PL185346B1 - Sposób automatycznej sygnalizacji stanu rozładowania baterii oraz bezprzewodowe alarmowe urządzenie telekomunikacyjne z automatyczną sygnalizacją stanu rozładowania baterii - Google Patents

Abstract

4. B e z p rz e w o d o w e a la rm o w e u rz a d z e n ie te le k o - m u n ik a c y jn e z a u to m a ty c z n a s y g n a liz a c ja s ta n u ro z la d o - w a n ia b a te rii, d o s to s o w a n e d o u ru c h a m ia n ia w k ilk u sta n a c h , o b e jm u ja c y c h s ta n w y la c z e n ia z a s ila n ia i stan s p ra w d z a n ia b a te rii, z a w ie ra ja c e b a te rie o p e w n y m p o - z io m ie n a la d o w a n ia d la d o s ta r c z a n ia e n e rg ii e le k try c z n e j d o u rz a d z e n ia , d o la c z o n a d o u k la d u k o n tro ln e g o d o m o n ito r o w a n ia p o z io m u n a la d o w a n ia tej b a te rii i g e n e - ro w a n ia s y g n a lu p o z io m u n a la d o w a n ia b a te rii, p r o p o r- c jo n a ln e g o d o p o z io m u n a la d o w a n ia b a te rii, o ra z p ro c e - so r p o la c z o n y z u k la d e m k o n tro ln y m p o z io m u n a la d o w a - n ia b a te rii, k tó ry je s t z a o p a tr z o n y w lic z n ik , d la p o m ia ru sy g n a lu p o z io m u n a la d o w a n ia b a te rii, p o p rz e js c iu do sta n u s p ra w d z a n ia b a te rii i g e n e r o w a n ia s y g n a lu a la rm o - w e g o je z e li s y g n a l p o z io m u n a la d o w a n ia b a te rii je s t m n ie js z y o d p o z io m u z a d a n e g o , znam ienne tym , ze lic z n ik c z a s u (2 0 2 ) je s t p o la c z o n y z b a te r ia (1 4 0 ) i je s t u ru c h o m io n y w s t a n ie w y la c z e n ia , d la w p ro w a d z e n ia u rz a d z e n ia w s ta n s p ra w d z a n ia b a te rii p o u p ly w ie z a d a - n e g o o k re s u w k tó ry m u rz a d z e n ie j e s t w s ta n ie w y la c z e - n ia . p rz y c z y m w s ta n ie g e n e r o w a n ia s y g n a lu a la rm o w e - g o w la c z o n y j e s t u k la d te le k o m u n ik a c y jn y w u rz a d z e n iu d la n a w ia z a n ia a u to m a ty c z n e j la c z n o s c i b e z p r z e w o d o w e j z w y b ra n y m te le fo n e m o o k r e s lo n y m n u m e rz e d la p rz e - k a z a n ia o s trz e z e n ia o n is k im s ta n ie n a la d o w a n ia b a te rii. F IG . 2 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycznej sygnalizacji stanu rozładowania baterii oraz bezprzewodowe alarmowe urządzenie telekomunikacyjne z automatyczną sygnalizacją stanu rozładowania baterii. Generalnie, wynalazek dotyczy urządzenia monitorującego do przenośnego ręcznego telefonu bezprzewodowego.

Przenośne telefony komórkowe zapewniają łączność telekomunikacyjną z telefonami tradycyjnymi (przewodowymi) i innymi telefonami komórkowymi. Te przenoszone w ręku telefony komórkowe są zasilane z małych baterii akumulatorowych, które zwykle zapewniają pewną ograniczoną liczbę godzin aktywnego czasu wywołań. Po rozładowaniu akumulatorów, wymagają one ponownego naładowania lub wymiany, przed następnym wykorzystaniem telefonu do rozmów telefonicznych. Jakkolwiek pewne typy telefonów komórkowych są zasilane z większych akumulatorów, na przykład akumulatorów samochodowych, lub są wkładane wtykowe bezpośrednio do gniazda ściennego, to wynalazek dotyczy telefonów zasilanych z akumulatorów dostatecznie małych dla umożliwienia eksploatacji przenośnej. Chodzi tu o sposób i urządzenie do periodycznego monitorowania stopnia naładowania baterii i generowania w razie potrzeby ostrzeżeń o rozładowaniu akumulatora, kiedy użytkownik przełączył telefon w stan wyłączenia.

Znane telefony komórkowe są wykorzystywane jako telefony przenośne, włączane przez użytkownika, kiedy użytkownik postanawia wygenerować lub odebrać wywołanie telefoniczne. Ponadto, podczas stanu gotowości do odbioru połączenia telefonicznego, telefon przełącza się w stan oczekiwania o małym poborze mocy, jak to przedstawiono w opisie patentowym nr US 5 179 724 pod tytułem „Conserving Power in Hand-Held Mobile Telephones During A Receiving Mode of Operation” (Oszczędzanie zasilania w miniaturowych telefonach przenośnych w odbiorczym trybie pracy). Stany oczekiwania o niskim poborze mocy z funkcjami monitorowania akumulatorów opracowano również dla zastosowań w telefonach nie-komórkowych, jak na przykład w komputerach, co przedstawiono w opisie patentowym nr US 5 600 282, pod tytułem „Low Power Consumption Oscillator Circuit” (Układ generatora o niskim poborze mocy) oraz w publikowanym japońskim zgłoszeniu patentowym JA-0238933. Jednakże, kiedy użytkownik nie generuje wywołania i nie oczekuje na wywołanie, telefon komórkowy jest zwykle wyłączony dla zaoszczędzenia energii zmagazynowanej w akumulatorze. Przy wyłączaniu telefonu komórkowego wyłączane są wszystkie części telefonu pobierające moc, włącznie z czujnikami baterii, jak to przedstawiono w opisie patentowym nr US 5 570 025. Minimalizuje to prąd pobierany z akumulatora i tym samym przedłuża okres pracy telefonu po naładowaniu akumulatora. Wskutek tego wiele z istniejących telefonów po włączeniu nie wykonuje żadnych funkcji.

