專利名稱：觸摸式傳感器和位置指示器電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新型智能電流開關設備，尤其涉及由微芯片控制的電流開關設備。在一個實施例中，本發(fā)明進一步涉及其中嵌入微芯片的智能電池，它用于與各種電設備共同使用，給已存在的電設備增加迄今仍未知的功能。根據(jù)另外一個實施例，本發(fā)明還涉及智能手持電子設備，在手持光源設備的優(yōu)選實施例中，尤其適用于手電筒。根據(jù)本發(fā)明實施例，發(fā)明涉及裝有微芯片控制開關的智能手電筒，其所述開關可以通過編程實現(xiàn)各種功能包括(例如)在預設置時間間隔后自動關閉手電筒，使手電筒閃爍，亮度降低等等。根據(jù)進一步的實施例，本發(fā)明涉及可用于建筑物照明系統(tǒng)的由微芯片控制的弱電流開關。
背景技術：
傳統(tǒng)的手電筒中，人工操作機械開關來“開”和“關”手電筒。當手電筒打開，電池能量通過閉合的開關施加到燈泡上，所消耗的能量的多少取決于開關的閉合時間。典型的手電筒中，標準電池的使用壽命至多也僅是幾個小時。若使用者用電筒在黑暗中找到他/她的道路或者達到其他目的后，忘記了關閉手電筒，那么電池將會在很短的時間內(nèi)耗完所有能量。若手電筒一直打開并且長時間處于耗盡狀態(tài)，電池就會泄漏并流出具有腐蝕性的、有害于電池接線柱觸點和手電筒外殼的電解液。
當手電筒設計為小孩使用時，因為小孩一般會更粗心而導致用完后忘記將其關閉，所以小孩錯誤使用的可能性就會大得多。正是因為這一點，手電筒就可能會幾周或幾天都處于打開狀態(tài)，由于內(nèi)部腐蝕的破壞，即使更換了電池，手電筒也很可能會不能繼續(xù)工作了。
專門為小孩設計的手電筒有時象燈籠樣式，具有用實際上不易破損的塑料材料制成的外殼，燈泡可以安裝在外殼前端的發(fā)射器中，并被可投射光束的透鏡所覆蓋。外殼的上端裝有U形的手柄，手柄上安裝有機械式的可滑動開關。這樣，小孩握著手柄能夠很容易的使用他/她的拇指來操縱滑動調(diào)節(jié)開關。
手電筒手柄上有了上述這種類型的開關，當用拇指向前推起滑動調(diào)節(jié)開關時，開關就”機械”地閉合電路，手電筒被打開并一直處于打開狀態(tài)，直到滑動調(diào)節(jié)開關被推回到”關”位置，此時電路又斷開了。這種類型的開關在小孩子手中最有可能由于不慎而長期處于打開狀態(tài)。
為了避免這個問題，許多手電筒除了滑動調(diào)節(jié)開關外，還有一個按鈕，只有用力按按鈕時，才能使手電筒處于打開狀態(tài)。若一個小孩想在大約30秒的時間里一直照亮家中地下室的黑暗角落，那么他很難一直按著按鈕不松手。所以小孩子很可能會把滑動調(diào)節(jié)按鈕推到永久打開的位置，因為這只需要手指短暫的一個動作。
眾所周知，有一種具有延時作用開關的手電筒，延時作用開關可在預先設置的時間間隔后自動關上手電筒。Mallory US專利的3,535,282展示了一種可由延時作用機械開關部件自動關閉的手電筒，這種開關部件包括一個可壓縮彈簧，它位于一個具有滲漏閥門的風箱中，這樣，當開關在被人為打開時，這個作用機械地壓縮風箱，達到預定時間間隔后，風箱自動關閉開關。
Playskool公司向市場提供類似具有延時作用的兒童用手電筒，延時作用是通過一個電阻-電容定時網(wǎng)絡在大約30秒左右時間后提供偏壓給一個固態(tài)的晶體管，以便切斷晶體管并關閉手電筒來實現(xiàn)的。而且，在以前技術中，F(xiàn)isher-Price賣的手電筒就使用了一個電子定時電路來簡單地實現(xiàn)了大約20分鐘后關閉手電筒。
還可知道，如U.S.專利No.4,875,147中公開的，可以為手電筒提供一個機械開關裝置，此裝置包括一個作為延時作用元件的吸力杯。因此，當操作者進行短暫地啟動后，手電筒運行將電池能量供應連接到燈泡上，并在一段預定時間間隔內(nèi)保持這種連接，此時間間隔由吸力杯的記憶特點決定，在此時間間隔后，連接自動斷開。
U.S.專利No.5,138,538公開一種具有電池、機械開關、燈泡、手持外殼這些普通組件的手電筒，在此手電筒上增加了一個定時裝置和一個響應定時裝置的電路切斷裝置，用于切斷到燈泡的電流，它還有一種旁路裝置，優(yōu)選防止兒童使用，能夠不管定時裝置的狀態(tài)直接將電流傳送到燈泡。本專利還規(guī)定可以通過連接旁路裝置與機械開關，進一步增強設備的運行，最后使其與機械開關串聯(lián)。而且，專利還公開了可提供一個鎖或其他“防止兒童使用”機制來確保當手電筒關閉時，旁路是禁止的。
如上所述，大部分常規(guī)手電筒都是通過機械推或滑動按鈕類開關來啟動的，當然這些都需要操作員機械操作來實現(xiàn)。長時間以來，因為操作者重復地啟動和/或開關過長時間處于打開狀態(tài)，導致開關不斷被“磨損”，也有損于燈泡的運行。而且，這種機械開關易受腐蝕和氧化的影響引起開關損壞，不能使用。而且，先前具有這些開關的技術設備通常是“啞”的，即它們不能給使用者提供當今客戶所要求、期望的方便、可靠、負擔得起的功能。
利用先前技術的開關在手電筒中典型提供兩種基本功能。第一，機械開關充當一個實際導體，以便形成完整能量電路并在設備運行時提供電流。取決于燈泡類別和使用導線，開關傳導的電流強度通常很高以至于在很長時間使用后會產(chǎn)生故障。第二，這些機械開關必須充當設備和操作者之間的接口，即人-機-接口(“MMI”)并當開關隨著時間的過去機械損壞時，必須能夠進行重復的機械啟動。
