KR102631312B1 - 휴대용 에어로졸 발생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대용 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 실시간으로 궐련 형태의 에어로졸 형성기재의 삽입 유무를 정확히 감지해서 히팅의 시작 및 종료 제어가 가능한 휴대용 에어로졸 발생장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치는 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있는 공동과; 공동의 일측면 부근에 설치되는 자기장 센서와; 자기장 센서와 대향되는 공동의 타측면 부근에 설치되는 캐패시턴스 센서와; 자기장 센서 및 캐패시턴스 센서와 전기적으로 연결되는 센싱 모듈과; 센싱 모듈로부터 입력되는 신호 및 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지 여부를 판단하는 MCU;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치는 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있는 공동과; 공동의 일측면 부근에 설치되는 자기장 센서와; 자기장 센서와 대향되는 공동의 타측면 부근에 설치되는 캐패시턴스 센서와; 자기장 센서 및 캐패시턴스 센서와 전기적으로 연결되는 센싱 모듈과; 센싱 모듈로부터 입력되는 신호 및 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지 여부를 판단하는 MCU;를 포함한다.
Description
본 발명은 휴대용 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 실시간으로 궐련 형태의 에어로졸 형성기재의 삽입 유무를 정확히 감지해서 히팅의 시작 및 종료 제어가 가능한 휴대용 에어로졸 발생장치에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 다양한 목적으로 사람이 흡입하는 경우가 있는데, 예를 들어 질병 치료용으로는 네블라이져가 알려져 있다.
도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면 휴대용 에어로졸 발생장치(10)는 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(14)와 상기 히터(14)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 축전장치(16)와 상기 히터(14)를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(15)를 포함한다. 상기 히터(14)는, 카트리지(13)에 수용된 일정 온도 이상 가열시 기화하는 물질(기화 물질)이 포함된 기화재를 가열하여 에어로졸을 발생시킨다. 예를 들어, 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 궐련 형태 에어로졸 형성기재(11)를 개구(12)를 통해 상기 카트리지(13)에 삽입하면 상기 히터(14)가 가열되어 궐련 형태 에어로졸 형성기재(11) 내부의 흡입 물질을 기화시키면 사용자가 궐련 형태 에어로졸 형성기재(11)의 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 그러나 상술한 휴대용 에어로졸 발생장치(10)는 궐련 형태 에어로졸 형성기재(11)가 삽입되지 않은 상태에서 사용자가 부주의하게 동작을 시킬 경우나 사용 중 궐련 형태 에어로졸 형성기재(11)가 휴대용 에어로졸 발생장치(10)에서 예기치 못하게 분리된 상태에서 동작하여 히터(14)가 과열되거나 휴대용 에어로졸 발생장치(10)가 고장날 우려가 있다.
또한 도 2를 참조하면 사용자가 휴대용 에어로졸 발생장치(100)를 사용할 때 액상 카트리지(31)의 하부에 설치된 히터(32)를 가열하며, 액상이 기화되어 통로를 통해 에어로졸 형성기재(21)이 삽입된 공동(22)로 유입되면서 공동(22) 내부에 구비되어 궐련 형태 에어로졸 형성기재(21) 주위에서 궐련 형태 에어로졸 형성기재(21)를 가열하도록 설치된 파이프 히터(23)를 가열하여 상기 액상 카트리지(31)에서 액상으로부터 기화되는 흡입물질과 상기 홀(22)에 삽입된 궐련 형태 에어로졸 형성기재(21)에서 기화되는 흡입물질을 함께 흡입할 수 있는 구조를 적용할 수 있다. 그러나 상술한 휴대용 에어로졸 발생장치(100)에서도 궐련 형태 에어로졸 형성기재(21)가 삽입되지 않은 상태에서 사용자가 부주의하게 동작을 시킬 경우나 사용 중 에어로졸 형성기재(21)가 휴대용 에어로졸 발생장치(100)에서 예기치 못하게 분리된 상태에서 동작하여 파이프 히터(23)가 과열되거나 휴대용 에어로졸 발생장치(100)가 고장날 우려가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 에어로졸 형성기재의 삽입 유무를 감지할 수 있는 휴대용 에어볼 발생자치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 정확하게 에어로졸 형성기재의 삽입 유무를 감지하여 안정적으로 히팅 시작 및 종료 제어가 가능한 휴대용 에어로졸 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치는 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있는 공동과; 공동 부근에 설치되는 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서와; 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서와 전기적으로 연결되는 센싱 모듈과; 센싱 모듈로부터 입력되는 신호 및 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지 여부를 판단하는 MCU;를 포함한다.
