KR20180059576A - 전자 증기 공급 시스템 - Google Patents

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supply system
electronic
steam supply
threshold
vaporizer
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크리스토퍼 로드
마틴 멀린
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니코벤처스 홀딩스 리미티드
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Abstract

전자 증가 공급 시스템은 제공되고, 상기 전자 공급 시스템은 전자 증기 공급 시스템을 통하여 사용자에 의한 흡입을 모니터링하기 위한 압력 강하 또는 공기 흐름 센서; 및 센서로부터의 판독치들에 기초하여 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 미리 결정된 윈도우(Tw)를 통해 흡입의 누적 기간(Ti)을 모니터링하고; 그리고 누적 기간(Ti)이 미리 결정된 임계치(Th)를 초과하면 전자 증기 공급 시스템을 슬립 모드로 전환(transfer)하도록 구성된다.

Description

전자 증기 공급 시스템{ELECTRONIC VAPOUR PROVISION SYSTEM}
본 개시는 전자 니코틴 전달 시스템들(예컨대, 전자-담배들) 같은 전자 증기 공급 시스템들에 관한 것이다.
전자 증기 공급 시스템들, 이를테면 전자 담배들은 일반적으로 기화될 액체, 통상적으로 니코틴의 저장소를 포함한다. 사용자가 디바이스 상에서 흡입할 때, 히터(heater)는 작은 양의 액체를 기화시키도록 작동되고, 그러므로 이는 사용자에 의해 흡입된다.
UK에서 전자 담배들의 사용은 빠르게 증가하고 있고, UK 내에서 전자 담배들을 사용하는 사람이 현재 백만이 넘는다는 것이 추정되었다.
본 개시는 첨부된 청구항들에서 정의된다.
일 양상에서, 전자 증기 공급 시스템이 제공되고, 상기 전자 증기 공급 시스템은:
전자 증기 공급 시스템을 통하여 사용자에 의한 흡입을 모니터링하기 위한 압력 강하 또는 공기 흐름 센서; 및
상기 센서로부터의 판독치들에 기초하여 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 제어 유닛을 포함하고;
상기 제어 유닛은:
미리 결정된 윈도우를 통해 흡입의 누적 기간을 모니터링하고; 그리고
누적 기간이 미리 결정된 임계치를 초과하면 전자 증기 공급 시스템을 슬립 모드(sleep mode)로 전환하도록 구성된다.
일 실시예에서, 미리 결정된 윈도우는 롤링 윈도우(rolling window)를 나타낸다. 다른 말로, 미리 결정된 윈도우는 윈도우의 기간에 따라 최종 20, 25, 30, 45 초 등을 나타낸다.
일 실시예에서, 슬립 모드에 진입시, 시스템의 하나 이상의 컴포넌트들은 시스템을 슬립 모드로부터 사용자 모드(증기가 흡입될 수 있음)로 전환하도록 맞물림 해제되고 다시 맞물려져야 한다. 일 실시예에서, 전자 증기 공급 시스템은 기화기 및 전원을 포함하고 이에 의해 기화기는 사용자 모드로 재진입하기 위하여 전원을 사용하여 맞물림 해제되고 다시 맞물려져야 한다. 이런 맞물림 해제하고 다시-맞물림은 디바이스를 리세팅하는 형태로서 여겨질 수 있다.
추가 양상에서, 전자 증기 공급 시스템이 제공되고, 전자 증기 공급 시스템은:
전자 증기 공급 시스템을 통하여 사용자에 의한 흡입을 모니터링하기 위한 압력 강하 또는 공기 흐름 센서; 및
상기 센서로부터의 판독치들에 기초하여 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은:
상기 흡입 기간을 모니터링하고;
만약 상기 흡입 기간이 제 1 임계치를 초과하면:
미리 결정된 기간 동안 상기 전자 증기 공급 시스템을 비활성화하게 하고;
상기 미리 결정된 기간이 만료된 후 상기 전자 증기 공급 시스템을 활성화하게 하고;
다음 흡입 기간을 모니터링하고; 그리고
상기 다음 흡입 기간이 제 2 임계치를 초과하면, 상기 전자 증기 공급 시스템을 슬립 모드로 전환하도록 구성된다.
일 실시예에서, 시스템은 전자 증기 공급 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위한 액체를 기화시키기 위한 기화기 및 기화기에 전력을 공급하기 위하여 셀(cell) 또는 배터리를 포함하는 전원을 포함한다. 슬립 모드로 전환 후, 시스템은 전원으로부터 기화기를 맞물림 해제 및 다시 맞물림함으로써, 전력이 기화기에 이용 가능하도록 사용자 모드(증기가 흡입될 수 있음)로 다시 전환될 수 있다. 이런 맞물림 해제 및 다시 맞물림은 디바이스를 리세팅하는 형태로서 여겨질 수 있다.
제 1 임계치는 실질적으로 제 2 임계치와 기간적으로 동일할 수 있다. 대안적으로, 제 1 임계치는 제 2 임계치보다 클 수 있다. 대안적으로, 제 1 임계치는 제 2 임계치보다 작을 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 임계치의 기간은 3, 3.5, 4, 4.5 또는 5 초일 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 임계치의 기간은 약 3 내지 5 초, 3.5 내지 5 초 또는 4 내지 5초일 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 임계치의 기간은 3초보다 클 수 있다. 다른 실시예들은 제 1 및/또는 제 2 임계치들(서로 동일할 수 있거나, 서로 상이할 수 있음)에 대해 상이한 값들을 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 비활성 기간은 3 내지 5 초일 수 있다. 다른 실시예들은 예컨대 시스템의 원하는 구성에 따라, 비활성 기간에 대해 상이한 값들을 사용할 수 있다.
추가 양상에서, 전자 증기 공급 시스템이 제공되고, 상기 전자 증기 공급 시스템은:
상기 전자 증기 공급 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위하여 액체를 기화시키기 위한 기화기;
상기 기화기에 전력을 공급하기 위한 셀 또는 배터리를 포함하는 전원;
펄스-폭 변조를 사용하여 상기 전원에 의하여 상기 기화기에 공급된 상기 전력의 전압 레벨의 변동을 보상하고, 이에 의해 상기 사용자에 의한 흡입을 위한 기화된 액체의 보다 일정한 출력 레벨을 제공하기 위한 전력 조절 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 전력 조절 시스템은 전압 기준 생성기를 포함하고, 기화기에 공급된 전력의 전압 레벨은 전압 기준 생성기로부터의 전압과의 비교에 기초하여 결정된다.
일 실시예에서, 전력 조절 시스템은 전압 기준 생성기로부터의 전압과 비교 전에 전원으로부터의 전압을 분할하기 위한 분압기(voltage divider)를 포함한다. 분압기는 직렬의 한 쌍의 저항기들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전력 조절 시스템은 기화기에 대략 일정한 전력 레벨을 제공할 수 있다.
추가 양상에서, 전자 증기 공급 시스템이 제공되고, 상기 전자 증기 공급 시스템은:
상기 전자 증기 공급 시스템을 통한 사용자에 의한 흡입을 모니터링하기 위한 압력 강하 또는 공기 흐름 센서; 및
상기 센서로부터의 판독치들에 기초하여 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은:
상기 센서 판독치가 이전 판독치로부터 제 1 임계치보다 많이 벗어날 때 흡입의 시작을 검출하고; 그리고
상기 센서 판독치가 상기 이전 판독치로부터 제 2 임계치보다 작게 벗어날 때 흡입의 종료를 검출하도록 구성되고,
상기 제 1 임계치는 상기 제 2 임계치보다 크다.
일 실시예에서, 이전 판독치는 주기에 기초하여 업데이트되는 주변 값을 포함한다. 일 실시예에서, 흡입의 시작의 검출시, 제어 유닛은, 센서 판독치가 얻어지는 속도(rate)를 증가시킨다. 일 실시예에서, 흡입의 시작의 검출시, 제어 유닛은 이 특정 흡입의 지속시간을 추적하기 위하여 하나 이상의 타이머들을 세팅한다.
