JP7157575B2 - 水分認識機能を含む電子装置及びその水分認識方法並びに水分認識システム - Google Patents
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Description
また、水分が流入した状態において、水分が乾燥したときにも、正確に判断する必要がある。
その理由は、水分が流入した状況で、コネクタを介して電流が流れる場合には、当該ピンが腐食してしまうからである。
また、水分認識機能を含む電子装置及び水分認識システムを提供することにある。
図1を参照すると、電子装置100は、外部のケーブルに接続され、外部装置と電子装置100との通信を行うコネクタ110を含む。
コネクタ110は、多種であり、電気的コネクタ、ケーブルコネクタ、ポート、有線インターフェース、及びバスインターフェースなど外部のケーブルを受信するコネクタでもある。
また、電子装置100は、コネクタ110に含まれるピンに接続される第1水分検出回路120及び第2水分検出回路130を含む。
また、電子装置100は、その内部の全般的な動作を制御するプロセッサを含み、一例として、電子装置100は、アプリケーションプロセッサ(AP:application processor)140を含む。
一例として、第1水分検出回路120及び第2水分検出回路130それぞれは、コネクタ110に含まれるピンから抵抗を検出することができる回路を含む。
すなわち、コネクタ110に含まれるピンに水分が流入した場合(または、コネクタ110に水分が存在する場合)、ピンから検出される抵抗値が変動し、第1水分検出回路120及び第2水分検出回路130それぞれは、変動した抵抗を検出することにより、水分の存在如何を検出することができる。
本発明の実施形態では、多様な構造のコネクタにおいて、水分(または、他種の液体成分や腐食物質など)が存在する状況、及び乾燥した状況を判断することにより、コネクタの腐食を防止することができる水分認識方法を開示する。
以下の実施形態においては、コネクタの一構造として、USB type-Cコネクタ構造を開示し、また、USB type-Cコネクタ構造を利用し、水分流入を抵抗と判断するシステムを開示する。
一例として、本発明の実施形態は、他タイプのUSBコネクタ構造(例えば、USBタイプ_A、USBタイプ_B、マイクロUSBなど)に適用されるか、あるいはHDMI(登録商標)コネクタ構造、RJ-45コネクタ、直列ポートコネクタ構造、並列ポートコネクタ構造、同軸コネクタ構造などにも適用され得る。
水分を認識するということは、コネクタ110に水分が存在することを認識するか、あるいはコネクタ110の水分が乾燥していることを認識する概念を含んでもよい。
水分がないときには、フローティング(floating)状態として、当該ピンから無限大の抵抗が検出される一方、水分が存在する状態においては、無限大の抵抗ではない小さい値(例えば、数キロ~数メガオーム(ohm))の抵抗が検出される。
抵抗をモニタリング(monitoring)する方法は、多様に存在することができ、電子装置100は、多様な抵抗モニタリング方法を、選択的に活用することにより、抵抗値の変動を検出することができる。
多様な実施形態によれば、該ウェアラブル装置は、アクセサリ型(例:時計、指輪、腕輪、腕輪、ネックレス、めがね、コンタクトレンズ、又は頭着用型装置(HMD:head-mounted-device)、織物一体型又は衣類一体型(例:電子衣服)、身体付着型(例:スキンパッド(skin pad)または入れ墨)、または生体移植型(例:implantable circuit)の内の少なくとも一つを含んでもよい。
本発明の一実施形態において、第1水分検出回路120は、コネクタ110の少なくとも1つのピン(例えば、第1ピン)に電気的に接続され、第1水分検出回路120は、第1ピンから抵抗を検出することにより、水分に対する第1検出動作を遂行する。
一例として、第1水分検出回路120は、第1ピンから検出された抵抗値によるデジタル信号を生成する抵抗ADC(analog-to-digital converter)(図示せず)を含んでもよい。
第1水分検出回路120は、抵抗ADCからの出力を利用し、コネクタ110内の水分存在を検出し、その第1検出結果(Info_s)を、水分認識結果として提供する。
すなわち、図1においては、第1検出結果(Info_s)が第2水分検出回路130に提供される例を示したが、第1水分検出回路120からの第1検出結果(Info_s)が水分認識結果に該当する場合には、第1検出結果(Info_s)がアプリケーションプロセッサ140にも提供されるであろう。
一例として、第1水分検出回路120からの第1検出結果(Info_s)は、第2水分検出回路130に提供され、第2水分検出回路130は、第1検出結果(Info_s)がコネクタ110に水分が存在することを示す結果に該当するとき、その動作モードを水分検出モードに設定し、設定された水分検出モード状態で水分検出動作を遂行する。
すなわち、第1ピンは、電子装置100と外部装置との通信に無関係なピンであり、第1水分検出回路120は、水分検出動作以外の通信と関係する動作を遂行しない。
すなわち、第1ピンは、ダミーピンや追加ピンなどに該当し、第1ピンは、電子装置100内において、通信と関係する他の集積回路とは電気的に接続されない。
一例として、第2ピンは、外部装置との通信に関係するピンであり、第2水分検出回路130は、ノーマルモードにおいて、第2ピンを利用し、外部装置との通信に関係する動作を遂行する。