Telefon komórkowy w stanie włączenia, powiadamia użytkownika, kiedy pozostający stan naładowania akumulatora jest mały. Użytkownik jest alarmowany o stanie niskiego naładowania krótko przed momentem, w którym telefon przestaje działać. Ponadto, większość aktualnie spotykanych telefonów komórkowych ma alarm o niskim stanie naładowania zaimplementowany jako sygnał akustyczny lub jako komunikat na wyświetlaczu telefonu, który alarmuje użytkownika, że akumulator wymaga naładowania. Dla określenia, czy akumulator jest rozładowany i dla wygenerowania alarmu, niektóre telefony komórkowe zaopatrzone są w układy elektroniczne monitorujące stan naładowania akumulatora i generujące alarm, kiedy stan naładowania spada poniżej określonego poziomu. Do wykonywania programów, uruchamiania obwodów monitorowania akumulatora i generacji alarmu telefon komórkowy wymaga zasilania.

Telefony komórkowe mają wiele zastosowań, włącznie z zastosowaniem alarmowym do wzywania policji, pogotowia ratunkowego lub pomocy drogowej. Faktycznie, niektórzy uzyt4

185 346 kownicy wyrażają życzenie umieszczenia telefonu komórkowego w swoim samochodzie lub innym pojeździe jedynie do celów alarmowych. Na przykład, rodzice jeżdżącego samochodem nastolatka mogą zainstalować alarmowy 'telefon komórkowy w samochodzie i pouczyć dziecko, że telefon jest przeznaczony do wykorzystania tylko awaryjnego. Podobnie, wspinacz wysokogórski może nosić ze sobą lekki telefon komórkowy do wezwania pomocy w razie niebezpieczeństwa. Poza tym, w przyszłości mogą być rozprowadzane na rynku awaryjne telefony komórkowe mające jako jedyną funkcję - wywoływanie wyznaczonego alarmowego numeru telefonicznego, na przykład domu, lub „911”, po włączeniu zasilania.

Jeżeli telefon komórkowy ma służyć jako telefon alarmowy, to krytyczny jest dostateczny stan naładowania w momencie włączenia zasilania telefonu i realizacji z niego wywołania.

Każdy akumulator do alarmowego telefonu komórkowego musi dostarczać prąd elektryczny w ilości dostatecznej do zasilania telefonu i umożliwiać nadawanie wywołań z telefonu, nawet po miesiącach, lub nawet latach uśpienia. Akumulatory awaryjne tracą swój ładunek po pozostawieniu na dłuższe okresy czasu. Akumulatory mogą tracić ładunek po zbyt długim okresie uśpienia, w wyniku właściwości samorozładowania akumulatorów, lub w wyniku upływu z akumulatorów, lub też wystąpienia wady akumulatora. W każdym z tych przypadków, w momencie wystąpienia niebezpieczeństwa i włączenia telefonu komórkowego, akumulator może nie być naładowany w dostatecznym stopniu dla realizacji wezwania pomocy. Niedziałanie awaryjnego telefonu komórkowego może pogorszyć sytuację niebezpieczną, uniemożliwiając osobie potrzebującej pomocy wezwanie policji, pogotowia ratunkowego lub innej pomocy. Odpowiednio do tego, występuje potrzeba upewniania się, że akumulatory stosowane do zasilania alarmowych telefonów komórkowych mają zmagazynowaną dostateczną ilość energii elektrycznej do zasilania telefonu po dłuższych okresach pozostawiania w uśpieniu. Ponadto, występuje zapotrzebowanie na zapewnienie generacji ostrzeżenia, niezwłocznie w momencie utraty przez akumulatory ładunku.

Znany jest sposób adaptacji telefonu komórkowego do zastosowania w przydrożnych skrzynkach alarmowych. Jak to przedstawiono w opisach patentowych o numerach US 4 788 711 i US 5 377 256, telefony komórkowe są zainstalowane w sposób trwały w przydrożnych budkach telefonicznych i są zaprogramowane wstępnie do wzywania centralnego dyspozytora oddziału policji, lub innej instytucji państwowej. Zainstalowanie telefonu komórkowego w przydrożnej budce telefonicznej nie musi nastręczać problemów z akumulatorami, ponieważ te trwale zainstalowane telefony mogą być zasilane z ulicznej sieci zasilającej. Ponadto, te zainstalowane w budkach telefony komórkowe są zawsze włączone, tak że mogą one być monitorowane przez centralnego dyspozytora i mogą regularnie realizować funkcje autokonserwacyjne. Na przykład, telefon komórkowy jest programowany wstępnie i automatycznie wywołuje dyspozytora sprawdzając, czy działa poprawnie, lub w celu meldowania o trudnościach wykrytych przez telefon odnośnie jego działania. Jeżeli podtrzymywana bateria akumulatorowa w telefonie komórkowym okazuje się rozładowana, to aktywny telefon komórkowy wykrywa słabe naładowanie akumulatora i zamelduje stan słabego naładowania do centralnego dyspozytora podczas najbliższego wywołania w celu podania stanu. Jednakże urządzenia i sposoby wykorzystywane w przypadku budek przydrożnych na bazie telefonu komórkowego nie stanowią rozwiązań stanowiących przesłankę do niniejszego wynalazku, który zapewnia realizację fhnkcji testowych i ostrzegawczych podczas wyłączenia telefonu, a budki wywołania awaryjnego albo nie mają stanu „wyłączenie”, ani nie realizują żadnej funkcji w stanie „wyłączenie”.