일 실시예에서, 제 1 임계치는 이전 판독치에 대한 절대적 또는 상대적 차이일 수 있다. 예컨대, 제 1 임계치가 이전 판독치에 대한 절대적 차이일 때, 그 차이는 150, 200, 250, 300, 350, 400 또는 450 파스칼(Pascal)보다 클 수 있다. 대안적으로, 그 차이는 150 내지 450, 200 내지 400, 250 내지 350 또는 300 내지 350 파스칼 범위 내에 있을 수 있다. 제 1 임계치가 이전 판독치에 대한 퍼센티지 차이일 때, 퍼센티지 강하는 이전 판독치와 비교할 때 0.2%, 0.3% 또는 0.4%일 수 있다. 다른 실시예들은 절대적 차이 및/또는 상대적 차이에 대해 상이한 값들을 사용할 수 있거나, 제 1 임계치를 세팅하기 위하여 상이한 전략을 채택할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 임계치는 이전 판독치에 대한 절대적 차이 또는 상대적 차이일 수 있다. 예컨대, 제 2 임계치가 이전 판독치에 대한 절대적 차이이면, 그 차이는 80, 100 또는 120 파스칼보다 클 수 있다. 대안적으로, 그 차이는 20 내지 250, 50 내지 200, 또는 75 내지 150 범위 내에 있을 수 있다. 제 2 임계치가 이전 판독치에 대한 퍼센티지 차이이면, 퍼센티지 강하는 이전 판독치와 비교할 때 0.08%, 0.1% 또는 0.12%일 수 있다. 다른 실시예들은 절대적 차이 및/또는 상대적 차이에 대해 상이한 값들을 사용할 수 있거나, 제 2 임계치를 세팅하기 위하여 상이한 전략을 채택할 수 있다.
추가 양상에서, 전자 증기 공급 시스템이 제공되고, 상기 전자 증기 공급 시스템은:
상기 전자 증기 공급 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위하여 액체를 기화시키기 위한 기화기;
상기 기화기에 전력을 공급하기 위한 셀 또는 배터리를 포함하는 전원; 및
상기 기화기에 전원으로부터의 전력의 공급을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은, 어떠한 전력도 기화기에 공급되지 않는 슬립 모드 및 전력이 기화기에 공급하기 위하여 이용 가능한 사용자 모드를 가지며, 이에 의해 제어 유닛은 사용자 모드에서 비활성화의 미리 결정된 시간 양 후 및/또는 기화기가 전원으로부터 맞물림 해제된 후 사용자 모드로부터 슬립 모드로 되돌아간다.
비활성화 기간은 시스템의 원하는 구성에 따라 가변될 수 있다. 예컨대, 비활성화 기간은 4, 5, 또는 6 분보다 클 수 있다. 다른 실시예들은 예컨대 시스템의 원하는 구성에 따라 비활성 기간에 대한 상이한 값들을 사용할 수 있다.
시스템이 슬립 모드로 전환되는 경우, 전원을 사용하여 기화기를 맞물림 해제하고 다시 맞물림함으로써, 또는 (이전에 맞물림 해제되었다면) 전원을 사용하여 기화기를 다시 맞물림함으로써 사용자 모드로 다시 전환될 수 있다.
이들 및 다른 양상들은 전체가 읽혀질 때 본 개시로부터 명백하다. 그러므로, 본 개시는 특정 단락들로 제한되는 것이 아니라, 전체 서류에 제시된 본 개시들의 결합들로 확대된다. 예컨대, 전자 증기 공급 시스템은 상기 설명된 다양한 양상들(또는 양상들로부터의 피처들) 중 임의의 하나 이상을 포함하는 본 개시에 따라 제공될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 전자 담배의 개략 (분해)도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1의 전자 담배의 바디의 주 기능 컴포넌트들의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 전자 담배의 다양한 모드들 또는 상태들을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 디바이스의 잠재적 오용에 대해 보호하는 것을 돕기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 디바이스에서 흡입의 시작 및 종료를 검출하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 전자 담배 내 전력 조절 시스템의 개략도이다.
도 7a는 도 6의 전력 조절 시스템이 본 개시의 일부 실시예들에 따라 일정한 평균 전력 레벨을 유지하기 위하여 듀티 사이클(duty cycle)을 변화시키는 방법을 예시한다.
도 7b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 셀의 측정되거나 추적된 전압에 관련하여 듀티 사이클의 변동을 도시하는 개략 그래프이다.
상기 설명된 바와 같이, 본 개시는 전자 증기 공급 시스템, 이를테면 전자 담배에 관한 것이다. 다음 설명 전체에 걸쳐, 용어 "전자 담배"가 사용되지만; 이 용어는 전자 증기 공급 시스템과 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 전자 담배(10)의 개략 (분해)도(실척이 아님)이다. 전자 담배는 바디(20), 카트리지(cartridge)(30) 및 기화기(40)를 포함한다. 카트리지는 니코틴의 저장소 및 마우스피스(35)를 포함하는 내부 챔버를 포함한다. 카트리지 저장소는 기화기에 전달되도록 요구받는 그런 시간까지 니코틴을 유지하기 위한 폼 매트릭스(foam martix) 또는 임의의 다른 구조일 수 있다. 바디(20)는 일반적으로 전자 담배를 제어하기 위하여 전자 담배(10) 및 회로 기판에 전력을 제공하기 위한 재충전가능 셀 또는 배터리를 포함한다. 기화기(40)는 니코틴을 기화시키기 위해 히터를 포함하고 카트리지 내 저장소로부터 작은 양의 니코틴을 히터 상의 또는 히터에 인접한 가열 위치로 운반하는 심지 또는 유사한 디바이스를 더 포함한다. 히터가 회로 기판에 의해 제어되는 바와 같이, 배터리로부터 전력을 수신할 때, 히터는 심지로부터 니코틴을 기화시키고 그 다음, 이 증기는 마우스피스(mouthpiece)를 통하여 사용자에 의해 흡입된다.
바디(20) 및 기화기(40)는 서로 분리 가능하지만, 디바이스(10)가 사용중일 때 예컨대 나사 또는 베이오넷 피팅(bayonet fitting)(도 1에서 41A 및 21A로 개략적으로 표시됨)에 의해 함께 결합된다. 바디와 기화기 사이의 연결은 둘 사이의 기계적 및 전기적 연결성을 제공한다. 바디가 기화기로부터 분리될 때, 기화기에 연결하기 위하여 사용된 바디 상의 전기 연결부(21A)는 또한 충전 디바이스(도시되지 않음)를 연결하기 위한 소켓으로서 역할을 한다. 충전 디바이스의 다른 단부는 전자 담배의 바디 내 셀을 재충전하기 위하여 USB 소켓에 플러깅(plug)될 수 있다. 다른 구현들에서, 전자 담배는 전기 연결부(21A)와 USB 소켓 사이의 직접 연결을 위한 케이블을 갖출 수 있다.