すなわち、第2水分検出回路130は、第1検出結果(Info_s)により、ノーマルモードで動作するか、ローパワー(low power)モードで動作するか、あるいは水分検出モードで動作することができる。
もしコネクタ110に、外部からの正常なケーブルが接続されることにより、第1ピンの抵抗値が変動した場合には、第2水分検出回路130は、第1検出結果(Info_s)に応答し、ノーマルモードで動作する。
一方、コネクタ110に水分が流入することにより、第1ピンの抵抗値が変動した場合には、第2水分検出回路130は、第1検出結果(Info_s)に応答し、水分検出モードで動作する。
また、一実施形態により、第2ピンは、CC1ピン及びCC2ピンの内の少なくとも一つを含んでもよく、電子装置100は、CC1ピン及びCC2ピンから検出された抵抗により、外部装置を認識することができるCCIC(configuration channel integrated circuit)(図示せず)を含んでもよい。
このとき、第2水分検出回路130は、CCIC内に含まれる構成でもある。
もし第2水分検出回路130においても、コネクタ110に水分が存在すると検出されれば、第2検出結果(Info_D)は、コネクタ110に水分が存在すると認識する最終認識結果に該当する。
第2検出結果(Info_D)は、アプリケーションプロセッサ140に提供され、アプリケーションプロセッサ140は、コネクタ110の腐食を防止するための各種制御動作を遂行し、また水分が流入したことを、電子装置100のユーザに知らせるための各種制御動作を遂行する。
一例として、アプリケーションプロセッサ140は、パワー管理IC(integrated circuit)(図示せず)を制御することにより、コネクタ110に電流が流れることを防止することができ、また充電動作などコネクタ110を利用した動作が進められることを遮断することができる。
一例として、外部装置の種類を認識する既存の方法として、MUIC(micro USB integrated circuit)が識別端子の抵抗(RID)を検出する方法が提案されているが、本発明の実施形態によれば、MUICが第1水分検出回路120に利用され、外部のケーブルの接続とは無関係に、水分検出に専用的に利用される第1ピンの抵抗が、前述の抵抗(RID)として、MUICによって検出される。
すなわち、本発明の一実施形態により、水分検出のための専用ピン及び専用集積回路により、コネクタ110への水分流入が認識される。
すなわち、コネクタ110の物理的な損傷など多様な要因により、水分認識が誤ってなされ得るが、本発明の実施形態によれば、互いに異なる検出動作の組み合わせに基づいて水分認識が行われるので、その認識正確度が向上する。
また、第1ピン及び第2ピンが、物理的に遠く離れたピンに該当するとき、第1検出動作及び第2検出動作の結果がいずれも水分存在を示す場合には、コネクタ110内部に水分が流入していないにもかかわらず、水分流入と誤って認識される可能性が非常に低減する。
図2を参照すると、第1水分検出回路120は、抵抗検出器121及び水分検出器122を含む。
一例として、第1水分検出回路120は、第1ピンに電気的に接続され、抵抗検出器121は、第1ピンから抵抗を検出し、検出された抵抗値に対応するデジタル信号を出力するアナログ・デジタル・コンバータ(ADC)を含む。
すなわち、第1ピンの抵抗値により、互いに異なるレベルの電圧を検出し、アナログ・デジタル・コンバータ(ADC)にて、検出された電圧に対応するデジタルコードを出力することにより、抵抗検出結果を生成する。
変形可能な例として、抵抗検出器121は、ADCを含むことなしに、アナログ信号を水分検出器122に提供する形態の回路でも具現され得る。
一例として、抵抗検出器121は、検出された抵抗値によるデジタルコードを出力することができ、水分検出器122は、デジタルコード値に基づいて、水分が検出されたか、検出されなかったかを示す第1検出結果(Info_s)を生成する。
もし水分が検出された場合には、そうではない場合に比べ、第1ピンから小さい抵抗値が検出され、水分検出器122は、デジタルコード値が基準値以下(または、基準値以上)であるとき、水分が検出されたことを示す第1検出結果(Info_s)を生成する。
図1及び図3Aを参照すると、第2水分検出回路130は、モード制御器131、電源生成器132、抵抗検出器133、及び水分検出器134を含む。
一例として、第2水分検出回路130は、第2ピンに電気的に接続され、抵抗検出器133は、第2ピンから抵抗を段階別に検出し、検出された抵抗段階に対応する情報を出力する。
すなわち、抵抗段階は、複数個の段階(一例として、Rp、Rd、Ra)に定義され、抵抗検出器133は、第2ピンから検出された抵抗値により、いずれか1つの段階を示す情報を、水分検出器134に提供する。
一例として、図3Bを参照すると、第1検出結果(Info_s)が、コネクタ110で水分が検出されたことを示す場合、モード制御器131は、第2水分検出回路130が、水分検出モードで動作するように制御動作を遂行する。
一方、第1検出結果(Info_s)が、コネクタ110で水分が検出されていないことを示す場合(または、外部ケーブルが正常に接続されていることを示す場合)、モード制御器131は、第2水分検出回路130がノーマルモードで動作するように制御動作を遂行する。
一方、第2水分検出回路130が水分検出モード状態である場合、第2水分検出回路130は、第2ピンの抵抗を検出するために、低レベルの電流を第2ピンに提供する。
また、第2水分検出回路130がノーマル状態である場合、第2水分検出回路130は、外部装置との通信のために、相対的に高レベルを有する正常電流を第2ピンに提供する。
