FI107653B - Käyttöyksikkö matkapuhelinta varten - Google Patents

Description

107653 Käyttöyksikkö matkapuhelinta varten

Tekninen alue

Esillä oleva keksintö koskee matkapuhelimen käyttöyksikköä, jonka 5 syöttöjännitteen tulee olla suurimman sallitun käyttöjännitteen ja pienimmän sallitun käyttöjännitteen välillä, matkapuhelimen syöttämiseksi ulkopuolisesta jännitelähteestä, jonka napajännite ylittää matkapuhelimen suurimman sallitun käyttöjännitteen.

Tekniikan tausta 10 Matkapuhelinta syötetään normaalisti akkuparistosta, joka on sisäänrakennettu koteloon, joka voi olla erillinen matkapuhelimen käsimodulista tai vaihtoehtoisesti siihen työnnettävissä. On myös mahdollista syöttää matkapuhelinta ajoneuvon tavallisesta akusta, jolloin matkapuhelin liitetään esimerkiksi savukkeensytytinulosottoon erillisellä kaapelilla. 15 Savukkeensyiytinulostulosta tapahtuva syöttö on mahdollinen vain sellaisessa tapauksessa, että akkujännite on suurimman ja pienimmän sallitun käyttöjännitteen välissä.

Keksinnön julkistaminen

Esillä oleva keksintö tähtää siihen, että aikaansaadaan johdannossa 20 selostetun tyyppinen käyttöyksikkö, joka mahdollistaa matkapuhelimen ... syöttämisen ulkopuolisesta käyttöjännitteestä, jonka napajännite ylittää matkapuhelimen suurimman sallitun käyttöjännitteen.

• · ·

Keksinnölle on ominaista, että jännitettä laskevana elementtinä ·' V käytetään resistiivistä kaapelia, joka toisesta päästään liitetään ulkopuoliseen 25 jännitelähteeseen ja toisesta päästään liitetään elektroniikkayksikköön, joka • · :.*·· puolestaan liitetään suoraan matkapuhelimeen sen virransyöttöä varten.

:T: Elektroniikkayksikkö sisältää muun muassa jännitteen säätimen. Ulkopuolisen lähteen napajännitteen ja käyttöyksikön ulostulojännitteen potentiaaliero voidaan tällä tavoin jakaa kahteen komponenttiin, nimittäin resistiivisen kaapelin .—. 30 yliolevaan jännitepudotukseen ja jännitteen säätimen yliolevaan toiseen jännitepudotukseen. Kaapelin ylioleva jännitepudotus aiheuttaa ohmisia : lämpöhäviöitä, jolloin kaapeli lämpiää. Jännitteen säätimen ylioleva jännitteen • · · :...: pudotus aiheuttaa jännitteen säätimen lämpiämisen. Tällä tavoin voidaan häviötehot jakaa kaapelin ja jännitteen säätimen välillä, minkä vuoksi jännitteen .·. : 35 säädin voidaan tehdä pienemmäksi verrattuna siihen, ettei käytetä lainkaan • ·· • · 2 107653 resistiivistä kaapelia.

Kiertämällä kaapeli spiraaliksi keskitetään lämpöhäviöt tilassa.

Kuvioiden selitys

Kuvio 1 on perspektiivikuva keksinnön mukaisesta käyttöyksiköstä ja 5 kuvio esittää kuinka käyttöyksikköä käytetään matkapuhelimen syöttämiseksi savukkeensytytin ulosotosta, ja kuvio 2 on elektroniikkayksikön kytkentäkaavio.

Ensisijainen suoritusmuoto

Kuvio 1 esittää matkapuhelimen 1, keksinnön mukaisen käyttöyksikön 10 2 sekä savukkeensytytin ulosoton 3. Normaalisti matkapuhelin 1 ottaa käyttöjännitteensä akkupaketista, joka on sijoitettu ei-esitettyyn koteloon, joka voidaan työntää kiinni matkapuhelimen takapuolelle. Kotelossa on akkujen kanssa tavanomaiset jousikoskettimet akkujen liittämiseksi sähköisesti matkapuhelimen sähköisiin piireihin.

15 Esillä olevan keksinnön mukainen käyttöyksikkö 2 sisältää resistiivisen kaapelin 4, joka on kierretty spiraaliksi ja jossa on kaksi päätä, joista toinen on kytketty kosketinlaitteeseen 5 savukkeensytytin ulosottoa 3 varten. Kaapelin 4 vastakkaisessa päässä on kotelo 6, joka sisältää kuviossa 2 lähemmin kuvatun elektroniikkayksikön. Kotelo 6 käsittää pitkittäiset urat 7, 8, 20 jotka on tarkoitettu työnnettäviksi matkapuhelimen 1 kotelossa 11 oleviin vastaaviin uriin 9,10.

