CN116979631A - 电子装置、操作系统及电源供给方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电子装置、操作系统及电源供给方法，其中，所述电子装置，包括一电源供给装置以及一负载。电源供给装置包括一能量获取电路、一电源管理电路以及一储能元件。能量获取电路接收一无线信号，并从无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压。电源管理电路处理第一输出电压，用以产生一第二输出电压。储能元件根据第二输出电压而充电，用以提供一操作电压。负载根据操作电压而动作。本发明可有效地利用周围环境的无线信号，达到节省能源的目的。

Description

电子装置、操作系统及电源供给方法

技术领域

本发明是关于一种电子装置，特别是关于一种获取无线信号的能量的电子装置。

背景技术

随着科技的进步，电子装置的种类及功能愈来愈多。大部分的电子装置内建一充电电池，用以维持电子装置正常运作。使用者每隔一段时间，就要取下充电电池，再利用市电对充电电池充电。然而，部分电子装置不易拆卸，如烟雾警报器。因此，造成充电不便。

发明内容

本发明的一实施例提供一种电子装置，包括一电源供给装置以及一负载。电源供给装置包括一能量获取电路、一电源管理电路以及一储能元件。能量获取电路接收一无线信号，并从无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压。电源管理电路处理第一输出电压，用以产生一第二输出电压。储能元件根据第二输出电压而充电，用以提供一操作电压。负载根据操作电压而动作。

本发明的另一实施例提供一种操作系统，包括一外部装置以及一电子装置。电子装置通过一无线信号与外部装置沟通，并包括一能量获取电路、一电源管理电路、一储能元件以及一负载。能量获取电路接收无线信号，并从无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压。电源管理电路处理第一输出电压，用以产生一第二输出电压。储能元件根据第二输出电压而充电，用以提供一操作电压。负载根据操作电压而动作。

本发明的另一实施例提供一种电源供给方法，用以提供一操作电压给一负载，该电源供给方法包括，接收一无线信号；从无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压；处理第一输出电压，用以产生一第二输出电压；利用第二输出电压对一储能元件充电，储能元件所储存的电压作为操作电压；以及输出操作电压给负载。

本发明的电源供给方法可经由本发明的电子装置及操作系统来实际应用，其为可执行特定功能的硬件或固件，亦可以通过程序代码方式收录于一存储介质中，并结合特定硬件来实际应用。当程序代码被电子装置、处理器、电脑或机器载入且执行时，电子装置、处理器、电脑或机器变成用以实行本发明的电子装置及操作系统。

本发明实施例中，电子装置可有效地利用周围环境的无线信号，达到节省能源的目的。

附图说明

图1为本发明的操作系统的示意图。

图2为本发明的电源供给装置的示意图。

图3为本发明的电源供给装置的另一示意图。

图4A为本发明的电源供给方法的一流程示意图。

图4B为本发明的电源供给方法的另一流程示意图。

图4C为本发明的电源供给方法的另一流程示意图。

附图标记

100：操作系统

110、310：外部装置

120：无线信号

130：电子装置

111、134、210：天线

131：外壳

132、200、300：电源供给装置

133：负载

220：能量获取电路

230：电源管理电路

240：储能元件

250：控制电路

260：侦测电路

VO1、VO2：输出电压

VOP：操作电压

SU：更新信号

ST：触发信号

SD：侦测信号

S411～S418：步骤

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出实施例，并配合所附图式，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置是为说明之用，并非用以限制本发明。另外，实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。

图1为本发明的操作系统的示意图。操作系统100包括一外部装置110及一电子装置130。外部装置110独立于电子装置130之外。电子装置130通过无线信号120，与外部装置110沟通。本发明并不限定无线信号120的种类。在一可能实施例中，无线信号120为一无线保真(wireless-fidelity；WiFi)信号、一红外线(infrared；IR)信号或是一蓝牙(Bluetooth)信号。

