(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次装置に接続するための一次装置であって、前記一次装置が少なくとも３つの電気接点と、
電圧供給源と、
コントローラとを備え、
前記一次装置内にあるそれぞれの電気接点が、前記接点と前記電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、前記接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチとを持ち、
前記コントローラが、前記それぞれのスイッチに接続され、かつ配向動作中に、対のスイッチを連続的に閉じて前記電圧供給源を前記二次装置に接続するように構成され、それぞれの対のスイッチが、前記接点の一つに関連付けられたハイスイッチと、前記接点の別の一つに関連付けられたロースイッチを備え、また複数の前記対のスイッチに関連付けられた前記接点間の電圧差を記録して、前記記録された電圧から前記一次装置に対する前記二次装置の配向を決定するように構成されている、一次装置。
【請求項２】
前記コントローラが、前記二次装置の前記決定された配向に応答して複数の前記スイッチを閉じるように構成されている、請求項１に記載の一次装置。
【請求項３】
前記一次装置が電気的な充電装置であり、充電動作前に、前記二次装置の前記決定された配向に応答して前記コントローラが複数の前記スイッチを閉じるように構成されている、請求項２に記載の一次装置。
【請求項４】
前記それぞれのスイッチがトランジスタである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の一次装置。
【請求項５】
前記複数の配向のそれぞれについての対のスイッチそれぞれに関連付けられた前記接点間で期待される電圧差の記録を格納する不揮発性メモリを備え、前記コントローラが、前記配向動作中に記録された電圧差を前記期待される電圧差と比較して、前記二次装置の配向を決定するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の一次装置。
【請求項６】
前記一次装置の前記電圧供給源と前記電気接点との間に電流制限スイッチと並列に接続された電流制限レジスタをさらに備え、前記コントローラが、前記配向動作中に前記電流制限スイッチを開いた状態に保持するよう構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の一次装置。
【請求項７】
少なくとも５つの電気接点を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の一次装置。
【請求項８】
一次装置および二次装置を備えた電気システムであって、前記一次装置が少なくとも３つの電気接点を備え、前記二次装置が異なる機能に関連付けられた複数の電気接点を持ち、前記二次装置上の前記電気接点が複数の配向で前記一次装置の前記電気接点と噛み合うことができ、前記一次装置が、
電圧供給源と、
コントローラとを備え、
前記一次装置内にあるそれぞれの電気接点が、前記接点と前記電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、前記接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチとを持ち、
前記コントローラが、前記それぞれのスイッチに接続され、配向動作中に、対のスイッチを連続的に閉じて前記電圧供給源を前記二次装置に接続するように構成され、それぞれの対のスイッチが前記接点の一つに関連付けられたハイスイッチおよび前記接点の別の一つに関連付けられたロースイッチを備え、それぞれの対のスイッチに関連付けられた前記接点間の電圧差を記録して、前記記録された電圧から前記一次装置に対する前記二次装置の配向を決定するように構成されている、電気システム。
【請求項９】
前記二次装置が前記二次装置上のそれぞれの対の接点間に接続されたダイオードを備える、請求項８に記載の電気システム。
【請求項１０】
前記一次装置および前記二次装置がそれぞれ少なくとも５つの接点を持つ、請求項８または９に記載の電気システム。
