СОВМЕСТИМОСТЬ МЕЖДУ КБП И ТБЗ
COMPATIBILITY BETWEEN NFC AND WCT (WIRELESS CHARGING TECHNOLOGY)

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Данная патентная заявка выделена из предварительной патентной заявки 61/776990, поданной 12 марта 2013 года, и заявляет приоритет от этой даты для всего предъявляемого предмета изобретения.
Уровень техники
Технология беспроводной зарядки (ТБЗ) (WCT) все шире используется в качестве средства для зарядки аккумуляторов в портативных приборах, не требуя кабелей и (или) физических соединителей. Используемый для этого беспроводной частотный диапазон в целом представляет собой промышленный, научный и медицинский частотный диапазон 13,56 МГц. Тот же самый частотный диапазон обычно используется для связи на очень малой дальности с помощью технологии коммуникации ближнего поля (КБП) (NFC).
К сожалению, когда эти две функции объединяются в едином приборе, сигнал зарядки может вызвать помехи для функции коммуникации, а высокая мощность излучения, используемая для зарядки, может даже вызвать порчу приемника КБП в заряжаемом приборе. Предпринимались попытки использовать для зарядки другую частоту, но это требует дополнительную схему в обоих приборах, тем самым увеличивая как стоимость, так и сложность этих приборов.
Краткое описание чертежей
Некоторые варианты осуществления данного изобретения можно лучше понять со ссылками на нижеследующее описание и сопровождающие чертежи, которые используются для иллюстрации вариантов осуществления этого изобретения.
Фиг. 1 показывает схему главного прибора и мобильного прибора согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 2 показывает блок-схему внутренних компонентов в двух приборах системы ТБЗ/КБП согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 3 показывает временную диаграмму циклов для опроса, обмена данными и зарядки согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 4 показывает блок-схему алгоритма для способа, выполняемого главным прибором, согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 5 показывает блок-схему алгоритма для способа, выполняемого мобильным прибором, согласно варианту осуществления изобретения.
Подробное описание
В нижеследующем описании изложены многочисленные конкретные подробности. Однако понятно, что варианты осуществления данного изобретения могут осуществляться без этих конкретных подробностей. В других случаях общеизвестные схемы, структуры и методы не показаны подробно, чтобы не затруднять понимание данного описания.
Ссылки на «один вариант осуществления», «вариант осуществления», «примерный вариант осуществления», «различные варианты осуществления» и т.п. указывают, что описанный таким образом вариант(ы) осуществления изобретения может включать в себя частные признаки, структуры или характеристики, но не каждый вариант осуществления с необходимостью включает в себя эти частные признаки, структуры или характеристики. Далее, некоторые варианты осуществления могут иметь некоторые, все или ни одного из признаков, описанных для других вариантов осуществления.
В нижеследующих описании и формуле изобретения выражения «связаны» или «соединены» могут использоваться вместе с их производными. Следует понимать, что эти выражения не предназначены быть синонимами друг друга. Наоборот, в частных вариантах осуществления термин «соединенный» используется для указания того, что два или более элементов находятся в прямом физическом или электрическом контакте друг с другом. Термин же «связан» используется для указания того, что два или более элементов действуют совместно или взаимодействуют друг с другом, но между ними могут находиться, а могут и не находиться промежуточные физические или электрические компоненты.
Как используется в формуле изобретения, если только не конкретизировано иное использование порядковых числительных «первый», «второй», «третий» и т.д. для описания обычного элемента, они просто указывают, что дана ссылка на различные экземпляры одинаковых элементов, а не подразумевают, что описанные таким образом элементы должны находиться в данной последовательности - временной ли, пространственной, упорядоченной или любой иной.