外部装置110具有一天线111。天线111发射无线信号给电子装置130，或是接收来自电子装置130的无线信号。在本实施例中，天线111所发射的无线信号及接收到的无线信号，均称为无线信号120。本发明并不限定外部装置110的种类。在一可能实施例中，外部装置110为一无线网络基地台。在此例中，外部装置110连上一网际网络(Internet)，用以获取网络讯息，再将网络讯息通过天线111发送至电子装置130，或是发送给另一电子装置(未显示)，如一手机。在另一可能实施例中，外部装置110为一移动装置，如一扫地机器人。

电子装置130具有一天线134。天线134用以接收来自外部装置110的无线信号或是发射无线信号给外部装置110。在本实施例中，天线134所发射的无线信号及接收到的无线信号，均称为无线信号120。本发明并不限定电子装置130的种类。在一可能实施例中，电子装置130可能是一物联网(internet of things；IOT)装置、一时钟、一电子门锁或是感测装置，如一氧化碳侦测器、烟雾警报器。

在一可能实施例中，电子装置130获取并使用无线信号120的能量。因此，不需额外设置电池于电子装置130中，故可减少废弃电池的数量，达到减碳及节省资源的目的。再者，电子装置130可有效地利用周围环境的无线信号。

在其它实施例中，电子装置130可能具有一充电电池(未显示)。在此例中，电子装置130利用无线信号120的能量，对充电电池充电，使得充电电池保持足够的电量。因此，使用者不需拔下电子装置130内部的充电电池，再利用市电对充电电池充电，故可减少家庭或是公司的用电量，达到节省能源的目的。

本发明并不限定电子装置130的架构。在一可能实施例中，电子装置130包括一外壳131、一电源供给装置132以及一负载133。电源供给装置132与负载133设置于外壳131中。电源供给装置132获取并转换无线信号120的能量，用以供电给负载133。本发明并不限定负载133的种类。在一可能实施例中，如果电子装置130为一时钟，则负载133为一可呈现时间的装置。

图2为本发明的电源供给装置的示意图。电源供给装置200包括一能量获取(harvester)电路220、一电源管理(power management)电路230以及一储能元件240。在一些实施例中，电源供给装置132的内部架构相同于电源供给装置200。能量获取电路220通过天线210，接收无线信号120，并从无线信号120中获取能量，用以产生一输出电压VO1。本发明并不限定能量获取电路220的架构。只要能从获取无线信号的能量的电路，均可作为能量获取电路220。

电源管理电路230处理输出电压VO1，用以产生一输出电压VO2。本发明并不限定电源管理电路230如何处理输出电压VO1。在一可能实施例中，电源管理电路230至少具有一整流器(未显示)以及一升压电路(未显示)。整流器对输出电压VO1进行一整流操作。升压电路提升整流后的电压。在此例中，升压后的电压作为输出电压VO2。在一可能实施例中，输出电压VO1约为0.2V，输出电压VO2约为1.2V。

储能元件240根据输出电压VO2而充电，用以提供一操作电压VOP给负载133。负载133根据操作电压VOP而动作。本发明并不限定储能元件240的种类。在一可能实施例中，储能元件240为一充电电池。由于电源管理电路230自动对储能元件240充电，故可确保负载133正常动作。再者，使用者不需手动拔下储能元件240，再利用市电对储能元件240充电。因此，大幅提高电子装置130的方便性，并减少市电的使用量。

在其它实施例中，电源供给装置200不具有储能元件240。在此例中，电源管理电路230将输出电压VO2作为操作电压VOP，并提供操作电压VOP给负载133。举例而言，假设外部装置110为一家用无线网络基地台。在此例中，由于外部装置110持续提供无线信号120，故电源管理电路230可持续产生输出电压VO2给负载133。因此，储能元件240可被省略。由于电源供给装置200不需额外设置电池，故可达到减碳效果。

在一可能实施例中，电源供给装置200更包括一控制电路250。控制电路250通过天线210，发出无线信号120，用以与外部装置110沟通。控制电路250根据外部装置110回复的讯息，更新负载133的状态。举例而言，假设负载133为一时钟。在此例中，控制电路250通过无线信号120，要求外部装置110回报一时间讯息。外部装置110可能连上一网际网络，并由该网际网络得到一时间讯息。外部装置110利用无线信号120，提供时间讯息给控制电路250。控制电路250根据该时间讯息，产生一更新信号SU，用以更新负载133的时间。在其它实施例中，负载133更呈现温度、湿度及天气信息。在此例中，控制电路250通过无线信号120，要求外部装置110提供回报一温度讯息、一湿度讯息或是一天气讯息。控制电路250根据外部装置110回报的讯息，产生更新信号SU。负载133根据更新信号SU，修改本身所呈现的信息，如温度、湿度及天气信息。

