RS57841B1

RS57841B1 - Sistem i postupak prenosa snage i podataka

Info

Publication number: RS57841B1
Application number: RS20181099A
Authority: RS
Inventors: Felix Fernando; Dominique Bernauer
Original assignee: Philip Morris Products Sa
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2018-12-31
Also published as: US10461807B2; PH12016501657A1; ES2687272T3; KR20160145555A; BR112016021201A2; WO2015158482A1; RU2016144286A; TW201547222A; JP2017514437A; MX361095B; EP3132545A1; PL3132545T3; AR100061A1; RU2016144286A3; AU2015246277A1; PH12016501657B1; JP6591441B2; US20170033836A1; CN106165308A; BR112016021201B1

Description

Pronalazak se odnosi na sistem i postupak koji omogućava prenos snage i podataka preko jednog para žica ili električnih kontakata. Posebno, pronalazak se odnosi na prenos snage i podataka od uređaja za napajanje do punjivog uređaja preko jednog para električnih kontakata.

Upotreba jednog para žica ili linija za prenos i snage i podataka je poznata u tehnici, korišćenjem frekventnog multipleksiranja. Podaci su transmitovani upotrebom visokofrekventne transmisije preko para žica. Na prijemnom kraju upotrebljen je filter prolaza niskih ili visokih frekvencija, koji omogućava prenos podataka istovremeno sa transmisijom snage. Međutim, ovo rešenje nije uvek poželjno. Posebno, kad uređaj za prijem treba da bude mali i da nije skup zahtev za filterima prolaza niskih i visokih frekvencija nije poželjan. Ovi uređaju poskupljuju elektronske uređaje i zauzimaju mesto u uređaju.

Bilo bi poželjno obezbediti sistem, uređaj i postupak za prijem snage i podataka preko jednog para električnih kontakata koji nije skup, koji je kompaktan i pouzdan.

U prvom aspektu pronalaska obezbeđen je sistem za transmisiju snage i podataka od host uređaja do prijemnog uređaja preko električnih veza koje sadrže:

host uređaj konfigurisan da prenosi snagu i podatke kroz izlaz, host uređaj konfigurisan da prenosi snagu kroz izlaz u različito vreme do podataka; i

prijemni uređaj koji ima ulaz koji se može povezati sa host uređajem, prijemni uređaj koji sadrži kolo za prijem snage i kolo za prijem podataka i preklopni element konfigurisan tako da poveže ulaz sa kolom za prijem snage ili kolom za prijem podataka u zavisnosti od napona signala primljenog sa ulaza.

Sistem koristi „vremensko multipleksiranje“, koje je manje skupo i lakše rešenje nego frekventno multipleksiranje i ne zahteva dodatne filtere. Osim toga, sistem se ne oslanja na utvrđene termine vremena za snagu i podatke i tako ne zahteva sinhronizaciju između host uređaja i prijemnog uređaja. Prijemni uređaj određuje kad su umesto snage primljeni podaci na osnovu jednog ili više određivanja napona.

U drugom aspektu, obezbeđen je prijemni uređaj za prijem snage i podataka od host uređaja koji sadrži:

ulaz koji se može povezati sa host uređajem;

kolo za prijem snage;

kolo za prijem podataka; i

preklopni element konfigurisan da poveže ulaz za kolo za prijem snage i za kolo za prijem podataka u zavisnosti od napona signala primljenog sa ulaza.

Preklopni element može biti konfigurisan tako da prebaci iz prvog stanja u drugo stanje kad je napon na ulazu iznad prve granične vrednosti napona. Preklopni element može biti konfigurisan tako da prebaci iz drugog stanja u prvo stanje kad je napon na ulazu ispod druge granične vrednosti napona. Druga granična vrednost napona može biti niža od prve granične vrednosti napona. Alternativno, druga granična vrednost napona može biti jednaka prvoj graničnoj vrednosti napona.

