MD4041004T2

MD4041004T2 - Un dispozitiv de tip narghilea

Info

Publication number: MD4041004T2
Application number: MDE20220921T
Authority: MD
Inventors: Saleh Ghannam Almazrouei Mohammed Alshaiba; Sajid Bhatti; Jeff Machovec; Clement Lamoureux; unfilled
Original assignee: Shaheen Innovations Holding Ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2024-09-30
Also published as: IL305715B2; MD4041003T2; AU2025256176A1; KR20230132626A; ES3046664T3; EP4344792B1; ZA202307056B; HUE072483T2; EP4586491A3; IL314542B1; CA3202351A1; HUE066631T2; GB2626830B; MD4344793T2; CA3232258A1; IL310826B2; HUE066555T2; GB202417303D0; IL310598A; KR102699981B1

Abstract

Dispozitiv de tip narghilea (200) pentru a genera un lichid pulverizat care conţine nicotină pentru inhalare de către un utilizator. Dispozitivul cuprinde un dispozitiv generator de lichid pulverizat (201) şi un dispozitiv de acţionare (202). Dispozitivul de comandă (202) este configurat pentru a comanda dispozitivul generator de lichid pulverizat (201) la o frecvenţă optimă pentru a maximiza eficienţa generării lichidului pulverizat de către dispozitivul generator de lichid pulverizat (201).

Description

Domeniu

Prezenta invenţie se referă la un dispozitiv de tip narghilea. Prezenta invenţie se referă mai ales la un dispozitiv de tip narghilea care generează lichid pulverizat folosind vibraţii ultrasonice.

Stadiul tehnicii

Narghileaua tradiţională este un dispozitiv de fumat care arde frunze de tutun care au fost zdrobite şi pregătite special pentru a fi încălzite folosind cărbune. Căldura din cărbune face ca frunzele de tutun zdrobite să ardă, producând fum care este tras prin apă într-o cameră de sticlă şi la utilizator prin inhalare. Apa este folosită pentru răcirea fumului fierbinte, pentru a facilita inhalarea.

Narghilelele au început să fie utilizate cu secole în urmă în Persia antică şi India. În prezent, cafenelele care oferă narghilele câştigă popularitate în întreaga lume, inclusiv în Regatul Unit, Franţa, Rusia, Orientul Mijlociu şi Statele Unite.

O narghilea modernă tipică are un cap (cu orificii în partea de jos), un corp metalic, un bol de apă şi un furtun flexibil cu un muştiuc. Au fost introduse noi forme de produse electronice de tip narghilea, inclusiv pietre de abur şi narghilele în formă de pix. Aceste produse sunt alimentate cu baterii sau conectate la o reţea de electricitate şi încălzesc un lichid care conţine nicotină, arome şi alte substanţe chimice pentru a produce fum care este inhalat. Documentul de brevet US 2016324212 divulgă un dispozitiv electronic de tip narghilea care cuprinde un traductor ultrasonic utilizat pentru vaporizarea lichidului şi un microcontroler pentru a controla procesul. Dispozitivul de tip narghilea poate cuprinde mai multe camere de lichid detaşabile.

Deşi mulţi utilizatori consideră că este mai puţin dăunător decât fumatul ţigărilor, fumatul narghilelelor are multe dintre aceleaşi riscuri pentru sănătate ca şi fumatul.

Astfel, există o necesitate în domeniu pentru un dispozitiv de tip narghilea îmbunătăţit care să încerce să abordeze cel puţin unele dintre problemele descrise aici.

Scopul prezentei invenţii este să ofere un dispozitiv de tip narghilea îmbunătăţit.

Rezumat

Prezenta invenţie prezintă un dispozitiv de tip narghilea după cum este revendicat în revendicarea 1 şi o narghilea după cum este revendicat în revendicarea 15. Prezenta invenţie furnizează, de asemenea, exemple de realizare preferate, după cum sunt revendicate în revendicările aferente.

Diferitele exemple ale acestei dezvăluiri, care sunt descrise mai jos, au multiple beneficii şi avantaje faţă de dispozitivele de tip narghilea şi narghilelele convenţionale. Aceste beneficii şi avantaje sunt prezentate în descrierea de mai jos.

Dispozitivul de tip narghilea din exemplele acestei dezvăluiri are un beneficiu pentru mediu, deoarece dispozitivul de tip narghilea nu emite deloc fum, iar dispozitivul de tip narghilea elimină necesitatea de a arde cărbune.

Scurtă descriere a ilustraţiilor

Pentru ca prezenta invenţie să poată fi mai uşor de înţeles, exemplele de realizare ale prezentei invenţii vor fi descrise în continuare, prin exemple, cu referire la ilustraţiile însoţitoare, în care:

Figura 1 este o vedere detaliată a componentelor unui dispozitiv ultrasonic de inhalare a lichidului pulverizat.

Figura 2 este o vedere detaliată a componentelor structurii unui rezervor de lichid pentru dispozitivul de inhalare.

Figura 3 este o vedere în secţiune transversală a componentelor structurii unui rezervor de lichid pentru dispozitivul de inhalare.

Figura 4A este o vedere izometrică a unui element al fluxului de aer al structurii rezervorului de lichid pentru dispozitivul de inhalare, în conformitate cu Figurile 2 şi 3.

Figura 4B este o vedere în secţiune transversală a elementului fluxului de aer prezentat în Figura 4A.

Figura 5 este o diagramă schematică care prezintă un traductor piezoelectric modelat ca un circuit RLC.

Figura 6 este graficul frecvenţei comparativ cu impedanţa de înregistrare a unui circuit RLC.

Figura 7 este un grafic al frecvenţei comparativ cu impedanţa de înregistrare care prezintă regiunile inductive şi capacitive de funcţionare ale unui traductor piezoelectric.

Figura 8 este o diagramă care prezintă funcţionarea unui controler de

frecvenţă.

Figura 9 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 10 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 11 este o vedere detaliată în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 12 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui suport al traductorului din prezenta dezvăluire.

Figura 13 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui suport al traductorului din prezenta dezvăluire.

Figura 14 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui element capilar al prezentei dezvăluiri.

Figura 15 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui element capilar al prezentei dezvăluiri.

Figura 16 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui suport al traductorului din prezenta dezvăluire.

Figura 17 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui suport al traductorului din prezenta dezvăluire.

Figura 18 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei părţi a carcasei din prezenta dezvăluire.

Figura 19 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui element de absorbţie al prezentei dezvăluiri.

Figura 20 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei părţi a carcasei din prezenta dezvăluire.

Figura 21 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei părţi a carcasei din prezenta dezvăluire.

Figura 22 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui element de absorbţie al prezentei dezvăluiri.

Figura 23 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei părţi a carcasei din prezenta dezvăluire.

Figura 24 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei părţi a carcasei din prezenta dezvăluire.

Figura 25 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei părţi a carcasei din prezenta dezvăluire.

Figura 26 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui panou de circuite al prezentei dezvăluiri.

Figura 27 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui panou de circuite al prezentei dezvăluiri.

Figura 28 este o vedere detaliată în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 29 este o vedere detaliată în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 30 este o diagramă schematică a unei dispuneri de circuite integrate din prezenta dezvăluire.

Figura 31 este o diagramă schematică a unui circuit integrat al prezentei dezvăluiri.

Figura 32 este o diagramă schematică a unui generator de modulaţie a lăţimii impulsului din prezenta dezvăluire.

Figura 33 este o diagramă de temporizare a unui exemplu al prezentei

dezvăluiri.

Figura 34 este o diagramă de temporizare a unui exemplu al prezentei

dezvăluiri.

Figura 35 este un tabel care prezintă funcţiile orificiilor dintr-un exemplu al prezentei dezvăluiri.

Figura 36 este o diagramă schematică a unui circuit integrat al prezentei dezvăluiri.

Figura 37 este o diagramă de circuit a unei punţi H dintr-un exemplu al prezentei dezvăluiri.

Figura 38 este o diagramă de circuit a unei dispuneri a unui senzor de curent dintr-un exemplu al prezentei dezvăluiri.

Figura 39 este o diagramă de circuit a unei punţi H dintr-un exemplu al prezentei dezvăluiri.

Figura 40 este un grafic care prezintă tensiunile din timpul fazelor de funcţionare ale punţii H din figura 37.

Figura 41 este un grafic care prezintă tensiunile din timpul fazelor de funcţionare ale punţii H din figura 37.

Figura 42 este un grafic care arată tensiunea şi curentul la un terminal al unui traductor ultrasonic în timp ce traductorul ultrasonic este acţionat de puntea H din figura 37.

Figura 43 este o diagramă schematică care prezintă conexiunile dintre circuitele integrate ale prezentei dezvăluiri.

Figura 44 este o diagramă schematică a unui circuit integrat al prezentei dezvăluiri.

Figura 45 este o diagramă care ilustrează paşii unei metode de autentificare dintr-un exemplu al prezentei dezvăluiri.

Figura 46 este o vedere în secţiune transversală a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 47 este o vedere în secţiune transversală a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 48 este o vedere în secţiune transversală a unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat al prezentei dezvăluiri.

Figura 49 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 50 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri, ataşat la un corp de narghilea şi un bol de apă al unui aparat de tip narghilea.

Figura 51 este o vedere detaliată în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 52 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a componentelor unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 53 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a componentelor unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 54 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei componente a unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 55 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei componente a unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 56 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unei componente a unui dispozitiv de tip narghilea şi a patru dispozitive de generare a lichidului pulverizat ale prezentei dezvăluiri.

Figura 57 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a componentelor unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 58 este o vedere în secţiune transversală de tip diagramă a componentelor unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri.

Figura 59 este o vedere în perspectivă de tip diagramă a unui dispozitiv de tip narghilea al prezentei dezvăluiri, ataşat la un corp al narghilelei şi la un bol de apă al unui aparat de tip narghilea.

Descriere detaliată

Aspectele prezentei dezvăluiri sunt cel mai bine înţelese din următoarea descriere detaliată atunci când sunt citite împreună cu figurile însoţitoare. Se remarcă faptul că, în conformitate cu practica standard din domeniu, diferite caracteristici nu sunt desenate la scară. În realitate, dimensiunile diferitelor caracteristici pot fi mărite sau reduse în mod arbitrar pentru claritatea discuţiei.

Următoarea dezvăluire oferă multe exemple de realizare sau exemple diferite pentru implementarea diferitelor caracteristici ale subiectului prezentat.

Exemple specifice de componente, concentraţii, aplicaţii şi dispuneri sunt descrise mai jos pentru a simplifica prezenta dezvăluire. Acestea sunt, desigur, doar exemple şi nu sunt menite a fi limitative. De exemplu, ataşarea unei prime caracteristici şi a unei a doua caracteristici în descrierea care urmează poate include exemple de realizare în care prima caracteristică şi a doua caracteristică sunt ataşate în contact direct şi poate include, de asemenea, exemple de realizare în care caracteristici suplimentare pot fi poziţionate între prima caracteristică şi a doua caracteristică, astfel încât prima caracteristică şi a doua caracteristică să nu fie în contact direct. În plus, prezenta dezvăluire poate repeta numere şi/sau litere de referinţă în diferitele exemple. Această repetiţie are scopul simplităţii şi clarităţii şi nu dictează în sine o relaţie între diferitele exemple de realizare şi/sau configuraţii discutate.

Următoarea dezvăluire descrie dispuneri sau exemple reprezentative. Fiecare dispunere sau exemplu poate fi considerat a fi un exemplu de realizare şi orice referire la o „dispunere» sau la un „exemplu» poate fi schimbată în „exemplu de realizare» în prezenta dezvăluire.

Un dispozitiv de tip narghilea al unor dispuneri încorporează tehnologia de aerosolizare ultrasonică. Dispozitivul de tip narghilea al unor dispuneri este configurat pentru a înlocui un cap de narghilea convenţional (încălzit cu cărbune sau încălzit electronic). Dispozitivul de tip narghilea al unor dispuneri se ataşează în mod detaşabil la o tijă sau corp metalic existent şi la o cameră /bol de apă în locul capului convenţional de narghilea în care este plasat tutunul şi cărbunele (sau elementul electronic de încălzire).

În alte dispuneri, dispozitivul de tip narghilea este prevăzut cu o tijă/corp şi o cameră/bol de apă ca aparat complet de narghilea.

Bolurile de apă pentru narghilea sunt în diferite forme şi dimensiuni, ornamentate cu decoraţiuni tradiţionale sau futuriste în funcţie de preferinţele individuale. Proiectarea şi dezvoltarea dispozitivului de tip narghilea ultrasonic de aerosolizare din unele dispuneri a fost executată, luând în considerare tradiţia, pentru a crea un cap înlocuibil care să se potrivească pe orice narghilea existentă.

Următoarea dezvăluire descrie componentele şi funcţionalitatea unui dispozitiv ultrasonic de generare a lichidului pulverizat. Dezvăluirea descrie apoi dispozitivul de tip narghilea al unor dispuneri care încorporează mai multe dispozitive ultrasonice de generare a lichidului pulverizat.

Dispozitivele de inhalare cu vaporizare electronice convenţionale tind să se bazeze pe inducerea unor temperaturi ridicate ale unei componente metalice configurate pentru a încălzi un lichid în dispozitivul de inhalare, vaporizând astfel lichidul care poate fi inhalat. Lichidul conţine, de regulă, nicotină şi arome amestecate într-o soluţie de propilenglicol (PG) şi glicerină vegetală (VG), care este vaporizată printr-o componentă de încălzire la temperaturi ridicate. Problemele cu inhalatoarele convenţionale pot include posibilitatea arderii metalului şi inhalarea ulterioară a metalului împreună cu lichidul ars. În plus, este posibil ca unele persoane să nu prefere mirosul sau gustul de ars cauzat de lichidul încălzit.

Figurile 1-4 ilustrează un inhalator ultrasonic de lichid pulverizat care cuprinde o cameră de sonicare. Se remarcă faptul că expresia „lichid pulverizat» utilizată în următoarea dezvăluire înseamnă că lichidul nu este încălzit ca de obicei în inhalatoarele tradiţionale cunoscute din tehnica anterioară. De fapt, inhalatoarele tradiţionale folosesc elemente de încălzire pentru a încălzi lichidul peste temperatura sa de fierbere pentru a produce vapori, care sunt diferiţi de lichidul pulverizat.

La sonicarea lichidelor la intensităţi ridicate, undele sonore care se propagă în mediul lichid au ca rezultat alternarea ciclurilor de înaltă presiune (compresie) şi de joasă presiune (rarefiere), la viteze diferite în funcţie de frecvenţă. În timpul ciclului de joasă presiune, undele ultrasonice de înaltă intensitate creează mici bule de vid sau goluri în lichid. Acest fenomen se numeşte cavitaţie. Când bulele ating un volum la care nu mai pot absorbi energie, fac implozie în mod violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. În timpul imploziei, sunt atinse presiuni foarte mari la nivel local. La cavitaţie, se generează valuri capilare sparte, iar picăturile mici sparg tensiunea de suprafaţă a lichidului şi sunt eliberate rapid în aer, luând formă de lichid pulverizat.

În cele ce urmează se va explica mai precis fenomenul cavitaţiei.

Când lichidul este atomizat de vibraţiile ultrasonice, în lichid se produc microbule de apă.

Producerea bulelor este un proces de formare a cavităţilor create de presiunea negativă generată de undele ultrasonice intense generate de vibraţiile ultrasonice.

Undele sonore ultrasonice de înaltă intensitate duc la creşterea rapidă a cavităţilor, cu o reducere relativ scăzută şi neglijabilă a dimensiunii cavităţii în timpul ciclului de presiune pozitivă.

Undele de ultrasunete, ca toate undele sonore, constau din cicluri de comprimare şi dilatare. Când sunt în contact cu un lichid, ciclurile de comprimare exercită o presiune pozitivă asupra lichidului, împingând moleculele una în cealaltă. Ciclurile de dilatare exercită o presiune negativă, separând moleculele.

Undele ultrasonice intense creează regiuni de presiune pozitivă şi presiune negativă. O cavitate se poate forma şi poate creşte în timpul episoadelor de presiune negativă. Când cavitatea atinge o dimensiune critică, cavitatea implodează.

Cantitatea de presiune negativă necesară depinde de tipul şi puritatea lichidului. Pentru lichide cu adevărat pure, rezistenţele la tracţiune sunt atât de

mari încât generatoarele de ultrasunete disponibile nu pot produce suficientă presiune negativă pentru a genera cavităţi. În apa pură, de exemplu, ar fi necesare mai mult de 1.000 de atmosfere de presiune negativă, dar cele mai puternice generatoare de ultrasunete produc doar aproximativ 50 de atmosfere de presiune negativă. Rezistenţa la tracţiune a lichidelor este redusă de gazul prins în crăpăturile particulelor lichide. Efectul este analog cu reducerea rezistenţei care apare din cauza fisurilor din materialele solide. Atunci când o crăpătură umplută cu gaz este expusă la un ciclu de presiune negativă de la o undă sonoră, presiunea redusă face ca gazul din crăpătură să se dilate până când o mică bulă este eliberată în soluţie.

Cu toate acestea, o bulă iradiată cu ultrasunete absoarbe în mod continuu energia din ciclurile alternative de comprimare şi dilatare ale undei sonore. Acestea determină bulele să crească şi să se contracte, atingând un echilibru dinamic între golul din interiorul bulei şi lichidul din exterior. În unele cazuri, undele ultrasonice vor susţine o bulă care pur şi simplu oscilează în dimensiune. În alte cazuri, dimensiunea medie a bulei va creşte.

Creşterea cavităţii depinde de intensitatea sunetului. Ultrasunetele de înaltă intensitate pot extinde cavitatea atât de rapid în timpul ciclului de presiune negativă, încât cavitatea nu are niciodată ocazia de a se micşora în timpul ciclului de presiune pozitivă. În acest proces, cavităţile pot creşte rapid în cursul unui singur ciclu de sunete.

Pentru ultrasunetele de joasă intensitate, dimensiunea cavităţii oscilează în fază cu ciclurile de dilatare şi comprimare. Suprafaţa unei cavităţi produsă de ultrasunetele de joasă intensitate este puţin mai mare în timpul ciclurilor de dilatare decât în timpul ciclurilor de comprimare. Deoarece cantitatea de gaz care difuzează în sau din cavitate depinde de suprafaţă, difuzia din cavitate în timpul ciclurilor de expansiune va fi uşor mai mare decât difuzia din timpul ciclurilor de compresie. Prin urmare, pentru fiecare ciclu de sunet, cavitatea se dilată puţin mai mult decât se contractă. De-a lungul mai multor cicluri, cavităţile vor creşte lent.

S-a observat că o cavitate în creştere poate ajunge în cele din urmă la o dimensiune critică, la care va absorbi cel mai eficient energia de la ultrasunete. Dimensiunea critică depinde de frecvenţa undei de ultrasunete. După ce o cavitate a avut o creştere foarte rapidă cauzată de ultrasunetele de înaltă intensitate, aceasta nu mai poate absorbi energia la fel de eficient din undele sonore. Fără acest aport de energie, cavitatea nu se mai poate susţine. Lichidul intră şi cavitatea implodează din cauza unui răspuns neliniar.

Energia eliberată de implozie face ca lichidul să fie fragmentat în particule microscopice care sunt dispersate în aer sub formă de lichid pulverizat.

Ecuaţia pentru descrierea fenomenului de răspuns neliniar de mai sus poate fi descrisă prin ecuaţia „Rayleigh-Plesset». Această ecuaţie poate fi derivată din ecuaţia „Navier-Stokes» utilizată în dinamica fluidelor.

Abordarea inventatorilor a fost de a rescrie ecuaţia „Rayleigh-Plesset» în care volumul bulei, V, este utilizat ca parametru dinamic şi în care fizica ce descrie disiparea este la fel ca fizica utilizată în forma mai clasică în care raza este parametrul dinamic.

Ecuaţia utilizată este derivată după cum urmează:

unde:

V este volumul bulei

V0 este volumul bulei de echilibru

ρ0 este densitatea lichidului (presupusă a fi constantă)

σ este tensiunea de suprafaţă

pV este presiunea vaporilor

p0 este presiunea statică în lichidul aflat imediat în afara peretelui de bule

κ este indicele politropic al gazului

t este timpul

R(t) este raza bulei

P(t) este presiunea aplicată

c este viteza sunetului lichidului

ϕ este potenţialul de viteză

λ este lungimea de undă a câmpului de insonificare

În inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat, lichidul are o viscozitate cinematică între 1,05 Pa.sec şi 1,412 Pa.sec.

Prin rezolvarea ecuaţiei de mai sus cu parametrii potriviţi de viscozitate, densitate şi având un volum ţintă dorit de bule de lichid pulverizat în aer, s-a constatat că intervalul de frecvenţă de la 2,8 MHz la 3,2 MHz pentru un interval de viscozitate a lichidului de 1,05 Pa.s şi 1,412 Pa.s produce un volum de bule de aproximativ 0,25 până la 0,5 microni.

Procesul de cavitaţie ultrasonic are un impact semnificativ asupra concentraţiei de nicotină din lichidul pulverizat produs.

Nu sunt implicate elemente de încălzire, ceea ce duce la lipsa elementelor arse şi la reducerea efectelor fumului pasiv.

În unele dispuneri, lichidul menţionat cuprinde 57-70 % (g/g) glicerină vegetală şi 30-43 % (g/g) propilenglicol, respectivul propilenglicol incluzând nicotină şi, opţional, arome.

În inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat, un element capilar se poate dilata între camera de sonicare şi camera pentru lichid.

În inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat, elementul capilar este un material cel puţin parţial din fibre de bambus.

Elementul capilar permite o capacitate mare de absorbţie, o viteză ridicată a absorbţiei, precum şi un raport ridicat de retenţie a lichidelor.

S-a constatat că proprietăţile inerente ale materialului propus utilizat pentru capilaritate au un impact semnificativ asupra funcţionării eficiente a inhalatorului ultrasonic cu lichid pulverizat.

În plus, proprietăţile inerente ale materialului propus includ o bună higroscopicitate, menţinând în acelaşi timp o bună permeabilitate. Acest lucru permite lichidului extras să pătrundă eficient în capilar, în timp ce capacitatea mare de absorbţie observată permite reţinerea unei cantităţi considerabile de lichid, permiţând astfel inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat să dureze mai mult timp în comparaţie cu alte produse disponibile pe piaţă.

Un alt avantaj semnificativ al utilizării fibrelor de bambus este bio- agentul antimicrobian natural, şi anume „Kun», prezent în mod inerent în fibra de bambus, conferindu-i proprietăţi antibacteriene, antifungice şi de rezistenţă la miros, ceea ce înseamnă că este potrivită pentru aplicaţii medicale.

Proprietăţile inerente au fost verificate folosind analiza numerică privind beneficiile fibrei de bambus pentru sonicare.

Următoarele formule au fost testate cu material din fibre de bambus şi alte materiale, precum bumbac, hârtie sau alte fire de fibre pentru utilizare ca element capilar şi demonstrează că fibrele de bambus au proprietăţi mult mai bune pentru utilizarea în sonicare:

unde:

C (cc/gm de lichid/gm) este volumul per masă de lichid absorbit împărţit la masa uscată a elementului capilar,

A (cm2) este suprafaţa totală a elementului capilar

T (cm) este grosimea elementului capilar,

Wf (gm) este masa elementului capilar uscat,

Pf (cc/g.sec) este densitatea elementului capilar uscat,

α este raportul dintre creşterea volumului elementului capilar la umezire şi volumul de lichid difuzat în elementul capilar,

Vd, (cc) este cantitatea de lichid difuzată în elementul capilar,

Q (cc/sec) este cantitatea de lichid absorbită per unitate de timp,

R (cm) este raza porilor din interiorul elementului capilar,

γ (N/m) este tensiunea superficială a lichidului;

θ (grade) este unghiul de contact al fibrei,

η (m2/sec) este viscozitatea fluidului.

Figura 1 prezintă un inhalator ultrasonic cu lichid pulverizat de unică folosinţă 100. După cum se poate observa în figura 1, inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat 100 are un corp cilindric cu o lungime relativ mare în comparaţie cu diametrul. În ceea ce priveşte forma şi aspectul, inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat 100 este conceput pentru a imita aspectul unei ţigări tipice. De exemplu, inhalatorul poate conţine o primă porţiune 101 care simulează în principal porţiunea tijei de tutun a unei ţigări şi o a doua porţiune 102 care simulează în

principal un filtru. În dispunerea de unică folosinţă, prima porţiune şi a doua porţiune sunt regiuni ale unui singur dispozitiv, dar separabil. Denumirea unei prime porţiuni 101 şi a unei a doua porţiuni 102 este utilizată pentru a diferenţia în mod convenabil componentele care sunt conţinute în principal în fiecare porţiune.

După cum se poate observa în figura 1, inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat cuprinde un muştiuc 1, o structură de rezervor pentru lichid 2 şi o carcasă 3. Prima porţiune 101 conţine carcasa 3, iar a doua porţiune 102 conţine muştiucul 1 şi structura rezervorului 2.

Prima porţiune 101 conţine energia de alimentare.

Un dispozitiv electric de stocare 30 alimentează inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat 100. Dispozitivul electric de stocare 30 poate fi o baterie, inclusiv, fără limitare, o baterie cu litiu-ion, alcalină, cu zinc-carbon, cu hidrură de nichel-metal sau cu nichel-cadmiu; un super condensator; sau o combinaţie a acestora. În dispunerea de unică folosinţă, dispozitivul de stocare electrică 30 nu este reîncărcabil, dar, în dispunerea reutilizabilă, dispozitivul de stocare electrică 30 ar fi selectat pentru capacitatea sa de reîncărcare. În dispunerea de unică folosinţă, dispozitivul electric de stocare 30 este selectat în primul rând pentru a asigura o tensiune constantă pe toată durata de funcţionare a inhalatorului 100. În caz contrar, performanţa inhalatorului s-ar degrada în timp. Dispozitivele electrice de stocare preferate care sunt capabile să asigure o tensiune constantă pe toată durata de funcţionare a dispozitivului includ baterii cu litiu-ion şi cu litiu-polimer.

Dispozitivul de stocare electrică 30 are un prim capăt 30a care corespunde în general unui terminal pozitiv şi un al doilea capăt 30b care corespunde în general unui terminal negativ. Terminalul negativ se extinde până la primul capăt 30a.

Deoarece dispozitivul de stocare electrică 30 este amplasat în prima porţiune 101, iar structura rezervorului de lichid 2 este amplasată în a doua porţiune 102, îmbinarea trebuie să asigure comunicarea electrică dintre aceste componente.

Comunicarea electrică este stabilită folosind cel puţin un electrod sau o sondă care sunt comprimate împreună atunci când prima porţiune 101 este strânsă în cea de-a doua porţiune 102.

Pentru ca dispozitivul să fie reutilizabil, dispozitivul electric de stocare 30 este reîncărcabil. Carcasa 3 conţine un port de încărcare 32.

Circuitul integrat 4 are un capăt apropiat 4a şi un capăt îndepărtat 4b. Terminalul pozitiv de la primul capăt 30a al dispozitivului de stocare electrică 30 comunică electric cu un cablu pozitiv al circuitului integrat flexibil 4. Terminalul negativ de la al doilea capăt 30b al dispozitivului de stocare electrică 30 comunică electric cu un cablu negativ al circuitului integrat 4. Capătul îndepărtat 4b al circuitului integrat 4 cuprinde un microprocesor. Microprocesorul este configurat pentru a procesa datele de la un senzor, pentru a controla o lumină, pentru a direcţiona fluxul de curent către mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 din a doua porţiune 102 şi pentru a opri fluxul de curent după o perioadă de timp preprogramată.

