CN1260077A - 用于电源和控制多个外部设备的装置 - Google Patents

Abstract

一种装置包括:一个电源单元,多个与电源单元连接的外部单元。该外部单元可拆卸地与电源单元连接,该电源单元适合于给该外部单元提供电源,该电源单元包括用于产生控制信息的装置,该控制信息用于控制外部单元的操作。每个外部单元包括:至少一个需要电源的设备,和用于控制该至少一个设备操作的装置。外部单元包括连接装置,该连接装置用于与电源单元的对应连接装置或其他外部单元的连接装置相连接。以便把从电源单元来的电力和控制信息传送给外部单元,外部单元的连接装置实质上是相同的。

Description

用于电源和控制多个外部设备的装置

本发明涉及在模块化结构的装置中的中央控制的外部单元，特别是，本发明将在移动的牙医设备领域中被描述，其中外部单元是由牙科医生使用的不同设备，但是本发明同样地可适用在例如机器人领域，其中由一个中心装置来控制多个例如传感器，信号转换器等等的外部单元。

在这类设备中常常遇见的一个问题是由大量用于不同单元的插头组件构成的装配问题。常常使用各种各样的插头，即根据待传送的功率和待传送的信息(数量和类型)的需求，经常使用不同类型的插头。这不仅是装配该装置时的问题而且也是设计和制造该装置时的问题，其中需要购置、贮存大量不同的插头。

本发明解决了这个问题，本发明的第一个方面涉及一种装置，该装置包括：一个电源单元，多个与电源单元连接的外部单元、该外部单元可拆卸地连接到电源单元上、该电源单元适合给外部单元提供电力、该电源单元包括用于产生控制信息的装置，该控制信息用于控制外部单元的操作，每个外部单元包括：至少一个需要电源的设备、和用于控制至少一个设备操作的装置，其中外部单元包括连接装置，该连接装置用于与电源单元的对应连接装置或其他外部单元的连接装置相连接。以便把从电源单元来的电力和控制消息传送给外部单元，外部单元的连接装置实质上是完全相同的。

因此，电源单元通过完全相同的连接装置，典型地是一种插头来中央控制多个外部单元。

通过电源单元的连接装置传输的信息最好和传输给外部单元的各个连接装置的信息是相同的。同样地，传送给外部单元的功率由相同的电源来传送，而不采用任何单独的电源。因此外部单元的控制装置最好适合于将所接收的功率和信息调整为由该设备或外部单元的设备所需要的部分。

在这种方式，由于外部单元的控制装置可以转换或变换接收的功率和信息以便适合该设备或外部单元的设备的需要或要求，所以在外部单元中可能使用相同的或基本相同上的连接装置，这些连接装置可能与电源单元的一个或多个连接装置中的任一个连接装置进行连接。

因此，在这方面使这种装置的组装和制造简单了，也就是：外部单元的像插头这样的所有的连接装置可能与电源单元的一个或多个连接装置中的任一个连接装置进行连接，而在该装置的操作中没有任何变化。

这就使这类装置更安全并且此外大大地减少了需要购买，储存和使用的不同类型的连接装置的数目。

在本上下文中，“基本上相同”指的是所有的外部单元的连接装置适合于与电源单元的一个或多个连接装置中的任意的一个连接装置进行连接，以致于该装置的操作与两个不同的外部单元的两个连接装置是否被交换位置无关(只要他们两者与电源单元连接)。

因此，所有的外部单元的连接装置应该与电源单元的连接装置兼容。

电源单元的连接装置最好包括以给定方式相对设置的多个导电装置，并且外部单元的连接装置包括与相对设置的导电装置数目相同和对应设置的导电装置。

因此外部单元的连接装置最好是外插头的形状，这些外插头包括多个在预定位置上设置的腿。在这种情况中，外部单元的连接装置最好具有以相同的方式设置并且相同数目的腿，以致于外部单元的所有的连接装置可以与电源单元的连接装置连接。

在一个实施例中，外部单元和电源单元的连接装置包括单独的装置，用于把从电源单元来的功率和控制消息传送给外部单元。

为了使容易的使用任意数量的外部单元而不必给电源单元提供额外数目的连接装置，至少部分外部单元的连接装置可以包括用于与电源单元连接的连接装置和至少一个另外的外部单元的连接装置。从某些电话连接器已经了解了这方面的内容，该电话连接器设置有一个外插头(用于插入到例如一个墙插座内)和一个内插座(用于接受一个由一个电话机来的外插头)。