Prvo stanje može biti veza sa kolom za prijem podataka. Drugo stanje može biti veza sa kolom za prijem snage. Alternativno, prvo stanje može jednostavno biti prekid veze sa kolom za prijem snage. U tom slučaju, kolo za prijem podataka može biti povezano sa ulazom u svakom trenutku. Kolo za prijem podataka može tada biti konfigurisano da odredi nivo napona koji odgovara prenosu snage i odbaci podatke primljene tokom prenosa snage.

Alternativno, prvo stanje može biti povezivanje sa kolom za prijem podataka i drugo stanje može biti prekid veze sa kolom za prijem podataka. U tom slučaju, kolo za prijem snage može biti povezano sa ulazom u svakom trenutku.

Druga granična vrednost napona može biti niža od prve granične vrednosti napona. Alternativno, druga granična vrednost napona može biti jednaka prvoj graničnoj vrednosti napona.

Prva i druga granična vrednost napona mogu biti između 1 i 30 volti i poželjno između 2 i 8 volti. Prva granična vrednost je poželjno oko 4 volta.

Kolo za prijem podataka može biti konfigurisano tako da određuje logične nivoe podataka poređenjem ulaznog napona sa trećom graničnom vrednosti napona. Kolo za prijem podataka može biti konfigurisano tako da određuje logične nivoe podataka poređenjem ulaznog napona sa trećom graničnom vrednosti napona kad ulazni napon raste i sa četvrtom graničnom vrednosti napona kad ulazni napon opada.

Preklopni element može da sadrži komparator napona.

Prijemni uređaj može biti uređaj napajan baterijom. Prijemni uređaj može biti ručni uređaj.

Prijemni uređaj može biti uređaj za proizvodnju aerosola. Uređaj za proizvodnju aerosola može da bude podešen da primi supstrat koji daje aerosol. Uređaj za proizvodnju aerosola može biti podešen da zagreva ili na drugi način isparava supstrat koji daje aerosol kako bi se proizveo aerosol koji se može isporučiti korisniku. Uređaj za proizvodnju aerosola može da bude električni sistem za pušenje. Uređaj za proizvodnju aerosola je poželjno ručni uređaj za proizvodnju aerosola koji je korisniku prijatan za držanje između prstiju jedne ruke. Uređaj za proizvodnju aerosola može da bude suštinski cilindričnog oblika.

Dužina host uređaja može biti između 70 mm i 120 mm i spoljni prečnik može biti između 10 mm i 20 mm.

Host uređaj može biti uređaj koji se napaja baterijom. Host uređaj može sam biti napajan baterijom. Host uređaj može biti pakovanje baterija, pribor opremljen baterijom, pribor snabdeven sa USB, USB ili drugi tip AC adaptera, punjač/adapter za kola, ili različiti tip napajanja ili pribora. Host uređaj može biti podešen da obezbedi napajanje sekundarnom uređaju kao impulse struje. Struja obezbeđena host uređajem može biti između 0 i 5 ampera.

U trećem aspektu, obezbeđen je postupak za prijem snage i podataka od host uređaja na prijemnom uređaju koji ima kolo za prijem snage i kolo za prijem podataka preko električnih veza koji sadrži:

prijem na ulazu električnog signala od host uređaja; i

upoređivanje napona ulaznog signala primljenog na ulazu sa graničnom vrednosti napona; i

spajanje ili prekidanje veze ulaza i kola za prijem snage ili kola za prijem podataka u zavisnosti od rezultata upoređivanja.

Korak upoređivanja je na pogodan način izveden kontinualno gok je električni signal priman na ulazu. Električni signal je pogodno vremenski multipleksirani signal koji sadrži i snagu i podatke.

Korak povezivanja ili prekidanja veze može da sadrži prebacivanje ulaza od veze sa jednim od kola za prijem snage ili kola za prijem podataka do veze sa drugim od kola za prijem snage i kola za prijem podataka. Alternativno, korak povezivanja ili prekidanje veza može da sadrži povezivanje ili prekidanje veze ulaza i samo jednog od kola za prijem snage i kola za prijem podataka, dok drugi od kola za prijem snage i kola za prijem podataka ostaju stalno povezani za ulaz.

