用于配置电装置中的电接点的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于检测电连接到主要装置的辅助装置的定向的方法和系统，其中所述辅助装置可在多个定向上连接到所述主要装置。本发明特别涉及从主要装置对辅助装置充电，且特别涉及具有可与充电装置在多个不同定向上配合的多个对称安置的电接点的装置的充电。
背景技术：
：便携式电子装置常需要电连接到其它电装置，以便再充电且以便交换数据(例如，软件更新或使用数据)。通常，在一组电接点上传送数据，且在另一组电接点上传送电力。为了确保进行正确的电连接，使得一个装置上的数据接点与另一装置上的数据接点配合，且类似地，一个装置上的电力接点与另一装置上的电力接点配合，先前系统已依赖于机械方式来确保只可以进行正确的连接。这表示装置外壳或外壳上的插口必须被制成不对称的。然而，在技术上和美观性上，不对称外壳可能是不合需要的。本发明的目标为允许两个装置上的电力和数据接点正确地配合在一起，而不需要机械方式来将两个装置加力到相对于彼此的一个特定定向上。技术实现要素：在第一方面，提供用于连接到辅助装置的主要装置，所述主要装置包括至少三个电接点、电压源；和控制器，其中主要装置中的每一电接点具有在接点与电压源之间连接的相关联的高开关，和定位于接点与电接地之间的相关联的低开关，其中控制器连接到开关中的每一个，且在定向操作期间被配置以按顺序闭合若干对开关，以将电压源连接到装置，每对开关包括与接点中的一个相关联的高开关和与接点中的另一个相关联的低开关，且被配置以记录与多对开关相关联的接点之间的电压差，且依据所记录的电压差确定辅助装置相对于主要装置的定向。辅助装置可具有与不同功能相关联的多个电接点，且辅助装置的电接点可在多个定向上啮合主要装置的电接点。所述控制器可被配置以响应于所述辅助装置的所确定定向来闭合多个开关。以此方式，所述主要装置中的所述电接点的功能可被配置以取决于所述辅助装置的定向而匹配所述辅助装置的所述电接点的功能。因此，主要和辅助装置可在多个不同相对定向上耦合在一起，且不需要对两个装置的任何机械键控以强加特定相对定向。装置外壳可为旋转对称的，出于技术或美学方面的原因，此情形可为有益的。与可仅在一个或更为有限的数目的定向上耦合在一起的装置相比，可在若干不同定向上耦合在一起的装置通常也更容易使用。多个定向优选为有限数目的定向。通过使用主要装置中的电压源和测量多对接点上的电压降来确定主要和辅助装置的相对定向，辅助装置内不需要电力。因此即使所述辅助装置不具有可用功率(例如，因为所述辅助装置中的电池已变得完全放电)，所述系统仍可操作。主要装置可为充电装置，且控制器可被配置以在充电操作之前响应于辅助装置的所确定定向来闭合多个开关。可使用任何合适的开关，但在一个实施例中，所述开关中的每一个为晶体管。主要装置可包括非易失性存储器，对于所述多个定向中的每一个，所述非易失性存储器存储与每对开关相关联的所述接点之间的预期电压差的记录，且所述控制器可被配置以比较在所述定向操作期间记录的电压差与所述预期电压差，以确定所述辅助装置的定向。所述主要装置可进一步包括在电压源与所述装置上的所述电接点之间与电流限制开关并联连接的电流限制电阻器，其中所述控制器被配置以在定向操作期间保持所述电流限制开关断开。这确保在所述定向操作期间只将有限的电流传递到所述辅助装置接点，但在充电操作期间可将较大的电流传递到所述辅助装置。主要装置可包括至少五个电接点。在一个实施例中，主要装置包括插口内的五个电接点。插口具有规则十边形截面。五个电接点中的每一个围绕旋转对称的图案中的中心点相等地间隔开。接点中的每一个可横跨插口的两条邻边。