Электронное устройство для защиты органов слуха с переключаемыми электрическими контактами
ELECTRONIC DEVICE FOR PROTECTION OF HEARING ORGANS WITH SWITCHED ELECTRICAL CONTACTS

Область техники
[0001] Настоящее устройство относится к электронному устройству для защиты органов слуха. В частности, настоящее изобретение относится к электронному устройству для защиты органов слуха с переключаемыми электрическими контактами.
Уровень техники
[0002] Устройства для защиты органов слуха используются в широком диапазоне применений, включая промышленные, военные и оздоровительные мероприятия. К одному конкретному типу устройств для защиты органов слуха относятся внутриушные вставки, выполненные с возможностью прилегания к уху пользователя, при этому их размер может быть подобен размеру слухового устройства. Такое устройство для защиты органов слуха функционирует таким образом, чтобы ограничить импульсные звуки (например, громкую работу механизмов или оружия) до уровня, безопасного для пользователя.
[0003] Поскольку такие окружающие среды могут привести к воздействию земли, грязи, воды и других элементов, важно ограничить число перфораций или других отверстий в таком устройстве, в то же время обеспечивая способ перезарядки источника питания в устройстве и обновления любого программного обеспечения или настроек на устройстве.
Сущность изобретения
[0004] Настоящее изобретение обеспечивает электронное устройство с питанием от батареи, выполненное с переключаемыми электронными контактами. Переключаемые электронные контакты обеспечивают несколько преимуществ. Например, это обеспечивает использование одного контакта или в качестве линии программирования данных, или в качестве линии заряда напряжением, в зависимости от состояния устройства. Это обеспечивает преимущества, такие как обеспечение множества функций посредством меньшего количества электрических контактов (или пинов), которые могли бы потребоваться в другом случае. Это может привести к созданию более компактного устройства, что является важным при ношении устройства в ухе пользователя. Устройство также может быть более простым в изготовлении, более надежным и менее восприимчивым к повреждениям, вызываемым окружающей средой вследствие меньшего количества контактов и соответствующего количества отверстий в корпусе устройства. Настоящее изобретение также обеспечивает гибкость технологии, позволяя легко обновлять, модернизировать или изменять программное обеспечение в рабочей среде. Например, если устройство для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением надето на работающего в течение рабочей смены работающего, то устройство для защиты органов слуха может быть прикреплено к устройству работающего, которое и заряжает, и перепрограммирует или обновляет программное обеспечение на устройстве, когда работающий не работает.
[0005] В одном случае настоящее изобретение включает в себя электронное устройство с питанием от батареи. Устройство содержит корпус, заключающий в себе батарею и электронный блок. Электронный блок питается от батареи, при этом электронный блок содержит процессор, управляемый посредством обновляемого программного обеспечения. Устройство дополнительно содержит первый электрический контакт, который является линией заземления; второй электрический контакт, который является линией программирования данных в первом состоянии и который является линией заряда напряжением во втором состоянии; и третий электрический контакт, который является линией синхронизации в первом состоянии, и который является линией включения заряда во втором состоянии. Первый, второй и третий электрические контакты доступны снаружи корпуса. Переключатель, заключенный в корпусе, переключает второй электрический контакт между первым состоянием и вторым состоянием.
[0006] В некоторых случаях переключатель является мультиплексором.
[0007] В некоторых случаях переключатель является аналоговым переключателем.
[0008] В некоторых случаях устройство содержит не более трех электрических контактов, доступных с внешней стороны корпуса.
[0009] В некоторых случаях переключателем управляют посредством отфильтрованного синхросигнала.
[0010] В некоторых случаях данные, принимаемые по линии программирования данных, обновляют программное обеспечение.
[0011] В некоторых случаях устройство является электронным устройством для защиты органов слуха.
[0012] Настоящее изобретение также включает способ обновления программного обеспечения на электронном устройстве с питанием от батареи. Способ включает обеспечение электронного устройства с питанием от батареи. Устройство содержит корпус, заключающий в себе батарею и электронный блок. Электронный блок питается от батареи. Электронный блок содержит процессор, управляемый посредством обновляемого программного обеспечения. Устройство дополнительно содержит первый электрический контакт, который является заземляющим контактом; второй электрический контакт, который является линией программирования данных в первом состоянии и который является линией заряда напряжением во втором состоянии; и третий электрический контакт, который является линией синхронизации в первом состоянии, и который является линией включения заряда во втором состоянии. Первый, второй и третий электрические контакты доступны снаружи корпуса. Переключатель, заключенный в корпусе, переключает второй электрический контакт между первым состоянием и вторым состоянием. Способ дополнительно включает передачу обновления программного обеспечения на процессор через второй электрический контакт, когда второй электрический контакт находится во втором состоянии.
[0013] В некоторых случаях переключатель является мультиплексором.
[0014] В некоторых случаях переключатель является аналоговым переключателем.
[0015] В некоторых случаях устройство содержит не более трех электрических контактов.
[0016] В некоторых случаях переключателем управляют посредством отфильтрованного синхросигнала.
