PL184752B1

PL184752B1 - Urządzenie do przełączania między baterią główną i wymienialną baterią pomocniczą w urządzeniu elektronicznym

Info

Publication number: PL184752B1
Application number: PL97333072A
Authority: PL
Inventors: Timothy Banyas
Original assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2002-12-31
Also published as: EP0935835B1; KR20000052729A; PL333072A1; WO1998019379A2; WO1998019379A3; CN1235706A; EP0935835A1; HK1023000A1; DE69718196T2; AU726968B2; BR9712388A; CN1099147C; EE9900153A; AU5151698A; DE69718196D1; JP3807556B2; JP2001503240A; KR100471118B1; US5859481A

Abstract

1. Urzadzenie do przelaczania miedzy bateria glówna i wymienialna bateria pomocnicza w urza- dzeniu elektronicznym, znam ienne tym , ze jest zaopatrzone w pierwszy wylacznik (115) przypo- rzadkowany baterii glównej (25) i drugi wylacznik (120) przyporzadkowany baterii pomocniczej (40), laczace te baterie (25, 40) z ukladem zasilania (118) urzadzenia elektronicznego, w czujnik pradowy (130) do wykrywania przeplywu pradu zainicjowa- nego przez dolaczenie baterii pomocniczej (40) i majacy wyjscie sygnalu pradowego, oraz w czujnik napieciowy (135) do sprawdzenia czy bateria po- mocnicza (40) zapewnia zadany wstepnie poziom napiecia i majacy wyjscie sygnalu napieciowego, przy czym wyjscie czujnika pradowego (130) i wyj- scie czujnika napieciowego (135) dolaczone sa do procesora (125), a wyjscia sygnalów sterujacych procesora (125) sa dolaczone do sterujacych zaci- sków pierwszego i drugiego wylacznika (115, 120) dla dolaczenia i odlaczenia baterii glównej (25) i batem pomocniczej (40) w zaleznosci od sygnalu napieciowego 1 sygnalu pradowego. FIG.3 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do przełączania między baterią główną i wymienialną baterią pomocniczą w urządzeniu elektronicznym, zwłaszcza wyłącznik czujnikowy baterii pomocniczej, zawierający podzespoły przedłużające trwałość baterii przenośnego urządzenia elektronicznego, na przykład telefonu komórkowego, a w szczególności urządzenie wyłączające, wykrywające obecność baterii pomocniczej, i przełączające obwody zasilające urządzenia elektronicznego na baterię pomocniczą.

Pakiet zasilania w przypadku przenośnego urządzenia elektronicznego stanowi główne źródło zasilania. Przenośność telefonu komórkowego jest ograniczona faktem skończonego czasu zasilania z jego baterii akumulatorów. Po pewnym okresie czasu baterie akumulatoro184 752 we okazuj ą się rozładowane i konieczne jest wstawienie telefonu do ładowarki w celu ponownego naładowania jego akumulatora. W celu osiągnięcia większej pojemności baterii akumulatorowej (dłuższego okresu trwałości), zwykle konieczne jest zwiększenie rozmiarów ogniwa baterii. Stanowi to problem dla konstruktorów telefonów komórkowych w wyniku sprzeczności między pożądanym długim czasem rozmów i czuwania telefonu (to znaczy trwałości baterii) a potrzebą dysponowania telefonem mniejszym, a więc lżejszym.

Dotychczasowe rozwiązania tego problemu podlegają wspomnianym poprzednio ograniczeniom rozmiarów i ciężaru. Sprzeczność między rozmiarami a mocą pogłębia się przy opracowaniu telefonów następnej generacji, które stają się coraz mniejsze. Inne rozwiązania obejmują stosowanie technologii zapewniających zwiększenie współczynnika pojemności na jednostkę objętości i współczynnika pojemności na jednostkę masy istniejących układów baterii. Jednak te udoskonalenia nie są dostateczne dla zapewnienia miniaturyzacji wymiarów telefonów komórkowych, odpowiadającej tej, która wynika z zastosowania istniejących elementów i technologii. Zatem konieczne jest spełnienie aktualnie występujących żądań rynkowych w odniesieniu do środków zwiększania trwałości baterii do telefonów komórkowych przy zachowaniu rozmiarów i ciężaru telefonu komórkowego.

