DE112017005325T5 - Steuer- und kommunikationsmodul für leichtlast-verbrennungsmotoren - Google Patents

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Martin N. Andersson
Cyrus M. Healy
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Abstract

In zumindest einigen Implementierungen umfasst ein Steuer- und Kommunikationssystem für einen Leichtlast-Verbrennungsmotor eine Steckkarte, eine von der Steckkarte getragene und zum Steuern eines Zündzeitpunktes des Motors konfigurierte Zündschaltung und eine von der Steckkarte getragene Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung. Die Kommunikationsschaltung kann eine Bluetooth-Niedrigenergie-Antenne (Bluetooth Low Energy-Antenne) umfassen. Die Zündschaltung kann einen Zündkondensator aufweisen, der bei Entleerung einen Zündimpuls induziert, der angepasst ist, um eine Zündkerze zu zünden. Das System kann außerdem einen Mikroprozessor umfassen, der mit den Zünd- und Kommunikationsschaltungen verbunden ist und diese steuert, und/oder eine Taktschaltung, die angepasst ist, um eine Taktfrequenz bereitzustellen, die dem Zeitablauf der Zündschaltung zugeordnet ist und der Kommunikationsschaltung über ein Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsprotokoll zugeordnet ist. Die Taktschaltung kann einen Kristalloszillator umfassen.

Description

  • BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung 62/409,897 , eingereicht am 19. Oktober 2016, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Steuer- und Kommunikationsmodul für einen Verbrennungsmotor.
  • HINTERGRUND
  • Verschiedene Zündsysteme für Leichtlast-Verbrennungsmotoren sind im Stand der Technik bekannt und werden bei einer Vielzahl von angetriebenen Werkzeugen wie Rasenausrüstung und Kettensägen eingesetzt. In der Regel verfügen diese Zündsysteme nicht über eine Batterie, sondern sind auf einen Seilzug-Rückstarter und ein magnetartiges System angewiesen, um elektrische Energie für eine Zündung bereitzustellen und andere elektrische Vorrichtungen zu betreiben. In einigen Vorrichtungen kann ein Computer über ein Kabel mit einer elektronischen Steuerung verbunden werden, um Informationen zwischen dem Computer und der Steuerung zu übertragen. Die Interaktion zwischen einem Anwender des angetriebenen Werkzeugs und der Steuerung ist begrenzt oder nicht vorhanden, und es ist keine Schnittstelle für eine drahtlose Kommunikation mit einer mobilen Vorrichtung beispielsweise des Anwenders (z.B. einem Mobiltelefon oder dergleichen) vorgesehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In zumindest einigen Implementierungen umfasst ein Steuer- und Kommunikationssystem für einen Leichtlast-Verbrennungsmotor eine Schaltungs- bzw. Steckkarte, eine von der Steckkarte getragene und zum Steuern eines Zündzeitpunktes des Motors konfigurierte Zündschaltung und eine von der Steckkarte getragene Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung. Die Kommunikationsschaltung kann eine Bluetooth-Niedrigenergie-Antenne (Bluetooth Low Energy-Antenne) umfassen. Die Zündschaltung kann einen Zündkondensator aufweisen, der bei Entleerung einen Zündimpuls induziert, der angepasst ist, um eine Zündkerze zu zünden. Das System kann außerdem einen Mikroprozessor umfassen, der mit den Zünd- und Kommunikationsschaltungen verbunden ist und diese steuert, und/oder eine Taktschaltung, die angepasst ist, um eine Taktfrequenz bereitzustellen, die dem Zeitablauf der Zündschaltung zugeordnet ist und der Kommunikationsschaltung über ein Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsprotokoll zugeordnet ist. Die Taktschaltung kann einen Kristalloszillator bzw. Quarzoszillator umfassen.
  • In zumindest einigen Implementierungen umfasst ein Steuer- und Kommunikationssystem für einen Leichtlast-Verbrennungsmotor zumindest einen Mikroprozessor, eine kapazitive Entladungszündschaltung, die mit dem zumindest einen Mikroprozessor verbunden und konfiguriert ist, um einen Zündzeitpunkt des Motors zu steuern und Energie bereitzustellen, die für Zündereignisse verwendet wird, und eine Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung, die mit dem zumindest einen Mikroprozessor verbunden ist, um einen Betrieb der Kommunikationsschaltung zu ermöglichen. Sowohl die Zündschaltung als auch die Kommunikationsschaltung können sich auf derselben Leiterplatte befinden. Oder die Zündschaltung und die Kommunikationsschaltung können sich auf unterschiedlichen Leiterplatten befinden und zumindest einer des zumindest einen Mikroprozessors befindet sich auf derselben Leiterplatte wie entweder die Zündschaltung oder die Kommunikationsschaltung.
  • Der zumindest eine Mikroprozessor kann einen ersten Mikroprozessor umfassen, der auf einer ersten Leiterplatte angeordnet ist, und einen zweiten Mikroprozessor, der auf einer zweiten Leiterplatte angeordnet ist. Die Zündschaltung kann sich auf der ersten Leiterplatte befinden und mit dem ersten Mikroprozessor verbunden und von diesem gesteuert sein, und die Kommunikationsschaltung kann sich auf der zweiten Leiterplatte befinden und mit dem zweiten Mikroprozessor verbunden und von diesem gesteuert sein.
  • In zumindest einigen Implementierungen umfasst ein Computerprogrammprodukt, das ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium für eine mobile Vorrichtung umfasst, ein oder mehrere auf dem computerlesbaren Medium gespeicherte Softwareprogramme, die Programmanweisungen zur Kommunikation mit einem angetriebenen Werkzeug beinhalten, wobei die Anweisungen Anweisungen zum Aufbau einer Kurzstrecken-Drahtlos-Verbindung zwischen der mobilen Vorrichtung und dem angetriebenen Werkzeug umfassen können, und das als Antwort auf die aufgebaute Verbindung einen Dienst über die mobile Vorrichtung bereitstellt. Der bereitgestellte Dienst kann eines oder mehrere des Folgenden umfassen: Übertragen von Diagnosedaten, die dem angetrieben Werkzeug zugeordnet sind; Sperren oder Entsperren von Funktionen des angetriebenen Werkzeugs; Hinzufügen oder Ändern von Programmanweisungen auf dem computerlesbaren Medium; und Verhindern des Betriebs des angetriebenen Werkzeugs basierend auf dem geografischen Standort des angetriebenen Werkzeugs.