Wielu użytkowników telefonów komórkowych zakupuje telefony do zastosowań zabezpieczających, a zwłaszcza do użytku głównie w sytuacjach niebezpiecznych. Telefon bezpieczeństwa (zwany również telefonem alarmowym) najczęściej zawiera baterie alkaliczne lub baterie innego typu, które wytrzymują długi okres przechowywania. Jakkolwiek telefon bezpieczeństwa jest wykorzystywany rzadko, to ważne jest, aby po włączeniu zasilania skutecznie zrealizował wywołanie, a ponieważ jest wykorzystywany w sytuacjach niebezpiecznych, to dla skutecznego realizowania wywołania musi być spełnionych wiele wymagań. Natomiast, ponieważ jest prawdopodobne przechowywanie telefonu bez dozoru i jego rzadkie wykorzystywanie, to użytkownik może zapomnieć w odpowiednim momencie wymienić lub dołado185 346 wać baterie. Istniejące telefony komórkowe zawierają środki ostrzegania o niskim poziomie ładunku baterii, lecz są one nieodpowiednie dla telefonów bezpieczeństwa, ponieważ ostrzeżenia występują dopiero po włączeniu telefonu przez użytkownika. Nie są wykonywane żadne sprawdzenia, ani nie są generowane żadne ostrzeżenia, kiedy telefon jest wyłączony.

Sposób automatycznej sygnalizacji stanu rozładowania baterii, w bezprzewodowym urządzeniu telekomunikacyjnym dostosowanym do uruchamiania w kilku stanach, obejmujących stan wyłączenia zasilania i stan sprawdzania baterii, zaopatrzonym w baterię zapewniającą zasilanie elektryczne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w stanie wyłączenia zasilania urządzenia, uruchamia się blok czasowy w urządzeniu i odmierza się wyznaczony okres czasu pozostawania urządzenia w stanie wyłączenia, wyprowadza się urządzenie do stanu sprawdzania baterii po upływie wyznaczonego okresu czasu, przeprowadza się pomiar poziomu naładowania baterii i generuje się sygnał poziomu naładowania baterii, proporcjonalny do poziomu naładowania baterii i generuje się sygnał alarmu jeżeli ładunek baterii spadł poniżej zadanego poziomu, oraz zestawia się połączenie bezprzewodowe do wybranego telefonu o określonym numerze i nadaje się sygnał alarmowy, przy czym po etapie pomiaru poziomu naładowania baterii, jeżeli naładowanie baterii przekracza zadany poziom, wyłącza się zasilanie co najmniej jednego układu, procesora i układu monitorowania, oraz powraca się do etapu uruchomienia bloku czasowego dla odmierzenia wyznaczonego okresu czasu pozostawania urządzenia w stanie wyłączenia, jak na początku procesu.

Korzystnym jest, że etap pomiaru poziomu naładowania baterii i generowania sygnału poziomu naładowania baterii, proporcjonalnego do poziomu naładowania baterii, realizuje się przez przyłożenie do baterii obciążenia elektrycznego.

Korzystnym jest, że alarm o niskim poziomie naładowania baterii obejmuje ostrzeżenie werbalne.

Bezprzewodowe alarmowe urządzenie telekomunikacyjne z automatyczną sygnalizacją stanu rozładowania baterii, dostosowane do uruchamiania w kilku stanach, obejmujących stan wyłączenia zasilania i stan sprawdzania baterii, zawierające baterię o pewnym poziomie naładowania dla dostarczania energii elektrycznej do urządzenia, dołączoną do układu kontrolnego do monitorowania poziomu naładowania tej baterii i generowania sygnału poziomu naładowania baterii, proporcjonalnego do poziomu naładowania baterii, oraz procesor połączony z układem kontrolnym poziomu naładowania baterii, który jest zaopatrzony w licznik, dla pomiaru sygnału poziomu naładowania baterii, po przejściu do stanu sprawdzania baterii i generowania sygnału alarmowego, jeżeli sygnał poziomu naładowania baterii jest mniejszy od poziomu zadanego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że licznik czasu jest połączony z baterią i jest uruchomiony w stanie wyłączenia, dla wprowadzenia urządzenia w stan sprawdzania baterii po upływie zadanego okresu w którym urządzenie jest w stanie wyłączenia, przy czym w stanie generowania sygnału alarmowego włączony jest układ telekomunikacyjny w urządzeniu dla nawiązania automatycznej łączności bezprzewodowej z wybranym telefonem o określonym numerze, dla przekazania ostrzeżenia o niskim stanie naładowania baterii.

Korzystnym jest, że urządzenie dodatkowo zawiera układy telekomunikacyjne zasilane w okresie sprawdzania stanu baterii.

Korzystnym jest, że układ kontrolny monitorowania poziomu naładowania baterii jest zaopatrzony w przetwornik analogowo-cyfrowy, który wstanie wyłączenia zasilania jest zablokowany. Korzystnym jest, że licznik czasu w stanie sprawdzania baterii jest zablokowany i ponownie inicjalizowany.

Korzystnym jest, że urządzenie jest telefonem komórkowym zaopatrzonym w układ nadawczy, antenę i układ syntetycznego głosu połączony ze sterującym procesorem, a sygnał alarmowy jest podany do komórkowej sieci łączności telefonicznej poprzez układ nadawczy 114 i antenę 118 do telefonu o numerze przechowywanym w pamięci nieulotnej 136 dołączonej do procesora 120, a w okresie nawiązanej łączności na wyjściu układu syntezy głosu 128 występuje sygnał syntetycznego ostrzeżenia głosowego o niskim poziomie naładowania baterii.