Senzorul detectează când se utilizează inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat 100 (când utilizatorul utilizează inhalatorul) şi activează microprocesorul. Senzorul poate fi selectat pentru a detecta modificările de presiune, flux de aer sau vibraţii. Într-o singură dispunere, senzorul este un senzor de presiune. În dispozitivul digital, senzorul efectuează citiri continue, ceea ce, la rândul său, necesită ca senzorul digital să extragă curent în mod continuu, dar cantitatea este mică şi durata totală de funcţionare a bateriei ar fi afectată în mod neglijabil.

În unele dispuneri, circuitul integrat 4 cuprinde o punte H, care poate fi formată din 4 unităţi MOSFET pentru a converti un curent continuu într-un curent alternativ la frecvenţă înaltă.

În ceea ce priveşte Figura 2 şi Figura 3, sunt prezentate ilustraţii ale structurii unui rezervor de lichid 2 conform unei dispuneri. Structura rezervorului de lichid 2 cuprinde o cameră pentru lichid 21 adaptată pentru a primi lichidul care

urmează a fi atomizat şi o cameră de sonicare 22 în comunicarea fluidului cu camera pentru lichid 21.

În dispunerea prezentată, structura rezervorului de lichid 2 cuprinde un canal de inhalare 20 care asigură un pasaj de aer din camera de sonicare 22 spre zonele învecinate.

Ca o dispunere a poziţiei senzorului, senzorul poate fi amplasat în camera de sonicare 22.

Canalul de inhalare 20 are un element frustoconic 20a şi un recipient interior 20b.

După cum este ilustrat în Figurile 4A şi 4B, în plus, canalul de inhalare 20 are un element de flux de aer 27 pentru furnizarea fluxului de aer din zonele învecinate către camera de sonicare 22.

Elementul de flux de aer 27 are o punte a fluxului de aer 27a şi o ţeavă pentru fluxul de aer 27b realizate dintr-o singură bucată, puntea fluxului de aer 27a având două deschideri ale căilor de aer 27a' formând o porţiune a canalului de inhalare 20 şi ţeava fluxului de aer 27b care se extinde în camera de sonicare 22 de la puntea fluxului de aer 27a pentru furnizarea fluxului de aer din zonele învecinate către camera de sonicare.

Puntea fluxului de aer 27a cooperează cu elementul frustoconic 20a la al doilea diametru 20a2.

Puntea fluxului de aer 27a are două deschideri periferice opuse 27a" care furnizează fluxul de aer la ţeava fluxului de aer 27b.

Cooperarea cu puntea fluxului de aer 27a şi elementul frustoconic 20a este dispusă astfel încât cele două deschideri periferice opuse 27a" să funcţioneze împreună cu deschiderile complementare 20a" din elementul frustoconic 20a.

Muştiucul 1 şi elementul frustoconic 20a sunt distanţate radial şi o cameră a fluxului de aer 28 este dispusă între acestea.

După cum este ilustrat în figurile 1 şi 2, muştiucul 1 are două deschideri periferice opuse 1".

Deschiderile periferice 27a", 20a", 1" ale punţii fluxului de aer 27a, elementul frustoconic 20a şi muştiucul 1 furnizează în mod direct fluxul maxim de aer la camera de sonicare 22.

Elementul frustoconic 20a include un pasaj intern, aliniat în aceeaşi direcţie ca şi canalul de inhalare 20, cu un prim diametru 20a1 mai mic decât cel al unui al doilea diametru 20a2, astfel încât pasajul intern se reduce în diametru peste elementul frustoconic 20a.

Elementul frustoconic 20a este poziţionat aliniat cu mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 şi un element capilar 7, în care primul diametru 20a1 este legat de o ţeavă interioară 11 a muştiucului 1 şi al doilea diametru 20a2 este legat de recipientul interior 20b.

Recipientul interior 20b are un perete interior care delimitează camera de sonicare 22 şi camera pentru lichid 21.

Structura rezervorului de lichid 2 are un recipient exterior 20c care delimitează peretele exterior al camerei pentru lichid 21.

Recipientul interior 20b şi recipientul exterior 20c reprezintă peretele interior şi, respectiv, peretele exterior al camerei pentru lichid 21.

Structura rezervorului pentru lichid 2 este dispusă între muştiucul 1 şi carcasă 3 şi se poate detaşa de muştiucul 1 şi carcasă 3.

Structura rezervorului de lichid 2 şi muştiucul 1 sau carcasa 3 pot include dispuneri complementare pentru interacţiunea reciprocă; În plus, astfel de dispuneri complementare pot include una dintre următoarele: o dispunere de tip baionetă; o dispunere de tip cuplaj filetat; o dispunere magnetică; sau o dispunere de potrivire prin frecare; în care structura rezervorului pentru lichid 2 include o

porţiune a dispunerii, iar muştiucul 1 sau carcasa 3 include porţiunea complementară a dispunerii.

În dispunerea reutilizabilă, componentele sunt în mare parte aceleaşi. Diferenţele în dispunerea reutilizabilă faţă de dispunerea de unică folosinţă sunt dispunerile făcute pentru a înlocui structura rezervorului pentru lichid 2.

După cum se arată în Figura 3, camera lichidului 21 are un perete superior 23 şi un perete inferior 25 care închide recipientul interior 20b şi recipientul exterior 20c al camerei pentru lichid 21.

Elementul capilar 7 este dispus între o primă secţiune 20b1 şi o a doua secţiune 20b2 a recipientului interior 20b.

Elementul capilar 7 are o formă plată care se extinde de la camera de sonicare la camera pentru lichid.

Aşa cum este ilustrat în Figura 2 sau 3, elementul capilar 7 cuprinde o porţiune centrală 7a în formă de U şi o porţiune periferică 7b în formă de L.

Porţiunea în formă de L 7b se extinde în camera pentru lichid 21 de pe recipientul interior 20b şi de-a lungul peretelui inferior 25.

Porţiunea în formă de U 7a este conţinută în camera de sonicare 21. Porţiunea în formă de U 7a de pe recipientul interior 20b şi de-a lungul peretelui inferior 25.

În inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat, porţiunea în formă de U 7a are o porţiune interioară 7a1 şi o porţiune exterioară 7a2, porţiunea interioară 7a1 fiind în contact de suprafaţă cu o suprafaţă de atomizare 50 a mijloacelor de vibraţii ultrasonice 5, iar porţiunea exterioară 7a2 nu este în contact de suprafaţă cu mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5.

Peretele inferior 25 al camerei lichide 21 este o placă inferioară 25 care închide camera pentru lichid 21 şi camera de sonicare 22. Placa inferioară 25 este

etanşată, prevenind astfel scurgerea lichidului din camera de sonicare 22 la carcasă 3.

Placa inferioară 25 are o suprafaţă superioară 25a cu un locaş 25b pe care este introdus un element elastic 8. Mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 sunt susţinute de elementul elastic 8. Elementul elastic 8 este format dintr-un cauciuc inelar în formă de placă având un orificiu interior 8' în care o canelură este concepută pentru a menţine mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5.

Peretele superior 23 al camerei pentru lichid 21 este un capac 23 care închide camera pentru lichid 23.

Peretele superior 23 are o suprafaţă superioară 23 care reprezintă nivelul maxim de lichid pe care îl poate conţine camera pentru lichid 21 şi suprafaţa inferioară 25 care reprezintă nivelul minim de lichid din camera pentru lichid 21.

Peretele superior 23 este etanş, prevenind astfel scurgerea lichidului din camera lichidului 21 către muştiuc 1.

Peretele superior 23 şi peretele inferior 25 sunt fixate pe structura rezervorului de lichid 2 prin fixare, cum ar fi şuruburi, adeziv sau frecare.

După cum este prezentat în Figura 3, elementul elastic este în contact direct cu mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 şi previne contactul dintre mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 şi pereţii inhalatorului, suprimarea vibraţiilor structurii rezervorului pentru lichid fiind prevenită mai eficient. Astfel, particulele fine ale lichidului atomizat de elementul de atomizare pot fi pulverizate mai departe.

După cum se arată în figura 3, recipientul interior 20b are deschideri 20b' între prima secţiune 20b1 şi a doua secţiune 20b2 din care elementul capilar 7 se extinde din camera de sonicare 21. Elementul capilar 7 absoarbe lichidul din camera pentru lichid 21 prin orificiile 20b'. Elementul capilar 7 este un fitil.

Elementul capilar 7 transportă lichidul în camera de sonicare 22 prin acţiune capilară. În unele dispuneri, elementul capilar 7 este realizat din fibre de bambus.

În unele dispuneri, elementul capilar 7 poate avea o grosime cuprinsă între

0,27 mm şi 0,32 mm şi poate avea o densitate cuprinsă între 38 g/m2 şi 48 g/m2.

După cum se poate observa în Figura 3, mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 sunt dispuse direct sub elementul capilar 7.

Mijlocul vibraţiilor ultrasonice 5 poate fi un traductor ultrasonic. Pentru dispunere, mijlocul vibraţiilor ultrasonice 5 poate fi un traductor piezoelectric, care poate fi proiectat în formă de placă circulară. Materialul traductorului piezoelectric poate fi ceramic.

Diverse materiale traductoare pot fi, de asemenea, utilizate pentru mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5.

Capătul ţevii fluxului de aer 27b1 este orientat spre mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5. Mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 sunt în comunicare electrică cu contactoarele electrice 101a, 101b. Se remarcă faptul că respectivul capăt distal 4b al circuitului integrat 4 are un electrod interior şi un electrod exterior. Electrodul interior intră în contact cu primul contact electric 101a, care este o sondă de contact cu arc, iar electrodul exterior intră în contact cu cel de-al doilea contact electric 101b, care este un ştift lateral. Prin intermediul circuitului integrat 4, primul contact electric 101a este în comunicare electrică cu borna pozitivă a dispozitivului electric de stocare 30 prin intermediul microprocesorului, în timp ce al doilea contact electric 101b este în comunicare electrică cu borna negativă a dispozitivului electric de stocare 30.

Contactele electrice 101a, 101b au traversat placa inferioară 25. Placa inferioară 25 este proiectată pentru a fi primită în interiorul peretelui perimetral 26 al structurii rezervorului pentru lichid 2. Placa inferioară 25 se sprijină pe muchii complementare, creând astfel camera pentru lichid 21 şi camera de sonicare 22.

Cutia interioară 20b cuprinde o fantă interioară circulară 20d pe care este aplicat un arc mecanic.

Prin împingerea porţiunii centrale 7a1 pe mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5, arcul mecanic 9 asigură o suprafaţă de contact între acestea.

Structura rezervorului de lichid 2 şi placa inferioară 25 pot fi realizate folosind diverse materiale termoplastice.

Când utilizatorul trage din inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat 100, un flux de aer este extras din deschiderile periferice 1" şi pătrunde în camera fluxului de aer 28, trece prin deschiderile periferice 27a" ale punţii de flux de aer 27a şi elementul frustoconic 20a şi curge în jos în camera de sonicare 22 prin conducta de flux de aer 27b direct pe elementul capilar 7. În acelaşi timp, lichidul este aspirat din camera rezervorului 21 prin capilaritate, prin orificiile 20b' şi în elementul capilar 7. Elementul capilar 7 aduce lichidul în contact cu ajutorul vibraţiilor ultrasonice 5 ale inhalatorului 100. Tragerea de către utilizator determină, de asemenea, senzorul de presiune să activeze circuitul integrat 4, care direcţionează curentul către mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5. Astfel, atunci când utilizatorul foloseşte muştiucul 1 al inhalatorului 100, au loc două acţiuni în acelaşi timp. În primul rând, senzorul activează circuitul integrat 4, care declanşează mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 pentru a începe să vibreze. În al doilea rând, aspiraţia reduce presiunea în afara camerei rezervorului 21 astfel încât începe curgerea lichidului prin orificiile 20b', ceea ce saturează elementul capilar 7. Elementul capilar 7 transportă lichidul către mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5, ceea ce determină formarea de bule într-un canal capilar prin intermediul vibraţiilor ultrasonice 5 şi pulverizarea lichidului. Apoi, lichidul pulverizat este tras de utilizator.

În unele dispuneri, circuitul integrat 4 cuprinde un controler de frecvenţă care este configurat pentru a controla frecvenţa la care funcţionează mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5. Controlerul de frecvenţă cuprinde un procesor şi o memorie, memoria stocând instrucţiuni executabile care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul să îndeplinească cel puţin o funcţie a controlerului de frecvenţă.

După cum s-a descris mai sus, în unele dispuneri, inhalatorul ultrasonic cu lichid pulverizat 100 acţionează mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 cu un semnal având o frecvenţă de la 2,8 MHz până la 3,2 MHz pentru a vaporiza un lichid cu o vâscozitate lichidă de la 1,05 Pa.s la 1,412 Pa.s pentru a produce un volum de bule de aproximativ 0,25 până la 0,5 microni. Cu toate acestea, pentru lichidele cu o vâscozitate diferită sau pentru alte aplicaţii, mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 pot fi acţionate la o frecvenţă diferită.

Pentru fiecare aplicaţie diferită pentru un sistem de pulverizare, există o frecvenţă sau un interval de frecvenţă optim pentru acţionarea mijloacelor vibraţiilor ultrasonice 5 pentru a optimiza pulverizarea. În dispunerile în care mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5 sunt reprezentate de un traductor piezoelectric, frecvenţa sau intervalul de frecvenţă optim va depinde de cel puţin următorii patru parametri:

1. Procesele de fabricare a traductoarelor

În unele dispuneri, mijlocul vibraţiilor ultrasonice 5 cuprinde un material ceramic piezoelectric. Materialul ceramic piezoelectric este fabricată prin amestecarea compuşilor pentru a obţine un pastă ceramică, iar acest proces de amestecare poate să nu fie consecvent pe tot parcursul producţiei. Această inconsecvenţă poate da naştere unei game de frecvenţe de rezonanţă diferite ale materialului ceramic piezoelectric întărit.

Dacă frecvenţa de rezonanţă a materialului ceramic piezoelectric nu corespunde frecvenţei necesare de funcţionare a dispozitivului, atunci nu se produce lichid pulverizat în timpul funcţionării dispozitivului. În cazul unui inhalator cu nicotină lichidă pulverizată, chiar şi o uşoară compensare a frecvenţei de rezonanţă a materialului ceramic piezoelectric este suficientă pentru a afecta pulverizarea, ceea ce înseamnă că dispozitivul nu va furniza utilizatorului niveluri adecvate de nicotină.

2. Sarcina de pe traductor

În timpul funcţionării, orice modificare a sarcinii pe traductorul piezoelectric va inhiba deplasarea generală a oscilaţiei traductorului piezoelectric.

Pentru a obţine o deplasare optimă a oscilaţiei traductorului piezoelectric, frecvenţa de acţionare trebuie ajustată pentru a permite circuitului să furnizeze o putere adecvată pentru o deplasare maximă.

Tipurile de sarcini care pot afecta eficienţa oscilatorului pot include cantitatea de lichid de pe traductor (umezeala materialului fitilului) şi forţa arcului aplicată materialului de fitil pentru a menţine contactul permanent cu traductorul. De asemenea, poate include mijloacele de conectare electrică.

3. Temperatura

Oscilaţiile ultrasonice ale traductorului piezoelectric sunt parţial amortizate de asamblarea acestuia într-un dispozitiv. Aceasta poate include plasarea traductorului într-un inel de silicon/cauciuc şi exercitarea unei presiuni asupra materialului de suflare care se află deasupra traductorului. Această atenuare a oscilaţiilor determină creşterea temperaturilor locale pe şi în jurul traductorului.

O creştere a temperaturii afectează oscilaţia datorită modificărilor comportamentului molecular al traductorului. O creştere a temperaturii înseamnă mai multă energie la moleculele ceramicii, ceea ce afectează temporar structura sa cristalină. Deşi efectul este inversat pe măsură ce temperatura se reduce, este necesară o modulare a frecvenţei furnizate pentru a menţine oscilaţia optimă.

Această modulare a frecvenţei nu poate fi realizată cu un dispozitiv convenţional cu frecvenţă fixă.

O creştere a temperaturii reduce, de asemenea, viscozitatea soluţiei (lichid pentru dispozitive electronice) care este vaporizată, ceea ce poate necesita o modificare a frecvenţei de acţionare pentru a induce cavitaţia şi a menţine pulverizarea continuă. În cazul unui dispozitiv convenţional cu frecvenţă fixă, o reducere a viscozităţii lichidului fără nicio modificare a frecvenţei de acţionare va reduce sau va opri complet pulverizarea, făcând ca dispozitivul să fie inoperabil.

Distanţa până la sursa de alimentare

Frecvenţa de oscilaţie a circuitului electronic se poate modifica în funcţie de lungimile firului dintre traductor şi dispozitivul de acţionare al oscilatorului. Frecvenţa circuitului electronic este invers proporţională cu distanţa dintre traductor şi circuitul rămas.

Deşi parametrul de distanţă este fixat în primul rând într-un dispozitiv, acesta poate varia în timpul procesului de fabricare a dispozitivului, reducând eficienţa generală a dispozitivului. Prin urmare, este de dorit să se modifice frecvenţa de acţionare a dispozitivului pentru a compensa variaţiile şi a optimiza eficienţa dispozitivului.

Un traductor piezoelectric poate fi modelat ca un circuit RLC într-un circuit electronic, după cum se arată în Figura 5. Cei patru parametri descrişi mai sus pot fi modelaţi ca modificări ale inductanţei generale, capacităţii şi/sau rezistenţei circuitului RLC, modificând intervalul de frecvenţă de rezonanţă furnizat traductorului. Pe măsură ce frecvenţa circuitului creşte până în jurul punctului de rezonanţă al traductorului, impedanţa de înregistrare a circuitului general scade la minimum şi apoi creşte la maxim înainte de a se stabili la un interval median.

Figura 6 prezintă un grafic generic care explică modificarea impedanţei generale cu creşterea frecvenţei într-un circuit RLC. Figura 7 arată cum un traductor piezoelectric acţionează ca un condensator într-o primă regiune capacitivă la frecvenţe sub o primă frecvenţă predeterminată fs şi într-o a doua regiune capacitivă la frecvenţe peste o a doua frecvenţă predeterminată fp.

Traductorul piezoelectric acţionează ca un inductor într-o regiune inductivă la frecvenţe cuprinse între prima şi a doua frecvenţă predeterminată fs, fp. Pentru a menţine oscilaţia optimă a traductorului şi, prin urmare, eficienţa maximă, curentul care trece prin traductor trebuie menţinut la o frecvenţă în regiunea inductivă.

Controlerul de frecvenţă al dispozitivului din unele dispuneri este configurat pentru a menţine frecvenţa de oscilaţie a traductorului piezoelectric (mijloacele vibraţiilor ultrasonice 5) în regiunea inductivă, pentru a maximiza eficienţa dispozitivului.

Controlerul de frecvenţă este configurat pentru a efectua o operaţiune de baleiaj în care controlerul de frecvenţă acţionează traductorul la frecvenţe care urmăresc progresiv o gamă de frecvenţe de baleiaj predeterminată. În timp ce controlerul de frecvenţă efectuează baleiajul, controlerul de frecvenţă monitorizează o valoare de conversie analogică-digitală (ADC) a unui convertor analogic-digital care este cuplat la traductor. În unele dispuneri, valoarea ADC este un parametru al ADC care este proporţional cu tensiunea pe traductor. În alte dispuneri, valoarea ADC este un parametru al ADC care este proporţional cu curentul care trece prin traductor.

După cum va fi descris mai detaliat mai jos, controlerul de frecvenţă al unor dispuneri determină puterea activă utilizată de traductorul ultrasonic prin monitorizarea curentului care trece prin traductor.

În timpul operaţiunii de baleiaj, controlerul de frecvenţă localizează regiunea inductivă a frecvenţei pentru traductor. După ce controlerul de frecvenţă a identificat regiunea inductivă, controlerul de frecvenţă înregistrează valoarea ADC şi blochează frecvenţa de acţionare a traductorului la o frecvenţă din regiunea inductivă (respectiv între prima şi a doua frecvenţă predeterminată fs, fp) pentru a optimiza cavitaţia ultrasonică de către traductor. Când frecvenţa de acţionare este blocată în regiunea inductivă, factorul de cuplare electromecanică al traductorului este maximizat, maximizând astfel eficienţa dispozitivului.

În unele dispuneri, controlerul de frecvenţă este configurat să efectueze operaţia de baleiaj pentru a localiza regiunea inductivă de fiecare dată când oscilaţia este pornită sau repornită. În dispuneri, controlerul de frecvenţă este configurat pentru a bloca frecvenţa de acţionare la o nouă frecvenţă în regiunea inductivă de fiecare dată când este pornită oscilaţia şi, astfel, pentru a compensa orice modificări ale parametrilor care afectează eficienţa funcţionării dispozitivului.

În unele dispuneri, controlerul de frecvenţă asigură pulverizarea optimă şi maximizează eficienţa livrării medicamentelor către utilizator. În unele dispuneri, controlerul de frecvenţă optimizează dispozitivul şi îmbunătăţeşte eficienţa şi maximizează livrarea de nicotină către utilizator.

În alte dispuneri, controlerul de frecvenţă optimizează dispozitivul şi îmbunătăţeşte eficienţa oricărui alt dispozitiv care utilizează ultrasunete. În unele dispuneri, controlerul de frecvenţă este configurat pentru utilizarea cu tehnologia de ultrasunete pentru aplicaţii terapeutice pentru a extinde îmbunătăţirea eliberării medicamentului dintr-un sistem de administrare a medicamentelor receptiv la ultrasunete. Având o frecvenţă precisă şi optimă în timpul funcţionării, se asigură că microbulele, nanobulele, nanopicăturile, lipozomii, emulsiile, micelele sau orice alte sisteme de administrare sunt extrem de eficiente.

În unele dispuneri, pentru a asigura pulverizarea optimă şi livrarea optimă a compuşilor descrişi mai sus, controlerul de frecvenţă este configurat să funcţioneze într-un mod recursiv. Atunci când controlerul de frecvenţă funcţionează în modul recursiv, controlerul de frecvenţă aplică în mod periodic baleiajul frecvenţelor în timpul funcţionării dispozitivului şi monitorizează valoarea ADC pentru a determina dacă valoarea ADC este peste un prag predeterminat care indică oscilaţia optimă a traductorului.

În unele dispuneri, controlerul de frecvenţă execută operaţiunea de baleiaj în timp ce dispozitivul este în proces de aerosolizare a lichidului, în cazul în care controlerul de frecvenţă este capabil să identifice o posibilă frecvenţă mai bună pentru traductor. În cazul în care controlerul de frecvenţă identifică o frecvenţă mai bună, controlerul de frecvenţă blochează frecvenţa de acţionare la frecvenţa mai bună nou identificată pentru a menţine funcţionarea optimă a dispozitivului.

În unele dispuneri, controlerul de frecvenţă aplică în mod periodic baleiajul frecvenţelor pentru o durată predeterminată în timpul funcţionării dispozitivului. În cazul dispozitivului din dispunerile descrise mai sus, durata predeterminată a baleiajului şi perioada de timp dintre baleiaje sunt selectate pentru a optimiza funcţionalitatea dispozitivului. Atunci când este implementat într- un dispozitiv de inhalare ultrasonic cu lichid pulverizat, acest lucru va asigura o livrare optimă către un utilizator pe tot parcursul inhalării utilizatorului.

Figura 8 prezintă o diagramă a funcţionării controlerului de frecvenţă al unor dispuneri.

Următoarea dezvăluire prezintă dispuneri suplimentare ale dispozitivelor de pulverizare care cuprind multe dintre aceleaşi elemente ca şi dispunerile descrise mai sus. Elementele dispunerilor descrise mai sus pot fi schimbate cu oricare dintre elementele dispunerilor descrise în partea rămasă a prezentei dezvăluiri.

Dispozitivele de pulverizare descrise mai jos sunt utilizate cu sau sunt destinate utilizării cu un dispozitiv pentru narghilea 202, care este, de asemenea, descris mai jos. În alte dispuneri, dispozitivul pentru narghilea 202 cuprinde o multitudine de alte dispozitive de pulverizare în locul dispozitivului de pulverizare 201 descris aici.

Pentru a asigura o generare adecvată a aerosolilor, dispozitivul de pulverizare 201 din unele dispuneri cuprinde un traductor ultrasonic/piezoelectric cu diametrul exact sau de aproximativ 16 mm. Acest traductor este fabricat la valori specifice de capacitate şi impedanţă pentru a controla frecvenţa şi puterea necesare pentru generarea volumului de aerosoli dorit.

Un traductor ultrasonic în formă de disc cu diametrul de 16 mm plasat orizontal ar avea ca rezultat un dispozitiv de pulverizare mare. Pentru a minimiza dimensiunea, traductorul ultrasonic al acestei dispuneri este ţinut în poziţie verticală în camera de sonicare (suprafaţa plană a traductorului ultrasonic este, în general, paralelă cu deplasarea lichidului pulverizat sub formă de aerosoli şi/sau, în general, paralelă cu lungimea longitudinală a dispozitivului de pulverizare). Altfel spus, traductorul ultrasonic este, în general, perpendicular pe o bază a dispozitivului de pulverizare.

Referindu-ne acum la Figurile 9-11 din ilustraţiile însoţitoare, dispozitivul de pulverizare 201 cuprinde o carcasă a generatorului de pulverizare 204 care este alungită şi formată opţional din două porţiuni de carcasă 205, 206 care sunt prinse una de cealaltă. Carcasa generatorului de pulverizare 204 cuprinde un orificiu de intrare a aerului 207 şi un orificiu de ieşire a lichidului pulverizat 208.

În această dispunere, carcasa generatorului de lichid pulverizat 204 este din plastic turnat prin injecţie, în special polipropilenă, care este utilizată de obicei pentru aplicaţii medicale. În această dispunere, carcasa generatorului de lichid pulverizat 204 are un copolimer heterofazic. Mai ales un copolimer heterofazic BF970MO, care are o combinaţie optimă de rigiditate foarte ridicată şi rezistenţă ridicată la impact. Piesele carcasei generatorului de lichid pulverizat turnate cu acest material au performanţe antistatice bune.

Un copolimer heterofazic, cum ar fi polipropilena, este deosebit de potrivit pentru carcasa generatorului de lichid pulverizat 204, deoarece acest material nu provoacă condensarea aerosolului în timp ce curge din camera de sonicare 219 prin portul de ieşire a lichidului pulverizat 208. Acest material plastic poate fi, de asemenea, reciclat în mod direct cu uşurinţă, folosind procese industriale de mărunţire şi curăţare.

În Figura 10, orificiul de ieşire a lichidului pulverizat 208 este închis de un element de închidere 209. Cu toate acestea, este de apreciat faptul că atunci când este utilizat dispozitivul inhalatorului de lichid pulverizat 200, elementul de închidere 209 este îndepărtat din orificiul de ieşire a lichidului pulverizat 208, aşa cum se arată în Figura 9.

Referindu-ne acum la Figurile 12 şi 13, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 200 cuprinde un suport pentru traductor 210 care este ţinut în carcasa generatorului de pulverizare 204. Suportul traductorului 210 cuprinde o porţiune de corp 211 care, în această dispunere, are formă cilindrică sau în general cilindrică, cu deschideri circulare superioare şi inferioare 212, 213.

Suportul traductorului 210 este prevăzut cu un canal intern 214 pentru a primi o margine a unui traductor ultrasonic 215, aşa cum se arată în Figura 13.

Suportul traductorului 210 încorporează o secţiune decupată 216 prin care un electrod 217 se extinde de la traductorul ultrasonic 215, astfel încât electrodul 217 să poată fi conectat electric la un dispozitiv de acţionare c.a. al dispozitivului de tip narghilea 202, aşa cum este descris mai detaliat mai jos.