モード制御器131は、第1検出結果(Info_s)によって電源生成器132を制御し、電源生成器132は、水分検出動作のために、そのレベルが調節された電流を第2ピンに提供する。
一実施形態により、第2検出結果(Info_D)は、コネクタ110に水分が存在することを示す最終認識結果に該当する。
一実施形態により、第2検出情報(Info_D)は、水分流入及び水分種類(または、液体の種類や腐食性物質の種類など)に関係する多様な情報を含んでもよい。
一例として、コネクタ110には、塩水や淡水など多種の水分が流入され、水分の種類により、その電気伝導度が異なりうる。
このとき、流入した水分の種類により、第2ピンから検出される抵抗値は、互いに異なり、抵抗検出器133は、複数の抵抗段階の内のいずれか1つの段階を示す情報を、水分検出器134に提供する。
すなわち、水分検出器134からの第2検出結果(Info_D)は、水分流入を示す情報と共に、流入した水分の種類を示す情報をさらに含むこともできるであろう。
例えば、第2水分検出回路130が水分検出モードに変更された後、コネクタ110に存在した水分が乾燥し、このとき、第2検出結果(Info_D)は、水分が存在しないことを示す(または、水分が乾燥したことを示す)情報を含む。
モード制御器131は、第2検出結果(Info_D)に基づいて、第2水分検出回路130の動作モードを、水分検出モードからローパワーモードに変動させるか、あるいは水分検出モードからノーマルモードに変更させる。
一実施形態により、コネクタの用語は、レセプタクル(receptacle)で代替されてもよい。また、前述のピンの用語は、端子で代替されてもよい。
以下では、USB type-C構造で開示される多様な端子のうち、接地(GND)端子、CC1端子、CC2端子などを活用し、水分流入、水分乾燥を把握する特徴を開示する。
また、前述の第1検出動作で利用される端子は、USB type-C構造と定義された接地(GND)端子に該当するが、本発明の実施形態により、水分検出に利用される接地(GND)端子は、実際の接地電圧を伝達する機能に無関係であるので、本発明の実施形態により、水分検出に利用される接地(GND)端子は、RID端子と指称されてもよい。
図4に示す各種用語は、USBスペックを介して、当業者に容易に理解されるので、それに関係する具体的な説明は省略する。
図4を参照すると、USB type-C構造のコネクタに含まれるピンは、対称構造を有することができる。
すなわち、対称構造により、ケーブル又はジェンダと、電子装置のUSB type-Cコネクタとの接続時、ケーブルの方向性に関係なく接続が可能である。
一例として、USBケーブルを、コネクタのピン方向性に一致させる必要なく接続が可能である。
一例として、USB type-C構造のコネクタは、第1列のピン(A1~A12)、及び第2列のピン(B1~B12)を含む。
一例として、USB type-C構造のコネクタは、多様な速度のデータ通信を支援することができる。
一例として、USB type-C構造のコネクタは、第1規格(例えば、USB 3.1)による高速データ通信を支援するピン(A2,A3、A10,A11、B2,B3、B10,B11)と、第2規格(例えば、USB 2.0)による低速データ通信を支援するピン(A6,A7)、(B6,B7)を含む。
一例として、前述の電子装置は、USBインターフェースを介して外部装置と接続するとき、ホスト(例えば、DFP(downstream facing port))として動作するか、あるいはスレーブ(UFP:upstream facing port)として動作することができる。
または、前述の電子装置は、DRP(dual role port)として動作し、このとき、電子装置は、ホスト(DFP)又はデバイス(UFP)の役割を適応的に変更することができる。
一例として、USBインターフェースの場合、データ接続(data connection)及び制御(control)がCC1/CC2ピン(A5,B5)を介したデジタル通信によっても行われる。
すなわち、一部のピンは、電子装置の正常動作モード(一例として、水分検出以外のモード)では利用されない。
一例として、一部のモデルは、複数のGNDピン(A1,A12,B1,B12)の内の1つ以上のGNDピンを利用しない。
または、一部のモデルは、高速データ通信に関係するピン(A2,A3、A10,A11、B2,B3、B10,B11)の内の少なくとも1つのピンを利用しない。
電子装置で利用されないピンは、通信と関係する電子装置内の集積回路(IC)と電気的に接続されない。
本発明の例示的な実施形態により、前述のように利用されないピンの内の少なくとも1つのピンを、前述の実施形態での第1ピンと設定し、第1ピンに、水分検出のための専用用途に利用される水分検出回路を接続することができる。
図4及び図5を参照すると、電子装置200は、USB type-C構造のコネクタ210を含み、コネクタ210は、第1列のピン(A1~A12)、及び第2列のピン(B1~B12)を含む。
また、複数のGNDピン(A1,A12,B1,B12)の内の、実際に利用されない1つのGNDピン(例えば、B12)が前述の第1ピンに選択され、水分検出のためのマイクロUSBIC(MUIC)220)がGNDピンB12に接続され、MUIC220は、GNDピンB12から抵抗値(RID)を検出する。
また、CCIC230は、ノーマルモードにおいて、データ接続及び制御を行い、水分検出モードにおいて、CC1/CC2ピン(A5,B5)から抵抗を検出し、検出された抵抗値により、水分が存在するかどうかを検出する。