【請求項１１】
前記二次装置が二次電池を備える、請求項８、９または１０に記載の電気システム。
【請求項１２】
二次装置が接続される一次装置に対する前記二次装置の配向を検出する方法であって、前記一次装置が少なくとも３つの電気接点を備え、前記二次装置が前記二次装置の異なる機能に関連付けられた複数の電気接点を持ち、前記二次装置上の前記電気接点が複数の配向で前記一次装置の前記電気接点と噛み合うことができ、前記一次装置が電圧供給源およびコントローラを備え、前記一次装置内にあるそれぞれの電気接点が前記接点と前記電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、前記接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチとを持ち、前記方法が、
前記対のスイッチを連続的に閉じて前記電圧供給源を前記二次装置に接続する工程であって、それぞれの対のスイッチは前記接点の一つに関連付けられたハイスイッチと、前記接点の別の一つに関連付けられたロースイッチとを備える、工程と、
それぞれの対のスイッチに関連付けられた前記接点間の電圧差を記録する工程と、
前記記録された電圧から、前記一次装置に対する前記二次装置の配向を決定する工程とを含む、方法。
【請求項１３】
前記一次装置が、前記複数の配向のそれぞれについて対のスイッチそれぞれに関連付けられた前記接点間で期待される電圧差の記録を格納する不揮発性メモリを備え、前記方法が、配向動作中に記録された電圧差を前記期待される電圧差と比較して前記二次装置の配向を決定する工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第一の対のスイッチと関連付けられた接点間で前記期待される電圧差が未定義である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
一次装置に接続された二次装置を充電する方法であって、前記一次装置が少なくとも３つの電気接点を備え、前記二次装置が前記二次装置の異なる機能に関連付けられた複数の電気接点を持ち、前記二次装置上の前記電気接点が複数の配向で前記一次装置の前記電気接点と噛み合うことができ、前記一次装置が電圧供給源およびコントローラを備え、前記一次装置内にあるそれぞれの電気接点が前記接点と前記電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、前記接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチとを持ち、前記方法が、
請求項１２または１３の方法に従い、前記一次装置に対する前記二次装置の前記配向を決定する工程と、前記二次装置の前記決定された配向に応答して複数の前記スイッチを閉じる工程と、少なくとも一つの前記閉じたスイッチを通して前記一次装置から前記二次装置へ充電電流を供給する工程とを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一次装置に電気的に接続された二次装置の配向を検出するための方法およびシステムに関連し、ここで二次装置は、一次装置に複数の配向で接続できる。本発明は、特に一次装置から二次装置を充電することと、特に複数の異なる配向で充電装置と結合できる複数の対称的に配置された電気接点を有する装置を充電することに関連する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用電子装置は、充電する目的でx、およびソフトウェア更新または使用データなどデータを交換する目的で、別の電気的な装置に電気的に接続することが必要なことがよくある。通常、データは一組の電気接点を通して転送され、電力は別の組の電気接点を通して転送される。
【０００３】
１つの装置にあるデータ接点がその他の装置にあるデータ接点と結合し、同様に１つの装置にある電力接点がその他の装置にある電力接点と結合するように、正しい電気的な接続がなされていることを確認するために、従来技術のシステムでは、正しい接続のみを形成できる機械的手段に依存してきた。これは、装置ハウジングまたはハウジング上のソケットを非対称的に製作しなければならないことを意味する。