여기서, 센싱 모듈은 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서의 감지값이 입력되는 센싱부와; 센싱부로부터 전달되는 감지값이 저장되는 데이터 저장부와; 센싱부로부터 전달되는 감지값과 데이터 저장부에서 전달된 이전 감지값을 비교하는 감지부와; 감지부로부터 전달되는 상태값을 저장하는 상태 저장부와 상태 저장부에서 전달되는 상태값에 따라 인터럽트 신호와 데이터 저장부로부터 입력되는 데이터를 MCU로 전송하는 통신부를 포함한다.
또한, MCU는 센싱 모듈의 통신부로부터 인터럽트 신호와 데이터를 전달받는 통신부와; 통신부로부터 입력되는 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재의 삽입 여부를 인식하는 궐련 인식부와; 궐련 인식부로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 인식된 경우 신호를 발생하는 프로텍션(protection)부와 프로텍션부의 신호에 의해 궐련 형태 에어로졸 형성기재의 히팅을 제어하는 히팅부를 포함한다.
또한 MCU는 대기모드로 유지하되 센싱 모듈로부터 인터럽트 신호가 입력되는 경우만 활성모드로 동작한다.
또한 MCU는 히팅 동작을 하는 동안 통신부를 통해 센싱 모듈의 통신부로 신호를 전달하고 센싱 모듈에서는 주기적으로 자기장 센서 및 캐패시턴스 센서의 감지값을 데이터 저장부에 저장한다.
또한 자기장 센서는 제1 센서부와 제2 센서부로 구성될 수 있다.
또한 캐패시턴스 센서는 제1 캐패시턴스 패턴인 제1 센서부와 제2 캐패시턴스 패턴인 제2 센서부로 구성될 수 있다.
또한, 자기장 센서 및 캐패시턴스 센서 대신에 하나의 센서로 이미지 센서를 적용할 수 있다.
또한, 또한, 자기장 센서 및 캐패시턴스 센서 대신에 하나의 센서로 초음파 센서를 적용할 수 있다.
또한, 또한, 자기장 센서 및 캐패시턴스 센서 대신에 하나의 센서로 컬러(Color) 센서를 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면 에어로졸 형성기재의 삽입 유물 정확히 감지할 수 있는 휴대용 에어로졸 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명에 따르면 정확하게 에어로졸 형성기재의 삽입 유무를 감지하여 안정적으로 히팅 시작 및 종료 제어가 가능한 휴대용 에어로졸 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명에 따르면 MCU가 대기모드 상태를 유지키고 센싱 모듈로부터 인터럽트 신호를 발생한 경우 동작시켜 전력소비를 감소할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시작 및 종료 제어를 위한 블럭도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시작 및 종료 제어를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성과 캐패시턴스 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7 또는 도 8에 도시된 본 발명의 휴대용 에어로졸 발생장치에서 MCU의 궐련 인식부의 구체적인 궐련 형태 에어로졸 형성기재 인식 여부 감지 동작의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치에서 카트리지 인식부에 의한 액상 잔량 측정에 대해 설명하기 위한 액상 카트리지 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치에서 카트리지 인식부에 의한 액상 잔량 측정에 대해 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 종래 기술의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시작 및 종료 제어를 위한 블럭도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시작 및 종료 제어를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성과 캐패시턴스 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7 또는 도 8에 도시된 본 발명의 휴대용 에어로졸 발생장치에서 MCU의 궐련 인식부의 구체적인 궐련 형태 에어로졸 형성기재 인식 여부 감지 동작의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치에서 카트리지 인식부에 의한 액상 잔량 측정에 대해 설명하기 위한 액상 카트리지 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치에서 카트리지 인식부에 의한 액상 잔량 측정에 대해 설명하기 위한 블럭도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시작 및 종료 제어를 위한 블럭도이고, 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시작 및 종료 제어를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치(1000)는 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)가 삽입될 수 있는 공동(230)과 공동(230) 부근에 설치되는 자기장 센서(240) 및/또는 캐패시턴스 센서(250)와 자기장 센서(240) 및/또는 캐패시턴스 센서(250)와 전기적으로 연결되는 센싱 모듈(300)과 센싱 모듈로(300)부터 입력되는 신호 및 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210) 감지 여부를 판단하는 MCU(410)를 포함한다. 