바디는 공기 입구에 대해 하나 이상의 홀들(도 1에 도시되지 않음)을 갖춘다. 이들 홀들은 바디를 통하여 연결기(21A)의 부분으로서 제공된 공기 출구로의 공기 통로에 연결된다. 그 다음, 이것은 공기 경로를 기화기(40) 및 카트리지(30)를 통하여 마우스피스(35)에 링크한다. 카트리지(30) 및 기화기(40)는 사용중에 연결기들(41B 및 31B)(도 1에 다시 개략적으로 도시됨)에 의해 부착된다. 상기 설명된 바와 같이, 카트리지는 니코틴 저장소, 및 마우스피스를 포함하는 챔버를 포함한다. 사용자가 마우스피스(35)를 통하여 흡입할 때, 공기는 하나 이상의 공기 입구 홀들을 통하여 바디(20)로 이끌린다. 이런 공기흐름(또는 결과적인 압력 변화)은 압력 센서에 의해 검출되고, 차례로 압력 센서는 카트리지로부터 니코틴을 기화하기 위하여 히터를 활성화한다. 공기흐름은 바디로부터, 기화기(여기서 공기흐름이 니코틴 증기와 결합함)를 거쳐 통과하고, 그 다음, 공기와 니코틴 증기의 이런 결합은 카트리지를 거쳐 사용자에 의해 흡입될 마우스피스(35) 밖으로 통과한다. 카트리지(30)는 기화기(40)로부터 분리될 수 있고 니코틴의 공급이 고갈될 때 폐기될 수 있다(그 다음 다른 카트리지로 교체됨).
도 1에 도시된 전자 담배(10)가 예로서 제시되고, 다양한 다른 구현들이 채택될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 카트리지(30) 및 기화기(40)는 단일 유닛(일반적으로 카토마이저(cartomiser)로서 지칭됨)으로서 제공될 수 있고, 충전 설비는 차량 라이터(cigarette lighter) 같은 부가적이거나 대안적인 전력원에 연결될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1의 전자 담배(10) 바디(20)의 주 기능 컴포넌트들의 개략도이다. 이들 컴포넌트들은, 특정 구성에 따라, 일부 실시예들에서, 컴포넌트들 중 하나 이상이 회로 기판 자체 상에 물리적으로 장착되는 것이 아니라, 대신 회로 기판과 함께 동작하도록 바디 내에 수용될 수 있지만, 바디(20) 내에 제공된 회로 기판 상에 장착될 수 있다.
바디(20)는 바디(20)를 통해 공기 입구로부터 공기 출구(기화기)로의 공기 경로에 또는 상기 공기 경로에 인접하여 배치된 센서 유닛(60)을 포함한다. 센서 유닛은 압력 센서(62) 및 온도 센서(63)(또한 이 공기 경로 내에 또는 상기 공기 경로에 인접하여)를 포함한다. 바디는 홀 효과 센서(52), 전압 기준 생성기(56), 작은 스피커(58), 및 기화기(40) 또는 USB 충전 디바이스에 연결하기 위한 전기 소켓 또는 연결기(21A)를 더 포함한다.
마이크로제어기(55)는 CPU(50)를 포함한다. CPU(50) 및 다른 전자 컴포넌트들, 이를테면 압력 센서(62)의 동작들은 일반적으로 적어도 부분적으로 CPU(또는 다른 컴포넌트) 상에서 동작하는 소프트웨어 프로그램들에 의해 제어된다. 그런 소프트웨어 프로그램들은 마이크로제어기(55) 자체에 통합되거나, 별개의 컴포넌트로서 제공될 수 있는 비휘발성 메모리, 이를테면 ROM에 저장될 수 있다. CPU는 요구됨에 따라 그리고 요구될 때 개별 소프트웨어 프로그램들을 로딩 및 실행하기 위하여 ROM에 액세스할 수 있다. 마이크로제어기(55)는 또한 적당할 때 바디(10) 내의 다른 디바이스들, 이를테면 압력 센서(62)와 통신하기 위하여 적당한 통신 인터페이스들(및 제어 소프트웨어)을 포함한다.
CPU는 전자 담배 내의 조건들 또는 상태들, 이를테면 낮은 배터리 경고를 반영하도록 오디오 출력을 생성하기 위해 스피커(58)를 제어한다. 상이한 상태들 또는 조건들을 시그널링하기 위한 상이한 신호들은 상이한 피치(pitch) 및/또는 지속시간의 톤들 또는 삐 소리들을 활용함으로써, 및/또는 다수의 그런 삐 소리들 또는 톤들을 제공함으로써 제공될 수 있다.
상기 주의된 바와 같이, 전자 담배(10)는 공기 입구로부터 전자 담배를 통해, 압력 센서(62) 및 히터(기화기 내)를 지나, 마우스피스(35)까지의 공기 경로를 제공한다. 따라서 사용자가 전다 담배의 마우스피스를 흡입할 때, CPU(50)는 압력 센서로부터의 정보에 기초하여 그런 흡입을 검출한다. 그런 검출에 응답하여, CPU는 배터리 또는 셀(54)로부터 히터로 전력을 공급하고, 이에 의해 사용자에 의한 흡입을 위하여 심지로부터 니코틴을 가열 및 기화시킨다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 전자 담배(10)의 다양한 모드들 또는 상태들을 도시하는 개략도이다. 디바이스는 3개의 모드들, 즉 셀프(shelf) 모드(301), 슬립 모드(302), 및 사용자 모드(303)를 가진다. 상이한 모드들에 대한 하나의 동기는 셀 수명을 연장하는 것을 돕는 것이고 - 따라서 셸프 모드는 슬립 모드보다 배터리로부터의 전력을 덜 사용하고, 차례로 슬립 모드는 사용자 모드보다 셀로부터의 전력을 덜 사용한다. 홀 센서(52)는 셸프 모드로부터 슬립 모드로 스위칭을 담당하는 반면, CPU(50)는 일반적으로 미리 정의된 트리거들에 따라 슬립 모드와 사용자 모드(및 그 반대) 사이에서 디바이스를 스위칭하는 것을 담당한다. 이들 상태 변화들은 스피커(58)로부터의 적당한 삐 소리들 또는 톤들에 의해 확인될 수 있다.
디바이스는 그 본래의 패키징에 있을 때(도시되지 않음) 셸프 모드에 있고 - 따라서 고객(최종 사용자)에 의한 구매 전에는 셸프 모드에 있는다. 셸프 모드에서, 디바이스는 홀 효과 센서(52)를 제외하고 대체로 비활성화이고, 이는 매우 작은 전류를 이끈다(일부 구현들에서 대략 3μAmp). 셀(54)이 일반적으로 100 mAmp 시간들을 초과하는 용량을 가지기 때문에, 디바이스는 최대 4년 또는 그 초과 동안 셸프 모드에서 전력을 인가 받은 채로 있을 수 있다.
패키징은 홀 센서에 가까이 배치된 자석을 가지도록 배열된다. 디바이스가 패키징으로부터 제거될 때, 홀 센서는, 디바이스가 자석으로부터 관여되지 않을 때 발생하는 자기장의 변화(감소)를 검출한다. 일 실시예에서, 홀 센서(52)는 마이크로제어기(55)에 전력을 제공함으로써 이 변화에 응답하고, 그 다음 동작된다. 이것은 셸프 모드(301)로부터 슬립 모드(302)로 디바이스를 스위칭하는 효과를 가진다. 일단 디바이스가 셸프 모드에서 벗어나게 스위치되면, 특정 구현에 따라, 자석을 포함하는 패키징 내에 다시 배치되는 경우 디바이스가 셸프 모드로 리턴되는 것이 가능할 수 있다는 것을 주의하라.
바디는 전기 소켓 또는 연결기(21A)에 전기적으로 연결된 캐패시터(도 2에 도시되지 않음)를 더 포함한다. 본래의 패키징에서, 기화기(40)는 바디(20)로부터 분리된다. 이 구성에서, 바디(20)가 기화기(또는 USB 충전 디바이스)에 부착되지 않으므로, 전기 소켓(21A)은 캐패시터에 개방 회로를 제공하고, 그러므로 상대적으로 상당한 시간 기간 동안 자신의 전하를 유지한다. 그러나, 기화기(40)가 전기 소켓(21A)에 연결되면, 이것은, 캐패시터가 매우 빠르게 방전할 수 있는 전도 경로를 제공한다.