Urządzenie do przełączania między baterią główną i wyjmowalną baterią pomocniczą w urządzeniu elektronicznym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzone w pierwszy wyłącznik przyporządkowany baterii głównej i drugi wyłącznik przyporządkowany baterii pomocniczej, łączące te baterie z układem zasilania urządzenia elektronicznego, w czujnik prądowy do wykrywania przepływu prądu zainicjowanego przez dołączenie baterii pomocniczej i mający wyjście sygnału prądowego, oraz w czujnik napięciowy do sprawdzenia czy bateria pomocnicza zapewnia zadany wstępnie poziom napięcia i mający wyjście sygnału napięciowego, przy czym wyjście czujnika prądowego i wyjście czujnika napięciowego dołączone są do procesora, a wyjścia sygnałów sterujących procesora są dołączone do sterujących zacisków pierwszego i drugiego wyłącznika dla dołączenia i odłączenia baterii głównej i baterii pomocniczej w zależności od sygnału napięciowego i sygnału prądowego.

Korzystnym jest, że czujnik prądowy jest połączony z rezystorem pomiarowym urządzenia elektronicznego, włączonym między baterię pomocniczą i drugi wyłącznik.

Korzystnym jest, że czujnik prądowy jest zaopatrzony w dwa wzmacniacze operacyjne do pomiaru napięcia różnicowego na rezystorze pomiarowym, a każdy z tych wzmacniaczy operacyjnych jest dołączony do jednego wejścia sterującego elementu LUB, mającego wyjście sygnału prądowego wskazującego przepływ prądu w rezystorze pomiarowym.

W odmiennym rozwiązaniu urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzone w pierwszy wyłącznik przyporządkowany baterii głównej i drugi wyłącznik przyporządkowany baterii pomocniczej, łączące te baterie z układem zasilania urządzenia elektronicznego, które zaopatrzone jest w rezystor pomiarowy ze spadkiem napięcia występującym w odpowiedzi na dołączenie baterii pomocniczej, który to rezystor pomiarowy jest dołączony do wejścia czujnika napięciowego, na którego wyjściu jest pierwszy sygnał napięciowy przyporządkowany spadkowi napięcia na rezystorze pomiarowym i drugi sygnał napięciowy przyporządkowany dołączeniu baterii pomocniczej doprowadzającej zadany wstępnie poziom napięcia, który to czujnik napięciowy dołączony jest do procesora, przy czym wyjścia sygnałów sterujących procesora są dołączone do sterujących zacisków pierwszego i drugiego wyłącznika dla dołączenia i odłączenia baterii głównej i baterii pomocniczej w zależności od sygnałów napięciowych, pierwszego i drugiego.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia przezwyciężenie problemów występujących przy stosowaniu znanych rozwiązań, za pomocą urządzenia do przełączania między baterią główną a pomocniczą, w odpowiedzi na dołączenie baterii pomocniczej do urządzenia elektronicznego, na przykład przenośnego urządzenia telekomunikacyjnego. Baterie, główna i pomocnicza, dołączane są do zasilania układu przez wyłączniki, odpowiednio pierwszy i drugi. Bateria główna umieszczona jest wewnątrz komórkowego aparatu telefonicznego, lecz dołączana jest do układu dopiero wtedy, kiedy nie jest dołączona bateria pomocnicza, lub kiedy napięcie baterii pomocniczej spada poniżej określonego poziomu. Bateria pomocnicza

184 752 dołączona jest do uchwytu paska telefonu komórkowego. Wyłączniki, pierwszy i drugi, sterowane są sygnałami sterującymi z mikroprocesora.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, dołączenie baterii pomocniczej powoduje przepływ prądu w układzie komutacyjnym, który jest wykrywany przez czujnik prądowy. Czujnik prądowy pod działaniem przepływającego prądu generuje sygnał prądowy i przekazuje ten sygnał do mikroprocesora. Czujnik napięciowy mierzy poziom napięcia występujący na baterii pomocniczej w celu sprawdzenia, czy poziom napięcia odpowiada zadanemu progowi. Czujnik napięciowy przy tym generuje sygnał wskazujący, czy poziom napięcia odpowiada pożądanemu progowi, czy nie, i podaje ten sygnał do mikroprocesora.

W alternatywnym rozwiązaniu, dołączenie baterii pomocniczej powoduje wytworzenie napięcia na rezystorze w układzie przełączającym, wykrywane przez czujnik napięciowy. Czujnik napięciowy w odpowiedzi na napięcie występujące na rezystorze generuje sygnał sterujący i przekazuje go do mikroprocesora. W odpowiedzi na wykrycie napięcia, czujnik napięciowy również mierzy poziom napięcia na baterii pomocniczej dla umożliwienia stwierdzenia, czy poziom napięcia jest zgodny z zadanym napięciem progowym.

