用于气溶胶生成装置的具有谐振电路的筒的制作方法

1.本公开涉及一种用于气溶胶生成装置的筒。具体地讲，本公开涉及一种用于气溶胶生成装置的筒，其中筒包括可用于识别筒或其内容物的谐振电路。本公开还涉及一种用于与筒一起使用的气溶胶生成装置以及包括筒和装置两者的气溶胶生成系统。


背景技术：

2.手持式电操作气溶胶生成系统可具有包括装置和可移除筒的模块化构造。在已知的气溶胶生成系统中，所述装置通常包括电池和控制电子器件，并且筒包括容纳液体气溶胶形成基质的供应的液体储存部分和电加热器。加热器通常包括线圈，该线圈围绕细长芯缠绕，该细长芯将液体气溶胶形成基质从液体储存部分转移到加热器。电流可穿过线圈以加热该加热器，并且由此从气溶胶形成基质生成气溶胶。筒通常还包括烟嘴，用户可以通过所述烟嘴抽吸以将气溶胶吸入口中。
3.筒通常可互换，并且可以包括一系列不同的气溶胶形成基质，其可以在组成、味道、强度或其它特性方面显著变化。用户能够任意交换筒。然而，使某一气溶胶形成基质气溶胶化或产生某一用户体验所需的条件可因筒而异。特别地，特定筒所需的加热曲线可取决于气溶胶形成基质的特性。


技术实现要素：

4.因此，需要提供自动识别筒的手段，使得气溶胶生成装置可以相应地调整其气溶性条件。
5.根据本公开的实例，提供了一种用于气溶胶生成装置的筒。筒可包括气溶胶形成基质。筒可包括用于加热气溶胶形成基质的电加热器。筒可包括谐振电路。所述谐振电路可以被配置成以预定谐振频率谐振。预定谐振频率可以与筒的身份相关联。
6.如本文所用，术语“谐振电路”是指表现出共振或谐振行为的电路。即，电路在称为其谐振频率的某一频率下天然地以比其它频率更大的振幅振荡。
7.有利地，通过配置所述谐振电路以预定谐振频率谐振，气溶胶生成装置能够通过确定谐振发生的频率来清楚地识别筒或所述筒中所含的气溶胶形成基质。换句话说，谐振频率充当筒的特性特征。不同筒可以使用不同的预定谐振频率，以允许区分不同的筒。一旦已识别筒，则气溶胶生成装置接着可针对包含在筒中的气溶胶形成基质施加适当的加热曲线。
8.有利地，与例如存储器芯片或rfid标签的其它识别方法相比，谐振电路可由相对较少的廉价的电气部件构成，并且因此，谐振电路表示识别筒的简单且经济有效的方式。
9.使用谐振电路来识别筒的另一个优点是，谐振电路可以用作防伪措施。如果用户尝试将未经授权的筒连接到其不具有谐振电路的气溶胶生成装置，或者使用不具有预期的预定谐振频率的谐振电路，则气溶胶生成装置可能能够将筒识别为未经授权的或可能的伪造品，并且警告用户或阻止装置的操作。
10.所述谐振电路可以与电加热器并联连接。将谐振电路与电加热器并联连接的优点在于，它通过避免将谐振电路的无源电气部件与加热器串联连接，有助于减少在加热期间的谐振电路中的能量损耗。期望在加热期间最小化谐振电路的能量消耗，使得可以向加热器供应更多能量。如果无源部件与加热器串联布置，那么供应到加热器的电流也将穿过这些部件，导致这些部件(例如这些部件的寄生元件，例如寄生电阻)的能量损耗。
11.将谐振电路与电加热器并联连接的另一优点是筒只需要两个电触头来向加热器供电，并且还向谐振电路提供输入信号并从该输入电路接收输出信号。如果谐振电路串联连接，将需要至少一个额外连接以从谐振电路接收输出信号。
12.所述谐振电路可包括三个或更少部件。所述谐振电路可包括两个或更少部件。这降低了电路的复杂性和成本，并且还降低了电路的大小，即电路需要更少的印刷电路板面积。
13.所述谐振电路可包括电容器和电感器。这是最简单的谐振电路类型，并且可以仅用两个无源部件来实现。有利地，在谐振电路与加热器并联布置并且向筒施加直流(dc)电压以加热加热器的情况下，电容器阻挡dc电压并且有效地充当开路，使得没有直流电流流过谐振电路。相反，仅直流电通过加热器流动，并且因此在加热期间使谐振电路中的能量损耗最小化。
14.对于包括电感器和电容器(所谓的lc电路)的谐振电路，当电路接收或由以谐振频率交替或振荡的输入交流信号驱动时，发生谐振。谐振频率是感抗和容抗量值相等的频率。可以通过等式(1)确定谐振电路的谐振频率：
[0015][0016]
其中f0是谐振频率，l是电感器的电感，c是电容器的电容。
[0017]
电容器和电感器可以串联连接。电容器和电感器的串联布置可并联连接在加热器两端。在串联lc电路中，当容抗和感抗的量值相等但相位相反使得两个电抗彼此抵消时，谐振发生。因此，当电容器和电感器的串联布置谐振时，谐振电路的阻抗最小。
[0018]
如上所述，在谐振电路与加热器并联布置并且向筒施加直流(dc)电压以加热加热器的情况下，电容器阻挡dc电压并且有效地充当开路，使得没有直流电流过谐振电路。因此，通过将电感器与电容器串联连接，dc电流也被阻止流过电感器，从而减少能量损耗。
[0019]
谐振电路的预定谐振频率可由电容器的电容确定。在这种情况下，电感器的电感可以是固定的。电感器的电感可以固定在大约1微亨(μh)处，但可以使用任何合适的电感值来实现预定的谐振频率。可以通过改变电容器的电容来改变预定的谐振频率。可以使用具有不同电容值的电容器来改变电容器的电容。有利地，这仅涉及改变特定谐振电路的单个部件。可以使用具有用于实现预定谐振频率的合适电容值的任何电容器。电容器的电容可在0.1纳法拉(nf)到10nf的范围内。电容器的电容可通过使用一系列标准电容器值而变化。例如，可以使用以下电容器值：0.27nf、0.39nf、0.56nf、0.82nf、1.2nf、1.8nf、2.7nf、3.9nf、5.6nf和8.2nf。这些值取自e12系列标准电容器值，因此是随时可用的。
[0020]
替代性地，可以通过电感器的电感来确定谐振电路的预定谐振频率。可以通过改变电感器的电感来改变谐振频率。在这种情况下，电容器的电容可以是固定的。电容器的电
容可以固定在270纳法拉，但任何合适的电容值可以用于实现预定的谐振频率。电感器的电感可以通过使用具有不同电感值的电感器而变化。有利地，这仅涉及改变特定谐振电路的单个部件。可以使用具有用于实现预定谐振频率的合适电感值的任何电感器。电感器的电感可在0.1纳亨(nh)至330nh的范围内。例如，可以使用以下电感器值：1nh、1.5nh、2.2nh、3.3nh、4.7nh、6.8nh、10nh、15nh、22nh和33nh。这些值取自e12系列标准电感器值，因此是容易获得的。
[0021]
替代性地，可以通过电容器的电容和电感器的电感两者来确定谐振电路的预定谐振频率。电容和电感值的任何合适组合可用于实现预定谐振频率。
[0022]
预定谐振频率可以在10千赫兹(khz)至100兆赫兹(mhz)的范围内，优选在100khz至20mhz的范围内，并且更优选在1mhz至11mhz的范围内。使用相对高的谐振频率，例如兆赫兹范围内的频率的优点在于其减少检测谐振所需的测量时间。本发明人已发现，高频率的频率扫描比低频率的频率扫描可以更快速地执行。使用在mhz范围内的频率的另一个优点是，与加热器相比，它增加了穿过谐振电路的测量信号的比例。当交流信号输入到筒中以检测谐振时，其在加热器和谐振电路之间分离。与dc信号相比，交流信号能够穿过谐振电路的电容器。已经发现，与较低频率相比，信号以较高频率流过加热器的比例更小。有利地，这使得与使用较低频率相比，更容易检测谐振频率，并且还减少加热器中的能量损耗。
[0023]
所述谐振电路可包括并联布置的多个电容器。多个电容器的组合电容可用于产生谐振。本发明人已发现，使用并联布置的两个或更多个电容器来实施谐振电路的电容性部分有助于改善谐振电路的频率响应。也就是说，并联布置有助于针对特定输入频率改进从谐振电路输出的信号，所述特定输入频率有助于检测谐振频率。这是因为电容器的并联布置有助于减少寄生串联电阻。
[0024]