[0017] В некоторых случаях устройство является электронным устройством для защиты органов слуха.
Краткое описание чертежей
[0018] Настоящее изобретение может быть понятно в более полной мере при рассмотрении следующего подробного описания различных воплощений изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
[0019] Фиг. 1 - один из примеров электронного устройства для защиты органов слуха.
[0020] Фиг. 2 - структурная схема одного из примеров электронного устройства с питанием от батареи.
[0021] Фиг. 3 - один из примеров принципиальной схемы электрических компонентов в электронном устройстве с питанием от батареи.
[0022] Фиг. 4 - уровень напряжения сигналов с течением времени, прикладываемых к электрическим контактам во время состояния программирования для электронного устройства с питанием от батареи.
[0023] Фиг. 5 - график уровней напряжения с течением времени, по мере того, как электронное устройство с питанием от батареи заряжается.
[0024] Фиг. 6 - график, на котором показаны уровни напряжения для синхросигнала и отфильтрованного синхросигнала с течением времени.
[0025] Фиг. 7 - один из примеров принципиальной схемы электрических компонентов в электронном устройстве с питанием от батареи.
[0026] Следует понимать, что возможное применение воплощений и возможные конструктивные изменения могут быть реализованы без отклонения от объема настоящего изобретения. Фигуры не обязательно приведены в масштабе. Подобные ссылочные позиции на фигурах относятся к подобным компонентам. Однако следует понимать, что использование ссылочной позиции для указания компонента на определенной фигуре не обязывает обозначать компонент на другой фигуре той же ссылочной позицией.
Подробное описание изобретения
[0027] На фиг. 1 показан один из примеров электронного устройства 100 для защиты органов слуха. Один из примеров электронного устройства 100 для защиты органов слуха, как правило, подходит для размещения в ухе человека. Термин «электронное устройство 100 для защиты органов слуха» означает устройство, которое в сущности предотвращает непосредственное вхождение переносящегося по воздуху звука окружающей среды в наружный слуховой проход, и которое содержит электронные компоненты, обеспечивающие прием переносящегося по воздуху звука окружающей среды, преобразование звука в электронные сигналы, обработку электронных сигналов, преобразование обработанных электронных сигналов в обработанный звук, а затем излучение обработанного звука через выход динамика.
[0028] Как показано на фиг. 1, устройство 1 содержит два основных компонента: ушной вкладыш 140 и внутриушной аппарат 110. Внутриушной аппарат 110 выполнен (т.е., имеет соответствующую форму и размер) с возможностью размещения в ушной раковине уха пользователя и выполнен с возможностью приема звука, осуществления соответствующей обработки сигналов и излучения обработанного звука через выход динамика.
[0029] Ушной вкладыш 140 выполнен (т.е., имеет соответствующую форму и размер и состоит из материала подходящей мягкости) с возможностью размещения в наружном слуховом проходе уха пользователя (данная терминология в широком смысле означает, что по меньшей мере часть ушного вкладыша 140 размещена в наружной части наружного слухового прохода и не подразумевает, что весь ушной вкладыш 140 должен быть размещен в наружном слуховом проходе). Ушной вкладыш 140 присоединен с возможностью отсоединения к внутриушному аппарату 110, вследствие чего ушной вкладыш 140 может быть извлечен и очищен или заменен при необходимости. Ушной вкладыш 140 содержит сквозной канал 141. Под термином "сквозной канал" подразумевается, что канал 141 выполнен протяженным через ушной вкладыш 140 от наружного конца 146 к внутреннему концу 147 и обеспечивает возможность прохождения через него переносящегося по воздуху звука. По меньшей мере в некоторых воплощениях сквозной канал 141 представляет собой внутренний сквозной канал, что означает, что по всей своей длине канал 141 радиально окружен материалом ушного вкладыша 140 (а не представляет собой, например, канавку или проход, который открыт на наружной в радиальном направлении поверхности ушного вкладыша 140). Сквозной канал 141 (который может находиться по меньшей мере в целом на одной линии с продольной осью ушного вкладыша 140) содержит первое отверстие для приема звука, которое акустически связано с выходом динамика внутриушного аппарата 110, и второе отверстие 145 для излучения звука, направленное во внутреннее ухо пользователя, вследствие чего обработанный звук, излучаемый из выхода динамика, может быть передан через внутренний сквозной канал 141 и направлен от него в направлении внутреннего уха пользователя.