Mikroprocesor wykorzystuje sygnał prądowy i/lub sygnał napięciowy dla podjęcia decyzji, którą baterię dołączyć do układu zasilającego. Jeżeli sygnały wskazują, że bateria pomocnicza nie jest dołączona, to bateria główna jest dołączona. Jeśli sygnały wskazują, że bateria pomocnicza jest dołączona, lecz nie ma odpowiedniego napięcia, to zostaje dołączona bateria główna, a bateria pomocnicza zostaje odłączona. Natomiast, jeżeli bateria pomocnicza jest dołączona i wykazuje dostateczny poziom napięcia, to następuje włączenie baterii pomocniczej, a wyłączenie baterii głównej. Dzięki temu zwiększa się efektywna żywotność baterii głównej bez odpowiedniego zwiększenia rozmiaru zasilania bateryjnego stanowiącego wyposażenie aparatu komórkowego.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony bardzie szczegółowo w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku bocznym telefon komórkowy z uchwytem telefonu mieszczącym baterię pomocniczą, fig. 2 - drugi przykład wykonania wynalazku, w którym uchwyt ma otwór do zamocowania elementów dodatkowych, fig. 3 schemat blokowy układu do przełączania układu zasilającego między baterią pomocniczą i baterią główną, po umieszczeniu telefonu komórkowego w uchwycie, fig. 4 - układ bloku czujnika prądowego z fig. 3, fig. 5 - sieć działań mikroprocesora z fig. 4, fig. 6 - alternatywny przykład wykonania układu do przełączania układu zasilającego między baterią pomocniczą i baterią główną a fig. 7 przedstawia sieć działań mikroprocesora z fig. 6.

Na rysunku, a zwłaszcza na fig. 1, przedstawiono w widoku z boku uchwyt telefonu komórkowego 15 zaopatrzony w baterię pomocniczą 40 i przyporządkowany do niego komórkowy aparat telefoniczny 10. Komórkowy aparat telefoniczny 10 ma obudowę główną 20, baterię główną 25 i antenę 30. Styk 35 w podstawie telefonu komórkowego zapewnia połączenie z układami zasilającymi komórkowego aparatu telefonicznego 10. Układy mające połączenie ze stykiem 35 zostaną dokładnie omówione poniżej. Jakkolwiek niniejszy opis przedstawia styk jako umieszczony na podstawie komórkowego aparatu telefonicznego 10, to styk może być oczywiście zlokalizowany w dowolnym punkcie, umożliwiającym połączenie komórkowego aparatu telefonicznego 10 z baterią pomocniczą 40 uchwytu telefonu komórkowego 15.

Uchwyt telefonu komórkowego 15 zawiera baterię pomocniczą 40 integralnie połączoną z obudową uchwytu 55. Obudowa uchwytu 55 jest skonstruowana tak, że jest zintegrowana z baterią pomocniczą. 40 w jedną część, lub tak, że bateria może być, w sposób umożliwiający wyjmowanie, połączona z obudową uchwytu 55 ślizgowo, zatrzaskowe lub za pomocą innego typu elementów łączących. Uchwyt telefonu komórkowego 15 zawiera korzystnie złącze ładowania 49 dla dołączenia ładowarki akumulatorów.

Na obudowie uchwytu 55 utworzone są widełki 53 do przytrzymywania komórkowego aparatu telefonicznego 10. Żebro przytrzymujące 56 w obudowie uchwytu 55 jest umieszczone tak, że może być w sposób blokowany sprzęgane z odpowiadającą mu szczeliną 60 w obudowie głównej 20 komórkowego aparatu telefonicznego 10. Kombinacja żebra przytrzymującego 56 i szczeliny 60 mocuje aparat telefoniczny 10 w widełkach 53, umożliwiając wyjęcie

184 752 aparatu telefonicznego z uchwytu telefonu komórkowego 15. Zacisk 45 umożliwiający użytkownikowi przypięcie uchwytu aparatu telefonicznego 10 do części swojego ubrania, najczęściej pasa, połączony jest z tylną stroną obudowy uchwytu 55. Umożliwia to przeniesienie ciężaru baterii pomocniczej 40 w miejsce bardziej wygodne, inne niż w przypadku aparatu telefonicznego 10.

Widełki 53 do komórkowego aparatu telefonicznego 10 zawierają ponadto styk 70 do sprzęgnięcia ze stykiem 35 przenośnego aparatu telefonicznego 10. Styk 70 widełek 53 łączy zaciski, dodatni i ujemny, baterii pomocniczej 40 z komórkowym aparatem telefonicznym 10.