Przy stosowaniu rozwiązania według wynalazku, telefon komórkowy zawiera blok czasowy o małym poborze mocy. który działa, kiedy telefon jest w stanie wyłączenia. Blok cza6

185 346 sowy „budzi” procesor w telefonie, czyli włącza zasilanie, w zadanych odstępach czasu, na przykład jeden raz dziennie lub tygodniowo. Po każdym, sterowanym z bloku czasowego „przebudzeniu”, procesor realizuje test dla wyznaczenia pozostałego ładunku baterii. Można tego dokonywać przez pomiar napięcia baterii, lub inną konwencjonalną metodą monitorowania ładunku baterii. Jeżeli pojemność baterii jest odpowiednia, to procesor telefonu powoduje wyłączenie i ponowne uruchomienie bloku czasowego. Jeżeli pojemność baterii jest mała, to generowane jest ostrzeżenie.

Ostrzeżenie polega korzystnie na automatycznym wywołaniu komórkowym zadanego z góry numeru, który jest załadowywany przez użytkownika lub wprowadzany poprzez klawiaturę i/lub złącze systemowe, a również na innych konwencjonalnych wydawanych przez telefon ostrzeżeniach, jak sygnały dźwiękowe, wyświetlanie itp. Po nawiązaniu połączenia, „ostrzeżenie” składa się z określonego tonu, kombinacji tonów, komunikatu głosowego (co wymaga syntezy głosu w telefonie), lub danych.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy telefonu komórkowego, fig. 2 - schemat blokowy obwodu monitorowania baterii, sprzężonego z mikrokontrolerem telefonu komórkowego, a fig. 3A i 3B przedstawiają sieci działań oprogramowania wykorzystywanego przez mikrokontroler do monitorowania poziomu ładunku baterii, generowania ostrzeżeń o niskim stanie baterii i do sterowania odbiornikiem.

Na figurze 1 przedstawiono schemat elektryczny miniaturowego przenośnego telefonu komórkowego 100 odpowiadającego idei wynalazku. Chociaż zasady według wynalazku odnoszą się zwłaszcza do wykorzystania w miniaturowych telefonach przenośnych, to mają również zastosowanie do wszelkiego sprzętu telekomunikacyjnego łączności bezprzewodowej zasilanego z baterii, w którym pożądane jest zmniejszenie poboru mocy. Części składowe telefonu komórkowego są konwencjonalne, z wyjątkiem obwodu monitorowania baterii, który jest aktywny nawet kiedy telefon jest wyłączony.

Telefon komórkowy 100 według wynalazku zawiera urządzenie nadawczo-odbiorcze 112 z układem nadawczym 114 i układem odbiorczym 116, które są sprzężone ze wspólną anteną 118. Układy nadawczy 114 i odbiorczy 116, są sterowane za pomocą procesora, korzystnie mikrokontrolera 120, który stanowi jeden z wielu znanych mikrokontrolerów, ogólnie dostępnych. Sygnały foniczne do nadawania, lub sygnały foniczne, które mają być odbierane, przechodzą przez obwód obróbki fonicznej 122, w którym przetwarzane są odebrane sygnały foniczne na sygnały odpowiednie dla głośnika 124 oraz sygnały elektryczne z mikrofonu 126 na sygnały doprowadzane do układu nadawczego 114. Ponadto, do układu obróbki fonicznej 122 są doprowadzane sygnały mowy syntetyzowanej, jak na przykład „ostrzeżenie o wyczerpaniu baterii”, z generatora głosowego 128, który jest sterowany za pomocą mikrokontrolera 120.

Do sterującego mikrokontrolera 120 dołączony jest również wyświetlacz 130 dla telefonu komórkowego, który odbiera sygnały wejściowe z klawiatury 132 telefonu. Na przykład klawiatura może być wykorzystywana do wprowadzania przynajmniej jednego numeru telefonicznego przechowywanego w komórce pamięci przyporządkowanej do zespołu nastawy 134 ustawiającego informacje użytkownika w pamięci nieulotnej 136 przyporządkowanej do mikrokontrolera. W określonej lokacji pamięci nieulotnej 135 są również przechowywane wykonywalne instrukcje programowe. Mikrokontroler 120 może również uzyskiwać dostęp do pamięci ulotnej 138, jako lokacji zapamiętywania tymczasowego.

Prąd elektryczny do uruchamiania części składowych telefonu komórkowego dostarczany jest z baterii 140, na przykład baterii alkalicznej. Bateria jest dołączona do większości części składowych za pośrednictwem wyłącznika 142. Stabilizator 218 dołączony do baterii 140 zapewnia niezmienne napięcie Vcc dla innych elektrycznych części składowych w telefonie, z wyjątkiem obwodów sprawdzających. Kiedy wyłącznik 142 jest rozwarty (OFF) bateria jest odłączona od innych części składowych telefonu, z wyjątkiem układu kontrolnego 148, który jest zawsze dołączony do baterii 140. Poza baterią 140, zasilanie telefonu może się odbywać za pomocą transformatora 144, który dołączony jest do zacisków ładowania 146 telefonu. Transformator 144 może służyć również do ponownego ładowania baterii 140, jeśli stosuje się baterię akumulatorową.

185 346

Na figurze 2 przedstawiono schemat układu kontrolnego 148 do sprawdzania baterii. W opisie terminy „ustawiony” i „wysoki” oznaczają ten poziom logiczny, który jest wyższy z dwóch ważnych cyfrowych stanów wyjściowych, „skasowany” lub „niski” oznaczają ten poziom logiczny, który jest niższy z dwóch ważnych cyfrowych stanów wyjściowych.