[0030] Размещение по меньшей мере части ушного вкладыша 140 по меньшей мере в части наружного слухового прохода изолирует снаружи наружный слуховой проход. Выражение "изолирует снаружи" означает, что по меньшей мере некоторые из наружных в радиальном направлении поверхностей (например, поверхности 151) ушного вкладыша находятся в достаточном контакте с частями стенок наружного слухового прохода для существенного предотвращения прохождения переносящегося по воздуху звука окружающей среды вдоль по наружному слуховому проходу в пространстве, которое в ином случае существовало бы между ушным вкладышем и стенками наружного слухового прохода, для достижения внутреннего уха. Однако сам ушной вкладыш 140 не может полностью изолировать наружный слуховой проход, поскольку сквозной канал 141 может обеспечивать возможность прохождения через него переносящегося по воздуху звука окружающей среды для достижения внутреннего уха, если не предприняты меры по предотвращению этого. Соответственно, наличие внутриушного аппарата 110 (к которому присоединен ушной вкладыш 40) способствует изоляции изнутри ушного вкладыша 40. Выражение "изолирует изнутри" означает, что внутриушной аппарат 110 в сущности предотвращает вхождение переносящегося по воздуху звука окружающей среды в первое отверстие 142 для приема звука ушного вкладыша 140, при этом по-прежнему обеспечивая возможность вхождения обработанного переносящегося по воздуху звука в отверстие 142, как более подробно описано ниже.
[0031] Комбинация наружной изоляции наружного слухового прохода, обеспечиваемой ушным вкладышем 140, и внутренней изоляции ушного вкладыша 140, обеспечиваемой внутриушным аппаратом 110, может обеспечивать превосходную общую изоляцию наружного слухового прохода и, таким образом, обеспечивать необходимый NRR (уровень снижения шума). Таким образом, как описано в данном документе, внутриушной аппарат 110 выполняет две отдельные функции - одну электронную, и одну физическую. То есть, внутриушной аппарат 110 выполняет не только электронную обработку (например, так называемую зависящую от уровня сигнала обработку, которая обеспечивает уменьшение уровня звуков высокой интенсивности электронным образом, в то время как звуки низкой интенсивности могут проходить или даже усиливаться); он также создает физический барьер, который обеспечивает существенное предотвращение вхождения переносящегося по воздуху звука окружающей среды в сквозной канал ушного вкладыша, благодаря чему может быть достигнут необходимый высокий NRR, как описано более подробно далее.
[0032] Приведенный в качестве примера внутриушной аппарат 10 показан на Фиг. 1. Внутриушной аппарат 110 содержит корпус 113, который может, например, состоять из формованного полимерного материала. В некоторых воплощениях корпус 113 может быть сформирован путем стыковки двух основных частей корпуса, например, внутренней и наружной основных частей корпуса. Корпус 113 является полым для по меньшей мере частичного образования внутреннего пространства, в котором могут находиться любые подходящие электронные компоненты, одна или более внутренних батарей и т.д. Следует понимать, что поскольку корпус 113 предназначен для защиты различных электронных компонентов, формирующих электронный блок, упруго деформируемый и/или сжимаемый материал, который может быть использован для ушного вкладыша 140, может не подходить для корпуса 113. То есть, по меньшей мере в некоторых воплощениях корпус 113 может состоять из жесткого материала. В различных воплощениях корпус 113 может состоять из органического полимерного материала (например, термопластичной смолы, сформованной литьем под давлением) с твердостью по меньшей мере приблизительно 70, 80, 90 или 100 единиц по Шору по шкале А.
[0033] Внутриушной аппарат 110 (например, его корпус 113) может содержать внутреннюю батарею (не показана ни на одной фигуре), микрофон 117 для приема переносящегося по воздуху звука окружающей среды и преобразования принятого звука в электронные сигналы, а также электронный блок (также не показан) для обработки электронных сигналов и динамик (не показан) для преобразования обработанных сигналов в переносящийся по воздуху обработанный звук. Термин «электронный блок» в широком смысле охватывает любые подходящие компоненты, которые могут быть необходимы для применения, например один или более цифровых процессоров обработки сигналов, аналого-цифровых и/или цифро-аналоговых преобразователей, устройств хранения данных, катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов и т.д., независимо от того, являются такие компоненты дискретными компонентами (например, установленными на печатной плате), или обеспеченными в виде части интегральной схемы. Электронный блок питается от батареи, заключенной в корпусе.
[0034] Электронный блок содержит процессор, управляемый посредством обновляемого программного обеспечения, изначально запрограммированного на процессоре во время процесса его изготовления. Программное обеспечение может быть обновлено или перепрограммировано позднее, как описано в настоящем описании. Корпус также содержит три или более электрических контактов (три таких контакта показаны как 19а, 19b и 19с на Фиг. 1), с помощью которых можно перезарядить внутреннюю батарею устройства 100 и/или обеспечить связь с внешним прибором (например, для настройки или программирования устройства 100). Один или более физических направляющих элементов (например, углублений или выступов) 120 могут быть обеспечены, чтобы способствовать совмещению внутриушного аппарата 110 с блоком перезарядки и/или внешним прибором.
[0035] В некоторых конфигурациях первый электрический контакт 119а является линией заземления. Второй электрический контакт 119b в первом состоянии является линией программирования данных, а во втором состоянии - линией заряда напряжением. Третий электрический контакт в первом состоянии является линией синхронизации, а во втором состоянии - линией включения заряда.