而且，現(xiàn)有的使用在建筑物/房屋內(nèi)用于控制照明系統(tǒng)的電子開關是傳統(tǒng)類型開關，它必須根據(jù)指令進行傳導，即閉合電路，這樣也提供MMI。這些先前技術開關涉及到便攜電子設備(如手電筒)都具有上述開關相同的缺點。而且，開關在大多數(shù)情況下相對遲鈍，不能給用戶提供各種功能，(例如)但不限于定時設備能夠使用戶(例如商店老板或家庭主人)指定一個預設關或開的時間點。
這就需要一個既能提供增強功能又能節(jié)省能量的便宜、可靠并簡單的智能電設備。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的實施例，在諸如手電筒這類的電子設備中，可提供一種微芯片控制的開關，用于在弱電流的基礎之上管理電流傳導功能和MMI功能，即不需要MMI設備對強電流進行傳導或開關。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過使用觸墊式開關或者碳質(zhì)涂膜型式開關，MMI功能可以由很弱的電流信號控制。本發(fā)明所述的這些弱電流信號開關具有更小，更可靠，低成本，易關閉，耐腐蝕和不易氧化的特點。而且根據(jù)本發(fā)明，因為開關是固態(tài)組件，它能夠由同時提供MMI功能的同一微芯片通過智能的方式對相關設備的功能進行控制。因此，通過實踐本發(fā)明的示教，可得到可靠性更高、更智能的高效電設備，和以前技術設備相比，它更便宜，而且易于生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種能夠在電池中內(nèi)部植入的微芯片，它使電池和裝有芯片的設備同樣具有了智能性，以致于包括(但不局限于)延時開關、亮度降低、自動關閉、間斷性啟動等功能可以在現(xiàn)有的(非智能性)產(chǎn)品(例如采用以前技術的手電筒)上通過較少的費用來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，本發(fā)明還可以提供一個節(jié)約能量的微芯片，當和電子設備有效相連接時，能夠通過電流開關調(diào)節(jié)平均電流強度，提供”開”和”關’序列，例如就手電筒而言，但不一定僅僅局限于手電筒，上述的開關序列可由操作者來決定要么表示閃爍碼(flashcode)序列，要么就僅僅表示單純的開關振動。開關序列同時還可以提供電池能量大小的顯示，或者/并且還能夠逐步振蕩電流強度以便達到延長使用開關和電源使用壽命的目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以提供一個裝有微芯片控制開關的智能手電筒，它包含一個微芯片，用于控制手電筒的開/關功能和至少一個其它功能。根據(jù)本發(fā)明的另一個更進一步的實施例，可以提供一個裝有微芯片控制開關的智能手電筒，它包含一個輸入裝置，用于將啟動/禁止信號發(fā)送到微芯片，而微芯片用于控制手電筒的開/關功能和至少一個其它功能。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一個裝有微芯片控制開關的智能手電筒還包含一個可用于進行功能選擇的輸入裝置，而微芯片用于控制手電筒的開/關功能和至少一個其它功能。其中，微芯片控制電路包含控制-復位裝置、時鐘裝置、電流開關和/或上述任一裝置或上述復合裝置。
根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，可提供一個用在電設備中的、嵌入微芯片的電池。根據(jù)另一個實施例，一個可用在電子設備中的電池要包含一個嵌入到電池中的微芯片，其所述微芯片可以調(diào)節(jié)，以便微芯片外部的輸入裝置能夠選擇電子設備的開/關功能和至少一個其它功能。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，還可以提供一個可用在電子設備中的智能電池。其中電池中含有正負極端點和嵌入到電池中的微芯片，優(yōu)選位于正極端，以便控制電子設備的開/關功能和至少一個其它功能。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可提供一個與電源(例如可耗盡的電源)串聯(lián)的便攜式微芯片設備，而電子設備由上述電源驅(qū)動，其所述電子設備具有一個輸入裝置，用于啟動和禁止所述電源，上述微芯片包含一種裝置，在收到電源驅(qū)動的來自輸入裝置并通過所述電源的信號后能夠控制電子設備的開/關功能和至少一個其它功能。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可以提供一種用于控制建筑物照明的微芯片。根據(jù)這個實施例，目前墻上實現(xiàn)電源開關(即控制電流傳導)和MMI功能的常見開關就可以省掉了，于是也就消除了到開關的線路和從開關到負載或燈泡之間的線路的高電壓強電流。使用本發(fā)明，就可用適合弱電流DC要求的連接裝置來取代上述的常見開關。
根據(jù)另一實施例，本發(fā)明涉及一個包括能源存儲區(qū)、處理器(比如微芯片)和第一、第二端點的電池。第一端點連接到能源存儲區(qū)，第二端點連接到處理器，而處理器又連接到第二端點和能源存儲區(qū)。處理器控制第二端點到能源存儲區(qū)之間的連接。
根據(jù)另一實施例，本發(fā)明提供一個電子裝置，它包括一個包含電源的電設備、一個啟動/禁止裝置和一個處理器。啟動/禁止裝置連接到處理器，處理器連接到電源。收到啟動/禁止裝置發(fā)出的信號后，處理器能夠相應地控制設備的開/關功能和至少一個其它功能。
