, температура воспринимающего элемента 116, до которой регулируется его нагрев или которая не должна быть превышена, может оказаться выше температуры, до которой желательно нагревать материал 164 для генерации аэрозоля или которая не должна быть превышена для этого материала.
Один возможный способ управления индукционным нагревом воспринимающего элемента 116 с помощью резонансного RLC-контура заключается в управлении напряжением электропитания, подаваемым на контур, что в свою очередь может управлять током, протекающим в контуре 100, и, следовательно, может управлять энергией, переданной воспринимающему элементу 116 с помощью резонансного RLC-контура 100 и, следовательно, уровнем, до которого нагревается воспринимающий элемент 116. Тем не менее, регулирование питающего напряжения приведет к увеличению затрат, увеличению требований к пространству и уменьшению эффективности из-за потерь в компонентах регулировки напряжения.
r
r
r
r
r
r
В соответствии с примерами настоящего изобретения, устройство (например, контроллер 114) выполнено с возможностью управления уровнем, до которого нагревают воспринимающий элемент 116, что делают путем управления частотой f возбуждения резонансного RLC-контура 100. Вообще говоря, и как более подробно описано ниже, контроллер 114 выполнен с возможностью определения резонансной частоты fрезонансного RLC-контура 100, например, путем поиска резонансной частоты контура 100 или, например, путем ее измерения. Далее контроллер 114 выполнен с возможностью определения, на основе определенной резонансной частоты f, первой частоты для инициирования индукционного нагрева воспринимающего элемента, при этом первая частота больше или меньше определенной резонансной частоты f. Далее, контроллер 114 выполнен с возможностью управления частотой f возбуждения резонансного RLC-контура 100, чтобы она была равна определенной первой частоте, для нагрева воспринимающего элемента 116. Так как первая частота больше или меньше резонансной частоты f резонансного RLC-контура 100 (то есть, является «нерезонансной»), то возбуждение RLC-контура 100 на первой частоте приведет к меньшему току I в контуре 100, по сравнению с ситуацией при возбуждении на резонансной частоте fдля заданного напряжения и, следовательно, воспринимающий элемент 116 будет меньше индукционно нагреваться по сравнению с возбуждением контура 100 на резонансной частоте f для заданного напряжения. Следовательно, управление частотой возбуждения резонансного контура, так чтобы она равнялась первой частоте, позволяет управлять уровнем нагрева воспринимающего элемента 116 без необходимости управления напряжением, подаваемым на контур, и, следовательно, позволяет получить более дешевое и эффективное по энергозатратам и объему устройство 150.
На фиг. 2а показан пример резонансного RLC-контура 100, который выполнен с возможностью индукционного нагрева воспринимающего элемента 116. Резонансный контур 100 содержит резистор 104, конденсатор 106 и катушку 108 индуктивности, которые соединены последовательно. Резонансный контур 100 обладает сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью С.
Индуктивность L контура 100 обеспечивается катушкой 108 индуктивности, которая выполнена с возможностью индукционного нагрева воспринимающего элемента 116. Индукционный нагрев воспринимающего элемента 116 осуществляется с помощью переменного магнитного поля, генерированного с помощью катушки 108 индуктивности, которое, как указано выше, приводит к джоулеву нагреву и/или потерям из-за магнитного гистерезиса в воспринимающем элементе 116. Участок с индуктивностью L контура 100 может объясняться магнитной проницаемостью воспринимающего элемента 116. Переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 108 индуктивности, создается переменным током, протекающим через катушку 108 индуктивности. Переменный ток, протекающий через катушку 108 индуктивности, является переменным током, протекающим через резонансный RLC-контур 100. Катушка 108 индуктивности, например, может быть в форме проволочной спирали, например, медной катушки. Катушка 108 индуктивности может содержать, например, литцендрат, например, провод, содержащий некоторое количество отдельных изолированных скрученных вместе проводов. Литцендраты могут быть особенно полезны тогда, когда используются частоты возбуждения f в диапазоне МГц, поскольку это может уменьшить потери энергии из-за скин-эффекта, что хорошо известно. При этих довольно высоких частотах, нужны меньшие значения индуктивности. В качестве другого примера катушка 108 индуктивности может быть, например, спиральная дорожка на печатной плате. Использование спиральной дорожки на печатной плате может быть полезно, поскольку она обеспечивает жесткую и устойчивую дорожку, поперечное сечение которой устраняет необходимость в литцендрате (который может быть дорогим) и которая может быть изготовлена с высокой повторяемостью при низких затратах. Хотя показана одна катушка 108 индуктивности, ясно, что может быть более одной катушки индуктивности, которые выполнены с возможностью индукционного нагрева одного или нескольких воспринимающих элементов 116.
Емкость С контура 100 обеспечивается конденсатором 106. Конденсатор 106 может быть, например, керамическим конденсатором класса 1, например, COG конденсатором. Емкость С также может содержать паразитную емкость контура 100; тем не менее эта емкость является пренебрежимо малой или может быть сделана пренебрежимо малой по сравнению с емкостью С, обеспечиваемой конденсатором 106.
Сопротивление R контура 100 обеспечивается резистором 104, сопротивлением дорожки или провода, которые соединяют компоненты резонансного контура 100, сопротивлением катушки 108 индуктивности и сопротивлением току, протекающему в резонансном контуре 100, который снабжен воспринимающим элементом 116, расположенным с возможностью передачи энергии катушкой 108 индуктивности. Понятно, что контур 100 не обязательно содержит резистор 104 и сопротивление R в контуре 100 может быть обеспечено сопротивлением соединительной дорожки или провода, катушкой 108 индуктивности и воспринимающим элементом 116.
SUPP
SUPP
SUPP
Контур 100 возбуждается мостовой схемой 102. Мостовая схема 102 является возбуждающим элементом для обеспечения переменного тока в резонансном контуре 100. Мостовая схема 102 соединена с источником 110 постоянного напряжения V и с электрическим заземлением GND 112. Источник 110 постоянного напряжения V 110 может быть, например, батареей 162. Мостовая схема 102 может быть интегральной схемой или может содержать дискретные переключающие компоненты (не показаны), которые могут быть полупроводниковыми или механическими. Мостовая схема 102 может быть, например, высокоэффективным мостовым выпрямителем. Хорошо известная мостовая схема 102 управления может обеспечить переменный ток в контуре 100 из источника 110 постоянного напряжения V благодаря изменению направления (и далее восстановления) напряжения на контуре с помощью переключающих компонентов (не показаны). Указанное может быть полезным, так как это позволяет подавать электрическую энергию на резонансный RLC-контур с помощью батареи постоянного тока, и позволяет управлять частотой переменного тока.