Wewnątrz komórkowego aparatu telefonicznego 10 umieszczony jest układ czujnikowy 80 baterii pomocniczej, do przełączania zasilania między bateriami, główną 25 i pomocniczą 40. Przełączanie między bateriami odbywa się w reakcji na zmiany prądu powstającego w wyniku wkładania lub wyjmowania aparatu telefonicznego 10 z obudowy uchwytu 55. Układ czujnikowy 80 przełącza zasilanie ponownie na baterię główną 25, jeżeli wyczerpaną jest pojemność baterii pomocniczej 40.

Na figurze 2 przedstawiono drugi przykład wykonania obudowy uchwytu 55 telefonu komórkowego, w widoku z boku. W widełkach komórkowego aparatu telefonicznego utworzony jest otwór 85 umożliwiający zamocowanie do aparatu telefonicznego 10 urządzeń peryferyjnych. Przez ten otwór 85 do aparatu telefonicznego 10 mogą być dołączone akcesoria dacyjne, ładowarki i/lub alternatywne połączenia telefoniczne.

Chociaż na figurach 1-2 przedstawiono rozwiązania w odniesieniu do stosowania telefonu komórkowego i widełek telefonu komórkowego, to możliwe jest również wykorzystanie elektronicznego urządzenia z integralną z nim baterią pomocniczą do dowolnego urządzenia elektronicznego pracującego w trybie czuwania i zaopatrzonego w baterię wewnętrzną, lub do zwiększenia trwałości baterii.

Na figurze 3 przedstawiono układ czujnikowy 80 baterii pomocniczej, do wykrywania dołączenia baterii pomocniczej 40 do komórkowego aparatu telefonicznego 10. Układ czujnikowy 80 zawiera parę łączników 100 do dołączenia baterii głównej 25 i baterii pomocniczej 40 do układu zasilającego aparatu telefonicznego 10. Para wyłączników 115 i 120 łączy baterie, główną 25 i pomocniczą 40, z pozostałymi elementami układu zasilającego 118 telefonu. Wyłączniki 120 i 115 są sterowane przez mikroprocesor 125, w zależności od sygnałów sterujących otrzymywanych z czujnika prądowego 130 i czujnika napięciowego 135.

Czujnik prądowy 130 mierzy prąd przepływający przez rezystor pomiarowy 150. Przepływ prądu przez ten rezystor jest spowodowany dołączeniem baterii pomocniczej 40 do przenośnego aparatu telefonicznego 10. Na fig. 4 przedstawiono szczegółowo układ czujnika prądowego 130. Odczyty napięcia V, i V₂ pobierane są z każdej końcówki rezystora pomiarowego 150 i podawane na wejścia pary wzmacniaczy operacyjnych 155a, 155b. Napięcie V, doprowadzone jest do nieodwracającego wejścia wzmacniacza operacyjnego 155a, natomiast napięcie V₂ doprowadzone jest do wejścia odwracającego. Wejścia drugiego wzmacniacza operacyjnego 155b są dołączone do napięć. V1 i V2 odwrotnie. Wzmacniacze operacyjne 155a, 155b wzmacniają napięcie różnicowe na rezystorze pomiarowym 150. Ponieważ ujemne napięcie zasilające nie jest dostępne wewnątrz przenośnego aparatu telefonicznego 10, to każdy wzmacniacz operacyjny 155a, 155b ma uziemiony ujemny zacisk zasilający 162 i nie może dostarczać napięcia ujemnego. W wyniku tego, do wzmacniania napięcia różnicowego w przypadku dwóch kierunków przepływu prądu, konieczne są dwa wzmacniacze operacyjne 155a, 155b.

Różnicowe napięcie wyjściowe każdego ze wzmacniaczy operacyjnych 155a, 155b jest podawane na wejścia elementu LUB 170. Jeżeli jeden ze wzmacniaczy operacyjnych 155a, 155b, pierwszy lub drugi, generuje wysokie napięcie, wskazując przepływ prądu przez rezystor pomiarowy 150, to element LUB 170 daje na wyjściu logiczny sygnał poziomu wysokiego. Jest to interpretowane przez mikroprocesor 125 jako dołączenie baterii pomocniczej 40 i następuje zwarcie wyłącznika 120, podczas gdy wyłącznik 115 jest rozwarty dla zaoszczędzenia energii baterii głównej 25. Kiedy sygnały wyjściowe zarówno pierwszego, jak i drugiego wzmacniacza operacyjnego 155a, 155b są niskie, element LUB generuje sygnał logiczny niski, a wyłącznik 115 zostaje zamknięty, dostarczając moc zasilania z baterii głównej 25.

184 752

Wyłącznik 120 również pozostaje zamknięty dla umożliwienia przepływu prądu przez rezystor pomiarowy 150 po dołączeniu baterii pomocniczej 40.

