CN109074340A - 控制电路 - Google Patents

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Abstract

控制与多个集成电路的数据通信的方法、控制电路和打印系统。方法包括：接收指示多个集成电路中的第一集成电路已经被连接到接口的控制信号；暂停处理器和多个电路中的第二集成电路之间的通过数据总线的数据通信；以及在通过数据总线的与多个集成电路的数据通信被暂停时，发送启用信号来将开关从打开状态转换到闭合状态以将电源连接到接口。

Description

控制电路
背景技术
一些打印系统利用一个或多个可移除的消耗品单元，例如用于2D和/或3D打印系统中的打印液体或打印剂储存器，或者用于3D打印系统中的构造材料储存器。可移除的消耗品单元可以包括集成电路，该集成电路包括内部存储器以存储与可移除的消耗品及其使用相关联的数据。所存储的数据可以是可由打印机读取的，以确保以预期方式使用消耗品单元。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本公开的各种特征和优点将显而易见，附图仅通过示例的方式一起示出本公开的特征，并且其中：
图1是示出包括打印机和多个消耗品单元的打印系统的示例的示意图。
图2是示出用于打印机的控制电路的示例的示意图。
图3是示出用于打印机的控制电路的示例的示意图。
图4是示出包括打印机和多个消耗品单元的打印系统的示例的示意图。
图5是示出控制集成电路的方法的示例的流程图。
具体实施方式
图1是示出包括打印机110和多个消耗品单元150-N的打印系统100的示例的示意图，其中N是涉及特定消耗品单元的数字。每个消耗品单元150-N包括集成电路152-N，该集成电路152-N进而包括存储器设备154-N用于存储与相应的消耗品单元150-N相关联的数据。在一些示例中，存储在存储器设备154-N中的数据可以以加密格式存储和/或利用安全接口来阻止未被授权的当事人对数据的访问。
多个消耗品单元150-N中的至少一个可以可拆卸地连接到打印机110，以便在消耗品耗尽或期望被更换的情况下能够方便地更换。在图1中示出的特定示例中，第一消耗品单元150-1可拆卸地连接到打印机110，并且被示出处于最初断开连接的位置，而第二消耗品单元150-2和第三消耗品单元150-3被示出处于最初连接的位置。打印机110被提供有多个接口120-N，该多个接口120-N便于打印机110和相应的消耗品单元150-N之间的电力和数据连接。在其他示例中，可以通过分别提供打印机110和消耗品单元150-N之间的电力和数据连接的多个单独接口来提供由接口120-N提供的功能。
打印机110包括处理器112，该处理器112通过数据总线114(在图1中示出为双重组合实线)与消耗品单元150-N的集成电路152-N进行通信。例如，处理器112可以周期性地与多个集成电路152-N进行通信，以在它们的相应存储器设备154-N中存储和更新与消耗品单元150-N的使用有关的数据。在一些示例中，数据总线114可以是根据如最初由飞利浦半导体TM开发并且目前由NXP半导体TM维持的I2CTM(内置集成电路)规范所实施的串行数据总线。在上下文中，图1中的处理器112用作“主”设备，并且集成电路152-N中的每一个用作“从”设备。
打印机110包括电源116，该电源116通过电力线117-1(在图1中示出为单重组合实线)和接口120-1向第一消耗品单元150-1提供电力。除由第一消耗品单元150-1提供的任何其他电力消耗功能之外，向第一消耗品单元供应的电力被用于向相应的集成电路152-1和存储器设备154-1供电。根据一些示例，电源也可以向第二消耗品单元150-2和第三消耗品单元150-3提供电力(未在图1中示出)。
通过在图1中被示意性地示出为开关的控制电路118-1来提供到第一消耗品单元150-1的电源的控制，该控制电路118-1被配置为在处理器112的控制下控制到第一消耗品单元150-1的电源。具体地，控制电路118-1被配置为根据如下两个状态来操作第一消耗品单元150-1：“加电状态”，其中电源被连接到接口120-1(并且因此被连接到第一消耗品单元150-1)，以及“隔离状态”，其中电源从接口120-1(并且因此从第一消耗品单元150-1)断开连接或隔离。处理器112被配置为借助于处理器112和控制电路118-1之间的控制线119-1(在图1中被示出为单重组合短划线)来控制控制电路118-1在加电状态和隔离状态之间切换。