Układ kontrolny 148 do sprawdzania baterii monitoruje poziom ładunku baterii 140 przez przykładanie obciążenia do baterii i następnie pomiar napięcia baterii. Obciążenie jest przykładane do baterii przez włączenie obwodów w telefonie.

Układ kontrolny 148 na swym wyjściu podaje określoną wartość cyfrową odpowiadającą napięciu baterii, która z kolei reprezentuje stan naładowania baterii. Wyjściowy poziom napięcia z baterii 140 jest podawany na przetwornik analogowo-cyfrowy (A/D) 206, który transformuje poziom napięcia doprowadzonego z baterii na wyjściową wartość cyfrową na magistrali 208 z przetwornika analogowo-cyfrowego 206 do mikrokontrolera 120. Mikrokontroler 120 porównuje wartość cyfrową reprezentującą poziom naładowania baterii z zadaną wartością przechowywaną w pamięci nieulotnej 136 [fig. 1] dla upewnienia się, czy poziom naładowania baterii jest dostateczny do zasilania telefonu i realizacji radiowej łączności alarmowej. Jeżeli poziom naładowania baterii znajduje się poniżej zadanego poziomu, mikrokontroler inicjuje sekwencję alarmową.

Układ kontrolny 148 zawiera licznik 202 bloku czasowego, generator 210, przetwornik analogowo-cyfrowy (A/D) 206 oraz rezystory R2 i R3. Zewnętrzne, lecz przyporządkowane do układu kontrolnego 148 są diody Dl - D5, pozostałe rezystory (Rl), przełączniki (Sn), stabilizator 218, układ poziomowania 220 napięcia, bateria 140 i mikrokontroler 120. Generator 210 zapewnia sygnał zegarowy wykorzystywany przez licznik 202 do odmierzania czasu okresów uśpienia (wyłączenia zasilania) telefonu komórkowego, a zwłaszcza, okresów między momentami budzenia się mikrokontrolera. Licznik 202 ma wejście zegara z generatora, wejście ładowania 203 z mikrokontrolera 120 i wyjście do pierwszego wyłącznika SI (142) baterii. Licznik 202 zawiera korzystnie szereg kaskadowo włączonych przerzutników bistabilnych, po jednym stopniu na bit licznika, lub stanowi dowolny inny układ liczący. Każdy impuls zegarowy z generatora 210 powoduje zmniejszenie stanu licznika o jeden. Kiedy stan licznika 202 wynosi zero, w liczniku rozpoczynają się dwa działania: po pierwsze - impulsy zegarowe z oscylatora są niedopuszczane do taktowania licznika, zatrzymując w ten sposób proces liczenia, a po drugie - ustawione zostaje wstań wysoki wyjście licznika, dla zwarcia pierwszego wyłącznika SI (142). Powoduje to podanie zasilania z baterii do mikrokontrolera 120 i innych obwodów telefonu. Kiedy licznik 202 działa i ma wartość nie-zerową, to na jego wyjściu jest stan niski, dla włączenia pierwszego wyłącznika SI (142). Wejście 203 ładowania z mikrokontrolera 120, kiedy jest wstanie wysokim, blokuje proces zliczania i załadowuje licznik 202 zadaną wartością nie-zerową (wartością inicjalizacyjną), która odpowiada zadanemu okresowi uśpienia. Licznik 202 działa (liczy), kiedy wejście ładowania 203 zmienia stan z wysokiego na niski, a czas wymagany przez licznik 202 na zejście do zera zależy od wartości załadowanej do licznika 202 i częstotliwości generatora 210. Wartości te wybiera się dla wygenerowania czasu upływu wynoszącego jeden dzień, do jednego tygodnia, lub innego okresu zapisanego w pamięci.

Przetwornik analogowo-cyfrowy 206 ma (podobnie, jak generator 210 i licznik 202) analogowe napięcie wejściowe bezpośrednio z baterii 140, która nie jest odłączana przez pierwszy wyłącznik SI. Przetwornik analogowo-cyfrowy 206 ma wejście odblokowujące 212 i wyjście cyfrowe 213 na linię magistrali 208. Proces przetwarzania analogowo-cyfrowego (A/D) daje w wyniku wartość cyfrową, która jest proporcjonalna, lub w inny sposób reprezentatywna dla analogowego poziomu napięciowego z baterii. Przetwornik analogowo-cyfrowy 206 jest odblokowany podczas procesu przebudzania, inicjowanego kiedy licznik 202 włącza zasilanie do mikrokontrolera 120 za pośrednictwem pierwszego wyłącznika SI. Kiedy wejście odblokowujące 212 przetwornika analogowo-cyfrowego 206 jest wstanie wysokim, realizowane jest przetwarzanie napięcia, a wartość cyfrowa jest przesyłana do mikrokontrolera 120. Konwersja odbywa się, kiedy pozostałe obwody są zasilane, tak ze napięcie baterii jest mierzone przy dołączonym do baterii obciążeniu. Kiedy wejście blokujące przetwornika jest w stanie niskim, to nie realizowane jest przetwarzanie, a na wyjściu cyfrowym 213 napięcie nie występuje.