• · *·’/ Kotelossa 6 oleva elektroniikkayksikkö sijaitsee ei-esitetyilä piirikortilla, • · · ];’·* joka on asennettu kotelon sisään. Kuviosta 2 ilmenee, että elektroniikkayksikkö : sisältää 2 sisääntulonapaa J1 ja J2, joista J1 on kytketty ulkopuolisen 25 jännitelähteen positiiviseen napaan ja toinen J2 saman jännitelähteen miinusnapaan. Napa J2 on maadoitettu, kun taas napa J1 on virtaa kuljettava. :T: Elektroniikkayksikössä on kaksi ulostulonapaa J3, J4 ei-esitettyjen jousikoskettimien muodossa, jotka on tarkoitettu tulemaan kosketukseen matkapuhelimen 1 kotelossa olevien, ei-esitettyjen kosketinlevyjen kanssa. .···. 30 Ulostulojännite napojen J3 ja J4 yli pitää olla matkapuhelimen suurimman ja pie- *·* nimmän sallitun käyttöjännitteen välillä huolimatta siitä, että sisääntulojännite : napojen J1 ja J2 yli, joka siten on yhtä suuri kuin ulkopuolisen jännitelähteen • ·· napajännite pienennettynä resistiivisessä kaapelissa tapahtuvalla po- tentiaalipudotuksella, voi olla suurempi kuin suurin sallittu käyttöjännite.

. ·. : 35 Napojen J2 ja J4 välillä kulkee maajohdin 17. Elektroniikkayksikön sydämenä on • · · • · 3 107653 jännitteensäädin 12, jonka sisääntulo on kytketty sisääntulokoskettimeen J1 ja < jonka ulostulo on kytketty ulostulokoskettimeen J3. Jännitteen säädin 12 on integroidun piirin muodossa, joka täytyy varustaa kondensaattoreilla 13 ja 14, jotta integroitu piiri toimii jännitteen säätimenä. Zener-diodi 15, joka on kytketty 5 esitetyllä tavalla jännitesäätimen sisääntuloon ja maajohtimen 17 väliin, palvelee niin kutsuttuna transorberina jännitteensäätimen sisääntulossa olevan jännitteen amplitudin rajoittamiseksi. Kondensaattori 18, joka on kytketty sisääntulonapojen J1 ja J2 väliin, sekä samanlainen kondensaattori 19, joka on kytketty ulostulonapojen J3 ja J4 väliin, palvelevat suodattimena sisään- ja 10 ulostulojännitteissä esiintyvien niin kutsuttujen piikkien suodattamiseksi pois.

Suurimmat häviötehot käyttöyksikössä esiintyvät matkapuhelimen lähetyksen aikana. Keksinnön mukaisesti voidaan käyttöyksikkö mitoittaa siten, että osan häviötehoista ottaa vastaan resistiivinen kaapeli, kun taas jäljelle jäävä, edullisesti pienempi osa otetaan vastaan jännitteen säätimessä. Tällä 15 toimenpiteellä varmistetaan, että elektroniikkayksikön komponentit altistetaan vain merkityksettömälle lämpenemiselle maksimikuormituksen yhteydessä ja että pääosa lämpöhäviöistä tapahtuu resistiivisessa kaapelissa.

Mahdollisimman mitätön elektroniikkakomponenttien lämpeneminen on toivottavaa, jotta vältetään tarve sijoittaa koteloon 6 erillinen jäähdytysjärjestely 20 tai jäähdytyslaite. Resistiivinen kaapeli sitä vastoin sijaitsee vapaasti ilmassa ja ... sillä on suuri lämpöä luovuttava pinta, mikä merkitsee että kaapeli soveltuu ;*.* hyvin suurten lämpötehojen säteilemiseen. Kaapelin resistanssi ja pituus pitää • · · ]·*·' valita siten, että kaapelin lämpötila ei tule niin lämpimäksi, että käyttäjä polttaa ♦: itsensä kaapelissa, kun matkapuhelin on lähetyskäyttötilassa pitkän ajan. Hakija 25 on havainnut sopivaksi valita kaapelin pituus ja resistanssi siten, että sen • * lämpötila nousee enintään ruumiin lämpötilaan, ts. 37 °C, edellytyksellä että :T: lähetetään pitkä aika.