在这种方式中，任意数目的连接装置(和任意数目的外部单元)可以相互连接并且最终与电源单元连接。当然，这种结构大多数可应用在这种情况：提供给各外部单元的信息和功率(典型地为电压)是相同的。

为了保证该装置的稳定运转，外部单元的连接装置可以包括用于把外部单元的连接装置固定到电源单元或其他外部单元的连接装置上的装置。

如上所述，提供给各个外部单元的的功率和信息可以是相同的。在这种情况下，一个外部单元的每个设备典型地具有特定的功率要求，并且外部单元的控制装置最好适合于使从电源单元接收的功率适合该设备的需求。

在这种情况下，该控制装置也可以或作为选择适合于防止该设备过电流或过电压，例如像火花或类似情况。

为了使从电源单元接收的任意电压和/或电流适合于一个外部单元的一个设备的任意需要，控制装置最好包括电压和/或电流变换装置，该变换装置用于把从电源单元接收的电压和/或电流转换成由该设备需要的一个预定电压和/或电流。

在这种方式中，电源单元可以实现简单提供任何功率(电流和/或电压)的任务，即能根据它的充电状态(如果它包括一个蓄电池)或它本身接收的任何功率来实现该任务，然后单独的外部单元将该功率转换成由该外部单元的各个设备所需要的功率。

另外，由于考虑到在单独的单元中根据信息对外部单元的各个设备进一步地进行控制，所以由产生装置产生的控制信息或与该控制信息相关的任何信息可以被传送给电源单元的所有连接装置并且由此传送给外部单元的连接装置。

这种控制信息可以直接地传送给外部单元的连接装置，或在它被传送给外部单元之前，它可以以任何适当的方式被转换，变换或翻译。  与在外部单元的各个独立的控制装置中的分散处理相反，在电源单元中可以对该信息进行集中处理。

一个需要集中处理的情况是一种标准信息通信协议已经被确定并且在外部单元的控制装置中已经被编程的情况。在这种情况中，在电源单元中提供一种新类型的控制信息或一种用于产生这种信息的新的装置可能要求对这种新的信息进行调节以适合预先确定的通信协议。

然而，在某些情况中，它可能不需要保持这种自治单元的结构。它可能需要至少部分外部单元的控制装置适合于彼此连接，以便使外部单元的操作协调。如果从电源单元获得的功率不足，那么这种协调可以是使功率损耗协调。

这种协调可以是基于外部单元或该外部单元的设备的优先序列，以致于最重要的是接收需要的功率以便进行操作。

因此，为了优化至少部分外部单元的电力消耗，这些控制装置可以进行连接。

另一种需要协调的情况是一种需要用从一个设备，例如一种传感器来的信息控制另一个外部单元的像信号转换器或可移动元件这样的另一个设备。

同样地，这种控制装置也适合于与电源单元的控制装置进行连接。这是为了确定电源装置的充电等等的状态或是为了适应或对把由产生装置来的信息转换成传送给外部单元的连接装置和控制装置的信息进行控制。

当然，外部单元的结构可以根据它的实际使用来改变。特别在移动的牙医设备领域中，一个外部单元的控制装置最好构成外部单元的部分连接装置。在这种方式中，控制装置不以外部单元的设备出现，它可以是或与在一个牙科诊所中典型地使用的控制装置至少类似。

在这种情况中，外部单元的这些设备可能是那些正常地用于实际使用的设备。

电源单元可进一步包括可充电的电源装置和用于控制该电源装置的放电和充电的控制装置。当然，在像移动的牙医设备这样的移动设备中需要可充电电池或类似物，以便在不存在牙医诊所甚至在不存在标准电源的情况下使用可充电电池，而且例如机械人也使用可充电电池，该机械人最好没有设置与外部电源连接的电源线。多个优选类型的可充电电池，例如锂电池，需要严格控制它们的充电和放电以便避免损害这些电池单元。

可充电电源装置可以根据由任何电源产生的功率或从任何电源接收的电力来充电，例如从由太阳能电池组构成的电源、风力发电机、内燃机、汽车电池、和家庭的电力网接收电力，这取决于所使用的位置和可用的功率。

如上所述，一个根据本发明的第一个方面优选的装置是构成部分移动牙医设备的装置，从下列一组设备中选择外部单元的设备：牙医钻、光发出设备，例如用于发射可见光或紫外光的设备、抽气设备、泵，例如用于提供水或空气的泵。