Referindu-ne din nou la Figura 11, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 cuprinde o cameră pentru lichid 218 care este prevăzută în carcasa de generare a lichidului pulverizat 204. Camera pentru lichid 218 conţine un lichid care urmează să fie atomizat. În unele dispuneri, camera pentru lichid 218 conţine un lichid. În alte dispuneri, camera pentru lichid 218 este goală iniţial, iar camera pentru lichid este umplută ulterior cu un lichid.

Un lichid (denumit aici şi lichid pentru dispozitive electronice) cu compoziţie adecvată pentru utilizare într-un dispozitiv ultrasonic de generare a lichidului pulverizat 201 din unele dispuneri constă dintr-o sare de nicotină constând din levulinat de nicotină, în care:

Cantitatea relativă de glicerină vegetală din compoziţie este: de la 55 la 80 % (g/g) sau de la 60 la 80 % (g/g) sau de la 65 la 75 % (g/g) sau 70 % (g/g); şi/ sau cantitatea relativă de propilenglicol din compoziţie este: de la 5 la 30 % (g/g) sau de la 10 la 30 % (g/g) sau de la 15 la 25 % (g/g) sau 20 % (g/g); şi/sau cantitatea relativă de apă din compoziţie este: de la 5 la 15 % (g/g) sau de la 7 la 12 % (g/g) sau 10 % (g/g); şi/sau

Cantitatea de nicotină şi/sau sare de nicotină din compoziţie este: de la 0,1 la 80 mg/ml sau de la 0,1 la 50 mg/ml sau de la 1 la 25 mg/ml sau de la 10 la

20 mg/ml sau 17 mg/ml.

În unele dispuneri, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 conţine un lichid pentru dispozitive electronice cu o viscozitate cinematică între 1,05 Pa•s şi 1,412 Pa•s.

În unele dispuneri, camera pentru lichid 218 conţine un lichid cuprinzând o sare de levulinat de nicotină într-un raport molar de 1:1.

În unele dispuneri, camera pentru lichid 218 conţine un lichid pentru dispozitive electronice care cuprinde nicotină, propilenglicol, glicerină vegetală, apă şi arome. În unele exemple, concentraţia % a fiecărei componente în lichidul pentru dispozitive electronice este prezentată mai jos în Tabelul 1, Tabelul 2, Tabelul 3 sau Tabelul 4.

Tabelul 1: Concentraţia % a fiecărei componente din lichidul pentru dispozitive electronice (lichidul pentru dispozitive electronice 1).

Componentă % (g/g) Propilenglicol 15,1 Glicerină vegetală 70 Apă 10 Nicotină 1,7 Acid levulinic 0,2 Arome 3

Tabelul 2: Concentraţia % a fiecărei componente din lichidul pentru dispozitive electronice (lichidul pentru dispozitive electronice 2). (Aproximativ, raportul molar de 2:1 dintre acidul levulinic şi nicotină.)

Componentă % (g/g) Propilenglicol 12,87 Glicerină vegetală 70 Apă 10 Nicotină 1,7 Acid levulinic 2,43 Arome 3

Tabelul 3: Concentraţia % a fiecărei componente din lichidul pentru dispozitive electronice (lichidul pentru dispozitive electronice 3). (Aproximativ, raport molar de 1:1 între acid levulinic şi nicotină.)

Componentă% (g/g) Propilenglicol 14,08 Glicerină vegetală 70 Apă 10 Nicotină 1,7 Acid levulinic 1,22 Arome 3

Tabelul 4: Concentraţia % a fiecărei componente în lichidul pentru dispozitive electronice (lichidul pentru dispozitive electronice 4). (Aproximativ, raport molar de 3:1 între acid levulinic şi nicotină.)

Componentă % (g/g) Propilenglicol 11,64 Glicerină vegetală 70 Apă 10 Nicotină 1,7 Acid levulinic 3,66 Arome 3

În exemplele nelimitative, nicotina din soluţie este total sau parţial sub formă de levulinat de nicotină.

Sarea de levulinat de nicotină se formează prin combinarea nicotinei şi a acidului levulinic în soluţie. Acest lucru duce la formarea levulinatului de nicotină pe bază de sare, care cuprinde un anion de levulinat şi un cation de nicotină.

Concentraţia % de nicotină din lichidul pentru dispozitive electronice prezentată în Tabelul 1, Tabelul 2, Tabelul 3 şi Tabelul 4 este aproximativ echivalentă cu 17 mg/ml.

În unele dispuneri, camera pentru lichid 218 conţine un lichid cu o viscozitate cinematică cuprinsă între 1,05 Pa•s şi 1,412 Pa•s şi o densitate a lichidului între 1,1 g/ml şi 1,3 g/ml.

În unele dispuneri, lichidul din camera lichidului 218 cuprinde o aromă (de exemplu, o aromă de fructe) care este gustată de un utilizator atunci când utilizatorul inhalează lichidul pulverizat generat de dispozitivul de tip narghilea.

Prin utilizarea unui lichid pentru dispozitive electronice cu parametrii corecţi de viscozitate, densitate şi cu un volum ţintă dorit de pulverizare a lichidului în aer, s-a constatat că intervalul de frecvenţă de la 2,8 MHz la 3,2 MHz pentru un interval de viscozitate a lichidului de 1,05 Pa•s şi 1,412 Pa•s şi densitatea de

aproximativ 1,1-1,3 g/ml (se obţine intervalul de densitate de la Hertz) produce un volum de picături în care 90 % din picături sunt sub 1 micron şi 50 % dintre acestea sunt mai mici de 0,5 microni.

Dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 cuprinde o cameră de sonicare 219 care este prevăzută în carcasa generatorului de lichid pulverizat 204.

Revenind la figurile 12 şi 13, suportul traductorului 210 cuprinde o porţiune de separator 220 care asigură o barieră între camera lichidului 218 şi camera de sonicare 219. Bariera furnizată de porţiunea de divizare 220 minimizează riscul ca respectiva cameră de sonicare 219 să fie inundată cu lichid din camera pentru lichid 218 sau ca un element capilar peste traductorul ultrasonic 215 să devină suprasaturat, oricare dintre care ar supraîncărca şi reduce eficienţa traductorului ultrasonic 215. Mai mult decât atât, inundarea camerei de sonicare 219 sau suprasaturarea elementului capilar ar putea provoca, de asemenea, o experienţă neplăcută cu lichidul aspirat de utilizator în timpul inhalării. Pentru a atenua acest risc, porţiunea de divizare 220 a suportului traductorului 210 stă ca un perete între camera de sonicare 219 şi camera pentru lichid 218.

Porţiunea despărţitoare 220 cuprinde un orificiu capilar 221, care este singurul mijloc prin care lichidul poate curge din camera pentru lichid 218 în camera de sonicare 219, printr-un element capilar. În această dispunere, orificiul capilar 221 este o fantă alungită cu o lăţime de 0,2 mm până la 0,4 mm.

Dimensiunile orificiului capilar 221 sunt astfel încât marginile deschiderii capilare 221 să furnizeze o forţă de polarizare care acţionează asupra unui element capilar care se extinde prin deschiderea capilară 221 pentru un control suplimentar al fluxului de lichid către camera de sonicare 219.

În această dispunere, suportul traductorului 210 este din cauciuc siliconic lichid (LSR). În această dispunere, cauciucul siliconic lichid are o duritate Shore A 60. Acest material LSR se asigură că traductorul ultrasonic 215 vibrează fără ca suportul traductorului 210 să atenueze vibraţiile. În această dispunere, deplasarea vibratorie a traductorului ultrasonic 215 este de 2-5 nanometri şi orice efect de amortizare poate reduce eficienţa traductorului ultrasonic 215. Prin

urmare, acest material LSR şi duritatea sunt selectate pentru performanţe optime, cu compromisuri minime.

Referindu-ne acum la Figurile 14 şi 15, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 cuprinde un capilar sau element capilar 222 pentru transferul unui lichid (care conţine un medicament sau altă substanţă) din camera pentru lichid 218 în camera de sonicare 219. Elementul capilar 222 este planar sau în general planar cu o primă porţiune 223 şi o a doua porţiune 224. În această dispunere, prima porţiune 223 are o formă dreptunghiulară sau în general dreptunghiulară, iar cea de-a doua porţiune 224 are o formă parţial circulară.

În această dispunere, elementul capilar 222 cuprinde o a treia porţiune 225 şi o a patra porţiune 226, care au forme identice cu prima şi a doua porţiune 223, 224. Elementul capilar 222 al acestei dispuneri este pliat în jurul unei linii de pliere 227 astfel încât prima şi a doua porţiune 223, 224 şi a treia şi a patra porţiune 225, 226 să fie suprapuse una peste alta, aşa cum se arată în Figura 15.

În această dispunere, elementul capilar are o grosime de aproximativ 0,28 mm. Atunci când elementul capilar 222 este pliat pentru a avea două straturi, aşa cum se arată în Figura 15, grosimea totală a elementului capilar este de aproximativ 0,56 mm. Acest strat dublu asigură, de asemenea, că există întotdeauna suficient lichid pe traductorul ultrasonic 215 pentru o generare optimă de aerosoli.

În această dispunere, atunci când elementul capilar 222 este pliat, capătul inferior al primei şi celei de-a treia părţi 223, 225 defineşte un capăt inferior mărit 228 care măreşte suprafaţa elementului capilar 222 în porţiunea elementului capilar 222 care se află în lichid în camera pentru lichid 218 pentru a maximiza viteza cu care elementul capilar 222 absoarbe lichidul.

În această dispunere, elementul capilar 222 este 100 % fibră de bambus. În alte dispuneri, elementul capilar este de cel puţin 75 % fibră de bambus. Beneficiile utilizării fibrei de bambus ca element capilar sunt cele descrise mai sus.

Referindu-ne acum la Figurile 16 şi 17, elementul capilar 222 este reţinut de suportul traductorului 210 astfel încât suportul traductorului 210 reţine a doua porţiune 224 a elementului capilar 222 suprapusă pe o parte a unei suprafeţe de atomizare a traductorului ultrasonic 215. În această dispunere, a doua porţiune circulară 224 se află în adâncitura interioară 214 a suportului traductorului 210.

Prima porţiune 223 a elementului capilar 222 se extinde prin deschiderea capilară 221 din suportul traductorului 210.

Referindu-ne acum la Figurile 18 la 20, a doua porţiune 206 a carcasei generatorului de lichid pulverizat 204 cuprinde un perete în general circular 229 care primeşte suportul traductorului 222 şi face parte din peretele camerei de sonicare 219.

Deschiderile de contact 230 şi 231 sunt prevăzute într-un perete lateral al celei de-a doua porţiuni 206 pentru primirea contactelor electrice 232 şi 233 care formează conexiuni electrice cu electrozii traductorului ultrasonic 215.

În această dispunere, un vârf absorbant sau un element absorbant 234 este prevăzut adiacent orificiului de ieşire a lichidului pulverizat 208 pentru a absorbi lichidul la orificiul de ieşire a lichidului pulverizat 208. În această dispunere, elementul absorbant 234 este din fibră de bambus.

Referindu-ne acum la Figurile 21 la 23, prima porţiune 205 a carcasei generatorului de lichid pulverizat 204 are o formă similară cu a doua porţiune 206 şi cuprinde o altă porţiune de perete în general circulară 235 care formează o porţiune suplimentară a peretelui camerei de sonicare 219 şi reţine suportul traductorului 210.

În această dispunere, un alt element absorbant 236 este prevăzut adiacent orificiului de ieşire a lichidului pulverizat 208 pentru a absorbi lichidul la orificiul de ieşire a lichidului pulverizat 208.

În această dispunere, prima porţiune 205 a carcasei generatorului de lichid pulverizat 204 cuprinde o dispunere de susţinere a arcului 237 care susţine capătul inferior al unui arc de reţinere 238, aşa cum se arată în Figura 24.

Un capăt superior al arcului de reţinere 238 intră în contact cu cea de-a doua porţiune 224 a elementului capilar 222, astfel încât arcul de reţinere 238 oferă o forţă de polarizare care deplasează elementul capilar 222 pe suprafaţa de atomizare a traductorului ultrasonic 215.

Referindu-ne la Figura 25, suportul traductorului 210 este prezentat în poziţie şi este reţinut de a doua porţiune 206 a carcasei generatorului de lichid pulverizat 204, înainte ca cele două porţiuni 205, 206 ale carcasei generatorului de lichid pulverizat 204 să fie ataşate una la cealaltă.

Referindu-ne la Figurile 26-29, în această dispunere, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 cuprinde un dispunere de identificare 239. Dispunerea de identificare 239 cuprinde o placă de circuite imprimate 240 având contactele electrice 241 prevăzute pe o parte şi un circuit integrat 242 şi o altă componentă opţională 243 prevăzută pe cealaltă parte.

Circuitul integrat 242 are o memorie care stochează un identificator unic pentru dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201. Contactele electrice 241 asigură o interfaţă electronică pentru comunicarea cu circuitul integrat 242.

Placa de circuite imprimate 240 este, în această dispunere, montată într-o adâncitură 244 pe o parte a carcasei generatorului de lichid pulverizat 204. Circuitul integrat 242 şi alte componente electronice opţionale 243 se află într-o adâncitură suplimentară 245, astfel încât placa de circuit imprimat 240 să fie, în general, la acelaşi nivel cu partea laterală a carcasei generatorului de lichid pulverizat 204.

În această dispunere, circuitul integrat 242 este un dispozitiv programabil cu o singură utilizare (OTP) care oferă o caracteristică anti- contrafacere care permite utilizarea cu dispozitivul numai a dispozitivelor generatoare de lichid pulverizat autentice de la producător. Această

caracteristică anti-contrafacere este implementată în dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 ca un circuit integrat (CI) specific personalizat care este legat (cu placa de circuit imprimat 240) la dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201. OTP ca IC conţine o informaţie cu adevărat unică care permite o trasabilitate completă a dispozitivului de generare a lichidului pulverizat 201 (şi a conţinutului acestuia) pe durata sa de viaţă, precum şi o monitorizare precisă a consumului de către utilizator. OTP IC permite dispozitivului de generare a lichidului pulverizat 201 să funcţioneze pentru a genera lichid pulverizat numai atunci când este autorizat.

OTP, ca o caracteristică, dictează starea autorizată a unui dispozitiv specific de generare a lichidului pulverizat 201. Într-adevăr, pentru a preveni emisiile de carbonili şi pentru a menţine aerosolul la standarde sigure, experimentele au arătat că dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 este considerat gol de lichid în camera pentru lichid 218 după aproximativ 1.000 de secunde de aerosolizare. În acest fel, un dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 care nu este autentic sau gol nu va putea fi activat după această durată predeterminată de utilizare.

OTP, ca o caracteristică, poate face parte dintr-un lanţ complet cu conjuncţia punctului de vânzare digital, a aplicaţiei mobile însoţitoare şi a dispozitivului de generare a lichidului pulverizat 201. Numai un dispozitiv de generare a lichidului pulverizat autentic 201 fabricat de o parte de încredere şi vândut la punctul de vânzare digital poate fi utilizat în dispozitivul de tip narghilea

202. OTP IC este citit de dispozitivul de tip narghilea 202, care recunoaşte dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201.

În unele dispuneri, OTP IC este de unică folosinţă în acelaşi mod ca dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201. Ori de câte ori dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 este considerat gol, acesta nu va fi activat dacă este introdus într-un dispozitiv de tip narghilea 202. În mod similar, un dispozitiv de generare a lichidului pulverizat contrafăcut 201 nu ar fi funcţional în dispozitivul de tip narghilea 202.

Referindu-ne acum la figura 30 din ilustraţiile însoţitoare, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde mai multe microcipuri cu dispozitiv de acţionare al traductorului ultrasonic, fiecare dintre acestea fiind denumit aici circuit integrat de gestionare a energiei sau PMIC 300. Fiecare PMIC 300 este un microcip pentru acţionarea unui traductor ultrasonic 215 respectiv într-unul dintre dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201. În exemplele acestei dezvăluiri, numărul de PMIC din dispozitivul de tip narghilea 202 corespunde numărului de dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 care sunt destinate utilizării cu dispozitivul de tip narghilea 202. În exemplul descris mai jos, există patru dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201, iar dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde patru PMIC- uri 300 corespunzătoare. În alte exemple de realizare, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde două până la opt unităţi PMIC 300 care sunt configurate să acţioneze două până la opt dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 care sunt cuplate la dispozitivul de tip narghilea 202.

În această dezvăluire, termenii cip, microcip şi circuit integrat sunt interschimbabili. Microcipul sau circuitul integrat este o singură unitate care cuprinde mai multe componente şi subsisteme încorporate interconectate.

Microcipul este, de exemplu, cel puţin parţial dintr-un semiconductor, cum ar fi siliciul, şi este fabricat folosind tehnici de fabricare a semiconductorilor.

Dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde, de asemenea, mai multe microcipuri secundare, fiecare dintre acestea fiind denumit în prezentul document circuit integrat de tip punte sau IC 301 punte. Fiecare punte IC 301 este conectată electric la una dintre unităţile PMIC 300. Fiecare punte IC 301 este un microcip pentru acţionarea unui traductor ultrasonic 215 respectiv într-unul dintre dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201. În exemplele acestei dezvăluiri, numărul de circuite integrate de punte 301 din dispozitivul de tip narghilea 202 corespunde numărului de dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 care sunt destinate utilizării cu dispozitivul de tip narghilea 202. Fiecare punte IC 301 este o singură unitate care cuprinde mai multe componente şi subsisteme încorporate interconectate. În exemplul descris mai jos, există patru circuite

integrate de punte 301, iar dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde patru unităţi PMIC 300 corespunzătoare.

În acest exemplu, fiecare unitate PMIC 300, respectiv IC 301 al punţii sale conectate, este montată pe acelaşi PCB al dispozitivului de tip narghilea 202. După cum este descris mai jos, fiecare punte IC 301 este conectată la PMIC 300 respectiv prin conexiuni pe un PCB şi nu printr-o magistrală de comunicaţii (de exemplu, magistrala I2C descrisă mai jos). În acest exemplu, dimensiunile fizice ale PMIC 300 sunt de 1-3 mm lăţime şi 1-3 mm lungime, iar dimensiunile fizice ale punţii IC 301 sunt de 1-3 mm lăţime şi 1-3 mm lungime.

Pentru simplitate, figura 43 prezintă doar un PMIC 300 şi un IC de punte 301, iar următoarea descriere se referă la un singur PMIC 300 şi un IC de punte 301. Cu toate acestea, trebuie apreciat faptul că dispozitivul de tip narghilea 202 încorporează mai multe unităţi PMIC 300 şi mai multe circuite integrate de punte respective 301 care sunt conectate în aceeaşi configuraţie ca aceea prezentată în figura 43. După cum este descris mai jos, fiecare PMIC 300 este conectat la o magistrală de comunicaţii (I2C) 302, astfel încât fiecare unitate PMIC 300 poate fi controlată independent de semnalele de la un microcontroler 303 care sunt trimise prin magistrala de comunicaţii 302.

Aşa cum s-a descris mai sus, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 cuprinde un circuit integrat programabil sau programabil o singură dată sau OTP IC 242. Atunci când dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 este cuplat la dispozitivul de tip narghilea 202, OTP IC este conectat electric la PMIC 300 pentru a primi energie de la PMIC 300 astfel încât PMIC 300 să poată gestiona tensiunea furnizată către OTP IC 242. OTP IC 242 este, de asemenea, conectat la o magistrală de date sau la o magistrală de comunicaţii 302 în dispozitivul de tip narghilea 202. În acest exemplu, magistrala de comunicaţii 302 este o magistrală I2C, dar, în alte exemple, magistrala de comunicaţii 302 este un alt tip de magistrală de date.

Traductorul ultrasonic 215 din dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 este conectat electric la puntea IC 301, astfel încât traductorul

ultrasonic 215 să poată fi acţionat de un semnal de acţionare AC generat de puntea IC 301 atunci când este utilizat dispozitivul de tip narghilea 202.

Dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde un procesor sub forma microcontrolerului 303 care este cuplat electric pentru comunicarea cu magistrala de comunicaţii 302. În acest exemplu, microcontrolerul 303 este un microcontroler Bluetooth™ cu consum redus de energie (BLE). Microcontrolerul 303 este alimentat de un regulator de tensiune neregulată (LDO) 304 care este acţionat de o baterie sau, în acest exemplu, de o sursă de alimentare externă. LDO 304 furnizează o tensiune reglată stabilă microcontrolerului 303 pentru a permite microcontrolerului 303 să funcţioneze constant chiar şi atunci când există o variaţie a tensiunii bateriei sau a altei surse de alimentare.

Dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde un regulator de tensiune sub forma unui convertor de impuls c.c.-c.c. 305 care este alimentat de baterie sau de o sursă de alimentare externă. În figura 43 este prezentat un singur convertor de amplificare c.c.-c.c. 305, dar în unele exemple dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde mai multe convertoare de amplificare c.c.-c.c. 305 care furnizează fiecare energie unuia dintre circuitele integrate de punte 301. În alte exemple, dispozitivul de tip narghilea 305 cuprinde un singur convertor de amplificare c.c.-c.c. 305 care este configurat pentru a furniza energie fiecăruia dintre circuitele integrate de punte 301.

Convertorul de amplificare 305 creşte tensiunea bateriei sau a sursei de alimentare la o tensiune VBOOST programabilă. Tensiunea programabilă VBOOST este setată de convertorul de amplificare 305 ca răspuns la un semnal de control al tensiunii VCTL de la PMIC 300. După cum va fi descris mai detaliat mai jos, convertorul de amplificare 305 emite tensiunea VBOOST către puntea IC

301. În alte exemple, regulatorul de tensiune este un convertor de coborâre a tensiunii sau un alt tip de regulator de tensiune care emite o tensiune selectabilă.

Semnalul de control al tensiunii VCTL este generat de un convertor digital-analogic (DAC) care, în acest exemplu, este implementat în cadrul PMIC

300. DAC nu este vizibil în figura 30, deoarece DAC este integrat în PMIC 300.

DAC şi beneficiile tehnice ale integrării DAC în PMIC 300 sunt descrise în detaliu mai jos.

În acest exemplu, PMIC 300 este conectat la un conector al sursei de alimentare 306, astfel încât PMIC 300 să poată primi o tensiune de încărcare VCHRG atunci când conectorul sursei de alimentare 306 este cuplat la un încărcător USB. În alte exemple, PMIC 300 este conectat la o priză de alimentare diferită, ceea ce permite dispozitivului de tip narghilea 202 să fie conectat şi să fie alimentat de o sursă de alimentare externă.

Dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde un prim senzor de presiune 307 care, în acest exemplu, este un senzor de presiune statică. Dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde, de asemenea, un al doilea senzor de presiune 308 care, în acest exemplu, este un senzor de presiune dinamică. Cu toate acestea, în alte exemple, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde doar unul dintre cei doi senzori de presiune 307, 308. Senzorii de presiune 307, 308 detectează o modificare a presiunii aerului pentru a detecta când un utilizator extrage narghilea şi trage aer prin dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201.

În acest exemplu, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde mai multe leduri 308 care sunt controlate de PMIC 300. În alte exemple, unul sau mai multe leduri 308 sunt omise.

Microcontrolerul 303 funcţionează ca un dispozitiv principal pe magistrala de comunicaţii 302, PMIC 300 fiind un prim dispozitiv secundar, OTP IC 242 fiind un al doilea dispozitiv secundar, al doilea senzor de presiune 308 fiind un al treilea dispozitiv secundar şi primul senzor de presiune 307 fiind un al patrulea dispozitiv secundar. Fiecare unitate PMIC 300 suplimentară din unităţile PMIC 300 este un alt dispozitiv secundar de pe magistrala de comunicaţii 302.

Magistrala de comunicaţii 302 permite microcontrolerului 303 să controleze următoarele funcţii în dispozitivul de tip narghilea 202:

Toate funcţiile fiecărui PMIC 300 pot fi configurate de microcontrolerul 303.

1. Curentul care trece prin traductorul ultrasonic 215 este detectat de un senzor de lăţime de bandă mare şi de un circuit redresor la o tensiune ridicată în mod comun (partea superioară a punţii). Curentul detectat este convertit într-o tensiune proporţională cu curentul rms şi furnizat ca tensiune tamponată la un pin de ieşire de detectare a curentului 309 al punţii IC 301. Această tensiune este alimentată şi eşantionată în PMIC 300 şi pusă la dispoziţie ca reprezentare digitală prin solicitări I2C. Detectarea curentului care trece prin traductorul ultrasonic 215 face parte din funcţionalitatea rezonantă de urmărire a frecvenţei. Aşa cum este descris în prezentul document, capacitatea dispozitivului de a permite această funcţionalitate în cadrul punţii IC 301 oferă beneficii tehnice semnificative.

2. Unitatea DAC (nu este prezentată în figura 30) integrată în PMIC 300 permite ca tensiunea VBOOST a convertorului de amplificare c.c.-c.c. să fie programată pentru a fi cuprinsă între 10 V şi 20 V.

3. Microcontrolerul 303 permite subsistemului încărcătorului dispozitivului 202 să gestioneze încărcarea unei baterii, care poate fi o baterie cu o singură celulă.

4. Un modul de acţionare a diodei electroluminiscente (LED) (nu este prezentat) este alimentat de PMIC 300 pentru a conduce şi a diminua în mod digital ledurile 308 fie în modul liniar, fie în modul corectat gama.

5. Microcontrolerul 303 este capabil să citească valorile senzorului Presiune nr. 1 şi Presiune nr. 2 de la senzorii de presiune 307, 308.

Referindu-ne acum la figura 31 din ilustraţiile însoţitoare, fiecare PMIC 300 este, în acest exemplu, un cip autonom sau un circuit integrat care cuprinde subsisteme integrate şi mai mulţi pini care furnizează intrări şi ieşiri electrice către PMIC 300. Referinţele la un circuit integrat sau la un cip din prezenta dezvăluire sunt interschimbabile şi oricare termen cuprinde un dispozitiv semiconductor care poate, de exemplu, să fie din siliciu.

PMIC 300 cuprinde un miez analogic 310 care cuprinde componente analogice incluzând un bloc de referinţă (BG) 311, o unitate LDO 312, un senzor de curent 313, un senzor de temperatură 314 şi un oscilator 315.

După cum este descris mai detaliat mai jos, oscilatorul 315 este cuplat la o buclă blocată cu întârziere (DLL) care emite fazele A şi B ale modulaţiei lăţimii impulsului (PWM). Oscilatorul 315 şi DLL generează o ieşire PWM aliniată la centru în două faze, care acţionează o punte H în puntea IC 301.

DLL cuprinde mai multe linii de întârziere conectate de la un capăt la altul, în care întârzierea totală a liniilor de întârziere este egală cu perioada semnalului principal de ceas clk_m. În acest exemplu, DLL este implementat într- un subsistem de procesor digital, denumit aici un miez digital 316, al PMIC 300 care primeşte un semnal de ceas de la oscilatorul 315 şi o tensiune de alimentare reglată de la LDO 312. DLL este implementat într-un număr mare (de exemplu, de ordinul milioanelor) de porţi de întârziere care sunt conectate de la un capăt la altul în miezul digital 316.

Implementarea oscilatorului 315 şi a DLL în acelaşi circuit integrat al PMIC 300 pentru a genera un semnal PWM aliniat la un centru bifazic este unică, deoarece în prezent nicio componentă generatoare de semnal de pe piaţa circuitelor integrate nu cuprinde această implementare.

După cum este descris aici, PWM face parte din funcţionalitatea care permite dispozitivului de tip narghilea 202 să urmărească cu precizie frecvenţa de rezonanţă a traductorului ultrasonic 215 pentru a menţine un transfer eficient de la energia electrică la energia cinetică cu scopul de a optimiza generarea de lichid pulverizat.

În acest exemplu, PMIC 300 cuprinde un circuit de încărcare 317 care controlează încărcarea unei baterii, de exemplu prin alimentarea de la o sursă de alimentare USB.