【０００４】
ところが、非対称的なハウジングは、技術的および審美的に望ましくないことがある。２つの装置を互いに対して一つの特定の配向に強制する機械的手段を必要とすることなく、２つの装置上の電力およびデータ接点が正しく一つに結合されるようにすることが本発明の目的である。
【発明の概要】
【０００５】
第一の態様では、二次装置に接続するための一次装置が提供されており、一次装置が少なくとも３つの電気接点と、
電圧供給源と、
コントローラとを備え、
ここで、一次装置内にあるそれぞれの電気接点は、接点と電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチを持ち、
また、コントローラは、それぞれのスイッチに接続され、かつ配向動作中に、対のスイッチを連続的に閉じて電圧供給源を装置に接続するように構成されており、それぞれの対のスイッチは、接点の一つに関連付けられたハイスイッチおよび接点の別の一つに関連付けられたロースイッチを備え、かつ複数の対のスイッチに関連付けられた接点間の電圧差を記録し、記録された電圧差を基に一次装置に対する二次装置の配向を決定するように構成されている。
【０００６】
二次装置は、異なる機能に関連付けられた複数の電気接点を持つことができ、また二次装置の電気接点は複数の配向で一次装置の電気接点に噛み合うことができる。
【０００７】
コントローラは、決定された二次装置の配向に応答して、複数のスイッチを閉じるように構成されてもよい。このように、一次装置内にある電気接点の機能は、二次装置の配向に応じて、二次装置の電気接点の機能と一致するように構成できる。
【０００８】
したがって、一次装置および二次装置は複数の異なる相対的な配向で一つに結合されることができ、特定の相対的な配向を強制するための２つの装置の機械的なキーイングは一切必要としない。装置ハウジングは回転対称に作製でき、これが技術的または審美的な理由から有利なことがある。いくつかの異なる配向で一つに結合されうる装置は通常、１つ以上の限定された配向数でのみ一つに結合されうる装置よりも使用が簡単でもある。複数の配向は、有限数の配向であることが好ましい。
【０００９】
一次装置内の電圧供給源を使用し、複数の対の接点での電圧降下を測定して、一次装置および二次装置の相対的な配向を決定することにより、二次装置内からの電力は必要とされない。よって、例えば、二次装置内の電池が完全に放電されたために二次装置に使用可能な電力がない場合でも、システムは作動できる。
【００１０】
一次装置は充電装置でもよく、またコントローラは、充電動作の前に、決定された二次装置の配向に応答して複数のスイッチを閉じるように構成されてもよい。
【００１１】
適切な任意のスイッチを使用しうるが、一つの実施形態では、それぞれのスイッチはトランジスタである。
【００１２】
一次装置は不揮発性メモリを備えうるが、これは、複数のそれぞれの配向について複数のそれぞれの対のスイッチに関連付けられた接点間で期待される電圧差の記録を格納し、コントローラは配向動作中に記録された電圧差を期待される電圧差と比較して二次装置の配向を決定するように構成されうる。
【００１３】
一次装置は、電圧供給源と装置上にある電気接点との間に電流制限スイッチと並列に接続される電流制限レジスタをさらに備えうるが、ここでコントローラは、配向動作中に電流制限スイッチを開いた状態に保持するよう構成されうる。これにより、配向動作中には制限された電流のみが二次装置接点に通過するが、充電動作中にはより大きな電流が二次装置に通過できる。
【００１４】
一次装置は、少なくとも５つの電気接点を備えうる。一つの実施形態で、一次装置はソケット内部に５つの電気接点を備える。ソケットは正十角形の断面を持つ。５つのそれぞれの電気接点は、中心点の周りに回転対称パターンで等間隔に配置される。それぞれの接点は、ソケットの２つの隣接した辺にわたりうる。
【００１５】
本発明の第二の態様では、一次装置および二次装置を備えた電気システムが提供されており、一次装置は少なくとも３つの電気接点を備え、二次装置は異なる機能に関連付けられた複数の電気接点を持ち、また二次装置上の電気接点は複数の配向で一次装置の電気接点と噛み合うことができ、一次装置は、