[0036] Первый электрический контакт 119а, второй электрический контакт 119b и третий электрический контакт 119с доступны снаружи корпуса. Переключатель, заключенный в корпусе, переключает второй электрический контакт между первым состоянием и вторым состоянием. В некоторых случаях переключатель является мультиплексором. В некоторых случаях переключатель является аналоговым переключателем. В некоторых случаях устройство содержит не более трех электрических контактов, доступных с внешней стороны корпуса. Поскольку настоящее изобретение обеспечивает небольшое количество электрических контактов, это может обеспечивать преимущества, такие как обеспечение множества функций посредством меньшего количества электрических контактов (или пинов), которые могли бы потребоваться в другом случае. Это может привести к созданию более компактного устройства, что является важным при ношении устройства в ухе пользователя. Устройство также может быть более простым в изготовлении, более надежным и менее восприимчивым к повреждениям, вызываемым окружающей средой вследствие меньшего количества контактов и соответствующего количества отверстий в корпусе устройства.
[0037] В некоторых случаях внутренний переключатель, определяющий состояние для второго электрического контакта, управляется отфильтрованным синхросигналом. В некоторых случаях данные, принимаемые по линии программирования данных, обновляют программное обеспечение. Данные, принимаемые по линии программирования данных, могут также конфигурировать (например, обновлять или изменять настройки) программное обеспечение в процессоре. Когда второй электрический контакт находится в первом состоянии, причем устройство принимает данные для программирования, синхросигнал обеспечивается по третьему электрическому контакту. Синхросигнал на третьем электрическом контакте фильтруется для определения состояния переключателя, привязанного ко второму электрическому контакту во время программирования.
[0038] Один или более внешних переключателей 121 (любого подходящего типа, например, сенсорный переключатель) могут быть обеспечены для осуществления любой требуемой функции (например, включения и выключения устройства, переключения между настройками, увеличения или уменьшения громкости, ослабления/усиления сигнала или выбора любого другого параметра и т.д.). Таким образом, термин «внешний переключатель» используется в широком смысле для охвата любого механизма, с помощью которого пользователь может изменять любую электронную рабочую переменную устройства 1 между двумя или более значениями посредством физического взаимодействия с устройством, либо с дискретными шагами, либо плавно. Если внешний переключатель 121 представляет собой сенсорный переключатель, он может быть любого подходящего типа и управление им может быть реализовано с помощью любого подходящего механизма (например, он может быть электрически управляемым переключателем, таким как емкостной, резистивный или пьезоэлектрический переключатель; или он может представлять собой механический переключатель).
[0039] Первая общая мера заключается в том, что корпус 113 внутриушного аппарата 110 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы сводить к минимуму вхождение переносящегося по воздуху звука окружающей среды во внутреннее пространство 22 внутриушного аппарата 10. Это может быть достигнуто, например, путем сведения к минимуму количества и размера любых сквозных отверстий в корпусе 11. В конкретных воплощениях устройство 100 может содержать перезаряжаемую батарею, такую как литий-ионная батарея, которая устраняет необходимость в крышке батарейного отсека (термин «крышка батарейного отсека» используется в широком смысле для охвата любого открываемого элемента, крышки и т.д., присоединенного с помощью шарнира или иным образом), с помощью которой сменная батарея может быть извлечена. Среднему специалисту в данной области техники будет понятно, что такая крышка батарейного отсека, даже когда она закрыта, может содержать, например, щели, через которые переносящийся по воздуху звук окружающей среды может попадать во внутреннее пространство внутриушного аппарата 110. Таким образом, в специфических воплощениях корпус 11 внутриушного аппарата 10 устройства 1 не содержит крышку батарейного отсека. Помимо этого, корпус 113, если он выполнен, например, из двух основных частей корпуса, состыкованных вместе (собранных) для образования корпуса 113, может быть сконфигурирован таким образом, чтобы исключить возможность разборки пользователем (например, для замены батареи) при обычном использовании устройства 100. То есть, такие основные части корпуса могут быть выполнены с возможностью подгонки друг к другу с очень малыми допусками (и/или для обеспечения кольцевой канавки, проходящей через место соединения между ними), и/или в месте соединения между такими основными частями корпуса могут быть обеспечены любые подходящие прокладки, уплотнители, адгезивы и т.п., поскольку это может, например, обеспечить герметичное уплотнение между ними. Такие средства могут дополнительно свести к минимуму вхождение переносящегося по воздуху звука окружающей среды во внутреннее пространство внутриушного аппарата 110.
[0040] Кроме того, размер и количество сквозных отверстий в корпусе 113, которые могут быть необходимы, например, для вмещения компонента, такого как, например, электрический коннектор, переключатель, микрофон и т.п., могут быть рассчитаны таким образом, чтобы минимизировать их с целью получения преимуществ, описанных в настоящем документе. Также, как было описано относительно примыкания основных частей корпуса, может быть использована любая подходящая прокладка, уплотнитель, адгезив и т.п.при установке любого такого компонента в сквозном отверстии в корпусе 113. Благодаря таким конфигурациям может быть дополнительно сведено к минимуму количество переносящегося по воздуху звука окружающей среды, который может проникать во внутреннее пространство внутриушного аппарата 110.