사용자가 디바이스를 동작시키기를 원할 때, 기화기는 바디에 결합된다. 슬립 모드에서 매 2초 마다 CPU는 캐패시터가 충전되게 처리한다. 캐패시터가 빠르게 방전하면(단지 1초 미만의 작은 시간 동안), CPU는, 바디가 이제 기화기에 연결된 것을 결정한다. 이것은 CPU가 디바이스를 슬립 모드(302)로부터 사용자 모드(303)로 스위칭하도록 트리거한다. 대안적으로, 캐패시터가 미리 결정된 시간(2초보다 훨씬 작음) 내에 방전하지 않으면, 이것은, 바디가 기화기로부터 여전히 분리된 것을 가리키고, 따라서 사용자는 디바이스를 동작시킬 수 없다. 따라서, 이런 후자의 경우, CPU는 디바이스를 슬립 모드에 유지하고, 기화기에 대한 임의의 새로운 연결에 대하여 테스트하기 위하여, 캐패시터를 다시 충전하기 전에 다른 2 초 간격 동안 대기한다.
2초 간격은, (ⅰ) 캐패시터를 너무 빈번하게 충전하지 않는 것(이는 배터리 수명을 감소시킬 것임)과, (ⅱ) 사용자가 사용을 위하여 디바이스를 준비하는 경우(바디에 기화기를 연결함으로써), 사용자가 흡입하는 시간에 의해 기화된 니코틴을 제공하기 위하여 디바이스가 활성화하는 것을 보장하는 것 사이의 밸런스인 것이 인식될 것이다. 다른 구현들에서, 상이한 간격은, 당해 디바이스의 속성들 및 의도된 사용 패턴들에 따라 채택될 수 있다.
CPU(50)가 디바이스를 사용자 모드(303)로부터 슬립 모드(302)로 다시 스위칭하도록 하는 다양한 루트들 또는 트리거들이 있다. 하나의 트리거는, 사용자가 바디(20)로부터 기화기(40)를 맞물림 해제하는 경우이고 - 이것은 통상적으로, 사용자가 당분간 전자 담배(10)를 사용하는 것을 끝낸 것을 가리킨다. 다른 트리거는, 사용자가 미리 결정된 시간, 이를테면 5분(어떻게 그런 흡입이 검출되는지의 설명은 하기를 참조) 동안 흡입하지 않는 경우이다. 이것은 예컨대, 사용자가 디바이스를 사용하는 동안 주의를 딴 데로 돌리고 있고, 기화기로부터 바디를 분리하지 않고 다른 무언가를 하려고 입장을 바꾸는 상황에서, 디바이스가 너무 길게 활성화 상태에 있게 되지 않는 것을 보장하는 것을 돕는다. 기화기가 여전히 바디에 연결되는 동안 CPU가 디바이스를 슬립 모드(302)로 전이하면, 사용자 모드(303)로 리턴하기 위하여, 사용자는 먼저 바디로부터 기화기를 맞물림 해제하고 그 다음 기화기를 바디와 다시 맞물림해야 한다. (이것은 디바이스를 리셋팅하는 형태로서 여겨질 수 있다). 이런 미리 결정된 시간 기간 동안 비활성화되는 경우 디바이스를 슬립 모드에 두는 것은 또한 전력 소비를 감소시킬뿐 아니라, 의도되지 않은 파티들에 의한 디바이스의 사용을 제한하는 것을 돕는다.
사용자 모드(303)로부터 슬립 모드(302)로 스위칭하기 위한 추가 트리거들은 디바이스의 잠재적 오용을 방지하는 것을 돕기 위하여 제공된다. 하나의 그런 트리거는 주어진 윈도우(Tw라 하는 지속시간을 가짐) 내에서 흡입의 총 기간(Ti라 함)을 모니터링한다. Ti의 값이 특이하게 큰 것으로 보여지면, CPU는 디바이스를 슬립 모드로 전이한다. 일부 구현들에서, Tw는 예컨대 30초, 40초 또는 50 초로 고정된다. 그 다음, 흡입의 총 누적 기간(Ti)이 이 윈도우 동안 주어진 임계치(Th)(10 또는 20 초를 말함)를 초과하면, 슬립 모드가 트리거된다. 예컨대, 디바이스는, 최종 40 초(윈도우 Tw를 나타냄) 내에서 흡입의 기간(Ti)이 15 초의 임계치(Th)를 초과하는 경우 슬립 모드로 전이할 수 있다.
이런 트리거를 보는 하나의 방식은, 디바이스의 다수의 흡입들(puffs)에 대응하는 기간에 걸쳐 누적 사용량을 평가함으로써 평균 사용 레벨(Ti/Tw)을 모니터하고, 그리고 이런 평균이 주어진 임계치(Th/Tw)를 초과하면 잠재적 오용을 신호하는 것이다. 평균 사용 레벨이 잠재적 오용을 나타내는지 누적 사용 레벨이 잠재적 오용을 나타내는지를 결정하고, 이에 따라 트리거링하기 위하여, 다른 구현들이 상이한 접근법들을 채택할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
일부 구현들에서 디바이스의 잠재적 오용에 대해 보호하는 것을 돕기 위한 다른 트리거는 도 4의 흐름도에 의해 예시된다. 일반적으로 CPU(50)에 의해 관리되는 프로세싱은 흡입(405)의 시작의 검출로 시작되고, 이는 영에서 동작하는 타이머를 시작한다(410). 이제 CPU는 2개의 잠재적 입력들 중 하나를 대기한다: (a) 흡입의 종료를 검출(420); 또는 (b) 타이머가 제 1 미리 정의된 임계치에 도달하는 것(410)(3, 3.5 또는 4 초를 말함). 타이머가 임계치에 도달하기 전에 흡입의 종료가 발생하면, 프로세싱은 누적 사용량 정보를 업데이트하는 것(430)을 제외하고, 추가 동작 없이 종료한다(439). 이 경우, 다음 흡입에 대한 프로세싱은 도 4의 흐름도의 시작(401)에서 다시 시작될 것이다.
그러나, 흡입의 종료를 검출하기 전에 타이머가 제 1 미리 정의된 임계치에 도달하면, CPU는 히터로의 전력을 차단함으로써 니코틴 증기의 공급을 자동으로 멈춘다. 이것은 사용자가 디바이스로부터 추가 니코틴 증기를 흡입하는 것을 방지한다. CPU는 또한 제 2 미리 정의된 간격 또는 지연(제 1 미리 정의된 임계치와 동일할 수 있음)(3, 3.5 또는 4 초를 말함) 동안 대기하도록 타이머를 재시작한다. 이 시간 동안, CPU는 비록 사용자가 흡입하지만, 이것이 니코틴 증기의 생성을 트리거하지 않는다(디바이스의 정상 동작과 달리)는 점에서 디바이스를 효과적으로 비활성 상태(450)로 유지한다. 미리 정의된 간격에 대응하는 시간 기간이 경과된 후, CPU는 디바이스를 효과적으로 재활성화하여(455), 사용자가 흡입하는 경우, 이것이 니코틴 증기를 생성하기 위하여 히터를 스위칭하도록 CPU를 트리거한다는 점에서, 이제 정상 동작이 재개된다. 그러나, 그런 추가 흡입을 검출하는 것(460)에 응답하여, CPU는 타이머를 다시 시작하고(465), 이런 추가 흡입의 지속시간이 제 2 미리 정의된 임계치(제 1 미리 정의된 임계치와 동일할 수 있음)(3, 3.5 또는 4 초를 말함)를 초과하는지를 결정(470)한다. 이런 결정은, CPU가 어느 것(흡입의 종료(480) 또는 타이머가 제 2 미리 정의된 임계치에 도달하는 것(470))이 먼저 발생하는지를 알기 위하여 대기한다는 점에서, 제 1 흡입을 갖는 상황과 유사하다. 흡입의 종료(480)가 먼저 발생하면, 추가 흡입의 지속 시간은 제 2 미리 정의된 임계치 내에 있다. 이 경우, 프로세싱은 누적 사용량을 업데이팅하는 것(430)을 제외하고 추가 동작 없이 종료하고, 다음 흡입에 대한 프로세싱은 도 4의 흐름도의 시작에서 다시 시작될 것이다.
