CN105611847A - 电子蒸汽提供系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电子蒸汽提供系统，其包括：压降或空气流动传感器，用于监测用户通过电子蒸汽提供系统的吸入；以及控制单元，用于基于来自传感器的读数检测吸入的开始和结束。该控制单元被配置为：监测在预定窗口(Tw)内的吸入的累积时间段(Ti)；并且如果累积时间段(Ti)超过预定阈值(Th)，则将电子蒸汽提供系统转变为睡眠模式。

Description

电子蒸汽提供系统
技术领域
本公开涉及一种电子蒸汽提供系统，诸如，电子尼古丁递送系统(例如，电子烟)。
背景技术
诸如电子烟的电子蒸汽提供系统通常包含要蒸发的液体(通常为尼古丁)的贮液器。当用户在设备上吸气时，加热器被激活以蒸发少量液体，因此蒸发的液体由用户吸入。
在英国，电子烟的使用已快速增长，并且据估计，在英国，现在有超过一百万的人正在使用电子烟。
发明内容
在所附权利要求中限定本公开。
在一个方面中，提供了一种电子蒸汽提供系统，该电子蒸汽提供系统包括：
压降传感器或空气流动传感器，用于监测用户通过电子蒸汽提供系统的吸入；以及
控制单元，用于基于来自传感器的读数检测吸入的开始和结束；
其中，该控制单元被配置为：
监测在预定窗口(window)内吸入的累积时间段；并且
如果累积时间段超过预定阈值，则将电子蒸汽提供系统转变为睡眠模式。
在一个实施方式中，预定窗口代表滚动窗口。换言之，预定窗口代表最后的20、25、30、45秒等，取决于窗口的时间段。
在一个实施方式中，当进入睡眠模式时，系统的一个或多个部件必须脱离并重新接合，以便将系统从睡眠模式转变为用户模式(其中，蒸汽可被吸入)。在一个实施方式中，电子蒸汽提供系统包括蒸发器(vaporiser，汽化器)和电源，由此，蒸发器必须与电源脱离并重新接合以便重新进入用户模式。这种脱离和重新接合可被视为重置设备的一种形式。
在进一步的方面中，提供一种电子蒸汽提供系统，该电子蒸汽提供系统包括：
压降传感器或空气流动传感器，用于监测用户通过电子蒸汽提供系统的吸入；以及
控制单元，用于基于来自传感器的读数检测吸入的开始和结束，其中，该控制单元被配置为：
监测吸入的时间段；
如果吸入的时间段超过第一阈值：
则在预定时间段内，使电子蒸汽提供系统停止；
在预定时间段终止之后，使电子蒸汽提供系统激活；
监测下一次吸入的时间段；并且
如果下一次吸入的时间段超过第二阈值，则将电子蒸汽提供系统转变为睡眠模式。
在一个实施方式中，该系统包括：蒸发器，用于蒸发用于由电子蒸汽提供系统的用户吸入的液体；以及电源，包括电池单元(cell)或电池(battery)，用于向蒸发器提供电力。在转变为睡眠模式之后，系统可转变回用户模式(其中，蒸汽可被吸入)，使得通过使蒸发器与电源脱离并重新接合，电力可用于蒸发器。这种脱离和重新接合可被视为重置设备的一种形式。
第一阈值可以是与第二阈值基本相同的时间段。可选地，第一阈值可大于第二阈值。可选地，第一阈值可小于第二阈值。
第一和/或第二阈值的时间段可为3、3.5、4、4.5或5秒。第一和/或第二阈值的时间段可大约为从3秒到5秒、3.5秒到5秒或者4秒到5秒。第一和/或第二阈值的时间段可大于3秒。其他实施方式可使用用于第一和/或第二阈值(其可相同，或者可彼此不同)的不同值。
在一个实施方式中，停止的时间段可为从3秒到5秒。其他实施方式可使用用于停止时间段的不同值，例如，取决于所希望的系统配置。
在进一步的方面中，提供一种电子蒸汽提供系统，该电子蒸汽提供系统包括：
蒸发器，用于蒸发用于由电子蒸汽提供系统的用户吸入的液体；
电源，包括电池单元(cell)或电池(battery)，用于向蒸发器提供电力；
电力调节系统，用于通过使用脉宽调制来补偿由电源提供至蒸发器的电力的电压电平的变化，由此提供用于由用户吸入的蒸发液体的更一致的输出水平。
在一个实施方式中，电力调节系统包括基准电压产生器，并且提供至蒸发器的电力的电压电平基于其与来自基准电压产生器的电压的比较来确定。
在一个实施方式中，电力调节系统包括分压器，该分压器用于在与来自基准电压产生器的电压进行比较之前，将来自电源的电压进行分压。分压器可包括一对串联的电阻器。
在一个实施方式中，电力调节系统能够向蒸发器提供近似恒定的电力水平。
在进一步的方面中，提供一种电子蒸汽提供系统，该电子蒸汽提供系统包括：
压降传感器或空气流动传感器，用于监测用户通过电子蒸汽提供系统的吸入；以及
控制单元，用于基于来自传感器的读数检测吸入的开始和结束；
其中，该控制单元被配置为：
当传感器读数相对先前读数的偏离大于第一阈值时，检测吸入的开始；并且
当传感器读数相对先前读数偏离小于第二阈值时，检测吸入的结束；
其中，第一阈值大于第二阈值。
在一个实施方式中，先前读数包括周期性更新的环境值(ambientvalue)。在一个实施方式中，当检测到吸入的开始时，控制单元增加获取传感器读数的速度。在一个实施方式中，当检测到吸入的开始时，控制单元设定一个或多个定时器来跟踪该特定吸入的持续时间。