PMIC 300 cuprinde un comutator de alimentare integrat VSYS care configurează PMIC 300 pentru a alimenta miezul analogic 310 prin alimentare de la o baterie sau prin alimentare de la o sursă de alimentare externă.

PMIC 300 cuprinde un subsistem încorporat al unui convertor analogic- digital (ADC) 318. Implementarea ADC 318 împreună cu oscilatorul 315 în acelaşi circuit integrat este, în sine, unică, deoarece nu există niciun alt circuit integrat pe piaţa circuitelor integrate care să cuprindă un oscilator şi un ADC implementate ca sub-blocuri în cadrul circuitului integrat. Într-un dispozitiv convenţional, o unitate ADC este de obicei furnizată ca o componentă separată de un oscilator, cu ADC şi oscilator separate montate pe acelaşi PCB. Problema cu această dispunere convenţională este că acele două componente separate ale ADC şi oscilatorului ocupă spaţiu inutil pe PCB. O altă problemă este că ADC şi oscilatorul convenţional sunt de obicei conectate între ele printr-o magistrală serială de comunicaţii de date, cum ar fi o magistrală I2C, care are o viteză de comunicaţie limitată de până la numai 400 kHz. Spre deosebire de dispozitivele convenţionale, PMIC 300 cuprinde ADC 318 şi oscilatorul 315 integrat în acelaşi circuit integrat care elimină orice întârziere în comunicarea dintre ADC 318 şi oscilatorul 315, ceea ce înseamnă că ADC 318 şi oscilatorul 315 pot comunica între ele la viteză mare, cum ar fi la viteza oscilatorului 315 (de exemplu, 3 MHz până la 5 MHz).

În PMIC 300 din acest exemplu, oscilatorul 315 rulează la 5 MHz şi generează un semnal de ceas SYS CLOCK la 5 MHz. Cu toate acestea, în alte exemple, oscilatorul 315 generează un semnal de ceas la o frecvenţă mult mai mare de până la 105 MHz. Circuitele integrate descrise aici sunt toate configurate să funcţioneze la frecvenţa înaltă a oscilatorului 315.

ADC 318 cuprinde mai multe terminale de intrare de feedback sau intrări analogice 319 care cuprind mai multe intrări GPIO (IF_GPIO1-3). Cel puţin unul dintre terminalele de intrare de feedback sau intrările analogice 319 primeşte un semnal de feedback de la un circuit de punte H din IC 301 a punţii, semnalul de feedback indicând un parametru al funcţionării circuitului de punte H sau un semnal de acţionare cu curent alternativ atunci când circuitul de punte H

acţionează un circuit rezonant, cum ar fi traductorul ultrasonic 215, cu semnalul de acţionare c.a.. După cum este descris mai jos, intrările GPIO sunt utilizate pentru a recepţiona un semnal de detectare a curentului de la IC 301 al punţii, care arată curentul pătrat mediu (rms) al traseului raportat de IC 301 al punţii. În acest exemplu, una dintre intrările GPIO este un terminal de intrare a feedbackului care primeşte un semnal de feedback de la puntea H din puntea IC 301.

Subsistemul ADC 318 eşantionează semnale analogice recepţionate la terminalele de intrare ADC 319 la o frecvenţă de eşantionare care este proporţională cu frecvenţa semnalului de ceas principal. Subsistemul ADC 318 generează apoi semnale digitale ADC utilizând semnalele analogice eşantionate.

În acest exemplu, ADC 318, care este încorporat în PMIC 300, eşantionează nu numai curentul RMS care trece prin puntea H 334 şi traductorul ultrasonic 215, ci şi tensiunile disponibile în sistem (de exemplu, VBAT, VCHRG, VBOOST), temperatura PMIC 300, temperatura unei baterii şi intrările GPIO (IF_GPIO1-3) care permit extensii viitoare.

Miezul digital 316 primeşte semnalele digitale generate de ADC de la subsistemul ADC şi procesează semnalele digitale ADC pentru a genera semnalul de control al dispozitivului de acţionare. Miezul digital 316 comunică semnalul de control al dispozitivului de acţionare către subsistemul generator de semnal PWM (DLL 332) pentru a controla subsistemul generator de semnal PWM.

Circuitele de rectificare existente pe piaţă astăzi au o lăţime de bandă foarte limitată (de obicei mai mică de 1 MHz). Deoarece oscilatorul 315 al PMIC 300 rulează până la 5 MHz sau chiar până la 105 Mhz, un circuit redresor cu lăţime de bandă mare este implementat în PMIC 300. După cum se va descrie mai jos, detectarea curentului RMS într-o punte H a punţii IC 301 face parte dintr-o buclă de feedback care permite dispozitivului de tip narghilea 202 să acţioneze traductorul ultrasonic 215 cu o precizie ridicată. Bucla de feedback a revoluţionat domeniul acţionării traductoarelor cu ultrasunete, deoarece se adaptează la orice variaţie de proces în producţia de traductoare piezoelectrice (variaţii ale frecvenţelor de rezonanţă) şi compensează efectele de temperatură ale frecvenţei

de rezonanţă. Acest lucru se realizează, în parte, prin realizarea inventivă a integrării ADC 318, oscilatorului 315 şi DLL în acelaşi circuit integrat al PMIC 300. Integrarea permite acestor subsisteme să comunice între ele la viteză mare (de exemplu, la frecvenţa de ceas de 5 MHz sau până la 105 MHz). Reducerea decalajului dintre aceste subsisteme a revoluţionat domeniul echipamentelor ultrasonice, în special în domeniul dispozitivelor generatoare de lichid pulverizat.

ADC 318 cuprinde o intrare de monitorizare a tensiunii bateriei VBAT şi o intrare de monitorizare a tensiunii de intrare a încărcătorului VCHG, precum şi intrări de monitorizare a tensiunii VMON şi VRTH, precum şi o intrare de monitorizare a temperaturii TEMP.

Intrarea de monitorizare a temperaturii TEMP primeşte un semnal de temperatură de la senzorul de temperatură 314 care este încorporat în PMIC

300. Acest lucru permite PMIC 300 să detecteze cu precizie temperatura reală din PMIC 300, astfel încât PMIC 300 să poată detecta orice defecţiune din PMIC 300, precum şi funcţionarea defectuoasă a altor componente de pe placa de circuite imprimate care afectează temperatura PMIC 300. PMIC 300 poate controla apoi puntea IC 301 pentru a preveni excitaţia traductorului ultrasonic 215 în cazul în care există o defecţiune, pentru a menţine siguranţa dispozitivului de inhalare a lichidului pulverizat 200 şi, prin urmare, siguranţa dispozitivului de tip narghilea 202.

Intrarea suplimentară a senzorului de temperatură VRTH primeşte un semnal de detectare a temperaturii de la un senzor de temperatură extern din dispozitivul de tip narghilea 202, care monitorizează temperatura din dispozitivul de tip narghilea 202. Astfel, PMIC 300 poate reacţiona la oprirea dispozitivului de tip narghilea 202 pentru a reduce riscul de deteriorare cauzat de o temperatură de funcţionare excesiv de ridicată.

PMIC 300 cuprinde un dispozitiv de acţionare LED 320 care, în acest exemplu, primeşte un semnal de unitate digitală de la miezul digital 316 şi furnizează semnale de ieşire a unităţii LED către şase leduri 321-326 care sunt configurate pentru a fi cuplate la pinii de ieşire ai PMIC 300. Astfel, driverul LED

320 poate acţiona şi diminua intensitatea ledurilor 321-326 în până la şase canale independente.

PMIC 300 cuprinde un prim convertor digital în analogic (DAC) 327 care converteşte semnalele digitale din PMIC 300 într-un semnal analogic de control al tensiunii care este emis de PMIC 300 printr-un pin de ieşire VDAC0. Primul DAC 327 converteşte un semnal de comandă digital generat de miezul digital 316 într-un semnal analogic de control al tensiunii care este emis prin pinul de ieşire VDAC0 pentru a controla un circuit de reglare a tensiunii, cum ar fi convertorul de impuls

305. Semnalul de control al tensiunii controlează astfel circuitul regulatorului de tensiune pentru a genera o tensiune predeterminată pentru modulare de către circuitul punţii H pentru a acţiona traductorul ultrasonic 215 ca răspuns la semnalele de feedback care indică funcţionarea traductorului ultrasonic 215.

În acest exemplu, PMIC 300 cuprinde o a doua unitate DAC 328 care converteşte semnalele digitale din PMIC 300 într-un semnal analogic care este emis de PMIC 300 printr-un al doilea pin de ieşire analogic VDAC1.

Încorporarea unităţilor DAC 327, 328 în acelaşi microcip ca şi celelalte subsisteme ale PMIC 300 permite unităţilor DAC 327, 328 să comunice cu miezul digital 316 şi cu alte componente din PMIC 300 la viteză mare, fără întârziere de comunicare sau cu întârzieri minime de comunicare. Unităţile DAC 327, 328 furnizează ieşiri analogice care controlează buclele de feedback externe. De exemplu, primul DAC 327 furnizează semnalul de control VCTL către convertorul de impuls 305 pentru a controla funcţionarea convertorului de impuls 305. În alte exemple, DAC-urile 327, 328 sunt configurate pentru a furniza un semnal de acţionare către un convertor de coborâre a tensiunii c.c.-c.c. în locul sau în plus faţă de convertorul de impuls 305. Integrarea celor două canale DAC independente în PMIC 300 permite PMIC 300 să manipuleze bucla de feedback a oricărui regulator utilizat în dispozitivul de tip narghilea 202 şi permite dispozitivului de tip narghilea 202 să regleze puterea de sonicare a traductorului ultrasonic 215 sau să stabilească praguri analogice pentru setările absolute de curent şi temperatură maximă ale traductorului ultrasonic 215.

PMIC 300 cuprinde o interfaţă de comunicaţie serială care, în acest exemplu, este o interfaţă I2C care încorporează adrese I2C externe setate prin pini.

PMIC 300 cuprinde, de asemenea, diferite blocuri funcţionale care includ o maşină digitală (FSM) pentru a implementa funcţionalitatea microcipului. Aceste blocuri vor fi descrise mai detaliat mai jos.

Referindu-ne acum la figura 32 din ilustraţiile însoţitoare, un subsistem generator de semnal de modulaţie a lăţimii impulsului (PWM) 329 este încorporat în PMIC 300. Sistemul generator PWM 329 cuprinde oscilatorul 315 şi divizorul de frecvenţă 330, un multiplexor 331 şi o buclă blocată cu întârziere (DLL) 332. Aşa cum va fi descris mai jos, sistemul generator PWM 329 este un generator PWM aliniat central în două faze.

Divizorul de frecvenţă 330, multiplexorul 331 şi DLL 332 sunt implementate în componente logice digitale (de exemplu, tranzistoare, porţi logice etc.) din miezul digital 316.

În exemplele acestei dezvăluiri, gama de frecvenţă care este acoperită de oscilatorul 315 şi, respectiv, de sistemul generator PWM 329 este de 50 kHz până la 5 MHz sau până la 105 MHz. Precizia de frecvenţă a sistemului generator PWM 329 este de ±1 %, iar temperatura de propagare este de ±1 %. Pe piaţa CI de astăzi, niciun CI nu are un oscilator încorporat şi un generator PWM aliniat central bifazat care să poată oferi un interval de frecvenţă de la 50 kHz la 5 MHz sau până la 105 MHz.

Oscilatorul 315 generează un semnal principal de ceas (clk_m) cu o frecvenţă de 50 kHz până la 5 MHz sau până la 105 MHz. Ceasul principal clk_m este introdus în divizorul de frecvenţă 330 care împarte frecvenţa ceasului principal clk_m la una sau mai multe valori predeterminate ale divizorului. În acest exemplu, divizorul de frecvenţă 330 împarte frecvenţa ceasului principal clk_m la 2, 4, 8 şi 16 şi furnizează ceasurile de frecvenţă divizate ca ieşiri către multiplexorul 331. Multiplexorul 331 multiplexează ceasurile de frecvenţă divizate şi asigură o ieşire de frecvenţă divizată către DLL 332. Acest semnal care este

transmis către DLL 332 este un semnal de referinţă de frecvenţă care controlează DLL 332 pentru a emite semnale la o frecvenţă dorită. În alte exemple, divizorul de frecvenţă 330 şi multiplexorul 331 sunt omise.

Oscilatorul 315 generează, de asemenea, două faze; un semnal de ceas de primă fază - Faza 1 şi un semnal de ceas de faza a doua - Faza 2. Fazele primului semnal de ceas de fază şi ale celui de-al doilea semnal de ceas de fază sunt aliniate central. După cum este ilustrat în figura 33:

• Semnalul de ceas de primă fază - Faza 1 este ridicat un timp variabil al semi-perioadei pozitive a clk_m şi scăzut în timpul semi-perioadei negative a clk_m.

• Semnalul de ceas de faza a doua - Faza 2 este ridicat un timp variabil al semi-perioadei negative a clk_m şi scăzut în timpul semi-perioadei pozitive a clk_m.

Faza 1 şi Faza 2 sunt apoi trimise către DLL 332, care generează un semnal de ceas cu dublă frecvenţă utilizând semnalul de ceas de primă fază - Faza 1 şi semnalul de ceas de faza a doua - Faza 2. Semnalul de ceas cu dublă frecvenţă este dublu faţă de frecvenţa semnalului principal de ceas clk_m. În acest exemplu, o poartă „OR» din DLL 332 generează semnalul de ceas cu dublă frecvenţă utilizând semnalul de ceas de primă fază - Faza 1 şi semnalul de ceas de faza a doua - Faza 2. Acest ceas cu frecvenţă dublă sau frecvenţa divizată care provine de la separatorul de frecvenţă 330 este selectat pe baza unei frecvenţe ţintă selectate şi apoi utilizat ca referinţă pentru DLL 332.

În cadrul DLL 332, un semnal denumit în continuare „clock» reprezintă ceasul principal clk_m înmulţit cu 2, iar un semnal denumit în continuare

„clock_del» este o replică a ceasului întârziat cu o perioadă a frecvenţei. Clock şi clock_del sunt trecute printr-un detector de frecvenţă de fază. Un nod Vc este apoi încărcat sau descărcat de o pompă de încărcare pe baza polarităţii erorii de fază. O tensiune de control este alimentată în mod direct pentru a controla întârzierea

fiecărei unităţi de întârziere din DLL 332 până când întârzierea totală a DLL 332 este exact o perioadă.

DLL 332 controlează marginea ascendentă a semnalului de ceas de primă fază - Faza 1 şi a semnalului de ceas de faza a doua - Faza 2, pentru a fi sincron cu marginea ascendentă a semnalului de ceas cu frecvenţă dublă. DLL 332 ajustează frecvenţa şi ciclul de funcţionare ale semnalului de ceas de primă fază - Faza 1 şi al semnalului de ceas de faza a doua - Faza 2 ca răspuns la un semnal de referinţă de frecvenţă respectiv şi la un semnal de control al ciclului de funcţionare pentru a produce un prim semnal de ieşire de fază A şi un al doilea semnal de ieşire de fază B pentru a acţiona o punte H sau un invertor pentru a genera un semnal de acţionare c.a. pentru a conduce un traductor ultrasonic.

PMIC 300 cuprinde un terminal de semnal de ieşire de primă fază PHASE_A care semnalul de ieşire de primă fază - Fază A către un circuit de punte în formă de H şi un terminal de semnal de ieşire de faza a doua PHASE_B care transmite semnalul de ieşire de faza a doua - Faza B către un circuit de punte în formă de H.

În acest exemplu, DLL 332 reglează ciclul de funcţionare al semnalului de ceas de primă fază - Faza 1 şi al semnalului de ceas de faza a doua - Faza 2, ca răspuns la semnalul de control al ciclului de funcţionare prin variaţia întârzierii fiecărei linii de întârziere din răspunsul DLL 332 la semnalul de control al ciclului de funcţionare.

Ceasul este folosit la dublul frecvenţei sale, deoarece garantează o precizie mai bună. După cum se arată în figura 34, în scopul explicării dacă se utilizează frecvenţa clk_m principală a ceasului (care nu este în exemplele prezentei dezvăluiri), Faza A este sincronă cu marginea R ascendentă a ceasului, în timp ce Faza B este sincronă cu marginea F descendentă a ceasului. Linia de întârziere a DLL 332 controlează marginea ascendentă R şi astfel, pentru marginea descendentă F, sistemul generator PWM 329 ar trebui să se bazeze pe o potrivire perfectă a unităţilor de întârziere ale DLL 332, care pot fi imperfecte. Cu toate acestea, pentru a elimina această eroare, sistemul generator PWM 329

foloseşte ceasul cu dublă frecvenţă, astfel încât atât Faza A, cât şi Faza B sunt sincrone cu marginea ascendentă R a ceasului cu dublă frecvenţă.

Pentru a efectua un ciclu de funcţionare de la 20 % la 50 % cu o dimensiune a pasului de 2 %, linia de întârziere a DLL 332 cuprinde 25 de unităţi de întârziere, puterea fiecărei unităţi de întârziere respectivă reprezentând o fază

n. În cele din urmă, faza de ieşire a unităţii de întârziere finală va corespunde ceasului de intrare. Având în vedere că toate întârzierile vor fi aproape aceleaşi, se obţine un anumit ciclu de funcţionare cu ieşirea unităţii de întârziere specifice cu logică simplă în miezul digital 316.

Este important să se acorde atenţie pornirii DLL 332, deoarece DLL 332 ar putea să nu poată bloca o perioadă de întârziere, ci două sau mai multe perioade, ducând DLL 332 într-o zonă fără convergenţă. Pentru a evita această problemă, în sistemul generator PWM 329 este implementat un circuit de pornire care permite DLL 332 să pornească de la o condiţie cunoscută şi deterministă. Circuitul de pornire permite, de asemenea, DLL 332 să pornească cu o întârziere minimă.

În exemplele acestei dezvăluiri, gama de frecvenţă acoperită de sistemul generator PWM 329 este extinsă şi astfel unităţile de întârziere din DLL 332 pot furniza întârzieri de la 4 ns (pentru o frecvenţă oscilatoare de 5 MHz) la 400 ns (pentru o frecvenţă oscilatoare de 50 kHz). Pentru a face faţă acestor întârzieri diferite, condensatoarele Cb sunt incluse în sistemul generator PWM 329, valoarea condensatorului fiind selectată pentru a asigura întârzierea necesară.

Faza A şi Faza B sunt emise de la DLL 332 şi trecute printr-un IO digital către puntea IC 301, astfel încât Faza A şi Faza B pot fi utilizate pentru a controla funcţionarea IC 301 a punţii.

Funcţionalitatea de încărcare a bateriei a unor exemple de dispozitiv de tip narghilea 202 va fi acum descrisă mai detaliat. Cu toate acestea, este de apreciat faptul că funcţionalitatea de încărcare a bateriei poate fi omisă în alte exemple în care dispozitivul de tip narghilea 202 este configurat pentru a fi alimentat de o sursă de alimentare externă în loc de o baterie.

În acest exemplu, subsistemul de încărcare a bateriei cuprinde circuitul încărcătorului 317 care este încorporat în PMIC 300 şi controlat de un controler de încărcare digital introdus în PMIC 300. Circuitul încărcătorului 317 este controlat de microcontrolerul 303 prin intermediul magistralei de comunicaţii 302.

Subsistemul de încărcare a bateriei este capabil să încarce o baterie litiu polimer cu o singură celulă (LiPo) sau cu litiu-ion (Li-ion).

În acest exemplu, subsistemul de încărcare a bateriei este capabil să încarce una sau mai multe baterii cu un curent de încărcare de până la 1 A de la o sursă de alimentare de 5 V (de exemplu, o sursă de alimentare USB). Unul sau mai mulţi dintre următorii parametri pot fi programaţi prin magistrala de comunicaţii 302 (interfaţa I2C) pentru a adapta parametrii de încărcare pentru baterie:

• Tensiunea de încărcare poate fi setată între 3,9 V şi 4,3 V în unităţi de 100 mV.

• Curentul de încărcare poate fi setat între 150 mA şi 1000 mA în unităţi de 50 mA.

• Curentul de pre-încărcare este de 1/10 din curentul de încărcare.

• Timpul de expirare a preîncărcării şi încărcării rapide poate fi setat între 5 şi 85 de minute, respectiv 20 şi 340 de minute.

• Opţional, un termistor extern cu coeficient de temperatură negativă (NTC) poate fi utilizat pentru a monitoriza temperatura bateriei.

În unele exemple, subsistemul de încărcare a bateriei raportează unul sau mai multe dintre următoarele evenimente prin creşterea unei întreruperi a microcontrolerului gazdă 303:

• Baterie detectată

• Bateria este în curs de încărcare

• Bateria este complet încărcată

• Bateria nu este prezentă

• S-a ajuns la expirarea încărcării • Alimentarea de încărcare este sub limita de subtensiune Principalul avantaj al instalării circuitului încărcătorului 317 încorporat în

PMIC 300 este că permite implementarea tuturor opţiunilor de programare şi a indicaţiilor de eveniment enumerate în cadrul PMIC 300, ceea ce garantează funcţionarea în siguranţă a subsistemului de încărcare a bateriei. În plus, se pot realiza economii semnificative ale costurilor de fabricare şi economii semnificativă de spaţiu PCB în comparaţie cu dispozitivele de inhalare a lichidului pulverizat convenţionale care cuprind componente discrete ale unui sistem de încărcare montate separat pe un PCB. Circuitul încărcătorului 317 permite, de asemenea, setarea extrem de versatilă a curentului şi tensiunii de încărcare, diferite perioade de expirare a defecţiunilor şi numeroase marcatoare de evenimente pentru o analiză detaliată a stării.

Convertorul analogic-digital (ADC) 318 va fi acum descris în detaliu. Inventatorii au trebuit să depăşească dificultăţi tehnice semnificative pentru a integra ADC 318 în PMIC 300 cu oscilatorul de mare viteză 315. În plus, integrarea ADC 318 în PMIC 300 contravine abordării convenţionale în domeniu, care se bazează pe utilizarea unuia dintre numeroasele dispozitive ADC discrete disponibile pe piaţa CI.

În acest exemplu, ADC 318 eşantionează cel puţin un parametru din cipul de acţionare al traductorului ultrasonic (PMIC 300) la o viteză de eşantionare care este egală cu frecvenţa semnalului principal de ceas clk_m. În acest exemplu, ADC 318 este un convertor analogic-digital pe 10 biţi care este capabil să descarce eşantionarea digitală de pe microprocesorul 303 pentru a economisi resursele microprocesorului 303. Integrarea ADC 318 în PMIC 300 evită, de asemenea, necesitatea de a utiliza o magistrală I2C care altfel ar încetini capacitatea de eşantionare a ADC (un dispozitiv convenţional se bazează pe o

magistrală I2C pentru a comunica date între un ADC discret dedicat şi un microcontroler la o viteză de ceas limitată de obicei la 400 kHz).

În exemplele prezentei dezvăluiri, unul sau mai mulţi dintre următorii parametri pot fi eşantionaţi în mod secvenţial de ADC 318:

i. Un semnal de curent rms care este recepţionat la cipul dispozitivului de acţionare al traductorului ultrasonic (PMIC 300) de la un circuit invertor extern care acţionează un traductor ultrasonic. În acest exemplu, acest parametru este un curent cu rădăcină medie pătrată (rms) raportat de puntea IC 301. Detectarea curentului rms este importantă pentru implementarea buclei de feedback utilizate pentru acţionarea traductorului ultrasonic 215. ADC 318 este capabil să depisteze curentul rms direct de la IC 301 printr-un semnal cu întârziere minimă sau fără nicio întârziere, deoarece ADC 318 nu se bazează pe transmiterea acestor informaţii printr-o magistrală I2C. Acest lucru oferă un beneficiu semnificativ de viteză şi precizie faţă de dispozitivele convenţionale care sunt limitate de vitezele relativ scăzute ale unei magistrale I2C.

ii. Tensiunea unei baterii conectate la PMIC 300.

iii. Tensiunea unui încărcător conectat la PMIC 300.

iv. Un semnal de temperatură, cum ar fi un semnal de temperatură care indică temperatura cipului PMIC 300. După cum s-a descris mai sus, această temperatură poate fi măsurată foarte precis datorită senzorului de temperatură 314 încorporat în acelaşi circuit integrat ca şi oscilatorul 315. De exemplu, dacă temperatura PMIC 300 creşte, curentul, frecvenţa şi PWM sunt reglate de PMIC 300 pentru a controla oscilaţia traductorului care, la rândul său, controlează temperatura.

v. Doi pini externi.

Senzor de temperatură NTC extern pentru monitorizarea temperaturii acumulatorului.

În unele exemple, ADC 318 eşantionează în mod secvenţial una sau mai multe dintre sursele menţionate mai sus, de exemplu într-o schemă de alocare prin rotaţie. ADC 318 eşantionează sursele la viteză mare, cum ar fi viteza oscilatorului 315, care poate fi de până la 5 MHz sau de până la 105 MHz.

În unele exemple, dispozitivul 202 este configurat astfel încât un utilizator sau producătorul dispozitivului să poată specifica numărul de eşantioane prelevate din fiecare sursă pentru calcularea mediei. De exemplu, un utilizator poate configura sistemul pentru a preleva 512 eşantioane de la intrarea de curent rms, 64 de probe de la tensiunea bateriei, 64 de la tensiunea de intrare a încărcătorului, 32 de eşantioane de la pinii externi şi 8 de la pinul NTC. În plus, utilizatorul poate specifica, de asemenea, dacă una dintre sursele menţionate mai sus trebuie omisă. În unele exemple de realizare, dispozitivul de tip narghilea 202 este configurat de un utilizator prin intermediul unui dispozitiv de calcul extern care comunică fără fir cu dispozitivul de tip narghilea 202 (de exemplu, prin BLE).

În unele exemple, pentru fiecare sursă, utilizatorul poate specifica două praguri digitale care împart întreaga gamă în mai multe zone, cum ar fi 3 zone.

Ulterior, utilizatorul poate seta sistemul să deblocheze o întrerupere atunci când valoarea eşantionată schimbă zonele, de exemplu, dintr-o zonă 2 într-o zonă 3.

Niciun circuit integrat convenţional disponibil pe piaţă astăzi nu poate îndeplini caracteristicile de mai sus ale PMIC 300. Eşantionarea cu o astfel de flexibilitate şi granularitate este esenţială atunci când se acţionează un traductor cu ultrasunete.

În acest exemplu, PMIC 300 cuprinde un port digital de ieşire-intrare de uz general (GPIO) de 8 biţi. Fiecare port poate fi configurat ca intrare digitală şi ieşire digitală. Unele porturi au o funcţie de intrare analogică, aşa cum se arată în tabelul din figura 35.

Porturile GPIO7-GPIO5 ale PMIC 300 pot fi utilizate pentru a seta adresa dispozitivului pe magistrala de comunicare (I2C) 302. Ulterior, opt dispozitive identice pot fi utilizate pe aceeaşi magistrală I2C. Aceasta este o

caracteristică unică în industria CI, deoarece permite utilizarea a opt dispozitive identice pe aceeaşi magistrală I2C fără adrese conflictuale. Acest lucru este implementat de fiecare dispozitiv citind starea GPIO7-GPIO5 în primele 100 μs după pornirea PMIC 300 şi stocând acea porţiune a adresei la nivel intern în PMIC

300. După pornirea PMIC 300, unităţile GPIO pot fi utilizate în orice alt scop.

Aşa cum s-a descris mai sus, PMIC 300 cuprinde un dispozitiv de acţionare LED cu şase canale 320. În acest exemplu, dispozitivul de acţionare LED 320 cuprinde surse de curent N-Channel Metal-Oxid Semiconductor (NMOS) care sunt tolerante la 5 V. Dispozitivul de acţionare LED 320 este configurat pentru a seta curentul LED la patru niveluri discrete; 5 mA, 10 mA, 15 mA şi

20 mA. Dispozitivul de acţionare LED 320 este configurat pentru a diminua fiecare canal LED cu un semnal PWM pe 12 biţi, cu sau fără corecţie gama. Dispozitivul de acţionare LED 320 este configurat pentru a varia frecvenţa PWM de la 300 Hz la 1,5 KHz. Această caracteristică este unică în domeniul dispozitivelor inhalatoare ultrasonice cu lichid pulverizat, deoarece funcţionalitatea este încorporată ca un subsistem al PMIC 300.

