CN106716769B - 用于配置电装置中的电接点的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种系统，其包括主要装置(400)和辅助装置(100)，所述主要装置具有被配置以啮合所述辅助装置上的电接点(302、304、306、308、310)以允许电力和数据在所述主要装置与所述辅助装置之间交换的电接针(402、404、406)，其中所述主要装置具有n个电接针，其中n为大于二的正整数，且其中所述主要装置和所述辅助装置被建构以使得所述主要装置的所述电接针可在多个不同的所允许相对定向上啮合所述辅助装置的所述电接点，所述多个所允许相对定向包括m个相异电定向，其中m为小于n的正整数，且其中所述主要装置被配置以通过比较在所述辅助装置上的至少m个不同电接点对之间测量的电压与存储于所述主要装置中的存储器中的电压记录来确定所述辅助装置相对于所述主要装置处于所述m个电定向中的哪一个上。

Description

用于配置电装置中的电接点的系统和方法

技术领域

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防止不正确的连接。这意味着装置可仅在一个定向上连接，这可能困难且引起对终端用户的激怒。

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。

发明内容

在第一方面中，提供一种系统，其包括主要装置和辅助装置，所述主要装置具有被配置以啮合所述辅助装置上的电接点以允许电力和数据在所述主要装置与所述辅助装置之间交换的电接针，其中所述主要装置具有n个电接针，其中n为大于二的正整数，且其中所述主要装置和所述辅助装置被建构以使得所述主要装置的所述电接针可在多个不同的所允许相对定向上啮合所述辅助装置的所述电接点，所述多个所允许相对定向包括m个相异电定向，其中m为小于n的正整数，且其中所述主要装置被配置以通过比较在所述辅助装置上的至少m个不同电接点对之间测量的电压与存储于所述主要装置中的存储器中的电压记录来确定所述辅助装置相对于所述主要装置处于所述m个电定向中的哪一个上。

所述主要装置和所述辅助装置可被建构以使得物理上允许的相对定向的数目大于m。

在一个实施例中，n等于五。所述辅助装置也可具有五个电接点。所述电接点中的每一个可跨越所述辅助装置的壳体的两个邻边。因此在五个电接点的情况下，所述辅助装置可具有十个边的壳体，其中每一接点跨越所述壳体的两个边。所述五个接点可包括电力接点、电接地接点、数据发射接点、数据接收接点和连接到电接地的冗余接点。

所述辅助装置可具有外壳，所述外壳具有呈正多边形的形状的横截面，其中在所述多边形的至少一个边上具有突起。在一个实施例中，所述多边形为十边形。

所述主要装置可包括插口，其中所述电接针设置于所述插口中，且其中插口被成形以允许所述辅助装置到所述插口内以在所述多个所允许相对定向上啮合所述电接针。

所述主要装置可包括在所述插口外的支承表面，其中所述支承表面被配置以啮合所述辅助装置且防止在所述主要装置的所述接针与所述辅助装置的所述接点之间的一些相对定向。在一个实施例中，所述支承表面为从所述插口的边缘延伸的具有所述插口的一半的形状的表面，且被配置以当其与所述插口啮合时支撑所述辅助装置。

在一个实施例中，m等于三。所述多个不同的所允许相对定向可由五个所允许相对定向组成。

所述主要装置可包括被配置以将电流施加到不同电接针对的控制器，且包括存储所述电压记录的非易失性存储器，且所述控制器可被配置以比较所述不同电接针对之间的测量的电压与所述电压记录。通过使用所述主要装置中的电源和测量跨所述多个接针对的电压降以确定所述主要装置与所述辅助装置的所述相对定向，不需要来自所述辅助装置内的电力。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。

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。

所述主要装置可为被配置以对所述辅助装置中的二次电池充电的充电装置。所述主要装置中的所述控制器可被配置以在充电操作前响应于所述辅助装置的所述所确定定向来闭合所述开关中的多个。所述主要装置可进一步包括与电流限制开关并联地连接于电源与所述装置上的所述电接点之间的电流限制电阻器，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传递到所述辅助装置。

有利地，所述辅助装置包括连接于所述辅助装置上的多个接点对之间的保护二极管。

所述辅助装置可为电操作吸烟装置，且可被定大小以近似为常规香烟的大小。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。