根據(jù)另一實施例，本發(fā)明提供一個手電筒，它包括光源、能量存儲裝置、開關裝置和處理器裝置。開關裝置和處理器裝置進行通信，處理器裝置和能量存儲裝置通信，而能量存儲裝置最終和光源通信。處理器裝置控制啟動/禁止光源，并且在一些實施例中，在收到來自開關裝置的信號后，實現(xiàn)手電筒的一些功能。
盡管這里討論的實施例主要描述了本發(fā)明在手電筒或者電池中的應用，但是要注意不要把本發(fā)明的應用僅僅局限于此。根據(jù)本發(fā)明所研制的智能設備可以應用在很多方面，這對于本領域的技術人員是顯而易見的。


圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制按鈕或者滑動輸入類型啟動/禁止開關的設備；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的微芯片的框圖，此微芯片與按鈕或者滑動輸入啟動/禁止開關相關；圖3根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制按鈕或者滑動輸入類型啟動/禁止開關的第二種類型智能設備；
圖4根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制的觸墊或碳質(zhì)涂膜型式啟動/禁止開關的設備；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的微芯片的框圖，此微芯片與觸墊或碳質(zhì)涂膜型式啟動/禁止開關相關；圖6根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制觸墊或碳質(zhì)涂膜型式啟動/禁止開關的第二種類型智能設備；圖7根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個內(nèi)部嵌入微芯片的電池；圖8a是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于電池中的微芯片的框圖；圖8b是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例用于電池中的第二種類型微芯片的框圖；圖9根據(jù)發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制開關的設備；圖10根據(jù)發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制開關的設備；圖11根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制開關的設備；圖12根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解描述了一個具有微芯片控制開關的手電筒；圖13根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，舉例說明了電池中微芯片的可能位置；圖14圖解描述了基于本發(fā)明的一個用于建筑照明系統(tǒng)的弱電流開關設備的實施例；圖15是一個根據(jù)本發(fā)明的實施例的框圖，即圖14的微芯片1403；圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖4和圖5所示的實現(xiàn)延時關閉功能的微芯片的處理流程圖；而圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖7和圖8a所示的實現(xiàn)延時關閉功能的微芯片的處理流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例或一個方面，并參考圖1，概括描述電子設備(例如手電筒)中的主電路100，其中設備具有微芯片103和由微芯片控制的輸入啟動器/禁止器102(例如按鈕或是滑動開關)。主電路100可由電源101所提供電流來驅(qū)動。電源101可以是任何類型的電源，例如本領域的技術人員所熟知的DC電池。盡管下面討論僅局限于特定的電子設備(比如手電筒)，應該知道下面的描述同樣適用于其它各類電子設備，包括便攜式收音機，玩具，例如電池驅(qū)動的汽車、輪船、飛機之類的玩具(但不局限于此)，和/或其它電動玩具。
參考圖1，當操作者啟動輸入按鈕或是將滑動命令開關置為”開”位置，微芯片103就會收到一個信號。開關102是微芯片103的直接電輸入開關。微芯片103通過接地裝置104來實現(xiàn)接地。微芯片103在電源101和負載105之間是串聯(lián)的。微芯片103同時又可以通過電流開關(圖1中未顯示)把足夠的能量傳送到負載105。負載105可以是，(例如)提供照明的手電筒中的電阻型燈泡。
微芯片103和本發(fā)明的其它的微芯片可以在送入狀態(tài)機的組合或順序型邏輯PLA或ROM類型結構中或是實際微控制器類型結構中實現(xiàn)它/它們的智能特性?？捎糜谏厦娴拇鎯ζ魍ǔＪ欠且资У?，但是需要能夠進行選擇，可以使用EE或閃速存儲器。
