用于控制給電子設(shè)備的電能的裝置和方法
【專利說(shuō)明】用于控制給電子設(shè)備的電能的裝置和方法
[0001 ]本申請(qǐng)要求2013年7月10日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/844,654的權(quán)益,其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開(kāi)的實(shí)施方式一般涉及電子設(shè)備內(nèi)的潮濕環(huán)境和/或濕電路的檢測(cè)。在一些實(shí)施方式,當(dāng)在設(shè)備內(nèi)檢測(cè)到潮濕時(shí)禁止和/或中斷給濕電子設(shè)備供電以防止電子設(shè)備損壞。
【背景技術(shù)】
[0003]電子設(shè)備很經(jīng)常地使用具有緊密的結(jié)實(shí)度尺寸的超精密部件來(lái)制造,旨在防止?jié)駳膺M(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。許多電子設(shè)備也被制造以使得所有者或使用者難以在不使得設(shè)備無(wú)法工作的情況下拆開(kāi),即使在嘗試進(jìn)行干燥之前。隨著電子設(shè)備持續(xù)小型化且計(jì)算機(jī)化軟件應(yīng)用越來(lái)越強(qiáng)大,現(xiàn)今對(duì)人們來(lái)說(shuō)攜帶多個(gè)電子設(shè)備(例如便攜式電子設(shè)備)是很普遍的。手機(jī)現(xiàn)在比電話固網(wǎng)更為普遍,且世界上許多人無(wú)意間在日常生活中將這些設(shè)備無(wú)意與水或其他流體接觸。這些電子設(shè)備面臨潮濕的示例位置包括例如浴室、廚房、游泳池、湖、洗衣機(jī)或電子設(shè)備(例如小的便攜式電子設(shè)備)能夠掉入水中或面臨高濕度情況的其他區(qū)域。這些電子設(shè)備頻繁具有小型化固態(tài)晶體管存儲(chǔ)器,用于獲取和存儲(chǔ)以電話聯(lián)系清單、電子郵件地址、數(shù)字化照片、數(shù)字化音樂(lè)等形式的數(shù)字化媒體。在電子設(shè)備承受足夠量的潮濕之后這些電子設(shè)備經(jīng)常完全(或至少部分)不能工作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)由于濕氣侵入至少部分不能工作的電子設(shè)備(例如移動(dòng)電話或智能手機(jī))的擁有者的通常反應(yīng)是將設(shè)備連接到充電源。這種反應(yīng)大概是由于擁有者在設(shè)備不能工作時(shí)自然想到將電子設(shè)備連接到充電機(jī)。雖然關(guān)于這種反應(yīng)的準(zhǔn)確理由只是推斷的,但這可能是由于擁有者知道電子設(shè)備是電池供電或電供電的,并且可能的原因是任何不能工作的經(jīng)由電池供電的電子設(shè)備是低電量狀態(tài)。實(shí)際上,擁有者可能之前通過(guò)只是將設(shè)備連接到充電機(jī)就“修好” 了不能工作的電子設(shè)備。
[0005]不管潛在的理由如何,如果設(shè)備由于濕氣侵入不能工作,上述的常見(jiàn)反應(yīng)典型地會(huì)損壞電子設(shè)備內(nèi)的電子器件。一旦設(shè)備從充電電路被充電,因?yàn)殡娮釉O(shè)備是濕的,且因此非常易于使得電子沿著不期望的路徑流動(dòng),因此設(shè)備容易被永久損壞。如果沒(méi)有防止電子沿著不期望的路徑流動(dòng)的保護(hù)(例如某形式的“跳閘”電路),則內(nèi)部電子器件會(huì)被“短路”。依據(jù)濕氣位于電子設(shè)備中的位置,短路能夠?qū)е聦?duì)設(shè)備的不同部件的損壞,這能夠是全面損壞或局部損壞(例如數(shù)字化屏幕或電池充電電路本身局部損壞)的形式。除非使用者認(rèn)識(shí)到設(shè)備是由于濕氣侵入而不能工作,否則在使用者不知道的情況下一般會(huì)發(fā)生對(duì)設(shè)備的永久損壞。此外,由于目前市面上可用的充電設(shè)備沒(méi)有結(jié)合濕氣檢測(cè)器或檢測(cè)設(shè)備內(nèi)的潮濕程度的其他裝置,留給消費(fèi)者的是猜測(cè)其是否應(yīng)當(dāng)嘗試給電子設(shè)備充電以濕氣再次工作。
[0006]即使小量的水(或潮濕)侵入到電子設(shè)備也足以能夠?qū)υO(shè)備的工作帶來(lái)不利影響,且潛在地使得設(shè)備不能工作。例如,直徑低于Imm的一小滴液態(tài)水在電子設(shè)備(例如智能電話)內(nèi)擴(kuò)散能夠使得電子設(shè)備內(nèi)的相對(duì)濕度水平上升3%_4%并使得設(shè)備不能工作。
