ES2918195T3 - Determinación de la temperatura - Google Patents

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ES2918195T3 ES18717854T ES18717854T ES2918195T3 ES 2918195 T3 ES2918195 T3 ES 2918195T3 ES 18717854 T ES18717854 T ES 18717854T ES 18717854 T ES18717854 T ES 18717854T ES 2918195 T3 ES2918195 T3 ES 2918195T3
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Aoun Walid Abi
Gary Fallon
Julian Darryn White
Martin Daniel Horrod
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Nicoventures Trading Ltd
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Abstract

Se revelan métodos y aparatos para determinar una temperatura de un susceptor de un dispositivo generador de aerosol, siendo el susceptor para el calentamiento inductivo en un circuito de resonancia RLC. El aparato está organizado para: determinar una frecuencia característica de un pico de una respuesta de frecuencia del circuito de resonancia RLC; y determinar, basado en la característica de frecuencia determinada, la temperatura del susceptor. También se revela un dispositivo generador de aerosol que comprende el aparato. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Determinación de la temperatura
Campo técnico
La presente invención se refiere a aparatos y métodos para determinar la temperatura de un susceptor de un dispositivo generador de aerosol, más particularmente de un susceptor para calentamiento inductivo mediante un circuito de resonancia RLC.
Antecedentes
Los artículos para el tabaquismo tales como cigarrillos, cigarros y similares queman tabaco durante su uso para crear humo de tabaco. Se han realizado intentos para proporcionar alternativas a estos artículos mediante la creación de productos que liberan compuestos sin quemarse. Ejemplos de tales productos son los denominados productos de "calor no quemado" o dispositivos o productos para el calentamiento de tabaco, que liberan compuestos al calentar el material, pero no al quemarlo. El material puede ser, por ejemplo, tabaco u otros productos que no sean tabaco, que pueden contener o no nicotina.
El documento EP2967156B1 describe un dispositivo de calentamiento inductivo para calentar un sustrato formador de aerosol que comprende un susceptor. El dispositivo comprende una fuente de alimentación de CC para proporcionar un voltaje de suministro de CC, una corriente de CC y electrónica de la fuente de alimentación que comprende un convertidor de CC/CA que comprende una red de carga LC que comprende una conexión en serie de un condensador y un inductor que tiene una resistencia óhmica. El dispositivo comprende una cavidad para alojar una parte del sustrato formador de aerosol para acoplar inductivamente el inductor al susceptor. La electrónica de la fuente de alimentación comprende un microcontrolador programado para determinar, a partir de un voltaje de suministro de CC y de una corriente de CC, una resistencia óhmica aparente y, a partir de la resistencia óhmica aparente, la temperatura del susceptor.
Sumario
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo generador de aerosol según la reivindicación 1.
La característica de frecuencia puede ser una frecuencia de resonancia del circuito de resonancia RLC.
La característica de frecuencia puede indicar un ancho de banda del pico de la respuesta de frecuencia del circuito RLC.
El controlador puede estar dispuesto para determinar datos indicativos de la temperatura en función de la característica de frecuencia; en donde la temperatura se determina en base a los datos determinados y la característica de frecuencia determinada.
Los datos pueden comprender uno o más parámetros de forma funcional que describen la temperatura en función de la característica de frecuencia.
Los datos pueden ser una constante de proporcionalidad entre la temperatura y la característica de frecuencia. Los datos pueden comprender una serie de puntos de datos de la temperatura medida en función de la característica de frecuencia.
El controlador puede estar dispuesto para determinar, según la característica de frecuencia determinada, una resistencia del circuito RLC; en donde la determinación de la temperatura se basa en la resistencia determinada del circuito RLC.
El controlador puede estar dispuesto para determinar una constante de resistencia a la temperatura del susceptor; en donde la determinación de la temperatura se basa en la resistencia determinada y la constante de resistencia a la temperatura determinada.
El controlador puede estar dispuesto para determinar una referencia característica indicativa de la característica de frecuencia a una temperatura de referencia; comparar la característica de frecuencia determinada con la característica de referencia determinada; en donde la determinación de la temperatura se basa en la comparación de la característica de frecuencia determinada con la característica de referencia.
El controlador puede estar dispuesto para medir la referencia característica sustancialmente en la puesta en marcha del dispositivo generador de aerosol y/o sustancialmente en la instalación de un susceptor nuevo y/o de reemplazo en el dispositivo generador de aerosol y/o sustancialmente en la instalación de un inductor nuevo y/o de reemplazo en el dispositivo generador de aerosol.
El controlador puede estar dispuesto para medir una propiedad eléctrica del circuito RLC en función de una frecuencia de activación en la que se activa el circuito RLC; en donde la determinación de la característica de frecuencia se basa en la propiedad eléctrica medida del circuito RLC en función de una frecuencia de accionamiento en la que se activa el circuito RLC.
La propiedad eléctrica puede ser un voltaje medido a través de un inductor del circuito RLC; el inductor es para la transferencia de energía al susceptor.
La medición de la propiedad eléctrica puede ser una medición pasiva.
La propiedad eléctrica puede indicar una corriente inducida en una bobina de detección mediante un inductor del circuito RLC, el inductor es para la transferencia de energía al susceptor.
La propiedad eléctrica puede indicar una corriente inducida en una bobina captadora mediante un elemento de voltaje de suministro, el elemento de voltaje de suministro es para suministrar voltaje a un elemento propulsor, el elemento propulsor es para activar el circuito RLC.
El dispositivo generador de aerosol puede comprender dicho susceptor dispuesto para calentar un material generador de aerosol para generar así un aerosol en uso.
El susceptor puede comprender níquel.
El susceptor puede comprender un cuerpo con un revestimiento de níquel.
El revestimiento de níquel puede tener un espesor inferior a sustancialmente 5 pm, o sustancialmente en el rango de 2 pm a 3 pm.
El revestimiento de níquel se puede galvanizar sobre el cuerpo.
El susceptor puede comprender uno o más de acero, hierro y cobalto.
El susceptor puede ser una lámina de acero blando.
La lámina de acero blando puede tener un espesor en el rango de sustancialmente 10 pm a sustancialmente 50 pm, o puede tener un espesor de sustancialmente 25 pm.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para determinar la temperatura de un susceptor de un dispositivo generador de aerosol, el método es según la reivindicación 20.
Según un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un programa informático que, cuando es ejecutado por un sistema de procesamiento, hace que el sistema de procesamiento realice el método según el segundo aspecto.
Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas de la invención, dadas únicamente a modo de ejemplo y en referencia a los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo generador de aerosol según un ejemplo;
La figura 2a ilustra esquemáticamente un circuito de resonancia RLC según un primer ejemplo;
La figura 2b ilustra esquemáticamente un circuito de resonancia RLC según un segundo ejemplo;
La figura 2c ilustra esquemáticamente un circuito de resonancia RLC según un tercer ejemplo;
La figura 3a ilustra esquemáticamente una respuesta de frecuencia de ejemplo de un ejemplo de circuito de resonancia RLC;
La figura 3b ilustra esquemáticamente una respuesta de frecuencia de ejemplo de un circuito de resonancia RLC de ejemplo, en dos temperaturas de susceptor diferentes T1 y T2, según un ejemplo;
La figura 3c ilustra esquemáticamente una respuesta de frecuencia de ejemplo de un circuito de resonancia RLC de ejemplo, en dos temperaturas de susceptor diferentes T1 y T2, según otro ejemplo; y
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra esquemáticamente un método de ejemplo.
Descripción detallada
El calentamiento por inducción es un proceso de calentamiento de un objeto conductor de electricidad (o susceptor) mediante inducción electromagnética. Un calentador de inducción puede comprender un electroimán y un dispositivo para hacer pasar una corriente eléctrica variable, tal como una corriente eléctrica alterna, a través del electroimán. La corriente eléctrica variable en el electroimán produce un campo magnético variable. El campo magnético variable penetra en un susceptor colocado adecuadamente con respecto al electroimán, generando corrientes de Foucault dentro del susceptor. El susceptor tiene resistencia eléctrica a las corrientes de Foucault y, por lo tanto, el flujo de las corrientes de Foucault contra esta resistencia hace que el susceptor se caliente mediante calentamiento por efecto Joule. En los casos en que el susceptor comprende material ferromagnético tal como hierro, níquel o cobalto, el calor también puede generarse mediante pérdidas de histéresis magnética en el susceptor, es decir, por la orientación variable de los dipolos magnéticos en el material magnético como resultado de su alineación con el campo magnético variable.
En el calentamiento inductivo, en comparación con el calentamiento por conducción, por ejemplo, el calor se genera dentro del susceptor, lo que permite un calentamiento rápido. Además, no es necesario que exista ningún contacto físico entre el calentador inductivo y el susceptor, lo que permite una mayor libertad en la construcción y aplicación.