所述谐振电路可以布置在印刷电路板(pcb)上。所述谐振电路可以布置在其自身单独的pcb上。这允许将谐振电路制造为筒的单独模块化部分，并且充当独立的识别或防伪装置。鉴于可使用相对较少的部件实施谐振电路，因此需要更少的pcb面积，使得pcb可容易地配合在手持式气溶胶生成装置的筒内。
[0025]
电感器可作为导电轨道直接形成于pcb上。这可以在pcb制造期间容易地制造，并且减少谐振电路所需的部件数量。替代地，电感器可包括安装在pcb上的分立表面安装装置。电容器还可包括安装在pcb上的分立表面安装装置。
[0026]
谐振电路可包括与加热器并联连接的电容器。所述谐振电路可以被配置成使用所述谐振电路的寄生电感与电容器的电容的结合以产生谐振。
[0027]
如本文所用，术语“寄生电感”是指所有“真实”电子部件的不可避免的电感效应，其可以由多个因素产生，例如部件的几何形状、部件的材料或部件在电路中使用的方式。例如，除了电阻之外，电阻器可具有寄生电感，并且除了电容之外，电容器可具有寄生电感。上文术语“真实”用于区分电路中使用的实际物理部件与单纯理论上存在并且具有单个预期特征诸如纯电阻或纯电容不具有寄生元件的理想部件。通常，寄生电感是不期望的电感效应。此外，其效应通常微不足道，并且在许多应用中可被忽略。然而，发明人已经惊讶地发现，在某些应用中，它可以是益处。
[0028]
有利地，通过使用谐振电路的寄生电感而非实际电感器部件，可以减少谐振电路中的部件的数目。这简化了电路并减少了电路所需的pcb面积。
[0029]
由于与实际电感器部件的电感相比，寄生电感通常相对较小，因此它们产生的谐振频率通常较高。预定的谐振频率可以在100khz到100mhz的范围内，并且优选地在1mhz到50mhz的范围内。当使用实际电感器描述谐振电路时，这些频率范围具有上文讨论的相同优点。
[0030]
谐振电路的预定谐振频率可由电容器的电容确定。可以通过改变电容器的电容来改变谐振电路的预定谐振频率。这可通过使用具有不同电容值的电容器来实现且仅涉及改变特定谐振电路的单个部件。可以使用具有用于实现预定谐振频率的合适电容值的任何电容器。电容器的电容可在1纳法拉(nf)到100nf的范围内。电容器的电容可通过使用一系列标准电容器值而变化。例如，可以使用以下电容器值：2.7nf、3.9nf、5.6nf、8.2nf、12nf、18nf、27nf、39nf、56nf和82nf。这些值取自e12系列标准电容器值，因此是随时可用的。
[0031]
所述谐振电路可被布置成连接到交流信号源，并且被配置成当所述预定谐振频率基本上等于所述交流信号的频率时谐振。这允许谐振电路接收输入交流信号或由输入交流信号驱动以确定谐振频率。
[0032]
加热器可包括一个或多个加热元件。加热元件可具有任何适合形状或几何形状。例如，加热元件可以是直的、形成为线圈或具有起伏或蜿蜒形状。加热元件可包括加热线材或细丝，例如ni-cr(镍-铬)、铂、钨或合金线材。
[0033]
加热元件可由具有合适的电性质的任何材料形成。合适的材料包括但不限于：半导体(如掺杂陶瓷)、“导电”陶瓷(如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金和由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可包括掺杂或无掺杂的陶瓷。适合的掺杂陶瓷的实例包括掺杂碳化硅。适合的金属的实例包括钛、锆、钽和铂族金属。
[0034]
适合的金属合金的实例包括不锈钢；康铜；含镍合金、含钴合金、含铬合金、含铝合金、含钛合金、含锆合金、含铪合金、含铌合金、含钼合金、含钽合金、含钨合金、含锡合金、含镓合金、含锰合金和含铁合金；以及基于镍、铁、钴的超级合金；不锈钢、基于铁铝的合金，以及基于铁锰铝的合金。是钛金属公司的注册商标。细丝可以涂覆有一个或多个绝缘体。用于导电细丝的优选材料是不锈钢和石墨，更优选的是比如aisi 304、316、304l、316l等300系列不锈钢。另外，导电加热元件可以包括上述材料的组合。可以使用材料的组合来改善对基本平坦的加热元件的阻力的控制。例如，具有高固有电阻的材料可以与具有低固有电阻的材料组合。如果其中一种材料更有利于其他方面，例如价格、可加工性或其他物理和化学参数，则这可能是有利的。有利的是，高电阻率加热器允许更有效地使用电池能量。
[0035]
加热元件可以是流体可渗透的加热元件。流体可渗透加热元件可包括从加热元件的第一侧延伸到第二侧的多个空隙或孔口，并且流体可以通过这些空隙或孔口。
[0036]
加热元件可包括基本上平坦的加热元件，从而允许简单的制造。几何学上，术语“基本上平坦的”加热元件用于指呈基本上二维拓扑歧管形式的加热元件。因此，基本上平坦的加热元件基本上沿着表面在两个维度上而非在第三维度上延伸。特别地，基本上平坦的加热元件在表面内两个维度上的尺寸比垂直于所述表面的第三维度上的尺寸大至少五倍。基本上平坦的加热元件的实例为两个基本上平行的假想表面之间的结构，其中这两个假想表面之间的距离显著小于平面内的延伸部分。在一些实施例中，基本上平坦的加热元件为平面的。在其它实施例中，基本上平坦的加热元件沿一个或多个维度弯曲，例如形成圆
顶形状或桥形状。
[0037]
加热元件可包括多个导电细丝。术语“细丝”用于指代布置于两个电触头之间的电路径。细丝可以任意地分叉并分别分成若干路径或细丝，或者可以从几个电路径汇聚成一个路径。细丝可以具有圆形、正方形、扁平或任何其他形式的横截面。细丝可以以直线或弯曲的方式布置。
[0038]
加热元件可以是细丝阵列，例如彼此并联布置。优选的是，细丝可形成网。网可以是织造或非织造的。网可以使用不同类型的编织或网格结构来形成。替代地，导电加热元件由细丝阵列或细丝织物组成。导电细丝的网格、阵列或织物的特征还在于其保持液体的能力。
[0039]
在优选的实例中，基本上平坦的加热元件可以由形成为线材网格的线材构造。优选的是，网格采用平纹编织设计。优选地，加热元件是由网状条制成的线格栅。
[0040]
导电细丝可以限定细丝之间的空隙，并且所述空隙可以具有在10微米与100微米之间的宽度。优选地，细丝引起空隙中的毛细管作用，使得在使用时，要蒸发的液体被抽吸到空隙中，从而增加加热元件与液体气溶胶形成基质之间的接触面积。
[0041]
导电细丝可以形成大小在每厘米60与240条丝( /-10％)之间的网格。优选地，网格密度在每厘米100与140条丝( /-10％)之间。更优选的是，网密度为每厘米大约115根细丝。空隙的宽度可以在100微米与25微米之间，优选地在80微米与70微米之间，更优选地为大约74微米。作为空隙的面积与网格的总面积的比率的网格的开放区域的百分比可在40％与90％之间，优选地在85％与80％之间，更优选地是大约82％。
[0042]
导电细丝的直径可以在8微米与100微米之间，优选地在10微米与50微米之间，更优选地在12微米与25微米之间，并且最优选地是大约16微米。细丝可以具有圆形的横截面或者可以具有平坦的横截面。
[0043]
导电细丝的网格、阵列或织物的面积可能较小，例如，小于或等于50平方毫米，优选地小于或等于25平方毫米，更优选地是大约15平方毫米。如此选择大小以将加热元件并入到手持式系统中。将导电细丝的网格、阵列或织物的大小设定成小于或等于50平方毫米会减少加热导电丝的网格、阵列或织物所需的总功率量，同时仍然确保导电丝的网格、阵列或织物与液体气溶胶形成基质充分接触。导电细丝的网格、阵列或织物可以例如是矩形，并且具有在2毫米到10毫米之间的长度以及在2毫米到10毫米之间的宽度。优选地，网格具有大约5毫米乘以3毫米的尺寸。
[0044]
优选地，细丝由线材制成。更优选地，线材由金属制成，最优选地由不锈钢制成。
[0045]
