ITMI20130661A1

ITMI20130661A1 - Sistema anti spegnimento accidentale per computer.

Info

Publication number: ITMI20130661A1
Application number: IT000661A
Authority: IT
Inventors: Rosario Pullano
Original assignee: Hermes Res And Dev S R L
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-10-23

Description

DESCRIZIONE

della domanda di brevetto per invenzione industriale dal TITOLO: « SISTEMA ANTI SPEGNIMENTO ACCIDENTALE PER COMPUTER ».

1. CAMPO DELLA TECNICA

Questa invenzione industriale si riferisce al campo dei sistemi per computer personali non portatili, per la protezione contro la perdita dei dati causata dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica, e dei distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, inseriti all’interno della scatola di alloggiamento del computer.

2. PROBLEMI TECNICI

L’utilizzo di sistemi che suppliscono all’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica UPS (Uninterruptable Power Supply) comporta aggravi di costi, e di spazio che non sono di solito giustificati nell’ambito di utilizzo dei computer personali, soprattutto in località dove l’erogazione dell’energia elettrica avviene raramente e per brevi intervalli di tempo, inoltre, soprattutto in località dove l'interruzione dell'energia elettrica non è frequente gli UPS, anche se disponibili, spesso non vengono collegati ai computer, poiché sono visti come dispositivi inutili.

Per tali motivi si sono volute esplorare soluzioni alternative all’utilizzo di UPS, soluzioni che pur non consentendo la prosecuzione dell’utilizzo del computer in caso di interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica, impediscono la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo

D’altro canto, dotare i computer personali non portatili di batteria, comporta un notevole aggravio di costo ingiustificato per l’impossibilità di trasportare il computer e utilizzarlo senza collegamento alla rete elettrica.

3. LE SOLUZIONI AI PROBLEMI

La soluzione trovata non richiede alcun ingombro aggiuntivo di spazio né alcun collegamento elettrico esterno, inoltre, non consente la rimozione della protezione, infine, ha anche un costo molto inferiore ad un UPS, tanto da ritenere conveniente l'installazione di serie sui computer personali.

La soluzione trovata non utilizza, una grossa batteria di accumulazione d’energia elettrica, ma una piccola batteria ricaricabile o una piccola pila o un circuito induttivo e capacitivo, che consentono la prosecuzione del funzionamento del computer soltanto per pochi secondi, ovvero per il tempo necessario al salvataggio dei dati sul disco rigido.

Quando il sistema operativo spegne il computer, l’hardware sulla scheda madre, invia all’alimentatore, tramite il connettore ATX un segnale elettrico che ne causa lo spegnimento. Più precisamente il sistema operativo, tramite l’hardware, allo spegnimento del computer, rende alto (+5V) il pin di power on (PW_ON Pin 16), del connettore di collegamento all’alimentatore ATX, cosa che causa lo spegnimento dell’alimentatore.

Tuttavia l'alimentatore non si spegne completamente, infatti, pur interrompendo l'erogazione di tutte le tensioni di alimentazione continua a produrre una tensione di stand-by (+5V) attraverso il pin di 5Vsb (Pin 9) che continua ad essere fornita anche alla piastra madre tramite il connettore.

E’ proprio grazie alla tensione di stand-by che l’utente può riaccendere il computer tramite l’apposito pulsante collegato alla scheda principale del computer. L’utente, agendo sul pulsante d’accensione, tramite l’hardware, collega a massa (0 V) il contatto N° 16 ( PW_ON ) del connettore multi-filare, cosa che riaccende l’alimentatore ATX, il quale riprende ad erogare tutte le tensioni di alimentazione alla scheda principale, riaccendendo, in tal modo, il computer.

Nei vecchi alimentatori AT, invece, lo spegnimento e l’accensione del computer avvenivano collegando e scollegando elettricamente l’alimentatore dalla rete di distribuzione dell’energia elettrica.

Nei moderni personal computer, tramite il sistema operativo, è possibile fare in modo che, quando viene premuto il tasto di spegnimento, si salvino tutti i dati sul disco fisso prima dello spegnimento del computer. Il trovato sfrutta questa utile funzione, detta ibernazione (corrispondente allo stato S4 dello standard ACPI Advanced Configuration and Power Interface ), implementata ormai di serie su tutti i personal computer, per effettuare il salvataggio di tutti i dati in caso di interruzione dell'erogazione dell'energia elettrica.