La resonancia eléctrica se produce en un circuito eléctrico a una frecuencia de resonancia particular cuando las partes imaginarias de las impedancias o admitancias de los elementos del circuito se cancelan entre sí. Un ejemplo de un circuito que presenta resonancia eléctrica es un circuito RLC, que comprende una resistencia (R) proporcionada por un resistor, una inductancia (L) proporcionada por un inductor y una capacitancia (C) proporcionada por un condensador, conectados en serie. La resonancia se produce en un circuito RLC porque el campo magnético colapsado del inductor genera una corriente eléctrica en sus arrollamientos que carga el condensador, mientras que el condensador que se descarga proporciona una corriente eléctrica que construye el campo magnético en el inductor. Cuando el circuito se activa a la frecuencia de resonancia, la impedancia en serie del inductor y el condensador es mínima y la corriente del circuito es máxima. La frecuencia de resonancia y el ancho de banda del circuito de resonancia RLC dependen de la capacitancia, la inductancia y la resistencia del circuito.
La figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo de dispositivo generador de aerosol 150 que comprende un circuito de resonancia RLC 100 para el calentamiento inductivo de un material generador de aerosol 164 a través de un susceptor 116. En algunos ejemplos, el susceptor 116 y el material generador de aerosol 164 forman una unidad integral que puede insertarse y/o retirarse del dispositivo generador de aerosol 150 y puede ser desechable. El dispositivo generador de aerosol 150 es manual. El dispositivo generador de aerosol 150 está dispuesto para calentar el material generador de aerosol 164 para generar aerosol para inhalación por parte del usuario.
Se observa que, como se usa en la presente, la expresión "material generador de aerosol" incluye materiales que proporcionan componentes volatilizados tras su calentamiento, por lo general en forma de vapor o aerosol. El material generador de aerosol puede ser un material que no contenga tabaco o un material que contenga tabaco. El material generador de aerosol puede, por ejemplo, incluir uno o más de tabaco en sí, derivados del tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituido, extracto de tabaco, tabaco homogeneizado o sustitutos del tabaco. El material generador de aerosol puede estar en forma de tabaco molido, tabaco picado, tabaco extruido, tabaco reconstituido, material reconstituido, líquido, gel, hoja gelificada, polvo o aglomerados, o similares. El material generador de aerosol también puede incluir otros productos distintos del tabaco que, según el producto, pueden o no contener nicotina. El material generador de aerosoles puede comprender uno o más humectantes, como glicerol o propilenglicol.
Volviendo a la figura 1, el dispositivo generador de aerosol 150 comprende un cuerpo externo 151 que aloja el circuito de resonancia RLC 100, el susceptor 116, el material generador de aerosol 164 , un controlador 114 y una batería 162. La batería está dispuesta para alimentar el circuito de resonancia RLC 100. El controlador 114 está dispuesto para controlar el circuito de resonancia RLC 100, por ejemplo, controlar el voltaje suministrado al circuito de resonancia RLC 100 desde la batería 162 y la frecuencia f a la que se acciona el circuito de resonancia RLC 100. El circuito de resonancia RLC 100 está dispuesto para el calentamiento inductivo del susceptor 116. El susceptor 116 está dispuesto para calentar el material generador de aerosol 364 para generar un aerosol en uso. El cuerpo externo 151 comprende una boquilla con filtro 160 para permitir que el aerosol generado en uso salga del dispositivo 150.
En uso, un usuario puede activar, por ejemplo a través de un botón (no mostrado) o un detector de soplo (no mostrado) que es conocido en sí, el controlador 114 para hacer que el circuito de resonancia RLC 100 se active, por ejemplo en la frecuencia de resonancia / r del circuito de resonancia RLC 100. El circuito de resonancia 100 calienta inductivamente el susceptor 116, que a su vez calienta el material generador de aerosol 164 y hace que el material generador de aerosol 164 genere un aerosol. El aerosol se genera en el aire aspirado hacia el dispositivo 150 desde una entrada de aire (no mostrada) y, por lo tanto, se transporta a la boquilla con filtro 160, donde el aerosol sale del dispositivo 150.
El controlador 114 y el dispositivo 150, como un todo, pueden estar dispuestos para calentar el material generador de aerosol hasta un rango de temperaturas para volatilizar al menos un componente del material generador de aerosol sin quemar el material generador de aerosol. Por ejemplo, el rango de temperatura puede ser de alrededor de 50 °C a alrededor de 350 °C, tal como entre alrededor de 50 °C y alrededor de 250 °C, entre alrededor de 50 °C y alrededor de 150 °C, entre alrededor de 50 °C y alrededor de 120 °C, entre alrededor de 50 °C y alrededor de 100 °C, entre alrededor de 50 °C y alrededor de 80 °C o entre alrededor de 60 °C y alrededor de 70 °C. En algunos ejemplos, el rango de temperatura está entre alrededor de 170°C y alrededor de 220°C. En algunos ejemplos, el rango de temperatura puede ser distinto de este rango y el límite superior del rango de temperatura puede ser superior a 300 °C.
Es deseable determinar la temperatura del susceptor 116, por ejemplo a fin de controlar el calentamiento del material generador de aerosol 164, por ejemplo para garantizar que no se caliente más allá de una determinada temperatura, por ejemplo para que no se queme o carbonice, o para que se caliente a una temperatura determinada o según un perfil de temperatura determinado, por ejemplo. Por ejemplo, puede ser deseable que la temperatura del susceptor 116 no exceda los 400 °C, para garantizar que el susceptor 116 no provoque que el material generador de aerosol 164 se queme o carbonice. Se observará que puede haber una diferencia entre la temperatura del susceptor 116 y la temperatura del material generador de aerosol 164 como un todo, por ejemplo durante el calentamiento del susceptor 116, por ejemplo cuando la velocidad de calentamiento es grande. Por lo tanto, se observará que en algunos ejemplos, la temperatura a la que se controla que esté el susceptor 116 o que no debe superar puede ser superior a la temperatura a la que se desea calentar el material generador de aerosol 164 o que no debe superar, por ejemplo.
Según los ejemplos de la presente invención, un aparato (por ejemplo, el controlador 114) está dispuesto para determinar la temperatura del susceptor 116. A grandes rasgos, y como se describe con más detalle a continuación, el controlador 114 está dispuesto para determinar una característica de frecuencia de un pico de una respuesta de frecuencia del circuito de resonancia RLC 100. La característica de frecuencia varía con la temperatura variable del susceptor 116. La característica de frecuencia puede ser, por ejemplo, la frecuencia de resonancia o el ancho de banda del pico. El controlador está dispuesto para determinar la temperatura del susceptor 116 según la característica de frecuencia determinada. Determinar la temperatura del susceptor 116 en base a una característica de frecuencia de un pico de una respuesta de frecuencia del circuito de resonancia RLC 100 permite determinar la temperatura del susceptor 116 sin requerir contacto físico con el susceptor 116 y, por lo tanto, permite una mayor libertad de diseño del dispositivo generador de aerosol 150, por ejemplo.
Con referencia ahora a la figura 2a, se ilustra un ejemplo de circuito de resonancia RLC 100 para el calentamiento inductivo del susceptor 116. El circuito de resonancia 100 comprende una resistencia 104, un condensador 106 y un inductor 108 conectados en serie. El circuito de resonancia 100 tiene una resistencia R, una inductancia L y una capacitancia C.
La inductancia L del circuito 100 la proporciona el inductor 108 dispuesto para el calentamiento inductivo del susceptor 116. El calentamiento inductivo del susceptor 116 se realiza a través de un campo magnético alterno generado por el inductor 108, que, como se mencionó con anterioridad, induce calentamiento por efecto Joule y/o pérdidas por histéresis magnética en el susceptor 116. Una parte de la inductancia L del circuito 100 puede deberse a la permeabilidad magnética del susceptor 116. El campo magnético alterno generado por el inductor 108 es generado por una corriente alterna que fluye a través del inductor 108. La corriente alterna que fluye a través del inductor 108 es una corriente alterna que fluye a través del circuito de resonancia RLC 100. El inductor 108 puede, por ejemplo, tener la forma de un hilo enrollado, por ejemplo, una bobina de cobre. El inductor 108 puede comprender, por ejemplo, un hilo trenzado, por ejemplo, un hilo que comprende determinados cables aislados individualmente retorcidos entre sí. Los hilos trenzados pueden ser especialmente útiles cuando se utilizan frecuencias de accionamiento / en el rango de MHz, ya que eso puede reducir la pérdida de potencia debido al efecto pelicular, como se conoce. A estas frecuencias relativamente altas, se requieren valores más bajos de inductancia. Como otro ejemplo, el inductor 108 puede ser una bobina de vía en una placa de circuito impreso. El uso de una bobina de vía en una placa de circuito impreso puede ser útil, ya que proporciona una vía rígida y autoportante, con una sección transversal que evita cualquier requisito de hilo trenzado (que puede ser costoso), que se puede producir en masa con un alta reproducibilidad a bajo costo. Aunque se muestra un inductor 108, se apreciará fácilmente que puede haber más de un inductor dispuesto para el calentamiento inductivo de uno o más susceptores 116.