在一些示例中，数据总线114可能对通过与第一消耗品单元150-1相关联的电力线117-1中的电压改变所感应的噪声敏感。例如，电力线117-1中的电压改变可能由第一消耗品单元150-1到其相应的接口120-1的连接和断开连接所引起。数据总线114上的感应噪声具有生成一个或多个假性数据值的可能，该假性数据值可能进而影响与第二消耗品单元150-2和第三消耗品单元150-3相关联的集成电路152-2和152-3的正确操作。例如，在数据总线114上感应的一个或多个伪数据值可以被集成电路152-2和152-3中的一个或两个检测为恶意企图规避用于保护存储在各个存储器设备154-2和154-3中的数据的加密。作为这种检测的结果，集成电路152-2和152-3可以发起一个或多个对抗措施来阻止非授权访问，例如激活闭锁机构来阻止对存储在相应的存储器设备154-2和154-3中的数据的进一步访问。在一些情况下，这些对抗措施可以阻止对消耗品单元150-2和150-3的进一步使用，从而对打印系统100的用户造成不便和附加费。
为了减少在数据总线114上感应假性数据值的实例，处理器112被配置为在连接或插入第一消耗品单元150-1时将与第一消耗品单元150-1相关联的控制电路118-1维持在隔离状态中，使得接口120-1从电源116隔离。在检测到第一消耗品单元150-1的插入或连接时，在将控制电路切换到“加电状态”以向接口120-1和第一消耗品单元150-1提供电力之前，处理器112暂停或停止通过数据总线114的数据通信(即，与第二集成电路152-2和第三集成电路152-3的数据通信)。在将控制电路118-1切换到加电状态之后，处理器112恢复通过数据总线的数据通信(即，与第一、第二和第三消耗品单元150-1至150-3的数据通信)。以这种方式，能够减少或消除由于第一消耗品单元150-1的插入或连接而在数据总线114上感应假性数据值的偶发事件。
图2是示出用于图1的打印机110中的控制电路118-1的示例的示意图。在这种示例中，控制电路118-1包括位于电源116和到与第一消耗品单元150-1相关联的接口120-1的电力线117-1之间的开关122-1。开关122-1包括其中将电源116从接口120-1断开连接的打开配置(即，提供以上讨论的“隔离状态”)、以及其中电源116被连接到接口120-1的闭合配置(即，提供以上讨论的“加电状态”)。开关122-1可以默认情况下在打开配置中操作，并且响应于在控制线119-1上接收到来自处理器112的启用信号而转换到闭合状态。因此，在没有启用信号的情况下，开关122-1保留在打开配置中并且接口120-1保留与电源116隔离。
在图2中示出的特定示例中，开关122-1是诸如p-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等场效应晶体管(FET)，包括源极端子“s”、漏极端子“d”和栅极端子“g”。用于控制电路118-1中的适当MOSFET的示例是由美利坚合众国的加利福尼亚的埃尔塞贡多市的国际整流器TM(International RectifierTM)所制造的IRLM5202HEXFETTM电力MOSFET。在这种示例中，电源116被连接到FET的源极端子，到接口120-1的电力线117-1被连接到FET的漏极端子，并且来自处理器的控制线119-1被连接到FET的栅极端子。在其他示例中，开关可以是双极性晶体管(BJT)。
图2的控制电路118-1包括上拉晶体管122，该上拉晶体管122被连接到电力线117-1，以在开关122-1处于打开配置中(即，将源116从接口120-1隔离)并且消耗品单元150-1的集成电路152-1从接口120-1断开连接时将接口120-1处的电压偏置到第一电压VS。例如，第一电压VS可以被设置为5V并且通过具有1MΩ的电阻的上拉电阻器123起作用。