본 발명에 따른 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)는 하단에 은박지가 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)가 삽입되게 되면 은박지에 의해 감지되는 인덕티브값이 변화하게 된다. 센싱 모듈(300)은 자기장 센서(240)가 감지한 인덕티브값 및/또는 캐패시턴스 센서(250)가 감지한 캐패시턴스값이 입력되는 센싱부(310)와 센싱부(310)로부터 전달되는 감지값이 저장되는 데이터 저장부(330)와 센싱부(310)로부터 전달되는 감지값과 데이터 저장부에서 전달된 이전 갑지값을 비교하는 감지부(320)와 감지부(320)로부터 전달되는 상태값을 저장하는 상태 저장부(340)와 상태 저장부(340)에서 전달되는 상태값에 따라 인터럽트 신호와 데이터 저장부(330)로부터 입력되는 데이터를 MCU(400)로 전송하는 통신부(350)를 포함한다. 센싱부(310)는 자기장 센서(241)와 캐패시턴스 센서(250)로부터 입력되는 아날로그 감지값을 디지털값으로 바꿔주는 AD컨버터일 수 있으며 감지값을 주기적으로 데이터 저장부(330)와 감지부(320)로 전달한다. 데이터 저장부(330)는 실시예에 따라 버퍼(buffer)일 수 있으며, 센싱부(310)로부터 전달받은 감지값을 매 센싱 주기 마다 저장하고, 감지부(320)는 센싱부(310)로 전달받은 최신 감지값과 데이터 저장부(330)에서 전달되는 이전 감지값을 비교하여 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지에 해당하는 유의미한 변화가 있는 경우 현재 상태값을 저장하고 통신부(350)로 상태값을 전달한다. 통신부(350)에서는 상태 저장부(340)로부터 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지에 해당하는 유의미한 변화가 있는 경우에 해당하는 상태값이 전달되는 경우 MCU(400)로 인터럽트 신호와 데이터 저장부(330)로부터 입력되는 감지값들의 데이터를 MCU(400)로 전송한다. 또한 MCU(400)는 센싱 모듈(300)의 통신부(350)로부터 인터럽트 신호와 데이터를 전달받는 통신부(410)와 통신부(410)로부터 입력되는 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)의 삽입 여부를 인식하는 궐련 인식부(420)와 궐련 인식부(420)로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)가 인식된 경우 신호를 발생하는 프로텍션(protection)부(440)와 프로텍션부(440)의 신호에 의해 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)의 히팅을 제어하는 히팅부(450)를 포함한다. 도 6을 참조하여 상기와 같은 구성의 휴대용 에어로졸 발생장치(1000)의 동작을 설명하면 센싱 모듈(300)과 MCU(400)는 서로 독립적으로 동작하며 각각 통신부(350), 통신부(410)를 통해 비 동기적인 통신으로 정보를 주고 받는다. 센싱 모듈(300)은 매 센싱 주기마다 MCU(400)가 대기모드인지 확인하고, MCU(400)가 대기모드인 경우 센싱부(310)를 통해 자기장 센서(240)와 캐패시턴스 센서(250)로부터 입력되는 감지값이 매 센싱 주기마다 데이터 저장부(330)에 저장되고, 감지부(320)는 센싱부(310)로 전달받은 최신 감지값과 데이터 저장부(330)에서 전달되는 이전 감지값을 비교하여 1) 인덕티브값의 변화량을 비교하고 2) 캐패시턴스값의 변화량을 비교하고 3) 인덕티브값의 변화량과 캐패시턴스값의 변화량이 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지에 해당하는 유의미한 변화인지 판단하여 현재 상태값을 저장하고 통신부(350)로 상태값을 전달한다. 통신부(350)에서는 MCU(400)로 인터럽트 신호를 보내 MCU(400)가 대기모드(Sleep모드)에서 활성모드(Active모드)로 전환되고 MCU(400)의 궐련 인식부(420)는 통신부(410)를 통해 상태값과 센싱 모듈(300)의 데이터 저장부(330)로부터 입력되는 감지값들을 독취하여 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)의 삽입 여부를 인식하고, 만약 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)가 삽입?榮鳴? 판단되면 해당 신호를 프로텍션부(440)에 입력한다. 프로텍션부(440)는 히팅 조건으로 예를 들어 배터리(600)로부터 배터리(600) 잔량을 확인하고, MCU(400)의 카트리지 인식부(430)로부터 액상 카트리지(260)의 액상 잔량을 확인하여 조건이 충족되는 경우 히팅부(450)로 신호를 발생하고 히팅부(450)는 히터 드라이버(510)를 온(on)시켜서 히팅을 시작한다. 액상 카트리지(260)의 액상 잔량 감지에 대해서는 도 9 내지 도 10을 참조하여 후술 한다.