그러나, 타이머가 흡입의 종료 전에 제 2 미리 정의된 임계치에 도달하면, 이제 그들 각각의 임계치들을 초과하는 2개의 연속적인 흡입들이 있기 때문에 이것은 추가 오용의 표시로서 여겨진다. 이 상황에서, CPU는 디바이스를 슬립 모드로 리턴한다(475). 이런 상황에서, 디바이스가 바디(20)로부터 기화기(40)를 맞물림 해제하고 그 다음 기화기를 바디와 다시 맞물림함으로써 사용자 모드로 리턴될 때까지 디바이스의 추가 동작이 방지되는 것이 인식될 것이다.
도 4의 프로세싱은, 한 번의 흡입에 대한 과도한 지속시간(디바이스가 다시 사용될 수 있기 전에 제 2 미리 정의된 간격에 대응하는 강제된 비활성 기간)에 대해 하나의 승인이 존재하고, 그리고 그 다음 과도한 지속 시간의 제 1 흡입 다음 바로 과도한 지속시간의 제 2 흡입이 뒤따르는 경우(즉, 디바이스가 다시 사용될 수 있기 전에 기화기와 바디를 분리 및 재결합하기 위하여 강제된 요건) 추가의 승인이 존재한다 있다는 점에서, 2 단계 접근법에 따라 디바이스의 잠재적 오용에 대해 보호하는 것을 돕는다.
일부 구현들에서, 도 4의 동작들은 디바이스의 잠재적 오용을 방지하는 것을 도울 수 있을 뿐 아니라, CPU(50)가 제 1 미리 정의된 임계치 이하로 히터에 계속하여 전력을 제공하는 기간을 일반적으로 제한함으로써 과열에 대해 보호하는 것을 도울 수 있다. 그렇지 않으면, 그런 과열은, 예컨대 디바이스가 사용자의 흡입 종료를 검출하지 못하는 경우, 또는 디바이스가 여하튼 오랜 흡입을 시뮬레이팅한 환경에서 놓여지는 경우 잠재적으로 발생할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 도 1 및 도 2의 디바이스에 대한 방법을 예시하는 흐름도이다. 이 방법은 디바이스가 사용자 모드에 진입할 때 개시된다(501). CPU는 초당 다수 번(예컨대, 5, 8, 9, 10 또는 12) 압력 센서로부터 압력 판독치를 얻는다(510). 일부 구현들에서, 압력 센서 및 온도 센서는 단일 결합 유닛(집적 회로 디바이스)으로 제공되고 - 이것은 압력 센서가 압력 판독치를 일정한 온도 값으로 조절하게 하고, 이에 의해 CPU에 공급된 압력 판독치들에서 온도의 변동들에 의해 야기된 압력 변동들을 제거(적어도 감소)한다. 다른 구현들에서, 압력 및 온도 판독치들은 별도로 CPU에게 제공될 수 있고, CPU는 온도의 임의의 변화들을 수용하기 위하여 압력 판독치들의 그 자신의 조절 또는 수정을 수행한다. 다른 구현들은 온도 센서를 가지지 않을 수 있고, 상기 경우 압력 판독치들은 임의의 온도 변동에 대한 보상 없이 직접 사용될 것이다.
제 1 압력 판독치가 획득된 후, 이것은 주변 압력 값으로서 저장된다(515). CPU는 또한 미리 결정된 시간 기간(2, 3 또는 4 초를 말함) 후 만료하는 타이머(T1)를 시작한다(520). CPU는 이제 2개의 이벤트들 중 하나를 대기한다. 제 1 이벤트는 타이머의 만료이다(535). 이 경우, CPU는 가장 최근 압력 판독치를 매칭시키기 위하여 주변 압력 값을 업데이트하고(530), 타이머를 리셋하고(520), 그리고 그 프로세스를 반복한다. 따라서, 임의의 다른 동작이 없을 때, CPU는 타이머(T1)의 상기 미리 결정된 시간 기간에 대응하여 정기적으로 주변 압력을 업데이트한다. 게다가, CPU는 또한 각각 새롭게 검출된 압력 판독치(계속 얻어짐(540))를 주변 압력에 대해 저장된 현재 값과 비교한다(545). 새로운 압력 판독치가 제 1 미리 정의된 양(임계치 TH1)보다 많이 주변 압력에 대해 저장된 값 아래이면, 이것은 제 2 이벤트, 즉 흡입의 시작의 검출(550)을 트리거한다. 제 1 미리 정의된 양(임계치 TH1)이 주변 압력에 대한 절대적 또는 상대적 차이로서 특정될 수 있다는 것을 주의하라. 예컨대, 특정 디바이스에 따라, 제 1 미리 정의된 양은 200, 300 또는 400 파스칼(중 하나)의 압력 강하, 또는 (저장된) 주변 값과 비교할 때 0.2%, 0.3% 또는 0.4%의 퍼센티지 강하일 수 있다.
일 구현에서, 주변 압력 값이 동작(530)에서 업데이트될 때마다, 시스템은 주변 압력 값 마이너스 제 1 미리 결정된 양(임계치 TH1)에 기초하여 제 1 트리거 압력 값을 결정한다. 그 다음 흡입의 시작을 검출하기 위한 동작(545)에서 테스트는, 동작(540)에서 검출된 압력이 이런 제 1 트리거 압력 값 미만인지를 체크할 수 있다. 만약 그렇다면, 검출된 압력은 임계치(TH1)보다 큰 압력의 강하를 나타내고, 이에 의해 동작(545)으로부터 긍정적인 결과를 유도하고, 이는 흡입의 시작에 대응한다. 이런 접근법의 하나의 장점은 검출된 압력과 제 1 트리거 압력 사이의 직접 비교가 흡입의 시작을 검출하기 위하여 빠르고 쉽게 수행될 수 있다는 것이다. 다른 구현들은, 비록 최종 결과가 동일하지만, 이런 검출을 수행하기 위한 다른 접근법을 채택할 수 있다. 예컨대, 각각의 검출된 압력은 먼저 현재 주변 압력으로부터 감산될 수 있고, 그 다음 흡입의 시작은, 이 감산 결과가 임계치(T1)보다 큰 경우 검출될 것이다.
현재 주변 값으로부터의 압력의 강하가 동작(545)에서 제 1 미리 정의된 양(TH1)을 초과하는 것을 가정하면, CPU는 흡입이 시작된 것을 결정한다. 그 다음 CPU는 흡입에 의해 유발된 공기흐름에 심지로부터의 니코틴을 기화시키기 위하여 기화기에 전력을 공급한다. 게다가, CPU는, 압력 센서 판독치가 얻어지는(575) 속도(초당 20-30 번을 말함)를 증가시키고, 이런 특정 흡입의 지속기간을 추적하고, 그리고 또한 특정 윈도우(Tw)에 걸쳐 사용량의 누적 레벨을 업데이트하기 위하여 상기 설명된 모니터링(도 4 참조)을 수행하도록 하나 이상의 타이머들을 세팅한다. CPU는 또한 계속하여, 타이머(T1)가 만료할 때마다 주변 압력 값을 업데이트(565)하고, 그리고 적당할 때 이 타이머를 리셋(570)한다.