電圧供給源と、
コントローラとを備え、
ここで、一次装置内にあるそれぞれの電気接点は、接点と電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチを持ち、
また、コントローラは、それぞれのスイッチに接続され、かつ配向動作中に、対のスイッチを連続的に閉じて電圧供給源を二次装置に接続するように構成されており、それぞれの対のスイッチは、接点の一つに関連付けられたハイスイッチおよび接点の別の一つに関連付けられたロースイッチを備え、かつ複数の対のスイッチに関連付けられた接点間の電圧差を記録し、記録された電圧差を基に一次装置に対する二次装置の配向を決定するように構成されている。
【００１６】
複数の配向は、有限数の配向であることが好ましい。
【００１７】
有利なことに、二次装置は、二次装置の複数の対の接点間に接続された保護ダイオードを備える。
【００１８】
一次装置および二次装置は、それぞれ少なくとも４つの接点を持ちうる。二次装置上の２つの接点はデータ接点とすることができるが、一つの接点はハイサイド電源接点、他方の接点はローサイド電源接点または電気接地の接点としうる。
【００１９】
二次装置は二次電池を備えうる。
【００２０】
二次装置は、二次装置上の電気接点が複数だが有限数の配向で一次装置の電気接点と噛み合うことができるように、一次装置内にあるソケット内に複数だが有限数の配向で嵌合する形状としうる。二次装置は、正多角形の断面を持つハウジングを持ちうる。一次装置は、対応する正多角形の断面を持つソケットを持ちうる。例えば、二次装置およびソケットは、四角形、五角形、六角形、八角形または十角形の断面を持ちうる。
【００２１】
二次装置は、電気接点よりも多い数の辺を持つハウジングを持ちうる。例えば、二次装置は、電気接点の２倍の数の辺を持つハウジングを持ちうる。一例では、二次装置は、十角形の断面を持つハウジングと、５つの電気接点とを持つ。
【００２２】
二次装置上の電気接点は、回転対称パターンで配置されてもよい。一次装置上の電気接点も、回転対称パターンで配置されうる。二次装置上の電気接点は、二次装置の端面上の中心点の周りに等しい角度間隔で配置されうる。別の方法として、二次装置は、装置の端面上の一つの中心接点と、その中心接点の周りに対称的に配置された複数のさらなる電気接点とを備えうる。
【００２３】
二次装置上の電気接点は、装置の２つ以上の辺にわたり延びてもよい。二次装置が一次装置に対して二次装置にある辺の数と同一の配向数で配向できる場合、これは、一次装置上のそれぞれの電気接点が二次装置上の所定の任意の接点と噛み合うことができる、２つ以上の位置を持つことができることを意味する。よって、電気的に明確な配向であるよりも機械的に明確な配向となりうる。例えば、二次装置が１０辺を持つハウジングを持ち、一次装置に対して１０の異なる物理的な配向に配向されうるが５つの電気接点のみがそれぞれ二次装置のハウジングの２つの辺にわたり延びる場合には、それらのそれぞれの位置は他の一つの位置と電気的に等価でありうる。
【００２４】
二次装置は電気的に動作する喫煙装置でもよく、ほぼ従来的な紙巻たばこのサイズの大きさとしうる。
【００２５】
一次装置は、二次装置をさらなる装置に接続し、さらなる装置と電力およびデータを交換するように充電装置またはアダプターとしうる。例えば、一次装置は二次装置用のＵＳＢアダプターでもよい。
【００２６】
本発明の第三の態様では、二次装置が接続される一次装置に対する二次装置の配向を検出する方法が提供されており、一次装置は少なくとも３つの電気接点を備え、二次装置は二次装置の異なる機能に関連付けられた複数の電気接点を持ち、ここで二次装置上の電気接点は複数の配向で一次装置の電気接点と噛み合うことができ、一次装置は電圧供給源およびコントローラを備え、ここで一次装置内にあるそれぞれの電気接点は接点と電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチとを持ち、方法は、