실시예에 따라 히팅부(450)는 예를 들어 PWM신호를 히터 드라이버(510)로 입력시키고 이에 따라 배터리(600)로부터 히터(520)에 공급되는 전력이 조절되며 히팅 동작을 한다. MCU(400)는 히팅 동작이 수행되면 히팅부(450)로부터 통신부(410)를 거쳐 센싱 모듈(300)의 통신부(350)에 히팅 모드 신호를 보내고 센싱 모듈(300)에서는 히팅 모드에서 센싱부(310)를 통해 자기장 센서(240)와 캐패시턴스 센서(250)로부터 입력되는 감지값을 매 센싱 주기마다 데이터 저장부(330)에 저장시키고, MCU(400)의 궐련 인식부(420)는 상술한 대로 통신부(410)를 통해 센싱 모듈(300)의 데이터 저장부(330)로부터 입력되는 감지값들을 독취하여 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)의 삽입 여부를 인식하여 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)가 삽입?榮鳴? 판단되는 경우는 상술한 대로 히팅 동작이 수행되고, 만약 궐련 형태 에어로졸 형성기재(210)가 삽입되지 않은 것으로 판단되면 해당 신호를 프로텍션부(440)에 입력하고 프로텍션부에서 히팅부(450)로 신호를 발생하여 히팅부(450)는 히터 드라이버(510)를 오프(off)시켜서 히팅을 종료한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면 실시예에 따라서는 궐련 형태 에어로졸 발생기재(210)를 감지하기 위해 자기장 센서(240) 및 캐패시턴스 센서(250) 대신에 하나의 센서로 이미지 센서(270)를 적용할 수 있으며, 이 경우 궐련 형태 에어로졸 형생기재(210)에 포함된 은박지에 의한 감지값에 따라 상술한 과정과 동일한 과정으로 동작이 가능하다.
또한 실시예에 따라서는 궐련 형태 에어로졸 발생기재(210)를 감지하기 위해 자기장 센서(240) 및 캐패시턴스 센서(250) 대신에 하나의 센서로 초음파 센서(280)를 적용할 수 있으며, 이 경우 궐련 형태 에어로졸 발생기재(210)에서 반사되는 초음파의 반사계수값에 따라 상술한 과정과 동일한 과정으로 동작이 가능하다.