Jak to przedstawiono na fig. 3, czujnik napięciowy 135 określa napięcie wyjściowe baterii pomocniczej 40, wskazując czy występuje napięcie wystarczające do zasilania komórkowego aparatu telefonicznego 10. Dostateczne napięcie oznacza, że bateria pomocnicza 40 może dostarczać zadane z góry napięcie progowe. Kiedy napięcie baterii pomocniczej 40 spada poniżej zadanego progu, generowany jest sygnał wskazujący to mikroprocesorowi 125. Wyłącznik 120 wówczas rozwiera się, odłączając baterię pomocniczą 40 od układu zasilającego 118, a wyłącznik 115 zostaje zwarty, dołączając baterię główną 25. Przy rozwarciu wyłącznika 120 rezystor pomiarowy 150 nie może już wykryć dołączenia baterii pomocniczej 40. Zatem drugi rezystor pomiarowy 200 umożliwia wykrycie fizycznego dołączenia baterii pomocniczej 40 do łącznika 100. Kiedy bateria pomocnicza 40 sprzęga się z łącznikiem 100, napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200 staje się dodatnie. Po odłączeniu baterii pomocniczej 40 napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200 schodzi do zera. Napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200 jest monitorowane przez czujnik napięciowy 135.

Na figurze 5 przedstawiono sieć działań opisującą algorytm sterowania pary wyłączników 115 i 120 za pomocą mikroprocesora 125. Ten algorytm określa szkicowo proces decyzyjny realizowany przez mikroprocesor 125. Na wstępie obydwa wyłączniki 115 i 120 są zwarte. W kroku 210 żądania informacji przez pomiar prądu płynącego przez pierwszy rezystor pomiarowy 150 określa się, czy bateria pomocnicza 40 została dołączona do komórkowego aparatu telefonicznego 10. Mikroprocesor 125 w dalszym ciągu monitoruje dołączenie baterii pomocniczej 40 w kroku 210 aż do wykrycia dołączenia. Po wykryciu baterii pomocniczej 40, w kroku 215 zapytania określa się, czy napięcie baterii pomocniczej jest zbyt niskie. Kiedy poziom napięcia nie jest zbyt niski, wyłącznik 120 w kroku 220 zostaje rozwarty. W kroku 221 zapytania określa się, czy napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200 ma wartość większą od zera. Jak już wspomniano, napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200 większe od zera wskazuje, że bateria pomocnicza pozostaje dołączona. Jeżeli bateria pomocnicza 40 jest dołączona, sterowanie wraca do kroku 215, określając czy napięcie baterii jest zbyt niskie, czy nie. Jeżeli bateria pomocnicza 40 jest odłączona, w kroku 222 następuje zwarcie wyłącznika 120 i sterowanie wraca do kroku 210 dla monitorowania ponownego dołączenia baterii pomocniczej.

Jeżeli bateria pomocnicza 40 ma napięcie dostateczne, to w kroku 225 następuje rozwarcie wyłącznika 115. W kroku 230 zapytania określa się, czy bateria pomocnicza 40 jest dołączona w dalszym ciągu, przez pomiar prądu płynącego przez drugi rezystor pomiarowy 200. Jeżeli bateria pomocnicza 40 jest dołączona w dalszym ciągu, to w kroku 235 następuje stwierdzenie, czy napięcie baterii pomocniczej jest nadal dostateczne. Dopóki bateria pomocnicza 40 pozostaje dołączona i zapewnia dostateczne napięcie, sterowanie odbywa się w pętli w krokach zapytania, 230 i 235, aby monitorować odłączenie baterii pomocniczej 40 i niskie napięcie. Jeżeli napięcie baterii pomocniczej 40 spada poniżej akceptowalnego poziomu, to w kroku 240 następuje rozwarcie wyłącznika 120, natomiast wyłącznik 115 w kroku 245 zostaje zamknięty, łącząc aparat telefoniczny 10 z główną baterią 25.

Po ponownym dołączeniu głównej baterii 25, w kroku 246 określa się, czy bateria pomocnicza 40 dołączona jest nadal, przez sprawdzenie, czy napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200 jest większe od zera. Jeżeli tak, to proces sterowania wraca do kroku 235 dla określenia, czy napięcie baterii pomocniczej jest w dalszym ciągu zbyt niskie. Jeżeli bateria pomocnicza została odłączona, to proces sterowania przechodzi do kroków 250 i 255 i ustawienia pary wyłączników 120 i 115 w pozycji wyjściowej w oczekiwaniu ponownego dołączenia baterii pomocniczej 40.