[0007]發(fā)明人意識(shí)到新方法和裝置(一個(gè)示例是一種智能充電系統(tǒng))能夠降低或防止對(duì)遭受濕氣侵入的電子設(shè)備損壞,且特別在沒(méi)有給使用者電子設(shè)備的內(nèi)部實(shí)際上是濕的的外部指示的情形中。
[0008]本公開(kāi)的實(shí)施方式涉及用于在設(shè)備內(nèi)的潮濕水平足夠高以在設(shè)備連接到電源時(shí)損壞(或潛在損壞)設(shè)備的情形中阻止電能連接到電子設(shè)備的組件的裝置和方法。某些實(shí)施方式涉及在嘗試的充電事件、在線真空掃氣或兩者期間的濕度檢測(cè)。在一些實(shí)施方式中,充電器不給連接的設(shè)備施加電直到滿足某些條件。如果在將充電機(jī)連接到電子設(shè)備之后檢測(cè)到濕的或高潮濕條件,則從電子設(shè)備撤回電能以保護(hù)濕的電子設(shè)備不受損壞。
[0009]在某些實(shí)施方式中,例如經(jīng)由微型真空清掃栗從電子設(shè)備提取氣體(例如空氣)。潮濕檢測(cè)器然后檢測(cè)提取的空氣內(nèi)的潮濕水平??蛇x的室包含栗出口和潮濕檢測(cè)器以便于將提取的空氣傳遞到傳感器。提取的空氣的潮濕水平(濕度)是對(duì)電子設(shè)備內(nèi)的潮濕的指示。在至少一個(gè)實(shí)施方式中,環(huán)境空氣被采樣且提取的空氣的濕氣含量(例如相對(duì)濕度)與環(huán)境空氣的濕氣含量(例如相對(duì)濕度)進(jìn)行比較。如果提取的空氣的濕氣含量足夠低,則給設(shè)備供電。
[0010]本公開(kāi)的某些特征解決了這些和其他需求并提供其他重要的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]被
【發(fā)明內(nèi)容】
被提供以介紹在詳細(xì)描述和所含附圖中更詳細(xì)描述的概念的選擇。
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在確立要求的主題的任意主要或必要特征。描述的特征的一些或所有可以出現(xiàn)在相應(yīng)的獨(dú)立或從屬權(quán)利要求中,但不應(yīng)當(dāng)理解為限制,除非在特定權(quán)利要求中明確描述。這里描述的每個(gè)實(shí)施方式不必旨在解決這里描述的每一個(gè)目的,且每個(gè)實(shí)施方式不必包括所述的每一個(gè)特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)詳細(xì)描述和所含附圖將明白本公開(kāi)的其他形式、實(shí)施方式、目的、優(yōu)點(diǎn)、益處、特征和方面。此外,
【發(fā)明內(nèi)容】
部分以及本申請(qǐng)中其他地方中描述的各種裝置和方法能夠表達(dá)為大量的不同組合和子組合。這里構(gòu)想到了所有這樣的有用、新穎和創(chuàng)造性的組合和子組合,意識(shí)到這些組合的每一個(gè)的明確表達(dá)是不必要的。
【附圖說(shuō)明】
[0012]這里示出的一些附圖可以包括尺寸或可以根據(jù)縮放圖創(chuàng)建的。但是,這些尺寸或附圖內(nèi)的相對(duì)比例僅是示例的方式,且不被理解為限制本公開(kāi)的范圍。
[0013]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的電能中斷器的俯視圖;
[0014]圖2是圖1中示出的電能中斷器的部分放大圖;
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的與圖1示出的電能中斷器使用的推進(jìn)器的等距視圖,其一側(cè)板被移除;
[0016]圖4是圖3示出的推進(jìn)器的等距視圖,移除的側(cè)板歸位,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(如從讀者視角示出),氣流矢量示出通過(guò)和圍繞推進(jìn)器的總體空氣流;
[0017]圖5是如圖4示出的推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)的圖1示出的電能中斷器的等距視圖,且空氣流矢量示出通過(guò)和圍繞電能中斷器的總體空氣流;
[0018]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的連接到電子設(shè)備的圖1示出的電能中斷器的等距視圖;