În acest exemplu, PMIC 300 cuprinde două convertoare independente digital-analogic (DAC) pe 6 biţi 327, 328 care sunt încorporate în PMIC 300.

Scopul unităţilor DAC 327, 328 este de a emite o tensiune analogică pentru a manipula calea de feedback a unui regulator extern (de exemplu, convertorul de amplificare c.c.-c.c. 305, un convertor de coborâre a tensiunii sau un LDO). În plus, în unele exemple, unităţile DAC 327, 328 pot fi, de asemenea, utilizate pentru a regla în mod dinamic nivelul de oprire a supracurentului al punţii IC 301, aşa cum este descris mai jos.

Tensiunea de ieşire a fiecărui DAC 327, 328 este programabilă între

0 V şi 1,5 V sau între 0 V şi V_baterie (Vbat). În acest exemplu, controlul tensiunii de ieşire DAC se face prin comenzi I2C. Existenţa a două DAC încorporate în PMIC 300 este unică şi va permite controlul dinamic al monitorizării curentului.

Dacă DAC 327, 328 ar fi un cip extern, viteza ar cădea sub aceleaşi restricţii ale limitărilor de viteză datorită protocolului I2C. Dispunerea monitorizării active a

puterii dispozitivului 202 funcţionează cu eficienţă optimă dacă toate aceste caracteristici încorporate sunt în PMIC. Dacă ar fi componente externe, dispunerea monitorizării active a puterii ar fi total ineficientă.

Referindu-ne acum la figura 36 din ilustraţiile însoţitoare, puntea IC 301 este un microcip care cuprinde un circuit de comutare a puterii încorporat 333. În acest exemplu, circuitul de comutare a puterii 333 este o punte în formă de H 334 care este prezentată în figura 37 şi care este descrisă în detaliu mai jos. Cu toate acestea, trebuie apreciat faptul că puntea IC 301 din alte exemple poate încorpora un circuit de comutare a puterii alternativ la puntea H 334, cu condiţia ca respectivul circuit de comutare a puterii să îndeplinească o funcţie echivalentă pentru generarea unui semnal de acţionare c.a. pentru a acţiona traductorul ultrasonic 215.

Puntea IC 301 cuprinde o primă fază terminală FAZA A care primeşte un semnal de ieşire de primă fază - Faza A de la subsistemul generator de semnal PWM al PMIC 300. Puntea IC 301 cuprinde, de asemenea, un terminal de faza a doua FAZA B care primeşte un semnal de ieşire de faza a doua - Faza B de la subsistemul generator de semnal PWM al PMIC 300.

Puntea IC 301 cuprinde un circuit de detectare a curentului 335 care detectează în mod direct fluxul de curent în puntea H 334 şi furnizează un semnal de ieşire a curentului RMS prin pinul RMS_CURR al punţii IC 301. Circuitul de detectare a curentului 335 este configurat pentru monitorizarea supracurentului, pentru a detecta când curentul care trece prin puntea H 334 depăşeşte un prag prestabilit. Integrarea circuitului de comutare a puterii 333 care cuprinde puntea H 334 şi circuitul de detectare a curentului 335, toate în acelaşi circuit încorporat al punţii IC 301, este o combinaţie unică pe piaţa circuitelor integrate. În prezent, niciun alt circuit integrat de pe piaţa circuitelor integrate nu cuprinde o punte H cu circuite încorporate pentru detectarea curentului RMS care trece prin puntea H.

Puntea IC 301 cuprinde un senzor de temperatură 336 care include monitorizarea supratemperaturii. Senzorul de temperatură 336 este configurat pentru a închide puntea IC 301 sau pentru a dezactiva cel puţin o parte a punţii

IC 336 în cazul în care senzorul de temperatură 336 detectează că puntea IC 301 funcţionează la o temperatură peste un prag predeterminat. Prin urmare, senzorul de temperatură 336 asigură o funcţie de siguranţă integrată care previne deteriorarea punţii IC 301 sau a altor componente din dispozitivul de tip narghilea 202 în cazul în care puntea IC 301 funcţionează la o temperatură excesiv de ridicată.

Puntea IC 301 cuprinde o maşină digitală 337 care este conectată integral la circuitul de comutare a puterii 333. Maşina digitală 337 primeşte semnalele de fază A şi de fază B de la PMIC 300 şi un semnal ACTIVARE, de exemplu de la microcontrolerul 303. Maşina digitală 337 generează semnale de temporizare bazate pe semnalul de ieşire de primă fază - Faza A şi semnalul de ieşire de faza a doua - Faza B.

Maşina digitală 337 emite semnale de temporizare corespunzătoare semnalelor de fază A şi de fază B, precum şi semnale BRIDGE_PR şi BRIDGE_EN către circuitul de comutare a puterii 333 pentru a controla circuitul de comutare a puterii 333. Astfel, maşina digitală 337 transmite semnalele de sincronizare către comutatoarele T1-T4 ale circuitului de punte H 334 pentru a controla comutatoarele T1-T4 să pornească şi să se oprească într-o secvenţă astfel încât circuitul de punte H să emită un semnal de acţionare AC pentru acţionarea unui circuit rezonant, cum ar fi traductorul ultrasonic 215.

După cum este descris mai detaliat mai jos, secvenţa de comutare cuprinde o perioadă de variaţie liberă în care primul comutator T1 şi al doilea comutator T2 sunt oprite şi al treilea comutator T3 şi al patrulea comutator T4 sunt pornite pentru a disipa energia stocată de circuitul rezonant (traductorul ultrasonic 215).

Puntea IC 301 cuprinde un controler de testare 338 care permite testarea circuitului integrat 301 pentru a determina dacă componentele încorporate în IC 301 funcţionează corect. Controlerul de testare 338 este cuplat la pinii TEST_DATA, TEST_CLK şi TEST_LOAD, astfel încât puntea IC 301 să poată fi conectată la un dispozitiv de control extern care introduce şi scoate date

în şi din IC 301 pentru a testa funcţionarea IC 301 a punţii. Puntea IC 301 cuprinde, de asemenea, o magistrală de testare care permite testarea magistralei de comunicaţii digitale din cadrul IC 301 prin intermediul unui pin TST_PAD.

Puntea IC 301 cuprinde un circuit de resetare (POR) 339 care controlează operaţiunea de pornire a punţii IC 301. POR 339 asigură faptul că puntea IC 301 porneşte corect numai dacă tensiunea de alimentare se încadrează într-un interval prestabilit. Dacă tensiunea de alimentare este în afara intervalului prestabilit, de exemplu dacă tensiunea de alimentare este prea mare, POR 339 întârzie pornirea punţii IC 301 până când tensiunea de alimentare se încadrează în intervalul predeterminat.

Puntea IC 301 cuprinde un bloc de referinţă (BG) 340 care furnizează o tensiune de referinţă precisă pentru utilizarea de către celelalte subsisteme ale punţii IC 301.

Puntea IC 301 cuprinde un curent de referinţă 341 care transmite un curent precis la circuitul de comutare a puterii 333 şi/sau la alte subsisteme din cadrul punţii IC 301, cum ar fi senzorul de curent 335.

Senzorul de temperatură 336 monitorizează în mod continuu temperatura siliciului punţii IC 301. Dacă temperatura depăşeşte pragul de temperatură predeterminat, circuitul de comutare de alimentare 333 este oprit automat. În plus, supratemperatura poate fi raportată unei gazde externe pentru a informa gazda externă că a avut loc un eveniment de supratemperatură.

Maşina în stare digitală (FSM) 337 generează semnalele de temporizare pentru circuitul de comutare de putere 333 care, în acest exemplu, sunt semnale de temporizare pentru controlul punţii H 334.

Puntea IC 301 cuprinde comparatoare 342,343 care compară semnalele de la diferitele subsisteme ale punţii IC 301 cu referinţele de tensiune şi curent 340,341 şi furnizează semnale de ieşire de referinţă prin pinii punţii IC 301.

Referindu-ne din nou la figura 37 din ilustraţiile însoţitoare, puntea H 334 din acest exemplu cuprinde patru comutatoare sub formă de comutatoare cu efect de câmp NMOS (FET) pe ambele părţi ale punţii H 334. Puntea H 334 cuprinde patru comutatoare sau tranzistoare T1-T4 care sunt conectate într-o configuraţie de punte H, fiecare tranzistor T1-T4 fiind acţionat de o intrare logică respectivă A-D. Tranzistorii T1-T4 sunt configuraţi pentru a fi acţionaţi de o tensiune de ridicare care este generată la nivel intern cu două condensatoare externe Cb care sunt conectate după cum este ilustrat în figura 37.

Puntea H 334 cuprinde diferite intrări şi ieşiri de putere care sunt conectate la pinii respectivi ai punţii IC 301. Puntea H 334 primeşte tensiunea programabilă VBOOST, care este emisă de convertorul de amplificare 305 printr- un prim terminal de alimentare, etichetat VBOOST în figura 37. Puntea H 334 cuprinde un al doilea terminal de alimentare cu electricitate, etichetat VSS_P în figura 37.

Puntea în formă de H 334 cuprinde ieşirile OUTP, OUTN care sunt configurate pentru a se conecta la bornele respective ale traductorului ultrasonic 215, astfel încât semnalul de acţionare c.a. de ieşire de pe puntea H 334 să poată acţiona traductorul ultrasonic 215.

Comutarea celor patru comutatoare sau tranzistoare T1-T4 este controlată prin comutarea semnalelor de la maşina în stare digitală 337 prin intrarea logică A-D. Este de apreciat că, în timp ce figura 37 prezintă patru tranzistoare T1-T4, în alte exemple, puntea H 334 cuprinde un număr mai mare de tranzistoare sau alte componente de comutare pentru a implementa funcţionalitatea punţii H.

În acest exemplu, puntea H 334 funcţionează la o putere de comutare de la 22 W la 37 W pentru a furniza un semnal de acţionare c.a. cu o putere suficientă pentru a acţiona traductorul ultrasonic 215 pentru a genera lichid pulverizat în mod optim. Tensiunea care este comutată de puntea H 334 din acest exemplu este de ±15 V. În alte exemple, tensiunea este de ±20 V.

În acest exemplu, puntea H 334 comută la o frecvenţă de la 3 MHz la 5 MHz sau până la 105 MHz. Aceasta este o viteză mare de comutare în comparaţie cu punţile H cu circuite integrate convenţionale care sunt disponibile

pe piaţa circuitelor integrate. De exemplu, un circuit integrat convenţional cu punte H disponibil astăzi pe piaţa circuitelor integrate este configurat să funcţioneze la o frecvenţă maximă de numai 2 MHz. În afară de puntea IC 301 descrisă aici, niciun circuit integrat convenţional cu punte H disponibil pe piaţa IC nu este capabil să funcţioneze la o putere de 22 V până la 37 V la o frecvenţă de până la 5 MHz şi în niciun caz până la 105 MHz.

Referindu-ne acum la figura 38 din ilustraţiile însoţitoare, senzorul de curent 335 cuprinde rezistenţe de detectare a curentului pozitiv şi negativ RshuntP, RshuntN, care sunt conectate în serie cu laturile înalte şi joase respective ale punţii H 334, aşa cum se arată în figura 37. Rezistenţele de detectare actuale RshuntP, RshuntN sunt rezistenţe de valoare mică care, în acest exemplu, sunt de 0,1 Ω. Senzorul de curent 335 cuprinde un prim senzor de tensiune sub forma unui prim amplificator operaţional 344 care măsoară căderea de tensiune pe primul rezistor de senzor de curent RshuntP şi un al doilea senzor de tensiune sub forma unui al doilea amplificator operaţional 345 care măsoară căderea de tensiune pe al doilea rezistor de senzor de curent RshuntN. În acest exemplu, câştigul fiecărui amplificator operaţional 344, 345 este de 2 V/V. Ieşirea fiecărui amplificator operaţional 344, 345 este, în acest exemplu, 1 mA/V. Senzorul de curent 335 cuprinde un rezistor de scădere Rcs care, în acest exemplu, este de 2 kΩ. Ieşirile amplificatoarelor operaţionale 344, 345 furnizează o ieşire CSout care trece printr-un filtru de trecere joasă 346 care elimină curenţii tranzitorii din semnalul CSout. Un Vout de ieşire al filtrului de trecere joasă 346 este semnalul de ieşire al senzorului de curent 335.

Senzorul de curent actual 335 măsoară astfel curentul c.a. care trece prin puntea H 334 şi, respectiv, prin traductorul ultrasonic 215. Senzorul de curent 335 converteşte curentul c.a. într-o tensiune de ieşire RMS echivalentă (Vout) în raport cu împământarea. Senzorul actual 335 are o capacitate mare de lăţime de bandă, deoarece puntea H 334 poate fi operată la o frecvenţă de până la 5 MHz

sau, în unele exemple, până la 105 MHz. Vout de ieşire a senzorului de curent 335 raportează o tensiune pozitivă care este echivalentă cu curentul măsurat c.a. rms care trece prin traductorul ultrasonic 215. Tensiunea de ieşire Vout a senzorului de curent 335 este, în acest exemplu, alimentată înapoi la circuitele de comandă din interiorul punţii IC 301 pentru a permite punţii IC 301 să închidă puntea H 334 în cazul în care curentul care trece prin puntea H 334 şi, prin urmare, prin traductorul 215 depăşeşte un prag prestabilit. În plus, evenimentul de prag de curent excedentar este raportat primului comparator 342 din puntea IC 301, astfel încât unitatea IC 301 a punţii să poată raporta evenimentul de curent excedentar prin intermediul pinului OVC_TRIGG al punţii IC 301.

Referindu-ne acum la figura 39 din ilustraţiile însoţitoare, controlul punţii H 334 va fi acum descris şi cu referire la modelul piezoelectric echivalent al traductorului ultrasonic 215.

Pentru a dezvolta o tensiune pozitivă la ieşirile OUTP, OUTN ale punţii H 334, aşa cum este indicat de V_out în figura 39 (a se observa direcţia săgeţii), secvenţa de comutare a tranzistorilor T1-T4 prin intrările A-D este după cum urmează:

1. Tensiune de ieşire pozitivă pe traductorul ultrasonic 215: A- PORNIT, B-OPRIT, C-OPRIT, D-PORNIT

2. Trecerea de la tensiunea de ieşire pozitivă la zero: A-OPRIT, B- OPRIT, C-OPRIT, D-PORNIT. În timpul acestei tranziţii, C este oprit mai întâi pentru a minimiza sau a evita pierderea de putere prin minimizarea sau evitarea curentului care trece prin A şi C dacă există o eroare de comutare sau o întârziere în A.

3. Tensiune de ieşire zero: A-OPRIT, B-OPRIT, C-PORNIT, D- PORNIT. În timpul acestei faze de tensiune de ieşire zero, terminalele ieşirilor OUTP, OUTN ale punţii H 334 sunt împământate de comutatoarele C şi D care rămân pornite. Acest lucru disipează energia stocată de condensatoare în circuitul echivalent al traductorului ultrasonic, ceea ce minimizează depăşirea tensiunii în tensiunea formei de undă de comutare care se aplică traductorului ultrasonic.

4. Trecerea de la tensiunea de ieşire zero la cea negativă: A-OPRIT, B-OPRIT, C-PORNIT, D-OPRIT.

5. Tensiune de ieşire negativă pe traductorul ultrasonic 215: A- OPRIT, B-PORNIT, C-PORNIT, D-OPRIT

La frecvenţe înalte de până la 5 MHz sau chiar până la 105 MHz, se va aprecia că timpul pentru fiecare parte a secvenţei de comutare este foarte scurt şi de ordinul nanosecundelor sau picosecundelor. De exemplu, la o frecvenţă de comutare de 6 MHz, fiecare parte a secvenţei de comutare are loc la aproximativ 80 ns.

Un grafic care arată tensiunea de ieşire OUTP, OUTN a punţii H 334 în conformitate cu secvenţa de comutare de mai sus este prezentat în figura 40 din ilustraţiile însoţitoare. Porţiunea de tensiune de ieşire zero a secvenţei de comutare este inclusă pentru a se adapta la energia stocată de traductorul ultrasonic 215 (de exemplu, energia stocată de condensatoare în circuitul echivalent al traductorului ultrasonic). După cum s-a descris mai sus, acest lucru minimizează depăşirea tensiunii în tensiunea formei de undă de comutare care se aplică traductorului ultrasonic şi, prin urmare, minimizează disiparea inutilă a puterii şi încălzirea în traductorul ultrasonic.

Minimizarea sau eliminarea depăşirii tensiunii reduce, de asemenea, riscul de deteriorare a tranzistorilor din puntea IC 301, împiedicând tranzistoarele să fie supuse unor tensiuni care depăşesc tensiunea nominală. În plus, minimizarea sau eliminarea depăşirii tensiunii permite punţii IC 301 să acţioneze traductorul ultrasonic cu precizie într-un mod care minimizează întreruperea buclei de feedback de detectare a curentului descrisă aici. Prin urmare, puntea IC 301 este capabilă să acţioneze traductorul ultrasonic la o putere mare de 22 W până la 50 W sau chiar până la 70 W la o frecvenţă ridicată de până la 5 MHz sau chiar până la 105 MHz.

Puntea IC 301 din acest exemplu este configurată pentru a fi controlată de PMIC 300 pentru a funcţiona în două moduri diferite, denumite aici mod forţat şi mod de frecvenţă nativ. Aceste două moduri de operare sunt noi faţă de circuitele

integrate de tip punte existente. În special, modul de frecvenţă nativă este o inovaţie majoră care oferă beneficii substanţiale în ceea ce priveşte precizia şi eficienţa acţionării unui traductor ultrasonic în comparaţie cu dispozitivele convenţionale.

Mod de frecvenţă forţată (FFM)

În modul de frecvenţă forţată, puntea H 334 este controlată în secvenţa descrisă mai sus, dar la o frecvenţă selectabilă de către utilizator. Prin urmare, tranzistoarele punţii H T1-T4 sunt controlate într-un mod forţat, indiferent de frecvenţa de rezonanţă inerentă a traductorului ultrasonic 215 pentru a comuta tensiunea de ieşire pe traductorul ultrasonic 215. Prin urmare, modul de frecvenţă forţată permite punţii H 334 să acţioneze traductorul ultrasonic 215, care are o frecvenţă de rezonanţă f1, la o frecvenţă diferită f2.

Acţionarea unui traductor ultrasonic la o frecvenţă diferită de frecvenţa sa de rezonanţă poate fi adecvată pentru a adapta operaţiunea la diferite aplicaţii. De exemplu, poate fi adecvat să se acţioneze un traductor ultrasonic la o frecvenţă care este uşor în afara frecvenţei de rezonanţă (din motive mecanice, pentru a preveni deteriorarea mecanică a traductorului). În mod alternativ, poate fi adecvat să se acţioneze un traductor ultrasonic la o frecvenţă scăzută, dar traductorul ultrasonic are, datorită dimensiunii sale, o frecvenţă de rezonanţă nativă diferită.

Dispozitivul de tip narghilea 202 controlează puntea IC 301 pentru a acţiona traductorul ultrasonic 215 în modul de frecvenţă forţată ca răspuns la configuraţia dispozitivului de tip narghilea 202 pentru o anumită aplicaţie sau un anumit traductor ultrasonic. De exemplu, dispozitivul pentru narghilea 202 poate fi configurat să funcţioneze în modul de frecvenţă forţată atunci când dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat 200 este utilizat pentru o anumită aplicaţie, cum ar fi generarea unui lichid pulverizat dintr-un lichid cu o anumită viscozitate care conţine un medicament pentru livrare către un utilizator.

Mod de frecvenţă nativă (NFM)

Următorul mod de funcţionare cu frecvenţă nativă este o evoluţie semnificativă şi oferă beneficii în îmbunătăţirea preciziei şi eficienţei faţă de driverele ultrasonice convenţionale, care sunt disponibile astăzi pe piaţa CI.

Modul de funcţionare cu frecvenţă nativă urmează aceeaşi secvenţă de comutare ca aceea descrisă mai sus, dar sincronizarea porţiunii de ieşire zero a secvenţei este ajustată pentru a minimiza sau a evita problemele care pot apărea din cauza impulsurilor de curent în funcţionarea modului de frecvenţă forţată.

Aceste impulsuri de curent apar atunci când tensiunea pe traductorul ultrasonic 215 este comutată la polaritatea sa de tensiune opusă. Un traductor ultrasonic care cuprinde un cristal piezoelectric are un circuit electric echivalent care încorporează un condensator conectat paralel (de exemplu, a se vedea modelul piezo din figura 39). În cazul în care tensiunea pe traductorul ultrasonic este comutată forţat de la o tensiune pozitivă la o tensiune negativă, din cauza dV/dt ridicat poate exista un flux mare de curent pe măsură ce energia stocată în condensator se disipează.

Modul de frecvenţă nativă evită comutarea forţată a tensiunii pe traductorul ultrasonic 215 de la o tensiune pozitivă la o tensiune negativă (şi invers). În schimb, înainte de aplicarea tensiunii inversate, traductorul ultrasonic 215 (cristal piezoelectric) este lăsat să varieze liber, cu tensiune zero aplicată la terminalele sale într-o perioadă de variaţie liberă. PMIC 300 setează frecvenţa de acţionare a punţii IC 301 astfel încât puntea 334 stabileşte perioada de variaţie liberă astfel încât fluxul de curent din interiorul traductorului ultrasonic 215 (datorită energiei stocate în cristalul piezoelectric) inversează tensiunea pe terminalele traductorului ultrasonic 215 în perioada de variaţie liberă.

Prin urmare, când puntea H 334 aplică tensiunea negativă la terminalele traductorului ultrasonic 215, traductorul ultrasonic 215 (condensatorul din circuitul echivalent) a fost deja încărcat invers şi nu apar impulsuri de curent, deoarece nu există dV/dt ridicat.

Cu toate acestea, trebuie apreciat faptul că este nevoie de timp pentru ca încărcarea din traductorul ultrasonic 215 (cristal piezoelectric) să se acumuleze

când traductorul ultrasonic 215 este activat prima dată. Prin urmare, situaţia ideală în care energia din traductorul ultrasonic 215 este de a inversa tensiunea în perioada de variaţie liberă are loc numai după ce oscilaţia din interiorul traductorului ultrasonic 215 a acumulat încărcarea. Pentru a se adapta la această situaţie, atunci când puntea IC 301 activează traductorul ultrasonic 215 prima dată, PMIC 300 controlează puterea livrată prin puntea H 334 către traductorul ultrasonic 215 la o primă valoare care este o valoare scăzută (de exemplu, 5 V).

PMIC 300 controlează apoi puterea livrată prin puntea H 334 către traductorul ultrasonic 215 pentru a creşte într-o perioadă de timp la o a doua valoare (de exemplu, 15 V) care este mai mare decât prima valoare pentru a construi energia stocată în traductorul ultrasonic 215. Impulsurile de curent apar încă în timpul acestei creşteri a oscilaţiei până când curentul din interiorul traductorului ultrasonic 215 s-a dezvoltat suficient. Cu toate acestea, prin utilizarea unei prime tensiuni scăzute la pornire, aceste impulsuri de curent sunt menţinute suficient de scăzute pentru a minimiza impactul asupra funcţionării traductorului ultrasonic 215.

Pentru a implementa modul de frecvenţă nativă, dispozitivul de tip narghilea 202 controlează cu o precizie ridicată frecvenţa oscilatorului 315 şi ciclul de funcţionare (raportul dintre timpul de pornire şi timpul de variaţie liberă) al semnalului de acţionare c.a. de ieşire de pe puntea H 334. În acest exemplu, dispozitivul de tip narghilea 202 efectuează trei bucle de comandă pentru a regla frecvenţa oscilatorului şi ciclul de funcţionare astfel încât inversarea tensiunii la terminalele traductorului ultrasonic 215 să fie cât mai precisă posibil şi impulsurile de curent să fie reduse la minimum sau evitate pe cât posibil. Comanda precisă a oscilatorului şi a ciclului de funcţionare utilizând buclele de comandă reprezintă un progres semnificativ în domeniul dispozitivelor de acţionare ultrasonice CI.

În timpul modului de funcţionare de frecvenţă nativă, senzorul de curent 335 detectează curentul care curge prin traductorul ultrasonic 215 (circuit rezonant) în perioada de variaţie liberă. Maşina în stare digitală 337 adaptează semnalele de sincronizare pentru a porni fie primul comutator T1, fie al doilea comutator T2 atunci când senzorul de curent 335 detectează că respectivul curent

care trece prin traductorul ultrasonic 215 (circuit rezonant) în perioada de variaţie liberă este zero.

Figura 41 din ilustraţiile însoţitoare prezintă forma de undă a tensiunii oscilatorului 347 (V(osc)), o formă de undă de comutare 348 care rezultă din pornirea şi oprirea comutatorului înalt din partea stângă T1 a punţii H 334 şi o formă de undă de comutare 349 care rezultă din pornirea şi oprirea comutatorului înalt din partea dreaptă T2 a punţii H 334. Într-o perioadă intermediară de variaţie liberă 350, ambele comutatoare înalte T1, T2 ale punţii H 334 sunt oprite (faza de variaţie liberă). Durata perioadei de variaţie liberă 350 este controlată de mărimea tensiunii de control a variaţiei libere 351 (Vphioff).

Figura 42 din ilustraţiile însoţitoare arată forma de undă a tensiunii 352 la un prim terminal al traductorului ultrasonic 215 (forma de undă a tensiunii este inversată la cel de-al doilea terminal al traductorului ultrasonic 215) şi curentul piezo 353 care curge prin traductorul ultrasonic 215. Curentul piezo 353 reprezintă o formă de undă sinusoidală (aproape) ideală (acest lucru nu este niciodată posibil în modul de frecvenţă forţată sau în orice punte de pe piaţa CI).

Înainte ca unda sinusoidală a curentului piezo 353 să ajungă la zero, comutatorul înalt din partea stângă T1 al punţii H 334 este oprit (aici, comutatorul T1 este oprit când curentul piezo 353 este de aproximativ 6 A). Curentul piezo rămas 353 care circulă în traductorul ultrasonic 215 datorită energiei stocate în traductorul ultrasonic 215 (condensatorul circuitului echivalent piezo) este responsabil pentru inversarea tensiunii în perioada de variaţie liberă 350. Curentul piezo 353 se descompune la zero în timpul perioadei de plutire liberă 350 şi în domeniul fluxului de curent negativ ulterior. Tensiunea terminală la traductorul ultrasonic 215 scade de la tensiunea de alimentare (în acest caz 19 V) la mai puţin de 2 V şi căderea se opreşte atunci când curentul piezo 353 ajunge la zero.

Acesta este momentul perfect pentru a porni comutatorul lateral jos T3 al punţii H 334 pentru a minimiza sau a evita impulsurile de curent.

Comparativ cu modul de frecvenţă forţată descris mai sus, modul de frecvenţă nativ are cel puţin trei avantaje:

1. Impulsul de curent actual asociat cu comutarea dură a condensatorului de pachet este redus semnificativ sau evitat complet.

2. Pierderea de putere din cauza comutării forţate este aproape

eliminată.

3. Frecvenţa este reglată de buclele de control şi va fi menţinută aproape de rezonanţa cristalului piezo (respectiv frecvenţa de rezonanţă nativă a cristalului piezo).