La capacitancia C del circuito 100 la proporciona el condensador 106. El condensador 106 puede ser, por ejemplo, un condensador cerámico de clase 1, por ejemplo un condensador C0G. La capacitancia C también puede comprender la capacidad parásita del circuito 100; sin embargo, esto es o puede ser insignificante en comparación con la capacitancia C proporcionada por el condensador 106.
La resistencia R del circuito 100 es proporcionada por la resistencia 104, la resistencia de la vía o hilo que conecta los componentes del circuito de resonancia 100, la resistencia del inductor 108 y la resistencia a la corriente que fluye en el circuito de resonancia 100 proporcionada por el susceptor 116 dispuesto para la transferencia de energía con el inductor 108. Se observará que el circuito 100 no necesita comprender necesariamente una resistencia 104, y que la resistencia R en el circuito 100 puede ser proporcionada por la resistencia de la vía o hilo de conexión, el inductor 108 y el susceptor 116.
El circuito 100 es accionado por el controlador del puente H 102. El controlador del puente H 102 es un elemento propulsor para proporcionar una corriente alterna en el circuito de resonancia 100. El controlador del puente H 102 está conectado a un suministro de voltaje de CC VSUM 110 y a una tierra eléctrica GND 112. El suministro de voltaje de CC VSUM 110 puede ser, por ejemplo, de la batería 162. El puente H 102 puede ser un circuito integrado, o puede comprender componentes de conmutación discretos (no mostrados), que pueden ser de estado sólido o mecánico. El controlador del puente H 102 puede ser, por ejemplo, un puente rectificador de alta eficiencia. Como se sabe per se, el controlador del puente H 102 puede proporcionar una corriente alterna en el circuito 100 a partir del suministro de voltaje de CC VSUM 110 al invertir (y luego restaurar) el voltaje a través del circuito a través de componentes de conmutación (no mostrados). Eso puede ser útil ya que permite que el circuito de resonancia RLC sea alimentado por una batería de CC y permite controlar la frecuencia de la corriente alterna.
El controlador del puente H 104 está conectado a un controlador 114. El controlador 114 controla el puente H 102 o sus componentes (no mostrados) para proporcionar una corriente alterna I en el circuito de resonancia RLC 100 a una frecuencia de accionamiento / determinada. Por ejemplo, la frecuencia de accionamiento f puede estar en el rango de MHz, por ejemplo, de 0,5 MHz a 4 MHz, por ejemplo, en el rango de 2 MHz a 3 MHz. Se observará que se pueden usar otras frecuencias f o rangos de frecuencia, por ejemplo dependiendo del circuito de resonancia particular 100 (y/o sus componentes), controlador 114, susceptor 116 y/o elemento propulsor 102 usados. Por ejemplo, se apreciará que la frecuencia de resonancia f r del circuito RLC 100 depende de la inductancia L y de la capacitancia C del circuito 100, que a su vez depende del inductor 108, el condensador 106 y el susceptor 116. El rango de frecuencias de accionamiento f puede estar alrededor de la frecuencia de resonancia f r del circuito RLC 100 y/o susceptor 116 particular usado, por ejemplo. También se observará que el circuito de resonancia 100 y/o la frecuencia de accionamiento o el rango de frecuencias de accionamiento f utilizados pueden seleccionarse en base a otros factores para un susceptor 116 determinado. Por ejemplo, para mejorar la transferencia de energía desde el inductor 108 al susceptor 116, puede ser útil que la profundidad pelicular (es decir, la profundidad desde la superficie del susceptor 116 dentro de la cual el campo magnético alterno del inductor 108 es absorbido) sea menor, por ejemplo un factor de dos a tres veces menor, que el espesor del material susceptor 116. La profundidad pelicular difiere para los distintos materiales y construcción de los susceptores 116, y se reduce al aumentar la frecuencia de accionamiento f. Por lo tanto, en algunos ejemplos, puede ser favorable usar frecuencias de accionamiento f relativamente altas. Por otro lado, por ejemplo, para reducir la proporción de energía suministrada al circuito de resonancia 100 y/o al elemento propulsor 102 que se pierde como calor dentro de la electrónica, puede ser favorable usar frecuencias de accionamiento f más bajas. En algunos ejemplos, se puede elegir un compromiso entre estos factores según corresponda y/o de desee.
Como se mencionó con anterioridad, el controlador 114 está dispuesto para determinar la temperatura del susceptor 116 al determinar una característica de frecuencia de un pico de la respuesta de frecuencia del circuito de resonancia RLC 100 y al determinar la temperatura del susceptor 116 basándose en la característica determinada.
La figura 3a ilustra esquemáticamente una respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100. En el ejemplo de la figura 3a, la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 se ilustra mediante un diagrama esquemático de la corriente I que fluye en el circuito 100 en función de la frecuencia de accionamiento f en la que el circuito es accionado por el controlador del puente H 104.
El circuito de resonancia 100 de la figura 2a tiene una frecuencia de resonancia f r en la que la impedancia en serie Z del inductor 108 y del condensador 106 es mínima y, por lo tanto, la corriente del circuito I es máxima. Por lo tanto, como se ilustra en la figura 2a, cuando el controlador del puente H 104 activa el circuito 100 en la frecuencia de resonancia fr, la corriente alterna I en el circuito 100 y, por lo tanto, en el inductor 108, será la Imax máxima. El campo magnético oscilante generado por el inductor 106 será, por lo tanto, máximo y, por lo tanto, el calentamiento inductivo del susceptor 116 por el inductor 106 será máximo. Cuando el controlador del puente H 104 activa el circuito 100 en una frecuencia f que no tiene resonancia, es decir, por encima o por debajo de la frecuencia de resonancia f r, la corriente alterna I en el circuito 100 y, por lo tanto, en el inductor 108, será menor que el máximo y, por tanto, el campo magnético oscilante generado por el inductor 106 será inferior al máximo y, por tanto, el calentamiento inductivo del susceptor 116 por el inductor 106 será inferior al máximo. Por lo tanto, como puede observarse en la figura 3a, la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 tiene un pico, centrado en la frecuencia de resonancia f r , y que disminuye en frecuencias por encima y por debajo de la frecuencia de resonancia f r .
Como se mencionó con anterioridad, el controlador 114 está dispuesto para determinar una frecuencia característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia RLC 100. La característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 puede ser la frecuencia de resonancia f r alrededor de la cual se centra el pico, por ejemplo. Como otro ejemplo, la característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 puede ser el ancho del pico. El ancho del pico se puede caracterizar por el ancho de banda B del pico, que en el ejemplo ¡lustrado en la figura 2a es el ancho total del pico en la /™»v/V2..
En algunos ejemplos, a fin de determinar la frecuencia característica del pico, el controlador 114 está dispuesto para medir una respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia RLC 100. Por ejemplo, el controlador puede estar dispuesto para medir una propiedad eléctrica del circuito RLC 100 en función de la frecuencia de accionamiento f en la que se activa el circuito RLC. El controlador 114 puede comprender un generador de reloj (no mostrado) para determinar la frecuencia absoluta a la que se activará el circuito RLC 100. El controlador 114 puede estar dispuesto para controlar el puente H 104 para escanear a través de un rango de frecuencias de accionamiento f durante un período de tiempo. La propiedad eléctrica del circuito RLC 100 puede medirse durante les escaneo de frecuencias de accionamiento y, por lo tanto, puede determinarse la respuesta de frecuencia 300 del circuito RLC 100 en función de la frecuencia de accionamiento f.
La medición de la propiedad eléctrica puede ser una medición pasiva, es decir, una medición que no implica ningún contacto eléctrico directo con el circuito de resonancia 100.