在圖2中對微芯片103的結構和運行參數(shù)進行了更詳細的解釋。圖1所示，電源101提供能量給微芯片103。當操作者將輸入裝置102置為”開”，代表一個與微芯片103進行通信的指令。在優(yōu)選實施例中，輸入裝置102要求很弱的電流。在本發(fā)明的實施例中，當MMI開關102被啟動時，微芯片控制/復位裝置201只允許電流開關202將來自電源101的電流以無阻礙的方式傳遞到負載105，若是手電筒，就可以照明了。應該認識到，是控制電路201在對來自MMI開關102的輸入進行處理后啟動電流開關202。不像已知的以前技術設備，根據(jù)本發(fā)明，啟動開關102并不是把電流傳遞到負載105，而是能在弱電流上進行操作的命令輸入機械機制。舉例來說，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選觸墊式傳感輸入設備或者碳質(zhì)涂膜型式開關設備。
例如，如果需要緊急報警功能，手電筒應設計成能夠每秒交替亮、滅。首先，操作者把輸入器102置到表示需要該功能的位置。在處于閃亮過程中的”亮”狀態(tài)時，控制/復位裝置201命令電流開關202閉合以便讓電流通過并流到負載105，因此，就手電筒而言，就會使其燈泡發(fā)光。同時，控制/復位裝置201使用定時裝置203作為定時時鐘。在控制/復位裝置201判斷出一秒鐘已經(jīng)過去后，控制/復位裝置201指示電流開關202斷開以便阻斷流向負載105的電流，燈泡就不亮了。但是必須注意控制/復位裝置201和電流開關202仍然處于啟動狀態(tài)并且完全充電；此時對于負載105來說，電流的傳遞仍然是潛在的。當又過去一秒后，一個再一次允許電流傳送的命令從控制/復位裝置201發(fā)出通過開電流關202到達負載105，就手電筒而言，燈泡馬上又繼續(xù)發(fā)光了。設備就會繼續(xù)報警電流傳送程序直到操作者將啟動輸入開關置為”關”位置，或者微芯片(例如控制/復位裝置201)中的預先設置的條件得到滿足，電流傳遞才會永久結束。
可以運用相似的操作流程來實現(xiàn)其它一些顯著的發(fā)光功能，例如在全世界均可以發(fā)出使用摩爾斯電碼的求救信號S.O.S.實現(xiàn)這種功能也需要微芯片(如控制/復位裝置201)使用適當?shù)拇a通過預編程來產(chǎn)生上述的信號，并在定時裝置203的幫助下，允許相關代碼電流從開關202傳送到負載105。例如，希望有一個S.O.S序列，其中閃光代表每個用半(1/2)秒到一(1)整秒的時間間隔來分隔的單獨字母，而代碼中字母之間的時間間隔達到兩(2)整秒。此過程進行相當數(shù)目重復后，再一次由操作者決定或按照微芯片(如控制/復位裝置201)中預編程決定，結束信號。
如圖3所示，主電路100中的接地裝置104是可以移去的。然而必須能夠為微芯片103間斷性提供一個可替代的電源并創(chuàng)建一個虛的參考地電平。下面將參考圖8a和圖8b更為詳細地描述適合于上述配置的微芯片103。
現(xiàn)在參考圖4，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，使用微芯片中的電路時，應優(yōu)選碳質(zhì)涂膜型開關或觸墊類型開關。與傳統(tǒng)的強電流開關(例如目前用于手電筒中的開關)相比，碳質(zhì)涂膜型開關或觸墊類型開關具有很多優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明，碳質(zhì)涂膜型開關，弱電流類型的開關或觸墊類型開關均可以使用，與同樣也把能量或電流傳遞到負載的傳統(tǒng)開關相比，它們更小，更可靠，成本更低，更易關閉，更耐腐蝕和不易氧化。而且，在本發(fā)明的實施例中，碳質(zhì)涂膜型開關，觸墊類型開關或弱電流類型的開關能夠在結構上和相應的產(chǎn)品(比如手電筒的外殼)形成完整的一體。
圖5，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，更詳細的解釋了與碳質(zhì)涂膜型開關、觸墊類型開關或弱電流類型的開關結合使用的微芯片的結構框圖103。根據(jù)本發(fā)明這個實施例，電流開關202可以被接地電源101直接驅(qū)動?？墒?，電流開關202到負載105的電流輸出取決于控制/復位裝置201。當操作者按下觸墊106，弱電流類型的開關106或碳質(zhì)涂膜型開關106，控制/復位裝置201允許電流通過電流開關202到達負載105。然而，根據(jù)本發(fā)明另外一實施例，智能程度更高的控制/復位裝置201能夠在時鐘和/或定時裝置203基礎上協(xié)助執(zhí)行類似于上面所述的定時流程，如間斷性閃光、明顯部分閃光(如摩爾斯碼)、亮度降低功能、電池維持、電池能量/電平等，但不局限于此。
圖16是圖4和圖5所示的實現(xiàn)延時關閉功能的微芯片103的流程圖。如圖4所示，當電源101與微芯片相連接時，流程順序在START處開始。流程順序能夠進行充分地自我描述，所以在此就不用再詳細敘述了。
圖6所示，接地裝置104可根據(jù)設計選擇從系統(tǒng)中移去。下面在圖8a和圖8b更詳細的描述了用于此類配置的適合微芯片103。
參考圖7，本發(fā)明的實施例也能夠提供一種用于電子設備中、嵌入微芯片的電池。電源101能夠直接提供電流給微芯片103。當閉合啟動輸入開關102時，在微芯片103的控制下，電流就可以通過并將能量傳送到負載105。嵌入在電池內(nèi)的微芯片103可以具有很多內(nèi)置的預設智能功能，例如電池強度監(jiān)測、充電、調(diào)整通過電流開關的平均電流強度、間斷性能量傳輸序列等，但還不局限于此。下面在圖8a和圖8b將討論用于此類應用的適合微芯片103的例子。