[0041] Совокупный эффект таких конфигураций в плане сведения к минимуму количества и/или величины, например, утечек воздуха в корпусе 110 может быть оценен путем определения класса защиты корпуса 110 и/или любого его компонента. Такой класс может быть определен в соответствии с публикацией 60529 (Классификация степеней защиты, обеспечиваемых оболочками), выпущенной в 2013 году Международной электротехнической комиссией. (Следует понимать, что в целях такого испытания выход динамика корпуса 110 может быть уплотнен.) Класс защиты (также известный как код IP или степень защиты) обеспечивает два числовых параметра. Первый параметр означает способность оболочки противостоять попаданию внутрь твердых объектов и имеет градацию от 0 до 6, например, 0 означает отсутствие защиты, а 6 означает защиту от проникновения пыли. Второй параметр означает способность оболочки противостоять попаданию внутрь жидкости и имеет градацию от 0 до 7, например, 0 означает отсутствие защиты, а 7 означает защиту от проникновения воды при погружении в воду на глубину от 15 сантиметров до 1 метра. В различных воплощениях корпус 110 устройства 1 может характеризоваться классом защиты по меньшей мере IP56, IP57 или IP66. В специфических воплощениях корпус 110 может характеризоваться классом защиты IP67.
[0042] В описании данного документа различные устройства, компоненты и конфигурации были охарактеризованы, например, как "в сущности предотвращающие" прохождение переносящихся по воздуху звуковых волн. Следует понимать, что такая терминология не требует, чтобы такое устройство, компонент или конфигурация обязательно обеспечивали абсолютно непроницаемый барьер от переносящегося по воздуху звука. Скорее, единственное требование, выражаемое этой терминологией, заключается в том, что все такие компоненты и конфигурации совместно обеспечивают достаточные барьерные свойства от переносящегося по воздуху звука, а также чтобы устройство 1, содержащее ушной вкладыш 40 и внутриушной аппарат 10, описанные в данном документе, было способно функционировать в соответствии с тем, как раскрыто в данном документе. Электронное устройство 100 для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением может характеризоваться дополнительными признаками, что описано более подробно в опубликованной патентной заявке Соединенных Штатов 2015/00139474 (Henry).
[0043] На фиг. 2 показана структурная схема одного из примеров электронного устройства 200 с питанием от батареи. Хотя электронное устройство с питанием от батареи было рассмотрено в настоящем изобретении в контексте электронного устройства для защиты органов слуха, настоящее изобретение в более широком смысле относится к электронным устройствам с питанием от батареи. На фиг. 2 показана структурная схема одного из примеров электронного устройства 200 в соответствии с настоящим изобретением.
[0044] Корпус 200 содержит электронный блок 220. Термин «электронный блок 220» в широком смысле охватывает любые подходящие компоненты, которые могут быть необходимы для применения, например один или более цифровых процессоров обработки сигналов, аналого-цифровых и/или цифро-аналоговых преобразователей, устройств хранения данных, катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов и т.д., независимо от того, являются такие компоненты дискретными компонентами (например, установленные на печатной плате), или обеспечены в виде части интегральной схемы. Электронный блок включает в себя процессор 224. Управление процессором 224 осуществляется с помощью обновляемого и/или настраиваемого программного обеспечения. Питание компонентов в электронном блоке 220 осуществляется с помощью внутренней батареи 210.
[0045] Первый электрический контакт 212 является линией заземления и при этом он электрически соединен с отрицательным контактом батареи 210. Второй электрический контакт 213 может переключаться между первым состоянием и вторым состоянием. Переключатель 225 переключает второй электрический контакт 213 между первым состоянием и вторым состоянием. Когда электрический контакт 213 находится в первом состоянии, электрический контакт 213 является линией программирования данных. Когда электрический контакт 213 является линией программирования данных, внешнее устройство может быть соединено с электрическим контактом 213 и электрическим контактом 212 для изменения конфигурации в программном обеспечении на процессоре, обновления программного обеспечения на процессоре или перепрограммирования программного обеспечения на процессоре. Во время программирования сигнал передачи данных подается на электрический контакт 213, при этом на электрический контакт 214 подается синхросигнал. Синхросигнал, подаваемый на электрический контакт 214, фильтруется с целью получения управляющего сигнала для переключателя 225. Когда электрический контакт 213 находится во втором состоянии, электрический контакт 213 является линией заряда напряжением. Когда электрический контакт 213 является линией заряда напряжением, внешнее устройство может быть соединено с электрическим контактом 213 и электрическим контактом 212 с целью заряда батареи 210. При перезарядке батареи 210 электрический контакт 214 может оставаться разомкнутым.
[0046] Переключатель 225 может функционировать множеством способов. В одном случае переключатель 225 может являться мультиплексором, при этом управление им может осуществляться посредством входного сигнала от процессора 224. В другом случае переключатель 225 может являться аналоговым переключателем. В одном случае (как показано), управление переключателем 225 осуществляется посредством отфильтрованного синхросигнала.