Sada će realizacije pronalaska da budu detaljno opisane sa pozivanjem na priložene crteže, na kojima:

Crtež 1 je šematski prikaz električno zagrevanog sistema za pušenje;

Crtež 2 je šematski prikaz jedne konfiguracije elektronike prijemnog uređaja u sistemu sa crteža 1;

Crtež 3 je dijagram toka rada preklopnog elementa sa crteža 2; i

Crtež 4 je šematski prikaz alternativne konfiguracije elektronike prijemnog uređaja u sistemu sa crteža 1.

Crtež 1 prikazuje sistem koji sadrži host uređaj 100 i prijemni uređaj 102 u skladu sa jednom realizacijom pronalaska. Host uređaj 100 u ovom primeru je jedinica za punjenje za električno zagrevani sistem za pušenje. Prijemni uređaj 102 u ovom primeru je električno zagrevani uređaj za proizvodnju aerosola prilagođen da primi proizvod 104 za pušenje koji sadrži supstrat koji daje aerosol. Prijemni uređaj obuhvata grejač za zagrevanje supstrata koji stvara aerosol u radu. Korisnik udiše na delu usnika proizvoda 104 za pušenje da bi povukao aerosol u svoja usta. Prijemni uređaj 102 je podešen tako da bude primljen u šupljinu 112 u host uređaju 100 da bi se ponovo napunio izvor napajanja u prijemnom uređaju.

Host uređaj 100 sadrži prvu bateriju 106, kontrolnu elektroniku 108, i električne kontakte 110 podešene da obezbede električnu energiju drugoj bateriji u prijemnom uređaju i obezbede električne podatke elektronici 128 u prijemnom uređaju, iz prve baterije 106, kad je prijemni uređaj povezan sa električnim kontaktima 110. Električni kontakti 110 su obezbeđeni pored dna šupljine 112. Šupljina je podešena da prihvati prijemni uređaj 102. Komponente host uređaja 100 su smeštene unutar kućišta 116.

Prijemni uređaj 102 sadrži drug bateriju 126, sekundarnu kontrolnu elektroniku 128 i električne kontakte 130. Kao što je prethodno opisano, prijemni uređaj 102 je podešen da primi napajanje električnom energijom i podatke iz host uređaja, kad su električni kontakti 130 u kontaktu sa električnim kontaktima 110 host uređaja 100. Prijemni uređaj 102 dalje sadrži šupljinu 132, podešenu da primi proizvod 104 za pušenje. Grejač 134, u obliku, na primer, oštrice, je obezbeđen na dnu šupljine 132. Prilikom upotrebe, korisnik aktivira prijemni uređaj 102, i energija se grejaču 134 obezbeđuje iz baterije 126, preko kontrolne elektronike 128. Grejač se zagreva do standardne optimalne temperature dovoljne za proizvodnju aerosola iz supstrata koji daje aerosol elementa 104 za proizvodnju aerosola. Komponente prijemnog uređaja 102 su smeštene unutar kućišta 136. Prijemni uređaj ovog tipa je detaljnije opisan u EP2110033 na primer.

U ovom primeru, prijemni uređaj 102 je električno zagrevani uređaj za pušenje. Kao takav prijemni uređaj 102 je mali (veličine konvencionalne cigarete) ali mora da isporuči veliku snagu tokom perioda od samo nekoliko minuta, obično oko 7 minuta za jednu sesiju pušenja.. Može biti potrebno da druga baterija bude vraćena u host uređaj 100 za ponovno punjenje.

U ovom primeru, prijemni uređaj 102 ima poligonalni poprečni presek. Spoljašnji prečnik prijemnog uređaja može da bude između oko 12,7 mm i oko 13,65 mm mereno od ravne strane do naspramne ravne strane; između oko 13,4 mm i oko 14,2 mm mereno od ivice do naspramne ivice (to jest, preseka dve strane na jednoj strani prijemnog uređaja do odgovarajućeg preseka na drugoj strani); i između oko 14,2 mm i oko 15 mm mereno od vrha dugmeta do naspramne donje ravne strane. Dužina prijemnog uređaja je oko 80mm.