圖8a和圖8b是本發(fā)明兩種不同的實施例的結構框圖。微芯片803尤其適合在其中微芯片803不能夠通過電設備接地或者出于設計考慮不能夠接地的情況下應用。這個實施例有助于實現(xiàn)將充足能量提供給微芯片并通過在啟動輸入開關102閉合時，周期性地打開和閉合電流開關202來實現(xiàn)。例如，參考圖8a，當啟動輸入開關102閉合而電流開關202不能傳導(即開關打開，不允許電流通過到達負載105)時，負載105上的電壓就會降為0，就手電筒而言，燈泡就不會亮了。相反，全部壓降都加在電流開關202以及并聯(lián)的二極管204和電容器205上。一旦電容器205被充分充電，電流開關202就會閉合而電路103就能夠被電容器205充電。當電路803被充分充電后，它就可以象前面所述的電路一樣實現(xiàn)控制復位裝置201和定時裝置203所能提供的功能。
一旦充過電的電容器205被耗盡，控制復位裝置201就會識別此狀態(tài)并重新斷開電流開關203，因此短暫地阻止電流流到負載105，以便消除負載105上的電壓降允許電容器205量新充電開始一個新的循環(huán)。在手電筒應用中，從電流開關202流出的電流中斷的時間間隔是如此短以至于人眼很難或者根本就不會察覺到燈光的熄滅。在使用強電流的負載上(例如手電筒)，這就意味著給微芯片提供能量的電容器電容電量和微芯片的電流消耗之間必須有相應的比率以便與電容器充電時間(202斷開)相比，能夠長時間驅(qū)動微芯片。這會使手電筒的“熄滅”時間變短相應“發(fā)光”時間變長，所以對用戶而言，就不會產(chǎn)生可察覺的或插入的閃光轉(zhuǎn)換。
圖17是圖4和圖5所示的實現(xiàn)延時關閉功能的微芯片的流程圖。流程圖能夠進行充分地自我描述并且當開關102從斷開位置變成閉合時，流程順序在START處開始。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，對于其他低電流消耗的產(chǎn)品(如FM收音機)，設計者也能選擇位于微芯片之外的電容(存儲)設備(見圖11)。這種情況下，當電流開關(202)斷開時，電設備就能夠在相較于電容器(205，207)充電時間更長的時間里工作。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可提供一個輸出來表示有關狀態(tài)(例如表示電池是否正常)。它同時也有助于在黑暗中定位設備(比如手電筒，但不止于此)。此輸出可以是一個單獨的輸出管腳或根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，與MMI開關輸入共用(見圖11)。參考圖11，這里所述指示器/輸出設備1104可以是(例如)一個LED。當微芯片1113將線1114置為高，LED1104就會亮。當用戶閉合開關1111，LED1104也會閃亮。然而，因為這只是瞬時閉合，不會出現(xiàn)問題。
根據(jù)本發(fā)明的另一更加具體的實施例，并參考圖11，微芯片1113在一個很短的時間內(nèi)啟動LED1104，例如100毫秒或10秒。這種指示會使可能用戶明確相關設備處于可用狀態(tài)從而能在黑暗中快速定位設備，例如在緊急情況下。這種低負載循環(huán)不會導致不必要的電池耗盡。根據(jù)本發(fā)明的另一可選實施例，圖8b舉例說明了電容器207的充/放電為電路803提供能量過程，二極管和電容器結構為電路803提供了一個參考地。
圖8a和圖8b的每個實施例的應用要取決于具體情況。實際上，圖8a和圖8b的實施例均能夠直接嵌入到電池中或者在其他便攜式結構中獨立出來，例如(但不局限于)可以是盤片形狀、大約四分之一尺寸、并能被插入到輸出裝置或電池正極與電子設備電流接收結構之間的電池的一端。如上所述，可以在目前那些使用強電流開關的簡單元智能電子設備(如手電筒，收音機，玩具等)中采用圖8a和圖8b所示實施例。例如，拿簡單元智能便攜式收音機來說，可以使用智能電池或本發(fā)明所述的具有定時功能的便攜式微芯片來實現(xiàn)在達到指定時間后(即使用者睡著后)自動關閉收音機。
圖8a和圖8b中的兩個實施例的結構和目前簡單電設備(如手電筒)中的簡單無聲結構相比，具有一些優(yōu)點。圖8a和圖8b所示，因為微芯片設計的獨特性，設備(其中有微芯片)被關閉后，微芯片仍然會在附加時間里起作用，從而可以接收附加命令，例如在第一次”開”和”關”啟動之后的一段給定時間里發(fā)出第二個”開”啟動命令，它們可以通過預編程存儲在微芯片(控制/復位裝置)中，顯示所述設備的設計者所希望實現(xiàn)的能量減少，亮度降低功能或者其他功能。本發(fā)明的創(chuàng)造性設計可以在不必大量使用典型的低消耗電源(如手電筒中使用的DC電池)所提供的能量的條件下實現(xiàn)上述目標。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，智能程度更高的設備包括了許多在微芯片(如在控制復位裝置201中，并得到定時裝置203的協(xié)助)中預先設置好的其他有用功能。參考圖2，可以通過開關102用幾種不同的方式來輸入命令。首先，不同的閉合和斷開啟動時間序列可以代表不同的命令。例如，一個簡單的閉合將指示微芯片103在一段預定的時間里不斷地啟動電流開關202，但不局限于此。或者，兩個連續(xù)的閉合將指示微芯片103在一段預定的時間里來間歇地啟動電流開關202同時發(fā)出如SOS之類的序列。
其次，參考圖9，可以用微芯片903所能識別的不同電壓把命令傳到微芯片903。例如，根據(jù)本發(fā)明的實施例，多個啟動開關901和902可以把不同電壓連接到微芯片903的命令輸入結構。