所述辅助装置可为电操作吸烟系统。

在第二方面中，提供一种配置被配置以与辅助装置啮合的主要装置中的电接点的方法，所述主要装置具有被配置以啮合所述辅助装置上的电接点以允许电力和数据在所述主要装置与所述辅助装置之间交换的电接针，其中所述主要装置具有n个电接针，其中n为大于二的正整数，其中所述主要装置具有允许不同接针连接到所述主要装置内的测量组件和电接地的多个开关，且其中所述主要装置和所述辅助装置被建构以使得所述主要装置的所述电接针可在多个不同的所允许相对定向上啮合所述辅助装置的所述电接点，所述多个相对定向包括m个相异电定向，其中m为小于n的正整数，包括当所述辅助装置与所述主要装置啮合时：依序闭合来自所述多个开关的不同开关对以将所述辅助装置上的至少m个不同的电接点对连接到所述主要装置中的所述测量组件，和比较由所述测量组件测量的电压与存储于所述主要装置中的存储器中的电压记录。

闭合来自所述多个开关的不同开关对的步骤可将所述主要装置中的电力供应器连接到所述辅助装置上的不同接点。

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所述开关中的多个。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。

与一个方面有关的任何特征可按照任何适当组合应用于其它方面。明确地说，方法方面可应用于设备方面，并且反之亦然。此外，一个方面中的任一、一些或所有特征可以任何适当组合应用于任何其它方面中的任一、一些或所有特征。

还应了解，在本发明的任何方面中描述和定义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为示范性辅助装置的透视图示；

图2为图1的辅助装置的示意性图示；

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4a为示范性主要装置的透视图；

图4b为耦合到辅助装置的图4a的主要装置的示意性图示；

图5为辅助装置相对于主要装置的所允许定向的示意性图示；

图6为用于确定辅助装置的定向的第一布置的图示；

图7为用于确定辅助装置的定向的第二布置的图示；以及

图8说明在主要装置内的开关的布置。

具体实施方式

图1展示辅助装置100的一个实施例的透视图。此实例中的辅助装置100是适于收纳包括烟雾剂形成基质的吸烟物品的电加热烟雾剂产生装置。装置102细长，且分别包括两个对置的多边形端面102和104。如可看出，装置100的外壳分别包括在耦合线108、110和112处接合的四个部分。四个部分分别为附接到第一中心部分116的第一锥形端部分114、附接到第二中心部分118的第二锥形端部分120。将按钮106设置于壳体上突出部分中，其作为限制辅助装置可啮合主要装置的可能定向的数目的键控特征。

辅助装置示意性地说明于图2中。辅助装置102包括可再充电电池126、辅助控制电子器件128和电接点130。如上所述，辅助装置102的可再充电电池126被配置以在电接点130与主要装置100的电接点110接触并且盖处于闭合位置中时接收来自一次电池106的电力的供应。辅助装置102进一步包括被配置以收纳烟雾剂产生物品101的腔室132。呈(例如)叶片加热器形式的加热器134设置于腔室132的底部。在使用中，用户启动辅助装置102，且经由控制电子器件128将电力从电池126提供到加热器134。加热器被加热到标准操作温度，所述温度足以从烟雾剂产生物品104的烟雾剂形成基质产生烟雾剂。辅助装置102的组件容纳在壳体136内。按钮106也说明于图2中。

图4a展示主要装置400。在此实例中的主要装置400为用于图1和图2中说明的类型的辅助装置的充电单元。主要装置400为被配置以连接到个人电脑的USB端口的USB充电装置。主要装置包括由缆线442连接到主要装置的壳体440的USB连接器444。通过USB连接将电力供应到主要装置。主要装置包括充电器电路、控制电子器件和被配置以当辅助装置与电接点连接时将电力从充电器电路提供到辅助装置(如将描述)的电接点。

图4b展示具有与其啮合的辅助装置的主要装置的横截面。如可看出，主要装置上的电接针402、404、406设置于插口450内。插口450与开口446一起被配置以收纳辅助装置100。支承表面452支撑辅助装置。支承表面被成形以与辅助装置的表面的一半或插口的一半(即，十边形的一半)对应。支承表面的上部范围由点线454指示。当辅助装置与主要装置电啮合时，辅助装置的壳体的扁平表面搁置于支承表面452上。但主要装置上的支承表面452与辅助装置上的按钮106的交互防止辅助装置在一些定向上与电接针啮合。

主要装置被配置以将电力供应到辅助装置，且与辅助装置通过接针交换数据。数据连接被配置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(例如，操作协议)从主要装置上传到辅助装置。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100传达到主要装置400，且存储于(例如)主要装置中的控制电子器件中。然后可经由USB连接器将数据传达出主要装置400。可在不同配置之间切换主要装置，使得主要装置中的接针执行不同配置中的不同功能，如将描述。