Po odłączeniu baterii pomocniczej 40 wyłącznik 115 zostaje w kroku 255 zwarty. Powoduje to przekazanie sterowania zasilania układu na główną baterię 25 i proces sterowania wraca do kroku 210 w oczekiwaniu ponownego dołączenia baterii pomocniczej 40.

Przy stosowaniu opisanych układów i algorytmu, urządzenie działa w sposób następujący. Przy normalnej pracy, bateria pomocnicza 40 nie jest dołączona, a źródłem zasilania dla aparatu telefonicznego 10 jest główna bateria 25. Wyłącznik 115 jest zwarty, tak że słuchawka

184 752 pobiera prąd z głównej baterii 25. Wyłącznik 120 również pozostaje zwarty, umożliwiając wykrycie dołączenia baterii pomocniczej 40. Kiedy użytkownik dołącza baterię pomocniczą 40, prąd przepływa przez pierwszy rezystor pomiarowy 150 i napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200 staje się większe od zera. Ten przepływ prądu zostaje wykryty przez czujnik prądowy 130 i następuje wygenerowanie sygnału pledowego powiadamiającego mikroprocesor 125.

Czujnik napięciowy 135 i mikroprocesor 125 następnie określajją czy występujące napięcie jest dostateczne dla uruchomienia aparatu telefonicznego 10. Jeżeli napięcie baterii pomocniczej 40 jest zbyt niskie, to mikroprocesor 125 utrzymuje zwarty pierwszy wyłącznik 115 i rozwiera drugi wyłącznik 120. Zapobiega to pobieraniu przez baterię pomocniczą 40 prądu z głównej baterii 25. Jeżeli napięcie jest dostateczne, to mikroprocesor 125 rozwiera pierwszy wyłącznik 115, zapobiegając dalszemu pobieraniu prądu z baterii głównej 25.

Pierwszy wyłącznik 115 pozostaje rozwarty, a drugi wyłącznik 120 zwarty tak długo, aż napięcie baterii pomocniczej 40 spadnie poniżej zadanego poziomu progowego, lub aparat telefoniczny 10 zostanie odłączony od baterii pomocniczej 40. W obu przypadkach, pierwszy wyłącznik 115 jest zwarty, tak że aparat telefoniczny 10 jest zasilany przez główną baterię 25. Jeżeli pierwszy wyłącznik 115 jest zwarty z powodu niskiego poziomu napięcia, to drugi wyłącznik 120 jest rozwarty z powodów już omówionych. Jeżeli bateria pomocnicza 40 została odłączona, jak to omówiono, przez napięcie na drugim rezystorze pomiarowym 200, to drugi wyłącznik 120 pozostaje zwarty umożliwiając wykrywanie przepływu prądu przez pierwszy rezystor pomiarowy 150.

Opisane powyżej układy przedstawiono w odniesieniu do komórkowego aparatu telefonicznego. Jednak układy mogą być stosowane do innych urządzeń elektronicznych wymagających zwiększenia żywotności baterii, bez związanego z tym zwiększania rozmiarów urządzenia.

Na figurze 6 przedstawiono inny przykład wykonania urządzenia według wynalazku, w którym dołączenie baterii pomocniczej 40 wykrywa tylko czujnik napięciowy 135. Analogiczne odnośniki liczbowe oznaczają elementy wspólne z opisanymi w odniesieniu do fig. 3. Układ czujnikowy 80 ma parę łączników 100 do dołączenia do obwodów zasilających aparatu telefonicznego 10. Para wyłączników 115 i 120, sterowana jest przez mikroprocesor 125, w zależności od sygnałów sterujących otrzymywanych z czujnika napięciowego 135.

Czujnik napięciowy 135 monitoruje napięcie na rezystorze pomiarowym 200, które zmienia się w odpowiedzi na dołączenie baterii pomocniczej 40 do łącznika 100 układu czujnikowego 80. Kiedy bateria pomocnicza 40 sprzęga się z łącznikiem 100, napięcie na rezystorze pomiarowym 200 staje się dodatnie. Po odłączeniu baterii pomocniczej 40, napięcie na rezystorze pomiarowym 200 schodzi do zera, jeżeli wyłącznik 120 jest rozwarty.

Czujnik napięciowy 135 również monitoruje napięcie wyjściowe dołączonej baterii pomocniczej 40 i generuje sygnał wskazujący czy występuje napięcie wystarczające do zasilania komórkowego aparatu telefonicznego 10. Dostateczne napięcie oznacza, że bateria pomocnicza 40 może dostarczać zadane napięcie progowe. Kiedy napięcie baterii pomocniczej spada poniżej zadanego progu, generowany jest sygnał wskazujący to mikroprocesorowi 125. Bateria pomocnicza 40 zostaje wtedy odłączona od układu.

