ES2573942T3 - Sistema sensor de flujo - Google Patents

Abstract

Un sistema sensor de flujo (101) para detectar el flujo de fluido indicativo de una calada en un sistema generador de aerosol, el sistema sensor se dispone para operar en un primer modo, en el que no se espera ninguna calada o no se detecta ninguna calada, y en un segundo modo, en el que se espera una calada o se detecta una calada, y que comprende: un circuito de detección (103) que comprende un resistor de detección (Rs) y una salida de tensión, el resistor de detección (Rs) se dispone para detectar el flujo de fluido indicativo de una calada basado en un cambio en la resistencia, el circuito de detección (103) se dispone de manera que el cambio en la resistencia del resistor de detección (Rs) provoca un cambio en la salida de tensión; y un generador de señal (109, 111) dispuesto para suministrar una señal de accionamiento pulsada S1 al circuito de detección (103) para accionar el circuito de detección (103), de manera que el circuito de detección (103) se acciona mediante la señal S1 cuando la señal de accionamiento pulsada S1 es alta y no se acciona cuando la señal de accionamiento pulsada S1 es baja, en donde la señal de accionamiento pulsada S1 tiene una primera frecuencia f1 en el primer modo, y una segunda frecuencia f2, mayor que la primera frecuencia f1 en el segundo modo y en donde el generador de señal se configura para cambiar del primer modo al segundo modo cuando se espera una calada o se detecta una calada por el circuito de detección (103).

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

DESCRIPCION

Sistema sensor de flujo

La presente invencion se refiere a un sistema sensor de flujo. Particularmente, pero no exclusivamente, la presente invencion se refiere a un sistema sensor de flujo para un sistema generador de aerosol. La presente invencion encuentra particular aplicacion como un sistema sensor de flujo para un sistema para fumar, por ejemplo un sistema para fumar calentado electricamente.

Una serie de documentos de la tecnica anterior, por ejemplo los documentos US-A-5 060 671, US-A-5 388 594, USA-5 505 214, US-A-5 591 368, WO-A-2004/043175, EP-A-0 358 002, EP-A-0 295 122, EP-A-1 618 803, EP-A-1 736 065 y WO-A-2007/131449, describen sistemas para fumar operados electricamente, que tienen una serie de ventajas. Una ventaja es que reducen significativamente el humo de la corriente lateral, mientras que permiten que el fumador suspenda y reinicie la accion de fumar selectivamente.

Los sistemas generadores de aerosol de la tecnica anterior pueden incluir un sustrato formador de aerosol, uno o mas elementos de calentamiento para calentar el sustrato para formar el aerosol, y un suministro de energfa para suministrar energfa al uno o mas elementos de calentamiento. Los sistemas generadores de aerosol de la tecnica anterior pueden proporcionar un pulso de energfa al calentador para proporcionar el intervalo de temperatura deseado para la operacion y para liberar los compuestos volatiles para cada calada. Muchos de los sistemas generadores de aerosol de la tecnica anterior incluyen un sensor de flujo para detectar el flujo de fluido (por ejemplo el flujo de aire o el flujo de aerosol) en el sistema generador de aerosol. El sensor puede tener un papel importante en administrar el suministro de aerosol. Cuando el sensor de flujo detecta el flujo de aire indicativo de la succion provocada por el usuario que toma una calada, un mecanismo de aerosolizacion, que puede incluir el elemento o los elementos de calentamiento, o cualquier tipo de atomizador, se activa para proporcionar el aerosol para esa calada. El sensor de flujo puede ser un sensor pasivo (es decir, mecanico) o un sensor activo.

Los sensores pasivos incluyen tfpicamente una membrana de desplazamiento y un contacto electrico. El flujo de aire creado por la succion del usuario desplaza la membrana de manera que toque el contacto electrico, que activa el mecanismo de aerosolizacion. A medida que el flujo de aire es lo suficientemente fuerte para mantener el desplazamiento de la membrana, el mecanismo de aerosolizacion permanecera activado. Las ventajas de un sensor pasivo incluyen la simplicidad del diseno, el bajo costo consecuente, y el consumo de energfa insignificante. Los sensores activos se basan a menudo en la perdida de calor como un resultado del flujo de fluido. Este tipo de sensor activo se refiere a menudo a un anemometro termal. El sensor comprende un resistor que se calienta a una temperatura alta. Cuando el flujo enfna el resistor, la consecuente disminucion en la temperatura para una energfa dada, o el aumento en la energfa para mantener una temperatura dada, indica la velocidad del flujo de aire. El resistor es tfpicamente un resistor a base de sistemas micro-electro-mecanicos de silicona (MEMS). Las ventajas de un sensor activo incluyen el hecho de que la perdida de calor es proporcional a la velocidad del flujo para que el sensor pueda usarse para proporcionar informacion sobre las caractensticas de la calada. Adicionalmente, el sensor no se afecta tanto por choques mecanicos durante la transportacion y la manipulacion.

Adicionalmente, los sistemas sensores tales como el descrito en el documento WO 99/20132 describen un sistema para fumar electrico que incluye un cigarrillo y un encendedor asociado configurado para detectar cuando el cigarrillo esta dentro de una cavidad del encendedor. El sistema de deteccion opera en dos modos para conservar la energfa de la batena. El primer modo tiene una primera frecuencia, baja, y el segundo modo tiene una segunda frecuencia, mas elevada. El sistema de deteccion cambia entre los dos modos de operacion en dependencia del cigarrillo que esta dentro de la cavidad.

Debido a que el sensor de flujo, y otros tipos de sensores proporcionados en los sistemas generadores de aerosol de la tecnica anterior, que incluye los descritos anteriormente, sf tienen numerosas desventajas, es un objetivo de la invencion proporcionar un sistema sensor de flujo mejorado, adecuado para un sistema generador de aerosol.

De conformidad con un primer aspecto de la invencion, se proporciona un sistema sensor de flujo para detectar el flujo de fluido indicativo de una calada en un sistema generador de aerosol, el sistema sensor que se dispone para operar en un primer modo, en el cual no se espera o detecta ninguna calada, y en un segundo modo, en el cual se espera o detecta una calada, y que comprende: un circuito de deteccion que comprende un resistor de deteccion y una salida de tension, el resistor de deteccion que se dispone para detectar el flujo de fluido basado en un cambio en la resistencia, el circuito de deteccion que se dispone de manera que el cambio en la resistencia del resistor de deteccion provoque un cambio en la salida de tension; y un generador de senal dispuesto para suministrar una senal de accionamiento pulsada S1 al circuito de deteccion para energizar el circuito de deteccion, de manera que el circuito de deteccion se energiza cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es alta y no se energiza cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es baja, en donde la senal de accionamiento pulsada S1 tiene una primera frecuencia f1 en el primer modo, y una segunda frecuencia f2, mayor que la primera frecuencia f1 en el segundo modo.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Debido a que el sistema sensor incluye un resistor de deteccion incorporado dentro de un circuito de deteccion, que tiene una tension de salida que es una tension de diferencia, la sensibilidad es alta y pueden detectarse pequenos cambios en el flujo. El uso de una senal de accionamiento pulsada S1 implica que el circuito de deteccion no se energiza constantemente, pero solamente se energiza siempre que la senal de accionamiento pulsada S1 sea alta, es decir, cuando la senal de onda cuadrada S1 es 1, en lugar de 0. Esto reduce significativamente el consumo de energfa. El sistema sensor puede estar constantemente activo, lo que implica que no se necesite un interruptor encendido/apagado separado. Las frecuencias f1 y f2 pueden elegirse para proporcionar sensibilidad adecuada y consumo de energfa. El sistema sensor puede usarse para obtener informacion cualitativa y cuantitativa de una calada.