在一个实施方式中，第一阈值可为相对于先前读数的绝对或相对差值。例如，在第一阈值是相对于先前读数的绝对差值时，该差值可大于150、200、250、300、350、400或450帕斯卡。可选地，差值可处于从150到450、200到400、250到350或300到350帕斯卡的范围中。在第一阈值是相对于先前读数的百分比差时，百分比下降可为相比较先前读数的0.2％、0.3％或0.4％。其他实施方式可使用用于绝对和/或相对差值的不同值，或者可采用用于设定第一阈值的不同策略。
在一个实施方式中，第二阈值可为相对于先前读数的绝对或相对差值。例如，在第二阈值是相对于先前读数的绝对差值时，该差值可大于80、100或120帕斯卡。可选地，该差值可处于从20到250、50到200或75到150帕斯卡的范围中。在第二阈值是相对于先前读数的百分比差时，百分比下降可为相比较先前读数的0.08％、0.1％或0.12％。其他实施方式可使用用于绝对和/或相对差值的不同值，或者可采用用于设定第二阈值的不同策略。
在进一步方面中，提供一种电子蒸汽提供系统，该电子蒸汽提供系统包括：
蒸发器，用于蒸发用于由电子蒸汽提供系统的用户吸入的液体；
电源，包括电池单元(cell)或电池(battery)，用于向蒸发器提供电力；以及
控制单元，用于控制从电源至蒸发器的电力的供应，控制单元具有睡眠模式以及用户模式，在睡眠模式中，电力未提供至蒸发器，并且在用户模式中，电力可用于提供至蒸发器，由此，在用户模式下停止预定时间量之后和/或在蒸发器与电源脱离之后，控制单元从用户模式恢复为睡眠模式。
停止时间段可根据所希望的系统配置而变化。例如，停止时间段可大于4、5或6分钟。其他实施方式可使用用于停止时间段的不同值，例如，取决于所希望的系统配置。
在系统转变为睡眠模式时，通过使蒸发器与电源脱离并重新接合，或者通过使蒸发器与电源重新接合(如果以前脱离)，系统可转变回用户模式。
当整体阅读本公开时，从本公开中这些和其他方面是显而易见的。因此，本公开不限于具体段落，而是延伸至呈现在整个文献中的本公开的组合。例如，电子蒸汽提供系统可根据本公开设置，本公开包括上述各个方面(或其中特征)中的任何一个或多个。
附图说明
图1是根据本公开的一些实施方式的电子烟的示意(分解)图。
图2是根据本公开的一些实施方式的图1的电子烟的主体的主功能部件的示意图。
图3是示出根据本公开的一些实施方式的图1和图2的电子烟的各种模式或状态的示意图。
图4是示出了根据本公开的一些实施方式的用于帮助预防图1和图2的设备的潜在滥用的方法的流程图。
图5是示出了根据本公开的一些实施方式的检测图1和图2的设备的吸入的开始和结束的方法的流程图。
图6是根据本公开的一些实施方式的图1和图2的电子烟内的电力调节系统的示意图。
图7A示出了根据本公开的一些实施方式的图6的电力调节系统如何改变占空比以保持恒定平均电力水平。
图7B是示出了根据本公开的一些实施方式的占空比的变化与测量或跟踪的电池电压的关系的示意性曲线图。
具体实施方式
如上所述，本公开涉及一种电子蒸汽提供系统，诸如电子烟。贯穿以下描述，使用术语“电子烟”；然而，该术语可与电子蒸汽提供系统可替换地使用。
图1是根据本公开的一些实施方式的电子烟10的示意(分解)图(未按比例)。电子烟包括主体20、盒30以及蒸发器40。盒包括内室以及吸嘴35，该内室包含尼古丁的贮液器。盒贮液器可以是用于容纳尼古丁直至尼古丁被要求递送至蒸发器的时间的泡沫基质或任意其他结构。主体20包括可充电电池单元(cell)或电池(battery)，以便向电子烟10以及通常用于控制电子烟的电路板提供电力。蒸发器40包括用于蒸发尼古丁的加热器，并且进一步包括芯部或相似设备，该芯部或相似设备从盒中的贮液器向加热器上的加热位置或邻近于加热器的加热位置传输少量尼古丁。当加热器从电池接收电力时，由于加热器由电路板控制，所以加热器蒸发来自芯部的尼古丁，并且该蒸汽随后通过吸嘴被用户吸入。
主体20和蒸发器40彼此脱离，但是当使用设备10时，主体20和蒸发器40连接在一起，例如，通过螺丝钉或卡口式组装件(在图1中示意性示出为41A和21A)。主体与蒸发器之间的连接提供了两者之间的机械连接和电连接。当主体与蒸发器脱离时，主体上的用于连接至蒸发器的电连接部21A也用作用于连接充电设备(未示出)的插座。充电设备的另一端可被插入USB插座中以再充电电子烟主体中的电池。在其他执行过程中，电子烟可设置有用于电连接部21A与USB插座之间的方向连接的电缆。
主体设置有用于空气入口的一个或多个孔(在图1中未示出)。这些孔连接至空气通道，其通过主体到空气出口，该空气出口设置作为连接器21A的一部分。然后，这将连接至空气通路，通过蒸发器40和盒30，到吸嘴35。盒30和蒸发器40通过连接器41B和31B(再次在图1中示意性示出)而附接使用。如上所述，盒包括包含室以及吸嘴，该室含有尼古丁的贮液器。当用户通过吸嘴35吸气时，通过一个或多个空气入口孔，空气被吸入主体20中。由压强传感器检测该气流(或得到的压强改变)，其转而激活加热器以蒸发来自盒中的尼古丁。气流通过蒸发器穿过主体，其中，气流与尼古丁蒸汽结合，并且该气流与尼古丁蒸汽的结合物随后穿过盒并且从吸嘴35中出来，该吸嘴35由用户吸气。盒30可与蒸发器40脱离，并且当提供的尼古丁耗尽时，盒30被丢弃(并且随后使用另一盒取代)。