Por ejemplo, con referencia nuevamente al ejemplo que ilustrado en la figura 2a, la propiedad eléctrica puede indicar una corriente inducida en una bobina de detección 120a por el inductor 108 del circuito RLC 100. Como se ilustra en la figura 2a, la bobina de detección 120a está posicionada para la transferencia de energía desde el inductor 108 y está dispuesta para detectar la corriente I que fluye en el circuito 100. La bobina de detección 120a puede ser, por ejemplo, una bobina de hilo o una vía en una placa de circuito impreso. Por ejemplo, en el caso de que el inductor 108 sea una vía en una placa de circuito impreso, la bobina de detección 120a puede ser una vía en una placa de circuito impreso y colocarse por encima o por debajo del inductor 108, por ejemplo, en un plano paralelo al plano del inductor 108. Como otro ejemplo, en el ejemplo donde hay más de un inductor 108, la bobina de detección 120a puede colocarse entre los inductores 108, para la transferencia de energía desde ambos inductores. Por ejemplo, en el caso de que los inductores 108 sean vías en una placa de circuito impreso y se encuentren en un plano paralelo entre sí, la bobina de detección 120a puede ser una vía en una placa de circuito impreso entre los dos inductores y en un plano paralelo a los inductores 108.
En cualquier caso, la corriente alterna I que fluye en el circuito 100 y, por lo tanto, en el inductor 108 hace que el inductor 108 genere un campo magnético alterno. El campo magnético alterno induce una corriente en la bobina de detección 120a. La corriente inducida en la bobina de detección 120a produce un voltaje Vind a través de la bobina de detección 120a. El voltaje Vind a través de la bobina de detección 120a se puede medir y es proporcional a la corriente I que fluye en el circuito RLC 100. El voltaje Vind a través de la bobina de detección 120a se puede registrar como una función de la frecuencia de accionamiento f en la que el controlador del puente H 104 impulsa el circuito de resonancia 100 y, por lo tanto, se determina una respuesta de frecuencia 300 del circuito 100. Por ejemplo, el controlador 114 puede registrar una medición del voltaje Vind a través de la bobina de detección 120a como una función de la frecuencia f en la que se controla el controlador del puente H 104 para impulsar la corriente alterna en el circuito de resonancia 100. El controlador puede luego analizar la respuesta de frecuencia 300 para determinar una frecuencia característica de un pico de la respuesta de frecuencia 300, por ejemplo, la frecuencia de resonancia f r alrededor de la cual se centra el pico, o el ancho de banda B del pico.
La figura 2b ilustra otro ejemplo de medición pasiva de una propiedad eléctrica del circuito RLC 100. La figura 2b es igual a la figura 2a, excepto que la bobina de detección 120a de la figura 2a se reemplaza por una bobina captadora 120b. Como se ilustra en la figura 2b, la bobina captadora 120b se coloca para interceptar una parte de un campo magnético producido por el hilo de voltaje o la vía de suministro de CC 110 cuando la corriente que fluye a través del mismo cambia debido a las demandas cambiantes del circuito RLC 100. El campo magnético producido por los cambios en la corriente que fluye en el hilo o vía de voltaje de suministro de CC 110 induce una corriente en la bobina captadora 120b, que produce un voltaje Vind a través de la bobina captadora 120b. Por ejemplo, aunque en un caso ideal la corriente que fluye en el hilo o vía de voltaje de suministro de CC 110 sería solo corriente continua, en la práctica la corriente que fluye en el hilo o vía de voltaje de suministro de CC 110 puede ser modulada hasta cierto punto por el controlador del puente H 104, por ejemplo debido a imperfecciones en la conmutación en el controlador del puente H 104. Por consiguiente, esas modulaciones de corriente inducen una corriente en la bobina captadora, que se detecta a través del voltaje Vind a través de la bobina captadora 120b.
El voltaje Vind a través de la bobina de detección 120b se puede medir y registrar como una función de la frecuencia de accionamiento f en la que el controlador del puente H 104 impulsa el circuito de resonancia 100 y, por lo tanto, se determina una respuesta de frecuencia 300 del circuito 100. Por ejemplo, el controlador 114 puede registrar una medición del voltaje Vind a través de la bobina captadora 120a como una función de la frecuencia f en la que se controla el controlador del puente H 104 para impulsar la corriente alterna en el circuito de resonancia 100. El controlador puede luego analizar la respuesta de frecuencia 300 para determinar una frecuencia característica de un pico de la respuesta de frecuencia 300, por ejemplo, la frecuencia de resonancia f r alrededor de la cual se centra el pico, o el ancho de banda B del pico.
Se observa que, en algunos ejemplos, puede ser deseable reducir o eliminar el componente modulado de la corriente en el hilo o vía de voltaje de suministro de CC 110 que puede ser causado por imperfecciones en el controlador del puente H 104. Eso se puede lograr, por ejemplo, mediante la implementación de un condensador de derivación (no mostrado) a través del controlador del puente H 104. Se observará que en este caso, la propiedad eléctrica del circuito RLC 100 usado para determinar la respuesta de frecuencia 300 del circuito 100 puede medirse por medios distintos a la bobina captadora 120b.
La figura 2c ilustra un ejemplo de una medición activa de una propiedad eléctrica del circuito RLC. La figura 2c es igual a la figura 2a, excepto que la bobina de detección 120a de la figura 2a se reemplaza por un elemento 120c, por ejemplo un circuito diferencial pasivo 120c, dispuesto para medir el voltaje Vl a través del inductor 108. A medida que cambia la corriente I en el circuito de resonancia 100, cambiará el voltaje Vl a través del inductor 108. El voltaje Vl a través del inductor 108 se puede medir y registrar como una función de la frecuencia de accionamiento f en la que el controlador del puente H 104 impulsa el circuito de resonancia 100 y, por lo tanto, se determina una respuesta de frecuencia 300 del circuito 100. Por ejemplo, el controlador 114 puede registrar una medición del voltaje Vl a través del inductor 108 como una función de la frecuencia f en la que se controla el controlador del puente H 104 para impulsar la corriente alterna en el circuito de resonancia 100. El controlador 114 puede luego analizar la respuesta de frecuencia 300 para determinar una frecuencia característica de un pico de la respuesta de frecuencia 300, por ejemplo, la frecuencia de resonancia f alrededor de la cual se centra el pico, o el ancho de banda B del pico.
En cada uno de los ejemplos ilustrados en las figuras 2a a 2c, o de otro modo, el controlador 114 puede analizar la respuesta de frecuencia 300 para determinar una frecuencia característica de un pico de la respuesta de frecuencia 300, por ejemplo, la frecuencia de resonancia f r alrededor de la cual se centra el pico, o el ancho de banda B del pico. Por ejemplo, el controlador 114 puede usar técnicas de análisis de datos conocidas para realizar la determinación a partir de las características de frecuencia del pico. Por ejemplo, el controlador puede inferir la frecuencia de resonancia f r y/o el ancho de banda B directamente desde los datos de respuesta de frecuencia. Por ejemplo, para la frecuencia de resonancia f, el controlador 114 puede determinar la frecuencia f en la que se registró la mayor respuesta como la frecuencia de resonancia fr, o puede determinar las frecuencias f para las que se registraron las dos mayores respuestas y determinar el promedio de estas dos frecuencias f como la frecuencia de resonancia fr. Para el ancho de banda B, el controlador 114 puede determinar las frecuencias f en las que la respuesta fue mayor, y determinar la diferencia entre estas dos frecuencias como el ancho de banda B, por ejemplo. Como otro ejemplo adicional, el controlador 114 puede ajustar una función que describe la corriente I (u otra respuesta) en función de la frecuencia f para un circuito RLC a los datos de respuesta de frecuencia e inferir o calcular a partir de la función ajustada la frecuencia de resonancia f r y/ o el ancho de banda B del pico de los datos de respuesta de frecuencia.
Como se mencionó con anterioridad, el controlador 114 está dispuesto para determinar la temperatura del susceptor 116 según la frecuencia característica determinada del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100.
En un ejemplo, la característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 es la frecuencia de resonancia f r alrededor de la cual se centra el pico, por ejemplo medida en Hz. La frecuencia de resonancia f r del circuito 100 depende de la capacitancia C y la inductancia L del circuito 100, y se proporciona mediante:
Figure imgf000008_0001
La inductancia L del inductor 108 y, por lo tanto, del circuito de resonancia 100 depende de la permeabilidad magnética p del susceptor 116. La permeabilidad magnética p es una medida de la capacidad de un material para soportar la formación de un campo magnético dentro de sí mismo, y expresa el grado de magnetización que obtiene un material en respuesta a un campo magnético aplicado. Cuanto mayor sea la permeabilidad magnética p del susceptor 116, mayor será la inductancia L. La permeabilidad magnética p de un material a partir del cual está compuesto el susceptor 116 puede cambiar con la temperatura.