r
r
Мостовая схема 102 управления соединена с контроллером 114. Контроллер 114 управляет мостовой схемой 102 или ее компонентами (не показаны) с целью обеспечения переменного тока I в резонансном RLC-контуре 100 с заданной приводящей частотой f. Например, приводящая частота f может находиться в диапазоне МГц, например, в диапазоне от 0,5 МГц до 4 МГц, например, в диапазоне от 2 МГц до 3 МГц. Следует понимать, что могут быть использованы другие частоты f или диапазоны частот, например, в зависимости от используемых конкретного резонансного контура 100 (и/или его компонентов), воспринимающего элемента 116 и/или приводящего элемента 102. Например, следует понимать, что резонансная частота f RLC-контура 100 зависит от индуктивности L и емкости C контура 100, которые в свою очередь зависят от катушки 108 индуктивности, конденсатора 106 и воспринимающего элемента 116. Диапазон приводящих частот f может быть в районе резонансной частоты f конкретного RLC-контура 100 и/или, например, используемого воспринимающего элемента 116. Также следует понимать, что используемые резонансный контур 100 и/или приводящая частота или диапазон приводящих частот f могут быть выбраны на основе других факторов для заданного воспринимающего элемента 116. Например, для улучшения передачи энергии от катушки 108 индуктивности на воспринимающий элемент 116, может быть полезно обеспечить малую глубину проникновения (то есть, глубину от поверхности воспринимающего элемента 116, на которой поглощается переменное магнитное поле из катушки 108 индуктивности), например, меньше толщины материала воспринимающего элемента 116 в количество раз, равное двум или трем. Глубина проникновения отличается для разных материалов и зависит от конструкции воспринимающих элементов 116, и она уменьшается при увеличении приводящей частоты f. Следовательно, в некоторых примерах может быть полезно использовать сравнительно высокие частоты возбуждения f. С другой стороны, например, для уменьшения доли электрической энергии, которую подают на резонансный контур 100 и/или возбуждающий элемент 102 и которая теряется в электронике, может быть полезно использовать меньшие частоты возбуждения f. Следовательно, в некоторых примерах может быть выбран надлежащий и/или желаемый компромисс между указанными факторами.
r
r
Как упомянуто выше, контроллер 114 выполнен с возможностью определения резонансной частоты f резонансного RLC-контура 100 и дальнейшего определения первой частоты f, на которой резонансный RLC-контур должен возбуждаться, при этом управление выполняют на основе определенной резонансной частоты f.
На фиг. 3а схематично показана амплитудно-частотная характеристика 300 резонансного контура 100. В примере с фиг. 3a, амплитудно-частотная характеристика 300 резонансного контура 100 показана в виде схематичного графика тока I, текущего в контуре 100, в зависимости от частоты возбуждения f, на которой мостовая схема 102 возбуждает контур.
r
r
max
r
SUPP
r
r
Резонансный контур 100 с фиг. 2a имеет резонансную частоту f, при которой последовательный импеданс Z катушки 108 индуктивности и конденсатора 106 минимален и, следовательно, ток I контура максимален. Следовательно, как показано на фиг. 3a, когда мостовая схема 102 возбуждает контур 100 на резонансной частоте f, переменный ток I в контуре 100 и, следовательно, в катушке 108 индуктивности будет максимальным I. Следовательно, переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 108 индуктивности, будет максимальным и, таким образом, максимальным будет индукционный нагрев воспринимающего элемента 116 катушкой 108 индуктивности. Когда мостовая схема 102 возбуждает контур 100 на частоте f, которая не является резонансной частотой, то есть которая больше или меньше резонансной частоты f, переменный ток I в контуре 100 и, следовательно, в катушке 108 индуктивности будет меньше максимального и, таким образом, переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 108 индуктивности, будет меньше максимального и, следовательно, индукционный нагрев воспринимающего элемента 116 катушкой 108 индуктивности будет меньше максимального (при заданном источнике 110 электропитания с напряжением V). Следовательно, как показано на фиг. 3а, амплитудно-частотная характеристика 300 резонансного контура 100 содержит пик, центрированный относительно резонансной частоты f, и она уменьшается при частотах, которые больше и меньше резонансной частоты f.
r
Как упомянуто выше, контроллер 114 выполнен с возможностью определения резонансной частоты f контура 100.
r
r
r
r
r
В одном примере контроллер 114 выполнен с возможностью определения резонансной частоты f контура 100 с помощью поиска резонансной частоты f, например, в памяти (не показана). Например, резонансная частота f контура 100 может быть вычислена или измерена или другим образом определена заранее и предварительно сохранена в памяти (не показана), например, при изготовлении устройства 150. В другом примере, резонансная частота fконтура 100 может быть передана на контроллер 114, например, из введенных пользователем данных (не показано) или, например, из другого устройства или входных данных. Использование предварительно сохраненной резонансной частоты в качестве резонансной частоты f контура 100, на основе которой управляют контуром, позволяет просто управлять контуром 100. Даже если предварительно сохраненная резонансная частота не совпадает точно с фактической резонансной частотой контура 100, тем не менее может быть обеспечено полезное управления на основе предварительно сохраненной резонансной частоты контура 100.
r
Резонансная частота f контура 100 (последовательный RLC-контур) зависит от емкости C и индуктивности L контура 100 и вычисляется по следующей формуле:
. (1)
r
Как упомянуто выше, индуктивность L контура 100 обеспечивается катушкой 108 индуктивности, которая выполнена с возможностью индукционного нагрева воспринимающего элемента 116. По меньшей мере часть индуктивности L контура 100 обусловлена магнитной проницаемостью воспринимающего элемента 116. Поэтому, индуктивность L и, следовательно, резонансная частота f контура 100 могут зависеть от конкретного используемого воспринимающего элемента (элементов) и его расположения относительно катушки 108 (катушек) индуктивности, которые могут периодически изменяться. Далее, магнитная проницаемость воспринимающего элемента 116 может изменяться при изменении температуры воспринимающего элемента 116. Следовательно, в некоторых примерах для более точного определения резонансной частоты контуры 100 может быть полезно измерять резонансную частоту контура 100.
В некоторых примерах для определения резонансной частоты контура 100, контроллер 114 выполнен с возможностью измерения амплитудно-частотной характеристики 300 резонансного RLC-контура 100. Например, контроллер может быть выполнен с возможностью измерения электрического параметра RLC-контура 100 в зависимости от частоты возбуждения f, на которой возбуждается RLC-контур. Контроллер 114 может содержать тактовый генератор (не показан) для определения абсолютной частоты, на которой должен возбуждаться RLC-контур. Контроллер 114 может быть выполнен с возможностью управления мостовой схемой 102 для сканирования диапазона частот возбуждения f в течение некоторого временного интервала. Электрический параметр RLC-контура 100 может быть измерен в ходе сканирования частот возбуждения и, следовательно, может быть определена амплитудно-частотная характеристика 300 RLC-контура 100 в зависимости от частоты возбуждения f.
Измерение электрического параметра может быть пассивным измерением, то есть измерением, которое не предполагает прямого электрического контакта с резонансным контуром 100.