185 346

Pierwszy wyłącznik SI (142) po zwarciu kieruje zasilanie do mikrokontrolera 120 i pozostałych układów telefonu 142, zwłaszcza obwodów fonicznych, z wyjątkiem układu kontrolnego 148, który otrzymuje zasilanie bateryjne bezpośrednio z wyłączników. Pierwszy wyłącznik SI jest uaktywniony napięciem sterującym Vcntl· Kiedy napięcie sterujące Vcntl jest niskie, pierwszy wyłącznik SI zostaje rozwarty. Kiedy napięcie sterujące Vcntl jest wysokie, pierwszy wyłącznik SI jest zwarty. Drugi wyłącznik S2 odpowiada przyciskowi zasilania i jest zwykle rozwarty. Użytkownik naciska go w celu włączania i wyłączania telefonu. Diody Dl, D2 i D3 oraz rezystor R1 stanowią bramkę operatora logicznego „lub” (OR) 250 [fig. 1], która uaktywnia pierwszy wyłącznik SI, kiedy po pierwsze wciśnięty jest przycisk drugiego wyłącznika S2, po drugie licznik 202 daje na wyjściu stan wysoki sygnału odblokowującego, lub po trzecie, kiedy mikrokontroler 120 wprowadza diodę D3 w stan ustawienia. Zawsze kiedy anody diod D1, D2 lub D3 są ustawione na poziomie wysokim, napięcie sterujące jest podawane na pierwszy wyłącznik SI, powodując jego zamknięcie.

Uproszczona sieć działań z fig. 3A i 3B przedstawia logikę instrukcji programowych, zapamiętanych w pamięci nieulotnej 135, niezbędnych do sterowania funkcjami monitorowania baterii. Kiedy użytkownik naciska przycisk drugiego wyłącznika S2 (który może być przyciskiem klawiatury 132), następuje podanie napięcia baterii na anodę diody D2, powodując, że napięcie sterujące podane na pierwszy wyłącznik SI ma poziom wysoki. W takich warunkach następuje zwarcie tego wyłącznika SI, powodując podanie napięcia baterii do stabilizatora 218. Stabilizator 218 podaje stabilizowane napięcie do mikrokontrolera 120 i pozostałych układów 214 telefonu. Kiedy mikrokontroler 120 zaczyna wykonywanie programu, testuje wyjście Vclmp układu poziomowania 220 w celu sprawdzenia, czy drugi wyłącznik S2 jest zwarty (wskazując włączenie spowodowane przez wstępny krok wejściowy 304 użytkownika). Jeżeli poziomowane napięcie jest wysokie, wskazując, że drugi wyłącznik S2 użytkownika jest zwarty, to mikrokontroler 120 ustawia poziom anody diody D3 jako wysoki. Stanowi ona drugie źródło prądu dla rezystora R1 w celu utrzymania wysokiego poziomu napięcia sterującego Vcntl (w celu zamknięcia pierwszego wyłącznika SI), i nadal podaje prąd do telefonu. To ustawienie stanu diody D3 w etapie 306 „podtrzymuje” telefon w stanie włączenia (ON), umożliwiając użytkownikowi zwolnienie drugiego wyłącznika S2, z pozostawieniem telefonu nadal włączonego. Poziom wyjściowy mikrokontrolera 120 wyprowadzany na diodę D2 pozostaje wysoki aż do wyłączenia telefonu przez użytkownika lub samoczynnego wyłączenia się telefonu.

Kiedy telefon został wyłączony przez użytkownika (co mikrokontroler wykrywa za pośrednictwem wyjścia poziomowanego), program realizuje rozgałęzienia na grupy instrukcji, które zapewniają właściwości funkcjonalne wymagane przez użytkownika dla normalnej obsługi telefonu komórkowego. Właściwości funkcjonalne reprezentowane krokiem 308, są konwencj onalne.

W kroku 310, poziom wyjściowy mikrokontrolera 120 na diodzie D4 jest ustawiany jako wysoki, dla zablokowania liczenia licznika i dla załadowania go wartością inicjalizacyjną. Ponadto, przez ustawienie wysokiego poziomu na diodzie D3, na linii 230 mikrokontroler 120 jest wstanie monitorować napięcie baterii przez odblokowanie przetwornika analogowo-cyfrowego 206 i umożliwienia wyprowadzenia wartości cyfrowej napięcia baterii na linię magistrali 208. W celu wyłączenia telefonu, użytkownik naciska ponownie drugi wyłączni S2, co jest wykrywane przez mikrokontroler 120 przez monitorowanie sygnału wyjściowego z układu poziomowania 220. Po sprawdzeniu, że drugi wyłącznik S2 jest zwarty, mikrokontroler 120 kasuje wyjście na diodę D3, na linii 231 powodując otwarcie pierwszego wyłącznika SI i odłączenie zasilania od mikrokontrolera 120 i pozostałych układów 214 telefonu.

Kiedy mikrokontroler 120 nie jest już zasilany, sygnał wejściowy diody D4 staje się niski odblokowując licznik 202 i uruchamiając liczenie. Podobnie, mikrokontroler 120, bez zasilania umożliwia zmianę stanu diody D3 na niski i zablokowanie przetwornika analogowocyfrowego 206. Podczas gdy telefon jest w stanie wyłączenia, licznik odmierza okres uśpienia. Kiedy stan licznika osiąga zero (0), proces liczenia zatrzymuje się i następuje ustawienie w stan wysoki wyjścia licznika 202. Przy tym ustawieniu wyjścia następuje podanie napięcia powodującego zwarcie pierwszego wyłącznika SI. Powoduje to przyłożenie napięcia baterii do stabilizatora 218, który podaje zasilanie do mikrokontrolera 120. Kiedy mikrokontroler 120

185 346 rozpoczyna wykonywanie instrukcji, to znaczy budzi się, najpierw sprawdza wyjście układu poziomowania 220 określając, czy drugi wyłącznik S2 jest zwarty (co wskazuje na włączenie zasilania przez użytkownika - patrz krok 304). W niniejszym przypadku, drugi wyłącznik S2 nie jest zwarty, ponieważ zasilanie zostało podane przez układ kontrolny 148, a nie przez użytkownika. Mikrokontroler 120 następnie ustawia poziom wyjściowy dla diody D3, która stanowi drugie źródło prądu podtrzymujące zwarcie pierwszego wyłącznika SI. To działanie „podtrzymuje” telefon wstanie włączenia (ON), w kroku 312. Poziom wyjściowy z mikrokontrolera 120 do diody D3 pozostaje wysoki, podczas realizacji sprawdzenia baterii dla upewnienia się, że mikrokontroler 120 i inne układy telefonu są podczas sprawdzania baterii zasilane.