应理解，图1所示的电子烟10通过实例的方式呈现，并且可采用各种其他实施。例如，在一些实施方式中，盒30和蒸发器40可设置作为单个单元(总体被称为盒体(cartomiser))，并且充电设施可连接至其他或可选电源，诸如汽车点烟器。
图2是根据本公开的一些实施方式的图1的电子烟10的主体20的主功能部件的示意图。尽管根据具体配置，这些部件可安装在设置于主体20内的电路板上，但是在一些实施方式中，一个或多个部件反而可容纳在主体中以结合电路板操作，而不是物理安装在电路板自身上。
主体20包括位于空气通路中或者邻近于空气通路的传感器单元60，该空气通路通过主体20从空气入口向空气出口(向蒸发器)。传感器单元包括压强传感器62和温度传感器63(同样，也在空气通路中或邻近于空气通路)。主体进一步包括：霍尔效应传感器52、基准电压产生器56、小扬声器58以及用于连接至蒸发器40或USB充电设备的电插座或连接器21A。
微控制器55包括CPU50。CPU50以及其他电子部件(诸如，压强传感器62)的操作通常至少部分地由运行在CPU(或其他部件)上的软件程序来控制。这种软件程序可存储在诸如ROM的非易失性存储器中，该存储器可集成到微控制器55自身或设置作为分离部件。如有需要时，CPU可访问ROM以负载和执行单独软件程序。微控制器55也包含适当的通信接口(以及控制软件)，用于视情况而定与主体10中的其他设备(诸如，压强传感器62)通信。
CPU控制扬声器58以产生音频输出以反映电子烟内的条件或状态，诸如，低电池警告。可通过利用不同音高和/或持续时间的音调或哗哗声，和/或通过提供多个这种哗哗声或音调来提供用于表示不同状态或条件的不同信号。
如上所述，电子烟10提供一空气通路，该空气通路从空气入口通过电子烟，穿过压强传感器62和加热器(在蒸发器中)到吸嘴35。因此，当用户在电子烟的吸嘴上吸气时，CPU50基于来自压强传感器的信息检测到这种吸气。响应于该检测，CPU向加热器提供来自电池(battery)或电池单元(cell)54的电力，其由此加热并蒸发来自芯部的尼古丁用于由用户吸入。
图3是示出了根据本公开的一些实施方式的图1和图2的电子烟10的各种模式或状态的示意图。设备有三个模式，即搁置模式(shelfmode)301、睡眠模式302以及用户模式303。不同模式的一个动机是帮助延长电池寿命，因此，搁置模式使用的来自电池的电力比睡眠模式的少，睡眠模式进而使用的来自电池的电力比用户模式的少。霍尔传感器52负责从搁置模式切换为睡眠模式，然而，CPU50通常负责根据预定触发器将设备在睡眠模式与用户模式(并且反之亦然)之间切换。可由来自扬声器58的适当哔哔声或音调来确认这些状态改变。
当设备在初始包装(未示出)时，处于搁置模式，因此在消费者(终端用户)购买之前，它保持处于搁置模式。在搁置模式中，设备大部分非活动地与霍尔效应传感器52分开，其汲取非常小的电流(在一些实施中，大约3μAmp)。因为电池单元54通常具有超过100mAmp小时的容量，所以设备可在搁置模式中保持供电长达四年或更久。
包装被布置为具有位于接近于霍尔传感器的磁体。当设备去除包装时，霍耳传感器检测由于设备远离磁体而出现的磁场的改变(降低)。在一个实施方式中，霍尔传感器52通过向微控制器55提供电力而对这种改变做出响应，微控制器55随后变得可操作。这具有将设备从搁置模式301切换为睡眠模式302的效果。应注意，一旦设备从搁置模式中切换出来，如果它被放回包含磁体的包装中，根据具体实施，还有可能使设备返回至搁置模式。
主体进一步包括电容器(在图2中未示出)，该电容器电连接至电插座或连接器21A。在初始包装中，蒸发器40与主体20脱离。在该配置中，在主体20不附接至蒸发器(或USB充电设备)的情况下，电插座21A向电容器呈现开路，其因此在相对长的时间段内保持它的电荷量。然而，如果蒸发器40连接至电插座21A，则这将呈现导电通路，电容器通过该导电通路能够非常快地放电。
当用户希望操作设备时，蒸发器连接到主体。在睡眠模式中，每两秒，CPU布置成为电容器充电。如果电容器快速放电(正好在一秒的小部分中)，CPU确定主体现在连接至蒸发器。这触发CPU将设备从睡眠模式302切换为用户模式303。可选地，如果电容器在预定时间(远小于两秒钟)内不放电，则这表示主体仍然与蒸发器分离，并且因此，用户不能够操作设备。因此，在后一种情况下，CPU保持设备处于睡眠模式，并且在再次使电容器充电以测试与蒸发器的任何新连接之前，等待另一个两秒钟间隔。
将理解，两秒钟间隔是如下两种情况之间的平衡：(i)不过于频繁地使电容器充电，其将降低电池寿命，与(ii)确保如果用户准备使用设备(通过将蒸发器连接至主体)，则在用户吸气以提供蒸发的尼古丁时，设备被激活。在其他实施中，可采用不同的间隔，这取决于讨论的设备的性能和预期使用图案。