El generador de senal para suministrar una senal de accionamiento pulsada comprende preferentemente un microcontrolador, la senal pulsada que se proporciona sobre una salida del microcontrolador. Si el generador de senal comprende un microcontrolador, preferentemente el microcontrolador se programa para controlar los valores de f1 y f2. En otras modalidades, el generador de senal para suministrar una senal de accionamiento pulsada puede ser cualquier tipo de circuito electronico programable.

Preferentemente, el sistema sensor de flujo comprende ademas una fuente de corriente dispuesta para suministrar una corriente de valor predeterminado a traves del circuito de deteccion, en donde la senal de accionamiento pulsada S1 se suministra a la fuente de corriente. La fuente de corriente de valor predeterminado permite que el resistor de deteccion en el circuito de deteccion se use a una corriente constante, lo que proporciona el metodo de operacion que tiene el consumo de energfa mas bajo. Debido a que la fuente de corriente se energiza por medio de la senal de accionamiento pulsada S1, la fuente de corriente no se energiza constantemente, sino que solamente se energiza siempre que la senal de accionamiento pulsada sea alta, lo que reduce ademas el consumo de energfa. La fuente de corriente reduce la no linealidad de la dependencia de la salida de tension del circuito de deteccion en la resistencia del resistor de deteccion. En una modalidad preferida, la fuente de corriente es una fuente de corriente que se compensa con la temperatura. Esto es ventajoso debido a que elimina cualquier cambio en la salida de tension del circuito de deteccion, si cambia la temperatura ambiente. En una modalidad, la fuente de corriente comprende una fuente de tension, dos transistores en una configuracion espejo, y un resistor de entrada.

Preferentemente, el sistema sensor de flujo comprende ademas un amplificador diferencial dispuesto para amplificar la salida de tension del circuito de deteccion. Esto es ventajoso debido a que la salida del circuito de deteccion puede ser solamente unos pocos mV. El amplificador diferencial preferentemente tiene un bajo consumo de energfa y una alta ganancia.

Preferentemente, el amplificador diferencial puede deshabilitarse cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es baja y puede habilitarse cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es alta. Esto reduce ademas el consumo de energfa. Preferentemente, la salida del amplificador diferencial es proporcional a la salida de tension del circuito de deteccion dentro de un intervalo de valores de la salida de tension del circuito de deteccion, y se satura cuando la salida de tension del circuito de deteccion es menor o mayor que el intervalo. Es decir, cuando la salida de tension del circuito de deteccion es menor que el intervalo, la salida del amplificador diferencial tiene un valor constante; cuando la salida de tension del circuito de deteccion es mayor que el intervalo, la salida del amplificador diferencial tiene un valor constante; y cuando la salida de tension del circuito de deteccion esta dentro del intervalo, existe una relacion lineal entre la salida del circuito de deteccion y la salida del amplificador diferencial.

Preferentemente, el sistema sensor opera en el segundo modo por un penodo de tiempo predeterminado despues que se ha detectado un cambio en la salida de tension del circuito de deteccion indicativo de una calada, y opera en el primer modo el resto del tiempo. De este modo, cuando se detecta una calada, o en cualquier otro momento, la senal de accionamiento pulsada S1 cambia de la primera frecuencia f a la segunda frecuencia mas alta f2. Esto

f

implica que el tiempo maximo para la calada, cuando el sensor opera en el primer modo, es de segundos. f puede elegirse para proporcionar un balance adecuado entre consumo de energfa y sensibilidad en el primer modo. Si se detecta una calada mientras el sensor opera en el segundo modo, el tiempo maximo para la calada es de

f

J2 segundos. f2 puede elegirse para proporcionar un balance adecuado entre consumo de energfa y sensibilidad en el segundo modo. En una modalidad, la primera frecuencia f es 3 Hz y la segunda frecuencia f2 es 22 Hz.

Preferentemente, el penodo de tiempo predeterminado, en el que el sensor opera en el segundo modo, despues de la deteccion de una calada, es igual al tiempo principal entre caladas para un usuario particular. Adicionalmente, el tiempo predeterminado puede ser adaptable, de manera que este se ajuste continuamente basado en un promedio en marcha de los tiempos previos entre caladas. Alternativamente, el penodo de tiempo predeterminado puede tener un valor fijo.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

51 el medio para suministrar la senal de accionamiento pulsada Si comprende un microcontrolador, preferentemente, se proporciona la salida de tension del circuito de deteccion hacia una entrada del microcontrolador. Esto puede ser por medio del amplificador diferencial. Entonces, en una modalidad, cuando la entrada al microcontrolador indica que se ha detectado una calada, el microcontrolador puede cambiar la senal de accionamiento pulsada Si en su salida, desde la primera frecuencia fi hacia la segunda frecuencia f2.

Preferentemente, se suministra una senal S2 para otros componentes en el sistema generador de aerosol, la senal

52 que es alta cuando la salida de tension del circuito de deteccion indica que se ha detectado una calada, y la senal S2 que es baja cuando la salida de tension del circuito de deteccion indica que no se ha detectado una calada. Si el medio para suministrar la senal de accionamiento pulsada Si comprende un microcontrolador, preferentemente la senal S2 se proporciona sobre una salida adicional del microcontrolador. Preferentemente, la salida de tension del circuito de deteccion se proporciona a una entrada del microcontrolador. Entonces, cuando la entrada al microcontrolador indica que se ha detectado una calada, el microcontrolador se dispone para emitir una senal alta S2, y cuando la entrada al microcontrolador indica que no se ha detectado una calada, el microcontrolador se dispone para emitir una senal baja S2. Los otros componentes en el sistema generador de aerosol pueden incluir, pero sin limitarse a, un mecanismo de aerosolizacion (que puede ser un mecanismo de vaporizacion, una maquina de vaporizacion, un mecanismo de atomizacion o una maquina de atomizacion), un atomizador, un elemento de calentamiento, y un indicador de calada.

El sistema sensor de flujo puede comprender ademas medios para ajustar la sensibilidad del sistema sensor, el medio para ajustar la sensibilidad que comprende uno o mas de: un resistor variable en el circuito de deteccion; un circuito autoajustable; y un generador de senal para suministrar una senal de calibracion pulsada Sc al circuito de deteccion.

El resistor variable puede ajustarse para cambiar la sensibilidad del sistema sensor. Preferentemente, el resistor de deteccion tiene un intervalo de resistencia de operacion (el intervalo que tiene una magnitud fija) y el ajuste del resistor variable cambia la posicion del intervalo de resistencia de operacion del resistor de deteccion, es decir, el punto bajo del intervalo de la resistencia de operacion. Esto, en cambio afecta la salida de tension del circuito de deteccion en la ausencia de una calada, que afecta la sensibilidad del sistema. En una modalidad preferida, el resistor variable se ajusta de manera que el intervalo de resistencia de operacion del resistor de deteccion tenga un punto bajo en cero o justo por debajo de cero. Esto proporciona la mejor sensibilidad.

El circuito de compensacion autoajustable puede usarse para cambiar la sensibilidad del sistema sensor. El circuito de compensacion puede formarse al conectar una salida del microcontrolador a la entrada no invertida del amplificador diferencial y al conectar la salida del amplificador diferencial a una entrada del microcontrolador. El microcontrolador puede monitorear la salida del amplificador diferencial Vout y suministrar una tension a la entrada de no inversion hasta que Vout = 0.