  • Figurenliste
  • Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und der besten Betriebsweise wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt, in denen:
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Unkrauttrimmers umfassend einen kleinen Verbrennungsmotor und ein Steuer- und Kommunikationsmodul, das konfiguriert ist, um Zündereignisse in dem Motor zu steuern und drahtlos mit anderen Vorrichtungen zu kommunizieren;
    • 2 ist ein schematischer Schaltplan eines magnetisch-kapazitiven Entladungszündsystems, das verwendet werden kann, um das in 1 dargestellte Steuer- und Kommunikationsmodul und außerdem eine mobile Vorrichtung, die mit dem Steuer- und Kommunikationsmodul kommunizieren kann, zu betreiben; und
    • 3 ist ein schematischer Schaltplan einer Steuer- und Kommunikationsschaltung, die unter anderem eine Stromschaltung, eine kapazitive Entladungszündungsschaltung (Capacitive Discharge Ignition; CDI-Schaltung) und eine Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung aufweist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Unter näherer Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 ein exemplarisches handgeführtes angetriebenes Werkzeug oder Produkt in Form eines Unkrauttrimmers 10, der von einem kleinen oder Leichtlast-Verbrennungsmotor 12 angetrieben wird. In der Regel ist der Motor ein benzinbetriebener Einzylinder-Zweitakt- oder Viertakt-Verbrennungsmotor, jedoch können Motoren mit mehr als einem Zylinder verwendet werden. In der Regel weist dieser Motor 12 ein Steuer- und Kommunikationsmodul 28 auf, das einer Zündkerze einen Hochspannungszündimpuls zum Zünden eines Luft- und Kraftstoffgemischs in dem Motorzylinder zuführt; zum Beispiel kann dieses Modul 28 den Zündzeitpunkt als Reaktion auf wechselnde Motorbetriebszustände variieren und steuern. Außerdem kann das Modul 28 mit verschiedenen anderen Vorrichtungen außerhalb bzw. Off-Board (und/oder innerhalb bzw. On-Board) des Unkrauttrimmers 10 kommunizieren. Beispielsweise kann das Modul 28 konfiguriert werden, um Daten drahtlos an eine verbundene mobile Vorrichtung zu senden und zu empfangen, wodurch es dem Modul 28 ermöglicht wird, an Software-Downloads, Diagnoseberichten, Systemkonfigurationen und dergleichen teilzunehmen.
  • In der Regel verfügt der Motor 12 über keine Batterie, die der Zündkerze einen elektrischen Strom zuführt oder das Steuermodul 28 mit Strom versorgt. Der Motor 12 kann zum Starten manuell gekurbelt werden, z.B. mit einem Seilzug-Rückstarter. Der Begriff „Leichtlast-Verbrennungsmotor“ umfasst im Allgemeinen alle Arten von nicht automobilen Verbrennungsmotoren, einschließlich benzingetriebener Zwei- und Viertakt-Motoren, die in verschiedenen Produkten verwendet werden, einschließlich tragbarer Stromgeneratoren, Luftkompressoren, Wasserpumpen, Hochdruckreinigungsmaschinen, Schneefräsen, Wasserfahrzeugen, Booten, Schneemobilen, Motorrädern, Geländefahrzeugen, Rasen- und Gartengeräten wie Gartentraktoren, Fräsen, Kettensägen, Kantenschneidern, Gras- und Unkrauttrimmern, Luftgebläsen, Laubbläsern usw.
  • 2 veranschaulicht schematisch das Steuer- und Kommunikationsmodul 28, das mit einem Magnetsystem 156 verbunden ist, das verwendet wird, um elektrischen Strom zum Zünden der Zündkerze und zur Stromversorgung der drahtlosen Kommunikation bereitzustellen. Dieses Magnetsystem umfasst ein Permanentmagnetelement 160 mit Polschuhen 162, 164 und einen Permanentmagneten 166, der auf einem Schwungrad 26 angebracht ist, so dass er beim Drehen einen magnetischen Fluss in einer nahegelegenen Statoranordnung 168 des Moduls 28 induziert, während das Magnetelement daran vorbeizieht.
  • Die Statoranordnung 168 kann einen Lamellenstapel 170 mit einem ersten Schenkel 172 und einem zweiten Schenkel 174 (getrennt von dem sich drehenden Schwungrad 26 durch einen relativ kleinen und bemessenen Luftspalt, der etwa 0,3 mm betragen kann), eine Ladespulenwicklung 176, eine primäre Zündspulenwicklung 178 und eine sekundäre Zündspulenwicklung 180 umfassen, die alle um einen einzelnen Schenkel des Lamellenstapels gewickelt sein können. Der Lamellenstapel 170 kann ein im Allgemeinen U-förmiger eisenhaltiger Anker aus einem Stapel von Eisenplatten sein und sich in einem Modulgehäuse befinden, das auf dem Motor angeordnet ist. Die primären und sekundären Zündspulenwicklungen 178, 180 können einen Aufwärtstransformator bereitstellen, und wie dem Fachmann bekannt ist, kann die primäre Wicklung 178 vergleichsweise wenige Windungen eines relativ dicken Drahtes aufweisen, während die sekundäre Zündspulenwicklung 180 viele Windungen eines relativ dünnen Drahtes aufweisen kann. Das Verhältnis der Windungen zwischen der primären und der sekundären Zündwicklung erzeugt ein Hochspannungspotential in der sekundären Wicklung, das verwendet wird, um eine Zündkerze des Motors zu zünden, um einen Lichtbogen oder Funken zu erzeugen und in der Folge ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer des Motors (nicht dargestellt) zu zünden. Natürlich ist der veranschaulichte Lamellenstapel 170 nur eine Implementierung; z.B. können in anderen Ausführungsformen eine oder mehrere der veranschaulichten Spulen stattdessen um den ersten Schenkel 172 herum angeordnet sein, und andere Schenkel und Spulen können bereitgestellt werden, wie gewünscht.
  • Wie in 2 dargestellt, kann das Steuer- und Kommunikationsmodul 28 eine Steuer- und Kommunikationsschaltung 182 auf einer gedruckten Leiterplatte oder einer Schaltungs- oder Steckkarte 183 aufweisen. In zumindest einer Ausführungsform ist die Steckkarte 183 relativ klein, z.B. weniger als 2" x 2". Und in zumindest einer Ausführungsform kann die Steckkarte etwa 1,0" x 1,5" groß sein. Die Schaltung 182 kann einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller 184, eine kapazitive Entladungszündungs-(CDI-) Schaltung 186 (z.B. geladen durch den positiven Teil eines durch das oben beschriebene Magnetsystem 156 erzeugten Wechselstromsignals), eine Stromschaltung 188, eine Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung 190 zur Kommunikation mit einer mobilen Off-Board-Vorrichtung 150 umfassen sowie eine Taktschaltung 192, die angepasst ist, um den Zeitablauf (z.B. die Frequenzintegrität) sowohl der Zündschaltung 186 als auch der drahtlosen Kommunikationsschaltung 190 zu verbessern - die Stromschaltung 188 versorgt zumindest den Mikroprozessor 184 und die Kommunikationsschaltung 190 unter Verwendung des negativen Teils des Wechselstromsignals, das von dem Magnetsystem 156 erzeugt wird. In zumindest einer Ausführungsform befinden sich die Schaltungen 186-192 auf einer gemeinsamen Seite oder Fläche der Steckkarte 183. Wie im Folgenden erläutert, kann die Steuer- und Kommunikationsschaltung 182 funktionsfähig sein, obwohl die CDI-Schaltung 186 (die unerwünschtes Hochfrequenzrauschen erzeugt) und die Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung 190 (die über Hochfrequenzen kommuniziert) relativ nah beieinander liegen.