再者，參考圖10，可以使用多種專用的開關(1004，1005，1006，1007)把命令傳到微芯片1003。微芯片1003能識別這些開關或單獨啟動或結合啟動代表的各種不同命令。
圖9中開關901和902和圖10所示的開關1004，1005，1006和1007接電源或接地作為命令參考電壓。例如，圖10中的開關可根據(jù)微芯片的內(nèi)部結構連接到另一個地，而不是參考點1008。
本發(fā)明創(chuàng)造性微芯片中的控制/復位裝置在一些場合，除了上述的許多可能用戶功能外，根據(jù)應用，還包括調(diào)節(jié)流過開關的平均電流強度的裝置和/或能夠提供漸進”開/關”序列的裝置，這樣操作者不會明顯察覺設備所提供的光強的增加和減少。這些特性可以提供操作者所希望的連續(xù)的光強度變化，可以延長啟動開關、燈泡和電源的使用壽命。而且，根據(jù)本發(fā)明，通過使用嵌有微芯片的電池可以對現(xiàn)有設備，如手電筒，可以增加許多功能。
在本發(fā)明的另一實施例，微芯片適合于控制建筑物里的照明系統(tǒng)。目前墻上實現(xiàn)電源開關和MMI的常見開關可以被弱電流開關設備取代，如薄膜開關、觸墊開關或是碳質(zhì)涂膜型開關設備。因為要取代普通墻上所裝(A/C)開關的MMI開關(設備)要求弱電流，可以用適合低電流DC需求的連接裝置取代到開關的和開關到負載(燈泡)之間的高電壓/電流(危險)的普通電線。這樣，在有普通A/C電線(110V/220V)的情況下，那些危險的電線可以限制只用于房頂或是天花板，所有的MMI開關都是內(nèi)在安全的。這會使那些為了滿足到墻上開關的導電電線安全所需要的昂貴的、可控制安全管變得多余。
在一實施例中，燈泡和開關之間傳統(tǒng)電線可以用靈活的電流傳導絕緣帶代替，電流傳導帶可以方便地從房頂布線到墻上所需位置。在另一實施例中，連接可以使用導電油漆或者類似物質(zhì)來建立。上述兩種情況里，可以再涂上一層普通油漆來隱蔽。這就使得改變墻上開關位置或是增加開關變得很容易。
本發(fā)明所述的微芯片可以固定在電燈的電源配件中，微芯片有低電流(MMI)輸入和電源開關來阻止或傳送能量到負載(燈泡，電扇，空調(diào))。對接收的輸入作出反應，啟動/禁止或控制設備其他相關功能。
微芯片可以調(diào)節(jié)以便能夠包含高電流/電壓開關和控制外部的開關設備或繼電器。在其他討論的實施例中，微芯片具有智能，可控制如亮度降低，延時關閉，定時啟動/禁止，定時循環(huán)，閃光序列和接通/斷開開關等功能。手電筒中可以使用微芯片來提供LED的閃爍以便實現(xiàn)定位/緊急信號。
圖12所示的手電筒1200包括外殼1202，電池1204，燈泡1206，反射鏡和透鏡1208，開關1210和微芯片1212。手電筒具有常見的外殼，但是它的相關操作卻是通過上述描述的由微芯片控制的開關1210來實現(xiàn)的。
圖13舉例說明了具有正負極1302和1304的手電筒。它的大小和形狀都是常見的，可由上述類型集成微芯片1306構成?；蛘呶⑿酒梢园惭b在相應的電池中，例如，插入一個預先做好的洞里。當微芯片被插入預先做好的洞里后，它就可以和電池的正負極接觸。微芯片本身帶有外部電極，一旦電池插入某一設備(未顯示)后，就可以直接和設備相應的正負極接觸，微芯片就可以自動連入電路。
圖14中的電源輸入101可以是DC(如12V)通常用于一些電燈，或者是A/C(110V或240V)。如在此應用中討論的，1403所示的設備可以是單片集成電路或具有繼電器(固態(tài)或機械)的多(芯)片(電路)單元、調(diào)節(jié)器(如110AC到12vDC)和一個微芯片。
在一個實施例里，Ic管腳1406通常是高電位而且輸入裝置1402(例如上述的任何弱電流開關設備)的閉合也可通過Ic管腳1405的電位變得過高檢測到。為了能讓LED1404發(fā)光，微芯片將會顛倒兩極屬性，以便使Ic管腳1405相對于Ic管腳1406為高。在這段時間里，不可能監(jiān)視到輸入開關1402的閉合，即使輸入1402閉合，LED1404也不會閃亮。在另一具體實例中，微芯片1403在進行如前所述的顛倒電壓極性之前，能夠檢測到輸入1402的閉合，如果它檢測到閉合，就不會再顛倒電壓極性了。
參考1407表示MMI墻用單元，參考1408表示高電壓保護單元。
圖15中，微芯片1503不包含圖2所示的電流開關(如開關102)。可是，如果需要，可以把調(diào)節(jié)器1504和中繼1505集成到單片集成電路微芯片1503中去。通常12V(DC)的本地電壓可以正常起作用，除非電流/能量補償過高而導致其不能實用化。
在另一實施例里，可調(diào)節(jié)微芯片1403和1503用于接收經(jīng)由MMI輸入和負載電源線的命令。這就允許中心控制器通過使用特定微芯片的地址信息或使用通用(到所有)命令，根據(jù)本發(fā)明由微芯片控制，將各種各樣的命令發(fā)送到不同的能量點。
再參見圖1，完成此功能僅僅為了舉例，通過滑動或啟動開關102啟動微芯片103。很明顯可以提供不同開關完成微芯片的不同功能。然而，為了增強設備的用戶界面友好性，一個簡單的開關就能夠控制裝置(例如裝有微芯片的手電筒)的不同功能。