또한 실시예에 따라서는 궐련 형태 에어로졸 발생기재(210)를 감지하기 위해 자기장 센서(240) 및 캐패시턴스 센서(250) 대신에 하나의 센서로 컬러 센서(290)를 적용할 수 있으며, 이 경우 궐련 형태 에어로졸 발생기재(210)에 특정 컬러 표시를 포함시키고 이를 감지한 값에 따라 상술한 과정과 동일한 과정으로 동작이 가능하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 개략적인 구성과 캐패시턴스 센서를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 도 7 또는 도 8에 도시된 본 발명의 휴대용 에어로졸 발생장치에서 MCU의 궐련 인식부의 구체적인 궐련 형태 에어로졸 형성기재 인식 여부 감지 동작의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면 자기장 센서(240)는 제1 센서부(241)와 제2 센서부(242)로 구성되며, 도 8을 참조하면 캐패시턴스 센서(250)는 제1 캐패시턴스 패턴인 제1 센서부(251)와 제2 캐패시턴스 패턴인 제2 센서부(252)로 구성된다. 도 9를 참조하면 센서 모듈(300)로부터 인터럽트 신호를 받아 MCU(400)가 대기모드에서 활성모드로 전환되면 MCU(400)는 센서 모듈(300)과 통신하여 상태값에 따라 센서 모듈(300)의 현 상태를 확인하여 센서 모듈(300)의 상태가 변화하였으면 계속 진행하고, 변화가 없을 경우 MCU(400)는 다시 대기모드로 전환된다. 이후 총 5회의 샘플링 시간 동안 MCU(400)의 궐련 인식부(420)는 센서 모듈(300)의 최근 감지값을 읽고, 제1 센서부(210)의 감지값이 5회동안 감소하지 않고 유지되었는지를 확인한다. (감소가 발생할 경우 오류를 출력하고 종료한다) 이러한 확인 단계는 제1 센서부(241, 251)가 최초 감지한 이후 일정 시간 궐련에 해당하는 감지값 변화량을 유지하는지를 확인하여 외부 노이즈(Noise)등으로 인한 변화를 필터링 하기 위한 부분이다. 5회 동안 제1 센서부(241, 251)의 감지값의 감소 없이 안정적인 상태를 유지하는 경우 센서 모듈(300)에서 제2 센서부(242, 252)의 이전 15회 감지값을 읽어오고(15회 : 궐련 삽입 전 10회 + 궐련 삽입 후 5회) 분석하는데 감지값의 단순한 변화량 증가폭, 감지값의 상승/하강 기울기, 또는 학습된 궐련 감지값 패턴과의 비교 등을 사용하여 분석을 진행한다. 궐련 패턴을 분석하는 이유는 제2 센서부(242, 252)는 궐련 삽입부의 중간에 위치해 있어 궐련의 삽입 속도, 센싱 중 궐련으로의 움직임 등에 영향을 받기 때문이다. 상술한 분석 결과 정상 궐련일 경우 궐련 인식부(420)는 프로텍션부(440)에 신호를 발생해서 프로텍션부(440)를 동작시켜 히팅을 진행하고, 정상 궐련이 아닐 경우 오류 출력후 종료한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치에서 카트리지 인식부에 의한 액상 잔량 인식에 대해 설명하기 위한 액상 카트리지 구성도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치에서 카트리지 인식부에 의한 액상 잔량 인식에 대해 설명하기 위한 블럭도이다.
실시예에 따라 MCU(400)는 액상 카트리지(260)의 액상의 잔량을 인식하는 카트리지 인식부(430)를 구비하는데 카트리지 인식부(430)에 의한 액상의 잔량 인식에 대해 도 10 내지 도 11을 참조하면 액상 카트리지(260)에는 액상의 잔량을 측정하기 위해 다수의 캐패시턴스(262)가 설치된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 액상 카트리지(260)의 상부에는 캐패시턴스(262)가 최상위 레벨(263)에 연결되고 상기 최상위 레벨(263)에 구비된 신호선을 통해 후술하는 먹스(MUX)(35)와 연결된다. 액상(A)이 액상 카트리지(260)에 최상위 레벨(263)까지 남아 있는 경우는 최상위 레벨(263)과 연결된 캐패시턴스(262)의 값이 액상(A)이 최대치로 액상 카트리지(260)에 남아 있음을 가리키는 기설정값을 갖게된다. 만약 액상(A)이 최상위 레벨(263)보다 적게 남아 있는 경우에 상기 최상위 레벨(263)과 연결된 캐패시턴스(262)의 값은 액상(A)이 최상위 레벨(263)까지 남아 있는 값에서 변화되게 된다.