加热元件的导电细丝的网格、阵列或织物的电阻可以在0.3欧姆与4欧姆之间。优选地，电阻等于或大于0.5欧姆。更优选地，导电细丝的网格、阵列或织物的电阻在0.6欧姆与0.8欧姆之间，且最优选地是约0.68欧姆。导电丝的网格、阵列或织物的电阻优选的是比任何导电接触部分的电阻大至少一个数量级，且更优选的是大至少两个数量级。这确保了通过使电流通过加热元件而生成的热集中到导电丝的网或阵列。如果系统由电池供电，那么加热元件具有较低总电阻是有利的。低电阻高电流系统允许向加热元件递送高功率。这允许加热元件快速地将导电细丝加热到所要温度。
[0046]
另选地，加热元件可包括其中形成有孔口阵列的加热板。举例来说，所述孔口可以通过蚀刻或加工来形成。该板可以由具有合适的电特性的任何材料形成，诸如以上关于加
热元件描述的材料。
[0047]
电接触部分可位于加热元件的相对端上。电接触部分可以包括两个导电接触垫。导电接触垫可定位于加热元件的边缘区域处。优选地，至少两个导电接触垫可定位于加热元件的端部上。导电接触垫可以直接固定到加热元件的导电细丝上。导电接触垫可包括锡贴片。或者，导电接触垫可以与加热元件成一体。
[0048]
筒可包括液体存储隔室。液体气溶胶形成基质容纳在液体存储隔室中。液体存储隔室可以具有彼此连通的第一和第二部分。液体存储隔室的第一部分可以位于加热器与液体存储隔室的第二部分相对的侧上。液体气溶胶形成基质容纳在液体存储隔室的第一部分中。
[0049]
有利地，所述存储隔室的所述第一部分大于所述存储隔室的所述第二部分。筒可构造成允许用户在筒上进行抽吸或吮吸以便吸入在筒中生成的气溶胶。在使用中，筒的口端开口通常位于加热器的上方，其中存储隔室的第一部分位于口端开口与加热器之间。使存储隔室的第一部分大于存储隔室的第二部分确保了液体从存储隔室的第一部分递送到存储隔室的第二部分，并且因此在使用期间在重力影响下递送到加热器。
[0050]
筒可具有口端和连接端，用户可通过所述口端抽吸生成的气溶胶，所述连接端被构造成连接到气溶胶生成装置，其中加热器的第一侧面向口端，并且加热器的第二侧面向连接端。
[0051]
筒可限定从空气入口经过加热器的第一侧到筒的口端开口的封闭气流路径或通路。封闭气流通路可穿过液体存储隔室的第一或第二部分。在一个实施例中，气流路径在液体存储隔室的第一和第二部分之间延伸。另外，气流通道可延伸穿过液体存储隔室的第一部分。例如，液体存储隔室的第一部分可具有环形横截面，其中气流通路从加热器通过液体存储隔室的第一部分延伸到口端部分。替代性地，气流通路可从加热器延伸到邻近于液体存储隔室的第一部分的口端开口。
[0052]
筒可包括与加热器的第二侧接触的毛细管材料。该毛细管材料克服重力将液体气溶胶形成基质递送到加热器。通过在使用时要求克服重力移动液体气溶胶形成基质以到达加热器，降低液体的大液滴进入气流通路的可能性。
[0053]
毛细管材料是借助于毛细管作用能够将液体从材料的一端转移到另一端的材料。毛细管材料可具有纤维状或海绵状结构。毛细管材料优选地包括毛细管束。例如，毛细管材料可以包括多个纤维或线或其他细孔管。纤维或线可以大致对准以朝向加热元件传送液体气溶胶形成基质。另选地，毛细管材料可以包括海绵状或泡沫状材料。毛细管材料的结构形成多个小孔或小管，液体气溶胶形成基质可通过毛细管作用输送通过所述多个小孔或小管。毛细管材料可延伸到加热器的空隙或孔口中。加热器可通过毛细管作用将液体气溶胶形成基质抽吸到空隙或孔口中。
[0054]
毛细管材料可以包括任何合适的材料或材料的组合。合适材料的示例是海绵或泡沫材料，呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料，泡沫金属或塑料材料，例如由纺制或挤出纤维制造的纤维状材料，如醋酸纤维素、聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。毛细管材料可以具有任何合适的毛细管作用和孔隙度，以便与不同的液体物理性质一起使用。液体气溶胶形成基质具有包含但不限于粘度、表面张力、密度、热导率、沸点和蒸汽压力的物理性质，这些物理性质允许通过毛细作用将液体气溶胶形成
基质运送穿过毛细管介质。
[0055]
替代性地或者另外，筒可包含用于容纳液体气溶胶形成基质的保持材料。保持材料可以位于存储隔室的第一部分、存储隔室的第二部分或存储隔室的第一部分和第二部分中。保持材料可为泡沫、海绵或纤维集合。保持材料可由聚合物或共聚物形成。在一个实施例中，保持材料是纺丝聚合物。液体气溶胶形成基质可在使用期间释放到保持材料中。例如，可将液体气溶胶形成基质设置在胶囊中。
[0056]
筒有利地包含液体气溶胶形成基质。如本文所用，术语“气溶胶形成基质”是指能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可通过加热气溶胶形成基质来释放挥发性化合物。
[0057]
气溶胶形成基质在室温下可为液态的。气溶胶形成基质可包括液体和固体组分两者。液体气溶胶形成基质可包括尼古丁。包含液体气溶胶形成基质的尼古丁可为尼古丁盐基质。液体气溶胶形成基质可包括植物基质料。液体气溶胶形成基质可包括烟草。液体气溶胶形成基质可包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述材料在加热后即从气溶胶形成基质释放。液体气溶胶形成基质可包括均质化的烟草材料。液体气溶胶形成基质可包括不含烟草的材料。液体气溶胶形成基质可包括均质化的植物基材料。
[0058]
液体气溶胶形成基质可包括一种或多种气溶胶形成剂。气溶胶形成物是任何适合的已知化合物或化合物的混合物，该化合物在使用中有利于形成致密且稳定的气溶胶并且在系统的操作温度下基本上耐热降解。适合的气溶胶形成剂的实例包括丙三醇和丙二醇。适合的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。液体气溶胶形成基质可包括水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。
[0059]
液体气溶胶形成基质可包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可为丙三醇或丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。液体气溶胶形成基质可具有在约0.5％到约10％之间，例如为约2％的尼古丁浓度。
[0060]
筒可包括壳体。壳体可由可模制的塑料材料形成，所述塑料材料例如是聚丙烯(pp)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。壳体可形成液体存储隔室的一个或两个部分的壁的部分或全部。壳体和液体存储隔室可一体地形成。备选地，液体存储隔室可与壳体分开形成，并且组装到壳体。
[0061]
根据本公开的另一实例，提供了一种气溶胶生成装置。所述气溶胶生成装置可包括壳体，所述壳体被构造成接收如上所述的筒。壳体可包括用于电连接到筒的电连接。所述气溶胶生成装置还可包括用于向筒的电加热器供应电力的电源。所述气溶胶生成装置还可包括用于将交流信号输入到所述筒的谐振电路的交流信号源。所述气溶胶生成装置还可包括控制电路系统，所述控制电路系统被配置成控制对所述电加热器的电力供应且可控地改变供应到所述谐振电路的交流信号的频率。控制电路系统可被布置成从谐振电路接收输出信号。所述控制电路系统还可以被配置成通过检测所述输出信号何时达到预定阈值来确定所述谐振电路中何时发生谐振。控制电路系统还可以被配置成确定谐振发生的频率。所述控制电路系统还可以被配置成基于所确定的谐振频率识别所述筒。
[0062]
有利地，气溶胶生成装置可与上述筒之一一起使用，并且能够识别筒，使得适当的
气溶胶条件可用于包含在筒内的特定气溶胶形成基质。此外，气溶胶生成装置有利地能够检测没有向装置呈现预期的谐振频率的未授权的或伪造的筒。
[0063]
用于确定何时发生谐振的预定阈值可包括输出信号的最大值或最小值。