IND
IND
IND
IND
r
Например, снова обращаясь к примеру, который показан на фиг. 2а, электрический параметр может характеризовать ток, индуцированный в измерительной катушке 120а катушкой 108 индуктивности RLC-контура 100. Как показано на фиг. 2a, измерительная катушка 120a позиционирована для передачи энергии от катушки 108 индуктивности и выполнена с возможностью определения тока I, текущего в контуре 100. Измерительная катушка 120а может быть, например, катушкой из провода или дорожкой на печатной плате. Например, в случае, когда катушка 108 индуктивности является дорожкой на печатной плате, измерительная катушка 120а может быть дорожкой на печатной плате и может быть расположена выше или ниже катушки 108 индуктивности, например, в плоскости, которая параллельна плоскости катушки 108 индуктивности. В качестве другого примера, в примере, в котором присутствует более одной катушки 108 индуктивности, измерительная катушка 120а может быть расположена между катушками 108 индуктивности для передачи энергии от обеих катушек индуктивности. Например, в случае катушек 108 индуктивности, которые являются дорожками на печатной плате и которые расположены в плоскостях, параллельных друг другу, измерительная катушка 120а может быть дорожкой на печатной плате, расположенной между двумя катушками индуктивности и в плоскости, параллельной катушкам 108 индуктивности. В любом случае переменный ток I, протекающий в контуре 100 и, следовательно, в катушке 108 индуктивности, вызывает создание переменного магнитного поля катушкой 108 индуктивности. Переменное магнитное поле индуцирует ток в измерительной катушке 120а. Ток, индуцированный в измерительной катушке 120а, вызывает напряжение V на измерительной катушке 120а. Напряжение V на измерительной катушке 120а может быть измерено, и оно пропорционально току I, текущему в RLC-контуре 100. Напряжение V на измерительной катушке 120а может быть записано в зависимости от частоты возбуждения f, с которой мостовая схема 102 возбуждает резонансный контур 100 и, таким образом определяют частотную характеристику 300 контура 100. Например, контроллер 114 может записать измерение напряжения V на измерительной катушке 120а в зависимости от частоты возбуждения f, на которой он управляет мостовой схемой 102 для генерации переменного тока в резонансном контуре 100. Далее контроллер может анализировать амплитудно-частотную характеристику 300 для определения резонансной частоты f, относительно которой центрирован пик, и, следовательно, резонансной частоты контура 100.
IND
IND
На фиг. 2b показан другой пример пассивного измерения электрического параметра RLC-контура 100. Фиг. 2b совпадает с фиг. 2а за исключением того, что измерительная катушка 120а с фиг. 2а заменена токосъемной катушкой 120b. Как показано на фиг. 2b, токосъемная катушка 120b расположена так, чтобы перекрывать участок магнитного поля, генерированного проводом или дорожкой 110 источника постоянного напряжения, когда протекающий через него (или нее) постоянный ток изменяется из-за изменения потребления RLC-контура. Магнитное поле, генерированное благодаря изменениям тока, текущего в проводе или дорожке 110 источника постоянного напряжения, индуцирует ток в токосъемной катушке 120b, что вызывает напряжение V на токосъемной катушке 120b. Например, хотя в идеальном случае ток, протекающий в проводе или дорожке 110 источника постоянного напряжения, будет только постоянным током, на практике ток, протекающий в проводе или дорожке 110 источника постоянного напряжения, может быть модулированным в некоторой степени, например, мостовой схемой 102 из-за несовершенств при переключении в мостовой схеме 102. Соответственно, эти модуляции тока индуцируют ток в токосъемной катушке и их определяют по напряжению V на токосъемной катушке 120b.
IND
IND
r
Напряжение V на токосъемной катушке 120b может быть измерено и записано в зависимости от частоты возбуждения f, с которой мостовая схема 102 возбуждает резонансный контур 100 и, следовательно, определена амплитудно-частотная характеристика 300 контура 100. Например, контроллер 114 может записать измерение напряжения V на токосъемной катушке 120b в зависимости от частоты f, с которой он возбуждает мостовую схему 102 управления для получения переменного тока в резонансном контуре 100. Далее контроллер может анализировать амплитудно-частотную характеристику 300 для определения резонансной частоты f, относительно которой центрирован пик, и, следовательно, резонансной частоты контура 100.
Заметим, что в некоторых примерах желательно уменьшить или удалить модулированный компонент тока в проводе или дорожке 110 источника постоянного напряжения, который может быть вызван несовершенствами в мостовой схеме 102. Указанное может быть достигнуто, например, путем реализации развязывающего конденсатора (не показан) для мостовой схемы 102. Следует понимать, что в этом случае электрический параметр RLC-контура 100, который используют для определения амплитудно-частотной характеристики 300 контура 100, может быть измерен по-другому, без токосъемной катушки 120b.
L
L
L
L
r
На фиг. 2с показан пример активного измерения электрического параметра RLC-контура. Фиг. 2c совпадает с фиг. 2a за исключением того, что измерительная катушка 120а с фиг. 2a заменена элементом 120c, например, пассивным дифференциальным контуром 120c, который выполнен с возможностью измерения напряжения Vна катушке 108 индуктивности. Так как изменяется ток I в резонансном контуре 100, будет изменяться напряжение V на катушке 108 индуктивности. Напряжение V на катушке 108 индуктивности может быть измерено и записано в зависимости от частоты возбуждения f, с которой мостовая схема 102 возбуждает резонансный контур 100 и, следовательно, определяют частотную характеристику 300 контура 100. Например, контроллер 114 может записать измерение напряжения V на катушке 108 индуктивности в зависимости от частоты возбуждения f, с которой он управляет мостовой схемой 102 для получения переменного тока в резонансном контуре 100. Далее контроллер 114 может анализировать амплитудно-частотную характеристику 300 для определения резонансной частоты f, относительно которой центрирован пик, и, следовательно, резонансной частоты контура 100.
r
r
r
r
r
В каждом из примеров, показанных на фиг. 2а - 2с, или других, контроллер 114 может анализировать амплитудно-частотную характеристику 300 для определения резонансной частоты f, относительно которой центрирован пик. Например, контроллер 114 может использовать известные технологии анализа данных для определения резонансной частоты по амплитудно-частотной характеристике. Например, контроллер может делать вывод о резонансной частоте f непосредственно по данным амплитудно-частотной характеристики. Например, контроллер 114 может определить частоту возбуждения f, при которой наибольшее значение амплитудно-частотной характеристики было записано, в качестве резонансной частоты f, или может определить частоты f для которых были записаны два наибольших значения амплитудно-частотной характеристики и может определить среднее этих двух частот f в качестве резонансной частоты f. В качестве еще одного примера, контроллер 114 может согласовать функцию, описывающую ток I (или другую характеристику, такую как импеданс и так далее) в зависимости от частоты f для RLC-контура, с данными амплитудно-частотной характеристики и вывести или вычислить, исходя из указанной согласованной функции, резонансную частоту f.
r
Определение резонансной частоты fна основе измерения амплитудно-частотной характеристики RLC-контура 100 исключает необходимость в том, чтобы полагаться на предполагаемое значение резонансной частоты для заданного контура 100, воспринимающего элемента 116 или температуры воспринимающего элемента и, следовательно, обеспечивает более точное определение резонансной частоты контура 100 и, следовательно, более точное управление частотой, с которой должен возбуждаться резонансный контур 100. Более того, такое управление более устойчиво к изменениям воспринимающего элемента 116 или резонансного контура 100 или устройства 150 в целом. Например, изменения резонансной частоты резонансного контура 100 из-за изменения температуры воспринимающего элемента 116 (например, из-за изменений магнитной проницаемости воспринимающего элемента и, следовательно, индуктивности L резонансного контура 100, при изменении температуры воспринимающего элемента 116), могут быть учтены при выполнении измерения.