CPU는, 압력 센서 판독치가 현재 저장된 주변 압력 값으로부터 제 2 미리 정의된 양(임계치 TH2) 내로 리턴할 때 흡입이 종료되었다(580)는 것을 결정한다. 제 1 미리 정의된 양(TH1)과 유사하게, 제 2 미리 정의된 양(TH2)은 주변 압력에 대한 절대적 또는 상대적 차이로서 특정될 수 있다. 예컨대, 특정 디바이스에 따라, 제 2 미리 정의된 양은 80, 100 또는 120 파스칼(중 하나)의 압력 강하, 또는 0.08%, 0.1% 또는 0.12%의 퍼센티지 강하일 수 있다. 제 1 미리 정의된 양(TH1)과 유사하게, 일부 구현들에서, 주변 압력 값이 동작(530)에서 업데이트될 때마다, 시스템은, 주변 압력 값 마이너스 제 2 미리 정의된 양(임계치 TH2)에 기초하여 제 2 트리거 압력 값을 결정할 수 있다. 그 다음 흡입의 시작을 검출하기 위한 동작(580)에서 테스트는, 동작(575)에서 검출된 압력이 이제 이런 제 2 트리거 압력 값보다 크도록 상승되었는지를 체크할 수 있다. 그렇다면, 검출된 압력은 이제 임계치(TH2)보다 작은 압력으로 강하를 나타내고, 이에 의해 동작(580)으로부터 긍정적 결과를 유도하고, 이는 흡입의 종료를 나타낸다. 흡입의 종료가 결정되면(585), CPU는 히터로의 전력을 스위치 오프할 수 있고, 상기 설명된 모니터링 프로세스들에서 사용된 임의의 타이머들을 리셋할 수 있다.
(ⅰ) 흡입의 시작 및 (ⅱ) 흡입의 종료를 결정하기 위하여 2개의 별개의 임계치들(TH1, TH2)을 가지는 것은 흡입이 현재 진행중인지 아닌지를 결정하기 위하여 단지 단일 임계치를 가지는 것보다 더 큰 융통성 및 신뢰성을 제공한다. 특히, 흡입의 시작을 검출하기 위한 임계치는 다소 상승될 수 있다(주변보다 큰 압력 강하에 대응). 이것은 흡입의 검출시 개선된 강건성을 제공하는 것을 돕는다(예컨대, 환경 조건들의 변화들에 관하여 원하지 않는 트리거링에 반대되는 바와 같이, 그 다음 원하지 않는 트리거링은 불필요한 가열, 따라서 셀로부터의 전력 및 저장소로부터의 니코틴 소비를 유도할 것임). 유사하게, 흡입 종료를 검출하기 위하여 더 낮은 임계치를 가지는 것은(주변으로부터 보다 작은 압력 강하) 흡입의 실제 길이의 보다 우수한 측정을 제공하는 것을 돕고, 이는 상기 설명된 바와 같이 디바이스의 잠재적 오용에 대해 모니터링하기에 유용하다. 예컨대, 들이마심(흡입)의 후자 부분이 주변으로부터 더 낮은 압력 강하를 생성하는 경향이 있고, 따라서 제 2 임계치(TH2)가 제 1 임계치(TH1)와 비교할 때 감소되지 않으면(주변으로부터 더 적은 압력 강하에 대응함), 비록 보다 낮은 레벨에서 보다 작은 압력 강하를 생성하지만, 사용자가 실제로 여전히 디바이스를 들이마시는 동안 흡입이 종료된 것을 디바이스가 결정하는 경향이 있다는 것이 발견되었다.
도 2에 예시된 바와 같이, 도 1 및 도 2의 전자 담배(10)는 재충전가능 셀(54)에 의해 전력을 인가받는다. 실제로, 그런 셀들의 전압 출력은, 그런 셀들이 예컨대, 완전히 충전될 때 약 4.2V로부터 완전히 방전되기 직전 약 3.6V로 방전하기 때문에 감소하는 경향이 있다. 주어진 가열 저항기(R) 양단 전력 출력이 V2/R로 나타나기 때문에, 이것은 최종 동작 전력 출력(3.6V의 전압에서)이 초기 전력 출력(4.2V의 전압)의 단지 73%이도록 전력 출력의 대응하는 강하가 일반적으로 있을 것이라는 것을 암시한다. 셀(54)에 의해 기화기(40) 내 히터에 공급되는 전력의 이런 변화는 기화되는(따라서 사용자에 의해 흡입되는) 니코틴의 양에 영향을 줄 수 있다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 전자 담배에 대한 전력 조절 시스템의 일부의 개략 묘사이다. 전력 조절 시스템은 재충전가능 셀(54)의 출력 전압(Vc)의 변동들과 무관하게, 일정한 (알려진) 출력 전압 레벨(Vr)을 제공하는 전압 기준 디바이스(56)를 포함한다. 전력 조절 시스템은 저항기들(R1 및 R2)의 상대적 사이즈(저항)에 따라 알려진 방식으로 출력 전압(Vc)을 수신 및 분할하는 2개의 저항기들(R1, R2)을 포함하는 분압기를 더 포함한다. 분압기(610)의 중간점은 출력 전압(Vdiv)를 취하기 위하여 사용된다.
CPU(50)는 분압기로부터 전압(Vdiv) 및 전압 기준 디바이스(56)로부터 전압(Vr)을 수신한다. CPU는 이들 2개의 전압들을 비교하고 Vr에 기초하여 Vdiv를 결정할 수 있다. 게다가, R1 및 R2의 (상대적) 저항들이 알려지는 것을 가정하여, CPU는 Vdiv로부터 셀 출력 전압(Vc)을 추가로 결정할 수 있다. 그러므로 이것은 CPU가 셀이 방전할 때 셀(54)로부터 전압 출력(Vc)의 변동을 측정(추적)하게 한다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에서, 어떻게 전자 담배(10)의 전력 조절 시스템이 전압의 변동을 보상하기 위하여 펄스-폭 변조 형태를 사용하는지를 예시한다. 따라서 CPU(50)가 기화기(40) 내의 히터에 연속적인 전기 전력을 제공하기보다, 전기 전력은 대신 효과적으로 직사각형 파 또는 구형파로서 규칙적 간격들로서 일련의 펄스들로서 공급된다. 각각의 펄스가 Dp의 "온" 지속시간을 가지며, 펄스가 Di(펄스 간격 또는 간격 지속시간으로서 지칭됨)의 매 기간 공급되는 것을 가정하여, 펄스 지속시간 대 간격 지속시간의 비율(Dp/Di)은 듀티 사이클로서 알려진다. Dp=Di이면, 듀티 사이클이 1(또는 100%)이고, CPU는 실제로 연속적인 전압을 제공한다. 그러나, 듀티 사이클이 1보다 작으면, CPU는 전기 전력을 제공하는 기간들을 전기 전력을 제공하지 않는 기간들과 교번시킨다. 예컨대, 듀티 사이클이 65%이면, 각각의 전압 펄스는 간격 지속시간의 65%를 나타내는 지속시간을 가지며, 어떠한 전압(또는 전력)도 간격의 나머지 35% 동안 공급되지 않는다.
만약 1(즉, 연속적인 공급)의 듀티 사이클 동안 전력(P)을 제공하는 신호 레벨을 고려하면, 듀티 사이클이 1 미만으로 감소될 때 제공된 전력의 평균 전력은 듀티 사이클에 의해 곱셈된 P에 의해 제공된다. 따라서, 듀티 사이클이 65%(예컨대)이면, 유효 전력률은 P의 65%가 된다.
도 7a는 2개의 상이한 직사각형 파들을 예시하고, 하나는 실선으로 도시되고, 다른 것은 파선으로 도시된다. 펄스 간격 또는 기간(Di)은 양쪽 파들에 대해 동일하다. 실선으로 도시된 출력은 T1의 펄스 지속시간(폭) 및 온(on), 즉 순시 전력 레벨일 때 P1의 전력 출력을 가진다. 이런 실선 출력의 듀티 사이클은 P1×T1/Di의 평균 전력 출력을 제공하기 위하여 T1/Di이다. 마찬가지로, 파선으로 도시된 출력은 T2의 펄스 지속시간(폭) 및 온일 때 P2의 순시 전력 출력을 가진다. 이런 실선 출력의 듀티 사이클은 P2×T1/Di의 평균 전력 출력을 제공하기 위하여 T2/Di이다.