Po włączeniu mikrokontrolera 120 przez układ kontrolny 148, mikrokontroler 120 ustawia w stanie wysokim poziom wyjściowy dla diody D4 na linii 232 dla ponownej inicjalizacji licznika 202 wartością początkową bloku czasowego, w kroku 314. Sygnał załadowania podany przez mikrokontroler 120 również blokuje licznik 202 podczas zasilania mikrokontrolera 120.

Próba baterii jest wykonywana przez mikrokontroler 120 przez włączenie najpierw pozostałych układów telefonicznych (dla przyłożenia obciążenia baterii), w kroku 316. Napięcie baterii, występując w warunkach obciążenia, jest miarodajne dla stanu naładowania baterii. Mikrokontroler 120 obciąża baterię sterując obwody wewnętrzne włączając je, czyli włączając zasilanie do wybranych układów telefonu, jak logika, przetwarzanie fonii, pamięć, DSP (cyfrowa obróbka sygnału), obwody odbiorcze i nadawcze. Środki sterowania mocą dla tych układów są szeroko stosowane do realizacji trybów „uśpienia”, które oszczędzaaą pojemności baterii podczas normalnych trybów działania, i są znane w stanie techniki. W odróżnieniu od tego, telefon może zawierać obciążenie (rezystor) i wyłącznik, specjalnie do obciążania baterii przy badaniach, przy czym wyłącznik podczas wykonywania badania jest sterowany przez mikrokontroler.

Mikrokontroler 120 odblokowuje przetwornik analogowo-cyfrowy 206 przez ustawienie wysokiego poziomu na diodzie D5, w kroku 318. Mikrokontroler 120 porównuje reprezentację cyfrowa poziomu napięcia baterii, otrzymaną z przetwornika analogowo-cyfrowego 206 z zapamiętanym poziomem progowym napięcia baterii, w kroku 320. Jeżeli porównanie napięcia baterii wskazuje, że pojemność baterii jest odpowiednia, to mikrokontroler 120 kasuje napięcie wejściowe diody D3 otwierając pierwszy wyłącznik SI i wyłączając telefon, w kroku 322. Jeżeli mikrokontroler 120 stwierdzi, że poziom naładowania baterii jest nieodpowiedni, to może wystąpić sygnał ostrzegawczy związany z baterią. Jak to pokazano na fig. 3B, kiedy program 300 decyduje o wygenerowaniu ostrzeżenia o niskim stanie baterii, to program może zainicjować szereg ostrzeżeń wizualnych, akustycznych i bezprzewodowych. W kroku 324, program stwierdza, czy telefon jest nastawiony (nastawy są przechowywane na przykład w pewnym obszarze 134 pamięci) do generacji wizualnego sygnału ostrzegawczego i, jeżeli telefon jest odpowiednio nastawiony, to na wyświetlaczu 130 pojawia się ostrzeżenie wizualne, w kroku 326. Podobnie, w krokach 328 i 332 mikrokontroler 120 stwierdza, czy telefon jest ustawiony na generowanie ostrzeżeń akustycznych i bezprzewodowych (wywołań telefonicznych). Po odblokowaniu mikrokontroler 120 spowoduje w kroku 330 rozgłaszanie ostrzeżenia akustycznego z telefonu, w etapie 330 i/lub nadanie ostrzeżenia przez układ nadawczy 114, na przykład ostrzeżenie głosem syntetyzowanym, pod zadany z góry numer telefonu, w kroku 334.

Na końcu sprawdzania baterii (i, odpowiednio, ewentualnych ostrzeżeń), telefon zostaje wyłączony, w kroku 322 lub 336, przez zresetowanie poziomu wyjściowego dla diody D3, która rozwiera pierwszy wyłącznik SI. Kiedy pierwszy wyłącznik SI się otwiera, mikrokontroler 120 przestaje pobierać moc ze stabilizatora 218. Po przerwaniu zasilania mikrokontrolera 120, poziom wejściowy diody D4 maleje, powodując w kroku 232 zmianę stanu wejścia załadowującego licznika na niski. Umożliwia to pracę licznika 202, począwszy od załadowania wartości inicjalizacyjnej do licznika, załadowanej, kiedy stan wejścia załadowującego był wysoki. Również, kiedy poziom wejściowy diody D5 na linii 230 jest niski, przetwornik analogowo-cyfrowy 206 jest zablokowany, włącznie z sygnałami wyjściowymi z przetwornika

185 346 analogowo-cyfrowego 206. Zapewnia to, że do nie zasilanego mikrokontrolera 120 nie jest podawany żaden sygnał wyjściowy z przetwornika analogowo-cyfrowego 206.