存在使CPU50将设备从用户模式303切换回睡眠模式302的各种途径或触发。一个触发是：如果用户将蒸发器40与主体20脱离-这通常表示用户暂时结束使用电子烟10。另一触发是：如果用户在预定时间内未吸入，诸如五分钟(以下参见如何检测到这种吸入的描述)。这有助于确保设备不在过长时间内保持处于激活状态，例如，当用户使用设备时变得分心的情况下，以及用户在不将主体与蒸发器分开的情况下而移开做其他事情的情况下。当蒸发器仍然连接至主体时，如果CPU将设备切换为睡眠模式302，则为了返回至用户模式303，用户必须首先将蒸发器与主体脱离并且随后将蒸发器与主体重新接合。(这可被视为重置设备的一种形式)。如果设备在预定时间内停止就使其处于睡眠模式也有助于降低功耗，并且限制意想不到的人使用设备。
用于从用户模式303切换为睡眠模式302的进一步触发设置为帮助防止设备的潜在滥用。一个这种触发监测给定窗口(例如，Tw的持续时间)内的吸入的总时间段(例如，Ti)。如果Ti的值看起来异常大，随后CPU将设备切换为睡眠模式。在一些实施中，Tw是固定的，例如，30秒、40秒或50秒。然后，如果在该窗口中，吸入的总累积时间段(Ti)超过给定阈值(Th)(例如，10秒或20秒)，则触发睡眠模式。例如，如果在最后40秒(表示窗口Tw)内的吸入的时间段(Ti)超过15秒的阈值(Th)，则设备可切换为睡眠模式。
观察该触发的一个方法是：它通过评估对应于设备的多次吸入(吸烟)的时间段内的累积使用来监测使用的平均水平(Ti/Tw)，并且如果该平均值超过给定阈值(Th/Tw)，则发送潜在滥用的信号。将理解，其他实施可采用不同方法来确定使用的平均值或累积水平是否表示潜在滥用，并且因此用于触发。
在一些实施方式中，用于帮助预防设备的潜在滥用的另一触发由图4的流程图示出。通常由CPU50管理的处理开始于检测吸入的开始(405)，其启动从零运行的定时器(410)。现在，CPU等待两种潜在输入的一种：(a)检测吸入的结束(420)；或者(b)定时器达到第一预定阈值(410)(例如，3、3.5或4秒)。如果在定时器达到阈值之前出现吸入的结束，则随后处理终止，除了更新累积使用信息(430)，没有进一步的动作(439)。在这种情况下，用于下一次吸入的处理将再次从图4的流程图的开始(401)开始。
然而，如果在检测到吸入的结束之前，定时器达到第一预定阈值，则随后CPU通过切断至加热器的电力而自动断开尼古丁蒸汽的提供。这防止用户从设备吸入进一步的尼古丁蒸汽。CPU也重启定时器以等待第二预定间隔或延迟(其可与第一预定阈值相同)，例如，3、3.5或4秒。在该时间段内，CPU将设备有效保持为停止状态(450)，即使用户吸气，也不触发尼古丁蒸汽的产生(不同于设备的常规操作)。在对应于预定间隔的时间段过去之后，CPU实际上重新激活设备(455)，使得现在恢复正常操作，如果用户吸入，这触发CPU打开加热器以产生尼古丁蒸汽。然而，响应于检测到这种进一步吸入(460)，CPU再次启动定时器(465)，并且确定(470)这种进一步吸入的持续时间是否超过第二预定阈值(其可与第一预定阈值相同)，例如，3、3.5或4秒。该确定类似于第一吸入的情况，因为CPU等待看如下哪一种情况首先出现：吸入结束(480)或定时器达到第二预定阈值(470)。如果首先出现前者的情况，则进一步吸入的持续时间在第二预定阈值内。在这种情况下，处理终止，除了更新累积使用(430)，没有进一步的动作，并且用于下一次吸入的处理将再次从图4的流程图的开始处开始。
然而，如果在吸入结束之前定时器达到第二预定阈值，则这被视为滥用的进一步指示，因为现在已经有超过其相应阈值的两次连续吸入。在这种情况下，CPU将设备返回至睡眠模式(475)。将理解，在这种情况下，防止设备的进一步操作直至通过将蒸发器40与主体20脱离并且随后将蒸发器与主体重新接合而使设备返回至用户模式。
图4的处理根据双重方法帮助防止设备的潜在滥用，因为存在针对单次吸入过长持续时间的一种处罚(在设备可再次使用之前，对应于第二预定间隔的无效的强制执行时间段)，并且如果在过长持续时间的首次吸入之后，立即伴随有过长持续时间的二次吸入，则存在进一步处罚(即，在设备可再次使用之前，分离及重新连接蒸发器与主体的强制执行要求)。
在一些实施方式中，图4的操作不仅可帮助防止设备的潜在滥用，而且它们也可通过总体限制CPU50向加热器提供连续电力的时间段不大于第一预定阈值而帮助防止过度加热。这种过度加热可以另外方式潜在出现，例如，如果设备未成功检测到用户吸入的结束，或者如果设备处于在某种程度上模仿延长吸入的环境中。
图5是示出了根据本公开的一些实施方式的图1和图2的设备检测的吸入的开始和结束的流程图。当设备进入用户模式时，开始该方法(501)。CPU每秒多次(例如，5、8、9、10或12)地从压强传感器获得压强读数(510)。在一些实施中，压强传感器和温度传感器设置在单个组合单元(集成电路设备)中-这允许压强传感器将压强读数调整为恒定温度值，由此去除(至少降低)由于提供至CPU的压强读数的温度波动所造成的压强变化。在其他实施中，压强和温度读数可分别提供给CPU，其执行自身的压强读数的调节或校正以适应温度的所有变化。其他实施可没有温度传感器，在该情况下，将直接使用压强读数，而不补偿温度的任何变化。