一例として、CCIC230は、CC1/CC2ピン(A5,B5)に電流を印加して電圧を検出し、CC1/CC2ピン(A5,B5)の抵抗値の変動に基づく変動レベルを有する電圧値を、所定基準電圧(例えば、第1基準電圧など)と比較することにより、前述の認識動作及び設定動作を遂行することができる。
一実施形態により、CCIC230は、ノーマルモードに比べ、水分検出モードにおいて、相対的に低いレベルの電流をCC1/CC2ピン(A5,B5)に印加する。
また、水分検出モードに設定される基準電圧は、ノーマルモードに設定される第1基準電圧と、そのレベルが異なり、一例として、第2基準電圧は、第1基準電圧に比べ、高レベルを有する。
水分が流入したかどうか、そして流入した水分の種類(例えば、塩水又は淡水)により、CC1/CC2ピン(A5,B5)の抵抗値が異なり、CCIC230は、抵抗値を複数の段階に区分して検出することにより、水分が流入したかどうかと共に、流入した水分の種類も判断することができる。
例えば、CCIC230は、CC1/CC2ピン(A5,B5)それぞれから抵抗を検出し、CC1/CC2ピン(A5,B5)において、いずれも水分が検出された場合、コネクタ210に水分が存在すると認識結果を生成する。
または、他の例として、CCIC230は、CC1ピンA5及びCC2ピンB5の内のいずれか1つのピンで水分が検出された場合、コネクタ210に水分が存在すると認識結果を生成することができる。
図6を参照して、水分を認識すると共に、その後、水分乾燥を認識する方法例について説明する。
前述の実施形態により、少なくとも2つの水分検出段階を介して、水分存在を認識すると共に、それと類似した方式により、少なくとも2つの水分乾燥検出段階を介して、水分乾燥を認識する。
また、一次検出及び二次検出の段階において、いずれも水分乾燥であると検出した場合、コネクタに流入した水分が乾燥していると最終認識される。
前述の方式により、水分流入及び水分乾燥に対する正確な判断が可能であり、水分に関係する正確な判断は、電流の流れをコネクタ端子に許容しないために、水分によるコネクタ腐食を防止することができる。
複数のピンを介した一次検出及び二次検出の工程において、いずれも水分を検出をした場合、コネクタに水分が存在すると認識する。
一方、少なくとも1つのピンで水分が検出されなければ、水分が存在しないと認識する。
一次検出及び二次検出の工程において、いずれも水分乾燥が検出される場合、コネクタに流入した水分が乾燥したと認識する。
また、水分認識及び水分乾燥認識の結果は、電子装置内の他のプロセッサ(例えば、アプリケーションプロセッサ)にも提供する。
しかし、本発明の実施形態によれば、複数のピンに対して、水分の流入又は乾燥を順次に検出し、それにより、水分認識結果の正確度が向上することにより、システム又は電子装置を安定して動作させることができる。
以下の実施形態においては、第1水分検出回路がMUICに含まれ、第2水分検出回路がCCICに含まれ、前述の第1ピンがGNDピンに該当し、第2ピンがCC1/CC2ピンに該当する例を示すが、本発明の実施形態は、それに限られるものではない。
また、検出された抵抗値に基づいて、コネクタに水分が存在するか否かという一次検出を行う(ステップS22)。
水分の一次検出結果は、CCICに提供され、CCICは、水分の一次検出結果に応答し、水分検出モードに進入する(ステップS23)。
水分検出モードにおいて、CCICは、CC1/CC2ピンから抵抗を検出する(ステップS24)。
そして、検出された抵抗値に基づいて、コネクタに水分が存在するか否かを二次検出する(ステップS25)。
そして、MUIC及びCCICを含む電子装置は、水分の第1検出結果及び水分の第2検出結果を利用し、水分の存在及び水分乾燥を最終認識する(ステップS26)。
一実施形態により、前述のように、水分の一次検出結果が水分の存在を示し、CCICが、水分の二次検出動作に基づいて、水分の存在を検出するとき、CCICが水分が存在するということを示す最終認識結果を生成する。
また、MUICは、流入した水分による短絡状態での内部動作を遮断するために、その内部の動作電圧(例えば、トグリング電圧)を非活性化させる(ステップS32)。
次に、CCICは、MUICにおいて、一次的に水分が存在すると検出された場合、二次水分検出動作を遂行し、二次水分検出結果をMUICに提供する(ステップS33)。
MUICは、二次水分検出結果が水分が検出されたことを示す結果であるか否かを判断し(ステップS34)、水分が検出されたことを示す場合、所定のディレイ(遅延)を経た後(ステップS35)、一次水分検出動作を再び遂行するために、動作電圧を活性化させる(ステップS36)。
一方、二次水分検出結果が、水分が検出されていないことを示す場合、MUICは、ディレイ(遅延)を経ず、一次水分検出動作を再び遂行するために、動作電圧を活性化させる(ステップS36)。
次に、一次水分検出結果が、水分が検出されたということを示せば、CCICは、水分検出モードからそのモードが変更し、CC1/CC2ピンの抵抗を検出するために、第1電流を、CC1/CC2ピンに提供する(ステップS43)。
第1電流及びCC1/CC2ピンの抵抗によって電圧が検出され、検出された電圧は、第1基準電圧と比較する(ステップS44)。
そして、比較結果によって水分が検出され、それにより、コネクタに水分が存在するか否かということを最終認識する(ステップS45)。
ケーブルが接続されていない場合には、CCICは、ローパワーモードを維持し、一方、ケーブルが接続されている場合には、CCICは、ノーマルモードにそのモードを変更し、CC1/CC2ピンの抵抗を検出するために、第2電流を、CC1/CC2ピンに提供する(ステップS47)。