特别但不是唯一是在这种情况中，用于产生控制信息的装置最好包括适合于由一个操作者的脚来操作的开关装置。

在另一个方面，本发明涉及一种方法，该方法用于操作上述根据本发明第一个方面的装置，该方法包括步骤：

利用产生装置产生与一个或多个外部单元需要的操作相关的控制信息，

把该控制信息或与该控制信息相关的信息传送给一个或多个外部单元的控制装置，通过一个或多个外部单元的连接装置和电源单元的连接装置来进行该信息的传送，

利用一个或多个外部的单元的控制装置对一个或多个外部的单元的至少一个设备进行控制。

因此，最好至少实质上相同的信息被传送给所有外部单元的连接装置，并且在实际的单元中对该信息进行处理(确认该信息是否与实际的单元相关，在这种情况下，对该信息进行解码或转换该信息以便获得需要什么操作，等等，等等)。

同样地，单独的外部单元最好从电源单元接收相同的功率(电压和/或电流)，并且在外部单元中适应单独的设备功率需要。

下面将描述根据本发明装置的一种优选实施例，该实施例使用在移动的牙医设备中，其中：

图1示出了一种具有4个连接插头的脚踏板控制的移动电源，

图2示出一种中央单元(CU)和一种特殊用途组件(ASM)的电路方块图，

图3示出了一种用于电池充电器的电路，

图4示出了一种用于特殊用途组件(ASM)类型的灯组件的电路，

图5示出了一种用于特殊用途组件(ASM)类型的电动机控制组件的电路，和

图6示出了一个电路，该电路用于接受从与脚踏板连接的开关来的信号。

在图1中显示了一种根据本发明的装置。该装置包含一个电源组件2和三个用于产生控制信号的开关4，6和8，以便控制外部组件10，12，14，16的操作。该外部组件10，12，14，16可以是可变速的电动机组件或是提供光的组件，例如用于一个反光镜的光和用于塑料聚合的紫外光。该电源组件2包括电子设备100，该电子设备包括一组可充电电池108。外部组件10，12，14和16可以借助于在电源组件2中的内插座20和在外部组件10，12，14和16中对应的外插头22与电源组件2电连接。该ASM的10，12，14和16也包括一个固定装置24，用于把ASM的10，12，14和16安全地固定到电源组件2上。一个外部电源通过一个插头18可以连接到电源组件2上，用于对可充电电池进行再充电。该开关4，6，8分别地连接到脚踏板A，B，C上，该脚踏板A，B，C可以通过该装置的操作者来控制。

图2示出了一个中央单元(CU)100的电路方块图，该中央单元(CU)100位于电源组件2中。该CU100包括一个电源插头18，104，用于与外部电源102连接。一个蓄电装置108通过一个充电器106来接收由电源插头18提供的电力。该充电器106控制提供给蓄电装置108的电力，因此不会对蓄电装置108过充电。该CU100也包括三个输入端120，用于给CU提供控制信号。该输入端120与电源组件2的开关4，6，8电连接。从开关4，6，8来的输入120经过静电放电保护单元118传送到一个通信编码单元116。该静电放电保护单元118保护该电源单元100不受静电放电，例如由静电或电源单元100的误用所产生的高电流。通信编码单元116读出输入端120输入的信号并且在通过该静电放电保护单元114把该信号发送给插头112之前对该信号进行处理。该通信编码单元116通过对该脉冲整形把输入的信号处理成矩形波，以便由解码单元206容易读出。

图2也示出了一个特殊用途组件(ASM)200的电子设备的方框图，在每一个外部组件10，12，14，16中包括该特殊用途组件200。该ASM200控制一个设备或装置208，并且为它提供控制信号和电力。该ASM200分别地利用插头202和112与中央单元100连接。由该插头202来的信号通过一个静电放电保护单元204发送给微控制器通信解码单元206。该微控制器通信解码单元206对该信号解码或将该信号转变成指令并且决定是否由规定的ASM200执行该实际的指令，或是否该实际的指令被指定给另一个ASM200，因此它将被忽略。电力管理器210从CU100接收电力并且给设备或装置208提供电力，该设备或装置208也从微控制器通信解码单元206接收控制信号。

多个ASM200可以与中央单元100连接。利用CU100输入的一个或多个信号可以控制每个ASM200。当CU100从开关4，6，8接收到信号时，该信号被传送给与CU100连接的所有ASM200。如果一个与该信号匹配的ASM200与CU100连接，那么该ASH200执行该指令，否则该指令被忽略。

在该优选的实施例中六个不同的指令被执行。与短时地按开关4相对应，通过短时地推压脚踏板A能够发出一个用于接通或断开一个电动机的指令。如果一个控制电动机的ASM100与该CU100连接，那么如果该电动机已经运行，该ASM100将断开该电动机，并且如果它未运行，该ASM100将使该电动机运行。