在获取第一压强读数之后，这被保存为环境压强值(515)。CPU也启动定时器T1(520)，该定时器T1在预定时长(例如2、3或4秒)之后终止。现在，CPU等待两种情况中的一种。第一种情况是定时器的终止(535)。在这种情况下，CPU更新环境压强值(530)以匹配最近的压强读数、重置定时器(520)、并且重复该过程。因此，在不具有任何其他活动的情况下，CPU定期更新对应于定时器T1的所述预定时间段的环境压强。此外，CPU还比较每个新检测的压强读数(其被继续获得(540))与存储为用于环境压强的电流值(545)。如果新压强读数比环境压强的存储值低超过第一预定量(阈值TH1)，这触发第二种情况，即，检测吸入的开始(550)。应注意，第一预定量(阈值TH1)可被指定为相对于环境压强的绝对或相对差值。例如，根据具体设备，相比较(存储)环境值，第一预定量可为200、300或400帕斯卡(其中一个)的压降，或者0.2％、0.3％或0.4％的比例的下降。
在一个实施中，在操作530中，无论环境压强值何时更新，系统都基于环境压强值减去第一预定量(阈值TH1)来确定第一触发压强值。操作545中的检测吸入开始的测试可随后检查在操作540中检测到的压强是否在第一触发压强值以下。如果是这样，则检测压强表示压降大于阈值TH1，由此导致对应于吸入开始的操作545的正数结果。该方法的一个优势是：可快速且易于执行检测压强与第一触发压强之间的直接比较以检测吸入的开始。其他实施可采用不同方法以执行该检测，尽管结束的结果相同。例如，可首先从当前环境压强减去每个检测压强，并且如果该减法的结果大于阈值T1，则将检测到吸入的开始。
假定在操作545中，相对当前环境值的压强的下降超过第一预定量(TH1)，则CPU确定吸入已开始。随后，CPU向蒸发器提供电力以将来自芯部的尼古丁蒸发至由吸入造成的气流。此外，CPU增加获得压强传感器读数的速率(575)，例如，每秒20-30次，并且设定一个或多个定时器以执行上述监测(参见图4)以跟踪该具体吸入的持续时间，并且也更新指定窗口(Tw)上的使用的累积水平。无论定时器T1何时终止，CPU也继续更新环境压强值(565)，并且视情况重置该定时器(570)。
当压强传感器读数返回至相对目前存储的环境压强值的第二预定量(阈值TH2)内时，CPU确定吸入已终止(580)。类似于第一预定量(TH1)，第二预定量(TH2)可被指定为相对于环境压强的绝对或相对差值。例如，取决于具体设备，第二预定量可为80、100或120帕斯卡(其中之一)的压降，或者0.08％、0.1％或0.12％的比例的下降。相似于第一预定量(TH1)，在一些实施中，在操作530中无论何时更新环境压强值，系统都可基于环境压强值减去第二预定量(阈值TH2)来确定第二触发压强值。操作580中的检测吸入开始的测试可随后检查在操作575中检测到的压强现在是否上升得大于该第二触发压强值。如果是这样，检测压强表示压强的下降现在小于阈值TH2，由此导致操作580的正数结果，表示吸入结束。一旦已确定吸入终止(585)，则CPU可断开至加热器的电力，并且重置用于上述监测过程中的任何定时器。
具有用于确定(i)吸入开始以及(ii)吸入结束的两个单独阈值(TH1、TH2)，其提供比正好具有用于确定目前是否正在进行吸入的单个阈值更大的灵活性和可靠性。特别地，用于检测吸入开始的阈值可稍微升高(对应于相对环境的更大压降)。这有助于在检测吸入时提供改进的稳健性(相反地，例如，相对于环境条件的改变的不期望的触发，其将随后导致不必要的加热，并且因此消耗来自电池的电力以及来自储液室的尼古丁)。相似地，具有用于检测吸入结束的较低阈值(相对环境的较小压降)，其有助于提供吸入的实际长度的更好测量，其对于监测如上所述的设备的潜在滥用是有用的。例如，已发现：吸取(吸入)的后部倾向于产生相对环境的较小压降，因此，如果相比较第一阈值(TH1)，第二阈值(TH2)未降低(对应于相对环境的较小压降)，则设备将倾向于确定吸入终止，然而，用户实际上仍然在设备上抽吸，即使处于较低水平也会产生较小压降。
如图2所示，图1和图2的电子烟10由可再充电电池单元54供电。实际上，这种电池的电压输出在它们放电时倾向于下降，例如，从完全充电时的大约4.2V下降到正好完全放电之前的大约3.6V。因为跨过给定加热电阻器R的电力输出为V2/R，所以这暗示通常存在有电力输出的对应下降，使得最终操作电力输出(以3.6V的电压)仅为初始电力输出(以4.2V的电压)的73％。由电池单元54向蒸发器40中的加热器提供的电力的这种改变可影响蒸发的尼古丁的量(并且因此影响由用户吸入的量)。
图6是根据本公开的一些实施方式的用于图1和图2的电子烟的电力调节系统的一部分的示意图。电力调节系统包括电压基准设备56，其不论可再充电电池单元54的输出电压(Vc)的变化如何，都提供一致(已知)输出电压电平(Vr)。电力调节系统进一步包括含有两个电阻器R1、R2的电压分压器，其根据电阻器R1和R2的相对尺寸(电阻)以已知方式接收和分压输出电压(Vc)。电压分压器610的中点用于得到输出电压(Vdiv)。