假設為了舉例，開關102用于啟動微芯片，在此意義上即打開手電筒。在任何時候都可以使用開關110對微芯片進行適當操作來關閉手電筒。這是用來控制微芯片運行的習慣方法?；蛘撸€可以使用定時裝置112來檢測開關102的運行。當開關102閉合時，定時設備開始計時，過了大約5秒或更少的時間后(由定時裝置衡量)，開關102的模式或功能改變，因此一旦進一步啟動開關102，它就能復制開關110的功能，從而可以省去開關110。因此，最初開關102起到”開”的作用，啟動后一段時間，它又起到”關”的作用。照此，對微芯片的電路進行較少的修改，一個單獨的開關就可以具有多模式性能，而不同不同模式可以相互區(qū)別或者可以在時間基礎(如果需要，也可以是其他基礎)之上實現(xiàn)。
例如，可以將多模式功能加入到微芯片，其中開關的功能也是與時間相關的。在這個意義上，詞”功能”意思就是在檢測到開關閉合后接著或相應要發(fā)生的操作。例如，一個開關可以使關閉態(tài)的手電筒(a)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，或者(b)當開關閉合一定次數(shù)后，選擇各種模式中的一種，如亮度降低控制，閃光速率/序列等。
如果某一段時間里(如5秒)開關沒有進一步閉合(表示已經(jīng)選定一種模式)，可能會改變下一次開關閉合產(chǎn)生的功能。因此，(下)一次閉合可能被解釋為關閉手電筒的命令而不。是選擇其他模式的命令。
換句話說，5秒內(nèi)開關的順序閉合將使微芯片單步執(zhí)行若干預定義模式。假如在連續(xù)的按壓開關或閉合開關之間的時間間隔多于5秒，那么下一個開關操作將會關閉手電筒，而不是使微芯片執(zhí)行其他模式。
很明顯上述的特點并不僅僅局限于在手電筒中使用微芯片，因為芯片可用在其他設備中已類似方式改變模式操作。因此，對手電筒而言，開關的功能將會根據(jù)連續(xù)啟動開關的時間間隔影響手電筒的操作。更常見的情況，在微芯片控制的任何電設備中，設備的運行由與微芯片進行通信的開關功能進行調(diào)節(jié)。開關依次功能取決于連續(xù)操作開關的時間間隔。
一個單獨開關還可以控制其他模式。例如，根據(jù)需求，開關可用于實現(xiàn)開/關操作，用于發(fā)送緊急信號、引起手電筒的亮度逐步降低和類似操作。本發(fā)明的范圍還不只僅僅局限于此。
盡管上面已經(jīng)詳細的描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領域里的技術人員認為在不背離本發(fā)明權利要求范圍和主旨的前提下能夠?qū)λ鰧嵤├M行改變和修改。
權利要求
1.一種供一個包含能耗負載和電源或者到電源的連接的產(chǎn)品使用的電子模塊，該電子模塊包括一個微芯片和一個開關；所述開關是一個用戶接口并且不形成一個將能量從所述電源傳送到所述負載的電路中的串行鏈路，并且所述微芯片根據(jù)從下列組中選擇的至少一個配置來控制一個發(fā)光可視位置指示器(a)其中所述位置指示器至少指示所述產(chǎn)品的一個狀態(tài)；(b)其中所述位置指示器被啟動來至少指示來自所述開關的一個啟動信號；以及(c)其中所述位置指示器還用于指示當所述產(chǎn)品被關閉并且所述產(chǎn)品沒有連接到一個市電電源時所述電源的功率電平。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子模塊，其中被選擇的配置是(a)。
3.根據(jù)權利要求1所述的電子模塊，其中被選擇的配置是(b)。
4.根據(jù)權利要求1所述的電子模塊，其中被選擇的配置是(c)，所述電源是直流電源，并且所述開關是觸摸式傳感器開關，該開關還根據(jù)一個開關啟動信號來至少控制一個功能的啟動，該功能在啟動之后自動將所述產(chǎn)品關閉一個預定的時間段。
5.根據(jù)權利要求1所述的電子模塊，其中所述微芯片根據(jù)配置(a)和配置(b)來控制所述位置指示器。
6.根據(jù)權利要求2所述的電子模塊，其中當所述產(chǎn)品處于“關閉”狀態(tài)并且所述負載沒有被啟動時，所述位置指示器被啟動。
7.根據(jù)權利要求3所述的電子模塊，其中當所述產(chǎn)品處于“關閉”狀態(tài)并且所述負載沒有被啟動時，所述位置指示器被啟動。
8.根據(jù)權利要求5所述的電子模塊，其中當所述產(chǎn)品處于“關閉”狀態(tài)并且所述負載沒有被啟動時，所述位置指示器被啟動。
9.根據(jù)權利要求7所述的電子模塊，其中當所述產(chǎn)品處于“關閉”狀態(tài)并且所述負載沒有被啟動，并且所述產(chǎn)品沒有連接到一個市電電源時，所述位置指示器被啟動。
10.根據(jù)權利要求8所述的電子模塊，其中當所述產(chǎn)品處于“關閉”狀態(tài)并且所述負載沒有被啟動，并且所述產(chǎn)品沒有連接到一個市電電源時，所述位置指示器被啟動。
11.根據(jù)權利要求3所述的電子模塊，其中所述開關是觸摸式傳感器開關。
12.根據(jù)權利要求7所述的電子模塊，其中所述開關是觸摸式傳感器開關。
13.根據(jù)權利要求8所述的電子模塊，其中所述開關是觸摸式傳感器開關。
14.根據(jù)權利要求11所述的電子模塊，其中所述電源是直流電源。
15.根據(jù)權利要求14所述的電子模塊，其中在一個預定的時間段之后自動關閉由一個用戶接口啟動信號選擇的功能。
16.根據(jù)權利要求15所述的電子模塊，其中所述觸摸式傳感器開關作為一個調(diào)節(jié)負載的功率電平的用戶接口來工作。
17.根據(jù)權利要求11所述的電子模塊，其中所述電源是一個市電電源并且所述觸摸式傳奇開關作為一個調(diào)節(jié)負載的功率電平并且觸發(fā)位置指示器的啟動的用戶接口來工作。
18.根據(jù)權利要求17所述的電子模塊，其中所述產(chǎn)品包括一個電馬達。