[0064]
所述控制电路系统可以被配置成在预定时间段内在预定频率范围上扫描所述交流信号的频率。已有利地发现，扫描预定频率范围是检测在频率范围内的预期谐振频率的有效方式。气溶胶生成装置的控制电路系统可以被配置成快速且有效地进行此操作。可以在5毫秒或更小的预定时间段内在预定频率范围内扫描交流信号的频率。这允许快速检测谐振频率和筒识别。此外，5毫秒的检测时间足够短，使得可以在向加热器的脉冲宽度调制供电的断电部分期间执行筒识别，例如脉冲宽度调制供电具有10毫秒周期和50％占空比。
[0065]
作为连续扫描预定频率范围的替代方案，气溶胶生成装置的控制电路系统可以被配置成监测频率范围的多个预定频率或频带，以确定谐振是在那些频率发生还是在频带内发生。控制电路系统可以被配置成在频率或频带之间依序移动或跳跃以确定谐振频率且因此确定筒的身份。有利地，这可以减少确定谐振频率所花费的时间，并且可以在识别筒期间减少能量消耗。
[0066]
供应到谐振电路的交流信号的峰值电压可为2伏(v)或更小，优选1.5v或更小且更优选1v或更小。有利地，通过对交流信号使用2v或更小的峰值电压，可以避免加热器的任何显著加热，因此可以减少能量损耗或使能量损耗保持最低。
[0067]
控制电路系统可包括微处理器。微处理器可为可编程微处理器、微控制器或专用一体化芯片(asic)或能够提供控制的其它电路系统。控制电路系统可包括其它电子部件。例如，在一些实施例中，控制电路系统可包括传感器、开关、显示元件中的任一个。功率可以在激活装置之后持续地供应到气溶胶生成元件，或者可以间歇地，诸如在逐口抽吸的基础上供应。功率可例如借助于脉冲宽度调制(pwm)以电流脉冲的形式供应到气溶胶生成元件。电源可以是电池。电池可以是装置内的磷酸铁锂电池。作为替代，电源可以是另一种形式的电荷存储装置，诸如电容器。
[0068]
控制电路系统可包括用于检测何时发生谐振的谐振检测电路。所述谐振检测电路可包括用于检测所述输出信号的值何时达到峰值或预定阈值的峰值检测电路。如本文所用，术语“峰值检测电路”用于指可以检测最大值或最大阈值以及最小值或最小阈值的电路。
[0069]
在一些实例中，控制电路系统被配置成询问存储在控制电路系统的存储器中的查询表，并且将所确定的谐振频率与存储在查找表中的一个或多个参考谐振频率进行比较。
[0070]
换句话说，控制电路系统可包括存储一个或多个参考谐振频率值的存储器，每个参考谐振频率值与特定筒身份相关联。所述控制电路系统被配置成将从所述谐振电路测量的确定谐振频率值与存储在查找表中的参考谐振频率值进行比较。在所确定的谐振频率值与存储在查找表中的参考谐振频率值匹配的情况下，确定筒身份是与匹配的参考谐振频率值相关联的筒身份。
[0071]
应了解，参考频率值的范围可存储在查找表中，并且每个参考谐振频率值范围可与特定筒身份相关联。当将确定的谐振频率值与谐振频率值的范围进行比较时，并且所确定的谐振频率值落在参考谐振频率值的范围内时，所述筒身份被确定为与其中确定的谐振频率值落入的参考频率值的范围相关联的筒身份。
[0072]
所述控制电路系统可以被配置成基于所确定的筒的身份来控制从所述气溶胶生成装置的电源向所述筒的电加热器的供电。
[0073]
在一些实例中，控制电路系统可以被配置成在筒的身份未被识别的情况下防止从电源向电加热器供电。换句话说，如果所确定的谐振频率不等于预期谐振频率值，则控制电路系统可以被配置成防止从电源向电加热器供电。在参考谐振频率值的查询表存储在控制器的存储器中的实施例中，控制电路系统可以被配置成当所确定的谐振频率与存储的参考谐振频率值中的任一个不匹配时防止向电加热器供电。有利地，当确定的谐振频率与预期谐振频率不匹配时，防止向电加热器供电可以防止或抑制未授权的筒与气溶胶生成装置一起使用。
[0074]
在一些实例中，控制电路系统可以被配置成基于所确定的筒的身份调节从电源向电加热器的供电。这可以使气溶胶生成装置将不同筒中所含的不同气溶胶形成基质加热到不同温度。
[0075]
有利地，基于所确定的筒身份配置控制电路系统以调节向电加热器的供电可以使得气溶胶生成装置能够与含有不同气溶胶形成基质的不同类型的筒一起使用。由于不同的气溶胶形成基质可能需要加热到不同的温度以实现具有所需特性的气溶胶，因此基于所确定的筒身份调节向加热器的供电可确保气溶胶生成装置被配置成从包含不同的气溶胶形成基质的不同筒生成最佳气溶胶。
[0076]
在一些实例中，控制电路系统可被配置成当确定第一筒身份时向电加热器供应第一功率，并且控制电路系统还可以被配置成当确定不同于第一筒身份的第二筒身份时向电加热器供应不同于第一功率的第二功率。
[0077]
电源可以是dc电源。电源可以是电池。电池可为基于锂的电池，例如锂钴、锂铁磷酸盐、钛酸锂或锂聚合物电池。电池可为镍金属氢化物电池或镍镉电池。电源可为另一形式的电荷储存装置，例如，电容器。电源可为再充电的，并且针对许多充放电循环而配置。电源可具有允许存储足够能量以供一个或多个用户体验的容量；例如，电源可以具有足够的容量以允许连续生成气溶胶持续约六分钟的时间，对应于抽一支常规香烟所耗费的典型时间，或持续多个六分钟的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许雾化器组件的预定次数的抽吸或分立激活。
[0078]
气溶胶生成装置可包括壳体。壳体可为细长的。壳体可包括任何合适的材料或材料的组合。适合的材料的实例包括金属、合金、塑料或包含那些材料中的一种或多种的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(peek)和聚乙烯。优选地，材料轻质并且无脆性。
[0079]
根据本公开的另一实例，提供了一种气溶胶生成系统。气溶胶生成系统可包括上述气溶胶生成装置和上述筒。
[0080]
气溶胶生成系统可为手持式气溶胶生成系统，其配置成允许用户在烟嘴上吸气以通过口端开口抽吸气溶胶。气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。气溶胶生成系统可具有在约30mm与约150mm之间的总长度。气溶胶生成系统可具有在约5mm与约30mm之间的外径。
[0081]
本发明在权利要求书中限定。然而，下文提供了非限制性实施例的非详尽清单。这些实例的任何一个或多个特征可与本文所述的另一个实例、实施例或方面的任何一个或多
个特征组合。
[0082]
实例ex1：一种用于气溶胶生成装置的筒，所述筒包括：气溶胶形成基质；和谐振电路；其中所述谐振电路被配置成以预定谐振频率谐振，其中所述预定谐振频率与所述筒的身份相关联。
[0083]
实例ex2：根据实例ex1的筒，其还包括用于加热所述气溶胶形成基质的电加热器。
[0084]
实例ex3：根据实例ex2的筒，其中所述谐振电路与所述电加热器并联连接。
[0085]
实例ex4：根据实例ex1至ex3中任一实例的筒，其中所述谐振电路包括电容器和电感器。
[0086]
实例ex5：根据实例ex4的筒，其中所述电容器和所述电感器串联连接。
[0087]
实例ex6：根据实例ex4或ex5的筒，其中由电容器的电容确定所述谐振电路的预定谐振频率，并且其中可以通过改变所述电容器的电容来改变所述预定谐振频率。
[0088]
实例ex7：根据任一前述实例的筒，其中所述预定谐振频率在10khz至100mhz的范围内，优选在100khz至20mhz的范围内，并且更优选在1mhz至11mhz的范围内。
[0089]
实例ex8：根据实例ex4至ex7中任一实例的筒，其中所述电容器的电容在0.1nf至10nf的范围内。
[0090]
实例ex9：根据实例ex4至ex8中任一实例的筒，其中所述谐振电路包括并联布置的多个电容器，并且其中所述多个电容器的组合电容用于产生谐振。
[0091]