Prva baterija 106 u host uređaju je konfigurisana tako da održava dovoljni napon za punjenje druge baterije 126 više puta pre nego što sama zahteva ponovno punjenje. Ovo obezbeđuje korisniku prenosivog sistema više sesija pušenja pre nego što je potrebno ponovno punjenje iz električne mreže.

Da bi se zadovoljili konkurentni zahtevi za drugu bateriju 126 male veličine, dovoljan kapacitet i bezbednost, ali brzo, punjenje i pražnjenje, kao i prihvatljiv vek trajanja, može se upotrebiti litijum gvožđe fosfat (LiFePO4) baterija, kao u ovom primeru. Druga baterija 126 u ovom primeru ima cilindrični oblik, sa prečnikom od 10mm i dužinom od 37mm. Kao alternativa, za drugu bateriju može biti upotrebljena litijum titanat baterija.

Prva baterija 106 u host uređaju 100 je litijum kobalt oksidna (LiCoO2) baterija prizmatičnog tipa. Litijum kobalt oksidna baterija obezbeđuje veći napon baterije nego litijum gvožđe fosfatna, omogućavajući punjenje litijum gvožđe fosfatne baterije iz jedne litijum kobalt oksidne baterije.

Supstrat koji daje aerosol poželjno sadrži duvanski materijal koji sadrži isparljiva jedinjenja sa aromom duvana koja se oslobađaju iz supstrata nakon zagrevanja. Alternativno, supstrat koji daje aerosol može da sadrži neduvanski materijal. Poželjno je da supstrat koji daje aerosol dalje sadrži stvarač aerosola. Primeri odgovarajućih stvarača aerosola su glicerin i propilen-glikol.

Supstrat koji daje aerosol može da bude supstrat u čvrstom stanju. Čvrsti supstrat može da sadrži, na primer, jedno ili više od sledećeg: prah, granule, pelete, komadiće, štapiće, trake ili listiće koji sadrže jedno ili više od sledećeg: list biljke, list duvana, delove duvanskih žilica, rekonstituisani duvan, homogenizovani duvan kao što su ekstrudirani duvan i ekspandirani duvan. Alternativno, supstrat koji daje aerosol može da bude tečni supstrat i proizvod za pušenje može da sadrži sredstva za zadržavanje tečnog supstrata.

Crtež 2 je šematski prikaz kontrolne elektronike prijemnog uređaja sa crteža 1. Električni signal je primljen na kontakte 130. Kontakt 130b je uzemljenje i kontakt 130a je veza signala. Ulazni signal od 130 prima preklopni element 140. Preklopni element je povezan i sa kolom za prijem snage 142 i sa kolom za prijem podataka 144 elektronikom 128 prijemnog uređaja. Preklopni element je u suštini komparator napona koji menja svoje stanje prebacivanja u zavisnosti od ulaznog napona. Kako kolo 144 za prijem podataka tako i kolo 143 za prijem snage povezani su sa linijom 148 uzemljenja koja je povezana sa kontaktom 130b.

Kolo 142 za prijem snage je povezano sa baterijom 126 uređaja da bi se primljena snaga isporučila u skladu sa unapred određenim protokolom napajanja. Kad uređaj treba da se upotrebi da proizvede aerosol, posle napajanja, grejač 134 je obezbeđen snagom iz baterije 126 preko kontrolnog kola 146 grejača.

Kolo 144 za prijem podataka prolazi kroz kontrolu primljenih podataka do kontrolnog kola 146 grejača na odgovarajući način, na primer da bi se obezbedilo ažuriranje programa. Podaci mogu da prođu kroz kolo za prijem podataka do drugih elemenata elektronike uređaja kao što je kolo 142 za prijem snage, na primer da bi se potvrdilo da je host uređaj identifikovan kao uređaj kompatibilan za upotrebu sa prijemnim uređajem.