图3a展示辅助装置100的多边形端面102。如可看出，在此实施例中的多边形为十边形。按钮106突出超出基本十边形形状。图3a展示端面102具有五个电接点302、304、306、308和310，每一者跨越十边形壳体的两个邻边。按旋转对称图案围绕辅助装置的中心轴线安置电接点。电接点适于与主要充电装置400中的接针连接。接点302为电力输入接点，接点304为电接地接点，接点306为数据发射接点，接点308为也连接到电接地的冗余接点，且接点310为数据接收接点。

图3b展示辅助装置的端面，其中主要装置的电接针的位置重叠。存在对应于辅助装置上的五个电接点的五个接针402、404、406、408、410。可看出，接针中的每一个与辅助装置上的不同电接点接触。图3b也按点线轮廓展示用于辅助装置的接点上的接针的另一可能位置，其相对于按实线轮廓展示的接针的位置逆时针旋转36度。可看出，说明的两个位置机械上不同，但电相同。

主要装置被建构以取决于主要装置中的辅助装置的定向，允许五个接针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。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。

在此实例中，存在五个机械允许的定向(标注为P1、P2、P3、P4和P5)，这是因为通过按钮与支承表面的交互来防止五个定向。图5说明所允许定向。展示电接点302、304、306、308、310中的每一个，且线360表示按钮的位置。按钮不能在水平线下方，这是因为在那些位置中，其将干扰支承表面。针对每一配置展示主要装置上的接针402、404、406、408和410中的每一个的位置。

可看出，五个机械允许的定向包括仅三个相异电配置。在电性上，P1等效于P2，且P3等效于P4。因此，主要装置需要能够在三个不同电配置之间切换。

为了正确地配置主要装置中的接针，主要装置必须首先能够确定辅助装置的定向对应于三个可能的电配置中的哪一个。也可看出，在所有五个配置中，接针406或408中的一个连接到接地接点308或304中的一个，且电力接点302始终连接到接针410、402和404中的一个。

图6说明允许主要装置确定辅助装置的定向的第一布置。在此第一布置中，检测来自辅助装置中的电池的电压。图6为连接到辅助装置100上的接点的在主要装置上的接针402、404、406、408、410的示意性图示。到辅助装置中的电池的电力输入线连接到的接点410、402和404各由开关610连接到分压器。分压器包括电阻器602和604。主要装置中的CPU606被配置以读取两个电阻器之间的电压。接针406和408通过开关612接地。在此实施例中，开关610和612为由CPU 606控制的晶体管。

定向检测过程继续进行以确定接针410、402和404中的哪一个连接到辅助装置的电池。在第一阶段S1，假定辅助装置在定向P1或P2上，使得与接针410和406相关联的开关闭合。然后记录来自分压器的电压。然后，在阶段S2中，假定定向P3或P4，且与接针402和408相关联的开关闭合且记录分压器处的电压。最后，在阶段S3中，假定定向P5，且与接针404和406相关联的开关闭合，且记录在分压器处的电压。将记录的电压与阈值比较，且作为比较的结果，给定高值或1或低值0。下表1展示取决于辅助装置的实际定向的所得电压。

实际定向	S1值	S2值	S3值
				P1或P2	1	0	0
P3或P4	0	1	0
				P5	0	0	1

表1

可看出，对应于相对于主要装置的辅助装置的一或多个特定定向的每一相异电配置具有来自阶段S1、S2和S3的唯一结果。CPU可比较记录的结果与存储于存储器中的数据库以推导出用于电接针的正确电配置。

在描述主要装置配置电接针的方式前，将参看图7描述替代性定向检测方法。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，如果检测定向过程使用主要装置中的电源而非辅助装置中的电源来执行检测，那么这是有利的。在图7中展示的系统中，所检测的是在辅助装置上的接地接点的位置。

主要装置中的电压源605通过电阻器608、通过相应的开关610连接到接针410、402和404中的每一个。接针406和408通过相应的开关612接地。开关610和612为由CPU 606控制的晶体管。CPU被配置以当接针410、402和404连接到电压源605时测量在其中的每一个处的电压。再次，将电压与低阈值比较以给予其二进制值。当输出电压为零时，CPU必须连接到辅助装置上的接地接点。

如前，依序闭合开关对以提供由CPU记录的电压序列。将记录的电压序列与存储于存储器中的序列数据比较以允许待推断的辅助装置相对于主要装置的定向。

如前，根据阶段S1、S2及S3对开关进行开关。表2展示由CPU记录的所得值。

实际定向	S1值	S2值	S3值
				P1或P2	1	0	1
P3或P4	1	1	0
				P5	0	1	1

表2

再次，可看出，主要装置与辅助装置之间的电性相异相对定向中的每一个提供唯一电压序列。

一旦辅助装置相对于主要装置的定向已知，那么主要装置必须接着配置到接针以将其连接到主要装置内的正确功能。图8为展示允许达成正确配置的主要装置中的开关的布置的简化图。