实例ex10：根据实例ex4至ex9中任一实例的筒，其中所述谐振电路布置在印刷电路板(pcb)上，并且其中所述电感器作为导电轨道直接形成于所述pcb上。
[0092]
实例ex11：根据实例ex1至ex3中任一实例的筒，其中所述谐振电路包括与所述加热器并联连接的电容器，并且所述谐振电路被配置成使用所述谐振电路的寄生电感与所述电容器的电容结合以产生谐振。
[0093]
实例ex12：根据示例ex11的筒，其中所述预定谐振频率在100khz至100mhz的范围内并且优选地在1mhz至50mhz的范围内。
[0094]
实例ex13：根据实例ex11或ex12的筒，其中所述电容器的电容在范围1nf至300nf中。
[0095]
实例ex14：根据实例ex1至ex5中任一实例的筒，其中所述谐振电路的预定谐振频率由所述电感器的电感确定，并且其中可以通过改变所述电感器的电感来改变所述谐振频率。
[0096]
实例ex15：根据实例ex14的筒，其中所述电感器的电感在0.1nh至330nh的范围内。
[0097]
实例ex16：根据任一前述实例的筒，其中所述谐振电路被布置成连接到交流信号源，并且被配置成当所述预定谐振频率基本上等于所述交流信号的频率时谐振。
[0098]
实例ex17：根据任一前述实例的筒，其中所述电加热器是流体可渗透加热器，且优选地是网状加热器。
[0099]
实例ex18：一种气溶胶生成装置，其包括：壳体，所述壳体被构造成接收根据实例ex1至ex17中的任一实例的筒，其中所述壳体包括用于电连接到所述筒的电连接；电源，所述电源用于向所述筒的电加热器供应电力；交流信号源，所述交流信号源用于将交流信号输入到所述筒的谐振电路；和控制电路系统，所述控制电路系统被配置成控制对所述电加热器的电力供应，并且可控地改变供应到所述谐振电路的所述交流信号的频率；其中所述
控制电路系统被布置成从所述谐振电路接收输出信号；并且其中所述控制电路系统还被配置成：通过检测所述输出信号何时达到预定阈值来确定所述谐振电路中何时发生谐振；确定谐振发生的频率；并基于所确定的谐振频率识别所述筒。
[0100]
实例ex19：根据实例ex18的气溶胶生成装置，其中所述控制电路系统被配置成在预定时间段内在预定频率范围上扫描所述交流信号的频率，其中所述预定时间段是5毫秒或更小。
[0101]
实例ex20：根据实例ex18或ex19的气溶胶生成装置，其中供应到所述谐振电路的交流信号的峰值电压为2v或更小，优选1.5v或更小，并且更优选1v或更小。
[0102]
实例ex21：根据实例ex18至ex20中任一实例的气溶胶生成装置，其中所述预定阈值包括所述输出信号的最大值或最小值。
[0103]
实例ex22：根据实例ex18至ex21中任一实例的气溶胶生成装置，其中所述气溶胶生成装置的控制电路系统可以被配置成监测频率范围的多个预定频率或频带，以确定谐振是以那些频率发生还是在所述频带内发生。
附图说明
[0104]
现在将参考附图进一步描述若干实例，其中：
[0105]
图1是示例气溶胶生成系统的示意图，该气溶胶生成系统包括筒和气溶胶生成装置。
[0106]
图2是示出示例气溶胶生成系统的主要电气和电子部件的框图。
[0107]
图3a示出包括谐振电路的示例筒的示意性电路图，其中示例筒连接到dc电压源。
[0108]
图3b示出图3a的筒的示意性电路图，其中筒连接到交流信号源。
[0109]
图4是频率与电压的图形，其示出了当使用不同的电容器值时图3b的谐振电路的频率响应。
[0110]
图5是用于确定筒的谐振电路的谐振频率的气溶胶生成系统的示例电路的示意图。筒是图3a和3b的示例筒。
[0111]
图6a到图6c是电压与时间的图形，示出了对于谐振电路中电容器的不同值的谐振的检测。
[0112]
图7是上面具有谐振电路的印刷电路板的平面图。
[0113]
图8示出包括另一谐振电路的另一示例筒的示意性电路图，其中该示例筒连接到交流信号源。
[0114]
图9是频率与电压的图形，示出了当使用不同的电容器值时图8的谐振电路的频率响应。
[0115]
图10示出包括另一谐振电路的又一示例筒的示意性电路图，其中该示例筒连接到交流信号源。
[0116]
图11是频率与电压的图形，示出了当使用不同的电容器值时图10的谐振电路的频率响应。
[0117]
图12是用于确定筒的谐振电路的谐振频率的气溶胶生成系统的示例电路的示意图。该筒是图10的示例筒。
[0118]
图13a到图13c是电压与时间的图形，其示出了对于图10的谐振电路中电容器的不
同值的谐振的检测。
具体实施方式
[0119]
图1是示例气溶胶生成系统10的示意图。气溶胶生成系统10包括两个主要部件，筒100和主体部分或气溶胶生成装置200。筒100的连接端115可移除地连接到气溶胶生成装置200的对应连接端205。筒100的连接端115和气溶胶生成装置200的连接端205各自具有电触头或连接(未示出)，所述电触头或连接被布置成协作以提供筒100与气溶胶生成装置200之间的电连接。气溶胶生成装置200包含电池210形式的电源和控制电路系统220，在该实例中，电池为可再充电锂离子电池。气溶胶生成系统是便携式的，并且具有相当于常规雪茄或香烟的大小。烟嘴125布置在筒100的与连接端115相对的一端处。
[0120]
筒100包括壳体105，该壳体包含电加热器120以及具有第一部分130和第二部分135的液体存储隔室。液体气溶胶形成基质被保持在液体存储隔室中。尽管图1中未图示，液体存储隔室的第一部分130连接到液体存储隔室的第二部分135，使得第一部分130中的液体可以传递到第二部分135。电加热器120从液体存储隔室的第二部分135接收液体。在此实施例中，电加热器120包括流体可渗透加热元件，例如，网状加热器。筒100还包括安装在印刷电路板(pcb)上的谐振电路155，所述印刷电路板被布置到液体存储隔室的第二部分135的侧面并且通过导体(未示出)与加热器120并联连接。
[0121]
气流通路140、145从形成在壳体105的一侧中的空气入口150经过加热器120延伸穿过筒100，并从加热器120延伸到在筒100的与连接端115相对的端部处的壳体105中形成的烟嘴开口110。
[0122]
筒100的部件被布置成使得液体存储隔室的第一部分130在加热器120与烟嘴开口110之间，且液体存储隔室的第二部分135位于加热器120的与烟嘴开口110相对的一侧上。换句话说，加热器120位于液体存储隔室的两个部分130、135之间，并且从第二部分135接收液体。液体存储隔室的第一部分130比液体存储隔室的第二部分135更靠近烟嘴开口110。气流通路140、145经过加热器120并在液体存储隔室的第一部分130与第二部分135之间延伸。
[0123]
气溶胶生成系统10被配置成使得用户可在筒的烟嘴125上吸气或抽吸，以通过烟嘴开口110将气溶胶抽吸到他们的口中。在操作中，当用户在烟嘴125上进行吸气时，空气通过气流通路140、145从空气入口150经过加热器120被抽吸到烟嘴开口110。当所述系统激活时，控制电路系统220控制电池210到筒100的电力供应。这又控制加热器120产生的蒸气的量和性质。控制电路系统220可以包括气流传感器(未示出)，并且当气流传感器检测到用户在筒100上抽吸时，控制电路系统220可以向加热器120供应电力。这一类型的控制布置在例如吸入器和电子香烟等气溶胶生成系统中沿用已久。因此，当用户在筒100的烟嘴开口110上进行抽吸时，加热器120被激活，并生成蒸气，该蒸气被夹带在穿过气流通路140的气流中。蒸气在通路145中的气流内冷却以形成气溶胶，该气溶胶接着通过烟嘴开口110被抽吸到用户的口中。
[0124]