Pri upotrebi, kad je host uređaj povezan sa prijemnim uređajem, host uređaj šalje snagu i podake do prijemnog uređaja preko kontakta 130a. Podaci mogu takođe da prolaze nazad od prijemnog uređaja do host uređaja preko kontakata 130. Signal iz host uređaja sadrži snagu i podatke u nizu, pre nego istovremeno. Međutim, za prenos snage i podataka nije neophodno imati utvrđene vremenske termine. U svakom datom momentu može biti snage ili podataka koji se prenose. Umesto toga preklopni element 140 može da odredi, na osnovu upoređivanja napona, da li se primaju snaga ili podaci u svakom trenutku.

Podaci su detektovani kolom za prijem podataka detektovanjem nivoa napona ili struje na njegovom ulazu. U ovoj realizaciji, kolo 144 za prijem podataka detektuje logične nivoe upoređivanjem ulaznog napona sa niskom graničnom vrednošću 1 kad napon raste i sa niskom graničnom vrednošći 2 kad napon opada. Brzina prenosa podataka može biti vlo velika i može biti u rasponu od 100 bitova u sekundi (100 bps) do 500 hiljada bitova u sekundi (500kbps).

Crtež 3 predstavlja dijagram toka koji prikazuje funkciju preklopnog elementa 140 prikazanog na crtežu 2. Kad je prijemni uređaj uklonjen iz host uređaja preklopni element je podešen da prekine vezu od kola za prijem snage. Tako da u početnom stanju, prikazanom početnim korakom 200, preklopni element povezuje ulaz 130a sa kolom za prijem podataka.

U koraku 210 preklopni element upoređuje ulazni napon V sa prvom graničnom vrednošću V1, koja je ovom primeru 4 volta. Ako ulazni napon nije veći od 4 volta, tada preklopni element ostaje povezan sa kolom za prijem podataka i propušta primljene podatke do kola za prijem podataka u koraku 260, pritom stalno upoređujući ulazni napon sa V1. Ako je ulazni napon veći od 4 volte preklopni element prebacuje stanje u koraku 220 da poveže ulaz 130a sa kolom za prijem snage. U koraku 230, preklopni element prima signal napona od ulaza i propušta ga do kola 142 za prijem snage. Kad je u tom stanju, propuštajući snagu do kola za prijem snage, preklopni element stalno upoređuje ulazni napon sa drugom graničnom vrednošću V2, koja je u ovom primeru 3,5 volta. Ovo je prikazano kao korak 240. Ako napon na ulazu padne ispod V2 tada preklopni element prebacuje stanje u korak 250 kako bi povezao ulaz 130a sa kolom za prijem podataka. U koraku 260, preklopni element prima signal podataka od ulaza i šalje ga do kola 144 za prijem podataka. Kad je u ovom stanju, propuštajući podatke do kola za prijem podataka, preklopni element stalno upoređuje ulazni napon sa prvom graničnom vrednošću V1, kako je naznaćeno vraćanjem u korak 210. Ako je ulazni napon veći od 4 volte, tada preklopni element nastavlja da šalje podatke do kola za prijem podataka u koraku 260. Postupak prebacivanja se kontinualno održava sve dok se signal prima na ulazu 130a. Struja preneta tokom prenosa snage može biti onoliko visoka koliko je potrebno za posebni protokol napajanja, ali u ovom primeru je između 0 i 5 ampera.

Crtež 4 prikazuje alternativnu postavku za preklopni element. U realizaciji prikazanoj na crtežu 4, preklopni element 150 nije povezan sa kolom 144 za prijem podataka već samo za kolo 142 za prijem snage. Kolo za prijem snage ostaje povezano za ulaz 130a sve vreme. Preklopni element funkcioniše samo da poveže i prekine vezu kola 142 za prijem snage sa ulazom 130a u zavisnosti od ulaznog napona. Ista strategija kontrole kao što je opisana u osvrtu na crtež 3 može se upotrebiti sa ovom postavkom, ali pritom je u koraku 250 prekinuta veza od kola za prijem snage radije nego da bude prebačena na kolo za prijem podataka.