상기 캐패시턴스(262)에는 쉴드 패턴(261)과도 연결되어서 발생할 수도 있는 단락을 방지한다. 또한 액상 카트리지(260)의 하부에는 캐패시턴스(262)가 최하위 레벨(265)에 연결되고 상기 최하위 레벨(265)에 구비된 신호선을 통해 후술하는 먹스(MUX)(701)와 연결된다. 액상(A)이 액상 카트리지(260)에서 최하위 레벨(265)을 넘어서 남아 있는 경우는 상기 최하위 레벨(265)과 연결된 캐패시턴스(262)의 값이 액상(A)이 최하위 레벨을 넘어서 액상 카트리지(260)에 남아 있음을 가리키는 기설정값을 갖게 된다. 만약 액상(A)이 최하위 레벨(265)보다 적게 남아 있는 경우에는 상기 최하위 레벨(265)과 연결된 캐패시턴스(262)의 값은 액상(A)이 최하위 레벨(265)을 넘어서 남아 있는 값에서 변화되게 되어, 액상(A)의 잔량이 액상 카트리지(260)에 거의 남아 있지 않은 것을 알 수 있다. 상기 캐패시턴스(262)는 쉴드 패턴(261)과도 연결되어서 발생할 수 있는 단락을 방지한다. 또한 상기 최상위 레벨(263)와 최하위 레벨(265) 사이에는 다수의 캐패시턴스(262)가 설치되며, 상기 다수의 캐패시턴스(262)는 중간 레벨(264)과 쉴드 패턴(261)에 각각 연결되며, 각각의 캐패시턴스(262)는 중간 레벨(264)이 구비한 신호선을 통해 후술하는 먹스(MUX)(35)와 연결된다. 액상 카트리지(260)의 액상(A)이 상기 각각의 캐패시턴스(262)에 접촉하는지에 따라, 상기 각각의 캐패시턴스(262)의 값이 변화하게 된다. 상기 각각의 캐패시턴스(262)는 상기 최상위 레벨(263), 최하위 레벨(265), 중간레벨(20)이 구비하는 신호선을 통해 먹스(701)와 연결된다. MCU(400)는 먹스(701)를 제어해서 캐패시턴스(262)와 연결된 신호선을 선택할 수 있다. 상기 먹스(701)에서 선택된 신호선의 캐패시턴스값은 AD컨버터(702)에서 디지털 신호값으로 변환되며, 상기 변환된 디지털 신호값은 캘리브레이션(Calibration)부(703)에서 신호값의 신호레벨을 판별가능한 신호대역으로 조정되어 MCU(400)의 카트리지 인식부(430)로 입력하게 된다. 상기 MCU(400)의 카트리지 인식부(430)에서는 상기 캘리브레이션(Calibration)부(703)를 통해 입력되는 신호값의 변화를 실시간으로 판독하여, 액상(A)의 잔량을 계산한다. 상기 MCU(400)의 카트리지 인식부(430)에서는 사용시간에 따른 캐패시턴스(262)값의 변화량과 이에 따른 액상(A)의 잔량값이 기입력되어 설정되어 있을 수 있다. 따라서, 만약에 사용시간에 대응되는 기입력된 캐패시턴스(262)값의 변화량보다 매우 크거나 너무 작은 양이 입력되면 상기 MCU(400)는 액상의 잔량 측정에서 오작동이 발생한 것으로 판단하고 신호값을 노이즈(noise)로 간주하고 판단을 유보한다. 또한 액상(A)이 허용가능한 잔량 이하가 되어 상기 최하위 레벨(265)의 캐패시턴스(262)값이 변화하면, 상기 MCU(400)는 배터리(600)를 제어하여 액상 카트리지(260) 하부에 설치된 코일(801)에 공급되는 전력을 차단하며, LED(802)를 점등하거나, 진동 모터(803)를 동작하여 경고를 발생시킨다.
전술한 바와 같이, 액상 카트리지(260)는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 착탈 가능하게 제공될 수 있는데, 도 10 및 도 11에 보인 바와 같이 캐패시턴스(262)가 카트리지에 제공되므로, 이러한 착탈식 카트리지를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입시에 휴대용 에어로졸 발생장치에 제공되는 MCU(400)에 전기적으로 연결된다. 도 11에는 도시가 생략되었으나, 카트리지가 제 위치에 삽입되면서 카트리지의 외부로 노출된 전기 단자가 휴대용 에어로졸 발생장치의 전기 단자에 전기적으로 연결되면서 신호를 주고 받을 수 있게 된다.