次に、第2電流及びCC1/CC2ピンの抵抗によって電圧が検出され、検出された電圧は、第2基準電圧と比較する(ステップS48)。
そして、ケーブルが接続されていると判断されることにより、データ接続及びデータ制御の動作をCCICによって遂行する(ステップS49)。
前述した少なくとも1つの実施形態のように、CCICは、その動作モードにより、電源調節動作を介して、各種電圧及び電流のレベルを変化させ、一例として、第1電流と第2電流のレベルは異なり、第1基準電圧と第2基準電圧のレベルも異なり得る。
図10を参照すると、電子装置300は、USB type-C構造のコネクタ310、第1水分検出回路320及び第2水分検出回路330を含む。
第1グループのピン(311_1)は、高速データ通信に関係するピンの内の一部のピン(A2,A3、B10,B11)を含み、第2グループのピン(311_2)は、高速データ通信に関係するピンの内の他の一部のピン(A10,A11、B2,B3)を含む。
A2ピン(TX1+)を水分検出に利用される第1ピンとして設定したと仮定するとき、前述の実施形態により、第1水分検出回路320は、A2ピン(TX1+)から抵抗を検出し、その検出結果を、第2水分検出回路330に提供する。
一例として、第1水分検出回路320は、抵抗ADCを含んでもよく、抵抗ADCからのデジタルコードを、検出結果として、第2水分検出回路330に提供する。
このとき、第2水分検出回路330は、抵抗ADCからのデジタルコードを判断し、それを介して、第1水分検出回路320によって水分が検出されたか否かということを判断する。
一例として、第1水分検出回路320は、ロジックハイ又はロジックローを有する判断結果を、第2水分検出回路330に提供することができる。
すなわち、第2水分検出回路330は、第1水分検出回路320からの検出結果に基づいて水分検出モードに進入し、CC1/CC2ピン(A5,B5)から検出された抵抗値に基づいて水分存在を認識し、その結果を出力することができる。
電子装置400Aは、USB type-C構造のコネクタ410A、第1水分検出回路420A及び第2水分検出回路430Aを含み、第1ピンは、前述した少なくとも1つの実施形態と同様に、GNDピンB12に該当する。
一方、図11においては、第2ピンがCC1/CC2ピン(A5,B5)以外に、コネクタ410Aに含まれる他のピンに該当する例を示し、一例として、SBU1ピンA8及びSBU2ピンB8が第2ピンに該当する例を示す。
第2水分検出回路430Aは、第1水分検出回路420Aからの検出結果に基づいて、水分検出モードに進入し、SBU1/SBU2ピン(A8,B8)から検出された抵抗に基づいて水分存在を検出し、その結果を出力する。
すなわち、第2水分検出回路430Aを含むCCICは、ノーマルモードにおいて、SBU1ピンA8及びSBU2ピンB8を利用した通信機能を遂行する一方、水分検出モードにおいて、SBU1/SBU2ピン(A8,B8)の抵抗検出に基づいて、水分認識動作を遂行する。
前述した少なくとも1つの実施形態と同様に、SBU1/SBU2ピン(A8,B8)において、いずれも水分が検出された場合、水分が存在すると認識され、またはSBU1/SBU2ピン(A8,B8)の内の少なくとも一つにおいて水分が検出された場合、水分が存在すると認識する。
図12を参照すると、電子装置400Bは、USB type-C構造のコネクタ410B、第1水分検出回路420B及び第2水分検出回路430Bを含み、第1ピンは、前述した少なくとも1つの実施形態と同様に、GNDピンB12に該当する。
一方、第2水分検出回路430Bによって水分検出動作に利用される第2ピンは、CC1/CC2ピン(A5,B5)及びSBU1/SBU2ピン(A8,B8)を含む。
前述した少なくとも1つの実施形態と同様に、CC1/CC2ピン(A5,B5)及びSBU1/SBU2ピン(A8,B8)において、いずれも水分が検出された場合、水分が存在すると認識する。
または、変形可能な動作例として、CC1/CC2ピン(A5,B5)及びSBU1/SBU2ピン(A8,B8)の内の少なくとも1つのピンで水分が検出された場合、水分が存在すると認識する。
または、変形可能な動作例として、CC1/CC2ピン(A5,B5)及びSBU1/SBU2ピン(A8,B8)の内の所定基準個数のピンで水分が検出された場合、水分が存在すると認識する。
すなわち、USB type-C構造のコネクタに含まれる複数のピンの内から選択された一部のピンが第1ピンに該当し、他の一部のピンが第2ピンに該当するものでもある。
図13を参照すると、CCICは、USBインターフェースによる各種機能を遂行し、本発明の例示的な実施形態により、水分検出動作を遂行するための各種構成要素を含む。
一例として、CCIC500は、モード制御器510、電源調節器520、電源生成器530、抵抗検出器540、及び水分検出器550を含む。
また、CCIC500は、CC1/CC2ピンから検出された抵抗値を利用し、水分検出動作を遂行する。
図13に示した構成要素のうち、前述の実施形態で説明した構成については、具体的な説明は省略する。
一例として、電源調節器520は、ローパワーモードにおいて、CC1/CC2ピンに提供する電流を遮断することができる。
また、電源調節器520は、ノーマルモードに比べ、水分検出モードでさらに低レベルの電流が生成されるように、電源生成器530を制御することができる。
また、水分が検出された場合、CC1/CC2ピンに提供する電流が遮断されるように、電源生成器530を制御することができる。