  • Der Mikroprozessor 184 (ebenfalls in 3 dargestellt) kann jede geeignete Verarbeitungsvorrichtung sein, die in der Lage ist, digital gespeicherte Anweisungen auszuführen, die im Speicher 196 gespeichert sind. Der Speicher 196 sollte allgemein so auslegt werden, dass er reprogrammierbares oder Flash-EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher), RAM (Direktzugriffsspeicher), ROM (Nur-Lese-Speicher), EPROM (löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher) oder jedes andere geeignete nicht-flüchtige, computerlesbare Medium umfasst. In 3 wird der Speicher innerhalb des Mikroprozessors 184 dargestellt, dies ist jedoch nicht erforderlich (z.B. kann der Speicher innerhalb des Chips 184 angeordnet sein, außerhalb des Chips 184, oder beides). Nicht einschränkende Beispiele für Anweisungen, die im Speicher 196 gespeichert sind, können Folgendes umfassen: Speichern einer Nachschlagetabelle, eines Algorithmus und/oder Codes zum Bestimmen und Variieren des Motorzündzeitpunktes relativ zum oberen Totpunkt des Kolbens in dem Zylinder für verschiedene Motorbetriebsdrehzahlen und -zustände, einen Algorithmus zum Variieren und Steuern des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das dem Zylinder des laufenden Motors als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsdrehzahlen und -zustände zugeführt wird, usw. Beispiele dafür, wie Mikrocontroller Zündzeitpunkt-Systeme implementieren können, finden sich in den US-Patenten 7,546,836 und 7,448,358 , deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind. In zumindest einer Ausführungsform speichert der Mikroprozessor 184 auch Anweisungen, die der drahtlosen Kommunikation zugeordnet sind, und ist angepasst, um über zumindest ein Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren (z.B. einschließlich, aber nicht beschränkt auf Bluetooth-Niedrigenergie (Bluetooth Low Energy oder BLE)). Wie hierin verwendet, sollte der Begriff „Anweisungen“ im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass er Software, Firmware oder einen anderen geeigneten Code oder eine ähnliche Reihe von computerlesbaren Befehlen oder Vorschriften umfasst.
  • Eine nicht einschränkende kommerzielle Implementierung des Mikroprozessors 184 ist der Mikroprozessor der Serie nRF51822 von Nordic Semiconductor (z.B. mit Stiften oder Pins 1-48). Dies ist natürlich nur ein Beispiel und andere Ausführungsformen sind ebenfalls möglich. Wie im Folgenden näher beschrieben, werden die Schaltungen 186-192 mit dem Mikroprozessor 184 verbunden und durch diesen gesteuert. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „verbunden“ im Allgemeinen alle Möglichkeiten, mit denen zwei oder mehr elektrische Komponenten, Vorrichtungen, Schaltungen usw. in elektrischer Verbindung miteinander stehen können; dies umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf eine direkte elektrische Verbindung und eine Verbindung über eine zwischengeschaltete Komponente, Vorrichtung, Schaltung usw. Der in 3 dargestellte Schaltplan stellt lediglich ein Beispiel dar; es können auch andere Implementierungen mit gleichen oder ähnlichen Funktionen verwendet werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Steuer- und Kommunikationsschaltung 182 verwendet der Mikrocontroller 184 induzierten Magnet-Systemstrom, um die CDI-Schaltung 186 zu betreiben (und beispielsweise damit die Zündkerze 30 zu zünden). Zum Beispiel, wenn das Magnetsystem 156 einen positiven Strom in die Stromladespule 176 induziert (z.B. eine positive Spannung über die Spule), wird ein Zündkondensator 200 geladen, der über die Diode 202 mit einem ersten Ende der Spule 176 verbunden ist. Das andere Ende der Stromladespule 176 kann über eine Zenerdiode 204 mit einer Schaltungsmasse 206 verbunden werden. Die Schaltung 186 kann auch Überspannungsschutz-Komponenten aufweisen, die der Spule 176 zugeordnet sind; diese umfassen eine Übergang-Spannung-Unterdrückung (Transient Voltage Suppression; TVS)-Diode 201, die zwischen dem ersten Ende der Spule 176 und der Masse 206 verbunden ist, sowie Widerstände 203, 205, die gemeinsam parallel zur Diode 201 angeordnet sind. Somit kann ein Großteil der in der Stromladewicklung 176 induzierten Energie dem Kondensator 200 zugeführt werden, der diese Energie speichert, bis der Mikrocontroller 184 (über den Pin 48) einen Schalter 208 in einen leitenden Zustand versetzt, um den Kondensator 200 durch die primäre Spule 178 des Transformators zu entladen, der in der sekundären Spule 180 ein Hochspannungspotential induziert, das an die Zündkerze 30 angelegt wird, um einen verbrennungsinitiierenden Lichtbogen oder Funken bereitzustellen.
  • So kann beispielsweise der Schalter 208 einen Widerstand 210 und zwei NPN-Transistoren 212, 214 beinhalten, die in einer sogenannten Darlington-Kollektor-Anordnung oder einem -Muster angeordnet sind. Der Widerstand 210 kann zwischen einer Basis des Transistors 212 und dem Pin 48 des Mikroprozessors 184 verbunden sein. Jeder der Kollektoren der Transistoren 212, 214 kann mit dem ersten Ende der Ladespule 176 gekoppelt sein, und ein Emitter des Transistors 212 kann mit einer Basis des Transistors 214 verbunden sein. Der Emitter des Transistors 214 kann mit der Schaltungsmasse 206 und einer Reihe anderer Komponenten verbunden sein, die es dem Kondensator 200 ermöglichen, sich schnell zu entleeren - z.B. können diese Komponenten, wie nachfolgend erläutert, einen Thyristor 218, wie beispielsweise einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (Silicon Controlled Rectifier; SCR), eine Zenerdiode 220 und Widerstände 222, 224 umfassen. Somit kann ein Freigabesignal, das vom Mikroprozessor 184 über den Pin 48 gesendet wird, den Transistor 212 betätigen und damit den Schalter 208 in den leitenden Zustand versetzen.