В некоторых примерах воспринимающий элемент 116 может быть сменным. Например, воспринимающий элемент 116 может быть одноразовым и, например, встроенным в материал 164 для генерации аэрозоля, который он должен нагревать. Следовательно, определение резонансной частоты с помощью измерения может учитывать отличия разных воспринимающих элементов 116 и/или разные расположения воспринимающего элемента 116 относительно катушки 108 индуктивности при смене воспринимающего элемента 116. Более того, катушка 108 индуктивности или фактически любой компонент резонансного контура 100 может быть сменным, например, после определенного использования или после повреждения. Аналогично, определение резонансной частоты может учитывать отличия разных катушек 108 индуктивности и/или отличия в расположении катушки 116 индуктивности относительно воспринимающего элемента 116 при смене воспринимающего элемента 108.
Соответственно, контроллер может быть выполнен с возможностью определения резонансной частоты RLC-контура 100, по существу, при запуске устройства 150, генерирующего аэрозоль, и/или, по существу, при установке нового воспринимающего элемента 116 и/или замене воспринимающего элемента 116 в устройстве 150, генерирующем аэрозоль, и/или, по существу, при установке новой катушки 108 индуктивности и/или замене катушки 108 индуктивности в устройстве 150, генерирующем аэрозоль.
Как упомянуто выше, контроллер 114 выполнен с возможностью определения, на основе определенной резонансной частоты, первой частоты f для индукционного нагрева воспринимающего элемента 116, при этом первая частота больше или меньше определенной резонансной частоты (то есть она не является резонансной).
A
B
C
A
r
r
max
A
r
A
max
A
B
С
r
A
B
C
max
A
B
C
A
r
r
A
B
C
A
На фиг. 3b схематично показана амплитудно-частотная характеристика 300 резонансного RLC-контура 100 в соответствии с одним примером, при этом на амплитудно-частотной характеристике 300 конкретные точки (черные кружки) соответствуют разным частотам возбуждения f, f, f, f '. В примере с фиг. 3b, амплитудно-частотная характеристика 300 резонансного контура 100 показана с помощью графика тока I, текущего в контуре 100, в зависимости от частоты возбуждения f, с которой возбуждается контур 100. Амплитудно-частотная характеристика 300 может соответствовать, например, току I (или, в качестве альтернативы, другому электрическому параметру) контура 100, измеренному, например, с помощью контроллера 114, в зависимости от частоты возбуждения f, с которой возбуждается контур 100. Как показано на фиг. 3b, и как описано выше, амплитудно-частотная характеристика 300 образует пик, центрированный относительно резонансной частоты f. Когда резонансный контур 100 возбуждается на резонансной частоте f, ток I, протекающий в резонансном контуре 100, максимален и равен Iпри заданном напряжении электропитания. Когда резонансный контур 100 возбуждается с частотой f', которая выше (то есть, больше) резонансной частоты f, ток I, протекающий в резонансном контуре 100, меньше максимального тока I при заданном напряжении электропитания. Аналогично, когда резонансный контур 100 возбуждается с частотой f, f, f которая ниже (то есть, меньше) резонансной частоты f, ток I, I, I, протекающий в резонансном контуре 100, меньше максимального тока I при заданном напряжении электропитания. Так как ток I, протекающий в резонансном контуре, когда он возбуждается на одной из первых частот f, f, f, f ', равен меньшему значению по сравнению с ситуацией, когда контур возбуждается на резонансной частоте f, при заданном напряжении электропитания, то меньше будет энергия, переданная от катушки 108 индуктивности резонансного контура 100 на воспринимающий элемент 116 и, следовательно, меньше будет уровень, до которого происходит индукционный нагрев воспринимающего элемента 116, по сравнению с уровнем, до которого происходит индукционный нагрев воспринимающего элемента 116 в случае, когда контур возбуждается на резонансной частоте f, при заданном напряжении электропитания. Следовательно, благодаря такому управлению, чтобы резонансный контур 100 возбуждался на одной из первых частот f, f, f, f ', контроллер может управлять уровнем, до которого нагревается воспринимающий элемент 116.
r
A
B
C
A
Следует понимать, что чем дальше (больше или меньше) частота, на которой возбуждается резонансный контур 100 при управлении, от резонансной частоты f, тем меньше уровень, до которого происходит индукционный нагрев воспринимающего элемента 116. Тем не менее, при каждой из первых частот f, f, f, f ', энергия передается от катушки 108 индуктивности контура 100 воспринимающему элементу 116, и воспринимающий элемент 116 индукционно нагревается.
A
B
C
A
r
r
A
B
C
A
A
B
C
A
A
B
C
A
A
B
C
A
B
C
A
В некоторых примерах, контроллер 114 может определить одну или несколько из первых частот f, f, f, f 'путем добавления или вычитания заранее определенной величины от заранее определенной резонансной частоты f, или путем умножения или деления резонансной частоты f на заранее определенный множитель или с помощью любой другой операции и такого управления резонансным контуром 100, чтобы он возбуждался на этой первой частоте. Упомянутая заранее определенная величина или множитель или другая операция могут быть установлены так, что воспринимающий элемент 116 по-прежнему будет индукционно нагреваться, когда резонансный контур 100 возбуждается на первой частоте f, f, f, f ', то есть когда первая частота f, f, f, f ' не слишком далека от резонансной частоты, что воспринимающий элемент 116 будет индукционно нагреваться. Заранее определенная величина или множитель или операция могут быть определены или вычислены заранее, например, в ходе изготовления, и сохранены в памяти (не показана), доступ к которой можно осуществить, например, с помощью контроллера 114. Например, характеристика 300 контура 100 может быть измерена заранее и могут быть определены операции, приводящие к первым частотам f, f, f, f ', которые соответствуют разным тока I, I, I, протекающим в контуре 100 и, следовательно, разным уровням индукционного нагрева воспринимающего элемента 116, и они могут быть сохранены в памяти (не показана), доступ к которой можно осуществить с помощью контроллера 114. Далее контроллер может выбрать надлежащую операцию и, следовательно, первую частоту f, f, f, f ', для управления уровнем, до которого индукционно нагревают воспринимающий элемент 116.