控制电路118-1还包括诸如电压比较器等比较器124来检测由第一消耗品单元150到接口120-1的连接引起的、在接口120-1处的从第一电压VS到第二电压VREF的电压下降。该电压下降是由第一消耗品单元150-1的集成电路152-1通过控制电路118-1的上拉电阻器123引出的电流引起的。电压比较器124包括被连接到电力线117-1(并且因此间接地被连接到接口120-1)的第一输入端“a”、以及被连接到具有电压VREF的电压源的第二输入端“b”。第二电压VREF充当阈值电压，该阈值电压指示被连接到接口120-1的第一消耗品单元150-1的集成电路152-1。在其中第一电压(即，偏置电压)被设置在5V的示例中，第二电压(即，参考电压)可以被设置为大致3.5V。用于控制电路118-1中的适当电压比较器的示例是由美利坚合众国的得克萨斯州的达拉斯的德克萨斯仪器TM(Texas InstrumentsTM)所制造的LMC6762双微电力轨到轨输入CMOS比较器。
电压比较器124进一步包括输出端“c”，该输出端“c”被连接到处理器112作为输入端。响应于检测到接口处的电压从第一电压VS下降到(或低于)第二电压VREF，电压比较器124输出控制信号到处理器112。处理器112将控制信号解释为标志：第一消耗品单元150-1已经被连接到打印机110的接口120-1并且继续暂停或停止与被连接到数据总线114的任何集成电路152-N(即，分别与第二消耗品单元150-2和第三消耗品单元150-3相关联的集成电路152-2)的数据通信。在暂停或停止数据通信之后，处理器112在控制线119-1上向开关122发送启用信号以将开关122从打开状态转换到闭合状态，从而将电源116连接到接口120-1以及与第一消耗品单元150-1相关联的集成电路152-1。在这方面，将注意到，在通过数据总线114的数据通信被暂停时，第一消耗品单元150-1从隔离状态到加电状态的转变出现，从而降低在这种连接过程期间在数据总线114上感应假性数据值的可能性。进而，这确保集成电路152-2和152-3不发起可以导致存储在相关联的存储器设备154-2和154-3中的数据的锁定或禁用的对抗措施。
图3是示出用于图1的打印机110中的控制电路118-1A的其他示例的示意图。在这种示例中，控制电路118-1A与图2中示出控制电路大体相同，并且相同的附图标记已经被用于表示共同的组件。在这种示例中，与第一消耗品单元150-1相关联的接口120-1通过电容器126被接地，该电容器126用作去耦电容器以过滤掉控制电路118上的相对高频噪声。例如，接口120-1可以通过去耦电容器126被接地，该去耦电容器126具有1至110nF范围内的电容。在一个示例中，可以选择大致10nF的电容。
在其他示例中，除了暂停数据总线114上的数据通信之外，处理器112可以被配置为响应于检测到第一消耗品单元150-1的插入来将电源116从第二消耗品单元150-2和第三消耗品单元150-3暂时地隔离(即，断开连接)。图4示出了以这种方式配置的打印机110A的示例，打印机110A包括分别与第二和第三消耗品单元150-2和150-3相对应的附加第二和第三控制电路118-2和118-3。在这种示例中，第二和第三控制电路118-2和118-3位于电源和到相应接口120-2和120-3的电力线117-2和117-3之间。由处理器112经由通过相应控制线119-2和119-3传输的启用信号来控制第二和第三控制电路118-2和118-3。在图4中示出的配置中，第一消耗品单元150-1从打印机110A断开连接，第一接口120-1由第一控制电路118-1从电源116隔离，并且第二和第三接口120-2和120-3由第二和第三控制电路118-2和118-3被连接到电源。响应于检测到第一消耗品单元150-1(以及因此第一集成电路152-1)的插入，处理器112暂停数据总线114上的数据通信，并且控制第二和第三控制电路118-2和118-3来将第二和第三消耗品单元150-2和150-3转换到隔离状态。一旦已经完成这种转换，处理器112控制第一、第二和第三控制电路118-1至118-3来将到相应的消耗品单元150-1至150-3的每个控制电路转换到加电状态，并且恢复数据总线114上的数据通信。通过以这种方式来将第二和第三消耗品单元150-2和150-3从电源116隔离，处理器112能够通过发起诸如锁定它们相应的存储器设备154-2和154-3等对抗措施来进一步减小第二和第三集成电路152-2和152-3对插入事件进行响应的可能性。