[0019]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的與圖1示出的電能中斷器使用的示意性電路圖;
[0020]圖8是圖4示出的推進(jìn)器的等距視圖,其移除的側(cè)板歸位,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(如從讀者角度示出),空氣流矢量示出通過(guò)和圍繞推進(jìn)器的總體空氣流;
[0021]圖9是圖1使得的電能中斷器的等距視圖,推進(jìn)器如圖8所示旋轉(zhuǎn)且空氣流矢量示出通過(guò)和圍繞電能中斷器的總的空氣流;
[0022]圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的與圖1示出的電能中斷器使用的示意電路圖;
[0023]圖11是根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施方式的電子設(shè)備內(nèi)安裝的電能中斷器的示意電路圖;
[0024]圖12是根據(jù)本公開(kāi)的進(jìn)一步實(shí)施方式的在電子設(shè)備內(nèi)安裝的電能中斷器的示意電路圖;
[0025]圖13是在不同操作模式中圖12示出的電能中斷器的示意電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了促進(jìn)理解本發(fā)明的概念,現(xiàn)在參考附圖中示出的所選的實(shí)施方式并使用特定語(yǔ)言來(lái)描述這些實(shí)施方式。但是可以理解不是因此限制本發(fā)明的范圍;描述或示出的實(shí)施方式的任意變化和進(jìn)一步修改以及這里示出的本公開(kāi)的概念的任意進(jìn)一步應(yīng)用被認(rèn)為通常是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的。至少一個(gè)實(shí)施方式詳細(xì)示出,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員明白為了清楚,一些特征或特征的一些組合沒(méi)有示出。
[0027]本公開(kāi)中提到的“發(fā)明”是涉及一類發(fā)明的實(shí)施方式,沒(méi)有單個(gè)實(shí)施方式包括必須包括在所有實(shí)施方式中的特征,除非另有指明。此外,雖然可以涉及一些實(shí)施方式提供的“優(yōu)點(diǎn)”,但是其他實(shí)施方式可以不包括這些相同的優(yōu)點(diǎn),或可以包括不同的優(yōu)點(diǎn)。這里描述的任意優(yōu)點(diǎn)不理解為限制任意權(quán)利要求。
[0028]具體的量(空間尺寸、溫度、壓力、次數(shù)、力、電阻、電流、電壓、濃度、波長(zhǎng)、頻率、熱傳導(dǎo)系數(shù)、無(wú)量綱參數(shù)等)在這里可以被顯式或隱式使用,這樣的具體的量被提供僅作為示例且是近似值,除非另有指明。關(guān)于物質(zhì)特定組成的論述如有有的話僅作為示例提供且不限制其他物質(zhì)組成的應(yīng)用性,尤其是具有相似屬性的其他物質(zhì)組成,除非另有指明。
[0029]—幅圖中示出的與其他附圖中示出的具有相似或相同的附圖標(biāo)記的元件與其他附圖中的元件的功能相似或相同,除了被示出和/或描述。
[0030]本公開(kāi)的實(shí)施方式包括一般用于給電子設(shè)備充電或提供電能的設(shè)備和裝備。實(shí)施方式包括用于在電子設(shè)備已經(jīng)面臨水、高濕度條件或能夠使得設(shè)備不能工作的其他不期望的有害的潮濕溶劑時(shí)中斷和/或阻止電子設(shè)備(例如便攜式電子設(shè)備,例如蜂窩電話、數(shù)字音樂(lè)播放器、尋呼機(jī)、平板電腦等)到電源的連接。至少一個(gè)實(shí)施方式提供啟動(dòng)耦合到用于檢測(cè)設(shè)備內(nèi)的潮濕水平的潮濕檢測(cè)器的真空清除器。潮濕檢測(cè)器能夠提供信號(hào)給控制器,其能夠中斷給電子設(shè)備的電能。來(lái)自潮濕檢測(cè)器的信號(hào)能夠是可變的且包含指示電子設(shè)備的(或內(nèi))潮濕的度(或程度)的簡(jiǎn)檔。該信號(hào)能夠用于致動(dòng)繼電器并給使用者提供充電電路已經(jīng)“跳閘”(中斷)的指示,或可替換地提供充電電路可工作且給電子設(shè)備充電或提供電能的指示。因此,本發(fā)明保護(hù)了否則當(dāng)電子設(shè)備連接到電充電源或電源時(shí)會(huì)被損壞的電子設(shè)備不受電損壞。