Kolo za prijem podataka sa crteža 4 je konfigurisano da podnese napone koje primenjuje host uređaj kad on prenosi snagu. Kolo za prijem podataka sa crteža 4 je konfigurisano tako da detektuje nivo napona koji odgovata prenosu snage, korišćenjem komparatora napona, i odstrani čitanje podataka tokom faze prenosa snage.

Mada se ovde opisane realizacije odnose samo na prenos podataka od host uređaja do prijemnog uređaja, naravno da je moguće da prijemni uređaj prenosi podatke do host uređaja preko istih kontakata. Na primer, može biti korisno preneti host uređaju skladištene podatke, dijagnostičke podatke ili podatke koji se odnose na bateriju.

Claims

Patentni zahtevi

1. Ručni električni uređaj za proizvodnju aerosola (102), na baterijsko napajanje, podešen da primi snagu i podatke od host uređaja (100) preko jednog para električnih kontakata (110, 130) koji sadrži:

ulaz koji se može povezati sa host uređajem;

kolo (142) za prijem snage;

kolo (144) za prijem podataka; i

preklopni element (140) podešen tako da ili poveže ulaz sa kolom za prijem snage ili sa kolom za prijem podataka u zavisnosti od napona signala primljenog sa ulaza.

2. Sistem za prenos snage i podataka od host uređaja (100) do električnog uređaja (102) za proizvodnju aerosola preko električne veze kroz jedan par električnih kontakata (110, 130) koji sadrži:

host uređaj podešen da prenosi snagu i podatke kroz izlaz, host uređaj podešen da prenosi snagu kroz izlaz do podataka u različito vreme; i

električno zagrevani uređaj za proizvodnju aerosola u skladu sa zahtevom 1.

3. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa zahtevom 1 ili zahtevom 2, naznačen time što je preklopni element (140) podešen da prebaci iz prvog stanja u drugo stanje kad je napon na ulazu iznad prve granične vrednosti napona.

4. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa zahtevom 3 naznačen time što je preklopni element (140) podešen da prebaci iz drugog stanja u prvo stanje kad je napon na ulazu ispod druge granične vrednosti napona.

5. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa zahtevom 4, naznačen time što je druga granična vrednost napona niža od prve granične vrednosti napona.

6. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa bilo kojim od zahteva 3 do 5, naznačen time što je prvo stanje veza sa kolom (144) za prijem podataka.

7. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa bilo kojim od zahteva 3 do 5, naznačen time što je prvo stanje prekid veze sa kolom (142) za prijem snage.

8. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa zahtevom 4 ili 5, naznačen time što je drugo stanje veza sa kolom (142) za prijem snage.

9. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa bilo kojim od zahteva 3 do 8, naznačen time što je prva granična vrednost napona između 1 i 30 volti i poželjno između 2 i 8 volti.

10. Sistem ili električno zagrevani uređaj (102) za proizvodnju aerosola u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time što je kolo (144) za prijem podataka podešeno da odredi logične nivoe podataka poređenjem ulaznog napona sa trećom graničnom vrednošću napona.

11. Sistem u skladu sa bilo kojim od prehodnih zahteva, naznačen time što je host uređaj (100) uređaj napajan baterijom.

12. Postupak za prijem snage i podataka od host uređaja (100) na električno zagrevanom uređaju (102) za proizvodnju aerosola koji ima kolo (142) za prijem snage i kolo (144) za prijem podataka preko električnih veza kroz jedan par električnih kontakata (110, 130), postupak koji obuhvata:

prijem ulaznog električnog signala od host uređaja; i

upoređivanje napona ulaznog signala primljenog na ulazu sa graničnom vrednošću; i povezivanje ulaza bilo sa kolom za prijem snage ili sa kolom za prijem podataka u zavisnosti od rezultata upoređivanja.

13. Postupak u skladu sa zahtevom 12, naznačen time što se korak upoređivanja izvodi kontinualno sve dok se električni signal prima na ulazu.