[0047] Третий электрический контакт 214 также доступен с внешней стороны корпуса 200. Третий электрический контакт 214 может принимать синхросигнал, когда устройство программируется (в первом состоянии), или может оставаться разомкнутым или соединенным с заземлением, когда батарея 210 заряжается (во втором состоянии). В некоторых случаях третий электрический контакт 214 может переключаться между первым состоянием и вторым состоянием посредством переключателя, при этом в других случаях он может переключаться между первым состоянием и вторым состоянием посредством дискретных сетевых компонентов. Другие способы для реализации переключения, описанные в настоящем документе, будут очевидны специалисту в данной области техники после прочтения данного описания и находятся в пределах объема настоящего изобретения.
[0048] На фиг. 3 показан один из примеров принципиальной схемы 300 электрических контактов и соответствующих переключателей, которые взаимодействуют с компонентами электронного блока в электронном устройстве с питанием от батареи. Хотя существует множество способов реализации настоящего изобретения, на Фиг. 3 показан лишь один из них.
[0049] Первый электрический контакт 310 является заземляющим контактом, и при этом он привязан к общему заземлению во всем электронном устройстве.
[0050] Второй электрический контакт 320 и третий электрический контакт 330 являются электрическими контактами с множеством состояний, при этом они переключаются между первым состоянием и вторым состоянием посредством переключателя 322 и переключателя 332 соответственно.
[0051] Когда каждый из второго электрического контакта 320 и третьего электрического контакта 330 находится в первом состоянии, устройство принимает данные, которые могут быть использованы для конфигурирования, перепрограммирования или обновления процессора, который является частью электронного блока 360. В этом первом состоянии уровень напряжения на электрическом контакте 330 повышается до уровня положительного напряжения посредством соединения с резистором 339 и положительным контактом батареи, в результате чего переключатель 322 и переключатель 332 выбирают линии 326 и 336 соответственно. Когда переключатель 332 выбирает линию 336, электрический контакт 330 привязывается к линии 336 синхронизации. Во время этого первого состояния программирующее устройство обеспечивает синхросигнал в качестве входного сигнала на электрический контакт 330 и, таким образом, на линию 336 синхронизации. Хотя синхронизирующий входной сигнал на электрическом контакте 330 будет колебаться между положительным и отрицательным напряжением, сеть (или фильтр) резистора (R2) 331 и конденсатора (C1) 333 обеспечивает, чтобы управляющий сигнал для каждого из переключателя 322 и переключателя 332 поддерживался настолько высоким, чтобы ни один из переключателей не разомкнулся во время программирования. Таким образом, сигнал, подаваемый на третий электрический контакт, может обеспечивать сигнал выбора на переключатели 322 и 332, с тем чтобы побудить их на выбор линий 326 и 336 соответственно. Во время этого первого состояния сигнал передачи данных передается по электрическому контакту 320 для перепрограммирования, обновления или конфигурирования процессора.
[0052] Когда каждый из второго электрического контакта 320 и третьего электрического контакта 330 находится во втором состоянии, устройство принимает входящее напряжение для заряда внутренней батареи. Во время второго состояния (или процесса перезаряда) положительное напряжение подается на второй электрический контакт 320, при этом третий электрический контакт 330 заземлен (вместе с первым электрическим контактом 310). Когда третий электрический контакт 330 привязан к заземлению, входной сигнал на переключатели 322 и 332 является достаточно низким, чтобы обеспечить размыкание каждого из переключателей 322 и 332 или выбор линий 324 и 334 соответственно. Когда второй электрический контакт 320 соединен с линией 324, он привязан к положительному контакту батареи и подает мощность на внутреннюю перезаряжаемую батарею в устройстве. Когда третий электрический контакт 330 привязан к линии 334, он является разомкнутым и, таким образом, заземленным. Это приводит к тому, что зарядное устройство или внешнее устройство подключается к обоим концам к внутренней батарее для ее зарядки.
[0053] На фиг. 4 показан уровень напряжения сигналов с течением времени, прикладываемых к электрическим контактам во время состояния программирования для электронного устройства с питанием от батареи. На графике, показанном на Фиг. 4, на оси х показано время. На оси у показано напряжение. Сигнал 420 является синхросигналом и является примером сигнала, который может присутствовать на третьем электрическом контакте, когда третий электрический контакт находится в первом состоянии (или в состоянии ввода данных). Сигнал 410 является сигналом передачи данных и является примером сигнала, который может присутствовать на втором электрическом контакте, когда второй электрический контакт находится в первом состоянии. Оба сигнала 410 и 420 характеризуются размахом напряжения приблизительно 1,8 вольта.