[0031]圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的電能中斷器8的俯視圖(例如,用于在給濕的的電子設(shè)備充電或提供電能時(shí)中斷電能的裝置)。電能中斷器8包括外殼11、電能連接器12(例如電墻壁插頭或標(biāo)準(zhǔn)USB-A連接器)、電纜14和電子控制單元10(其可以是重疊注塑(over molding))。電子控制單元10優(yōu)選地包括電子器件(例如印刷電路板19)、潮濕檢測(cè)器(例如濕度傳感器17)、電子設(shè)備連接器16(例如USB迷你B型連接器)、氣動(dòng)連接器,適用于連接到電子設(shè)備的端口(例如耳機(jī)插口、電能接收器、多針腳連接器、對(duì)接連接器等)并從電子設(shè)備提取氣體(例如空氣)、栗7(其在至少一個(gè)實(shí)施方式中是微型真空推進(jìn)器機(jī)構(gòu))和用于從氣動(dòng)連接器電子設(shè)備連接器16向濕度傳感器17引導(dǎo)空氣的裝置,例如可選通道、風(fēng)式、管、密閉罩(例如清除空氣密閉罩18)等。在一些實(shí)施方式中,外殼本身足以將空氣從氣動(dòng)端口引導(dǎo)到濕度傳感器17且不需要通道或清除空氣密閉罩。
[0032]在圖1的示出的實(shí)施方式中,氣動(dòng)連接器和電子設(shè)備連接器16是相同的結(jié)構(gòu)且下面的描述假定這樣的配置。但是,可替換實(shí)施方式包括由不同結(jié)構(gòu)定義的氣動(dòng)連接器和電子設(shè)備連接器16且可以連接到電子設(shè)備的不同端口。
[0033 ]電纜14可以由有用于傳遞電能以給電子設(shè)備充電或提供電能的任意材料制成。掃氣密閉罩19可以由能夠?qū)⒖諝庖驖穸葌鞲衅?7的任意材料制成。在一些實(shí)施方式中,掃氣密閉罩18能夠使用各種制造工藝來(lái)形成,且能夠經(jīng)受各種工藝,例如重疊注塑,而不會(huì)對(duì)其功能有不利影響。在至少一個(gè)實(shí)施方式中,掃氣密閉罩18由注入注塑材料(例如塑料)形成。雖然電能中斷器8被描繪為使用USB迷你B型連接器用于連接到潛在已經(jīng)暴露到潮濕的電子設(shè)備,但是其他實(shí)施方式包括可以是標(biāo)準(zhǔn)或?qū)S门渲玫钠渌B接器。
[0034]圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的至少一個(gè)實(shí)施方式的真空掃氣器的放大圖。該實(shí)施方式包括電機(jī)20(例如微電極)、栗7和氣動(dòng)連接栗7的連接器(例如管26)和電子設(shè)備連接器16。栗7可以以多種方式連接到電機(jī)20,一個(gè)示例是微電極電樞軸24。當(dāng)被電機(jī)20驅(qū)動(dòng)時(shí),栗7從連接器16抽取氣體(例如空氣)并通過(guò)管26。當(dāng)連接到電子設(shè)備時(shí),例如連接到電子設(shè)備的已有端口時(shí),氣體(例如空氣)從電子設(shè)備的該端口被抽取,通過(guò)連接器16并通過(guò)管26。
[0035]圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的栗7。在示出的實(shí)施方式中,栗7包括推動(dòng)器(例如微型推動(dòng)器30)、孔32和排氣裝置34。排氣裝置34由圍繞栗7四周設(shè)置的開(kāi)放區(qū)域來(lái)定義,且可以包括在特定方向引導(dǎo)氣體的導(dǎo)管。
[0036]推動(dòng)器30還包括一個(gè)或多個(gè)葉片36,其在圖3中被示出為彎曲的,但是可以采用不同的形狀,例如直的或分段的。葉片36頻繁被設(shè)置在兩個(gè)表面40之間。在至少一個(gè)實(shí)施方式中,一個(gè)表面包括在葉片36的中心(或附近)的空32,其形成當(dāng)推動(dòng)器在合適方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(例如圖4所示)的進(jìn)氣口 31。至少一個(gè)側(cè)表面40可以與葉片36是個(gè)整體,且至少一個(gè)側(cè)表面40可以是分開(kāi)構(gòu)成的部件,其連接到葉片36。