  • Ein Ende des Thyristors 218 ist als mit dem Kondensator 200 verbunden gezeigt, während das andere Ende mit der Schaltungsmasse 206 verbunden ist. Jedes aus dem Widerstand 222, dem Widerstand 224 und der Zenerdiode 220 ist parallel zu einem Gatter des Thyristors 218 verbunden bzw. geschaltet, so dass, wenn Strom durch den Schalter 208 fließt (insbesondere durch die Transistoren 212, 214), die Gatterspannung des Thyristors 218 ausreicht, um den Thyristor 218 zu betätigen und dadurch einen kurzen oder Entladungsweg durch den Thyristor 218 von dem Zündkondensator 200 hin zu der Schaltungsmasse 206 zu erzeugen. Eine schnelle Entladung des Zündkondensators 200 verursacht einen plötzlichen Stromanstieg durch die primäre Zündspule 178, der wiederum ein schnell steigendes elektromagnetisches Feld in der primären Zündspule erzeugt. Das schnell ansteigende elektromagnetische Feld induziert einen Hochspannungszündimpuls in der sekundären Zündspule 180. Der Hochspannungszündimpuls wandert zur Zündkerze 30, die, sofern sie die erforderliche Spannung hat, einen verbrennungsinitiierenden Lichtbogen oder Funken bereitstellt. Andere Zündtechniken, einschließlich Rücklauftechniken, können stattdessen verwendet werden.
  • Wie vorstehend ebenfalls kurz erläutert, kann das Magnetsystem 156 elektrische Energie zum Betreiben des Mikroprozessors 184 bereitstellen; diese Energie kann durch die Stromschaltung 188 verwaltet und/oder gesteuert werden. Im Speziellen kann dem Mikroprozessor 184 während einer negativen Phase des Magnetsystems 156 elektrische Energie zugeführt werden; z.B. wenn das System 156 negativen Strom in der Stromladespule 176 induziert (z.B. eine negative Spannung über der Spule), wird den Pins 1 und 12 über die Stromschaltung 188 Energie bereitgestellt. Die Schaltung 188 kann unter anderem Dioden 228, 230, eine Zenerdiode 232, einen NPN-Transistor 234 und eine Notausschalter-Schaltung 236 umfassen. In der dargestellten Anordnung ist die Diode 228 zwischen dem zweiten Ende der Ladespulenwicklung 176 und einem Knoten N1 (oder einem Kollektor des Transistors 234) verbunden. Der Knoten N1 ist außerdem über den Widerstand 238 mit dem Knoten N2 (einer Basis des Transistors 234) verbunden, und der Knoten N1 ist zudem über den Kondensator 240 mit der Schaltungsmasse 206 verbunden. Die Diode 230 ist zwischen dem Knoten N2 (Basis des Transistors 234) und einem Knoten N3 (Emitter des Transistors 234) verbunden - zum Beispiel Strom auf den Emitter lenken. Die Zenerdiode 232 ist zwischen dem Knoten N2 und der Schaltungsmasse 206 verbunden, und der Knoten N3 ist weiterhin mit den Pins 1 und 12 (Eingangsspannungspins des Mikroprozessors 184) verbunden, wodurch der Prozessor 184 unter Verwendung des negativen Teils des Wechselstromsignals, das von der Spule 176 erzeugt wird, angetrieben wird. In der dargestellten Schaltung sind die Pins 1 und 12 über den Widerstand 251, den Kondensator 244 und den Kondensator 246 mit der Masse 206 verbunden (wobei jedes der Elemente 251, 244, 246 parallel mit einem der anderen Elemente angeordnet sein kann).
  • In der dargestellten Notausschalter-Schaltung 236 ist der Notausschalter 242 über eine Zenerdiode 250 mit der Schaltungsmasse 206 verbunden (was vor auftretenden Spannungsschwankungen am Notausanschluss schützt), und der Schalter 242 ist über einen Widerstand 252 mit einem Knoten N4 (Pin 6 des Mikroprozessors 184) verbunden. Der Knoten N4 ist über den Widerstand 254 und den Kondensator 256 (die parallel angeordnet sind) mit der Masse 206 verbunden. Vorzugsweise einmal pro Motorumdrehung oder in einem gewünschten Zeitintervall kann eine Notausschalt-Aktivierungsprüfung oder ein Unterprogramm durchgeführt werden (in zumindest einer Implementierung, wie beispielsweise der in 3 dargestellten, benötigt das Unterprogramm oder die Prüfung etwa 50-100µs für die Ausführung). Die Notaus-Aktivierungsprüfung beginnt damit, dass der Pin 6 des Mikroprozessors 184 auf einen Ausgang gesetzt wird und dieser lässt den Kondensator 256 nahe zu Vcc des Prozessors aufladen. Dann wird der Pin 6 zu einem Eingang umgeschaltet, und nach einiger Zeit (in einer Implementierung sind es etwa 50-100µs) wird die Spannung bei Pin 6 gemessen. Das Spannungsniveau bei Pin 6 bestimmt in diesem Fall, ob der Notausschalter aktiviert wurde oder nicht. Der Kondensator 256 wird sich im Normalfall über den Widerstand 254 mit einer bestimmten Rate entladen. Wenn der Notausschalter aktiviert ist (z.B. wenn der Anwender die Taste oder den Schalter geschlossen hält), wird sich der Kondensator schneller entladen, da nun der Widerstand 252 parallel zum Widerstand 254 als der Entladungspfad geschaltet ist. Somit kann die Spannung bei Pin 6, die eine Funktion der Kondensator-Entladungsrate ist (d.h. eine schnellere Entladungsrate führt zu einem niedrigeren Spannungsniveau), verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Notausschalt-Aktivierung stattgefunden hat.
  • Die Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung 190 kann über die Pins 29-36 mit dem Mikroprozessor 184 verbunden werden und kann im Allgemeinen zum Senden und Empfangen von drahtlosen Übertragungen über eine Kurzstrecken-Drahtlosantenne 260 angepasst sein (z.B. eine flache oder eingebettete Antenne, z.B. umfassend einen Draht oder einer Leiterbahn, die in die Steckkarte 183 geätzt ist). In der dargestellten Ausführungsform ist die Antenne 260 über einen Kondensator 262 mit einem Knoten N5 verbunden, und der Knoten N5 ist über einen Kondensator 264 mit dem Pin 29 verbunden. Zudem ist die Antenne 260 über einen Induktor bzw. eine Spule 266 mit einem Knoten N6 verbunden und der Knoten N6 ist über den Kondensator 268 mit einem Knoten N7 (Pin 32) verbunden. Knoten N7 (Pin 32) und N8 (Pin 31) sind über einen Induktor 270 miteinander verbunden, und Knoten N8 (Pin 31) und Knoten N9 (Pin 30) sind über einen Induktor 272 miteinander verbunden. Ein Kondensator 274 verbindet Knoten N5 und N9 und ein Kondensator 276 verbindet Knoten N5 und N6. Die Pins 33 und 34 können mit der Masse 206 verbunden sein und die Pins 35-36 können mit der Masse 206 über den Kondensator 278 verbunden sein. Die Schaltelemente 262, 266, 268, 270, 272 und 276 umfassen eine Ausgleichsfilterschaltung, die angepasst ist, um der Impedanz der Antenne für eine geeignete Kommunikationsleistung zu entsprechen. Es bestehen auch andere Implementierungen (z.B. mit einem Symmetrierglied bzw. Balun oder einer anderen integrierten Schaltungstechnologie). Zusammen können der Mikroprozessor 184 und die Schaltung 190 angepasst sein, um Signale über jede geeignete Kurzstrecken-Drahtlosfrequenz oder jedes geeignete Kommunikationsprotokoll zu empfangen und zu senden; gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Schaltung 190 (und die Antenne 260) angepasst, um über Bluetooth Niedrig-Energie (BLE)- Frequenzen (~2,4 GHz) zu kommunizieren.