Il trovato può essere visto come costituito da due parti: una parte che chiameremo “accumulatore” e che si occupa di fornire l’energia sufficiente a salvare tutti i dati; un’altra parte detta “interruttore automatico”, che si occupa di avviare le procedure di salvataggio dei dati in caso di disconnessione dalla fonte di energia elettrica.

L’accumulatore può essere costituito:

1. da un sistema induttivo capacitivo;

2. da una piccola pila non ricaricabile;

3. da una piccola batteria ricaricabile;

e fornisce tutte le tensioni e i segnali necessari al funzionamento della scheda principale e alle periferiche, nel caso in cui viene a mancare l’energia elettrica, per il solo tempo strettamente necessario ad effettuare il salvataggio dei dati.

L’interruttore automatico è un interruttore a relè, collegato in parallelo al pulsante d’alimentazione o all’eventualmente presente pulsante di sospensione, in tal modo, il pulsante automatico, in un certo senso, “preme” automaticamente il pulsante d’alimentazione simulandone la pressione da parte dell’utente.

4. EFFETTI VANTAGGIOSI DELL’INVENZIONE

L’effetto vantaggioso dell’invenzione consiste nell’evitare la perdita di dati e malfunzionamenti del sistema operativo in caso di interruzione, anche momentanea, dell’energia elettrica, evitando l’utilizzo di costosi ed ingombranti dispositivi Uninterruptable Power Supply.

5. DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La figura 1 mostra lo schema di un moderno personal computer che evidenzia: l’alimentatore ATX (1), la scheda madre (2), il pulsante di accensione (3), il connettore di collegamento alla scheda madre del pulsante di accensione (4), il connettore (5) del cavo di collegamento alla rete elettrica (9), la spina elettrica (10), i connettori di collegamento ATX sulla scheda madre (6) (7), i cavi di collegamento ATX (8) dell’alimentatore con la scheda da madre.

La figura 2 mostra la piedinatura un connettore ATX. Si evidenziano i piedini numero:

• 8 al quale è collegato il piedino PWR_ON (power good) che è basso quando le altre uscite non hanno ancora raggiunto o stanno per lasciare i valori corretti di tensione; • 9 al quale è collegata la tensione di stand-by (Vsb) pari a 5V, presente anche quando il computer è spento; • 16 al quale è collegato il segnale PS_ON che è portato a 5V dalla Personal System Unit, e deve essere portato a zero per accedere il personal computer.

La figura 3 mostra una schematizzazione del funzionamento del sistema di accensione-spegnimento, evidenziando che non è l’interruttore di alimentazione ad accendere o spegnere direttamente il computer, poiché la sua azione è mediata da una parte di hardware, dall’ACPI e dal sistema operativo. Nel caso in cui il computer sia spento, agendo sul pulsante di alimentazione (3), si agirà sull’hardware che provvederà a chiudere l’interruttore elettronico (1), fatto che ponendo a zero la tensione del filo N° 16 (PS_ON) dell’alimentatore ATX, causerà l’accensione dell’alimentatore e quindi del computer. Nel caso in cui il computer sia acceso, agendo sul pulsante di alimentazione (3), sarà il sistema operativo, attraverso l’ACPI, ad intraprendere tutte le azioni necessarie, affinché lo spegnimento del computer avvenga soltanto dopo che il sistema operativo ha svolto tutte le operazioni necessarie per la chiusura.