Por ejemplo, para materiales ferromagnéticos y ferrimagnéticos tales como hierro, níquel, cobalto y sus aleaciones, su magnetización de saturación (es decir, la magnetización máxima obtenible para un campo magnético aplicado) disminuye a medida que la temperatura del material se acerca a su temperatura de Curie Tc, en cuya temperatura se pierden las propiedades magnéticas permanentes del material. Por ejemplo, la temperatura de Curie Tc del níquel es de 358 °C, y el cambio relativo en la magnetización de saturación del níquel a 250 °C en comparación con 358 °C es superior al 50 %. Por lo tanto, en este caso, a medida que la temperatura del susceptor 116 aumenta para acercarse a la temperatura de Curie Tc, la permeabilidad magnética p del susceptor 116 disminuirá y, por lo tanto, la inductancia L en el circuito de resonancia 100 disminuirá y, por lo tanto, a través de la ecuación (1), la frecuencia de resonancia f r alrededor de la cual se centra el pico aumentará.
La figura 3b ilustra esquemáticamente una respuesta de frecuencia 360, 370 del circuito de resonancia 100 para el cual el susceptor 116 está en dos temperaturas diferentes T1 (curva sólida 360) y T2 (curva discontinua 370), donde T2 es mayor que T1. En el ejemplo de la figura 3b, la respuesta de frecuencia 360, 370 del circuito de resonancia 100 se ilustra mediante un esquema esquemático de la corriente I que fluye en el circuito 100 en función de la frecuencia de accionamiento f en la que se activa el circuito 100. Como se mencionó con anterioridad, cuando el susceptor 116 está a la temperatura más baja T1, la inductancia L del circuito 100 es L1 y la frecuencia de resonancia f r es fr1. Sin embargo, cuando el susceptor 116 está a la temperatura más alta T2 (que está por debajo, pero se acerca a la temperatura de Curie Tc del material del que está compuesto el susceptor 116), la inductancia L del circuito 100 disminuye a L2 y, por lo tanto, la frecuencia de resonancia f r del circuito 100 aumenta a f r2.
Por lo tanto, al determinar la frecuencia de resonancia f r del circuito 100, el controlador 114 puede determinar, por ejemplo, inferir o calcular (como se describe con mayor detalle a continuación), la temperatura del susceptor 116.
El uso de la frecuencia de resonancia f r del circuito 100 para determinar la temperatura del susceptor 116 puede ser útil en ciertos casos, por ejemplo, donde el rango de temperatura de trabajo del susceptor 116 (es decir, el rango de temperaturas a las que se va a calentar el susceptor 116 en el dispositivo generador de aerosol 150) está por debajo de la temperatura de Curie Tc del susceptor 116 (o un material que comprende el susceptor 116). Esto puede evitar una frecuencia de resonancia f r determinada correspondiente a más de una temperatura del susceptor 116 y, por lo tanto, permitir una medición de temperatura más exacta. Además, el uso de la frecuencia de resonancia f r del circuito 100 para determinar la temperatura del susceptor 116 puede ser útil en ciertos casos, por ejemplo, donde el rango de temperatura de trabajo del susceptor 116 está en una región cercana a la temperatura de Curie Tc del susceptor 116 (o un material que comprende el susceptor 116). Esto se debe a que la magnetización de saturación de los materiales ferromagnéticos o ferromagnéticos cambia más rápidamente en función de la temperatura en la región cercana a la temperatura de Curie Tc del material, en comparación con temperaturas alejadas de la temperatura de Curie Tc del material. Por lo tanto, en la región cercana a la temperatura de Curie Tc del material, un cambio de temperatura determinado resultará en un cambio mayor en la magnetización de saturación del susceptor 166 y, por lo tanto, en un cambio en la frecuencia de resonancia f r del circuito de resonancia 100, y por lo tanto, permitirá una medición más sensible de la temperatura del susceptor 116.
Como ejemplo específico, el susceptor 116 puede comprender níquel. Por ejemplo, el susceptor 116 puede comprender un cuerpo o sustrato que tenga un revestimiento delgado de níquel. Por ejemplo, el cuerpo puede ser una lámina de acero blando con un espesor de aproximadamente 25 pm. En otros ejemplos, la lámina puede estar hecha de un material diferente como aluminio o plástico o acero inoxidable u otros materiales no magnéticos y/o puede tener un espesor diferente, tal como un espesor de entre 10 pm y 50 pm. El cuerpo puede estar revestido o galvanizado con níquel. El níquel puede tener, por ejemplo, un espesor inferior a 5 mm, por ejemplo entre 2 pm y 3 pm. El revestimiento o galvanizado puede ser de otro material. El hecho de proporcionar al susceptor 116 solo con un espesor relativamente pequeño puede ayudar a reducir el tiempo requerido para calentar el susceptor 116 en uso. Una forma de la lámina del susceptor 116 puede permitir un alto grado de eficiencia del acoplamiento térmico del susceptor 116 al material generador de aerosol 164. El susceptor 116 puede integrarse en un consumible que comprende el material generador de aerosol 164. Una lámina delgada de material del susceptor 116 puede ser particularmente útil para este objetivo. El susceptor 116 puede ser desechable. Tal susceptor 116 puede ser económico.
El níquel es ferromagnético. La temperatura de Curie Tc del níquel es de 358°C. En un ejemplo, el susceptor 116 revestido con níquel o niquelado puede calentarse hasta temperaturas en el rango de alrededor de 200 °C a alrededor de 300 °C, que puede ser el rango de trabajo del dispositivo generador de aerosol 350. El cambio en la magnetización de saturación del níquel a 250 °C es del 50 % en relación con el valor a temperatura ambiente. Por lo tanto, en este caso, medir la frecuencia de resonancia f r del circuito de resonancia 100 permitirá una determinación exacta y sensible de la temperatura del susceptor 116.
Sin embargo, otros materiales que el susceptor 116 puede comprender o de los que puede estar hecho, como el hierro, el cobalto o el acero blando, pueden tener una temperatura de Curie Tc más alta que puede estar relativamente alejada del rango de temperatura de trabajo del susceptor 116 en un determinado dispositivo generador de aerosol 350. Por ejemplo, un susceptor 116 de acero blando puede tener una temperatura de Curie Tc de aproximadamente 770°C. En este caso, el cambio en la magnetización de saturación del material, como el acero a 250 °C, puede ser relativamente pequeño, por ejemplo inferior al 10 % en relación con el valor a temperatura ambiente y, por lo tanto, el cambio resultante en la inductancia L y, por lo tanto, en la frecuencia de resonancia f r del circuito 100 a diferentes temperaturas en el rango de trabajo del ejemplo puede ser relativamente pequeño.
Puede ser favorable usar un material para el susceptor 116 para el cual la temperatura de Curie Tc esté alejada y por encima del rango de temperatura de trabajo del dispositivo, ya que eso puede ayudar a evitar la reducción en la eficiencia del calentamiento inductivo que puede producirse con una reducción en la magnetización de saturación del material cerca de la temperatura de Curie Tc.
Otra característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 es el ancho del pico. El ancho del pico se puede caracterizar por el ancho de banda B del pico. El ancho de banda B del pico es el ancho
total del pico en Hz en ^ "« ^ 2 □ anch0 de banda B del pico depende de la inductancia L y la resistencia R del circuito de resonancia 100 en serie y se proporciona mediante:
Figure imgf000010_0001
Como se mencionó con anterioridad, la resistencia R del circuito 100 se proporciona, al menos en parte, por la resistencia del susceptor 116 a las corrientes de Foucault inducidas dentro del mismo mediante el inductor 108, que a su vez se suma a la resistencia del inductor 108 dispuesto para el calentamiento inductivo del susceptor 116. La resistencia R del susceptor 116 (y por tanto del inductor 108 y por tanto del circuito 100) puede variar con la temperatura del susceptor 116.
Por ejemplo, para los susceptores 116 que comprenden conductores, como el hierro, cobalto o acero, la resistencia R aumenta al aumentar la temperatura, por ejemplo, aumenta de forma lineal o casi lineal, o al menos de forma monótona, al aumentar la temperatura del susceptor 116. Por lo tanto, a medida que aumenta la temperatura del susceptor 116, aumenta la resistencia del susceptor 116, lo que a su vez aumenta la resistencia del inductor 108, que a su vez aumenta la resistencia R del circuito de resonancia RLC 100, que a su vez, mediante la ecuación (2), aumenta el ancho de banda B del pico de la respuesta del circuito de resonancia 100.
La figura 3c ilustra esquemáticamente una respuesta de frecuencia 380, 390 del circuito de resonancia 100 para el cual el susceptor 116 está en dos temperaturas diferentes T1 (curva sólida 380) y T2 (curva discontinua 390), donde T2 es mayor que T1. En el ejemplo de la figura 3c, la respuesta de frecuencia del circuito de resonancia 100 se ilustra mediante un esquema esquemático de la corriente I que fluye en el circuito 100 en función de la frecuencia de accionamiento f en la que se activa el circuito 100. Cuando el susceptor 116 está a la temperatura más baja T1, la resistencia R del circuito 100 es R1 y el ancho de banda B del pico es B1. Sin embargo, como se mencionó con anterioridad, cuando el susceptor 116 está a la temperatura más alta T2, la resistencia R del circuito 100 aumenta hasta R2 y, por lo tanto, el ancho de banda B del pico de la respuesta del circuito de resonancia 100 aumenta hasta B2.