La senal de calibracion pulsada Sc se usa para ajustar la sensibilidad del sistema sensor. Preferentemente, en cada pulso de la senal de calibracion Sc, se ajusta el ancho de cada pulso de la senal de accionamiento pulsada Si. Este ajuste se dispone preferentemente para cambiar la proporcion de cada pulso de senal Si durante el cual puede detectarse un cambio en la salida de tension del circuito de deteccion indicativo de una calada. La senal de calibracion pulsada Sc puede disponerse para tener un pulso cada x-esimo pulso de la senal de accionamiento pulsada Si, que opera ya sea en la primera frecuencia o en la segunda frecuencia. x es cualquier valor adecuado, por ejemplo i000. Alternativamente, la senal de calibracion pulsada Sc puede disponerse para tener un pulso siempre que la senal de accionamiento pulsada Si cambie de la primera frecuencia a la segunda frecuencia, o en otros tiempos apropiados. Si el medio para suministrar la senal de accionamiento pulsada Si comprende un microcontrolador, preferentemente la senal de calibracion pulsada Sc se proporciona sobre una salida del microcontrolador.

El resistor de deteccion puede ser un resistor de silicona a base de MEMS. En otra modalidad, el resistor de deteccion puede formar parte de un sensor de silicona a base de MEMS. El sensor puede comprender ademas un resistor de referencia.

El circuito de deteccion puede comprender un puente Wheatstone que tiene una primera extremidad y una segunda extremidad y en donde la salida de tension es la diferencia entre una tension a traves de la primera extremidad y una tension a traves de la segunda extremidad.

De conformidad con un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un sistema generador de aerosol para recibir un sustrato formador de aerosol, el sistema que incluye un sistema sensor de flujo para detectar el flujo de fluido en el sistema generador de aerosol indicativo de una calada, el sistema sensor de flujo de conformidad con el primer aspecto de la invencion.

El sistema generador de aerosol puede ser un sistema generador de aerosol calentado electricamente. El sistema generador de aerosol puede ser un sistema para fumar. Preferentemente, el sistema es portable. Preferentemente,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

el sistema comprende un alojamiento para recibir el sustrato formador de aerosol y se disena para que pueda agarrarse por un usuario.

El sustrato formador de aerosol puede comprender un material que contiene tabaco, que comprende compuestos volatiles con sabor a tabaco que se liberan del sustrato al calentarse. El sustrato formador de aerosol puede comprender ademas un formador de aerosol. El sustrato formador de aerosol puede ser un sustrato solido, un sustrato lfquido, un sustrato gaseoso, o una combinacion de dos o mas de un solido, un lfquido y un gas.

Si el sustrato formador de aerosol es un sustrato lfquido, el sistema generador de aerosol puede comprender un mecanismo de aerosolizacion en contacto con la fuente de sustrato lfquido. El mecanismo de aerosolizacion puede comprender al menos un elemento de calentamiento para calentar el sustrato para formar el aerosol; en donde el elemento de calentamiento puede activarse cuando el sistema generador de aerosol detecta el flujo de fluido indicativo de una calada. Alternativamente, el elemento de calentamiento puede separarse del mecanismo de aerosolizacion pero en comunicacion con este. Al menos un elemento de calentamiento puede comprender un unico elemento de calentamiento o mas de un elemento de calentamiento. El elemento o los elementos de calentamiento pueden tomar cualquier forma adecuada para calentar el sustrato formador de aerosol de manera mas efectiva. El elemento de calentamiento preferentemente comprende un material electricamente resistivo.

El mecanismo de aerosolizacion puede incluir uno o mas elementos electromecanicos tales como elementos piezoelectricos. El mecanismo de aerosolizacion puede incluir elementos que usan efectos electrostaticos, electromagneticos o neumaticos. El sistema generador de aerosol puede comprender una camara de condensacion.

Durante la operacion, el sustrato puede contenerse completamente dentro del sistema generador de aerosol. En ese caso, un usuario puede tomar una calada de una boquilla del sistema generador de aerosol. Alternativamente, durante la operacion, el sustrato puede contenerse parcialmente dentro del sistema generador de aerosol. En ese caso, el sustrato puede formar parte de un artfculo separado y el usuario puede tomar una calada directamente en el artfculo separado.

El sistema generador de aerosol puede comprender a suministro de energfa. El suministro de energfa puede ser una batena de iones de litio o una de sus variantes por ejemplo, una batena de polfmero de iones de litio, o una batena de hidruro de mquel metalico, una batena de mquel cadmio, un supercapacitor, o una celda de combustible. En una modalidad alternativa, el sistema generador de aerosol puede comprender circuitos que se cargan mediante una porcion de carga externa y se disponen para proporcionar energfa a un numero predeterminado de caladas.

De conformidad con un tercer aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para accionar un sistema sensor de flujo para detectar el flujo de fluido indicativo de una calada en un sistema generador de aerosol, el sistema sensor que se dispone para operar en un primer modo, en el que no se espera o detecta ninguna calada, y en un segundo modo, en el que se espera o detecta una calada, el metodo que comprende las etapas de: suministrar una senal de accionamiento pulsada Si a un circuito de deteccion para energizar el circuito de deteccion, de manera que el circuito de deteccion se energiza cuando la senal de accionamiento pulsada Si es alta y no se energiza cuando la senal de accionamiento pulsada Si es baja, el circuito de deteccion que incluye un resistor de deteccion y una salida de tension, el resistor de deteccion que se dispone para detectar el flujo de fluido basado en un cambio en la resistencia del resistor de deteccion, el circuito de deteccion que se dispone de manera que el cambio en la resistencia del resistor de deteccion provoca un cambio en la salida de tension; y cambiar el sistema sensor entre el primer y segundo modos de operacion, en donde la senal de accionamiento pulsada Si tiene una primera frecuencia fi, en el primer modo, y tiene una segunda frecuencia f2, mayor que la primera frecuencia fi, en el segundo modo.

Accionar el sistema sensor de flujo con una senal de accionamiento pulsada Si implica que el circuito de deteccion no se energiza continuamente, sino que solamente se energiza cuando Si es alta. Esto reduce significativamente el consumo de energfa mientras que fi y f2 puedan elegirse para una sensibilidad adecuada.

En una modalidad, la etapa de cambiar el sistema sensor entre el primer y segundo modos de operacion comprende cambiar el sistema sensor del primer modo en donde la senal de accionamiento pulsada Si tiene una primera frecuencia fi al segundo modo en donde la senal de accionamiento pulsada Si tiene una segunda frecuencia f2, cuando se detecta una calada. La calada se detecta mediante un cambio en la salida de tension del circuito de deteccion. Adicional o alternativamente, la etapa de cambiar el sistema sensor entre el primer y segundo modos de operacion comprende cambiar el sistema sensor del primer modo en donde la senal de accionamiento pulsada Si tiene una primera frecuencia fi al segundo modo en donde la senal de accionamiento pulsada Si tiene una segunda frecuencia f2, cuando se espera una calada, basado en los habitos del usuario. El tiempo durante el que se espera una calada puede predecirse basado en los habitos del usuario. Por ejemplo, el sistema sensor puede cambiarse del primer modo al segundo modo, uno o mas de: un penodo predeterminado de tiempo despues de la calada anterior y un momento del dfa predeterminado. El penodo de tiempo predeterminado puede ser el tiempo principal entre caladas para el usuario, y esto puede adaptarse de manera que se ajuste continuamente basado en un promedio en marcha del tiempo entre caladas. Alternativamente, el penodo de tiempo predeterminado puede tener un valor fijo.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Esto es ventajoso debido a que, si el sistema sensor opera en el segundo modo antes de una calada, el tiempo de respuesta sera mucho mas corto.