19.根據(jù)權利要求15所述的電子模塊，其中當用戶關閉所述產(chǎn)品時，所述位置指示器被啟動，并且所述負載包括射頻(RF)電路。
20.根據(jù)權利要求5所述的電子模塊，其中所述開關是觸摸式傳感器開關。
21.跟權利要求20所述的電子模塊，其中所述電源是直流電源。
22.根據(jù)權利要求20所述的電子模塊，其中所述產(chǎn)品包括射頻(RF)電路。
23.根據(jù)權利要求21所述的電子模塊，其中所述開關作為一個調(diào)節(jié)負載的功率電平的用戶接口來工作。
24.根據(jù)權利要求20所述的電子模塊，其中所述電源是市電電源。
25.根據(jù)權利要求24所述的電子模塊，其中所述負載是一個風扇，并且所述觸摸式傳感器開關作為一個啟動/停用用戶接口來工作。
26.根據(jù)權利要求24所述的電子模塊，其中所述產(chǎn)品包括電馬達。
27.根據(jù)權利要求25所述的電子模塊，其中所述觸摸式傳感器開關還作為一個選擇負載的功率電平的用戶接口來工作。
28.根據(jù)權利要求3所述的電子模塊，其中所述開關作為一個調(diào)節(jié)負載的功率電平的用戶接口來工作。
29.根據(jù)權利要求3所述的電子模塊，其中所述電源是市電電源。
30.根據(jù)權利要求3所述的電子模塊，其中所述電源是直流電源。
31.根據(jù)權利要求29所述的電子模塊，其中所述開關是觸摸式傳感器開關。
32.根據(jù)權利要求30所述的電子模塊，其中所述開關是觸摸式傳感器開關。
33.根據(jù)權利要求31所述的電子模塊，其中使用導電涂料或者靈活傳導帶來實現(xiàn)所述用戶接口。
34.根據(jù)權利要求33所述的電子模塊，其中所述產(chǎn)品包括一個電子馬達。
35.根據(jù)權利要求32所述的電子模塊，其中使用導電涂料或者靈活傳導帶來實現(xiàn)所述用戶接口。
36.根據(jù)權利要求31所述的電子模塊，其中所述觸摸式傳感器開關被用于調(diào)節(jié)所述負載的功率電平。
37.根據(jù)權利要求32所述的電子模塊，其中所述觸摸式傳感器開關被用于調(diào)節(jié)所述負載的功率電平。
38.根據(jù)權利要求33所述的電子模塊，其中所述觸摸式傳感器開關被用于調(diào)節(jié)所述負載的功率電平。
39.根據(jù)權利要求34所述的電子模塊，其中所述觸摸式傳感器開關被用于調(diào)節(jié)所述負載的功率電平。
40.根據(jù)權利要求36所述的電子模塊，其中所述位置指示器還用于指示所述產(chǎn)品的狀態(tài)。
41.根據(jù)權利要求37所述的電子模塊，其中所述位置指示器還用于指示所述產(chǎn)品的狀態(tài)。
42.根據(jù)權利要求39所述的電子模塊，其中所述位置指示器還用于指示所述產(chǎn)品的狀態(tài)。
43.根據(jù)權利要求42所述的電子模塊，其中所述負載是風扇。
44.根據(jù)權利要求15所述的電子模塊，其中使用LED技術來實現(xiàn)所述位置指示器。
45.根據(jù)權利要求44所述的電子模塊，其中當所述產(chǎn)品被關閉時，也啟動所述位置指示器。
46.根據(jù)權利要求45所述的電子模塊，其中通過啟動所述觸摸式傳感器開關來啟動所述位置指示器。
47.根據(jù)權利要求44所述的電子模塊，其中所述位置指示器還指示所述產(chǎn)品的狀態(tài)。
48.根據(jù)權利要求46所述的電子模塊，其中所述位置指示器還指示所述產(chǎn)品的狀態(tài)。
49.根據(jù)權利要求48所述的電子模塊，其中所述位置指示器還給出所述直流電源的功率電平指示。
50.根據(jù)權利要求47所述的電子模塊，其中所述產(chǎn)品還包括射頻(RF)電路。
51.根據(jù)權利要求48所述的電子模塊，其中所述產(chǎn)品包括射頻(RF)電路。
52.一種操作一個產(chǎn)品的方法，所述產(chǎn)品包括一個可視發(fā)光指示器、一個能耗負載和一個用于為負載供電的電源，所述方法包括步驟操作一個沒有串聯(lián)連接在所述負載和所述電源之間的用戶接口開關以便控制一個微芯片的操作，使用所述微芯片來控制所述電源到所述負載的連接以及所述指示器的啟動，并且使用所述指示器來指示所述產(chǎn)品的位置以及下列中的至少一個所述產(chǎn)品的狀態(tài)、所述開關的啟動以及當所述負載連接到所述電源時所述電源的功率電平。
全文摘要
開關系統(tǒng)，包括微芯片和MMI啟動/禁止接口，該接口包括至少一個觸摸傳感器式開關，開關系統(tǒng)符合下列配置之一微芯片配置為至少一個開關啟動時為啟動開關，然后微芯片控制提供給光源的逐步和平滑功率調(diào)節(jié)，若觸摸傳感器開關操作之前的一開關禁止周期超過預定的周期，選擇切斷功能；微芯片配置為若開關禁止的先前時段比預定的周期長則根據(jù)觸摸式傳感器開關的下一操作而選擇切斷功能，微芯片還控制光源的功率調(diào)節(jié)；微芯片配置為開關啟動時為啟動開關，然后微芯片基于參數(shù)而根據(jù)開關的下一操作來選擇功能；微芯片配置為控制黑暗中查找的功能，指示器為給予觸摸傳感器式開關激活的指示；開關系統(tǒng)連接到把電源和光源連接起來的電路，并包括能量儲存裝置。
文檔編號H05B39/08GK1921726SQ20061010140
公開日2007年2月28日 申請日期1999年10月8日 優(yōu)先權日1998年10月9日
發(fā)明者弗雷德里克·約翰尼斯·布魯沃 申請人:阿佐特克(私人)有限公司