[0037]當(dāng)被電機(jī)20致動(dòng)以在方向38中旋轉(zhuǎn)時(shí),氣體(例如空氣)一般在方向46流入栗7并放射狀從栗7出去。出去的氣體一般沿著方向矢量44移動(dòng)。推進(jìn)器30將氣體(例如空氣)通過(guò)排氣裝置34推出并將速度的徑向分量給予氣體。氣體通過(guò)排氣裝置34的強(qiáng)行推出在孔32產(chǎn)生低壓區(qū),這將氣體(例如空氣)從電子設(shè)備抽過(guò)來(lái)并將氣體從電子設(shè)備傳遞給濕度傳感器17。
[0038]在可替換實(shí)施方式中,護(hù)罩/蓋子(未示出)被設(shè)置在推進(jìn)器30的周圍以獲取和引導(dǎo)空氣推出推進(jìn)器30(見(jiàn)例如圖4)或進(jìn)入推進(jìn)器30(見(jiàn)例如圖9)到通道(例如管)以沿著特定路徑和方向引導(dǎo)空氣。
[0039]轉(zhuǎn)到圖1和圖5,可選的掃氣密閉罩(例如掃氣密閉罩18)可以被包括以將氣體從栗7引向濕度傳感器17。替換實(shí)施方式可以使用不同的裝置或機(jī)制來(lái)將氣體從栗7引向濕度傳感器17,例如外殼11能夠用于將氣體從栗7引向濕度傳感器17。在其他實(shí)施方式中,一個(gè)或多個(gè)通道、管、葉片和/或相似的氣體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的組合能夠用于將氣體(整體或部分)從電子設(shè)備連接器16引向濕度傳感器17。
[0040]圖5示出了掃氣密閉罩的一個(gè)實(shí)施方式的擴(kuò)展視圖。掃氣密閉罩18裝入電子設(shè)備連接器16、栗7、電機(jī)20和濕度傳感器17。栗7在電子設(shè)備連接器16中產(chǎn)生低壓區(qū),這使得空氣流入連接器16。當(dāng)連接器16連接到電子設(shè)備時(shí),來(lái)自電子設(shè)備內(nèi)側(cè)的氣體(例如掃氣50)經(jīng)由連接器16流到濕度傳感器17。來(lái)自栗7的空氣廢氣,其一般在高于環(huán)境空氣的壓力,通過(guò)壓力排氣端口 52從密閉罩18排出。除了濕度傳感器17和栗7之外,掃氣密閉罩18還可以裝入其他電路,其可以用于控制電能中斷器8的各種方面。
[0041]電能中斷器8中的電路由電源供電。在圖6示出的實(shí)施方式中,電能連接器12能夠連接到外部電源,例如常規(guī)的墻上電插口或USB電源端口,以給電能中斷器8供電。在示出的實(shí)施方式中,電能連接器12被形成為USB電能連接器,其被配置且適用于連接到AC-DC充電變壓器60,具有適用于匹配電源插座(例如車輛或計(jì)算機(jī)中的電源插口)的電連接器。一些實(shí)施方式包括與電能中斷器8集成的內(nèi)部電源,例如具有外殼11的電池(其可以是可充電的或一次使用的)。電池可以用于操作設(shè)備的多數(shù)功能而不需要依賴外部電源。
[0042]圖7示出了可以與這里描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式使用的示例電能中斷器和/或方法的示意圖。電能連接器12典型地接地,例如通過(guò)使用地線70與電子設(shè)備連接器16電連接。功率連接器12還可以通過(guò)傳輸信號(hào)線73和接收信號(hào)線74電連接到連接器16,該傳輸信號(hào)線73和接收信號(hào)線74的一者或兩者可以經(jīng)由電纜14直接連線到電子設(shè)備連接器16。開(kāi)關(guān)(例如繼電器75)選擇性地控制到電子設(shè)備連接器16的電能。電能總線(例如5伏特電能總線12)通過(guò)開(kāi)關(guān)(例如繼電器75)連接到電子設(shè)備連接器16,開(kāi)關(guān)是常開(kāi)的且被電路(例如電路76)激勵(lì)。在示例實(shí)施方式中,電路76包括光隔離器電路和晶體管96和98,其是用于實(shí)現(xiàn)下面描述的開(kāi)關(guān)的有效結(jié)構(gòu)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中,晶體管96和98是達(dá)林頓晶體管。但是,其他實(shí)施方式使用其他電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的開(kāi)關(guān)。
[0043]在示出的示例實(shí)施方式(見(jiàn)圖7)中,晶體管96通過(guò)從控制器78驅(qū)動(dòng)的繼電器信號(hào)92來(lái)控制??刂破?8能夠得到位于存儲(chǔ)器(例如ROM存儲(chǔ)器100)的算法(例如永久算法)。
[0044]電機(jī)20電連接到電能總線(例如5伏特電能總線72)并經(jīng)由電路76被開(kāi)和關(guān),例如使用晶體管98,其通過(guò)從控制器78驅(qū)動(dòng)的電