通过较长时间地压脚踏板A，能够发出一个用于增加该电动机速度的指令，与开关6对应，为了得到一个减少电动机速度的指令，该装置的操作者必须较长时间地压脚踏板B。只要脚踏板A或脚踏板B被推压，该电动机就增加或减少速度。这意味着如果操作者希望该电动机高速运行，那么他应该推压脚踏板A直到需要的速度被达到为止。

通过在该ASM100中设置的一个开关型电源来控制提供给该电动机的电压能够实现一般对电动机速度的控制。当然，相同的技术能够被用于控制灯等的照明。

与短时地推压开关6相对应，通过短时地推压脚踏板B能够发出一个用于接通或断开一个反光灯的指令。如果控制一个反光灯的ASM100与该CU100连接，那么如果该反光灯已经接通，该ASM100将关断该反光灯，并且如果它是关断的，该ASM100将使该反光灯接通。

与短时地推开关8相对应，通过短时地推压脚踏板C能够发出一个用于接通或断开一个普通灯的指令。如果控制一个普通灯的ASM100与该CU100连接，那么如果该普通灯已经接通，该ASM100将断开该普通灯，并且如果它是关断的，该ASM100将使该普通灯接通。

通过较长时间地压脚踏板C，能够发出一个用于接通或关断一个塑料聚合灯的指令。如果控制一个塑料聚合灯的ASM100与该CU100连接，那么如果该塑料聚合灯已经接通，该ASM100将断开该塑料聚合灯，并且如果它是关断的，该ASM100将使该塑料聚合灯接通。

在图3中示出了一个用于蓄电池充电器的电路。该充电器与控制单位100的充电器106相对应。

在图4中示出了用于特殊用途组件(ASM)的灯组件的一个电路并且在图5中示出了用于特殊用途组件(ASM)类型的电动机控制组件的一个电路。在一个外部单元10，12，14，16中可以包括这两个电子电路。

图6示出了一个电路，该电路用于接受从与踏板连接的开关来的信号。名称为Sanyo的方框图示出了在图3中示出的电路。在电源组件2中包括这两个电路。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1.一种装置包括：

一个电源单元，

多个与电源单元连接的外部单元，

这些外部的单元可拆卸地与电源单元连接，

该电源单元适合于给这些外部单元提供电源，

该电源单元包括用于产生控制信息的装置，该控制信息用于控制外部单元的操作，

每个外部单元包括：

至少一个需要电源的设备，和

用于控制该至少一个设备操作的装置，

其中外部单元包括连接装置，该连接装置用于与电源单元的对应连接装置或其他外部单元的对应连接装置相连接，以便把从电源单元来的电力和控制消息传送给外部单元，

外部单元的连接装置实质上是相同的，

一个外部单元的每个设备具有特定的功率要求，外部单元的控制装置适合于使从电源单元接收的功率适应该设备的功率要求。

2.根据权利要求1的装置，其中电源单元的连接装置包括以给定方式相对设置的多个导电装置，并且外部单元的连接装置包括与相对设置的导电装置数目相同并且对应设置的导电装置。

3.根据权利要求1或2的装置，其中至少部分外部单元的连接装置包括用于与该电源单元的连接装置和至少另外一个外部单元的连接装置连接的装置。

4.根据前面任一权利要求所述的装置，其中外部单元的连接包括用于把外部单元的连接装置固定到电源单元或其他外部单元的连接装置上的装置。

5.根据权利要求1的装置，其中控制装置适合于防止该设备过电流或过电压。

6.根据权利要求1或5的装置，其中控制装置包括电压转换装置，用于把从电源单元接收的一个电压转换由该设备需要的一个预定电压。

7.根据前面任一权利要求所述的装置，其中至少部分外部单元的控制装置适合于彼此连接，以便使各外部单元的操作协调。

8.根据权利要求7的装置，其中至少部分外部单元的控制装置彼此连接，以便优化至少部分外部单元的功率耗损。

9.根据权利要求7或8的装置，其中至少部分外部单元的控制装置也适合于与电源单元的控制装置连接。

10.根据前面任一权利要求所述的装置，其中一个外部单元的控制装置构成了该外部单元的部分连接装置。

11.根据前面任一权利要求所述的装置，其中电源单元进一步包括可充电电源装置和用于控制该电源装置的放电和充电的控制装置。

12.根据权利要求11的装置，其中可充电电源装置可以根据由或从太阳能电池组构成的电源、风力发电机、内燃机、汽车电池、和家庭的电力网所产生的电力或接收的电力来充电。