  • Der Fachmann wird bemerken, dass das wiederholte Laden und Entladen des Zündkondensators 200 unerwünschte elektromagnetische Frequenzen und potenzielle elektromagnetische Störungen erzeugen kann, die die über die Schaltung 190 durchgeführte Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikation stören oder überlagern können. Beispielsweise kann zumindest ein Bereich der Antenne 260 innerhalb eines Inchs oder Zolls um den Zündkondensator 200 (der beispielsweise 30 kV an Ladung entleert, was ausreicht, um den Funken an der Kerze 30 auszulösen) angeordnet sein. Darüber hinaus können, wie vorstehend erläutert, die CDI-Schaltung 186 und die Antennenschaltung 190 auf der gleichen Fläche oder Seite der Steckkarte 183 angeordnet sein. Somit wurde die vorliegende Steuer- und Kommunikationsschaltung 182 konfiguriert, um die elektromagnetische Verträglichkeit von BLE- und anderen Kurzstrecken-Drahtlos-Übertragungssignalen in dieser verrauschten Zündschaltungsumgebung herzustellen - einschließlich z.B. der Verwendung mehrerer Masseflächen (z.B. eine oder mehrere analoge Masseflächen und eine oder mehrere digitale Masseflächen), Filterkondensatoren und einer Bauteilgestaltung oder -anordnung auf der gedruckten Leiterplatte 183.
  • Die Taktschaltung 192 kann einen Kristalloszillator 280 umfassen (ein Ende ist mit dem Pin 37 und das andere Ende mit dem Pin 38 des Mikroprozessors 184 verbunden). Kristalloszillatoren können dem Prozessor 184 eine präzise Taktfrequenz bereitstellen, die verwendet werden kann, um die BLE-Kommunikation zu erleichtern und den Zündzeitablauf zu verbessern (z.B. das Zünden der Zündkerze 30). Beispielsweise kann der Ausgang der Taktschaltung 192 vom Mikroprozessor 184 verwendet werden, um die Motordrehzahl (z.B. Umdrehungen pro Minute) genauer zu bestimmen, die wiederum dazu verwendet werden kann, zu berechnen, wann der Kondensator 200 zu entladen und die Zündkerze 30 zu zünden ist. Somit ist die Taktschaltung 192 in zumindest einer Ausführungsform so angepasst, dass sie zweierlei Zwecken dient. Der Pin 37 kann ferner über einen Kondensator 282 mit der Masse 206 verbunden werden, der Pin 39 kann über einen Kondensator 284 mit der Masse 206 verbunden werden, und der Pin 38 kann ebenfalls über einen Kondensator 286 mit der Masse 206 verbunden werden. In zumindest einer Ausführungsform stellt der Oszillator 280 eine Taktfrequenz von 16 MHz bereit.
  • In zumindest einigen Implementierungen könnte die Steuer- und Kommunikationsschaltung 182 auch eine Programmier- oder Datenschaltung 300 und eine Geschwindigkeitsmessschaltung 302 umfassen. Die Programmierschaltung 300 kann Konfigurationsänderungen an Mikroprozessoranweisungen oder Algorithmen ermöglichen, und die Schaltung 300 kann Widerstände 306-310, Kondensatoren 312, 314 und eine Zenerdiode 316 umfassen. Zum Beispiel kann der Pin 20 über den Kondensator 312 mit der Masse 206 verbunden sein, außerdem kann der Pin 20 über den Widerstand 306 mit einem Knoten N11 verbunden sein und der Knoten N11 kann über den Kondensator 314, den Widerstand 310 und/oder die Diode 316 mit der Masse 206 verbunden sein (die jeweils parallel zwischen dem Knoten N11 und der Masse 206 angeordnet sind). Der Widerstand 308 verbindet den Pin 21 mit dem Knoten N11. Der Knoten N11 (und die Schaltungsmasse 206) können als Verbindungspunkt verwendet werden, um den Mikroprozessor 184 unter Verwendung eines externen Computers oder einer Computervorrichtung zu programmieren. Der externe Computer kann mit der Schaltung 300 kommunizieren, während der Motor läuft. Oder der externe Computer kann mit der Schaltung 300 (und dem Mikroprozessor 184) unter Verwendung einer externen Stromquelle kommunizieren, die elektrisch mit der Schaltung 182 verbunden sein kann.
  • Die Drehzahl- und Positionsmessschaltung 302 kann ein analoges Auslösesignal bereitstellen, um dem Mikroprozessor 184 eine Umdrehungsgeschwindigkeit und -position bereitzustellen (zum Beispiel in Verbindung mit dem Magnetsystem 156). Beispielsweise kann das analoge Auslösesignal verwendet werden, um Kalkulationen des Motorzeitablaufs zu ermitteln. Zum Beispiel kann der Pin 22 mit einer RLC-Schaltung (mit einem Widerstand 320, einer Spule 322 und einem Kondensator 324 innerhalb einer Stromschleife) verbunden sein - zum Beispiel kann die Spule 322 auf dem Lamellenstapel 170 angeordnet sein (wie in 2 dargestellt). Sowohl die Spule 322 als auch der Kondensator 324 können mit der Masse 206 verbunden sein, und der Kondensator 324 und der Widerstand 320 können mit dem Pin 22 verbunden sein. Die Schaltung 302 veranschaulicht auch einen weiteren Widerstand 326, der zwischen einem Knoten N12 und der Masse 206 verbunden ist (z.B. parallel zu der Spule 322 zur Rauschunterdrückung und/oder Signalstabilität). Die Pins 23-24 können auch an externe Takteingänge oder Schaltungen angeschlossen sein (nicht dargestellt); und der Pin 13 kann an der Masse 206 angeschlossen sein. Somit kann die Schaltung 302 dem Mikroprozessor 184 analoge Umdrehungsdaten basierend auf einer erfassten Position des Schwungrades 26 bereitstellen. Es ist zu beachten, dass die Schaltungen 300 und 302 optional sind.