A
B
C
A
r
A
B
C
A
В других примерах, как упомянуто выше, контроллер 114 может определить амплитудно-частотную характеристику 300 резонансного контура 100 в зависимости от частоты возбуждения f, например, с помощью измерения и записи электрического параметра от частоты возбуждения f, на которой возбуждается контур 100. Как описано выше, указанное может быть выполнено при запуске устройства 150 или, например, при замене частей компонентов контура 100. В качестве альтернативы или дополнительно указанное может быть выполнено в ходе работы устройства. Далее контроллер 114 может определить первую частоту f, f, f, f ' относительно резонансной частоты f, путем анализа измеренной амплитудно-частотной характеристики 300, например, с использованием описанных выше технологий. Далее контроллер 114 может выбрать надлежащую первую частоту f, f, f, f ', для управления уровнем, до которого индукционно нагревают воспринимающий элемент 116. Аналогично описанному выше, определение первой частоты на основе измеренной амплитудно-частотной характеристики резонансного контура 100 может позволить управлять более точно и надежно при изменениях в устройстве 150, таких как замена частей компонентов резонансного контура 100 или изменение их относительного расположения, а также изменениях самой амплитудно-частотной характеристики 300, например, из-за разных температур или других условий воспринимающего элемента 116, резонансного контура 100 или устройства 150.
A
B
C
A
A
B
C
A
max
r
r
r
max
В некоторых примерах контроллер 114 может определить характеристику частотного диапазона пика амплитудно-частотной характеристики 300, и определить первую частоту f, f, f, f ' на основе этой определенной характеристики. Например, контроллер может определить первую частоту f, f, f, f 'на основе частотного диапазона B пика амплитудно-частотной характеристики 300. Как показано на фиг. 3а, частотный диапазон B пика представляет собой полную ширину пика в Гц при I/. Эта характеристика, которая представляет частотный диапазон В пика амплитудно-частотной характеристики 300 резонансного контура 100, может быть определена заранее, например, в ходе изготовления устройства и предварительно сохранена в памяти (не показана), доступ к которой можно осуществить с помощью контроллера 114. Эта характеристика представляет частотный диапазон пика амплитудно-частотной характеристики 300. Соответственно, использование этой характеристики может обеспечить контроллеру 114 простой способ определения первой частоты, который приведет к заданному уровню индукционного нагрева относительно максимального уровня при резонансной частоте f, без анализа амплитудно-частотной характеристики 300. Например, контроллер 114 может определить первую частоту, например, путем прибавления или вычитания из заранее определенной резонансной частоты f доли или множителя характеристики, которая характеризует частотный диапазон B. Например, контроллер 114 может определить первую частоту путем добавления или вычитания из определенной резонансной частоты f частоты, которая равна половине частотного диапазона B. Как ясно из фиг. 3а, указанное приведет к току I, который течет в контуре и который равен I/, и, следовательно, к уменьшению уровня, до которого нагревается воспринимающий элемент 116, по сравнению с ситуацией, когда контур 100 возбуждается на резонансной частоте, для заданного напряжения.
Следует понимать, что в других примерах, контроллер 114 может определить характеристику, которая представляет частотный диапазон В, путем анализа амплитудно-частотной характеристики 300 контура 100, например, по результату измерения электрического параметра контура 100 в зависимости от частоты возбуждения f, на которой возбуждается контур 100, как описано выше.
A
B
C
A
r
r
Определенная первая частота f, f, f, f ', на которой возбуждается контур 100 при управлении, больше или меньше резонансной частоты f (то есть она не является резонансной частотой), и, следовательно, уровень, до которого происходит индукционный нагрев воспринимающего элемента 116 с помощью резонансного контура 100, меньше уровня в случае возбуждения на резонансной частоте f, при заданном напряжении электропитания. Таким образом, добиваются управления уровнем, до которого происходит индукционный нагрев воспринимающего элемента 116.
A
B
C
A
A
B
C
A
A
B
C
A
Как упомянуто выше, может быть полезно управлять скоростью, с которой нагревают воспринимающий элемент 116, и/или величиной, на которую нагревают воспринимающий элемент 116. Для получения указанного, контроллер 114 может так управлять частотой возбуждения f резонансного контура 100, чтобы она равнялась одной из нескольких первых частот f, f, f, f ', которые отличаются друг от друга. Например, каждая из нескольких первых частот f, f, f, f ' может быть определена с помощью контроллера 114, и далее может быть выбрана надлежащая одна частота из нескольких первых частот f, f, f, f ', в соответствии с желаемым уровнем, до которого нужно нагреть воспринимающий элемент 116 (и, следовательно, материал 164 для генерации аэрозоля).
C
B
A
A
r
B
B
r
C
C
B
A
C
B
A
A
B
C
A
B
C
C
B
A.
Как упомянуто выше, может быть полезно управлять нагреванием материала 164 для генерации аэрозоля (с помощью воспринимающего элемента 116) в соответствии с конкретным профилем нагрева, например, для изменения или улучшения характеристик генерированного аэрозоля, таких как сущность, аромат и/или температура генерированного аэрозоля. Для получения указанного, контроллер 114 может так управлять частотой возбуждения f резонансного контура 100, чтобы она последовательно равнялась каждой из нескольких первых частот в соответствии с некоторой последовательностью. Например, указанная последовательность может соответствовать последовательности нагревания, когда уровень, до которого происходит индукционный нагрев воспринимающего элемента 116, увеличивается в этой последовательности. Например, контроллер 114 может так управлять частотой возбуждения f, на которой возбуждается резонансный контур 100, что в указанной последовательности каждая следующая из первых частот последовательности ближе к резонансной частоте по сравнению с предыдущей первой частотой. Например, как показано на фиг. 3b, последовательность может быть следующей: за первой частотой f следует первая частота f, за которой следует первая частота f, при этом fближе к резонансной частоте fпо сравнению с f, и fближе к резонансной частоте fпо сравнению с f. В этом случае, ток I, протекающий в резонансном контуре 100, соответственно, будет равен I, за которым следует I, за которым следует I, при этом I меньше I, который, в свою очередь, меньше I. В результате, уровень, до которого индукционно нагревают воспринимающий элемент 116, увеличивается в зависимости от времени. Указанное может быть полезно для управления и, следовательно, согласования временного профиля нагрева материала 164 для генерации аэрозоля и, следовательно, например, согласования доставки аэрозоля. Следовательно, устройство 150 является более гибким. Например, указанная последовательность может соответствовать последовательности нагревания, когда уровень, до которого индукционно нагревают воспринимающий элемент 116, увеличивается в этой последовательности. В качестве другого примера, контроллер 114 может так управлять частотой возбуждения f, с которой возбуждается резонансный контур 100, что в указанной последовательности каждая следующая из первых частот последовательности находится дальше от резонансной частоты по сравнению с предыдущей первой частотой. Например, как показано на фиг. 3b, последовательность может быть следующей: за первой частотой f следует первая частота f, за которой следует первая частота f, и, следовательно, ток I, протекающий в резонансном контуре 100, будет, соответственно, равен I, за которым следует I, за которым следует I, при этом I меньше I, который, в свою очередь, меньше IВ результате, уровень, до которого индукционно нагревается воспринимающий элемент 116, уменьшается в зависимости от времени. Указанное может быть полезно, например, для более управляемого уменьшения температуры воспринимающего элемента 116 или среды 164 для генерации аэрозоля. Хотя в упомянутых выше последовательностях, каждая частота в последовательности ближе (или дальше) к резонансной частоте по сравнению с предыдущей частотой, следует понимать, что это не является обязательным и, при желании, могут быть использованы другие последовательности, содержащие любой порядок частот из нескольких первых частот.