În cazul reglării frecvenţei de către buclele de control (avantajul 3 de mai sus), PMIC 300 porneşte prin controlul punţii IC 301 pentru a acţiona traductorul ultrasonic 215 la o frecvenţă mai mare decât rezonanţa cristalului piezo. PMIC 300 controlează apoi puntea IC 301 astfel încât frecvenţa semnalului de acţionare c.a. să scadă/să se reducă în timpul pornirii. De îndată ce frecvenţa se apropie de frecvenţa de rezonanţă a cristalului piezo, curentul piezo se va dezvolta/va creşte rapid. Când curentul piezo este suficient de mare pentru a provoca inversarea dorită a tensiunii, degradarea/reducerea frecvenţei este oprită de PMIC 300. Buclele de control ale PMIC 300 preiau apoi reglarea frecvenţei şi a ciclului de funcţionare a semnalului de acţionare c.a..

În modul de frecvenţă forţată, puterea furnizată traductorului ultrasonic 215 este controlată prin ciclul de funcţionare şi/sau printr-o deplasare a frecvenţei şi/sau prin varierea tensiunii de alimentare. Cu toate acestea, în acest exemplu, în modul de frecvenţă nativă, puterea furnizată traductorului ultrasonic 215 este controlată numai prin tensiunea de alimentare.

În acest exemplu, în timpul unei faze de configurare a funcţionării dispozitivului de tip narghilea, puntea IC 301 este configurată pentru a măsura durata de timp necesară pentru ca respectivul curent care trece prin traductorul ultrasonic 215 (circuit rezonant) să scadă la zero atunci când primul comutator T1 şi al doilea comutator T2 sunt oprite şi al treilea comutator T3 şi al patrulea comutator T4 sunt pornite. Puntea IC 301 stabileşte apoi durata perioadei de plutire liberă ca fiind egală cu durata de timp măsurată.

Referindu-ne acum la figura 43 din desenele însoţitoare, PMIC 300 şi puntea IC 301 din acest exemplu sunt proiectate să funcţioneze împreună ca un set de cipuri însoţitor. PMIC 300 şi puntea IC 301 sunt conectate împreună electric pentru a comunica unul cu celălalt. În acest exemplu, există interconexiuni între PMIC 300 şi puntea IC 301 care permit următoarele două categorii de comunicaţii:

1. Semnale de control

2. Semnale de feedback

Conexiunile dintre pinii PHASE_A şi PHASE_B ai PMIC 300 şi puntea IC 301 transportă semnalele de control modulate PWM care acţionează puntea H

334. Conexiunea dintre pinii de EN_BR ai PMIC 300 şi puntea IC 301 transmit semnalul de control al EN_BR care declanşează pornirea punţii H 334. Sincronizarea între semnalele de control PHASE_A, PHASE_B şi EN_BR este importantă şi gestionată de controlul punţii digitale al PMIC 300.

Conexiunile dintre pinii CS, OC şi OT ai PMIC 300 şi puntea IC 301 transmit semnale de feedback CS (sensul curentului), OC (curentul excedentar) şi OT (temperatura excedentară) de la puntea IC 301 înapoi la PMIC 300. În special, semnalul de feedback CS (sensul curentului) cuprinde o tensiune echivalentă cu curentul rms care trece prin traductorul ultrasonic 215, care este măsurat de senzorul de curent 335 al punţii IC 301.

Semnalele de feedback OC (curent excedentar) şi OT (temperatură excedentară) sunt semnale digitale care indică faptul că a fost detectat fie un eveniment de curent excedentar, fie un eveniment de tensiune excedentară de către puntea IC 301. În acest exemplu, pragurile pentru curentul excedentar şi temperatura excedentară sunt stabilite cu o rezistenţă externă. În mod alternativ, pragurile pot fi, de asemenea, setate dinamic ca răspuns la semnalele transmise către pinul de OC_REF al punţii IC 301 de la unul dintre cele două canale DAC VDAC0, VDAC1 de la PMIC 300.

În acest exemplu, proiectarea PMIC 300 şi a punţii IC 301 permite ca pinii acestor două circuite integrate să fie conectaţi în mod direct unul la celălalt

(de exemplu, prin linii de cupru pe un PCB), astfel încât să existe o întârziere minimă sau să nu existe nicio întârziere în comunicarea semnalelor între PMIC 300 şi puntea IC 301. Acest lucru oferă un avantaj semnificativ de viteză faţă de podurile convenţionale de pe piaţa circuitelor integrate, care sunt de obicei controlate de semnale prin intermediul unei magistrale de comunicaţii digitale. De exemplu, o magistrală I2C standard este programată la numai 400 kHz, prea lent pentru comunicarea datelor eşantionate la viteze mari de ceas de până la 5 MHz din exemplele prezentei dezvăluiri.

Deşi exemplele prezentei dezvăluiri au fost descrise mai sus în legătură cu hardware-ul microcipului, este de apreciat că alte exemple ale acestei dezvăluiri cuprind o metodă de operare a componentelor şi subsistemelor fiecărui microcip pentru a îndeplini funcţiile descrise aici. De exemplu, metodele de operare a PMIC 300 şi a circuitului integrat 301 fie în modul de frecvenţă forţată, fie în modul de frecvenţă nativă.

Referindu-ne acum la figura 44 din ilustraţiile însoţitoare, OTP IC 242 cuprinde un circuit de resetare de pornire (POR) 354, o referinţă de distanţă a benzii (BG) 355, un regulator de scădere scăzut fără prag (LDO) 356, o interfaţă de comunicaţie (de exemplu, I2C) 357, o bancă de memorie programabilă cu o singură utilizare (eFuse) 358, un oscilator 359 şi o interfaţă de intrare-ieşire de uz general 360. OTP IC 242 cuprinde, de asemenea, un miez digital 361 care include un autentificator criptografic. În acest exemplu, autentificatorul criptografic utilizează Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) pentru criptarea/decriptarea datelor stocate în OTP IC 242, precum şi a datelor transmise către şi de la OTP IC 242.

POR 354 asigură pornirea corectă a circuitului integrat OTP 242 numai dacă tensiunea de alimentare se încadrează într-un interval prestabilit. Dacă tensiunea de alimentare este în afara intervalului prestabilit, POR 354 resetează OTP IC 242 şi aşteaptă până când tensiunea de alimentare se încadrează în intervalul predeterminat.

BG 355 furnizează tensiuni şi curenţi de referinţă precişi la LDO 356 şi la oscilatorul 359. LDO 356 furnizează miezul digital 361, interfaţa de comunicaţie 357 şi banca de memorie eFuse 358.

OTP IC 242 este configurat să funcţioneze în cel puţin următoarele

moduri:

• Programarea siguranţelor: În timpul programării efuse (programarea memoriei programabile o singură dată) este necesar un curent mare pentru a arde siguranţele relevante din banca de memorie eFuse 358. În acest mod, sunt furnizaţi curenţi de polarizare mai mari pentru a menţine avansul şi lăţimea de bandă a buclei de reglare.

• Citirea siguranţelor: În acest mod, este necesar un curent de nivel mediu pentru a menţine citirea siguranţei în banca de memorie eFuse 358. Acest mod este executat la pornirea OTP IC 242 pentru a transfera conţinutul siguranţelor în registrele de umbră. În acest mod, avansul şi lăţimea de bandă a buclei de reglare sunt setate la o valoare mai mică decât în modul Fusing.

• Funcţionare normală: În acest mod, LDO 356 este acţionat într-o stare de curent de polarizare foarte scăzut pentru a opera OTP IC 242 cu o putere redusă, astfel încât OTP IC 242 să consume cât mai puţină energie posibilă.

Oscilatorul 359 furnizează ceasul necesar pentru miezul digital/motorul 361 în timpul testării (Test SCAN), în timpul programării siguranţelor şi în timpul funcţionării normale. Oscilatorul 359 este redus pentru a face faţă cerinţelor stricte de temporizare în timpul modului de fuziune.

În acest exemplu, interfaţa de comunicaţie 357 este conformă cu specificaţia FM+ a standardului I2C, dar respectă şi modul lent şi rapid. OTP IC 242 utilizează interfaţa de comunicaţie 357 pentru a comunica cu dispozitivul de tip narghilea 202 (gazda) pentru schimbul de date şi chei.

Miezul digital 361 implementează funcţionalitatea de control şi comunicare a OTP IC 242. Autentificatorul criptografic al miezului digital 361

permite OTP IC 242 să se autentifice (de exemplu, folosind mesaje criptate ECDSA) cu dispozitivul de tip narghilea 202 (de exemplu, pentru o anumită aplicaţie) pentru a se asigura că OTP IC 242 este autentic şi că OTP IC 242 este autorizat să se conecteze la dispozitivul de tip narghilea 202.

Cu referire la figura 45 din ilustraţiile însoţitoare, OTP IC 242 efectuează următoarea procedură PKI pentru a autentifica OTP IC 242 pentru a fi utilizat cu o gazdă (de exemplu, dispozitivul de tip narghilea 202):

1. Verificarea cheii publice a semnatarului: Gazda solicită cheia publică de fabricaţie şi certificatul. Gazda verifică certificatul cu cheia publică a autorităţii.

2. Verificarea cheii publice a dispozitivului: Dacă verificarea reuşeşte, gazda solicită cheia publică a dispozitivului şi certificatul. Gazda verifică certificatul cu cheia publică de fabricaţie.

3. Testare - Răspuns: Dacă verificarea are succes, gazda creează o testare cu numere aleatorii şi o trimite dispozitivului. Produsul final semnează testarea numărului aleatoriu cu cheia privată a dispozitivului.

4. Semnătura este trimisă înapoi gazdei pentru verificare utilizând cheia publică a dispozitivului.

Dacă toţi paşii procedurii de autentificare se finalizează cu succes, atunci lanţul de încredere a fost verificat înapoi la rădăcina încrederii şi OTP IC 242 este autentificat cu succes pentru a fi utilizat cu gazda. Cu toate acestea, dacă oricare dintre etapele procedurii de autentificare eşuează, atunci IC OTP 242 nu este autentificat pentru utilizare cu gazda şi utilizarea dispozitivului care încorporează IC OTP 242 este restricţionată sau împiedicată.

Figurile 46 până la 48 ilustrează modul în care aerul trece prin dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 în timpul funcţionării.

Sonicarea medicamentului lichid (de exemplu, nicotina) îl transformă în lichid pulverizat (aerosolizare). Cu toate acestea, acest lichid pulverizat s-ar aşeza

peste traductorul ultrasonic 215 dacă nu ar fi disponibil suficient aer ambiant pentru a înlocui aerosolul în creştere. În camera de sonicare 219, este necesară o alimentare continuă cu aer, deoarece lichidul pulverizat (aerosolul) este generat şi scos prin portul de ieşire a lichidului pulverizat 208. Pentru a satisface această cerinţă, este prevăzut un canal de flux de aer. În această dispunere, canalul fluxului de aer are o suprafaţă medie a secţiunii transversale de 11,5 mm2, care este calculată şi proiectată în camera de sonicare 219 pe baza presiunii negative a aerului de la un utilizator mediu. Acest aspect controlează, de asemenea, raportul lichid pulverizat-aer al aerosolului inhalat, controlând cantitatea de medicament livrată utilizatorului.

Pe baza cerinţelor de proiectare, canalul fluxului de aer este dirijat astfel încât să se iniţieze din partea inferioară a camerei de sonicare 219.

Deschiderea din partea inferioară a camerei de aerosoli se aliniază cu deschiderea către o punte de flux de aer din dispozitiv şi este strâns adiacentă acesteia. Canalul de curgere a fluxului de aer rulează vertical în sus de-a lungul rezervorului şi continuă până în centrul camerei de sonicare (concentric cu traductorul ultrasonic 215). Aici, se întoarce 90° spre interior. Calea de trecere continuă apoi până la aproximativ 1,5 mm de la traductorul ultrasonic 215.

Această direcţionare asigură maximizarea aerului ambiant furnizat direct în direcţia suprafeţei de atomizare a traductorului ultrasonic 215. Aerul curge prin canal, spre traductor, colectează lichidul pulverizat generat pe măsură ce iese prin portul de ieşire a lichidului pulverizat 208.

Referindu-ne acum la figurile 49 şi 50 din desenele însoţitoare, un dispozitiv narghilea 202 al unor dispuneri este configurat pentru a se ataşa în mod detaşabil la o narghilea 246 existentă. Dispozitivul de tip narghilea 202 se ataşează la tija 247 în locul unui cap convenţional de narghilea, în care în caz contrar ar fi introdus tutunul şi cărbunele (sau elementul electronic de încălzire).

Narghileaua 246 cuprinde o cameră de apă şi o tijă alungită 247 având un prim capăt care este ataşat la camera pentru apă. Tija 247 cuprinde o cale de

curgere a lichidului pulverizat care se extinde de la un al doilea capăt al tijei 247, prin tija 247, până la primul capăt şi în camera pentru apă.

În această dispunere, dispozitivul pentru narghilea 202 este ataşat în mod detaşabil la al doilea capăt al tijei 247 a narghilelei 246. Cu toate acestea, în alte dispuneri, dispozitivul pentru narghilea 202 nu este conceput pentru a fi detaşabil, ci este fixat sau format integral cu tija 247 a narghilelei 246.

Referindu-ne la figurile 51-59 din ilustraţiile însoţitoare, dispozitivul pentru narghilea 202 cuprinde o carcasă 248 care încorporează o bază 249 şi un capac 250, care sunt ataşate sau ataşate în mod detaşabil una la cealaltă. În această dispunere, carcasa 248 este cilindrică şi, în general, în formă de disc.

În această dispunere, capacul 250 este prevăzut cu mai multe orificii de intrare a aerului 251 pentru a permite aspirarea aerului în dispozitivul de tip narghilea 202. Baza 249 este prevăzută cu un orificiu de ieşire pentru narghilea 252 pentru a permite aerului şi lichidului pulverizat să iasă din dispozitivul de tip narghilea 202 şi să curgă în narghilea 246. Diametrul orificiului de ieşire a narghilelei 252 este suficient pentru a permite utilizatorului să tragă aer rapid prin dispozitivul pentru narghilea 202 şi prin narghilea 246 pentru a genera bule de lichid pulverizat care călătoresc prin apă în narghilea 246.

În această dispunere, orificiul de ieşire a narghilelei 252 este un orificiu circular care primeşte capătul tijei 247 a narghilelei 246. Dispozitivul de tip narghilea 202 este sprijinit pe tija 247 a narghilelei 246, formându-se o etanşare în general etanşă la gaz între dispozitivul de tip narghilea 202 şi tija 247.

În această dispunere, dispozitivul pentru narghilea 202 este un dispozitiv autonom, componentele electronice şi dispozitivele generatoare de lichid pulverizat care conţin lichidul pentru dispozitive electronice fiind introduse în carcasa 248.

În această dispunere, dispozitivul pentru narghilea 202 cuprinde o placă de sprijin superioară 253, o placă de sprijin mediană 254 şi o placă de sprijin inferioară 255, care sunt stivuite una deasupra celeilalte. Plăcile de suport 253-

255 susţin mai multe dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 în cadrul dispozitivului pentru narghilea 202. Fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat este un dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201, aşa cum este descris în prezenta dezvăluire. În această dispunere, dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 sunt ataşate detaşabil la dispozitivul de tip narghilea 202, astfel încât dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 să poată fi înlocuite atunci când sunt goale (adică atunci când lichidul pentru dispozitive electronice este parţial sau complet epuizat).

În această dispunere, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde patru dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 care sunt controlate de microcontrolerul 303 al dispozitivului de tip narghilea 202 (prin fiecare PMIC 300 şi punte IC 301 respective). În alte dispuneri, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde mai multe dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201, cum ar fi cel puţin două dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 sau până la opt dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201.

Dispozitivul de tip narghilea 202 este prevăzut cu terminale de contact principal 259 care stabilesc conexiunea electrică între controlerul dispozitivului de tip narghilea 202 şi contactele electrice 232 şi 233 ale fiecărui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201. Dispozitivul de tip narghilea 202 este prevăzut cu terminale de contact secundar 260 care stabilesc o conexiune electrică între controlerul dispozitivului de tip narghilea 202 şi contactele electrice 241 de pe PCB-ul OTP al fiecărui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201.

În această dispunere, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde o placă de circuite imprimate superioară (PCB) 256 care este poziţionată deasupra plăcii de suport superioare 253 şi un PCB central 257 care este poziţionat între placa de suport mediană 254 şi placa de suport inferioară 255. Un PCB inferior 258 este poziţionat sub placa de suport inferioară 255. Unităţile PCB 256-258 conţin componentele electronice care alcătuiesc un dispozitiv de acţionare al dispozitivului de tip narghilea 202. PCB-urile 256-258 sunt cuplate electric între ele

pentru a permite componentelor electronice de pe fiecare PCB 256-258 să comunice între ele.

Deşi există trei unităţi PCB 256-258 în această dispunere, alte dispuneri cuprind doar un PCB sau mai multe unităţi PCB care îndeplinesc aceleaşi funcţii ale dispozitivului de acţionare al dispozitivului de tip narghilea 202.

În această dispunere, dispozitivul pentru narghilea 202 cuprinde mai mulţi magneţi 261 care permit ca plăcile de suport 253-255 să fie fixate în mod detaşabil una de cealaltă. Odată ce dispozitivul pentru narghilea 202 este asamblat cu plăcile de suport 253-255 şi PCB-urile 256-258 stivuite una peste alta, cu dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 reţinut între plăcile de suport 253-255, capacul 250 este aşezat pe baza 249 şi se utilizează mai multe şuruburi 262 pentru a fixa în mod detaşabil capacul 250 la baza 249.

Placa de susţinere superioară 253 cuprinde un distribuitor 263 care este poziţionat central pe o parte a plăcii de sprijin superioare 253. În această dispunere, colectorul 263 este prevăzut cu patru orificii 264 (dintre care numai unul este vizibil în figura 56), care primesc fiecare orificiul de ieşire 208 al unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 respectiv. În această dispunere, dispozitivul pentru narghilea 202 cuprinde patru dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 care sunt cuplate în mod detaşabil la colector la 90° unul faţă de celălalt. În alte dispuneri, colectorul 263 cuprinde un număr diferit de orificii 264 pentru a corespunde numărului de dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 utilizate cu dispozitivul de tip narghilea 202.

Colectorul 263 cuprinde o ţeavă colectoare 265 care comunică fluidic cu orificiile 264, astfel încât lichidul pulverizat generat de dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 se poate combina şi curge în jos din colector 263 şi din ţeava colectoare 265. Atunci când este asamblat dispozitivul pentru narghilea 202, ţeava colectorului 265 se extinde printr-o deschidere 266 în placa de susţinere mediană 254 şi o deschidere 267 în unitatea PCB mediană 257. Ţeava colectorului 265 se conectează apoi la o ţeavă de evacuare 268 care se extinde prin placa de suport inferioară 255 pentru a asigura o cale de curgere a fluidului

prin placa de suport inferioară către portul de ieşire a narghilelei 252 a dispozitivului de tip narghilea 202.

În timpul utilizării, fiecare dintre dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 este menţinut de colector în orientare orizontală. Respectiv, lungimea longitudinală a fiecărui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 este perpendiculară sau în general perpendiculară pe direcţia de curgere a lichidului pulverizat, deoarece lichidul pulverizat curge în jos de la baza dispozitivului de tip narghilea 202.

Ţeava de evacuare 268 se extinde în jos de la partea inferioară a plăcii de suport inferioare 255 şi prin deschiderea 269 din unitatea PCB inferioară 258. Ţeava de evacuare 268 se extinde apoi printr-un orificiu 270 în baza 249 a dispozitivului pentru narghilea 202. În această dispunere, ţeava de evacuare 268 şi portul de ieşire a narghilelei 252 sunt o dispunere de ataşare a narghilelei 271 care ataşează sau este configurat să ataşeze dispozitivul de tip narghilea 202 la o narghilea 246. În această dispunere, dispozitivul de tip narghilea 202 este ataşat la narghilea 246 prin introducerea unei părţi a tijei 247 a narghilelei în orificiul de ieşire a narghilelei 252.

Orificiul de ieşire a narghilelei 252 asigură o cale de curgere a fluidului 272, aşa cum se arată în Figurile 58 şi 59, de la orificiile de ieşire a lichidului pulverizat 208 ale dispozitivelor generatoare de lichid pulverizat 201 şi din dispozitivul de tip narghilea 202, astfel încât lichidul pulverizat generat de dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 să se scurgă din dispozitivul de tip narghilea 202 în narghilea 246. Amestecul de aer şi lichid pulverizat creează bule în apa narghilelei 246. Bulele scapă de suprafaţa apei cu lichidul pulverizat care se ridică deasupra suprafeţei apei din vasul pentru apă al narghilelei şi se deplasează prin ţeavă către utilizator în timpul inhalării.

În această dispunere, unitatea PCB superioară 256 are un senzor de presiune care detectează presiunea aerului în vecinătatea orificiilor de ieşire a lichidului pulverizat 208 ale dispozitivelor generatoare de lichid pulverizat 201. Senzorul de presiune detectează astfel o presiune negativă în vecinătatea

orificiilor de ieşire a lichidului pulverizat 208 atunci când un utilizator inhalează din narghilea şi trage aer prin dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 de-a lungul traseului de curgere a fluidului 272. Senzorul de presiune furnizează un semnal către controlerul dispozitivului de tip narghilea, aşa cum este descris mai jos, pentru ca acesta să activeze cel puţin unul dintre dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 pentru a genera lichid pulverizat în timp ce utilizatorul trage din narghilea.

În această dispunere, unitatea PCB inferioară 258 are componente de control al puterii 273 care controlează şi distribuie puterea către celelalte componente electronice ale dispozitivului de tip narghilea 202. În unele dispuneri, componentele de control al alimentării 273 primesc energie de la o sursă de alimentare externă, cum ar fi un adaptor de alimentare de la reţea, care este ataşat în mod detaşabil la dispozitivul de tip narghilea 202. În această dispunere, capul de narghilea 202 este configurat pentru a fi alimentat de un adaptor de alimentare extern la o tensiune continuă în intervalul de la 20 V la 40 V.

În alte dispuneri, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde o baterie integrată în dispozitivul de tip narghilea 202 şi conectată la componentele de control al puterii 273. În unele dispuneri, bateria este o baterie Li-Po reîncărcabilă. În unele dispuneri, bateria este configurată pentru a emite o tensiune de la 20 V la 40 V c.c. În unele dispuneri, bateria are o viteză ridicată de descărcare. Viteza mare de descărcare este necesară pentru amplificarea tensiunii necesare traductoarelor ultrasonice ale dispozitivelor generatoare de lichid pulverizat 201.

Datorită cerinţei de a avea o viteză ridicată de descărcare, bateria Li-Po din unele dispuneri este proiectată special pentru consumul continuu de curent. În unele dispuneri, un port de încărcare este prevăzut pe dispozitivul de tip narghilea 202 pentru a permite încărcarea bateriei de la o sursă de alimentare externă.

Unitatea PCB din mijloc 257 încorporează un procesor 274 şi o memorie 275 a unui controler sau dispozitiv de calcul al dispozitivului de tip narghilea 202. În acest exemplu, fiecare unitate PMIC 300 şi fiecare punte IC 301 este montată pe PCB 257 împreună cu celelalte componente electrice ale

dispozitivului de tip narghilea 22. În această dispunere, procesorul 274 şi memoria 275 sunt componente ale dispozitivului de acţionare din dispozitivul de tip narghilea 202. În această dispunere, funcţionalitatea dispozitivului de acţionare este implementată în instrucţiuni executabile care sunt stocate în memoria 275 care, atunci când sunt executate de procesorul 274, determină procesorul 274 să controleze dispozitivul de acţionare să efectueze cel puţin o funcţie. Dispozitivul de acţionare este conectat electric la fiecare dintre dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201. În această dispunere, dispozitivul de acţionare al dispozitivului de tip narghilea 202 este cuplat pentru comunicarea cu fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 printr-o magistrală de comunicaţii sau o magistrală de date, cum ar fi o magistrală de date I2C, aşa cum este descris mai sus. În această dispunere, fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 este identificat printr-un identificator unic care este utilizat la controlul dispozitivului de generare a lichidului pulverizat 201 prin intermediul magistralei de date (microcontrolerul 303 controlează fiecare PMIC 300 prin intermediul magistralei de date care, la rândul său, controlează dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 201 respectiv). În unele dispuneri, identificatorul unic este stocat în OTP IC 242 al dispozitivului de generare a lichidului pulverizat 201.

În unele dispuneri, dispozitivul de acţionare (microcontrolerul 303) controlează în mod independent fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat respectiv. În unele dispuneri, funcţionalitatea de control este implementată în instrucţiunile executabile stocate în memoria 275. Configuraţia controlului independent permite dispozitivului de acţionare să activeze sau să dezactiveze fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 independent de celelalte dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201. Prin urmare, dispozitivul de acţionare poate controla unul sau mai multe dintre dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 pentru a genera lichid pulverizat în mod simultan sau alternativ, în conformitate cu cerinţele predeterminate.

În unele dispuneri, dispozitivul de acţionare controlează dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 pentru a se activa şi/sau dezactiva succesiv în ordine. În unele dispuneri, secvenţa de activare a dispozitivelor generatoare de

lichid pulverizat 201 optimizează funcţionarea dispozitivului de tip narghilea 202, asigurându-se că lichidul pulverizat este generat suficient de rapid pentru a permite lichidului pulverizat să treacă în bule prin apa din camera pentru apă a narghilelei. Dispozitivul pentru narghilea 202 din unele dispuneri permite astfel bulelor de lichid pulverizat să fie trase la viteză mare prin apa din camera pentru apă, pe măsură ce un utilizator foloseşte muştiucul pentru narghilea. Prin urmare, compuşii solubili în apă (de exemplu, glicerină vegetală, arome etc.) sunt capabili să se deplaseze prin apă în bulele de lichid pulverizat pentru a fi inhalaţi de către un utilizator.

În unele dispuneri, dispozitivul de acţionare controlează dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 pentru a se activa pentru o perioadă predeterminată de timp, unul după altul, în ordine. În unele dispuneri, dispozitivul de acţionare controlează dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 pentru a se activa prin rotaţie, astfel încât dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 să fie activate unul după altul şi/sau unul câte unul în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic.

În unele dispuneri, dispozitivul de acţionare controlează dispozitivele generatoare de lichid pulverizat 201 pentru a se activa în perechi. În unele dispuneri, dispozitivul de acţionare controlează două dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 pentru a se activa în mod simultan; Fie două dispozitive generatoare de lichid pulverizat 201 care sunt adiacente unul faţă de celălalt, fie două dispozitive generatoare de lichid pulverizat care sunt opuse unul faţă de celălalt.

În unele dispuneri, dispozitivul de acţionare este configurat pentru a se asigura că un dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 nu este activat dacă nu are un fitil corespunzător cu lichidul pentru dispozitive electronice în capilarul său 222 sau dacă respectiva cameră pentru lichid 218 este goală sau aproape goală de lichidul pentru dispozitive electronice. Acest aspect oferă protecţie dispozitivului de tip narghilea 202, asigurându-se că dispozitivul de tip narghilea 202 menţine funcţionarea corectă.

Componentele electronice ale dispozitivului de acţionare al dispozitivului de tip narghilea 202 (distribuită pe unităţile PCB 256-258) este împărţită după cum se discută mai jos. Următoarea descriere se referă la controlarea unui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201, dar este de apreciat faptul că dispozitivul de acţionare al dispozitivului de tip narghilea 202 controlează fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 în mod independent în acelaşi mod.

Pentru a obţine cea mai eficientă aerosolizare, cu dimensiunea particulelor sub 1 um, dispozitivul de acţionare furnizează plăcuţele de contact care primesc traductorul ultrasonic 215 (disc ceramic piezoelectric (PZT)) cu frecvenţă adaptivă ridicată (aproximativ 3 MHz).

