用于感测空气流量的设备和方法
【专利说明】用于感测空气流量的设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年6月19日提交的美国临时申请N0.61/836,923的权益，其通过引用被结合于此，就像在这里被完整阐述一样。
技术领域
[0003]本公开涉及用于检测和监控介质流的系统、方法、设备和计算机程序，该介质流例如包括气体流、液体流、浮质(aerosol)流等等。
【背景技术】
[0004]电子烟(也被称为电子香烟(eCig)和个人喷雾器(PV))是将液体溶液蒸发或雾化成浮质雾的电子吸入器，该浮质雾然后可被输送给用户。典型的eCig具有两个主要部件一电池部件和烟弹雾化器(cartomizer)。电池部分通常包括可再充电的锂离子(L1-1on)电池、发光二极管(LED)、和压力传感器。烟弹雾化器通常包括液体溶液、雾化器、和管嘴。雾化器通常包括蒸发液体溶液的加热线圈。
[0005]在现有技术的eCig中，压力传感器被配置为感测用户对eCig的吸入并发送激活信号给加热线圈来蒸发液体溶液。然而，这些压力传感器可能较大并且成本高昂。存在以下未实现的需求:需要能够检测用户对eCig的吸入但是较小并使用较少的电池能量来运行的传感器。
[0006]本公开通过提供小型、低能耗的设备来提供满足上述未实现的需求的系统、方法、设备和计算机程序。
【发明内容】
[0007]根据本公开的一个非限制示例，提供了用于检测和监控介质流的系统、方法、设备和计算机程序。该设备包括具有热电堆的流传感器，其中热电堆可包括第一热电偶和第二热电偶。流传感器还可包括参考元件和加热器元件。参考元件可包括参考电阻器。加热器元件可包括加热器电阻器。
[0008]系统包括流传感器和微控制器。微控制器可包括微计算机、存储器和接口。微控制器还可包括实时时钟(RTC)。微控制器可包括专用集成电路(ASIC)。微控制器被配置为从流传感器接收传感器信号并检测在预定区域中的介质流。微控制器可被配置为监控作为时间的函数的介质流。微控制器可被配置为记录介质流数据，该数据包括与介质流数据相关联的时间和日期数据。介质可包括浮质、气体(例如，空气)、液体等等。微控制器可被配置为不仅基于数据打开/关闭加热器，还调整诸如加热器脉冲宽度调制(PWM)驱动信号和/或被分配到加热表面上的液体溶液的量之类的控制参数。可与流数据成比例地进行该控制或者根据其中流数据是参数的算法来进行该控制。此外，微控制器可使用流数据来确定流向并且约束或限制在例如用户不小心向设备吹入的情形时对加热器的错误激活。
[0009]方法可被实现为检测在预定区域中或者邻近预定区域的介质流。方法包括接收传感器信号、检测温度的变化、并识别超出阈值的活动。超出阈值的活动可包括流传感器中的温度曲线中的变动高于预定阈值。
[0010]计算机程序可被提供于计算机可读介质上，当在计算机上执行该计算机程序时，其使得检测介质流的方法被实施。计算机可读介质可包括被配置为实施本文描述的处理(包括检测介质流的方法)的步骤的一个或多个代码部分或代码区段。
[0011 ] 在一个实施例中，电子烟可包括:主体;主体内的雾化器;微控制器；电源，该电源在主体内并且被电连接至微控制器和雾化器；以及空气流量传感器，该空气流量传感器被电连接至微控制器。
[0012]在另一实施例中，电子烟可包括:第一壳体和第二壳体;第一壳体内的雾化器;微控制器，该微控制器在第二壳体内并且包括数据采集电路和模拟至数字转换器;电源，该电源在第二壳体内并被配置为被电连接至微控制器和雾化器；以及流传感器，该流传感器被电连接至微控制器，其中第一壳体被配置为耦合至第二壳体。
[0013]在又一实施例中，电子烟可包括壳体;壳体内的雾化器;微控制器，该微控制器包括数据采集电路和模拟至数字转换器;电源，该电源被电连接至微控制器和雾化器;以及流传感器，该流传感器包括热电堆和加热器，并且其中流传感器被电连接至微控制器。
[0014]考虑【具体实施方式】和附图，可以阐明本公开的附加特征、优点和实施例，或者，使本公开的附加特征、优点和实施例变得明显。此外，应当理解，上述
【发明内容】
和下面的【具体实施方式】和附图都是示例性的，目的是提供进一步说明，而不是限制所主张的本公开的范围。
【附图说明】