图5是示出由处理器112执行的用于控制如图1至图4中所示的多个集成电路152-N的方法500的示例的流程图。首先，处理器112检测指示集成电路152-1已经被连接到接口的(例如，从电压比较器124接收的)控制信号(S502)。在接收到控制信号之后，处理器112暂停或停止通过数据总线114的数据通信和/或将电源116从集成电路152-2和152-3隔离(S504)。接下来，处理器112向控制电路118-1、118-1A发送启用信号或使启用信号对控制电路118-1、118-1A起作用，来通过将电源116连接到接口120-1和第一集成电路152-1将第一消耗品单元150-1从隔离状态转换到连接状态(S506)。在第一消耗品单元150-1已经转换到连接状态之后，处理器112恢复或重启通过数据总线114的与所连接的集成电路152-N中的每一个的数据通信，并且将电源116重新连接到集成电路152-2和152-3(S508)。
在一些示例中，集成电路152-N中的一个或多个可以是专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。与集成电路152-N相关联的存储器设备154-N中的另外一个或多个可以包括易失性存储器、非易失性存储器或者两者的组合。例如，存储器设备154-N中的至少一个可以包括用于存储与消耗品单元相关联的数据的固态闪速存储器。
在上面参考图1至图5所述的示例中，第二消耗品单元150-2和第三消耗品单元150-3被示出为连接到打印机110。然而，将理解的是，第二消耗品单元150-2和/或第三消耗品单元150-3也可以以与第一消耗品单元150-1相同的方式可拆卸地连接到打印机110。实际上，打印机系统100可以包括任何数目的消耗品单元150-N，其中的一个或多个消耗品单元可以可拆卸地连接到打印机110。在这方面，可以为每个可拆卸地连接的消耗品单元150-N提供单独的控制电路118-N和接口120-N，使得处理器能够以上面参考图4描述的方式来检测每个接口120-N的插入或连接，并且控制到相关联的集成电路的数据通信。
在其他示例中，与第一消耗品单元相关联的接口120-1可以位于远离打印机110的位置，并且通过线缆或其他适当手段被连接到打印机110以向接口120提供电力和数据通信。例如，在相关联的消耗品单元150-1特别庞大的情况下(例如，可以是具有3D打印系统的情况下)，可以采用这样的布置。
在一些示例中，存储在与每个集成电路152-N相关联的存储器设备154-N中的数据可以包括使用数据、标识数据、校准数据、打印参数、制造信息、服务信息以及与相关联的消耗品单元有关的其他信息。在一些示例中，可以在将数据存储在存储器设备154上之前例如使用对称加密算法对数据进行加密。
在一些示例中，消耗品单元可以包括储存器以存储用于2D或3D打印系统的打印液体或打印剂。在其他的示例中，消耗品单元可以包括用于在3D打印系统中使用的构造材料(例如，粉末、粘结剂、浆液或液体材料)。
此外，将理解的是，在一些示例中，集成电路152-N中的一个或多个不需要与消耗品单元相关联。例如，集成电路152-N中的一个或多个可以被嵌入在打印机110本身中，或者被嵌入在可拆卸地连接到打印机110的外部外围设备中。
本文描述的某些系统组件和方法可以通过可存储在非暂时性存储介质上的计算机程序代码来实现。计算机程序代码可以由控制系统实施，该控制系统包括至少一个处理器，该处理器被布置为从计算机可读存储介质检索数据。控制系统可以包括诸如增材建造系统等对象生产系统的一部分。计算机可读存储介质可以包括存储在其上的一组计算机可读指令。至少一个处理器可以被配置为将指令加载到存储器中以进行处理。指令被布置为使得至少一个处理器执行一系列动作。指令可以指示图3的方法300和/或上文描述的任何其他方法或过程。非暂时性存储介质可以是能够包含、存储或维持程序和数据以供指令执行系统使用或与指令执行系统结合使用的任何介质。机器可读介质可以包括许多物理介质中的任何一种，例如电子、磁、光、电磁或半导体介质。适当的机器可读介质的更多特定示例包括但不限于硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器或便携式盘。已经呈现了前面的描述以说明和描述所描述的原理的示例。
本说明书并非旨在是穷尽性的或者将这些原理限制于所公开的任何精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。