[0054] На фиг. 5 показан график уровней напряжения с течением времени, по мере того, как электронное устройство с питанием от батареи заряжается. На графике, показанном на Фиг. 5, ось х представляет собой время работы (в минутах) от начала цикла заряда внутренней батареи в электронном устройстве с питанием от батареи в соответствии с настоящим изобретением. Ось у, показанная на Фиг. 5 показывает с левой стороны ток заряда в миллиамперах (мА), а с правой стороны уровень напряжения внутренней батареи в вольтах (В). Линия 520 тока показывает примеры уровней тока на втором электрическом контакте, когда второй электрический контакт находится во втором состоянии (состояние заряда напряжением). Во время заряда постоянный ток силой 50 мА подается на внутреннюю батарею в течение необходимого времени, например, приблизительно 40 минут, после чего сила тока уменьшается по мере того, как напряжение во внутренней батарее увеличивается до его конечного значения полного заряда. Линия 510 напряжения показывает постепенное увеличение от пониженного уровня напряжения (приблизительно 2,9 В) до уровня напряжения полного заряда приблизительно 4,2 В в течение периода приблизительно 120 минут. Уровни напряжения и тока для заряда батареи варьируются в зависимости от энергопотребности устройства, а также от батареи, выбранной для соответствия указанной энергопотребности.
[0055] На фиг. 6 показан график, на котором показаны уровни напряжения для синхросигнала 620 и отфильтрованного синхросигнала 610 с течением времени. Синхросигнал 620 показывает большее количество циклов и является увеличенной версией синхросигнала 420, показанного на Фиг. 4. На графике, показанном на Фиг. 6, на оси х показано время, при этом деления по оси х расположены с периодом приблизительно 25 микросекунд на деление. На оси у показано напряжение, при этом каждое деление расположено с периодом приблизительно 0,5 вольта. Сигнал 620 является синхросигналом и является примером входного синхросигнала, принимаемого на третьем электрическом контакте, когда этот контакт находится в первом состоянии (состояние ввода данных). Сигнал 610 получают посредством фильтрования сигнала 620 с помощью RC-фильтра, и при этом он является примером сигнала, который может быть использован в качестве управляющего сигнала для переключателей 322 и 332 на Фиг. 3. Фильтрование входного синхросигнала 620 позволяет уровню управляющего входного сигнала, подаваемого на переключатели 322 и 332, оставаться высоким даже в случае переключения синхросигнала.
ПРИМЕР
[0056] На фиг. 7 показан пример возможного использования в форме принципиальной схемы, сгенерированной с помощью программы моделирования схем, на которой показано, как электрические компоненты в электронном устройстве с питанием от батареи могут быть выбраны и соединены в соответствии с объемом настоящего изобретения.
[0057] На Фиг. 7 три электрических контакта мультиплексируются таким образом, чтобы первое состояние обеспечивало возможность программирования, а второе состояние обеспечивало возможность заряда внутренней батареи в устройстве.
[0058] Три электрических контакта, CHARG- 710, CHARG+ 720 и СМ 730, выполнены с возможностью переключения между первым и вторым состояниями, с тем чтобы обеспечить возможность перепрограммирования или заряда. Это реализуется с помощью двух полупроводниковых однополюсных двухпозиционных (SPDT) переключателей 712 и 722. Переключатели, которые могут быть использованы, являются, например аналоговым переключателем SPDT с кодом детали SN74AUC2G53YZPR, доступным от компании Texas Instruments Incorporated со штаб-квартирой в Далласе, Техас.
[0059] В первом состоянии, когда электрический контакт СМ 730 остается разомкнутым, электрические контакты CHARG +720 и СМ 730 передают сигналы перепрограммирования SDA 724 и SCL 714 соответственно через переключатели 722 и 712 на процессор в устройстве (не показано). Сигнал SCL 714 используется в качестве управляющего сигнала для переключателей 722 и 712, чтобы выбрать к каким узлам подключены электрические контакты 710 и 720. Сигналы SDA 724 и SCL 714, как правило, бездействуют в состоянии с высоким уровнем, при этом RC-цепь может быть использована для обеспечения того, чтобы сигналы управления переключателями (пины D2 в каждом из переключателей 712 и 722) не переключались во время перепрограммирования - их уровень поддерживается высоким во время процесса перепрограммирования.
[0060] Во втором состоянии для обеспечения зарядки внутриушного аппарата электрический контакт СМ 730 заземляется (посредством размещения данного устройства в зарядном устройстве). Заземление электрического контакта СМ 730 позволяет электрическим контактам CHARG+ 720 и CHARG- 730 заряжать батарею через переключатели 722 и 712 соответственно.
[0061] Переключатели 712 и 722 соединяют электрические контакты (CHARG+ 720, СМ 730, CHARG- 710) следующим образом, чтобы оказывать влияние на заряд или перепрограммирование:
[0062] Хотя способы и системы согласно настоящему изобретению были описаны со ссылкой на конкретные приведенные в качестве примера воплощения, средним специалистам в данной области техники будет очевидно, что в них могут быть внесены изменения и модификации без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.
[0063] В данном подробном описании предпочтительных воплощений приводятся ссылки на сопроводительные чертежи, на которых показаны специфические воплощения, в которых настоящее изобретение может быть реализовано на практике. Показанные воплощения не охватывают все воплощения согласно настоящему изобретению. Следует понимать, что могут применяться и другие воплощения, при этом могут быть внесены конструктивные или логические изменения без отклонения от объема настоящего изобретения. Таким образом, нижеследующее подробное описание не следует рассматривать в ограничительном смысле; объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения.