図14及び図15は、本発明の実施形態による変形可能な水分認識方法を説明するためのフローチャートである。
図14に示すように、抵抗(又は、RID)ADCの間、CCピンの間の順次的な検出シーケンス(detect sequence)を具現する。
一例として、抵抗値は、周期的又は非周期的に複数回検出され、検出動作において電圧も検出する。
この過程において、抵抗値が水分に相当すると判断された場合、CCピンで再検査を行うために、CCICのモード状態(state)を水分検出モード(CC check)に設定し、CCピンを水分検出用途に設定する。
CCICは、水分及び乾燥検出(Water & Dry Check)のために、前述した少なくとも1つの実施形態のように、USB type-CコネクタのCC1,CC2ピンを利用し、CCピンは、USB type-Cコネクタの真ん中に並列に位置しており、そのうちCC1,CC2ピンのいずれにも水分が接触しているとき、水分が存在すると検出する。
上記区間を分ける基準電圧値(例えば、RpとRdとを区分する基準電圧、RdとRaとを区分する基準電圧)の場合、CCICの内のレジスタ(register)を設定することにより、変更が可能である。
前述のように、ノーマル動作のために、RpとRdとを区分する第1基準電圧と、水分チェックを遂行する場合のRpとRdとを区分する第2基準電圧は、異なり得る。
もし、第2基準電圧が2.75Vに相当し、水分検出モードにおいて、1μAの電流がCCピンに提供されると仮定するとき、相対的に高い水分抵抗値(2.75MΩ×1μA=2.75V)まで測定される。
第1基準電圧及び第2基準電圧のレベルは、多様に設定が可能である。
一例として、MUICから乾燥検出要請を受けた後、CCICは、CCピンに電流ソース(Rp Src)として、およそ1μAを印加する。
水分の場合、抵抗値を有しているために、対応する抵抗値を用いて、V=抵抗値×1μAの電圧が検出され、抵抗値の状態を、CCICがRpに該当するか、あるいはRdに該当するか、設定しておいたRp/Rd閾値によって区分して判断する。
抵抗値の状態は、Rp/Rd/Raで表され、一例として、電圧値が2.75V以上である場合、Rpと表される。
最終的に、抵抗値の状態がRpと検出された場合、CCICは、水分が乾燥したと判断し、CCICは、水分乾燥を検出した結果をMUICに提供するか、あるいはシステム内の他の構成(例えば、アプリケーションプロセッサ)に提供する。
まず、ステップS54(Adc change?)で、RIDの抵抗値Adcが変動したが否かを判断する動作を示す。
もし抵抗値が変動された場合、現在MUICが水分状態(水分を有する状態)であるか否かを判断し(ステップS55(Water=true?))、現在、水分状態ではない場合には、MUICが水分状態に進入するか否かを確認するために、ADCをリフレッシュし、判断する動作が複数回(例えば、10回)反復される(ステップS56(ADC refresh))。
もし複数回の判断動作を介して、ADCの変動が発生したと判断されれば、通信に実際利用されるGNDピンを介して、接地電圧が伝達されているか、あるいは電源電圧(VBUS)が伝達されているかを判断することにより(ステップS57(Adc=0(Gnd) or VBUS?))、ケーブルが正常に接続されているか否かを判断する(ステップS58(Plug attach))。
一例として、Adc値が水分乾燥に該当するオープン状態に該当するか否かを判断し(ステップS51(Adc=Open?))、もしオープン状態であると判断されれば、それに対する複数回(例えば、10回)の判断動作のために、ADCリフレッシュ動作(ステップS52(ADC refresh))、及びAdc値がオープン状態に該当するか否かを判断する動作(ステップS53(Adc=Open?))を反復する。
そして、上記のような反復判断により、水分乾燥であるということが検出されれば、最終的に、水分乾燥状態であると認識する(ステップS64(Water dry))。
一例として、CCICは、水分検出のためのモードに進入し(ステップS59(CC pin Detection Mode))、前述した少なくとも1つの実施形態により、CCICは、CC1/CC2を介して、抵抗段階を検出するための動作を遂行し(ステップS60(CC monitor Rd/Ra?))、もし抵抗がRd,Raである場合には、水分が感知されたと判断する。
一方、Rd、Raではないと判断された場合(水分ではないと検出された場合)には、複数回の判断動作(例えば、5回)をさらに実行し(ステップS61(Retry))、水分が検出された場合には、前述のように、ステップS62の動作を実行し、水分が検出されない場合には、水分が検出されていないことを示す結果をMUICで知らせる。
図15の水分認識フロー(左側[Water])を参照すると、RIDの変動が発生したか否かを判断し(ステップS71(RID Attach?))、発生したと判断した場合には、RID ADC値が所定基準値(または、設定値)以下であるか否かを判断する(ステップS72(RID ADC<Ref?))。
そして、CCピンを介した検出を介し、CCチェックにおいても、水分が検出されたか否かを判断する(ステップS74(CC=IRp?))。
もし抵抗がRd,Raである場合(または、Rpではない場合)に、は水分が存在すると検出する。
また、所定のディレイ(遅延)を経た後(ステップS76(Delay))、RIDチェックをさらに行うことにより、水分検出を再び実行する(ステップS77(RID Rescan:Refresh))。