Используемые здесь при обсуждении такие термины, как «обработка», «вычисление», «подсчет», «определение», «установление», «анализ», «проверка» или тому подобные могут относиться к операции(-ям) и (или) процессу(-ам) в компьютере, вычислительной платформе, вычислительной системе или ином электронном вычислительном устройстве, которое обрабатывает или преобразует данные, представление как физические (к примеру, электронные) величины в компьютерных регистрах и (или) запоминающих устройствах, в другие данные, аналогично представленные как физические величины в компьютерных регистрах и (или) запоминающих устройствах, либо в ином носителе хранения информации, который может хранить команды для выполнения операций и (или) процессов.
Различные варианты осуществления изобретения могут быть реализованы полностью или частично с помощью программного обеспечения или встроенных программ. Это программное и (или) аппаратно-программное обеспечение может принимать форму команд, содержащихся в или на энергонезависимом машиночитаемом запоминающем носителе. Эти команды могут затем считываться и исполняться, чтобы обеспечить выполнение описанных здесь операций. Команды могут быть в любой подходящей форме, такой как - но без ограничения - исходный код, объектный код, интерпретируемый код, исполняемый код, статический код, динамический код и т.п. Такой машиночитаемый носитель может включать любой материальный энергонезависимый носитель для хранения информации в виде, считываемом одним или несколькими компьютерами, таким как - но без ограничения - постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), оперативно запоминающим устройством (ОЗУ), магнитным дисковым запоминающим носителем, оптическим запоминающим носителем, флеш-памятью и т.п.
Выражение «беспроводный» может использоваться для описания схем, устройств, систем, способов, методов, коммуникационных каналов и т.п., которые передают данные и (или) энергию с помощью электромагнитного излучения через неплотную среду. Беспроводное устройство может содержать по меньшей мере одну антенну, по меньшей мере один радиоприбор, по меньшей мере одну память и по меньшей мере один процессор, где радиоприбор(ы) передает через антенну сигналы, которые представляет данные, и принимает через антенну сигналы, которые представляют данные, в то время как процессор(ы) может обрабатывать данные, подлежащие передаче, и данные, которые приняты. Процессор(ы) может также обрабатывать другие данные, которые ни передаются, ни принимаются.
Как используется в данном описании, выражение «осуществлять связь» (и его производные) предназначено для включения передачи и (или) приема данных. Аналогично, двунаправленный обмен данными между двумя беспроводными приборами (где оба прибора в процессе обмена передают и принимают) может быть описан как «осуществление связи». Выражение «обмен данными» также может использоваться для обозначения связи.
В различных вариантах осуществления один и тот же частотный диапазон может использоваться как для беспроводной связи, так и для беспроводной зарядки чередованием двух функций за счет разделения времени.
Для удобства в нижеследующем описании главный прибор (ГП) (HD) описан как устройство, которое содержит заряжающий передатчик, тогда как мобильный прибор (МП) (MD) описан как устройство, которое содержит подлежащий зарядке аккумулятор. Однако термины ГП и МП представлены просто как примеры, и можно использовать любые пригодные устройства, которые обеспечивают описанную функциональность. Например, главный прибор может быть персональным компьютером, тогда как мобильный прибор может быть интеллектуальным телефоном (смартфоном), но это всего лишь примеры.
Для функций КБП главный прибор может периодически передавать сигнал опроса КБП на определенных интервалах. В одном варианте осуществления этот сигнал опроса может передаваться каждые 400 миллисекунд (мс), хотя можно использовать и другие интервалы. Если ГП не принимает отклика на опрос, что указывает на отсутствие другого устройства КБП в радиусе действия, он может ожидать начала следующего опросного интервала для передачи другого сигнала опроса. В некоторых вариантах осуществления интервал опроса может быть увеличен или уменьшен в зависимости от того, как часто принимается отклик.