在本发明的第二方面，提供一种电力系统，其包括主要装置和辅助装置，所述主要装置包括至少三个电接点，所述辅助装置具有与不同功能相关联的多个电接点，且其中辅助装置上的电接点可在多个定向上啮合主要装置的电接点，所述主要装置包括：电压源；和控制器，其中所述主要装置中的每一电接点具有在所述接点与所述电压源之间连接的相关联的高开关，和定位于所述接点与电接地之间的相关联的低开关，其中控制器连接到开关中的每一个，且在定向操作期间被配置以按顺序闭合若干对开关，以将电压源连接到辅助装置，每对开关包括与接点中的一个相关联的高开关和与接点中的另一个相关联的低开关，且被配置以记录与多对开关相关联的接点之间的电压差，且依据所记录的电压差确定辅助装置相对于主要装置的定向。多个定向优选为有限数目的定向。有利地，所述辅助装置包括连接于所述辅助装置上的多对接点之间的保护二极管。主要装置和辅助装置可各自具有至少四个接点。辅助装置上的两个接点可为数据接点，一个接点可为高边电力供应器接点，且另一接点可为低边电力供应器接点或电接地接点。辅助装置可包括二次电池。在多个但有限数目的定向上，辅助装置的形状可适合装配于主要装置中的插口内，以使得辅助装置上的电接点可在多个但有限数目的定向上啮合主要装置的电接点。辅助装置可具有外壳，所述外壳具有规则多边形截面。主要装置可具有插口，所述插口具有对应规则多边形截面。举例来说，辅助装置和插口可具有正方形、五边形、六边形、八边形或十边形截面。辅助装置可具有外壳，所述外壳的边数多于其所具有的电接点数目。举例来说，辅助装置可具有外壳，其边数是其所具有的电接点数目的两倍。在一个实例中，辅助装置具有外壳(所述外壳具有十边形截面)，且具有五个电接点。辅助装置上的电接点可安置于旋转对称的图案中。主要装置上的电接点也可安置于旋转对称的图案中。辅助装置上的电接点可围绕辅助装置的端面上的中心点以同样的角度间隔开。或者，辅助装置可包括在装置的端面上的一个中心接点和围绕所述中心接点对称安置的多个其它电接点。辅助装置上的电接点可在装置的两条或大于两条边之上延伸。如果辅助装置可在与辅助装置上存在的边数相同的数目的定向上相对于主要装置定向，那么这表示主要装置上的每一电接点可具有两个或大于两个位置，其中所述电接点可与辅助装置上的给定接点啮合。因此，与电学上存在的独特定向相比，机械上可存在更为独特的定向。举例来说，如果辅助装置具有拥有十条边的外壳，且可相对于主要装置在十个不同物理定向上定向，但是仅具有五个电接点(所述五个电接点中的每一个延伸跨越辅助装置的外壳的两条边)，那么那些位置中的每一个在电学上可能等效于另一个位置。所述辅助装置可为电操作式吸烟装置，且可被定大小以约为常规香烟的大小。所述主要装置可为充电器装置或适配器，其允许所述辅助装置连接到再一装置且与所述再一装置交换电力和数据。举例来说，所述主要装置可为用于所述辅助装置的USB适配器。在本发明的第三方面，提供一种检测辅助装置相对于辅助装置所连接到的主要装置的定向的方法，所述主要装置包括至少三个电接点，所述辅助装置具有与辅助装置的不同功能相关联的多个电接点，且其中辅助装置上的电接点可在多个定向上啮合主要装置的电接点，所述主要装置包括电压源和控制器，其中主要装置中的每一电接点具有在接点与电压源之间连接的相关联的高开关和定位于接点与电接地之间的相关联的低开关，所述方法包括：按顺序闭合若干对所述开关，以将所述电压源连接到所述辅助装置，每对开关包括与所述接点中的一个相关联的高开关和与所述接点中的另一个相关联的低开关，记录与多对开关相关联的所述接点之间的电压差，和依据所述所记录电压差确定所述辅助装置相对于所述主要装置的定向。主要装置可包括非易失性存储器，对于所述多个定向中的每一个，所述非易失性存储器存储与多对开关中的每一个相关联的所述接点之间的预期电压差的记录，且所述方法可包括：比较在所述定向操作期间记录的电压差与所述预期电压差，以确定所述装置的定向。然而，并非所有的开关对可具有针对其存储的预期电压差。