対のスイッチを連続的に閉じて電圧供給源を二次装置に接続する工程であって、それぞれの対のスイッチが、接点の一つに関連付けられたハイスイッチと、接点の別の一つに関連付けられたロースイッチとを備える工程と、
複数の対のスイッチに関連付けられた接点間の電圧差を記録する工程と、
記録された電圧差を基に一次装置に対する二次装置の配向を決定する工程とを含む。
【００２７】
一次装置は、複数のそれぞれの配向について複数のそれぞれの対のスイッチに関連付けられた接点間で期待される電圧差の記録が格納される不揮発性メモリを備えうるが、方法は、配向動作中に記録された電圧差を期待される電圧差と比較して、装置の配向を決定する工程を含みうる。
【００２８】
ただし、すべての対のスイッチについて期待される電圧差が格納されるわけではない。第一の対のスイッチに関連付けられた接点間で期待される電圧差は、二次装置の状態に応じて変化しうる。
【００２９】
本発明の第四の態様では、一次装置に接続されている二次装置を充電する方法が提供されており、一次装置は少なくとも３つの電気接点を備え、二次装置は二次装置の異なる機能に関連付けられた複数の電気接点を持ち、ここで二次装置上の電気接点は複数の配向で一次装置の電気接点と噛み合うことができ、一次装置は電圧供給源およびコントローラを備え、ここで一次装置内にあるそれぞれの電気接点は接点と電圧供給源の間に接続された関連付けられたハイスイッチと、接点と電気接地の間に位置する関連付けられたロースイッチとを持ち、方法は、
【００３０】
第三の態様の方法に従い一次装置に対する二次装置の配向を決定する工程と、装置の決定された配向に応答して複数のスイッチを閉じる工程と、少なくとも一つの閉じたスイッチを通して一次装置から二次装置へ充電電流を供給する工程とを含む。
【００３１】
１つの態様に関するいずれの特徴も、任意の適切な組み合わせにおいてその他の態様に適用されうる。特に、方法の態様は装置の態様に適用でき、その逆もまた可である。さらにまた、１つの態様における任意の一部またはすべての特徴は、任意の適切な組み合わせにおいて、任意のその他の態様の任意の一部またはすべての特徴に適用されうる。
【００３２】
当然ながら、本発明のいずれかの態様において記述および定義された様々な特徴の特定の組み合わせを独立して実施または供給または使用することができる。
【００３３】
装置のこれらおよびその他の態様は、以下の図を参照しながら説明される以下の模範的実施形態から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、二次装置を充電するよう構成されている一次装置を含むシステムの概略図である。
【図２】図２は、模範的二次装置の透視図である。
【図３ａ】図３ａは、図２の二次装置の端面上にある電気接点のレイアウト図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａの図に重ねられた図１の一次装置上にある電気接点のレイアウト図である。
【図４】図４は、図１の一次装置の配向検出および充電システムの概略図である。
【図５】図５は、図１の二次装置の接点間の接続の概略図である。
【図６】図６は、一次装置および二次装置の電気接点の代替的なレイアウト図である。
【図７】図７は、代替的な一次装置を図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は一次装置１００を示す。この例の一次装置１００は、電気加熱式の喫煙システム用の充電および清掃ユニットである。図１には二次装置１０２も示す。この例の二次装置１０２は、エアロゾル形成基体を含む喫煙物品１０４を受けるように適合された電気加熱式エアロゾル発生装置である。一次装置１００は、二次装置が電気接点１１０と接続された時に、電池１０６から二次装置に電力を供給するように構成されている、一次電池１０６、制御電子回路１０８、および電気接点１１０を含む。一次装置は、電池１０６を利用する二次装置を充電するように構成されている。電気接点１１０は、くぼみ１１２の底部に隣接して提供されている。くぼみは、二次装置１０２を受けるように構成されている。リッド１１４は、二次装置１０２を一次装置１００のくぼみ１１２内に固定するよう構成されるように提供されている。一次装置１００の構成要素は、ハウジング１１６内に格納される。リッド１１４は、ヒンジ１１８によってハウジング１１６に連結されている。