上記のようなステップを経て、水分認識が最終決定され、MUIC及びCCICは、水分状態を維持する(Water_idle)。
所定の基準値は、水分が乾燥したということに該当するオープン値に相当し、上記のような基準を満足する場合、CCICを介した水分乾燥検出のために、CCICはCCチェックモードに進入する(ステップS83(*CC Check))。
CCチェックを介して、前述のCC1/CC2ピンの抵抗状態を判断し(ステップS84(CC=Rp?))、抵抗状態がRpに該当する場合には、水分が乾燥したと判断する(ステップS85(Dried(Idle,No Water)))。
一例として、本発明のシステムは、USB type-Cシステムにおいて、CCピンと、抵抗を検出することができる追加ピンとを共に使用し、正確に水分を判断するシステムでもある。
また、本発明のシステムは、前記特徴と共に、抵抗センシングピンでケーブルのノイズ性信号を区分するために、電源電圧(VBUS)、及び複数回の検出方式を使用するシステムでもある。
また、本発明のシステムは、前記特徴と共に、抵抗センシングピンを介して、まず一次的に水分を検出し、それに基づいて、CCピンを、ノーマル動作を排除した水分認識用に設定することができる順次方式で動作するシステムでもある。
また、本発明のシステムは、前記特徴と共に、CCピンを介した抵抗検出のために、検出電流のレベルを変更し、抵抗によって形成される電圧を測定し、Rp/Rd/Raの三種モードで水分を判断するシステムでもある。
また、水分が流入したとき、コネクタが傾いているか、または平行ではないとき、あるいはUSB type-Cコネクタ全体が完全に乾いていない状態であるにもかかわらず、特定位置のピン近傍のみ水分が乾燥した条件などでは、水分に対する検出正確度が低くなるが、本発明の実施形態によれば、コネクタの中心部に位置したCCピンをさらに利用して水分を検出するので、その正確度が向上する。
110 コネクタ
120 第1水分検出回路
121 抵抗検出器
122 水分検出器
130 第2水分検出回路
131 モード制御器
132 電源生成器
133 抵抗検出器
134 水分検出器
140 アプリケーションプロセッサ
200、300、400A、400B 電子装置
210、310、410A、410B コネクタ
220 MUIC(マイクロUSBIC)
230、500 CCIC(Configuration Channel IC)
320、420A、420B 第1水分検出回路
330、430A、430B 第2水分検出回路
510 モード制御器
520 電源調節器
530 電源生成器
540 抵抗検出器
550 水分検出器
Claims (25)
- 電子装置であって、
外部のケーブルと接続され、複数のピンを含むコネクタと、
前記複数のピンの内の1つ以上の第1ピンに接続され、前記第1ピンから検出された抵抗に基づいて、第1検出結果を生成する第1水分検出回路と、
前記複数のピンの内の1つ以上の第2ピンに接続され、前記第1検出結果が、前記コネクタに水分が存在することを示す場合、水分検出モードに進入し、前記第2ピンから検出された抵抗に基づいて、第2検出結果を生成し、前記第2検出結果に基づいて、前記コネクタに水分が存在するか否か、を検出する第2水分検出回路と、を具備することを特徴とする電子装置。 - 前記第1水分検出回路及び前記第2水分検出回路の内の少なくとも1つから、前記コネクタに水分が存在することを示す水分認識結果を受信するアプリケーションプロセッサをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
- 前記第2水分検出回路は、前記第2検出結果が、前記コネクタに水分が存在することを示すとき、前記水分認識結果を前記アプリケーションプロセッサに提供することを特徴とする請求項2に記載の電子装置。
- 前記第2水分検出回路は、前記第2検出結果が、前記コネクタに水分が存在することを示す場合、前記第2検出結果を前記第1水分検出回路に提供し、
前記第1水分検出回路は、前記第1検出結果及び第2検出結果がいずれも前記コネクタに水分が存在することを示す場合、前記水分認識結果を、前記アプリケーションプロセッサに提供することを特徴とする請求項2に記載の電子装置。 - 前記第1ピンは、前記水分を検出するために専用に用いられるピンに相当し、
前記第2ピンは、前記外部のケーブルと通信を行うピンに相当し、
前記電子装置は、前記第2水分検出回路が配置される集積回路を含み、前記集積回路は、前記第1検出結果が、前記コネクタに水分が存在することを示す場合、水分検出モードで動作し、前記第1検出結果が、前記コネクタに水分が存在しないことを示す場合、水分検出モードではない通常のノーマルモードで動作することを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
- 前記コネクタは、USB(universal serial bus)タイプCコネクタであることを特徴とする請求項5に記載の電子装置。
- 前記第1ピンは、前記USBタイプCインターフェースで定義された複数の接地ピンの内のいずれか1つの接地ピンであることを特徴とする請求項6に記載の電子装置。
- 前記第1水分検出回路は、前記第1ピンから検出された抵抗値をデジタル値に変換して出力する抵抗ADC(analog-to-digital converter)を含むマイクロUSB集積回路であることを特徴とする請求項7に記載の電子装置。
- 前記第2ピンは、前記USBタイプCインターフェースで定義されたCC(configuration channel)1ピン及びCC2ピンの内の少なくとも1つのピンを含むことを特徴とする請求項6に記載の電子装置。