取决于辅助装置的定向，由Vcc指示的电源可需要连接接针40、402和404。因此，提供开关610以选择性地将Vcc连接到这些接针中的一个。取决于辅助装置的定向，所有接针402、404、406、408和410可能需要能够连接到电接地。因此，将开关612设置于接针中的每一个与电接地之间。由Tx指示的数据发射线可能需要连接到接针410、402或408。数据接收线Rx可能需要连接到接针404、406或408。提供第一三态开关802以选择性地将Tx连接到接针410或402，或不连接到任一个。提供第二三态开关804以将Rx连接到接针404或406。还提供第三三态开关806以将接针408连接到Tx或Rx，或不连接到任一个。

在此实例中，开关610和612中的每一个为MOSFET。每一开关的操作由主要装置中的CPU控制。主要装置可针对辅助装置的每一所确定定向将开关610、612、802、804和806的正确配置存储于非易失性存储器中。CPU可然后从存储器查找开关配置且相应地控制开关。

还提供电流限制电阻器810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812，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CPU控制。

描述的实施例只是可实施本发明的许多可能实施例的一个实例。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装置与辅助装置来实施本发明。

Claims (15)

1.一种包括主要装置和辅助装置的系统，所述主要装置具有被配置以啮合所述辅助装置上的电接点以允许电力和数据在所述主要装置与所述辅助装置之间交换的电接针，其中所述主要装置具有n个电接针，其中n为大于二的正整数，且其中所述主要装置和所述辅助装置被建构以使得所述主要装置的所述电接针可在多个不同的所允许相对定向上啮合所述辅助装置的所述电接点，所述多个所允许相对定向包括m个相异电定向，其中m为大于一但小于n的正整数，且其中所述主要装置包括控制器和允许不同接针连接到所述控制器的多个开关，其中所述控制器被配置以将电流施加到不同电接针对且包括存储电压记录的非易失性存储器，且其中所述控制器被配置以比较在所述不同电接针对之间的测量的电压与所述电压记录以确定所述辅助装置相对于所述主要装置处于所述m个电定向中的哪一个上，且其中所述控制器被配置以响应于所述辅助装置的所确定定向来闭合所述开关中的多个。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述主要装置和所述辅助装置被建构以使得物理上允许的相对定向的数目大于m。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中n等于五。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述辅助装置具有五个电接点。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述五个接点包括电力接点、电接地接点、数据发射接点、数据接收接点和连接到电接地的冗余接点。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述辅助装置具有外壳，所述外壳具有呈正多边形的形状的横截面，其中在所述多边形的至少一个边上具有突起。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述多边形为十边形。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述主要装置包括插口，其中所述电接针设置于所述插口中，且其中插口被成形以允许所述辅助装置到所述插口内以在所述多个所允许相对定向上啮合所述电接针。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述主要装置包括在所述插口外的支承表面，其中所述支承表面被配置以啮合所述辅助装置且防止在所述主要装置的所述接针与所述辅助装置的所述接点之间的一些相对定向。

10.根据权利要求1或2所述的系统，其中m等于三。

11.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述多个不同的所允许相对定向由五个所允许相对定向组成。

12.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述主要装置包括与电流限制开关并联地连接于电源与所述主要装置上的所述电接点之间的电流限制电阻器，且其中所述控制器被配置以在定向确定操作期间保持所述电流限制开关断开。

13.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述主要装置为被配置以对所述辅助装置中的二次电池充电的充电装置。

14.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述辅助装置为电操作吸烟系统。

15.一种配置主要装置中的电接点的方法，所述主要装置被配置以与辅助装置啮合，所述主要装置具有被配置以啮合所述辅助装置上的电接点以允许电力和数据在所述主要装置与所述辅助装置之间交换的电接针，其中所述主要装置具有n个电接针，其中n为大于二的正整数，其中所述主要装置具有允许不同接针连接到所述主要装置内的测量组件和电接地的多个开关，且其中所述主要装置和所述辅助装置被建构以使得所述主要装置的所述电接针可在多个不同的所允许相对定向上啮合所述辅助装置的所述电接点，所述多个相对定向包括m个相异电定向，其中m为大于一但小于n的正整数，所述方法包括，当所述辅助装置与所述主要装置啮合时：依序闭合所述多个开关中的不同开关对以将所述辅助装置上的至少m个不同的电接点对连接到所述主要装置中的所述测量组件，以及比较由所述测量组件测量的电压与存储于所述主要装置中的存储器中的电压记录。

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