Yllä olevan perustelun huomioiden on siten sopivaa mitoittaa kaapelin ominaisuudet seuraavalla tavalla: .···. 30 Kaapelin resistanssi pitää valita siten, että jännitteen pudotus kaapelin yli, laskettuna ohmin lain avulla kun matkapuhelin on asetettu ·’·· i maksimikuormitukselle ja täten ottaa maksimivirran, on suurimmillaan yhtä suuri kuin ero ulkopuolisen jännitelähteen napajännitteen ja sellaisen summan välillä, :y. joka muodostuu pienimmästä sallitusta käyttöjännitteestä sekä jännitteen : 35 säätimen niin kutsutusta drop-out-jännitteestä, ts. pienimmästä sallitusta sää- • « 4 107653 timen yliolevasta jännitepudotuksesta, jolla säädin päästää lävitseen virtaa. Tämä drop-out-jännite on tavallisesti suuruusluokkaa 0,4 - 0,5 V. Kaapelin yli oleva jännitepudotus valitaan edullisesti olemaan yhtä suuri kuin mainitun napajännitteen ja suurimman sallitun käyttöjännitteen välinen ero.

5 Kaapelin resistanssiarvo täytyy kuitenkin asettaa suhteessa kaapelin pituuteen, niin että kaapeli ei saa tulla sallittua kuumemmaksi. Lyhyt kaapeli, jolla on korkea resistanssiarvo, täyttää yllä olevat suhteet, mutta sillä on pieni lämpöä luovuttava pinta ja se tulee tämän vuoksi kuumaksi. Sen sijaan pitää kaapelin resistanssi valita pienemmäksi, niin että kaapeli tulee pitkäksi ja 10 lämpöä luovuttava pinta suureksi. Toisaalta kaapeliresistanssia ei pidä valita liian matalaksi, niin että kaapelin pituus tulee hankalan pitkäksi, vaikka kaapeli kierretään spiraaliksi. Jos käytettävissä oleva kaapeliresistanssi on matala, niin että kaapelipituus siten tulee kömpelön pitkäksi, on mahdollista käyttää kaapelia, jossa on useita johtimia ja kytkeä niistä tietyt sarjaan. Kuvio 2 havainnollistaa 15 kuinka elektroniikkayksikkö kytketään tapauksessa, jossa kaapeli 2 sisältää 4 johdinta, jotka on merkitty 21,22, 23 ja 24.

Kolme kaapelin johtimista, tarkemmin määriteltynä johtimet 21,22,23, kytketään sarjaan toistensa kanssa ja sarjakytkennän yksi pää liitetään ulkopuolisen jännitelähteen plusnapaan, kun taas sarjakytkennän toinen pää 20 liitetään sisääntulonapaan J1. Kaapelin kolmas johdin 24 kulkee ulkopuolisen ... jännitelähteen miinusnavan ja elektroniikkayksikön maajohtimen 17 välillä. Tällä *; V tavoin kolminkertaistetaan resistanssi tietyllä käyttöyksikön pituudella.

• · · [·*·/ Jotta saadaan mainittu kaapelin kolmen johtimen 21 - 23 sarjaan ' kytkentä, voidaan johtimet 22,23 kaapelin yhdessä päässä hiottaa toisiinsa, kun 25 taas johtimet 21 ja 22 kaapelin toisessa päässä yhdistetään toisiinsa silauksella • « V·; 20, joka sähköisesti yhdistää kaksi sisääntulevaa sisääntulonapaa J5 ja J6 toisiinsa.

Siltauksen 20 sijasta voidaan johtimet 21 ja 22 kaapelin 3 toisessa päässä oikosulkea toisiinsa esimerkiksi juottamalla.

.···. 30 Jännitteen säädin täytyy aina mitoittaa siten, että jännitteen pudotus, /’* jonka sen täytyy aikaansaada, ts. napajännite vähennettynä kaapelin yliolevan :·· J jännitepudotuksen ja säätimen drop-out jännitteen summalla, ja laskettuna suurimmalla käyttövaralla, suurimmalla käyttövirralla kertomisen jälkeen alittaa jännitesäätimen suurimman nimellistehon, ts. häviötehon, jonka jännitesäädin • ♦ .·.: 35 kykenee johtamaan pois aikayksikköä kohti.

• ♦ 5 107653

Esimerkkinä keksinnön mukaisen käyttöyksikön soveltamisesta * voidaan mainita, että auton akku antaa jännitteen, joka vaihtelee 11 ja 15 voltin tasajännitteiden välillä. Matkapuhelimella on suurin käyttöjännite 8,0 V ja pienin käyttöjännite 5,3 V. Matkapuhelimen suurin käyttövirta on 800 milliamperia, sen 5 pienin käyttövirta on noin 60 milliamperia. Resistiivisella kaapelilla on pituus, joka - kaapelin resistanssin toleransseista riippuen - tyypillisesti on välillä 2,8 m ja 3,5 m. Kaapeli on kierretty spiraaliksi, jonka pituus on tyypillisesti noin 40 cm. Kaapeli sisältää neljä johdinta, joista kunkin resistanssi on 3,25 ohmia. Ainoastaan kahta johdinta käytetään, nimittäin maajohdinta ja virtaa kuljettavaa 10 johdinta. Näin kokonaisuudessaan kaapelin resistanssi on 6,5 ohmia. Jännitteen säädin on tyyppiä LM 2940 - 8, joka on kytketty siten, että se antaa säädetyn ulostulojännitteen 8V. Jatkuva lähetys 20 minuutin ajan aiheutti kaapelin tuskin havaittavan lämpenemisen huoneenlämpötilasta, noin 18 °C, noin 35 °C:seen. Lyhyemmän lähetysjakson aikana ei havaittu lainkaan 15 lämpenemistä. Akkujännite oli perinteinen 12 V.