- 前記集積回路は、前記ノーマルモードにおいて、前記CC1ピン及びCC2ピンの内の少なくとも1つを介して、データ接続及び制御を遂行するCC集積回路であることを特徴とする請求項9に記載の電子装置。
- 前記第2ピンは、前記USBタイプCインターフェースで定義されたCC1ピン、CC2ピン、SBU(sideband use)1ピン及びSBU2ピンの内の少なくとも1つのピンを含むことを特徴とする請求項6に記載の電子装置。
- 外部のケーブルと接続され複数のピンを含むコネクタと、第1集積回路と、第2集積回路と、を有する電子装置の水分認識方法であって、
前記第1集積回路により、前記複数のピンを含むコネクタの第1ピンから検出された抵抗値に基づき、第1検出結果を生成する段階と、
前記第1検出結果が、前記コネクタに水分が存在することを示す場合、前記第2集積回路により、前記コネクタの第2ピンから検出された抵抗値に基づき、第2検出結果を生成する段階と、
前記第2集積回路は、前記第1検出結果及び前記第2検出結果がいずれも水分が存在することを示す場合、前記コネクタに水分が存在することを示す第1認識結果を生成する段階と、を有することを特徴とする電子装置の水分認識方法。 - 前記第1集積回路は、前記第1認識結果を、前記電子装置内のアプリケーションプロセッサに提供する段階をさらに有することを特徴とする請求項12に記載の電子装置の水分認識方法。
- 前記第1集積回路は、前記第1ピンからの水分存在検出のための専用回路であり、
前記第2集積回路は、前記第1検出結果が、水分が存在することを示す場合、水分検出モードに進入し、第2検出を行い、前記第1検出結果が水分が存在しないことを示す場合、ノーマルモードに進入し、前記第2ピンを介した通信を制御することを特徴とする請求項12に記載の電子装置の水分認識方法。 - 前記コネクタは、USB(universal serial bus)タイプCコネクタであることを特徴とする請求項14に記載の電子装置の水分認識方法。
- 前記第1ピンは、前記USBタイプCインターフェースで定義された複数の接地ピンの内のいずれか1つの接地ピンであることを特徴とする請求項15に記載の電子装置の水分認識方法。
- 前記第2ピンは、前記USBタイプCインターフェースで定義されたCC(configuration channel)1ピン及びCC2ピンの内の少なくとも1つのピンを含むことを特徴とする請求項15に記載の電子装置の水分認識方法。
- 前記第1検出結果を生成する段階及び前記第2検出結果を生成する段階の内の少なくとも一つは、複数回の検出動作を介していずれも水分が検出された場合、水分が存在することを示す検出結果を生成することを特徴とする請求項12に記載の電子装置の水分認識方法。
- 前記第1集積回路により、前記第1ピンから検出された抵抗値に基づき、前記コネクタの水分が乾燥しているか否かということを示す第3検出結果を生成する段階と、
前記第2集積回路により、前記第3検出結果が水分が乾燥していることを示す場合、前記第2ピンから検出された抵抗値に基づき、前記コネクタの水分が乾燥しているか否かを示す第4検出結果を生成する段階と、
前記第2集積回路は、前記第3検出結果及び第4検出結果がいずれも水分が乾燥していることを示す場合、前記水分が乾燥していることを示す第2認識結果を生成する段階と、をさらに有することを特徴とする請求項12に記載の電子装置の水分認識方法。 - 前記第3検出結果を生成する段階及び第4検出結果を生成する段階の内の少なくとも1つは、複数回の検出動作を介していずれも水分乾燥が検出された場合、水分が乾燥していることを示す検出結果を生成することを特徴とする請求項19に記載の電子装置の水分認識方法。
- 水分認識システムにおいて、
USBタイプCインターフェースで定義されたコネクタのCC(configuration channel)1ピン及びCC2ピンに接続されているCC集積回路を具備し、
前記CC集積回路は、前記コネクタの第1ピンを介した第1水分検出結果を外部から受信し、前記第1水分検出結果に基づいて、水分検出モードに進入し、
前記水分検出モードにおいて、前記コネクタの第2ピンを介して、前記コネクタに水分が存在するか否か、を検出することを特徴とする水分認識システム。 - 前記CC集積回路は、前記第1水分検出結果が水分を検出したことを示すと共に、前記第2ピンを介して、前記コネクタに水分が存在していることを検出した場合、前記コネクタに水分が存在することを示す第2水分検出結果を外部に出力することを特徴とする請求項21に記載の水分認識システム。
- 前記第1ピンから検出された抵抗値に基づき、前記第1水分検出結果を生成して、前記CC集積回路に提供するマイクロUSB集積回路をさらに具備することを特徴とする請求項21に記載の水分認識システム。
- 前記第1ピンは、前記USBタイプCインターフェースで定義された複数の接地ピンの内のいずれか1つの接地ピンであり、
前記第2ピンは、前記USBタイプCインターフェースで定義されたCC(configuration channel)1ピン及びCC2ピンの内の少なくとも1つのピンを含むことを特徴とする請求項23に記載の水分認識システム。 - 前記CC集積回路は、前記第1水分検出結果が水分を検出したことを示す場合、水分検出のための第1レベルの電流を前記第2ピンに印加し、
前記第1水分検出結果が水分を検出していないことを示す場合、前記第2ピンを介した通信のための第2レベルの電流を、前記第2ピンに印加することを特徴とする請求項21に記載の水分認識システム。
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