  • Unter Verwendung der Steuer- und Kommunikationsschaltung 182 können eine Reihe von Diensten oder Funktionen 400 zwischen dem Steuer- und Kommunikationsmodul 28 und einer mobilen Vorrichtung 150 (siehe 2) oder zwischen der mobilen Vorrichtung und einem entfernten oder Back-End-Server 350 ausgeführt werden. Die mobile Vorrichtung 150 kann einen Prozessor 352 und ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium umfassen, das als Speicher 354 ausgeführt ist, wobei der Speicher 354 Programmanweisungen (z.B. Anwendungssoftware) speichern kann, die von dem Prozessor 352 ausführbar sind, um zumindest einen Teil der hierin beschriebenen Verfahren und Vorgänge auszuführen. Die mobile Vorrichtung 150 kann angepasst sein, um sicher per Kabel und/oder drahtlos mit dem Server 350 über das Internet 356 zu kommunizieren (410); in einigen Fällen kommuniziert die Vorrichtung 150, zusätzlich zur Verwendung einer Internetverbindung, über Kurzstreckenkommunikation (z.B. Wi-Fi, Bluetooth, etc.) und/oder Mobilfunkkommunikation (LTE, CDMA bzw. Codemehrfachzugriff, etc.). Nicht einschränkende Beispiele für mobile Vorrichtungen sind: ein Smartphone, ein drahtloses Tablet oder Notebook mit bidirektionaler Kommunikationsfähigkeit, ein tragbares Motordiagnosewerkzeug oder eine andere geeignete tragbare Computervorrichtung.
  • Beispielsweise kann ein Anwender der mobilen Vorrichtung 150 unter Verwendung der Softwareanwendung den Trimmer 10 und alle anderen Kleinmotorvorrichtungen, die sich ebenfalls im Besitz des Anwenders befinden (z.B. ein Gebläse, ein Rasenmäher usw.), bei dem Server 350 registrieren (420). Dies kann das Erstellen eines Benutzerkontos über die Anwendungssoftware für mobile Geräte und das anschließende Verknüpfen einer geeigneten Identifikation (z.B. einer Modellnummer, einer Seriennummer, einer Spitzname-Kennung usw.) jeder Kleinmotorvorrichtung mit dem Konto des Anwenders umfassen. Natürlich kann der Anwender in einigen Fällen ein Webportal von einem anderen angeschlossenen Computer aus nutzen, um das Konto auf dem Server 350 zu erstellen oder darauf zuzugreifen und später über die mobile Vorrichtung 150 auf das aktualisierte Konto zuzugreifen. Nachdem der Anwender die Trimmervorrichtung 10 registriert hat, kann er auch die Anwendungssoftware verwenden, um die Betriebsanleitung und/oder Serviceinformationen im Zusammenhang mit dem Trimmer 10 (oder anderen registrierten Vorrichtungen) anzuzeigen. Ebenso kann der Trimmer-Hersteller dem Anwender über die Anwendungssoftware Rabatte, Gutscheine, Serviceinformationen usw. zur Verfügung stellen.
  • Die Anwendungssoftware auf der Vorrichtung 150 kann auch zum Empfangen, Analysieren und/oder Anzeigen von Diagnosedaten verwendet werden, die dem Trimmer 10 zugeordnet sind (430). So kann beispielsweise unter Verwendung einer BLE-Verbindung oder einer Kommunikationsverbindung zwischen der Kommunikationsschaltung 182 und der mobilen Vorrichtung 150 die mobile Vorrichtung verschiedene Diagnosedaten des Trimmers empfangen. Nicht einschränkende Beispiele sind die Gesamtlaufzeit/Stunden des Trimmers 10, die Laufzeit der aktuellen Zündungsperiode des Trimmers, die Motortemperatur, die Stunden seit dem letzten Ölwechsel, die Stunden seit dem letzten Luftfilterwechsel, die Stunden seit dem vorherigen Zündkerzenwechsel, ein gesperrter oder entsperrter Motorstatus (wie weiter unten erläutert), usw. Die mobile Vorrichtung 150 kann diese Informationen speichern und zumindest einen Teil davon periodisch an den Back-End-Server 350 übertragen; dort können sie mit anderen Daten aus anderen Einheiten (zum Beispiel von anderen jeweils verbundenen mobilen Vorrichtungen) zusammengeführt und zur Verbesserung der Trimmerleistung und der Anwenderfreundlichkeit verwendet werden. Mit der Anwendungssoftware können auch verschiedene Zähler eingestellt oder zurückgesetzt werden (z.B. ein Ölwechselzähler, ein Luftfilterverbrauchszähler, ein Lebensdauerzähler für Zündkerzen usw.).
  • Des Weiteren kann die Anwendungssoftware auf der Vorrichtung 150 verwendet werden, um den Mikroprozessor 184 (oder Speicher 196) auf dem Trimmer 10 zu programmieren oder neu zu flashen oder neu aufzuspielen. Beispielsweise kann anstelle (oder zusätzlich zur) Programmierung des Mikroprozessors 184 über eine physikalische elektrische Verbindung zur Schaltung 300 die mobile Vorrichtung 150 über BLE ein Programmupdate oder eine Systemkonfigurationsänderung übertragen und dadurch eine drahtlose Programmierung des Mikroprozessors 184 ermöglichen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Anwendungssoftware eine Abfrage auf der mobilen Vorrichtung 150 anzeigen - und wenn der Motor 12 des Trimmers 10 läuft und die Abfrage ausgewählt wird, kann sich die Anwendungssoftware mit dem Mikroprozessor 184 und der Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung 190 verbinden und das Update oder die Aktualisierung in den Prozessorspeicher 196 herunterladen. Anschließend kann der Mikroprozessor 184 konfiguriert werden, um das Update zu installieren. Auf diese Weise kann das Update weitgehend automatisiert werden und erfolgt mit minimaler Anwenderinteraktion.
  • Gemäß einem alternativen Programmier- oder Neu-Flash- bzw. Neu-Aufspiel-Verfahren kann der Mikroprozessor 184 oder sein Speicher neu geflasht oder neu bespielt werden, ohne dass der Motor 12 läuft. Beispielsweise kann eine externe Stromquelle mit der Steuer- und Kommunikationsschaltung 182 verbunden werden, die die Schaltung während des Neu-Flash-Ereignisses ausreichend mit Strom versorgen kann. Und in zumindest einer weiteren Ausführungsform kann der Trimmer 10 eine On-Board-Stromquelle oder Batterie umfassen, die zur Durchführung von BLE-Kommunikationen (einschließlich Neu-Flash-Vorgängen) zwischen der mobilen Vorrichtung und der Schaltung 182 verwendet werden kann, wenn der Motor 12 nicht läuft. In zumindest einigen Implementierungen versorgt die Batterie oder andere Stromquelle die Zündschaltung nicht mit Energie, die von der bereits beschriebenen Magnetstromerzeugungsanordnung versorgt werden würde.