La figura 4 mostra lo schema elettrico del cosiddetto pulsante automatico, che si preme automaticamente se viene a mancare l’energia elettrica e serve a ad attivare l’ibernazione o la sospensione del personal computer. Si tratta essenzialmente di un circuito monostabile che produce un impulso di 5V al momento in cui viene a mancare la tensione di stand-by Vsb, cosa che si verifica nel momento in cui viene a mancare l’energia elettrica. A regime, entrambi gli ingressi della porta XOR sono alla tensione di 5V e pertanto l’uscita della porta si trova a zero volt. Se viene a mancare l’energia elettrica, Vsb si pota a zero volt anche grazie alla resistenza di pull-down R1. Essendo Vsb bassa mentre la tensione ai capi del condensatore è alta, l’uscita della porta XOR diventa alta, restando tale sino a quando il condensatore C1 non si sarà scaricato attraverso la resistenza R2, producendo, in tal modo un impulso di tensione pari 5V, la cui durata è determinata dalla costante di tempo τ = CR. L’impulso di tensione sull’uscita della porta XOR, tramite il transistor T1 agisce sul relè RL1 che, tramite i contatti (15) e (16) funge da “pulsante automatico”.

La figura 5 mostra i diagrammi temporali di Vsb e XOR, nel caso in cui venga a mancare l’energia elettrica, ove XOR è la tensione all’uscita della porta XOR. Come si vede il segnale XOR è un impulso di tensione di ampiezza 5V. E’ necessario che il segnale sia un impulso della durata di circa un secondo, poiché un impulso di durata maggiore a cinque secondi, farebbe semplicemente spegnere il computer facendo perdere tutti i dati.

La figura 6 mostra il cablaggio nel caso in cui il trovato sia alloggiato all’interno del contenitore dell’alimentatore ATX (1). In questo caso, dall’alimentatore ATX, oltre ai normali cavi di collegamento alla scheda principale (2) (come in figura 2) e a quelli di collegamento alle periferiche, escono i cavi di collegamento del “pulsante automatico” (15) e (16) che devono essere collegati in derivazione a quelli di collegamento del pulsante d’alimentazione (3). Nella figura non sono mostrati i cavi di alimentazione delle periferiche.

La figura 7 mostra il cablaggio nel caso in cui il trovato sia alloggiato in un contenitore (14) diverso da quello dell’alimentatore ATX (1). In questo caso i cavi di collegamento ATX, dall’alimentatore, si collegano al trovato (13), mentre dalla scatola che contiene il dispositivo trovato, escono i cavi ATX (8) che si collegano alla scheda principale e i cavi di alimentazione della periferiche. Dalla scatola che contiene il trovato escono anche i cavi di collegamento del “pulsante automatico” (15) e (16) che devono essere collegati in derivazione a quelli di collegamento del pulsante d’alimentazione (3). Nella figura non sono mostrati i cavi di alimentazione delle periferiche.

La figura 8 mostra come settare il sistema operativo affinché premendo il pulsante di alimentazione il computer si porti in stato di ibernazione (S4 ACPI) o di sospensione (S3 ACPI). Naturalmente, una volta che si è settato il pulsante di alimentazione su ibernazione o sospensione, non è più possibile utilizzarlo per lo spegnimento del computer.

La figura 9 mostra come è possibile spegnere il computer dopo aver operato il settaggio della figura 8. Dopo aver premuto il tasto virtuale start (1), basta utilizzare il tasto virtuale di arresto del sistema (2), che è la modalità con la quale si spegne il computer in quasi la totalità dei casi.

La figura 10 mostra la scheda principale (2) di un personal computer che oltre al pulsante di alimentazione (3) ha anche un pulsante di sospensione (12).

La figura 11 mostra il cablaggio nel caso in cui il trovato sia alloggiato all’interno del contenitore dell’alimentatore ATX (1) e la scheda principale sia dotata di pulsante di sospensione (12). In questo caso, dall’alimentatore ATX oltre ai normali cavi di collegamento alla scheda principale (2) (come in figura 2) e alle periferiche, escono i cavi di collegamento del “pulsante automatico” (15) e (16) che devono essere collegati in derivazione a quelli che collegano il pulsante sospensione (12) collegando, in tal modo, l’interruttore a relè in parallelo al pulsante di sospensione. Nella figura non sono mostrati i cavi che dall’alimentatore si collegano alle periferiche.