또한 실시예에 따라 도 8에 도시된 캐페시턴스 센서(250)를 이용하여 액상 카트리지(260)의 액상 잔량을 측정하는 것도 가능하다. 액상 카트리지(260)의 외부에 제1 캐패시턴스 패턴(251)과 제1 캐패시턴스 패턴(252)이 설치되며, 상기 상술한 실시예들과 달리 도 9에서는 추가적인 차폐 구조 없이도 사각 형태의 두 캐패시턴스 패턴(251, 252)을 이용하여 사용자의 파지나 주변 부품들에 의한 캐패시턴스 변화를 감지할 수 있는 구조이다. 액상 카트리지(260) 내 액상 잔량 감지를 위해 제1 캐패시턴스 패턴(251)에 신호를 인가 시 또 다른 제1 캐패시턴스 패턴(252)에 차폐 신호를 인가하고, 주변 부품들에 대해 캐패시턴스 변화량 감지를 위해 제1 캐패시턴스 패턴(252)에 신호를 인가 시 제1 캐패시턴스 패턴에서 차폐 신호를 인가한다.
또한 제1, 제2 캐패시턴스 패턴(251, 252)은 도시화한 패턴 형상들을 통해 신호선으로 먹스(701)에 연결되며, 도 10을 참조하여 상술환 바와 같이 먹스(701)에서 선택된 신호선의 캐패시턴스값은 AD컨버터(702)에서 디지털 신호값으로 변환되며, 상기 변환된 디지털 신호값은 캘리브레이션(Calibration)부(703)에서 신호값의 신호레벨을 판별가능한 신호대역으로 조정되어 MCU(400)의 카트리지 인식부(430)로 입력하게 된다. MCU(400)의 카트리지 인식부(430)는 제1 캐패시턴스 패턴(251)의 캐패시턴스 값으로부터 도출된 레벨 값과 제1 캐패시턴스 패턴(252)의 캐패시턴스 값으로부터 도출된 레벨 값의 차이를 빼서 액상의 잔량을 구분할 수 있다. 각각 도출된 레벨 값의 차이를 뺄 경우 사용자가 파지 시에도 제1, 제2 캐패시턴스 패턴(251, 252)에 전이되는 고유전율이 동일하게 전달됨에 따라 변화하는 레벨 값의 차이 역시 동일하게 변화하게 된다. 따라서 액상 카트리지(260) 내 액상 잔량의 레벨을 확인할 수 있다. 상기와 같은 구조는 별도의 접지 패턴이 불필요하고, 완벽한 차폐의 어려움으로 액상 잔량을 측정하기 어려운 문제점을 해결하기 위해 두 캐패시턴스 패턴을 이용하여 효율적으로 판별이 가능하다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10 : 에어로졸 발생장치 11 : 궐련 형태 에어로졸 형성기재
12 : 카트리지 개구 13 : 카트리지
14 : 히터 15 : 마이크로컨트롤러
16 : 축전장치
100: 휴대용 에어로졸 발생장치
21: 궐련형태 에어로졸 형성기재
22: 공동 23: 파이프 히터
31: 액상 카트리지 32: 히터
40 : 배터리
1000: 휴대용 에어로졸 발생장치
210: 궐련형태 에어로졸 형성기재
220: 케이스 230: 공동
240: 자기장 센서 241: 제1 센서부
242: 제2 센서부 250: 캐패시턴스 센서
251: 제1 센서부 또는 제1 캐패시턴스 패턴
252: 제2 센서부 또는 제2 캐패시턴스 패턴
260: 액상 카트리지 261: 쉴드 패턴
262: 캐패시턴스 263: 최상위 레벨
264: 중간 레벨 265: 최하위 레벨
270: 이미지 센서 280: 초음파 센서
290: 컬러 센서
300: 센싱 모듈 310: 센싱부
320: 감지부 330: 데이터 저장부
340: 상태 저장부 350: 통신부
400: MCU(Micro Controller Unit)
410: 통신부 420: 궐련 인식부
430: 카트리지 인식부 440: 프로텍션(Protection)부
450: 히팅부 510: 히터 드라이버
520: 히터 600: 배터리
701: 먹스 702: AD컨버터
703: 캘리브레이션(Calibration)부
801: 코일 802: LED
803: 진동 모터
12 : 카트리지 개구 13 : 카트리지
14 : 히터 15 : 마이크로컨트롤러
16 : 축전장치
100: 휴대용 에어로졸 발생장치
21: 궐련형태 에어로졸 형성기재
22: 공동 23: 파이프 히터
31: 액상 카트리지 32: 히터
40 : 배터리
1000: 휴대용 에어로졸 발생장치
210: 궐련형태 에어로졸 형성기재
220: 케이스 230: 공동
240: 자기장 센서 241: 제1 센서부
242: 제2 센서부 250: 캐패시턴스 센서
251: 제1 센서부 또는 제1 캐패시턴스 패턴
252: 제2 센서부 또는 제2 캐패시턴스 패턴
260: 액상 카트리지 261: 쉴드 패턴
262: 캐패시턴스 263: 최상위 레벨
264: 중간 레벨 265: 최하위 레벨
270: 이미지 센서 280: 초음파 센서