도 7a는 또한 양쪽 출력들(실선 및 파선)에 대해 동일한 평균 전력 출력(P(ave))을 점선으로 나타낸다. 이것은 (P1×T1/Di)=(P2×T1/Di)라는 것을 암시한다. 다른 말로, 펄스 간격(Di)이 일정하게 유지되는 것을 가정하면, 평균 전력 출력은, 펄스 지속시간(T)이 (순시) 전력 출력(P)과 반대로 변화하면 일정하고, 따라서 P×T는 또한 일정하다.
본 개시의 일부 실시예들에 따라, 전자 담배(10)의 전력 조절 시스템은 대략 일정한 전력 레벨을 기화기 히터에 제공하기 위하여 도 7a에 도시된 바와 같은 펄스-폭 변조 방식을 구현한다. 따라서, 도 6의 전력 조절 시스템은 CPU(50)가 셀(54)로부터의 현재 전압 출력 레벨을 추적하게 한다. 이런 측정된 전압 출력 레벨에 기초하여, 그 다음 CPU는 셀(54)로부터의 전압 출력 레벨의 변동들을 보상하기 위하여 기화기 히터로의 전력을 제어하기 위하여 적당한 듀티 사이클을 세팅하고, 이에 의해 대략 일정한 (평균) 전력 레벨을 기화기 히터에 제공한다. 펄스 간격이 히터의 열적 응답 시간보다 매우 작도록 펄스 간격이 충분히 짧도록(통상적으로 <<1 초) 선택되는 것을 주의하라. 다른 말로, 각각의 펄스의 "오프(off)" 부분들은, 히터가 이 기간 동안 충분히 냉각하지 않도록 상당히 짧다. 그러므로, 히터는 개별 펄스 간격들의 타임스케일(timescale)에서 가열 출력의 큰 수정 없이, 평균 수신된 전력 레벨에 기초하여 니코틴을 기화하기 위하여 실제로 일정한 열원을 제공한다.
도 7b는 (측정된) 전압 출력 레벨로부터 듀티 사이클로의 맵핑을 개략 형태로 예시한다. 셀(54)이 자신의 가장 낮은 출력 전압(3.6V)을 제공할 때, 듀티 사이클은 1(최대 가능한 값)로 세팅된다. 셀(54)이 자신의 가장 높은 출력 전압(4.2V)을 제공할 때, 듀티 사이클은 ~0.73으로 세팅된다. 도 7b는 또한 전압들을 개입하기 위한 듀티 사이클을 개략적으로 예시하여, 듀티 사이클(고정된 펄스 간격에 대한 펄스 지속시간과 동일함)은 전력 출력(고정된 히터 저항에 대해 V2에 비례함)에 역비례하여 가변한다. 도 7b에 도시된 전압을 갖는 듀티 사이클의 정확한 변동은 단지 예시이고, 임의의 주어진 구현의 상세들에 따라 가변할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
상기 설명된 펄스-폭 변조 방식의 결과로서, CPU(50)는 셀(54)로부터의 출력 전압 레벨의 변동들에도 불구하고 셀(54)로부터 기화기 히터에 공급된 평균 전력 출력을 대략 일정한 레벨로 유지할 수 있다. 이것은 보다 일정한 가열 효과, 따라서 보다 일정한 레벨의 니코틴 기화 및 그러므로 사용자에 대한 흡입을 제공하는 것을 돕는다.
비록 본원에 설명된 전자 담배가 3개의 분리 가능 섹션들, 즉 바디, 카트리지 및 기화기를 포함하지만, 다른 전자 담배들이 상이한 수의 섹션들을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예컨대, 일부 전자 담배는 단일(통합된) 완전한 디바이스로서 공급되고, 상이한 섹션들로 전혀 분리될 수 없고, 다른 전자 담배들은 실제로 2개의 섹션들을 포함할 수 있고, 본원에 설명된 기화기와 액체 저장소를 결합하여, 카토마이저를 형성한다. 게다가, 본원에 설명된 전자 담배는 다수의 피처들, 이를테면 보다 일정한 전력 레벨을 제공하기 위한 펄스-폭 변조, 흡입 지속시간의 신뢰성 있는 모니터링을 위한 임계치 세팅, 오용에 대해 보호하는 것을 돕기 위하여 누적 흡입 모니터링 및/또는 과도한 길이의 연속 흡입들에 대한 체킹, 및 디바이스를 보호하는 것을 돕기 위하여 비활성 기간 후 슬립 모드로 되돌아감을 포함한다. 그러나, 일부 전자 증기 공급 시스템이 원하는 바와 같이 임의의 결합으로 제공될 수 있는 이들 피처들의 일부(또는 하나)만을 가질 수 있다는 것이 인식될 것이다.
다양한 문제들을 처리하고 기술을 진보시키기 위하여, 본 개시는 청구된 본 발명(들)이 실시될 수 있는 다양한 실시예들을 예시로써 도시한다. 본 개시의 장점들 및 피처들은 단지 실시예들의 대표 샘플을 가지며, 포괄적이고 및/또는 배타적이지 않다. 이들은 청구된 발명(들)을 이해하고 가르치는 것을 돕기 위해서만 제시된다. 본 개시의 장점들, 실시예들, 예들, 기능들, 피처들, 구조들, 및/또는 다른 양상들이 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 개시에 대한 제약들 또는 청구항들의 등가물들에 대한 제약들로 고려되지 않고, 다른 실시예들이 활용될 수 있고 청구항들의 범위에서 벗어나지 않고 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다양한 실시예들은 본원에 구체적으로 설명된 것들 외에 개시된 엘리먼트들, 컴포넌트들, 피처들, 부분들, 단계들, 수단들 등의 다양한 결합들을 적당히 포함하거나, 구성하거나, 필수적으로 구성할 수 있다. 본 개시는 현재 청구되지 않았지만 미래에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (37)

  1. 전자 증기 공급 시스템으로서,
    상기 전자 증기 공급 시스템을 통하여 사용자에 의한 흡입을 모니터링하기 위한 압력 강하 또는 공기 흐름 센서; 및
    상기 센서로부터의 판독치들에 기초하여 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 제어 유닛
    을 포함하고;
    상기 제어 유닛은:
    미리 결정된 윈도우(Tw)를 통해 흡입의 누적 기간(Ti)을 모니터링하고; 그리고
    상기 누적 기간(Ti)이 미리 결정된 임계치(Th)를 초과하면 상기 전자 증기 공급 시스템을 슬립 모드(sleep mode)로 전환하도록 구성되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 윈도우(Tw)는 기간적으로 고정되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 윈도우(Tw)는 롤링 윈도우(rolling window)를 나타내는,
    전자 증기 공급 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은:
    흡입 기간을 모니터링하고;
    만약 상기 흡입 기간이 제 1 임계치를 초과하면:
    미리 결정된 기간 동안 상기 전자 증기 공급 시스템을 비활성화하게 하고;
    상기 미리 결정된 기간이 만료된 후 상기 전자 증기 공급 시스템을 활성화하게 하고;
    다음 흡입 기간을 모니터링하여, 상기 다음 흡입 기간이 제 2 임계치를 초과하면, 상기 전자 증기 공급 시스템을 슬립 모드로 전환하도록
    추가로 구성되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  5. 전자 증기 공급 시스템으로서,
    상기 전자 증기 공급 시스템을 통한 사용자에 의한 흡입을 모니터링하기 위한 압력 강하 또는 공기 흐름 센서; 및
    상기 센서로부터의 판독치들에 기초하여 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 제어 유닛
    을 포함하고,
    상기 제어 유닛은:
    흡입 기간을 모니터링하고;
    만약 상기 흡입 기간이 제 1 임계치를 초과하면:
    미리 결정된 기간 동안 상기 전자 증기 공급 시스템을 비활성화하게 하고;
    상기 미리 결정된 기간이 만료된 후 상기 전자 증기 공급 시스템을 활성화하게 하고;
    다음 흡입 기간을 모니터링하여, 상기 다음 흡입 기간이 제 2 임계치를 초과하면, 상기 전자 증기 공급 시스템을 슬립 모드로 전환하도록
    구성되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 임계치는 실질적으로 상기 제 2 임계치와 기간적으로 동일한,
    전자 증기 공급 시스템.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 임계치는 3 내지 5 초인,
    전자 증기 공급 시스템.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 임계치는 3 내지 5 초인,
    전자 증기 공급 시스템.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비활성 기간은 3 내지 5 초인,
    전자 증기 공급 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은:
    상기 센서 판독치가 이전 판독치로부터 제 1 임계치보다 많이 벗어날 때 흡입의 시작을 검출하고; 그리고
    상기 센서 판독치가 상기 이전 판독치로부터 제 2 임계치보다 작게 벗어날 때 흡입의 종료를 검출하도록 추가로 구성되고,
    상기 제 1 임계치는 상기 제 2 임계치보다 큰,
    전자 증기 공급 시스템.