【００３６】
さらに、一次装置１００には、一連の３つのインジケータ１２０、１２２および１２４が提供されている。インジケータ１２０は、一次電池１０６内に残っている充電レベルのパーセント値を示すために提供される。例えば、１００％であれば電池１０６が完全に充電されていることを示し、また５０％であれば電池１０６が半分充電されていることを示す。
【００３７】
第二のインジケータ１２２は、二次装置１０２が完全に充電されており、エアロゾルを発生するために使用される準備が整っていることを示すために提供されている。インジケータ１２２は、二次装置が、ユーザーに完全な喫煙の体験を提供するために十分な電力、例えば、エアロゾル形成基体１０４全体をエアロゾル化するのに十分な電力、または所定回数の吸煙をするのに十分な電力を供給する能力があるようになった時点で、この準備完了の状態を示すのみである。この特定の実施形態で、二次装置１０２は、再充電可能電池１２６が完全に充電されない限り動作できない。第三のインジケータ１２４は、二次装置が清掃中であることを示すために提供される。
【００３８】
二次装置１０２は、再充電可能電池１２６、二次制御電子回路１２８、および電気接点１３０を備える。上述の通り、二次装置１０２の再充電可能電池１２６は、電気接点１３０が一次装置１００の電気接点１１０と接触しかつリッドが閉位置にある時に、一次電池１０６から電力供給を受けるように構成されている。二次装置１０２はさらに、エアロゾル発生物品１０４を受けるように構成されたくぼみ１３２を含む。例えば、ブレードヒーターの形態のヒーター１３４は、くぼみ１３２の底部に提供される。使用時、ユーザーが二次装置１０２を起動すると、電力が電池１２６から制御電子回路１２８を経由してヒーター１３４に供給される。ヒーターは、エアロゾル発生物品１０４のエアロゾル形成基体からエアロゾルを発生させるのに十分な標準使用温度に加熱される。二次装置１０２の構成要素は、ハウジング１３６内に格納される。
【００３９】
一次装置には、５つの電気接点ピン１１０が提供されており、２つは説明した通り二次装置に電力を供給するためであり、２つは一次装置と二次装置の間でデータを通信するためであり、１つは冗長な接点である。データ接続は、使用統計、動作ステータス情報およびこれに類するものなどのデータを二次装置からダウンロードするために使用される。さらに、データ接続は、一次装置から二次装置へと動作プロトコルやソフトウェア更新などのデータをアップロードするように構成されている。動作プロトコルには、二次電源からヒーターに電力を供給する時に使用される電源プロフィールが含まれる。データは、二次装置１０２から一次装置１００に通信され、例えば、制御電子回路１０８内に格納されうる。次にデータは、制御電子回路１０８に接続されうる通信ポート１３８を経由して一次装置１００の外に通信されうる。
【００４０】
図２は、二次装置１０２の一実施形態の斜視図を示す。装置１０２は細長く、それぞれ向かい合った２つの多角形の端面２０２および２０４を持つ。図に示す通り、装置１０２の外側ハウジングは、それぞれ連結ライン２０８、２１０および２１２で結合された４つの部分を含む。４つの部分はそれぞれ、第一の中央部分２１６に取り付けられた第一のテーパー付端部分２１４、第二の中央部分２１８に取り付けられた第二のテーパー付端部分２２０である。
【００４１】
二次装置１０２は、その長さに沿って正多角形の断面を持つ。一次装置内のくぼみ１１２は、二次装置のためのソケットを形成し、その長さに沿って対応する多角形（この例では正十角形）の断面を持つ。これは、説明する通り、二次装置が一次装置のソケット内に異なる１０の配向で受けられうることを意味する。
【００４２】
図３ａは、二次装置２００の多角形の端面２０２を示す。図に示す通り、この実施形態の多角形は１０つの辺を持つ。図３は、５つの電気接点３００を持つ端面２０２を示す。それぞれ十角形のハウジングの隣接した２つの辺にわたる５つの電気接点３０２、３０４、３０６、３０８および３１０がある。電気接点は、二次装置の中心軸の周りに回転対称パターンで配置される。電気接続は、一次充電装置１００内の接点ピン１１０と接続するよう適合される。接点３０２は電力入力接点であり、接点３０４は電気接地の接点であり、接点３０６はデータ受信接点であり、接点３０８は冗長な接点であって、これは電気接地にも接続されており、接点３１０はデータ転送接点である。