在一些实施例中，当输出电压VO2或是操作电压VOP下降时，控制电路250要求外部装置110加强无线信号120的强度。举例而言，当电源供给装置200不具有储能元件240时，控制电路250根据输出电压VO2，决定是否要求外部装置110加强无线信号120的强度。当电源供给装置200具有储能元件240时，控制电路250可能根据输出电压VO2或是操作电压VOP，决定是否要求外部装置110加强无线信号120的强度。为方便说明，假设控制电路250根据操作电压VOP，决定是否要求外部装置110加强无线信号120的强度。

当操作电压VOP低于一临界值时，控制电路250命令外部装置110加强无线信号120的强度。由于能量获取电路220可获取到更多的能量，故操作电压VOP快速地恢复到一预设值，如1.2V。在一可能实施例中，当操作电压VOP低于一临界值时，控制电路250由一休眠模式进入一操作模式。在操作模式下，控制电路250与外部装置110沟通，用以命令外部装置110加强无线信号120的强度。当操作电压VOP未低于一临界值时，控制电路250离开操作模式并进入休眠模式。在休眠模式下，控制电路250停止与外部装置110沟通。由于控制电路250停止动作，故可减少电源供给装置200的功耗。

在其它实施例中，当控制电路250进入休眠模式前，控制电路250禁能能量获取电路220及电源管理电路230，使得能量获取电路220及电源管理电路230停止动作。在此例中，电源管理电路230可能每隔一固定时间，侦测操作电压VOP。当操作电压VOP低于一临界值时，电源管理电路230通过触发信号ST，唤醒控制电路250。因此，控制电路250离开休眠模式，并进入一操作模式。在操作模式下，控制电路250命令能量获取电路220及电源管理电路230开始动作。

在一可能实施例中，电源管理电路230侦测操作电压VOP。当操作电压VOP低于一临界值时，电源管理电路230使能一触发信号ST。因此，控制电路250进入一操作模式。在操作模式下，控制电路250要求外部装置110增加无线信号120的强度。当操作电压VOP未低于一临界值时，电源管理电路230不使能触发信号ST。因此，控制电路250进入一休眠模式。在休眠模式下，控制电路250停止与外部装置110沟通。在此例中，电源管理电路230可能具有一电压侦测电路(未显示)，用以侦测操作电压VOP。在另一可能实施例中，电压侦测电路整合于控制电路250之中。此例中，控制电路250侦测操作电压VOP，并判断操作电压VOP是否低于一临界值。

图3为本发明的电源供给装置的另一示意图。图3的电源供给装置300相似于图2的电源供给装置200，不同之处在于，图3的电源供给装置300更包括一侦测电路260。侦测电路260侦测外部装置310的位置，用以产生一侦测信号SD。

在本实施例中，控制电路250根据侦测信号SD，判断外部装置310与电源供给装置300之间的距离是否小于一预设距离。当外部装置310与电源供给装置300之间的距离未小于一预设距离时，侦测电路260通过侦测信号SD，命令控制电路250进入一休眠模式。在休眠模式下，控制电路250停止动作，例如停止与外部装置310沟通。

在一些实施例中，外部装置310为一移动装置，如扫地机器人。在此例中，电源供给装置300设置在外部装置310必经的路径上。当侦测电路260通过天线210接收到无线信号120时，表示外部装置310靠近电源供给装置300。因此，侦测电路260根据无线信号120的强度，产生侦测信号SD。当侦测信号SD达一目标电压时，表示外部装置310与电源供给装置300之间的距离小于一预设距离。因此，控制电路250通过天线210，发射无线信号120，控制外部装置310的行进路径。在此例中，控制电路250可能命令外部装置310增加停留在电源供给装置300附近的时间。因此，能量获取电路220可获取到无线信号120的能量，用以对储能元件240充电。在另一可能实施例中，当外部装置310与电源供给装置300之间的距离小于一预设距离时，侦测电路260通过侦测信号SD唤醒控制电路250。控制电路250离开休眠模式，并进入一操作模式。在操作模式下，控制电路250与外部装置310沟通。