  • Die mobile Vorrichtung 150 - und die darauf befindliche Anwendungssoftware - kann auch konfiguriert werden, um die Trimmerfunktionen aus der Ferne zu sperren oder zu entsperren (450). Beispielsweise kann der Mikroprozessor 184 gemäß einer Ausführungsform die Spindeldrehung des Trimmers 10 (oder eine andere Funktionalität) unterbinden, bis er ein Entsperrsignal von der mobilen Vorrichtung über die BLE-Kommunikation empfängt. Weiterhin kann der Anwender der mobilen Anwendung in der entsperrten Stellung drahtlos ein Sperrsignal an den Mikroprozessor 184 und die Kommunikationsschaltung 190 senden - und eine oder mehrere Trimmerfunktionen können als Reaktion auf dessen Empfang gesperrt werden. Das Sperren und Entsperren des Trimmers 10 über die BLE-Verbindung kann es erfordern, dass der Anwender Authentifizierungsinformationen (z.B. einen Fingerabdruck, ein Passwort usw.) bereitstellt. So kann die Funktion 450 den Diebstahl und die unbefugte Verwendung des Trimmers 10 unterbinden, beispielsweise, wenn der unbefugte Anwender nicht in der Lage ist, den Trimmer 10 oder die Trimmerfunktionen zu bedienen, ist es weniger wahrscheinlich, dass dieser gestohlen wird oder dergleichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zum Zeitpunkt des Einschaltens des Trimmers über die Anwendung der mobilen Vorrichtung ein Sperrpasswort angefordert; und wenn das Sperrpasswort nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums empfangen wird, sperrt der Mikroprozessor 184 zumindest eine (oder alle) Trimmerfunktionen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Anwendungssoftware für mobile Vorrichtungen kann der Betrieb des Trimmers 10 aufgrund der geografischen Lage des Trimmers eingeschränkt werden (460). Beispielsweise kann der Anwender - über die Anwendungssoftware - Geo-Grenzen (oder Geo-Parameter) festlegen, die einen Bereich oder einen Ort definieren, an dem der Trimmer 10 verwendet werden kann (z.B. ohne ein Sperrpasswort verwendet werden kann). Vorausgesetzt, der Trimmer 10 wird innerhalb des vorgegebenen Bereichs (oder innerhalb eines eingestellten Abstands zu diesem Ort) verwendet, ist der Trimmer betriebsbereit. Wird der Trimmer 10 jedoch außerhalb dieser Geo-Grenze (oder außerhalb des eingestellten Abstands) eingesetzt, ist zumindest eine Trimmerfunktion gesperrt. Somit kann die mobile Vorrichtung 150 Daten von einem GPS-Chipsatz innerhalb der mobilen Vorrichtung verwenden, um zu bestimmen, ob sie sich derzeit innerhalb der durch den Anwender definierten Grenzen befindet (da die BLE-Kommunikationsverbindungen eine relativ kurze Reichweite haben, kann von der mobilen Vorrichtung 150 angenommen werden, dass sich der Trimmer 10 in der Nähe befindet, wenn sich die Vorrichtung 150 in einer aktuellen BLE-Sitzung befindet). Gemäß einer alternativen Ausführungsform, wenn der Trimmer 10 durch die mobile Vorrichtung 150 als außerhalb dieser geografischen Grenze befindlich bestimmt wird, ist der Mikroprozessor 184 konfiguriert, um den Trimmer 10 abzuschalten, es sei denn, er empfängt das Entsperrpasswort von der mobilen Vorrichtung 150 (über BLE) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums. Auf diese Weise kann die Verwendung vorprogrammierter Geo-Grenzen ein weiteres abschreckendes Merkmal gegen Diebstahl sein - da der Dieb davon abgehalten werden kann, einen Trimmer zu stehlen, der letztlich nicht verwendbar oder nicht betriebsfähig ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Anwendungssoftware für mobile Geräte können der Mikroprozessor 184 und die Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung 190 verwendet werden, um mit anderen kabelgebundenen oder drahtlosen Vorrichtungen auf dem Unkrauttrimmer 10 zu kommunizieren (470). Wenn beispielsweise ein anderer BLE-Sender-Empfänger an anderer Stelle des Trimmers 10 angeordnet wäre, könnte die Schaltung 190 verwendet werden, um zwischen diesen Daten zu senden und zu empfangen. Oder es kann beispielsweise eine andere elektrische Vorrichtung oder Schaltung an dem Trimmer 10 mit dem Mikroprozessor 184 und/oder der Schaltung 190 verkabelt sein und der Prozessor 184 und die Schaltung 190 können sich als Brücke oder Zugang bzw. Gateway zwischen solchen Vorrichtungen/Schaltungen und einer drahtlos verbundenen Vorrichtung verhalten oder funktionieren, die sich nicht innerhalb bzw. On-Board des Trimmers 10 befindet (wie beispielsweise die mobile Vorrichtung 150 oder dergleichen). Dies kann besonders hilfreich sein bei Ausführungsformen von angetriebenen Werkzeugen mit elektronischen Komponenten, die entfernt voneinander angeordnet sind - wie beispielsweise ein Unkrauttrimmer, der elektronische Schalter und Bedienelemente aufweisen kann, die von dem Motor 12 beabstandet sind.
  • Auf diese Weise wurde ein Steuer- und Kommunikationsmodul für ein angetriebenes Werkzeug oder Produkt mit einem Leichtlast-Verbrennungsmotor und einer Steuer- und Kommunikationsschaltung mit sowohl einer Zündschaltung als auch einer Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung beschrieben. Die Schaltung kann durch einen Mikroprozessor gesteuert sein, der den Zündzeitpunkt des Motors und die Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikation zwischen ihm und einer verbundenen mobilen Vorrichtung steuert. Die Zündsteuerungsschaltung und die Kommunikationsschaltung können sich auf derselben Leiterplatte oder auf separaten Leiterplatten befinden, je nach Wunsch. Des Weiteren kann sich ein Mikroprozessor, der für eine oder beide aus Zündsteuerschaltung und Kommunikationsschaltung verwendet wird, auf derselben Leiterplatte wie diese Schaltungen, auf derselben Leiterplatte wie eine der Schaltungen oder auf einer separaten Leiterplatte befinden, die von der Leiterplatte entfernt ist, auf der sich eine oder beide der Schaltungen befinden.
  • In zumindest einigen Implementierungen umfasst ein Steuer- und Kommunikationssystem für einen Leichtlast-Verbrennungsmotor zumindest einen Mikroprozessor, eine mit dem zumindest einen Mikroprozessor verbundene Zündschaltung, die konfiguriert ist, um einen Zündzeitpunkt des Motors zu steuern und Energie bereitzustellen, die für Zündereignisse verwendet wird, und eine Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung. Die Kommunikationsschaltung ist mit dem zumindest einen Mikroprozessor verbunden, um den Betrieb der Kommunikationsschaltung zu ermöglichen. In zumindest einigen Implementierungen befinden sich sowohl die Zündschaltung als auch die Kommunikationsschaltung auf derselben Leiterplatte. In zumindest einigen Implementierungen befinden sich die Zündschaltung und die Kommunikationsschaltung auf verschiedenen Leiterplatten und zumindest einer des zumindest einen Mikroprozessors befindet sich auf derselben Leiterplatte wie entweder die Zündschaltung oder die Kommunikationsschaltung. In zumindest einigen Implementierungen umfasst der zumindest eine Mikroprozessor einen ersten Mikroprozessor, der sich auf einer ersten Leiterplatte befindet, und einen zweiten Mikroprozessor, der sich auf einer zweiten Leiterplatte befindet, und wobei sich die Zündschaltung auf der ersten Leiterplatte befindet und mit dem ersten Mikroprozessor kommuniziert und von diesem gesteuert wird, und die Kommunikationsschaltung befindet sich auf der zweiten Leiterplatte und kommuniziert mit dem zweiten Mikroprozessor und wird von diesem gesteuert. Eine oder mehrere drahtgebundene Verbindungen können zwischen den Schaltungen und Leiterplatten mit drahtloser und/oder kabelgebundener Kommunikation zu einer Vorrichtung außerhalb des Produkts mit dem Motor (z.B. Computer, Smartphone, Diagnosevorrichtung/Werkzeug usw.) bestehen oder umgekehrt.