Если ГП принимает отклик от МП, он может установить линию связи КБП с этим МП и обмениваться данными с этим МП в течение некоторого времени по линии КБП. Можно использовать различные длительности периода обмена данными. В одном варианте осуществления эта длительность может быть фиксированной и заранее определенной. В другом варианте осуществления период обмена данными может продолжаться до тех пор, пока желаемые данные не будут обменены, либо до тех пор, пока не будет назначен другой подлежащий передаче опрос, в зависимости от того, что наступит первым. Если остается больше данных, их можно передавать в одном или нескольких следующих друг за другом интервалах. В еще одном варианте осуществления главный прибор может определять длительность периода обмена данными для текущего и (или) будущего интервала и передавать эту информацию мобильному прибору в течение текущего обмена данными. Какая бы длительность ни была выбрана для обмена данными, часть остатка или весь остаток интервала опроса (если что-то остается) могут быть отведены периоду зарядки. Например, обмен данными, длящийся 50 мс, может оставлять почти 350 мс для использования в качестве периода зарядки в течение текущего интервала опроса.
Для функций ТБЗ главный прибор может передавать сигнал зарядки между следующими друг за другом опросами в то время, когда нет сигналов связи КБП. В некоторых вариантах осуществления этот сигнал зарядки может быть намного сильнее, нежели сигналы опроса и (или) обмена данными. Сигнал зарядки может начинаться непосредственно после завершения обмена данными и продолжаться практически до следующего опроса. В этом случае сигнал зарядки может передаваться во время тех частей интервала опроса, когда не передаются и не принимаются никакие сигналы КБП, избегая тем самым помех, которые могут происходить в противном случае. В некоторых вариантах осуществления МП может быть сконфигурирован для использования по меньшей мере части энергии, принимаемой при обмене данными, для подзарядки аккумулятора. Однако для целей данного документа любая такая энергия, принимаемая в течение периода обмена данными, не рассматривается как часть сигнала зарядки.
Передача сигнала зарядки может быть потерей энергии, когда нет подлежащего зарядке устройства, поэтому могут использоваться различные способы для инициирования сигнала зарядки, только когда присутствует подлежащее зарядке устройство. Если такого устройства нет, или если устройство есть, но не нуждается в зарядке аккумулятора, сигнал зарядки можно исключить, но опрос КБП может продолжаться.
Поскольку сигнал зарядки может быть достаточно сильным для повреждения компонентов приемника КБП (особенно в устройствах КБП старого образца), в некоторых вариантах осуществления главный прибор может передавать мобильному прибору во время обмена данными, что МП должен отключить любые схемы КБП, которые могут быть повреждены сигналом зарядки в течение периода зарядки, тем самым защищая такие схемы от повреждения сигналом зарядки. Впоследствии МП может разрешить своевременный прием следующего сигнала опроса.
В некоторых вариантах осуществления при обмене данными может выясняться, готов ли МП принимать сигнал зарядки, и (или) разрешено ли этому устройству принимать сигнал зарядки. В некоторых вариантах осуществления при обмене данными может отправляться запрос от МП к ГП на передачу сигнала зарядки.
В некоторых вариантах осуществления во время обмена данными два устройства могут передавать информацию, что может повлиять на специфику сигнала зарядки. Например, эта информация может включать в себя индикаторы, относящиеся к одному или нескольким из следующих моментов: 1) должен ли передаваться сигнал зарядки; 2) интенсивность сигнала зарядки; 3) начальное время сигнала зарядки; 4) длительность сигнала зарядки; 5) следует ли регулировать сигнал зарядки; 6) состояние зарядки аккумулятора; 7) внутренняя температура прибора; 8) принимаемая мощность сигнала зарядки; 9) иная связанная с зарядкой информация.
В некоторых вариантах осуществления мобильный прибор может быть способен сообщать о своей способности противостоять сильному сигналу, тем самым санкционировать использование более сильного сигнала зарядки. Главный прибор может затем увеличить передаваемую мощность сигнала зарядки. Если о такой способности не сообщается, ГП может предположить, что схемы КБП в МП не могут противостоять такому сильному сигналу зарядки и соответственно ограничить сигнал зарядки. В некоторых вариантах осуществления, если ГП не принимает указания того, какому уровню сигнала зарядки способен противостоять МП, этот ГП может отказаться передавать какой-либо сигнал зарядки. В некоторых вариантах осуществления, если ГП принимает указание, что второй МП переместился в диапазон зарядки в то время, как первый МП уже заряжен, ГП может снизить или исключить сигнал зарядки на основе того, какую информацию он принимает (либо не принимает) от второго МП о его способности противостоять сигналу зарядки. Как только второй МП выходит из диапазона зарядки, ГП может возобновить сигнал зарядки на основе только первого МП.