Na figurze 7 przedstawiono sieć działań opisującą algorytm sterowania wyłącznikami 115 i 120 za pomocą mikroprocesora 125 dla przykładu wykonania z fig. 6. Ten algorytm określa szkicowo proces decyzyjny realizowany przez mikroprocesor 125. Na początku pierwszy wyłącznik 115 jest zwarty, a drugi wyłącznik 120 jest rozwarty. Dołącza on główną baterię 25 do układu zasilającego 118 telefonu. W kroku 300 żądania informacji, monitoruje się napięcie na rezystorze pomiarowym 200 dla sprawdzenia, czy napięcie to jest większe od zera, czy nie. Zerowy poziom napięcia wskazuje, że bateria pomocnicza 40 nie została dołączona, i sterowanie odbywa się w pętli przez krok 300. Po wykryciu dołączenia baterii; pomocniczej 40, w kroku zapytania 305 określa się, czy napięcie baterii pomocniczej jest zbyt małe. Jeżeli tak, to proces sterowania przechodzi do kroku 310 zapytania, w celu ponownego sprawdzenia, czy napięcie na rezystorze pomiarowym 200 ma wartość większą od zera. Jeżeli tak, to sterowanie wraca do kroku 305. Kiedy napięcie na rezystorze pomiarowym 200 wskazuje, że bateria pomocnicza 40 została odłączona, proces sterowanie wraca do kroku 300.

184 752

Jeżeli w kroku zapytania 305 stwierdzone zostaje, że napięcie baterii pomocniczej 40 nie jest zbyt niskie, to drugi wyłącznik 120 zostaje zwarty w kroku 315, a pierwszy wyłącznik 115 zostaje rozwarty w kroku 320. Powoduje to odłączenie baterii głównej 25 od układu zasilającego 118 i dołączenie baterii pomocniczej 40. W kroku zapytania 325, za pomocą czujnika napięciowego 135 nadal monitoruje się dołączenie baterii pomocniczej 40 do układu zasilającego 118. Jeżeli rezystor pomiarowy 200 utrzymuje napięcie dodatnie, to w kroku 330 następuje ponowne sprawdzenie, czy napięcie baterii pomocniczej jest zbyt niskie. Jeżeli tak, to pierwszy wyłącznik 115 w kroku 335 zostaje zwarty, a drugi wyłącznik 120 w kroku 340 zostaje rozwarty, odłączając baterię pomocniczą 40 od układu zasilającego 118, a proces sterowania wraca do kroku 325. Jeżeli napięcie nie jest zbyt niskie, to procesor 125 jedynie kontynuuje monitorowanie trwającego dołączenia przez powrót do kroku 325.

Jeśli w kroku 325 nastąpi stwierdzenie, że napięcie na rezystorze pomiarowym 200 nie jest już większe od zera, to pierwszy wyłącznik 120 zostaje rozwarty w kroku 350, dołączając ponownie baterię główną 25. Proces sterowania następnie wraca do kroku 300, monitorując ponowne dołączenie baterii pomocniczej 40. Przy stosowaniu opisanych układów i algorytmu, ten alternatywny przykład wykonania działa w sposób następujący. Przy normalnej pracy, bateria pomocnicza 40 nie jest dołączona, a źródłem zasilania dla aparatu telefonicznego 10 jest bateria główna 25. Zatem przy normalnej pracy pierwszy wyłącznik 115 jest zwarty, tak że komórkowy aparat telefoniczny 10 pobiera prąd z głównej baterii 25. Drugi wyłącznik 120 podczas normalnej pracy pozostaje rozwarty. Mikroprocesor 125 komórkowego aparatu telefonicznego w sposób ciągły monitoruje czujnik napięciowy 135 określając napięcie na rezystorze pomiarowym 200.

Jeśli następuje dołączenie baterii pomocniczej 40, na rezystorze pomiarowym 200 powstaje spadek napięcia i za pomocą czujnika napięciowego 135 może być odczytane napięcie baterii pomocniczej 40. Mikroprocesor 125 następnie sprawdza, czy napięcie baterii pomocniczej 40 jest dostateczne do uruchamiania komórkowego aparatu telefonicznego 10. Jeżeli napięcie baterii pomocniczej 40 jest zbyt małe do uruchamiania komórkowego aparatu telefonicznego 10, to mikroprocesor 125 nie robi nic, a telefon pozostaje zasilany przez baterię główną25. Jeżeli napięcie baterii pomocniczej 40 jest dostatecznie wysokie, to mikroprocesor 125 zwiera drugi wyłącznik 120, umożliwiając pobieranie przez komórkowy aparat telefoniczny 10 prądu z baterii pomocniczej 40. Komórkowy aparat telefoniczny 10 następnie rozwiera pierwszy wyłącznik 115 dla zapobieżenia pobieraniu dodatkowego prądu z baterii głównej 25.