Preferentemente, el metodo comprende suministrar la senal de accionamiento pulsada Si en la segunda frecuencia f2 para un penodo de tiempo predeterminado despues que se ha detectado un cambio en la salida de tension del circuito de deteccion indicativo de una calada, y suministrar la senal de accionamiento pulsada Si en la primera frecuencia fi en todos los otros tiempos.

Preferentemente, el metodo comprende ademas la etapa de suministrar una senal S2 a otros componentes en el sistema generador de aerosol, la senal S2 que es alta cuando la salida de tension del circuito de deteccion indica que se ha detectado una calada, y la senal S2 que es baja cuando la salida de tension del circuito de deteccion indica que no se ha detectado una calada. La senal S2 puede usarse para activar uno o mas de: un mecanismo de aerosolizacion, un atomizador, un elemento de calentamiento y un indicador de calada.

El metodo puede comprender ademas la etapa de ajustar la sensibilidad del sistema sensor, que comprende una o mas de: ajustar periodicamente la resistencia de un resistor variable en el circuito de deteccion; proporcionar un circuito de compensacion que se autoajusta; y suministrar una senal de calibracion pulsada Sc al circuito de deteccion.

El metodo puede comprender ademas la etapa de suministrar un aerosol a un usuario en dependencia de las caractensticas de una calada detectada por el circuito de deteccion. Las caractensticas descritas con relacion a un aspecto de la invencion tambien pueden aplicarse a otro aspecto de la invencion.

La invencion se describira ahora adicionalmente, a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 muestra una modalidad ilustrativa de un sistema sensor de conformidad con la invencion;

La Figura 2a muestra la senal GP2 de la Figura 1;

La Figura 2b muestra la senal Vout de la Figura 1 en la ausencia de una calada;

La Figura 2c muestra la senal Vout de la Figura 1 cuando se detecta una calada;

La Figura 3 muestra un arreglo alternativo para el circuito de deteccion de la Figura 1, en la forma de un puente Wheatstone;

La Figura 4 muestra como puede establecerse el punto de ajuste de relajacion; y La Figura 5 muestra un metodo de operacion del sistema sensor de la Figura 1.

Un sensor adecuado para usar en el sistema sensor de la presente invencion puede comprender un sustrato de silicona, una membrana de nitrato de silicona sobre el sustrato, y dos elementos de calentamiento de platino sobre la membrana. Los dos elementos de calentamiento son resistores, uno que actua de manera simultanea como un accionador y como un sensor, el otro como referencia. Tal sensor es ventajoso ya que proporciona una respuesta del sensor rapida. Otros sensores adecuados pudieran usarse, por supuesto. Durante la operacion, existe un cambio en la resistencia del resistor de deteccion debido al enfriamiento por un flujo de fluido adyacente. Este cambio en la resistencia se debe a las perdidas termicas.

El resistor de deteccion puede usarse a una temperatura constante, en cuyo caso se mide la energfa de calentamiento requerida aumentada y proporciona una indicacion del flujo de fluido. Alternativamente, el resistor de deteccion puede usarse a una energfa de calentamiento constante, en cuyo caso la temperatura disminuida proporciona la indicacion del flujo de fluido. Alternativamente, el resistor de deteccion puede usarse con una corriente constante, como se describira mas abajo, con referencia a las Figuras 1 y 3, en cuyo caso el cambio en el equilibrio de un circuito de deteccion proporciona la indicacion del flujo de fluido.

La Figura 1 muestra una modalidad ilustrativa de un sistema sensor de conformidad con la invencion. El sistema sensor 101 de la Figura 1 incluye un circuito de deteccion 103, una fuente de corriente de valor predeterminado en la forma de un espejo de corriente 105, un amplificador diferencial 107, y un generador de senal para suministrar una senal de accionamiento pulsada S1 en la forma de un microcontrolador 109 y un transistor de accionamiento 111.

El sistema sensor 101 de la Figura 1 incluye un circuito de deteccion 103. El circuito de deteccion 103 incluye resistores R1, R4 y un resistor variable Rv en la rama izquierda y resistores R2, R3 y el resistor de deteccion Rs en la rama derecha. El resistor de deteccion Rs es el resistor de deteccion de un sensor como el que se describio anteriormente, o de otro tipo de sensor adecuado. Rv es una resistencia ajustable y puede usarse para establecer el punto de ajuste de relajacion (por ejemplo, cuando no existe flujo de aire en el sistema), como se discutira ademas

10

15

20

25

30

35

mas abajo. Alternativamente, un circuito de compensacion que se autoajusta puede usarse para establecer el punto de ajuste de relajacion. En esta modalidad, puede conectarse una salida del microcontrolador a la entrada no invertida del amplificador diferencial (no se muestra en la Figura 1) y la Vout del amplificador diferencial puede conectarse a una entrada del microcontrolador. El microcontrolador puede usarse para monitorear la salida del amplificador diferencial Vout e inyectar una tension en la entrada de no inversion del amplificador diferencial hasta que Vout = 0.

La tension medida Vdiff es una medida de diferencia (en este caso ilustrativo, la diferencia entre V2 en la rama derecha B y Vi en la rama izquierda A). Cuando el circuito de deteccion 103 esta en equilibrio, la relacion de

R R + R„

resistencias en la rama izquierda, ------------- es igual a la relacion de resistencias en la rama derecha, ------------ lo

RV + R4

R

que resulta en VDIFF = V2 — V que es igual a cero. Apenas Rs se enfria por el flujo de fluido, existe un cambio en la resistencia de Rs, lo que resulta en un cambio en la tension de la rama derecha B y un valor diferente de cero

V.

y DIFF '

Puede mostrarse facilmente que, para el circuito de deteccion 103 de la Figura 1:

Vdiff = V2 — V

Vs

R

v R + R + R

R + R

R + R4 + R,

(1)

si Rv+R4 = R1 y Rs+R3 = R2 entonces

Vdiff = V — V= Vs[ 1 1 J = 0

La medicion de la diferencia Vdiff, proporciona una indicacion del flujo de fluido que provoca un cambio en la resistencia de Rs. Debido a que Vdiff es una medicion de la diferencia, pueden tomarse mediciones muy precisas, aun para un cambio pequeno en el flujo de fluido y por tanto de la resistencia. La configuracion permite que se registre la informacion, tal como el volumen y la intensidad de la calada. Se nota, a partir de la Ecuacion (1), que Vdiff no es linealmente dependiente de la resistencia de deteccion Rs.

En la modalidad de la Figura 1, la fuente de corriente de valor predeterminado tiene la forma de un espejo de corriente 105, que comprende dos transistores T1 y T2 en una configuracion de espejo, mas un resistor Rref. La corriente Im a T2 debe ser igual a Iref a T1 (que es tambien la corriente que pasa a traves del circuito de deteccion 103). Y:

V = R I + V

y S “REF1 REF ~ y BE

Por lo tanto:

V — V

y 0 y BE n

-V'-REF (2)

La no linealidad en el circuito de deteccion (ver Ecuaciones (1) y (2) anteriores) se compensa mediante el espejo de corriente. Esto es ventajoso debido a que, en un sistema que se compensa de esta manera para que no sea lineal, la no linealidad resulta ser dos veces menor que la no linealidad en un sistema compensado por una variacion de tension. De este modo, el espejo de corriente 105 en la modalidad de la Figura 1 reduce la no linealidad del sistema.