[0015]多个附图被包括以提供对本公开的进一步理解，其被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，示出了本公开的实施例，并且与【具体实施方式】一起用以说明本公开的原理。所示出的本公开的结构细节不会比理解本公开的基本概念和可以实施本公开的各种方式所需要的更详细。在图示中:
[0016]图1示出了根据本公开的一个方面构造的eCig的示例；
[0017]图2示出了根据本公开的一个方面构造的微控制器的示例；
[0018]图3示出了根据本公开的一个方面构造的流传感器的示例；
[0019]图4A和4B示出了作为空气流移动的函数的温度曲线的示例；
[0020]图5示出了根据本公开的原理的流通道的示例；以及
[0021]图6A和6B示出了通过单个放大器或多个放大器的信号放大和滤波的示例。
[0022]图7是包括第一热电堆和第二热电堆的eCig的电子图示。
[0023]图8是包括一个热电堆的eCig的电子图示。
[0024]图9-11是根据本公开的空气流传感器和参考信号的输出的实施例的图表。
[0025]图12是示出了根据本公开的用于对信号进行解释的过程的一个实施例的流程图。
[0026]本公开还在如下的【具体实施方式】中被进一步描述。
【具体实施方式】
[0027]参考在附图中所描述和/或示出的并在下面详细描述的非限制性实施例和示例，更全面地阐述本公开以及其各种特征和有利细节。应该注意，附图中示出的特征不一定是按比例绘制的，如本领域技术人员将认识到的，一个实施例的特征可以与其他实施例一起使用，即使本文中没有明确地陈述。可以省略对已知的组件和处理技术的描述，以便不会不必要地使本公开的实施例变得模糊。本文使用的示例只用于便于理解可以实施本公开的方式，并进一步使本领域技术人员能实施本公开的实施例。因此，本文中的示例和实施例不应该被解释为限制本公开的范围。此外，值得注意的是，相似的标号在附图的若干视图中表示类似的部件。
[0028]图1示出了根据本公开的一个方面构造的eCig10的示例。eCig 10包括烟弹14和eCig主体18。烟弹14包括开口 12，浮质可通过开口 12被输送至用户。烟弹14包括香料(未示出)和雾化器(未示出)。香料可包括例如液体溶液、凝胶、固体、或包括分子的气体，它们以浮质的形式被输送给用户。eCig主体18包括电源(例如，可再充电的锂离子电池)(未示出)和LED(未示出KeCig 10包括流传感器设备(未示出)，该设备可包括微控制器20(在图2中示出)和流传感器30(在图3中示出)。
[0029]图2示出了根据本公开的一个方面构造的微控制器20的示例。微控制器20包括微计算机26、存储器24和接口 28。微控制器20可包括驱动雾化器(未示出)的驱动器22。驱动器22可包括例如脉冲宽度调制器(PWM)或信号发生器。微计算机20被配置为执行计算机程序(其可被存储在外部或存储在存储器24中)以控制eCig(例如，在图1中示出的eCig 10)的操作，包括加热元件的激活(和停用)。存储器24包括可存储计算机代码的一个或多个区段或部分以实施在本公开中描述的处理的计算机可读介质。可替换地(或者另外地)，代码区段或代码部分可被置于可通过接口 28访问的外部计算机可读介质(未示出)上。
[0030]注意，微控制器20可包括专用集成电路(IC)或类似物，来替代微计算机26、驱动器
22、存储器22、和/或接口 28。
[0031]微控制器可被配置为记录与介质流相关联的介质流数据，包括:质量流(massflow)、体积流、速度数据、时间数据、日期数据、流持续时间数据等等。介质可包括浮质、气体(例如，空气)、液体等等。微控制器可不仅被配置为基于这样的数据打开/关闭加热器，还被配置为控制诸如下列的参数:加热器PWM或者被分配到加热表面上的液体溶液的量。可与流数据成比例地进行该控制或者根据以流数据作为参数的算法来进行该控制。此外，微控制器可使用流数据来确定流的方向，并且在用户不小心吹入eCig 10的情形下约束或限制加热器的错误激活。
[0032]图3示出了根据本公开的一个方面构造的流传感器30的示例。流传感器30包括基底31和热电堆(例如，两个或更多个热电偶)，该热电堆包括上游热电堆(或热电偶)32和下游热电堆(或热电偶)33。基底31可包括热绝缘基部。流传感器30可包括加热器元件34。流传感器30可包括参考元件35。加热器元件34可包括加热器电阻器。参考元件35可包括参考电阻器。
[0033]如图3中所见，热电堆32、3 3可被对称地放置在加热器元件34的上游和下游。加热器元件34加热热电堆32、33