Claims (15)

1.一种控制与多个集成电路的数据通信的控制电路，所述控制电路包括：
处理器，用于通过数据总线与多个集成电路进行通信；
接口，能连接到所述多个集成电路中的集成电路；
第一电路部分，包括开关，所述开关响应于启用信号将电源连接到所述接口并且在没有所述启用信号的情况下将所述电源从所述接口断开连接；
第二电路部分，用于在所述电源从所述接口断开连接并且所述接口从所述集成电路断开连接时，将所述接口处的电压偏置在第一电压电平；以及
比较器，用于在所述电源从所述接口断开连接时，在所述接口处的所述电压响应于所述接口和所述集成电路之间的连接而改变为第二电压电平时，输出控制信号；
其中所述处理器被配置为：
响应于所述控制信号来暂停通过所述数据总线的数据通信。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述处理器被配置为：
在通过所述数据总线的与所述多个集成电路的数据通信被暂停时，将所述启用信号提供到所述开关以将所述电源连接到所述接口；以及
在所述电源已经被连接到所述接口之后，恢复通过数据总线的与所述多个集成电路的数据通信。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述第二电路部分包括上拉电阻器，所述上拉电阻器用于在所述电源从所述接口断开连接并且所述接口从所述集成电路断开连接时，将所述接口处的电压偏置在所述第一电压电平。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述第一电压电平是逻辑高电平，并且所述第二电压电平是低于所述逻辑高电平的逻辑低电平。
5.根据权利要求1所述的控制电路，进一步包括位于所述接口和接地之间的去耦电容器以过滤来自所述电源的噪声。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述开关包括晶体管。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其中所述晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管。
8.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述数据总线是串行数据总线。
9.一种打印系统，包括：
处理器；
电源；
接口，用于将至少一个集成电路可拆卸地耦接到所述打印系统；以及
接口电路，用于控制所述耦接，所述接口电路包括：
开关，用于响应于启用信号将所述电源连接到所述接口；
电阻器，用于在所述电源被断开连接并且所述接口从所述集成电路断开连接时将所述接口处的电压偏置；
比较器，用于将所述接口处的电压与参考电压进行比较，
其中在所述电源从所述接口断开连接时，由所述比较器输出的控制信号响应于所述接口和所述集成电路之间的连接而改变，并且
其中所述处理器被配置为响应于所述控制信号暂停经由所述接口的数据通信。
10.根据权利要求9所述的打印系统，其中所述至少一个集成电路形成可移除的消耗品单元的部分。
11.根据权利要求10所述的打印系统，其中所述消耗品单元包括打印机流体储存器或构造材料储存器。
12.根据权利要求9所述的打印系统，包括：
二维打印机或三维打印机。
13.一种控制与多个集成电路的数据通信的方法，所述方法包括：
接收指示所述多个集成电路中的第一集成电路已经被连接到接口的控制信号；
暂停处理器和多个电路中的第二集成电路之间的通过数据总线的数据通信；以及在通过所述数据总线的与所述多个集成电路的数据通信被暂停时，发送启用信号来将开关从第一状态转换到第二状态以将电源连接到所述接口。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：
在所述电源已经被连接到所述接口之后，恢复通过所述数据总线的与所述多个集成电路的数据通信。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述控制信号指示所述接口处的电压从第一电压电平到第二电压的改变，所述第二电压电平低于所述第一电压电平。
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