El espejo de corriente 105 puede tener cualquier configuracion adecuada. El espejo de corriente puede colocarse sobre el lado de alta tension del circuito de deteccion 103 en lugar de entre el circuito de deteccion y tierra como se muestra en la Figura 1. Cualquier tipo de transistor adecuado pudiera usarse para T1 y T2, que incluye transistores PNP, transistores NPN y transistores CMOS. Tambien son posibles arreglos alternativos para la fuente de corriente. El sistema sensor debe operar correctamente en un intervalo de temperatura razonable, y el espejo de corriente 105 se compensa para cualquier cambio de temperatura. Tambien estan disponibles otras fuentes de corriente que se compensan con la temperatura. Si la temperatura externa cambia, la tension de salida del circuito de deteccion, Vdiff, se afectara lo que puede ocasionar la operacion o mediciones imprecisas. T1 y T2 debenan tener las mismas

IM IREF

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

caractensticas electricas y colocarse juntas y en un empaque similar para minimizar cualquier diferencia de temperatura entre ellos.

Con referencia al arreglo particular del espejo de corriente 105, de un lado, si existe una diferencia de temperatura entre Ti y T2, debido a que los dos transistores tienen el mismo potencial a lo largo de sus uniones de emision base (Vbe), Vbe se mantiene constante. Esto implica que, si los dos transistores estan a temperaturas diferentes, la corriente a traves de Ti es diferente de la corriente a traves de T2, de manera que mantenga Vbe. Por otro lado, si la temperatura externa cambia como para afectar igualmente a Ti y T2, la corriente a traves de ambos transistores cambia igualmente para mantener Vbe constante.

El sistema sensor 101 tambien incluye un amplificador diferencial 107 en la salida del circuito de deteccion 103, para amplificar la tension de salida Vdiff, que es tfpicamente de solo unos pocos milivolts. En la Figura 1, se usa un amplificador AD623, hecho por Analog Devices, Inc de Massachusetts, Ee. UU. Tal amplificador usa menos de 0.5 mA y tiene una ganancia superior a 1000. Sin embargo, cualquier amplificador diferencial adecuado pudiera sustituirse. El amplificador 107 se conecta a un suministro de tension Vs, y la ganancia del amplificador se ajusta mediante el resistor Rg, de conformidad con:

Vn

, 100000

1 +------

Rg

DJFF

(3)

Asf, para una ganancia de “1000, Rg se ajusta en 100 Q.

La ecuacion (3) se aplica solamente a lo largo de un intervalo particular de Vdiff. A cada lado de este intervalo, el amplificador se saturara. En un ejemplo, si Vdiff = 0 V, Vout = 1.5 V. Si Vdiff < -1.5 mV, Vout se satura a 0 V. Si Vdiff > +1.5 mV, Vout se satura a 3 V. Dentro del intervalo -1.5 mV < Vdiff < +1.5 mV, la Ecuacion (3) se aplica, es decir, la relacion es lineal con un gradiente igual a la ganancia, que es alrededor de 1000, si Rg se ajusta a 100 Q.

El sistema sensor 101 tambien incluye un microcontrolador 109 y un transistor de accionamiento 111. En una modalidad, el microcontrolador tiene entrada GP0 y salidas GP2 y GP4. El circuito de deteccion 103 y el espejo de corriente 105 son los mayores consumidores de energfa en la Figura 1. Para reducir el consumo de energfa, el circuito de deteccion 103 y el espejo de corriente 105 no se energizan continuamente, sino que mas bien se accionan mediante una senal de accionamiento pulsada S1 del microcontrolador 109. La corriente pulsada Iref se suministra al espejo de corriente 105 y al circuito de deteccion 103 de acuerdo con la senal S1 en la salida GP2 del microcontrolador 109, por medio del transistor de accionamiento 111. El transistor de accionamiento 111 se comporta como un interruptor, y conduce cuando la senal GP2 es alta. La amplitud y la frecuencia del pulso se controlan mediante el microcontrolador 109. En esta modalidad, la salida Vout se conecta a la entrada GP0 del microcontrolador para digitalizar la salida del amplificador diferencial. Se observa la salida GP0 y en consecuencia pueden ajustarse la amplitud y la frecuencia de la senal pulsada en GP2. En la modalidad de la Figura 1, el microcontrolador 109 es un microcontrolador de 8 bits de tipo CMOS de la serie PIC12f675 basado en Flash hecho por Microchip Technology, Inc de Arizona, EE. UU. El microcontrolador tiene un puerto de suministro, un puerto de tierra y seis puertos de Entrada/Salida (I/O) GP0 al GP5, que incluye cuatro puertos para la conversion de Analogico a Digital. Este puede funcionar a 3 V. Por supuesto, pudiera usarse cualquier microcontrolador adecuado.

La Figura 2a muestra un pulso de la senal de onda cuadrada en la salida GP2 del microcontrolador (senal S1). La Figura 2b muestra como la senal GP2 afecta la senal en Vout en la ausencia de una calada. La Figura 2a muestra la tension contra el tiempo para GP2. La Figura 2b muestra la tension contra el tiempo para Vout. Los graficos de las Figuras 2a y 2b no estan en escala. Cada pulso de la senal en GP2 en la Figura 2a se divide en tres fases marcadas como f, g y h en la Figura 2a. Estas fases se discutiran mas abajo. La senal en Vout en la Figura 2b se divide en cinco fases, marcadas como a, b, c, d y e en la Figura 2b.

En la fase a, la senal GP2 es 0 V. Esto es antes de un pulso. Por lo tanto, no se suministra corriente al circuito de deteccion 103. El resistor de deteccion Rs no tiene corriente que fluye a traves de el, por lo que esta a la temperatura ambiente. La salida del circuito de deteccion 103, Vdiff es 0 V la cual produce una salida Vout de 1.5 V, como se discutio anteriormente.

En la fase b, la senal GP2 es 3 V. La corriente se suministra ahora al circuito de deteccion 103 lo que implica que la temperatura de Rs comienza a aumentar. La salida Vdiff del circuito de deteccion 103 aumenta a mas de 1.5 mV, lo que implica que la salida del amplificador Vout se satura a 3 V.

En la fase c, la temperatura de Rs continua en aumento y esto comienza a disminuir la salida del circuito de deteccion 103. Vdiff cae por debajo del nivel de saturacion de 1.5 mV de manera que se obtiene una respuesta lineal desde la salida del amplificador Vout. Asi, Vout cae linealmente con Vdiff a medida que se eleva la temperatura de Rs.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

En la fase d, la temperatura de Rs se ha elevado lo suficiente tal que Vdiff es menor que -1.5 mV y la salida del amplificador Vout se satura de nuevo, esta vez a 0V.

En la fase e, el pulso en GP2 ha terminado y asf la tension GP2 esta de nuevo en 0 V. La corriente no se suministra mas al circuito de deteccion 103, lo que implica que la salida Vdiff es 0 V lo que produce una salida Vout de 1.5 V, tal como en la fase a. Rs disminuye en temperatura por adelantado al proximo pulso.