13.根据前面任一权利要求所述的装置，其中该装置构成了部分移动牙医设备，外部单元的设备从下列一组设备中选择：牙医钻、像用于发射可见光或紫外光这样的光发射装置、抽气装置、像用于提供水或空气这样的泵。

14.根据前面任一权利要求所述的装置，其中用于产生控制信息的装置包括适合于由一个操作者的脚操作的开关装置。

15.根据前面任一权利要求所述的装置，其中外部单元和电源单元的连接装置包括单独的装置，用于把从电源单元来的功率和控制消息传送给外部单元。

16.一种用于操作根据前面任一权利要求所述的装置的方法，该方法包括步骤：

利用产生装置产生与一个或多个外部单元需要的操作相关的控制消息，

把该控制消息或与该控制消息相关的消息传送给一个或多个外部单元的控制装置，通过一个或多个外部单元的连接装置和电源单元的连接装置来进行该消息的传送，

利用一个或多个外部单元的控制装置对一个或多个外部单元的至少一个设备进行控制。

Claims (17)

1.一种装置包括：

一个电源单元，

多个与电源单元连接的外部单元，

该外部单元可拆卸地与电源单元连接，

该电源单元适合于给该外部单元提供电源，

该电源单元包括用于产生控制信息的装置，该控制信息用于控制外部单元的操作，

每个外部单元包括：

至少一个需要电源的设备，和

用于控制该至少一个设备操作的装置，

其中外部单元包括连接装置，该连接装置用于与电源单元的对应连接装置或其他外部单元的连接装置相连接，以便把从电源单元来的电力和控制消息传送给外部单元，

外部单元的连接装置实质上是相同的。

2.根据权利要求1的装置，其中电源单元的连接装置包括以给定方式相对设置的多个导电装置，并且外部单元的连接装置包括与相对设置的导电装置数目相同并且对应设置的导电装置。

3.根据权利要求1或2的装置，其中至少部分外部单元的连接装置包括用于与该电源单元的连接装置和至少另外一个外部单元的连接装置连接的装置。

4.根据前面任一权利要求所述的装置，其中外部单元的连接装置包括用于把外部单元的连接装置固定到电源单元或其他外部单元的连接装置上的装置。

5.根据前面任一权利要求所述的装置，其中一个外部单元的每个设备具有特定的功率要求，外部单元的控制装置适合于使从电源单元接收的功率适应该设备的功率要求。

6.根据权利要求5的装置，其中控制装置适合于防止该设备过电流或过电压。

7.根据权利要求5或6的装置，其中控制装置包括电压转换装置，用于把从电源单元接收的一个电压转换成该设备需要一个预定电压。

8.根据前面任一权利要求所述的装置，其中至少部分外部单元的控制装置适合于彼此连接，以便使外部单元的操作协调。

9.根据权利要求8的装置，其中至少部分外部单元的控制装置进行通信，以便优化至少部分外部单元的功率耗损。

10.根据权利要求8或9的装置，其中至少部分外部单元的控制装置也适合于与电源单元的控制装置连接。

11.根据前面任一权利要求所述的装置，其中一个外部单元的控制装置构成了该外部单元的部分连接装置。

12.根据前面任一权利要求所述的装置，其中电源单元进一步包括可充电电源装置和用于控制该电源装置的放电和充电的控制装置。

13.根据权利要求12的装置，其中可充电电源装置可以根据由或从太阳能电池组构成的电源、风力发电机、内燃机、汽车电池、和家庭的电力网所产生的功率或接收的电力来充电，

14.根据前面任一权利要求所述的装置，其中该装置构成了部分移动牙医设备，外部单元的设备从下列一组设备中选择：牙医钻、像用于发射可见光或紫外光这样的光发射装置、抽气装置、像用于提供水或空气这样的泵。

15.根据前面任一权利要求所述的装置，其中用于产生控制信息的装置包括适合于由一个操作者的脚操作的开关装置。

16.根据前面任一权利要求所述的装置，其中外部单元和电源单元的连接装置包括单独的装置，用于把从电源单元来的功率和控制信息传送给外部单元。

17.一种用于操作根据前面任一权利要求所述的装置的方法，该方法包括步骤：

利用产生装置产生与一个或多个外部单元需要的操作相关的控制消息，

把该控制消息或与该控制消息相关的消息传送给一个或多个外部单元的控制装置，通过一个或多个外部单元的连接装置和电源单元的连接装置来进行该消息的传送，

利用一个或多个外部单元的控制装置对一个或多个外部单元的至少一个设备的操作进行控制。

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