В некоторых вариантах осуществления частота, используемая для сигнала обмена данными, и частота, используемая для сигнала зарядки, могут быть одинаковыми или могут быть очень близкими по частоте. В некоторых вариантах осуществления эта частота может быть 13,56 МГц.
Конкретные признаки и варианты осуществления описаны ниже и дополнительно подтверждаются сопровождающими чертежами.
Фиг. 1 показывает схему главного прибора и мобильного прибора согласно варианту осуществления. Главный прибор 100 показан как портативный компьютер, хотя можно использовать любой иной тип подходящего устройства, такой как - но без ограничения - планшетный компьютер, персональный компьютер, либо любой другой тип устройства, которое способно осуществлять связь КБП и которое имеет источник питания, достаточно сильный, чтобы обеспечивать сигнал беспроводной зарядки. Мобильный прибор 120 показан как смартфон, хотя можно использовать любой другой тип подходящего устройства, такого как - но без ограничения - иной тип сотового телефона, беспроводное запоминающее устройство или любой иной тип устройства, которое способно осуществлять связь КБП и которое имеет аккумулятор, подлежащий беспроводной зарядке.
Каждое устройство может иметь конкретное местоположение, где расположена его антенна КБП, и эти местоположения могут определять то, как эти два устройства ориентированы относительно друг друга для связи КБП и зарядки аккумулятора. В некоторых вариантах осуществления мобильный прибор может быть помещен рядом с конкретным местоположением главного прибора. В других вариантах осуществления мобильный прибор может помещаться на конкретное местоположение главного прибора, такое как (но без ограничения этим) выделенная область на поверхности клавиатуры. В иных вариантах осуществления главный прибор может иметь двигающуюся полку, которая выдвигается, чтобы удерживать мобильный прибор. Можно также использовать и другие конфигурации.
Фиг. 2 показывает блок-схему внутренних компонентов двух устройств в системе ТБЗ/КБП согласно варианту осуществления изобретения. Главный прибор 200 показан с процессором 214 и памятью 216, а также с радиоустановкой 210 КБП для обеспечения связи КБП. Показан также передатчик 212 зарядки, содержащий схему для создания и управления сигнала беспроводной зарядки. И радиоустановка 210, и передатчик 212 зарядки показаны использующими одну и ту же антенну, хотя в некоторых вариантах осуществления каждый из них может иметь свою собственную отдельную антенну. Хотя они показаны как два отдельных элемента, в некоторых вариантах осуществления радиоустановка 210 и передатчик 212 зарядки могут иметь некоторые общие компоненты.
Мобильный прибор 220 показан с процессором 224, памятью 216 и радиоустановкой 221 КБП. Он показан также с аккумулятором 228 для обеспечения электроэнергии на процессор и память. В некоторых вариантах осуществления аккумулятор может также обеспечивать питание для радиоустройства, тогда как в других вариантах осуществления радиоустановка КБП может получать часть или все свое рабочее питание из сигналов, принимаемых через его антенну. Мобильный прибор 220 показан также с приемником 222 зарядки, который может получать электрическую энергию из сигналов зарядки, принимаемых через антенну, и использовать эту энергию для подзарядки аккумулятора 228. И радиоустановка 221, и приемник 222 зарядки показаны использующими одну и ту же антенну, хотя в некоторых вариантах осуществления каждый из них может иметь свою собственную отдельную антенну. Хотя они показаны как два отдельных элемента, в некоторых вариантах осуществления радиоустановка 221 и передатчик 222 зарядки могут иметь некоторые общие компоненты.