Esitetty suoritusmuoto voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

··» • * ♦ · · • · • · · « * · • · • · ♦ • · · • · • · • · • · • · · • · · • · ··· • · · • · * • · • · · • « * • · · • · • · * • · · • · · I • · · ' « · • · • · · « · -• · · • · · • » • · • · · • · · • »

Claims (5)

6 107653

1. Käyttöyksikkö matkapuhelinta varten, jonka syöttöjännitteen tulee olla suurimman sallitun käyttöjännitteen ja pienimmän sallitun käyttöjännitteen 5 välillä, matkapuhelimen syöttämiseksi ulkopuolisesta jännitelähteestä, jonka napajännite ylittää matkapuhelimen suurimman sallitun käyttöjännitteen, tunnettu - resistiivisestä kaapelista (4), jolla on kaksi päätä, joista toinen on tarkoitettu liitettäväksi napajännitteeseen, 10. elektroniikkayksiköstä, joka on järjestetty koteloon (6) ja jolla on sisääntulo (J1, J2) ja ulostulo (J3, J4), joka sisääntulo on tarkoitettu liitettäväksi kaapelin toiseen päähän ja joka ulostulo on tarkoitettu liitettäväksi matkapuhelimen virtasisääntuloon, - elektroniikkayksikköön sisältyvästä jännitteen säätimestä (12), joka 15 antaa säädetyn ulostulojännitteen, joka on oleellisesti yhtä suuri kuin matkapuhelimen suurin sallittu käyttöjännite ja joka on elektroniikkayksikön ulostulossa (J3, J4), - jolloin kaapelin resistanssi on valittu siten, että jännitteen pudotus kaapelin yli - laskettuna ohmin lain avulla, kun 20 matkapuhelin on altistettu maksimikuormitusolosuhteille ja täten ottaa maksimivirran, on suurimmillaan yhtä suuri kuin ero mainitun napajännitteen : sekä pienimmän sallitun käyttöjännitteen ja säätöjännitteen drop-out jännitteen * · summan välillä, - jolloin kaapelin pituus on valittu kaapelin resistanssiin nähden siten, ·:··: 25 että kaapelin ulkopuolinen lämpötila matkapuhelimen pitkäaikaisen :*·.· maksimikuormituksen aikana suurimmillaan nousee noin 50 °C:seen, edullisesti noin 35 °C:seen. • · ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttöyksikkö, tunnettu siitä, että kaapeli on kierretty ruuvispiraalin muotoon kaapelin lämpöä luovuttavan • « ... 30 pinnan keskittämiseksi.

• · *:** 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttöyksikkö, tunnettu siitä, että jännitteen säädin on valittu siten, että jännitteen pudotus, joka :***: mahdollisesti jää jäljelle pudotettavaksi, ts. napajännite vähennettynä kaapelin yli olevan jännitteen pudotuksen ja jännitteen säätimen drop-out-jännitteen • ♦ · l *. 35 summalla, kerrottuna maksimivirralla alittaa jännitteen säätimen suurimman • ♦ · • · · • · 7 107653 nimellistehon.

* 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen käyttöyksikkö, tunnettu siitä, että elektroniikkayksikkö sisältää amplitudin rajoituspiirin (15), joka on kytketty elektroniikkayksikön sisääntuloon (J1, J2) yli.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen käyttöyksikkö, tunnettu siitä, että kaapeli sisältää neljä johdinta, joista kolme on kytketty sarjaan toistensa kanssa, jolloin sarjaan kytketty johdin on kytketty ulkopuolisen jännitelähteen plusnavan ja elektroniikkayksikön virtaajohtavan johtimen väliin, kun taas jäljelle jäävä neljäs johdin on paluujohdin ulkopuolisen jännitelähteen 10 negatiivisen navan ja elektroniikkayksikön maan välillä. ··· • · · • · • · · • · · • · • · · • · · • · • · • · • · « · · • · · • · • · · • · · • · · • · • · · • · »1 · ·· · * • · • · · • · · • · · · • · · 1 · · • · ··· · • · ♦ • · · • · • · • · · • · t • · 8 107653