Por lo tanto, al determinar el ancho de banda B del pico de la respuesta 380, 390 del circuito 100, el controlador 114 puede determinar, por ejemplo, inferir o calcular (como se describe con mayor detalle a continuación), la temperatura del susceptor 116.
El uso del ancho de banda B del pico de la respuesta 380, 390 del circuito 100 para determinar la temperatura del susceptor 116 puede ser útil en ciertos casos, por ejemplo, donde el rango de temperatura de trabajo del susceptor 116 (es decir, el rango de temperaturas a las que se va a calentar el susceptor 116 en el dispositivo generador de aerosol 350) está alejado, es decir, no se aproxima a la temperatura de Curie Tc del susceptor 116 (o un material del que está hecho el susceptor 116). En esos casos, la inductancia L del circuito 100 puede permanecer relativamente constante a diferentes temperaturas y, por tanto, la resistencia R del circuito 100 y, por tanto, la temperatura del susceptor 116, pueden determinarse directamente a partir del determinado ancho de banda B. Esto permite una simple determinación de la temperatura del susceptor 116.
Como ejemplo específico, el susceptor 116 puede ser o comprender acero. El susceptor 116 puede ser una lámina de acero blando con un espesor de entre aproximadamente 10 pm y aproximadamente 50 pm, por ejemplo, un espesor de aproximadamente 25 pm. El hecho de proporcionar al susceptor 116 solo con un espesor relativamente pequeño puede ayudar a reducir el tiempo requerido para calentar el susceptor en uso. El susceptor 116 puede estar integrado en el aparato 105, por ejemplo, en lugar de estar integrado con el material generador de aerosol 164, cuyo material generador de aerosol puede ser desechable. No obstante, el susceptor 116 puede quitarse del aparato 115, por ejemplo, para permitir el reemplazo del susceptor 116 después de su uso, por ejemplo, después de la degradación debido al estrés térmico y de oxidación por el uso. Por lo tanto, el susceptor 116 puede ser "semipermanente", ya que debe reemplazarse con poca frecuencia. Las hojas o láminas de acero blando o las hojas o láminas de acero revestidas de níquel como susceptores 116 pueden ser particularmente adecuadas para este objetivo ya que son duraderas y, por lo tanto, pueden resistir daños por usos múltiples y/o contacto múltiple con material generador de aerosol 164, por ejemplo. Una forma de la lámina puede permitir un alto grado de eficiencia del acoplamiento térmico del susceptor 116 al material generador de aerosol 164.
La temperatura de Curie Tc del hierro es de 770°C. La temperatura de Curie Tc del acero blando puede ser de aproximadamente 770 °C. La temperatura de Curie Tc del cobalto es de 1127 °C. En un ejemplo, el susceptor 116 de acero blando puede calentarse hasta temperaturas en el rango de aproximadamente 200 °C hasta aproximadamente 300 °C, que puede ser el rango de trabajo del dispositivo generador de aerosol 150. El cambio en la magnetización de saturación del acero blando a 250 °C es inferior al 10 % en relación con el valor a temperatura ambiente. Por lo tanto, el cambio en la inductancia L entre temperaturas en el rango de temperaturas de trabajo es relativamente pequeño y puede suponerse que es constante para el susceptor 116 de acero. Por lo tanto, el cambio en el ancho de banda B del pico de la respuesta del circuito 100 se puede relacionar directamente con la resistencia R del circuito 100 (a través de la ecuación (2)) y, por lo tanto, con la temperatura del susceptor 116 de acero. Por lo tanto, en este caso, la medición del ancho de banda B del pico permitirá una determinación simple y exacta de la temperatura del susceptor 116.
En algunos ejemplos, el controlador 114 puede estar dispuesto para determinar solo uno de la frecuencia de resonancia f r o el ancho de banda B para determinar la temperatura del susceptor. En algunos ejemplos, el controlador 114 puede estar dispuesto para determinar la frecuencia de resonancia f r o el ancho de banda B para determinar la temperatura del susceptor 116, según el tipo de susceptor 116 utilizado y/o el rango de temperaturas de trabajo del dispositivo 350. En algunos ejemplos, cuál de las frecuencias de resonancia f r o el ancho de banda B debe utilizar el controlador 114 para determinar la temperatura del susceptor 116 está preestablecido o predeterminado en el controlador 114 y/o en el dispositivo 150 general. En algunos ejemplos, el controlador 114 puede estar dispuesto para determinar tanto la frecuencia de resonancia f r como el ancho de banda B y usar ambos para determinar la temperatura del susceptor 116. Por ejemplo, el controlador puede estar dispuesto para tomar un promedio de la temperatura determinada usando la frecuencia de resonancia f r y el ancho de banda B y determinar esto como la temperatura del susceptor 116.
Como se mencionó con anterioridad, el controlador 114 está dispuesto para determinar la temperatura del susceptor 116 según la frecuencia característica determinada, por ejemplo, la frecuencia de resonancia f r del circuito 100, o el ancho de banda B del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito 100. Existen varias maneras de lograr esto.
En un ejemplo, el controlador 114 está dispuesto para determinar datos indicativos de la temperatura en función de la frecuencia característica; y determinar la temperatura según los datos determinados y la frecuencia característica determinada.
Por ejemplo, los datos pueden comprender una serie de puntos de datos de la temperatura medida en función de la primera característica. Por ejemplo, el controlador 114 puede almacenar en una memoria (no mostrada) datos de calibración que asignan la característica de frecuencia a la temperatura del susceptor 116. Por ejemplo, la temperatura en función de la primera característica puede ser monótona. Por ejemplo, los datos de calibración pueden determinarse durante la fabricación del dispositivo 350 o del controlador 114 midiendo la frecuencia característica del circuito en función de la temperatura del susceptor 116 determinada usando un termómetro, como un termopar, por ejemplo. Esos datos de calibración pueden luego almacenarse en el dispositivo 350 o controlador 114, por ejemplo, como una tabla de búsqueda en una memoria (no mostrada) del dispositivo 350 o del controlador 114. En uso, el controlador 114 puede determinar la frecuencia característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 y usar la característica de frecuencia determinada para buscar la temperatura correspondiente del susceptor 116 a partir de los datos de calibración. Eso puede ser útil en los casos en que la relación entre la frecuencia característica y la temperatura sea complicada y, por lo tanto, puede proporcionar una determinación exacta de la temperatura.
Como otro ejemplo, el controlador 114 o el dispositivo 350 pueden almacenar datos que comprenden uno o más parámetros de una forma funcional que describe la temperatura en función de la frecuencia característica. Por ejemplo, se puede suponer que la frecuencia característica varía linealmente con la temperatura del susceptor 116. En este caso, una forma funcional que describe la temperatura T del susceptor 116 en función de la frecuencia característica F puede ser T = aF b, donde a y b son constantes que parametrizan la forma funcional. Estos parámetros pueden determinarse durante el proceso de fabricación del controlador 114 o dispositivo 350 y almacenarse en una memoria (no mostrada) del controlador o dispositivo 350. En uso, el controlador puede determinar la frecuencia característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100 y usar los parámetros a y b almacenados en la memoria para calcular la temperatura del susceptor 116. Se observará que se pueden usar otras formas funcionales según se requiera, por ejemplo, formas funcionales no lineales, por ejemplo, funciones polinomiales parametrizadas, según corresponda. Esto puede ser útil ya que el almacenamiento de los parámetros utiliza menos espacio de almacenamiento en comparación, por ejemplo, con el almacenamiento de una serie de datos de frecuencia característica y temperatura.
En algunos ejemplos, los datos pueden ser simplemente una constante de proporcionalidad entre la temperatura y la frecuencia característica. Esa constante puede almacenarse en una memoria (no mostrada) y ser utilizada por el controlador para calcular la temperatura del susceptor 116 directamente desde la frecuencia característica. Esto puede ser útil ya que es computacionalmente simple e implica el almacenamiento de un parámetro que puede reducir la capacidad de almacenamiento requerida.