CPU50从电压分压器接收电压Vdiv并且从电压基准设备56接收基准电压(Vr)。CPU比较这两个电压并且基于Vr能够确定Vdiv。此外，假定R1和R2的(相对)电阻是已知的，CPU进一步能够从Vdiv确定电池单元输出电压(Vc)。因此，当电池单元放电时，这允许CPU测量(跟踪)来自电池单元54的电压输出(Vc)的变化。
图7示出了在本公开的一些实施方式中电子烟10的电力调节系统如何使用脉宽调制的形式来补偿电压的变化。因此，不是CPU50向蒸发器40中的加热器提供连续电力，而作为脉冲序列(实际上，作为矩形或正方形波)以规则间隔提供电力。假定每个脉冲具有Dp的“接通”持续时间，并且每Di时间段(被称为脉冲间隔或间隔持续时间)提供一次脉冲，则脉冲持续时间与间隔持续时间的比值Dp/Di已知作为占空比。如果Dp＝Di，则占空比为1或100％)，并且CPU实际上提供连续电压。然而，如果占空比小于1，则CPU使得提供电力的时间段与不提供电力的时间段交替。例如，如果占空比是65％，则每个电压脉冲具有表示65％的间隔持续时间的持续时间，并且不为间隔的剩余35％提供电压(或电力)。
如果我们考虑提供占空比为1的(即，连续提供)的电力P的信号电平，则当占空比降低得低于1时，提供的电力的平均量由占空比乘以P得出。因此，如果占空比为65％(例如)，则有效电力速率变为P的65％。
图7A示出了两种不同的矩形波形，一个用实线示出，另一个用虚线示出。对于两个波，脉冲间隔或时间段(Di)相同。实线所示的输出具有T1的脉冲持续时间(宽度)，并且当接通时，具有P1的电力输出，即，瞬时电力水平。该实线输出的占空比为T1/Di，以便给出P1×T1/Di的平均电力输出。同样，虚线所示的输出具有T2的脉冲持续时间(宽度)，当接通时，具有P2的瞬时电力输出。该实线输出的占空比为T2/Di，以便给出P2×T1/Di的平均电力输出。
图7A还以虚线示出平均电力输出(P(ave))，其对于两个输出(实线和虚线)都是相同的。这暗示(P1×T1/Di)＝(P2×T/1/Di)。换言之，假定脉冲间隔(Di)保持恒定，如果脉冲持续时间(T)与(瞬时)电力输出(P)成反比变化，则平均电力输出恒定，使得P×T也为常数。
根据本公开的一些实施方式，电子烟10的电力调节系统实施诸如图7A所示的脉宽调制方案以便为蒸发器加热器提供具有近似恒定的电力水平。因此，图6的电力调节系统允许CPU50跟踪来自电池单元54的当前电压输出电平。基于该测量的电压输出电平，CPU随后设定适当占空比，用于控制至蒸发器加热器的电力以补偿来自电池单元54的电压输出电平的变化，由此为蒸发器加热器提供近似恒定的(平均)电力水平。应注意，脉冲间隔被选择为足够短(一般<<1秒)，使得它远小于加热器的热反应时间。换言之，每个脉冲的“断开”部分足够短使得加热器在该时间段内不会明显冷却。因此，实际上，加热器基于平均接收电力水平来提供用于蒸发尼古丁的恒定热源，在单个脉冲间隔的时间尺度内没有热量输出的明显调制。
图7B以示意性形式示出了从(测量的)电压输出电平至占空比的映射。当电池单元54提供其最低输出电压(3.6V)时，占空比被设为1(最大可能值)。当电池单元54提供其最高输出电压(4.2V)时，占空比被设为～0.73。图7B还示意性示出用于干预电压的占空比，使得占空比(等于固定脉冲间隔的持续时间)与电力输出成反比变化(对于固定加热器电阻，其与V2成比例)。将理解，如图7B所示的占空比与电压的明确变化仅是通过举例的方式，并且根据任何给定执行过程的细节，其可改变。
由于上述脉宽调制方案，即使来自电池单元54的输出电压电平变化，CPU50也能够将从电池单元54向蒸发器加热器提供的平均电力输出保持为大约恒定的水平。这有助于提供更一致的加热效果，并且因此提供更一致的尼古丁蒸汽水平，并且因此供用户吸入。
尽管本文描述的电子烟包括三个可分离部分，即，主体、盒以及蒸发器，但是将理解，其他电子烟可包括不同数量的部分。例如，一些电子烟提供作为单个(整体)完成的设备，并且根本不能分离为不同部分，同时其他电子烟实际上可包括两个部分，结合本文所描述的蒸发器与储液室，而形成盒。此外，本文描述的电子烟包括多个特征，诸如用于提供更一致的电力水平的脉宽调制，用于吸入持续时间的可靠监测的阈值设定，监测累积吸入和/或检查过长时间的连续吸入以帮助防止滥用，并且在无效的一段时间之后恢复为睡眠模式以帮助保护设备。然而，将理解，一些电子蒸汽提供系统可仅具有这些特征中的一些(或一个)，其可按照期望以任何组合设置。
为了解决各种问题并且使该领域更先进，本公开通过说明的方式示出了各种实施方式，在各种实施方式中，可实践要求保护的本发明。本公开的优势和特征仅是实施方式的代表性样品，并且不是详尽的和/或排外的。它们仅呈现为协助理解并且教导所要求保护的本发明。应理解，本公开的优点、实施方式、实施例、功能、特征、结构和/或其他方面不视为限制由权利要求限定的本公开或者限制权利要求的等同物，并且在不背离权利要求的范围的情况下，可利用其他实施方式且可做出变形。各种实施方式可适当包括公开的元件、部件、特征、部分、设备等的各种组合，由公开的元件、部件、特征、部分、设备等的各种组合组成，或者基本上由公开的元件、部件、特征、部分、设备等的各种组合组成，而不是本文具体描述的那些。本公开可包括目前未要求保护的其他发明，但是其可在未来被要求保护。