A
B
C
A
В некоторых примерах контроллер 114 может выбрать последовательность из нескольких первых частот f, f, f, f 'из нескольких заранее определенных последовательностей, например, которые хранятся в памяти (не показана), доступом к которой обладает контроллер 114. Эта последовательность, например, может быть последовательностью нагревания или последовательностью охлаждения, которые упомянуты выше, или может быть любой другой заранее определенной последовательностью. Контроллер 114 может определить, какую последовательность из нескольких выбирать, например, на основе введенных пользователем данных, таких как выбор режима нагревания или охлаждения, тип используемого воспринимающего элемента 116 или среды 164 для генерации аэрозоля (например, на что указывают введенные пользователем данные или что определяется с помощью другого средства идентификации), введенных рабочих данных для всего устройства 150, таких как температура воспринимающего элемента 116 или среды 164 для генерации аэрозоля и т.д. Указанное может быть полезно для управления и, следовательно, согласования временного профиля нагревания материала 164 для генерации аэрозоля с желаниями пользователя или рабочей обстановкой и позволяет получить более гибкое устройство 150.
A
B
C
A
A
B
C
A
В некоторых примерах контроллер 114 может так управлять частотой возбуждения f, чтобы она удерживалась равной первой частоте f, f, f, f ' в течение первого временного интервала. В некоторых примерах контроллер 114 может так управлять первой частотой f, чтобы она удерживалась равной одной или более из нескольких первых частот f, f, f, f ', соответственно, в течение одного или более временных интервалов. Указанное позволяет дополнительно обеспечивать согласованность и гибкость профиля нагревания воспринимающего элемента 116 и материала 164 для в генерации аэрозоля.
В качестве конкретного примера, может быть полезно управлять нагреванием материала 164 для генерации аэрозоля (с помощью воспринимающего элемента 116) между разными состояниями или режимами, например, состоянием «удержания», когда материал 164 для генерации аэрозоля нагревают до сравнительно низкого уровня «удержания» или «предварительного нагревания» в течение некоторого временного интервала и состоянием «нагревания», когда материал 164 для генерации аэрозоля нагревают до сравнительно высокого уровня в течение некоторого временного интервала. Как описано ниже, это управление между состояниями может помочь уменьшить время, в течение которого устройство 150 для генерации аэрозоля может генерировать существенное количество аэрозоля для заданного сигнала возбуждения.
1
G
1
B
B
12
12
2
B
B
12
12
B
B
G
B
2
r
r
23
23
3
r
MAX
23
23
MAX
MAX
G
MAX
Конкретный пример схематично показан на фиг. 3с, на котором схематично проиллюстрирован график температуры T воспринимающего элемента 116 (или материала 164 для генерации аэрозоля) в зависимости от времени t, в соответствии с одним примером. До момента t времени, устройство 150 может быть в состоянии «выключено», то есть в резонансном контуре 100 не течет ток. Следовательно, температура воспринимающего элемента 116 может равняться температуре T окружающей среды, например, равняться 21°C. В момент tвремени устройство 150 переводят в состояние «включено», например, пользователь включает устройство 150. Контроллер 114 управляет контуром 100 так, чтобы он возбуждался с первой частотой f. Контроллер 114 удерживает частоту возбуждения f равной первой частоте f в течение временного интервала P. Временной интервал P может быть не ограниченным интервалом, в том смысле, что он длится до тех пор, пока в момент t времени контроллер 114 не получит дополнительные входные данные, как описано ниже. Контур 100, который возбуждается с первой частотой f, вызывает переменный ток Iв контуре 100, и, следовательно, в катушке 108 индуктивности и, соответственно, индукционный нагрев воспринимающего элемента 116. Когда воспринимающий элемент 116 индукционно нагревается, его температура (и, следовательно, температура материала 164 для генерации аэрозоля) увеличивается в рамках временного интервала P. В этом примере воспринимающий элемент 116 (и материал 164 для генерации аэрозоля) так нагревается в рамках интервала P, что он достигает стабильной температуры T. Температура T может быть температурой, которая выше температуры T окружающей среды, но ниже температуры, при которой с помощью материала 164 для генерации аэрозоля генерируют существенное количество аэрозоля. Например, температура T может составлять 100°C. Следовательно, устройство 150 находится в состоянии или режиме «предварительного нагревания» или «удержания», при этом материал 164 для генерации аэрозоля нагрет, но, по существу, аэрозоль не генерируется или не генерируется существенного количества аэрозоля. В момент t времени контроллер 114 принимает входные данные, такие как сигнал возбуждения. Сигнал возбуждения может быть получен тогда, когда пользователь нажимает кнопку (не показана) устройства 150, или он может быть получен от устройства обнаружения затяжки (не показано), которое хорошо известно. При получении сигнала возбуждения, контроллер 114 может так управлять контуром 100, чтобы он возбуждался на резонансной частоте f. Контроллер 114 удерживает частоту возбуждения f равной резонансной частоте f в течение временного интервала P. Временной интервал Pможет быть не имеющим ограничений интервалом в том смысле, что он длится до получения контроллером 114 дополнительных входных данных в момент t времени, например, до тех пор, пока пользователь не нажмет кнопку (не показана), или не будет приведено в действие устройство обнаружения затяжки (не показано) или при достижении максимальной длительности нагревания. Контур 100, который работает при резонансной частоте f, вызывает переменный ток I в контуре 100 и катушке 108 индуктивности и, следовательно, воспринимающий элемент 116 индукционно нагревается до максимального уровня, для заданного напряжения. Так как воспринимающий элемент 116 индукционно нагревают до максимального уровня, то его температура (и, следовательно, температура материала 164 для генерации аэрозоля) увеличивается в течение временного интервала P. В этом примере воспринимающий элемент 116 (и материал 164 для генерации аэрозоля) так нагревается в рамках интервала P, что он достигает стабильной температуры T.Температура T может быть температурой, которая выше температуры T «предварительного нагревания», и, по существу, равняться или быть выше температуры, при которой с помощью материала 164 для генерации аэрозоля получают существенное количество аэрозоля. Температура T может составлять, например, 300°C (хотя, конечно, температура может быть другой, в зависимости от материала 164, воспринимающего элемента 116, конструкции всего устройства 150 и/или других требований и/или условий). Следовательно, устройство 150 находится в состоянии или режиме «нагревания», при этом материал 164 для генерации аэрозоля достигает температуры, при которой, по существу, генерируется аэрозоль или генерируется существенное количество аэрозоля. Так как материал 164 для генерации аэрозоля уже предварительно нагрет, то уменьшается время с момента получения устройством 150 сигнала возбуждения до генерации существенного количества аэрозоля по сравнению со случаем, когда не используют состояние «предварительного нагревания» или «удержания». Следовательно, устройство 150 реагирует быстрее.