En los casos en que la frecuencia característica es el ancho de banda B del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia 100, el controlador 114 puede disponerse para determinar la resistencia R del circuito de resonancia 100 usando la ecuación (2) con un valor conocido, por ejemplo, predeterminado de inductancia L. La temperatura del susceptor 116 puede luego determinarse a partir de la resistencia R determinada. Por ejemplo, la contribución a la resistencia R aparte de la contribución del susceptor 116 puede ser conocida o predeterminada y se supone que permanece constante. La resistencia del susceptor 116 puede luego determinarse como la diferencia entre la resistencia R determinada y la contribución a la resistencia R aparte de la contribución del susceptor 116. Como otro ejemplo, se puede suponer que la contribución a la resistencia R aparte de la contribución del susceptor 116 es insignificante y, por lo tanto, la resistencia R determinada se equipara con la resistencia del susceptor. La temperatura del susceptor 116 puede luego determinarse multiplicando la resistencia del susceptor por una constante, por ejemplo, una constante de resistencia a la temperatura del susceptor 116, que puede almacenarse en una memoria (no mostrada) del controlador 114 o dispositivo 150. Diferentes materiales tienen diferentes constantes de resistencia a la temperatura. Por lo tanto, el controlador 114 puede almacenar una pluralidad de constantes de resistencia a la temperatura para diferentes materiales y determinar la constante de resistencia a la temperatura adecuada para su uso en la determinación de la temperatura del susceptor 116, según el material que comprende el susceptor 116. Por ejemplo, el material que comprende el susceptor 116 puede ser conocido por el controlador 114 a través de la entrada del usuario o de otra entrada por la cual el susceptor 116 puede ser identificado por el controlador 114. Eso puede ser útil ya que proporciona una determinación exacta de la temperatura al mismo tiempo que permite flexibilidad en los susceptores 116 utilizados.
En algunos ejemplos, el controlador 114 puede estar dispuesto para determinar una referencia característica indicativa de la frecuencia característica a una temperatura de referencia; comparar la frecuencia característica determinada con la referencia característica determinada; y determinar la temperatura del susceptor 116 basándose en la comparación de la frecuencia característica determinada con la referencia característica.
Por ejemplo, el controlador 114 puede estar dispuesto para determinar la frecuencia característica de cuando se sabe o se puede suponer que el susceptor 116 está a una temperatura determinada. Por ejemplo, el controlador 114 puede estar dispuesto para determinar la frecuencia característica en una iniciación del dispositivo 150 (por ejemplo, usando los métodos descritos con anterioridad), cuando se puede suponer que la temperatura del susceptor 116 es la temperatura ambiente, por ejemplo 20 °C. El controlador 114 puede luego almacenar esta frecuencia característica determinada como una frecuencia característica de referencia en la temperatura de referencia de 20 °C. En una etapa posterior, por ejemplo, cuando el susceptor 116 se calienta por inducción, el controlador 114 puede determinar de nuevo la frecuencia característica. El controlador 114 puede luego comparar esta frecuencia característica determinada con la frecuencia característica de referencia. Por ejemplo, el controlador 114 puede calcular la diferencia entre la frecuencia característica determinada y la frecuencia característica de referencia. El controlador 114 puede luego determinar la temperatura del susceptor 116 basándose en esta diferencia. Por ejemplo, la diferencia puede asignarse en una temperatura del susceptor 116 de formas similares a las descritas con anterioridad, por ejemplo mediante datos de calibración almacenados previamente, una función de calibración o una constante de proporcionalidad.
Determinar la temperatura del susceptor 116 en base a una comparación de la frecuencia característica determinada con una referencia característica determinada a una temperatura de referencia elimina la necesidad de suponer la frecuencia característica del circuito de resonancia a una temperatura determinada y, por lo tanto, brinda una determinación más exacta de la temperatura. Además, la determinación de la temperatura es más resistente a los cambios del susceptor 116, del circuito de resonancia 100 o del dispositivo como un todo 350. Por ejemplo, el susceptor 116 puede ser reemplazable. Por ejemplo, el susceptor 116 puede ser desechable y, por ejemplo, integrarse con el material generador de aerosol 164 que está dispuesto para calentar. Por lo tanto, la determinación de la frecuencia característica de referencia puede tener en cuenta las diferencias entre los diferentes susceptores 116 y/o las diferencias en la ubicación del susceptor 116 con respecto al inductor 108, como cuando se reemplaza el susceptor 116. Además, el inductor 108, o incluso cualquier componente del circuito de resonancia 100, pueden ser reemplazables, por ejemplo, después de un determinado uso o después de un daño. De manera similar, la determinación de la frecuencia característica de referencia puede, por lo tanto, tener en cuenta las diferencias entre los diferentes inductores 108 y/o las diferencias en la ubicación del inductor 108 con respecto al susceptor 116, como cuando se reemplaza el inductor 108.
Por consiguiente, el controlador 114 puede estar dispuesto para medir la referencia característica sustancialmente en la puesta en marcha del dispositivo generador de aerosol 150 y/o sustancialmente en la instalación de un susceptor 116 nuevo y/o de reemplazo en el dispositivo generador de aerosol 150 y/o sustancialmente en la instalación de un inductor 108 nuevo y/o de reemplazo en el dispositivo generador de aerosol 150.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra esquemáticamente un método 400 para determinar la temperatura del susceptor 116 de un dispositivo generador de aerosol 105, el susceptor 116 para calentamiento inductivo mediante un circuito de resonancia RLC 100. En el paso 402, el método 400 comprende determinar una frecuencia característica de un pico de una respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia RLC 100. Como se mencionó con anterioridad, la frecuencia puede característica ser una frecuencia de resonancia f del circuito de resonancia 100 o puede ser el ancho de banda B del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito 100. La frecuencia característica se puede obtener, por ejemplo, utilizando las técnicas descritas con anterioridad. En el paso 404, el método 400 comprende determinar, en base a la frecuencia característica determinada, la temperatura del susceptor 116. La temperatura del susceptor puede obtenerse a partir de la frecuencia característica determinada, por ejemplo, utilizando las técnicas descritas con anterioridad.
El controlador 114 puede comprender un procesador y una memoria (no mostrados). La memoria puede almacenar instrucciones ejecutables por el procesador. Por ejemplo, la memoria puede almacenar instrucciones que, cuando se ejecutan en el procesador, pueden hacer que el procesador realice el método 400 descrito con anterioridad. Las instrucciones pueden almacenarse en cualquier medio de almacenamiento adecuado, por ejemplo, en un medio de almacenamiento no transitorio.
Aunque algunos de los ejemplos anteriores se refieren a la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia RLC 100 en términos de una corriente I que fluye en el circuito de resonancia RLC 100 en función de la frecuencia f en la que se activa el circuito, se observará que este no tiene que ser necesariamente el caso, y en otros ejemplos la respuesta 300 de frecuencia del circuito r Lc 100 puede ser cualquier medida relacionada con la corriente I que fluye en el circuito de resonancia RLC en función de la frecuencia f en la que se activa el circuito. Por ejemplo, la respuesta de frecuencia 300 puede ser una respuesta de una impedancia del circuito a la frecuencia f, o como se describió con anterioridad, puede ser un voltaje medido a través del inductor, o un voltaje o corriente resultante de la inducción de corriente en una bobina captadora mediante un cambio en la corriente que fluye en una línea o vía de voltaje de suministro al circuito de resonancia, o un voltaje o corriente resultante de la inducción de corriente en una bobina de detección mediante el inductor 108 del circuito de resonancia RLC, o una señal desde una bobina captadora no inductiva o sensor de campo no inductivo, como un dispositivo de efecto Hall, en función de la frecuencia f en la que se acciona el circuito. En cada caso, puede determinarse una frecuencia característica de un pico de la respuesta de frecuencia 300.
Aunque en algunos de los ejemplos anteriores la frecuencia característica era un ancho de banda B de un pico de una respuesta de frecuencia 300, se observará que este no tiene por qué ser necesariamente el caso, y la frecuencia característica puede indicar el ancho de banda del pico. Por ejemplo, se puede usar el ancho total o la mitad del ancho del pico en una amplitud de respuesta predeterminada arbitraria o fracción de una amplitud de respuesta máxima. Esta característica indica que el ancho de banda del pico puede utilizarse en lugar del ancho de banda, cuando sea necesario, con la aplicación de factores de escala adecuados. También se observará que en otros ejemplos, el denominado factor o valor "Q" o "de calidad" del circuito de resonancia 100, que puede estar relacionado con el ancho de banda B y la frecuencia de resonancia f r del circuito de resonancia 100 a través de Q = fr/B, puede determinarse y/o medirse y usarse como una frecuencia característica en lugar del ancho de banda B y/o la frecuencia de resonancia fr, de manera similar a lo descrito en los ejemplos anteriores con la aplicación de los factores adecuados. Por lo tanto, se observará que en algunos ejemplos se puede medir o determinar el factor Q del circuito 100, y la frecuencia de resonancia f r del circuito 100, el ancho de banda B del circuito 100 y/o la temperatura del susceptor 116 pueden determinarse en base al factor Q determinado en consecuencia.