Фиг. 3 показывает временную диаграмму циклов для опроса, обмена данными и зарядки согласно варианту осуществления изобретения. Проиллюстрированная диаграмма показывает последовательность опросов, передаваемых на интервалах, которые описательно помечены как интервалы опроса. Период времени, помеченный на этой диаграмме как «Опрос», может включать в себя время на передачу опроса и может также включать в себя заранее заданное время на прием одного или нескольких откликов на этот опрос. Если отклик на опрос принимается в это время, за периодом опроса может следовать период обмена данными (ОД) (DE), в течение которого опрашивающее устройство и откликающееся устройство могут осуществлять связь друг с другом через их радиоустройства. По завершении периода опроса все или часть времени, оставшегося в интервале опроса, может быть отведено на зарядку. В одном варианте осуществления период обмена данными и период зарядки не перекрываются во времени.
Проиллюстрированный на фиг. 3 пример показывает три интервала опроса. Первый включает в себя как период обмена данными, так и период зарядки. Второй включает период обмена данными, но не период зарядки. Это может случиться, когда отвечающее на опрос устройство не сконфигурировано для зарядки таким образом, либо указывает, что оно не нуждается в сигнале зарядки. Третий интервал имеет период зарядки, но не период обмена данными. Отсутствие периода обмена данными может быть вызвано тем, что устройство(-а), которое отвечает на опрос, указывает, что оно не имеет данных для обмена. Однако некоторые варианты осуществления могут включать период обмена данными, даже если нужно лишь обменяться информацией, определяющей сигнал зарядки и его длительность. Хотя эти примеры показывают, что период обмена данными имеет место перед периодом зарядки в каждом интервале, в некоторых вариантах осуществления период зарядки может быть первым, а период обмена данными следовать за ним.
Разумеется, если не обнаружено присутствие никакого устройства, периоды обмена данными и зарядки могут быть исключены, и останутся только периоды опроса, так что главный прибор может периодически определять, находится ли другой прибор КБП в диапазоне.
Фиг. 4 показывает блок-схему алгоритма для способа, выполняемого главным прибором, согласно варианту осуществления изобретения. По блок-схеме 400 алгоритма главный прибор может передавать сигнал опроса через радиоустановку на этапе 410. Если в заранее выделенное время отклик не принимается, главный прибор может ожидать интервала опроса и затем передавать другой опрос. Однако если отклик принят, как определено на этапе 420, он может выполнять обмен данными с откликнувшимся прибором на этапе 430 (где «обмен данными КБП» означает, что два устройства используют свои радиоустановки КБП для осуществления связи друг с другом). Когда период обмена данными завершен, главный прибор может передавать сигнал зарядки на этапе 440 до тех пор, пока не закончится интервал опроса на этапе 450, а затем снова начать передачу другого сигнала опроса на этапе 410. Хотя на данной блок-схеме алгоритма это и не показано, длительность периода обмена данными и (или) периода зарядки может быть фиксированной или может меняться в зависимости от различных факторов, описанных ранее.
Фиг. 5 показывает блок-схему алгоритма для способа, выполняемого мобильным прибором, согласно варианту осуществления изобретения. На блок-схеме 500 алгоритма схемы КБП мобильного прибора могут активироваться на этапе 510. В некоторых вариантах осуществления эти схемы КБП могут активироваться, когда принятый сигнал КБП обеспечивает достаточно энергии через антенну для запитки схем активации КБП. В других вариантах осуществления схемы КБП могут быть уже активированы в режиме прослушивания.
Когда на этапе 520 из главного прибора принимается опрос, мобильный прибор может идентифицировать свое присутствие для главного прибора передачей отклика КБП на этапе 530. За этим может следовать обмен данными КБП на этапе 540, во время которого эти два устройства могут осуществлять передачу различной информации друг другу через их радиоустановки КБП. Вслед за периодом обмена данными мобильный прибор может принимать сигнал зарядки из главного прибора на этапе 550 и использовать энергию из сигнала зарядки для подзарядки своего аккумулятора. Когда на этапе 560 сигнал зарядки заканчивается, алгоритм может возвращаться к этапу 520 для ожидания другого сигнала опроса. Если мобильный прибор физически удаляется из положения связи/зарядки, он может находиться вне пределов действия для сигнала опроса, сигнала обмена данными и сигнала зарядки, и операции по фиг. 5 могут прекратиться.