r
A
C
r
B
Хотя в упомянутом выше примере при получении сигнала возбуждения контроллер 114 так управляет резонансным контуром 100, что он возбуждается на резонансной частоте f, в других примерах контроллер 114 может так управлять резонансным контуром 100, что он возбуждается на первой частоте f, f, которая ближе к резонансной частоте f по сравнению с первой частотой f состояния или режима «предварительного нагревания».
В некоторых примерах воспринимающий элемент 116 может содержать никель. Например, воспринимающий элемент 116 может содержать основу или подложку, которая имеет тонкое покрытие из никеля. Например, основа может быть листом из мягкой стали, толщина которого составляет примерно 25 мкм. В других примерах, лист может быть выполнен из другого материала, такого как алюминий или пластик или нержавеющая сталь или другого немагнитного материала, и/или может обладать другой толщиной, такой как толщина, находящаяся в диапазоне от 10 мкм до 50 мкм. Основа может быть покрыта никелем или на нее может быть нанесено гальваническое покрытие из никеля. Толщина никеля может составлять, например, менее 5 мкм, например, составлять от 2 мкм до 3 мкм. Покрытие или гальваническое покрытие может быть выполнено из другого материала. Наличие воспринимающего элемента 116 со сравнительно малой толщиной может помочь уменьшить время, требующееся для нагревания воспринимающего элемента 116 при его использовании. Листовая форма воспринимающего элемента 116 может обеспечить большую степень эффективности теплопередачи от воспринимающего элемента 116 до материала 164 для генерации аэрозоля. Воспринимающий элемент 116 может быть встроен в одноразовый продукт, который содержит материал 164 для генерации аэрозоля. Тонкий лист материала воспринимающего элемента 116 может быть особенно полезен для указанной цели. Воспринимающий элемент 116 может быть одноразовым. Такой воспринимающий элемент 116 может быть малозатратным. В одном примере воспринимающий элемент 116 с покрытием из никеля может быть нагрет до температуры, которая находится в диапазоне примерно от 200°C до примерно 300°C, который может быть рабочим диапазоном устройства 150 для генерации аэрозоля.
В некоторых примерах воспринимающий элемент 116 может содержать сталь. Воспринимающий элемент 116 может быть листом из мягкой стали, толщина которого составляет примерно от 10 мкм до примерно 50 мкм, например, толщина которого составляет примерно 25 мкм. Наличие воспринимающего элемента 116 со сравнительно малой толщиной может помочь уменьшить время, требующееся для нагревания воспринимающего элемента при его использовании. Воспринимающий элемент 116 может быть, например, встроен в устройство 150, что противоположно ситуации, когда воспринимающий элемент 116 встроен в материал 164 для генерации аэрозоля, при этом материал 164 для генерации аэрозоля может быть одноразовым. Тем не менее, воспринимающий элемент 116 может быть выполнен с возможностью извлечения из устройства 150, например, для того чтобы имелась возможность замены воспринимающего элемента 116 после использования, например, после ухудшения качества из-за теплового напряжения и окисления при использовании. Таким образом, воспринимающий элемент 116 может быть «наполовину постоянным», в том смысле, что его не требуется часто заменять. В качестве воспринимающих элементов 116 могут особенно подходить листы или фольга из мягкой стали или стальные листы с покрытием из никеля, так как они износоустойчивы и, следовательно, например, могут сопротивляться повреждениями при нескольких использованиях и/или, например, нескольких контактах с материалом 164 для генерации аэрозоля. Листовая форма воспринимающего элемента 116 может обеспечить большую эффективность теплопередачи от воспринимающего элемента 116 до материала 164 для генерации аэрозоля.
c
c
c
c
r
r
Температура T Кюри железа составляет 770°C.Температура T Кюри мягкой стали может составлять примерно 770°C. Температура T Кюри кобальта составляет 1127°C. В одном примере воспринимающий элемент 116 из мягкой стали может быть нагрет до температуры, которая находится в диапазоне примерно от 200°C до примерно 300°C, который может быть рабочим диапазоном устройства 150 для генерации аэрозоля. Воспринимающий элемент 116, который имеет температуру T Кюри, которая далека от рабочего диапазона температуры воспринимающего элемента 116 в устройстве 150, может быть полезен, так как в этом случае изменения амплитудно-частотной характеристики 300 контура 100 могут быть сравнительно малы в рабочем диапазоне температур воспринимающего элемента 116. Например, изменение намагниченности насыщения такого материала воспринимающего элемента, как мягкая сталь, при 250°C может быть сравнительно мало, например, менее 10% относительно значения при температурах окружающего воздуха и, следовательно, результирующее изменение индуктивности L и, следовательно, резонансной частоты f, контура 100 при разных температурах в примере рабочего диапазона может быть сравнительно мало. Указанное может помочь получить точную резонансную частоту f на основе заранее определенного значения и, следовательно, может помочь проще управлять.
r
A
B
C
A
r
r
A
B
C
A
A
B
C
A
На фиг. 4 схематично показана блок-схема, иллюстрирующая способ 400 управления резонансным RLC-контуром 100 для индукционного нагрева воспринимающего элемента 116 устройства 150 для генерации аэрозоля. На этапе 402 способа 400 определяют резонансную частоту f RLC-контура 100, например, с помощью поиска в памяти или с помощью ее измерения. На этапе 404 способа 400 определяют первую частоту f, f, f, f ' для возбуждения индукционного нагрева воспринимающего элемента 116, при этом первая частота больше или меньше определенной резонансной частоты f. Например, определение может заключаться в добавлении или вычитании заранее сохраненной величины из резонансной частоты f, или на основе измерения резонансной частоты контура 100. На этапе 406 способа 400 управляют частотой возбуждения f резонансного RLC-контура 100 так, чтобы она равнялась определенной первой частоте f, f, f, f ', что нужно для нагревания воспринимающего элемента 116. Например, контроллер 114 может направлять сигнал управления на мостовую схему 102 управления для возбуждения RLC-контура 100 на первой частоте f, f, f, f '.