在操作中，烟嘴开口110通常是所述系统的最高点。筒100的构造，且具体来说加热器120在液体存储隔室的第一部分130与第二部分135之间的布置是有利的，因为它利用重力来确保液体基质被递送到加热器120，即使在液体存储隔室变空时也是如此，但是防止了液体过多地供应到加热器120，这种过多供应可能导致液体泄漏到气流通路140中。
[0125]
图2是示出包括筒100和气溶胶生成装置200的示例气溶胶生成系统10的主要电气和电子部件的框图。筒100包括电加热器120和谐振电路155。谐振电路155被配置成以预定谐振频率谐振，所述谐振频率与筒100或包含在筒100内的气溶胶形成基质(未示出)的身份相关联。通过确定谐振电路155的谐振频率，气溶胶生成装置200能够识别筒100及其内容物并应用适当的气溶性条件。例如，气溶胶生成装置200可以为筒100中所含的特定液体气溶胶形成基质施加合适的加热曲线。
[0126]
谐振电路155并行连接在电加热器120两端。通过与加热器120并联连接谐振电路155，仅需要两个电连接242以将筒100连接到气溶胶生成装置200。两个电连接242可以用来向加热器120供电，向谐振电路155提供输入交流信号，并且从谐振电路155接收输出信号。下文更详细地描述本公开的不同示例谐振电路。
[0127]
气溶胶生成装置200包括充当电源的电池210和形成气溶胶生成装置200的控制电路系统的一部分的微控制器(mcu)230。微控制器230被配置成控制向电加热器120的电力供应。微控制器230控制dc电压源236向加热器120的供应。微控制器230通过脉冲宽度调制(pwm)来调制dc电压源236以作为一系列脉冲向电加热器120供电。dc电压源236可以通过开关240选择性地连接到电加热器120，开关可以是晶体管或其它合适的电子开关。在dc电压源与电加热器120之间没有串联连接可产生热量的无源部件，例如电阻器或电感器。这有助于减少能量损耗。
[0128]
微控制器230还控制将交流信号源或ac源234提供到筒100，特别是作为到谐振电路155的输入信号。微控制器230能够在包含谐振电路155的谐振频率的频率范围内改变或扫描供应到谐振电路155的交流信号的频率。电阻器238布置在气溶胶生成装置内，使得其串联连接在交流信号源234与筒100中的谐振电路155之间。电阻器238与谐振电路155的部件形成分压器的一部分，并且允许在电阻器238和谐振电路155之间的点x处从电路获取测量电压。
[0129]
尽管图2将交流信号源或ac源234和dc电压源236示出为图中的单独块，但这仅出于清楚起见，实际上这两个源均由微控制器230提供，潜在地具有例如用于发出较大电流的几个辅助部件，例如，晶体管。然而，应了解，在其它实例中，可提供单独的ac和dc源。
[0130]
气溶胶生成装置200还包括形成气溶胶生成装置200的控制电路系统的另一部分的峰值检测电路232。峰值检测电路232从谐振电路155接收输出信号，并将其自身的输出提供至微控制器230。为了从谐振电路155接收输出信号，峰值检测电路232测量电阻器238和谐振电路155之间的点x处的电压。峰值检测电路232能够确定或测量在来自谐振电路155的输出信号中或当输出信号达到预定阈值时发生的峰值振幅。如上所述，当谐振电路以其谐振频率谐振时，输出信号以比其它频率更大的振幅振荡。因此，微控制器230在谐振频率预期所在的预定频率范围内改变或扫描供应到谐振电路155的交流信号的频率，并监测输出信号具有其最大振幅的频率，以确定谐振电路155的谐振频率并识别筒100。
[0131]
取决于谐振电路155的配置和测量其输出信号的点，输出信号在谐振时可具有最小振幅。因此，峰值检测电路232还能够测量输出信号中发生的最小振幅，以便确定谐振频率。
[0132]
图3a示出包括谐振电路155的示例筒100的示意图。谐振电路155包括与电感器l1串联连接的电容器c1。谐振电路155与加热器120并联布置。加热器是电阻式加热器，因此在
图3a中表示为电阻器rh。加热器120的电阻为0.69欧姆。筒100连接到dc电压源v1，该dc电压源在加热器120和谐振电路155的并联布置上提供脉冲宽度调制的dc电压。脉冲宽度调制由微控制器(未示出)控制。在所描述的实例中，脉冲宽度调制dc电压具有3.6伏的振幅、10毫秒的周期和50％的占空比。这导致加热器120中的脉冲电流为大约5.2安培。
[0133]
当筒100连接到dc电压源v1时，电流仅在电阻性加热器120中流动。谐振电路155中没有电流流动，因为它与加热器120和谐振电路中的电容器c1并联布置，从而阻塞dc电压，即它有效地充当dc电压的开路。因此，功率仅在加热器120中耗散，而不是在谐振电路155中耗散，这使得该布置是能量高效的。
[0134]
可以控制dc电压源v1以控制施加到特定筒的加热曲线。一旦已根据下文所描述的程序识别筒100，就可以为筒100中所含的特定液体气溶胶形成基质施加合适加热曲线。对于不同的筒，可以通过改变施加到筒的脉冲宽度调制dc电压的特性来改变加热曲线。例如，可以改变脉冲宽度调制dc电压的占空比或施加脉冲宽度调制dc电压的时间量。
[0135]
图3b示出图3a的筒100的示意性电路图，其中筒连接到将交流信号输入到谐振电路155的交流电压源或交流信号源v2。交流信号源v2由微控制器(未示出)控制且具有1伏峰值的振幅。微控制器能够改变或扫描交流信号源v2的交流信号的频率，以便检测谐振并且因此确定筒的身份。可以在1兆赫兹到13兆赫兹的范围内扫描频率，并且由于所使用的频率相对较高，发现频率扫描可以在相对较短的时间段内进行，即240微秒。当输入交流信号的频率等于谐振电路155的自然谐振频率时，谐振电路155谐振。
[0136]
谐振电路155被配置成以预定谐振频率谐振以允许识别筒100。如上文等式(1)所示，谐振频率随电容器c1的电容和电感器l1的电感而变。在该所描述的实例中，谐振电路155的预定谐振频率由电容器c1的电容确定。具有不同电容值的不同电容器可用于为不同筒产生不同谐振频率。电感器l1的电感固定在1微亨处。为了产生不同的谐振频率，电容器c1使用从e12系列电容器值获取的十个不同的电容器值。c1电容值和所得的谐振频率示于表1中。
[0137][0138]
表1
[0139]
如从表1可见，本发明人能够实现十个不同谐振频率，频率之间具有足够的间距以清楚地区分十个不同筒。然而，应了解，可以通过使用更多电容器值来实现更多谐振频率。
[0140]
图4是显示图3b的谐振电路155的频率响应的频率与电压的图形。在图4中，表1的不同电容器值中的每一个存在频率响应曲线。在图3b的电路中，即在电阻器r1与谐振电路155之间，在点x处测量谐振电路155的输出信号。电阻器r1与谐振电路155一起形成分压器的一部分，使得可以在点x处测量电压。当c1的电抗与l1的电抗在量值上相等但相位相反时，发生谐振，使得两个电抗彼此抵消。因此，在谐振时，谐振电路的阻抗最小，因此在点x处测量的电压在谐振时最小。对于图4中的每个频率响应曲线，可以看到在表1中的每个谐振频率处出现电压最小值vmin，其对应于所使用的不同电容器值。电压最小值出现在频率响
应曲线的整个长度的相对较小的部分上，因此是容易辨别和检测的。
[0141]
可以通过峰值检测电路检测最小电压。检测最小电压的频率提供谐振电路的谐振频率和筒的身份的指示。替代性地，可以通过配置气溶胶生成装置来检测输出信号何时降到图4中由水平虚线表示的阈值电压vth以下来确定谐振频率。
[0142]
再次参考图3b，当交流信号源v2连接到筒100以检测谐振并确定筒的身份时，交流信号在加热器120和谐振电路155之间拆分。与dc电压相比，交流信号能够穿过谐振电路的电容器c1。在筒识别期间，流过加热器120的峰值电流被测量为大约100毫安。如上所述，交流信号源v2具有1伏峰值的振幅。因此，加热器120在筒识别期间消耗的功率可从下面的等式(2)确定。
[0143]
p＝i
rms x v