Примеры различных вариантов осуществления
Первый пример включает в себя способ беспроводной связи, содержащий передачу сигнала опроса КБП в заранее заданные интервалы и выполнение после каждого сигнала опроса следующих действий: прослушивание отклика КБП от второго устройства беспроводной связи; выполнение обмена данными со вторым устройством, если отклик принят; передача сигнала зарядки; и остановка передачи сигнала зарядки перед тем, как предписано произойти другому сигналу опроса КБП, причем сигнал обмена данными КБП и сигнал зарядки не перекрываются во времени.
Второй пример включает в себя первый пример, в котором длительность обмена данными КБП фиксирована.
Третий пример включает в себя первый пример, в котором длительность обмена данными КБП переменная, и эта длительность указывается в текущем или предыдущем обмене данными.
Четвертый пример включает в себя первый пример, в котором обмен данными включает в себя информацию о состоянии заряда аккумулятора в другом устройстве, участвующем в обмене данными.
Пятый пример включает в себя первый пример, в котором обмен данными включает в себя информацию, относящуюся к одному или нескольким из следующих пунктов: 1) должен ли передаваться сигнал зарядки; 2) интенсивность сигнала зарядки; 3) начальное время сигнала зарядки; 4) длительность сигнала зарядки; 5) следует ли регулировать сигнал зарядки; 6) состояние зарядки аккумулятора; 7) внутренняя температура прибора и 8) принимаемая мощность сигнала зарядки.
Шестой пример включает в себя первый пример, в котором сигнал обмена данными и сигнал зарядки используют одну и ту же частоту.
Седьмой пример включает в себя первый прибор беспроводной связи, имеющий процессор и память, а также радиоустановку коммуникации ближнего поля (КБП), причем этот первый прибор приспособлен выполнять способ по первому-шестому примерам.
Восьмой пример включает в себя машиночитаемый энергонезависимый носитель данных, содержащий команды, которые при исполнении одним или несколькими процессорами приводят к выполнению операций, содержащих способ по первому-шестому примерам.
Девятый пример включает в себя способ беспроводной связи, содержащий этапы, на которых: выполняют обмен данными КБП с устройством беспроводной связи и принимают сигнал зарядки, имеющий место между двумя следующими друг за другом опросами от устройства беспроводной связи, и при этом обмен данными и сигнал зарядки не перекрываются во времени.
Десятый пример включает в себя девятый пример, в котором длительность обмена данными фиксирована.
Одиннадцатый пример включает в себя девятый пример, в котором длительность обмена данными КБП переменная, и эта длительность указывается в текущем или предыдущем обмене данными.
Двенадцатый пример включает в себя девятый пример, в котором обмен данными включает в себя информацию, относящуюся к одному или нескольким из следующих пунктов: 1) должен ли передаваться сигнал зарядки; 2) интенсивность сигнала зарядки; 3) начальное время сигнала зарядки; 4) длительность сигнала зарядки; 5) следует ли регулировать сигнал зарядки; 6) состояние зарядки аккумулятора; 7) внутренняя температура прибора и 8) принимаемая мощность сигнала зарядки.
Тринадцатый пример включает в себя девятый пример, в котором сигнал обмена данными и сигнал зарядки используют одну и ту же частоту.
Четырнадцатый пример включает в себя первый прибор беспроводной связи, имеющий процессор и память, а также радиоустановку коммуникации ближнего поля (КБП), причем этот первый прибор приспособлен выполнять способ по девятому-тринадцатому примерам.
Предшествующее описание предназначено быть иллюстрирующим, а не ограничивающим. Специалистам придут в голову вариации. Эти вариации предназначены для включения в различные варианты осуществления изобретения, которые ограничиваются только объемом нижеследующей формулы изобретения.