La figura 12 mostra il cablaggio nel caso in cui il trovato sia alloggiato in un contenitore (14) diverso da quello dell’alimentatore ATX (1) e la scheda principale (2) sia dotata di pulsante di sospensione (12). In questo caso i cavi di collegamento ATX, dall’alimentatore (13), si collegano alla scatola che contiene il trovato, mentre dalla scatola che contiene il trovato escono i cavi ATX (8) che si collegano alla scheda principale. Dalla scatola che contiene il trovato escono anche i cavi di collegamento del “pulsante automatico” (15) e (16) che devono essere collegati in derivazione a quelli di collegamento del pulsante di sospensione (12), collegando, in tal modo, l’interruttore a relè in parallelo al pulsante di sospensione. Nella figura non sono mostrati i cavi che dalla scatola che contiene il trovato si collegano alle periferiche per alimentarle.

La figura 13 mostra come settare il sistema operativo affinché premendo il pulsante di sospensione, il computer si porti in stato di ibernazione (S4 ACPI) o di sospensione (S3 ACPI). In questo modo sarà ancora possibile utilizzare il pulsante di alimentazione per spegnere il computer.

La figura 14 mostra un’implementazione del trovato che utilizza pile non ricaricabili.

La figura 15 mostra un’implementazione del trovato che usa batterie ricaricabili.

La figura 16 mostra un’implementazione del trovato che usa circuiti induttivi e capacitivi.

6. MODALITÀ D’IMPLEMENTAZIONE

Un’implementazione del trovato che utilizza pile non ricaricabili è mostrata in figura 14.

Le pile da P1 a P5 servono a produrre tutte le tensioni necessarie.

I diodi da D1 a D6 impediscono alla corrente di fluire nell’alimentatore in caso di mancanza dell’energia elettrica.

I diodi da D7 a D11 servono ad impedire la ricarica delle pile durante il normale funzionamento del computer. Si ritiene opportuno utilizzare dei diodi al germanio per i diodi da D1 a D11 per avere delle minori cadute di tensione.

I condensatori da C1 a C5 servono a limitare le variazioni di tensione.

Poiché eventuali variazioni di tensione provenienti dall’alimentatore sono integrate sia dai condensatori che dalle pile, non è più necessario il segnale di PW_OK e per tale motivo è stato posto all’uno logico.

Gli interruttori da I1 a I5 servono a togliere tensione alla scheda principale del computer quando questo deve essere spento.

Il condensatore C6 impedisce che venga a mancare l’eccitazione del relè RL1 a seguito di brevi fluttuazioni del segnale PS_ON.

Un’implementazione del trovato che utilizza piccole batterie ricaricabili è mostrata in figura 10. Rispetto all’implementazione mostrata in figura 9 quella mostrata in figura 10 differisce per la presenza dei blocchi da B1 a B5 che contengono una batteria con un circuito di ricarica.

Un’implementazione del trovato che utilizza tripoli con circuiti di accumulazione induttivi e capacitivi LC è mostrata in figura 11. In questa implementazione manca il relè e gli interruttori perché lo spegnimento avviene per la scarica dei tripoli LC. Il blocco PW_OK serve a generare il segnale PW_OK controllando tutte le tensioni.

Avendo settato il sistema operativo in modo da fare entrare in ibernazione il computer premendo il tasto d’alimentazione (come in figura 8) e avendo collegato il pulsante automatico in parallelo al pulsante d’alimentazione (come nella figura 6 o nella figura 7), il venir meno dell’energia elettrica non causerà lo spegnimento del computer poiché, continuerà ad essere alimentato dall’energia accumulata (si vedano le figure 14, 15 o 16), ma causerà la chiusura dei contatti del relè RL1 (figura 4), per circa un secondo. La chiusura dei contatti del relè RL1 è elettricamente del tutto equivalente alla pressione del tasto d’alimentazione per circa un secondo da parte dell’utente e viene allo stesso modo percepito dal sistema operativo che per questo da luogo a tutte le operazioni necessarie a portarsi in stato di ibernazione, dopodiché, spegne il computer rendendo alto il segnale PS_ON fatto che causa l’apertura dei contatti del relè RL (figura 14 o figura 15), togliendo in tal modo tensione alla scheda principale e a tutte le periferiche e causando, in tal modo lo spegnimento del computer. Nel caso dell’implementazione in figura 16 lo spegnimento del computer si ha per la scarica dei circuiti LC.

7. MODALITÀ D’APPLICAZIONE INDUSTRIALE

Le applicazioni industriali sono ovvie e si basano sulla realizzazione dell’hardware.