rms
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0144]
其中p是功率，i
rms
是等于0.707x峰值电流的均方根电流，且v
rms
是等于0.707x峰值电压的均方根电压。
[0145]
此外，加热器120在筒识别期间消耗的能量可从以下等式(3)确定。
[0146]
e＝p x t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0147]
其中e为能量，p为功率且t为时间或操作持续时间。
[0148]
因此，基于100毫安的峰值电流和1伏的峰值电压，在筒识别期间由加热器120消耗的功率可计算为50毫瓦。此外，基于用于筒识别的240微秒的操作时间，加热器120在筒识别期间消耗的能量可计算为12个微焦。这样少的能量不会将加热器加热到任何可察觉的程度，因此通过避免加热器120中的能量损耗来提高筒识别的能量效率。
[0149]
由于执行筒识别所需的短暂时间段，因此可在用于为加热器供电的脉冲宽度调制dc电压的电压关断时间期间执行。dc电压源v1(参见图3a)的脉冲宽度调制dc电压具有10毫秒的周期和50％的占空比。因此，电压关断时间为5毫秒，这足够执行筒识别，因为筒识别仅花费240微秒。
[0150]
图5是用于确定筒100的谐振电路155的谐振频率的气溶胶生成系统10的示例电路的示意图。筒100是图3a和3b的示例筒。图5的电路的下部示出筒，该筒包括连接到交流信号源v2的谐振电路155和加热器120，以便识别筒100。图5的电路的此部分的布置和操作与图3b中所示的电路相同，为了简洁起见，此处不重复。
[0151]
图5的电路进一步包括用于检测来自谐振电路155的输出信号的最大或最小振幅的峰值检测电路232。峰值检测电路232布置在气溶胶生成系统10的气溶胶生成装置200内。峰值检测电路232包括用于放大输入到峰值检测电路232的信号的运算放大器u5、用于对输入交流信号进行半波整流的前向偏置二极管d1和用于保持或存储从二极管接收的信号的电压的电容器c2。运算放大器的非反相输入( )充当峰值检测电路232的输入，并且来自峰值检测电路232的输出取自电容器c2的上游端子，即连接到二极管d1的电容器c2的端子。峰值检测电路232还包括具有10欧姆的值的电阻器r2，以用于使电容器对地放电。
[0152]
可以使用任何合适的运算放大器。例如，所描述的实例使用由美国马萨诸塞州analog devices制造的ltc6244运算放大器。运算放大器u5由提供3.1伏的dc电压源v3供电。分别具有150千欧和10千欧的两个电阻器r3和r4作为用于运算放大器的负反馈回路的一部分提供。放大器的增益可以根据以下公式(4)确定：
[0153]
增益＝1 r3/r4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0154]
在使用中，来自谐振电路155的输出信号在电路中的点x处获取，即由电阻器r1和谐振电路155形成的分压器的中点，并作为输入馈送到峰值检测电路232的运算放大器u5的非反相输入。该信号由二极管d1进行半波整流以形成一系列正脉冲，且连续脉冲的电压由电容器c2保持或存储。峰值检测电路232的输出，即由电容器c2存储的电压，被馈送到气溶胶生成装置200的微控制器230的模数转换器输入，所述模数转换器定期测量由电容器c2存储的电压或对所述电压进行采样。一旦电压已采样，电容器c2就对地放电，以准备采集下一个样本。
[0155]
微控制器230在所需频率范围上扫描交流信号的频率所花费的时间段上对来自峰值检测电路的输出进行采样，在此情况下，所述期望频率范围为1兆赫兹到约10.6兆赫兹，并且花费约240微秒。以此方式，微控制器230获得在扫描频率范围内来自谐振电路的输出信号的振幅的曲线。样本由微控制器230分析以确定最小值。由于微控制器230还控制交流信号源v2和提供给筒100的谐振电路155的交流信号的频率，因此微控制器230能够确定在哪个频率从峰值检测电路232的输出检测到最小值。此频率是在谐振电路155中发生谐振的频率，并且指示筒的身份。
[0156]
图6a到6c是电压与时间的图形，示出了图5的筒100中的谐振电路155中的电容器的不同值的谐振的检测。该图形示出两条曲线：曲线x，其对应于在图5的电路中的点x处测量的来自谐振电路155的输出信号；曲线y，其对应于在图5的电路中的点y处的峰值检测电路232的输出。
[0157]
图6a示出了当在谐振电路155中使用8.2纳法拉的电容器值时来自谐振电路155(曲线x)和峰值检测电路232(曲线y)的输出信号。如上文表1中所示，此电容值产生1.76兆赫兹的谐振频率。图6a的图形示出在曲线y中相对早期，即在进入频率扫描约20微秒处出现电压最小值vmin。电压最小值指示谐振的发生，并且检测时间与为1.76兆赫兹的谐振频率一致，并且在240微秒的时间段内在1兆赫兹到约10.6兆赫兹的范围上扫描该频率。
[0158]
图6b示出了当在谐振电路155中使用0.82纳法拉的电容器值时来自谐振电路155(曲线x)和峰值检测电路232(曲线y)的输出信号。如上文表1中所示，此电容值产生5.57兆赫兹的谐振频率。图6b的图形示出围绕曲线y的中间点，即在进入频率扫描约120微秒处出现电压最小值vmin。电压最小值指示谐振的发生，并且检测时间与为5.57兆赫兹的谐振频率一致，并且在240微秒的时间段内在1兆赫兹到约10.6兆赫兹的范围上扫描该频率。
[0159]
图6c示出了当在谐振电路155中使用0.27纳法拉的电容器值时，来自谐振电路155(曲线x)和峰值检测电路232(曲线y)的输出信号。如上文表1中所示，此电容值产生9.71兆赫兹的谐振频率。图6c的图形示出曲线y中相对较晚，即，在进入频率扫描约220微秒处出现电压最小值vmin。电压最小值指示谐振的发生，并且检测时间与为9.71兆赫兹的谐振频率一致，并且在240微秒的时间段内在1兆赫兹到约10.6兆赫兹的范围上扫描该频率。
[0160]
图7是上面布置有谐振电路155的印刷电路板160的平面图。谐振电路155包括串联连接的电感器l1和电容器c2。电感器l1作为导电轨道直接形成于印刷电路板160上。电感器可以通过任何合适的方法形成，例如通过将导电材料印刷到印刷电路板160上或通过蚀刻铜镀层板以形成电感器l1的图案。电感器l1包括15匝(为了清楚起见，从图7省略了匝数)，并且印刷电路板160是双面的，其中一半的匝形成于印刷电路板160的一侧上，另一半的匝形成于另一侧上。导电通孔164连接印刷电路板160的每一侧上印刷的匝的相应端部。导电
接触垫162形成于印刷电路板160的相对端处，其可用于跨越电加热器并联地将谐振电路155连接到交流信号源。电感器l1的一端连接到接触垫162中的一个，电容器c2的端子连接到另一个接触垫162。印刷电路板160的尺寸为9x7x0.6毫米，因此可以容易地配合在气溶胶生成系统的筒或烟嘴内。
[0161]
图8示出包括另一谐振电路355的另一示例筒300的示意性电路图。筒300连接到交流信号源v2以便识别筒300。图8的电路的布置和操作与图3b的电路相同，例外之处是，代替在谐振电路155中使用单个电容器c1，图8的谐振电路355使用两个并联的电容器c1和c2。电容器c1和c2的并联布置有助于改善谐振电路355的频率响应。
[0162]
如上所述，所有真实电子部件都具有寄生元件，即除了部件的预期特性之外不可避免的特性。例如，图3b的电路中的电容器c1和电感器l1各自具有寄生电阻，其等效于与电容器c1串联的0.1欧姆电阻和与电感器l1串联的1欧姆电阻。这些寄生元件导致电路内的能量损耗，因此需要被最小化。
[0163]