与第一对开关相关联的接点之间的预期电压差可取决于辅助装置的条件而变化。在本发明的第四方面，提供一种对连接到主要装置的辅助装置充电的方法，所述主要装置包括至少三个电接点，所述辅助装置具有与所述辅助装置的不同功能相关联的多个电接点，且其中所述辅助装置上的所述电接点可在多个定向上啮合所述主要装置的所述电接点，所述主要装置包括电压源和控制器，其中所述主要装置中的每一电接点具有在所述接点与所述电压源之间连接的相关联的高开关和定位于所述接点与电接地之间的相关联的低开关，所述方法包括：根据第三方面的方法确定所述辅助装置相对于所述主要装置的所述定向，响应于所述装置的所述所确定定向闭合多个所述开关，和通过所述闭合开关中的至少一个将充电电流从所述主要装置提供到所述辅助装置。与一个方面相关的任何特征可按照任何适当组合应用于其它方面。特别地，方法方面可应用于设备方面，并且反之亦然。此外，一个方面的任一、一些和/或所有特征可以任何适当组合应用于任何其它方面的任一、一些和/或所有特征。还应了解在本发明的任何方面描述且限定的各种特征的特定组合可独立地实现或供应或使用。附图说明从参看下列图描述的下列示范性实施例，所述设备的这些和其它方面将变得显而易见，其中：图1为包括主要装置的系统的示意性图示，所述主要装置被配置以对辅助装置充电；图2为示范性辅助装置的透视图示；图3a为在图2的辅助装置的端面上的电接点的布局的图示；图3b为覆叠于图3a的图示上的在图1的主要装置上的电接点的布局的图示；图4为图1的主要装置的定向检测和充电系统的示意性图示；图5为图1的辅助装置上的接点之间的连接的示意性图示；图6为主要和辅助装置上的电接点的替代布局的图示；和图7说明替代主要装置。具体实施方式图1展示主要装置100。此实例中的主要装置100是用于电加热吸烟系统的充电和清洁单元。图1还展示辅助装置102。此实例中的辅助装置102是适于容纳包括气溶胶形成基质的吸烟制品104的电加热气溶胶生成装置。主要装置100包括一次电池106、控制电子元件108及电接点110，所述电接点被配置成当辅助装置与电接点110连接时，将来自电池106的电力提供给辅助装置。主要装置被配置成利用电池106给辅助装置充电。电接点110邻近空腔112的底部设置。空腔被配置用于接纳辅助装置102。提供盖114，所述盖被配置用于将辅助装置102固定在主要装置100的空腔112内。主要装置100的组件容纳在外壳116内。盖114通过铰链118耦合到外壳116。此外，主要装置100具有一系列三个指示器120、122和124。指示器120被提供用以指示一次电池106中剩余的充电量百分比。例如，100％将指示电池106充满电，且50％将指示电池106充了一半的电。第二指示器122被提供用以指示辅助装置102充满电，并且可以用于生成气溶胶。指示器122仅指示辅助装置能够提供充足电力以向用户提供完整吸烟体验的就绪状态；例如，提供充足电力以使整个气溶胶形成基质104雾化，或提供充足电力以产生预定抽吸次数。在此特定实施例中，除非可再充电电池126是充满电的，否则辅助装置102无法操作。第三指示器124被提供用于指示辅助装置正在清洁。辅助装置102包括可再充电电池126、第二控制电子元件128和电接点130。如上所述，辅助装置102的可再充电电池126被配置用于在电接点130与主要装置100的电接点110接触并且盖处于关闭位置时接收来自一次电池106的电力供应。辅助装置102还包括被配置用于容纳气溶胶生成制品104的空腔132。呈例如薄片加热器形式的加热器134设置于空腔132的底部。在使用中，用户启动辅助装置102，且经由控制电子元件128将电力从电池126提供到加热器134。加热器加热至标准操作温度，所述温度足以由气溶胶生成制品104的气溶胶形成基质生成气溶胶。