Claims (37)

1.一种电子蒸汽提供系统，包括：
压降或空气流动传感器，用于监测用户通过所述电子蒸汽提供系统的吸入；以及
控制单元，用于基于来自所述传感器的读数检测所述吸入的开始和结束；
其中，所述控制单元被配置为：
监测在预定窗口(Tw)内的所述吸入的累积时间段(Ti)；并且
如果所述累积时间段(Ti)超过预定阈值(Th)，则将所述电子蒸汽提供系统转变为睡眠模式。
2.根据权利要求1所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述预定窗口(Tw)是时间段是固定的。
3.根据权利要求1所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述预定窗口(Tw)代表滚动窗口。
4.根据任一前述权利要求所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述控制单元被进一步配置为：
监测所述吸入的时间段；
如果所述吸入的时间段超过第一阈值：
则使所述电子蒸汽提供系统停止预定时间段，；
在过去所述预定时间段之后，使所述电子蒸汽提供系统激活；
监测下一次吸入的时间段，使得如果所述下一次吸入的时间段超过第二阈值：
则将所述电子蒸汽提供系统转变为睡眠模式。
5.一种电子蒸汽提供系统，包括：
压降或空气流动传感器，用于监测用户通过所述电子蒸汽提供系统的吸入；以及
控制单元，用于基于来自所述传感器的读数检测所述吸入的开始和结束，其中，所述控制单元被配置为：
监测所述吸入的时间段；
如果所述吸入的时间段超过第一阈值：
则使所述电子蒸汽提供系统停止预定时间段，；
在过去所述预定时间段之后，使所述电子蒸汽提供系统激活；
监测下一次吸入的时间段，使得如果所述下一次吸入的时间段超过第二阈值：
则将所述电子蒸汽提供系统转变为睡眠模式。
6.根据权利要求4或5所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第一阈值是与所述第二阈值基本相同的时间段。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第一阈值为3秒到5秒。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第二阈值为3秒到5秒。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，停止的时间段为3秒到5秒。
10.根据任一前述权利要求所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述控制单元被进一步配置为：
当传感器读数相对先前读数偏离大于第一阈值时，检测到所述吸入的开始；并且
当所述传感器读数相对所述先前读数偏离小于第二阈值时，检测到所述吸入的结束；
其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
11.一种电子蒸汽提供系统，包括：
压降或空气流动传感器，用于监测用户通过所述电子蒸汽提供系统的吸入；以及
控制单元，用于基于来自所述传感器的读数检测所述吸入的开始和结束；
其中，所述控制单元被配置为：
当传感器读数相对先前读数偏离大于第一阈值时，检测到所述吸入的开始；并且
当所述传感器读数相对所述先前读数偏离小于第二阈值时，检测到所述吸入的结束；
其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
12.根据权利要求10或11所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述先前读数包括周期性更新的环境值。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，当检测到所述吸入的开始时，所述控制单元增加获取所述传感器读数的速度。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，当检测到所述吸入的开始时，所述控制单元设定一个或多个定时器来跟踪这个具体吸入的持续时间。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第一阈值为相对于所述先前读数的绝对差值或相对差值。
16.根据权利要求15所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第一阈值为相对于所述先前读数的绝对差值，例如，200帕斯卡、300帕斯卡或400帕斯卡(其中一个)的压降。