本发明人已发现使用并联的两个电容器c1和c2会减少谐振电路355中的寄生元件。特别地，电容器等效串联电阻降低到0.05欧姆。此外，当电容器被并联添加时，其电容被求和。因此，通过使用两个并联的相同电容器，可以针对相同的谐振频率将电感减半。因此，可以使用较小的电感器，其将节省印刷电路板面积。谐振电路355使用电感为0.5微亨的电感器。
[0164]
为了产生与图3b中的电路所实现的相同谐振频率，图8的谐振电路355中的电容器c1和c2的并联布置使用上文表1中所示的电容器值中的每一个中的两个，使得电容是表1中所示的两倍。电容值和所得谐振频率示于下表2中。
[0165][0166]
表2
[0167]
如从表2可见，当使用0.5微亨的电感器时，两个电容器c1和c2的并联布置实现与表1相同的谐振频率。
[0168]
当图8的筒300连接到dc电压源(未示出)时，其以与图3a的筒100相同的方式起作用。即，电容器c1和c2阻断dc电压，使得电流仅通过加热器320。
[0169]
图9是显示图8的谐振电路355的频率响应的频率与电压的图形。在图9中，有表2的不同电容值中的每一个的频率响应曲线。在图8的电路中，即在电阻器r1与谐振电路355之间在点x处测量谐振电路355的输出信号。该图与图4的图形非常相似，显示了与图4中相同的频率的电压最小值vmin，其对应于表2中不同电容值的谐振频率。
[0170]
然而，图9示出与图4中所示的图3b的谐振电路155的频率响应相比，图8的谐振电路355的改进的频率响应。也就是说，与谐振电路155相比，来自谐振电路355的输出信号的量值在谐振电路355中得到改进。如图9中可见，对于特定谐振频率，频率响应曲线具有比图4中的频率响应曲线更低的电压最小值vmin。
[0171]
图10示出包括另一谐振电路455的另一示例筒400的示意性电路图。筒400连接到
交流信号源v2以便识别筒400。图10的电路的布置和操作与图3b和8的电路相同，除了谐振电路455不使用电感器，特别是不使用实际的分立电感器部件之外。相反，谐振电路455使用谐振电路的寄生电感l1与电容器c1结合以产生谐振。寄生电感l1在图10中用虚线表示，以强调其不是实际部件，而是谐振电路455的特性。
[0172]
寄生电感l1由谐振电路455的几何形状产生，当与加热器420并联布置时，其形成半环或半匝。半环产生小寄生电感l1。如图10所示，寄生电感等同于与电容器c1串联布置的10纳亨的电感。
[0173]
与实际电感器部件的电感相比，寄生电感相对较小，并且因此其产生的谐振频率通常高于先前实例。谐振频率在1兆赫兹至50兆赫兹的范围内，为在此范围内产生谐振频率，使用较高电容器值。为了产生不同的谐振频率，电容器c1使用从e12系列电容器值获取的十个不同的电容器值。c1电容值和所得谐振频率示于下表3中。
[0174][0175]
表3
[0176]
如从表3可见，本发明人能够实现十个不同的谐振频率以区分十个不同的筒。
[0177]
当图10的筒400连接到dc电压源(未示出)时，其以与图3a的筒100相同的方式起作用。即，电容器c1阻挡dc电压，使得电流仅通过加热器420。
[0178]
图11是显示图10的谐振电路455的频率响应的频率与电压的图形。在图11中，有表3的不同电容值中的每一个的频率响应曲线。在图10的电路中，即在电阻器r1与谐振电路455之间在点x处测量谐振电路355的输出信号。对于图11中的每个频率响应曲线，可以看到在表3中的每个谐振频率处出现电压最小值vmin，其对应于所使用的不同电容器值。电压最小值出现在频率响应曲线的整个长度的相对较小的部分上，因此是容易辨别和检测的。
[0179]
可以通过峰值检测电路检测最小电压。检测最小电压的频率提供谐振电路的谐振频率和筒的身份的指示。替代性地，可以通过配置气溶胶生成装置来检测输出信号何时降到图11中由水平虚线表示的阈值电压vth以下来确定谐振频率。
[0180]
图12是用于确定筒400的谐振电路455的谐振频率的气溶胶生成系统10的示例电路的示意图。图12的电路与图5中的电路相同，除了筒400是图10的示例筒。图12的电路的下部示出筒，该筒包括连接到交流信号源v2的谐振电路455和加热器420，以便识别筒400。图12的电路的此部分的布置和操作与图10中所示的电路相同，为了简洁起见，此处不重复。
[0181]
图12的电路还包括用于检测来自谐振电路455的输出信号的最大或最小振幅的峰值检测电路232。峰值检测电路232的布置和操作与图5中的相同，因此，为了简洁起见，此处不重复。
[0182]
微控制器230在所需频率范围上扫描交流信号的频率所花费的时间段上对来自峰值检测电路的输出进行采样，在此情况下，所需频率范围为1兆赫兹到约40兆赫兹，并且花费约1毫秒。以此方式，微控制器230获得在扫描频率范围内来自谐振电路的输出信号的振幅的曲线。样本由微控制器230分析以确定最小值。由于微控制器230还控制交流信号源v2
和提供给筒400的谐振电路455的交流信号的频率，因此微控制器230能够确定在哪个频率从峰值检测电路232的输出检测到最小值。此频率是在谐振电路455中发生谐振的频率，并且指示筒的身份。
[0183]
图13a到13c是电压与时间的图形，示出了图12的筒400中的谐振电路455中的电容器的不同值的谐振的检测。该图形示出两条曲线：曲线x，其对应于在图12的电路中的点x处测量的来自谐振电路455的输出信号；曲线y，其对应于在图12的电路中的点y处的峰值检测电路232的输出。
[0184]
图12a示出了当在谐振电路455中使用82纳法拉的电容器值时来自谐振电路455(曲线x)和峰值检测电路232(曲线y)的输出信号。如上文表3中所示，此电容值产生5.6兆赫兹的谐振频率。图12a的图形示出在曲线y中相对早期，即在进入频率扫描约0.1毫秒处出现电压最小值vmin。电压最小值指示谐振的发生，并且检测时间与为5.6兆赫兹的谐振频率一致，并且在1毫秒的时间段内在1兆赫兹到约40兆赫兹的范围上扫描该频率。
[0185]
图12b示出了当在谐振电路455中使用8.2纳法拉的电容器值时来自谐振电路455(曲线x)和峰值检测电路232(曲线y)的输出信号。如上文表3中所示，此电容值产生17.6兆赫兹的谐振频率。图12b的图形示出围绕曲线y的中间点，即，在进入频率扫描约0.4到0.5毫秒之间出现电压最小值vmin。电压最小值指示谐振的发生，并且检测时间与为17.6兆赫兹的谐振频率一致，并且在1毫秒的时间段内在1兆赫兹到约40兆赫兹的范围上扫描该频率。
[0186]
图12c示出了当在谐振电路455中使用2.7纳法拉的电容器值时，来自谐振电路455(曲线x)和峰值检测电路232(曲线y)的输出信号。如上文表3中所示，此电容值产生30.7兆赫兹的谐振频率。图12c的图形示出在曲线y中相对较晚，即，在进入频率扫描0.7至0.8毫秒之间出现电压最小值vmin。电压最小值指示谐振的发生，并且检测时间与为30.7兆赫兹的谐振频率一致，并且在1毫秒的时间段内在1兆赫兹到约40兆赫兹的范围上扫描该频率。
[0187]
为了本说明书和所附权利要求的目的，除非另外指示，否则表述量、数量、百分比等的所有数字都应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。此外，所有范围包括所公开的最大值和最小值点，并且包括其中的任何中间范围，所述中间范围可以或可以不在本文中具体列举。因此，在此上下文中，数字a理解为a
±
5％a。在此上下文中，数字a可被视为包括对于所述数字a修饰的属性的测量来说在一般标准误差内的数值。在如所附权利要求中所使用的一些情况下，数字a可偏离上文所列举的百分比，只要a偏离的量不会显著影响所要求保护的发明的基本和新颖特征即可。此外，所有范围包括所公开的最大值和最小值点，并且包括其中的任何中间范围，所述中间范围可以或可以不在本文中具体列举。