Aunque los ejemplos anteriores se refieren a un pico asociado con un máximo, se observará con facilidad que ese no tiene por qué ser necesariamente el caso y que, dependiendo de la respuesta de frecuencia 300 determinada y la forma en que se mide, el pico puede estar asociado con un mínimo. Por ejemplo, en resonancia, la impedancia del circuito RLC 100 es mínima y, por lo tanto, en los casos en que la impedancia en función de la frecuencia de accionamiento f se usa como respuesta de frecuencia 300, por ejemplo, el pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito RLC se asociará con un mínimo.
Aunque en algunos de los ejemplos anteriores se describe que para determinar la frecuencia característica del pico de la respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia RLC, el controlador 114 está dispuesto para medir una respuesta de frecuencia 300 del circuito de resonancia RLC 100, se observará que ese no tiene por qué ser necesariamente el caso, y en otros ejemplos el controlador 114 puede determinar la frecuencia característica analizando los datos de respuesta de frecuencia comunicados al mismo mediante un sistema de medición o control separado (no mostrado), o puede determinar la frecuencia característica directamente comunicándose la frecuencia característica mediante un sistema de control o medición separado, por ejemplo. El controlador 114 puede luego determinar la temperatura del susceptor 116 basándose en la frecuencia característica determinada, por ejemplo mediante las técnicas descritas con anterioridad.
Aunque en algunos de los ejemplos anteriores, se describe que el controlador 114 está dispuesto para determinar la temperatura del susceptor 116, se observará que ese no tiene por qué ser necesariamente así, y en otros ejemplos un aparato que no tiene por qué ser o comprender el controlador 114 y puede estar dispuesto para determinar la frecuencia característica y determinar la temperatura del susceptor basándose en la frecuencia característica determinada, por ejemplo midiendo la respuesta de frecuencia 300 en sí, o comunicando los datos de respuesta de frecuencia o la frecuencia característica como se ha descrito con anterioridad, por ejemplo. El aparato puede disponerse para determinar la temperatura a partir de la frecuencia característica determinada, por ejemplo, mediante los métodos descritos con anterioridad. Se observará que ese aparato o el controlador 114 no necesariamente tienen que ser una parte integral del dispositivo generador de aerosol 150 y pueden, por ejemplo, ser un aparato o controlador 114 separados para usar con el dispositivo generador de aerosol 150.
Aunque en los ejemplos anteriores se describe que el aparato o controlador 114 es para determinar la temperatura de un susceptor de un dispositivo generador de aerosol, eso no tiene por qué ser necesariamente así y en otros ejemplos el aparato o controlador 114 puede ser para determinar una temperatura de un susceptor de cualquier dispositivo donde el susceptor es para el calentamiento inductivo mediante un circuito de resonancia RLC, por ejemplo cualquier dispositivo de calentamiento inductivo.
Aunque en los ejemplos anteriores se describe que el circuito de resonancia RLC es accionado por el controlador del puente H 102, eso no tiene por qué ser necesariamente así, y en otros ejemplos el circuito de resonancia RLC 100 puede ser accionado por cualquier elemento propulsor adecuado para proporcionar una corriente alterna en el circuito de resonancia 100, como un oscilador o similar.

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo generador de aerosol (150) que comprende:
un circuito de resonancia RLC (100) dispuesto para el calentamiento inductivo de un susceptor (116) recibido en el dispositivo generador de aerosol (150) en uso; caracterizado porque el dispositivo comprende un controlador (114) dispuesto para que en uso:
determine una frecuencia característica de un pico de una respuesta de frecuencia del circuito de resonancia RLC (100); y
determine, en base a la frecuencia característica determinada, la temperatura del susceptor (116) recibido en el dispositivo generador de aerosol (150) en uso.
2. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 1, en donde la frecuencia característica es una frecuencia de resonancia del circuito de resonancia RLC (100).
3. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 1, en donde la frecuencia característica indica un ancho de banda del pico de la respuesta de frecuencia del circuito RLC (100).
4. El dispositivo generador de aerosol (150) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el controlador (114) está dispuesto para:
determinar datos indicativos de la temperatura en función de la característica de frecuencia; y en donde la temperatura se determina en base a los datos determinados y la característica de frecuencia determinada.
5. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 4, en donde los datos comprenden uno o más parámetros de una forma funcional que describe la temperatura en función de la frecuencia característica.
6. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en donde los datos son una constante de proporcionalidad entre la temperatura y la frecuencia característica.
7. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 4, en donde los datos comprenden una serie de puntos de datos de la temperatura medida en función de la frecuencia característica.
8. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 3, en donde el controlador (114) está dispuesto para:
determinar, en base a la frecuencia característica determinada, una resistencia del circuito RLC (100); y en donde la determinación de la temperatura se basa en la resistencia determinada del circuito RLC (100).
9. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 8, en donde el controlador (114) está dispuesto para:
determinar una constante de resistencia a la temperatura del susceptor (116); y
en donde la determinación de la temperatura se basa en la resistencia determinada y la constante de resistencia a la temperatura determinada.
10. El dispositivo generador de aerosol (150) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el controlador (114) está dispuesto para:
determinar una referencia característica indicativa de la frecuencia característica en una temperatura de referencia; comparar la frecuencia característica determinada con la referencia característica determinada; y
en donde la determinación de la temperatura se basa en la comparación de la frecuencia característica determinada con la referencia característica.
11. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 10, en donde el controlador (114) está dispuesto para medir la referencia característica sustancialmente en la puesta en marcha del dispositivo generador de aerosol (150) y/o sustancialmente en la instalación de un susceptor (116) nuevo y/o de reemplazo en el dispositivo generador de aerosol (150) y/o sustancialmente en la instalación de un inductor (108) nuevo y/o de reemplazo en el dispositivo generador de aerosol (150).
12. El dispositivo generador de aerosol (150) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el controlador (114) está dispuesto para:
medir una propiedad eléctrica del circuito RLC (100) en función de una frecuencia de accionamiento en la que se activa el circuito RLC (100); y
en donde la determinación de la frecuencia característica se basa en la propiedad eléctrica medida del circuito RLC (100) en función de una frecuencia de accionamiento en la que se activa el circuito RLC (100).
13. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 12, en donde la propiedad eléctrica es un voltaje medido a través de un inductor (108) del circuito RLC (100), siendo el inductor (108) para la transferencia de energía al susceptor (116) recibido en el dispositivo generador de aerosol (150) en uso.
14. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 12, en donde la medición de la propiedad eléctrica es una medición pasiva.
15. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 14, en donde la propiedad eléctrica indica una corriente inducida en una bobina de detección (120a) mediante un inductor (108) del circuito RLC (100), siendo el inductor (108) para transferencia de energía al susceptor (116).
16. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 14, en donde la propiedad eléctrica indica una corriente inducida en una bobina captadora (120b) mediante un elemento de voltaje de suministro (110), siendo el elemento de voltaje de suministro (110) para suministrar voltaje a un elemento propulsor (102), siendo el elemento de propulsor (102) es para activar el circuito RLC (100).
17. El dispositivo generador de aerosol (150) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende: un susceptor (116) dispuesto para calentar un material generador de aerosol (164) para generar así un aerosol en uso.
18. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 17, que depende de la reivindicación 2, en donde el susceptor (116) comprende níquel; y opcionalmente:
en donde el susceptor (116) comprende un cuerpo que tiene un revestimiento de níquel, que opcionalmente tiene un espesor inferior a sustancialmente 5 pm, o sustancialmente en el rango de 2 pm a 3 pm;
y/o en donde el revestimiento de níquel se galvaniza sobre el cuerpo.
19. El dispositivo generador de aerosol (150) según la reivindicación 17 que depende de la reivindicación 3, en donde el susceptor (116) comprende uno o más de acero, hierro y cobalto; y opcionalmente:
en donde el susceptor (116) es una lámina de acero blanco que tiene opcionalmente un espesor en el rango de sustancialmente 10 pm a sustancialmente 50 pm, o un espesor de sustancialmente 25 pm.
20. Un método (400) para determinar la temperatura de un susceptor (116) de un dispositivo generador de aerosol (150), siendo el susceptor (116) para calentamiento inductivo mediante un circuito de resonancia RLC (100) del dispositivo generador de aerosol (150), caracterizado porque el método comprende:
determinar una frecuencia característica de un pico de una respuesta de frecuencia del circuito de resonancia RLC (100); y
determinar, en base a la frecuencia característica determinada, la temperatura del susceptor (116).
21. Un programa informático que, cuando es ejecutado por un sistema de procesamiento, hace que el sistema de procesamiento realice el método (400) de la reivindicación 20.
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