  • In zumindest einigen Implementierungen kann der zweite Mikroprozessor verwendet werden, um andere Motorvorgänge zu steuern, wie beispielsweise (aber nicht beschränkt auf) ein Ventil, mit dem ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines dem Motor zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches geändert wird. Mit anderen Worten, in diesem Beispiel kann der zweite Mikroprozessor die Bewegung des Ventils steuern (z.B. das Öffnen und Schließen eines solenoidbetätigten Ventils), und diese Bewegung des Ventils kann das dem Motor zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch verändern. Natürlich können auch andere Prozessoren oder Steuerungen mit dem Motor verwendet werden, z.B. kann sich ein entfernter Notausschalter auf einer Leiterplatte befinden, die sich entfernt vom Motor befindet und diese Leiterplatte kann einen Mikroprozessor und die Kommunikationsschaltung umfassen. Natürlich können auch andere Beispiele verwendet werden.
  • Die hierin offenbarten Formen der Erfindung stellen derzeit bevorzugte Ausführungsformen dar, und viele andere Formen und Ausführungsformen sind möglich. Es ist nicht beabsichtigt, hierin alle möglichen gleichwertigen Formen oder Verzweigungen der Erfindung zu erwähnen. Es versteht sich, dass die hierin verwendeten Begriffe lediglich beschreibend und nicht einschränkend sind und dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen oder Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62409897 [0001]
    • US 7546836 [0014]
    • US 7448358 [0014]

Claims (15)

  1. Was beansprucht wird, ist:
  2. Ein Steuer- und Kommunikationssystem für einen Leichtlast-Verbrennungsmotor, umfassend: eine Steckkarte; eine Zündschaltung, die von der Steckkarte getragen wird und konfiguriert ist, um einen Zündzeitpunkt des Motors zu steuern; und eine Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung, die von der Steckkarte getragen wird.
  3. Das System nach Anspruch 1, wobei die Kommunikationsschaltung eine Bluetooth-Niedrigenergie-Antenne umfasst.
  4. Das System nach Anspruch 1, wobei die Zündschaltung einen Zündkondensator umfasst, der bei Entleerung einen Zündimpuls induziert, der angepasst ist, um eine Zündkerze zu zünden.
  5. Das System nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Mikroprozessor, der mit den Zünd- und Kommunikationsschaltungen verbunden ist und diese steuert.
  6. Das System nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Taktschaltung, die angepasst ist, um eine Taktfrequenz bereitzustellen, die dem Zeitablauf der Zündschaltung zugeordnet ist und die der Kommunikationsschaltung über ein Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsprotokoll zugeordnet ist.
  7. Das System nach Anspruch 5, wobei die Taktschaltung einen Kristalloszillator umfasst.
  8. Das System nach Anspruch 2, wobei die Zündschaltung einen Zündkondensator umfasst, der bei Entleerung einen Zündimpuls induziert, der angepasst ist, um eine Zündkerze zu zünden, und wobei zumindest ein Bereich der Antenne innerhalb eines Inchs um den Zündkondensator angeordnet sein kann.
  9. Das System nach Anspruch 7, wobei die Schaltung mehrere Masseflächen einschließlich einer oder mehrerer analoger Masseflächen und einer oder mehrerer digitaler Masseflächen aufweist.
  10. Ein Steuer- und Kommunikationssystem für einen Leichtlast-Verbrennungsmotor, umfassend: zumindest einen Mikroprozessor, eine kapazitive Entladungszündschaltung, die mit dem zumindest einen Mikroprozessor verbunden und konfiguriert ist, um einen Zündzeitpunkt des Motors zu steuern und Energie bereitzustellen, die für Zündereignisse verwendet wird; und eine Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsschaltung, die mit dem zumindest einen Mikroprozessor verbunden ist, um den Betrieb der Kommunikationsschaltung zu ermöglichen.
  11. Das System nach Anspruch 9, wobei sowohl die Zündschaltung als auch die Kommunikationsschaltung auf derselben Leiterplatte angeordnet sind.
  12. Das System nach Anspruch 9, wobei sich die Zündschaltung und die Kommunikationsschaltung auf verschiedenen Leiterplatten befinden und sich zumindest einer des zumindest einen Mikroprozessors auf derselben Leiterplatte befindet wie entweder die Zündschaltung oder die Kommunikationsschaltung.
  13. Das System nach Anspruch 9, wobei der zumindest eine Mikroprozessor einen ersten Mikroprozessor umfasst, der sich auf einer ersten Leiterplatte befindet, sowie einen zweiten Mikroprozessor, der sich auf einer zweiten Leiterplatte befindet, und wobei sich die Zündschaltung auf der ersten Leiterplatte befindet und mit dem ersten Mikroprozessor kommuniziert und von diesem gesteuert wird, und die Kommunikationsschaltung befindet sich auf der zweiten Leiterplatte und kommuniziert mit dem zweiten Mikroprozessor und wird von diesem gesteuert.
  14. Ein Computerprogramm-Produkt, umfassend ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium für eine mobile Vorrichtung, umfassend ein oder mehrere auf dem computerlesbaren Medium gespeicherte Softwareprogramme, die Programmanweisungen zur Kommunikation mit einem angetriebenen Werkzeug beinhalten, wobei die Anweisungen umfassen: Anweisungen zum Aufbau einer Kurzstrecken-Drahtlos-Kommunikationsverbindung zwischen der mobilen Vorrichtung und dem angetriebenen Werkzeug; und als Reaktion auf die hergestellte Verbindung, Bereitstellen eines Dienstes über die mobile Vorrichtung.
  15. Das Produkt nach Anspruch 13, wobei der bereitgestellte Dienst eines oder mehreres der Folgenden umfasst: Übertragen von Diagnosedaten, die dem angetriebenen Werkzeug zugeordnet sind; Sperren oder Entsperren von Funktionen des angetriebenen Werkzeugs; Hinzufügen oder Ändern von Programmanweisungen auf dem computerlesbaren Medium; und Verhindern des Betriebs des angetriebenen Werkzeugs basierend auf einer geographischen Lage des angetriebenen Werkzeugs.
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