8. CLASSIFICAZIONI PROPOSTE

Una classificazione europea proposta è la seguente: G06F1/30.

Claims

RIVENDICAZIONI della domanda di brevetto per invenzione industriale dal TITOLO: « SISTEMA ANTI SPEGNIMENTO ACCIDENTALE PER COMPUTER ». 1. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica e caratterizzato dall’alloggiare all’interno della scatola di alloggiamento del computer e dall’avere l’energia sufficiente per garantire il funzionamento del computer, supplendo all’alimentatore nel fornire tutte le tensioni e i segnali necessari al funzionamento della scheda principale e di tutte le periferiche collegate all’alimentatore, soltanto per il tempo necessario affinché il sistema operativo porti il computer in stato di ibernazione, salvando tutti i dati sul disco fisso.
2. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 1 e caratterizzato dall’avere la propria circuiteria integrata con quella dell’alimentatore e dall’alloggiare all’interno della scatola dell’alimentatore, costituendo con l’alimentatore un unico dispositivo elettrico e dal necessitare, per il funzionamento, di due soli fili elettrici addizionali rispetto a quelli dell‘alimentatore, da collegare ai fili del pulsante d’alimentazione o del pulsante di sospensione.
3. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 2 e caratterizzato dall’avere uno sportellino accessibile dall’esterno del personal computer sulla scatola che contiene l’alimentatore che serve a sostituire le batterie e dall’avere un cicalino che emette un suono all’accensione del computer se le batterie sono scariche.
4. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 1 e caratterizzato dall’alloggiare all’interno di una scatola ospitata in un baia per le memorie di massa e dall’avere come uscite solo due fili elettrici da collegare in derivazione ai fili di collegamento del pulsante d’alimentazione o del pulsante di sospensione, oltre alla duplicazione di tutti i cavi in uscita dell’alimentatore avendoli tutti collegati come ingressi.
5. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 1 o come nella rivendicazione 2 o come nella rivendicazione 3 o come nella rivendicazione 4 e caratterizzato dal comunicare al computer di portarsi in stato di ibernazione o di sospensione attraverso la chiusura, per un intervallo di tempo che può andare da qualche millisecondo fino a circa cinque secondi, di un interruttore comandato elettronicamente, collegato in parallelo pulsante d’alimentazione o al pulsante di sospensione.
6. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 5 e caratterizzato dal pilotare l’interruttore elettronico collegato in parallelo al pulsante d’alimentazione o al pulsante di sospensione, tramite un circuito elettronico monostabile.
7. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 1 o come nella rivendicazione 2 o come nella rivendicazione 3 o come nella rivendicazione 4 o come nella rivendicazione 5 come nella rivendicazione 6 e caratterizzato dall’utilizzo della tensione di stand-by, fornita dall’alimentatore, per determinare se è avvenuta l’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica.
8. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 1 o come nella rivendicazione 2 o come nella rivendicazione 3 o come nella rivendicazione 4 o come nella rivendicazione 5 o come nella rivendicazione 6 o come nella rivendicazione 7 e caratterizzato dall’utilizzo di pile non ricaricabili per alimentare il computer in caso di interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica.
9. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 1 o come nella rivendicazione 2 o come nella rivendicazione 3 o come nella rivendicazione 4 o come nella rivendicazione 5 o come nella rivendicazione 6 o come nella rivendicazione 7 e caratterizzato dall’utilizzo circuiti di ricarica per le batterie e di batterie ricaricabili per alimentare il computer in caso di interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica.
10. Sistema per computer personali non portatili, per impedire la perdita dei dati e i malfunzionamenti del sistema operativo, causati dall’interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica e dai distacchi accidentali del collegamento alla sorgente d’energia elettrica, come nella rivendicazione 1 o come nella rivendicazione 2 o come nella rivendicazione 3 o come nella rivendicazione 4 o come nella rivendicazione 5 o come nella rivendicazione 6 o come nella rivendicazione 7 e caratterizzato dall’utilizzo di circuiti induttivi e capacitivi per accumulare l’energia necessaria ad alimentare il computer in caso di interruzione dell’erogazione dell’energia elettrica.