290: 컬러 센서
300: 센싱 모듈 310: 센싱부
320: 감지부 330: 데이터 저장부
340: 상태 저장부 350: 통신부
400: MCU(Micro Controller Unit)
410: 통신부 420: 궐련 인식부
430: 카트리지 인식부 440: 프로텍션(Protection)부
450: 히팅부 510: 히터 드라이버
520: 히터 600: 배터리
701: 먹스 702: AD컨버터
703: 캘리브레이션(Calibration)부
801: 코일 802: LED
803: 진동 모터
Claims (11)
- 삭제
- 에어로졸 발생장치에 있어서,
하단이 금속재로 감싸진 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있는 공동과;
공동 부근에 설치되는 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서와;
자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서와 전기적으로 연결되는 센싱 모듈과;
센싱 모듈로부터 입력되는 신호 및 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지 여부를 판단하는 MCU;를 포함하고,
센싱 모듈은 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서의 감지값이 입력되는 센싱부와; 센싱부로부터 전달되는 감지값이 저장되는 데이터 저장부와; 센싱부로부터 전달되는 감지값과 데이터 저장부에서 전달되는 갑지값을 비교하는 감지부와; 감지부로부터 전달되는 상태값을 저장하는 상태 저장부와; 상태 저장부에서 전달되는 상태값에 따라 인터럽트 신호와 데이터 저장부로부터 입력되는 데이터를 MCU로 전송하는 통신부;를 포함하고,
MCU는 센싱 모듈의 통신부로부터 인터럽트 신호와 데이터를 전달받는 통신부와; 통신부로부터 입력되는 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재의 삽입 여부를 인식하는 궐련 인식부와; 궐련 인식부로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 인식된 경우 신호를 발생하는 프로텍션(protection)부와; 프로텍션부의 신호에 의해 궐련 형태 에어로졸 형성기재의 히팅을 제어하는 히팅부;를 포함하고,
센싱 모듈과 MCU는 서로 독립적으로 동작하며,
센싱 모듈의 감지부는 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 공동에 삽입된 것으로 감지된 경우에 인터럽트 신호를 센싱 모듈의 통신부를 통하여 MCU의 통신부로 전송하고,
MCU는 대기모드로 유지하되 센싱 모듈로부터 인터럽트 신호가 입력되는 경우만 활성모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제2항에 있어서,
MCU는 히팅 동작을 하는 동안 통신부를 통해 센싱 모듈의 통신부로 신호를 전달하고 센싱 모듈에서는 주기적으로 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서의 감지값을 데이터 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치. - 제2항 또는 제6항에 있어서,
자기장 센서는 제1 센서부와 제2 센서부로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치. - 제2항 또는 제6항에 있어서,
캐패시턴스 센서는 제1 캐패시턴스 패턴인 제1 센서부와 제2 캐패시턴스 패턴인 제2 센서부로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치. - 제2항 또는 제6항에 있어서,
자기장 센서 및 캐패시턴스 센서 대신에 하나의 센서로 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치. - 제2항 또는 제6항에 있어서,
자기장 센서 및 캐패시턴스 센서 대신에 하나의 센서로 초음파 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치. - 제2항 또는 제6항에 있어서,
자기장 센서 및 캐패시턴스 센서 대신에 하나의 센서로 컬러(Color) 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치.
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