辅助装置102的组件容纳在外壳136内。主要装置具备五个电接片110，其中两个电接片用以向所描述的辅助装置供电，且两个电接片用以在主要装置与辅助装置之间传达数据，还有一个冗余接点。数据连接用以从辅助装置下载数据，例如，使用统计、操作状态信息和类似者。此外，数据连接被配置以将数据从主要装置上传到辅助装置，例如操作协议和软件更新。操作协议可包含当将电力从二次电源供应到加热器时待使用的电力供应简档。数据可从辅助装置102传达到主要装置100，且存储于例如控制电子元件108中。数据接着可经由通信端口138传达到主要装置100之外，所述通信端口可连接到控制电子元件108。图2展示辅助装置102的一个实施例的透视图。装置102细长，且分别包括两个对置的多边形端面202和204。如可看出，装置102的外壳分别包括在耦合线208、210和212处接合的四个部分。四个部分分别为附接到第一中心部分216的第一锥形端部分214、附接到第二中心部分218的第二锥形端部分220。辅助装置102具有沿着其长度的规则多边形截面。主要装置中的空腔112形成用于辅助装置的插口，且具有沿着其对应多边形(在此实例中为规则十边形)的长度的截面。这表示可在十个不同定向上在主要装置的插口中接纳辅助装置，如将描述。图3a展示辅助装置200的多边形端面202。如可看出，在此实施例中的多边形具有十条边。图3展示具有五个电接点300的端面202。存在五个电接点302、304、306、308和310，所述电接点各自横跨十边形外壳的两个邻边。按旋转对称图案围绕辅助装置的中心轴线安置电接点。电连接适用于与主要充电装置100中的接片110连接。接点302为电力输入接点，接点304为电接地接点，接点306为数据接收接点，接点308为也连接到电接地的冗余接点，且接点310为数据发射接点。图3(b)展示辅助装置的端面，其中叠加主要装置的电接片的位置。存在对应于辅助装置上的五个电接点的五个接片。可看出，接片中的每一个与辅助装置上的不同电接点接触。图3(b)也按点线轮廓展示用于辅助装置的接点上的接片的另一可能位置，其相对于按实线轮廓展示的接片的位置旋转36度。所说明的两个位置机械上不同，但电相同。主要装置包括多个开关，所述开关取决于主要装置中的辅助装置的定向，允许五个接片中的每一个连接到以下中的每一个：来自充电系统的电力输出、电接地和主要装置中的CPU的数据接收和数据发射端口。以此方式，终端用户可在任何机械可能的定向上将辅助装置插入到主要装置中的插口内，而不需要担心正确的电配置。为了正确地配置主要装置中的接片，主要装置首先必须能够确定辅助装置的定向。在此实例中，因为主要装置为充电器，所以辅助装置将不具有电力是可能的。因此，检测过程使用主要装置中的电源来执行定向检测过程。图4为展示主要装置中的开关的布置的简化图，所述布置允许每一接片连接到来自主要装置中的电池的充电电压，且连接到电接地。接片402、404、406、408和410各自分别具有相关联的高边开关412、414、416、418和410，和相关联的低边开关422、424、426、428和430。开关可用以将接片中的每一个选择性地连接到来自充电器400的充电电压，且连接到电接地。在此实例中，开关中的每一个为晶体管，且每一开关的操作由CPU432控制。还提供电流限制电阻器434以确保仅有限的电流用于定向检测过程中。提供也是晶体管的短接开关，用于在充电过程期间使电流限制电阻器短路。短接开关也由CPU432控制，如点线箭头所说明。图5为说明辅助装置中的保护二极管的布置的示意图。保护二极管502、504、506、508和510设置在接点302、304、306、308、310之间，以便防止损坏辅助装置中的电子元件。这些二极管允许辅助装置相对于待检测的主要装置的定向，如现在将要描述。