En este sistema, puede detectarse una calada durante la fase c de Vout, es decir, durante la respuesta lineal del amplificador diferencial. En un arreglo convencional, el circuito de deteccion 103 se ajusta de manera que su equilibrio Vdiff = 0 se alcanza cuando la resistencia del calentador del sensor ha alcanzado una temperatura constante a un flujo igual a cero. Con una corriente constante, esto implica suministrar la corriente al sensor por un tiempo suficiente para que la resistencia del calentador del sensor alcance la temperatura de equilibrio. Esto implica un alto consumo de energfa del sensor. En esta modalidad de la invencion, el consumo de energfa se reduce mediante el ajuste de pulsos de manera que la resistencia del calentador no es, o es solamente, capaz de alcanzar su temperatura de equilibrio.

La Figura 2c muestra la senal en Vout, cuando se detecta una calada. La Figura 2c muestra la tension contra el tiempo para Vout. De nuevo, el grafico de la Figura 2c no esta en escala. Cuando se toma una calada, el flujo de fluido resultante provoca que la inclinacion de Vout (fase c) se mueva hacia la derecha. La cantidad que vana la inclinacion es proporcional a la velocidad del flujo. A medida que la inclinacion vana hacia la derecha, esto al final proporciona a la senal Vout la misma forma que la senal de accionamiento de GP2 mostrada en la Figura 2a. Esto se muestra en la Figura 2c. La senal GP2 va a cero antes o al mismo tiempo que comienza la inclinacion de la fase c. La calada se detecta justo antes del extremo del pulso GP2. Si la senal Vout se digitaliza (por medio de GP0), si su valor esta por encima de un valor umbral, entonces se considera que se detecto una calada. Asf, es importante que, sin ningun flujo de fluido y antes de la medicion, Vout sea 0 V.

La Figura 3 muestra un arreglo alternativo para el circuito de deteccion 103, en la forma de un cuarto de la configuracion del puente Wheatstone 303 que incluye el resistor de deteccion Rs. Los cuatro lados del puente Wheatstone incluyen resistores R1, Rv (en la extremidad izquierda A'), R2 y (R3 + Rs) (en la extremidad derecha B') respectivamente. De nuevo, Rv es una resistencia ajustable y se usa para establecer el punto de ajuste del puente Wheatstone. El arreglo del puente es ventajoso debido a que permite pequenas variaciones en la resistencia del sensor que se detecta. Adicionalmente, este arreglo reduce las variaciones provocadas por cambios en la temperatura ambiente.

La Figura 4 muestra como la resistencia variable Rv o un circuito de compensacion que se autoajusta puede usarse para establecer el punto de ajuste de la relajacion del circuito de deteccion 103 o puente Wheatstone 303 y ajusta la sensibilidad del sistema sensor. Como se describe con referencia a las fases b, c y d de la Figura 2b, la resistencia del sensor Rs se eleva cuando se energiza, a un valor determinado por la amplitud del pulso de la senal GP2 generada por el microcontrolador 109. Rv o el circuito de compensacion que se autoajusta puede usarse para determinar a que nivel tension ocurre esta variacion en Rs y esto se ilustra en la Figura 4.

El intervalo de valores que Rs puede tomar, con el cambio en la temperatura, se muestra en la Figura 4 en el intervalo 401. El impacto del ajuste Rv o el uso del circuito de compensacion que se autoajusta es mover el intervalo 401 a lo largo de la lmea diagonal, como indica la flecha 403. El punto de ajuste de relajacion es el punto al cual se coloca la variacion de la tension de Rs. El movimiento del intervalo 401 de Rs a lo largo de la lmea diagonal en la Figura 4 corresponde al movimiento de la inclinacion de la fase c de Vout en la Figura 2b a la izquierda o la derecha. La mejor sensibilidad se logra cuando el intervalo 401 comienza en cero o por debajo de cero en la Figura 4, lo que corresponde a la inclinacion Vout de la fase c que se coloca en o justo antes del extremo del pulso GP2 en la Figura 2b.

La Figura 5 muestra una modalidad del metodo de operacion del arreglo de la Figura 1. El tercio superior de la Figura 5 muestra la tension contra el tiempo para GP2 (senal S1). El tercio del centro de la Figura 5 muestra la tension contra el tiempo para Vout (que corresponde a GP0). El tercio inferior de la Figura 5 muestra la tension contra el tiempo para la salida del microcontrolador Vctrl (que corresponde a la senal S2 en GP4). Los graficos de la Figura 5 no estan en escala. Como ya se discutio, para minimizar el consumo de energfa, el circuito de deteccion 103 o puente Wheatstone 303 y el espejo de corriente 105 se energizan con una senal de accionamiento pulsada S1 en GP2. En la Figura 2a se muestra un pulso cuadrado de GP2. El lado izquierdo de la Figura 5 muestra la senal que opera en un primer modo. El lado derecho de la Figura 5 muestra la senal que opera en un segundo modo.

El lado izquierdo de la Figura 5 muestra el metodo de operacion cuando no se detecta una calada, y la senal opera en un primer modo. El pulso de frecuencia, mientras que la senal opera en un primer modo, en esta modalidad es de 3Hz, es decir, un pulso aproximadamente cada 330 ms. Esta frecuencia proporciona un buen compromiso entre la sensibilidad y el consumo de energfa. La amplitud del pulso de Gp2 es 12.1 ms en esta modalidad. En consecuencia, la tension Vout tiene la forma mostrada en el lado izquierdo de la Figura 5. Se nota que cada pulso de Vout en la mitad inferior del lado izquierdo de la Figura 5 tiene la forma mostrada en la Figura 2b, pero la forma del

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

pulso se muestra solamente de manera esquematica en la Figura 5. En el lado izquierdo de la Figura 5, no se ha detectado ninguna calada as^ que la forma del pulso es como la que se muestra en la Figura 2b, en lugar de la que se muestra en la Figura 2c.

El lado derecho de la Figura 5 muestra el metodo de operacion cuando se detecta una calada y la senal opera en un segundo modo. La calada se detecta en el momento 501. Como puede observarse en el tercio del centro del lado derecho de la Figura 5, la calada se detecta debido a que la porcion inferior del pulso Vout (final de la inclinacion de la fase c) tiene un valor mas alto. Esto corresponde al flujo de fluido que mueve la inclinacion en la fase c hacia la derecha, de manera que la inclinacion se corta antes de alcanzar la fase d, mediante la senal GP2 que retorna a 0 V. Cuando se detecta una calada en el momento 501, la deteccion en la entrada GP0 cambia la senal S2 de la salida GP4 de 0 a 1, de manera que Vctrl se enciende, como se muestra en el tercio inferior del lado derecho de la Figura 5. La deteccion en la entrada GP0 tambien provoca un cambio en el pulso de la frecuencia de GP2 y el sistema comienza a operar en un segundo modo. Por supuesto, el cambio de la senal GP4 puede tambien usarse para controlar otros circuitos, por ejemplo un mecanismo de aerosolizacion, un atomizador, un elemento de calentamiento y un indicador de calada. Ahora, en esta modalidad, el pulso de frecuencia de GP2 en el segundo modo, es 22 Hz, es decir, un pulso aproximadamente cada 45 ms, como se muestra en el tercio superior del lado derecho de la Figura 5. Se nota que la amplitud del pulso permanece igual que en el primer modo, es decir, de 12.1 ms en esta modalidad. Se nota que la porcion inferior de la senal Vout sigue la curva en lmeas de puntos marcada 503. Esta curva es el perfil de la calada, ya que la cantidad de inclinacion de la Vout que se mueve a la derecha es proporcional a la velocidad del flujo. A medida que la porcion de la senal Vout aumenta, la velocidad del flujo aumenta desde cero a su valor maximo y, como la porcion inferior de la senal Vout disminuye desde su valor maximo a cero, la velocidad del flujo disminuye desde el valor maximo a cero.