Контроллер 114 может содержать процессор и память (не показана). Память может хранить команды, которые могут быть исполнены с помощью процессора. Например, память может хранить команды, которые, при исполнении процессором, могут вызывать выполнение процессором описанного выше способа 400 и/или осуществление функциональных возможностей любого одного или комбинации описанных выше примеров. Команды могут храниться на любом подходящем носителе информации, например, на долговременном носителе информации.
Хотя некоторые из описанных выше примеров касаются амплитудно-частотной характеристики 300 резонансного RLC-контура 100 в терминах тока I, протекающего в резонансном RLC-контуре 100, в зависимости от частоты f, на которой возбуждается контур, следует понимать, что это не является обязательным и в других примерах амплитудно-частотная характеристика 300 RLC-контура 100 может быть любой мерой, касающейся тока I, текущего в резонансном RLC-контуре 100, в зависимости от частоты f, на которой возбуждается контур. Например, амплитудно-частотная характеристика 300 может быть зависимостью импеданса контура от частоты f или, как описано выше, может быть напряжением, измеренным на катушке индуктивности, или напряжением или током, которые получены благодаря индуцированию тока в токосъемной катушке из-за изменения тока, текущего в линии или дорожке источника напряжения на резонансный контур, или напряжением или током, которые получены благодаря индуцированию тока в измерительной катушке с помощью катушки 108 индуктивности в резонансном RLC-контуре, или сигналом из неиндуктивной токосъемной катушки или неиндуктивного датчика возбуждения, такого как устройство на основе эффекта Холла, в зависимости от частоты f, на которой возбуждается контур. В любом случае может быть определена частотная характеристика пика амплитудно-частотной характеристики 300.
r
r
r
r
Хотя в некоторых из приведенных выше примерах ссылались на частотный диапазон В пика амплитудно-частотной характеристики 300, следует понимать, что может быть использован любой другой индикатор ширины пика амплитудно-частотной характеристики 300. Например, могут быть использованы полная ширина или половина ширины пика на произвольной заранее определенной амплитуде характеристики или доля максимальной амплитуды характеристики. Следует понимать, что в других примерах так называемый коэффициент «Q» или «добротность» резонансного контура 100, который может относиться к частотному диапазону B и резонансной частоте f резонансного контура 100 через Q = f / B, может быть определен и/или измерен и использован вместо частотного диапазона B и/или резонансной частоты f, аналогично описанным выше примерам с соответствующими коэффициентами. Следовательно, понятно, что в некоторых примерах коэффициент Q контура 100 может быть измерен или определен и, соответственно, резонансная частота f контура 100, частотный диапазон B контура 100 и/или первая частота, на которой возбуждается контур 100, могут быть определены на основе определенного коэффициента Q.
Хотя упомянутые выше примеры касаются пика, связанного с максимумом, следует понимать, что это не является обязательным и что, в зависимости от определенной амплитудно-частотной характеристики 300 и способа ее измерения, пик может быть связан с минимумом. Например, при резонансе, импеданс RLC-контура 100 является минимальным и, следовательно, в случаях, когда импеданс в зависимости от частоты возбуждения f используют в качестве амплитудно-частотной характеристики 300, например, пик амплитудно-частотной характеристики 300 RLC-контура будет связан с минимумом.
Хотя в некоторых упомянутых выше примерах описано, что контроллер 114 выполнен с возможностью измерения амплитудно-частотной характеристики 300 резонансного RLC-контура 100, следует понимать, что в других примерах контроллер 114 может определять резонансную частоту или первую частоту с помощью анализа данных амплитудно-частотной характеристики, переданных ему с помощью отдельной системы измерения или управления (не показана), или может определить резонансную частоту или первую частоту путем их передачи с помощью, например, отдельной системы управления или измерения. Далее контроллер 114 может управлять частотой, на которой возбуждается RLC-контур 100, чтобы она равнялась первой частоте, которая определена описанным выше образом.
Хотя в некоторых из упомянутых выше примеров описано, что контроллер 114 выполнен с возможностью определения первой частоты и управления частотой, на которой возбуждается резонансный контур, следует понимать, что это не является обязательным и в других примерах устройство не обязательно является контроллером 114 или содержит контроллер 114 и оно может быть выполнено с возможностью определения первой частоты и управления частотой, на которой работает резонансный контур. Устройство может быть выполнено с возможностью определения первой частоты, например, с использованием описанных выше способов. Устройство может быть выполнено с возможностью направления сигнала управления, например, на мостовую схему 102 для такого управления резонансным контуром 100, чтобы он возбуждался на определенной таким образом первой частоте. Следует понимать, что это устройство или контроллер 114 не обязательно являются неотъемлемой частью устройства 150 для генерации аэрозоля и, например, они могут быть отдельными устройством или контроллером 114 для использования с устройством 150 для генерации аэрозоля. Далее, следует понимать, что устройство или контроллер 114 не обязательно выполнены с возможностью управления резонансным контуром и/или не обязательно выполнены с возможностью управления частотой, на которой возбуждается резонансный контур, и что в других примерах устройство или контроллер 114 могут быть выполнены с возможностью определения первой частоты, но не непосредственного управления резонансным контуром. Например, после определения первой частоты устройство или контроллер 114 могут направить эту информацию или информацию, характеризующую определенную первую частоты, на отдельный контроллер (не показан) или отдельный контроллер (не показан) может получить информацию или указание от устройства или контроллера 114, и далее отдельный контроллер (не показан) может управлять частотой, на которой работает резонансный контур, на основе этой информации или указания, например, может так управлять частотой, на которой возбуждается резонансный контур, чтобы она равнялась первой частоте, например, может так управлять мостовой схемой 102, чтобы она возбуждала резонансный контур на первой частоте.
Хотя в упомянутых выше примерах описано, что устройство или контроллер 114 выполнены с возможностью использования с резонансным RLC-контуром для индукционного нагрева воспринимающего элемента устройства для генерации аэрозоля, это не является обязательным и в других примерах устройство или контроллер 114 могут быть использованы с резонансным RLC-контуром для индукционного нагрева воспринимающего элемента любого устройства, например, любого устройства индукционного нагрева.
Хотя в упомянутых выше примерах описано, что резонансный RLC-контур 100 возбуждается мостовой схемой 102, это не является обязательным и в других примерах резонансный RLC-контур может возбуждаться любым другим подходящим возбуждающим элементом, который выполнен с возможностью обеспечения переменного тока в резонансном контуре 100, таким как генератор колебаний или подобное устройство.
Описанные выше примеры надо понимать как наглядные примеры изобретения. Следует понимать, что любой признак, описанный в связи с любым примером, может быть использован отдельно или в комбинации с другими описанными признаками и также может быть использован в комбинации с одним или несколькими признаками любого другого примера или в любой комбинации с любыми другими примерами. Более того, также могут быть использованы неописанные выше эквиваленты и модификации, не выходя при этом за пределы объема изобретения, который определен приложенной формулой изобретения.