【００４３】
図３（ｂ）は、一次装置の電気接点ピンの位置をその上に重ねた、二次装置の端面を示す。二次装置上の５つの電気接点と対応する５本のピンがある。それぞれのピンが二次装置上の異なる電気接点と接触していることがわかる。図３（ｂ）はまた、実線で示されているピンの位置に対して３６度回転させた、二次装置の接点上のピンについてその他の可能性のある位置を点線で示す。図示された２つの位置は、機械的には異なるが電気的には同一である。
【００４４】
一次装置は、５本のピンのそれぞれが、一次装置内での二次装置の配向に応じて、それぞれ充電システムからの電力出力、電気接地、および一次装置内のＣＰＵのデータ受信ポートおよびデータ転送ポートに接続できる複数のスイッチを備える。このように、エンドユーザーは、正しい電気的な構成について心配する必要なく、任意の機械的に可能性のある配向で、一次装置内のソケットに二次装置を挿入できる。
【００４５】
一次装置内のピンを正しく構成するために、一次装置はまず、二次装置の配向を決定できなければならない。この例では、一次装置が充電装置であるため、二次装置は電源を持たない可能性がある。よって、検出プロセスは、配向検出プロセスを実行するのに一次装置内の電源を使用する。
【００４６】
図４は、それぞれのピンの、一次装置内の電池からの充電電圧への、および電気接地への接続を許容する、一次装置内のスイッチの配置を示す簡略図である。
【００４７】
それぞれのピン４０２、４０４、４０６、４０８および４１０は、それぞれ関連付けられたハイサイドスイッチ４１２、４１４、４１６、４１８および４１０、ならびに関連付けられたローサイドスイッチ４２２、４２４、４２６、４２８および４３０を持つ。スイッチは、それぞれのピンを充電器４００からの充電電圧に、また電気接地に、選択的に接続するために使用されうる。この例では、それぞれのスイッチはトランジスタであり、それぞれのスイッチの動作はＣＰＵ  ４３２によって制御される。電流制限レジスタ４３４はまた、制限された電流のみが配向検出プロセスで使用されることを確保する。トランジスタでもある短絡スイッチが、充電プロセス中に電流制限レジスタを短絡するために提供されている。短絡スイッチは、点線矢印で図示した通り、ＣＰＵ  ４３２によっても制御される。
【００４８】
図５は、二次装置内での保護ダイオードの配置を図示した概略図である。保護ダイオード５０２、５０４、５０６、５０８および５１０は、二次装置内の電子回路の損傷を防止するために、接点３０２、３０４、３０６、３０８、３１０間に提供されている。これらのダイオードによって、これから説明する通り、一次装置に対する二次装置の配向を検出することができる。二次装置上の接点は、電力入力接点３０２がＶｃｃ、データ転送接点３１０がＴｘ、データ受信接点３０６がＲｘ、接地接点３０４がＧｎｄ、および冗長な接点３０８（これは接地に接続されている）がＮＣとラベル付けされている。
【００４９】
配向検出プロセスを遂行するために、初期状態で、すべてのトランジスタ４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４２６、４２８、４３０はオフである。次に、これらのトランジスタは、連続した２つのピンを互いに接続するために、対でオンの状態に切り替わる。下記の表１は、対のトランジスタがどのようにオンに切り替わるかを示すもので、ここでＶｃｃは充電器の電源を示し、Ｇｎｄは接地を示す。これらのそれぞれの構成は段階基準によって示される。
【表１】
0006650934.tif 000002
【００５０】
ＣＰＵ  ４３２は、Ｖｃｃに接続されたピンと接地に接続されたピンの間の電圧差を記録する。
【００５１】
二次装置上の接点の電圧応答を下記の表２に示す。
【表２】
0006650934.tif 000003
【００５２】