En esta modalidad, el sistema se ha calibrado propiamente; esto puede observarse en la curva 503, que se aproxima pero no excede el valor alto de Vout. Esto es equivalente al intervalo de Rs 401 en la Figura 4 que comienza en o justo por debajo de cero y la inclinacion de la fase c de Vout que se coloca en o justo antes del extremo del pulso GP2. Esta calibracion puede lograrse mediante la variacion de Rv o del circuito de compensacion, como se discutio anteriormente con referencia a la Figura 4, o mediante un metodo de calibracion alternativo, que se discutira mas abajo.

En el tiempo 505, cuando de nuevo no se detecta ningun cambio en Vout, la salida Vctrl retorna a 0 V. El pulso de GP2 permanece en la segunda frecuencia de 22 Hz por un penodo de tiempo predeterminado despues que se detecta la calada en el tiempo 501 hasta el tiempo 507, cuando este retorna a la primera frecuencia de 3 Hz. Este penodo de tiempo 501 al 507 puede igualmente predeterminarse o basarse en los habitos del usuario. Por ejemplo, el penodo de tiempo pudiera corresponder al penodo de tiempo principal entre dos caladas.

De este modo, durante el primer modo, cuando el pulso de la frecuencia GP2 es 3 Hz, en el peor de los casos, el tiempo de la primera calada es aproximadamente 330 ms. Si se toma una calada durante el segundo modo, cuando el pulso de la frecuencia GP2 es 22 Hz, el tiempo de respuesta maximo es mucho mas rapido, y en el peor de los casos, el tiempo de una calada es aproximadamente 45 ms.

La senal Vout, que representa la calada, puede registrarse y puede usarse para determinar varios datos. Por ejemplo, el tiempo completo principal para una calada puede registrarse a partir de la senal Vout. Este es el tiempo 501 al 505 en la Figura 5. Ademas, la inclinacion de la curva 503 puede usarse para calcular la fuerza o intensidad con la que el usuario aspira. Ademas, el volumen de la calada puede determinarse a partir del perfil de la calada 503 a lo largo del tiempo 501 al 505. Ademas, el tiempo principal entre caladas puede registrarse a partir de la senal Vout (aunque se nota que solamente se muestra una calada en la Figura 5, por simplicidad).

Esta informacion puede alimentarse dentro del microcontrolador, y esto permite una gran flexibilidad en la operacion. Por ejemplo, a partir del tiempo entre caladas registrado, el microcontrolador puede adaptar el penodo de tiempo durante el cual GP2 permanece a la frecuencia alta (501 al 507) de acuerdo con los habitos del usuario. Como un ejemplo adicional, el microcontrolador pudiera cambiar automaticamente desde el pulso de baja frecuencia de GP2 al pulso de alta frecuencia de GP2, en un tiempo cuando se espera la proxima calada, basado en los habitos del usuario. Esto disminuira el tiempo de respuesta, es decir, el tiempo para la calada. Como un ejemplo adicional, puede registrarse la fuerza con la cual el usuario aspira, y usarse para controlar el suministro de aerosol, por ejemplo, en el accionador, el mecanismo de aerosolizacion o el elemento de calentamiento, para satisfacer al usuario.

El metodo de operacion mostrado en la Figura 5 puede implementarse mediante el software del microcontrolador. Primero, el software energiza e inicializa el microcontrolador. Luego, el software realiza una estabilizacion electronica. Una vez que estos procesos se han completado, el microcontrolador puede usarse para generar pulsos sobre GP2 y leer la respuesta en Vout. Si Vout no es mayor que 0.1 V, no se detecto una calada, en cuyo caso la senal S1 de GP2 se ajusta en un primer pulso de frecuencia, en este caso 3 Hz. El microcontrolador continua la generacion de pulsos con el primer pulso de frecuencia y lee la respuesta en Vout hasta que se detecta una calada.

5

10

15

20

25

30

35

Si Vout es mayor que 0.1 V, se detecto una calada, en cuyo caso se inicia un temporizador cuenta atras. Esto corresponde al tiempo 501 en la Figura 5. La salida del microcontrolador Vctrl hacia la GP4 (S2) se ajusta en alta y la senal de GP2 se ajusta en un segundo pulso de frecuencia, en este caso 22 Hz. El microcontrolador genera pulsos en la segunda frecuencia en GP2 y lee las respuestas en Vout. Si Vout es mayor que 0.1 V, la calada aun se detecta, en cuyo caso el pulso de GP2 S1 aun se pulsa en la segunda frecuencia y la salida del microcontrolador Vctrl a la GP4 (S2) permanece alta.

Si Vout no es mayor que 0.1 V, no se detecta mas una calada. Esto corresponde al tiempo 505 en la Figura 5. En ese caso, Vctrl se ajusta en baja. Entonces, si el temporizador cuenta atras no esta en cero, el penodo de tiempo durante el cual el pulso GP2 debena permanecer en la frecuencia alta aun no ha expirado, es decir el tiempo 507 en la Figura 5 aun no se ha alcanzado. En ese caso, la senal pulsada de GP2 S1 permanece en la frecuencia alta.

Si el temporizador cuenta atras es cero, el penodo de tiempo durante el cual el pulso de GP2 debena permanecer en la frecuencia alta ha expirado, es decir, se ha alcanzado el tiempo 507 en la Figura 5. En ese caso, la senal pulsada de GP2 S1 retorna a la primera baja frecuencia.

Como se discutio anteriormente, la sensibilidad del sistema puede establecerse mediante el ajuste de Rv o la inyeccion de tension hacia la entrada de no inversion del amplificador diferencial hasta que la salida del amplificador Vout sea 0 V. Otra via es utilizar una senal de calibracion Sc. Un pulso sobre la senal de calibracion Sc puede generarse periodicamente, por ejemplo cada x pulsos (por ejemplo 1000 pulsos) de la senal S1 en GP2, o siempre que la senal de GP2 cambie del segundo modo (22 Hz) al primer modo (3 Hz). Con referencia a la Figura 2a una vez mas, el pulso de calibracion se usa para mantener un penodo de tiempo constante para la fase d, es decir, cuando Vout es 0 V. Si se usa un pulso de calibracion, la amplitud del pulso de GP2 no se fija mas, sino que es variable. El pulso de GP2 se divide en tres fases, f, g y h como se muestra en la Figura 2a. Durante la calibracion, en la fase f, la cual tiene una duracion de tiempo fija (de 6 ms en una modalidad), la senal de GP2 se mantiene alta a 3 V, sin importar la senal Vout. En la fase g, se monitorea la senal Vout y, siempre que Vout permanezca mayor que 0 V (de manera que esta tanto en la fase b o c - ver la Figura 2b), la senal de Gp2 se mantiene alta a 3 V. En cuanto la senal Vout alcanza 0 V (fase d - ver la Figura 2b), el tiempo se registra y el penodo de tiempo para la fase h de GP2, que corresponde a la fase d de Vout, se ajusta a una duracion de tiempo fijo (en una modalidad de 300 ps). Durante la calibracion, en esta modalidad, si Vout no alcanza 0 V despues de un tiempo del pulso total (f + g + h) de 14 ms, se considera que se detecto una calada.