在其它实施例中，控制电路250除了要求外部装置310增加停留在电源供给装置300周围的时间，控制电路250更命令外部装置310调整无线信号120的强度。举例而言，当外部装置310与电源供给装置300之间的距离小于一预设距离时，如果操作电压VOP低于一临界值，控制电路250命令外部装置310加强无线信号120的强度。由于能量获取电路220得到更强的能量，故操作电压VOP快速地回到一目标值，如1.2V。当操作电压VOP高于临界值时，控制电路250命令外部装置310恢复无线信号120原本的强度。在此例中，控制电路250可能命令外部装置310离开电源供给装置300的周围。

在一些实施例中，当外部装置310与电源供给装置300之间的距离未小于一预设距离，控制电路250操作于一休眠模式。此时，能量获取电路220可能也停止动作。当外部装置310与电源供给装置300之间的距离小于一预设距离时，侦测电路260唤醒能量获取电路220。此时，控制电路250可能维持于休眠模式或是离开休眠模式并进入一操作模式。在控制电路250进入操作模式时，控制电路250要求外部装置310在电源供给装置300的周围移动。在另一可能实施例中，当外部装置310与电源供给装置300之间的距离小于一预设距离时，控制电路250维持于休眠模式，直到操作电压VOP低于一临界值。在此例中，当操作电压VOP低于一临界值时，控制电路250离开休眠模式并进入一操作模式。在控制电路250进入操作模式时，控制电路250要求外部装置310增加无线信号120的强度。

图4A为本发明的电源供给方法的流程示意图。本发明的电源供给方法适用于一电源供给装置中，用以提供一操作电压给一负载。首先，接收一无线信号(步骤S411)。在一可能实施例中，该无线信号由一外部装置提供。该外部装置独立于电源供给装置之外。本发明并不限定无线信号的种类。在一可能实施例中，无线信号系为一WiFi信号、一IR信号或是一蓝牙信号。

接着，从无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压(步骤S412)。在一可能实施例中，步骤S412利用一获取电路(harvester)获取无线信号的能量。

然后，处理第一输出电压，用以产生一第二输出电压(步骤S413)。在一可能实施例中，步骤S413对第一输出电压进行一整流操作，然后再提升整流后的电压。在此例中，提升后的电压即为第二输出电压。

接着，根据第二输出电压，提供一操作电压给负载(步骤S414)。在其它实施例中，步骤S414利用第二输出电压对一储能元件充电，再将储能元件所储存的电压作为操作电压提供给负载。负载根据该操作电压而动作。在一些实施例中，步骤S414可省略。在此例中，步骤S413所产生的第二输出电压直接作为一操作电压，并提供给负载。

图4B为本发明的电源供给方法的另一流程示意图。图4B相似图4A，不同之处在于，图4B更包括步骤S415及S416。步骤S415判断操作电压是否低于一临界值。当操作电压未低于一临界值时，回到步骤S414，继续提供操作电压给负载。当操作电压低于一临界值时，命令一外部装置加强无线信号的强度(步骤S416)。

图4C为本发明的电源供给方法的流程示意图。图4C相似图4A，不同之处在于，图4C更包括步骤S417及S418。步骤S417判断外部装置与电源供给装置之间的距离是否小于一预设范围。当外部装置与电源供给装置之间的距离未小于一预设范围时，回到步骤S414，继续提供操作电压给负载。当外部装置与电源供给装置之间的距离小于一预设范围时，控制外部装置的位置，使得外部装置与电源供给装置之间的距离维持于预设范围内(步骤S418)。然后，再回到步骤S414，继续提供操作电压给负载。