Komórkowy aparat telefoniczny 10 utrzymuje pierwszy wyłącznik 115 w stanie rozwarcia, a drugi wyłącznik 120 w stanie zwarcia tak długo, aż napięcie baterii pomocniczej 40 spadnie poniżej minimalnego poziomu progowego, lub aparat telefoniczny 10 zostanie odłączony od baterii pomocniczej 40. W obu przypadkach, pierwszy wyłącznik 115 jest zwarty, tak że aparat telefoniczny 10 może być zasilany przez baterię główną 25. Drugi wyłącznik 120 jest rozwarty dla ułatwienia przyszłego wykrycia baterii pomocniczej 40 o napięciu dostatecznym do zasilania telefonu.

184 752

FIG.3

184 752

FIG.4

G = wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego Vdd

Wzm. oper. 1

150

ΙΟΟηΐΩ Rezystor pomiarowy

V2

ΛΛΛτ

V1 —Wr ⁶² *75K rv-rT

162

75K

155a

Vo1=G(V1-V2)

Wyjście

Wzm. oper. 2

V1 -

Vo2=G(V2-V1)

155b

170

184 752

FIG.5

184 752

FIG.6

184 752

FIG.7

184 752

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do przełączania między baterią główną i wymienialną baterią pomocniczą w urządzeniu elektronicznym, znamienne tym, że jest zaopatrzone w pierwszy wyłącznik (115) przyporządkowany baterii głównej (25) i drugi wyłącznik (120) przyporządkowany baterii pomocniczej (40), łączące te baterie (25, 40) z układem zasilania (118) urządzenia elektronicznego, w czujnik prądowy (130) do wykrywania przepływu prądu zainicjowanego przez dołączenie baterii pomocniczej (40) i mający wyjście sygnału prądowego, oraz w czujnik napięciowy (135) do sprawdzenia czy bateria pomocnicza (40) zapewnia zadany wstępnie poziom napięcia i mający wyjście sygnału napięciowego, przy czym wyjście czujnika prądowego (130) i wyjście czujnika napięciowego (135) dołączone są do procesora (125), a wyjścia sygnałów sterujących procesora (125) są dołączone do sterujących zacisków pierwszego i drugiego wyłącznika (115, 120) dla dołączenia i odłączenia baterii głównej (25) i baterii pomocniczej (40) w zależności od sygnału napięciowego i sygnału prądowego.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że czujnik prądowy (130) jest połączony z rezystorem pomiarowym (150) urządzenia elektronicznego, włączonym między baterię pomocniczą (40) i drugi wyłącznik (120).
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że czujnik prądowy (130) jest zaopatrzony w dwa wzmacniacze operacyjne (155a, 155b) do pomiaru napięcia różnicowego na rezystorze pomiarowym (150), a każdy z tych wzmacniaczy operacyjnych (155a, 155b) jest dołączony do jednego wejścia sterującego elementu LUB (170), mającego wyjście sygnału prądowego wskazującego przepływ prądu w rezystorze pomiarowym (150).
4. Urządzenie do przełączania między baterią główną i wymienialną baterią pomocniczą w urządzeniu elektronicznym, znamienne tym, że jest zaopatrzone w pierwszy wyłącznik (115) przyporządkowany baterii głównej (25) i drugi wyłącznik (120) przyporządkowany baterii pomocniczej (40), łączące te baterie (25, 40) z układem zasilania (118) urządzenia elektronicznego, które zaopatrzone jest w rezystor pomiarowy (200) ze spadkiem napięcia występującym w odpowiedzi na dołączenie baterii pomocniczej (40), który to rezystor pomiarowy (200) jest dołączony do wejścia czujnika napięciowego (135), na którego wyjściu jest pierwszy sygnał napięciowy przyporządkowany spadkowi napięcia na rezystorze pomiarowym (200) i drugi sygnał napięciowy przyporządkowany dołączeniu baterii pomocniczej (40) doprowadzającej zadany wstępnie poziom napięcia, który to czujnik napięciowy dołączony jest do procesora (125), przy czym wyjścia sygnałów sterujących procesora (125) są dołączone do sterujących zacisków pierwszego i drugiego wyłącznika (115, 120) dla dołączenia i odłączenia baterii głównej (25) i baterii pomocniczej (40) w zależności od sygnałów napięciowych, pierwszego i drugiego.