En el modo de operacion normal, la amplitud total del pulso de GP2 es f + g + h. El tiempo g que se registro durante la calibracion se usa ahora para calcular la longitud total del pulso. Este metodo de calibrar el sistema para establecer la sensibilidad es muy ventajoso por las siguientes razones. Primeramente, la resistencia ajustable Rv puede reemplazarse por una resistencia fija. En segundo lugar, la calibracion automatica ocurre siempre que la senal de calibracion pulsada Sc tenga un pulso. Esto implica que no hay necesidad de ajustar manualmente cualquiera de los componentes en el sistema, aun durante la fabricacion o durante el mantenimiento, a medida que el sistema se ajustara automaticamente a la mejor sensibilidad. La ventana de tiempo seleccionada en esta modalidad, de 6 ms a 14 ms, es lo suficientemente grande para permitir cualquier variacion en la temperatura ambiente y responder a varios componentes electronicos, pero pudiera seleccionarse cualquier ventana de tiempo.

Claims (13)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema sensor de flujo (101) para detectar el flujo de fluido indicativo de una calada en un sistema generador de aerosol, el sistema sensor se dispone para operar en un primer modo, en el que no se espera ninguna calada o no se detecta ninguna calada, y en un segundo modo, en el que se espera una calada o se detecta una calada, y que comprende:

   un circuito de deteccion (103) que comprende un resistor de deteccion (Rs) y una salida de tension, el resistor de deteccion (Rs) se dispone para detectar el flujo de fluido indicativo de una calada basado en un cambio en la resistencia, el circuito de deteccion (103) se dispone de manera que el cambio en la resistencia del resistor de deteccion (Rs) provoca un cambio en la salida de tension; y

   un generador de senal (109, 111) dispuesto para suministrar una senal de accionamiento pulsada S1 al circuito de deteccion (103) para accionar el circuito de deteccion (103), de manera que el circuito de deteccion (103) se acciona mediante la senal S1 cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es alta y no se acciona cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es baja, en donde la senal de accionamiento pulsada S1 tiene una primera frecuencia f en el primer modo, y una segunda frecuencia f2, mayor que la primera frecuencia f en el segundo modo y en donde el generador de senal se configura para cambiar del primer modo al segundo modo cuando se espera una calada o se detecta una calada por el circuito de deteccion (103).
2. 2. Un sistema sensor de flujo de conformidad con la reivindicacion 1, que comprende ademas una fuente de corriente (105) dispuesta para suministrar una corriente de valor predeterminado a traves del circuito de deteccion (103), en donde la senal de accionamiento pulsada S1 se suministra a la fuente de corriente (105).
3. 3. Un sistema sensor de flujo de conformidad con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, que comprende ademas un amplificador diferencial (107) dispuesto para amplificar la salida de tension del circuito de deteccion (103).
4. 4. Un sistema sensor de flujo de conformidad con la reivindicacion 3 en donde la salida del amplificador diferencial es proporcional a la salida de tension del circuito de deteccion (103) dentro de un intervalo de valores de la salida de tension del circuito de deteccion (103), y se satura cuando la salida de tension del circuito de deteccion (103) es menor o mayor que el intervalo.
5. 5. Un sistema sensor de flujo de conformidad con cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas medios para ajustar la sensibilidad del sistema sensor, los medios para ajustar la sensibilidad comprenden uno o mas de:

   un resistor variable en el circuito de deteccion; un circuito de compensacion que se autoajusta; y

   un generador de senal para suministrar una senal de calibracion pulsada Sc al circuito de deteccion (103).
6. 6. Un sistema sensor de flujo de conformidad con cualquier reivindicacion anterior en donde el circuito de deteccion (103) comprende un puente Wheatstone (303) que tiene una primera extremidad y una segunda extremidad y en donde la salida de tension es la diferencia entre una tension a traves de la primera extremidad y una tension a traves de la segunda extremidad.
7. 7. Un sistema generador de aerosol para recibir un sustrato formador de aerosol, el sistema incluye un sistema sensor de flujo (101) para detectar el flujo de fluido en el sistema generador de aerosol indicativo de una calada, el sistema sensor de flujo de conformidad con cualquier reivindicacion anterior.
8. 8. Un sistema generador de aerosol de conformidad con la reivindicacion 7, que comprende ademas:

   al menos un elemento de calentamiento para calentar el sustrato para formar un aerosol;

   en donde el sistema sensor de flujo se dispone para activar el elemento de calentamiento cuando el sistema sensor de flujo (101) detecta el flujo de fluido indicativo de una calada.
9. 9. Un metodo para accionar un sistema sensor de flujo (101) para detectar el flujo de fluido indicativo de una calada en un sistema generador de aerosol, el sistema sensor (101) se dispone para operar en un primer modo, en el que no se espera ninguna calada o no se detecta ninguna calada, y en un segundo modo, en el que se espera una calada o se detecta una calada, el metodo comprende la etapas de:

   suministrar una senal de accionamiento pulsada S1 a un circuito de deteccion (103) para accionar el circuito de deteccion, de manera que el circuito de deteccion se accione por la senal S1 cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es alta y no se accione cuando la senal de accionamiento pulsada S1 es baja, el circuito de deteccion (103) incluye un resistor de deteccion (Rs) y una salida de tension, el resistor de deteccion (Rs) se dispone para

   detectar el flujo de fluido indicativo de una calada basado en un cambio en la resistencia del resistor de deteccion (Rs), el circuito de deteccion (103) se dispone de manera que el cambio en la resistencia del resistor de deteccion provoca un cambio en la salida de tension; y

   cambiar el sistema sensor (101) entre el primer y segundo modos de operacion, en donde la senal de 5 accionamiento pulsada Si tiene una primera frecuencia fi, en el primer modo, y tiene una segunda frecuencia f2, mayor que la primera frecuencia fi, en el segundo modo, cuando se espera una calada o se detecta una calada por el circuito de deteccion.
10. 10. Un metodo de conformidad con la reivindicacion 9, en donde la etapa de cambiar el sistema sensor (101) entre el primer y segundo modos de operacion comprende cambiar el sistema sensor desde el primer modo en donde la

    10 senal de accionamiento pulsada S1 tiene una primera frecuencia f1 al segundo modo en donde la senal de accionamiento pulsada S1 tiene una segunda frecuencia f2, cuando se espera una calada, basado en los habitos del usuario.
11. 11. Un metodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10, que comprende ademas la etapa de suministrar una senal S2 a otros componentes en el sistema generador de aerosol, la senal S2 que es alta cuando la

    15 salida de tension del circuito de deteccion (103) indica que se ha detectado una calada, y la senal S2 que es baja cuando la salida de tension del circuito de deteccion (103) indica que no se ha detectado una calada.
12. 12. Un metodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a la 11, que comprende ademas la etapa de ajustar la sensibilidad del sistema sensor, que comprende uno o mas de:

    ajustar periodicamente la resistencia de un resistor variable en el circuito de deteccion;

    20 proporcionar un circuito de compensacion que se autoajusta; y

    suministrar una senal de calibracion pulsada Sc al circuito de deteccion (103).
13. 13. Un metodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a la 12 que comprende ademas la etapa de suministrar un aerosol a un usuario en dependencia de las caractensticas de una calada detectada por el circuito de deteccion (103).