[0064] Если не указано иное, все используемые в настоящем описании и пунктах формулы числовые значения, выражающие размер элемента, количества и физические свойства, должны во всех случаях рассматриваться как модифицируемые термином «приблизительно». Соответственно, если не указано обратное, числовые параметры, указанные в следующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными значениями, которые могут изменяться в зависимости от предпочтительных свойств, которые стремятся получить специалисты в данной области техники с применением описанных в настоящем документе идей.
[0065] Используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают воплощения, имеющие ссылки на множественное число, если содержание ясно не указывает на обратное. Используемый в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения, термин «или» обычно применяется в том смысле, который включает значение «и/или», если содержание ясно не указывает на обратное.
[0066] Термины, относящиеся к пространственному расположению, включая, но не ограничиваясь следующими терминами - «вблизи», «дистальный», «нижний», «верхний», «под», «ниже», «над» и «сверху», если таковые используются в настоящем документе, применяются для простоты описания пространственных расположений элементов друг относительно друга. Такие относящиеся к пространственному расположению термины охватывают различные ориентации устройства при использовании или функционировании, в дополнение к частным вариантам ориентаций, показанным на фигурах и описанным в настоящем документе. Например, если изображенный на фигурах объект опрокинут или перевернут, тогда части ранее описанные, как находящиеся внизу или под другими элементами, теперь будут расположены вверху или над указанными другими элементами.
[0067] В рамках настоящего документа, когда, например, элемент, компонент или слой описан, как формирующий «совпадающую границу раздела» с, или расположенный «на», «присоединенный к», «соединенный с», «уложенный на» или «контактирующий с» другим элементом, компонентом или слоем, он может быть расположен непосредственно на, присоединен непосредственно к, соединен непосредственно с, уложен непосредственно на, контактировать непосредственно с, или при этом промежуточные элементы, компоненты или слои могут быть расположены на, присоединены к, соединены с, или контактировать, например, с конкретным элементом, компонентом или слоем. Если элемент, компонент или слой, например, указан, как расположенный «непосредственно на», «присоединенный непосредственно к», «соединенный непосредственно с» или «контактирующий непосредственно с» другим элементом, то в таким случае не предполагается наличия, например, промежуточных элементов, компонентов или слоев. Методики настоящего изобретения могут осуществляться во множестве компьютерных устройств, таких как серверы, портативные компьютеры, настольные компьютеры, ноутбуки, планшетные компьютеры, карманные компьютеры, смартфоны и т.п. Любые компоненты, модули или блоки были описаны так, что они охватывают функциональные аспекты и необязательно требуют реализации с использованием разных аппаратных блоков. Методики, описанные в настоящем документе, также могут осуществляться в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, программно-аппаратном обеспечении или их комбинации. Любые элементы, описанные как модули, блоки или компоненты, могут быть осуществлены в интегральном логическом устройстве или по отдельности как обособленные, но операционно совместимые логические устройства. В некоторых случаях различные элементы могут быть осуществлены в виде интегрального схемного устройства, такого как чип или чипсет интегральной схемы. Дополнительно, несмотря на то, что в настоящем описании было описано некоторое количество отдельных модулей, многие из которых выполняют уникальные функции, все функции всех этих модулей могут быть скомбинированы в один модуль или даже разделены на дополнительные модули. Модули, описанные в настоящем документе, являются лишь примерными, и они были описаны таким образом для лучшего понимания.
[0068] При осуществлении в программном обеспечении указанные методики могут быть по меньшей мере частично реализованы с использованием машиночитаемого носителя данных, содержащего команды, которые при их исполнении в процессоре выполняют один или более вышеописанных способов. Машиночитаемый носитель данных может содержать материальный машиночитаемый носитель данных и может образовывать часть компьютерного программного продукта, который может включать упаковочные материалы. Машиночитаемый носитель данных может содержать оперативное запоминающее устройство (RAM), такое как синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство (SDRAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (NVRAM), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), флеш-память, магнитные или оптические носители данных и т.п.Машиночитаемый носитель данных также может содержать энергонезависимое запоминающее устройство, такое как жесткий диск, магнитная лента, компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), диск Blu-ray, голографические носители данных или другое энергонезависимое запоминающее устройство.
[0069] Термин «процессор» в рамках настоящего документа может относиться к любой из вышеупомянутых конструкций или любой другой конструкции, пригодной для осуществления способов, описанных в настоящем документе. В дополнение, в некоторых аспектах функциональные возможности, описанные в настоящем документе, могут обеспечиваться в специально предназначенных программных модулях или аппаратных модулях, выполненных с возможностью выполнения методик настоящего изобретения. Даже при осуществлении в программном обеспечении в данных методиках может использоваться такое аппаратное обеспечение, как процессор для исполнения данного программного обеспечения и запоминающее устройство для хранения данного программного обеспечения. В любом из этих случаев компьютеры, описанные в настоящем документе, могут определять специализированную машину, способную исполнять специальные функции, описанные в настоящем документе. Кроме того, данные методики могут быть полностью осуществлены в одной или более схем или логических элементов, которые также можно рассматривать в качестве процессора.