Această secţiune nu numai că trebuie să asigure o frecvenţă ridicată, ci şi să protejeze traductorul ultrasonic 215 împotriva defecţiunilor, oferind în acelaşi timp o cavitaţie optimizată constantă.

Deformarea mecanică PZT este legată de amplitudinea tensiunii c.a. care i se aplică şi, pentru a garanta funcţionarea optimă şi livrarea sistemului la fiecare sonicare, deformarea maximă trebuie asigurată PZT tot timpul.

Cu toate acestea, pentru a preveni defectarea PZT, puterea activă transferată acestuia trebuie controlată cu precizie.

Procesorul 274 şi memoria 275 sunt configurate pentru a controla modularea puterii active date PZT în fiecare moment, fără a compromite amplitudinea mecanică a vibraţiilor PZT.

Prin modularea lăţimii impulsului (PWM) a tensiunii AC aplicată la PZT, amplitudinea mecanică a vibraţiilor rămâne aceeaşi.

Într-adevăr, tensiunea RMS aplicată ar fi aceeaşi cu modularea efectivă a ciclului de funcţionare ca şi cu modularea tensiunii, dar puterea activă transferată către PZT s-ar degrada. Într-adevăr, având în vedere formula de mai jos:

Puterea activă afişată la PZT fiind , Unde

φ este schimbarea de fază dintre curent şi tensiune Irms este curentul cu rădăcină medie pătrată

Vrms este tensiunea cu rădăcină medie pătrată.

Când se ia în considerare prima armonică, Irms este o funcţie a amplitudinii reale de tensiune aplicată traductorului, deoarece modulaţia lăţimii impulsului modifică durata tensiunii furnizate traductorului, controlând Irms.

Designul specific al PMIC utilizează un design de ultimă generaţie, permiţând un control ultra-precis al gamei de frecvenţe şi al paşilor care se aplică PZT, inclusiv un set complet de bucle de feedback şi o cale de monitorizare pentru secţiunea de comandă de utilizat.

În această dispunere, dispozitivul de acţionare cuprinde un convertor de impuls c.c./c.c. şi un transformator care transferă puterea necesară la plăcuţele de contact PZT.

În această dispunere, dispozitivul de acţionare cuprinde un dispozitiv de acţionare c.a. pentru conversia unei tensiuni de la baterie într-un semnal de acţionare c.a. la o frecvenţă predeterminată pentru a acţiona traductorul ultrasonic.

Dispozitivul de acţionare cuprinde o dispunere de monitorizare a puterii active pentru monitorizarea puterii active utilizate de traductorul ultrasonic (după cum este descris mai sus) atunci când traductorul ultrasonic este acţionat de semnalul de acţionare c.a.. Dispunerea de monitorizare a puterii active oferă un semnal de monitorizare care indică o putere activă utilizată de traductorul ultrasonic.

Procesorul 274 din dispozitivul de acţionare controlează dispozitivul de acţionare c.a. şi primeşte unitatea de semnal de monitorizare de la sistemul de monitorizare activă a puterii.

Memoria 275 a dispozitivului de acţionare stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul:

A. să controleze dispozitivul de acţionare c.a. pentru a emite un semnal de acţionare c.a. către traductorul ultrasonic la o frecvenţă de baleiaj.

B. să calculeze puterea activă utilizată de traductorul ultrasonic pe baza semnalului de monitorizare;

C. să controleze dispozitivul de acţionare c.a. pentru a modula semnalul de acţionare c.a. pentru a maximiza puterea activă utilizată de traductorul ultrasonic;

D. să stocheze o înregistrare în memoria puterii active maxime utilizate de traductorul ultrasonic şi frecvenţa de baleiaj a semnalului de acţionare c.a.;

E. să repete etapele A-D pentru un număr predeterminat de iteraţii cu creşterea sau descreşterea frecvenţei de baleiaj cu fiecare iteraţie, astfel încât, după ce a avut loc numărul predeterminat de iteraţii, frecvenţa de baleiaj a fost crescută sau scăzută de la o frecvenţă de baleiaj iniţială la o frecvenţă de baleiaj finală;

F. să identifice din înregistrările stocate în memorie frecvenţa optimă pentru semnalul de acţionare c.a., care este frecvenţa de baleiaj a semnalului de acţionare c.a. la care este utilizată o putere activă maximă de către traductorul ultrasonic; şi

G. să controleze dispozitivul de acţionare c.a. pentru a emite un semnal de acţionare c.a. către traductorul ultrasonic la frecvenţa optimă pentru a conduce traductorul ultrasonic pentru a atomiza un lichid.

În unele dispuneri, dispunerea de monitorizare a puterii active cuprinde o dispunere de detectare a curentului pentru detectarea unui curent de acţionare a semnalului de acţionare c.a. care acţionează traductorul ultrasonic, în care

dispunerea de monitorizare a puterii active furnizează un semnal de monitorizare care arată curentul de acţionare detectat.

În unele dispuneri, dispunerea de detectare a curentului cuprinde un convertor analogic-digital care converteşte curentul de acţionare detectat într-un semnal digital pentru a fi procesat de către procesor.

În unele dispuneri, frecvenţa iniţială este de 2.900 kHz, iar frecvenţa finală este de 3.100 kHz. În alte dispuneri, frecvenţa iniţială este de 3.100 kHz, iar frecvenţa finală este de 2.900 kHz.

În unele dispuneri, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul: să repete paşii A-D de mai sus, frecvenţa de baleiaj fiind crescută în mod gradual de la o frecvenţă iniţială de 2.900 kHz la o frecvenţă de baleiaj finală de 2.960 kHz.

În unele dispuneri, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul: să repete paşii A-D de mai sus, frecvenţa de baleiaj fiind crescută în mod gradual de la o frecvenţă iniţială de 2.900 kHz la o frecvenţă de baleiaj finală de 3.100 kHz.

În unele dispuneri, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul: în pasul G, să controleze dispozitivul de acţionare c.a. să emită un semnal de acţionare c.a. către traductorul ultrasonic la o frecvenţă care este modificată cu o cantitate de deplasare predeterminată de la frecvenţa optimă.

În unele dispuneri, durata predeterminată a schimbului este între 1- 10 % din frecvenţa optimă.

Senzorul de presiune utilizat în dispozitiv are două scopuri. Primul scop este de a preveni pornirea nedorită şi accidentală a motorului sonic (acţionând traductorul ultrasonic). Această funcţionalitate este implementată în dispunerea de procesare a dispozitivului, dar optimizată pentru putere redusă, pentru a măsura în mod constant parametrii de mediu, cum ar fi temperatura şi presiunea ambiantă,

cu compensare internă şi setare de referinţă, pentru a detecta şi clasifica în mod precis ceea ce se numeşte o inhalare reală.

Al doilea scop al senzorului de presiune este de a putea monitoriza nu numai durata exactă a inhalărilor de către utilizator pentru măsurarea precisă a volumului de inhalare, ci şi de a putea determina puterea inhalării utilizatorului. În general, suntem capabili să trasăm complet profilul de presiune al fiecărei inhalări şi să anticipăm sfârşitul unei inhalări pentru optimizarea aerosolizării.

În unele dispuneri, dispozitivul de tip narghilea 202 cuprinde un microcontroler Bluetooth™ cu consum redus de energie (BLE). Într-adevăr, acest aspect permite configuraţiei să ofere timpi de inhalare extrem de precişi, aerosolizare optimizată, să monitorizeze numeroşi parametri pentru a garanta pulverizarea sigură şi pentru a împiedica utilizarea lichidului pentru dispozitive electronice sau a camerelor de aerosoli neautentice şi pentru a proteja atât dispozitivul împotriva riscurilor de supraîncălzire, cât şi utilizatorul împotriva pulverizării excesive dintr-o singură utilizare.

Utilizarea microcontrolerului BLE permite actualizarea fără fir pentru a oferi în mod continuu software îmbunătăţit utilizatorilor pe baza colectării de date anonimizate şi a AI instruit pentru modelarea PZT. Microcontrolerul BLE permite, de asemenea, unui dispozitiv de calcul la distanţă să comunice cu dispozitivul de tip narghilea 202, astfel încât dispozitivul de calcul la distanţă să poată controla funcţionarea dispozitivului de tip narghilea 202. Într-un exemplu, mai multe dispozitive pentru narghilea sunt controlate de unul sau mai multe dispozitive de calcul la distanţă, de exemplu într-un bar în care se consumă narghilea sau shisha pentru a permite managerului barului să controleze funcţionarea şi/sau să monitorizeze starea fiecărui dispozitiv de tip narghilea.

Într-un exemplu, datele care indică starea fiecărui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat din fiecare dispozitiv de tip narghilea sunt transmise de dispozitivul de tip narghilea către un dispozitiv de calcul la distanţă, astfel încât dispozitivul de calcul la distanţă să poată monitoriza starea fiecărui dispozitiv de generare a lichidului pulverizat individual. Aceasta permite unui

manager sau utilizatorului să urmărească când fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat are un nivel scăzut de lichid sau nu funcţionează corect, astfel încât dispozitivul de generare a lichidului pulverizat să poată fi înlocuit.

Dispozitivul de tip narghilea 202 este o soluţie de aerosolizare precisă, fiabilă şi sigură pentru utilizarea zilnică de către clienţi şi, ca atare, trebuie să ofere o aerosolizare controlată şi de încredere.

Acest aspect se realizează printr-o metodă internă care poate fi împărţită în mai multe secţiuni, după cum urmează:

Sonicare

Pentru a asigura cea mai optimă aerosolizare, traductorul ultrasonic (PZT) sau fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat 201 trebuie să vibreze în cel mai eficient mod.

Frecvenţă

Proprietăţile electromecanice ale materialului ceramic piezoelectric indică că respectiva componentă are cea mai mare eficienţă la frecvenţa de rezonanţă. De asemenea, vibrarea unui PZT la rezonanţă pentru o durată lungă de timp se va încheia inevitabil cu defectarea şi ruperea componentei, ceea ce face ca respectiva cameră de aerosoli să fie inutilizabilă.

Un alt aspect important de luat în considerare atunci când se utilizează materiale piezoelectrice este variabilitatea inerentă în timpul fabricării şi variabilitatea acesteia în funcţie de temperatură şi durata de funcţionare.

Rezonarea unui PZT la 3 MHz pentru a crea picături de o dimensiune

<1 um necesită o metodă adaptivă pentru a localiza şi ţinti „punctul optim» al PZT special în interiorul fiecărei camere pentru aerosoli utilizate cu dispozitivul pentru fiecare inhalare.

Baleiaj

Deoarece dispozitivul trebuie să localizeze „punctul optim» pentru fiecare inhalare şi din cauza utilizării excesive, temperatura PZT variază, deoarece dispozitivul utilizează o metodă internă de baleiaj dublu.

Prima baleiaj este utilizată atunci când dispozitivul nu a fost utilizat cu o anumită cameră de aerosoli un timp considerat suficient pentru ca întreaga disipare termică să aibă loc şi pentru ca PZT să se răcească la „temperatura implicită». Această procedură se mai numeşte şi pornire la rece. În timpul acestei proceduri, PZT are nevoie de un impuls pentru a produce aerosolul necesar. Acest proces se realizează doar prin parcurgerea unui mic subset de frecvenţe între 2.900 kHz şi 2.960 kHz care, luând în considerare studii şi experimente ample, acoperă punctul de rezonanţă.

Pentru fiecare frecvenţă din acest interval, motorul sonic este activat şi curentul care trece prin PZT este monitorizat în mod activ şi stocat de microcontroler printr-un convertor analogic-digital (ADC) şi convertit înapoi în curent pentru a putea deduce cu precizie puterea utilizată de PZT.

Acest proces generează profilul la rece al acestui PZT în ceea ce priveşte frecvenţa, iar frecvenţa utilizată pe tot parcursul inhalării este cea care utilizează cea mai mare frecvenţă, respectiv cea mai mică frecvenţă de impedanţă.

Al doilea baleiaj se efectuează în timpul oricărei inhalări ulterioare şi acoperă întreaga gamă de frecvenţe între 2.900 kHz şi 3.100 kHz datorită modificării profilului PZT în ceea ce priveşte temperatura şi deformarea. Acest profil la cald este utilizat pentru a determina schimbarea de aplicat.

Schimbare

Deoarece aerosolizarea trebuie să fie optimă, schimbarea nu este utilizată în timpul inhalării la rece şi, prin urmare, PZT va vibra la frecvenţa de rezonanţă. Acest lucru se poate întâmpla doar pentru o durată scurtă şi nerepetată de timp, altfel PZT s-ar rupe în mod inevitabil.

Cu toate acestea, schimbarea este utilizată în timpul majorităţii inhalărilor ca o modalitate de a viza în continuare o frecvenţă de impedanţă scăzută, rezultând astfel o funcţionare cvasi-optimă a PZT, protejându-l în acelaşi timp împotriva defecţiunilor.

Deoarece profilurile la cald şi la rece sunt stocate în timpul inhalării, microcontrolerul poate selecta apoi frecvenţa schimbată adecvată în funcţie de valorile măsurate ale curentului prin PZT în timpul baleiajului şi poate asigura o funcţionare mecanică sigură.

Alegerea direcţiei de deplasare este crucială, deoarece componenta piezoelectrică se comportă într-un mod diferit dacă se află în afara frecvenţei rezonante duplet/anti-rezonante sau în interiorul acestui interval. Schimbarea selectată ar trebui să fie întotdeauna în acest interval definit de frecvenţe rezonante până la anti-rezonante, deoarece PZT este inductiv şi nu capacitiv.

În cele din urmă, procentul de schimbare este menţinut sub 10 % pentru a rămâne în continuare aproape de cea mai mică impedanţă, dar suficient de departe de rezonanţă.

Ajustare

Datorită naturii intrinseci a PZT, fiecare inhalare este diferită. Numeroşi parametri, alţii decât elementul piezoelectric, influenţează rezultatul inhalării, cum ar fi cantitatea de lichid pentru dispozitive electronice rămasă în interiorul camerei pentru aerosoli, starea de fitil a tifonului sau nivelul bateriei dispozitivului.

În acest moment, dispozitivul monitorizează permanent curentul utilizat de PZT în interiorul camerei pentru aerosoli, iar microcontrolerul ajustează în mod constant parametrii, cum ar fi frecvenţa şi ciclul de funcţionare, pentru a oferi camerei pentru aerosoli cea mai stabilă putere posibilă într-un interval predefinit care urmează studiile şi rezultatele experimentale pentru o aerosolizare cât mai sigură.

Monitorizarea bateriei

În unele dispuneri, o baterie este integrată în dispozitivul de tip narghilea 202. În aceste dispuneri, dispozitivul de tip narghilea 202 este alimentat de o baterie c.c. Li-Po care furnizează o tensiune necesară dispozitivului de tip narghilea 202. Datorită cerinţei de a avea o viteză ridicată de descărcare, bateria Li-Po dintr-o anumită dispunere este proiectată special pentru consumul continuu de curent.

Deoarece tensiunea bateriei scade şi variază foarte mult la activarea secţiunii de sonicare, microcontrolerul monitorizează în mod constant puterea utilizată de PZT în interiorul camerei de aerosoli pentru a asigura o aerosolizare adecvată, dar şi sigură.

Şi deoarece cheia aerosolizării este comanda, dispozitivul se asigură mai întâi că secţiunea de comandă şi informaţii a dispozitivului funcţionează întotdeauna şi nu se opreşte în detrimentul secţiunii de sonicare.

Acesta este motivul pentru care metoda de ajustare ţine cont şi de nivelul bateriei în timp real şi, dacă este necesar, modifică parametrii precum ciclul de funcţionare, pentru a menţine bateria la un nivel sigur, iar în cazul unei baterii descărcate înainte de a porni motorul sonic, secţiunea de comandă şi informaţii va împiedica activarea.

Controlul puterii

După cum s-a spus, cheia aerosolizării este comanda, iar metoda utilizată în dispozitiv este o funcţie multidimensională în timp real care ia în considerare profilul PZT, curentul din interiorul PZT şi nivelul bateriei dispozitivului în orice moment.

Toate acestea sunt realizabile numai datorită utilizării unui microcontroler care poate monitoriza şi controla fiecare element al dispozitivului pentru a produce o inhalare optimă.

Interval

Deoarece dispozitivul se bazează pe o componentă piezoelectrică, dispozitivul împiedică activarea secţiunii de sonicare în cazul în care se opreşte o inhalare. Întârzierea de siguranţă dintre două inhalări este adaptivă în funcţie de durata celei anterioare. Acest lucru permite tifonului să funcţioneze corect drept fitil înainte de următoarea activare.

Cu această funcţionare, dispozitivul poate funcţiona în siguranţă, iar aerosolizarea devine mai optimă, fără riscul ruperii elementului PZT sau expunerea utilizatorului la componente toxice.

Conectivitate (BLE)

Secţiunea de control şi informaţii a dispozitivului este compusă dintr-un sistem de comunicaţii fără fir sub forma unui microcontroler compatibil Bluetooth cu consum redus de energie. Sistemul de comunicaţii fără fir este în comunicare cu procesorul dispozitivului şi este configurat pentru a transmite şi a primi date între dispozitivul de acţionare şi un dispozitiv de calcul, cum ar fi un smartphone.

Conectivitatea prin Bluetooth Low Energy la o aplicaţie mobilă însoţitoare asigură că este necesară doar o putere mică pentru această comunicare, permiţând astfel dispozitivului să rămână funcţional o perioadă mai lungă de timp dacă nu este utilizat deloc, în comparaţie cu soluţiile tradiţionale de conectivitate fără fir, cum ar fi Wi-Fi, Bluetooth clasic, GSM sau chiar LTE-M şi NB-IOT.

Cel mai important, această conectivitate este ceea ce permite OTP ca o caracteristică şi controlul complet şi siguranţa inhalărilor. Fiecare date de la frecvenţa de rezonanţă a unei inhalări la cea utilizată sau presiunea negativă creată de utilizator şi durata sunt stocate şi transferate prin BLE pentru analize ulterioare şi îmbunătăţiri ale software-ului încorporat.

În cele din urmă, această conectivitate permite actualizarea firmware-ului încorporat în interiorul dispozitivului şi fără fir (OTA), ceea ce garantează că versiunile cele mai recente pot fi întotdeauna implementate rapid. Acest lucru oferă o mare scalabilitate dispozitivului şi se asigură că dispozitivul poate fi întreţinut.

Într-un exemplu, dispozitivul de tip narghilea încorporează un dispozitiv de inhalare a lichidului pulverizat 200 care cuprinde un monitor de putere activă care încorporează un senzor de curent, cum ar fi senzorul de curent 335 descris mai sus, pentru detectarea unui curent de acţionare rms al semnalului de acţionare c.a. care acţionează traductorul ultrasonic 215. Sistemul de monitorizare a puterii active furnizează un semnal de monitorizare care arată curentul de acţionare detectat, aşa cum este descris mai sus.

Funcţionalitatea suplimentară a acestui exemplu permite dispozitivului de inhalare a lichidului pulverizat 200 să monitorizeze funcţionarea traductorului ultrasonic în timp ce traductorul ultrasonic este activat. Dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat 200 calculează o valoare a eficacităţii sau un indice de calitate, care arată cât de eficient funcţionează traductorul ultrasonic pentru a atomiza un lichid din dispozitiv. Dispozitivul utilizează valoarea eficacităţii pentru a calcula cantitatea reală a lichidului pulverizat care a fost generată pe durata activării traductorului ultrasonic.

După ce a fost calculată cantitatea reală de lichid pulverizat, dispozitivul este configurat pentru a calcula cantitatea reală de medicament care a fost prezentă în lichidul pulverizat şi, prin urmare, cantitatea reală de medicament care a fost inhalată de un utilizator pe baza concentraţiei medicamentului în lichid.

În practică, aşa cum este descris mai sus, există mulţi factori diferiţi care afectează funcţionarea unui traductor ultrasonic şi care au un impact asupra cantităţii de lichid pulverizat generată de traductorul ultrasonic şi, prin urmare, cantitatea reală de medicament care este livrată unui utilizator.

Configuraţia dispozitivului de inhalare a lichidului pulverizat şi o metodă de generare a lichidului pulverizat utilizând dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat din câteva exemple vor fi descrise în detaliu mai jos.

În acest exemplu, dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat încorporează componentele dispozitivului de inhalare a lichidului pulverizat 200 descrise mai sus, dar memoria dispozitivului de acţionare 202 stochează în plus

instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul să activeze dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 200 într-o primă perioadă de timp predeterminată. După cum s-a descris mai sus, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat este activat prin acţionarea traductorului ultrasonic 215 în dispozitivul de generare a lichidului pulverizat 200 cu semnalul de acţionare c.a., astfel încât traductorul ultrasonic 215 să atomizeze lichidul transportat de elementul capilar 222.

Instrucţiunile executate determină procesorul să detecteze, folosind un senzor de curent, în mod periodic, în prima perioadă de timp predeterminată, curentul semnalului de acţionare c.a. care curge prin traductorul ultrasonic 215 şi stochează valorile actuale măsurate în mod periodic în memorie.

Instrucţiunile executate determină procesorul să calculeze o valoare a eficacităţii utilizând valorile actuale stocate în memorie. Valoarea eficacităţii indică eficacitatea funcţionării traductorului ultrasonic la atomizarea lichidului.

Într-un exemplu, instrucţiunile executate determină procesorul să calculeze valoarea eficacităţii folosind această ecuaţie:

unde:

QI este valoarea eficacităţii,

QF este o valoare de sub-eficacitate a frecvenţei care se bazează pe valoarea frecvenţei monitorizate (frecvenţa la care este acţionat traductorul ultrasonic 215),

QA este o valoare analogică a sub-eficacităţii convertorului digital care se bazează pe valoarea actuală măsurată (curentul rms care trece prin traductorul ultrasonic 215),

t=0 este începutul primei perioade de timp predeterminate, t=D este sfârşitul primei perioade de timp predeterminate,

N este numărul de măsurători periodice (probe) în timpul primei perioade de timp predeterminate şi √2 este un factor de normalizare.

Într-un exemplu, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul să măsoare în mod periodic, în timpul primei perioade de timp predeterminate, ciclul de funcţionare al semnalului de acţionare AC care acţionează traductorul ultrasonic şi stochează valorile ciclului de funcţionare măsurate în mod periodic în memorie. Dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat modifică apoi valoarea de sub-eficacitate a convertorului analogic în digital QA pe baza valorilor actuale stocate în memorie. Prin urmare, dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat din acest exemplu ia în considerare variaţiile ciclului de funcţionare care pot apărea pe parcursul activării traductorului ultrasonic 215 atunci când dispozitivul calculează valoarea eficacităţii. Prin urmare, dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat poate calcula cu precizie cantitatea reală de lichid pulverizat generată, luând în considerare variaţiile ciclului de funcţionare al semnalului de acţionare c.a. care pot apărea în timp ce este activat traductorul ultrasonic.

Valoarea eficacităţii este utilizată de dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat ca pondere pentru a calcula cantitatea reală de lichid pulverizat generată de dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat prin reducerea proporţională a unei valori a cantităţii maxime de lichid pulverizat care ar fi generată dacă dispozitivul ar funcţiona în mod optim.

Într-un exemplu, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul să măsoare în mod periodic, în prima perioadă de timp predeterminată, frecvenţa semnalului de acţionare c.a. care acţionează traductorul ultrasonic 215 şi stochează valorile de frecvenţă măsurate periodic în memorie. Dispozitivul calculează apoi valoarea eficacităţii

utilizând valorile de frecvenţă stocate în memorie, în plus faţă de valorile actuale descrise mai sus.

Într-un exemplu, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul să calculeze o valoare maximă a cantităţii de lichid pulverizat care ar fi generată dacă traductorul ultrasonic 215 ar funcţiona în mod optim în prima perioadă de timp predeterminată. Într-un exemplu, valoarea maximă a cantităţii de lichid pulverizat este calculată pe baza modelării care determină cantitatea maximă de lichid pulverizat care ar fi generată atunci când traductorul ultrasonic ar funcţiona în mod optim.

După ce a fost calculată valoarea cantităţii maxime de lichid pulverizat, dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat poate calcula o valoare reală a cantităţii de lichid pulverizat prin reducerea valorii cantităţii maxime de lichid pulverizat în mod proporţional pe baza valorii eficacităţii pentru a determina cantitatea reală de lichid pulverizat care a fost generată în prima perioadă de timp predeterminată.

După ce a fost calculată cantitatea efectivă de lichid pulverizat, dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat poate calcula o valoare a cantităţii de medicament care arată cantitatea de medicament din cantitatea reală de lichid pulverizat care a fost generată în prima perioadă de timp predeterminată.

Dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat stochează apoi o înregistrare a valorii cantităţii de medicament în memorie.

Într-un exemplu, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul să selecteze o a doua perioadă de timp predeterminată ca răspuns la valoarea eficacităţii. În acest caz, a doua perioadă de timp predeterminată este o perioadă de timp în care traductorul ultrasonic 215 este activat în timpul unei a doua inhalări sau trageri de către un utilizator. Într-un exemplu, a doua perioadă de timp predeterminată este egală cu prima perioadă de timp predeterminată, dar cu timpul redus sau crescut proporţional cu valoarea eficacităţii. De exemplu, dacă valoarea eficacităţii indică faptul că traductorul ultrasonic 215 nu funcţionează eficient, a doua perioadă de timp predeterminată este prelungită de valoarea eficacităţii, astfel încât se generează o cantitate dorită de lichid pulverizat în a doua perioadă de timp predeterminată.

În ceea ce priveşte următoarea inhalare, dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat activează dispozitivul de generare a lichidului pulverizat în a doua perioadă de timp predeterminată, astfel încât dispozitivul de generare a lichidului pulverizat să genereze o cantitate predeterminată de lichid pulverizat în a doua perioadă de timp predeterminată. Astfel, dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat controlează cu precizie cantitatea de lichid pulverizat generată în a doua perioadă de timp predeterminată, luând în considerare diverşi parametri care sunt reflectaţi de valoarea eficacităţii care afectează funcţionarea dispozitivului de inhalare a lichidului pulverizat.

Într-un exemplu, memoria stochează instrucţiuni care, atunci când sunt executate de procesor, determină procesorul să activeze dispozitivul de generare a lichidului pulverizat în mai multe perioade de timp predeterminate. De exemplu, dispozitivul de generare a lichidului pulverizat este activat în timpul mai multor inhalări sau trageri succesive de către un utilizator.

Dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat stochează mai multe valori ale cantităţii de medicament în memorie, fiecare valoare a cantităţii de medicament indicând cantitatea de medicament din lichidul pulverizat care a fost generată în una dintre perioadele de timp predeterminate.

Inhalatorul de lichid pulverizat din unele exemple ale prezentei dezvăluiri este configurat pentru a transmite date indicative ale valorilor cantităţii de medicament de la dispozitivul de generare a lichidului pulverizat la un dispozitiv de calcul (de exemplu, prin comunicare Bluetooth™ cu consum redus de energie) pentru stocarea într-o memorie a dispozitivului de calcul (de exemplu, un smartphone). O aplicaţie executabilă care rulează pe dispozitivul de calcul poate astfel înregistra cantitatea de medicament care a fost livrată unui utilizator.

Aplicaţia executabilă poate controla, de asemenea, funcţionarea dispozitivului de inhalare a lichidului pulverizat, astfel încât aplicaţia să poată modifica funcţionarea fiecărui dispozitiv de inhalare a lichidului pulverizat din dispozitivul de tip narghilea

pentru a se adapta la dispozitivul de inhalare a lichidului pulverizat care nu funcţionează în mod optim.