17.根据权利要求15所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第一阈值是相对于所述先前读数的百分比差值，例如，相比较所述先前读数的0.2％、0.3％或0.4％的百分比下降。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第二阈值为相对于所述先前读数的绝对差值或相对差值。
19.根据权利要求18所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第二阈值是相对于所述先前读数的绝对差值，例如，80帕斯卡、100帕斯卡或120帕斯卡(其中之一)的压降。
20.根据权利要求18所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述第二阈值是相对于所述先前读数的百分比差，例如，相比较所述先前读数的0.08％、0.1％或0.12％的百分比下降。
21.根据任一前述权利要求所述的电子蒸汽提供系统，其中，当进入睡眠模式时，所述系统的一个或多个部件必须脱离并重新接合，以便将所述系统从所述睡眠模式转变为用户模式。
22.根据权利要求21所述的电子蒸汽提供系统，所述系统包括：蒸发器，用于蒸发用于由所述电子蒸汽提供系统的用户吸入的液体；以及电源，包括用于向所述蒸发器提供电力的电池单元或电池，其中，在转变为所述睡眠模式之后，所述系统转变回所述用户模式，由此所述电力能够用于所述蒸发器，通过使所述蒸发器与所述电源脱离并重新接合而发生所述转变。
23.一种电子蒸汽提供系统，包括：
蒸发器，用于蒸发用于由所述电子蒸汽提供系统的用户吸入的液体；
电源，包括电池单元或电池，用于向所述蒸发器提供电力；以及
电力调节系统，用于通过使用脉宽调制来补偿由所述电源提供至所述蒸发器的所述电力的电压电平的变化，由此提供用于由所述用户吸入的蒸发液体的更加一致的输出电平。
24.根据权利要求23所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述电力调节系统包括基准电压产生器，并且基于与来自所述基准电压产生器的电压的比较来确定提供至所述蒸发器的所述电力的所述电压电平。
25.根据权利要求23或24所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述电力调节系统包括分压器，所述分压器用于在与来自基准电压产生器的电压进行比较之前，将来自所述电源的电压进行分压。
26.根据权利要求25所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述分压器包括一对串联的电阻器。
27.根据权利要求26所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述电阻器匹配为使得两个所述电阻器的电阻的比例随着温度相对稳定。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，当所述电池单元或电池具有其最低操作输出电压电平时，所述脉宽调制的占空比为1。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，所述电力调节系统能够向所述蒸发器提供近似恒定的电力水平。
30.根据权利要求1至22中任一项所述的电子蒸汽提供系统，进一步包括权利要求23至29中任一项所述的电子蒸汽提供系统的特征。
31.一种电子蒸汽提供系统，包括：
蒸发器，用于蒸发用于由所述电子蒸汽提供系统的用户吸入的液体；
电源，包括用于向所述蒸发器提供电力的电池单元或电池；以及
控制单元，用于控制从所述电源向所述蒸发器的电力供应，所述控制单元具有睡眠模式以及用户模式，在所述睡眠模式中，不向所述蒸发器提供电力，并且在所述用户模式中，电力能够用于提供至所述蒸发器，由此在所述用户模式下的预定时间量的停止之后和/或在所述蒸发器与所述电源脱离之后，所述控制单元从所述用户模式恢复为所述睡眠模式。
32.根据权利要求31所述的电子蒸汽提供系统，其中，在所述用户模式下的例如大于4分钟的预定时间量的停止之后，所述控制单元从所述用户模式恢复为所述睡眠模式。
33.根据权利要求31或32所述的电子蒸汽提供系统，其中，通过使所述蒸发器与所述电源脱离并重新接合，所述控制单元转变回所述用户模式。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的电子蒸汽提供系统，其中，在所述蒸发器与所述电源脱离之后，所述控制单元从所述用户模式恢复为所述睡眠模式。
35.根据权利要求34所述的电子蒸汽提供系统，其中，通过使所述蒸发器与所述电源重新接合，所述控制单元转变回所述用户模式。
36.根据权利要求1至30中任一项所述的电子蒸汽提供系统，进一步包括权利要求31至35中任一项所述的电子蒸汽提供系统的特征。
37.一种基本上如本文所限定的电子蒸汽提供系统。
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