二次装置上のＶｃｃ接点が一次装置上のＶｃｃ接点と整列し、かつ二次装置上のＧｎｄ接点が一次装置上のＧｎｄ接点と整列している時（位置１とラベル付け）には、接点間で測定された電圧は、二次装置内の電池の電圧に依存し、これは完全にまたは部分的に放電されうることが分かる。電圧読取り値が閾値と比較される時、位置１はそのために高い値または低い値となり、表２では未定義として示されている。ところが、一次装置上のＶｃｃ接点およびＧｎｄが二次装置上の異なる対の接点に接続されている時には、それらの対の接点間の電圧は予測可能である。位置２では、一次装置のＶｃｃは二次装置のＧｎｄ接点に接続され、二次装置上のＴｘ接点は一次装置のＧｎｄに接続されている。接点間の電圧差は、保護ダイオード５０６の順方向電圧と等しく、せいぜい０．８ボルトである。ＣＰＵ  ４３２がこれを閾値と比較することによりデジタル値に変換する時には、低い値またはゼロが提供される。位置４でも同じであり、二次装置上のＮＣおよびＲｘ接点間の電圧はせいぜい保護ダイオード５０８の順方向電圧である。逆に、位置３および位置５では、保護ダイオード５０６および５１０は電流の流れを妨げ、そのため接点間の電圧差は充電器電圧Ｖｃｃに等しい。これは、表２に示す通り、ＣＰＵによって高い値、すなわち１に変換される。
【００５３】
二次装置のこの特性応答、および一次装置内の異なる対のピンに切り替える能力によって、二次装置の配向を決定できるようになる。表３は、一次装置が段階１から段階５まで進行する際の、それぞれの位置の電子署名を図示したものである。未定義の値が１または０のどちらであるかに関わらず、それぞれの相対的な配向によって固有の電子署名が生じることがわかる。これにより、ＣＰＵは一次装置に対する二次装置の配向を決定できる。
【表３】
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【００５４】
表３はまた、充電が発生する正しい段階がどの段階であるかを示す。配向の署名が決定されると、ＣＰＵは一次装置を正しい段階に切り替える、すなわち充電が許容されるＶｃｃおよびＧｎｄに対する正しい対のピンに接続する。その段階で、ＣＰＵはまた、トランジスタ４３６をオンにして、レジスタ４３４をバイパスする。その後、特定の充電プロトコルに従い、二次装置の充電に進行できる。
【００５５】
電力トランジスタ４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４２６、４２８、４３０と並列に、ＣＰＵによって制御されるトライステートデジタルゲートのネットワーク（図示せず）があり、ＲｘおよびＴｘ接点およびピンを正しく１つに結合できる。
【００５６】
説明した実施形態は、本発明を実施しうる数多くの可能性のある実施形態の一例に過ぎないことは明らかである。図６は、二次装置のハウジングの代替的な形状、および電気接点の代替的な配置を示す。図６では、二次装置６０２は四角形の断面を持ち、接点６２０は、中心の接点および４つの対称的に配置された外側の接点で配置されている。可能なすべての配向において中心の接点が中心に保たれることにより、考慮する組み合わせが少なくなり、一次装置上の対応する４つの外側のピンのみに、高いおよび低い電力スイッチを提供する必要がある。
【００５７】
図７は、代替的な一次装置を図示したものである。図７の一次装置７００はデスクトップＵＳＢ充電器であり、これはケーブル７０４を経由してパソコンのＵＳＢポートに接続され、二次装置の充電およびパソコンとのデータ交換ができるようになる。ＵＳＢ充電器７００は、図２に示すタイプの二次装置の端を受ける形状の十角形のソケット７０２を持つ。
【００５８】
本明細書は上記の実施形態の詳細を制限することを意図しておらず、一例としてのみ説明されていることが理解されるべきである。本発明は、喫煙装置および充電装置を備えた電気加熱式の喫煙システムに関連して説明してきたが、異なる電気接点を通して電力およびデータを交換する任意の一次装置および二次装置を使用して本発明を実施できることが明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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