  11. 전자 증기 공급 시스템으로서,
    상기 전자 증기 공급 시스템을 통한 사용자에 의한 흡입을 모니터링하기 위한 압력 강하 또는 공기 흐름 센서; 및
    상기 센서로부터의 판독치들에 기초하여 흡입의 시작 및 종료를 검출하기 위한 제어 유닛
    을 포함하고,
    상기 제어 유닛은:
    상기 센서 판독치가 이전 판독치로부터 제 1 임계치보다 많이 벗어날 때 흡입의 시작을 검출하고; 그리고
    상기 센서 판독치가 상기 이전 판독치로부터 제 2 임계치보다 작게 벗어날 때 흡입의 종료를 검출하도록 구성되고,
    상기 제 1 임계치는 상기 제 2 임계치보다 큰,
    전자 증기 공급 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 이전 판독치는 주기에 기초하여 업데이트되는 주변 값을 포함하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입의 시작의 검출시, 상기 제어 유닛은, 센서 판독치가 얻어지는 레이트(rate)를 증가시키는,
    전자 증기 공급 시스템.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입의 시작의 검출시, 상기 제어 유닛은 이 특정 흡입의 지속시간을 추적하기 위하여 하나 또는 그 초과의 타이머들을 세팅하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 임계치는 상기 이전 판독치에 관하여 절대적 또는 상대적 차이일 수 있는,
    전자 증기 공급 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 임계치는 상기 이전 판독치에 관하여 절대적 차이인, 예컨대 200, 300 또는 400 파스칼(Pascal)(중 하나)의 압력 강하인,
    전자 증기 공급 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 임계치가 상기 이전 판독치에 관하여 퍼센티지 차이인, 예컨대 상기 이전 판독치와 비교될 때 0.2%, 0.3% 또는 0.4%의 퍼센티지 강하인,
    전자 증기 공급 시스템.
  18. 제 10 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 임계치는 상기 이전 판독치에 관하여 절대적 또는 상대적 차이일 수 있는,
    전자 증기 공급 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 임계치는 상기 이전 판독치에 관하여 절대적 차이인, 예컨대 80, 100 또는 120 파스칼(중 하나)의 압력 강하인,
    전자 증기 공급 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 임계치는 상기 이전 판독치에 관하여 퍼센티지 차이인, 예컨대 상기 이전 판독치에 비교될 때 0.08%, 0.1% 또는 0.12%의 퍼센티지 강하인,
    전자 증기 공급 시스템.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬립 모드에 진입시, 상기 시스템의 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들은 상기 시스템을 슬립 모드로부터 사용자 모드로 전환하도록 맞물림 해제되고 다시 맞물려져야 하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 전자 증기 공급 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위한 액체를 기화시키기 위한 기화기 및 상기 기화기에 전력을 공급하기 위하여 셀(cell) 또는 배터리를 포함하는 전원을 포함하고, 슬립 모드로 전환된 다음, 상기 시스템은 전력이 상기 기화기에 이용 가능한 사용자 모드로 다시 전환되고, 상기 전환은 상기 전원으로부터 기화기를 맞물림 해제하고 다시 맞물림함으로써 발생하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  23. 전자 증기 공급 시스템으로서,
    상기 전자 증기 공급 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위하여 액체를 기화시키기 위한 기화기;
    상기 기화기에 전력을 공급하기 위한 셀 또는 배터리를 포함하는 전원;
    펄스-폭 변조를 사용하여 상기 전원에 의하여 상기 기화기에 공급된 상기 전력의 전압 레벨의 변동을 보상하고, 이에 의해 상기 사용자에 의한 흡입을 위한 기화된 액체의 보다 일정한 출력 레벨을 제공하기 위한 전력 조절 시스템
    을 포함하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 전력 조절 시스템은 전압 기준 생성기를 포함하고, 상기 기화기에 공급된 전력의 전압 레벨은 상기 전압 기준 생성기로부터의 전압과의 비교에 기초하여 결정되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 전력 조절 시스템은 상기 전압 기준 생성기로부터의 전압과 비교 전에 상기 전원으로부터의 전압을 분할하기 위한 분압기(voltage divider)를 포함하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 분압기는 직렬의 한 쌍의 저항기들을 포함하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 저항기들은, 2개의 저항기들의 저항의 비율이 온도에 비교적 안정하도록 매칭되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조는, 상기 셀 또는 배터리가 자신의 가장 낮은 동작 출력 전압 레벨을 가질 때 1의 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는,
    전자 증기 공급 시스템.
  29. 제 23 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 조절 시스템은 대략 일정한 전력 레벨을 상기 기화기에 제공할 수 있는,
    전자 증기 공급 시스템.
  30. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 따른 상기 전자 증기 공급 시스템의 피처(feature)들을 더 포함하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  31. 전자 증기 공급 시스템으로서,
    상기 전자 증기 공급 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위하여 액체를 기화시키기 위한 기화기;
    상기 기화기에 전력을 공급하기 위한 셀 또는 배터리를 포함하는 전원; 및
    상기 기화기에 상기 전원으로부터의 전력의 공급을 제어하기 위한 제어 유닛
    을 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 어떠한 전력도 상기 기화기에 공급되지 않는 슬립 모드 및 전력이 기화기에 공급하기 위하여 이용 가능한 사용자 모드를 가지며, 이에 의해 상기 제어 유닛은 사용자 모드에서 비활성화의 미리 결정된 시간 양 후 및/또는 기화기가 상기 전원으로부터 맞물림 해제된 후 사용자 모드로부터 슬립 모드로 되돌아가는,
    전자 증기 공급 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 사용자 모드에서 비활성화의 미리 결정된 시간 양, 예컨대 4분보다 큰 시간 양 후 사용자 모드로부터 슬립 모드로 되돌아가는,
    전자 증기 공급 시스템.
  33. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 기화기를 상기 전원과 맞물림 해제하고 그리고 다시 맞물림함으로써 사용자 모드로 다시 전환되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  34. 제 31 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 기화기가 상기 전원으로부터 맞물림 해제된 후 사용자 모드로부터 슬립 모드로 되돌아가는,
    전자 증기 공급 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 기화기를 상기 전원과 다시 맞물림으로써 사용자 모드로 다시 전환되는,
    전자 증기 공급 시스템.
  36. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 31 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항의 상기 전자 증기 공급 시스템의 피처들을 더 포함하는,
    전자 증기 공급 시스템.
  37. 본원에 실질적으로 정의된 바와 같은 전자 증기 공급 시스템.
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