辅助装置上的接点中的电力输入接点302标记为Vcc，数据发射接点310标记为Tx，数据接收接点306标记为Rx，接地接点304标记为Gnd，且接地的冗余接点308标记为NC。为了进行定向检测过程，在初始状态中，所有晶体管412、414、416、418、420、422、424、426、428、430关闭。这些晶体管接着成对地接通，以便将两个连续接片相互连接。下文表1展示如何接通成对晶体管，其中Vcc指示充电器电力供应器，且Gnd指示接地。这些配置中的每一个由阶段编号指示。接通的晶体管412+422414+424416+426418+428420+430连接到Vcc的接片402404406408410连接到Gnd的接片404406408410402晶体管阶段编号阶段1阶段2阶段3阶段4阶段5表1CPU432记录连接到Vcc的接片与接地的接片之间的电压差。下文表2中展示辅助装置上的接点的电压响应。表2可以看出在辅助装置上的Vcc接点与主要装置上的Vcc接点对准，且辅助装置上的Gnd接点与主要装置上的Gnd接点对准时(标记为位置1)，接点之间测量的电压则取决于辅助装置内电池的电池电压，所述电池可完全或部分放电。在将电压读数与阈值比较时，位置1可因此产生高值或低值，并且因此在表2中指示为不确定的。然而，在主要装置上的Vcc接点和Gnd连接到辅助装置上的不同接点对时，那些接点对上的电压是可预测的。在位置2中，主要装置的Vcc连接到辅助装置上的Gnd接点，且辅助装置上的Tx接点连接到主要装置的Gnd。接点之间的电压差等于保护二极管506的正向电压，所述正向电压至多0.8伏。在CPU432通过将所述电压差与阈值比较而将所述电压差转换成数字值时，所述数字值是低值或零。位置4中也是这样，其中辅助装置上的NC和Rx接点之间的电压至多为保护二极管508的正向电压。相反，在位置3和位置5中，保护二极管506和510防止电流流动，并且因此接点之间的电压差等于充电器电压Vcc。这通过CPU转换成高值或1，如表2中所指示。辅助装置的此特性响应和在主要装置中的不同对接片中切换的能力允许确定辅助装置的定向。表3说明在主要装置从阶段1进行到阶段5时每一位置的数字签名。可以看出，不管不确定的值是1还是0，每一相对定向会产生唯一的数字签名。这允许CPU确定辅助装置相对于主要装置的定向。表3表3还指示哪一阶段为进行充电的正确阶段。一旦已确定定向签名，CPU便将主要装置切换到正确阶段，即将正确的接片对连接到Vcc和Gnd以允许充电。在所述阶段处，CPU也接通晶体管436，从而绕过电阻器434。接着，辅助装置的充电可根据特定充电协议继续进行。存在由CPU控制的三态数字门(未图示)的网络(其与功率晶体管412、414、416、418、420、422、424、426、428、430并联)，从而允许Rx和Tx接点和接片正确地连接在一起。应清楚所描述的实施例仅仅是可实施本发明的许多可能实施例的一个实例。图6展示用于辅助装置的外壳的替代形状和电接点的替代布置。在图6中，辅助装置602具有正方形截面，且接点620布置成一个中心接点和四个对称安置的外部接点。在中心接点在所有可能定向上都处于中心的情况下，要考虑的排列较少，且主要装置上的对应四个外部接片仅需要具备高和低电力开关。图7说明替代主要装置。图7的主要装置700为桌面USB充电器，所述桌面USB充电器经由电缆704连接到个人计算机上的USB端口，从而允许对辅助装置进行充电，且与个人计算机交换数据。USB充电器700具有十边形插口702，所述十边形插口的形状可用来接纳图2中所示的类型的辅助装置的端部。当然，应理解，说明书并不希望限于仅通过实例描述的以上实施例的细节。虽然已关于包括吸烟装置和充电装置的电加热吸烟系统描述本发明，但应清楚，可使用在不同电接点上交换电力和数据的任何主要与辅助装置来实施本发明。当前第1页1 2 3