Deoarece aerosolizarea lichidului pentru dispozitive electronice se realizează prin acţiunea mecanică a discului piezoelectric şi nu datorită încălzirii directe a lichidului, componentele individuale ale lichidului pentru dispozitive electronice (propilenglicol, glicerină vegetală, componente aromatizante etc.) rămân în mare parte intacte şi nu sunt descompuse în componente mai mici, dăunătoare, cum ar fi acroleina, acetaldehida, formaldehida etc. la viteza ridicată observată în ENDS tradiţionale.

Toate aplicaţiile de mai sus care implică tehnologia ultrasonică pot beneficia de optimizarea realizată de controlerul de frecvenţă, care optimizează frecvenţa de sonicare pentru performanţe optime.

Este de apreciat faptul că dezvăluirile din prezentul document nu se limitează la utilizarea pentru administrarea nicotinei. Dispozitivele dezvăluite aici sunt destinate utilizării cu orice medicamente sau alţi compuşi (de exemplu, CBD), medicamentul sau compusul fiind furnizat într-un lichid din camera pentru lichid a dispozitivului pentru aerosolizare de către dispozitiv. Dispozitivul de tip narghilea 202 din unele dispuneri este o alternativă mai sănătoasă la capetele convenţionale de narghilea care ard tutunul folosind căldura emanată de cărbune sau de un element electric. Cu toate acestea, dispozitivul de tip narghilea 202 din unele dispuneri oferă în continuare aceeaşi experienţă de utilizare ca o narghilea convenţională datorită bulelor de lichid pulverizat din apa narghilelei. Prin urmare, este posibil ca utilizatorii să dorească să utilizeze dispozitivul ultrasonic de tip narghilea 202 din unele dispuneri în locul unei narghilele convenţionale de ardere a tutunului şi, prin urmare, să evite pericolele fumatului tutunului dintr-o narghilea.

Aspectele de mai sus prezintă caracteristicile mai multor dispuneri, exemple sau exemple de realizare, astfel încât specialiştii din domeniu să poată înţelege mai bine diferitele aspecte ale prezentei dezvăluiri. Trebuie remarcat şi înţeles că pot fi aduse îmbunătăţiri şi modificări ale exemplelor de realizare descrise mai sus, în cadrul domeniului de aplicare al revendicărilor anexate.

Deşi subiectul a fost descris într-un limbaj specific caracteristicilor structurale sau actelor metodologice, trebuie înţeles că obiectul revendicărilor anexate nu se limitează neapărat la caracteristicile sau actele specifice descrise mai sus. Dimpotrivă, caracteristicile şi actele specifice descrise mai sus sunt prezentate ca exemple ale formelor de implementare pentru cel puţin unele dintre revendicări. Domeniul de aplicare al invenţiei este definit de revendicările anexate.

În prezentul document sunt furnizate diferite operaţiuni de exemple sau exemple de realizare. Ordinea în care sunt descrise unele sau toate operaţiunile nu trebuie interpretată a însemna că aceste operaţiuni depind neapărat de ordine. Ordinea alternativă va fi apreciată beneficiind de această descriere.

În plus, termenul „exemplificativ» este folosit în prezentul document cu sensul de a servi drept exemplu, instanţă, ilustraţie etc. - şi nu neapărat la fel de avantajos. Potrivit prezentului document, „sau» este un „sau» incluziv, şi nu un

„sau» exclusiv. În plus, „o» şi „un», aşa cum sunt utilizate în această solicitare şi revendicările anexate, sunt în general interpretate ca însemnând „unul/una sau mai mulţi/multe», cu excepţia cazului în care se specifică altfel sau în mod clar din context pentru a fi direcţionat către o formă singulară. De asemenea, cel puţin unul dintre A şi B şi/sau altele asemenea înseamnă în general A sau B sau atât A, cât şi B. În plus, în măsura în care se utilizează termenii „include», „având», „are», „cu» sau variante ale acestora, aceşti termeni sunt meniţi a fi incluzivi într-un mod similar cu termenul „cuprinzând». De asemenea, dacă nu se specifică altfel,

„primul», „al doilea» sau altele asemenea nu sunt menite să implice un aspect temporal, un aspect spaţial, o ordonare etc. Dimpotrivă, astfel de termeni sunt folosiţi doar ca identificatori, nume etc. pentru caracteristici, elemente, articole etc. De exemplu, un prim element şi un al doilea element corespund în general elementului A şi elementului B sau două elemente diferite sau două elemente identice sau aceluiaşi element.

De asemenea, deşi dezvăluirea a fost prezentată şi descrisă în legătură cu una sau mai multe implementări, vor apărea schimbări şi modificări echivalente pentru alţi specialişti din domeniu, pe baza citirii şi înţelegerii prezentei specificaţii

şi a ilustraţiilor anexate. Dezvăluirea cuprinde toate aceste modificări şi schimbări şi este limitată numai de scopul următoarelor revendicări. În special în ceea ce priveşte diferitele funcţii îndeplinite de caracteristicile descrise mai sus (de exemplu, elemente, resurse etc.), termenii utilizaţi pentru a descrie astfel de caracteristici sunt meniţi a corespunde, cu excepţia cazului în care se indică altfel, oricăror caracteristici care îndeplinesc funcţia specificată a caracteristicilor descrise (de exemplu, care este echivalentă din punct de vedere funcţional), chiar dacă nu este echivalentă din punct de vedere structural cu structura dezvăluită. În plus, deşi este posibil ca o anumită caracteristică a dezvăluirii să fi fost dezvăluită doar în ceea ce priveşte una dintre mai multe implementări, o astfel de caracteristică poate fi combinată cu una sau mai multe alte caracteristici ale celorlalte implementări, după cum poate fi de dorit şi avantajos pentru orice aplicaţie dată sau specifică. Scopul invenţiei este definit de revendicările anexate.

Exemple sau exemple de realizare ale subiectului şi operaţiunilor funcţionale descrise aici pot fi implementate în circuite electronice digitale sau în software, firmware sau hardware pentru computere, inclusiv structurile dezvăluite în această specificaţie şi echivalentele lor structurale sau în combinaţii ale unuia sau mai multora dintre acestea.

Unele exemple sau exemple de realizare sunt implementate utilizând unul sau mai multe module de instrucţiuni de programe pentru computere codificate pe un suport care poate fi citit de un computer pentru execuţie de către sau pentru a controla funcţionarea unui aparat de prelucrare a datelor. Suportul care poate fi citit de un computer poate fi un produs fabricat, cum ar fi un hard disk într-un sistem informatic sau un sistem încorporat. Suportul care poate fi citit de un computer poate fi achiziţionat separat şi ulterior codificat cu unul sau mai multe module de instrucţiuni pentru programele pentru computere, cum ar fi prin livrarea unuia sau mai multor module de instrucţiuni de programe pentru computere printr- o reţea cu fir sau fără fir. Suportul care poate fi citit de un computer poate fi un dispozitiv de stocare care poate fi citit automat, un substrat de stocare care poate fi citit automat, un dispozitiv de memorie sau o combinaţie a unuia sau mai multora dintre acestea.

Termenii „dispozitiv de calcul» şi „aparat de prelucrare a datelor» cuprind toate aparatele, dispozitivele şi maşinile de prelucrare a datelor, inclusiv, de exemplu, un procesor programabil, un computer sau mai multe procesoare sau computere. Aparatul poate include, pe lângă hardware, cod care creează un mediu de execuţie pentru programul de computer respectiv, de exemplu, cod care constituie firmware-ul procesorului, o stivă de protocoale, un sistem de gestionare a bazelor de date, un sistem de operare, un mediu de execuţie sau o combinaţie a unuia sau mai multor dintre acestea. În plus, aparatul poate utiliza diverse infrastructuri diferite de modele de calcul, cum ar fi servicii web, infrastructuri de calcul distribuit şi de calcul de reţea.

Procesele şi fluxurile logice descrise în această specificaţie pot fi efectuate de unul sau mai multe procesoare programabile care execută unul sau mai multe programe de computer pentru a îndeplini funcţii prin operarea datelor de intrare şi generarea de ieşiri.

Procesoarele adecvate pentru execuţia unui program de computer includ, de exemplu, microprocesoare atât cu destinaţie generală, cât şi cu destinaţie specială şi unul sau mai multe procesoare ale oricărui tip de computer digital. În general, un procesor va primi instrucţiuni şi date dintr-o memorie doar cu citire sau dintr-o memorie cu acces aleatoriu sau ambele. Elementele esenţiale ale unui computer sunt un procesor pentru executarea instrucţiunilor şi unul sau mai multe dispozitive de memorie pentru stocarea instrucţiunilor şi a datelor. În general, un computer va include, sau va fi cuplat în mod operativ pentru a primi date de la, sau pentru a transfera date către, sau ambele, unul sau mai multe dispozitive de stocare în masă pentru stocarea datelor, de exemplu, discuri magnetice, magneto-optice sau optice. Cu toate acestea, un computer nu trebuie neapărat să aibă astfel de dispozitive. Dispozitivele adecvate pentru stocarea instrucţiunilor şi datelor programelor de calculator includ toate formele de memorie nevolatilă, suporturi şi dispozitive de memorie.

În prezenta specificaţie, „cuprinde» înseamnă „include sau constă în» şi

„cuprinzând» înseamnă „incluzând sau constând în».

Claims

1. Un dispozitiv de tip narghilea care cuprinde: mai multe dispozitive ultrasonice de generare a lichidului pulverizat (201), în care fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat (201) cuprinde: o carcasă a dispozitivului de generare a lichidului pulverizat (204) care este alungită şi cuprinde un orificiu de intrare a aerului (207) şi un orificiu de ieşire a lichidului pulverizat (208); o cameră pentru lichid (218) prevăzută în carcasa dispozitivului de generare a lichidului pulverizat (204), camera pentru lichid (218) conţinând un lichid care urmează a fi atomizat; o cameră de sonicare (219) prevăzută în carcasa dispozitivului de generare a lichidului pulverizat (204); un element capilar (222) care se extinde între camera pentru lichid (218) şi camera de sonicare (219), astfel încât o primă porţiune (223) a elementului capilar (222) să se afle în camera pentru lichid (218) şi o a doua porţiune (224) a elementului capilar (222) să se afle în camera de sonicare (219); un traductor ultrasonic (215) cu o suprafaţă de atomizare, în care o parte din a doua porţiune (224) a elementului capilar (222) este suprapusă pe o parte a suprafeţei de atomizare şi în care, atunci când traductorul ultrasonic (215) este acţionat de un semnal de acţionare c.a., suprafaţa de atomizare vibrează pentru a atomiza lichidul transportat de a doua porţiune (224) a elementului capilar (222) pentru a genera lichid pulverizat cuprinzând lichidul atomizat şi aerul în camera de sonicare (219); şi o dispunere a fluxului de aer care asigură o cale de deplasare a aerului între orificiul de intrare a aerului (207), camera de sonicare (219) şi orificiul de ieşire a aerului, în care dispozitivul de tip narghilea cuprinde în plus: un microcontroler (303); şi o dispunere de prindere a narghilelei (271) care este configurată pentru a prinde dispozitivul de tip narghilea (202) la o narghilea (246), dispunerea accesoriului de prindere a narghilelei (271) având un orificiu de ieşire a narghilelei (252) care asigură o cale de curgere a fluidului de la orificiile de ieşire a lichidului pulverizat (208) ale dispozitivelor de generare a lichidului pulverizat (201) şi din dispozitivul de tip narghilea (202) astfel încât, atunci când cel puţin unul dintre dispozitivele de generare a lichidului pulverizat (201) este activat de dispozitivul de acţionare (202), lichidul pulverizat generat de fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat activat (201) se deplasează de-a lungul căii de curgere a fluidului şi din dispozitivul de tip narghilea (202) către narghilea (246); caracterizat prin faptul că dispozitivul de tip narghilea cuprinde în plus: mai multe circuite punte H (334), în care fiecare circuit punte H (334) dintre multiplele circuite punte H (334) este conectat la unul dintre traductoarele ultrasonice (215) respective şi este configurat pentru a genera un semnal de acţionare c.a. pentru a acţiona traductorul ultrasonic (215); o magistrală de date care este conectată electric la microcontroler pentru a comunica date către şi de la microcontroler (303); mai multe microcipuri (300) care sunt conectate electric la magistrala de date pentru a primi date de la şi a transmite date la microcontroler (303), în care fiecare microcip (300) din multiplele microcipuri (300) este conectat la unul dintre circuitele punte H (334) pentru a controla circuitul punte H (334) pentru a genera semnalul de acţionare c.a., în care fiecare microcip (300) este o singură unitate care cuprinde mai multe componente şi subsisteme incorporate interconectate, cuprinzând: un oscilator (315) care este configurat pentru a genera: un semnal de ceas principal, un semnal de ceas de primă fază care este la nivel ridicat prima dată în timpul semi-perioadei pozitive a semnalului de ceas principal şi la nivel scăzut în timpul semi-perioadei negative a semnalului de ceas principal; şi un semnal de ceas de faza a doua care este la nivel ridicat a doua oară în timpul semi-perioadei negative a semnalului de ceas principal şi la nivel scăzut în timpul semi-perioadei pozitive a semnalului de ceas principal, în care semnalul de ceas de primă fază şi semnalul de ceas de faza a doua sunt aliniate central; un subsistem de generare a semnalului „PWM” cu modulare a lăţimii de impuls (329) care cuprinde: o buclă cu calare întârziată (332) care este configurată pentru a genera un semnal de ceas cu dublă frecvenţă utilizând semnalul de ceas de primă fază şi semnalul de ceas de faza a doua, semnalul de ceas cu dublă frecvenţă având frecvenţă dublă faţă de cea a semnalului de ceas principal, în care bucla cu calare întârziată este configurată pentru a controla valoarea marginală în creştere a semnalului de ceas de primă fază şi a semnalului de ceas de faza a doua pentru a fi sincron cu valoarea marginală ascendentă a semnalului de ceas cu frecvenţă dublă şi în care bucla cu calare întârziată este configurată pentru a regla frecvenţa şi ciclul de funcţionare ale semnalului de ceas de primă fază şi ale semnalului de ceas de faza a doua ca răspuns la un semnal de comandă a dispozitivului de acţionare pentru a produce un semnal de ieşire de primă fază şi un semnal de ieşire de faza a doua, în care semnalul de ieşire de primă fază şi semnalul de ieşire de faza a doua sunt configurate pentru a acţiona circuitul punte H (334) conectat la microcip (300) pentru a genera un semnal de acţionare c.a. pentru a acţiona traductorul ultrasonic (215); un terminal al semnalului de ieşire de primă fază care este configurat pentru a emite semnalul de ieşire de primă fază către circuitul punte H (334) conectat la microcip (300); un terminal al semnalului de ieşire de faza a doua care este configurat pentru a emite semnalul de ieşire de faza a doua către circuitul punte H (334) conectat la microcip (300); un terminal de intrare a feedbackului care este configurat pentru a primi un semnal de feedback de la circuitul punte H (334), semnalul de feedback indicând un parametru al funcţionării circuitului punte H (334) conectat la microcip (300) sau un semnal de acţionare c.a. atunci când circuitul punte H (334) acţionează traductorul ultrasonic (215) cu semnalul de acţionare c.a. pentru a atomiza lichidul; un subsistem „ADC” cu convertor analog-digital (318) care cuprinde: mai multe terminale de intrare ADC (319) care sunt configurate pentru a recepţiona mai multe semnale analogice respective, în care un terminal de intrare ADC din terminalele de intrare ADC (319) este conectat la terminalul de intrare a feedbackului astfel încât subsistemul ADC (318) să primească semnalul de feedback de la circuitul punte H (334) conectat la microcip (300) şi în care subsistemul ADC (318) este configurat pentru a eşantiona semnalele analogice recepţionate la terminalele de intrare ADC (319) la o frecvenţă de eşantionare care este proporţională cu frecvenţa semnalului de ceas principal, iar subsistemul ADC (318) este configurat pentru a genera semnale digitale ADC utilizând semnale analogice eşantionate; un subsistem de procesor digital (316) care este configurat să primească semnalele digitale ADC de la subsistemul ADC (318) şi să proceseze semnalele digitale ADC pentru a genera semnalul de control al dispozitivului de acţionare, în care subsistemul de procesor digital (316) este configurat să comunice semnalul de control al dispozitivului de acţionare către subsistemul de generare a semnalului PWM (329) pentru a controla subsistemul de generare a semnalului PWM (329); şi un subsistem de convertor digital-analogic „DAC” care cuprinde: un convertor digital-analogic „DAC” (327) care este configurat pentru a converti un semnal de comandă digital generat de subsistemul de procesor digital (316) într-un semnal analogic de control al tensiunii pentru a controla un circuit al regulatorului tensiunii care generează o tensiune pentru modulare de către circuitul punţii H (334) conectat la microcip (300); şi un terminal de ieşire DAC care este configurat să emită semnalul de control al tensiunii analogic pentru a controla circuitul regulatorului de tensiune pentru a genera o tensiune predeterminată pentru modularea de către circuitul punţii H (334) conectat la microcip (300) pentru a acţiona traductorul ultrasonic (215) ca răspuns la semnalele de feedback care indică operarea traductorului ultrasonic (215).

2. Dispozitivul de tip narghilea din revendicarea 1, în care microcontrolerul (303) este configurat pentru a identifica şi controla fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat (201) folosind un identificator unic respectiv pentru dispozitivul de generare a lichidului pulverizat (201).

3. Dispozitivul de tip narghilea din revendicarea 1 sau revendicarea 2, în care fiecare dispozitiv de generare a lichidului pulverizat (201) cuprinde: o dispunere de identificare (239) care cuprinde: un circuit integrat (242) cu o memorie care stochează un identificator unic pentru dispozitivul de generare a lichidului pulverizat (201); şi o conexiune electrică (241) care furnizează o interfaţă electronică pentru comunicarea cu circuitul integrat (242).

4. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările anterioare, în care microcontrolerul (303) este configurat pentru a controla fiecare microcip (300) şi fiecare dispozitiv de generare a aburilor respectiv (201) pentru a activa în mod independent celelalte dispozitive de generare a lichidului pulverizat (201).

5. Dispozitivul de tip narghilea din revendicarea 4, în care microcontrolerul (303) este configurat pentru a controla dispozitivele de generare a lichidului pulverizat (201) pentru a le activa într-o succesiune predeterminată.

6. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările anterioare, în care dispozitivul de tip narghilea (202) cuprinde: un colector (263) cu o ţeavă a colectorului (265) care este în comunicare fluidă cu orificiile de ieşire a lichidului pulverizat (208) ale dispozitivelor de generare a lichidului pulverizat (201), în care lichidul pulverizat care ies din orificiile de ieşire a lichidului pulverizat (208) se combină în ţeava colectorului (265) şi curg prin ţeava colectorului (265) şi ies din dispozitivul de tip narghilea (202); şi opţional în care dispozitivul de tip narghilea (202) cuprinde patru dispozitive de generare a lichidului pulverizat (201) care sunt cuplate în mod detaşabil cu colectorul (263) la 90° unul faţă de celălalt.

7. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările anterioare, în care terminalul de intrare a feedbackului este configurat pentru a primi un semnal de feedback de la circuitul punţii H (334) în forma unei tensiuni care indică un curent rms al unui semnal de acţionare c.a. care acţionează traductorul ultrasonic (215).

8. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările anterioare, în care fiecare microcip (300) cuprinde în mod suplimentar: un senzor de temperatură (314) incorporat în microcip (300), în care senzorul de temperatură (314) este configurat pentru a genera un semnal de temperatură care indică temperatura microcipului (300) şi în care semnalul de temperatură este primit de la un alt terminal de intrare ADC al subsistemului ADC (318), iar semnalul de temperatură este eşantionat de ADC.

9. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările anterioare, în care subsistemul ADC (318) este configurat pentru a eşantiona semnalele primite la terminalele de intrare ADC în mod secvenţial, fiecare semnal fiind eşantionat de subsistemul ADC (318) un număr de ori predeterminat respectiv.

10. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările anterioare, în care dispozitivul cuprinde în mod suplimentar: mai multe microcipuri suplimentare (301), în care fiecare microcip suplimentar (301) dintre microcipurile suplimentare (301) este conectat la un microcip respectiv (300) dintre microcipuri (300) şi cuprinde un circuit al punţii H (334) dintre circuitele punţii H (334), în care fiecare microcip suplimentar (301) este o singură unitate care cuprinde mai multe componente şi subsisteme incorporate interconectate care cuprind: un prim terminal de alimentare cu electricitate; şi un al doilea terminal de alimentare cu electricitate, în care circuitul punţii H (334) din microcipul suplimentar incorporează un prim comutator, un al doilea comutator, un al treilea comutator şi un al patrulea comutator, în care: primul comutator şi al treilea comutator sunt conectate în serie între primul terminal de alimentare cu electricitate şi al doilea terminal de alimentare cu electricitate; un prim terminal de ieşire este conectat electric între primul comutator şi al treilea comutator, în care primul terminal de ieşire este conectat la un prim terminal al traductorului ultrasonic (215), al doilea comutator şi al patrulea comutator sunt conectate în serie între primul terminal de alimentare cu electricitate şi al doilea terminal de alimentare cu electricitate şi un al doilea terminal de ieşire este conectat electric între al doilea comutator şi al patrulea comutator, în care al doilea terminal de ieşire este conectat la un al doilea terminal al traductorului ultrasonic; un terminal de primă fază care este configurat pentru a primi semnalul de ieşire de primă fază de la subsistemul de generare a semnalului de modulare a lăţimii impulsului (PWM) (329); un terminal de a doua fază care este configurat pentru a primi un semnal de ieşire de a doua fază de la subsistemul de generare a semnalului PWM (329); o maşină în stare digitală (337) care este configurată să genereze semnale de temporizare pe baza semnalului de ieşire de primă fază şi semnalului de ieşire de a doua fază şi să emită semnalele de temporizare către comutatoarele circuitului punţii H (334) pentru a controla comutatoarele pentru a se porni şi a se opri într-o succesiune astfel încât circuitul punţii H (334) să emită un semnal de acţionare c.a. pentru acţionarea traductorului ultrasonic (215), în care succesiunea cuprinde o perioadă de variaţie liberă în care primul comutator şi al doilea comutator sunt oprite şi al treilea comutator şi al patrulea comutator sunt pornite pentru a disipa energia stocată de traductorul ultrasonic (215); un senzor de curent (335) care cuprinde: un prim rezistor de depistare a curentului care este conectat în serie între primul comutator şi primul terminal de alimentare cu electricitate; un prim senzor de tensiune (344) care este configurat pentru a măsura variaţia de tensiune la primul rezistor de detectare a curentului şi a furniza o primă ieşire a tensiunii care să indice trecerea curentului prin primul rezistor de detectare a curentului; un al doilea rezistor de depistare a curentului care este conectat în serie între al doilea comutator şi primul terminal de alimentare cu electricitate; un al doilea senzor de tensiune (345) care este configurat pentru a măsura variaţia de tensiune la al doilea rezistor al senzorului de curent şi a furniza o a doua ieşire a tensiunii care să indice trecerea curentului prin al doilea rezistor de detectare a curentului; şi un terminal de ieşire al senzorului de curent (335) care este configurat pentru a furniza o tensiune de ieşire rms faţă de pământ care este echivalentă cu prima ieşire de tensiune şi a doua ieşire de tensiune, în care tensiunea de ieşire rms indică un curent rms care trece prin primul comutator sau al doilea comutator şi curentul care trece prin traductorul ultrasonic (215) care este conectat între primul terminal de ieşire şi al doilea terminal de ieşire.

11. Dispozitivul de tip narghilea din revendicarea 10, în care circuitul punţii H (334) din fiecare microcip (301) este configurat să genereze o putere de 22 W până la 50 W la traductorul ultrasonic (215) care este conectat la primul terminal de ieşire şi al doilea terminal de ieşire; şi opţional în care fiecare microcip (301) cuprinde: un senzor de temperatură (336) care este incorporat în microcipul suplimentar (301), în care senzorul de temperatură (336) este configurat pentru a măsura temperatura microcipului suplimentar (301) şi a dezactiva cel puţin o parte din microcipul suplimentar (301) în cazul în care senzorul de temperatură (336) depistează că microcipul suplimentar (301) are o temperatură care a depăşit un prag predeterminat; şi opţional în care dispozitivul mai cuprinde: un circuit al unui convertor de amplificare (305) care este configurat pentru a creşte o tensiune de alimentare cu electricitate ca răspuns la semnalul analogic de ieşire a tensiunii de la terminalul de ieşire DAC, în care circuitul convertorului de amplificare este configurat pentru a furniza tensiunea de amplificare la primul terminal de alimentare cu electricitate astfel încât tensiunea de amplificare să fie modulată de comutarea comutatoarelor circuitului punţii H (334).

12. Dispozitivul de tip narghilea din revendicarea 10 sau 11, în care senzorul de curent (335) este configurat pentru a depista trecerea curentului prin traductorul ultrasonic în perioada de variaţia liberă şi maşina în stare digitală este configurată să adapteze semnalele de temporizare pentru a porni fie primul comutator, fie al doilea comutator când senzorul de curent (335) depistează că respectivul curent care trece prin traductorul ultrasonic în perioada de variaţie liberă este zero.

13. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările 10-12, în care, în timpul fazei de configurare a funcţionării dispozitivului, microcipul suplimentar este configurat: să măsoare durata în care curentul care trece prin traductorul ultrasonic ajunge la zero când primul comutator şi al doilea comutator sunt oprite şi al treilea comutator şi al patrulea comutator sunt pornite; şi să stabilească durata perioadei de variaţie liberă a fi egală cu durata măsurată.

14. Dispozitivul de tip narghilea din oricare dintre revendicările anterioare, în care dispozitivul cuprinde în mod suplimentar: o memorie care să stocheze instrucţiuni care, atunci când sunt executate de microcontroler (303), să determine microcipul (300): A. să controleze circuitul punţii H (334) să emită un semnal de acţionare c.a. la traductorul ultrasonic (215) la o frecvenţă de baleiaj; B. să calculeze puterea activă folosită de traductorul ultrasonic (215) pe baza semnalului de feedback; C. să controleze circuitul H (334) pentru a modula semnalul de acţionare c.a. cu scopul de a maximiza puterea activă folosită de traductorul ultrasonic (215); D. să stocheze o înregistrare în memoria puterii active maxime folosite de traductorul ultrasonic (215) şi frecvenţa de baleiaj a semnalului de acţionare c.a.; E. să repete etapele A-D pentru un număr predeterminat de iteraţii cu creşterea sau descreşterea frecvenţei de baleiaj cu fiecare iteraţie, astfel încât, după F. ce a avut loc numărul predeterminat de iteraţii, frecvenţa de baleiaj a fost crescută sau scăzută de la o frecvenţă de baleiaj iniţială la o frecvenţă de baleiaj finală; G. să identifice din înregistrările stocate în memorie frecvenţa optimă pentru semnalul de acţionare c.a. care este frecvenţa de baleiaj a semnalului de acţionare c.a. la care este folosită o putere activă maximă de către traductorul ultrasonic (215); şi H. să controleze circuitul punţii H (334) pentru a emite un semnal de acţionare c.a. la traductorul ultrasonic (215) la frecvenţa optimă pentru a acţiona traductorul ultrasonic (215) pentru a atomiza un lichid; şi opţional în care frecvenţa de baleiaj iniţială este 2900 kHz şi frecvenţa de baleiaj finală este 3100 kHz.

15. O narghilea care cuprinde: o cameră de apă; o tijă alungită (247) care are un prim capăt ataşat la camera de apă, tija (247) cuprinzând o cale de trecere a lichidului pulverizat care se extinde de la un al doilea capăt al tijei, prin tijă (247), la primul capăt; şi un dispozitiv de tip narghilea (202) în conformitate cu oricare dintre revendicările anterioare, în care dispunerea accesoriului narghilelei (271) al dispozitivului de tip narghilea (202) este ataşată la tija (247) a narghilelei (246) la al doilea capăt al tijei (247).