在一些实施例中，图4B的步骤S415及S416整合至图4C的步骤S418之后。在此例中，步骤S418控制外部装置与电源供给装置之间的距离维持于预设范围内。然后，判断操作电压是否低于一临界值。当操作电压未低于一临界值时，回到步骤S414，继续提供操作电压给负载。当操作电压低于一临界值时，命令一外部装置加强无线信号的强度，再回到步骤S411。

在一些实施例中，负载可能具有一充电电池，用以储存操作电压。然而，由于负载的操作电压是来自一无线信号的能量，故使用者不需利用市电对充电电池充电。因此，可达到节省能源的目的。再者，当无线信号持续地发送时，由于负载可持续地接收到操作电压，故不需额外设置一充电电池。因此，可减少废弃电池的数量，达到减碳目的。

本发明的电源供给方法，或特定型态或其部份，可以以程序代码的型态存在。程序代码可储存于实体介质，如软盘、光盘、硬盘、或是任何其他机器可读取(如电脑可读取)储存介质，亦或不限于外在形式的电脑程序产品，其中，当程序代码被机器，如电脑载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的电子装置及操作系统。程序代码也可通过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序代码被机器，如电脑接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的电子装置及操作系统。当在一般用途处理单元实际应用时，程序代码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。

除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本领域技术人员的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。虽然“第一”、“第二”等术语可用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语只是用以区分一个元件和另一个元件。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。举例来说，本发明实施例所述的系统、装置或是方法可以硬件、软件或硬件以及软件的组合的实体实施例加以实现。因此本发明的保护范围须参考所附的权利要求。

Claims (10)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：

一电源供给装置，包括：

一能量获取电路，接收一无线信号，并从该无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压；

一电源管理电路，处理该第一输出电压，用以产生一第二输出电压；以及

一储能元件，根据该第二输出电压而充电，用以提供一操作电压；以及一负载，根据该操作电压而动作。

2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该电源供给装置更包括：

一控制电路，与一外部装置沟通，用以更新该负载的状态。

3.如权利要求2所述的电子装置，其特征在于，该电源供给装置更包括：

一侦测电路，侦测该外部装置与该电源供给装置之间的距离是否小于一预设距离。

4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，当该外部装置与该电源供给装置之间的距离小于该预设距离时，该控制电路要求该外部装置加强该无线信号的强度。

5.如权利要求2所述的电子装置，其特征在于，当该操作电压低于一临界值时，该控制电路命令该外部装置加强该无线信号的强度，当该操作电压未低于该临界值时，该控制电路命令该外部装置恢复该无线信号的强度。

6.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该电源管理电路侦测该操作电压，当该操作电压低于该临界值时，该电源管理电路使能一触发信号，当该操作电压未低于该临界值时，该电源管理电路不使能该触发信号。

7.一种操作系统，其特征在于，包括：

一外部装置；以及

一电子装置，通过一无线信号与该外部装置沟通，并包括：

一能量获取电路，接收该无线信号，并从该无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压；

一电源管理电路，处理该第一输出电压，用以产生一第二输出电压；以及

一储能元件，根据该第二输出电压而充电，用以提供一操作电压；以及

一负载，根据该操作电压而动作。

8.如权利要求7所述的操作系统，其特征在于，更包括：

一控制电路，通过该无线信号与该外部装置沟通，用以取得一时间讯息，并利用该时间讯息，更新该负载所呈现的时间信息，

其中该外部装置为一无线网络基地台，该无线网络基地台连上一网际网络，并由该网际网络得到该时间讯息，该外部装置提供该时间讯息给该控制电路。

9.如权利要求8所述的操作系统，其特征在于，该电子装置更包括：

一侦测电路，侦测该外部装置与该电子装置之间的距离；以及

一控制电路，当该外部装置与该电子装置之间的距离小于一预设距离时，该控制电路通过该无线信号，控制该外部装置的行进路径，

其中该外部装置为一扫地机器人。

10.一种电源供给方法，其特征在于，用以提供一操作电压给一负载，该电源供给方法包括：

接收一无线信号；

从该无线信号中获取能量，用以产生一第一输出电压；

处理该第一输出电压，用以产生一第二输出电压；

利用该第二输出电压对一储能元件充电，该储能元件所储存的电压作为该操作电压；以及

输出该操作电压给该负载。