Specjalny przypadek obejmuje zainstalowanie baterii w komórkowym systemie telefonicznym, począwszy od stanu wyjściowego, bez baterii. W takim przypadku, układ kontrolny 148 jest zasilany przez baterię, a licznik 202 w układzie kontrolnym 148 przybiera pewną wartość losową. Zatem odstęp czasowy między zainstalowaniem baterii a pierwszym sprawdzaniem tej baterii będzie losowy (odpowiadając zakresowi wartości od zera (test baterii inicjowany bezpośrednio po zainstalowaniu baterii) do pewnego okresu czasu odpowiadającego maksymalnej wartości licznika). Kolejne badania baterii będą taktowane w określonych odstępach czasu, jak to już opisano. W razie potrzeby, układ kontrolny może być skonfigurowany odpowiednio do załadowywania licznika zadaną wartością podczas instalowania baterii, dla zapewnienia określonego odstępu czasowego między zainstalowaniem baterii, a pierwszą próbą.

Drugi przypadek szczególny obejmuje próbę włączenia telefonu przez użytkownika, podczas trwania zainicjowanego licznikiem sprawdzania baterii. Ponieważ użytkownik może nacisnąć przycisk drugiego wyłącznika S2 podczas zainicjowanego licznikiem 202 testu baterii, to podczas trwania testu próbkowane jest wyjście układu poziomowania 220. Jeżeli mikrokontroler 120 stwierdza, że wciśnięty jest drugi wyłącznik S2, to test zainicjowany przez licznik 202 zostaje przerwany, telefon komórkowy zostaje na żądanie użytkownika włączony całkowicie, i odbywa się normalna praca, która może obejmować ostrzeżenia akustyczne i wizualne o niskim stanie baterii.

184 346

185 346

OJ

O

LL

185 346

START

185 346

CO

GŁOŚNIK

WYŁĄCZNIK (S2)

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób automatycznej sygnalizacji stanu rozładowania baterii, w bezprzewodowym urządzeniu telekomunikacyjnym dostosowanym do uruchamiania w kilku stanach, obejmujących stan wyłączenia zasilania i stan sprawdzania baterii, zaopatrzonym w baterię zapewniającą zasilanie elektryczne, znamienny tym, że w stanie wyłączenia zasilania urządzenia, uruchamia się blok czasowy w urządzeniu i odmierza się wyznaczony okres czasu pozostawania urządzenia w stanie wyłączenia, wyprowadza się urządzenie do stanu sprawdzania baterii po upływie wyznaczonego okresu czasu, przeprowadza się pomiar poziomu naładowania baterii i generuje się sygnał poziomu naładowania baterii, proporcjonalny do poziomu naładowania baterii i generuje się sygnał alarmu jeżeli ładunek baterii spadł poniżej zadanego poziomu, oraz zestawia się połączenie bezprzewodowe do wybranego telefonu o określonym numerze i nadaje się sygnał alarmowy, przy czym po etapie pomiaru poziomu naładowania baterii, jeżeli naładowanie baterii przekracza zadany poziom, wyłącza się zasilanie co najmniej jednego układu, procesora i układu monitorowania, oraz powraca się do etapu uruchomienia bloku czasowego dla odmierzenia wyznaczonego okresu czasu pozostawania urządzenia w stanie wyłączenia, jak na początku procesu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap pomiaru poziomu naładowania baterii i generowania sygnału poziomu naładowania baterii, proporcjonalnego do poziomu naładowania baterii, realizuje się przez przyłożenie do baterii obciążenia elektrycznego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że alarm o niskim poziomie naładowania baterii obejmuje ostrzeżenie werbalne.
4. 4. Bezprzewodowe alarmowe urządzenie telekomunikacyjne z automatyczną sygnalizacją stanu rozładowania baterii, dostosowane do uruchamiania w kilku stanach, obejmujących stan wyłączenia zasilania i stan sprawdzania baterii, zawierające baterię o pewnym poziomie naładowania dla dostarczania energii elektrycznej do urządzenia, dołączoną do układu kontrolnego do monitorowania poziomu naładowania tej baterii i generowania sygnału poziomu naładowania baterii, proporcjonalnego do poziomu naładowania baterii, oraz procesor połączony z układem kontrolnym poziomu naładowania baterii, który jest zaopatrzony w licznik, dla pomiaru sygnału poziomu naładowania baterii, po przejściu do stanu sprawdzania baterii i generowania sygnału alarmowego jeżeli sygnał poziomu naładowania baterii jest mniejszy od poziomu zadanego, znamienne tym, że licznik czasu (202) jest połączony z baterią (140) i jest uruchomiony wstanie wyłączenia, dla wprowadzenia urządzenia wstań sprawdzania baterii po upływie zadanego okresu w którym urządzenie jest w stanie wyłączenia, przy czym w stanie generowania sygnału alarmowego włączony jest układ telekomunikacyjny w urządzeniu dla nawiązania automatycznej łączności bezprzewodowej z wybranym telefonem o określonym numerze dla przekazania ostrzeżenia o niskim stanie naładowania baterii.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że dodatkowo zawiera układy telekomunikacyjne (116,122) zasilane w okresie sprawdzania stanu baterii.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że układ kontrolny (148) monitorowania poziomu naładowania baterii jest zaopatrzony w przetwornik analogowo-cyfrowy (206), który w stanie wyłączenia zasilania jest zablokowany.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że licznik czasu (202) w stanie sprawdzania baterii jest zablokowany i ponownie inicjalizowany.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że urządzenie jest telefonem komórkowym zaopatrzonym w układ nadawczy (114), antenę (118) i układ syntetycznego głosu (128) połączony ze sterującym procesorem (120), a sygnał alarmowy jest podany do komórkowej sieci łączno185 346 ści telefonicznej poprzez układ nadawczy (114) i antenę (118) do telefonu o numerze przechowywanym w pamięci nieulotnej (136) dołączonej do procesora (120), a w okresie nawiązanej łączności na wyjściu układu syntezy głosu (128) występuje sygnał syntetycznego ostrzeżenia głosowego o niskim poziomie naładowania baterii.